(57)【要約】【課題】  作業装置とカウンタウエイトとの重量バランスを確保しつつ、カウンタウエイトの軽量化を図る。【解決手段】  ブーム４Ａの回動動作を左，右のリンク２９，３０等を介してカウンタウエイト２７に伝えることにより、作業装置４の姿勢変化に連動して、カウンタウエイト２７をピン２８を中心として前，後方向に揺動させる。これにより、例えば掘削作業時において作業装置４の重心が前方に移動したときには、カウンタウエイト２７の重心Ｇを後方に移動させることにより作業装置４との重量バランスをとり、作業装置４の重心が後方に移動したときには、カウンタウエイト２７の重心Ｇを前方に移動させることにより作業装置４との重量バランスをとることができるので、カウンタウエイト２７の重量を必要以上に大きくすることがなく、カウンタウエイト２７の軽量化を図ることができる。【選択図】        図２
2008063880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体をなすフレームと、該フレームの前，後方向の一側に俯仰動可能に設けられた作業装置と、前記フレームの前，後方向の他側に設けられ前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトとを備えてなる建設機械において、
前記カウンタウエイトは、前記作業装置の姿勢変化に連動して重心の位置が変化する構成としたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記カウンタウエイトは前記フレームに対し前，後方向に揺動可能に軸支する構成とし、
前記作業装置と前記カウンタウエイトとの間には、前記作業装置の姿勢変化に連動して前記カウンタウエイトを前，後方向に揺動させるリンク機構を設ける構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記フレームと前記カウンタウエイトとの間には、前記カウンタウエイトを前方に向けて常時付勢する付勢手段を設ける構成としてなる請求項２に記載の建設機械。
【請求項４】
前記カウンタウエイトは前記フレームに対し前，後方向に揺動可能に軸支する構成とし、
前記フレームと作業装置との間には前記作業装置の姿勢変化に応じて圧油を給排する作業装置側アクチュエータを設け、
前記フレームと前記カウンタウエイトとの間にはウエイト側アクチュエータを設け、
前記作業装置側アクチュエータと前記ウエイト側アクチュエータとは、前記作業装置側アクチュエータから給排される圧油によって前記カウンタウエイトを前，後方向に揺動させるように油圧閉回路によって接続する構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
【請求項５】
前記作業装置側アクチュエータは、チューブ、ピストン及びロッドからなる作業装置側油圧シリンダとして構成し、
前記ウエイト側アクチュエータは、チューブ、ピストン及びロッドからなるウエイト側油圧シリンダとして構成し、
前記油圧閉回路は、前記作業装置側油圧シリンダのボトム側油室と前記ウエイト側油圧シリンダのボトム側油室とを接続する油通路と、前記作業装置側油圧シリンダのロッド側油室と前記ウエイト側油圧シリンダのロッド側油室とを接続する油通路とにより構成してなる請求項４に記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の作業装置とカウンタウエイトとを備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前部側に設けられた作業装置とにより大略構成され、土砂の掘削作業等に好適に用いられるものである。
【０００３】
この場合、上部旋回体は、下部走行体上に旋回可能に取付けられた支持構造体をなす旋回フレームを有している。そして、旋回フレームの前部側には作業装置が俯仰動可能に設けられ、旋回フレームの後部側には、作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトが設けられる構成となっている。
【０００４】
ところで、例えば市街地における道路工事のように、狭隘な作業スペース内で掘削作業を行なう場合には、カウンタウエイトの後端部の旋回半径を可及的に小さくした後方小旋回型の油圧ショベルが好適に用いられる。
【０００５】
ここで、後方小旋回型の油圧ショベルは、比重の大きな材料を用いてカウンタウエイトを形成することにより、当該カウンタウエイトの小型化を図っている。このため、後方小旋回型の油圧ショベルに搭載されるカウンタウエイトは、比重の大きな材料を用いた分、製造コストが嵩んでしまうという不具合がある。
【０００６】
一方、作業スペースの大きさに応じて旋回フレームに対する作業装置の取付位置を前，後方向に移動させることにより、比較的大きな作業スペース内での掘削作業だけでなく、狭隘な作業スペース内での掘削作業も行うことができるようにした油圧ショベルも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１３７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献１による油圧ショベルは、旋回フレームに対する作業装置の取付位置を前，後方向に移動させるための機構を設けることにより、油圧ショベル全体の構成が複雑化してしまう上に、油圧ショベルの製造コストが増大してしまうという問題がある。
【０００９】
一方、後方小旋回型の油圧ショベルに搭載されるカウンタウエイトは、上述の如く比重の大きな材料を用いて形成することにより小型化されているため、当該カウンタウエイトの製造コストが嵩んでしまうという不具合がある。
【００１０】
ところで、油圧ショベルの掘削作業時においては、カウンタウエイトによって作業装置との重量バランスをとることにより、掘削作業時における車体の安定性を確保しているが、掘削作業時には、作業装置の姿勢は常に変化している。
【００１１】
