JP2005291023A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気的な制御を要することなく低回転領域におけるエンジン吸気騒音を低減するとともに高回転領域における吸入抵抗の増大を抑制する。
【解決手段】 エンジンの吸気管４０内に設けられた消音用絞り弁５０と、消音用絞り弁５０とエンジン回転数を調整するためのアクセルレバーとを機械的に連結する第２ケーブル６０とを備える。消音用絞り弁５０は、エンジン回転数を増大させるアクセルレバーの操作によって絞り量を減じる一方、エンジン回転数を降下させるアクセルレバーの操作によって絞り量を増大させるように第２ケーブル６０を介してアクセルレバーと連結されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、エンジンの吸気に伴う騒音を低減するための消音装置に関するものである。

従来、例えば下記特許文献１に開示されているように、エンジン（内燃機関）の吸気口から放射されるエンジン吸気騒音を低減するための消音装置が知られている。同文献に開示された消音装置では、エンジンの吸気管内に開口付き円板からなる弁体を設け、この弁体によって吸気騒音を低減させるようにしている。つまり、エンジン回転数が低いときには運転室において低周波のこもり音が発生するため、エンジン回転数が予め設定された所定値以下のときに、反射弁を流路方向に対して直交させるように回動させることで、吸気口から放射される吸気騒音を低減させるようにしている。そして、エンジン回転数が所定値を超えると、反射弁が流路方向に対して平行な方向を向くように回動し、これにより吸気管を全開状態として高エンジン回転領域での吸気抵抗が増大しないようにしている。
特開２００２−４８０２０号公報

前記特許文献１に開示されたものでは、低回転領域で発生する低周波の吸気騒音を低減できる利点があるものの、エンジン回転数を検出する装置が必要であるばかりでなく、この検出値によって弁体を制御するための制御手段も必要であり、吸気騒音を低減するために相当なコスト上昇が生ずることとなる。また、電気的な制御を行うために故障や誤動作を生ずる虞もある。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気的な制御を要することなく低回転領域における吸気騒音を低減するとともに高回転領域における吸入抵抗の増大を抑制することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、エンジンの吸気に伴う騒音を低減するための消音装置を前提として、前記エンジンの吸気管内に設けられた消音用絞り弁と、前記エンジンの回転数を調整するためのアクセルレバーと前記消音用絞り弁とを機械的に連結する連結部材とを備え、前記消音用絞り弁は、前記エンジン回転数を増大させるアクセルレバーの操作によって絞り量を減じる一方、前記エンジン回転数を降下させるアクセルレバーの操作によって絞り量を増大させるように前記連結部材を介してアクセルレバーと連結されている。

この発明では、消音用絞り弁が連結部材を介してアクセルレバーと機械的に連結されているために、アクセルレバーを操作すると、それに応じて消音用絞り弁が動き、吸気管内の絞り量が変わる。このとき、エンジン回転数を上げるようにアクセルレバーを操作したときには消音用絞り弁は連結部材を介して絞り量を低減するように動く一方、エンジン回転数を下げるようにアクセルレバーを操作したときには消音用絞り弁は連結部材を介して絞り量を増大させるように動く。つまり、エンジン回転数の低いときには吸気管を絞ることでこもり音を消音する一方、エンジン回転数が高くなるようにアクセルレバーを操作すると、それに応じてエア吸入量が増大するが、それに伴って消音用絞り弁の絞り量が低減されるので、吸入抵抗が低減される。

前記連結部材は、エンジンに保持されたアウタケーブルと、このアウタケーブルに進退移動可能に挿通され且つアクセルレバーと消音用絞り弁とを繋ぐインナケーブルとを備えている構成とすることができる。

また、前記消音用絞り弁は、前記吸気管と略同内径の環状本体部と、この本体部を当該本体部の軸と直交する方向に貫通する回動軸を有する回動レバー部と、前記本体部の内側に配置されて前記回動レバー部の回動軸回りに回動し且つ回動角度によって流路面積を変える弁体とを備えている構成とすることができる。

