(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
エンジンからの排気を浄化する排気浄化装置として、微粒子捕捉用のフィルターを内部に有する筒状の排気浄化装置が知られている(例えば特許文献1)。この種の排気浄化装置の外殻を構成する筒状のケースは肉薄である。そのため、例えばケースの外周面に溶接した単純形状のL字型のブラケットによってケースを取付対象物に取付けた場合、振動による応力がブラケットの溶接部に集中し、ケースに亀裂が生じやすい。
【0003】
特許文献1に開示された排気浄化装置においては、ケースの軸線方向に離間した2箇所において、当該ケースが支持ブラケットなどの取付対象物に取付けられている。一方の取付箇所では、ケースの外周面に沿って形成されたフランジの一部に支持プレートを取付け、当該支持プレートを支持ブラケットに固定している。他方の取付箇所では、U字ボルトをケースに係止させた状態とし、当該U字ボルトを支持ブラケットに固定している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、建設機械用エンジンなどの大排気量型エンジンにおける排気浄化装置の固定構造として、従来のようにU字ボルトを使用して、排気浄化装置の筒状ケースをエンジンに固定された支持ブラケットに取付ける構造を採用した場合には、排気浄化装置の重量が大きいことやエンジンからの振動が大きいことなどにより、排気浄化装置の取付け強度が不足してしまい当該排気浄化装置を安定して支持できないという虞がある。
【0006】
本発明の課題は、筒状のケースを外殻とした排気浄化装置を、ケースに亀裂が生じることを抑制しながら確実に取付対象物に固定することができる、排気浄化装置取付構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明はつぎの手段をとる。
【0008】
本発明の第1発明は、筒状のケースを外殻とするとともにエンジンが排出する排気を浄化する排気浄化装置を取付対象物に固定する、排気浄化装置取付構造であって、ケースの外周面に取付けられた少なくとも一つの取付体を有する。取付体は、ケースの軸線であるケース軸線の方向に取付幅を有するとともにケースの外周面からケースの外方へ張り出した張出部と、張出部においてケースの外周面に位置する端部である基端部からケースの周方向の両側へ延長された2つの延長部と、を有する。張出部は、取付体を取付対象物に取付けるための固定部を有する。それぞれの延長部は、基端部からの延長方向の先端となる先端辺と、先端辺と基端部との間に位置しているとともに互いに対向する2つの対向辺と、を有して矩形状に構成されている。それぞれの延長部において、先端辺はケースの外周面との溶接部である先端辺溶接部を有する。それぞれの延長部において、それぞれの対向辺はケースの外周面との溶接部である対向辺溶接部を有する。
【0009】
本発明の第2発明は、第1発明に記載された排気浄化装置取付構造であって、取付体はケースの外周面に複数設けられている。複数の取付体は、ケースの外周面においてケース軸線を通りかつ重力方向に沿う仮想平面である軸線仮想平面を挟んで設定される第1領域と第2領域とに、それぞれ、少なくとも一つずつ配置されている。
【0010】
本発明の第3発明は、第1発明または第2発明に記載された排気浄化装置取付構造であって、取付体は、第1取付体と第2取付体とによって構成されている。第1取付体は、ケース軸線の方向に取付幅を有するとともにケースの外周面から外方へ張り出した第1張出部と、第1張出部においてケースの外周面に位置する端部から周方向の一方側へ矩形状に延長された第1延長部と、を有する。第2取付体は、ケース軸線の方向に取付幅を有するとともにケースの外周面から外方へ張り出した第2張出部と、第2張出部においてケースの外周面に位置する端部から前記一方側とは反対側の周方向へ矩形状に延長された第2延長部と、を有する。取付体の張出部は、第1張出部と第2張出部とが周方向に互いに突き合わされた状態とされている。取付体の延長部は、第1延長部と第2延長部とで形成されている。
【発明の効果】
