(57)【要約】【課題】締結用のボルトにかかる負荷を軽減してボルトの破損を抑制して寿命を延ばす。【解決手段】旋回機構２０は、下部走行体のトラックフレーム２１に設けた円筒部２２の内周側に、インナーレースギヤ２４を有するインナーレース２３を設ける。上部旋回体のベースフレーム２８に設けた上部フレーム２９の内周側にアウターレース３０を設ける。上部フレーム２９とアウターレース３０はアウターレースの径方向に複数の第一ボルト２５Ａを所定間隔で配設し、上部フレーム２９を貫通してアウターレース３０に螺合する。下部走行体の円筒部２２とインナーレース２３はインナーレース２３の径方向に複数の第二ボルト２５Ｂを所定間隔で配設し、円筒部２２を貫通してインナーレース２３に螺合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体に設けたインナーレースに対して上部旋回体に設けたアウターレースが旋回ベアリングを介して旋回可能に配設されてなる建設機械の旋回機構において、
前記上部旋回体には上部フレームが設けられ、該上部フレームと前記アウターレースは該アウターレースの径方向に配設された第一ボルトによって連結されていることを特徴とする建設機械の旋回機構。
【請求項２】
前記下部走行体には下部フレームが設けられ、該下部フレームと前記インナーレースは該インナーレースの径方向に配設された第二ボルトによって連結されている請求項１に記載された建設機械の旋回機構。
【請求項３】
前記下部走行体には下部フレームが設けられ、該下部フレームと前記インナーレースは上下方向に配設された第二ボルトによって連結されている請求項１に記載された建設機械の旋回機構。
【請求項４】
前記上部フレームは、円筒形状をなす前記アウターレースの外周側に配設されていて円筒形状の部材または所定間隔で配設された円弧状のリブ部材を有している請求項１乃至３のいずれかに記載された建設機械の旋回機構。
【請求項５】
前記下部フレームは、円筒形状をなす前記インナーレースの外周側に配設されていて円筒部または所定間隔で配設された円弧状のリブ部材を有している請求項１、２、４のいずれかに記載された建設機械の旋回機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル，セルフローダ，ブルドーザ，ホイールローダ，履帯式ローダ等の建設機械や農業機械等（以下、これらを建設機械と総称する）を含む建設機械に関するものであって、特に上部旋回体と下部走行体との間に配設されていて上部旋回体を旋回可能に支持する建設機械の旋回機構に関する。 
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械の油圧ショベルは概略で図８に示す構成を備えており、油圧ショベル１の下部走行体２の上に設けた旋回機構３を介して上部旋回体４が旋回可能に支持されている。このような基本構成を備えた油圧ショベル１の旋回機構３として、例えば特許文献１、２に記載されたものが開示されている。
特許文献１に記載された油圧ショベルは、下部走行体を支える左右のトラックフレームにカーボディのメーンフレームが締結されている。カーボディの中央部には円筒が溶接等で固定され、この円筒には旋回ベアリングを介して上部旋回体が取付けられる。旋回ベアリングはアウターレースを上部旋回体の構造部分に対して位置決めして複数のボルトが下方から上方に垂直に挿入され螺合されて上部旋回体に取付られている。また、アウターレースの内側には、インナーレースギヤが下部走行体の円筒に複数のボルトを下方から垂直方向に挿入して締結されている。
そして、上部旋回体には油圧モータが取り付けられ、その旋回ピニオンがインナーレースギヤと噛み合って回転することで、下部走行体に対して上部旋回体が旋回するように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２に記載された油圧ショベルでは、例えば図９及び図１０に示す旋回機構３において、下部走行体のトラックフレーム５に固定した円筒６に取り付けフレームを介してインナーレース７を垂直方向に螺入したボルト８で締結し、上部旋回体のベースフレーム９にアウターレース１０を垂直方向に螺入したボルト８で締結した構成を備えている。インナーレース７とアウターレース１０は嵌め合い状態に配設され、旋回ベアリングを介して接続されている。そして上部旋回体のベースフレーム９に取り付けたモータ機構のピニオンが下部走行体のインナーレース７の内周面に設けた内歯ギヤに噛合することで、上部旋回体が旋回可能とされている。
