JP7106406B2

JP7106406B2 - 作業用車両

Info

Publication number: JP7106406B2
Application number: JP2018172573A
Authority: JP
Inventors: 裕一塩入; 昭宏石合
Original assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-09-14
Also published as: JP2020045626A

Description

本発明は、オペレータキャビンの後方にエンジン搭載室を備えた作業用車両に関する。

作業用車両としては、例えば、地面を掘削したり掘削した土砂等を移動させたりする際に使用されるショベルローダや油圧ショベル（パワーショベル、エクスカベータ、バックホー等とも称される）などが広く知られている。このような作業用車両は、車両前部に上下揺動可能に設けられたアームの先端部に、バケットやチップブレーカ（単に「ブレーカ」とも称する）、オーガ装置などの各種アタッチメントが着脱可能に構成されており、アタッチメントを作業目的に応じて着脱交換することにより、所定の作業を行えるようになっている。

また、車両上部に、オペレータが搭乗するオペレータキャビンが設けられ、そのオペレータキャビンの後方に、エンジンを収納搭載するエンジン搭載室が設けられた作業用車両が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。このような作業用車両では、オペレータキャビンとエンジン搭載室とが仕切壁により前後に仕切られており、エンジン搭載室内にはエンジンを冷却するためのラジエータや冷却ファンが設けられている。また、オペレータキャビン内の気温調節等を行うための空調装置を備えた作業用車両も知られている。

特許第４３８８４５８号公報

このような作業用車両では、エンジン搭載室内の気温がエンジン等から生じる熱の影響でかなり高温となる。その影響で、オペレータキャビン内の気温が上昇したり、上昇した温度を下げるために空調装置の負荷が増大したりすることがある。仕切壁に断熱シートを設けたり仕切壁を二重構造にしたりして、エンジン搭載室内の熱が仕切壁を介してオペレータキャビン内に伝わることを抑えようとする試みも行われているが、十分な効果を得られていない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、エンジン搭載室内の熱が仕切壁を介してオペレータキャビン内に伝わることを抑制することが可能な作業用車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る作業用車両（例えば、実施形態における油圧ショベル１）は、走行可能な走行体と、前記走行体上に設けられたオペレータキャビンと、前記走行体上の前記オペレータキャビンの後方に、仕切壁により前記オペレータキャビンと前後に仕切られて設けられたエンジン搭載室と、を備えた作業用車両であって、前記仕切壁は、内部に断熱用空間を有し、前記断熱用空間内に前記作業用車両の外の空気を取り入れるための給気路と、前記断熱用空間内の空気を前記エンジン搭載室内に排出するための排気路と、が設けられ、前記排気路と接続されて前記断熱用空間内の空気を前記エンジン搭載室内に強制排気する排気手段を備えたことを特徴とする。

上記作業用車両において、前記エンジン搭載室内に設けられた冷却ファンと、前記冷却ファンを覆うファンシュラウドとを有し、前記冷却ファンにより前記ファンシュラウド内に生じる負圧を利用して前記排気手段が構成されることが好ましい。

上記作業用車両において、前記給気路の入口が前記オペレータキャビンの下方側の空間に開口する構成とすることが好ましい。

上記のように構成された本発明に係る作業用車両によれば、排気路に接続された排気手段により仕切壁内部の断熱用空間内の空気を強制排気することによって、断熱用空間内に給気路から排気路に抜ける空気の流れを創出して、断熱用空間内の空気を効率良く入れ替えることができる。そのため、エンジン搭載室内の熱により断熱用空間内の空気の温度上昇を抑えることができるので、エンジン搭載室内の熱が仕切壁を介してオペレータキャビン内に伝わることを抑制することが可能となる。

上記の本発明に係る作業用車両において、エンジン搭載室内に設けられた冷却ファンと、冷却ファンを覆うファンシュラウドとを有し、冷却ファンによりファンシュラウド内に生じる負圧を利用して排気手段が構成されることで、冷却ファンとは異なるファンを別に設けることなく排気手段を実現することが可能となる。

上記の本発明に係る作業用車両において、給気路がオペレータキャビンの下方側の空間に開口する構成とすることで、外気を給気路から断熱用空間内に取り込むことが可能となる。

