JP2010095076A - 建設機械のマフラ支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波数帯域の騒音をも防止することができる建設機械のマフラ支持構造の提供。
【解決手段】油圧ショベル１に搭載され、エンジンの排気を外部に放出させるマフラ８を、このマフラ８の周面に当接する当接部材を介して固定支持するものにおいて、当接部材が、マフラ８の上側部分に当接されて共鳴箱を形成する上部当接部材１２から成り、上部当接部材１２は、マフラ８の周面上側に当接する第１部材１３と、この第１部材１３に対向するように配置される第２部材１４と、第１部材１３及び第２部材１４に連結されるフランジ１５と、第１部材１３と第２部材１４間の側方のそれぞれに形成される開口を塞ぐ一対の側板１６とを含み、第１部材１３に穴１９を形成し、マフラ８の周面下側に当接させた取り付け座９とこの上部当接部材１２をボルト１７及びナット１８で締結固定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械に搭載され、エンジンの排気を外部に放出させるマフラを固定支持する建設機械のマフラ支持構造に関する。

図７は従来のマフラ支持構造の取り付け状態を示す斜視図、図８は従来のマフラ支持構造の要部を示す斜視図である。

図７に示すように、従来より建設機械において、エンジンルーム内に設けられるエンジン３０は、横置き状態で取り付けられた円柱形状のマフラ３１と、排気ガスをまとめる排気マニホールド３２と、これらマフラ３１と排気マニホールド３２とを連結する排気パイプ３３と、このマフラ３１に取り付けられる排気ダクト３４と、マフラ３１を支持固定する支持構造３５とを備えている。

図８に示すように、支持構造３５は、マフラ３１の下半部に外嵌する取り付け座３６と、マフラ３１の周面の上半部に当接する当接部材、例えばＵボルト３７を含み、取り付け座３６の両側には、フランジ３８がそれぞれ形成されている。そして、マフラ３１は、その下半部を取り付け座３６に嵌合した状態でＵボルト３７をフランジ３８の貫通孔３９それぞれに通してＵボルト３７のねじに螺合するナット４０で締結することによって固定支持されている。

エンジン３０からの排気ガスは、排気マニホールド３２でまとめられてから排気パイプ３３を介してマフラ３１に送られ、排気ダクト３４から外気へ排出される。一方、マフラ３１は、排気ガスが通過する際にその脈動や流れの乱れによって騒音及び振動が生じ、この騒音及び振動が外部へと伝播することでさらに騒音が大きくなる。そのため、支持構造３５とマフラ３１の間に緩衝材を挟持させることによって、これらの騒音及び振動を防止する建設機械の支持構造が従来より提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１０４０７１号公報

しかし、特許文献１に開示される従来の建設機械のマフラ支持構造は、マフラ３１の振動及び排気ガスの気流音によって生じる高周波数帯域の騒音に対して防音することができるが、排気ガスの脈動によって生じるピーク音等の低周波数帯域の騒音に対して防音することができない。そのため、従来の建設機械のマフラ支持構造は、この種の騒音に対して防音効果が低いという問題があった。なお、特許文献１に開示される従来の建設機械のマフラ支持構造では、建設機械に用いられるマフラ３１の大きさが大きくて重いために緩衝材がつぶれて防振効果が低くなると共に、経年変化によってマフラ３１とＵボルト３７の間に隙間が生じ、マフラ３１が振動で破損及び落下する虞がある。このように、この従来の建設機械のマフラ支持構造は、耐久性及び持続性が低いという問題もある。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、低周波数帯域の騒音をも防止することができる建設機械のマフラ支持構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の建設機械のマフラ支持構造は、建設機械に搭載され、エンジンの排気を外部に放出させるマフラを、このマフラの周面に当接する当接部材を介して固定支持する建設機械のマフラ支持構造において、前記当接部材が、共鳴箱を形成する中空部材から成ることを特徴としている。

このように構成した本発明では、マフラの周面を当接部材で当接することによってマフラを固定支持することができると共に、当接部材をマフラに当接させることにより、高周波数帯域の騒音を吸収することができ、また当接部材が共鳴箱を形成しているので、排気ガスの脈動によって生じるピーク音等の低周波数帯域の騒音を吸収することができる。これにより、経年変化等によるマフラの破損及び落下を防止すると共に、排気ガスの排気に伴う騒音を確実に防止することができる。

