JP4135099B2 - 建設機械のエンジン排気装置 - Google Patents

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械においてエンジンの排気を外部に導くエンジン排気装置に関するものである。

油圧ショベルを例にとって説明する。

油圧ショベルは、図２に示すよう下部走行体１上に上部旋回体２を旋回自在に搭載し、この上部旋回体２に作業アタッチメント(掘削アタッチメント)３を取付けて構成される。４はキャビンである。

上部旋回体２には、後部にエンジンガード５によってエンジンルーム６が形成され、このエンジンルーム６にエンジン７が収容されるとともに、このエンジン７の排気をエンジンルーム６外に導くエンジン排気装置８がエンジンルーム内外に跨って設けられている。

従来のエンジン排気装置８の構成を図３によって説明する。

このエンジン排気装置８は、マフラー９と、このマフラー９の一部として上向きに突出するテールパイプ１０とエキゾーストチューブ１１とを備えている。

テールパイプ１０は、エンジンガード５に設けられた排気口１２を下から上に貫通し、このテールパイプ１０に上から被さる状態でエキゾーストチューブ１１がエンジンガード５の外側に取付けられる。

ここで、テールパイプ１０とエキゾーストチューブ１１との間には、これらの干渉及び振動伝達を避けるための隙間ｃが設けられている。このため、テールパイプ１０から排出された排煙中の煤がこの隙間ｃを通ってエンジンルーム６に侵入し、マフラー９等を汚損するおそれがある。

そこで、一般には、図示のようにエンジンルーム６内においてテールパイプ１０の外周に、煤を受け止めて溜める煤受け皿１３が取付けられている。

図３中、１４はこの煤受け皿１３に溜まった煤と水を排出するための煤受け皿ドレン管、１５はマフラー９の底部に設けられたマフラードレン管である。

一方、特許文献１に示されるように、排気口１２をゴム等の可撓性材料から成る遮蔽具で塞ぐ技術も公知である。この遮蔽具は、放射状の複数の切り込みによって拡開し得るスカート部を内周側に持ったリング状に形成され、スカート部で排気口１２を塞ぐ状態でエンジンガード５に取付けられる。
実用新案登録第３０８４３６６号

ところが、図示の従来技術によると、比較的大径で重量のある煤受け皿１３をテールパイプ１０の外周に固定することから、テールパイプ１０の質量が大きくなるため、外力(とくに振動)が加わったときにテールパイプ１０の付根部分に発生する応力が大きくなる。このため、同パイプ１０の強度面で不安があった。

しかも、煤受け皿１３はエンジンルーム６内に対して開放状態にあるため、溜まった煤が振動等によって煤受け皿１３からこぼれ落ちるおそれがあった。

一方、特許文献１に記載された公知技術によると、テールパイプ１０の強度不安はなくなるものの、遮蔽具のスカート部を切り込みにより拡開変形させてテールパイプに接触させるため、この接触部分で切り込みによる複数の隙間ができる。このため、煤がこの隙間からエンジンルーム内に侵入する可能性が高く、肝心の煤受け機能が十分でない。

そこで本発明は、テールパイプの質量増加を避けながら、エンジンルーム内への煤の侵入を確実に防止することができる建設機械のエンジン排気装置を提供するものである。

請求項１の発明は、エンジンルームを形成するエンジンガードに排気口が設けられるとともに、マフラーのテールパイプと、エンジンガードの外側に設けられたエキゾーストチューブが上記排気口を介して連通され、エンジンの排気が上記テールパイプ及びエキゾーストチューブを介して外部に排出されるように構成された建設機械のエンジン排気装置において、上記テールパイプから出た排気中の煤を受け止める煤受け皿が、上記テールパイプの外周との間に隙間が形成される状態で上記エンジンガードに取付けられ、かつ、上記隙間を閉塞する蓋体が上記テールパイプの外周に設けられたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、テールパイプは、その上端開口がエキゾーストチューブの下端開口と対向する状態で配置されたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、蓋体はリング状に形成され、煤受け皿の上面に載る状態でテールパイプ外周に嵌着されたものである。

