(57)【要約】【課題】センタービームの必要部分を十分に補強・補剛でき、しかも軽量化及びコストダウンを実現する。【解決手段】アッパーフレーム底板上に左右一対のセンタービーム２２が前後方向に取付けられ、このセンタービーム２２は、底板に対して垂直に取付けられた前後方向に長い縦板２３と、この縦板２３の上端部に水平に取付けられた上板２４とを備え、かつ、高さの高い前部２２ｆと低い後部２２ｒが曲がり部２２ａを介して連続する形状に形成された建設機械のアッパーフレームにおいて、曲がり部２２ａに沿う屈曲部２６ａを有する補強板２５を、曲がり部２２ａを含んで前部２２ｆと後部２２ｒが連続する部分で上板２４の下面に取付けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
後部にエンジンが搭載される左右一対のセンタービームが底板上に前後方向に取付けられ、このセンタービームは、上記底板に対して垂直に取付けられた前後方向に長い縦板と、この縦板の上端部に取付けられた上板とを備え、かつ、高さの高い前部と低い後部が、上面側が折れ曲がった曲がり部を介して連続する形状に形成された建設機械のアッパーフレームにおいて、上記曲がり部に沿う屈曲部を有する補強板が、上記センタービームにおける上記曲がり部を含んで前部と後部が連続する部分に取付けられたことを特徴とする建設機械のアッパーフレーム。
【請求項２】
補強板が上板に取付けられたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のアッパーフレーム。
【請求項３】
補強板が上板の下面側に配置され、上板下面及び縦板に溶接されたことを特徴とする請求項２記載の建設機械のアッパーフレーム。
【請求項４】
センタービームにおける曲がり部を挟んで前部と後部が連続する部分の縦板の上縁部に切欠が設けられ、補強板が上板下面に溶接されるとともに、上記切欠に嵌まり込んだ状態で縦板に溶接されたことを特徴とする請求項３記載の建設機械のアッパーフレーム。
【請求項５】
補強板は、センタービームの曲がり部で幅寸法が最大となり、前端及び後端に向かって漸次幅寸法が小さくなる形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械のアッパーフレーム。
【請求項６】
センタービームの縦板に、エンジンが取付けられるエンジン取付ブラケットが取付けられ、補強板は、前端がこのエンジン取付ブラケットよりも前方、後端が同ブラケットよりも後方にそれぞれ位置する長さ範囲に亘って上板に取付けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械のアッパーフレーム。
【請求項７】
底板の車幅方向の中間部に、後部にエンジンが搭載される左右一対のセンタービームが前後方向に取付けられ、このセンタービームは、上記底板に対して垂直に取付けられた前後方向に長い縦板と、この縦板の上端部に左右両側に突出する状態で水平に取付けられた上板とを備え、かつ、相対的に高さの高い前部と低い後部が曲がり部を介して連続する形状に形成された建設機械のアッパーフレームの組立方法において、上記センタービームにおける上記曲がり部を含んで前部と後部が連続する部分の上縁部に切欠を設け、上記曲がり部に沿う屈曲部を有する補強板を上記切欠に嵌め込み、この状態で補強板を上記上板の下面及び縦板に溶接することを特徴とする建設機械のアッパーフレームの組立方法。
【請求項８】
底板の車幅方向の中間部に、後部にエンジンが搭載される左右一対のセンタービームが前後方向に取付けられ、このセンタービームは、上記底板に対して垂直に取付けられた前後方向に長い縦板と、この縦板の上端部に左右両側に突出する状態で水平に取付けられた上板とを備え、かつ、高さの高い前部と低い後部が曲がり部を介して連続する形状に形成された建設機械のアッパーフレームの組立方法において、上記曲がり部を形成する前の直線状の上板における、曲がり部となる部分を含んで前部と後部が連続する部分に直線状の補強板を溶接した後、両者を一体に折り曲げて上記曲がり部を形成するとともに、上板及び補強板を縦板に溶接することを特徴とする建設機械のアッパーフレームの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベルのような上部旋回式建設機械のアッパーフレーム及びその組立方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
