JP2004156299A - 建設機械の作業装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業装置のブーム、アーム等の内部に共鳴管を設けることにより、油圧アクチュエータの作動時に共鳴による騒音を低減する。
【解決手段】ブーム１２の閉塞空間２９内には、油圧配管１８内を流れる圧油の脈動等によりブーム１２内の空気が共鳴するときに共鳴の定常波を打消す有底筒状のブーム共鳴管３９を設け、この共鳴管３９は、定常波の腹となる隔壁２５，２６の近傍等に配置する。また、アーム１３の閉塞空間３７内にも、定常波の腹となる位置に有底筒状のアーム共鳴管４１を設ける。これにより、共鳴管３９，４１を用いた簡単な構造で共鳴による騒音を低減でき、作業環境を良好に保つことができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鋼板等により中空構造体として形成され、土木作業、掘削作業等を行うのに好適に用いられる建設機械の作業装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、建設機械には、各種の土木作業、掘削作業等を行うための作業装置が設けられている。そして、この種の従来技術による作業装置として、油圧ショベルの作業装置を例に挙げて述べると、この作業装置は、ブーム、アーム、バケットと、これらを作動するブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ等とにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３９４０号公報
【０００４】
ここで、ブームは、例えば複数の鋼板等を溶接することにより、長さ方向の両端側が閉塞された細長い中空構造体として形成され、その内部は長さ方向に延びる閉塞空間となっている。
【０００５】
また、作業装置には、油圧ショベルの車体側に搭載された油圧ポンプ等からブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダに対してそれぞれ圧油を給排する複数の油圧配管が取付けられている。この場合、各油圧配管は、ブームの長さ方向に沿って延びると共に、クランプ等の固定具を用いてブームの外面側に固定されている。
【０００６】
そして、油圧ショベルの運転時には、オペレータが各種の運転操作を行うことにより、油圧ポンプから各油圧配管を介してブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダに圧油が供給され、これらのシリンダが作動する。これにより、オペレータは、車体に対してブームを俯仰動させたり、アームやバケットを回動して掘削作業等を行うものである。
【０００７】
この場合、油圧ポンプから吐出される圧油には、ポンプの吐出動作に応じて周期的な圧力変動（脈動）が生じ易い。そして、この脈動が油圧配管等を介してブームに伝わると、ブームの閉塞空間内に存在する空気が圧油の脈動に対応した周波数で共鳴し、作業装置の騒音が増大することがある。
【０００８】
このため、従来技術では、油圧配管が圧油の脈動に応じて振動するときの節に対応する部位にクランプを配置し、この節の位置で油圧配管をブームに固定することにより、圧油の脈動が油圧配管からブームに振動となって伝わるのを抑える構成としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、油圧配管のうち圧油の脈動に応じて振動するときの節に対応する部位を、クランプによってブームに固定する構成としている。しかし、この場合には、例えば油圧配管の長さ、振動（脈動）の周波数等に応じてクランプの取付位置を決定しようとすると、油圧配管の取付強度を十分に確保できないことがある。
【００１０】
このため、油圧ショベルの設計時には、複数のクランプによって油圧配管の取付強度を確保しつつ、各クランプを振動の節に対応する適切な部位に配置しなければならず、これらを両立させる設計作業に手間がかかるという問題がある。
【００１１】
また、例えば油圧配管の長さ、振動の周波数等によっては、取付強度と振動対策とを両立できるようなクランプの取付位置が存在しない場合もあり、ブーム内の共鳴による騒音を十分に抑えることができないという問題がある。
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、作業装置の中空構造体内で共鳴による騒音が生じるのを確実に低減でき、所望の共鳴周波数に対する騒音対策を容易に実行できるようにした建設機械の作業装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、中空構造体として形成され建設機械の車体に俯仰動可能に取付けられるフロント構造物と、該フロント構造物を作動させる油圧アクチュエータとを備えた建設機械の作業装置に適用される。
