JP6385381B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に関し、特に油圧ショベルにおけるエンジンルーム内の還元剤ホースの配索に関する。

油圧ショベル等の建設機械では、エンジン、熱交換器など駆動系の各種機器がエンジンルームに搭載されている。近年は、環境への配慮から、エンジンの排気ガスを浄化するための排気ガス後処理装置もエンジンルーム内に搭載されているのが一般的である。

油圧ショベルのエンジンルーム内の各種機器の配置構成として、例えば特許文献１が公知である。この特許文献１には、「建設車両は、エンジンと、通過する空気との間で熱交換を行うことによりエンジンを冷却する冷却装置と、エンジンの排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元浄化する排気ガス浄化部と、液体還元剤を貯留する液体還元剤タンクと、外部から取り込まれ冷却装置へ送られる空気が通る通風空間Ｓ２を内部に有し、通風空間の下方において通風空間に面して配置される第１サイドフレーム部と、第１サイドフレーム部に対して通風空間を通る空気の流れ方向に距離を隔てて配置されるセンタフレームとを有する車両本体とを備える。そして、液体還元剤タンクは、第１サイドフレーム部とセンタフレームとの間の空間に配置される。」ことが記載されている（要約参照）。

特開２００８−２４０６７８号公報

排気ガスを浄化するための還元剤として、一般に尿素水が用いられる。この尿素水は高温になると劣化し、また低温になると凍結するため、尿素水を供給するための還元剤ホースの配索は熱による影響を考慮する必要がある。その一方で、例えば、小旋回型の油圧ショベルにあっては、旋回体の前後方向の寸法に制約があり、このスペースに制約のある旋回体上に機器類を設置した場合、還元剤ホースの配索に十分なスペースを確保し難いという実状がある。

特に、特許文献１のように、液体還元剤タンク（還元剤タンク）とインジェクタを含む排気ガス浄化部（排気ガス後処理装置）とが冷却装置（熱交換器ユニット）を挟んで左右に離れた位置に設けられる場合、エンジンルームを含む旋回体上の限られたスペース内で、還元剤ホースを熱による影響を考慮しつつ好適に配索することは容易ではない。そして、特許文献１では、還元剤ホースの配索について具体的な言及がなされておらず、還元剤ホースに対する熱による影響への対処やエンジンルームを含む旋回体上の限られたスペースを有効に活用して還元剤ホースを配索するという課題については考慮されていない。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、還元剤ホースが熱による影響を受け難く、かつ、エンジンルームを含む旋回体上の限られたスペースを有効に活用して還元剤ホースの配索が可能な建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、走行体と、前記走行体上に旋回可能に設けられた旋回体と、前記旋回体上に設けられたエンジンルームと、前記エンジンルームに隣接するラジエータスペースに配置され還元剤を貯留する還元剤タンクと、前記エンジンルーム内に備えられる、エンジン、前記エンジンを駆動することで回転する冷却ファン、前記エンジンから排出される排気ガスに還元剤を噴射するインジェクタ、および前記インジェクタと前記還元剤タンクとを繋ぐ還元剤ホースと、前記還元剤タンクと前記冷却ファンとの間に配置され、前記冷却ファンが回転することで発生する冷却空気で熱交換を行うことにより前記エンジンを冷却する熱交換器とを有した建設機械において、前記熱交換器を載置するブラケットを備え、前記ブラケットは、下方が開放された断面略コ字状の強度部材から成り、前記還元剤タンクが配置される前記ラジエータスペース側に面した第１側板部と、前記エンジンルーム内側に面した第２側板部と、前記第１側板部及び前記第２側板部を繋ぐ天板部とを有して構成され、前記第１側板部に前記還元剤ホースを挿通させるための第１切欠き部、前記第２側板部に前記還元剤ホースを挿通させるための第２切欠き部をそれぞれ設け、前記還元剤ホースの一部は、前記第１切欠き部及び前記第２切欠き部を通して前記ブラケットの内部空間に配索される構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、還元剤ホースが熱による影響を受け難く、かつ、エンジンルームを含む旋回体上の限られたスペースを有効に活用して還元剤ホースの配索が可能な建設機械を提供できる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る小旋回型油圧ショベルの側面図である。 図１に示す小旋回型油圧ショベルのエンジンルームの内部構成の概略を示す平面図である。 エンジンルーム内の要部を下方から見た斜視図である。 エンジンルーム内の要部を側方から見た図である。

