JP2011144605A

JP2011144605A - 建設機械の防振構造

Info

Publication number: JP2011144605A
Application number: JP2010008248A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Kawashita; 道宏川下; Hiroshi Aoyama; 博青山
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: JP5307044B2

Abstract

【課題】建設機械に搭載される電気機器を防振するのに好適な防振構造を提供することを目的とする。
【解決手段】走行体(1)と、この走行体上に設けられた架台(4)と、この架台(4)の前部に配置される作業装置(3)と、架台(4)の後部に上下方向に移動可能に配置される中空のカウンタウエイト(5)とを備えた建設機械の防振構造であって、電気機器(10)を搭載したラック(11)をカウンタウエイト(5)の内部空間に配置し、ラック(11)の下面と架台(4)とをバネ(12a)で結合し、ラック(11)の上面とカウンタウエイト(5)をバネ(12b)で結合することにより、ラック(11)を主系とし、カウンタウエイト(5)を付加系とした動吸振器構造が構成されるようなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械の電動化・ハイブリッド化のため、新たに搭載する電気機器の防振構造に関するものであり、特に油圧ショベルなどカウンタウエイトを備えた建設機械の防振構造に関する。

近年、排気ガスが少ない、周囲への騒音が小さい、燃費が良いなど、環境に与える影響を配慮して、建設機械の電動化・ハイブリッド化が進められている。例えば特許文献１では、エンジンと電気モータを搭載したハイブリッドシステムの油圧ショベルが報告されており、電気モータへの電力供給のために、電気モータ専用の高圧バッテリを搭載することが提案されている。また、例えば特許文献２においても、エンジンと電気モータを搭載したハイブリッドシステムの油圧ショベルが報告されており、電気モータに電力を供給するため、カウンタウエイト内部のスペースにバッテリを収納する方法について提案されている。

特開２００１−９９１０３号公報特開２００７−２０５０９７号公報

上述の特許文献に記載されているように、建設機械のハイブリッド化には、複数の電気機器を新たに搭載しなければならない。例えば油圧ショベルにおいては、バッテリの他に、インバータ、キャパシタ、チョッパを新たに搭載する。しかしながら、これらの電気機器は、建設作業中に加わる加速度下での使用を想定しておらず、搭載にあたっては電気機器の許容加速度を越えないように、新たな防振構造を開発しなければならない。

本発明は、上述の課題を解決するため、建設機械に搭載される電気機器を防振するのに好適な防振構造を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明は、走行体と、この走行体上に設けられた架台と、この架台の前部に配置される作業装置と、前記架台の後部に上下方向に移動可能に配置される中空のカウンタウエイトとを備えた建設機械の防振構造であって、電気機器を搭載したラックを前記カウンタウエイトの内部空間に配置し、前記ラックの下面と前記架台とをバネで結合し、前記ラックの上面と前記カウンタウエイトをバネで結合することにより、前記ラックと前記カウンタウエイトとが動吸振器構造を成すことを特徴とするものである。

本発明によれば、従来は重量バランスのために配置されたカウンタウエイトを動吸振器の付加系、電気機器を搭載したラックを主系とし、動吸振器の効果によって、搭載した電気機器を防振することができる。

また、本発明は、走行体と、この走行体上に設けられた架台と、この架台の前部に配置される作業装置と、前記架台の後部に上下方向に移動可能に配置される中空のカウンタウエイトとを備えた建設機械の防振構造であって、前記架台は、上下方向に弾性変形する板バネとしての機能を備え、電気機器を搭載したラックの下面を、前記カウンタウエイトの内部であって前記架台上にリジッドに固定し、前記ラックの上面を前記カウンタウエイトとバネで結合することにより、前記ラックと前記カウンタウエイトとが動吸振器構造を成すことを特徴とするものである。

ここで、「板バネとして機能する」構成には、架台を所望の長さにすることにより上下方向に弾性変形する（撓む）構成や、架台を所望の板厚にすることにより上下方向に弾性変形する（撓む）構成が含まれる。

