JP6653614B2 - アウトリガ装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業時に接地して機体を安定させるためのアウトリガ装置に関する。

建設機械の代表例である油圧ショベルには、削土や押土、整地等の作業を行うためのブレード装置が装着される場合がある。ブレード装置は、機体の前後方向片端部に回動自在に連結された基端から前後方向に延びる一対のアームと、各アームの先端に固定され、かつ幅方向に延びるブレードと、各アーム及びブレードを機体に対して上下方向に回動させる油圧作動式のブレードシリンダとを有する（たとえば特許文献１参照。）。ブレード装置は、削土や押土、整地等の作業のほか、バケットによる掘削作業を行う場合にブレードを接地させることにより機体を安定させるためのアウトリガとして用いられるときがある。ブレードが接地した状態で掘削作業が行われると、掘削作業に伴う地面からの反力が機体に作用して機体が傾くことがブレード装置によって抑制される。

特開２００９−１９４０８号公報

ブレード装置がアウトリガとして用いられると、地面からの反力がブレードを介してブレードシリンダに伝達される。このため、ブレードシリンダの径は、反力に対応可能な比較的大きいサイズであることを要する。また、整地等の作業のためにブレードの下端は機体の幅方向に真直に延びているので、機体の幅方向において平坦でない地面でブレード装置がアウトリガとして用いられる場合は、ブレードの下端全体が接地されず、機体の安定性が十分に確保されないおそれがある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、シリンダに伝達される反力が低減されると共に、機体の幅方向において地面が平坦でない場合でも機体の安定性が十分に確保されるアウトリガ装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明が提供するのは、以下のアウトリガ装置である。すなわち、幅方向に間隔をおいて前後方向に延びる一対のトラックフレームを備える建設機械に装着されるアウトリガ装置であって、前記一対のトラックフレームのそれぞれに前後方向に間隔をおいて固定されたシリンダピン、リンクピン及び本体ピンと、基端が前記シリンダピンに回動自在に連結されたアウトリガシリンダと、第１部分及び前記第１部分の先端から前記第１部分に対して傾斜して延びる第２部分を有し、かつ前記第１部分と前記第２部分との境界部位が前記リンクピンに回動自在に連結されたリンクと、中間部位が前記本体ピンに回動自在に連結されたアウトリガ本体とを含み、前記リンクの前記第１部分の自由端には第１連結ピンが固定され、前記アウトリガシリンダの先端が前記第１連結ピンに回動自在に連結され、前記リンクの前記第２部分の自由端には第２連結ピンが固定され、前記アウトリガ本体の基端に形成された弧状長穴に前記第２連結ピンが挿入され、前記アウトリガシリンダが作動すると、前記リンクピンを中心として前記リンクが所定方向に回動して前記第２連結ピンが前記弧状長穴に沿って移動すると共に、前記本体ピンを中心として前記アウトリガ本体が前記所定方向と逆方向に回動し、前記アウトリガ本体の回動範囲の片側領域に前記アウトリガ本体が位置する状態において、前記本体ピン及び前記第２連結ピンを結ぶ線分が、前記第２連結ピン及び前記リンクピンを結ぶ線分に対して傾斜しているアウトリガ装置である。

好ましくは、前記アウトリガ本体の回動範囲の他側領域に前記アウトリガ本体が位置する状態において、前記本体ピン及び前記第２連結ピンを結ぶ線分が、前記第２連結ピン及び前記リンクピンを結ぶ線分に対して傾斜している。前記第２部分は前記第１部分に対して垂直に延びているのが好適である。前記アウトリガ本体は、基端から延びる腕部と、前記腕部の先端に回動自在に連結された転輪とを有するのが好都合である。前記シリンダピン、前記リンクピン及び前記本体ピンは、前記一対のトラックフレームのそれぞれの幅方向外面に固定されているのが好ましい。