また、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造では、前記発明において、当接部材が、マフラの上側部分に当接する上部当接部材から成ることを特徴としている。このように構成すると、マフラの上側部分に上部当接部材を当接するだけでよいので、上部当接部材の取り付け作業が簡便である。

また、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造では、前記発明において、当接部材が、マフラの下側部分に当接する下部当接部材から成ることを特徴としている。このように構成すると、Ｕボルトを用いてマフラを固定支持することもできるので、マフラの取り付け作業における汎用性が高い。

また、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造では、前記発明において、当接部材が、マフラの上側部分に当接する上部当接部材と、マフラの下側部分に当接する下部当接部材から成り、上部当接部材と下部当接部材とを一体に締結する締結具を備えたことを特徴としている。このように構成すると、マフラの周面の上側部分に共鳴箱を形成し得る中空部分を有する上部当接部材を当接させ、マフラの周面の下側部分に共鳴箱を形成し得る中空部分を有する下部当接部材を当接させてマフラを固定支持したので、優れた防音効果が得られると共に、経年変化等によるマフラの破損及び落下を防止できる。

また、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造では、前記発明において、当接部材が、マフラに当接する第１部材と、この第１部材に対向するように配置される第２部材と、第１部材及び第２部材に連結されるフランジと、第１部材と第２部材間の側方のそれぞれに形成される開口を塞ぐ一対の側板とを含み、第１部材に穴を形成したことを特徴としている。このように構成すると、共鳴箱を形成する中空部材を容易に製作できる。

また、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造では、前記発明において、当接部材内部に複数の共鳴箱を形成する隔壁を設けたことを特徴としている。このように構成したものでは、例えば複数の共鳴箱のうちの１つの共鳴箱を１次の低周波数帯域の騒音の低減を考慮して設け、他の共鳴箱を２次の低周波数帯域の騒音の低減を考慮して設けることにより、確実に低周波数帯域の騒音を防止できる。

また、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造では、前記発明において、下部当接部材を所定部位に固定するブラケットを備えたことを特徴としている。このように構成すると、ブラケットを介して下部当接部材を所定部位付近に確実に固定することができる。

また、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造では、前記発明において、第１部材に前記穴とは別の穴を形成し、この別の穴に防音材を充填したことを特徴としている。このように構成すると、排気ガスの気流音によって生じる高周波数帯域の騒音をより低減することができる。

本発明の建設機械のマフラ支持構造は、マフラの周面に当接する当接部材を介してマフラを固定支持してあるので、高周波数帯域の騒音を防止できると共に、当接部材を、共鳴箱を形成する中空部材によって構成してあることにより、排気ガスの脈動によって生じるピーク音等の低周波数帯域の騒音をも防止することができる。これにより、従来よりも優れた防音性能を確保できる。

以下、本発明に係る建設機械のマフラ支持構造を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係るマフラ支持構造の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図、図２は本発明に係るマフラ支持構造の第１実施形態を示す要部断面図、図３は本発明に係るマフラ支持構造の第１実施形態に備えられるマフラ及び上部当接部材を示す斜視図、図４は図３に示す上部当接部材の分解斜視図である。

本発明の第１実施形態に係るマフラ支持構造は、建設機械、例えば油圧ショベル１に適用される。この油圧ショベル１は、図１に示すように、走行体２と、この走行体２の上側に配置され、旋回フレーム３ａを有する旋回体３と、この旋回体３に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機４とから構成されている。また、旋回体３は、前方にキャブ７を備え、後方にカウンタウェイト６を備え、また、これらキャブ７及びカウンタウェイト６の間にエンジンルーム５を備えている。このエンジンルーム５の内部に第１実施形態に係るエンジンの排気を外部に導くマフラの支持構造が配置されている。

