JP5274542B2 - 建設機械のトラックフレーム - Google Patents

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に用いられて好適なトラックフレームに関するものである。

例えば、油圧ショベルは、履帯式走行装置を具備する下部走行体を備えている。下部走行体上には、上部旋回体が旋回自在に設置されている。上部旋回体の前部左側部分には、運転室を構成するキャブが設置されている。上部旋回体の後部には、最後部に搭載されるカウンタウェイトとの間においてエンジンフード等のカバー類で区画形成されるエンジンルームが設けられている。

履帯式走行装置のトラックフレームは、前後方向に延びて履帯式走行装置の骨組を構成するトラックフレーム本体の前部および後部にそれぞれ昇降用ステップ装置が取り付けられて構成されている。昇降用ステップ装置は、オペレータがキャブに乗り降りしたり、保守点検のために作業者が上部旋回体に乗り降りしたりする際の足場として使用される。
トラックフレームに設けられる昇降用のステップは、キャブの設置高さとの関係で、高さを２段階に変えた２つのステップを設ける必要がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−１２７０７０号公報

図８には、従来のトラックフレームに設けられる昇降用ステップ装置の外観斜視図（ａ）および（ａ）のＦ部拡大図油がそれぞれ示されている。

図８（ａ）に示される昇降用ステップ装置１００は、上下に段差を持たせて配される上段ステップ１０１および下段ステップ１０２をそれぞれ備えている。

上段ステップ１０１の両側部には、取付部１０１ａが設けられている。この取付部１０１ａには、上下に所定間隔を存して２つのボルト挿通孔が設けられている。
下段ステップ１０２の両側部にも、同様に取付部１０２ａが設けられている。この取付部１０２ａにも同様に、上下に所定間隔を存して２つのボルト挿通孔が設けられている。

トラックフレーム本体１０３の外側面には、上段ステップ１０１の両側の取付部１０１ａ，１０１ａに対応する一対の上段シート部材１０４，１０４が溶接固着されている。
同様に、トラックフレーム本体１０３の外側面には、下段ステップ１０２の両側の取付部１０２ａ，１０２ａに対応する一対の下段シート部材１０５，１０５が溶接固着されている。
上段シート部材１０４には、上段ステップ１０１の取付部１０１ａにおける２つのボルト挿通孔に対応する雌螺子部が形成されている。
下段シート部材１０５にも同様に、下段ステップ１０２の取付部１０２ａにおける２つのボルト挿通孔に対応する雌螺子部が形成されている。

上段ステップ１０１は、取付部１０１ａのボルト挿通孔を通して上段シート部材１０４の雌螺子部にねじ込まれる上下のボルト１０６，１０６の締め付けによってトラックフレーム本体１０３に固定される。
下段ステップ１０２も同様に、取付部１０２ａのボルト挿通孔を通して下段シート部材１０５の雌螺子部にねじ込まれるボルト１０７，１０７´の締め付けによってトラックフレーム本体１０３に固定される。

ところで、下段ステップ１０２は、上段ステップ１０１の下側で地面に近い位置に配置されている。このため、建設作業時においては、下段ステップ１０２に障害物が衝突することが多い。
下段ステップ１０２に衝突する障害物は、地面上の岩石や地面から飛び上がった飛石（以下、これらを総称して「岩石等」という。）が主体であって、下段ステップ１０２の足乗せ部１０２ｂに対して下方または斜め下方から衝突するケースが多い。その結果、下段ステップ１０２の足乗せ部１０２ｂに岩石等からの外力が加わり、この足乗せ部１０２ｂが上側に湾曲するように曲がる。この足乗せ部１０２ｂの変形では抑えられない程の外力が足乗せ部１０２ｂに作用した場合には、下段ステップ１０２の取付部１０２ａが、下段シート部材１０５に対して滑りが発生する。そして、下段ステップ１０２の取付部１０２ａは、上側のボルト１０７を支点にして、図８（ｂ）中記号Ｇで示される矢印方向に回転される。この回転により、下側のボルト１０７´が下段ステップ１０２の取付部１０２ａからせん断力を受けることになる。このように、下側のボルト１０７´に対してせん断する方向に強力な衝撃が繰り返し加わると、ボルト１０７´が折損する可能性が極めて高いものとなる。

