JP2018203177A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エンジンの騒音が小さい建設機械を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係る建設機械は、熱交換器及びこの熱交換器を通して空気を吸引するファンを有するエンジンと、上記熱交換器の上流側を覆うエンジンガードと、上記熱交換器に外気を供給する空気流路を提供するよう上記エンジンガードを貫通して配設され、内面の少なくとも一部に吸音材が配置される吸込ダクトとを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、建設機械に関する。

例えばクレーン、油圧ショベル等の建設機械は、一般に、動力源として内燃エンジンを備える。内燃エンジンは、エンジンガード（ケーシング）の中に収容される。また、内燃エンジンは、冷却水によってシリンダブロックを冷却するため、冷却水を冷却する熱交換器（ラジエーター）と、空気を吸引して熱交換器を通過させるファンとを有する。このため、エンジンガードには、熱交換器を通過させる空気を取り入れるための開口が設けられる。このような建設機械において、エンジンガードの開口からファンの音が漏れ出すことによる騒音が問題視されている。

このような騒音を低減するために、ファンの改良が多数提案されている。例として、特開２００６−２２６２００号公報には、熱交換器を通過させるよう空気を吸引するファンとして、筒状のボス部の内側に斜流ファンの構造を有し、上記ボス部の外側に軸流ファン（プロペラファン）の構造を有するファンが提案されている。しかしながら、このようなファンの改良だけでは、十分に騒音を低減することは難しい。

このため、エンジンガードの開口に複数の帯状の板を平行且つ側面視で傾斜して配置したルーバーを設けて、ファンの音が開口を真っ直ぐに通り抜けられないようにして騒音を低減する方法も採用されている。しかしながら、ルーバーを設けると流路抵抗が増大して熱交換器を通過する空気量が低下するため、より大出力のファンを必要とする結果、騒音を十分に低減できない場合がある。

特開２００６−２２６２００号公報

上記実情に鑑みて、本発明は、エンジンの騒音が小さい建設機械を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る建設機械は、熱交換器及びこの熱交換器を通して空気を吸引するファンを有するエンジンと、上記熱交換器の上流側を覆うエンジンガードと、上記熱交換器に外気を供給する空気流路を提供するよう上記エンジンガードを貫通して配設され、エンジンガードの外側及び内側への突出長さを有し且つ内面の少なくとも一部に吸音材が配置される吸込ダクトとを備える。

当該建設機械は、上記エンジンガードに上記吸込ダクトを設けたので、比較的小さい空気抵抗で、外部の空気を吸引して、熱交換器に供給することができる。また、上記吸込ダクトの内側には、吸音材が配置されるため、ファンの音を吸収して騒音を低減することができる。また、当該建設機械は、エンジンガードの内外両側にダクトが突出するので、吸込ダクトの長さを確保して吸音面積を大きくすることができる。また、吸込ダクトの長さを大きくすることによって、外部から吸込ダクトを通して音源となるエンジンを直視可能な角度領域が小さくなるため、吸音材による吸音効果を向上することができる。ここで、吸音材は、吸込ダクトの内面に配設されるので、その面積を大きくしても空気流路の面積が小さくならない。このため、当該建設機械は、吸音材によって比較的効率よくファンの音を吸収することができるので、エンジンガードの外部において観測されるエンジンの騒音が小さい。

当該建設機械において、上記吸込ダクトが略水平に延び、その上部の上記エンジンガードから外側への突出長さが下部の上記エンジンガードから外側への突出長さよりも大きくてもよい。この構成によれば、吸込ダクトの上部（周壁のうちの上側部分）が庇となって、雨水等が吸込ダクト内に浸入することを抑制できる。なお、「略水平」とは、水平に対する傾斜角度が５°以下であることを意味するものとする。

当該建設機械において、上記吸込ダクトの上記エンジンガードからの突出部の上面が昇降するためのステップを兼ねてもよい。この構成によれば、上記吸込ダクトの突出部を有効に利用することができると共に、吸込ダクトの開口面積を大きくすることができる。