【0011】
第1発明においては、筒状のケースの外周面との溶接部を有する取付体を介して、取付対象物に排気浄化装置のケースを安定して取付け固定することができる。排気浄化装置を構成する筒状のケースは、引っ張り方向の力(引張応力)に対しては強度が低いが、圧縮方向の力(圧縮応力)に対しては強度が高い。そこで、第1発明では、ケースに溶接固定される取付体に作用する荷重に対して、特定の溶接部に引張応力が集中しない構造が採用されている。例えば
図6に示すように、取付体の固定部に、ケースの周方向に沿う荷重F1が作用する場合には、その荷重を、一方の延長部に設定された符号68aの溶接部にて圧縮応力として受けるため、他方の延長部に設定された符号78aの溶接部に大きな引張応力が集中することがない。また、
図7に示すように、取付体の固定部に、ケース軸線の方向に沿う荷重F2が作用する場合には、その荷重を、延長部におけるケース軸線方向の一端側に設定された符号68b,78bの溶接部にて圧縮応力として受けるため、延長部におけるケース軸線方向の他方側に設定された符号68c,78cの溶接部に大きな引張応力が集中することがない。このように、ケースに溶接された取付体に作用する荷重が特定の溶接部に引張応力として集中しないようにすることで、ケースに亀裂が生じることが防止される。
【0012】
第2発明においては、ケースに溶接固定される取付体に作用する径方向への荷重に対して、特定の溶接部に引張応力が集中しない構造が採用されている。
図8に示すように、取付体の固定部にケースの径方向に沿う荷重F3が作用する場合(符号150の取付対象物から符号50A及び50Bの取付体に荷重F3が作用した場合)、その荷重を、符号Sの軸線仮想平面を挟んで設けられた一方の取付体(符号50B)の各溶接部にて圧縮応力として受けるため、軸線仮想平面を挟んで設けられた他方の取付体(符号50A)の各溶接部に大きな引張応力が集中することがない。このように、ケースに溶接された取付体に作用する荷重が特定の溶接部に引張応力として集中しないようにすることで、ケースに亀裂が生じることが防止される。
【0013】
第3発明においては、張出部と、張出部に対して折れ曲がった延長部と、で構成された簡単な形状の第1取付体と第2取付体とによって取付体が構成されていることから、取付体の構成がシンプルである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
図1に示すエンジンユニット1は、例えば建設機械であるパワーショベルの駆動源として設けられている。エンジンユニット1は、エンジン10と、エンジン10と一体に設けられた電動モータ20と、電動モータ20の上方に設けられた排気浄化装置30と、を有する。排気浄化装置30は、エンジン10からの排気を浄化する。各図面おいてX軸とY軸とZ軸とは互いに直交しており、Z軸が指す方向は、上方に対応している。X軸方向は、後述のケース軸線J方向に対応している。
【0016】
排気浄化装置30は、
図1に示すように、円筒状のケース31を外殻としている。ケース31は、
図2に示すように、肉薄である。ケース31は、取付対象部材150(取付対象物)に取付けられている。ケース31は、
図1に示すように、当該ケース31の外周面32(以下、「浄化装置外周面」と記す)に設けられたフランジ用ステイ42と外周面用ステイ50とによって、取付対象部材150に取付けられている。フランジ用ステイ42と外周面用ステイ50とは、ケース31の軸線であるケース軸線Jの方向に離間して設けられている。以下の説明において、周方向及び径方向はそれぞれ、ケース31の周方向及び径方向を指す。ケース31の周方向とは、ケース軸線Jに対して直交する仮想平面である直交仮想平面Q(
図1参照)でケース31を切断した場合のケース31の輪郭に沿う方向である。フランジ用ステイ42は、フランジ34に設けられている。
【0017】
外周面用ステイ50(取付体)は、
図2に示すように、浄化装置外周面32に複数(本実施形態では2つ)設けられている。外周面用ステイ50は、浄化装置外周面32に設定される第1領域31aと第2領域31bとにそれぞれ一つずつ配置されている。第1領域31aと第2領域31bとは、ケース軸線Jを通りかつ重力方向(Z軸が指す方向とは反対方向)に沿う仮想平面である軸線仮想平面S(
