JP5810822B2 - 建設機械のアッパーフレーム - Google Patents

Description

本発明は、建設機械のアッパーフレームに関するものである。

従来より、下部走行体と、下部走行体上に搭載された上部旋回体とを備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。上部旋回体は、車体フレームとしてのアッパーフレームを備えている。アッパーフレームは、底板と、底板に立設されて車両前後方向に延びる一対の縦板と、縦板同士を連結する梁板とを備えている。アッパーフレームの縦板や梁板等には、エンジン、タンク、及びキャブ等の各種機器を搭載するための支持ブラケットが溶接されている。

特開平０５−３０５８８２号公報 特開平１０−２９２４３１号公報

ところで、支持ブラケットは、部品点数や溶接量を低減することによるコストダウンや軽量化を考慮すると、１枚の支持脚板の上端部に、水平方向に張り出させた台座板を溶接させることで、断面Ｔ字型のブラケット構造とするのが好ましい。

しかしながら、断面Ｔ字型の支持ブラケットでは、建設機械の運転作業や走行に伴う負荷変動によって支持脚板の板厚方向に負荷が加わることで、支持脚板が振動したり変形してしまうという問題がある。そのため、このような負荷に十分に耐えうる強度や剛性を有する支持ブラケットの開発が望まれていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、支持ブラケットの強度や剛性を高めて、支持脚板が板厚方向に振動したり変形してしまうのを抑えることにある。

本発明は、底板と、該底板に立設されて車両前後方向に延びる一対の縦板と、該縦板同士を連結する梁板と、機器を搭載するための支持ブラケットとを備えた建設機械のアッパーフレームを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記支持ブラケットは、
前記梁板に沿って該梁板の上端よりも上方に延びるとともに、その側縁部が該梁板の板面に接合された支持脚板と、
前記支持脚板の上端部に接合されて水平方向に張り出した台座板と、
基端部が前記梁板の板面に接合される一方、先端部が前記台座板の下面に接合され、該基端部から水平方向に張り出した後で屈曲して該先端部まで延びるとともに、その側縁部が前記支持脚板の板面に接合された補強板とを備えたことを特徴とするものである。

第１の発明では、支持ブラケットは、支持脚板と、台座板と、補強板とを備える。支持脚板は、梁板に沿って上方に延びている。支持脚板の側縁部は、梁板の板面に接合される。台座板は、支持脚板の上端部に接合されて水平方向に張り出し、梁板よりも上方に位置している。補強板の基端部は、梁板の板面に接合される。先端部は、台座板の下面に接合される。補強板は、基端部から水平方向に張り出した後で屈曲して先端部まで延びている。補強板の側縁部は、支持脚板の板面に接合される。

このような構成とすれば、比較的簡単な構成で、支持ブラケットの強度や剛性を高めて、支持脚板が板厚方向に振動したり変形してしまうのを抑えることができる。具体的に、支持脚板の上端部に水平方向に張り出させた台座板を接合させて断面Ｔ字型とした支持ブラケットでは、建設機械の運転作業や走行に伴う負荷変動によって支持脚板の板厚方向に負荷が加わることで、支持脚板が振動したり変形してしまうという問題がある。

これに対し、本発明では、支持脚板の板面に補強板の側縁部を接合させるとともに、補強板の基端部を梁板の板面に接合させているから、支持脚板の板厚方向に加わった負荷を、補強板を介して梁板で受け止めることができる。これにより、支持脚板が板厚方向に振動したり変形してしまうことを抑えることができる。

また、補強板を、水平方向に張り出した後で台座板の下面に向かって屈曲させた形状としているから、補強板の基端部と梁板の板面とを溶接する際に、溶接トーチが補強板に干渉することがなく、溶接作業を行い易くなる。

具体的に、梁板の板面から台座板の下面にかけて平坦面となった補強板を梁板に溶接する場合には、補強板と梁板とがなす角度が鋭角となってしまう。そのため、補強板の基端部と梁板の板面とを溶接しようとしても、その溶接部分に対して溶接トーチを差し込むためのスペースを十分に確保することができないという問題がある。