当該建設機械において、上記吸込ダクトが上記ファンの回転軸上には存在しないことが好ましい。この構成によれば、ファンから発せられる音波が真っ直ぐに上記吸込ダクトを通り抜けることを抑制し、音波の吸音材による吸収を促進できる。

当該建設機械において、上記吸込ダクトの内部が複数に分割されていてもよい。この構成によれば、音波が吸込ダクトを通り抜けることをより確実に抑制できる。

当該建設機械において、上記エンジンガードの内側に位置する上記吸込ダクトの一部に開口を有してもよい。この構成によれば、吸込ダクトに開口を設けることによって、吸込ダクトから導入される空気をエンジンガード内に効率よく拡散することができ、熱交換器の全体に比較的均等に空気を供給することができる。

上記吸込ダクトが、エンジンガード内側に位置する上記吸込ダクトの外面の少なくとも一部に吸音材が配置されてもよい。この構成によれば、エンジンガードの内部で反射する音波を吸収できるので、騒音をより小さくすることができる。

当該建設機械において、上記吸込ダクトの内面の底部には上記吸音材が配置されなくてもよい。この構成によれば、上記吸込ダクト内に浸入した雨水等の液体を容易に排出することができる。

以上のように、本発明に係る建設機械は、エンジンの騒音が小さい。

本発明の一実施形態の建設機械を示す模式的側面図である。 図１の建設機械のエンジン近傍の構成を示す模式図である。 図２のエンジンガードの模式的斜視図である。 図２のエンジンガードに設けられた吸込ダクトの流路方向の模式的断面図である。 図４の吸込ダクトの流路に垂直な方向の模式的断面図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［建設機械］
図１に、本発明の一実施形態に係る建設機械を示す。当該建設機械は、クローラークレーンである。

当該建設機械は、自走可能な下部走行体１と、この下部走行体１の上に水平方向に旋回可能に設けられる上部旋回体２とを備える。

下部走行体１は、走行装置として一対のクローラー３を有する。

上部旋回体２は、前部にクレーンアタッチメント（作業具）４が傾動可能に取り付けられる。また、上部旋回体２は、エンジン５と、このエンジン５によって駆動される油圧ポンプ６と、エンジン５及び油圧ポンプ６を覆うエンジンガード７と、このエンジンガード７を貫通して配設される複数の吸込ダクト８とを備える。

当該建設機械は、油圧ポンプ６から供給される作動油によって、上部旋回体２の旋回、クローラー３の回転、並びにクレーンアタッチメント４の傾動及びロープ巻き上げ等を駆動するよう構成される。

＜エンジン＞
図２に示すように、エンジン５は、内燃機関からなるエンジン本体９と、このエンジン本体９を冷却する冷却水の温度を低下させる熱交換器（ラジエーター）１０と、この熱交換器１０を通して空気を吸引するファン１１とを有する。

エンジン本体９としては、例えばディーゼルエンジン等、シリンダ内で燃料を燃焼させてピストンを往復運動させるレシプロエンジンとすることができる。このようなレシプロエンジンは、シリンダ内に燃料を直接噴霧する直噴方式としてもよく、空気を圧縮してシリンダ内に供給する例えばターボチャージャー等の過給器を有してもよい。

熱交換器１０は、フィンを有する多数の細管を有し、この細管の中を流れる冷却水と、外側の空気との間で熱交換を行う周知の構成することができる。この熱交換器１０は、複数の熱交換ユニットを並べて構成してもよい。

ファン１１としては、例えば軸流ファン、斜流ファン等を用いることができる。

エンジン５は、ファン１１が熱交換器１０を通過する空気のみを吸引するよう、熱交換器１０とファン１１とを接続する案内ダクト１２を有することが好ましい。

＜エンジンガード＞
エンジンガード７は、図３に示すように、少なくとも熱交換器１０の上流側を覆うよう設けられ、単独又は他の構成要素と一体となってエンジン５を取り囲むことで、エンジン５が発生する音を吸収する。

また、エンジンガード７は、その上にオペレーターが上って、クレーンアタッチメント４の着脱、分解組立及びメンテナンス等を行うための足場として利用できるよう、十分な強度を有することが好ましい。

