JP5917383B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は建設機械に係り、特に建設機械のラジエータに補給する冷却水を貯えるリザーブタンクに関する。

建設機械が備えるラジエータに給水するためのリザーブタンクの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の油圧ショベルにおいては、ラジエータの冷却効率を阻害せず、かつメンテナンス性に優れたラジエータ用リザーブタンクとするために、上部旋回体の内部にエンジンと、エンジンに接続された冷却用ファンと、冷却用ファンの前方に配置されたラジエータを収納し、ラジエータのリザーブタンクを冷却用ファンのシュラウドの直上に配置している。そして、リザーブタンクの注水口とラジエータの注水口とをほぼ同じ高さに配置し、この両注水口をホースで連結している。また、ラジエータの注水口を、ラジエータ本体の上面から突出させている。

建設機械が備えるラジエータに給水するためのリザーブタンクの他の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載のリザーブタンクは、振動による弊害をなくしメンテナンスが容易で、且つ省スペースとなるように、建設機械のカウンタウエイトの一部を切り欠き、この切り欠き部分にラジエータ用のリザーブタンクを取り付けている。これにより、リザーブタンクのメンテナンスを地面に立ったまま実行できるようにしている。

特開平１１−１９００４６号公報 特開２００４−３６０４９８号公報

上記特許文献１に記載の油圧ショベルにおいては、ラジエータ側とエンジン側とを仕切板で仕切り、エンジン側に配置したシュラウドの直上にラジエータ用のリザーブタンクを配置している。そのため、冷却ファンからラジエータへの送風を阻害せず、シュラウドよりも高い位置にあるので冷却水のメンテナンスも可能になっている。しかしながらこの公報に記載の油圧ショベルでは、リザーブタンクがエンジン室の高温下にさらされて、リザーブタンク内の冷却水が温度上昇する恐れがある。しかもラジエータの温度上昇を防止するために、エンジンとラジエータ間に仕切板を設けているので、エンジン室内ではエンジンで発生した熱が周囲空気を加熱し、仕切板付近では特に滞留しやすくなることについては考慮されていない。

リザーブタンクを設置した周囲の温度が高温になると、リザーブタンク内の冷却水が蒸発する恐れもあり、リザーブタンクの温度管理が重要になってくる。なお、リザーブタンクの高さ(または水面)位置が、ラジエータのアッパータンクよりも所定高さだけ高くないと、リザーブタンクとして十分には機能しないので、リザーブタンクの高さ管理も重要である。

上記特許文献２に記載の建設機械では、建設機械の側面付近のカウンタウエイトの一部を切り欠いて、その切り欠いた部分にリザーブタンクを固定しているので、振動によりリザーブタンク内の冷却水がこぼれ出ることを防止できる。それとともに、開閉扉をあけるだけでリザーブタンク内の冷却液量を目視で確認できるという利点を有している。

しかしながらこの公報に記載の建設機械では、リザーブタンクとラジエータとを離して配置せざるを得ず、冷却水の取り回しや、リザーブタンクがラジエータのアッパータンクよりも高い位置に設定するための仕組みが複雑になる恐れがある。

本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、ラジエータのアッパータンクよりも高い設置位置という基準を満足しながら、リザーブタンクがエンジンで発生する熱の影響をできるだけ回避することにある。また、リザーブタンクをラジエータの近傍に配置することにより、リザーブタンクとラジエータ間の接続を容易にすることも目的とする。

上記目的を達成する本発明の特徴は、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体に一端側を取り付けた作業装置とを備え、上部旋回体に、エンジンと、このエンジンを冷却する冷却水と熱交換するラジエータと、このラジエータに冷却風を送風する冷却ファンと、ラジエータに補給する冷却水を貯蔵するリザーブタンクとを有する建設機械において、冷却ファンの外周部を覆い、エンジンとラジエータとを区画するシュラウドを設け、このシュラウドの上部角部にリザーブタンクを保持するリザーブタンク室を形成し、このリザーブタンク室はエンジンが配置される機械室部分と熱的に仕切っており、さらにリザーブタンク室はラジエータが配置されるラジエータ室側に開口部を有することにある。

