建設機械のトラックフレーム構造

【課題】強度の保証及び品質の保証が容易な一体形状の鋳造による建設機械のトラックフレーム構造の提供。
【解決手段】走行装置を支持するサイドフレーム（１４）と、上部構造体を支持するセンターフレーム（１６）と、そのセンターフレーム（１６）と前記サイドフレーム（１４）とを接続する接続部（１５）、とで構成される建設機械のトラックフレーム構造において、前記接続部（１５）は開断面構造となっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行装置を支持するサイドフレームと、上部構造体を支持するセンターフレームと、そのセンターフレームと前記サイドフレームとを接続する接続部とで構成される建設機械のトラックフレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２４は本発明のフレーム構造が適用される建設機械１を側面図で例示している。
図２４において、走行装置としてクローラ（履帯）２が下部に設けられている。図２４において、建設機械として、例えば、自走式の掘削機械が例示されている。
上部に、掘削機械１０を制御する手段（図示しない）と、クローラ走行を制御する手段（図示しない）とが収容されている上部構造体８が配置されている。
その上部構造体８とクローラ２との間に、トラックフレーム３が配置されている。
【０００３】
トラックフレーム３は、図２５に示すように、センターフレーム６と、サイドフレーム４と、接続部５とで構成されている。
センターフレーム６は、上部構造体８を水平方向に旋回自在に支持している。
サイドフレーム４は、クローラ２を支持している。
接続部５は、センターフレーム６とサイドフレーム４とを強度的に接続している。
【０００４】
図２６でも示すように、クローラ２をサイドフレーム４が内部から支持し、上部構造体８を下方からセンターフレーム６が支持し、筒状の接続部５がサイドフレーム４とセンターフレーム６とを接続している。
【０００５】
接続部５は、図２７に示す例では、左右のサイドフレーム４のそれぞれに各２個ずつ接続され、センターフレーム６とサイドフレーム４とを強度的に接続するとともに、センターフレーム６の地上高を確保するために、４脚の低い櫓状に配置されている。
【０００６】
図２８は従来の接続部５の断面（図２９のＸ−Ｘ）を例示したもので、中空４角状の断面５１（ａ）、中空円状の断面５２（ｂ）、中空楕円状の断面５３（ｃ）、中空山形状の断面５４（ｄ）等があって、何れも閉断面形状で形成されている。
【０００７】
トラックフレーム３は、図２９の例では、センターフレーム６、接続部５及びサイドフレーム４が一体に鋳造されている。
図２９の例では、接続部５が閉断面形状なので、中子の位置やガス抜き等で鋳型の構造が複雑になり鋳造コストが高くなる欠点があった。
また製造上の複雑化による品質の確保が、例えば鋳巣欠陥の目視検知が困難であり、溶接等の補強に作業者の手が入らない等があって、品質の確保が困難な欠点があった。
【０００８】
図３０に示すトラックフレーム３Ｂでは、センターフレーム６ａ、接続部５ａ及びサイドフレーム４ａを別々に製造し、溶接やボルト締結によって一体に接合する例を示している。このトラックフレーム３Ｂは、溶接Ｗｐによる溶接強度の確保と、締結による工数の増加が問題となる欠点があった。
【０００９】
トラックフレームに関する従来の技術としては接続部を鋳鋼鋳物にし、断面形状を閉断面にする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、接続部の断面形状が閉断面形状なので、中子の位置やガス抜き等で鋳型の構造が複雑になり鋳造コストが高くなり、鋳巣欠陥の目視検知が困難であり、溶接等の補強に作業者の手が入らない等、品質の確保が困難である。
【００１０】
また、接続部とセンターフレームとの接合、接続部とサイドフレームとの結合に関する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、締結その他の結合を行うことによる工数の増加が製造コストを高騰せしめる、という問題が存在する。
