JP5850024B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関し、その中でも特に、エンジンルームの底面に開口する排風口に、エンジンルーム内の風を誘導するダクト構造に関する。

この種のダクト構造は、特許文献１に開示されている。

そこでのエンジンルームには、左右方向に横置きされたエンジンの右側に、吸気口や熱交換器、軸流ファンが設置されていて、軸流ファンの回転により、吸気口から外気を取り込んで熱交換器を冷却している。

エンジンの前方下部に沿って、横長箱状の排気ダクトが設けられている。排気ダクトの前後左右は板壁で区画されていて、その内部に断面が長方形の通風路が形成されている。排気ダクトの上下は開放されていて、その上側は空気導入口とされ、その下側は空気排出口とされている。空気排出口は、エンジンルームの底面に開口する長方形の排気口に接続されている。

軸流ファンは、右側方から見て、時計回りに回転する。それにより、エンジンの周囲を旋回しながら流れる風を、空気導入口から排気ダクト内に導入し、排気口から排出させることで、エンジンルームの排気効率の向上を図っている。

特開２０１３−３９８９５号公報

小型化に伴う機器類の集約により、エンジンルームの内部でスペースを確保するのが難しくなってきている。

そのような状況の下、エンジン等の冷却性能を高めるうえで、エンジンルームの排気効率の向上は、熱交換に直接影響するため、重要な課題となっている。

その点、特許文献１の排気ダクトでは、空気導入口が、空気の流れに対向するように上向きに開口し、エンジンのほぼ全長に相当する長さで大きく形成されている。しかも、空気排出口や排気口を含めた通風路の断面積が、空気導入口と同等以上の大きさとなっていることから、少ない通気抵抗で効率よく排気ダクトに空気を導入することができる。

しかし、特許文献１の排気ダクトの場合、エンジンの前方に十分なスペースが無ければ設置できない。

特に、エンジンは、複数のパーツが組み合わされた複雑な形状をしているため、エンジンの最も出っ張った部分から排気ダクトを離して設置しなければならない。その結果、エンジンの周囲にデッドスペースが生じるという不利がある。

更に、排気口が大きいため、エンジンルームの下方とはいえ、音漏れ量が増加して騒音が大きくなるおそれがあるし、エンジンルーム内に異物が侵入し易いという不利もある。

そこで本発明の目的は、エンジンルーム内の少ないスペースを利用して、エンジンルームの底面から効率よく排気できる作業機械を提供することにある。

本発明の作業機械は、下部走行体の上に搭載された機械本体の後部にエンジンルームが設置され、当該エンジンルームの底面に開口する排風口を通じて、当該エンジンルーム内を流れる風を排出する作業機械である。前記エンジンルーム内に、左右方向に流れる風を発生させるファンと、駆動軸が左右方向に延びるように横置きされたエンジンと、前記排風口に風を導く排風ダクトとが設置されている。前記排風口は、前記エンジンの後下側に沿って左右方向に延びるように設けられている。前記排風ダクトは、上向きに開口した上部開口と、下向きに開口して前記排風口と接続された下部開口と、前記上部開口と前記下部開口との間の通風路を形成するダクト本体とを有している。

そして、前記排風口が、前方に突き出して幅が広くなった幅広部を有するとともに、当該幅広部を覆う前記排風ダクトの下部が、前方に張り出してエンジンの下方に入り込んでいる。

すなわち、この作業機械では、機械本体の後部に設置されたエンジンルーム内に、エンジンが横置きされており、そのエンジンに沿って左右方向に流れる風を発生させるファンが設置されている。風は、エンジンルーム内に設置された排風ダクトに誘導されて、エンジンルームの底面に開口する排風口から排出されるようになっており、その排風口は、エンジンの後下側に沿って左右方向に延びるように設けられている。

そうして、その排風口が前方に突き出して幅が広くなった幅広部を有し、この幅広部を覆う排風ダクトの下部が、前方に張り出してエンジンの下方に入り込んでいる。

従って、この作業機械によれば、幅広部を有している分、排風口の開口面積が拡大して排風し易くなることに加え、その幅広部と幅広部を覆う排風ダクトの下部とが、デッドスペースとなっているエンジンの下方に入り込んでいるため、狭いエンジンルーム内に設置される機器との干渉を避けながら、エンジンルームの底面から効率よく排気させることができる。

前記幅広部は、風下側に設けるのが好ましい。

そうすれば、風下側での風の停滞を防止して、風が排風ダクトの内部を円滑に流れるようにできる。

また、前記ダクト本体の左右方向から見た断面積（横断面積）は、全域にわたって略同一となるように形成するのが好ましい。

そうすれば、排風ダクトの内部をその左右両端間にわたって風がより円滑に流れるようになるため、エンジンルームの内部を流れる風を効果的に排風ダクトに誘導することができ、効率よく排風口から排出させることができる。

