JP2008045307A

JP2008045307A - 建設機械

Info

Publication number: JP2008045307A
Application number: JP2006219870A
Authority: JP
Inventors: Osamu Watanabe; 修渡邉
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】油圧機器の振動による運転室内の騒音を低減する。
【解決手段】機体フレーム１１１上に支持される運転室１０５と、第１の防振ゴム４０ａ〜４０ｄを介して運転室下方の機体フレーム１１１に防振支持される支持部材４０と、第２の防振ゴム３１ａ〜３４ａを介して支持部材４０に防振支持される中継ブロック３１，作動油フィルタ３２，エンジンオイルフィルタ３３，およびミッションフィルタ３４とを備える。支持部材４０はフレーム１１１の左右の側板１１１ｓに両持ちで支持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ホイールローダ等の建設機械に関する。

ホイールローダ等の建設機械には、油圧ポンプや油圧シリンダ等の種々の油圧機器が搭載される。これら油圧機器に接続される配管内には、油圧ポンプの回転等に応じて脈動する流体圧が作用し、振動が発生する。このような配管の振動によって生じる騒音を低減するため、弾性部材を介して配管をクランプするようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

実公平７−４１９８３号公報

ホイールローダ等の運転室は機体フレームの上部に配置され、その運転室下方の機体フレームに上記配管が支持されるため、配管の振動による騒音が運転室に伝わりやすい。したがって、この種のホイールローダ等においては、上記特許文献１に記載のように単に弾性部材を介して配管をクランプしたのでは、運転室内に伝わる騒音を十分に低減することができない。

本発明による建設機械は、機体フレーム上に支持される運転室と、第１の防振ゴムを介して運転室下方の機体フレームに防振支持される支持部材と、第２の防振ゴムを介して支持部材に防振支持される複数の油圧機器とを備えることを特徴とする。
支持部材を、略水平方向に延設されたプレート形状として構成し、支持部材の両端部を第１の防振ゴムを介して機体フレームの構成材の両端部に支持することが好ましい。
複数の油圧機器に、作動油フィルタ、ミッションフィルタ、およびエンジンオイルフィルタを含めることもできる。
第１の防振ゴムと第２の防振ゴムを互いに同一の材質により形成するとともに、第２の防振ゴムを第１の防振ゴムより厚く形成することもできる。
油圧機器の上方を覆う遮音カバーを設けるようにしてもよい。

本発明によれば、第１の防振ゴム、支持部材、および第２の防振ゴムを介して運転室下方の機体フレームから複数の油圧機器を防振支持するので、油圧機器から運転室内に伝わる騒音を十分に低減することができる。

以下、図１〜図８を参照して本発明による建設機械の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るホイールローダの側面図であり、図２は平面図である。ホイールローダ１００は、アーム１０１，バケット１０２，タイヤ１０３等を有する前部車体１０４と、運転室１０５，タイヤ１０６等を有する後部車体１０７とから構成されている。

前部車体１０４のフレーム１１０と後部車体１０７のフレーム１１１とは、不図示のセンタピンにより互いに回動自在に連結されている。センタピンの左右側方には両端部がフレーム１１０，１１１にそれぞれ連結された左右一対のステアリングシリンダ１０８が設けられている。ステアリングシリンダ１０８の伸縮により後部車体１０７に対して前部車体１０４が屈折する。また、アームシリンダ（不図示）の伸縮により上下方向にアーム１０１が回動し、バケットシリンダ１０９の伸縮により上下方向にバケット１０２が回動する。

図３は、主に後部車体１０７の内部構成を示す側面図である。フレーム１１１上には防振マウント１ａ，１ｂを介してエンジン２が搭載されている。エンジン２の前方には、エンジン２により駆動されるトランスミッション３と油圧ポンプ４が配設されている。エンジン２の上方からはマフラ５を介して排気管６が立設され、マフラ５の前方にはエアクリーナ７と作動油タンク８が配設されている。エンジン２の後方には、作動油冷却用のオイルクーラ１１、トルコンオイル冷却用のトルコンクーラ１２、ラジエータ１３、コンデンサ１４、およびインタークーラ１５等の熱交換機が配設されている。車体１０７の後端部には熱交換機１１〜１５に冷却風を供給する冷却ファン１６が配設されている。

