JP5077410B2

JP5077410B2 - 建設機械の支柱取付構造

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Publication number: JP5077410B2
Application number: JP2010205688A
Authority: JP
Inventors: 栄二前場; 修平貝磯
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: US20120061994A1; EP2428617A1; EP2428617B1; CN102409713A; JP2012062633A

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械において、たとえば上部旋回体のアッパーフレーム底板とフロアプレートとの間に燃料タンクを設置する空間を形成するための支柱の取付構造に関するものである。

油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

図１０は小型の油圧ショベルを示している。

この油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して鉛直な軸のまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、図示しないアーム、バケット及びこれらを駆動するブーム、アーム、バケット各シリンダ(ブームシリンダ４のみを示す)から成る作業アタッチメントＡが装着されて構成される。

上部旋回体２はアッパーフレーム５を有し、このアッパーフレーム５にエンジン等の機器類、これらを覆うガードパネル６、及び運転席７を備えたキャビン８等を取付けて構成される。

アッパーフレーム５は底板９を有し、キャビン８の設置位置(左前部)において複数本の支柱によってアッパーフレーム底板９とフロアプレート１０との間に形成された機器類設置空間Ｓに機器類が設置される。

ここでは、機器類設置空間Ｓに合成樹脂製の燃料タンク１１が設置されるとともに、前後それぞれ左右一対、計四本の支柱(図では左側前後の支柱１２，１３のみを示す)が設けられた場合で説明する。

各支柱は、下端がアッパーフレーム底板９に、上端がフロアプレート１０にそれぞれ固着される。

なお、この明細書において「前後」「左右」はキャビン８内の運転席７に着座したオペレータから見た方向性をいう。

燃料タンク１１は、内部洗浄等のために機器類設置空間Ｓに対して水平(左右)方向に出し入れ可能に設置され、機器類設置空間Ｓの左側開口がその出し入れ口となる。

特開２００８−２４０６７６号公報

上記出し入れ口側に位置する左側前後の支柱１２，１３のうち、フロアプレート１０の左後部を支持する左後支柱１３は、本来、タンク出し入れ経路に位置するため、燃料タンク１１の出し入れの妨げとなる。

そこで従来、この左後支柱１３については、図示のようにタンク出し入れの妨げとならないように燃料タンク１１よりも後方にずらして取付ける一方、フロアプレート１０を支持する上端部を、支持に適した位置まで前向きにオーバーハングさせた逆Ｌ字形に形成している。

このように、左後支柱１３が位置的な制約を受けるととともに、その上端部をオーバーハングさせなければならないことで強度的に不利となっていた。

この問題の解決策として、左後支柱１３を強度的に有利な直柱状として荷重支持に適した位置(＝タンク出し入れの妨げとなる位置)に着脱可能に取付け、タンク出し入れ時に取外すことが考えられる。

この場合、左後支柱１３を取外しても、フロアプレート１０にかかる荷重は残り三本の支柱によって支持されるため問題はない。

しかし、左後支柱１３には、フロアプレート１０とキャビン８等の上部構造物の荷重(以下、まとめて上部荷重という)が作用しているため、直接取外すことは非常に困難となる。

あるいは、ジャッキ等の別の持ち上げ手段を使って上部荷重を一時的に支持した状態で同支柱１３を取外すことも考えられる。

ところが、この持ち上げ手段を燃料タンク１１及び左後支柱１３の出し入れの邪魔にならない位置にセットすること自体が困難である点、及び持ち上げ手段を常備しなければならない点で現実的でない。

本発明は上記の点に鑑み、荷重支持部材である下側部材(上記例ではアッパーフレーム底板)の上に上側部材(同、フロアプレート)が複数本の支柱に支えられて取付けられる構成を前提として、着脱の必要のある支柱(同、左後支柱)を、別の持ち上げ手段を用いずに、同支柱そのものの操作によって簡単に脱着することができる建設機械の支柱取付構造を提供するものである。