【特許文献１】特開２００４−１８９００３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７５２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した様な課題に応えるものであり、強度の保証及び品質の保証が容易な一体形状の鋳造による建設機械のトラックフレーム構造の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の建設機械のトラックフレーム構造によれば、走行装置を支持するサイドフレーム（１４）と、上部構造体（８）を支持するセンターフレーム（１６）と、そのセンターフレーム（１６）と前記サイドフレーム（１４）とを接続する接続部（１５）とで構成される建設機械のトラックフレームに構造おいて、前記接続部（１５）は開口を有する開断面構造である。（請求項１）。
ここで走行装置としては、例えば、クローラ（履帯）或いは車輪等が存在する。
【００１３】
前記接続部（１５）の断面形状は、逆Ｕ字状に形成されていることが好ましい（請求項２）。換言すれば、開口部が下方を向いた形状に形成することが好ましい。
そして、前記逆Ｕ字状の断面形状は、湾曲した部分及び直線から構成することが可能であり（例えば、図２参照）、或いは、円弧のみから形成する（例えば、図４参照）ことも可能である。
さらに、前記逆Ｕ字状の断面形状は、中心線（ＣＬ）に対して左右対称に形成しても良いし（例えば、図２、図４参照）、或いは、中心線に対して左右非対称に形成しても良い（図５、図６参照）。
【００１４】
前記接続部（１５）の断面形状は、頂部が水平な平面に形成することもできる（図３参照）。
【００１５】
前記接続部（１５）の断面形状は、開口部の外方に鍔状の補強部が設けられていることが好ましい（請求項３）。
【００１６】
前記接続部は内部に複数のリブが設けられていることが好ましい（請求項４）。
実施に際しては、接続部の上下方向にリブを設けることが好ましい。なお、リブの数量については、強度上の要請と、加工コストの高騰防止を満たすように設定されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明によれば、以下の効果を備えている。
（１）センターフレームとサイドフレームとを接続する接続部が下方に開口された開断面構造なので（請求項１）、鋳造が容易でかつ接続部内の異常部の点検及び補修が容易な利点がある。
（２）上記によって、センターフレームとサイドフレーム及び接続部からなるトラックフレームが容易に一体に鋳造できる利点がある。
（３）したがって、溶接が不要となり品質信頼性が向上すると共に、コストダウンできる利点がある。
（４）鋳造のトラックフレームによって制振性が向上し、騒音、乗り心地が改善できる利点がある。
（５）接続部の断面形状を「逆Ｕ字状」に形成すれば（請求項２）、建設作業時或いは屋外保管時に接続部の上部に泥土等が堆積しない利点がある。
（６）接続部の断面形状を頂部が水平な平面に形成すれば、剛性及び強度が大きくなる利点がある。
（７）接続部の断面形状を、開口部の外方に鍔状の補強部を設けて形成すれば（請求項３）、接続部の剛性及び強度が効果的に向上する利点がある。
（８）接続部の内部に複数のリブを設ければ（請求項４）、接続部の強度が効果的に向上する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１では、一体に鋳造されたトラックフレーム１３の正面視断面を示している。トラックフレーム１３は、サイドフレーム１４、１４と、センターフレーム１６と、接続部１５とで構成されている。
【００１９】
サイドフレーム１４、１４は、走行装置であるクローラ２、２をそれぞれ支持している。
センターフレーム１６は上部構造体８を水平方向に旋回自在に支持している。上部構造体８は、クローラの走行制御手段（図示しない）と、作業装置の掘削機械を制御する手段（図示しない）とを収容している。
接続部１５は、センターフレーム１６とサイドフレーム１４とを接続している。
【００２０】
図２、図３では、図１における接続部１５の断面ａを例示している。
図２において、符号１５Ａは接続部１５の断面形状を示しており、該断面形状１５Ａは、全体に逆Ｕ字状（中空な山状）に形成されており、接続部１５の中心線ＣＬに対して左右対称となっている。
【００２１】
断面形状１５Ａでは、突起した頂部１５ａに、第１の傾斜部１５ｂが緩やかに傾斜して傘状に形成されている。その第１の傾斜部１５ｂの端部１５ｃが、傾斜の急な第２の傾斜部１５ｄに接続している。
