JP2023005326A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械の建屋の限られた内部空間において、過給機とインタークーラとを繋ぐ配管の好適なサポート構造を提供すること。【解決手段】自走可能な下部走行体（２）と、下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体（３）と、を備え、上部旋回体は、複数のサポート部材（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）により骨組みが形成された建屋（８）と、建屋内に配置されたエンジン（９）、過給機（１７）、及びインタークーラ（１１ａ）と、過給機とインタークーラとを接続するインタークーラ配管（２５）と、を含む作業機械において、複数のサポート部材のうち少なくとも１つに取り付けられ、インタークーラ配管を支持するブラケット（３０）を備えたことを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関し、特に、エンジン室内の配管のサポート構造に関する。

一般に、作業機械としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置とを備えて構成されている。上部旋回体にはエンジン建屋（建屋）が設けられており、この建屋内にエンジンが搭載されている。エンジンの周りには様々な配管が引き回されており、これらの配管はサポートによって支持されている。

例えば、特許文献１には、エアクリーナと過給機（ターボチャージャ）とが吸気配管およびエアホースを介して接続されており、これら吸気配管およびエアホースが支持板によって支持された構成が記載されている。より具体的には、吸気配管とエアホースとが吸気配管中継体を介して接続されており、この吸気配管中継体が支持板に固定される構成となっている。

特許第４２３５０１１号公報

エンジンと過給機との間にはインタークーラが設置されており、建屋の限られた内部空間において、過給機とインタークーラとを繋ぐ配管（インタークーラ配管）をどのようにサポートするかは重要である。しかしながら、特許文献１では、過給機とインタークーラとを繋ぐ配管のサポート構造については何ら言及されていない。

そこで、本発明は、作業機械の建屋の限られた内部空間において、過給機とインタークーラとを繋ぐ配管の好適なサポート構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、自走可能な下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、を備え、前記上部旋回体は、複数のサポート部材により骨組みが形成された建屋と、前記建屋内に配置されたエンジン、過給機、及びインタークーラと、前記過給機と前記インタークーラとを接続するインタークーラ配管と、を含む作業機械において、前記複数のサポート部材のうち少なくとも１つに取り付けられ、前記インタークーラ配管を支持するブラケットを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、建屋の限られた内部空間において、過給機とインタークーラとを繋ぐ配管の好適なサポート構造を提供できる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る作業機械の代表例である油圧ショベルの側面図である。 上面パネルを取り外した上部旋回体の平面図である。 エンジン建屋の内部の要部を後方から見た図である。 エンジン建屋の内部の要部を上方から見た図である。 エンジン建屋の内部の要部を上方から見た図であって、ブラケットを取り外した状態を示す図である。 エンジン建屋の内部の要部を左後方から見た斜視図である。 エンジン建屋の内部の要部を左後方から見た斜視図であって、ブラケットを取り外した状態を示す図である。 図４のＡ－Ａ線で切断して要部を示す断面図である。 ブラケットとインタークーラ配管の詳細を示す展開図である。 ブラケットの取付構造の変形例を示す図である。

本発明に係る作業機械の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る作業機械の代表例である油圧ショベル１の側面図である。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、油圧ショベル１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。

油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２に支持された上部旋回体３とを備える。下部走行体２及び上部旋回体３は、車体の一例である。下部走行体２は、左右一対のクローラを備える。そして、走行モータ（図示省略）の回転が伝達されて左右一対のクローラが回転すると、油圧ショベル１が走行する。但し、下部走行体２は、クローラに代えて、装輪式であってもよい。

上部旋回体３は、下部走行体２に旋回可能に支持されている。上部旋回体３は、旋回モータ（図示省略）の駆動力が伝達されて、下部走行体２に対して旋回する。上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前端中央に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業機４と、旋回フレーム５の前方左側に配置されたキャブ（運転席）７と、旋回フレーム５の後端に配置されたカウンタウェイト６と、キャブ７及びカウンタウェイト６の間で旋回フレーム５に支持されたエンジン建屋８（建屋）とを主に備える。

