JPH11278300A - 旋回作業機のトラックフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上・下連結板間に前後縦壁を溶着したトラッ
クフレームの応力集中を防止する。 【解決手段】 上連結部３５と下連結部３６との間に前
後縦壁３３，３４を介在固着させ、上連結板部３５の折
線３５Ａと前後縦壁３３，３４の折曲部３３Ａ，３４Ａ
とを位置ずれさせている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばバックホー
等の旋回作業機に採用されるトラックフレームに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、バックホー等の旋回作業機で
は、無限軌道帯であるクローラを左右に回動自在に有す
るクローラ走行装置が採用されており、このクローラ走
行装置は装置本体としてトラックフレームを備えてい
る。かかる旋回作業機のトラックフレームは、一般に、
エンジンやボンネット等が搭載された旋回フレームを回
転自在に支持する旋回ベアリングを中央部に有するセン
タフレームと、このセンタフレームの左右両端に連結さ
れた前後方向に延びる左右一対のサイドフレームと、を
備えており、このサイドフレームは、その前後端にクロ
ーラが巻き付けられるアイドラと駆動輪とを有してい
る。

【０００３】そして、従来では、旋回体の荷重を十分に
支えうるように、上記トラックフレームのセンタフレー
ムとして、サイドフレームに対する連結脚部を左右両端
部に前後一対づつ（合計四本）備え、平面視において全
体がほぼＨ型又はＸ型に形成されたフレームを採用して
いる（例えば、特開平８−７２６１５号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のトラックフレー
ムは、その連結脚部の構造が複雑で生産性の点でコスト
高であった。一方、バックホー等の旋回作業機では、掘
削装置（バケット等）で溝堀作業等を実施するとき、そ
の作業負荷がトラックフレームに伝播され、該フレーム
には引張応力及び圧縮応力が繰り返しでかかり、応力集
中によって局部的な亀裂等が発生し易く、このため、開
発ごとに補強部材を模索している現状であった。

【０００５】これは、トラックフレームの強度に関する
最正化が図れていないことに原因があった。そこで本発
明はトラックフレームを構成する各部材の力の分担を解
析力によって明確にすることによって補強の最適化を図
ったトラックフレームを提供することが目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、旋回フレーム
１５を回転自在に支持する旋回ベアリング１４を有する
センターフレーム８と、このセンターフレーム８の左右
両側に連結されていて前後方向に延びる左右一対のサイ
ドフレーム７と、を備えている旋回作業機のトラックフ
レームにおいて、前述の目的を達成するために、次の技
術的手段を講じている。

【０００７】すなわち、本発明に係るトラックフレーム
は、前記旋回ベアリング１４の前後で左右方向に延伸し
て前記両サイドフレーム７間に架設された前記一対の縦
壁３３，３４と、前記旋回ベアリング１４の装着孔１４
を有するとともに前記前後一対の縦壁３３，３４間を上
方から覆うように同各縦壁３３，３４の上縁にそれぞれ
固着されかつ左右両側が前記各サイドフレーム７に固着
された上部連結板３５と、前記前後一対の縦壁３３，３
４間を下方から覆うように同各縦壁３３，３４の下縁に
それぞれ固着されかつ左右両側が前記サイドフレーム７
に固着された下部連結板３６と、で前記センターフレー
ム８が構成されており、前記前後縦壁３３，３４の左右
両端中途に形成した折曲部３３Ａ，３４Ａを介して前後
縦壁３３，３４の左右両端部が各サイドフレーム７に向
かうに従ってそれぞれ前後へ移行するように傾斜して形
成され、前記上部連結板３５の左右両側板部４６はその
左右方向中途で前後方向に延びる折線部３５Ａを介して
上下の傾斜面部３５Ｂ，３５Ｃを有しており、前記左右
の折曲部３３Ａ，３４Ａに対して左右の折線部３５Ａを
左右方向外方に位置させていることを特徴とするもので
ある。

