JP5733335B2 - 建設機械の排気構造 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の排気構造に関するものである。

従来より、下部走行体と、下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、上部旋回体のエンジンルーム内に搭載されたエンジンとを備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の建設機械では、上面側に空気導入口が形成され且つ下面側に空気排出口が形成された排気ダクトをエンジンルーム内に配置することで、エンジンルーム外部から導入されてエンジンを冷却した後の空気を、エンジンルームから排気ダクトを通って下向きに排気している。

ここで、エンジンは、例えば特許文献２に示すように、縦板や横梁に溶接された門型のエンジン用マウント部材（エンジンブラケット）に支持されている。なお、特許文献２には具体的に開示されていないが、通常、エンジンブラケットの一対の支持脚の間には、剛性を確保するために、支持脚同士を連結する補強板が溶接されている。補強板は、エンジンブラケットの基端部から先端部に向かって傾斜して延びている。

特開２０１３−０３９８９５号公報 特開２００９−０５７７９５号公報

しかしながら、従来の建設機械では、排気ダクト内の空気の流れをエンジンブラケットが阻害してしまうという問題がある。具体的に、特許文献１の排気ダクトは、エンジンルーム内において、アッパーフレームの横梁寄りの位置に配設されている。そのため、特許文献２のエンジンブラケットの基端部は、排気ダクト内で横梁に溶接されることとなる。

ここで、エンジンブラケットの補強板が基端部から先端部に向かって傾斜して延びていると、排気ダクト内の空気流路の一部、つまり、エンジンブラケットの一対の支持脚の間が補強板によって塞がれた状態となるため、補強板によって排気ダクトの空気の流れが阻害されてしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンブラケットの形状を工夫することで、エンジンルームから排気ダクトを通って下向きに排出される空気の流れが阻害されないようにすることにある。

本発明は、下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在に搭載されたアッパーフレームを有する上部旋回体と、該上部旋回体のエンジンルーム内に収容され且つ複数のエンジンブラケットによって支持されたエンジンとを備え、該エンジンルームの外部から導入されて該エンジンを冷却した後の空気を該エンジンルームの外部に排気させるための建設機械の排気構造を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記アッパーフレームは、前記エンジンルーム内に連通する開口孔が形成された底板と、該底板に立設されて前後方向に延びる左右一対の縦板と、該底板に立設されて該一対の縦板同士を連結する横梁とを有し、
前記エンジンルームには、該エンジンルーム内の空気を取り込む取込口と、該取込口から取り込んだ空気を前記開口孔に向かって排出する排気口とを有する排気ダクトが配設され、
前記複数のエンジンブラケットのうち少なくとも１つは、
互いに間隔をあけて立設された一対の板材で形成され、基端部が前記排気ダクト内で前記アッパーフレームに溶接される一方、基端部から先端部にかけて、該排気ダクトに形成された切り欠き部に向かって延びることで、先端部が該排気ダクトの外側に突出した一対のエンジン支持脚と、
前記一対のエンジン支持脚の先端部に跨がって連結されて前記エンジンを載置させるエンジン台座板と、
前記排気ダクトの切り欠き部を塞ぐように配設され且つ前記一対のエンジン支持脚同士を連結する補強板とを有することを特徴とするものである。

第１の発明では、一対のエンジン支持脚の基端部が排気ダクト内でアッパーフレームに溶接され、基端部から先端部にかけて、排気ダクトの切り欠き部に向かって延びることで、先端部が排気ダクトの外側に突出している。一対のエンジン支持脚同士は、排気ダクトの切り欠き部を塞ぐように配設された補強板によって連結されている。

このような構成とすれば、エンジンルームから排気ダクトを通って下向きに排出される空気の流れが補強板によって阻害されないようにして、排気ダクト内で空気をスムーズに流通させることができる。

具体的に、エンジンブラケットの基端部は、排気ダクト内でアッパーフレームに溶接されているが、エンジンブラケットの先端部にはエンジンマウントを介してエンジンが載置されるため、エンジンブラケットの先端部を排気ダクトの外側に突出させておく必要がある。そのため、排気ダクトには、エンジンブラケットの先端部を挿通させるための切り欠き部が形成されており、本発明では、エンジンブラケットの剛性を確保するための補強板を、排気ダクトの切り欠き部を塞ぐように配設している。

これにより、エンジンブラケットの補強板を、剛性を確保するための剛性部材としてだけではなく、切り欠き部から空気が漏れ出さないように塞いで排気ダクトの一部を構成する閉塞部材としても兼用することができる。また、補強板が排気ダクト内を横切らないように配設されているので、排気ダクト内の空気の流れを阻害することはない。

