JP2009166713A

JP2009166713A - 建設機械のタンク

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Publication number: JP2009166713A
Application number: JP2008007963A
Authority: JP
Inventors: Yasumitsu Fujii; 靖充藤井; Kenji Kawamoto; 健二川本
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】ビーディング加工による補剛・補強効果を高め、他の補強手段を追加せずにタンク側面の必要な剛性と強度を確保する。
【解決手段】コの字形の二枚の板材２５,２６を、互いのつなぎ目に外向きに突出する耳部２７が形成される状態で直方体状に組み合わせ、かつ、耳部２７で溶接することによってタンク本体２８を構成する。このタンク本体２８には、左、前、後の各タンク側面２８ｃ,２８ｅ,２８fに、外向きに突出する凸面としての第１ビーディング部とこの第１ビーディング部からさらに外向きに突出する凸面としての第２ビーディングとから成る二段凸面状の補強部２９を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械に設置されるタンク（燃料タンクまたは作動油タンク）に関するものである。

油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

油圧ショベルは、図１１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の前部に作業アタッチメント５が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、これを基準としてアッパーフレーム３及びタンク各側面についての「左右」及び「前後」の方向性をいうものとする。

図１２にアッパーフレーム構造を示す。

アッパーフレーム３は底板６を備え、車幅（左右）方向の中間部においてこの底板６上に前後方向のほぼ全長に亘る左右一対の縦板（縦リブ等と称される場合もある）７,８が溶接によって取付けられている。

縦板７,８は、全体として側面視ほぼ三角形の垂直板状に形成され、その頂点部に図１１中の作業アタッチメント８の基端部が取付けられる。

これら底板６と両縦板７,８とによってアッパーフレーム３の主骨格が構成されると同時に、両縦板７,８間にセンターセクションＡが構成される。

また、両縦板７,８の左右の外側面に複数の梁材が取付けられることにより、センターセクションＡの左側にキャビン４が搭載される左サイドデッキＢ、右側に右サイドデッキＣが構成される。

一方、アッパーフレーム３の前後方向ほぼ中間部に、センターセクションＡ及び両サイドデッキＢ,Ｃをそれぞれ前後に仕切る形で底板６上に左右方向に延びる中間、左側、右側の各仕切板９,１０,１１が取付けられている。

各仕切板９〜１１によって仕切られたアッパーフレーム後部において、中央にエンジン１２、右側に油圧ポンプ１３、左側にラジエータ１４及び冷却ファン１５が設置される。

また、右仕切板１１で仕切られた右サイドデッキＣの前部エリアには作動油タンク１６及び燃料タンク１７がタンクブラケット１８,１９,２０を介して設置される。

この作動油、燃料両タンク１６,１７は、基本的に同じ構成を備えている。

すなわち、図１３〜図１５に示すようにこの両タンク１６,１７の本体２４は、コの字形の二枚の板材２１,２２を、互いのつなぎ目に外向きに庇状に突出する耳部２３が形成される状態で直方体状に組み合わせ、かつ、耳部２３で溶接（図１５中、Ｗはこの溶接部分である）することによって天、底、左、右、前、後の各側面２４ａ〜２４fを備えた箱として構成される。

そして、このタンク本体２４に必要な付属部品（作動油タンク１６における配管接続部、燃料タンク１７におけるフィラーネック等）が取付けられてタンク１６,１７が組立てられる。

しかし、このようなタンク構成では、内圧によってタンク本体２４の各側面（以下、単にタンク側面という場合がある）の変形やこれに伴う割れ、クラックの発生が生じ易く、寿命が短いという問題があった。

そこで特許文献１,２に示されるように、タンク側面に外向きの凸面または内向きの凹面をビーディング加工して補剛・補強する技術が提案されている。
実開平６−２２２１１１号公報実開平７−２５３０４号公報

ビーディング加工による補剛・補強効果は、一般的にビーディングが深いほど高いことが知られている。

しかし、公知技術では、いずれも一段プレスにより一段の凸面または凹面を加工するだけであるため、加工できる深さに制限があり、補剛・補強効果に限界があった。

このため、ビーディング加工に加えて板厚をアップしたり補強部材を追加したりして不足分を補っているのが実状であり、必要な面剛性と強度を確保するにはコストアップと重量増加を余儀なくされていた。

そこで本発明は、ビーディング加工による補剛・補強効果を高め、他の補強手段を追加せずにタンク側面の必要な剛性と強度を確保することができる建設機械のタンクを提供するものである。

