(57)【要約】【課題】隔壁を通過してエンジンとエアクリーナとを接続するダクトを備える建設機械において、ダクトと隔壁との間の隙間を適切に埋める技術を提供する。【解決手段】建設機械は、燃料を燃焼させて駆動力を発生させるエンジンと、取り込んだ空気を浄化するエアクリーナと、エアクリーナで浄化された空気をエンジンに供給するダクトと、エンジン及びエアクリーナの間に配置され、ダクトを通過させる開口が形成された隔壁と、ダクトの周方向に連続するリング状の山部及びリング状の谷部を、ダクトの径方向に交互に配置した蛇腹部材とを備え、蛇腹部材は、内周面をダクトの外周面に密着させると共に、開口の周縁において隔壁に密着固定されている。【選択図】図３
2020157898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて駆動力を発生させるエンジンと、
取り込んだ空気を浄化するエアクリーナと、
前記エアクリーナで浄化された空気を前記エンジンに供給するダクトと、
前記エンジン及び前記エアクリーナの間に配置され、前記ダクトを通過させる開口が形成された隔壁とを備える建設機械であって、
前記ダクトの周方向に連続するリング状の山部及びリング状の谷部を、前記ダクトの径方向に交互に配置した蛇腹部材を備え、
前記蛇腹部材は、内周面を前記ダクトの外周面に密着させると共に、前記開口の周縁において前記隔壁に密着固定されていることを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記蛇腹部材は、前記ダクトより弾性変形性能の高い材質で形成されていることを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械において、
前記蛇腹部材は、外周面から径方向の外向きに延設された平坦部を有し、前記平坦部を前記隔壁に密着させてボルトで締結することを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項１に記載の建設機械において、
前記ダクトは、
軸方向において外形寸法が一定の円筒管部と、
大径部及び前記大径部より外形寸法が小さい小径部が軸方向に交互に配置された蛇腹管部とを有し、
前記蛇腹部材の内周面は、前記円筒管部の外周面に密着していることを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアクリーナとエンジンとをダクトで接続した建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械が使用される現場では、土埃などの塵埃が多く発生する。そして、エンジンの内部に塵埃が侵入すると、エンジンの内部が傷ついて振動が発生したり、エンジンが焼き付く原因にもなり得る。
【０００３】
そこで、特許文献１には、エンジンと、ダクトを通じてエンジンに接続されたエアクリーナとを備える建設機械が開示されている。また、このような建設機械では、エンジン室内の熱や騒音の流出を防ぐために、ダクトがカバーを通過する部分の隙間を、ウレタン等で埋めるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−２０２７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ダクト及びカバーの隙間をウレタンで埋める方法では、熱や振動によるウレタンの経年劣化、寸法公差、取付誤差等によって、ダクト及びカバーの間に隙間を生じやすいと言う課題がある。
【０００６】
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、隔壁を通過してエンジンとエアクリーナとを接続するダクトを備える建設機械において、ダクトと隔壁との間の隙間を適切に埋める技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料を燃焼させて駆動力を発生させるエンジンと、取り込んだ空気を浄化するエアクリーナと、前記エアクリーナで浄化された空気を前記エンジンに供給するダクトと、前記エンジン及び前記エアクリーナの間に配置され、前記ダクトを通過させる開口が形成された隔壁とを備える建設機械であって、前記ダクトの周方向に連続するリング状の山部及びリング状の谷部を、前記ダクトの径方向に交互に配置した蛇腹部材を備え、前記蛇腹部材は、内周面を前記ダクトの外周面に密着させると共に、前記開口の周縁において前記隔壁に密着固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ダクトと隔壁との間の隙間を適切に埋めることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る建設機械の代表例である油圧ショベルの側面図である。