【００１４】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、フロント構造物の内部には油圧アクチュエータが作動するときに前記フロント構造物内で共鳴により生じる騒音を低減する共鳴管を設け、該共鳴管は共鳴により生じる定常波の腹に対応する位置に配置する構成としたことにある。
【００１５】
このように構成することにより、例えば油圧アクチュエータの作動時に生じる共鳴の周波数等に対応して共鳴管の長さを予め設定しておき、この共鳴管をフロント構造物内で定常波の腹に対応する位置に配設することができる。これにより、フロント構造物の内部で共鳴が生じるときには、共鳴管内で反射された反射波を用いて定常波を打消すことができ、共鳴により生じる騒音を共鳴管によって低減することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によると、フロント構造物は油圧ショベルを形成するブームであり、前記共鳴管は該ブームの内部で定常波の腹に対応する位置に配置するブーム用の共鳴管により構成している。
【００１７】
これにより、油圧ショベルのフロントを構成するブームの内部には、定常波の腹に対応する位置に共鳴管を配置できるから、ブームの内部で生じる騒音を共鳴管によって低減することができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によると、フロント構造物は油圧ショベルを形成するアームであり、前記共鳴管は該アームの内部で定常波の腹に対応する位置に配置するアーム用の共鳴管により構成している。
【００１９】
これにより、油圧ショベルのフロントを構成するアームの内部には、定常波の腹に対応する位置に共鳴管を配置できるから、アームの内部で生じる騒音を共鳴管によって低減することができる。
【００２０】
また、請求項４の発明によると、中空構造体の内部には端部側が閉塞された細長い閉塞空間を形成し、共鳴管は該閉塞空間の端部側に配置する構成としている。
【００２１】
この場合、中空構造体の閉塞空間内で共鳴が生じるときには、反射面となるその空間内壁面に定常波の腹が配置されるが、細長い閉塞空間では、その長手方向の端部側壁面に定常波の腹が配置されやすい。従って、例えば共鳴管を閉塞空間の端部側に取付けることにより、これを定常波の腹に対応する位置に容易に配置でき、共鳴による騒音を安定的に低減することができる。
【００２２】
また、請求項５の発明によると、中空構造体の内部を細長い閉塞空間に画成する隔壁を設け、共鳴管は該隔壁の近傍に配置する構成としている。これにより、例えば共鳴管を隔壁の近傍に取付けることにより、これを定常波の腹に対応する位置に容易に配置することができる。
【００２３】
また、請求項６の発明によると、共鳴管は定常波の腹に対応する位置に複数個配置する構成としている。これにより、複数個の共鳴管を用いて共鳴による音圧振動を効率よく打消すことができる。また、例えば定常波の異なる腹の位置にそれぞれ共鳴管を配置し、音圧振動をより確実に減衰させることができる。
【００２４】
また、請求項７の発明によると、共鳴管は定常波の腹に対応する位置に複数個配置し、該各共鳴管は複数種類の周波数の定常波を低減するために異なる長さ寸法に形成する構成としている。
【００２５】
これにより、例えば共鳴の周波数にばらつきがある場合、または複数の周波数や高調波等の振動モードにおいて定常波が生じる場合でも、これらの周波数に対応してそれぞれ長さ寸法の異なる共鳴管を形成でき、複数種類の定常波等に対して騒音を低減することができる。
【００２６】
さらに、請求項８の発明によると、中空構造体は内部が閉塞されたボックス状に形成し、共鳴管は当該ボックス状に形成された中空構造体の内部で角隅の近傍に取付ける構成としている。これにより、ボックス状に形成された中空構造体の角隅には、例えば定常波が中空構造体の内壁で反射することによって集まり易いので、角隅の近傍に共鳴管を配置することにより、定常波を効率よく打消すことができる。また、例えば共鳴管を中空構造体の角隅を挟んで内壁の複数箇所に固定できるから、その取付けを容易に行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による建設機械の作業装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
