JP2019124020A - 建設機械のキャブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員のための居住スペースを犠牲にすることなくキャブを補強でき、車体横転時のキャブ剛性を高めることができる建設機械のキャブ構造を提供する。【解決手段】キャブ１のルーフ部分２とフロア部分３との間に、複数のピラー４ａ、４ｂ、４ｃが架け渡された建設機械のキャブ構造であって、複数のピラー４ａ、４ｂ、４ｃの内、車幅方向に間隔が隔てられた少なくとも一対のピラー４ｂの下端がフロア部分３よりも下方に延伸され、それらのピラー４ｂのフロア部分３より下方の延伸部４ｂｘに、建設機械が横転してピラー４ｂに車幅方向の力Ｆが加わった際にピラー４ｂがフロア部分３に対して傾斜することを抑えるための補強部材５が設けられ、補強部材５は、延伸部４ｂｘとフロア部分３とを接続するガセット板６、および延伸部４ｂｘの下部同士を架け渡す補強クロスメンバー１７の少なくとも一方を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械のキャブ構造に係り、特に、乗員のための居住スペースを犠牲にすることなくキャブを補強でき、車体横転時のキャブ剛性を高めた建設機械のキャブ構造に関する。

建設機械のキャブ構造は、ＩＳＯに規定されたＲＯＰＳ（Roll Over Protective Structure）と呼ばれる「土工機械 転倒時保護構造」（JISA8910）を満足する必要がある。ＲＯＰＳは、建設機械が横転してキャブが変形した際に、キャブ内の運転者の生存空間を確保するための規格であり、建設機械が横転したときにキャブに加わる荷重を模擬して、キャブに横方向（車幅方向）、上下方向、前後方向に夫々所定の荷重を加え、変形したキャブ内に生存空間が確保されるか否かを検査する。

かかるＲＯＰＳを満足するようキャブの剛性を高めるため、従来の建設機械のキャブ構造として、図８に示すように、キャブｃのルーフ部分ｒとフロア部分ｆとの間に車幅方向に間隔を隔ててピラー（サイドピラー）ｐを架け渡し、ピラーｐとルーフ部分ｒとの隅部、ピラーｐとフロア部分ｆとの隅部に、三角板状の補強材（ガセット板）ｇを設けたものが知られている（特許文献１の図２および図４参照）。ガセット板ｇは、キャブｃを正面から見たとき、ルーフ部分ｒ、左右のピラーｐ、ｐおよびフロア部分ｆで構成されるフレーム枠ｗの四隅に設けられている。

特開平１０−２６６２６７号公報

図８に示す従来のキャブ構造によれば、ＲＯＰＳ試験時にキャブｃのルーフ部分ｒに車幅方向の力Ｆが加えられたとき、或いは建設機械が横転してキャブｃのルーフ部分ｒに車幅方向の力Ｆが加わったとき、ガセット板ｇによってフレーム枠ｗが平行四辺形状に潰れる（ひしゃげる）事態、すなわちキャブｃのマッチボクシング変形を抑制できる。これにより、キャブｃのフレーム枠ｗの変形を乗員Ｄと接触しない範囲に抑え、乗員Ｄの安全性を確保するようにしている。

しかし乍ら、キャブｃのフレーム枠ｗの四隅の内方に三角板状のガセット板ｇを取り付けているため、これらガセット板ｇによって乗員Ｄのための居住スペースが狭まってしまい、圧迫感が生じ、快適性の低下を招く。特に、上方の二隅（ルーフ部分ｒと左右のピラーｐとの隅部）に取り付けられたガセット板ｇは、運転中や作業中に周囲を見回す乗員Ｄの視角に入るため、煩わしく、視界の妨げにもなり得、また、キャブｃのマッチボクシング変形時に乗員Ｄと干渉することも考えられる。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、乗員のための居住スペースを犠牲にすることなくキャブを補強でき、車体横転時のキャブ剛性を高めることができる建設機械のキャブ構造を提供することにある。

