(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
履帯が装着され、油圧モータで駆動される走行手段を装着した左右のサイドフレームと、上部旋回体を旋回可能に装着したセンタードラム及びこのセンタードラムから４方向に延在され、先端側で前記サイドフレームがそれぞれ前後２箇所で連結された連結部を備えたセンターフレームとからなり、前記センタードラムの内部であって前記上部旋回体の旋回中心位置にセンタージョイントを設け、前記油圧モータに接続した油圧配管は前記センタージョイントを介して前記上部旋回体に設けた油圧ポンプと接続する構成としたクローラ式車両のトラックフレームにおいて、
前記センターフレームの前記各連結部は、それぞれ上下の端板と、これら両端板間に掛け渡された左右の側板とからなるボックス形状となし、
前記各連結部は、前記センタードラム側では、前記上下の端板と前記左右の側板とが前記センタードラムの外周面に固着され、
前記センタードラムには、４方向に延在させた前記各連結部の前記各サイドフレームに連結した部位のうち、前記油圧モータを設けた側に近い２箇所であって、それらの連結部により囲まれた内部領域の位置に透孔が穿設され、
これらの透孔に前記油圧配管が挿通され、
前記各透孔は、ボックス形状となった前記連結部に一対の対角線を設定し、またこの対角線の交点を含む水平線及び垂直線を設定したときに、前記対角線と交差する部位は曲率半径の大きい大円弧部となし、前記水平線及び前記垂直線と交差する部位は前記大円弧部より曲率半径が小さい小円弧部となし、前記小円弧部は前記透孔に挿通されている前記油圧配管の外径の曲率半径以上に形成される
構成としたことを特徴とするクローラ式車両のトラックフレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば油圧ショベル等のクローラ式車両のトラックフレームに関するものであり、特にこのトラックフレームを構成するセンターフレームのセンタードラムに設けた油圧配管引き出し用の透孔の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クローラ式車両の代表的なものとして図４及び図５に示した油圧ショベルがある。図中において、１は下部走行体、２はこの下部走行体１上に旋回可能に設置した上部旋回体であって、上部旋回体２には、車両の操作を行うオペレータが搭乗する運転室３及び土砂の掘削等の作業を行うために、ブーム４ａ，アーム４ｂ及びバケット４ｃからなるフロント作業機４が設けられている。以上のように構成される油圧ショベルにおいては、下部走行体１による車両の走行及びフロント作業機４の駆動は油圧により行われる。下部走行体１は、構造体としてのトラックフレーム５と、このトラックフレーム５の左右両側に設けた走行手段とから構成される。走行手段はスプロケット６とアイドラ７との間に巻回して設けた履帯８を有し、スプロケット６を回転駆動するために、１または複数の走行用油圧モータ９（図６参照）を備えている。油圧モータ９には、上部旋回体２側に設けた図示しない油圧ポンプからの圧油が供給される。
【０００３】
図６に油圧モータ９における油圧配管１０の引き回し構造を示す。ここで、左右の走行用油圧モータ９には圧油の供給経路と戻り油の還流経路とが必要であるために、各油圧モータ９の倍の数の油圧配管１０が接続して設けられる。これら各油圧配管１０はコントロールバルブを介して油圧ポンプまたは作動油に接続されるが、コントロールバルブは上部旋回体２に設けられている。上部旋回体２は下部走行体１に対して旋回することから、各油圧配管１０はコントロールバルブに直結されるのではなく、上部旋回体２と下部走行体１との間を回転可能に接続するセンタージョイント１１を介して上部旋回体２側に導かれる。
【０００４】
ここで、下部走行体１の構成としては、図７に示したように、下部走行体１の構造体としてのトラックフレーム５は、センターフレーム１２と左右のサイドフレーム１３とから構成される。センターフレーム１２は旋回輪（図示せず）を介して上部旋回体２が装着されるセンタードラム１４と、このセンタードラム１４から４方向に延在されて、サイドフレーム１３に連結される連結部１５とから構成されている。具体的には、４方向に張り出した２枚の鋼板をセンタードラム１４の上下に固着するようにし、かつこの張り出した部分には上下の鋼板間に掛け渡すように側板を固着することにより構成される。また、サイドフレーム１３には、その両端に履帯８が巻回されたスプロケット６及びアイドラ７が連結して設けられている。
