(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0012】
図1は一実施形態による小旋回型ショベルの側面図である。以下、本明細書において、小旋回型ショベルを単に「ショベル」と称することもある。ショベルの下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載される。上部旋回体3にはブーム4が取り付けられる。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット6が取り付けられる。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット等が用いられてもよい。
【0013】
ブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。
【0014】
上部旋回体3にはキャビン10が設けられ、且つエンジン11等の動力源が搭載される。キャビン10内には、運転席やショベルに操作に必要な各種操作装置、及びショベルの駆動を制御するコントローラが設置される。
【0015】
図1において、アーム5に搭載されたバケットシリンダ9のピストン9aが、クローラの設置面と同一の高さの面に設置された場合に、燃料タンク24に搭載されたハンドレール70の最上部Th1が、ショベルの中で最も高い位置になる。すなわち、ハンドレール70の最上部Th1は、ハンドレール60の最上部Th2、キャビンの最上部Tc、ブーム4に搭載されたアームシリンダ8への配管Taよりも高い。
【0016】
また、後述のようにハンドレール70を回動させると、ハンドレール70の最上部Th1は、ハンドレール60の最上部Th2、キャビンの最上部Tc、ブーム4に搭載されたアームシリンダ8への配管Taのいずれかよりも低くなる。
【0017】
また、燃料タンク24の上面は、マフラーカバー90よりも高い。
【0018】
図2は、
図1に示すショベルを上から見た平面図である。上部旋回体3の中央付近にブーム4が回動可能に支持される。キャビン10は、上部旋回体3の前側でブーム4の左側に設置される。上部旋回体3の前側でブーム4の右側には尿素水タンク(後述する)をカバーする尿素水タンクカバー22が取り付けられる。尿素水タンクカバー22の後方に、燃料タンク24と作動油タンク26が配置される。燃料タンク24が外側に配置され、作動油タンク26は燃料タンク24の内側に配置される。
【0019】
尿素水タンクカバー22の上面及び作動油タンク26の上面は、メンテナンス時等に作業者が乗る通路として使用される。一方、燃料タンク24の上面は、後述のように作動油タンク26の上面より高い位置にあり、作業者が乗る通路としては使用されない。
【0020】
上部旋回体3の外周部分で、尿素水タンクカバー22から燃料タンク24にかけて、ハンドレール60が取り付けられている。ハンドレール60は作業者が上部旋回体3の上に登る際に転落しないように保護するためのレールである。ハンドレール60の上端は燃料タンク24の端部まで延在する。ハンドレール60が終端した位置からは、ハンドレール60の延長方向にハンドレール70が延在する。ハンドレール70は燃料タンク24の上面に取り付けられており、燃料タンク24の上面の角に沿って内側に向けて屈曲している。ハンドレール70は、作動油タンク26の上面に作業者が乗ったときに、作業者が掴まることのできるような位置に設けられる。
【0021】
燃料タンク24及び作動油タンク26の後方には、後述する排ガス処理装置を覆うマフラーカバー90が設けられる。マフラーカバー90の燃料タンク24に近い部分には、排ガス処理装置から延出する排気筒(マフラー)92が突出している。
【0022】
尿素水タンクカバー22、燃料タンク24、作動油タンク26、ハンドレール60、ハンドレール70、及びマフラーカバー90は、上部旋回体3の右側に配置されている。
【0023】
上部旋回体3の中央には、上述のようにブーム4が回動可能に取り付けられる。上部旋回体3の後部の形状は、ショベルの旋回半径で規制されており、旋回半径の円弧形状である。上部旋回体3の後部の中央には、カウンタウェイト28が配置される。そして、カウンタウェイト28とブーム4との間のスペースに、エンジン11が配置され固定されている。
図1及び
