JP2016079709A - 建設機械の旋回フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】捩じり荷重が作用したときにスカート板に生ずる応力が分散され、スカート板に亀裂が入ることが防止される建設機械の旋回フレームを提供する。
【解決手段】旋回フレーム２２は、底板３０と、底板３０上に立設され且つ前後方向に延びる左右一対の縦板３２，３４と、左側に位置する縦板３２の外面から左方向に延出する複数の左サポート部材３６と、複数の左サポート部材３６の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる左スカート板４０とを含む。複数の左サポート部材３６には、キャブ２４の後側を支持する後キャブサポート部材３６ｂが含まれる。後キャブサポート部材３６ｂは、前面板５６、背面板５８、天面板６０及び底面板６２を有する。天面板６０には、左右方向に細長く延びる第１のスリット６０ｄが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に用いられる旋回フレームに関する。

一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に俯仰動自在に接続された作業腕装置とから大略構成されている。

上部旋回体は骨組み構造体をなす旋回フレームを備えており、この旋回フレームには、運転員が搭乗するキャブと、エンジンや熱交換器等の各種機器が収容された機器収容室と、作業腕装置に対して重量バランスをとるカウンタウエイト等が配設されている。

旋回フレームは、底板と、底板上に立設され且つ前後方向に延びる左右一対の縦板と、左側に位置する縦板の外面から左方向に延出する複数の左サポート部材と、右側に位置する縦板の外面から右方向に延出する複数の右サポート部材と、複数の左サポート部材の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる左スカート板と、複数の右サポート部材の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる右スカート板とを備えている。

油圧ショベルにおいては、多くの場合にキャブが旋回フレームの左前側に配設されており、複数の左側サポート部材には、キャブの前側を支持する前キャブサポート部材と、キャブの後側を支持する後キャブサポート部材とが含まれる。そして、キャブは、前キャブサポート部材及び後キャブサポート部材によって下側から支持されている。

油圧ショベルは、傾斜地や不整地等において油圧ショベルが転倒した場合に、キャブ内に搭乗した運転員が押しつぶされてしまう危険から守るため、このような場合でもキャブ内の空間を一定程度確保し得ることが望まれている。そこで、油圧ショベルにおいては、キャブを構成する部材の剛性が高められると共に、キャブが所定の範囲を超えて変位することを規制する規制部材がキャブと後キャブサポート部材の延出端との間に配設されているものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１８９０８９号公報

上述した油圧ショベルの旋回フレームにおいては、規制部材がキャブと後キャブサポート部材の延出端との間に配設されていることから、後キャブサポート部材の曲げ荷重に対する剛性が高められている。この結果、後キャブサポート部材は、曲げ荷重に対する剛性だけでなく、捩じり荷重に対しても剛性の高い部材となっている。このため、外力による捩じり荷重が旋回フレームに作用したとき、例えば、左スカート板が前部から後部に向かって上方に傾斜して変形し、且つ、右スカート板が前部から後部に向かって下方に傾斜して変形するような捩じり荷重が旋回フレームに作用したとき、左スカート板には、後キャブサポート部材を起点として後部に向かって上方に傾斜する変形が生ずることとなる。そうすると、左スカート板は、後キャブサポート部材との接続箇所又はその近傍において、応力が集中して亀裂が入るおそれがある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、捩じり荷重が作用したときにスカート板に生ずる応力が分散され、スカート板に亀裂が入ることが防止される建設機械の旋回フレームを提供することである。

