(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗したオペレータの操縦に従って作業動作を行う機械本体が、下部走行体の上に旋回自在に設置されていて、エンジンから排出される排気ガスの排気が、当該機械本体の後部に設置されたエンジンルームの下側から行われる作業機械であって、
前記エンジンルームは、その後部を覆う後壁部と、その下部を覆う床壁部とを有し、
前記床壁部に、上下方向に開口する排気口が形成され、
前記床壁部における前記排気口の左右両側に、エンジンの下方を前後方向に延びる一対の縦板が立設され、
前記一対の縦板は、後端が前記後壁部に近接して位置する挿管用縦板を含み、
前記挿管用縦板の後端に、前方に向かって凹む切欠部が形成され、
前記エンジンから延びて排気ガスを放出する排気管の先端部分が、前記切欠部を通じて、前記エンジンで上方が塞がれるとともに前記一対の縦板で左右両側が囲まれた部位に導入され、前記エンジンの下方にある前記排気口と対向して延びるように設置されている作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記挿管用縦板の後端に、上方に延出する延出部が設けられ、
前記延出部が、台座を支持するブラケットに兼用されている作業機械。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の作業機械において、
前記後壁部の下部が、カウンターウエイトを兼ねたウエイト壁部を構成し、
前記床壁部における前記排気口の後側に、前記ウエイト壁部を支持するウエイト台座が、前記床壁部に重ねた状態で接合され、
前記ウエイト台座の端部が、前記挿管用縦板の後端に接合されている作業機械。
【請求項４】
請求項２に記載の作業機械において、
前記切欠部が、前記挿管用縦板の後端及び前記延出部の双方にわたる範囲に形成され、
前記切欠部の上側の縁が、前方に向かって次第に下るように形成されている作業機械。
【請求項５】
請求項２又は請求項４に記載の作業機械において、
前記機械本体に設置された操縦席が、前記エンジンルームに隣接し、
前記エンジンを支持する第１支持部と、前記操縦席を支持する第２支持部とが、前記台座の前後２箇所に設けられている作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関し、その中でも特に、エンジンルームの底面に形成された開口を通じて排気が行われる機種に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の作業機械では、エンジンルームの上部や後部に排気口が設けられ、そこから横方に吹き出すように、排気が行われているのが一般的である。
【０００３】
ところが、この場合、排気口の近くに開放された操縦席があるミニショベル等では、操縦を行うオペレータが、排気の熱や騒音の影響を受け易いという問題がある。
【０００４】
そこで、排気の熱等の影響が操縦席に及び難くするために、排気ガスが吹き出す排気管の先端部分（テールパイプ）をエンジンルームの内部に配置し、エンジンルームの底面に形成された開口を通じて排気する排気構造が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１のミニショベルでは、エンジンの横に上下方向に延びる筒状のダクトが設けられている。このダクトは、エンジンルームの下側に開口した排気口に、エンジンルーム内の熱気を誘導するものであり、そのダクト内に、テールパイプが挿入されている。
【０００６】
それにより、ダクト内で熱気と排気ガスとを混合し、排気ガスの温度や騒音を緩和させた後、その混合気を排気口から下向きに排出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では開示されていないが、ミニショベル等の小型機種では、エンジンルームに多数の部材が密集した状態で詰め込まれている。そのため、エンジンルームの内部にはスペースの余裕がほとんどないのが実情である。