フロント作業機４は、上部旋回体３に起伏可能に支持されたブーム４ａと、ブーム４ａの先端に揺動可能に支持されたアーム４ｂと、アーム４ｂの先端に揺動可能に支持されたバケット４ｃと、ブーム４ａ、アーム４ｂ、及びバケット４ｃを駆動させる油圧シリンダ４ｄ、４ｅ、４ｆとを含む。カウンタウェイト６は、フロント作業機４との重量バランスを取るためのもので、上面視円弧形状を成す重量物である。

キャブ７には、油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ７の内部には、オペレータが着席するシート（図示省略）と、シートに着席したオペレータが操作する操作装置（ステアリング、ペダル、レバー、スイッチなど）が配置されている。そして、キャブ７に搭乗したオペレータが操作装置を操作することによって、下部走行体２が走行し、上部旋回体３が旋回し、フロント作業機４が動作する。

エンジン建屋８は、フロント作業機４及びキャブ７より後方で、カウンタウェイト６より前方において、旋回フレーム５に支持されている。エンジン建屋８は、上面パネル８Ｔ、左右一対の側面パネル８Ｌ、８Ｒ、及び背面パネル８Ｂで囲まれた内部空間を有する。より詳細には、上面パネル８Ｔは内部空間の上面を画定し、側面パネル８Ｌは内部空間の左面を画定し、側面パネル８Ｒは内部空間の右面を画定し、背面パネル８Ｂが内部空間の背面を画定する。

図２は上面パネル８Ｔを取り外した上部旋回体３の平面図である。エンジン建屋８の内部空間には、油圧ショベル１を動作させるための構成部品（エンジン９、後処理装置１０、熱交換器１１、冷却ファン１２、冷却水タンク１３、油圧ポンプ１４、過給機１７等）が収容される。また、旋回フレーム５は、エンジン建屋８の外側において、作動油タンク１５及び燃料タンク１６を支持している。

エンジン９は、熱交換器１１及び冷却ファン１２より右方で、後処理装置１０及び油圧ポンプ１４より左方で、冷却水タンク１３より下方に配置されている。エンジン９は、油圧ショベル１（より詳細には、冷却ファン１２、油圧ポンプ１４）を動作させるための駆動力を発生させる。なお、本実施形態において、過給機１７にて圧縮され、熱交換器１１（インタークーラ１１ａ）にて冷却された空気がエンジン９に供給される。

後処理装置１０は、エンジン９より右方に配置されている。後処理装置１０は、エンジン９から排出された排気ガスを浄化して排出する。後処理装置１０は、例えば、排気ガスからＮｏｘ、ＮＯ、ＣＯ、ＨＣなどを除去する。

熱交換器１１は、冷却ファン１２より左方に配置されている。熱交換器１１は、エンジン９を冷却した冷却水を、冷却ファン１２によって生起された冷却風と熱交換させ、再びエンジン９に供給するラジエータ１１ｂを含む。また、本実施形態において、熱交換器１１は、過給機（ターボチャージャ）１７で圧縮された空気を冷却するインタークーラ１１ａ、作動油タンク１５に貯留された作動油を冷却するオイルクーラ１１ｃ等を含んで構成されている。

冷却ファン１２は、熱交換器１１より右方で、エンジン９より左方で、冷却水タンク１３より下方に配置されている。冷却ファン１２は、エンジン９の駆動力によって回転することによって、エンジン建屋８内に冷却風を生起させる。なお、図２には示していないが、冷却ファン１２の上方空間は、後述するブラケット３０によって全体的に覆われている。

冷却水タンク（エキスパンションタンク）１３は、冷却ファン１２より右方で、エンジン９より上方に配置されている。冷却水タンク１３は、エンジン９及び熱交換器１１の間で循環する冷却水の一部を貯留する。また、冷却水タンク１３の上面には、冷却水を補充するための開口を閉塞するキャップが取り付けられている。

