JP6840453B2 - 小旋回型ショベル - Google Patents

Description

本発明は、旋回半径の小さな上部旋回体を有する小旋回型ショベルに関する。

近年、ディーゼルエンジンを搭載した油圧ショベル等の建設機械では、高次の排ガス規制に対応すべく、ディーゼルエンジンの排気系に排ガス処理装置が設置され、ディーゼルエンジンからの排ガスは、排気管の下流側に設けたＮＯｘ還元触媒を通って大気中に放出される。

上述の排ガス処理装置として、尿素水溶液（液体還元剤）を用いた尿素選択還元型のＮＯｘ処理装置が用いられることが多い。特許文献１に開示された旋回型ショベルでは、尿素水溶液は金属製の液体還元剤タンクに貯留され、尿素水溶液は液体還元剤供給ポンプ及び液体還元剤供給パイプによりディーゼルエンジンの排気管に供給される構成とされている。

特開２０１３−１６０００５号公報

上記特許文献１の旋回型ショベルは、大型の旋回型ショベルである。
特許文献１を含め従来の大型の旋回型ショベルは、液体還元剤タンクが、上部旋回体の前側を覆うカバー材を支持するカバーフレーム内又は上部旋回体の内部後方に設置されるハウスフレーム内に配置されている。

旋回型ショベルには、狭い空間で作業するために、上部旋回体の旋回半径比が小さくなるよう構成された、いわゆる「小旋回型ショベル」が知られている。

小旋回型ショベルの上部旋回体は、旋回半径比を小さくするためにコンパクトな構造として設計されているため、各部材が密集し液体還元剤タンクを配置するスペースの確保が難しい。更に、液体還元剤タンクは液体還元剤を補給する必要があるため、補給しやすい場所に設置される必要がある。つまり、小旋回型ショベルには、液体還元剤タンクを上部旋回体の外径を変更することなく、且つ液体還元剤の補給作業を簡便に行える位置に配置するという課題がある。

この点で上記した特許文献１は、大型の旋回型ショベルであるため、コンパクトな上部旋回体を有する小旋回型ショベルに適用できる構成とは言えない。

そこで、上記課題に鑑み、液体還元剤タンクを、上部旋回体の外径を変更することなく且つ液体還元剤の補給作業を簡便に行える位置に配置した小旋回型ショベルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、
エンジンが搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体の底部を構成する旋回フレームと、
ブームを支持するブーム支持ブラケットと、
燃料タンクと、
前記旋回フレームの前側に配置されるカバー材と、
前記カバー材を支持し、前記旋回フレームから立設するカバーフレームと、
エンジン排ガスを処理する液体還元剤が貯留される液体還元剤タンクと、
コントロールバルブと、
を有する小旋回型ショベルであって、
前記液体還元剤タンクは、前記カバーフレームの前方に配置され、
前記旋回フレームは、旋回機構を中心として前後左右方向に延在し、
前記旋回フレームの右前において、前方から前記液体還元剤タンク、前記コントロールバルブ、前記燃料タンクの順に並んで配置されていることを特徴とする小旋回型ショベルが提供される。

開示した実施形態によれば、液体還元剤タンクは、上部旋回体の前側に配置されるカバー材を支持するカバーフレームの外側に配置される構成とした。カバーフレームの外側は従前は工具箱などとして使用されていた最前位置の領域（スペース）であるため、上部旋回体の外径を変形しなくても良く、かつ液体還元剤の補給作業を簡便に行うことができる。

本発明の一実施形態による小旋回型ショベルの側面図である。 図１に示す小旋回型ショベルの平面図である。 上部旋回体の内部を示す平面図である。 上部旋回体の前側の内部を示す部分斜視図である。 上部旋回体の前側の内部を示す一部透過側面図である。

図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は一実施形態による小旋回型ショベルの側面図である。以下、本明細書において、小旋回型ショベルを単に「ショベル」と称することもある。ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット等が用いられてもよい。

