WO2012086521A1

WO2012086521A1 - ホイールローダ

Info

Publication number: WO2012086521A1
Application number: PCT/JP2011/079089
Authority: WO
Inventors: 亨内藤; 田中　豊
Original assignee: 株式会社小松製作所
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-06-28
Also published as: US20130000999A1; CN102781703A; US8820450B2; EP2540546A4; JP5074638B2; EP2540546B1; EP2540546A1; JPWO2012086521A1; CN102781703B

Abstract

　ホイールローダは、冷却ファンおよび冷却装置が収容される冷却室（７）と、冷却ファンにより得られる冷却空気が通るグリル（１２）とを備え、グリル（１２）は、四周枠組みされた枠体（１６）と、多数の吸込孔を有して枠体（１６）内に設けられたパンチングメタル製の通気部（１７）とで構成され、通気部（１７）は、パンチングメタルの塑性加工により上下複数段の階段状とされ、かつ冷却室（７）の外方に向けて２方向に膨らむ三次元湾曲面である。

Description

ホイールローダ

　本発明は、ホイールローダに関する。

　従来、ホイールローダにおいて、エンジンが収容された動力室と、エンジン冷却用のラジエータ等収容されるとともに、動力室に対して隔壁で仕切られた冷却室とを備え、車両後方のグリルから吸い込まれる冷却空気を冷却室に供給してラジエータを冷却し、冷却に供された冷却空気を冷却室の側方および上方から排出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　この特許文献１では、冷却空気の入口であるグリル部分が多数の吸込孔を有したものとして構成されており、吸込孔の大きさよりもラジエータのフィンにて形成される開口の大きさが大きく、さらにフィンの開口の大きさよりも冷却室の側方および上方に設けられた排気孔の開口の大きさが大きい。従って、グリルの吸込孔を通過した砂塵等は、ラジエータをも通過し、冷却後の冷却空気の流れに乗って排気孔から外部へ排出されるため、冷却室内に残る砂塵の量が少なく、メンテナンスが容易である。

国際公開第０９／０１７７４９号パンフレット

　ところで、特許文献１のホイールローダでは、グリル部分が多数の吸込孔を有した板状部材で形成されており、その剛性を確保するために、上下複数段の階段状の曲げ加工が施されている。
　しかしながら、水平な階段状の曲げ加工では、横方向に対する荷重に対しては、十分に対抗できるが、縦方向の荷重に対しては、何ら寄与しないことから、その分をグリル部分の厚み寸法を大きくして対応している可能性が高い。従って、グリル部分の重量が大きくなり、組立性が悪い。

　本発明の目的は、グリル部分の剛性向上および軽量化を図って組立性を向上させることができるホイールローダを提供することにある。

　本発明に係るホイールローダは、冷却ファンおよび冷却装置が収容される冷却室と、前記冷却ファンにより得られる冷却空気が通るグリルとを備え、前記グリルは、四周枠組みされた枠体と、多数の吸込孔を有したパンチングメタルで前記枠体内に設けられた通気部とで構成され、前記通気部は、上下複数段の階段状とされ、かつ前記冷却室の外方に向けて２方向に膨らむ三次元湾曲面であることを特徴とする。

　本発明によれば、多数の吸込孔を有するパンチングメタル製の通気部は、上下複数段の曲げ加工によって剛性の向上が図られている他、塑性加工により全体に湾曲して形成され、しかも、四周枠組みされた枠体内に収容されているので、グリル全体の剛性を大幅に向上させることができる。従って、パンチングメタルの厚さ寸法を大きくして剛性を確保していた従来に比して、グリルの軽量化を促進でき、車体フレームへの組込作業等を容易にできる。

　本発明のホイールローダにおいて、前記グリルを外観視した場合の山部の折曲角度および谷部の折曲角度が、それぞれ鈍角であることが望ましい。

　本発明によれば、山部および谷部の各折曲角度が鈍角であるから、各部間の面状部分が大きく張り出すといったことがなく、面状部分に異物が載って吸込孔を塞ぐ心配がなく、グリルでの通気性を良好に確保できるうえ、清掃等も容易である。