これら特許文献１や２等を含む従来の旋回機構では、いずれもボルトを垂直方向に螺合させることで、アウターレースやインナーレース等を上部旋回体や下部走行体に連結している。
【特許文献１】実開平５−８７０４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２４４９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１や２等に記載された従来の旋回機構では、例えば図９に示すように、上部旋回体を旋回させる場合に、旋回方向（図中、Ｚ軸方向とする）に働く荷重Ｆｚがボルト８、８に直接かかる。また、アームやバケット等を屈伸作動させて掘削作業を行う場合でも、図１０に示すように水平方向の前後方向（Ｘ軸方向）と上下方向（Ｙ軸方向）とに働く荷重Ｆｘ、Ｆｙがボルトに直接かかることになる。そのため、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の三軸方向の荷重Ｆｚ，Ｆｘ，Ｆｙが全てボルトにかかるために、これらの負荷を繰り返し受けることでボルト締結に緩みを生じ易く、強度疲労を起こしてボルトが破損し易くなるという欠点があった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みて、締結用のボルトにかかる負荷を軽減できてボルトの破損を抑制できるようにした建設機械の旋回機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による建設機械の旋回機構は、下部走行体に設けたインナーレースに対して上部旋回体に設けたアウターレースが旋回ベアリングを介して旋回可能に配設されてなる建設機械の旋回機構において、上部旋回体には上部フレームが設けられ、上部フレームとアウターレースはアウターレースの径方向に配設された第一ボルトによって連結されていることを特徴とする。
本発明によれば、建設機械を上下方向（Ｙ軸方向）や前後方向（Ｘ軸方向）に作動させる場合に、上部旋回体の上下方向や前後方向に働く二軸方向の荷重は上部フレーム及びアウターレースで負担することになり、第一ボルトで負担する荷重の割合を軽減することができる。そのため、建設機械の作動によって繰り返して荷重を受けたとしても第一ボルトで負担する荷重の割合が従来の旋回機構と比較して小さいために第一ボルトが負荷で緩んだりしにくく、負荷による第一ボルトの強度疲労等を低減して破損等を抑制できてボルト寿命を向上できる。
【０００７】
また、下部走行体には下部フレームが設けられ、該下部フレームとインナーレースは該インナーレースの径方向に配設された第二ボルトによって連結されていることが好ましい。
本発明によれば、建設機械を上下方向（Ｙ軸方向）や前後方向（Ｘ軸方向）に作動させる場合に、上部旋回体に働く上下方向や前後方向の二軸方向の荷重について第一ボルトで負担する割合を軽減するだけでなく、下部走行体に対して上下方向や前後方向に働く二軸方向の荷重も下部フレーム及びインナーレースで負担することになり、第二ボルトで負担する荷重の割合をも軽減することができる。そのため、繰り返して荷重を受けたとしても第一及び第二ボルトでそれぞれ負担する荷重の割合が従来の旋回機構と比較して小さいために第一及び第二ボルトが負荷で緩んだりしにくく、負荷による第一及び第二ボルトの強度疲労や衝撃等を低減して破損等を抑制できる。
【０００８】
また、下部走行体の下部フレームとインナーレースはインナーレースの径方向に略直交する上下方向に配設された第二ボルトによって連結されていてもよい。
この場合、建設機械の掘削や旋回等で生じる上下方向、前後方向、旋回方向（Ｚ軸方向）の三軸方向の荷重を第二ボルトで受けることになるが、下部走行体は上部旋回体に対して旋回時や掘削時等に殆ど動かないために、第二ボルトで受ける三軸方向の荷重は比較的小さく、旋回機構全体として第一及び第二ボルトで受ける荷重を比較的低減できる。
【０００９】
また、上部フレームは、円筒形状をなすアウターレースの外周側に配設されていて円筒形状の部材または所定間隔で配設された円弧状のリブ部材を有していてもよい。
上部フレームが円筒形状の部材である場合には、複数の第一ボルトを周方向に所定間隔で径方向内側に挿入して締結することができ、また上部フレームが円弧状のリブ部材をアウターレースの外周側に所定間隔で配設した場合には、各円弧状のリブ部材毎に第一ボルトを径方向に挿入してアウターレースに螺合し締結できる。いずれの場合も、第一ボルトが受ける荷重を軽減できる。
