JP3402099B2 - トラックフレーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ル等のようにクローラ式の下部走行体上に上部旋回体を
旋回可能に設置した車両において、下部走行体の構造体
を構成するトラックフレームに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クローラ式の下部走行体上に上部旋回体
を旋回可能に設置した車両としては、例えば油圧ショベ
ルがある。油圧ショベルとしては、主に鉱山で露天掘り
等の作業を行う大型の油圧ショベルと、一般の土木・建
築作業を行う中型の油圧ショベルと、都市における路地
等、狭い現場で作業を行う小型の油圧ショベルとに大別
することができる。

【０００３】そこで、図５に小型の油圧ショベルの全体
構成を示す。図中において、１は下部走行体、２は上部
旋回体である。下部走行体１は、左右一対のクローラ走
行ユニット３を有し、このクローラ走行ユニット３は駆
動輪４及び従動輪５と、これら駆動輪４及び従動輪５間
には履帯６を巻回して設けることにより構成される。そ
して、一般的に、進行方向前方に従動輪５が配置され
る。また、上部旋回体２には、オペレータが搭乗する運
転室７が設置されると共に、ブーム，アーム，フロント
アタッチメントからなるフロント作業機構８、エンジン
や油圧ポンプ等の機器を内蔵した機械室９等が設けられ
ている。

【０００４】下部走行体１は、前述したように、左右一
対からなるクローラ走行ユニット３を有するが、このク
ローラ走行ユニット３における駆動輪４と従動輪５と
は、サイドフレーム１０の両端に取り付けられる。そし
て、図６及び図７に示したように、両サイドフレーム１
０間にはセンタフレーム１１が設けられており、これら
一対からなるサイドフレーム１０と両サイドフレーム１
０間のセンタフレーム１１とによってトラックフレーム
１２が構成される。そして、センタフレーム１１の中央
部には旋回装置を構成する旋回輪１３、具体的にはその
内輪、が固定して設けられており、上部旋回体２の全荷
重が旋回輪１３を介してセンタフレーム１１に伝達さ
れ、さらにこの荷重はサイドフレーム１０に伝達される
ことになる。従って、サイドフレーム１０及びセンタフ
レーム１１からなるトラックフレーム１２は下部走行体
１における構造体となっている。

【０００５】センタフレーム１１には高い強度を持たせ
る必要があることから、所定の厚みを有する鋼板により
ボックス構造としている。そして、特に小型の油圧ショ
ベルの場合には、センタフレーム１１もコンパクトな構
造となっており、しかも全体構造の簡略化、軽量化等の
見地から、センタフレーム１１は上板１４と下板１５及
び前後の側板１６，１７からなるボックス構造として構
成する。上板１４及び下板１５は方形の部材であって、
上板１４には旋回輪１３がボルトで固定されており、上
板１４の両端と下板１５の両端は、サイドフレーム１０
の側面中間部に溶接手段で固着される。そして、上板１
４と下板１５との間を連結するために、その間には前後
の側板１６，１７を掛け渡すように設けられて、溶接手
段によって側板１６，１７の上下の端部が上板１４及び
下板１５に固着される。また、上板１４には、直接旋回
輪１３の荷重が作用することから、この旋回輪１３の下
部位置において、上板１４と下板１５との間には円環状
に形成した支持ドラム１８を設けて、この支持ドラム１
８の上下の端部を上板１４及び下板１５に溶接手段で固
着される。

