JP2020051047A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ブームに振動や撓みが生じたときに、油圧配管自体や油圧配管を締結している連結ボルトの破損、或いは油圧配管同士を接続している油圧ホースの破損を未然に防止できる建設機械を提供する。【解決手段】油圧ショベル１のブーム６に沿って鋼管製の油圧配管１５を配設し、作動油を流通させてバケット８を作動させる。ブーム６の湾曲部６ａでは、油圧配管１５を挟持するクランプ部材１８を貫通して一対の連結ボルト１９を配設し、その先端を湾曲部６ａ上に溶接された固定ベース１６のボルト孔１６ａに挿入してダブルナット２１を螺合させる。固定ベース１６とクランプ部材１８との間に、連結ボルト１９に巻回された状態で第１の圧縮バネ２２を介装する。掘削時の負荷により湾曲部６ａが撓んでクランプ部材１８との間に接近方向の位置変位が生じたときには、第１の圧縮バネ２２を撓ませて位置変位を許容する。【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械に係り、詳しくは油圧配管の固定構造に関する。

例えば、この種の建設機械の一つである油圧ショベルは、クローラを備えた下部走行体上に上部旋回体を旋回可能に設け、上部旋回体上に運転室等と共に多関節式の作業フロントを設けてなる。作業フロントはブーム、アーム及びバケットから構成され、それぞれ油圧シリンダにより角度変更されることにより掘削作業を可能としている。作業フロントにはブーム及びアームに沿って鋼管製の油圧配管が配設され、油圧配管を介して上部旋回体側の油圧ポンプと作業フロントの各油圧シリンダとの間で作動油が流通され、これにより油圧シリンダが作動する。

油圧ショベルの作業中において、作業フロントには掘削に伴って発生する振動や負荷が作用する。上記した油圧配管は、作業フロントのブームやアームに連結ボルトで締結されている。このため油圧配管は、連結ボルトを介してブームやアームから振動を伝達されると共に、負荷を受けたブームやアームの撓みに起因する外力を受ける。
特にブームは、長手方向の中間箇所に湾曲部を有する形状をなし、油圧配管は予め湾曲部に倣って湾曲形成されているものの、正確に倣った曲率に形成することは現実的に難しいため、ブームに対して連結ボルトで多少強引に締結される傾向がある。このため通常時においても連結ボルトには負荷が作用しており、それに加えてブームから振動や撓みに伴う外力が伝達されると、連結ボルトが耐えきれずに緩んだり折損したりしてしまう場合があった。

このような不具合への対策として、例えば特許文献１には圧縮バネを利用した技術が提案されている。ブーム上に溶接されたブラケットと挟持片とが連結ボルト及びダブルナットを介して軸線方向に位置変位可能に連結されると共に、ブラケットとダブルナットとの間に圧縮バネが介装され、その付勢力により弾性をもって油圧配管が挟持されている。ブームに振動や撓みが生じたときには、圧縮バネが撓んで油圧配管に対する挟持力を弱めることにより配管や連結ボルトの保護を図っている。

実開平３−２９７９０号公報

しかしながら、特許文献１の技術のように油圧配管に対する挟持力を弱めた場合には、以下に述べるような新たな不具合が生じる。
作業フロントの屈曲動作を許容するために、上部旋回体からブーム及びアームを介してバケットまでの間で複数の油圧配管が適宜油圧ホースを介して接続されている。このため、ブラケットと挟持片との挟持力が弱められて油圧配管が長手方向に位置変位した場合、油圧ホースに無理な力が加わってボルト等が破損してしまうという問題が生じていた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ブームに振動や撓みが生じたときに、油圧配管自体や油圧配管を締結している連結ボルトの破損、或いは油圧配管同士を接続している油圧ホースの破損を未然に防止することができる建設機械を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の建設機械は、ブーム及びアームを介して油圧作業具を機体に支持すると共に、前記ブームに沿って鋼管製の油圧配管を配設し、前記機体側と前記油圧作業具との間で前記油圧配管を介して作動油を流通させて前記油圧作業具を作動させる建設機械において、前記ブームとの間に作動スペースを形成して前記ブーム上に固定された固定ベースと、クランプ部材に貫設されたボルト孔に一側方から挿入され、他側方から螺合したナットとの締結力により前記クランプ部材に前記油圧配管を挟持させると共に、先端を前記固定ベースに貫設されたボルト孔に挿入されて前記作動スペース内に突出させた連結ボルトと、前記固定ベースの作動スペース内で前記連結ボルトの先端に係合し、前記固定ベースに対して前記クランプ部材を接離方向に位置変位可能に連結する抜止め部材と、前記連結ボルトに巻回された状態で前記固定ベースと前記クランプ部材との間に介装されて、離間方向に付勢力を作用させる第１の圧縮バネとを備えたことを特徴とする。

