JPWO2005073473A1 - 建設機械のメインフレーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に沿って延びる側面に走行装置３が取り付けられ、前部及び／又は後部に作業機が取り付けられる建設機械のメインフレーム２は、建設機械の前後方向に配列されて各端面間が接合される複数のフレームモジュール２１、２２、２３、２４を備え、これら複数のフレームモジュール２１、２２、２３、２４のうち、荷重を受ける部位のフレームモジュール２２、２４が鋳物一体品で構成されている。

Description

本発明は、建設機械のメインフレーム及びその製造方法に関する。

建設機械の基本的構造は、一般的に車両本体の中央に、前後方向に長くて上蓋の無い、略箱型のメインフレームが配設され、同メインフレームの左右に走行装置が取付されると共に、同メインフレームの前部及び／または後部に作業機が取付され、さらに、同メインフレームの内側空間にエンジンと、トランスミッションまたは油圧ポンプ等のパワーコンポーネントが配設されている。
他方、建設機械は、周知のとおり、建設機械に取り付けられた走行装置の踏ん張りによって得られる前後及び左右方向の安定性と、同じく走行装置によって得られるトラクションとによって、上記作業機の力を発揮することができると共に、作業機からの反力を受け止めている。

それらの結果、上記メインフレームには上記の走行装置と作業機の双方から大きな外力が付加されるから、同メインフレームはそれに耐え得る所要の強度が要求されるが、他方において、同メインフレームはその内側にエンジン及びパワーコンポーネントを収容し得る内部空間を確保することが要求され、その双方の要求を実現させるメインフレームの構造が課題となっている。

上記の課題を解決する目的で各種のメインフレームの構造が考えられており、第１例として特許文献１には、ブルドーザにおいてメインフレームに走行装置を取付する部位の強度を向上させる構造が記載されており、第２例として特許文献２には、ブルドーザを例にしてメインフレームに作業機を取付する部位の強度を向上させる構造が記載されている。

上記の特許文献１と特許文献２の夫々に記載された構造を例にして、従来技術による建設機械のメインフレーム構造の第１例と第２例について、図６〜図８をもとにして詳述する。

まず図６、図７により、従来技術による建設機械のメインフレームの構造の第１例について説明する。
図６、図７は、従来技術による建設機械のメインフレーム構造の第１例を説明する斜視図であり、図６は基本形を説明する図、図７は応用形を説明する図である。
図６において、メインフレーム８０は、建設機械の走行方向となる前後方向に延びる側板８１、８２、８３、８４と、底板８５と、後板８６と、前後各１本のクロスバー８７、８８とを含んで構成されている。

前部クロスバー８７は、前部側板８１、８２を貫通し、側板８１、８２の面外方向に突出して設けられ、その先端側には、トラックフレーム８９の前部が結合されている。具体的には、クロスバー８７の側板８１、８２から突出した部分の中間部分には半割キャップ９０Ａが設けられ、この半割キャップ９０Ａがトラックフレーム８９に設けられた半割キャップ９０Ｂと組み合わされ、クロスバー８７は、トラックフレーム８９内を貫通し、先端部分でプレート９１を介してボルト９２によってトラックフレーム８９と結合される。

後部クロスバー８８は、後部側板８３、８４を貫通し、側板８３、８４の面外方向に突出して設けられ、その先端側がトラックフレーム８９の後部が結合されている。具体的には、クロスバー８８は、先端がトラックフレーム８９の後端側上面部分に形成された段部８９Ａに挿入され、その上からキャップ９３を用いて取り付けられている。
なお、前部側板８１、８２の前端には、ブラケットＦ１、Ｆ２が設けられ、図示を略したが、このブラケットＦ１、Ｆ２には、図示しない作業機が取り付けられる。また、側板８１、８２の上面部分には、ブラケットＧ１、Ｇ２が設けられ、このブラケットＧ１、Ｇ２には、図示しないシリンダが取り付けられ、前記作業機を上下に揺動させることができる。
次に、図７において、ラジエータガード１００は、前部側板８１、８２とは切り離されて前部クロスバー８７に結合され、前部クロスバー８７に設けられたプレート９４と、前部側板８１、８２に設けられたプレート９５とをボルト９６で締結することにより、一体化されている。

このような第１例による構成を採用することにより、メインフレーム８０にクロスバー８７、８８を介してトラックフレーム８９が結合されることとなるので、トラックフレーム８９にカバー８９Ｂを一体化した状態で、トラックフレーム８９をメインフレーム８０に結合することが可能となり、これにより、トラックフレーム８９上に溜まった土砂の排出が容易となる。また、結合部を円形断面クロスバー８７、８８とすることにより、クロスバー８７、８８及びその周辺の応力集中が緩和されるとしている。

次に図８により、従来技術による建設機械のメインフレームの構造の第２例について説明する。
図８は従来技術による建設機械のメインフレーム構造の第２例を説明する斜視図である。
図８において、メインフレーム１１０は、各々１枚のストレートプレートで構成される左右一対のフレーム１１１、１１２と、これらフレーム１１１の下端部間を結合する底板１１３とを備えて構成されている。この、フレーム１１１、１１２の後端部にはフランジ１１４が溶着され、このフランジ１１４は、ステアリングケース１１５の前面にボルト１１６によって締結されている。