更には、前記機械本体の後部に、鋳造されたカウンタウエイトが設置されている場合には、ダクト本体の後部を、前記カウンタウエイトの内壁面によって構成するのが好ましい。

そうすれば、カウンターウエイトの内面形状は比較的自由に設計することができるため、僅かなスペースを効率的に利用しながら、横断面積が全域にわたって略同一なダクト本体を容易に形成することができる。しかも、排風ダクトの下部を前方に張り出す分、カウンターウエイトの下部を前方に膨出させることができるので、カウンターウエイトの増量が可能になるし、重心が下がって安定性の向上も図れる。

また、前記排風ダクトの前端部に開口を設けてあってもよい。

そうすれば、上部に加えて、前部からも排風ダクトに風を取り込むことができ、よりいっそう排風口から効率よく、エンジンルーム内の風を排出されることができる。

本発明の作業機械によれば、エンジンルーム内の少ないスペースを利用して、エンジンルームの底面から効率よく排気できるようになる。

本発明を適用した油圧ショベルを示す概略側面図である。 アッパーフレーム、カウンターウエイト、ダクトカバーの組み付けを示す概略平面図である。 エンジンルームの下部を示す概略斜視図である。 エンジンルームの下部を上方から見た概略平面図である。 エンジン等が設置された状態を示す、図４に相当する概略平面図である。 エンジン等が設置された状態を示す、エンジンルームの内部を後方から見た概略図である。 図４における各断面での概略図である。（ａ）はＡ−Ａ断面、（ｂ）はＢ−Ｂ断面、（ｃ）はＣ−Ｃ断面、（ｄ）はＤ−Ｄ断面を、それぞれ表している。 前部開口から風を導入する状態を示す概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図１に、本発明を適用した油圧ショベル１（作業機械の一例）を示す。この油圧ショベル１は、機械質量が５ｔ以下の小型機種（いわゆるミニショベル）である。油圧ショベル１は、自在な走行を可能にする一対のクローラを備えた下部走行体２と、その上に旋回自在に搭載された機械本体３とで構成されている。

機械本体３には、アッパーフレーム４や、アタッチメント５、操縦席６、エンジンルーム７などが設置されている。アッパーフレーム４は、機械本体３の下部に設置され、アタッチメント５は、機械本体３の前部に設置されている。エンジンルーム７は、機械本体３の後部に設置され、操縦席６は、エンジンルーム７と前後に隣接するように、機械本体３の略中央部に設置されている。

なお、説明で用いる上下左右等の方向は、各図において矢印で示すように、機械本体３を基準とする。

アタッチメント５は、ブームやアーム、バケット等で構成され、油圧制御により、オペレータの操縦に従って作業動作を行う作業装置である。この機種のアタッチメント５は、左右方向に振り動かせるように、スイングブラケット５ａを介してアッパーフレーム４に支持されている。

図２に示すように、アッパーフレーム４は、底板１１や複数の縦板１３，１４，１６、梁板１５などで構成されている。これら底板１１等は、強度、剛性に優れた肉厚な金属板からなり、溶接によって一体化され、構造的にも強化されている。

底板１１の中央部は、旋回ベアリング２ａを介して下部走行体２に支持されている。底板１１の前部には、スイングブラケット５ａを支持するブラケット支持部１２が設置されている。そのブラケット支持部１２から、第１縦板１３及び第２縦板１４が、互いに左右に対向しながら後方に延びている。第１縦板１３の後端は、底板１１の略円弧状に形成された後端縁の近傍に位置し、第２縦板１４の後端は、底板１１の前後方向の中間に位置している。

底板１１の前後方向の中間には、梁板１５が左右方向に延びている。梁板１５は、その右端が第１縦板１３の左側面に接合され、その前面に第２縦板１４の後端が接合された状態で、底板１１の左側端縁の近傍まで延びている。第２縦板１４の接合部位よりも左側の梁板１５の後面から、第３縦板１６が後方に延びている。

底板１１の後部寄りの左右２箇所と、底板１１の後端部、詳しくは、底板１１の後端縁における第１縦板１３と第３縦板１６との間の部分の１箇所とにウエイト台座１７が設置されている。そして、これらウエイト台座１７に、カウンターウエイト１８が組み付けられている。

カウンターウエイト１８は、高重量な鋳造品からなり、機械本体３の後部に設置されることにより、アタッチメント５と前後のバランスを保つとともに、エンジンルーム７の後部を覆うカバーとしても利用されている。この機種では、概ね、カウンターウエイト１８と梁板１５との間の部分によってエンジンルーム７が構成されている。

