JPWO2006030626A1 - 建設機械のクローラフレーム取付構造 - Google Patents

Abstract

構造的に複雑化することなく耐久性を高めることができる建設機械の下部走行体のセンターフレームとクローラフレームとの取付構造を提供するために、本発明の建設機械のクローラフレーム取付構造は、上部旋回体を回転自在に取着するセンターフレーム１と、そのセンターフレーム１の左右において前方および後方の脚部５でクローラフレーム２５と締結する締結部を有する下部走行体からなるクローラフレーム取付構造において、前記脚部５を構成する一対の縦板７，７の取付幅よりも広く形成するとともに左右両端部に締結ボルト孔１３を設けた端部プレート１０を溶接して構成される。

Description

本発明は、油圧ショベルやクローラクレーンなど履帯走行式の建設機械のクローラフレーム取付構造に関するものである。

油圧ショベルによって代表される建設機械では、その下部走行体として、ベースとなるセンターフレームと、クローラフレームと、そのクローラフレームに装備される履帯およびその駆動機構とで構成されている。そして、一般に、前記センターフレームとクローラフレームは、センターフレームの両側に張出す脚部を前記クローラフレームの上面にボルト締結して組立てられている。このように構成することで分解して輸送できるようにされている。

図６に前記センターフレーム５０の脚部５１とクローラフレーム５５との接合部の一具体例が示されている。この連結の態様では、ボックス構造にされた脚部５１の両側に張出す取付座部５２とクローラフレーム５５の上面に設けられた取付座５６とを重ね合わせて、多数の取付ボルトによって締結されている。また、前記センターフレーム５０の脚部５１先端には、そのボックス構造が開口するのを塞ぐようにプレート５３が溶接されて、作業現場での走行時に土砂が前記脚部５１内に侵入しないようになされている。一方、この連結箇所では作業時の動作によって外力の影響を受け損傷し易いことから、接合部を補強する試みとして一連のブロック体に多数の取付ボルト孔を設けた部材を配してボルト締結する接合構造が特許文献１によって開示されている。

しかしながら、前記図６によって示される構成では、傾斜地での作業や走行中に段差を乗り越えることにより、クローラフレームにねじれ方向の力が働き、脚部５１のボックス構造にされている上側部材５１ａと縦部材５１ｂ、５１ｂと下側部材５１ｃとの溶接部分において、脚部の先端部に大きな外力が作用して損傷が発生する。この原因は、脚部５１の先端に取り付くプレート５３が強度メンバーになっていることで、そのプレート５３の溶接部および母材に高応力が発生するためである。そのために、先端に取り付くプレート５３の影響を受けてその横側近傍においてクラックが生じやすくなるという問題点がある。

また、前記特許文献１によって知られる補強手段は、従来センターフレームの張出し脚部を構成する縦部材と取付座部となる下側の部材とを繋いで補強する補強リブ（ガセット）が応力集中で毀損しやすいので、これに変わる手段として採用しようとするものであり、所要の目的を達成することができる。しかし、この方式によれば脚部とトラックフレーム（クローラフレーム）との締結ボルトが、脚部たて板と脚部張出部（取付座板）との接合部に沿わせて用いられる、長い一つのブロック体に設けた取付孔を通して締結することになるので、ボルトの締結具合を充分管理しないと複数のボルトの一部に締結力の不足が生じていても見落とし、締結ボルトの破損や脚部張出部周辺の溶接箇所でのクラックなどの不具合が発生するおそれがある。
特開平９−１３６６６２号公報

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、構造的に複雑化することなく耐久性を高めることができる建設機械のクローラフレーム取付構造を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による建設機械のクローラフレーム取付構造は、以下のような特徴を有している、
第１の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造は、センターフレームと、プレートとを備えている。センターフレームは、上部旋回体が回転可能な状態で取り付けられ、脚部を左右両端にそれぞれ有しており、脚部においてクローラフレームに対して締結される。この脚部は、底板部材と底板部材上に所定の間隔を開けて立設された一対の縦板部材と一対の縦板部材の上部を覆うように取り付けられた上板部材とが互いに溶接されることによってボックス構造を形成する。プレートは、脚部の先端に溶接によって固定されており、左右両端部に形成された締結ボルト孔に挿入された締結ボルトによってクローラフレームに対して固定される。

