JP4355878B2 - クローラ式車両のトラックフレーム - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば油圧ショベル等のクローラ式車両のトラックフレームに関するものであり、特にこのトラックフレームを構成するセンターフレームのセンタードラムに設けた油圧配管引き出し用の透孔の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
クローラ式車両の代表的なものとして図4及び図5に示した油圧ショベルがある。図中において、1は下部走行体、2はこの下部走行体1上に旋回可能に設置した上部旋回体であって、上部旋回体2には、車両の操作を行うオペレータが搭乗する運転室3及び土砂の掘削等の作業を行うために、ブーム4a,アーム4b及びバケット4cからなるフロント作業機4が設けられている。以上のように構成される油圧ショベルにおいては、下部走行体1による車両の走行及びフロント作業機4の駆動は油圧により行われる。下部走行体1は、構造体としてのトラックフレーム5と、このトラックフレーム5の左右両側に設けた走行手段とから構成される。走行手段はスプロケット6とアイドラ7との間に巻回して設けた履帯8を有し、スプロケット6を回転駆動するために、1または複数の走行用油圧モータ9(図6参照)を備えている。油圧モータ9には、上部旋回体2側に設けた図示しない油圧ポンプからの圧油が供給される。
【0003】
図6に油圧モータ9における油圧配管10の引き回し構造を示す。ここで、左右の走行用油圧モータ9には圧油の供給経路と戻り油の還流経路とが必要であるために、各油圧モータ9の倍の数の油圧配管10が接続して設けられる。これら各油圧配管10はコントロールバルブを介して油圧ポンプまたは作動油に接続されるが、コントロールバルブは上部旋回体2に設けられている。上部旋回体2は下部走行体1に対して旋回することから、各油圧配管10はコントロールバルブに直結されるのではなく、上部旋回体2と下部走行体1との間を回転可能に接続するセンタージョイント11を介して上部旋回体2側に導かれる。
【0004】
ここで、下部走行体1の構成としては、図7に示したように、下部走行体1の構造体としてのトラックフレーム5は、センターフレーム12と左右のサイドフレーム13とから構成される。センターフレーム12は旋回輪(図示せず)を介して上部旋回体2が装着されるセンタードラム14と、このセンタードラム14から4方向に延在されて、サイドフレーム13に連結される連結部15とから構成されている。具体的には、4方向に張り出した2枚の鋼板をセンタードラム14の上下に固着するようにし、かつこの張り出した部分には上下の鋼板間に掛け渡すように側板を固着することにより構成される。また、サイドフレーム13には、その両端に履帯8が巻回されたスプロケット6及びアイドラ7が連結して設けられている。
【0005】
センタージョイント11はセンターフレーム12を構成するセンタードラム14の内部であって、上部旋回体2の旋回中心位置に配置されている。従って、センタージョイント11に接続した油圧配管10は、図8に示したように、センタードラム14に設けた透孔16を介して連結部15内に導かれ、さらにこの連結部15に設けた導出孔17から導出されて、センターフレーム12とサイドフレーム13との間に配置された保護カバー18を通ってスプロケット6に連結して設けた油圧モータ9に接続されている。ここで、油圧配管10を通すためにセンタードラム14に形成される透孔16は、図9に示したように、円形のものとする。また、図10に示したように左右の両端部が半円形状となった長孔形状の透孔16′とするようにしたものもある。
【0006】
油圧配管10は以上の経路を通って引き回されるが、センタードラム14から透孔16を通る部位は複数の油圧配管10はクランプ部材19によりクランプされてセンタードラム14の内面等に固定されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
油圧ショベルは、フロント作業機4を用いて土砂の掘削等の作業を行うが、この時にトラックフレーム5には極めて大きな荷重が作用する。特に、センターフレーム12におけるサイドフレーム13への接続部は、左右4箇所張り出した連結部15により連結されているから、この連結部15には捩り,圧縮,引っ張り等様々な方向の荷重が作用し、しかもこれらの荷重は油圧ショベルの作動中に常時繰り返し作用する。そして、連結部15に作用する荷重はセンタードラム14に伝達される。
【0008】
ここで、連結部15にはセンタードラム14が連結されており、このセンタードラム14には、走行用油圧モータ9が設けられている側に近い2箇所の連結部15の延在部には油圧配管10を通すための透孔16が穿設されており、油圧配管10は連結部15の内部に引き回される関係から、センタードラム14における連結部15により囲まれた領域内に透孔16が設けられる。従って、連結部15からセンタードラム14に伝達された荷重により、透孔16の穿設部に応力が生じ、この応力によって透孔16を変形させようとする。そして、この応力が高くなると、透孔16の周囲に亀裂等が発生する可能性もある。このために、センタードラム14の強度を高める必要があり、そのためにはこのセンタードラム14の厚みを大きくしなければならない。その結果、センタードラム14の重量が増大し、しかも高価格化する等といった問題点がある。
