JP3662855B2

JP3662855B2 - 油圧ショベルのブレード構造

Info

Publication number: JP3662855B2
Application number: JP2001059108A
Authority: JP
Inventors: 康二高嶋
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: JP2002256585A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧ショベルのブレードの支持構造体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から油圧ショベルには整地作業を行うためのブレード（排土板、以下ブレードという）が設けられている。ブレードの支持構造や使用例については、例えば公開特許公報（特開平８−２４６４９４）、公開特許公報（特開平１０−２１９７２３）等に開示されている。
【０００３】
ブレード装置は整地作業に使用する他に、重掘削作業をする場合等においては、大きなモーメントが油圧ショベル本体に作用する。例えば、アームを抱きこみながら斜め下方を掘削する場合は前方に回転する大きなモーメントが作用する。この場合においては転倒防止の支持装置としても使用されている。図３は大きなモーメントＭ（図示の矢印）が作用する場合にも使用される従来のブレード装置を示す。図３（Ａ）は側面図、図３（Ｂ）は平面図を示す。図３において、油圧ショベル５０本体の端部にブラケット５１が固設され、ブラケット５１にアーム５３，５３がピン連結されている。アーム５３の他端側にはブレード５４が固設されている。また、ブレード５４の中央部に油圧シリンダ５５の一端（ロッド側端）がピン連結され、油圧シリンダ５５の他端（シリンダ側端）がブラケット５１に連結されている。なお、ブレード５４の両端にはアウトリガ５６，５６が回動自在に設けられている。
【０００４】
また、図４はブームを下降させて深堀作業をする場合を示す。なお、簡単のため図４の参照番号は図３の参照番号と一致させてある。この図４においては、ブレード５４の下側に路面保護部材６１を敷いて油圧ショベル５０の前側を持ち上げて、後ろ側に傾けることによりブーム６２又はブームシリンダ６３との干渉を防止する。これによって、深堀作業が容易になる。
この他に、油圧ショベル５０（又は下部走行体）の点検整備や清掃を行う場合においても油圧ショベル５０を持ち上げて（いわゆるジャッキアップして）これらの作業を容易にしたい場合もある。
【０００５】
以上に説明したようにブレードは整地作業以外の他の作業に使用されるためブレード及びその支持構造体に種々の力、モーメントが作用する。図２は従来装置のブレード５４（又はアーム５３）に作用する力についての説明した図である。ブレード５４には圧縮力（Ｐ）、ブレードの上下回転方向、即ちアーム軸の前後方向回転に作用する曲げモーメント（Ｍ１）、ブレードの左右回転方向、即ちアーム軸の左右方向回転に作用する曲げモーメント（Ｍ２）並びにブレード全体を捻る方向に作用する捻りモーメント（Ｔ）が作用する。圧縮力Ｐは、整地作業の際に大きな力が働く。曲げモーメントＭ１は、ブレードを転倒支持点として用いた場合に生じ，特に重掘削作業においてブレードが威力を発揮し、ブレードは大きな曲げモーメントＭ１を受ける。捻りモーメントＴは、整地作業において地面の土質が一様でない場合、例えば土の中に石が混在し、圧縮力Ｐが一様に作用しない場合や平坦でない地面又は傾斜地でブレードに作用する反力が異なる場合に捻りモーメントＴが生ずる。
【０００６】
従来のブレード装置においては、図２に示すように、ブレード５４に固設された左右の２本のアーム５３，５３によって上記の圧縮力Ｐ及びモーメントＭ１、Ｍ２、Ｔが支持され、油圧ショベルの取り付け部（例えば上記のブラケット５１）に伝達されていた。ところで、アーム５３，５３は整地作業の際に生じる圧縮力Ｐに対してもアウトリガやジャッキアップの際に生じる曲げモーメントＭ１、捻りモーメントＴに対しても十分な剛性が得られるように設計、製造されなければならない。しかし、従来のブレード支持構造では十分にこれらに対して考慮が払われていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特に、ジャッキアップやアウトリガとして使用する際にはアーム軸の前後方向回転に作用する曲げモーメント（Ｍ１）や捻りモーメントＴに対する剛性を大きくする必要がある。これを従来の２本のアーム構造で満たすようにすると、外形寸法の大きいアームや強度の高い材料が必要となる。また、上記の用途に利用する場合に、油圧ショベル本体の重量が重くなるとアーム５３は更に曲げモーメントや捻りモーメントに対する大きな剛性が要求される。この場合にも外形寸法の大きいアームや強度の高い材料を使用する必要が生じる。このために、外形寸法を大きくするとブレードの動作範囲が制限され、作業範囲が狭くなるという問題が生じる。また、剛性の高い材料を使用するとコストが高価になるだけでなく、入手も困難になる。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、作用する力やモーメントに対して十分な強度（剛性）が得られ、しかも広い作業範囲が得られるようにしたブレード構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を採用している。即ち、