これにより、脚部において構成されたボックス構造の端部を閉じる役割だけでなく、最も応力が集中しやすい脚部の先端部分において締結ボルトによって強固に固定する役割も果たすプレートを用いることで、クローラフレームのねじれ等によって発生する脚部の溶接部分等にかかる応力に対する耐久性を向上させることができる。

第２の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造は、第１の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造であって、プレートは、脚部を構成する一対の縦板部材に対する溶接位置の間隔よりも大きい幅を有している。

これにより、縦板部材との溶接位置の間隔と同程度の幅のプレートを取り付けた場合と比較して、プレート自体による耐力性能を向上させることができるため、よりクローラフレームのねじれ等によって生じる脚部の溶接部分等にかかる応力に対する耐久性を向上させることができる。

第３の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造は、第１または第２の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造であって、プレートの両端に形成された締結ボルト孔は、脚部を構成する一対の縦板部材に対する溶接位置よりも外側に形成されている。

これにより、底板部材がクローラフレームに対して固定される複数の締結ボルトとほぼ同じ直線上において脚部の先端に取り付けられるプレートを固定することができるとともに、必然的にプレートの幅を縦板部材との溶接位置の間隔よりも広くすることができるため、クローラフレームのねじれ等によって生じる脚部の溶接部分等にかかる応力に対する耐久性をより効果的に向上させることができる。

第４の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る建設機械のクローラフレーム取付構造であって、プレートは、脚部を構成する底板部材を挟み込むようにしてクローラフレームに対して締結ボルトによって固定されている。

これにより、脚部のボックス構造を構成する底板部材を介さずに直接クローラフレームにプレートを固定した場合と比較して、クローラフレームのねじれ等によって脚部にかかる応力が脚部のボックス構造の部分とプレート部分とに分散してしまうことを回避して、脚部のボックス構造の部分だけで応力を受け止めることができる。このため、脚部のボックス構造の部分と、その先端に取り付けられるプレート部分との間に亀裂が入ることを防止して、耐久性の高い構造とすることができる。

第５の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る建設機械のクローラフレーム取付構造であって、プレートの両端には、略Ｒ部分が形成されている。

これにより、プレート両端における応力の集中を、略Ｒ部分の形状の凹み部分によって回避して、耐久性を向上させることができる。

第６の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る建設機械のクローラフレーム取付構造であって、脚部は、クローラフレームに対して取り付けられる複数の上部転輪の間のスペースに取り付けられている。

これにより、上部転輪の取付位置の間のスペースにおいてできる限り広い幅の脚部を形成し、その位置へ脚部を固定することで、クローラフレームに対してセンターフレームを強固に固定することができる。

なお、上述したように、脚部の幅だけでなく、プレートの幅についても、上部転輪の取付位置の間のスペースにおけるできる限り広く確保することで、より耐久性の高い構造を形成することができる。

第７の発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造は、上部旋回体を回転自在に取着するセンターフレームと、そのセンターフレームの左右において、前方および後方の脚部でそれぞれクローラフレームと締結する締結部と、前記脚部の先端に溶接されており、その脚部を構成する一対の縦板の取付幅よりも広く形成するとともに左右両端部に締結ボルト孔を設けたプレートとを備えている。

本発明によれば、脚部先端に取付けられたプレートは、ボックス構造の端面を閉じるのみならず強度メンバーとして機能し、また、最も外力の影響を受ける脚部先端部分での締結ボルトの軸力を増すことによって、クローラフレームのねじれで発生する脚部の溶接部および母材の応力が緩和され、耐久性を向上させることができるという効果を奏する。

本発明が適用される油圧ショベルの全体斜視図。 要部を表わす外観斜視図。 要部の拡大平面図。 センターフレームの脚部を一部切欠いて先端側から見た図（ａ）と同図のＡ−Ａ視図（ｂ）。 本実施形態によるセンターフレーム脚部の構造の応力分布図（ａ）と従来のセンターフレーム脚部の構造における応力分布図（ｂ）。 従来の下部走行体におけるセンターフレームとクローラフレームとの接合部の一例を示す図。 本発明の他の実施形態に係るセンターフレームとクローラフレームとの接合部の一例を示す図。

符号の説明

１ センターフレーム
２ センターフレームの本体部
５ 脚部
６ 下側部材
７ 縦部材
８ 上側部材
９ ガセット
１０ 端部プレート
１１ 段部（略Ｒ部分）
１２，１３ ボルト孔
１５，１５′ ボルト
２０ クローラフレーム
２１ 取付座

