(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、この下部走行体に枢支部（Ｓ）を介して旋回可能に支持された上部旋回体とを有する油圧ショベルの旋回フレームであって、平行な一対のメインフレーム（５）（５）を備え、各メインフレーム（５）（５）は、その下方位置に上記枢支部（Ｓ）が形成される板状前部（８）と、後端側においてウエイト部の荷重が作用する板状後部（９）とを有し、上記板状前部（８）と板状後部（９）とを上下方向に延びる接合部（１７）を介して連結して成り、また上記枢支部（Ｓ）においては、板状前部（８）を介して作用する上部旋回体の荷重を板状前部（８）下方の前方側支点（Ｙ）と後方側支点（Ｘ）とで支持するように構成した旋回フレームにおいて、上記接合部（１７）の上端（１７ａ）を、上記枢支部（Ｓ）の後方側支点（Ｘ）の近傍に配置される下端（１７ｂ）よりも枢支部（Ｓ）の旋回中心（Ｏ）寄りに設けたことを特徴とする旋回フレーム。
【請求項２】
上記接合部（１７）を、下端（１７ｂ）から上端（１７ａ）に向かって順次旋回中心（Ｏ）側へと傾斜する直線状としたことを特徴とする請求項１の旋回フレーム。
【請求項３】
上記板状後部（９）の厚さ寸法を板状前部（８）の厚さ寸法よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２の旋回フレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルの旋回フレームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルの旋回フレームは、図８に示すように、平行な一対のメインフレーム５０、５０を有するセンタフレーム５１と、このセンタフレーム５１の左右に取付けられるとサイドフレーム５２、５３を備える。すなわち、旋回フレームは運転室や燃料タンク等と共に上部旋回体を構成し、この上部旋回体が旋回機構部を介して下部走行体に旋回可能に支持される。
【０００３】
ところで、旋回フレームとしては軽量であるものが好ましい。そのため、あまり強度を必要としない部位の肉厚を小とすることが考えられる。旋回フレームの旋回機構部対応部、つまりセンタフレーム５１の前端部の肉厚を小とすることはできないが、旋回機構部対応部以外の部位の肉厚を小とすることが可能である。そのため、センタフレーム５１を肉厚が大である前部と肉厚が小である後部とで構成し、これらを接合してセンタフレーム５１を形成することが提案された（例えば、実開平３−１０３３５５号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、センタフレーム５１の後端部には、カウンタウエイトの荷重が作用し、前端部と後端部との接合部に大きな応力が発生することになる。従って、この接合部の接合作業には、細心の注意を払う必要があり、品質確保のために、その作業は煩雑なものとなっていた。
【０００５】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、上記のような接合部の応力を軽減し、その接合作業を容易なものとし、ひいては長期にわたって安定して油圧ショベルの信頼性を維持することができ、しかも軽量化を図ることが可能な旋回フレームを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項１の旋回フレームは、下部走行体と、この下部走行体に枢支部Ｓを介して旋回可能に支持された上部旋回体とを有する油圧ショベルの旋回フレームであって、平行な一対のメインフレーム５、５を備え、各メインフレーム５、５は、その下方位置に上記枢支部Ｓが形成される板状前部８と、後端側においてウエイト部の荷重が作用する板状後部９とを有し、上記板状前部８と板状後部９とを上下方向に延びる接合部１７を介して連結して成り、また上記枢支部Ｓにおいては、板状前部８を介して作用する上部旋回体の荷重を板状前部８下方の前方側支点Ｙと後方側支点Ｘとで支持するように構成した旋回フレームにおいて、上記接合部１７の上端１７ａを、上記枢支部Ｓの後方側支点Ｘの近傍に配置される下端１７ｂよりも枢支部（Ｓ）の旋回中心Ｏ寄りに設けたことを特徴としている。
【０００７】
上記請求項１の旋回フレームでは、接合部１７の上端１７ａを、上記枢支部Ｓの後方側支点Ｘの近傍に配置される下端１７ｂよりも旋回中心Ｏ寄りに設けたので、この接合部１７の上端１７ａ側における応力を減少させることができる。従ってこの接合部１７の接合作業を容易化でき、またひいては旋回フレームとして安定した信頼性を長期にわたって維持することができる。これによって、油圧ショベルの安全性を一段と向上させることができる。
【０００８】