本発明に係る油圧ショベルの斜視図である。上記油圧ショベルを車両左側から見た側面図である。上記油圧ショベルの背面図である。上記油圧ショベルの搭載室内の状態示す斜視図である。上記油圧ショベルの油圧駆動装置の構成を示すブロック図である。上記油圧ショベルのキャビン基部の平面図である。上記キャビン基部を車両前方から見た正面図である。図６におけるＡ－Ａ線に沿った断面図である。図６におけるＢ－Ｂ線に沿った断面図である。上記油圧ショベルの仕切壁とファンシュラウドとの接続状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明に係る作業用車両の一例として、クローラ式の油圧ショベル（エクスカベータ）について説明する。まず、油圧ショベル１の全体構成について主に図１～図５を参照して説明する。

油圧ショベル１は、図１～図３に示すように、走行可能に構成された走行体１０と、走行体１０の上部に水平旋回可能に設けられた旋回体２０と、旋回体２０の前部に設けられたショベル装置３０とを有して構成される。

走行体１０は、駆動輪、複数の従動輪、およびこれらの車輪に掛け回された履帯１４を有する左右一対のクローラ機構１５を、走行体フレーム１１の左右両側にそれぞれ備えて構成される。左右のクローラ機構１５は、駆動輪を回転駆動する左右の走行モータ１６を
有している。走行体１０は、左右の走行モータ１６の回転方向および回転速度をそれぞれ制御することにより任意の方向および速度で走行可能に構成されている。走行体フレーム１１の前部には、ブレード１８が上下揺動自在に設けられている。ブレード１８は、走行体フレーム１１との間に跨設されたブレードシリンダ１９を伸縮作動させることにより上下揺動可能に構成されている。

走行体フレーム１１の上部中央には旋回機構５が設けられている。旋回機構５は、走行体フレーム１１に固定された内輪と、旋回体２０に固定された外輪と、旋回体２０に設けられた旋回モータ８（図５を参照）と、旋回体２０に設けられた油圧ポンプ６４（図５を参照）から走行体１０に設けられた左右の走行モータ１６およびブレードシリンダ１９に作動油を供給するためのロータリーセンタージョイントとを有している。旋回体２０は、旋回機構５を介して走行体フレーム１１に水平旋回自在に設けられ、旋回モータ８を正転または逆転作動させることにより、走行体１０に対して左右方向に旋回可能に構成されている。

旋回体２０は、走行体フレーム１１に旋回機構５を介して水平旋回自在に設けられる旋回体フレーム２１と、旋回体フレーム２１上に設けられるオペレータキャビン２５とを有している。旋回体フレーム２１の前部には、前方に突出する旋回体側ブラケット２２が設けられている。

ショベル装置３０は、旋回体側ブラケット２２に上下軸を中心に左右方向に揺動自在に設けられたショベル側ブラケット３１と、ショベル側ブラケット３１の上端部に第１枢結ピンＰ１により上下揺動自在（起伏動自在）に設けられたブーム３２と、ブーム３２の先端部に第２枢結ピンＰ２により上下揺動自在（屈伸動自在）に設けられたアーム３３と、アーム３３の先端部に第３枢結ピンＰ３により上下揺自在に設けられたバケット３４とを有している。さらに、ショベル装置３０は、旋回体フレーム２１とショベル側ブラケット３１の間に跨設されたスイングシリンダ３５（図５を参照）と、ショベル側ブラケット３１とブーム３２の間に跨設されたブームシリンダ３６と、ブーム３２とアーム３３の間に跨設されたアームシリンダ３７と、アーム３３とバケット３４の間に跨設されたバケットシリンダ３８と、バケットシリンダ３８のロッド先端部とバケット３４の間に設けられたリンク機構３９とを有している。

ショベル側ブラケット３１は、スイングシリンダ３５を伸縮作動させることにより旋回体側ブラケット２２（旋回体フレーム２１）に対して左右方向に揺動可能に構成されている。ブーム３２は、ブームシリンダ３６を伸縮作動させることによりショベル側ブラケット３１に対して上下方向に揺動可能（起伏動可能）に構成されている。アーム３３は、アームシリンダ３７を伸縮作動させることによりブーム３２に対して上下方向に揺動可能（屈伸動可能）に構成されている。バケット３４は、バケットシリンダ３８を伸縮作動させることによりリンク機構３９を介してアーム３３に対して上下方向に揺動可能に構成されている。

