JP2006312441A - 建設機械の運転室保護構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、掘削機などのような中大型建設機械が転倒されたり、重量物が運転室に落下しかつ衝突した際、運転室の変形又は落下物により室内のオペレータの身体に危害が与えられないように、安全性に優れた運転室保護構造に関する。
【解決手段】 本発明は、建設機械の下部走行体に旋回自在に装着される上部フレーム上に搭載された運転室保護構造において、上部フレームの一側先端に垂直に装着の前方支柱により形成される前方支持フレームと、上部フレームの他側先端に垂直に装着の後方支柱により形成される後方支持フレームと、前方支持フレームの上部先端から後方支持フレームの上部先端まで延長される上端支柱により形成され、上端支持の内側に複数の補助梁を備える上部支持フレームとを包含することによって、運転室の外部を覆うような枠構造を形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、建設機械の運転室に装着される運転者保護構造に関するものであって、さらに詳しくは、掘削機やローダーなどのような中大型建設機械が転倒されたり、重量物が運転室に落下しかつ衝突した際、運転室の変形又は落下物により室内のオペレータの身体に危害が与えられないように、安全性に優れた運転室保護構造(ＥＯＰＳ；Ｅｘｃａｖａｔｏｒ Ｏｐｅｒａｔｏｒ’ｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)に関する。
一般に、建設機械の運転室は、オペレータが作業を気楽に行えるように設計されなければならず、該構造的側面においても、運転中、運転席へ落下物が落下したり、又は傾斜面で転覆するなど、作業中に生じ得る不意の事故から運転者を保護し得るように構成されるべきである。
最近、国際標準化機構(ＩＳＯ)や自動車工業協会(ＳＡＥ)などで、運転室保護構造に対する規定がさらに厳しくなる一方、作業現場での運転者安全を確保し得るべく運転室保護構造技術に対する開発が至急求められている。
かかる技術は、概ね建設機械が転倒された場合に生じ得る運転室の変形が運転者の身体に接触できないように構成した運転室保護構造(ＲＯＰＳ；Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｏｖｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)と、運転中の運転室に重量物が落下することにより変形された運転室又は重量物が運転者の身体に接触できないように構成した運転室保護構造(ＦＯＰＳ：Falling-object protective structures)及び、運転中の建設機械運転室に重量物が側方や後方から衝突する際に変形された運転室又は重量物が運転者の身体に接触できないように構成した運転室保護構造(ＴＯＰＳ；Ｔｉｐｓ Ｏｖｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)などからなり、通常、夫々の保護構造は、運転室の変形が運転者の限界体積範囲を侵さないように、運転室の前方、後方及び上部などの強度を補強する構造から成されている。
従来の建設機械運転室の保護構造において、運転室の外壁前方にフレーム構造物として直接装着される形態を構成する場合には、側方や後方荷重には弱いため、転覆事故や重量物による不意の荷重発生時、運転室が破損されたり、又は過度に変形を起こし、運転者に傷害を負わせるといった安全上の問題を招く惧れがあった。
前述した問題点を解決するために、転倒事故の発生時に建設機械の下部走行体の上部フレームに取り付けられるベース部材を介してフレームの金属バーをボックス形態に構成した運転室保護技術が開示されてはいるが、この技術は構造的に強度保持及び補強のために運転室の外側に接合するべき複数の溶接部を金属バーに付け加えなければならなかった。特に、重量物による不意の垂直荷重が運転室に加えられた場合、これに対する保護手段は全く含まれていなかったため、落下物により運転室の天板が破れるか、又は破損あるいは過度な変形に放置されるという問題点をも抱えていた。
