专利名称：施工机械的发动机冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设置在施工(建筑)机械的发动机室内的发动机冷却装置，特别是涉及具有由支承于发动机侧的第1壳体与支承于热交换器侧的第2壳体构成的分离构造的壳体的施工机械的发动机冷却装置。
通常，在这种施工机械中，为了冷却发动机，驱动设于发动机室内的冷却扇，从设于罩一方侧的进气孔导入外气，形成冷却风。此时，作为冷却扇，多使用由发动机曲轴的驱动力驱动回转的所谓轴流风扇。
冷却风被导入至发动机室后，流过散热器等各种热交换器进行冷却，由设于热交换器下游侧的壳体节流，导入到冷却扇。从冷却扇吹出的冷却风进一步冷却发动机和液压泵等后，从设于罩另一侧的排气孔排出到外部。与此大体相同的发动机室的冷却构造也在轿车和卡车等领域得到采用。
在这里，热交换器独立于发动机，固定在发动机室底面，属于与发动机不同的振动系，如现有技术例如特开平7-77044号公报记载的那样，一般将壳体固定支承在经热交换器侧。为此，在与属于发动机侧的振动系的冷却扇之间产生较大的上下方向的相对位移，不得不使壳体中的内包冷却扇的下游侧部分与冷却扇叶轮外径之间的间隙尺寸(顶端间隙)较大，其中产生冷却风的逆流和泄漏或紊流，风量减少，导致风扇效率下降。
为了解决这样的问题，例如在特开平9-112270号公报中记载的那样，在提出的施工机械的发动机冷却装置中，使壳体为第1壳体(回转壳体)和第2壳体(也称为壳体罩)的分离构造，该第1壳体固定在支承于发动机侧的冷却扇，该第2壳体设于该第1壳体上游侧，支承在热交换器，将冷却风导入至第1壳体，而且，由从第2壳体朝第1壳体侧沿水平方向凸出设置的分隔壁分隔第1壳体与第2壳体之间的空间。这样，由于冷却风的逆流和泄漏可产生的位置为分隔壁与第2壳体之间的水平方向间隙，而上述上下方向相对位移没有太大问题，所以，可通过缩小该水平方向间隙尺寸提高风扇效率。
如上述那样，在发动机室内，大体沿上述冷却风的流动方向(换言之，冷却扇的回转轴方向)按热交换器、壳体、冷却扇、发动机的顺序配置各机器。近年来，从在较小规模的挖掘现场的用途出发，提出了很多小型施工机械。在这样的小型施工机械中，由于覆盖上部旋转体的罩内的空间极大地受到限定，所以，希望尽可能地减小这些各机器的设置空间，特别是希望减小冷却扇轴向设置所需尺寸。
在上述公知例的发动机冷却装置中，当考虑到上述需要时，可以认为，由于第1壳体或冷却扇与发动机的固定构造及热交换器与第2壳体的固定构造在构造上或各机器的性能上大体按同一思路确定，所以，通过减小第1壳体与第2壳体在冷却扇回转轴方向(水平方向)的距离，可有效地使冷却扇和热交换器接近。
然而，在上述公知例中，没有特别考虑到上述点，第1壳体的最大外径比第2壳体的冷却风下游侧端部的内径大。为此，第1壳体的冷却风上游侧端部的位置虽可位于与第2壳体的冷却风下游侧端部位置大体相同的位置，但与风扇一起回转的、构造上轴向长度较大的第1壳体的大部分不得不处于第2壳体的冷却风下游侧端部位置的热交换器相反侧(发动机侧)，难以减小第1壳体与第2壳体的冷却扇回转轴方向(水平方向)的距离。即，对小型施工机械的发动机室使用上述公知例的分离构造的壳体，难以提高风扇效率。
另外，如勉强减小减小上述距离，必须缩小固定于热交换器侧的第2壳体的冷却扇回转轴方向距离，但在该场合，可能损害在对通过热交换器的冷却风进行节流的同时顺利地将其导入至冷却扇的第2壳体本来的功能，减小热交换器内的冷却风通过横断面积(即在热交换器内形成所谓的“死区域”)，所以，发动机冷却装置的功能下降，不理想。
