JP6163709B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関し、その中でもアッパーフレームにおけるカウンターウエイトの支持構造に関する。

図１に、従来の油圧ショベルの一例を示す。図示の油圧ショベル１００は、クローラ型の下部走行体１０１の上に、上部旋回体１０２が旋回自在に設置されており、上部旋回体１０２は、アッパーフレーム１０３や、その上に設置されたキャブ１０４、機械室１０５、アタッチメント１０６などで構成されている。

アタッチメント１０６は、上部旋回体１０２の前部に配置されており、前方に延びたり折り畳まれたりする。このアタッチメント１０６との間で前後のバランスを確保するため、図２に示すように、アッパーフレーム１０３の後部には、高重量のカウンターウエイト１０７が設置されている。

アッパーフレーム１０３は、旋回ベアリング１０８を介して下部走行体１０１に支持されており、底板１０９やサイドデッキ１１０、一対の縦板１１１，１１１、梁部材１１２などで構成されている。底板１０９は肉厚な金属板からなり、矩形枠状のサイドデッキ１１０が、底板１０９の前部左隅に取り付けられている。サイドデッキ１１０の上には箱形の運転室であるキャブ１０４が設置される。

サイドデッキ１１０に設置されたキャブ１０４に隣接して、一対の縦板１１１，１１１がアッパーフレーム１０３に設置されている。縦板１１１は、互いに左右に離れて対向した状態で前後方向に延びている。アタッチメント１０６は、これら縦板１１１の前部に支持されている。

カウンターウエイト１０７は、アッパーフレーム１０３の後端縁に沿って配置され、アッパーフレーム１０３の後端部分には、カウンターウエイト１０７の中間部分を取り付ける取付座１１３が設置されている。取付座１１３は、肉厚な金属板からなり、底板１０９と両縦板１１１，１１１の後端とに接合されている。

両縦板１１１，１１１に接合しなくても強度、剛性が確保できる小型機種などを除けば、通常、取付座１１３は両縦板１１１，１１１に接合されている（例えば特許文献１，２）。

特開２００３−１２９５２１号公報 特開２００３−２６８８０８号公報

近年、作業機械のコンパクト化が求められており、上部旋回体が小さくなってきている。上部旋回体が小さくなっても、オペレータが乗り込むキャブ内部の操作スペースはできるだけ広い方が好ましい。

ところが、キャブの大きさを変えずに上部旋回体を小さくしていくと、縦板の設置位置の偏りが大きくなって、カウンターウエイトの支持が不安定になり易いという問題がある。

詳しくは、図２に示したように、アッパーフレーム１０３は、旋回ベアリング１０８の中心Ｃを軸にして旋回する。アッパーフレーム１０３における旋回ベアリング１０８の内側の部分は、周囲が旋回ベアリング１０８で支持されているため、撓み変形はほとんど生じない。

それに対し、アッパーフレーム１０３における旋回ベアリング１０８の外側の部分は、旋回ベアリング１０８で片持ちされた状態となっているため、撓み変形が生じ得る。そのため、カウンターウエイト１０７があるアッパーフレーム１０３の後部は、図３の（ａ）に誇張して示すように、カウンターウエイト１０７の重みで下方に撓む。

縦板１１１は、そのアッパーフレーム１０３の撓みを抑制する梁として機能するため、支持バランスの観点からすると、本来的には、旋回ベアリング１０８の中心Ｃの両側に縦板１１１，１１１を均等に配置するのが好ましい。ところが、キャブ１０４等との配置の関係上、機種によっては、図２に示したように、縦板１１１，１１１が右側に偏って配置されている場合がある。

縦板１１１，１１１の配置が右側に偏ると、右側の縦板１１１は左側の縦板１１１よりも旋回ベアリング１０８の中心Ｃから大きく離れ、旋回ベアリング１０８から後方に突き出す部分も、図２に符号Ｌ１で示すように、左側の縦板１１１よりも右側の縦板１１１の方が大きくなる。その結果、右側の縦板１１１は左側の縦板１１１よりも撓み易くなり、アッパーフレーム１０３の後部は、図３の（ｂ）に誇張して示すように、右側に傾き易い傾向がある。

縦板の配置の偏りが大きくなればなるほど、アッパーフレームの後側の部分は、よりいっそう右側に傾き易くなる。そのため、小さなアッパーフレームに大きなキャブを設置しようとすると、カウンターウエイトの左右方向の支持バランスが不安定になる。