前記左右のフレーム１１１、１１２の前後方向の略中央部には、図示しない左右１対の走行装置のトラックフレームを連結するイコライザバー１１７が揺動自在に支持されるとともに、イコライザバー１１７が設けられる位置には、左右のフレーム１１１、１１２を結合するクロスメンバ１１８が溶着されている。
このクロスメンバ１１８の位置に対応するフレーム１１１、１１２の外側面には、中空柱状体１１９が上下方向に延びるように溶着されている。中空柱状体１１９の上部には、リフトシリンダ支持部材１２０が溶着され、このリフトシリンダ支持部材１２０には、ピン１２１によってリフトシリンダ１２２の一端が揺動自在に取り付けられ、リフトシリンダ１２２は、作業機１２３を上下に揺動させるために設けられている。
中空柱状体１１９の前面下部には、複数の貫通孔１２４が穿設され、各貫通孔１２４には、ボルト１２５が貫通され、作業機１２３をピン１２６で支持する作業機支持部材１２７を締結している。

図８による上記構成において、作業機１２３及びリフトンリンダ１２２によってメインフレーム１１０に付加される外力は、先ず中空柱状体１１９によってクロスメンバ１１８と左右のフレーム１１１、１１２及び底板１１３に低い応力で伝達される。これらによって、左右のフレーム１１１、１１２を各１枚のストレートプレートで構成することが可能となり、メインフレーム構造の簡素化、軽量化が可能であるとしている。

実開平６−４９２８４号（第８〜１０頁、第１図、第４図） 特許第２９７８８９４号（第４〜６頁、第１図）

しかしながら、図６〜図８に示される従来技術による建設機械のメインフレームの構造の第１例と第２例の上記構成において、次の間題がある。
(1)メインフレーム８０、１１０において、作業機及び作業機上下揺動用シリンダを取付する部位とその近傍に溶接構造が多用されている。即ち、メインフレーム８０（図６）においてはブラケットＦ１、Ｆ２、Ｇ１、Ｇ２に溶接構造が用いられている。また、メインフレーム１１０（図８）においては、リフトシリンダ支持部材１２０の取付部と、中空柱状体１１９及びそのメインフレーム１１０への取付部とに溶接構造が用いられている。
その結果、第１例においては、作業機及び作業機上下用シリンダから付加される外力が側板８１、８２、８３、８４（図６）に伝達される際、第２例においては、作業機１２３及びシリンダ１２２から付加される外力がフレーム１１１、１１２（図８）に伝達される際に、同外力によって上記の各溶接部に応力集中が発生するという問題がある。

(2)第１例のメインフレーム８０（図６）及び第２例のメインフレーム１１０（図８）は、いずれも長くて且つ複雑な形状を有しており、その結果、同メインフレーム８０、１１０の形状精度及び寸法精度を所定の精度で確保する為には大型の溶接冶具及び大型の工作機械を必要とし、それによって製造コストが高くなっているという問題がある。
(3)製作容易化を目的としてメインフレーム８０、１１０の一部分を分割組立式とすることがある。例えば、第１例においては、メインフレーム８０（図７）におけるラジエータガード１００を分割し、第２例においては、メインフレーム１１０（図８）におけるステアリングケース１１５を分割しているが、これらは、分割後においても大きな形状を有しており、さらに分割によって新に組立部の機械加工が必要となっており、それらの結果、製造コストの低減が困難になっている。

本発明の目的は、作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に側面に走行装置が取り付けられ、前部及び／又は後部に前記作業機が取り付けられる建設機械のメインフレームにおいて、応力集中が発生せずそれによって高い耐久性を実現する建設機械のメインフレームと、製作が容易でそれによって低い製造コストを実現する建設機械のメインフレームの製造方法とを提供することにある。

第１発明に係る建設機械のメインフレームは、作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に沿って延びる側面に走行装置が取り付けられ、前部及び／又は後部に前記作業機が取り付けられる建設機械のメインフレームであって、
前記建設機械の前後方向に配列されて各端面間が接合される複数のフレームモジュールを備え、
これら複数のフレームモジュールのうち、荷重を受ける部位のフレームモジュールが鋳物一体品で構成されていることを特徴とする。

第２発明に係る建設機械のメインフレームは、第１発明において、
前記荷重を受ける部位のフレームモジュールは、前記走行装置が取り付けられる部位のフレームモジュール及び／又は前記作業機が取り付けられる部位のフレームモジュールであることを特徴とする。

第３発明に係る建設機械のメインフレームは、第１発明又は第２発明において、
鋳物製のフレームモジュール以外の他のフレームモジュールは、前後方向に長さの異なるフレームモジュールが予め複数種類準備され、
これら複数種類の中から選択されたフレームモジュールと、前記鋳物製のフレームモジュールとを組み合わせて構成されることを特徴とする。

