(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。各図においては、上下や前後左右の方向を矢印で示してある。特に言及しない限り、上下等の方向についてはこれら矢印で示す方向に従って説明する。
【0020】
(実施形態1)
図1に示すように、建設機械としての油圧ショベル1は、クローラ式の下部走行体11と、下部走行体11上に旋回自在に搭載された上部旋回体12とを備えている。上部旋回体12には、アタッチメント13、キャブ14、機械室15等が備えられている。
【0021】
なお、本実施形態の油圧ショベル1は小旋回型であり、旋回半径が小さくなるように上部旋回体12は相対的に小さく構成され、上部旋回体12の後部の外郭線は、平面視で円弧状に形成されているが、それに限定されるものではない。
【0022】
アタッチメント13は、上部旋回体12の前部に設置され、ブーム13a、アーム13b、及びバケット13c等で構成されている。ブーム13a等のそれぞれは、油圧制御された油圧シリンダ13dの伸縮に連動して動作し、掘削等の作業を行う。これらブーム13a等の操作は、通常はキャブ14において行われる。
【0023】
キャブ14は、例えば矩形箱形の運転室であり、アタッチメント13に隣接して上部旋回体12の左前部に設置されている。上部旋回体12の右前部には、燃料タンク等(図示省略)を収容する収容室16が設けられている。機械室15は、上部旋回体12の後部に設けられている。機械室15の内部には、エンジン4や油圧ポンプ5等が密集した状態で収容されている。機械室15の周囲は、カウンタウエイト17や機械室カバー18で覆われている。
【0024】
図1に示すように、機械室15の内部には、エンジン4の他にも、例えば、ラジエター2、送風ファン3、油圧ポンプ5、排気ガス後処理装置6等が収容されている。油圧ポンプ5はエンジン4の側方に横並びで配置されている。この油圧ポンプ5の上方に排気ガス後処理装置6が配置されている。
【0025】
次に、
図1〜
図4に基づいて、本実施形態の要部であるエンジン4、排気ガス後処理装置6、及びエンジン4と排気ガス後処理装置6とを接続する排気管7に関して説明する。なお、
図2においては、説明の簡素化のために、油圧ポンプ5やラジエター2等のエンジン4周りの周辺機器やアッパーフレーム12aを省略して示す。
【0026】
図1及び
図2に示すように、エンジン4は、複数の防振マウント41を介して、上部旋回体12のアッパーフレーム12aに組付けられている。エンジン4の下部にはオイルパン42が組付けられている。
【0027】
図2に示すように、排気ガス後処理装置6は、エンジン4からの高温の排気ガスを処理するものであり、排ガス中からNOx(窒素酸化物)やPM(Particulate Matter:粒子状物質)を除去する排ガス浄化装置やマフラー等(図示省略)を有している。エンジン4及び排気ガス後処理装置6の前方に、エンジン4と排気ガス後処理装置6とを接続する排気管7が設けられている。
図1及び
図2に示すように、エンジン4から排出される排気ガスは、排気管7、排気ガス後処理装置6及び排気筒19を経て、油圧ショベル1の外部へ排出される。
【0028】
図2に示すように、排気ガス後処理装置6は、支持台座8を介して、架台9の上に組付けられている。架台9は、エンジン4の側方に設けられ、支持台座8を受ける平板状のベースプレート91と、ベースプレート91の下面に固定され、油圧ポンプ5を跨ぐように設けられた三本の脚柱92,93,94とを備えている。図示は省略するが、これらの脚柱92,93,94の下端部がそれぞれ、ボルト等でアッパーフレーム12aに組付けられている。脚柱92,93,94は、その中の少なくとも2本がアッパーフレーム12aに対して組付位置を微調整できるようになっている。
【0029】
排気管7の途中には金属製のベローズ管71が設けられている。このベローズ管71は、蛇腹状で伸縮性及び可撓性を有し、エンジン4と排気管7との共振を抑制してエンジン4の振動が排気ガス後処理装置6に伝わることを防止したり、組付誤差を吸収したりする機能を備えている。
【0030】
ベローズ管71は、排気ガスの流れ方向に見て上流側に設けられた第1ベローズ管72と、下流側に設けられた第2ベローズ管73と、第1ベローズ管72及び第2ベローズ管73を接続する金属製の接続管74とを備えている。接続管74は剛性を有している。