さらに、エンジンガード７は、エンジン５のメンテナンスを容易にするために、エンジン５の側方を覆う部分に開放可能な扉を有することが好ましい。

エンジンガード７は、例えばメッキ鋼板、ステンレス鋼板等から形成することができる。また、エンジンガード７は、エンジン５の音を吸収するために、内面に吸音材を有することが好ましい。このエンジンガード７の内面に配設される吸音材としては、例えばシート上乃至板状の発泡ウレタン等を用いることができる。

＜吸込ダクト＞
吸込ダクト８は、熱交換器１０の上流側において、エンジンガード７を貫通するよう配設される。この吸込ダクト８は、略水平方向に延びるよう配設されることが好ましい。このように吸込ダクト８が略水平方向に延びることで、エンジンガード７の内側に水平方向に外気を流入させることができ、ファン１１を回転軸が水平となるよう配置し、ファン１１の上流側に鉛直方向に立設した熱交換器１０に対して効率よく空気を供給することができる。このような熱交換器１０及びファン１１の配置は、空間効率を向上することが容易であり、メンテナンス性を向上することもできる。

また、吸込ダクト８は、ファン１１の回転軸上には存在しないよう配置されることが好ましい。このように、吸込ダクト８をファン１１の回転軸に対してオフセットして設けることによって、ファン１１から発せられる音波が真っ直ぐに吸込ダクト８を通り抜けて外部に漏れ出ることを抑制できる。

吸込ダクト８は、図４及び図５に示すように、方形筒状の外壁１３と、この外壁１３の内部を水平方向に複数に分割するよう立設される複数の仕切壁１４と、外壁１３の内面の底部以外（天面及び両側面）及び仕切壁１４の両面に配置される吸音材１５とを有する。また、吸込ダクト８は、異物の侵入を防止する網体１６と、エンジンガード７に固定するためのフランジ１７とをさらに有する。

吸込ダクト８は、複数の仕切壁１４によって、内部が水平方向に並んだ複数の空気流路に分割されているため、吸込ダクト８の内側から外側を見通すことができる角度範囲が小さくなり、ファン１１から発せられる音波が仕切壁１４の表面に配設される吸音材１５に当たって吸収されやすい。

複数の仕切壁１４の配設間隔としては、外壁１３の上側の壁と下側の壁との間隔と略等しいことが好ましい。つまり、吸込ダクト８内に形成される複数の空気流路の断面形状は、略正方形であることが好ましい。具体的には、外壁１３の上側の壁と下側の壁との間隔に対する複数の仕切壁１４の間隔の比としては、例えば０．８以上１．２以下が好ましい。これにより、ファン１１から発せられる音波の水平方向の成分と鉛直方向の成分とを略等しく吸収することができる。

また、吸込ダクト８は、内面の底部には吸音材１５が配置されていないので、吸込ダクト８に浸入した雨水等が排出されやすい。

吸込ダクト８は、外壁１３の上部（上側の壁）のエンジンガード７から外側への突出長さが下部（下側の壁）のエンジンガード７から外側への突出長さよりも大きい。これにより、吸込ダクト８の上部が庇となって、雨水等が吸込ダクト８内に浸入することを抑制できる。

また、吸込ダクト８のエンジンガード７からの突出部の上面は、オペレーターが昇降するためのステップを兼ねることができる。このように、吸込ダクト８の突出部をステップとして有効利用することで、吸込ダクト８の開口面積を大きくすることができると共に、部品点数を削減することができる。

また、吸込ダクト８は、エンジンガード７の内側の壁に開口を有してもよい。このように、吸込ダクト８の壁に開口を形成することによって、吸込ダクト８を通して導入される空気をエンジンガード７の内部に拡散させやすくなるので、熱交換器１０の全体により均等に空気を供給することができる。

吸込ダクト８の壁の開口は、ファン１１の回転軸方向視で、ファン１１の外縁に近い壁に形成することが好ましい。ファン１１は、外縁において吸引する空気の流速が大きくなるので、ファン１１の外縁に近い壁に開口を形成することによって、空気の拡散効果をより向上することができる。

