(57)【要約】【課題】冷却効率を向上させつつ熱交換器をコンパクトにレイアウトすることができる建設機械の冷却装置を提供する。【解決手段】上部旋回体１にキャビン２と、車幅方向に配置されたエンジン１０と、このエンジン１０の出力軸に接続された油圧ポンプ１１と、この油圧ポンプ１１に作動油を供給する作動油タンク４と、エンジン１０の油圧ポンプ１１側に配置されるオイルクーラ１６および第一の冷却ファン１７と、エンジン１０の油圧ポンプ１１と反対側に配置されるラジエータ１３および第二の冷却ファン１２とを備えた建設機械において、第一の冷却ファン１７の回転軸ＦＡがエンジン１０の出力軸ＥＡに対して斜めに配置され、この第一の冷却ファン１７とオイルクーラ１６がエンジン１０よりも前方において対向するとともに油圧ポンプ１１に近接して配置されていることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部旋回体にキャビンと、車幅方向に配置されたエンジンと、このエンジンの出力軸に接続された油圧ポンプと、この油圧ポンプに作動油を供給する作動油タンクと、上記エンジンの油圧ポンプ側に配置されるオイルクーラおよび第一の冷却ファンと、上記エンジンの油圧ポンプと反対側に配置されるラジエータおよび第二の冷却ファンとを備えた建設機械において、
上記第一の冷却ファンの回転軸が上記エンジンの出力軸に対して斜めに配置され、この第一の冷却ファンと上記オイルクーラが上記エンジンよりも前方において対向するとともに上記油圧ポンプに近接して配置されていることを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項２】
上記上部旋回体に設けられた空気取入口と上記オイルクーラとを連絡する冷却風導入路が設けられ、上記作動油タンクがその冷却風導入路の周壁の一部を構成するように配置されている請求項１記載の建設機械の冷却装置。
【請求項３】
上記キャビンと上記第一の冷却ファンとの間に上記作動油タンクが配置されている請求項１または２記載の建設機械の冷却装置。
【請求項４】
上部旋回体の全幅にわたって冷却風通路が形成され、この冷却風通路の一方は上記冷却風導入路に連通し、他方は上部旋回体の側壁に設けられた別の空気取入口と連通し、上記連通風通路の略中央に、上記第一および第二の冷却ファンからの冷却風を機外に排出するための排気口が設けられている請求項２または３記載の建設機械の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に装備される冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧ショベルにおいては上部旋回体の後部にエンジンルームが設けられ、このエンジンルーム内に図２に示すようにエンジン５０、このエンジン５０によって駆動される油圧ポンプ５１が配置されている。
【０００３】
このエンジン５０を冷却するための熱交換器としてラジエータ５２が、また、油圧ポンプ５１から吐出され作業に供せられた後、帰還される作動油を冷却する熱交換器としてオイルクーラ５３が、また、必要に応じてインタークーラ５４がそれぞれ設けられる。なお、図２では冷却ファン５５が見えるように、エンジン５０をラジエータ５２から離した状態で示している。
【０００４】
熱交換器のレイアウトは、インタークーラ５４、オイルクーラ５３、ラジエータ５２をこの順に直列に並べ、エンジン５０の前側に備えられている１個の冷却ファン５５で上記３つの熱交換器５２〜５４を冷却するのが一般的である。
【０００５】
このレイアウトは、限られたスペース内で熱交換器を効率良く配置できるという点で広く普及したが、３つの熱交換器５２〜５４が送風方向に重なっているため、通風抵抗が大きくなる。しかもラジエータ５２については、インタークーラ５４とオイルクーラ５３からの放熱を受けるために冷却効率が低下する。そこでラジエータ５２を冷却するための風量を稼ぐために冷却ファン５５の回転数を高くするという手段が講じられたが、それに伴ってファン騒音が大きくなっていた。このファン騒音の増加は、羽根数が増加する大型機になるほど深刻であった。
【０００６】
そこで上記した熱交換器における直列配置の問題を解消するため、３つの熱交換器を並列に並べて配置し、１つの冷却ファンで冷却する方法も提案されたが、熱交換器を横に拡張するにも冷却ファンとのバランス上、限界があった。
【０００７】
