JP4594544B2 - Swivel frame - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルの旋回フレームに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
油圧ショベルの旋回フレームは、図8に示すように、平行な一対のメインフレーム50、50を有するセンタフレーム51と、このセンタフレーム51の左右に取付けられるとサイドフレーム52、53を備える。すなわち、旋回フレームは運転室や燃料タンク等と共に上部旋回体を構成し、この上部旋回体が旋回機構部を介して下部走行体に旋回可能に支持される。
【0003】
ところで、旋回フレームとしては軽量であるものが好ましい。そのため、あまり強度を必要としない部位の肉厚を小とすることが考えられる。旋回フレームの旋回機構部対応部、つまりセンタフレーム51の前端部の肉厚を小とすることはできないが、旋回機構部対応部以外の部位の肉厚を小とすることが可能である。そのため、センタフレーム51を肉厚が大である前部と肉厚が小である後部とで構成し、これらを接合してセンタフレーム51を形成することが提案された(例えば、実開平3−103355号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、センタフレーム51の後端部には、カウンタウエイトの荷重が作用し、前端部と後端部との接合部に大きな応力が発生することになる。従って、この接合部の接合作業には、細心の注意を払う必要があり、品質確保のために、その作業は煩雑なものとなっていた。
【0005】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、上記のような接合部の応力を軽減し、その接合作業を容易なものとし、ひいては長期にわたって安定して油圧ショベルの信頼性を維持することができ、しかも軽量化を図ることが可能な旋回フレームを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項1の旋回フレームは、下部走行体と、この下部走行体に枢支部Sを介して旋回可能に支持された上部旋回体とを有する油圧ショベルの旋回フレームであって、平行な一対のメインフレーム5、5を備え、各メインフレーム5、5は、その下方位置に上記枢支部Sが形成される板状前部8と、後端側においてウエイト部の荷重が作用する板状後部9とを有し、上記板状前部8と板状後部9とを上下方向に延びる接合部17を介して連結して成り、また上記枢支部Sにおいては、板状前部8を介して作用する上部旋回体の荷重を板状前部8下方の前方側支点Yと後方側支点Xとで支持するように構成した旋回フレームにおいて、上記接合部17の上端17aを、上記枢支部Sの後方側支点Xの近傍に配置される下端17bよりも枢支部(S)の旋回中心O寄りに設けたことを特徴としている。
【0007】
上記請求項1の旋回フレームでは、接合部17の上端17aを、上記枢支部Sの後方側支点Xの近傍に配置される下端17bよりも旋回中心O寄りに設けたので、この接合部17の上端17a側における応力を減少させることができる。従ってこの接合部17の接合作業を容易化でき、またひいては旋回フレームとして安定した信頼性を長期にわたって維持することができる。これによって、油圧ショベルの安全性を一段と向上させることができる。
【0008】
請求項2の旋回フレームは、上記接合部17を、下端17bから上端17aに向かって順次旋回中心O側へと傾斜する直線状としたことを特徴としている。
【0009】
上記請求項2の旋回フレームでは、接合部17が直線状であるので、接合し易く生産性に優れ、しかも安定した接合状態を確保することができ、安全性の向上を図ることが可能である。
【0010】
請求項3の旋回フレームは、上記板状後部9の厚さ寸法を板状前部8の厚さ寸法よりも小さく設定したことを特徴としている。
【0011】
上記請求項3の旋回フレームでは、板状後部9の厚さ寸法を板状前部8の厚さ寸法よりも小さく設定することにより、旋回フレーム全体の重量の軽量化を図ることができる。これにより、油圧ショベルを組立てる際の作業性等が向上すると共に、コストの低減を図ることができる。しかも、接合部17における応力が減少するので、軽量化を図っても強度低下を招くことがない。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は旋回フレームの全体斜視図を示し、この旋回フレームは、センタフレーム1と、このセンタフレーム1の左右に取付けられるサイドフレーム2、3を備え、図示省略の運転室、燃料タンク、カウンタウエイト等とで上部旋回体を構成する。そして、上部旋回体は、下部走行体に枢支部S(旋回機構部)(図4参照)を介して旋回可能に支持される。
【0013】
センタフレーム1は、図2に示すように、相互に平行なメインフレーム5、5を有し、このメインフレーム5、5が連結体7にて連結されている。メインフレーム5、5は、それぞれ板状前部8と板状後部9とを有し、これら板状前部8の一部乃至板状後部9に上板10、10が取付けられている。板状前部8は側面視において略三角形状の金属製板材からなり、板状後部9は、その上端(上辺)が後方に向かって順次下傾する側面視において略細長矩形状の金属製板材からなる。
【0014】
すなわち、図3に示すように、板状前部8は水平状の底辺8aと、前方傾斜辺8bと、後方傾斜辺8cとから形成され、さらに、後方傾斜辺8cは上傾斜部11と中間傾斜部12と下傾斜部13とからなる。このため、下傾斜部13は、下端から上方に向かって順次前方側に傾斜する傾斜辺とされる。また、板状後部9は、底辺9aと、上記下傾斜部13と略同一角度で傾斜する傾斜辺9bと、後方へ向かって順次下傾する上辺9cと、上下方向に延びる後辺9dとからなる。この場合、下傾斜部13と傾斜辺9bの傾斜角度θは、例えば約45°〜70°位に設定される。
【0015】
また、図5に示すように、板状前部8の厚さ寸法T1よりも板状後部9の厚さ寸法T2を小に設定する。例えば、厚さ寸法T1を25〜30mmぐらい設定すると共に、厚さ寸法T2を20〜24mmぐらい設定する。この場合、板状前部8と板状後部9とは、いわゆる開先溶接にて接合される。すなわち、板状後部9の傾斜辺9bが、第1傾斜部14と、第2傾斜部15と、第1・第2傾斜部14、15との間に設けられる平坦状の突合せ部16とからなり、この板状後部9の突合せ部16が板状前部8の下傾斜部13に突合わされて溶接される。したがって、板状前部8と板状後部9とが接合されれば、図1〜図3に示すような上下方向に延びる直線状の接合部17が形成される。なお、図例では、板状前部8と板状後部9とは、外面が同一面上に配置され、形成されるメインフレーム5の外面に段差が生じていないが、逆に内面同士を同一面上に配設して、メインフレーム5の内面に段差が生じないようにするも、さらには、板状後部9の突合せ部16を板状前部8の下傾斜部13の中央に対応させて、内外面に段差が形成されるものであってもよい。ところで、第1傾斜部14、15の傾斜角度α、βは例えば35°位に設定されているが、もちろんこれに限るものでない。
