(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックホー型の作業車両であって、
基端部に設けた第１支持部において起伏自在に支持され、先端部に設けた第２支持部において作業具を起伏自在に支持するブームを備え、
ブーム(1)の下壁である第１部材が、圧縮応力を受けた状態で組み付けられていることを特徴とする作業車両。
【請求項２】
フロントショベル型の作業車両であって、
基端部に設けた第１支持部において起伏自在に支持され、先端部に設けた第２支持部において作業具を起伏自在に支持するブームを備え、
ブーム(1)の上壁である第１部材(3)が圧縮応力を受けた状態で組み付けられていることを特徴とする作業車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作業車両において、ブーム(1)が、第１部材(3)への圧縮応力を与える第２部材(10)を内蔵したことを特徴とする作業車両。
【請求項４】
請求項３に記載の作業車両において、第２部材(10)の両端を、それぞれブーム(1)の基端部に設けた第１支持部(7)と、先端部に設けた第２支持部(8)とに固着したことを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開平６−２２０８８２号公報に開示されるような、油圧ショベルを代表とする従来の作業車両は、図１に示すように、ブーム１の基端部を車体２０に起伏自在に連結し、先端部にバケット３０を連結するためのアーム４０を連結して掘削作業いわゆるバックホー作業をするように構成されている。そしてブームは図１４に示すブーム１０１のように、下壁１０３と上壁１０４と左壁１０５と右壁１０６とを有する断面箱形状で、側面視では「く」の字形状を有している。
【０００３】
このようなブーム１０１においては図１５に示すように、掘削作業時に「く」の字状の中途屈曲部１０２を伸展するように負荷が加わり、下壁１０３に引張応力を、上壁１０４に圧縮応力を受けることになる。特に中途屈曲部１０２近傍の下壁１０３には応力集中が生じ易く、ことに過大な引張応力は材料の亀裂を招き易い。よって、負荷が繰り返し加わっても生じる応力、特に引張応力にブームが耐え得るよう、中途屈曲部の強度確保が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、中途屈曲部に補強部材を設けたり、中途屈曲部の壁を厚くしたりして応力を分散し、強度を増強している構造のブームがある。しかしながら、このような手段で中途屈曲部の強度を増強すると、コストの上昇と重量の増加とを招くことになる。
【０００５】
本発明はこのような種々の問題点に鑑み、ブームの外壁となる部材（上記の例では下壁１０３）に加わる引張応力を低減して耐久性を向上できるようにし、又は、これによってコストダウン、軽量化等を可能にした作業車両を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記問題を解決するため本発明の一態様に係る作業車両は、バックホー型の作業車両であって、基端部に設けた第１支持部において起伏自在に支持され、先端部に設けた第２支持部において作業具を起伏自在に支持するブームを備え、ブームの下壁である第１部材が、圧縮応力を受けた状態で組み付けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、上記問題を解決するため本発明の他の態様に係る作業車両は、フロントショベル型の作業車両であって、基端部に設けた第１支持部において起伏自在に支持され、先端部に設けた第２支持部において作業具を起伏自在に支持するブームを備え、ブームの上壁である第１部材が圧縮応力を受けた状態で組み付けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の作業車両において、ブームが、第１部材への圧縮応力を与える第２部材を内蔵しており、願わくば第２部材の両端を、それぞれブームの基端部に設けた第１支持部と、先端部に設けた第２支持部とに固着していることが望ましい。
【０００９】
さらに上記構造のブームを製造する製造方法において、第２部材を、外力を加えて弾性変形させた状態で第１部材と結合し、結合後外力を除くことで第２部材の復元変形を生じさせ、この復元力により第１部材へ圧縮応力を加えることが望ましい。
【００１０】
上記の作業車両によれば、内部部材の弾性復元の力により、予め第１部材に圧縮応力を生じさせておくことができる。このため、掘削作業によってブームに力が加わり第１部材に引張応力が生じても、この引張応力が予め存在する圧縮応力によって減殺されるので、第１部材に生じる引張応力の最大値が低減される。したがって、肉厚増加や補強部材の追加といったコスト増・重量増を招く手段によらずとも、ブームの寿命・耐久性を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による作業車両のブーム構造及びその製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ブームの外観形状及びブームの車体に対する取付は、従来技術と同等である。すなわち本実施形態のブーム１は、図２の長手方向視断面図に示すように、下壁３と上壁４と左壁５と右壁６とを有する断面箱形状で、側面視では「く」の字形状を有しており、図１に示すように基端部を車体２０に起伏自在に連結し、先端部にバケット３０を連結するためのアーム４０を連結している。