また、図３に示すように、熱交換器を構成するラジエータ６０およびオイルクーラ６１のうちの一方、例えばオイルクーラ６１をエンジン６２から分離独立させ、ラジエータ６０は第１冷却ファンで、オイルクーラ６１は第２冷却ファン６４で別々に冷却するようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この構成によれば、冷却ファン下流側の圧損が低減され冷却能力を向上させることができる。なお、図中、６５はキャビン、６６は燃料タンク、６７は作動油タンク、６８は油圧ポンプである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２８０１１３号公報（第（４）頁、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の冷却装置では、上部旋回体６９の右側にオイルクーラ６１とそのオイルクーラ６１を冷却するための冷却ファン６４と作動油タンク６７を一列に配置しているため、キャビン６５の後側に燃料タンク６６を配置せざるを得ず、上部旋回体６９の前後方向の長さが長くなり旋回半径が大きくなるという不都合があった。
【００１１】
また、油圧機器６１，６７，６８を分散して配置した結果、各油圧機器を接続する油圧配管の敷設長さが長くなり、油圧配管のとりまわしが複雑になるという問題もあった。
【００１２】
本発明は以上のような従来の建設機械の冷却装置の課題を考慮してなされたものであり、冷却効率を向上させつつ熱交換器をコンパクトにレイアウトすることができる建設機械の冷却装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上部旋回体にキャビンと、車幅方向に配置されたエンジンと、このエンジンの出力軸に接続された油圧ポンプと、この油圧ポンプに作動油を供給する作動油タンクと、エンジンの油圧ポンプ側に配置されるオイルクーラおよび第一の冷却ファンと、エンジンの油圧ポンプと反対側に配置されるラジエータおよび第二の冷却ファンとを備えた建設機械において、第一の冷却ファンの回転軸がエンジンの出力軸に対して斜めに配置され、この第一の冷却ファンとオイルクーラがエンジンよりも前方において対向するとともに油圧ポンプに近接して配置されている建設機械の冷却装置である。
【００１４】
本発明に従えば、オイルクーラと第一の冷却ファンをエンジンの出力軸に対して斜めに配置して油圧ポンプの近傍に設けたため、上部旋回体における熱交換器およびそれを冷却する冷却ファンの占有スペースを小さくすることができ、その結果、上部旋回体の前後方向の長さを短くして機体をコンパクトに構成することができるようになる。また、オイルクーラを油圧ポンプ近傍に配置したため、油圧配管の敷設距離を短くして配管を簡素化することができる。
【００１５】
本発明において、上記上部旋回体に設けられた空気取入口とオイルクーラとを連絡する冷却風導入路を設け、その冷却風導入路の周壁の一部を作動油タンクで構成すれば、冷却風導入路を流れる冷却風によって作動油タンクが冷却されるため、作動油を冷却すべきオイルクーラの能力は低いもので足りることになり、オイルクーラのコンパクト化が図れるようになる。
【００１６】
また、本発明においては上記キャビンと第一の冷却ファンとの間に作動油タンクを配置することが好ましい。それにより、第一冷却ファンから発生するファン騒音が直接、キャビンに伝播せず、ファン騒音を低減することができるようになる。
【００１７】
本発明において、上部旋回体の全幅にわたって冷却風通路を形成し、この冷却風通路の一方を冷却風導入路に連通させ、他方を上部旋回体の側壁に設けられた別の空気取入口と連通させ、連通風通路の略中央に、第一および第二の冷却ファンからの冷却風を機外に排出するための排気口が設けることができる。それにより、熱交換器を通過して加温された冷却風は冷却風通路の排気口に向けて円滑に流れるようになり、各熱交換器において冷却風の回り込み現象が解消され、冷却効率を高めることができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の冷却装置を油圧ショベルに適用した場合を示したものであり、上部旋回体に配置される各種機器のレイアウトを示している。
【００２０】
同図において、上部旋回体１の左前方にはキャビン２が配置され、このキャビン２の右側に掘削作業等を行う作業アタッチメント３が配置されている。
