JP2014505619A

JP2014505619A - 移動式機械のキャブ用フレーム

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Publication number: JP2014505619A
Application number: JP2013546157A
Authority: JP
Inventors: ゲルククリフトン; リヴァラドミニク; レヴィケント
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2014-03-06
Also published as: US8668249B2; EP2655752A4; EP2655752A2; US20120161474A1; WO2012087502A2; US9315218B2; CN103270224A; WO2012087502A3; US20140132032A1; CN103270224B

Abstract

移動式機械のキャブ用のフレーム（１００）は、ハイドロフォーミングによって形成され、第１および第２副管材（３００、４００）と接続される第１および第２主管材（２００）を含む。第１主管材（２００）は第１および第２の略垂直に延びる部分（２１０）と、略水平に延びる部分（２３０）とを含む。略垂直に延びる部分は移動式機械に接続されるように構成され、略水平に延びる部分は略垂直に延びる部分の間に配置される。第２主管材（２００）は第１および第２の略垂直に延びる部分（２１０）と、略水平に延びる部分（２３０）とを含む。第２主管材の略垂直に延びる部分は移動式機械に接続されるように構成され、第２主管材の略水平に延びる部分は第２主管材の略垂直に延びる部分の間に配置される。

Description

本開示は移動式機械のキャブ用フレームに関し、詳細には、一体化された転倒時保護構造（ＲＯＰＳ）を含むキャブフレームに関する。

土工機械、掘削式機械、採掘機械、またはそれらの類似物などの移動式機械は、土工、掘削、採掘、または他の作業に利用され得る。移動式機械は大型の土工、掘削、穿孔、または採掘装置を使用可能であり、それらは土を掘りおよび／または土を作業現場から、運転者によって運転され得るか、または自動的あるいは半自動的に制御され得るオフハイウェイトラックなどの１台以上の大型オフロード運搬装置に積み込むように構成される。

多くの場合、移動式機械は、機械に接続された運転室またはキャブに着座する人によって運転される、および／またはそうでない場合は操作される。キャブのフレームは、一体化された転倒時保護構造（ＲＯＰＳ）を含むことが多い。その名前が説明するように、ＲＯＰＳの目的は、キャブフレームおよびキャブを転倒時に圧潰から保護し得る構造を提供することである。

多くの場合、キャブフレームは、多数の中空の金属管から構成される。個々の管は一般に真直ぐであり、一定の断面を有する。異なる内側寸法および／または異なる外側寸法を有する異なる長さの管が使用される。多くの場合、キャブフレームは、数十本のこれら別個の異なる寸法の管から作製される。管は互いに異なる向きで一緒に溶接され、所望のキャブフレーム形状を作製し、様々な寸法および強度要件に適合する部分を備えたキャブフレームを形成する。全ての管を溶接してキャブフレームを製造することは、時間がかかり、労働集約的であり、そして費用のかかるプロセスである。さらに、転倒時にキャブ内の人を保護し得るような十分な強度をキャブフレームに付与するために、ガセットが使用されて、（ｉ）キャブの前部、後部、および側部を画定するために使用される略垂直に延びる管と、（ｉｉ）キャブの屋根および床を画定するために使用される略水平に延びる管との間に形成される溶接ジョイントを補強する。ガセットを金属管に溶接することは、同じく時間がかかり、労働集約的であり、そして費用がかかる。なおさらに、ガセットは、通常であれば電気ハーネスおよびダクトを通すのに便利であろうキャブフレームのコーナー部分へのアクセスを遮断する。

本開示によれば、移動式機械のキャブ用のフレームが提供される。キャブフレームは、ハイドロフォーミングによって形成された第１および第２主管材を含み、第１および第２主管材は第１および第２副管材と接続されている。第１主管材は第１および第２の略垂直に延びる部分と、略水平に延びる部分とを含む。略垂直に延びる部分は移動式機械に接続されるように構成され、略水平に延びる部分は略垂直に延びる部分の間に配置される。第２主管材は第１および第２の略垂直に延びる部分と、略水平に延びる部分とを含む。第２主管材の略垂直に延びる部分は移動式機械に接続されるように構成され、第２主管材の略水平に延びる部分は第２主管材の略垂直に延びる部分の間に配置される。

同じく本開示によれば、第１および第２の略垂直に延びる部分と、それらの間に配置された略水平に延びる部分とを有する第１主管材を含む移動式機械のキャブ用のフレームが提供される。第１主管材はその長さに沿って異なる強度を有し、キャブフレームの左側を形成する。第１主管材はハイドロフォーミングによって形成される。キャブフレームはさらに、第１および第２の略垂直に延びる部分と、それらの間に配置された略水平に延びる部分とを有する第２主管材を含む。第２主管材はその長さに沿って異なる強度を有し、キャブフレームの右側を形成する。第２主管材は同じくハイドロフォーミングによって形成される。第１および第２の副管材は主管材に接続される。

なおさらに本開示によれば、移動式機械のキャブ用のフレームを製造する方法が提供される。方法は、ハイドロフォーミング工程によって第１主管材を形成するステップを含み、第１主管材はキャブフレームの左側を形成するように構成される。第２主管材はハイドロフォーミング工程によって形成され、第２主管材はキャブフレームの右側を形成するように構成される。第１および第２の副管材は第１および第２主管材の両方に接続される。

