キャブ支持構造
【課題】 油圧ショベル等の作業機械のキャブを支持する構造に関し、簡素な構成でキャブの振動を吸収減衰させて、キャブに搭乗するオペレータの乗り心地を向上させるようにする。
【解決手段】 作業機械４０のキャブ４５のフロア下面外周部に分散して配置され、作業機械のフレーム４２ａに載置されてキャブ４５を弾性支持する複数の第１マウント３０と、キャブ４５のフロア下面中央部に配置され、作業機械のフレーム４２ａに載置されてキャブ４５を弾性支持し、第１マウント３０と減衰特性が異なる第２マウント５０とをそなえる。
【解決手段】 作業機械４０のキャブ４５のフロア下面外周部に分散して配置され、作業機械のフレーム４２ａに載置されてキャブ４５を弾性支持する複数の第１マウント３０と、キャブ４５のフロア下面中央部に配置され、作業機械のフレーム４２ａに載置されてキャブ４５を弾性支持し、第１マウント３０と減衰特性が異なる第２マウント５０とをそなえる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、油圧ショベル等の作業機械において、オペレータが搭乗するキャブを支持する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、油圧ショベル等の作業機械では、キャブと機体との間に防振のためのマウントが設けられて、作業時や走行時に発生する振動を低減するようになっている。例えば、油圧ショベルの典型的なキャブの支持構造を図５に図示すると、上部旋回体の架台であるスイングフレーム２の左前部上面に形成された穴２ａに防振マウント３を取り付けて、その防振マウント３上にキャブ１の床板（以下、キャブフロアと記す）１ａを載置してキャブ１を支持させている。防振マウント３には振動を減衰し低減させる機能があり、そのような防振マウント３を介してキャブフロア１ａを支持することで、作業時や走行時に発生する振動が、作業装置や下部走行体等の機体からキャブフロア１ａに伝達されにくいようになっている。
【０００３】
防振マウント３には、一般に、ビスカスマウント等の液体封入式防振マウントが用いられている。図６に示すように、ビスカスマウント３０は、一端（図中、下端）が閉塞され他端（図中、上端）がスイングフレーム２に取り付けられる円筒状のマウント本体３１と、マウント本体３１の内部に上下方向に延設されるガイドシャフト３２と、マウント本体３１とガイドシャフト３２とを弾性的に結合する弾性体３３と、マウント本体３１の閉塞側端部に形成された液体封入室３４と、ストッパゴム３５ａとオリフィス３５ｂとを有する減衰板３５とを備えて構成されている。液体封入室３４にはシリコンオイル等の減衰液が注入されており、また、液体封入室３４は減衰板３５を境界にして第１室３４ａと第２室３４ｂとに区画され、両室３４ａ，３４ｂはオリフィス３５ｂを介して連通している。
【０００４】
そして、ビスカスマウント３０に振動負荷が加えられると、マウント本体３１とガイドシャフト３２とは弾性体３３を変形させながら相対変位し、その際に、減衰液がオリフィス３５ｂを通って第１室３４ａと第２室３４ｂとの間を移動し、オリフィス３５ｂ通過時の抵抗力によって振動が減衰される。つまり、弾性体３３は、キャブ１の荷重を支持するとともに機体からキャブ１への振動伝達速度を遅延させる機能を有し、また、減衰板３５は、減衰液中を移動することにより機体からキャブ１に伝達される振動そのものを吸収、低減させる減衰機能を有するものである。
【０００５】
なお、このようなキャブを支持する構造に関して、例えば、特許文献１には、スイングフレームに立設した支柱の防振装置穴に防振マウントを挿入し、この防振マウントの上にキャブを取り付ける技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２５３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図５に示すように、防振マウント３は、一般に、キャブフロア１ａの外周部の四隅に配置され、スイングフレーム２に取り付けられている。また、特許文献１記載の防振マウントは、キャブフロアの外周部の６箇所に配置され、スイングフレームに取り付けられている。このため、これらのような外周部に防振マウントを配置されたキャブフロア１ａでは、起振力が作用すると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、防振マウントにより固定された外周部を反射端（支点を節）とする振動、いわゆる膜振動が発生する。一方、キャブフロア１ａの中央部には、オペレータシート１１が配設されている。したがって、この膜振動（特に、一次モード膜振動）の振幅が大きくなるキャブフロア１ａ中央部にオペレータが着座することになるので、オペレータの車酔いや、乗り心地の悪化を招くおそれがある。そのため、中央部を制振してオペレータの乗り心地を向上させることが望まれている。
【０００７】
また、従来の防振マウントには、キャブ全体の重量を支持するだけの剛性が必要とされる。そのため、例えば防振マウントの弾性力を調整して、上記のような膜振動を抑制しようとしても、キャブ全体の重量を支持できる程度の剛性が必要であり、自由に弾性力を設定することができないという課題がある。このように、従来の防振マウントでは、総重量を支持する必要性から乗り心地を改善し難く、弾性力や剛性の選定に困難が付きまとう。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、簡素な構成でその振動を吸収減衰させて、オペレータの乗り心地を向上させるキャブ支持構造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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載のキャブ支持構造は、作業機械のキャブのフロア（キャブフロア）下面外周部に配置され、前記作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持する複数の第１マウントと、前記キャブのフロア下面中央部に配置され、前記の作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持し、前記第１マウントと減衰特性が異なる第２マウントとを備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載のキャブ支持構造は、請求項１記載のキャブ支持構造において、前記の複数の第１マウントは、前記キャブの総重量を支えうる減衰特性を有することを特徴としている。