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源が搭載される。キャビン１０内には、運転席やショベル操作に必要な各種操作装置、及びショベルの駆動を制御するコントローラなどが設置される。

ここで、本明細書において、上部旋回体３の前側とは、上部旋回体３の中央から見てブーム４が取付けられている側の部分である。また、左側とは上部旋回体３において前方（ブーム４が延在する方向）を向いた時に左となる部分である。また、右側とは上部旋回体３において前方（ブーム４が延在する方向）を向いた時に、右となる部分である。

図２は、図１に示すショベルを上から見た平面図である。上部旋回体３の中央付近にブーム４が回動可能に支持される。

ブーム４は、上部旋回体３の前側中央位置に強固に固定されたブーム支持ブラケット１４に回動可能に支持される。より具体的には、ブーム４は、ブーム支持ブラケット１４の右側ブラケット１４Ｒ及び左側ブラケット１４Ｌとの間に挟まれた状態で、右側ブラケット１４Ｒ、ブーム４、左側ブラケット１４Ｌを貫通して設けられるブームフートピン４００により支持される。

キャビン１０は、上部旋回体３の前側でブーム４の左側に設置される。上部旋回体３の前側でブーム４の右側には、後述する尿素水タンク（液体還元剤タンクに相当）とコントロールバルブの上面をカバー（被覆）するカバー材２２が取り付けられている。カバー材２２の後方には、燃料タンク２４と作動油タンク２６が配置される。燃料タンク２４が外側に配置され、作動油タンク２６は燃料タンク２４の内側に配置される。

カバー材２２の上面及び作動油タンク２６の上面は、メンテナンス時等に作業者が乗る通路として使用される。一方、燃料タンク２４の上面は、作動油タンク２６の上面より高い位置にあり、作業者が乗る通路としては使用されない。

上部旋回体３の外周部分で、カバー材２２から燃料タンク２４にかけて、ハンドレール６０が取り付けられている。ハンドレール６０は作業者が上部旋回体３の上に登る際の補助となるように保護するためのレールである。ハンドレール６０の上端は燃料タンク２４の端部まで延在する。ハンドレール６０が終端した位置からは、ハンドレール６０の延長方向にハンドレール７０が延在する。ハンドレール７０は燃料タンク２４の上面に取り付けられており、燃料タンク２４の上面の角に沿って内側に向けて屈曲している。ハンドレール７０は、作動油タンク２６の上面に作業者が乗ったときに、作業者が掴まることのできるような位置に設けられる。

燃料タンク２４及び作動油タンク２６の後方には、後述する排ガス処理装置を覆うＳＣＲカバー９０が設けられる。ＳＣＲカバー９０の燃料タンク２４に近い部分には、排ガス処理装置から延出する排気筒（マフラー）９２が突出している。

カバー材２２、燃料タンク２４、作動油タンク２６、ハンドレール６０、ハンドレール７０、及びＳＣＲカバー９０は、上部旋回体３の右側に配置されている。

上部旋回体３の中央には、上述のようにブーム４が回動可能に取り付けられる。上部旋回体３の後部の形状は、ショベルの旋回半径で規制されており、旋回半径の円弧形状である。上部旋回体３の後部の中央には、カウンタウェイト２８が配置される。そして、カウンタウェイト２８とブーム４との間のスペースに、エンジン１１が配置され固定されている。図１及び図２では、エンジン１１の上部を覆うエンジンフード３０があるため、エンジン１１は現れていない。

エンジンフード３０の前側には、エンジンフード３０を開けてエンジン１１のメンテナンス作業を行なう際に操作者が乗る通路３２が設けられる。また、通路３２の前側には、通路３２より低い位置に作業用足場３４が設けられる。作業用足場３４は作動油タンク２６の横に配置された旋回モータを覆うように設けられており、旋回モータカバーとしても機能する。作業者は、通路３２に登るときに、まず低い方の作業用足場３４に乗ってから、高いほうの通路３２に登る。このとき、作業者は上述のハンドレール７０の端部の垂直方向に延在する部分に手をかけることで、作業用足場３４から通路３２まで容易に登ることができる。

