JP2016017552A

JP2016017552A - エンジン防振装置及びそれを備える作業機械

Info

Publication number: JP2016017552A
Application number: JP2014139752A
Authority: JP
Inventors: 達也末崎; Tatsuya Suezaki
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-02-01

Abstract

【課題】防振効果を向上できるエンジン防振装置を提供する。【解決手段】エンジン１０を船体６１に対してコイルばね１１０及び薄板１２０によって支持するエンジン防振装置１００であって、薄板１２０に貼設された圧電素子１３０と、抵抗Ｒと、開閉器Ｓとを含んだ回路１６０と、開閉器Ｓの開閉タイミングを制御するＥＣＵ５０と、を備え、ＥＣＵ５０は、エンジン１０が所定回転数未満で運転する場合には、開閉器Ｓを閉とし、エンジン１０が所定回転数以上で運転する場合には、開閉器Ｓを開とする。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン防振装置及びそれを備える作業機械の技術に関する。

エンジン防振装置は、作業機械（車体）にエンジンの振動が伝達することを防止する装置として公知である（例えば、特許文献１）。エンジン防振装置としては、作業機械とエンジンとを弾性体で支持する構成と、作業機械とエンジンとを弾性体及びダンパーで支持する構成と、が公知である。

図１４を用いて、作業機械とエンジンとを弾性体で支持する構成（以下、エンジン防振装置８００）と、作業機械とエンジンとを弾性体及びダンパーで支持する構成（以下、エンジン防振装置９００）の作用について説明する。

なお、図１４では、エンジン防振装置８００及びエンジン防振装置９００の作用について、横軸を周波数Ｆ、縦軸を作業機械に伝わる加振力Ｐとするグラフ図によって表している。また、グラフ中では、エンジン防振装置８００の作用を破線で表し、エンジン防振装置９００の作用を一点鎖線で表している。

また、図１４の左上では、エンジン防振装置８００の構成を模式的に表している。さらに、図１４の右上では、エンジン防振装置９００の構成を模式的に表している。

エンジン防振装置８００では、エンジン１０が作業機械に対して弾性体８１０によって支持されている。エンジン防振装置８００では、弾性体８１０の減衰が小さいため、起動又は停止時に共振点を通過して振動が非常に大きくなる。なお、弾性体８１０の具体例としては、金属ばね等が挙げられる。

エンジン防振装置９００では、エンジン１０が作業機械に対して弾性体９１０とダンパー９２０とによって支持されている。エンジン防振装置９００では、ダンパー９２０によって減衰が付加されるので共振点にて加振力Ｐが低減されるものの、通常運転領域にて防振域の力伝達率が大きくなり振動が大きくなる。

そこで、エンジン防振装置では、共振点を通過する起動・停止時では減衰力を付与して振幅を抑え、通常運転領域では減衰力を付与せずに振動伝達率を大きくすることなく防振させ、防振効果を向上することが望まれている。

特開２０１３−２１７４００号公報

本発明の解決しようとする課題は、防振効果を向上できるエンジン防振装置及びそれを備える作業機械を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンを作業機械に対して弾性体によって支持するエンジン防振装置であって、前記弾性体に貼設された圧電素子と、抵抗と、開閉器と、を含んだ回路と、前記開閉器の開閉タイミングを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記エンジンが所定回転数未満で運転する場合には、前記開閉器を閉とし、前記エンジンが所定回転数以上で運転する場合には、前記開閉器を開とするものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジン防振装置であって、前記抵抗は、可変抵抗とされるものである。

請求項３においては、請求項１記載のエンジン防振装置であって、前記回路には、前記圧電素子と直列にコイルが接続されるものである。

請求項４においては、請求項３記載のエンジン防振装置であって、前記回路には、前記コイル及び前記抵抗に対し、コイルと抵抗と開閉器とを含む回路が並列に複数接続されるものである。

請求項５においては、エンジンを作業機械に対して板形状の弾性体によって支持するエンジン防振装置であって、前記弾性体の表裏面にそれぞれ貼設された圧電素子と、開閉器と、を含んだ回路と、前記開閉器の開閉タイミングを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記エンジンが所定回転数未満で運転する場合には、前記開閉器を閉とし、前記エンジンが所定回転数以上で運転する場合には、前記開閉器を開とするものである。

請求項６においては、作業機械であって、請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジン防振装置を備えるものである。

本発明のエンジン防振装置及びそれを備える作業機械によれば、共振点を通過する起動・停止時では減衰力を付与して振幅を抑え、通常運転領域では減衰力を付与せずに振動伝達率を大きくすることなく防振させ、防振効果を向上できる。