【０００８】このような構成を採用したことにより、掘
削作業に伴ってトラックフレーム７に伝播される圧縮応
力は、前後一対の縦壁３３，３４における折曲部３３
Ａ，３４Ａ側板部４６における折線部３５Ａおよび上部
連結板３５とサイドフレーム７との接合部（溶着部）７
Ｂの３ヶ所に分散されて強度の最適化ができたのであ
る。

【０００９】すなわち、前記折曲部３３Ａ，３４Ａと折
線部３５Ａとを一致乃至ほぼ一致させたときは、応力が
２箇所に集中していたのを、３ヶ所に分散させたことに
よってトラックフレーム７の強度が確保できたのである
（この点については本発明に係るトラックフレームと比
較対象となるトラックフレームをそれぞれ製作して掘削
時の応力分布（圧縮応力分布）を解析したので後述す
る）。

【００１０】また、上部連結板３５の左右側板部４６は
折線部３５Ａを介して上下の傾斜面部３５Ｂ，３５Ｃに
形成されているのでその傾斜がきつくできて土砂等が滑
り落ち易くなって有効である。上述の構成において、左
右の折線部３５Ａに対して左右の折曲部３３Ａ，３４Ａ
が上方に位置していることが望ましく、また、前記上部
連結板３５の左右両側板部４６には、前記前後縦壁３
３，３４間においてくり抜き孔４６Ａが形成されている
こともできるのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図８は本発明を採用した旋回作業
機として例示する小旋回バックホー１を示しており、こ
のバックホー１は走行装置２と旋回体３と掘削装置４と
から主構成されている。

【００１２】なお、以下、バックホー１の走行方向（図
８の左右方向）を前後方向といい、この前後方向に直交
する横方向（図８の紙面貫通方向）を左右方向という。
図８に示すように、走行装置２は、ゴム製又は鉄製のク
ローラ５が巻き付けられたクローラ走行体６を左右一対
備え、これらの走行体６を走行モータＭで駆動するよう
にしたクローラ式走行装置が採用されている。

【００１３】すなわち、この走行装置２は、左右一対の
サイドフレーム７を中央のセンタフレーム８によって互
いに連結してなるトラックフレーム９と、各サイドフレ
ーム７の後端部に設けた駆動輪１０、各サイドフレーム
７の前端部に設けたアイドラ（遊転輪）１１と、各サイ
ドフレーム７の下部に設けた小転輪１２と、駆動輪１０
からアイドラ１１に至る範囲に巻き付けられた前記クロ
ーラ５と、を備えている。

【００１４】なお、この走行装置２の前部にはドーザ１
３が設けられており、この走行装置２の各サイドフレー
ム７内には、クローラ５のテンション調整装置（図示せ
ず）が設けられている。旋回体３は、走行装置２のセン
タフレーム８の上部に設けた旋回ベアリング１４に上下
方向の旋回軸心回りに回動自在に支持された旋回フレー
ム１５と、この旋回フレーム１５に搭載された各種機器
を覆うボンネット１６と、このボンネット１６上に設け
た座席１７やその前の操縦部１８を覆うキャビン１９と
を備えている。

【００１５】旋回フレーム１５は、上面に各種機器の取
付ブラケットを有するベースプレートの外周をＦＲＰ製
又は板金製のカバー部材で覆うことで構成され、この旋
回フレーム１５の後部は、前記ベースプレートに固定さ
れかつ当該旋回フレーム１５の前部の掘削装置４等との
重量バランスを図るカウンタウェイト２０によって構成
されている。旋回フレーム１５は、そのベースプレート
に固定した旋回モータ（図示せず）によって旋回軸心Ｘ
回りに回動されるようになっている。

【００１６】図８に示すバックホー１はいわゆる後方小
旋回タイプのもので、旋回体３の後側面が走行装置２の
車幅からはみ出ないように円弧状に形成されている。す
なわち、旋回体３が旋回したとき、この旋回体３の後面
が描く旋回軌跡が左右クローラ走行体６の左右幅内に収
まるようになっている。旋回フレーム１５の前端部に
は、掘削装置４を支持する上下一対の支持部材２１が突
出されている。この支持部材２１には支軸を介してスイ
ングブラケット２２が上下軸回りに左右揺動自在に枢着
され、このスイングブラケット２２は旋回フレーム１５
の内部に設けた図外のスイングシリンダで揺動される。

