WO1999015794A1

WO1999015794A1 - Dispositif de refroidissement pour machines de construction et machines de construction

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Publication number: WO1999015794A1
Application number: PCT/JP1998/004207
Authority: WO
Inventors: Seiichirou Takeshita; Osamu Watanabe
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 1999-04-01
Also published as: EP0947706A1; US6192839B1; DE69836474T2; EP0947706B1; EP0947706A4; DE69836474D1; CN1093609C; KR20000069011A; KR100302104B1; CN1234855A

Description

明細書建設機械の冷却装置及び建設機械技術分野

本発明は、建設機械の冷却装置に係わり、さらに詳しくは、エンジンで駆動されるファンによって、ラジェ一夕、オイルクーラ等の熱交換器を冷却する建設機械の冷却装置及びこれを備えた建設機械に関するものである。背景技術

従来、エンジンで駆動されるファンにより熱交換器を冷却する冷却装置として、例えば実開昭 6 3— 4 4 0 0号公報に記載のように、熱交換器と、エンジンの駆動力で回転軸が回転し熱交換器を冷却する冷却風を生起する軸流ファンと、熱交換器の下流側に設けられ冷却風を軸流ファンの吸い込み側に導入するシュラウドとを有する冷却装置において、軸流ファンの動翼の吹き出し側直後に動翼の外形とほぼ同径の略円盤状の背板を設ける構成がある。このような構成により、軸流ファンの吹き出し側に遠心方向に生成される冷却風の主流と、この主流から剥離して熱交換器側へ戻る逆流とが干渉することによる乱れの発生を防止し、ファンから発生する騷音を低減するようになっている。発明の開示

建設機械においては、近年、住民の生活環境を保全するために、その騒音，振動の規制を強化する動きがあり、近い将来にその強化された規制が適用されることがほぼ確実視されている。その一例を挙げると、現行の騒音評価は、建設機械の車体が静的な状態であるェンジン無負荷最高回転数での評価（すなわち定置騒音評価）であるが、これに代わって、建設機械の車体が動的な状態にあるとき、具体的には掘削 ·走行 ·旋回動作等を含む模擬作業負荷時における評価（すなわち作業騒音評価）が採用される。また、現行の騒音測定は、車体側方 4方向にお I、て車体から所定距離にある複数箇所で平面的に行われているが、これに代わつて、車体を囲む半球上の複数箇所で 3次元的に行われるようになる。さらに、現行の騒音測定は、車体を堅土の地表面に配置して行えば足りたが、これに代わつて、例えば油圧ショベルではコンクリート又はアスファルト上に配置して測定するのが基本となり、堅土の場合にはその測定騒音値に補正値を加える義務が生じよつになる。

このような背景のもと、今後の建設機械においては、現行よりさらに進んだ低騒音化が要求されている。

ここで、上記従来技術を建設機械の冷却装置に適用して低騒音化を図ることが考えられ、この場合には、建設機械のエンジンによって回転駆動される軸流ファンとほぼ同径の略円盤背板を、軸流フアンとエンジンとの間に設置することとなる。

しかしながらこの場合、騒音を低減することはできるものの、遠心方向への冷却風主流の風量が低減するため、ラジェ一タ、オイルクーラ等の熱交換器を冷却するのに必要な風量を十分確保することができなし、。ラジエータの冷却が不十分となると、ェンジンの冷却が低下してェンジンの燃焼効率が悪くなり、エンジン出力が低下する。また、オイルクーラの冷却が不十分となると、油圧機器を作動させるための作動油の熱的な劣化が早まり、エンジン自体の性能低下を招く。さらに近年のィンタ一クーラを備えた建設機械では冷却風でィンタークーラも併せて冷却することとなる力、このインタークーラの冷却が不十分となると、ェンジンの吸入空気が高温となるため、その分さらにエンジンの燃焼効率が悪くなつてェンジン出力が低下するという問題がある。

一方、風量増加及び騒音低減を目的とし、かつ建設機械への適用に配慮された冷却装置として、例えば、特開平 8— 2 5 4 1 1 9号公報記載のように、上記一般機械用の冷却装置同様、熱交換器と、軸流ファンと、シュラウドと、略円盤状の背板とを有する冷却装置において、略円盤状の背板の径の大きさを動翼の外形より大きくないように限定するとともに、その略円盤状の背板の外周側に整流用固定翼であるフローガイドを設けるものがある。これにより、軸流ファンから吹き出された冷却風のうち旋回成分を軸方向成分に矯正して損失動圧を回収し、風量増加及び騒音の低減を図るようになっている。しかしながら、この冷却装置を建設機械に適用する場合には、以下のような別の問題がある。