このため、例えばバケットによって地面を掘削するため、作業装置を前方に延ばした姿勢（バケットが上部旋回体から最も離れた姿勢）では、カウンタウエイトとして必要な重量が大きくなり、例えば狭隘なスペース内で上部旋回体が旋回動作を行なうため、作業装置を上方に持上げて折畳んだ姿勢（バケットが上部旋回体に最も接近した姿勢）では、カウンタウエイトとして必要な重量は小さくなる。
【００１２】
このように、後方小旋回型の油圧ショベルは、比重の大きな材料を用いてカウンタウエイトを形成することにより、当該カウンタウエイトの小型化を図っているが、後方小旋回機能を必要とする上部旋回体の旋回動作時には、作業装置を上方に持上げて折畳んだ姿勢を保持するため、カウンタウエイトとして必要な重量は小さくなることがわかる。
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、作業装置とカウンタウエイトとの重量バランスを確保しつつ、当該カウンタウエイトの軽量化を図ることができるようにした建設機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するため本発明は、支持構造体をなすフレームと、該フレームの前，後方向の一側に俯仰動可能に設けられた作業装置と、前記フレームの前，後方向の他側に設けられ前記作業装置との重量バランスをとるカウンタウエイトとを備えてなる建設機械に適用される。
【００１５】
そして、請求項１の発明の特徴は、前記カウンタウエイトは、前記作業装置の姿勢変化に連動して重心の位置が変化する構成としたことにある。
【００１６】
請求項２の発明は、前記カウンタウエイトは前記フレームに対し前，後方向に揺動可能に軸支する構成とし、前記作業装置と前記カウンタウエイトとの間には、前記作業装置の姿勢変化に連動して前記カウンタウエイトを前，後方向に揺動させるリンク機構を設ける構成としたことにある。
【００１７】
請求項３の発明は、前記フレームと前記カウンタウエイトとの間には、前記カウンタウエイトを前方に向けて常時付勢する付勢手段を設ける構成としたことにある。
【００１８】
請求項４の発明は、前記カウンタウエイトは前記フレームに対し前，後方向に揺動可能に軸支する構成とし、前記フレームと作業装置との間には前記作業装置の姿勢変化に応じて圧油を給排する作業装置側アクチュエータを設け、前記フレームと前記カウンタウエイトとの間にはウエイト側アクチュエータを設け、前記作業装置側アクチュエータと前記ウエイト側アクチュエータとは、前記作業装置側アクチュエータから給排される圧油によって前記カウンタウエイトを前，後方向に揺動させるように油圧閉回路によって接続する構成としたことにある。
【００１９】
請求項５の発明は、前記作業装置側アクチュエータは、チューブ、ピストン及びロッドからなる作業装置側油圧シリンダとして構成し、前記ウエイト側アクチュエータは、チューブ、ピストン及びロッドからなるウエイト側油圧シリンダとして構成し、前記油圧閉回路は、前記作業装置側油圧シリンダのボトム側油室と前記ウエイト側油圧シリンダのボトム側油室とを接続する油通路と、前記作業装置側油圧シリンダのロッド側油室と前記ウエイト側油圧シリンダのロッド側油室とを接続する油通路とにより構成したことにある。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、作業装置の姿勢変化に連動してカウンタウエイトの重心が変化することにより、例えば掘削作業時において作業装置を前方に延ばした姿勢では、カウンタウエイトの重心位置を後方に移動させ、作業装置を上方に持上げて折畳んだ姿勢では、カウンタウエイトの重心位置を前方に移動させることができる。このように、作業装置の姿勢変化に連動してカウンタウエイトの重心位置を変化させることにより、作業装置とカウンタウエイトとの重量バランスを確保することができるので、カウンタウエイトの軽量化を図ることができ、当該カウンタウエイトの製造コストの削減にも寄与することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、掘削作業時等において作業装置が俯仰動すると、この作業装置の動作がリンク機構によってカウンタウエイトに伝わり、カウンタウエイトはフレームに対し前，後方向に揺動する。これにより、作業装置の姿勢変化に連動してカウンタウエイトの重心位置を前，後に変化させることができるので、軽量化されたカウンタウエイトを用いた場合でも作業装置との重量バランスを確保することができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、付勢手段がカウンタウエイトを前方に向けて常時付勢することにより、作業装置に連動してカウンタウエイトが前，後方向に揺動するときに、このカウンタウエイトの重量の一部を付勢手段によって受けることができる。従って、例えば作業装置を俯仰動させるために油圧シリンダ等のアクチュエータを用いた場合に、このアクチュエータに対してカウンタウエイトの重量が作用するのを付勢手段によって軽減することができ、作業装置を円滑に俯仰動させることができると共に、カウンタウエイトを円滑に揺動させることができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、掘削作業時等において作業装置が俯仰動すると、この作業装置の動作に応じて作業装置側アクチュエータが圧油を給排し、この作業装置側アクチュエータからの圧油が油圧閉回路を通じてウエイト側アクチュエータに給排されることにより、カウンタウエイトを、ウエイト側アクチュエータによって前，後方向に揺動させることができる。これにより、作業装置の姿勢変化に連動してカウンタウエイトの重心位置を前，後に変化させることができ、軽量化されたカウンタウエイトを用いた場合でも作業装置との重量バランスを確保することができる。しかも、作業装置の姿勢変化をカウンタウエイトに伝える機構を、作業装置側アクチュエータとウエイト側アクチュエータとによって構成することにより、当該機構の小型化、簡素化を図ることができる。
【００２４】