図1,2参照)を挟んで設定された領域である。第1外周面用ステイ50A(取付体)と第2外周面用ステイ50B(取付体)は、軸線仮想平面Sを挟んで対称な位置に配置され、かつ、ケース軸線J方向の同一位置に配置されている。第1外周面用ステイ50A(取付体)と第2外周面用ステイ50B(取付体)の構成は同一であるため、以下では、第1外周面用ステイ50Aについて説明し、第2外周面用ステイ50Bについては重複した説明を省略する。なお、
図2ではケース31の内部の構造を省略している。
【0018】
第1外周面用ステイ50Aは、
図3〜5に示すように、浄化装置外周面32を周方向に亘って跨ぐことなく浄化装置外周面32の一部のみに設けられている。第1外周面用ステイ50Aは、ケース軸線J方向に取付幅K(
図5参照)を有するとともに浄化装置外周面32から径方向外方へ板状に張り出した張出部52と、ケース軸線J方向に取付幅K(
図5参照)を有するとともに張出部52において浄化装置外周面32に位置する端部である基端部56から周方向の両側へ板状に延長された2つの延長部54a,54bと、を有する。取付幅Kは、張出部52及び両延長部54a,54bのケース軸線J方向の寸法である。両延長部54a,54bはそれぞれ、後述の第1延長部64及び第2延長部74に対応している。なお
図3では、排気浄化装置30と第1外周面用ステイ50Aのみが示されて、取付対象部材150等が省略されている。
【0019】
張出部52は、
図3〜5に示すように、後述する第1張出部62と第2張出部72とが周方向に互いに付き合わされた状態とされている。張出部52は、当該張出部52が厚み方向に貫通された孔部H(固定部)であって第1外周面用ステイ50Aを取付対象部材150に取付けるための孔部Hを有する。孔部Hは、後述の第1孔部H1と第2孔部H2とによって構成されている。この孔部Hと取付対象部材150の孔部150HとにボルトBが挿通され、且つ、ボルトBがナットNで締結されることで、第1外周面用ステイ50Aが取付対象部材150に取付けられている。なお、孔部150Hは、取付対象部材150において、板状の被取付部150aに設けられている。
【0020】
第1外周面用ステイ50Aは、
図3〜5に示すように、第1構成ステイ60(第1取付体)と第2構成ステイ70(第2取付体)とによって構成されている。第1構成ステイ60は、ケース軸線J方向に取付幅K(
図5参照)を有するとともに浄化装置外周面32から径方向外方へ板状に張り出した第1張出部62と、ケース軸線J方向に取付幅Kを有するとともに第1張出部62において浄化装置外周面32に位置する端部である第1基端部66から周方向の一方側へ矩形の板状に延長された第1延長部64と、を有する。第1構成ステイ60は、ケース軸線J方向から見た場合の端面形状(直交仮想平面Q(
図1参照)で切断した場合の断面形状)がL字状に構成されており、第1張出部62と第1延長部64とが略直交している。第1張出部62は、当該第1張出部62が厚み方向に貫通された第1孔部H1を有する。
【0021】
第1延長部64は、
図5に示すように、第1基端部66からの延長方向の先端となる第1先端辺64a(先端辺)と、第1先端辺64aと第1基端部66との間に位置しているとともに互いに対向する2つの第1対向辺64b,64c(対向辺)と、を有する。第1先端辺64aは、浄化装置外周面32との溶接部である第1先端辺溶接部68a(先端辺溶接部)を有する。第1対向辺64bは、浄化装置外周面32との溶接部である第1対向辺第1溶接部68b(対向辺溶接部)を有する。第1対向辺64cは、浄化装置外周面32との溶接部である第1対向辺第2溶接部68c(対向辺溶接部)を有する。各溶接部68a,68b,68cは、対応する各辺64a,64b,64cの一部のみに設けられている。各溶接部68a,68b,68cは、対応する各辺64a,64b,64cの全域に亘って設けられてもよい。
【0022】
第2構成ステイ70(
