(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1は、本発明の実施例に係るショベル(掘削機)の左側面図であり、
図2はショベルの右側面図である。
図1及び
図2に示すように、ショベルは、下部走行体1、上部旋回体2、キャブ3、ブーム4、アーム5、及びバケット6を有する。
図3は上部旋回体2の上面図であり、上部旋回体2の内部構成を概略的に示す。
【0011】
本明細書では、上部旋回体2の中央から見てブーム4が存在する方向を前方(+X方向)とし、その反対方向を後方(−X方向)とする。また、ブーム4から見てキャブ3が存在する方向を左方(−Y方向)とし、その反対方向を右方(+Y方向)とする。+Z方向は鉛直上方を示し、−Z方向は鉛直下方を示す。
【0012】
上部旋回体2は、旋回機構(図示せず。)を介して下部走行体1上に旋回可能に搭載されている。上部旋回体2の左前部にはキャブ3が設けられている。上部旋回体2の前部中央にはブーム4の一端が回動可能に取り付けられている。アーム5は、ブーム4の先端部に回動可能に取り付けられている。エンドアタッチメントとしてのバケット6は、アーム5の先端部に回動可能に取り付けられている。ブーム4、アーム5、及びバケット6は掘削アタッチメントを構成している。
【0013】
図3に示すように、上部旋回体2の後部には、一点鎖線で示すように、エンジンルーム7が形成されている。エンジンルーム7内にはディーゼルエンジン8が設置されている。ディーゼルエンジン8の左側(−Y側)には、選択触媒還元(SCR)システム110が配置されている。SCRシステム110は排ガス処理装置10を含む。SCRシステム110の下側(−Z側)には、油圧ポンプ14が配置されている。ディーゼルエンジン8には冷却ファン12が設けられている。冷却ファン12の右側(+Y側)には、ラジエータを含む熱交換器ユニット13が設置されている。
【0014】
熱交換器ユニット13の前側(+X側)には、エアフィルタを含むエアクリーナ63が配置されている。エアクリーナ63は吸気管64を介してディーゼルエンジン8に接続されている。エアクリーナ63で濾過された空気は吸気管64を通じてディーゼルエンジン8に供給される。
【0015】
ディーゼルエンジン8には排ガスを放出するための排気管9が接続されている。排気管9の下流側の端部には排ガス処理装置10が設置されている。本実施例では、排ガス処理装置10は、液体還元剤としての尿素水を用いた尿素選択還元型のNOx処理装置である。
【0016】
キャブ3は上部旋回体2の左前部に配置されている。キャブ3の後側(−X側)には、油圧システムで用いられる作動油を貯蔵する作動油タンク120が配置されている。作動油タンク120の後側(−X側)には排ガス処理装置10が配置されている。
【0017】
エンジンルーム7の前側(+X側)には、軽油等の燃料を貯蔵する燃料タンク19が配置されている。燃料タンク19に貯蔵された燃料は、燃料供給配管(図示せず)を介してディーゼルエンジン8に供給される。
【0018】
燃料タンク19の前側(+X側)には、排ガス処理装置10が使用する尿素水を貯蔵する尿素水タンク20が配置されている。尿素水タンク20に貯蔵された尿素水は、尿素水供給ライン69の途中に設けられた尿素水ポンプ70により排ガス処理装置10に供給される。尿素水タンク20の前側(+X側)には、ショベルの整備・点検に必要な工具等が収容される空間21が形成されている。
【0019】
ブーム4は、上部旋回体2の旋回フレーム2aの前側中央部に強固に固定されたブーム支持ブラケット17に回動可能に支持されている。具体的には、ブーム4は、ブーム支持ブラケット17の右側ブラケット17Rと左側ブラケット17Lとの間に挟まれた状態で、右側ブラケット17R、ブーム4、左側ブラケット17Lを貫通するブームフートピン100によって支持されている。
【0020】
旋回フレーム2aの左側(−Y側)にはキャットウォークCLが取り付けられている。旋回フレーム2aの右側(+Y側)にはキャットウォークCR及び昇降装置50が取り付けられている。
【0021】