本発明に係る建設機械の実施形態ついて、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る建設機械の代表例である小旋回型油圧ショベルの側面図、図２は図１に示す小旋回型油圧ショベルのエンジンルームを含む旋回体上の内部構成の概略を示す平面図である。なお、以下の説明において、特に断らない限り、小旋回型油圧ショベルに搭乗して操作する作業者の視点を基準として前後左右を用いる。

図１に示すように、小旋回型油圧ショベル（以下、油圧ショベルと言う）１は、走行体２と、この走行体２の上側に旋回可能に取り付けられる旋回体３と、を備える。ここで、小旋回型とは、旋回体の旋回径が走行体の車幅内にほぼ収まる型式のことを言い、例えば、油圧ショベルの旋回体の旋回径が車幅の約１２０％以内に収まれば、その油圧ショベルは小旋回型に分類される。勿論、本発明の技術的範囲が小旋回型油圧ショベルに限定されるものではない。

旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム１０と、この旋回フレーム１０の前方左側に配置されるキャブ７と、旋回フレーム１０の前方中央に上下方向に回動可能に取り付けられるフロント作業機４と、旋回フレーム１０の後方に配置されるカウンタウェイト６と、フロント作業機４とカウンタウェイト６との間に設置されるエンジンルーム５と、を含む。

旋回フレーム１０は、図２に示すように、旋回体３の中央に位置するセンタフレーム１０ａと、このセンタフレーム１０ａの左右に設けられたサイドフレーム１０ｂと、を含む剛体から成り、センタフレーム１０ａの先端にフロント作業機４が取り付けられている。

フロント作業機４は、図１に示すように、ブーム４ａ、アーム４ｂ、バケット４ｃ、及び油圧シリンダ（アクチュエータ）４ｄ〜４ｆを含んで構成される。カウンタウェイト６は、フロント作業機４との重量バランスを取るためのもので、円弧状をした重量物として形成されている。なお、本実施形態に係るカウンタウェイト６は、旋回動作時でも旋回体３の後側が走行体２の車幅内にほぼ収まるように、旋回中心に近い位置に配置されている。このために、旋回体上のスペースは、通常の油圧ショベルと比べて狭くなっている。

エンジンルーム５は、外装カバー９によって全体的に覆われている。外装カバー９の左側には、図示しないヒンジを介して左右方向に開閉する開閉扉５５が設けられている。この開閉扉５５には、エンジンルーム５内に外気（冷却風）を吸入する吸入口５５ａ及び把手５５ｂが設けられている。

吸入口５５ａは、開閉扉５５の上部に設けられ、外気に伴って大きなゴミがエンジンルーム５内へ入らないように細長く設定された複数のスリット状になっている。把手５５ｂを引くことによって、開閉扉５５を開いてエンジンルーム５内のメンテナンス作業等を行うようになっている。また、図示しないが、エンジンルーム５の外装カバー９の右側には、吸入口５５ａからエンジンルーム５内に吸入した外気を外部へ送出する送出口が形成されている。なお、符号８は、エンジン１３（図２参照）から排出された排気ガスを外部へ放出する尾管である。

