JP5169766B2

JP5169766B2 - 建設機械のマフラー取付装置

Info

Publication number: JP5169766B2
Application number: JP2008296821A
Authority: JP
Inventors: 幸士岡田
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: EP2189579B1; EP2189579A2; JP2010121562A; EP2189579A3; US20100122865A1; US8381865B2

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械において、エンジン排気系に使用されるマフラーをエンジンルームに取付けるためのマフラー取付装置に関するものである。

油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

図６は下部走行体上に搭載された上部旋回体を示す。図中、１は上部旋回体のアッパーフレームで、このアッパーフレーム１の一端部（図の左側端部。以下、この端部側を前方として説明する）にブーム、アーム、バケットを備えた図示しない作業用のアタッチメントが装着される。

アッパーフレーム１の上面には、左右方向中央部の左右両側に前後方向の全長近くに亘って強度部材である縦板（メインフレームと呼ばれる場合がある）２,３が設けられると
ともに、後部に左右方向に延びる仕切壁４〜６が設けられ、この仕切壁４〜６で仕切られたアッパーフレーム後端部にエンジンルーム７が形成される。

このエンジンルーム７には、エンジン８が左右の縦板２,３間に設けられるとともに、
このエンジン８の左側に、冷却設備として、冷却ファン９、及びインタークーラー、ラジエータ、オイルクーラー等の熱交換器１０が設置される。

一方、エンジン８の右側方に油圧ポンプ１１がエンジン出力軸に接続された状態で設けられるとともに、この油圧ポンプ１１の上方を横切る状態でマフラー１２が設置される。

従来、このマフラー１２の取付装置として、図７に示すようにエンジン８のポンプ側の側面にマフラー架台１３が張り出され、マフラー１２がこのマフラー架台１３上に載置された状態でＵボルト１４によって取付けられている（特許文献１，２参照）。
特開２００３−１０４０７１号公報特開平１０−３１７９５７号公報

マフラー１２の吸気側（エンジン側）は、振動によるエンジン８とマフラー１２の相対変位を吸収するための蛇腹状のベローズを介してエンジン排気管に接続され、組立時（マフラーと排気管の接続時）に、ベローズ軸方向を含めた多少の組立誤差をベローズの変形によって吸収できるように構成されている。

しかし、公知技術では、ベローズによる以外、組立誤差の吸収する手段を持たないため、ベローズの調整能力を超える誤差に対しては、ベローズを長くして調整能力を上げるしかなく、これによってコストアップとなるという問題があった。