【0009】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、センタードラムに穿設した透孔に高い応力が生じるのを防止することにより、それを薄肉化させても十分な強度を持たせるようにすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、履帯が装着され、油圧モータで駆動される走行手段を装着した左右のサイドフレームと、上部旋回体を旋回可能に装着したセンタードラム及びこのセンタードラムから4方向に延在され、先端側で前記サイドフレームがそれぞれ前後2箇所で連結された連結部を備えたセンターフレームとからなり、前記センタードラムの内部であって前記上部旋回体の旋回中心位置にセンタージョイントを設け、前記油圧モータに接続した油圧配管は前記センタージョイントを介して前記上部旋回体に設けた油圧ポンプと接続する構成としたクローラ式車両のトラックフレームであって、前記センターフレームの前記各連結部は、それぞれ上下の端板と、これら両端板間に掛け渡された左右の側板とからなるボックス形状となし、前記各連結部は、前記センタードラム側では、前記上下の端板と前記左右の側板とが前記センタードラムの外周面に固着され、前記センタードラムには、4方向に延在させた前記各連結部の前記各サイドフレームに連結した部位のうち、前記油圧モータを設けた側に近い2箇所であって、それらの連結部により囲まれた内部領域の位置に透孔が穿設され、これらの透孔に前記油圧配管が挿通され、前記各透孔は、ボックス形状となった前記連結部に一対の対角線を設定し、またこの対角線の交点を含む水平線及び垂直線を設定したときに、前記対角線と交差する部位は曲率半径の大きい大円弧部となし、前記水平線及び前記垂直線と交差する部位は前記大円弧部より曲率半径が小さい小円弧部となし、前記小円弧部は前記透孔に挿通されている前記油圧配管の外径の曲率半径以上に形成される構成としたことをその特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の一形態について説明する。なお、本実施の形態において、前述した従来技術の構成と同一または均等な部材については、それと同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0013】
まず、図1に油圧ショベルにより土砂の掘削作業を行っている状態を示す。この図から明らかなように、フロント作業機4を矢印X方向に作動させて、バケット4cを地面に切り込ませる際には、その反力で下部走行体1を構成する履帯8の前方部分が地面から浮き上がろうとする。つまり、下部走行体1には矢印Yで示した方向に反力が作用することになる。トラックフレーム5を構成するセンターフレーム12は上部旋回体2が連結され、またサイドフレーム13は履帯8を支持しており、センターフレーム12と各サイドフレーム13とはそれぞれ2箇所の連結部15で連結されている。従って、前述したX方向の荷重とY方向の反力とにより連結部15には捩り方向,曲げ方向や圧縮方向等に極めて大きな荷重が作用する。以上の他にも、油圧ショベルの作動中には、下部走行体1と上部旋回体2との間には様々な方向の力が繰り返し頻繁に作用することになり、その都度センターフレーム12を構成する連結部15には大きな荷重の作用を受けることになる。
【0014】
センタフレーム12における連結部15の部分の縦断面を図2に示す。この図は図9と同じ位置の断面を示している。同図から明らかなように、連結部15は上下の端板12a,12aと、これら両端板12a,12a間に掛け渡して設けた側板12b,12bとからなるボックス形状となっている。センタードラム14は、その上下の両端部が端板12a,12aの表面と溶接手段で固着されており、また側板12b,12bの端面はセンタードラム14の外周面に突き当てられて、やはり溶接手段で固着されている。そして、センタードラム14には、油圧配管10を通すための透孔20が穿設されているが、油圧配管10は連結部15のボックス内を挿通するために、透孔20は連結部15の内部領域の位置に形成されている。
【0015】
前述したように、連結部15には捩りや圧縮方向等に変形させる方向に極めて大きな荷重が作用する。特に、図1において説明したように、土砂の掘削時等には、連結部15に対して捩り,曲げ及び圧縮方向に最大の荷重が作用する。連結部15とセンタードラム14とは溶接により実質的に一体物となるように固着されているので、連結部15に作用する荷重はセンタードラム14に伝達される。そして、センタードラム14には、ボックス形状になっている連結部15の内側に透孔20が位置しているから、大きな荷重が連結部15に作用すると、透孔20を変形させるように応力が生じる。
【0016】
ところで、連結部15はボックス形状となっているので、その強度は荷重の方向によって差異がある。つまり、水平方向の荷重FH ,垂直方向の荷重FV 及び斜め方向の荷重FD が作用したとして、水平方向の荷重FH は端板12aの方向に作用する力であり、また垂直方向の力FV は側板12bの方向に作用する力であるから、連結部15はこれらの方向に対する強度は極めて高い。しかしながら、連結部15においては、斜め方向からの荷重FD に対しては、水平方向の荷重FH や垂直方向の荷重FV に対してほどの高い強度を有していない。従って、この斜め方向の荷重FD はセンタードラム14に伝達されて、このセンタードラム14を捩る方向の荷重として作用することになる。
【0017】
