(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-26
(45)【発行日】2023-06-05
(54)【発明の名称】建設機械のフレーム
(51)【国際特許分類】
E02F 9/08 20060101AFI20230529BHJP
B62D 21/18 20060101ALI20230529BHJP
【ＦＩ】
E02F9/08 Z
B62D21/18 E
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019097266
(22)【出願日】2019-05-24
(65)【公開番号】P2020190161
(43)【公開日】2020-11-26
【審査請求日】2022-03-09
(73)【特許権者】
【識別番号】505236469
【氏名又は名称】キャタピラー エス エー アール エル
(74)【代理人】
【識別番号】110003524
【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100075177
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 尚純
(74)【代理人】
【識別番号】100113217
【弁理士】
【氏名又は名称】奥貫 佐知子
(74)【代理人】
【識別番号】100202496
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿角 剛二
(74)【代理人】
【識別番号】100202692
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 吉文
(72)【発明者】
【氏名】恒吉 剛
(72)【発明者】
【氏名】田村 将人
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０４９６９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０９７５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０９７６６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２１４５１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００９４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０６－０８７４５４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００２－３３９４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１７９１６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／０８
Ｂ６２Ｄ ２１／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
底板と、幅方向に間隔をおいて前記底板の上面に配置され前後方向および上下方向に延びる一対の縦板と、前記一対の縦板の幅方向外側面から幅方向外側に延びる複数のサポート部材とを備え、前記複数のサポート部材の少なくとも１個は前記底板に対して垂直な垂直壁を含み、前記垂直壁の幅方向内側端部は前記一対の縦板の一方の幅方向外側面に溶接され、
前記一対の縦板の下端は前記底板の上面に断続的に溶接され、前記垂直壁の幅方向内側端部の下方に前記縦板の下端が前記底板の上面に溶接されていない非溶接部が存在する建設機械のフレーム。
【請求項2】
前記垂直壁の幅方向内側部分には切り欠きが形成されている、請求項１に記載の建設機械のフレーム。
【請求項3】
前記底板の下面には環状の旋回ベアリングが連結され、前記非溶接部は上下方向に見て前記一対の縦板と前記旋回ベアリングとが交差する部分以外に位置する、請求項１または２に記載の建設機械のフレーム。
【請求項4】
前記非溶接部における前記底板の上面には凹所が形成されている、請求項１から３までのいずれかに記載の建設機械のフレーム。
【請求項5】
前記非溶接部における前記底板には貫通開口が形成されている、請求項１から３までのいずれかに記載の建設機械のフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に用いられるフレームに関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、建設機械の代表例である油圧ショベルは、下部走行体と、下部走行体に旋回自在に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に作動自在に装着された作業腕装置とを備える。上部旋回体のフレームは、底板と、幅方向に間隔をおいて底板の上面に配置され前後方向および上下方向に延びる一対の縦板と、一対の縦板の幅方向外側面から幅方向外側に延びる複数のサポート部材とを備える。複数のサポート部材には、キャブや各種コンポーネント（たとえば燃料タンクや作動油タンク等）が搭載される。