本発明によれば、上記技術的課題を解決する建設機械の旋回フレームとして、底板と、該底板上に立設され且つ前後方向に延びる左右一対の縦板と、左側に位置する該縦板の外面から左方向に延出する複数の左サポート部材と、右側に位置する該縦板の外面から右方向に延出する複数の右サポート部材と、該複数の左サポート部材の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる左スカート板と、該複数の右サポート部材の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる右スカート板とを備える建設機械の旋回フレームにおいて、該複数の左サポート部材又は該複数の右サポート部材は、運転員が搭乗するキャブの後側を支持する後キャブサポート部材を含み、該後キャブサポート部材は、前後方向に間隔をおいて配設された前面板及び背面板、該前面板の上端と該背面板の上端とに接続された天面板、並びに該前面板の下端と該背面板の下端とに接続された底面板を有し、該天面板には左右方向に細長く延びる第１のスリットが形成されている、ことを特徴とする建設機械の旋回フレームが提供される。

好ましくは、該第１のスリットは該天面板の前後方向中央に位置する。該天面板の延出端には規制部材取付穴が形成されており、該第１のスリットの前後方向位置は該規制部材取付穴の前後方向位置と整合しているのが好都合である。該後キャブサポート部材の該底面板には左右方向に細長く延びる第２のスリットが形成されているのが好適である。

本発明によって提供される建設機械の旋回フレームにおいては、後キャブサポート部材の天面板に左右方向に細長く延びる第１のスリットが形成されているので、後キャブサポート部材の曲げ荷重に対する剛性の低下が抑えられつつ、後キャブサポート部材の捩じり荷重に対する剛性が低下される。従って、本発明に係る旋回フレームは、捩じり荷重が作用したときにスカート板に生ずる応力が分散され、スカート板に亀裂が入ることが防止される。

本発明に従って構成された旋回フレームを備えた油圧ショベルの側面図。 図１に示す旋回フレームを上前方からみた斜視図。 図１に示す旋回フレームの一部を上後方からみた斜視図。 図１に示す旋回フレームの一部を下後方からみた斜視図。 図３中のＡ−Ａ方向からみた断面図。

以下、本発明に係る建設機械の旋回フレームの実施形態について、代表的な建設機械である油圧ショベルを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１を参照して説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、自走可能な下部走行体４と、下部走行体４上に旋回自在に搭載された上部旋回体６と、上部旋回体６に俯仰動自在に接続された作業腕装置８とから大略構成されている。油圧ショベル２は、土砂等の掘削作業時においては、作業腕装置８が俯仰動作され、上部旋回体６が下部走行体４に対し旋回動作されることによって、土砂等の掘削作業を行うことができるようになっている。

作業腕装置８は、上部旋回体６の前側に俯仰動自在に接続されたブーム１０と、ブーム１０の先端側に揺動自在に接続されたアーム１２と、アーム１２の先端側に回動自在に接続された作業具１４と、ブーム１０を俯仰動させる左右一対のブームシリンダ１６，１６（左側のみ図示されている）と、アーム１２を揺動させるアームシリンダ１８と、作業具１４を回動させる作業具シリンダ２０とから大略構成されている。

上部旋回体６は、骨組み構造体をなす旋回フレーム２２を備えている。旋回フレーム２２には、運転員が搭乗するキャブ２４と、エンジンやエンジンの冷却水を冷却するための熱交換器等の各種機器が収容された機器収容室２６と、作業腕装置８に対して重量バランスをとるカウンタウエイト２８と、燃料を貯留する燃料タンク（図示されていない）と、作動油を貯留する作動油タンク（図示されていない）等が配設されている。これらの配設箇所については、キャブ２４は旋回フレーム２２の左前側に配設され、機器収容室２６はキャブ２４の後方に配設され、カウンタウエイト２８は旋回フレーム２２の後端に配設され、燃料タンク及び作動油タンクは旋回フレーム２２の右側に配設されている。尚、本明細書の説明で用いられている前後方向及び左右方向は、図１中のキャブ２４内に搭乗した運転員から見た前後方向及び左右方向である。

図２を参照して説明する。旋回フレーム２２は、底板３０と、底板３０上に立設され且つ左右方向に間隔をおいて前後方向に延びる左右一対の縦板３２，３４と、左側に位置する縦板３２の外面から左方向に延出する複数の左サポート部材３６と、右側に位置する縦板３４の外面から右方向に延出する複数の右サポート部材３８と、複数の左サポート部材３６の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる左スカート板４０と、複数の右サポート部材３８の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる右スカート板４２とを備えている。

