(57)【要約】【課題】  油圧ショベル等の作業機械に関し、ブームの強度や作業機械本体側のブームを装着するブラケット部分の強度を向上させながらも、機体の重量増加を抑制可能な、簡素な構成で安価に製造することができるブームフート構造を提供する。【解決手段】  作業機械の本体１に対し、ピン部材によって一端部１０ｂを軸支されて上下揺動可能に装着され、上板１１，下板１２，両側板により矩形断面を有するように構成されるブーム１０のフート構造に関し、外形中心軸線Ｏを前記の上板１１及び下板１２間の中心位置Ｏに配置し、前記一端部１０ｂの前記の上板１１及び下板１２間に挟着固定されたボス部材５０と、前記ボス部材５０の、前記外形中心軸線Ｏから下方に偏心した位置Ｏ′に配置され、前記ピン部材を挿通可能なピン穴５０ａとをそなえる。【選択図】        図１
2006316536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の本体に対し、ピン部材によって一端部を軸支されて上下揺動可能に装着され、上板，下板，両側板により矩形断面を有するように構成されるブームのフート構造であって、
外形中心軸線を前記の上板及び下板間の中心位置に配置し、前記一端部の前記の上板及び下板間に挟着固定されたボス部材と、
前記ボス部材の、前記外形中心軸線から下方に偏心した位置に配置され、前記ピン部材を挿通可能なピン穴とをそなえた
ことを特徴とする、作業機械のブームフート構造。
【請求項２】
前記ピン穴は、前記作業機械の本体に対して装着した前記ブームを前記作業機械の前方へ所定角度だけ傾斜させた状態において、前記外形中心軸線に対して鉛直下方に偏心した位置に配置されている
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械のブームフート構造。
【請求項３】
前記所定角度は、前記ブームが、前記作業機械の本体に対する前記ブームの上下方向への回動可能範囲のうちの、略中央に位置した状態における傾斜角度である
ことを特徴とする、請求項２記載の作業機械のブームフート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械のブーム基端部に適用されるブームフート構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的な作業機械である油圧ショベルは、一般に、作業機械の下部に設けられて走行装置を備えた下部走行体と、下部走行体上に回転自在に結合された上部旋回体と、上部旋回体から前方へ延出するように取り付けられた作業装置とから構成されている。
作業装置は、その基端部を上部旋回体に連結された上下方向に回動自在のブームと、ブームの先端に屈伸自在に連結されたアームと、アームの先端に回動自在に取り付けられたバケットとを有している。そして、これらのブーム，アーム，バケットを油圧駆動することによって、油圧ショベルを掘削作業や整地作業といった幅広い用途に用いることができるようになっている。
【０００３】
ここで、従来の作業機械における一般的な上部旋回体の構造を図４に示す。上部旋回体の骨組みであるスイングフレーム（旋回フレーム）１は、その中央部分に立設した、平行な一対のサイドプレート２と、サイドプレート２の上面を覆うトッププレート３とを有している。サイドプレート２の機体前方部分２ａは、側面視で略三角形状に形成されており、この前方部分２ａの上面を覆うトッププレート３には、ブームを取りつけるためのブームフートブラケット２０が固着されている。ブームフートブラケット２０の中央部には、ブームフートピン３０を架設するためのピン穴２０ａが形成されている。なお、ブームフートピン３０は、ブームをスイングフレーム１に対して軸支させるための接合部材である。
【０００４】
一方、図５に示すように、ブーム１０は、その中間部１０ａで湾曲した略くの字形に形成されており、また、上板１１と下板１２と左右の側板１３，１４（図６参照）とによって囲繞された部分の断面積（ブーム幅方向に切った断面積）は、中間部１０ａの位置で最も大きく、両端（上部旋回体側の基端部１０ｂとアーム側の上端部１０ｃ）に近づくにしたがって小さくなるように形成されている。基端部１０ｂには、上板１１と下板１２との間にボス（ブームフートボス）１５が挟み込まれて取り付けられており、このボス１５には、ブームフートピン３０を挿通するピン穴１５ａが形成されている。