図2では、エンジン11の上部を覆うエンジンフード30があるため、エンジン11は現れていない。
【0024】
エンジンフード30の前側には、エンジンフード30を開けてエンジン11のメンテナンス作業を行なう際に操作者が乗る通路32が設けられる。また、通路32の前側には、通路32より低い位置に作業用足場34が設けられる。作業用足場34は作動油タンク26の横に配置された旋回モータを覆うように設けられており、旋回モータカバーとしても機能する。作業者は、上段の通路32に登るときに、まず低い方の作業用足場34に乗ってから、高いほうの通路32登る。このとき、作業者は上述のハンドレール70の端部の垂直方向に延在する部分に手をかけることで、作業用足場34から通路32まで容易に登ることができる。
【0025】
次に、上部旋回体3における各構成部品の配置について、
図3及び
図4を参照しながらさらに詳しく説明する。
図3は上部旋回体3の内部を示す平面図である。
図4は上部旋回体3の内部をショベルの後方から見た後方側面図である。なお、
図3は、尿素水タンクカバー22、マフラーカバー90、エンジンフード30等のカバー類が全て取り外された状態で、内部を簡略化して示している。また、
図4は、上部旋回体の後部に配置されたカウンタウェイト28が取り外された状態で、構成部品を簡略化して示している。
【0026】
図3に示すように、上部旋回体3の旋回フレーム3a上で前部の右側に、尿素水タンク36が配置され、その後方に燃料タンク24及び作動油タンク26が配置される。尿素水タンク36の後方で、作動油タンク26の前方に、尿素水を後述の排ガス処理装置に供給するための尿素水ポンプ38が配置される。
【0027】
エンジン11は、上部旋回体3の後部の中央に配置される。エンジン11のファンが設けられた側(エンジン11の左側)に、エンジン用冷却器40及びインタクーラ42が配置される。インタクーラ42のさらに外側に、エンジン11に供給する空気を濾過するためのエアフィルタ44が配置される。このように、エンジン11の左側にはエンジン11に付随する様々な機器が配置されており、排ガス処理装置のような大きな機器を配置するスペースを確保するのは難しい。
【0028】
そこで、本実施形態では、排ガス処理装置50はエンジン11の右側のポンプ室150(
図4参照)の上方に配置されている。ただし、排ガス処理装置50は比較的大きな装置であるため、その長手方向軸が上部旋回体3の前後方向に対して傾斜するように、斜めに配置されている。このように、排ガス処理装置50を斜めに配置することにより、排ガス処理装置50全体を、ポンプ室150の上方において、上部旋回体3の旋回半径内に収容することができる。
【0029】
また、排ガス処理装置50をポンプ室150の上方に配置することで、排ガス処理装置50をエンジン11に対して比較的低い位置に配置することができる。このため、排ガス処理装置50から上方に延出する排気筒(マフラー)92を、小旋回型ショベルに求められる所定の高さより低くすることができる。
【0030】
ここで、排ガス処理装置50について簡単に説明する。本実施形態では、エンジン11としてディーゼルエンジンが用いられており、排ガス規制をクリアするために排ガス処理装置50を設ける必要がある。排ガス処理装置50は、エンジン11の排気系に設置され、エンジンの排ガスを処理して排ガス規制をクリアした排ガスに変換する。
【0031】
排ガス処理装置50は、第1排気処理部(パーティクルフィルタ)50−1と第2排ガス処理部(触媒還元装置)50−2とを有しており、第1排ガス処理部50−1の上方に第2排ガス処理部50−2が配置されている。排気筒(マフラー)92は、上方の第2排ガス処理部50−2の上部から延出している。
【0032】
エンジン11から排出された排ガスは、まず、第1排気処理部50−1に供給される。第1排気処理部50−1において、排ガス中の微粒子がフィルタ装置で捕集される。そして、微粒子が取り除かれた排ガスは、NOx還元触媒が設けられた第2排気処理部50−2に供給される。第2排気処理部50−2において、排ガス中の窒素酸化物(NOx)は、NOx還元触媒により還元される。このようにして浄化された排ガスが、排ガス処理装置50の排気筒(マフラー)92から大気に放出される。
【0033】