油圧ポンプ１４は、後処理装置１０より右方に配置されている。油圧ポンプ１４は、エンジン９の駆動力が伝達されることによって、作動油タンク１５に貯留された作動油を油圧アクチュエータ（走行モータ、旋回モータ、油圧シリンダ４ｄ、４ｅ、４ｆ）に供給する。これにより、下部走行体２が走行し、上部旋回体３が旋回し、フロント作業機４が動作する。

作動油タンク１５は、フロント作業機４より右方で、エンジン建屋８より前方で、燃料タンク１６より後方に配置されている。作動油タンク１５には、油圧アクチュエータに供給される作動油が貯留される。燃料タンク１６は、フロント作業機４より右方で、作動油タンク１５より前方に配置されている。燃料タンク１６には、エンジン９に供給される燃料が貯留される。

エンジン建屋８の内部には、左方から右方に向かって、熱交換器１１、冷却ファン１２、エンジン９、後処理装置１０、及び油圧ポンプ１４がこの順に配列されている。また、冷却水タンク１３は、エンジン９及び冷却ファン１２より上方に配置されている。すなわち、エンジン建屋８の内部には、油圧ショベル１を駆動するための構成部品が三次元的に配置されている。そして、これらの構成部品には、メンテナンス（例えば、冷却水タンク１３への冷却水の補充やエンジンオイルの交換など）が必要である。

次に、エンジン建屋８の内部構成の詳細について図３～図８を用いて説明する。図３はエンジン建屋８の内部の要部を後方から見た図、図４はエンジン建屋８の内部の要部を上方から見た図、図５はエンジン建屋８の内部の要部を上方から見た図であってブラケット３０を取り外した状態を示す図、図６はエンジン建屋８の内部の要部を左後方から見た斜視図、図７はエンジン建屋８の内部の要部を左後方から見た斜視図であってブラケット３０を取り外した状態を示す図、図８は図４のＡ－Ａ線で切断して要部を示す断面図である。

エンジン建屋８は、サポート部材である建屋サポート２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより骨組みが形成されている。図４、図６等に示すように、建屋サポート２０ａ、２０ｂは左右方向に延在しており、建屋サポート２０ａ、２０ｂの左側の端部同士を接続するように、建屋サポート２０ｃが前後方向に延在している。また、建屋サポート２０ａ、２０ｂ、２０ｃは支柱を構成する部材（図示せず）によって支持されている。そして、この骨組みを上面パネル８Ｔ、左右一対の側面パネル８Ｌ、８Ｒ、及び背面パネル８Ｂで囲むことで、エンジン建屋８には、エンジン９や熱交換器１１等を収容するための内部空間が形成される。なお、図３、図６に示す符号２２は、建屋サポート２０ａの側部に設けられた建屋サポートカバーである。

エンジン９の周りには様々な配管やホースが引き回されている。具体的には、図５等に示すように、エンジン吸気ダクト２６、インタークーラ配管２５、インタークーラホース２７、ラジエータホース２８等がエンジン９の周りに配置されている。

過給機１７とインタークーラ１１ａとは、インタークーラ配管２５及びインタークーラホース２７によって接続されている。より具体的には、インタークーラ配管２５は、一端部２５ａと、斜め配管部２５ｂと、直管部２５ｃと、他端部２５ｄとを有して構成され、全体として３次元的に折り曲げられた形状を成している（図５、図７参照）。一端部２５ａは過給機１７と接続され、他端部２５ｄはインタークーラホース２７と接続されている。これにより、過給機１７にて昇温された空気は、インタークーラ配管２５及びインタークーラホース２７を流れてインタークーラ１１ａによって冷却され、図示しない配管を介してエンジン９に供給される。