【００１２】
図２及びブーム１の側面視断面図である図３に示すように、ブーム１はその内部に、側面視で「く」の字に曲がった梁形状の内部部材１０を有する。１１，１２，１３，１４，１５は内部部材１０をガイドするために略中央部に内部部材と略同等の孔１６を設けて下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６との間に介在させたプレートである。このプレート１１，１２，１３，１４，１５は内部部材１０の長手方向に間隔を置いて配置する。プレート１１，１２，１３，１４，１５は内部部材１０に対して、長手方向にずれない程度でかつプレート１１，１２，１３，１４，１５の面が下壁３、上壁４と略法線方向になる程度に拘束する。（内部部材１０に対して固着してもよい）
内部部材１０が変形すると、下壁３、上壁４、左壁５または右壁６にプレート１１，１２，１３，１４，１５が当接して内部部材１０の変形方向の力を伝え、下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６を内部部材１０と同じ方向へ変形させる。なお、プレート１１，１２，１３，１４，１５は分割してもよいし、枚数も５枚に限るものでもない。また内部部材１０は図２のような断面円形のものでなくともよい。
【００１３】
図４〜図７にブームの製造工程を示す。まず図４に示すように、内部部材１０の基端部にはブーム１を車体２０に取り付けるためのピン孔を有する第１支持部７、先端部にはブーム１にアーム４０を取り付けるためのピン孔を有する第２支持部８をそれぞれ取付ける。第１支持部７、第２支持部８はそれぞれ一端側に平面部を有し、それぞれの平面部に、内部部材１０の一端側、他端側を篏入している。ここで、内部部材１０に取り付けた時点での第１支持部７と第２支持部８とのそれぞれのピン孔の間隔をＬ０とする。
【００１４】
次に図５に示すように、成形機などにより外力を与えて内部部材１０を展伸させる。但し、この展伸は弾性変形の範囲内とする。内部部材１０が展伸することにより、第１支持部７と第２支持部８とのそれぞれのピン孔の間隔がＬ０からＬ１（＞Ｌ０）に広がる。
【００１５】
そして図６に示すように、内部部材１０を展伸させたままで拘束し、内部部材１０の下側に下壁３、上側に上壁４、左側に左壁５、右側に右壁６を組み付ける。下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６は隣接する辺縁同士で溶接結合され、それぞれの両端部は第１支持部７及び第２支持部８に溶接結合される。
【００１６】
上記の状態から拘束を解くと図７に示すように、内部部材１０は弾性復元により、屈曲方向に変形しようとする。しかし、内部部材１０が屈曲方向に変形することは同時にプレート１１，１２，１３，１４，１５、第１支持部７及び第２支持部８を介して力を伝え、下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６を屈曲方向に変形させる。このため、内部部材１０は下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６の弾性復元により展伸方向の力を受けるので、図４で説明した状態まで戻ることはない。すなわち、内部部材１０自身の弾性復元による屈曲方向の力と、下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６の弾性復元による展伸方向の力とが釣り合う位置で、内部部材１０の屈曲方向の変形は停止する。このとき、第１支持部７と第２支持部８とのそれぞれのピン孔の間隔はＬ１からＬ２に狭まる。Ｌ０とＬ１とＬ２との間には式「Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ０」が成立する。
【００１７】
本実施形態のブーム１は上記のようにして組み立てられるので、内部部材１０自身の弾性復元による屈曲方向の力により、予め下壁３には圧縮応力が生じている。このため、掘削作業によってブーム１に展伸方向の力が加わり下壁３に引張応力が生じても、この引張応力が予め存在する圧縮応力によって減殺されるので、下壁３に生じる引張応力の最大値が低減される。したがって、下壁３の肉厚増加や補強部材の追加といったコスト増・重量増を招く手段によらずとも、下壁３の寿命・耐久性を向上させることができる。
【００１８】