請求項１の発明は、タンク本体の側面に、ビーディング加工により、外向きに突出する凸面または内向きに突出する凹面としての第１ビーディング部と、この第１ビーディング部からさらに同ビーディング部と同方向に突出する凸面または凹面としての第２ビーディング部とから成る補強部を設けたものである。

請求項２の発明は、複数枚の板材を、互いのつなぎ目に外向きに突出する耳部が形成される状態で直方体状に組み合わせ、かつ、上記耳部で溶接することによってタンク本体を形成する建設機械のタンクにおいて、上記タンク本体の各側面のうち、上記耳部の突出方向の側面に、外向きに突出する凸面としての第１ビーディング部と、この第１ビーディング部からさらに外向きに突出する凸面としての第２ビーディング部とから成る補強部を、上記第２ビーディング部が上記耳部よりも外側に突出しないことを条件として設けたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、第１及び第２両ビーディング部をそれぞれ四角形の凸面または凹面として形成したものである。

本発明によると、タンク側面に、外向きの凸面または内向きの凹面としての第１ビーディング部と、この第１ビーディング部から同ビーディングと同方向に突出する凸面または凹面としての第２ビーディング部とから成る二段ビーディング構成の補強部を設けたから、補強部のトータルのビーディング深さを深くすることができる。

これにより、公知技術と比較して、ビーディングによるタンク側面の補剛・補強効果を飛躍的に高め、ビーディング以外の補強手段（板厚の増加や補強部材の追加等）を加えるまでもなく、タンク側面の必要な剛性と強度を確保して、内圧によるタンク側面の変形や割れ、クラック発生を抑え、タンク寿命を改善することができる。

この場合、とくに請求項３の発明のように第１及び第２両ビーディング部をそれぞれ四角形の凸面または凹面として形成すれば、直線溝状やＸ状の凸面として形成した場合と比べてタンク側面の補剛・補強効果（変形や割れ、クラック発生の抑制効果）が顕著となり、高い寿命改善効果が得られることが発明者によって実証された。

また、本発明によると、二段ビーディングによる深い凸面を外向きに形成することにより、タンクの実質容量を大きく増加させることができる。

一方、請求項２の発明によると、複数枚の板材を、互いのつなぎ目に外向きに突出する耳部が形成される状態で直方体状に組み合わせ、かつ、上記耳部で溶接することによってタンク本体を形成するタンクにおいて、タンク本体の各側面のうち、耳部の突出方向の側面に、二段凸面構成の補強部を、第２ビーディング部が耳部よりも外側に突出しないことを条件として設けたから、タンク側面が他の物と干渉する等の理由で位置制限を受ける場合（実施形態で詳しく説明する）に、補強部付きのタンク側面（耳部の突出方向の側面）が位置制限を受ける面となるようにタンク本体を組立てることにより、位置制限を守りながら、タンクの補剛・補強及び容量増加の効果を生かすことができる。

第１実施形態（図１〜図６参照）
図１,２はタンク本体２８を後方から見た斜視図である。

このタンク本体２８は、図１３〜図１５に示す従来のタンク本体２４と同様に、コの字形の二枚の板材２５,２６を、一方の板材２５が他方の板材２６の端縁よりも外側に庇状に突出して溶接用の耳部２７が形成される状態で組み合わせ、かつ、耳部２７で溶接（図３,４中、Ｗはこの溶接部分である）することにより、天面２８ａ、底面２８ｂ、左側面２８ｃ、右側面２８ｄ、前側面２８ｅ、後側面２８fを備えた直方体の箱として構成されている。

このタンク本体２８の各側面２８ａ〜２８fのうち、左、前、後の各側面２８ｃ,２８ｅ,２８fに、ビーディング加工によって補強部２９…が形成されている。

この補強部２９は、図３,４（図３は水平断面図、図４は図３の前側部分の拡大図である）にも示すように、各側面２８ｃ〜２８fの広い範囲で外向きに突出する四角形の凸面としての第１ビーディング部３０と、この第１ビーディング３０の内側で同ビーディング部３０からさらに外向きに突出する四角形の凸面としての第２ビーディング部３１から成る二段凸面状に形成されている。

