JP5533936B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベルなどの建設機械の上部旋回体を構成するアッパーフレームの構造に関する。

特許文献１に記載された油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。特許文献１の図５に示されているように、油圧ショベルの上部旋回体２を構成するアッパーフレーム３の上には、キャビン４を含む各種設備が搭載される。また、ブーム５・アーム６・バケット７を備えた作業アタッチメント８がアッパーフレーム３の前部に装着され、アッパーフレーム３の後端部にはカウンタウェイト９が装着される。

特許文献１の図６に示されているように、アッパーフレーム３は、広い範囲に亘って底板１０を備え、車幅（左右）方向の中間部において前後方向のほぼ全長に亘る左右一対の縦板（縦リブと称される場合もある）１１・１２が底板１０上に溶接によって取り付けられる。底板１０と両縦板１１・１２とによってアッパーフレーム３の主骨格が構成される。

また、例えば特許文献１の図３に示されている縦板１１・１２のそれぞれの前部（山形状部）の頂部に、特許文献１の図５に記載の作業アタッチメント８の基端部が取り付けられる。

特開２００９−５７７９５号公報

ここで、作業アタッチメント８側から作用する荷重とカウンタウェイト９側から作用する荷重とがアッパーフレーム３を構成する縦板１１（１２）に同時にかかった場合、縦板１１（１２）の前後方向中間部に応力が集中してしまう、という構造強度上の問題が従来の縦板１１（１２）にはあった。縦板１１（１２）の厚みを増すことで、その強度を確保することが可能であるが、この方法では、縦板１１（１２）の厚みを非常に大きくしなければならず、アッパーフレームの重量増がはなはだしい。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、重量増を抑えつつも、その強度を確保することができるアッパーフレームの構造を提供することである。

本発明は、下部走行体の上に上部旋回体が搭載されてなる建設機械である。前記上部旋回体を構成するアッパーフレームには、後端部にカウンタウェイトが固定されている。当該アッパーフレームは、底板と、前記底板の上に立設された、前記底板の前後方向に延びる縦板と、を備えている。前記縦板の前部は、作業アタッチメントの基端部が取り付けられる頂部を有する山形状とされており、前記縦板には、前記頂部から当該縦板の後部へ向かって斜め下向きに傾斜する途中部分に第２山形状部が形成されている。

本発明によると、作業アタッチメント側から作用する荷重とカウンタウェイト側から作用する荷重とが縦板に同時にかかった場合、縦板に形成された上記第２山形状部により荷重伝播を分散させることができ、これにより縦板の強度を確保することができる。しかも、縦板の厚みを単純に増す、という方法を採らないので、縦板（アッパーフレーム）の重量増も抑えることができる。

本発明の適用対象例である油圧ショベルの側面図である。 本発明の一実施形態に係るアッパーフレームの一部の斜視図である。 図２の平面図である。 図２に示したアッパーフレームに作動油タンクを取り付けた状態を示す斜視図である。 図４の平面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、各種の建設機械のうち例えば油圧ショベルに適用される。

図１に示すように、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２の上に上部旋回体３が縦軸（旋回中心）Ｏまわりに旋回自在に搭載されてなる建設機械である。油圧ショベル１の上部旋回体３の構造体であるアッパーフレーム４の上には、キャビン５を含む各種設備が搭載される。また、ブーム６・アーム７・バケット８を備えた作業アタッチメント９がアッパーフレーム４の前部に装着され、アッパーフレーム４の後端部にはカウンタウェイト１０が装着される。

図２〜５を参照しつつ本実施形態のアッパーフレーム４の構造について説明する。なお、以下の説明においては、作業アタッチメント９が装着される側を前方向とし、これを基準に「前後」、「左右」の方向をいうものとする。

上部旋回体３を構成するアッパーフレーム４は、ベースとなる底板１１と、底板１１の上に溶接によって立設された縦板１２とを備えている。底板１１の後端部にはカウンタウェイト１０が固定される。なお、底板１１の上に立設される縦板は、通常、底板１１の左右方向に所定の間隔をあけて配置される左右一対の同形状の板であるが、図２〜５においては、もう１枚の縦板の図示を省略している。カウンタウェイトは、底板の後端部ではなく、縦板の後端部に固定されることもある。

（縦板）
縦板１２は、底板１１の前後方向に延びる向きで底板１１の上に立設されている。縦板１２の前部１４は、作業アタッチメント９の基端部が取り付けられる頂部１４ａを有する山形状とされている。

縦板１２には、その頂部１４ａから当該縦板１２の後部へ向かって斜め下向きに傾斜する途中部分に第２山形状部１５が形成されている。第２山形状部１５は、水平部１５ａと傾斜部１５ｂとを有する。頂部１４ａ側が水平部１５ａとなっている。

縦板１２は、例えば１枚の鋼板から切削加工により形成される板である。すなわち、本実施形態の第２山形状部１５は、溶接などにより縦板に後付けされたものではない。

本実施形態において、縦板１２に形成された第２山形状部１５の下方には、リブ板２０・２１が所定の間隔をあけて設けられている。リブ板２０・２１の下面は底板１１に溶接によって固定され、リブ板２０・２１の側面は縦板１２に溶接によって固定されている。リブ板２０・２１は、縦板１２および底板１１に直交する向きに配置されている。また、水平部１５ａの一端の鉛直下方にリブ板２０が設けられ、水平部１５ａの他端の鉛直下方にもう１枚のリブ板２１が設けられている。すなわち、本実施形態では、水平部１５ａの長さとリブ板２０・２１の間隔とは略等しい。