また、ベローズは金属製で小さな力では変形しにくいことから、排気管に対する位置調整操作そのものが面倒であった。

そこで本発明は、組立誤差を吸収するためのベローズの位置調整機能を上げ、かつ、位置調整操作を容易化し得る建設機械のマフラー取付装置を提供するものである。

請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体に設置されたエンジンの軸方向をＸ方向とし、これと直交する水平方向をＹ方向とした場合における上記エンジンのＸ方向の一端側に油圧ポンプが接続されるとともに、この油圧ポンプの上方を横切る状態でマフラーがＹ方向に配置され、このマフラーのＹ方向の一端側である入口側と、上記エンジンにＸ方向に設けられたエンジン排気管とが、この両者間でＸ方向に設けられたベローズを介して接続される建設機械のマフラー取付装置において、
(Ａ) マフラー架台と、上記上部旋回体に設けられた架台取付ブラケットを備え、
(Ｂ) 上記マフラー架台は、間隔を置いて対向する一対の脚部の上端部間にマフラー取付部が架け渡された門形に形成され、
(Ｃ) 上記マフラー架台は、上記油圧ポンプをＹ方向に跨ぐ状態で、上記両側脚部の下部が上記マフラー取付ブラケットに対し、組み付け時にＹ方向の軸のまわりにＸ方向に沿って回動可能で、かつ、組み付け後に固定し得る状態で取付けられ、
(Ｄ) 上記マフラーが上記マフラー架台の上記マフラー取付部に取付けられた
ものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記マフラー架台の両側脚部の下部が上記架台取付ブラケットに第１及び第２両取付ボルトによって取付けられ、上記両側脚部及び上記架台取付ブラケットには、上記第１取付ボルトが挿通される第１取付穴、及び上記第２取付ボルトが挿通される第２取付穴がそれぞれ設けられ、上記両側脚部および架台取付ブラケットの少なくとも一方における上記第１及び第２両取付穴のうち一方の取付穴は取付ボルトが余裕を持って遊挿されるように他方の取付穴よりも大きく設定され、上記第１及び第２両取付ボルトを上記第１及び第２両取付穴に挿入した状態であって両取付ボルトを締結する前の組み付け時に、上記マフラー架台が上記他方の取付穴に挿通されたボルトを上記Ｙ方向の軸として上記一方の取付穴の余裕の範囲でＸ方向に沿って回動可能となるように構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記マフラー架台の両側脚部とマフラー取付部が別体に形成されてボルト結合され、上記ボルトによる固定前の組み付け時に上記マフラー取付部が上記両側脚部に対してＸ方向に相対移動可能となり、組み付け後に固定される状態で上記両側脚部とマフラー取付部が結合されたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、上記マフラー架台の両側脚部とマフラー取付部が別体に形成されてボルト結合され、上記ボルトによる固定前の組み付け時に上記マフラー架台のマフラー取付部が上記両側脚部に対してＹ方向に相対移動可能となり、組み付け後に固定される状態で上記両側脚部とマフラー取付部が結合されたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの構成において、上記上部旋回体に強度部材としての縦板がＹ方向に設けられ、上記架台取付ブラケットが上記縦板に設けられたものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの構成において、上記マフラー架台が、上記エンジンを支持するエンジンマウントブラケットにこれを上記架台取付ブラケットとして兼用する状態で取付けられたものである。

本発明によると、マフラー架台が、両側脚部の下部に設けられたＹ方向の軸のまわりに回動して位置調整機能を果たすため、ベローズを排気管との接続時(組付け時)にベローズ自身の軸方向(Ｘ方向)の調整機能が不要となる。これにより、ベローズの軸方向寸法を短縮でき、コストダウンが可能となる。

また、ベローズそのものを変形させる場合と比較して、操作力が少なくてすむこと、及びわずかの回動量でベローズ軸方向の調整代を大きくとることができることにより、位置調整操作が容易となり、組立が簡単となる。

しかも、架台を門形として油圧ポンプを跨ぐ状態で設けるため、架台が油圧ポンプの着脱の邪魔にならないとともに、マフラーを従来と同じ位置に設置することが可能となる。つまり、ポンプや他の周辺機器の配置替えや寸法替えの必要がなく、既存機械に容易に適用することができる。

また、門形架台によってマフラー重量を両持ち状態で支持できるため、とくに排ガス浄化装置付きの大重量のマフラーを安定良く支持することができる。

この場合、請求項２の発明によると、架台取付部材（架台取付ブラケット、取付穴、ボルト）が位置調整のための構成要素を兼ねるため、構造を簡素化し、コストダウンすることができる。

請求項３の発明によると、マフラー架台における両側脚部に対するマフラー取付部の位置調整を加えた二個所の調整機能によってベローズ軸方向の位置調整代を大きくとることができる。

請求項４の発明によると、ベローズ軸方向と直交する方向(Ｙ方向)の位置調整も可能となるため、組立が一層容易となる。

請求項５の発明によると、上部旋回体の強度部材である縦板によってマフラーを安定良く支持することができる。

請求項６の発明によると、エンジンマウント部材が架台取付ブラケットを兼ねるため、さらに構造を簡素化することができる。

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

実施形態では油圧ショベルを適用対象としている。

下部走行体上に搭載された上部旋回体の一端部に作業用のアタッチメントが装着され、このアタッチメント装着端部側を前方として、上部旋回体の後端部にエンジンルームが形成され、このエンジンルームにエンジンが設置されるとともに、このエンジンの右側に油圧ポンプ１１（図１，２に二点鎖線で示す）が接続され、この油圧ポンプ１１の上方を横切る状態でマフラー２１が設置される点は、背景技術の項で説明した従来技術と同じである。