【００１７】掘削装置４は、基部がスイングブラケット
２２に左右軸回りに揺動自在に枢着されたブーム２３
と、このブーム２３の先端側に左右軸回りに揺動自在に
枢着されたアーム２４と、このアーム２４の先端側にス
クイ・ダンプ自在に取付けられたバケット２５とを備え
てなる。ブーム２３は、スイングブラケット２２とブー
ム２３の中途部との間に設けたブームシリンダ２６によ
って揺動され、アーム２４は、ブーム２３の中途部とア
ーム２４の基部との間に設けたアームシリンダ２７によ
って揺動され、バケット２５は、アーム２４の基部とバ
ケット２５の取付リンクとの間に設けたバケットシリン
ダ２８によってスクイ・ダンプされる。

【００１８】図１〜図４には本発明に係るトラックフレ
ーム９の第１実施の形態が示してあり、図１〜４におい
て、前記トラックフレーム９は、旋回フレーム１５を回
転自在に支持する旋回ベアリング１４の装着孔１４Ａを
中央部に有するセンタフレーム８と、このセンタフレー
ム８の左右両端に連結された前後方向に延びる左右一対
のサイドフレーム７と、を備えている。

【００１９】このうち、サイドフレーム７は、泥土が堆
積しないよう上面が山形に屈曲され内部に補強プレート
７Ａを溶着することで断面ほぼ五角形の中空筒体よりな
る。このサイドフレーム７の前端部に形成した前端溝３
０には前記アイドラ１１を遊転自在に支持するヨーク３
１が収納されており、同サイドフレーム７の後端部に突
設したモータケース３２には、スプロケットよりなる駆
動輪１０が直結された前記走行モータＭが収納されてい
る。また、サイドフレーム７の下端縁には、小転輪１２
が一定間隔おきに遊転自在に設けられている。

【００２０】他方、センタフレーム８は、旋回ベアリン
グ１４の前後を左右方向に通過して両サイドフレーム間
を行き渡るように架設された前後一対の縦壁３３，３４
と、この前後一対の縦壁３３，３４間を上方から覆うよ
うに同各縦壁３３，３４の上縁にそれぞれ固定された上
部連結板３５と、前後一対の縦壁３３，３４間を下方か
ら覆うように同各縦壁３３，３４の下縁にそれぞれ固定
された下部連結板３６と、を備えている。

【００２１】図１及び図２に示すように、前後の縦壁３
３，３４は、その幅方向が上下方向を向きかつ長手方向
が左右方向を向くように配置された左右方向に長い鋼製
板材よりなり、その左右両端は各サイドフレーム７の上
面及び内側側面に溶着されている。また、この前後の縦
壁３３，３４は、左右方向に平行な中央壁部３７と、こ
の中央壁部３７の左右両側から傾斜状に屈曲形成された
両側壁部３８とを備えている。

【００２２】このうち、前縦壁３３の両側壁部３８はそ
の左右両端中途に形成した折曲部３３Ａを介して前方に
向かって傾斜し、後縦壁３４の両側壁部３８はその左右
両端中途に形成した折曲部３４Ａを介して反対に後方に
向かって傾斜している。しかして、前後縦壁３３，３４
の左右両端部は各サイドフレーム７に向かうに従ってそ
れぞれ前後へ移行するように傾斜して形成されている。
また、前後縦壁３３，３４の両側壁部３８は、左右方向
外側（各サイドフレーム７側）に向かうに従って下方に
傾斜した形状となるよう、その上下端縁が斜めにカット
されている。

【００２３】図２及び図３に示すように、前後の縦壁３
３，３４の各中央壁部３７のうち、前縦壁３３の中央壁
部３７は旋回ベアリング１４の前縁部の直下を通過する
ように配置され、後縦壁３４の中央壁部３７は旋回ベア
リング１４の後縁部の直下を通過するように配置されて
いる。一方、前後縦壁３３，３４の各中央壁部３７は、
前後方向に真っ直ぐに延びかつ縦向きに配置された左右
一対の連結壁部３９によって互いに連結されている。図
２及び図４に示すように、この左右一対の連結壁部３９
も、旋回ベアリング１４の左右縁部の直下を通過するよ
うに配置されている。また、連結壁部３９の前端は前縦
壁３３の中央壁部３７の内面に溶着され、その後端は後
縦壁３４の中央壁部３７の内面に溶着されている。