【０００５】
そして、ブーム１０とスイングフレーム１とは、図６に示すように、基端部１０ｂのボス１５のピン穴１５ａと、スイングフレーム１のブームフートブラケット２０のピン穴２０ａとを重ね合わせ、両ピン穴１５ａ，２０ａにブームフートピン３０を挿通することによって連結されて、ブーム１０は、ブームフートピン３０を中心軸として回動自在に動作するようになっている。
【０００６】
ところで、作業装置は、掘削作業等を行なう装置であって、作業時には大きな負荷が作用する。特に、ブーム１０の基端部１０ｂには、バケット及びアームに加えてブーム１０の全荷重が作用するので、大きな負荷がかかる。この負荷に耐えるために、ブーム１０の構造はボックス形状として、その断面積を大きくとる必要があった。
例えば、特許文献１には、ブームフート部（ブーム基端部）において局所的な強度向上を図るために、ブーム本体において、中央曲げ部を境にして、アームへの連結部側では上板と下板との開き角度が一定であるのに対し、ブームフート部側では上板と下板との開き角度を一定とはせず、上板と下板との開き角度を変化させるようにして、ブームフート部近傍の位置での断面形状を大きくした技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−９００６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の技術のように、ブームの基端部（ブームフート部）の位置での断面積を大きくとると、ブームの基端部に配設されたブームフートボスの外径も必然的に大きく形成されることになる。図３により説明すると、ブーム１０の基端部１０ｂとスイングフレーム１（つまり、トッププレート３）との干渉を回避するために、ブームフートボス１５とトッププレート３との間には所定の離隔距離ｄを確保する必要があるが、ブームフートボス１５の外径Ｒが大きく形成されると、ブームフートボス１５の中心Ｏに設けられたブームフートピン３０用のピン穴１５ａの中心Ｏ′とスイングフレーム１との距離Ｈ、すなわち、ブームフートブラケット２０に設けるピン穴２０ａの中心Ｏ′と、トッププレート３の頂部（図３において、ピン穴２０ａの中心Ｏ′からトッププレート３に対して下ろした垂線が、トッププレート３に交わる点）Ｐとの距離Ｈも大きくなってしまう。そのため、ブームフートブラケット２０は距離Ｈの大きさに対応して大きく形成されることになるので、ブームフートブラケット２０までも、曲げやねじりの力に対して、構造強度的に強化する必要があった。
【０００８】
特に、図５に示すような大型機の二股構造ブーム１０などは、強度向上のため、その断面積の高さ（断面高さ）をより大きく確保する必要があり、必然的に、ボス１５の外径Ｒがより大きくなるため、ブームフートブラケット２０のピン穴２０ａの中心Ｏ′とトッププレート３の頂部Ｐとの距離Ｈはより大きくなり、ブームフートブラケット２０、つまりはスイングフレーム１のさらなる重量増加やコスト増の原因となってしまう。
【０００９】
さらに、特許文献１記載の技術のような、上板の形状を変化させたブームでは、ブームの構造が複雑となるという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、ブームの強度や作業機械本体側のブームを装着するブラケット部分の強度を向上させながらも、機体の重量増加を抑制可能な、簡素な構成で安価に製造することができるブームフート構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の作業機械のブームフート構造は、作業機械の本体に対し、ピン部材によって一端部（ブームフート部，ブーム基端部）を軸支されて上下揺動可能に装着され、上板，下板，両側板により矩形断面を有するように構成されるブームのフート構造であって、外形中心軸線を前記の上板及び下板間の中心位置（ブームの一端部における上下方向中心位置）に配置し、前記一端部の前記の上板及び下板間に挟着固定されたボス部材と、前記ボス部材の、前記外形中心軸線から下方に偏心した位置に配置され、前記ピン部材を挿通可能なピン穴とをそなえたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の本発明の作業機械のブームフート構造は、請求項１記載の作業機械のブームフート構造において、前記ピン穴は、前記作業機械の本体に対して装着した前記ブームを前記作業機械の前方へ所定角度だけ傾斜させた状態において、前記外形中心軸線に対して鉛直下方に偏心した位置に配置されていることを特徴としている。
