JP5939629B2

JP5939629B2 - 建設機械

Info

Publication number: JP5939629B2
Application number: JP2012117188A
Authority: JP
Inventors: 剛恒吉
Original assignee: Caterpillar SARL
Current assignee: Caterpillar SARL
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: JP2013241817A

Description

本発明は、キャブを備えた油圧ショベル等の建設機械の技術分野に関するものである。

一般に、油圧ショベル等の建設機械のなかには、該建設機械にキャブを搭載するにあたり、機体フレームに左右方向を向くサポート梁材を固定し、該サポート梁材に防振マウントを介してキャブを取付支持するように構成したものがある。
この様な構成の建設機械において、前記サポート梁材としては、従来、縦断面四角枠形状をしたボックス構造のものが用いられていた。しかしながら、ボックス構造のサポート梁材は、充分な強度を確保できる一方で、構成部品が多く、溶接部も増えてコスト高になるという問題がある。さらに、エンジン等で発生した騒音が、ボックス構造のサポート梁材の内部で共鳴して増大し、該増大した騒音がキャブに伝わってしまうという問題もある。
そこで、前記サポート梁材を、前側或いは後側が開口した縦断面コ字形状に形成することで、騒音がサポート梁材の内部で共鳴して増大してしまうことを防止できるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−７３６８号公報

ところで、油圧ショベル等の建設機械は不整地で作業する場合も多く、転倒の惧れを考慮する必要がある。このため、ＲＯＰＳ（Ｒｏｌｌ−ＯｖｅｒＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅ）規格に対応する構造が要求され、その対応策の一つとして、機体転倒時等においてキャブに大きな負荷が働いてもキャブがサポート梁材から外れてしまうことを防止するべく、サポート梁材に、キャブの下部に固定されるストッパを受止めるストッパ受部を設ける場合がある。この様にサポート梁材にストッパ受部を設ける場合、サポート梁材は、機体転倒時にストッパ受部に作用する負荷を受止めるのに充分な強度が必要になる。
しかるに、前記特許文献２のように縦断面コ字形状のサポート梁材の上面板にストッパ受部を設けようとした場合、該サポート梁材の上面板は、後側或いは前側のみが縦板に連結された片持ち支持状態になっているから、機体転倒時にストッパ受部に作用する負荷を受止めるのに必要な強度を確保できないという危惧がある。このため、強度を確保するべく別途補強材等を設ける必要が生じて、構成部品や溶接部が増えコスト高になるうえ、補強材の配設箇所によっては依然として必要な強度を確保できない惧れがあり、これらに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、機体フレームに左右方向を向くサポート梁材を固定し、該サポート梁材に防振マウントを介してキャブを取付支持してなる建設機械において、前記サポート梁材を、機体フレームに立設される縦板と、該縦板の上端部に固定され、サポート梁材の左右方向一端部から他端部に亘る水平状の天板とを用いて形成すると共に、前記サポート梁材の左右方向一端部に、キャブの左右方向一端側を支持する防振マウントが取付けられる第一マウント取付部を設け、サポート梁材の左右方向他端部に、キャブの左右方向他端側を支持する防振マウントが取付けられる第二マウント取付部と、天板に開設された貫通孔の下方に天板と間隙を存する状態で配置されると共にキャブの下部に固定されるストッパを、前記貫通孔の外周側部分で受止めるためのストッパ受部とを設ける一方、サポート梁材の左右方向中間部は、左右方向に延びる縦板と天板とにより縦断面Ｔ字形状に形成すると共に、該縦板の左右方向延長上に前記ストッパ受部が位置するように設定して、ストッパ受部からサポート梁材左右方向中間部に作用する負荷を縦板で受止める構成にする一方、天板の形状や縦板に対する前後方向突出量によって負荷作用時におけるサポート梁材の変形、応力の調整を行う構成にしたことを特徴とする建設機械である。
請求項２の発明は、請求項１において、サポート梁材の左右方向中間部の縦板は、左右方向中途部で前後方向に折曲されていることを特徴とする建設機械である。

請求項１の発明とすることにより、サポート梁材の左右方向中間部を縦断面Ｔ字形状の簡単な構造にして、コスト低減に貢献できるものでありながら、機体転倒時に発生する負荷を受止めるのに充分な強度を確保することができる。
請求項２の発明とすることにより、折曲部分を挟んだ左右の縦板の位置や天板の形状を、機体フレームに配される他の部品装置等のレイアウト等に応じて変更することができる。

