JP5074474B2 - 作業機械における後処理装置の連結構造および該連結構造を備えた作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械等の作業機械における後処理装置（例えば排ガス低減装置や消音装置等が収容されている）の連結構造および該連結構造を備えた作業機械に関する。

油圧ショベルは建設機械として様々な場面で活用されているが、近年特に環境への配慮が強く求められてきている。このため、油圧ショベルにおいては、通常、例えば図２に示すように、排ガス低減装置や消音装置等が収容された後処理装置がエンジンの排気管に取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、後処理装置をエンジンの振動から保護するため、弾性ゴム等の防振材を介して後処理装置を支持し、免振構造とする場合があり、図２は免振構造とされた場合の例である。

図２における連結構造１００は、エンジン１０２と、取付ブラケット１０４と、防振材１０６と、支持板１０８と、後処理装置１１０（後処理装置本体１１０Ａ、連結用パイプ１１０Ｂ、後処理装置フランジ１１０Ｃ）と、排気管１１２（排気管本体１１２Ａ、排気管フランジ１１２Ｂ）と、を備える。なお、符号１１４は油圧ポンプである。

後処理装置１１０において、連結用パイプ１１０Ｂは後処理装置本体１１０Ａと一体的に形成されており、また、後処理装置フランジ１１０Ｃは連結用パイプ１１０Ｂと一体的に形成されている。符号１１０Ｄは後処理装置本体１１０Ａと連結用パイプ１１０Ｂとの接続部（付け根）を示す。

排気管１１２において、排気管フランジ１１２Ｂは排気管本体１１２Ａと一体的に形成されている。排気管１１２の他端（排気管フランジ１１２Ｂとは反対側）はエンジン１０２に連結されている。

後処理装置１１０は、防振材１０６によりエンジン１０２の振動から遮断されてほぼ静止状態を保つので、エンジン１０２と後処理装置１１０とに両端が連結されている排気管１１２は、エンジン１０２の振動を吸収できる構造であることが求められ、通常、排気管１１２には蛇腹形状のフレキシブルチューブが用いられている。

特開２００２−７００７７号公報

しかしながら、排気管１１２にフレキシブルチューブを用いても、エンジン１０２の振動による変位が大きい場合、後処理装置１１０の接続部１１０Ｄに過大な力が加わるおそれがあり、後処理装置１１０の一部である接続部１１０Ｄが破損してしまう可能性があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、後処理装置が免振構造上に支持されている場合であっても、エンジンの振動による後処理装置の破損が防止された作業機械における後処理装置の連結構造および該連結構造を備えた作業機械を提供することを課題とする。

本発明は、エンジンから排出される排気ガスの後処理装置を備えた作業機械における後処理装置の連結構造において、前記エンジンと前記後処理装置との間に設けられ、前記エンジンから排出される排気ガスを前記後処理装置に導く排気管と、該排気管と前記後処理装置との間または該排気管の中途に設けられ、前記エンジンの振動が該排気管から直接に前記後処理装置に伝達されることを抑制する振動伝達防止材と、を備え、前記後処理装置および前記振動伝達防止材は免振された同一の部材に取り付けられていることにより、上記課題を解決したものである。

本発明では、後処理装置および振動伝達防止材が免振された同一の部材に取り付けられているので、後処理装置および振動伝達防止材にはエンジンの振動はほとんど伝達されず、また、たとえ後処理装置および振動伝達防止材に振動が生じたとしても同一の振動であり、後処理装置と振動伝達防止材との間には相対変位が生じない。したがって、後処理装置が免振構造上に支持されている場合であっても、排気管を介して伝達されるエンジンの振動に基づく応力は後処理装置にほとんど発生せず、後処理装置の破損は防止される。また、たとえ破損が生じたとしても、振動伝達防止材のエンジン側に連結された安価な排気管に破損が生じるので、問題は少ない。

前記振動伝達防止材の前記エンジン側と前記排気管との間に、該振動伝達防止材と該排気管との間の相対変位を吸収する部材を介在させた場合には、振動伝達防止材のエンジン側に連結された排気管の破損も防止されて好ましい。

前記振動伝達防止材は、例えばＬ字状のブラケットである。

前記連結構造を備えた作業機械は、後処理装置が免振構造上に支持されている場合であっても、排気管を介して伝達されるエンジンの振動に基づく応力は後処理装置にほとんど発生せず、後処理装置の破損は防止されており、故障が起こりにくい。

本発明によれば、後処理装置が免振構造上に支持されている場合であっても、排気管を介して伝達されるエンジンの振動に基づく応力は後処理装置にほとんど発生せず、後処理装置の破損は防止される。

本発明の実施形態に係る作業機械における後処理装置の連結構造を示す斜視図 従来の作業機械における後処理装置の連結構造の一例を示す斜視図

本発明に係る作業機械における後処理装置の連結構造の好適な実施形態の例を、以下図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る作業機械における後処理装置の連結構造を示す斜視図である。

