JP4247239B2 - 掘削作業機 - Google Patents

Description

本発明は、パワーショベル等に代表される掘削作業機において、作業時のバランスを保つために車体後部に備えられるカウンターウェイトの構造技術に関する。

土砂の掘削作業・積み込み作業ができる掘削作業機として、パワーショベルはよく知られている。一般に、パワーショベルはディーゼルエンジンで駆動される油圧ポンプで油圧を発生させ、走行・作業の全ての動作を行なう。また、走行装置はクローラー式走行装置が多く用いられている。パワーショベルの基本構造は、自走できる下部走行体と、その上で３６０度回転できる上部旋回体がベースである。上部旋回体を進行方向に向けたとき、上部旋回体の前方に操縦席と作業装置が配置され、後方にエンジンなどの動力源が配置される。

作業時のバランスを良くするため、パワーショベルは上部旋回体の後部にカウンターウェイトと呼ばれるおもりを配置している（例えば、特許文献１）。従来、カウンターウェイトは脱着可能な構造として必要に応じて付け外しが可能な構成とした技術も公知であり、また、車体フレームと一体化したカウンターウェイト等も用いられていた。
特許第３７３２４８０号公報

パワーショベルに上部旋回体の車体フレーム後端部又は車体フレームの後方外側にカウンターウェイトを配置した場合、後端半径が大きくなり上部旋回体が許容はみ出し以内に収まらないこともある。また、カウンターウェイトを車体フレームと一体化した場合、上位機種（例えば、上部旋回体は同一だが作業機全長が大）との互換性がないため機種に応じた車体フレームが必要とされ部品数が多くなる。
そこで、解決しようとする課題は、旋回時に後端半径に影響を与えることなく、上位機種との互換性を有するパワーショベルのカウンターウェイトを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、上部旋回体（１０）の下部に、前端から後端まで車体フレーム（１１）を延設し、該車体フレーム（１１）は凹状に形成し、該車体フレーム（１１）の後部及びその両側には、厚みを大きくして上方に高く立ち上げることによりカウンターウェイトを構成し、該車体フレーム（１１）の前部には作業機（２０）を取り付けるための支持部を形成し、該車体フレーム（１１）の後部上にエンジン（１４）を載置すべく構成した掘削作業機において、該エンジン（１４）と該車体フレーム（１１）の後部との間には、該防振部材を介して車体フレーム（１１）上に載置したエンジン（１４）の、防振部材の高さと略同じ隙間を、該エンジン（１４）の下面と車体フレーム（１１）の上面との間に形成し、また、該エンジン（１４）の後面と車体フレーム（１１）の後部内面との間にも隙間を形成し、該両隙間に追加ウェイト（１２）を配置したものである。

請求項２においては、前記追加ウェイト（１２）を、水平部（１２ａ）と垂直部（１２ｂ）により側面視Ｌ字状に構成し、該水平部（１２ａ）の中央にエンジン（１４）の下部に設けられたオイルパン（１９）を挿入できる開口部（１５）を設けたものである。

請求項３においては、前記追加ウェイト（１２）を、水平部（１２ａ）と垂直部（１２ｂ）により側面視Ｌ字状に構成し、該水平部（１２ａ）の前両側に、該車体フレーム（１１）上に突設して設けるエンジン（１４）の前部マウント部（１１ａ・１１ａ）を避ける為の切欠（１２ｃ・１２ｃ）を設けたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、上部旋回体（１０）の下部に、前端から後端まで車体フレーム（１１）を延設し、該車体フレーム（１１）は凹状に形成し、該車体フレーム（１１）の後部及びその両側には、厚みを大きくして上方に高く立ち上げることによりカウンターウェイトを構成し、該車体フレーム（１１）の前部には作業機（２０）を取り付けるための支持部を形成し、該車体フレーム（１１）の後部上にエンジン（１４）を載置すべく構成した掘削作業機において、該エンジン（１４）と該車体フレーム（１１）の後部との間には、該防振部材を介して車体フレーム（１１）上に載置したエンジン（１４）の、防振部材の高さと略同じ隙間を、該エンジン（１４）の下面と車体フレーム（１１）の上面との間に形成し、また、該エンジン（１４）の後面と車体フレーム（１１）の後部内面との間にも隙間を形成し、該両隙間に追加ウェイト（１２）を配置したことで、旋回時に車体フレーム後端より大きい後端半径となることを防止できる。
さらに、追加ウェイトを増加する必要があった場合、車体フレームはそのままとしウェイトを付加することで対応でき汎用性を向上している。

