JP2004324044A

JP2004324044A - 建設機械の転倒時保護構造

Info

Publication number: JP2004324044A
Application number: JP2003115768A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hara; 正敏原
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】作業視界を確保しつつ、万一、建設機械が転倒してもキャビンの破損を防止してオペレータを保護することができる転倒時保護構造を提供する。
【解決手段】上部旋回体の幅方向一方側にキャビン１２が配置されている建設機械において、建設機械１の転倒時にその建設機械１を支持する支持体１５，１６を上部旋回体４に設け、この支持体１５，１６が、作業アタッチメント５を最大作業半径で且つ倒伏させた状態で建設機械１が横転した場合や、または建設機械１が上下逆さに転倒した場合においても接地点を結ぶ仮想線がキャビン１２内に着座しているオペレータ領域ＤＬＶ内に侵入しないように、キャビン後方の上部旋回体４に略水平方向および略垂直方向に突出した状態で設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、万一の転倒時にキャビン内のオペレータを保護するための建設機械の転倒時保護構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
傾斜地における作業において建設機械がバランスを崩して横転すると、キャビンが地面に衝突し破損する虞れがある。そこで横転時にキャビンを保護するようにした建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものは、上部フレームの側面であってキャビンの側方に支持部材を外向きに突出して設け、万一、建設機械が横転した場合は、その支持部材によって建設機械を支持できるようにしている。それにより、キャビンの破損が防止され、キャビン内のオペレータを保護することができる。
【０００４】
上記した建設機械は、バランスを崩して横転した場合を想定したものであるが、例えば、路肩を踏み外して建設機械が上下逆さまに転倒するような事故を想定すると、キャビンが側方から押し潰されるだけでなく、垂直方向から押し潰される場合も考慮しなければならない。
【０００５】
例えば、フロントアタッチメントを最大作業半径に、具体的にはブームとアームを略直線に延ばしバケットを接地させた状態では、キャビンの天井部が建設機械において最大高さとなるため、この状態で建設機械が回転すると、突出したキャビンで建設機械の重量を支えることになり、キャビンが押し潰される。
【０００６】
そこで、キャビンの周囲をキャブガードで囲むようにした保護構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この保護構造は、キャビンの外形に沿って左右両側に前柱部と、上梁部と、後柱部とを配置してキャブガードを構成し、キャビンに加わる外力を吸収するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２３０２５５号公報（第（３）頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−１７３０１７号公報（第（４）頁、図４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２の保護構造では、キャビン内のオペレータの安全性は向上するものの、キャビンの前後および上方を囲むようにして門形の柱を配置することになるため、作業視界が狭くなるという欠点がある。
【００１０】
また、重量制限や輸送時の横幅規制によってキャブガードを取り付ける余裕がない場合にはキャブガードを取り付けるためにキャビンのサイズを一回り小さくしなければならず、オペレータの居住スペースが狭くなってしまうという問題もある。
【００１１】