【０００５】
センタージョイント１１はセンターフレーム１２を構成するセンタードラム１４の内部であって、上部旋回体２の旋回中心位置に配置されている。従って、センタージョイント１１に接続した油圧配管１０は、図８に示したように、センタードラム１４に設けた透孔１６を介して連結部１５内に導かれ、さらにこの連結部１５に設けた導出孔１７から導出されて、センターフレーム１２とサイドフレーム１３との間に配置された保護カバー１８を通ってスプロケット６に連結して設けた油圧モータ９に接続されている。ここで、油圧配管１０を通すためにセンタードラム１４に形成される透孔１６は、図９に示したように、円形のものとする。また、図１０に示したように左右の両端部が半円形状となった長孔形状の透孔１６′とするようにしたものもある。
【０００６】
油圧配管１０は以上の経路を通って引き回されるが、センタードラム１４から透孔１６を通る部位は複数の油圧配管１０はクランプ部材１９によりクランプされてセンタードラム１４の内面等に固定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
油圧ショベルは、フロント作業機４を用いて土砂の掘削等の作業を行うが、この時にトラックフレーム５には極めて大きな荷重が作用する。特に、センターフレーム１２におけるサイドフレーム１３への接続部は、左右４箇所張り出した連結部１５により連結されているから、この連結部１５には捩り，圧縮，引っ張り等様々な方向の荷重が作用し、しかもこれらの荷重は油圧ショベルの作動中に常時繰り返し作用する。そして、連結部１５に作用する荷重はセンタードラム１４に伝達される。
【０００８】
ここで、連結部１５にはセンタードラム１４が連結されており、このセンタードラム１４には、走行用油圧モータ９が設けられている側に近い２箇所の連結部１５の延在部には油圧配管１０を通すための透孔１６が穿設されており、油圧配管１０は連結部１５の内部に引き回される関係から、センタードラム１４における連結部１５により囲まれた領域内に透孔１６が設けられる。従って、連結部１５からセンタードラム１４に伝達された荷重により、透孔１６の穿設部に応力が生じ、この応力によって透孔１６を変形させようとする。そして、この応力が高くなると、透孔１６の周囲に亀裂等が発生する可能性もある。このために、センタードラム１４の強度を高める必要があり、そのためにはこのセンタードラム１４の厚みを大きくしなければならない。その結果、センタードラム１４の重量が増大し、しかも高価格化する等といった問題点がある。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、センタードラムに穿設した透孔に高い応力が生じるのを防止することにより、それを薄肉化させても十分な強度を持たせるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、履帯が装着され、油圧モータで駆動される走行手段を装着した左右のサイドフレームと、上部旋回体を旋回可能に装着したセンタードラム及びこのセンタードラムから４方向に延在され、先端側で前記サイドフレームがそれぞれ前後２箇所で連結された連結部を備えたセンターフレームとからなり、前記センタードラムの内部であって前記上部旋回体の旋回中心位置にセンタージョイントを設け、前記油圧モータに接続した油圧配管は前記センタージョイントを介して前記上部旋回体に設けた油圧ポンプと接続する構成としたクローラ式車両のトラックフレームであって、前記センターフレームの前記各連結部は、それぞれ上下の端板と、これら両端板間に掛け渡された左右の側板とからなるボックス形状となし、前記各連結部は、前記センタードラム側では、前記上下の端板と前記左右の側板とが前記センタードラムの外周面に固着され、前記センタードラムには、４方向に延在させた前記各連結部の前記各サイドフレームに連結した部位のうち、前記油圧モータを設けた側に近い２箇所であって、それらの連結部により囲まれた内部領域の位置に透孔が穿設され、これらの透孔に前記油圧配管が挿通され、前記各透孔は、ボックス形状となった前記連結部に一対の対角線を設定し、またこの対角線の交点を含む水平線及び垂直線を設定したときに、前記対角線と交差する部位は曲率半径の大きい大円弧部となし、前記水平線及び前記垂直線と交差する部位は前記大円弧部より曲率半径が小さい小円弧部となし、前記小円弧部は前記透孔に挿通されている前記油圧配管の外径の曲率半径以上に形成される構成としたことをその特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の一形態について説明する。