底板３０及び縦板３２，３４は、作業腕装置８等から大きな荷重が作用する構造部材であり、厚肉の鋼板から形成されている。底板３０は、平板状に形成され、前後方向に延在している。縦板３２，３４は、三角形状に形成され、下端が底板３０の上面に溶接により接合されている。縦板３２，３４の頂部には、ブーム１０の基端が連結ピンを介して接続されるブーム連結ピン穴３２ａ，３４ａが形成されている。又、縦板３２，３４の前端には、ブームシリンダ１６，１６の基端が連結ピンを介して接続されるブームシリンダ連結ピン穴３２ｂ，３４ｂが形成されている。

縦板３２，３４間の前部には、縦板３２，３４の上端に略沿って傾斜して延在する傾斜板４４が配設されている。傾斜板４４の下端は、底板３０の上面に溶接により接合されており、傾斜板４４の左右方向両端部は、夫々、縦板３２，３４の内面に溶接により接合されている。傾斜板４４の下端側には、ブームシリンダ１６，１６に接続される油圧配管（図示されていない）等が通される四角形状の開口４４ａが形成されている。又、縦板３２，３４の後側には、夫々、前後方向に間隔をおいて、エンジンが取付けられる２個のエンジンマウント４６，４６が配設されており、更にその後側には、夫々、カウンタウエイト２８が取付けられるカウンタウエイトブラケット４８が配設されている。

複数の左サポート部材３６は、キャブ２４及び熱交換器等を支持する部材であり、複数の右サポート部材３８は、燃料タンク及び作動油タンク等を支持する部材である。複数の左サポート部材３６及び複数の右サポート部材３８は、夫々、平板状の鋼板、左右方向の断面形状がＬ字状となるように屈曲加工された鋼板、左右方向の断面形状がコ字状となるように屈曲加工された鋼板、又はこれらの組合せから形成されている。

左スカート板４０及び右スカート板４２は、夫々、旋回フレーム２２の左側外縁及び右側外縁をなす化粧部材であり、薄肉の鋼板から形成されている。左スカート板４０及び右スカート板４２は、上下方向両端部の夫々が内方に向かって屈曲されている。

本実施例においては、キャブ２４が旋回フレーム２２の左前側に配設されており、複数の左サポート部材３６には、キャブ２４の前側を支持する前キャブサポート部材３６ａと、キャブ２４の後側を支持する後キャブサポート部材３６ｂとが含まれる。前キャブサポート部材３６ａ及び後キャブサポート部材３６ｂは、これら以外のサポート部材よりも剛性の高い鋼板から形成されている。

図２と共に図３を参照して説明する。前キャブサポート部材３６ａは、左右方向の断面形状がＬ字状となるように屈曲加工されていて前面部５０ａ及び底面部５０ｂを有する前板５０と、前板５０の前面部５０ａの上端に溶接により接合された上板５２とを有している。

前板５０の右端は、底板３０の上面前端に接続された基端から前方に延出する接続部材５４の延出端に溶接により接合されている。又、前板５０の左端は、左スカート板４０の内面前端に溶接により接合されている。

上板５２は、実質上水平に延在しており、その左右方向両端部の夫々に前後方向の幅が拡幅された拡幅部５２ａ，５２ａを有している。拡幅部５２ａ，５２ａには、夫々、防振マウント取付穴５２ｂ，５２ｂが形成され、防振マウント取付穴５２ｂ，５２ｂには、キャブ２４の前側を弾性的に支持する防振マウント（図示されていない）が取付けられる。拡幅部５２ａ，５２ａの後側は、夫々、下方に向かって屈曲されて前板５０の底面部５０ｂに溶接により接合されている。又、上板５２の右端は、接続部材５４の前端に溶接により接合されており、上板５２の左端は、左スカート板４０の内面前端に溶接により接合されている。