上述した目的を達成すべく創案された本発明によれば、キャブのルーフ部分とフロア部分との間に、複数のピラーが架け渡された建設機械のキャブ構造であって、複数のピラーの内、車幅方向に間隔が隔てられた少なくとも一対のピラーの下端がフロア部分よりも下方に延伸され、それらのピラーのフロア部分より下方の延伸部に、建設機械が横転してピラーに車幅方向の力が加わった際にピラーがフロア部分に対して傾斜することを抑えるための補強部材が設けられ、補強部材は、延伸部とフロア部分とを接続するガセット板、および延伸部の下部同士を架け渡す補強クロスメンバーの少なくとも一方を備えている、ことを特徴とする建設機械のキャブ構造が提供される。

本発明に係る建設機械のキャブ構造においては、延伸部を有するピラーが、ルーフ部分の車体前後方向の中程とフロア部分の車体前後方向の中程とを架け渡すセンターピラーであってもよい。

本発明に係る建設機械のキャブ構造においては、キャブのフロア部分に、延伸部を有するピラー同士を架け渡すようにしてフロアクロスメンバーが設けられていてもよい。

本発明に係る建設機械のキャブ構造においては、キャブのルーフ部分に、延伸部を有するピラー同士を架け渡すようにしてルーフクロスメンバーが設けられていてもよい。

本発明に係る建設機械のキャブ構造によれば、車幅方向に間隔が隔てられた少なくとも一対のピラーをフロア部分よりも下方に延伸し、それら延伸部に設けた補強部材によって車体横転時にピラーがフロア部分に対して傾斜することを抑えてキャブ剛性を高めている。このように、ピラーをキャブの居住スペースの外部にまで下方に延伸し、延伸部に設けられた補強部材によって車体横転時のキャブ剛性を高めているので、乗員のための居住スペースを犠牲にすることなくキャブを補強でき、車体横転時のキャブ剛性を高めることができる。

本発明の第１実施形態を示す建設機械のキャブ構造の説明図であり、（ａ）はキャブフレームを斜め後方から見た斜視図、（ｂ）はキャブフレームを下方から見上げた斜視図である。 図１（ａ）のII−II線矢視図（キャブフレームの正面図）である。 図１に示すキャブフレームを車体フレームに載せた斜視図である。 図１に示すキャブフレームを艤装したキャブの斜め後方からの斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す建設機械のキャブ構造の説明図であり、（ａ）はキャブフレームを斜め後方から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視図（キャブフレームの正面図）である。 本発明の第３実施形態を示す建設機械のキャブ構造の説明図であり、（ａ）はキャブフレームを斜め後方から見た斜視図、（ｂ）はキャブフレームを下方から見上げた斜視図である。 図６（ａ）のVII−VII線矢視図（キャブフレームの正面図）である。 従来例を示す建設機械のキャブ構造の正面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（建設機械のキャブ構造の概要：第１実施形態）
図１（ａ）に、本発明の第１実施形態に係る建設機械のキャブ構造のフレーム（キャブフレーム）を斜め後方から見た斜視図を示し、図１（ｂ）に、キャブフレームを下方から見上げた斜視図を示し、図２に、図１（ａ）のII−II線矢視図（キャブフレームの正面図）を示す。図１（ａ）において、左方斜め上方が建設機械の進行方向の前方、右方斜め下方が進行方向後方である。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る建設機械のキャブ構造は、キャブ１のルーフ部分２とフロア部分３との間に、複数のピラー４ａ、４ｂ、４ｃが架け渡された建設機械のキャブ構造において、複数のピラー４ａ、４ｂ、４ｃの内、車幅方向に間隔が隔てられた少なくとも一対のピラー４ｂの下端がフロア部分３よりも下方に延伸され、それらのピラー４ｂのフロア部分３より下方の延伸部４ｂｘに、補強部材５を設けたものである。補強部材５は、建設機械が横転してピラー４ｂに車幅方向の力Ｆ（図３参照）が加わった際にピラー４ｂがフロア部分３に対して傾斜することを抑えるための部材であり、延伸部４ｂｘとフロア部分３とを接続するガセット板６を備えている。以下、各構成要素について説明する。

