(57)【要約】【課題】強度及び剛性を確保しつつ重量を軽減し、且つ配管部材のレイアウトの自由度を向上させる。【解決手段】旋回フレーム１は、底板２と、一対の側板３と、底板２及び側板３の内面に溶接された補強部材６とを有している。補強部材６は、底板２に対して垂直な方向から見たときに側板３と交差するように配列され底板２と旋回ベアリング１０とを固定するための複数のネジ穴２ａのうち、側板３に最も隣接するネジ穴２ａを側板３との間で取り囲むように配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回支持体に固定される底板と、前部に作業機を取り付けることが可能なように前記底板の上面の中央において前後方向に延在し、前記底板に溶接されることによって立設された左右一対の側板とを含む旋回フレームにおいて、
前記底板に対して垂直な方向から見たときに前記側板と交差するように配列され、前記底板と前記旋回支持体とを固定する複数の固定部のうち、少なくとも前記側板に最も隣接する固定部を前記側板との間で取り囲むように前記底板と前記側板とに溶接された補強部材を有していることを特徴とする旋回フレーム。
【請求項２】
前記補強部材が、前記底板に対して交差する方向に軸方向を有する半筒状部材と、前記半筒状部材の上部の開口を覆う蓋とを有していることを特徴とする請求項１に記載の旋回フレーム。
【請求項３】
前記補強部材が、前記底板に対して交差する方向に軸方向を有する半筒状部材からなり、
前記半筒状部材の下部には、厚み方向に貫通した貫通部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の旋回フレーム。
【請求項４】
前記半筒状部材の上面は、前記側板から離れるに連れて下方に傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の旋回フレーム。
【請求項５】
前記半筒状部材が、半円筒形状を有していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の旋回フレーム。
【請求項６】
前記半筒状部材が、前記底板の旋回方向と直交する方向に延在する延在部を有していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の旋回フレーム。
【請求項７】
前記補強部材は、前記側板の内面に最も隣接する固定部を当該側板との間で取り囲むように前記底板と前記内面とに溶接されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の旋回フレーム。
【請求項８】
前記補強部材は、前記側板の外側にもさらに配置されており、
前記側板の外側に配置された前記補強部材は、前記側板の外面に最も隣接する固定部を当該側板との間で取り囲むように前記底板と前記外面とに溶接されていることを特徴とする請求項７に記載の旋回フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械及び作業車両などにおける旋回フレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、建設機械における旋回フレームのメインフレーム構造について記載されている。このメインフレームの前部は、メインフレームの前後長に亘って一直線状に延びるように旋回フレームの底面板（底板）から立設される第一縦板（側板）と、第一縦板に対して一定間隔を存して平行となるように第二縦板とを用いた二重縦板構造とされている。一方、メインフレームの後方は、第一縦板を用いた一重構造とされている。メインフレームの二重縦板構造の第一及び第二縦板は、底面板から立設される横板によって連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０５０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のメインフレームにおいては、前部に取り付けられた作業機（ブームなど）の実働時において、強度及び剛性を確保するために、メインフレームの一重構造部分の一対の第一縦板間を繋ぐように底面板と各第一縦板の内面とに仕切板が溶接されている。この仕切板は、例えば、底面板上に旋回モータが固定される場合、底面板に対して垂直な方向から見たときに旋回支持体と底面板とをネジで固定するために円状に配列された複数のネジ穴（固定部）よりも外側に配置されている。