【発明の詳細な説明】
関節式建設機械用フレームアセンブリ
発明の背景技術分野
本発明は、フレームアセンブリに関し、特に関節式建設機械の前部及び後部フ
レームアセンブリ間に延びるステアリングシリンダーの取付装置に関する。従来の技術
建設機械の操作では、後部に関して機械の前部を回転させることによって該機
械を操舵することが望ましい。これを実行するために、２個の別々のフレームを
設け、これらフレームを垂直軸周りにピン結合して、該フレーム間に油圧シリン
ダを配置し、所望の回転すなわち関節運動を行わせる必要がある。大抵、該エン
ジン及びドライブトレイン部品は該機械の後部に取り付けられ、作業器具は該機
械の前部に取り付けられる。
例えば関節式ホイールローダのような幾つかの機械では、フレームの前部分は
、いくつかの異なる原因によって極めて高い負荷を受ける。１つの主な原因は、
車両の操舵中に起こる。前車軸が前フレームに取り付けられるので、どんな地形
でも操舵できるような車軸の強力な支えがなければならない。車軸を操舵するた
めに後フレームに関して前フレームを回転させるステアリングシリンダーによっ
て加えられる力は、非常に大きい。ステアリングシリンダー用のサポートブラケ
ットは、通常、力が伝達される車軸センターラインから離れた位置で前フレーム
アセンブリの両側に配置される。この間隔が広くなるにつれ、そこを通る力も大
きくなり、結果として構造物を取り付けるのに極めて大きいサポートブラケット
を必要とする。
これらの原因が本来、高さと幅の両方で非常に大きい構造物を生じさせる。し
かし、寸法が増加するにつれ、いくつか不利な点がある。全体的な複雑性及び重
量のために、溶接しなければならない部品の数と材料の費用の点で極めて高価な
ものとなる。加えて、該構造物の寸法が大きいために、作業器具に対する操作者
の可視性を減少させるので、機械の操作が阻害される。これは特に器具のベース
及び角部の視線に関して当てはまる。
本発明は、前述の問題点の１つもしくはそれ以上を解決することを目的として
いる。発明の概要
本発明の一つの態様として、フレームアセンブリが、関節式機械に設けられて
いる。該関節式機械は、第１、第２端部分を持ち、互いに平行に配置されている
一対のサイドプレートを備える前フレームを有する。ほぼ平面形状を備える第１
サポートプレートが、それぞれの第１端部分で第１及び第２サイドプレートに固
定される。第１サポートプレートは、その両側部分に貫通形成される一対のボア
を備える。後フレーム部分が、前フレーム部分に対して旋回心軸の周りに相対的
な動きをするために該前フレーム部分に旋回可能に取り付けられる。一対のステ
アリングシリンダーが、両側において後フレームに取り付けられた第１端部分及
び第１サポートプレートに取り付けられた第２端部分を備える。該シリンダーは
、該サポートプレートと実質的に一直線上に配置される。
前述のフレームアセンブリと共に、車軸ハウジングが、該サポートプレートに
非常に近接して取り付けられる。該ステアリングシリンダーが、サポートプレー
トと一直線上に取り付けられるので、力は、該サポートプレートに直接伝達され
、従って車軸ハウジングにも同様にほぼ直接的に伝達される。この設計によって
、ステアリングシリンダー及び車軸ハウジング間に直接、且つ効果的に力を伝達
できる。図面の簡単な説明
図１は、本発明の原理を具体化した建設機械の概略的側面図であり、
図２は、図１に示される建設機械の前フレーム部分の概略的外観側面図であり
、
図３は、図２に示されるフレーム部材の概略的上面図であり、
図４は、操縦者の右側にある機械の前方部分で高い位置から眺められた前フレ
ーム部材の概略斜視図であり、
図５は、該構造物をより明確に見るためにフレーム部分が取り除かれた、図４
に類似する概略斜視図である。好ましい実施例の詳細な説明
図面、特に図１を参照すると、建設機械１０が示されている。該機械は、第２
又は後フレームアセンブリ１４に旋回可能に取り付けられる第１もしくは前フレ
ームアセンブリ１２を備える。該２つのフレーム部材は、間隔をもった位置にあ
り、ほぼ垂直な車軸に沿ってピン結合される取付部分１８及び２０を有するヒッ
チアセンブリ１６を構成する。該後フレームアセンブリには、エンジン及び、前
及び後フレームの各々に取り付けられる前及び後車軸アセンブリの両方に駆動牽
引力を与えるドライブトレイン（図示されない）が取り付けられる。一対の車輪
が、それぞれの車軸アセンブリによって支えられ、周知の方法で機械を作動させ
る。前フレーム１２は、一般に２６に示される前車軸アセンブリを支えると共に
