説明

作業機械のキャブ補強構造

【課題】効率よく補強でき、十分な視野が確保できるキャブ補強構造を提供する。
【解決手段】キャブ3と、このキャブ3の側方に配設されたブーム5と、キャブ3に設けられる補強部材6とを備える。キャブ3は、前部ピラー7a、7bや、上部ピラー8a、8b、後部ピラー9a、9bを備える。補強部材6は、キャブ3のブーム5側の前部ピラー7a及び後部ピラー9aの上端間にわたる範囲を前後に延びて上部ピラー8aに固定される第1部材61と、この第1部材61の中間に一端が固定され、他端が他方の上部ピラー8bに固定される第2部材62とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、油圧ショベルなどの作業機械のキャブ補強構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、この種の作業機械においては、できるだけ作業時の視野を確保したいという要望があるため、箱型の運転室(キャブ)には比較的大きな開口が形成されている。その一方で、大型の作業機械の場合には重量が数10トンにも達するため、キャブは、仮にそのような大型の作業機械が倒れるようなことがあっても支障のない剛性を確保しておく必要がある。
【0003】
そこで、視野を確保しながらキャブの剛性を強化するために様々な補強構造が提案されている(特許文献1、2)。
【0004】
例えば、特許文献1には、キャブの骨格を構成している各ピラーに沿って枠状の補強部材を配設した補強構造が開示されている。
【0005】
特許文献2には、天窓の前縁部を補強する第1補強部材と、天窓の後方から後窓にわたる部分を補強する第2補強部材とを、油圧ショベルの重量に併せて選択して組み合わすことができる補強構造が開示されている。
【特許文献1】特開2004−345486号公報
【特許文献2】特開2007−69822号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、数10トンもの大型の作業機械を想定した場合には、補強されてはいても、上記各特許文献の補強構造のようにキャブの骨格を付加的に補強するだけでは十分とはいえず剛性に不安が残る。
【0007】
補強部材を大きくすれば更に強化できるものの、材料コストや重量が増加するし、補強部材が視野に入ってきて視界が悪くなる。特に、キャブ上部の前縁に配設される補強部材は作業中に視野に入るため邪魔になり易い。
【0008】
部材点数を増やして強化することも考えられるが、同じように材料コストや重量の点で不利になるため、部材点数の少ない簡素な補強構造を構成するのが好ましい。
【0009】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造が簡単で部材点数も比較的少なく済み、大型の作業機械であっても効率よく補強して乗員をより確実に保護することができ、しかも、十分な視野が確保できるキャブ補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明では、キャブの側方に加わる荷重を直接的に受け止めてその荷重を支えるとともに、キャブの前部ピラー、上部ピラー及び後部ピラーに効率よくその荷重を分散して伝えることができる補強部材をキャブに設けた。
【0011】
具体的には、オペレータの作業空間を区画する箱状のキャブと、このキャブの側方に配設され、前後に傾動制御可能に支持された作業装置と、上記キャブに設けられる補強部材とを備えた作業機械のキャブ補強構造であって、上記キャブは、その前面側の左右両側を上下に延びる一対の前部ピラーと、これら前部ピラーのそれぞれの上端に連なって左右両側を前後に延びる一対の上部ピラーと、これら上部ピラーの後端に連なって左右両側を上下に延びる一対の後部ピラーと、を備え、上記補強部材は、上記キャブの作業装置側の前部ピラー及び後部ピラーの上端間にわたる範囲を前後に延びて上部ピラーに固定される第1部材と、この第1部材の中間に一端が固定され、左右に延びて他端が他方の上部ピラーに固定される第2部材と、を備える構成とする。
【0012】
