WO1997028315A1 - Pelle hydraulique - Google Patents

Description

明 細 書

掘削機械 技術分野

本発明は、 土砂の掘削等の作業を行う油圧ショベル等の掘削機械にお いて、 特にブームを 2分割し、 かつクロスリンクを備えることにより超 小旋回機能を持たせた掘削機械に関するものである。 背景技術

掘削機械、 例えば油圧ショベルは、 下部走行体上に旋回装置を介して 上部旋回体を旋回可能に設置し、 この上部旋回体にオペレ一タが搭乗し て操作を行う運転席が設けられ、 またブーム、 アーム及びバケツ トから なるフロン ト作業機構が装着されている。 そして、 これらブーム、 ァー ム及びバゲッ トは油圧シリンダで駆動されるが、 これらの油圧シリンダ や、 走行用及び旋回用の油圧モータ等からなる油圧ァクチユエ一夕を駆 動するために、 エンジン、 油圧ポンプ、 方向切換弁等を内蔵させた機械 室を配置する構成としている。

狭い場所で土木作業を行う場合等に、 旋回時にフロント作業機構が構 築物等と衝突させないためには、 上部旋回体の旋回半径をできるだけ小 さくする必要がある。 旋回半径が上部旋回体の範囲内に納まるように構 成した、 所謂超小旋回油圧ショベルが開発されており、 この超小旋回油 圧ショベルの代表的なものは、 特開平 7— 2 4 3 2 2 3号に開示されて いる。 そこで、 以下に図 9乃至図 1 3に基づいて、 この公知技術による 超小旋回油圧ショベルの構成について説明する。

まず、 図 9において、 1は下部走行体、 2は上部旋回体である。 下部 走行体 1は、 左右の履帯 3 , 3を有する無限軌条の走行体から構成され る。 上部旋回体 2は、 旋回装置 4を介して下部走行体 1上に旋回可能に 連結されている。 上部旋回体 2のフレーム 5には、 オペレータが着座す る運転席と、 操作レバーその他の操作手段等を設けた運転室 6が設置さ れる。 フロント作業機構 7は、 ブーム 8、 アーム 9及びバケツ 卜 1 0力、 ら構成され、 このフロン ト作業機構 7は上部旋回体 2側に設けられる。 ここで、 運転室 6とフロント作業機構 7とは、 図 1 0に示したように、 上部旋回体 2の前方において、 運転室 6が左側に、 フロン ト作業機構 7 が右側に並ぶように配置されている。 さらに、 1 1は機械室であって、 この機械室 1 1内には、 フロン ト作業機構の駆動手段としての油圧シリ ンダ、 及び走行機構、 旋回装置における駆動手段としての油圧モータ等 の油圧ァクチユエ一夕に圧油を供給するために、 ェンジン及び油圧ポン プ、 方向切換弁や作動油タンク等の機器が設置されている。 この機械室 1 1は運転室 6の後方からフロン卜作業機構 7の装着部側に回り込むよ うに配置されている。

ここで、 フロン ト作業機構 7は、 上部旋回体 2に直接連結されるので はなく、 この上部旋回体 2のフレーム 5に連結して設けたスィングボス ト 1 2に設けられている。 スイ ングポス ト 1 2はフロン ト作業機構 7を スイング動作、 即ち水平方向に回動させるためのものである。 そこで、 図 1 1にブーム 8の基端部におけるスィングポスト 1 2への連結部であ るブームフート部の構成を示す。 スイングポスト 1 2は、 上部旋回体 2 のフレーム 5に鉛直方向に設けたスィング軸 1 3により水平方向に回動 可能に連結されている。 ここで、 スイ ング軸 1 3は、 油圧配管 1 4を揷 通させるために、 上下に 2分割されている。 そして、 スイングポスト 1 2 と上部旋回体 2との間には図示は省略するが、 スィ ング作動用油圧シリ ンダが連結して設けられており、 この油圧シリンダを作動させると、 ス ィングボスト 1 2は水平方向に所定角度回動する。 フロント作業機構 7はブーム 8、 アーム 9及びバケツ 卜 1 0で構成さ れ、 それぞれブーム用油圧シリンダ 1 5、 アーム用油圧シリンダ 1 6及 びバゲッ ト用油圧シ リ ンダ 1 7によりそれぞれ駆動される。 ブーム 8及 びこのブーム 8を駆動するブーム用油圧シリンダ 1 5のそれぞれの一端 はピン 1 8 , 1 9によってスイングポスト 1 2に設けた取付部としての ブラケッ ト 1 2 aに枢着されている。 また、 油圧シリンダ 1 5の他端は ブーム 8にビン 2 0で枢着されており、 油圧シリンダ 1 5を作動させる と、 ブーム 8が俯仰動作する。 また、 アーム 9はピン 2 1によってブー ム 8に枢着され、 アーム用油圧シリ ンダ 1 6の両端は、 ブーム 8とァー ム 9とにそれぞれピン 2 2 , 2 3により枢着され、 油圧シリンダ 1 6を 作動させると、 アーム 9はブーム 8に対して上下方向に回動する。 さら に、 アーム 9の先端にバゲッ ト 1 0がピン 2 4により枢着されており、 またバゲッ ト用油圧シリンダ 1 7の両端はアーム 9とバゲッ ト 1 0とに それぞれピン 2 5， 2 6で枢着されている。 従って、 この油圧シリンダ 1 7を作動させると、 バケツ ト 1 0の回動動作が行われる。

