JP4198301B2 - 建設機械のエンジン冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械のエンジン室に設けられるエンジン冷却装置に係わり、特に、ラジエータ等の熱交換器を冷却する冷却ファンを備えた建設機械のエンジン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械、例えば油圧ショベルは、ブーム、アーム、バケット等のフロント装置（作業フロント）や上部旋回体を、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータによって動作させる。これら油圧アクチュエータは、エンジンによって駆動される油圧ポンプからの吐出圧油によって作動される。上部旋回体は、カバーで覆われており、エンジンや油圧ポンプは、カバー内に設けたエンジン室に配置されている。
【０００３】
通常、この種の建設機械では、エンジンの冷却を行うために、エンジン室内に設けた冷却ファンを駆動して、カバーの一方側に設けた吸気孔から外気を導入し冷却風を誘起する。このとき冷却ファンとしては、エンジンのクランク軸からの駆動力で回転されるいわゆる軸流ファン（プロペラファン）が用いられることが多い。冷却風は、エンジン室内に導入された後、ラジエータ等の各種熱交換器を通過して冷却し、熱交換器の下流側に設けられたシュラウドで絞られて冷却ファンに導入される。冷却ファンから吹き出された冷却風は、さらにエンジン及び油圧ポンプ等を冷却した後、カバーの他方側に設けた排気孔から外部に排出される。
【０００４】
ところで、前述した油圧ポンプ、エンジン、及び冷却ファン等は動作時に騒音を発生し、この音が吸気孔及び排気孔から周囲に流出する。近年、作業環境の変化や周辺環境の保全の要求に基づき、建設機械から周囲への騒音低減が強く要求されており、この騒音の低減を目的として従来より種々の方策がなされている。そのような公知例として、例えば、特開平１１−９４４１９号公報記載のエンジン冷却装置がある。
【０００５】
このエンジン冷却装置は、建設機械のエンジンが内設されたエンジン室内に設けられ、エンジンの冷却水を冷却するラジエータを含む少なくとも１つの熱交換器と、熱交換器を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンと、熱交換器に固定され冷却風を冷却ファンに導入するシュラウド（導風板）とを有する建設機械のエンジン冷却装置において、冷却ファンの吹き出し側に略円盤状の流体案内板を設けている。
このような構造により、冷却ファンによって誘起される遠心方向へ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へ向かう逆流との干渉を防止し、乱れの発生を防止し、冷却ファンから発生する騒音を低減できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公知技術においては、以下のような課題が存在する。
すなわち、通常、この種の建設機械のエンジン冷却装置では、冷却ファンの回転軸はエンジン内に配置したラジエータ水循環用の水ポンプの回転軸と共通に設けられるのが一般的である。そして、そのファン回転軸のうち冷却ファンとエンジンとの間の部分にプーリを固定するとともに、そのプーリと、エンジンのクランク軸に固定したプーリとの間にファンベルトを掛け渡し、エンジンのクランク軸からの駆動力を、クランク軸のプーリ、ファンベルト、ファン回転軸のプーリを介しファン回転軸に伝達することにより、冷却ファンを回転させ冷却風を誘起するようになっている。このファンベルトは使用と共に摩耗していくものであるため、適当な頻度で交換（あるいはメンテナンス）を行う必要がある。
【０００７】
通常、この交換・メンテナンス作業は、ファンベルトを切断することなくリング状形状を維持したまま行う。すなわち、クランク軸のプーリ及びファン回転軸のプーリからファンベルトを取り外し、反エンジン側に脱出させた後、冷却ファンの羽根１枚ずつの外周部を通すようにしてさらに反エンジン側に引き出し、すべての羽根の外周部を通し終えたときに取り出し完了となる。新しいファンベルトを装着するときはこの逆の手順となる。このように、ファンベルトの交換・メンテナンス時には、ファンベルトを反エンジン側に引き出す必要がある。
【０００８】
しかし、上記公知技術では、冷却ファンの吹き出し側（言い換えれば冷却ファンとファン回転軸のプーリとの間）に流体案内板を設けるとき、以上のようなファンベルト交換・メンテナンス作業について特に配慮されておらず、流体案内板はエンジン側から固定支持される構造となっている。