作業機械のキャブ構造
【課題】本発明は、誘導視野を遮られてオペレータが感じる不快感を少なくし、より快適に作業することができる作業機械のキャブ構造を提供することを目的とする。
【解決手段】キャブ構造１は、ベース板１２の端部から天井板１３に向かって延びる左右一対のフロントピラー１４・１４と、フロントピラー１４・１４に固定されるフロントガラス１５とを備えている。フロントピラー１４・１４とフロントガラス１５とからなるフロント部１７は、運転者における平均的な目の位置となる点を通って運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心軸とした円弧面となるように形成され、軸線Ｘから前記円弧面までの距離をＬ、フロントピラー１４・１４の間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθとしたときに、１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））となる。
【解決手段】キャブ構造１は、ベース板１２の端部から天井板１３に向かって延びる左右一対のフロントピラー１４・１４と、フロントピラー１４・１４に固定されるフロントガラス１５とを備えている。フロントピラー１４・１４とフロントガラス１５とからなるフロント部１７は、運転者における平均的な目の位置となる点を通って運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心軸とした円弧面となるように形成され、軸線Ｘから前記円弧面までの距離をＬ、フロントピラー１４・１４の間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθとしたときに、１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設車両等の作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業機械のキャブ構造として特許文献１に記載の構造が知られている。特許文献１に記載の構造は、フロントガラスの上端側を天井部側に回りこむように伸長しており、オペレータに圧迫感を与えることなく運転者の前方から上方に亘って連続的な広い上方視界を確保することを可能としている。このように、従来の技術においては、オペレータの可視域を広げることで、オペレータの作業効率の向上や、操作性を改善しようとしていた。
【０００３】
【特許文献１】実公平６−７４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、人間工学という快適性を追求する学問においては、人間の視線の動きや注視領域に関する研究が進んでいる。人間の認知においては、「有効視野」と「誘導視野」というものが存在することが明らかとなっている。有効視野とは、頭を動かさずに目だけで認知できる範囲のことである。誘導視野とは、識別能力は低いが、空間座標系に視覚情報が影響を及ぼす領域のことである。人間の作業において、頭を動かさない状態は非常に不自然であり、自然に識別できる範囲を考えた場合、誘導視野が重要となり、誘導視野内に視野を遮るものが存在しないことが理想的となる。仮に、オペレータの誘導視野を遮る障害物が存在した場合、オペレータは作業中において常に障害物の存在を識別し、その障害物が邪魔であると感じることになる。
【０００５】
上述した特許文献１に記載されたキャブ構造は、運転者の前方から上方に亘って連続的な広い上方視界を確保することにより可視域を広くすることができるものの、オペレータの作業中において、フロントピラーなどの部分的な障害物に誘導視野が遮られることによってオペレータが感じる不快感については全く考慮されていない。したがって、オペレータにこのような不快感を与えることにより作業快適性が低下する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、誘導視野を遮られることによりオペレータが感じる不快感を少なくし、より快適に作業することができる作業機械のキャブ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及び効果】
【０００７】
本発明は、作業機械本体上に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造に関する。そして、本発明に係る作業機械のキャブ構造は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の作業機械のキャブ構造は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る作業機械のキャブ構造における第１の特徴は、作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席に座った運転者における平均的な目の位置となる点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））
となるように形成されていることである。
【０００９】
この構成によると、運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、当該運転者の誘導視野角度（頭を少し動かせば識別できる範囲の目の位置近傍を中心とした角度）がθ以下であれば、円弧面として形成されたフロント部においては左右のフロントピラーの間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。尚、フロントウィンドウは、ガラスや透明な強化プラスチック等の視界を遮らない材料により形成されるため、当該フロントウィンドウに視界を遮られることはない。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席からベース近傍部分におけるフロントウィンドウまでの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。人の座高の平均値は、約９１０ｍｍであり、目線の高さは頭上よりも約１００ｍｍ低い位置にあり、また、人のひざ下の長さは、約３５０ｍｍ程度である。この場合、人が運転席に座った状態における、目線位置のベースからの高さは約１１６０ｍｍ前後（９１０ｍｍ−１００ｍｍ＋３５０ｍｍ）となることから、より多くの作業者に対して足下付近の空間をより広く保つためにＬを１１００ｍｍ以上とすることが望ましい。
また、運転席に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース近傍部分においては、特にフロントピラーにより誘導視野を遮られ易い。しかし、本構成によれば、当該ベース近傍部分においてフロントピラーが誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、軸線の高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さとすることで、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る作業機械のキャブ構造における第２の特徴は、作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））
となるように形成されていることである。
【００１１】
この構成によると、運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、当該運転者の誘導視野角度が５０°以下であれば、円弧面として形成されたフロント部においては左右のフロントピラーの間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。尚、フロントウィンドウは、ガラスや透明な強化プラスチック等の視界を遮らない材料により形成されるため、当該フロントウィンドウに視界を遮られることはない。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席からベース近傍部分におけるフロントウィンドウまでの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。人の座高の平均値は、約９１０ｍｍであり、目線の高さは頭上よりも約１００ｍｍ低い位置にあり、また、人のひざ下の長さは、約３５０ｍｍ程度である。この場合、人が運転席に座った状態における、目線位置のベースからの高さは約１１６０ｍｍ前後（９１０ｍｍ−１００ｍｍ＋３５０ｍｍ）となることから、より多くの作業者に対して足下付近の空間をより広く保つためにＬを１１００ｍｍ以上とすることが望ましい。
また、運転席に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース近傍部分においては、特にフロントピラーにより誘導視野を遮られ易い。しかし、本構成によれば、当該ベース近傍部分においてフロントピラーが誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、人間の誘導視野はおおよそ５０°前後であることから、より多くの運転者に対して、誘導視野を遮られたときに感じる不快感をなくすことが可能となる。