本発明の建設機械によれば、ブームに振動や撓みが生じたときに、油圧配管自体や油圧配管を締結している連結ボルトの破損、或いは油圧配管同士を接続している油圧ホースの破損を未然に防止することができる。

実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。 湾曲部における油圧配管の固定構造を示す斜視図である。 湾曲部における油圧配管の固定構造を示す分解斜視図である 湾曲部における油圧配管の固定構造を示す図２のＡ矢視図である。 負荷によりブームが撓んだときの図４に対応する図である。 離間方向への位置変位も許容するようにした別例を示す図４に対応する図である。

以下、本発明を油圧ショベルに具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図であり、まず、同図に基づき油圧ショベルの概略構成を説明する。なお以下の説明では、油圧ショベルに搭乗したオペレータを主体として前後、左右、上下方向を表現する。

油圧ショベル１の下部走行体２にはクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には上部旋回体４（本発明の機体に相当）が設けられ、上部旋回体４は図示しない旋回用油圧モータにより駆動されて旋回する。上部旋回体４の前部には多関節型の作業フロント５が設けられ、作業フロント５はブーム６、アーム７、及びバケット８（本発明の油圧作業具に相当）から構成されている。ブーム６はブームシリンダ６ｃにより角度変更（本発明の傾動動作に相当）され、アーム７はアームシリンダ７ｃにより角度変更され、バケット８はバケットシリンダ８ｃにより角度変更される。
なお、バケット８が油圧ブレーカや油圧クラッシャーに交換された場合には、交換後の機器が本発明の油圧作業具として機能することになる。

上部旋回体４のフレーム９上の前部にはオペレータが搭乗する運転室１０が設けられ、フレーム９上の運転室１０の後側には燃料タンク１１、機械室１２及びカウンタウエイト１３等が設けられている。図示はしないが機械室１２内にはエンジンにより駆動される油圧ポンプが搭載され、油圧ポンプは、上記した走行用及び旋回用油圧モータや作業フロント５の各シリンダ６ｃ〜８ｃとの間で油圧配管を介して作動油を流通させ、これらの油圧機器を作動させる。

作業フロント５の各シリンダ６ｃ〜８ｃは、ブーム６及びアーム７に沿って配設された鋼管製の油圧配管を介して油圧ポンプとの間で作動油を流通させており、油圧配管はボルトによりブーム６やアーム７に連結されている。このため、［背景技術］で述べたように、油圧配管には、ボルトを介して掘削に伴う振動が伝達されると共に、負荷を受けたブームやアームの撓みに起因する外力が作用する。そして、圧縮バネの弾性により油圧配管を挟持する特許文献１の対策では、ブームの振動や撓みに応じて圧縮バネを撓ませて油圧配管への挟持力を弱めているため、油圧配管が長手方向に位置変位して油圧ホースを破損させてしまう別の不具合が生じた。

このような不具合を鑑みて本実施形態では、油圧配管に対する挟持力を弱めることなく、その位置変位を許容する対策を講じており、その詳細を以下に説明する。
本実施形態の油圧配管の固定構造は、作業フロント５のブーム６に対して適用されている。詳しくは図１に示すように、ブーム６は、長手方向（前後方向）の中央に緩やかに湾曲する湾曲部６ａが形成され、湾曲部６ａを挟んだ両側に直線部６ｂが形成されており、この湾曲部６ａに対する油圧配管１５の固定構造として具体化されている。直線部６ｂに比較して湾曲部６ａは振動や負荷に起因する撓みが大きく、その弊害が大のためである。