第４発明に係る建設機械のメインフレームは、第３発明において、
前記予め準備された複数種類のフレームモジュールのぞれぞれは、板金加工により形成されていることを特徴とする。

第５発明に係る建設機械のメインフレームの製造方法は、作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に沿って延びる側面に走行装置が取り付けられ、前部及び／又は後部に前記作業機が取り付けられる建設機械のメインフレームの製造方法であって、
前記メインフレームを構成し、前記建設機械の前後方向に配列される複数のフレームモジュールのうち、荷重を受ける部位のフレームモジュールを鋳造により一体成型する工程と、
前記一体成型されたフレームモジュール、及び、完成した他のフレームモジュールの端面同士を接合して完成体とする工程とを備えていることを特徴とする。

第６発明に係る建設機械のメインフレームの製造方法は、第５発明において、
前記完成体とする工程は、予め準備された複数種類のフレームモジュールの中から選択して、前記完成した他のフレームモジュールとする段階を備えていることを特徴とする。

第１発明及び第２発明によると、作業機や走行装置が取り付けられて荷重を受ける部位のフレームモジュールを鋳物一体品とすることにより、例えば、メインフレーム前部において、走行装置が取り付けられる部位と、作業機及び同作業機用シリンダが取り付けられる部位とを、まとめて鋳物一体型のフレームモジュールとし、メインフレーム後部において、走行装置が取り付けられる部位と作業機が取り付けられる部位とをまとめて鋳物一体型のモジュールとすることができる。
従って、走行装置及び作業機からメインフレームに付加される外部荷重は、鋳物一体型モジュール内で分散されてメインフレーム全体に伝達されるから応力集中が発生することがないので、それ以外のメインフレーム部位を板金製のモジュールとして、それらのモジュールを結合してメインフレームを構成することで、高い耐久性を有するメインフレームを得ることができる。

第３発明によると、前記第１発明及び第２発明における作用及び効果に加えて、次の作用及び効果を得ることができる。
(1)メインフレームを構成する各モジュールの内少なくとも１個のモジュールを、異なる仕様のモジュールに置き換えてメインフレームを構成することができるので、異なる仕様のメインフレームを容易に得ることができる。

(2)上記(1)の結果によって、例えば、基本仕様（以下、車格と言う。）の等しい建設機械のグループの中では各々のメインフレームの強度も略等しくて良いから、同車格の等しい建設機械のグループ内で、各種仕様のメインフレームをモジュール単位で共通化することが可能となり、それによって製造コストの低減が可能となる。
(3)上記(1)の結果によって、需要の少ない特別な仕様のメインフレームも同様にして、一部のモジュールのみを特別な仕様に置き換えることによって容易に且つ安価に得ることができる。

第４発明によると予め準備された複数のフレームモジュールが板金加工により形成されることにより、複数種類のフレームモジュールを容易に成形することが可能となるので、製造コストの一層の低減を図ることができる他、種々の仕様バリエーションに容易に対応することができる。

第５発明によると、比較的小さな各モジュール単位で所要の機械加工を行うことによって、汎用性の高い通常の工作機械で機械加工を行うことが可能となり、また、加工に際して、各モジュールのハンドリング及びセッティングを容易に且つ迅速に行うことが可能となり、これらによって、製造コストを大幅に低減したメインフレームを得ることができる。

第６発明によると、前記第５発明における作用及び効果に加えて、次の作用及び効果を得ることができる。
(1)例えば、車格の等しい建設機械のグループ内で各種仕様のメインフレームを各モジュール単位で共通化し、しかも、それらを各モジュール単位で機械加工を完成させた状態で一次在庫することが可能となる。
(2)上記(1)の結果によって、各種仕様のメインフレームのオーダーに対して最短時間で製造が可能となり、それによって、製造納期の短縮が可能となる。

(3)上記(1)、(2)によって、各モジュール単位での生産量と在庫量を管理することが可能となり、それによって、仕掛量の極少化が可能となる。
(4)上記(3)の結果によって、メインフレームの製造コストの更なる低減が可能となる。
(5)需要の少ない特別な仕様のメインフレームも同様にして、一部のモジュールのみを特別な仕様に置き換えることによって迅速に且つ安価に得ることができる。

以上の結果によって、建設機械のメインフレームを応力集中が発生せず、高い耐久性を実現できるメインフレームを提供することができるうえ、製造が容易で低い製造コストを実現できるメインフレームの製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る建設機械を表す側面図。 図２は、前記実施形態におけるメインフレームの構造を表す側面図及び分解斜視図。 図３は、本発明の第２実施形態に係る建設機械を構成するメインフレームの構造を表す側面図及び分解斜視図。 図４は、本発明の第３実施形態に係る建設機械を構成するメインフレームの構造を表す側面図及び分解斜視図。 図３は、本発明の第４実施形態に係る建設機械を構成するメインフレームの構造を表す側面図及び分解斜視図。 図６は、従来の建設機械を構成するメインフレームの構造を表す斜視図。 図７は、前記従来例におけるメインフレームの要部斜視図。 図８は、他の従来例に係るメインフレームの構造を表す斜視図。