【0031】
このように、ベローズ管71を第1ベローズ管72と第2ベローズ管73とに分け、剛性を有する接続管74で接続することで、これらを1本のベローズ管で構成した場合と比較して、油圧ショベル1に組付ける時や組付後における排気管7の変形(伸縮や撓み)をより抑制しやすくなる。
【0032】
排気ガスの流れ方向に見てベローズ管71よりも上流側に接続される排気管7を第1配管75とし、ベローズ管71よりも下流側に接続される排気管7を第2配管76とする。
【0033】
図2及び
図3に示すように、エンジン4の排気ガス排出口43に第1配管75の上流側端部75aが接続され、下流側端部75bに第1ベローズ管72の上流側端部72aが接続されている。第1ベローズ管72の下流側端部72bと第2ベローズ管73の上流側端部73aとが接続管74で接続され、第2ベローズ管73の下流側端部73bに第2配管76の上流側端部76aが接続されている。そして、第2配管76の下流側端部76bが排気ガス後処理装置6の排気ガス導入口62に接続されている。
【0034】
この時、エンジン4はアッパーフレーム12a上に組付けられ、排気ガス後処理装置6は架台9の上に組付けられているため、排気ガス後処理装置6の方がエンジン4よりも高い位置に配置されている。そのため、相対的にエンジン4の排気ガス排出口43が低く位置し、排気ガス後処理装置6の排気ガス導入口62が高く位置している。また、エンジン4の排気ガス排出口43は右側方に向けて開口していて、排気ガス後処理装置6の排気ガス導入口62は右側方かつ僅かに前方に向けて開口している。このように、エンジン4と排気ガス後処理装置6の配置される高さが大きく異なっていて、さらにエンジン4及び排気ガス後処理装置6それぞれにおける排気管7との接続部の開口が対向していないため、これらを接続する排気管7は、エンジン4の排気ガス排出口43から斜め上に延びて、排気ガス後処理装置6の排気ガス導入口62に繋がるように大きく曲げられている。
【0035】
図3及び
図4に示すように、第1配管75には後述する仮固定用治具20を着脱可能とするブラケットとして、第1ブラケット31が設けられている。また、第2配管76には、第1ブラケット31と同様に第2ブラケット32が設けられている。第1ブラケット31及び第2ブラケット32は同形状で、金属製の板状部材からなる。
【0036】
第1ブラケット31は、第1配管75においてエンジン4との接続部である上流側端部75aよりも第1ベローズ管72との接続部である下流側端部75bに近接して、立ち上がるように第1配管75の上面に溶接されている。
【0037】
第2ブラケット32は、第2配管76において排気ガス後処理装置6との接続部である下流側端部76bよりも第2ベローズ管73との接続部である上流側端部76aに近接して、立ち上がるように第2配管76の上面に溶接されている。
【0038】
第1ブラケット31及び第2ブラケット32は、後述する仮固定用治具20を取付ける時に蝶ボルト51を挿通するための取付孔33を、各々2つずつ備えている。
【0039】
このように、第1ブラケット31及び第2ブラケット32が各々ベローズ管71側に近接して設けられているため、これらに取付ける後述の仮固定用治具20を短くすることができる。
【0040】
次に、
図1〜
図4に基づいて、排気管7を油圧ショベル1に組付ける手順を説明する。
【0041】
予め、排気ガス後処理装置6を支持台座8に仮固定して架台9に載置し、ボルト等(図示省略)で仮固定する。そして、排気管7に設けられた第1ブラケット31及び第2ブラケット32に仮固定用治具20を取付けて、排気管7の第2配管76の下流側端部76bを排気ガス後処理装置6の排気ガス導入口62に接続する。この状態で上部旋回体12のアッパーフレーム12aに載置して、上部旋回体12のアッパーフレーム12a上に仮固定されたエンジン4に組付ける。
【0042】
図3及び
図4に示すように、仮固定用治具20は金属製の板状部材からなり、平らに延びる矩形状の平板部21と、平板部21の両側方から下方に曲がって延びる屈曲部22とを備え、所謂断面略コの字状となっている。
【0043】