そのため、その固定構造の流体案内板が邪魔になってファンベルトを引き出すのが難しくなり、上記ファンベルトの交換・メンテナンス作業が困難となる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却ファンにおける冷却風主流と逆流との干渉を防止して騒音を低減でき、かつ、ファンベルトの交換・メンテナンス作業を容易に行える建設機械のエンジン冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、建設機械のエンジンが内設されたエンジン室内に設けられ、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータを含む少なくとも１つの熱交換器と、前記エンジンの駆動力で回転され、前記熱交換器を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有する建設機械のエンジン冷却装置において、前記エンジン側に着脱可能に支持され、前記冷却ファンを内包する第１のシュラウドと、この第１のシュラウドの上流側に位置し、前記熱交換器側に支持され該熱交換器を冷却した前記冷却風を前記第１のシュラウドに導入する第２のシュラウドと、前記第１のシュラウドと前記第２のシュラウドとの相対変位を許容しつつそれらの間のシールを行う弾性密封部材と、前記冷却ファンの吹き出し側に位置するように前記第１のシュラウドに設けた略半ドーナツ形状をしたファン防護用の網部材と、前記冷却ファンの吹き出し側に位置し、前記網部材の冷却風下流側で前記第１のシュラウド側で支持される第１の流体案内板とを備え、前記第１の流体案内板は、前記網部材の略半ドーナツ形状と同軸の略逆Ｕ字形状を有し、前記第１の流体案内板は、前記冷却ファンの回転軸を通すために設けた内周面が前記網部材の内周面と重なり合うように配置されている。
【００１１】
本発明においては、熱交換器を通過した冷却風を冷却ファンに導くシュラウドを、エンジン側に支持され冷却ファンを内包する第１のシュラウド（ファンリング）と、この第１のシュラウドの上流側に位置し、熱交換器側に支持されて冷却風を第１のシュラウドに導入する第２のシュラウド（シュラウドカバー）との分離構造とする。そして、第１のシュラウドと第２のシュラウドとの間を弾性密封部材（例えばゴムリング）で接続しシールすることにより、冷却風をラジエータ等の各種熱交換器に通過させて冷却した後、熱交換器側に支持された第２のシュラウド、弾性密封部材、及びエンジン側に支持された第１のシュラウドの順で漏れなく通過させ、冷却ファンに導入することができる。
このとき、エンジンの駆動力で回転される冷却ファンとしては、いわゆる軸流ファン（プロペラファン）が用いられるのが通常である。この場合、この冷却ファンから冷却風が吹き出されるとき、遠心方向へ向かう冷却風の主流に対し、この主流から剥離して冷却ファンの中心側へ向かう逆流が発生する。本発明においては、冷却ファンの吹き出し側に第１の流体案内板を設けることにより、その逆流が主流に干渉して乱れが発生するのを防止し、冷却ファンから発生する騒音を低減できる。
【００１２】
一方、本発明においては、前述したような分離構造のシュラウドのうち、第１のシュラウドをエンジン側に着脱可能に支持するとともに、上記第１の流体案内板を、その着脱可能な第１のシュラウド側で支持する。これにより、第１の流体案内板も、第１のシュラウドとともにエンジン側から着脱可能な構造とすることができる。これにより、ファンベルトの交換・メンテナンス時には、第１の流体案内板を第１のシュラウドとともに取り外すことで、ファンベルトを容易に反エンジン側に引き出すことができ、ファンベルトの交換・メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００１４】
（２）好ましくは、前記エンジンの動力により駆動される発電手段及びファン手段を備えた自己通風型発電機をさらに有する上記（１）において、 前記自己通風型発電機の前記ファン手段の通風方向吹き出し側に設けられた第２の流体案内板をさらに備え、前記第２の流体案内板は、前記第１の流体案内板の端部を前記自己通風型発電機とほぼ同じ高さ方向位置に至るまで下方に延設して形成されている。
【００１５】
本発明においては、冷却ファンにより誘起される冷却風で、ラジエータ等の各種熱交換器を通過して冷却するとともに、自己通風型発電機では、エンジンの動力により駆動されるファン手段を設けて発電手段を冷却する。このとき、エンジン室内での冷却風の流通方向は、熱交換器の前面で均等な風速が得られるため冷却効率に優れているという点から、熱交換器→冷却ファン→エンジンの順に通過するいわゆる吸込み冷却方式とするのが通常であり、また自己通風型発電機のファン手段においても、上記同様の観点から、発電手段→ファン手段の順に通過する吸込み冷却方式とするのが通常である。
【００１６】
そして、本発明においては、冷却ファン及び自己通風型発電機のファン手段の両方をエンジンの動力により駆動する。この場合、エンジンの一方側に突出したクランク軸にプーリを設け、このプーリからの動力を、冷却ファンの回転軸に設けたプーリとファン手段の回転軸に設けたプーリとに伝達して、冷却ファン及びファン手段を駆動するのが一般的である。この場合、冷却ファン回転軸のプーリ及びファン手段回転軸のプーリがそれぞれエンジンクランク軸のプーリに比較的近接した位置に配置される。この結果、冷却ファン及びファン手段ともに上記のように吸い込み冷却方式とする場合、熱交換器→冷却ファン→エンジンの向きに流れる冷却ファンによる冷却風の方向に対し、エンジン側の発電手段→エンジンの一方側に突出したファン手段の向きに流れるファン手段による通風方向が反対方向となるため、ファン手段による冷却風量の確保が困難となる可能性がある。