これに対し、本発明では、補強板の基端部と梁板の板面とが直交するように当接しているため、溶接作業を行う際に、溶接トーチを差し込むためのスペースを十分に確保することができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記補強板の基端部は、前記梁板の上端寄りの位置に接合されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、補強板の基端部が梁板の上端寄りの位置に接合される。このような構成とすれば、補強板と梁板との溶接部分から台座板までの距離を近づけることで曲げ応力を低減でき、支持ブラケットの剛性を高める上で有利となる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記補強板は、側面視で前記支持脚板の板幅の略中央位置に沿って延びるように配設されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、側面視で支持脚板の板幅の略中央位置に沿って延びるように、補強板が配設される。このような構成とすれば、支持脚板の延びる方向に沿って補強板を配設することができ、支持脚板の板厚方向の振動や変形をさらに効果的に抑えることができる。

本発明によれば、支持脚板の板面に補強板の側縁部を接合させるとともに、補強板の基端部を梁板の板面に接合させているから、支持脚板の板厚方向に加わった負荷を、補強板を介して梁板で受け止めることができる。これにより、支持脚板が板厚方向に振動したり変形してしまうことを抑えることができる。

また、補強板を、水平方向に張り出した後で台座板の下面に向かって屈曲させた形状としているから、補強板の基端部と梁板の板面とを溶接する際に、溶接トーチが補強板に干渉することがなく、溶接作業を行い易くなる。

本発明の実施形態に係る建設機械の全体構成を示す側面図である。 アッパーフレームの構成を示す平面図である。 キャブ用ブラケット周辺の構成を示す斜視図である。 キャブ用ブラケット周辺の構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る建設機械の全体構成を示す側面図、図２はアッパーフレームの構成を示す平面図である。図１及び図２に示すように、この建設機械１０は、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回可能な上部旋回体２が搭載された油圧ショベルである。

上部旋回体２は、車体フレームとしてのアッパーフレーム２０と、アッパーフレーム２０の前端側に設けられて土砂等の掘削作業を行うアタッチメント４と、キャブ５と、機械室６と、アッパーフレーム２０の後端側に設けられてアタッチメント４との重量バランスを取るためのカウンターウエイト７とを備えている。

なお、本実施形態では、図１において、図面左側のアタッチメント４が配置された側を車両前側、紙面手前側のキャブ５が配置された側を車両左側とし、以下の説明では前後左右等の方向は特に言及しない限り、これに従うものとする。

アタッチメント４は、上部旋回体２の左右幅方向の中間であって、アッパーフレーム２０の前方に位置している。アタッチメント４は、基端側がアッパーフレーム２０に設けられた一対の縦板２２に回動可能に取り付けられたブーム１１と、ブーム１１の先端側に回動可能に取り付けられたアーム１２と、アーム１２の先端側に回動可能に取り付けられたバケット１３とを備えている。これらブーム１１等は、油圧制御された油圧シリンダ１４の伸縮動作に連動して変位する。

キャブ５は、アッパーフレーム２０の左前部に位置している。キャブ５は、周囲が矩形箱形のカバーで覆われた運転室である。キャブ５の内部には、オペレータが着座するシートが設置されていて、その周囲に、操作装置や表示装置等の運転操作に関連した電気機器類が設置されている。

機械室６は、上部旋回体２の右前部から後部にわたって位置している。機械室６の内部には、燃料タンク１５、作動油タンク１６、エンジン１７等が密集した状態で設置されている。

カウンターウエイト７は、アタッチメント４との間で前後のバランスを保つように、アッパーフレーム２０の後部に設置されている。この機種の場合、カウンターウエイト７は、機械室６の後部カバーを兼ねている。

アッパーフレーム２０は、構造的に強度や剛性が強化された支持部材であり、平面視で略矩形形状の外観を有している。アッパーフレーム２０は、底板２１と、左右一対の縦板２２と、縦板２２同士を連結する梁板２３と、一対の縦板２２よりも左右方向の両外方にそれぞれ立設して前後方向に延びる一対の側枠２４と、底板２１の前端部に立設して左右方向に延びる前枠２５と、縦板２２と側枠２４とを連結する側枠連結板２６とを備えている。