　本発明のホイールローダにおいて、前記グリルを外観視した場合の谷部の折曲半径は、山部の折曲半径よりも大きいことが望ましい。
　ここで、「外観視」とは、車体の外側から見ることをいい、後述する実施形態では、車体後方からグリルを見ることをいう。

　本発明によれば、谷部の折曲半径がより大きいので、折曲部分に異物が詰まり難くでき、やはり通気性および清掃性の面で優位である。

　本発明のホイールローダにおいて、前記グリルの外観視した場合の谷部の下側の上下方向の長さ寸法は、上側の上下方向の長さ寸法よりも大きいことが望ましい。

　本発明によれば、谷部に対して下側に位置する面状部分の長さ寸法が、上側に位置する面状部分の長さ寸法よりも大きいので、グリルの通気部の外面で捕捉された異物が、冷却ファンを停止させたり逆転させたりしたときに、谷部に引っ掛かることなく確実に落下し、結果的に通風性および清掃性の面で優位となる。

　本発明のホイールローダにおいて、前記グリルは、中央に配置された開閉自在な開閉グリルと、前記開閉グリルの左右両側に配置された固定グリルとで構成されていることが望ましい。

　グリルの重量が大きいと、開閉操作が容易ではないうえ、開閉操作をアシストするダンパー装置等が必要になるなど、構造が複雑になる可能性がある。
　これに対して本発明によれば、グリル自身の軽量化が図られていることから、そのようなアシストダンパーを用いなくとも、開閉グリルを容易に開閉でき、開閉操作を容易にできて、かつ構造も簡素化できる。

　本発明のホイールローダにおいて、前記開閉グリルは、左右方向に開閉することが望ましい。

　本発明によれば、開閉グリルが左右方向へ開閉する構造であるから、上下に開閉させる場合によりも労力を軽減でき、かつグリル内側からの清掃作業なども上向き姿勢ではなく、通常の立ち姿勢で無理なくできる。

　本発明のホイールローダにおいて、前記開閉グリルは、上方側が車両前側となるように傾斜して取り付けられていることが望ましい。

　本発明によれば、開閉グリルの上方側が車両前側となるように、傾斜して取り付けられているので、冷却室内の複数の冷却装置を清掃性よく配置できるとともに、冷却風を乱れが少ない状態で冷却室内に流入させることができる。

本発明の一実施形態に係るホールローダの全体を示す側面図。図１に示すホイールローダの車両後方側を一部断面して示す斜視図。ホイールローダの開閉グリルを示す斜視図。開閉グリルの横断面図であり、図３のIV－IV矢視図。開閉グリルの縦断面図であり、図３のV－V矢視図。開閉グリルに隣接した固定グリルの縦断面図であり、図２のVI－VI矢視図。開閉グリルおよび固定グリルの要部を示す拡大図。ホイールローダのラジエータの要部を示す拡大図。

　以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　なお、以下の説明において、前後左右方向とは、オペレータが図１に示すキャブ５内の運転席に着座した状態における前後左右方向と同一方向をいう。
　図１に示すホイールローダ１は、前部車体２Ａと後部車体２Ｂとを有する車体２を備え、前部車体２Ａの前方には、掘削・積込用のバケット３がブーム、ベルクランク、連結リンク、ブームシリンダ、バケットシリンダ等の作業機駆動機構４を介して取り付けられている。
　後部車体２Ｂの骨組を構成する車体フレームとしての後部車体フレーム９には、車両前方（図１中左方向）から順にキャブ５、動力室６、および冷却室７がそれぞれ設けられている。

　キャブ５は、オペレータが着座する図示しない運転席や操作機器等を収容する。
　図２に示すように、動力室６は、キャブ５よりも車両後方側（図１中右側）に位置し、その天井面が天井カバー６Ａによって構成され、その左右両側の側面がサイドカバー６Ｂによって構成されている。天井カバー６Ａは、周囲の外装カバーや内部のフレーム等にボルトによって取り付けられており、着脱可能である。左右のサイドカバー６Ｂは、上部側を支点として跳ね上げ式に回動する構成である。
　このような動力室６には、エンジン１０の他、エンジン１０に供給される吸気を浄化するエアクリーナや、エンジン１０からの排気ガス内の粒状物質を捕集する排気ガス浄化装置などが収容されている。