ここで、 ブーム 8は上下に 2分割されている。 8 Lはロアブームで、 8 Uはァッパブームである。 ピン 1 8によってスイングポスト 1 2に枢 着されるのは、 ロアブーム 8 Lであり、 アツパブ一ム 8 Uはピン 2 1に よりアーム 9に枢着されている。 さらに、 ロアブーム 8 Lの先端部とァ ッパブーム 8 Uの基端部とはピン 2 7で枢着され、 またブーム用油圧シ リンダ 1 5を枢着するピン 2 0はロアブーム 8 L側に設けられている。 従って、 ブームフート部は、 ピン 1 8を介してロアブーム 8 Lがスイン グポスト 1 2に連結される部位を言う。

2 8はロアブーム 8 Lとアツパブーム 8 Uとの間の開き角度を制御す るクロスリンクであって、 このクロスリンク 2 8はパイプ状またはロッ ド状の部材からなり、 ブーム 8の左右の両側部に沿うように 2本設けら れ、 それぞれ一端がピン 29によりスイングポスト 1 2に一対立設した ブラケッ ト 1 2 a, 1 2 a間の部位に配置されて、 これらブラケッ ト 1 2 a, 1 2 aに枢着される。 また、 他端はァッパブーム 8 Uの基端側 部分、 即ちこのアツパブーム 8 Uのロアブーム 8 Lへの連結部近傍にピ ン 30を用いて枢着されている。 そして、 図 12からも明らかなように、 少なくともブーム 8の最大上げ姿勢時においては、 クロスリ ンク 28の 中心軸線、 即ちピン 29, 30を結ぶ線 XI と、 ロアブーム 8 Lにおける ピン 1 8とピン 27とを結ぶ線 X2 は交差している。

以上のように構成することにより、 ブーム 8を俯仰動作させた時に、 ロアブーム 8 Lは、 そのスィ ングボス 卜 1 2への枢着部であるピン 1 8 を中心として上下方向に回動する。 また、 この動きに連動してクロスリ ンク 28も上下方向に回動するが、 このクロスリ ンク 28の回動中心は ピン 29である。 即ち、 ロアブーム 8 Lとアツパブーム 8 Uとを枢着す るピン 27の軌跡 T1 及びクロスリンク 28の他端におけるピン 30の軌 跡 T2 は共に円弧状の軌跡であるが、 両円弧状軌跡 Tl , T2 の中心は離 れている。 しかも、 ピン 18， 27間の線 XI (円弧状軌跡 T1 の半径） とピン 29, 30間の線 X2 (円弧状軌跡 T2 の半径） とは長さ寸法も違 つている、 従って、 これら円弧状軌跡 T1 と円弧状軌铋 T2 との中心及び 半径が異なっている。

図 1 2に示したように、 ピン 29の方がピン 18より旋回中心に近い 位置で、 やや下方の位 に配置され、 また線 X2 の方が線 XI より長くす る。 これによつて、 ブーム 8の俯仰動作範囲内において、 ブーム 8を最 も上方に上げた最大上げ状態から最も下方に下げた最大下げ状態に至る までのピン 27, 30の軌跡丁1 , T2 は 2回交差する。 そして、 ブーム 8の先端部、 即ちアツパブ一ム 8 Uとアーム 9との間を連結するピン 21 の軌跡 T3 は非円形の曲線となる。 ここで、 図 9において、 ブーム 8が実線で示した最大上げ状態は旋回 姿勢であり、 一点鎖線で示したブーム 8の最大下げ状態は深掘り姿勢、 さらに二点鎖線で示した状態が、 ブーム 8の最大リーチ姿勢である。 土 砂の掘削を行う際には、 通常はブーム 8の最大リーチ姿勢乃至その近傍 で地面と接触する。 そして、 深掘り姿勢でバケツ ト 1 0が深さ方向の位 置までが掘削可能範囲である。 この掘削時、 特に最大リーチ姿勢及びそ の近傍では、 フロント作業機構 7は前方に大きく伸ばした状態になるか ら、 ブーム 8を構成するロアブーム 8 Lとアツパブーム 8 Uとの間の開 き角度は小さく、 即ちブーム 8全体の形状における曲がりを大きく して 地面に対する角度をできるだけ深くする方が、 掘削深さを深くすること ができる。 これに対して、 旋回姿勢においては、 フロント作業機構 7の 全体をコンパク卜に折り込むために、 ロアブーム 8 Lとアツパブーム 8 U との間の開き角度をできるだけ大きく して、 ブーム 8全体の形状が直線 に近い状態にした方が、 旋回半径を小さくできる。

ブーム 8の動きに応じてロアブーム 8 Lとァッパブーム 8 Uとの開き 角度を変化させるのは、 このためである。 アツパブーム 8 Uとスイング ポス ト 1 2のブラケッ ト 1 2 aとの間にクロスリ ンク 2 8を枢着し、 そ のクロスリンク 2 8のァッパブーム 8 Uへの枢着点の円弧状軌跡 T 2 を口 ァブーム 8 Lのアツパブーム 8 Uへの枢着点の円弧状軌跡 T 1 と異ならせ ると、 ブーム 8の俯仰勦作時にロアブーム 8 Lとアツパブーム 8 Uとの 間の開き角度が変化する。 両軌跡 T 1 ， T2 が交差する位置でのロアブー ム 8 Lとアツパブーム 8 Uとの開き角度を基準にすると、 軌跡 T 1 上の位 置が軌跡 T 2 の円弧の外側に位置する部分では、 この開き角度か基準角度 より小さくなり、 また軌跡 T 2 のうち軌跡 T 1 の円弧の外側に位置する部 分になると、 開き角度は基準角度より大きくなる。