この場合において、前記弁体は、本体部の内径に対応した外径を有する平板状に形成されるとともに、その中央部に吸気管の流路面積に対して所定面積比の開口部が設けられている構成としてもよい。

以上説明したように、本発明に係る消音装置によれば、アクセルレバーの操作に応じて連結部材を介して消音用絞り弁が吸気管内における絞り量を変えるように動くので、電気的な制御を要することなく低回転領域における吸気騒音を低減しつつ高回転領域における吸気抵抗の増大を抑制することができる。また、制御手段が不要となるので低コストで吸気騒音を低減することができる。さらに制御手段の故障や誤作動を招くこともないので、確実に吸気騒音を低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る消音装置が適用された作業機械を部分的に示している。この作業機械は、例えばミニショベルとして構成されるものであり、図１はミニショベルの上部旋回体１０を後方から見たものである。

上部旋回体１０は、その中央部が運転スペース１２となっていて、その後寄り下方はエンジン１４（図２参照）等が収納されている機械室１６となっている。運転スペース１２には、運転者が着座するシート１８、図略のコントロールボックス、アクセルレバー２０等が設置されたシートスタンド２２（図２参照）が設けられている。シート１８は機体略中央部に配置され、コントロールボックス及びアクセルレバー２０はこのシート１８の機体右側に配置されている。

図２に示すように、アクセルレバー２０は、上端部が把持部として形成されているレバー本体２４と、このレバー本体２４に設けられ、機体幅方向に延びる回動支軸２６とを備えている。この回動支軸２６は、シートスタンド２２に取り付けられたブラケット２８の挿通孔２８ａに挿通されており、これによりアクセルレバー２０は、前後方向に回動自在に軸支されている。なお、図２は便宜的に各部材が分解された状態で示している。

エンジン１４は、同図に示すようにシートスタンド２２の下方に横置きされており、このエンジン１４は、その後部に図示しないガバナを操作するためのガバナレバー３０を備えている。エンジン１４は、そのガバナレバー３０をその基部の回りに一方向に回転させることによってエンジン回転数を上昇させる一方、他方向に回転させることによってエンジン回転数を低下させることができるようになっている。

アクセルレバー２０のレバー本体２４における下端部には第１接続部３２が設けられていて、この第１接続部３２は、第１ケーブル３４を介してガバナレバー３０と接続されている。第１ケーブル３４は二重構造となっていて、そのアウタケーブル３４ａは、ブラケット３６を介してエンジン１４に保持されている。第１ケーブル３４のインナケーブル３４ｂは、両端部がアウタケーブル３４ａから突出し且つこのアウタケーブル３４ａに対して軸方向に相対移動可能に挿通されている。そして、インナケーブル３４ｂの一端部はアクセルレバー２０の第１接続部３２に、また他端部はガバナレバー３０にそれぞれ結合されている。そして、アクセルレバー２０を前後方向に回動させることにより、インナケーブル３４ｂがアウタケーブル３４ａに対して軸方向に相対移動し、ガバナレバー３０がその基部回りに回動するようになっている。

図３に示すように、エンジン１４の上部には、吸気管４０が配設されている。この吸気管４０は、第１吸気管４２と第２吸気管４４とに分割されており、これら第１吸気管４２及び第２吸気管４４の間にはエアクリーナ４６が設けられている。第１吸気管４２には外気を取り込むための吸気口４７が開口されていて、この第１吸気管４２は、外気をエアクリーナ４６へ導くようになっている。第２吸気管４４は、エアクリーナ４６で濾過された空気をエンジン１４の吸入ポートへと導くものである。

第２吸気管４４には、エンジン１４の吸気に伴う騒音を低減するための消音用絞り弁５０が設けられている。この消音用絞り弁５０は、図４に示すように、第２吸気管４４の内径と略同じ内径を有する環状の本体部５２と、この本体部５２に回動自在に取り付けられた回動レバー部５４と、本体部５２の内側に配置された円板状の弁体５６とを備えており、いわゆるバタフライバルブによって構成されている。