この連結構造１０は、エンジン１２と、取付ブラケット１４と、防振材１６と、支持板１８と、後処理装置２０（後処理装置本体２０Ａ、連結用パイプ２０Ｂ、後処理装置フランジ２０Ｃ）と、排気管２２（排気管本体２２Ａ、排気管フランジ２２Ｂ）と、保護ブラケット２４と、を備える。

取付ブラケット１４は、鉛直部１４Ａと水平部１４Ｂを備えるＬ字状の部材であり、鉛直部１４Ａはエンジン１２に固定されており、水平部１４Ｂの上面には、防振材１６および支持板１８を介して後処理装置２０が載置されている。

支持板１８は、後処理装置２０を直接支持する役割を有する板状体である。取付ブラケット１４の水平部１４Ｂと支持板１８との間には、防振材１６が配置されている。後処理装置２０の自重は支持板１８および防振材１６を介して取付ブラケット１４に伝達される。

後処理装置２０は、後処理装置本体２０Ａと、連結用パイプ２０Ｂと、後処理装置フランジ２０Ｃとを有している。後処理装置本体２０Ａの内部には、排ガス低減装置や消音装置等が収容されており、後処理装置２０は、エンジン１２から送り込まれる排気ガス中の有害物質を取り除いたり、排気騒音を低減したりする役割を有する。連結用パイプ２０Ｂは後処理装置本体２０Ａと一体的に形成されており、また、後処理装置フランジ２０Ｃは連結用パイプ２０Ｂと一体的に形成されている。連結用パイプ２０Ｂおよび後処理装置フランジ２０Ｃを介して、排気管２２は後処理装置２０に連結され、エンジン１２から後処理装置２０への排気ガスの通り道が形成されている。符号２０Ｄは後処理装置本体２０Ａと連結用パイプ２０Ｂとの接続部（付け根）を示す。

また、後処理装置２０は、Ｕ字ボルト５０により支持板１８に固定されており、後処理装置２０と支持板１８とは一体的な動きをする。

防振材１６は、振動を吸収する機能を有する素材（例えば弾性ゴム）からなり、エンジン１２の振動が取付ブラケット１４を介して後処理装置２０に伝達されないようにする役割を有する。取付ブラケット１４はエンジン１２に取り付けられているため、エンジン１２と同様の振動をするが、取付ブラケット１４の水平部１４Ｂと支持板１８との間には防振材１６が配置されており、かつ、支持板１８は質量の大きい後処理装置２０に固定されているので、エンジン１２の振動が取付ブラケット１４を介して支持板１８に伝達されることはほとんどなく、支持板１８は免振されており、支持板１８は静止状態を保つ。このため、免振された部材である支持板１８の上に固定された後処理装置２０も静止状態を保つ。

排気管２２は、排気管本体２２Ａと排気管フランジ２２Ｂとを備える蛇腹形状のフレキシブルチューブであり、エンジン１２から排出される排気ガスを後処理装置２０に送り込む役割を有する。排気管フランジ２２Ｂは排気管本体２２Ａと一体的に形成されている。排気管２２の一端（排気管フランジ２２Ｂとは反対側）は着脱可能にエンジン１２に連結されている。

保護ブラケット（振動伝達防止材）２４は、鉛直部２４Ａと水平部２４Ｂを備えるＬ字状の部材であり、エンジン１２から排気管２２に伝達された振動が排気管２２から直接に後処理装置２０の連結用パイプ２０Ｂに伝達されることを抑制して、接続部２０Ｄに応力が発生することを抑制する役割を有する。保護ブラケット２４の水平部２４Ｂは支持板１８に固定されており、保護ブラケット２４は、支持板１８および後処理装置２０と一体的に動く。このため、後処理装置２０および保護ブラケット２４に振動が生じたとしても同一の振動であり、後処理装置２０と保護ブラケット２４との間には相対変位が生じない。したがって、排気管２２を介して伝達されるエンジン１２の振動に基づく応力は後処理装置２０にほとんど発生せず、後処理装置２０の破損は防止される。

保護ブラケット２４の鉛直部２４Ａには、後処理装置２０の連結用パイプ２０Ｂおよび排気管２２の内径と同径の貫通孔（図示せず）が設けられている。鉛直部２４Ａは、その貫通孔が連結用パイプ２０Ｂおよび排気管２２の内周円と一致するように、後処理装置フランジ２０Ｃと排気管フランジ２２Ｂとの間に配置されており、保護ブラケット２４の鉛直部２４Ａは、後処理装置２０と排気管２２との間に配置されている。そして、後処理装置フランジ２０Ｃ、排気管フランジ２２Ｂおよび鉛直部２４Ａは、それらの面と垂直方向に図示せぬボルトおよびナットにより締め付けられてお互いに固定されており、エンジン１２から排出される排気ガスの後処理装置２０への通り道が形成されている。