本発明が提供するアウトリガ装置では、アウトリガシリンダが作動すると、リンクピンを中心としてリンクが所定方向に回動して第２連結ピンが弧状長穴に沿って移動すると共に、本体ピンを中心としてアウトリガ本体が前記所定方向と逆方向に回動する。すなわち、リンクの第２部分の自由端が下方から上方に向かって移動すると、アウトリガ本体の先端が上方から下方に向かって移動する。アウトリガ本体の先端が下方に移動して接地した状態において、アウトリガ本体に地面からの反力が作用すると、アウトリガ本体には本体ピンを支点とする回転モーメントが作用する。そうすると第２連結ピンには、本体ピン及び第２連結ピンを結ぶ線分に垂直な方向にアウトリガ本体の回転モーメントに係る力が作用する。本発明のアウトリガ装置では、アウトリガ本体の回動範囲の片側領域にアウトリガ本体が位置する状態において、本体ピン及び第２連結ピンを結ぶ線分が、第２連結ピン及びリンクピンを結ぶ線分に対して傾斜しているので、アウトリガ本体の回転モーメントに係る第２連結ピンに作用する力は、リンクにおいては、第２連結ピン及びリンクピンを結ぶ線分に垂直な方向の力と、第２連結ピン及びリンクピンを結ぶ線分に平行な方向の力とに分解される。第２連結ピン及びリンクピンを結ぶ線分に垂直な方向の力は、リンクピンを支点とする回転モーメントに係る力としてリンクに作用する。このため、リンクの回転モーメントに係る力がアウトリガシリンダに伝達される。一方、第２連結ピン及びリンクピンを結ぶ線分に平行な方向の力は、リンクに圧縮応力を生じさせる力であって、リンクが受ける力であるため、アウトリガシリンダには伝達されない。したがって本発明のアウトリガ装置では、アウトリガシリンダに伝達される反力が低減される。この結果、アウトリガシリンダは反力に対応可能なサイズであることを要せず、リンク及びアウトリガ本体を作動可能な比較的小さいサイズでよい。また本発明のアウトリガ装置では、機体の幅方向において地面が平坦でない場合でも、各アウトリガ本体が接地されることで、機体の安定性が十分に確保される。

本発明に従って構成されたアウトリガ装置を備える油圧ショベルの側面図。 図１に示すアウトリガ装置の拡大斜視図。 図１に示すアウトリガ本体の先端が上方に位置する状態を示す側面図。 図３に示す状態からアウトリガ本体の先端が下方に移動した状態を示す側面図。 図４に示す状態からアウトリガ本体の先端が更に下方に移動した状態を示す側面図。 図５に示す状態からアウトリガ本体の先端が更に下方に移動した状態を示す側面図。 図６に示す状態からアウトリガ本体の先端が更に下方に移動し、斜面に接地した状態を示す側面図。 図７に示す状態でのリンク周辺の拡大図。 図３に示す状態でのリンク周辺の拡大図。

以下、本発明に従って構成されたアウトリガ装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１において全体を符号２で示す油圧ショベルは、機体４と、機体４に装着された作業腕装置６とを備える。機体４は、下部走行体８と、下部走行体８に搭載された上部旋回体１０とから構成されている。下部走行体８は、幅方向に間隔をおいて前後方向に延びる一対のトラックフレーム１２を有する。各トラックフレーム１２には、前後方向片端部に駆動輪１４、前後方向他端部に遊動輪１６がそれぞれ装着されている。駆動輪１４及び遊動輪１６には無端状の履帯１８が巻き掛けられている。図示の実施形態では図２に示すとおり、各トラックフレーム１２の外面には、前後方向に間隔をおいて幅方向外方に延びる円柱状のシリンダピン２０、リンクピン２２及び本体ピン２４が固定されている。なお、本明細書では、トラックフレーム１２の長手方向を前後方向、各トラックフレーム１２を結ぶ方向を幅方向（左右方向）として説明する。

図１を参照して説明を続けると、上部旋回体１０は、キャブ２６と、エンジンや油圧ポンプを収容する機器収容室２８と、カウンタウエイト３０とを含む。作業腕装置６は、ブーム３２、アーム３４及びバケット３６を含む。ブーム３２の基端は上部旋回体１０に、アーム３４の基端はブーム３２の先端に、バケット３６はアーム３４の先端にそれぞれ回動自在に連結されている。作業腕装置６は、ブーム３２を回動させるブームシリンダ３８と、アーム３４を回動させるアームシリンダ４０と、バケット３６を回動させるバケットシリンダ４２とを更に含む。