請求項１の発明は、次の(Ａ)〜(Ｆ)の要件を具備するものである。

(Ａ) 荷重支持部材である下側部材上に上側部材が複数本の支柱に支えられて取付けられること。

(Ｂ) 上記複数本の支柱のうち着脱の必要のある着脱支柱が上記上側、下側両部材に対して水平方向に着脱可能に取付けられていること。

(Ｃ) 上記着脱支柱を取外した状態で、他の支柱によって上側部材を支持し得るように構成されていること。

(Ｄ) 上記着脱支柱には、水平方向に着脱自在なスペーサが設けられていること。

(Ｅ) 着脱支柱は、このスペーサを取外した支柱単独状態で、その高さ寸法が上記上側部材と下側部材との間の間隔よりも小さくなる縮小状態となり、この縮小状態で上記上側、下側両部材間に対して出し入れ可能であること。

(Ｆ) ねじ推力により上記スペーサよりも上方部分を上げ下げしてスペーサを脱着するための隙間と着脱支柱を脱着するための隙間とを順次形成するねじ手段を有すること。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上部旋回体のアッパーフレーム底板を上記下側部材、運転席が設けられるフロアプレートを上側部材として、両者間に燃料タンク等の機器類が外部から水平方向に出し入れ可能に設置される機器類設置空間が形成される状態で複数本の支柱が設けられ、各支柱のうち、上記機器類の出し入れの妨げとなる支柱が着脱支柱として水平方向に着脱可能に取付けられ、かつ、上記スペーサ及びねじ手段が設けられたものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成において、機器類としての燃料タンクにおける上記着脱支柱に対面する側面部に、着脱支柱に対する逃げ用の凹溝が上下方向に設けられたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、上記着脱支柱は、下端部にベースを備え、このベースが上記下側部材の上面に、互いの間に上記スペーサが挿入された状態で着脱可能に取付けられ、上記下側部材に設けられたねじ穴と、このねじ穴にねじ込まれて先端が上記ベース下面に当接する持ち上げボルトとによって上記ねじ手段が構成され、このねじ手段によって着脱支柱及び上側部材を持ち上げるように構成されたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、上記着脱支柱は、上端部に上側部材受け部を備え、この上側部材受け部が上記上側部材の下面に、互いの間に上記スペーサが挿入された状態で着脱可能に取付けられ、上記上側部材受け部に設けられたねじ穴と、このねじ穴にねじ込まれて先端が上側部材に当接する持ち上げボルトとによって上記ねじ手段が構成され、このねじ手段によって上側部材を持ち上げるように構成されたものである。

請求項６の発明は、請求項４または５の構成において、上記スペーサは、上記持ち上げボルトがねじ込まれた状態で着脱可能となるように持ち上げボルトに対する逃げ溝を有するものである。

本発明によると、着脱支柱に、支柱高さ寸法を増量させるスペーサと、ねじ手段(請求項４では下側部材に設けられたねじ穴とボルト、請求項５では着脱支柱の上側部材受け部に設けられたねじ穴とボルト)とを設け、このねじ手段によりスペーサ脱着用及び支柱脱着用の隙間を形成し、スペーサを取外した縮小状態で着脱支柱を取外し、これと逆の手順、操作によって取付ける構成としたから、着脱支柱を、ジャッキ等の別の持ち上げ手段を用いずに、同支柱そのものの操作によって両部材間に対して簡単に脱着することができる。

従って、着脱支柱の位置的な制約がなくなるため、同支柱を、上部荷重を支持するのに適した位置に、かつ、強度的に有利な状態で設置することが可能となる。

しかも、スペーサとねじ手段を付加するだけでよく、スペーサは高さ調整用のシムを兼用することができるため、低コストですむ。

この場合、請求項２，３の発明によると、アッパーフレーム底板(下側部材)とフロアプレート(上側部材)との間に機器類設置空間が形成される状態で複数本の支柱が設けられた構成において、機器類(請求項３では燃料タンク)の妨げとなる支柱を着脱支柱として、機器類の出し入れを可能としながら、フロアプレートを支持するのに適した位置に、上端部をオーバーハングさせる等の強度的に不利な加工を施さずに設置することができる。

