JP2006168621A - 建設機械のキャブ支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】乗り心地を犠牲にすることなく、衝撃などによるキャブの揺れ量を規制すると同時に緩衝機能も発揮できる建設機械のキャブ支持構造を提供する。
【解決手段】車体側に配置されるダンパーマウント５０により装着支持されるキャブ５の支持構造において、前記ダンパーマウント５０による支持部近傍で、キャブ５の床フレーム５ａ底面縁に沿って適所に、緩衝ゴム質材で接触面中央部を突出させた細幅形状のストッパ１０を取付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械などの作業車両におけるキャブの支持構造に関するものである。

一般に、建設機械、例えば油圧ショベルでは、図７に示されるように、走行機能を備える下部走行体１０１の上に旋回機構を介して旋回フレーム１０２が設けられ、その旋回フレーム１０２に搭載されるキャブ１０４に運転者が搭乗して作業の状況に応じて旋回させながら作業機１０３を操作し、掘削・揚重などの作業を行うように構成されている。そして、この種の作業車両に設けられるキャブ１０４は、走行中などにおける衝撃を緩和して乗り心地を向上させるため、緩衝機構を備えた支持体（ダンパーマウント）を介して旋回フレーム１０２上に設けられている。

キャブ１０４を車体側のフレーム（旋回フレーム）に装着するのに用いられるダンパーマウント５０としては、図８に例示されるように、機体フレームにボルト締結する取付座５２を上縁周囲に備えた閉鎖構造のコップ状のダンパー本体５１と、このダンパー本体５１内に収容されるキャップ状に形成される緩衝体５３と、前記ダンパー本体５１の上部を覆って固着される弾性材にてなる取付マウント５４と、この取付マウント５４の中心を貫通してダンパー本体５１内部に挿入されて前記緩衝体５３に繋がれるロッド５５などを備える。前記緩衝体５３は、その上面中心部に設けられた取付孔５３ａを通じて、取付マウント５４中央孔を貫通挿入されるロッド５５の下端に設けられたねじ孔にボルト５６によって同軸心で接続されている。またダンパー本体５１内底部と前記緩衝体５３との間にコイルバネ５７を介在させて上向き付勢力が緩衝体５３を介してロッド５５に付加されるようにされている。ダンパー本体５１の内部空間にはシリコーンオイルのような粘性流動体５８が充填封入されている。前記取付マウント５４の下側には環状の隔壁板５９が配置されており、この隔壁板５９と取付マウント５４との間に形成される空間部６０にも粘性流動体５８は移行できるようになっている。このように構成されるダンパーマウント５０は、ロッド５５の上端に配される受け板６５を介してキャブの床フレーム６７を受支し、そのロッド５５上部から同軸心上で延長して設けられるスタッド６２をキャブの床フレーム６７に設けられる取付孔６８に挿通してナット６９にてスタッド６２と締結される。このような構成のキャブ支持用ダンパーマウント５０は、支持するキャブにより押し下げる方向に外力が作用して、ロッド５５によって緩衝体５３が押し下げられると、その緩衝体５３のスカート部５３ａの外周端縁５３ａ'とダンパー本体５１の内側壁との環状間隙ｔを通過する粘性流動体５８の流動抵抗で振動を減衰させる。また、押し上げる向きに作用するときは、内在するコイルバネ５７の蓄勢力で緩衝体５３が持上げられると、前記動作と逆に上部の空間部６０にある粘性流動体５８が逆流して復元する。こうして乗り心地の向上を図るようにされている。

キャブ１０４は、少なくとも４個前後二箇所ずつ配置されたダンパーマウント５０により車体フレーム（旋回フレーム１０２）に装着されて、乗り心地よく支持されていると、その反面、ダンパーマウント５０の緩衝機構のストロークが大きすぎることが災いして、大きなショックを受けると揺れる量が大きくなる。そのために、キャブ１０４が隣接する位置にある作業機１０３のブームと、あるいは旋回フレーム１０２上に設けられるキャブ支持フレーム（デッキ）と干渉し、キャブ１０４を損傷させるという問題点がある。そこで、そのような問題を解消するために、キャブ支持フレーム１０５のキャブの下端周縁部と接し易い箇所に四角柱の形状を持つゴム板片にてなるストッパ（図示せず）を装着して、直接キャブ１０４がキャブ支持フレーム１０５の上面に接触するのを防止し、併せて振れ量を抑える試みがなされている。