第２の傾斜部１５ｄの下端部１５ｅの内部に、開口部１５ｇが形成されている。
【００２２】
また、第２の傾斜部１５ｄの下端部１５ｅには、水平方向外方に延びる鍔状の補強部１５ｆが設けられている。
補強部１５ｆの上部１５ｆｏは、第２の傾斜部１５ｄに緩やかに傾斜して連続している。
上部１５ｆｏと第２の傾斜部１５ｄに緩やか連続しているために、泥土、水等が滞留しないように構成されている。
【００２３】
図３において、符号１５Ｂは、接続部１５の別形状の断面形状を示している。
断面形状１５Ｂは、頂部がほぼ水平なハット状の中空な山状に形成された断面であり、接続部１５の中心線ＣＬに対して左右対称である。
図３における断面形状１５Ｂでは、水平な頂部１５ｊの端部１５ｋがほぼ垂直な壁部１５ｍにほぼ直角に接続している。壁部１５ｍの下端部１５ｎの内方に、開口部１５ｏが形成されている。
【００２４】
また、壁部１５ｍの下端部１５ｎに、水平方向外方に延びる鍔状の補強部１５ｐが設けられている。
補強部１５ｐの上部１５ｐｏは、壁部１５ｍに緩やかに傾斜して連続している。
上部１５ｐｏと壁部１５ｍは緩やか連続しているために、補強部１５ｐに泥土、水等が滞留しないようになっている。
【００２５】
図４は、図２で示す接続部１５の断面１５Ａの変形例を示している。図４において、全体を符号１５Ａ−１で示す断面形状は、全体は逆Ｕ字状である点では図２の断面形状１５Ａと共通するが、図４の断面形状１５Ａ−１は全体が円弧或いは湾曲部で形成されており、楕円形を半分に分割した形状となっている。
なお、図４の断面形状１５Ａ−１は、接続部１５の中心線ＣＬに対して左右対称に形成されている。
【００２６】
図５も接続部１５の断面形状を示している。図４で示す断面形状１５Ａ−１は中心線ＣＬに対して左右対称に形成されているのに対して、図５において全体を符号１５Ａ−２で示す断面形状では、接続部１５の中心線ＣＬに対して左右非対称である。
なお、図５の断面形状１５Ａ−２も、図３の断面形状１５Ａ−１と同様に、円弧或いは湾曲部で形成されているが、開口部近傍は直線状であってもよい。
【００２７】
図６も接続部１５の断面形状を示しており、図６において全体を符号１５Ａ−３で示す断面形状は、図２の断面形状１５Ａと同様に直線状の傾斜部を有している。この傾斜部は円弧状であってもよい。図２の断面形状１５Ａは接続部１５の中心線ＣＬに対して左右対称であるが、図６の断面形状１５Ａ−３は中心線ＣＬに対して左右非対称である。
【００２８】
図２〜図６で示す断面形状は、開口部が図中の下方にあるが、接続部１５の断面の開口部が側方にある場合の例を、図７、図８に示している。
図７において、断面形状１５Ｃは、図２における断面形状１５Ａを９０度だけ回転した形状となっている。そして、端部１５ｅの開口部１５ｇの上下方向外方には、鍔状の補強部１５ｆが設けられている。
【００２９】
図８は、図７の断面形状１５Ｃを変形した断面形状１５Ｄを示している。
図８の断面形状１５Ｄは、図７で示す断面形状１５Ｃの上下寸法と左右寸法の比率を変化させた形状であり、図８中の左右方向を短縮或いは圧縮した形状となっている。そして、開口部１５ｇの上下方向外方に鍔状の補強部１５ｆ１が設けられている。
【００３０】
図９で示す断面形状１５Ｅは、図２における断面形状１５Ａの開口部１５ｇ或いは中心線ＣＬが、鉛直方向に対して時計まわりに回動した形状をしている。ここで、第２の傾斜部１５ｄが水平線Ｌｈに対して為す角度θ１を３０°にしたものが、図９における断面形状１５Ｅである。
【００３１】
図１０は、第２の傾斜部１５ｄと水平線とが為す角度θ１が０°の場合を示している。但し、図２における断面形状１５Ａの開口部１５ｇを時計まわりに回動させる角度は、図１０で示す場合よりも小さい場合があり得る。
ここで、接続部１５における泥落ちを良好にするためには、図１０の断面形状１５Ｆよりも、図９の断面形状１５Ｅの方が好適である。
なお、図９、図１０においては、開口部１５ｇの中心線は鉛直方向から時計まわりに回動した様に構成されているが、反時計まわりに回動する様に構成されていてもよい。
【００３２】
図７、図８で示した断面形状１５Ｃ及び断面形状１５Ｄのように開口部が真横を向く様に構成することも可能であるが、図９、図１０で示した断面形状の様に開口部が下方を向いている方が好ましい。図９、図１０で示した断面形状であれば開口部に泥等が侵入し難く、仮に侵入したとしても直ちに落下するからである。