図３乃至図５を参照して説明する。後キャブサポート部材３６ｂは、前後方向に間隔をおいて配設された前面板５６及び背面板５８、前面板５６の上端と背面板５８の上端とに接続された天面板６０、並びに前面板５６の下端と背面板５８の下端とに接続された底面板６２を有している。

前面板５６と天面板６０とは１枚の鋼板から形成され、前面板５６の上端と天面板６０の前端とが連続している。天面板６０は、実質上水平に延在しており、その左右方向両端部の夫々に前後方向の幅が拡幅された拡幅部６０ａ，６０ａを有している。拡幅部６０ａ，６０ａには、夫々、防振マウント取付穴６０ｂ，６０ｂが形成され、防振マウント取付穴６０ｂ，６０ｂには、キャブ２４の後側を弾性的に支持する防振マウント（図示されていない）が取付けられる。拡幅部６０ａ，６０ａの後側は、夫々、下方に向かって屈曲されて底板３０及び底面板６２に溶接により接合されている。天面板６０の延出端には、外側防振マウント穴６０ｂの前方に規制部材取付穴６０ｃが形成され、規制部材取付穴６０ｃには、キャブ２４が所定の範囲を超えて変位することを規制する規制部材（図示されていない）が取付けられる。規制部材取付穴６０ｃの上部には開口が形成された補強板６１が配設されており、補強板６１の開口は規制部材取付穴６０ｃの周縁に沿って形成されている。

又、天面板６０には左右方向に細長く延びる第１のスリット６０ｄが形成されている。第１のスリット６０ｄは、天面板６０の拡幅部６０ａ間に位置する部分の前後方向中央に位置付けられており、第１のスリット６０ｄの前後方向位置は、規制部材取付穴６０ｃの前後方向位置と整合している。第１のスリット６０ｄの左右方向の寸法は可能な限り長く形成されているのが好ましい。尚、第１のスリット６０ｄと規制部材取付穴６０ｃとは、図３に示すとおり連結されていないが、連結されていてもよい。

前面板５６の下端は、底板３０の上面及び底面板６２の上面に溶接により接合されている。又、前面板５６及び天面板６０の右端は左側の縦板３２の外面に、前面板５６及び天面板６０の左端は左スカート板４０の内面に、夫々、溶接により接合されている。尚、前面板５６の下端と底板３０の上面とは必ずしも溶接により接合されていることを要しない。

背面板５８は、左右方向に延びる背面部５８ａと、背面部５８ａの右端から後方に延出する延出部５８ｂとを有し、上下方向の断面がＬ字状に屈曲されている。背面板５８は、背面部５８ａが天面板６０の拡幅部６０ａ間に位置する部分の後端に沿って、且つ延出部５８ｂが天面板６０の右拡幅部６０ａの左端に沿って、配設されている。背面部５８ａの上端、並びに延出部５８ｂの上端及び延出端は、天面板６０に溶接により接合されている。又、背面板５８の下端は底板３０の上面及び底面板６２の上面に、背面板５８の左端は左スカート板４０の内面に、夫々、溶接により接合されている。

底面板６２には、左右方向に細長く延びる第２のスリット６２ａが形成されている。底面板６２の延出端には、規制部材が天面板６０の規制部材取付穴６０ｃに取付けられる際に挿通される挿通穴６２ｂが形成されている。又、底面板６２の右端は底板３０の左端に、底面板６２の左端は左スカート板４０の内面に、夫々、溶接により接合されている。尚、第２のスリット６２ａと挿通穴６２ｂとは、図４に示すとおり連結されているが、連結されていなくてもよい。