油圧ショベルの側面図である。旋回フレームの斜視図である。リア側サポート梁材を示す斜視図である。図３のＡ矢視図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は図３のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚ断面図である。（Ａ）はリア側サポート梁材の水平断面図、（Ｂ）は防振マウント、ストッパが配設された状態の第二防振マウント取付部、ストッパ受部を示す図である。第二の実施の形態のサポート梁材の水平断面図である。（Ａ）は第三の実施の形態のサポート梁材を示す斜視図、（Ｂ）は第三の実施の形態のサポート梁材の水平断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図において、１は建設機械の一例である油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等の各部から構成されており、さらに、上部旋回体３には、オペレータの運転室になるキャブ５が搭載されている。

また、６は上部旋回体３の基台となる旋回フレーム（本発明の機体フレームに相当する）であって、該旋回フレーム６の左右方向中央部には、左右のセンターフレーム７Ｌ、７Ｒが設けられ、旋回フレーム６の左右両側部には、左右のサイドフレーム８Ｌ、８Ｒが設けられている。そして、前記左右のセンターフレーム７Ｌ、７Ｒには、フロント作業機４の基端部が上下揺動自在に取付けられる一方、左側センターフレーム７Ｌの左方前半部には、キャブ５が搭載されるキャブ搭載部９が設けられている。

前記旋回フレーム６のキャブ搭載部９の前部および後部には、左右方向を向くフロント側サポート梁材１０およびリア側サポート梁材１１が配設されている。そして、これらフロント側サポート梁材１０およびリア側サポート梁材１１には、キャブ５の四隅部に配置される都合四個の防振マウント１２を介して防振された状態でキャブ５が取付支持されるが、本実施の形態では、キャブ５の後部が取付支持されるリア側サポート梁材１１に本発明が実施されており、以下、リア側サポート梁材１１について説明する。尚、本実施の形態では、防振マウント１２としては液体封入型ビスカスマウントが用いられている。

前記リア側サポート梁材１１は、旋回フレーム６の底面６ａから立設される上下方向を向く縦板１３と、該縦板１３の上端部に固定され、リア側サポート梁材１１の左右方向一端側から他端側に亘る水平状の天板１４とを用いて形成されていると共に、該リア側サポート梁材１１の下端（縦板１３の下端）は、旋回フレーム６の底面６ａに溶接により固定され、また、リア側サポート梁材１１の右端は左側センターフレーム７Ｌに溶接により固定され、さらに、リア側サポート梁材１１の左端は左側サイドフレーム８Ｌに溶接により固定されている。

前記リア側サポート梁材１１の右側端部には、第一マウント取付部１１Ａが設けられている。該第一マウント取付部１１Ａを構成する部分の天板１４Ａ（以下、第一マウント取付部天板１４Ａと称する）には第一マウント取付孔１４Ａａが開設されており、該第一マウント取付孔１４Ａａには、キャブ５の後部右端側を支持する防振マウント１２が取付けられる構成になっている。

また、リア側サポート梁材１１の左側端部には、第二マウント取付部１１Ｂとストッパ受部１１Ｃとが設けられている。この場合、第二マウント取付部１１Ｂとストッパ受部１１Ｃとは、ストッパ受部１１Ｃが前側に位置し第二マウント取付部１１Ｂが後側に位置する状態で、前後に並設されている。そして、第二マウント取付部１１Ｂを構成する部分の天板１４Ｂ（以下、第二マウント取付部天板１４Ｂと称する）には第二マウント取付孔１４Ｂａが開設されており、該第二マウント取付孔１４Ｂａには、キャブ５の後部左端側を支持する防振マウント１２が取付けられる構成になっている。一方、ストッパ受部１１Ｃを構成する部分の天板１４Ｃ（以下、ストッパ受部天板１４Ｃと称する）には貫通孔１４Ｃａが開設されていると共に、該貫通孔１４Ｃａの下方には後述するストッパ１５が配置されている。尚、図中、１４Ｃｂは貫通孔１４Ｃａの外周側部分のストッパ受部天板１４Ｃに固着された補強板である。