上述の第2排気処理部は触媒還元装置であり、液体還元剤として尿素水(尿素水溶液)を用いて、NOxを連続的に還元する。第2排気処理部に供給される尿素水は、上述の尿素水タンク36に貯留されており、尿素水ポンプ38によって排ガス処理装置50の第2排気処理部に圧送される。
【0034】
上述のように、排ガス処理装置50はポンプ室150の上方に配置される。排ガス処理装置50をポンプ室150の上方に配置するために、排ガス処理装置50が搭載されるハウスフレーム100が上部旋回体3の旋回フレーム3a上に形成される。
【0035】
図4に示すように、ハウスフレーム100はフレームの脚部材である3本の垂直フレーム100−1,100−2,100−3を有する。垂直フレーム100−1,100−2,100−3に支持された横フレーム100−4の上に、排ガス処理装置50が搭載される。
【0036】
3本の垂直フレーム100−1,100−2,100−3のうち、2本の垂直フレーム100−1,100−2は、エンジン11を搭載するためのエンジンマウント102が固定されたエンジン支持部材104を介して上部旋回体3の旋回フレーム3aに固定される。具体的には、旋回フレーム3aに固定されたエンジン支持部材104の上端とエンジンマウント102との間に支持プレート106が固定され、支持プレート106に垂直フレーム100−1が固定される。したがって、垂直フレーム100−1は、支持プレート106から上方に延在している。垂直フレーム100−2も同様に支持プレート106(図には示されない)に固定され、支持プレート106から上方に延在している。一方、垂直フレーム100−3は、上部旋回体3の旋回フレーム3aに直接固定される。
【0037】
このように、エンジン11を搭載するためのエンジン支持部材104を、排ガス処理装置50を搭載するためのハウスフレーム100の垂直フレーム100−1,100−2の一部として使用することで、旋回フレーム3a上で占めるフレームの固定部分の面積を減少することができる。これにより、狭い旋回フレーム3a上により多くの機器を搭載することができるようになる。
【0038】
また、排ガス処理装置50を搭載するためのハウスフレーム100には、ポンプ室150内に配置される機器が取り付けられる。例えば、燃料タンク24からエンジン11に供給される燃料をポンプから吐出された後に濾過するメインフィルタは、ハウスフレーム100の横フレーム104に取り付けられる。また、燃料をポンプへ吸い込む前に濾過するプレフィルタ54は、2本の垂直フレーム100−2,100−3を連結する連結部材に取り付けられている。作動油を濾過するオイルフィルタ58は、ハウスフレームの垂直フレーム100−3に取り付けられる。また、エンジン11により駆動される作動油ポンプ56は、エンジン11の一端に固定される。このように、排ガス処理装置50を搭載するためのハウスフレーム100は、ポンプ室150内に配置される様々な機器を固定するためにも用いられる。また、排ガス処理装置50は必ずしも設ける必要はない。
【0039】
また、横フレーム100−4は、排ガス処理装置50と同様に、その長手方向軸が上部旋回体3の前後方向に対して傾斜するように、斜めに配置されている。横フレーム100−4の長手方向の側面は、カウンタウェイト28の両面側に設けられているサイドカバーに対し正対している。これにより、作業者がサイドカバーを開けたとき、ハウスフレーム100に取り付けられたフィルタ等のメンテナンス作業が容易になる。
【0040】
次に、
図5を参照しながら、上述の燃料タンク24及び作動油ポンプ26の配置及び構成について説明する。
図5は上部旋回体において燃料タンク24及び作動油タンク26が搭載された部分の斜視図である。
【0041】
図5に示ように、燃料タンク24及び作動油タンク26は、上部旋回体3の前後方向のほぼ中央の右側に並んで配置される。燃料タンク24は外側で、作動油タンク26は内側となっている。燃料タンク24及び作動油タンク26の後方には、上述の排ガス処理装置50が斜めに配置されているが、マフラーカバー90で覆われており、
図5には示されていない。ただし、排ガス処理装置50から延出する排気筒(マフラー)92は、マフラーカバー90を貫通して上方に延出している。
【0042】
マフラーカバー90の横には、エンジンフード30が設けられている。エンジンフード30はエンジン11を覆うカバーである。エンジン11のメンテナンス作業を行なうときには、作業者はエンジンフード30を開いてその中のエンジン11にアクセスすることができる。