そのエンジンルーム７の底面を構成する、底板１１の後部における第３縦板１６よりも左側の後隅部に、第１排風口２１が開口している。更に、その底板１１の後部における第１縦板１３と第３縦板１６との間の部分に、第２排風口２２が開口している。

詳しくは、第２排風口２２は、底板１１の後縁部に沿って左右方向に延びる横長な開口であり、その左端部に、前方に突き出して前後幅が大きくなった幅広部２２ａを有している。第２排風口２２の上には、ダクトカバー２３が設置されている。

図３，図４にも示すように、ダクトカバー２３は、金属製の複数の板部材を組み合わせて多数の面で構成された組み付け部材からなる。このダクトカバー２３と、カウンターウエイト１８及び第３縦板１６とで、第２排風口２２に沿って延びる排風ダクト２５が構成されている。

詳しくは、排風ダクト２５は、上向きに開口してエンジンルーム７の内部に開放される上部開口２５ａと、下向きに開口して第２排風口２２の縁に接続される下部開口２５ｂと、これら上部開口２５ａと下部開口２５ｂとの間の通風路を形成するダクト本体２５ｃと、を有し、ダクトカバー２３によってダクト本体２５ｃの前部及び右側部が構成され、カウンターウエイト１８の内壁面によってダクト本体２５ｃの後部が構成され、第３縦板１６の右側面によってダクト本体２５ｃの左側部が構成されている。

ダクトカバー２３の左端部は、幅広部２２ａを覆うように前方に張り出しており、排風ダクト２５は、その左端部に幅広部２２ａに対応した張出部２５ｄを有している。

梁板１５や第３縦板１６などの４箇所に、エンジン台座２６が設置されており、これらエンジン台座２６に、エンジン３１が設置されている。

図５や図６に示すように、エンジン３１は、その駆動軸が左右方向に延びるように、エンジンルーム７の内部に横置きされている。エンジン３１の下部から下方に膨出しているのはオイルパン３１ａであり、エンジン３１の左端部からその周囲に膨出し、ひとまわり外径が大きくなっているのは、フライホイール３１ｂである。

エンジンルーム７の内部には、エンジン３１の他に、熱交換器３２、軸流ファン３３、油圧ポンプ３４などが設置されている。熱交換器３２及び軸流ファン３３は、エンジンルーム７の右端部に設置され、油圧ポンプ３４は、エンジンルーム７の左端部に設置されている。熱交換器３２、軸流ファン３３、エンジン３１、油圧ポンプ３４は、この並びで右側から順に直列に配置されている。

油圧ポンプ３４の上方に設置されているのは、エンジン３１に付随した排気関連装置３１ｃであり、排気管の途中に設けられている。排気ガスを放出する排気管の末端部分３１ｄは、排風ダクト２５の内部に突出し、第２排風口２２の上方に臨んでいる。

熱交換器３２は、軸流ファン３３と協働して、冷媒やオイル等を冷却する。すなわち、軸流ファン３３が、エンジンルーム７の右端上部に設けられた外気取入口７ａから外気を取り込んで熱交換器３２を通過させる。それにより、熱交換器３２を循環する冷媒等は、外気と熱交換して冷却される（空冷）。

軸流ファン３３の駆動により、エンジンルーム７の内部には、その右端部から左端部に向かって流れる風が発生する。軸流ファン３３は、風上である右側から見て時計回りに回転するように設置されている。それに伴い、軸流ファン３３が発生させる風は、エンジンルーム７の内部を旋回しながら左右方向に流れ、第１排風口２１及び第２排風口２２を通じて外部に排出される。

この機種では、エンジン３１の後部とカウンターウエイト１８との間の僅かなスペースを利用して排風ダクト２５が設置されている。すなわち、カウンターウエイト１８は鋳物であるため、その内面形状は比較的自由に設計できる。従って、排風ダクト２５の後部をカウンターウエイト１８の内壁面で構成することにより、僅かなスペースを効率的に利用して通風路を確保している。

更に、エンジン３１の配置やエンジン３１の下部の形状も考慮して、排風ダクト２５を構成することにより、狭いエンジンルーム７から効率よく排風できるようにしている。

すなわち、エンジン３１の下部の左右両側は、第１縦板１３及び第３縦板１６で塞がれているため、エンジン３１の下部は、機器の設置が困難なデッドスペースとなっている。それに対し、第２排風口２２の前部をエンジン３１の下方に入り込ませることで、狭いエンジンルーム７において比較的大きな開口面積を確保している。