また、座高は身長の約０．５３５倍程度となることが分かっており、身長１５００ｍｍ〜１８００ｍｍの人の座高は、約８０３ｍｍ〜９６３ｍｍ程度であることが考えられる。従って、軸線のシート上面からの高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さ（頭上から約１００ｍｍ低い位置）の近傍となる、７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲内とすることにより、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る作業機械のキャブ構造における第３の特徴は、作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））
３０°≦α≦５０°
Ｌ≧１１００ｍｍ
となるように形成されていることである。
【００１３】
この構成によると、運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、当該運転者の誘導視野角度がＬ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））の式を満たすαの値以下であれば、円弧面として形成されたフロント部においては左右のフロントピラーの間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。尚、フロントウィンドウは、ガラスや透明な強化プラスチック等の視界を遮らない材料により形成されるため、当該フロントウィンドウに視界を遮られることはない。
更に、当該運転者の目の位置からフロント部までの距離Ｌは当該運転者の誘導視野を遮らない条件を満たす最も大きな値となるため、円弧面となるように湾曲したフロント部の近傍において、誘導視野を遮らずに運転室内の空間を最も広くすることが可能となる。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席からベース近傍部分におけるフロントウィンドウまでの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。尚、人の座高の平均値は、約９１０ｍｍであり、目線の高さは頭上よりも約１００ｍｍ低い位置にあり、また、人のひざ下の長さは、約３５０ｍｍ程度である。この場合、人が運転席に座った状態における、目線位置のベースからの高さは約１１６０ｍｍ前後（９１０ｍｍ−１００ｍｍ＋３５０ｍｍ）となることから、より多くの作業者に対して足下付近の空間をより広く保つためにＬを１１００ｍｍ以上とすることが望ましい。
また、運転席に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース近傍部分においては、特にフロントピラーにより誘導視野を遮られ易いが、本構成によれば、当該ベース近傍部分においてフロントピラーが誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、人間の誘導視野の角度はおおよそ５０°前後であり、また、誘導視野の角度が３０°よりも小さい場合は少なく、より多くの運転者に対して、誘導視野を遮られたときに感じる不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
また、座高は身長の約０．５３５倍程度となることが分かっており、身長１５００ｍｍ〜１８００ｍｍの人の座高は、約８０３ｍｍ〜９６３ｍｍ程度であることが考えられる。従って、軸線のシート上面からの高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さ（頭上から約１００ｍｍ低い位置）の近傍となる、７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲内とすることにより、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
特に、α＝５０°とした式である、Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））を満たすように形成することで、更に多くの運転者に対して、誘導視野が遮られることなく最も運転室を広くできるという効果を発揮できるため更に効果的である。
【００１４】
また、本発明に係る作業機械のキャブ構造における第４の特徴は、前記フロント部は、前記ベースから前記天井板の間の全面に亘って、前記軸線を中心とした円弧面となるように形成されていることである。
【００１５】
この構成によると、ベースから天井板の間において、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止することが可能となるため、運転者が感じる不快感をより少なくすることができる。
また、Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（β／２））を満たすように形成した場合は、運転者の誘導視野角度がβであれば、当該運転者の目の位置からフロント部までの距離Ｌは当該運転者の誘導視野を遮らない条件を満たす最も大きな値となるため、誘導視野を遮らずに、ベースから天井板の間に亘ってフロント部の近傍における運転室内の空間をより広くすることが可能となる。これにより、運転者がフロント部から受ける圧迫感を少なくし、運転者の居住性をより向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るキャブ構造を備える油圧ショベルの全体概略図である。
建設機械（作業機械）である油圧ショベル１００は、クローラを有する走行装置２と、当該走行装置２上に設けられるベース板１２（ベース）と、当該ベース板１２上に設けられ、エンジン、油圧ポンプ等を収容する機械室３と、油圧により駆動されるアーム４等を備えており、機械室３の前方に位置するベース板１２上において、運転室を形成するキャブ構造１を備えている。
【００１７】
キャブ構造１は、運転室内に設置される運転席１１と、当該運転席１１が固定されるベース板１２と、運転席１１を覆うように形成された天井板１３と、運転席１１の前方に位置するベース板１２の端部から天井板１３に向かって略等間隔となるように延びる左右一対のフロントピラー１４・１４と、当該一対のフロントピラー１４・１４に固定されるフロントガラス１５（フロントウィンドウ）と、を備えて構成されている。また、運転席１１の後方に位置する一対のリアピラー１６・１６を備え、フロントピラー１４・１４とともに天井板１３を支持している。尚、フロントウィンドウとしてガラスを用いる場合に限らず、当該フロントウィンドウを介して視界を確保できるものであればよく、アクリル、強化プラスチック等を適宜用いることができる。
【００１８】
図２にキャブ構造１の側面概略図を示すように、一対のフロントピラー１４・１４とフロントガラス１５とからなるフロント部１７は、運転席１１のシート上面１１ａからの高さ（図２においてＨで示す）が８１０ｍｍ（平均値）であるとともに運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘ（以下、軸線Ｘと称する。図２において符号Ｘで示し、紙面と垂直方向に延びる。）を中心軸とする半径１３００ｍｍの円弧面となるように湾曲して形成されている。尚、この軸線Ｘは、運転室の床面から約１２５０ｍｍの高さに位置している。また、軸線Ｘは、運転室内においてベース板１２よりも天井板１３に近づいた位置に存在するため、軸線Ｘの高さよりも上方に位置する部分のフロント部１７に比べ、軸線Ｘよりも下方に位置する部分のフロント部１７の方がより運転席１１側に近づくように湾曲している。
【００１９】
このようにフロント部１７を形成することで、当該軸線Ｘは、運転席１１に座った運転者における平均的な目の位置となる点を通過する軸線となる。これにより、より多くの運転者に対してフロント部１７により形成される円弧面から、運転席に座った運転者の目の位置Ｐ（以下、アイポイントＰと称する）までの距離が略等しくなるようにすることが可能となる。
【００２０】
ここで、軸線Ｘから円弧面までの距離をＬ、一対のフロントピラー１４・１４の間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθ、としたときに、以下に示す数１を満たすようににフロント部１７が設計されている。
[数１]
Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））
【００２１】
