(57)【要約】【課題】内燃機関の駆動により生じる振動を効果的に吸収することができる排気装置及び作業車両を提供すること。【解決手段】内燃機関を有する作業車両に用いられ、当該内燃機関により生じた排出空気を排出する排気装置２７であって、内燃機関から排出された排出空気が流通する排気管２９と、排気管２９からの排出空気を導入する導入管３０１を有し、かつ、導入した排出空気を外部に排出するマフラ３０と、排気管２９及び導入管３０１を接続し、かつ、排気管２９内を流通する排出空気を導入管３０１内に導入させる球面継手３１とを備える。これによれば、内燃機関によって生じ、マフラに伝播される振動を、球面継手３１により効果的に吸収することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する作業車両に用いられ、前記内燃機関により生じた排出空気を排出する排気装置であって、
前記内燃機関から排出された前記排出空気が流通する排気管と、
前記排気管からの前記排出空気を導入する導入管を有し、かつ、導入した前記排出空気を外部に排出するマフラと、
前記排気管及び前記導入管を接続し、かつ、前記排気管内を流通する前記排出空気を前記導入管内に導入させる球面継手とを備えることを特徴とする排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気装置において、
前記球面継手は、
前記排気管及び前記導入管のそれぞれに取り付けられる一対のフランジと、
前記排気管及び前記導入管を挟むように配置され、かつ、前記排気管及び前記導入管の一方が他方に対して屈曲自在に前記一対のフランジを連結する一対の連結部材とを備え、
前記球面継手は、前記排気管及び前記導入管のうちの少なくともいずれか一方の軸方向から見て、前記一対の連結部材を結ぶ直線に対して略直交する方向が、前記内燃機関の振動方向と略一致するように配置されることを特徴とする排気装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の排気装置を備えることを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を有する作業車両に用いられる排気装置、及び、当該排気装置を備える作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業車両として、車体前部に鉛直に立設された昇降マストと、当該昇降マストに沿って昇降するフォーク爪と、当該フォーク爪を昇降駆動するリフトシリンダとを備えたフォークリフトが知られている。このようなフォークリフトとして、リフトシリンダの駆動及び車両走行の動力源となるエンジンを備えたエンジン式フォークリフトが知られている。このようなエンジンにより生じた排出空気（排出ガス）は、排気管及びマフラを備える排気装置を経て車体外部に排出される。このような排気装置では、一般的にマフラは車体内に固定されているため、エンジンの振動が排気管を介してマフラに直接伝播されると、マフラだけでなく排気管も破損する恐れがあるという問題がある。
【０００３】
このような問題に対し、エンジン（内燃機関）に接続された内燃機関側排気管と、マフラに接続されたマフラ側排気管とをフレキシブルチューブ部により接続した排気装置を有する車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の排気装置では、フレキシブルチューブ部は、ベローズ管及びクランプにより構成されている。そして、エンジンが駆動して振動が生じた場合には、ベローズ管が、内燃機関側排気管とマフラ側排気管との相互の位置の変位（屈曲変位）を吸収する。これにより、内燃機関側排気管及びマフラ側排気管が破損することを抑制することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７６５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、技術的な進歩により、気筒（シリンダ）数が少なくても高出力を得られる小型のエンジンが開発されている。しかしながら、このようなエンジンでは、気筒数の減少により、エンジンの振動が大きくなっており、エンジン式の作業車両の排気装置として、前述の特許文献１に記載の排気装置を採用した場合、当該振動によって生じる排気管の変位をベローズ管が吸収しきれない可能性がある。このような可能性に備えて、前述のフレキシブルチューブ部の強度を上げることが望ましいが、技術的な困難性を有する。このため、内燃機関の振動を効果的に吸収することができる排気装置が要望されてきた。
【０００６】