図５(ａ)（ｂ）はこの補強部２９の加工法を簡単に示すもので、タンク組立前（通常は板材２５,２６をコの字形に曲げ加工する前）の段階で、補強部２９に対応する雄型（下型）３２と雌型（上型）３２を持ったプレス機３３で板材２１,２２プレス加工することにより、二段ビーディング構成の補強部２９を一工程で形成することができる。

このように、二段ビーディング加工によって補強部２９を形成することにより、補強部２９のトータルのビーディング深さ（図４中の寸法Ａ）を深くし、図１３〜図１５に示すビーディング加工無しの従来技術、及び一段ビーディングのみを施す公知技術と比較して、タンク側面の面剛性を飛躍的に高めることができる。

この点の効果を確かめるために発明者が行った解析結果について説明する。

解析は、図６（イ）〜（ニ）に示す同じ板厚、同じ構成の四種類のタンク本体（以下、イタイプ、ロタイプ…という）について補強構造のみを変えて行った。（イ）は本発明の実施形態である、左、前、後の三面に四角形の二段凸面としての補強部２９を設けたもの、（ロ）は同じ三面に一段ビーディングによって四角形の凸面としての補強部３５を設けたもの、（ハ）は一段ビーディングによってＸ形の凸面としての補強部３６を設けたたもの、（ニ）はビーディング（補強部）無しのものをそれぞれ示す。なお、イ〜ハ各タイプについてビーディング深さは同じとした。

これら各タンク本体について、底面側を拘束した状態で内圧６８．９ｋＰａを負荷した場合に左、前、後の各側面に生じる最大変形量（ｍｍ）を解析により求めた。その結果を表１に示す。

上表の通り、最悪の二タイプ（ビーディング無し）で２６．２、９．０,９．０であったのに対し、イタイプ（実施形態）では、６．０、３．７,３．６の最良値が得られ、高い補剛・補強効果が確認された。

そして、この解析結果を元に寿命（タンク各側面にクラックや割れが最初に生じるまでの時間）を推測すると、公知技術であるロタイプに対して寿命を最大で３．２倍まで向上させることができる。

また、同じ二段凸面であっても、実施形態の四角形の二段凸面とすると、溝状やＸ状の二段凸面とした場合と比べてタンク側面の補剛・補強効果（変形や割れ、クラック発生の抑制効果）が顕著となり、より高い寿命改善効果が得られることが発明者の解析によって実証された。

さらに、このタンク本体２８の構成によると、上記補強効果に加えて、二段ビーディングによって補強部２９を深くできることにより、タンク容量を大きく増加させることができる。

ところで、補強部２９は、補強効果の点ではビーディング加工が可能な範囲で深く形成するのが望ましい。反面、この実施形態のように補強部２９を外向きの二段凸面としてビーディング加工する場合に、深くし過ぎると、この補強部２９が、近接して設置される他の構造物と干渉する等の弊害が生じる場合がある。

詳述すると、実施形態のタンク本体２８の構成を図１２に示す油圧ショベルの作動油燃料両タンク１６,１７の本体に適用した場合、両タンク１６,１７が前後に近接して配置されることから、この相近接するタンク側面（動油タンク１６の前側面２８ｅと燃料タンク１７の後側面２８f）の補強部２９,２９同士が干渉するおそれがある。また、作動油タンク１６の後側面２８fの補強部２９が右仕切板１１と干渉し、燃料タンク１７の前側面２８ｅの補強部２９がアッパーフレーム３の前端からはみ出るおそれがある。

そこでこの実施形態では、位置制限を受ける前後両側面２８ｅ,２８fが耳部２７の突出方向の面となるようにタンク本体２８が組立てられ、かつ、図４に示すように、補強部２９の最大突出寸法（第２ビーディング部３１のタンク本体側面からの突出寸法）をＡ、耳部２７の突出寸法をＢとしてＡ≦Ｂ、つまり、第２ビーディング部３１が耳部２７よりも突出しないという条件下で補強部２９が最大限に深く加工されている。

こうすれば、タンク設置時に補強部２９と近接する相手方との干渉を回避し、あるいは補強部２９が制限位置からはみ出ることを防止することができる。すなわち、位置制限を守りながら、タンクの補剛・補強及び容量増加の効果を生かすことができる。

なお、左側面２８ｃは位置制限としてはとくに受けないため、補強部２９を加工可能な範囲で深く形成してもよいが、加工効率等の点で同じプレス機により前、後両側面２８ｅ,２８ｆと同じ深さに加工するのが望ましい。