具体的には、運転者の誘導視野角度は個人差があるものの、平均値はおおよそ５０°前後であることから、数１においてθ＝５０°として計算した下記の数２を満足するようにフロント部１７が設計されている。尚、当該θは５０°として計算する場合に限定されるわけではなく、建設機械を操作することになる運転者の誘導視野角度を考慮して適宜変更可能である。ただし、誘導視野角度が３０°よりも小さい運転者は少ないため、θは３０°以上とすることが望ましい。
[数２]
Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））
【００２２】
本実施形態においては、例えば左右方向における車幅の制限等により、一対のフロントピラー１４・１４の間隔は１２５０ｍｍとして予め決定されている。したがって、数２より、軸線Ｘから円弧面までの距離Ｌ１が１３４０ｍｍ以下になるようにフロント部１７の位置が決定される。本実施形態においては、上述したように、Ｌ１＝１３００ｍｍとして形成され、また、アイポイントＰから鉛直下向きに約１２００ｍｍ（図２においてｙで示す）離れた位置における水平面までフロントガラス１５が形成されている。尚、フロントガラス１５が軸線Ｘを中心軸とした円弧状に湾曲しているため、アイポイントＰからフロントガラス１５の下端（左右方向における中央部）までの距離Ｌ２もＬ１と同じく１３００ｍｍとなる。
【００２３】
比較のため、図３に従来のキャブ構造２１を有する油圧ショベル２００の全体概略図を示す。油圧ショベル２００は、キャブ構造２１以外に関しては、本実施形態に係る油圧ショベル１００と同様の走行装置２２、機械室２３、アーム２４等を備えたものである。そして、キャブ構造２１は、運転席３１と、ベース板３２と、天井板３３と、左右一対のフロントピラー３４・３４と、フロントガラス３５と、リアピラー３６・３６と、を備えて構成されており、フロントピラー３４・３４とフロントガラス３５とからなるフロント部３７が平板状に形成され、下方にいくほど運転席から離れるように傾いて設置されている点で本実施形態に係るキャブ構造１と異なる。
【００２４】
そして、図４に従来のキャブ構造２１の側面概略図を示すように、運転者のアイポイントＰから前方水平方向に向かったフロント部３７（フロントガラス３５）までの距離Ｌ３は、本発明の実施形態に係るキャブ構造１と同様に、１３００ｍｍとなっており、アイポイントＰから鉛直下向きに１２００ｍｍ（図４においてｙで示す）離れた位置における水平面までフロントガラス３５が形成されている。そして、アイポイントＰからフロントガラス１５の下端（左右方向における中央部）までの距離Ｌ４はＬ３よりも大きく、Ｌ４＝１８００ｍｍとなっている。
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係るキャブ構造１と、従来のキャブ構造２１と、について、それぞれ、フロントピラーの位置と、その位置における誘導視野との関係を比較する。
【００２６】
ここで、図５は、軸線Ｘを含む平面でキャブ構造におけるフロントピラーを切断した断面を模式的に示す図であり、軸線Ｘ（アイポイントＰを通る一点鎖線Ｘで示す）から一対のフロントピラーまでの距離Ｌと、当該距離Ｌの位置における誘導視野の幅Ｔとの関係を説明するための図である。尚、誘導視野角度はθとし、一対のフロントピラーの間隔をＷとして示す。
【００２７】
図５に示すように、フロントピラーが図中Ａで示す位置（Ｌ＝Ｌａとなる位置）にあるとき、当該位置における誘導視野の幅Ｔａは、一対のフロントピラーの間隔Ｗに比べて小さくなるため、フロントピラーが誘導視野を遮ることはない。一方、フロントピラーが図中Ｂで示す位置（Ｌ＝Ｌｂとなる位置）にあるとき、当該位置における誘導視野の幅Ｔｂは、一対のフロントピラーの間隔Ｗに比べて大きくなるため、フロントピラーが誘導視野を遮ることになる。この場合、作業者は当該誘導視野を遮られることにより不快感を感じることになる。
【００２８】
このように、距離Ｌと誘導視野の幅Ｔとの間には、数３で示す関係がある。
[数３]
Ｔ＝２×Ｌ×ｔａｎ（θ／２）
【００２９】
そして、軸線Ｘからフロントピラーまでの距離Ｌが小さくなるほど、誘導視野の幅Ｔは小さくなり、フロントピラーが誘導視野を遮りにくくなる。一方、距離Ｌが大きくなるほど、その位置における誘導視野の幅Ｔが大きくなり、フロントピラーが誘導視野を遮りやすくなる。
【００３０】
図４に示すように、従来のキャブ構造２１の場合、アイポイントＰからフロントガラス３５の下端部（左右方向における中央部）までの距離Ｌ４は１８００ｍｍである。そして、運転者の誘導視野角度を５０°としたとき、アイポイントＰから１８００ｍｍの位置における誘導視野の幅Ｔは、約１６７９ｍｍとなる（数３より）。図６において、運転席３１に座った運転者から見たフロントガラス３５の下端部における一対のフロントピラー３４・３４の位置を模式的に示す。上述のように従来のキャブ構造２１においては、フロントガラス３５の下端部における誘導視野の幅Ｔが約１６７９ｍｍであり、誘導視野の幅Ｔが一対のフロントピラー３４・３４の間隔（１２５０ｍｍ）よりも広くなっている。この場合、当該誘導視野をフロントピラー３４・３４により遮られ、作業者は不快感を感じることになる。
【００３１】
一方、図２に示すように、本発明の実施形態に係るキャブ構造１の場合、アイポイントＰからフロントガラス１５の下端部（左右方向における中央部）までの距離Ｌ２は１３００ｍｍである。そして、運転者の誘導視野角度を５０°としたとき、アイポイントから１３００ｍｍの位置における誘導視野の幅は、約１２１３ｍｍとなる（数３より）。図７において、運転席１１に座った運転者から見たフロントガラス１５の下端部における一対のフロントピラー１４・１４の位置を模式的に示す。上述のように本発明の実施形態に係るキャブ構造１においては、フロントガラス１５の下端部における誘導視野の幅Ｔが約１２１３ｍｍであり、誘導視野の幅が一対のフロントピラー１４・１４の間隔（１２５０ｍｍ）よりも狭くなっている。この場合、当該誘導視野をフロントピラー１４・１４により遮られることはなく、作業者は快適に作業を行うことが可能となる。尚、Ｌ２が１１００ｍｍよりも長くなるように形成されているため、フロント部１７と運転者が最も近接することになるベース近傍部分の運転室内の空間、即ち、運転者の足下付近における空間は十分に確保することができ、フロント部１７による圧迫感が少ない快適な作業空間を形成することができる。
【００３２】
また、本発明の実施形態に係るキャブ構造１のフロント部１７は、ベース板１２から天井板１３の間において、軸線Ｘを中心とした円弧面となるように形成されているため、ベース板１２から天井板１３の間の全面に亘って、一対のフロントピラー１４・１４により誘導視野を遮られることがなくなるため、運転者が感じる不快感をより少なくすることができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、アイポイントＰからフロントガラス１５までの距離Ｌは１３００ｍｍであるが、一対のフロントピラー１４・１４の間隔Ｗに対して当該距離Ｌを、Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））（以下、Ｌｍａｘと称する）に近づけることで、誘導視野角度が５０°である運転者に対しては、誘導視野を遮らず運転室内の空間をより広く確保することが可能となる。具体的には、本実施形態ではＷ＝１２５０ｍｍであるため、距離Ｌを１３４１ｍｍ（Ｌｍａｘ）に近づけることで、運転者の周りの空間を更に広くすることができ、且つ、誘導視野を遮らない構成とすることができる。これによりフロント部１７からの圧迫感をより少なくし、運転室内における運転者の居住性を向上させることが可能となる。特に、Ｌ＝Ｌｍａｘとしたとき、誘導視野を遮ることなく、運転室内の空間を最も広く確保することができる。この場合、誘導視野角度が一般的な誘導視野角度の平均値に近い５０°である運転者は多いため、より多くの運転者に対して効果的である。
【００３４】
尚、本実施形態においては、Ｌ＝１３００ｍｍ、Ｗ＝１２５０ｍｍであり、数４を満たすように設計されている（数４においてα＝約５０°）。
[数４]
Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））
３０°≦α≦５０°
Ｌ≧１１００ｍｍ
【００３５】
これより、誘導視野角が約５０°である運転者に対しては、当該運転者の目の位置からフロント部１７までの距離Ｌは当該運転者の誘導視野を遮らない条件を満たす最も大きな値となるため、円弧面となるように湾曲したフロント部１７の近傍において、誘導視野を遮らずに運転室内の空間をより広くすることが可能となる。誘導視野角度が３０°〜５０°の範囲内となる運転者が多いため、数４の条件を満たすように設計することでより多くの運転者に対して誘導視野を遮らずに運転室内の空間をより広くする効果を発揮することができる。
【００３６】
