JP6660173B2 - 作業機械 - Google Patents

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Description

本発明は、ラジエータなどの冷却器を有する作業機械に関する。
建設機械などの作業機械は、エンジンと、エンジンを冷却する冷却媒体を冷却するラジエータなどの冷却器と、当該冷却器に空気を送るファンとを備えている。特許文献1に記載されているような一般的な作業機械は、図4に示されるように、キャビン8の後方側に位置するエンジンルーム11の内部において、作業機械の幅方向Xに沿うように、冷却器5、冷却ファン6およびエンジン4が同一の軸線Sに沿って並んで収容された構造を有している。この構造では、1個の冷却ファン6によって生成される冷却風によって、エンジン4および冷却器5の両方の冷却を行うことが可能である。
特開2003−11679号公報
しかし、上記の作業機械では、エンジン4とエンジンルーム11の内壁との隙間が狭いので、冷却風がエンジンルーム11内部を通るときに、冷却風の流れ抵抗が大きいので、冷却風の風量を増大させて冷却器4を効率よく冷却することが難しい。
そこで、エンジン4が収容されたエンジンルーム11とは別の収容室(例えば、エンジンルーム11とキャビン8との間のスペース)に、冷却器5および冷却ファン6を配置することにより、冷却ファンによって生成される冷却風がエンジンによって妨げられることなく冷却器を冷却することが考えられる。
しかし、冷却器5および冷却ファン6をエンジンルーム11の前方側に配置する場合、作業機械の前後方向の長さを短縮して作業機械を小型化することが難しくなるおそれがある。とくに、近年では、冷却効率向上のためにラジエータなどの冷却器5は大型化の傾向にあるので、冷却器5の設置スペースの確保のために作業機械の小型化はますます難しくなることが懸念される。
また、冷却器5の大型化に伴い、冷却器5に並んで配置される冷却ファン6の設置場所の確保も難しくなるおそれがあるので、作業機械の幅方向についても作業機械の小型化が難しくなるおそれがある。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、冷却器の冷却効率の向上と作業機械の小型化との両立を可能にした作業機械を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためのものとして、本発明の作業機械は、第1収容室と、前記第1収容室の前方側に配置された第2収容室と、当該第1収容室と第2収容室との間を仕切る隔壁とを有するケーシングと、前記第1収容室に収容されたエンジンと、前記第2収容室に収容され、前記エンジンを冷却する冷却媒体を冷却可能な構成を有する冷却器と、前記第2収容室に収容され、前記冷却器に供給される風を生成する冷却ファンであって、ファン本体および当該ファン本体を回転する駆動部を有する冷却ファンとを備えており、前記冷却器、前記ファン本体、および前記駆動部は、前記エンジンの前方側において前記エンジンの幅方向に並んで配置され、前記冷却器は、当該冷却器の一部が前記エンジンに対して当該エンジンの前後方向に重なり合う位置に、配置され、前記冷却ファンは、前記駆動部の少なくとも一部が前記エンジンに対して当該エンジンの幅方向に重なり合う位置に、配置され、前記隔壁には、前記第1収容室と前記第2収容室とを連通する開口が形成され、前記隔壁における前記開口が形成された部分は、前記エンジンの前方側端部よりも後方側に配置され、前記冷却器は、前記第2収容室における前記部分の前方側の領域に配置され、前記第1収容室における前記部分の後方側の領域は、前記第1収容室における他の領域よりも前後方向の幅が狭くなっていることを特徴とする。
本発明は、冷却器および冷却ファンの配置をエンジンに対する位置関係を考慮して改善することにより、冷却器の冷却効率の向上と作業機械の小型化との両立を図るものである。すなわち、上記の構成では、冷却器、ならびに冷却ファンのファン本体および駆動部が、エンジンの前方側においてエンジンの幅方向に並んで配置された構成において、冷却器が、当該冷却器の一部がエンジンに対して当該エンジンの前後方向に重なり合う位置に配置されているので、従来の冷却器よりも前記前後方向に長い大型の冷却器が作業機械に搭載される場合であっても、当該冷却器の前後方向の長さが作業機械全体の長さに与える影響を抑えることが可能である。しかも、冷却ファンが、その駆動部の少なくとも一部がエンジンに対して当該エンジンの幅方向に重なり合う位置に配置されているので、従来の冷却器よりも前記幅方向に厚い大型の冷却器が作業機械に搭載される場合であっても、冷却ファンの設置スペースを確保しながら作業機械の幅に対する影響を抑えることが可能である。その結果、冷却器の冷却効率の向上と作業機械の小型化との両立を図ることが可能である。