【００１７】
そこで、本発明においては、自己通風型発電機のファン手段の通風方向吹き出し側に第２の流体案内板を設けることにより、冷却ファンによる冷却風がファン手段の冷却風に干渉しようとするのをブロックし、その影響を遮断することができる。したがって、ファン手段による冷却風量を確保し、自己通風型発電機の発電手段に対する冷却性能を向上することができる。
【００１８】
（３）好ましくは、上記（２）において、前記冷却ファンの誘起する冷却風の流れ方向と、前記自己通風型発電機のファン手段による通風方向とを、互いに反対方向とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図２は、本実施の形態によるエンジン冷却装置が適用される建設機械の一例であ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、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に設けた上部旋回体２と、この上部旋回体２の前方左側に設けた運転室３と、上部旋回体２上に横置きに配置したエンジン室４と、上部旋回体２の後部に設けたカウンタウエイト５と、上部旋回体２の前部に設けられ、ブーム６ａ、アーム６ｂ及びバケット６ｃからなる多関節型のフロント装置６とから形成されている。
【００２１】
下部走行体１は、左右に無限軌道履帯１ａを備えている。この無限軌道履帯１ａは、それぞれ走行用の油圧モータ１ｂの駆動力によって駆動される。
【００２２】
運転室３、エンジン室４、カウンタウェイト５、及び多関節型のフロント装置６等を備えた上部旋回体２は、上部旋回体２の中心部に設けた旋回用の油圧モータ（図示せず）により下部走行体１に対して旋回される。
【００２３】
多関節型のフロント装置６を形成するブーム６ａ、アーム６ｂ、及びバケット６ｃは、それらにそれぞれ設けたブームシリンダ７ａ、アームシリンダ７ｂ、及びバケットシリンダ７ｃによって、駆動動作される。
【００２４】
前述した油圧シリンダ７ａ，７ｂ，７ｃ、旋回用油圧モータ、走行用の油圧モータ１ｂ等の駆動機器（油圧アクチュエータ）は、運転室３内の操作者によって操作される操作レバーからの操作に応動して、エンジン室４内のエンジン８（図示せず、後述の図１参照）によって駆動される油圧ポンプ（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。
【００２５】
図３は、本実施の形態によるエンジン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１は、本実施の形態によるエンジン冷却装置が設けられるエンジン室４の詳細構造を示す図３中Ｉ−Ｉ断面による側断面図であり、図４は、図１中Ａ部拡大図である。なおこれら図１、図３、及び図４において、図２と同符号のものは同一部分である。
【００２６】
図１、図３、及び図４において、エンジン室４内には、熱交換器９と、熱交換器９の下流側に設けられたシュラウド１０と、熱交換器９を冷却する冷却風（空気流）Ｐを誘起する冷却ファン１１と、熱交換器９の上部及び下部を含む外周部にそれぞれ設けられたシール用の仕切部材１２と、エンジン８の側部（図１中手前側）に設けられ、油圧ショベルの各種電装品（図示せず）に給電するための交流発電機２８とが備えられている。
エンジン室４の外郭はエンジンカバー１３によって形成されており、このエンジンカバー１３によって、エンジン８、冷却ファン１１、熱交換器９、油圧ポンプ（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ー１３は、下カバー１３ａと、吸込み側（左側）横カバー１３ｂと、吐出側（右側）横カバー１３ｃと、上カバー１３ｄと、前カバー１３ｅと、後カバー１３ｆとで形成されている。
【００２７】
上カバー１３ｄは、その一方端がヒンジ１４によって開閉可能に吐出側横カバー１３ｃに取り付けられ、他方端には、その開閉側を吸込側横カバー１３ｂに掛け止めするための係止具１５が設けられている。そしてこの上カバー１３ｄの熱交換器９側領域及び吸込側横カバー１３ｂには、外部から冷却風Ｐを取り入れ冷却ファン１１に導入する吸込口１６が設けられている。また、上カバー１３ｄのその他の領域及び吐出側横カバー１３ｃには、冷却ファン１１から流出する冷却風Ｐを外部に排出する吐出口１７，１８がそれぞれ設けられている。さらに、下カバー１３ａの油圧ポンプ（後述する）側にも、吐出口１９が設けられている。
【００２８】
エンジン８は、上部旋回体２下部に設けられ上部旋回体２の基礎下部構造をなすフレーム２０上に振動減衰装置２１を介して設置されている。また、エンジン８のクランク軸８ａには、プーリ２２が固定されている。さらにエンジン８のクランク軸８ａより上方には補助回転軸２３が冷却ファン１１の軸と共通してエンジン８内に臨むように設けられる。この補助回転軸２３のエンジン８内の端部には、熱交換器９の１つであるラジエータ９ｃ（後述する）に図示しない配管を介してエンジン冷却水を循環させる水ポンプ２４が連結されている。