また、本発明は、走行体と、この走行体上に設けられた架台と、この架台の前部に配置される作業装置と、前記架台の後部に配置される中空のカウンタウエイトとを備えた建設機械の防振構造であって、前記カウンタウエイトは、前記架台に固定された外側壁部と、この外側壁部の内側に沿うようにして前記架台に固定された内側壁部と、前記外側壁部と前記内側壁部とで挟むようにして取り付けられ、上下方向に移動可能な天井壁部とを有し、電気機器を搭載したラックの下面を前記架台とバネで結合し、前記ラックの上面を前記天井壁部とバネで結合することにより、前記ラックと前記カウンタウエイトの前記天井壁部とが動吸振器構造を成すことを特徴とするものである。

また、本発明は、上記構成において、前記カウンタウエイトが水平方向に移動することを防止するための第１のガイド機構を備えたことを特徴としている。

この構成によれば、回転運動および水平方向の横揺れを防止することができ、鉛直方向の振動を効率よく防振することができる。特に、油圧ショベル等の建設機械は作業中に頻繁に旋回動作が行われるが、本発明の構成を備えているため、旋回動作に伴う水平方向の移動（回転）を防止できるので、動吸振器として非常に優れた効果を発揮することとなる。

また、本発明は、上記構成において、前記第１のガイド機構は、前記架台から上方に突出する第１のガイド棒と、前記カウンタウエイトの下面に形成され、前記第１のガイド棒が挿入される第１のガイド穴とで構成されることを特徴としている。この構成によれば、構造を簡単にすることができる利点がある。

また、本発明は、上記構成において、前記ラックが水平方向に移動することを防止するための第２のガイド機構を備えたことを特徴としている。

また、本発明は、上記構成において、前記第２のガイド機構は、前記架台から上方に突出する第２のガイド棒と、前記ラックの側面に設けられ、前記第２のガイド棒が挿入される第２のガイド穴とで構成されることを特徴としている。この構成によれば、構造を簡単にすることができる利点がある。

また、本発明は、上記構成において、前記第１のガイド機構は、前記第１のガイド棒を挟み込むための第１のパッドを備え、前記第１のパッドはフッ素系樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））からなることを特徴としている。この構成によれば、第１のガイド棒がフッ素系樹脂パッドで挟み込まれた構造とすることによって、接触面の摩擦効果を高めることができ、振動の減衰を大きくできる。

ここで、上記した接触面の摩擦効果について具体的に説明すると、例えば、第１のガイド棒と第１のパッドが共に鉄からなり、鉄と鉄とが摩擦する構造とした場合には、振動開始時に０．３程度であった摩擦係数は、０．７程度まで徐々に上昇し、さらに振動が続くと全く動かなくなってしまうこととなる。ところが、本発明のように第１のパッドをフッ素系樹脂からなり、鉄とフッ素系樹脂とが摩擦する構造とすることにより、長期間に亘って摩擦係数が０．０５程度の安定した値が得られるため、接触面の摩擦効果を高めることができ、安定して振動の減衰効果を得ることができるのである。

また、本発明は、上記構成において、前記第１のガイド棒の先端部には、前記第１のパッドと当接することにより前記第１のガイド棒が前記第１のガイド穴から外れるのを防止するための第１のストッパが設けられていることを特徴としている。この構成によれば、簡単な構成でカウンタウエイトが架台から外れることを防止できる。

また、本発明は、上記構成において、前記第１のストッパの外周面には、前記第１のガイド穴内の空気を通過させるための空気溝が設けられていることを特徴としている。この構成によれば、振動の減衰を大きくでき、電気機器の防振に非常に優れた効果を発揮することとなる。

また、本発明は、上記構成において、前記第１のストッパには、前記第１のガイド穴内の空気を通過させるための空気孔が、上下方向に貫通するように設けられていることを特徴としている。この構成によれば、振動の減衰を大きくでき、電気機器の防振に非常に優れた効果を発揮することとなる。

また、本発明は、上記構成において、前記第２のガイド機構は、前記第２のガイド棒を挟み込むための第２のパッドを備え、前記第２のパッドはフッ素系樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））からなることを特徴としている。この構成によれば、第２のガイド棒がフッ素系樹脂パッドで挟み込まれた構造とすることによって、接触面の摩擦効果を高めることができ、振動の減衰を大きくできる。