請求項３記載のキャブ支持構造は、請求項１又は２記載のキャブ支持構造において、前記第２マウントは、前記キャブの振動を吸収する空気室を有したエアマウントであることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載のキャブ支持構造は、請求項３記載のキャブ支持構造において、前記空気室内を加圧又は減圧する空気圧調整手段を備えたことを特徴としている。
請求項５記載のキャブ支持構造は、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャブ支持構造において、前記第２マウントは、前記第１マウントとはストロークが異なることを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載のキャブ支持構造は、請求項１〜５の何れか１項に記載のキャブ支持構造において、前記キャブのフロア上面中央部にオペレータシートが配置され、前記第２マウントは、前記オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のキャブ支持構造によれば、キャブのフロア下面外周部に第１マウントを配設し、キャブのフロア下面中央部に第２マウントを配設し、且つ、第１マウントと第２マウントとは減衰特性が異なっているので、第１マウントの機能と第２マウントの機能とを分けることができる。すなわち、例えば、第１マウントに、キャブの重量を支持するのに適した減衰特性のものを用い、第２マウントに、キャブの下面の振動（膜振動）を抑制するのに適した減衰特性のものを用いることができるので、簡素な構成で、その振動を吸収減衰させて、キャブに搭乗するオペレータの乗り心地を向上させることができる。そして、中央部の第２マウントを比較的硬くして、キャブフロアの変形を抑制してキャブを安定させてハードな乗り心地にしたり、換言すれば、低周波（長周期）の振動を抑えるようにしたり、逆に、中央部の第２マウントを比較的柔らかくして、ソフトな乗り心地にしたり、換言すれば、高周波（短周期）の振動を抑えるようにしたりすることができる。
【００１４】
請求項２記載のキャブ支持構造によれば、キャブの重量を支持する機能が第２マウントに求められなくなり、第２マウントには、キャブフロアの振動を抑制するのに適した減衰特性のものを用いやすくする。つまり、第２マウントは、オペレータの乗り心地を向上させる機能に特化でき、乗り心地をより向上させることができる。
請求項３記載のキャブ支持構造によれば、第２マウントはエアマウントであるので、第２マウントの減衰特性を容易に第１マウントの減衰特性と相違させることができ、且つ、キャブフロアの振動を抑制するのに適した減衰特性とすることが容易となる。
【００１５】
請求項４記載のキャブ支持構造によれば、第２マウントの減衰特性を容易且つ任意に変更することができて、乗り心地をオペレータの好みに合わせることができる。
請求項５記載のキャブ支持構造によれば、第１マウントと第２マウントとのストロークが異なるので、第２マウントのストロークを任意に変更してキャブのフロアの振動の振幅を調整し、簡素な構成でキャブの振動を抑制し、オペレータの乗り心地を向上させることができる。例えば、キャブフロア中央部を完全に制振すると、外周部と中央部とで節になる振動モードになり、最大振幅の位置が中央部から移動することになるが、第２マウントのストロークを第１マウントのストロークと異なる長さにすれば、外周部のみが節で中央部は腹になる振動モードを保持して振動の最大振幅を減少させることができる。つまり、振動の最大振幅が小さくなるように、第２マウントのストロークを設定することができる。
【００１６】
請求項６記載のキャブ支持構造によれば、第２マウントは、オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されているので、オペレータに伝達される振動の吸収やオペレータの乗り心地の向上を効率良く行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態に係るキャブ支持構造を示すもので、図１はそのキャブ支持構造が適用された作業機械の全体像を示す斜視図、図２はそのキャブ支持構造の構成を分解した斜視図、図３はそのキャブ支持構造に用いるエアマウントの断面図である。なお、従来技術の説明で用いた前述の図６を適宜流用して説明する。
【００１８】
図１に示すように、作業機械の代表的な例である油圧ショベル４０は、下部走行体４１と、下部走行体４１上に回転自在に結合された上部旋回体４２と、上部旋回体４２の前部に設けられた作業装置４３とから構成されている。上部旋回体４２は、架台となるスイングフレーム（旋回フレーム）４２ａを有し、スイングフレーム４２ａ上の後端部にはカウンタウェイト４４が、カウンタウェイト４４の前方には、エンジンや各種冷却装置等を内部に収めるエンジンルーム４６が、そして、左前部には、オペレータが搭乗するキャブ４５が備えられている。
【００１９】
キャブ４５は、図２に示すように、側面及び天上面をなすキャブ本体４５ｂと、床面をなすキャブフロア４５ａとを備えて箱形状に構成されている。また、特に図示しないが、オペレータシートがキャブフロア４５ａの略中央部に配設されている。そして、キャブ４５は、キャブフロア４５ａとスイングフレーム４２ａとの間に装着された防振マウント３０，５０を介してスイングフレーム４２ａ上に弾性支持されるようになっている。なお、ここでは、キャブ４５を分解して機体上方向へ持ち上げた状態を図示している。
【００２０】
ここで、本実施形態では、キャブ４５は５個の防振マウント３０，５０によって支持されている。つまり、従来と同様にキャブフロア４５ａの外周部の四隅に防振マウント３０が分散してそれぞれ配置されることに加えて、新たに、キャブフロア４５ａの中央部、即ち、オペレータシートの直下又は略直下に、防振マウント５０が配置されている。そして、外周部と中央部とでは、防振マウントの減衰特性は異なっている。つまり、外周部の四隅には図６に示したビスカスマウント３０を用い、中央部には後述するエアマウント５０を用いている。