また、下部フレームは、円筒形状をなすインナーレースの外周側に配設されていて円筒部または所定間隔で配設された円弧状のリブ部材を有していてもよい。
下部フレームが円筒部である場合には、複数の第二ボルトを周方向に所定間隔で径方向内側に挿入して締結することができ、また下部フレームが円弧状のリブ部材を所定間隔で配設した場合には、各円弧状のリブ部材毎に第二ボルトを径方向に挿入してインナーレースに螺合し締結できる。いずれの場合も、第二ボルトが受ける荷重を軽減できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による建設機械の旋回機構によれば、少なくともアウターレースはその径方向に螺合された第一ボルトによって上部旋回体の上部フレームに連結されているから、掘削時等に前後方向や上下方向にかかる二軸方向の荷重は上部フレームとアウターレースで負担するために、上部旋回体のアウターレースに設けた第一ボルトにかかる荷重を軽減することができる。
そのため、建設機械の掘削や旋回等の作動によって旋回機構で繰り返して荷重を受けたとしても第一ボルトで負担する荷重の割合が従来の旋回機構と比較して小さく、第一ボルトが荷重で緩んだりしにくく、第一ボルトの強度疲労等を低減して破損等を抑制できてボルト寿命を向上できる。特に上部旋回体は下部走行体に対して旋回する構造であるために、建設機械の作動によって旋回機構における上部旋回体側にかかる荷重は下部走行体側にかかる荷重よりも大きく、第一ボルトの負担軽減効果は高い。
【００１１】
また、下部走行体には下部フレームが設けられ、下部フレームとインナーレースはインナーレースの径方向に配設された第二ボルトによって連結されているから、上部旋回体に働く二軸方向の荷重を第一ボルトで負担する割合を軽減するだけでなく、下部走行体の上下方向や前後方向に働く二軸方向の荷重も下部フレーム及びインナーレースで負担し、第二ボルトで負担する荷重の割合をも軽減することができる。そのため、繰り返して荷重を受けたとしても第一及び第二ボルトで負担する荷重の割合が小さいために第一及び第二ボルトが負荷で緩んだりしにくく、第一及び第二ボルトの強度疲労等を低減して破損等を抑制できてボルト寿命を向上できる。
【００１２】
また、下部走行体には下部フレームが設けられ、下部フレームとインナーレースは上下方向に配設された第二ボルトによって連結されているから、第二ボルトでは建設機械の旋回や掘削等で生じる三軸方向の荷重を受けることになるが、下部走行体は上部旋回体に対して旋回時や掘削時等に殆ど動かないために、第二ボルトが受ける負荷による影響は比較的小さく、旋回機構全体として第一及び第二ボルトで受ける荷重を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の第一の実施形態による建設機械の旋回機構を図１乃至図５により説明する。
図１は第一の実施形態による油圧ショベルの旋回機構の要部縦断面図、図２は旋回機構の上部フレーム及びアウターレースと締結ボルトとの位置関係を示す平面図、図３は前後方向にアームとバケット等を作動させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図、図４は上下方向にアームとバケット等を作動させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図、図５は上部旋回体を旋回させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図である。
図１に示す建設機械、例えば油圧ショベルにおける旋回機構２０において、図示しない下部走行体に設けたトラックフレーム２１には円筒形状をなす円筒部２２が溶接等で固着されている。円筒部２２の内周面には円筒形状のインナーレース２３が嵌合されている。インナーレース２３の内周面には円筒形状のインナーレースギヤ２４が配設されている。
円筒部２２の周方向には所定間隔で挿通孔２２ａが径方向に貫通して穿孔され、その内側のインナーレース２３には挿通孔２２ａに対向するように位置合わせされて盲穴に雌ねじの切られたねじ穴２３ａが穿孔されている。円筒部２２の各挿通孔２２ａを通してインナーレース２３の各ねじ穴２３ａには締結用の第一ボルト２５Ａが螺合されている。各第一ボルト２５Ａは頭部２５ａと円筒部２２との間にワッシャ２６が介装され、軸部２５ｂの先端側に形成した雄ねじ部が挿通孔２２ａを介して径方向内側に延びてインナーレース２３のねじ穴２３ａに螺合している。
【００１４】