しかも、上記の構成では、エンジンが収容された第1収容室と冷却器およびファンが収容された第2収容室とを仕切る隔壁に形成された開口を通して、エンジンが収容された第1収容室の空気は、冷却ファンによって第2収容室へ吸い出される。これによって、当該第1収容室内部にエンジンを冷却するため風(すなわち、エンジン冷却風)を生成することが可能である。その結果、共通の冷却ファンによって、冷却器およびエンジンの両方を冷却することが可能である。
さらに、上記の構成では、隔壁における開口が形成された部分は、エンジンの前方側端部よりも後方側に配置されており、冷却器が第2収容室における上記の部分の前方側の領域に配置され、かつ、第1収容室における上記の部分の後方側の領域が第1収容室における他の領域よりも前後方向の幅が狭くなっている特徴を有する。
なお、上記の構成において、前記第1収容室に収容され、前記エンジンの吸気側の配管に接続されたエアクリーナをさらに備えており、前記エアクリーナは、前記第1収容室において、前記エンジンに対して当該エンジンの出力軸が延びる方向に並ぶとともに、前記エンジンと前記開口との間に形成される冷却風の流路から外れた位置に配置されているのが好ましい。
また、前記エンジンおよび前記冷却ファンは、当該エンジンにおけるその出力軸が延びる方向に投影されたエンジン投影面が当該冷却ファンにおける前記ファン本体の回転軸が延びる方向に投影されたファン投影面に対して当該エンジンの前後方向に重ならないような位置に、配置されているのが好ましい。
かかる構成によれば、エンジン投影面がファン投影面に対して当該エンジンの前後方向に重ならないようにエンジンおよび冷却ファンを配置することにより、ファン後流の流れがエンジンに阻害されることがなくなり、ファン後流での圧力損失が低減される。その結果、ファン風量の増加およびファン動力の低減などの効果が得られる。
また、前記エンジンおよび前記冷却ファンは、当該エンジンにおけるその出力軸が延びる方向に投影されたエンジン投影面が当該冷却ファンにおける前記ファン本体の回転軸が延びる方向に投影されたファン投影面に対して当該エンジンの前後方向に重なるような位置に、配置されていてもよい。
かかる構成によれば、エンジン投影面がファン投影面に対して当該エンジンの前後方向に重なるようにエンジンおよび冷却ファンを互いに近づけて配置することにより、作業機械の前後方向の長さをさらに短くすることが可能になり、作業機械のさらなる小型化を可能にする。
また、前記冷却器と前記冷却ファンとの間の空間の周囲を覆うシュラウドをさらに備え、当該シュラウドは、前記隔壁の開口に連通する連通孔を有するのが好ましい。
かかる構成によれば、エンジンが収容された第1収容室から隔壁の開口を通って第2収容室内へ導入された空気は、冷却器と冷却ファンとの間の空間の周囲を覆うシュラウドの連通孔を通して確実にシュラウド内に導入される。これにより、より効率的に第1収容室内におけるエンジン冷却風を確保することが可能である。
また、前記開口は、当該開口を通じて前記冷却ファンが前記第1収容室内の空気を吸引するように、前記冷却器から前記冷却ファンへ流れる風の方向において前記冷却器よりも下流側で、かつ前記冷却ファンよりも上流側の位置に形成されているのが好ましい。
かかる構成によれば、エンジンが収容された第1収容室の空気は、冷却ファンによって、隔壁の開口を通して冷却ファンの上流側へ吸い出されるので、当該冷却ファンの下流側へ吸い出される場合(すなわち冷却ファンの下流側を流れる風によって発生する負圧によって吸い出す場合)と比較して、当該第1収容室内部にエンジン冷却風を効率的に生成することが可能である。それによって、冷却ファンの駆動部の動力の増大を抑制することが可能である。
以上説明したように、本発明の作業機械によれば、冷却器の冷却効率の向上と作業機械の小型化とを両立することができる。