レジャーボートの構成を示す斜視図。エンジンルームの構成を示す斜視図。第一実施形態のエンジン防振装置の構成を示す斜視図。同じく模式図。同じく作用を示すグラフ図。第二実施形態のエンジン防振装置の構成を示す模式図。第三実施形態のエンジン防振装置の構成を示す模式図。第四実施形態のエンジン防振装置の構成を示す模式図。第五実施形態のエンジン防振装置の構成を示す模式図。第六実施形態のエンジン防振装置の構成を示す模式図。トラクタの構成を示す側面図。掘削旋回作業車の構成を示す側面図。タンカーの構成を示す側面図。従来のエンジン防振装置の作用を示す模式図。

図１及び図２を用いて、レジャーボート６０の構成について説明する。
なお、図１では、レジャーボート６０の構成を斜視にて模式的に表している。また、図２では、エンジンルーム６４の構成を斜視にて模式的に表している。

レジャーボート６０は、本発明の作業機械に係る実施形態である。なお、本発明の作業機械は、本実施形態のレジャーボート６０に限定されることはない。例えば定置作業機械としては発電機、走行作業機械としては船舶、農業機械、建設機械、自動車等が挙げられる。

レジャーボート６０は、船体６１と、船体６１の上縁の床面であるデッキ６２と、デッキ６２の中央に設けられるオペレータが操舵する操舵室６３と、船体６１の内部後方に設けられるエンジンルーム６４と、船体６１の船底後尾側に設けられる推進機６５と、を備えている。

図２に示すように、エンジンルーム６４には、エンジン１０と、エンジン発電機Ｅと、が収容されている。エンジン１０は、船体６１の後方に設けられ、船体６１に対しエンジン防振装置１００（図示略）によって支持されている。なお、エンジン防振装置１００について詳しくは後述する。

図３を用いて、エンジン防振装置１００の構成について説明する。
なお、図３では、エンジン防振装置１００の構成を斜視にて模式的に表している。

エンジン防振装置１００は、本発明のエンジン防振装置に係る第一実施形態である。エンジン防振装置１００は、船体６１にエンジン１０の振動が伝達することを防止する装置である（図２参照）。

エンジン防振装置１００は、弾性体としてのコイルばね１１０と、弾性体としての薄板１２０と、圧電素子１３０と、エンジン側支持部１４０と、船体側支持部１５０と、を具備している。

コイルばね１１０は、エンジン側支持部１４０と船体側支持部１５０との間に設けられ、エンジン側支持部１４０と船体側支持部１５０とを弾性支持している。薄板１２０は、エンジン側支持部１４０と船体側支持部１５０との間にコイルばね１１０と並列に設けられ、エンジン側支持部１４０と船体側支持部１５０とを弾性支持している。

圧電素子１３０は、薄板１２０に貼着されている。圧電素子１３０は、振動が加えられると起電力を生じる素子である。本実施形態では、圧電素子１３０について詳細な説明は省略する。

エンジン側支持部１４０は、エンジン１０（図２参照）を支持するものである。船体側支持部１５０は、船体６１（図２参照）を支持するものである。

図４を用いて、エンジン防振装置１００の構成について説明する。
なお、図４では、エンジン防振装置１００の構成を模式的に表している。また、図４では、電気信号線を破線によって表している。さらに、図４の下方では、コイルばね１１０及び薄板１２０が振動により撓んだ状態を表している。

エンジン防振装置１００は、上述したように、コイルばね１１０と、薄板１２０と、圧電素子１３０と、エンジン側支持部１４０と、船体側支持部１５０と、を具備している。圧電素子１３０には、回路１６０が接続されている。

回路１６０には、開閉器Ｓと、抵抗Ｒと、が直列に接続されている。開閉器Ｓは、制御手段としてのＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ（以下、ＥＣＵ）５０に接続されている。なお、ＥＣＵ５０は、エンジン１０を総合的に制御するものである。また、ＥＣＵ５０は、開閉器Ｓの開閉タイミングを制御する機能を有している。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０が所定回転数未満（起動・停止領域）であれば、開閉器Ｓを閉とし、エンジン１０が所定回転数以上（通常運転領域）であれば、開閉器Ｓを開とする機能を有している。