基本的に油圧配管１５はブーム６の上面に沿って配設され、その直線部６ｂの領域が直線状をなしているのに対し、湾曲部６ａに沿った領域は予め同一曲率となるように湾曲形成されている。図示はしないが、油圧配管１５の一端は上部旋回体４側の油圧配管に対して油圧ホースを介して接続され、油圧配管１５の他端はアーム７側の油圧配管に対して油圧ホースを介して接続されている。これにより、上部旋回体４に対するブーム６の角度変更及びブーム６に対するアーム７の角度変更が許容されている。

そして、油圧配管１５はブーム６の長手方向に所定の間隔をおいてボルトにより連結されており、直線部６ｂでの各固定位置Ｂは、詳細は説明しないが、単にボルトにより油圧配管１５を位置変位不能に締結した固定構造が採用されている。これに対して湾曲部６ａの各固定位置Ａは、油圧配管１５の位置変位を許容するために以下の固定構造が採られている。

図２は湾曲部６ａにおける油圧配管１５の固定構造を示す斜視図、図３は同じく湾曲部６ａにおける油圧配管１５の固定構造を示す分解斜視図、図４は同じく湾曲部６ａにおける油圧配管１５の固定構造を示す図２のＡ矢視図、図５は負荷によりブーム６が撓んだときの図４に対応する図である。

図１に示すように、ブーム６の湾曲部６ａでは３箇所の固定位置Ａで油圧配管１５が連結されており、何れも図２〜５に示す固定構造が採用されている。湾曲部６ａ上には折曲形成により下方に凹状をなす鋼板製の固定ベース１６が溶接され、固定ベース１６内に作動スペース１７が形成されている。このような固定ベース１６の直上に油圧配管１５が配設され、図２，３に示すように、油圧配管１５は一対のクランプ部材１８の円弧状をなす挟持面１８ａにより上下から内包されている。

各クランプ部材１８の挟持面１８ａには隣接して平板状の締結面１８ｂが形成されて一対のボルト孔１８ｃが貫設され、各締結面１８ｂは互いに重ねられて上方から各ボルト孔１８ｃに連結ボルト１９が挿入されている。各連結ボルト１９の頭部近傍と先端にはそれぞれネジ部１９ａ，１９ｂが形成され、頭部近傍のネジ部１９ａに下方からナット２０が螺合している。これによりクランプ部材１８の締結面１８ｂが締結され、その締結力により各クランプ部材１８の挟持面１８ａが油圧配管１５を上下から挟持している。

各連結ボルト１９の先端は、固定ベース１６に貫設された一対のボルト孔１６ａにそれぞれ挿入されて作動スペース１７内に突出し、先端のネジ部１９ｂにダブルナット２１（本発明の抜止め部材に相当）が螺合している。結果として、固定ベース１６のボルト孔１６ａから上方への連結ボルト１９の離脱がダブルナット２１により規制されると共に、連結ボルト１９の長さの範囲内で、固定ベース１６に対するクランプ部材１８の接離方向への位置変位が許容されている。

固定ベース１６とクランプ部材１８との間には、各連結ボルト１９に巻回された状態で第１の圧縮バネ２２が介装されている。第１の圧縮バネ２２の付勢力は、クランプ部材１８を固定ベース１６から離間させる方向に作用し、ダブルナット２１が固定ベース１６の下面に当接している。この状態においてクランプ部材１８は、それ以上の固定ベース１６からの離間を規制される一方、第１の圧縮バネ２２を撓ませながら固定ベース１６への接近が許容されている。