本発明の実施形態は、フロント部１７がベース板１２から天井板１３の間の全面に亘って円弧状に形成されている場合に限られない。例えば、図８に、図２に示す実施形態の変形例に係るキャブ構造４０を示す。図８において、図２に示す実施形態に係るキャブ構造１と同一部材には同一符号を付し、説明は省略する。変形例に係るキャブ構造４０においては、図８に示すように、フロント部４７のうち、ベース板１２の近傍部分のフロント部４７ａのみが、上述したアイポイントＰを通って運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心とした円弧面となるように湾曲して形成されている。そして、運転席１１のシートの高さよりも高い位置においては、フロント部４７は鉛直上向きに天井板１３まで延びている。
【００３７】
この変形例の構成によれば、キャブ構造４０の前後方向における幅が大きくなることを抑制することができるため、当該前後方向におけるキャブ構造の幅が制限されている場合において有効である。また、天井板１３側に位置するフロント部４７を形成するフロントピラーを直線状に、また、フロントガラスを平板状に形成することができ、キャブ構造４０を容易に作製することが可能となる。
【００３８】
以上、説明したように、本実施形態に係る作業機械のキャブ構造１は、油圧ショベル１００の上部に位置して設けられ運転室を形成し、運転室内に設置される運転席１１と、当該運転席１１が固定されるベース板１２と、前記運転席１１を覆うように形成された天井板１３と、前記運転席１１の前方に位置する前記ベース板１２の端部から前記天井板１３に向かって延びる左右一対のフロントピラー１４・１４と、当該一対のフロントピラー１４・１４に固定されるフロントガラス１５と、を備え、前記一対のフロントピラー１４・１４と前記フロントガラス１５とからなるフロント部１７は、前記ベース板１２近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席１１のシート上面１１ａからの高さが８１０ｍｍとなる点を通って前記運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成され、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））の式を満たすように、前記軸線Ｘから前記円弧面までの距離Ｌを１３００ｍｍ、前記一対のフロントピラーの間隔Ｗを１２５０ｍｍ、として形成されている。
【００３９】
これにより、誘導視野角度が５０°以下である運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、円弧面として形成されたフロント部１７においては、左右のフロントピラー１４・１４の間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラー１４により誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席１１からベース板１２近傍部分におけるフロントガラス１５までの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。
また、運転席１１に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース板１２近傍部分においては、特にフロントピラー１４により誘導視野を遮られ易い。しかし、本構成によれば、当該部分においてフロントピラー１４が誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、人間の誘導視野はおおよそ５０°前後であることから、より多くの運転者に対して、誘導視野を遮られたときに感じる不快感をなくすことが可能となる。また、軸線Ｘのシート上面１１ａからの高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さの近傍である、７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲内とすることにより、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
【００４０】
また、フロント部１７は、ベース板１２から天井板１３の間の全面に亘って、軸線Ｘを中心とした円弧面となるように形成されているので、ベース板１２から天井板１３の間において、フロントピラー１４により誘導視野を遮られることがなくなるため、運転者が感じる不快感をより少なくすることができる。そして、軸線Ｘから円弧面までの距離ＬがＷ／（２×ｔａｎ（５０°／２））に近づくように形成されているため、誘導視野を遮らずに運転室内の空間をより広くすることが可能となる。したがって、運転者の周りの空間を広くすることができ、フロント部１７からの圧迫感をなくし、運転者の居住性をより向上させることが可能となる。
【００４１】
また、図８に示す変形例のように、フロント部４７を、ベース板１２近傍部分を含んだ一部においてのみ、運転席１１に座った運転者のアイポイントＰを通って前記運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心とした円弧面となるように湾曲して形成することで、足下付近における誘導視野がフロントピラーにより遮られることを抑制できる。そして、アイポイントＰから円弧面を形成する部分におけるフロントガラスまでの距離Ｌを、Ｌｍａｘに近づけることで、足下付近の空間をより大きく確保することが可能となる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【００４３】
例えば、運転席のシートの高さを調節できるように運転席のシートに高さ調節手段を取り付けることも可能である。この場合、シートの高さを調節することで運転者のアイポイントの位置を調節することができる。したがって、高さ調節前のシートに座ったときにアイポイントがフロント部の形成する円弧面の中心軸上から著しくずれるような運転者であっても、フロント部が形成する円弧面の中心軸上にアイポイントが位置するように調整でき、フロントピラーが誘導視野を遮らないようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るキャブ構造を備える油圧ショベルの全体概略図である。
【図２】図１に示すキャブ構造の側面概略図である。
【図３】従来のキャブ構造を備える油圧ショベルの全体概略図である。
【図４】図３に示す従来のキャブ構造の側面概略図である。
【図５】フロントピラーの位置における誘導視野の幅を説明する図である。
【図６】従来のキャブ構造の運転席からフロントガラスの下端部を見たときの誘導視野範囲とフロントピラーの位置関係を示す図である。
【図７】本実施形態に係るキャブ構造の運転席からフロントガラスの下端部を見たときの誘導視野範囲とフロントピラーの位置関係を示す図である。
【図８】図２に示す本発明の実施形態に係るキャブ構造の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ キャブ構造
２ 走行装置
３ 機械室
４ アーム
１１ 運転席
１２ ベース板（ベース）
１３ 天井板
１４ フロントピラー（フロント部）
１５ フロントガラス（フロント部）
１７ フロント部
１００ 油圧ショベル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設車両等の作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業機械のキャブ構造として特許文献１に記載の構造が知られている。特許文献１に記載の構造は、フロントガラスの上端側を天井部側に回りこむように伸長しており、オペレータに圧迫感を与えることなく運転者の前方から上方に亘って連続的な広い上方視界を確保することを可能としている。このように、従来の技術においては、オペレータの可視域を広げることで、オペレータの作業効率の向上や、操作性を改善しようとしていた。
【０００３】
【特許文献１】実公平６−７４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、人間工学という快適性を追求する学問においては、人間の視線の動きや注視領域に関する研究が進んでいる。人間の認知においては、「有効視野」と「誘導視野」というものが存在することが明らかとなっている。有効視野とは、頭を動かさずに目だけで認知できる範囲のことである。誘導視野とは、識別能力は低いが、空間座標系に視覚情報が影響を及ぼす領域のことである。人間の作業において、頭を動かさない状態は非常に不自然であり、自然に識別できる範囲を考えた場合、誘導視野が重要となり、誘導視野内に視野を遮るものが存在しないことが理想的となる。仮に、オペレータの誘導視野を遮る障害物が存在した場合、オペレータは作業中において常に障害物の存在を識別し、その障害物が邪魔であると感じることになる。
【０００５】
