JP2008184820A

JP2008184820A - 建設機械のアッパーフレーム

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Publication number: JP2008184820A
Application number: JP2007019577A
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: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP4984923B2

Abstract

【課題】アッパーフレームのセンターセクションを構成する反キャビン側の縦板の荷重負担が大きくなる条件下で、アッパーフレーム全体の重量増加という弊害を招くことなく、同縦板を効果的に補強し、その変形を抑える。
【解決手段】モータ取付プレート４６の、モータ中心Ｘを挟んだ左右両側部分４６ａ,４６ｂのうち、反キャビン側である右側部分４６ｂを左側部分４６ａよりも前後方向に長く形成（反対側部分は短く形成）し、この部分４６ｂを、右側縦板４０に対する右サイドデッキＦの横梁４２〜４４の取付位置とラップして右側縦板４０に取付けた。また、モータ中心Ｘを、両縦板間の中心線Ｙに対して右側にオフセットさせることにより、モータ取付プレート４６の右側部分４６ｂの左右方向寸法を左側部分４６ａのそれよりも短く形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は油圧ショベルのように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のアッパーフレームに関するものである。

たとえば油圧ショベルは、図５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が縦軸（旋回中心）Ｏ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３上に、キャビン４を含む各種設備が搭載されるとともに、同フレーム３の前部に、ブーム５、アーム６、バケット７を備えた作業アタッチメント８、後端部にカウンタウェイト９がそれぞれ装着されて構成される。

なお、この明細書においてはキャビン４の位置を左側前部とし、これを基準に「左右」及び「前後」の方向性をいうものとする。

図６に従来のアッパーフレーム構造を示す。

このアッパーフレーム３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左右のサイドデッキＢ,Ｃによって構成され、センターセクションＡの前部に図４中の作業アタッチメント８、後端部にカウンタウェイト９がそれぞれ搭載される。

各セクションＡ〜Ｃに搭載される各種設備の配置を図６中に二点鎖線で示す。

センターセクションＡには、動力源としてのエンジン１０が後部に搭載される。

左サイドデッキＢには、前方から順にキャビン４、燃料タンク１１、ラジエータ１２がそれぞれ搭載される。

右サイドデッキＣには、前から順にバッテリ１３、作動油タンク１４、コントロールバルブ１５がそれぞれ搭載される。

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（図５中にも示す）１６が取付けられる底板１７と、この底板１７の上面左右両側に垂直に取付けられた前後方向に延びる左右一対の縦板１８,１９とを備えている。

縦板１８,１９は、図５中に示すように全体として側面視ほぼ三角形に形成され、その頂点部分に作業アタッチメント８が取付けられる。

また、センターセクションＡの両縦板１８,１９間の後部に仕切り板２０が設けられ、旋回駆動源としての図示しない旋回モータが取付けられるモータ取付プレート２１がこの仕切り板２０に溶接固定される。

一方、左右のサイドデッキＢ,Ｃは、左右の縦板１８,１９の外面に、左右方向に延びる前後複数の横梁を取付け、これをベースに適宜平板や補強材を取付けて構成される。

たとえばキャビン４と反対側の右サイドデッキＣは、図６〜図８に示すように、右側の縦板１９の外面に前後三本の横梁２２,２３,２４を溶接固定し、これらの上面に水平な上板２５を取付けて構成される。

このようなアッパーフレーム３において、最近、左サイドデッキＢに搭載される設備（とくにキャビン４やラジエータ１２）の大型化に伴い、これまで同デッキＢに搭載されていた燃料タンク１１を右サイドデッキＣに移設する等の配置変えが必要となった。

この結果、右サイドデッキＣに重量設備が集中して同デッキＣにかかる荷重（図８参照）が増加し、この大荷重が同デッキＣの横梁２２〜２４を通じて右側縦板１９に加わることにより、同縦板１９が図８中に二点鎖線で示すように外向きに倒れる等の変形が発生していた。

この点の対策として、右側縦板１９の板厚を大きくすることによって右側縦板１９そのものの強度、及び底板１７に対する取付強度を高めることが考えられるが、こうすると右側縦板１９が重くなってアッパーフレーム全体の重量増加を招くため好ましくない。これは別の補強部材を右側縦板１９またはその取付部分に設けた場合も同じである。