なお、図示する建設機械は、吸込ダクト８の突出部によって形成されるステップだけでなく、吸込ダクト８により形成されるステップの間に、吸込ダクト８と兼用されない独立したステップを有する。また、当該建設機械は、これらのステップを用いてオペレーターがエンジンガード７に上る際に利用できる手摺を有してもよい。

複数の吸込ダクト８の合計流路断面積としては、例えば熱交換器１０の実効部分の投影面積の１０％以上２５％以下とすることができる。複数の吸込ダクト８の合計流路断面積が上記下限に満たない場合、エンジン本体９を十分に冷却できないおそれがある。逆に、複数の吸込ダクト８の合計流路断面積が上記上限を超える場合、エンジンガード７からの音波の放出量を十分に抑制できないおそれがある。

吸込ダクト８の流路方向に垂直かつ水平方向の幅としては、例えば５０ｃｍ以上１００ｃｍ以下とすることができる。吸込ダクト８の幅が上記下限に満たない場合、流路面積を大きくすることが難しい。一方、吸込ダクト８の幅が上記上限を超える場合、エンジンガード７が不必要に大型化するおそれがある。

吸込ダクト８の流路方向に垂直かつ鉛直方向の高さとしては、例えば１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下とすることができる。吸込ダクト８の高さが上記下限に満たない場合、流路面積を大きくすることが難しい。逆に、吸込ダクト８の高さが上記上限を超える場合、吸込ダクト８内に雨水等が浸入し易くなるおそれがある。

吸込ダクト８の全周に壁が存在する領域の流路方向の長さとしては、例えば２０ｃｍ以上８０ｃｍ以下とすることができる。吸込ダクト８の長さが上記下限に満たない場合、ファン１１が発する音を十分に吸収できないおそれがある。逆に、吸込ダクト８の長さが上記上限を超える場合、エンジンガード７が不必要に大型化するおそれがある。

外壁１３は、例えばメッキ鋼板、ステンレス鋼板等から形成することができる。

外壁１３の板厚としては、例えば０．８ｍｍ以上３．２ｍｍ以下とすることができる。外壁１３の板厚が上記下限に満たない場合、吸込ダクト８の強度が不十分となるおそれや、吸込ダクト８が振動して別の騒音を発生するおそれがある。逆に、外壁１３の板厚が上記上限を超える場合、吸込ダクト８の形成コストが不必要に増大するおそれがある。

外壁１３の底壁のエンジンガード７の内側端部を上方に折り返して、吸込ダクト８内に浸入した雨水等がエンジンガード７の内部に落下することを防止して、吸込ダクト８からエンジンガード７の外側に排出するようにしてもよい。

外壁１３の外側の端部、特に上側の壁の先端部を内側に折り曲げることによって強度を向上するリブを形成してもよい。

仕切壁１４は、網体１６よりも内側の外壁１３が全周に亘って存在する部分に設けることができる。

仕切壁１４は、例えばメッキ鋼板、ステンレス鋼板等から形成することができ、吸音材１５によって封止される１又は複数の開口部が設けられた板（例えばパンチングメタル等）から形成してもよい。換言すると、仕切壁１４は、吸音材１５と協働して吸込ダクト８の内部空間を分割できればよい。

吸音材１５としては、例えばシート状乃至板状の発泡ウレタン等を用いることができ、外壁１３及び仕切壁１４に接着剤等で貼着してもよい。吸音材１５の平均厚さとしては、例えば１０ｍｍ以上４５ｍｍ以下とすることができる。吸音材１５の平均厚さが上記下限に満たない場合、音の吸収が不十分となるおそれがある。逆に、吸音材１５の平均厚さが上限を超える場合、空気流路の断面積が不必要に小さくなるおそれがある。

吸音材１５は、吸音効果を向上するために、エンジンガード７の内側の外壁１３の外面にも配置することができる。

網体１６は、外壁１３の内側に、流路方向に対して垂直に設けることができる。また、網体１６を外壁１３の外側の先端から後退した位置に設けることで、吸込ダクト８をステップとして利用する際にオペレーターが誤って網体１６を蹴って破損させることを防止することができる。

