本发明涉及工作装置用的箱形构造体。
背景技术
液压挖掘机等作业车辆具备由大臂以及小臂等箱形构造体构成的工作装置。在专利文献1中，提出了利用沿着中立轴线被焊接的两个分割体构成箱形构造体，并且扩大箱形构造体的端部处的宽度的方法。根据专利文献1中记载的方法，能够在整个长度方向上减小箱形构造体的截面从而实现轻量化，同时抑制向其他构造物安装的端部的强度下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-220880号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
在专利文献1的箱形构造体中，为了扩大端部的宽度，使箱形构造体的各侧板在多个部位弯曲。因此，会导致应力集中在各侧板的弯曲部分。特别是，在专利文献1的箱形构造体中，因为截面变小，所以各侧板的弯曲部分因相对于箱形构造体的弯曲而产生更高的应力。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供能够提高耐久性的工作装置用的箱形构造体。
用于解决技术问题的手段
本发明的第一方式的工作装置用的箱形构造体具备沿长度方向延伸的本体和与本体的一端连接的支架。本体具有在俯视时具有大致一定的宽度的直部和与支架连接且在俯视时越接近支架则宽度越大的宽部。直部和宽部平滑地连续。
根据本发明的第一方式的工作装置用的箱形构造体，宽部的宽度形成为朝向支架而变宽，从而能够增大本体中的支架侧的部分的截面积，因此能够使本体的强度提高。另外，由于直部和宽部平滑地连续，因此能够抑制本体上局部地集中应力。
本发明的第二方式的工作装置用的箱形构造体与第一方式相关，本体由上板、下板、第一侧板以及第二侧板构成。支架具有供第一侧板抵接的第一抵接面和供第二侧板抵接的第二抵接面。第一抵接面以及所述第二抵接面形成为相对于所述本体的长度方向具有角度。
本发明的第三方式的工作装置用的箱形构造体与第一方式或第二方式相关，本体具有形成于长度方向的中央部的中央凸台，支架具有末端凸台。直部和宽部在中央凸台和末端凸台之间的规定位置处平滑地连续。中央凸台的中心轴和规定位置的第一间隔与末端凸台的中心轴和规定位置的第二间隔之比为1：1～4：1。
本发明的第四方式的工作装置用的箱形构造体的制造方法具备：将第一侧板和第二侧板配置于下板上的工序；利用内张件使第一侧板和所述第二侧板各自的一端部从内侧向外侧扩张的工序；将支架夹持固定在第一侧板和第二侧板各自的一端部之间的工序；将上板固定在第一侧板和第二侧板上的工序。
发明效果
根据本发明，能够提供可提高耐久性的工作装置用的箱形构造体。
附图说明
图1是液压挖掘机的侧视图。
图2是大臂的侧视图。
图3是大臂的俯视图。
图4是图2的a-a剖视图。
图5是图4的局部放大图。
图6是用于说明大臂的制造方法的示意图。
图7是用于说明大臂的制造方法的示意图。
具体实施方式
(液压挖掘机1的结构)
图1是液压挖掘机1的侧视图。在以下说明中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”是以坐在驾驶席的操作人员为基准的表现方式。
液压挖掘机具备行驶体10、回转体11、配重12、发动机室13、设备室14、驾驶室15以及工作装置16。
行驶体10具有能够相互独立地转动的一对履带。回转体11可回转地配置于行驶体10上。回转体11构成液压挖掘机1的车体架。
配重12配置于回转体11的后端部上。发动机室13配置于回转体11上。发动机室13在配重12的前方配置于回转体11上。发动机室13收纳发动机和废气处理装置等。设备室14在发动机室13的前方配置于回转体11上。设备室14收纳液压泵、燃料箱以及工作油箱等。驾驶室15在设备室14的前方配置于回转体11上。在驾驶室15内，配置有供操作人员坐乘的驾驶席。
工作装置16在设备室14的前方且驾驶室15的右方可上下摆动地安装于回转体11。工作装置16具有大臂17、小臂18、铲斗19、一对大臂缸20、小臂缸21以及铲斗缸22。大臂17为“工作装置用的箱形构造体”的一个例子。