図５を用いて、エンジン防振装置１００の作用について説明する。
なお、図５では、エンジン防振装置１００の作用をグラフ図によって模式的に表している。

なお、図５では、エンジン防振装置１００の作用について、横軸を周波数Ｆ、縦軸を船体６１に伝わる加振力Ｐとするグラフ図によって表している。また、図５のグラフ中では、エンジン防振装置１００を実線で表し、従来のエンジン防振装置８００（弾性体のみで支持する構成）を破線で表し、従来のエンジン防振装置９００（弾性体及びダンパーのみで支持する構成）を一点鎖線で表している。

エンジン防振装置１００では、エンジン１０が所定回転数未満（起動・停止領域）であれば、開閉器Ｓを閉とするため、圧電素子１３０の振動によって回路１６０に起電力が生じ、生じた電力が抵抗によって消費される。

すなわち、エンジン防振装置１００では、圧電素子１３０の振動エネルギーが電気エネルギーとして消費される。このとき、薄板１２０には、減衰力が付与されて加振力Ｐが低減される。

言い換えれば、エンジン防振装置１００では、エンジン１０が所定回転数未満（起動・停止領域）であれば、従来のエンジン防振装置９００（弾性体及びダンパーのみで支持する構成）の特性を有する。

一方、エンジン防振装置１００では、エンジン１０が所定回転数以上（定常運転領域）であれば、開閉器Ｓを開とするため、圧電素子１３０の振動によって回路１６０に起電力が生じるものの、生じた電力が抵抗によって消費されない。

すなわち、エンジン防振装置１００では、圧電素子１３０の振動エネルギーが電気エネルギーとして消費されない。このとき、薄板１２０には、減衰力が付与されずに振動伝達率を大きくすることなく防振される。

言い換えれば、エンジン防振装置１００では、エンジン１０が所定回転数以上（定常運転領域）であれば、従来のエンジン防振装置８００（弾性体のみで支持する構成）の特性を有する。

エンジン防振装置１００の効果について説明する。
エンジン防振装置１００では、共振点を通過する起動・停止領域では、薄板１２０に減衰力を付与して加振力Ｐを低減させ、通常運転領域では、減衰力を付与せずに振動伝達率を大きくすることなく防振させる。そのため、防振効果を向上できる。

図６を用いて、エンジン防振装置２００の構成について説明する。
なお、図６では、エンジン防振装置２００の構成を模式的に表している。また、図６では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン防振装置２００は、本発明のエンジン防振装置に係る第二実施形態である。エンジン防振装置２００は、船体６１にエンジン１０の振動が伝達するのを防止する装置である。

エンジン防振装置２００は、弾性体としてのコイルばね２１０と、弾性体としての薄板２２０と、圧電素子２３０と、エンジン側支持部２４０と、船体側支持部２５０と、を具備している。

エンジン防振装置２００のコイルばね２１０、薄板２２０、圧電素子２３０、エンジン側支持部２４０及び船体側支持部２５０については、エンジン防振装置１００のコイルばね１１０、薄板１２０、圧電素子１３０、エンジン側支持部１４０及び船体側支持部１５０と同様の構成であるため、説明を省略する。

圧電素子２３０には、回路２６０が接続されている。回路２６０には、開閉器Ｓと、可変抵抗Ｒｎと、が直列に接続されている。可変抵抗Ｒｎ及び開閉器Ｓは、制御手段としてのＥＣＵ５０に接続されている。

ＥＣＵ５０は、エンジン１０が所定回転数未満（起動・停止領域）であれば、開閉器Ｓを閉とし、エンジン１０が所定回転数以上（通常運転領域）であれば、開閉器Ｓを開とする機能を有している。また、ＥＣＵ５０は、可変抵抗Ｒｎの抵抗値を変更する機能を有している。

エンジン防振装置２００の作用については、エンジン防振装置１００の作用と同様であるため説明を省略する。

エンジン防振装置２００の効果については、エンジン防振装置１００の効果に加え、可変抵抗Ｒｎによって起動・停止域において付与する減衰力のレベルを変更することができる。

図７を用いて、エンジン防振装置３００の構成について説明する。
なお、図７では、エンジン防振装置３００の構成を斜視にて模式的に表している。また、図７では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン防振装置３００は、本発明のエンジン防振装置に係る第三実施形態である。エンジン防振装置３００は、船体６１にエンジン１０の振動が伝達するのを防止する装置である。

エンジン防振装置３００は、弾性体としてのコイルばね３１０と、弾性体としての薄板３２０と、圧電素子３３０と、エンジン側支持部３４０と、船体側支持部３５０と、を具備している。