網体１６としては、例えば複数の線材を組み合わせて形成されるワイヤーメッシュ、金属板に複数の開口を形成したパンチングメタル等をも用いることができる。網体１６として複数の開口を形成した金属板を用いる場合、外壁１３を構成する金属板を延長して網体１６を形成してもよい。

網体１６の平均目開きとしては、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることができる。網体１６の平均目開きが上記下限に満たない場合、開口率を大きくできないおそれがある。逆に、網体１６の平均目開きが上記上下を超える場合、異物の侵入を防止できないおそれがある。

網体１６の開口率としては、例えば４０％以上９０％以下とすることができる。網体１６の開口率が上記下限に満たない場合、吸込抵抗が大きくなることでエンジン本体９を十分に冷却できないおそれがある。逆に、網体１６の開口率が上記上限を超える場合、網体１６の強度が不十分となるおそれがある。

フランジ１７は、エンジンガード７の外面側に重ねるように固定されるとよい。これにより、吸込ダクト８の取付が容易となると共に、エンジンガード７の内面の吸込ダクト８の近傍領域にも吸音材を配置できる。

＜利点＞
当該建設機械は、エンジンガード７に吸込ダクト８を設けることにより熱交換器１０を冷却する空気の流路を形成したことによって、ファン１１から発せられる音波が吸込ダクト８の内面に配置される吸音材１５によって吸収されやすい。このため、当該建設機械は、ファン１１の音がエンジンガード７の外側に放出され難いので、エンジン５の騒音が比較的小さい。

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該建設機械において、吸音材は、吸込ダクトの内面の少なくとも一部に配置されればよく、底部以外にも吸音材が配置されない面が存在してもよい。また、当該建設機械は、吸込ダクトの底部にも吸音材が配置されていてもよい。

当該建設機械は、実施形態のようなクローラークレーンに限定されず、例えばホイールクレーン、油圧ショベル等であってもよい。

当該建設機械は、エンジンの出力軸の回転を油圧を介さずに機械的に伝達して利用するものや、発電機を駆動して電力に変換するものであってもよい。

当該建設機械は、吸込ダクト以外にエンジンガード内に空気を導入できる空気流路を有してもよい。

本発明に係る建設機械は、比較的大型のクレーンに特に好適に利用することができる。

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ クローラー
４ クレーンアタッチメント
５ エンジン
６ 油圧ポンプ
７ エンジンガード
８ 吸込ダクト
９ エンジン本体
１０ 熱交換器
１１ ファン
１２ 案内ダクト
１３ 外壁
１４ 仕切壁
１５ 吸音材
１６ 網体
１７ フランジ

Claims (8)

1. 熱交換器及びこの熱交換器を通して空気を吸引するファンを有するエンジンと、
   上記熱交換器の上流側を覆うエンジンガードと、
   上記熱交換器に外気を供給する空気流路を提供するよう上記エンジンガードを貫通して配設され、エンジンガードの外側及び内側への突出長さを有し且つ内面の少なくとも一部に吸音材が配置される吸込ダクトとを備える建設機械。
2. 複数の上記吸込ダクトを備え、
   上記吸込ダクトが略水平に延び、その上部の上記エンジンガードから外側への突出長さが下部の上記エンジンガードから外側への突出長さよりも大きい請求項１に記載の建設機械。
3. 上記吸込ダクトの上記エンジンガードからの突出部の上面が昇降するためのステップを兼ねる請求項１又は請求項２に記載の建設機械。
4. 上記吸込ダクトが上記ファンの回転軸上には存在しない請求項１、請求項２又は請求項３に記載の建設機械。
5. 上記吸込ダクトの内部が複数に分割されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の建設機械。
6. 上記エンジンガードの内側に位置する上記吸込ダクトの一部に開口を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の建設機械。
7. 上記エンジンガード内側に位置する上記吸込ダクトの外面の少なくとも一部に吸音材が配置される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の建設機械。
8. 上記吸込ダクトの内面の底部には上記吸音材が配置されない請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の建設機械。

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