本発明に従って構成されたアウトリガ装置４４は、下部走行体８に装着されており、一対の油圧作動式のアウトリガシリンダ４６と、一対のリンク４８と、一対のアウトリガ本体５０とを含む。図示の実施形態では、片側のアウトリガシリンダ４６、片側のリンク４８及び片側のアウトリガ本体５０は、それぞれ片側のトラックフレーム１２の幅方向外方に位置し、他側のアウトリガシリンダ４６、他側のリンク４８及び他側のアウトリガ本体５０は、それぞれ他側のトラックフレーム１２の幅方向外方に位置する。片側のアウトリガシリンダ４６、片側のリンク４８及び片側のアウトリガ本体５０と、他側のアウトリガシリンダ４６、他側のリンク４８及び他側のアウトリガ本体５０とはそれぞれ同じ構成でよいため、以下、片側のアウトリガシリンダ４６、片側のリンク４８及び片側のアウトリガ本体５０について説明する。

図２及び図３を参照して説明する。アウトリガシリンダ４６の基端は、シリンダピン２０に回動自在に連結されている。Ｌ字状のリンク４８は、真直な第１部分５２と、第１部分５２の先端から第１部分５２に対して傾斜して延びる真直な第２部分５４とを有する。第２部分５４は第１部分５２に対して垂直に延びているのが好適である。リンク４８は、第１部分５２と第２部分５４との境界部位において、リンクピン２２に回動自在に連結されている。また、第１部分５２の自由端には円柱状の第１連結ピン５６が固定され、第２部分５４の自由端には円柱状の第２連結ピン５８が固定されている。そしてアウトリガシリンダ４６の先端は、第１連結ピン５６に回動自在に連結されている。

アウトリガ本体５０は、中間部位において本体ピン２４に回動自在に連結されている。アウトリガ本体５０の基端には弧状長穴６０が形成され、弧状長穴６０には第２連結ピン５８が移動自在に挿入されている。また、図３に示すとおり、アウトリガ本体５０は、弧状長穴６０が形成された基端から延びる腕部６２と、腕部６２の先端に回動自在に連結された転輪６４とを有するのが好都合である。

図３ないし図７を参照して、アウトリガ装置４４の動作について説明する。図３には、アウトリガシリンダ４６が最も縮み、リンク４８の回動範囲の片側限界にリンク４８が位置する状態が示されている。この状態では、第２連結ピン５８が弧状長穴６０の片側端部に位置し、アウトリガ本体５０の回動範囲の片側限界にアウトリガ本体５０が位置する。図３に示す状態からアウトリガシリンダ４６が伸びると、図４に示すとおり、リンクピン２２を中心としてリンク４８が時計回り（ＣＷ）に回動して第２連結ピン５８が弧状長穴６０の中間部に移動すると共に、本体ピン２４を中心としてアウトリガ本体５０が反時計回り（ＣＣＷ）に回動する。

図４に示す状態から更にアウトリガシリンダ４６が伸びると、図５に示すとおり、リンク４８が時計回り（ＣＷ）に更に回動して第２連結ピン５８が弧状長穴６０の他側端部に移動すると共に、アウトリガ本体５０が反時計回り（ＣＣＷ）に更に回動する。図５に示す状態から更にアウトリガシリンダ４６が伸びると、図６に示すとおり、リンク４８が時計回り（ＣＷ）に更に回動して第２連結ピン５８が弧状長穴６０の中間部に移動すると共に、アウトリガ本体５０が反時計回り（ＣＣＷ）に更に回動する。図６に示す状態から更にアウトリガシリンダ４６が伸びると、図７に示すとおり、リンク４８が時計回り（ＣＷ）に更に回動して第２連結ピン５８が弧状長穴６０の片側端部に移動すると共に、アウトリガ本体５０が反時計回り（ＣＣＷ）に更に回動する。図示の実施形態では図７に示す状態において、アウトリガシリンダ４６が最も伸び、リンク４８の回動範囲の他側限界にリンク４８が位置し、アウトリガ本体５０の回動範囲の他側限界にアウトリガ本体５０が位置すると共に、転輪６４が斜面に接地している。