なお、第２の傾斜部１５ｄと水平線とが為す角度θ１は、１０°〜９０°の範囲内であるのが好ましい。
なお、建設機械の使用時の部材点検、或いは補修等に際しては、断面形状１５Ｆの方が、断面形状１５Ｅよりも断面内部の看視が容易である。
【００３３】
図１１、１２は、強度確保の面から、断面形状の幅と高さの好ましい比率を検討するための図である。
回転した断面形状１５Ｇを示す図１１においては、幅方向長さｇと上下方向長さｈの比率は、概ね０．５≦ｈ／ｇ≦３がよく、さらに好ましくは１≦ｈ／ｇ≦３がよい。
また、回転しない断面形状１５Ｈを示す図１２においては、幅方向長さｇと上下方向長さｈの比率は、概ね０．５≦ｈ／ｇ≦３がよく、さらに好ましくは１≦ｈ／ｇ≦３がよい。
【００３４】
次に、図１３、図１４を参照して、開口部の外方に設ける鍔状の補強部の好ましい位置を定性的に検討する。
図１３に示す断面形状では、頂部１５ａ及び傾斜部１５ｄによって開口部１５ｇを包囲して、補強部１５ｆが傾斜部１５ｄの水平方向外方に設けられている。これに対して図１４に示す断面形状では、補強部１５ｆｉが開口部１５ｇの内方にも設けられている。
【００３５】
補強部１５ｆと補強部１５ｆｉを鋳造の容易さから比較すると、図１４の補強部１５ｆｉは、型抜きにやや難がある。
また、図１４の補強部１５ｆｉは、縦軸ｙ−ｙに対して補強部１５ｆｉまでの距離が小さいため、材料力学的に若干問題がある。
しかし、接続部の配置や他部品との干渉回避のために、図１４の補強部１５ｆｉを設けることが好ましい場合もある。
【００３６】
次に、図１５〜図１８を参照して、鍔状の補強部１５ｆ等の好ましい形状を、定量的に検討する。
例えば、図１５に示す断面形状において、傾斜部１５ｄの下端部１５ｅに補強部１５ｆがない場合には、下端部１５ｅの内接円φ１は傾斜部１５ｄの肉厚ｔ１と同じである。
図１６の断面形状においては、補強部１５ｆの外方への長さをｔ２とすると、適切な比率は１．５ｔ１≦ｔ２≦５ｔ１である。
【００３７】
図１７の形状においては、補強部１５ｆの厚さをｔ３とすると、適切な比率はｔ１≦ｔ３が好ましく、適切な範囲としては１．５ｔ１≦ｔ３である。
【００３８】
図１８の形状においては、補強部１５ｆｅの内接円φ２では、その内接円φ２と傾斜部１５ｄの外面を緩やかなＲで連続する場合は１．５ｔ１≒１．５φ１≦φ２が適切である。
【００３９】
図１９は、図１における接続部１５のリブ２０を検討するために、模式的に示している。
図１９では、サイドフレーム１４と、センターフレーム１６とを接続する接続部１５の内部を図示している。
図１９の例では、４個のリブ２０が軸線に対してほぼ垂直に設けられ、適宜の距離をおいて並列に設けられている。
【００４０】
図１９においては、リブ２０は４個であるが、接続部１５の長さを勘案して、実施に際しては２〜３個がよい。
リブ２０の厚さＢは、接続部１５の長さ、断面形状、肉厚等を勘案して設けられる。
また、リブ２０の厚さＢは、抜き勾配を勘案した厚さにすることが好ましい。
【００４１】
リブ２０の取り付けピッチａと、リブ幅ｆとは、ｆ≦ａ≦４ｆがよく、さらにはｆ≦ａ≦２ｆが好ましい。ピッチｂ、ｃ、ｄ、ｅについてもピッチａと同様である。
このようにしてリブ２０の形状、ピッチａ、ｂ・・、肉厚Ｂを、適宜に決めることによって、トラックフレ−ム１３の全重量を最適に軽減できる。
【００４２】
次に、図２０〜図２３を参照して、リブの形状の実施例を説明する。
図２０〜図２３において、接続部１５の断面（図１におけるａ断面）の断面形状１５Ａを示している。
図２０に示すリブ２０ａは、接続部１５の頂部１５ａの内側から、下端部１５ｅの底部１５ｚまで、内部全域に亘って設けられている。この形状は強度的に最も好ましく、接続部１５にかかる建設作業時の上下、左右、ねじり等の各種荷重によって生じる接続部１５の断面形状１５Ａの変形を抑えて、強度を保証する効果が大きい。
【００４３】
図２１に示すリブ２０ｂは、接続部１５の頂部１５ａの内側から、下端部１５ｅの底部１５ｚよりやや上方のリブ底部１５ｚ１まで設けられている。底部１５ｚと、リブ底部１５ｚ１の間の空間１５ｓが、配管、配索を容易にしている。
【００４４】
図２２に示すリブ２０ｃは、接続部１５の頂部１５ａの内側から、下端部１５ｅの底部１５ｚよりやや上方の第１のリブ底部２１に設けられている。