しかしながら、作業機の実働時においては、複数のねじ穴のうち、第一縦板の内及び外側において当該第一縦板に最も隣接するネジ穴間の第一縦板と底面板との溶接箇所に引っ張り応力が集中するが、仕切板は当該溶接箇所から比較的離れているため、この応力集中を効果的に分散させることができない。つまり、溶接箇所に応力が集中して、当該溶接箇所が破損する虞がある。加えて、仕切板は、一対の第一縦板間を繋ぐために、比較的長く、大きなものとなる。このため、メインフレームの重量が増加し、建設機械自体の燃費が低下する。さらに、一対の第一縦板間に仕切板が設けられていることで、例えば、油圧配管を一対の第一縦板間において前後方向に配設しにくくなる。このため、配管部材のレイアウトが制限される。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、強度及び剛性を確保しつつ重量を軽減し、且つ配管部材のレイアウトの自由度を向上させる旋回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】
【０００６】
本発明の旋回フレームは、旋回支持体に固定される底板と、前部に作業機を取り付けることが可能なように前記底板の上面の中央において前後方向に延在し、前記底板に溶接されることによって立設された左右一対の側板とを含む旋回フレームにおいて、前記底板に対して垂直な方向から見たときに前記側板と交差するように配列され、前記底板と前記旋回支持体とを固定する複数の固定部のうち、少なくとも前記側板に最も隣接する固定部を前記側板との間で取り囲むように前記底板と前記側板とに溶接された補強部材を有している。
【０００７】
これによると、少なくとも側板に最も隣接する固定部を当該側板とで取り囲む補強部材が底板と側板とに溶接されているので、作業時において、側板の内及び外側において当該側板に最も隣接する固定部間の側板と底板との溶接箇所に生じる応力が分散しやすくなる。そのため、強度及び剛性を確保しつつ当該溶接箇所の応力集中を緩和することができる。加えて、補強部材を一対の側板間を繋ぐように溶接する必要がなくなり、補強部材自体の重量を軽減することが可能となる。そのため、作業車両及び建設機械の燃費が向上する。さらには、例えば、油圧配管を一対の側板間において前後方向に配設しやすくなり、配管レイアウトの自由度が増す。
【０００８】
本発明において、前記補強部材が、前記底板に対して交差する方向に軸方向を有する半筒状部材と、前記半筒状部材の上部の開口を覆う蓋とを有していることが好ましい。これにより、補強部材が半筒状部材を有していても、蓋により、半筒状部材内に雨水や泥などが浸入しにくくなる。
【０００９】
また、本発明において、前記補強部材が、前記底板に対して交差する方向に軸方向を有する半筒状部材からなり、前記半筒状部材の下部には、厚み方向に貫通した貫通部が形成されていることが好ましい。これにより、半筒状部材の下部に貫通部が形成されているので、半筒状部材内に雨水や泥などが浸入しても、貫通部から外部に流出しやすくなる。そのため、半筒状部材内に雨水や泥などが溜まりにくくなる。
【００１０】
また、本発明において、前記半筒状部材の上面は、前記側板から離れるに連れて下方に傾斜する傾斜面を有していることが好ましい。これにより、補強部材をより軽量化することが可能となる。
【００１１】
また、本発明において、前記半筒状部材が、半円筒形状を有していることが好ましい。これにより、作業時において、溶接箇所に生じる応力が、より分散しやすくなる。
【００１２】
また、本発明において、前記半筒状部材が、前記底板の旋回方向と直交する方向に延在する延在部を有していることが好ましい。これにより、作業時において、溶接箇所に生じる応力が、より分散しやすくなる。
【００１３】
また、本発明において、前記補強部材は、前記側板の内面に最も隣接する固定部を当該側板との間で取り囲むように前記底板と前記内面とに溶接されていることが好ましい。これにより、作業時において、側板にやや外側に広がるような引っ張り応力が生じても、効果的に分散させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明において、前記補強部材は、前記側板の外側にもさらに配置されており、前記側板の外側に配置された前記補強部材は、前記側板の外面に最も隣接する固定部を当該側板との間で取り囲むように前記底板と前記外面とに溶接されていることが好ましい。