(57)【要約】【課題】フロントブラケットの接合構造が強度及び剛性に優れた作業機械を提供する。【解決手段】上部旋回体３の前側に、２軸回りに揺動可能に支持されたアタッチメント１０を備えた作業機械１である。上部旋回体３は、底板２１と、一対の縦板２２，２２と、フロントブラケット３０とを有している。フロントブラケット３０は、一対の縦板２２，２２の前端部の間に配置された固定部３５と、固定部３５の後側から側壁部３３の各々の上部が後方に張り出して構成された一対のリブ部４０，４０とを有している。リブ部４０の各々の縁に沿って縦板２２の対向面２２ｂが溶接されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体の上に、旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体の前側に、横軸及び縦軸の２軸回りに揺動可能に支持されたアタッチメントと、
を備えた作業機械であって、
前記上部旋回体は、
前記下部走行体に旋回ベアリングを介して旋回可能に支持された底板と、
前記底板の上に、左右方向に対向して前後方向に延びる一対の縦板と、
前記アタッチメントを横軸回りに揺動可能に支持したスイングブラケットを、縦軸回りに揺動可能に支持したフロントブラケットと、
を有し、
前記フロントブラケットは、
前記一対の縦板の前端部の間に配置され、上壁部、下壁部、一対の側壁部及び後壁部の各々によって上下左右及び後側の面が囲まれた固定部と、
前記固定部の後側から、前記側壁部の各々の上部が後方に張り出して構成された一対のリブ部と、
を有し、
前記リブ部の各々の縁に沿って前記縦板の対向面が溶接されている作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記リブ部の後端が、前記旋回ベアリングの外周の最前端よりも後方に位置している作業機械。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の作業機械において、
前記リブ部の縁が、後側から前側に向かって末広がりに拡がっている作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横軸及び縦軸の２軸回りにアタッチメントが揺動可能な作業機械に関し、その中でも特にアタッチメントを支持するフロントブラケットの接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に、このような作業機械の一例を示す。図示の作業機械は小型の油圧ショベルであり、上部旋回体１００の前側に、バケットやアーム、ブーム、油圧シリンダなどで構成されたアタッチメント１０１が取り付けられている。アタッチメント１０１は、上部旋回体に設けられたフロントブラケット１０２にスイングブラケット１０３を介して支持されている。
【０００３】
アタッチメント１０１は、スイングブラケット１０３によって横軸ＨＪ回りに回動可能に支持され、スイングブラケット１０３は、フロントブラケット１０２によって縦軸ＶＪ回りに回動可能に支持されている。それにより、この油圧ショベルでは、一般的な油圧ショベルのようにアタッチメント１０１を起伏させることに加えて、アタッチメント１０１を左右に揺動させることができる。
【０００４】
このようなスイングブラケットやフロントブラケットの構造は、例えば、特許文献１〜３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３６９２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６０１９号公報
【特許文献３】特開２００２−１４６８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の作業機械では、フロントブラケットの溶接部位、特にフロントブラケットの上側後方と縦板との溶接部位に応力が集中し易いという問題がある。
【０００７】
図２に、図１において矢印Ｘで示す部分を拡大して示す。アタッチメント１０１を横軸ＨＪ回りに揺動させた場合、特にアタッチメント１０１が起きた状態（仮想線）から伏せた状態（実線）に揺動させた時に、力のモーメントの作用により、フロントブラケット１０２に強い荷重が加わる。
【０００８】