回動レバー部５４は、空気の流れ方向と直交する方向に本体部５２を貫通する回動軸５８を有し、この回動軸５８回りに回動するようになっている。

この回動レバー部５４は、図２及び図３に示すように、連結部材の一例としての第２ケーブル６０を介してアクセルレバー２０と接続されている。この第２ケーブル６０は二重構造となっていて、そのアウタケーブル６０ａは、ブラケット６２を介してエンジン１４に保持されている。第２ケーブル６０のインナケーブル６０ｂは、両端部がアウタケーブル６０ａから突出し且つこのアウタケーブル６０ａに対して軸方向に相対移動可能に挿通されている。アクセルレバー２０のレバー本体２４における下端部には第２接続部６４が設けられており、インナケーブル６０ｂの一端部はこのアクセルレバー２０の第２接続部６４に固定されている。一方、インナケーブル６０ｂの他端部は接続部材６６を介して回動レバー部５４に結合されている。この接続部材６６と回動レバー部５４との結合はピン結合となっていて、図３に矢印で示すインナケーブル６０ｂの軸方向の移動に伴って回動レバー部５４が回動するようになっている。そして、アクセルレバー２０を前後方向に回動させると、インナケーブル６０ｂがアウタケーブル６０ａに対して軸方向に相対移動し、回動レバー部５４をその回動軸５８回りに回動させるようになっている。

消音用絞り弁５０の弁体５６は、図４に示すように、本体部５２の内径に対応した外径を有しており、この弁体５６には開口部５６ａが形成されている。弁体５６は、回動レバー部５４の回動軸５８に設けられていて、回動レバー部５４と一緒に前記回動軸５８回りに回動するようになっている。そして、弁体５６は、空気の流れ方向に直交する方向と、空気の流れ方向に平行な方向との間で回動するように設定されており、この回動角度によって流路面積を変えることができるようになっている。そして、消音用絞り弁５０は、こもり音の原因となる低エンジン回転数において絞り量を増大すべく、アイドリング時において弁体５６を空気の流れ方向に直交させる。このとき空気は開口部５６ａのみを流通する。一方、エンジン回転数を増大さえるアクセルレバー２０の操作とともに弁体５６は回動し、絞り量を低減させるようになっている。

弁体５６の開口部５６ａは、吸気騒音と吸気抵抗とに基づいてその開口面積が決められるものであり、この開口面積は吸気管４０の流路面積（管内面積）に対して所定の比率となるように設定されている。

ここで、吸気管４０の流路面積、即ち絞り弁５０以外の場所における空気の流通面積をＳ１とし、絞り弁５０における空気の流通面積をＳ２とすると、吸気騒音の減音量は、簡易式［１０×Ｌｏｇ（Ｓ１／Ｓ２）］によって算出することができる。このため、減音量は流通面積の比（Ｓ１／Ｓ２）、即ち絞り量が大きくなるに従って増大するので、消音用絞り弁５０を絞ることで消音効果を増大させることができる。

このように流通面積比（Ｓ１／Ｓ２）、即ち絞り量を大きくしたときには、吸気抵抗圧もそれに伴って増大しないかが問題となる。しかしながら、吸気管４０の流路面積はエンジン１４の最大出力時の吸気量に基づいて設定されているので、低エンジン回転領域において吸気管４０においてある程度絞りを入れてもエンジン性能の低下に影響を与えにくい。このように、弁体５６の開口部５６ａは低エンジン回転領域で消音効果を発揮するとともにエンジン性能を低下させない開口面積に設定されている。