【0043】
ここで、本実施形態では、作動油タンク26の上面は、作業者が乗ることのできる通路として使用できるように構成されている。一方、作動油タンク26の外側に配置された燃料タンク24の上面は、作動油タンク26の上面より高い位置にある。すなわち、燃料タンク24は、作動油タンク26より高さが高い形状に形成されている。したがって、燃料タンク24は、高さが高くなった分だけ、燃料をたくさん貯留することができる。
【0044】
なお、燃料タンク24に燃料を補給するときは、作業者は作動油タンク26の上面に登り、燃料タンク24の上面に設けられた給油口24aから燃料を注入する。給油口24aは約90度に屈曲したハンドレール70の内側になる位置に設けられる。したがって、給油中の作業者は、燃料タンク24の上面に取り付けられたハンドレール70に掴まって体を支えることができる。
【0045】
通常、ハンドレール70のような手摺りは、通路から所定の高さとなるように規定されている。本実施形態の場合、通路は作動油タンク26の上面であるから、ハンドレール70の高さは、作動油タンク26の上面から所定の高さであればよい。したがって、ハンドレール70の自体の高さは、所定の高さから、作動油タンク26の上面から燃料タンク24の上面までの高さを引いた高さであればよい。すなわち、本実施形態では、ハンドレール70自体の高さを、燃料タンク24を高くした分だけ低くすることができる。また、作業用足場34からハンドレールまでの高さも十分に確保できる。
【0046】
ハンドレール70が低い構造でよいので、ハンドレール70の取り付け部に加わる力(モーメント)も小さくなり、ハンドレール70自体の強度を従来のハンドレールに求められる強度より弱くすることができる。これにより、ハンドレール70を従来のハンドレールほど頑丈な構造とする必要がない。また、ハンドレール70が低い構造であるため、ハンドレール70を燃料タンク24に取り付けた部分に加わる力(モーメント)も小さくなる。このため、ハンドレール70の取り付け部も、従来のハンドレールの取り付け構造ほど頑丈な構造とする必要が無い。
【0047】
ここで、ハンドレール72は、燃料タンク24の後方においてマフラーカバー90から上方に延出した排気筒(マフラー)92と燃料タンク24との間に延在する。すなわち、排気筒(マフラー)92は、屈曲したハンドレール70の外側に配置されている。これにより、燃料タンク24の近傍で作業をする作業者が、エンジン排気で熱くなっている排気筒(マフラー)92に誤って触れないように作業者を保護することができる。
【0048】
また、ハンドレール70は燃料タンク24の上面の外側の角部に沿って約90度に屈曲しており、燃料タンク24の内側の角部付近において垂直方向に延在する垂直部(
図6に示す垂直部74b−2に相当)を有している。作業用足場34として機能する旋回モータカバーに乗って作業する作業者は、ハンドレールの垂直部を掴んで体を支えることがきる。
【0049】
以上のように、本実施形態では、作動油タンク26を燃料タンク24より内側に配置して、燃料タンク24の上面を作動油タンク26の上面より高くしたことで、作業者用の通路を作動油タンク26の上面として確保しながら、燃料タンク24を大きくして燃料をより多く貯蔵することができる。これに加え、ハンドレール70自体及びその取り付け部分を、従来のハンドレールに求められる剛性よりも小さな剛性の構造とすることができる。
【0050】
次に、
図6乃至
図8を参照しながら、本実施形態によるハンドレールについてさらに説明する。
図6は本実施形態によるハンドレールの斜視図である。
図7は本実施形態によるハンドレールの側面図である。
図8は本実施形態によるハンドレールが倒された状態を示す斜視図である。なお、
図6乃至
図8に示すハンドレール72は、
図5に示すハンドレール70と形状が僅かに異なるが、ハンドレール72はハンドレール70と同等なものであるとして説明する。
【0051】
図6に示すように、ハンドレール72は、パイプ材を曲げて作成されたレールパイプ部材74と、2本の取り付け部76とを有している。レールパイプ部材74は水平部74aと2つの垂直部74b−1,74b−2とを有している。燃料タンク24の上面の角部に沿うように、水平部74aはほぼ直角に曲げられている。また、2本の取り付け部76の間に、水平部74aとほぼ同じ形状に曲げられた補強パイプ部材74cが設けられている。さらに、垂直方向に延在する補強パイプ部材74dが、取り付け部76の一方の上端からレールパイプ部材74の水平部74aにかけて設けられている。補強パイプ部材74cは必要に応じて設けられる。