（ルーフ部分２、フロア部分３）
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、キャブ１のルーフ部分２は、車幅方向に間隔が隔てられた一対のルーフレール２ａと、ルーフレール２ａの前部同士を架け渡すように設けられたフロントヘッダー２ｂと、ルーフレール２ａの後部同士を架け渡すように設けられたリヤヘッダー２ｃとを備えている。キャブ１のフロア部分３は、車幅方向に間隔が隔てられた一対のフロアレール３ａと、フロアレール３ａの前部同士を架け渡すように設けられたフロントクロスメンバー３ｂと、フロアレール３ａの後部同士を架け渡すように設けられたリヤクロスメンバー３ｃと、これら部材３ａ、３ｂ、３ｃの内方に設けられた長方形状のフロアパネル３ｄとを備えている。

（ピラー４ａ、４ｂ、４ｃ）
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、キャブ１のルーフ部分２とフロア部分３との間には、複数のピラー４ａ、４ｂ、４ｃが架け渡されている。詳しくは、フロアレール３ａの前部とルーフレール２ａの前部との間にはフロントピラー４ａが架け渡され、フロアレール３ａの中程とルーフレール２ａの中程との間にはセンターピラー４ｂが架け渡されている。なお、フロントピラー４ａとルーフレール２ａとは、パイプを屈曲させた一体構造であってもよい。

また、フロアレール３ａの後部には、リヤピラー４ｃが立設されているが、リヤピラー４ｃは、ルーフレール２ａの後部までの高さの中程までしか延出されていない。左右のリヤピラー４ｃの上部には、クロスメンバー７が架け渡されており、リヤピラー４ｃの上部とセンターピラー４ｂとの間には、サイドメンバー８が架け渡されている。サイドメンバー８とルーフレール２ａとの間、クロスメンバー７とリヤヘッダー２ｃとの間には、ウインドガラス９（図４参照）を装着するためのスペース１０が形成される。このスペース１０にリヤピラー４ｃが存在しないため、乗員（運転者）Ｄの斜め後方の視界が広がる。

なお、本実施形態においては、リヤピラー４ｃとフロア部分３のリヤクロスメンバー３ｃとに三角状の取付板１１を溶接等により装着し、取付板１１にキャブマウントブラケット（図示せず、キャブ１を車体フレームに取り付けるためのブラケット）を取り付けるようにしたが、キャブ１のフロア部分３の下面にキャブマウントブラケットを取り付けるようにしてもよい。

（補強部材５、ガセット板６）
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２に示すように、上述した補強部材５（ガセット板６）が取り付けられる延伸部４ｂｘを有するピラー４ｂは、センターピラー４ｂである。すなわち、一対のセンターピラー４ｂの下端がフロア部分３よりも下方に延伸され、それらのセンターピラー４ｂのフロア部分３より下方の延伸部４ｂｘに、建設機械が横転してピラー４ｂに車幅方向の力Ｆが加わった際にセンターピラー４ｂがフロア部分３に対して傾斜することを抑えるための補強部材５として、延伸部４ｂｘとフロア部分３とを接続するガセット板６が取り付けられている。ガセット板６は、直角三角形状の板からなり、溶接やボルトナット等によって、センターピラー４ｂの延伸部４ｂｘとキャブ１のフロア部分３とに固定されている。