次に、上部旋回体３における各構成部品の配置について、図３〜図５を参照しながらさらに詳しく説明する。図３は上部旋回体３の内部を示す平面図である。図４は上部旋回体３の前側の内部をショベルの右側前方から見た前方斜視図である。図５は、上部旋回体３の前側のショベルの右側から見た一部透過側面図である。

図３は、カバー材２２、ＳＣＲカバー９０、エンジンフード３０等のカバー類が全て取り外された状態で、内部を簡略化して示している。また、図４は、上部旋回体の前側に配置されたカバー材２２が取り外された状態で、構成部品を簡略化して示している。図５は、点線で示した内部構成部品を簡略化して示している。

図３に示すように、上部旋回体３の底部を構成する旋回フレーム３００上で前部の右側に、尿素水タンク３６（液体還元剤タンクに相当）が配置され、その後方にコントロールバルブ３７、燃料タンク２４及び作動油タンク２６が配置される。旋回フレーム３００は、一枚の底板（ベースプレートに相当）３００ａと、底板３００ａの上に設置される梁部３００ｂとを有する構成とされている（図５参照）。したがって、尿素水タンク３６とコントロールバルブ３７の配置をより具体的に云うと、旋回フレーム３００を構成する底板３００ａ上に設置されている。底板３００ａは、厚さ２５ｍｍ程度を有している。

尿素水タンク３６には、後述するが尿素水タンク３６の外周面を覆うタンク用ケーシング部に尿素水ポンプ３８（液体還元剤供給ポンプに相当）が配置される。また、尿素水ポンプ３８には尿素水パイプ３９（液体還元剤供給パイプに相当）が接続され、尿素水パイプ３９は、ブーム支持ブラケット１４Ｒと作動油タンク２６との間に配設されて排ガス処理装置５０と接続される。上記の構成により尿素水タンク３６の尿素水溶液が、排ガス処理装置５０へ供給されてエンジン１１の排ガスが処理される。

前記したエンジン１１は、上部旋回体３の後部の中央に配置される。エンジン１１のファンが設けられた側（エンジン１１の左側）に、エンジン用冷却器４０及びインタクーラ４２が配置される。インタクーラ４２のさらに外側に、エンジン１１に供給する空気を濾過するためのエアフィルタ４４が配置される。このように、エンジン１１の左側にはエンジン１１に付随する様々な機器が配置されており、排ガス処理装置のような大きな機器を配置するスペースを確保するのは難しい。

そこで、本実施形態では、排ガス処理装置５０はエンジン１１の右側の不図示のポンプ室の上方に配置されている。ただし、排ガス処理装置５０は比較的大きな装置であるため、その長手方向軸が上部旋回体３の前後方向に対して傾斜するように、斜めに配置されている。このように、排ガス処理装置５０を斜めに配置することにより、排ガス処理装置５０全体を、ポンプ室の上方において、上部旋回体３の旋回半径内に収容することができる。

また、排ガス処理装置５０をポンプ室の上方に配置することで、排ガス処理装置５０をエンジン１１に対して比較的低い位置に配置することができる。このため、排ガス処理装置５０から上方に延出する排気筒（マフラー）９２を、小旋回型ショベルに求められる所定の高さより低くすることができる。

ここで、排ガス処理装置５０について簡単に説明する。本実施形態では、エンジン１１としてディーゼルエンジンが用いられており、排ガス規制をクリアするために排ガス処理装置５０を設ける必要がある。排ガス処理装置５０は、エンジン１１の排気系に設置され、エンジンの排ガスを処理して排ガス規制をクリアした排ガスに変換する。このようにして浄化された排ガスが、排ガス処理装置５０の排気筒（マフラー）９２から大気に放出される。