これにより、作業時において、溶接箇所に生じる応力が、より一層分散しやすくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の旋回フレームによると、少なくとも側板に最も隣接する固定部を当該側板とで取り囲む補強部材が底板と側板とに溶接されているので、作業時において、側板の内及び外側において当該側板に最も隣接する固定部間の側板と底板との溶接箇所に生じる応力が分散しやすくなる。そのため、強度及び剛性を確保しつつ当該溶接箇所の応力集中を緩和することができる。加えて、補強部材を一対の側板間を繋ぐように溶接する必要がなくなり、補強部材自体の重量を軽減することが可能となる。そのため、作業車両及び建設機械の燃費が向上する。さらには、例えば、油圧配管を一対の側板間において前後方向に配設しやすくなり、配管レイアウトの自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による旋回フレームの斜視図である。
【図２】旋回フレームと旋回ベアリングとの固定構造を示す部分断面図である。
【図３】図１に示す旋回フレームの部分斜視図である。
【図４】図１に示す旋回フレームの部分平面図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による旋回フレームの補強部材の第２変形例を示す部分平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による旋回フレームの補強部材の第３変形例を示す部分平面図である。
【図８】本発明の一実施形態による旋回フレームの補強部材の第４変形例を示す部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１に示す本発明の一実施形態による旋回フレーム１は、作業車両や建設機械などの一例である油圧ショベルの旋回体の架台であり、走行体に対して旋回可能なように旋回ベアリング（旋回支持体）１０に固定されている（図２参照）。そして、旋回フレーム１は、掘削作業などを行う作業機が装着されるとともに、キャブ、燃料タンク、作動油タンク、カウンタウェイト及びエンジン（ともに不図示）などの各種部材装置が搭載されるものである。
【００１９】
また、旋回フレーム１は、図１及び図２に示すように、旋回ベアリング１０に固定された底板２と、底板２の上面の中央において溶接によって立設された一対の側板３と、底板２の上面に形成され左方の側板３の左側に配置されたサイドフレーム４と、底板２の上面に形成され右方の側板３の右側に配置されたサイドフレーム５とを有している。
【００２０】
ここで、旋回ベアリング１０は、図２に示すように、内周面に沿って複数の内歯が形成された内輪１１と、外輪１２と、内及び外輪１１，１２間において周方向に沿って一列に配列された複数のボール１３とを有している。外輪１２には、その周方向に沿って配列され且つ鉛直方向に貫通した複数の孔１２ａが形成されている。そして、底板２には、内周面に雌ねじが形成されたネジ穴（固定部）２ａが各孔１２ａと対向する位置に形成されている。これらネジ穴２ａは、底板２を上方から見たときに、側板３と交差するように配列されている（図３参照）。この構成において、孔１２ａを通してネジ穴２ａにネジ１５が螺入されることによって旋回ベアリング１０と底板２とが固定される。
【００２１】
内輪１１の下面には、内周面に雌ねじが形成されたネジ穴１１ａが周方向に沿って複数形成されている。そして、内輪１１の下面と対向する走行体の上部フレーム１６のフランジ１７には、孔１７ａが各ネジ穴１１ａと対向する位置に形成されている。この構成において、孔１７ａを通してネジ穴１１ａにネジ１８が螺入されることによって旋回ベアリング１０と走行体とが固定される。なお、底板２の上面であって一対の側板３間には、孔２ｂが形成されている。そして、底板２の上面には、回転軸３１を孔２ｂに通しつつギア３２が内輪１１の内歯と噛み合うように、旋回モータ３０が搭載されている。これにより、旋回モータ３０が駆動されることで、旋回モータ３０とともに旋回フレーム１が走行体に対して旋回する。
【００２２】
図１に戻って、一対の側板３は前後方向に延在しており、前部には連結ピン（図示せず）を介して作業機（バケット、アーム、ブーム及びこれらを動作させる油圧シリンダを含む）のブームを取り付ける孔３ａが形成されている。また、一対の側板３間において、前部、中央よりやや後方、及び後部には一対の側板３を繋ぐ３つの連結部材が設けられている。これにより、一対の側板３の剛性が向上する。
【００２３】