ここで、図１ないし図８は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、例えば油圧ショベルの作業装置、油圧クレーンのブーム等、中空の支柱構造をもつ各種のフロント構造物のうち、油圧ショベルの作業装置を例に挙げて述べる。
【００２９】
図中、１は本発明が適用される油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該上部旋回体３の前部側に俯仰動可能に設けられた後述の作業装置１１とにより大略構成されている。
【００３０】
そして、上部旋回体３は、旋回フレーム４と、該旋回フレーム４の前部側に設けられたキャブ５と、該キャブ５の後側に位置して旋回フレーム４に搭載されたエンジン、油圧ポンプ（図示せず）等を覆う建屋カバー６と、旋回フレーム４の後端側に設けられたカウンタウェイト７とを含んで構成されている。
【００３１】
１１は本実施の形態による作業装置で、該作業装置１１は、基端側が旋回フレーム４の前部側に俯仰動可能に取付けられたブーム１２と、該ブーム１２の先端側に回動可能に取付けられ、該ブーム１２と共に油圧ショベル１のフロント構造物を構成するアーム１３と、該アーム１３の先端側に回動可能に取付けられたバケット１４と、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１５、アームシリンダ１６、バケットシリンダ１７とを含んで構成されている。
【００３２】
ここで、ブームシリンダ１５は、旋回フレーム４とブーム１２との間に取付けられ、アームシリンダ１６は、ブーム１２とアーム１３との間に取付けられると共に、バケットシリンダ１７は、アーム１３とバケット１４との間に取付けられている。そして、これらの各シリンダ１５，１６，１７は、車体側の油圧ポンプから後述の油圧配管１８等を介して圧油がそれぞれ給排されることにより、ブーム１２、アーム１３、バケット１４をそれぞれ作動させるものである。
【００３３】
１８は作業装置１１に設けられた複数の油圧配管で、該各油圧配管１８は、図２、図５に示す如く、その長さ方向の途中部位がブーム１２、アーム１３等に沿って延びると共に、車体側の油圧ポンプと各シリンダ１５，１６，１７との間に接続されている。そして、例えばアームシリンダ１６に接続される油圧配管１８は、その途中部位がクランプ１８Ａを用いて後述するブーム１２の上板１９に固定され、バケットシリンダ１７に接続される油圧配管１８は、その途中部位がクランプ１８Ｂを用いて後述するアーム１３の上板３０に固定されている。
【００３４】
次に、図２ないし図４を参照しつつ、ブーム１２の構造について述べると、該ブーム１２は、例えば複数の鋼板等を溶接することにより、略へ字状に屈曲して細長く延びる内部が閉塞されたボックス状の中空構造体として形成されている。
【００３５】
そして、ブーム１２は、その上面側に位置してブーム１２の長さ方向に延びる上板１９と、該上板１９と対向してブーム１２の長さ方向に延びる下板２０と、上板１９と下板２０との間に溶接された左，右の側板２１，２１と、ブーム１２の基端側に後述の閉塞空間２７を閉塞した状態で設けられ、旋回フレーム４に回動可能に取付けられる略筒状のブームフート部２２と、ブーム１２の先端側に設けられ、アーム１３が回動可能に取付けられるアーム取付部２３と、後述の隔壁２４，２５，２６とを含んで構成されている。
【００３６】
また、ブーム１２は、図４に示す如く、その長さ方向と垂直な断面形状が上板１９、下板２０及び各側板２１を四辺とする角筒状に形成されている。また、上板１９の上面側には、アームシリンダ１６のチューブ側が回動可能に取付けられる取付ブラケット１９Ａが設けられ、各側板２１には、ブームシリンダ１５のロッド側が回動可能に取付けられる取付孔２１Ａが設けられている。
【００３７】
２４，２５，２６はブーム１２内に長さ方向に間隔をもって取付けられた例えば３個の隔壁で、該隔壁２４，２５，２６は、例えば四角形の金属板等により形成され、その四辺が上板１９、下板２０及び各側板２１に溶接されている。
【００３８】
そして、隔壁２４〜２６は、ブーム１２内に３個の細長い閉塞空間２７，２８，２９を画成し、これらの閉塞空間２７〜２９は、略四角形の立体形状をなす空間として形成されている。また、隔壁２４〜２６のうち最も先端側に位置する隔壁２６は、ブーム１２内の空間を先端側で閉塞している。
【００３９】
この場合、ブーム１２を組立てるときに、上板１９、下板２０、各側板２１及び隔壁２４〜２６は、例えば作業性等を考慮して閉塞空間２７〜２９の外郭を構成する３個の部位に分割して形成され、これらの部位を組立てた後に接合することにより、ブーム１２が完成される。そして、隔壁２４〜２６は、これら３個の接合体を補強する補強部材としての機能を有しているものである。