エンジン防振装置３００のコイルばね３１０、薄板３２０、圧電素子３３０、エンジン側支持部３４０及び船体側支持部３５０については、エンジン防振装置１００のコイルばね１１０、薄板１２０、圧電素子１３０、エンジン側支持部１４０及び船体側支持部１５０と同様の構成であるため、説明を省略する。

圧電素子３３０には、回路３６０が接続されている。回路３６０には、開閉器Ｓと、抵抗Ｒと、コイルＬと、が直列に接続されている。開閉器Ｓは、制御手段としてのＥＣＵ５０に接続されている。

エンジン防振装置３００の作用については、エンジン防振装置１００の作用と同様であるため説明を省略する。

エンジン防振装置３００の効果については、エンジン防振装置１００の効果に加え、圧電素子３３０の起電力をＬＲ回路によって特定の周波数について共振させて、特定の周波数（共振点）での減衰効果を向上することができる。

図８を用いて、エンジン防振装置４００の構成について説明する。
なお、図８では、エンジン防振装置４００の構成を斜視にて模式的に表している。また、図８では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン防振装置４００は、本発明のエンジン防振装置に係る第四実施形態である。エンジン防振装置４００は、船体６１にエンジン１０の振動が伝達するのを防止する装置である。

エンジン防振装置４００は、弾性体としてのコイルばね４１０と、弾性体としての薄板４２０と、圧電素子４３０と、エンジン側支持部４４０と、船体側支持部４５０と、を具備している。

エンジン防振装置４００のコイルばね４１０、薄板４２０、圧電素子４３０、エンジン側支持部４４０及び船体側支持部４５０については、エンジン防振装置１００のコイルばね１１０、薄板１２０、圧電素子１３０、エンジン側支持部１４０及び船体側支持部１５０と同様の構成であるため、説明を省略する。

圧電素子４３０には、回路４６０が接続されている。回路４６０には、開閉器Ｓと、抵抗Ｒと、コイルＬと、が直列に接続された回路が並列に３つ接続されている。それぞれの開閉器Ｓは、制御手段としてのＥＣＵ５０に接続されている。

エンジン防振装置４００の作用については、エンジン防振装置１００の作用と同様であるため説明を省略する。

エンジン防振装置４００の効果については、エンジン防振装置１００の効果に加え、圧電素子４３０の起電力をＬＲ回路によって複数の特定の周波数について共振させて、複数の特定の周波数（共振点）での減衰効果を向上することができる。

図９を用いて、エンジン防振装置５００の構成について説明する。
なお、図９では、エンジン防振装置５００の構成を斜視にて模式的に表している。また、図９では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン防振装置５００は、本発明のエンジン防振装置に係る第五実施形態である。エンジン防振装置５００は、船体６１にエンジン１０の振動が伝達するのを防止する装置である。

エンジン防振装置５００は、弾性体としてのコイルばね５１０と、弾性体としての薄板５２０と、圧電素子５３０と、エンジン側支持部５４０と、船体側支持部５５０と、を具備している。

エンジン防振装置５００のコイルばね５１０、薄板５２０、圧電素子５３０、エンジン側支持部５４０及び船体側支持部５５０については、エンジン防振装置１００のコイルばね１１０、薄板１２０、圧電素子１３０、エンジン側支持部１４０及び船体側支持部１５０と同様の構成であるため、説明を省略する。

薄板５２０の表裏面には、圧電素子５３０がそれぞれ貼設されている。一方の圧電素子５３０と他方の圧電素子５３０とは、回路５６０によって接続されている。回路５６０には、開閉器Ｓが接続されている。それぞれの開閉器Ｓは、制御手段としてのＥＣＵ５０に接続されている。

エンジン防振装置５００の作用について説明する。
エンジン防振装置５００では、エンジン１０が所定回転数未満（起動・停止領域）であれば、開閉器Ｓを閉とするため、一方の圧電素子５３０の振動によって回路５６０に起電力が生じ、他方の圧電素子５３０の振動によって回路５６０に逆の起電力が生じ、それぞれで生じた起電力が打ち消し合う。

すなわち、エンジン防振装置５００では、それぞれの圧電素子５３０の振動エネルギーが打ち消し合って消費される。このとき、薄板５２０には、減衰力が付与されて加振力Ｐが低減される。

一方、エンジン防振装置５００では、エンジン１０が所定回転数以上（定常運転領域）であれば、開閉器Ｓを開とするため、一方の圧電素子５３０の振動によって回路５６０に起電力が生じ、他方の圧電素子５３０の振動によって回路５６０に逆の起電力が生じるものの、電力が消費されない。