【0003】
上部旋回体のフレームが製造される際は、底板の上面に一対の縦板の下端が溶接され、次いで底板の上面または下面を基準としてサポート部材の上端位置が調整された後、サポート部材の幅方向内側端部が縦板の幅方向外側面に溶接される。この際、サポート部材の上端位置調整のため、サポート部材の下端が底板の上面に溶接されないことがある（たとえば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－１０５４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上部旋回体のフレームにおいては、底板の上面と縦板の下端との溶接部にサポート部材の下端が干渉するのを回避する必要があるためサポート部材の下端位置が制限されている。また、上部旋回体のフレームにおいては、キャブ内のオペレータの視認性悪化を防止するためコンポーネントの上端位置が制限されていると共に、昨今はコンポーネントが大型化していることに加えて、建設機械の輸送寸法の制限があることから、サポート部材の上端位置も制限されている。
【0006】
このため、サポート部材の上下方向寸法が制限されることに起因してサポート部材と縦板との溶接部の上下方向寸法が制限されるので、上記特許文献１に記載されているフレームのようにサポート部材の下端が底板の上面に溶接されていないと、サポート部材の剛性を確保するのが困難であるという問題がある。
【0007】
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、サポート部材の剛性を向上させることができる建設機械のフレームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は上記課題を解決するために以下の建設機械のフレームを提供する。すなわち、底板と、幅方向に間隔をおいて前記底板の上面に配置され前後方向および上下方向に延びる一対の縦板と、前記一対の縦板の幅方向外側面から幅方向外側に延びる複数のサポート部材とを備え、前記複数のサポート部材の少なくとも１個は前記底板に対して垂直な垂直壁を含み、前記垂直壁の幅方向内側端部は前記一対の縦板の一方の幅方向外側面に溶接され、前記一対の縦板の下端は前記底板の上面に断続的に溶接され、前記垂直壁の幅方向内側端部の下方に前記縦板の下端が前記底板の上面に溶接されていない非溶接部が存在する建設機械のフレームを本発明は提供する。
【0009】
好ましくは、前記垂直壁の幅方向内側部分には切り欠きが形成されている。前記底板の下面には環状の旋回ベアリングが連結され、前記非溶接部は上下方向に見て前記一対の縦板と前記旋回ベアリングとが交差する部分以外に位置するのが好適である。前記非溶接部における前記底板の上面には凹所が形成されているのが好都合である。前記非溶接部における前記底板には貫通開口が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明のフレームにおいては、垂直壁の幅方向内側端部の下方に縦板の下端が底板の上面に溶接されていない非溶接部が存在するので、底板の上面と縦板の下端との溶接部に垂直壁の下端が干渉するおそれがなく、垂直壁の下端位置を下方に延ばして垂直壁の上下方向寸法を増大させることができると共に、垂直壁の幅方向内側端部と縦板の幅方向外側面との溶接部の長さも増大させることができる。したがって、本発明のフレームによれば、サポート部材の剛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明に従って構成されたフレームを後方から見た斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に従って構成された建設機械のフレームの好適実施形態について、油圧ショベルの上部旋回体のフレーム（旋回フレーム）を例に挙げ、図面を参照しつつ説明する。
【0013】
図１および図２に示すとおり、全体を符号２で示すフレームは、鋼材等の適宜の金属材料から形成されており、底板４と、幅方向に間隔をおいて底板４の上面に配置され前後方向および上下方向に延びる一対の縦板６と、一対の縦板６の幅方向外側面から幅方向外側に延びる複数のサポート部材８とを備える。なお、前後方向および幅方向（左右方向）については、図１および図２に前後左右の文字および矢印で示す前後方向および幅方向（左右方向）である。
