JP2011026908A

JP2011026908A - 建設機械

Info

Publication number: JP2011026908A
Application number: JP2009176046A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamamoto; 啓二山本; Yoshiaki Murakami; 良昭村上; Masakazu Ozaki; 正和尾崎
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: EP2281952B1; JP5446549B2; EP2281952A1; US8287033B2; US20110025096A1

Abstract

【課題】機械転倒時の横荷重のエネルギーを吸収する機能を発揮してキャブの変形抑制効果を高める。
【解決手段】オペレータが搭乗するキャブの左右片側に作業アタッチメントのブームが配置された油圧ショベル等の建設機械において、機械転倒時にキャブ４に作用する横荷重を荷重受け部材としてのブーム５に伝える荷重伝達部材１３を、対ブーム取付点を支点として弾性変形し得る状態でブーム側面に取付ける。この荷重伝達部材１３には突片１９を設けるとともに、この突片１９とブーム天板８の左端面８ａとの間にクリアランスｃを形成し、このクリアランスｃの範囲で荷重伝達部材１３を弾性変形させることによってエネルギーを吸収するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明はオペレータが搭乗するキャブの左右片側に作業アタッチメントのブームが配置された油圧ショベル等の建設機械に関するものである。

油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

油圧ショベルは、図７，８に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して鉛直な縦軸Ｏまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２のアッパーフレーム３の左右一側(一般的な左側の場合で説明する)にオペレータが搭乗する操縦室としてのキャブ４が設けられるとともに、このキャブ４の右側にブーム５を備えた作業アタッチメント６が起伏自在に取付けられて成っている。

図７中、７はアッパーフレーム３の後端部に設けられたカウンタウェイトである。

この油圧ショベルにおいて、機械の転倒(横転)時に、キャブ４にブーム５側(右側)に作用する横荷重Ｗ(図８参照)に対して、キャブ内にＤＬＶ(Deflection-Limiting Volume)と称されるオペレータ空間が確保されるようにキャブ４の変形(変位といわれる場合もある。図８中に二点鎖線で示す)を抑制し得ることがキャブ規格(ＲＯＰＳ)として定められている。

このＲＯＰＳ規格をクリアするための構成として、特許文献１，２に示されているようにブーム５の側面等に荷重伝達部材を設け、キャブ４からの横荷重Ｗをこの荷重伝達部材を介して荷重受け部材(ブーム５、またはブーム５等に取付けられた専用部材)に伝える構成をとるものが公知である。

特開２００８−１０５６６９号公報特開２００８−２９１５４１号公報

ところが、公知技術によると、キャブ４が荷重伝達部材に接触した時点から直ちに横荷重を荷重受け部材に伝える構成、すなわち、荷重伝達部材によってキャブ４と荷重受け部材の接触を早めるだけの構成であるため、荷重のエネルギーそのものを低減することはできない。

このため、キャブ４のブーム側への移動を抑えることはできても、キャブ４の変形を抑えるという点ではなお不十分であった。

そこで本発明は、横荷重のエネルギーを吸収する機能を発揮してキャブの変形抑制効果を高めることができる建設機械を提供するものである。

請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が地面に対して鉛直な縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体に、ブームを備えた作業アタッチメントが取付けられるとともに、この作業アタッチメントの左右片側にオペレータが搭乗するキャブが設けられた建設機械において、機械転倒時に上記キャブに作用するブーム方向への横荷重を受け止める荷重受け部材と、上記横荷重を上記キャブから荷重受け部材に伝える荷重伝達部材とを有し、この荷重伝達部材は、上記荷重受け部材との間にクリアランスが形成される状態で上記ブームに設けられたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記荷重伝達部材は、ブームに対する取付点を支点として、上記クリアランスの範囲で弾性変形し得る状態で上記ブームに取付けられたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記荷重伝達部材は、上記荷重受け部材側に突出する突片を有し、この突片と荷重受け部材との間に上記クリアランスが形成される状態でブームに設けられたものである。

請求項４の発明は、請求項３の構成において、上記ブームが、天板と、底板と、左右両側板とによって構成され、上記荷重伝達部材は、上記突片が上記荷重受け部材としてのブームの天板のキャブ側の端面に対してクリアランスを介して対向する状態でブームに取付けられたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの構成において、上記荷重伝達部材に、同部材の後方からの荷重を受ける後側受け面が設けられたものである。