（作用効果）
ここで、作業アタッチメント９側から作用する荷重とカウンタウェイト１０側から作用する荷重とが縦板１２に同時にかかることがある。例えば、凸凹のある荒れた地面を走行しているとき、油圧ショベル１は上下に揺れる。このとき、作業アタッチメント９側から作用する荷重とカウンタウェイト１０側から作用する荷重とが縦板１２に同時にかかる。

本実施形態では、縦板１２の前部１４の頂部１４ａから縦板１２の後部へ向かって斜め下向きに傾斜する途中部分に所定高さの第２山形状部１５を設けているので、作業アタッチメント９側から作用する荷重とカウンタウェイト１０側から作用する荷重とが縦板１２に同時にかかったとしても、この第２山形状部１５において、荷重伝播は分散する。これにより縦板１２の損傷を防止することができる（縦板１２の強度を確保することができる）。

作業アタッチメント８から縦板１２に作用する荷重のうちの主な大きな荷重は、図２に示す上下方向Ａの曲げ荷重である。また、カウンタウェイト９から底板１１を介して縦板１２に作用する荷重のうちの主な大きな荷重は、図２に示す上下方向Ｂの曲げ荷重である。このように、作業アタッチメント９側から作用する荷重もカウンタウェイト１０側から作用する荷重も主なものはいずれも上下方向の曲げ荷重である。

ここで、縦板１２の板厚を増すことで、縦板１２の強度を確保することもできる。しかしながら、縦板１２の厚み方向は、曲げ荷重が作用する上下方向ではないので、縦板１２の板厚を増しても曲げ荷重が作用する上下方向の断面係数はさほど大きくならない。すなわち、縦板１２の板厚を増すという方法では、その板厚を非常に大きくしなければならない。

これに対して、本実施形態のような縦板１２に第２山形状部１５を設ける方法によると、縦板１２の板厚を増す方法に比べて、曲げ荷重が作用する上下方向の断面係数を飛躍的に増大させることができる。換言すれば、縦板１２の板厚を増すという方法に比べて、縦板１２の重量増を抑えることができる。

また、本実施形態では、縦板１２に形成された第２山形状部１５の下方に、リブ板２０・２１を設けている。リブ板２０・２１の側面および下面がそれぞれ縦板１２および底板１１に固定されているので、これらリブ板２０・２１により、荷重伝播をより分散させることができる。

（縦板によるタンク支持）
縦板１２に形成された第２山形状部１５にはタンク支持部材１６が取り付けられている。また、底板１１の上面にもタンク支持部材１８が取り付けられている。図４に示すように、本実施形態では、これらのタンク支持部材１６・１８を介して作動油タンク１７が底板１１の上に搭載されている。なお、作動油タンク１７は、作業アタッチメント９・下部走行体２などを動かすための作動油を収容するためのタンクである。

本実施形態において、タンク支持部材１６は、第２山形状部１５のうち作動油タンク１７が搭載される側とは反対側の側面の上部に取り付けられている。また、作動油タンク１７側面の上下方向における中央部付近には取付ブラケット１９が設けられている（図５参照）。作動油タンク１７とタンク支持部材１６とはこの取付ブラケット１９を介してボルト固定されている。

（作用効果）
このように、縦板１２に形成された第２山形状部１５をタンク支持部として用いることで、タンクの重心に近い位置（タンクの高い位置）でタンクを固定することができる。これにより、凸凹のある荒れた地面を油圧ショベル１が走行する際などの過酷な振動条件時に、タンク支持部材１６・１８に高い応力が発生することを防止することができる。結果として、作動油タンク１７、タンク支持部材１６・１８の損傷を防止することができる。換言すれば、タンク支持部材１６・１８に高い応力が発生することを防止できるので、タンク支持部材１６・１８の強度を従来よりも低くすることができ、その結果、油圧ショベル１を軽量化することができる。

さらには、本実施形態では、第２山形状部１５のうち作動油タンク１７が搭載される側とは反対側の側面の上部をタンク支持部として用いている。これにより、作動油タンク１７と縦板１２との間の距離を小さくすることができ、底板１１の上に搭載される機器・配管のレイアウトがその分行い易くなる。これは、油圧ショベル１の小型化に寄与する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

１：油圧ショベル
２：下部走行体
３：上部旋回体
４：アッパーフレーム
９：作業アタッチメント
１０：カウンタウェイト
１１：底板
１２：縦板
１４：縦板の前部
１４ａ：頂部
１５：第２山形状部
１６、１８：タンク支持部材
１７：作動油タンク
２０、２１：リブ板

Claims (4)

1. 下部走行体の上に上部旋回体が搭載されてなる建設機械において、
   前記上部旋回体を構成するアッパーフレームには、後端部にカウンタウェイトが固定されており、
   前記アッパーフレームは、
   底板と、
   前記底板の上に立設された、前記底板の前後方向に延びる縦板と、
   を備え、
   前記縦板の前部は、作業アタッチメントの基端部が取り付けられる頂部を有する山形状とされており、
   前記縦板には、前記頂部から当該縦板の後部へ向かって斜め下向きに傾斜する途中部分に第２山形状部が形成されていることを特徴とする、建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記底板に下面が固定されるとともに前記縦板に側面が固定されるリブ板が、前記第２山形状部の下方に設けられていることを特徴とする、建設機械。
3. 請求項１または２に記載の建設機械において、
   前記第２山形状部がタンク支持部として用いられていることを特徴とする、建設機械。
4. 請求項３に記載の建設機械において、
   前記第２山形状部の、タンクが搭載される側とは反対側の側面の上部がタンク支持部として用いられていることを特徴とする、建設機械。

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