JP5759711B2 - 伸縮ブームの反力支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮ブームの反力支持構造に関するものである。

従来、高所作業車や移動式クレーンなどの作業車の伸縮ブームとして、様々な断面形状を有するものが知られており、さらに外箱部材と内箱部材の間にスライド部材が配置されたものが知られている。

例えば、特許文献１には、ピン固定式で搖動自在のスライドプレートが開示されている。この構成によれば、スライドプレートが揺動してブーム板に密着するようになるため、内部応力を抑えることができる。

特開平６−２１９６８５号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、構造が複雑であるため、設置に必要なスペースが大きくなるうえに、コストも増加するという問題があった。

そこで、本発明は、簡単な構成によって内部応力を低減できる伸縮ブームの反力支持構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の伸縮ブームの反力支持構造は、外箱部材の上板部両端に形成される外箱斜板部と、内箱部材の上板部両端に形成される内箱斜板部と、前記外箱斜板部と前記内箱斜板部の間に挿入されるスライド部材と、を備える伸縮ブームの反力支持構造であって、前記スライド部材は、前記内箱斜板部に向いた内向面の傾斜方向中央近傍が傾斜方向周辺よりも突出する突出部を有し、当該突出部は、前記内箱斜板部に当接して前記内箱斜板部に対して前記スライド部材を揺動させるものであることを特徴としている。

このような構成としたため、内向面の傾斜方向中央近傍が内箱斜板部に接してスライド部材自体が揺動できるので、スライド部材の両側のコーナー近傍に確実に反力を伝達して伸縮ブームの内部応力を低減できる。そして、このような作用を簡単な構成で提供できる。

ラフテレーンクレーンの全体構成を説明する側面図である。 伸縮ブームの構成を説明する説明図である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は反力の作用を説明する説明図である。 伸縮ブームの反力支持構造の構成を分解して説明する分解斜視図である。 実施例１のスライド部材の構成を説明する断面図である。 実施例１のスライド部材の作用を説明する説明図である。（ａ）は揺動前であり、（ｂ）は揺動後である。 実施例２のスライド部材の構成を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（ラフテレーンクレーンの全体構成）
まず、図１を用いて実施例１の伸縮ブームの反力支持構造Ｃを備えるラフテレーンクレーン１の全体構成を説明する。実施例１のラフテレーンクレーン１は、走行機能を有する車両の本体部分となるキャリア１０と、キャリア１０の四隅に配置されたアウトリガ１１，・・・と、キャリア１０に水平旋回自在に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２に立設されたブラケット１３に取り付けられた伸縮ブーム１４と、伸縮ブーム１４を起伏させる起伏シリンダ１５と、伸縮ブーム１４先端からワイヤロープ１６を介して吊下げられるフック１７と、操作レバーなどが配置されたキャビン１８と、を備えている。

伸縮ブーム１４は、鋼板によって筒状に形成された基端ブーム１４１、中間ブーム１４２、及び、先端ブーム１４３によって入れ子状に構成されている。そして、伸縮ブーム１４は、起伏シリンダ１５を伸縮することで起伏自在であり、内部に収容した伸縮シリンダ（不図示）を伸縮することで伸縮自在であり、伸縮ブーム１４を搭載した旋回台１２を回転することで旋回自在である。

（ブームの構成）
次に、図２（ａ），（ｂ）を用いて伸縮ブーム１４の摺動部分の構成を説明する。ここでは、基端ブーム１４１と中間ブーム１４２の摺動部分の構成について説明する。

伸縮ブーム１４の断面は、プレス機によって上半部を４回折り曲げるとともに下半部を４回折り曲げた八角形状に形成されている。そして、外箱部材としての中間ブーム１４２は、内箱部材としての基端ブーム１４１に比べてひと回り小さい八角形状に形成されている。

そして、基端ブーム１４１の平板状の上板部両端は、約４５°下方に折り曲げられて外箱斜板部４が形成され、中間ブーム１４２の平板状の上半部両端には、約４５°下方に傾斜した内箱斜板部としてのサポート５が設置されているため、外箱斜板部４とサポート５とは、製作時の折り曲げ誤差を含むものの略平行になっている。

この外箱斜板部４は、外箱部材としての基端ブーム１４１の上板部を折り曲げて形成するため、基端ブーム１４１を形成する鋼板と同一の厚みとなっている。一方、サポート５は、内箱部材としての中間ブーム１４２に、補強を兼ねて別の鋼板を溶接したものであるため、中間ブーム１４２を形成する鋼板よりも厚肉となっている。