　冷却室７は、動力室６の車両後方側に配置され、上方および左右を覆う外装カバー１１と、外装カバー１１の後部に装着されるグリル１２により覆われている。冷却室７には、電動モータあるいは油圧モータによって駆動される冷却ファン７１、冷却ファン７１による冷却空気で冷却されるラジエータ７２、アフタークーラ７３、オイルクーラ７４、図示略のエアコンコンデンサ等の冷却装置が収容されている。ラジエータ７２はエンジン冷却水の冷却用であり、アフタークーラ７３はエンジン吸気の冷却用であり、オイルクーラ７４はブームシリンダやバケットシリンダなど、油圧アクチュエータの作動油の冷却用であり、エアコンコンデンサはキャブ５内に設置された空調装置の冷却媒体の冷却用である。

　冷却ファン７１の回転により、冷却空気がグリル１２から冷却室７に向かって吸い込まれ、冷却装置を通過して車両前方側に向かって流れる。そして、車両前方側に向かう冷却空気は、動力室６手前の隔壁７０の外周側において、天井カバー６Ａの排気口６Ｃや、サイドカバー６Ｂの排気口６Ｄ（図１）から排出される。

　冷却ファン７１は、冷却装置のコアあるいはグリル１２に詰まった塵等の異物を除去するために、自動あるいはオペレータが選択スイッチを操作することで逆回転できるようになっている。冷却ファン７１の逆回転によって生じる冷却風の逆流により、詰まっていた異物はグリル１２から外部へ吐き出される。

　以下には、グリル１２について詳説する。
　図２において、グリル１２は、左右方向に開閉自在に設けられた開閉グリル１３と、開閉グリル１３の左右両側に設けられた固定グリル１４，１４とで構成される。
　開閉グリル１３は、図３に示すように、上下左右の枠材１５を四周枠組みして形成された矩形の枠体１６内部に、全体形状が２方向に同時に湾曲した三次元的な湾曲形状を有するメイン通気部１７の外周を溶接等により固着した構造である。つまり、本実施形態では、枠体１６を備えることで、開閉グリル１３全体の剛性が従来に比して格段に向上している。固定グリル１４でも同様である。

　枠体１６の各枠材１５は、中央側が幅広とされ、メイン通気部１７の湾曲した外周形状に対応させている。メイン通気部１７は、円形の多数の吸込孔１８が設けられたパンチングメタルにて構成されており、プレス機械等の曲げによる塑性加工により、中央が冷却室７に対して外方側、すなわち車両後方側に膨らみ出るように三次元的に湾曲し、かつ上下複数段にわたって階段状に形成されている。これらの形状とすることでも、パンチングメタル製のメイン通気部１７の剛性向上が図られている。本実施形態において、「車両後方側に膨らみ出るように３次元的に湾曲し」とは、縦の枠材１５に沿った方向および水平な枠材１５に沿った方向の２方向に対して膨出するように湾曲していることである（図４、図５の１点鎖線参照）。メイン通気部１７の左右方向の一方側に寄った位置には、開閉用のノブ１９が設けられている。

　図４において、ノブ１９にはメイン通気部１７を貫通する軸部２１が設けられ、軸部２１の先端には係合片２２が取り付けられている。一方、冷却室７内の図示しないフレームには、平面Ｌ字形状の係合ブラケット２３が固定されており、この係合ブラケット２３に対して係合片２２が係脱する。ノブ１９の回転操作により、係合ブラケット２３から係合片２２を外すことで、ノブ１９とは反対側の枠材１５に設けられたヒンジ２４を中心として、開閉グリル１３を左右方向に開閉することが可能である（図２に２点鎖線で図示）。
　なお、本実施形態では、係合片２２の係脱は、ノブ１９の回転操作によって行われているが、他の構成を用いてもよい。