アーム３３およびリンク機構３９の先端部には、バケット３４に替えて、ブレーカ、圧砕機、カッター、オーガ装置等の各種アタッチメントを上下方向に揺動自在に取り付けることが可能になっている。これらのアタッチメントを装着した場合に、当該アタッチメントを構成する油圧アクチュエータに作動油を供給するための油圧ホースを接続可能な複数の接続ポートＰＴが、アーム３３の左右両側面に配設されている。

オペレータキャビン２５は、略矩形箱状に形成されて内部に作業者が搭乗可能な操作室を形成し、左側部に横開き開閉可能なキャビンドア２６が設けられている。オペレータキャビン２５の内部には、作業者が前方側を向いて着座可能なオペレータシート４０（図６
～図８を参照）が設けられるとともに、図５に示すように、走行体１０の走行操作を行う左右の走行操作レバー４１，４２と、旋回体２０の旋回操作およびショベル装置３０の作動操作を行う左右の作業操作レバー４３，４４と、ショベル装置３０のスイング操作（左右への揺動操作）を行うスイング操作ペダル４５と、ブレード１８の作動操作を行うブレード操作レバー４６と、油圧ショベル１における各種の車両情報を表示するディスプレイ装置と、作業者によって操作される各種の操作スイッチとが設けられている。走行操作レバー４１，４２の下端部にはペダル部が設けられており、作業者は足で走行体１０の走行操作を行うことも可能になっている。

旋回体２０には、オペレータキャビン２５の後側および右側の位置に、油圧駆動装置６０（図５を参照）等を搭載するための搭載室ＥＲ（図４を参照）が設けられている。この搭載室ＥＲを形成する後側壁部には、曲面形状のカウンターウエイト２７と、縦開き開閉可能なエンジンカバー２８とが設けられている。油圧駆動装置６０は、図５に示すように、エンジン６１と、作動油を貯留する作動油タンク６３と、エンジン６１により駆動される油圧ポンプ６４およびパイロットポンプ６５と、油圧ポンプ６４から吐出されて各油圧アクチュエータに供給する作動油の供給方向および供給量を制御する制御バルブユニット６６と、制御バルブユニット６６を駆動するためのパイロット圧を生成するパイロットバルブユニット６７とを有している。

制御バルブユニット６６は、左右の走行モータ１６、ブレードシリンダ１９、旋回モータ８、スイングシリンダ３５、ブームシリンダ３６、アームシリンダ３７、バケットシリンダ３８および接続ポートＰＴのそれぞれに対応した制御バルブＣＶ１～ＣＶ９を有している。これらの制御バルブＣＶ１～ＣＶ９はそれぞれ、パイロットバルブユニット６７から供給されるパイロット圧により内蔵されたスプールが移動され、そのスプールの移動により各油圧アクチュエータに供給する作動油の供給方向および供給量を制御するようになっている。

パイロットバルブユニット６７は、左走行操作レバー４１の根本部分に配設された左走行パイロットバルブユニットＰＶ１と、右走行操作レバー４２の根本部分に配設された右走行パイロットバルブユニットＰＶ２と、左作業操作レバー４３の根本部分に配設された左作業パイロットバルブユニットＰＶ３と、右作業操作レバー４４の根本部分に配設された右作業パイロットバルブユニットＰＶ４と、スイング操作ペダル４５の根本部分に配設されたスイングパイロットバルブユニットＰＶ５と、ブレード操作レバー４６の根本部分に配設されたブレードパイロットバルブユニットＰＶ６とを有している。これらのパイロットバルブユニットＰＶ１～ＰＶ６はそれぞれ、複数のパイロットバルブを備えて構成され、パイロットポンプ６５から供給される圧油を基にして、各操作レバー等の傾動操作方向および操作量に応じたパイロット圧を生成し、対応する制御バルブに供給するようになっている。

このように構成された油圧ショベル１では、オペレータキャビン２５内のオペレータシート４０の前方に配設された左右の走行操作レバー４１，４２を前後に傾動操作すると、その操作方向および操作量に応じて、左右の走行パイロットバルブユニットＰＶ１，ＰＶ２によりパイロット圧が生成される。そして、そのパイロット圧により左右の走行モータ１６に対応した制御バルブＣＶ１，ＣＶ２が駆動され、左右の走行モータ１６に作動油が供給される。このようにして、左右の走行操作レバー４１，４２の操作方向および操作量に応じた走行方向および走行速度で左右のクローラ機構１５を作動させて油圧ショベル１を走行させることができるように構成されている。