次に、上部旋回体３の右側（矢印Ｘ１側）で且つ前側（矢印Ｚ１側）に配置される尿素水タンク３６、コントロールバルブ３７などの具体的構成と配置について説明する。

コントロールバルブ３７は、前記したカバー材２２を支持するカバーフレーム部８０の内側に配置されている。カバーフレーム部８０は、底板３００ａから立ち上がる前側（矢印Ｚ１側）の２本の縦フレーム８１と、後側（矢印Ｚ２側）の２本の縦フレーム８２とを有している。縦フレーム８１は、縦フレーム８２より上下方向（矢印Ｙ１−Ｙ２方向）の高さが低く形成されており、縦フレーム８１と縦フレーム８２とはそれぞれ繋ぎフレーム８３で連結されている。

また、左右方向（矢印Ｘ１−Ｘ２方向）に２本配置された縦フレーム８１の上縁部同士は横フレーム８４で連結されている。また、左右方向（矢印Ｘ１−Ｘ２方向）に２本配置された縦フレーム８２の上縁部同士は横フレーム８５で連結されている。

上記構成のカバーフレーム部８０の各フレームの内側にコントロールバルブ３７が配置される。

尿素水タンク３６は、前記構成のカバーフレーム部８０の外側（前側（矢印Ｚ１方向）の領域Ｓ内に配置される（図３参照）。このカバーフレーム部８０の外側の領域Ｓは、従前においては工具箱などとして利用されていた領域Ｓ（スペース）である。したがって、この領域Ｓに尿素水タンク３６を配置しても、上部旋回体３の外径に何ら変形を加える必要が無い。

前記した尿素水タンク３６は、その外周面に外方へ膨らんで当該尿素水タンク３６の容積を拡大する容積拡大部３６１が少なくとも一箇所に設けられている。容積拡大部３６１は、カバーフレーム部８０の外側の領域Ｓ内に収まる程度の膨らみであり、その形状や個数など限定されず適宜状況に応じて決定される。

したがって、本実施形態の尿素水タンク３６は、カバーフレーム部８０の外側の領域Ｓ内に収めつつも、容積を最大限拡大して、尿素水溶液の補給のインターバルを長くできる。

尿素水タンク３６には、当該尿素水タンク３６内に尿素水溶液（液体還元剤）を補給するための筒形形状のフィラー３６２が、当該尿素水タンク３６の上面に前側（矢印Ｚ１側）へ向かって設けられている。

フィラー３６２は、上方に向かって延在している。したがって、尿素水タンク３６が有する容量の上限位置まで尿素水溶液を補給できる。つまり、尿素水タンク３６が傾いたとしても、フィラー３６２の延在した部分により尿素水溶液が漏れ出ることを防止できるからである。フィラー３６２の延在部分は、上方に直線的に傾斜する形状であっても良いし、図５に示すように、くの字に屈曲又は湾曲する形状であっても良い。くの字に屈曲又は湾曲する形状の場合には、尿素水溶液が漏れ出ることをより効果的に防止できる。また、フィラー３６２の先端開口部には、蓋部３６３が設けられている。図４、図５に示したフィラー３６２は、その外周面に筒形の中空部を有する角形の保護材３６２ａが嵌め合わされている。勿論、保護材３６２ａは、他の形態であっても良いし、設けなくても良い。

尿素水タンク３６の外周面には、当該尿素水タンク３６を支持するタンク用ケーシング部１００が取付けられている。タンク用ケーシング部１００は、尿素水タンク３６の前側（矢印Ｚ１側）側面と、後側（矢印Ｚ２側）側面に沿って起立する２本の縦プレート１０１と、２本の縦プレート１０１の上縁部間を繋ぎ、かつ尿素水タンク３６の上面を覆う上面プレート１０２を有している。因みに、後側（矢印Ｚ２側）側面に沿って起立する縦プレート１０１については、図面の関係上表れていないが存在している。

