(57)【要約】【課題】居住性や快適性が損なわれたり冷暖房効率が低下したりする等の弊害が一切生じないで、キャビン内の騒音を効果的に低減する。【解決手段】上部旋回体を構成するアッパーフレームの一部であるキャビンデッキ１１と、キャビンのフロアプレート１９と、アンダーカバー１８,１９とによってキャビン下方に周囲がほぼ閉塞された閉構造のキャビン下空間Ｓが形成される。このキャビン下空間Ｓの各角部にレゾネータ２１を設け、外部からキャビン下空間Ｓ経由でキャビン内に侵入しようとする騒音をこのレゾネータ２１で低減するように構成した。【選択図】図３
2010084428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載されるとともに、上記上部旋回体を構成するアッパーフレーム上にキャビンが設置され、このキャビンの下方に、キャビンのフロアプレートと、キャビンを支持するキャビンデッキを含むキャビン下部材とによって周囲がほぼ閉塞された閉構造のキャビン下空間が形成され、このキャビン下空間にレゾネータが設けられたことを特徴とする建設機械のキャビン防音装置。
【請求項２】
キャビン下空間の共鳴による音圧の腹部となる位置に、レゾネータの開口部が少なくとも一個所配置されたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のキャビン防音装置。
【請求項３】
キャビン下空間を形成する壁面のうち、音圧の腹部となる壁面の少なくとも一つの近傍にレゾネータの開口部が配置されたことを特徴とする請求項２記載の建設機械のキャビン防音装置。
【請求項４】
壁面の端部であるキャビン下空間の角部の少なくとも一つにレゾネータの開口部が配置されたことを特徴とする請求項３記載の建設機械のキャビン防音装置。
【請求項５】
壁面の端部であるキャビン下空間の角部すべてにレゾネータの開口部が配置されたことを特徴とする請求項３記載の建設機械のキャビン防音装置。
【請求項６】
レゾネータが、胴部及び開口部を備えた独立した箱体としてキャビン下空間に設置さ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キャビン防音装置。
【請求項７】
周囲がほぼ閉塞された箱構造のキャビン下部材に開口部が設けられることにより、上記キャビン下部材を胴部としてレゾネータが構成さ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キャビン防音装置。
【請求項８】
キャビン下部材として、左右または前後に長い、周囲がほぼ閉塞された箱構造のフレームを備え、このフレーム内が仕切板によって複数の空間に仕切られ、この空間を胴部としてレゾネータが構成されたことを特徴とする請求項７記載の建設機械のキャビン防音装置。
【請求項９】
キャビン下部材として、キャビンマウント部材が取付けられる、周囲がほぼ閉塞された箱構造のマウント台座を備え、このマウント台座を胴部としてレゾネータが構成されたことを特徴とする請求項７記載の建設機械のキャビン防音装置。
【請求項１０】
レゾネータの共鳴周波数が４００Ｈｚ以下に設定されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の建設機械のキャビン防音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の建設機械において、キャビン内への騒音の侵入を抑制するキャビン防音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
油圧ショベルは、図１４に示すように、クローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、アーム４、バケット５を備えた作業アタッチメント６が装着されて構成される。
【０００４】
上部旋回体２は、ベースとしてのアッパーフレーム７を備え、このアッパーフレーム７上の後部に、エンジン８が収容されるエンジンルーム９が設けられる一方、前部に、オペレータが各種操作を行うキャビン１０が設置される。なお、この明細書において、前、後、左、右はキャビン１０内に着座したオペレータから見た方向性をいう。
【０００５】