一方、消音用絞り弁５０の弁体５６は、アクセルレバー２０がエンジン回転数を増大させる方向へ操作されると、その操作によって絞り量を低減するように回動するようになっている。このとき空気は弁体５６の開口部５６ａのみならず弁体５６と吸気管４０との間隙にも流通する。また、弁体５６が空気の流れ方向に対して平行な方向を向いたときには、開口部５６ａにはほとんど空気が流通しない場合もあり得る。したがって、エンジン回転数を増大させると、それに応じて絞り量が低減されて吸気抵抗圧も低減される。このとき、エンジン回転数が高くなるのでこもり音は発生しない。

このように本実施形態に係る消音装置では、消音用絞り弁５０がアクセルレバー２０と第２ケーブル６０を介して連結されているために、アクセルレバー２０を操作すると、それに応じて絞り弁５０が動き、吸気管４０内の絞り量が変わる。このとき、エンジン回転数を上げるようにアクセルレバー２０を操作したときには絞り弁５０は第２ケーブル６０を介して絞り量を低減するように動く一方、エンジン回転数を下げるようにアクセルレバー２０を操作したときには絞り弁５０は絞り量を増大させるように動く。つまり、低回転領域で生じるこもり音が消音される一方、吸入量が増大する高回転領域においては吸入抵抗が低減される。

したがって、電気的な制御を要することなく低回転領域における吸気騒音を低減しつつ高回転領域における吸気抵抗の増大を抑制することができる。また、制御手段が不要となるので低コストで吸気騒音を低減することができる。さらに制御手段の故障や誤作動を招くこともないので、確実に吸気騒音を低減することができる。

尚、本実施形態では、消音用絞り弁５０を第２吸気管４４に設置する構成としたが、これに代え、消音用絞り弁５０を第１吸気管４２に設置する構成としてもよい。この場合の消音用絞り弁５０は本実施形態における消音用絞り弁５０と同様に構成することができる。

また、本実施形態では、消音用絞り弁５０をいわゆるバタフライバルブによって構成したが、これに限られるものではなく、ボールバルブ等の回動角度によって流路面積を変えることができる種々のバルブによって構成することができる。

本発明の実施形態に係る消音装置が適用された作業機械の上部旋回体を示す斜視図である。 前記上部旋回体においてアクセルレバーとガバナレバーとを連結する構成を各部品ごとに分解した状態で示す斜視図である。 前記上部旋回体においてエンジン周りの主として吸気管を各部品ごとに分解した状態で示す斜視図である。 前記消音装置を構成する消音用絞り弁の全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１４ エンジン
２０ アクセルレバー
４０ 吸気管
５０ 消音用絞り弁
５２ 本体部
５４ 回動レバー部
５６ 弁体
６０ 第２ケーブル
６０ａ アウタケーブル
６０ｂ インナケーブル

Claims (4)

1. エンジンの吸気に伴う騒音を低減するための消音装置であって、
   前記エンジンの吸気管内に設けられた消音用絞り弁と、
   前記エンジンの回転数を調整するためのアクセルレバーと前記消音用絞り弁とを機械的に連結する連結部材とを備え、
   前記消音用絞り弁は、前記エンジン回転数を増大させるアクセルレバーの操作によって絞り量を減じる一方、前記エンジン回転数を降下させるアクセルレバーの操作によって絞り量を増大させるように前記連結部材を介してアクセルレバーと連結されていることを特徴とする消音装置。
2. 前記連結部材は、エンジンに保持されたアウタケーブルと、このアウタケーブルに進退移動可能に挿通され且つアクセルレバーと消音用絞り弁とを繋ぐインナケーブルとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
3. 前記消音用絞り弁は、前記吸気管と略同内径の環状本体部と、この本体部を当該本体部の軸と直交する方向に貫通する回動軸を有する回動レバー部と、前記本体部の内側に配置されて前記回動レバー部の回動軸回りに回動し且つ回動角度によって流路面積を変える弁体とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の消音装置。
4. 前記弁体は、本体部の内径に対応した外径を有する平板状に形成されるとともに、その中央部に吸気管の流路面積に対して所定面積比の開口部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の消音装置。

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