例えば油圧ショベルでは、作業態様に応じたモ一ドを選択することによりェンジン回転数をその作業態様に最適な値に設定できるものがある。このモードとしては、例えば、低回転数でアイドリングさせるためのアイドリングモ一ド、地ならし作業や吊り荷作業時等ァクチユエ一夕を微速で動作させたいときに好適な微操作モード、掘削時の省エネルギ化を図りたい場合に好適なェコノミーモード、ァクチユエ一タを力強く動作させ大きな掘削力を得たい場合に好適なパワーモードの 4つが設けられる場合がある。この場合、エンジン回転数は、例えばアイドリングモード選択時には約 6 0 0〜9 0 0 r p m (但し無負荷条件、以下同じ）、微操作モード選択時には約 1 5 0 0 r p m、ェコノミ一モード選択時には約 1 8 0 0 r p m、パワーモ一ド選択時には約 2 2 0 0 r p mに設定される。したがつて、モード選択に応じて最大で約 1 6 0 0 r p m程度のエンジン回転数の差異が生じ得ることになる。

また、ある 1つのモードを選択して作業を行っている間にも、その作業中における負荷の変動に応じてェンジン回転数が変動する場合がある。例えば油圧回路中のリリーフ弁が作動した場合にはエンジン回転数が通常 1 0 0 r p m程度低下することが知られており、いわゆる深掘り時に最も負荷が大きくなった瞬間にはエンジン回転数が 3 0 0 r p m程度低下することが知られている。

さらに、オートアイドル機能つきの建設機械では、他のモードを選択していもオートアイドル作動時には一時的にエンジン回転数がアイドル回転数まで下がることとなる。

以上のように、建設機械ではェンジンの回転数がかなり広 L、範囲で変動しうる。このような変動のため、エンジンに駆動されるファンの回転数も大きく変動し、そのたびにファンから吹き出される冷却風旋回成分の向きや速さが変動することとなる。

ここで、特開平 8— 2 5 4 1 1 9号公報の冷却装置では、整流手段としてのフ口一ガイドが固定翼形状となっている。そのため、フローガイドで効率よく矯正できるのは、その固定翼形状にほぼ一意的に対応したある狭い範囲の向き，速さを備えた冷却風旋回成分のみに限定される。そして、これ以外の冷却風旋回成分に対しては、矯正による本来の効果を有効に発揮することができず、かえってフ口一ガイドが大きな抵抗となって冷却風流れを阻害し、風量の減少や騒音の増大を招く。したがって、エンジン回転数が広い範囲で変動する建設機械に対しては、この冷却装置は実際には適用するのが困難である。

本発明の目的は、冷却風量を十分確保しつつ、現行よりもさらなる低騒音化を図ることができる建設機械の冷却装置及びこれを用 ί、た建設機械を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するために、建設機械のエンジンの冷却水を冷却するラジェ一夕を含む少なくとも 1つの熱交換器と、回転軸が駆動されることにより前記熱交換器を冷却する冷却風を生起する冷却ファンとを有する建設機械の冷却装置において、前記冷却ファンの吹き出し側に、前記冷却ファンの外径寸法より小さな外径寸法を備えた略円盤状の流体案内手段を設けたことを特徴とする建設機械の冷却装置にある。

冷却ファンの吹き出し側に略円盤状の流体案内手段を設けたことにより、冷却ファンによつて生起される遠心方向の冷却風の主流とこの主流から剥離して冷却ファンの中心側に向かう逆流との干渉を防止し、乱れの発生を防止できるので、冷却ファンから発生する騒音を低減することができる。そしてこのとき、流体案内手段の外径寸法を冷却ファンの外径寸法より小さくすることにより、流体案内手段の外径寸法が過大になつて冷却風流れの抵抗となるのを防止できるので、さらに確実に騒音を低減できるとともに風量の減少を抑制することができる。そしてこのとき、流体案内手段の外径を調整して風量確保 ·騒音低減を図るのであり、従来構造のように整流用の固定翼で旋回成分を矯正するのではないことにより、建設機械のエンジン回転数が広い範囲で変動し冷却風の旋回成分の向き ·速さが変動しても、これに関係なく常に冷却風の風量を確保し騒音を低減することができる。

以上により、冷却風の風量を十分に確保しつつ、建設機械における規制強化の動向に対応し現行よりさらなる低騒音化を図ることができる。

好ましくは、前記流体案内手段は、前記冷却ファンの外径寸法の 6 0 %以上 1 0 0 %未満の外径寸法を備えている。

流体案内手段の外径寸法を冷却ファンの外径寸法の 6 0 %以上とすることにより、流体案内手段の外径寸法が過小になり冷却風主流から剥離した逆流の干渉防止効果が低減するのを防止できる。したがって、確実に騒音低減を図ることがでさる。