図3〜5参照)は、ケース軸線J方向に取付幅Kを有するとともに浄化装置外周面32から径方向外方へ板状に張り出した第2張出部72と、ケース軸線J方向に取付幅Kを有するとともに第2張出部72において浄化装置外周面32に位置する端部である第2基端部76から第1延長部64とは反対側の周方向へ矩形の板状に延長された第2延長部74と、を有する。第2構成ステイ70は、ケース軸線J方向から見た場合の端面形状(直交仮想平面Q(
図1参照)で切断した場合の断面形状)がL字状に構成されており、第2張出部72と第2延長部74とが略直交している。第2張出部72は、当該第2張出部72が厚み方向に貫通された第2孔部H2を有する。第2孔部H2の軸線及び径は、第1孔部H1の軸線及び径とそれぞれ一致している。
【0023】
第2延長部74は、
図5に示すように、第2基端部76からの延長方向の先端となる第2先端辺74a(先端辺)と、第2先端辺74aと第2基端部76との間に位置しているとともに互いに対向する2つの第2対向辺74b,74c(対向辺)と、を有する。第2先端辺74aは、浄化装置外周面32との溶接部である第2先端辺溶接部78a(先端辺溶接部)を有する。第2対向辺74bは、浄化装置外周面32との溶接部である第2対向辺第1溶接部78b(対向辺溶接部)を有する。第2対向辺74cは、浄化装置外周面32との溶接部である第2対向辺第2溶接部78c(対向辺溶接部)を有する。各溶接部78a,78b,78cは、対応する各辺74a,74b,74cの一部のみに設けられている。各溶接部78a,78b,78cは、対応する各辺74a,74b,74cの全域に亘って設けられてもよい。
【0024】
例えば建設機械の動作等に伴ってケース31が振動し、ボルトBを介して第1外周面用ステイ50Aに荷重が作用することがある。第1外周面用ステイ50Aは、この後説明するとおり、各方向への荷重に対して、特定の溶接部に引張応力が集中しない構成にある。
【0025】
例えば、
図6に示すように、第1外周面用ステイ50Aに対してZ軸方向に沿う荷重F1が作用した場合には、第2先端辺溶接部78aに引張応力P1B(太矢印)が作用し、第1先端辺溶接部68aに圧縮応力P1A(太矢印)が作用する。ケース31の溶接部に大きな引張応力が集中した場合、薄肉のケース31は引張応力には弱いため、溶接部が破損したりケース31が変形したりし易い。一方で、ケース31の溶接部に大きな圧縮応力が集中した場合には、薄肉のケース31は圧縮応力に対しては強度が高いため、溶接部の破損やケースの変形等が抑制される。したがって、圧縮応力P1Aはケース31に受け止められる。この結果、第1外周面用ステイ50Aの位置が維持されて、第2先端辺溶接部78aに引張応力P1Bが集中しない。したがって、ケース31に亀裂が生じることが防止される。第1外周面用ステイ50Aに対して、荷重F1とは反対側へZ軸方向に沿う荷重が作用した場合には、第2先端辺溶接部78aに圧縮応力が作用することで、第1先端辺溶接部68aに引張応力が集中しない。したがって、ケース31に亀裂が生じることが防止される。第2外周面用ステイ50Bは、Z軸方向に沿う荷重に対して第1外周面用ステイ50Aと同様に機能する。
【0026】
図7に示すように、第1外周面用ステイ50Aに対してX軸方向に沿う荷重F2が作用した場合には、第1対向辺第2溶接部68c及び第2対向辺第2溶接部78cに引張応力P2B(太矢印)が作用し、第1対向辺第1溶接部68b及び第2対向辺第1溶接部78bに圧縮応力P2A(太矢印)が作用する。上述のようにケース31は圧縮応力に対して強度が高いことから、圧縮応力P2Aはケース31にて受け止められる。この結果、第1外周面用ステイ50Aの位置が維持されて、第1対向辺第2溶接部68c及び第2対向辺第2溶接部78cに引張応力P2Bが集中しない。したがって、ケース31に亀裂が生じることが防止される。第1外周面用ステイ50Aに対して、荷重F2とは反対側へX軸方向に沿う荷重が作用した場合には、第1対向辺第2溶接部68c及び第2対向辺第2溶接部78cに圧縮応力が作用することで、第1対向辺第1溶接部68b及び第2対向辺第1溶接部78bに引張応力が集中しない。したがって、ケース31に亀裂が生じることが防止される。