図２では、白抜き矢印が示すように、フロントブラケット１０２に半時計回りの力が作用し、フロントブラケット１０２は、上方に突き上げられながら前方に強い力で引っ張られる。更に、アタッチメント１０１が左右に振られた状態で揺動させた時には、左右に偏ってよりいっそう強い力が加わる。
【０００９】
特に、フロントブラケットの上側に強い力が加わる。
【００１０】
フロントブラケットの上側は、底板の上に立設された縦板の上部に溶接されているのが一般的である。底板に固定されている縦板の下部に比べて、縦板の上部は、自由端となっているため、構造的に強度、剛性に劣る。従って、このような力がフロントブラケットに加わった場合には、その溶接部位、特にフロントブラケットの上側後方の溶接部位に応力が集中する。アタッチメントの起伏動作は頻繁に行われるため、その応力集中は繰り返し発生する。
【００１１】
その結果、長期間使用した場合に、フロントブラケットの溶接部位が破損するおそれがあり、作業機械の耐久性を確保するうえで重要な課題となっている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、フロントブラケットの溶接部位への応力集中が緩和でき、強度及び剛性に優れたフロントブラケットの接合構造を有する作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体の上に、旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体の前側に、横軸及び縦軸の２軸回りに揺動可能に支持されたアタッチメントとを備えている。
【００１４】
前記上部旋回体は、前記下部走行体に旋回ベアリングを介して旋回可能に支持された底板と、前記底板の上に、左右方向に対向して前後方向に延びる一対の縦板と、前記アタッチメントを横軸回りに揺動可能に支持したスイングブラケットを、縦軸回りに揺動可能に支持したフロントブラケットとを有している。
【００１５】
前記フロントブラケットは、前記一対の縦板の前端部の間に配置され、上壁部、下壁部、一対の側壁部及び後壁部の各々によって上下左右及び後側の面が囲まれた固定部と、前記固定部の後側から、前記側壁部の各々の上部が後方に張り出して構成された一対のリブ部とを有している。そして、前記リブ部の各々の縁に沿って前記縦板の対向面が溶接されている。
【００１６】
この作業機械によれば、まず、フロントブラケットが、構造的に強度及び剛性が強化された固定部を有し、その後側の上部両隅から一対のリブ部が後方に張り出している。その固定部の部分を、底板に立設されている一対の縦板の前端部の間に挟み込んだ状態で、縦板の対向面がリブ部の縁に沿って各々溶接されている。
【００１７】
従って、フロントブラケットの構造的に強化された部分が、一対の縦板と底板とで抱え込むように設置されているため、組み付けが強化されていることに加え、リブ部を設けたことで縦板との溶接量が増加し、応力が集中し易いフロントブラケットと縦板との溶接部位が強化されている。
【００１８】
特に、リブ部が、図２に示したように、強い力が加わるフロントブラケットの上側にあって、更にそこから後方に延びるように設けられているため、フロントブラケットの接合構造の強度及び剛性を効果的に高めることができる。
【００１９】
特に、前記リブ部の後端は、前記旋回ベアリングの外周の最前端よりも後方に位置させるのが好ましい。
【００２０】
底板のうち、旋回ベアリングで支持されている領域は、ほとんど撓み変形しないため、旋回ベアリングの外周の最前端より後側は、その前側よりも撓み変形し難くなっている。従って、その撓み変形し難い部位に、リブ部の後端を位置させることで、溶接部位への応力集中を緩和することができる。
【００２１】
更に、前記リブ部の縁は、後側から前側に向かって末広がりに拡がっているようにするとよい。
【００２２】
そうすれば、リブ部の溶接部位への応力集中を更に緩和できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明を適用した作業機械によれば、フロントブラケットの溶接部位への応力集中が緩和でき、フロントブラケットの接合構造の強度及び剛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の作業機械の一例を示す概略側面図である。
【図２】（ａ）は、図１において矢印Ｘで示す部分の拡大図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図３】本実施形態の作業機械を示す概略側面図である。