なお、本実施の形態において、前述した従来技術の構成と同一または均等な部材については、それと同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００１３】
まず、図１に油圧ショベルにより土砂の掘削作業を行っている状態を示す。この図から明らかなように、フロント作業機４を矢印Ｘ方向に作動させて、バケット４ｃを地面に切り込ませる際には、その反力で下部走行体１を構成する履帯８の前方部分が地面から浮き上がろうとする。つまり、下部走行体１には矢印Ｙで示した方向に反力が作用することになる。トラックフレーム５を構成するセンターフレーム１２は上部旋回体２が連結され、またサイドフレーム１３は履帯８を支持しており、センターフレーム１２と各サイドフレーム１３とはそれぞれ２箇所の連結部１５で連結されている。従って、前述したＸ方向の荷重とＹ方向の反力とにより連結部１５には捩り方向，曲げ方向や圧縮方向等に極めて大きな荷重が作用する。以上の他にも、油圧ショベルの作動中には、下部走行体１と上部旋回体２との間には様々な方向の力が繰り返し頻繁に作用することになり、その都度センターフレーム１２を構成する連結部１５には大きな荷重の作用を受けることになる。
【００１４】
センタフレーム１２における連結部１５の部分の縦断面を図２に示す。この図は図９と同じ位置の断面を示している。同図から明らかなように、連結部１５は上下の端板１２ａ，１２ａと、これら両端板１２ａ，１２ａ間に掛け渡して設けた側板１２ｂ，１２ｂとからなるボックス形状となっている。センタードラム１４は、その上下の両端部が端板１２ａ，１２ａの表面と溶接手段で固着されており、また側板１２ｂ，１２ｂの端面はセンタードラム１４の外周面に突き当てられて、やはり溶接手段で固着されている。そして、センタードラム１４には、油圧配管１０を通すための透孔２０が穿設されているが、油圧配管１０は連結部１５のボックス内を挿通するために、透孔２０は連結部１５の内部領域の位置に形成されている。
【００１５】
前述したように、連結部１５には捩りや圧縮方向等に変形させる方向に極めて大きな荷重が作用する。特に、図１において説明したように、土砂の掘削時等には、連結部１５に対して捩り，曲げ及び圧縮方向に最大の荷重が作用する。連結部１５とセンタードラム１４とは溶接により実質的に一体物となるように固着されているので、連結部１５に作用する荷重はセンタードラム１４に伝達される。そして、センタードラム１４には、ボックス形状になっている連結部１５の内側に透孔２０が位置しているから、大きな荷重が連結部１５に作用すると、透孔２０を変形させるように応力が生じる。
【００１６】
ところで、連結部１５はボックス形状となっているので、その強度は荷重の方向によって差異がある。つまり、水平方向の荷重ＦH ，垂直方向の荷重ＦV 及び斜め方向の荷重ＦD が作用したとして、水平方向の荷重ＦH は端板１２ａの方向に作用する力であり、また垂直方向の力ＦV は側板１２ｂの方向に作用する力であるから、連結部１５はこれらの方向に対する強度は極めて高い。しかしながら、連結部１５においては、斜め方向からの荷重ＦD に対しては、水平方向の荷重ＦH や垂直方向の荷重ＦV に対してほどの高い強度を有していない。従って、この斜め方向の荷重ＦD はセンタードラム１４に伝達されて、このセンタードラム１４を捩る方向の荷重として作用することになる。
【００１７】