ここで、上記した接触面の摩擦効果について具体的に説明すると、例えば、第２のガイド棒と第２のパッドが共に鉄からなり、鉄と鉄とが摩擦する構造とした場合には、振動開始時に０．３程度であった摩擦係数は、０．７程度まで徐々に上昇し、さらに振動が続くと全く動かなくなってしまうこととなる。ところが、本発明のように第２のパッドをフッ素系樹脂からなり、鉄とフッ素系樹脂とが摩擦する構造とすることにより、長期間に亘って摩擦係数が０．０５程度の安定した値が得られるため、接触面の摩擦効果を高めることができ、安定して振動の減衰効果を得ることができるのである。

また、本発明は、上記構成において、前記第２のガイド棒の先端部には、前記第２のパッドと当接することにより前記第２のガイド棒が前記第２のガイド穴から外れることを防止するための第２のストッパが設けられていることを特徴としている。この構成によれば、簡単な構成でラックが架台から外れるのを防止できる。

また、本発明は、上記構成において、前記天井壁部と接触する前記外側壁部の表面および前記天井壁部と接触する前記内側壁部の表面の少なくとも一方の表面は、樹脂でコーティングされていることを特徴としている。

また、本発明は、上記構成において、前記ラックと前記カウンタウエイトの質量比μが１．０〜２．０であることを特徴としている。この構成によれば、付加系にカウンタウエイトを用いることで、主系であるラックに比べて付加系の質量を大きくでき、広範囲の周波数成分の振動を防振することができる。

ここで、質量比μが１．０より小さいと、図１１に示すように周波数のピークとピークが近づいてしまい、動吸振器としての十分な効果が得難くなる。一方、質量比が２．０より大きくするには、カウンタウエイトを必要以上に重くしなければならず、製造やコストの観点から好ましくない。そこで、質量比μは、１．０〜２．０の範囲するのが好ましいのである。

また、本発明は、上記構成において、前記カウンタウエイトには通気口が形成されていることを特徴としている。この構成によれば、電気機器を搭載したラックへの風通しを良くし、発熱による電気機器周辺部の温度上昇を防止することができる。

本発明の建設機械の防振構造が適用される建設機械の一例である油圧ショベルの外観斜視図である。本発明の第１の実施の形態例に係る建設機械の防振構造の外観斜視図である。本発明の第１の実施の形態例に係る建設機械の防振構造の正面図である。本発明の第２の実施の形態例に係る建設機械の防振構造の外観斜視図である。本発明の第２の実施の形態例に係る建設機械の防振構造の正面図である。本発明の第３の実施の形態例に係る建設機械の防振構造の外観斜視図である。本発明の第３の実施の形態例に係る建設機械の防振構造の正面図である。図６に示すカウンタウエイトのストッパの詳細を示した部分拡大図である。図２に示す第１のガイド機構の詳細を示した斜視図である。図９に示す第１のガイド機構の変形例を示した斜視図である。図２に示す第２のガイド機構の詳細を示した斜視図である。本発明を適用した場合の質量比と防振可能な周波数範囲の関係を示す図である。本発明を建設機械に適用した場合の防振効果を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態例について説明する。まず、本発明の建設機械の防振構造が適用される建設機械の代表的な例である油圧ショベルについて図１を参照しながら簡単に説明する。

図１に示す油圧ショベルは、内燃機関であるエンジンと電気モータを併用したハイブリッドショベルであり、走行装置を備えた下部走行体（走行体）１と、下部走行体１上に旋回可能に結合された上部旋回体（旋回体）２と、上部旋回体２の前部に装着された作業装置３から構成されている。上部旋回体２は、架台となるスイングフレーム４を有し、スイングフレーム４の後端部には、カウンタウエイト５を有する。カウンタウエイト５の前方には、エンジン、油圧ポンプおよび電気モータ等を収めるエンジンルーム６が備えられている。作業装置３は、一般にブーム７、アーム８及びバケット９からなる。このカウンタウエイト５の内部には電気機器が搭載されたラック１１が配置され、カウンタウエイト５とラック１１とにより動吸振器が構成される。