このため、従来のトラックフレームでは、下段ステップ１０２に岩石等が衝突したときに、下段ステップ１０２を固定する下側のボルト１０７´が折損する恐れがあるという問題点がある。
なお、下側のボルト１０７´が折損すると、下段ステップ１０２が脱落したり、取付強度が低下するなどして足場としての使用ができなくなるだけでなく、破損したステップの交換も困難な作業になってしまうため、ボルト１０７´の折損は特に避けなければならない。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、上段ステップの下側に位置する下段ステップに岩石等が衝突したとしても、下段ステップを固定するボルトの折損を防ぐことができる建設機械のトラックフレームを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明による建設機械のトラックフレームは、
上下に段差を持たせて配される上段ステップおよび下段ステップをそれぞれ備え、前記上段ステップの取付部および前記下段ステップの取付部がそれぞれボルトの締結によってトラックフレーム本体に固定されてなる建設機械のトラックフレームにおいて、
前記上段ステップの取付部の下面と前記下段ステップの取付部の上面とを接触させることを特徴とするものである。

次に、第２発明による建設機械のトラックフレームは
上下に段差を持たせて配される上段ステップおよび下段ステップをそれぞれ備え、前記上段ステップの取付部および前記下段ステップの取付部がそれぞれボルトの締結によってトラックフレーム本体に固定されてなる建設機械のトラックフレームにおいて、
前記上段ステップの取付部および前記下段ステップの取付部と、前記トラックフレーム本体との間にシート部材を設け、
前記上段ステップの取付部と前記下段ステップの取付部との間に前記シート部材の一部を位置させて、
前記上段ステップの取付部の下面と前記シート部材の一部、前記下段ステップの取付部の上面と前記シート部材の一部をそれぞれ接触させることを特徴とするものである。

第１発明または第２発明において、
前記上段ステップおよび下段ステップは、幅方向中央部に足乗せ部を有し、
建設機械の幅方向において、前記下段ステップの足乗せ部が前記上段ステップの足乗せ部よりも外側に位置されるのが好ましい（第３発明）。

例えば、上段ステップの下側に位置する下段ステップの取付部が上下２本のボルトの締結によってトラックフレーム本体に固定されており、下段ステップの足乗せ部に対して下方または斜め下方から岩石等の障害物が衝突した場合を考えてみる。
この場合、下段ステップの足乗せ部に岩石等からの外力が加わり、この足乗せ部が上側に湾曲するように曲がる。この足乗せ部の変形では抑えられない程の外力が足乗せ部に作用した場合には、下段ステップの取付部が、上側のボルトを支点にして、そのボルトの回りに回転しようとする。
第１発明の建設機械のトラックフレームにおいては、上段ステップの取付部の下面と下段ステップの取付部の上面とが接触される。このため、下段ステップの取付部が上側のボルトを支点にして、そのボルトの回りに回転しようとしても、上段ステップの取付部によってその回転が阻止される。この上段ステップの取付部による下段ステップの取付部の回転阻止により、下段ステップの取付部から下側のボルトへのせん断力の作用を抑えることができる。
したがって、下段ステップに岩石等が衝突したとしても、下段ステップを固定するボルトの折損を防ぐことができるという効果がある。

第２発明においては、上段ステップの取付部および下段ステップの取付部と、トラックフレーム本体との間にシート部材が設けられる。そして、上段ステップの取付部の下面とシート部材の一部、下段ステップの取付部の上面とシート部材の一部がそれぞれ接触される。このため、下段ステップの取付部が上側のボルトを支点にして、そのボルトの回りに回転しようとしても、シート部材の一部を介して上段ステップの取付部によってその回転が阻止される。この上段ステップの取付部によるシート部材の一部を介在させた下段ステップの取付部の回転阻止により、下段ステップの取付部から下側のボルトへのせん断力の作用を抑えることができる。
したがって、下段ステップに岩石等が衝突したとしても、下段ステップを固定するボルトの折損を防ぐことができるという効果がある。