また、図４、図６に示すように、インタークーラ配管２５は、エンジン９のエンジンオイル給油口９ａを避けるようにしてエンジン９の上方の空間に引き回されている。よって、エンジンオイルを交換する際に、エンジンオイル給油口９ａに挿入されているキャップを上方に引く抜く際に、インタークーラ配管２５が邪魔にならない。

インタークーラ配管２５は、ブラケット３０によって支持されている。図９はブラケット３０とインタークーラ配管２５の詳細を示す展開図である。図９に示すように、ブラケット３０は、図９に示すように、板状部材を略直角に折り曲げて形成され、上面部３１と、側面部３２とを有している。上面部３１には、２本のＵボルト４０を挿入するための４つの孔３４と、ブラケット３０を建屋サポート２０ｃに固定するための２つの孔３６が設けられている。さらに、上面部３１には、切欠き（凹部）３３が設けられている。この切欠き３３は、インタークーラホース２７及びラジエータホース２８との干渉を避けるためのものである（図６参照）。また、側面部３２には、ブラケット３０を建屋サポート２０ａに固定するための２つの孔３５が設けられている。

ブラケット３０は、建屋サポート２０ａと建屋サポート２０ｃに直接固定されている。具体的には、ブラケット３０の側面部３２は、建屋サポート２０ａと２本のボルト４３で固定されている（図４、図６参照）。また、ブラケット３０の上面部３１は、建屋サポート２０ｃに取り付けられた固定片２１（図５、図７、図８参照）と２本のボルト４２で固定されている。そして、ブラケット３０は、建屋サポート２０ａ、２０ｃに固定された状態において、冷却ファン１２の上方を全体的に覆っている（図４～図７参照）。そのため、ブラケット３０を取り外さない限り、冷却ファン１２へのアクセスが制限される。別言すれば、ブラケット３０によって上方から冷却ファン１２へのアクセス経路が完全に閉鎖されており、ブラケット３０を取り外さない限り、オペレータが冷却ファン１２を触ることができないようになっている。

図６、図９等に示すように、インタークーラ配管２５は、ブラケット３０の下方に配置されており、２本のＵボルト４０および８個のナット４１によってブラケット３０に支持されている。より具体的には、Ｕボルト４０をインタークーラ配管２５に下方から当接させ、Ｕボルト４０の頭部（両端部）をブラケット３０の孔３４から上面側に貫通させた後、ナット４１をブラケット３０の上面側からＵボルト４０に締結することで、インタークーラ配管２５をブラケット３０の下面側に固定する。なお、ナット４１は２個ずつＵボルト４０と締結されてダブルナットとなっているが、シングルナットであっても良い。

このように構成された本実施形態によれば、例えば以下のような作用効果を奏する。

インタークーラ配管２５は、ブラケット３０を介して建屋サポート２０ａ、２０ｃに直接支持されている。一方、エンジン９は、建屋サポート２０ａ、２０ｃに直接的には支持されていない。別言すれば、インタークーラ配管２５の振動系と、エンジン９の振動系とが独立している。そのため、インタークーラ配管２５とエンジン９との共振が防止される。仮に、インタークーラ配管２５をエンジン９に設けられたブラケットにより支持する構成の場合、インタークーラ配管２５とエンジン９の振動系が共通しているため、共振を防止するための特別な設計が必要となるが、本実施形態の構成とすることにより、このような設計は不要となる。

また、ブラケット３０によって、冷却ファン１２の上方空間が全体的に覆われているため、オペレータが誤って駆動中の冷却ファン１２に触れるのを防止できる。よって、安全性も向上する。

さらに、ブラケット３０に切欠き３３を設け、この切欠き３３の間にインタークーラホース２７、ラジエータホース２８を通過させることにより、ブラケット３０と各ホース２７，２８との間にそれらの干渉を防ぐための間隔を設ける必要がなく、ブラケット３０をより低い位置に配置することが可能になる。その結果、エンジン建屋８の高さ寸法をより低く抑えることができる。また、切欠き３３を介してブラケット３０の下方を視認できるため、目視による内部点検が容易である。