図４は、運転室１０５の下方空間における部品の配置を示す図３の矢視IV図である。フレーム１１１は、上板１１１ｕと下板１１１ｄと左右の側板１１１ｓとを接合してなり、フレーム１１１の内側に略ボックス状空間ＳＰを形成している。上板１１１ｕの上面には防振マウント２１ａ，２１ｂを介して運転室１０５が搭載されている。なお、上板１１１ｕ、底板１１１ｄ、側板１１１ｓはそれぞれ上面、底面、側面の全面にわたって設ける必要はなく、フレーム１１１の必要十分な剛性が得られる範囲に設ければよい。フレーム１１１を板状の部材でなく、柱状の部材を接合して構成してもよい。

運転室下方の空間ＳＰを有効活用するために、空間内には比較的大型の油圧部品が配置される。本実施の形態では、空間内に、ステアリングシリンダ１０８とバケットシリンダ１０９への流量配分を変更する中継ブロック３１と、作動油を濾過する作動油フィルタ３２と、エンジンオイルを濾過するエンジンオイルフィルタ３３と、ミッションオイルを濾過するミッションフィルタ３４とが配置されている。これら各油圧機器３１〜３４には配管３１ｂ〜３４ｂが接続され（図５参照）、配管３１ｂ〜３４ｂを介して圧油が導かれる。

中継ブロック３１と作動油フィルタ３２には油圧ポンプ４からの圧油（作動油）が流れる。油圧ポンプ４はピストンポンプやギヤポンプであり、ピストン数やギヤの歯数と回転速度とを乗じた周波数で作動油を吐出し、この周波数に応じた圧力脈動を生じる。油圧ポンプ４の圧力脈動は作動油により中継ブロック３１と作動油フィルタ３２に伝えられ、その結果、中継ブロック３１と作動油フィルタ３２が振動する。

また、トランスミッション３はミッションケース内で回転駆動するため、ミッションフィルタ３４にはミッションオイルの圧力脈動が作用し、ミッションフィルタ３４は特定周波数で振動する。さらに、エンジンオイルポンプの回転駆動によりオイルフィルタ３３にはエンジンオイルの圧力脈動が作用し、エンジンオイルフィルタ３３は特定周波数で振動する。

このような振動体である油圧機器３１〜３４をフレーム１１１から支持すると、各油圧機器の振動がフレーム１１１を介して運転室１０５に伝播し、運転室内の騒音が問題となる。そこで、本実施の形態では、以下に述べるように、水平方向に延設された略矩形状の支持プレート４０を介して中継ブロック３１とフィルタ３２〜３４をフレーム１１１から防振支持し、運転室内の騒音を低減する。

図５は図４の要部斜視図である。図４，５に示すように、側板フレーム１１１ｓの内表面には略Ｌ字状の左右一対のブラケット４１，４２が取り付けられている。ブラケット４１，４２上には防振ゴム４０ａ〜４０ｄを介して支持プレート４０が載置され、支持プレート４０は防振ゴム４０ａ〜４０ｄを貫通したボルト４３によりブラケット４１，４２に固定されている。中継ブロック３１と各フィルタ３２〜３４のフランジ部は、それぞれ防振ゴム３１ａ〜３４ａを介して支持プレート４０上に載置され、これら油圧機器３１〜３４はボルト３５によって支持プレート４０に固定されている。すなわち中継ブロック３１およびフィルタ３２〜３４は、防振ゴム３１ａ〜３４ａと支持プレート４０と防振ゴム４０ａ〜４０ｄを介し、二重の防振構造によりフレーム１１１から支持されている。

一般に、振動体である機械を防振ゴムを介して基礎上に防振支持したときの基礎への振動の伝達率τは次式(I)のようになる。
τ＝Ｆ／Ｆ0＝｜１／(１-(Ｎ/ｆ)^２)｜ (I)
但し、Ｆ0：機械の強制加振力
Ｆ：基礎に伝わった力
Ｎ：機械から発生する強制振動数
ｆ：防振支持したときの固有振動数
上式(I)より図６に示す振動伝達曲線が得られる。