第３発明においては、下段ステップの足乗せ部が上段ステップの足乗せ部よりも外側に位置される。これにより、昇降動作を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係るトラックフレームを具備する油圧ショベルの全体斜視図 図１のＡ部拡大図 図２のＢ部拡大図 図２のＣ矢視図 本実施形態の変形例（１）の説明図 本実施形態の変形例（２）の説明図 本実施形態の変形例（３）（４）の説明図 従来のトラックフレームに設けられる昇降用ステップ装置の外観斜視図（ａ）および（ａ）のＦ部拡大図

次に、本発明による建設機械のトラックフレームの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、油圧ショベル（建設機械）の履帯式走行装置のトラックフレームに本発明が適用された例である。しかし、これに限定されるものではなく、油圧ショベル以外の例えばブルドーザ等の建設機械のトラックフレームにも本発明が適用可能である。また、以下の説明において、油圧ショベルの幅方向とは、下部走行体の幅方向であるものとする。また、前後左右方向は、特段の断りがない限り、下部走行体の前後左右方向に一致させている。

＜油圧ショベルの概略説明：図１参照＞
図１に示される油圧ショベル１は、履帯式走行装置２ａを具備する下部走行体２を備えている。
下部走行体２上には、上部旋回体３が旋回自在に設置されている。
上部旋回体３の前部中央部分には、ブーム４、アーム５およびバケット６が互いに回動自在に連結されてなる作業機７が屈曲起伏自在に取り付けられている。
上部旋回体３の前部左側部分には、運転室を構成するキャブ８が設置されている。
上部旋回体３の後部には、最後部に搭載されるカウンタウェイト９との間においてエンジンフード１０等のカバー類で区画形成されるエンジンルーム１１が設けられている。

＜昇降用ステップ装置の配置、機能説明：図１参照＞
履帯式走行装置２ａは、トラックフレーム１２を備えている。トラックフレーム１２は、下部走行体２の前後方向に延びて履帯式走行装置２ａの骨組を構成するトラックフレーム本体１２ａの前部および後部にそれぞれ昇降用ステップ装置２０，２０´が取り付けられて構成されている。昇降用ステップ装置２０，２０´は、オペレータがキャブ８に乗り降りしたり、保守点検のために作業者が上部旋回体３に乗り降りしたりする際の足場として使用される。
トラックフレーム本体１２ａの前部に配置される昇降用ステップ装置２０と、トラックフレーム本体１２ａの後部に配置される昇降用ステップ装置２０´とは、基本的に同じものである。以下においては、代表として、トラックフレーム本体１２ａの前部に配置される昇降用ステップ装置２０について説明することとする。

＜昇降用ステップ装置の概略構成説明：図２参照＞
図２に示される昇降用ステップ装置２０は、上下に段差を持たせて配される上段ステップ２１および下段ステップ２２をそれぞれ備えている。

＜上段ステップの説明：図２，図４参照＞
図２に示されるように、上段ステップ２１は、幅方向中央部に昇降時に足を乗せるための足乗せ部を構成する足乗せ部材２３を備えている。この足乗せ部材２３の両端部は、支持部材２４によって支持されている。
足乗せ部材２３は、下部走行体２の左右方向に板面を向けてその前後方向に延びる帯状板材で構成されている。この足乗せ部材２３の上辺部には、足を乗せたときに滑らないようにするための凹凸２５が形成されている。
支持部材２４は、所定形状に切り出された板材に対して所定の折り曲げ加工を施して形成されている。この支持部材２４は、下部走行体２の前後方向に板面を向けてトラックフレーム本体２の外側面近傍から外側に斜め上方に向かって延びるアーム部２４ａと、下部走行体２の左右方向に板面を向けてトラックフレーム本体１２ａの外側面と所定間隔を存して対向する取付部２４ｂとを有している。
アーム部２４ａの先端部と足乗せ部材２３の端部とが、溶接固着されている。
取付部２４ｂには、上下に所定間隔を存して２つのボルト挿通孔２６，２６（図４参照）が設けられている。