熱交換器９は冷却ファン１１の前段（上流側）に配置されており、詳細には、例えば冷却風Ｐの流れ方向最上流側に位置しエンジン８のシリンダヘッドへ供給される燃焼用圧縮吸入空気を予め冷却するインタークーラ９ａと、このインタークーラ９ａの下流側に隣接し前述した油圧アクチュエータ７ａ〜ｃ等を駆動する圧油（作動油）を冷却するオイルクーラ９ｂと、このオイルクーラ９ｂのさらに下流側で冷却風Ｐの流れ方向最下流側に位置しエンジン８の冷却水を冷却するラジエータ９ｃとから形成されている。なお、通常のこの種の建設機械のエンジン冷却装置と同様、冷却風Ｐの最上流側に配置されるインタークーラ９ａの大きさは、その要求される冷却性能（熱交換容量）に応じ、図１に示すようにオイルクーラ９ｂやラジエータ９ｃより小さくなっており、特に鉛直上下方向（図１中上下方向）の寸法が小さくなっている。
インタークーラ９ａ、オイルクーラ９ｂ、及びラジエータ９ｃはいずれも、冷却対象である液体が内部を流れる配管を、略枠体（あるいは２つの略平板を両側に立設してなるガイドでもよい、以下同様）内に保持して形成されている。すなわち、インタークーラ９ａは燃焼用空気が流される配管９ａＡ及びこれを保持する枠体９ａＢを備え、オイルクーラ９ｂは作動油が流される配管９ｂＡ及びこれを保持する枠体９ｂＢを備え、ラジエータ９ｃはエンジン冷却水が流される配管９ｃＡ及びこれを保持する枠体９ｃＢを備えている。なおこのとき、図１に示すように、インタークーラ枠体９ａＢ、オイルクーラ枠体９ｂＢ、及びラジエータ枠体９ｃＢは、冷却風Ｐの流れ方向にほぼすきまなく密着するように配置固定されているが、インタークーラ配管９ａＡ、オイルクーラ配管９ｂＡ、及びラジエータ枠体９ｃＡは、冷却風Ｐの流れ方向に互いに若干のすきまがあくように配置されている。
【００２９】
シュラウド１０は、冷却ファン１１の上流側に位置し冷却ファン１１で誘起される冷却風Ｐを冷却ファン１１の吸い込み側に導入するようになっており、熱交換器９の下流側に固定された略箱形形状の前部（ボックスシュラウド、あるいはシュラウドカバー）１０ａと、この前部１０ａのさらに下流側に位置し冷却ファン１１の径方向外周側に配置される略ベルマウス形状の後部（ファンリング）１０ｂとから形成されたいわゆる分離型（２ピース型）シュラウドである。
【００３０】
すなわち、図４に詳細に示すように、前部１０ａは熱交換器９（詳細にはラジエータ９ｃ）の冷却風Ｐ下流側（図４中右側）に固定される一方、後部１０ｂはエンジン８に設けられたブラケット（ステー）４１に固定されている。
【００３１】
シュラウド後部１０ｂは、その冷却風Ｐ下流側に安全性確保用の略半ドーナツ形状のリングガード部（ファン防護網）１０ｂ1が設けられている。そして、このリングガード部１０ｂ1の周方向複数箇所（この例では３箇所）に、径方向に突出するように取付ブラケット部１０ｂ1Ａが設けられ、各取付ブラケット部１０ｂ1Ａには貫通孔４５が設けられている。一方、エンジン８からは上記シュラウド後部１０ｂのリングガード取付ブラケット部１０ｂ1Ａに対応する位置及び数の上記ブラケット４１が配置されており、各ブラケット４１の先端部近傍に形成された貫通孔４１ａに通した取付ボルト４２ａを、さらに上記リングガード取付ブラケット部１０ｂ1Ａの貫通孔４５に通した後、取付けナット４２ｂを締結することにより、シュラウド後部１０ｂがブラケット４１に着脱可能に取り付けられるようになっている。
【００３２】
またリングガード部１０ｂ1の冷却風下流側には、流体案内板２７が固定されている。この流体案内板２７及びリングガード部１０ｂ1の詳細構造を表す図４中Ｂ方向（冷却風下流側）から見た図を図５に示す。
【００３３】
図５に示すように、流体案内板２７は、リングガード部１０ｂ1の半ドーナツ形状と同軸の略逆Ｕ字形状を備えており、前述の補助回転軸２３を通すための内周面２７ａが、リングガード部１０ｂ1の内周面１０ｂ1Ｂとほぼ重なり合うように配置されている。内周部２７ａの内径は、補助回転軸２３の直径より大きくなっているが、できるだけ補助回転軸２３の直径に近いほうが風量及び騒音の面からみて好ましい。
【００３４】
また、この流体案内板２７の大きさは、冷却風Ｐの風量、要求される騒音低減の程度、及びエンジン室４内の各機器の実装等を考慮して、最も好ましい値に設定すればよいが、本実施の形態の流体案内板２７では、径方向寸法Ｄを冷却ファン１１の外径寸法よりも小さくしている（図１参照）。また、略逆Ｕ字形状の両側端部２７ｂ1，２７ｂ2を、交流発電機２８とほぼ同じ高さ方向位置に至るまで下方に延設している（図１参照）。なお、この流体案内板２７は、例えば、金属、プラスチック等で製作することができる。
【００３５】
図１、図３、及び図４に戻り、シュラウド前部１０ａの下流側端部近傍及び後部１０ｂの上流側端部近傍には、止め具部１０ａo，１０ｂoがそれぞれ設けられており、それら止め具部１０ａo，１０ｂoに対して例えばゴム等の弾性材料で形成された密封部材（シュラウドラバー、ゴムリング）４３を引っかけるようにして取付けた後、この密封部材４３の上流側端部近傍をバンド４４で締め、密封部材４３がずれたり外れたりするのを防止するようになっている。このような構造により、冷却ファン１１の動作時においてシュラウド後部１０ｂと冷却ファン１１の羽根１１ｂとの間のチップクリアランスｃ（図４参照）をなるべく小さくしてファン性能を向上すると共に、熱交換器９側の振動系に属するシュラウド前部１０ａとエンジン８側の振動系に属するシュラウド後部１０ｂとの相対変位を許容しつつそれら前部１０ａと後部１０ｂとの間のシールを行うようになっている。すなわち、冷却ファン１１と熱交換器９との間では負圧が発生しこれが熱交換器９を通る冷却風Ｐの源となるが、これらの間が開放空間であると負圧が減少し冷却効果が低下するため、密封部材４３はこれを防ぐために設けられている。