本発明の目的は、内燃機関の駆動により生じる振動を効果的に吸収することができる排気装置及び作業車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するために、本発明の請求項１に係る排気装置は、内燃機関を有する作業車両に用いられ、前記内燃機関により生じた排出空気を排出する排気装置であって、前記内燃機関から排出された前記排出空気が流通する排気管と、前記排気管からの前記排出空気を導入する導入管を有し、かつ、導入した前記排出空気を外部に排出するマフラと、前記排気管及び前記導入管を接続し、かつ、前記排気管内を流通する前記排出空気を前記導入管内に導入させる球面継手とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る排気装置は、請求項１に記載の排気装置において、前記球面継手は、前記排気管及び前記導入管のそれぞれに取り付けられる一対のフランジと、前記排気管及び前記導入管を挟むように配置され、かつ、前記排気管及び前記導入管の一方が他方に対して屈曲自在に前記一対のフランジを連結する一対の連結部材とを備え、前記球面継手は、前記排気管及び前記導入管のうちの少なくともいずれか一方の軸方向から見て、前記一対の連結部材を結ぶ直線に対して略直交する方向が、前記内燃機関の振動方向と略一致するように配置されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る作業車両は、請求項１又は請求項２に記載の排気装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上において、本発明の請求項１に係る発明によれば、排気管とマフラの導入管とが球面継手により接続されているので、内燃機関の振動により排気管を介してマフラに伝播される振動を、球面継手にて効果的に吸収することができる。従って、内燃機関の振動がマフラに直接伝播することを確実に抑制することができる。また、これにより、前述の特許文献１に記載のベローズ管等を用いた場合に比べ、内燃機関の振動の振幅が共振により大きくなることを抑制することができる。
【００１１】
更に、球面継手によりマフラに伝播される内燃機関の振動が吸収されるので、マフラの強度を向上させる必要がない。これによれば、マフラ、ひいては、作業車両の製造コストの増加を抑制することができるだけでなく、排気管及びマフラの組立誤差及び製造誤差が生じても、排気装置を適切に組み立てることができるので、排気装置の設計自由度を向上することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明によれば、球面継手は、排気管及び導入管のうちの少なくとも一方の軸方向から見て、一対の連結部材を結ぶ直線に略直交する方向が、内燃機関の振動方向と略一致するように配置される。
ここで、排気管及び導入管を挟むように配置される一対の連結部材を備える球面継手では、排気管及び導入管のうちの少なくとも一方の軸方向から見て、一対の連結部材を結ぶ直線に略直交する方向への排気管の屈曲変位の方が、いずれか一方の連結部材側への排気管の屈曲変位に比べて、許容しやすい。従って、許容しやすい方向と、内燃機関の振動方向とが略一致するように球面継手を配置することにより、当該内燃機関の振動を一層効果的に吸収することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明によれば、前述の排気装置を作業車両に設けることにより、当該排気装置と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔フォークリフトの概略構成〕
図１及び図２は、本実施形態に係るフォークリフト１０を示す左側面図及び平面図である。
本実施形態に係るフォークリフト１０は、図１及び図２に示すように、車体１１の前後にそれぞれ左右の前輪１２及び後輪１３を備えた４輪型の作業車両である。この車体１１内には、エンジンルームが形成され、当該エンジンルーム内には、前輪１２及び後輪１３の駆動力を供給する内燃機関としてのエンジンＥＧ（図１）が収容されている。すなわち、本実施形態のフォークリフト１０は、エンジン式のフォークリフトである。なお、本発明のフォークリフトとしては、後輪１３が１つだけの３輪型であってもよい。
【００１５】
車体１１の前側には、荷役用の作業機１４が設けられている。この作業機１４は、鉛直に立設された昇降マスト１５と、当該昇降マスト１５に沿って昇降するフォーク爪１６と、当該フォーク爪１６を昇降駆動するリフトシリンダ１７と、車体１１に対して作業機１４全体を所定角度範囲で前後に傾斜させるチルトシリンダ１８とを備えている。これらのうち、リフトシリンダ１７及びチルトシリンダ１８の駆動力は、エンジンＥＧにより供給される。
【００１６】
車体１１には、エンジンＥＧの上部に対応する位置に、オペレータが着座するための運転席１９が設けられている。この運転席１９の上方は、車体１１上に取り付けられたヘッドガード２０で覆われている。