次に、本発明に係る建設機械のクローラフレーム取付構造の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には本発明が適用される油圧ショベルの全体斜視図が示されている。図２には要部を表わす外観斜視図が、図３には要部の拡大平面図が、図４（ａ）にはセンターフレームの脚部を一部切欠いて先端側から見た図が、図４（ｂ）には図４（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図が、それぞれ示されている。

油圧ショベル２０における下部走行体２１は、作業機２３およびエンジンなど動力部を搭載する上部旋回体２２を旋回自在に支持するセンターフレーム１と、駆動走行する履帯２７を巻き掛けて支持する一対のクローラフレーム２５とで構成されている。

前記センターフレーム１は、上面に旋回用の旋回輪の取付部３を備える本体部２の左右（方向については走行軸線ａを基準にして表わす。以下同様）に、それぞれ脚部５，５が、所定の間隔で前後に分かれ張出して設けられている。なお、図２においてそれら脚部５，５は左右対称に設けられているので片側のみ表わしている。

前記脚部５（構造的に同じであるから、説明の都合上一つについて説明する）は、クローラフレーム２５の取付座２６に対して接合する取付座部が形成される所要幅寸法にされた下側部材６と、この下側部材６上に所要の間隔で立設された縦部材７，７（本発明の縦板に相当）と、さらにその両縦部材７，７上に配される上側部材８とを溶接によって一体に接合され、全体としてボックス構造で外形が整えられている。そして、脚部５の先端には、厚肉の端部プレート１０がボックス構造の端面を塞いで一体に溶接されている。この端部プレート１０は、上半部を上側部材８の幅寸法（一対の縦部材７，７との溶接位置間の間隔）と同一かそれよりやや広くし、かつ下半部を下側部材６の幅より僅かに狭い寸法となるように、両側に形成された略Ｒ部分を含む段部１１が形成されている。そして、その両方の段部１１には、締結ボルト孔１３が下側部材６を貫通するようにしてそれぞれ設けられている。なお、前記端部プレート１０と脚部５を構成する上側部材８と縦部材７および下側部材６とは、いずれも隅肉溶接によって接合されている。なお、その端部プレート１０の上端部１０ａは、上側部材８の端部上面以上に突き出すように構成されており、これにより当該溶接部における応力の緩和と溶接脚長の確保とを図っている。

前記クローラフレーム２５には、その上面に前記センターフレーム１の脚部５を受支する取付座２６が前後二箇所で対応するように設けられている。前記取付座２６には、いずれも所定の位置にセンターフレーム１の脚部５を接合させて締結固定するボルト孔が所要数設けられている。また、前端部には遊動輪の支持部が設けられ、後端部には駆動輪とその駆動部を支持するブラケット（いずれも図示せず）が付設されている。そして、これら両端部の間をボックス構造にして、その内部には、巻掛けられる履帯２７の張力調整装置などの機器（図示せず）を内蔵できる構造とされている。

このように構成されるセンターフレーム１は、前記クローラフレーム２５に対して、脚部５の下側部材６によって形成される取付座部をクローラフレーム２５の取付座２６上に載せ、両者に設けられているボルト孔１２，１３とボルト孔（取付座２６側）とを合致させてボルト１５，１５’とナット（図示せず）によって締結固定されることで下部走行体２１の全体フレームとされる。

このように構成された下部走行体２１の全体フレームでは、クローラフレーム２５に作用する外力を受けてセンターフレーム１と接合するその脚部５と取付座２６との接合部において、センターフレーム１の脚部５の先端部が厚肉の端部プレート１０によって下側部材６と上側部材８および縦部材７，７によって構成されるボックス構造の端部を一体に溶接結合され、強度部材として機能する。このため、外力によって生じる当該部分における溶接部並びに母材の応力を緩和することができる。また、脚部５の先端部における端部プレート１０は、その両側が補強リブ（ガセット）の役目を兼ね、脚部５の中間外側面に付されるガセット９と協働して脚部５の強度を高めるように機能する。