センターピラー４ｂをキャブ１のフロア部分３よりも下方に延伸させても、下方の車体フレームと干渉することはない。この点を説明すると、図３に示すように、キャブ１が載せられる車体フレーム１２の上面には、車長方向および車幅方向に間隔を隔てて４個の載せ台１３が四角状に配設されており、これらの載せ台１３に、キャブ１のフロア部分３の四隅が載せられるようになっている。このため、キャブ１のフロア部分３（フロアレール３ａ）の中程と車体フレーム１２の上面との間には、載せ台１３の高さに相当するクリアランス１４が形成されている。よって、センターピラー４ｂをキャブ１のフロア部分３よりも下方に延伸させても、クリアランス１４の範囲であれば車体フレーム１２と干渉することはなく、延伸部４ｂｘに補強部材５（ガセット板６）を適切に設けることができる。

（フロアクロスメンバー３ｅ、ルーフクロスメンバー２ｄ）
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２に示すように、キャブ１のフロア部分３には、延伸部４ｂｘを有するセンターピラー４ｂ同士を架け渡すようにしてフロアクロスメンバー３ｅが設けられている。また、キャブ１のルーフ部分２には、延伸部４ｂｘを有するセンターピラー４ｂ同士を架け渡すようにしてルーフクロスメンバー２ｄが設けられている。この結果、図２に示すように、キャブ１を正面から見たとき、一対のセンターピラー４ｂ、４ｂ、フロアクロスメンバー３ｅおよびルーフクロスメンバー２ｄによって、乗員Ｄを囲むような枠体１５が構成される。補強部材５としてのガセット板６は、フロア部分３のフロアクロスメンバー３ｅとセンターピラー４ｂの延伸部４ｂｘとに、溶接等によって固定されている。

図２に示すように、枠体１５から下方に延伸されたセンターピラー４ｂの延伸部４ｂｘとフロア部分３のフロアクロスメンバー３ｅとの隅部に補強部材５（ガセット板６）が設けられているので、ＲＯＰＳ試験時にキャブ１のルーフ部分２に車幅方向の力Ｆが加えられたとき、或いは建設機械が横転してキャブ１のルーフ部分２に車幅方向の力Ｆが加わったとき、枠体１５が平行四辺形状に潰れる（ひしゃげる）事態、すなわち、キャブ１のマッチボクシング変形を適切に抑制できる。また、補強部材５であるガセット板６は、キャブ１のフロア部分３より下方に設けられているため、乗員Ｄのための居住スペースが犠牲になることは一切なく、乗員Ｄの視界の妨げとなることもない。

（作用・効果）
本実施形態に係る建設機械のキャブ構造によれば、図１（ａ）、図１（ｂ），図２に示すように、車幅方向に間隔が隔てられた一対のセンターピラー４ｂをフロア部分３よりも下方に延伸し、それら延伸部４ｂｘに設けた補強部材５（ガセット板６）によって、センターピラー４ｂの延伸部４ｂｘとキャブ１のフロア部分３との結合剛性を高め、車体横転時にセンターピラー４ｂがフロア部分３に対して傾斜することを抑えている。このように、センターピラー４ｂをキャブ１の居住スペースの外部にまで下方に延伸し、延伸部４ｂｘに設けられた補強部材５（ガセット板６）によって車体横転時のキャブ剛性を高めているので、乗員Ｄのための居住スペースを一切犠牲にすることなくキャブ１を補強でき、車体横転時にキャブ１に加わる力Ｆに対するキャブ剛性を高めることができる。

図３に示すように、キャブ１は、車体フレーム１２に設けられた４個の載せ台１３に、フロア部分３の四隅が載せられている。このため、図４に示すように、センターピラー４ｂをキャブ１のフロア部分３よりも下方に延伸させても、載せ台１３の高さに相当するクリアランス１４の範囲であれば、延伸部４ｂｘが車体フレーム１２と干渉することはない。よって、センターピラー４ｂをキャブ１のフロア部分３よりも下方にクリアランス１４の範囲で補強に必要な長さだけ延伸させることができ、延伸部４ｂｘに設けられた補強部材５（ガセット板６）によって、キャブ剛性を的確に高めることができる。