符号の説明

１…ブルドーザ（建設機械）、２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ…メインフレーム、３…走行装置、４…前方作業機、５…後方作業機、２１、２２、２２Ｄ、２３、２３Ｂ、２４、２４Ｃ…フレームモジュール、

以下にブルドーザを例にして、本願発明に係る建設機械のメインフレームの構造と製造方法の第１実施形態〜第４実施形態について、図１〜図５を参照して詳述する。
〔１〕第１実施形態
(1-1)全体構成
図１には、本発明の第１実施形態に係るメインフレームを採用した建設機械であるブルドーザ１が示されている。
図１において、ブルドーザ１は、メインフレーム２、走行装置３、前方作業機４、後方作業機５、運転室６、及びエンジン７を備えて構成される。

メインフレーム２は、運転室６、エンジン７、及び図示を略した油圧ポンプが搭載される車両本体の支持手段であり、詳しくは後述するが、複数のフレームモジュールを接合することにより構成され、メインフレーム２の側面には、ピボットシャフト８及びイコライザバー９が設けられている。
ピボットシャフト８は、メインフレーム２の後部左右側面から面外方向に突設され、走行装置３をメインフレーム２に対して揺動自在に支持している。
イコライザバー９は、メインフレーム２の側方両側に設けられる走行装置３を連結する部材であり、その両端がブラケット９Ａを介して、走行装置３を構成するトラックフレーム３１を支持している。このイコライザバー９の略中央には、メインフレーム２の前部が載架され、これにより、イコライザバー９は、走行装置３の上下動を吸収してメインフレーム２の上下動を緩和する緩衝手段として機能する。

走行装置３は、メインフレーム２の両側方に設けられ、ブルドーザ１を前後方向に走行させる装置であり、トラックフレーム３１、終減速機３２、アイドラ３３、トラックローラ３４、キャリアローラ３５、及び履帯３６を備えて構成される。
トラックフレーム３１は、メインフレーム２に沿って前後方向に延びる鋼製体として構成され、図示を略したが、このトラックフレーム３１の後端内側には、駆動源としての油圧モータが設けられ、トラックフレーム３１の後端外側には、終減速機３２が設けられている。
終減速機３２は、トラックフレーム３１の後部外側面に設けられ、その外周には、スプロケット３２１が設けられ、図示を略したが、トラックフレーム３１の内側面に設けられた油圧モータが回転することで外周のスプロケット３２１が回動する。

アイドラ３３は、トラックフレーム３１に回転自在に設けられ、スプロケット３２との間に巻装される履帯３６を案内する誘導輪である。
トラックローラ３４は、トラックフレーム３１の下部に回転自在に設けられ、前後方向に複数配列される。このトラックローラ３４は、トラックフレーム３１を支持するとともに、走行時に履帯３６を案内している。
キャリアローラ３５は、トラックフレーム３１の上部に回転自在に設けられ、上側の履帯３６の下面を支持している。
履帯３６は、複数のシュープレートをピンで連結して構成され、スプロケット３２１、アイドラ３３、トラックローラ３４、及びキャリアローラ３５に巻装され、スプロケット３２１で噛合し、スプロケット３２１の回転に伴い、これらのローラ上を移動することにより、ブルドーザ１が走行する。

前方作業機４は、ブルドーザ１を走行させることにより、盛土、地均し等の作業を行うブレード装置であり、土工板４１、フレーム４２、及びリフトシリンダ４３を備えて構成される。
土工板４１は、湾曲した鋼製の板状体から構成され、フレーム４２の先端部分に回動自在に支持されている。
フレーム４２は、基端がメインフレーム２に上下方向に揺動自在に軸支され、土工板４１に作用した力をメインフレーム２に伝達する。
リフトシリンダ４３は、先端がフレーム４２の中間部分に連結され、基端がメインフレーム２に揺動自在に軸支され、図示を略した油圧ポンプから圧油の供給を受けると、リフトシリンダ４３が伸縮して、フレーム４２を上下に揺動させる。

後方作業機５は、深地掘削や岩破砕に用いられるリッパであり、基端がメインフレーム２に上下方向に揺動自在に軸支され、リンク機構を備えて構成される。リンク機構には、油圧シリンダが連結されており、油圧シリンダの伸縮によりリンク機構を介して先端のリッパ部分が上下動することにより、岩破砕等を行う。

(1-2)メインフレームの構造
メインフレーム２は、複数のフレームモジュールを組み合わせて構成され、図２に示されるように、第１モジュール２１、第２モジュール２２、第３モジュール２３、及び第４モジュール２４を備えて構成される。
第１モジュール２１は、断面が略Ｕ字状に形成された船底型形状を有し、底面部２１１、側面部２１２、及び前面部２１３を備え、底面部２１１及び側面部２１２の後方側端面が溶接面２１４とされている。
この第１モジュール２１は、板金加工により形成され、エンジン７等の動力源が搭載される。