【０００９】
特に、エンジンの両サイドは狭くなっているため、特許文献１のような筒状のダクトを設置するスペースを確保するのは容易でない。
【００１０】
更に、排ガス管の先端部分（テールパイプ）は、メンテナンス時に分解を要する場合があるが、特許文献１のように、テールパイプがダクト内に挿入され、しかも、エンジンルームの奥方に有ると、組み付けや分解も容易に行えない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、エンジンルームの底面に形成された開口を通じて排気が行われるタイプの作業機械において、エンジンルーム内に部材が密集してスペースの余裕がない状態であっても、テールパイプをエンジンルーム内に支障なく設置でき、テールパイプの組み付けやメンテナンスも容易な作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る作業機械では、搭乗したオペレータの操縦に従って作業動作を行う機械本体が、下部走行体の上に旋回自在に設置されていて、エンジンから排出される排気ガスの排気が、当該機械本体の後部に設置されたエンジンルームの下側から行われる。
【００１３】
前記エンジンルームは、その後部を覆う後壁部と、その下部を覆う床壁部とを有し、前記床壁部に、上下方向に開口する排気口が形成され、前記床壁部における前記排気口の左右両側に、エンジンの下方を前後方向に延びる一対の縦板が立設されている。前記一対の縦板は、後端が前記後壁部に近接して位置する挿管用縦板を含み、前記挿管用縦板の後端に、前方に向かって凹む切欠部が形成されている。
【００１４】
そして、前記エンジンから延びて排気ガスを放出する排気管の先端部分が、前記切欠部を通じて、前記エンジンで上方が塞がれるとともに前記一対の縦板で左右両側が囲まれた部位に導入され、前記エンジンの下方にある前記排気口と対向して延びるように設置されている。
【００１５】
すなわち、この作業機械によれば、エンジンルームの下部を覆う床壁部に、エンジンの下方を前後方向に延びる一対の縦板が立設されており、挿管用縦板を含むこれら一対の縦板の間に排気口が形成されている。そして、後壁部に近接して位置する挿管用縦板の後端に、前方に向かって凹む切欠部が形成されていて、そこを通じて排気管の先端部分が一対の縦板の間に導入され、排気口と対向して延びるように設置されている。
【００１６】
挿管用縦板の側面に孔を空けたり上端を切り欠いたりせずに、挿管用縦板の後端を切り欠いているだけなので、切欠部を形成しても挿管用縦板の強度及び剛性を維持できる。
【００１７】
後方から排気管の先端部分を切欠部にそのまま挿入できるので、組み付けが容易にできる。しかも、排気管の先端部分は、エンジンルームの後隅部に位置するため、エンジンルームの外側から容易にアクセスでき、メンテナンスも容易にできる。デッドスペースに配置しているため、他の部材の邪魔にならずに、エンジンルーム内に排気管を配置することができ、ダクトを設ける必要もない。
【００１８】
例えば、前記挿管用縦板の後端に、上方に延出する延出部を設けて、前記延出部を、台座を支持するブラケットに兼用するのが好ましい。
【００１９】
そうすれば、延出部の分だけ、挿管用縦板の強度及び剛性を維持しながら、大きな切欠を形成することができる。そのうえ、ブラケットを兼用することで、部材点数や加工工数が低減されるため、製造コストの抑制も可能になる。
【００２０】
また、前記後壁部の下部が、カウンターウエイトを兼ねたウエイト壁部を構成し、前記床壁部における前記排気口の後側に、前記ウエイト壁部を支持するウエイト台座が、前記床壁部に重ねた状態で接合され、前記ウエイト台座の端部が、前記挿管用縦板の後端に接合されているようにしてもよい。
【００２１】
そうすれば、挿管用縦板の後端が、より強固に床壁部に固定され、その強度及び剛性を強化することができる。
【００２２】
例えば、前記切欠部が、前記挿管用縦板の後端及び前記延出部の双方にわたる範囲に大きく形成する場合には、前記切欠部の上側の縁が、前方に向かって次第に下るように形成するとよい。