、リフトアームアセンブリ３０のサポートとなる。前フレーム１２は、ヒッチア
センブリの両側に取り付けられる一対のステアリングシリンダー３２（１つが示
される）によって、旋回取付部周りに、後フレーム１４に関して回転できる。そ
れぞれのステアリングシリンダーは、以下詳細に説明されるように、後フレーム
に取り付けられた第１端部分３４及び前フレームに取り付けられた第２端部分３
６を備える。ステアリングシリンダーの伸張及び収縮は、前フレームを後フレー
ムに対して関節運動させ、機械に操舵を与える。
リフトアームアセンブリ３０は、前フレーム１２に旋回可能に取り付けられる
第１端部分３８及び、バケットのような作業器具４２が取り付けられる第２端部
分４０を備える。該リフトアームは、前フレーム１２に旋回可能に取り付けられ
る第１端部分４６及び、５０に示される位置で該リフトアームに旋回可能に取り
付けられる第２端部分４８を備える一対のリフトシリンダー４４（１つが示され
る）によってほぼ垂直面内で動かされる。作業器具４２は、５２でリフトアーム
に旋回可能に取り付けられ、リフトアームと該作業器具の間に取り付けられるテ
ィルト装置５４によって取付部周りに回転可能である。ティルトシリンダー５６
は、前フレーム１２に回転可能に取り付けられる第１端部分５８及び、ティルト
装置５４に接続される第２端部分６０を備える。取付部周りの器具の回転は、テ
ィルトシリンダーの伸張及び収縮の結果として起こる。
図２〜５を参照すると、前フレームアセンブリ１２が、より詳細に見られる。
前フレームアセンブリ１２は、複数の主構造部材と複数のサブアセンブリから構
成され、これらは、種々の液圧シリンダー又はフレームアセンブリに支持を提供
し、これらから負荷を受ける。
前フレームアセンブリの主構造部材は、機械のセンターラインに関してほぼ縦
方向に向けられた一対の主サイドプレート６２、６４を有し、所定の幅Ｗ（図３
）だけ互いに離れている。該幅Ｗは、リフトアームアセンブリ３０の第１端部分
３８を間に受けるのに十分である。
鋳造管状部材６６が、サイドプレート６２、６４の間に延び、共通軸Ｘに沿っ
てそれぞれのサイドプレート６２、６４に形成されるボア６８、７０で受けられ
る。該管状部材６６は、溶接によってサイドプレートに固定される。該管状部材
は、主サイドプレートの各々の外側に隣接する位置でリフトシリンダー４４の第
１端部分４６を旋回可能に取り付けるピンアセンブリ７２を受けるのに十分であ
る。
第１主サポートプレート７４は、サイドプレート６２、６４に関して横に配置
され、ほぼ水平面に置かれるように、それぞれ主サイドプレートの第１のすなわ
ち前方に延びる端部分７６及び７８において該サイドプレートに固定される。第
１主サポートプレート７４は、ほぼ平坦な形状であり、サイドプレートの前端部
に形成される縁に係合し、それぞれのサイドプレートを越えて横に延び、サイド
プレート６２及び６４の両側にウイング８０及び８２を構成する。第１主サポー
トプレートは、最後尾部分に第１主プレートを貫通して延びる１対のボア８４を
構成する。前記ボア８４は、一つのステアリングシリンダー３２の第２端部分３
６を取り付けるために使用されるピンアセンブリを受ける。
第２主サポートプレート８６が、主サイドプレート６２、６４の間に配置され
て該サイドプレートに結合され、以下詳細に説明されるティルトタワーアセンブ
リ９２に固定される第１主サポートプレート７４及び第２端部分９０に取り付け
られる第１端部分８８を備える。第２主サポートプレート８６の大部分は、第１
主サポートプレートに対して斜めに配置され、フレームアセンブリ１２の後部に
向けて上向きに延びる。第２主サポートプレート８６の第１端部分８８は、下向
きにアングル状に、すなわち曲げられており、第２主サポートプレートのアング
ル状部分と交差する所定の高さＨを備えた、垂直に延びる壁９４を構成する。
スプレッダープレート又はガセットプレート９６、９８、１００の形式の複数
の補強材が、主サイドプレート６２及び６４の間で、その内側に配置される。図
５に最適に示されるように、それぞれのガセットプレートは、それぞれのサイド
プレートに固定され、第１の横に延びる主サポートプレート７４及び少なくとも
その一部分は、アングル状の第２主サポートプレート８６に固定される。該ガセ
ットプレートは、フレームアセンブリの前方部分に沿って互いに縦方向に間隔を
置く。全てが参照数字１０２によって示される複数の外側ガセットプレートは、
第１主サポートプレート７４によって構成されるウイング８０及び８２のそれぞ