請求項２においては、前記追加ウェイト（１２）を、水平部（１２ａ）と垂直部（１２ｂ）により側面視Ｌ字状に構成し、該水平部（１２ａ）の中央にエンジン（１４）の下部に設けられたオイルパン（１９）を挿入できる開口部（１５）を設けたので、請求項１の効果に加え、追加ウェイトのエンジンのオイルパンに相当する部分に開口部を設けたことで外部よりエンジン潤滑油の交換が可能である。
つまり、エンジンのメンテナンス性を向上している。また、エンジンを追加ウェイトに載置する際に、開口部にオイルパンを嵌め込み載置できるのでエンジンの高さを低く抑えることができる。

請求項３においては、前記追加ウェイト（１２）を、水平部（１２ａ）と垂直部（１２ｂ）により側面視Ｌ字状に構成し、該水平部（１２ａ）の前両側に、該車体フレーム（１１）上に突設して設けるエンジン（１４）の前部マウント部（１１ａ・１１ａ）を避ける為の切欠（１２ｃ・１２ｃ）を設けたので、請求項１の効果に加え、エンジンと追加ウェイトが接触しないように構成したことで、エンジンを作動させても追加ウェイトにエンジンの熱や振動が伝わらない。つまり、エンジン周囲機器の安全性を向上している。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例に係るパワーショベルの全体的な構成を示した斜視図、図２は車体フレームに追加ウェイトを載置した状態を示した斜視図、図３は追加ウェイトを示した斜視図である。図４は車体フレームに追加ウェイト及びエンジンを載置した状態を示した斜視図、図５は上部旋回体の底部を示した斜視図である。

図１に示すように、掘削作業機としてよく知られたパワーショベル５０を本発明の実施例とする。パワーショベル５０は掘削機械として土砂や岩を掘削するための掘削作業機である。このパワーショベル５０は最も多用されている油圧式ショベルの掘削機械であり、土砂の掘削作業を主目的に、積み込み作業を行なうことができる。

図１に示すように、パワーショベル５０は、大まかにはクローラー式走行装置４０、該クローラー式走行装置４０の上部中央に左右旋回可能に支持される上部旋回体１０、該上部旋回体１０の前部左右中央に装着される作業機２０より構成されている。クローラー式走行装置４０は、前後一側にブレード４１を上下回動自在に配設している。このブレード４１は、掘削作業に伴う整地作業を行なう際に使用される。なお、クローラー式走行装置４０は、可変ゲージのクローラーを用いることも可能であり、作業時にクローラーの間隔を広げることで安定性を確保できる。上部旋回体１０の下部において、左右全幅のまま前端から後端に車体フレームが延設されて、後部にカウンターウェイトが一体的に構成されている。該車体フレーム１１の後上部にはエンジン１４（図４）が搭載され、該エンジン１４の後部は図示しないボンネット及び車体フレーム１１により被覆され、両側部はカバー３２・３２により覆われている。該カバー３２・３２の間であってエンジンの上方には運転席３３が配置されている。また、運転操作部３５は、運転席３３の近傍には操作レバーやロックレバーなどが配置され、運転席３３前方のステップ３４上には走行レバー６０やペダル６１など（図２参照）が配置されることで構成されている。また、運転操作部３５の上方にはキャノピー３６又は周囲にはキャビンが配設される。作業機２０は、大きくはブーム、アーム及びバケットより構成される。これらの各部材をシリンダーの伸縮駆動により回動可能として、掘削作業や積み込み作業等を行なう。

図２は、上部旋回体１０の内部構成を分かり易くするために、キャノピー３６、カバー３２及び運転席３３を支持する支持台を取り除いた上部旋回体１０を示している。前方には機器フレーム１３が、後方には追加ウェイト１２が車体フレーム１１上に載置されている。車体フレーム１１は凹状に鋳造等により形成され、後部及びその両側は厚みを大きくして上方に高く立ち上げることでカウンターウェイトとし、前部には作業機（ブームブラケット）を取り付けるための支持部を形成している。車体フレーム１１の内部中央にはスイベルジョイント等を挿入するための開口部が設けられ、その前部に機器フレーム１３等を取り付けるための支持突起が上方に突設されている。開口部の後部にはエンジン１４や油圧ポンプや作動油タンク等を取り付けるための突起（マウント）が上方に突設されている。前記機器フレーム１３と車体フレーム１１の間の内部には、作業機２０の駆動を切り換えるコントロールバルブやリリーフバルブ等の油圧機器（図示せず）を収納し、上部に該油圧機器を操作する走行レバー６０やペダル６１が配置されている。カウンターウェイトは、掘削作業機の掘削作業時にバランスを良くするための「おもり」である。パワーショベル５０は前方に作業機２０を備えているため（図１参照）、カウンターウェイトを後方に配置することで重心の前方への偏りを防いでいるのである。そして、同じ車体フレーム１１を用いて大きな作業機を取り付ける場合、具体的には、アームまたはブームを長くした作業機を取り付ける場合には、追加ウェイト１２が装着される。従来では、追加ウェイトは車体フレーム１１の後面または下面に取り付けられていた。車体フレームの後面に追加ウェイトを取り付けると旋回半径が大きくなり、下面に取り付けると最低地上高が高くなるという不具合があった。そこで、本発明では車体フレーム１１の後内部に追加ウェイト１２を取り付けるようにしている。