＜下段ステップの説明：図２，図４参照＞
図２に示されるように、下段ステップ２２は、所定形状に切り出された板材に対して所定の折り曲げ加工を施して形成されている。この下段ステップ２２は、足乗せ部２２ａと、支持部２２ｂと、取付部２２ｃとを有している。
足乗せ部２２ａは、昇降時に足を乗せるためのものであり、下部走行体２の左右方向に板面を向けてその前後方向に延びる帯状板部で構成されている。この足乗せ部２２ａの上辺部には、足を乗せたときに滑らないようにするための凹凸２７が形成されている。
支持部２２ｂは、下部走行体２の前後方向に板面を向けてトラックフレーム本体１２ａの外側面近傍から外側に真っ直ぐに延び、折り曲げ部２２ｄを介して足乗せ部２２ａと連設されている。なお、支持部２２ｂの縦幅は、足乗せ部２２ａの縦幅よりも大きくされ、支持部２２ｂの強度を足乗せ部２２ａの強度よりも高く設定している。
取付部２２ｃは、下部走行体２の左右方向に板面を向けてトラックフレーム本体１２ａの外側面と所定間隔を存して対向し、折り曲げ部２２ｅを介して支持部２２ｃと連設されている。
取付部２２ｃには、上下に所定間隔を存して２つのボルト挿通孔２８，２８（図４参照）が設けられている。

＜上段ステップ、下段ステップの足乗せ部の位置関係の説明：図４参照＞
図４に示されるように、下部走行体２の幅方向（左右方向）において、下段ステップ２２の足乗せ部２２ａは、上段ステップ２１の足乗せ部を構成する足乗せ部材２３よりも外側に位置されている。これにより、昇降動作を容易に行うことができる。

＜上段シート部材の説明：図２，図４参照＞
図２に示されるように、上段ステップ２１の取付部２４ｂとトラックフレーム本体１２ａの外側面との間には、上段シート部材３１が介在されている。この上段シート部材３１は、上段ステップ２１の取付部２４ｂに対応する座面を有するブロック材で構成され、トラックフレーム本体１２ａの外側面に溶接固着されている。
上段シート部材３１には、上段ステップ２１の取付部２４ｂにおける２つのボルト挿通孔２６，２６に対応する雌螺子部３１ａ，３１ａが形成されている（図４参照）。

＜下段シート部材の説明：図２，図４参照＞
図２に示されるように、下段ステップ２２の取付部２２ｃとトラックフレーム本体１２ａの外側面との間には、下段シート部材３２が介在されている。この下段シート部材３２は、下段ステップ２２の取付部２２ｃに対応する座面を有するブロック材で構成され、上段シート部材３１との間に隙間を持たせた高さ位置でトラックフレーム本体１２ａの外側面に溶接固着されている。
下段シート部材３２には、下段ステップ２２の取付部２２ｃにおける２つのボルト挿通孔２８，２８に対応する雌螺子部３２ａ，３２ａが形成されている（図４参照）。

＜上段ステップ、下段ステップの取付構造の説明：図３，図４参照＞
図４に示されるように、上段ステップ２１は、取付部２４ｂのボルト挿通孔２６，２６を通して上段シート部材３１の雌螺子部３１ａ，３１ａにねじ込まれるボルト３３，３３の締め付けによってトラックフレーム本体１２ａに固定される。
下段ステップ２２も同様に、取付部２２ｃのボルト挿通孔２８，２８を通して下段シート部材３２の雌螺子部３２ａ，３２ａにねじ込まれるボルト３４，３４´の締め付けによってトラックフレーム本体１２ａに固定される。
ここで、図３に示されるように、上段ステップ２１の取付部２４ｂの下面と下段ステップ２２の取付部２２ｃの上面とが完全に接触されている。なお、上段ステップ２１の取付部２４ｂの下面と下段ステップ２２の取付部２２ｃの上面とを微小な隙間を持って近接させた場合も、本発明の趣旨に沿えば同等の作用効果を奏するものである。本発明における「接触」という用語は、「完全に接触」という概念と、「微小な隙間を持って近接」という概念の両方の概念を包含するものである。