ここで、請求項３の発明によると、機器類としての燃料タンクにおける着脱支柱に対面する側面部に、着脱支柱に対する逃げ用の凹溝を上下方向に設けたから、タンク側面を外向きに最大限拡張してタンク容量を増やすことができる一方で、凹溝部分がリブとして補強効果を発揮し、タンク側面部の強度を高めることができる。

一方、請求項６の発明によると、ねじ穴と持ち上げボルトとによってねじ手段を構成する場合に、持ち上げボルトがねじ込まれた状態でスペーサを着脱できるようにスペーサに持ち上げボルトに対する逃げ溝を設けたから、たとえばスペーサを、持ち上げボルトを避けて分割した場合と比較してスペーサの着脱が簡単となる。

本発明の第１実施形態を示すアッパーフレームの概略平面図である。同側面図である。同斜視図である。図３の丸囲い部分の拡大図である。着脱支柱としての左後支柱をさらに拡大して示す分解斜視図である。同支柱の取付状態の一部断面側面図である。 (イ)〜(チ)は支柱取外しの手順を説明するための図である。本発明の第２実施形態を示す図４相当図である。 (ａ)は第２実施形態での支柱取付状態、(ｂ)は同、支柱取外し過程をそれぞれ示す側面図である。本発明の適用対象となる小型油圧ショベルの一部切り欠き側面図である。

実施形態では、背景技術の説明に合わせて小型油圧ショベルを例にとり、下側部材としてのアッパーフレーム５の底板９上に、上側部材としてのフロアプレート１０を、前後それぞれ左右一対、計四本の支柱１４，１５，１６，１７(右側支柱１５，１７は図１，３に示す)によって支持し、両者間に形成される機器類設置空間Ｓ(図２，６のみに符号を付している)に機器類としての合成樹脂製の燃料タンク１１を設置する場合を例にとっている。

実施形態において、
(ｉ) アッパーフレーム５にエンジン等の機器類及びこれらを覆うガードパネル、運転席付きのキャビン(いずれも図示しない)を取付けて上部旋回体を構成する点、
(ｉｉ) アッパーフレーム底板９の左前部に支柱１４〜１７が取付けられる点、
(ｉｉｉ) 燃料タンク１１は、機器類設置空間Ｓの左側開口を出し入れ口として外部から水平(左右)方向に出し入れ可能に設置される点、
は、図１０に示す従来技術と同じである。

なお、図１〜図４に示すように、アッパーフレーム底板９には、前端部にアタッチメント取付ブラケット１８が設けられるとともに、左右方向の中間左右両側に前後方向に延びる縦板１９，２０、前後方向の中間部に縦板１９，２０と交差して左右方向に延びる仕切り壁２１がそれぞれ底板９から垂直に立ち上がる状態で設けられ、仕切り壁２１で仕切られたアッパーフレーム後部にエンジンとその関連機器類が設置される。

第１実施形態(図１〜図７参照)
燃料タンク１１は、左側縦板１９と仕切り壁２１で区画されたアッパーフレーム左側の前部に大部分が収容され、後端部のみが仕切り壁２１の後方に位置する状態で機器類設置空間Ｓに設置される。

なお、燃料タンク１１はタンク固定部材によって空間Ｓ内に固定され、かつ、タンク後端部の上面に先端に給油口を供えた給油管が取付けられるが、本発明とは直接関係ないためこれらの図示を省略している。

燃料タンク１１の出し入れ口側に設置される左側前後の支柱１４，１６のうち、フロアプレート１０の左後部を支持する左後支柱１６は、タンク出し入れ経路に位置するため、燃料タンク１１の出し入れの妨げとなる。

そこで、この左後支柱１６が着脱支柱として着脱可能に取付けられている。以下に詳述する。

左後支柱１６は、図４〜図６に詳しく示すように円柱状の支柱本体２２と、同本体２２の下端に水平に取付けられた前後方向に長い長方形板状のベース２３と、同本体２２の上端に水平に取付けられた左右方向に長い長方形板状のフロアプレート受け部２４とから成り、ベース２３が、アッパーフレーム底板９に、フロアプレート受け部２４がフロアプレート１０にそれぞれ着脱自在に取付けられる。