【図４】本実施形態の作業機械を示す概略斜視図である。
【図５】基部を示す概略斜視図である。
【図６】フロントブラケットの接合構造を示す分解斜視図である。
【図７】フロントブラケットの接合構造を示す斜視図である。
【図８】基部を示す概略平面図である。
【図９】図８における矢印Ｙ−Ｙ線での概略断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、フロントブラケットの変形例を示す概略断面図である。
【図１１】フロントブラケットの変形例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００２６】
図３及び図４に、本発明を適用した油圧ショベル１（作業機械の一例）を示す。この油圧ショベル１は、後方小旋回型の小型機種であり、クローラ式の下部走行体２と、その上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とで構成されている。
【００２７】
上部旋回体３の右側には、燃料タンクや作動油タンク等を収容した側部機械室４が配置され、上部旋回体３の後側には、エンジン等を収容した後部機械室５が配置されている。上部旋回体３の左側には、運転シートや操作レバー等を備えた操作スペース６が配置され、上部旋回体３の上側には、操作スペース６に被さるようにフード７が設置されている。
【００２８】
なお、図３等に示すように、特に言及しない限り、説明で用いる上下左右等の方向は上部旋回体３を基準に表している。
【００２９】
上部旋回体３の前側には、アタッチメント１０が、横軸ＨＪ及び縦軸ＶＪの２軸回りに揺動可能に支持されている。アタッチメント１０は、バケット１１やアーム１２、ブーム１３、油圧シリンダ１４ａ〜１４ｄなどで構成されている。
【００３０】
具体的には、バケット１１は、アーム１２の先端部に支持されており、油圧制御されたバケットシリンダ１４ａの伸縮に応じて、横方向に延びる第１横軸ＨＪ１回りに揺動する。アーム１２は、その基端部がブーム１３の先端部に支持されており、油圧制御されたアームシリンダ１４ｂの伸縮に応じて、第１横軸ＨＪ１と平行に延びる第２横軸ＨＪ２回りに揺動する。
【００３１】
ブーム１３は、その基端部がスイングブラケット１５に支持されており、油圧制御されたブームシリンダ１４ｃの伸縮に応じて、第１横軸ＨＪ１等と平行に延びる第３横軸ＨＪ３回りに揺動する。スイングブラケット１５は、上部旋回体３のフロントブラケット３０に支持されており、図４に示すように、油圧制御されたスイングシリンダ１４ｄの伸縮に応じて、縦方向に延びる縦軸ＶＪ回りに揺動する。
【００３２】
従って、この油圧ショベル１では、操作レバー等を操作することにより、アタッチメント１０を起伏自在、かつ、左右方向に揺動自在に動かすことができる。動作するアタッチメント１０に対して前後のバランスを保持するために、上部旋回体３の後部には、高重量のカウンターウエイト８が設置されている。
【００３３】
アタッチメント１０やカウンターウエイト８等を安定して支持するために、上部旋回体３には強度及び剛性に優れた基台２０が備えられている。基台２０は、底板２１や一対の縦板２２，２２、フロントブラケット３０等で構成されている。図５に、その基台２０を簡略化して示す。
【００３４】
底板２１は、肉厚な鋼板と、その周囲に組み付けられた枠等とで形成されている。底板２１は、別途後述するが、円環状の旋回ベアリング２３を介して下部走行体２に旋回可能に支持されている。
【００３５】
一対の縦板２２，２２は、底板２１の左右方向における中央部位に配置されており、主に基台２０の前後方向の強度及び剛性を強化している。これら縦板２２，２２は、いずれも帯状の肉厚な鋼板からなり、底板２１の上面に立設され、左右に離れて対向しながら前後方向に延びている。この油圧ショベル１では、両縦板２２，２２は、後側に向かって次第に離れるようにＶ字状に配置されている。
【００３６】
なお、図示はしていないが、底板２１の上には、左右方向に延びる横梁が複数設置されている。基台２０は、これら横梁と縦板２２とで、左右方向の強度及び剛性も構造的に強化されている。
【００３７】
両縦板２２，２２の後部でカウンターウエイト８の荷重を受け止めるように、カウンターウエイト８が、両縦板２２，２２の後部を跨いだ状態で底板２１の上に載置されている。それに対応して、両縦板２２，２２の前部には、動作するアタッチメント１０の荷重を受け止めるフロントブラケット３０が取り付けられている。