第１のリブ底部２１に、円弧状の第２のリブ底部２２が設けられている。底部１５ｚと第１、第２のリブ底部２１、２２の間の空間１５ｔが、配管、配索を容易にしている。
【００４５】
図２３に示すリブ２０ｄは、接続部１５の頂部１５ａの内側から、下端部１５ｅの底部１５ｚよりやや上方のリブ底部２３に設けられている。
リブ２０ｄの中央部に円形の切欠け孔２４が設けられている。切欠け孔２４はリブ２０ｄの重量軽減に効果があるとともに、配管、配索を容易にしている。
なお、図２３に示すリブ２０ｄでは、リブ底部２３は図２３の上方に向って凹んだ形状となっているが、リブ底部２３を平坦に形成することができる。
【００４６】
なお、トラックフレーム５は、必ずしも一体鋳造に限定することなく、製造、組立、或いは分解点検等に必要であれば、一部を締結で一体にすることも可能である。
【００４７】
すなわち、図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態ではクローラ走行の建設機械を説明したが、建設機械としてはパワークレーン、穴掘り建柱機械、高所作業機械、コンクリートポンプ機械を搭載した自走式のものについても適用可能である。
また、走行形式としては、図示の実施形態ではクローラ走行車両が例示されているが、車輪駆動タイプの建設機械についても本発明の適用が可能であることを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のトラックフレームを示す正面断面図。
【図２】図１の接続部のａ断面図。
【図３】接続部の別形状の断面図。
【図４】接続部の断面形状のその他の例を示す断面図。
【図５】接続部の断面形状における別の例を示す断面図。
【図６】接続部の断面形状におけるさらに別の例を示す断面図。
【図７】接続部のさらにその他の形状の断面図。
【図８】接続部のさらに別形状の断面図。
【図９】接続部の傾斜した形状の断面図。
【図１０】接続部の傾斜した形状の断面図。
【図１１】接続部の断面の比率を示す説明図。
【図１２】接続部の断面の比率を示す別の説明図。
【図１３】接続部のツバの好ましい位置に関する説明図。
【図１４】接続部のツバの位置に関する説明図。
【図１５】接続部のツバの好ましい形状に関する説明図。
【図１６】接続部のツバの好ましい形状に関する説明図。
【図１７】接続部のツバの好ましい形状に関する説明図。
【図１８】接続部のツバの好ましい形状に関する説明図。
【図１９】接続部のリブの好ましい配置に関する説明図。
【図２０】接続部のリブの形状図。
【図２１】接続部のリブの別の形状図。
【図２２】接続部のリブのさらに別の形状図。
【図２３】接続部のリブのさらに別の形状図。
【図２４】本発明が適用される建設機械の側面図。
【図２５】図２４に装着されるトラックフレームとその周辺を示す側面図。
【図２６】図２５の正面図。
【図２７】図２５の上面図。
【図２８】接続部の従来の断面図。
【図２９】トラックフレームを一体に鋳造した従来の構造例を示す正面断面図。
【図３０】トラックフレームを分割製造後に溶接接合して一体にした従来の構造例を示す正面断面図。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・・建設機械
２・・・・クローラ（履帯）
３、１３・・・・トラックフレーム
４、１４・・・・サイドフレーム
５、１５・・・・接続部
６、１６・・・・センターフレーム
８・・・・上部構造体
１０・・・作業装置
２０・・・リブ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行装置を支持するサイドフレームと、上部構造体を支持するセンターフレームと、そのセンターフレームと前記サイドフレームとを接続する接続部とで構成される建設機械のトラックフレーム構造において、前記接続部は開口を有する開断面構造であることを特徴とする建設機械のトラックフレーム構造。
【請求項２】
前記接続部の断面形状は、逆Ｕ字状に形成されている請求項１の建設機械のトラックフレーム構造。
【請求項３】
前記接続部の断面形状は、開口部の外方に鍔状の補強部が設けられている請求項１または２の何れか１項の建設機械のトラックフレーム構造。
【請求項４】
前記接続部は、内部に複数のリブが設けられている請求項１〜３の何れか１項の建設機械のトラックフレーム構造。

【図１】