本開示による、移動式機械用のキャブのフレームの等角図である。図１のキャブフレームの主管材の正面図である。図２Ａの主管材の側面図である。図２Ａの主管材の背面図である。図２Ａの主管材の底面図である。図１のキャブフレームの副管材の正面図である。図３Ａの副管材の上面図である。図３Ａの副管材の側面図である。本開示による、移動式機械のキャブフレームに使用され得る代替的な副管材の正面図である。図４Ａの副管材の上面図である。図４Ａの副管材の側面図である。図１のキャブフレームの詳細図であり、主管材と副管材の間の接続を示す。図１のキャブフレームの詳細図であり、図５と同様であるが副管材の１つの前方を真直ぐ向いている。

図１は、本開示に従う、移動式機械用の運転室またはキャブのフレームの等角図である。キャブフレーム１００は、限定せずに、土工機械、掘削式機械、採掘機械、またはそれらの類似物など、土工、掘削、採鉱、または他の作業に利用可能な（しかし利用される必要はない）いかなる型の移動式機械にも接続できると考えられる。そのような移動式機械は、大型の土工、掘削、穿孔、または採掘装置を使用可能であり（しかし使用する必要はない）、それらは土を掘りおよび／または土を作業現場から、運転者によって運転され得るか、または自動的あるいは半自動的に制御され得るオフハイウェイトラックなどの１台以上の大型オフロード運搬装置に積み込むように構成される。さらに、キャブフレームはそれ自体に、前壁、後壁、左側壁、右側壁、屋根、風防窓、後部窓、１つ以上の横窓、１つ以上のドア、または他のいずれかのキャブ画定構造、の内の１つ以上を接続可能であり（しかし接続する必要はない）、それによって、人が中に座って移動式機械を運転する、および／またはそうでない場合は操作するオープンキャブ、少なくとも部分的に閉鎖されたキャブ、または完全に閉鎖されたキャブのいずれかを画定すると考えられる。なおさらに、キャブフレーム１００は、キャブフレームおよび／またはキャブフレームに接続されたいずれのキャブ構造をも転倒時に圧潰から保護し得る、一体化された転倒時保護構造（ＲＯＰＳ）を含むことができると考えられる。

図１に示されるように、キャブフレーム１００は２つの主管材２００と２つの副管材３００とを含むことができ、それらは互いに接続されて、移動式機械のキャブがそれに構築され得る完全なフレームを形成することができる。主管材２００および副管材３００は相互に溶接できると考えられる。しかし、当然のことながら、主管材２００および副管材３００は、ボルト締めなど他のいずれかの手段によって相互に接続できる。図２Ａ〜２Ｄはそれぞれ、主管材２００の１つの正面、側面、背面、および底面の図である。

次にキャブフレーム１００に使用される主管材２００の一方について考察する。キャブフレーム１００に使用される他方の主管材２００は、実質的に同一であることができるが、その必要はない。図に示されるように、主管材２００は中空の管であり得る。主管材２００の形状は、ハイドロフォーミング工程で形成可能である。具体的には、ハイドロフォーミング工程の間、一定の円形断面を有する真直ぐな管などの中空構造体をモールド内に保持して、加圧流体（すなわち液体または気体）を中空構造体の内側を通して流すことができる。モールドは、図２Ａ〜２Ｄに示される主管材２００の形状を有し得る。結果として、中空構造体は可塑的に変形され、モールドの形状を取り得る。この工程を用いて、主管材２００を一回の製造ステップで形成し得る。モールドはまた、ハイドロフォーミング工程の後、主管材２００の中空の内側から流体を流出させる、主管材２００の長さに沿った１つ以上の開口を形成することもできる。

主管材２００は、２つの湾曲部分２２０を介して略水平に延びる部分２３０に接続される２つの略垂直に延びる部分２１０を含む。部分２１０および２３０はそれぞれ、略真直ぐであり得、相互に略垂直に配置され得る。各部分２１０に関して、幅Ｗ２１０は部分２１０の略全長に沿って略一定であり得るが、部分２３０に関して、幅Ｗ２３０は（ｉ）湾曲部分２２０を介して部分２１０と接続する端部における最大から、（ｉｉ）部分２３０の略中央における最小まで、変化し得る。さらに、部分２１０の各々の幅Ｗ２１０の値は、部分２３０の幅Ｗ２３０の最小値より大きくてもよい。図に示されるように、幅Ｗ２１０は、部分２１０の内側から外側縁部まで延びる方向において測定され得る。同じく図に示されるように、幅Ｗ２３０は、部分２３０の上側から下側縁部まで延びる方向において測定され得る。

各部分２１０に関して、深さＤ２１０は部分２１０の略全長に沿って略一定であり得るが、部分２３０に関して、深さＤ２３０は（ｉ）湾曲部分２２０を介して部分２１０に接続される端部における最小から、（ｉｉ）部分２３０の略中央における最大まで、変化し得る。さらに、各部分２１０の深さＤ２１０の値は、部分２３０の深さＤ２３０の最大値未満であり得る。図に示されるように、深さＤ２１０は部分２１０の前側から後側まで延びる方向において測定され得る。同じく図に示されるように、深さＤ２３０は部分２３０の前側から後側まで延びる方向において測定され得る。２つの湾曲部分２２０のそれぞれの幅および／または深さは、部分２１０の幅および／または深さから部分２３０の幅および／または深さへ移行するようにそれぞれ選択され得る。