そしてこの特徴において、リザーブタンク室に、前記冷却ファンが吸気する外部空気の一部をこのリザーブタンク室内に導くための吸気口を形成するのがよく、吸気口に連接するダクトを設け、このダクトに吸気口に連通する開口と、ラジエータ室に開口する開口とを設けるのが好ましい。

本発明によれば、リザーブタンクをシュラウドの上部に区画して形成したリザーブタンク室に配置したので、ラジエータのアッパータンクよりも高い設置位置という基準を満足しながら、リザーブタンクがエンジンで発生する熱の影響を回避できる。また、ラジエータの近傍に配置したので、リザーブタンクとラジエータ間の接続が容易になる。

本発明に係る建設機械の一実施例の側面図である。 図１に示した建設機械の上部旋回体の平面図であってカバーを取り除いた図である。 図２に示した上部旋回体に配置されたエンジン周りの斜視図である。 本発明に係るリザーブタンク周りの平面断面図である。 図４の正面断面図である。 図４に示したリザーブタンクの斜視図である。

以下、本発明に係るリザーブタンクを有する建設機械の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、建設機械１の側面図であり、図２はその上面図である。本実施例では、建設機械１として、クローラ式の油圧ショベルを例にとり説明するが、建設機械１はクローラ式の油圧ショベルに限るものではなく、ホイール式の油圧ショベルや、油圧クレーン、ホイールローダ、トラクタ等の他の建設機械にも広く適用できる。

建設機械１としてのクローラ式の油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載された上部旋回体４と、上部旋回体４の前側に俯仰動可能に設けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置５とにより大略構成されている。下部走行体２では、走行モータ２Ａが外周部に取り付けた履体を駆動する。旋回装置３は、図２に示す旋回モータ３Ａを回転駆動することにより、下部走行体２に対し上部旋回体４を旋回させる。

作業装置５は、上部旋回体４に俯仰動可能に取付けられたブーム５Ａと、ブーム５Ａの先端部に俯仰動可能に取付けられたアーム５Ｂと、アーム５Ｂの先端部に回動可能に取付けられたバケット５Ｃとを有している。ブーム５Ａはブームシリンダ５Ｄにより俯仰動され、アーム５Ｂはアームシリンダ５Ｅにより回動される。バケット５Ｃは、バケットシリンダ５Ｆにより回動される。下部走行体２の走行モータ２Ａと旋回装置３の旋回モータ３Ａと作業装置５の各油圧シリンダ５Ｄ、５Ｅ、５Ｆを、上部旋回体４に設けた制御弁が制御している。

上部旋回体４の下部を構成する旋回フレーム６の左前側には、キャブ７が設けられている。キャブ７には、この油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗可能なように、図示しない運転席、走行用の操作レバー、作業用の操作レバー等が配設されている。旋回フレーム６の後端部には、カウンタウエイト８が取り付けられている。このカウンタウエイト８は、作業装置５との重量バランスのために設けられており、後面側が湾曲するように突出している。

図２に示すように、旋回フレーム６の後ろ側であってカウンタウエイト８の前側には、油圧ショベル１の駆動源となるエンジン９を収容する機械室２５が形成されている。エンジン９は、旋回フレーム６上に左、右方向に延在する横置き状態で搭載されている。エンジン９の出力軸側には、外気により熱交換器３３を冷却するために冷却ファン１０が取り付けられている。

エンジン９への冷却ファン１０取付け側と反対側、すなわち油圧ショベル１の右後ろ側には、複数台の油圧ポンプからなる油圧ポンプユニット２２が配置されている。油圧ポンプユニットの前側２２には、作動油タンク２１および燃料タンク２０が並んで配置されている。作動油タンク２１には、下部走行体２および作業装置５等を駆動するための作動油が貯えられている。作動油タンク２１は、油圧ポンプユニット２２に接続されている。