そこで、 図 1 2のように、 ブーム 8の下げの動作時に、 最大リーチ状 態の直前で両軌跡 T l ， T 2 が交差して、 この位置から深掘り状態に至る までの間はピン 2 7の位置を軌跡 T 2 より外側に位置させることにより、 ロアブーム 8 Lとアツパブーム 8 Uとの角度を小さくする。 また、 最大 リーチ状態から旋回姿勢に向かうと、 ピン 3 0の位置が軌跡 T 1 より外側 に変位するようになる。 最大リーチ状態では、 ピン 2 7の位置とピン 3 0 の位置とのとの差をできるだけ大きくなるように、 軌跡 T 1 と軌跡 T 2 との中心及び半径を設定する。 これによつて、 掘削時のロアブーム 8 L とアツパブーム 8 Uとの開き角度 （最大リーチ状態の角度 α , 深掘り状 態の角度 /3 ) が小さく、 ブーム 8全体の曲がりが大きくなり、 十分な掘 削深さが得られる。 また、 旋回姿勢を取らせると、 ロアブーム 8 Lとァ ッパブーム 8 Uとが角度 7が大きくなつて、 直線に近い状態になり、 フ ロント作業機構 7全体をコンパク トに！:み込めるようになる。 この結果、 旋回半径は、 図 9に示した Sとなり、 旋回半径 Sは上部旋回体 2の範囲 内となり、 上部旋回体 2の直近位置に構築物等が存在していたとしても、 この榱築物等が実質的に垂直な壁等であれば、 旋回時にフロント作業機 構 7がそれに衝突するおそれはない。

以上の構成を有する超小旋回型の油圧ショベルにおいて、 フロント作 業機構 7を上部旋回体 2に直接装着せず、 上部旋回体 2から張り出すよ うに設けたスィングポス卜 1 2に装着されているのは、 側溝掘りを効率 的に行うためである。 即ち、 油圧ショベルの全体を図 1 3に示した姿勢 にすると、 バケツ ト 1 0は上部旋回体 2における側部ぎりぎりの位置に までオフセッ トし、 この状態でフロント作業機構 7を作動させて、 バゲ ッ ト 1 0により掘削しながら、 所定の方向に車両を移動させることによ り、 道路の側部等に沿うように側溝を円滑に掘ることができる。

ここで、 油圧ショベルは、 通常は図 1 0の状態となっており、 この状 態から側溝掘りの姿勢を取らせるには、 同図に矢印 Ρで示したように、 スィングボス ト 1 2を上部旋回体 2に対して所定の角度回動させて、 フ ロント作業機構 7をスィングさせ、 さらにこの状態のまま上部旋回体 2 全体をこれとは反対の Q方向に旋回させるようにする。

前述した従来技術においては、 クロスリ ンク 2 8はブーム 8の左右両 側に設けられている。 従って、 クロスリ ンク 2 8はブーム 8の側面から 外方に突出しており、 しかもこのクロスリ ンク 2 8が設けられている位 置はロアブーム 8 L側の低い位置である。 上部旋回体 2には、 フロント 作業機構 7と並ぶように運転室 6が配置されており、 かっこの運転室 6 の前方には、 図示は省略するが、 操作レバーや操作ペダル等、 機械を操 作する操作手段が配置されている。 また、 フロン ト作業機構 7をスイ ン グポスト 1 2に装着して、 スィングできるようにした場合において、 図 1 3に示した側溝掘り姿勢を取らせると、 クロスリ ンク 2 8が運転室 6 の直前の位置に変位することから、 この運転室 6に着座して機械の操作 を行うオペレータにとつて大きな圧迫感を与えることになり、 特に小型 の油圧ショベル、 例えばミニショベルのように、 上部旋回体 2の全体の 形状をコンパク 卜に形成しょうとすると、 ブーム 8から突出する状態に なっているクロスリ ンク 2 8が邪魔になり、 操作手段の操作に支障を来 すおそれもあり、 従って小型化に対する制約となってしまう。 発明の開示

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、 その目的とするとこ ろは、 ブームにクロスリンクを装着するに当って、 オペレータが運耘席 に着座して行う機械の操作に支障を来さないようにすることにある。 また、 本発明の他の目的は、 クロスリンクを備えた超小旋回型の油圧 ショベルにおいて、 運転室に設けられる操作手段の操作性を向上させる ようにすることにある。 本発明のさらに別の目的は、 ブームに装着されるクロスリ ンクの構成 を簡略化すると共に、 それに起因して生じるブームの横曲げ荷重を有効 に吸収できるようにすることにある。

前述した目的を達成するために、 本発明は、 下部走行体上に、 運転席 と、 ブーム、 アーム及びバゲッ トからなるフロン ト作業機構とを設けた 上部旋回体を旋回可能に設置し、 このフロン ト作業機構のブームを、 取 付部に枢着したロアブームと、 このロアブームに枢着したアツパブーム とで櫞成し、 ブームを駆動するブーム用油圧シリ ンダをロアブームに接 铳し、 取付部とアツパブームとの間にクロスリンクを枢着したものにお いて、 ロアブームの側面に沿うように設けたクロスリンクをブームの側 面における運転席の配置側とは反対側の面に設ける構成としたことをそ の特徵とするものである。

