JP2802874B2 - 作業機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばカウンタウエイ
トが設けられる油圧ショベル等の作業機に関し、特に、
カウンタウエイトが本体フレームに対して左右方向に振
動するのを低減するようにした作業機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３ないし図５に従来技術の作業機とし
て油圧ショベルを例に挙げて示す。

【０００３】図において、１は下部走行体、２は該下部
走行体１上に旋回可能に搭載され、作業機本体を構成す
る上部旋回体を示し、該上部旋回体２は図３に示すよう
に、骨組み構造をなす本体フレームとしての旋回フレー
ム３と、該旋回フレーム３上に搭載された運転室４、機
械室５およびカウンタウエイト６とからなり、該カウン
タウエイト６は後述する主フレーム８の各支持部１６上
に取付けられている。そして、前記旋回フレーム３の前
部側には後述する主フレーム８の各ブラケット部１５に
作業装置７が俯仰動可能に設けられ、上部旋回体２は該
作業装置７に対するバランスを後部側のカウンタウエイ
ト６でとるようにしている。

【０００４】また、カウンタウエイト６は中空構造に形
成され、該カウンタウエイト６内には、コンクリートや
鉄片等からなる重量調整材（図示せず）が充填され、作
業装置７の重量に応じてその重量が調整されるようにな
っている。そして、該カウンタウエイト６は重心Ｇが主
フレーム８、即ち各支持部１６に対して図５に示す如く
偏心した状態で取付けられている。

【０００５】ここで、前記旋回フレーム３は図４に示す
如く、主フレーム８と、該主フレーム８の左，右両側に
固着され、左右方向に突出した複数本の張出しフレーム
９，９，…と、該各張出しフレーム９の先端側に固着さ
れ、前後方向に伸長した左，右のサイドフレーム１０，
１０とから骨組構造をなして構成されている。そして、
主フレーム８から左右方向に突出する複数本の張出しフ
レーム９，９，…のうち、左側に位置する各張出しフレ
ーム９は右側の各張出しフレーム９よりも長く形成さ
れ、左側のサイドフレーム１０と共に運転室４を下側か
ら支持する構成となっている。

【０００６】また、前記主フレーム８は旋回装置（図示
せず）との連結部を構成するプレート１１と、該プレー
ト１１上に立設され、前後方向に伸長した左，右一対の
ビーム１２，１２とからなり、該各ビーム１２はプレー
ト１１上にほぼ垂直に設けた板体からなるビーム板１３
上に長板状の上部フランジ１４を接合することにより形
成されている。そして、主フレーム８は各ビーム板１３
の前部側が一対のブラケット部１５，１５となり、該各
ブラケット部１５には前記作業装置７がピン結合され
る。

【０００７】１６，１６は主フレーム８の後部側に左，
右に寸法Ｌだけ離間して設けられたカウンタウエイト６
用の支持部を示し、該各支持部１６は、各上部フランジ
１４の後端側に一体形成され、後方に向けて突出した上
側の支持板１７と、該支持板１７と上下方向で対向し、
例えば前記プレート１１の後端側に一体形成された下側
の支持板１８と、該各支持板１７，１８間に接合して設
けられ、前，後に離間した複数の取付筒１９，１９とか
らなり、各支持板１７，１８には取付筒１９と同軸上に
それぞれボルト挿通穴が穿設されている。そして、該各
支持部１６上にはカウンタウエイト６が載置され、後述
の各長尺ボルト２２により着脱可能に固定されるように
なっている。

【０００８】２０，２０はカウンタウエイト６を旋回フ
レーム３の各支持部１６上に載置すべく、該カウンタウ
エイト６の下面側に凹状に形成された一対のマウント部
を示し、該各マウント部２０は図５に示す如く下端側が
開口するように鋼材により断面略「コ」字状に形成さ
れ、その上側にはカウンタウエイト６内に位置して、前
記各ボルト挿通穴に対応したねじ穴（図示せず）を有す
るねじ座２１，２１がそれぞれ溶接等の手段により固着
されている。

【０００９】さらに、２２，２２，…は旋回フレーム３
の各支持部１６にカウンタウエイト６を固着する長尺ボ
ルト（１本のみ図示）を示し、該各長尺ボルト２２は図
４に示す如く、各支持部１６の各ボルト挿通穴に各取付
筒１９の下側からワッシャ２３等を介して挿通され、各
ねじ座２１に螺着することによりカウンタウエイト６を
各支持部１６上に着脱可能に取付けている。