本発明の実施形態に係る作業機械において、エンジン、冷却部およびファンが搭載された上部旋回体を斜め後方から見た場合の斜視図である。 図1の上部旋回体におけるエンジン、冷却部およびファンの配置を示す平面図である。 図1の上部旋回体のIII−III線断面図である。 従来公知の一般的な作業機械の上部旋回体におけるエンジン、冷却部およびファンの平面配置を示す説明図である。
以下、図面を参照しながら本発明の作業機械の実施形態についてさらに詳細に説明する。
図1〜2には、作業機械の一例として油圧ショベルなどの建設機械の上部旋回体1が示されている。作業機械は、クローラなどの下部走行体(図示せず)と、当該下部走行体の上に旋回可能に搭載された上部旋回体1とを備えている。
上部旋回体1は、底板2と、当該底板2の上に設けられた、ケーシング3、エンジン4、冷却器5、冷却ファン6、シュラウド7、およびキャビン8とを備えている。さらに上部旋回体1は、底板2の後方側に配置されたカウンターウェイト9をさらに備えている。カウンターウェイト9は、底板2に立設された一対の縦板20の後端部に取り付けられている。
ケーシング3は、第1収容室11と、第2収容室12と、当該第1収容室11と第2収容室12との間を仕切る隔壁13とを有する。本実施形態では、第2収容室12は、第1収容室11よりもケーシング3の前後方向(すなわち図2に示されるエンジン4の前後方向Y)における前方側で、かつ、キャビン8の後方側に配置されている。
第1収容室11には、エンジン4が収容されている。エンジン4には、図示されないオイルポンプが連結されている。ケーシング3は、第1収容室11に連通する吸気口19を有する。本実施形態では、図3に示されるように、第1収容室11には、エンジン4の吸気側の配管に接続されたエアクリーナ25が収容されているが、エアクリーナ25の収容場所については本発明ではとくに限定されない。
第2収容室12には、冷却器5、シュラウド7、および冷却ファン6がエンジン4の幅方向Xに並んだ状態で収容されている。
本実施形態では、図3に示されるように、ケーシング3は、第2収容室12に連通する吸気口16および排気口17を有する。吸気口16は、多数のスリット18aを有するカバー18によって覆われている。
隔壁13は、第1収容室11と第2収容室12との間において、ケーシング3の幅方向(すなわち図2に示されるエンジン4の幅方向X)に延びるように配置され、それによってこれら収容室11、12の間を仕切っている。
隔壁13には、第1収容室11と第2収容室12とを連通する開口14が形成されている。開口14は、当該開口14を通じて冷却ファン6が第1収容室11内の空気を吸引するように、冷却器5に供給される風A2が流れる方向において冷却器5よりも下流側で、かつ冷却ファン6よりも上流側の位置に形成されている。
冷却器5は、作業機械で用いられる液体または気体の媒体を冷却するものであり、少なくともエンジン4を冷却する冷却媒体を冷却可能な構成を有する。具体的には、本実施形態の冷却器5は、図2に示されるように、エンジン4を冷却する水などの液媒体を冷却するラジエータ22と、作業機械で用いられる油圧駆動部で用いられる作動油を冷却するオイルクーラ23と、エンジン4に送られる吸気ガスを冷却するインタークーラ24とを有する。なお、冷却器5は、少なくともエンジン4を冷却する冷却媒体を冷却することが可能な構成(すなわちラジエータ22を有する構成)を有していればよく、オイルクーラ23およびインタークーラ24の有無については本発明ではとくに限定されない。
このような冷却器5では、冷却ファン6によって生成される風A2が冷却器5を通り抜けるときに、ラジエータ22などに収容された媒体が当該風A2によって熱が奪われることによって冷却される。
冷却器5は、当該冷却器5の一部がエンジン4に対して当該エンジン4の前後方向Yに重なり合う位置に、配置されている。具体的には、図2に示されるように、前後方向Yにおいて、冷却器5の後端部5aは、エンジン4の前端4aよりも後方側に位置し、一方、冷却器5の前端部5bは、エンジン4の前端4aよりも前方側に位置している。したがって、冷却器5およびエンジン4は、前後方向Yにおいて上記の後端部5aと前端4aの距離δ1だけ重なり合っている。
冷却ファン6は、第2収容室12に収容され、風A2が流れる方向において冷却器5の下流側に配置されている。