この構成によれば、まず、主要部材が第1部材及び第2部材の2つの部材で構成されているので、補強部材は部材点数の比較的少ない簡素な構造となっている。
【0013】
そして、その第2部材は、第1部材の中間に一端が固定され、左右、つまりキャブの幅方向に延びて他端が他方の上部ピラーに固定されているので、仮に作業機械が倒れて左右側方からキャブに荷重が加わるような場合には、第2部材はその荷重を支える支柱のように作用する。
【0014】
一方、第1部材は、キャブの作業装置側の前部ピラー及び後部ピラーの上端間にわたる範囲を前後に延びて上部ピラーに固定されているので、作業機械が比較的大きく傾動しても、作業機械とキャブとが接触するときには、第1部材がその荷重を確りと受け止めることができるし、第1部材は第2部材を支える梁のように作用して、第2部材に加わる荷重をキャブの各ピラーに効率よく分散して伝えることができる。
【0015】
しかも、第1部材は、作業時には比較的視野に入り難いキャブの作業装置側の上部ピラーに沿うように固定されているため、ほとんど作業の邪魔にならないし、第2部材もキャブの上面の中間に位置していて、キャブの前方及び上部前方の視野を妨げるものがないため、作業時の邪魔にならないようになっている。
【0016】
このとき、上記第2部材は、上記キャブ内で着席するオペレータの上方に配設しておくのが好ましい。このように、オペレータの上方に支柱のように作用する第2部材を配置することで、キャブの中でも、オペレータの周辺の部分の強度が最も強化されるため、安全性に万全を期すことができる。
【0017】
更に、上記第1部材の前側に保護部が延設され、上記作業装置が前方へ最も傾動した時に、上記保護部が作業装置と上記キャブとの間に位置するようにしておくとよい。
【0018】
作業機械は、一般に作業装置が前方に最も傾動している時に倒れ易い傾向がある。従って、その状態において、作業装置とキャブとの間に補強部材に連なる保護部を位置させることで、仮に油圧ショベルが倒れるようなこととなった場合には、作業装置はキャブに当たる前に保護部に当たり、その荷重は補強部材に受け止められることとなる。従って、比較的剛性の低いキャブの前部に作業装置が直接当たらなくなり、キャブをより効率よく保護することができる。
【0019】
また、上記補強部材は、上記キャブに着脱可能に締結されていて、上記補強部材の締結部位は、第1部材の両端の部分と、第2部材の両端の部分とに位置しているものとすることができる。
【0020】
そうすれば、まず、作業機械のサイズに合わせて補強部材を取り替えることができるため、汎用性に優れる。そして、その締結部位を第1部材及び第2部材の両端の部分に位置させたことで、剛性が低くなり易い締結部位を比較的少ない箇所で確りと固定することができる。
【0021】
この場合、上記締結部位の近傍にずれ止め部を設けておくとよい。
【0022】
ボルトはせん断され易い傾向があるため、このように締結部位の近傍にずれ止め部を設けておけば、補強部材とキャブとに荷重が加わって、締結部位にせん断力が作用するようになっても、ずれ止め部によってその締結部位の過度なずれが規制されるため、ボルトのせん断を効果的に阻止することができる。
【発明の効果】
【0023】
以上説明したように、本発明によれば、仮に作業機械が倒れるようなことがあっても、補強部材で荷重を効率よく受け止めてキャブに分散させることができるので、安全性が向上する。しかも、キャブの前方の視野を遮るものがないため作業性に優れる。比較的少ない部材点数で構成でき、構造も簡単であるため生産性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【0025】
{補強構造の構成}
図1〜図6に本発明のキャブ補強構造を適用した油圧ショベル(作業機械)を示す。
【0026】
図1は、油圧ショベルの上部旋回体1の部分を示しており、そのアッパーフレーム2の上面には、前側の左隅部に箱状のキャブ3が設けられている。このキャブ3の右側方には、一対のサイドスタンド4,4で前後に傾動制御可能に支持されたブーム5(作業装置)が配設されている。そして、キャブ3の上部に設けられているのが本発明のポイントとなる補強部材6である。
【0027】