大臂17的基端部可摆动地安装于回转体11。大臂17的前端部可摆动地安装于基端侧支架18b。小臂18的基端部安装于基端侧支架18b。铲斗19可摆动地安装于配置在小臂18的前端部的铲斗支架18a。
各大臂缸20对大臂17进行驱动。各大臂缸20连结于大臂17的中央凸台cb和回转体11。小臂缸21对小臂18进行驱动。铲斗缸22对铲斗19进行驱动。
(大臂17的结构)
参照附图对实施方式的大臂17的结构进行说明。图2是大臂17的侧视图。图3是大臂17的俯视图。
大臂17具备本体30、基端支架31以及小臂支架32。基端支架31是本实施方式的“支架”的一个例子。
本体30沿长度方向延伸。本体30在侧视时为回飞镖形状。本体30是中空状的筒体。本体30由上板33、下板34、第一侧板35以及第二侧板36构成为箱形。
第一侧板35和第二侧板36以隔着规定间隔的状态配置。第一侧板35的后端部以向外侧扩张的方式变形。同样地，第二侧板36的后端部以向外侧扩张的方式变形。在第一侧板35和第二侧板36上，安装有沿宽度方向延伸的中央凸台cb。中央凸台cb位于本体30的大致中央部。
上板33以将形成在第一侧板35和第二侧板36之间的空间的上方开口封闭的方式配置。下板34以将形成在第一侧板35和第二侧板36之间的空间的下方开口封闭的方式配置。
基端支架31与本体30的后端连接。在基端支架31上设有沿宽度方向延伸的基端凸台eb。作为基端支架31，能够使用通过对金属材料进行铸造而形成的铸件。
小臂支架32与本体30的前端连接。在小臂支架32上设有小臂安装孔32a。在小臂安装孔32a安装有小臂18(参照图1)。作为小臂支架32，能够使用通过对金属材料进行铸造而形成的铸件。
(本体30的结构)
参照图2以及图3对本体30的结构进行说明。
本体30具有直部30a和宽部30b。直部30a由上板33、下板34、第一侧板35以及第二侧板36各自的前侧部分构成。宽部30b由上板33、下板34、第一侧板35以及第二侧板36各自的后侧部分构成。
直部30a和宽部30b在中央凸台cb和末端凸台eb之间的规定位置lp处连续。直部30a和宽部30b在规定位置lp处平滑地连续。在本实施方式中，所谓“平滑地连续”，意思是在规定位置lp处，上板33、下板34、第一侧板35以及第二侧板36均看不到拐点。在规定位置lp处，上板33、下板34、第一侧板35以及第二侧板36均不弯曲。因此，抑制了规定位置lp处的本体30的截面积的剧烈变化。
在本实施方式中，如图2所示，直部30a和宽部30b平滑地连续的规定位置lp位于中央凸台cb和末端凸台eb的大致中央。在将中央凸台cb和末端凸台eb连接的虚拟线上，中央凸台cb的中心轴ax1和规定连结位置lp的间隔l1与末端凸台eb的中心轴ax2和规定位置lp的间隔l2大致相等。在本实施方式中，间隔l1和间隔l2之比大致为1：1。不过，规定位置lp的位置只要设定为宽部30b不与一对大臂缸20(参照图1)干涉即可。例如，间隔l1和间隔l2之比能够设为1：1～4：1。
直部30a与宽部30b的前方相连。如图3所示，在俯视时，直部30a的宽度wa在长度方向上大致一定。在本实施方式中，直部30a的宽度wa为450mm。
宽部30b与直部30a的后方相连。如图3所示，在俯视时，宽部30b的宽度wb越接近基端支架31越扩大。宽部30b的宽度wb整体上不是一定的，而是从直部30a和宽部30b平滑地连续的规定位置lp到基端支架31为止持续扩大。在本实施方式中，宽部30b的宽度wb的最大值为570mm。在本实施方式中，直部30a的宽度wa和宽部30b之比为15：19。
如图3所示，在俯视时，宽部30b的第一侧面s1朝向本体30的内侧弯曲成凸状。同样地，宽部30b的第二侧面s2朝向本体30的内侧弯曲成凸状。第一侧面s1为第一侧板35的表面的一部分，第二侧面s2为第二侧板36的表面的一部分。