オペレータシート４０の左右に配設された左右の作業操作レバー４３，４４を前後左右に傾動操作すると、その操作方向および操作量に応じて、左右の作業パイロットバルブユ
ニットＰＶ３，ＰＶ４によりパイロット圧が生成される。そして、そのパイロット圧により旋回モータ８、ブームシリンダ３６、アームシリンダ３７、バケットシリンダ３８および接続ポートＰＴに対応した制御バルブＣＶ４，ＣＶ６～ＣＶ９が駆動され、左右の作業操作レバー４３，４４の操作方向に対応した油圧アクチュエータに作動油が供給される。スイング操作ペダル４５を左右に踏込操作すると、その操作方向および操作量に応じて、スイングパイロットバルブユニットＰＶ５によりパイロット圧が生成され、そのパイロット圧により制御バルブＣＶ５が駆動されてスイングシリンダ３５に作動油が供給される。ブレード操作レバー４６を前後に傾動操作すると、その操作方向および操作量に応じて、ブレードパイロットバルブユニットＰＶ６によりパイロット圧がされ、そのパイロット圧により制御バルブＣＶ３が駆動されてブレードシリンダ１９に作動油が供給される。このようにして、左右の作業操作レバー４３，４４、スイング操作ペダル４５およびブレード操作レバー４６の操作方向および操作量に応じた作動方向および作動速度で旋回体２０、ショベル装置３０およびブレード１８を作動させて掘削作業等を行うことができるように構成されている。

図４に示すように、搭載室ＥＲ内には、オペレータキャビン２５の後方にエンジン６１が配置され、エンジン６１の車両右側には、エンジン６１に循環させる冷却水（ラジエータ液）を冷却するラジエータ７１が設置されている。エンジン６１とラジエータ７１との間には、冷却空気流を作る冷却ファン７２が設けられており、ラジエータ７１のエンジン６１側の面には、冷却ファン７２を覆うファンシュラウド７３が取り付けられている。ファンシュラウド７３には、エンジン６１側に開口する送風口７３ａが形成されており、冷却ファン７２は、ラジエータ４１を通った空気を送風口７３ａからエンジン６１に向けて吹き出すように構成されている。ファンシュラウド７３の内部は、その略全領域が、冷却ファン７２を作動させることにより負圧状態となる。

図６～図１０には、オペレータキャビン２５の上屋部分を外した状態の骨格部分（以下「キャビン基部１００」と称する）を示している。以下、これらの図を追加参照して、キャビン基部１００の構成について説明する。図７および図８に示すようにキャビン基部１００は、操作室（オペレータキャビン２５）の床部を構成する床パネル１１０と、操作室と搭載室ＥＲ（図４を参照）とを前後に仕切る仕切壁１２０と、オペレータシート４０が設置されるシート台座パネル１３０とを有して構成され、旋回体フレーム２１（図１を参照）側のフレーム部材８１に取り付けられている。

仕切壁１２０は、図８に示すように、床パネル１１０と一体に形成されて床パネル１１０の後端部から上方へと縦に延び、さらに上端部において後方へと屈曲して水平に延びた断面Ｌ字状の第１仕切パネル１２１と、第１仕切パネル１２１に対し後方側に離間して設けられた第２仕切パネル１２２とを有して構成される。この第１仕切パネル１２１および第２仕切パネル１２２によって仕切壁１２０は、前後二重に形成されている。仕切壁１２０の内部には、第１仕切パネル１２１側および第２仕切パネル１２２側にそれぞれ断熱材１２３，１２４が設けられ、その断熱材１２３，１２４の間に、断熱用空間１２５が形成されている。

仕切壁１２０の上部には、図８および図９に示すように、第１仕切パネル１２１の縦に延びた部分の上端部１２１ａと対向する第３仕切パネル１２６と、第１仕切パネル１２１の水平に延びた部分１２１ｂと対向する第４仕切パネル１２７とが配置されている。第１仕切パネル１２１と第３仕切パネル１２６および第４仕切パネル１２７との間には空間部１２８が形成されており、この空間部１２８は、断熱用空間１２５と繋がっている。以下の説明では、空間部１２８を含めて断熱用空間１２５と称する。