第２の発明は、第１の発明において、
前記補強板の下端縁は、側面視で該排気ダクトの内側に配置されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、補強板の下端縁が側面視で排気ダクトの内側に配置されているので、補強板の下端縁と排気ダクトの切り欠き部との境界位置から空気が漏れ出すのを防止して、排気ダクトを通る空気を排気口に導くことができる。

第３の発明は、第２の発明において、
前記補強板の上端縁は、側面視で前記排気ダクトの外側に配置されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、補強板の上端縁が側面視で排気ダクトの外側に配置されているので、補強板の全長をできる限り長くして剛性を高めることができる。

本発明によれば、エンジンブラケットの補強板を、剛性を確保するための剛性部材としてだけではなく、切り欠き部から空気が漏れ出さないように塞いで排気ダクトの一部を構成する閉塞部材としても兼用することができる。また、補強板が排気ダクト内を横切らないように配設されているので、排気ダクト内の空気の流れを阻害することはない。

本発明の実施形態に係る建設機械の構成を示す側面図である。 アッパーフレームの構成を示す平面図である。 排気ダクトの構成を示す斜視図である。 排気ダクト周辺の構成を示す平面図である。 排気ダクト周辺の構成を示す斜視図である。 図４のＡ−Ａ矢視断面図である。 図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。各図には、上下や前後左右の方向を矢印で示してある。特に言及しない限り、上下等の方向についてはこれら矢印で示す方向に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る建設機械の構成を示す側面図である。図１に示すように、この建設機械１０は、後方小旋回型の小型機種であり、クローラ式の下部走行体１１と、下部走行体１１上に旋回自在に搭載された上部旋回体１２とを備えている。

上部旋回体１２の後側には、エンジン２５等を収容するためのエンジンルーム１５が設けられている。上部旋回体１２の右側には、図示しない燃料タンクや作動油タンク等を収容するための側部機械室１６が設けられている。上部旋回体１２の左側には、運転シートや操作レバー等を備えた操作スペース１７が配置され、上部旋回体１２の上側には、操作スペース１７の上方を覆うようにフード１８が設置されている。

上部旋回体１２の前側には、起伏自在で且つ左右方向に揺動自在に支持されたアタッチメント１３が取り付けられている。アタッチメント１３は、掘削作業等を行うためのものであり、基端部がスイングブラケット１４を介して上部旋回体１２のフロントブラケット２９に回動可能に取り付けられたブーム１３ａと、ブーム１３ａの先端側に回動可能に取り付けられたアーム１３ｂと、アーム１３ｂの先端側に回動可能に取り付けられたバケット１３ｃとを有する。

この建設機械１０では、操作レバー等を操作することにより、ブーム１３ａ、アーム１３ｂ、及びバケット１３ｃにそれぞれ対応する油圧シリンダ１３ｄを伸縮させることで、アタッチメント１３を起伏自在に動かすことができる。また、図示しないスイングシリンダを伸縮させることで、アタッチメント１３を左右方向に揺動自在に動かすことができる。

上部旋回体１２の後部には、動作するアタッチメント１３に対して前後のバランスを保持するために、高重量のカウンタウエイト１９が設置されている。上部旋回体１２のアッパーフレーム２０は、円環状の旋回ベアリング２４を介して下部走行体１１に旋回可能に支持されている。

図２に示すように、アッパーフレーム２０は、底板２１と、底板２１に立設されて前後方向に延びる左右一対の縦板２２と、一対の縦板２２同士を連結する横梁２３とを備えている。

底板２１には、アッパーフレーム２０の後部に設けられたエンジンルーム１５内に連通する開口孔２１ａが形成されている。開口孔２１ａは、エンジンルーム１５に配設されたエンジン２５を臨むように開口しており、エンジン２５をメンテナンスするための作業孔として利用される。

一対の縦板２２は、アッパーフレーム２０の左右方向における中央部位に配置されており、前後方向の強度及び剛性を強化している。縦板２２の前部には、動作するアタッチメント１３の荷重を受け止めるフロントブラケット２９が取り付けられている。一対の縦板２２は、前端部から中央部までは後側に向かって次第に離れるようにＶ字状に配置され、中央部から後端部までは前後方向に平行に延びて配置されている。

横梁２３は、底板２１に立設されて左右方向に延びることで一対の縦板２２同士を連結している。横梁２３は、前後方向に間隔をあけて複数設けられており、左右方向の強度及び剛性を強化している。