【００４０】
また、閉塞空間２７〜２９のうち、例えば最も先端側に位置する閉塞空間２９は、ブーム１２の先端側に位置して他の閉塞空間２７，２８よりも細長く形成されているため、後述の如く圧油の脈動等による共鳴が生じ易い。このため、閉塞空間２９には、共鳴による騒音を低減する後述のブーム共鳴管３９が配置されている。
【００４１】
この場合、閉塞空間２９には、図４に示す如く、上板１９、下板２０及び各側板２１からなる四角形の頂点に対応した４箇所の角隅２９Ａが形成され、ブーム共鳴管３９は、閉塞空間２９の後側（隔壁２５側）と前側（隔壁２６側）とに位置して各角隅２９Ａにそれぞれ配置されているものである。
【００４２】
次に、図５及び図６を参照しつつ、アーム１３の構造について述べると、該アーム１３は、ブーム１２とほぼ同様に、例えば複数の鋼板等を溶接することにより、細長く延びるボックス状の中空構造体として形成されている。
【００４３】
そして、アーム１３は、その上面側に位置してアーム１３の長さ方向に延びる上板３０と、該上板３０と対向してアーム１３の長さ方向に延びる下板３１と、上板３０と下板３１との間に溶接された左，右の側板３２，３２と、後述のブーム取付部３３、アームシリンダ取付部３４、バケット取付部３５、隔壁３６とを含んで構成されている。
【００４４】
また、アーム１３は、図６に示す如く、その長さ方向と垂直な断面形状が上板３０、下板３１及び各側板３２を四辺とする角筒状に形成されている。また、上板３０の上面側には、バケットシリンダ１７のチューブ側が回動可能に取付けられる取付ブラケット３０Ａが設けられている。
【００４５】
３３はブーム１２のアーム取付部２３に回動可能に連結される略筒状のブーム取付部で、該ブーム取付部３３は、アーム１３の基端側寄りの部位に取付けられている。また、アーム１３には、ブーム取付部３３よりも基端側に位置してアームシリンダ１６のロッド側が回動可能に取付けられるアームシリンダ取付部３４が形成されている。また、アーム１３の先端側には、バケット１４が回動可能に取付けられる略筒状のバケット取付部３５が取付けられ、該バケット取付部３５は、後述の閉塞空間３７をアーム１３の先端側で閉塞している。
【００４６】
３６はアーム１３の内部に取付けられた隔壁で、該隔壁３６は、例えば四角形の金属板等により形成され、その四辺が上板３０、下板３１及び各側板３２に溶接されている。そして、隔壁３６は、アーム１３内に２個の細長い閉塞空間３７，３８を画成している。
【００４７】
ここで、閉塞空間３７には、図６に示す如く、上板３０、下板３１及び各側板３２からなる四角形の頂点に対応した４箇所の角隅３７Ａが形成され、これらの角隅３７Ａには、後述のアーム共鳴管４１が配置されている。
【００４８】
３９は例えばブーム１２の閉塞空間２９内に設けられた複数個のブーム共鳴管で、該各ブーム共鳴管３９は、図３、図４に示す如く、例えば金属材料、樹脂材料等により有底の円筒状に形成され、軸方向の一端側が閉塞された底部３９Ａとなり、他端側が開口３９Ｂとなっている。
【００４９】
ここで、作業装置１１の各シリンダ１５，１６，１７等が作動するときには、例えば油圧配管１８からブーム１２に圧油の脈動等が伝わることにより、閉塞空間２９内の空気が隔壁２５，２６間で共鳴状態となって振動し、閉塞空間２９内には、図７、図８に示す如く、音圧レベルの振幅が最大となる腹と振幅が最小となる節とを有する定常波が生じることがある。
【００５０】
このため、ブーム共鳴管３９は、ブーム１２内の定常波を干渉作用によって打消すために、例えば０．２〜１ｍ程度、好ましくは０．２〜０．４３ｍ程度の予め定められた軸方向の長さＬ１をもって形成され、この長さＬ１は、後述する数１、数２の式により圧油の脈動周波数等に応じて設定されているものである。
【００５１】
また、各ブーム共鳴管３９は、例えば隔壁２５，２６の近傍等からなる所定の位置に取付けられ、その開口３９Ｂを隔壁２５，２６のいずれかに向けた状態で固定されている。この場合、隔壁２５，２６の近傍等は、図７、図８に示すように、定常波の音圧振動の振幅が最大となる腹の位置に対応している。また、各ブーム共鳴管３９は、閉塞空間２９の両端側に離間して配置され、定常波の異なる腹の位置にそれぞれ配設されている。そして、ブーム共鳴管３９は、ブーム１２の閉塞空間２９内で共鳴により生じる音圧の定常波を干渉作用によって減衰させ、騒音を低減するものである。
【００５２】
また、ブーム共鳴管３９は、例えば閉塞空間２９の各角隅２９Ａにそれぞれ配置され、上板１９、下板２０及び各側板２１からなる四辺のうち角隅２９Ａを挟んで隣接する二辺に溶接等の手段を用いて固着されている。