請求項３記載の本発明の作業機械のブームフート構造は、請求項２記載の作業機械のブームフート構造において、前記所定角度は、前記ブームが、前記作業機械の本体に対する前記ブームの上下方向への回動可能範囲のうちの、略中央に位置した状態における傾斜角度であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のブームフート構造によれば、ブームの一端部（ブームフート部，ブーム基端部）に挟着固定されたボス部材に形成されたピン穴は、ボス部材の外形中心軸線、すなわち、ブームの一端部における上下方向中心位置に対して下方に偏心した位置に配置されているので、ブームが装着される作業機械の本体（旋回フレーム）との干渉を回避しながら、ブームの一端部でのブームの上下方向の断面高さ（断面積）を大きく形成して、ブームの一端部の強度を向上させることができる。
【００１３】
そして、ブームの一端部の断面高さが大きく形成されても、そのブームの一端部での断面高さに合わせて作業機械の本体側のブームを装着するブラケット部分を大きく形成する必要がないので、ブームの強度を向上させながら、作業機械の本体側のブラケット部分の強度を確保することができる。
また、例えば、ブームフート構造を設計するにあたり、ブームの一端部の断面高さを変更しなくても、ピン穴が形成される位置を偏心させることによって、作業機械の本体側のブラケット部分に形成されるピン穴も偏心させることができ、ブラケット部分を小さくすることができる。したがって、ブームの強度を確保しながら、作業機械の本体側のブラケット部分の強度を向上させることができる。
【００１４】
また、ボス部材のピン穴の位置を偏心させただけなので、ブームや作業機械の本体側のブラケット部分の強度を簡素な構成で安価に向上させることができる。
また、ブームの一端部にはボス部材がそなえられているので、ブームの一端部の強度をより向上させることが可能となり、また、ボス部材にピン穴が設けられるので、ピン穴を容易に偏心させることができる。
【００１５】
そして、ピン穴は、作業機械の本体に対しブームを連結し且つブームを作業機械の前方へ所定角度傾倒させた状態において、ボス部材の外形中心軸線に対して鉛直下方向に偏心した位置に配置されているので、効果的にボス部材の下端とピン穴の中心との距離を小さくし、ブラケット部分を小さくする、又は、ブームの一端部の断面高さを大きく形成することが可能となる。
さらに、所定角度が、ブームが、作業機械の本体に対するブームの上下方向への回動可能範囲のうちの、略中央に位置した状態における傾斜角度であるので、より効果的にボス部材の下端とピン穴の中心との距離を小さくし、ブラケット部分を小さくする、又は、ブームの一端部の断面高さを大きく形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１，図２は本発明の一実施形態に係るブームフート構造を示す断面図である。
本実施形態において、従来技術で説明したブームフート構造と同一の部位については、従来技術の説明に用いた図４〜６を適宜流用して説明する。
本実施形態のブームは、図５及び図６に示すように、上面をなす上板１１と、下面をなす下板１２と、側面をなす左右の側板（両側板）１３，１４とにより矩形断面を有するボックス形状に構成されたものである。そして、中間部１０ａで湾曲した略くの字形に形成されており、上板１１と下板１２との距離（断面高さ）は、中間部１０ａの位置で最も大きく、両端（上部旋回体側の基端部１０ｂとアーム側の上端部１０ｃ）に近づくにしたがって小さくなるように形成されている。
【００１７】
また、ブーム１０の基端部（一端部）１０ｂは二股構造に形成されており、その二股構造の先端にはそれぞれ、円筒状の外形を有するブームフートボス（ボス部材）５０（図５，図６中の符号１５，１５ａをそれぞれ５０，５０ａに読み替えるものとする）が上板１１と下板１２とに挟まれて固着されている。そして、図１に示すように、ボス５０には、ブームフートピン３０を挿通するためのピン穴５０ａが形成され、ピン穴５０ａの中心軸Ｏ′は、ボス５０の中心軸Ｏに対して平行になるように（ブーム１０の幅方向に延びるように）形成されている。なお、ブームフートピン３０は、ブームをスイングフレーム１に対して軸支させるための接合部材である。