取付座の強化や梁部材の増設等を行って、アッパーフレームの後側の部分の強度、剛性を高めることもできるが、その場合、部材コストの上昇や重量の増加、作業性の低下等の新たな問題を招く。

そこで本発明の目的は、縦板の配置の偏りが大きくなっても、部材コストの上昇等の新たな問題を招くことなく、カウンターウエイトを比較的安定して支持できるようにし、コンパクトな作業機械で操作スペースの広いキャブを実現することにある。

本発明に係る作業機械は、下部走行体の上に上部旋回体が設置されている作業機械である。前記上部旋回体は、円環状の旋回ベアリングを介して前記下部走行体に旋回自在に支持されたアッパーフレームと、前記アッパーフレームの上に設置され、互いに離れて前後方向に延びる一対の縦板と、前記一対の縦板の前部に支持され、作業動作を行うアタッチメントと、前記アッパーフレームの後部に設置され、前記一対の縦板の間に位置する取付座と、前記取付座に中間部が支持され、前記アタッチメントとの間で前後のバランスを保つカウンターウエイトと、を備える。

そして、前記一対の縦板は、一方の縦板が他方の縦板よりも前記旋回ベアリングの中心から離れるように左右方向に偏って配置され、前記取付座が、前記他方の縦板と接合されることなく、前記一方の縦板と接合されている。

すなわち、この作業機械によれば、まず、アッパーフレーム上を前後方向に延びて梁として機能する一対の縦板が、旋回ベアリングの中心に対して左右方向に偏って配置されている。その結果、両縦板の間で撓み変形し易さに差が生じて、カウンターウエイトを支持するアッパーフレームの後端部分は左右いずれかに傾く傾向がある。

それに対し、一対の縦板のうち、旋回ベアリングの中心から、より離れて位置し、撓み変形し易い縦板にのみ、カウンターウエイトの中間部を支持する取付座が接合されている。そうすることで、両縦板の間での撓み変形し易さの差を縮小させることができる。その結果、アッパーフレームの後部の傾きが緩和されて、カウンターウエイトの左右方向の支持バランスが向上する。

一方の縦板にのみ接合すればよいため、取付座を小さくできる。従って、重量や部材コストの抑制が図れる。

例えば、前記他方の縦板が、その中間部で屈曲し、後方に向かうに従って前記一方の縦板から次第に離れる後部を有しているようにするのが好ましい。

この場合、他方の縦板の後部は、縦板が偏る側とは逆側に延びるため、アッパーフレームの後部における一対の縦板の配置の偏りが軽減され、アッパーフレームの後部の傾きをよりいっそう緩和できる。

本発明によれば、増設等を行うことなく、縦板の配置の偏りが大きくなっても、カウンターウエイトを比較的安定して支持できるため、低コストで、操作スペースの広いキャブを備えたコンパクトな作業機械を実現できる。

従来の油圧ショベルを示す概略側面図である。 図１の油圧ショベルのアッパーフレームの概略上面図である。 （ａ）、（ｂ）は、アッパーフレームの撓み変形を説明するための図である。 本実施形態の油圧ショベルを示す概略側面図である。 図４の油圧ショベルのアッパーフレームの概略上面図である。 図４の油圧ショベルのアッパーフレームの概略斜視図である。 旋回ベアリングと縦板との位置関係を表した図５相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。便宜上、特に言及しない限り、説明で用いる前後左右等の方向は、図示の矢印に従うものとする。

図４に、本発明を適用した油圧ショベル１（作業機械の一例）を示す。図示の油圧ショベル１には、クローラ型の下部走行体２と、その上に旋回自在に設置された上部旋回体３とが備えられている。上部旋回体３は、アッパーフレーム４や、アッパーフレーム４の上に設置された、キャブ５、機械室６、アタッチメント７などで構成されている。

キャブ５は、オペレータが乗り込む箱形の運転室であり、この機種では、上部旋回体３に対して相対的に大きなキャブ５が設置されている。アタッチメント７は、バケット７ａやアーム７ｂ、ブーム７ｃ、油圧シリンダ７ｄなどで構成されており、油圧制御によって作業動作を行い、前方に延びたり折り畳まれたりする。

図５や図６に詳しく示すように、アッパーフレーム４は、底板１１やサイドデッキ１２、一対の縦板１３，１３などで構成されている。

底板１１は、上部旋回体３の底面を構成する肉厚な金属板からなり、その後端縁は円弧状に形成されている。サイドデッキ１２は、四隅にブラケット１２ａを有する矩形枠状の部材からなり、底板１１の前部左側に取り付けられている。サイドデッキ１２の上には、ブラケット１２ａに設置される防振マウントを介してキャブ５が設置されている。