【0014】
図３に示すとおり、底板４は、前後方向および幅方向に延びており、比較的幅広の前部１０と、前部１０よりも幅が狭い後部１２とを有する。前部１０の下面には、環状の旋回ベアリング（図示していない。）が連結され、フレーム２は旋回ベアリングを介して下部走行体のフレーム（図示していない。）に旋回自在に搭載される。前部１０の下面に旋回ベアリングが連結される部分を図３に二点鎖線で示す。
【0015】
図１および図２を参照して説明すると、三角形状の縦板６の頂部には作業腕装置（図示していない。）のブームの基端部が作動自在にピン連結されるブーム連結ピン穴１４が形成されている。縦板６の前端部には、ブームを作動させるブームシリンダ（図示していない。）の基端部がピン連結されるブームシリンダ連結ピン穴１６が形成されている。縦板６の後側には、作業腕装置に対してつり合いを取るためのカウンタウエイト（図示していない。）が取り付けられる一対のカウンタウエイト取り付け部１８が設けられている。底板４および縦板６は、作業腕装置やカウンタウエイトから大きな荷重が作用する構造部材であり、比較的厚肉の板材から形成されている。また、各縦板６の下端は幅方向内側および幅方向外側から底板４の上面に断続的に溶接されている。縦板６の下端が底板４の上面に溶接されていない非溶接部については後述する。
【0016】
サポート部材８には、キャブや各種コンポーネント（いずれも図示していない。）が搭載され、搭載される部材に応じてサポート部材８は種々の形状に形成されている。本明細書では、右前側のサポート部材８ａおよび左後側のサポート部材８ｂについて詳細に説明する。
【0017】
図１、図２および図４を参照して右前側のサポート部材８ａについて説明する。サポート部材８ａは、底板４に対して垂直な第１の垂直壁２０と、第１の垂直壁２０の前方に配置され底板４に対して垂直な第２の垂直壁２２と、第１の垂直壁２０の上端から第２の垂直壁２２の上端まで延びる上面壁２４とを含む。図示の実施形態のサポート部材８ａにおいては、第１の垂直壁２０と上面壁２４とは、直角に折り曲げられた１枚の板材から構成されているが、別個の板材から構成されていてもよい。また、第１の垂直壁２０、第２の垂直壁２２および上面壁２４が１枚の板材から構成されていてもよい。
【0018】
第１の垂直壁２０、第２の垂直壁２２および上面壁２４のそれぞれの幅方向内側端部は、右側の縦板６の幅方向外側面に溶接されている。第１の垂直壁２０および上面壁２４のそれぞれと縦板６との溶接部を図４に符号２６で示す。一方、第１の垂直壁２０および第２の垂直壁２２のそれぞれの下端は底板４の上面には溶接されていない。
【0019】
図４に示すとおり、第１の垂直壁２０の幅方向内側部分の下端には弧状の切り欠き２８が形成され、第２の垂直壁２２の幅方向内側部分の下端にも弧状の切り欠き３０が形成されている。また、サポート部材８ａには、第１の垂直壁２０の幅方向内側部分の上端側から上面壁２４の幅方向内側部分の後端側まで延びる切り欠き３２が形成されている。このように図示の実施形態のサポート部材８ａにおいては、３個の切り欠き２８、３０、３２が形成されていることによって、溶接部２６に応力が集中するのが緩和され、溶接部２６に亀裂が発生することが防止される。また、第１および第２の垂直壁２０、２２の下端側の切り欠き２８、３０に油圧管路や電線等を通過させることもできる。
【0020】
上述したとおり、縦板６の下端は底板４の上面に断続的に溶接されているところ、図４に示すとおり、サポート部材８ａの第１の垂直壁２０および第２の垂直壁２２のそれぞれの幅方向内側端部の下方には、底板４の上面と右側の縦板６の下端とが溶接されていない非溶接部３４が存在する。これによって、底板４の上面と右側の縦板６の下端との幅方向外側の溶接部３６に第１および第２の垂直壁２０、２２のそれぞれの下端が干渉するおそれがない。このため、図示の実施形態のフレーム２においては、第１および第２の垂直壁２０、２２のそれぞれの下端位置を下方に延ばして、第１および第２の垂直壁２０、２２のそれぞれの上下方向寸法を増大させることができると共に溶接部２６の長さも増大させることができる。したがって、図示の実施形態のフレーム２によれば、サポート部材８ａの剛性を向上させることができる。
【0021】
非溶接部３４は、上下方向に見て一対の縦板６と旋回ベアリングとが交差する部分３８（図３参照。）以外に位置するのが好ましい。上部旋回体のフレーム２と下部走行体のフレームとが旋回ベアリングを介して連結されることから、交差部分３８には比較的高い応力が発生する。このため、フレーム２の十分な剛性および疲労強度を確保する観点から、交差部分３８では底板４の上面と縦板６の下端とが溶接され、非溶接部３４は交差部分３８以外に位置しているのが好適である。
【0022】