【００３６】
冷却ファン１１はいわゆる軸流ファンであり、補助回転軸２３に取り付けられている。このとき、補助回転軸２３には、エンジンクランク軸８ａのプーリ２２に対応する位置となるようにプーリ２５が固定されている。そして、プーリ２２とプーリ２５との間にはベルト（ファンベルト）２６が掛け渡されている。また、冷却ファン１１は、エンジンクランク軸８ａからの駆動力が伝達される補助回転軸２３に固定されたボス１１ａと、このボス１１ａまわりに固定された複数枚の羽根１１ｂとを備えており、補助回転軸２３の回転によって回転駆動されて図１中右方向への冷却風Ｐ（矢印参照）を誘起（生起）するようになっている。
【００３７】
なお、補助回転軸２３のうちプーリ２５よりエンジン８側には、交流発電機２８への駆動力伝達（詳細は後述）用のプーリ３２が別途設けられている。
【００３８】
図６は、交流発電機２８の詳細構造を表す図１の部分拡大図であり、交流発電機２８は、回転軸２９を備えたロータ（図示せず）と、回転軸２９に固定されたファン手段３０と、ロータを内包するハウジング３１とを備えている。
このとき、回転軸２９には、補助回転軸２３の上記プーリ３２に対応する位置となるようにプーリ３８が固定されており、プーリ３２とプーリ３８との間にはベルト（ファンベルト）３９が掛け渡されている。そして、回転軸２９が回転駆動されてファン手段３０が回転することにより、図１及び図５中左方向への発電機冷却用の冷却風Ｐcを誘起（生起）し、この冷却風Ｐcによって、ハウジング３１内部の電機子コイル（図示せず）、界磁コイル、及びその他各種電子部品（ダイオード、レギュレータ等）を空冷するようになっている。
【００３９】
図１に戻り、仕切部材１２は、熱交換器９と上カバー１３ｄ、下カバー１３ａ、前カバー１３ｅ、及び後カバー１３ｆとの間をそれぞれシールするものである。
【００４０】
なお、エンジン８の吐出側横カバー１３ｃ側には前述した油圧ポンプ３３が設けられており、この油圧ポンプ３３は図示しない連結機構（カップリング）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３４で消音された後排気ガス管（尾管）３５を介してエンジン室４の外部に放出されるようになっている。このとき、エンジン８の上部にはマフラカバー３６が固定されており、油圧ポンプ３３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。また、エンジン室４内の熱交換器９より上流側（図１中左側）には、エンジン８の起動電流供給用のバッテリ３７が配置されている。
【００４１】
なお、上記において、シュラウド後部１０ｂが、各請求項記載のエンジン側に着脱可能に支持され、冷却ファンを内包する第１のシュラウドを構成し、シュラウド前部１０ａが、第１のシュラウドの上流側に位置し、熱交換器側に支持されて熱交換器を冷却した冷却風を第１のシュラウドに導入する第２のシュラウドを構成し、密封部材４３が、第１のシュラウドと第２のシュラウドとの相対変位を許容しつつそれらの間のシールを行う弾性密封部材を構成する。
また、流体案内板２７が、冷却ファンの吹き出し側に位置し、第１のシュラウド側で支持される第１の流体案内板を構成し、そのうち、端部２７ｂ1は、自己通風型発電機のファン手段の通風方向吹き出し側に設けられた第２の流体案内板をも構成する。さらに、リングガード部１０ｂ1が、冷却ファンの吹き出し側に位置するように第１のシュラウドに設けた網部材を構成する。
【００４２】
次に、本実施の形態によるエンジン冷却装置の動作を説明する。
油圧ショベル作業時において、エンジン８を駆動すると、クランク軸８ａの回転がプーリ２２、ベルト２６、及びプーリ２５を介して補助回転軸２３に伝達される。これによって、水ポンプ２４が駆動されてラジエータ９ｃの冷却水が循環されるとともに、冷却ファン１１が駆動されて回転する。この冷却ファン１１の回転によってカバー１３外の空気が吸込口１６からエンジン室４内に導入され、冷却風Ｐとなって上流側から流入して熱交換器９（インタークーラ９ａ、オイルクーラ９ｂ、及びラジエータ９ｃ）を順次冷却した後、熱交換器９の下流側にあるシュラウド１０ａ，１０ｂの内部を通過して絞られ、冷却ファン１１の吸い込み側（図１中左側）に導入される（いわゆる吸い込み冷却方式）。その後、冷却ファン１１から吹き出された冷却風Ｐは、冷却ファン１１の下流側にあるエンジン８及び油圧ポンプ３３等を冷却した後、吐出口１７，１８，１９からエンジン室４の外部に放出される。
【００４３】
また補助回転軸２３の回転はプーリ３２、ベルト３９、及びプーリ３８を介して交流発電機２８の回転軸２９に伝えられる。この回転軸２９の回転によってロータが回転して発電が行われ、油圧ショベルの各種電装品（図示せず）に給電するとともに、ファン手段３０が回転し、冷却風Ｐcがハウジング３１内部の電機子コイル（図示せず）、界磁コイル、及びその他各種電子部品（ダイオード、レギュレータ等）を冷却した後、ファン手段３０へと流入する（いわゆる吸い込み冷却方式）。