エンジン９の前側の上部には、吸気の流量を増大させるターボチャージャ等の過給機９Ａが、排気管２３に介在して設けられている。なお、エンジン９は、旋回フレーム６上に防振マウントを介して防振状態で支持されている。

エンジン９の左側には、エンジン冷却水を冷却するラジエータ３０、作動油を冷却するオイルクーラ３２、エンジン９が吸込む空気を冷却するインタークーラ３１からなる熱交換装置３３が配置されている。これらの各クーラ３０〜３２は、冷却ファン１０に対面して設けられている。エンジン９や熱交換器装置３３、油圧ポンプユニット２２等は、建屋カバー１７で覆われている。建屋カバー１７は、上部旋回体４の後側にエンジン９、熱交換装置３３、油圧ポンプユニット２２等を収容する機械室２５を画成する。

ここで、本発明に特徴的なリザーブタンク１２が、冷却ファン１０の外周部であって冷却ファン１０の前側に配置されている。このリザーブタンク１２の詳細を、図３ないし図６を用いて説明する。図３は、エンジン９周りを斜視図で示した図であり、エンジン９の左前方からの斜視図である。図４は、熱交換装置３３周りの平面断面図であり、図５は同熱交換装置３３周りの正面断面図、図６はリザーブタンク１２の斜視図である。

エンジン９の出力軸に減速手段９Ｂを介して、冷却ファン１０が取り付けられている。冷却ファン１０は、矩形状に構成された板金製のシュラウド１１に収容されている。シュラウド１１の中央部には円形の開口部１１Ｂが形成されており、開口部１１Ｂの周辺部はエンジン９側に突起している。シュラウド１１からエンジン９の軸方向に所定距離だけ離して、熱交換装置３３がシュラウド１１面とほぼ平行になるように配置されている。

上述したように、熱交換装置３３はラジエータ３０及びオイルクーラ３２、インタークーラ３１を有している。そして、中央にラジエータ３０が、その両側にオイルクーラ３２及びインタークーラ３１が配置されている。したがって、冷却ファン１０で吸気された外部空気がオイルクーラ３２内を流れる作動油や、ラジエータ３０内を流れる冷却水、インタークーラ３１内を流れる空気と熱交換可能になっている。

図４及び図５に示すように、油圧ショベル１の後ろ側となる図面の左側には、インタークーラ３１が配置されている。インタークーラ３１の流入口３１Ｃは、シュラウド１１の上方に配置されており、流出口３１Ｄはシュラウド１１の下方に設置されている。同様に、中央に配置されるラジエータ３０の冷却水流入口３０Ｃがシュラウドの上方であって、インタークーラ３１の流入口３１Ｃに並んで配置されており、冷却水流出口３０Ｄがシュラウド１１の下方に流出口３１Ｄと並んで設置されている。ここで、ラジエータ３０の上部にはアッパータンク３０Ｕが形成されており、冷却水流入口３０Ｃはアッパータンク３０Ｕに連通している。オイルクーラ３２の側部であって上部および下部にはエルボ３２Ａ、３２Ｂが接続されており、上部のエルボ３２Ａは流入口３２Ｃを、下部のエルボ３２Ｂは流出口３２Ｄを形成している。熱交換装置３３の上部は、エンジンカバー１８で覆われている（図５参照）。なおエンジンカバー１８はエンジン９側へも延在している。

シュラウド１１の前後両端部は、建屋カバー１７にボルト等で接続されている。ここで、建屋カバー１７とシュラウド１１がほぼ垂直な位置となるように、シュラウド１１は配置されている。これにより、ラジエータ３０を含む熱交換装置３３を、エンジン９が配置された部分から区画できる。この区画された部分をラジエータ室３５と呼ぶ。ラジエータ室３５を区画形成することにより、エンジン９で発生した熱が直接ラジエータ３０等の熱交換装置３３に伝達することを防止する。