【００１０】このように構成される従来技術では、道路
交通法等の法規により車幅が制限された上部旋回体２の
旋回フレーム３上に運転室４を搭載しており、該運転室
４はオペレータ等の居住性を良好にするため比較的幅広
に形成する必要があるので、左側のサイドフレーム１０
と共に運転室４を下側から支持する左側の各張出しフレ
ーム９を右側の各張出しフレーム９よりも長く形成し、
主フレーム８を旋回フレーム３の中心に対して右方向に
ずらして配設している。

【００１１】このため、主フレーム８の後部側に各支持
部１６を介して設けるカウンタウエイト６はその重心Ｇ
が、図５に示すように各支持部１６間の中間位置に対し
て偏心し、該支持部１６，１６と重心Ｇとの離間寸法Ｌ
1 ，Ｌ2 は、

【００１２】

【数１】 Ｌ1 ＜Ｌ2 Ｌ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 なる関係にある。

【００１３】また、各支持部１６を構成する支持板１
７，１８はカウンタウエイト６を下側から支持すべくそ
れぞれ所定の板厚Ｔ1 ，Ｔ2 をもって形成され、旋回フ
レーム３の後部側でカウンタウエイト６を各長尺ボルト
２２等により着脱可能に固定する構成となっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、旋回フレーム３の主フレーム８後端側に後
方に突出させて左，右の支持部１６，１６を一体的に形
成し、該各支持部１６上にカウンタウエイト６の各マウ
ント部２０を載置した状態で、各長尺ボルト２２を各支
持部１６を介してカウンタウエイト６の各ねじ座２１に
螺着することにより、旋回フレーム３の後端側にカウン
タウエイト６を直接的に取付けるようにしている。

【００１５】しかし、カウンタウエイト６の重心Ｇは各
支持部１６に対して偏心し、該支持部１６，１６と重心
Ｇとの離間寸法Ｌ1 ，Ｌ2 は、前記数１の式に基づき離
間寸法Ｌ1 よりも離間寸法Ｌ2 が大きくなっているか
ら、カウンタウエイト６の重量Ｗは左側の支持部１６に
荷重（Ｗ×Ｌ2 ／Ｌ）をもって作用し、右側の支持部１
６に荷重（Ｗ×Ｌ1 ／Ｌ）をもって作用し、左側の支持
部１６は右側の支持部１６よりも荷重分担が大きくなっ
ている。

【００１６】このため、従来技術では、油圧ショベルの
掘削作業時または走行時等に外部からの衝撃や振動が旋
回フレーム３の主フレーム８を介してカウンタウエイト
６に伝わり、重量の重いカウンタウエイト６が慣性力に
より振動し始めると、荷重分担が大きくなっている左側
の支持部１６は、右側の支持部１６よりも大きく振動す
るように曲げ変形し、左側の支持部１６と右側の支持部
１６との振幅差等によってカウンタウエイト６は図５中
の矢示Ａ1 ，Ａ2 方向にローリングするようになり、こ
のローリングは逆に旋回フレーム３を介して油圧ショベ
ルに全体に伝わり、油圧ショベル全体の振動を増幅させ
てしまうという問題がある。

【００１７】また、カウンタウエイト６により油圧ショ
ベル全体の振動が増幅されると、この振動が旋回フレー
ム３を介して運転室４に伝わり、該運転室４が左右方向
にローリングして大きく振動し操縦安定性や居住性を損
なう。特に、油圧ショベル等の建設機械は最近の傾向と
して走行速度が速くなる傾向にあり、走行速度が速くな
れば、それだけカウンタウエイト６の振動も大きくな
り、運転室４の居住性をより悪化させるという問題があ
る。

【００１８】さらに、油圧ショベルの掘削作業時または
走行時等において、該油圧ショベル全体の振動が大きく
なると、これによって油圧ショベルの作業安定性および
走行安定性を低下させる上に、カウンタウエイト６が大
きくローリングすると、周囲の作業者に不安感を与える
等の問題がある。

【００１９】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は外部からの衝撃や振動等により
カウンタウエイトが左右方向にローリングして振動する
のを効果的に防止でき、操縦安定性や居住性を確実に向
上できるようにした作業機を提供することを目的として
いる。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、主フレームおよび左，右のサイドフレ
ームからなる本体フレーム上に運転室、機械室を搭載し
た作業機本体と、該作業機本体の前部側に位置して前記
本体フレームの主フレームに取付けられた作業装置とか
らなり、該作業装置とバランスさせるため、前記作業機
本体の本体フレームには主フレームの後部側にカウンタ
ウエイトを偏心させて設けてなる作業機において、前記
作業機本体の本体フレームには主フレームの後部側に
左，右に離間して位置し、前記カウンタウエイトを下側
から支持する左，右の支持部を設け、該各支持部のうち
前記カウンタウエイトの重心に近い方の支持部は、他方
の支持部よりも曲げ剛性が高くなるように形成したこと
を特徴としてなる構成を採用している。

