JP2006199103A

JP2006199103A - 建設機械

Info

Publication number: JP2006199103A
Application number: JP2005011777A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Okunishi; 隆之奥西
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】エンジン及びカウンタウェイトが搭載されるエンジン等搭載部の必要強度を確保しながら、搭載される機器類のレイアウトの面での種々の弊害を除去する。
【解決手段】上部旋回体のアッパーフレームが、センターセクションＤと左右のサイドデッキから成り、センターセクションＤは、旋回ベアリング２１が取付けられる底板２２と、この底板２２の後方に連続する支持梁Ｄ２とを用いて構成され、この支持梁Ｄ２の後部に、エンジン２５及びカウンタウェイト２６を含む設備が搭載されるエンジン等搭載部Ｄ２ａが設けられた建設機械において、支持梁Ｄ２のエンジン等搭載部Ｄ２ａを、その下面が底板２２の下面よりも下方に位置するように底板２２に対して下方に突出して設けた。
【選択図】図１

Description

本発明はクレーンや油圧ショベルのような下部走行体上に上部旋回体が搭載されて構成される旋回式の建設機械に関するものである。

クレーンや油圧ショベル等の建設機械は、図６(ａ)(ｂ)に示すように、クローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が旋回ベアリング３を介して縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２のベースとなるアッパーフレーム上にエンジン(ここでは図示しない)及びカウンタウェイト４を含む各種設備が搭載されるとともに、同フレームの前部にブーム付きの作業装置が装着されて構成される。

なお、図６(ａ)は上部旋回体２が下部走行体１と同じ方向を向いた状態で上部旋回体２の後部が下部走行体１(クローラ上面１ａ)から後方に突出するタイプの機械、同(ｂ)は突出しない所謂後方小旋回タイプの機械をそれぞれ示す。図中、５はアッパーフレームに設けられたキャビン、６はアッパーフレーム上においてエンジンを覆うエンジンガードである。

図７〜図９に従来の建設機械におけるアッパーフレームを示す。

このアッパーフレームは、車幅方向の中央に位置するセンターセクションＡと、このセンターセクションＡの左右両側に設けられたサイドデッキＢ,Ｃによって構成され、センターセクションＡの前部に作業装置、左サイドデッキＢに図６(ａ)(ｂ)に示すキャビン５、右サイドデッキＣに機器類が搭載される。

センターセクションＡは、主たる構成要素として、下面に旋回ベアリング３が取付けられる底板７と、この底板７の上面左右両側に垂直に取付けられた断面Ｉ字形の一対の縦板８,８と、この両側縦板８,８の後端から後向き水平に延設された左右一対の梁材９,９とを備えている。

なお、縦板８,８は、図８に示すように上面が後下がりに傾斜して側面視ほぼ三角形となり、その後端部が水平となって梁材９,９に連続する形状に形成されている。

このセンターセクションＡは、設計上、旋回ベアリング３の後端を境として、旋回ベアリング３及び作業装置を取付けるための前側の主部Ａ１(図８参照)と、重量設備が搭載される後側の支持梁Ａ２(図８において交差した斜線を付して示す部分)とに分けられ、この支持梁Ａ２の後部(エンジン等搭載部)Ａ２ａにエンジン１０とその付属機器類、それにカウンタウェイト４が搭載される。

具体的には、エンジン１０とその付属設備は縦板８,８をベースとしてエンジン等搭載部Ａ２ａの前部に設置され、カウンタウェイト４は後部で梁材９,９上に設置される(特許文献１参照)。

図７,９中、１１…はエンジン１０を取付けるためにエンジン等搭載部Ａ２ａに設けられたブラケット、図９中の１２は熱交換器(エンジン冷却用のラジエータ等、複数の熱交換器が設けられるが、ここでは一つとして示す)、１３,１４はエンジン１０と熱交換器１２とを結ぶホース、１５は冷却ファンである。
特開２０００−３０２３７６号公報

このように支持梁Ａ２、とくにエンジン等搭載部Ａ２ａは重量物を支持するため、他の部分と比較して高強度を要求される。また、作業能力(クレーンでいうと吊り能力)を高めるためにはカウンタウェイト４の質量を大きくする必要があり、この点でもエンジン等搭載部Ａ２ａの断面強度を高くする必要がある。