各部分２１０は表面２１５と表面２１７を画定し得る。各表面２１５は略平坦な表面であり得、平面に存在し得る。各表面２１７は略平坦な表面であり得、表面２１５に対してある角度で配置され得、その角度は可変であり得るか、または部分２１０の略全長に沿って略一定であり得る。表面２１５を表面２１７に対してある角度で配置することによって、主管材２００は多方向におけるまたは多軸に沿った屈曲に耐え得る。さらに２つの部分２１０それぞれの表面２１５は同じ平面に存在し得る。

同様に、部分２２０は表面２２５と表面２２７を画定してもよく、表面２２５は略平坦な表面であり得、平面に存在し得、表面２２７は略平坦な表面であり得、表面２２５に対してある角度で配置され得、その角度は可変であり得るか、または部分２２０の略全長に沿って略一定であり得る。さらに、表面２２５は、２つの部分２１０のそれぞれの表面２１５が存在する同じ平面に存在し得る。言い換えると、表面２１５と２２５は同じ平面を画定し、同じ平面内に存在し得る。さらに、または代わりに、部分２３０は表面２３５と表面２３７を画定し得、表面２３５は略平坦な表面であり得、平面に存在し得、表面２３７は略平坦な表面であり得、表面２３５に対してある角度で配置され得、その角度は可変であり得るか、または部分２３０の略全長に沿って略一定であり得る。さらに、表面２３５は、２つの部分２１０のそれぞれの表面２１５が存在する同じ平面に存在し得る。言い換えると、表面２１５、２２５および２３５は同じ平面を画定し、同じ平面内に存在し得る。表面２２５および２３５をそれぞれ表面２２７および２３７に対して１つ以上の角度で配置することによって、主管材２００は多方向におけるまたは多軸に沿った屈曲に耐え得る。（ｉ）表面２１５および２１７、（ｉｉ）表面２２５および２２７、および（ｉｉｉ）表面２３５および２３７の間の角度のそれぞれは、同じ角度であり得るか、または異なる角度であり得る。

図に示されるように、および上で考察されたように、キャブフレーム１００は２つの主管材２００を含み得る。主管材２００は以下のように移動式機械に配置され得ると考えられる。すなわち、主管材２００の一方がキャブフレーム１００の左側を画定し、キャブの左側壁など、キャブフレームに接続されるいずれかのキャブ構造の主管材であり、主管材２００の他方はキャブフレーム１００の右側を画定し、キャブの右側壁などキャブフレームに接続されるいずれかのキャブ構造の主管材であり、キャブのいずれの前壁または後壁も２つの主管材２００の間に接続される。この構成によって、例えば、キャブの左側のドアが主管材２００の一方（ここで左側管２００と呼ばれる）に接続可能であり、（ｉ）左側管２００の２つの部分２１０のそれぞれの表面２１５、（ｉｉ）左側管２００の湾曲部分２２０の表面２２５、および（ｉｉｉ）左側管２００の部分２３０の表面２３５、のそれぞれに対して閉鎖可能である。同様に、キャブの右側のドアが主管材２００の他方（ここで右側管２００と呼ばれる）に接続可能であり、（ｉ）右側管２００の２つの部分２１０のそれぞれの表面２１５、（ｉｉ）右側管２００の湾曲部分２２０の表面２２５、および（ｉｉｉ）右側管２００の部分２３０の表面２３５、のそれぞれに対して閉鎖可能である。当然のことながら、１つまたは複数のドアは、左側または右側管２００のどちらかまたは両方に接続可能であり、あるいはドアはキャブフレーム１００上に構築されたいずれのキャブからも完全に省略可能である。

左側管２００または右側管２００のどちらかあるいは両方でドアが使用される場合、対応する主管材２００は、１つ以上のドアヒンジをキャブフレーム１００に接続するねじ、ボルト、または他の締結具を受け入れるように構成された１つ以上の穴２１９のセットを含み得る。穴２１９は２つの部分２１０の少なくとも一方の表面２１７に形成され得る。穴２１９は、主管材２００を製造するハイドロフォーミング工程の間に形成され得るか、あるいは主管材２００の製造後に形成され得る。さらに、穴２１９が、主管材２００を製造するハイドロフォーミング工程の間に形成されるとき、穴２１９は主管材２００の２つの部分２１０のそれぞれの表面２１７に形成され得る。この構成によって、ドアは主管材２００の両方の部分２１０に（すなわち両側に）取り付けられ得る。あるいは、またはさらに、図には示されていないが、１つ以上の穴のセットは、２つの部分２１０のどちらかまたは両方の表面２１５に形成され得る。

主管材２００の末端の形状および／または外形は、キャブフレーム１００を移動式機械に接続するように構成され得る。具体的には、２つの主管材２００のそれぞれは、移動式機械に溶接するのに適した端部を有し得る。しかし、当然のことながら、主管材２００のどちらかまたは両方は、ボルト締めなど別の手段によって移動式機械に接続され得る。