また、図示しない上部旋回体の下部に設けたベースフレーム２８の下面には、インナーレース２３の外周側に円筒状の上部フレーム２９が溶接等で固着され、その内周面にアウターレース３０が嵌合されている。アウターレース３０はインナーレース２３と嵌め合い状態とされ、旋回ベアリング３２を介して相対回転可能に同軸に連結されている。
上部フレーム２９の周方向には所定間隔で挿通孔２９ａが径方向に貫通して穿孔され、その内側のアウターレース３０には挿通孔２９ａに対向するように位置合わせされて盲穴に雌ねじの切られたねじ穴３０ａが穿孔されている。上部フレーム２９の各挿通孔２９ａを通してアウターレース３０の各ねじ穴３０ａには締結用の第二ボルト２５Ｂが螺合されている。各第二ボルト２５Ｂは、図２（ａ）に示すように、径方向内側に延びてアウターレース３０と上部フレーム２９を連結している。第二ボルト２５Ｂの頭部２５ａと上部フレーム２９の間にはワッシャ２６が介装されている。
アウターレース３０はベースフレーム２８の下面に当接しており、インナーレース２３はトラックフレーム２１の上面に当接している。
そして、ベースフレーム２８には図示しないモータ機構が設けられ、そのピニオンがインナーレース２３のインナーレースギヤ２４に噛合している。モータ機構の駆動によりピニオンがインナーレースギヤ２４に噛合しながら旋回することで、上部旋回体を下部走行体に対して旋回させることになる。
【００１５】
本実施形態による油圧ショベルの旋回機構２０は上述の構成を備えており、第一ボルト２５Ａと第二ボルト２５Ｂはそれぞれ水平方向に配設されている。そのため、例えばバケットで掘削する場合、上部旋回体のアームとバケット等を前後方向（Ｘ軸方向）と上下（垂直）方向（Ｙ軸方向）に屈伸作動させる。図３に示すようにアームとバケット等を前後方向（Ｘ軸方向）に移動させると、荷重ＦｘがＸ軸方向、即ち第一、第二ボルト２５Ａ，２５Ｂの軸部２５ｂ方向に働くことになり、この荷重Ｆｘはベアリング３２を介してアウターレース３０及び上部フレーム２９とインナーレース２３及び円筒部２２で受けることになる。
また、図４に示すようにアームとバケット等を上下方向（Ｙ軸方向）に移動させると、荷重ＦｙがＹ軸方向に働き、ベアリング３２を介して上部フレーム２９及びアウターレース３０とインナーレース２３及び円筒部２２で受けることになる。
そのため、これらの場合に第一及び第二ボルト２５Ａ，２５Ｂに働く荷重Ｆｘ，Ｆｙは従来の旋回機構と比較して低減され、第一及び第二ボルト２５Ａ，２５Ｂの負担が小さい。
一方、上部旋回体を水平方向に旋回する場合、図５に示すように上部旋回体がＺ軸方向に旋回すると、荷重ＦｚがＺ軸方向に働く。この場合には荷重Ｆｚは上部フレーム２９及びアウターレース３０を水平方向に連結する第一ボルト２５Ａ、インナーレース２３及び円筒部２２を水平方向に連結する第二ボルト２５Ｂで受けることになる。この荷重Ｆｚを受ける第一及び第二ボルト２５Ａ，２５Ｂの負荷は従来技術の旋回機構と同様な大きさになる
【００１６】
上述のように本実施形態による油圧ショベルの旋回機構２０によれば、掘削時等に前後方向（Ｘ軸方向）と上下方向（Ｙ軸方向）の二軸方向にアームやバケット等を作動させる場合には、荷重Ｆｘ，Ｆｙの一部または全部を、ベアリング３２を介してアウターレース３０及び上部フレーム２９とインナーレース２３及び円筒部２２とで負担することができ、第一及び第二ボルト２５Ａ，２５Ｂが負担する割合を軽減できる。そのため、第一及び第二ボルト２５Ａ，２５Ｂの破損を抑制して寿命を延ばすことができる。
【００１７】
なお、本発明による旋回機構２０は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変更等を採用できる。以下に、第一実施形態の変形例や他の実施形態について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部品等には同一符号を用いて説明を省略する。
例えば、図２（ｂ）は第一の実施形態の変形例を示すものであり、第一の実施形態では上部フレーム２９を円筒形状の部材に構成したが、これに代えて円弧状のリブ部材３４を第二ボルト２５Ｂの取り付け間隔に応じて所定間隔を開けて複数枚配設して上部フレームとし、それぞれを第二ボルト２５Ｂでアウターレース３０に連結するようにしてもよい。
また、インナーレース２３を連結する円筒部２２を、上部フレームと同様に或いは上部フレームに代えて、円弧状のリブ部材を用いて第一ボルト２５Ａの取り付け間隔に応じて所定間隔を開けて複数枚配設して円筒部とし、それぞれを第一ボルト２５Ａでインナーレース２３に連結するようにしてもよい。