本发明的目的在于提供一种具有由支承于发动机侧的第1壳体和支承于热交换器侧的第2壳体构成的分离构造的壳体的施工机械发动机冷却装置，该发动机冷却装置通过使冷却扇和热交换器接近，减小在发动机室内的设置空间，从而可应用到小型施工机械，提高风扇效率。
为了达到上述目的，本发明的施工机械的发动机冷却装置具有至少1个热交换器和产生冷却上述热交换器的冷却风的冷却扇，该至少1个热交换器设置在内设施工机械发动机的发动机室内，包含用于冷却上述发动机的冷却水的散热器；其中，具有第1壳体、第2壳体、及弹性密封构件，该第1壳体支承于上述发动机侧，内包上述冷却扇，该第2壳体设于该第1壳体上游侧，支承在上述热交换器侧，将上述冷却风导入至上述第1壳体，该弹性密封构件在容许上述第1壳体与上述第2壳体的相对位移的状态下对其间进行密封，而且，上述第2壳体的上述冷却风下游侧端部的内径比上述第1壳体的上述冷却风上游侧端部的外径大，上述第2壳体的上述冷却风下游侧端部和上述第1壳体的上述冷却风上游侧端部配置在上述冷却扇的回转轴向的大体同一位置。
在本发明中，由支承于发动机侧的第1壳体内包冷却扇，并由弹性密封构件对与支承于热交换器侧的第2壳体之间进行密封，这样，内包冷却扇的第1壳体与冷却扇同样地属于发动机侧的振动系，两者的相对位移变小，可减小顶端间隙。因此，即使不如现有构造那样使第1壳体为回转壳体，不设置分隔壁，也可提高风扇效率。另外，在本发明中，通过使第2壳体的冷却风下游侧端部的内径比第1壳体的冷却风上游侧端部的外径大，即使第1壳体的该上游侧端部非常接近第2壳体的下游侧端部，也不产生干涉，所以，利用这一点，将第2壳体的下游侧端部和第1壳体的上游侧端部处于冷却扇的回转轴方向上的大体同一位置。这样，与轴向长度大的回转壳体的大部分位于第2壳体的下游侧端部的位置的热交换器相反侧(发动机侧)的现有构造相比，可减小第1壳体和第2壳体在冷却扇回转轴方向(水平方向)的距离，使冷却扇和热交换器接近。
因此，可减小配置于发动机室内的热交换器、壳体、冷却扇、发动机等各机器的设置所需空间，从而使其也可应用于罩内空间受到限定的小型施工机械。即，在小型施工机械中，也可将内包冷却扇的第1壳体配置在与冷却扇相同的发动机侧的振动系，减小两者的顶端间隙，提高风扇效率。
最好上述弹性密封构件具有用于吸收上述第1壳体和第2壳体的上下方向相对振动的上下振动吸收装置。
由上述构成，可较接近风扇回转轴方向地配置第1壳体和第2壳体，但为了防止属于不同振动系的第1壳体和第2壳体干涉，最好有效地吸收其上下方向相对振动。因此，在本发明中，在弹性密封构件设置上下振动吸收装置，从而可有效地吸收该上下方向相对振动，确实地防止干涉。
另外，最好上述第1壳体的上述冷却风上游侧端部位于至少上述第2壳体的上述冷却风下游侧端部的上述热交换器侧。
即，通过使第1壳体的冷却风上游侧端部钻入到第2壳体的下游侧端部的内部地进行配置，可进一步减小第1壳体与第2壳体在冷却扇回转轴方向上的距离，使冷却扇与热交换器更接近。
图2为应用本发明一实施例的发动机冷却装置的液压挖掘机的全体外观构造透视图。
图3为示出应用了本实施例的发动机冷却装置的发动机室的外观构造放大透视图。
图4为
图1中A部放大图。
图5为示出壳体后部上游侧端部位于至少壳体前部下游侧端部的热交换器侧的变形例的图。
实施例下面根据图1-图4说明本发明的一实施例。本实施例为将本发明应用于作为施工机械一例的液压挖掘机的场合的实施例。