キャットウォークCL、CRは、作業者が通行可能な通路である。本実施例では、旋回フレーム2aに取り外し可能に取り付けられている。キャットウォークCLは、旋回フレーム2aの前後方向の全長に沿って延びる一部材として構成されている。キャットウォークCRは、昇降装置50の前側(+X側)に配置された前側キャットウォークCR1と昇降装置50の後側(−X側)に配置された後側キャットウォークCR2とを含む。
【0022】
昇降装置50は、上部旋回体2の昇降に用いられる装置であり、階段、梯子等を含む。本実施例では、昇降装置50は、上部旋回体2に取り外し可能に取り付けられる梯子である。
【0023】
次に、
図4を参照し、排ガス処理装置10を詳細に説明する。
図4は、排ガス処理装置10の構成例を示す図である。本実施例では、排ガス処理装置10はディーゼルエンジン8から排出される排ガスを浄化する。ディーゼルエンジン8は、エンジンコントロールモジュール(ECM)60により制御される。
【0024】
ディーゼルエンジン8から排出される排ガスは、ターボチャージャ61を通じて排気管9に流れる。そして、排ガスは、排気管9から排ガス処理装置10に流入する。排ガスは、排ガス処理装置10で浄化された後、大気中に排出される。
【0025】
エアクリーナ63を通じて吸気管64内に導入された空気は、ターボチャージャ61と、熱交換器ユニット13に含まれるインタークーラ65とを通過してディーゼルエンジン8に供給される。
【0026】
排気管9には、排ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)66と、排ガス中のNOxを還元除去する選択還元触媒67とが直列に設けられている。ディーゼルパティキュレートフィルタ66の他に、ディーゼル酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)が設けられていてもよい。選択還元触媒67は、尿素水の供給を受けて排ガス中のNOxを連続的に還元することでNOxを除去する。
【0027】
排気管9における選択還元触媒67の上流側には、選択還元触媒67に尿素水を供給するための尿素水噴射弁68が設けられている。尿素水噴射弁68は、尿素水供給ライン69を介して尿素水タンク20に接続されている。
【0028】
尿素水供給ライン69には尿素水ポンプ70が設けられている。尿素水タンク20と尿素水ポンプ70との間にはフィルタ71が設けられている。尿素水タンク20内に貯蔵された尿素水は、尿素水ポンプ70により尿素水噴射弁68に供給される。そして、尿素水は、尿素水噴射弁68から排気管9における選択還元触媒67の上流位置に噴射される。
【0029】
尿素水噴射弁68から噴射された尿素水は、選択還元触媒67に供給される。尿素水が選択還元触媒67内において加水分解されるとアンモニアが生成される。生成されたアンモニアは選択還元触媒67内で排ガスに含まれるNOxを還元する。これによりディーゼルエンジン8から排出された排ガスが浄化される。
【0030】
NOxセンサ72は、尿素水噴射弁68の上流側に設置されている。NOxセンサ73は、選択還元触媒67の下流側に設置されている。NOxセンサ72、73は、各々の設置位置で排ガスに含まれるNOxの濃度を検出する。尿素水タンク20には尿素水残量センサ74が取り付けられている。尿素水残量センサ74は、尿素水タンク20内の尿素水の残量を検出する。NOxセンサ72、73、尿素水残量センサ74、尿素水噴射弁68、及び尿素水ポンプ70は、排ガスコントローラ75に接続されている。
【0031】
排ガスコントローラ75は、NOxセンサ72、73で検出されたNOx濃度に基づき、尿素水噴射弁68及び尿素水ポンプ70を制御して適正量の尿素水が噴射されるようにする。排ガスコントローラ75は、尿素水残量センサ74から出力される尿素水の残量に基づき、尿素水タンク20の全容積に対する尿素水の残量の割合を算出する。排ガスコントローラ75は、通信手段によりディーゼルエンジン8の制御を行うECM60に接続されている。ECM60は通信手段によりショベルコントローラ76に接続されている。排ガスコントローラ75が有している排ガス処理装置10の各種情報は、ショベルコントローラ76も共有し得る。ECM60、排ガスコントローラ75、ショベルコントローラ76の各々は、CPU、RAM、ROM、入出力ポート、記憶装置等を含む。ショベルコントローラ76には、モニター77(表示装置)が接続されている。モニター77には、警告、運転条件表示等の情報やデータが表示される。
