(57)【要約】【課題】作業機械の運転状態に関わりなく、ブームから生じる騒音を低減することができる、ブームに対する油圧配管の取付構造を提供する。【解決手段】運転室２０が設けられた機体フレーム１３に、ブームシリンダ１４により上下方向に俯仰動可能に取り付けられたブーム２２を取り付ける。ブーム２２は、背板１、腹板２及び左右の側板３を溶接して構成された中空構造体をもって構成されており、その内部には、背板１、腹板２及び左右の側板３に接合された複数の縦断部材１２を備え、該縦断部材１２と各板１，２，３との接合部若しくはその近傍部分に、油圧配管４をブーム２２に固定するクランプ５を設定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
背板、腹板及びこれらの各板を繋ぐ左右の側板からなる中空構造を有し、その外面に、油圧ポンプから吐出される圧油を油圧アクチュエータに供給する油圧配管がクランプを介して取り付けられたブームを備えた作業機械において、
前記ブームの内部に、前記背板、前記腹板及び前記側板に接合される複数の縦断部材を備え、前記縦断部材と前記各板との接合部若しくはその近傍部分に、前記油圧配管を前記ブームに固定するクランプを設けたことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
前記クランプの中心位置を、前記縦断部材の厚み方向の中心位置に合致させたことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記クランプの中心位置を、前記縦断部材の厚み方向の中心位置から一方向に偏倚し、その偏倚量を、前記クランプの中心位置を前記縦断部材の厚み方向の中心位置に合致させたときに前記ブームから発生する騒音よりも、前記偏倚した位置に前記クランプを固定したときに前記ブームから発生する騒音の上昇が、３ｄＢ以下となる範囲にすることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
【請求項４】
前記クランプを、前記背板、又は前記腹板、又は前記側板に分散して配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルなどの作業機械に係り、特に運転席を備えた機体フレームに一端が旋回可能に連結されるブーム及び該ブームの先端部に一端が旋回可能に連結されるアームに対する油圧配管の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルは、ディーゼルエンジンや電気モータ等の動力源から得た動力を油圧ポンプで油圧力に変換し、油圧力を用いて複数の油圧アクチュエータを作動することで、各種の土木作業及び掘削作業等を行なう建設機械である。一般的には、下部走行体の上部に運転席を備えた上部旋回体が旋回可能に設けられ、該上部旋回体の運転席に近い部分には、ブーム、アーム及びバケットの連結体からなるフロント部材の基端部が取り付けられていて、下部走行体及び上部旋回体は、それぞれ走行用油圧モータ及び旋回用油圧モータによって駆動され、ブーム、アーム及びバケットは、それぞれブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダによって駆動される。
【０００３】
ブームには、ブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダに油圧ポンプから吐出された圧油を供給するための油圧配管が、クランプ等の固定具を用いて固定され、アームには、アームシリンダ及びバケットシリンダに油圧ポンプから吐出された圧油を供給するための油圧配管が、クランプ等の固定具を用いて固定されている。そのため、油圧ポンプの吐出動作に応じた圧油の周期的な変動(脈動)が、油圧配管及び固定具を介してブーム及びアームに伝わり、騒音が発生することがある。即ち、ブーム及びアームは、箱型の中空構造体であるため、圧油の脈動がブーム及びアームに伝わったときに、ブーム及びアームを構成する板部材が曲げ振動を起こして、中空構造体内の気柱が振動し、騒音が発生する。これらのブーム及びアームから発生した騒音は、運転席に搭乗したオペレータ及び周辺の作業員等に影響を及ぼすが、特に、ブームから発生した騒音は、ブームが運転席の近傍に備えられており、オペレータに直に伝わることから、オペレータの疲労度を高め、作業能率を低下させる要因ともなる。
【０００４】