【００１８】
ブーム１０が取り付けられる作業機械の本体の上部旋回体の骨組みであるスイングフレーム（旋回フレーム）１は、図４に示すように、その中央部分に、前後方向に延びる、所定の間隔をあけて立設した、平行な一対のサイドプレート２，２を二組有している。つまり、計４枚のサイドプレート２が、スイングフレーム１に立設されている。なお、一対のサイドプレートの２，２の上面は、トッププレート３によって覆われている。
【００１９】
サイドプレート２，２の機体前方部分２ａ，２ａの上面のトッププレート３にはそれぞれ、側面視で略三角形状に形成された一対のブームフートブラケット２０，２０が配置されている。各ブームフートブラケット２０には、ブームフートピン３０を架設するためのピン穴２０ａが形成されている。つまり、一機体（一つのスイングフレーム１）に対して、一対のブームフートブラケット２０，２０と一本のブームフートピン３０とのセットが二組設けられていることになる。なお、各ブームフートブラケット２０は、ブーム１０の回動に伴って生じる負荷に十分耐えられるように、側面視で略三角形状に形成されているものである。
【００２０】
ここで、本発明の特徴であるが、図１に示すように、側面視で、ブームフートボス５０に設けられたピン穴５０ａの中心位置Ｏ′は、ブームフートボス５０の中心位置（外径中心軸線）Ｏとずれている。このずれＯＯ′は、ブーム１０をスイングフレーム１に連結し、且つ、ブーム１０を機体前方へ所定角度だけ傾斜させた状態において、ブームフートボス５０の中心Ｏから鉛直下方向へのずれである。つまり、従来はボスの中心位置Ｏとピン穴の中心位置Ｏ′とが一致していたのに対し、本実施形態ではピン穴５０ａの中心Ｏ′はボス５０の中心Ｏよりも機体下方に位置しているものである。なお、本実施形態におけるブームフートボス５０のピン穴５０ａは、ブーム１０を機体前方へ最大限傾倒させた状態（最大リーチ姿勢時）において、ブームフートボス５０の中心Ｏから鉛直下方向へ偏心した位置に配置されている。
【００２１】
本発明の一実施形態にかかるブームフート構造は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
ブームフートボス５０のピン穴５０ａの中心位置Ｏ′がボス５０の中心位置Ｏよりも下方に偏心しているので、ブーム１０の基端部１０ｂでの断面高さを大きく形成した場合、すなわち、例えば、図１に示すように、ボス５０の外径Ｒ′を図３に示した従来のボスの外径Ｒよりも大きく形成した場合（Ｒ′＞Ｒ）、ピン穴５０ａの中心とボス５０の下端との距離Ｌ′は、二点鎖線で示す従来のボスの外径Ｒの時の距離Ｌと同じ長さ、もしくはそれよりも（ボス５０とトッププレート３とが干渉しない範囲で）小さい長さに形成する（Ｌ′≦Ｌ）ことが可能となり、それに対応して、トッププレート３の頂部Ｐとピン穴２０ａとの距離Ｈ′も、従来のボスの外径Ｒの時の距離Ｈと同じ長さ、もしくはそれよりも小さい長さとする（Ｈ′≦Ｈ）ことが可能となって、スイングフレーム１（トッププレート３）との干渉を回避するように、ボス５０とトッププレート３との間に所定の離隔距離ｄを確保しながら、ブーム１０の基端部１０ｂでの断面高さを大きく形成して、ブーム１０の基端部１０ｂの強度を向上させることができる。
【００２２】
また、同時に、ブーム基端部１０ｂの断面高さを大きく形成しても、距離Ｈ′は、従来のボスの外径Ｒの時と同じ長さ、もしくはそれよりも小さい長さとする（Ｈ′≦Ｈ）ことが可能であって、ブームフートボス５０の大きく形成された断面高さに合わせてブームフートブラケット２０の大きさを大きくする必要がないので、ブームフートブラケット２０の強度を確保することができる。
【００２３】
