建設機械のベースフレーム構造
【目的】 メインフレームを柔軟構造として、車体の耐久性と乗り心地の向上を図る。
【構成】 左右一対のトラックフレーム１１，１１間に橋架されて旋回ベアリング用台座１２をほぼ中央に支持するメインフレーム１３の垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状とすることにより、メインフレーム１３に過度の剛性をもたせず柔軟構造とし、車体落下時の衝撃を緩和して耐久性と乗り心地の向上を図る。
【構成】 左右一対のトラックフレーム１１，１１間に橋架されて旋回ベアリング用台座１２をほぼ中央に支持するメインフレーム１３の垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状とすることにより、メインフレーム１３に過度の剛性をもたせず柔軟構造とし、車体落下時の衝撃を緩和して耐久性と乗り心地の向上を図る。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この考案は、トラックフレーム上に旋回ベアリング用台座を支持するメインフレームを、円筒面又は球面或いは放物面等の連続した湾曲形状をもって形成した建設機械のベースフレーム構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械は、基本機能として走行機能と旋回機能が不可欠であり、下部走行体と上部旋回体が、ベースフレーム構造を介して結合されている。ベースフレーム構造は、図３，４にそれぞれ平面図と正面図を示したように大略３ブロックからなり、下部走行体に支持される左右一対のトラックフレーム１と、上部旋回体を支承する旋回ベアリングを固定する旋回ベアリング用台座２と、左右一対のトラックフレーム１，１間に橋架され、旋回ベアリング用台座２を中央に支持するメインフレーム３とから構成される。左右のトラックフレーム１はともに断面逆Ｕ字状をなし、無限軌道装置（図示せず）にしっかりと組み付けられる。旋回ベアリング用台座２は、上部旋回体を旋回自在に支承する旋回ベアリング（図示せず）のための取り付けフランジ４と、この取り付けフランジ４一体化された円筒５からなる。
【０００３】
メインフレーム３は、前後左右の計４脚で左右のトラックフレーム１，１間に跨がっており、脚端がトラックフレーム１に固着され、中央部上面に旋回ベアリング用台座２が固着される。本例に示したメインフレーム３は、中央の平坦な基部６ａと四方に延びる脚部６ｂとを含む台形状に一体化された上下一対のフランジ６，６’と、これら上下一対のフランジ６，６’間に放射状に挟持された８枚のウェブ７とからなる。各脚部６ｂは、それぞれ２枚のウェブ７によって箱型の立体形状とされ、捩り剛性など所要の剛性を得ている。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
上記従来の建設機械のベースフレーム構造８は、車体の最低地上高を確保する目的もあって、メインフレーム３を構成する一対のフランジ６，６’を台形の肩の部分で屈曲させてあり、このため基部６ａと脚部６ｂが交わる屈曲部分に局部的に高い応力集中が発生しやすい。こうした応力集中は、繰り返し荷重を受けたときに破損を招く要因となるため、部材強度確保の観点から従来のベースフレーム構造８は上下のフランジ６，６’の板厚を厚くするなどメインフレーム３全体の剛性を高めるよう設計してある。しかし、このようにメインフレーム３全体の剛性を高めると、ベースフレーム構造８を含めた車体重量が増すとともに、作業中の車体落下時に下部走行体からベースフレーム構造８を介して上部旋回体に及ぶ衝撃力が増し、その結果上部旋回体の構造物へ悪影響を与えるだけではなく、上部旋回体に搭乗して作業する作業者にも過度の衝撃が伝わり、車体の耐久性の劣化と乗り心地の低下を招くといった課題があった。また、車体の最低地上高を大きくすべくメインフレーム３の基部６ａと脚部６ｂとの屈曲度を増せば、上記の問題はより顕著となるために、従来のベースフレーム構造８では最低地上高の確保にも限界があるといった課題を抱えていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この考案は、上記課題を解決したものであり、下部走行体と上部旋回体を有する建設機械の該下部走行体に支持される左右一対のトラックフレームと、前記上部旋回体を支承する旋回ベアリングを支持する旋回ベアリング用台座と、前記左右一対のトラックフレーム間に橋架され、前記旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームからなる建設機械のベースフレーム構造において、前記メインフレームの垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としたことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