【図２】上部旋回体の上面カバーを外した平面図である。
【図３】隔壁の周辺におけるダクトの斜視図である。
【図４】ダクトの隔壁を通過する部分の拡大斜視図である。
【図５】蛇腹部材を一部破断させた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る建設機械の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る建設機械の代表例である油圧ショベル１の側面図である。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、油圧ショベル１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。
【００１１】
油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２に支持された上部旋回体３とを備える。下部走行体２は、左右一対の無限軌道８を備える。そして、走行モータ（図示省略）の回転が伝達されて左右一対の無限軌道８が回転すると、油圧ショベル１が走行する。但し、下部走行体２は、無限軌道８に代えて、装輪式であってもよい。
【００１２】
上部旋回体３は、旋回モータ（図示省略）によって旋回可能な状態で下部走行体２に支持されている。上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前方中央に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業機４と、旋回フレーム５の前方左側に配置されたキャブ７と、旋回フレーム５の後部に配置されたカウンタウェイト６と、エンジン建屋１０とを主に備える。
【００１３】
フロント作業機４は、上部旋回体３に起伏可能に支持されたブーム４ａと、ブーム４ａの先端に揺動可能に支持されたアーム４ｂと、アーム４ｂの先端に揺動可能に支持されたバケット４ｃと、ブーム４ａ、アーム４ｂ、及びバケット４ｃを駆動させる油圧シリンダ４ｄ〜４ｆとを含む。以下、走行モータ、旋回モータ、及び油圧シリンダ４ｄ〜４ｆを総称して、「油圧アクチュエータ」と表記することがある。
【００１４】
キャブ７には、油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ７の内部には、オペレータが着席するシート（図示省略）と、シートに着席したオペレータが操作する操作装置（ステアリング、ペダル、レバー、スイッチなど）が配置されている。そして、キャブ７に搭乗したオペレータが操作装置を操作することによって、下部走行体２が走行し、上部旋回体３が旋回し、フロント作業機４が動作する。
【００１５】
カウンタウェイト６は、上部旋回体３の後端において、旋回フレーム５に支持されている。カウンタウェイト６は、フロント作業機４との重量バランスを取るための重量物である。エンジン建屋１０は、フロント作業機４及びキャブ７より後方で、カウンタウェイト６より前方において、旋回フレーム５に支持されている。図２は、上部旋回体３の上面カバーを外した平面図である。
【００１６】
エンジン建屋１０の内部空間には、熱交換器１１、エンジン１２、マフラー１３等が収容されている。より詳細には、熱交換器１１、エンジン１２、及びマフラー１３は、エンジン建屋１０の内部空間の左から右に向けて、この順に配置されている。
【００１７】
熱交換器１１は、エンジン１２に冷却液を供給し、エンジン１２から還流した冷却液を空気と熱交換させて冷却し、冷却された冷却液を再びエンジン１２に供給する。エンジン１２は、シリンダ内に供給された燃料及び空気を燃焼させて、回転駆動力を発生させる。マフラー１３は、エンジン１２で燃料を燃焼させた際の排気ガスを、油圧ショベル１の外部に排出する。
【００１８】
エンジン１２の駆動時に発生する熱や振動がエンジン建屋１０から流出するのを防ぐために、エンジン建屋１０の前面には、左右方向に延びる隔壁１４が設けられている。すなわち、隔壁１４は、上部旋回体３の上面の空間を、前後方向に隔てている。そして、隔壁１４より前方には、燃料タンク２１、オイルタンク２２、コントロールバルブ（Ｃ／Ｖ）２３、エアクリーナ２４等が配置されている。
【００１９】
燃料タンク２１及びオイルタンク２２は、隔壁１４より前方で、且つ上部旋回体３の右端において、旋回フレーム５に支持されている。燃料タンク２１は、エンジン１２に供給する燃料（例えば、ガソリン、軽油）を貯留する。オイルタンク２２は、油圧アクチュエータに供給する作動油を貯留する。
【００２０】
コントロールバルブ２３は、隔壁１４より前方で、且つ上部旋回体３の左右方向の中央において、旋回フレーム５に支持されている。コントロールバルブ２３は、オイルタンク２２から油圧アクチュエータへの作動油の供給量及び供給方向を制御する。
