JP4987644B2

JP4987644B2 - 建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造

Info

Publication number: JP4987644B2
Application number: JP2007236960A
Authority: JP
Inventors: ウーリージン
Original assignee: ボルボコンストラクションイクイップメントアーベー
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: US7445272B2; US20080073938A1; CN101148896A; CN101148896B; EP1903152A2; JP2008075445A; EP1903152A3; KR100753991B1

Description

本発明は、建設装備の転倒などにより運転室に伝わって来る荷重を分散、相殺させることができる運転室を支持する上部フレーム構造に関する。

より詳しくは、運転室の構造物に塑性変形が生じるほど垂直上方向の荷重が上部フレームに加えられても、上部フレームに装着の運転室を支持することができるようにした建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造に関するものである。

図１に示されたように、一般の掘削機は、下部走行体１と、
下部走行体１に搭載され、スウィングモータ、旋回ギアなどを含める駆動手段(図示せず)の駆動により左右両方向に旋回する上部旋回体２と、
上部旋回体２の前・後方にそれぞれ装着される運転室３及びエンジン室４と、
運転室３の一側に上部旋回体２に回動自在に装着されるブーム５、アーム６及びバケット７と、これらをそれぞれ駆動せしめる油圧シリンダ８、９、１０とからなる作業装置と、
エンジン室４の後方に装着され、作業中、装備のバランスが取れるように水銀などのような重量体を内蔵しているカウンターウエート１２とを包含する。

図２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び図３に示すように、従来技術による建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造は、底面に旋回リングギア(図示せず)が装着される底板１３ａと、底板１３ａに垂直に溶接固定され、ブーム５などを含める作業装置１１が設けられる一対の側板１３ｂとからなるセンターフレーム１３と、センターフレーム１３の右側に装着され、装備の燃料タンク、油圧タンク、ＭＣＶなどが設けられる右側サイドフレーム１４と、センターフレーム１３の左側に装着され、運転室３が装着されるようになっている左側サイドフレーム１５とを包含する。ここで、左側サイドフレーム１５は、運転室３が装着される前方補強部材１５ａ、中央補強部材１５ｂ及び後方補強部材１５ｃをさらに包含している。

また、前述した左側サイドフレーム１５上には振動吸収装置(図示せず)が装着されることによって、下部走行体１などから運転室３内部に伝わる衝撃又は振動を吸収・緩和することができる。

一方、図２Ａ、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、運転室３が装着される左側サイドフレーム１５の補強部材は、センターフレーム１３の側板１３ｂにのみ溶接で固定される。つまり、左側サイドフレーム１５の中央補強部材１５ｂ及び後方補強部材１５ｃの側面がセンターフレーム１３の側板１３ｂの側面に溶接で固定されている(図において、“Ｂ”、“Ｄ”とそれぞれ示す)。

即ち、センターフレーム１３の底板１３ａの上面に対して中央補強部材１５ｂ及び後方補強部材１５ｃの底面は、溶接が行われずに支持されていることを意味する。また、底板１３ａに中央補強部材１５ｂ及び後方補強部材１５ｃを直接溶接固定すると、底板１３ａの下面に装着される旋回リングギア装着面が溶接により歪み変形が生じるという脆弱な構造を持っている。

この際、センターフレーム１３の底板１３ａは、製造工程上、側板１３ｂに溶接されたうえで既に機械加工による面加工が完了した状態である。

したがって、装備の転倒などにより左側サイドフレーム１５に垂直上方向に大きな荷重が加えられると、側板１３ｂに対する中央補強部材１５ｂ及び後方補強部材１５ｃの溶接部位Ｂ、Ｄに荷重が集中して作用する。それゆえ、前述の溶接部位Ｂ、Ｄにおける強度が構造的に脆弱となることから、補強が切に要求されている。