れに配置され、内側に配置されたガセットプレート９６、９８、１００と一直線
上に揃えられる。複数の取付穴１０８が、スプレッダープレート及びガセットプ
レートの領域内で、第１主サポートプレート７４の前部に形成される。該取付穴
１０８は、前車軸アセンブリを直接第１主サポートプレート７４に取り付ける適
切なファスナー（図示されない）を受ける。スプレッダープレート及びガセット
プレートは、該機械が操作される時に該車軸アセンブリから加わる負荷を受け入
れるために、フレームアセンブリ１２の前部分に対して実質的なねじれに対する
支持を与える。
ヒッチアセンブリ１１４は、前フレームアセンブリ１２の第２すなわち後向き
の端部分１１６上に構成される。第１すなわち上部ヒッチプレート１１８は、主
サイドプレート６２、６４の間に横方向に延び、例えば溶接によって堅く固定さ
れる。第２すなわち下部ヒッチプレート１２０は、少なくとも１部分が主サイド
プレートの間に配置され、上部ヒッチプレート１１８から垂直に間隔をおいた位
置でフレームアセンブリ１２の下部末端でサイドプレートに溶接される。それぞ
れのヒッチプレート１１８及び１２０は、ボア１２２及び１２４を個々に構成し
、その結果、前及び後機械フレームが関節運動する垂直の回転軸Ｚで互いに一直
線上に揃えられる。第１ヒッチサポートプレート１２８は、上部及び下部ヒッチ
プレート１１８、１２０の間に延び、横方向には主サイドプレート６２、６４の
間に配置される。該ヒッチサポートプレート１２８は、上部及び下部端で両ヒッ
チプレートに固定されると共に、両サイドプレートにも固定される。第２ヒッチ
サポートプレート１３０は、第１ヒッチサポートプレート１２８及び管状部材６
６の間に延びる。第２ヒッチサポートプレート１３０は、第１ヒッチサポートプ
レート１２８及び管状部材６６の間に延びる。該第２ヒッチサポートプレート１
３０は、ほぼ水平に向けられ、ほぼその中間部分で第１ヒッチサポートプレート
１２８に取り付けられる第１端部分１３２及び、僅かに上向きに湾曲して管状部
材６６によって構成される軸Ｘに交差する角度で該管状部材６６に係合するよう
に、第２端部分１３４を備える。第２ヒッチサポートプレート１３０は、それぞ
れ主サイドプレート６２、６４の開口部１３６に隣接して配置され、ティルト及
びリフトシリンダーの作動に使用される液圧バルブのような様々な機械の部品の
ための支持プラットフォームを、整備のためにアクセス可能な区域に形成する。
一対の開口部１３８、１４０が、同じ目的で第２ヒッチサポートプレート１３０
の上下第１ヒッチサポートプレート１２８上に構成される。
９２で全体が示されるティルトタワー装置は、主サイドプレート６２、６４の
間に配置され、該主サイドプレートに固定される。該ティルトタワー装置は、テ
ィルトシリンダー５６を受けるのに十分な間隔を互いに横に開ける、一対のほぼ
垂直に向けられた取付プレート１４４、１４６を有する。該取付プレート１４４
、１４６は、共通軸Ｙに沿って一線上に揃えられ、ティルトシリンダー５６の第
１端部分５８を旋回可能に取り付けるピンアセンブリ１５２（図１）を受けるボ
ア１４８及び１５０を構成する。該取付プレート１４４、１４６は、その背面の
サイドプレート６２、６４の間に横向きに配置される、ほぼ垂直の第１ティルト
タワーサポートプレート１５４に取り付けられる。該第１ティルトタワーサポー
トプレート１５４の第１すなわち下部端部分１５６は、それぞれのサイドプレー
ト６２及び６４と、上部ヒッチプレート１１８に溶接される。第２ティルトタワ
ーサポートプレート１５８は、サイドプレート６２及び６４の間に配置され、該
サイドプレートに取り付けられる。該第２ティルトタワーサポートプレート１５
８は、該第１ティルトタワーサポートプレート１５４に固定される第１端部分１
６０及び、管状部材６６に固定される第２端部分１６２を備える。該第１端部分
１６０は、曲げられ、搭載プレート１４４及び１４６のベースプレートとして役
立つ。該第２端部分１６２は、ほぼ平坦な形状で、管状部材６６によって各々構
成される軸Ｘ及びＹと、取付プレート１４４及び１４６によって各々構成される
ボア１４８及び１５０に事実上交差する角度で延びるように配置される。該第２
端部分１６２は、第２すなわちアングル状の主サポートプレート８６の第２端部
分９０に係合し、これに固定される。１つが１６４で示される１対のサポートプ
レートは、それぞれ取付プレート１４４、１４６のために設けられる。サポート
プレート１６４、１６６の各々は、取付プレートの１つと垂直方向に揃えられ、