また、運転席１９は、下方のフードパネル２１に一体的に設けられており、当該フードパネル２１は、上下に開閉自在に車体１１に設けられている。このフードパネル２１の下方の空間は、前述のエンジンルームとして形成されている。
【００１７】
フードパネル２１の前方には、やはり開閉自在なデッキパネル２２が設けられ、後方には、サブボンネット２３が設けられている。これらのうち、デッキパネル２２を開けることで、エンジンＥＧで用いられるオイルフィルタの交換作業等を行うことができる。また、サブボンネット２３を開けることで、ラジエータ（図示省略）へのエンジン冷却水の補給等を行うことができる。
【００１８】
車体１１の後側には、カウンターウェイト２４が設けられている。このカウンターウェイト２４は、車体１１前後の重量バランスを調節するためのものであり、当該カウンターウェイト２４には、内部を前後に貫通する風洞２５が設けられている。そして、エンジンＥＧの冷却ファンにより車体１１の下部側から吸引された冷却空気は、当該エンジンＥＧ表面及びラジエータ（図示省略）を冷却した後、風洞２５を通して後方側に排出される。また、図１に示すように、当該風洞２５の下方には、排気口２６が形成されており、当該排気口２６を介して、排気装置２７を構成するマフラ３０の排気管３０３（図３及び図４参照）が露出する。
【００１９】
〔排気装置の構成〕
図３及び図４は、排気装置２７を示す斜視図である。このうち、図３は、排気装置２７をエンジンＥＧ側から見た斜視図であり、図４は、当該排気装置２７をマフラ３０側から見た斜視図である。
排気装置２７は、エンジンＥＧから排出される排出空気（排気ガス）を浄化して排出するものであり、当該エンジンＥＧ下部から、車体１１の後方に向かって延出するように設けられている。この排気装置２７は、図３及び図４に示すように、エンジンＥＧに接続されるエキゾーストマニホールド（図示省略）、触媒２８、排気管２９、マフラ３０及び球面継手３１を備えている。
【００２０】
エキゾーストマニホールドは、図示を省略したが、エンジンＥＧの気筒数に応じた数のパイプを１本のパイプにまとめ、各気筒からの排出空気を触媒２８に送る。
触媒２８は、エキゾーストマニホールドから流入する排出空気の有害成分を還元及び酸化して、当該排出空気を浄化する。
排気管２９は、触媒２８に接続され、当該触媒２８を経て浄化された排出空気を、マフラ３０に中継する。
【００２１】
マフラ３０は、ゴム等の振動吸収材を介して車体１１内部に固定され、排出空気の排気音を低減する。このマフラ３０は、球面継手３１を介して排気管２９に接続され、当該排気管２９から排出空気が導入される導入管３０１と、導入管３０１に導入された排出空気の排出音を低減させるマフラ本体３０２と、当該マフラ本体３０２に接続された排気管３０３とを備えている。
【００２２】
このうち、マフラ本体３０２は、図示を省略したが、内部に複数の仕切りを備え、当該仕切りを排出空気が屈曲しつつ通過することで排気音を低減する多段膨張式の構造を有している。これにより、マフラ本体３０２のメンテナンスの手間を省くことができる。なお、マフラ本体３０２の上方には、当該マフラ本体３０２全体を覆う遮熱板３２が設けられており、当該遮熱板３２により、エンジンＥＧの後方に配置されたラジエタ（図示省略）に対するマフラ本体３０２の放射熱の影響を低減させている。
【００２３】
排気管３０３は、マフラ本体３０２の排気側に接続され、車体１１の後方に向かって延出した後、下方に向かって屈曲する。そして、屈曲先の端部には、開口３０３１（図４）が形成され、当該開口３０３１は、排気口２６（図１参照）内に開口している。このため、排気装置２７を経たエンジンＥＧの排出空気は、開口３０３１及び排気口２６を介して、車体１１外部に排出される。
【００２４】
〔球面継手の構造〕
図５及び図６は、球面継手３１を示す横断面図及び縦断面図である。換言すると、図５は、車体１１内に設置された球面継手３１の水平方向での断面図であり、図６は、同じく球面継手３１の鉛直方向での断面図である。
球面継手３１は、それぞれの軸方向の向きが変位自在に排気管２９と導入管３０１とを接続する。また、球面継手３１は、エンジンＥＧの駆動によって生じ、かつ、排気管２９を介してマフラ３０に伝播される振動を減衰させる。このような球面継手３１は、図５及び図６に示すように、互いに対向するフランジ３１１（図５），３１２（図５及び図６）と、シールベアリング３１３（図５）と、一対の連結部材３１４（図５）とを備えて構成されている。
【００２５】
フランジ３１１は、図５に示すように、排気管２９における排出空気の排出側端部に取り付けられている。このフランジ３１１は、断面視略菱形形状を有し、排気管２９から外側に延出する延出部３１１１を有している。この延出部３１１１には、連結部材３１４のボルト３１５が挿通する一対の貫通孔３１１２が、排気管２９を挟むように形成されている。