このアッパーフレーム７及びキャビン１０まわりの構成を図１５〜図１７に示す。
【０００６】
アッパーフレーム７のキャビン設置部分にはキャビンデッキ１１が設けられ、このキャビンデッキ１１上にキャビン１０が設置される。
【０００７】
キャビンデッキ１１は、箱構造をなす前、左、右の各側枠１２〜１４、及び前後両側の横フレーム１５,１６とによって大略梯子状に形成されている。
【０００８】
このキャビンデッキ１１には、前後両側の左右、つまり四隅の内側に、図示しないキャビンマウント部材が取付けられるマウント台座１７…が取付けられるとともに、下面側の開口を閉塞するアンダーカバー１８（図１７参照）が、前側枠１２と前側横フレーム１５との間、及び両側横フレーム１５,１６間に取付けられる。
【０００９】
また、キャビンデッキ１１の上面は、キャビン１０の床となるフロアプレート１９によって閉塞される。
【００１０】
図１７中、２０はキャビン１０内に設けられた運転席である。
【００１１】
こうして、キャビン１０の下方に、キャビンデッキ１１とアンダーカバー１８とフロアプレート１９とによって、周囲がほぼ閉塞された閉構造のキャビン下空間Ｓ,Ｓが形成され、このキャビン下空間Ｓ,Ｓに油圧配管や配線類等が通される。
【００１２】
なお、特許請求の範囲でいう「キャビン下部材」とは、キャビン下方のすべての部材、すなわち、上記キャビンデッキ１１、アンダーカバー１８及びマウント台座１７…をいう。
【００１３】
キャビン下空間Ｓ,Ｓは、上記のように基本的には周囲が閉塞された閉構造であるが、フロアプレート１９、キャビンデッキ１１及びアンダーカバー１８に配管を通すための穴や水抜き穴が設けられるため、これらの穴等を通じて外部とキャビン下空間Ｓ,Ｓ、キャビン下空間Ｓ,Ｓとキャビン１０内とが連通した状態となっている。
【００１４】
このため、エンジン音やポンプ音、ファン音等の運転騒音が外部からキャビン下空間Ｓ,Ｓ経由でキャビン１０内に侵入し、オペレータに不快感を与える。
【００１５】
従来、このキャビン内騒音の対策として、特許文献１,２に示された技術が公知である。
【００１６】
特許文献１に示された公知技術の１では、キャビン内の床と天井に空間遮断層を設けることによってキャビン内の有効高さを低くし、キャビン内の共鳴周波数を高域化するとともに、空間遮断層と外側パネルとの間を吸音用の空気層としている。
【００１７】
一方、特許文献２に示された公知技術の２では、キャビン周壁（たとえばピラー）に、キャビン内の背圧を逃がすための音抜き穴を設けている。
【００１８】
なお、キャビン内騒音対策ではなく、機械外部に放出される騒音を抑制する公知技術として、特許文献３に示されているように、アッパーフレームを構成する箱形部材に開口部と首部を設けてレゾネータを構成し、とくに低周数騒音を共鳴作用によって低減させる技術（公知技術の３）が提案されている。
【特許文献１】特開平８−８１９７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２６８８０５号
【特許文献３】実開平３−５９２２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、公知技術の１によるとキャビン内の全高が低くなるため、居住性、快適性が損なわれ、公知技術の２によると音抜き穴によってキャビン内と外部を積極的に連通させる構成であるため、冷暖房効率が低下する等の弊害が大きく、この点で実用に適さなかった。
【００２０】
一方、公知技術の３では、キャビン内に侵入する騒音に対しては抑制効果が得られない。
【００２１】
そこで本発明は、居住性や快適性が損なわれたり冷暖房効率が低下したりする等の弊害が一切生じないで、キャビン内の騒音を効果的に低減することができる建設機械のキャビン防音装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載されるとともに、上記上部旋回体を構成するアッパーフレーム上にキャビンが設置され、このキャビンの下方に、キャビンのフロアプレートと、キャビンを支持するキャビンデッキを含むキャビン下部材とによって周囲がほぼ閉塞された閉構造のキャビン下空間が形成され、このキャビン下空間にレゾネータが設けられたものである。