また、各側板３の内面には、図１，図３〜図５に示すように、補強部材６が設けられている。この補強部材６は、底板２に対して垂直な方向に軸方向を有する半円筒部材（半筒状部材）７と、半円筒部材７の上部の開口を覆う蓋８とを有している。半円筒部材７は、側板３の内面に最も隣接したネジ穴２ａだけを当該側板３との間で取り囲むように配置され、底板２の上面及び側板３の内面に溶接されている。具体的には、半円筒部材７は、図４に示すように、その途中部位が側板３の内面に最も隣接したネジ穴２ａと、側板３の内側においてこのネジ穴２ａに隣接するネジ穴２ａとの間を通るように配置されている。これにより、半円筒部材７の平面サイズが比較的小さくなり、軽量化することが可能となる。
【００２４】
また、半円筒部材７の上面は、図５に示すように、側板３から離れるに連れて下方に傾斜する傾斜面７ａとなっている。蓋８は、傾斜面７ａと平行に配置されている。なお、蓋８が半円筒部材７の開口を覆っていることで、半円筒部材７内に雨水や泥などが浸入しにくくなる。また、蓋８は、雨水や泥などの浸入を防ぐことが可能であればよいので、比較的薄い板が採用されており、重量も軽量となっている。
【００２５】
本実施形態における１つの半円筒部材７は、高さが２００ｍｍ、板厚が２０ｍｍ、内径が６５ｍｍとなっており、従来使用されていた仕切り板（高さが２００ｍｍ、板厚が２２ｍｍ、幅が７６０ｍｍ）よりも大幅に軽量化されている。つまり、２つの半円筒部材７を用いることで、仕切り板が採用されたものよりも、約４０％も軽量化することが可能である。
【００２６】
さらに、作業機の実働時において、連結ピンを介して孔３ａに伝わった応力（斜め上方に向かう引っ張り応力）によって、側板３の内及び外側において当該側板３に最も隣接するネジ穴２ａ間の側板３と底板２との溶接箇所に生じる応力が、仕切り板が採用されたものよりも、約２５％も低減させることが可能である。
【００２７】
以上のように、本実施形態の旋回フレーム１によると、側板３に最も隣接するネジ穴２ａを当該側板３とで取り囲む補強部材６が底板２と側板３とに溶接されているので、作業時において、上述の溶接箇所に生じる応力が分散しやすくなる。そのため、強度及び剛性を確保しつつ当該溶接箇所の応力集中を緩和することができる。加えて、補強部材６を一対の側板３間を繋ぐように溶接する必要がなくなり、補強部材６自体の重量を軽減することが可能となる。そのため、作業車両及び建設機械の燃費が向上する。さらに、補強部材６は一対の側板３間を仕切らないので、例えば、油圧配管を一対の側板３間において前後方向に配設しやすくなり、配管レイアウトの自由度が増す。
【００２８】
半円筒部材７の上面が傾斜しているので、補強部材６をより軽量化することが可能となる。また、補強部材６が半円筒部材７を有していることで、作業時において、溶接箇所に生じる応力がより分散しやすくなる。仮に、補強部材の筒状部材が平面視において角部を有する形状（ＢＯＸ形状）、又は、補強部材が単なるリブであると、角部やリブの側板から最も離れた端部に応力集中が生じてしまい、溶接箇所に生じる応力を効果的に分散できない。しかしながら、本発明の補強部材６は、角部やリブの端部のような応力が集中する箇所を持たない形状（半円筒形状）となっているので、効果的に応力を分散させることが可能となる。
【００２９】
また、補強部材６が底板２と側板３の内面とに溶接されていることで、作業時において、側板３にやや外側に広がるような引っ張り応力が生じても、効果的に分散させることが可能となる。
【００３０】
上述の実施形態においては、補強部材６が各側板３の内側に配置されていたが、図４中二点鎖線で示すように、補強部材６´が外側にも配置されていてもよい。この第１変形例においては、補強部材６´が、側板３の外面に最も隣接するネジ穴２ａだけを当該側板３との間で取り囲むように底板２と側板３の外面とに溶接されている。これにより、作業時において、溶接箇所に生じる応力がより一層分散しやすくなる。加えて、補強部材６´が１つのネジ穴２ａを側板３との間で取り囲んでいるので、補強部材６´の平面サイズを比較的小さくすることが可能となる。そのため、軽量化に寄与する。
【００３１】
また、上述の実施形態においては、補強部材６が半円筒部材７を有していたが、この部材は半円筒形状に限定されるものではなく、底板２に対して垂直な方向から見たときの平面形状が図６〜図８に示すような半筒状部材（第２〜第４変形例の半筒状部材２０７，３０７，４０７）であればよい。なお、これら半筒状部材２０７，３０７，４０７は、上述の半円筒部材７と同様に、底板２に対して垂直な方向に軸方向を有している。
【００３２】