エンジンルーム１５内には、右側から順に、エンジン冷却用のラジエータやオイルクーラ等の熱交換器５０と、送風ファン５１と、エンジン２５とが配設されている。

ここで、送風ファン５１を駆動させると、エンジンルーム１５のカバーに形成された図示しない吸気口から外気が導入されて熱交換器５０で熱交換される。熱交換された後の空気は、エンジン２５に向かって吹き出されることでエンジン２５の冷却に利用される。エンジンルーム１５内には、排気ダクト４０が配設されており、エンジン２５を冷却した後の空気は、図２で矢印で示すように、排気ダクト４０の取込口４０ａに向かって流れる。排気ダクト４０は、一対の縦板２２間に配設されて左右方向の略全幅にわたって延びている。

図３に示すように、排気ダクト４０は、前面壁４１と、左右一対の側面壁４２と、後面壁４３とを有している。

前面壁４１は、後ろから２番目の横梁２３の後面に取り付けられている。左右の側面壁４２は、前面壁４１と一体に形成されており、前面壁４１の左右両端縁から後方に向かって延びている。左側の側面壁４２には、後述する排気管２７を挿通させる挿通孔４２ａが形成されている。

後面壁４３は、前面壁４１及び側面壁４２とは別体に形成されており、後述するエンジンブラケット３０のダクト取付部３１ａに取り付けられている。後面壁４３には、上方に開口するように切り欠かれた切り欠き部４３ａが形成されている。また、切り欠き部４３ａを挟んで左右両側には、取付孔４３ｂが形成されている。前面壁、左右の側面壁４２、及び後面壁４３の内面には、断熱材４５が取り付けられている（図４参照）。

このように、前面壁４１、左右の側面壁４２、及び後面壁４３がアッパーフレーム２０に取り付けられることにより、排気ダクト４０の上面側に取込口４０ａが開口し、排気ダクト４０の下面側に排気口４０ｂが開口している。

ここで、後面壁４３の下部側は、後面壁４３の上部側よりも後方に膨出しており、平面視で後面壁４３の下端部が底板２１の開口孔２１ａの一部に重なり合っている。これにより、排気ダクト４０の上面側の取込口４０ａから取り込まれた空気は、排気ダクト４０の下面側の排気口４０ｂから開口孔２１ａを通ってエンジンルーム１５外部に排出される。

図４に示すように、エンジン２５には、消音器２６が接続されている。消音器２６の排気下流側には、排気管２７が接続されている。排気管２７は、排気ダクト４０内に配設され、横梁２３に沿って車幅方向に延びている。排気管２７の先端部は、右側の縦板２２に取り付けられた保持ブラケット２８に保持されている。

排気管２７の外周面には、底板２１の開口孔２１ａに向かって排気ガスを排出するために、車両後側に向かって斜め下方に開口した吹出孔２７ａが複数形成されている（図７参照）。排気管２７の吹出孔２７ａから吹き出された高温の排気ガスは、その大部分が開口孔２１ａを通って底板２１の下方に排出される。つまり、エンジンルーム１５から排気ダクト４０に取り込まれた空気は、排気ダクト４０内で排気ガスと合流して排気ガスとともに下向きに排出される。

図２に示すように、エンジン２５は、四隅に配設されたエンジンブラケット３０によって支持されている。具体的に、左前部及び左後部のエンジンブラケット３０は、左側の縦板２２に溶接されている。右後部のエンジンブラケット３０は、後ろから１番目の横梁２３に溶接されている。右前部のエンジンブラケット３０は、後ろから２番目の横梁２３に溶接されている。以下、この右前部のエンジンブラケット３０の構造についてのみ説明する。

図４〜図７に示すように、右前部のエンジンブラケット３０は、車幅方向に間隔をあけて立設された一対のエンジン支持脚３１と、一対のエンジン支持脚３１の上部に跨がってエンジン２５が載置されるエンジン台座板３２と、一対のエンジン支持脚３１同士を連結する補強板３３とを有している。

エンジン支持脚３１は、基端部が排気ダクト４０内でアッパーフレーム２０に溶接されている。具体的には、エンジン支持脚３１の下縁部が底板２１の上面に溶接されるとともに、エンジン支持脚３１の前側の側縁部が横梁２３の後側の面に溶接されている。エンジン支持脚３１は、基端部から先端部にかけて、排気管２７の下方を通って延びた後、排気ダクト４０に形成された切り欠き部４３ａに向かって上方に延びることで、先端部が排気ダクト４０の外側に突出している。

エンジン支持脚３１の側壁面には、車幅方向外方に突出するダクト取付部３１ａが設けられている。排気ダクト４０の後面壁４３は、ダクト取付部３１ａの後面に当接された状態で、締結ボルト４６及び締結ナット４７によってダクト取付部３１ａに共締めされている。