冷却ファン6は、冷却器5に供給される風A2(図3参照)を生成する軸流ファンの構成を有している。具体的には、冷却ファン6は、プロペラなどで構成されたファン本体6aと、当該ファン本体6aを回転する駆動部6bとを有する。ファン本体6aは、駆動部6bによって回転駆動される回転軸6cを回転中心として回転する。駆動部6bは、電動モータや油圧モータなどで構成されている。
これらファン本体6aおよび駆動部6bは、冷却器5とともに、エンジン4の前方側において、エンジン4の幅方向Xに並んで配置される。
冷却ファン6は、駆動部6bの一部がエンジン4に対して当該エンジン4の幅方向Xに重なり合う位置に、配置されている。具体的には、図2に示されるように、幅方向Xにおいて、駆動部6bにおけるファン本体6aに対する反対側を向く側面6dは、エンジン4における冷却器5に近い側面4bよりも冷却器5よりも遠い側に位置している。これにより、冷却ファン6およびエンジン4は、幅方向Xにおいて上記の側面6dと側面4bとの距離δ2だけ重なり合っている。
本実施形態では、エンジン4および冷却ファン6は、図3に示されるように、当該エンジン4の出力軸4cが延びる方向C1に投影された当該エンジン4のエンジン投影面32が当該冷却ファン6におけるファン本体6aの回転軸6cが延びる方向に投影されたファン投影面31に対して当該エンジン4の前後方向Yに重ならないような位置に、配置されている。
シュラウド7は、冷却器5と冷却ファン6との間の空間の周囲を覆う部材である。当該シュラウド7は、隔壁13の開口14に連通する連通孔15を有する。なお、シュラウド7は、なくてもよい。
シュラウド7は、隔壁13の開口14とシュラウド7の連通孔15とが重なり合うように、隔壁13に隣接して配置されている。すなわち、シュラウド7は、第2収容室12の内部において隔壁13に当接し、または当接に近い状態(たとえばシュラウド7と隔壁13との間に薄いパッキンを挟んだ状態)で配置されている。
上記のように構成された作業機械では、第1収容室11と第2収容室12とを仕切る隔壁13には、開口14が形成され、当該開口14を通じて冷却ファン6が第1収容室11内の空気を吸引するように、当該開口14は、風が流れる方向において冷却器5よりも下流側で、かつ冷却ファン6よりも上流側(吸込み側)の位置に形成されている。したがって、図2に示されるように、冷却ファン6の駆動力によって、エンジン4が収容された第1収容室11の空気は、隔壁13の開口14を通して、冷却ファン6の上流側へ吸い出されることによって、当該第1収容室11内部にエンジン冷却風A1を生成することが可能である。このエンジン冷却風A1は、吸気口19からエンジン4周囲の空間を抜けて開口14へ向けて流れることにより、エンジン4を冷却することが可能である。
それとともに、冷却ファン6の駆動力によって、冷却器5が収容された第2収容室12では、吸気口16、冷却器5、冷却ファン6および排気口17の順に流れる冷却器5を冷却する冷却風A2を、上記のエンジン4による干渉を受けることなく、大きな風量で生成することが可能である。これにより、大風量の冷却風A2によって効率よく冷却器5を冷却することが可能である。
以上のように構成された本実施形態の作業機械では、冷却器5、ファン本体6a、および駆動部6bは、エンジン4の前方側においてエンジン4の幅方向Xに並んで配置されている。そして、冷却器5は、当該冷却器5の一部がエンジン4に対して当該エンジン4の前後方向Yに重なり合う位置に、配置され、冷却ファン6は、駆動部6bの一部がエンジン4に対して当該エンジン4の幅方向Xに重なり合う位置に配置されている。この構成により、冷却器5の冷却効率の向上と作業機械の小型化との両立を達成することが可能である。
すなわち、上記の構成では、冷却器5、ならびに冷却ファン6のファン本体6aおよび駆動部6bが、エンジン4の前方側においてエンジン4の幅方向Xに並んで配置された構成において、冷却器5が、当該冷却器5の一部がエンジン4に対して当該エンジン4の前後方向Yに重なり合う位置に配置されているので、従来の冷却器5よりも前記前後方向Yに長い大型の冷却器5が作業機械に搭載される場合であっても、当該冷却器5の前後方向Yの長さが作業機械全体の長さに与える影響を抑えることが可能である。しかも、冷却ファン6が、その駆動部6bの一部がエンジン4に対して当該エンジン4の幅方向Xに重なり合う位置に配置されているので、従来の冷却器5よりも前記幅方向Xに厚い大型の冷却器5が作業機械に搭載される場合であっても、冷却ファン6の設置スペースを確保しながら作業機械の幅に対する影響を抑えることが可能である。その結果、冷却器5の冷却効率の向上と作業機械の小型化との両立を図ることが可能である。