以下の説明において、各部の方向性を分かり易くするために、エンジンの軸方向(左右方向)を「Ｘ方向」、これと直交する水平方向(前後方向)を「Ｙ方向」(図１〜３、図５参照)と表現する。

マフラー２１は、排ガス中からＮＯx（窒素酸化物）やＰＭ（Particulate Matter：粒
子状物質）を除去する排ガス浄化装置２２と、この排ガス浄化装置２２の入口（エンジン）側及び出口側に設けられた消音器２３，２４の三者をＹ方向にフランジ結合して成り、入口側消音器２３に導入管２５（図３に示す）、この導入管２５に金属製の蛇腹状のベローズ２６、このベローズ２６にエンジン排気管２７がそれぞれＸ方向に接続される。

図１，２中、２８は出口側消音室２４に接続された排気ダクトである。

上部旋回体のアッパーフレーム上にＹ方向に設けられた左右両側縦板２，３のうち右側縦板３の上面前後(Ｙ方向)両側に、図６，７に示すエンジン８の一端側を支持するエンジンマウントブラケット２９，３０が取付けられ、マフラー２１を支持するマフラー架台３１がこのエンジンマウントブラケット（以下、単にマウントブラケットという）２９，３０に取付けられる。

このマフラー架台３１は、前後に間隔を置いて対向する一対の脚部３２，３３と、この両側脚部３２，３３の上端間に水平に掛け渡されたマフラー取付部３４の別体三部材から成る門形に形成され、両側脚部３２，３３の下端部が前後(Ｙ方向)両側のマウントブラケット２９，３０にそれぞれ第１、第２両ボルト３５，３６及び同ナット３７，３８によって取付けられる。

これにより、門形のマフラー架台３１が、図１，２に示すように油圧ポンプ１１をＹ方向に跨ぐ状態（図１，２参照）でエンジンルーム内に取付けられる。

ここで、図４に示すように、両側脚部３２，３３の下端部左右両側に、両ボルト３５，３６がＹ方向に挿通される第１、第２両取付穴３９，４０が設けられる一方、マウントブラケット２９，３０にも同様の第１、第２両取付穴４１，４２が設けられている。

このうち、マウントブラケット２９，３０の第１取付穴４１、及び両側脚部３２，３３の取付穴３９，４０は、第１、第２両ボルト３５，３６のボルト径とほぼ同等（同ボルト３５が挿通するのに必要なだけ）の寸法を持った丸穴として形成されている。

これに対し、マウントブラケット２９，３０の第２取付穴４２は、第２ボルト３６が余裕を持って遊挿し得るように同ボルト３６よりも大径の丸穴（所謂バカ穴。上下に長い長穴でもよい）として形成され、第２ボルト３６がこの第２取付穴４２内で余裕代の範囲で自由に移動し得るようになっている。

これにより、マフラー架台３１（両側脚部３２，３３）が第１ボルト３５，３５(Ｙ方向の軸)のまわりに回動し得る状態でマウントブラケット２９，３０に取付けられる。

すなわち、マフラー架台３１を取付けるための架台取付部材であるマウントブラケット２９，３０、取付穴３９〜４２、ボルト３５，３６、ナット３７，３８によって位置調整手段が構成され、この位置調整手段により、ボルト締結前の組み付け時に、マフラー架台３１、つまり同架台３１に取付けられるマフラー２１がＸ方向（ベローズ軸方向）に位置調整可能となり、組み付け後に固定される。

この組み付け時の位置調整機能により、ベローズ２６を排気管２７とのＸ方向の接続時にＸ方向に位置調整できるため、ベローズ自身の軸方向調整機能が不要となる。従って、ベローズ２６の軸方向寸法(Ｘ方向寸法)を、エンジンとマフラー２１の振動による相対変位を吸収するためだけの必要最小限の長さに短縮できるため、コストダウンが可能となる。