以上のことから、透孔20の周囲に対する応力の高さも位置によっては変化する。そこで、図3に透孔20に作用する応力分布を示す。同図において、Hは水平方向の中心線、Vは垂直方向の中心線、Dは連結部15の対角線を示す。連結部15に様々な方向から同じ荷重を作用させたとして、その時に透孔20の周囲に生じる応力分布は、概略同図にSで示したようになる。つまり、対角線Dの方向が最大となり、水平線H方向及び垂直線V方向の応力は小さい。ただし、油圧ショベルの作動中には、連結部15には水平方向に大きな荷重が作用することはないので、実際には水平方向の応力は最小となる。
【0018】
そこで、前述した高応力を緩和するために、本発明においては、透孔20を非円形としている。而して、透孔20の曲率半径を大きくすればするほど、そして直線乃至直線に近い形状とすれば、それだけ応力を緩和される。換言すると、曲線形状を扁平化させようとする力に対する強度が高くなる。そこで、透孔20を非円形とし、その周囲のうち、高応力発生部の曲率半径を大きくし、その分低応力部では曲率半径を小さくする。これによって、透孔20の大きさを変えることなく、高応力の緩和が図られる。
【0019】
図3から明らかなように、高応力部は連結部15の対角線D方向、つまり斜め方向であり、低応力部は水平,垂直中心線H,V方向、つまり上下及び左右方向である。そこで、図2に示したように、透孔20のうち、少なくとも高応力部である対角線Dと交差する位置を中心として所定角度θ分の曲率半径が大きい大円弧部20aとなし、それ以外、つまり水平,垂直中心線H,Vを中心とした残りの角度分は曲率半径の小さい小円弧部20bとしている。具体的には、概略菱形に近い形状とする。ただし、この小円弧分20bの曲率半径は、透孔20内を通っている油圧配管10の外径の曲率半径以上とする。
【0020】
以上のように構成することによって、油圧配管10を通すために必然的に設けられ、しかも油圧配管10ができるだけ外部に露出しないようにして、その保護を図るためにボックス形状となった連結部15の内部に挿通するために、この連結部15の内部領域に形成される透孔20に高い応力が生じないようにすることによって、センタードラム14の強度が低下しないようにすることができる。その結果、センタードラム14の厚みを薄くしても、亀裂その他の損傷が発生するのを確実に防止できる。従って、センタードラム14の軽量化、低価格化が図られる。
【0021】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、センタードラムに形成した透孔に生じる高応力を緩和でき、もってセンタードラムの厚みを薄くしても、十分な強度を保持させることができるようになり、その軽量化及び低価格化が図られる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】油圧ショベルの掘削作業時の作動状態を示す説明図である。
【図2】本発明の実施の一形態を示すトラックフレームの要部断面図である。
【図3】センタードラムの透孔の周囲に作用する応力特性を示す説明図である。
【図4】クローラ式車両の一例としての油圧ショベルの外観図である。
【図5】図4の左側面図である。
【図6】センタージョイントと油圧モータとの間の配管の引き回し構造を示す外観図である。
【図7】トラックフレームの構成を示す分解斜視図である。
【図8】従来技術によるトラックフレームの要部破断平面図である。
【図9】図8のA−A断面図である。
【図10】従来技術による他の透孔の形状を形成したセンタードラムを示す図9と同じ位置の断面図である。
【符号の説明】
1 下部走行体 2 上部旋回体
5 トラックフレーム 8 履帯
9 走行用油圧モータ 10 油圧配管
11 センタージョイント 12 トラックフレーム
13 サイドフレーム 14 センタードラム
15 連結部 20 透孔
20a 大円弧部 20b 小円弧部
Claims (1)
- 履帯が装着され、油圧モータで駆動される走行手段を装着した左右のサイドフレームと、上部旋回体を旋回可能に装着したセンタードラム及びこのセンタードラムから4方向に延在され、先端側で前記サイドフレームがそれぞれ前後2箇所で連結された連結部を備えたセンターフレームとからなり、前記センタードラムの内部であって前記上部旋回体の旋回中心位置にセンタージョイントを設け、前記油圧モータに接続した油圧配管は前記センタージョイントを介して前記上部旋回体に設けた油圧ポンプと接続する構成としたクローラ式車両のトラックフレームにおいて、
前記センターフレームの前記各連結部は、それぞれ上下の端板と、これら両端板間に掛け渡された左右の側板とからなるボックス形状となし、
前記各連結部は、前記センタードラム側では、前記上下の端板と前記左右の側板とが前記センタードラムの外周面に固着され、
前記センタードラムには、4方向に延在させた前記各連結部の前記各サイドフレームに連結した部位のうち、前記油圧モータを設けた側に近い2箇所であって、それらの連結部により囲まれた内部領域の位置に透孔が穿設され、
これらの透孔に前記油圧配管が挿通され、
前記各透孔は、ボックス形状となった前記連結部に一対の対角線を設定し、またこの対角線の交点を含む水平線及び垂直線を設定したときに、前記対角線と交差する部位は曲率半径の大きい大円弧部となし、前記水平線及び前記垂直線と交差する部位は前記大円弧部より曲率半径が小さい小円弧部となし、前記小円弧部は前記透孔に挿通されている前記油圧配管の外径の曲率半径以上に形成される
構成としたことを特徴とするクローラ式車両のトラックフレーム。
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