图2为应用本发明一实施例的发动机冷却装置的液压挖掘机的全体外观构造透视图，该液压挖掘机概略地说包括下部行走体1、可旋转地设置于该下部行走体1上的上部旋转体2、设于该上部旋转体2前方左侧的驾驶室3、朝横向配置于上部旋转体2的发动机室4、设于上部旋转体2后部的平衡重5、及设置于上部旋转体2前部的多关节型前部装置6构成，该多关节型前部装置6由动臂6a、斗杆6b、及铲斗6c构成。
下部行走体1在左右具有环形轨道履带1a，该环形轨道履带1a分别由行走用液压马达1b的驱动力驱动。
具有驾驶室3、发动机室4、平衡重5、及多关节型前部装置6等的上部旋转体2由设于上部旋转体2中心部的旋转用液压马达(图中未示出)的驱动相对下部行走体1旋转。
形成多关节型前部装置6的动臂6a、斗杆6b、及铲斗6c由分别设于其上的动臂液压缸7a、斗杆液压缸7b、及铲斗液压缸7c驱动动作。
上述液压缸7a、7b、7c、旋转用液压马达、行走用液压马达1b等驱动机器(液压促动器)相应于由驾驶室3内的操作者操纵的操作杆的操作，由控制阀装置(图中未示出)的压力油驱动，该控制阀装置对由发动机室4内的发动机8(图中未示出，参照后述的图1)驱动的液压泵(同)的压力油进行控制。
图3为示出应用了本实施例的发动机冷却装置的发动机室4的外观构造的放大透视图，图1为示出设置本实施例的发动机冷却装置的发动机室4详细构造的由图3中I-I断面形成的侧断面图，图4为图1中A部放大图。在这些图1、图3、及图4中，与图2相同符号的部分为同一部分。
在图1、图3、及图4中，发动机室4内设置有热交换器9、固定于热交换器9下游侧的壳体10、产生用于冷却热交换器9的冷却风(空气流)P的冷却扇11、分别设于包含热交换器9上部和下部的外周部的密封用分隔构件12。
发动机室4的外廓由发动机罩13形成，由该发动机罩13覆盖发动机8、冷却扇11、热交换器9、液压泵(后述)、消声器(同)等机器。另外，该发动机罩13由下罩13a、吸入侧(左侧)侧罩13b、排出侧(右侧)侧罩13c、上罩13d、前罩13e、后罩13f形成。
上罩13d由铰链14将其一端可开闭地安装到排出侧侧罩13c，在另一端设置用于将其开闭侧钩搭到吸入侧侧罩13b的钩搭构件15。在该上罩13d的热交换器9侧区域和吸入侧侧罩13b，设置从外部取入冷却风P导入到冷却扇11的吸入口16。另外，在上罩13d的其它区域和排出侧侧罩13c分别设置将从冷却扇11流出的冷却风P排出到外部的排出口17、18。在下罩13a的液压泵(后述)侧也设置排出口19。
发动机8通过减振装置21设置在支架20上，该支架20设于上部旋转体2下部，构成上部旋转体2的基础下部构造。另外，在发动机8的曲轴8a固定皮带轮22。在发动机8的曲轴8a上方，与冷却扇11的轴共用地朝着发动机8内设置辅助回转轴23。在该辅助回转轴23的发动机8内的端部连接通过图中未示出的配管使发动机冷却水循环到热交换器9的一个即散热器(后面说明)的水泵24。
热交换器9配置在冷却扇11的前段(上游侧)，详细地说，由例如位于冷却风P流动方向最上游侧用于对发动机8的燃烧用吸入空气预冷的中间冷却器9a、邻接该中间冷却器9a下游侧用于冷却对上述液压促动器7a-c等进行驱动的压力油(工作油)的油冷却器9b、及在该油冷却器9b的下游侧位于冷却风P的流动方向最下游侧用于冷却发动机8的冷却水的散热器9c形成。与通常的该种施工机械的发动机冷却装置同样，配置于冷却风P的最上游侧的中间冷却器9a的大小相对于要求的冷却性能(热交换容量)如图1所示那样比油冷却器9b和散热器9c小，特别是铅直上下方向(图中上下方向)的尺寸小。