【００２４】従って、本実施形態では、旋回ベアリング
１４は、前後縦壁３３，３４の各中央壁部３７と左右一
対の連結壁部３９とで形成される平面視ほぼ正方形状の
フレーム構造に内接するように配置されており、これに
より、旋回ベアリング１４にかかる旋回体３の荷重を直
接に前後縦壁３３，３４及び連結壁部３９によって受け
持つようにし、当該センタフレーム８の中央部の強度を
向上するようにしている。

【００２５】図２及び図３に示すように、前縦壁３３の
中央壁部３７の前面両端部には、ドーザ１３を枢着する
ためのドーザブラケット４０が突設され、同中央壁部３
７の前面中央部には、そのドーザ１３を駆動する油圧シ
リンダ４１を枢着するためのシリンダブラケット４２が
突設されている。また、図４に示すように、後縦壁３４
の中央壁部３７には、走行モータＭに対する油圧配管４
３の挿通孔４４が形成されている。

【００２６】上部連結板３５は、平面視ほぼ正方形状に
形成された中央板部４５と、この中央板部４５の左右両
側に一体に設けられた平面視ほぼ台形状の両側板部４６
と、を備え、中央板部４５の上面側には前記旋回ベアリ
ング１４がボルト締結されている。上部連結板３５の両
側板部４６は、前後縦壁３３，３４の両側壁部３８の傾
斜形状に対応して、中央板部４５に対して下方に傾斜す
るように屈曲形成されているとともに、左右方向外側
（各サイドフレーム７側）に向かうに従ってその前後縁
部が前後に広くなる台形状に形成されている。

【００２７】すなわち、上部連結板３５の左右両側板部
４６はその左右方向中途で前後方向に延びる折線部３５
Ａを介して上下の傾斜面部３５Ｂ，３５Ｃを有してお
り、前記左右の折曲部３３Ａ，３４Ａに対して左右の折
線部３５Ａを左右方向外方かつ下方に位置させている。
このような構成を採用したことによって、上下傾斜面３
５Ｂ，３５Ｃが急斜面となって土砂等が滑り落ち易くな
るだけでなくクローラ５との干渉もなくなっており、折
曲部３３Ａ，３４Ａと折線部３５Ａとを左右方向で位置
ずれさせることによって、応力（圧縮又は引張）の集中
を分散化できるのである。

【００２８】なお、両側板部４６には、くり抜き孔４６
Ａを外形状と相似する台形状に形成することによって軽
量化が図られている。また、上部連結板３５は、その中
央板部４５の下面側を前後縦壁３３，３４の中央壁部３
７の上縁に溶着し、その両側板部４６の下面側を前後縦
壁３３，３４の両側壁部３８の上縁に溶着し、かつ、両
側板部４６の左右縁部を各サイドフレーム７の頂部に溶
着することにより、前後縦壁３３，３４間を上方から覆
うようにして同縦壁３３，３４と各サイドフレーム７に
固定されている。

【００２９】他方、下部連結板３６も、平面視ほぼ正方
形状に形成された中央板部４７と、この中央板部４７の
左右両側に一体に設けられた平面視ほぼ台形状の両側板
部４８と、を備えている。この中央板部４７には点検孔
４９が形成され、この点検孔４９は底蓋５０によって下
方から閉塞されている。また、図４に示すように、この
下部連結板３６の中央板部４７には、チャンネル材５１
を介してスイベルジョイント５２が固定されている。