【０００６】ここで、前述した油圧ショベルのトラック
フレーム１２に作用する力は、上部旋回体２の全荷重で
あり、しかもこの荷重には、フロント作業機構８の作動
時に生じる衝撃荷重等を含むものである。そして、この
荷重はセンタフレーム１１に直接作用するが、さらにサ
イドフレーム１０に伝達されて、履帯６を地面に圧接す
る方向の力として受承される。このために、センタフレ
ーム１１に対する上方からの荷重によって、上板１４及
び下板１５が下方に向けて凹状に反るように変形させ
て、左右に設けられるサイドフレーム１０を図７に矢印
で示した方向にずらせて、全体としてトラックフレーム
１２を押し潰そうとする力が加わる。このために、上板
１４及び下板１５が上方から最大荷重が作用しても、反
ったり、湾曲したりすることがない程度の強度を持たせ
している。また、特に上板１４を押圧変形させようとす
る方向に大きな力が作用することから、側板１６，１７
間の部位に、側板１６，１７と平行に１または複数枚の
補強板を設けるようにしたものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、油圧ショベ
ルが作動する作業現場は、車両が走行するのに条件の悪
い場所、地面に凹凸や段差が生じていたり、岩石や瓦礫
その他の障害物が散在している場所が多い。従って、地
面の突出部や障害物を乗り越えるようにして走行するこ
とになるが、例えば前進走行時には、履帯６において、
従動輪５に巻回されている部位から乗り越えることにな
る。サイドフレーム１０にはその途中の部位にセンタフ
レーム１１が連結されており、このセンタフレーム１１
からはサイドフレーム１０を下方に押圧する力が作用し
ているが、サイドフレーム１０の両端側は自由状態にな
っているから、従動輪５側が突出部や障害物に乗り上げ
る際には、サイドフレーム１０は下方への押圧力が働い
ているセンタフレーム１１への連結部から先端側が上方
に曲がるように変形しようとする。このために、サイド
フレーム１０におけるセンタフレーム１１との連結部に
応力が発生することになり、このセンタフレーム１１の
サイドフレーム１０への溶接部分に過大な応力が作用す
る。また、後進時には、サイドフレーム１０の駆動輪４
側に上方への曲げ力が作用することになり、さらに窪み
や段差を下降する際には、サイドフレーム１０における
センタフレーム１１の連結部から車両の進行方向の後方
側に曲げ力が作用することになる。このように、サイド
フレーム１０のセンタフレーム１１への連結部から自由
端側の部位に繰り返し曲げ力が加わると、このセンタフ
レーム１１の連結部に繰り返し作用する応力によって、
やがては溶接部分に亀裂を発生させる等といった事態が
生じるおそれがある。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、簡単な構成によっ
て、極めて高い強度を有する構造のトラックフレームを
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、履帯が巻回して設けられる駆動輪及
び従動輪を連結した左右のサイドフレームと、これら両
サイドフレームを連結すると共に、上部旋回体が設置さ
れる旋回装置の旋回輪を装着したセンタフレームとから
構成され、センタフレームは、前記旋回輪が設置される
上板と、この上板に対して所定の間隔を置いて設けた下
板と、これら上板と下板との間の前記旋回輪の下方部位
に設けた円環状の支持ドラムと、この支持ドラムと両サ
イドフレームとの間に設けられ、センタフレームをボッ
クス形状とするための４枚の側板とからなり、前記上板
及び下板は前記支持ドラムへの連結側から前記両サイド
フレームに向けて広がるように延在させて、これら各サ
イドフレームの前後の端部乃至その近傍を含むようにほ
ぼ全長に及んで突き当てられて、この突き当て部分の少
なくともその両端を含む大半の部位でこれら上板及び下
板がサイドフレームに固着されており、前記支持ドラム
と左右のサイドフレームとの間に前記上板、下板及び各
一対の側板とによって、略台形の形状をしたボックス構
造部を形成する構成としたことをその特徴とするもので
ある。

【００１０】即ち、センタフレームの構造体として、旋
回装置の部分を支持する円筒形の支持ドラムと、この支
持ドラムから左右のサイドフレームへの連結部となる台
形ボックス形状の構造部とから構成し、上板及び下板を
駆動輪及び従動輪の取付部にできるだけ近づけるように
しているが、ここでサイドフレームとしては、サイドフ
レーム本体部の両端に駆動輪取付部と従動輪取付部とを
それぞれ端板を介して連結する構成としている場合に
は、センタフレームを構成する上板及び下板は、各端板
の位置まで延在させ、また各側板は、これら端板または
サイドフレーム本体の端板近傍に固着するのが好まし
い。さらに、上部旋回体の荷重は、センタフレームを構
成する上板に直接作用し、下板には支持ドラムを介して
伝達されることになるから、上板と下板とを比較する
と、上板の方が高い強度を要求される。そこで、上板の
厚みを下板の厚みより大きく、具体的には１．２倍から
１．４倍程度の厚みとする。これによって、荷重により
上板が凹湾曲形状に変形するのを防止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明にお
いては、本発明のトラックフレームを図５に示した小型
の油圧ショベルに設けるようにしたものとして説明する
が、トラックフレームはクローラ式走行体上に上部旋回
体を旋回可能に設置した車両に設けられるものであっ
て、油圧ショベル以外の作業機にも、また油圧ショベル
であっても、小型のものに限定されるものではない。