従って、このような必要強度を確保するという観点から、エンジン等搭載部Ａ２ａを含めた支持梁Ａ２の断面高さ寸法Ｘ(図８参照)が決められる。

この場合、従来のアッパーフレームにおいては、支持梁Ａ２を、図示のようにその下面が底板２の下面とほぼ面一となる状態で設けているため、エンジン等搭載部Ａ２ａの底板下面からの突出量(断面高さ寸法Ｘと同じ)が大きくなっていた。

この結果、搭載される機器類のレイアウトの面で次のような弊害が生じていた。

(イ) エンジン１０の重心位置が高くなって動的安定性が悪化する。

(ロ) エンジンガード６及びカウンタウェイト４の対地高さが高くなるため、キャビン５内からの後方視界が悪くなる。

(ハ) 熱交換器１２等のエンジン付属設備、及びホース１３,１４やワイヤハーネス、油圧配管が、上に出っ張ったエンジン等搭載部Ａ２ａと干渉するため、これらの搭載性が悪くなる。たとえばホース１３,１４の場合、図９に示すようにエンジン等搭載部Ａ２ａを乗り越えるように何回も折り曲げ、あるいは強度低下というリスクを覚悟で縦板３に通し穴を明けてここに通す等、不利な方策を講じなければならなかった。

なお、対策として、エンジン等搭載部Ａ２ａを含めて支持梁Ａ２の断面高さではなく断面幅サイズを大きくとることも考えられる。しかし、こうすると支持梁Ａ２、ひいてはセンターセクションＡ全体の幅が広がることから、隣接するサイドデッキＢ,Ｃの幅寸法が制約される等の別の重大な弊害が生じるため、得策でない。

そこで本発明は、アッパーフレームのエンジン等搭載部の必要強度を確保しながら、搭載される機器類のレイアウトの面での上記のような弊害を除去することができる建設機械を提供するものである。

請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、上記上部旋回体のベースとなるアッパーフレームは、車幅方向の中央に位置するセンターセクションと、このセンターセクションの左右両側に設けられるサイドデッキとから成り、上記センターセクションは、少なくとも、旋回ベアリングが取付けられる底板と、この底板の後方に連続する支持梁とを用いて構成され、上記支持梁の後部に、エンジン及びカウンタウェイトを含む設備が搭載されるエンジン等搭載部が設けられた建設機械において、上記アッパーフレームの支持梁における少なくとも上記エンジン等搭載部を、その下面が上記底板の下面よりも低位に位置するように底板に対して下方に突出して設けたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、支持梁の前部を水平とし、この支持梁前部から後下がりの傾斜部分を介して、底板に対して下方に突出する水平なエンジン等搭載部を連続形成したものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、クローラ式でかつクローラ上面が前後方向の中央部から前後両端部に向かって先下がりに傾斜する下部走行体を備え、アッパーフレームを、上部旋回体が下部走行体と同じ方向を向いた状態でエンジン等搭載部の少なくとも一部が上記クローラ上面と平面視で重なる状態で設け、エンジン等搭載部と上記クローラ上面との間に、クローラ上面とアッパーフレームの底板との間の隙間とほぼ同等の隙間が形成される状態でエンジン等搭載部を底板に対して下方に突出して設けたものである。

請求項４の発明は、請求項１または２の構成において、クローラ式の下部走行体を備え、アッパーフレームを、上部旋回体が下部走行体と同じ方向を向いた状態でエンジン等搭載部全体が下部走行体のクローラ上面よりも後方に突出する状態で下部走行体上に搭載したものである。

本発明によると、支持梁における少なくともエンジン等搭載部(請求項２〜４ではエンジン等搭載部のみ)を、その下面が底板の下面よりも下方に位置するように底板に対して下方に突出して設けたから、このエンジン等搭載部の断面高さ寸法は従来と同じとして必要強度を確保しながら、その上面高さ(対地高さ)を従来よりも低くすることができる。

このため、エンジン等搭載部が上方に出っ張ることによる前記した種々の弊害を除去することができる(この点は後に詳述する)。

この場合、請求項２の発明によると、エンジン等搭載部を支持梁前部から後下がりの傾斜面を介して連続形成したから、段差をもって下向きに突出させた場合と比較して、部分的な応力集中を避け、支持梁全体の対荷重支持能力を高めることができる。

ところで、本発明は、図６(ａ)に示すように上部旋回体２が下部走行体１と同じ方向を向く状態で同走行体１から後方に突出するタイプ(以下、突出タイプという)の機械、及び同図(ｂ)に示すように上部旋回体２が下部走行体１から後方に突出しないタイプ(主として油圧ショベルに採用される後方小旋回タイプ)の機械の双方に適用することができる。