底板２１は、アッパーフレーム２０の底面を構成し、その板面が略水平方向に拡がるように配設された肉厚な金属板で構成されている。

縦板２２は、肉厚な金属板で構成され、底板２１から立設させた状態で底板２１の上面に溶接されている。左右一対の縦板２２は、左右方向に離間し且つ前後方向に延びるように配置されている。縦板２２の前端部分は、前枠２５よりも前方に突出し、アタッチメント４を支持する支持部２２ａを構成している。

梁板２３は、一対の縦板２２の間に配設された肉厚な金属板で構成されている。梁板２３は、底板２１から立設させた状態で底板２１の上面に溶接されている。梁板２３の左右両端部は、縦板２２の板面に溶接されている。これにより、一対の縦板２２同士が梁板２３によって連結されている。梁板２３は、車両前後方向に間隔をあけて４枚配設されている。

側枠２４は、その前端部が前枠２５に接合されている。右側の縦板２２と側枠２４との間には、金属板を折り曲げて形成された燃料タンク用ブラケット３０が配設されている。燃料タンク用ブラケット３０の左右両端部は、縦板２２の板面と側枠２４の板面とにそれぞれ溶接されている。これにより、右側の縦板２２と側枠２４とが燃料タンク用ブラケット３０によって連結されている。燃料タンク用ブラケット３０は、車両前後方向に並ぶように配設されている。燃料タンク用ブラケット３０には、燃料タンク１５が搭載されている。

左側の縦板２２と側枠２４との間には、肉厚の金属板で構成された側枠連結板２６が配設されている。側枠連結板２６の左右両端部は、縦板２２の板面と側枠２４の板面とにそれぞれ溶接されている。これにより、左側の縦板２２と側枠２４とが側枠連結板２６によって連結されている。側枠連結板２６は、車両前後方向に並ぶように配設されている。また、アッパーフレーム２０の右側後部にも側枠連結板２６が配設され、右側の縦板２２と側枠２４とが側枠連結板２６によって連結されている。

アッパーフレーム２０には、機器を搭載するための支持ブラケットが配設されている。具体的には、作動油タンク１６を搭載するための作動油タンク用ブラケット３５と、エンジン１７を搭載するためのエンジン用ブラケット４０と、キャブ５を搭載するためのキャブ用ブラケット５０とが配設されている。

作動油タンク用ブラケット３５は、車両前後方向に並ぶ４枚の梁板２３のうち前側から数えて２枚目及び３枚目の梁板２３にそれぞれ溶接されている。エンジン用ブラケット４０は、３枚目及び４枚目の梁板２３と、左側の縦板２２とにそれぞれ溶接されている。キャブ用ブラケット５０は、前枠２５と、３枚目の梁板２３と、左側の側枠２４とにそれぞれ溶接されている。

図３は、キャブ用ブラケット周辺の構成を示す斜視図、図４は側面図である。図３及び図４に示すように、３枚目の梁板２３に溶接されたキャブ用ブラケット５０は、支持脚板５１と、台座板５２と、補強板５３とを備えている。

支持脚板５１は、底板２１から立設させた状態で底板２１の上面に溶接されている。支持脚板５１は、梁板２３に沿って梁板２３の上端よりも上方に延びている。支持脚板５１の後側の側縁部は、梁板２３の板面に溶接されている。支持脚板５１の上部は、車両前側に向かって斜め上方に傾斜しながら延びている。

台座板５２は、支持脚板５１の上端部に溶接されて水平方向に張り出し、梁板２３よりも上方に位置している。これにより、梁板２３に溶接されたキャブ用ブラケット５０は、断面Ｔ字型となっている。

なお、断面Ｔ字型としたキャブ用ブラケット５０では、建設機械１０の運転作業や走行に伴う負荷変動によって支持脚板５１の板厚方向に負荷が加わることで、支持脚板５１が振動したり変形してしまうという問題がある。そこで、本実施形態では、支持脚板５１の板厚方向の振動や変形を抑えるための補強リブとして補強板５３を取り付けている。