第２モジュール２２は、鋳造により一体成型されたフレーム部材であり、メインフレーム２の幅方向に伸びる筒状部２２１と、この筒状部２２１の両端に設けられる鍔状部２２２とを備えて構成される。
筒状部２２１は、角筒状体の両端を開口させて構成され、その延出方向略中央部には孔２２３が形成されている。この筒状部２２１には、イコライザバー９が挿入され、孔２２３の部分でイコライザバー９とピン結合され、これにより、メインフレーム２がイコライザバー９に載架される。

鍔状部２２２は、筒状部２２１の両端開口部分から上方向及び前方向に拡がる側面略三角形状に構成され、この鍔状部２２２の前端には孔２２４が形成されるとともに、上端にも孔２２５が形成されている。
前端の孔２２４には、前方作業機４を構成するフレーム４２の基端部分が揺動自在に結合される。一方、上端の孔２２５には、前方作業機４を構成するリフトシリンダ４３の基端部分が揺動自在に結合される。
また、筒状部２２１の前側端面は平坦に形成され、筒状部２２１と鍔状部２２２の上側部分の取り合い部分にはリブが形成され、これらは、第１モジュール２１との溶接面２２６となる。
さらに、筒状部２２１の後側端面及び鍔状部２２２の後側端面も平坦に形成され、これらは、後述する第３モジュール２３の溶接面２２７とされる。

第３モジュール２３は、板金加工により、両端及び上面が開口された箱形状に形成され、底面部２３１、側面部２３２、及び上面部２３３を備えて構成される。底面部２３１は１枚の板状体から構成され、この底面部２３１には、エンジン７により駆動する油圧ポンプ等が搭載される。側面部２３２は、底面部２３１の幅方向端部から起立する二重の板状体として構成されている。上面部２３３は、側面部２３２の二重の板状体の上端間に跨る幅狭の帯状の板体として構成され、その後方部分には、複数の孔２３４が形成され、ボルト等の締結手段によってマウント等を介して運転室６の前方部分が接合される。
このような第３モジュール２３において、底面部２３１及び側面部２３２の前側端面が第２モジュール２２との溶接面２３５とされ、後側端面が第４モジュール２４との溶接面２３６とされる。

第４モジュール２４は、第２モジュール２２と同様に、鋳造により一体成型されたフレーム部材であり、底面部２４１、側面部２４２、背面部２４３を備えて構成された箱状体として構成され、その内部には、補強板２５、２６が配設されている。
底面部２４１及び側面部２４２の取り合い部分の前方側面には、貫通孔回りに複数のねじ孔が形成された台座２４４が形成され、この台座２４４には、ピボットシャフト８がボルト８Ａによって螺合固定される。
側面部２４２の前方側上端面には、複数の孔２４５が形成され、この孔２４５には、運転室６の後方部分がマウントを介してボルト等の締結手段によって接合される。
また、底面部２４１及び側面部２４２の前端面は内側に突出する幅広状に形成され、この端面部分が第３フレームとの溶接面２４６とされている。
背面部２４３の内側面には、複数の孔２４７が形成され、これら複数の孔２４７に、前述した後方作業機５のリンク機構及び油圧シリンダの基端部分が回動自在に連結される。

(1-3)メインフレーム２の製造方法
このような構造のメインフレーム２を製造する場合、次のような手順で製造が行われる。
(1)第２モジュール２２及び第４モジュール２４を鋳造により予め製造して準備しておく。
(2)第１モジュール２１及び第３モジュール２３を板金加工により予め製造して準備しておく。尚、第３モジュール２３の前後方向の長さＬ１は、製造するブルドーザ１のアイドラ３３及びスプロケット３２１間の接地長さＳ１に応じて決定する。
(3)第１モジュール２１の溶接面２１４及び第２モジュール２２の前側溶接面２２６、第２モジュール２２の後側溶接面２２７及び第３モジュール２３の前側溶接面２３５、並びに第３モジュール２３の後側溶接面２３６及び第４モジュール２４の溶接面２４６を溶接により接合して、各モジュール２１〜２４を結合させてメインフレーム２を完成させる。

(1-4)第１実施形態の作用及び効果
前述した構造のメインフレーム２においては、ブルドーザ１として完成した後、各部位に生じた外力は、次のようにしてメインフレーム２に作用する。
ブルドーザ１を前方に走行させ、盛土、地均し等の作業を行った場合、前方作業機４の土工板４１に作用した外力は、フレーム４２を介して、その軸支部分となる第２モジュール２２の孔２２４に作用し、第２モジュール２２に伝達される。
また、前方作業機４の土工板４１をリフトシリンダ４３によって上下させた場合の力は、リフトシリンダ４３の基端が連結される孔２２５に作用し、第２モジュール２２に伝達される。
ブルドーザ１の走行中、走行装置３の上下動によりイコライザバー９に作用した力は、第２モジュール２２の筒状部２２１に形成された孔２２３に作用し、第２モジュール２２に伝達される。