さらに好ましくは、前記流体案内手段は、前記冷却ファンの外径寸法の 6 0 % 以上 8 0 %以下の外径寸法を備えている。

これにより、流体案内手段の外径を冷却ファンの外径寸法の 8 0 %以上 1 0 0 %以下とする場合よりも、冷却風量を増大できかつ騒音を小さくできる。したがつて、さらに確実に風量確保 ·騒音低減を図ることができる。

また好ましくは、前記流体案内手段の外周に、前記冷却風の下流側に湾曲した形状を備えた湾曲部を設ける。

これにより、湾曲部が遠心方向の主流をさらに円滑に下流側に導くことができるので、さらに騷音を低減することができる。

また好ましくは、前記流体案内手段の外周に、前記冷却風との接触面積を増大させる凹凸部を設ける。

凹凸部による接触面積増大により、冷却風が流体案内手段外周に接触して複数の乱流が生成されるときの、各乱流の規模を小さくすることができる。これにより、さらに騒音を低減することができる。

また好ましくは、前記冷却ファンは、軸流ファンである。

また好ましくは、前記流体案内手段は、支持手段を介して前記エンジンに固定されている。

例えば流体案内手段をシュラウドに固定した場合、剛体であるシュラウドの固有振動数が変化し、冷却風の風圧による振動と共振して騒音をさらに増大させる可能性がある。流体案内手段をエンジン側に固定することにより、これを防止し、騒音を確実に低減することができる。

また本発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、このエンジンによつて駆動される液圧ポンプと、この液圧ポンプから吐出される圧油によって駆動されるァクチユエ一夕と、前記エンジンの冷却水を冷却するラジェ一夕を含む少なくとも 1つの熱交換器、回転軸が駆動されることにより前記熱交換器を冷却する冷却風を生起する冷却ファン、及び前記冷却ファンの吹き出し側に設けられ前記冷却ファンの外径寸法より小さな外径寸法を有する略円盤状の流体案内手段を備えた冷却装置とを有することを特徴とする建設機械にある。

好ましくは、前記冷却装置の前記流体案内手段は、前記冷却ファンの外径寸法の 6 0 %以上 1 0 0 %未満の外径寸法を備えている。

さらに好ましくは、前記冷却装置の前記流体案内手段は、前記冷却ファンの外径寸法の 6 0 %以上 8 0 %以下の外径寸法を備えている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施例による冷却装置が適用される油圧ショベルの全体外観構造を表す斜視図である。

図 2は、本発明の一実施例による冷却装置が適用されるェンジン室の外観構造を示す拡大斜視図である。

図 3は、本発明の一実施例による冷却装置が設けられるエンジン装置の詳細構造を一部断面にて示す側面図である。

図 4は、本発明の一実施例の流体案内手段の詳細形状を表す斜視図である。図 5は、本発明の一実施例の流体案内手段がない場合における冷却風の挙動を示す図である。

図 6は、図 1の本発明の一実施例の冷却装置における冷却風の挙動を示す図である。

図 7は、本発明の一実施例の流体案内手段の有無による騒音測定結果の比較を示す図である。

図 8は、本発明の一実施例の流体案内手段の外径寸法と冷却ファンの外径寸法との比を変化させたときにおける騒音測定結果を示す図である。

図 9は、本発明の一実施例の流体案内手段の外径寸法と冷却ファンの外径寸法との比を変化させたときにおける風量測定結果を示す図である。

図 1 0は、従来構造による冷却装置の構造を表す概略側断面図である。

図 1 1は、図 1 0中 XI— XI面からみた矢視図である。図 1 2は、従来構造による冷却装置において軸流ファンから吹き出された冷却風の旋回成分を軸方向成分に矯正する様子を示す図である。

図 1 3は、本発明の一実施例の流体案内手段の変形例による正面図である。図 1 4は、図 1 3における XIV— XIV断面による断面図である。

図 1 5は、本発明の一実施例の流体案内手段の変形例による正面図である。図 1 6は、図 1 5における XVI— XVI断面による断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の建設機械の冷却装置の一実施例を図に基づいて説明する。実施例

この実施例は、本発明を、建設機械の一例として油圧ショベルに適用した場合の実施例である。

図 1は、本実施例による冷却装置が適用される油圧ショベルの全体外観構造を表す斜視図であり、この油圧ショベルは、概略的に言うと、走行体 1と、この走行体 1上に旋回可能に設けた旋回体 2と、この旋回体 2の前方左側に設けた運転室 3と、旋回体 2上に横置きに配置したエンジン装置 4と、旋回体 2の後部に設けたカウンタウエイト 5と、旋回体 2の前部に設けられ、ブーム 6 a、アーム 6 b及びバケツト 6 cからなる多関節型のフロント装置 6とから構成されている。前記の走行体 1は、左右に無限軌道履帯 1 aを備えている。この無限軌道履帯 1 aは、それぞれ走行用のモータ 1 bの駆動力によって駆動される。