具体的には、ベース取付手段として、ベース２３における支柱本体２２を挟んだ前後両側にボルト通し穴２６，２７が設けられるとともに、アッパーフレーム底板９及び同底板上面に固着された座板２５に跨ってねじ穴２８，２９が設けられ、下側取付ボルト３０，３１がボルト通し穴２６，２７を通してねじ穴２８，２９にねじ込まれることによってベース２３がアッパーフレーム底板９に取付けられる。

一方、フロアプレート受け部取付手段として、フロアプレート受け部２４にねじ穴３２が設けられ、上側取付ボルト３３(図４〜図７参照)がフロアプレート１０ごしにこのねじ穴３２に上からねじ込まれることによってフロアプレート受け部２４がフロアプレート１０に取付けられる。

また、座板２５の中心部に、持ち上げ用ねじ穴３４(図５，６参照)が座板２５及びアッパーフレーム底板９を貫通して設けられ、このねじ穴３４に持ち上げボルト(後述)が底板下方からねじ込まれてねじ手段が構成される。

ここで、ベース２３と座板２５との間に、高さ調整用のシムを兼ねるスペーサ３５が挿入されている。

このスペーサ３５は、前後両側に下側取付ボルト３０，３１に対する逃げ溝３６，３６、中央部に持ち上げボルトに対する逃げ溝３７がそれぞれ左右方向にかつ右開きの切り欠きとして設けられ、この逃げ溝３６，３６，３７により、スペーサ３５を無負荷状態で左側に水平に取外し、また再挿入し得るように構成されている。

左後支柱１６は、このスペーサ３５を含めた全高寸法Ｈ(図６参照)が、アッパーフレーム底板９(座板２５)とフロアプレート１０との間隔と同じとなるように設定されている。

従って、同支柱１６は、スペーサ３５を取外した支柱単独の状態での高さ寸法が上記間隔よりも小さくなる「縮小状態」となり、この「縮小状態」で、かつ、上部荷重が解かれた状態でアッパーフレーム底板９とフロアプレート１０との間に対して水平方向に出し入れ可能となる。

また、燃料タンク１１の左側面部における左後支柱１６に対面する部分に、同支柱１６に対する逃げ用の凹溝３８(図１〜図４参照)が上下方向に設けられている。

これにより、タンク側面を外向きに最大限拡張してタンク容量を増やすことができる一方で、凹溝３８部分がリブとして補強効果を発揮し、タンク側面部の強度を高めることができる。

左後支柱１６の取外し手順と操作を図７によって説明する。

なお、図の複雑化を避けるために図７中には最小限の符号のみを付し、必要に応じて他の図を援用するものとする。

(イ)は左後支柱１６の取付状態を示す。この状態で、上部荷重が同支柱１６及び他の支柱１４，１５，１７を介してアッパーフレーム底板９に支持される。

この状態から、(ロ)に示すように上側取付ボルト３３及び下側取付ボルト３０，３１を取外す。この状態では、まだ同支柱１６に上部荷重が作用している。

次いで、(ハ)に示すように持ち上げボルト３９(取外した取付ボルト３０，３１，３３のうちのいずれか一つを流用してもよいし、専用ボルトを用いてもよい)を底板下方からねじ込み、その先端をベース２３の下面に当接させた状態でさらにねじ込むことにより、スペーサ３５を残して支柱１６をフロアプレート１０ごと持ち上げて(ニ)の状態とする。(ニ)中、Ｌはこのときの持ち上げ代である。

なお、このねじ込み操作を容易にするために、ハンドル付きの持ち上げボルトを用いてもよい。

これにより、ベース２３とスペーサ３５との間にスペーサ脱着用の隙間ｃ１が形成されるとともに、上部荷重がスペーサ３５に代わって持ち上げボルト３９によって支持される。すなわち、スペーサ３５がフリーとなる。