【００３０】この下部連結板３６の両側板部４８も、前
後縦壁３３，３４の両側壁部３８の傾斜形状に対応し
て、中央板部４７に対して下方に傾斜するように屈曲形
成されているとともに、左右方向外側（各サイドフレー
ム７側）に向かうに従ってその前後縁部が前後に広くな
る台形状に形成されている。また、下部連結板３６は、
その中央板部４７の上面側を前後縦壁３３，３４の中央
壁部３７の下縁に溶着し、その両側板部４８の上面側を
前後縦壁３３，３４の両側壁部３８の下縁に溶着し、か
つ、両側板部４８の左右縁部を各サイドフレーム７の内
側面下部に溶着することにより、前後縦壁３３，３４間
を下方から覆うようにして同縦壁３３，３４及び各サイ
ドフレーム７に固定されている。

【００３１】上記構成に係るトラックフレーム９につい
て、掘削装置４を前方直線上にした所謂０°掘削におけ
る圧縮応力についてその応力分布を解析した結果、図９
（１）（２）で示すような結果を得た。図９（１）が本
発明に係るトラックフレーム９の応力分布であり、折曲
部３３Ａと折線部３５Ａは左右方向にずれ、これら２ヶ
所とサイドフレーム７との溶着部７Ｂの合計３ヶ所に符
号Ｔで示すような圧縮応力の分散化ができたのに対し、
図９（２）で示すように、折曲部３３Ａと折線部３５Ａ
とを一致乃至ほぼ一致させたトラックフレーム９にあっ
ては、符号Ｔで示す応力分布域が増大するとともに、符
号ＴＡで示すように応力集中部が発生し、強度的に劣る
ものとなっていることが判明した。

【００３２】図５〜図７は本発明に係るトラックフレー
ム９の第２の実施形態を示しており、上部連結板３５に
おける左右両側板部４６には、前述した第１実施形態に
おけるくり抜き孔を形成していないものであり、その他
の構成と作用は第１実施形態（図１〜４）と共通するの
で共通する部分は共通符号で示している。この第２の実
施形態のように左右両側板部４６にくり抜き孔を形成せ
ず前後縦壁３３，３４間の全体を覆ったものでは、サイ
ドフレーム７に溶着した補強プレート７Ａを図５にて符
号Ｓで示す長さにおいて省略することが可能となって軽
量化とともに土砂等の落し（除去）も容易となるのであ
る。

【００３３】更に、第２の実施形態によるトラックフレ
ーム９によれば、上部連結板３５と下部連結板３６の特
に両側板部４６，４８が前後一対の縦壁３３，３４間を
上方及び下方からそれぞれ覆っているので、平面視Ｈ型
のセンタフレームの場合に形成されるような、旋回ベア
リング１４の左右両側でかつ前後の縦壁３３，３４間に
大きな孔部が形成されなることがないので、センタフレ
ーム８の左右両側でクローラ５により舞い上げられた泥
土がセンタフレーム８の上面側に至るのが防止され、旋
回ベアリング１４に対する泥土の噛み込みが可及的に防
止される。

【００３４】また、このトラックフレーム９の場合、上
部連結板３５と下部連結板３６を前後縦壁３３，３４に
溶着するに当たり、平面視Ｈ型又はＸ型のセンタフレー
ムの場合のような孔部内での溶接が不要となるので溶接
作業が容易になるとともに、上部連結板３５と下部連結
板３６は孔部のないシンプルな形状であるから、その塗
装作業も容易に行うことができる。

【００３５】更に、このトラックフレーム９の場合、セ
ンタフレーム８の左右両側がその左右方向外側に向かう
に従って前後に広がった形状になっているので、センタ
フレーム８の左右両側における捩じれ強度が向上し、し
かも、センタフレーム８の各サイドフレーム７に対する
取付位置も前後に広くなって各サイドフレーム７の剛性
も向上できる利点がある。

【００３６】更に、第２の実施の形態に係るトラックフ
レーム９について０°掘削時においての圧縮応力の分布
を解析した処、図１０で示すように、応力分布Ｔは折曲
部３３Ａと折線部３５Ａとが位置ずれしていることか
ら、前述した第１の実施の形態と同様なことが判明した
のである。図１１および図１２を参照すると、ドーザブ
ラケット４０，シリンダブラケット４２の特にドーザブ
ラケット４０について従来は図１２であったものを、図
１１で示しているようにアール部４０Ａと円弧凹部４０
Ｂをそれぞれ形成することによって軽量化と応力分散化
が図れたものである。

