JP5678920B2 - 建設機械の上部旋回体 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の上部旋回体に関する。

特許文献１に、「旋回フレームの左右両側に、それぞれエンジン及びこれら各エンジンにより駆動される複数の油圧ポンプを配置した建設機械」（特許文献１の請求項１）が記載されている。この技術では、方向切換弁ユニットが１箇所に集中して配置される。さらに詳しくは、「左右に位置する油圧ポンプを結ぶ線上またはその近傍位置」に立設した「取付パネルに複数の方向切換弁ユニットを高さ方向に向けて左右２列に配列」（同文献の請求項１）させている。同文献の［０００９］には、上記構成により「配管の短縮化、配管内を流れる圧油の圧損の低減を図り、またメンテナンス性も良好とする」と記載されている。

特開平１１−１２４８７９号公報

大型の建設機械は、輸送のために組立及び分解される。この組立及び分解の作業には長時間を要する。具体的には、この組立及び分解の作業に要する時間が、建設機械の実際の稼働時間よりも長くなる場合がある。そのため、建設機械の稼働率を上げるためには、組立及び分解の作業性が良いことが重要である。

しかし、特許文献１に記載の技術では、組立及び分解の作業性が悪い。この理由は次の通りである。この技術では、方向切換弁ユニットを１箇所に集中して配置させているので、この方向切換弁ユニットに接続される配管は密集して配置されることになる（限定された狭いスペースに多量の配管が押し込まれる）。そのため、配管の接続や取外しがしにくい。例えば、上部旋回体の組立時には、方向切換弁ユニットに配管をつなげばつなぐほど作業者の身の置き場が減っていき、後になればなるほど配管をつなぎにくくなるおそれがある。

そこで本発明は、組立及び分解の作業性を向上させることができる上部旋回体を提供することを目的とする。

本発明の建設機械の上部旋回体は、長手方向を有する旋回フレームと、前記旋回フレームの左右に着脱自在に取り付けられるサイドフレームと、左右の前記サイドフレーム上に設置されるエンジンと、左右の前記サイドフレーム上に設置され前記エンジンに駆動される油圧ポンプと、前記旋回フレームに設置され前記油圧ポンプに接続される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記アクチュエータへ供給される作動油の流量を制御する複数のバルブユニットと、を備える。複数の前記バルブユニットは、前記旋回フレーム幅方向における前記油圧ポンプと前記アクチュエータとの間に配置されるとともに前記旋回フレーム長手方向に並べて配置される。

上記構成により、組立及び分解の作業性を向上させることができる。

上部旋回体を上から見た機器配置図である。 変形例の図１相当図である。

図１を参照して実施形態の上部旋回体１について説明する。

上部旋回体１は、建設機械の構成要素である。この建設機械は、例えばクレーン、また例えばショベルなどである。上部旋回体１は、下部本体の上方に旋回可能に取り付けられる。この下部本体は、例えば走行式であり（下部走行体であり）、例えばクローラ式である（ホイール式でもよい）。上部旋回体１は、下部本体に取り付けられる旋回フレーム１０と、旋回フレーム１０に設置されるアクチュエータ２０と、旋回フレーム１０に取り付けられるサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌと、旋回フレーム１０とサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌとを連結するフレーム脱着装置４０Ｒ・４０Ｌと、サイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌ上に設置される油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌ等の機器群５０Ｒ・５０Ｌと、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０とを接続する配管６０と、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０との間に接続及び配置されるバルブユニット７０と、を備える。

なお、上部旋回体１の前後方向を「前後方向Ｘ」とする。また、上部旋回体１の幅方向（左右方向）を「幅方向Ｙ」とする。

旋回フレーム１０は、下部本体の上方に旋回可能に取り付けられる（設置される）構造物である。旋回フレーム１０の長手方向は上部旋回体１の前後方向Ｘであり、旋回フレーム１０の幅方向（左右方向）は上部旋回体１の幅方向Ｙである。旋回フレーム１０の公道輸送時の規制寸法は、幅方向Ｙよりも前後方向Ｘの方が長い。なお、旋回フレーム１０には、ブーム又はアーム（いずれも図示なし）が起伏可能に取り付けられる。