　開閉グリル１３は、上方側が車両前側となるように全体的に傾斜して取り付けられている。これは、冷却室７内の複数の冷却装置のうちの一部が、コアの清掃性を向上させるために、上方側が車両前側となるように傾斜して取り付けられているためである。本実施形態においては、冷却室７内の前方側であって、冷却ファン７１の後方にラジエータ７２が垂直に設置されている。ラジエータ７１の後方下半分に対応した位置には、オイルクーラ７４が配置されている。ラジエータ７１の後方上半分に対応した位置には、アフタークーラ７３が傾斜して設けられている。オイルクーラ７４は、全体的に左右方向に開閉可能になっているが、アフタークーラ７３は固定されている。これは、アフタークーラ７３のさらに後方に、図示されていないエアコンコンデンサが設けられているからである。ラジエータ７２とアフタークーラ７３との間を清掃可能にするため、アフタークーラ７３は傾斜して設けられ、それに伴ってエアコンコンデンサも傾斜して設けられる。
　開閉グリル１３が傾斜して取り付けられ、開閉グリル１３の枠材１５に沿ってヒンジ２４が設けられていることから、開閉グリル１３は、開閉時には僅かに斜め上方に向いた開閉軌跡をたどる。

　図５は、開閉グリル１３の縦断面図である。
　波形に形成されたメイン通気部１７において、外観視した場合の山部２５の折曲角度θ１、および谷部２６の折曲角度θ２はそれぞれ鈍角であり、特に限定されるものではないが、本実施形態では１１０°前後である。また、山部２５、谷部２６の各折曲半径も特に限定されないが、本実施形態では、山部２５の折曲半径Ｒ１が８mm、谷部２６の折曲半径Ｒ２が１２mmであり、Ｒ２＞Ｒ１の関係にある。波形の形状としては、外側において斜め上方に向いた面状部２７の上下方向の長さ寸法Ｈ１が、斜め下方に向いた面状部２８の上下方向の長さ寸法Ｈ２よりも大きく、全体的に面状部２７の占める面積が大きい形状となっている。また、θ１、θ２、Ｒ１、Ｒ２の関係から、山部２５が大きく張り出すことがないため、特に面状部２７の傾斜を大きくでき、面状部２７上に異物が載ってしまって吸込孔１８を塞ぐような心配がない。
　なお、折曲半径Ｒ１，Ｒ２は共に、面状部２７，２８で挟まれた内側部分の折曲半径のことである。

　２方向に湾曲し、かつ波形に形成されているメイン通気部１７は、パンチングメタルをプレスで成形して製作されている。前述したメイン通気部１７の形状は、プレス成形およびプレス金型からの取出も考慮されている。プレスの工程数に関しては、金型の都合によって決定される。
　なお、製造方法に関しては、プレス成形に限らず、他の成形方法でもよい。

　枠体１６の下部側を構成する断面Ｌ字形状の枠材１５において、冷却室７側の立上片１５Ａには、開閉グリル１３とカウンタウェイト２９との間の隙間を塞ぐ第１閉塞部材３１がボルトにより固定されている。
　第１閉塞部材３１は、枠材１５とほぼ等しい長さ寸法の柔軟なゴムシートを、その長辺に沿って２つに曲げ、長辺側の端縁同士を重ね合わせた状態にして立上片１５Ａに固定した構造になっている。第１閉塞部材３１の下部側の接触部３２は、袋状に丸めた形状とされ、所定の接触面積でカウンタウェイト２９の上面２９Ａと接触する。従って、第１閉塞部材３１では、単なる簾状のゴムシートで形成した場合のような下端縁が存在しないことから、開閉グリル１３の開閉毎にそのような下端縁が上面２９Ａに接触しながら正逆の折り返しを繰り返すことがなく、早期に擦り切れるのを防止できる。

　一方、図６には、固定グリル１４の縦断面が示されている。
　固定グリル１４もやはり、四周枠組みされた枠体内にパンチングメタルで形成されたサブ通気部３３を固着した構造である。固定グリル１４のサブ通気部３３にあっては、その山部、谷部、折曲角度、折曲半径、および面状部の形状等は、メイン通気部１７のそれと同じである。サブ通気部３３もメイン通気部１７と同様、プレス成形される。