さらに、外箱部材としての基端ブーム１４１と内箱部材としての中間ブーム１４２との間には、３箇所にスライド部材２，３１，３２が挿入されることにより、反力Ｒ_１，Ｒ_２に対応する作用力を分散している。

すなわち、基端ブーム１４１の先端部には、内面下部にスライド部材３２が配置されて、伸縮ブーム１４を伸ばした状態では中間ブーム１４２の基端部の先端寄りの位置と接触する。

また、中間ブーム１４２の基端部には、側面下部にスライド部材３１が配置されて、伸縮ブーム１４を伸ばした状態では基端ブーム１４１の先端部の基端寄りの位置と接触する。

さらに、中間ブーム１４２の基端部には、サポート５にスライド部材２が配置されて、伸縮ブーム１４を伸ばした状態では基端ブーム１４１の外箱斜板部４の基端寄りの位置と接触する。

このため、図２（ｂ）のように、伸縮ブーム１４を伸ばした状態で吊荷の荷重Ｗが作用すると、中間ブーム１４２の基端部の先端寄りではスライド部材３２を通じて下方へ反力Ｒ_１を作用させるとともに、中間ブーム１４２の基端部にはスライド部材２を通じて上方へ反力Ｒ_２を作用させることとなる。

言い換えると、吊荷の荷重Ｗが作用すると、基端ブーム１４１の先端部において、スライド部材３２を通じて上方から押下力が作用することで、下板部に反力として内部応力が生じる。

同様に、吊荷の荷重Ｗが作用すると、基端ブーム１４１の先端部の基端寄りにおいて、スライド部材２を通じて斜め下方から押上力が作用することで、外箱斜板部４に反力として内部応力が生じる。

以下、中間ブーム１４２の基端部のスライド部材２を含む伸縮ブームの反力支持構造Ｃについて詳述する。

（反力支持構造の構成）
次に、図３，４を用いて本実施例の伸縮ブームの反力支持構造Ｃの構成について説明する。

本実施例の伸縮ブームの反力支持構造Ｃは、外箱部材としての基端ブーム１４１の上板部両端に形成される外箱斜板部４と、内箱部材としての中間ブーム１４２の上板部両端に形成される内箱斜板部としてのサポート５と、外箱斜板部４とサポート５の間に挿入されるスライド部材２と、を備えている。

加えて、スライド部材２の内側であってサポート５との間には、外箱斜板部４とサポート５の間隔を調整するための２枚のシム２１，２１が挿入されている。

シム２１は、鋼板によって矩形に形成されるもので、両端の突出片２１ａ，２１ａがブラケット５１，５１に設けた凹部５１ａ，５１ａに嵌合することで、面内方向の移動が拘束されて脱落しないようになっている。

スライド部材２は、外箱部材としての基端ブーム１４１と内箱部材としての中間ブーム１４２の間の摩擦抵抗を低減しつつ応力を分散して摺動を円滑にするためのもので、合成樹脂によって対称な七角柱状に形成されて、外箱斜板部４とサポート５の間に所定の余裕をもって嵌め込まれている。

そして、配置について詳細に説明すると、スライド部材２は、外箱斜板部４（及びサポート５）の板面に対する面外方向Ｄ３は、外箱斜板部４及びサポート５によって移動が制限されている。具体的には、スライド部材２の面外方向の厚みは、外箱斜板部４とサポート５の間隔より小さく、かつ、伸縮ブーム１４の摺動に支障のない最大に形成されているためＤ３方向にほとんど移動しない。

また、スライド部材２は、面内方向のうちブーム軸と平行な方向Ｄ２はブラケット５１，５１によって移動が制限されている。具体的には、スライド部材２のブーム軸方向の長さは、ブラケット５１，５１の間隔と略同一に形成されているためＤ２方向にほとんど移動しない。

さらに、面内方向のうちブーム軸と垂直な方向Ｄ１（後述の傾斜方向Ｄ１と同じ）は基端ブーム１４１によって移動が制限されている。具体的には、スライド部材２のブーム軸垂直方向の長さは、外箱部材として基端ブーム１４１の上板部及び側板部の間隔より小さく、かつ、伸縮ブーム１４の摺動に支障のない最大に形成されているためＤ１方向に移動しない。

ここにおいて、スライド部材２の外向面の上端部２ｄから下端部２ｅまでの長さは、片当たりを防止するために、外箱斜板部４の屈曲部４ａ，４ｂ間の長さよりも所定量（3mm程度の微小値）だけ短く形成されている。