アクチュエータ２０は、上部旋回体１を備える建設機械を動作させる装置である。アクチュエータ２０は、旋回フレーム１０上に搭載される。アクチュエータ２０は、複数設けられる。アクチュエータ２０は、図１では２つを示しているが、３つ以上設けられてもよい。複数のアクチュエータ２０を、前から順に、アクチュエータ２０ａ及びアクチュエータ２０ｂとする。複数のアクチュエータ２０は、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌに接続される（接続については後述）。アクチュエータ２０は、例えば油圧モータや油圧シリンダ（図示なし）などである。具体的には例えば、上部旋回体１を備える建設機械がクレーンの場合、アクチュエータ２０は、ブーム起伏用のウインチを駆動する油圧モータ、吊荷の巻上用のウインチを駆動する油圧モータ、又は、下部本体に対して上部旋回体１を旋回させる油圧モータ（図示なし）などである。

サイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌは、旋回フレーム１０の左右（左及び右）に取り付けられる構造物である。サイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌは、旋回フレーム１０に対して着脱自在に取り付けられる。サイドフレーム３０Ｒは、旋回フレーム１０の右に配置される。サイドフレーム３０Ｌは、旋回フレーム１０の左に配置される。サイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌの長手方向は、上部旋回体１の前後方向Ｘである。

フレーム脱着装置４０Ｒ・４０Ｌは、旋回フレーム１０に対してサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌを着脱自在とする装置である。フレーム脱着装置４０Ｒ・４０Ｌはそれぞれ、サイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌの例えば前端部及び後端部の２か所に設けられる（３か所以上設けられてもよい）。右側のフレーム脱着装置４０Ｒは、例えば、旋回フレーム１０の右側面１０ｒに固定されたブラケットと、サイドフレーム３０Ｒの左側面３０Ｒｌに固定されたブラケットと、を備える。これらのブラケットそれぞれに形成された孔に結合ピンを取り付ける（差し込む）ことで、旋回フレーム１０とサイドフレーム３０Ｒとが連結される。左側のフレーム脱着装置４０Ｌは、例えば、右側のフレーム脱着装置４０Ｒと左右対称に構成される。

機器群５０Ｒ・５０Ｌは、左右のサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌ上に設置される。機器群５０Ｒは、サイドフレーム３０Ｒ上にそれぞれ設置（搭載）される、冷却器５１Ｒ、エンジン５２Ｒ、パワーデバイダ５３Ｒ、油圧ポンプ５４Ｒ、及び作動油タンク５５Ｒを備える。機器群５０Ｌは、サイドフレーム３０Ｌ上にそれぞれ配置される、冷却器５１Ｌ、エンジン５２Ｌ、パワーデバイダ５３Ｌ、油圧ポンプ５４Ｌ、及び作動油タンク５５Ｌを備える。

これらの機器群５０Ｒ・５０Ｌは、次のように配置される。前後方向Ｘにおける機器群５０Ｒ・５０Ｌの配置順序は、機器群５０Ｒと（右のサイドフレーム３０Ｒ上と）機器群５０Ｌと（左のサイドフレーム３０Ｌ上と）で逆の順序である。ただし、機器群５０Ｒ及び機器群５０Ｌを構成する全ての機器（構成要素）が、上記「逆の順序」で配置される必要はない。上記「逆の順序」で配置される機器は、少なくとも、エンジン５２Ｒ・５２Ｌ、及び、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌである。この「逆の順序」で配置される機器には、作動油タンク５５Ｒ・５５Ｌを加えてもよく、冷却器５１Ｒ・５１Ｌを加えてもよく、エンジン５２Ｒ・５２Ｌ用の燃料を蓄える燃料タンク（図示なし）を加えてもよい。

冷却器５１Ｒ・５１Ｌは、エンジン５２Ｒ・５２Ｌの冷却水などを冷却するラジエータである。

エンジン５２Ｒ・５２Ｌは、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌの駆動源である。

パワーデバイダ５３Ｒ・５３Ｌは、エンジン５２Ｒ・５２Ｌの駆動力をギアにより複数の油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌに分配する装置である。

油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌは、エンジン５２Ｒ・５２Ｌに駆動される。油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌは、バルブユニット７０を介して、アクチュエータ２０に作動油を供給する。油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０とは、様々に接続される。例えば、複数の（例えば２つの）油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌと、１つのアクチュエータ２０とが接続される。また例えば、１つの油圧ポンプ５４Ｒ又は５４Ｌと、１又は複数のアクチュエータ２０とが接続されてもよい（この接続については図示なし）。

作動油タンク５５Ｒ・５５Ｌは、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌに供給される作動油を蓄える容器である。