【００４４】
以上のような本実施の形態の作用を以下、順次説明する。
【００４５】
（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１１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、冷却ファン１１は軸流ファンであるが、通常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１０によって径方向に絞られること及びエンジン室４内の密閉度が高いことにより、冷却ファン１１から吹き出される冷却風Ｐは主として遠心方向に流出する（後述のＰ0参照）。
【００４６】
ここで、流体案内板２７がない場合には、冷却ファン１１の吹き出し側に遠心方向に生成される冷却風Ｐの主流Ｐ0（図１参照）と、この主流Ｐ0から径方向内側に剥離して補助回転軸２３付近からラジエータ９ｃ側へ戻ろうとする逆流（その一例Ｐ1を図１中に破線で示す）とが干渉し、これによって乱れが発生して騒音を増加させる一因となる。そこで、本実施の形態においては、流体案内板２７を設けることにより、この逆流Ｐ1が遠心方向の主流Ｐ0に干渉するのを防止し、乱れの発生を防止できるので、冷却ファン１１から発生する騒音を低減することができる。
【００４７】
（２）流体案内板の着脱可能構造による作用
前述のようにして冷却ファン１１によるエンジン室４内の冷却を行うが、弾性部材で形成されるベルト２６は使用と共に経年摩耗していくものであるため、適当な頻度で交換あるいはメンテナンスを行う。この場合、まず取付ボルト４２ａに締結されている取付ナット４２ｂを外した後、シュラウド後部１０ｂの上流側端部近傍の止め具部１０ｂoに係止された密封部材４３を外し、シュラウド後部１０ｂ及び流体案内板２７を一体として取り去る。
【００４８】
その後、エンジン８のクランク軸８ａのプーリ２２及び補助回転軸２３のプーリ２５からベルト２６を取り外し、反エンジン８側（図１中左側）に脱出させた後、まずベルト２６の一部分を、上記チップクリアランスｃの部分を通して反エンジン８側に取り出す。その後、同様にして順次ベルト２６の他の部分をチップクリアランスｃの部分を通して反エンジン８側に取り出していく。このようにして、すべての羽根１１ｂの外周部を通し終えたときにベルト２６の取り出し完了となる。その後、この逆の手順で新しいベルト（あるいは補修後のベルト）２６を装着する。ベルト２６を取り付けた後、再びシュラウド後部１０ｂ及び流体案内板２７を取付ボルト４２ａ及び取付ナット４２ｂで締め固定すれば、ベルト２６の交換・メンテナンス作業は終了する。
【００４９】
以上のように、流体案内板２７をシュラウド後部１０ｂとともに取り外すことで、ベルト２６を容易に反エンジン８側に引き出すことができるので、ベルトの交換・メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００５０】
なお、交流発電機２８冷却用のベルト３９についても、上記ベルト２６と同様にして交換・メンテナンス作業を行えばよく、この場合も同様の効果を得る。
【００５１】
（３）交流発電機の冷却向上作用
本実施の形態においては、冷却ファン１１及び自己通風型発電機２８のファン手段３０の両方をエンジン８のクランク軸８ａからの駆動力により駆動する。そのため、エンジン８の一方側（図１中左側）に突出したクランク軸８ａに設けたプーリ２２からの駆動力を、補助回転軸２３に設けたプーリ２５、さらに自己通風型発電機回転軸２９に設けたプーリ３８に伝達して、冷却ファン１１及びファン手段３０をそれぞれ駆動する。このような構造のため、図１に示すように、補助回転軸２３のプーリ２５及び自己通風型発電機回転軸２９のプーリ３８がそれぞれエンジンクランク軸８ａのプーリ２２に比較的近接した位置に配置される。この結果、本実施の形態のように冷却ファン１１及びファン手段３０ともに吸い込み冷却方式とする場合、熱交換器９→冷却ファン１１→エンジン８の向きに流れる冷却ファン１１による冷却風Ｐの流れ方向と、ケーシング３１内の発電手段→エンジン８の一方側（図１及び図６中左側）に突出したファン手段３０の向きに流れるファン手段３０による冷却風Ｐcとが、互いに逆方向（対向する方向）となる。このとき、冷却風Ｐの風圧の方が冷却風Ｐcより大きいため、そのままでは、冷却風Ｐcの風量の確保が困難となり、自己通風型交流発電機２８の冷却性能が低下する可能性がある。
【００５２】
そこで、本実施の形態においては、流体案内板２７の端部２７ｂ1を、自己通風型発電機２８のファン手段３０とほぼ同じ高さ方向まで延設し、ファン手段３０の冷却風Ｐ上流側を覆うようにする（言い換えればファン手段３０の冷却風Ｐcの通風方向吹き出し側に位置するようにする）。これにより、冷却ファン１１による冷却風Ｐがファン手段３０の冷却風Ｐcに干渉しようとするのを仕切ってブロックし、その影響を遮断することができる。したがって、ファン手段３０による冷却風Ｐcの風量を確保し、自己通風型発電機２８の発電手段に対する冷却性能を向上することができる。
【００５３】