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、キャビン下空間の共鳴による音圧の腹部となる位置に、レゾネータの開口部が少なくとも一個所配置されたものである。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項２の構成において、キャビン下空間を形成する壁面のうち、音圧の腹部となる壁面の少なくとも一つの近傍にレゾネータの開口部が配置されたものである。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、壁面の端部であるキャビン下空間の角部の少なくとも一つにレゾネータの開口部が配置されたものである。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項３の構成において、壁面の端部であるキャビン下空間の角部すべてにレゾネータの開口部が配置されたものである。
【００２７】
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、レゾネータが、胴部及び開口部を備えた独立した箱体としてキャビン下空間に設置されたものである。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれかの構成において、周囲がほぼ閉塞された箱構造のキャビン下部材に開口部が設けられることにより、上記キャビン下部材を胴部としてレゾネータが構成されたものである。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項７の構成おいて、キャビン下部材として、左右または前後に長い、周囲がほぼ閉塞された箱構造のフレームを備え、このフレーム内が仕切板によって複数の空間に仕切られ、この空間を胴部としてレゾネータが構成されたものである。
【００３０】
請求項９の発明は、請求項７の構成において、キャビン下部材として、キャビンマウント部材が取付けられる、周囲がほぼ閉塞された箱構造のマウント台座を備え、このマウント台座を胴部としてレゾネータが構成されたものである。
【００３１】
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれかの構成において、レゾネータの共鳴周波数が４００Ｈｚ以下に設定されたものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、キャビン下空間にレゾネータを設けることにより、キャビン下空間の音圧を下げ、結果ととしてキャビン内の音圧を低減することができる。
【００３３】
この場合、請求項１０の発明のようにレゾネータの共鳴周波数を、キャビン内の共鳴の影響が大きい４００Ｈｚ以下に設定することにより、キャビン内騒音低減の実益がより高くなる。
【００３４】
しかも、キャビン内に空間遮断層を設ける公知技術の１のように居住性や快適性が損なわれる弊害も、またキャビンに音抜き穴を設ける公知技術の２のように冷暖房効率が低下する弊害も生じない。
【００３５】
ところで、キャビン下空間では、空間の寸法による固有の共鳴現象が起こり、これによって音圧が上がる。
【００３６】
この場合、キャビン下空間内で音圧の大きい腹部と、小さい節が分布する共鳴モードとなる。
【００３７】
そして、向かい合った二つの壁面間にキャビン下空間が形成された構造では、この両壁面近く（なかでも両壁面の端部、つまりキャビン下空間の角部付近）が、音圧が最大となる腹部となり、その間に数個所の節を持つ共鳴モードとなる。
【００３８】
請求項２〜５の発明によると、上記音圧の腹部（請求項３ではキャビン下空間を形成する壁面のうち音圧の腹部となる壁面の少なくとも一つの近傍に、請求項４,５ではこの壁面の端部であるキャビン下空間の角部）に、レゾネータの開口部を少なくとも一個所配置したから、上記共鳴現象を弱めてキャビン下空間全体の音圧を効率良く下げ、キャビン内耳元での音圧も下げることができる。
【００３９】
本発明において、レゾネータは、請求項６の発明のようにキャビン下部材に対して独立した箱体として構成してもよいし、請求項７〜９の発明（請求項８では箱構造のフレーム、請求項９ではマウント台座）のようにキャビン下部材を胴部として利用して構成してもよい。