＜下段ステップに障害物が衝突した際の状態説明：図２，図３参照＞
下段ステップ２２は、上段ステップ２１の下側で地面に近い位置に配置されている。このため、建設作業時においては、下段ステップ２２に岩石等の障害物が衝突することが多い。
下段ステップ２２に衝突する岩石等は、下段ステップ２２の足乗せ部２２ａに対して下方または斜め下方から衝突するケースが多い。この場合、下段ステップ２２の足乗せ部２２ａに岩石等からの外力が加わり、この足乗せ部２２ａが上側に湾曲するように曲がる。この足乗せ部２２ａの変形では抑えられない程の外力が足乗せ部２２ａに作用した場合には、下段ステップ２２の取付部２２ｃを、上側のボルト３４を支点にして、図３中記号Ｄで示される矢印方向へその上側のボルト３４の回りに回転させようとする回転力が下段ステップ２２の取付部２２ｃに作用する。

＜本実施形態の作用効果の説明：図２参照＞
本実施形態のトラックフレーム１２においては、下段ステップ２２の取付部２２ｃの上面が上段ステップ２１の取付部２４ｂの下面に接触されている。これにより、上記の回転力に対抗する反力を上段ステップ２１から得ることができる。このため、下段ステップ２２の取付部２２ｃが上側のボルト３４を支点にして、その上側のボルト３４の回りに回転しようとしても、上段ステップ２１の取付部２４ｂによってその回転が阻止される。この上段ステップ２１の取付部２４ｂによる下段ステップ２２の取付部２２ｃの回転阻止により、下段ステップ２２の取付部２２ｃから下側のボルト３４´へのせん断力の作用を抑えることができる。
したがって、下段ステップ２２に岩石等が衝突したとしても、下段ステップ２２を固定するボルト３４´の折損を防ぐことができる。
なお、上下のステップ２１，２２を一体にして板金で製作しようとすると歩留まりが悪くなる。歩留まりを良くするために上下のステップ２１，２２を別体で作ることで取付部２２ｃ，２４ｂの強度は落ちるが、上下のステップ２１，２２を接触させることで、強度不足を補うことができる。

以上、本発明の建設機械のトラックフレームについて、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

＜変形例（１）の説明：図５参照＞
上記実施形態においては、図３に示されるように、上段ステップ２１の取付部２４ｂに下段ステップ２２の取付部２２ｃを直接的に当接させる例を示したが、図５に示される変形例もあり得る。
すなわち、図５に示される上記実施形態の変形例においては、上記実施形態における上段シート部材３１と下段シート部材３２とに代えて、これらシート部材３１，３２が一体的に結合されたようなシート部材３５が採用されている。このシート部材３５は、シート部材本体３５ａと、このシート部材本体３５ａの上下方向中間位置に形成される突起３５ｂとを備えて構成されている。

＜同上：図５参照＞
シート部材本体３５ａは、上記実施形態における上段シート部材３１と下段シート部材３２との両方の機能を兼ねるものであり、上段ステップ２１の取付部２４ｂに対応する座面と、下段ステップ２２の取付部２２ｃに対応する座面と、上段シート部材３１に設けられる雌螺子部３１ａと同様の雌螺子部と、下段シート部材３２に設けられる雌螺子部３２ａと同様の雌螺子部とを有している。
突起３５ｂは、上段ステップ２１の取付部２４ｂの下面に接触可能な上面部と、下段ステップ２２の取付部２２ｃの上面に接触可能な下面部とを有している。
そして、上段ステップ２１の取付部２４ｂの下面が突起３５ｂの上面部に接触されるとともに、下段ステップ２２の取付部２２ｃの上面が突起３５ｂの下面部に接触されている。