図１に示されるように、キャブフレーム１００は、２つの主管材２００に接続される２つの副管材３００も含み得る。図３Ａ〜３Ｃはそれぞれ、副管材３００の１つの正面図、上面図、および側面図である。

次にキャブフレーム１００に使用される副管材３００の１つについて考察する。キャブフレーム１００に使用される他の副管材３００は実質的に同一であり得るが、その必要はない。図に示されるように、副管材３００は中空の管であり得る。副管材３００の外形はハイドロフォーミング工程によって形成可能である。具体的には、ハイドロフォーミング工程の間、一定の円形断面を有する真直ぐな管などの中空構造体をモールド内に保持し、加圧流体（すなわち液体または気体）を中空構造体の内側を通して流すことができる。モールドは図３Ａ〜３Ｃに示される副管材３００の外形を有し得る。結果として、中空構造体は可塑的に変形され、モールドの形状を取り得る。この工程によって、副管材３００を一回の製造ステップで形成することができる。モールドはまた、ハイドロフォーミング工程の後、副管材３００の中空の内側から流体を流出させる、副管材３００の長さに沿った１つ以上の開口を形成することもできる。しかし、当然のことながら、副管材３００はハイドロフォーミング工程と異なる別の製造工程で形成可能である。例えば、以下でさらに詳しく考察するように、図４Ａ〜４Ｃは、別の工程で形成され得る特定の代替的な副管材４００を示す。

図３Ａ〜３Ｃを参照すると、副管材３００は、主管材２００に接続されてキャブフレーム１００を形成するように構成された２つの湾曲部分３２０の間に配置された略水平に延びる部分３３０を含み得る。部分３３０は略真直ぐであり得る。部分３３０の幅Ｗ３３０は、（ｉ）湾曲部分３２０を介して主管材２００と接続する端部における最大から、（ｉｉ）部分３３０の略中央における最小まで、変化し得る。部分３３０の深さＤ３３０は、（ｉ）湾曲部分３２０を介して主管材２００に接続される端部における最小から、（ｉｉ）部分３３０の略中央における最大まで、変化し得る。さらに、湾曲部分３２０の末端の特定の外形は、キャブフレーム１００を形成する際、副管材３００の２つの主管材２００への接続を容易にするように調製され得る。図に示されるように、幅Ｗ３３０は部分３３０の上側から下側縁部まで延びる方向において測定され得る。同じく図に示されるように、深さＤ３３０は部分３３０の前面から後面まで延びる方向において測定され得る。

図に示されるように、および上で考察されたように、キャブフレーム１００は２つの副管材３００を含み得る。副管材３００は、主管材２００および副管材３００の最上面が平面を画定しかつキャブフレーム１００の上側を画定するように、主管材２００に接続され得ると考えられる。キャブの屋根はこれら最上面に接続可能であり、その結果、平面に存在するようになる。さらに、副管材３００の湾曲部分３２０の外形、ならびに主管材２００の湾曲部分２２０の外形によって、（ｉ）主管材２００および副管材３００の最上面によって形成される面と、（ｉｉ）主管材２００および副管材３００の湾曲部分２２０および３２０との間に間隙が形成される。図５および６はこれら間隙の例を示し、それらは間隙Ｇとして示される。図に示されるように、間隙Ｇは、副管材３００が主管材２００に接続されるコーナーに形成される。

図１は、図３Ａ〜３Ｃに示される２つの副管材３００を含むキャブフレーム１００を示すが、他の型の副管材がキャブフレーム１００に使用されてもよいと考えられる。図４Ａ〜４Ｃは、２つの副管材３００のそれぞれの代わりにキャブフレーム１００に使用できる特定の代替的な副管材４００の例を示す。しかし、当然のことながら、本開示によれば、キャブフレーム１００は代わりに、１つの副管材３００と１つの副管材４００を使用してもよい、すなわち１つの副管材３００か１つの副管材４００のどちらかと一緒に別の型の副管材を使用してもよい。キャブフレーム１００に使用される主管材２００といかなる副管材４００も相互に溶接できると考えられる。しかし、当然のことながら、キャブフレーム１００に使用される主管材２００といかなる副管材４００もボルト締めなどの他のいずれかの手段によって相互に接続できる。

副管材４００は１つ以上の板抜き工程、打抜き工程、材料変形工程、および／または材料除去工程の間に形成され得る。これらの図に示されるように、副管材４００は、主管材２００に接続されるように構成された２つの湾曲部分４２０の間に配置された略水平に延びる部分４３０を含み得る。部分４３０は略真直ぐであり得る。部分４３０の幅Ｗ４３０は、（ｉ）湾曲部分４２０を介して主管材２００と接続する端部における最大から、（ｉｉ）部分４３０の略中央における最小まで、変化し得る。部分４３０の深さＤ４３０は、（ｉ）湾曲部分４２０を介して主管材２００に接続する端部における最大から、（ｉｉ）部分４３０の略中央における最小まで、変化し得る。さらに、湾曲部分４２０の末端の特定の外形は、キャブフレーム１００を形成するための２つの主管材２００への接続を容易にするように調製され得る。図に示されるように、幅Ｗ４３０は部分４３０の上側から下側縁部まで延びる方向において測定され得る。同じく図に示されるように、深さＤ４３０は部分４３０の前面から後面まで延びる方向において測定され得る。