前記ストッパ１５は、キャブ５の底部左側に固定されるものであって、ストッパ受部天板１４Ｃに開設の貫通孔１４Ｃａよりも大径の円形状に形成されている。そして、このストッパ１５は、該ストッパ１５の下側から挿入されて貫通孔１４Ｃａを貫通しキャブ５の底部側部材（図示しないが、キャブ５の下枠材やキャブフロア等）に螺入されるボルト１６と、該ボルト１６に外嵌されるスリーブ１７とによって、ストッパ受部天板１４Ｃとの間に所定の間隔Ｓを存する状態で、貫通孔１４Ｃａの下方に配置されている。前記間隔Ｓは、キャブ５の変位が許容される許容範囲として予め設定される距離であって、通常時における振動状態では防振マウント１２の防振機能を損なうことなく、且つ、機体転倒等時においてキャブ５がリア側サポート梁材１１に対して離間する方向に変位した場合に、防振マウント１２の弾性限界を越える前にストッパ１５が貫通孔１４Ｃａの外周側部分のストッパ受部天板１４Ｃに当接するように設定されている。而して、機体転倒時等においてキャブ５がリア側サポート梁材１１に対して離間する方向に変位した場合、該変位が許容範囲（間隔Ｓ）を越えようとすると、該キャブ５の変位に伴いストッパ１５が貫通孔１４Ｃａの外周側部分のストッパ受部天板１４Ｃに当接して受止められ、これにより許容範囲を越えてのキャブ５の変位が規制されると共に、該キャブ５の変位の規制は、防振マウント１２の弾性限界を越える前の段階でなされるように構成されている。

ここで、前記リア側サポート梁材１１は、前述したように、旋回フレーム６の底面６ａから立設される縦板１３と、該縦板１３の上端部に固定され、リア側サポート梁材１１の左右方向一端側から他端側に亘る水平状の天板１４とを用いて形成されており、而して、縦板１３によって天板１４が支持される構成になっているが、該リア側サポート梁材１１の左右方向中間部の天板１４を支持する縦板１３Ａ（以下、中間部縦板１３Ａと称するが、該中間部縦板１３Ａは、本発明のサポート梁材の左右方向中間部の縦板に相当する）は、左右方向に延びる一枚板で形成されている。そして、該左右方向に延びる中間部縦板１３Ａと天板１４とによって、リア側サポート梁材１１の左右方向中間部は縦断面Ｔ字形状に形成されていると共に、中間部縦板１３Ａの左右方向延長上に、前記ストッパ受部１１Ｃが位置するように設定されている。一方、第一、第二マウント取付部１１Ａ、１１Ｂは、前記中間部縦板１３Ａに対して後方に偏倚する位置となるように設けられている。

さらに、前記中間部縦板１３Ａは、リア側サポート梁材１１の右側端部に至るまで延設されており、該中間部縦板延設部１３Ａａによって、第一マウント取付部天板１４Ａの前側が支持されている。また、第一マウント取付部天板１４Ａの後側は、前記中間部縦板延設部１３Ａａと平行状の第一縦板１３Ｂによって支持されていると共に、中間部縦板延設部１３Ａａと第一縦板１３Ｂとは、連結板１３Ｂａによって連結されている。而して、第一マウント取付部１１Ａは、第一マウント取付部天板１４Ａの前側および後側が中間部縦板延設部１３Ａａと第一縦板１３Ｂとによって支持され、さらに該中間部縦板延設部１３Ａａと第一縦板１３Ｂとが連結板１３Ｂａによって連結される構成になっている。

一方、第二マウント取付部１１Ｂおよびストッパ受部１１Ｃは、前述したように前後に並設されているが、これら第二マウント取付部１１Ｂおよびストッパ受部１１Ｃの天板１４Ｂ、１４Ｃは、第二マウント取付部天板１４Ｂの前側を支持する前側縦板１３Ｃａと、ストッパ受部天板１４Ｃの後側を支持する後側縦板１３Ｃｂと、第二マウント取付部天板１４Ｂとストッパ受部天板１４Ｃとの間を支持する中央縦板１３Ｃｃと、第二マウント取付部天板１４Ｂおよびストッパ受部天板１４Ｃの右側を支持する右側縦板１３Ｃｄとが一体的に形成された第二縦板１３Ｃによって支持されている。而して、第二マウント取付部１１Ｂおよびストッパ受部１１Ｃは、第二マウント取付部天板１４Ｂの前側、ストッパ受部天板１４Ｃの後側、第二マウント取付部天板１４Ｂとストッパ受部天板１４Ｃとの間、第二マウント取付部天板１４Ｂおよびストッパ受部天板１４Ｃの右側が第二縦板１３Ｃによって支持される構成になっているが、さらに、ストッパ受部１１Ｃは、中間部縦板１３Ａの左右方向延長上に位置するように設定されているため、機体転倒時にストッパ受部天板１４Ｃに作用する負荷がリア側サポート梁材１１の左右方向中間部にまで及んでも、該負荷を中間部縦板１３Ａによって確実に受け止めることができるように構成されている。