【００５３】
これにより、ブーム共鳴管３９は、閉塞空間２９で反射することにより角隅２９Ａ側に集まり易い定常波を効率よく低減できると共に、ブーム１２に対して角隅２９Ａを挟んだ２箇所で容易に固定できる構成となっている。また、ブーム１２内には、図２に示す如く、他の閉塞空間２７，２８にも複数個のブーム共鳴管４０がそれぞれ配置されている。
【００５４】
４１は例えばアーム１３の閉塞空間３７内に設けられた複数個のアーム共鳴管で、該各アーム共鳴管４１は、図５、図６に示す如く、ブーム共鳴管３９とほぼ同様に、例えば金属材料、樹脂材料等からなり、底部４１Ａと開口４１Ｂとを有する有底の円筒状に形成されると共に、例えば０．２〜１ｍ程度、好ましくは０．２〜０．４３ｍ程度の予め定められた軸方向の長さＬ２を有している。
【００５５】
そして、アーム共鳴管４１は、例えば定常波の腹に対応した位置となるバケット取付部３５、隔壁３６の近傍等に取付けられ、その開口４１Ｂは、バケット取付部３５または隔壁３６に面して配置されている。また、アーム共鳴管４１は、閉塞空間３７の各角隅３７Ａにそれぞれ配置され、上板３０、下板３１及び各側板３２からなる四辺のうち角隅３７Ａを挟んで隣接する二辺に固着されている。
【００５６】
そして、アーム共鳴管４１は、閉塞空間３７内で共鳴により生じる騒音を低減するものである。また、アーム１３内には、図５に示す如く、他の閉塞空間３８にも複数個のアーム共鳴管４２が配置されている。
【００５７】
ここで、ブーム共鳴管３９の長さＬ１と閉塞空間２９内に生じる定常波との関係、及びアーム共鳴管４１の長さＬ２と閉塞空間３７内に生じる定常波との関係について説明する。ブーム共鳴管３９を例に挙げて述べると、その長さＬ１は、下記数１の式に示すように、低減したい定常波の波長λの１／４として予め設定されている。
【００５８】
【数１】

【００５９】
この場合、ｎは任意の奇数（ｎ＝１，３，５，…）として成立するものであり、ｎ＝１としたときに長さＬ１の最小値となる基本的な寸法を与えるものである。
【００６０】
そして、図７、図８に示すように、閉塞空間２９内に波長λの定常波が生じるときには、定常波がブーム共鳴管３９の開口３９Ｂから入射波として進入し、底部３９Ａで反射することにより反射波として開口３９Ｂの位置に戻ってくると、この反射波の位相は、共鳴管３９内の往復経路の長さ（Ｌ１×２）分だけ入射波に対してずれた位相、即ち定常波とは半波長（λ／２）分だけ位相が異なる逆位相となる。
【００６１】
このため、共鳴管３９の開口位置では、定常波と反射波とが干渉して打消し合うようになり、定常波の音圧レベルが減衰されるため、共鳴による騒音を低減することができる。なお、図７、図８は、例えば閉塞空間２９内に３次の定常波が生じる状態を示している。
【００６２】
また、定常波の波長λ、周波数ｆと、空気中での音速ｖとの間には、λ＝ｖ／ｆとなる関係があるので、この関係式を前記数１の式に代入することにより、下記数２の式を得ることができる。
【００６３】
【数２】

【００６４】
この場合、定常波の周波数ｆは、圧油の脈動周波数とほぼ等しくなり、例えばエンジンの回転数、油圧ポンプに設けられたピストンの個数、エンジンとポンプとの間の減速比等に応じて変化する。そして、油圧ショベル１の実際の運転状態を考慮すると、定常波の基本的な振動モードの周波数、即ち定常波の１次の周波数は、例えば２００〜３５０Ｈｚ程度の周波数領域となることが多い。
【００６５】
従って、前記数２の式に周波数ｆ＝２００〜３５０Ｈｚ、音速ｖ＝３４０ｍ／ｓを代入し、ｎ＝１とすることにより、ブーム共鳴管３９の長さＬ１をＬ＝０．２〜０．４３ｍとして算出することができる。また、アーム共鳴管４１の長さＬ２についても、前記数１、数２の式でＬ１をＬ２に置換えることにより、これを算出することができる。
【００６６】
本実施の形態による油圧ショベル１の作業装置１１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００６７】
まず、油圧ショベル１の運転時には、オペレータが運転操作を行うことにより、車体側の油圧ポンプから油圧配管１８等を介して作業装置１１の各シリンダ１５，１６，１７にそれぞれ圧油が給排される。これにより、オペレータは、その運転操作に応じて各シリンダ１５，１６，１７を作動させることができ、ブーム１２を俯仰動させたり、アーム１３、バケット１４を回動させて掘削作業等を行うことができる。
【００６８】
この場合、ブーム１２の内部には、圧油の脈動が油圧配管１８等を介して伝わるため、例えば閉塞空間２９内の空気が圧油の脈動に応じて共鳴状態で振動することにより、図７に示すような音圧の定常波が生じることがある。また、アーム１３の内部にも、圧油の脈動が油圧配管１８等を介して伝わるため、ブーム１２と同様の定常波が生じ易い。
