JP6687979B2 - 建設機械におけるエンジン支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械におけるエンジン支持構造の技術分野に関するものである。

一般に、油圧ショベル等の建設機械のなかには、下部走行体の上方に上部旋回体を旋回自在に設け、該上部旋回体のベースとなる旋回フレームに、運転室やエンジン等の各種機器装置を搭載するとともに、旋回フレームの左右方向中央部に前後方向に延びる左右一対のセンターフレームを設け、該左右のセンターフレームに、掘削等の作業を行う作業装置の基端部を支持せしめるようにした構成したものがある。このものにおいて、左右のセンターフレームは、旋回フレームの左右方向中央部を形成する強固な部材であって、旋回フレームの主たる強度部材となる。
このように構成された建設機械において、前記旋回フレームにエンジンを搭載するにあたり、該エンジンは重量物であるため重心バランスを考慮して旋回フレームの後方左右中央部に配置される場合が多く、このように配置する場合には、従来、エンジンを防振支持する複数のエンジンマウント（通常四つ）に対応する数のエンジン支持部材（台座）を設け、これらエンジン支持部材を前記左右のセンターフレームにそれぞれ固定し、該センターフレームに固定された複数のエンジン支持部材によってエンジンを支持するようにしていた（例えば、特許文献１の図１３参照）。この場合、複数のエンジン支持部材はそれぞれ個別に左右のセンターフレームに位置調整された状態で固定（溶接）されるが、左右のセンターフレームは前述したように旋回フレームの左右方向中央部に設けられた主たる強度部材であって、荷重による歪や溶接歪による位置誤差は小さく、従って、この左右のセンターフレームに固定されるエンジン支持部材の位置調整は比較的容易に行うことができる。
一方、近年、排ガス規制に対応するべく還元剤を用いた排ガス浄化装置を設けた建設機械や、エンジン騒音を低減するべくエンジンを他の機器装置と別置きにして遮蔽用エンクロージャで囲繞するように構成した建設機械が提供されている。このような建設機械においては、レイアウト上、エンジンを旋回フレームの後方左右中央部に配設することが困難な場合があり、そこで、エンジンを、前記左右のセンターフレームの左右外方側に配設するように構成したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１７９１６５号公報 特開２００７−１９８０３１号公報

しかしながら、前記特許文献２のように、エンジンを左右のセンターフレームの左右外方側に配設するものにおいて、特許文献１のように、複数のエンジンマウントに対応する数のエンジン支持部材（台座）を設け、該エンジン支持部材によってエンジンを支持する構成にしようとした場合、エンジンの左右外方側を支持するエンジン支持部材は、旋回フレームの左右外縁部近傍に位置しているため、センターフレームには取付けできないことになる。このため、エンジンの左右外方側を支持するエンジン支持部材については、旋回フレームの左右外縁部に設けられる左右のサイドフレームや、該サイドフレーム近傍のフレーム部材に取付けることになるが、サイドフレームや該サイドフレーム近傍のフレーム部材は、板厚が薄いため溶接歪がセンターフレームに比して大きく、このため、サイドフレームや該サイドフレーム近傍のフレーム部材を基準にしての位置調整ではエンジン支持部材の正確な位置調整は困難であり、よって、一つ一つのエンジン支持部材を治具を用いて三次元的に位置調整する必要があって、面倒且つ時間がかかって作業効率に劣るという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、上部旋回体の旋回フレームの左右方向中央部に、前後方向に延びる左右一対のセンターフレームを備えるとともに、該センターフレームの左右外方側にエンジンを搭載してなる建設機械において、前記エンジンを、防振機能を有した複数のエンジンマウントと、該エンジンマウントが取付けられるエンジン支持部材とを介して旋回フレームに支持せしめるにあたり、前記エンジン支持部材を、左右方向に延びる前後複数の梁状のエンジン支持部材とするとともに、これら前後複数のエンジン支持部材は、上面部と、該上面部の前後両側から垂下される上下方向を向く脚片とを備え、前記上面部の左部および右部に、エンジンマウントを取付けるための取付けボルトが挿入されるエンジンマウント取付孔を形成する一方、前記脚片の左右内方側端部を上面部の左右内方側端部よりもセンターフレーム側に突出させ、エンジン支持部材の三次元の位置調整がなされた状態で前記センターフレーム側に突出する脚片の左右内方側端部をセンターフレームに溶接することで、エンジン支持部材を位置調整された状態でセンターフレームに固定する構成にしたことを特徴とする建設機械におけるエンジン支持構造である。
請求項２の発明は、請求項１において、エンジン支持部材の左右方向中央部に、エンジン下部との干渉を回避するための切欠き部を設けたことを特徴とする建設機械におけるエンジン支持構造である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、旋回フレームは、左右外縁部にセンターフレームと平行状に配される左右のサイドフレームを備えるとともに、エンジン支持部材は、その左右外方側端部が前記サイドフレームに固定されることを特徴とする建設機械におけるエンジン支持構造である。