本発明は以上のような従来のキャビンの保護構造における課題を考慮してなされたものであり、作業視界を確保しつつ、万一、建設機械が転倒してもキャビンの破損を防止してオペレータを保護することができる建設機械の転倒時保護構造を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下部走行体上に上部旋回体を旋回自在に搭載し、その上部旋回体の前側端部に作業アタッチメントが備えられ、上部旋回体の幅方向一方側にキャビンが配置されている建設機械において、建設機械の転倒時にその建設機械を支持する支持体を上部旋回体に設け、この支持体が、作業アタッチメントを最大作業半径で且つ倒伏させた状態で建設機械が横転した場合には、平面から見て作業アタッチメントにおける前側接地点と上部旋回体における後側接地点とを仮想的に結ぶ直線がキャビン内に着座しているオペレータ領域内に侵入しないように、また、建設機械が上下逆さに転倒した場合には側面から見て作業アタッチメントにおける最大高さの接地点と上部旋回体における別の後側接地点とを仮想的に結ぶ直線がキャビン内に着座しているオペレータ領域内に侵入しないように、キャビン後方の上部旋回体に略水平方向および略垂直方向に突出した状態で設けられている建設機械の転倒時保護構造である。
【００１３】
本発明において、上記オペレータ領域の一例としては、ＪＩＳＡ８９１０土木機械の転倒時保護構造の試験において規定されている「たわみ限界領域」、すなわち「大柄の男性運転員が運転席に腰をかけ、通常の着衣でヘルメットを着用した状態を箱形形状で近似させた」領域が示されるが、この領域に安全率として一定の余裕を持たせた領域であってもよい。
【００１４】
本発明に従えば、上部旋回体に略水平方向および略垂直方向に突出した状態で支持体が設けられているため、例えば傾斜地で作業を行っている建設機械が万一、バランスを崩し横転した場合であっても上下逆さに転倒した場合であってもキャビンのみを地面に衝突させずにその支持体によって支持することができ、キャビン内のオペレータを安全に保護することができる。
【００１５】
本発明において、上記支持体として、上部旋回体の側壁に第一の支持体を略水平方向に設け、上部旋回体の後端部上面に第二の支持体を略垂直方向に設けることができる。
【００１６】
本発明において、上記上部旋回体の後端部にカウンタウエイトを有し、第二の支持体をそのカウンタウエイトの外形に沿って壁状に設けた場合、その壁状の第二の支持体に後方視界を確保するための開口が設けることが好ましい。
【００１７】
本発明において、上記第一および第二の支持体の少なくともいずれか一方を、上部旋回体の後端部に取り付けられるカウンタウエイトと一体に成形することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る建設機械の転倒時保護構造を油圧ショベルに適用したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【００２０】
同図において、油圧ショベル１はクローラ２，２を装着した下部走行体３上に上部旋回体４を旋回自在に搭載している。
【００２１】
上部旋回体４の前部にはフロントアタッチメント（作業アタッチメント）５が備えられている。このフロントアタッチメント５は、ブーム６と、そのブーム６の先端部に連結されたアーム７と、そのアーム７の先端部に連結されたバケット８を有し、ブーム６はブームシリンダ９によって起伏され、アーム７はアームシリンダ１０によって前後に回動し、バケット８はバケットシリンダ１１によって前後方向に回動するようになっている。
【００２２】
図１ではフロントアタッチメント５を最大作業半径、すなわち、ブーム６とアーム７を略直線に延ばし、倒伏させた状態を示している。
【００２３】
また、フロントアタッチメント５の左側にはキャビン１２が配置されており、キャビン１２の後方には図示しないエンジン、油圧機器、タンク等を収納した機器カバー１３が配置され、上部旋回体４の後端にはカウンタウエイト１４が装着されている。
【００２４】
キャビン１２内の記号ＤＬＶは、ＪＩＳＡ８９１０土木機械の転倒時保護構造の試験において規定されている「たわみ限界領域」を示しており、「大柄の男性運転員が運転席に腰をかけ、通常の着衣でヘルメットを着用した状態を箱形形状で近似させたもの」である。
【００２５】
今、油圧ショベル１が路肩を踏み外して転倒した場合を想定する。
【００２６】