また、図１に示した形態に対しバケット３０を反転して取付け、フロントショベルとして用いる場合は、掘削作業時にブーム１の「く」の字状の中途屈曲部をさらに屈曲するように負荷が加わり、上壁４に引張応力が生じ、下壁３に圧縮応力が生じることになる。この場合は、内部部材１０に屈曲方向の力を加えて弾性変形させた状態で下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６を組み付けるようにしておけば、内部部材１０が弾性復元によって下壁３、上壁４、左壁５及び右壁６に展伸方向の力を与えることになる。よって、上壁４に予め圧縮応力を生じさせることになり、掘削作業時に上壁４に生じる引張応力の最大値が低減される。したがって、上壁４の寿命・耐久性を向上させることができる。
【００１９】
次に、本発明による作業車両のブーム構造及びその製造方法の他の実施形態について、図８〜１３を参照して詳細に説明する。ブームの外観形状及びブームの車体に対する取付は、従来技術と同等である。すなわち本実施形態のブーム１Ａは、図８の長手方向視断面図に示すように、下壁３Ａと上壁４Ａと左壁５Ａと右壁６Ａとを有する断面箱形状で、側面視では「く」の字形状を有しており、図１に示した実施形態と同様に、基端部を車体２０に起伏自在に連結し、先端部にバケット３０を連結するためのアーム４０を連結している。
【００２０】
図８及びブーム１Ａの側面視断面図である図９に示すように、ブーム１Ａはその内部に、下壁３Ａ、上壁４Ａ、左壁５Ａ及び右壁６Ａとの間に介在させたプレート１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａプレートを有する。このプレート１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａはブーム１Ａの長手方向に間隔を置いて配置する。プレート１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａはプレート１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａの面が下壁３Ａ、上壁４Ａと略法線方向になる程度に拘束する。なお、プレート１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａは分割してもよいし、枚数も５枚に限るものでもない。
【００２１】
図１０〜図１３にブームの製造工程を示す。まず図１０に示すように、左壁５Ａと右壁６Ａの基端部にはブーム１Ａを車体２０に取り付けるためのピン孔を有する第１支持部７Ａ、先端部にはブーム１Ａにアーム４０を取り付けるためのピン孔を有する第２支持部８Ａをそれぞれ取付ける。プレート１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａをそれぞれ左壁５Ａと右壁６Ａに取付ける。ここで、左壁５Ａと右壁６Ａに取り付けた時点での第１支持部７Ａと第２支持部８Ａとのそれぞれのピン孔の間隔をＬ０とする。
【００２２】
次に図１１に示すように、成形機などにより外力を与えて左壁５Ａと右壁６Ａを展伸させる。但し、この展伸は弾性変形の範囲内とする。左壁５Ａと右壁６Ａが展伸することにより、第１支持部７と第２支持部８とのそれぞれのピン孔の間隔がＬ０からＬ１（＞Ｌ０）に広がる。
【００２３】
そして図１２に示すように、左壁５Ａと右壁６Ａを展伸させたままで拘束し、左壁５Ａと右壁６Ａの下側に下壁３Ａ、上側に上壁４Ａを組み付ける。下壁３Ａ、上壁４Ａ、左壁５Ａ及び右壁６Ａは隣接する辺縁同士で溶接結合され、下壁３Ａと上壁４Ａのそれぞれの両端部は第１支持部７Ａ及び第２支持部８Ａに溶接結合される。
【００２４】
上記の状態から拘束を解くと図１３に示すように、左壁５Ａと右壁６Ａは弾性復元により、第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが近づく方向に変形しようとする。しかし、左壁５Ａと右壁６Ａが第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが近づく方向に変形することは同時にプレート１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ、第１支持部７Ａ及び第２支持部８Ａを介して力を伝え、下壁３Ａ及び上壁４Ａを第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが近づく方向に変形させる。このため、左壁５Ａと右壁６Ａは下壁３Ａ及び上壁４Ａの弾性復元により第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが離れる方向の力を受けるので、図１０で説明した状態まで戻ることはない。すなわち、下壁３Ａ及び上壁４Ａ自身の弾性復元による第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが近づく方向の力と、下壁３Ａ及び上壁４Ａの弾性復元による第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが離れる方向の力とが釣り合う位置で、左壁５Ａと右壁６Ａの第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが近づく方向の変形は停止する。このとき、第１支持部７Ａと第２支持部８Ａとのそれぞれのピン孔の間隔はＬ１からＬ２に狭まる。Ｌ０とＬ１とＬ２との間には式「Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ０」が成立する。