【００２１】この場合、前記各支持部は、前記カウンタ
ウエイトの重心に対する離間寸法に基づきそれぞれの曲
げ剛性を設定するのが好ましい。

【００２２】

【作用】上記構成により、走行時や作業時の振動が本体
フレームを介してカウンタウエイトに伝わった場合で
も、カウンタウエイトの重心に近い方の支持部は、他方
の支持部よりも曲げ剛性が高くなっているため、カウン
タウエイトからの荷重分担が大きくなっている重心に近
い方の支持部が、他方の支持部よりも大きく振動するよ
うに曲げ変形するのを防止でき、ローリング等の振動を
確実に低減することができる。

【００２３】また、各支持部の曲げ剛性をカウンタウエ
イトの重心に対するそれぞれの離間寸法に基づき設定す
れば、左，右の支持部が異なる振幅をもって振動するの
を抑えることができ、カウンタウエイトが左右方向に振
動してしまうのを確実に低減できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図３ないし図
５に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００２５】而して、図１は本発明の第１の実施例を示
している。

【００２６】図中、３１，３２は主フレーム８の後部側
に左，右に寸法Ｌだけ離間して設けられた左，右の支持
部を示し、該支持部３１，３２は従来技術で述べた各支
持部１６とほぼ同様に構成され、図１中の左側に位置す
るカウンタウエイト６の重心Ｇに近い方の支持部３１は
上，下の支持板３３，３４およびこれらの間に配設した
各取付筒３５からなり、右側に位置する他方の支持部３
２は上，下の支持板３６，３７およびこれらの間に配設
した各取付筒３８から構成されている。

【００２７】また、該支持部３１，３２上にはカウンタ
ウエイト６が各マウント部２０を介して載置され、各長
尺ボルト２２により着脱可能に固定されている。そし
て、該支持部３１，３２はその曲げ剛性Ｚ1 ，Ｚ2 がカ
ウンタウエイト６の重心Ｇに対する離間寸法Ｌ1 ，Ｌ2
に基づき、

【００２８】

【数２】 Ｚ1 ×Ｌ1 ＝Ｚ2 ×Ｌ2 Ｌ1 ／Ｚ2 ＝Ｌ2 ／Ｚ1 なる関係に設定され、支持部３１の曲げ剛性Ｚ1 は支持
部３２の曲げ剛性Ｚ2 に比較して離間寸法Ｌ1 ，Ｌ2 の
比率（Ｌ2 ／Ｌ1 ）分だけ大きくなっている。

【００２９】即ち、該支持部３１，３２の支持板３３，
３４，３６，３７は同一材質の鋼板等により、図４に例
示した左，右の上部フランジ１４，１４、プレート１１
に一体化され平板状に形成されているものの、支持部３
１の支持板３３，３４は支持部３２の支持板３６，３７
よりも厚く、該支持板３３，３４，３６，３７の板厚Ｔ
3 ，Ｔ4 ，Ｔ6 ，Ｔ7 は、

【００３０】

【数３】 Ｔ3 ＞Ｔ6 ，Ｔ4 ＞Ｔ7 Ｔ3 ≦Ｔ4 ，Ｔ6 ≦Ｔ7 なる関係を満たすように設定されている。

【００３１】本実施例による油圧ショベルは上述の如き
構成を有するもので、その基本的作動については従来技
術によるものと格別差異はない。

【００３２】然るに、本実施例では、カウンタウエイト
６を下側から支持すべく、主フレーム８の後部側に左，
右に離間して設けた左，右の支持部３１，３２のうち、
支持部３１の支持板３３，３４を支持部３２の支持板３
６，３７よりも厚く形成し、支持部３１の曲げ剛性Ｚ1
を支持部３２の曲げ剛性Ｚ2 に比較して前記数２の式に
基づき離間寸法Ｌ1 ，Ｌ2 の比率（Ｌ2 ／Ｌ1 ）分だけ
大きく設定したから、下記のような作用効果を得ること
ができる。

【００３３】即ち、左，右の支持部３１，３２に作用す
る荷重Ｗ1 ，Ｗ2 は、カウンタウエイト６の重量Ｗとす
ると、

【００３４】

【数４】 Ｗ1 ＝Ｗ×Ｌ2 ／Ｌ Ｗ2 ＝Ｗ×Ｌ1 ／Ｌ となり、支持部３１，３２が曲げ変形するときの変位Ｙ
1 ，Ｙ2 は、支持部３１，３２の曲げ剛性Ｚ1 ，Ｚ2 に
基づいて、