そして、傾斜方向に直交する方向視（ブーム軸に垂直な平面で切断した方向）の断面形状について詳細に説明すると、七角柱状のスライド部材２は、サポート５に向いた内向面の傾斜方向中央近傍が傾斜方向周辺よりも突出する突出部２ａを備えている。ここにおいて、傾斜方向とは、断面方向（ブーム軸垂直方向）かつ外箱斜板部４（及びサポート５）と平行な方向をいうものとする（図３のＤ１方向）。

具体的には、スライド部材２の内向面側の断面は、内向面の傾斜方向Ｄ１の中央近傍の突出部２ａを頂点とする三角形状ないし船底形状に形成されている。

この突出部２ａの位置は、突出部２ａを揺動中心として外箱斜板部４に向いた外向面の傾斜方向Ｄ１両端位置から作用する反力モーメントが左右両端で等しくなるように形成されている。例えば、外箱斜板部４（及びサポート５）の折り曲げ角度が４５°の場合には、スライド部材２の内向面側の断面は二等辺三角形状になる。

加えて、この突出部２ａを頂点とする三角形の底角の角度は、使用時の荷重による捩れ変形や外箱斜板部４とサポート５の製作誤差などによる角度の差分の最大値よりも大きくなるように形成される。

さらに、スライド部材２は、傾斜方向Ｄ１に向いた上端面及び下端面の外向面寄りの位置に、外向面の傾斜方向両端位置よりも傾斜方向Ｄ１に突出したエラ部２ｂ，２ｃを有している。

つまり、スライド部材２の傾斜方向Ｄ１に向いた上端面には、スライド部材２の外向面の上端部２ｄが、基端ブーム１４１の上側の屈曲部４ａに乗り上げるよりも前に上板部と接触するエラ部２ｂが形成されている。

同様に、スライド部材２の傾斜方向Ｄ１に向いた下端面には、スライド部材２の外向面の下端部２ｅが、基端ブーム１４１の上側の屈曲部４ｂに乗り上げるよりも前に側板部と接触するエラ部２ｃが形成されている。

（作用）
次に、図２，５を用いて本実施例の伸縮ブームの反力支持構造Ｃの作用について説明する。ここでは、吊荷によって基端ブーム１４１に対し中間ブーム１４２が相対的に捩れて、あるいは、製作時の誤差によって、上板部に対する外箱斜板部４の折曲角度よりもサポート５の折曲角度のほうが浅く、下方において両者の間隔が狭くなっている場合について説明する。

まず、図２に示すように、伸縮ブーム１４を伸ばした状態で吊荷の荷重Ｗが作用すると、中間ブーム１４２の基端部の前寄り位置が支点となって、中間ブーム１４２の基端部は上方に移動する。

この過程を拡大した断面で説明すると、図５（ａ）に示すように、中間ブーム１４２の基端部に設置されたサポート５が上方向に移動すると（黒矢印）、サポート５の上面がスライド部材２の突出部２ａと接触する。

引き続き、サポート５が上方向に移動すると、スライド部材２の突出部２ａはサポート５の上面と接触したまま、スライド部材２の外向面の下端部２ｅが外箱斜板部４の下側の屈曲部４ｂ近傍と接触する。

さらに、サポート５が上方向に移動すると、突出部２ａ及び下端部２ｅの接触を保ったまま、スライド部材２の上側が下端部２ｅを揺動中心として外箱斜板部４方向に揺動する（白矢印）。

そして、図５（ｂ）に示すように、スライド部材２の外向面の上端部２ｄが外箱斜板部４の上側の屈曲部４ａと接触した後は、突出部２ａを揺動中心として上端部２ｄ及び下端部２ｅからのモーメントがつり合うことで、スライド部材２の位置が固定されることとなる。

この際、例えばスライド部材２が上方向にずれても、上側のエラ部２ｂが基端ブーム１４１の上板部と接触して押下力を受けることで、スライド部材２は下方に移動する。

（効果）
次に、本実施例の伸縮ブームの反力支持構造Ｃの効果を列挙して説明する。

（１）実施例１の伸縮ブームの反力支持構造Ｃでは、スライド部材２は、内箱斜板部としてのサポート５に向いた内向面の傾斜方向Ｄ１中央近傍が傾斜方向周辺よりも突出する突出部２ａを有している。

したがって、内向面の傾斜方向Ｄ１中央近傍が内箱斜板部としてのサポート５に接してスライド部材２自体が長手方向の軸に対して揺動することで、スライド部材２の両側のコーナー近傍である上端部２ｄ及び下端部２ｅに確実に反力を伝達して伸縮ブーム１４の内部応力を低減できる。そして、このような作用を簡単な構成で提供できる。