請求項４の発明は、請求項３の構成において、エキゾーストチューブによって蓋体の上方移動を規制し得るように、蓋体がエキゾーストチューブの下端に近接して配置されるとともに、エキゾーストチューブの内径寸法が蓋体の外径寸法以下に設定されたものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、蓋体の上面内周部に、煤を蓋体上面からテールパイプ内に導くテーパ状の煤ガイド面が設けられたものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、煤受け皿は、エンジンガードと別体に形成されてエンジンガードに取付具によって取付けられ、この取付部分において煤受け皿とエンジンガードとの間に断熱材が設けられたものである。

本発明によると、煤受け皿を、従来のようにテールパイプに固定するのではなく、テールパイプとの間に隙間を置いてエンジンガードに設けるため、エンジン振動等によってテールパイプが振動しても、その質量を小さくできることでテールパイプ付根部分に発生する応力を小さくすることができる。

この場合、テールパイプの外周にリング状の蓋体が設けられた分、テールパイプの質量が増加するが、この蓋体は上記隙間を塞ぐだけの、煤受け皿よりも遥かに小径・軽量のものでよいため、テールパイプの質量増加、つまり振動時の応力は最小限に小さくてすむ。

このため、テールパイプの強度面で有利となる。

また、テールパイプと煤受け皿との間に隙間を置いているため、両者間の振動の伝達と干渉を防止することができる。

しかも、上記隙間を蓋体で塞ぐことによって、テールパイプ出口及び煤受け皿とエンジンルーム内を遮断できるため、テールパイプから出た煤がエンジンルーム内に侵入すること、及び煤受け皿に溜まった煤が振動によってエンジンルーム内にこぼれ落ちることを確実に防止できる。すなわち、十分な煤受け機能を得ることができる。

加えて、上記のように煤受け皿からエンジンルーム内への煤の侵入がないため、従来装置で必要であった煤受け皿ドレン管が不要となり、その分、部品点数の節減、コストダウン、組立の簡略化を実現することができる。

請求項２の発明によると、従来のようにテールパイプをエキゾーストチューブ内に嵌めこむのではなく、これらを互いの開口が離れて対向する状態で配置するため、テールパイプとエキゾーストチューブの干渉を気にすることなく両者(とくにエキゾーストチューブ)の径を本来の排気機能等の観点から自由に設定することができる。

請求項３,４の発明によると、蓋体をリング状に形成してテールパイプ外周に嵌着するため、たとえば蓋体をテールパイプ外周に鍔状に一体に設ける場合と比べて装置の組立が簡単でコストも安くてすむ。

また、請求項４の発明によると、エキゾーストチューブによって蓋体の上方移動を規制し得るように、蓋体をエキゾーストチューブの下端に近接して配置し、かつ、エキゾーストチューブの内径寸法を蓋体の外径寸法以下に設定したから、蓋体をテールパイプに嵌着する構成をとったことの弊害である、エンジンルーム内の圧力によって蓋体がテールパイプから上方に外れることを防止できる。

請求項５の発明によると、蓋体の上面内周部にテーパ状の煤ガイド面を設けたから、蓋体の上面に溜まった煤をマフラー内に自然に落とすことができる。

なお、マフラーには底部にドレン管が接続され、蓋体から落下した煤はマフラー内の煤とともにこのドレン管から排出される。

請求項６の発明によると、煤受け皿をエンジンガードと別体としてエンジンガードに取付具によって取付け、この取付部分において煤受け皿とエンジンガードとの間に断熱材を設けたから、エンジンルーム内の熱が煤受け皿からエンジンガードに伝達されることを断熱材で抑え、エンジンガードの塗装の熱負担を軽減することができる。

本発明の実施形態を図１によって説明する。

２１はエンジンガード２２によって形成されたエンジンルーム、２３はこのエンジンルーム２１に設けられたエンジン、２４はエンジン排気装置である。

このエンジン排気装置２４は、基本的には図３に示すエンジン排気装置８と同様に、マフラー２５と、このマフラー２５の一部として上向きに突出するテールパイプ２６と、エンジンガード２２に設けられた排気口２７と、この排気口２７に連通する状態でエンジンガード２２の外側に取付けられたエキゾーストチューブ２８と、テールパイプ２６から出る排気中の煤を受け止めて溜める煤受け皿２９とを備えている。