従って、本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、側方、後方及び垂直方向で運転室をカバーするような枠構造をなすことによって、夫々のフレームの剛性を保持する一方、構造物に加えられる荷重を分散させるようにすることから、運転室の変形を最小限にすると共に変形された運転室や重量物が運転者に危害を与えることがないようにした建設機械の運転室保護構造を提供することに該目的がある。
前記目的を達成するために、本発明は、建設機械の下部走行体に旋回自在に装着される上部フレーム上に搭載された運転室保護構造において、上部フレームの一側先端に垂直に装着の前方支柱により形成される前方支持フレームと、上部フレームの他側先端に垂直に装着の後方支柱により形成される後方支持フレームと、前方支持フレームの上部先端から前記後方支持フレームの上部先端まで延長される上端支柱により形成され、前記上端支持の内側に複数の補助梁を備える上部支持フレームとを包含することによって、運転室の外部を覆うような枠構造を形成することを特徴とする。
かかる構成を有する本発明によれば、前方支持フレームと、上部支持フレームと、後方支持フレームとが、建設機械の運転室を覆うような形状を持つ枠構造を成すことによって、側方と後方及び垂直方向に加えられる荷重や衝撃を支持及び分散することができ、掘削機などのような中大型建設機械の運転室に生じ得る変形及び破損を防ぐことが可能となる。さらに、作業中、転覆や落下物に起因する安全上の事故が発生し、運転室の応力変形及び塑性変形が生じた場合でも、運転者の限界体積範囲内を侵さないようにすることから、オペレータを運転室内で安全に保護することができる。
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて説明するが、これは本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施し得る程度内にて詳細に説明するためのものであって、これにより本発明の技術的思想及び範疇が限定されることを意味するのではない。
図１は、本発明の一実施例による建設機械の運転室保護構造を設けた上での概略を示した図面であり、図２は、本発明の一実施例による建設機械の運転室保護構造を示した斜視図であり、図３は、本発明の他の実施例による建設機械の運転室保護構造を示した図面である。
図示の如く、本発明による建設機械の運転室保護構造４０は、建設機械が転倒されたり、又は重量物の荷重が運転室３０の側方、後方及び垂直方向に不意に加えられてしまった場合でも、これを効率に支持し得るように構成したものの、建設機械の下部走行体２０に旋回自在に取り付けられた上部フレーム１１上に搭載された運転室３０を包含する建設機械において、前記上部フレーム１１の一側先端に垂直に装着の前方支柱４２からなる前方支持フレーム４１と、前記上部フレーム１１の他側先端に運転室３０を包含するように後方上部支柱５２と後方下部支柱４９とを垂直に装着し、該中間にクロス部材６０を固定させた後方支持フレーム５１と、前記前方支持フレーム４１の上部先端から後方支持フレーム５１の上部先端まで延長される上端支柱６２からなり、該内側に複数の補助梁５４を備えた上部支持フレーム６１とを構成することによって、運転室の外部を枠構造から形成することになる。
前記前方支持フレーム４１は、ボトムプレート４４の両側先端から上端プレート４３の両側先端へ延長された一組の前方支柱４２からなり、全体からみて長方形の枠構造をなしており、この構造の下部角を形成するそれぞれの前方支柱４２又はボトムプレート４４の両側先端の垂直下部は、ブラケット４５により下部走行体２０に旋回自在に取り付けられた建設機械１０の上部フレーム１１に固定される。
前記前方支持フレーム４１の下部角の内側にはそれぞれ第１補強片５９を取り付け、前記ブラケット４５の外側には前方支柱４２を介して加えられる垂直荷重を支持し得るように傾斜片４６を取り付けかつ構成する。
前記後方支持フレーム５１は、前述した前方支持フレーム４１と同様に全体からみて長方形の枠構造をなしており、後方上部支柱５２と、後方下部支柱４９とから構成される。また、クロス部材６０が、後方上部支柱５２と後方下部支柱４９との間に水平に設けられ、後方支持フレーム５１を上部支持枠４７と、下部支持枠４８とに分ける。さらに詳しくは、上部支持枠４７は、前記クロス部材６０と後方上部支柱５２とにより仕切られ、かつ、下部支持枠４８は、前記クロス部材６０と後方下部支柱４９とにより仕切られて、ブラケット５０を介して上部フレーム１１に取り付けられる。