上で考察したように、キャブフレーム１００は２つの副管材４００を含み得る。副管材４００は、主管材２００および副管材４００の最上面が平面を画定しかつキャブフレーム１００の上側を画定するように、主管材２００に接続され得ると考えられる。キャブの屋根はこれら最上面に接続可能であり、その結果、平面に存在するようになる。さらに、副管材４００の湾曲部分４２０の外形、ならびに主管材２００の湾曲部分２２０の外形によって、（ｉ）主管材２００および副管材４００の最上面によって形成される面と、（ｉｉ）主管材２００および副管材４００の湾曲部分２２０および４２０との間に間隙が形成される。これら間隙は主管材２００および副管材３００によって形成される間隙Ｇと同様のものであり、その例は図５および６に示される。

前述の開示は移動式機械用のキャブフレームに関する。キャブフレーム１００は、限定しないが、土工機械、掘削式機械、採掘機械、またはそれらの類似物など、土工、掘削、採鉱、または他の作業に利用可能ないかなる型の移動式機械にも接続できると考えられる。そのような移動式機械は、大型の土工、掘削、穿孔、または採掘装置を使用可能である。キャブフレーム１００は、キャブフレームおよび／またはキャブフレームに接続されたいずれのキャブ構造をも転倒時に圧潰から保護し得る、一体化された転倒時保護構造（ＲＯＰＳ）を含むことができると考えられる。

本開示によれば、移動式機械用のキャブフレーム１００は、２つの主管材２００と２つの副管材３００とを含み得る。主管材２００は実質的に互いに同一であり得る。さらにまたはあるいは、副管材３００は実質的に互いに同一であり得る。従って、一体化された転倒時保護構造（ＲＯＰＳ）を含み得るキャブフレーム１００の全体は、これら２種類の部品のみ（すなわち主管材２００と副管材３００のみ）を、それぞれ２倍使用することによって形成され得る。これは、一体化ＲＯＰＳを含む公知のキャブフレームで数十の管が使用されるのと対照的である。従って、キャブフレーム１００は公知のキャブフレームより複雑さが大幅に減り、製造するための労働集約性が大幅に緩和される可能性があり、より少ない費用でおよび／または短い期間で製造され得る。

上で考察したように、主管材２００はハイドロフォーミング工程によって形成され得る。従って、主管材２００に１つ以上の所望の特定の特性を提供することが可能であり、さらに主管材２００は一回の製造工程によって製造され得る。これら特性は、主管材２００の所望の特定の外形を含んでもよく、その外形は、主管材２００の移動式機械への接続を、または主管材２００の（副管材３００または４００などの）副管材への接続を、または主管材２００の他のキャブ構造部材への接続を容易にまたは可能にし得る。

これら特性は、さらにまたは代わりに、主管材２００のいずれか特定の部分の所望の特定の内側および／または外側断面または他の寸法を含んでもよく、それらは主管材２００の別の部分の断面または対応する寸法と異なり得る。管のある部分の内側および外側断面、ならびに寸法は、管のその特定部分の強度に関連づけることができる。従って、例えば、主管材２００の部分２１０の幅Ｗ２１０および深さＤ２１０は、部分２１０の所望の特定の強度を提供するように選択することができる。さらに、主管材２００の部分２３０の幅Ｗ２３０および深さＤ２３０は、それぞれ部分２１０の幅Ｗ２１０および深さＤ２１０と異なることができ、部分２３０の所望の特定の強度を提供するように選択することができる。部分２３０の強度は部分２１０の強度と異なっても同じでもよい。従って、主管材２００には、主管材２００の異なる部分（例えば部分２１０、２２０、または２３０）について所望の特定の強度プロファイルを提供することができる。

同様に、深さおよび幅などの寸法を、主管材２００の特定部分の長さに沿って変えることができる。結果として、主管材２００の特定部分の長さに沿った所望の最小強度を、その同じ部分の長さに沿って寸法が変わったとしても維持することができる。さらにまたはあるいは、主管材２００の特定部分の長さに沿った所望の特定強度プロファイルを、その同じ部分の長さに沿って寸法が変わったとしても、実現することができる。いずれの場合においても、主管材２００の特定部分の長さに沿った寸法を最適化することができる。従って、図１、２Ａ〜２Ｃ、および５などの図に示されるように、幅Ｗ２３０を部分２３０の中心で最小化し、深さＤ２３０を部分２３０の中心で最大化することができる一方、部分２３０の所望の最小強度を維持することができ、および／または部分２３０の所望の特定の強度プロファイルを実現することができる。この寸法最適化によって、キャブフレーム１００の中心近くに、続いてキャブフレーム１００に接続されるキャブの中心近くにもたらされる上方空間を最大化できる一方、主管材２００の部分２３０は、転倒時の圧潰に抵抗する適切な強度をなおも有し得る。