請求項６の発明は、請求項５の構成において、上記後側受け面が、上から見てブーム基端側に向かって先下がりの傾斜面に形成されたものである。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの構成おいて、上記荷重伝達部材が、本体と、ブームに取付けられる取付部とから成り、上記本体が、周囲が閉じた箱状に構成されたものである。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの構成において、上記荷重伝達部材が上記ブームに対して着脱自在に取付けられたものである。

本発明によると、機械転倒時にキャブに作用する横荷重を荷重伝達部材を介して荷重受け部材に伝える構成を前提として、荷重伝達部材を、荷重受け部材との間にクリアランスが形成される状態でブームに設けたから、荷重伝達部材がクリアランスの範囲で変形した後、荷重受け部材に接触して荷重伝達作用が開始される。

すなわち、クリアランス内での荷重伝達部材の変形作用によって横荷重のエネルギーが吸収され、このエネルギー吸収機能によってキャブにかかる荷重そのものを低減させることができる。

このため、キャブの変形を抑える点の効果を高めることができる。

この場合、請求項２の発明によると、荷重伝達部材がブームに対する取付点を支点に弾性変形してエネルギー吸収機能を発揮するため、塑性変形によって同機能を得る構成とした場合と比較して、荷重伝達部材の強度のばらつきや荷重のかかり方等にかかわらず、ほぼ同方向に確実に変形してエネルギー吸収機能及び荷重伝達機能を果たす。

請求項３，４の発明によると、荷重伝達部材に突片を設け、この突片と荷重受け部材との間にクリアランスを形成したから、荷重受け部材に接触する部分が突片に特定されることから、荷重伝達作用が確実となる。また、クリアランスの寸法管理が容易で荷重伝達部材のブームへの取付けが簡単となる。

この場合、請求項４の発明によると、ブームが天、底、左右両側の各板で構成される場合に、突片がブーム天板のキャブ側の端面に接触する構成としたから、荷重受け部材(天板８)そのものが変形するおそれがなく、キャブ変形抑制効果が確実となる。

ところで、図７，８に示す油圧ショベルにおいて、上部旋回体２の後端部に大重量のカウンタウェイト７が設けられているため、機械が真横ではなく、キャブ４の左後側が先に着地する態様でねじれ気味に転倒し、キャブ４に斜め後方から荷重が加わる可能性がある。

この場合、請求項５，６の発明によると、荷重伝達部材に、後方からの荷重を受ける後側受け面を設けたから、上記荷重に対してもエネルギー吸収機能及び荷重伝達機能を発揮させることができる。

とくに、後側受け面を垂直面ではなく、上から見てブーム基端側に向かって先下がりの傾斜面に形成した請求項６の発明によると、キャブの変形の仕方にばらつきがあっても後側受け面がキャブに確実に接触してエネルギー吸収機能及び荷重伝達機能を発揮する。

請求項７の発明によると、荷重伝達部材を、周囲が閉じた箱状の本体と、ブームに取付けられる取付部とによって構成したから、同部材全体として軽量で、ブーム総重量の増加を抑えながら必要な強度及び剛性を確保し、荷重伝達機能を確実に発揮させることができる。

請求項８の発明によると、荷重伝達部材をブームに対して着脱自在に取付けたから、ＲＯＰＳ規格を他の構成(たとえばキャブに補強フレームを取付ける構成)でクリアする機械や、同規格の対象外となる機械については荷重伝達部材を取外したり、ユーザーの要望に応じてさらに大強度のものに取り替えたりすることができる。

本発明の実施形態にかかる油圧ショベルのアッパーフレームとブームの一部の斜視図である。図１の一部拡大図である。図２の側面図である。同平面図である。図４のＶ−Ｖ線断面図である。 (ａ)は図５の状態からキャブが荷重伝達部材に接触した状態、(ｂ)はさらに荷重伝達部材が弾性変形してブームに接触した状態をそれぞれ示す図５相当図である。油圧ショベルの全体概略斜視図である。同正面図である。

本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。

実施形態において、図７，８に示す部分と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。

実施形態では、ブーム５を荷重受け部材とし、機械転倒時にキャブ４に作用する横荷重をブーム５で受け止める構成をとっている。

ブーム５は、天、底板８，９と左右両側板１０，１１とによって箱形に構成され、基端部が、図７，８に示す上部旋回体２のアッパーフレーム３にブームフットピン１２によって取付けられている。これにより、ブーム５がブームフットピン１２を中心として起伏自在となっている。