そこで、(ホ)に示すようにスペーサ３５を左側に水平に取り出した後、(ヘ)(ト)に示すように持ち上げボルト３９をゆるめて取外す。

こうすれば、左後支柱１６及びフロアプレート１０がともに降下し、フロアプレート１０を含む上部荷重が他の三本の支柱１４，１５，１７で支持された段階から支柱１６のみが引き続き降下する。

これにより、同支柱上端とフロアプレート１０との間にスペーサ３５の厚み相当の隙間ｃ２が形成され、左後支柱１６が無負荷状態となるため、(チ)のように同支柱１６を出し入れ口側(左側)に取り外すことができる。

そして、この状態で出し入れ口が全開するため、燃料タンク１１を左側方に取り出し、洗浄等のメンテナンスを行うことができる。

また、メンテナンス後、燃料タンク１１を再設置した上で、上記と逆の手順、操作によって左後支柱１６を元通りに取付けることができる。

上記のようにこの支柱取付構造によると、着脱支柱である左後支柱１６を、ジャッキ等の別の持ち上げ手段を用いずに、同支柱１６そのものの操作(スペーサ脱着、上げ下げ操作)によってアッパーフレーム底板９とフロアプレート１０との間に対して簡単に脱着することができる。

従って、左後支柱１６の位置的な制約がなくなるため、同支柱１６を、上部荷重を支持するのに適した位置に、かつ、オーバーハングさせる等の強度的に不利な加工を施さずに強度的に最も有利な状態で設置することが可能となる。

この場合、スペーサ３５とねじ手段(ねじ穴３４及び持ち上げボルト３９)を付加するだけでよく、しかもスペーサ３５は高さ調整用のシムを兼用し、持ち上げボルト３９は取付ボルトを流用することができるため、低コストですむ。

また、スペーサ３５に持ち上げボルト３９に対する逃げ溝３７を設けたから、持ち上げボルト３９がねじ込まれた状態のままスペーサ３５を着脱することができる。

このため、たとえばスペーサ３５を、持ち上げボルト３９を避けて分割した場合と比較してスペーサ３５の着脱が簡単となる。

第２実施形態(図８，９参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。

第２実施形態においては、左後支柱１６のフロアプレート受け部２４とフロアプレート１０との間にスペーサ４０が挿入され、このスペーサ４０を脱着する構成がとられている。

フロアプレート受け部２４は、同支柱本体２２から右側及び前側に突出する四角板状に形成され、右側突出部分に上側取付ボルト３３用のねじ穴３２、前側突出部分に持ち上げボルト３９用のねじ穴４１がそれぞれ設けられている。

なお、スペーサ４０は、図例では上側取付ボルト３３に対する逃げ溝のみを有する馬蹄形に形成されているが、上側取付ボルト３３に対する逃げ溝をも有する形状としてもよい。

図９(ａ)は左後支柱１６を取付けた状態を示し、同支柱１６を取外すときは下側及び上側の取付ボルト３０，３１，３３を取外した上で、(ｂ)に示すように持ち上げボルト３９を持ち上げボルト用ねじ穴４１に下方からねじ込んでフロアプレート１０を持ち上げる(Ｌは持ち上げ代である)。

この状態でスペーサ４０を抜き取り、持ち上げボルト３９を緩めることによってスペーサ４０の厚み相当分の隙間ｃ２を作り、左後支柱１６を取外す。

同支柱１６の再取付けはこれと逆の手順、操作で行う。

この第２実施形態によっても、基本的に第１実施形態と同じ効果を得ることができる。

ところで、上記実施形態では、アッパーフレーム底板９とフロアプレート１０との間に燃料タンク１１を設置する場合を例にとったが、バッテリその他の機器類を設置する場合も上記同様に実施することができる。

また、本発明は、アッパーフレーム底板９とフロアプレート１０との間に設けられる支柱の取付構造に限らず、下側部材の上に上側部材が複数本の支柱で支えられて設けられ、かつ、少なくとも一つの支柱について適宜着脱する必要がある状況下での支柱取付構造として広く適用することができる。