上で考察したように、副管材３００はハイドロフォーミング工程によって形成され得る。従って、副管材３００に１つ以上の所望の特定の特性を提供することが可能であり、さらに副管材３００は一回の製造工程によって製造され得る。これら特性は、副管材３００の所望の特定の外形を含んでもよく、その外形は、副管材３００の主管材２００への接続を、または副管材３００の他のいずれかのキャブ構造部材への接続を容易にまたは可能にし得る。

これら特性は、さらにまたは代わりに、副管材３００のいずれか特定の部分の所望の特定の内側および／または外側断面または他の寸法を含んでもよく、それらは副管材３００の別の部分の断面または対応する寸法と異なり得る。管のある部分の内側および外側断面、ならびに寸法は、管のその特定部分の強度に関連づけることができる。従って、副管材３００には、副管材３００の異なる部分（例えば部分３２０、または３３０）について所望の特定の強度プロファイルを提供することができる。

同様に、深さおよび幅などの寸法を、副管材３００の特定部分の長さに沿って変えることができる。結果として、副管材３００のその特定部分の長さに沿った所望の最小強度を、その同じ部分の長さに沿って寸法が変わったとしても維持することができる。さらにまたはあるいは、副管材３００のその特定部分の長さに沿った所望の特定強度プロファイルを、その同じ部分の長さに沿って寸法が変わったとしても、実現することができる。いずれの場合においても、副管材３００の特定部分の長さに沿った寸法を最適化することができる。従って、図１、３Ａ〜３Ｃ、５および６などの図に示されるように、部分３３０の幅Ｗ３３０を部分３３０の中心で最小化し、部分３３０の深さＤ３３０を部分３３０の中心で最大化することができる一方、部分３３０の所望の最小強度を維持することができ、および／または部分３３０の所望の特定の強度プロファイルを実現することができる。この寸法最適化によって、キャブフレーム１００の中心近くに、続いてキャブフレーム１００に接続されるキャブの中心近くにもたらされる上方空間を最大化できる一方、副管材３００の部分３３０は、転倒時の圧潰に抵抗する適切な強度をなおも有し得る。

上で考察された構成により、（ｉ）所望の変化する内側および／または外側断面あるいは他の寸法、（ｉｉ）所望の変化する最小強度、および／または（ｉｉｉ）所望の変化する強度プロファイル、の内の１つ以上を有する異なる部分を提供する一体化されたＲＯＰＳを有し、各々それぞれ２倍使用される２種類の部品のみ（例えば主管材２００と副管材３００のみ）を有し、部品のそれぞれが一回の製造工程で形成される、キャブフレーム１００がもたらされ得る。これは、一体化ＲＯＰＳを含む公知のキャブフレームに数十の異なる寸法の管が使用されるのと対照的である。従って、キャブフレーム１００は公知のキャブフレームより複雑さが大幅に減り、製造するための労働集約性が大幅に緩和される可能性があり、より少ない費用でおよび／または短い期間で製造され得る。

上で考察されたように、および図１、５および６を含む図に示されるように、副管材３００は、主管材２００および副管材３００の最上面が平面を画定しかつキャブフレーム１００の上側を画定するように、主管材２００に接続され得る。キャブの屋根はこれら最上面に接続可能であり、その結果、平面に存在するようになる。さらに、副管材３００の湾曲部分３２０の外形、ならびに主管材２００の湾曲部分２２０の外形によって、（ｉ）主管材２００および副管材３００の最上面によって形成される面と、（ｉｉ）主管材２００および副管材３００の湾曲部分２２０および３２０との間に間隙が形成される。これら間隙Ｇは、電気ハーネスまたはダクトを通せる開口を提供することができる。これは、これら領域を補強するための、ひいてはこれら領域へのアクセスを遮断する構造的に必要なガセットを含む公知のキャブフレームと対照的である。当然のことながら、湾曲部分２２０、３２０の特性を含むがそれらに限定されない主管材２００および副管材３００の特性は、間隙Ｇがハーネスおよび／またはダクトを通して配置するのに十分な寸法であるように、決定することができる。

本開示によれば、移動式機械用のキャブフレーム１００は、副管材３００の代わりに２つの副管材４００を含み得る。副管材４００は実質的に互いに同一であり得る。２つの副管材４００の使用は、２つの副管材３００の使用と類似し得る。例えば、副管材４００に、１つ以上の所望の特定の特性を提供することができる。これら特性は、副管材４００の主管材２００への接続を、または副管材４００の他のいずれかのキャブ構造部材への接続を容易にまたは可能にし得る副管材４００の所望の特定の外形を含み得る。これら特性は、さらにまたは代わりに、副管材４００のいずれか特定の部分の所望の特定の内側および／または外側断面または他の寸法を含んでもよく、それらは副管材４００の別の部分の断面または対応する寸法と異なり得る。管のある部分の内側および外側断面、ならびに寸法は、管のその特定部分の強度に関連づけることができる。従って、副管材４００に、副管材４００の異なる部分の所望の特定強度プロファイルを提供することができる。