つまり、使用時のブーム間の相対的な捩れや変形や製作時の誤差等に起因して、内箱斜板部としてのサポート５と外箱斜板部４の折曲角度が一致せず両者が平行に形成されていない場合には、スライド部材２の内向面と外向面が平行に形成されていると、上端部２ｄ又は下端部２ｅの一方のみがサポート５及び外箱斜板部４に挟まれて片当たりが生じてしまう。

このように片当たりが生じると、外箱斜板部４を含む外箱部材には高応力が発生することで疲労寿命が著しく低下するうえ、これを防止するために板厚を増加したり補強板を追加したりすると軽量化の妨げになる。さらに、補強板を追加する場合には、溶接歪を取除く作業が新たに生じるためコストが増加してしまう。

そこで、スライド部材２を傾斜方向Ｄ１中央近傍が突出するように形成しておけば、伸縮ブーム１４の伸縮時に内箱部材が外箱部材に近づくように移動すると、周辺よりも突出した傾斜方向Ｄ１中央近傍が周辺よりも先にサポート５に接して、スライド部材２自体が揺動して、外箱部材を面で捕らえるようになる。

この場合、外箱部材は薄板であるため片当たりして高応力が発生すると疲労による亀裂発生の懸念があるものの、内箱部材のサポート５は厚板であるため面での接触にならなくても高応力は発生しない。

（２）また、スライド部材２は、突出部２ａを揺動中心として、外箱斜板部４に向いた外向面の傾斜方向Ｄ１両端位置である上端部２ｄ及び下端部２ｅから作用する反力モーメントが等しくなるように形成されることで、上端部２ｄ及び下端部２ｅを通じて均等に応力を分散した状態でスライド部材２の位置が固定される。

つまり、スライド部材２は、揺動中は下端部２ｅ（又は上端部２ｄ）を中心として揺動するが（図５（ａ））、上端部２ｄ（又は下端部２ｅ）が接触した後は、モーメントがつり合うことで揺動しなくなる。

（３）さらに、スライド部材２は、内向面が三角形状に形成されることで、きわめて簡単な形状によって、突出部２ａを形成できるうえに、製作コストを抑えることができる。

加えて、突出部２ａが三角形の頂点として形成されている場合でも、使用している間に内向面及び外向面は徐々に変形して外側ブームに当たりがついた状態（応力を分散した位置）で馴染んでくる。

（４）そして、スライド部材２は、傾斜方向に向いた上端面及び下端面に、外向面の傾斜方向Ｄ１両端位置よりも突出したエラ部２ｂ、２ｃを有することで、外箱部材の上板部や側板部から反力を受けたスライド部材２が移動して、片当たりの発生を防止できる。

例えば、スライド部材２が傾斜方向Ｄ１の上方にずれた場合には、上側のエラ部２ｂが外箱部材の上板部と接触して押下力を受けて、スライド部材２が傾斜方向Ｄ１下方に移動する。他方、スライド部材２が傾斜方向Ｄ１の下方にずれた場合には、下側のエラ部２ｃが外箱部材の側板部と接触して押下力を受けて、スライド部材２が傾斜方向Ｄ１上方に移動する。

以下、図６を用いて、前記実施例とは別の形態のスライド部材２Ａを備える伸縮ブームの反力支持構造Ｃ１について説明する。なお、前記実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

（全体構成及びブームの構成）
まず、構成について説明するが、ラフテレーンクレーン１の全体構成及び伸縮ブーム１４の構成は、実施例１と略同様であるため説明を省略する。

（反力支持構造の構成）
実施例２の伸縮ブームの反力支持構造Ｃ１の構成は、実施例１と略同様に、外箱斜板部４と、内箱斜板部としてのサポート５と、スライド部材２Ａと、を備えている。なお、本実施例では、外箱斜板部４とサポート５の間隔を調整するシムは挿入されていない。一方、スライド部材２Ａの形状は実施例１と異なっている。

つまり、本実施例のスライド部材２Ａは、外箱部材としての基端ブーム１４１と内箱部材としての中間ブーム１４２の間の摩擦抵抗を低減しつつ応力を分散して摺動を円滑にするためのもので、合成樹脂によってサポート５に向いた内向面の傾斜方向中央近傍が傾斜方向周辺よりも突出する円弧形状の突出部２ｆを備えたかまぼこ形状に形成されて、外箱斜板部４とサポート５の間に所定の余裕をもって嵌め込まれている。