このブーム５における基端側の左側面、すなわち、ブーム５を最大限またはその近くに倒した状態でキャブ４の右前側の上部と対向する側面(左側板１０)に、荷重伝達部材１３がキャブ４の右側面と近接対向する状態で設けられている(図５参照)。

この荷重伝達部材１３は、図２以降に詳しく示すように、周囲(上下、左右、前後の各面)が閉じた箱状の本体１４と、この本体１４のブーム側の側面(右側面)に設けられた板状の取付部１５とから成り、次のように取付けられている。

(Ｉ) 取付部１５は、下部が本体１４よりも下方に突出する状態で本体１４に取付けられ、この取付部１５の、下方突出部分(部材全体の下部)が、ブーム５の左側板１０に溶接等で固定された厚板状の上下両側取付座１６，１７に上下各複数本のボルト１８…によって取付けられている。

これにより、荷重伝達部材１３が、対ブーム取付点(正確には上側取付座１６に対する取付部分)を支点として左右方向に弾性変形し得る状態となり、かつ、ボルト１８の着脱によってブーム５に対して着脱し得る状態となっている。

(ＩＩ) 取付部１５のブーム側の面(右側面)の中間上部寄りの位置に、ブーム側に突出する突片１９が、荷重伝達部材１３の前後方向のほぼ全幅に亘って設けられ、この突片１９と、ブーム天板８のキャビン側(左側)端面８ａとの間にクリアランスｃが形成されている。

これにより、荷重伝達部材１３が、ブーム側にクリアランスｃの範囲で弾性変形し得る状態となっている。

また、本体１４の後側に、上から見てブーム基端側に向かって先下がりの傾斜面となった後側受け面２０が形成されている。

この構成において、機械の転倒時に、図６(ａ)に示すようにキャブ４に横荷重Ｗが加えられると、まず、キャブ４が傾いて荷重伝達部材１３の本体１４に接触し、横荷重Ｗが同部材１３に伝達され始める。

この段階では突片１９とブーム天板８の左端面８ａとの間にクリアランスｃが保たれている。

次の段階では、図６(ｂ)に示すように横荷重Ｗによって荷重伝達部材１３がブーム側(右側)に弾性変形し、クリアランスｃが無くなった時点から横荷重Ｗがブーム５に伝えられる。

これにより、横荷重Ｗがブーム５で受け止められるため、キャブ４のそれ以上の変形(横移動)が抑制され、キャブ４内のＤＬＶが確保される。

また、機械の転倒の仕方によってキャブ４に後方荷重が作用した場合は、キャブ４の右前側の上部が荷重伝達部材１３の後側受け面２０に接触するため、この後方荷重も同部材１３に加えられ、かつ、同部材１３を介してブーム５に受け止められる。

このように、機械の転倒時に、荷重伝達部材１３がクリアランスｃの範囲で弾性変形した後、荷重受け部材としてのブーム５に接触して荷重伝達作用が開始される構成としたから、荷重伝達部材１３の弾性変形作用によって横荷重Ｗのエネルギーが吸収され、このエネルギー吸収機能によってキャブ４にかかる横荷重Ｗそのものを低減させることができる。

このため、キャブ４の変形を抑える点の効果を高めることができる。

この場合、荷重伝達部材１３が塑性変形ではなく、ブーム５に対する取付点を支点とする弾性変形によってエネルギー吸収機能を発揮するため、塑性変形によって同機能を得る構成とした場合と比較して、荷重伝達部材１３の強度のばらつきや荷重のかかり方等にかかわらず、ほぼ同方向に確実に変形してエネルギー吸収機能及び荷重伝達機能を果たす。

また、荷重伝達部材１３に突片１９を設け、この突片１９とブーム５との間にクリアランスｃを形成したから、ブーム５に接触する部分が突片１９に特定されることから、荷重伝達作用が確実となる。また、クリアランスｃの寸法管理が容易で荷重伝達部材１３のブーム５への取付けが簡単となる。

この場合、突片１９がブーム天板８のキャブ側の端面８ａに接触する構成としたから、荷重受け部材(ブーム天板８)そのものが変形するおそれがなく、キャブ変形抑制効果が確実となる。

さらに、カウンタウェイト７の影響によって機械が真横ではなく、キャブ４の左後側が先に着地する態様でねじれ気味に転倒し、キャブ４に斜め後方から荷重が加わった場合にも、後側受け面２０によってエネルギー吸収機能及び荷重伝達機能を発揮させることができる。