さらに、本発明は油圧ショベル以外の建設機械にも適用することができる。

９下側部材としてのアッパーフレーム底板
１０上側部材としてのフロアプレート
Ｓ機器類設置空間
１１機器類としての燃料タンク
１４左前支柱
１５右前支柱
１６着脱支柱としての左後支柱
１７右後支柱
２２左後支柱の支柱本体
２３同ベース
２４同フロアプレート受け部
２５アッパーフレーム底板の座板
３０，３１ベース取付用の下側取付ボルト
３３フロアプレート取付用の上側取付ボルト
３４ねじ手段を構成するねじ穴
３５スペーサ
３７持ち上げボルトに対する逃げ溝
３８燃料タンクの支柱に対する逃げ用の凹溝
３９ねじ手段を構成する持ち上げボルト
４０スペーサ
４１ねじ手段を構成するねじ穴
Ｈ支柱全高寸法
ｃ１スペーサを脱着するための隙間
ｃ２支柱を脱着するための隙間

Claims

次の(Ａ)〜(Ｆ)の要件を具備することを特徴とする建設機械の支柱取付構造。
(Ａ) 荷重支持部材である下側部材上に上側部材が複数本の支柱に支えられて取付けられること。
(Ｂ) 上記複数本の支柱のうち着脱の必要のある着脱支柱が上記上側、下側両部材に対して水平方向に着脱可能に取付けられていること。
(Ｃ) 上記着脱支柱を取外した状態で、他の支柱によって上側部材を支持し得るように構成されていること。
(Ｄ) 上記着脱支柱には、水平方向に着脱自在なスペーサが設けられていること。
(Ｅ) 着脱支柱は、このスペーサを取外した支柱単独状態で、その高さ寸法が上記上側部材と下側部材との間の間隔よりも小さくなる縮小状態となり、この縮小状態で上記上側、下側両部材間に対して出し入れ可能であること。
(Ｆ) ねじ推力により上記スペーサよりも上方部分を上げ下げしてスペーサを脱着するための隙間と着脱支柱を脱着するための隙間とを順次形成するねじ手段を有すること。
上部旋回体のアッパーフレーム底板を上記下側部材、運転席が設けられるフロアプレートを上側部材として、両者間に燃料タンク等の機器類が外部から水平方向に出し入れ可能に設置される機器類設置空間が形成される状態で複数本の支柱が設けられ、各支柱のうち、上記機器類の出し入れの妨げとなる支柱が着脱支柱として水平方向に着脱可能に取付けられ、かつ、上記スペーサ及びねじ手段が設けられたことを特徴とする請求項１記載の建設機械の支柱取付構造。
機器類としての燃料タンクにおける上記着脱支柱に対面する側面部に、着脱支柱に対する逃げ用の凹溝が上下方向に設けられたことを特徴とする請求項２記載の建設機械の支柱取付構造。
上記着脱支柱は、下端部にベースを備え、このベースが上記下側部材の上面に、互いの間に上記スペーサが挿入された状態で着脱可能に取付けられ、上記下側部材に設けられたねじ穴と、このねじ穴にねじ込まれて先端が上記ベース下面に当接する持ち上げボルトとによって上記ねじ手段が構成され、このねじ手段によって着脱支柱及び上側部材を持ち上げるように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の支柱取付構造。
上記着脱支柱は、上端部に上側部材受け部を備え、この上側部材受け部が上記上側部材の下面に、互いの間に上記スペーサが挿入された状態で着脱可能に取付けられ、上記上側部材受け部に設けられたねじ穴と、このねじ穴にねじ込まれて先端が上側部材に当接する持ち上げボルトとによって上記ねじ手段が構成され、このねじ手段によって上側部材を持ち上げるように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の支柱取付構造。
上記スペーサは、上記持ち上げボルトがねじ込まれた状態で着脱可能となるように持ち上げボルトに対する逃げ溝を有することを特徴とする請求項４または５記載の建設機械の支柱取付構造。