また、ベローズ２６そのものを変形させて置調整する場合と比較して、位置調整操作が容易となり、組立が簡単となる。

この場合、マフラー架台３１が両側脚部３２，３３の下端部に設けられた軸(第１ボルト３５)まわりに回動して位置調整機能を果たすため、操作力が少なくてすむこと、及びわずかの回動量でＸ方向の調整代Ａ（図３参照）を大きくとることができることにより、調整操作が簡単かつ楽になる。

さらに、マフラー架台３１を門形として油圧ポンプ１１をＹ方向に跨ぐ状態で設けるため、マフラー架台３１が油圧ポンプ１１の着脱の邪魔にならないとともに、マフラー２１を従来と同じ位置に設置することが可能となる。つまり、油圧ポンプ１１や他の周辺機器の配置替えや寸法替えの必要がなく、既存機械に容易に適用することができる。

また、門形架台３１によってマフラー重量を両持ち状態で支持できること、及び同架台３１を強度部材である縦板３にマウントブラケット２９，３０を介して取付けることにより、とくにこの実施形態で挙げた排ガス浄化装置２２付きの大重量のマフラー２１を安定良く支持することができる。

加えて、
（ｉ）前記のように架台取付部材（マウントブラケット２９，３０、取付穴３９〜４２、ボルト３５，３６、ナット３７，３８）が位置調整手段の構成要素を兼ねること、
（ｉｉ）エンジン支持用のマウントブラケット２９，３０が架台取付ブラケットを兼ねること
により、構造を簡素化し、コストダウンすることができる。

なお、第２取付穴４２をボルト径と同等寸法、第１取付穴４１をボルト径よりも大径寸法にそれぞれ設定し、マフラー架台３１を第２ボルト３６のまわりに回動させるようにしてもよい。

一方、マフラー架台３１の両側脚部３２，３３は、上端部が水平に折れ曲がった逆Ｌ字形に形成され、この折り曲げ部３２ａ，３３ａにマフラー取付部３４の両端部が左右一対ずつのボルト４３，４３及び同ナット４４，４４により結合されてマフラー架台３１が構成される。

ここで、マフラー取付部３４側の全取付穴４５はボルト径とほぼ同等の直径寸法を持った丸穴、両側脚部側の取付穴４６，４６はボルト径よりも大径の丸穴（所謂バカ穴。前後方向に長い長穴でもよい）として形成されている。

こうして、ボルト４３、ナット４４による固定前の組み付け時に、マフラー取付部３４が両側脚部３２，３３に対し、Ｘ方向およびＹ方向に相対移動可能となり、組み付け後に固定される。

これにより、マフラー２１が、マフラー架台３１の回動とマフラー取付部３４の相対移動によって二個所でＸ方向に位置調整可能となるためベローズ軸方向の位置調整代を大きくとることができる。

また、Ｙ方向にも位置調整も可能となるため、組立が一層容易となる。

なお、マフラー２１は、マフラー架台３１のマフラー取付部３４に対し、排ガス浄化装置２２と両側消音器２３，２４のフランジ結合部分でＬ字形のブラケット４７，４７（図１，２参照）によって取付けられる。

他の実施形態
（１）上記実施形態では、マフラー架台３１を前後両側の脚部３２，３３とマフラー取付部３４という別体三部材によって門形に形成したが、全体を一体に形成してもよい。

（２）上記実施形態では、エンジン支持用のマウントブラケット２９，３０を架台取付ブラケットとして兼用する構成をとったが、上部旋回体のアッパーフレームに専用の架台取付ブラケットを設けてもよい。

本発明の実施形態にかかるマフラー取付装置の斜視図である。同側面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。同装置を構成するマフラー架台の分解斜視図である。同架台の組立状態の斜視図である。油圧ショベルのアッパーフレームとエンジンルームの機器配置を示す概略平面図である。同背面図である。