これらの機器群５０Ｒ・５０Ｌは、建設機械の運転前などに日常メンテナンス（点検や消耗部品交換など）が行われる。機器群５０Ｒ・５０Ｌを構成する機器のうち日常メンテナンスが行われる機器または部分は、日常メンテナンスのための作業スペースが確保しやすい位置に配置される。具体的には、日常メンテナンスが行われる機器または部分は、上部旋回体１の幅方向Ｙ外側部分に配置され、具体的には、サイドフレーム３０Ｒの右側面３０Ｒｒ近傍、及び、サイドフレーム３０Ｌの左側面３０Ｌｌ近傍に配置される（右側面３０Ｒｒ及び左側面３０Ｌｌは、いわば「日常メンテナンスサイド」である）。日常メンテナンスが行われる機器または部分は、例えば次の（ａ）〜（ｅ）などである。（ａ）冷却器５１Ｒ・５１Ｌの冷却水量を確認するための部分（確認部）。（ｂ）エンジン５２Ｒ・５２Ｌの、エンジンオイル量の確認部、オイルフィルタ、ファンベルト。（ｃ）パワーデバイダ５３Ｒ・５３Ｌのギアオイル量の確認部。（ｄ）作動油タンク５５Ｒ・５５Ｌの作動油量の確認部。（ｅ）燃料タンク（図示なし）の燃料量の確認部など。

配管６０は、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０とを接続し、作動油を流す。

バルブユニット７０は、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌからアクチュエータ２０へ供給される作動油の流量を制御する（油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌの吐出流量を制御する）。１個のバルブユニット７０は、１個のコントロールバルブから構成されてもよく、２個以上（例えば３〜５個など）のコントロールバルブ同士をひとまとめにした（固定した）ものでもよい。１個のバルブユニット７０に接続されるアクチュエータ２０の容量が大きいほど、この１個のバルブユニット７０が備えるコントロールバルブの必要数が多くなる。

このバルブユニット７０は、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０との間に接続される。すなわち、バルブユニット７０は、配管６０上に設けられる。バルブユニット７０は、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０との接続の数に応じて（配管６０の数に応じて）、複数設けられる（図１では４個のバルブユニット７０を例示している）。例えば、バルブユニット７０には、油圧ポンプ５４Ｒとアクチュエータ２０ａとの間のバルブユニット７０Ｒａと、油圧ポンプ５４Ｒとアクチュエータ２０ｂとの間のバルブユニット７０Ｒｂと、油圧ポンプ５４Ｌとアクチュエータ２０ａとの間のバルブユニット７０Ｌａと、油圧ポンプ５４Ｌとアクチュエータ２０ｂとの間のバルブユニット７０Ｌｂと、がある。

これらのバルブユニット７０は、幅方向Ｙにおける油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０との間（の位置）に配置される。具体的には、バルブユニット７０Ｒａ及び７０Ｒｂは、アクチュエータ２０よりも右、かつ、油圧ポンプ５４Ｒよりも左に配置される。また、バルブユニット７０Ｌａ及び７０Ｌｂは、アクチュエータ２０よりも左、かつ、油圧ポンプ５４Ｌよりも右に配置される。

これらのバルブユニット７０は、前後方向Ｘに並べて配置（配列）される。具体的には、バルブユニット７０Ｒａとバルブユニット７０Ｒｂとは前後方向Ｘに並べて配置され、また、バルブユニット７０Ｌａとバルブユニット７０Ｌｂとは前後方向Ｘに並べて配置される。なお、１個のバルブユニット７０を構成する複数のコントロールバルブが並ぶ向きは、前後方向Ｘでなくてもよく、幅方向Ｙや上下方向などでもよい。

これらのバルブユニット７０は、旋回フレーム１０とサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌとが対向する面（対峙面）の近傍（横、右又は左）に配置される。具体的には、バルブユニット７０Ｒａ・７０Ｒｂは、旋回フレーム１０の右側面１０ｒの近傍、かつ、右のサイドフレーム３０Ｒの左側面３０Ｒｌの近傍に配置される（左側面３０Ｒｌは、いわば「配管接続サイド」である）。また、バルブユニット７０Ｌａ・７０Ｌｂは、旋回フレーム１０の左側面１０ｌの近傍、かつ、左のサイドフレーム３０Ｌの右側面３０Ｌｒの近傍に配置される（右側面３０Ｌｒは、いわば「配管接続サイド」である）。複数のバルブユニット７０は、例えば、サイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌ上に配置される。

これらのバルブユニット７０は、前後方向Ｘに分散して（間隔を開けて）配置される。複数のバルブユニット７０は、例えば、上記対峙面の略全域にわたって（前端部から後端部にわたって）、上記対峙面に沿うように並べて配置される。