この第１実施形態に係るマフラ支持構造は、図２、３に示すように、横置きにされた円柱形状のマフラ８の周面に当接する当接部材を介して固定支持するものであり、当接部材が、共鳴箱を形成する中空部材から形成されている。この当接部材は、例えばマフラ８の上側部分に当接する上部当接部材１２から成っている。この上部当接部材１２をマフラ８の周面上側に当接させ、マフラ８の周面下側に円弧状の鉄板から成る取り付け座９を当接させてある。上部当接部材１２と取り付け座９は後述するように、ボルト１７及びナット１８で締結固定してある。また、取り付け座９には、ブラケット１１が取り付けられており、このブラケット１１を介してマフラ８及び当接部材がエンジンルーム５内の所定部位付近に固定されている。

図４に示すように、上部当接部材１２は、マフラ８の周面上側に当接する第１部材１３と、この第１部材１３に対向するように配置される第２部材１４と、第１部材１３に連結されると共に、第２部材１４が溶接される一対のフランジ１５と、第１部材１３と第２部材１４間の側方のそれぞれに形成される開口を塞ぎ、第１部材１３及び第２部材１４に溶接される一対の側板１６とを含んでいる。すなわち、第２部材１４の両下縁部を一対のフランジ１５にそれぞれ溶接し、第１部材１３と第２部材１４の両側縁部に一対の側板１６を溶接している。さらに、第１部材１３には、円形の穴１９が形成されており、一対のフランジ１５には、ボルト１７が貫通する貫通孔２１がそれぞれ２つずつ設けられている。なお、フランジ部１５を含む第１部材１３、第２部材１４、及び側板１６には鉄板が用いられている。また、マフラ８の上面には、マフラ８内部を流動する排気ガスを大気へ排出する排気ダクト２０が取り付けられている。

このように、上部当接部材１２は、第１部材１３に穴１９を形成した中空部材から成るので、マフラ８の周面上側に共鳴箱を形成する。ここで、共鳴箱は次の式（１）で計算される低減周波数Ｆに対して低減効果がある。

Ｆ＝｛ｃ／（２π）｝√｛Ｓ／（ＬＶ）｝ ・・・・・・・（１）
ここで、Ｆ：低減周波数、ｃ：音速、Ｓ：穴１９の断面積、Ｌ：穴１９の高さ、すなわち第１部材１３の板厚、Ｖ：中空部分の体積である。また、エンジンの駆動に伴って生じる脈動周波数ＦＥは次の式（２）で計算される。

ＦＥ＝（エンジン気筒数・エンジン回転数／１２０） ・・・・・・・（２）
なお、エンジン回転数の単位は回転数／分である。

本発明の第１実施形態では、予め油圧ショベル１のエンジン気筒数及びエンジン回転数から脈動周波数ＦＥを求め、脈動周波数ＦＥ＝低減周波数Ｆの関係から共鳴箱を形成する上部当接部材１２が式（１）を満たすように、穴１９の断面積Ｓ、穴１９の高さＬ、中空部分の体積Ｖを予め設定してある。

このように構成した本発明の第１実施形態によれば、マフラ８の周面上側に上部当接部材１２を、マフラ８の周面下側に取り付け座９を当接し、これら上部当接部材１２及び取り付け座９を締結することによって、マフラ８を固定支持してエンジンの駆動に伴うマフラ８の振動を抑えることができると共に、鉄板で構成された上部当接部材１２が排気ガスの気流音による高周波数帯域の騒音を遮音することができる。同時に、共鳴箱を形成する上部当接部材１２が排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の騒音をも吸収することができるので、これら高周波数帯域及び低周波数帯域の各種騒音を確実に防止することができる。これにより、第１実施形態に係るマフラ支持構造は、経年変化等によるマフラ８の破損及び落下を防止することができると共に、優れた防音性能を確保することができる。

なお、本発明の第１実施形態では、上部当接部材１２と取り付け座９をボルト１７及びナット１８で締結固定した場合について説明したが、ボルト１７及びナット１８の代わりに溶接によって固定してもよい。また、本発明の第１実施形態では、穴１９の形状が円形の場合について説明したが、どのような形状であってもよい。このように円形の場合は、簡単に第１部材１３に穴１９を設けることができる。さらに、穴１９の位置は、マフラ８と第１部材１３との間に空間が形成されている位置にあれば、どの位置にあってもよい。