前側の建屋カバー１７の周縁部は、剛性の向上と取り付け性のため折れ曲がっている。上端部の折り曲げ部には、インタークーラのエルボ３２Ａのために、切り欠き１７Ｃが形成されている。エルボ３２Ａの下方であって、前側の建屋カバー１７に沿って、断面矩形状のダクト１４が設けられている。ダクト１４は、油圧ショベル１の左右方向に延びており、建屋カバー１７に溶接により固定されている。図４に示すようにダクト１４の左右方向の両端は閉じられており、端部近傍には開口１４Ａ、１４Ｂが形成されている。

ダクト１４が取り付けられた建屋カバー１７のダクト１４取付面とは反対側の面であって、シュラウド１１の斜め上方角部には、ラジエータ３０に補給する冷却水を貯蔵するリザーブタンク室１３が形成されている。リザーブタンク室１３は、シュラウド１１面を中間位置とし、エンジン９側及びラジエータ室３５側にそれぞれ突き出た直方体状の空間である。

すなわち図６に詳細を示すように、リザーブタンク室１３は、シュラウド１１の前側の上角部に形成されており、冷却ファン１０の可動範囲となる開口部１１Ｂから所定距離だけ離れて形成されている。リザーブタンク室１３を建屋カバー１７に取り付けるため、リザーブタンク室１３の前側側面４５には、上下方向の中間部に取り付け用の複数のボルト穴３７が形成されている。また、リザーブタンク室１３の他の側面４３、４４、４２および底面４１と前側側面４５は、板金を折り曲げて箱型に一体に形成されてケース１３を形成している。リザーブタンク室１３の上面４４は蓋部材であり、蝶番１３Ａにより前側側面４５に開閉可能に取り付けられており、リザーブタンク室１３内に保持するリザーブタンク１２の交換や冷却水の補充・点検作業を容易にしている。

後ろ側の側面４２には、ラジエータ室３５に開口する開口部１３Ｂが形成されている。一方、前側の側面４５の下部には、左右方向に細長い開口４５Ａが形成されている。この開口４５Ａの両側には、リザーブタンク室１３に上述したダクト１４を取り付けるための取付孔３６が形成されている。

図４、図５に戻って、ダクト１４を取付孔３６を利用してラジエータ室３５に取り付けた状態では、ダクト１４の開口１４Ａとリザーブタンク室１３の開口４５Ａとが重なる位置となっている。したがって、冷却ファン１０が吸気する外部空気の一部は、ラジエータ室３５に開口する開口１４Ｂからダクト１４へ導かれ、ダクト１４に形成した開口１４Ｂからリザーブタンク室１３の前側側面４５に形成した開口部４５Ａを経てリザーブタンク室１３に流入する。そして、リザーブタンク室１３内を冷却した後、リザーブタンク室１３に形成した開口である排出口１３Ｂから冷却ファン１０内に流入する。

リザーブタンク室１３内には、リザーブタンク１２が保管されているので、リザーブタンク１３内の補充用冷却水は、冷却ファン１０が吸気する外部空気でエンジン９が稼働中は常時冷却される。これにより、エンジン９で発生した熱が伝達して補充用冷却水を異常に高める恐れはなく、また、補充用冷却水の意図しない蒸発による冷却水量の減少を防止できる。

リザーブタンク室１３内に配置したリザーブタンク１２に一端部を浸けたホース１６は、その中間部を保持部材１６Ａで保持された後、ラジエータ３０の天井部に設けた給水口に取り付けた給水キャップ３０Ａのホース接続部３０Ｂに接続されている（図３参照）。
これにより、ラジエータ３０の冷却水が不足した場合に、ホースを１６介して冷却された補充用冷却水がラジエータ３０に供給可能になっている。