請求項５の発明によれば、作業装置の動作に応じて作業装置側油圧シリンダが伸縮すると、作業装置側油圧シリンダのボトム側油室内の圧油が油通路を通じてウエイト側油圧シリンダのボトム側油室内に給排されると共に、作業装置側油圧シリンダのロッド側油室内の圧油が油通路を通じてウエイト側油圧シリンダのロッド側油室内に給排される。これにより、作業装置側油圧シリンダとウエイト側油圧シリンダとを同期して伸縮させることができるので、作業装置の姿勢変化に連動して確実にカウンタウエイトを前，後方向に揺動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、図１ないし図１３を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
まず、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示し、図中、１は本実施の形態に適用される建設機械としての油圧ショベルである。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とによって大略構成され、上部旋回体３の前部側には作業装置４が俯仰動可能に設けられている。
【００２７】
ここで、作業装置４は、後述する旋回フレーム１１に回動可能に取付けられたブーム４Ａ、該ブーム４Ａの先端側に回動可能に取付けられたアーム４Ｂ、該アーム４Ｂの先端側に回動可能に取付けられたバケット４Ｃ、ブームシリンダ４Ｄ、アームシリンダ４Ｅ、バケットシリンダ４Ｆ等により構成され、土砂の掘削作業等に用いられるものである。
【００２８】
また、上部旋回体３は、後述の旋回フレーム１１と、該旋回フレーム１１の前部左側に設けられたキャブ５と、該キャブ５の後側に設けられたエンジン６と、該エンジン６等の搭載機器を覆う外装カバー７と、該外装カバー７の後側に設けられた後述のカウンタウエイト２７とによって大略構成されている。
【００２９】
１１は上部旋回体３のベースとなる旋回フレームで、該旋回フレーム１１は、図４等に示すように、後述の底板１２、左，右の縦板１３，１４、左サイドフレーム１５、右サイドフレーム１８、左，右の軸支持ブラケット２２，２３、左，右のウエイト支持ブラケット２４，２５等により構成され、強固な支持構造体をなすものである。
【００３０】
１２は旋回フレーム１１の中央部を構成する底板で、該底板１２は、厚肉な鋼板等を用いて前，後方向に延びる平板状に形成されている。そして、底板１２は下部走行体２上に旋回中心Ｏを中心として旋回可能に取付けられ、底板１２の上面側には、後述する左，右の縦板１３，１４が立設されている。
【００３１】
１３，１４は底板１２の上面側に立設された左，右の縦板で、これら左縦板１３と右縦板１４とは、底板１２の上面側に溶接手段を用いて固着され、左，右方向で一定の間隔をもって対面しつつ前，後方向に延びている。そして、左，右の縦板１３，１４の前部側は、上方に向けて山形に隆起したブーム取付ブラケット１３Ａ，１４Ａとなっている。また、左，右の縦板１３，１４の後部側には、マウント部材等（図示せず）を介してエンジン６が左，右方向に延びる横置き状態で配設される構成となっている。
【００３２】
１５は底板１２の左側方に配置された左サイドフレームで、該左サイドフレーム１５は、例えば断面Ｄ字形状をなすＤ型フレームを用いて形成され、底板１２に沿って前，後方向に延びている。そして、左サイドフレーム１５は、底板１２との間に設けられた複数の左張出しビーム１６によって当該底板１２に連結されている。また、底板１２と左サイドフレーム１５の前部側は、キャブ５を支持するキャブ支持部１７となっている。
【００３３】
１８は底板１２の右側方に配置された右サイドフレームで、該右サイドフレーム１８は、例えば断面Ｄ字形状をなすＤ型フレームを用いて形成され、底板１２に沿って前，後方向に延びている。そして、右サイドフレーム１８は、底板１２との間に設けられた複数の右張出しビーム１９によって当該底板１２に連結されている。
【００３４】
２０は左縦板１３のブーム取付ブラケット１３Ａ近傍に配置された左横梁で、該左横梁２０は、底板１２と左サイドフレーム１５との間に設けられている。そして、左横梁２０は、キャブ支持部１７の一部を構成すると共に、後述の軸支持ブラケット２２が立設されるものである。
【００３５】
２１は右縦板１４のブーム取付ブラケット１４Ａ近傍に配置された右横梁で、該右横梁２１は、底板１２と右サイドフレーム１８との間に設けられている。そして、右横梁２１は、後述の軸支持ブラケット２３が立設されるものである。
【００３６】
２２は左横梁２０の上面側に立設された左側の軸支持ブラケットで、該軸支持ブラケット２２は、図５等に示すように、左縦板１３のブーム取付ブラケット１３Ａと左，右方向で対面する一対の台形状の板体２２Ａ，２２Ａにより構成されている。そして、軸支持ブラケット２２の上端側は、後述する軸２６の左端部が挿通され、当該軸２６の左端部を回動可能に支持するものである。
【００３７】
２３は右横梁２１の上面側に立設された右側の軸支持ブラケットで、該軸支持ブラケット２３も、左，右方向で対面する一対の台形状の板体２３Ａ，２３Ａにより構成されている。そして、軸支持ブラケット２３の上端側は、後述する軸２６の右端部が挿通され、当該軸２６の右端部を回動可能に支持するものである。
【００３８】
２４はエンジン６よりも後側に位置して底板１２の後部左側に設けられた左側のウエイト支持ブラケットで、該左側のウエイト支持ブラケット２４は、底板１２の上面側に突設され左，右方向で対面する一対の三角形状の板体によって構成されている。
【００３９】
２５はエンジン６よりも後側に位置して底板１２の後部右側に設けられた右側のウエイト支持ブラケットで、該右側のウエイト支持ブラケット２５も、底板１２の上面側に突設され左，右方向で対面する一対の三角形状の板体により構成されている。そして、左，右のウエイト支持ブラケット２４，２５は、後述するカウンタウエイト２７を前，後方向に揺動可能（回動可能）に軸支するものである。
【００４０】
２６は作業装置４を構成するブーム４Ａに設けられた軸で、該軸２６は、図４及び図５に示すように、ブーム４Ａの基端部に固着して設けられ左，右方向に延びている。そして、軸２６は左，右のブーム取付ブラケット１３Ａ，１４Ａに回動可能に支持され、作業装置４のブームシリンダ４Ｄを伸縮させることにより、ブーム４Ａは軸２６を中心として上，下方向に回動（俯仰動）する構成となっている。