【００２３】
そうすれば、延出部に上方から大きな荷重が加わっても、切欠部への偏った応力集中を抑制することができる。
【００２４】
更に、前記機械本体に設置された操縦席が、前記エンジンルームに隣接している場合には、前記エンジンを支持する第１支持部と、前記操縦席を支持する第２支持部とが、前記台座の前後２箇所に設けられているようにするとよい。
【００２５】
そうすれば、高荷重の加わる２つ支持部が、１つの延出部にまとめて支持できるうえに、強度及び剛性に優れた延出部の幅方向に沿って配置されているので、延出部にこれらの荷重をバランスよく伝えることができ、安定して支持することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の作業機械によれば、排気管の先端部分をエンジンルーム内に支障なく設置して、エンジンルームの下側から効率よく排気できる。排気管の先端部分の組み付けやメンテナンスも容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態の作業機械を示す概略側面図である。
【図２】アッパーフレームの主な構造と、主な組み付け部材を示す概略平面図である。
【図３】アッパーフレームの主な構造と、主な組み付け部材を示す概略斜視図である。
【図４】要部を示す概略斜視図である。
【図５】要部を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００２９】
図１に、本発明を適用した油圧ショベル１（作業機械の一例）を示す。この油圧ショベル１は、機械質量が５ｔ以下の小型機種（いわゆるミニショベル）である。油圧ショベル１は、自在な走行を可能にする一対のクローラ２ａ，２ａを備えた下部走行体２や、その上に旋回ベアリング３を介して設置された機械本体４などで構成されている。機械本体４は、上下方向に延びる旋回軸Ｊｓ回りに旋回する。
【００３０】
機械本体４には、アッパーフレーム５や、アタッチメント６、操縦席７、エンジンルーム８などが設置されている。アッパーフレーム５は、機械本体４の下部に設置され、アタッチメント６は、機械本体４の前部に設置されている。エンジンルーム８は、機械本体４の後部に設置され、操縦席７は、エンジンルーム８と前後に隣接するように、機械本体４の中央部に設置されている。
【００３１】
なお、説明で用いる上下左右等の方向は、特に言及しない限り、機械本体４を基準とし、各図の矢印に従うものとする。
【００３２】
アタッチメント６は、オペレータの操縦に従って作業動作を行うものであり、スイングブラケット６ａや、ブーム６ｂ、アーム６ｃ、バケット６ｄ等で構成されている。ブーム６ｂは、その基端部がスイングブラケット６ａに軸支されていて、横軸Ｊ１回りに揺動する。アーム６ｃは、その基端部がブーム６ｂの先端部に軸支されていて、横軸Ｊ２回りに揺動する。そのアーム６ｃの先端部に、バケット６ｄが横軸Ｊ３回りに揺動自在に支持されている。
【００３３】
スイングブラケット６ａは、アッパーフレーム５の前部に設置されたブラケット支持部９に軸支されており、縦軸Ｊ４回りに揺動する。従って、この油圧ショベル１では、ブーム６ｂ等を左右に振れるようになっている。ブーム６ｂ等のそれぞれは、油圧制御された油圧シリンダ１０の伸縮動作に連動して作動する。
【００３４】
エンジンルーム８は、エンジン１１等を収容し、後壁部１２等からなるカバーなどで構成されている。エンジンルーム８の後部を覆う後壁部１２は、上下２つの部材で構成されており、鋼板で形成され、揺動開閉可能なドアが設けられた後部カバー１２ａと、高重量な鋳造物で形成され、カウンターウエイトを兼ねたウエイト壁部１２ｂとを有している。
【００３５】
操縦席７は、オペレータが着座するシート７ａや、シート７ａの周囲に配置された操作レバー７ｂ等の操作機器類などで構成されている。シート７ａの上方は、キャノピ７ｃで覆われているが、シート７ａの前後左右は外部に開放されている。操縦席７は、周囲が箱状のカバーで覆われているタイプ（キャブ）もある。
【００３６】