上述した特許文献１に記載されたキャブ構造は、運転者の前方から上方に亘って連続的な広い上方視界を確保することにより可視域を広くすることができるものの、オペレータの作業中において、フロントピラーなどの部分的な障害物に誘導視野が遮られることによってオペレータが感じる不快感については全く考慮されていない。したがって、オペレータにこのような不快感を与えることにより作業快適性が低下する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、誘導視野を遮られることによりオペレータが感じる不快感を少なくし、より快適に作業することができる作業機械のキャブ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及び効果】
【０００７】
本発明は、作業機械本体上に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造に関する。そして、本発明に係る作業機械のキャブ構造は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の作業機械のキャブ構造は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る作業機械のキャブ構造における第１の特徴は、作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席に座った運転者における平均的な目の位置となる点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））
となるように形成されていることである。
【０００９】
この構成によると、運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、当該運転者の誘導視野角度（頭を少し動かせば識別できる範囲の目の位置近傍を中心とした角度）がθ以下であれば、円弧面として形成されたフロント部においては左右のフロントピラーの間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。尚、フロントウィンドウは、ガラスや透明な強化プラスチック等の視界を遮らない材料により形成されるため、当該フロントウィンドウに視界を遮られることはない。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席からベース近傍部分におけるフロントウィンドウまでの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。人の座高の平均値は、約９１０ｍｍであり、目線の高さは頭上よりも約１００ｍｍ低い位置にあり、また、人のひざ下の長さは、約３５０ｍｍ程度である。この場合、人が運転席に座った状態における、目線位置のベースからの高さは約１１６０ｍｍ前後（９１０ｍｍ−１００ｍｍ＋３５０ｍｍ）となることから、より多くの作業者に対して足下付近の空間をより広く保つためにＬを１１００ｍｍ以上とすることが望ましい。
また、運転席に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース近傍部分においては、特にフロントピラーにより誘導視野を遮られ易い。しかし、本構成によれば、当該ベース近傍部分においてフロントピラーが誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、軸線の高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さとすることで、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る作業機械のキャブ構造における第２の特徴は、作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））
となるように形成されていることである。
【００１１】
この構成によると、運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、当該運転者の誘導視野角度が５０°以下であれば、円弧面として形成されたフロント部においては左右のフロントピラーの間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。尚、フロントウィンドウは、ガラスや透明な強化プラスチック等の視界を遮らない材料により形成されるため、当該フロントウィンドウに視界を遮られることはない。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席からベース近傍部分におけるフロントウィンドウまでの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。人の座高の平均値は、約９１０ｍｍであり、目線の高さは頭上よりも約１００ｍｍ低い位置にあり、また、人のひざ下の長さは、約３５０ｍｍ程度である。この場合、人が運転席に座った状態における、目線位置のベースからの高さは約１１６０ｍｍ前後（９１０ｍｍ−１００ｍｍ＋３５０ｍｍ）となることから、より多くの作業者に対して足下付近の空間をより広く保つためにＬを１１００ｍｍ以上とすることが望ましい。
また、運転席に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース近傍部分においては、特にフロントピラーにより誘導視野を遮られ易い。しかし、本構成によれば、当該ベース近傍部分においてフロントピラーが誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、人間の誘導視野はおおよそ５０°前後であることから、より多くの運転者に対して、誘導視野を遮られたときに感じる不快感をなくすことが可能となる。
また、座高は身長の約０．５３５倍程度となることが分かっており、身長１５００ｍｍ〜１８００ｍｍの人の座高は、約８０３ｍｍ〜９６３ｍｍ程度であることが考えられる。従って、軸線のシート上面からの高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さ（頭上から約１００ｍｍ低い位置）の近傍となる、７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲内とすることにより、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る作業機械のキャブ構造における第３の特徴は、作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））
３０°≦α≦５０°
Ｌ≧１１００ｍｍ
となるように形成されていることである。
【００１３】
この構成によると、運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、当該運転者の誘導視野角度がＬ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））の式を満たすαの値以下であれば、円弧面として形成されたフロント部においては左右のフロントピラーの間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。尚、フロントウィンドウは、ガラスや透明な強化プラスチック等の視界を遮らない材料により形成されるため、当該フロントウィンドウに視界を遮られることはない。
更に、当該運転者の目の位置からフロント部までの距離Ｌは当該運転者の誘導視野を遮らない条件を満たす最も大きな値となるため、円弧面となるように湾曲したフロント部の近傍において、誘導視野を遮らずに運転室内の空間を最も広くすることが可能となる。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席からベース近傍部分におけるフロントウィンドウまでの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。尚、人の座高の平均値は、約９１０ｍｍであり、目線の高さは頭上よりも約１００ｍｍ低い位置にあり、また、人のひざ下の長さは、約３５０ｍｍ程度である。この場合、人が運転席に座った状態における、目線位置のベースからの高さは約１１６０ｍｍ前後（９１０ｍｍ−１００ｍｍ＋３５０ｍｍ）となることから、より多くの作業者に対して足下付近の空間をより広く保つためにＬを１１００ｍｍ以上とすることが望ましい。
また、運転席に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース近傍部分においては、特にフロントピラーにより誘導視野を遮られ易いが、本構成によれば、当該ベース近傍部分においてフロントピラーが誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、人間の誘導視野の角度はおおよそ５０°前後であり、また、誘導視野の角度が３０°よりも小さい場合は少なく、より多くの運転者に対して、誘導視野を遮られたときに感じる不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