【００２６】
フランジ３１２は、図５及び図６に示すように、導入管３０１における排出空気の導入側端部に取り付けられている。このフランジ３１２は、当該導入側端部から排気管２９側に向かうに従って、導入管３０１の外側に略球面状に広がるように形成された球面部３１２１と、当該球面部３１２１の外側の端部から導入管３０１の軸方向に直交する方向に延出する延出部３１２２とを有している。
このうち、球面部３１２１における排気管２９側の端面には、シールベアリング３１３が当接する。また、延出部３１２２には、延出部３１１１と同様に、ボルト３１５が挿通する一対の貫通孔３１２３が、導入管３０１を挟むように形成されている。
【００２７】
シールベアリング３１３は、図５に示すように、排気管２９における排出空気の排出側端部に固定され、排気管２９と導入管３０１とを接続した際に、フランジ３１１，３１２の間に挟まれるように配置される。このシールベアリング３１３の導入管３０１側の端面３１３１は、球面部３１２１の形状に応じて略球面状に形成されており、当該端面３１３１に沿って球面部３１２１が摺動することで、排気管２９及び導入管３０１の各軸方向の向きが変位自在となる。
【００２８】
連結部材３１４は、図５に示すように、排気管２９及び導入管３０１の軸方向に沿ってこれらを挟むように一対設けられ、フランジ３１１，３１２と係合して、当該排気管２９及び導入管３０１を連結する。この連結部材３１４は、ボルト３１５、ナット３１６及びスプリング３１７を備えている。
ボルト３１５は、貫通孔３１２３より大きな直径を有し、かつ、フランジ３１２に対して導入管３０１側に配置される頭部３１５１と、当該頭部３１５１より小さな直径寸法を有する軸部３１５２とを有している。
【００２９】
頭部３１５１は、スプリング３１７の直径寸法より大きく形成され、当該スプリング３１７の導入管３０１側の端部を押さえる。
軸部３１５２における頭部３１５１側には、スプリング３１７の内径寸法より僅かに小さな直径寸法を有し、スプリング３１７の揺動を抑える大径部３１５３が形成されている。また、軸部３１５２における軸方向の略中央先端寄りの位置には、貫通孔３１１２の内径寸法より大きく、かつ、貫通孔３１２３の内径寸法より小さな直径寸法を有する当接部３１５４が形成されている。この当接部３１５４は、貫通孔３１２３を挿通して、貫通孔３１１２の外縁に当接する。更に、軸部３１５２における当接部３１５４から先端側の端部までの範囲の外周には、ねじ山３１５５が形成され、当該ねじ山３１５５が形成された部分は貫通孔３１１２を挿通する。
【００３０】
ナット３１６は、フランジ３１１におけるフランジ３１２に対向する側とは反対側に設けられ、貫通孔３１１２を挿通した軸部３１５２のねじ山３１５５と螺合する。
スプリング３１７は、フランジ３１２とボルト３１５の頭部３１５１との間に挟まれるように配置される圧縮ばねであり、排気管２９側の端部がフランジ３１２に当接し、導入管３０１側の端部が頭部３１５１に当接する。そして、当該スプリング３１７は、フランジ３１２をフランジ３１１に近接する方向に付勢する。
【００３１】
このような球面継手３１により、排気管２９とマフラ３０の導入管３０１とが接続されているので、エンジンＥＧの振動に起因する導入管３０１に対しての排気管２９の屈曲変位が許容される。これによれば、エンジンＥＧの振動が、振動吸収剤を介して車体１１内に固定されたマフラ３０に直接伝播することを抑制することができる。また、これにより、ベローズ管等を用いた場合に比べ、共振により振幅が大きくなることを抑制することができる。
【００３２】
従って、排気管２９及びマフラ３０の破損を抑制することができるとともに、これらの強度を向上させる必要がなく、排気装置２７、ひいては、フォークリフト１０の製造コストの増加を抑制することができる。更に、球面継手３１にて、排気管２９及び導入管３０１の位置ずれを吸収することができるので、これらの組立誤差及び製造誤差が生じても、排気装置２７を適切に組み立てることができ、当該排気装置２７の設計自由度を向上することができる。
【００３３】
このような球面継手３１の配置は、エンジンＥＧの主な振動方向に応じて設定される。ここで、一方の連結部材３１４側のフランジ３１１，３１２の各端部が近接し、他方の連結部材３１４側のフランジ３１１，３１２の各端部が離間するように、導入管３０１に対して排気管２９が屈曲した場合では、当該一方の連結部材３１４側のスプリング３１７が強く付勢力を作用させることとなるため、排気管２９が屈曲しにくい。
【００３４】