走行中、走行装置３に作用した上下動等による外力は、後方側でピボットシャフト８を介して第４モジュール２４の台座２４４に作用し、第４モジュール２４に伝達される。
また、後方作業機５を駆動させた場合の岩破砕等による反力は、後方作業機５が支持される第４モジュール２４の背面部２４３に作用して、第４モジュール２４に伝達される。
一方、板金加工により形成された第１モジュール２１及び第３モジュール２３は、エンジン７や、油圧ポンプ等のブルドーザ１の自重となる静的加重を負担している。

従って、メインフレーム２の前方側で付加される外力の着力点２２３、２２４、２２５を鋳物一体型の第２モジュール２２に集約し、内部で分散させ、後方側で付加される外力の着力点２４３、２４４を第４モジュール２４に集約し、内部で分散させてからメインフレーム２全体に伝達するようにしたことによって、応力集中を排除することが可能となっている。その結果、高い耐久性を有するメインフレームを構成することが可能となっている。

また、図１〜図２による上記製造方法において、比較的小さな各モジュール２１〜２４の単位で機械加工を行うことによって、汎用性の高い通常の工作機械で機械加工を行うことが可能となり、また、その際のハンドリング及びセッティングも容易且つ迅速に行うことが可能となって、それらによって、製造コストを大幅に低減することが可能となっている。

〔２〕第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図３には、本発明の第２実施形態に係るメインフレーム２Ｂが示されている。このメインフレーム２Ｂは、アイドラ３３及びスプロケット３２１間の接地長さＳ２が第１実施形態の接地長さＳ１よりも長い仕様のブルドーザに対応するものであり、その分メインフレーム２Ｂの長さ寸法も大きくなっている。
このため、第１モジュール２１、第２モジュール２２、及び第４モジュール２４は第１実施形態の場合と全く同様の構成とされているが、第３モジュール２３Ｂの長さ寸法Ｌ２が第１実施形態の第３モジュール２３の長さ寸法Ｌ１よりも大きく設定されている。尚、第２実施形態に係る第３モジュール２３Ｂは、長さ寸法のみ異なるものであり、断面形状や、板体構造等は第１実施形態に係る第３モジュール２３と同様である。

このような第３モジュール２３Ｂを採用することにより、イコライザバー９の位置（２２３）も前方に移動するので、イコライザバー９から前方側のトラックフレーム３１の突出長さが増大することがなく、トラックフレーム３１の負荷モーメントの増大を抑制している。
また、このようなメインフレーム２Ｂの製造方法については、第１実施形態の場合と同様の製造方法によって製造することが可能である。

〔３〕第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、終減速機３２は、トラックフレーム３１の外側面に設けられていた。
これに対して、第３実施形態では、図４に示されるように、終減速機３２がメインフレーム２Ｃを構成する第４モジュール２４Ｃの外側面に設けられている点が相違する。
このため、第４モジュール２４Ｃの側面部２４２の後部側には、終減速機３２の接合部３２２が接合される台座２４１Ｃが設けられている。
また、油圧モータは第４モジュール２４Ｃの内部に収納され、側面部２４２には、油圧モータの出力軸を突出させるための孔２４２Ｃが形成されている。

このようなメインフレーム２Ｃにおいては、第４モジュール２４Ｃは、ピボットシャフト８を介して作用する外力及び後方側作業機に作用する外力の他、スプロケット３２１が回転駆動することによる反力も負担し、内部で分散させてメインフレーム２Ｃ全体に伝達することとなる。
尚、このようなメインフレーム２Ｃは、前述した第１実施形態の手順で製造することができる。

〔４〕第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、走行装置３の前側部分には、イコライザバー９が設けられ、このイコライザバー９の略中央部でメインフレーム２が揺動自在に架設されていた。
これに対して、第４実施形態では、図５に示されるように、メインフレーム２Ｄが走行装置３のトラックフレーム３１に対して前方部分でリジッドに接合されている点が相違する。
このため、第４実施形態に係るメインフレーム２Ｄは、図５に示されるように、第２モジュール２２Ｄの仕様が第１実施形態の場合と相違する。
第２モジュール２２Ｄは、第１実施形態と同様の筒状部２２１及び鍔状部２２２の他に、鍔状部２２２の幅方向外側に設けられる台座２２１Ｄを備え、筒状部２２１の略中央に第１実施形態のような孔は形成されていない。

この台座２２１Ｄは、筒状部２２１の延出方向に沿って突設され、その先端には、複数のねじ孔が形成された座面２２２Ｄが形成されている。
この座面２２２Ｄには、トラックフレーム３１の前部内側面に形成された取付面３１１が当接し、ボルト２２３Ｄ等の締結部材によってトラックフレーム３１とメインフレーム２Ｄとがリジッドに結合される。
尚、このようなメインフレーム２Ｄは、前述した第１実施形態の手順で製造することができる。

〔５〕第２実施形態〜第４実施形態の効果
図３〜図５による上記第２実施形態〜第４実施形態の上記構成において、前記第１実施形態（図２）の構成における作用及び効果に加えて、次の作用及び効果を得ることができる。
(1)仕様の異なる各メインフレーム２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、前記第１実施形態のメインフレーム２（図２）を構成する各モジュール２１〜２４の任意のモジュールを、異なる仕様のモジュール２３Ｂ、２４Ｃ、２２Ｄと置き換えるだけで構成することが可能となっている。