即ち、工事現場で掘削作業中に発生し得る転倒事故などにより運転室３に塑性変形が生じるような過度な荷重が垂直上方向へ上部フレームに加えられると、補強部材１５ｂ、１５ｃの溶接部位Ｂ、Ｄの強度が不充分であるため、上部フレームで荷重を分散又は相殺させることができなかった。これにより、運転室３に大部分の荷重が伝達されることになり、運転室３の塑性変形を招いてしまう。あるいは、運転室３内に大きな衝撃が直接伝わるようになる。

したがって、転倒事故などにより運転室３に伝達される大きな荷重により運転室３に塑性変形が生じた場合、運転者が衝撃により障害を被るようになるなど、安全上の問題が懸念される。

本発明の一実施例は、運転室の構造物に塑性変形が生じるほど垂直上方向への衝撃が上部フレームが加えられると、上部フレームに装着の運転室を支持し、安定性を確保し得るようにした建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造に関連する。

本発明の一実施例は、運転室が装着されるための上部フレームを作製する場合、溶接及びボルト締め付け方式を選別的に採用し、作業性を向上させると共に、溶接のみで成された構造物から生じ得る構造的な限界点を克服することができるようにした建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造に関連する。

本発明の一実施例による建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造は、旋回リングギアが装着されるための底板と、底板に垂直に固定され、作業装置が装着される一対の側板とからなるセンターフレームと、センターフレームの左側に取り付けられ、運転室が装着されるようになっている左側サイドフレームとを含める上部フレーム構造において、センターフレームの側板外側面に一端が溶接固定され、左側サイドフレーム側面に他端が溶接固定され、運転室が装着される補強部材と、運転室に垂直上方向に加えられる荷重又は側面方向に加えられる荷重を相殺させることが可能となるように底板に設けられ、底板に補強部材を固定するための締結部材とを含める。

この際、前述した締結部材は、底板の裏面と締結部材の頭部との間に隙間を形成するように締め付けられている。

前記締結部材は、底板の縁部に設けられる。

前記締結部材を嵌込するための締結孔が底板に長孔に形成され得る。

前述した締結部材の螺子部が螺合し得るように前記補強部材に螺子孔が形成される。締結部材の螺子部が螺合し得るように補強部材の裏面にナット部材が溶接固定される。

前述した補強部材は、左側サイドフレームの中央又は後方に設けられる。補強部材は、左側サイドフレームの中央及び後方にそれぞれ設けられ得る。

前記締結部材は、底板の縁部に少なくとも一つ以上設けられる。締結部材の頭部にワッシャーが一体形に形成される。

以上述べたように、本発明の一実施例による建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造は、次のような効果を奏する。運転室の構造物に塑性変形が生じるほどに垂直上方向へ衝撃が上部フレームに加えられる場合、上部フレームに装着された運転室の塑性変形を極力抑えることによって、建設装備における安定性を確保することができる。

また、上部フレームに運転室を装着する場合、溶接及びボルト締結方式を選別的に適用し、溶接のみで成された構造物から生じえる構造的な脆弱点を克服し、作業能率を向上させることが可能となる。

以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて述べるが、これは、本発明の属する技術分野において通常の技術を有する者が発明を容易に実施し得る程度に詳細に説明するためのものであって、これにより本発明の技術的思想及び範疇に限定されるものではない。

図４及び図６に示すように、本発明の一実施例による建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造は、旋回リングギアが装着されるための底板と、底板に垂直に固定され、作業装置が装着される一対の側板とからなるセンターフレームと、センターフレームの左側に取り付けられ、運転室が装着されるようになっている左側サイドフレームとを含める上部フレーム構造において、センターフレーム１３の側板１３ｂの側面に一端が溶接固定され、左側サイドフレーム１５の側面に他端が溶接固定され、運転室３が装着されるようになっている補強部材Ａ(１５ｂ、１５ｃ)と、運転室３に垂直上方向に加えられる荷重、又は運転室３に側面方向に加えられる荷重を相殺せしめるように底板１３ａに設けられ、底板１３ａに補強部材１５ｃを取り付けるための締結部材１６とを包含する。