一方、別の対策として、特許文献１に示された公知技術を採用することが考えられる。

この公知技術を図６に示す従来アッパーフレームの名称、符号を用いて説明すると、アッパーフレーム全体の剛性を高めることを目的として、仕切り板２０を無くする一方、モータ取付プレート２１を左右の縦板１８,１９に跨って配置し、その左右両端を両縦板１８,１９の内面に溶接固定する構成をとっている。

この構成によると、右側縦板１９がモータ取付プレート２１によって補強されるため、前記右側荷重の増加による右側縦板１９の変形を抑える点で効果がある。しかも、元々必要なモータ取付プレート２１を補強材として利用するため、右側縦板１９の板厚を大きくしたり別の補強材を追加する場合と比較してアッパーフレームの重量増加がすくなくてすむ。

また、特許文献１には目的、効果としての記載はないが、モータ取付プレート２１を右側縦板１９に対し、右サイドデッキ１９の一部の横梁の取付位置とラップして取付ける点が図示されている。こうすれば、右側縦板１９の、横梁から荷重が伝達される部分がモータ取付プレート２１で直接補強されるため、上記変形抑制効果をさらに高めることができる。
特開平１１−１００８６２号公報

ところが、この公知技術によると、モータ取付プレート２１を、モータ中心（同プレート２１に旋回モータを取付けた状態でのモータ中心）Ｘに対して左右対称で、かつ、左右両側ともに長い前後方向範囲で縦板１８,１８に取付けられるように十分な幅（前後方向）寸法を持った長方形に形成しているため、同プレート２１の面積が大きくなり、図６に示すモータ取付プレート２１よりも格段に重くなる。

これでは、右側縦板１９の板厚を厚くしたり補強材を追加したりした場合と同様に、アッパーフレーム全体の重量増加という弊害を招いてしまう。かといって、モータ取付プレート２１の幅寸法を小さくすると右側縦板１９に対して十分な補強効果が得られない。

そこで本発明は、反キャビン側（上記例では右側）の縦板の荷重負担が大きくなる条件下で、アッパーフレーム全体の重量増加という弊害を招くことなく、同縦板を効果的に補強し、その変形を抑えることができる建設機械のアッパーフレームを提供するものである。

請求項１の発明は、前後方向に延びる左右の縦板を備えたセンターセクションと、このセンターセクションの左右片側に設けられてキャビンが搭載されるキャビン側サイドデッキと、左右反対側に設けられて機器類が搭載される反キャビン側サイドデッキとから成り、旋回モータが取付けられるモータ取付プレートが、センターセクションの両縦板間に設けられる一方、上記反キャビン側サイドデッキを構成する横梁が、反キャビン側の縦板の外面に取付けられる建設機械のアッパーフレームにおいて、上記モータ取付プレートのモータ中心を挟んだ左右両側部分のうち、反キャビン側部分をキャビン側部分よりも前後方向に長く形成し、この反キャビン側部分を、上記反キャビン側縦板の外面に対する横梁の取付位置とラップして反キャビン側縦板の内面に取付けたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、モータ取付プレートのモータ中心を両縦板間の中心線よりも反キャビン側にオフセットさせることにより、モータ取付プレートの反キャビン側部分の左右方向寸法をキャビン側部分の左右方向寸法よりも短く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、反キャビン側のサイドデッキは、前後方向に間隔を置いて複数の横梁を備え、モータ取付プレートの反キャビン側部分を、反キャビン側縦板に対するこの複数の横梁の取付位置とラップして反キャビン側縦板の内面に取付けたものである。

本発明によると、モータ取付プレートによって反キャビン側（前記例では右側）の縦板を補強することを前提に、荷重負担が軽いキャビン側の縦板は同プレートによる補強を必要としない点に着目し、モータ取付プレートのモータ中心を挟んだ左右両側部分のうち、反キャビン側部分をキャビン側部分よりも前後方向に長く形成（キャビン側部分は短く形成）し、この部分を、反キャビン側の縦板に対する横梁の取付位置とラップして同縦板に取付けたから、反キャビン側縦板を効果的に補強しながら、モータ取付プレートの面積を最小限に小さくして同プレートを軽くすることができる。

すなわち、アッパーフレームの重量増加を招くことなく反キャビン側の縦板の変形を抑えることができる。

この場合、請求項２の発明によると、モータ取付プレートの、モータ中心を挟んだ反キャビン側部分（前後に長くした部分）の左右方向寸法を小さくできるため、同プレートの重量をより小さくすることができる。