【００４１】
また、ブーム取付ブラケット１３Ａから左側方に突出した軸２６の左端側は、左側の軸支持ブラケット２２によって回動可能に支持され、ブーム取付ブラケット１４Ａから右側方に突出した軸２６の右端側は、右側の軸支持ブラケット２３によって回動可能に支持されている。
【００４２】
そして、図５に示すように、軸２６の左端部には、軸支持ブラケット２２の各板体２２Ａ間に位置して二又状の左リンク用レバー２６Ａが一体に固着され、該左リンク用レバー２６Ａには、後述する左リンク２９の前端部が連結される構成となっている。一方、軸２６の右端部には、軸支持ブラケット２３の各板体２３Ａ間に位置して二又状の右リンク用レバー２６Ｂが一体に固着され、該右リンク用レバー２６Ｂには、後述する右リンク３０の前端部が連結される構成となっている。
【００４３】
２７はエンジン６の後側に位置して旋回フレーム１１の後端側に設けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト２７は、作業装置４との重量バランスをとるものである。そして、カウンタウエイト２７は、図２ないし図４に示すように、左，右方向に延びるブロック状の質量体からなり、該カウンタウエイト２７には、左取付アーム２７Ａ，右取付アーム２７Ｂと、二又状をなす左リンク用レバー２７Ｃ，右リンク用レバー２７Ｄとが一体に設けられている。
【００４４】
ここで、カウンタウエイト２７の左，右の取付アーム２７Ａ，２７Ｂは、旋回フレーム１１に設けられた左，右のウエイト支持ブラケット２４，２５に対応した位置に突設されている。そして、左取付アーム２７Ａは、ウエイト支持ブラケット２４にピン２８を用いて前，後方向に揺動可能に軸支され、右取付アーム２７Ｂは、ウエイト支持ブラケット２５にピン２８を用いて前，後方向に揺動可能に軸支されている。
【００４５】
従って、カウンタウエイト２７は、旋回フレーム１１に対し各ピン２８を中心として前，後方向に揺動可能に支持され、図２に示す如く重心Ｇが旋回フレーム１１の旋回中心Ｏに接近した前寄り位置と、図３に示す如く重心Ｇが旋回中心Ｏから離間した後寄り位置との間で揺動することにより、重心Ｇの位置が前，後に移動する構成となっている。
【００４６】
一方、カウンタウエイト２７の左リンク用レバー２７Ｃは、軸２６の左端側に設けられた左リンク用レバー２６Ａと前，後方向で対向する位置に設けられ、これら各左リンク用レバー２７Ｃ，２６Ａ間は、後述の左リンク２９によって連結される構成となっている。また、カウンタウエイト２７の右リンク用レバー２７Ｄは、軸２６の右端側に設けられた右リンク用レバー２６Ｂと前，後方向で対向する位置に設けられ、これら各右リンク用レバー２７Ｄ，２６Ｂ間は、後述の右リンク３０によって連結される構成となっている。
【００４７】
２９は軸２６の左リンク用レバー２６Ａとカウンタウエイト２７の左リンク用レバー２７Ｃとの間を連結する左リンク、３０は軸２６の右リンク用レバー２６Ｂとカウンタウエイト２７の右リンク用レバー２７Ｄとの間を連結する右リンクである。そして、これら左リンク２９と右リンク３０とは、作業装置４（ブーム４Ａ）の姿勢変化に連動して、カウンタウエイト２７をピン２８を中心として前，後方向に揺動させるリンク機構を構成している。
【００４８】
ここで、左リンク２９は前，後方向に直線的に延びる板体、枠体等により形成され、左リンク２９の前端部は、軸２６の左リンク用レバー２６Ａにピン３１を介して回動可能にピン結合され、左リンク２９の後端部は、カウンタウエイト２７の左リンク用レバー２７Ｃにピン３２を介して回動可能にピン結合されている。
【００４９】
一方、右リンク３０も前，後方向に直線的に延びる板体により形成され、右リンク３０の前端部は、軸２６の右リンク用レバー２６Ｂにピン３１を介して回動可能にピン結合され、右リンク３０の後端部は、カウンタウエイト２７の右リンク用レバー２７Ｄにピン３２を介して回動可能にピン結合されている。
【００５０】
従って、作業装置４の姿勢が、図２に示す如くブーム４Ａを上方に持上げた旋回姿勢と、図３に示す如くブーム４Ａを前方に延ばした掘削姿勢との間で変化すると、この作業装置４の姿勢変化が左リンク２９、右リンク３０によってカウンタウエイト２７に伝わり、カウンタウエイト２７はピン２８を中心として前，後方向に揺動する。
【００５１】
これにより、作業装置４が図２に示す旋回姿勢となったときには、カウンタウエイト２７は、重心Ｇが旋回中心Ｏに接近した前寄り位置に移動した状態で作業装置４との重量バランスをとり、作業装置４が図３に示す掘削姿勢となったときには、カウンタウエイト２７は、重心Ｇが旋回中心Ｏから離間した後寄り位置に移動した状態で作業装置４との重量バランスをとる構成となっている。
【００５２】
本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、この油圧ショベル１は、下部走行体２によって作業現場まで自走した後、下部走行体２上で上部旋回体３を旋回させつつ、作業装置４を俯仰動させることにより土砂の掘削作業を行なう。
【００５３】
ここで、図１に示すブームシリンダ４Ｄを伸縮させることにより、ブーム４Ａを軸２６を中心として上，下方向に回動（俯仰動）させると、このブーム４Ａの回動動作が、軸２６に固着された左，右のリンク用レバー２６Ａ，２６Ｂ、左，右のリンク２９，３０、カウンタウエイト２７の左，右のリンク用レバー２７Ｃ，２７Ｄを通じてカウンタウエイト２７に伝わる。
【００５４】
このため、作業装置４が図３に示す如くブーム４Ａを前方に延ばした掘削姿勢となり、作業装置４の重心が旋回フレーム１１の旋回中心Ｏから大きく前方に離間したときには、カウンタウエイト２７はピン２８を中心として後方へ揺動する。これにより、カウンタウエイト２７は、重心Ｇが旋回フレーム１１の旋回中心Ｏから離間した後寄り位置へと移動し、旋回中心Ｏを中心としたモーメントが増大するので、作業装置４とカウンタウエイト２７との重量バランスを確保することができる。
【００５５】