以上のことから、透孔２０の周囲に対する応力の高さも位置によっては変化する。そこで、図３に透孔２０に作用する応力分布を示す。同図において、Ｈは水平方向の中心線、Ｖは垂直方向の中心線、Ｄは連結部１５の対角線を示す。連結部１５に様々な方向から同じ荷重を作用させたとして、その時に透孔２０の周囲に生じる応力分布は、概略同図にＳで示したようになる。つまり、対角線Ｄの方向が最大となり、水平線Ｈ方向及び垂直線Ｖ方向の応力は小さい。ただし、油圧ショベルの作動中には、連結部１５には水平方向に大きな荷重が作用することはないので、実際には水平方向の応力は最小となる。
【００１８】
そこで、前述した高応力を緩和するために、本発明においては、透孔２０を非円形としている。而して、透孔２０の曲率半径を大きくすればするほど、そして直線乃至直線に近い形状とすれば、それだけ応力を緩和される。換言すると、曲線形状を扁平化させようとする力に対する強度が高くなる。そこで、透孔２０を非円形とし、その周囲のうち、高応力発生部の曲率半径を大きくし、その分低応力部では曲率半径を小さくする。これによって、透孔２０の大きさを変えることなく、高応力の緩和が図られる。
【００１９】
図３から明らかなように、高応力部は連結部１５の対角線Ｄ方向、つまり斜め方向であり、低応力部は水平，垂直中心線Ｈ，Ｖ方向、つまり上下及び左右方向である。そこで、図２に示したように、透孔２０のうち、少なくとも高応力部である対角線Ｄと交差する位置を中心として所定角度θ分の曲率半径が大きい大円弧部２０ａとなし、それ以外、つまり水平，垂直中心線Ｈ，Ｖを中心とした残りの角度分は曲率半径の小さい小円弧部２０ｂとしている。具体的には、概略菱形に近い形状とする。ただし、この小円弧分２０ｂの曲率半径は、透孔２０内を通っている油圧配管１０の外径の曲率半径以上とする。
【００２０】
以上のように構成することによって、油圧配管１０を通すために必然的に設けられ、しかも油圧配管１０ができるだけ外部に露出しないようにして、その保護を図るためにボックス形状となった連結部１５の内部に挿通するために、この連結部１５の内部領域に形成される透孔２０に高い応力が生じないようにすることによって、センタードラム１４の強度が低下しないようにすることができる。その結果、センタードラム１４の厚みを薄くしても、亀裂その他の損傷が発生するのを確実に防止できる。従って、センタードラム１４の軽量化、低価格化が図られる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、センタードラムに形成した透孔に生じる高応力を緩和でき、もってセンタードラムの厚みを薄くしても、十分な強度を保持させることができるようになり、その軽量化及び低価格化が図られる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの掘削作業時の作動状態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の一形態を示すトラックフレームの要部断面図である。
【図３】センタードラムの透孔の周囲に作用する応力特性を示す説明図である。
【図４】クローラ式車両の一例としての油圧ショベルの外観図である。
【図５】図４の左側面図である。
【図６】センタージョイントと油圧モータとの間の配管の引き回し構造を示す外観図である。
【図７】トラックフレームの構成を示す分解斜視図である。
【図８】従来技術によるトラックフレームの要部破断平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】従来技術による他の透孔の形状を形成したセンタードラムを示す図９と同じ位置の断面図である。
【符号の説明】
１  下部走行体        ２  上部旋回体
５  トラックフレーム        ８  履帯
９  走行用油圧モータ        １０  油圧配管
１１  センタージョイント        １２  トラックフレーム
１３  サイドフレーム        １４  センタードラム
１５  連結部        ２０  透孔
２０ａ  大円弧部        ２０ｂ  小円弧部
【図１】
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【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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