【００４０】
ここで、キャビン下部材を胴部に利用する構成において、周囲がほぼ閉塞された左右または前後に長い箱構造のフレームを有する場合に、請求項８の発明のように、フレーム内を仕切板で複数の空間に仕切り、この仕切られた空間をレゾネータの胴部とすることにより、所望の周波数における騒音低減効果を得るのに最適の胴部容積を持ったレゾネータを簡単に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の実施形態を図１〜図１３によって説明する。
【００４２】
以下の実施形態は、油圧ショベルを適用対象としている。
【００４３】
実施形態において、次の点は図１４〜図１７に示す従来構造と同じである。
【００４４】
Ａ.   アッパーフレーム７のキャビン設置部分にキャビンデッキ１１が設けられ、このキャビンデッキ１１上にキャビン１０が設置される点。
【００４５】
Ｂ.  キャビンデッキ１１は、箱構造をなす前、左、右の各側枠１２〜１４、及び前後の横フレーム１５,１６とによって大略梯子状に形成されている点。
【００４６】
Ｃ．  このキャビンデッキ１１には、前後両側の左右、つまり四隅の内側に、図示しないキャビンマウント部材が取付けられるマウント台座１７…が取付けられるとともに、下面側の開口を閉塞するアンダーカバー１８が、前側枠１２と前横フレーム１５との間、及び両横フレーム１５,１６との間に取付けられる点。
【００４７】
Ｄ．  キャビンデッキ１１の上面は、キャビン１０の床となるフロアプレート１９によって閉塞される点。
【００４８】
Ｅ．  こうして、キャビン１０の下方に、キャビンデッキ１１とアンダーカバー１８とフロアプレート１９とによって、油圧配管や配線類等が通される、前後、左右、上下がほぼ閉じた閉構造のキャビン下空間Ｓ,Ｓが形成される点。
【００４９】
その他、図１４〜図１７に示す部分と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００５０】
基本実施形態（図１〜図７参照）
基本実施形態で使用されるレゾネータ（共鳴器。ヘルムホルツ形吸音器ともいう）２１は、図４に示すように直方体状の胴部２２に円筒状の首部２３が突設された箱体として形成され、ここでは４００Ｈｚ以下、たとえば２００Ｈｚを共鳴周波数として、首部２３の内空部分である開口部２４から胴部２２に入射した騒音を共鳴作用によって低減する。
【００５１】
いいかえれば、レゾネータ２１が吸音する周波数は、音速、首部２３の断面積と長さ、胴部２２の容積によって決まり、この周波数が対象騒音のそれと一致するように各部の寸法を設定することによって吸音効果を得ることができる。
【００５２】
なお、レゾネータ２１の胴部２２は直方体状でなくともよく、たとえば円筒状でもよい。また、首部２３は必ずしも突出していなくてもよい。
【００５３】
基本実施形態においては、図１〜図３に示すようにこのレゾネータ２１が、キャビンデッキ１１を構成する前後の横フレーム１５,１６の相対向する壁面（請求項３〜５の壁面）の左右両側端部、すなわち、両横フレーム１５,１６間に形成されたキャビン下空間Ｓの四つの角部の少なくとも一つ（ここでは四つ全て）に、開口部２４が壁面近傍でキャビン下空間Ｓに向けて開口する状態で設けられている。
【００５４】
このようにキャビン下空間Ｓにレゾネータ２１を設置することにより、前記した配管通し穴等を通って外部からキャビン下空間Ｓ経由でキャビン内に侵入しようとする騒音をキャビン下空間Ｓで低減することができる。
【００５５】
この点を詳述する。キャビン下空間（前後の横フレーム１５,１６間の空間）Ｓにおけるキャビン幅方向及びキャビン前後方向の１次共鳴の音圧分布を図５に、２次共鳴の音圧分布を図６にそれぞれ示す。
【００５６】
両図で分かるように、前後両側の横フレーム１５,１６間に形成されるキャビン下空間Ｓにおいては、１次共鳴、２次共鳴とも、両側横フレーム１５,１６の向かい合った壁面の端部、つまりキャビン下空間Ｓの各角部が音圧最大部分（音圧の腹部）となる。
【００５７】
従って、音圧の腹部となる角部にレゾネータ２１…の開口部２４を配置することにより、キャビン下空間Ｓにおける共鳴を抑制して音圧を効果的に下げ、耳元での音を低減することができる。