【0032】
排ガス処理装置10は、尿素水タンク20及び尿素水供給ライン69の凍結を防止する凍結防止機構を有する。本実施例では、凍結防止機構は、配管80を通過するディーゼルエンジン8のエンジン冷却水を利用する。具体的には、ディーゼルエンジン8を冷却した直後のエンジン冷却水は、比較的高い温度を維持しながら配管80の第1部分80aを通って第2部分80bに至る。第2部分80bは尿素水タンク20の外面に接する配管80の一部である。エンジン冷却水は、第2部分80bを流れるときに、尿素水タンク20及びその内部にある尿素水に熱を供給する。その後、エンジン冷却水は、尿素水供給ライン69に沿うように設置された配管80の第3部分80cを流れるときに、尿素水供給ライン69及びその内部にある尿素水に熱を供給する。その後、熱を放出して比較的低い温度となったエンジン冷却水は、配管80の第4部分80dを通って熱交換器ユニット13(
図3参照。)に至る。このようにして、凍結防止機構は、エンジン冷却水を利用して尿素水タンク20及び尿素水供給ライン69に熱を供給し、尿素水タンク20及び尿素水供給ライン69の凍結を防止する。
【0033】
次に、
図5〜
図7を参照し、燃料タンク19、右前部カバー40、及び昇降装置50の配置について説明する。
図5は、上部旋回体2の右前部の側面図であり、尿素水タンク20を覆う右前部カバー40の内部が透視図で示されている。
図6は右斜め前から見たショベルの斜視図であり、
図7は右斜め後ろから見たショベルの斜視図である。
図5〜
図7では、掘削アタッチメントの図示が省略されている。
【0034】
本発明の実施例に係るショベルでは、作業者は、ブーム4を整備・点検する際に、ブームフートピン100を引き抜いて、ブーム4をブーム支持ブラケット17から取り外す必要がある。しかしながら、左側ブラケット17Lの左側(−Y側)にはキャブ3が配置されている。そのため、ブームフートピン100を左側に引き抜くことはできない。従って、ブームフートピン100を右側(+Y側)、すなわち、燃料タンク19及び尿素水タンク20が配置されている側に引き抜く必要がある。そのため、ブームフートピン100の右側(+Y側)の延長線上に作業空間19Sが確保される必要がある。
【0035】
このため、本実施例では、
図5の一点鎖線で示すように、右前部カバー40は、ブームフートピン100より前側(+X側)に位置するように配置されている。これにより、作業者がブームフートピン100をブーム支持ブラケット17から引き抜く際に、右前部カバー40が邪魔になることはない。
【0036】
右前部カバー40は、上部旋回体2の右前部を覆うカバーである。右前部カバー40は、人が乗っても変形しないように頑丈な鋼板で形成されている。右前部カバー40は、尿素水タンク20を覆う。右前部カバー40内では、尿素水タンク20の前側(+X側)に空間21が形成されている。空間21には、例えば、ペール缶、給脂装置130(例えばグリスガン)、給油ポンプ140等が収納される。
【0037】
右前部カバー40は、
図6に示すように、尿素水タンクカバー41及び工具箱カバー42を含む。尿素水タンクカバー41及び工具箱カバー42は何れも開閉可能な蓋である。好適には施錠可能に構成される。
【0038】
尿素水タンクカバー41は、尿素水を尿素水タンク20に補給するときに開かれる蓋であり、給液口22に対向する位置に設けられている。
【0039】
工具箱カバー42は、空間21に収容されている給脂装置130、給油ポンプ140等にアクセスする際に開かれる蓋である。
【0040】
燃料タンク19は、
図5に示すように、燃料タンク19の上面19a−1がブームフートピン100より低い位置となるように構成されている。すなわち、燃料タンク19の上面19a−1は、ブームフートピン100の右側(+Y側)の延長線上にある、ブームフートピン100を抜き差しするための作業空間19Sの下に配置されている。これにより、ブームフートピン100をブーム支持ブラケット17から引き抜く際に、燃料タンク19が邪魔になることはない。