次に、本発明の第１の実施の形態例に係る建設機械の防振構造について図２および図３を用いて説明する。図２は、カウンタウエイト５を斜方上方より見た斜視図であり、図３は、カウンタウエイト５の正面図を示す。カウンタウエイト５は内部が中空の構造となっており、バッテリやキャパシタなどの電気機器１０が搭載されたラック１１が配置されている。ラック１１の下面とスイングフレーム４は、例えば防振バネ１２ａによってバネ結合されており、同様にラック１１の上面とカウンタウエイト５も例えば防振バネ１２ｂによってバネ結合されている。このように配置することで、カウンタウエイト５を付加系、電気機器１０を搭載したラック１１を主系として動吸振器構造を形成でき、電気機器１０を防振することができる。本実施形態のようにカウンタウエイト５を付加系とすることによって、主系に比べて付加系の質量を大きくすることができる。そのため、後述するように広範囲の周波数成分に亘る振動を防振することができる。

また、油圧ショベルは、作業中は、凸凹のある地面を走行するために上下方向に振動するうえ、上部旋回体２が頻繁に旋回するために、カウンタウエイト５も上下方向に振動するのみならず、上部旋回体２の旋回に伴って水平方向に移動する（回転する）こととなる。そこで、本実施形態では、カウンタウエイト５が水平方向に移動する（回転する）のを防止するための第１のガイド機構を設けている。この第１のガイド機構は、カウンタウエイト５の下面に形成された複数の大ガイド穴１３と、スイングフレーム４から上方に突出して設けられ、大ガイド穴１３に挿入可能な複数の大ガイド棒１４とで構成されている。この大ガイド穴１３に大ガイド棒１４が挿入されることにより、上部旋回体２が旋回しても、カウンタウエイト５が水平方向に移動するのが防止される。これにより、カウンタウエイト５の振動する方向を上下方向（鉛直方向）のみに抑えることができるようになっているのである。つまり、第１のガイド機構が、水平方向への横揺れおよび回転運動を防止しているのである。

同様に、本実施形態では、ラック１１の側面に設けられたが上部旋回体２の旋回に伴って水平方向に移動する（回転する）のを防止するための第２のガイド機構も設けられている。この第２のガイド機構は、ラック１１の側面に設けられた複数の小ガイド穴２０と、スイングフレーム４から上方に突出して設けられ、小ガイド穴２０に挿入可能な複数の小ガイド棒２１とで構成されている。この小ガイド穴２０に小ガイド棒が挿入されることにより、上部旋回体２が旋回してもラック１１が水平方向に移動するのが防止される。これにより、ラック１１の振動する方向を上下方向（鉛直方向）のみに抑えることができるようになっているのである。つまり、第２のガイド機構により、ラック１１の振動方向は鉛直方向のみ許容されることになり、水平方向への横揺れおよび回転運動が防止されるのである。

また、詳しくは後述するが、大ガイド穴１３の開口部には、ＰＴＦＥ（フッ素系樹脂）からなる大パッド１７が組み込まれている（図９参照）。この大パッド１７は、大ガイド棒１４を挟み込むようにして取り付けられており、大ガイド棒１４が上下方向の移動する際に大パッド１７と摩擦することにより、大ガイド棒１４の振動が減衰するようになっている。よって、樹脂パッドがない場合と比較して大ガイド穴１３と大ガイド棒１４との間で摩擦が大きくなり、高い減衰効果が得られる。なお、カウンタウエイト５には、電気機器周辺温度低減のため、通気口２４が設けられている。この通気孔２４には図示しないが、ゴミや埃の侵入を防止するためのフィルタが設けられている。

次に、本発明の第２の実施の形態例に係る建設機械の防振構造について図４および図５を用いて説明するが、先に述べた第１の実施の形態例に係る建設機械の防振構造と同一の構成については、同一の符号を付すことにより、その説明は省略する。図４は、カウンタウエイト５を斜方上方より見た斜視図であり、図５は、カウンタウエイト５の正面図を示す。第２の実施の形態例に係る建設機械の防振構造では、ラック１１の下面は、スイングフレーム１０４に例えばボルトによってリジッドに結合されており、ラック１１の上面とカウンタウエイト５は例えば防振バネ１２ｂによって結合されている。つまり、第１の実施の形態例に係る建設機械の防振構造との相違点は、スイングフレーム１０４を板ばねとして利用する点である。

より具体的に説明すると、本実施形態に係るスイングフレーム１０４は、第１の実施の形態例に係るスイングフレーム４に比べて長さＬだけ長い寸法になっている。長さＬだけ長い形状であるため、このスイングフレーム１０４は振動により上下方向に弾性変形する（撓む）ことができる。この弾性変形を板ばねとして利用することにより、ラック１１とスイングフレーム１０４とを防振バネで結合しなくても、ラック１１を主系とし、カウンタウエイト５を付加系とする動吸振器を構成することができるのである。