油圧ショベルは、図９に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸（旋回中心）Ｏまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２のベースとなるアッパーフレーム３上に、キャビン４を含む各種設備が搭載されるとともに、同フレーム３の前部に、ブーム５、アーム６、バケット７を備えた作業アタッチメント８、後部にエンジン９、さらにその後方（後端部）にカウンタウェイト１０がそれぞれ装着されて構成される。
【０００４】
なお、この明細書においてはキャビン４の位置を左側前部とし、これを基準に「左右」及び「前後」の方向性をいうものとする。
【０００５】
図１０〜図１２に従来のアッパーフレーム構造を示す。なお、ここでは図及び説明の簡略化のために本発明と直接関係のないアッパーフレーム各部の細かな図示、説明を省略する。
【０００６】
アッパーフレーム３は底板１１を備え、アッパーフレーム３の主たる骨格となる左右一対のセンタービーム１２,１２が、車幅（左右）方向の中間部においてこの底板１１上に前後方向のほぼ全長に亘り溶接によって取付けられている。
【０００７】
このセンタービーム１２（左右同一の形状、構造のため一方のみについて説明する）は、底板１１に対して垂直となる前後方向に長い縦板１３の上端部に、上板１４が縦板１３の左右両側に突出する状態で溶接されて成り、縦板１３の下端が底板１１の上面に溶接される（この状態で底板１１を含めた断面形状がＩ字形となる）。
【０００８】
このセンタービーム１２は、前部に作業アタッチメント８が装着される一方、後部にエンジン９とカウンタウェイト１０が搭載されることから、前部１２ｆが高く、後部１２rが低く形成され、この前部１２ｆと後部１２ｒが、上面が円弧状に湾曲した曲がり部１２ａを介して連続する側面視大略三角形に形成されている。
【０００９】
なお、この明細書においてセンタービーム１２の「後部１２r」とは、図１２に示すようにエンジン９及びカウンタウェイト１０が搭載される部分のみをいい、「前部１２ｆ」とはこの後部１２ｒの前方に曲がり部１２ａを介して連なる部分全域をさす。
【００１０】
図１０中、１５はエンジン９によって駆動される冷却ファン、１６は同油圧ポンプである。また、図１１,１２中、１７，１８はセンタービーム１２の曲がり部１１２ａを挟んだ前後両側において縦板１３の側面に取付けられた前側及び後側両エンジン取付ブラケットである。
【００１１】
アッパーフレーム３のセンタービーム１４は、上記のように前部１４fに作業アタッチメント８、後部にエンジン９及びカウンタウェイト１０が設置され、大荷重が作用するため、高い強度と剛性が要求される。
【００１２】
ところが、上記のように機器配置による制約から、センタービーム後部１２ｒの高さが前部１２ｆよりも低くて断面積が大きく落ちた形状となっているため、この断面積が小さい部分、とくに応力が集中し易い曲がり部１２ａを中心とする前、後部連続部分の補強、補剛が課題となる。
【００１３】
従来、このセンタービーム１２の補強構造に関して特許文献１,２に示された技術が公知である。
【００１４】
特許文献１に示された公知技術の１では、センタービームの縦板及び上板をそれぞれ二重板構造とすることによってセンタービーム全体を補強・補剛している。
【００１５】
一方、特許文献２に示された公知技術の２では、センタービーム後部の縦板側面にエンジン取付ブラケットが溶接された構成を前提として、縦板のブラケット取付部分近傍に強化板を接合している。
【特許文献１】特開平７−１５８１１２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、上記公知技術の１によると、とくに補強・補剛の必要のない部分を含めたセンタービーム全体を二重板構造とするため、大幅な重量増、コストアップとなり、実用に適さない。
【００１７】
一方、公知技術の２によると、強化板を縦板におけるエンジン取付ブラケットの取付部分というごく限られた部分に局部的に溶接する構成であるため、補強・補剛の実効が低く、とくに補強・補剛の必要性が高い部分（曲がり部を含んだ前、後部連続部分）の補強・補剛対策としては不十分となる。
【００１８】
そこで本発明は、センタービームの必要部分を十分に補強・補剛でき、しかも軽量化及びコストダウンを実現することができる建設機械のアッパーフレーム及びその組立方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の発明(アッパーフレーム)は、後部にエンジンが搭載される左右一対のセンタービームが前後方向に取付けられ、このセンタービームは、上記底板に対して垂直に取付けられた前後方向に長い縦板と、この縦板の上端部に水平に取付けられた上板とを備え、かつ、高さの高い前部と低い後部が、上面側が折れ曲がった曲がり部を介して連続する形状に形成された建設機械のアッパーフレームにおいて、上記曲がり部に沿う屈曲部を有する補強板が、上記センタービームにおける上記曲がり部を含んで前部と後部が連続する部分に取付けられたものである。