【００１２】而して、図１はトラックフレームの平面
図、また図２及び図３はそれぞれ側面図及び正面図、さ
らに図４は図１のＸ−Ｘ位置での切断部の端面図であ
る。図１及び図２から明らかなように、トラックフレー
ム２０は、左右のサイドフレーム２１と、両サイドフレ
ーム２１を連結するセンタフレーム２２とから構成さ
れ、両サイドフレーム２１には、一端側に油圧モータ２
３により回転駆動される駆動輪２４が取り付けられ、他
端側には従動輪２５が取り付けられており、図示は省略
するが、駆動輪２４と従動輪２５との間には履帯が巻回
して設けられる。

【００１３】サイドフレーム２１は、サイドフレーム本
体２６の両端に端板２７ａ，２７ｂを溶接手段により固
着して設け、これら端板２７ａ，２７ｂには、それぞれ
駆動輪２４及び従動輪２５を回転自在に支持する駆動輪
取付部２８及び従動輪取付部２９が連結されている。端
板２７ａ，２７ｂは、サイドフレーム本体２６より幅の
広い板体であり、特に駆動輪取付部２８を連結した側の
端板２７ａは、油圧モータ２３を装着する関係から、サ
イドフレーム本体２６よりかなり幅の広いものとなって
いる。端板２７ａ，２７ｂにおけるサイドフレーム本体
２６から内側にはみ出しており、これによって車幅が大
きくなるのを抑制している。

【００１４】センタフレーム２２は、両サイドフレーム
２１間に設けられ、かつ上部旋回体を旋回可能に支持す
る旋回輪３０が固定されている。センタフレーム２２
は、それぞれ鋼板からなる上板３１と下板３２及び４枚
の側板部３３、さらに支持ドラム３４とから構成され
る。上板３１及び下板３２は、中央部分が平坦で、左右
の両側の部分は斜め下方に傾斜する形状となっている。
そして、中央部分の平坦な部位には旋回輪３０、具体的
にはその内輪が上板３１にボルト等により固定されてい
る。このように、上板３１には旋回輪３０が直接固定さ
れる関係から、図４から明らかなように、上板３１は下
板３２より１．２〜１．４倍の厚みを持たせて、その強
度を向上させている。

【００１５】そして、上板３１と下板３２との間には、
旋回輪３０の下部位置に支持ドラム３４が溶接手段等で
固着して設けられている。ここで、支持ドラム３４の上
板３１への固着部は、旋回輪３０の厚み方向の中心位置
から、旋回輪３０の外周縁部から外れない位置、特に支
持ドラム３４の厚み方向の中心が旋回輪３０の外周に位
置する部位に固着される。さらに、４枚の側板部３３
は、一端が支持ドラム３４の外周部に接合され、上板３
１及び下板３２の前後の端部に沿って外方に延在するよ
うに配置されている。そして、各側板部３３は、支持ド
ラム３４に溶接手段等で固着されると共に、その上下の
端部はそれぞれ上板３１の下面と下板３２の上面とに溶
接等の手段により固着されている。

【００１６】センタフレーム２２は以上のように構成さ
れるものであって、このセンタフレーム２２は、その上
板３１と下板３２との間が３つのボックス構造部に区画
形成される。即ち、支持ドラム３４により区画形成され
る円筒状のボックス構造部と、この支持ドラム３４を境
にして左右に上板３１，下板３２及び各一対の側板３３
からなり、略台形の形状をした２箇所のボックス構造部
となっている。