本発明によれば、前記クロス部材６０により形成された上部支持枠４７の夫々の角部の内側にも、図３に図示の第２補強片５８をそれぞれ設け、下部支持枠４８の上端角部の内側にも前記第２補強片５８と同様に補強片を設けることが可能である。
一方、前記上部支持フレーム６１は、前述した前方支持フレーム４１の上端プレート４３と、後方支持フレーム５１の後方上部支柱５２の両側先端から夫々延長された一組の上端支柱６２とにより区切られ、前記一組の上端支柱６２の内側には長手方向に並んで離隔された複数の補助梁５４が設けられ、夫々の補助梁５４は所定間隔をおいて固定されるべく、中間支持梁５６が横方向に渡され、上端支柱６２を連結するように設けられる。これにより、上部支持フレーム６１の内部には複数の荷重分散枠５５が設けられることになる。
前記上端支柱６２と、夫々の前方支柱４２及び後方上部支柱５２が延長されかつ形成される角部の外側にも夫々第３補強片５７が取り付けられる。
前述した第１補強片と第２補強片と第３補強片とは、建設機械が転倒されたり、又は重量物の荷重が運転室３０の側方、後方及び垂直方向で不意に作用した場合、夫々の支持フレーム４１、５１、６１から発生する内部応力及び塑性を支持する機能を果たす。かつ、上部支持フレーム６１に設けられた複数の補助梁５４が、側方や後方で作用する荷重を支持する機能を奏することは勿論、垂直方向で重量物の荷重が作用する場合にも荷重分散枠５５を構成する複数の補助梁５４により分散できる。
一方、図３に図示されたように本発明の他の実施例によれば、後方支持フレーム５１の上部支持枠４７を形成する夫々の後方上部支柱５２の下部を垂直に立設して、クロス部材６０に固定させる。また、後方下部支柱４９は前記クロス部材６０の先端両側下部へ延長し、建設機械１０の上部フレーム１１に取り付けることも可能である。
この際、後方支持フレーム５１に仕切られている上部支持枠４７と下部支持枠４８との角部に夫々第２補強片５８を設け、且つ、前方支柱４２と後方上部支柱５２及び上端支柱６２が延長されかつ形成する角部の外側には夫々第３補強片５７を設けることも、前述した第１実施例で説明した本発明の技術的範疇に含まれるものであって、運転室３０の後方を後方支持フレーム５１により覆うような保護構造を成すと共に、ローダーなどのような建設機械における運転室３０の後方に設けられるエンジン室１２及びボディーパネル１３の設置を容易に行うことができるようにしたものである。
本発明において、前述した夫々の支持フレーム４１、５１、６１を構成する前方支柱４２、後方上部支柱５２、後方下部支柱４９及び上端支柱６２は、鋼鉄などの金属材からなることが好ましく、装備の軽量化のためにアルミニウム含有の高強度合金から形成することも可能である。
又、前述した第１補強片５９、第２補強片５８及び第３補強片５７は、夫々の支持フレーム４１、５１、６１に設けられる角部の少なくとも一部を包含するように溶接により夫々の支柱の外側に固定接合させることが好ましく、ボルトなどの締結部材を用いて固定することも可能である。
次に、前記のように構成された本発明の作用及び効果を説明する。
本発明による建設機械運転室の保護構造は、図１ないし図３に示されたように、通常の運転室３０を、下部走行体２０に旋回自在に取り付けられた複数の孔６３を備えた上部フレーム１１に設ける場合、運転室３０の下部に接する上部フレーム１１の両側先端に前方支持フレーム４１及び後方支持フレーム５１のブラケット４５、５０が夫々取り付けられる。これにより、前方支柱４２と、後方上部支柱５２と、後方下部支柱４９とが、運転室３０の外側から所定間隔をなすように延長されて、夫々前方支持フレーム４１と、後方支持フレーム５１の角部を形成すると共に、縦方向に延長された夫々の上端フレート４３を介して区切られる上部支持フレーム６１により運転室をカバーするような枠構造物を設けることになる。このことから、掘削機などの建設機械１０の転覆や事故により運転室の側方や後方に動的荷重や静的荷重が加えられると、一次に夫々の支持フレーム４１、５１、６１及びそれぞれの支持枠４７、４８が衝撃を吸収及び分散する役割を果たすことになる。