従来の油圧ショベルでは、横転しさらに回転（ターンオーバー）した場合に、図１（ａ）に破線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃで示した三角形の各頂点Ｐ１〜Ｐ３が接地し油圧ショベル１が支持されることになる。
【００２７】
各頂点とは具体的にはバケット８におけるキャビン１２側側面の点Ｐ１と、上部旋回体４におけるキャビン１２側の外周壁の点Ｐ２と、ブーム６におけるバケット１２側側面の点Ｐ３である。ただし、Ｐ３はブーム６の屈曲部分すなわち最大高さ部分である。
【００２８】
図１（ａ）から分かるように、従来は破線Ｌｂがキャビン１２を横切っていたため、油圧ショベル１が転倒した場合にはキャビン１２に対して側方からの荷重が作用しキャビン１２が押し潰されることになる。
【００２９】
そこで、本実施形態ではキャビン１２後方の上部旋回体４側壁に第一支持部（第一の支持体）１５を設けている。
【００３０】
この第一支持部１５は、上部旋回体４における従来の接地点Ｐ２をその外側のＰ２′に移動させることにより、破線ＬｂをＬｂ′に移動させこの破線Ｌｂ′がキャビン１２を横切らないようにするためのものである。
【００３１】
換言すれば、フロントアタッチメント５における前側接地点Ｐ１と上部旋回体４における後側接地点Ｐ２′とを仮想的に結ぶ直線Ｌｂ′がキャビン１２内に着座しているオペレータ領域としてのＤＬＶに侵入しないようにするためのものである。
【００３２】
また、カウンタウエイト１４の後端部上面には第二支持部（第二の支持体）１６が設けられている。
【００３３】
この第二支持部１６は、油圧ショベル１が上下逆に転倒した時の接地点Ｐ２を、その上方のＰ２″に移動することによってキャビン１２の破損を防止するためのものである。
【００３４】
換言すれば、ブーム６における最大高さの接地点Ｐ３と上部旋回体４における別の後側接地点Ｐ２″とを仮想的に結ぶ直線Ｌｃ′がキャビン１２内に着座しているオペレータ領域としてのＤＬＶに侵入しないようにするためのものである。
【００３５】
図２は、上記第一支持部１５および第二支持部１６の取付状態をカウンタウエイト１４の後方側から見たものである。
【００３６】
第一支持部１５はカウンタウエイト１４におけるキャビン側側壁の上部１４ａに取り付けられており、略水平方向に突出する凸条の箱体からなり、その取付端面１５ａはカウンタウエイト１４の外形に沿って円弧状に形成されている。
【００３７】
一方、第二支持部１６は、角形パイプを接続することにより平面から見てくの字状に、また、側面から見て窓枠状とした構造物からなり、上梁部１６ａと下梁部１６ｂが３本の柱部１６ｃ〜１６ｅで接続され、開口１６ｆおよび１６ｇが設けられている。これらの開口１６ｆ，１６ｇは後方の作業視界を確保するためのものである。なお、第二支持部１６の前側角部は左後方の作業視界を良好にするため傾斜部１６ｈに形成されている。
【００３８】
この第二支持部１６の前端は上記した第一支持部１５の後端近傍に位置しており、後端はカウンタウエイト１４の中心Ｃ．Ｌ近傍に位置している（図中Ｗ参照）。
【００３９】
また、第二支持部１６の高さｈは、油圧ショベル１が上下逆に転倒した時に線Ｌｃがキャビン１２内のＤＬＶに侵入しない高さに設定されている。図１（ｂ）の線Ｌｃ′参照。
【００４０】
このように、上部旋回体４に第一および第二支持部１５，１６を設けることにより、万一、油圧ショベル１が転倒して上下逆になっても、キャビン１２内のオペレータを安全に保護することができる。
【００４１】
また、第二支持部１６には作業視界を確保するための開口１６ｆ，１６ｇが確保されているため、後方の作業視界を完全に遮ることがない。
【００４２】
また、上記第一および第二支持部１５，１６はボルト等の固定手段を用いてそれぞれカウンタウエイト１４に固定されており、カウンタウエイト１４に対して後付けができるようになっている。このように第一および第二支持部１５，１６を着脱式にすると、カウンタウエイト１４を運搬する際、あるいは支持部１５，１６に補修が必要な場合にカウンタウエイト１４から取り外すことができる。
【００４３】
次に、上記構成を有する転倒時保護構造の動作について説明する。
【００４４】
図１において、油圧ショベル１が例えば路肩を踏み外して転倒した場合を想定する。
【００４５】