しかしながら、前記ゴム板片にてなるストッパを貼着することでは、キャブ１０４に衝撃荷重が働いた際、当たり始めにそのストッパにては急激なバネ定数変化をもたらし、キャブ１０４に高応力が発生する。図５（ａ）は、四角柱形状のストッパを有するキャブ支持構造部の圧縮荷重に対する荷重−変位特性に関する図である。図中、ダンパーマウントと四角柱ストッパの荷重−変位特性は実測値を示し、ストッパ併用ダンパーマウントの荷重−変位特性は左記実測値から予想されるキャブ支持構造全体の荷重−変位特性である。変位が１０ｍｍを越えると、応力が急激に増えるのが見て取れる。したがって、この動作が繰り返しなされると、キャブ１０４が損傷する。もちろん、このような事態となると、キャブ１０４内にいる運転者にも影響を及ぼし、快適性が著しく阻害されることになるという問題点がある。さりとて、揺れを小さくするためにダンパーマウント５０における緩衝機能を低下させると、通常時における乗り心地が著しく低下して作業環境が損なわれることは避けられない。なお、前記ストッパを配置する箇所は、作業車両におけるキャブ支持フレーム１０５の上縁部になる。同キャブ支持フレーム１０５は、キャブ１０４の床フレーム６７との当接部位に対応する輪郭を有し、前記ダンパーマウント５０の取付部を除いてそのほとんどが幅狭い縁部以外を有しない構造である。しかも、キャブ１０４が揺れを起こした場合、接触しやすい部分がキャブ支持フレーム１０５の外側部（内側部には構造的に平面部が少ない）になるのと、重量軽減や配管配線などのスペース確保のため構造上大部分が中抜き構造にされているので、余裕を持ってストッパ部材を取付けることが実質的に困難である。

一方、前記ゴム板片に代わりバネ定数の急激な変化を伴わないで、接触時の当りが柔らかくてたわみとともにバネ定数が増加するような特性を備える緩衝ストッパについては、例えば特許文献1によって知られるようなものがある。しかしながら、この種の緩衝部材は、その物性を有効にするために、円柱状に形成されている。つまり、外力が周囲にどの方向から作用しても同様に機能できる構造とされ、小型にすると当然有効な作用力も小さくなる。したがって、寸法的に幅狭いスペースに取付けて緩衝機能を発揮できる構成とすることが求められる本願で対象とするキャブ支持フレームのような幅狭いスペースに設けるのに適用するには無理な構造のものである。

実開昭５５−３４０６６号公報

本発明は、前述のような問題点を解消するためになされたもので、乗り心地を犠牲にすることなく、衝撃などによるキャブの揺れ量を規制すると同時に緩衝機能も発揮できる建設機械のキャブ支持構造を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による建設機械のキャブ支持構造は、
車体側に配置されるダンパーマウントにより装着支持されるキャブの支持構造において、前記ダンパーマウントによる支持部近傍で、キャブの床フレーム底面縁またはキャブ支持フレームの上縁に沿って適所に、緩衝ゴム質材で接触面中央部を突出させた細幅形状のストッパを取付けたことを特徴とするものである。

前記発明において、前記ストッパは、接触面の突出部が長手方向の両端部から中央部が次第に高くなる形状とされるのがよい（第２発明）。また、前記ストッパは、突出部が接触面における細幅の中央部で突出する突条に形成されているのがよい（第３発明）。