これらのバルブユニット７０の前後方向Ｘにおける配置順序（前後位置関係）は、バルブユニット７０それぞれに接続（配管接続）されるアクチュエータ２０の前後方向Ｘにおける配置順序と同じである（前後位置関係が一致する）。
さらに詳しくは、前後方向Ｘに並べて配置される右側のバルブユニット７０Ｒａ・７０Ｒｂの前後方向Ｘにおける配置順序は、バルブユニット７０Ｒａ・７０Ｒｂそれぞれに接続されるアクチュエータ２０ａ・２０ｂの前後方向Ｘにおける配置順序と同じである。具体的には、前側のアクチュエータ２０ａに接続されるバルブユニット７０Ｒａが前に、後ろ側のアクチュエータ２０ｂに接続されるバルブユニット７０Ｒｂが後ろに配置される。
また、前後方向Ｘに並べて配置される左側のバルブユニット７０Ｌａ・７０Ｌｂの前後方向Ｘにおける配置順序は、バルブユニット７０Ｌａ・７０Ｌｂそれぞれに接続されるアクチュエータ２０ａ・２０ｂの前後方向Ｘにおける配置順序と同じである。具体的には、前側のアクチュエータ２０ａに接続されるバルブユニット７０Ｌａが前に、後ろ側のアクチュエータ２０ｂに接続されるバルブユニット７０Ｌｂが後ろに配置される。

（効果１）
次に、図１に示す上部旋回体１による効果を説明する。上部旋回体１は、長手方向を有する旋回フレーム１０と、旋回フレーム１０の左右に着脱自在に取り付けられるサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌと、左右のサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌ上に設置されるエンジン５２Ｒ・５２Ｌと、左右のサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌ上に設置され、エンジン５２Ｒ・５２Ｌに駆動される油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌと、旋回フレーム１０に設置され油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌに接続される複数のアクチュエータ２０と、油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌからアクチュエータ２０へ供給される作動油の流量を制御する複数のバルブユニット７０と、を備える。複数のバルブユニット７０は、旋回フレーム１０幅方向（幅方向Ｙ）における油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとアクチュエータ２０との間に配置されるとともに旋回フレーム１０長手方向（前後方向Ｘ）に並べて配置される。

複数のバルブユニット７０は、前後方向Ｘに並べて配置される。よって、複数のバルブユニット７０を幅方向Ｙや上下方向に並べて配置する場合に比べ、複数のバルブユニット７０を分散して配置させやすい。よって、バルブユニット７０に接続される配管６０を分散させやすい。よって、配管６０の接続及び取外し作業のためのスペースを広くできる。よって、配管６０の接続及び取外しの作業性を向上でき、その結果、上部旋回体１の組立及び分解の作業性を向上させることができる。

（効果２）
複数のバルブユニット７０の旋回フレーム１０長手方向（前後方向Ｘ）における配置順序は、複数のバルブユニット７０それぞれに接続されるアクチュエータ２０の旋回フレーム１０長手方向（前後方向Ｘ）における配置順序と同じである。
この構成では、バルブユニット７０とアクチュエータ２０とを接続する配管６０が交錯しない。すなわち、上部旋回体１を上から見たとき、複数のバルブユニット７０と、これらのバルブユニット７０それぞれに接続されるアクチュエータ２０とを直線（仮想的な直線）で結んだとき、この直線が交差しない。配管６０が交錯しないので、配管６０の接続及び取外しの作業性をより向上できる。また、配管６０が交錯しないので、バルブユニット７０とアクチュエータ２０との配管６０が長くなることを抑制でき、その結果、配管６０での圧損を抑制できる。

（効果３）
エンジン５２Ｒ・５２Ｌと油圧ポンプ５４Ｒ・５４Ｌとの旋回フレーム１０長手方向（前後方向Ｘ）における配置順序は、右のサイドフレーム３０Ｒ上と左のサイドフレーム３０Ｌ上とで逆の順序である。
この構成では、右のサイドフレーム３０Ｒ上に設置される機器（エンジン５２Ｒ、油圧ポンプ５４Ｒ、及びこれらに接続される機器）と、左のサイドフレーム３０Ｌ上に設置される機器（エンジン５２Ｌ、油圧ポンプ５４Ｌ、及びこれらに接続される機器）と、を共通化できる。