また、突出タイプの機械には、エンジン等搭載部の一部が下部走行体のクローラ上面(クローラ前後両端における円弧状の折り返し部分を除く)１ａと平面視で重なるもの(一部突出タイプ)と、エンジン等搭載部全体がクローラ上面１ａと平面視で重ならないで後方に突出するもの(全体突出タイプ＝請求項４)の二通りがあるが、本発明はそのいずれにも適用することができる。

ここで、請求項４の全体突出タイプでは、下方に突出させたエンジン等搭載部がクローラ上面に堆積した土砂や岩石等と干渉するおそれがないとともに、この干渉のおそれがないことからエンジン等搭載部の下方への突出量を大きくとることができるため、本発明の効果がとくに高いものとなる。

これに対し、一部突出タイプまたは後方小旋回タイプの機械の場合には、請求項３の発明のように、前後両端に向かって先下がりに傾斜したクローラ上面とエンジン等搭載部との隙間が、底板とクローラ上面との隙間とほぼ同等となるようにエンジン等搭載部の下方への突出量を設定することにより、上記クローラ上面の堆積物とエンジン等搭載部との干渉を回避することができる。このため、堆積物がクローラの回転に伴ってエンジン等搭載部を下面から突き上げることによるエンジン等搭載部の破損を防止することができる。

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

この実施形態では、クローラ式の下部走行体１を備え、かつ、上部旋回体(ここではアッパーフレームのみを示す)が下部走行体１と同じ方向を向く状態で同走行体１(クローラ上面１ａ)から後方に突出する突出タイプの建設機械を適用対象として例にとっている。

この実施形態にかかる建設機械のアッパーフレームの基本構成は図７〜図９に示す従来機械のアッパーフレームと同じで、車幅方向の中央に位置するセンターセクションＤと、図６(ａ)(ｂ)に示すキャビン５が設置される左デッキＥ(図３参照)と、機器類が搭載される右デッキＦとを備えている。

センターセクションＤは、主たる構成要素として、下面に旋回ベアリング２１(図６の旋回ベアリング３と同じ)が取付けられる底板２２と、この底板２２の上面左右両側に垂直に取付けられた断面Ｉ字形の一対の縦板２３,２３と、この両側縦板２３,２３の後端から後向き水平に延設された左右一対の梁材２４,２４とを備えている。

このセンターセクションＤは、旋回ベアリング２１の後端を境として、旋回ベアリング２１及び作業装置を取付けるための前側の主部Ｄ１(図１参照)と、重量設備が搭載される後側の支持梁Ｄ２(図１において交差した斜線を付して示す部分)とに分けられ、この支持梁Ｄ２の後部、つまりエンジン等搭載部Ｄ２ａにエンジン２５とその付属機器類、それにカウンタウェイト２６が搭載される。

具体的には、エンジン２５とその付属設備は縦板２３,２３をベースとしてエンジン等搭載部Ｄ２ａの前部に設置され、カウンタウェイト２６は後部で梁材２４,２４上に設置される。

この実施形態では、突出タイプの機械のうち、エンジン等搭載部Ｄ２ａ全体が、下部走行体１のクローラ上面(前後両端の円弧状の折り返し部分を除く)と平面視で重ならないで後方に突出する全体突出タイプの機械を適用対象として例にとっている。

図３中、２７はエンジン２５を取付けるためにエンジン等搭載部Ｄ２ａに設けられた複数のブラケット、図１中、２８はエンジン２５その他の機器類を覆うエンジンガード、図３中、２９は熱交換器、３０,３１はエンジン２５と熱交換器２９を結ぶホース、３２は冷却ファンである。図３において、図の簡略化のため縦板２３,２３の図示を省略している。

この建設機械のアッパーフレームにおいては、支持梁Ｄ２のエンジン等搭載部Ｄ２ａを、その下面が底板２２の下面よりも下方に位置するように底板２２に対して下方に突出して設けている。

ここで、前提条件として、エンジン等搭載部Ｄ２ａの断面高さ寸法Ｊ(図２参照)は、同一機種で比較した場合、従来アッパーフレームのエンジン等搭載部Ａ２ａの断面高さ寸法Ｘ(図８参照)と同じ大きさであって、必要強度を確保できる値に設定している。

また、この実施形態では、図示のように支持梁Ｄ２の前部を水平とし、この支持梁前部から後下がりの傾斜部分Ｄ２ｂを介して水平なエンジン等搭載部Ｄ２ａを連続形成している。