また、例えばカウンタウエイト５下のスイングフレーム１０４の長さＬを変えることにより、板ばねのバネ定数を調節する。これによってラック１１とスイングフレーム１０４をリジッドに固定しながら、カウンタウエイト５を付加系、電気機器１０を搭載したラック１１を主系として動吸振器構造を形成できる。

なお、スイングフレーム１０４の長さＬだけ長くする構成に代えて、スイングフレーム１０４の板厚を好適な薄さにして、スイングフレーム１０４が撓み易くするようにしても良い。また、長さＬだけ長くした上に、板厚を調整して板ばねのバネ定数を調整することもできる。

次に、本発明の第３の実施の形態例に係る建設機械の防振構造について図６および図７を用いて説明するが、先に述べた第１および第２の実施の形態例に係る建設機械の防振構造と同一の構成については、同一の符号を付すことにより、その説明は省略する。図６は、カウンタウエイト１０５を斜方上方より見た斜視図、図７は、カウンタウエイト１０５の正面図を示す。第３の実施の形態例に係るカウンタウエイト１０５は、第１および第２の実施の形態例に係るカウンタウエイト５と構造が異なっている。

具体的に言うと、第３の実施の形態例に係るカウンタウエイト１０５は、スイングフレーム４の後端部に沿ってコの字状に設けられた外側壁部１０５ａと、この外側壁部１０５ａに沿うようにして内側に間隔を空けて設けられたコの字状の内側壁部１０５ｂと、外側壁部１０５ａと内側壁部１０５ｂとの間で挟むようにして取り付けられた天井壁部１０５ｃとで形成されている。天井壁部１０５ｃは外側壁部１０５ａと内側壁部１０５ｂとで挟まれた状態で上下方向に移動可能になっている。

また、スイングフレーム４と内側壁部１０５ｂと天井壁部１０５ｃとにより内部空間が形成されている。つまり、カウンタウエイト１０５は、中空構造となっている。そして、このカウンタウエイト１０５の内部にはバッテリやキャパシタなどの電気機器１０が搭載されたラック１１が配置されている。ラック１１の下面とスイングフレーム4は、例えば防振バネ１２ａによってバネ結合されており、ラック１１の上面と天井壁部１０５ｃも例えば防振バネ１２ｂによってバネ結合されている。

このように配置することで、カウンタウエイト１０５を付加系、電気機器１０を搭載したラック１１を主系として動吸振器構造を形成する。カウンタウエイト１０５の外側壁部１０５ａおよび内側壁部１０５ｂは、スイングフレーム４に直接固定されており、天井壁部１０５ｃを外側壁部１０５ａと内側壁部１０５ｂの間に挟み込むことで、第１および第２の実施の形態例に係る第１のガイド機構と同様の効果が得られる。

また、外側壁部１０５ａが設けられているため、外部から可動部となる天井壁部１０５ｃへの接触を防止することができる。つまり、外側壁部１０５ａが安全カバーとして機能するようになっているのである。なお、外側壁部１０５ａの表面のうち天井壁部１０５ｃと接触する部分および内側壁部１０５ｂのうち天井壁部１０５ｃと接触する部分は樹脂コーティングされている。これにより、樹脂コーティングがない場合と比較して天井壁部１０５ｃと外側壁部１０５ａとの間、および天井壁部１０５ｃと内側壁部１０５ｂとの間でそれぞれ摩擦が大きくなり、高い減衰効果を得ることができる。

ここで、本実施形態では、カウンタウエイト１０５の天井壁部１０５ｃが外側壁部１０５ａと内側壁部１０５ｃとの間から抜け落ちることを防止するためのストッパを設けている。このカウンタウエイト用のストッパは、図８に示すように、外側壁部１０５ａと内側壁部１０５ｂとに形成された凹部２５と、天井壁部１０５ｃの下端に形成された凸部２６とを備えている。凸部２６は、凹部２５で仕切られた空間の内部に位置しており、天井壁部１０５ｃが上下方向に移動した場合に、この凸部２６が凹部２５と当接することにより、天井壁部１０５ｃが外側壁部１０５ａと内側壁部１０５ｃとの間から外れない（抜けない）ようになっている。また、外側壁部１０５ａに形成された凹部２５および内側壁部１０５ｂに形成された凹部２５はいずれも貫通していないので、このようなストッパを設けても、上下移動する天井壁部１０５ｃを作業者が直接触れることはないので安全である。なお、このストッパの数は１つに限らず、また、ストッパの構造もこれに限定しない。