【００３５】

【数５】 Ｙ1 ＝Ｗ1 ／Ｚ1 ＝Ｗ×Ｌ2 ／Ｌ×Ｚ1 Ｙ2 ＝Ｗ2 ／Ｚ2 ＝Ｗ×Ｌ1 ／Ｌ×Ｚ2 となって、前記数２の式によりＬ1 ／Ｚ2 ＝Ｌ2 ／Ｚ1
であるから、支持部３１，３２の変位Ｙ1 ，Ｙ2 を、Ｙ
1 ＝Ｙ2 として導くことができる。

【００３６】かくして、本実施例によれば、主フレーム
８の後部側に左，右に離間して設けた左，右の支持部３
１，３２のうち、カウンタウエイト６の重心Ｇに近い方
の支持部３１を他方の支持部３２よりも曲げ剛性が大き
くなるように、支持部３１の曲げ剛性Ｚ1 を支持部３２
の曲げ剛性Ｚ2 に比較して前記数２の式に基づき離間寸
法Ｌ1 ，Ｌ2 の比率（Ｌ2 ／Ｌ1 ）分だけ大きく設定し
たから、支持部３１，３２が曲げ変形するときの変位Ｙ
1 ，Ｙ2 を等しくすることができ、従来技術で述べたよ
うに、油圧ショベルの掘削作業時または走行時等に外部
からの衝撃や振動でカウンタウエイト６が振動し始めた
としても、左，右の支持部３１，３２が異なる曲げ変形
量（振幅差）をもって振動するのを効果的に防止でき
る。

【００３７】従って、本実施例では、油圧ショベルの掘
削作業時または走行時等に外部からの衝撃や振動でカウ
ンタウエイト６が振動し始めたとしても、支持部３１，
３２が曲げ変形するときの変位Ｙ1 ，Ｙ2 （振幅）を等
しくでき、カウンタウエイト６が左右方向にローリング
したりするのを確実に防止できる。そして、このときの
振動を単純な上下方向の振動のみに効果的に低減できる
と共に、油圧ショベル全体の振動を早期に減衰させるこ
とができ、操縦安定性や居住性等を確実に向上できる
等、種々の効果を奏する。

【００３８】次に、図２は本発明の第２の実施例を示
し、本実施例の特徴は、カウンタウエイト６を下側から
支持すべく、主フレーム８の後部側に左，右に離間して
設けた左，右の支持部４１，４２をそれぞれ異なる材質
の鋼板等によって形成し、該支持部４１，４２の曲げ剛
性Ｚ1 ，Ｚ2 を前記数２の式を満たすように設定したこ
とにある。

【００３９】ここで、該支持部４１，４２は従来技術で
述べた各支持部１６とほぼ同様に構成され、図２中の左
側に位置するカウンタウエイト６の重心Ｇに近い方の支
持部４１は上，下の支持板４３，４４および各取付筒４
５からなり、右側に位置する他方の支持部４２は上，下
の支持板４６，４７および各取付筒４８から構成されて
いる。そして、該支持部４１，４２の支持板４３，４
４，４６，４７は従来技術で述べた各支持部１６の支持
板１７，１８と同様の板厚Ｔ1 ，Ｔ2 をもって形成され
ているものの、該支持部４１の支持板４３，４４と支持
部４２の支持板４６，４７とは縦弾性係数Ｅ1 ，Ｅ2 が
それぞれ異なる鋼板等によって構成されている。

【００４０】また、該支持部４１，４２は断面２次モー
メントがＩ1 ，Ｉ2 となり、該支持部４１，４２の曲げ
剛性Ｚ1 ，Ｚ2 はそれぞれの縦弾性係数Ｅ1 ，Ｅ2 に基
づいて、

【００４１】

【数６】 Ｚ1 ＝Ｉ1 ×Ｅ1 Ｚ2 ＝Ｉ2 ×Ｅ2 なる関係に設定され、前記数２の式を満たすようになっ
ている。

【００４２】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得るこ
とができるが、特に本実施例では、支持部４１，４２の
支持板４３，４６を板厚Ｔ1 とし、支持板４４，４７を
板厚Ｔ2 とすることにより、支持部４１，４２の各取付
筒４５，４８を共通部品として使用でき、部品の管理等
を簡略化することができる。