本発明によれば、衝撃荷重によってキャブがストッパに当接すると、そのストッパは中央部を突出形成されているので、その突出部に当初当接して、その後に突出部を押し込むように変位させることになり、ストッパを形成するゴム質材のたわみによるバネ定数が当初緩やかに変化してから大きくなるので、キャブが緩やかに受止められることになる。したがって、ショックを受けるのが緩和され、乗り心地を損なわれることがない。しかも、衝撃荷重が吸収されてキャブが損傷するのを防止できる。また、ストッパは細幅に形成することで狭いスペースを利用して取付けを容易にすることのほか、その高さ寸法を小さくしても長い距離でキャブの変位を受止めることができ、不規則な変動に対応できるという効果が得られる。さらに、このストッパをキャブの床裏面（下面）側に取付けるようにすれば、床フレームを伴ったキャブが車体とは別個に製作されるものであるから、組立ラインでの組立作業に際して、車体側（キャブ支持フレーム）にストッパを取付ける必要がないので、作業中にストッパを損傷するようなこともなく、作業性を向上させることができるという利点がある。

また、前記第２発明の構成を採用することにより、ストッパを形成するゴム質材のボリュームを多くしてその弾性効果を高められる。また、第３発明によれば、長い範囲で変位時の負荷を受止めることができ、その反力を分散することができるという利点がある。

次に、本発明による建設機械のキャブ支持構造の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には建設機械におけるキャブ支持部の横断面図が示され、図２には建設機械のキャブ支持フレームとキャブとの関係を表わす斜視図が、図３にはストッパの全体斜視図が、図４にはキャブが傾動した態様を模式的に表わす図が、図５にはキャブ支持構造の荷重−変位特性を示す図が、それぞれ示されている。

この実施形態のキャブ支持構造は、車体側フレーム１上に設けられるキャブ支持フレーム２に、所要の配分で４箇所にダンパーマウント５０が設置され、それらダンパーマウント５０によって床フレーム５ａを介してキャブ５を支持している。また、キャブ５の床フレーム５ａの下面には、その周縁部５ａ'に前記キャブ支持フレーム２のダンパーマウント５０配置箇所の近傍に対応する箇所でストッパ１０が４箇所に取付けられ、キャブ５が揺れによって傾いたときにキャブ支持フレーム２の上面２ａに接触して受止められるようにされている。なお、ダンパーマウント５０は前述のものと同様の構造である。

前記ストッパ１０は、細幅で所要長さのゴム質材料（クロロプレンゴムで、ゴム硬度Ｈｓ５０。ただし、これに限定されない）で、その長手方向の中央部に突出部１１を有して両端部１２，１２に向かってそれぞれ次第に低くなる山形に形成されている。なお、底面１３は平坦面に形成されている。

このように形成されるストッパ１０は、キャブ５の床フレーム５ａ裏面の周縁部５ａ'で平坦な箇所に接着剤により突出部１１を下向きにして接着剤で貼着される。その取付け箇所は、原則的にダンパーマウント５０による支持箇所の近傍に対応する位置になるが、一般的に、図２にて示されるように、衝撃によってキャブ５が傾動する傾向の強い前方寄りと外側に配置される。つまり、作業車両が不整地などを走行中に地面の起伏や岩石などを乗り越えるときに、車体に大きな衝撃負荷が作用するのに伴いキャブ５を支持しているダンパーマウント５０の緩衝機構の作用によって、キャブ５が揺れる。この際、走行の慣性力で作用してキャブ５は前のめりになることが多く、このような傾向から前側に配置される。また、外側に沿い配置することは前記前のめり現象に加えて横揺れに対するものであり、内側寄りの揺れについては前記前のめり現象と複合的に作用することが多いので、前寄りの両サイドに配置することにより効果的である。