同様に、深さおよび幅などの寸法を、副管材４００の特定部分の長さに沿って変えることができる。結果として、副管材４００のその特定部分の長さに沿った所望の最小強度を、その同じ部分の長さに沿って寸法が変わったとしても維持することができる。さらにまたはあるいは、副管材４００のその特定部分の長さに沿った所望の特定強度プロファイルを、その同じ部分の長さに沿って寸法が変わったとしても、実現することができる。いずれの場合においても、副管材４００のその特定部分の長さに沿った寸法を最適化することができる。従って、図４Ａ〜４Ｃなどの図に示されるように、部分４３０の幅Ｗ４３０を部分４３０の中心で最小化し、部分４３０の深さＤ４３０を部分４３０の中心で最大化することができる一方、部分４３０の所望の最小強度を維持することができ、および／または部分４３０の所望の特定の強度プロファイルを実現することができる。この寸法最適化によって、キャブフレーム１００の中心近くに、続いてキャブフレーム１００に接続されるキャブの中心近くにもたらされる上方空間を最大化できる一方、副管材４００の部分４３０は、転倒時の圧潰に抵抗する適切な強度をなおも有し得る。

副管材３００と同様に、副管材４００は、主管材２００および副管材４００の最上面が平面を画定しかつキャブフレーム１００の上側を画定するように、主管材２００に接続され得る。キャブの屋根はこれら最上面に接続可能であり、その結果、平面に存在するようになる。さらに、副管材４００の湾曲部分４２０の外形、ならびに主管材２００の湾曲部分２２０の外形によって、（ｉ）主管材２００および副管材４００の最上面によって形成される面と、（ｉｉ）主管材２００および副管材４００の湾曲部分２２０および４２０との間に間隙が形成される。これら間隙は、電気ハーネスまたはダクトを通せる開口を提供することができる。当然のことながら、主管材２００および副管材４００の特性は、ハーネスおよび／またはダクトを通して配置できる所望の十分な寸法の間隙を提供するように決定することができる。

さらに本開示によれば、主管材２００、２つの部分２１０の各々の表面２１５、ならびに部分２２０の表面２２５および部分２３０の表面２３５は、略平坦な表面であってもよく、同じ平面に存在し得る。従って、主管材２００は、同じ製造工程（すなわちハイドロフォーミング工程）中に形成される、ドア密閉面として使用される１つの平坦な表面を提供し得る。従って、主管材２００は、一度分離されその後溶接される多数の構成部品からドア密閉面が組み立てられる公知のキャブフレームと比べて、改良されたドア密閉面を提供し得る。

なおさらに本開示によれば、２つの部分２１０のそれぞれの表面２１７は、主管材２００の製造中に形成された穴２１９を含むことができ、穴２１９はドアヒンジを主管材２００に接続するための締結具を受け入れるように構成することができる。従って、ドアは、主管材２００がキャブフレーム１００の左側にあるか、それとも右側にあるかにかかわらず、主管材２００のどちら側にも接続することができる。公知のキャブフレームの場合と違い、ドアヒンジの接続用の穴は、キャブフレーム１００の組立て中など、別個の工程中に形成される必要はない。従って、キャブフレーム１００上に構築されるキャブの製造は、公知のキャブフレーム上にキャブを製造する場合と比べて、簡素化される。

主管材２００、および副管材３００および４００の寸法は、上記のように、管２００、３００および４００の縁部および面に対して測定され得るが、当然のことながら、幅および深さを含む寸法は、２つの主管材２００、および２つの副管材３００か２つの副管材４００のどちらかを含めて組み立てられた時、少なくとも部分的にキャブフレーム１００に対して測定されてもよい。例えば、幅Ｗ２１０は、主管材２００、副管材３００および／または副管材４００の最上部が配置される面と略平行に、かつ部分２１０の前面を略横切って測定されてもよい。深さＤ２１０は上記面と略平行に、かつ幅Ｗ２１０と略垂直に測定されてもよい。幅Ｗ２３０は上記面と略垂直に、かつ部分２３０の前面を略横切って測定されてもよい。深さＤ２３０は上記面と略平行に、かつ幅Ｗ２３０と略垂直に測定されてもよい。幅Ｗ３３０は上記面と略垂直に、かつ部分３３０の前面を略横切って測定されてもよい。深さＤ３３０は上記面と略平行に、かつ幅Ｗ３３０と略垂直に測定されてもよい。幅Ｗ４３０は上記面と略垂直に、かつ部分４３０の前面を略横切って測定されてもよい。深さＤ４３０は上記面と略平行に、かつ幅Ｗ４３０と略垂直に測定されてもよい。

主管材２００の他の特徴は、他の利点を得るように選択されてもよい。例えば、主管材２００の１つまたは両方の、部分２１０の１つまたは両方の形状または外形は、オペレータがキャブまたはキャブフレーム１００の中にいる時、移動式機械の周りの、および／またはキャブフレーム１００に構築されたキャブの周りの領域のオペレータ視認性を高めるまたは最大化するように選択されてもよい。

当然のことながら、本開示は、ＲＯＰＳを含まないキャブフレームで使用されてもよく、または異なるＲＯＰＳ要件を有するキャブフレームで使用されてもよい。キャブフレームがＲＯＰＳ要件を含まないかどうか、またはキャブフレームが厳密性に劣るＲＯＰＳ要件を有するかどうかに依存して、例えば、異なる特性を有する管が、主管材２００の１つまたは両方を、および／または副管材３００の１つまたは両方を形成するために使用されてもよい。さらなる例として、キャブフレームにＲＯＰＳ要件がなく、または低減されたＲＯＰＳ要件もない時、より薄い壁を有する管を使用してもよい。