【００２１】
ビスカスマウント３０は、従来技術で説明したものと同様のものであって、図６に示すように、一端が閉塞された円筒状（ケース状）のマウント本体３１と、マウント本体３１の内部に配置されたガイドシャフト３２と、マウント本体３１とガイドシャフト３２とを結合する弾性体３３と、マウント本体３１の閉塞側（一端）に形成された液体封入室３４と、オリフィス３５ｂを有する減衰板３５とを備えている。
【００２２】
また、エアマウント５０は、図３に示すように、ビスカスマウント３０の上部に、空気バネ５１が追加された周知の構造のものである。つまり、エアマウント５０は、マウント本体３１とガイドシャフト３２と弾性体３３と液体封入室３４と減衰板３５とに加え、さらに、弾性体３３の上部に空気バネ５１を備えている。空気バネ５１は、ベローズ５１ｂにより囲繞されて形成された空気室５１ａと、空気室５１ａに圧縮空気を給排するためのエア給排口５１ｃとを備えて構成されている。エア給排口５１ｃには、図示しないコンプレッサに一端を接続されたホース５１ｄの他端が連結されている。また、そのホース５１ｄの付け根部分には、エアの圧力を制御する制御弁５１ｅが備えられている。そして、オペレータは、コンプレッサと制御弁５１ｅとからなる空気圧調整手段を操作することにより、空気室５１ａの空気圧を調整して、エアマウント５０の空気バネ５１の弾性特性（バネ定数）や減衰特性を任意に変えることができるようになっている。したがって、エアマウント５０は、空気バネ５１の弾性特性及び減衰特性と減衰板３５の減衰特性（減衰係数）により、キャブ４５（キャブフロア４５ａ）に伝わる振動を吸収できるようになっている。なお、コンプレッサは、エアマウント専用に新たに設けるようにしても良いし、オペレータシート用のコンプレッサを利用しても良い。
【００２３】
また、防振マウント３０，５０の装着に関し詳述すると、図２に示すように、キャブフロア４５ａには、外周部の四隅と、中央部との計５箇所にそれぞれ、マウントを取り付けるためのキャブ側マウント穴４５ｃ，４５ｄが開口されている。また、スイングフレーム４２ａにも、上記の四隅と中央部とに対応する位置に、防振マウント３０，５０を装着可能なブラケット部が形成され、ブラケット部にスイングフレーム側マウント穴４２ｃ，４２ｄが開口される。
【００２４】
なお、キャブ側マウント穴４５ｃ，４５ｄとスイングフレーム側マウント穴４２ｃ，４２ｄとは同軸であり、図２中に二点鎖線で示すような対応付けで組み立てられる。つまり、エアマウント５０とビスカスマウント３０とはどちらも、図３に示すように、スイングフレーム側マウント穴４２ｃ，４２ｄの縁部にマウント本体３１の屈曲部３１ａをひっかけて、これらのマウント穴４２ｃ，４２ｄに嵌め込まれることによって取り付けられ、また、ガイドシャフト３２の上部がキャブフロア４５ａから突出するようにキャブ側マウント穴４５ｃ，４５ｄに貫入されて、ガイドシャフト３２の上部をボルト３２ａ及びナット６０で締結されて取り付けられている。
【００２５】
本発明の一実施形態にかかるキャブ支持構造は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
油圧ショベルでは、作業時や走行時に振動が発生するが、キャブフロア４５ａ外周部にビスカスマウント３０を装着するとともに、キャブフロア４５ａ中央部にエアマウント５０を装着してキャブ４５を弾性支持しているので、外周部のビスカスマウント３０と中央部のエアマウント５０との機能を分けることができ、特に、中央部のエアマウント５０によりその振動を吸収減衰させて、オペレータの乗り心地を簡素な構成で向上させることができる。
【００２６】
つまり、外周部のビスカスマウント３０には、キャブ４５の総重量を支持する機能を持たせて、十分な剛性を有するように弾性体３３のバネ定数をある程度大きくし、一方、中央部のエアマウント５０は重量を支持する機能は特に求められないので、空気室５１ａの圧力を調整し、空気バネ５１のバネ定数を比較的小さくして、エアマウント５０を柔らかくすることができて、キャブフロア４５ａに伝達される作業時や走行時の振動を和らげて、オペレータの乗り心地を向上させることができる。
【００２７】
また、防振マウントとして、中央部にはエアマウント５０を採用しているので、外周部のビスカスマウント３０と減衰特性を容易に異ならせ、且つ、容易にキャブフロア４５ａの振動を抑制するのに適した減衰特性にすることができる。
さらに、エアマウント５０の空気室５１ａ内の圧力を加圧又は減圧する空気圧調整手段が設けられているので、エアマウント５０の減衰特性をより容易且つ任意に変更することができて、乗り心地をオペレータの好みに合わせることができる。例えば、空気室５１ａを加圧してエアマウント５０を硬くし、キャブフロア４５ａの変形を抑制してキャブ４５を安定させながら、ゴツゴツとしたハードな乗り心地〔つまり、低周波（長周期）の振動を抑えた乗り心地〕にしたり、逆に、空気室５１ａを減圧してエアマウント５０を柔らかくし、ソフトな乗り心地〔つまり、高周波（短周期）の振動を抑えた乗り心地〕にしたりして、オペレータは、好みに応じた乗り心地にすることができる。なお、ここでのエアマウント５０の硬さ及び柔らかさは、エアマウント５０自身における比較であって、ビスカスマウント３０と比較したものではない。
【００２８】
また、エアマウント５０は、オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されているので、オペレータに伝わる振動の吸収やオペレータの乗り心地の向上を効率良く行なうことができる。