【００３８】
（フロントブラケット）
具体的には、図６及び図７に詳しく示すように、フロントブラケット３０は、両縦板２２，２２の前端部の間に挟み込まれた状態で、底板２１及び両縦板２２，２２に溶接して固定されている。
【００３９】
フロントブラケット３０は、鋳造品であり、一体に成形された上壁部３１、下壁部３２、一対の側壁部３３，３３、後壁部３４等で構成されている。上壁部３１及び下壁部３２は、各々、前側が窄んだ平面視で略三角形状をした壁状の部分であり、上下に離れて対向している。各側壁部３３は、これら上壁部３１及び下壁部３２の上下に対向した側縁に連なる壁状の部分であり、左右に離れて対向している。
【００４０】
側壁部３３は、上壁部３１及び下壁部３２の後側の部分にのみ設けられ、上壁部３１の前端部分及び下壁部３２の前端部分は、両側壁部３３，３３よりも前方に突出している。それにより、フロントブラケット３０の前側には、平面視で略三角形状をした一対のフランジ壁３１ａ，３２ａが上下に対向して形成されている。これらフランジ壁３１ａ，３２ａの間に、スイングブラケット１５の上下方向に延びる軸筒部１５ａが挿入され、これらをシャフトで連結することにより、スイングブラケット１５がフロントブラケット３０に支持されている（図３，図９参照）。
【００４１】
後壁部３４は、フロントブラケット３０の後側に位置して、上壁部３１、下壁部３２及び両側壁部３３，３３の各々の内面に連なる壁状の部分である。後壁部３４は、上壁部３１、下壁部３２及び両側壁部３３，３３の各々と略直交し、前後方向に面している。後壁部３４の中央部位には、ケーブルや配管が挿通可能な開口３４ａが形成されている。
【００４２】
これら上壁部３１、下壁部３２、一対の側壁部３３，３３及び後壁部３４の各々により、フロントブラケット３０の後部には、上下左右及び後側の面が囲まれた箱構造が形成されている（この部分を固定部３５ともいう）。固定部３５によって構造的に強度及び剛性が強化されているため、フロントブラケット３０の後部は、アタッチメント１０の荷重が加わっても撓み変形し難くなっている。
【００４３】
固定部３５の後側には、一対のリブ部４０，４０が設けられている。
【００４４】
具体的には、固定部３５の後側から、上壁部３１の左右方向の両側の部分と、各側壁部３３の上側の部分とが後方に張り出すことにより、固定部３５の上側の両隅部が後方に突出し、先が窄まった断面Ｌ字状のリブ部４０が一対形成されている。
【００４５】
リブ部４０の側壁４１（側壁部３３の張り出し部分）の縁４１ａ及び上壁４２（上壁部３１の張り出し部分）の縁４２ａは、後側から前側に向かって末広がりに拡がっている。具体的には、側壁４１の後側の縁４１ａは、その突出した上端から下方に向かって緩やかに湾曲しながら前方に向かって次第に拡がっている。上壁４２の後側の縁４２ａもまた、その突出した側端から左右方向の中間部に向かって緩やかに湾曲しながら前方に向かって次第に拡がっている。
【００４６】
各側壁部３３の外面の前側には、上下方向に延びる段差部３６が設けられている。それにより、リブ部４０を構成している張り出し部分も含め、各側壁部３３における段差部３６よりも後側の部分に、一段低くなった接合面３７が形成されている。段差部３６に縦板２２の前端２２ａを突き当てながら、上方から、フロントブラケット３０の後部を両縦板２２，２２の前端部の間に挟み込むことで、各接合面３７は、両縦板２２、２２の前端部の対向面２２ｂの各々と接する。
【００４７】
両縦板２２，２２の前端部は、後側が拡がった蟻溝状になっているため、嵌め込まれたフロントブラケット３０は動きが規制され、抜け外れるおそれはない。そうした状態で、複数ヶ所を溶接することによってフロントブラケット３０が底板２１と両縦板２２，２２とに固定されている。
【００４８】
具体的には、図６及び図７に示すように、フロントブラケット３０の各側壁部３３の外面は、段差部３６において各縦板２２の前端２２ａに沿って溶接されている（第１溶接部位５１ともいう）。各縦板２２の対向面２２ｂは、フロントブラケット３０の接合面３７の縁に沿って溶接されている（第２溶接部位５２ともいう）。
【００４９】
より具体的には、第２溶接部位５２では、リブ部４０の上側の縁を含め、側壁部３３の上側の縁における段差部３６より後方の部分と、リブ部４０の側壁４１の後側の縁４１ａとに沿った部分とが、各縦板２２の対向面２２ｂに溶接されている。下壁部３２の前後の縁も底板２１に溶接されている。
【００５０】