従来、油圧配管の脈動に起因して発生するブームの騒音を抑制する技術としては、油圧配管及びブームが特定の周波数、例えば固有振動数で振動モードするときの節の位置で、その油圧配管をブームにクランプするというものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図８乃至図１０を用いて、特許文献１に記載の技術をより詳細に説明する。図８は従来例に係るブームの上面図、図９は従来例に係るブームの側面図、図１０は従来例に係るブームにおける油圧配管のクランプ位置を示すグラフ図である。図８及び図９に示すように、従来例に係るブームは、背板１、腹板２及び左右両側板３により構成された中空構造体であり、油圧配管４は、背板１に、クランプ５を用いて固定されている。ここで、油圧配管４中の圧油には、油圧ポンプの回転数に応じて、図１０に示すような油圧配管の長さ方向に対する周期的な脈動が生じており、この脈動がクランプ５を介してブームへと伝わることで、ブームから騒音が発生する。この従来例においては、クランプ５を介した油圧配管４からの脈動伝播を低減するため、油圧配管４をその固有振動数で振動したときの振動モードの節６となる位置、即ち、図１０に示すように油圧配管４における圧油の脈動が最小となる位置で、油圧配管４をクランプしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１３９４０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、油圧ショベルは、作業内容に応じて様々な運転状態で稼働されるものであり、運転状態が変化したときには、それに応じて油圧配管４における脈動の節６の位置が図１１に示すように変動するので、特定の振動モードにおける節６の位置を１つだけ選択して、当該位置にクランプ５を配置したとしても、それとは異なる運転状態において発生する騒音を有効に抑制することはできない。そして、油圧配管４及びブームは、例えば両持ち梁のような単純な振動体ではなく、複雑な振動モードを持つ構造体であって、図１２に例示するように１次、２次及び３次の脈動などの大きなピークをいくつも有しているので、油圧ショベルの運転状態に応じて油圧配管４における脈動の節６の位置が変動し、クランプ５の位置が圧油の脈動の腹７の位置となる場合において、その脈動の周波数が、例えば１次、２次又は３次の脈動などの振幅が大きくなる周波数と一致した場合には、ブームから大きな騒音が発生することになる。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業機械の運転状態に関わりなく、ブームから生じる騒音を低減することができる、ブームに対する油圧配管の取付構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記の目的を達成するため、背板、腹板及びこれらの各板を繋ぐ左右の側板からなる中空構造を有し、その外面に、油圧ポンプから吐出される圧油を油圧アクチュエータに供給する油圧配管がクランプを介して取り付けられたブームを備えた油圧ショベルにおいて、前記ブームの内部に、前記背板、前記腹板及び前記側板に接合される複数の縦断部材を備え、前記縦断部材と前記各板との接合部若しくはその近傍部分に、前記油圧配管を前記ブームに固定するクランプを設けるという構成にした。
【００１０】
ブームの内部に、ブームを構成する背板、腹板及び側板に接合される複数の縦断部材を備えると、この縦断部材を備えた位置８が、ブームの振動の節９となる。また、この縦断部材を備えた位置８に油圧配管のクランプを設けると、この縦断部材を備えた位置８におけるブームの剛性が高いものになっているので、油圧ショベルの運転状態の変化により、油圧配管に生じる脈動の腹の位置とクランプの位置とが一致して、クランプを介して強い脈動がブームに伝達された場合にも、ブームに油圧配管の脈動に応じた振動モードが励起されない。よって、油圧ショベルの運転状態の変化に拘わらず、ブームから発生する騒音を低減することができる。
【００１１】
また本発明は、前記構成において、前記クランプの中心位置を、前記縦断部材の厚み方向の中心位置に合致させるという構成にした。
【００１２】
かかる構成によると、ブームの剛性が最も高く、かつ縦断部材の厚み方向の中心位置を介して左右の剛性バランスが均一な部分にクランプを取り付けるので、ブームから発生する騒音を最も有効に低減することができる。
【００１３】
また本発明は、前記構成において、前記クランプの中心位置を、前記縦断部材の厚み方向の中心位置から一方向に偏倚し、その偏倚量を、前記クランプの中心位置を前記縦断部材の厚み方向の中心位置に合致させたときに前記ブームから発生する騒音よりも、前記偏倚した位置に前記クランプを固定したときに前記ブームから発生する騒音の上昇が、３ｄＢ以下となる範囲にするという構成にした。
【００１４】