次に、エンジンルーム５の内部構成について説明する。図２に示すように、エンジンルーム５は、エンジン１３と、このエンジン１３と熱交換を行う熱交換器ユニット（熱交換器）２１と、還元剤である尿素水を貯留する尿素水タンク（還元剤タンク）１１と、排気ガスを浄化するための装置であって、排気ガスに尿素水を噴射するためのインジェクタ１４を含む排気ガス後処理装置１６と、インジェクタ１４に尿素水を供給するためのポンプ１２と、作動油を貯留する作動油タンク１７と、を備える。なお、符号１５は還元剤触媒である。

また、エンジンルーム５には、図示しないが、エンジン１３によって駆動され、フロント作業機４の油圧シリンダ４ｄ〜４ｆ等に圧油を供給する油圧ポンプ、キャブ７内の空調を行うための圧縮機、オルタネータ、レベルゲージ、リザーブタンク等が設けられている。

エンジン１３は、左、右方向に延在する横置き状態に搭載されている。また、エンジン１３の左端部には、冷却ファン１８が取り付けられている。冷却ファン１８は、エンジン１３を動力源として回転駆動されることで、吸入口５５ａ（図１参照）を介して外気を外装カバー９内に吸込む。外装カバー９内に吸い込まれた冷却風は、エンジンルーム５内に設置された各種機器を冷却した後、送出口（図示せず）等から大気へ排出される。即ち、本実施形態では、冷却風は、旋回体３の左から右（図２の上から下）に向かって流れる。そして、冷却風の流れに対向するように熱交換器ユニット２１が配置される。

熱交換器ユニット２１は、エンジン１３用の冷却水を冷却するラジエータと、フロント作業機４を作動させる作動油を冷却するオイルクーラと、エンジン１３の吸気を冷却するインタクーラとを有して構成され、冷却ファン１８に対して冷却風の流れの上流側、即ち、冷却ファン１８の左側に配置される。熱交換器ユニット２１は、メンテナンス性を考慮して、ラジエータとオイルクーラとインタクーラとが一体となった状態で旋回フレーム１０上に取り付けられ、それぞれの熱交換器のコアを取り外し可能となっている。

エンジンルーム５に隣接するエンジンルーム５に対し車体左側のスペースには、熱交換器ユニット２１が設けられている。冷却風の流れの上流側から下流側に向かって、熱交換器ユニット２１、冷却ファン１８（冷却ファン１８を囲むファンシュラウド１８ａを含む）、エンジン１３の順にそれぞれが配置される。そして、熱交換器ユニット２１（厳密にはファンシュラウド１８ａ）を挟んで冷却空気の上流側に第１空間ＳＰ１、下流側に第２空間ＳＰ２が形成されている。即ち、エンジンルーム５は、熱交換器ユニット２１におけるファンシュラウド１８ａと、カウンタウェイト６に対して車体前側であってエンジン１３に対し車体後方に設けられた後方側の仕切り板と、エンジン１３に対し車体前側に設けられた前側の仕切り板と、エンジン１３に対し車体右側に位置した油圧ポンプと隔てられた車体右側の仕切り板とによって仕切られた第２空間ＳＰ２として形成して構成されている。

第１空間ＳＰ１は、ラジエータスペースとして形成されたスペースであって、冷却空気の上流側であるため、第１空間ＳＰ１内の温度はエンジンルーム５（第２空間ＳＰ２）内の温度に比べて低温である。そこで、温度管理が重要となる尿素水タンク１１は、第１空間ＳＰ１内に設置している。これにより、尿素水タンク１１に貯留されている尿素水は好適な温度に保たれる。一方、ポンプ１２、エンジン１３、インジェクタ１４を含む排気ガス後処理装置１６等は、第２空間ＳＰ２に設置されている。そのため、第２空間ＳＰ２はエンジン１３等の排熱により高温の状態となる。