図２中、Ｋはこの底板下面からのエンジン等搭載部下面の突出量を示し、この突出量Ｋは、図２中に破線で示す従来アッパーフレームのエンジン等搭載部Ａ２ａに対する下方への突出量と同じである。

この突出量Ｋの具体的数値は、機種等に応じて種々選択可能であり、たとえば２０トン機の場合で１８３ｍｍ程度とする。なお、以下に説明するエンジン重心の低下分等の数値は、２０トン機におけるこの突出量Ｋ(１８３ｍｍ)をベースとして算出している。

この構成により、搭載される機器類のレイアウトに関して次のような効果が得られる。

(ｉ) エンジン重心について
エンジン２５は、エンジン等搭載部Ｄ２ａの前半部にブラケット２７…を介して設置される。

この場合、エンジン等搭載部Ｄ２ａが従来のエンジン等搭載部Ａ２ａよりも前記突出量Ｋだけ低くなるため、図２に示すようにエンジン２５も従来機のエンジン１０と比較して突出量Ｋとほぼ同じ寸法Ｌ分、下方に位置させることができる。

従って、エンジン２５の重心を従来機のエンジン１０の重心よりも下方に位置させることができる。

図４は従来機と本発明機におけるエンジン重心の位置を比較して示すもので、図右側の本発明機によると、図左側の従来機に対してエンジン重心を寸法Ｍ(たとえば１１１ｍｍ)だけ低くすることができる。このため、機械の動的安定性を向上させることができる。

(ｉｉ) 後方視界について
上記のようにエンジン２５を従来よりも低位置に設置できることにより、おのずと、エンジン２５とその付属機器類を覆うエンジンガード２８の上面(ボンネット)の位置も低くすることができる。たとえば２０トン機で６９ｍｍ程度低くすることができる。

このため、図５に示すようにキャビン５内から後方を見た場合の死角域(斜線を付した領域)を、二点鎖線で示す従来機の死角域よりも縮小し、その分、後方視界を改善することができる。たとえば２０トン機で、死角域の水平距離の差Ｎが２４３６ｍｍとなり、約１８％後方視界性を向上させることができる。

また、エンジン等搭載部Ｄ２ａを従来よりも低くできることにより、カウンタウェイト２６についても、図２に示すように従来機のカウンタウェイト４と比較して、質量及び形状を同じとすると低位置に設置することができる(図２中のＯは両カウンタウェイト２６,４の上面高さ位置の差を示す)。

このため、エンジンガード２８とともにカウンタウェイト２６が後方視界に影響を与える機械において後方視界性をさらに改善することができる。

(ｉｉｉ) カウンタウェイト２６に関連する事項について
カウンタウェイト２６の上面及び下面の位置を従来機のカウンタウェイト４と同じとすると、その高さ寸法を増加させて質量を増加させることができる。このため、クレーンの場合の吊り能力及び動的安定性を向上させることができる。

また、カウンタウェイト２６の容積(質量)設定の自由度が増す一方、従来のカウンタウェイト４と同じ質量として上下方向の寸法を大きくすることによってその厚み寸法を縮小することができる。このため、機械の旋回半径を縮小し、とくに油圧ショベルに強く求められる小旋回化を実現することができる。

(ｉｖ) ホース等の搭載性について
エンジン等搭載部Ｄ２ａを低くしたことにより、このエンジン等搭載部Ｄ２ａと、ホース３０,３１、ワイヤハーネス、油圧配管、熱交換器２９等との干渉の問題を緩和し、これらの搭載性が良くなる。

たとえばホース３０,３１の場合、図３に示すように９０度の一回曲げによってエンジン等搭載部Ｄ２ａの上方に無理なく通すことができ、図８に示す従来機の場合のようにホース１０,１１をエンジン等搭載部Ａ２ａを乗り越えるように何回も曲げたり、強度低下を覚悟で通し穴を明けたりする必要がなくなる。

ところで、上記実施形態で例示した、エンジン等搭載部Ｄ２ａ全体が下部走行体１のクローラ上面１ａから後方に突出する全体突出タイプの機械の場合、
(イ) エンジン等搭載部Ｄ２ａを下方に突出させても、クローラ上面１ａに堆積した土砂や岩石等の堆積物と干渉するおそれがない。

(ロ) このため、エンジン等搭載部Ｄ２ａの下方への突出量Ｋを大きくとることができる。

この２点で、本発明の効果がとくに高いものとなる。

ただし、本発明は、エンジン等搭載部Ｄ２ａの一部(前部)が下部走行体１のクローラ上面１ａと平面視で重なる一部突出タイプの機械、及び図６(ｂ)に示すように上部旋回体２がクローラ上面１ａから後方に突出しない後方小旋回タイプの機械にも適用することができる。