また、エアマウント５０は、空気バネ５１のバネ定数と減衰板３５の減衰特性（減衰係数）のバランスをとって、乗り心地をより向上させることができる。つまり例えば、減衰板３５の減衰特性は、オリフィス３５ｂの直径や長さを変えることで調整することができ、空気バネ５１のバネ定数は、減衰板３５の減衰特性に対応させて予めバランスよく調整することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態では、ビスカスマウント３０とエアマウント５０とは、減衰特性が異なるように設定したが、さらに、ビスカスマウント３０とエアマウント５０のストロークが異なるように設定しても良い。このようにすれば、エアマウント５０のストロークを任意に変更して膜振動の振幅を調整し、簡素な構成でキャブ４５の振動を抑制しながら、オペレータの乗り心地を向上させることができる。例えば、キャブフロア４５ａの膜振動の様子を図４に図示して説明すると、キャブフロア４５ａの中央部にマウントを配設すると、破線で示すような、中央部を節とした振動モードＡが現れ、最大振幅の位置が中央部からずれることになる。しかし、エアマウント５０のストロークをビスカスマウント３０のストロークと異なる長さにすることで、例えば、エアマウント５０のストロークを比較的大きくし、ビスカスマウント３０のストロークを比較的短くして、実線で示すような、外周部のみを節とした振動モードＢを保持したまま、膜振動の最大振幅ｄを抑制できる。つまり、エアマウント５０のストロークを調整して、最大振幅ｄを小さくすることが可能になる。なお、ストロークとは、単位荷重当たりのストロークが好ましく、この場合、ストロークが異なることは弾性特性（バネ定数）が異なることとも表現できる。
【００３０】
また、キャブフロア４５ａの下方には、特に図示しないが、多数の配管が配置されているので、この配管のレイアウト上、エアマウント５０をキャブフロア４５ａ下面における中央部に配設することは困難であるが、ストロークを変更することにより、エアマウント５０を中央部に配設することが容易になる。つまり、最大振幅位置やマウント配置位置と配管との干渉を防止しながら、振動を低減するのに有効な場所にエアマウント５０を配設しやすくなる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、防振マウントのガイドシャフト上部のボルトヘッドやナットがキャブフロアよりも突出するようになっているが、キャブフロアのマウントの配置場所を適宜窪ませてボルトヘッドやナットが突出しないようにし、窪みはカバー等で覆って、キャブフロアとカバーとが同一面となるようにしても良い。
また、上記実施形態では、ビスカスマウントがキャブの全荷重を支持するように、各マウントの減衰特性を決定したが、エアマウントにも、乗り心地の向上に影響を与えない範囲で荷重の一部を負担させるようにしても良い。
【００３２】
また、上記実施形態では、エアマウントの空気室の空気圧調整手段として、コンプレッサと制御弁とを備えたが、空気室の空気圧を調整できれば、このような構成に限らない。
また、上記実施形態では、防振マウントは外周部においては四隅に配設したが、外周部に配設する防振マウントの配置位置や個数はこの限りでない。
また、上記実施形態では、防振マウントとして、外周部にビスカスマウントを用い、中央部にエアマウントを用いたが、装着する防振マウントの種類はこれに限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な種類のマウントを適宜用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るキャブ支持構造が適用された作業機械の側面図である。
【図２】図１のキャブ支持構造の構成を分解した斜視図である。
【図３】図１のキャブ支持構造に用いるエアマウントの断面図である。
【図４】本発明のその他の実施形態に係る、キャブフロアに発生する膜振動を説明する図である。
【図５】一般的なキャブの支持構造の分解斜視図である。
【図６】一般的なビスカスマウントの断面図である。
【図７】一般的なキャブ支持構造に係る、キャブフロアに発生する膜振動を説明する図であって、（ａ）はその側面図，（ｂ）はその正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ キャブ
１ａ キャブフロア（キャブのフロア）
２ スイングフレーム（旋回フレーム）
２ａ 防振マウント用の穴
３ 防振マウント
１１ オペレータシート
３０ ビスカスマウント（防振マウント）
３１ マウント本体
３２ ガイドシャフト
３２ａ ボルト
３３ 弾性体
３４ 液体封入室
３４ａ 第１室
３４ｂ 第２室
３５ 減衰板
３５ａ ストッパゴム
３５ｂ オリフィス
４０ 油圧ショベル
４１ 下部走行体
４２ 上部旋回体
４２ａ スイングフレーム
４２ｃ，４２ｄ スイングフレーム側マウント穴
４３ 作業装置
４４ カウンタウェイト
４５ キャブ
４５ａ キャブフロア
４５ｂ キャブ本体
４５ｃ，４５ｄ キャブ側マウント穴
４６ エンジンルーム
５０ エアマウント（防振マウント）
５１ 空気バネ
５１ａ 空気室
５１ｂ ベローズ
５１ｃ エア給排口
５１ｄ ホース
５１ｅ 制御弁（空気圧調整手段）
６０ ナット
Ａ，Ｂ 振動モード
ｄ 最大振幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、油圧ショベル等の作業機械において、オペレータが搭乗するキャブを支持する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、油圧ショベル等の作業機械では、キャブと機体との間に防振のためのマウントが設けられて、作業時や走行時に発生する振動を低減するようになっている。例えば、油圧ショベルの典型的なキャブの支持構造を図５に図示すると、上部旋回体の架台であるスイングフレーム２の左前部上面に形成された穴２ａに防振マウント３を取り付けて、その防振マウント３上にキャブ１の床板（以下、キャブフロアと記す）１ａを載置してキャブ１を支持させている。防振マウント３には振動を減衰し低減させる機能があり、そのような防振マウント３を介してキャブフロア１ａを支持することで、作業時や走行時に発生する振動が、作業装置や下部走行体等の機体からキャブフロア１ａに伝達されにくいようになっている。
【０００３】
防振マウント３には、一般に、ビスカスマウント等の液体封入式防振マウントが用いられている。図６に示すように、ビスカスマウント３０は、一端（図中、下端）が閉塞され他端（図中、上端）がスイングフレーム２に取り付けられる円筒状のマウント本体３１と、マウント本体３１の内部に上下方向に延設されるガイドシャフト３２と、マウント本体３１とガイドシャフト３２とを弾性的に結合する弾性体３３と、マウント本体３１の閉塞側端部に形成された液体封入室３４と、ストッパゴム３５ａとオリフィス３５ｂとを有する減衰板３５とを備えて構成されている。液体封入室３４にはシリコンオイル等の減衰液が注入されており、また、液体封入室３４は減衰板３５を境界にして第１室３４ａと第２室３４ｂとに区画され、両室３４ａ，３４ｂはオリフィス３５ｂを介して連通している。