図５は本発明に係るマフラ支持構造の第２実施形態の要部を構成する下部当接部材及び脚部を示す斜視図である。

図５に示すように、本発明の第２実施形態では、マフラ８の周面に当接する共鳴箱を形成する中空部材から成る当接部材が、第１実施形態の上部当接部材１２に対して上下対称である下部当接部材２２から成っている。そして、マフラ８の周面下側に下部当接部材２２を嵌合させた状態で、マフラ８の周面上側に当接する図示しない一対のＵボルトを下部当接部材２２のフランジ１５ａの貫通孔２１ａに挿通してナット１８で締結することによって、マフラ８が固定支持される。また、第２部材１４ａには、ブラケット１１が取り付けられており、このブラケット１１を介してマフラ８及び当接部材がエンジンルーム５内の所定部位付近に固定される。なお、本発明の第１実施形態と同様に、フランジ部１５ａを含む第１部材１３ａ、第２部材１４ａ、及び側板１６ａには鉄板が用いられている。

このように構成した本発明の第２実施形態によれば、マフラ８の周面下側に下部当接部材２２を、マフラ８の周面上側に一対のＵボルトを当接し、これらのＵボルトのねじに螺合するナット１８で締結することによって、マフラ８を固定支持してエンジンの駆動に伴うマフラ８の振動を抑えることができると共に、鉄板で構成された下部当接部材２２が排気ガスの気流音による高周波数帯域の騒音を遮音することができる。同時に、共鳴箱を形成する下部当接部材２２が排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の騒音をも吸収することができるので、これら高周波数帯域及び低周波数帯域の各種騒音を確実に防止することができる。また、マフラ８を固定支持するためにＵボルトが用いられていることによって、マフラ８の取り付け作業の汎用性が高くなると共に、マフラ８の取り付け作業が簡便になる。

図６は本発明に係るマフラ支持構造の第３実施形態の要部を構成する上部当接部材を示す側面図である。なお、図１ないし図４と対応する部分には同一符号を付してある。

図６に示すように、本発明の第３実施形態に係るマフラ支持構造が本発明の第１実施形態と異なるのは、上部当接部材１２Ａ内部の中空部分に隔壁２４を設けたことであり、その他の構成は基本的には同じである。そのため、上部当接部材１２Ａは、隔壁２４を隔てることによって、左右２つの共鳴箱で形成される。なお図示省略するが、同図６の右側に位置する共鳴箱にも穴１９と同様の穴を設けてある。

ここで、便宜的に左側の共鳴箱を第１上部当接部材２５、右側の共鳴箱を第２上部当接部材２６と呼ぶと、排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の１次の騒音に対して、第１実施形態と同様に脈動周波数ＦＥ＝低減周波数Ｆの関係から共鳴箱を形成する第１上部当接部材１２が式（１）を満たすように、第１上部当接部材２５の穴１９の断面積Ｓ、穴１９の高さＬ、中空部分の体積Ｖを予め設定する。

一方、排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域のｎ次の騒音に対して、脈動周波数ＦＥは次の式（３）で計算される。

ＦＥ＝（エンジン気筒数・エンジン回転数／１２０）×ｎ ・・・・・・・（３）
（ｎ＝１，２，３・・・）
なお、エンジン回転数の単位は回転数／分である。

したがって、排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の２次の騒音に対して、脈動周波数ＦＥ（ｎ＝２）＝低減周波数Ｆの関係から共鳴箱を形成する第２上部当接部材２６が式（１）を満たすように、第２上部当接部材２６の穴１９の断面積Ｓ、穴１９の高さＬ、中空部分の体積Ｖを予め設定する。

このように構成した本発明の第３実施形態によれば、鉄板で構成された上部当接部材１２Ａが排気ガスの気流音による高周波数帯域の騒音を遮音することができると共に、上部当接部材１２Ａが第１上部当接部材２５と第２上部当接部材２６とで構成されることによって、第１上部当接部材２５が排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の１次の騒音を遮音することができ、第２上部当接部材２６が排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の２次の騒音を遮音することができる。これにより、排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の騒音をより確実に防止することができる。

なお、本発明の第３実施形態では、上部当接部材１２Ａ内部の中空部分に１つの隔壁２４を設けることにより、上部当接部材１２Ａが、第１上部当接部材２５と第２当接部材２６の２つの共鳴箱で構成された場合について説明したが、上部当接部材１２Ａ内部の中空部分に隔壁を２つ以上設けてもよい。このように構成すると、共鳴箱を３つ以上設けることができ、各共鳴箱が式（１）と式（３）を満たすように各共鳴箱の穴１９の断面積Ｓ、穴１９の高さＬ、中空部分の体積Ｖを予め設定することで、排気ガスの脈動によるピーク音等の低周波数帯域の３次以上の騒音をも遮音することができる。