【００２１】
より詳細には、オイルタンク２２に貯留された作動油は、エンジン１２の駆動力が伝達されて回転する油圧ポンプ（図示省略）によって、油圧アクチュエータに向けて圧送される。コントロールバルブ２３は、油圧ポンプから油圧アクチュエータに至る作動油の流路に配置されて、操作装置の操作量に応じて作動油の供給量及び供給方向を切り換える。
【００２２】
エアクリーナ２４は、隔壁１４より前方で、且つ上部旋回体３の左端において、旋回フレーム５に支持されている。また、エアクリーナ２４は、前後方向におけるキャブ７とエンジン建屋１０との間に配置されている。
【００２３】
エアクリーナ２４は、取り込んだ空気を浄化してエンジン１２に供給する。より詳細には、エアクリーナ２４は、外気（空気）を取り込む吸気口（図示省略）と、吸気口を通じて取り込んだ空気から塵埃を除去（浄化）するフィルタ（図示省略）と、塵埃が除去された空気をエンジン１２に供給する供給口（図示省略）とを主に備える。
【００２４】
エンジン１２とエアクリーナ２４とは、ダクト３０によって接続されている。ダクト３０は、一端がエアクリーナ２４の供給口に接続され、他端がエンジン１２のインテークマニホールド（図示省略）に接続されている。そして、エアクリーナ２４で浄化された空気は、ダクト３０の内部空間を通じて、エンジン１２に供給される。
【００２５】
より詳細には、ダクト３０は、エアクリーナ２４の供給口から右方に延び、コントロールバルブ２３の手前で９０°屈曲して後方に延び、隔壁１４を通過した後で９０°屈曲して右方に延びて、エンジン１２のインテークマニホールドに達する。
【００２６】
図３は、隔壁１４の周辺におけるダクト３０の斜視図である。図４は、ダクト３０の隔壁１４を通過する部分の拡大斜視図である。図５は、蛇腹部材４０を一部破断させた斜視図である。
【００２７】
ダクト３０は、直線部分が円筒管部３１で構成され、屈曲部分が蛇腹管部３２で構成される。すなわち、円筒管部３１と蛇腹管部３２とは、ダクト３０の軸方向に交互に配置されている。円筒管部３１は、軸方向において外形寸法が一定の部分である。一方、蛇腹管部３２は、蛇腹形状の部分である。より詳細には、蛇腹管部３２は、大径部（山部）と、大径部より外形寸法が小さい小径部（谷部）とが軸方向に交互に配置された部分である。
【００２８】
隔壁１４には、ダクト３０を通過させる開口１５が形成されている。開口１５は、隔壁１４を厚み方向に貫通している。また、開口１５の直径は、ダクト３０の直径より大きい。なお、開口１５は、全周が隔壁１４で囲まれた「孔」に限定されず、一部が開放された「切り欠き」であってもよい。
【００２９】
そして、ダクト３０は、開口１５の位置において、蛇腹部材４０を介して隔壁１４に支持されている。蛇腹部材４０は、隔壁１４に対して径方向に変位可能な状態でダクト３０を支持する。蛇腹部材４０は、例えば、蛇腹部４１と、蛇腹部４１の外縁部に設けられた平坦部４２とを備える。
【００３０】
蛇腹部４１は、中央に貫通孔が形成された円盤形状の外形を呈する。より詳細には、蛇腹部４１は、リング状の山部４３と、リング状の谷部４４とを径方向に交互に配置して構成される。すなわち、複数の山部４３及び複数の谷部４４が同心円状に配置されて、蛇腹部４１が構成される。
【００３１】
山部４３は、蛇腹部材４０の厚み方向の一方側に突出して１８０°折り返された部分を指す。谷部４４は、蛇腹部材４０の厚み方向の他方側（すなわち、山部４３と反対側）に突出して１８０°折り返された部分を指す。すなわち、蛇腹部４１は、板材が厚み方向の一方側及び他方側に交互に折り返された形状となっている。
【００３２】
蛇腹部４１の中央の貫通孔には、ダクト３０が挿入される。そして、蛇腹部４１の内周面は、ダクト３０の外周面に密着する。より詳細には、蛇腹部４１の内周面は、円筒管部３１の外周面に密着する。
【００３３】
一例として、ダクト３０は、蛇腹部４１の貫通孔に圧入されてもよい。他の例として、ダクト３０は、蛇腹部４１の貫通孔に挿入された後、接着剤によって蛇腹部４１に接着されてもよい。これにより、ダクト３０の外周面と蛇腹部４１の外周面との間は、気密状態が保たれる。
【００３４】
平坦部４２は、蛇腹部４１の外周面から径方向の外向きに延設された部分である。本実施形態に係る蛇腹部材４０には、周方向に離間した４箇所に平坦部４２が設けられている。その結果、蛇腹部材４０は、概ね矩形（正方形）の外形を呈する。但し、平坦部４２の数は、４つに限定されない。また、平坦部４２には、ボルト４６が挿通されるボルト穴４５が形成されている。
【００３５】