次に、上記した第１および第２の実施の形態例に係る建設機械の防振構造に用いられる第１のガイド機構の詳細について説明する。図９は、カウンタウエイト５に形成した第１のガイド機構の斜視図を示す。第１のガイド機構は、カウンタウエイト５に形成した大ガイド穴１３と、スイングフレーム４から上方に突出するように形成された大ガイド棒１４とを備えて構成されている。大ガイド棒１４の先端にはストッパ１５が形成されており、この大ストッパ１５が大ガイド穴１３と接触しながら大ガイド棒１４が上下方向（鉛直方向）に移動する構成となっている。

また、大ストッパ１５の周面部（側面部）には空気溝１６が形成されており、大ガイド棒１４が上下に移動した際に大ガイド穴１３内で圧縮された空気がこの空気溝１６を通過するようになっている。よって、大ガイド棒１４が上下移動する動作が、空気圧によって妨げられることはない。より詳しく説明すると、円筒形状の大ガイド穴１３の内部を大ガイド棒１４の大ストッパ１５がピストンの如き上下方向に往復動する。大ガイド棒１４が上方向に移動すると、大ガイド穴１３内の空気を大ストッパ１５が圧縮することとなる。しかし、大ストッパ１５の周面に設けられた空気溝１６によって、圧縮された空気が大ガイド棒１４の移動する方向と逆方向、即ち、下方向に向かって流れる。よって、大ガイド棒１４の動作は空気圧によって妨げられることがないのである。大ガイド棒１４が下方向に移動する場合も同様である。

しかも、大ストッパ１５に空気溝１６が形成されていることにより、大ガイド棒１４が移動する方向、即ち、鉛直方向の振動を減衰させることができるのである。また、大ガイド穴１３にはＰＴＦＥ（フッ素系樹脂）性の大パッド１７が大ガイド棒１４を挟み込むように配置されており、この大パッド１７は樹脂性の補助ストッパ１８によって、大ガイド穴１３から抜け落ちないように取り付けられている。この構成により、大ガイド棒１４が下方向に移動しても大ストッパ１５が大パッド１７と当接することにより、大ガイド棒１４が大ガイド穴１３から外れることはない。

このように、カウンタウエイト５に大ガイド穴１３を、スイングフレーム４に大ガイド棒１４をそれぞれ設けて第１のガイド機構を形成することで、カウンタウエイト５の振動方向を上下方向に限定し、動吸振器を効果的に使用した防振が可能となる。さらに、フッ素系樹脂パッド１７でガイド棒１４を挟み込む構造によって、大ガイド穴１３と大ガイド棒１４の間で大きな摩擦力が発生し、高い減衰効果が得られる。

ここで、より高い減衰効果を得るために、上記した空気溝１６の構成に代えて、図１０に示すようなガイド機構にすることもできる。即ち、図１０に示すように、第１のガイド機構の変形例として、空気溝１６の代わりに多数の空気孔１９を使用するようにしても良い。第１のガイド機構の変形例の構成について詳しく説明すると、大ガイド棒１４の先端に設けられた大ストッパ１１５は、その外周面が大ガイド穴１３の内部と摺動するピストンリング形状を成している。この大ストッパ１１５には、大ガイド棒１４が往復動する方向、即ち、図１０における上下方向（鉛直方向）に貫通する空気孔１９が複数設けられている。この構成によれば、大ガイド棒１４が大ガイド穴１３内を上下方向に移動しても、圧縮した空気はこの空気孔１９を介して逃げるため、大ガイド棒１４の動作が空気圧によって妨げられることはないのである。さらに、ストッパ１１５に形成する空気孔１９の径を変更することで、大ガイド棒１４の動作時の空気圧をコントロールし、より高い減衰効果が得られる。