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、補強板が上板に取付けられたものである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項２の構成において、補強板が上板の下面側に配置され、上板下面及び縦板に溶接されたものである。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、センタービームにおける曲がり部を挟んで前部と後部が連続する部分の縦板の上縁部に切欠が設けられ、補強板が上板下面に溶接されるとともに、上記切欠に嵌まり込んだ状態で縦板に溶接されたものである。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの構成において、補強板は、センタービームの曲がり部で幅寸法が最大となり、前端及び後端に向かって漸次幅寸法が小さくなる形状に形成されたものである。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの構成において、センタービームの縦板に、エンジンが取付けられるエンジン取付ブラケットが取付けられ、補強板は、前端がこのエンジン取付ブラケットよりも前方、後端が同ブラケットよりも後方にそれぞれ位置する長さ範囲に亘って上板に取付けられたものである。
【００２５】
請求項７の発明（アッパーフレームの組立方法）は、底板の車幅方向の中間部に、後部にエンジンが搭載される左右一対のセンタービームが前後方向に取付けられ、このセンタービームは、上記底板に対して垂直に取付けられた前後方向に長い縦板と、この縦板の上端部に左右両側に突出する状態で水平に取付けられた上板とを備え、かつ、相対的に高さの高い前部と低い後部が曲がり部を介して連続する形状に形成された建設機械のアッパーフレームの組立方法において、上記センタービームにおける上記曲がり部を含んで前部と後部が連続する部分の上縁部に切欠を設け、上記曲がり部に沿う屈曲部を有する補強板を上記切欠に嵌め込み、この状態で補強板を上記上板の下面及び縦板に溶接するものである。
【００２６】
請求項８の発明（アッパーフレームの組立方法）は、底板の車幅方向の中間部に、後部にエンジンが搭載される左右一対のセンタービームが前後方向に取付けられ、このセンタービームは、上記底板に対して垂直に取付けられた前後方向に長い縦板と、この縦板の上端部に左右両側に突出する状態で水平に取付けられた上板とを備え、かつ、高さの高い前部と低い後部が曲がり部を介して連続する形状に形成された建設機械のアッパーフレームの組立方法において、上記曲がり部を形成する前の直線状の上板における、曲がり部となる部分を含んで前部と後部が連続する部分に直線状の補強板を溶接した後、両者を一体に折り曲げて上記曲がり部を形成するとともに、上板及び補強板を縦板に溶接するものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のアッパーフレーム及びその組立方法によると、応力集中が起こり易い曲がり部を含む前、後部連続部分に補強板を取付けることによって十分な補強・補剛効果を得ながら軽量化、コストダウンを実現することができる。
【００２８】
この場合、請求項２,３の発明によると、補強板を、曲がり部のうちでも荷重負担が大きい上板に取付けるため、最小限の長さ範囲で最大限の補強・補剛効果を得ることができる。
【００２９】
また、請求項３の発明によると、補強板を上板下面側で上板と縦板に溶接することで上板と縦板の双方を補強・補剛することができる。
【００３０】
さらに、請求項４の発明のように、センタービームにおける曲がり部を挟んで前部と後部が連続する部分の縦板の上縁部に切欠を設け、補強板を上板下面に溶接するとともに、この切欠に嵌め込んだ状態で縦板に溶接する構成によると、補強板の周囲を上板及び縦板に対して隅肉溶接することができるため、溶接し易くて、しかも良好な溶接品質を得ることができる。
【００３１】
請求項５の発明によると、補強板を、センタービームの曲がり部で幅寸法が最大となり、前端及び後端に向かって漸次幅寸法が小さくなる形状に形成したから、応力が最大となる曲がり部で補強・補剛効果が最大となり、ここから前方及び後方に向かって幅狭とすることで応力の流れがスムーズとなる。
【００３２】
請求項６の発明によると、補強板を、前端がエンジン取付ブラケットよりも前方、後端が同ブラケットよりも後方にそれぞれ位置する長さ範囲に亘って上板に取付けるため、エンジン重量が直接加えられる部分を含めて補強・補剛することができる。このため、補強・補剛効果が一層高くなる。