なお、フロントアタッチメント５の姿勢は最大作業半径にあり、ブーム６とアーム７を略直線に延ばして倒伏させた状態とする。
【００４６】
油圧ショベル１のキャビン１２が谷側に向いた状態で転倒すると、まず、クローラ２の側面とバケット８のキャビン側側面がそれぞれ接地し、さらに回転すると、回転途中で油圧ショベル１は一時的に接地点Ｐ１，Ｐ２′およびＰ３の３点で支持される。
【００４７】
従来では図１（ａ）に示したように、接地点Ｐ１とＰ２を結ぶ線Ｌｂがキャビン１２を横切っていたため、上記３点で支持される時に油圧ショベル１のキャビン１２が側面側から大きく破損する。
【００４８】
これに対し、本実施形態では接地点Ｐ１とＰ２′を結ぶ線Ｌｂ′がキャビン１２の外側にあってキャビン１２を横切らないため、接地点Ｐ１，Ｐ２′およびＰ３の３点で支持される時にキャビン１２が破損しない。
【００４９】
次に、油圧ショベル１が横転状態からさらに回転して上下逆さまになる時、従来では図１（ｂ）に示したように、接地点Ｐ２とＰ３を結ぶ線Ｌｃがキャビン１２を横切っていたため、油圧ショベル１のキャビン１２が天井側から大きく破損する。
【００５０】
これに対し、本実施形態では接地点Ｐ２″が第二支持部１６上にあり、その接地点Ｐ２″とブーム６上の接地点Ｐ３を結ぶ線Ｌｃ′がキャビン１２をわずかに横切っているだけであるため、油圧ショベル１が接地点Ｐ１，Ｐ２″およびＰ３とで支持される時にもキャビン１２は大きく破損することがなく、転倒時の仮想地面を表している線Ｌｃ′はＤＬＶ内に侵入しない。
【００５１】
したがって、油圧ショベル１が転倒してロールオーバーすることがあってもキャビン１２内のオペレータを確実に保護することができる。
【００５２】
なお、上記第二の支持部１６はロールバーで構成することもできる。
【００５３】
また、第一の支持部１５内に側方からの荷重を吸収するための圧縮ばねを内蔵し、衝撃吸収機能を付加することもできる。第二の支持部１６についても垂直方向からの荷重を吸収するための圧縮ばねを内蔵することができる。
【００５４】
図３は、転倒時保護構造の第二実施形態を示したものである。
【００５５】
同図に示す転倒時保護構造は、上記した実施形態と同様に第一支持部２０と第二支持部２１を備えており、第一支持部２０はキャビン１２の側面側を保護し、第二支持部２１はキャビン１２の天井面側を保護するようになっている。ただし、第一支持部２０と第二支持部２１はカウンタウエイト１４と一体に鋳造によって成形されている。
【００５６】
上記第一支持部２０は、カウンタウエイト１４のキャビン側側壁に沿って円弧状に（平面から見て）形成された凸条からなる。また、第二支持部２１は、カウンタウエイト１４の後端部上面からトラス状に立設された梁材からなり、後方視界を確保するための開口２１ａが複数設けられている。
【００５７】
このように保護構造をカウンタウエイト１４と一体に成形することによっても、転倒時にキャビン１２内のオペレータを保護することができる。
【００５８】
上記第一および第二の実施形態では、キャビン１２の後方に部分的に第二支持部１６或いは２１を設けたが、これに限らずカウンタウエイト１４の外形に沿ってさらに幅方向に延設してもよく、また、カウンタウエイト１４の左右端部同士を連結しカウンタウエイト１４に囲まれた機器カバー１３の上方を横断するような形状とすることもできる。
【００５９】
これらによれば、ロールオーバーした場合に機体の安定が図れるとともに、荷重を分散して支持することができるため強度面で有利となる。ただし、その場合、後方視界が若干悪くなり、機体周辺の障害物と接触しないように、より気を配る必要がある。したがって、ＤＬＶに仮想地面が侵入しない最小限の範囲で第二支持部１６を設けることが好ましい。
【００６０】
また、第一および第二の支持部１５，１６は、上記各実施形態に示したように別体に構成してもよく、図４の第三実施形態に示すように一体に連続させたものであってもよい。
【００６１】
図４に示す転倒時保護構造は一つの支持部２２で構成されており、カウンタウエイト１４から側方および上方に張り出した状態で設けられている。
【００６２】