前記の運転室 3、エンジン室 4、カウンタウヱイト 5、及び多関節型のフロント装置 6等を備えた旋回体 2は、旋回体 2の中心部に設けた旋回用のモータ（図示せず）により前記走行体に対して旋回される。

前記の多関節型のフロント装置 6を構成するブーム 6 a、アーム 6 b、及びバケット 6 cは、それらにそれぞれ設けたブ一ムシリンダ 7 a、ァ一ムシリンダ 7 b、及びバケツトシリンダ 7 cによって、駆動動作される。

前述したシリンダ 7 a， 7 b , 7 c、旋回モータ、走行用のモータ 1 b等の駆動機器は、液圧ァクチユエ一夕（例えば油圧ァクチユエ一夕、以下同様）であり、運転室 3内の操作者によって操作される操作レバ一からの操作に応動して、ェンジン装置 4内のエンジン（図示せず、後述の図 3参照）によって駆動される液圧ポンプ（同）からの圧油を制御する制御弁装置（図示せず）からの圧油により駆動される。

図 2は、本実施例による冷却装置が適用されるエンジン室 4の外観構造を示す拡大斜視図であり、図 3は、本実施例による冷却装置が設けられるエンジン装置 4の詳細構造を一部断面にて示す側面図である。なおこれら図 2及び図 3において、図 1と同符号のものは同一部分である。

図 2及び図 3において、冷却装置は、エンジン装置 4内に設けられており、ェンジン 8の冷却水を冷却する熱交換器であるラジェ一タ 9と、補助回転軸 1 0力駆動されることによりラジェ一夕 9を冷却する冷却風 Pを生起する冷却ファン 1 1と、冷却ファン 1 1の吹き出し側に設けられた略円盤状の流体案内手段 1 2とを備えている。

エンジン装置 4の外郭はエンジンカバ一 1 3によって構成されており、このェンジンカノく一 1 3によって、エンジン 8、冷却ファン 1 1、ラジェ一タ 9、液圧ポンプ（後述する）、マフラ（同）等の機器が覆われている。またこのエンジンカバ一 1 3は、下カバ一 1 3 aと、吸込み側（左側）横カバー 1 3 bと、吐出側 (右側）横カバ一 1 3 cと、上カバ一 1 3 dと、前カバ一 1 3 eと、後カバ一 1 3 f とで構成されている。

上カバー 1 3 dは、その一方端がヒンジ 1 4によって開閉可能に吐出側横カバ - 1 3 cに取り付けられ、他方端には、その開閉側を吸込側横カバ一 1 3 bに掛け止めするための係止具 1 5が設けられている。そしてこの上カバ一 1 3 dのラジェ一タ 9側及び吸込側横カバ一 1 3 bには、外部から空気流（冷却風） Pを取り入れ冷却ファン 1 1に導入する吸込口 1 6が設けられている。また、上カバ一 1 3 d及び吐出側横カバー 1 3 cには、冷却ファン 1 1から流出する空気流（冷却風） Pを外部に排出する吐出口 1 7 , 1 8がそれぞれ設けられている。さらに、下カバ一 1 3 aの液圧ポンプ（後述する）側にも、吐出口 1 9が設けられている。エンジン 8は、旋回体 2下部に設けられ旋回体 2の基礎下部構造をなすフレーム 2 0上に振動減衰装置 2 1を介して設置されており、このエンジン 8のクランク軸 8 aからの駆動力が、プーリ 2 2、ファンベルト 2 3、及びプーリ 2 4を介し、補助回転軸 1 0に伝達されるようになっている。この補助回転軸 1 0の反冷却ファン 1 1側には、ラジェ一タ 9にエンジン冷却水を循環させる水ポンプ（図示せず）が連結されている。またエンジン 8の吐出側横カバ一 1 3 c側には前述した液圧ポンプ 2 5が設けられており、この液圧ポンプ 2 5は図示しない歯車機構を介しエンジン 8に連結され、エンジン 8の駆動力によって駆動される。また、エンジン 8からの排気ガスはマフラ 2 6で消音された後排気ガス管 2 7を介してエンジン装置 4の外部に放出されるようになっている。なお、エンジン 8の上部にはマフラカバー 2 8が固定されており、液圧ポンプ 2 5からエンジン 8側への油の飛散を防止するようになっている。

冷却ファン 1 1は、通常軸流ファンが用いられ、補助回転軸 1 0に固定された複数枚の動翼からなる羽根車 1 1 aを備えている。すなわち補助回転軸 1 0は冷却ファン 1 1のファン回転軸を構成している。またラジェ一タ 9の下流側には、冷却風 Pをこの冷却ファン 1 1の吸込側に導入するシュラウド 2 9が固定されている。なおラジェ一夕 9と上カバー 1 3 dとの間は、仕切部材 3 0によってシ一ルされている。