次に、以上のように構成された油圧ショベル１における油圧配管１５の固定構造の作用を説明する。
油圧ショベル１の作業中において、ブーム６は掘削に伴う負荷を種々の方向から受けるが、アーム７やバケット８の重量さらにはバケット８内の掘削物の重量等に起因して、主として下方への負荷を受ける機会が多い。このときのブーム６は湾曲部６ａの曲率を増加させる方向（湾曲を強める方向）に撓み、結果として、湾曲部６ａとクランプ部材１８との間に接近方向への相対的な位置変位が生じる。以上の点を鑑みると、ブーム６の湾曲部６ａとクランプ部材１８（ひいては油圧配管１５）との離間方向への位置変位よりも、接近方向への位置変位を許容する対策が重要なことが判る。

本実施形態の油圧配管１５の固定構造において、図４に示す状態から、ブーム６の湾曲部６ａが曲率を増加させる方向に撓んで油圧配管１５に接近する方向に位置変位すると、図５に示すように、第１の圧縮バネ２２を撓ませながら位置変位が許容される。結果として湾曲部６ａには撓みが生じているものの、その撓みに起因する大きな外力はクランプ部材１８に作用せず、第１の圧縮バネ２２の撓みに伴う軽い反発力だけをクランプ部材１８が受ける。このため、クランプ部材１８に挟持された油圧配管１５にも大きな外力は作用せず、その破損を未然に防止することができる。

また、ブーム６の湾曲部６ａとクランプ部材１８との間に発生する位置変位は、上記のような接近方向だけに限らない。作業フロント５に対する負荷の作用方向によっては、接近方向と直交する前後方向（油圧配管１５の長手方向）への位置変位、或いは左右方向への位置変位も発生する。本実施形態の固定構造では、第１の圧縮バネ２２を撓ませることにより連結ボルト１９の傾きが許容されている。即ち、接近方向のみならず前後方向や左右方向への位置変位が発生した場合でも、それらの位置変位が許容されるため、油圧配管１５への外力を軽減して破損を未然に防止することができる。

さらに、湾曲部６ａとクランプ部材１８との間の種々の方向への位置変位が許容されることは、固定ベース１６にクランプ部材１８を連結している連結ボルト１９への外力が軽減されることを意味する。このため、過大な外力に起因する各連結ボルト１９の折損を未然に防止することができる。

一方、クランプ部材１８は連結ボルト１９の傾きにより前後方向への位置変位を許容されているものの、その許容幅は、左右方向への位置変位に比較すると小さい。一対の連結ボルト１９が前後方向に並設されているためであり、左右方向への位置変位に比較して前後方向への位置変位では、連結ボルト１９がある程度傾いた早期の時点で位置変位が規制される。また特許文献１の技術とは異なり、クランプ部材１８に対して油圧配管１５は連結ボルト１９とナット２０との締結により強固に挟持されている。

これらの要因により、湾曲部６ａとクランプ部材１８との間に前後方向への位置変位が発生した場合、ある程度は位置変位を許容して上記のような油圧配管１５及び連結ボルト１９の破損が防止される。その上で、過剰な前後方向への位置変位が規制されることにより、油圧配管１５の両端に接続されている油圧ホースの破損を確実に防止できるという別の効果も達成することができる。

以上の説明は、ブーム６の湾曲部６ａの撓みに起因してクランプ部材１８との間に位置変位が生じた場合に関するものであり、重複する説明はしないが、湾曲部６ａに生じた振動に対しても同様の作用が奏され、油圧配管１５や連結ボルト１９或いは油圧ホースの破損を防止することができる。

一方、このような湾曲部６ａにおける各固定位置Ａでの油圧配管１５の固定構造に対して、直線部６ｂの固定位置Ｂではボルトにより油圧配管１５が位置変位不能に締結されている。その理由の一つは、湾曲部６ａに比較して直線部６ｂでは振動や撓みが小さく、且つ油圧配管１５との形状的な食い違いがないため無理なく油圧配管１５が締結されており、結果として油圧配管１５や連結ボルト１９等の破損の可能性が大幅に低いことにある。