従って、この油圧ショベル１では、フロントブラケット３０の接合構造の強度及び剛性が格段に向上している。
【００５１】
すなわち、構造的に強化されたフロントブラケット３０の後部が、一対の縦板２２，２２と底板２１とで抱え込むように設置されているため、フロントブラケット３０と縦板２２等との組み付けが強化されている。更に、リブ部４０を設けたことによって縦板２２との溶接量が増加しているため、応力が集中し易い、フロントブラケット３０と縦板２２との溶接部位が強化されている。
【００５２】
図２等に示したように、アタッチメント１０の動作に起因する応力は、フロントブラケット３０の上側を前方に引っ張るように、そして、フロントブラケット３０の後側を上方に突き上げるように作用する。そのため、特にフロントブラケット３０の上側に強く作用する傾向がある。
【００５３】
それに対し、リブ部４０は、フロントブラケット３０の上側に設けられていて、しかも、フロントブラケット３０の後部から後方に延びるように形成されているため、強い応力が作用しても効果的に受け止めることができる。
【００５４】
フロントブラケット３０の上側に強く作用する応力は、特に第１溶接部位５１の上端５１ａと、第２溶接部位５２の後端５２ａとに集中し易い傾向がある。これら溶接部位の端５１ａ，５２ａが近接していると、応力集中が高まって破損を招き易い。
【００５５】
それに対し、この油圧ショベル１では、リブ部４０を設けて、第２溶接部位５２の後端５２ａを第１溶接部位５１の上端５１ａから離してあるため、応力集中を効果的に緩和することができる。
【００５６】
しかも、リブ部４０の側壁４１の後側の縁４１ａを末広がりにしたことで、第２溶接部位５２へ作用する応力を効果的に分散させることができ、応力集中を更に緩和することができる。
【００５７】
リブ部４０の上壁４２も末広がりに拡がっているため、リブ部４０自体の強度及び剛性もバランス良く強化され、これによっても第２溶接部位５２への応力集中を緩和することができる。
【００５８】
更に、この油圧ショベル１では、フロントブラケット３０の接合構造の強度及び剛性をよりいっそう向上させるため、図８及び図９に示すように、リブ部４０の後端４０ａが、旋回ベアリング２３の外周の最前端２３ａよりも後方に位置するように配置されている。
【００５９】
換言すれば、平面視において、旋回ベアリング２３の外周の最前端２３ａに接する接線を引いた場合、その接線よりも、少なくともいずれか一方のリブ部４０の後端４０ａが後方に位置している（図８及び図９において両者の隔てた距離をＬで示す）。
【００６０】
底板２１のうち、旋回ベアリング２３の外周よりも内側の円形の領域は、旋回ベアリング２３によって全周が支持されているため、ほとんど撓み変形することのない高剛性領域となっている。この高剛性領域の存在により、底板２１のうち、旋回ベアリング２３の外周の最前端２３ａの後側は、その前側よりも撓み難くなっている。
【００６１】
従って、その撓み難い部位に位置する縦板２２に、リブ部４０の後端４０ａ、すなわち第２溶接部位５２の端５２ａを位置させることで、第２溶接部位５２への応力集中をよりいっそう緩和することができる。
【００６２】
（変形例等）
なお、本発明にかかる作業機械は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【００６３】
リブ部４０の縁４１ａは、必ずしも末広がりに拡がっていなくてもよい。例えば、図１０の（ａ）に示すように、直線状に拡がっていてもよいし、図１０の（ｂ）に示すように、Ｌ字状に屈曲していてもよい。
【００６４】
図１１に示すように、フロントブラケット３０は、鋳造に限らず、互いに接合した複数の鋼板で形成してあってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  油圧ショベル
２  下部走行体
３  上部旋回体
１０  アタッチメント
１５  スイングブラケット
２１  底板
２２  縦板
２２ａ  前端
２２ｂ  対向面
２３  旋回ベアリング
３０  フロントブラケット
３１  上壁部
３２  下壁部
３３  側壁部
３４  後壁部
３５  固定部
４０  リブ部
ＶＪ  横軸
ＨＪ  縦軸
【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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