【００２５】
本実施形態のブーム１Ａは上記のようにして組み立てられるので、左壁５Ａと右壁６Ａ自身の弾性復元による第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが近づく方向の力により、予め下壁３Ａには圧縮応力が生じている。このため、掘削作業によってブーム１Ａに展伸方向の力が加わり下壁３Ａに引張応力が生じても、この引張応力が予め存在する圧縮応力によって減殺されるので、下壁３Ａに生じる引張応力の最大値が低減される。したがって、下壁３Ａの肉厚増加や補強部材の追加といったコスト増・重量増を招く手段によらずとも、下壁３Ａの寿命・耐久性を向上させることができる。
【００２６】
また、図１に示した形態に対しバケット３０を反転して取付け、フロントショベルとして用いる場合は、掘削作業時にブーム１Ａの「く」の字状の中途屈曲部をさらに屈曲するように負荷が加わり、上壁４Ａに引張応力が生じ、下壁３Ａに圧縮応力が生じることになる。この場合は、左壁５Ａと右壁６Ａに第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが近づく方向の力を加えて弾性変形させた状態で下壁３Ａ及び上壁４Ａを組み付けるようにしておけば、左壁５Ａと右壁６Ａが弾性復元によって下壁３及び上壁４に第１支持部７Ａと第２支持部８Ａが離れる方向の力を与えることになる。よって、上壁４Ａに予め圧縮応力を生じさせることになり、掘削作業時に上壁４Ａに生じる引張応力の最大値が低減される。したがって、上壁４Ａの寿命・耐久性を向上させることができる。
【００２７】
以上実施形態を挙げて説明の通り、本発明のブーム構造及びその製造方法によれば、内部部材自身の弾性復元の力により、予めブームの任意の構成部材に圧縮応力を生じさせておくことができる。このため、掘削作業によってブームに力が加わり前記構成部材に引張応力が生じても、この引張応力が予め存在する圧縮応力によって減殺されるので、構成部材に生じる引張応力の最大値が低減される。したがって、肉厚増加や補強部材の追加といったコスト増・重量増を招く手段によらずとも、ブームの寿命・耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるブームを有する作業車両の図である。
【図２】本発明の実施形態によるブームの長手方向視断面図である。
【図３】本発明の実施形態によるブームの側面視断面図である。
【図４】本発明の実施形態によるブームの製造工程の第１説明図である。
【図５】本発明の実施形態によるブームの製造工程の第２説明図である。
【図６】本発明の実施形態によるブームの製造工程の第３説明図である。
【図７】本発明の実施形態によるブームの製造工程の第４説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるブームの長手方向視断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるブームの側面視断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によるブームの製造工程の第１説明図である。
【図１１】本発明の他の実施形態によるブームの製造工程の第２説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態によるブームの製造工程の第３説明図である。
【図１３】本発明の他の実施形態によるブームの製造工程の第４説明図である。
【図１４】従来技術によるブ−ムの長手方向視図である。
【図１５】従来技術によるブ−ムの側面視図である。
【符号の説明】
１，１Ａ...ブーム、３，３Ａ...下壁、７，７Ａ...第１支持部、８，８Ａ...第２支持部、１０...内部部材。
【図１】
0004625589.tif 000002
【図２】
0004625589.tif 000003
【図３】
0004625589.tif 000004
【図４】
0004625589.tif 000005
【図５】
0004625589.tif 000006
【図６】
0004625589.tif 000007
【図７】
0004625589.tif 000008
【図８】
0004625589.tif 000009
【図９】
0004625589.tif 000010
【図１０】
0004625589.tif 000011
【図１１】
0004625589.tif 000012
【図１２】
0004625589.tif 000013
【図１３】
0004625589.tif 000014
【図１４】
0004625589.tif 000015
【図１５】
0004625589.tif 000016