補強板５３の基端部は、梁板２３の板面の上端寄りの位置に溶接されている。補強板５３の先端部は、台座板５２の下面に溶接されている。補強板５３は、基端部から水平方向に張り出した後で屈曲して先端部まで延びている。具体的に、補強板５３は、側面視で支持脚板５１の板幅の略中央位置に沿って延びている。つまり、補強板５３の上部も支持脚板５１の上部と同様に、車両前側に向かって斜め上方に傾斜しながら延びている。補強板５３の右側の側縁部は、支持脚板５１の板面に溶接されている。

このように、支持脚板５１の板面に補強板５３の側縁部を溶接させるとともに、補強板５３の基端部を梁板２３の板面に溶接させているから、支持脚板５１の板厚方向に加わった負荷を、補強板５３を介して梁板２３で受け止めることができる。これにより、支持脚板５１が板厚方向に振動したり変形してしまうことを抑えることができる。また、補強板５３と梁板２３との溶接部分から台座板５２までの距離を近づけることで曲げ応力を低減でき、キャブ用ブラケット５０の剛性を高める上で有利となる。

また、補強板５３を、水平方向に張り出した後で台座板５２の下面に向かって屈曲させた形状としているから、補強板５３の基端部と梁板２３の板面とを溶接する際に、溶接トーチが補強板５３に干渉することがなく、溶接作業を行い易くなる。

具体的に、梁板２３の板面から台座板５２の下面にかけて平坦面となった補強板５３を梁板２３に溶接する場合には、補強板５３と梁板２３とがなす角度が鋭角となってしまう。そのため、補強板５３の基端部と梁板２３の板面とを溶接しようとしても、その溶接部分に対して溶接トーチを差し込むためのスペースを十分に確保することができないという問題がある。

これに対し、本実施形態では、補強板５３の基端部と梁板２３の板面とが直交するように当接しているため、溶接作業を行う際に、溶接トーチを差し込むためのスペースを十分に確保することができる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

前記実施形態では、キャブ用ブラケット５０を断面Ｔ字型として、支持脚板５１の板面に補強板５３を溶接した形態について説明したが、作動油タンク用ブラケット３５やエンジン用ブラケット４０に対しても同様の構成を適用可能である。

また、本実施形態では、支持脚板５１の上部を、車両前側に向かって斜め上方に傾斜させながら延ばした形態としたが、支持脚板５１を梁板２３に沿って垂直方向に延ばした形態としてもよい。この場合には、補強板５３も同様に、梁板２３から水平方向に張り出した後で、側面視で支持脚板５１の板幅の略中央位置に沿って垂直方向に延ばした構成とすればよい。

以上説明したように、本発明は、比較的簡単な構成で、支持ブラケットの強度や剛性を高めて、支持脚板が板厚方向に振動したり変形してしまうのを抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

５ キャブ（機器）
１０ 建設機械
２０ アッパーフレーム
２１ 底板
２２ 縦板
２３ 梁板
５０ キャブ用ブラケット（支持ブラケット）
５１ 支持脚板
５２ 台座板
５３ 補強板

Claims (3)

1. 底板と、該底板に立設されて車両前後方向に延びる一対の縦板と、該縦板同士を連結する梁板と、機器を搭載するための支持ブラケットとを備えた建設機械のアッパーフレームであって、
   前記支持ブラケットは、
   前記梁板に沿って該梁板の上端よりも上方に延びるとともに、その側縁部が該梁板の板面に接合された支持脚板と、
   前記支持脚板の上端部に接合されて水平方向に張り出した台座板と、
   基端部が前記梁板の板面に接合される一方、先端部が前記台座板の下面に接合され、該基端部から水平方向に張り出した後で屈曲して該先端部まで延びるとともに、その側縁部が前記支持脚板の板面に接合された補強板とを備えたことを特徴とする建設機械のアッパーフレーム。
2. 請求項１において、
   前記補強板の基端部は、前記梁板の上端寄りの位置に接合されていることを特徴とする建設機械のアッパーフレーム。
3. 請求項１又は２において、
   前記補強板は、側面視で前記支持脚板の板幅の略中央位置に沿って延びるように配設されていることを特徴とする建設機械のアッパーフレーム。

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