(2)上記(1)の結果によって、例えば、車格の等しい建設機械のグループの中では夫々のメインフレームの強度も略等しくて良いから、同車格の等しい建設機械のグループ内で、各種のメインフレームをモジュール単位で共通化することが可能となり、それによって製造コストの低減が可能となる。
(3)上記(1)の結果によって、需要の少ない特別な仕様のメインフレームも同様にして、一部のモジュールのみを特別な什様に置き換えることによって容易に且つ安価に得ることができる。

また、図３〜図５による上記第２実施形態〜第４実施形態の上記製造方法において、前記第１実施形態（図２）の製造方法における作用及び効果に加えて、次の作用及び効果を得ることができる。
(1)例えば、車格の等しい建設機械のグループ内で各種仕様のメインフレーム２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを各モジュール単位で共通化し、しかも、それら各モジュールを、モジュール単位で機械加工を完了させた状態で一時在庫することが可能となっている。
(2)上記(1)の結果によって、各種仕様のメインフレーム２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのオーダーに対して最短時間で製造が可能となり、それによって、製造納期の短縮が可能となっている。

(3)上記(1)、(2)によって、各モジュール単位での生産量と在庫量を管理することが可能となり、それによって、仕掛量の極少化が可能となっている。
(4)上記(3)の結果によって、メインフレームの製造コストの更なる低減が可能となっている。
(5)需要の少ない特別な仕様のメインフレームも同様にして、一部のモジュールのみを特別な仕様に置き換えることによって迅速に且つ安価に得ることが可能となっている。

以上の結果によって、車両の中央前後方向にメインフレームを有し、同メインフレームの左右に走行装置を取付すると共に、同メインフレームの前部及び／または後部に作業機を取付してなる建設機械のメインフレームにおいて、応力集中が発生せずそれによって高い耐久性を実現する建設機械のメインフレームの構造と、製作が容易でそれによって低い製造コストを実現する建設機械のメインフレームの製造方法とを提供することができる。

〔６〕実施形態の変形
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
第１実施形態〜第４実施形態（図２〜図５）の上記製造方法において、各々のメインフレーム２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは全て、それらを構成する各モジュール２１、２２、２２Ｄ、２３、２３Ｂ、２４、２４Ｃを、モジュール単位で機械加工を完了させた後に、それら所要のモジュールを結合して上記各々のメインフレームを製造するとしているが、本発明はこれに限られない。
すなわち、所要のモジュールの機械加工の全部または一部を実施せずに結合して、その後に機械加工を施してメインフレーム２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを製造して良い。その場合に、任意の個数のモジュール結合した段階で任意の箇所の機械加工を施してよい。

また、第１実施形磯〜第４実施形態（図２〜図５）の上記構造において、鋳物一体型のモジュール２２、２２Ｄ、２４、２４Ｃに、同モジュール２４に例示する補強板２５、２６の如く、溶接によって補強部材及び／またはネジ穴付き座板（いずれも図示せず。）等の他の部材を取り付けてもよい。

さらに、前記実施形態はブルドーザのメインフレームを例にして、本発明による建設機械のメインフレームの構造と製造方法の実施形態について説明したが、ブルドーザに限ることなく、他の建設機械のメインフレームにおいても普遍的に、上記と同様に実施する事が可能であり、上記と同様の作用と効果を得ることができる。
その他、本発明の具体的な形状及び構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としても良い。

本発明は、ブルドーザのメインフレームとして利用できる他、油圧ショベル、ホイルローダ等の他の建設機械のメインフレームに適用することができる。

第１発明に係る建設機械のメインフレームは、作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に沿って延びる側面に走行装置が取り付けられ、前部及び／又は後部に前記作業機が取り付けられる建設機械のメインフレームであって、
前記建設機械の前後方向に配列されて各端面間が接合される複数のフレームモジュールを備え、
これら複数のフレームモジュールのうち、少なくとも１つのフレームモジュールは、前記走行装置が取り付けられる部位と作業機及び作業機用シリンダが取り付けられる部位とを有し、かつ鋳物一体品で構成されていることを特徴とする。

第２発明に係る建設機械のメインフレームは、第１発明において、
鋳物製のフレームモジュール以外の他のフレームモジュールは、前後方向に長さの異なるフレームモジュールが予め複数種類準備され、
これら複数種類の中から選択されたフレームモジュールと、前記鋳物製のフレームモジュールとを組み合わせて構成されることを特徴とする。

第３発明に係る建設機械のメインフレームは、第２発明において、
前記予め準備された複数種類のフレームモジュールのぞれぞれは、板金加工により形成されていることを特徴とする。

第４発明に係る建設機械のメインフレームの製造方法は、作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に沿って延びる側面に走行装置が取り付けられ、前部及び／又は後部に前記作業機が取り付けられる建設機械のメインフレームの製造方法であって、
前記メインフレームを構成し、前記建設機械の前後方向に配列される複数のフレームモジュールのうち、前記走行装置が取り付けられる部位と作業機及び作業機用シリンダが取り付けられる部位とを有する少なくとも１つのフレームモジュールを鋳造により一体成型する工程と、
前記一体成型されたフレームモジュール、及び、完成した他のフレームモジュールの端面同士を接合して完成体とする工程とを備えていることを特徴とする。