尿素水タンク１１とポンプ１２、ポンプ１２とインジェクタ１４とは、それぞれ尿素水ホース（還元剤ホース）２５によって接続されており、尿素水タンク１１に貯留されている尿素水は尿素水ホース２５を介して、ポンプ１２によって吸引され、ポンプ１２によって尿素水ホース２５を介してインジェクタ１４まで送り出される。そして、エンジン１３から排出された排気ガスに対して、インジェクタ１４から尿素水が噴射される。尿素水から生成されるアンモニアが、還元剤触媒１５において排気ガス中に含まれる有害な窒素酸化物を還元して無害な水と窒素に分解する。浄化処理後の排気ガスは、尾管８（図１参照）から排出される。

本実施形態において、尿素水ホース２５は、例えばエンジン１３の冷却水（温水）が流れる冷却水ホースと束ねられて１つの複合体を構成している。このように構成すると、尿素水ホース２５内の尿素水は、冷却水ホース内の温水から吸熱して自身の凍結を防止することができる。勿論、尿素水ホース２５単体で配索される構成としても良い。

また、図示しないが、尿素水ホース２５は、凍結を防止したり損傷を防止したりする目的で断熱材により全体が被覆されている。さらに、第２空間ＳＰ２内において配索される尿素水ホース２５は、特に熱影響を受けるため、部分的に厚手の断熱材２８で被覆されている（図３，４参照）。即ち、第１空間ＳＰ１内に配索される尿素水ホース２５より、第２空間ＳＰ２内に配索される尿素水ホース２５の方が断熱材の厚さを厚くしている。なお、第１空間ＳＰ１内に配索される尿素水ホース２５を覆うための断熱材は、油圧ショベル１の使用環境下に応じて適宜決定される。

次に、熱交換器ユニット２１の取付構造と、尿素水ホース２５の配索の詳細について説明する。図３はエンジンルーム内の要部を下方から見た斜視図、図４はエンジンルーム内の要部を車体後方側から見た図である。これらの図に示すように、熱交換器ユニット２１は、旋回フレーム１０のサイドフレーム１０ｂに取り付けられたブラケット３０に載置されている。

ブラケット３０は、下方が開放された断面略コ字状の金属製の強度部材であって、還元剤タンク１１が配置されるラジエータスペース側に面した第１空間ＳＰ１側（左側）の第１側板部３２と、エンジンルーム５の内側に面した第２空間ＳＰ２側（右側）の第２側板部３３と、第１側板部３２及び第２側板部３３を繋ぐ天板部３１とにより構成される。第１側板部３２には尿素水ホース２５を挿通させるための第１切欠き部３４、第２側板部３３には尿素水ホース２５を挿通させるための第２切欠き部３５がそれぞれ設けられている。

第１切欠き部３４はブラケット３０の後端近傍に設けられ、第２切欠き部３５はブラケット３０の長手方向における略中央の位置に設けられている。即ち、第１切欠き部３４と第２切欠き部３５とは、前後方向（図２の左右方向）にずれた位置関係にある。

尿素水タンク１１とポンプ１２とを尿素水ホース２５で接続するためには、まず尿素水ホース２５の一端を尿素水タンク１１に接続する。次いで、尿素水ホース２５の他端を第１切欠き部３４に通し、ブラケット３０の内部空間ＳＰ３内で尿素水ホース２５をクランク状に折り曲げながら、尿素水ホース２５の他端を第２切欠き部３５に通して第２空間ＳＰ２に導く。その後、尿素水ホース２５の他端をポンプ１２に接続すれば、尿素水タンク１１とポンプ１２との間の尿素水ホース２５の配索は完了する。

この際、尿素水ホース２５はなるべくエンジンルーム５の底部を這わせるようにして配索するのが好ましい。尿素水ホース２５がエンジンルーム５内の高い位置に配索されていると、万一、尿素水ホース２５に亀裂が入るなどして尿素水が漏れた場合に、漏れた尿素水によりエンジン１３等が腐食してしまう虞があるからである。また同様に、ポンプ１２とインジェクタ１４との間の配索も、なるべくエンジンルーム５内の底部を這わせるようにして行われる。