【００３３】
請求項７の発明によると、請求項４の発明による効果に加えて、補強板を切欠に嵌め込んだ状態で上板及び縦板の双方に溶接するため、補強板の溶接が一工程ですむ。
【００３４】
一方、請求項８の発明によると、上板に補強板を溶接した後、両者を一体に折り曲げるため、曲がり部での両者の位置合わせの面倒がなくなるとともに、後で上板に補強板を溶接する場合の上板の溶接歪みの問題もなくなる。このため、センタービームの組立作業の能率と組立精度が良くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の実施形態を図１〜図８によって説明する。以下の実施形態では適用対象として油圧ショベルを例にとっている。
【００３６】
以下の実施形態において、アッパーフレームに関する次の基本的構成は、図９〜図１１に示す公知技術と同じである。
【００３７】
Ｉ）底板２１（図２に示す）を備え、アッパーフレームの主たる骨格となる左右一対のセンタービーム２２（ここでは片側のみを示す）が、車幅方向の中間部において底板２１上に前後方向のほぼ全長に亘り溶接によって取付けられる点。
【００３８】
ＩＩ）このセンタービーム２２は、底板２１に対して垂直となる前後方向に長い縦板２３の上端部に、上板２４が縦板２３の左右両側に突出する状態で溶接されて、底板２１を含めた断面形状がＩ字形に形成され、縦板下端が底板２１の上面に溶接される点。
【００３９】
ＩＩＩ）センタービーム２２は、前部に図９の作業アタッチメント８が装着される一方、後部にエンジン９とカウンタウェイト１０が搭載されることから、前部２２ｆが高く、後部２２rが低く形成され、この前部２２ｆと後部２２ｒが、上面が円弧状に湾曲した曲がり部２２ａを介して連続する側面視大略三角形に形成される点。
【００４０】
第１実施形態（図１〜図４参照）
以上の構成を前提として、第１実施形態においては、センタービーム２２における曲がり部２２ａを含んで前部２２ｆと後部２２rが連続する部分（曲がり部２２ａとその前後両側部分）において、上板２４の左右両側突出部分の下面に帯板状の補強板２５,２５が取付けられている。
【００４１】
この補強板２５は、曲がり部２２ａに沿う湾曲状の屈曲部分２５ａを有し、この屈曲部分２５ａを含む全体の周囲が上板下面に溶接（溶接部分を図２中に黒塗り表示している）されるとともに、縦板２３に沿う部分では縦板２３にも溶接されている。
【００４２】
また、補強板２５は、図１に示すように、前端が、センタービーム２２における前側エンジン取付ブラケット１７よりも前方、後端が後側エンジン取付ブラケット１８よりも後方にそれぞれ位置する長さ範囲（図例では同ブラケット取付位置よりも後方に突出する長さ範囲）に亘って上板下面に取付けられている。
【００４３】
なお、他の実施形態として、補強板２５を、前端が前側ブラケット１７よりも若干後方に位置する長さ範囲、または後端が後側エンジン取付ブラケット１８よりも若干前方に位置する長さ範囲、あるいは前、後端ともエンジン取付ブラケット１７，１８よりも後方または前方に位置する長さ範囲で上板下面に取付けてもよい。
【００４４】
上記構成によると、センタービーム２２のうち、曲がり部２２ａを含む前、後部連続部分、すなわち、応力集中が起こり易い領域に補強板２５を溶接するため、必要かつ十分な補強・補剛効果を得ることができる。
【００４５】
しかも、センタービーム２２全体ではなく、上記のように補強・補剛の必要性が高い部分のみに補強板２５を溶接するため、センタービーム２２が徒に重量化したりコストアップしたりする弊害が生じない。
【００４６】
また、
イ．曲がり部２２ａのうちでも荷重負担が大きい上板２４に補強板２５を溶接すること、
ロ．補強板２５を上板下面側で上板２４と縦板２３に溶接するため、上板２４と縦板２３の双方を補強・補剛できること、
ハ．補強板２５を、後端が、センタービーム２２における前側エンジン取付ブラケット１７よりも前方、後端が後側エンジン取付ブラケット１８よりも後方にそれぞれ位置する長さ範囲で上板２４に溶接するため、エンジン重量が直接加えられる部分を含めて補強・補剛できること
により、最小限の長さ範囲で最大限の補強・補剛効果を得ることができる。
【００４７】
ところで、補強板２５の取付けを含めたセンタービーム２２の組立手順として、
ｉ）センタービーム２２の本体を組立てた後に、補強板２５を上板下面に取付ける手順、
ｉｉ）図４に示すように加工（曲がり部２２ａを形成するための曲げ加工）前の直線状の上板素材２４´の下面に直線状の補強板素材２５´を溶接した後、両者を一体に折り曲げて補強板２５付きの上板２４を形成し、この後、上板２４及び補強板２５を縦板２３に溶接してセンタービーム２２を構成する手順
のいずれを採用してもよい。