操縦席７は、シート７ａや操作機器類を一体に組み付けた状態でアッパーフレーム５に組み付けられている。
【００３７】
図２、図３に、簡略化して示すように、アッパーフレーム５は、底板２０や複数の縦板２１〜２３、複数の梁板２４，２５、複数のエンジン台座３７，３８，４１，５２、複数のウエイト台座３１〜３３などで構成されている。これら底板２０等は、強度、剛性に優れた肉厚な金属板で構成されており、接合（溶接）して一体に組み付けられている。
【００３８】
底板２０は、旋回軸Ｊｓと直交する方向に広がる略円形に形成されており、その底面の中央部が、旋回ベアリング３を介して下部走行体２に支持されている。底板２０の前部における左右方向の中間に、ブラケット支持部９が前方に突き出した状態で設けられている。
【００３９】
ブラケット支持部９の左右両側には、互いに対向しながら前後方向に延びる第１縦板２１及び第２縦板２２の各前端部が接合されている。これら第１及び第２の縦板２１，２２は、底板２０の上面に立設され、後方に向かうに従って次第に間隔が大きくなるように配置されている。
【００４０】
この油圧ショベル１では、右側の第１縦板２１は、左側の第２縦板２２よりも長く形成されている。第１縦板２１の後端は、底板２０の後端縁の近傍に位置し、第２縦板２２の後端は、底板２０の前後方向の中間に位置している。
【００４１】
底板２０の前後方向の中間、詳しくは、旋回軸Ｊｓより後方で、旋回ベアリング３と重なる位置には、左右方向に延びる梁板（第１梁板２４）が立設されている。第１梁板２４の左端は、底板２０の左側端縁の近傍に位置し、第１梁板２４の右端は、第１縦板２１の左側面に接合されている。そして、第１梁板２４の前面に、第２縦板２２の後端が接合されている。
【００４２】
第１梁板２４の後面における、第２縦板２２よりも左側に離れた位置に、前後方向に延びる縦板（第３縦板２３）の前端が接合されている。第３縦板２３の後端は、底板２０の後端縁の近傍に位置している。第１縦板２１の右側面における、第１梁板２４よりも後側に離れた位置に、前方に傾斜して延びる梁板（第２梁板２５）が立設されている。
【００４３】
第１梁板２４、第１縦板２１、及び第３縦板２３で前側と左右両側が囲まれた部位（区画部位２６）の底板２０に、上下方向に開口する横長な排気口２７が形成されている。排気口２７は、区画部位２６の後方に位置し、第１縦板２１及び第３縦板２３の両後端部間を左右方向に延びるように形成されている。
【００４４】
エンジンルーム８は、概ね第１梁板２４より後方に位置している。従って、底板２０のうち、第１梁板２４より後方の部分が、エンジンルーム８の下部を覆う床壁部を構成している。そして、第１縦板２１の後端部及び第３縦板２３が一対の縦板に相当し、第３縦板２３が挿管用縦板に相当する。
【００４５】
第１梁板２４の左端部の後方に、左側ウエイト台座３１が配置されており、第２梁板２５の右端部の後方に、左側ウエイト台座３１と左右対称状に、右側ウエイト台座３２が配置されている。そして、第１縦板２１の後端と第３縦板２３の後端との間に、排気口２７の後側を底板２０の後端縁に沿って延びる中間ウエイト台座３３が配置されている。
【００４６】
これら各ウエイト台座３１，３２，３３は、肉厚な金属板からなり、底板２０の上面に重ねた状態で、底板２０と一体に接合されている。各ウエイト台座３１，３２，３３には、ウエイト壁部１２ｂの下部に設けられた締結孔３４の配置に対応して、底板２０の下面から貫通する挿通孔３５が形成されている。
【００４７】
そして、これらウエイト台座３１，３２，３３に、ウエイト壁部１２ｂが載置され、各挿通孔３５に挿通したボルトを各締結孔３４に締結することにより、ウエイト壁部１２ｂは、アッパーフレーム５に組み付けられている。
【００４８】
第１梁板２４における、第２縦板２２との接合位置より右側に、右前エンジン台座３７が接合されている。第１梁板２４における、第３縦板２３との接合位置の近傍に、左前エンジン台座３８が接合されている。
【００４９】