【００１７】センタフレーム２２の左右の両端部はそれ
ぞれサイドフレーム２１に溶接等の手段で固着される。
ここで、サイドフレーム２１はサイドフレーム本体２６
の両端に端板２７ａ，２７ｂを連結して設けたものであ
り、センタフレーム２２における上板３１及び下板３２
の端面が突き当てられる部位は、両端板２７ａ，２７ｂ
を含み、サイドフレーム２１の全長に及んでいる。これ
ら上板３１及び下板３２の端部は、その全長または少な
くとも端板２７ａ，２７ｂへの当接部を含み大半の部位
の突き当て部分が溶接等により固着されている。また、
上板３１と下板３２との間に設けられ、斜め前方及び斜
め後方に延在させた側板３３の端部は、サイドフレーム
２１のサイドフレーム本体２６における両端板２７ａ，
２７ｂへの連結部近傍に突き当てられて、溶接等の手段
により固着されている。

【００１８】なお、上板３１及び下板３２は、必ずしも
端板２７ａ，２７ｂに突き当て・固着する必要はなく、
またサイドフレーム２１に端板２７ａ，２７ｂが設けら
れていない場合もあるが、要は駆動輪２４及び従動輪２
５が設けられている位置に可及的に近い位置に固着され
ておれば良い。また、側板３３は、サイドフレーム本体
２６の端部近傍か、または端板２７ａ，２７ｂに突き当
てて固着することもできる。

【００１９】このように構成したトラックフレーム２０
は、その駆動輪２４と従動輪２５との間に履帯を巻回し
て設け、また旋回輪３０の内輪に上部旋回体を連結して
設けることによって、図５に示した油圧ショベルが構成
される。この油圧ショベルにおいては、トラックフレー
ム２０には上部旋回体の全荷重が作用する。特に、土砂
の掘削等の作業を行う際には、フロント作業機構の作動
によって衝撃等により、瞬間的には極めて大きな荷重が
作用する。このような荷重は旋回輪３０を介してセンタ
フレーム２２、特にその上板３１に伝わる。上板３１に
おける旋回輪３０を設けた部位の下部には支持ドラム３
４が設けられており、この支持ドラム３４を介して下板
３２に伝達される。ただし、直接荷重を受承する上板３
１と上板３１から支持ドラム３４を介して荷重を受ける
下板３２とでは、当然上板３１の方が大きな荷重の作用
を受けることになる。従って、上板３１の方を厚肉とす
ることによって、この上板３１が変形することなく有効
に荷重を受承させ、下板３２の肉厚をそれより薄くする
ことにより、全体としてのトラックフレーム２０の軽量
化が図られる。

【００２０】センタフレーム２２に作用する図２の矢印
Ｆ方向の荷重は、このセンタフレーム２２が連結されて
いるサイドフレーム２１に伝達されるが、この時にセン
タフレーム２２が、その中央部分が下方に湾曲するよう
に変形すると、サイドフレーム２１は同図の矢印Ｒ方向
に拡開しようとする。しかしながら、センタフレーム２
２は３つのボックス構造部に区画形成されており、しか
も旋回輪３０が装着されている平坦な部位の左右両側の
部分は斜め下方に傾斜しているから、上下方向への曲げ
に対する強度は著しく高くなっており、特に上板３１に
は十分な厚みを持たせているから、衝撃的な荷重が作用
しても、センタフレーム２２が下方に向けて湾曲変形す
るおそれはない。なお、超小型の油圧ショベル等にあっ
ては、センタフレームの寸法も小さくなり、また作用す
る荷重も小さいことから、３つのボックス構造部だけで
曲げに対する十分な強度が得られる。従って、この場合
には、上板及び下板は全体が平坦なものとすることもで
きる。