ブームは、 その重: tを軽く し、 かつ必要な強度を持たせるために、 口 ァブームもアツパブームも共に断面が略四角形からなるボックス構造と なっている。 ここで、 前述したミニショベル等の場合には、 ブームに作 用する荷重もあまり大きくはないから、 このブームの左右方向における 幅寸法をあまり大きくする必要はない。 従って、 クロスリ ンクに所要の 強度を持たせておけば、 ロアブームの左右のいずれかの側面に 1本だけ 設けて、 所謂片持ち状態にしても、 その機能上で格別の支障を来すこと はない。 そこで、 上部旋回体における運転席が配置されている側とは反 対側にクロスリ ンクを 1本設けるように構成した。

ブームに装着されるクロスリ ンクを片持ち状態にすると、 ブームにお ける荷重の偏在が生じて、 ロアブームには横まげ力が作用し、 クロスリ ンクが配設されている側の方が、 それとは反対側の部分より応力が高く なる。 そこで、 この横曲げ応力を抑制乃至锾和するために、 横曲げ荷重 緩和手段を備える構成とする。 横曲げ荷重緩和手段としては、 例えば、 ブーム用油圧シリ ンダをロアブームの中心線よりクロスリンクの装着側 と反対側に所定量だけ変位させた位置に配置するか、 ロアブームの中立 線をブームフート部の中心軸線に対してクロスリンク装着部側に所定量 だけ変位させた位置に配置するかにより構成できる。

また、 フロン ト作業機構をスイング可能な構成とすると、 側溝掘り姿 勢を取らせた時に、 ロアブームがオペレータの目前の位置に変位するか ら、 クロスリンクをロアブームのこの面に設けないことは極めて有利で はある。 ただし、 スイングポストを設けない場合でも、 やはりクロスリ ンクが運転室側に装着されていると、 オペレータに対する E迫感を与え る場合もある。 従って、 本発明は、 スイング方式だけでなく、 フロン ト 作業機構を直接上部旋回体に設ける構成としたものにも適用できる。 このように、 スイングポストを設けた場合に置いて、 バケツ 卜の中心 軸線を、 前記ブームフー卜部の中心軸線より前記運転席とは反対方向に 位置させると、 側溝掘り時にバケツ トをさらに側方に配置できる。 しか も、 ブームにおけるロアブームのブームフート部の中心位置に対して、 ブームの中心軸線を運転席とは反対方向に位置させると、 側溝掘りに有 利であるだけでなく、 このブームの中心軸線を移動させることが、 横曲 げ荷重緩和手段として機能することになる。 ロアブームのブームフート 部からアツパブームへの連結部までの中心軸線と、 このロアブームに枢 着されたアツパブームの中心軸線とを平行に配置し、 このアツパブーム の中心軸線は前記運転席とは反対方向に所定量変位した位置に配置する 構成としても同様である。

ロアブームは断面が略四角形状のボックス構造とするが、 クロスリ ン クと対面する側の側板の厚みを、 それとは反対側の側板の厚みより大き くすることによつても、 横曲げ荷重緩和手段としての機能を発揮させる ことができる。 このように、 ロアブームを構成する各扳体の厚みを変え る場合には、 下板を最も厚く し、 次いでクロスリンクに対面する側の側 板に厚みを持たせ、 さらに上板の順に薄くなり、 クロスリ ンクの対面側 とは反対側の側板、 上板の順に薄くするのが最も合理的である。 図面の簡単な説明

図面において、

図 1は、 本発明の第 1の実施例におけるフロン ト作業機構のブームの 部位を前方から見た状態の外観図、

図 2は、 掘削機械の一例としての油圧ショベルの平面図、

図 3は、 本発明の第 1の実施例におけるフロント作業機構のブームの 部位を前方から見た状態の外観図、

図 4は、 本発明の第 3の実施例を示すブームの基端部分の平面図、 図 5は、 図 4のブームを装着して、 側溝掘りを行っている状態を示す 油圧ショベルの平面図、

図 6は、 本発明の第 4の実施例を示すブームのブームフー ト部への取 付部の断面図、

図 7は、 本発明の第 5の実施例を示すロアブームの断面図、 図 8は、 本発明の第 6の実施例を示すロアブームの断面図、 図 9は、 従来技術のスイング方式の油圧ショベルの正面図、 図 1 0は、 図 9の平面図、

図 1 1は、 スイング機構の構成を示す構成説明図、

図 1 2は、 クロスリンクを設けたフロン ト作業機構の動きを示す作用 説明図、

図 1 3は従来技術における油圧ショベルを側溝掘り状態にして示す平 面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面に基づいて本発明の実施例を説明する。 なお、 以下の説明 において、 前述した従来技術と同一または均等な部材については、 同一 の符号を付して、 その説明を省略する。 而して、 図 1及び図 2は第 1の 実施例であって、 図 1には、 フロント作業機構におけるブームの部位を 前方から見た状態の外観が示されており、 図 2には掘削機械の一例とし ての油圧ショベルの平面が示されている。

これらの図において、 機械の全体構成については、 前述した従来技術 のものと格別の差異はなく、 スイング方式のフロン卜作業機構 7を有し、 このフロン ト作業機構 7におけるブーム 8は、 ロアブーム 8 Lと ブーム 8 Uとから構成され、 ロアブーム 8 Lの基端側におけるブームフー 卜の部分は、 スイングボスト 1 2における取付部を構成するブラケッ ト

1 2 aにピン 1 8を用いて枢着されている。 そして、 ブラケッ ト 1 2 a とアツパブーム 8 Uとの間には、 クロスリンク 4 0がそれぞれピン 4 1， 4 2により枢着されており、 またブラケッ ト 1 2 aとロアブーム 8 Uと には、 ブーム用油圧シリ ンダ 4 3が、 それぞれピン 4 4， 4 5で枢着さ れている。