【００５８】
また、実施形態のように四つの角部すべてにレゾネータ２１…を配置することによって一層高い騒音低減効果を得ることができる。
【００５９】
なお、レゾネータ２１は、両側横フレーム１５,１６でなく、左右の側枠１３,１４の壁面に設置してもよい。
【００６０】
この基本実施形態による騒音低減効果を確認するために発明者が行った実験の結果を図７に示す。
【００６１】
図７中の太線が基本実施形態、破線がレゾネータ２１を設置しない場合をそれぞれ示し、レゾネータ２１の胴部２２のサイズは１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４０ｍｍ、首部２３は直径、長さとも４０ｍｍとした。
【００６２】
このレゾネータ２１を全角部に設置して騒音レベルを測定したところ、対象周波数２００Ｈｚで無負荷時の右耳元音が約５ｄＢ低減した。
【００６３】
なお、レゾネータ２１を二つの角部のみに設置した場合、あるいは角部よりも横フレーム中央寄りの位置に設置した場合でも、一定の騒音低減効果を得ることができる。
【００６４】
また、他の騒音周波数に対しても、それに対応して胴部２２及び首部２３の寸法設定を変えることにより基本的に同様の騒音低減効果を得ることができる。但し、油圧ショベルの場合、対象周波数はキャビン内の共鳴の影響が大きい４００Ｈｚ以下とするのが望ましい。
【００６５】
他の実施形態の１（図８,９参照）
他の実施形態の１では、前後両側横フレーム１５,１６が、周囲がほぼ閉塞された、左右に長い箱構造である点に着目し、この横フレーム１５,１６を利用してレゾネータを構成している。
【００６６】
ここでは前側横フレーム１５のみを例示しており、図８は水平断面図、図９は図８のイ方向から見た図（背面図）である。
【００６７】
この場合、横フレーム１５の容積がレゾネータとして大き過ぎることから、この実施形態においては、横フレーム１５内の長さ方向複数個所（図例では四個所）に仕切板２５…を設けることによって、同フレーム１５内の端部側に二つの独立した閉塞空間２６,２６を形成し、この両閉塞空間２６,２６を開口部２７,２７によって外部（図１〜図３のキャビン下空間Ｓ）に連通させている。
【００６８】
こうして、閉塞空間２６,２６を胴部とする、所望の騒音低減効果を得るのに最適の胴部容積を持ったレゾネータ２８,２８を簡単に構成することができる。
【００６９】
また、この構成によると、仕切板２５…によって横フレーム１５の剛性、強度を高めることができるため、同フレーム１５自体の振動を抑える効果が得られる。
【００７０】
さらに、この実施形態においては、図９に示すように、開口部２７,２７を、上側が円弧状となる半楕円形に形成し、下端が横フレーム１５の下端に位置する状態で設けている。
【００７１】
こうすれば、開口部２７,２７による横フレーム１５の大きな強度低下を回避できるとともに、この開口部２７,２７の加工が簡単となり、かつ、同フレーム１５内に雨水が溜まることを防止できる利点がある。
【００７２】
なお、開口部２７の他の形状として、四角形等の多角形や縦長または横長の楕円形を採用してもよい。
【００７３】
他の実施形態の２
上記他の実施形態の１のバリエーション１として、図１０に示すように仕切板２５,２５と直交してフレーム長さ方向に垂直仕切板２９を設けることにより、閉塞空間２６,２６をそれぞれ前空間２６ａと後空間２６ｂに区画し、空間ごとに前後方向に開口する開口部２７…を設けてレゾネータ３０…を構成している。
【００７４】
こうすれば、図１〜図３に示すように横フレーム１５の前後両側にキャビン下空間Ｓ,Ｓが形成される場合に、この両空間Ｓ,Ｓの音圧を下げることができる。
【００７５】
他の実施形態の３
図１１に示すように仕切板２５,２５と直交して横フレーム長さ方向に水平仕切板３１を設けることによって閉塞空間２６,２６を上空間２６ｃと下空間２６ｄとに区画し、空間ごとに前後方向に開口する開口部２７…を設けてレゾネータ３２…を構成している。
【００７６】
他の実施形態の４
図１２（図８のレゾネータ構成を前提とした場合を例示している）に示すように、開口部２７を部分的な穴ではなく、長さ方向全長またはほぼ全長に亘る切欠状に形成している。
【００７７】