左右一対のトラックフレーム間に橋架されて旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームの垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状とすることにより、メインフレームに過度の剛性をもたせず柔軟な構造とし、車体落下時の衝撃を緩和して耐久性と乗り心地の向上を図ることができる。
【０００７】
【実施例】
以下、この考案の実施例について、図１，２を参照して説明する。図１，２は、それぞれこの考案の建設機械のベースフレーム構造の一実施例を示す平面図及び正面図である。
【０００８】
図１，２に示した建設機械のベースフレーム構造２０は、下部走行体の無限軌道装置（図示せず）に支持される左右一対のトラックフレーム１１と、上部旋回体を支承する旋回ベアリング（図示せず）を固定する旋回ベアリング用台座１２と、トラックフレーム１１，１１間に橋架され、旋回ベアリング用台座１２を中央に支持する４脚のメインフレーム１３からなる。左右のトラックフレーム１１と旋回ベアリング用台座１２は、従来とほぼ同様の形状である。すなわち、トラックフレーム１１は、左右ともに断面逆Ｕ字状をなし、無限軌道装置（図示せず）にしっかりと組み付けられる。また、旋回ベアリング用台座１２は、上部旋回体を旋回自在に支承する旋回ベアリング（図示せず）のための取り付けフランジ１４と、この取り付けフランジ１４が上面開口に鍔状に一体化された円筒１５からなる。
【０００９】
メインフレーム１３は、円孔が中央を貫通する基部１６ａから脚部１６ｂが四方に延びる上下一対のフランジ１６，１６’と、これら上下一対のフランジ１６，１６’間に放射状に挟持される計８枚のウェブ１７からなる。上下のフランジ１６，１６’の各脚部１６ｂは、２枚のウェブ１７を互いに所定間隔離間させて挟持しており、脚端がトラックフレーム１１に溶接される。ただし、上フランジ１６の脚端はトラックフレーム１１の上面に溶接され、下フランジ１６’の脚端はトラックフレーム１１の側面に溶接される。また、フランジ１６，１６’の基部１６ａの中央に穿設した円孔には旋回ベアリング用台座１２の円筒１５が嵌合し、溶接により嵌合状態を固定される。
【００１０】
上下一対のフランジ１６，１６’は、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としてある。また、これら上下一対のフランジ１６，１６’間に挟持されるウェブ１７も相応した湾曲形状を有する。すなわち、ベースフレーム構造２０を正面から見た図２に明らかなように、上下のフランジ１６，１６’はここでは円筒面の一部より形成してあり、各ウェブ１７の上下端面は円形の輪郭を有する。このため、平面形状で見れば従来のフランジ６，６’と似通っているが、正面から見たときに接線が連続的に変化する滑らかな円筒面を形成しており、従来のフランジ６，６’のごとく台形の肩の部分に相当するような屈曲点は存在しない。従って、フランジ１６，１６’は、局部的に応力が集中する応力集中とは無縁であり、しかも旋回ベアリング用台座１２の円筒１５の側面から放射状に延びる８枚のウェブ１７が連続梁を形成しているため、フランジ１６，１６’の板厚を格別厚くしなくとも、メインフレーム１３自体の剛性は十分に確保される。
このように、上記のベースフレーム構造２０によれば、メインフレーム１３には局部的な応力集中が発生する箇所がなく、従って剛性確保のための無駄な肉厚等を排除して構造の軽量化を図ることができ、また従来のベースフレーム構造８と異なり、柔軟構造とすることができるため、落下時の衝撃力が緩和され、それだけ車体の耐久性と乗り心地の向上を図ることができ、さらに連続した湾曲形状としてあるために最低地上高を大きくすることで走行性を向上させることかできる。
【００１１】
なお、上記実施例では、円筒面でメインフレーム１３の湾曲形状を形成したが、円筒面以外にも、例えば球面或いは放物面でメインフレーム１３の湾曲形状を形成することもできる。この場合、メインフレーム１３は、円筒面又は球面或いは放物面を形成する上下一対のフランジ１６，１６’と、これら上下一対のフランジ１６，１６’間に放射状に挟持され、両フランジ１６，１６’を一定間隔に離間対向させる複数のウェブ１７から構成される。
【００１２】
【考案の効果】
以上説明したように、この考案は、左右一対のトラックフレーム間に橋架されて旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームを、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としたから、メインフレームには応力集中が発生する箇所がなく、これにより剛性確保のための無駄な肉厚等を排除して構造の軽量化を図ることができ、またメインフレームに過度の剛性をもたせずに柔軟構造とすることができるので、作業中に車体が落下したときに、下部走行体からベースフレーム構造を介して上部旋回体に及ぶ衝撃を抑えることができ、これにより上部旋回体の構造物に悪影響を与えたり、上部旋回体の搭乗者に過度の衝撃が伝わって乗り心地を悪くするといった不都合を排し、また車体の最低地上高を十分に確保して走行性を高めることができる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この考案の建設機械のベースフレーム構造の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１に示した建設機械のベースフレーム構造の正面図である。