両端の屈曲部22には、上述した第1ブラケット31及び第2ブラケット32の取付孔33に適合するように、仮固定用治具孔23が2つずつ設けられている。
【0044】
仮固定用治具20を第1ブラケット31及び第2ブラケット32に取付ける時には、平板部21が第1ベローズ管72及び第2ベローズ管73に跨がり、第1ブラケット31及び第2ブラケット32と各々屈曲部22とが対応するように位置付け、仮固定用治具孔23及び取付孔33に蝶ボルト51を挿通して、取付ナット52で締結する。
【0045】
仮固定用治具20が取付けられた排気管7、支持台座8及び架台9を、上部旋回体12のアッパーフレーム12aに載置した時に、アッパーフレーム12a、架台9や支持台座8等の寸法誤差や組付誤差等によって、エンジン4に接続される第1配管75の上流側端部75aとエンジン4の排気ガス排出口43との位置にずれが生じることがある。このずれを補正するために、架台9をアッパーフレーム12aに対して動かして、第1配管75の上流側端部75aとエンジン4の排気ガス排出口43との位置を微調整して組付ける。なお、本実施形態では、架台9を動かして微調整するようにしたが、支持台座8を架台9に対して動かして微調整するようにしてもよい。
【0046】
このように、排気管7をエンジン4に接続して、排気ガス後処理装置6及びエンジン4を所定位置に組付けた後で、仮固定用治具20を排気管7から取外す。そうすると、ベローズ管71の伸縮や撓みといった変形が許容される状態となる。仮固定用治具20は、取付けと逆の手順、すなわち取付ナット52を緩めて、蝶ボルト51を抜くという簡単な作業で排気管7から取外すことができる。
【0047】
この時、第1配管75に設けられた第1ブラケット31が、エンジン4との接続部よりもベローズ管71(第1ベローズ管72)に近接しているとともに、第2配管76に設けられた第2ブラケット32が、排気ガス後処理装置6との接続部よりもベローズ管71(第2ベローズ管73)に近接しているため、両ブラケット31、32をベローズ管71から離して設けた場合と比較して、仮固定用治具20を短くすることが可能である。仮固定用治具20をできるだけ短くすることで、油圧ショベル1への排気管7の組付作業時に他の部品と干渉し難くなる。また、仮固定用治具20を第1ブラケット31及び第2ブラケット32から取外す時に、両ブラケット31、32からの取外し作業を近い場所で行うことができるので、作業性が向上する。
【0048】
また、ベローズ管71が第1ベローズ管72と第2ベローズ管73とに分かれていて、これらが剛性の接続管74で接続されているため、これらを1本のベローズ管で構成した場合と比較して、油圧ショベル1に組付ける時に排気管7の変形(伸縮や撓み)を抑制しやすく、作業性に優れる。また、組付後に仮固定用治具20を取外した場合においても、排気管7の過度な変形を抑制しやすくなるので、他の部品との干渉を防止することができる。
【0049】
このように、排気管7に第1及び第2ブラケット31、32を設け、ベローズ管71を跨いで仮固定用治具20が両ブラケット31、32に取付けられた状態で油圧ショベル1(エンジン4)に組付けることによって、組付時のベローズ管71の撓みや伸縮といった変形を抑制できるので、第1配管75の上流側端部75aとエンジン4の排気ガス排出口43との位置合わせが容易となり、この位置合わせが容易となることで、第2配管76の下流側端部76bが接続された排気ガス後処理装置6の所定位置への位置合わせが容易となる。
【0050】
なお、この組付手順は単に一例を示したに過ぎず、本発明は、この組付手順に限られるものではない。例えば、エンジン4に排気管7を接続した状態で、排気ガス後処理装置6が仮固定された油圧ショベル1に組付ける、或いはエンジン4及び排気ガス後処理装置6が仮固定された油圧ショベル1に排気管7を組付ける、といった手順でもよい。
【0051】
ここで、エンジン4、排気ガス後処理装置6やそれを搭載した架台9は、
図1に示すようにキャブ14や収容室16等の後方に密集した状態で配置されているため、組付作業は目視し難い状況かつ狭いスペースで行うこととなる。また、エンジン4及び排気ガス後処理装置6はともに重量であるとともに、機械室15内において相当範囲を占めることから、他の部品と干渉しないように、所定位置に効率よく組付作業を行うことが求められる。