【0027】
図8に示すように、両外周面用ステイ50A,50Bに対してY軸方向に沿う荷重F3が作用した場合(両取付対象物150からそれぞれの外周面用ステイ50A,50Bに荷重F3が作用した場合)には、第1外周面用ステイ50Aの各溶接部68a,68b,68c,78a,78b,78cに引張応力P3B(太矢印)が作用し、第2外周面用ステイ50Bの各溶接部68a,68b,68c,78a,78b,78cに圧縮応力P3A(太矢印)が作用する。上述のようにケース31は圧縮応力に対して強度が高いことから、圧縮応力P3Aはケース31にて受け止められる。この結果、両外周面用ステイ50A,50Bの位置が維持されて、第1外周面用ステイ50Aの各溶接部68a,68b,68c,78a,78b,78cに引張応力P3Bが集中しない。したがって、ケース31に亀裂が生じることが防止される。両外周面用ステイ50A,50Bに対して、荷重F3とは反対側へY軸方向に沿う荷重が作用した場合には、第1外周面用ステイ50Aの各溶接部68a,68b,68c,78a,78b,78cに圧縮応力が作用することで、第2外周面用ステイ50Bの各溶接部68a,68b,68c,78a,78b,78cに引張応力が集中しない。したがって、ケース31に亀裂が生じることが防止される。
【0028】
このように、上述の構成においては、浄化装置外周面32との溶接部を有する外周面用ステイ50を用いることで、U字ボルトを用いることなく浄化装置外周面32を利用してケース31を取付対象部材150に取付けることができ、かつ、外周面用ステイ50を介してケース31にかかる荷重に起因してケース31に亀裂が生じることが防止される。なお、外周面用ステイ50は、断面形状がL字型の2つの構成ステイ60,70によって構成されていることから、構成がシンプルである。
【0029】
以上は、本発明を実施するための形態を図面に関連して説明したが、本発明は上述の実施形態にて説明した構造、構成、外観、形状等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。ケース31は、円筒状に限定されるものではなく、例えば楕円筒状や角筒状(矩形筒状)等でもよく、筒状であればよい。固定部は、孔部Hに限定されるものではなく、例えば突起部等、取付対象物に固定できる構造であればどのようなものでもよい。
【0030】
両外周面用ステイ50A,50Bの設置位置は、
図1〜3に示す位置に限定されるものではない。第1外周面用ステイ50Aの設置位置は、第1領域31aのいずれの箇所でもよい。第2外周面用ステイ50Bの設置位置は、第2領域31bのいずれの箇所でもよい。両外周面用ステイ50A,50Bは、軸線仮想平面S(
図1,2参照)を挟んで対称な位置に配置されていなくてもよい。両外周面用ステイ50A,50Bは、ケース軸線J方向にズレた位置に配置されていてもよい。両外周面用ステイ50A,50Bは、第1領域31aと第2領域31bとにそれぞれ一つ以上設けられていればよく、複数設けられてもよい。
【0031】
外周面用ステイ50は、両構成ステイ60,70を一体成形したものでもよい。
【0032】
張出部52(
図4参照)の張出方向は、径方向に沿う方向に限定されるものではなく、ケース31に対して外向きの方向であれば何れの方向でもよい(例えば
図9参照)。両構成ステイ60,70(
図4参照)の形状は、ケース軸線J方向から見た場合の端面形状がL字状のものに限定されない。例えば、第1構成ステイ60a(
図9参照)のように、ケース軸線J方向から見た場合の端面形状において、第1張出部62が第1延長部64に対して鋭角に折れ曲がったV字状でもよい。また、第2構成ステイ70a(
図9参照)のように、ケース軸線J方向から見た場合の端面形状において、第2張出部72が第1延長部74に対して鈍角に折れ曲がったく字状でもよい。なお、
図9において
図1〜8と同一もしくは実質同一な構成・機能を有すると考えられる箇所には、
図1〜8と同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。