すなわち、エンジン防振装置５００では、圧電素子５３０の振動エネルギーが電気エネルギーとして消費されない。このとき、薄板５２０には、減衰力が付与されずに振動伝達率を大きくすることなく防振される。

エンジン防振装置５００の効果については、エンジン防振装置１００の効果と同様であるため説明を省略する。

図１０を用いて、エンジン防振装置６００の構成について説明する。
なお、図１０では、エンジン防振装置６００の構成を斜視にて模式的に表している。また、図１０では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン防振装置６００は、本発明のエンジン防振装置に係る第六実施形態である。エンジン防振装置６００は、船体６１にエンジン１０の振動が伝達するのを防止する装置である。エンジン防振装置６００は、弾性体としての板ばね６１０と、圧電素子６３０と、エンジン側支持部６４０と、船体側支持部６５０と、を具備している。

エンジン防振装置６００の圧電素子６３０、エンジン側支持部６４０及び船体側支持部６５０については、エンジン防振装置１００の圧電素子１３０、エンジン側支持部１４０及び船体側支持部１５０と同様の構成であるため、説明を省略する。

板ばね６１０の表裏面には、圧電素子６３０がそれぞれ貼設されている。一方の圧電素子６３０と他方の圧電素子とは、回路６６０によって接続されている。それぞれの回路６６０には、開閉器Ｓが接続されている。それぞれの開閉器Ｓは、制御手段としてのＥＣＵ５０に接続されている。

エンジン防振装置６００の作用については、エンジン防振装置５００の効果と同様であるため説明を省略する。説明する。

エンジン防振装置６００の効果については、エンジン防振装置１００の効果と同様であるため説明を省略する。

図１１を用いて、トラクタ７０の構成について説明する。
なお、図１１では、トラクタ７０の構成を側面視にて模式的に表している。

トラクタ７０は、本発明の作業機械に係る別の実施形態である。トラクタ７０は、エンジン１０によって前輪７２を駆動し走行する構成とされている。エンジン１０は、車体７１に設けられ、車体７１に対しエンジン防振装置１００によって支持されている。

図１２を用いて、旋回作業車８０の構成について説明する。
なお、図１２では、旋回作業車８０の構成を側面視にて模式的に表している。

旋回作業車８０は、本発明の作業機械に係る別の実施形態である。旋回作業車８０は、エンジン１０によってクローラ―８２を駆動し走行する構成とされている。エンジン１０は、車体８１に設けられ、車体８１に対しエンジン防振装置１００によって支持されている。

図１３を用いて、タンカー９０の構成について説明する。
なお、図１３では、タンカー９０の構成を側面視にて模式的に表している。

タンカー９０は、本発明の作業機械に係る別の実施形態である。タンカー９０は、エンジン１０によってスクリュー９２を駆動し推進する構成とされている。エンジン１０は、船体９１に設けられ、船体９１に対しエンジン防振装置１００によって支持されている。

１０エンジン
５０ＥＣＵ（制御手段）
６０レジャーボート
１００エンジン防振装置
１１０コイルばね（弾性体）
１２０薄板（弾性体）
１３０圧電素子
１４０エンジン側支持部
１５０船体側支持部
１６０回路
Ｓ開閉器
Ｒ抵抗

Claims

エンジンを作業機械に対して弾性体によって支持するエンジン防振装置であって、
前記弾性体に貼設された圧電素子と、抵抗と、開閉器と、を含んだ回路と、
前記開閉器の開閉タイミングを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記エンジンが所定回転数未満で運転する場合には、前記開閉器を閉とし、前記エンジンが所定回転数以上で運転する場合には、前記開閉器を開とする、
エンジン防振装置。
請求項１記載のエンジン防振装置であって、
前記抵抗は、可変抵抗とされる、
エンジン防振装置。
請求項１記載のエンジン防振装置であって、
前記回路には、前記圧電素子と直列にコイルが接続される、
エンジン防振装置。
請求項３記載のエンジン防振装置であって、
前記回路には、前記コイル及び前記抵抗に対し、コイルと抵抗と開閉器とを含む回路が並列に複数接続される、
エンジン防振装置。
エンジンを作業機械に対して板形状の弾性体によって支持するエンジン防振装置であって、
前記弾性体の表裏面にそれぞれ貼設された圧電素子と、開閉器と、を含んだ回路と、
前記開閉器の開閉タイミングを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記エンジンが所定回転数未満で運転する場合には、前記開閉器を閉とし、前記エンジンが所定回転数以上で運転する場合には、前記開閉器を開とする、
エンジン防振装置。
作業機械であって、
請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジン防振装置を備える、
作業機械。