さらに、第１切欠き部３４と尿素水ホース２５との間の第１隙間４１、及び第２切欠き部３５と尿素水ホース２５との間の第２隙間４２には、例えばウレタン樹脂等から成る充填材４０を埋め込んでいる。こうすることで、第２内部空間ＳＰ２の高温の空気が、前記隙間を通って第１内部空間ＳＰ１に浸入することを防止できる。

なお、本実施形態では、第１隙間４１及び第２隙間４２を充填材４０で埋める構成としたが、高温の空気が浸入するのを防止するという観点からは、少なくとも第２隙間４２を充填材４０で埋めるようにすれば良い。こうすると、充填材４０の使用量を減らすことができるため、コスト低減となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、デッドスペースとなるブラケット３０の内部空間ＳＰ３を有効に使って、尿素水ホース２５を効率良く配索できる。また、ブラケット３０によって尿素水ホース２５が物理的に保護されているうえ、さらに、充填材４０によって内部空間ＳＰ３がシールされており、内部空間ＳＰ３内に配索される尿素水ホース２５は第２空間ＳＰ２からの熱の影響を受け難い。そのため、尿素水ホース２５のうち内部空間ＳＰ３内で覆われている部分については、損傷防止のために別途保護部材で被覆する必要はなく、また尿素水ホース２５を厚手の断熱材で覆う必要もない。よって、尿素水ホース２５の配索における作業時間の短縮、コスト削減、さらには尿素水の劣化防止など種々の優れた効果が期待できる。

なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１ 小旋回型油圧ショベル（建設機械）
２ 走行体
３ 旋回体
５ エンジンルーム
１１ 尿素水タンク（還元剤タンク）
１３ エンジン
１４ インジェクタ
１６ 排気ガス後処理装置
１８ 冷却ファン
２１ 熱交換器ユニット（熱交換器）
２５ 尿素水ホース（還元剤ホース）
３０ ブラケット
３１ 天板部
３２ 第１側板部
３３ 第２側板部
３４ 第１切欠き部
３５ 第２切欠き部
４０ 充填材
４１ 第１隙間
４２ 第２隙間
ＳＰ１ 第１空間
ＳＰ２ 第２空間
ＳＰ３ ブラケットの内部空間

Claims (2)

1. 走行体と、
   前記走行体上に旋回可能に設けられた旋回体と、
   前記旋回体上に設けられたエンジンルームと、
   前記エンジンルームに隣接するラジエータスペースに配置され還元剤を貯留する還元剤タンクと、
   前記エンジンルーム内に備えられる、エンジン、前記エンジンを駆動することで回転する冷却ファン、前記エンジンから排出される排気ガスに還元剤を噴射するインジェクタ、および前記インジェクタと前記還元剤タンクとを繋ぐ還元剤ホースと、
   前記還元剤タンクと前記冷却ファンとの間に配置され、前記冷却ファンが回転することで発生する冷却空気で熱交換を行うことにより前記エンジンを冷却する熱交換器とを有した建設機械において、
   前記熱交換器を載置するブラケットを備え、前記ブラケットは、下方が開放された断面略コ字状の強度部材から成り、前記還元剤タンクが配置される前記ラジエータスペース側に面した第１側板部と、前記エンジンルーム内側に面した第２側板部と、前記第１側板部及び前記第２側板部を繋ぐ天板部とを有して構成され、
   前記第１側板部に前記還元剤ホースを挿通させるための第１切欠き部、前記第２側板部に前記還元剤ホースを挿通させるための第２切欠き部をそれぞれ設け、
   前記還元剤ホースの一部は、前記第１切欠き部及び前記第２切欠き部を通して前記ブラケットの内部空間に配索される構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１において、
   前記第１切欠き部と前記還元剤ホースとの第１隙間及び前記第２切欠き部と前記還元剤ホースとの第２隙間のうち、少なくとも前記第２隙間は充填材で埋められる構成としたことを特徴とする建設機械。