＜同上：図５参照＞
こうして、上段ステップ２１の取付部２４ｂの下面とシート部材３５の突起３５ｂ、下段ステップ２２の取付部２２ｃの上面とシート部材３５の突起３５ｂがそれぞれ接触される。これにより、下段ステップ２２の取付部２２ｃに作用する図５中記号Ｅ矢印方向への回転力に対抗する反力を突起３５ｂを介して上段ステップ２１から得ることができる。したがって、図５に示される変形例によっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜変形例（２）の説明：図６参照＞
また、上記実施形態においては、図３に示されるように、上段シート部材３１と下段シート部材３２との間に隙間を持たせる例を示したが、図６に示されるように、例えば、上記実施形態の下段シート部材３２に代えて、この下段シート部材３２を上方に延長して上段シート３１の下面に突き当て可能な下段シート部材３２Ａを採用して、上段シート部材３１の下面と下段シート部材３２Ａの上面とを接触させてもよい。また、上下のシート部材３１，３２Ａを一体で形成してもよい。これにより、下段ステップ２２のボルト３４をより上部に取り付けることができるようになり、ボルト３４とボルト３４´との距離が大きくなることによって、ボルト３４´がボルト３４を中心に回転するときのモーメントが大きくなるので、回転しにくくなる。そして、上段ステップ２１の取付部２４ｂによる下段ステップ２２の取付部２２ｃの回転阻止がより安定的なものとなる。

＜変形例（３）（４）の説明：図７参照＞
上記実施形態では、下段ステップ２２の取付部２２ｃと上段ステップ２１の取付部２４ｂとを接触させるにあたり、取付部２２ｃの上面と取付部２４ｂの下面とをそれぞれ水平な面として互いに接触させている。しかし、これに限定されるものではなく、図７（ａ）（ｂ）にそれぞれ示される変形例もあり得る。
図７（ａ）に示される変形例においては、下段ステップ２２の取付部２２ｃと上段ステップ２１の取付部２４ｂとを接触させるにあたり、取付部２２ｃの上面と取付部２４ｂの下面とをそれぞれ上下方向に傾きを持たせた傾斜面として互いに接触させている。
図７（ｂ）に示される変形例においては、下段ステップ２２の取付部２２ｃと上段ステップ２１の取付部２４ｂとを接触させるにあたり、取付部２２ｃの上面と取付部２４ｂの下面とをそれぞれ上下方向に凹凸を持たせた凹凸面として互いの凹凸部分を噛み合わせるようにして接触させている。

本発明の建設機械のトラックフレームは、上段ステップの下側に位置する下段ステップに岩石等が衝突したとしても、下段ステップを固定するボルトの折損を防ぐことができるという特性を有していることから、油圧ショベルやブルドーザ等の建設機械は勿論のこと、履帯式走行装置を具備する車両の足回り装置のフレームの用途に好適に用いることができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
１２ トラックフレーム
１２ａ トラックフレーム本体
２０ 昇降用ステップ装置
２１ 上段ステップ
２２ 下段ステップ
２２ｃ 取付部
２４ｂ 取付部
３１ 上段シート部材
３２ 下段シート部材
３２Ａ 下段シート部材
３３ ボルト
３４ ボルト
３４´ ボルト
３５ シート部材

Claims (3)

1. 上下に段差を持たせて配される上段ステップおよび下段ステップをそれぞれ備え、前記上段ステップの取付部および前記下段ステップの取付部がそれぞれボルトの締結によってトラックフレーム本体に固定されてなる建設機械のトラックフレームにおいて、
   前記上段ステップの取付部の下面と前記下段ステップの取付部の上面とを接触させることを特徴とする建設機械のトラックフレーム。
2. 上下に段差を持たせて配される上段ステップおよび下段ステップをそれぞれ備え、前記上段ステップの取付部および前記下段ステップの取付部がそれぞれボルトの締結によってトラックフレーム本体に固定されてなる建設機械のトラックフレームにおいて、
   前記上段ステップの取付部および前記下段ステップの取付部と、前記トラックフレーム本体との間にシート部材を設け、
   前記上段ステップの取付部と前記下段ステップの取付部との間に前記シート部材の一部を位置させて、
   前記上段ステップの取付部の下面と前記シート部材の一部、前記下段ステップの取付部の上面と前記シート部材の一部をそれぞれ接触させることを特徴とする建設機械のトラックフレーム。
3. 前記上段ステップおよび下段ステップは、幅方向中央部に足乗せ部を有し、
   建設機械の幅方向において、前記下段ステップの足乗せ部が前記上段ステップの足乗せ部よりも外側に位置される請求項１または２に記載の建設機械のトラックフレーム。

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