第１縦板２１の後端には、底板２０に立設されて左右方向に延びる右側ブラケット４０が接合されている。強度、剛性を向上させるために、右側ブラケット４０の下端部は中間ウエイト台座３３に接合されている。そして、右側ブラケット４０の上端部に、右後エンジン台座４１及び右フレーム台座４２が横並びに取り付けられている。
【００５０】
そして、この油圧ショベル１では、右側ブラケット４０、右後エンジン台座４１、及び右フレーム台座４２と左右に対向して配置される、左側ブラケット、左後エンジン台座、及び左フレーム台座が、排気管の配置構造との組み合わせを工夫することにより、第３縦板２３を利用して構成されている。その詳細は後述する。
【００５１】
図３に示すように、アッパーフレーム５にエンジン１１やフレーム４５が組み付けられている。
【００５２】
エンジン１１は、クランクシャフトが左右方向に向くように横向きにした状態で、４箇所のエンジン台座に取り付けられる。従って、区画部位２６の上方は、エンジン１１によって塞がれてしまうため、区画部位２６はいわゆるデッドスペースとなっている。
【００５３】
エンジン１１には、排気ガスを誘導する排気管が組み付けられている。排気管は、マフラー１１ａや、中継パイプ１１ｂ、テールパイプ１１ｃなどで構成され、この油圧ショベル１の場合、エンジン１１の左端側に中継パイプ１１ｂが導出され、マフラー１１ａを介してエンジン１１の後側の縁に沿って延びるように配置されている。エンジン１１の後下側に位置するテールパイプ１１ｃには、排気ガスを吹き出す複数の吹出孔１１ｄが形成されている（図４参照）。
【００５４】
フレーム４５は、左右に対向した一対の縦支柱部４５ａと、これら縦支柱部４５ａの上端に架設された渡り支柱部４５ｂとを有するアーチ形状をした部材である。各縦支柱部４５ａの下端には、締結用のフランジ部４５ｃが設けられ、渡り支柱部４５ｂには、操縦席７を支持する台座４５ｄが設けられている。
【００５５】
各フランジ部４５ｃを、左右のフレーム台座４２，５２に取り付けることにより、フレーム４５は、アッパーフレーム５に組み付けられている。
【００５６】
この油圧ショベル１では、テールパイプ１１ｃがエンジンルーム８の内部に設置され、排気が、排気口２７を通じてエンジンルーム８の下側から行われるようになっている。
【００５７】
そして、エンジンルーム８の限られたスペースを活用して効率良く排気が行え、テールパイプ１１ｃの組み付けやメンテナンスの作業が効率良く行えるように、エンジンルーム８の内部構造が工夫されている。
【００５８】
図４、図５に詳しく示すように、後方に面し、ウエイト壁部１２ｂに近接して位置する第３縦板２３の後端面２３ａに、大きな切欠部５０が形成されている。
【００５９】
詳しくは、第３縦板２３の後端部分には、所定幅で上方に延出した延出部５１が形成されている。延出部５１の前端面５１ａは、第３縦板２３の上端面から上方に延びており、延出部５１の後端面５１ｂは、その前端面５１ａと前後に離れて対向した状態で、第３縦板２３の後端面２３ａと一体に連なって上方に延びている。
【００６０】
切欠部５０は、第３縦板２３及び延出部５１の双方の後端面２３ａ，５１ｂにわたる広い範囲が前方に向かって大きく凹むことによって形成されている。切欠部５０は、左右方向から見て、上底側が前方に位置し、下底側が開口する略台形状に形成されており、その上底側の縁５０ａは、延出部５１の前後幅の略中間部位に位置している。
【００６１】
切欠部５０の上側の縁５０ｂは、底板２０に対して前方に向かって次第に下るように傾斜し、切欠部５０の下側の縁５０ｃは、底板２０と略平行している。切欠部５０の上下隅部は、曲面に加工されている（Ｒ加工）。
【００６２】
切欠部５０をこのように形状することで、延出部５１に上方から大きな荷重が加わっても、切欠部５０の縁への偏った応力集中を抑制することができる。それにより、大きな切欠部５０を形成しても、延出部５１をブラケットとして安定して機能させることができる。
【００６３】
延出部５１の上端には、左後エンジン台座及び左フレーム台座の双方の機能を果たす共用台座５２が接合されている。
【００６４】