尚、図示しないが、キャブ3の後方にはエンジン等を搭載した機械本体が配設され、上部旋回体1の下側には、下部走行体が配設されている。また、前後や左右、上下等の方向は、特に言及しない限り、この油圧ショベルの前後や左右、上下等の方向に従うものとする。
【0028】
(キャブ3)
図2は、キャブ3を右斜め前方から見た斜視図を示している。このキャブ3は、断面異形の鋼管からなるピラーやクロスメンバーで骨格が形成されている(図3、図4参照)。
【0029】
すなわち、キャブ3は、その前面側の左右両側を上下に延びる左右一対の前部ピラー(Aピラー)7a、7bと、これら前部ピラー7a、7bのそれぞれの上端に連なって左右両側を前後に延びる左右一対の上部ピラー8a、8bと、これら上部ピラー8a、8bのそれぞれの後端に連なって左右両側を上下に延びる左右一対の後部ピラー(Cピラー)9a、9bと、一対の前部ピラー7a、7bのそれぞれの上端間に連なって左右に延びる前クロスメンバー10と、一対の後部ピラー9a、9bの上端間に連なって左右に延びる後クロスメンバー11と、を備えている。
【0030】
また、図1に示すように、キャブ3の左側には、左側の上部ピラー8bの前後方向の中間に連なって上下に延びるドアピラー12(Bピラー)が備えられている。
【0031】
そうして、キャブ3の左側面において、ドアピラー12と前ピラー7bとで区画される開口には、上側にドアウインドを有するドア14が開閉自在に取り付けられている。一方、ドアピラー12と後ピラー9bとで区画される開口には、左サイドウインド15と左サイドパネル16とが上下に取り付けられている。
【0032】
キャブ3の前面の開口には、フロントウインド17が取り付けられている。右側面の開口には、その下側に右サイドパネル18が取り付けられ、その上部に右サイドウインド19が取り付けられている。一方、キャブ3の後面の開口には、リアウインド20とリアパネル21とが上下に取り付けられている。
【0033】
キャブ3の上面の開口には、その前側にルーフウインド(天窓)22と、このルーフウインド22の後側に位置するルーフパネル23とが設けられている。本実施形態のルーフウインド22の外面側は、開閉自在に支持された窓カバー24で覆われている。
【0034】
このように構成されたキャブ3は、オペレータSの作業空間を区画していて、その内部には、図3に示すように、側面視でキャブ3の前後方向の略中央部にオペレータSが位置するようにシート3aが配置されている。そして、オペレータSは、そのシート3aに着席した状態でレバー等を操作し、ブーム5や上部旋回体1、下部走行体などが操作できるようになっている。
【0035】
(補強部材6)
上述したように、キャブ3には作業時の良好な視界を確保するためにウインドが多数設けられていて剛性を強化し難い構造となっている。その一方で、重量が数10トンにも達する大型の油圧ショベルが仮に倒れるようなことがあっても、キャブ3の中で作業するオペレータSの安全性を確保する必要がある。また、一般にキャブ3の基本的な構造については油圧ショベルのサイズの大小にかかわらず大差はないため、その大小に合わせてキャブ3を補強することができれば部材の共有化を図ることができる。
【0036】
そこで、本発明らは検討を重ね、キャブ3に取り付ける補強部材6を大きく改良した。
【0037】
図5にその補強部材6を示す。本実施形態の補強部材6は、複数の鋼材を組み合わせて溶接固定した一体構造物であり、平面視では略T字形状をしている。この補強部材6は、図6に示すように、キャブ3のブーム5側(右側)に取り付けられていて、前部ピラー7a及び後部ピラー9aの上端間にわたる範囲を前後に延びて上部ピラー8aに固定される第1部材61と、この第1部材61の略中央部に一端が固定され、ルーフパネル23上を左右(幅方向)に延びて他端が左側の上部ピラー8bに固定される第2部材62とを備えている。
【0038】
第2部材62は、支柱のように機能してキャブ3の側方に加わる荷重を受け止め、第1部材61は、梁のように機能して第2部材62を支えるとともに、前部ピラー7a、上部ピラー8a及び後部ピラー9aに第2部材62に加わる荷重を分散して伝えるように構成されている。
【0039】