本実施形態によるセンターフレームの脚部構造について、シミュレーションによる応力分布が、図５（ａ）の応力分布図によって示される。このシミュレーションでは、クラック発生の原因として支配的なのは引張応力によるものと推定できることから、脚部にねじりモーメントを与えて、そのときの状況を確認した。この応力分布図に表されているように、センターフレーム１の脚部５の先端部に厚肉の端部プレート１０を溶接取着したことによって、当該部分における応力は小さく、後方位置における縦部材７と下側部材６との溶接部Ｄ並びに母材における応力が、同条件で行った従来品のセンターフレーム脚部の構造における応力分布図（ｂ）と比較して、緩和されていることが判る。従来構造にあっては、応力分布が脚部先端部分１０ｂからそれに連なる後部での縦部材７ｂと下側部材６ｂとの溶接部ｄにおいて密に表れて、外力の影響が大きいことが判る。

この結果、過酷な作業によって長期間大きな負荷が加えられる下部走行体のセンターフレームの脚部とクローラフレームとの締結箇所において発生する問題点を解決することができ、簡易な構造であっても耐久性を長めることができるという効果を得ることができる。

［他の実施形態］
（Ａ）
以上は油圧ショベルにおける下部走行体に適用されたものについて記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、履帯走行式の建設機械、たとえばクローラクレーンなどにおいて適用できることは言うまでもない。

（Ｂ）
上記実施形態では、脚部５の先端に、上半部を上側部材８の幅寸法と同一かそれよりやや広くして、下半部を下側部材６の幅より僅かに狭い寸法に両側で段部１１を形成され、その両方の段部１１には締結ボルト孔１３が下側部材６を貫通するようにしてそれぞれ設けてある端部プレート１０を溶接によって固定した例を挙げて説明した。しかし、本発明において、端部プレート１０の幅は下側部材６の幅に近似するほどの大きさを有している必要はない。

例えば、図７に示すように、端部プレート３０の幅が下側部材６よりも狭く、上側部材８と同程度である場合でも、その両端部に下側部材６を貫通する締結ボルト孔１３が形成されていれば、端部プレート３０の部分にかかる応力を低減して、耐久性の高い建設機械のクローラ取り付け構造を得ることができるという上記と同様の効果を得ることができる。

ただし、上記実施形態のように、下側部材６と同程度の幅を有する端部プレート１０を取り付けることは、端部プレート１０における応力に対する耐力が図７に示す幅狭の端部プレートよりも大きくなるという点でより好ましい。

本発明の建設機械のクローラフレーム取付構造は、過酷な作業によって長期間大きな負荷が加えられる下部走行体のセンターフレームの脚部とクローラフレームとの締結箇所での問題点を解決することができ、構造を簡単にして耐久性を長めることができるという効果を奏することから、例えば、クローラクレーン等の履帯走行式の建設機械に対して広く適用可能である。

Claims (6)

1. 上部旋回体が回転可能な状態で取り付けられ、底板部材と前記底板部材上に所定の間隔を開けて立設された一対の縦板部材と前記一対の縦板部材の上部を覆うように取り付けられた上板部材とが互いに溶接されることによってボックス構造を形成する脚部を左右両端にそれぞれ有しており、前記脚部においてクローラフレームに対して締結されるセンターフレームと、
   前記脚部の先端に溶接によって固定されており、左右両端部に形成された締結ボルト孔に挿入された締結ボルトによって前記クローラフレームに対して固定されるプレートと、
   を備えている建設機械のクローラフレーム取付構造。
2. 前記プレートは、前記脚部を構成する一対の縦板部材に対する溶接位置の間隔よりも大きい幅を有している、
   請求項１に記載の建設機械のクローラフレーム取付構造。
3. 前記プレートの両端に形成された前記締結ボルト孔は、前記脚部を構成する一対の縦板部材に対する溶接位置よりも外側に形成されている、
   請求項１または２に記載の建設機械のクローラフレーム取付構造。
4. 前記プレートは、前記脚部を構成する底板部材を挟み込むようにして前記クローラフレームに対して前記締結ボルトによって固定されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の建設機械のクローラフレーム取付構造。
5. 前記プレートの両端には、略Ｒ部分が形成されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の建設機械のクローラフレーム取付構造。
6. 上部旋回体を回転自在に取着するセンターフレームと、
   前記センターフレームの左右において、前方および後方にそれぞれ形成された脚部において、それぞれクローラフレームと締結される締結部と、
   前記脚部の先端に溶接されており、その脚部を構成する一対の縦板の取付幅よりも広く形成するとともに左右両端部に締結ボルト孔を設けたプレートと、
   を備えた建設機械のクローラフレーム取付構造。

Images