次に、上記した第１および第３の実施の形態例に係る建設機械の防振構造に用いられる第２のガイド機構の詳細について説明する。図１１は、ラック１１とスイングフレーム４とに形成された第２のガイドの斜視図を示す。第２のガイド機構は、ラック１１の側面に形成した小ガイド穴２０と、スイングフレーム４から上方に突出して形成された小ガイド棒２１とにより構成されている。また、小ガイド棒２１の先端部には小ストッパ２２が形成されており、この小ストッパ２２が小ガイド穴２０と当接することにより、小ガイド棒２１が小ガイド穴２０から外れるのを防止している。また、小ガイド穴２０の内部にはＰＴＦＥ（フッ素系樹脂）性の小パッド２３が、小ガイド棒２１を挟み込むようにして嵌め込まれている。

このように、ラック１１に小ガイド穴２０を、スイングフレーム４に小ガイド棒２１をそれぞれ設けて第２のガイド機構を形成することで、ラック１１の振動方向を上下方向に限定し、動吸振器を効果的に使用した防振が可能となる。さらに、フッ素系樹脂性の小パッド２３で小ガイド棒２１を挟み込むことによって、小ガイド穴２０と小ガイド棒２１の間で大きな摩擦力が発生し、高い減衰効果が得られる。

次に、油圧ショベルに本発明を適用した際の防振効果について説明する。図１２は、第１〜第３の実施の形態例において、主系と付加系の質量比μと防振可能な周波数範囲の関係を示す。横軸は、入力加速度の周波数成分、縦軸が入力に対する応答倍率である。なお、応答倍率は減衰効果を無視した値であり、実際のピーク値は有限である。動吸振器による防振効果が得られる範囲は、図１２中のピークとピークに挟まれた周波数範囲であり、質量比μが大きいほど広範囲の周波数を防振できる。したがって、本発明のように、質量が大きなカウンタウエイトを動吸振器の付加系に使用することは、広範囲に亘る周波数成分の防振に有効である。

ここで、図１２から、質量比μが１．０より小さいと、周波数のピークとピークが近づいてしまい、動吸振器としての十分な効果が得難くなる。そのため、質量比μは１．０以上であることが好ましいことが確認できる。一方、質量比が２．０より大きくするには、カウンタウエイトを必要以上に重くしなければならず、製造やコストの観点から好ましくない。この点から、質量比μの上限は２．０が好ましい値である。

次に、図１３にラフロード走行時に加わる入力加速度とラックに加わる振幅加速度の関係を示す。図１３より質量比μ＝１．０〜２．０として動吸振器を形成することにより、ラフロード走行時に加わる加速度を大幅に低減できることが分かる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、カウンタウエイトを動吸振器の付加系、電気機器を搭載したラックを主系とし、動吸振器の効果によって、搭載した電気機器を防振することができる。また、第１のガイド機構および／または第２のガイド機構を備えたことにより、振動する方向を上下方向（鉛直方向）に限定できるため、頻繁に旋回動作する油圧ショベルなどの建設機械において、特に優れた防振効果を発揮することとなる。さらに、第１のガイド機構および／または第２のガイド機構にダンパ機能を持たせる構成とすることにより、より一層減衰効果を高めることができる。

なお、上記した実施の形態例では、第１のガイド機構としてカウンタウエイトに大ガイド穴を設け、スイングフレームに大ガイド棒を設ける構成とし、第２のガイド機構としてラックに小ガイド穴を設け、スイングフレームに小ガイド棒を設ける構成としたが、カウンタウエイトやラックの重量に応じて適宜第１のガイド機構と第２のガイド機構を使い分けるようにすれば良い。

また、上記した実施の形態例では、大パッド１７および小パッド２３がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成されているものを例に挙げて説明したが、この材料に代えて、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アラミドＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）などの材料を大パッドおよび小パッドの材料として採用することもできる。これらの代替材料も、長期間に亘って安定した摩擦係数が得られるため、安定した減衰効果を得ることができることとなる。

１下部走行体（走行体）
３作業装置
４スイングフレーム（架台）
５カウンタウエイト
１０電気機器
１１ラック
１２ａ、１２ｂ防振ばね（ばね）
１３大ガイド穴（第１のガイド機構）
１４大ガイド棒（第１のガイド機構）
１５大ストッパ（第１のストッパ）
１６空気溝
１７大パッド（第１のパッド）
１８補助ストッパ
１９空気孔
２０小ガイド穴（第２のガイド機構）
２１小ガイド棒（第２のガイド機構）
２２小ストッパ（第２のストッパ）
２３小パッド（第２のパッド）
２４通気口
１０５カウンタウエイト
１０５ａ外側壁部
１０５ｂ内側壁部
１０５ｃ天井壁部
１１５大ストッパ（第１のストッパ）