以上のように構成した本実施例では、リザーブタンク室１３を、冷却ファン１０が配置された結果デッドスペースとなるシュラウド１１の角部に配置し、しかも上部角部に配置したので、リザーブタンク１２の高さ方向位置をラジエータ３０のアッパータンク３０Ｕよりも所定距離だけ高い位置にすることができる。これにより、ラジエータ３０からリザーブタンク１２への冷却水の逆流を防止できる。また、シュラウド１１を挟んで反エンジン側に位置するラジエータ室３５から、リザーブタンク室１３に冷却風を導いているので、リザーブタンク室１３内がエンジン９からの熱により異常に温度上昇するのを防止できる。さらに、リザーブタンク１２内の冷却水の温度上昇と冷却水量の低下とを共に防止できる。

また、スペースが許せば、リザーブタンク室内にＥＣＵまたはウインドウォッシャタンクを配置してもよい。これらもエンジンの排熱から区画することにより、蒸発による容量の低下を防止できる。さらに、シュラウドの後ろ側上部角部に、上記リザーブタンク室１３とほぼ対称な第２のリザーブタンク室を形成して、上記ＥＣＵまたはウインドウォッシャタンクを配置できるようにしてもよい。この場合でもダクトやラジエータ室への開口を設けると、第２のリザーブタンク室内の溶液温度の上昇を防止する効果が増し、溶液の蒸発による減少の防止効果も増大する。

１…油圧ショベル(建設機械)、２…下部走行体、２Ａ…走行モータ、３…旋回装置、３Ａ…旋回モータ、４…上部旋回体、５…作業装置、６…旋回フレーム、７…キャブ、８…カウンタウエイト、９…エンジン、９Ａ…過給機、９Ｂ…減速手段、１０…冷却ファン、１１…シュラウド、１１Ｂ…開口部、１２…リザーブタンク、１３…リザーブタンク室（ケース）、１３Ａ…蝶番、１３Ｂ…開口(排出口)、１４…ダクト、１４Ａ…開口（吸気口）、１４Ｂ…開口（ラジエータ室吸気口）、１５…カバー、１６…ホース、１６ａ…係止手段、１７…建屋カバー、１８…エンジンカバー、２０…燃料タンク、２１…作動油タンク、２２…油圧ポンプユニット、２３…排気管、２５…機械室、３０…ラジエータ、３０Ａ…吸水口(吸水キャップ)、３０Ｂ…接続部、３０Ｃ…流入口、３０Ｄ…流出口、３０Ｕ…アッパータンク、３１…インタークーラ、３１Ｃ…流入口、３１Ｄ…流出口、３２…オイルクーラ、３２Ａ、３２Ｂ…エルボ、３２Ｃ…流入口、３２Ｄ…流出口、３３…熱交換装置、３５…ラジエータ室。

Claims (1)

1. 下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体に一端側を取り付けた作業装置とを備え、前記上部旋回体に、エンジンと、このエンジンを冷却する冷却水と熱交換するラジエータと、このラジエータに冷却風を送風する冷却ファンと、前記ラジエータに補給する冷却水を貯蔵するリザーブタンクとを有する建設機械において、
   前記冷却ファンの外周部を覆い、前記エンジンと前記ラジエータとを区画するシュラウドを設け、このシュラウドの上部角部に前記リザーブタンクを保持するリザーブタンク室を形成し、このリザーブタンク室は前記エンジンが配置される機械室部分と熱的に仕切られており、さらに前記リザーブタンク室は前記ラジエータと前記冷却ファンとの間に開口する開口部を有し、
   前記リザーブタンク室には、前記冷却ファンが吸気する外部空気の一部をこのリザーブタンク室内に導くための吸気口を形成し、
   前記吸気口に連接するダクトを設け、このダクトに前記吸気口に連通する開口と、前記ラジエータ室に開口する開口とを設けた
   ことを特徴とする建設機械。

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