この効果の具体例を次に説明する。
（ａ）例えば、右のエンジン５２Ｒ側から油圧ポンプ５４Ｒ側に向かって（前後方向Ｘの後ろから前に向かって）見たとき、油圧ポンプ５４Ｒに接続される配管６０は、油圧ポンプ５４Ｒの左に配置される。また、左のエンジン５２Ｌ側から油圧ポンプ５４Ｌ側に向かって（前後方向Ｘの前から後ろに向かって）見たとき、油圧ポンプ５４Ｌに接続される配管６０も、油圧ポンプ５４Ｌの左に配置される。よって、油圧ポンプ５４Ｒと配管６０とを接続するための機器（図示なし）と、油圧ポンプ５４Ｌと配管６０とを接続するための機器（図示なし）とを共通化できる。
（ｂ）また例えば、右のエンジン５２Ｒ側から油圧ポンプ５４Ｒ側に向かって見たとき、エンジン５２Ｒの日常メンテナンスが行われる部分は、エンジン５２Ｒの右側部分に配置される（日常メンテナンスの作業スペースを確保するため）。また、左のエンジン５２Ｌ側から油圧ポンプ５４Ｌ側に向かって見たとき、エンジン５２Ｌの日常メンテナンスが行われる部分も、エンジン５２Ｌの右側部分に配置される。よって、エンジン５２Ｒ・５２Ｌの日常メンテナンスの作業性を向上させつつ、エンジン５２Ｒとエンジン５２Ｌとで構成（構造）を共通化できる。

（変形例）
図２に変形例の上部旋回体１０１を示す。上記実施形態では、図１に示すように、バルブユニット７０がサイドフレーム３０Ｒ・３０Ｌ上に配置された。しかし、図２に示すように、バルブユニット７０は旋回フレーム１０上に配置されてもよい。なお、この変形例と上記実施形態と組み合わせてもよい。例えば、右側のバルブユニット７０Ｒａ・７０Ｒｂを旋回フレーム１０上に配置するとともに、左側のバルブユニット７０Ｌａ・７０Ｌｂをサイドフレーム３０Ｌ上に配置してもよい。

（その他の変形例）
上記実施形態は様々に変形できる。例えば、上記実施形態では、前後方向Ｘに並ぶバルブユニット７０の前後方向Ｘの配置順序と、これらのバルブユニット７０に接続されるアクチュエータ２０の前後方向Ｘの配置順序とを同じにした。さらに、アクチュエータ２０以外のアクチュエータ（「その他アクチュエータ」とする）、および、「その他アクチュエータ」に接続されるバルブユニット（７０）についても、上記条件が成り立つようにしてもよい。上記「その他アクチュエータ」は、例えば、ブーム又はアームに設置されるアクチュエータ、また例えば、下部走行体に取り付けられるアクチュエータなどである。上記条件が成り立つ場合の具体的は次の通りである。例えば、ブームに設置されるアクチュエータが旋回フレーム１０に設置されるアクチュエータ２０よりも前に配置される場合、ブームに設置されるアクチュエータに接続されるバルブユニットは、アクチュエータ２０に接続されるバルブユニット７０よりも前に配置される。

１、１０１ 上部旋回体
１０ 旋回フレーム
２０ アクチュエータ
３０Ｒ、３０Ｌ サイドフレーム
６２Ｒ、６２Ｌ エンジン
６４Ｒ、６４Ｌ 油圧ポンプ
７０ バルブユニット
７０Ｌａ、７０Ｌｂ 左側のバルブユニット
７０Ｒａ、７０Ｒｂ 右側のバルブユニット

Claims (3)

1. 長手方向を有する旋回フレームと、
   前記旋回フレームの左右に着脱自在に取り付けられるサイドフレームと、
   左右の前記サイドフレーム上に設置されるエンジンと、
   左右の前記サイドフレーム上に設置され、前記エンジンに駆動される油圧ポンプと、
   前記旋回フレームに設置され、前記油圧ポンプに接続される複数のアクチュエータと、
   前記油圧ポンプから前記アクチュエータへ供給される作動油の流量を制御する複数のバルブユニットと、
   を備え、
   複数の前記バルブユニットは、前記旋回フレーム幅方向における前記油圧ポンプと前記アクチュエータとの間に配置され、
   複数の前記バルブユニットは、右側の前記バルブユニットと左側の前記バルブユニットとに分けて配置され、
   右側の前記バルブユニットおよび左側の前記バルブユニットそれぞれは、前記旋回フレーム長手方向に並べて配置される、
   建設機械の上部旋回体。
2. 複数の前記バルブユニットの前記旋回フレーム長手方向における配置順序は、複数の前記バルブユニットそれぞれに接続される前記アクチュエータの前記旋回フレーム長手方向における配置順序と同じである、
   請求項１に記載の建設機械の上部旋回体。
3. 前記エンジンと前記油圧ポンプとの前記旋回フレーム長手方向における配置順序は、右の前記サイドフレーム上と左の前記サイドフレーム上とで逆の順序である、
   請求項１または２に記載の建設機械の上部旋回体。

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