Claims

走行体と、この走行体上に設けられた架台と、この架台の前部に配置される作業装置と、前記架台の後部に上下方向に移動可能に配置される中空のカウンタウエイトとを備えた建設機械の防振構造であって、
電気機器を搭載したラックを前記カウンタウエイトの内部空間に配置し、前記ラックの下面と前記架台とをバネで結合し、前記ラックの上面と前記カウンタウエイトをバネで結合することにより、前記ラックと前記カウンタウエイトとが動吸振器構造を成すことを特徴とする建設機械の防振構造。
走行体と、この走行体上に設けられた架台と、この架台の前部に配置される作業装置と、前記架台の後部に上下方向に移動可能に配置される中空のカウンタウエイトとを備えた建設機械の防振構造であって、
前記架台は、上下方向に弾性変形する板バネとしての機能を備え、
電気機器を搭載したラックの下面を、前記カウンタウエイトの内部であって前記架台上にリジッドに固定し、前記ラックの上面を前記カウンタウエイトとバネで結合することにより、前記ラックと前記カウンタウエイトとが動吸振器構造を成すことを特徴とする建設機械の防振構造。
走行体と、この走行体上に設けられた架台と、この架台の前部に配置される作業装置と、前記架台の後部に配置される中空のカウンタウエイトとを備えた建設機械の防振構造であって、
前記カウンタウエイトは、前記架台に固定された外側壁部と、この外側壁部の内側に沿うようにして前記架台に固定された内側壁部と、前記外側壁部と前記内側壁部とで挟むようにして取り付けられ、上下方向に移動可能な天井壁部とを有し、
電気機器を搭載したラックの下面を前記架台とバネで結合し、前記ラックの上面を前記天井壁部とバネで結合することにより、前記ラックと前記カウンタウエイトの前記天井壁部とが動吸振器構造を成すことを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項１または２の記載において、前記カウンタウエイトが水平方向に移動することを防止するための第１のガイド機構を備えたことを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項４の記載において、前記第１のガイド機構は、前記架台から上方に突出する第１のガイド棒と、前記カウンタウエイトの下面に形成され、前記第１のガイド棒が挿入される第１のガイド穴とで構成されることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記ラックが水平方向に移動することを防止するための第２のガイド機構を備えたことを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項６の記載において、前記第２のガイド機構は、前記架台から上方に突出する第２のガイド棒と、前記ラックの側面に設けられ、前記第２のガイド棒が挿入される第２のガイド穴とで構成されることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項５の記載において、前記第１のガイド機構は、前記第１のガイド棒を挟み込むための第１のパッドを備え、前記第１のパッドはフッ素系樹脂からなることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項８の記載において、前記第１のガイド棒の先端部には、前記第１のパッドと当接することにより前記第１のガイド棒が前記第１のガイド穴から外れるのを防止するための第１のストッパが設けられていることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項９の記載において、前記第１のストッパの外周面には、前記第１のガイド穴内の空気を通過させるための空気溝が設けられていることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項９の記載において、前記第１のストッパには、前記第１のガイド穴内の空気を通過させるための空気孔が、上下方向に貫通するように設けられていることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項７の記載において、前記第２のガイド機構は、前記第２のガイド棒を挟み込むための第２のパッドを備え、前記第２のパッドはフッ素系樹脂からなることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項１２の記載において、前記第２のガイド棒の先端部には、前記第２のパッドと当接することにより前記第２のガイド棒が前記第２のガイド穴から外れることを防止するための第２のストッパが設けられていることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項３の記載において、前記天井壁部と接触する前記外側壁部の表面および前記天井壁部と接触する前記内側壁部の表面の少なくとも一方の表面は、樹脂でコーティングされていることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記ラックと前記カウンタウエイトの質量比μが１．０〜２．０であることを特徴とする建設機械の防振構造。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記カウンタウエイトには通気口が形成されていることを特徴とする建設機械の防振構造。