ただし、 クロスリンク 4 0は、 ブーム 8の片側に 1本だけ設けられて いる。 このクロスリンク 4 0は、 ブーム 8における右側の側部に沿うよ うに設けられ、 左側、 即ち運転室 6が配置されている側にはクロスリン ク 4 0は設けられてはいない。 ここで、 クロスリンク 4 0は 1本だけし か設けられていないから、 従来技術のように、 左右に設けられるクロス リンクと比較して、 より強度の高いものを用いる。

フロント作業機構 4 0を作動させて作業を行うと、 ロアブーム 4 1 L には、 その軸線方向に向けて圧縮する方向 （掘削作業時） や伸長する方 向 （クレーン作業時） に力が作用する。 ロアブーム 4 1 Lの軸線方向に 圧縮させる方向の力が作用すると、 クロスリンク 4 2には伸長する方向 に力が加わる。 このために、 ロアブーム 4 1 Lにクロスリンク 4 2側に 曲げようとする曲げモーメン トが働いて、 ロアブーム 4 1 Lのうち、 ク ロスリ ンク 4 2側には軸方向で圧縮方向の、 反対側には伸長方向の横曲 げによる応力が発生する。 従って、 軸方向の応力と横曲げによる応力が クロスリ ンク 4 2側は方向が一致するため、 合成応力が大きくなり、 反 クロスリ ンク 4 2側は逆に相殺されて合成応力は小さくなる。 また、 口 ァブーム 4 1 Lに伸長方向の力が加わると、 クロスリンク 4 2はその反 力で圧縮する方向の力が作用し、 やはりロアブーム 4 1 Lには曲げモー メ ン卜が働いて、 横曲げ応力が生じる。 この場合は、 力の向きが反対で あるが、 やはりロアブーム 4 1 Lのうちのクロスリンク 4 2に近い側の 方の軸応力は大きくなる。 従って、 フロント作業機構 4 0を作動させる と、 常にロアブーム 4 1 Lには横方向への曲げ力が作用し、 しかもこの 曲げ力と軸力の合成力は、 クロスリ ンク 4 2に近い側が最大になる。 このような横曲げ応力を解消し、 乃圭は緩和するために、 横曲げ荷重 緩和手段を備えている。 この横曲げ荷重緩和手段としては、 ブーム用油 圧シリ ンダ 4 3を利用する。 このブーム用油圧シリ ンダ 4 3が 1本設け られている場合には、 通常は、 ブーム 8の左右の中心線に沿う方向に装 着される。 しかしながら、 本実施例においては、 応力のバランスを取る ために、 ブーム用油圧シリ ンダ 4 3の位置をロアブーム 8 Lの中心軸線

A 1 の位置から、 運転室 6とは反対側にシフ トさせて、 この油圧シリ ンダ 4 3のロアブーム 8 Lの軸線 A2 を A d l だけずらせる。 これによつて、 ロアブーム 8 Lに対する油圧シリンダ 4 3の駆動力の作用点が中心軸線 A 1 を挟んで、 クロスリンク 4 0とは反対側に位 することから、 この油 圧シリ ンダ 4 3の配置により、 クロスリ ンク 4 0で片持ち状態にしたこ とによるロアブーム 8 Lに作用する横曲げ応力とバランスする方向の力 が作用する。 これによつて、 ロアブーム 8 Lに生じる応力、 特にロアブー ム 8 Lのクロスリ ンク 4 0が直接対面する側板及びその近傍部分に横曲 げ応力が集中しないように応力の分散が図られる。

以上のように、 クロスリンク 4 0は、 ブーム 8の片側であって、 フロ ント作業機構 7と共に上部旋回体 2における運転室 6を設けた側とは反 対側の面にのみ配置しているから、 運転室 6に着座してオペレータが機 械の操作を行う際に、 圧迫感がなくなり円滑に操作を行える。 特に、 図 1 3に示されている状態と同様の姿勢により、 ブーム 8の側面が運転室 6のほぼ正面に臨む状態となる側溝掘り姿勢を取らせた時に、 このブー ム 8の側板部から突出する部材が存在しないことは、 オペレータによる 操作性が良好になる。 また、 ミニショベル等の小型の機械にあっては、 運転室 6の前方に位置する操作手段の配 gスペースも狭い。 従って、 側 溝掘りを行う際において、 運転室 6側に突出する部材があると、 一部の 操作手段の動きに干渉するおそれもあるが、 クロスリンクをブーム 8の この側の側板部に設けていないことから、 このような不都合を生じるお それもない。 この結果、 掘削機械のより一層の小型化が可能になる。 次に、 図 3に本発明の第 2の実施例を示す。 この実施例において、 前 述した第 1の実施例と同様の構成部材は同一の符号を用いる。 而して、 ブーム 5 0を構成するロアブーム 5 0 Lの中心軸線 A 1 に対して、 ブーム 用油圧シリンダ 4 3の軸線 A2 を運転室 6とは反対側に A d l だけシフト させる点は、 前述した第 1の実施例と同様である。 そして、 これに加え て、 ロアブーム 5 0 Lのブームフー ト部、 即ちロアブーム 5 0 Lのスィ ングポスト 1 2の左右一対からなるブラケッ ト 1 2 a , 1 2 a間に設け たピン 1 8への連結部分からそのほぼ全長にわたって一直線の状態にな つている。 この軸線 A 1 に対して、 アツパブーム 5 0 Uの中心軸線 A 2 を平行となし、 かつ上部旋回体 2において、 運転室 6が配 ®されている 側、 即ちクロスリ ンク 4 0が配置されている側とは反対側に間隔 Δ d 2 だけ変位した位置とする。 これにより、 アツパブ一ム 5 0 Uから先端側 の中心軸線をロアブーム 5 0 Lの中心軸線 A 1 から厶 d 2 だけ外方向、 即 ち運転室 6とは反対側の方向にずれないようにする。