一方、作業装置４が図２に示す如くブーム４Ａを上方に持上げた旋回姿勢となり、作業装置４の重心が旋回フレーム１１の旋回中心Ｏに接近したときには、カウンタウエイト２７はピン２８を中心として前方へ揺動する。これにより、カウンタウエイト２７は、重心Ｇが旋回フレーム１１の旋回中心Ｏに接近した前寄り位置へと移動し、旋回中心Ｏを中心としたモーメントが減少するので、作業装置４とカウンタウエイト２７との重量バランスを確保することができる。
【００５６】
この場合、カウンタウエイト２７は、旋回フレーム１１の旋回中心Ｏに接近するので、このカウンタウエイト２７の後端面によって規定される旋回半径を小さく抑えることができる。従って、作業装置４を旋回姿勢として上部旋回体３を旋回させたときには、上部旋回体３の後方小旋回を実現することができ、例えば市街地等の狭隘な作業スペース内においても円滑に旋回動作を行なうことができる。
【００５７】
かくして、本実施の形態によれば、ブーム４Ａと一体に回転する軸２６に設けた左，右のリンク用レバー２６Ａ，２６Ｂと、カウンタウエイト２７に設けた左，右のリンク用レバー２７Ｃ，２７Ｄとを、左，右のリンク２９，３０によって連結することにより、作業装置４の姿勢変化に連動して、カウンタウエイト２７をピン２８を中心として前，後方向に揺動させる構成としている。
【００５８】
これにより、例えば掘削作業時において作業装置４の重心が前方に移動したときには、カウンタウエイト２７の重心Ｇを後方に移動させることにより作業装置４との重量バランスをとり、作業装置４の重心が後方に移動したときには、カウンタウエイト２７の重心Ｇを前方に移動させることにより作業装置４との重量バランスをとることができる。
【００５９】
従って、作業装置４の作業姿勢が変化したとしても、この作業装置４の姿勢変化に連動してカウンタウエイト２７の重心Ｇの位置を移動させ、作業装置４とカウンタウエイト２７とを常に最適な重量バランスに保つことができるので、油圧ショベル１の安定性を確保することができる。この結果、カウンタウエイト２７の重量を可及的に小さくすることができるので、カウンタウエイト２７の軽量化を図ることができ、製造コストの低減にも寄与することができる。
【００６０】
しかも、本実施の形態では、作業装置４の姿勢変化をカウンタウエイト２７に伝える機構を左，右のリンク２９，３０によって構成したので、油圧ショベル１全体の構成を簡素化することができる。
【００６１】
次に、図６ないし図９は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、作業装置の姿勢変化をシリンダを用いてカウンタウエイトに伝える構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６２】
図中、４１は本実施の形態による旋回フレームを示し、該旋回フレーム４１は、上述した第１の実施の形態による旋回フレーム１１に代えて本実施の形態に用いたものである。ここで、旋回フレーム４１は、後述の底板４２、左サイドフレーム４５、右サイドフレーム４７、シリンダ取付ブラケット５１等により構成され、強固な支持構造体をなすものである。
【００６３】
４２は旋回フレーム４１の中央部を構成する底板で、該底板４２は、厚肉な鋼板等を用いて前，後方向に延びる平板状に形成されている。そして、底板４２の上面側には、左縦板４３と右縦板４４とが立設され、左，右方向で一定の間隔をもって対面しつつ前，後方向に延びている。
【００６４】
ここで、左，右の縦板４３，４４の前部側は、上方に向けて山形に隆起したブーム取付ブラケット４３Ａ，４４Ａとなり、これら左，右のブーム取付ブラケット４３Ａ，４４Ａは、作業装置４を構成するブーム４Ａの基端側を、後述のピン５２を介して回動可能に支持するものである。また、左，右の縦板４３，４４の後部側には、マウント部材等（図示せず）を介してエンジン６が左，右方向に延びる横置き状態で配設される構成となっている。
【００６５】
４５は底板４２の左側方に配置された左サイドフレームで、該左サイドフレーム４５は、複数の左張出しビーム４６によって底板４２に連結され、該底板４２に沿って前，後方向に延びている。
【００６６】
４７は底板４２の右側方に配置された右サイドフレームで、該右サイドフレーム４７は、複数の右張出しビーム４８によって底板４２に連結され、該底板４２に沿って前，後方向に延びている。
【００６７】
４９はエンジン６よりも後側に位置して底板４２の後部左側に設けられた左側のウエイト支持ブラケット、５０はエンジン６よりも後側に位置して底板４２の後部右側に設けられた右側のウエイト支持ブラケットで、これら左，右のウエイト支持ブラケット４９，５０は、底板４２の上面側に突設された一対の三角形状の板体によって構成されている。そして、左，右のウエイト支持ブラケット４９，５０は、後述するカウンタウエイト５４を前，後方向に揺動可能に軸支するものである。
【００６８】
５１は左縦板４３と右縦板４４との間に位置して底板４２の上面側に立設されたシリンダ取付ブラケットで、該シリンダ取付ブラケット５１は、左，右方向で対面する一対の台形状の板体により構成されている。そして、シリンダ取付ブラケット５１は、後述する作業装置側油圧シリンダ５６と、ウエイト側油圧シリンダ５９とが取付けられるものである。
【００６９】
５２は作業装置４のブーム４Ａを旋回フレーム４１の左，右のブーム取付ブラケット４３Ａ，４４Ａに回動可能に取付けるピンで、ブーム４Ａは、ピン５２を中心として上，下方向に回動する構成となっている。そして、ブーム４Ａの基端側には、後述のシリンダブラケット５３が設けられている。
【００７０】
５３はブーム４Ａの基端側に設けられた二又状のシリンダブラケットで、該シリンダブラケット５３は、ブーム４Ａの基端側のうち旋回フレーム４１に設けられたシリンダ取付ブラケット５１に対応した位置に突設されている。そして、シリンダブラケット５３には、後述する作業装置側油圧シリンダ５６のロッド５６Ｃが回動可能に取付けられる構成となっている。
【００７１】
５４はエンジン６の後側に位置して旋回フレーム４１の後端側に設けられたカウンタウエイトで、該カウンタウエイト５４は、作業装置４との重量バランスをとるものである。そして、カウンタウエイト５４は、左，右方向に延びるブロック状の質量体からなり、該カウンタウエイト５４には、左取付アーム５４Ａと右取付アーム５４Ｂとが一体に設けられている。