　固定グリル１４の枠体の下部側を構成する断面Ｌ字形状の枠材３４において、その立上片３４Ａには、固定グリル１４とカウンタウェイト２９との間の隙間を塞ぐ第２閉塞部材３５がボルトにより固定されている。
　第２閉塞部材３５は、枠材３４とほぼ等しい長さ寸法を有した矩形のゴムシートで構成され、枠材３４に対して簾状に取り付けられている。固定グリル１４は、開閉グリル１３とは異なって開閉されることがないため、第２閉塞部材３５が簾状のゴムシートで構成され、その下端縁がカウンタウェイト２９の上面２９Ａと接触していても、下端縁は折り返されながら上面２９Ａと擦れ合うことがなく、擦り切れる心配がない。

　本実施形態においては、冷却ファン７１の回転によって、外気が車体後方からグリル１２，１４の通気部１７，３３を通して冷却室７内に吸い込まれる。従って、大きな異物はグリル１２，１４の通気部１７，３３の外面で捕捉される。異物の付着は冷却効率の低下をもたらすため、自動あるいはオペレータのが選択スイッチを操作することで冷却ファン７１を逆回転させている。このとき、通気部１７，３３の波形の形状で長さ寸法Ｈ１を長さ寸法Ｈ２よりも大きくすることにより、吐き出された異物が谷部２６に引っ掛かることなく、下方に容易に落ちるようになっている。また、通気部１７，３３の波形の形状で折曲半径Ｒ２をＲ１よりも大きくすることで、異物が谷部２６に溜まり難く、容易に吐き出されるようになっている。さらに、通気部１７，３３の波形の形状で折曲角度θ１，θ２を鈍角とすることで、異物が谷部２６に溜まり難く、容易に吐き出されるようになっている。

　図７には、各グリル１３，１４の通気部１７，３３に用いられるパンチングメタルの拡大図が示され、図８には、ラジエータ７２、アフタークーラ７３、オイルクーラ７４、エアコンコンデンサのコアの拡大図が示されている。
　本実施形態では、パンチングメタルに形成された多数の吸込孔１８の径寸法Ｄは、３mmであり、千鳥状に配置された吸込孔１８間のピッチＰは、４．５mmである。パンチングメタルの厚さ寸法は、図示しないが１．６mmである。

　これに対してコアは、流体が通る複数のチューブ５１と、チューブ５１間の開口部分に配置されて、該チューブ５１に固着された矩形波状のフィン５２とを備えている。
　ここで、チューブ５１を通る流体としては、例えばラジエータ７２の場合では、エンジン１０の冷却水であり、アフタークーラ７３の場合では、エンジン１０へ供給される吸気であり、オイルクーラ７４の場合では、油圧アクチュエータ用の作動油であり、エアコンコンデンサの場合では、空調装置との間で循環する冷却媒体である。
フィン５２は、連続した薄板部材に波状加工機にて波加工を施すことで形成されており、フィン５２での波部分での対向面５３間の寸法Ｗ１は、３mmであり、チューブ５１の開口部分に臨む側面５４とこれに対向するフィン５２の対向面５５との間の寸法Ｗ２は、Ｗ１よりも十分に大きい。

　すなわち、本実施形態によれば、パンチングメタルの吸込孔１８の径寸法Ｄと、コアでの各寸法Ｗ１，Ｗ２との関係から、吸込孔１８の開口の大きさ以上に、フィン５２の波間空間５６の開口の大きさの方が大きく、吸込孔１８を通過して冷却室７内に吸い込まれた砂塵等の異物は、そのまま波間空間５６を通過することができ、さらに大きな開口とされた排気口６Ｃ，６Ｄ（図１、図２）等から排出され、コアで詰まったり、冷却室７内に留まったりする量が極めて少ない。
　また、冷却室７内に配置された複数の冷却装置のコアを全て同じフィンピッチにすることで、特定の冷却装置のみに異物が詰まるのを抑制している。
　さらに、メイン通気部１７において、吸込孔１８を通過せず、パンチングメタルの表面に付着した異物等は、メイン通気部１７の裏側から所定圧の洗浄水によって洗い飛ばせばよいが、この際には、開閉グリル１３を左右方向に開閉させることで、通常の立ち姿勢にて洗浄水を吹きかけることができ、上向き姿勢で行う必要がなくて、作業を容易にできる。