つまり、第２変形例である補強部材２０６の半筒状部材２０７は、図６に示すように、半円筒部材７と同じ内径を有し曲率中心Ｓが側板３よりも外側に配置されており、その途中部位が側板３の内面に最も隣接したネジ穴２ａと、側板３の内側においてこのネジ穴２ａに隣接するネジ穴２ａとのほぼ中間を通るように配置されている。これにより、補強部材２０６が上述の補強部材６よりも平面的に小さくなり、より軽量化することが可能となる。
【００３３】
また、第３変形例である補強部材３０６の半筒状部材３０７は、図７に示すように、側板３とで略台形の中空部を画定する半筒状形状を有しており、角部にアールが施されている。これにおいても、半筒状部材３０７の途中部位が側板３の内面に最も隣接したネジ穴２ａと、側板３の内側においてこのネジ穴２ａに隣接するネジ穴２ａとのほぼ中間を通るように配置されている。これにより、補強部材３０６が上述の補強部材６よりも平面的に小さくなり、より軽量化することが可能となる。
【００３４】
また、第４変形例である補強部材４０６の半筒状部材４０７は、図８に示すように、底板２の旋回方向（すなわち、旋回ベアリング１０の周方向）と直交する方向に延在する延在部４０７ａを有し、側板３とで四角形の中空部を画定する半筒状形状となっている。延在部４０７ａは、側板３の内面に最も隣接したネジ穴２ａと、側板３の内側においてこのネジ穴２ａに隣接するネジ穴２ａとのほぼ中間を通るように配置されている。これにより、補強部材４０６が上述の補強部材６よりも平面的に小さくなり、より軽量化することが可能となる。加えて、補強部材４０６が旋回方向と直交する延在部４０７ａを有していることで、作業時において、ネジ穴２ａ間の溶接箇所での変形（応力）がより生じにくくなり、旋回フレームの強度及び剛性が向上する。
【００３５】
また、補強部材４０６には、半筒状部材４０７の上部の開口を塞ぐ蓋が設けられておらず、半筒状部材４０７の下端部には厚み方向に貫通した貫通部４０８が形成されている。このように、貫通部４０８が設けられていることで、半筒状部材４０７内に雨水や泥などが浸入しても、貫通部４０８から外部に流出しやすくなる。そのため、半筒状部材内に雨水や泥などが溜まりにくくなる。
【００３６】
上述の実施形態及び第１〜第４変形例においては、半筒状部材７，２０７，３０７，４０７が、底板２に対して垂直な方向に軸方向を有しているが、軸方向が孔３ａ側に傾いていてもよい。こうすれば、作業時において、溶接箇所に生じる応力をより効果的に分散させることが可能となる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態及び第１〜第４変形例においては、底板２と旋回ベアリング１０とをネジで固定していたが、ネジ以外の固定方法で両者を固定してもよい。この場合、補強部材は、両者の固定する複数の固定部のうち、側板３に最も隣接する固定部を側板３との間で取り囲むように底板２と側板３とに溶接すればよい。また、側板３の内面及び底板２に溶接された補強部材は、側板３の内側において、当該側板３に最も隣接するネジ穴（固定部）２ａを含む複数のネジ穴２ａを、側板３との間で取り囲むように配置されていてもよい。さらに、側板３の外面及び底板２に溶接された補強部材は、側板３の外側において、当該側板３に最も隣接するネジ穴（固定部）２ａを含む複数のネジ穴２ａを、側板３との間で取り囲むように配置されていてもよい。また、半筒状部材７，２０７，３０７，４０７の上面が傾斜面を有していなくてもよい。さらに傾斜面は、半筒状部材７，２０７，３０７，４０７の上面に部分的に形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  旋回フレーム
２  底板
２ａ  ネジ穴（固定部）
３  側板
６  補強部材
６´  補強部材
７  半円筒部材（半筒状部材）
７ａ  傾斜面
８  蓋
１０  旋回ベアリング（旋回支持体）
２０７，３０７，４０７  半筒状部材
４０７ａ  延在部
４０８  貫通部
【図１】
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【図２】
2011017165.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011017165.tif 000007
【図６】
2011017165.tif 000008
【図７】
2011017165.tif 000009
【図８】
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