【0041】
このような燃料タンク19の構成により、尿素水タンクカバー41の上面は、燃料タンク19の上面19a−1よりも高くなるように構成されている。すなわち、開閉可能な尿素水タンクカバー41を尿素水タンク20の真上に設置することが可能となっている。尿素水タンクカバー41のところでブームフートピン100を抜き差しするための作業空間を形成する必要がないためである。
【0042】
ブーム支持ブラケット17の右側ブラケット17Rには、ブームフートピン100の回転を防止するための機構として、回り止め102と突起104が設けられている。回り止め102はブームフートピン100に対して溶接で結合されている金属板である。突起104は、右側ブラケット17Rから右側(+Y側)に突出する部材であり、右側ブラケット17Rに対して固定されている。そして、回り止め102は締結部材を用いて突起104に固定されている。
【0043】
ブームフートピン100をブーム支持ブラケット17から取り外す際、作業者は、回り止め102を突起104に固定している締結部材を取り外す。そして、ブームフートピン100を右側(+Y側)に僅かに引き抜く。回り止め102を回転させたときに回り止め102が突起104と干渉しないようにするためである。その後、作業者は、ブームフートピン100と回り止め102とを共に回転させる。ブームフートピン100を右側(+Y側)に更に引き抜く際に回り止め102が燃料タンク19と干渉しないようにするためである。その後、作業者は、ブームフートピン100を更に右側(+Y側)に引き抜くことで、ブームフートピン100をブーム支持ブラケット17から完全に取り外すことができる。
【0044】
このように、燃料タンク19の上面19a−1は、ブームフートピン100より低い位置にある。ブームフートピン100をブーム支持ブラケット17から引き抜く際に、燃料タンク19が邪魔にならないようにするためである。
【0045】
本実施例では、燃料タンク19は、ブームフートピン100より後側(−X側)において、ブームフートピン100より高い位置にある上面19a−2を有する。すなわち、2段階の高さを有する。但し、燃料タンク19は、ブームフートピン100より低い位置にある1段階の上面を有していてもよい。
【0046】
燃料タンク19には、燃料を注ぎ込むためのフィラー19b(注ぎ口)が設けられている。本実施例では、燃料タンク19の上面が2段になっているので、フィラー19bは、高い方の上面19a−2に設けられている。そして、上面19a−1と上面19a−2との間の段差面19cには、燃料ゲージ19dが設けられている。燃料ゲージ19dをこの位置に設けることで、作業者は、燃料タンク19に燃料を注入する際に、燃料タンク19が燃料で満たされたことを目視で確認できる。また、
図5に示すように、フィラー19bがブームフートピン100とは異なる位置に配置されているので、ブームフートピン100の抜き差し作業時にフィラー19bが邪魔になることはない。
【0047】
昇降装置50は、上部旋回体2の昇降を可能にする装置である。昇降装置50は、上部旋回体2の幅方向の側面に、上部旋回体2の前後方向で尿素水タンク20よりも後方に取り付けられている。本実施例では、昇降装置50は、上部旋回体2の幅方向(Y軸方向)の右側(+Y側)の側面に、上部旋回体2の前後方向(X軸方向)で尿素水タンク20よりも後側(−X側)に取り付けられている。
【0048】
本実施例では、昇降装置50は、ガードレール51及びガードレール52を含む梯子である。ガードレール51及びガードレール52は、例えば、金属パイプで構成されている。ガードレール51及びガードレール52は、縦方向(Z軸方向)に延びる別個独立の部材である。すなわち、別々に着脱が可能である。但し、ガードレール51及びガードレール52は一体的に形成されていてもよい。
【0049】