【０００４】
そして、ビスカスマウント３０に振動負荷が加えられると、マウント本体３１とガイドシャフト３２とは弾性体３３を変形させながら相対変位し、その際に、減衰液がオリフィス３５ｂを通って第１室３４ａと第２室３４ｂとの間を移動し、オリフィス３５ｂ通過時の抵抗力によって振動が減衰される。つまり、弾性体３３は、キャブ１の荷重を支持するとともに機体からキャブ１への振動伝達速度を遅延させる機能を有し、また、減衰板３５は、減衰液中を移動することにより機体からキャブ１に伝達される振動そのものを吸収、低減させる減衰機能を有するものである。
【０００５】
なお、このようなキャブを支持する構造に関して、例えば、特許文献１には、スイングフレームに立設した支柱の防振装置穴に防振マウントを挿入し、この防振マウントの上にキャブを取り付ける技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２５３７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図５に示すように、防振マウント３は、一般に、キャブフロア１ａの外周部の四隅に配置され、スイングフレーム２に取り付けられている。また、特許文献１記載の防振マウントは、キャブフロアの外周部の６箇所に配置され、スイングフレームに取り付けられている。このため、これらのような外周部に防振マウントを配置されたキャブフロア１ａでは、起振力が作用すると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、防振マウントにより固定された外周部を反射端（支点を節）とする振動、いわゆる膜振動が発生する。一方、キャブフロア１ａの中央部には、オペレータシート１１が配設されている。したがって、この膜振動（特に、一次モード膜振動）の振幅が大きくなるキャブフロア１ａ中央部にオペレータが着座することになるので、オペレータの車酔いや、乗り心地の悪化を招くおそれがある。そのため、中央部を制振してオペレータの乗り心地を向上させることが望まれている。
【０００７】
また、従来の防振マウントには、キャブ全体の重量を支持するだけの剛性が必要とされる。そのため、例えば防振マウントの弾性力を調整して、上記のような膜振動を抑制しようとしても、キャブ全体の重量を支持できる程度の剛性が必要であり、自由に弾性力を設定することができないという課題がある。このように、従来の防振マウントでは、総重量を支持する必要性から乗り心地を改善し難く、弾性力や剛性の選定に困難が付きまとう。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、簡素な構成でその振動を吸収減衰させて、オペレータの乗り心地を向上させるキャブ支持構造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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載のキャブ支持構造は、作業機械のキャブのフロア（キャブフロア）下面外周部に配置され、前記作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持する複数の第１マウントと、前記キャブのフロア下面中央部に配置され、前記の作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持し、前記第１マウントと減衰特性が異なる第２マウントとを備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載のキャブ支持構造は、請求項１記載のキャブ支持構造において、前記の複数の第１マウントは、前記キャブの総重量を支えうる減衰特性を有することを特徴としている。
請求項３記載のキャブ支持構造は、請求項１又は２記載のキャブ支持構造において、前記第２マウントは、前記キャブの振動を吸収する空気室を有したエアマウントであることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載のキャブ支持構造は、請求項３記載のキャブ支持構造において、前記空気室内を加圧又は減圧する空気圧調整手段を備えたことを特徴としている。
請求項５記載のキャブ支持構造は、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャブ支持構造において、前記第２マウントは、前記第１マウントとはストロークが異なることを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載のキャブ支持構造は、請求項１〜５の何れか１項に記載のキャブ支持構造において、前記キャブのフロア上面中央部にオペレータシートが配置され、前記第２マウントは、前記オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のキャブ支持構造によれば、キャブのフロア下面外周部に第１マウントを配設し、キャブのフロア下面中央部に第２マウントを配設し、且つ、第１マウントと第２マウントとは減衰特性が異なっているので、第１マウントの機能と第２マウントの機能とを分けることができる。すなわち、例えば、第１マウントに、キャブの重量を支持するのに適した減衰特性のものを用い、第２マウントに、キャブの下面の振動（膜振動）を抑制するのに適した減衰特性のものを用いることができるので、簡素な構成で、その振動を吸収減衰させて、キャブに搭乗するオペレータの乗り心地を向上させることができる。そして、中央部の第２マウントを比較的硬くして、キャブフロアの変形を抑制してキャブを安定させてハードな乗り心地にしたり、換言すれば、低周波（長周期）の振動を抑えるようにしたり、逆に、中央部の第２マウントを比較的柔らかくして、ソフトな乗り心地にしたり、換言すれば、高周波（短周期）の振動を抑えるようにしたりすることができる。
【００１４】