テールパイプ２６は、従来装置８のテールパイプ１０よりも短尺で、その上端開口がエキゾーストチューブ２８の下端開口に離れて対向する状態でマフラー２５に設けられている。

従って、テールパイプ２６とエキゾーストチューブ２８は排気口２７を介して間接的に連通した状態となる。

このように、テールパイプ２６とエキゾーストチューブ２８を、従来のような嵌め込み状態ではなく、互いの開口が相対向する状態で配置するため、これらの径寸法、とくにエキゾーストチューブ２８の径寸法を、両者の干渉を気にせずに本来の排気機能等の観点から自由に設定することができ、設計の自由度が増す。

煤受け皿２９は底の浅い器状のリング体として形成され、テールパイプ２６の外周との間にリング状の隙間ａが形成される状態で、その周縁部が排気口２７の口縁部(エンジンガード２２)にエキゾーストチューブ２８とともに複数の取付具(ボルト、ナット)３０…によって取付けられている。

この取付部分において、煤受け皿２９とエンジンガード２２との間にリング状に成形された断熱材３１が設けられている。この断熱材３１により、煤受け皿２９からエンジンガード２２への熱伝導が抑えられて、エンジンガード２２の塗装の熱負担が軽減される。

テールパイプ２６と煤受け皿２９との間の隙間ａは、テールパイプ２６と煤受け皿２９の干渉を防止するのに必要かつ十分な大きさに設定され、この隙間ａを閉塞する蓋体３２がテールパイプ２６の上端部外周に設けられている。

この蓋体３２は、耐熱性プラスチック等によってリング状に形成され、煤受け皿２９の上面に載る状態で同パイプ２６の上端部に嵌着されている。

ここで蓋体３２は、その上面がテールパイプ２６の上端面よりも上方に突出してエキゾーストチューブ２８の下端に近接する状態で設けられ、この蓋体３２の上面内周部に、煤を蓋体上面からテールパイプ２６内に導く下すぼまりのテーパ状の煤ガイド面３３が設けられている。

また、エキゾーストチューブ２８の内径寸法Ａは、蓋体３２の外径寸法Ｂ以下に設定されている。

こうすれば、蓋体３２の上方移動が、そのすぐ上に近接するエキゾーストチューブ２８によって規制されるため、エンジンルーム２１が高圧になった場合にその圧力で蓋体３２がテールパイプ２６から上方に抜け外れることを防止できる。

なお、排気の通過を良くするために、エキゾーストチューブ２８の内径寸法Ａは蓋体３２の内径寸法以上とするのが望ましい。

図１中、３４はマフラー２５の底部に設けられた煤及び水抜き用のドレン管である。

このエンジン排気装置２４によると、煤受け皿２９を、テールパイプ２６ではなく、同パイプ２６との間に隙間ａを置いてエンジンガード２２に設けているため、エンジン振動等によってテールパイプ２６が振動しても、その質量を小さくできることでテールパイプ付根部分に発生する応力を小さくすることができる。

この場合、テールパイプ２６の質量は、蓋体３２の分だけ増加するが、この蓋体３２は隙間ａを塞ぐだけの、煤受け皿２９よりも遥かに小径かつ軽量のものでよいため、テールパイプ２６の質量増加、つまり振動時の応力は最小限に小さく抑えられる。

このため、テールパイプ２６の強度面で有利となる。

また、テールパイプ２６と煤受け皿２９との間に隙間ａを置いているため、両者間の振動の伝達と干渉を防止することができる。

しかも、煤受け皿２９とテールパイプ２６との間の隙間ａを蓋体３２で塞ぐことによって、テールパイプ２６の出口とエンジンルーム２１内、及び煤受け皿２９とエンジンルーム２１内を遮断できるため、隙間ａから煤がエンジンルーム２１内に侵入するおそれもないし、煤受け皿２９に溜まった煤が振動でエンジンルーム２１内にこぼれ落ちるおそれもない。すなわち、十分な煤受け機能を確保することができる。