図３に示すように、追加ウェイト１２は水平部１２ａと垂直部１２ｂより側面視略Ｌ字状に構成し、左右方向の幅は車体フレーム１１内に収納できる幅としている。水平部１２ａは中央部に上下方向に貫通する開口部１５が形成されている。この開口部１５はエンジン１４下部に配置されるオイルパン１９（図５参照）やオイルフィルターを避けるためのものであり、このオイルパン１９やオイルフィルターの周囲を囲う大きさとしている。また、水平部１２ａの前端両側には切欠１２ｃ・１２ｃが形成されて、車体フレーム１１の内部より上方に突設した前部マウント部１１ａ・１１ａを避けて配置（図２参照）できるようにしている。この切欠１２ｃ・１２ｃを設けることで、更に前方の隙間に追加ウェイト１２を延出して重量を大きくすることができるのである。さらに、水平部１２ａの後部両側に凹部１２ｄを形成し、該凹部１２ｄの両側にエンジン１４の後部マウント部１１ｃ・１１ｃを避けて配置（図２参照）するようにしている。垂直部１２ｂはエンジン１４後面と車体フレーム１１後部内面との間の隙間に配置される。また、本実施例の追加ウェイト１２は一体成形による鋳造部品としている。この一体成形による鋳造は複雑な形状を形成可能である。さらに、この追加ウェイト１２の材質は本実施例では特に限定しないが、一般に高比重合金とされ密度の大きい金属が使用される。

図４は、図２で示した車体フレーム１１に対し、エンジン１４、バッテリー６３及びラジエータ６４を配置した状態を示している。図４に示すように、追加ウェイト１２は、エンジン１４と車体フレーム１１との間の隙間に配置される。前記エンジン１４は防振部材等を介して車体フレーム１１上に載置しており、この防振部材の高さと略同じ隙間がエンジン１４と車体フレーム１１の間に形成され、この隙間より若干短くなるように水平部１２ａの上下厚さが決定されている。このように、車体フレーム１１の後部とエンジン１４の間に追加ウェイト１２を配置した状態で、エンジン１４を作動させても、その振動等によってエンジン１４と追加ウェイト１２は接触しないように所定の隙間が形成されている。こうして、車体フレーム１１の後部とエンジン１４の間の空間を有効に利用することが可能となり、エンジン１４作動時の放熱性も確保しているのである。さらに、車体フレーム１１内部に装着した状態で、垂直部１２ｂの上端の高さを車体フレーム１１の後部高さと略同じ高さとしている。詳細には、後方よりエンジン１４のメンテナンスが行なえるように車体フレームの後部には後面視略Ｕ字状の凹部１１ｂが形成され、該凹部１１ｂはボンネットにより覆う構成としている。この凹部１１ｂの下端の高さと、垂直部１２ｂの上端の高さを略一致させているのである。

このように車体フレーム１１の後部内において、エンジン１４や作動油タンクやラジエータ等の機器類が占める空間以外を追加ウェイト１２の配置スペースとして、作業機を大きくした場合に有効利用できるようにしている。よって、追加ウェイト１２をエンジン１４と車体フレーム１１との隙間に配置することで、上部旋回体１０の後方の「はみ出し」を最小限な構成を可能としている。つまり、上部旋回体１０の後方において、機器類が占める空間以外で重みを加えることで、上部旋回体１０後端に追加ウェイト１２を配置する必要がないのである。