【0052】
レールパイプ部材74には、垂直部74b−1の下端部と垂直部74b−2の下端部との2箇所のそれぞれにおいて、回動板80が設けられる。燃料タンク24の上面に固定された2本の取り付け部76の各々は、支持パイプ部材77と、支持パイプ部材77に固定された支持板78とを有している。支持パイプ部材77の断面(外径)はレールパイプ部材の断面(外径)より大きく、支持パイプ部材77は頑丈である。支持パイプ部材77は断面が円形のパイプ部材に限られず、十分な強度を有するものであれば、断面が多角形のパイプ部材や断面がH型の部材などであってもよい。
【0053】
レールパイプ部材74に取り付けられた一対の回動板80は回動軸80aにより、一対の支持板78に対してそれぞれ回動可能に取り付けられる。これにより、レールパイプ部材74は取り付け部76に対して回動可能に支持される。したがって、ハンドレール72を
図8に示すように燃料タンク24の上面に向けてほぼ90度倒すことができる。
【0054】
ショベルを運転する際には、
図6及び
図7に示すように、ハンドレール72は、垂直部74b−1,74b−2が垂直になるような位置で固定される。ハンドレール72を固定するためには、まず、回動板80に設けられたボルト固定用孔80bを、支持板78に設けられた二つのボルト固定用孔78bの一方に整列させる。支持板78に設けられた二つのボルト固定用孔78bは、回動板80を回動可能に支持する回動軸80aからそれぞれ等距離に配置されている。そして、ボルト固定用孔80bとボルト固定用孔80bとを貫通してボルトを挿入し、ボルトにナットをねじ込んで回動板80と支持板78とを締め付けて固定すればよい。
【0055】
一方、ハンドレール72を
図8に示すように倒した位置に固定するためには、まず、上述のボルトを固定用孔80bとボルト固定用孔78bとから抜き、ハンドレール72の固定を解除する。そして、ハンドレール72を、燃料タンク24の上面に向けて内側に倒す。ハンドレール72が倒されると、回動板80に設けられたボルト固定用孔80bが、支持板78に設けられた二つの固定用孔78bのもう一方に整列する。そこで、外したボルトをボルト固定用孔80bとボルト固定用孔78bとを貫通して挿入し、ボルトにナットをねじ込んで回動板80と支持板78とを締め付けて固定すればよい。
【0056】
なお、本実施形態では、回動板80に一つのボルト固定用孔80bを設け、支持板78に二つのボルト固定用孔78bを設けているが、上述の回動板80に二つのボルト固定用孔80bを設け、支持板78に一つのボルト固定用孔78bを設けてもよい。
【0057】
ハンドレール72が外側に倒れるような構成であると、ハンドレール72の上端が旋回フレームの外側に突出してしまう。この場合、旋回動作により、周辺物を損傷してしまうおそれがある。本実施形態によるハンドレール72は燃料ポンプ24の上面に向けて内側に倒すよう構成されているので、周辺物を損傷することを防止している。
【0058】
なお、
図8に示すようにハンドレール72を倒すのは、ショベルをトラックで輸送するときに、高さ制限をクリアするためであり、ショベルの運転時にはハンドレール72は
図6及び
図7に示すように垂直に起立した状態に固定される。すなわち、ハンドレール72(70)が垂直に起立した状態に固定された状態では、
図1に示すようにハンドレール72(70)がショベルの最上部となって、高さ制限をクリアできないおそれがある。そこで、ショベルの輸送時に、ハンドレール72(70)を倒すことで、ハンドレール72(70)が高さ制限を超えないようにする。
【0059】
なお、本実施形態ではハンドレール72は燃料タンク24の上面の2辺に沿った形状に屈曲されているが、必ずしも屈曲していなくてもよい。例えば、レールパイプ74の水平部74が、レールパイプ部材74のショベルの前後方向における一端(
図6の垂直部74b−1に相当する部分(燃料タンク24の外縁付近に配置されている))から、作業用足場34に近い方の他端(
図6の垂直部74b−2に相当)に向けて直線的に延在するような形状としてもよい。