在本实施方式中，宽部30b的高度越从直部30a接近基端支架31则越变小。另一方面，如前所述，宽部30b的宽度从直部30a和宽部30b平滑地连续的规定位置lp到基端支架31为止扩大。由此，能够提高最容易施加负载的宽部30b向侧面的弯曲强度。
(基端支架31的结构)
图4是图2的a-a剖视图。图5是图4的局部放大图。
基端支架31整体上形成为朝向本体30而头部变细的形状。基端支架31具有第一抵接面s3、第二抵接面s4以及前端面s5。
本体30的第一侧板35抵接于第一抵接面s3。第一抵接面s3由于沿着向外侧扩张的第一侧板35，因此形成为相对于本体30的长度方向具有角度。第一抵接面s3是基端支架31的左侧面的一部分。
本体30的第二侧板36抵接于第二抵接面s4。第二抵接面s4由于沿着向外侧扩张的第二侧板36，因此形成为相对于本体30的长度方向具有角度。第二抵接面s4是基端支架31的右侧面的一部分。
前端面s5与第一抵接面s3和第二抵接面s4相连。在本实施方式中，前端面s5形成为平面状，但不限定于此。
(大臂17的制造方法)
图6的(a)～(e)以及图7是用于说明大臂17的制造方法的示意图。
首先，如图6的(a)所示，准备后端部为末端逐渐扩张的形状的下板34。
接下来，如图6的(b)所示，将第一侧板35和第二侧板36以规定间隔平行地配置于下板34上。
接下来，如图6的(c)所示，在将第一侧板35和第二侧板36在规定位置lp固定的状态下，利用内张件使第一侧板35和第二侧板36各自的后端部从内侧向外侧扩张。具体而言，如图7所示，在将一对按压工具40抵接于第一侧板35以及第二侧板36的外表面的规定位置lp的状态下，利用内张工具41对第一侧板35以及第二侧板36的后端部的内表面向外侧加压。此时，在弹性变形的范围内对内张件进行调整，以使第一侧板35和第二侧板36不塑性变形。
接下来，如图6的(d)所示，在向外侧弹性变形的第一侧板35和第二侧板36各自的后端部之间放入基端支架31的状态下解除内张件，由此，将基端支架31夹持固定在第一侧板35和第二侧板36各自的后端部之间。然后，将下板34和第一侧板35焊接，并将下板34和第二侧板36焊接。进一步地，将基端支架31和第一侧板35从内侧临时安装，并将基端支架31和第二侧板36从内侧临时安装。
接下来，如图6的(e)所示，将上板33配置于第一侧板35和第二侧板36上。然后，通过将上板33和第一侧板35焊接，并将上板33和第二侧板36焊接，从而将上板33固定。
(特征)
大臂17具备本体30和基端支架31。本体30具有直部30a和宽部30b。在俯视时，直部30a的宽度wa大致一定。在俯视时，宽部30b的宽度wb越接近基端支架31越扩大。直部30a和宽部30b平滑地连续。
这样，宽部30b的宽度wb形成为朝向基端支架31而变宽，因此能够提高本体30向侧面的弯曲强度。另外，由于直部30a和宽部30b平滑地连续，因此能够抑制本体30上局部地集中应力。
(其他实施方式)
在上述实施方式中，对将本发明的“工作装置用的箱形构造体”应用于大臂17的情况进行了说明，但不限定于此。本发明的“工作装置用的箱形构造体”也能够应用于小臂18。在该情况下，通过将小臂18的本体设为越接近基端侧支架18b越宽，也能够提高小臂18的耐久性。
在上述实施方式中，如图6的(c)所示，利用内张件使第一侧板35和第二侧板36分别扩张，但也可以通过将基端支架31压入第一侧板35和第二侧板36之间而使第一侧板35和第二侧板36分别扩张。
在上述实施例中，设为在基端支架31上另外设置沿宽度方向延伸的基端凸台eb的结构，但也可以将基端支架31和基端凸台eb设为一体。
在上述实施例中，基端支架31设为使用通过对金属材料进行铸造而形成的铸件，但也可以通过锻造或金属板构成。
附图标记说明
1液压挖掘机
16工作装置
17大臂
18小臂
20大臂缸
21小臂缸
30本体
30a直部
30b宽部
31基端支架
33上板
34下板
35第一侧板
36第二侧板
cb中央凸台
eb末端凸台
wa直部30a的宽度
wb宽部30b的宽度
s1宽部30b的第一侧面
s2宽部30b的第二侧面
s3基端支架31的第一抵接面
s4基端支架31的第二抵接面