一般に、外部荷重に対して格子形状などの枠構造をなすフレームに生じる応力は構造的にフレーム相互連結部位、又は関節部位に集中してしまうことと知られているものの、本発明による第１補強片５９、第２補強片５８、及び第３補強片５７が、それぞれの連結部位をなす支柱の剛性を補強することによって、掘削機などの建設機械１０が転倒されたり、又は重量物の荷重が運転室３０の側方、後方及び垂直方向で不意に与えられた時に夫々の支持フレーム４１、５１、６１に生じる内部応力を効率に支持及び分散し得る。よって、転覆事故などのような安全上の問題が発生する時、夫々のフレームの応力変形及び塑性変形を最小化させ、運転室３０の変形及び破損を防止することができる。
また、鋭い金属や重量物が落下することで、運転室３０の天板側に加わる垂直方向の動的荷重は、本発明により上部支持フレーム６１に形成の複数の荷重分散枠５５を成す複数の補助梁５４により支持されると共に、それぞれの支持フレーム４１、５１、６１の構造物と、それぞれの補強片５７、５８、５９により連続に応力を分散させる作用を奏することによって、運転室３０の応力変形及び塑性変形が運転室の限界体積範囲内を侵さないように最小化させ、運転室３０と運転室内の運転者を安全に保護することが可能となる。
前述したように、本発明による建設機械運転室の保護構造は、掘削機などのような建設機械の運転室に制限して該実施例を説明したが、これは当業界における通常の知識を有する者であれば、運転室を備える他の建設機械にも本発明を適用することが、本発明の請求範囲に含まれるものであると理解できよう。
本発明の一実施例による建設機械運転室の保護構造を設けた上での建設機械の概略を示した斜視図である。 本発明の一実施例による建設機械運転室の保護構造を図示した斜視図である。 本発明の他の実施例による建設機械運転室の保護構造を示した斜視図である。
符号の説明
１０ 建設機械
１１ 上部フレーム
２０ 下部走行体
３０ 運転室
４０ 運転室保護構造
４１ 前方支持フレーム
４２ 前方支柱
４３ 上端プレート
４５ ブラケット
４９ 後方下部支柱
５１ 後方支持フレーム
５２ 後方上部支柱
５４ 補助梁
５７ 第３補強片
５８ 第２補強片
６０ クロス部材
６１ 上部支持フレーム
６２ 上端支柱
６３ 孔

Claims (7)

  1. 建設機械の下部走行体に旋回自在に装着される上部フレーム上に搭載された建設機械の運転室保護構造において、
    前記上部フレームの一側先端に垂直に装着される前方支柱により形成される前方支持フレームと、
    前記上部フレームの他側先端に垂直に装着される後方支柱により形成される後方支持フレーム及び、
    前記前方支持フレームの上部先端から前記後方支持フレームの上部先端まで延長される上端支柱により形成され、前記上端支持の内側に複数の補助梁を備える上部支持フレームを包含することによって、前記運転室の外部を覆うような枠構造を成していることを特徴とする建設機械運転室の保護構造。
  2. 前記前方支持フレームは、前記前方支柱の下側端部を支持するように前記上部フレームに連結されるボトムプレートをさらに包含することを特徴とする請求項１に記載の建設機械運転室の保護構造。
  3. 前記前方支持フレームのそれぞれの角部に少なくとも一つ以上の第１補強片が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械運転室の保護構造。
  4. 前記後方支柱は、後方上部支柱と後方下部支柱とからなり、且つ、前記後方支持フレームを上部支持枠と下部支持枠とに仕切るべく、前記後方上部支柱と後方下部支柱との間にクロス部材が水平に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械運転室の保護構造。
  5. 前記上部支持枠の夫々の角部と前記下部支持枠の夫々の角部に、少なくとも一つ以上の第２補強片が設けられることを特徴とする請求項４に記載の建設機械運転室の保護構造。
  6. 前記前方支柱と前記後方支柱と上端支柱とが合うことによって形成される夫々の角部には少なくとも一つ以上の第３補強片が設けられることを特徴とする請求項５に記載の建設機械運転室の保護構造。
  7. 前記前方支柱と前記後方支柱と上端支柱とが合うことによって形成される夫々の角部には少なくとも一つ以上の第３補強片が設けられることを特徴とする請求項３に記載の建設機械運転室の保護構造。
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