また、ナット４１がブラケット３０の上面に設けられる構成としたので、ブラケット３０の取り外しが簡単となり、メンテナンス性が向上する。

このように、本実施形態によれば、エンジン建屋８の限られた内部空間において、インタークーラ配管２５をブラケット３０によって好適に支持できる。

なお、ブラケット３０の上面部３１に複数の孔を設けておくと、冷却ファン１２により生起された冷却空気の流れがよりスムーズになるので好ましい。

＜変形例＞
図１０はブラケット３０の取付構造の変形例を示す図である。なお、図１０は図８と同じ方向から見た図である。図１０に示すように、この変形例において、ブラケット３０と建屋サポート２０ｃの固定片２１との間には、防振ゴム５０が設けられている。この変形例は、防振ゴム５０によってブラケット３０から建屋サポート２０ｃへ伝達される振動を抑えることができるため、インタークーラ配管２５の振動が大きい場合に効果的である。

なお、上述した実施形態では、作業機械として、クローラ式の下部走行体２を備えた油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイール式の下部走行体を備えた油圧ショベルに適用してもよい。それ以外にも、ホイールローダ、ダンプトラック、油圧クレーン等の他の作業機械にも広く適用することができる。

また、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ フロント作業機
８ エンジン建屋（建屋）
８Ｂ 背面パネル
８Ｌ、８Ｒ 側面パネル
８Ｔ 上面パネル
９ エンジン
９ａ エンジンオイル給油口
１１ 熱交換器
１１ａ インタークーラ
１１ｂ ラジエータ
１１ｃ オイルクーラ
１２ 冷却ファン
１３ 冷却水タンク
１７ 過給機（ターボチャージャ）
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 建屋サポート（サポート部材）
２１ 固定片
２２ 建屋サポートカバー
２５ インタークーラ配管
２５ａ 一端部
２５ｂ 斜め配管部
２５ｃ 直管部
２５ｄ 他端部
２６ エンジン吸気ダクト
２７ インタークーラホース
２８ ラジエータホース
３０ ブラケット
３１ 天板
３２ 側板
３３ 切欠き
３４、３５ 孔
４０ Ｕボルト
４１ ナット
４２ ボルト
４３ ボルト
５０ 防振ゴム

Claims (5)

1. 自走可能な下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、を備え、
   前記上部旋回体は、
   複数のサポート部材により骨組みが形成された建屋と、
   前記建屋内に配置されたエンジン、過給機、及びインタークーラと、
   前記過給機と前記インタークーラとを接続するインタークーラ配管と、を含む作業機械において、
   前記複数のサポート部材のうち少なくとも１つに取り付けられ、前記インタークーラ配管を支持するブラケットを備えたことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記ブラケットと前記ブラケットが取り付けられる前記サポート部材との間に防振ゴムが設けられていることを特徴とする作業機械。
3. 請求項１または２に記載の作業機械において、
   前記エンジンにより駆動され、前記建屋内に冷却空気を取り込む冷却ファンをさらに備え、
   前記ブラケットは、上方から前記冷却ファンへのアクセスが制限されるように前記冷却ファンの上方の空間を覆うように設けられることを特徴とする作業機械。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の作業機械において、
   前記インタークーラ配管は、前記ブラケットの下側に配置されており、Ｕボルト及びナットを介して前記ブラケットに固定されており、
   前記ブラケットを挟んで下側に前記Ｕボルト、上側に前記ナットが配置されていることを特徴とする作業機械。
5. 請求項４に記載の作業機械において、
   前記ブラケットには切欠きが設けられており、
   前記切欠きの内部に、前記インタークーラと前記インタークーラ配管とを接続するインタークーラホースが配置されていることを特徴とする作業機械。
   

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