例えば、カウンターウェイトを車体フレームに一体化したパワーショベルの構成が存在する。しかし、パワーショベルはエンジン出力や車体フレームが同一であっても、標準より長いブームやアームを備えた作業機（一般にロングフロント又はハイリフトフロントと呼ぶ）を備える場合もある。ロングフロントは作業半径を広げるため或いはより深い位置を掘削するために採用され、ハイリフトフロントは通常より高い位置まで届かせるために採用される。このような車体フレーム又はエンジン出力が同一でも作業機が長い機種の場合、標準機より重い追加ウェイトを配置する必要がある。従来、追加ウェイトを一体化した車体フレームは、ロングフロント又はハイリフトフロントと共用化ができなかった。本実施例では、車体フレーム１１は標準機、ロングフロント又はハイリフトフロントで共有化でき、追加ウェイト１２の重さを変更するのみで機種展開が可能である。例えば、ロングフロント又はハイリフトフロントの追加ウェイトは、標準機のカウンターウェイトに別パーツとしてウェイトを付加していくことも可能である。

図５は、図４で示した車体フレーム１１を底部が分かるように示した斜視図である。車体フレーム１１は開口部１８を有しており、追加ウェイト１２が外部より確認できる。さらに、追加ウェイト１２は開口部１５を有しており、エンジン１４のオイルパン１９が確認できる。オイルパン１９は、エンジン１４のクランクケース（図示なし）の下部に取り付けられ、クランクケースを覆っている部分である。オイルパン１９は、各種の給油方式で機関内に供給され機関の潤滑などをおこなうためのエンジンオイルが貯蔵されている。そのため、メンテナンス作業としてこのオイルパン１９よりエンジンオイルを交換する必要がある。本実施例では、追加ウェイト１２をエンジン１４と車体フレーム１１との隙間に配置する構成としたが、開口部１５を設けオイルパン１９を外部より確認できる構成としている。このようにして、メンテナンス作業時は、エンジン１４又は追加ウェイト１２を取外すことなど必要とせず、容易にエンジンオイルの交換が可能である。また、エンジン１４を追加ウェイト１２に載置する際に、開口部１５にオイルパン１９を嵌め込み載置できるのでエンジン１４の高さを低く抑えることができる。エンジン１４上部に運転席３３を載置するパワーショベル５０においては、このように運転席３３の高さを低く抑えることができ、運転席３３の安定性を確保できる。

本実施例は、パワーショベル５０において追加ウェイト１２をエンジン１４と車体フレーム１１との隙間に配置する構成で、後方超小旋回型の構成を可能としロングフロント又はハイリフトフロントへの対応を可能とした。本発明はパワーショベル５０に限定されるものではなく、作業機を有する他の掘削作業機にも適用可能である。

本発明の実施例に係るパワーショベルの全体的な構成を示した斜視図。 車体フレームに追加ウェイトを載置した状態を示した斜視図。 追加ウェイトを示した斜視図。 車体フレームに追加ウェイト及びエンジンを載置した状態を示した斜視図。 上部旋回体の底部を示した斜視図。

符号の説明

１０ 上部旋回体
１１ 車体フレーム
１２ 追加ウェイト
１４ エンジン
５０ パワーショベル

Claims (3)

1. 上部旋回体（１０）の下部に、前端から後端まで車体フレーム（１１）を延設し、該車体フレーム（１１）は凹状に形成し、該車体フレーム（１１）の後部及びその両側には、厚みを大きくして上方に高く立ち上げることによりカウンターウェイトを構成し、該車体フレーム（１１）の前部には作業機（２０）を取り付けるための支持部を形成し、該車体フレーム（１１）の後部上にエンジン（１４）を載置すべく構成した掘削作業機において、該エンジン（１４）と該車体フレーム（１１）の後部との間には、防振部材を介して車体フレーム（１１）上に載置したエンジン（１４）の、防振部材の高さと略同じ隙間を、該エンジン（１４）の下面と車体フレーム（１１）の上面との間に形成し、また、該エンジン（１４）の後面と車体フレーム（１１）の後部内面との間にも隙間を形成し、該両隙間に追加ウェイト（１２）を配置したことを特徴とする掘削作業機。
2. 前記追加ウェイト（１２）を、水平部（１２ａ）と垂直部（１２ｂ）により側面視Ｌ字状に構成し、該水平部（１２ａ）の中央にエンジン（１４）の下部に設けられたオイルパン（１９）を挿入できる開口部（１５）を設けたことを特徴とする請求項１記載の掘削作業機。
3. 前記追加ウェイト（１２）を、水平部（１２ａ）と垂直部（１２ｂ）により側面視Ｌ字状に構成し、該水平部（１２ａ）の前両側に、該車体フレーム（１１）上に突設して設けるエンジン（１４）の前部マウント部（１１ａ・１１ａ）を避ける為の切欠（１２ｃ・１２ｃ）を設けたことを特徴とする請求項１記載の掘削作業機。