作業車両（建設機械）は、走行する際にその下部走行体側から伝播する衝撃力により、キャブ５を常時上下並びに左右へ揺することになるが、ダンパーマウント５０により車体側に装着されているので、そのダンパーマウント５０の緩衝機能によって衝撃を吸収され乗り心地よく走行できる。しかし、衝撃力が大きいと各ダンパーマウント５０が個々に大きく上下作動することになり、それぞれの働きの幅が異なると支持されるキャブ５の揺れが大きくなる。キャブ５の揺れが大きくなると、ダンパーマウント５０による支持位置よりも外側になるキャブ５の床周縁部５ａ'が傾きによってキャブ支持フレーム２の上面に接近して接触する現象が発生する。

このような状況に対して、ダンパーマウント５０の近傍に対応してキャブ５の床フレーム５ａの下部周縁部５ａ'に沿って配置されるストッパ１０は、キャブ５の揺れによってキャブ支持フレーム２の上面２ａに向かって変位すると、まずそのストッパ１０の長手中央部に位置する突出部１１がキャブ支持フレーム２の上面２ａに当接し、次いでその突出部１１が押付け力で弾性変位して隣接部を低位置両端側に押し退けるように作用し、バネ定数が次第に大きくなる。やがて、バネ定数が最大限に近づくにつれ、押付け力とその蓄勢力とが拮抗すると、押付け力が阻止されてキャブ５の傾きが停止され、やがてその蓄勢力によって押し戻される。その結果、キャブ５が大きく傾動してキャブ支持フレーム２の上面２ａに直接衝突して損傷するのが防止される（図４参照）。同時に、ストッパ１０の弾性変位によって、始めは緩やかに変位し、次第に強く受止めて押し戻す働きをするので、急激な反動を生じさせずキャブに搭乗する運転者に対する乗り心地を損なわずにキャブ５の傾動を緩衝させることができる。図５（ｂ）は、本実施形態のストッパを有するキャブ支持構造部の圧縮荷重に対する荷重−変位特性に関する図である。図中、ダンパーマウントと本実施形態のストッパの荷重−変位特性は左記実測値から予想されるキャブ支持構造全体の荷重−変位特性である。変位に応じ、応力が漸増しているのが見て取れる。

本実施形態によれば、前述のようにしてストッパ１０をキャブ支持ダンパーマウント５０と併用することにより、通常時においてはダンパーマウント５０により適正な緩衝効果を得ることができ、急激な外力によりキャブ５が大きく揺れを起こしたときには、そのストッパ１０によってキャブ５の周縁部５ａ'がキャブ支持フレーム２と接触するのを防止する働きをする。こうしてストッパ１０は、ダンパーマウント５０による衝撃荷重の吸収力を超えた外力に対して急激に変位させることなくその衝撃力を補助的に吸収して、ショックを与えることなくキャブ５の傾きを阻止する。また、ストッパ１０は細長でその中央部が突出して両端部に向かって次第に低くなる形状にされているので、キャブ５の傾きが一様でなくともそれに対応してストッパ１０の役目を達成することができるのである。

図６には他の実施形態のストッパの全体斜視図（ａ）と縦断面図（ｂ）が示されている。この実施形態のストッパ１０Ａは、キャブ５の床フレーム５ａの周端部下面にボルト締着できるものである。

このストッパ１０Ａは、前記実施形態のものと同様に緩衝ゴム質材（たとえばクロロプレンゴム、ゴム硬度Ｈｓ５０程度。ただし、これに限定されない）で成形されており、所要寸法の細幅で取付けに適した長さ寸法に整寸され、その上面の中心線上に幅方向から次第に高くなる突条１４（本発明における中央の突出部に対応）が形成されたものである。そして、所要寸法で表面側から段付の取付孔１５が二箇所に設けてあり、その段孔部１５ａが締結ボルト１８の頭部を前記突条１４より低くなるように形成されている。また、孔部１５ｂには、金属製のカラー１６がインサートされ、ボルト締結に際して取付孔１５部が締付トルクで押し潰されないようにされている。なお、底面１７は平坦に形成されている。