【００１８】
次に本発明の第二実施形態による旋回機構４０について図６及び図７により説明する。
本第二実施形態による油圧ショベルの旋回機構４０では、アウターレース３０及び上部フレーム２９の連結を水平方向に配設した第二ボルト２５Ｂによって行い、インナーレース２３及び円筒部２２の連結を垂直方向に配設した第一ボルト２５Ａによって行う構成を備えている。
図６及び図７に示す旋回機構４０において、トラックフレーム２１に設けた円筒部２２の上部に、その径方向外側に取り付けフレーム４１が溶接等で固着され、取り付けフレーム４１の上部にはインナーレース２３が設けられている。取り付けフレーム４１には挿通孔４１ａが穿孔され、インナーレース２３には挿通孔４１ａに対向する位置に一致するように盲穴形状のねじ穴２３ｂが穿孔されている。
そして、取り付けフレーム４１の下方から上方に向けて第一ボルト２５Ａをワッシャ２６を介して取り付けフレーム４１の挿通孔４１ａに挿通し、インナーレース２３のねじ穴２３ｂに螺合している。アウターレース３０及び上部フレーム２９の第二ボルト２５Ｂによる連結構造は第一実施形態の旋回機構２０と同一である。
【００１９】
本第二実施形態による旋回機構４０によれば、取り付けフレーム４１とインナーレース２３の連結構造は第一ボルト２５Ａを上下方向に配設した構成であるため、上部旋回体の旋回や掘削等による三軸方向の荷重Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚを第一ボルト２５Ａで受けることになる。しかし、上部旋回体の旋回や掘削等による三軸方向の荷重Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚは、水平方向に配設された第二ボルト２５Ｂで連結されたアウターレース３０及び上部フレーム２９で受ける荷重の方が大きく、ベアリング３２を介してインナーレース２３と取り付けフレーム４１と円筒部２２で受ける荷重は比較的軽減されるため、第一ボルト２５Ａに与える負担は比較的小さくて済む。
なお、本発明において、上述した円筒部２２、または円筒部２２及び取り付けフレーム４１は下部フレームを構成する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一の実施形態による油圧ショベルの旋回機構の要部縦断面図である。
【図２】（ａ）は旋回機構の上部フレーム及びアウターレースと締結ボルトとの位置関係を示す平面模式図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す同様な図である。
【図３】前後方向にアーム等を作動させた場合に旋回機構に荷重がかかる方向を示す図である。
【図４】上下方向にアーム等を作動させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図である。
【図５】上部旋回体を旋回させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施形態による油圧ショベルの旋回機構の部分縦断面図であり、上部旋回体を旋回させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図である。
【図７】上部旋回体のアーム等で掘削させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図である。
【図８】一般的な油圧ショベルの側面図である。
【図９】従来の油圧ショベルで上部旋回体を旋回させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図である。
【図１０】従来の油圧ショベルで掘削させた場合に旋回機構にかかる荷重の方向を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  油圧ショベル
２０、４０  旋回機構
２１  トラックフレーム
２２  円筒部
２３  インナーレース
２４  インナーレースギヤ
２５Ａ  第一ボルト
２５Ｂ  第二ボルト
２８  ベースフレーム
２９  上部フレーム
３０  アウターレース
３４  リブ部材
【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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