また、座高は身長の約０．５３５倍程度となることが分かっており、身長１５００ｍｍ〜１８００ｍｍの人の座高は、約８０３ｍｍ〜９６３ｍｍ程度であることが考えられる。従って、軸線のシート上面からの高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さ（頭上から約１００ｍｍ低い位置）の近傍となる、７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲内とすることにより、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
特に、α＝５０°とした式である、Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））を満たすように形成することで、更に多くの運転者に対して、誘導視野が遮られることなく最も運転室を広くできるという効果を発揮できるため更に効果的である。
【００１４】
また、本発明に係る作業機械のキャブ構造における第４の特徴は、前記フロント部は、前記ベースから前記天井板の間の全面に亘って、前記軸線を中心とした円弧面となるように形成されていることである。
【００１５】
この構成によると、ベースから天井板の間において、フロントピラーにより誘導視野を遮られることを防止することが可能となるため、運転者が感じる不快感をより少なくすることができる。
また、Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（β／２））を満たすように形成した場合は、運転者の誘導視野角度がβであれば、当該運転者の目の位置からフロント部までの距離Ｌは当該運転者の誘導視野を遮らない条件を満たす最も大きな値となるため、誘導視野を遮らずに、ベースから天井板の間に亘ってフロント部の近傍における運転室内の空間をより広くすることが可能となる。これにより、運転者がフロント部から受ける圧迫感を少なくし、運転者の居住性をより向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るキャブ構造を備える油圧ショベルの全体概略図である。
建設機械（作業機械）である油圧ショベル１００は、クローラを有する走行装置２と、当該走行装置２上に設けられるベース板１２（ベース）と、当該ベース板１２上に設けられ、エンジン、油圧ポンプ等を収容する機械室３と、油圧により駆動されるアーム４等を備えており、機械室３の前方に位置するベース板１２上において、運転室を形成するキャブ構造１を備えている。
【００１７】
キャブ構造１は、運転室内に設置される運転席１１と、当該運転席１１が固定されるベース板１２と、運転席１１を覆うように形成された天井板１３と、運転席１１の前方に位置するベース板１２の端部から天井板１３に向かって略等間隔となるように延びる左右一対のフロントピラー１４・１４と、当該一対のフロントピラー１４・１４に固定されるフロントガラス１５（フロントウィンドウ）と、を備えて構成されている。また、運転席１１の後方に位置する一対のリアピラー１６・１６を備え、フロントピラー１４・１４とともに天井板１３を支持している。尚、フロントウィンドウとしてガラスを用いる場合に限らず、当該フロントウィンドウを介して視界を確保できるものであればよく、アクリル、強化プラスチック等を適宜用いることができる。
【００１８】
図２にキャブ構造１の側面概略図を示すように、一対のフロントピラー１４・１４とフロントガラス１５とからなるフロント部１７は、運転席１１のシート上面１１ａからの高さ（図２においてＨで示す）が８１０ｍｍ（平均値）であるとともに運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘ（以下、軸線Ｘと称する。図２において符号Ｘで示し、紙面と垂直方向に延びる。）を中心軸とする半径１３００ｍｍの円弧面となるように湾曲して形成されている。尚、この軸線Ｘは、運転室の床面から約１２５０ｍｍの高さに位置している。また、軸線Ｘは、運転室内においてベース板１２よりも天井板１３に近づいた位置に存在するため、軸線Ｘの高さよりも上方に位置する部分のフロント部１７に比べ、軸線Ｘよりも下方に位置する部分のフロント部１７の方がより運転席１１側に近づくように湾曲している。
【００１９】
このようにフロント部１７を形成することで、当該軸線Ｘは、運転席１１に座った運転者における平均的な目の位置となる点を通過する軸線となる。これにより、より多くの運転者に対してフロント部１７により形成される円弧面から、運転席に座った運転者の目の位置Ｐ（以下、アイポイントＰと称する）までの距離が略等しくなるようにすることが可能となる。
【００２０】
ここで、軸線Ｘから円弧面までの距離をＬ、一対のフロントピラー１４・１４の間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθ、としたときに、以下に示す数１を満たすようににフロント部１７が設計されている。
[数１]
Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））
【００２１】
具体的には、運転者の誘導視野角度は個人差があるものの、平均値はおおよそ５０°前後であることから、数１においてθ＝５０°として計算した下記の数２を満足するようにフロント部１７が設計されている。尚、当該θは５０°として計算する場合に限定されるわけではなく、建設機械を操作することになる運転者の誘導視野角度を考慮して適宜変更可能である。ただし、誘導視野角度が３０°よりも小さい運転者は少ないため、θは３０°以上とすることが望ましい。
[数２]
Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））
【００２２】
本実施形態においては、例えば左右方向における車幅の制限等により、一対のフロントピラー１４・１４の間隔は１２５０ｍｍとして予め決定されている。したがって、数２より、軸線Ｘから円弧面までの距離Ｌ１が１３４０ｍｍ以下になるようにフロント部１７の位置が決定される。本実施形態においては、上述したように、Ｌ１＝１３００ｍｍとして形成され、また、アイポイントＰから鉛直下向きに約１２００ｍｍ（図２においてｙで示す）離れた位置における水平面までフロントガラス１５が形成されている。尚、フロントガラス１５が軸線Ｘを中心軸とした円弧状に湾曲しているため、アイポイントＰからフロントガラス１５の下端（左右方向における中央部）までの距離Ｌ２もＬ１と同じく１３００ｍｍとなる。
【００２３】
比較のため、図３に従来のキャブ構造２１を有する油圧ショベル２００の全体概略図を示す。油圧ショベル２００は、キャブ構造２１以外に関しては、本実施形態に係る油圧ショベル１００と同様の走行装置２２、機械室２３、アーム２４等を備えたものである。そして、キャブ構造２１は、運転席３１と、ベース板３２と、天井板３３と、左右一対のフロントピラー３４・３４と、フロントガラス３５と、リアピラー３６・３６と、を備えて構成されており、フロントピラー３４・３４とフロントガラス３５とからなるフロント部３７が平板状に形成され、下方にいくほど運転席から離れるように傾いて設置されている点で本実施形態に係るキャブ構造１と異なる。
【００２４】
そして、図４に従来のキャブ構造２１の側面概略図を示すように、運転者のアイポイントＰから前方水平方向に向かったフロント部３７（フロントガラス３５）までの距離Ｌ３は、本発明の実施形態に係るキャブ構造１と同様に、１３００ｍｍとなっており、アイポイントＰから鉛直下向きに１２００ｍｍ（図４においてｙで示す）離れた位置における水平面までフロントガラス３５が形成されている。そして、アイポイントＰからフロントガラス１５の下端（左右方向における中央部）までの距離Ｌ４はＬ３よりも大きく、Ｌ４＝１８００ｍｍとなっている。
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係るキャブ構造１と、従来のキャブ構造２１と、について、それぞれ、フロントピラーの位置と、その位置における誘導視野との関係を比較する。
【００２６】
ここで、図５は、軸線Ｘを含む平面でキャブ構造におけるフロントピラーを切断した断面を模式的に示す図であり、軸線Ｘ（アイポイントＰを通る一点鎖線Ｘで示す）から一対のフロントピラーまでの距離Ｌと、当該距離Ｌの位置における誘導視野の幅Ｔとの関係を説明するための図である。尚、誘導視野角度はθとし、一対のフロントピラーの間隔をＷとして示す。
【００２７】
図５に示すように、フロントピラーが図中Ａで示す位置（Ｌ＝Ｌａとなる位置）にあるとき、当該位置における誘導視野の幅Ｔａは、一対のフロントピラーの間隔Ｗに比べて小さくなるため、フロントピラーが誘導視野を遮ることはない。一方、フロントピラーが図中Ｂで示す位置（Ｌ＝Ｌｂとなる位置）にあるとき、当該位置における誘導視野の幅Ｔｂは、一対のフロントピラーの間隔Ｗに比べて大きくなるため、フロントピラーが誘導視野を遮ることになる。この場合、作業者は当該誘導視野を遮られることにより不快感を感じることになる。
【００２８】
このように、距離Ｌと誘導視野の幅Ｔとの間には、数３で示す関係がある。
