(57)【要約】【課題】低騒音化により運転者の精神的・肉体的疲労を軽減し，運転室内の限られた空間を有効に利用できる作業機械の提供。【解決手段】本発明は、運転室５を備えた作業機械において、前記運転室は消音器８を有し、前記消音器８は、両端に開口部を有する筒部１４と前記筒部の一端の開口部と接続された共鳴部１６を有し、前記筒部は可撓性を有している。このため、前記消音器８は搭載性が向上し、所望の位置に配置した共鳴部と、吸音効果の高い音響モードの腹の位置に配置した消音器８の開口部１５を容易に接続することができ、その結果、運転室５内の騒音を低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転室と、前記運転室の騒音を低減するための消音器とを備えた作業機械において、
前記消音器は、両端に開口部を有する筒部と前記筒部の一端の開口部と接続された共鳴部とを有し、
前記筒部は可撓性を有し、前記筒部の他端の開口部は前記運転室内に接続されることを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械において、
前記筒部の他端の開口部は、前記運転室が有する音響的共鳴モードの内、音圧が腹となる部位に設けることを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作業機械において、
前記消音器は複数からなり、前記共鳴部は少なくとも２つ以上は異なる容積を有することを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダ、油圧ショベル等の作業機械の運転室内の騒音低減のため、消音器を搭載した作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベルやホイールローダ等の作業機械では、運転室内で長時間作業を行う運転者の精神的・肉体的疲労軽減のため、運転室内の低騒音化が望まれている。これら作業機械に搭載されたエンジン・ポンプ・ファン等の音源により発生した騒音が、様々な周波数を有しつつ、運転室へ空気伝播やフレームなどの固体伝播を通じて運転室に伝播される。
【０００３】
この運転室に伝播される騒音を低減する従来技術として、特許文献１に開示された技術がある。この特許文献１には、運転室内の小物入れを共鳴器とした技術が開示されている。すなわち小物入れに取っ手用穴を有する蓋を設け、かつ小物入れの容積と取っ手用穴の開口断面積と開口部長さを適切に設定することで、小物入れを共鳴器として、運転室内の騒音を低減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−１４３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１に関する技術では、運転者が小物入れに物を入れた場合、小物入れの空気容積が変化し、騒音低減の周波数や効果が変化する。そのため、設計者が所望する周波数の音圧を低減するとは限らない。また、低減対象とする周波数を維持する場合、物を小物入れの外に置くこととなり、運転室内の限られた空間を有効に利用することが難しい、すなわち、搭載性が低下する。
【０００６】
本発明は、前述した従来技術における実情からなされたもので、その目的は、騒音低減を図りつつ、搭載性に優れた消音器を搭載した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】
【０００７】
この目的を達成するための本発明は、運転室と、前記運転室の騒音を低減するための消音器とを備えた作業機械において、前記消音器は、両端に開口部を有する筒部と前記筒部の一端の開口部と接続された共鳴部とを有し、前記筒部は可撓性を有し、前記筒部の他端の開口部は前記運転室内に接続されることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明は、消音器の筒部が可撓性を有するため、例えば共鳴部を運転室外部等の搭載上適した位置に配置しても、容易に運転室内に開口部を導くことができる。
【０００９】
本発明は前記発明において、前記筒部の共鳴部の他端の開口部は、前記運転室が有する共鳴モードの内、音圧が腹となる部位に設けることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明は、筒部の開口部を共鳴モードの腹の位置に配することで、より効果的に運転室内の騒音を低減できる。
【００１１】
本発明は前記発明において、前記消音器は複数からなり、前記共鳴部は少なくとも２つ以上は異なる容積を有することを特徴としている。