【００２１】上板３１及び下板３２は中央部から左右両
側に向けて連続的に広がる略台形の形状となっており、
サイドフレーム２１への連結部は最も長尺になってい
る。従って、センタフレーム２２とサイドフレーム２１
とを固着するための溶接ラインを長くすることができ
る。上板３１及び下板３２は必ずしも全長にわたって溶
接する必要はないものの、連結強度を十分持たせる長さ
にわたって溶接を行うことが可能になる。従って、サイ
ドフレーム２１とセンタフレーム２２との連結強度が向
上する。また、車両が走行中に凹凸部を乗り越える際に
は、駆動輪２４または従動輪２５が図３の矢印Ｕ方向に
持ち上げられるようになるが、サイドフレーム２１のセ
ンタフレーム２２との連結部には、上方からの荷重が作
用しているから、この連結部から先の部分に曲げ力が作
用する。センタフレーム２２のサイドフレーム２１への
連結部は駆動輪２４及び従動輪２５に極めて近接する位
置まで延在されて、この連結部から先の自由部分の長さ
が著しく短くなっているから、曲げに対する強度も極め
て高くなり、この連結部に応力が極端に集中するおそれ
はない。以上のことから、センタフレーム２２のサイド
フレーム２１への連結部の強度が極めて高くなり、溶接
部分に亀裂が発生する等のおそれはない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はセンタフ
レームを構成する上板及び下板とを、両サイドフレーム
の両側に設けた駆動輪及び従動輪の取付部近傍にまで延
在させて、各サイドフレームの前後の端部乃至その近傍
を含むようにほぼ全長に及んで突き当てられて、この突
き当て部分の少なくともその両端を含む大半の部位を固
着する構成としたので、サイドフレームに自由部分がで
きるだけ生じないようにし、もってセンタフレームのサ
イドフレームへの連結強度が著しく向上する等の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すトラックフレームの平
面図である。

【図２】図１の左側面図である。

【図３】図１の正面図である。

【図４】図１のＸ−Ｘ線に沿う切断部端面図である。

【図５】クローラ式車両の一例としての油圧ショベルの
外観図である。

【図６】従来技術におけるトラックフレームの平面図で
ある。

【図７】図６の右側面図である。

【符号の説明】

２０ トラックフレーム ２１ サイドフレーム ２２ センタフレーム ２４ 駆動輪 ２５ 従動輪 ２６ サイドフレーム本体 ２７ａ，２７ｂ 端板 ３０ 旋回輪 ３１ 上板 ３２ 下板 ３３ 側板 ３４ 支持ドラム

フロントページの続き (72)発明者 野末 明靖 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 実開 昭61−180250（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 21/18 E02F 9/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 履帯が巻回して設けられる駆動輪及び従
   動輪を連結した左右のサイドフレームと、 これら両サイドフレームを連結すると共に、上部旋回体
   が設置される旋回装置の旋回輪を装着したセンタフレー
   ムとから構成され、 センタフレームは、前記旋回輪が設置される上板と、こ
   の上板に対して所定の間隔を置いて設けた下板と、これ
   ら上板と下板との間の前記旋回輪装着部の下方部位に設
   けた円環状の支持ドラムと、この支持ドラムと両サイド
   フレームとの間に設けられ、センタフレームをボックス
   形状とするための４枚の側板とからなり、前記上板及び下板は前記支持ドラムへの連結側から前記
   両サイドフレームに向けて広がるように延在させて、こ
   れら各サイドフレームの前後の端部乃至その近傍を含む
   ようにほぼ全長に及んで突き当てられて、この突き当て
   部分の少なくともその両端を含む大半の部位でこれら上
   板及び下板がサイドフレームに固着されており、 前記支持ドラムと左右のサイドフレームとの間に前記上
   板、下板及び各一対の側板とによって、略台形の形状を
   したボックス構造部を形成する 構成としたことを特徴と
   するトラックフレーム。
2. 【請求項２】 前記上板及び下板は中央部分が平坦で、
   左右の両側の部分が斜め下方に傾斜するものであること
   を特徴とする請求項１記載のトラックフレーム。
3. 【請求項３】 前記サイドフレームには、サイドフレー
   ム本体部の両端に駆動輪取付部と従動輪取付部とをそれ
   ぞれ端板を介して連結し、前記センタフレームを構成す
   る上板及び下板はこれらの端板にも固着する構成とした
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のトラッ
   クフレーム。
4. 【請求項４】 前記センタフレームの上板を、下板の厚
   みより肉厚に形成する構成としたことを特徴とする請求
   項１または請求項２記載のトラックフレーム。