　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　前記実施形態では、本発明の冷却装置として、ラジエータ７２、アフタークーラ７３、オイルクーラ７４、図示略のエアコンコンデンサ等を例にあげて説明したが、本発明では、冷却室内にそれら全ての冷却装置が収容されている必要はなく、少なくとも１つの冷却装置が収容されていればよい。

　また、その他の冷却装置としては、ハイブリッドラジエータなどであってもよい。エンジンで駆動される発電機で発電し、発電された電力を電動モータに供給し、この電動モータにて種々の作業機を駆動するハイブリッド作業車両においては、発電された電力を蓄電するキャパシタ等の蓄電装置が設けられるが、ハイブリッドラジエータとは、その蓄電装置用の冷却水や、電力の充放電を制御する制御装置用の冷却水を冷却するものである。

　前記実施形態では、冷却空気が外部からグリル１２を通して冷却室内へ吸い込まれる吸込式について説明したが、敬称カバーの外周の吸込孔から冷却空気を吸込、グリルから排出する吐き出し式に本発明を適用してもよい。

　前記実施形態では、吸込孔１８は円形であったが、これに限定されず、四角形や六角形等の多角形であってもよい。
　前記実施形態では、冷却装置のコアのフィン５２は矩形の波形状を有していたが、サイン波形状や三角形状等であってもよい。
　要するに、フィンの波間空間の開口の大きさが吸込孔の開口の大きさ以上とされ、吸込孔から吸い込まれた異物が波間空間を通過し易くなっていればよく、それらの形状は任意である。

　本発明は、ホイールローダに利用することができる。

　１…ホイールローダ、７…冷却室、１２…グリル、１３…開閉グリル、１４…固定グリル、１５…枠材、１６…枠体、１７…通気部であるメイン通気部、１８…吸込孔、７１…冷却ファン、７２…冷却装置であるラジエータ、７３…冷却装置であるアフタークーラ、７４…冷却装置であるオイルクーラ。

Claims

　冷却ファンおよび冷却装置が収容される冷却室と、
　前記冷却ファンにより得られる冷却空気が通るグリルとを備え、
　前記グリルは、四周枠組みされた枠体と、多数の吸込孔を有したパンチングメタルで前記枠体内に設けられた通気部とで構成され、
　前記通気部は、上下複数段の階段状とされ、かつ前記冷却室の外方に向けて２方向に膨らむ三次元湾曲面である
　ことを特徴とするホイールローダ。
　請求項１に記載のホイールローダにおいて、
　前記グリルを外観視した場合の山部の折曲角度および谷部の折曲角度が、それぞれ鈍角である
　ことを特徴とするホイールローダ。
　請求項１に記載のホイールローダにおいて、
　前記グリルを外観視した場合の谷部の折曲半径は、山部の折曲半径よりも大きい
　ことを特徴とするホイールローダ。
　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のホイールローダにおいて、
　前記グリルの外観視した場合の谷部の下側の上下方向の長さ寸法は、上側の上下方向の長さ寸法よりも大きい
　ことを特徴とするホイールローダ。
　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のホイールローダにおいて、
　前記グリルは、中央に配置された開閉自在な開閉グリルと、
　前記開閉グリルの左右両側に配置された固定グリルとで構成されている
　ことを特徴とするホイールローダ。
　請求項５に記載のホイールローダにおいて、
　前記開閉グリルは、左右方向に開閉する
　ことを特徴とするホイールローダ。
　請求項５に記載のホイールローダにおいて、
　前記開閉グリルは、上方側が車両前側となるように傾斜して取り付けられている
　ことを特徴とするホイールローダ。
　請求項６に記載のホイールローダにおいて、
　前記開閉グリルは、上方側が車両前側となるように傾斜して取り付けられている
　ことを特徴とするホイールローダ。