開口１５の周縁の隔壁１４に平坦部４２を密着させ、平坦部４２のボルト穴４５及び隔壁１４のボルト穴（図示省略）にボルト４６を挿通し、隔壁１４の反対側でボルト４６にナット４７を螺合することによって、平坦部４２が隔壁１４に密着した状態で、蛇腹部材４０が隔壁１４に固定（締結）される。これにより、隔壁１４と蛇腹部材４０との間は、気密状態が保たれる。但し、蛇腹部材４０を隔壁１４に固定する具体的な方法は、前述の例に限定されない。
【００３６】
また、蛇腹部材４０は、ダクト３０より弾性変形性能の高い材質で形成されるのが望ましい。ダクト３０は、例えば、熱的性質、耐対候性、耐薬品性の高いＴＰＯ（オレフィン系エラストマー）で形成される。蛇腹部材４０は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）で形成される。但し、ダクト３０及び蛇腹部材４０を形成する材料の組み合わせは、前述の例に限定されない。
【００３７】
上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。
【００３８】
まず、エンジン１２の駆動時に発生する振動は、ダクト３０に伝搬して、ダクト３０を振動させる。そして、ダクト３０の振動方向（ダクト３０の延設方向、ダクト３０の径方向）のうち、ダクト３０の径方向振動は、蛇腹部材４０によって吸収される。
【００３９】
例えば、ダクト３０が図４の上下方向に振動すると、ダクト３０より上方の山部４３及び谷部４４の間隔が狭まり、ダクト３０より下方の山部４３及び谷部４４の間隔が広がる。そして、山部３４及び谷部４４は、元の状態に弾性復帰しようとして、振動方向（すなわち、上方）と反対向き（すなわち、下方）の力を、ダクト３０に負荷する。
【００４０】
そのため、エンジン１２の振動に起因するダクト３０の径方向の変位量は、蛇腹部材４０がない場合と比べて小さくなる。そして、連続する振動に対して蛇腹部材４０が前述のように作用することによって、ダクト３０の径方向の振動（特に、高周波の振動）を減衰させることができる。
【００４１】
このように、ダクト３０の径方向の振動を減衰させることによって、蛇腹部４１の内周面とダクト３０の外周面との間、及び平坦部４２と隔壁１４との間の気密状態を、長期間に亘って維持することができる。すなわち、上記の実施形態に係る蛇腹部材４０によれば、ウレタンなどを用いる場合と比較して、ダクト３０と隔壁１４との間の隙間を適切に埋めることができる。
【００４２】
そして、ダクト３０と隔壁１４との間の隙間を埋めることにより、エンジン建屋１０内の熱や騒音の流出を抑制することができる。その結果、開口周辺の構成部品（例えば、コントロールバルブ２３、キャブ７から延出されるハーネス（図示省略）など）が、熱によって劣化や動作不良を起こすのを抑制することができる。また、キャブ７に搭乗するオペレータは、大きな騒音によるストレスを感じることなく、油圧ショベル１の操作に集中することができる。
【００４３】
また、上記の実施形態によれば、蛇腹部材４０をダクト３０より弾性変形性能の高い材質で形成することにより、ダクト３０の径方向の振動を減衰させる際に蛇腹部材４０に作用する負荷を低減することができる。
【００４４】
また、上記の実施形態によれば、蛇腹部４１の内周面を円筒管部３１の外周面に密着させることにより、蛇腹管部３２の外周面に密着させる場合と比較して、高い気密状態を維持することができる。
【００４５】
なお、上記の実施形態では、ダクト３０及び蛇腹部材４０を別体とした例を説明したが、ダクト３０及び蛇腹部材４０は一体成形されてもよい。これにより、ダクト３０と蛇腹部４１との間の気密性がさらに高まると共に、ダクト３０及び蛇腹部材４０を隔壁１４に取り付ける作業が簡略化される。
【００４６】
さらに、建設機械の具体例は油圧ショベル１に限定されず、ダンプトラック、モータグレーダー、ホイールローダー等の建設機械であってもよい。
【００４７】
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  油圧ショベル
２  下部走行体
３  上部旋回体
４  フロント作業機
４ａ  ブーム
４ｂ  アーム
４ｃ  バケット
４ｄ，４ｅ，４ｆ  油圧シリンダ
５  旋回フレーム
６  カウンタウェイト
７  キャブ
８  無限軌道
１０  エンジン建屋
１１  熱交換器
１２  エンジン
１３  マフラー
１４  隔壁
１５  開口
２１  燃料タンク
２２  オイルタンク
２３  コントロールバルブ
２４  エアクリーナ
３０  ダクト
３１  円筒管部
３２  蛇腹管部
４０  蛇腹部材
４１  蛇腹部
４２  平坦部
４３  山部
４４  谷部
４５  ボルト穴
４６  ボルト
４７  ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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