流体案内手段 1 2は、冷却ファン 1 1とエンジン 8との間に配置されており、詳細形状を図 4に示すように、中心部に補助回転軸 1 0の直径より大きく補助回転軸 1 0が貫通する貫通孔 1 2 Aを備えた略円盤状の部材で構成されている。この部材は、例えば金属、プラスチック等で製作される。この貫通穴 1 2 Aの直径は、できるだけ補助回転軸 1 0の直径に近いほう力風量及び騒音の面からみて好ましい。また、この流体案内手段 1 2の外径寸法 Doは、冷却ファン 1 1の外径寸法 Dの例えば約 8 0 %の大きさを備えており、支持手段 3 1を介してエンジン 8 に固定されることによって前述した位置に保持されるようになっている。このとき支持手段 3 1は、例えば、一端が流体案内手段 1 2に溶接固定され他端がボルトによりエンジン 8に固定された複数本のアームから構成されている。

なお、ラジェ一夕 9は、冷却風 Pにより冷却する熱交換器の最小限の一例であり、これのみに限られない。すなわち、その他の熱交換器、例えば、液圧ァクチユエ一夕 7 a〜7 c等を駆動する圧油を冷却するオイルクーラや、エンジン 8の燃焼用吸入空気を予冷するィンタ一クーラ、あるいは必要に応じエアコンのコンデンサが設けられる場合には、それらとラジェ一夕 9とを併せて配置し、冷却風 Pで冷却する。

次に、前述した本実施例の冷却装置の動作を説明する。

エンジン 8が起動すると、クランク軸 8 aからの駆動力がファンベルト 2 3を介して補助回転軸 1 0に伝達され補助回転軸 1 0が回転する。この補助回転軸 1 0の回転によって冷却ファン 1 1が回転し、カバ一 1 3外の空気が吸込口 1 6からエンジン装置 4内に導入され、冷却風 Pとなってラジェ一タ 9を冷却した後、シュラウド 2 9で絞られて冷却ファン 1 1に流入する。さらに冷却ファン 1 1から吹き出された冷却風 Pは、流体案内手段 1 2に当たって遠心方向に効率よく流れ、エンジン 8、マフラ 2 6、液圧ポンプ 2 5等を冷却した後、吐出口 1 7 , 1 8， 1 9からエンジン装置 4の外部に放出される。

以上のような本実施例の作用を以下、順次説明する。

( 1 ) 剥離逆流との干渉防止による騒音低減作用

上記したように、冷却ファン 1 1によって冷却風 Pはエンジン 8側に吹き出される。ここで、冷却フアン 1 1は軸流ファンである力、'、現行の油圧ショベルにおけるファン作動点（低流量、高圧力）においては、シュラウド 2 9によって径方向に絞られること及びェンジン装置 4内の密閉度が高いことにより、冷却ファン 1 1から吹き出される冷却風 Pは図 3に示すように主として遠心方向に流出する。ここで、流体案内手段 1 2がない場合には、図 5に示すように、冷却ファン 1 1の吹き出し側に遠心方向に生成される冷却風 Pの主流 Paと、この主流 Paから剥離して補助回転軸 1 0付近からラジェ一タ 9側へ戻る逆流 P bとが干渉し、これによつて乱れが発生して騒音を増加させる。

これに対して、本実施例においては、流体案内手段 1 2を設けることにより、図 6に示すように、遠心方向の冷却風 Pの主流 Paと逆流 P bとの干渉を防止し、乱れの発生を防止できるので、冷却ファン 1 1から発生する騒音を低減することができる。このことをさらに図 7により説明する。

図 7は、本実施例によるエンジン装置 4と同様のエンジン装置と、このェンジン装置から流体案内手段 1 2及び支持手段 3 1を除去した比較例によるェ：装置との両方において、エンジン 8の回転数を所定回転数に固定して冷却ファン 1 1を駆動し、騒音測定を行った結果を示したものであり、前者の結果を実線で、後者の結果を破線で示したものである。なお横軸には周波数 [Hz] をとり、縦軸には騒音レベルの相対値をとつて表している。図示のように、周波数 0 Hzから 3000 H zまでのほぼ全域にわたって、本実施例によるエンジン装置 4のほうカ騒音レベルが低くなつていることが分かる。

したがって、本実施例によるエンジン装置 4は、冷却ファン 1 1から発生する騒音を低減することができる。

(2) 流体案内手段の外径を小さくすることによる作用

(2-A) 騒音低減促進作用

本願発明者等は、流体案内手段 12の外径寸法の大きさが騒音に与える影響を検討するために、上記実施例のエンジン装置 4と同様のエンジン装置において、エンジン 8の回転数を前述したパワーモードにほぼ相当する 2000 r pm及び微操作モードにほぼ相当する 1500 r pmにそれぞれ固定し、（流体案内手段 12の外径寸法 Do) Z (冷却フアン 1 1の外径寸法 D) を 100%から 60%まで徐々に小さくしたときの騒音レベルを測定する実験を行い、図 8に示す結果を得た。