３縦板
７エンジンルーム
８エンジン
１１油圧ポンプ
２１マフラー
２２マフラーを構成する排ガス浄化装置
２３同、入口側消音器
２４同、出口側消音室
２６ベローズ
２７エンジン排気管
２９架台取付ブラケットを兼ねるエンジンマウントブラケット
３１マフラー架台
３２マフラー架台の両側脚部
３４同、マフラー取付部
３５，３６マフラー架台取付用のボルト
３７，３８同、ナット
３９，４０マフラー架台の第１、第２両取付穴
４１マウントブラケットの第１取付穴
４２同、第２取付穴
４３マフラー架台の脚部とマフラー取付部を結合するボルト
４４同、ナット
４５マフラー取付部の取付穴
４６両側脚部の取付穴

Claims

下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体に設置されたエンジンの軸方向をＸ方向とし、これと直交する水平方向をＹ方向とした場合における上記エンジンのＸ方向の一端側に油圧ポンプが接続されるとともに、この油圧ポンプの上方を横切る状態でマフラーがＹ方向に配置され、このマフラーのＹ方向の一端側である入口側と、上記エンジンにＸ方向に設けられたエンジン排気管とが、この両者間でＸ方向に設けられたベローズを介して接続される建設機械のマフラー取付装置において、
(Ａ) マフラー架台と、上記上部旋回体に設けられた架台取付ブラケットを備え、
(Ｂ) 上記マフラー架台は、間隔を置いて対向する一対の脚部の上端部間にマフラー取付部が架け渡された門形に形成され、
(Ｃ) 上記マフラー架台は、上記油圧ポンプをＹ方向に跨ぐ状態で、上記両側脚部の下部が上記マフラー取付ブラケットに対し、組み付け時にＹ方向の軸のまわりにＸ方向に沿って回動可能で、かつ、組み付け後に固定し得る状態で取付けられ、
(Ｄ) 上記マフラーが上記マフラー架台の上記マフラー取付部に取付けられた
ことを特徴とする建設機械のマフラー取付装置。
上記マフラー架台の両側脚部の下部が上記架台取付ブラケットに第１及び第２両取付ボルトによって取付けられ、上記両側脚部及び上記架台取付ブラケットには、上記第１取付ボルトが挿通される第１取付穴、及び上記第２取付ボルトが挿通される第２取付穴がそれぞれ設けられ、上記両側脚部および架台取付ブラケットの少なくとも一方における上記第１及び第２両取付穴のうち一方の取付穴は取付ボルトが余裕を持って遊挿されるように他方の取付穴よりも大きく設定され、上記第１及び第２両取付ボルトを上記第１及び第２両取付穴に挿入した状態であって両取付ボルトを締結する前の組み付け時に、上記マフラー架台が上記他方の取付穴に挿通されたボルトを上記Ｙ方向の軸として上記一方の取付穴の余裕の範囲でＸ方向に沿って回動可能となるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のマフラー取付装置。
上記マフラー架台の両側脚部とマフラー取付部が別体に形成されてボルト結合され、上記ボルトによる固定前の組み付け時に上記マフラー取付部が上記両側脚部に対してＸ方向に相対移動可能となり、組み付け後に固定される状態で上記両側脚部とマフラー取付部が結合されたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のマフラー取付装置。
上記マフラー架台の両側脚部とマフラー取付部が別体に形成されてボルト結合され、上記ボルトによる固定前の組み付け時に上記マフラー架台のマフラー取付部が上記両側脚部に対してＹ方向に相対移動可能となり、組み付け後に固定される状態で上記両側脚部とマフラー取付部が結合されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械のマフラー取付装置。
上記上部旋回体に強度部材としての縦板がＹ方向に設けられ、上記架台取付ブラケットが上記縦板に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械のマフラー取付装置。
上記マフラー架台が、上記エンジンを支持するエンジンマウントブラケットにこれを上記架台取付ブラケットとして兼用する状態で取付けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械のマフラー取付装置。