配置については、実施例１と同様であるから説明を省略する。

この突出部２ｆの最も突出した頂点位置は、突出部２ｆの頂点位置を揺動中心として外箱斜板部４に向いた外向面の傾斜方向Ｄ１両端位置から作用する反力モーメントが左右両端で等しくなるように形成されている。

加えて、突出部２ｆの円弧の半径は、外箱斜板部４とサポート５の製作誤差や使用時のブーム間の相対的な捩れや変形による角度差が最大値になっても、円弧形状の突出部２ｆがサポート５と接触するように形成される。なお、実施例２のスライド部材２は、エラ部を有していない。

（作用・効果）
次に、実施例２の伸縮ブームの反力支持構造Ｃ１の作用・効果について説明する。

（１）実施例２の伸縮ブームの反力支持構造Ｃ１では、スライド部材２Ａは、内箱斜板部としてのサポート５に向いた内向面の傾斜方向Ｄ１中央近傍が傾斜方向周辺よりも突出する突出部２ｆを有している。

したがって、内向面の傾斜方向Ｄ１中央近傍が内箱斜板部としてのサポート５に接してスライド部材２Ａ自体が揺動することで、スライド部材２Ａの両側のコーナー近傍である上端部２ｄ及び下端部２ｅに確実に反力を伝達して伸縮ブーム１４の内部応力の集中を分散できる。

（２）また、実施例２のスライド部材２Ａは、内向面が円弧形状に形成されることで、きわめて簡単な形状によって突出部２ｆを形成できる。

さらに、突出部２ｆが円弧形状に形成されていれば、突出部２ｆのどの位置がサポート５と接触しても、接触位置から押上力を伝達してスライド部材２Ａ自体を揺動させやすくなる。

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施例と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例１，２では、ラフテレーンクレーン１に本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、カーゴクレーン、トラッククレーンなどの移動式クレーン、高所作業車など、伸縮ブームを備える作業車であれば本発明を適用できる。

また、実施例１，２では、内向面の断面形状が三角形状のスライド部材２と円弧形状のスライド部材２Ａとについて説明したが、これに限定されるものではなく、傾斜方向中央近傍が周辺よりも突出する形状であれば、例えば凸字状など、どのような形状であってもよい。

さらに、実施例１，２では、ブーム断面の下半部を４回折り曲げた八角形状に形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上半部に斜板部を有する形状であれば本発明を適用できる。

そして、実施例１，２では、スライド部材２，２Ａについて、ブーム軸に垂直な左右方向の断面形状について詳述したが、これに限定されるものではなく、ブーム軸に沿った前後方向の断面形状が三角形状（点接触）又は円弧形状（点接触）にも形成されるものであってもよい。

１ ラフテレーンクレーン
１４ 伸縮ブーム
１４１ 基端ブーム（外箱部材）
１４２ 中間ブーム（内箱部材）
２，２Ａ スライド部材
２ａ 突出部
２ｂ，２ｃ エラ部
２ｄ 上端部
２ｅ 下端部
２ｆ 突出部
４ 外箱斜板部
４ａ，４ｂ 屈曲部
５ サポート（内箱斜板部）

Claims (5)

1. 外箱部材の上板部両端に形成される外箱斜板部と、内箱部材の上板部両端に形成される内箱斜板部と、前記外箱斜板部と前記内箱斜板部の間に挿入されるスライド部材と、を備える伸縮ブームの反力支持構造であって、
   前記スライド部材は、前記内箱斜板部に向いた内向面の傾斜方向中央近傍が傾斜方向周辺よりも突出する突出部を有し、当該突出部は、前記内箱斜板部に当接して前記内箱斜板部に対して前記スライド部材を揺動させるものであることを特徴とする伸縮ブームの反力支持構造。
2. 前記スライド部材は、前記突出部を揺動中心として、前記外箱斜板部に向いた外向面の傾斜方向両端位置から作用する反力モーメントが等しくなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の伸縮ブームの反力支持構造。
3. 前記スライド部材は、前記内向面が傾斜方向に直交する方向視において三角形状に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伸縮ブームの反力支持構造。
4. 前記スライド部材は、前記内向面が傾斜方向に直交する方向視において円弧形状に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伸縮ブームの反力支持構造。
5. 前記スライド部材は、傾斜方向に向いた上端面及び下端面に、前記外向面の傾斜方向両端位置よりも突出したエラ部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の伸縮ブームの反力支持構造。