請求項１記載の発明は、油圧ショベルのブレードを３本のアームで支持したブレード支持構造において、前記各アームの一端をブレードに固設すると共に、前記アームの内で両端のアームは他端側に設けたピン連結部が突出した状態となるように連結固定部材を懸架、固設すると共に、前記中央に設けたアームの他端を該連結固定部材に固設し、前記中央に設けたアームは中空丸形鋼材で構成し、前記両端に設けたアームは中空角形鋼材で構成したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態を示す図である。以下図１に基づいて説明する。本実施形態のブレード１１には左右にアーム１２，１３を固設すると共に中央に第３のアーム１４を固設して、これら全てのアーム１２〜１４の他端を連結固定部材１５に固設している。また、アーム１２，１３にはブラケット１２ａを設けて、ブレード１１とアーム１２、１３との固定接続を強化している。なお、ブラケット１２ｂは油圧シリンダを連結するためのものである。また、左右アーム１２，１３の他端に設けられた連結部１６、１７は連結固定部材１５を貫通して突出した状態で連結固定部材１５に固設されている。連結部１６，１７にはそれぞれピン穴１６ａ、１７ａが設けられており、これによって油圧ショベル１０と上下方向回動自在に連結される。
【００１２】
なお、左右アーム１２，１３と中央アームは同一の構造体で構成する必要はなく、機能に応じて構造体を異ならせてもよい。これにより、強度（剛性）が単に増加するだけでなく、整地作業の場合や他の作業に利用する場合においても十分な強度（剛性）が得られるように容易に構成できる。例えば、左右のアーム１２、１３は捻りモーメントＴに対して抵抗力の高い構造体とし、中央アーム１４は曲げモーメントＭ１に対して抵抗力の高い構造体となるように構成する。即ち、ブレード１１に作用する捻りモーメントＴは主として左右のアーム１２、１３が受け持ち、曲げモーメントＭ１は主として中央アーム１４が受け持つように構成している。この実施形態の支持構造においては、連結固定部材１５によってそれぞれのアーム１２〜１４を固設しているので、全体に曲げモーメントＭ１や捻りモーメントＴが作用し、一部のアームが曲げモーメントに強ければ、他の残りのアームに作用する曲げモーメントは小さくなる。また、捻りモーメントについても同様である。従って、全体の強度のバランスをうまく取ることによって、全体をコンパクトな形状に且つ軽量化することができる。
【００１３】
なお、本実施形態におけるアーム１２、１３はいわゆる捻り剛性を高め、且つ軽量化し、製造費のコスト安とするために市場入手性のよい中空の鋼材、例えば中空角形鋼材を使用している。また、アーム１４は中空丸形鋼材を使用している。これによって軽量化と必要な強度の維持を図っている。
【００１４】
本実施形態は以上のように構成したので、以下のように機能する。即ち、通常の整地作業においては大きな圧縮力（Ｐ）と曲げモーメント（Ｍ１、Ｍ２）が作用するが、曲げモーメントＭ１，Ｍ２は何れも小さい。圧縮力Ｐは３本のアーム１２〜１４に略均等に作用する。従って、整地作業に対しては十分な強度が確保できる。また、アウトリガとして使用するときやジャッキアップのために使用する場合においては大きな曲げモーメントＭ１が作用すると共に捻りトルクＴが作用する可能性がある。曲げモーメントＭ１に対しては中央アーム１４を設けているのでアーム１２，１３に作用するモーメントは緩和され、サイズを大きくしたり、特別な材料を使用しなくても十分な強度を得ることができる。また、捻りトルクＴに対しては連結固定部材１５に３本のアームを固設して、しかも左右のアーム１２，１３は捻りに対して十分な強度の構造としたので大きな捻りトルクＴが作用した場合でも特別な材料を使用しなくても十分な強度を得ることができる。また、本実施形態では左右のアーム１２，１３に設けられた油圧ショベルの連結部をそのまま使用しているので、従来装置に一部（連結固定部材１５と中央アーム１４）を設けることにより実現できるので、従来装置にも容易に適用できるという効果もある。
【００１５】
なお、本発明の範囲は上記実施形態に記載した技術的事項に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明の範囲に含まれる。例えば、支持アームは中空の棒材に限られるものではなく、中実の材料を使用してもよい。また、油圧ショベルとの連結部は連結固定部材に直接固設してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は３本のアームでブレードを支持するようにしたので、従来装置のブレード支持構造に比べて、曲げモーメントに強い、しかもコンパクトな支持構造の実現が可能になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のブレード支持構造を示す。
【図２】従来のブレード支持構造並びに作用する力、モーメントを示す。
【図３】従来のブレード装置をアウトリガとして利用する例を示す。
【図４】従来のブレード装置をアウトリガとして利用する別の例を示す。
【符号の説明】
１１ブレード
１２左アーム
１３右アーム
１４中央アーム
１５連結固定部材

Claims

油圧ショベルのブレードを３本のアームで支持したブレード支持構造において、前記各アームの一端をブレードに固設すると共に、前記アームの内で両端のアームは他端側に設けたピン連結部が突出した状態となるように連結固定部材を懸架、固設すると共に、前記中央に設けたアームの他端を該連結固定部材に固設し、前記中央に設けたアームは中空丸形鋼材で構成し、両端に設けたアームは中空角形鋼材で構成したことを特徴とする油圧ショベルのブレード構造。