なお、冷却ファン6は、駆動部6bは、その少なくとも一部がエンジン4に対して当該エンジン4の幅方向Xに重なり合う位置に配置されていればよく、駆動部6bの全部がエンジン4に対して重なり合う位置に配置されてもよい。
また、本実施形態の作業機械では、図3に示されるように、エンジン4および冷却ファン6は、当該エンジン4におけるその出力軸4cが延びる方向C1に投影されたエンジン投影面32が当該冷却ファン6におけるファン本体6aの回転軸C2が延びる方向に投影されたファン投影面31に対して当該エンジン4の前後方向Yに重ならないような位置に配置されている。この構成では、エンジン投影面32がファン投影面に対して当該エンジン4の前後方向Yに重ならないので、エンジン4および冷却ファン6を配置することにより、ファン後流の流れがエンジン4に阻害されることがなくなり、ファン後流での圧力損失が低減される。その結果、ファン風量の増加およびファン動力の低減などの効果が得られる。
また、本実施形態の作業機械は、エンジン4と冷却器5および冷却ファン6とを別個に収容可能なケーシング3を有している。このケーシング3は、第1収容室11と、第2収容室12と、当該第1収容室11と第2収容室12との間を仕切る隔壁13とを有しており、エンジン4は、第1収容室11に収容され、冷却器5および冷却ファン6は、第2収容室12に収容され、隔壁13には、第1収容室11と第2収容室12とを連通する開口14が形成されている。このような構成では、エンジン4が収容された第1収容室11と冷却器5および冷却ファンが収容された第2収容室12とを仕切る隔壁13に形成された開口14を通して、エンジン4が収容された第1収容室11の空気は、冷却ファン6によって第2収容室12へ吸い出される。これによって、当該第1収容室11内部にエンジン4を冷却するため風(すなわち、エンジン冷却風)を生成することが可能である。その結果、共通の冷却ファン6によって、冷却器5およびエンジン4の両方を冷却することが可能である。
本実施形態の作業機械は、冷却器5と冷却ファン6との間の空間の周囲を覆うシュラウド7を備えている。このシュラウド7は、隔壁13の開口14に連通する連通孔15を有している。この構成では、エンジン4が収容された第1収容室11から隔壁13の開口14を通って第2収容室12内へ導入された空気は、冷却器5と冷却ファン6との間の空間の周囲を覆うシュラウド7の連通孔15を通して確実にシュラウド7内に導入される。これにより、より効率的に第1収容室11内におけるエンジン冷却風を確保することが可能である。
本実施形態の作業機械では、上記の隔壁13の開口14は、当該開口14を通じて冷却ファン6が第1収容室11内の空気を吸引するように、冷却器5から冷却ファン6へ流れる風の方向において冷却器5よりも下流側で、かつ冷却ファン6よりも上流側の位置に形成されている。この構成では、エンジン4が収容された第1収容室11の空気は、冷却ファン6によって、隔壁13の開口14を通して冷却ファン6の上流側へ吸い出されるので、当該冷却ファン6の下流側へ吸い出される場合(すなわち冷却ファン6の下流側を流れる風によって発生する負圧によって吸い出す場合)と比較して、当該第1収容室11内部にエンジン冷却風を効率的に生成することが可能である。それによって、冷却ファン6の駆動部6bの動力の増大を抑制することが可能である。
(変形例)
なお、上記の実施形態では、冷却器5、ファン本体6a、および駆動部6bは、エンジン4の前方側においてエンジン4の幅方向Xに並んで配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、エンジン4の後方側においてエンジン4の幅方向Xに並んで配置されていてもよい。そのような配置であっても、上記実施形態のように冷却効率の向上と作業機械の小型化との両立を達成することが可能である。