【図３】従来の建設機械のベースフレーム構造の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示した建設機械のベースフレーム構造の正面図である。
【符号の説明】
２０ 建設機械のベースフレーム構造
１１ トラックフレーム
１２ 旋回ベアリング用台座
１３ メインフレーム
１４ 取り付けフランジ
１５ 円筒
１６ 上フランジ
１６’下フランジ
１７ ウェブ
【０００１】
【産業上の利用分野】
この考案は、トラックフレーム上に旋回ベアリング用台座を支持するメインフレームを、円筒面又は球面或いは放物面等の連続した湾曲形状をもって形成した建設機械のベースフレーム構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械は、基本機能として走行機能と旋回機能が不可欠であり、下部走行体と上部旋回体が、ベースフレーム構造を介して結合されている。ベースフレーム構造は、図３，４にそれぞれ平面図と正面図を示したように大略３ブロックからなり、下部走行体に支持される左右一対のトラックフレーム１と、上部旋回体を支承する旋回ベアリングを固定する旋回ベアリング用台座２と、左右一対のトラックフレーム１，１間に橋架され、旋回ベアリング用台座２を中央に支持するメインフレーム３とから構成される。左右のトラックフレーム１はともに断面逆Ｕ字状をなし、無限軌道装置（図示せず）にしっかりと組み付けられる。旋回ベアリング用台座２は、上部旋回体を旋回自在に支承する旋回ベアリング（図示せず）のための取り付けフランジ４と、この取り付けフランジ４一体化された円筒５からなる。
【０００３】
メインフレーム３は、前後左右の計４脚で左右のトラックフレーム１，１間に跨がっており、脚端がトラックフレーム１に固着され、中央部上面に旋回ベアリング用台座２が固着される。本例に示したメインフレーム３は、中央の平坦な基部６ａと四方に延びる脚部６ｂとを含む台形状に一体化された上下一対のフランジ６，６’と、これら上下一対のフランジ６，６’間に放射状に挟持された８枚のウェブ７とからなる。各脚部６ｂは、それぞれ２枚のウェブ７によって箱型の立体形状とされ、捩り剛性など所要の剛性を得ている。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
上記従来の建設機械のベースフレーム構造８は、車体の最低地上高を確保する目的もあって、メインフレーム３を構成する一対のフランジ６，６’を台形の肩の部分で屈曲させてあり、このため基部６ａと脚部６ｂが交わる屈曲部分に局部的に高い応力集中が発生しやすい。こうした応力集中は、繰り返し荷重を受けたときに破損を招く要因となるため、部材強度確保の観点から従来のベースフレーム構造８は上下のフランジ６，６’の板厚を厚くするなどメインフレーム３全体の剛性を高めるよう設計してある。しかし、このようにメインフレーム３全体の剛性を高めると、ベースフレーム構造８を含めた車体重量が増すとともに、作業中の車体落下時に下部走行体からベースフレーム構造８を介して上部旋回体に及ぶ衝撃力が増し、その結果上部旋回体の構造物へ悪影響を与えるだけではなく、上部旋回体に搭乗して作業する作業者にも過度の衝撃が伝わり、車体の耐久性の劣化と乗り心地の低下を招くといった課題があった。また、車体の最低地上高を大きくすべくメインフレーム３の基部６ａと脚部６ｂとの屈曲度を増せば、上記の問題はより顕著となるために、従来のベースフレーム構造８では最低地上高の確保にも限界があるといった課題を抱えていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この考案は、上記課題を解決したものであり、下部走行体と上部旋回体を有する建設機械の該下部走行体に支持される左右一対のトラックフレームと、前記上部旋回体を支承する旋回ベアリングを支持する旋回ベアリング用台座と、前記左右一対のトラックフレーム間に橋架され、前記旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームからなる建設機械のベースフレーム構造において、前記メインフレームの垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としたことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