他の実施形態の５
図１３に示すように、マウント台座１７を箱構造とするとともに、キャビン下空間Ｓに通じる側壁に開口部２７を設けることにより、このマウント台座１７を胴部とするレゾネータ３３を構成している。
【００７８】
なお、マウント台座１７の上面は、キャビンマウント部材を取付けるために図示のように開口しているが、この開口はキャビンマウント部材が取付けられた状態で閉塞され、マウント台座１７全体として周囲がほぼ閉塞された箱状となるため、レゾネータ３３の胴部としての機能を十分果たす。
【００７９】
また、図では前部左右両側のマウント台座１７,１７のみを利用した場合を例示しているが、後部左右両側、またはすべてのマウント台座１７…を利用してレゾネータ３３を構成してもよい。
【００８０】
これら他の実施形態の１〜５によっても、基本的に基本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の基本実施形態にかかるキャビン防音装置を示す平面図である。
【図２】同、斜視図である。
【図３】同、側断面図である。
【図４】同装置を構成するレゾネータの斜視図である。
【図５】キャビン下空間における１次共鳴の音圧分布を示す図である。
【図６】同、２次共鳴の音圧分布を示す図である。
【図７】同装置による騒音低減実験の結果を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態の１を示すキャビンデッキ横フレームの水平断面図である。
【図９】図８のイ方向矢視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態の２を示す図８相当図である。
【図１１】本発明の他の実施形態の３を示すキャビンデッキ横フレームの垂直断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態の４を示す図８相当図である。
【図１３】本発明の他の実施形態の５を示す斜視図である。
【図１４】本発明の適用対象である油圧ショベルの概略側面図である。
【図１５】同ショベルのキャビンデッキを含むアッパーフレームの部分平面図である。
【図１６】キャビンデッキの斜視図である。
【図１７】キャビンデッキを含むキャビン下部材の側断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  下部走行体
２  上部旋回体
７  アッパーフレーム
１０  キャビン
１１  キャビン下部材としてのキャビンデッキ
１２  同、キャビンデッキの前側枠
１３  同、左側枠
１４  同、右側枠
１５  同、前側横フレーム
１６  同、後側横フレーム
１７  キャビン下部材としてのマウント台座
１８  同、アンダーカバー
１９  キャビンのフロアプレート
Ｓ  キャビン下空間
２１  レゾネータ
２２  レゾネータの胴部
２３  同、首部
２４  同、開口部
２５,２９,３１  仕切板
２６  閉塞空間
２６ａ  前空間
２６ｂ  後空間
２６ｃ  上空間
２６ｄ  下空間
２７  レゾネータの開口部
２８,３０,３２  レゾネータ
３３  マウント台座を胴部とするレゾネータ
【図１】
2010084428.tif 000003
【図２】
2010084428.tif 000004
【図３】
2010084428.tif 000005
【図４】
2010084428.tif 000006
【図５】
2010084428.tif 000007
【図６】
2010084428.tif 000008
【図７】
2010084428.tif 000009
【図８】
2010084428.tif 000010
【図９】
2010084428.tif 000011
【図１０】
2010084428.tif 000012
【図１１】
2010084428.tif 000013
【図１２】
2010084428.tif 000014
【図１３】
2010084428.tif 000015
【図１４】
2010084428.tif 000016
【図１５】
2010084428.tif 000017
【図１６】
2010084428.tif 000018
【図１７】
2010084428.tif 000019