逆に、ブーム基端部１０ｂの断面高さを変更しない場合、すなわち、例えば、図２に示すように、ボスの外径Ｒ″が従来のボスの外径Ｒと等しく形成されている場合（Ｒ″＝Ｒ）には、ピン穴５０ａの中心とボス５０の下端との距離Ｌ″が、二点鎖線で示すボス５０の中心Ｏにピン穴が形成された時に比べて、ピン穴５０ａが下方に偏心した分だけ小さくなるのに対応して、ブームフートブラケット２０のピン穴２０ａの中心とトッププレート３の頂部Ｐとの距離Ｈ″は短くなる（Ｈ″＜Ｈ）ので、ブームフートブラケット２０を小さく形成して、その強度を向上させることができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、本実施形態では、ブーム１０の基端部１０ｂは二股構造（図５参照）に形成されていたが、ブーム１０の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、単一のブームフートボスを有する構造であってもよい。
また、ブームフートボス５０は円筒状の外形を有していたが、ブーム１０を支持するのに支障がなければ、その他の形状（例えば角型形状）であっても良い。
【００２５】
また、ブームフートボス５０に設けられたピン穴５０ａの中心位置Ｏ′は、ブーム１０が、作業機械の本体に対するブームの上下方向への回動可能範囲（作動範囲）のうちの、略中央に傾倒している状態において、ブームフートボス５０の中心Ｏから鉛直下方向へ偏心しているように形成しても良い。言い換えれば、ブーム１０が、その回動可能範囲の中間に傾倒している状態において、ボス５０を側面から見た場合に、ボス５０の下端とピン穴５０ａ中心Ｏ′との距離Ｌが最も小さい量となるように形成しても良い。つまり、例えば、ブーム１０の回動可能範囲が水平面に対して１０〜９０度の範囲であったとすると、ブーム１０を水平面に対して５０度に傾斜させた状態において、ボス５０の下端とピン穴５０ａの中心Ｏ′との距離Ｌが最も小さい量になっていることが好ましい。
【００２６】
このように構成すれば、ブーム１０の回動可能範囲（１０〜９０度）の最大値（９０度）及び最小値（１０度）における、ボス５０の下端とピン穴５０ａ中心Ｏ′との距離Ｌを最小限に抑えることが可能となるので、ブームの全回動範囲を通して距離Ｈが小さくなり、ブームフートブラケット２０を効率よく小さく形成することができる。もちろん、このブームフートボス５０のピン穴５０ａの偏心状態は、本実施形態や上記の変形例に限らず、ブーム１０及びブームフートブラケット２０に作用する力やその他の構造を考慮して、適宜決定されるものである。
【００２７】
また、本実施形態では、代表的な作業機械である油圧ショベルに適用した場合について説明したが、ブームをピンによって取り付ける構造を有する、クレーン等その他各種の作業機械にももちろん適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るブームフート構造の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るブームフート構造の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】従来技術に係るブームフート構造を示す模式的な断面図である。
【図４】従来の作業機械における、一般的な上部旋回体の旋回フレームの構成を示す斜視図である。
【図５】従来の作業機械における、一般的なブームの構成を示す斜視図である。
【図６】従来の作業機械における、ブームフート構造を示す分解構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  スイングフレーム（旋回フレーム，作業機械の本体）
２  サイドプレート
２ａ  前方部分
３  トッププレート
１０  ブーム
１０ａ  中間部
１０ｂ  基端部（ブームフート部）
１０ａ  先端部（アーム側端部）
１１  上板
１２  下板
１３，１４  側板
１５，５０  ブームフートボス（ボス部材）
１５ａ，５０ａ  ピン穴
２０  ブームフートブラケット
２０ａ  ピン穴
３０  ブームフートピン（ピン部材）
ｄ  離隔距離
Ｈ，Ｈ′，Ｈ″  ピン穴の中心とトッププレートの頂部との距離
Ｌ，Ｌ′，Ｌ″  ピン穴の中心とボスの下端との距離
Ｏ  ブームフートボスの中心（外形中心軸線）
Ｏ′  ピン穴の中心
Ｐ  トッププレートの頂部
Ｒ，Ｒ′，Ｒ″  ボスの外径
【図１】
2006316536.tif 000003
【図２】
2006316536.tif 000004
【図３】
2006316536.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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