【００４８】
後者の上板・補強板一体曲げ方式によると、曲がり部２２ａでの上板２４と補強板２５の位置合わせの面倒がなくなるとともに、後で上板２４に補強板２５を溶接する場合の上板２４の溶接歪みの問題もなくなる。このため、センタービーム２２の組立作業の能率と組立精度が良くなる。
【００４９】
第２実施形態（図５〜図７参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００５０】
第２実施形態においては、センタービーム２２における曲がり部２２ａを含んで前部２２ｆと後部２２ｒが連続する部分の縦板２３の上縁部に前後方向に長い切欠２６が設けられ、曲がり部２２ａに沿う屈曲部２５ａを有する補強板２５が、上板２４の下面に溶接されるとともに、切欠２６に嵌まり込んだ状態で縦板２３に溶接されている。
【００５１】
この場合、補強板２５は、図６に示すように左右両側一体の一枚物として上板下面に取付けられる。
【００５２】
この第２実施形態によると、補強板２５の周囲を上板２４及び縦板２３に対して隅肉溶接することができるため、溶接し易くて、しかも良好な溶接品質を得ることができる。
【００５３】
また、手順として、
Ａ）補強板２５を、先に上板下面に溶接しておき、切欠２６に嵌め込んだ後、縦板２３に対する上板２４の溶接と同時に縦板２３に溶接する手順、
Ｂ）補強板２５を単独で切欠２６に嵌め込んだ後、その上に上板２４を被せ、上板２４を縦板２３に溶接すると同時に補強板２５を上板２４及び縦板２３に溶接する手順
のいずれをとってもよい。
【００５４】
このうちＢ）の手順をとると、上板２４及び縦板２３に対する補強板２５の溶接を一工程で行うことができる。このため、センタービーム２２の組立作業の能率が良くなる。
【００５５】
一方、第２実施形態において、補強板２５は、図７に示すようにセンタービーム２２の曲がり部で幅寸法Ｗが最大となり、前端及び後端に向かって漸次幅寸法Ｗが小さくなる流線形に形成されている。
【００５６】
こうすれば、応力が最大となる曲がり部２２ａで補強・補剛効果が最大となり、ここから前方及び後方に向かって幅狭とすることで応力の流れがスムーズとなる。
【００５７】
この補強板形状は、第１実施形態にも適用することができる。
【００５８】
第３実施形態（図８参照）
第３実施形態では、補強板２５が、第１、第２両実施形態と同じ、センタービーム２２の前、後部連続部分において上板２４の上面に溶接によって取付けられている。
【００５９】
この構成によっても、応力が集中し易いセンタービーム曲がり部２２ａを含む前、後部連続部分の補強・補剛に関して一定の効果を得ることができる。
【００６０】
また、図示しないが、補強板２５を縦板２３の左右両側面の一方または双方に取付けてもよい。この場合、補強板２５を縦板２３と上板２４の双方に溶接するのが望ましい。
【００６１】
さらに、本発明は、油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを母体として構成される深穴掘削機や解体機等を含む上部旋回式の建設機械のアッパーフレームに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるアッパーフレームにおけるセンタービームの側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】同実施形態におけるセンタービームの組立手順を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかるアッパーフレームにおけるセンタービームの部分側面図である。
【図６】同実施形態の図２相当の断面図である。
【図７】図６ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態を示す図２相当の断面図である。
【図９】本発明の適用対象である油圧ショベルの概略側面図である。
【図１０】油圧ショベルのアッパーフレームの概略平面図である。
【図１１】アッパーフレームにおけるセンタービームの側面図である。
【図１２】図１１ＸＩＩ−ＸＩＩ線拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
２１  アッパーフレーム底板
２２  センタービーム
２２ａ  センタービームの曲がり部
２２ｆ  同、前部
２２r  同、後部
２３  センタービームの縦板
２４  同、上板
２５  補強板
２５ａ  補強板の屈曲部
２６  切欠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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