一対の縦板１３，１３は、底板１１の上に立設され、上部旋回体３の左右幅方向に離れて対向した状態で前後方向に延びている。一対の縦板１３，１３は、サイドデッキ１２の右側に隣接して配置されている。各縦板１３は、肉厚な金属板からなり、頂点が前側に偏って位置する略三角形状に形成されている。各縦板１３の前部には支持部１３ａが設けられており、アタッチメント７はこれら支持部１３ａに軸支されている。

右側に位置する縦板１３（右縦板１３Ｒともいう）は、上方から見て直線状に延びており、左側に位置する縦板１３（左縦板１３Ｌともいう）は、上方から見てその中間部分で折れ曲げられている。

詳しくは、左縦板１３Ｌは、右縦板１３Ｒと略平行に延びる前部１３ｂと、前部１３ｂの後端に連なるとともに、後方に向かうに従って右縦板１３Ｒから次第に離れる後部１３ｃとを有し、後部１３ｃは左斜め後方に向かって延びている。

両縦板１３Ｌ，１３Ｒの間には、左右方向に延びる複数の梁部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設置されており、これら梁部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃと両縦板１３Ｌ，１３Ｒとが接合されている。詳しくは、両縦板１３Ｌ，１３Ｒの前端部分には前梁部材１４ａが接合されており、両縦板１３Ｌ，１３Ｒの中間部分には中梁部材１４ｂが接合されている。そして、両縦板１３Ｌ，１３Ｒの後端部分には後梁部材１４ｃが接合されている。

図５に仮想線で示すように、底板１１の上には、エンジン２１や冷却装置２２、油圧ポンプ２３、コントロールバルブ２４、作動油タンク２５、燃料タンク２６等が設置されている。

詳しくは、エンジン２１は、駆動軸を左右方向に向けて両縦板１３Ｌ，１３Ｒを跨いだ状態で、底板１１の後部に設置されている。エンジン２１の左側には、ラジエータ等の冷却装置２２が設置され、エンジン２１の右側には、エンジン２１と連結された油圧ポンプ２３が設置されている。底板１１における右縦板１３Ｒより右側の部分には、コントロールバルブ２４や作動油タンク２５、燃料タンク２６が設置されている。そして、底板１１の後端縁に沿って、隔壁状に形成されたカウンターウエイト３１が設置されている。

カウンターウエイト３１は、アタッチメント７との間で前後のバランスを保つために設置される高重量部材であり、端取付座３２ａや中間取付座３２ｂ（取付座）を介して底板１１に支持されている。具体的には、底板１１の後端縁の左右両側に端取付座３２ａ，３２ａが設置され、これら端取付座３２ａ，３２ａの間に中間取付座３２ｂが設置されている。中間取付座３２ｂは、一対の縦板１３Ｌ，１３Ｒの間に位置している。

カウンターウエイト３１の両端部分は、両端取付座３２ａ，３２ａの上に載置され、ボルトで両端取付座３２ａ，３２ａに締結固定されている。カウンターウエイト３１の中間部分は、中間取付座３２ｂの上に載置され、ボルトで中間取付座３２ｂに締結固定されている。

端取付座３２ａ及び中間付座３２ｂは、いずれも肉厚な金属板からなり、底板１１に接合されている。特にこの機種の場合、中間取付座３２ｂは、一対の縦板１３Ｌ，１３Ｒのうち、左縦板１３Ｌには接合されずに、右縦板１３Ｒにのみ接合されている。

詳しくは、中間取付座３２ｂは、略矩形に形成された前側部分を有し、その前端面が後梁部材１４ｃの後面に接合され、その右側面が右縦板１３Ｒの左側面に接合されている。中間取付座３２ｂの左側面は、両縦板１３Ｌ，１３Ｒの間に位置し、底板１１の上方の空間に臨んでいる。

この機種の場合、上部旋回体３に対して相対的に大きなキャブ５が設置されているため、アッパーフレーム４でサイドデッキ１２の占める範囲が大きくなっている。その結果、サイドデッキ１２の右側に隣接して配置される一対の縦板１３Ｌ，１３Ｒはよりいっそうオフセットされ、右側に偏って配置されている。

図７に示すように、アッパーフレーム４は、底板１１の下面に設けられた円環状の旋回ベアリング３３を介して下部走行体２に支持されており、旋回ベアリング３３の中心（旋回中心Ｃ）を軸にして旋回する。この機種の場合、一対の縦板１３Ｌ，１３Ｒが右側に大きく偏って配置された結果、左縦板１３Ｌの前部１３ｂは、旋回中心Ｃの近傍に位置し、右縦板１３Ｒは、旋回中心Ｃから大きく離れて旋回ベアリング３３の外周の近傍に位置している。