縦プレート１０１は、その中央部が開口しておりフレーム形状に形成されているがこの限りではない。上面プレート１０２は、前記した筒型形状のフィラー３６２を挿通可能な開口部を有している。さらに、上面プレート１０２の後側（矢印Ｚ２側）には、尿素水ポンプ３８を固定する支持ブラケット１０３が連結されている。したがって、尿素水ポンプ３８は、タンク用ケーシング部１００の支持ブラケット１０３に固定されて一体化構造となるので、省スペース化を図れる。因みに、図面の関係上、図５ではタンク用ケーシング部１００、尿素水ポンプ３８などの部材は省略した。

因みに、尿素水ポンプ３８の近傍に位置する尿素水パイプ３９は、カバーフレーム部８０の前側（矢印Ｚ１側）に位置する横フレーム８４及び縦フレーム８１に沿うように配置されて良い。

また、図５に示すように、尿素水タンク３６は、その底面が燃料タンク２４の底面よりも低くなるように旋回フレーム３００の底板３００ａ上に搭載される。カバー材２２の下に収納される尿素水タンク３６の高さをできるだけ高くするためである。因みに本実施例では尿素水タンク３６の後側に配置されたコントロールバルブ３７も底板３００ａ上に搭載されているがこの限りではない。

そして、コントロールバルブ３７の後方に位置する燃料タンク２４は、その底面が旋回フレーム３００を構成する２本の梁部３００ｂの上に位置するように設置される。梁部３００ｂにより嵩上げされた領域Ｈには、不図示の油圧パイプなどが挿通されて良い。

次に、図５を参照し、上部旋回体３の右前側を覆うカバー材２２について簡潔に説明する。カバー材２２は作業者が昇降する通路としての機能も有している。

即ち、カバー材２２は、その外周面に側断面形状が階段形状となるように複数の昇降ステップ２２１、２２２が形成されている。昇降ステップ２２１の上面には滑り止め２２１ａ、昇降ステップ２２２の上面には滑り止め２２２ａがそれぞれ取付けられている。因みに、旋回フレーム３００の右側の前端には昇降ステップ３００ｃが取付けられている。また、昇降ステップ３００ｃの上面、カバー材２２の上面、及び燃料タンク２４の上面には、上下方向（矢印Ｙ１−Ｙ２方向）に延在するハンドレール６０の縦フレームが連結されて良い。

カバー材２２の外周面の前側（矢印Ｚ１側）には、開閉可能なドア２２３が取付けられている。ドア２２３は、尿素水タンク３６のフィラー３６２の蓋部３６３と対向する位置で横開きとなるように配設されている。そのため、蓋部３６３はドア２２３を開くことにより外部に露出した状態となる。尿素水の給液時において、作業者は、ドア２２３を開くことにより尿素水タンク３６に対して尿素水の給液を行うことができる。なお、ドア２２３は施錠可能である。尿素水タンク３６の蓋部３６３への無断のアクセスを防止するためである。このように、カバー材２２は尿素水タンク３６、コントロールバルブ３７の上部を覆うカバーとして機能すると共に、作業者が昇降する通路としても機能する。

上記してきたように本実施形態に係る小旋回型ショベルは、尿素水タンク３６を、上部旋回体３の前側に配置されるカバー２２材を支持するカバーフレーム部８０の外側に配置する構成とした。カバーフレーム部８０の外側は従前は工具箱などとして使用されていた領域Ｓであるため、上部旋回体３の外径を変形しなくても良く、小旋回型ショベルが抑制すべき旋回半径を保持できる。のみならず、カバーフレーム部８０の外側の領域Ｓとは、上部旋回体３の前端部であるため液体還元剤の補給作業を簡便に行うことができる。