【００１２】
このように構成された本発明は、複数の音源から発生する異なる周波数を有する騒音を同時に低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は従来困難であった、騒音低減を図りつつ、優れた搭載性を有する消音器を得ることができる。その結果、運転者の精神的・肉体的疲労軽減するとともに、運転室内の限られた空間を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る作業機械の運転室の第１実施形態を含むホイールローダを示す側面図である。
【図２】図１に示す運転室及び運転室近傍の側面図である。
【図３】本発明に係る作業機械の消音器の斜視図である。
【図４】ホイールローダの運転室の共鳴モードを示す図である。
【図５】図２に示すホイールローダの運転室及び運転室近傍に、本発明に係る消音器を複数配した図である。
【図６】図４と異なる周波数のホイールローダの運転室の共鳴モードを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る作業機械の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る建設機械の運転室の第１実施形態を含むホイールローダを示す側面図である。
【００１７】
図１に示すように、ホイールローダ１は、前部車体２と、後部車体３と作業機４を有している。前部車体２の両側部の各々には前輪６ａが取り付けられており、後部車体３の両側部の各々には後輪６ｂが取り付けられている。前部車体２と後部車体３とは、左右一対のステアリングシリンダ７を伸縮することにより、前部車体２と後部車体３とは図示しないが、センタピンを中心として左右に揺動し、操向するように構成されている。後部車体３の前方上部には運転室５が取り付けられており、本発明に係る消音機は後部車両３に設けている。
【００１８】
図２は、運転室５と本発明に係る消音器８を設けた後部車体３の要部切欠き側面図である。
【００１９】
運転室において運転者はシート９に着座し、ステアリング１０、ブレーキ１２、フロント操作レバー１１等の運転装置を操作することにより、車体を操作する。車体後部３のフレーム１７には操縦者が昇降するためのステップ１８が取り付けられ、このステップ１８近傍のフレーム１７上に消音器８の共鳴部１６が設けられおり、この共鳴部１６に連結された筒部１４の共鳴部１６に接していない他端をフロアプレート１５に設けられた穴に接続することで、運転室５と共鳴部１６を連通させている。
【００２０】
図３は、本発明に係る作業機械の消音器の斜視図である。
【００２１】
図３に示すように消音器８は、中空の直方体形状の共鳴部１６とその開口部１５に円筒状の可撓性を有する筒部１４が突設された箱型として形成され、筒部１４の内空部分である開口部１５から筒部内に入射した騒音を共鳴作用によって低減する。なお、消音器８の共鳴部１６は直方体状でなくともよく、例えば円筒状でもよい。また、筒部１４はホースなどの樹脂性の材質を用いることで可撓性が得られる。
【００２２】
次に第１実施形態の作用について説明する。
【００２３】
まず消音器８の可撓性を有する筒部１４の作用について説明する。
【００２４】
図２では、開口部１５を運転室５内に設け、共鳴部１６を運転室５外のフレーム１７に配置した例を示したが、後述する筒部１４の長さと共鳴部１６とを調整することで、運転室５の床下部等でも配置が可能である。また、筒部１４が可撓性をもつことで、開口部１５と共鳴部１６の間に他の機器が存在した場合でも、それを避けるように配置できる。このように可撓性を有する筒部１４を用いることで、開口部１５を運転室５内におきつつ、共鳴部１６を搭載上適した特定の位置に配置することができる。
【００２５】
続いて消音器８の騒音低減作用について説明する。
【００２６】
消音器８は、ある特定の周波数を有する音において、筒部１４の開口部１５での音響インピーダンスを下げる機能を有する。消音器８が開口部１５での音響インピーダンスを下げることにより、運転室５内の音は、筒部１４を通って共鳴部１６に吸収される。この結果、その特定の周波数の音圧は低減される。消音器８が吸収する音が有する特定の周波数は、消音器８の寸法を決定する筒部１４の開口部断面積：Ａ、筒部長さ：ｌ、共鳴部１６容積：Ｖを、音速：ｃとしたとき、特定の周波数ｆ＝（ｃ／２π）・√（Ａ／ｌＶ）にて計算される。この特定の周波数ｆは、ここでは共鳴周波数と呼ぶ。よって、共鳴周波数ｆを運転室内５に侵入してくる騒音の周波数に合わせることで、その騒音を低減できる。前述の共鳴周波数ｆを、共鳴運転室５内の空気の固有振動数Ｆに等しくなるようにさえ設定すれば、運転室５内の空気の固有振動数の騒音を低減することができる。