請求項２記載のキャブ支持構造によれば、キャブの重量を支持する機能が第２マウントに求められなくなり、第２マウントには、キャブフロアの振動を抑制するのに適した減衰特性のものを用いやすくする。つまり、第２マウントは、オペレータの乗り心地を向上させる機能に特化でき、乗り心地をより向上させることができる。
請求項３記載のキャブ支持構造によれば、第２マウントはエアマウントであるので、第２マウントの減衰特性を容易に第１マウントの減衰特性と相違させることができ、且つ、キャブフロアの振動を抑制するのに適した減衰特性とすることが容易となる。
【００１５】
請求項４記載のキャブ支持構造によれば、第２マウントの減衰特性を容易且つ任意に変更することができて、乗り心地をオペレータの好みに合わせることができる。
請求項５記載のキャブ支持構造によれば、第１マウントと第２マウントとのストロークが異なるので、第２マウントのストロークを任意に変更してキャブのフロアの振動の振幅を調整し、簡素な構成でキャブの振動を抑制し、オペレータの乗り心地を向上させることができる。例えば、キャブフロア中央部を完全に制振すると、外周部と中央部とで節になる振動モードになり、最大振幅の位置が中央部から移動することになるが、第２マウントのストロークを第１マウントのストロークと異なる長さにすれば、外周部のみが節で中央部は腹になる振動モードを保持して振動の最大振幅を減少させることができる。つまり、振動の最大振幅が小さくなるように、第２マウントのストロークを設定することができる。
【００１６】
請求項６記載のキャブ支持構造によれば、第２マウントは、オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されているので、オペレータに伝達される振動の吸収やオペレータの乗り心地の向上を効率良く行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態に係るキャブ支持構造を示すもので、図１はそのキャブ支持構造が適用された作業機械の全体像を示す斜視図、図２はそのキャブ支持構造の構成を分解した斜視図、図３はそのキャブ支持構造に用いるエアマウントの断面図である。なお、従来技術の説明で用いた前述の図６を適宜流用して説明する。
【００１８】
図１に示すように、作業機械の代表的な例である油圧ショベル４０は、下部走行体４１と、下部走行体４１上に回転自在に結合された上部旋回体４２と、上部旋回体４２の前部に設けられた作業装置４３とから構成されている。上部旋回体４２は、架台となるスイングフレーム（旋回フレーム）４２ａを有し、スイングフレーム４２ａ上の後端部にはカウンタウェイト４４が、カウンタウェイト４４の前方には、エンジンや各種冷却装置等を内部に収めるエンジンルーム４６が、そして、左前部には、オペレータが搭乗するキャブ４５が備えられている。
【００１９】
キャブ４５は、図２に示すように、側面及び天上面をなすキャブ本体４５ｂと、床面をなすキャブフロア４５ａとを備えて箱形状に構成されている。また、特に図示しないが、オペレータシートがキャブフロア４５ａの略中央部に配設されている。そして、キャブ４５は、キャブフロア４５ａとスイングフレーム４２ａとの間に装着された防振マウント３０，５０を介してスイングフレーム４２ａ上に弾性支持されるようになっている。なお、ここでは、キャブ４５を分解して機体上方向へ持ち上げた状態を図示している。
【００２０】
ここで、本実施形態では、キャブ４５は５個の防振マウント３０，５０によって支持されている。つまり、従来と同様にキャブフロア４５ａの外周部の四隅に防振マウント３０が分散してそれぞれ配置されることに加えて、新たに、キャブフロア４５ａの中央部、即ち、オペレータシートの直下又は略直下に、防振マウント５０が配置されている。そして、外周部と中央部とでは、防振マウントの減衰特性は異なっている。つまり、外周部の四隅には図６に示したビスカスマウント３０を用い、中央部には後述するエアマウント５０を用いている。
【００２１】
ビスカスマウント３０は、従来技術で説明したものと同様のものであって、図６に示すように、一端が閉塞された円筒状（ケース状）のマウント本体３１と、マウント本体３１の内部に配置されたガイドシャフト３２と、マウント本体３１とガイドシャフト３２とを結合する弾性体３３と、マウント本体３１の閉塞側（一端）に形成された液体封入室３４と、オリフィス３５ｂを有する減衰板３５とを備えている。
【００２２】
また、エアマウント５０は、図３に示すように、ビスカスマウント３０の上部に、空気バネ５１が追加された周知の構造のものである。つまり、エアマウント５０は、マウント本体３１とガイドシャフト３２と弾性体３３と液体封入室３４と減衰板３５とに加え、さらに、弾性体３３の上部に空気バネ５１を備えている。空気バネ５１は、ベローズ５１ｂにより囲繞されて形成された空気室５１ａと、空気室５１ａに圧縮空気を給排するためのエア給排口５１ｃとを備えて構成されている。エア給排口５１ｃには、図示しないコンプレッサに一端を接続されたホース５１ｄの他端が連結されている。また、そのホース５１ｄの付け根部分には、エアの圧力を制御する制御弁５１ｅが備えられている。そして、オペレータは、コンプレッサと制御弁５１ｅとからなる空気圧調整手段を操作することにより、空気室５１ａの空気圧を調整して、エアマウント５０の空気バネ５１の弾性特性（バネ定数）や減衰特性を任意に変えることができるようになっている。したがって、エアマウント５０は、空気バネ５１の弾性特性及び減衰特性と減衰板３５の減衰特性（減衰係数）により、キャブ４５（キャブフロア４５ａ）に伝わる振動を吸収できるようになっている。なお、コンプレッサは、エアマウント専用に新たに設けるようにしても良いし、オペレータシート用のコンプレッサを利用しても良い。
【００２３】
また、防振マウント３０，５０の装着に関し詳述すると、図２に示すように、キャブフロア４５ａには、外周部の四隅と、中央部との計５箇所にそれぞれ、マウントを取り付けるためのキャブ側マウント穴４５ｃ，４５ｄが開口されている。また、スイングフレーム４２ａにも、上記の四隅と中央部とに対応する位置に、防振マウント３０，５０を装着可能なブラケット部が形成され、ブラケット部にスイングフレーム側マウント穴４２ｃ，４２ｄが開口される。
【００２４】