【0052】
特に、本実施形態のようにエンジン4及び排気ガス後処理装置6の排気管7との接続部の開口の向きや高さが異なっていて位置合わせが困難な場合においては、排気管7に第1ブラケット31及び第2ブラケット32を設けることで、排気管7の油圧ショベル1への組付時に、この両ブラケット31、32に仮固定用治具20を取付けてベローズ管71の変形(撓みや伸縮)を抑制して、排気ガス後処理装置6と排気管7とを1つの剛体のように取扱うことが可能となるので、作業性が向上する。また、仮固定用治具20と両ブラケット31、32とは蝶ボルト51及び取付ナット52で締結する単純な構造となっており、簡単に着脱作業を行うことができる。このように、簡単な構成によって、排気ガス後処理装置6、エンジン4及び排気管7を上部旋回体12の所定位置に組付ける時に、配置箇所が狭いスペースであったり目視し難い状況であったりした場合でも作業性を向上させることができる。
【0053】
(実施形態2)
本発明の実施形態2を
図5に基づいて説明する。なお、実施形態2の説明においては、上記実施形態1と重複する説明は省略し、異なる部分について説明する。
【0054】
図5に示すように、排気管701の第1配管751及び第2配管761におけるベローズ管711との接続部分近傍に、第1ブラケット311及び第2ブラケット321としてのネジ付ボスがそれぞれ溶接されている。
【0055】
仮固定用治具201は、1枚の平板状の鋼板からなり、両端にネジ付ボス(第1ブラケット311及び第2ブラケット321)に対応するように仮固定用治具孔231が設けられている。この仮固定用治具孔231にネジ付ボスのネジを挿通させ、上方から取付ナット521を締結して仮固定用治具201を排気管701に取付ける。
【0056】
本実施形態2によると、上記のようなブラケットの形状とすることにより、仮固定用治具201をより簡単な構造のものとすることができる。
【0057】
また、上記実施形態1では、仮固定用治具20を取付ける時に必要な部品として、蝶ボルト51及び取付ナット52を用いているところ、本実施形態2では、取付用の部品として取付ナット521だけ用意すればよいので、取付け作業及び取外し作業が容易である。さらに、上方から第1ブラケット311及び第2ブラケット321への着脱作業を行うことができるので、作業性に優れる。
【0058】
(その他の実施形態)
上記実施形態1では、ブラケットとして、取付孔33を有した板を排気管7に設け、上記実施形態2では、ネジ付ボスを排気管701に設けるようにしたが、排気管の油圧ショベル1への組付時においては仮固定用治具を取付けてベローズ管の変形を抑制でき、組付後においては仮固定用治具を取外してベローズ管の変形を許容することができればよいものであり、この形状に限られない。
【0059】
また、上記実施形態1では、仮固定用治具20を1枚の板の両端を曲げたものとし、上記実施形態2では仮固定用治具201を1枚の平板状としたが、排気管に設けられたブラケットに対応した形状であればよいものであり、この形状に限られない。例えば、平板部の一側端に、第1ブラケット31の取付孔33に挿入可能なフックを折り曲げて形成し、他側端に屈曲部22を形成した仮固定用治具として、第1ブラケット31にフックを係合させ、第2ブラケット32に屈曲部22をボルト締結するようにしてもよい。また、例えば、仮固定用治具をブロック状やパイプ状としてもよい。
【0060】
また、上記実施形態1及び2のように、エンジン4及び排気ガス後処理装置6の排気管接続部の開口の向きや高さが異なっていて位置合わせが困難な場合において、本発明は特に有用であるが、エンジン4及び排気ガス後処理装置6の排気管接続部の開口の向きが異なっていて高さは同じである場合、或いは高さが異なっていて開口は向かい合っている場合であっても有用である。さらには、エンジン4及び排気ガス後処理装置6の排気管接続部の開口が向かい合っていて高さが同じ場合であっても、お互いの位置合わせを目視で確認し難い状況においては有用である。
【0061】
また、上記実施形態1及び2では、建設機械として油圧ショベルを例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、他の建設機械、例えばクレーンや杭打機等でもよい。