すなわち、第1部材61は、図4にも示すように、複数の鋼板を溶接によって繋ぎ合わせることにより、比較的幅広の細長い中空容器形状に形成されていて、上部ピラー8aに沿って延びる上壁部61a及び下壁部61bと、これら上壁部61a及び下壁部61bに連なるように溶接された外壁部61c及び内壁部61dと、詳細は後述する保護部25とを有している。尚、図中、符号Wが溶接部位を示している。
【0040】
一方、第2部材62は、多用されている断面矩形の中空鋼管で構成されている。このように支柱として機能する第2部材62に一体物の汎用品を用いることで、剛性や、品質の安定性、入手の容易性、材料コストなどに利点がある。
【0041】
上壁部61aの第2部材62側には、平面視で略三角形状の支持フランジ部63が張り出していて、その支持フランジ部63が第2部材62の上面に溶接されている。第2部材62の第1部材61側の端部は外壁部61cの内面に溶接されている。
【0042】
また、第1部材61における第2部材62の反対側には、その長手方向に沿って弓状に膨出した補強アーチ部64が設けられている。これら支持フランジ部63及び補強アーチ部64は、第1部材61と第2部材62とを確りと固定するとともに、第2部材62に加わる荷重を第1部材61の全体に分散して伝えるために設けられている。
【0043】
例えば、図5に示すように、本実施形態の補強部材6では、第2部材62の突き出た先端に矢印のように17トンの荷重が作用した場合には、局所に荷重が偏ることなく第1部材61の前端側に7トン、後端側に10トンの割合でその荷重が分散して伝わるように設定されている。
【0044】
補強部材6の所定の5箇所に、キャブ3に着脱自在に取り付けるための締結部位65が設けられている。
【0045】
具体的には、第1部材61の長手方向の前端部に1箇所、後端部に2箇所、そして中央部に1箇所、ボルト孔65bが上下に貫通形成されている。第2部材62の長手方向の両端部にもそれぞれ同様にボルト孔65bが上下に貫通形成されている。第2部材62の第1部材61側のボルト孔65bは、第1部材61の中央部のボルト孔65bと重なるように配設されていて、両者を一度に締結できるようになっている。
【0046】
そして、右側の上部ピラー8aにおいて、前部ピラー7a近傍の部位と、中央部位、後部ピラー9a近傍の部位、及び左側の上部ピラー8bの中央部位とに、上記各ボルト孔65bに対応してそれぞれボス部65cが設けられている(図4参照)。そうして、各ボルト孔65bに挿通したボルト65aが各ボス部65cに取り外し可能に締結固定されている。
【0047】
図6に示すように、キャブ6に取り付けられた状態の補強部材6では、平面視において、その外壁部61cはキャブ3の右側の側面よりも間隙を空けて外側に位置しており、また、その第2部材62の突き出た先端はキャブ3の左側の側面と重なるか僅かにその内側に位置する程度のキャブ3の左側側面近傍に位置している。
【0048】
このように補強部材6を取り外し可能にしておけば、油圧ショベルのサイズの大小に合わせて補強部材6を取り替えることができるようになり、生産性に優れる。そして、第1部材61及び第2部材62の各両端部を締結することで、ボルト孔65の形成による補強部材6の強度低下を抑制しながら、確りと固定することができ、作業性にも優れる。尚、第1部材61の後端部の2箇所に締結部位65を設けたのは、キャブ3の構造上、後部ピラー9a周辺は相対的に剛性が強くなっているため、そこにより荷重が伝わるようにするためである。
【0049】
(保護部25)
第1部材61の前側には、ブーム5がキャブ3に直接接触するの確実に阻止してその荷重を補強部材6で受け止めるために、保護部25が延設されている。
【0050】
具体的には、保護部25は、上部ピラー8aの前端部から前部ピラー7aの上端にわたる範囲を覆うように設けられていて、外壁部61cに連なって延びる荷重受面25aと、この荷重受面25aに連なるとともに、上壁部61aに連なって延びる荷重支持面25bとを有している。
【0051】
荷重受面25aは、図3に示すように、油圧ショベルが最も倒れ易い傾向にある、ブーム5が前方へ最も傾動した時に、そのブーム5とキャブ3との間に位置するように配設されている。