左右一対のトラックフレーム間に橋架されて旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームの垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状とすることにより、メインフレームに過度の剛性をもたせず柔軟な構造とし、車体落下時の衝撃を緩和して耐久性と乗り心地の向上を図ることができる。
【０００７】
【実施例】
以下、この考案の実施例について、図１，２を参照して説明する。図１，２は、それぞれこの考案の建設機械のベースフレーム構造の一実施例を示す平面図及び正面図である。
【０００８】
図１，２に示した建設機械のベースフレーム構造２０は、下部走行体の無限軌道装置（図示せず）に支持される左右一対のトラックフレーム１１と、上部旋回体を支承する旋回ベアリング（図示せず）を固定する旋回ベアリング用台座１２と、トラックフレーム１１，１１間に橋架され、旋回ベアリング用台座１２を中央に支持する４脚のメインフレーム１３からなる。左右のトラックフレーム１１と旋回ベアリング用台座１２は、従来とほぼ同様の形状である。すなわち、トラックフレーム１１は、左右ともに断面逆Ｕ字状をなし、無限軌道装置（図示せず）にしっかりと組み付けられる。また、旋回ベアリング用台座１２は、上部旋回体を旋回自在に支承する旋回ベアリング（図示せず）のための取り付けフランジ１４と、この取り付けフランジ１４が上面開口に鍔状に一体化された円筒１５からなる。
【０００９】
メインフレーム１３は、円孔が中央を貫通する基部１６ａから脚部１６ｂが四方に延びる上下一対のフランジ１６，１６’と、これら上下一対のフランジ１６，１６’間に放射状に挟持される計８枚のウェブ１７からなる。上下のフランジ１６，１６’の各脚部１６ｂは、２枚のウェブ１７を互いに所定間隔離間させて挟持しており、脚端がトラックフレーム１１に溶接される。ただし、上フランジ１６の脚端はトラックフレーム１１の上面に溶接され、下フランジ１６’の脚端はトラックフレーム１１の側面に溶接される。また、フランジ１６，１６’の基部１６ａの中央に穿設した円孔には旋回ベアリング用台座１２の円筒１５が嵌合し、溶接により嵌合状態を固定される。
【００１０】
上下一対のフランジ１６，１６’は、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としてある。また、これら上下一対のフランジ１６，１６’間に挟持されるウェブ１７も相応した湾曲形状を有する。すなわち、ベースフレーム構造２０を正面から見た図２に明らかなように、上下のフランジ１６，１６’はここでは円筒面の一部より形成してあり、各ウェブ１７の上下端面は円形の輪郭を有する。このため、平面形状で見れば従来のフランジ６，６’と似通っているが、正面から見たときに接線が連続的に変化する滑らかな円筒面を形成しており、従来のフランジ６，６’のごとく台形の肩の部分に相当するような屈曲点は存在しない。従って、フランジ１６，１６’は、局部的に応力が集中する応力集中とは無縁であり、しかも旋回ベアリング用台座１２の円筒１５の側面から放射状に延びる８枚のウェブ１７が連続梁を形成しているため、フランジ１６，１６’の板厚を格別厚くしなくとも、メインフレーム１３自体の剛性は十分に確保される。
このように、上記のベースフレーム構造２０によれば、メインフレーム１３には局部的な応力集中が発生する箇所がなく、従って剛性確保のための無駄な肉厚等を排除して構造の軽量化を図ることができ、また従来のベースフレーム構造８と異なり、柔軟構造とすることができるため、落下時の衝撃力が緩和され、それだけ車体の耐久性と乗り心地の向上を図ることができ、さらに連続した湾曲形状としてあるために最低地上高を大きくすることで走行性を向上させることかできる。
【００１１】
なお、上記実施例では、円筒面でメインフレーム１３の湾曲形状を形成したが、円筒面以外にも、例えば球面或いは放物面でメインフレーム１３の湾曲形状を形成することもできる。この場合、メインフレーム１３は、円筒面又は球面或いは放物面を形成する上下一対のフランジ１６，１６’と、これら上下一対のフランジ１６，１６’間に放射状に挟持され、両フランジ１６，１６’を一定間隔に離間対向させる複数のウェブ１７から構成される。
【００１２】
【考案の効果】