エンジン台座板３２は、一対のエンジン支持脚３１に跨るようにその上部に溶接されている。これにより、エンジンブラケット３０は、その断面が門型となっている。

一対のエンジン支持脚３１の間には、補強板３３が配設されている。具体的に、補強板３３は、排気ダクト４０の切り欠き部４３ａを塞ぐように、車両後側に向かって斜め下方に傾斜した状態で配設されている。補強板３３の両端部は、一対のエンジン支持脚３１に溶接されてエンジン支持脚３１同士を連結している。

このような構成とすれば、エンジンブラケット３０の補強板３３を、剛性を確保するための剛性部材としてだけではなく、切り欠き部４３ａから空気が漏れ出さないように塞いで排気ダクト４０の一部を構成する閉塞部材としても兼用することができる。また、補強板３３が排気ダクト４０内を横切らないように配設されているので、排気ダクト４０内の空気の流れを阻害することはない。

ここで、補強板３３の下端縁は、側面視で排気ダクト４０の内側に配置されている。これにより、排気ダクト４０内を流れる空気は、補強板３３に沿って斜め下方に導かれながら排気口４０ｂから排出されるため、補強板３３の下端縁と排気ダクト４０の切り欠き部４３ａとの境界位置から空気が漏れ出すのを防止することができる。

また、補強板３３の上端縁は、側面視で排気ダクト４０の外側に配置されている。これにより、補強板３３の全長をできる限り長くして剛性を高めることができる。

一対のエンジン支持脚３１の間には、遮熱板３５が配設されている。具体的には、図７に示すように、排気管２７から吹き出される排気ガスの排気通路に重なり合う位置に、遮熱板３５が配設されている。

底板２１と遮熱板３５との間には、スペーサ部材３６が挟み込まれている。スペーサ部材３６は、底板２１の上面に溶接されている。遮熱板３５は、締結ボルト３７によってスペーサ部材３６に締結固定されている。これにより、排気管２７から吹き出された排気ガスが底板２１に直接吹き付けられるのを防止している。

また、右側の縦板２２と右側のエンジン支持脚３１との間、及び左側の縦板２２と左側のエンジン支持脚３１との間には、底板２１の上面に断熱材４５が配設されている（図４及び図６参照）。これにより、一対のエンジン支持脚３１の外側に位置する底板２１に対して排気ガスが直接吹き付けられないようにしている。

以上説明したように、本発明は、エンジンブラケットの形状を工夫することで、エンジンルームから排気ダクトを通って下向きに排出される空気の流れが阻害されないようにすることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 建設機械
１１ 下部走行体
１２ 上部旋回体
１５ エンジンルーム
２０ アッパーフレーム
２１ 底板
２１ａ 開口孔
２２ 縦板
２３ 横梁
２５ エンジン
３０ エンジンブラケット
３１ エンジン支持脚
３２ エンジン台座板
３３ 補強板
４０ 排気ダクト
４０ａ 取込口
４０ｂ 排気口
４３ａ 切り欠き部

Claims (3)

1. 下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在に搭載されたアッパーフレームを有する上部旋回体と、該上部旋回体のエンジンルーム内に収容され且つ複数のエンジンブラケットによって支持されたエンジンとを備え、該エンジンルームの外部から導入されて該エンジンを冷却した後の空気を該エンジンルームの外部に排気させるための建設機械の排気構造であって、
   前記アッパーフレームは、前記エンジンルーム内に連通する開口孔が形成された底板と、該底板に立設されて前後方向に延びる左右一対の縦板と、該底板に立設されて該一対の縦板同士を連結する横梁とを有し、
   前記エンジンルームには、該エンジンルーム内の空気を取り込む取込口と、該取込口から取り込んだ空気を前記開口孔に向かって排出する排気口とを有する排気ダクトが配設され、
   前記複数のエンジンブラケットのうち少なくとも１つは、
   互いに間隔をあけて立設された一対の板材で形成され、基端部が前記排気ダクト内で前記アッパーフレームに溶接される一方、基端部から先端部にかけて、該排気ダクトに形成された切り欠き部に向かって延びることで、先端部が該排気ダクトの外側に突出した一対のエンジン支持脚と、
   前記一対のエンジン支持脚の先端部に跨がって連結されて前記エンジンを載置させるエンジン台座板と、
   前記排気ダクトの切り欠き部を塞ぐように配設され且つ前記一対のエンジン支持脚同士を連結する補強板とを有することを特徴とする建設機械の排気構造。
2. 請求項１において、
   前記補強板の下端縁は、側面視で該排気ダクトの内側に配置されていることを特徴とする建設機械の排気構造。
3. 請求項２において、
   前記補強板の上端縁は、側面視で前記排気ダクトの外側に配置されていることを特徴とする建設機械の排気構造。

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