請求項１の発明とすることにより、一つのエンジン支持部材の位置調整を行うことで、該エンジン支持部材に形成された左右二つのエンジンマウント取付孔の位置調整を行えることになって、位置調整作業を軽減できるとともに、エンジン支持部材の位置調整はセンターフレームに対して行えばよいから、位置調整作業が容易となり、作業効率が大幅に向上する。
請求項２の発明とすることにより、エンジンや該エンジンに接続されるエンジン周辺機器の設置高さを低く抑えることができる。
請求項３の発明とすることにより、エンジン支持部材は、センターフレームとサイドフレームとの間に支架固定された強固な構造となり、重量物であるエンジンを支持するための強度を確実に確保できる。

油圧ショベルの側面図である。 旋回フレームの平面図である。 （Ａ）はエンジン支持部材を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ部の拡大図である。 エンジン支持部材を示す斜視図である。 エンジンが取付けられたエンジン支持部材を示す平面図である。 エンジンが取付けられたエンジン支持部材を示す底面図である。 図５のＡ−Ａ矢視図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図において、１はショベル系建設機械の一例である油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２の上方に旋回ベアリング３を介して上部旋回体４が旋回自在に支持されている。該上部旋回体４には、運転室５やエンジン６等の各種機器装置が搭載されるとともに、上部旋回体４の前部には掘削等の各種作業を行う作業装置７が装着され、また、上部旋回体４の後部には作業時における機体バランスをとるためのカウンタウエイト８が装着されている。

９は前記上部旋回体４のベースとなる旋回フレームであって、該旋回フレーム９は、左右方向中央部を形成するセンター部９Ｓと、該センター部９Ｓの左右外側に設けられる左右のサイドデッキ部９Ｌ、９Ｒとから構成されている。前記センター部９Ｓは、旋回ベアリング３が取付けられる底面板１０、該底面板１０に立設される左右一対のセンターフレーム１１Ｌ、１１Ｒ等を備えて構成されているが、該左右一対のセンターフレーム１１Ｌ、１１Ｒは、前後方向に延び、その前部には作業装置７の基端部が取付けられる作業装置取付座１１Ｌａ、１１Ｒａが設けられている。また、前記左右のサイドデッキ部９Ｌ、９Ｒは、旋回フレーム９の左右外縁部に前記左右のセンターフレーム１１Ｌ、１１Ｒと平行状に配される左右のサイドフレーム１２Ｌ、１２Ｒ、センターフレーム１１Ｌ、１１Ｒとサイドフレーム１２Ｌ、１２Ｒとを連結する複数の梁部材１３等を備えて構成されている。そして旋回フレーム９は、これらセンター部９Ｓおよび左右のサイドデッキ部９Ｌ、９Ｒを構成する各部材を溶接により一体的に組付けて形成されている。

前記旋回フレーム９には、運転室５やエンジン６等の各種機器装置が搭載されるが、本実施の形態では、センター部９Ｓには、作業装置取付座１１Ｌａ、１１Ｒａの後方に図示しない旋回駆動装置やコントロールバルブが搭載され、その後方には図示しない作動油タンクが搭載され、さらにその後方にはカウンタウエイト８が装着される。また、左サイドデッキ部９Ｌには、前側に運転室５が搭載され、その後方には図示しないバッテリや燃料タンク、還元剤タンク（尿素タンク）等が搭載される。さらに、右サイドデッキ部９Ｒには、前側に図示しないラジエータやオイルクーラー等の冷却装置が搭載され、その後方にはエンジン６が搭載される構成になっている。