かかる構成によると、クランプの中心位置を縦断部材の厚み方向の中心位置から一方向に偏倚するので、クランプの取付位置の自由度を高めることができる。また、その偏倚量を、騒音レベルの上昇が３ｄＢ以下となる範囲に納めるので、ブームから発生する騒音の低減にも効果がある。
【００１５】
また本発明は、前記構成において、前記クランプを、前記背板、又は前記腹板、又は前記側板に分散して配置するという構成にした。
【００１６】
かかる構成によると、クランプを背板にのみ配置する場合に比べて、油圧配管の引き回しの自由度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、ブームの内部に、背板、腹板及び側板に接合される複数の縦断部材を備え、縦断部材と各板との接合部若しくはその近傍部分に、油圧配管をブームに固定するためのクランプを設けるので、油圧ショベルの運転状態の変化により、油圧配管に生じる脈動の腹の位置とクランプの位置とが一致して、強い脈動がクランプを介してブームに伝達された場合にも、ブームに油圧配管の脈動に応じた振動モードが励起されず、ブームから発生する騒音のレベルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る油圧ショベルの全体図である。
【図２】実施例１に係るブームの上面図である。
【図３】図２のＡ方向から見たブームの側面図である。
【図４】ブームに対するクランプの取付位置を示すブームの要部拡大図である。
【図５】本発明に係る油圧ショベルの効果を示す図である。
【図６】クランプの取付位置と騒音との関係を示すグラフ図である。
【図７】実施例２に係るブームの一部省略した側面図である。
【図８】従来例に係るブームの上面図である。
【図９】図８のＡ方向から見たブームの側面図である。
【図１０】油圧配管に作用する脈動のモードを示すグラフ図である。
【図１１】ブームに作用する振動のモード変化を示すグラフ図である。
【図１２】ブームに作用する振動の振動モードを示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る油圧ショベルの構成を、各実施例毎に、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に示すように、本例の油圧ショベルは、下部走行体であるクローラ１９と、クローラ１９上に旋回可能に搭載された上部旋回体である機体フレーム１３と、前記機体フレーム１３にブームフート軸２１により固定され、ブームシリンダ１４により上下方向に俯仰動可能に取り付けられたブーム２２と、ブーム２２の先端部にアームシリンダ１５により上下方向に回動可能に取り付けられたアーム１６と、前記アーム１６の先端部にバケットシリンダ１７により上下方向に回動可能に取り付けられたバケット１８とから主に構成されている。機体フレーム１３には、運転手が搭乗する運転席を備えた運転室２０が設けられる。
【００２１】
ブーム２２は、図１乃至図３に示すように、背板１、腹板２、左右の側板３を溶接することにより構成された中空構造体となっており、長さ方向の複数箇所には、左右の側板３を縦断する縦断部材が設けられている。本例においては、左右の側板３を縦断する縦断部材として、ブームフート軸受筒１０及びブームシリンダ軸受筒１１のほか、３箇所に、背板１、腹板２、左右の側板３の４辺に全周溶接された隔壁１２を設けている。なお、図示は省略するが、アーム１６についてもこれと同様の中空構造体に構成され、長さ方向の複数箇所に左右の側板３を縦断する縦断部材が設けられている。
【００２２】
また、本例の油圧ショベルにおいては、背板１の外面における縦断部材の形成位置と対応する部分に、油圧配管４をブーム２２に固定するためのクランプ５が取り付けられている。クランプ５は、図４に示すように、背板１の外面に当接されるクランプ座５Ａと、ボルト５Ｄを用いてクランプ座５Ａに締め付けられるクランプ締付金具５Ｃと、これらクランプ座５Ａとクランプ締付金具５Ｃとの間に設けられ、油圧配管４を保持する防振ゴム５Ｂとから構成される。
【００２３】
図５に、本実施例に係る油圧ショベルの騒音試験方法と騒音低減効果とを示す。図５（ａ）はブーム２２の背板１に設定されたハンマリングテストの打撃点ｐを示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した各打撃点ｐに油圧配管４の脈動１次及び脈動２次に相当する打撃力を付与したときにおける、加振力に対する運転室２０内で観測される騒音の比をグラフ化したものである。
【００２４】