次に、図５を参照して左後側のサポート部材８ｂについて説明する。サポート部材８ｂは、底板４に対して垂直な垂直壁４０と、垂直壁４０の上端に接続された上面壁４２とを含む。垂直壁４０および上面壁４２のそれぞれの幅方向内側端部は、左側の縦板６の幅方向外側面に溶接されている。垂直壁４０と縦板６との溶接部を図５に符号４４で示し、上面壁４２と縦板６との溶接部を図５に符号４６で示す。一方、垂直壁４０の下端は底板４の上面には溶接されていない。また、垂直壁４０の幅方向内側部分の下端には、溶接部４４、４６への応力集中を緩和するための切り欠き４８が形成されている。
【0023】
図５に示すとおり、サポート部材８ｂの垂直壁４０の幅方向内側端部の下方には、底板４の上面と左側の縦板６の下端とが溶接されていない非溶接部５０が存在する。これによって、底板４の上面と左側の縦板６の下端との幅方向外側の溶接部５２に垂直壁４０の下端が干渉するおそれがない。このため、図示の実施形態のフレーム２においては、垂直壁４０の下端位置を下方に延ばして、垂直壁４０の上下方向寸法を増大させることができると共に溶接部４４の長さも増大させることができる。したがって、図示の実施形態のフレーム２によれば、サポート部材８ｂの剛性を向上させることができる。
【0024】
図６に示すとおり、非溶接部５０における底板４の上面には凹所５４が形成されていてもよい。あるいは、図７に示すとおり、非溶接部５０における底板４には貫通開口５６が形成されていてもよい。底板４に凹所５４または貫通開口５６が形成されていることによって、垂直壁４０の下端位置をさらに下方に延ばして、垂直壁４０の上下方向寸法および溶接部４４の長さも一層増大させることができる。
【0025】
なお、図示の実施形態のフレーム２においては、右前側のサポート部材８ａの第１および第２の垂直壁２０、２２ならびに左後側のサポート部材８ｂの垂直壁４０のそれぞれの下方に非溶接部３４、５０が存在する例を説明したが、複数のサポート部材８の少なくとも１個の垂直壁の下方に非溶接部が存在すればよく、非溶接部の位置は特定のサポート部材８の垂直壁の下方に限定されるものではない。
【0026】
図示の実施形態の右前側のサポート部材８ａには３個の切り欠き２８、３０、３２が形成されているが、切り欠きの数量は任意であり、切り欠きは形成されていなくてもよい。左後側のサポート部材８ｂの垂直壁４０においても、切り欠きの数量は任意であり、切り欠きは形成されていなくてもよい。
【0027】
図示の実施形態のフレーム２においては、左後側のサポート部材８ｂの垂直壁４０の下方に位置する底板４に凹所５４または貫通開口５６が形成されている場合についても説明したが、右前側のサポート部材８ａの第１または第２の垂直壁２０、２２の下方に位置する底板４に凹所または貫通開口が形成されていてもよい。
【0028】
非溶接部３４、５０が交差部分３８に位置する場合、底板４に貫通開口が形成されていると旋回ベアリングへ雨水等が浸入するおそれがあるため、このような場合には底板４の上面に凹所が形成され得る。また、非溶接部３４、５０が交差部分３８に位置するか否かに関わらず、非溶接部３４、５０における底板４の上面に凹所が形成されている場合には、凹所に溜まった雨水等が錆の原因となり得るため、凹所内の雨水等を排出するため、凹所の底面から下方に延びる穴が形成されていてもよく、あるいは、凹所から底板４の端部まで延びる溝が底板４の上面に形成されていてもよい。
【0029】
非溶接部３４、５０における凹所や貫通開口の形状については、非溶接部３４、５０の直下のみを含む形状には限定されない。凹所や貫通開口の少なくとも一部が非溶接部３４、５０の直下に位置していればよい。非溶接部３４、５０における凹所や貫通開口の形状は、たとえば、非溶接部３４、５０の直下から底板４の端部まで延びる溝や長穴のような形状であってもよい。
【符号の説明】
【0030】
２：フレーム
４：底板
６：縦板
８：サポート部材
８ａ：右前側のサポート部材
８ｂ：左後側のサポート部材
２０：第１の垂直壁（右前側のサポート部材）
２２：第２の垂直壁（右前側のサポート部材）
２８：切り欠き
３０：切り欠き
３２：切り欠き
３４：非溶接部
３８：縦板と旋回ベアリングとが交差する部分
４０：垂直壁（左後側のサポート部材）
４８：切り欠き
５０：非溶接部
５４：凹所
５６：貫通開口
４：底板
６：縦板
８：サポート部材
８ａ：右前側のサポート部材
８ｂ：左後側のサポート部材
２０：第１の垂直壁（右前側のサポート部材）
２２：第２の垂直壁（右前側のサポート部材）
２８：切り欠き
３０：切り欠き
３２：切り欠き
３４：非溶接部
３８：縦板と旋回ベアリングとが交差する部分
４０：垂直壁（左後側のサポート部材）
４８：切り欠き
５０：非溶接部
５４：凹所
５６：貫通開口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