請求項２の旋回フレームは、上記接合部１７を、下端１７ｂから上端１７ａに向かって順次旋回中心Ｏ側へと傾斜する直線状としたことを特徴としている。
【０００９】
上記請求項２の旋回フレームでは、接合部１７が直線状であるので、接合し易く生産性に優れ、しかも安定した接合状態を確保することができ、安全性の向上を図ることが可能である。
【００１０】
請求項３の旋回フレームは、上記板状後部９の厚さ寸法を板状前部８の厚さ寸法よりも小さく設定したことを特徴としている。
【００１１】
上記請求項３の旋回フレームでは、板状後部９の厚さ寸法を板状前部８の厚さ寸法よりも小さく設定することにより、旋回フレーム全体の重量の軽量化を図ることができる。これにより、油圧ショベルを組立てる際の作業性等が向上すると共に、コストの低減を図ることができる。しかも、接合部１７における応力が減少するので、軽量化を図っても強度低下を招くことがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は旋回フレームの全体斜視図を示し、この旋回フレームは、センタフレーム１と、このセンタフレーム１の左右に取付けられるサイドフレーム２、３を備え、図示省略の運転室、燃料タンク、カウンタウエイト等とで上部旋回体を構成する。そして、上部旋回体は、下部走行体に枢支部Ｓ（旋回機構部）（図４参照）を介して旋回可能に支持される。
【００１３】
センタフレーム１は、図２に示すように、相互に平行なメインフレーム５、５を有し、このメインフレーム５、５が連結体７にて連結されている。メインフレーム５、５は、それぞれ板状前部８と板状後部９とを有し、これら板状前部８の一部乃至板状後部９に上板１０、１０が取付けられている。板状前部８は側面視において略三角形状の金属製板材からなり、板状後部９は、その上端（上辺）が後方に向かって順次下傾する側面視において略細長矩形状の金属製板材からなる。
【００１４】
すなわち、図３に示すように、板状前部８は水平状の底辺８ａと、前方傾斜辺８ｂと、後方傾斜辺８ｃとから形成され、さらに、後方傾斜辺８ｃは上傾斜部１１と中間傾斜部１２と下傾斜部１３とからなる。このため、下傾斜部１３は、下端から上方に向かって順次前方側に傾斜する傾斜辺とされる。また、板状後部９は、底辺９ａと、上記下傾斜部１３と略同一角度で傾斜する傾斜辺９ｂと、後方へ向かって順次下傾する上辺９ｃと、上下方向に延びる後辺９ｄとからなる。この場合、下傾斜部１３と傾斜辺９ｂの傾斜角度θは、例えば約４５°〜７０°位に設定される。
【００１５】
また、図５に示すように、板状前部８の厚さ寸法Ｔ１よりも板状後部９の厚さ寸法Ｔ２を小に設定する。例えば、厚さ寸法Ｔ１を２５〜３０ｍｍぐらい設定すると共に、厚さ寸法Ｔ２を２０〜２４ｍｍぐらい設定する。この場合、板状前部８と板状後部９とは、いわゆる開先溶接にて接合される。すなわち、板状後部９の傾斜辺９ｂが、第1傾斜部１４と、第２傾斜部１５と、第1・第２傾斜部１４、１５との間に設けられる平坦状の突合せ部１６とからなり、この板状後部９の突合せ部１６が板状前部８の下傾斜部１３に突合わされて溶接される。したがって、板状前部８と板状後部９とが接合されれば、図１〜図３に示すような上下方向に延びる直線状の接合部１７が形成される。なお、図例では、板状前部８と板状後部９とは、外面が同一面上に配置され、形成されるメインフレーム５の外面に段差が生じていないが、逆に内面同士を同一面上に配設して、メインフレーム５の内面に段差が生じないようにするも、さらには、板状後部９の突合せ部１６を板状前部８の下傾斜部１３の中央に対応させて、内外面に段差が形成されるものであってもよい。ところで、第1傾斜部１４、１５の傾斜角度α、βは例えば３５°位に設定されているが、もちろんこれに限るものでない。
【００１６】
ところで、図４に示すように、上記のように構成された旋回フレームはその下方に、つまりメインフレーム５、５の板状前部８、８の下方に枢支部Ｓが配設される。すなわち、板状前部８、８の下面に枢支部Ｓの円盤状の旋回サークル取付板３２が取付けられる。このため、上下に延びる接合部１７は、図３に示すように、その上端１７ａが下端１７ｂよりも旋回中心Ｏ側に配設されることになって、下端１７ｂから上端１７ａに向かって順次旋回中心Ｏ側へと傾斜する直線状となっている。
【００１７】
また、メインフレーム５、５の後端には、図示省略のカウンタウエイト（ウエイト部）が装着されるカウンタウエイト用フレーム２６、２６が突設される。そのため、図３に示すＸ、Ｙが、この上部旋回体の前部に設けられるブーム、アーム、バケット等の荷重及びカウンタウエイト等の荷重の支点となる。この場合、後方側支点Ｘは上記接合部１７の下端１７ｂ近傍に発生し、前方側支点Ｙは板状前部８の先端部に発生することになる。
【００１８】