【0016】
ところで、図4に示すように、上記のように構成された旋回フレームはその下方に、つまりメインフレーム5、5の板状前部8、8の下方に枢支部Sが配設される。すなわち、板状前部8、8の下面に枢支部Sの円盤状の旋回サークル取付板32が取付けられる。このため、上下に延びる接合部17は、図3に示すように、その上端17aが下端17bよりも旋回中心O側に配設されることになって、下端17bから上端17aに向かって順次旋回中心O側へと傾斜する直線状となっている。
【0017】
また、メインフレーム5、5の後端には、図示省略のカウンタウエイト(ウエイト部)が装着されるカウンタウエイト用フレーム26、26が突設される。そのため、図3に示すX、Yが、この上部旋回体の前部に設けられるブーム、アーム、バケット等の荷重及びカウンタウエイト等の荷重の支点となる。この場合、後方側支点Xは上記接合部17の下端17b近傍に発生し、前方側支点Yは板状前部8の先端部に発生することになる。
【0018】
ところで、仮に図3の仮想線で示すように、接合部17が鉛直線上に形成されるものであれば、図7に示すように、この鉛直状の接合部17の上端17a側に大きな応力が発生することになる。なお、この応力分布図は、あるモデルを設定し、X、Yを支点とする荷重を付加してその応力を調べたものである。従って、図3の仮想線で示すような接合部17では、この接合部17の上端部に大きな力が作用することになって、この接合部17に亀裂や破損等が生じる可能性があり、この接合部17の接合作業には、細心の注意を払う必要がある。なお、図7において、暗色ほど応力が大ききことを示している。
【0019】
しかしながら、この実施の形態のように、この接合部17の上端17aを、上記枢支部Sの後方側支点Xの近傍に配置される下端17bよりも旋回中心O寄りに設ければ、上端17a側が支点Xに対して支点Y側にずれることになって、図6に示すように接合部17の上端17a側の応力は減少されることになる。このため、接合部17において、上記のような亀裂や破損等が生じるおそれが減少する。従って、この接合部17の接合作業を容易化でき、ひいてはこの旋回フレームを使用した油圧ショベルは安定した信頼性を長期にわたって維持することが可能となる。なお、図6に示す応力分布図は、接合部17の上端17aを、下端17bよりも旋回中心O寄りに設けたモデルを形成して、X、Yを支点とする荷重を付加してその応力を調べたものである。なお、図6において、暗色ほど応力が大ききことを示している。
【0020】
また、この実施の形態では、メインフレーム5を、板状前部8を板状後部9とに分けて形成したことによって、板状前部8と板状後部9との厚さ寸法T1、T2を相違させることが可能であり、上記のように、板状後部9の厚さ寸法T2を薄く設定することができる。これによって、旋回フレーム全体としての重量を小さく設定することができ、軽量化を図ることが可能となり、油圧ショベルを組立てる際の作業性等が向上すると共に、コストの低減を図ることができる。さらに、接合部17が直線状であるので、接合し易く生産性に優れ、しかも安定した接合状態を確保することができ、安全性の向上を図ることが可能である。
【0021】
以上にこの発明の旋回フレームの具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、接合部17の傾斜角度θとして、図6に示すように接合部17の上端17a側の応力が減少される範囲において変更可能である。また、接合部17を直線状に形成することなく、湾曲線状や階段状等であってもよい。さらに、板状前部8と板状後部9とを接合する場合、上記実施の形態ではK形の開先溶接を採用したが、I形、V形、X形、レ形、J形、両面J形、U形、H形等の種々の開先溶接を用いることができる。
【0022】
ところで、この旋回フレームを組立てる場合、センタフレーム1とサイドフレーム2、3を別個に形成した後、これらを連結するものであるので、センタフレーム1を図2の状態に組立てれば、センタフレーム取付側端部がいわゆる自由端となるサイドフレーム2、3を形成することになる。このため、センタフレーム1とサイドフレーム2、3とを組立てる際にサイドフレーム2に歪が生じているおそれがあり、歪が生じていれば、その歪を修正する必要があり、この組立てが面倒な作業となる。そのため、上記実施の形態では、メインフレーム5が板状前部8と板状後部9に分割されるので、この板状後部9等をサイドフレーム2、3側に組み込んで、サイドフレーム2、3を自由端の有さない閉構造とすることによって、歪が発生しにくいものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の旋回フレームの実施の形態を示す斜視図である。
【図2】上記旋回フレームのセンタフレームの斜視図である。
【図3】上記旋回フレームのセンタフレームの断面図である。
【図4】上記旋回フレームのセンタフレームの平面図である。
【図5】上記旋回フレームのセンタフレームの要部拡大断面図である。
【図6】上記旋回フレームの応力分布図である。
【図7】比較のための応力分布図である。
【図8】従来の旋回フレームの分解斜視図である。
【符号の説明】
5 メインフレーム
8 板状前部
9 板状後部
17 接合部
17a 上端
17b 下端
O 旋回中心
S 枢支部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a swing frame of a hydraulic excavator.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 8, the swing frame of the excavator includes a
[0003]