[数３]
Ｔ＝２×Ｌ×ｔａｎ（θ／２）
【００２９】
そして、軸線Ｘからフロントピラーまでの距離Ｌが小さくなるほど、誘導視野の幅Ｔは小さくなり、フロントピラーが誘導視野を遮りにくくなる。一方、距離Ｌが大きくなるほど、その位置における誘導視野の幅Ｔが大きくなり、フロントピラーが誘導視野を遮りやすくなる。
【００３０】
図４に示すように、従来のキャブ構造２１の場合、アイポイントＰからフロントガラス３５の下端部（左右方向における中央部）までの距離Ｌ４は１８００ｍｍである。そして、運転者の誘導視野角度を５０°としたとき、アイポイントＰから１８００ｍｍの位置における誘導視野の幅Ｔは、約１６７９ｍｍとなる（数３より）。図６において、運転席３１に座った運転者から見たフロントガラス３５の下端部における一対のフロントピラー３４・３４の位置を模式的に示す。上述のように従来のキャブ構造２１においては、フロントガラス３５の下端部における誘導視野の幅Ｔが約１６７９ｍｍであり、誘導視野の幅Ｔが一対のフロントピラー３４・３４の間隔（１２５０ｍｍ）よりも広くなっている。この場合、当該誘導視野をフロントピラー３４・３４により遮られ、作業者は不快感を感じることになる。
【００３１】
一方、図２に示すように、本発明の実施形態に係るキャブ構造１の場合、アイポイントＰからフロントガラス１５の下端部（左右方向における中央部）までの距離Ｌ２は１３００ｍｍである。そして、運転者の誘導視野角度を５０°としたとき、アイポイントから１３００ｍｍの位置における誘導視野の幅は、約１２１３ｍｍとなる（数３より）。図７において、運転席１１に座った運転者から見たフロントガラス１５の下端部における一対のフロントピラー１４・１４の位置を模式的に示す。上述のように本発明の実施形態に係るキャブ構造１においては、フロントガラス１５の下端部における誘導視野の幅Ｔが約１２１３ｍｍであり、誘導視野の幅が一対のフロントピラー１４・１４の間隔（１２５０ｍｍ）よりも狭くなっている。この場合、当該誘導視野をフロントピラー１４・１４により遮られることはなく、作業者は快適に作業を行うことが可能となる。尚、Ｌ２が１１００ｍｍよりも長くなるように形成されているため、フロント部１７と運転者が最も近接することになるベース近傍部分の運転室内の空間、即ち、運転者の足下付近における空間は十分に確保することができ、フロント部１７による圧迫感が少ない快適な作業空間を形成することができる。
【００３２】
また、本発明の実施形態に係るキャブ構造１のフロント部１７は、ベース板１２から天井板１３の間において、軸線Ｘを中心とした円弧面となるように形成されているため、ベース板１２から天井板１３の間の全面に亘って、一対のフロントピラー１４・１４により誘導視野を遮られることがなくなるため、運転者が感じる不快感をより少なくすることができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、アイポイントＰからフロントガラス１５までの距離Ｌは１３００ｍｍであるが、一対のフロントピラー１４・１４の間隔Ｗに対して当該距離Ｌを、Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））（以下、Ｌｍａｘと称する）に近づけることで、誘導視野角度が５０°である運転者に対しては、誘導視野を遮らず運転室内の空間をより広く確保することが可能となる。具体的には、本実施形態ではＷ＝１２５０ｍｍであるため、距離Ｌを１３４１ｍｍ（Ｌｍａｘ）に近づけることで、運転者の周りの空間を更に広くすることができ、且つ、誘導視野を遮らない構成とすることができる。これによりフロント部１７からの圧迫感をより少なくし、運転室内における運転者の居住性を向上させることが可能となる。特に、Ｌ＝Ｌｍａｘとしたとき、誘導視野を遮ることなく、運転室内の空間を最も広く確保することができる。この場合、誘導視野角度が一般的な誘導視野角度の平均値に近い５０°である運転者は多いため、より多くの運転者に対して効果的である。
【００３４】
尚、本実施形態においては、Ｌ＝１３００ｍｍ、Ｗ＝１２５０ｍｍであり、数４を満たすように設計されている（数４においてα＝約５０°）。
[数４]
Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））
３０°≦α≦５０°
Ｌ≧１１００ｍｍ
【００３５】
これより、誘導視野角が約５０°である運転者に対しては、当該運転者の目の位置からフロント部１７までの距離Ｌは当該運転者の誘導視野を遮らない条件を満たす最も大きな値となるため、円弧面となるように湾曲したフロント部１７の近傍において、誘導視野を遮らずに運転室内の空間をより広くすることが可能となる。誘導視野角度が３０°〜５０°の範囲内となる運転者が多いため、数４の条件を満たすように設計することでより多くの運転者に対して誘導視野を遮らずに運転室内の空間をより広くする効果を発揮することができる。
【００３６】
本発明の実施形態は、フロント部１７がベース板１２から天井板１３の間の全面に亘って円弧状に形成されている場合に限られない。例えば、図８に、図２に示す実施形態の変形例に係るキャブ構造４０を示す。図８において、図２に示す実施形態に係るキャブ構造１と同一部材には同一符号を付し、説明は省略する。変形例に係るキャブ構造４０においては、図８に示すように、フロント部４７のうち、ベース板１２の近傍部分のフロント部４７ａのみが、上述したアイポイントＰを通って運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心とした円弧面となるように湾曲して形成されている。そして、運転席１１のシートの高さよりも高い位置においては、フロント部４７は鉛直上向きに天井板１３まで延びている。
【００３７】
この変形例の構成によれば、キャブ構造４０の前後方向における幅が大きくなることを抑制することができるため、当該前後方向におけるキャブ構造の幅が制限されている場合において有効である。また、天井板１３側に位置するフロント部４７を形成するフロントピラーを直線状に、また、フロントガラスを平板状に形成することができ、キャブ構造４０を容易に作製することが可能となる。
【００３８】
以上、説明したように、本実施形態に係る作業機械のキャブ構造１は、油圧ショベル１００の上部に位置して設けられ運転室を形成し、運転室内に設置される運転席１１と、当該運転席１１が固定されるベース板１２と、前記運転席１１を覆うように形成された天井板１３と、前記運転席１１の前方に位置する前記ベース板１２の端部から前記天井板１３に向かって延びる左右一対のフロントピラー１４・１４と、当該一対のフロントピラー１４・１４に固定されるフロントガラス１５と、を備え、前記一対のフロントピラー１４・１４と前記フロントガラス１５とからなるフロント部１７は、前記ベース板１２近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席１１のシート上面１１ａからの高さが８１０ｍｍとなる点を通って前記運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成され、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））の式を満たすように、前記軸線Ｘから前記円弧面までの距離Ｌを１３００ｍｍ、前記一対のフロントピラーの間隔Ｗを１２５０ｍｍ、として形成されている。
【００３９】
これにより、誘導視野角度が５０°以下である運転者の目の位置が円弧面の中心軸上にある場合、円弧面として形成されたフロント部１７においては、左右のフロントピラー１４・１４の間隔が誘導視野の幅以上になるため、フロントピラー１４により誘導視野を遮られることを防止できる。これにより、誘導視野を遮られることにより運転者が感じる不快感をなくすことができ、運転者はより快適に作業することが可能となる。
また、Ｌは１１００ｍｍ以上になるように構成されているため、運転席１１からベース板１２近傍部分におけるフロントガラス１５までの距離を十分に確保することができる。したがって、運転室を過度に狭めて作業性を悪化させてしまうことなく誘導視野が遮られることを防止できる。
また、運転席１１に座った運転者の目の位置から遠く離れた位置にあるベース板１２近傍部分においては、特にフロントピラー１４により誘導視野を遮られ易い。しかし、本構成によれば、当該部分においてフロントピラー１４が誘導視野を遮ることを確実に防止することができるため有効である。
尚、人間の誘導視野はおおよそ５０°前後であることから、より多くの運転者に対して、誘導視野を遮られたときに感じる不快感をなくすことが可能となる。また、軸線Ｘのシート上面１１ａからの高さを、運転席に座った運転者における平均的な目の位置の高さの近傍である、７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲内とすることにより、より多くの運転者に対して不快感をなくす効果を発揮することが可能となる。
【００４０】