ここで、 アツパブーム 5 0 Uの中心軸線 A3 をロアブーム 5 0 Lの中心 軸線 A1 に対して A d2 だけシフトさせるに当っては、 アツパブーム 5 0 U を構成するボックスの左右の側板 5 0 U L , 5 O U Rの形状を変えてい る。 即ち、 ロアブーム 5 0 L及びアツパブーム 5 0 Uは共にボックス構 造体からなり、 かつ必要な強度の違いから、 アツパブーム 5 0 Uの方が ロアブーム 5 0 Lより断面形状が小さくなつており、 幅方向の寸法も短 縮されている。 そこで、 アツパブ一ム 5 0 Uを構成する左右の側板 5 0 U L , 5 0 U Rのうち、 右側、 即ち運転室 6と対面する側とは反対 側で、 クロスリンク 4 0が設けられている側の側板 5 0 U Rを真直ぐ延 在させ、 これとは反対側、 即ち左側の側板 5 0 U Lはそのロアブーム 5 0 L への連結部近傍から側板 5 0 U R方向に向けて大きく曲成することによ つて、 ァッパブーム 5 0 Uに所定の幅寸法を持たせている。

以上のように構成すると、 ロアブーム 5 0 Lの重心位置から、 クロス リンク 4 0の配設位置までの間隔と、 ブーム用油圧シリンダ 4 3までの 間隔との差が少なくなるか、 或はほぼ等しくなるから、 ロアブーム 5 0 L はクロスリ ンク 4 0とブーム用油圧シリ ンダ 4 3とによって、 ほぼ両持 ち状態乃至それに近い状態になるから、 ロアブーム 5 0 Lに横曲げ応力 が生じるのを実質的に防止することができるようになる。

さらに、 図 4及び図 5に、 本発明の第 3の実施例を示す。 この実施例 においては、 クロスリ ンクをブームに片持ち状態することによりロアブー ムに作用する横曲げ応力を緩和すると共に、 バケツ 卜のオフセッ ト量を 大きくでき、 側溝掘りを円滑に行えるように構成している。 即ち、 図 4に示したように、 フロント作業機構 60を構成するブーム 61は、 ロアブーム 6 1 Lとアツパブーム 61 Uとから構成され、 スィ ングボスト 1 2とアツパブーム 6 1 Uとの間にはクロスリ ンク 62がそ れぞれピン 63， 64で連結されている点については、 前述した第 1 , 第 2の各実施例と同様である。

ところで、 ロアブーム 61 Lの中心軸線 A1 は、 ブームフー 卜部、 即ち ロアブーム 61 Lのスイングポスト 1 2における左右一対からなるブラ ケッ ト 1 2 a, 1 2 a間に設けたピン 63への連結部分からそのほぼ全 長にわたって一直線の状態になっている。 この軸線 A1 に対して、 アツパ ブーム 61 Uの中心軸線 A2 は平行となり、 かつ上部旋回体 2において、 運転室 6が配置されている側とは反対側、 即ちクロスリ ンク 62が配置 されている側に間隔 Ad2 だけ変位した位置となっている。 これによつて、 了ツバブーム 61 Uから先端側、 即ちアーム 65及びバゲッ ト 66の中 心軸線がロアブーム 61 Lの中心軸線 A 1 から Ad2 だけ外方向にずれる よつに よる。

ここで、 了ッパブ一ム 61 Uの中心軸線 A2 をロアブーム 61 Lの中心 軸線 A1 に対して Δ d2 だけシフトさせるに当っては、 アツパブーム 61 U を構成するボックスの左右の側板 61 UL, 6 1 URの形状を変えてい る。 即ち、 ロアブーム 6 1 L及びァッパブーム 61 Uは共にボックス構 造体からなり、 かつ必要な強度の違いから、 アツパブーム 6 1 Uの方が ロアブーム 6 1 Lより断面形状が小さくなつており、 幅方向の寸法も短 縮されている。 そこで、 アツパブーム 6 1 Uを構成する左右の側板 6 1 UL, 6 1 URのうち、 右側、 即ち運転室 6と対面する側とは反対 側であり、 クロスリ ンク 62が設けられている側の側板 6 1 URを真直 ぐ延在させ、 これとは反対側、 即ち左側の側板 61 U Lはそのロアブー ム 6 1 Lへの連結部近傍から側板 6 1 UR方向に向けて大きく曲成する ことにより、 了ッパブーム 6 1 Uに所定の幅寸法を持たせている。

このように、 ロアブーム 6 1 Lに連結したアツパブーム 6 1 Uは、 そ の中心軸線 A2 がロアブーム 6 1 Lの中心軸線 A 1 に対して A d 2 だけク ロスリ ンク 6 2の配設側にシフ 卜させているから、 ブーム 6 1全体の重 心位置及びクロスリンク 6 2により片持ち状態となつたロアブーム 6 1 L の重心位置がクロスリ ンク 6 2の配設側にシフ トすることになる。 この ために、 このロアブーム 6 1 Lに対する曲げモーメントが小さくなり、 その分だけロアブーム 6 1 Lに作用する横曲げ応力が緩和され、 従って このアツパブーム 6 1 Uの中心軸線 A2 をシフ トさせたことによって、 横 曲げ荷重緩和手段が構成される。 この結果、 ブーム 6 1の俯仰動作時に おけるロアブーム 6 1 Lの動きも円滑になり、 かつ操り返し荷重が作用 することによるロアブーム 6 1 Lの変形も防止できる。