なお、キャブ側マウント穴４５ｃ，４５ｄとスイングフレーム側マウント穴４２ｃ，４２ｄとは同軸であり、図２中に二点鎖線で示すような対応付けで組み立てられる。つまり、エアマウント５０とビスカスマウント３０とはどちらも、図３に示すように、スイングフレーム側マウント穴４２ｃ，４２ｄの縁部にマウント本体３１の屈曲部３１ａをひっかけて、これらのマウント穴４２ｃ，４２ｄに嵌め込まれることによって取り付けられ、また、ガイドシャフト３２の上部がキャブフロア４５ａから突出するようにキャブ側マウント穴４５ｃ，４５ｄに貫入されて、ガイドシャフト３２の上部をボルト３２ａ及びナット６０で締結されて取り付けられている。
【００２５】
本発明の一実施形態にかかるキャブ支持構造は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
油圧ショベルでは、作業時や走行時に振動が発生するが、キャブフロア４５ａ外周部にビスカスマウント３０を装着するとともに、キャブフロア４５ａ中央部にエアマウント５０を装着してキャブ４５を弾性支持しているので、外周部のビスカスマウント３０と中央部のエアマウント５０との機能を分けることができ、特に、中央部のエアマウント５０によりその振動を吸収減衰させて、オペレータの乗り心地を簡素な構成で向上させることができる。
【００２６】
つまり、外周部のビスカスマウント３０には、キャブ４５の総重量を支持する機能を持たせて、十分な剛性を有するように弾性体３３のバネ定数をある程度大きくし、一方、中央部のエアマウント５０は重量を支持する機能は特に求められないので、空気室５１ａの圧力を調整し、空気バネ５１のバネ定数を比較的小さくして、エアマウント５０を柔らかくすることができて、キャブフロア４５ａに伝達される作業時や走行時の振動を和らげて、オペレータの乗り心地を向上させることができる。
【００２７】
また、防振マウントとして、中央部にはエアマウント５０を採用しているので、外周部のビスカスマウント３０と減衰特性を容易に異ならせ、且つ、容易にキャブフロア４５ａの振動を抑制するのに適した減衰特性にすることができる。
さらに、エアマウント５０の空気室５１ａ内の圧力を加圧又は減圧する空気圧調整手段が設けられているので、エアマウント５０の減衰特性をより容易且つ任意に変更することができて、乗り心地をオペレータの好みに合わせることができる。例えば、空気室５１ａを加圧してエアマウント５０を硬くし、キャブフロア４５ａの変形を抑制してキャブ４５を安定させながら、ゴツゴツとしたハードな乗り心地〔つまり、低周波（長周期）の振動を抑えた乗り心地〕にしたり、逆に、空気室５１ａを減圧してエアマウント５０を柔らかくし、ソフトな乗り心地〔つまり、高周波（短周期）の振動を抑えた乗り心地〕にしたりして、オペレータは、好みに応じた乗り心地にすることができる。なお、ここでのエアマウント５０の硬さ及び柔らかさは、エアマウント５０自身における比較であって、ビスカスマウント３０と比較したものではない。
【００２８】
また、エアマウント５０は、オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されているので、オペレータに伝わる振動の吸収やオペレータの乗り心地の向上を効率良く行なうことができる。
また、エアマウント５０は、空気バネ５１のバネ定数と減衰板３５の減衰特性（減衰係数）のバランスをとって、乗り心地をより向上させることができる。つまり例えば、減衰板３５の減衰特性は、オリフィス３５ｂの直径や長さを変えることで調整することができ、空気バネ５１のバネ定数は、減衰板３５の減衰特性に対応させて予めバランスよく調整することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態では、ビスカスマウント３０とエアマウント５０とは、減衰特性が異なるように設定したが、さらに、ビスカスマウント３０とエアマウント５０のストロークが異なるように設定しても良い。このようにすれば、エアマウント５０のストロークを任意に変更して膜振動の振幅を調整し、簡素な構成でキャブ４５の振動を抑制しながら、オペレータの乗り心地を向上させることができる。例えば、キャブフロア４５ａの膜振動の様子を図４に図示して説明すると、キャブフロア４５ａの中央部にマウントを配設すると、破線で示すような、中央部を節とした振動モードＡが現れ、最大振幅の位置が中央部からずれることになる。しかし、エアマウント５０のストロークをビスカスマウント３０のストロークと異なる長さにすることで、例えば、エアマウント５０のストロークを比較的大きくし、ビスカスマウント３０のストロークを比較的短くして、実線で示すような、外周部のみを節とした振動モードＢを保持したまま、膜振動の最大振幅ｄを抑制できる。つまり、エアマウント５０のストロークを調整して、最大振幅ｄを小さくすることが可能になる。なお、ストロークとは、単位荷重当たりのストロークが好ましく、この場合、ストロークが異なることは弾性特性（バネ定数）が異なることとも表現できる。
【００３０】
また、キャブフロア４５ａの下方には、特に図示しないが、多数の配管が配置されているので、この配管のレイアウト上、エアマウント５０をキャブフロア４５ａ下面における中央部に配設することは困難であるが、ストロークを変更することにより、エアマウント５０を中央部に配設することが容易になる。つまり、最大振幅位置やマウント配置位置と配管との干渉を防止しながら、振動を低減するのに有効な場所にエアマウント５０を配設しやすくなる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、防振マウントのガイドシャフト上部のボルトヘッドやナットがキャブフロアよりも突出するようになっているが、キャブフロアのマウントの配置場所を適宜窪ませてボルトヘッドやナットが突出しないようにし、窪みはカバー等で覆って、キャブフロアとカバーとが同一面となるようにしても良い。
また、上記実施形態では、ビスカスマウントがキャブの全荷重を支持するように、各マウントの減衰特性を決定したが、エアマウントにも、乗り心地の向上に影響を与えない範囲で荷重の一部を負担させるようにしても良い。
【００３２】
また、上記実施形態では、エアマウントの空気室の空気圧調整手段として、コンプレッサと制御弁とを備えたが、空気室の空気圧を調整できれば、このような構成に限らない。
また、上記実施形態では、防振マウントは外周部においては四隅に配設したが、外周部に配設する防振マウントの配置位置や個数はこの限りでない。