【００６９】
しかし、これらの定常波は、各ブーム共鳴管３９とアーム共鳴管４１の干渉作用により打消すことができるので、これらの共鳴管３９，４１によってブーム１２とアーム１３の共鳴による騒音を確実に低減でき、オペレータや周囲の作業環境を良好に保つことができる。
【００７０】
かくして、本実施の形態によれば、例えばブーム１２の閉塞空間２９内に各ブーム共鳴管３９を設け、例えばアーム１３の閉塞空間３７内に各アーム共鳴管４１を設ける構成としたので、例えば各シリンダ１５，１６，１７の作動時に生じる共鳴の周波数等に対応して共鳴管３９，４１の長さを予め設定しておき、これらの共鳴管３９，４１をブーム１２やアーム１３の内部で定常波の腹に対応する位置に配設することができる。
【００７１】
これにより、ブーム１２やアーム１３の内部で共鳴が生じるときには、共鳴管３９，４１内で反射される反射波によって騒音となる定常波を打消すことができ、ブーム１２内の騒音をブーム共鳴管３９によって低減できると共に、アーム１３内の騒音をアーム共鳴管４１によって低減することができる。
【００７２】
従って、本実施の形態によれば、従来技術のように油圧配管１８（クランプ１８Ａ，１８Ｂ）の取付位置の調整等を行う必要がなくなり、共鳴管３９，４１を用いた簡単な構造により所望の共鳴周波数に対する騒音対策を容易に実行できると共に、オペレータや周囲の作業環境を良好に保持することができる。
【００７３】
この場合、ブーム共鳴管３９を、ブーム１２の閉塞空間２９の両端側に位置して隔壁２５，２６の近傍に配設したので、例えば定常波の周波数等を考慮してブーム１２内で共鳴管３９の位置合わせ等を行う必要がなくなり、隔壁２５，２６等を基準として共鳴管３９を定常波の腹に対応する位置に正確かつ容易に配置できると共に、共鳴による騒音を安定的に低減することができる。
【００７４】
また、アーム共鳴管４１の場合も同様に、アーム１３の閉塞空間３７の両端側に位置してバケット取付部３５と隔壁３６の近傍に配設したので、これらのバケット取付部３５と隔壁３６を基準として共鳴管４１を正確な位置に取付けることができ、その取付け作業を容易に行うことができる。
【００７５】
また、ブーム１２の閉塞空間２９内に複数個のブーム共鳴管３９を設け、アーム１３の閉塞空間３７内に複数個のアーム共鳴管４１を設けたので、これらの共鳴管３９，４１を用いて共鳴による音圧振動を効率よく減衰できる。特に、各共鳴管３９，４１は、閉塞空間２９，３７の両端側で定常波の異なる腹の位置にそれぞれ配置したので、音圧振動の減衰をより促進することができる。
【００７６】
また、共鳴管３９，４１を閉塞空間２９，３７の角隅２９Ａ，３７Ａに配置したので、例えば定常波が閉塞空間２９，３７の内壁で反射して角隅２９Ａ，３７Ａの近傍に集まるときには、この位置で共鳴管３９，４１により定常波を効率よく打消すことができる。また、共鳴管３９，４１を閉塞空間２９，３７の角隅２９Ａ，３７Ａを挟んで内壁の複数箇所に固定でき、その取付けを容易に行うことができる。
【００７７】
次に、図９ないし図１２は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、複数個の共鳴管を異なる長さ寸法に形成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７８】
５１はブーム１２の閉塞空間２９内に設けられた複数個のブーム共鳴管で、該各ブーム共鳴管５１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、底部５１Ａと開口５１Ｂとを有する有底の円筒状に形成されている。また、ブーム共鳴管５１は、所定の長さＬ３をもって形成され、例えばブーム１２の隔壁２５，２６の近傍等に取付けられている。
【００７９】
５２はブーム１２の閉塞空間２９内に複数個設けられた他のブーム共鳴管で、該各ブーム共鳴管５２は、ブーム共鳴管５１とほぼ同様に、底部５２Ａと開口５２Ｂとを有する有底の円筒状に形成され、隔壁２５，２６の近傍等に取付けられている。
【００８０】
ここで、ブーム１２内に共鳴が生じるときには、図１０ないし図１２に示すように、１次の振動モードをもつ定常波以外にも、例えば２次、３次等の振動モードを含めてＮ次の振動モードをもつ複数種類の高調波等が生じたり、圧油の脈動周波数の変動等によって共鳴の周波数にばらつきが生じることがある。
【００８１】
このため、ブーム共鳴管５２は、ブーム共鳴管５１と異なる軸方向の長さＬ４をもって形成され（Ｌ３≠Ｌ４）、この長さＬ４に応じてブーム共鳴管５１と異なる周波数の定常波を低減させる構成となっている。