（４）ファン効率向上作用
本実施の形態では、シュラウド１０として、熱交換器９の下流側に固定された１０ａとエンジン８側に固定された後部１０ｂとからなるいわゆる分離型（２ピース型）シュラウドを用い、冷却ファン１１を内包するシュラウド後部１０ｂを冷却ファン１１と同じエンジン８側の振動系に配置している。これにより、非分離型（一体型）のシュラウドのように冷却ファンを内包する部分もエンジン８とは別の振動系に属する場合に比べて、シュラウドと冷却ファンとの相対変位が少なくなる。これにより、チップクリアランスｃを予め小さく設定することができるので、冷却ファン１１のファン効率を向上することができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態のエンジン冷却装置によれば、冷却ファン１１における冷却風主流Ｐ0と逆流Ｐ1との干渉を防止して騒音を低減でき、かつ、ベルト２６，３９の交換・メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記一実施の形態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。
【００５６】
例えば、図７は、変形例として、異なる形状の流体案内板２７を用いる場合の構成を示す図であって、流体案内板２７Ａ及びリングガード部１０ｂ1の構造を冷却風Ｐ下流側から見た図であり、前述の図５に相当する図である（但し、取付ブラケット部１０ｂ1Ａは図示省略）。図７において、この変形例による流体案内板２７Ａは、図５に示した流体案内板２７の略Ｕ字形状の両側端部２７ｂ1，２７ｂ2のうち、図５中右側の端部２７ｂ2を欠損させた構造である。例えば、エンジン室４内の各機器の実装の関係で、端部２７ｂ2の位置になにかの機器、部品、構造等が配置され、流体案内板２７が延設できない場合に対応し、このように短くしたものである。このとき、自己通風型交流発電機２８のファン手段３０の上流側を覆う端部２７ｂ1は確保されているので、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、上記に加えて、エンジン８側部への自己通風型交流発電機２８の取り付け位置が変更され、図１中においてもっと手前側に自己通風型交流発電機２８が配置されたような場合には、例えば図８に示すように、その自己通風型交流発電機２８のファン手段３０の上流部を覆うために延伸した端部２７ｂ1′を備えた流体案内板２７Ａ′とすればよい。
【００５８】
図９は、参考例として、自己通風型交流発電機２８にも流体案内板を設ける場合の構成を示す図であって、その場合の要部である交流発電機２８Ａの詳細構造を表す図であり、上記図６に相当する図である。この図９において、本参考例では、前述の交流発電機２８に代え、自己通風型発電機２８のファン手段３０の通風方向吹き出し側（冷却風Ｐc下流側）に例えば円形の流体案内板４０を設けた交流発電機２８Ａを配置したものである。このとき、ハウジング３１の外周側複数箇所に設けた舌部（ブラケット）３１ａに貫通孔３１ａＡが形成されており、流体案内板４０のうち貫通孔３１ａＡに対応する位置にも貫通孔４０ａが形成されており、これら貫通孔３１ａＡ及び貫通孔４０ａに取り付けボルト４６ａを貫通させ３つのナット４６ｂを締めることにより、流体案内板４０がハウジング３１に着脱可能に固定されている。
【００５９】
なお、この参考例では、前述の流体案内板２７の端部２７ｂ1と、流体案内板４０とが、自己通風型発電機のファン手段の通風方向吹き出し側に設けた第２の流体案内板を構成する。
【００６０】
本参考例によれば、上記流体案内板端部２７ｂ1に加え、流体案内板４０によってもファン手段３０の冷却風Ｐ上流側を覆うことにより、さらに確実にファン手段３０による冷却風Ｐcの風量を確保し、自己通風型発電機２８Ａの発電手段に対する冷却性能をさらに確実に向上することができる。またこのとき、ベルト３９の交換・メンテナンス作業時には、取り付けボルト４７ａ及びナット４７ｂを緩めることで流体案内板４０を容易に取り外せるので、ベルト３９の交換・メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００６１】
なお、自己通風型発電機２８Ａの発電手段に対する冷却性能向上の観点だけからみれば、前述の流体案内板２７を省略し、流体案内板４０を自己通風型発電機２８Ａに設けるだけでもよいことは言うまでもない。
【００６２】
また、以上においては、熱交換器９として、インタークーラ９ａ、オイルクーラ９ｂ、及びラジエータ９ｃを配置したエンジン冷却装置に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られるものではなく、熱交換器としてインタークーラ及びラジエータのみを配置した場合に対しても適用できることは言うまでもない。また、熱交換器はこれら３種類に限られるものでもなく、例えば必要に応じ運転室３に設けるエアコン用のコンデンサ９ｄ（図１中２点鎖線参照）を併せて配置し、冷却風Ｐで冷却してもよい。
【００６３】