なお、テールパイプ２６が振動すると蓋体３２も振動するが、煤受け皿２９はエンジンガード２２に固定されており、かつ、蓋体３２は煤受け皿２９上に載っているだけで両者間の振動の伝達もわずかであるため、振動によって煤受け皿２９と蓋体３２の接触面間に、煤が通過するほどの大きな隙間が生じるおそれはない。

さらに、このエンジン排気装置２４によると次の利点を有する。

ｉ) 上記のように煤受け皿２９はエンジンルーム２１内に対して遮断された状態にあるため、従来装置で必要であった煤受け皿ドレン管が不要となり、その分、部品点数の節減、コストダウン、組立の簡略化を実現することができる。

ｉｉ) 蓋体３２をリング状に形成してテールパイプ２６の外周に嵌着するため、たとえば蓋体３２をテールパイプ外周に鍔状に一体に設ける場合と比べて装置全体の組立が簡単でコストも安くてすむ。

ｉｉｉ) 蓋体３２をテールパイプ２６の上端よりも上方に突出して設け、この蓋体３２の上面内周部にテーパ状の煤ガイド面３３を設けたから、蓋体の上面に溜まった煤をマフラー内に自然に落とすことができる。

なお、蓋体３２から落下した煤はマフラー２５内の煤とともにマフラードレン管３４から排出される。

他の実施形態
(１) 蓋体３２を弾性材料(プラスチックまたはゴム)によって形成してもよい。こうすれば、蓋体３２の振動吸収作用により、テールパイプ２６から蓋体３２経由で煤受け皿２９に伝えられる振動をさらに小さくすることができる。

(２) 上記実施形態では蓋体３２をテールパイプ２６に嵌着したが、蓋体３２をテールパイプ２６の先端部外周に固着してもよい。

(３) 本発明は油圧ショベルに限らず、上記同様のエンジン排気構造をとる建設機械に広く適用することができる。

本発明の実施形態にかかるエンジン排気装置の断面図である。 本発明の適用例である油圧ショベルの概略構成と従来のエンジン排気装置を示す側面図である。 従来のエンジン排気装置の拡大断面図である。

符号の説明

２１ エンジンルーム
２２ エンジンガード
２３ エンジン
２４ エンジン排気装置
２５ マフラー
２６ テールパイプ
２７ 排気口
２８ エキゾーストチューブ
２９ 煤受け皿
３０ 取付具
３１ 断熱材
３２ 蓋体
３３ 蓋体の煤ガイド面

Claims (6)

1. エンジンルームを形成するエンジンガードに排気口が設けられるとともに、マフラーのテールパイプと、エンジンガードの外側に設けられたエキゾーストチューブが上記排気口を介して連通され、エンジンの排気が上記テールパイプ及びエキゾーストチューブを介して外部に排出されるように構成された建設機械のエンジン排気装置において、上記テールパイプから出た排気中の煤を受け止める煤受け皿が、上記テールパイプの外周との間に隙間が形成される状態で上記エンジンガードに取付けられ、かつ、上記隙間を閉塞する蓋体が上記テールパイプの外周に設けられたことを特徴とする建設機械のエンジン排気装置。
2. テールパイプは、その上端開口がエキゾーストチューブの下端開口と対向する状態で配置されたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジン排気装置。
3. 蓋体はリング状に形成され、煤受け皿の上面に載る状態でテールパイプ外周に嵌着されたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のエンジン排気装置。
4. エキゾーストチューブによって蓋体の上方移動を規制し得るように、蓋体がエキゾーストチューブの下端に近接して配置されるとともに、エキゾーストチューブの内径寸法が蓋体の外径寸法以下に設定されたことを特徴とする請求項３記載の建設機械のエンジン排気装置。
5. 蓋体の上面内周部に、煤を蓋体上面からテールパイプ内に導くテーパ状の煤ガイド面が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の建設機械のエンジン排気装置。
6. 煤受け皿は、エンジンガードと別体に形成されてエンジンガードに取付具によって取付けられ、この取付部分において煤受け皿とエンジンガードとの間に断熱材が設けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の建設機械のエンジン排気装置。

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