また二つ目の理由として、仮に湾曲部６ａと同じく直線部６ｂでも同様の固定構造を採用して位置変位を許容すると、ブーム６全体に亘って油圧配管１５の位置が定まらないことになり、かえって油圧配管１５や連結ボルト１９或いは油圧ホースが破損し易くなる場合があるためである。両側の直線部６ｂで油圧配管１５の位置変位を規制しているが故に、湾曲部６ａでの位置変位の許容による破損防止の効果が確実に得られているのである。

但し、二つ目の理由については、本実施形態の油圧ショベル１のブーム６では成立するが、全ての油圧ショベルで成立するとは限らない。従って、ブーム６の直線部６ｂに対しても湾曲部６ａと同様の油圧配管１５の固定構造を適用してもよい。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、油圧ショベル１のブーム６に対する油圧配管１５の固定構造に具体化したが、建設機械の種別はこれに限るものではなく、例えばホイールローダに適用してもよい。

また上記実施形態では、湾曲部６ａ上の固定ベース１６とクランプ部材１８との接近方向の位置変位を許容したが、それに加えて離間方向の位置変位を許容してもよい。この場合には図８に示すように、固定ベース１６の下面とダブルナット２１との間に、各連結ボルト１９に巻回された状態で第２の圧縮バネ３１を介装すればよい。第２の圧縮バネ３１の撓みにより離間方向への位置変位が許容されるため、この方向への位置変位が生じた場合でも破損防止の効果が得られる。

また上記実施形態では、一対の連結ボルト１９を介して湾曲部６ａ上の固定ベース１６とクランプ部材１８とを連結したが、これに限るものではなく、例えば１本の連結ボルト１９に変更してもよい。
また上記実施形態では、抜止め部材としてダブルナット２１を用いたが、これに限るものではない。例えば、連結ボルト１９の先端にピンを貫通固定して、その両端の突出箇所によりボルト孔１６ａから上方への離脱を規制してもよい。

１ 油圧ショベル（建設機械）
４ 上部旋回体（機体）
６ ブーム
６ａ 湾曲部
８ バケット（油圧作業具）
８ｃ バケットシリンダ
１５ 油圧配管
１６ 固定ベース
１６ａ ボルト孔
１７ 作動スペース
１８ クランプ部材
１８ｃ ボルト孔
１９ 連結ボルト
２０ ナット
２１ ダブルナット（抜止め部材）
２２ 第１の圧縮バネ
３１ 第２の圧縮バネ

Claims (4)

1. ブーム及びアームを介して油圧作業具を機体に支持すると共に、前記ブームに沿って鋼管製の油圧配管を配設し、前記機体側と前記油圧作業具との間で前記油圧配管を介して作動油を流通させて前記油圧作業具を作動させる建設機械において、
   前記ブームとの間に作動スペースを形成して前記ブーム上に固定された固定ベースと、
   クランプ部材に貫設されたボルト孔に一側方から挿入され、他側方から螺合したナットとの締結力により前記クランプ部材に前記油圧配管を挟持させると共に、先端を前記固定ベースに貫設されたボルト孔に挿入されて前記作動スペース内に突出させた連結ボルトと、
   前記固定ベースの作動スペース内で前記連結ボルトの先端に係合し、前記固定ベースに対して前記クランプ部材を接離方向に位置変位可能に連結する抜止め部材と、
   前記連結ボルトに巻回された状態で前記固定ベースと前記クランプ部材との間に介装されて、離間方向に付勢力を作用させる第１の圧縮バネと
   を備えたことを特徴とする建設機械。
2. 前記作動スペース内において、前記連結ボルトに巻回された状態で前記固定ベースと前記抜止め部材との間に介装されて、離間方向に付勢力を作用させる第２の圧縮バネをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 前記ブームは、長手方向の何れかの部位に湾曲した湾曲部が形成され、
   前記固定ベースは、前記ブームの湾曲部上に固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
4. 前記固定ベースと前記クランプ部材とは、前記ブームの長手方向に並設された一対の前記連結ボルトにより接離方向に位置変位可能に連結されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。

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