更に、第２排風口２２の風下側に幅広部２２ａを設け、第２排風口２２の風下側の開口面積を、風上側よりも大きくしている。それにより、風下側での風の停滞を防止して、風が円滑に流れるようにしている。

そうして、その第２排風口２２に接続されるダクトカバー２３を、エンジン３１の下部に沿って拡がるように形成することで、エンジン３１の下部のスペースを効率よく利用している。

具体的には、図７に詳しく示すように、オイルパン３１ａやフライホイール３１ｂの形状及び配置に合わせてダクトカバー２３が形成されており、フライホイール３１ｂの下方に、上壁が前方に向かって下り傾斜した張出部２５ｄを配置し、その先端部がエンジン３１の駆動軸のほぼ真下に位置するまで入り込ませている。

幅広部２２ａは、開口面積が大きいため、音漏れ量が多く、異物の侵入も発生し易いが、張出部２５ｄの上壁が、幅広部２２ａに被さるようにその上方に近接して位置しているため、騒音や異物の侵入が効果的に抑制できる。

そして、ダクト本体２５ｃを左右方向から見たとき、その断面積（図７の各図にドットで示す部分：Ｓ１〜Ｓ４）が全域にわたって略同一となるように設計されている。すなわち、排風ダクト２５の横断面積が略同一となるように、ダクトカバー２３の形状に合わせて、カウンターウエイト１８の内面形状が設計されている。

それにより、排風ダクト２５の内部をその左右両端間にわたって風が円滑に流れるようになるため、エンジンルーム７の内部を流れる風を効果的に排風ダクト２５に誘導することができ、効率よく第２排風口２２から排出させることができる。

更に、エンジンルーム７の内部を流れる風を第２排風口２２へ、より多く誘導できるように、張出部２５ｄの前端部に開口が形成されている。

図７の（ｄ）に示すように、張出部２５ｄの前端部に、前向きに開口した前部開口３７が設けられている。前部開口３７よりも前方には、ガイド板３８が設置されている。ガイド板３８は、後方に向かって下り傾斜しており、張出部２５ｄの上壁と前後対称状に配置されている。

図８に示すように、エンジン３１の下方を流れる風の旋回方向は後向きとなっているため、前部開口３７は、風と対向し、更に、ガイド板３８によって風が前部開口３７へと円滑に誘導されるため、エンジンルーム７の内部を流れる風の一部は、前部開口３７を通じて第２排風口２２から排出される。

なお、本発明にかかる作業機械は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、エンジンルーム７の底面には、本発明の排風口に相当する第２排風口２２だけでなく、第１排風口２１も設けられているが、第２排風口２２だけ設けてもよいし、第３排風口等、更に別の排風口が設けられていてもよい。エンジンルーム７の内部を流れる風の向きは、左右のいずれであってもよい。幅広部２２ａは、風上側に設けられていてもよい。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 機械本体
７ エンジンルーム
１８ カウンターウエイト
２１ 第１排風口
２２ 第２排風口
２２ａ 幅広部
２３ ダクトカバー
２５ 排風ダクト
２５ａ 上部開口
２５ｂ 下部開口
２５ｃ ダクト本体
３１ エンジン
３１ａ オイルパン
３１ｂ フライホイール

Claims (4)

1. 下部走行体の上に搭載された機械本体の後部にエンジンルームが設置され、当該エンジンルームの底面に開口する排風口を通じて、当該エンジンルーム内を流れる風を排出する作業機械であって、
   前記エンジンルーム内に、
   左右方向に流れる風を発生させるファンと、
   駆動軸が左右方向に延びるように横置きされたエンジンと、
   前記排風口に風を導く排風ダクトと、
   が設置され、
   前記排風口は、前記エンジンの後下側に沿って左右方向に延びるように、前記エンジンの下側の一対の縦板の間に横長に設けられ、
   前記排風ダクトは、
   上向きに開口した上部開口と、
   下向きに開口して前記排風口と接続された下部開口と、
   前記上部開口と前記下部開口との間の通風路を形成するダクト本体と、
   を有し、
   前記排風口が、風下側に位置する前記縦板に沿って前方に突き出すことによって前後幅が大きくなった幅広部を端部に有するとともに、当該幅広部を覆う前記排風ダクトの下部が、前方に張り出してエンジンの下方に入り込んでいる作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記ダクト本体の左右方向から見た断面積が全域にわたって略同一となるように形成されている作業機械。
3. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記機械本体の後部に、鋳造されたカウンタウエイトが設置され、
   前記ダクト本体の後部が、前記カウンタウエイトの内壁面によって構成されている作業機械。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の作業機械において、
   前記排風ダクトの前端部に開口が設けられている作業機械。

Images