また、本発明の第１〜３実施形態では、当接部材がマフラ８の上側部分に当接する上部当接部材１２あるいはマフラ８の下側部分に当接する下部当接部材２２から成る場合について説明したが、当接部材が上部当接部材１２と下部当接部材２２の両方で構成されてもよい。この場合、例えば上部当接部材１２を下部当接部材２２とをボルト等の締結具によって一体に締結するようにしてもよい。このように構成すると、より一層排気ガスの排気に伴う騒音を確実に防止することができる。

さらに、本発明の第１〜３実施形態において、第１部材１３に穴１９とは別の穴を形成し、この別の穴に防音材、例えばグラスウールを詰める構成にしてもよい。このように構成することにより、排気ガスの気流音によって生じる高周波数帯域の騒音を確実に低減することができる。また、上部当接部材１２あるいは下部当接部材２２の内部にグラスウール等の防音材を充填した構成にしてもよい。

本発明に係るマフラ支持構造の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。 本発明に係るマフラ支持構造の第１実施形態を示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に備えられるマフラ及び上部当接部材を示す斜視図である。 図３に示す上部当接部材の分解斜視図である。 本発明に係るマフラ支持構造の第２実施形態の要部を構成する下部当接部材及び脚部を示す斜視図である。 本発明に係るマフラ支持構造の第３実施形態の要部を構成する上部当接部材を示す側面図である。 従来のマフラ支持構造の取り付け状態を示す斜視図である。 従来のマフラ支持構造の要部を示す斜視図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル
３ 旋回体
３ａ 旋回フレーム
５ エンジンルーム
８ マフラ
１１ ブラケット
１２ 上部当接部材
１２Ａ 上部当接部材
１３ 第１部材
１３ａ 第１部材
１４ 第２部材
１４ａ 第２部材
１５ フランジ
１５ａ フランジ
１６ 側板
１６ａ 側板
１７ ボルト
１８ ナット
１９ 穴
１９ａ 穴
２０ 排気ダクト
２１ 貫通孔
２１ａ 貫通孔
２２ 下部当接部材
２４ 隔壁
２５ 第１上部当接部材
２６ 第２上部当接部材

Claims (8)

1. 建設機械に搭載され、エンジンの排気を外部に放出させるマフラを、このマフラの周面に当接する当接部材を介して固定支持する建設機械のマフラ支持構造において、前記当接部材が、共鳴箱を形成する中空部材から成ることを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。
2. 請求項１に記載の建設機械のマフラ支持構造において、
   前記当接部材が、前記マフラの上側部分に当接する上部当接部材から成ることを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。
3. 請求項１に記載の建設機械のマフラ支持構造において、
   前記当接部材が、前記マフラの下側部分に当接する下部当接部材から成ることを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。
4. 請求項１に記載の建設機械のマフラ支持構造において、
   前記当接部材が、前記マフラの上側部分に当接する上部当接部材と、前記マフラの下側部分に当接する下部当接部材から成り、前記上部当接部材と前記下部当接部材とを一体に締結する締結具を備えたことを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。
5. 請求項１に記載の建設機械のマフラ支持構造において、
   前記当接部材が、前記マフラに当接する第１部材と、この第１部材に対向するように配置される第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材に連結されるフランジと、前記第１部材と前記第２部材間の側方のそれぞれに形成される開口を塞ぐ一対の側板とを含み、前記第１部材に穴を形成したことを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械のマフラ支持構造において、
   前記当接部材内部に複数の共鳴箱を形成する隔壁を設けたことを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。
7. 請求項３または４に記載の建設機械のマフラ支持構造において、
   前記下部当接部材を所定部位に固定するブラケットを備えたことを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。
8. 請求項５に記載の建設機械のマフラ支持構造において、
   前記第１部材に前記穴とは別の穴を形成し、この別の穴に防音材を充填したことを特徴とする建設機械のマフラ支持構造。

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