第４仕切パネル１２７の車両右側の端部には、図９に示すように、下方に開口する排気
口１２７ａが形成されており、この排気口１２７ａには上下方向斜めに延びる第１排気管１４１が接続されている。図１０に示すように、第１排気管１４１の下端部には、Ｌ字状の第２排気管１４２の一端部が接続され、第２排気管１４２の他端部には、可撓性を有する第３排気管１４３の一端部が接続されている。そして、第３排気管１４３の他端部は、負圧状態となるファンシュラウド７３内と接続されている。これら第１乃至第３排気管１４１～１４３によって、仕切壁１２０内の断熱用空間１２５とファンシュラウド７３内とを接続する排気路１４０が構成される。

仕切壁１２０の下部には、図８に示すように、断熱用空間１２５内に外気を取り入れるための給気路１５１が形成されている。給気路１５１は、図７に示すように、仕切壁１２０の下端部の左右方向の複数箇所（図では３箇所）に設けられており、それぞれ、床パネル１１０の下方側の空間に対し前方を向いて開口している。

以上のように構成された仕切壁１２０では、断熱用空間１２５が、負圧状態となるファンシュラウド７３内と排気路１４０により接続されているので、冷却ファン７２の作動中、断熱用空間１２５内の空気が排気路１４０を介して強制排気されるとともに、給気路１５１を介して外気が断熱用空間１２５内に取り入れられる。これにより、断熱用空間１２５内に給気路１５１から排気路１４０へと抜ける空気の流れが生じ、断熱用空間１２５内の空気が継続的に入れ換えられる状態となる。そのため、搭載室ＥＲ内の熱によって断熱用空間１２５内の空気の温度上昇を抑えることができるので、搭載室ＥＲ内の熱が仕切壁１２０を介してオペレータキャビン２５内に伝わることを抑制することが可能となる。また、エンジン冷却用の冷却ファン７２およびファンシュラウド７３を、断熱用空間１２５内の空気を強制排気するための排気手段として兼用しているので、専用の排気手段を設置する場合に比べて、製造コストを低減することが可能である。なお、本実施形態では、ファンシュラウド７３内の略全領域が負圧状態となるので、ファンシュラウド７３に対する排気路１４０の接続位置については特に限定していない。一方、ファンシュラウド７３の形状やファンシュラウド７３内における冷却ファン７２の配設位置、ファンシュラウド７３内での冷却空気流の流れ方等によっては、ファンシュラウド７３内の特定の領域のみに負圧状態となる領域（以下「負圧領域」と称する）が形成されることも考えられる。その場合、排気路１４０は、ファンシュラウド７３内の負圧領域と接続される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、仕切壁１２０内の断熱用空間１２５とファンシュラウド７３内とを排気路１４０により接続しているが、排気路１４０を冷却ファン７２とは別の排気用ファンに接続してもよい。また、断熱用空間１２５内に強制的に空気を取り入れるための給気用ファンを給気路１５１に設けてもよい。さらに、給気路１５１をオペレータキャビン２５内に開口させてもよい。また、上述の実施形態では、本発明を油圧ショベル１に適用した場合について説明したが、本発明は、油圧ショベル以外の他の作業用車両についても、同様に適用し同様の効果を得ることが可能である。

１油圧ショベル
１０走行体
２０旋回体
２５オペレータキャビン
３０ショベル装置
６０油圧駆動装置
６１エンジン
７１ラジエータ
７２冷却ファン
７３ファンシュラウド
１００キャビン基部
１１０床パネル
１２０仕切壁
１２１第１仕切パネル
１２２第２仕切パネル
１２５断熱用空間
１４０排気路
１５１給気路

Claims

走行可能な走行体と、
前記走行体上に設けられたオペレータキャビンと、
前記走行体上の前記オペレータキャビンの後方に、仕切壁により前記オペレータキャビンと前後に仕切られて設けられたエンジン搭載室と、を備えた作業用車両であって、
前記仕切壁は、内部に断熱用空間を有し、
前記断熱用空間内に前記作業用車両の外の空気を取り入れるための給気路と、
前記断熱用空間内の空気を前記エンジン搭載室内に排出するための排気路と、が設けられ、
前記排気路と接続されて前記断熱用空間内の空気を前記エンジン搭載室内に強制排気する排気手段を備えたことを特徴とする作業用車両。
前記エンジン搭載室内に設けられた冷却ファンと、前記冷却ファンを覆うファンシュラウドとを有し、前記冷却ファンにより前記ファンシュラウド内に生じる負圧を利用して前記排気手段が構成されることを特徴とする請求項１に記載の作業用車両。
前記給気路の入口が前記オペレータキャビンの下方側の空間に開口することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の作業用車両。