これに対し、排気管２９及び導入管３０１の少なくとも一方の軸方向から球面継手３１を見た場合に、各連結部材３１４を結ぶ直線（換言すると、ボルト３１５の軸部３１５２が挿通する一対の貫通孔３１２３又は一対の貫通孔３１１２の中心を結ぶ直線）に対して直交する方向に、排気管２９が屈曲した場合では、各スプリング３１７が均等に付勢力を作用させることとなるため、当該排気管２９が屈曲しやすい。このため、排気管２９が屈曲しやすい方向、すなわち、球面継手３１による振動の吸収効率が最も良い方向は、当該球面継手３１を断面視した場合（図５において示した視点で球面継手３１を見た場合）での連結部材３１４を結ぶ直線に対して直交する方向（図５における上下方向）となる。
【００３５】
このような球面継手３１を配置する際に、連結部材３１４を結ぶ直線に対して直交する方向が、エンジンＥＧの主な振動方向となるように配置することにより、当該エンジンＥＧの振動を効率よく吸収することができ、排気装置２７の破損を確実に抑制することができる。なお、本実施形態では、エンジンＥＧは直列型のガソリンエンジンで構成され、シリンダ内のピストンの運動方向が上下方向（鉛直方向）であるので、連結部材３１４を結ぶ直線に対して直交する方向が鉛直方向となるように、換言すると、各連結部材３１４が水平方向に沿って配置されるように、球面継手３１は配置される。
【００３６】
〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、球面継手３１は、一対の連結部材３１４を結ぶ直線、具体的には、球面継手３１を排気管２９又は導入管３０１の軸方向から縦断面視した際に、ボルト３１５の軸部３１５２の中心間を結ぶ直線と、排気管２９が変位していない状態での当該排気管２９及び導入管３０１の軸方向とにそれぞれ直交する方向が、エンジンＥＧの主な振動方向となり、かつ、鉛直方向となるように配置されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、球面継手の位置及び向きは、排気管及び導入管の向き、及び、エンジンＥＧの振動方向等を考慮して、適宜設定してよい。
【００３７】
前記実施形態では、一対のフランジ３１１，３１２間にシールベアリング３１３を設け、当該シールベアリング３１３の球面状の端面３１３１に当接する球面部３１２１をフランジ３１２に形成したが、本発明はこれに限らない。すなわち、端面３１３１がフランジ３１１に対向するようにシールベアリング３１３を配置し、当該フランジ３１１に球面部３１２１と同様の構成を有する球面部を形成してもよい。また、フランジ３１１とシールベアリング３１３とを一体的に構成してもよい。更に、球面状の端面を各フランジに形成し、当該各フランジが各端面に沿って摺動するように構成してもよい。
【００３８】
前記実施形態では、エンジンＥＧは、直列型のガソリンエンジンで構成されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、Ｖ型、Ｌ型及び水平対向型等のエンジンでもよい。また、エンジンＥＧは、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンで構成されていてもよい。更に、触媒に代えてフィルタを用いてもよい。
前記実施形態では、作業車両としてフォークリフト１０を挙げ、当該フォークリフト１０に排気装置２７を採用したが、本発明はこれに限らない。すなわち、油圧ショベル及びホイールローダ等の他の作業車両に本発明の排気装置を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、フォークリフトに利用することができるほか、油圧ショベル及びホイールローダ等の作業車両にも好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るフォークリフトを示す左側面図。
【図２】前記実施形態におけるフォークリフトを示す平面図。
【図３】前記実施形態における排気装置を示す斜視図。
【図４】前記実施形態における排気装置を示す斜視図。
【図５】前記実施形態における球面継手を示す横断面図。
【図６】前記実施形態における球面継手を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１０…フォークリフト（作業車両）、２７…排気装置、２９…排気管、３０…マフラ、３１…球面継手、３０１…導入管、３１１，３１２…フランジ、３１４…連結部材、ＥＧ…エンジン（内燃機関）。
【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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【図６】
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