このように形成されたストッパ１０Ａは、前記実施形態のストッパ１０と同様にキャブ５の床フレーム５ａの底に配置締着され、キャブ５とともにダンパーマウント５０によってキャブ支持フレーム２上に支持される。ストッパ１０Ａは、床フレーム５ａの一部を切欠き、キャブ５の底部に、床フレーム５ａを介さず直接配置締着する形態で、実質的にキャブ５の床フレーム５ａの底面縁に配置締着してもよい。キャブ５が外部からの衝撃荷重によって大きく揺れたときには、ダンパーマウント５０の衝撃吸収作用とともにこのストッパ１０Ａがキャブ支持フレーム２の上面２ａに接触し、まず突条１４の頂端が接触して押し込まれることにより、その周辺部が弾性変位して、初期には軟らかく次いで次第にバネ定数が大きくなり、その蓄勢力と押圧力（外力）とが拮抗して変位が停止される。こうしてダンパーマウント５０による衝撃荷重の吸収力を超えた外力に対して急激に変位することなくその衝撃力をストッパ１０Ａにおいて補助的に吸収することで、衝撃によるキャブ５の変位（揺れ）を受止めて緩衝機能を発揮すると同時に、キャブ５の周縁部５ａ'がキャブ支持フレーム２に直接当接して損傷するのを防止できるのである。

また、この実施形態と前記実施形態とはともに、ストッパ１０（１０Ａ）をキャブ５あるいはキャブ５の底部に配置されるキャブの床フレーム５ａの底面に付設するようにすれば、キャブ搭載の作業車両を組立てる工程において、車体側の組立作業中に機材や工具などを取扱うのに支障なく、別途作成されるキャブ５に付設して、これを車体側に搭載設置することでストッパ１０（１０Ａ）を組立工程で傷つけることがないので、作業効率の向上を図ることができる。

以上の説明では、ストッパ１０（１０Ａ）をキャブ５側に付設した場合について記載したが、前記各実施形態のものをキャブ支持フレーム２の所要箇所上面２ａに、突出部１１あるいは突条１４をキャブの床フレーム下面周縁部に向けて、ちょうど前述の実施形態と逆の状態にして取付けるようにしてもよい。こうすると、前記同様にストッパの機能を発揮させることができる。

また、ストッパの形状については、前記実施形態に限定されるものではなく、作動時の初期において緩やかに弾性変位して次第にバネ定数が大きくなるように作動する機能が得られ、かつ取付箇所に対応できる形状であればよい。

以上、本発明を限られた数の実施形態に基づいて説明したが、当業者が本発明の開示の利益を享受して得られる他の実施形態は、本発明の技術思想の範囲に含まれる。

建設機械におけるキャブ支持部の横断面図 建設機械のキャブ支持フレームとキャブとの関係を表わす斜視図 ストッパの全体斜視図 キャブが傾動した態様を模式的に表わす図 キャブ支持構造の変位特性を示す図 他の実施形態のストッパの全体斜視図（ａ）と縦断面図（ｂ） 油圧ショベルの全体概要図 キャブ支持用のダンパーマウントの断面概要図

符号の説明

１ 車体側フレーム
２ キャブ支持フレーム
５ キャブ
５ａ キャブの床フレーム
５ａ' 周縁部
１０，１０Ａ ストッパ
１１ 突出部
１２ 端部
１４ 突条
１５ 取付孔
１５ａ 段孔部
５０ ダンパーマウント

Claims (3)

1. 車体側に配置されるダンパーマウントにより装着支持されるキャブの支持構造において、前記ダンパーマウントによる支持部近傍で、キャブの床フレーム底面縁またはキャブ支持フレームの上縁に沿って適所に、緩衝ゴム質材で接触面中央部を突出させた細幅形状のストッパを取付けたことを特徴とする建設機械のキャブ支持構造。
2. 前記ストッパは、接触面の突出部が長手方向の両端部から中央部が次第に高くなる形状とされる請求項１に記載の建設機械のキャブ支持構造。
3. 前記ストッパは、突出部が接触面における細幅の中央部で突出する突条に形成されている請求項１に記載の建設機械のキャブ支持構造。

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