中间冷却器9a、油冷却器9b、及散热器9c都通过将内部流过作为冷却对象的液体的配管保持在大体为框体(或者也可为将2个大体平板立设在两侧构成导向构件，以下同)的构件内形成。即，中间冷却器9a具有流过燃烧用空气的配管9aA和对其进行保持的框体9aB，油冷却器9b具有流过工作油的配管9bA和对其进行保持的框体9bB，散热器9c具有流过发动机冷却水的配管9cA和对其进行保持的框体9cB。此时，如图1所示那样，中间冷却器框体9aB、油冷却器框体9bB，及散热器框体9cB沿冷却风P的流动方向基本上没有间隙地紧密配置固定，中间冷却器配管9aA、油冷却器配管9bA、及散热器框体9cA沿冷却风P的流动方向稍隔开若干间隙地配置。
壳体10位于冷却扇11的上游侧，将产生的冷却风P引导至冷却扇11的吸入侧，为由固定于热交换器9下游侧的大体箱形的前部(箱形壳体或壳体罩)10a和位于该前部10a的下游侧配置于冷却扇11的径向外周侧的大体喇叭口形的后部(扇圈)10b形成的分离型(所谓2片式)壳体。
即，如图4详细说明的那样，前部10a固定在热交换器9(详细地说为散热器9c)的冷却风P下游侧(图4中右侧)，后部10b通过安装构件42固定到设于发动机8的托架41。在分别设置于前部10a的下游侧端部近旁和后部10b的上游侧端部近旁的固定部10a0、10b0，钩挂由例如橡胶等弹性材料形成的密封构件(橡胶圈)43地进行安装，之后，由带44紧固该密封构件43的上游侧端部近旁，防止密封构件43错位或脱开。由这样的构造，尽可能地减小壳体后部10b与冷却扇11的叶片11b(后述)之间的顶端间隙c(参照图4)，提高风扇性能，并在容许属于热交换器9侧的振动系的壳体前部10a和属于发动机8侧的振动系的壳体后部10b的相对位移的状态下，对这些前部10a与后部10b之间进行密封。即，在冷却扇11与热交换器9之间产生负压，成为通过热交换器9的冷却风的形成动力，但当其间为开放空间时，负压减小，冷却效果下降，所以，设置密封构件43以防止出现这一问题。
此时，作为本实施例的最大特征，壳体前部10a的冷却风P下游侧端部10a1的内径Da(参照图4)比壳体后部10b的冷却风P上游侧端部10b1的外径Db(同)大，而且该壳体前部下游侧端部10a1和壳体后部上游侧端部10b1在冷却扇11的回转轴方向(＝辅助回转轴23的方向，即水平方向)配置在大体同一位置。另外，在密封构件43具有折皱状部43a，这样，可有效地吸收壳体前部10a和壳体后部10b的上下方向相对振动。
冷却扇11为所谓的轴流风扇，安装于辅助回转轴23。此时，在辅助回转轴23将皮带轮25固定在与皮带轮22对应的位置。在皮带轮22与皮带轮25之间卷挂皮带26。另外，冷却扇11具有固定于传递发动机曲轴8a驱动力的辅助回转轴23的凸缘11a和固定于该凸缘11a周围的多片叶片11b，由辅助回转轴23的回转驱动其回转，从而朝图1中右方向产生冷却风P(参照箭头)。
分隔构件12分别密封热交换器9与上罩13d、下罩13a、前罩13e、及后罩13f之间。
在发动机8的排出侧侧罩13c侧设置上述液压泵33，该液压泵33通过图中未示出的连接机构(联接器)连接到发动机8，由发动机8的驱动力驱动。另外，从发动机8排出的废气由消声器34消声后通过排气管(尾管)35排放到发动机室4的外部。此时，在发动机8的上部固定消声器罩36，防止从液压泵33朝发动机8侧溅油。另外，在发动机室4内的热交换器9上游侧(图1中左侧)配置发动机8的起动电流供给用蓄电池37。