また、請求項３の発明によると、モータ取付プレートの反キャビン側部分を複数の横梁とラップする状態で縦板に取付けるため、縦板の補強効果をさらに高めることができる。

本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。

この実施形態において、アッパーフレーム３０の基本的構成は従来と同じである。

すなわち、アッパーフレーム３０は、図１,２に示すように車幅方向の中央に位置するセンターセクションＤと、このセンターセクションＤの左右両側に設けられた左右のサイドデッキＥ,Ｆによって構成され、センターセクションＤの前部に図４中の作業アタッチメント８、後端部にカウンタウェイト９がそれぞれ搭載される。

センターセクションＤには、動力源としてのエンジン３１が後部に搭載される。

左サイドデッキＢには、前部にキャビン３２、キャビン左側にバッテリ３３、後部にラジエータ３４がそれぞれ搭載される。

右サイドデッキＣには、前部にコントロールバルブ３５、その後方右側に燃料タンク３６、左側に作動油タンク３７がそれぞれ搭載される。

このような設備配置により、右サイドデッキＦの荷重負担が図６に示す従来フレーム構造の場合よりも大きくなる。一例では、従来構造では６１０Ｋｇであったものが９５０Ｋｇとなり、３４０ｋｇの重量増加となる。

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１６が取付けられる底板３８と、この底板３８の上面左右両側に垂直に取付けられた前後方向に延びる左右一対の縦板３９,４０とを備えている。

一方、左右のサイドデッキＥ,Ｆは、左右の縦板３９,４０の外面に、左右方向に延びる前後複数の横梁を取付け、これをベースに適宜平板や補強材を取付けて構成される。

具体的には、右サイドデッキＦは、右側の縦板４０の外面に前後方向に間隔を置いて四本の横梁４１〜４４を溶接固定し、これらの上面に水平な上板４５を取付けて構成される。

このアッパーフレーム３０においては、右サイドデッキＦの荷重増加に対し、次のような右側縦板４０の補強策がとられている。

モータ取付プレート４６が左右の縦板３９,４０に跨って配置され、左右両端が両縦板３９,４０に溶接固定されている。図２中の太線はこの溶接部分を示す。

このモータ取付プレート４６は、モータ中心Ｘが、両縦板３９,４０間の中心を通る直線（縦板間中心線）Ｙよりも右側（反キャビン側）にオフセットし、かつ、旋回中心Ｏを挟んだ左右両側（キャビン側及び反キャビン側）部分４６ａ,４６ｂのうち、右側部分４６ｂが左側部分４６ａよりも前後に長い形状（平面視で大略Ｌ字形）に形成されている。

従って、モータ取付プレート４６の右側部分４６ｂは、左側部分４６ａよりも前後方向に長い範囲で右側縦板４０の内面に溶接固定される。

数値で表すと、図２に示すように、左側部分４６ａの先端（左側縦板３９に取付けられる部分）の前後方向寸法をＬ１、右側部分４６ｂの先端（右側縦板４０に取付けられる部分）の前後方向寸法をＬ２として、Ｌ１＜Ｌ２で、Ｌ２がＬ１の２倍強となっている。

また、モータ取付プレート４６のモータ中心Ｘから左側縦板３９までの距離（左側部分４６ａの左右方向寸法）をＷ１、右側縦板４０までの距離（右側部分４６ｂの左右方向寸法）をＷ２として、Ｗ１＞Ｗ２で、Ｗ２がＷ１のほぼ１／３となっている。

図１,２,４中、４７は旋回中心Ｏを中心とする円形のモータ取付穴である。なお、図１,２において、モータ取付プレート４６の輪郭を分かり易くするためにモータ取付穴４７を除き同プレート４６に斜線を付している。また、モータ取付穴４７の外周に複数のボルト穴を持ったモータ座が設けられるが、図示省略している。

ここで、モータ取付プレート４６の右側部分４６ｂは、右サイドデッキＦの横梁４１〜４４のうち、前端のものを除く三本の横梁４２,４３,４４の右側縦板４０に対する取付位置とラップする状態で同縦板４０に溶接固定されている。いいかえれば、このラップ状態が得られるようにモータ取付プレート４６の形状、サイズ及び横梁４２〜４４の前後方向位置等が設定されている。

このアッパーフレーム３０においては、特許文献１に示された公知技術と同様に、モータ取付プレート４６によって右側縦板４０を補強することを前提にしながら、荷重負担が軽い左側縦板３９は同プレート４６による補強を必要としない点に着目し、上記のようにモータ取付プレート４６の旋回中心Ｏを挟んだ左右両側部分４６ａ,４６ｂのうち、反キャビン側である右側部分４６ｂを左側部分４６ａよりも長く形成（左側部分４６ａは短く形成）して右側縦板４０の内面に取付けたから、同縦板４０を、この前後に長い右側部分４６ｂにより長い範囲に亘って補強することができる。