図７に示す状態においてアウトリガ本体５０に地面からの反力が作用すると、図８に示すとおり、アウトリガ本体５０には本体ピン２４を支点とする時計回り（ＣＷ）の回転モーメントが作用する。そうすると第２連結ピン５８には、本体ピン２４の径方向中心及び第２連結ピン５８の径方向中心を結ぶ線分Ｌ１に垂直な方向にアウトリガ本体５０の回転モーメントに係る力Ｆ１が作用する。図７及び図８に示す状態（すなわち、アウトリガ本体５０の回動範囲の片側領域（下側領域）にアウトリガ本体５０が位置する状態）において、第２連結ピン５８の径方向中心及びリンクピン２２の径方向中心を結ぶ線分Ｌ２に対して線分Ｌ１が傾斜しているので、アウトリガ本体５０の回転モーメントに係る第２連結ピン５８に作用する力Ｆ１は、リンク４８においては、線分Ｌ２に垂直な方向の力Ｆ１_Ｖと、線分Ｌ２に平行な方向の力Ｆ１_Ｐとに分解される。力Ｆ１_Ｖは、リンクピン２２を支点とする反時計回り（ＣＣＷ）の回転モーメントに係る力としてリンク４８に作用する。このため、リンク４８の回転モーメントに係る力がアウトリガシリンダ４６に伝達される。一方、力Ｆ１_Ｐは、リンク４８に圧縮応力を生じさせる力であって、リンク４８が受ける力であるため、アウトリガシリンダ４６には伝達されない。したがってアウトリガ装置４４では、アウトリガ本体５０からアウトリガシリンダ４６に伝達される反力が低減される。この結果、アウトリガシリンダ４６は、反力に対応可能なサイズであることを要せず、リンク４８及びアウトリガ本体５０を作動可能な比較的小さいサイズでよい。またアウトリガ装置４４では、機体４の幅方向において地面が平坦でない場合でも、各アウトリガ本体５０が接地されることで、機体４の安定性が十分に確保される。

図示の実施形態では図３及び図９に示すとおり、アウトリガ本体５０の回動範囲の他側領域（上側領域）にアウトリガ本体５０が位置する状態においても、線分Ｌ１が線分Ｌ２に対して傾斜している。このため、本体ピン２４を支点とする反時計回り（ＣＣＷ）の回転モーメントが重力によってアウトリガ本体５０に作用し、この回転モーメントに係る力Ｆ２が第２連結ピン５８に作用する場合も、リンク４８において力Ｆ２は、線分Ｌ２に垂直な方向の力Ｆ２_Ｖと、線分Ｌ２に平行な方向の力Ｆ２_Ｐとに分解される。力Ｆ２_Ｖは、リンクピン２２を支点とする時計回り（ＣＷ）の回転モーメントに係る力としてリンク４８に作用する。このため、リンク４８の回転モーメントに係る力がアウトリガシリンダ４６に伝達される。一方、力Ｆ２_Ｐは、リンク４８に圧縮応力を生じさせる力であって、リンク４８が受ける力であるため、アウトリガシリンダ４６には伝達されない。したがってアウトリガ装置４４では、アウトリガ本体５０からアウトリガシリンダ４６に伝達される力が低減される。

図示の実施形態のとおり、アウトリガ本体５０が腕部６２及び転輪６４を有する場合には、転輪６４が接地していても油圧ショベル２の走行時におけるアウトリガ本体５０と地面との間に生じる摩擦力が低減されるから、転輪６４が接地した状態で油圧ショベル２の走行が可能となる。転輪６４が接地した状態で走行することにより、地面の凹凸による油圧ショベル２の転倒が防止される。なお、転輪６４が接地した状態で油圧ショベル２が走行する場合には、地面の凹凸に応じて転輪６４が自由に上下動する浮き状態にすることが好ましい。また、掘削作業が行われる際に転輪６４を接地させる際は、適宜のロック手段により転輪６４の回動をロックしてもよい。