叙述の如く構成された本形態において、キャブ５は、旋回フレーム６に固定された左右方向を向くフロント側サポート梁材１０およびリア側サポート梁材１１に、防振マウント１２を介して防振された状態で取付支持されるが、前記リア側サポート梁材１１は、旋回フレーム６に立設される縦板１３と、該縦板１３の上端部に固定され、リア側サポート梁材１１の左右方向一端部から他端部に亘る水平状の天板１４とを用いて形成されていると共に、該リア側サポート梁材１１の左右方向一端部（本実施の形態では右側端部）には、キャブ５の左右方向一端側（本実施の形態では右端側）を支持する防振マウント１２が取付けられる第一マウント取付部１１Ａが設けられており、また、リア側サポート梁材１１の左右方向他端部（本実施の形態では左側端部）には、キャブ５の左右方向他端側（本実施の形態では左端側）を支持する防振マウント１２が取付けられる第二マウント取付部１１Ｂと、天板１４に開設された貫通孔１４Ｃａの下方に天板１４と間隙Ｓを存する状態で配置されると共にキャブ５の下部に固定されるストッパ１５を、前記貫通孔１４Ｃａの外周側部分で受止めるためのストッパ受部１１Ｃとが設けられている。さらに、リア側サポート梁材１１の左右方向中間部は、左右方向に延びる中間部縦板１３Ａと天板１４とにより縦断面Ｔ字形状に形成されていると共に、該中間部縦板１３Ａの左右方向延長上に前記ストッパ受部１１Ｃが位置することになる。

而して、リア側サポート梁材１１の左右方向中間部は、縦断面Ｔ字形状に形成された簡単な構造になっており、この結果、リアサポート梁材１１の左右方向中間部の構成部品を減らすことができると共に、溶接部も減らすことができて、コスト低減に大きく貢献できる。しかも、リア側サポート梁材１１の左右方向中間部は、旋回フレーム６に対して中間部縦板１３Ａの下端部が溶接により固定されるだけであるため、旋回フレーム６に占めるスペースが少なく、リア側サポート梁材１１や他の部品装置を旋回フレーム６にレイアウトする上で有利となる。

さらに、機体転倒時等においてキャブ５がリア側サポート梁材１１から離間する方向に変位した場合には、キャブ５の下部に固定されたストッパ１５がストッパ受部１１Ｃの貫通孔１４Ｃａ外周側部分に受け止められることになるが、該ストッパ受部１１Ｃは、前記中間部縦板１３Ａの左右方向延長上に位置するように設定されているため、機体転倒時にストッパ受部１１Ｃに作用する負荷がリア側サポート梁材１１の左右方向中間部にまで及んでも、該負荷は前記中間部縦板１３Ａによって確実に受け止められることになり、よって、縦断面Ｔ字形状の簡単な構造でありながら、機体転倒時に発生する負荷を受止めるのに充分な強度を確保できることになる。

また、このものでは、リア側サポート梁材１１の左右方向中間部の天板１４の形状や、中間部縦板１３Ａに対する天板１４の前後方向の突出長等を設計変更することによって、機体転倒等の負荷時におけるリア側サポート梁材１１の変形や応力の調整、バランス取りを容易に行うことができるうえ、レイアウト上の変更も可能となる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、サポート梁材の左右方向中間部の縦板の左右方向延長上にストッパ受部が位置するように設定するにあたり、上記実施の形態では、図６（Ａ）に示す如く、中間部縦板１３Ａの左右方向延長上にストッパ受部１１Ｃの貫通孔１４Ｃａが位置するように構成されていて、強度上有利な構成になっているが、これに限らず、レイアウトの関係や応力バランスを取るうえで、図７に示す第二の実施の形態の如く、貫通孔１４Ｃａが中間部縦板１３Ａの左右方向延長上に位置していなくても、ストッパ受部１１Ｃが中間部縦板１３Ａの左右方向延長上に位置していれば良い。尚、図７において、１１Ａは第一マウント取付部、１１Ｂは第二マウント取付部、１１Ｃはストッパ受部、１３は縦板、１３Ａは中間部縦板（サポート梁材の左右方向中間部の縦板）、１３Ｂは第一マウント取付部の縦板、１３Ｃは第二マウント取付部およびストッパ受部の縦板、１４Ａａは第一マウント取付孔、１４Ｂａは第二マウント取付孔、１４Ｃａはストッパ受部の貫通孔である。