また、上記の実施形態では、図3に示されるように、エンジン4および冷却ファン6が、エンジン投影面32がファン投影面31に対して当該エンジン4の前後方向Yに重ならないように配置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、エンジン4および冷却ファン6は、エンジン投影面32がファン投影面31に対して当該エンジン4の前後方向Yに重ならないように配置されていてもよい。その場合、エンジン投影面32がファン投影面31に対して当該エンジン4の前後方向Yに重なるようにエンジン4および冷却ファン6を互いに近づけて配置することにより、作業機械の前後方向Yの長さをさらに短くすることが可能になり、作業機械のさらなる小型化を可能にする。
1 上部旋回体
2 底板
3 ケーシング
4 エンジン
5 冷却器
6 冷却ファン
6a ファン本体
6b 駆動部
7 シュラウド
11 第1収容室(エンジンルーム)
12 第2収容室
13 隔壁
14 開口
15 連通孔
16 吸気口
17 排気口

Claims (6)

  1. 第1収容室と、前記第1収容室の前方側に配置された第2収容室と、当該第1収容室と第2収容室との間を仕切る隔壁とを有するケーシングと、
    前記第1収容室に収容されたエンジンと、
    前記第2収容室に収容され、前記エンジンを冷却する冷却媒体を冷却可能な構成を有する冷却器と、
    前記第2収容室に収容され、前記冷却器に供給される風を生成する冷却ファンであって、ファン本体および当該ファン本体を回転する駆動部を有する冷却ファンと
    を備えており、
    前記冷却器、前記ファン本体、および前記駆動部は、前記エンジンの前方側において前記エンジンの幅方向に並んで配置され、
    前記冷却器は、当該冷却器の一部が前記エンジンに対して当該エンジンの前後方向に重なり合う位置に、配置され、
    前記冷却ファンは、前記駆動部の少なくとも一部が前記エンジンに対して当該エンジンの幅方向に重なり合う位置に、配置され
    前記隔壁には、前記第1収容室と前記第2収容室とを連通する開口が形成され、
    前記隔壁における前記開口が形成された部分は、前記エンジンの前方側端部よりも後方側に配置され、
    前記冷却器は、前記第2収容室における前記部分の前方側の領域に配置され、
    前記第1収容室における前記部分の後方側の領域は、前記第1収容室における他の領域よりも前後方向の幅が狭くなっている、
    ことを特徴とした作業機械。
  2. 前記第1収容室に収容され、前記エンジンの吸気側の配管に接続されたエアクリーナをさらに備えており、
    前記エアクリーナは、前記第1収容室において、前記エンジンに対して当該エンジンの出力軸が延びる方向に並ぶとともに、前記エンジンと前記開口との間に形成される冷却風の流路から外れた位置に配置されている、
    請求項1に記載の作業機械
  3. 前記エンジンおよび前記冷却ファンは、当該エンジンにおけるその出力軸が延びる方向に投影されたエンジン投影面が当該冷却ファンにおける前記ファン本体の回転軸が延びる方向に投影されたファン投影面に対して当該エンジンの前後方向に重ならないような位置に、配置されている、
    請求項1または2に記載の作業機械。
  4. 前記エンジンおよび前記冷却ファンは、当該エンジンにおけるその出力軸が延びる方向に投影されたエンジン投影面が当該冷却ファンにおける前記ファン本体の回転軸が延びる方向に投影されたファン投影面に対して当該エンジンの前後方向に重なるような位置に、配置されている、
    請求項1または2に記載の作業機械。
  5. 前記冷却器と前記冷却ファンとの間の空間の周囲を覆うシュラウドをさらに備え、
    当該シュラウドは、前記隔壁の開口に連通する連通孔を有する、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の作業機械。
  6. 前記開口は、当該開口を通じて前記冷却ファンが前記第1収容室内の空気を吸引するように、前記冷却器から前記冷却ファンへ流れる風の方向において前記冷却器よりも下流側で、かつ前記冷却ファンよりも上流側の位置に形成されている、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の作業機械。
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