ガードレール51及びガードレール52はそれぞれ、上部旋回体2に搭載された別々の部材に取り付けられている。具体的には、ガードレール51の端部は、フランジ部51aを介して燃料タンク19の上面19a−2に取り付けられている。ガードレール51の別の端部は、フランジ部51bを介して燃料タンク19の右側面(+Y側面)に取り付けられている。ガードレール52の端部は、フランジ部52aを介して右前部カバー40の上面(+Z側面)に取り付けられている。ガードレール52の別の端部は、フランジ部52bを介して右前部カバー40の右側面(+Y側面)に取り付けられている。フランジ部51a、51b、52a、52bは、例えば、ボルトを用いて取付対象の部材に締結される。溶接等の他の方法で取り付けられていてもよい。フランジ部51b、52bを介した取り付けは省略されてもよい。
【0050】
このように、梯子を構成するガードレール51及びガードレール52は、別個独立の部材として形成され、それぞれが固有振動数の異なる別々の部材に一対一で取り付けられている。そのため、一体的に形成されたガードレール51及びガードレール52を含む梯子が固有振動数の異なる複数の部材に同時に取り付けられる場合に比べ、振動による悪影響を受け難い。但し、昇降装置50としての梯子は、一体的に形成されたガードレール51及びガードレール52を含む梯子が固有振動数の異なる複数の部材に同時に取り付けられる構成であってもよい。例えば、一体的に形成されたガードレール51及びガードレール52を含む梯子の少なくとも1つの端部が燃料タンク19に取り付けられ、少なくとも1つの別の端部が右前部カバー40に取り付けられてもよい。或いは、ガードレール51とガードレール52が一体的に形成されているか別個独立の部材として形成されているかにかかわらず、昇降装置50としての梯子は、燃料タンク19のみに取り付けられていてもよい。
【0051】
昇降装置50としての梯子は、1又は複数のステップ部を含む。ステップ部は、作業者がガードレール51及びガードレール52を握りながら上部旋回体2を昇降する際に足を載せる部材である。本実施例では、ガードレール51は、ステップ部51c及びステップ部51dを一体的に含む。そのため、ガードレール51は、ステップ部51c及びステップ部51dと共に着脱され得る。具体的には、ガードレール51は、側面視でアルファベットの小文字hに似た形状を有するように構成されている。そして、金属パイプの下端に板状のステップ部51cが接合され、金属パイプのうちの水平に延びる部分に板状のステップ部51dが接合されている。本実施例では、ステップ部51c、51dは、溶接によって金属パイプに接合されている。
【0052】
ステップ部51cは、旋回フレーム2aに取り付けられている。本実施例では、ステップ部51cは、最下段のステップ部として、キャットウォークCRとほぼ同じ高さとなるように、旋回フレーム2aに取り付けられている。ステップ部51cは、例えば、ボルトを用いて旋回フレーム2aに締結される。溶接等の他の方法で取り付けられていてもよい。
【0053】
上部旋回体2の左右方向(Y軸方向)におけるキャットウォークCRの幅は、
図3に示すように、ステップ部51cの幅よりも広い。そのため、キャットウォークCR上の作業者は、両手をガードレールから離した状態で作業できる。
【0054】
ステップ部51cにはグリップGPが取り付けられている。グリップGPは、作業者が下部走行体1を昇降する際に握る部材である。本実施例では、グリップGPは、ステップ部51cの両端部に溶接された2つの環状部材である。但し、グリップGPは1つであってもよく、握り易い部材であれば棒状部材等の他の形状の部材であってもよい。
【0055】
ステップ部51dは、下から2段目のステップ部として配置されている。本実施例では、ステップ部51dは、燃料タンク19の上面19a−1とステップ部51cの上面とのほぼ中間に位置するように配置されている。この場合、燃料タンク19の上面19a−1は、昇降装置50の一部を構成し、下から3段目のステップ部として機能する。
【0056】
この構成により、昇降装置50を用いて上部旋回体2を昇降する作業者は、昇降時の安全性を確保できる。具体的には、作業者は、三点支持を確保しながら上部旋回体2を昇降することで昇降時の安全性を確保できる。
【0057】