図 8において、エンジン回転数が 2000 r pm及び 1500 r pmいずれの場合においても、 DoZDを 100%から小さくしていくと、 Do/D=90%まで騒音レベルは急激に低下するが、その低下の度合いは次第にゆるやかになり、 Do/D= 80 %で最小値となる。そして、 DoZDをさらに小さくすると騒音レベルは再び緩やかな上昇に転じ、 DoZD =70%では Do/D = 80 %での値より大きくなり、さらに Do/D = 60 %では DoZD = 70 %での値よりも大きくなっている。し力、し、この DoZD = 60%の場合も Do/D= 100%の場合よりは騒音レベルが小さくなつており、すなわち DoZD=60%〜90%の場合は騒音レベルが Do/D= l 00%の場合より小さくなつている。そして騒音低減の最適値は DoZD =80%であることがわかる。

このような挙動は、以下のような理由に基づく。すなわち、 Do/Dが 80%より大きくなると、流体案内手段 12の外径寸法 Doが最適値より大きくなつて冷却風 Pの流れの抵抗となり、騒音が増大する傾向となる。一方、 Doノ Dが 80%より小さくなると、流体案内手段 12の外径寸法 Doが最適値より小さくなり、図 5 及び図 6を用し、て説明した冷却風 Pの主流 P aから剥離した逆流 P bの干渉を防止する効果が低減するため、干渉による乱れによつて騒音が増大する傾向となる。以上に基づき、 00 0の値が100%未満であれば、少なくとも DoZD= 1 00%の場合（流体案内手段 12と冷却ファン 1 1の外径が等しい場合）よりは、さらに騷音を低減できることがわかる。

(2-B) 風量確保作用

また本願発明者等は、流体案内手段 12の外径寸法の大きさが冷却風 Pの風量に与える影響を検討するために、上記実施例のエンジン装置 4と同様のエンジン装置において、エンジン 8の回転数を 2000 r pm及び 1500 r pmにそれぞれ固定し、上記（2— A) 同様に Do/Dを 100 から 609 まで徐々に小さくしたときの風量を測定する実験を行い、図 9に示す結果を得た。なお、比較のために、 DoZD=0%の場合（すなわち流体案内手段 12を設けない場合）につ、て測定を行つた結果も併せて示す。

図 9において、 DoZDを 100 %から小さくしていくとともに、風量は増加していく力、'、その増加の度合いは次第にゆるやかになり、 Do/D=80%で Do/ D = 0%の値とほぼ等しくなる。そして、 Do/D= 60 %では DoZD = 0 %での値よりも若干大きくなつている。このような挙動となるのは、 DoZDが 80% より大きくなると、流体案内手段 12の外径寸法 Doが最適値より大きくなつて冷却風 Pの流れの抵抗となり、風量が低下する傾向となるからである。

以上に基づき、 DoZDが 100%未満であれば、少なくとも Do/D = 100 %の場合よりは風量を増加させることができ、特に、 DoZD = 60 %〜 80 %の場合は D oZ D = 0 %の場合と同程度の風量を確保できることがわかる。

(2-C) 騒音低減作用かつ風量確保作用を得られる範囲

以上（2— A) 及び（2—B) により、 DoZDの値が 100%未満であれば、少なくとも DoZD = 100 %の場合（流体案内手段 12と冷却ファン 1 1の外径が等しい場合）に比べ、風量を向上しつつさらに騒音を低減できることがわかる。このとき特に、 Do/Dの値を 60%以上 80%以下に設定することが好ましく、さらに DoZD = 8 0 %に設定するのが最適であることがわかる。

本実施例においては、前述したように DoZD ^ 8 0 %となっている。これにより、冷却風 Pの風量を十分確保しつつ、騒音を低減することができる。

( 3 ) 建設機械への適性

本実施例は、上記（2 ) のようにして風量確保 ·騒音低減を図ることにより、前述した特開平 8— 2 5 4 1 1 9号公報に開示された従来構造と異なり、ェンジン回転数が広い範囲で変動しうる建設機械に適用される場合でも、それに関係なく常に冷却風の風量を確保し騒音を低減することができる。これを、図 1 0〜図 1 2により説明する。

図 1 0は、上記従来構造による冷却装置の構造を表す概略側断面図であり、図 1 1は、図 1 0中 XI—XI面からみた矢視図である。これら図 1 0及び図 1 1において、冷却装置は、熱交換器 1 0 1と、エンジン 1 0 2に駆動される軸流ファン 1 0 3と、シュラウド 1 0 4と、略円盤状の背板 1 0 5とを有しており、かつ、背板 1 0 5の径の大きさを軸流ファン 1 0 3の動翼の外形より大きくないように限定するとともに、背板 1 0 5の外周側に整流用固定翼であるフローガイド 1 0 6を設けている。なおフローガイド 1 0 6の内側には、作業者の接触防止のための安全保護網 1 0 7が設けられている。