また、フロント部１７は、ベース板１２から天井板１３の間の全面に亘って、軸線Ｘを中心とした円弧面となるように形成されているので、ベース板１２から天井板１３の間において、フロントピラー１４により誘導視野を遮られることがなくなるため、運転者が感じる不快感をより少なくすることができる。そして、軸線Ｘから円弧面までの距離ＬがＷ／（２×ｔａｎ（５０°／２））に近づくように形成されているため、誘導視野を遮らずに運転室内の空間をより広くすることが可能となる。したがって、運転者の周りの空間を広くすることができ、フロント部１７からの圧迫感をなくし、運転者の居住性をより向上させることが可能となる。
【００４１】
また、図８に示す変形例のように、フロント部４７を、ベース板１２近傍部分を含んだ一部においてのみ、運転席１１に座った運転者のアイポイントＰを通って前記運転席１１の左右方向に水平に延びる軸線Ｘを中心とした円弧面となるように湾曲して形成することで、足下付近における誘導視野がフロントピラーにより遮られることを抑制できる。そして、アイポイントＰから円弧面を形成する部分におけるフロントガラスまでの距離Ｌを、Ｌｍａｘに近づけることで、足下付近の空間をより大きく確保することが可能となる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【００４３】
例えば、運転席のシートの高さを調節できるように運転席のシートに高さ調節手段を取り付けることも可能である。この場合、シートの高さを調節することで運転者のアイポイントの位置を調節することができる。したがって、高さ調節前のシートに座ったときにアイポイントがフロント部の形成する円弧面の中心軸上から著しくずれるような運転者であっても、フロント部が形成する円弧面の中心軸上にアイポイントが位置するように調整でき、フロントピラーが誘導視野を遮らないようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るキャブ構造を備える油圧ショベルの全体概略図である。
【図２】図１に示すキャブ構造の側面概略図である。
【図３】従来のキャブ構造を備える油圧ショベルの全体概略図である。
【図４】図３に示す従来のキャブ構造の側面概略図である。
【図５】フロントピラーの位置における誘導視野の幅を説明する図である。
【図６】従来のキャブ構造の運転席からフロントガラスの下端部を見たときの誘導視野範囲とフロントピラーの位置関係を示す図である。
【図７】本実施形態に係るキャブ構造の運転席からフロントガラスの下端部を見たときの誘導視野範囲とフロントピラーの位置関係を示す図である。
【図８】図２に示す本発明の実施形態に係るキャブ構造の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ キャブ構造
２ 走行装置
３ 機械室
４ アーム
１１ 運転席
１２ ベース板（ベース）
１３ 天井板
１４ フロントピラー（フロント部）
１５ フロントガラス（フロント部）
１７ フロント部
１００ 油圧ショベル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、
前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、
前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席に座った運転者における平均的な目の位置となる点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、
前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））
となるように形成されている
ことを特徴とする作業機械のキャブ構造。
【請求項２】
作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、
前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、
前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、
前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））
となるように形成されていることを特徴とする作業機械のキャブ構造。
【請求項３】
作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、
前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、
前記一対のフロントピラーと前記フロントガラスとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、
前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））
３０°≦α≦５０°
Ｌ≧１１００ｍｍ
となるように形成されていることを特徴とする作業機械のキャブ構造。
【請求項４】
前記フロント部は、前記ベースから前記天井板の間の全面に亘って、前記軸線を中心とした円弧面となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の少なくともいずれか１項に記載の作業機械のキャブ構造。
【請求項１】
作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、
前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、
前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席に座った運転者における平均的な目の位置となる点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、
前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、運転者の平均的な誘導視野角度をθ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（θ／２））
となるように形成されている
ことを特徴とする作業機械のキャブ構造。
【請求項２】
作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、
前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、
前記一対のフロントピラーと前記フロントウィンドウとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、
前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
１１００ｍｍ≦Ｌ≦Ｗ／（２×ｔａｎ（５０°／２））
となるように形成されていることを特徴とする作業機械のキャブ構造。
【請求項３】
作業機械の上部に位置して設けられ運転室を形成する作業機械のキャブ構造であって、
前記運転室内に設置される運転席と、当該運転席が固定されるベースと、前記運転席を覆うように形成された天井板と、前記運転席の前方に位置する前記ベースの端部から前記天井板に向かって延びる左右一対のフロントピラーと、当該一対のフロントピラーに固定されるフロントウィンドウと、を備え、
前記一対のフロントピラーと前記フロントガラスとからなるフロント部は、前記ベース近傍部分を含んだ少なくとも一部において、前記運転席のシート上面からの高さが７００ｍｍ〜９００ｍｍの範囲に位置する点を通って前記運転席の左右方向に水平に延びる軸線を中心軸とした円弧面となるように湾曲して形成されており、
前記軸線から前記円弧面までの距離をＬ、前記一対のフロントピラーの間隔をＷ、としたときに、
Ｌ＝Ｗ／（２×ｔａｎ（α／２））
３０°≦α≦５０°
Ｌ≧１１００ｍｍ
となるように形成されていることを特徴とする作業機械のキャブ構造。
【請求項４】
前記フロント部は、前記ベースから前記天井板の間の全面に亘って、前記軸線を中心とした円弧面となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の少なくともいずれか１項に記載の作業機械のキャブ構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１２７８９１（Ｐ２００８−１２７８９１Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１５４６２（Ｐ２００６−３１５４６２）
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２２日（２００６．１１．２２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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