【0052】
従って、ブーム5がいずれの傾動位置にあっても、キャブ3との間には第1部材61の外壁部61c及び荷重受面25aが位置しているため、ブーム5が直接キャブ3には当たらないようになっている。
【0053】
(ずれ止め部26)
図4、図6に示すように、締結部位65の近傍には、ずれ止め部26が設けられている。ずれ止め部26は、ブロック状の鋼材片などからなり、例えば、第1部材61の中央部に位置するずれ止め部26であれば下壁部61bの下面に溶接されていて、その一端がボス部65cの作業装置側の周面に近接する凸状構造となっている。また、第2部材62の突き出た先端側に位置するずれ止め部26は、ボス部65cにおける作業装置とは反対側の周面に近接するように配設されている。ずれ止め部26は、各締結部位65のいずれか片側に設けてあってもよいし、両側に設けてあってもよい。
【0054】
{補強構造の作用}
油圧ショベルは、例えば、図1に示すように、そのブーム5を前方に最も傾動した時に倒れ易い傾向がある。そして、その状態では図3に示すように、ブーム5は側面視でキャブ3の前部ピラー7aの上部近くに位置している。従って、仮に油圧ショベルがその状態から倒れてブーム5とキャブ3とが接触するときには、ブーム5はキャブ3の上部前側に当たることとなるが、図6の矢印が示すように、ブーム5とキャブ3との間には保護部25の荷重受面25aが存在しているため、この荷重受面25aに当たって比較的剛性の低いキャブ3の前部にブーム5が直接当たらないようになっている。
【0055】
一方、キャブ3の左側の側面は、通常その上部側から地面に接触するようになるが、図6の矢印が示すように、特にその荷重は支柱として機能する第2部材62の突き出た先端で受け止められることとなる。
【0056】
そうなると、キャブ3の左右両側から加わる荷重は、キャブ3に大きく作用する前に補強部材6によって受け止められ、その荷重も第2部材62及び第1部材61を伝わってキャブ3の右側の前部ピラー7a、上部ピラー8a、後部ピラー9aに効率よく分散されるため、キャブ3の片寄った変形が抑制され、キャブ3の剛性が向上する。
【0057】
特に、支柱として機能する第2部材62がオペレータSが着席している位置の上方に位置するとともに、梁として機能する第1部材61でその第2部材62が確りと支持されているので、図6に示すように、オペレータSの周囲は特に剛性が強化されていて、キャブ3の内部に確実に空間Rが確保されるようになっている。
【0058】
更に、例えば、ブーム5が第1部材61に当たって荷重が加わる場合には、各締結部位65には、ブーム5側からボルト65aにせん断力が作用するが、そのブーム5側(右側)の近傍にずれ止め部26を設けてあるので、ボルト65aに過剰なせん断力が作用するのが規制され、締結部位65が破損して補強部材6がキャブ3から外れるのを効果的に防止することができる。
【0059】
同様に、ずれ止め部26を締結部位65の左側にも設けることで、地面と第2部材62との接触によるボルト65aへの過剰なせん断作用も規制できる。
【0060】
本実施形態の補強部材6はキャブ3に着脱可能に締結されているので、キャブ3にボス部65cを設けるだけで補強部材6を取り付けて補強することができる。従って、大型の油圧ショベルと小型の油圧ショベルとでキャブ3の共用が可能になり、汎用性に優れる。
【0061】
また、急斜面などの倒れる危険性の高い作業現場では補強部材6を取り付けて安全性を向上させ、倒れる危険性の低い平坦な作業現場では補強部材6を取り外して作業性や燃費を向上させるなど、必要に応じて利用することもできる。
【0062】
以上、説明したように、本発明のキャブ補強構造によれば、仮に油圧ショベル等の作業機械が倒れるようなことがあっても、補強部材6で荷重を効率よく受け止めてキャブ3に負荷を分配させることができるので、安全性をより向上させることができる。しかも、キャブ3の前方の視野を遮るものがないため作業性に優れるし、構造も簡単であるため生産性にも優れる。
【0063】
なお、本発明にかかるキャブ補強構造は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【0064】