試験では、実際の２０ｔ型油圧ショベルを用い、ブーム２２の長手方向の中心軸であるＢ−Ｂ′軸（図２参照）に沿ってハンマリングを実施して、ハンマリングにおける加振力と運転室内での騒音レベルとを同時計測した。ハンマリングは、ブーム２２の長さ方向に沿ってインパクトハンマーで５００Ｈｚまでの一様な加振力を与え、この加振力が与えらたときの運転室内での騒音レベルを計測し、その比［運転室内騒音／加振力］の値を求めた。このようにして得られた計測結果を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）の横軸は、図５（ａ）に示したブーム２２の長さ方向に設定された打撃点ｐで有り、縦軸は、［運転室内騒音／加振力］の値（ｄＢ）である。
【００２５】
図５（ｂ）のデータから明らかなように、本実施例に係る油圧ショベルは、油圧配管４の脈動１次及び脈動２次に相当する打撃力に対して、ブーム先端側隔壁、ブームシリンダ軸受筒及びブームフート側隔壁の位置で、騒音が著しく低減しており、この位置にクランプ５を設定することによって、ブーム２２の振動に起因する運転室２０内の騒音を低減できることが判る。特に、脈動１次に対する騒音の低下は顕著であり、運転室２０内の騒音を低減するのに有効である。
【００２６】
これは、中空構造体であるブーム２２に隔壁１２などの縦断部材を設けると、これら縦断部材の形成部が、ブーム２２の振動の節となり、クランプ５を介して油圧配管４の脈動がブーム２２へと伝播した場合においても、クランプ５がブーム２２における振動の節の位置に設けられているため、背板１、腹板２、左右の側板３に曲げ振動が励起されにくくなるためであると考えられる。
【００２７】
なお、図５（ｂ）に示した試験結果から、クランプ５は、ブーム２２に設けられた縦断部材の直上、即ち、図６（ａ）に示すように、クランプ５の中心位置を隔壁１２の厚み方向の中心位置ｘ＝０に合致させることが望ましいが、運転室２０内における騒音が過大にならない範囲では、クランプ５の中心位置を隔壁１２の厚み方向の中心位置からｙ方向に偏倚させることも可能である。例えば、図６（ｂ）に示すように、クランプ５の中心位置を隔壁１２の厚み方向の中心位置からｙ方向に３ｃｍ偏倚しても、それによる運転室２０内における騒音の増加は３ｄＢ以下であり、許容することができる。かかる構成によると、クランプ５の中心位置を縦断部材の厚み方向の中心位置から一方向に偏倚するので、クランプ５の取付位置の自由度を高めることができる。
【実施例２】
【００２８】
実施例２に係る油圧ショベルは、図７に示すように、クランプ５を、ブーム２２の背板１及び側板３に分散して配置したことを特徴とする。この場合にも、クランプ５は、ブーム２２に設けられた縦断部材の位置に設定される。その他については、実施例１に係る油圧ショベルと同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して、説明を省略する。
【００２９】
実施例２に係る油圧ショベルは、クランプ５をブーム２２の背板１にのみ配置する場合に比べて、油圧配管４の引き回しの自由度を高めることができて、油圧ショベルの製造を容易化することができる。
【００３０】
なお、前記各実施例においては、ブーム２２のみを例にとって説明したが、アーム１６についても、ブーム２２と同様に構成することができる。これにより、アーム１６から発生する騒音の低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、油圧ショベルなどのブーム及び／又はアームを備えた建設機械に利用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    ブームの背板
２    ブームの腹板
３    ブームの左右側板
４    油圧配管
５    クランプ
５Ａ    クランプ座
５Ｂ    クランプ防振ゴム
５Ｃ    クランプ締付
５Ｄ    クランプボルト
６    油圧配管における圧油の脈動圧力の節
７    油圧配管における圧油の脈動圧力の腹
８    ブームの左右側板を縦断する縦断部材の位置
９    ブームの振動振幅の節
１０    ブームフート軸の軸受筒
１１    ブームシリンダの軸受筒
１２    ブーム構造内部に全周溶接された隔壁
１３    油圧ショベルの機体フレーム
１４    ブームシリンダ
１５    アームシリンダ
１６    アーム
１７    バケットシリンダ
１８    バケット
１９    クローラ
２０    運転室
２１    ブームフート軸
２２    ブーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図４】
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