By the way, as a revolving frame, what is lightweight is preferable. For this reason, it is conceivable to reduce the thickness of a portion that does not require much strength. Although the thickness of the turning mechanism portion corresponding portion of the turning frame, that is, the front end portion of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the weight of the counterweight acts on the rear end portion of the
[0005]
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and its purpose is to reduce the stress of the joint as described above, to facilitate the joining work, and to be stable over a long period of time. An object of the present invention is to provide a swivel frame that can maintain the reliability of a hydraulic excavator and can be reduced in weight.
[0006]
[Means and effects for solving the problems]
Accordingly, the turning frame of
[0007]
In the swivel frame of the first aspect, the
[0008]
The swivel frame according to claim 2 is characterized in that the
[0009]
In the revolving frame according to the second aspect, since the
[0010]
The turning frame of claim 3 is characterized in that the thickness dimension of the plate-like
[0011]
In the revolving frame of the third aspect, the weight of the entire revolving frame can be reduced by setting the thickness dimension of the plate-like
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall perspective view of a swivel frame. The swivel frame includes a
[0013]
As shown in FIG. 2, the
[0014]
That is, as shown in FIG. 3, the plate-
[0015]
Further, as shown in FIG. 5, the thickness dimension T2 of the plate-like
[0016]
By the way, as shown in FIG. 4, the pivot frame S is disposed below the revolving frame configured as described above, that is, below the plate-like
[0017]
In addition, counterweight frames 26 and 26 to which counterweights (weight portions) (not shown) are attached are projected from the rear ends of the
[0018]
If the joint 17 is formed on a vertical line as shown by the phantom line in FIG. 3, a large stress is applied to the
[0019]
However, if the
[0020]
Further, in this embodiment, the
[0021]
The specific embodiment of the swivel frame of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. is there. For example, the inclination angle θ of the
[0022]
By the way, when assembling the swivel frame, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a revolving frame of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a center frame of the revolving frame.
FIG. 3 is a sectional view of a center frame of the revolving frame.
FIG. 4 is a plan view of a center frame of the revolving frame.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a center frame of the revolving frame.
FIG. 6 is a stress distribution diagram of the swivel frame.
FIG. 7 is a stress distribution diagram for comparison.
FIG. 8 is an exploded perspective view of a conventional revolving frame.
[Explanation of symbols]
5
Claims (3)
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