図６で、振動数比Ｎ／ｆがａ1（＝１）の点は共振点であり、Ｎ／ｆがａ2(＝１．４）で伝達率τが１となる。Ｎ／ｆがａ2より大きければ、τが１より小さくなり、防振効果が得られる。上述した油圧機器３１〜３４の振動数比Ｎ／ｆはａ２よりも大きいため、上述したように防振ゴム３１ａ〜３４ａ，４０ａ〜４０ｄを介して油圧機器３１〜３４を支持することで、運転室１０５へ伝わる騒音を低減することができる。この場合、油圧機器３１〜３４とフレーム１１１の間に防振ゴムを二重に介在させることで、騒音低減効果が一層大きくなる。

なお、振動の伝達率τは防振ゴムの厚みや形状、材質等に応じて変化する。本実施の形態では、各油圧機器３１〜３４の強制振動数Ｎと固有振動数ｆを考慮して防振ゴム３１ａ〜３４ａの厚みを決定し、これら油圧機器３１〜３４の全体の振動を考慮して防振ゴム４０ａ〜４０ｄの厚みを決定している。例えば防振ゴム３１ａ〜３４ａ，４０ａ〜４０ｄを全て同じ材質としたとき、防振ゴム４０ａ〜４０ｄを防振ゴム３１ａ〜３４ａよりも厚く形成するとともに、振動の大きいものほど支持プレート上の防振ゴム３１ａ〜３４ａを厚く形成する。

本実施の形態に係る建設機械の主要な動作を説明する。油圧ポンプ４からの圧油によりステアリングシリンダ１０８やバケットシリンダ１０９を駆動すると、油圧ポンプ４からの圧油による脈動が中継ブロック３１と作動油フィルタ３２に伝えられ、中継ブロック３１と作動油フィルタ３２がそれぞれ振動する。また、トランスミッション３の駆動によりミッションフィルタ３４が振動し、エンジンオイルポンプの駆動によりエンジンオイルフィルタ３３が駆動する。

このとき、中継ブロック３１の振動は防振ゴム３１ａで減衰されて支持プレート４０に伝達され、作動油フィルタ３２の振動は防振ゴム３２ａで減衰されて支持プレート４０に伝達され、ミッションフィルタ３４の振動は防振ゴム３４ａで減衰されて支持プレート４０に伝達され、エンジンオイルフィルタ３３の振動は防振ゴム３３ａで減衰されて支持プレート４０に伝達される。さらに支持プレート４０の振動は防振ゴム４０ａ〜４０ｄで減衰されてフレーム１１１に伝達される。各油圧機器３１〜４１の振動は、それぞれ防振ゴム３１ａ〜３４ａと４０ａ〜４０ｄにより二重に減衰されてからフレーム１１１に伝達されるので、フレーム１１１に伝わる振動を十分に減衰することができ、運転室内の騒音を低減できる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）防振ゴム３１ａ〜３４ａ，４０ａ〜４０ｄと支持プレート４０を介し、フレーム１１１から中継ブロック３１とフィルタ３２〜３４を支持するようにした。これにより複数の油圧機器３１〜３４の振動が二重の防振ゴム３１ａ〜３４ａ，４０ａ〜４０ｄで減衰されるとともに、この減衰後の振動がフレーム１１１のブラケット４１，４２にのみ伝わるので、運転室内の騒音を容易に低減できる。すなわち複数の油圧機器をそれぞれ個別にフレーム１１１から支持すると、その支持部には各油圧機器からの振動がそれぞれ独立して作用するため、振動の伝播経路が複雑となり、油圧脈動による運転室内の騒音を低減することが困難になる。とくに本実施の形態のように、運転室下方の空間ＳＰに部品を配置する場合、運転室１０５との距離が近いため、振動が運転室１０５に伝わりやすく、運転室内の静粛性を高めることは難しい。これに対し、本実施の形態のように、複数の油圧機器を支持プレート４０を介しフレーム１１１の一部から集中的に支持すると、フレーム１１１への振動の入力箇所が最小限であり、運転室内の騒音を容易に低減できる。

（２）防振ゴム３１ａ〜３４ａを介して油圧機器３１〜３４を支持プレート上に支持し、防振ゴム４０ａ〜４０ｄを介して支持プレート４０をフレーム（ブラケット４１，４２）上に支持するようにした。これにより１段目の防振ゴム３１ａ〜３４ａと２段目の防振ゴム４０ａ〜４０ｄの厚み、材質等を互いに異なったものとすることができ、振動を効果的に低減できる。すなわち１段目のゴム３１ａ〜３４ａを薄く、２段目のゴム４０ａ〜４０ｄを厚く形成することで、少ない防振ゴムを用いて大きな振動の減衰効果が得られる。