上記のような構造により、図 1 2に示すように、軸流ファン 1 0 3から吹き出された冷却風の旋回成分 aを軸方向成分 bに矯正し、これによつて損失動圧を回収し、風量増加及び騒音の低減を図るようになつている。

し力、しな力ら、例えば油圧ショベルでは、通常、前述した作業モードの違い及び掘削負荷の変動等のためにエンジン回転数が例えば 6 0 0 r p m〜2 2 0 0 r p mの広い範囲で変動しうるため、エンジンに駆動されるファンの回転数も大きく変動し、そのたびにファンから吹き出される冷却風旋回成分の向きや速さが変動することとなる。ここで、図 1 0〜図 1 2に示す従来の冷却装置では、整流手段としてのフローガイド 1 0 6が固定翼形状となっているため、このフローガイド 1 0 6で効率よく矯正できるのは、その固定翼形状にほぼ一意的に対応したある狭い範囲の向き ·速さを備えた冷却風旋回成分のみに限定される。そして、これ以外の冷却風旋回成分、例えば図 1 2におけるファン高回転時に相当する流れ a' やファン低回転時に相当する流れ a〃に対しては、フローガイド 1 06の固定翼形状の角度が合致せず矯正を効率よく行うことができないため、矯正による本来の効果を有効に発揮することができない。そのため、これらの場合にはかえつてフロ一ガイド 1 06が大きな抵抗となって冷却風流れを阻害し、風量の減少や騒音の増大を招く。したがって、エンジン回転数が広い範囲で変動する建設機械に対しては、このような構造は実際には適用するのは困難である。

これに対して、本実施例においては、流体案内手段 1 2の外径を調整して風量確保 ·騒音低減を図るのであり、上記従来構造のように整流用の固定翼で旋回成分を矯正するのではない。また本願発明者等は、（2— A) (2—B) で図 8及び図 9に結果を示した実験と同様の実験を、 1 500 r pm〜2200 r pmまで所定間隔でエンジン回転数を適宜設定して行ったが、いずれの場合も、図 8及び図 9と同様の特性となり、ほぼ同等の結果を得られることを確認した（図示省略）。これにより、 Do/Dの値が 1 00%未満、好ましくは 60%以上 80%以下であれば、油圧ショベルのェンジン 8の回転数が広、範囲で変動し冷却風 Pの旋回成分の向き ·速さが変動しても、これに関係なく、常に冷却風 Pの風量を十分確保し騒音を低減できることがわかった。

以上（1 ) 〜（3) で説明したように、本実施例の冷却装置によれば、油圧ショベルへ実際に適用した場合にも、冷却風 Pの風量を十分確保しつつ、現行よりもさらなる低騒音化を図れる冷却装置を提供することができ、建設機械における規制強化の動向に対応することができる。

また、この効果に加え、以下の効果もある。

すなわち例えば、仮に流体案内手段 1 2をシュラウド 29に固定した場合、冷却風 Pの風圧にさらされる流体案内手段 12からの振動がシュラウド 29に伝達されるとともに、流体案内手段 1 2の質量付加等により剛体であるシュラウド 2 9の固有振動数が変化する。ここで、冷却風 Pの風圧振動による騒音は、先に図 7に示したような周波数特性を示し、例えば図 7中 fa, f b, f cといった騒音レベルが比較的高くなるピ一ク周波数が存在する。したがって、シュラウド 29の固有振動数が変化したときには、その変化の挙動によってはこのピーク周波数と一致する可能性があり、このような場合、流体案内手段 1 2からシュラウド 29 に伝達された振動にシュラウド 2 9が共振することとなるため、この騒音増大分によって上記（1 ) による騒音低減作用を阻害する可能性がある。

これに対し、本実施例の冷却装置によれば、流体案内手段 1 2を支持手段 3 1 を介しエンジン 8に固定することにより、このような可能性をなくすことができるので、騒音を確実に低減することができる。

さらに、流体案内手段 1 2をシユラウド 2 9に固定する場合には、補助回転軸 1 0がエンジン 8と一体となって振動する振動系に属することから、流体案内手段 1 2と補助回転軸 1 0との衝突防止のために、貫通穴 1 2 Aと補助回転軸 1 0 とのクリアランスを比較的大きく取らねばならない。これに対して本実施例においては、流体案内手段 1 2はエンジン 8に固定されるため、流体案内手段 1 2と補助回転軸 1 0とが同一の振動系に属することとなり、貫通穴 1 2 Aと補助回転軸 1 0とのクリアランスを最小限にすることができる。これにより、エンジン 8 からの騒音が冷却ファン 1 1側に洩れるのをより低減できるので、これによつても騒音を低減することができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能である。以下、それら変形例を順次説明する。