【００７２】
ここで、カウンタウエイト５４の左，右の取付アーム５４Ａ，５４Ｂは、旋回フレーム４１に設けられた左，右のウエイト支持ブラケット４９，５０に対応した位置に突設されている。そして、左取付アーム５４Ａは、ウエイト支持ブラケット４９にピン５５を用いて前，後方向に揺動可能に軸支され、右取付アーム５４Ｂは、ウエイト支持ブラケット５０にピン５５を用いて前，後方向に揺動可能に軸支されている。
【００７３】
従って、カウンタウエイト５４は、旋回フレーム４１に対し各ピン５５を中心として前，後方向に揺動可能に軸支され、図６に示す如く重心Ｇが旋回フレーム４１の旋回中心Ｏに接近した前寄り位置と、図７に示す如く重心Ｇが旋回中心Ｏから離間した後寄り位置との間で揺動することにより、重心Ｇの位置が前，後に移動する構成となっている。
【００７４】
また、カウンタウエイト５４に設けられた左取付アーム５４Ａと右取付アーム５４Ｂの長さ方向の中間部位には、左，右方向に延びるシリンダ取付軸５４Ｃが接続されている。このシリンダ取付軸５４Ｃは、左，右の取付アーム５４Ａ，５４Ｂ間を連結すると共に、後述するウエイト側油圧シリンダ５９のロッド５９Ｃが取付けられるものである。
【００７５】
５６は旋回フレーム４１のシリンダ取付ブラケット５１と作業装置４のブーム４Ａとの間に設けられた作業装置側アクチュエータとしての作業装置側油圧シリンダで、該作業装置側油圧シリンダ５６は、旋回フレーム４１の左，右の縦板４３，４４間を前，後方向に延びるように配置されている。ここで、作業装置側油圧シリンダ５６は、図９に示すように、チューブ５６Ａと、該チューブ５６Ａ内をボトム側油室Ａとロッド側油室Ｂとに画成するピストン５６Ｂと、該ピストン５６Ｂに固着されチューブ５６Ａから突出したロッド５６Ｃとにより大略構成されている。
【００７６】
そして、チューブ５６Ａのボトム側は、旋回フレーム４１のシリンダ取付ブラケット５１にピン５７を用いて回動可能にピン結合され、ロッド５６Ｃの突出端部は、ブーム４Ａのシリンダブラケット５３にピン５８を用いて回動可能にピン結合されている。
【００７７】
５９は旋回フレーム４１のシリンダ取付ブラケット５１とカウンタウエイト５４との間に設けられたウエイト側アクチュエータとしてのウエイト側油圧シリンダで、該ウエイト側油圧シリンダ５９は、旋回フレーム４１の左，右の縦板４３，４４間に位置し、かつエンジン６の下側を前，後方向に延びるように配置されている。ここで、ウエイト側油圧シリンダ５９は、図９に示すように、チューブ５９Ａと、該チューブ５９Ａ内をボトム側油室Ａとロッド側油室Ｂとに画成するピストン５９Ｂと、該ピストン５９Ｂに固着されチューブ５９Ａから突出したロッド５９Ｃとにより大略構成されている。
【００７８】
ここで、作業装置側油圧シリンダ５６とウエイト側油圧シリンダ５９とは、例えば同一形状を有する２本の油圧シリンダによって構成され、チューブ５６Ａ，５９Ａの径寸法が等しく、ピストン５６Ｂ，５９Ｂの径寸法が等しく、ロッド５６Ｃ，５９Ｃの径寸法が等しく設定されている。従って、ボトム側油室Ａとロッド側油室Ｂとの体積も等しくなっている。
【００７９】
そして、チューブ５９Ａのボトム側は、旋回フレーム４１のシリンダ取付ブラケット５１にピン６０を用いて回動可能にピン結合され、ロッド５９Ｃの突出端部は、カウンタウエイト５４のシリンダ取付軸５４Ｃに回動可能に連結されている。
【００８０】
また、図９中の６１は作業装置側油圧シリンダ５６とウエイト側油圧シリンダ５９との間を接続する油圧閉回路を示し、該油圧閉回路６１は、作業装置側油圧シリンダ５６のボトム側油室Ａとウエイト側油圧シリンダ５９のボトム側油室Ａとを接続する油通路６２と、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド側油室Ｂとウエイト側油圧シリンダ５９のロッド側油室Ｂとを接続する油通路６３とにより構成されている。
【００８１】
このように、作業装置側油圧シリンダ５６とウエイト側油圧シリンダ５９とは、油通路６２，６３からなる油圧閉回路６１によって接続され、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド５６Ｃがチューブ５６Ａ内に縮小したときには、ウエイト側油圧シリンダ５９のロッド５９Ｃがチューブ５９Ａから伸長し、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド５６Ｃがチューブ５６Ａから伸長したときには、ウエイト側油圧シリンダ５９のロッド５９Ｃがチューブ５９Ａ内に縮小する構成となっている。
【００８２】
従って、ブーム４Ａが図６に示す旋回姿勢となったときには、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド５６Ｃが伸長すると共にウエイト側油圧シリンダ５９のロッド５９Ｃが縮小し、カウンタウエイト５４は、ロッド５９Ｃの縮小によってピン５５を中心として前方に揺動することにより、重心Ｇが旋回フレーム４１の旋回中心Ｏに接近した前寄り位置へと移動する。
【００８３】
一方、ブーム４Ａが図７に示す掘削姿勢となったときには、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド５６Ｃが縮小すると共にウエイト側油圧シリンダ５９のロッド５９Ｃが伸長し、カウンタウエイト５４は、ロッド５９Ｃの伸長によってピン５５を中心として後方に揺動することにより、重心Ｇが旋回フレーム４１の旋回中心Ｏから離間した後寄り位置へと移動する構成となっている。
【００８４】
本実施の形態による油圧ショベルは上述の如き構成を有するもので、作業装置４のブーム４Ａが図７に示す掘削姿勢となり、作業装置４の重心が旋回フレーム４１の旋回中心Ｏから大きく前方に離間したときには、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド５６Ｃが縮小すると共にウエイト側油圧シリンダ５９のロッド５９Ｃが伸長することにより、カウンタウエイト５４は、ピン５５を中心として後方に揺動する。これにより、カウンタウエイト５４は、重心Ｇが旋回フレーム４１の旋回中心Ｏから離間した後寄り位置へと移動し、旋回中心Ｏを中心としたモーメントが増大するので、作業装置４とカウンタウエイト５４との重量バランスを確保することができる。