なお、取付ブラケット１４の水平部１４Ｂの下には、油圧ポンプ２６が配置されており、本実施形態における作業機械は油圧アクチュエータ（図示せず）を備えた作業機械である。

次に、本実施形態に係る連結構造の作用について説明する。

前述のように、支持板１８は防振材１６の上に載置され、かつ、支持板１８は質量の大きい後処理装置２０に固定されているので、エンジン１２の振動が取付ブラケット１４を介して支持板１８に伝達されることはほとんどない。したがって、支持板１８に固定された保護ブラケット（振動伝達防止材）２４にもエンジン１２の振動が取付ブラケット１４を介して伝達されることはほとんどない。

一方、排気管２２は一端（排気管フランジ２２Ｂとは反対側）が着脱可能にエンジン１２に連結されているので、排気管２２にはエンジン１２の振動が伝達される。

ここで、排気管２２の排気管フランジ２２Ｂと後処理装置２０の後処理装置フランジ２０Ｃとの間には保護ブラケット（振動伝達防止材）２４の鉛直部２４Ａが配置されており、後処理装置２０の連結用パイプ２０Ｂは、後処理装置２０と一体的に動いて同じ振動をする保護ブラケット２４の鉛直部２４Ａに取り付けられている。

このため、連結用パイプ２０Ｂはたとえ振動したとしても後処理装置２０と同じ振動をする。したがって、排気管２２からエンジン１２の振動が保護ブラケット２４に伝達されても、後処理装置本体２０Ａと連結用パイプ２０Ｂとの間には相対変位が発生せず、接続部２０Ｄにはほとんど応力は発生せず、接続部２０Ｄの破損は防止される。

エンジン１２の振動に基づく相対振動は、排気管２２と保護ブラケット２４との間で生じるので、仮に破損が生じるとしても破損するのは排気管２２である。なお、たとえ破損しても排気管２２は後処理装置２０と比べて安価であり、また排気管２２は交換可能であるので問題は少ない。

また、保護ブラケット２４のエンジン１２側と排気管２２との間に、保護ブラケット２４と排気管２２との間の相対変位を吸収する部材（例えば弾性ゴム等）を介在させると、排気管２２に発生する応力が抑制されて、排気管２２の破損も防止されるので好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、以上の説明では連結用パイプ２０Ｂを後処理装置２０の一部と捉えており、このように捉えると保護ブラケット２４の垂直部２４Ａは後処理装置２０と排気管２２との間に配置されていることとなるが、連結用パイプ２０Ｂを排気管２２の一部と捉えることもでき、この場合には、保護ブラケット２４の垂直部２４Ａは排気管２２の中途に設けられていることになる。

また、本実施形態における作業機械は油圧アクチュエータを備えた作業機械としたが、エンジンを備えた作業機械であれば、油圧アクチュエータを備えていない作業機械にも本発明を適用することができる。

エンジンから排出される排気ガスの後処理装置を備えた建設機械等の作業機械（例えば油圧ショベル）に好適に用いることができる。

１０…連結構造
１２…エンジン
１４…取付ブラケット
１６…防振材
１８…支持板
２０…後処理装置
２０Ａ…後処理装置本体
２０Ｂ…連結用パイプ
２０Ｃ…後処理装置フランジ
２０Ｄ…接続部
２２…排気管
２２Ａ…排気管本体
２２Ｂ…排気管フランジ
２４…保護ブラケット（振動伝達防止材）
２４Ａ…鉛直部
２４Ｂ…水平部
２６…油圧ポンプ

Claims (4)

1. エンジンから排出される排気ガスの後処理装置を備えた作業機械における後処理装置の連結構造において、
   前記エンジンと前記後処理装置との間に設けられ、前記エンジンから排出される排気ガスを前記後処理装置に導く排気管と、
   該排気管と前記後処理装置との間または該排気管の中途に設けられ、前記エンジンの振動が該排気管から直接に前記後処理装置に伝達されることを抑制する振動伝達防止材と、
   を備え、
   前記後処理装置および前記振動伝達防止材は免振された同一の部材に取り付けられていることを特徴とする作業機械における後処理装置の連結構造。
2. 請求項１において、
   前記振動伝達防止材の前記エンジン側と前記排気管との間に、該振動伝達防止材と該排気管との間の相対変位を吸収する部材を介在させたことを特徴とする作業機械における後処理装置の連結構造。
3. 請求項１または２において、
   前記振動伝達防止材がＬ字状のブラケットであることを特徴とする作業機械における後処理装置の連結構造。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の連結構造を備えたことを特徴とする作業機械。

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