【００２１】
キャビン２の後方には作動油タンク４が配置され、この作動油タンク４の右側近傍には、作業アタッチメント３等に対して流量および方向の制御された作動油を供給するコントロールバルブ５が配置され、さらに作業アタッチメント３を挟んでキャビン２と反対側には燃料タンク６とエアークリーナ７が配置されている。
【００２２】
上部旋回体１の後端にはカウンターウエイト８が配置され、このカウンターウエイト８の前側で且つ作動油タンク４，コントロールバルブ５，エアークリーナ７の後側には、上部旋回体１を横切るようにして冷却風通路９が全車幅にわたって設けられている。
【００２３】
この冷却風通路９内にはエンジン１０が横置きされており、このエンジン１０を駆動源として駆動する油圧ポンプ１１がその左側（出力軸側）に設けられ、エンジン１０によって駆動する吸込み式の冷却ファン（第二の冷却ファン）１２がその右側に配置されている。
【００２４】
この冷却ファン１２と対向してその右側にはラジエータ１３と、加圧された吸気の温度を下げるためのインタークーラ（エアークーラ）１４が直列に配置されており、インタークーラ１４に対応して上部旋回体１の右側側壁には空気取入口（別の空気取入口）１５が形成されている。なお、インタークーラ１４は必要に応じて適宜装備されるものである。
【００２５】
一方、エンジンの出力軸ＥＡに対して角度θで交わる軸ＦＡ上にはオイルクーラ１６および吸込み式の冷却ファン（第一の冷却ファン）１７が対向して配置されており、この冷却ファン１７はエンジン１０よりも前方で且つ油圧ポンプ１１の近傍に設けられている。なお、１７ａは冷却ファン１７を回転させるための専用のモータである。
【００２６】
上記軸ＦＡの延長線上にある上部旋回体の左側側壁には空気取入口１８が形成されており、この空気取入口１８とオイルクーラ１６との間に冷却風導入路１９が形成されている。
【００２７】
この冷却風導入路１９は、オイルクーラ１６を斜めに配置されているためにその平面および底面が略三角形をなしており、前側側壁については作動油タンク４の側壁で構成されている。
【００２８】
すなわち、作動油タンク４の側壁の一部４ａを冷却風導入路１９に面して配置することにより、冷却ファン１７によって機体内取り込まれる冷却風がその側壁の一部４ａに接触して作動油タンク４を冷却するようになっている。この作動油タンク４における側壁の一部４ａは、上部旋回体１の前後方向の長さをコンパクト化するために冷却風導入路１９に沿った状態で切り欠かれている。
【００２９】
また、本実施形態では冷却ファン１７の下流側に油圧ポンプ１１を近接して配置しているため、作業アタッチメント３等の油圧アクチュエータに供給する作動油を吐出している油圧ポンプ１１はその冷却ファン１７によって冷却される。そのため、作動油タンク４に帰還する作動油の温度は、油圧ポンプ１１を冷却ファン１７で直接冷却しない場合に比べて高くはならず、作動油を冷却するオイルクーラ１６の能力は低いもので足りる。したがって、オイルクーラ１６のサイズを小さくすることができる。
【００３０】
しかも、本実施形態のレイアウトによれば、作動油タンク４、オイルクーラ１６、油圧ポンプ１１およびコントロールバルブ５が、上部旋回体の中央部分から左側にまとめて配置されているため、油圧配管の敷設長さを短くすることができ、配管を簡素化することができる。
【００３１】
また、２０は上記作動油タンク４の側壁の一部４ａから延設された隔壁であり、オイルクーラ１６と冷却ファン１７の近傍の側壁２０ａは軸ＦＡと平行であり、エンジン１０近傍の側壁２０ｂは出力軸ＥＡと平行である。
【００３２】
また、２１は上部旋回体１の後部上面の略中央に設けられた排気口であり、冷却ファン１２および１７によって取り込まれ、熱交換に供せられて加温された冷却風を機外に排出するようになっている。
【００３３】
次に、上記レイアウトを有する冷却装置の動作について説明する。
【００３４】
上記構成を有する冷却装置において、エンジン１０によって油圧ポンプ１１が駆動すると、この油圧ポンプ１１から吐出される作動油は、コントロールバルブ５によって流量および方向が制御され、作業アタッチメント３等を駆動させる各油圧アクチュエータに供給される。
【００３５】
上記エンジン１０の駆動によって冷却ファン１２が回転し、同時にモータ１７ａによって冷却ファン１７も回転する。
【００３６】