前記エンジン６は、クランク軸の軸方向が旋回フレーム９の前後方向を向く所謂縦置き状態で配されるが、該エンジン６の外殻をなすエンジンケース１５は、オイルパン１５ａやフライホイールハウジング１５ｂを含んで構成されるとともに、エンジンケース１５の下部には、エンジンマウント取付用の第一〜第四支持ステー１６Ａ〜１６Ｄが一体的に固定されている。これら第一〜第四支持ステー１６Ａ〜１６Ｄには、エンジン６を前側左右二箇所、後側左右二箇所の計四箇所で防振支持するための防振機能を有した第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄがそれぞれ取付けられている。これら第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄは、該第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄを構成する図示しない上下一対の防振体により第一〜第四支持ステー１６Ａ〜１６Ｄを防振挟持するとともに、後述する前後一対のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙに形成の第一〜第四エンジンマウント取付孔１８Ａａ〜１８Ｄａに挿入される取付ボルト１７Ａａ〜１７Ｄａによってエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙに固定されるように構成されており、これによりエンジン６は、第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄおよび前後一対のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙを介して、前記右サイドデッキ部９Ｒに支持されるようになっている。

ここで、前記第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄの取付高さ位置は、エンジン６の下部に設けられるオイルパン１５ａやフライホイールハウジング１５ｂの下端位置よりも上位となるように設定されており、これにより、エンジン６や、該エンジン６の排ガス経路に設けられる微粒子捕集装置（ＤＰＦ）１９や選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）２０の設置高さをなるべく低く抑えることができるようになっている。

一方、前記前後一対のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙは、左右方向に延びる梁状の部材であって、後述するように、その左右内方側端部（本実施の形態では左側端部）は右センターフレーム１１Ｒに位置調整された状態で固定され、左右外方側端部は右サイドフレーム１２Ｒに固定されるが、前側のエンジン支持部材１８Ｘの左部および右部には、第一、第二エンジンマウント取付部１８Ａ、１８Ｂがそれぞれ形成され、また、後側のエンジン支持部材１８Ｙの左部および右部には第三、第四エンジンマウント取付部１８Ｃ、１８Ｄがそれぞれ形成されている。これら前後のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙに形成される第一〜第四エンジンマウント取付部１８Ａ〜１８Ｄは、上面部１８Ａｂ〜１８Ｄｂと、該上面部１８Ａｂ〜１８Ｄｂの前後両側から垂下される前後の脚片１８Ａｃ、１８Ａｄ〜１８Ｄｃ、１８Ｄｄとから略冂形状に形成されているとともに、上面部１８Ａｂ〜１８Ｄｂには、前記第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄを取付けるための取付けボルト１７Ａａ〜１７Ｄａが挿入される第一〜第四エンジンマウント取付孔１８Ａａ〜１８Ｄａが形成されている。

さらに、前側エンジン支持部材１８Ｘの左右方向中間部は、第一エンジンマウント取付部１８Ａと第二エンジンマウント取付部１８Ｂとを連結する連結部１８Ｅになっているが、該前側エンジン支持部材１８Ｘの連結部１８Ｅは、第一、第二エンジンマウント取付部１８Ａ、１８Ｂの前側脚片１８Ａｃ、１８Ｂｃの下半部同士を連結するように設けられていて、上面部１８Ａｂ、１８Ｂｂ同士を連結する部分、後側脚片１８Ａｄ、１８Ｂｄ同士を連結する部分、前側脚片１８Ａｃ、１８Ｂｃの上半部同士を連結する部分は切欠かれた状態（切欠き部１８Ｅａ）になっている。また、後側エンジン支持部材１８Ｙの左右方向中間部は、第三エンジンマウント取付部１８Ｃと第四エンジンマウント取付部１８Ｄとを連結する連結部１８Ｆとなっているが、該後側エンジン支持部材１８Ｙの連結部１８Ｆは、第三、第四エンジンマウント取付部１８Ｃ、１８Ｄの前側脚片１８Ｃｃ、１８Ｄｃの下半部同士および後側脚片１８Ｃｄ、１８Ｄｄの下半部同士を連結するように設けられていて、上面部１８Ｃｂ、１８Ｄｂ同士を連結する部分、前側脚片１８Ｃｃ、１８Ｄｃの上半部同士および後側脚片１８Ｃｄ、１８Ｄｄの上半部同士を連結する部分は切欠かれた状態（切欠き部１８Ｆａ）になっている。そして、これら前側、後側エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの左右方向中間部に形成された切欠き部１８Ｅａ、１８Ｆａによって、第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄの取付高さ位置よりも下位に位置するオイルパン１５ａやフライホイールハウジング１５ｂの下部が前側、後側エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙに干渉してしまうことを回避できるようになっている。