上述したとおりの、図１から図５までに示された油圧ショベル２の旋回フレーム２２の作用を説明する。本発明に係る旋回フレーム２２は、後キャブサポート部材３６ｂの天面板６０に左右方向に細長く延びる第１のスリット６０ｄが形成されているので、後キャブサポート部材３６ｂの捩じり荷重に対する剛性が低下される。又、第１のスリット６０ｄが左右方向に細長く延びるものであることから、後キャブサポート部材３６ｂは、天面板６０に第１のスリット６０ｄが形成されていない場合と比較して上下方向の断面係数の値の差が小さいため、曲げ荷重に対する剛性の低下が抑えられている。従って、本発明に係る旋回フレーム２２は、規制部材の作用を損なうことなく、捩じり荷重が作用したときに左スカート板４０に生ずる応力が分散され、左スカート板４０に亀裂が入ることが防止される。

又、本発明に係る旋回フレーム２２は、後キャブサポート部材３６ｂの底面板６２に左右方向に細長く延びる第２のスリット６２ａが形成されているので、後キャブサポート部材３６ｂの曲げ荷重に対する剛性の低下が抑えられつつ、後キャブサポート部材３６ｂの捩じり荷重に対する剛性が更に低下される。この結果、本発明に係る旋回フレーム２２は、捩じり荷重が作用したときに左スカート板４０に生ずる応力がより一層分散され、左スカート板４０に亀裂が入ることが防止される。

尚、前キャブサポートや後キャブサポート等のサポート部材の構造については、実施例において説明した構造に限定されるものではなく、例えば、前面板、背面板、天面板及び底面板とから左右方向の断面が矩形である箱型構造のような構造であってもよい。又、サポート部材を構成する各部材の形状についても、実施例において説明した形状に限定されるものではなく、各部材は、例えば、平板状の鋼板、左右方向の断面形状がＬ字状となるように屈曲加工された鋼板、左右方向の断面形状がコ字状となるように屈曲加工された鋼板等から形成されていてもよい。

２：油圧ショベル（建設機械）
２２：旋回フレーム
２４：キャブ
３０：底板
３２：左側に位置する縦板
３４：右側に位置する縦板
３６：左サポート部材
３６ａ：前キャブサポート部材
３６ｂ：後キャブサポート部材
３８：右サポート部材
４０：左スカート板
４２：右スカート板
５６：前面板
５８：背面板
６０：天面板
６０ａ：拡幅部
６０ｂ：防振マウント取付穴
６０ｃ：規制部材取付穴
６０ｄ：第１のスリット
６２：底面板
６２ａ：第２のスリット
６２ｂ：挿通穴

Claims (4)

1. 底板と、該底板上に立設され且つ前後方向に延びる左右一対の縦板と、左側に位置する該縦板の外面から左方向に延出する複数の左サポート部材と、右側に位置する該縦板の外面から右方向に延出する複数の右サポート部材と、該複数の左サポート部材の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる左スカート板と、該複数の右サポート部材の延出端の各々に接続され且つ前後方向に延びる右スカート板とを備える建設機械の旋回フレームにおいて、
   該複数の左サポート部材又は該複数の右サポート部材は、運転員が搭乗するキャブの後側を支持する後キャブサポート部材を含み、
   該後キャブサポート部材は、前後方向に間隔をおいて配設された前面板及び背面板、該前面板の上端と該背面板の上端とに接続された天面板、並びに該前面板の下端と該背面板の下端とに接続された底面板を有し、
   該天面板には左右方向に細長く延びる第１のスリットが形成されている、ことを特徴とする建設機械の旋回フレーム。
2. 該第１のスリットは該天面板の前後方向中央に位置する、請求項１記載の建設機械の旋回フレーム。
3. 該天面板の延出端には規制部材取付穴が形成されており、該第１のスリットの前後方向位置は該規制部材取付穴の前後方向位置と整合している、請求項１又は２記載の建設機械の旋回フレーム。
4. 該後キャブサポート部材の該底面板には左右方向に細長く延びる第２のスリットが形成されている、請求項１から３までいずれかに記載の建設機械の旋回フレーム。