当業者には当然のことながら、本開示の範囲から逸脱することなく、移動式機械のキャブフレームに修正および変更を加えてもよい。本明細書に開示されたキャブフレームの仕様および実施を考慮することにより、開示されたキャブフレームの他の実施形態が当業者には明らかになるであろう。仕様および例は単に例として考慮されるものとし、本開示の真の範囲は後続の請求項およびそれらの均等物によって示されることが意図される。

Claims

移動式機械のキャブ用フレームであって、キャブフレーム（１００）が、
第１および第２の略垂直に延びる部分（２１０）と、略水平に延びる部分（２３０）とを含む第１主管材（２００）であって、略垂直に延びる部分（２１０）が移動式機械に接続されるように構成され、略水平に延びる部分（２３０）が略垂直に延びる部分（２１０）の間に配置され、第１主管材（２００）がハイドロフォーミングによって形成されている第１主管材（２００）と、
第１および第２の略垂直に延びる部分（２１０）と、略水平に延びる部分（２３０）とを含む第２主管材（２００）であって、第２主管材（２００）の略垂直に延びる部分（２１０）が移動式機械に接続されるように構成され、第２主管材（２００）の略水平に延びる部分（２３０）が第２主管材（２００）の略垂直に延びる部分（２１０）の間に配置され、第２主管材（２００）がハイドロフォーミングによって形成されている第２主管材（２００）と、
第１および第２の副管材（３００、４００）であって、各々が第１および第２主管材（２００）に接続されている第１および第２の副管材（３００、４００）と、
を含む、キャブ用フレーム。
第１主管材（２００）の第１の略垂直に延びる部分（２１０）が第１の幅（Ｗ２１０）と第１の深さ（Ｄ２１０）を有し、第１主管材（２００）の略水平に延びる部分（２３０）が、第１の幅（Ｗ２１０）と異なる第２の幅（Ｗ２３０）を有し、かつ第１の深さ（Ｄ２１０）と異なる第２の深さ（Ｄ２３０）を有する、請求項１に記載のキャブフレーム。
第１および第２の副管材（３００、４００）が、副管材の最上面が第１および第２の主管材の略水平に延びる部分の最上面と同じ面に配置されるように、第１および第２の主管材（２００）に接続される、請求項１に記載のキャブフレーム。
第１主管材（２００）の略水平に延びる部分（２３０）が、その略中央で幅の最小値を有し、幅は第１および第２の主管材の略水平に延びる部分の最上面によって画定される面と略垂直に測定される、請求項１に記載のキャブフレーム。
第１主管材（２００）の略水平に延びる部分（２３０）が、その略中央で深さの最大値を有し、深さは上記面と略平行に測定される、請求項４に記載のキャブフレーム。
第１副管材（３００、４００）が、その略中央で幅の最小値を有し、その略中央で深さの最大値を有し、第１の副管材（３００、４００）の幅は上記面と略垂直に測定され、第１副管材の深さは上記面と略平行に測定される、請求項５に記載のキャブフレーム。
移動式機械のキャブ用フレームを製造する方法であって、
ハイドロフォーミング工程によって第１主管材（２００）を形成するステップであって、第１主管材（２００）がキャブフレームの左側を形成するように構成されるステップと、
ハイドロフォーミング工程によって第２主管材（２００）を形成するステップであって、第２主管材（２００）がキャブフレームの右側を形成するように構成されるステップと、
第１および第２の副管材（３００、４００）を形成するステップと、
第１および第２の副管材（３００、４００）のそれぞれを、第１および第２の主管材（２００）の両方に接続するステップと、
を含む、方法。
第１主管材（２００）を形成するステップが、第１および第２の略垂直に延びる部分（２１０）と略水平に延びる部分（２３０）とを含むように第１主管材（２００）を形成するステップを含み、略垂直に延びる部分が移動式機械に接続されるように構成され、略水平に延びる部分が略垂直に延びる部分の間に配置され、第１主管材がその長さに沿って異なる強度を有し、
第２主管材（２００）を形成するステップが、第１および第２の略垂直に延びる部分（２１０）と略水平に延びる部分（２３０）とを含むように第２主管材を形成するステップを含み、第２主管材の略垂直に延びる部分が移動式機械に接続されるように構成され、第２主管材の略水平に延びる部分が第２主管材の略垂直に延びる部分の間に配置される、請求項７に記載の方法。
接続するステップが、第１および第２の主管材の略水平に延びる部分の最上面と、副管材の最上面とが同じ面に配置されるように副管材（３００、４００）を接続するステップを含み、
第１主管材の略水平に延びる部分が、その略中央で幅の最小値を有し、その略中央で深さの最大値を有し、幅は上記面と略垂直に測定され、深さは上記面と略平行に測定される、請求項８に記載の方法。
第１および第２の副管材（３００、４００）を形成するステップが、ハイドロフォーミング工程によって第１副管材を形成するステップを含み、
接続するステップが副管材を主管材に溶接するステップを含む、請求項９に記載の方法。