また、尿素水タンク３６の外周面に、外方へ膨らむ容積拡大部３６１を少なくとも一箇所に設けている。したがって、カバーフレーム部８０の外側の領域Ｓ内に収めつつも、容積を最大限拡大して、尿素水溶液の補給のインターバルを長くできる。

更に、尿素水ポンプ３８を、尿素水タンク３６の外周面に設けられたタンク用ケーシング部１００に取付けることで、限られたスペースを有効利用できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
３００ 旋回フレーム
３００ａ 底板
３００ｂ 梁部
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１１ エンジン
２２ カバー材
２４ 燃料タンク
２６ 作動油タンク
２８ カウンタウェイト
３０ エンジンフード
３２ 通路
３４ 作業用足場
３６ 尿素水タンク（液体還元剤タンク）
３６１ 容積拡大部
３６２ フィラー
３６３ 蓋部
３７ コントロールバルブ
３８ 尿素水ポンプ（液体還元剤供給ポンプ）
３９ 尿素水パイプ（液体還元剤供給パイプ）
４０ エンジン用冷却器
４２ インタクーラ
４４ エアフィルタ
５０ 排ガス処理装置
６０ ハンドレール
７０ ハンドレール
８０ カバーフレーム部
８１、８２ 縦フレーム
８３ 繋ぎフレーム
８４、８５ 横フレーム
９０ ＳＣＲカバー
９２ 排気筒（マフラー）
１００ タンク用ケーシング部
１０１ 縦プレート
１０２ 上面プレート
１０３ 支持ブラケット
２２１、２２２、３００ｃ 昇降ステップ
２２１ａ、２２２ａ 滑り止め
２２３ ドア

Claims (7)

1. エンジンが搭載された上部旋回体と、
   前記上部旋回体の底部を構成する旋回フレームと、
   ブームを支持するブーム支持ブラケットと、
   燃料タンクと、
   前記旋回フレームの前側に配置されるカバー材と、
   前記カバー材を支持し、前記旋回フレームから立設するカバーフレームと、
   エンジン排ガスを処理する液体還元剤が貯留される液体還元剤タンクと、
   コントロールバルブと、
   を有する小旋回型ショベルであって、
   前記液体還元剤タンクは、前記カバーフレームの前方に配置され、
   前記旋回フレームは、旋回機構を中心として前後左右方向に延在し、
   前記旋回フレームの右前において、前方から前記液体還元剤タンク、前記コントロールバルブ、前記燃料タンクの順に並んで配置されていることを特徴とする小旋回型ショベル。
2. 前記液体還元剤タンクの外周面には、当該液体還元剤タンクを支持するタンク用ケーシングが取付けられており、前記液体還元剤タンクに連結された前記液体還元剤を排出する液体還元剤供給ポンプが、前記タンク用ケーシングに取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の小旋回型ショベル。
3. 前記液体還元剤タンクの外周面には、外方へ膨らんで当該液体還元剤タンクの容積を拡大する容積拡大部が少なくとも一箇所に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の小旋回型ショベル。
4. 前記液体還元剤タンクは、
   前側の上部に当該液体還元剤タンク内に前記液体還元剤を補給するための筒形形状のフィラーが設けられており、前記フィラーは上方に向かって延在していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の小旋回型ショベル。
5. 前記液体還元剤タンクは、
   前記上部旋回体の底部を構成する１枚のベースプレート上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の小旋回型ショベル。
6. 前記小旋回型ショベルは、前記ブーム支持ブラケットに対して幅方向で外側に配置される作動油タンクを有しており、
   前記液体還元剤タンクの前記液体還元剤供給ポンプと接続された液体還元剤供給パイプは、前記ブーム支持ブラケットと前記作動油タンクとの間に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の小旋回型ショベル。
7. 前記上部旋回体に搭載される燃料タンクを有し、
   前記カバーフレームは、前記燃料タンクと前記液体還元剤タンクとの間に配置される、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の小旋回型ショベル。

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