とくに、後側受け面２０を垂直面ではなく、上から見てブーム基端側に向かって先下がりの傾斜面に形成したから、キャブ４の変形の仕方にばらつきがあっても後側受け面２０がキャブ４に確実に接触してエネルギー吸収機能及び荷重伝達機能を発揮する。

加えて、荷重伝達部材１３を、周囲が閉じた箱状の本体１４と、ブーム５に取付けられる取付部１５とによって構成したから、同部材１３全体として軽量で、ブーム総重量の増加を抑えながら必要な強度及び剛性を確保し、荷重伝達機能を確実に発揮させることができる。

また、荷重伝達部材１３をブーム５に対して着脱自在にボルト止めしたから、ＲＯＰＳ規格を他の構成(たとえばキャブ４に補強フレームを取付ける構成)でクリアする機械や、同規格の対象外となる機械については荷重伝達部材１３を取外したり、ユーザーの要望に応じてさらに大強度のものに取り替えたりすることができる。

他の実施形態
(１) キャブ４に作用する横荷重Ｗを荷重受け部材に伝達する構成に関して、上記実施形態では、横荷重Ｗを荷重伝達部材１３の突片１９を介してブーム天板８の左端面８ａに伝達する構成をとったが、横荷重Ｗを突片１９を介してブーム左側板１０、もしくはブーム５に設けられた油圧配管や配管用ブロック、またはブーム５やアッパーフレーム３に取付けた専用の荷重伝達部材に伝達する構成をとってもよい。

また、突片１９ではなく、荷重伝達部材１３の本体１４を荷重受け部材に接触させてエネルギー吸収作用及び荷重伝達作用を行わせる構成をとってもよい。この場合、本体１４と荷重受け部材との間にクリアランスｃを形成することになる。

(２) 横荷重Ｗのエネルギーを荷重伝達部材１３で吸収する構成に関して、上記実施形態のように同部材１３の弾性変形を利用するのが望ましいが、同部材１３の塑性変形を利用する構成をとってもよい。

(３) 荷重伝達部材１３の後側受け面２０を垂直(ブーム長さ方向に対して直角)に設けてもよい。

(４) 本発明は油圧ショベルに限らず、ハイブリッド式のショベルや電気ショベル(バッテリを動力源とするバッテリショベルを含む)、ショベルを母体として構成される解体機や破砕機等を含めて、キャブとブーム付きの作業アタッチメントとを備えた建設機械に広く適用することができる。

１下部走行体
２上部旋回体
３アッパーフレーム
４キャブ
５荷重受け部材としてのブーム
６作業アタッチメント
８ブーム天板
８ａブーム天板の左端面
９ブーム底板
１０ブーム左側板
１１ブーム右側板
１３荷重伝達部材
１４荷重伝達部材の本体
１５同取付部
１６，１７上下両側取付座
１８ボルト
１９突片
２０後側受け面
ｃクリアランス
Ｗ横荷重

Claims

下部走行体上に上部旋回体が地面に対して鉛直な縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体に、ブームを備えた作業アタッチメントが取付けられるとともに、この作業アタッチメントの左右片側にオペレータが搭乗するキャブが設けられた建設機械において、機械転倒時に上記キャブに作用するブーム方向への横荷重を受け止める荷重受け部材と、上記横荷重を上記キャブから荷重受け部材に伝える荷重伝達部材とを有し、この荷重伝達部材は、上記荷重受け部材との間にクリアランスが形成される状態で上記ブームに設けられたことを特徴とする建設機械。
上記荷重伝達部材は、ブームに対する取付点を支点として、上記クリアランスの範囲で弾性変形し得る状態で上記ブームに取付けられたことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
上記荷重伝達部材は、上記荷重受け部材側に突出する突片を有し、この突片と荷重受け部材との間に上記クリアランスが形成される状態でブームに設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械。
上記ブームが、天板と、底板と、左右両側板とによって構成され、上記荷重伝達部材は、上記突片が上記荷重受け部材としてのブームの天板のキャブ側の端面に対してクリアランスを介して対向する状態でブームに取付けられたことを特徴とする請求項３記載の建設機械。
上記荷重伝達部材に、同部材の後方からの荷重を受ける後側受け面が設けられた請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械。
上記後側受け面が、上から見てブーム基端側に向かって先下がりの傾斜面に形成されたことを特徴とする請求項５記載の建設機械。
上記荷重伝達部材が、本体と、ブームに取付けられる取付部とから成り、上記本体が、周囲が閉じた箱状に構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の建設機械。
上記荷重伝達部材が上記ブームに対して着脱自在に取付けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の建設機械。