【００８５】
一方、作業装置４のブーム４Ａが図６に示す旋回姿勢となり、作業装置４の重心が旋回フレーム４１の旋回中心Ｏに接近したときには、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド５６Ｃが伸長すると共にウエイト側油圧シリンダ５９のロッド５９Ｃが縮小することにより、カウンタウエイト５４は、ピン５５を中心として前方に揺動する。これにより、カウンタウエイト５４は、重心Ｇが旋回フレーム４１の旋回中心Ｏに接近した前寄り位置へと移動し、旋回中心Ｏを中心としたモーメントが減少するので、作業装置４とカウンタウエイト５４との重量バランスを確保することができる。
【００８６】
この場合、本実施の形態によれば、旋回フレーム４１とブーム４Ａとの間に設けた作業装置側油圧シリンダ５６と、旋回フレーム４１とカウンタウエイト５４との間に設けたウエイト側油圧シリンダ５９との２本の油圧シリンダを用いるだけで、作業装置４の姿勢変化に連動してカウンタウエイト５４を前，後方向に揺動させることができるので、その構成を簡素化することができる。
【００８７】
しかも、作業装置側油圧シリンダ５６とウエイト側油圧シリンダ５９とを、旋回フレーム４１を構成する左，右の縦板４３，４４間に配置する構成としたので、旋回フレーム４１上に配置される制御弁、熱交換装置、タンク等（いずれも図示せず）の各種の搭載機器が、作業装置側油圧シリンダ５６、ウエイト側油圧シリンダ５９と干渉するのを抑えることができ、これら搭載機器のレイアウトの自由度を大きく確保することができる。
【００８８】
次に、図１０ないし図１２は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、旋回フレームとカウンタウエイトとの間に、カウンタウエイトを前方に向けて常時付勢する付勢手段を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８９】
図中、７１は本実施の形態による旋回フレームを示し、該旋回フレーム７１は、上述した第１の実施の形態による旋回フレーム１１に代えて本実施の形態に用いたものである。ここで、旋回フレーム７１は、第１の実施の形態によるものと同様に、底板１２、左，右の縦板１３，１４、左サイドフレーム１５、右サイドフレーム１８、左，右の軸支持ブラケット２２，２３、左，右のウエイト支持ブラケット２４，２５等により構成されている。しかし、旋回フレーム７１は、後述する左，右のばね取付板７２，７３が設けられている点で、第１の実施の形態による旋回フレーム１１とは異なっている。
【００９０】
７２は旋回フレーム７１を構成する左縦板１３の後端部に設けられた左ばね取付板で、該左ばね取付板７２は、左縦板１３の後端部から上方に向けて突出している。そして、左ばね取付板７２は、後述する左引張りばね７７の前端側が取付けられるものである。７３は旋回フレーム７１を構成する右縦板１４の後端部に設けられた右ばね取付板で、該右ばね取付板７３は、右縦板１４の後端部から上方に向けて突出している。そして、右ばね取付板７３は、後述する右引張りばね７８の前端側が取付けられるものである。
【００９１】
７４は本実施の形態によるカウンタウエイトを示し、該カウンタウエイト７４は、上述した第１の実施の形態によるカウンタウエイト２７とほぼ同様に、左，右方向に延びるブロック状の質量体からなり、該カウンタウエイト７４には、左取付アーム７４Ａ，右取付アーム７４Ｂと、二又状をなす左リンク用レバー７４Ｃ，右リンク用レバー７４Ｄとが一体に設けられている。
【００９２】
７５はカウンタウエイト７４の左取付アーム７４Ａに突設された左ばね取付板で、該左ばね取付板７５は、後述する左引張りばね７７の後端側が取付けられるものである。７６はカウンタウエイト７４の右取付アーム７４Ｂに突設された右ばね取付板で、該右ばね取付板７６は、後述する右引張りばね７８の後端側が取付けられるものである。
【００９３】
７７は旋回フレーム７１の左ばね取付板７２とカウンタウエイト７４の左ばね取付板７５との間に設けられた付勢手段としての左引張りばねで、該左引張りばね７７は、前，後方向に直線的に延びている。７８は旋回フレーム７１の右ばね取付板７３とカウンタウエイト７４の右ばね取付板７６との間に設けられた付勢手段としての右引張りばねで、該右引張りばね７８は、前，後方向に直線的に延びている。そして、左，右の引張りばね７７，７８は、ピン２８によって前，後方向に揺動可能に軸支されたカウンタウエイト７４を、前方に向けて常時付勢するものである。
【００９４】
これにより、作業装置４を図１１に示す掘削姿勢から図１０に示す旋回姿勢へと移動させるため、ブームシリンダ（図示せず）を伸長させてブーム４Ａを上方に持上げる場合に、ブームシリンダに対し、左，右のリンク２９，３０等を介してブーム４Ａに連結されたカウンタウエイト７４の重量が作用するのを、左，右の引張りばね７７，７８のばね力によって軽減することができる。
【００９５】
また、作業装置４を図１０に示す旋回姿勢から図１１に示す掘削姿勢へと移動させるため、ブームシリンダ（図示せず）を縮小させてブーム４Ａを前方に延ばす場合にも、ブームシリンダに対してカウンタウエイト７４の重量が作用するのを、左，右の引張りばね７７，７８によって軽減することができる。
【００９６】
このように、本実施の形態によれば、作業装置４の姿勢変化に連動してカウンタウエイト７４をピン２８を中心として前，後方向に揺動させるときに、ブーム４Ａを回動させるブームシリンダに対してカウンタウエイト７４の重量が作用するのを、左，右の引張りばね７７，７８によって軽減することができるので、ブーム４Ａを円滑に回動させることができると共に、カウンタウエイト７４を円滑に揺動させることができる。
【００９７】