【００４３】なお、前記第１の実施例では、カウンタウ
エイト６の支持部３１，３２を構成する支持板３３，３
４，３６，３７の板厚Ｔ3 ，Ｔ4 ，Ｔ6 ，Ｔ7 を前記数
３の式を満たすように設定することにより、支持部３１
の曲げ剛性Ｚ1 を支持部３２の曲げ剛性Ｚ2 に比較して
離間寸法Ｌ1 ，Ｌ2 の比率（Ｌ2 ／Ｌ1 ）分だけ大きく
するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、例え
ば各取付筒３５，３８の肉厚等を変えて支持部３１，３
２の曲げ剛性Ｚ1 ，Ｚ2 を調整するようにしてもよい。

【００４４】また、前記各実施例では、支持部３１，３
２（４１，４２）の曲げ剛性Ｚ1 ，Ｚ2 を前記数２の式
を満たすように設定するものとして述べたが、本発明は
これに限るものではなく、例えば前記数２の式を近似式
として満たすようにそれぞれの曲げ剛性Ｚ1 ，Ｚ2 を設
定すればよく、前記第２の実施例で述べた支持部４１，
４２は断面２次モーメントＩ1 ，Ｉ2 が等しくなるよう
に形成してもよい。

【００４５】さらに、前記実施例では、作業機として油
圧ショベルを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発
明はこれに限らず、例えば本体フレームの後部側にカウ
ンタウエイトを偏心させて設けるようにした油圧クレー
ン等の種々の作業機にも適用できる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、作業
機本体の本体フレームには主フレームの後部側に左，右
に離間して、カウンタウエイトを下側から支持する左，
右の支持部を設け、該各支持部のうち前記カウンタウエ
イトの重心に近い方の支持部を、他方の支持部よりも曲
げ剛性が高くなるように形成したから、走行時や作業時
の振動が本体フレームを介してカウンタウエイトに伝わ
った場合でも、カウンタウエイトからの荷重分担が大き
くなっている重心に近い方の支持部が、他方の支持部よ
りも大きく振動するように曲げ変形するのを防止でき、
ローリング等の振動を抑えて単純な上下方向の振動のみ
に効果的に低減できると共に、作業機全体の振動を早期
に減衰させることができ、操縦安定性や居住性等を確実
に向上できる。

【００４７】また、各支持部の曲げ剛性をカウンタウエ
イトの重心に対するそれぞれの離間寸法に基づき設定す
れば、左，右の支持部が異なる振幅をもって振動するの
を効果的に抑えることができ、カウンタウエイトの振動
を確実に低減できる上に、作業機全体の振動を効果的に
低減することが可能となり、運転室の居住性、作業安定
性および走行安定性等を大幅に向上できる等、種々の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による油圧ショベルのカ
ウンタウエイトおよび各支持部等を示す部分断面図であ
る。

【図２】第２の実施例を示す図１と同様の部分断面図で
ある。

【図３】従来技術による油圧ショベルを示す斜視図であ
る。

【図４】油圧ショベルの旋回フレームおよびカウンタウ
エイトの分解斜視図である。

【図５】図３に示すカウンタウエイトおよび各支持部等
の部分断面図である。

【符号の説明】

２ 上部旋回体（作業機本体） ３ 旋回フレーム（本体フレーム） ４ 運転室 ５ 機械室 ６ カウンタウエイト ７ 作業装置 ８ 主フレーム １０ サイドフレーム ３１，３２，４１，４２ 支持部 ３３，３４，３６，３７，４３，４４，４６，４７ 支
持板 ３５，３８，４５，４８ 取付筒 Ｇ 重心 Ｌ1 ，Ｌ2 離間寸法 Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 ，Ｔ5 ，Ｔ6 ，Ｔ7 板厚 Ｗ 重量 Ｚ1 ，Ｚ2 曲げ剛性

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主フレームおよび左，右のサイドフレー
   ムからなる本体フレーム上に運転室、機械室を搭載した
   作業機本体と、該作業機本体の前部側に位置して前記本
   体フレームの主フレームに取付けられた作業装置とから
   なり、該作業装置とバランスさせるため、前記作業機本
   体の本体フレームには主フレームの後部側にカウンタウ
   エイトを偏心させて設けてなる作業機において、前記作
   業機本体の本体フレームには主フレームの後部側に左，
   右に離間して位置し、前記カウンタウエイトを下側から
   支持する左，右の支持部を設け、該各支持部のうち前記
   カウンタウエイトの重心に近い方の支持部は、他方の支
   持部よりも曲げ剛性が高くなるように形成したことを特
   徴とする作業機。
2. 【請求項２】 前記各支持部は、前記カウンタウエイト
   の重心に対する離間寸法に基づきそれぞれの曲げ剛性を
   設定してなる請求項１に記載の作業機。