図5に示すように、上部旋回体2の前後方向(X軸方向)における尿素水タンクカバー41の幅W1は昇降装置50の幅W2よりも小さくなるように構成されている。これは、昇降装置50を尿素水タンクカバー41よりも後側(−X側)に設けたことで実現されている。昇降装置50を構成するガードレール51及びガードレール52の双方を尿素水タンクカバー41に取り付けるためには尿素水タンクカバー41の幅を昇降装置50の幅より大きくしなければならないためである。この構成により、尿素水タンクカバー41の幅W1は、尿素水タンク20の幅と同等の最小限の幅まで低減される。すなわち、尿素水タンクカバー41の内部空間(尿素水タンク20の上の空間)の省スペース化が実現される。そのため、キャブ3からの視認性を向上させることができる。キャブ3から見たときに右前部カバー40の陰になる領域が小さくなるためである。昇降装置50がその視認性を損なうこともない。
【0058】
次に、
図8を参照し、作業者が尿素水タンク20に尿素水を補給する作業(以下、「補給作業」とする。)について説明する。
図8は、上部旋回体2の右前部を右斜め前から見た斜視図であり、補給作業の様子を示す。具体的には、補給用の尿素水が入った容器BXが作業者(図示せず。)によって持ち上げられ且つ傾けられた状態を示す。
【0059】
最初に、地面にいる作業者は、容器BXを持ち上げて前側キャットウォークCR1の上に載せる。その後、作業者は、昇降装置50を用いて前側キャットウォークCR1の上に移動する。具体的には、作業者は、ガードレール51及びガードレール52を握り且つステップ部51cの上に足を載せた三点支持の状態から前側キャットウォークCR1の上に横移動する。そして、前側キャットウォークCR1の上に移動した後で、前側キャットウォークCR1の上に置かれた容器BXを持ち上げて右前部カバー40の上に載せる。
【0060】
その後、作業者は、尿素水タンクカバー41を開く。尿素水タンクカバー41は、
図8の双方向矢印で示すように、開閉可能に構成されている。作業者は、
図8の破線で示す軸41Xの回りで尿素水タンクカバー41を回転させることで尿素水タンクカバー41を開閉できる。軸41Xは、上部旋回体2の前後方向(X軸方向)に延びる。この構成により、作業者は、前側キャットウォークCR1の上から、すなわち、上部旋回体2の右側(+Y側)から尿素水タンクカバー41を開くことができる。
【0061】
尿素水タンクカバー41を開くと尿素水タンク20の上部が露出する。作業者は、尿素水タンク20のフィラーに取り付けられているキャップを取り外し、容器BXのノズルをフィラーの給液口22に差し込む。この状態で、作業者は、
図8に示すように容器BXを傾けることで、容器BXから尿素水タンク20に尿素水を補給できる。このように、作業者は、前側キャットウォークCR1の上で補給作業を行うことができる。昇降装置50は、尿素水タンクカバー41よりも後側(−X側)に取り付けられているため、補給作業の邪魔になることはない。
【0062】
上述のように、本発明の実施例に係るショベルは、上部旋回体2の右側面(+Y側面)に、尿素水タンク20よりも後側(−X側)に昇降装置50が設けられている。そのため、前側キャットウォークCR1の上で作業者が尿素水タンク20に尿素水を補給する際に容器BXと昇降装置50(例えばガードレール52)が干渉しない。従って、尿素水タンク20に尿素水を補給する際の作業性が損なわれることはない。
【0063】
また、上部旋回体2の右側面(+Y側面)に昇降装置50が取り付けられている。そのため、上部旋回体2の右前面が昇降装置として利用される必要はない。従って、工具箱カバー42の上面の高さが、昇降装置としての階段のステップ部に適した高さに制限されることもない。その結果、空間21は必要に応じて拡大され得る。
【0064】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはない。そのため、上述した実施例には、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の改良が加えられ得る。
【0065】
例えば、上述の実施例では、尿素水タンク20は、給液口22が前側(+X側)を向くように配置されている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。尿素水タンク20は、例えば、給液口22が右側(+Y側)を向くように配置されていてもよい。