なお、上述した第２の実施の形態では、作業装置側油圧シリンダ５６のボトム側油室Ａとウエイト側油圧シリンダ５９のボトム側油室Ａとの間を油通路６２を介して接続し、作業装置側油圧シリンダ５６のロッド側油室Ｂとウエイト側油圧シリンダ５９のロッド側油室Ｂとの間を油通路６３を介して接続した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１３に示す変形例のように、作業装置側油圧シリンダ５６のボトム側油室Ａにアキュムレータ８１を接続すると共に、ウエイト側油圧シリンダ５９のロッド側油室Ｂにアキュムレータ８２を接続する構成としてもよい。
【００９８】
この場合には、ブーム４Ａを上方に持上げた状態（図６の状態）から前方に延ばした状態（図７の状態）へと下向に回動させるときに、作業装置側油圧シリンダ５６のボトム側油室Ａ内の圧油の一部をアキュムレータ８１に蓄圧すると共に、ウエイト側油圧シリンダ５９のロッド側油室Ｂ内の圧油の一部をアキュムレータ８２に蓄圧することができる。
【００９９】
このため、ブームシリンダ（図示せず）によってブーム４Ａを上方に持上げる場合には、ブーム４Ａの動作と連動する作業装置側油圧シリンダ５６の伸長動作を、アキュムレータ８１内の圧力によって補助することができ、ブーム４Ａの動作と連動するウエイト側油圧シリンダ５９の縮小動作を、アキュムレータ８２内の圧力によって補助することができる。この結果、ブーム４Ａを持上げるときにブームシリンダ（図示せず）に作用する荷重を、アキュムレータ８１，８２内に蓄圧した油圧によって軽減することができ、ブーム４Ａを円滑に俯仰動させることができると共に、カウンタウエイト５４を円滑に揺動させることができる。
【０１００】
また、上述した第２の実施の形態では、作業装置側アクチュエータを作業装置側油圧シリンダ５６によって構成し、ウエイト側アクチュエータをウエイト側油圧シリンダ５９によって構成した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば作業装置側アクチュエータとウエイト側アクチュエータとを、同一形状を有するラジアルピストン式アクチュエータ、アキシャルピストン式アクチュエータ等によって構成し、これらの間を油圧閉回路によって接続する構成としてもよい。
【０１０１】
また、上述した第１の実施の形態では、ブーム４Ａに取付けた軸２６とカウンタウエイト２７との間を、左，右のリンク２９，３０を用いて連結した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばブーム４Ａとカウンタウエイト２７との間をリンクを用いて連結する構成としてもよい。
【０１０２】
また、上述した第３の実施の形態では、左，右の引張りばね７７，７８の後端側を、左，右のばね取付板７５，７６を介してカウンタウエイト７４の左，右の取付アーム７４Ａ，７４Ｂに取付けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばカウンタウエイト７４に直接的に取付ける構成としてもよい。
【０１０３】
さらに、上述した各実施の形態では、建設機械として油圧ショベルを例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばテレスコピック式のブームを備えた油圧クレーン等のように、旋回フレームに作業装置とカウンタウエイトとを備えた建設機械に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】図１中の旋回フレーム、カウンタウエイト、リンク等をブームを上方に持上げた状態で示す正面図である。
【図３】旋回フレーム、カウンタウエイト、リンク等をブームを前方に延ばした状態で示す正面図である。
【図４】旋回フレーム、カウンタウエイト、リンク、ブーム等を図３中の矢示IV−IV方向からみた平面図である。
【図５】図４中の左，右の縦板、ブーム、左，右のリンク等を示す斜視図である。
【図６】第２の実施の形態による旋回フレーム、カウンタウエイト、作業装置側油圧シリンダ、ウエイト側油圧シリンダ等をブームを上方に持上げた状態で示す正面図である。
【図７】旋回フレーム、カウンタウエイト、作業装置側油圧シリンダ、ウエイト側油圧シリンダ等をブームを前方に延ばした状態で示す正面図である。
【図８】旋回フレーム、カウンタウエイト、作業装置側油圧シリンダ、ウエイト側油圧シリンダ、ブーム等を図７中の矢示VIII−VIII方向からみた平面図である。
【図９】作業装置側油圧シリンダとウエイト側油圧シリンダとの接続関係を示す油圧回路図である。
【図１０】第３の実施の形態による旋回フレーム、カウンタウエイト、リンク、引張りばね等をブームを上方に持上げた状態で示す正面図である。
【図１１】旋回フレーム、カウンタウエイト、リンク、引張りばね等をブームを前方に延ばした状態で示す正面図である。
【図１２】旋回フレーム、カウンタウエイト、リンク、引張りばね等を図１１中の矢示XII−XII方向からみた平面図である。
【図１３】第２の実施の形態の変形例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  油圧ショベル（建設機械）
３  上部旋回体
４  作業装置
４Ａ  ブーム
１１，４１，７１  旋回フレーム
２４，２５，４９，５０  ウエイト支持ブラケット
２７，５４，７４  カウンタウエイト
２８，３１，３２，５２，５５，５７，５８，６０  ピン
２９  左リンク（リンク機構）
３０  右リンク（リンク機構）
５６  作業装置側油圧シリンダ（作業装置側アクチュエータ）
５６Ａ，５９Ａ  チューブ
５６Ｂ，５９Ｂ  ピストン
５６Ｃ，５９Ｃ  ロッド
５９  ウエイト側油圧シリンダ（ウエイト側アクチュエータ）
６１  油圧閉回路
６２，６３  油通路
７７  左引張りばね（付勢手段）
７８  右引張りばね（付勢手段）
【図１】
2008063880.tif 000003
【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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【図１３】
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