( a ) 流体案内手段の外周に湾曲部を設ける場合

すなわち、図 1 3及び図 1 4に正面図及び XIV— XIV断面による断面図をそれぞれ示すように、略円盤状の流体案内手段 1 2の外周に、冷却風の下流側（例えば図 1の構成に適用した場合にはエンジン 8側）に湾曲する湾曲部 1 2 Bを形成した場合である。この構造の流体案内手段 1 2を用いることにより、湾曲部 1 2 B が遠心方向の主流 P aの流れをさらに円滑にェンジン 8側に導くことができるので、前述した実施例の効果に加え、さらに騒音を低減することができる。

( b ) 流体案内手段の外周に凹凸部を設ける場合

すなわち、図 1 5及び図 1 6に正面図及び XVI— XVI断面による断面図をそれぞれ示すように、略円盤状の流体案内手段 1 2の外周に、冷却風との接触面積を増犬させる凹凸部、例えば鋸歯状部 1 2 Cを形成した場合である。この構造の流体案内手段 1 2を用いると、鋸歯状部 1 2 Cによる接触面積増大により、冷却風 P が接触して乱流が生成されるときの各乱流の規模を小さくすることができる。これにより、前述した実施例の効果に加え、さらに騒音を低減することができる。産業上の利用可能性

本発明によれば、冷却風の風量を十分に確保しつつ、建設機械における規制強化の動向に対応し現行よりさらなる低騒音化を図ることができる。その結果、住民の生活環境を保全し得る建設機械を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1. 建設機械のエンジン（8) の冷却水を冷却するラジェ一夕（9) を含む少なくとも 1つの熱交換器と、回転軸（10) が駆動されることにより前記熱交換器を冷却する冷却風（P) を生起する冷却ファン（1 1) とを有する建設機械の冷却装置において、

前記冷却ファン（1 1) の吹き出し側に、前記冷却ファン（1 1) の外径寸法 (D) より小さな外径寸法（Do) を備えた略円盤状の流体案内手段（12) を設けたことを特徴とする建設機械の冷却装置。

2. 請求項 1記載の建設機械の冷却装置において、前記流体案内手段（12) は、前記冷却ファンの外径寸法（D) の 60%以上 100%未満の外径寸法（D 0) を備えていることを特徴とする建設機械の冷却装置。

3. 請求項 2記載の建設機械の冷却装置にお L、て、前記流体案内手段（12) は、前記冷却ファンの外径寸法（D) の 6090以上 80%以下の外径寸法（Do) を備えていることを特徴とする建設機械の冷却装置。

4. 請求項 1記載の建設機械の冷却装置において、前記流体案内手段（12) の外周に、前記冷却風（P) の下流側に湾曲した形状を備えた湾曲部（12 B) を設けたことを特徴とする建設機械の冷却装置。

5. 請求項 1記載の建設機械の冷却装置において、前記流体案内手段（12) の外周に、前記冷却風（P) との接触面積を増大させる凹凸部（12 C) を設けたことを特徴とする建設機械の冷却装置。

6. 請求項 1記載の建設機械の冷却装置にぉ、て、前記冷却フアン（ 1 1 ) は、軸流ファンであることを特徴とする建設機械の冷却装置。

7. 請求項 1記載の建設機械の冷却装置にお！^、て、前記流体案内手段（12) は、支持手段（31) を介して前記エンジン（8) に固定されていることを特徴とする建設機械の冷却装置。

8. エンジン（8) と、このエンジン（8) によって駆動される液圧ポンプ (25) と、この液圧ポンプ（25) から吐出される圧油によって駆動されるァクチユエ一夕（7 a, 7 b， 7 c) と、前記エンジン（8) の冷却水を冷却するラジェ一タ（9) を含む少なくとも 1つの熱交換器、回転軸（10) が駆動されることにより前記熱交換器を冷却する冷却風（P) を生起する冷却ファン（1 1) 及び前記冷却ファン（1 1) の吹き出し側に設けられ前記冷却ファン（1 1) の外径寸法（D) より小さな外径寸法（Do) を有する略円盤状の流体案内手段（1 2) を備えた冷却装置とを有することを特徴とする建設機械。

9. 請求項 8記載の建設機械にお!^、て、前記冷却装置の前記流体案内手段 ( 1 2) は、前記冷却ファンの外径寸法（D) の 60%以上 100%未満の外径寸法 (Do) を備えていることを特徴とする建設機械。

10. 請求項 9記載の建設機械において、前記冷却装置の前記流体案内手段 (1 2 ) は、前記冷却ファンの外径寸法（D) の 60 %以上 80 %以下の外径寸法 (Do) を備えていることを特徴とする建設機械。