具体的には、共用台座５２の前側に、左後エンジン台座として機能し、エンジン１１を防振装置１１ｅを介して支持する第１支持部５２ａが設けられ、共用台座５２の後側に、左フレーム台座として機能し、フレーム４５を支持する第２支持部５２ｂが設けられている。
【００６５】
高荷重の加わる２箇所の支持部５２ａ，５２ｂが、一つの共用台座５２にまとめられた状態で、強度及び剛性に優れた延出部５１の幅方向に沿って配置されているので、延出部５１にこれらの荷重をバランスよく伝えることができ、安定して支持することができる。
【００６６】
第３縦板２３の後端部は、底板２０だけでなく、中間ウエイト台座３３にも接合されている。具体的には、第３縦板２３の後端部の右側面下側に、中間ウエイト台座３３の左端部が接しており、これらが接している縁に沿って溶接されている。従って、第３縦板２３の後端部は、強固に固定され、強度及び剛性が強化されている。
【００６７】
このように、第３縦板２３の後端部は、構造的に強度及び剛性が強化されているので、大きな切欠部５０を形成しながら高荷重が加わるブラケットとしても利用できるようになっている。
【００６８】
しかも、図３や図４に示すように、テールパイプ１１ｃは、第３縦板２３の後端に形成された切欠部５０を通じて区画部位２６に導入され、排気口２７と上下に対向して左右方向に延びるように設置されている。
【００６９】
例えば、第３縦板２３に孔を空けたり、第３縦板２３の上端を切り欠くなどして、テールパイプ１１ｃの挿入部位を形成すると、第３縦板２３の強度及び剛性が低下し、本来の機能が損なわれる。更に、第３縦板２３は外せないし、周囲に余裕のあるスペースが無いため、テールパイプ１１ｃの組み付けや分解の作業が著しく困難になってしまう。
【００７０】
それに対し、第３縦板２３の後端に、前方に向かって凹むように切欠部５０を形成すれば、第３縦板２３の強度及び剛性に与える影響を効果的に抑制できるので、第３縦板２３本来の機能を維持できる。
【００７１】
更に、後方から切欠部５０にテールパイプ１１ｃを挿入することができるし、テールパイプ１１ｃをエンジンルーム８の後隅部に位置させることができるため、扱い易くなる。例えば、排気管を、マフラー１１ａやテールパイプ１１ｃ等を事前に組み付けて一体化しても、そのままアッパーフレーム５に組み付けることができるので、組み付け作業性に優れる。
【００７２】
メンテナンス時にも、後部カバー１２ａのドアを開ければ、ドアの直下にテールパイプ１１ｃが位置しているため、テールパイプ１１ｃを容易に視認でき、作業スペースも確保できる。従って、テールパイプ１１ｃの分解、組立も容易にできる。
【００７３】
テールパイプ１１ｃは、排気口２７に沿うように配置されるため、エンジンルーム８の下側に向けて排気ガスを効率よく排出させることができる。デッドスペースになっている区画部位２６に配置しているため、他の部材の邪魔にならずに、エンジンルーム８内にテールパイプ１１ｃを配置することができ、ダクトを設ける必要もない。
【００７４】
なお、本発明にかかる作業機械は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、テールパイプ１１ｃは、屈曲させて排気口２７の中央に位置させてもよい。延出部５１は必須ではないし、ブラケットを兼用しなくてもよい。第１縦板と第３縦板２３は、別々にせず、第２縦板２２と同様に１つの縦板で構成してあってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  油圧ショベル
２  下部走行体
４  機械本体
７  操縦席
８  エンジンルーム
１１  エンジン
１１ｃ  テールパイプ
１２  後壁部
１２ｂ  ウエイト壁部
２０  底板
２１  第１縦板（縦板）
２２  第２縦板
２３  第３縦板（縦板）
２７  排気口
５０  切欠部
５２  共用台座
【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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