【００８２】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ブーム共鳴管５１，５２の長さＬ３，Ｌ４を互いに異なる寸法に形成したので、例えば共鳴の周波数にばらつきがある場合、または複数の周波数や高調波等の振動モードにおいて定常波が生じる場合でも、これらの周波数に対応してブーム共鳴管５１，５２の長さＬ３，Ｌ４をそれぞれ適切に設定でき、複数種類の定常波等に対しても騒音を確実に低減することができる。
【００８３】
なお、前記各実施の形態では、ブーム１２の閉塞空間２９にブーム共鳴管３９，５１，５２を設け、アーム１３の閉塞空間３７にアーム共鳴管４１を設けるものとして構成した。しかし、ブーム１２の他の閉塞空間２７，２８に設けたブーム共鳴管４０や、アーム１３の他の閉塞空間３８に設けたアーム共鳴管４２も、これらの共鳴管３９，４１と同様の作用効果を有するものである。
【００８４】
また、第１の実施の形態では、圧油の脈動による定常波の１次の周波数ｆを、例えば２００〜３５０Ｈｚ程度と想定し、この定常波を低減するために共鳴管３９の長さＬ１を、例えば０．２〜１ｍ程度、好ましくは０．２〜０．４３ｍ程度に設定し、共鳴管４１の長さＬ２もこれと同様に設定する構成とした。しかし、本発明は、これらの具体値に限定されるものではなく、例えば２次、３次または４次以上の振動モードによる定常波を低減するために、これらの振動モードの周波数に応じて前記数２の式により共鳴管の長さを設定する構成としてもよい。
【００８５】
また、共鳴管３９の長さＬ１は、前記数２の式でｎ＝１とした場合の寸法値を例示したが、ｎを任意の奇数として長さＬ１を設定してよいのは勿論であり、共鳴管４１の長さＬ２についても同様である。
【００８６】
さらに、実施の形態では、本発明を油圧ショベル１の作業装置１１に適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は油圧ショベルに限らず、例えば油圧クレーンのブーム等、中空の支柱構造をもつ各種のフロント構造物に適用できるものである。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、フロント構造物の内部には、油圧アクチュエータの作動時に生じる共鳴の定常波の腹に対応する位置に共鳴管を設ける構成としたので、油圧アクチュエータの作動時にフロント構造物の内部で共鳴が生じるときには、共鳴管内で反射される反射波によって騒音となる定常波を打消すことができ、フロント構造物の騒音を共鳴管によって確実に低減することができる。従って、共鳴管を用いた簡単な構造により所望の共鳴周波数に対する騒音対策を容易に実行でき、作業環境を良好に保持することができる。
【００８８】
また、請求項２の発明によれば、油圧ショベルのブーム内には、共鳴の定常波の腹に対応する位置にブーム用の共鳴管を設ける構成としたので、油圧ショベルの運転時にブーム内で生じる共鳴を共鳴管によって打消すことができ、掘削作業等の作業環境を良好に保持することができる。
【００８９】
また、請求項３の発明によれば、油圧ショベルのアーム内には、共鳴の定常波の腹に対応する位置にアーム用の共鳴管を設ける構成としたので、アーム内で生じる共鳴を共鳴管によって打消すことができ、掘削作業等の作業環境を良好に保持することができる。
【００９０】
また、請求項４の発明によれば、共鳴管は、中空構造体の内部に形成された細長い閉塞空間の端部側に配置する構成としたので、例えば定常波の周波数等を考慮して中空構造体の内部で共鳴管の位置合わせ等を行う必要がなくなり、中空構造体の端部側を基準として共鳴管を定常波の腹に対応する位置に正確かつ容易に配置できると共に、共鳴による騒音を安定的に低減することができる。
【００９１】
また、請求項５の発明によれば、中空構造体の内部を細長い閉塞空間に画成する隔壁を設け、共鳴管は該隔壁の近傍に配置する構成としたので、例えば隔壁を基準として共鳴管を定常波の腹に対応する位置に正確に配置でき、その位置合わせを容易に行うことができる。
【００９２】
また、請求項６の発明によれば、共鳴管は、定常波の腹に対応する位置に複数個配置する構成としたので、複数個の共鳴管を用いて共鳴による音圧振動を効率よく打消すことができる。また、例えば定常波の異なる腹の位置にそれぞれ共鳴管を配置し、音圧振動をより確実に減衰させることができる。
【００９３】
また、請求項７の発明によれば、共鳴による複数種類の定常波を低減するために複数個の共鳴管を異なる長さ寸法に形成する構成としたので、例えば共鳴の周波数にばらつきがある場合、または複数の周波数や高調波等の振動モードにおいて定常波が生じる場合でも、これらの周波数に対応してそれぞれ長さ寸法の異なる共鳴管を形成でき、複数種類の定常波に対して騒音を低減することができる。