この際、上部フレームに垂直上方向へ荷重が加えられると、締結部材１６により衝撃を和らげ、側板１３ｂと補強部材１５ｃとの溶接部位Ｄに発生されるモーメントによる剪断力を最小限に抑えるように底板１３ａの裏面と締結部材１６の頭部１６ａとの間に隙間が形成される。

前述した締結部材１６は、底板１３ａの縁部に設けられ得る。

前述した締結部材１６が嵌入する締結孔１７が底板１３ａに長孔又は穴形状に形成される。

前述した締結部材１６の螺子部が螺合するように補強部材１５ｃに螺子孔(図示せず)が形成され得る。締結部材１６の螺子部が螺合するように補強部材１５ｃの裏面に螺子孔１８ａを有するナット部材１８(一例で、螺子孔を有する円筒形のボスが用いられる)が溶接により固定される。

前述した補強部材Ａは、左側サイドフレーム１５の中央(中央補強部材１５ｂ)又は後方(後方補強部材１５ｃ)に選択的に設けられる。また、補強部材Ａは、左側サイドフレーム１５の中央及び後方１５ｂ、１５ｃにそれぞれ設けられる。

前述した締結部材１６は、底板１３ａの縁部に少なくとも一つ以上設けられる(一例で、一つの締結部材１６が設けられる)。締結部材１６の頭部１６ａにワッシャー１６ｂが一体形に形成されるか、又は分離形のワッシャーが用いられる。

以下では、本発明の一実施例による建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造の使用例を添付図面に基づいて詳述する。

前述した側板１３ｂに溶接固定され(図４に“Ｄ”と表される)、左側サイドフレーム１５の後方に位置した後方補強部材１５ｃにのみ締結部材１６が固定されたことを例に挙げて説明しているが、側板１３ｂに溶接固定され(図４に“Ｂ”と表される)、左側サイドフレーム１５の中央に位置した中央補強部材１５ｂにも締結部材(図示せず)が固定され得ることは言うまでもない。

図６に示すように、装備の転倒などにより運転室３が塑性変形されるほど垂直上方向へ大きな荷重Ｐが上部フレームに加えられる場合、又は土砂崩れなどにより側面方向へ大きな荷重が運転室３に加えられる場合でも、運転室３に伝わる荷重を分散、相殺せしめ、運転室３の塑性変形を最小限に抑えることができる。また、運転室３内部に伝わる衝撃をも最小限にすることができる。

これについて詳しく説明すれば、前述したセンターフレーム１３の側板１３ｂの外側面に密着する補強部材Ａ(一例で、後方補強部材１５ｃをいう)の側面を溶接により固定する(図において、“Ｄ”と表される)。

また、センターフレーム１３の底板１３ａ縁部に長孔で形成された締結孔１７に締結部材１６を嵌入してから、締結部材１６の螺子部を補強部材１５ｃの裏面に溶接固定されたナット部材１８の螺子孔１８ａに螺合させる。ここで、締結部材１６は該頭部１６ａと底板１３ａの裏面との間に隙間が確保できるように締結される。

前述したように、補強部材１５ｃをセンターフレーム１３の底板１３ａにボルトを介して締め付けることによって、旋回リングギア(図示せず)が装着される底板１３ａに補強部材１５ｃを溶接する時に生じる底板１３ａの歪み変形を防止することができる。即ち、上部フレームを製作する工程において、センターフレーム１３の底板１３ａに左側サイドフレーム１５の補強部材１５ｃの側面のみを溶接により固定する場合、溶接部位Ｄの強度が劣化してしまう構造的な脆弱点を補うことができる。

したがって、運転室３が装着される左側サイドフレーム１５に垂直上方向へ大きな荷重がかかる場合(図６に矢印“Ｃ”と示される)、センターフレーム１３の側板１３ｂに補強部材１５ｃの側面が溶接固定されることによって(Ｄと示される)、左側サイドフレーム１５に装着の運転室３を支持することが可能となる。