すなわち、上記実施形態では、フロントウインド17とルーフウインド22との間に前クロスメンバー10が設けられているが、前クロスメンバー10を設けずに、フロントウインド17とルーフウインド22とを一体に設けてあってもよい。そうすれば、オペレータSの前方からその上部にわたる範囲に視界を遮るものがなくなるため、更に作業性に優れたものとなる。
【0065】
また、補強部材6はキャブ3に溶接するなど、キャブ3と一体に設けてあってもよい。その場合、第1部材61の後部側を大きくして、第1部材61がルーフパネル23を兼ねるようにしてあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】本発明を適用した油圧ショベルの要部を示す斜視図である。
【図2】キャブの斜視図である。
【図3】キャブの右側面図である。
【図4】図3におけるX−X線断面図である。
【図5】補強部材を示す斜視図である。
【図6】キャブの平面図である。
【符号の説明】
【0067】
1 上部旋回体
2 アッパーフレーム
3 キャブ
3a シート
5 ブーム(作業装置)
6 補強部材
7a、7b 前部ピラー
8a、8b 上部ピラー
9a、9b 後部ピラー
10 前クロスメンバー
11 後クロスメンバー
22 ルーフウインド
23 ルーフパネル
25 保護部
25a 荷重受面
25b 荷重支持面
26 ずれ止め部
61 第1部材
62 第2部材
65 締結部位
S オペレータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
オペレータの作業空間を区画する箱状のキャブと、このキャブの側方に配設され、前後に傾動制御可能に支持された作業装置と、上記キャブに設けられる補強部材とを備えた作業機械のキャブ補強構造であって、
上記キャブは、その前面側の左右両側を上下に延びる一対の前部ピラーと、これら前部ピラーのそれぞれの上端に連なって左右両側を前後に延びる一対の上部ピラーと、これら上部ピラーの後端に連なって左右両側を上下に延びる一対の後部ピラーと、を備え、
上記補強部材は、上記キャブの作業装置側の前部ピラー及び後部ピラーの上端間にわたる範囲を前後に延びて上部ピラーに固定される第1部材と、この第1部材の中間に一端が固定され、左右に延びて他端が他方の上部ピラーに固定される第2部材と、を備えることを特徴とする作業機械のキャブ補強構造。
【請求項2】
請求項1に記載の作業機械のキャブ補強構造において、
上記第2部材が、上記キャブ内で着席するオペレータの上方に配設されていることを特徴とする作業機械のキャブ補強構造。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の作業機械のキャブ補強構造において、
上記第1部材の前側に保護部が延設され、
上記作業装置が前方へ最も傾動した時に、上記保護部が作業装置と上記キャブとの間に位置することを特徴とする作業機械のキャブ補強構造。
【請求項4】
請求項1〜請求項3のいずれか一つに記載の作業機械のキャブ補強構造において、
上記補強部材は、上記キャブに着脱可能に締結されていて、
上記補強部材の締結部位は、第1部材の両端の部分と、第2部材の両端の部分とに位置していることを特徴とする作業機械のキャブ補強構造。
【請求項5】
請求項4に記載の作業機械のキャブ補強構造において、
上記締結部位の近傍にずれ止め部が設けられていることを特徴とする作業機械のキャブ補強構造。

【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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【公開番号】特開2010−43412(P2010−43412A)
【公開日】平成22年2月25日(2010.2.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−206466(P2008−206466)
【出願日】平成20年8月9日(2008.8.9)
【出願人】(000246273)コベルコ建機株式会社 (644)
【Fターム(参考)】