さらに、以上は、本発明を油圧ショベルのエンジン室に適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、クレーン、自走式破砕機、ホイールローダ等、他の建設機械のエンジン室に適用してもよい。これらの場合も、同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、第１の流体案内板を、着脱可能な第１のシュラウド側で支持するので、ファンベルトの交換・メンテナンス時には、第１の流体案内板を第１のシュラウドとともに取り外すことで、ファンベルトを容易に反エンジン側に引き出すことができ、ファンベルトの交換・メンテナンス作業を容易に行うことができる。また、シュラウドを、エンジン側に支持され冷却ファンを内包する第１のシュラウドと熱交換器側に支持される第２のシュラウドとの分離構造とすることにより、冷却ファンを内包する第１のシュラウドは冷却ファンと同様にエンジン側の振動系に属することとなり、両者の相対変位が小さくなってチップクリアランスを小さくすることができるので、ファン効率を向上し騒音を低減できる効果もある。
【００６５】
請求項２及び３に記載の発明によれば、自己通風型発電機のファン手段の通風方向吹き出し側に第２の流体案内板を設けるので、冷却ファンによる冷却風がファン手段の冷却風に干渉しようとするのをブロックし、その影響を遮断することができる。したがって、ファン手段による冷却風量を確保し、自己通風型発電機の発電手段に対する冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態によるエンジン冷却装置が設けられるエンジン室の詳細構造を表す図である。
【図２】 図１に示したエンジン冷却装置が適用される建設機械の一例である油圧ショベルの全体外観構造を表す斜視図である。
【図３】 図１に示したエンジン冷却装置が適用されるエンジン室の外観構造を示す拡大斜視図である。
【図４】 図１中Ａ部拡大図である。
【図５】 流体案内板及びリングガード部の詳細構造を表す図４中Ｂ方向（冷却風下流側）から見た図である。
【図６】 交流発電機の詳細構造を表す図１の部分拡大図である。
【図７】 異なる形状の流体案内板を用いる変形例による流体案内板及びリングガード部の構造を冷却風下流側から見た図である。
【図８】 自己通風型交流発電機のファン手段の上流部を覆うために端部を延伸した流体案内板及びリングガード部の構造を冷却風下流側から見た図である。
【図９】 自己通風型交流発電機にも流体案内板を設けた参考例の要部である交流発電機の詳細構造を表す図である。
【符号の説明】
４ エンジン室
８ エンジン
９ 熱交換器
９ｃ ラジエータ
１０ａ シュラウド前部（第２のシュラウド）
１０ｂ シュラウド後部（第１のシュラウド）
１０ｂ リングガード部（網部材）
１０ｂ 1 Ａ 取付ブラケット部
１１ 冷却ファン
２７ 流体案内板（第１の流体案内板）
２７ｂ1 端部（第２の流体案内板）
２８ 自己通風型発電機
３０ ファン手段
４０ 流体案内板（第２の流体案内板）
４３ 密封部材（弾性密封部材）
Ｐ 冷却風
Ｐc 発電機内部の冷却風

Claims (3)

1. 建設機械のエンジンが内設されたエンジン室内に設けられ、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータを含む少なくとも１つの熱交換器と、前記エンジンの駆動力で回転され、前記熱交換器を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有する建設機械のエンジン冷却装置において、
   前記エンジン側に着脱可能に支持され、前記冷却ファンを内包する第１のシュラウドと、
   この第１のシュラウドの上流側に位置し、前記熱交換器側に支持され該熱交換器を冷却した前記冷却風を前記第１のシュラウドに導入する第２のシュラウドと、
   前記第１のシュラウドと前記第２のシュラウドとの相対変位を許容しつつそれらの間のシールを行う弾性密封部材と、
   前記冷却ファンの吹き出し側に位置するように前記第１のシュラウドに設けた略半ドーナツ形状をしたファン防護用の網部材と、
   前記冷却ファンの吹き出し側に位置し、前記網部材の冷却風下流側で前記第１のシュラウド側で支持される第１の流体案内板とを備え、
   前記第１の流体案内板は、前記網部材の略半ドーナツ形状と同軸の略逆Ｕ字形状を有し、
   前記第１の流体案内板は、前記冷却ファンの回転軸を通すために設けた内周面が前記網部材の内周面と重なり合うように配置されていることを特徴とする建設機械のエンジン冷却装置。
2. 前記エンジンの動力により駆動される発電手段及びファン手段を備えた自己通風型発電機をさらに有する請求項１記載の建設機械のエンジン冷却装置において、
   前記自己通風型発電機の前記ファン手段の通風方向吹き出し側に設けられた第２の流体案内板をさらに備え、
   前記第２の流体案内板は、前記第１の流体案内板の端部を前記自己通風型発電機とほぼ同じ高さ方向位置に至るまで下方に延設して形成されていることを特徴とする建設機械のエンジン冷却装置。
3. 請求項２記載の建設機械のエンジン冷却装置において、前記冷却ファンの誘起する冷却風の流れ方向と、前記自己通風型発電機のファン手段による通風方向とを、互いに反対方向としたことを特徴とする建設機械のエンジン冷却装置。

Images