【００３７】なお、本実施形態では後方小旋回のバック
ホー１に本発明を採用した場合を例示したが、本発明
は、それより大型の標準型のバックホーや、掘削装置４
の最上昇時に同装置４が旋回体３の旋回軌跡からはみ出
ない超小旋回のバックホーにも採用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トラックフレームにおける応力の分散化が図られ、構成
部材の板厚等を部厚くしなくとも耐久性に富んだトラッ
クフレームを提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回作業機の第１実施形態を示すトラックフレ
ームの組立斜視図である。

【図２】同トラックフレームの平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】旋回作業機の第２実施形態を示すトラックフレ
ームの組立斜視図である。

【図６】同トラックフレームの平面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。

【図８】小旋回バックホーの全体構造を示す左側面図で
ある。

【図９】第１実施形態の圧縮応力の分布を示し、（１）
は本発明、（２）は従来例である。

【図１０】第２実施形態の圧縮応力の分布を示してい
る。

【図１１】ドーザブラケットとシリンダブラケットを改
良した側断面図である。

【図１２】同上の従来例を示す側断面図である。

【符号の説明】

２ 走行装置 ３ 旋回体 ７ サイドフレーム ８ センタフレーム ９ トラックフレーム １４ 旋回ベアリング １５ 旋回フレーム ３３ 前側の縦壁 ３３Ａ 折曲部 ３４ 後側の縦壁 ３４Ａ 折曲部 ３５ 上部連結板 ３５Ａ 折線部 ３５Ｂ 上傾斜面部 ３５Ｃ 下傾斜面部 ３６ 下部連結板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋回フレーム（１５）を回転自在に支持
   する旋回ベアリング（１４）を有するセンターフレーム
   （８）と、このセンターフレーム（８）の左右両側に連
   結されていて前後方向に延びる左右一対のサイドフレー
   ム（７）と、を備えている旋回作業機のトラックフレー
   ムにおいて、 前記旋回ベアリング（１４）の前後で左右方向に延伸し
   て前記両サイドフレーム（７）間に架設された前記一対
   の縦壁（３３）（３４）と、 前記旋回ベアリング（１４）の装着孔（１４）を有する
   とともに前記前後一対の縦壁（３３）（３４）間を上方
   から覆うように同各縦壁（３３）（３４）の上縁にそれ
   ぞれ固着されかつ左右両側が前記各サイドフレーム
   （７）に固着された上部連結板（３５）と、 前記前後一対の縦壁（３３）（３４）間を下方から覆う
   ように同各縦壁（３３）（３４）の下縁にそれぞれ固着
   されかつ左右両側が前記サイドフレーム（７）に固着さ
   れた下部連結板（３６）と、 で前記センターフレーム（８）が構成されており、 前記前後縦壁（３３）（３４）の左右両端中途に形成し
   た折曲部（３３Ａ）（３４Ａ）を介して前後縦壁（３
   ３）（３４）の左右両端部が各サイドフレーム（７）に
   向かうに従ってそれぞれ前後へ移行するように傾斜して
   形成され、 前記上部連結板（３５）の左右両側板部（４６）はその
   左右方向中途で前後方向に延びる折線部（３５Ａ）を介
   して上下の傾斜面部（３５Ｂ）（３５Ｃ）を有してお
   り、 前記左右の折曲部（３３Ａ）（３４Ａ）に対して左右の
   折線部（３５Ａ）を左右方向外方に位置させていること
   を特徴とする旋回作業機のトラックフレーム。
2. 【請求項２】 左右の折線部（３５Ａ）に対して左右の
   折曲部（３３Ａ）（３４Ａ）が上方に位置していること
   を特徴とする請求項１記載の旋回作業機のトラックフレ
   ーム。
3. 【請求項３】 上部連結板（３５）の左右両側板部（４
   ６）には、前記前後縦壁（３３）（３４）間においてく
   り抜き孔（４６Ａ）が形成されていることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の旋回作業機のトラックフレー
   ム。