また、上記実施形態では、防振マウントとして、外周部にビスカスマウントを用い、中央部にエアマウントを用いたが、装着する防振マウントの種類はこれに限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な種類のマウントを適宜用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るキャブ支持構造が適用された作業機械の側面図である。
【図２】図１のキャブ支持構造の構成を分解した斜視図である。
【図３】図１のキャブ支持構造に用いるエアマウントの断面図である。
【図４】本発明のその他の実施形態に係る、キャブフロアに発生する膜振動を説明する図である。
【図５】一般的なキャブの支持構造の分解斜視図である。
【図６】一般的なビスカスマウントの断面図である。
【図７】一般的なキャブ支持構造に係る、キャブフロアに発生する膜振動を説明する図であって、（ａ）はその側面図，（ｂ）はその正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ キャブ
１ａ キャブフロア（キャブのフロア）
２ スイングフレーム（旋回フレーム）
２ａ 防振マウント用の穴
３ 防振マウント
１１ オペレータシート
３０ ビスカスマウント（防振マウント）
３１ マウント本体
３２ ガイドシャフト
３２ａ ボルト
３３ 弾性体
３４ 液体封入室
３４ａ 第１室
３４ｂ 第２室
３５ 減衰板
３５ａ ストッパゴム
３５ｂ オリフィス
４０ 油圧ショベル
４１ 下部走行体
４２ 上部旋回体
４２ａ スイングフレーム
４２ｃ，４２ｄ スイングフレーム側マウント穴
４３ 作業装置
４４ カウンタウェイト
４５ キャブ
４５ａ キャブフロア
４５ｂ キャブ本体
４５ｃ，４５ｄ キャブ側マウント穴
４６ エンジンルーム
５０ エアマウント（防振マウント）
５１ 空気バネ
５１ａ 空気室
５１ｂ ベローズ
５１ｃ エア給排口
５１ｄ ホース
５１ｅ 制御弁（空気圧調整手段）
６０ ナット
Ａ，Ｂ 振動モード
ｄ 最大振幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械のキャブのフロア下面外周部に分散して配置され、前記作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持する複数の第１マウントと、
前記キャブのフロア下面中央部に配置され、前記の作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持し、前記第１マウントと減衰特性が異なる第２マウントとを備えた
ことを特徴とする、キャブ支持構造。
【請求項２】
前記の複数の第１マウントは、前記キャブの総重量を支えうる減衰特性を有する
ことを特徴とする、請求項１記載のキャブ支持構造。
【請求項３】
前記第２マウントは、前記キャブの振動を吸収する空気室を有したエアマウントである
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のキャブ支持構造。
【請求項４】
前記空気室内を加圧又は減圧する空気圧調整手段を備えた
ことを特徴とする、請求項３記載のキャブ支持構造。
【請求項５】
前記第２マウントは、前記第１マウントとはストロークが異なる
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャブ支持構造。
【請求項６】
前記キャブのフロア上面中央部にオペレータシートが配置され、
前記第２マウントは、前記オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されている
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のキャブ支持構造。
【請求項１】
作業機械のキャブのフロア下面外周部に分散して配置され、前記作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持する複数の第１マウントと、
前記キャブのフロア下面中央部に配置され、前記の作業機械のフレームに載置されて前記キャブを弾性支持し、前記第１マウントと減衰特性が異なる第２マウントとを備えた
ことを特徴とする、キャブ支持構造。
【請求項２】
前記の複数の第１マウントは、前記キャブの総重量を支えうる減衰特性を有する
ことを特徴とする、請求項１記載のキャブ支持構造。
【請求項３】
前記第２マウントは、前記キャブの振動を吸収する空気室を有したエアマウントである
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のキャブ支持構造。
【請求項４】
前記空気室内を加圧又は減圧する空気圧調整手段を備えた
ことを特徴とする、請求項３記載のキャブ支持構造。
【請求項５】
前記第２マウントは、前記第１マウントとはストロークが異なる
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のキャブ支持構造。
【請求項６】
前記キャブのフロア上面中央部にオペレータシートが配置され、
前記第２マウントは、前記オペレータシートの直下又は直下近傍に配置されている
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のキャブ支持構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３２１２９５（Ｐ２００６−３２１２９５Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４４６２７（Ｐ２００５−１４４６２７）
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００１９０２９７）新キャタピラー三菱株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００１９０２９７）新キャタピラー三菱株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
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