第５発明に係る建設機械のメインフレームの製造方法は、第４発明において、
前記完成体とする工程は、予め準備された複数種類のフレームモジュールの中から選択して、前記完成した他のフレームモジュールとする段階を備えていることを特徴とする。

第１発明によると、走行装置が取り付けられる部位と作業機及び作業機用シリンダが取り付けられる部位とを有する少なくとも１つのフレームモジュールを鋳物一体品とすることにより、例えば、メインフレーム前部において、走行装置が取り付けられる部位と、作業機及び同作業機用シリンダが取り付けられる部位とを、まとめて鋳物一体型のフレームモジュールとし、メインフレーム後部において、走行装置が取り付けられる部位と作業機が取り付けられる部位とをまとめて鋳物一体型のモジュールとすることができる。
従って、走行装置及び作業機からメインフレームに付加される外部荷重は、鋳物一体型モジュール内で分散されてメインフレーム全体に伝達されるから応力集中が発生することがないので、それ以外のメインフレーム部位を板金製のモジュールとして、それらのモジュールを結合してメインフレームを構成することで、高い耐久性を有するメインフレームを得ることができる。

第２発明によると、前記第１発明における作用及び効果に加えて、次の作用及び効果を得ることができる。
(1)メインフレームを構成する各モジュールの内少なくとも１個のモジュールを、異なる仕様のモジュールに置き換えてメインフレームを構成することができるので、異なる仕様のメインフレームを容易に得ることができる。

第３発明によると予め準備された複数のフレームモジュールが板金加工により形成されることにより、複数種類のフレームモジュールを容易に成形することが可能となるので、製造コストの一層の低減を図ることができる他、種々の仕様バリエーションに容易に対応することができる。

第４発明によると、比較的小さな各モジュール単位で所要の機械加工を行うことによって、汎用性の高い通常の工作機械で機械加工を行うことが可能となり、また、加工に際して、各モジュールのハンドリング及びセッティングを容易に且つ迅速に行うことが可能となり、これらによって、製造コストを大幅に低減したメインフレームを得ることができる。

第５発明によると、前記第４発明における作用及び効果に加えて、次の作用及び効果を得ることができる。
(1)例えば、車格の等しい建設機械のグループ内で各種仕様のメインフレームを各モジュール単位で共通化し、しかも、それらを各モジュール単位で機械加工を完成させた状態で一次在庫することが可能となる。
(2)上記(1)の結果によって、各種仕様のメインフレームのオーダーに対して最短時間で製造が可能となり、それによって、製造納期の短縮が可能となる。

Claims (6)

1. 作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に沿って延びる側面に走行装置が取り付けられ、前部及び／又は後部に前記作業機が取り付けられる建設機械のメインフレームであって、
   前記建設機械の前後方向に配列されて各端面間が接合される複数のフレームモジュールを備え、
   これら複数のフレームモジュールのうち、荷重を受ける部位のフレームモジュールが鋳物一体品で構成されていることを特徴とする建設機械のメインフレーム。
2. 請求項１に記載の建設機械のメインフレームにおいて、
   前記荷重を受ける部位のフレームモジュールは、前記走行装置が取り付けられる部位のフレームモジュール及び／又は前記作業機が取り付けられる部位のフレームモジュールであることを特徴とする建設機械のメインフレーム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の建設機械のメインフレームにおいて、
   鋳物製のフレームモジュール以外の他のフレームモジュールは、前後方向に長さの異なるフレームモジュールが予め複数種類準備され、
   これら複数種類の中から選択されたフレームモジュールと、前記鋳物製のフレームモジュールとを組み合わせて構成されることを特徴とする建設機械のメインフレーム。
4. 請求項３に記載の建設機械のメインフレームにおいて、
   前記予め準備された複数種類のフレームモジュールのぞれぞれは、板金加工により形成されていることを特徴とする建設機械のメインフレーム。
5. 作業機を備えた建設機械に用いられ、前記建設機械の前後方向に沿って延びる側面に走行装置が取り付けられ、前部及び／又は後部に前記作業機が取り付けられる建設機械のメインフレームの製造方法であって、
   前記メインフレームを構成し、前記建設機械の前後方向に配列される複数のフレームモジュールのうち、荷重を受ける部位のフレームモジュールを鋳造により一体成型する工程と、
   前記一体成型されたフレームモジュール、及び、完成した他のフレームモジュールの端面同士を接合して完成体とする工程とを備えていることを特徴とする建設機械のメインフレームの製造方法。
6. 請求項５に記載の建設機械のメインフレームの製造方法において、
   前記完成体とする工程は、予め準備された複数種類のフレームモジュールの中から選択して、前記完成した他のフレームモジュールとする段階を備えていることを特徴とする建設機械のメインフレームの製造方法。

Images