以上説明したように、この考案は、左右一対のトラックフレーム間に橋架されて旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームを、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としたから、メインフレームには応力集中が発生する箇所がなく、これにより剛性確保のための無駄な肉厚等を排除して構造の軽量化を図ることができ、またメインフレームに過度の剛性をもたせずに柔軟構造とすることができるので、作業中に車体が落下したときに、下部走行体からベースフレーム構造を介して上部旋回体に及ぶ衝撃を抑えることができ、これにより上部旋回体の構造物に悪影響を与えたり、上部旋回体の搭乗者に過度の衝撃が伝わって乗り心地を悪くするといった不都合を排し、また車体の最低地上高を十分に確保して走行性を高めることができる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この考案の建設機械のベースフレーム構造の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１に示した建設機械のベースフレーム構造の正面図である。
【図３】従来の建設機械のベースフレーム構造の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示した建設機械のベースフレーム構造の正面図である。
【符号の説明】
２０ 建設機械のベースフレーム構造
１１ トラックフレーム
１２ 旋回ベアリング用台座
１３ メインフレーム
１４ 取り付けフランジ
１５ 円筒
１６ 上フランジ
１６’下フランジ
１７ ウェブ
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】 下部走行体と上部旋回体を有する建設機械の該下部走行体に支持される左右一対のトラックフレームと、前記上部旋回体を支承する旋回ベアリングを支持する旋回ベアリング用台座と、前記左右一対のトラックフレーム間に橋架され、前記旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームからなる建設機械のベースフレーム構造において、前記メインフレームの垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としたことを特徴とする建設機械のベースフレーム構造。
【請求項２】 前記メインフレームは、それぞれ円筒面を形成する上下一対のフランジと、これら上下一対のフランジ間に放射状に挟持され、両フランジを一定間隔に離間対向させる複数のウェブからなることを特徴とする請求項１記載の建設機械のベースフレーム構造。
【請求項３】 前記メインフレームは、それぞれ球面を形成する上下一対のフランジと、これら上下一対のフランジ間に放射状に挟持され、両フランジを一定間隔に離間対向させる複数のウェブからなることを特徴とする請求項１記載の建設機械のベースフレーム構造。
【請求項４】 前記メインフレームは、それぞれ放物面を形成する上下一対のフランジと、これら上下一対のフランジ間に放射状に挟持され、両フランジを一定間隔に離間対向させる複数のウェブからなることを特徴とする請求項１記載の建設機械のベースフレーム構造。
【請求項１】 下部走行体と上部旋回体を有する建設機械の該下部走行体に支持される左右一対のトラックフレームと、前記上部旋回体を支承する旋回ベアリングを支持する旋回ベアリング用台座と、前記左右一対のトラックフレーム間に橋架され、前記旋回ベアリング用台座をほぼ中央に支持するメインフレームからなる建設機械のベースフレーム構造において、前記メインフレームの垂直断面形状を、荷重方向とは反対方向に凸でかつ連続した湾曲形状としたことを特徴とする建設機械のベースフレーム構造。
【請求項２】 前記メインフレームは、それぞれ円筒面を形成する上下一対のフランジと、これら上下一対のフランジ間に放射状に挟持され、両フランジを一定間隔に離間対向させる複数のウェブからなることを特徴とする請求項１記載の建設機械のベースフレーム構造。
【請求項３】 前記メインフレームは、それぞれ球面を形成する上下一対のフランジと、これら上下一対のフランジ間に放射状に挟持され、両フランジを一定間隔に離間対向させる複数のウェブからなることを特徴とする請求項１記載の建設機械のベースフレーム構造。
【請求項４】 前記メインフレームは、それぞれ放物面を形成する上下一対のフランジと、これら上下一対のフランジ間に放射状に挟持され、両フランジを一定間隔に離間対向させる複数のウェブからなることを特徴とする請求項１記載の建設機械のベースフレーム構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】実開平６−１００７８
【公開日】平成６年（１９９４）２月８日
【考案の名称】建設機械のベースフレーム構造
【国際特許分類】
【出願番号】実願平４−５０２８４
【出願日】平成４年（１９９２）７月１７日
【出願人】（０００１９０２９７）新キャタピラー三菱株式会社 (1,189)
【公開日】平成６年（１９９４）２月８日
【考案の名称】建設機械のベースフレーム構造
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）７月１７日
【出願人】（０００１９０２９７）新キャタピラー三菱株式会社 (1,189)
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