次いで、前記前後のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙを右センターフレーム１１Ｒおよび右サイドフレーム１２Ｒに固定する手順について説明するが、前後のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙは同様の手順で固定されるため、前側のエンジン支持部材１８Ｘを例にとって説明する。
まず、治具を用いてエンジン支持部材１８Ｘを保持した状態で、該エンジン支持部材１８Ｘが既定位置となるように上下前後左右方向の三次元の位置調整をする。この状態で、エンジン支持部材１８Ｘの左右内方側端部、つまり、本実施の形態では、エンジン支持部材１８Ｘの左部に設けられた第一エンジンマウント取付部１８Ａの前後の脚片１８Ａｃ、１８Ａｄの左側端部を、溶接により右センターフレーム１１Ｒに固定する。この場合、図３（Ｂ）に示す如く、前後の脚片１８Ａｃ、１８Ａｄの左側端部（左右内方側端部）は、上面部１８Ａｂの左側端部（左右内方側端部）よりも右センターフレーム１１Ｒ側に突出しており、該右センターフレーム１１側に突出する脚片１８Ａｃ、１８Ａｄの前後に、脚片１８Ａｃ、１８Ａｄの前後面および右センターフレーム１１Ｒの右面に当接する細長い角柱（四角柱あるいは三角柱）の当て部材２１を沿わせ、該当て部材２１と右センターフレーム１１Ｒおよび当て部材２１と脚片１８Ａｃ、１８Ａｄとを溶接することにより、脚片１８Ａｃ、１８Ａｄの左側端部と右センターフレーム１１Ｒとの間に隙間があっても確実に溶着できる。次いで、右センターフレーム１１Ｒに位置調整された状態で固定されたエンジン支持部材１８Ｘの右側端部、つまり、本実施の形態では、エンジン支持部材１８Ｘの右部に設けられた第二エンジンマウント取付部１８Ｂの前後の脚片１８Ｂｃ、１８Ｂｄの右側端部を、溶接により右サイドフレーム１２Ｒに固定する。この場合も、前述した右センターフレーム１１Ｒに固定する場合と同様に、当て部材２１を用いた溶接を行う。このようにして、エンジン支持部材１８Ｘは、その左右内方側端部が右センターフレーム１１Ｒに位置調整された状態で固定され、該右センターフレーム１１Ｒに固定されたエンジン支持部材１８Ｘの左右外方側端部が右サイドフレーム１２Ｒに固定されるようになっている。
尚、前後のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの左右方向の長さは、該エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの左右方向の位置調整ができるように、右センターフレーム１１Ｒと右サイドフレーム１２Ｒの間の間隔よりも短く設定されている。

叙述の如く構成された本形態において、油圧ショベル１は、上部旋回体４の旋回フレーム９の左右方向中央部に、前後方向に延びる左右一対のセンターフレーム１１Ｌ、１１Ｒを備えるとともに、該センターフレーム１１Ｌ、１１Ｒの左右外方側（本実施の形態では右センターフレーム１１Ｒの右側）にエンジン６が搭載されている。そして、エンジン６は、防振機能を有した第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄと、これら第一〜第四エンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄが取付けられる前後のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙとを介して旋回フレーム９に支持されるが、この場合に、前後のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙは、左右方向に延びる梁状のものであって、前側エンジン支持部材１８Ｘは、左部に第一エンジンマウント取付孔１８Ａａが右部に第二エンジンマウント取付孔１８Ｂａがそれぞ形成され、また、後側エンジン支持部材１８Ｙは、左部に第三エンジンマウント取付孔１８Ｃａが右部に第四エンジンマウント取付孔１８Ｄａがそれぞれ形成されている。そして、これら前後のエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙは、その左右内方側端部（本実施の形態では左側端部）がセンターフレーム１１Ｌ、１１Ｒ（本実施の形態では右センターフレーム１１Ｒ）に位置調整された状態で固定されることになる。

この結果、一つのエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの位置調整を行うことで、該エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙに形成された左右二つのエンジンマウント取付孔１８Ａａ〜１８Ｄａの位置調整を行えることになって、エンジンマウント取付孔の数に対応した数のエンジン支持部材を設ける場合と比して、三次元的な位置調整が必要で手間と時間とがかかるエンジン支持部材１８、１８Ｙの位置調整作業を半減できる。しかも、前記エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙは、センターフレーム１１Ｒに対して位置調整された状態で固定されるが、該センターフレーム１１Ｒは旋回フレーム９の左右中央部を構成するフレーム部材であって、溶接歪や荷重による歪が少なく、よって、エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの位置調整作業も容易となり、作業効率が大幅に向上する。。