また、油圧ショベルでは、キャブの四隅部に配置される防振マウントのうち、機体転倒時に最も衝撃を受けるのはキャブ後部左側の防振マウントであり、このため、本実施の形態では、キャブ後部左側の防振マウントに隣接してストッパ受部を設けると共に、該ストッパ受部が設けられるリア側サポート梁材に本発明を実施したが、ストッパ受部をフロント側サポート梁材に設けることもでき、その場合には、フロント側サポート梁材に本発明を実施できる。また、外国仕様の建設機械のなかには、キャブが機体の右側に設けられる場合にもあるが、この場合には、前記実施の形態と左右勝手違いとなり、サポート梁材の左側端部に第一マウント取付部が設けられ、サポート梁材の右側端部に第二マウント取付部およびストッパ受部が設けられることになる。またさらに、サポート梁材の左右両端部にストッパ受部を設けたものであっても、本発明を実施できることは勿論である。

さらに、図８に示す第三の実施の形態の如く、サポート梁材の左右方向中間部の縦板を、左右方向中途部で前後方向に折曲することもできる。つまり、第三の実施の形態におけるサポート梁材１８は、前記実施の形態と同様に、縦板１９と天板２０とを用いて構成されていると共に、サポート梁材１８の左右方向一端部には第一マウント取付部１８Ａが設けられ、また、サポート梁材１８の左右方向他端側には第二マウント取付部１８Ｂとストッパ受部１８Ｃとが設けられており、さらに、サポート梁材１８の左右方向中間部は、左右方向に延びる縦板１９と天板２０とにより縦断面Ｔ字形状に形成されているが、該サポート梁材１８の左右方向中間部の縦板１９Ａ（以下、中間部縦板１９Ａと称する）は、左右方向中途部で前後方向に折曲されている。また、サポート梁材１８の左右方向中間部の天板２０も、中途部で折曲された左右中間部縦板１９Ａに応じた形状に形成されている。そして、この様に、中間部縦板１９Ａを左右方向中途部で前後方向に折曲することにより、該折曲部１９Ａａを挟んだ左右の中間部縦板１９Ａの位置や、天板２０の形状を、旋回フレームに配される他の部品装置のレイアウト等に応じて変更することができる。尚、このように中間部縦板１９Ａの中途部を折曲した場合であっても、ストッパ受部１８Ｃは、折曲部１９Ａａを挟んで左側、右側の両方の中間部縦板１９Ａの左右延長上に位置するように設定されている。また、図８において、２０Ａａは第一マウント取付孔、２０Ｂａは第二マウント取付孔、２０Ｃａはストッパ受部１８Ｃの貫通孔である。

本発明は、キャブを備えた油圧ショベル等の建設機械において、キャブを取付支持するサポート梁材に利用することができる。

５キャブ
６旋回フレーム
１１リア側サポート梁材
１１Ａ第一マウント取付部
１１Ｂ第二マウント取付部
１１Ｃストッパ受部
１２防振マウント
１３縦板
１３Ａ中間部縦板
１４天板
１４Ｃａ貫通孔
１５ストッパ
１８サポート梁材
１８Ａ第一マウント取付部
１８Ｂ第二マウント取付部
１８Ｃストッパ受部
１９縦板
１９Ａ中間部縦板
２０天板
Ｓ間隔

Claims

機体フレームに左右方向を向くサポート梁材を固定し、該サポート梁材に防振マウントを介してキャブを取付支持してなる建設機械において、
前記サポート梁材を、機体フレームに立設される縦板と、該縦板の上端部に固定され、サポート梁材の左右方向一端部から他端部に亘る水平状の天板とを用いて形成すると共に、
前記サポート梁材の左右方向一端部に、キャブの左右方向一端側を支持する防振マウントが取付けられる第一マウント取付部を設け、
サポート梁材の左右方向他端部に、キャブの左右方向他端側を支持する防振マウントが取付けられる第二マウント取付部と、天板に開設された貫通孔の下方に天板と間隙を存する状態で配置されると共にキャブの下部に固定されるストッパを、前記貫通孔の外周側部分で受止めるためのストッパ受部とを設ける一方、
サポート梁材の左右方向中間部は、左右方向に延びる縦板と天板とにより縦断面Ｔ字形状に形成すると共に、該縦板の左右方向延長上に前記ストッパ受部が位置するように設定して、ストッパ受部からサポート梁材左右方向中間部に作用する負荷を縦板で受止める構成にする一方、天板の形状や縦板に対する前後方向突出量によって負荷作用時におけるサポート梁材の変形、応力の調整を行う構成にしたことを特徴とする建設機械。
請求項１において、サポート梁材の左右方向中間部の縦板は、左右方向中途部で前後方向に折曲されていることを特徴とする建設機械。