【００９４】
さらに、請求項８の発明によれば、共鳴管は、ボックス状に形成された中空構造体の内部で角隅の近傍に取付ける構成としたので、例えば共鳴による定常波が中空構造体の内壁で反射して角隅の近傍に集まるときに、この位置で共鳴管により定常波を効率よく打消すことができる。また、例えば共鳴管を中空構造体の角隅を挟んで内壁の複数箇所に固定でき、その取付けを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による作業装置を適用した油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】図１中のブームを一部破断して示す拡大正面図である。
【図３】ブームの先端側を拡大して示す図２中の要部拡大図である。
【図４】図３中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向からみたブームの拡大横断面図である。
【図５】図１中のアームを一部破断して示す拡大正面図である。
【図６】図５中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向からみたアームの拡大横断面図である。
【図７】ブーム内に共鳴による３次の定常波が生じる状態を示す要部拡大図である。
【図８】ブーム内に生じる３次の定常波を示す特性線図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による作業装置のブームを図３と同様位置からみた要部拡大図である。
【図１０】ブーム内に生じる１次の定常波を示す特性線図である。
【図１１】ブーム内に生じる２次の定常波を示す特性線図である。
【図１２】ブーム内に生じるＮ次の定常波を示す特性線図である。
【符号の説明】
１ 油圧ショベル
２ 下部走行体（車体）
３ 上部旋回体（車体）
１１ 作業装置
１２ ブーム（フロント構造物）
１３ アーム（フロント構造物）
１４ バケット
１５，１６，１７ シリンダ（油圧アクチュエータ）
１８ 油圧配管
１９，３０ 上板
２０，３１ 下板
２１，３２ 側板
２２ ブームフート部
２３ アーム取付部
２４，２５，２６，３６ 隔壁
２７，２８，２９，３７，３８ 閉塞空間
２９Ａ，３７Ａ 角隅
３３ ブーム取付部
３４ アームシリンダ取付部
３５ バケット取付部
３９，４０，５１，５２ ブーム共鳴管
３９Ａ，４１Ａ，５１Ａ，５２Ａ 底部
３９Ｂ，４１Ｂ，５１Ｂ，５２Ｂ 開口
４１，４２ アーム共鳴管

Claims (8)

1. 中空構造体として形成され建設機械の車体に俯仰動可能に取付けられるフロント構造物と、該フロント構造物を作動させる油圧アクチュエータとを備えた建設機械の作業装置において、
   前記フロント構造物の内部には前記油圧アクチュエータが作動するときに前記フロント構造物内で共鳴により生じる騒音を低減する共鳴管を設け、該共鳴管は共鳴により生じる定常波の腹に対応する位置に配置する構成としたことを特徴とする建設機械の作業装置。
2. 前記フロント構造物は油圧ショベルを形成するブームであり、前記共鳴管は該ブームの内部で定常波の腹に対応する位置に配置するブーム用の共鳴管である請求項１に記載の建設機械の作業装置。
3. 前記フロント構造物は油圧ショベルを形成するアームであり、前記共鳴管は該アームの内部で定常波の腹に対応する位置に配置するアーム用の共鳴管である請求項１または２に記載の建設機械の作業装置。
4. 前記中空構造体の内部には端部側が閉塞された細長い閉塞空間を形成し、前記共鳴管は該閉塞空間の端部側に配置してなる請求項１，２または３に記載の建設機械の作業装置。
5. 前記中空構造体の内部を細長い閉塞空間に画成する隔壁を設け、前記共鳴管は該隔壁の近傍に配置してなる請求項１，２，３または４に記載の建設機械の作業装置。
6. 前記共鳴管は定常波の腹に対応する位置に複数個配置してなる請求項１，２，３，４または５に記載の建設機械の作業装置。
7. 前記共鳴管は定常波の腹に対応する位置に複数個配置し、該各共鳴管は複数種類の周波数の定常波を低減するために異なる長さ寸法に形成してなる請求項１，２，３，４または５に記載の建設機械の作業装置。
8. 前記中空構造体は内部が閉塞されたボックス状に形成し、前記共鳴管は当該ボックス状に形成された中空構造体の内部で角隅の近傍に取付ける構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の建設機械の作業装置。

Images