在上述内容中，壳体后部10b支承在发动机侧，构成内包冷却扇的第1壳体，壳体前部10a设置在第1壳体的上游侧，支承在热交换器侧，构成将冷却风导入到第1壳体的第2壳体，密封构件43为在容许第1壳体与第2壳体的相对位移的状态下对其间进行密封的弹性密封构件。另外，密封构件43的折皱部43a构成吸收第1壳体和第2壳体的上下方向相对振动的上下振动吸收装置。
下面，说明本实施例的发动机冷却装置的动作。
当驱动发动机8时，曲轴8a的回转通过皮带轮22、皮带26、及皮带轮25传递到辅助回转轴23。这样，驱动水泵24，使散热器9的冷却水循环，并驱动冷却扇11使其回转。由该冷却扇11的回转，从吸入口16将罩13外的空气导入至发动机室4内，形成冷却风P，从上游侧流入，依次冷却热交换器9(中间冷却器9a、油冷却器9b、及散热器9c)后，通过位于热交换器9下游侧的壳体10的内部，受到节流，然后导入至冷却扇11的吸入侧(图1中左侧)。之后，从冷却扇11吹入的冷却风P冷却位于冷却扇11下游侧的发动机8和液压泵33等，然后从排出口17、18、19放出到发动机室4的外部。
下面，说明本实施例的效果。
在以上那样构成和动作的本实施例的发动机冷却装置中，由支承于发动机8侧的壳体后部10b内包冷却扇11，并由密封构件43密封与支承于热交换器9侧的壳体前部10a之间，这样，内包冷却扇11的壳体后部10b与冷却扇11同样地属于发动机8侧的振动系，两者的相对位移变小，可减小顶端间隙c。因此，即使不如现有构造那样使冷却扇侧的壳体为回转壳体或设置分隔壁，也可提高风扇效率。另外，通过如上述那样使壳体前部10a的冷却风P下游侧端部10a1的内径Da比壳体后部10b的冷却风P上游侧端部10b1的外径Db大，即使壳体后部上游侧端部10b1非常接近壳体前部下游侧端部10a1，也不干涉。因此，利用这一点，将壳体后部上游侧端部10b1和壳体前部下游侧端部10a1配置在在冷却扇11的回转轴(辅助回转轴23)方向上的大体同一位置。
这样，与轴向长度大的回转壳体的大部分处于第2壳体(在本实施例中与壳体前部10a相当)下游侧端部的位置的反热交换器侧(发动机侧)的现有构造相比，可减小壳体前部10a与壳体后部10b的水平方向的距离，使冷却扇11与热交换器9接近。
因此，由于可减小配置于发动机室4内的热交换器9、壳体10a、10b、冷却扇11、发动机8等各机器的设置所需空间，所以，也可应用于罩13内的空间受到限定的小型施工机械。即，在小型施工机械也可将内包冷却扇11的壳体后部10b配置在与冷却扇11相同的发动机8侧的振动系上，减小两者的顶端间隙c，提高风扇效率。
另外，由上述那样的构成使壳体前部10a和壳体后部10b在风扇回转轴方向(水平方向)比较靠近地配置，但为了防止属于相互不同的振动系的壳体前部10a和壳体后部10b干涉，最好有效地吸收其上下方向相对振动。因此，在本实施例中，通过在密封构件43设置作为上下振动吸收装置的折皱部43a，可有效地吸收其上下方向相对振动，确实防止干涉。
在上述实施例中，将壳体后部上游侧端部10b1和壳体前部下游侧端部10a1配置在冷却扇11的车辆回转轴23方向的大体同一位置上，但不限于此，也可如图5所示那样将壳体后部上游侧端部10b1配置在至少壳体前部下游侧端部10a1的热交换器9侧。这样，通过将壳体后部上游侧端部10b1钻入配置到壳体前部下游侧端部10a1的内部，可减小壳体前部10a与壳体后部10b在冷却扇回转轴方向的距离，使冷却扇11与热交换器9进一步接近。