さらに、前記エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの左右方向中央部には、エンジン６の下部（例えば、オイルパン１５ａやフライホイールハウジング１５ｂの下部）との干渉を回避するための切欠き部１８Ｅａ、１８Ｆａが設けられている。而して、エンジン６の下端位置を、エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの左部およ−び右部に取付けられるエンジンマウント１７Ａ〜１７Ｄの取付高さ位置よりも低くしても、上記切欠き部１８Ｅａ、１８Ｆａによってエンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙの左右方向中央部とエンジン６下部との干渉を回避できることになって、エンジン６や該エンジン６に接続されるエンジン周辺機器（例えば、微粒子捕集装置１９や選択還元型触媒装置２０）の設置高さを低く抑えることができる。

また、旋回フレーム９は、左右外縁部にセンターフレーム１１Ｌ、１１Ｒと平行状に配される左右のサイドフレーム１２Ｌ、１２Ｒを備えているが、前記エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙは、その左右外方側端部（本実施の形態では右側端部）がサイドフレーム１２Ｌ、１２Ｒ（本実施の形態では右サイドフレーム１２Ｒ）に固定されている。而して、エンジン支持部材１８Ｘ、１８Ｙは、センターフレーム１１Ｌ、１１Ｒとサイドフレーム１２Ｌ、１２Ｒとの間に支架固定された強固な構造となり、重量物であるエンジン６を支持するための強度を確実に確保できる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、上記実施の形態では、エンジンが右センターフレームの右側に設けられる右サイドデッキ部に配されているが、エンジンが左センターフレームの左側に設けられる左サイドデッキ部に配される場合であっても本発明を実施でき、その場合には、前後複数のエンジン支持部材の左右内方側端部は左センターフレームに位置調整された状態で固定され、左右外方側端部は左サイドフレームに固定される。
また、上記実施の形態では、前後一対のエンジン支持部材が設けられているが、大型のエンジンである場合等には、前後３つ以上のエンジン支持部材を設けることもできる。この場合には、エンジンマウントの数も増加する。

本発明は、油圧ショベル等の建設機械において、上部旋回体のベースとなる旋回フレームにエンジンを搭載する場合に利用することができる。

４ 上部旋回体
６ エンジン
９ 旋回フレーム
１１Ｌ、１１Ｒ 左右のセンターフレーム
１２Ｌ、１２Ｒ 左右のサイドフレーム
１７Ａ〜１７Ｄ 第一〜第四エンジンマウント
１８Ｘ、１８Ｙ 前後のエンジン支持部材
１８Ａａ〜１８Ｄａ 第一〜第四エンジンマウント取付孔
１８Ｅａ、１８Ｆａ 切欠き部

Claims (3)

1. 上部旋回体の旋回フレームの左右方向中央部に、前後方向に延びる左右一対のセンターフレームを備えるとともに、該センターフレームの左右外方側にエンジンを搭載してなる建設機械において、前記エンジンを、防振機能を有した複数のエンジンマウントと、該エンジンマウントが取付けられるエンジン支持部材とを介して旋回フレームに支持せしめるにあたり、前記エンジン支持部材を、左右方向に延びる前後複数の梁状のエンジン支持部材とするとともに、これら前後複数のエンジン支持部材は、上面部と、該上面部の前後両側から垂下される上下方向を向く脚片とを備え、前記上面部の左部および右部に、エンジンマウントを取付けるための取付けボルトが挿入されるエンジンマウント取付孔を形成する一方、前記脚片の左右内方側端部を上面部の左右内方側端部よりもセンターフレーム側に突出させ、エンジン支持部材の三次元の位置調整がなされた状態で前記センターフレーム側に突出する脚片の左右内方側端部をセンターフレームに溶接することで、エンジン支持部材を位置調整された状態でセンターフレームに固定する構成にしたことを特徴とする建設機械におけるエンジン支持構造。
2. 請求項１において、エンジン支持部材の左右方向中央部に、エンジン下部との干渉を回避するための切欠き部を設けたことを特徴とする建設機械におけるエンジン支持構造。
3. 請求項１または２において、旋回フレームは、左右外縁部にセンターフレームと平行状に配される左右のサイドフレームを備えるとともに、エンジン支持部材は、その左右外方側端部が前記サイドフレームに固定されることを特徴とする建設機械におけるエンジン支持構造。

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