また、センターフレーム１３の底板１３ａの縁部に設けられる締結部材１６により補強部材１５ｃを底板１３ａに取り付けた通りに保持することができる。左側サイドフレーム１５の縁部側に働く荷重(矢印“Ｃ”と示される)により側板１３ｂと補強部材１５ｃとの溶接部位Ｄに生じるモーメントによる剪断力を極力抑えることができる。

それゆえ、装備の転倒などにより運転室３の塑性変形を招くほど大きな荷重が上部フレームに垂直上方向へ加えられると、締結部材１６の頭部１６ａが底板１３ａの裏面に当接することにより荷重を相殺させる。これにより、側板１３ｂと補強部材１５ｃとの溶接部位Ｄに生じるモーメントによる剪断力を最小化とし、溶接部位Ｄにおける強度を補強することが可能となる。

したがって、上部フレームに大きな荷重Ｐが垂直上方向に作用する場合でも、センターフレーム１３の側板１３ｂと補強部材１５ｃの側面との溶接(図に於いて、“Ｄ”と示される)による固定力と、補強部材１５ｃをセンターフレーム１３の底板１３ａに固定させる締結部材１６により運転室３を上部フレームに支持することができる。

運転室３に伝わる衝撃による荷重を分散、相殺させることによって、運転室３の塑性変形を最小限に抑えることができる。また、運転室３内部に伝わる衝撃を極力低減することから、運転者を保護することができる。

一般掘削機の側面図である。従来技術による建設機械の運転室が装着される上部フレームの概略を示した図面である。従来技術による建設機械の運転室が装着される上部フレームを分離させた状態の概略を示した図面である。図２Ａに図示のセンタフレームに溶接により取り付けられる左側サイドフレームの平面図である。図２ＣのＡ−Ａ線における断面図である。従来技術による建設機械の上部フレームに運転室が装着された状態の概略を示した図面である。本発明の一実施例による建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造を示した斜視図である。図４に図示の上部フレーム構造の要部図である。本発明の一実施例による建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造の使用状態図である。

符号の説明

３運転室
１３センターフレーム
１３ａ底板
１３ｂ側板
１４右側サイドフレーム
１５左側サイドフレーム
１５ａ前方補強部材
１５ｂ中央補強部材
１５ｃ後方補強部材
１６締結部材
１６ａワッシャー
１７締結孔
１８ナット部材
１８ａ螺子孔

Claims

旋回リングギアが装着される底板と、前記底板に垂直に取り付けられ、作業装置が装着される一対の側板とからなるセンターフレームと、
前記センターフレームの左側に取り付けられ、運転室が装着されるようになっている左側サイドフレームとを含める上部フレーム構造において、
前記センターフレームの側板外側面に一端が溶接固定され、前記左側サイドフレームの側面に他端が溶接固定され、且つ、前記運転室が装着される補強部材及び、
前記運転室に垂直上方向に加えられる荷重又は側面方向に加えられる荷重を相殺させることが可能となるように前記底板に設けられ、前記底板に前記補強部材を固定するための締結部材を包含することを特徴とする建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記締結部材は、底板の裏面と前記締結部材の頭部との間に隙間が形成されるように固定されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記締結部材は、前記底板の縁部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記締結部材が嵌入するための締結孔が前記底板に長孔で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記締結部材の螺子部が螺合し得るように前記補強部材に螺子孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記締結部材の螺子部が螺合し得るように前記補強部材の裏面にナット部材が溶接固定されていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記補強部材は、前記左側サイドフレームの中央に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記補強部材は、前記左側サイドフレームの後方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記補強部材は、前記左側サイドフレームの後方及び中央にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記締結部材は、前記底板の縁部に少なくとも一つ以上設けられることを特徴とする請求項３に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。
前記締結部材の頭部にワッシャーが一体形に形成されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の運転室を支持する上部フレーム構造。