在以上说明的例子中，将本发明应用于配置中间冷却器9a、油冷却器9b、及散热器9c作为热交换器9的发动机冷却装置，但不限于此，也可应用于仅配置中间冷却器和散热器作为热交换器的场合。另外，热交换器不限于这3种，例如也可根据需要一起配置驾驶室3的空调用的冷凝器，由冷却风冷却。
另外，以上说明了将本发明应用于液压挖掘机的发动机室的例子，但不限于此，也可应用于起重机、自行式破碎机、轮式装载机等其它施工机械的发动机室。这些场合当然也可获得同样的效果。
产业上利用的可能性按照本发明，可减小第1壳体与第2壳体在冷却扇回转轴方向(水平方向)的距离，使冷却扇与热交换器接近，所以，可减小配置于发动机室内的各机器的设置必要空间。因此，即使在限定罩内空间的小型施工机械中，也可将内包冷却扇的第1壳体配置在与冷却扇相同的发动机侧的振动系，减小两者的顶端间隙，提高风扇效率。
权利要求
1.一种施工机械的发动机冷却装置，具有至少1个热交换器(9)和产生冷却上述热交换器(9)的冷却风(P)的冷却扇(11)，该至少1个热交换器(9)设置在内设施工机械发动机(8)的发动机室(4)内，包含用于冷却上述发动机(8)的冷却水的散热器(9c)；其特征在于具有第1壳体(10b)、第2壳体(10a)、及弹性密封构件(43)，该第1壳体(10b)支承于上述发动机(8)侧，内包上述冷却扇(11)，该第2壳体(10a)设于该第1壳体(10b)上游侧，支承在上述热交换器(9)侧，将上述冷却风(P)导入至上述第1壳体(10b)，该弹性密封构件(43)在容许上述第1壳体(10b)与上述第2壳体(10a)的相对位移的状态下对其间进行密封，而且，上述第2壳体(10a)的上述冷却风下游侧端部(10a1)的内径(Da)比上述第1壳体(10b)的上述冷却风上游侧端部(10b1)的外径(Db)大，上述第2壳体(10a)的上述冷却风下游侧端部(10a1)和上述第1壳体(10b)的上述冷却风上游侧端部(10b1)配置在上述冷却扇(11)的回转轴向的基本同一位置。
2.如权利要求1所述的施工机械的发动机冷却装置，其特征在于上述弹性密封构件(43)具有用于吸收上述第1壳体(10b)和第2壳体(10a)的上下方向相对振动的上下振动吸收装置(43a)。
3.如权利要求1或2所述的施工机械的发动机冷却装置，其特征在于上述第1壳体(10b)的上述冷却风上游侧端部(10b1)位于至少上述第2壳体(10a)的上述冷却风下游侧端部(10a1)的上述热交换器(9)侧。
全文摘要
一种施工机械的发动机冷却装置,具有壳体后部(10b)、壳体前部(10a)、及弹性密封构件(43),该壳体后部(10b)支承于发动机(8)侧,内包冷却扇(11),该壳体前部(10a)支承在热交换器(9)侧,将冷却风(P)导入至壳体后部(10b),该弹性密封构件(43)在容许其相对位移的状态下对其进行密封,其中,壳体前部下游侧端部(10a1)的内径(Da)比壳体后部上游侧端部(10b1)的外径(Db)大,壳体前部下游侧端部(10a1)和壳体后部上游侧端部(10b1)配置在水平方向上的大体同一位置。这样,可减小在发动机室(4)内的设置空间,从而可应用到小型施工机械,提高风扇效率。
文档编号E02F9/08GK1327503SQ00802409
公开日2001年12月19日 申请日期2000年10月16日 优先权日1999年10月26日
发明者中山好, 园田淳, 川崎浩二 申请人:日立建机株式会社