２つの表面に沿って第１及び第２ティルトタワーサポートプレート１５４、１５
８の両方に取り付けられる。該取付プレート及びサポートプレートは、第２ティ
ルトサポートプレートの両側に揃えられるので、本発明から離れることなく、一
つの連続的なプレートとすることができる。しかし、製造目的においては、記述
されたように配置された２つの別々のプレートにそれぞれ分けることが有益であ
る。
上部ヒッチプレート１１８及び第２ティルトサポートプレート１５８の間に延
びる一対の上部及び下部プレート１６８、１７０によってティルトタワー装置１
４２のねじれに対する支持が提供される。前記上部及び下部プレート１６８、１
７０は、ほぼ上部ヒッチプレート１１８の高さだけ互いに離れており、前フレー
ム１２のこの領域にねじれ剛性を提供するための箱形形状を構成する。明確に示
されていないが、該下部プレート１７０は、サポートプレート１６４、１６６の
間に配置される一部分を有する。該下部プレートの当部分は、該下部プレート１
７０と一直線上に揃えられるか又は、揃えられない別のプレートでよい。産業上の利用可能性
前述のフレームアセンブリ１２には、主サイドプレート６２、６４の間に配置
されるリフトアームアセンブリを取り付ける。そうすることにより、該フレーム
アセンブリの全体幅は、従来のフレームアセンブリよりも非常に狭くすることが
できる。且つ、前端部でフレームアセンブリの垂直高さは、第２すなわちアング
ル状の主サポートプレート８６のためにかなり低められる。実際、アングル状の
主サポートプレートによって確立された垂直高さＨは、サイドプレート６２、６
４によって確立された所定の幅の０．２から０．６の範囲内になる。これら２つ
の物理的部品は、操縦者に作業器具の角部及び、機械の中心下方への器具に対す
る非常に良好な可視性を提供する。
加えて、前及び後フレーム１２、１４の間の負荷伝達は極めて効率的である。
これは、ステアリングシリンダー３２の取り付けに特に当てはまる。該ステアリ
ングシリンダーの作動は、機械を操作するための垂直軸Ａの周りにおける該前フ
レームの関節運動を生じさせる。これは、過剰な負荷の原因になりうる。ステア
リングシリンダーは、第１主サポートプレート７４に直接取り付けられ、本質的
に一直線上に配置される。この力の直線的な伝達は、大きなサポートブラケット
の必要性を除き、従って、部品と製造アセンブリの両方における重量及び経費を
減らすことになる。
ヒッチアセンブリ１１４は、大きな負荷のもう１つの原因である。本発明は、
連続的第１ヒッチサポートプレート１２８によって相互に連結される単一の上部
及び下部ヒッチプレート１１８、１２０をそれぞれ使用する。該第１ヒッチサポ
ートプレートは、全ての側部で固定される。該上部及び下部先端は、上部及び下
部ヒッチプレートに溶接され、両側部分は、それぞれのサイドプレート６２、６
４に溶接される。従来の設計は、このような連続的プレートを使用せず、上部お
よび下部ヒッチプレートに必要とされるサポートを提供するための幅広い箱形部
分を備えている。
前述のフレームアセンブリによって、構造最大の一体性が、比較的少ない部品
で得られることが分かる。様々なプレートの配置は、構造全体の寸法を縮小させ
る負荷伝達を極めて効果的にする。寸法の縮小によって、機械前部に対する全体
的な可視性は増加し、結果として機械の性能及び生産を増強できる。該構造物は
、より簡単に組み立てられるので、寸法及び部品の減少は、結果的に製造費も減
らす。
本発明の他の態様、目的、利点は、図面、要約、添付された請求の範囲を研究
することで得られる。
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フロントページの続き
(72)発明者 マチュー ジェームズ ケイ
アメリカ合衆国 イリノイ州 60545−
1160 プラノ ノース ウェスト ストリ
ート 719
(72)発明者 ナイツェル ダニエル アール
アメリカ合衆国 イリノイ州 60123−
5014 エルジン ノース ライル 166
(72)発明者 リーディガー クレイグ ダブリュー
兵庫県神戸市垂水区塩屋町７−１−44
(72)発明者 シック チャールズ エフ
アメリカ合衆国 イリノイ州 61525−
9752 ダンラップ ブロッケンランス コ
ート 304
(72)発明者 ジーリー リチャード シー
アメリカ合衆国 イリノイ州 60560−
1066 ヨークヴィル ストロベリー レー
ン 122
【要約の続き】
レーム（１２、１４）の間に取り付けられるステアリン
グシリンダー（３２）の取付位置を定める。