また、 このように構成することにより、 図 5に示したように、 油圧シ ョベルのフロント作業機構 6 0を側溝掘り姿勢を取らせた時に、 ブーム フート部からバケツ 卜に至るまでのフロン ト作業機構の中心軸線を一致 させた場合と比較して、 中心軸線のシフ ト量 Δ (13 だけバケツ ト 6 6のォ フセッ ト量が増大する。 この結果、 側溝掘りを行う際に車両を走行させ ると、 構築物等の直近位置であっても、 下部走行体 1等がこのような構 築物等と接触するおそれがなくなり、 作業の円滑性が確保される。 さらに、 ボックス構造体を構成する鋼板等の板体は、 その外形形状が できるだけ真直ぐな方が強度が良好になる。 鋼板等を曲げ加工すると、 その分だけ歪みが生じて、 強度が低下する。 前述したように、 アツパブ一 ム 6 1 Uを構成する左右の側板 6 1 U L , 6 1 U Rのうち、 一方の側板 6 1 U Rは曲げ加工する必要がないので、 その分だけアツパブーム 6 1 U の強度が向上する。 また、 その加工も容易になるから、 全体としてのァ ツバブーム 6 1 Uの製造コストを低减することも可能になる。 また、 図 6に示したように、 アツパブームの軸線をロアブームの軸線 に対してシフ トさせるのではなく、 ブームフー卜部の中心位置 Cに対し てロアブーム 7 0 Lの中心軸線 A 1 をクロスリ ンク （図示は省略する。 た だし、 図面上ではクロスリンクは右側に位置する） の配設側にシフ トさ せる構成としても同様である。 即ち、 ロアブーム 7 0 Lは、 スイングポ スト 1 2を構成する一対のブラケッ ト 1 2 a , 1 2 a間に揷通したピン 7 1に連結されているが、 ロアブーム 7 0 Lをピン 7 1に回動可能に連 結するために、 ロアブーム 7 0 Lにはボス部 7 2を延在させ、 このボス 部 7 2にブッシュ 7 3を介してピン 7 1に摺動可能に嵌合される。 しか も、 ボス部 7 2はブラケッ ト 1 2 a , 1 2 aに規制されて、 ピン 7 1の 軸線方向に動かないように構成されている。 従って、 ブームフー ト部の 中心位置 Cは、 ブラケッ ト 1 2 a , 1 2 a間の中間の位置、 即ちボス部 7 2のピン 7 1の軸線方向における中央の位置である。

ロアブーム 7 0 Lはボックス構造となつており、 またこのロアブーム 7 0 Lに連設したボス部 7 2はピン 7 1に連結するために、 ピン揷通孔 をロアブーム 7 0 Lの中心軸線 A 1 と直交する方向に穿設する非ボックス 構造とすることができる。 従って、 ロアブーム 7 0 Lは、 その先端側か らボス部 7 2に至るまでの全体構成を均一なものとする必要はない。 そ こで、 ブームフート部の中心位置 Cに対して、 ロアブーム 7 0 Lの中心 軸線 A 1 をクロスリンク 7 2の配設側に Δ Οだけシフトさせるように構成 する。 これによつても、 バケツ トのオフセッ ト量を増大させ、 またブー ム全体の重心位置をクロスリ ンクの配設側にシフ トするから横曲げ応力 の緩和を図ることができる。

さらにまた、 図 7及び図 8に示したように、 クロスリ ンクをブームの 片側に設けて、 ブームを片持ち状態にした時に、 ブーム、 特にロアブー ムに対する横曲げ応力を緩和して、 ロアブームの動きを円滑なものとな し、 かっこのロアブームが変形するのを防止する横曲げ荷重緩和手段と しては、 ロアブームの構造を利用することもできる。

一般に、 ロアブーム 8 0 (アツパブーム， アームも同様） は軽量で、 構造的に強度を向上させるためにボックス構造となっている。 即ち、 口 アブ一ム 8 0の断面形状は図 7に示したようになる。 この図から明らか なように、 ロアブーム 8 0は、 4枚の鋼板等の板体 8 1 a〜 8 1 dから 構成され、 これら各板体 8 1 a〜 8 1 dを溶接手段により固着して、 ボ ックス構造体が形成される。 このボックスを構成する各板体 8 1 a〜8 1 d のうち、 板体 8 1 aはロアブーム 8 0の下板を構成するもので、 この下 板 8 1 aにはブーム用油圧シリンダが連結されている。 また、 板体 8 l b は上板であって、 この上板 8 1 bは下板 8 1 aの反対側に位置するもの である。 さらに、 板体 8 1 cは、 ロアブーム 8 0の側板のうち、 右側板 となるものであって、 この右側板 8 1 cに沿うようにクロスリンク 8 2 が設けられる。 そして、 板体 8 1 dは左側板であって、 この左側板 8 1 d は運転室に対面する側の側板である。

図 7から明らかなように、 ロアブーム 8 0を構成する各板体 8 1 a〜 8 1 dの厚みは全て異なっている。 最も厚みのあるのは下板 8 1 aであ つて、 次いで右側板 8 1 cで、 さらに左側板 8 1 dであり、 上板 8 1 b は最も薄くなつている。