冷却ファン１２が回転すると、上部旋回体１の右側の空気取入口１５から冷却風Ａ１が取り込まれ、冷却ファン１７が回転すると、上部旋回体１の左側の空気取入口１８から冷却風Ａ２が取り込まれる。
【００３７】
冷却風Ａ１は、インタークーラ１４とラジエータ１２をこの順に冷却し、エンジン１０に沿って左方向に流れる。
【００３８】
一方、冷却風Ａ２は冷却風導入路１９を介してオイルクーラ１６に導入されるが、このとき、その冷却風導入路１９に面して設けられた作動油タンク４の側壁の一部４ａと接触し、作動油タンク４が冷却される。
【００３９】
次いで冷却風Ａ２はオイルクーラ１６に導入され、オイルクーラ１６を冷却した後、側壁２０ａに沿って流れ、油圧ポンプ１１を冷却した後、エンジン１０に沿って右方向に流れる。
【００４０】
上記冷却風Ａ１と冷却風Ａ２はエンジン１０の略中央で合流し、排気口２１から上向きに排出される。
【００４１】
なお、上記実施形態では排気口２１を上部旋回体１の上面に設けたが、これに限らず、上部旋回体１の下面に設けることもできる。
【００４２】
また、上記作動油タンク４の側壁の一部４ａに放熱板を設ければ、作動油タンク４の冷却効率をより高めることができるようになる。
【００４３】
また、上記実施形態では油圧ポンプ１１を左にしてエンジン１０を配置したため、作動油タンク４、オイルクーラ１６および冷却ファン１７を左側に配置したが、油圧ポンプ１１を右にしてエンジン１０を配置した場合には、作動油タンク４、オイルクーラ１６および冷却ファン１７は右側に配置される。ただし、エアークリーナ７はキャビン２の後方に移動される。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１の本発明によれば、エンジンの油圧ポンプ側にオイルクーラと第一の冷却ファンを、エンジンの油圧ポンプと反対側にラジエータと冷却ファンをそれぞれ分かれて配置したため冷却効率を高めることができ、さらに、エンジンの出力軸に対して斜めに第一冷却ファンを配置し、この第一の冷却ファンとオイルクーラをエンジンよりも前方において対向した状態で且つ油圧ポンプに近接して配置したため、上部旋回体におけるオイルクーラおよび冷却ファンの占有スペースを小さくすることができ、それにより、上部旋回体の前後方向の長さを短くして機体をコンパクトに構成することができる。また、オイルクーラを油圧ポンプ近傍に配置したため、油圧配管の敷設距離を短くして配管を簡素化することができる。
【００４５】
請求項２の本発明によれば、冷却風導入路の周壁の一部を作動油タンクで構成したため、冷却風の接触によって作動油タンクが冷却される。それにより、冷却すべきオイルクーラの能力は低いもので足りるようになり、オイルクーラのコンパクト化、コストダウンが図れる。
【００４６】
請求項３の本発明によれば、キャビンと第一の冷却ファンとの間に作動油タンクを配置したため、第一冷却ファンから発生するファン騒音が直接、キャビンに伝播せず、ファン騒音を低減することができる。
【００４７】
請求項４の本発明によれば、上部旋回体の全幅にわたって冷却風通路を形成し、その連通風通路の略中央に、第一および第二の冷却ファンからの冷却風を機外に排出するための排気口を設けたため、熱交換器を通過して加温された冷却風は冷却風通路の排気口に向けて円滑に流れ、各熱交換器において冷却風の回り込み現象が解消され、冷却効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建設機械の冷却装置の配置を示す平面図である。
【図２】従来の冷却装置の構成を示す斜視図である。
【図３】従来の冷却装置の他の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１  上部旋回体
２  キャビン
３  作業アタッチメント
４  作動油タンク
５  コントロールバルブ
６  燃料タンク
７  エアークリーナ
８  カウンタウエイト
９  冷却風通路
１０  エンジン
１１  油圧ポンプ
１２  冷却ファン
１３  ラジエータ
１４  インタークーラ
１５  空気取入口
１６  オイルクーラ
１７  冷却ファン
１８  空気取入口
１９  冷却風導入路
２０  隔壁
２１  排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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