【００２７】
次に共鳴モードについて説明する。
【００２８】
図４は、ホイールローダの運転室の共鳴モードを示す図である。
【００２９】
運転室５内のような閉空間では、空気が有する固有振動数毎に形成される共鳴モードが存在する。図４に示す共鳴モード１９は、エンジンの２次爆発音の周波数と一致した運転室５内の空気の固有周波数におけるもので、騒音の増大を招く可能性が高いモードである。図示するように音圧の腹２０、すなわち音響インピーダンスが周辺に比べて高い結果、音圧が高くなる箇所が運転室５の下部に位置し、音圧の節２１、すなわち音響インピーダンスが周辺に比べて低い結果、音圧が低くなる箇所が運転室５の上部に位置する。なお、空気の固有振動数および共鳴モードは、実験もしくは解析によって求まる。例えば実験においてはスピーカ等の音圧を発生する装置を用いて運転室内の空気を加振し、複数のマイクで運転室内の音圧を測定し、それらの伝達関数から同定される。また、解析では、例えば波動方程式を有限要素法または境界要素法を用いて解くことにより求まる。
【００３０】
以上より、共鳴モードにより形成される音圧の腹２０での音圧を効果的に下げるためには、その箇所での音響インピーダンスを下げればよい。前述したように共鳴器などの消音器８は、共鳴周波数における開口部での音響インピーダンスを低減させる機能を有する。よって、ある空気の固有振動数に共鳴周波数を合わせた消音器８を音圧の腹２０に配置することで、音響インピーダンスが低減され、効果的に音圧を低減できる。
【００３１】
このように構成された第１実施形態により、従来困難であった、騒音低減を図りつつ、優れた搭載性を有する消音器を得ることができる。その結果、運転者の精神的・肉体的疲労軽減するとともに、運転室内の限られた空間を有効に利用することができる。また、筒部の開口部を共鳴モードの腹の位置に配することで、より効果的に運転室内の騒音を低減できる。
【００３２】
なお、消音器８は密閉されていれば、例えばプラスチックなど、どのような材質を使用してもよい。
【００３３】
図５は本発明に係る消音器を有する建設機械の第２実施形態を示す運転室及び運転室近傍の側面図である。
【００３４】
第１実施形態と同じ符号の要素に関しては、説明を省略する。
【００３５】
図５に示すように、運転室５のフロアプレート１３に２つの開口部１５が設けられており、それぞれ筒部１４を介して異なる容積を有する共鳴部１６に連通している。
【００３６】
次に第２実施形態の作用について説明する。
【００３７】
図６は第１実施形態と同様の方法で求めたアイドリング時のメインポンプの２次音と一致している周波数の共鳴モードであり、第１実施形態で用いた消音器の共鳴周波数の理論式に基づき２つの共鳴部１６と筒部１４の寸法を決定し、音圧の腹となる位置に開口部を設置する。
【００３８】
このように構成された第２実施形態では、第１実施形態と同等の効果が得られるだけでなく、作業内容によりエンジン回転を変化し、これに伴い各音源から発生する固有振動数が変化するという特徴を有するホイールローダにおいて、異なる複数の周波数の音圧を下げることが可能になるため、第１実施形態以上に運転室内の騒音低減を図ることができる。
【００３９】
なお、第１実施例、第２実施例共に、ホイールローダだけでなく、油圧ショベルやクレーンなど、密閉された運転室を有する作業機械にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ホイールローダ
２  前部車体
３  後部車体
４  作業機
５  運転室
６ａ  前部車輪
６ｂ  後部車輪
７  ステアリングシリンダ
８  消音器
９  シート
１０  ステアリング
１１  フロント操作レバー
１２  ブレーキ
１３  フロアプレート
１４  筒部
１５  開口部
１６  共鳴部
１７  フレーム
１８  ステップ
１９  共鳴モード
２０  腹
２１  節
【図１】
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【図２】
2015114425.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015114425.tif 000006
【図５】
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【図６】
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