すなわち、左縦板１３Ｌでは、前部１３ｂの大部分が、底板１１における旋回ベアリング３３の内側部分に位置し、後部１３ｃが、底板１１における旋回ベアリング３３の外側部分に位置し、旋回ベアリング３３の外周から後方に突き出した状態となっている。それに対し、右縦板１３Ｒは、底板１１における旋回ベアリング３３の内側部分にはほとんど位置していない。旋回ベアリング３３から後方に突き出す部分も、図７に距離Ｌ２に示すように、左縦板１３Ｌよりも右縦板１３Ｒの方が大きく、従来の機種に比べて更に拡大している。

従って、右縦板１３Ｒの後部は、左縦板１３Ｌの後部よりも撓み変形し易いため、カウンターウエイト３１を支持する底板１１の後部は右側に傾く傾向がある。

そこで、この油圧ショベル１では、中間取付座３２ｂを撓み変形し易い右縦板１３Ｒにのみ接合し、右縦板１３Ｒの強度、剛性を高めて、右縦板１３Ｒが捩れて右側に倒れ込むのを抑制することにより、左縦板１３Ｌとの間で強度、剛性のバランスを向上させている。

それにより、底板１１の後部が右側に傾くのが緩和され、カウンターウエイト３１の左右方向の支持バランスを向上させることができる。

更に、左縦板１３Ｌの後部１３ｃは左斜め後方に向かって延びているため、底板１１の後部での一対の縦板１３Ｌ，１３Ｒの配置の偏りが軽減され、底板１１の後部の右側に傾く傾向がよりいっそう緩和できる。

しかも、カウンターウエイト３１の左右方向の支持バランスが向上したことで、この油圧ショベル１では、通常、右縦板１３Ｒの右側に設置される梁部材の省略が可能になっている。梁部材の代わりに、この油圧ショベル１では、右縦板１３Ｒの右側面と底板１１の上面との隅部にリブ３５が補助的に設置されている。

右縦板１３Ｒの右側に梁部材が設置されていると、その梁部材は、例えば、油圧ポンプ２３とコントロールバルブ２４とを繋ぐ多数の油圧配管の配策に障害になる。それに対し、この油圧ショベル１では、前後方向を遮る梁部材が無いため、容易に配策でき、作業性にも優れる。

なお、本発明にかかる作業機械は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、補助的なリブ３５は省略してもよい。縦板１３Ｌ，１３Ｒの双方が、必ずしも旋回ベアリング３３と上下に重なる位置になくてもよい。例えば、右縦板１３Ｒが旋回ベアリング３３よりも右側に位置していてもよい。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ アッパーフレーム
７ アタッチメント
１３ 縦板（１３Ｌ：左縦板，１３Ｒ：右縦板）
１３ｂ 前部
１３ｃ 後部
３１ カウンターウエイト
３２ｂ 主取付座（取付座）
３３ 旋回ベアリング
３５ リブ
Ｃ 中心

Claims (2)

1. 下部走行体の上に上部旋回体が設置されている作業機械であって、
   前記上部旋回体は、
   円環状の旋回ベアリングを介して前記下部走行体に旋回自在に支持されたアッパーフレームと、
   前記アッパーフレームの底板の上に設置され、互いに離れて前後方向に延びる一対の縦板と、
   前記一対の縦板の前部に支持され、作業動作を行うアタッチメントと、
   前記アッパーフレームの後部に設置され、前記一対の縦板の間に位置する中間取付座と、
   前記一対の縦板の間では前記中間取付座のみによって中間部が支持され、前記アタッチメントとの間で前後のバランスを保つカウンターウエイトと、
   を備え、
   前記一対の縦板は、一方の縦板が他方の縦板よりも前記旋回ベアリングの中心から離れるとともに、前記一方の縦板が前記他方の縦板よりも前記旋回ベアリングの外周から後方に大きく突出するように左右方向に偏って配置され、
   前記中間取付座が、前記他方の縦板と接合されることなく、前記一方の縦板の内側面と前記底板の上面とに接合されるとともに、当該一方の縦板の外側面と前記底板の上面との隅部にリブが設置されている作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記他方の縦板が、その中間部で屈曲し、後方に向かうに従って前記一方の縦板から次第に離れる後部を有している作業機械。

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