（３）各油圧機器３１〜３４の振動特性に応じて１段目の防振ゴム３１ａ〜３４ａの厚み、材質等を設定するので、各油圧機器の振動の大きさが異なる場合にも適切に対処できる。特別に振動の大きい油圧機器については１段目のゴムを厚くする、あるいはやわらかいゴムを用いることで、他の油圧機器と同等の振動レベルまで減衰することができる。とくに本実施の形態のように、互いに異なる流体の脈動圧によって振動する複数の油圧機器３１〜３４を同一の支持プレート４０で支持する場合には、各油圧機器の振動周波数が異なるため、別々の防振ゴム３１ａ〜３４ａで支持することが効果的である

（４）フレーム１１１の内側に略ボックス状空間ＳＰを形成し、この空間内に支持プレート４０を配置し、支持プレート４０の左右両側をフレーム１１１の内表面から両持ちで支持するようにした。これにより支持プレート４０の支持剛性およびフレーム１１１の強度がアップし、振動の低減にとって有利である。

以上では、油圧機器３１〜３４を防振支持することで、フレーム１１１を介して運転室１０５に伝わる振動、すなわち固体伝播による振動を抑えるようにしたが、運転室１０５には固体伝播だけでなく空気伝播によっても振動が伝わる。この空気伝播による振動を抑えるために、例えば図７（ａ）およびそのｂ−ｂ線断面図である図７（ｂ）に示すように油圧機器３１〜３４の上方を遮音カバー４５で覆うようにしてもよい。これにより運転室内の騒音を一層低減できる。

上記実施の形態では、支持プレート４０の上面に防振ゴム３１ａ〜３４ａを介して油圧機器３１〜３４を支持するようにしたが、油圧機器の支持構造はこれに限らない。例えば図８に示すように支持プレート４０に、鉛直方向にフランジ面を有するフランジ部４００を設け、このフランジ部４００に防振ゴム３２ａ〜３４ａを介してフィルタ３２〜３４を支持してもよい。

防振ゴム４０ａ〜４０ｄ（第１の防振ゴム）および防振ゴム３１ａ〜３４ａ（第２の防振ゴム）の形状は上述したものに限らない。中継ブロック３１やフィルタ３２〜３４以外の油圧機器を、防振ゴムを介して防振支持してもよい。支持部材としての支持プレート４０をフレーム１１１から両持ちで支持するようにしたが、支持部材の形状および支持構造はこれに限らない。以上では、ホイールローダに適用する例を説明したが、運転室１０５の下方に油圧機器が配置される他の建設機械（例えばタイヤローラ、振動ローラ等）にも本発明を同様に適用することができる。すなわち本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の建設機械に限定されない。

本発明の実施の形態に係るホイールローダの側面図。本発明の実施の形態に係るホイールローダの平面図。後部車体の内部構成を示す側面図。図３の矢視IV図。図４の要部斜視図。振動伝達曲線の一例を示す図。本発明の変形例を示す図。本発明の他の変形例を示す図。

符号の説明

３１中継ブロック
３２作動油フィルタ
３３エンジンオイルフィルタ
３４ミッションフィルタ
３１ａ〜３４ｄ防振ゴム
４０支持プレート
４０ａ〜４０ｄ防振ゴム
４５遮音カバー
１０１フレーム
１０５運転室

Claims

機体フレーム上に支持される運転室と、
第１の防振ゴムを介して前記運転室下方の機体フレームに防振支持される支持部材と、
第２の防振ゴムを介して前記支持部材に防振支持される複数の油圧機器とを備えることを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記支持部材は、略水平方向に延設されたプレート形状をなし、前記支持部材の両端部が前記第１の防振ゴムを介して前記機体フレームの構成材の両端部に支持されることを特徴とする建設機械。
請求項１または２に記載の建設機械において、
前記複数の油圧機器は、作動油フィルタ、ミッションフィルタ、およびエンジンオイルフィルタを含むことを特徴とする建設機械。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記第１の防振ゴムと前記第２の防振ゴムは互いに同一の材質により形成されるとともに、前記第２の防振ゴムを前記第１の防振ゴムより厚く形成することを特徴とする建設機械。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記油圧機器の上方を覆う遮音カバーを設けたことを特徴とする建設機械。