ここで、一部突出タイプまたは後方小旋回タイプの機械の場合には、図１に示すように前後両端に向かって先下がりに傾斜したクローラ上面１ａとエンジン等搭載部Ｄ２ａとの隙間Ｓ１が、底板とクローラ上面との隙間Ｓ２とほぼ同等(同一またはこれに近い値)となるようにエンジン等搭載部Ｄ２ａの下方への突出量Ｋを設定している。このため、上記堆積物がクローラの回転に伴ってエンジン等搭載部Ｄ２ａを下面から突き上げることによってエンジン等搭載部Ｄ２ａが破損するといったおそれがなくなる。

一方、上記実施形態では、エンジン等搭載部Ｄ２ａを、支持梁Ｄ２の前半部から後下がりの傾斜部分Ｄ２ｂを介して下方に突出させる構成をとったが、支持梁前半部から垂直またはそれに近い段部を介して下方に突出させる構成をとってもよい。

また、上記実施形態ではエンジン等搭載部Ｄ２ａのみを底板２２に対して下向きに突出させたが、必要に応じて、支持梁Ｄ２におけるエンジン等搭載部Ｄ２ａとその前方部分、または支持梁Ｄ２全体を底板２２に対して下向きに突出して設けてもよい。

本発明の実施形態にかかる建設機械におけるアッパーフレームのセンターセクションの断面図である。図１の一部拡大図である。同フレームの背面図である。同実施形態によるエンジン重心について従来の場合と比較して示す図である。同実施形態による後方視界性について従来の場合と比較して示す図である。 (ａ)は上部旋回体が下部走行体から後方に突出するタイプの従来の建設機械の側面図、(ｂ)は突出しないタイプの従来の建設機械の側面図である。従来の建設機械のアッパーフレームの概略平面図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。同フレームの背面図である。

符号の説明

１クローラ式の下部走行体
１ａ下部走行体のクローラ上面
２上部旋回体
Ｄアッパーフレームのセンターセクション
Ｅ左サイドデッキ
Ｆ右サイドデッキ
Ｄ２支持梁
Ｄ２ａ支持梁のエンジン等搭載部
Ｄ２ｂ傾斜部分
Ｓ１エンジン等搭載部とクローラ上面との隙間
Ｓ２底板とクローラ上面との隙間
２１旋回ベアリング
２２底板
２３,２３支持梁を構成する縦板
２４,２４同梁材
２５エンジン
２６カウンタウェイト

Claims

下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、上記上部旋回体のベースとなるアッパーフレームは、車幅方向の中央に位置するセンターセクションと、このセンターセクションの左右両側に設けられるサイドデッキとから成り、上記センターセクションは、少なくとも、旋回ベアリングが取付けられる底板と、この底板の後方に連続する支持梁とを用いて構成され、上記支持梁の後部に、エンジン及びカウンタウェイトを含む設備が搭載されるエンジン等搭載部が設けられた建設機械において、上記アッパーフレームの支持梁における少なくとも上記エンジン等搭載部を、その下面が上記底板の下面よりも低位に位置するように底板に対して下方に突出して設けたことを特徴とする建設機械。
請求項１記載の建設機械において、支持梁の前部を水平とし、この支持梁前部から後下がりの傾斜部分を介して、底板に対して下方に突出する水平なエンジン等搭載部を連続形成したことを特徴とする建設機械。
請求項１または２記載の建設機械において、クローラ式でかつクローラ上面が前後方向の中央部から前後両端部に向かって先下がりに傾斜する下部走行体を備え、アッパーフレームを、上部旋回体が下部走行体と同じ方向を向いた状態でエンジン等搭載部の少なくとも一部が上記クローラ上面と平面視で重なる状態で設け、エンジン等搭載部と上記クローラ上面との間に、クローラ上面とアッパーフレームの底板との間の隙間とほぼ同等の隙間が形成される状態でエンジン等搭載部を底板に対して下方に突出して設けたことを特徴とする建設機械。
請求項１または２記載の建設機械において、クローラ式の下部走行体を備え、アッパーフレームを、上部旋回体が下部走行体と同じ方向を向いた状態でエンジン等搭載部全体が下部走行体のクローラ上面よりも後方に突出する状態で下部走行体上に搭載したことを特徴とする建設機械。