既に説明したように、 フロン ト作業機構の作動時には、 ロアブーム 8 0 には、 その軸線方向に向けて圧縮する方向 （掘削作業時） や伸長する方 向 （ク レーン作業時） に力が作用するが、 いずれの方向に力が作用して も、 ロアブーム 8 0には軸力と共に横曲げ力が作用する。 そして、 ロア ブーム 8 0に作用する曲げ力と軸力の合成力は、 クロスリンク 8 2に近 い側、 即ち右側板 8 1 cの部位が最大であり、 左側板 8 1 dでは殆ど合 成力は作用しない。 以上のことから、 ロアブーム 8 0のうち、 右側板 8 1 c については、 その厚み寸法を大きくして、 強度の向上を図り、 左側板 8 1 d は、 強度に関する要求が高くないので、 軽量化及び材料の節約等の観点 から薄くする構成とした。

このように、 ロアブーム 8 0を構成する 4枚の板体 8 1 a〜 8 1 dを それぞれに作用する荷重に応じて厚み寸法を異ならせることにより、 ク ロスリ ンク 8 3の片持ち状態に起因して生じるロアブーム 8 0の横曲げ 方向に対する強度の向上を図ることができ、 しかも全ての板体 8 1 a〜 8 1 dに対して必要以上の厚みを持たせていないので、 ロアブーム 8 0 が全体を格別重量化することはない。

また、 ロアブームを構成する各板体の各々は、 幅方向においては均一 な厚みのものとしたが、 図 8に示したように、 右側板 8 3 cは均一で厚 みのあるものとなし、 また左側板 8 3 dも均一で薄いものとなし、 下板 8 3 a及び上板 8 3 bは、 横曲げ荷重の作用の大きい右側板 8 3 c寄り が最も厚く、 左側板 8 3 dに向かうに応じて厚みを幅方向に向けて連続 的または段階的に減じるように構成することも可能である。 産業上の利用可能性

以上のように構成することによって、 ブームにクロスリンクを装着す るに当って、 オペレータが運転席に着座して行う機械の操作に支障を来 すことがなくなり、 またこのようにクロスリ ンクを片持ち状態とし、 し かもブーム用油圧シリ ンダを、 ロアブームの中心線よりクロスリ ンクの 装着側と反対側に所定量だけ変位させた位置に配置することによって、 ブームを駆動した時に、 ロアブームに横曲げ応力が作用するのを防止乃 至抑制できて、 ブームの円滑な動きが可能となり、 この曲げ応力の作用 の繰り返しによるロアブームの変形の防止が図られる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 下部走行体上に、 運転席と、 ブーム、 アーム及びバケツ トからなる フロント作業機構とを設けた上部旋回体を旋回可能に設置し、 このフロ ント作業機構のブームを、 取付部に枢着したロアブームと、 この口アブ一 ムに枢着したアツパブームとで構成し、 ブームを駆動するブーム用油圧 シリ ンダをロアブームに接铳し、 前記取付部とアツパブームとの間にク ロスリ ンクを枢着したものにおいて、 前記クロスリ ンクを前記ブームの 側面における運転席の配置側とは反対側の面に設ける構成としたことを 特徴とする掘削機械。

2 . 前記ブームには、 ブーム作動時にクロスリ ンクによる横曲げ荷重を 緩和する横曲げ荷重緩和手段を備える構成としたことを特徴とする請求 の範囲 1記載の掘削機械。

3 . 前記横曲げ荷重緩和手段は、 前記ブーム用油圧シリ ンダを、 前記口 ァブームの中心線より前記クロスリ ンクの装着側と反対側に所定量だけ 変位させた位 Sに配置する構成としたことを特徴とする請求の範囲 2記 載の掘削機械。

4 . 前記横曲げ荷重緩和手段は、 前記ロアブームの中心軸線をブームフー ト部の中心軸線に対して、 前記クロスリンク装着部側に所定量だけ変位 させた位置に配 Sする構成としたことを特徴とする請求の範囲 2記載の 掘削機械。

5 . 前記上部旋回体には水平方向に回動可能なスィングポス トを設け、 このスィングポス トに、 前記ロアブーム、 前記ブーム用油圧シリ ンダ及 びクロスリンクの一端を枢着する取付部を設ける構成としたことを特徴 とする請求の範囲 1記載の掘削機械。

6 . 前記バゲッ トの中心軸線を、 前記ブームフート部の中心軸線より前 記運転席とは反対方向に位置させる構成としたことを特徴とする請求の 範囲 5記載の掘削機械。

7 . 前記ブームにおけるロアブームのブームフー ト部の中心位置に対し て、 ブームの中心軸線を前記運転席とは反対方向に位置させる構成とし たことを特徴とする請求の範囲 6記載の掘削機械。

8 . 前記ロアブームのブームフ一ト部からアツパブームへの連結部まで の中心軸線と、 このロアブームに枢着されたァツバブームの中心軸線と を平行に配置し、 このァツバブームの中心軸線は前記運転席とは反対方 向に所定量変位した位置に配置する構成としたことを特徴とする請求の 範囲 6記載の掘削機械。

9 . 前記ロアブームの断面を略四角形状のボックス構造とし、 クロスリ ンクと対面する側の側板の厚みを、 それとは反対側の側板の厚みより大 きくする構成としたことを特徴とする請求の範囲 1記載の掘削機械。

1 0 . 前記ロアブームは、 下板を最も厚く し、 次いでクロスリンクに対 面する側の側板に厚みを持たせ、 さらに上板の順に薄くなり、 クロスリ ンクの対面側とは反対側の側板、 上板の順に薄くする構成としたことを 特徵とする請求の範囲 9記載の掘削機械。