ところで、仮に図３の仮想線で示すように、接合部１７が鉛直線上に形成されるものであれば、図７に示すように、この鉛直状の接合部１７の上端１７ａ側に大きな応力が発生することになる。なお、この応力分布図は、あるモデルを設定し、Ｘ、Ｙを支点とする荷重を付加してその応力を調べたものである。従って、図３の仮想線で示すような接合部１７では、この接合部１７の上端部に大きな力が作用することになって、この接合部１７に亀裂や破損等が生じる可能性があり、この接合部１７の接合作業には、細心の注意を払う必要がある。なお、図７において、暗色ほど応力が大ききことを示している。
【００１９】
しかしながら、この実施の形態のように、この接合部１７の上端１７ａを、上記枢支部Ｓの後方側支点Ｘの近傍に配置される下端１７ｂよりも旋回中心Ｏ寄りに設ければ、上端１７ａ側が支点Ｘに対して支点Ｙ側にずれることになって、図６に示すように接合部１７の上端１７ａ側の応力は減少されることになる。このため、接合部１７において、上記のような亀裂や破損等が生じるおそれが減少する。従って、この接合部１７の接合作業を容易化でき、ひいてはこの旋回フレームを使用した油圧ショベルは安定した信頼性を長期にわたって維持することが可能となる。なお、図６に示す応力分布図は、接合部１７の上端１７ａを、下端１７ｂよりも旋回中心Ｏ寄りに設けたモデルを形成して、Ｘ、Ｙを支点とする荷重を付加してその応力を調べたものである。なお、図６において、暗色ほど応力が大ききことを示している。
【００２０】
また、この実施の形態では、メインフレーム５を、板状前部８を板状後部９とに分けて形成したことによって、板状前部８と板状後部９との厚さ寸法Ｔ１、Ｔ２を相違させることが可能であり、上記のように、板状後部９の厚さ寸法Ｔ２を薄く設定することができる。これによって、旋回フレーム全体としての重量を小さく設定することができ、軽量化を図ることが可能となり、油圧ショベルを組立てる際の作業性等が向上すると共に、コストの低減を図ることができる。さらに、接合部１７が直線状であるので、接合し易く生産性に優れ、しかも安定した接合状態を確保することができ、安全性の向上を図ることが可能である。
【００２１】
以上にこの発明の旋回フレームの具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、接合部１７の傾斜角度θとして、図６に示すように接合部１７の上端１７ａ側の応力が減少される範囲において変更可能である。また、接合部１７を直線状に形成することなく、湾曲線状や階段状等であってもよい。さらに、板状前部８と板状後部９とを接合する場合、上記実施の形態ではＫ形の開先溶接を採用したが、Ｉ形、Ｖ形、Ｘ形、レ形、Ｊ形、両面Ｊ形、Ｕ形、Ｈ形等の種々の開先溶接を用いることができる。
【００２２】
ところで、この旋回フレームを組立てる場合、センタフレーム１とサイドフレーム２、３を別個に形成した後、これらを連結するものであるので、センタフレーム１を図２の状態に組立てれば、センタフレーム取付側端部がいわゆる自由端となるサイドフレーム２、３を形成することになる。このため、センタフレーム１とサイドフレーム２、３とを組立てる際にサイドフレーム２に歪が生じているおそれがあり、歪が生じていれば、その歪を修正する必要があり、この組立てが面倒な作業となる。そのため、上記実施の形態では、メインフレーム５が板状前部８と板状後部９に分割されるので、この板状後部９等をサイドフレーム２、３側に組み込んで、サイドフレーム２、３を自由端の有さない閉構造とすることによって、歪が発生しにくいものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の旋回フレームの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記旋回フレームのセンタフレームの斜視図である。
【図３】上記旋回フレームのセンタフレームの断面図である。
【図４】上記旋回フレームのセンタフレームの平面図である。
【図５】上記旋回フレームのセンタフレームの要部拡大断面図である。
【図６】上記旋回フレームの応力分布図である。
【図７】比較のための応力分布図である。
【図８】従来の旋回フレームの分解斜視図である。
【符号の説明】
５    メインフレーム
８    板状前部
９    板状後部
１７    接合部
１７ａ  上端
１７ｂ  下端
Ｏ    旋回中心
Ｓ    枢支部
【図１】
0004594544.tif 000002
【図２】
0004594544.tif 000003
【図３】
0004594544.tif 000004
【図４】
0004594544.tif 000005
【図５】
0004594544.tif 000006
【図６】
0004594544.tif 000007
【図７】
0004594544.tif 000008
【図８】
0004594544.tif 000009