他の実施形態（図７〜図１０参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。

図７,８に示すように、左、前、後の各側面２８ｃ,２８ｅ,２８fに、第１実施形態とは逆に内向きに突出する二段凹面としての補強部２９…を形成してもよい（第２実施形態）。

また、一つのタンク本体２８に外向き凸面としての補強部２９と内向き凹面としての補強部２９の双方を分けて設けてもよい。その例として図９に示す第３実施形態では、左側面２８ｃに二段凹面としての補強部２９、前後両側面２８ｅ,２８fに二段凸面としての補強部２９をそれぞれ形成している。

この両実施形態によっても、第１実施形態とほぼ同等の補剛・補強効果を得ることができる。

また、内向きの凹面としての補強部２９を設ける場合は、この補強部付きの側面については他の物との干渉回避等の位置制限を受けないことから、補強部２９を加工上可能な範囲で深く加工することができる。このため、補剛・補強効果の点で好ましいものとなる。

一方、一つのタンク側面に凸面もしくは凹面、またはこれらを組み合わせた複数の補強部２９を左右または上下に間隔を置いて設けてもよい。その例として図１０に示す第４実施形態では前側面２８ｅに二つの凹面としての補強部２９,２９を左右に間隔を置いて設けている。

なお、油圧ショベルでは、通常、図１２に示すように、作動油、燃料両タンク１６,１７の右側面が外部に臨む意匠面となり、天、底面２８ａ,２８ｂは付属部品が取付けられる。そこで上記各実施形態では、タンク本体２８の天、底面２８ａ,２８ｂと右側面２８ｄの三面については補強部２９を設けずに平坦面として残す構成をとったが、これら各側面についても可能であれば補強部２９を設けてもよい。

また、上記実施形態では、二枚のコの字形の板材２５,２６を組み合わせてタンク本体２８を構成する場合のみについて説明したが、本発明は他のタンク本体構成をとる場合、たとえば一枚のコの字形の板材と三枚の平板材を組み合わせてタンク本体２８を構成する場合や、六枚の四角形の平板材を組み合わせてタンク本体２８を構成する場合にも上記同様に適用することができる。

さらに、補強部２９の凸面または凹面形状は、上記実施形態の四角形が望ましいが、他の形状（三角形や五角形以上の多角形、円形等）としてもよい。

本発明の第１実施形態にかかるタンク本体の組立前の斜視図である。同タンク本体の組立斜視図である。同タンク本体の水平断面図である。図３の一部拡大図である。（ａ）（ｂ）はタンク本体の補強部の加工法を説明するための図である。（イ）〜（ニ）は実施形態のものを含めて補剛・補強効果を解析するための対象とした複数種類のタンク本体の概略斜視図である。本発明の第２実施形態にかかるタンク本体の図３相当図である。同図４相当図である。本発明の第３実施形態にかかるタンク本体の図３相当図である。本発明の第４実施形態にかかるタンク本体の図４相当図である。油圧ショベルの概略側面図である。油圧ショベルのアッパーフレームの概略平面図である。従来のタンク本体の組立前の斜視図である。同組立状態の斜視図である。図１４のＸＶ−ＸＶ拡大断面図である。

符号の説明

２５,２６タンク本体を構成するコの字形の板材
２７耳部
Ｗ溶接部分
２８タンク本体
２８ａ〜２８f タンク本体の各側面
２９補強部
３０補強部の第１ビーディング部
３１補強部の第２ビーディング部

Claims

タンク本体の側面に、ビーディング加工により、外向きに突出する凸面または内向きに突出する凹面としての第１ビーディング部と、この第１ビーディング部からさらに同ビーディング部と同方向に突出する凸面または凹面としての第２ビーディング部とから成る補強部を設けたことを特徴とする建設機械のタンク。
複数枚の板材を、互いのつなぎ目に外向きに突出する耳部が形成される状態で直方体状に組み合わせ、かつ、上記耳部で溶接することによってタンク本体を形成する建設機械のタンクにおいて、上記タンク本体の各側面のうち、上記耳部の突出方向の側面に、外向きに突出する凸面としての第１ビーディング部と、この第１ビーディング部からさらに外向きに突出する凸面としての第２ビーディング部とから成る補強部を、上記第２ビーディング部が上記耳部よりも外側に突出しないことを条件として設けたことを特徴とする建設機械のタンク。
第１及び第２両ビーディング部をそれぞれ四角形の凸面または凹面として形成したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のタンク。