この場合、プレート右側部分４６ｂを、右側縦板４０に対する横梁取付位置とラップして、それも前後三本の横梁４２〜４４の取付位置とラップして右側縦板４０に固定するため、右側縦板４０の前後方向の長い範囲を、荷重が作用する部分で直接、かつ、効果的に補強することができる。

しかも、
（Ｉ）モータ取付プレート４６の左側部分４６ａの前後方向寸法(先端でＬ１)は小さく抑えていること、
（ＩＩ）モータ中心Ｘを、両縦板間中心線Ｙに対して右側にオフセットさせることによって、右側部分４６ｂの左右方向寸法Ｗ２を小さくできること
により、モータ取付プレート４６の面積を小さくしてその重量増加を最小限にとどめることができる。

以上の点により、アッパーフレーム全体の重量増加という弊害を招かずに、右サイドデッキ荷重の増加に対して右側縦板４０の変形を確実に抑えることができる。

他の実施形態
（１）モータ取付プレート４６の軽量化の点で、上記のようにモータ中心Ｘを縦板間中心線Ｙに対して右側にオフセットさせるのが望ましいが、モータ中心Ｘを縦板間中心線Ｙ上に設定し、またはやや左側にオフセットさせてもよい。この場合でも、プレート左側部分４６ａの前後方向寸法を右側部分４６ｂのそれよりも小さくすることによる重量軽減効果は確保することができる。

（２）油圧ショベルをはじめとする本発明の対象機械では、通常、キャビンが左側に配置されるため、右サイドデッキＦの荷重増加に対する右側縦板４０の補強策としてモータ取付プレート４６の右側部分４６ｂの前後方向寸法を左側部分４６ａのそれよりも大きくすることとなるが、キャビンが右側に配置される機械では、左側縦板３９を補強する必要があるため、プレート左右両側部分４６ａ,４６ｂの前後方向寸法の大小関係を上記と逆にすればよい。

本発明の実施形態にかかるアッパーフレームの平面図である。図１の一部拡大図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。本発明の適用対象例である油圧ショベルの概略側面図である。従来のアッパーフレームの平面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。

符号の説明

３０アッパーフレーム
Ｄ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
３２キャビン
３８センターセクションの底板
３９左側（キャビン側）の縦板
４０右側（反キャビン側）の縦板
４２,４３,４４横梁
４６モータ取付プレート
４６ａプレート左側（キャビン側）部分
４６ｂプレート右側（反キャビン側）部分
Ｏ旋回中心
Ｘモータ中心
Ｙ両縦板間中心線
Ｌ１プレート左側部分の前後方向寸法
Ｌ２プレート右側部分の前後方向寸法
Ｌ３プレート左側部分の左右方向寸法
Ｌ４プレート右側部分の左右方向寸法

Claims

前後方向に延びる左右の縦板を備えたセンターセクションと、このセンターセクションの左右片側に設けられてキャビンが搭載されるキャビン側サイドデッキと、左右反対側に設けられて機器類が搭載される反キャビン側サイドデッキとから成り、旋回モータが取付けられるモータ取付プレートが、センターセクションの両縦板間に設けられる一方、上記反キャビン側サイドデッキを構成する横梁が、反キャビン側の縦板の外面に取付けられる建設機械のアッパーフレームにおいて、上記モータ取付プレートのモータ中心を挟んだ左右両側部分のうち、反キャビン側部分をキャビン側部分よりも前後方向に長く形成し、この反キャビン側部分を、上記反キャビン側縦板の外面に対する横梁の取付位置とラップして反キャビン側縦板の内面に取付けたことを特徴とする建設機械のアッパーフレーム。
モータ取付プレートのモータ中心を両縦板間の中心線よりも反キャビン側にオフセットさせることにより、モータ取付プレートの反キャビン側部分の左右方向寸法をキャビン側部分の左右方向寸法よりも短く形成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械のアッパーフレーム。
反キャビン側のサイドデッキは、前後方向に間隔を置いて複数の横梁を備え、モータ取付プレートの反キャビン側部分を、反キャビン側縦板に対するこの複数の横梁の取付位置とラップして反キャビン側縦板の内面に取付けたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のアッパーフレーム。