上記のとおりアウトリガ装置４４は、トラックフレーム１２にシリンダピン２０、リンクピン２２及び本体ピン２４が固定されることにより下部走行体８に装着され得る。このため、工場から出荷された時にはアウトリガ装置４４が装着されていなかった油圧ショベル２等の建設機械に後からアウトリガ装置４４を装着することが容易である。

なお、図示の実施形態では、シリンダピン２０、リンクピン２２及び本体ピン２４については、各トラックフレーム１２の外面に固定されている例を説明したが、各トラックフレーム１２の内面に固定されていてもよい。すなわち、アウトリガシリンダ４６、リンク４８及びアウトリガ本体５０が各トラックフレーム１２の幅方向内方に位置してもよい。また、アウトリガ装置４４は、キャブ２６内の操作手段を運転員が操作することによって作動するようにしてもよく、あるいは運転員がキャブ２６に搭乗しない非搭乗型の建設機械において無線通信機を運転員が操作することによって作動するようにしてもよい。

２：油圧ショベル（建設機械）
１２：トラックフレーム
２０：シリンダピン
２２：リンクピン
２４：本体ピン
４４：アウトリガ装置
４６：アウトリガシリンダ
４８：リンク
５０：アウトリガ本体
５２：リンクの第１部分
５４：リンクの第２部分
５６：第１連結ピン
５８：第２連結ピン
６０：弧状長穴
６２：腕部
６４：転輪
Ｌ１：本体ピン及び第２連結ピンを結ぶ線分
Ｌ２：第２連結ピン及びリンクピンを結ぶ線分

Claims (5)

1. 幅方向に間隔をおいて前後方向に延びる一対のトラックフレームを備える建設機械に装着されるアウトリガ装置であって、
   前記一対のトラックフレームのそれぞれに前後方向に間隔をおいて固定されたシリンダピン、リンクピン及び本体ピンと、基端が前記シリンダピンに回動自在に連結されたアウトリガシリンダと、第１部分及び前記第１部分の先端から前記第１部分に対して傾斜して延びる第２部分を有し、かつ前記第１部分と前記第２部分との境界部位が前記リンクピンに回動自在に連結されたリンクと、中間部位が前記本体ピンに回動自在に連結されたアウトリガ本体とを含み、
   前記リンクの前記第１部分の自由端には第１連結ピンが固定され、前記アウトリガシリンダの先端が前記第１連結ピンに回動自在に連結され、
   前記リンクの前記第２部分の自由端には第２連結ピンが固定され、前記アウトリガ本体の基端に形成された弧状長穴に前記第２連結ピンが挿入され、
   前記アウトリガシリンダが作動すると、前記リンクピンを中心として前記リンクが所定方向に回動して前記第２連結ピンが前記弧状長穴に沿って移動すると共に、前記本体ピンを中心として前記アウトリガ本体が前記所定方向と逆方向に回動し、
   前記アウトリガ本体の回動範囲の片側領域に前記アウトリガ本体が位置する状態において、前記本体ピン及び前記第２連結ピンを結ぶ線分が、前記第２連結ピン及び前記リンクピンを結ぶ線分に対して傾斜しているアウトリガ装置。
2. 前記アウトリガ本体の回動範囲の他側領域に前記アウトリガ本体が位置する状態において、前記本体ピン及び前記第２連結ピンを結ぶ線分が、前記第２連結ピン及び前記リンクピンを結ぶ線分に対して傾斜している、請求項１記載のアウトリガ装置。
3. 前記第２部分は前記第１部分に対して垂直に延びている、請求項１記載のアウトリガ装置。
4. 前記アウトリガ本体は、基端から延びる腕部と、前記腕部の先端に回動自在に連結された転輪とを有する、請求項１記載のアウトリガ装置。
5. 前記シリンダピン、前記リンクピン及び前記本体ピンは、前記一対のトラックフレームのそれぞれの幅方向外面に固定されている、請求項１記載のアウトリガ装置。