詳しくは、この支持部２２は、カウンタウエイト１４におけるキャビン側側壁から柱状に立設（高さｈ′）されており、側方からの荷重を支える接地点Ｐ２′の位置を、最大で支持部２２の頂部とすることができる。そのため、図１に示した第一の支持部１５に比べ、横転時にキャビン１２をより確実に保護することができるようになる。さらに、ロールオーバーした場合にも、キャビン１２の破損量を小さくすることができる。なお、上記支持部２２の高さはキャビン１２の天井の高さと略同じとし、また、支持部２２の横断面はカウンタウエイト１４の外形に沿って円弧状にすることが好ましい。
【００６３】
この支持部２２によれば、側方への張り出し量を小さくしつつ転倒時において仮想地面がＤＬＶ内へ侵入することを防止することができる。
【００６４】
上記したように本発明の支持部は、鋳物製カウンタウエイトに一体的に形成してもよく、また、カウンタウエイト或いは上部旋回体の強度構造物に溶接、ボルト等で固定してもよい。溶接やボルトで上記支持部を固定する場合、鋳物製カウンタウエイトを備えない、例えば製缶ウエイトを備えた建設機械にも本発明を適用することが可能であり、また、既存の油圧ショベル等の建設機械にも本発明を適用することができる。
【００６５】
なお、上記実施形態では油圧ショベルを例に取り説明したが、本発明の転倒時保護構造は、上記油圧ショベルに限らず、起伏する作業アタッチメントを備えた任意の建設機械に適用することができる。
【００６６】
また、上記実施形態において各支持部の最外側端部およびその近傍に警告灯を装備すれば、従来の車幅から突出した支持部の存在を機体周囲の作業者に知らしめることができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、上部旋回体に略水平方向および略垂直方向に突出した状態で支持体が設けられているため、例えば傾斜地で作業を行っている建設機械が万一、バランスを崩し横転した場合であっても上下逆さに転倒した場合であってもキャビンのみを地面に衝突させずにその支持体によって支持することができ、キャビン内のオペレータを安全に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る転倒時保護構造を備えた油圧ショベルの平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】転倒時保護構造を拡大して示した斜視図である。
【図３】転倒時保護構造の第二実施形態を示した図２相当図である。
【図４】転倒時保護構造の第三実施形態を示した図２相当図である。
【符号の説明】
１油圧ショベル
２クローラ
３下部走行体
４上部旋回体
５フロントアタッチメント
６ブーム
７アーム
８バケット
１２キャビン
１３機器カバー
１４カウンタウエイト
１５第一支持部
１６第二支持部

Claims

下部走行体上に上部旋回体を旋回自在に搭載し、その上部旋回体の前側端部に作業アタッチメントが備えられ、上部旋回体の幅方向一方側にキャビンが配置されている建設機械において、
建設機械の転倒時にその建設機械を支持する支持体を上部旋回体に設け、この支持体が、
上記作業アタッチメントを最大作業半径で且つ倒伏させた状態で上記建設機械が横転した場合には、平面から見て上記作業アタッチメントにおける前側接地点と上記上部旋回体における後側接地点とを仮想的に結ぶ直線が上記キャビン内に着座しているオペレータ領域内に侵入しないように、また、上記建設機械が上下逆さに転倒した場合には側面から見て上記作業アタッチメントにおける最大高さの接地点と上記上部旋回体における別の後側接地点とを仮想的に結ぶ直線が上記キャビン内に着座しているオペレータ領域内に侵入しないように、上記キャビン後方の上記上部旋回体に略水平方向および略垂直方向に突出した状態で設けられていることを特徴とする建設機械の転倒時保護構造。
上記支持体として、上記上部旋回体の側壁に第一の支持体が略水平方向に設けられ、上記上部旋回体の後端部上面に第二の支持体が略垂直方向に設けられている請求項１記載の建設機械の転倒時保護構造。
上記上部旋回体の後端部にカウンタウエイトを有し、上記第二の支持体がそのカウンタウエイトの外形に沿って壁状に設けられ、その壁状の第二の支持体に後方視界を確保するための開口が設けられている請求項２記載の建設機械の転倒時保護構造。
上記第一および第二の支持体の少なくともいずれか一方が、上記上部旋回体の後端部に取り付けられるカウンタウエイトと一体に成形されている請求項２または３記載の建設機械の転倒時保護構造。