図１（ａ）に示すように、キャブ１のフロア部分３にセンターピラー４ｂ同士を架け渡すフロアクロスメンバー３ｅが設けられ、ルーフ部分２にセンターピラー４ｂ同士を架け渡すルーフクロスメンバー２ｄが設けられているので、図２に示すように、左右のセンターピラー４ｂ、４ｂ、フロアクロスメンバー３ｅおよびルーフクロスメンバー２ｄによって、乗員Ｄを取り囲んで防護するように枠体１５が構成される。

そして、枠体１５から下方に延伸されたセンターピラー４ｂの延伸部４ｂｘとフロア部分３のフロアクロスメンバー３ｅとの隅部に補強部材５（ガセット板６）が設けられているので、乗員Ｄのための居住スペースを一切犠牲にすることなくキャブ１を補強でき、車体横転時にキャブ１に加わる力Ｆに対する枠体１５の剛性を高めることができる。よって、車体横転時、乗員Ｄを取り囲んで防護する枠体１５が平行四辺形状に潰れる事態、すなわち、キャブ１のマッチボクシング変形を適切に抑制でき、変形したキャブ１内に生存空間を確保できる。

図１（ａ）に示すように、リヤピラー４ｃは、ルーフレール２ａの後部までの高さの中程までしか延出されておらず、左右のリヤピラー４ｃの上部を架け渡すクロスメンバー７とリヤヘッダー２ｃとの間、リヤピラー４ｃの上部とセンターピラー４ｂとを架け渡すサイドメンバー８とルーフレール２ａとの間に、図４に示すウインドガラス９（サイドガラス、バックガラス）を装着するためのスペース１０が形成されている。よって、乗員Ｄ（運転者）の斜め後方の視界がリヤピラー４ｃによって遮られることはなく、後方視界が広がる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５（ａ）、図５（ｂ）に示す。第２実施形態に係る建設機械のキャブ構造は、第１実施形態と基本的には同様の構成であり、センターピラー４ｂとフロア部分３とのキャブ１内の隅部に三角板状の第２ガセット板１６を追加した点が、第１実施形態と相違する。その他は同様の構成であるので、同一の構成部品には同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態によれば、第２ガセット板１６を追加したので、車体横転時にキャブ１に加わる力Ｆに対する枠体１５の剛性を第１実施形態よりも高めることができる。よって、車体横転時、キャブ１のマッチボクシング変形をより一層抑制でき、変形したキャブ１内に生存空間を確保できる。第２ガセット板１６は、センターピラー４ｂとフロア部分３との隅部に設けられているため、キャブ１内の乗員Ｄの居住性に影響を与えることは殆ど無く、運転中の乗員Ｄの視界を妨げることもない。第２実施形態の基本的な作用効果は、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６（ａ）、図６（ｂ）、図７に示す。第３実施形態に係る建設機械のキャブ構造は、第１実施形態と基本的には同様の構成であり、補強部材５がセンターピラー４ｂの延伸部４ｂｘの下部同士を架け渡す補強クロスメンバー１７を備えている点が、第１実施形態と相違する。その他は同様の構成であるので、同一の構成部品には同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態によれば、センターピラー４ｂの延伸部４ｂｘの下部同士を架け渡す補強クロスメンバー１７を設けたので、車体横転時にキャブ１に加わる力Ｆに対する枠体１５の剛性を高めることができる。すなわち、図７に示すように、キャブ１を正面から見て、左右のセンターピラー４ｂ、ルーフクロスメンバー２ｄ、フロアクロスメンバー３ｅおよび補強クロスメンバー１７によって所謂日の字構造の枠体１５が構成されるため、車体横転時にキャブ１に加わる力Ｆに対する枠体の剛性が高まる。また、キャブ１のフロア部分３（フロアクロスメンバー３ｅ）と補強クロスメンバー１７との間に各種電線（ワイヤーハーネス）、空調ダクト等の配線配管１８を配置してもよい。

図７に示すように、キャブ１のフロアクロスメンバー３ｅと補強クロスメンバー１７との間に、センターピラー４ｂの延伸部４ｂｘとキャブ１のフロア部分３（フロアクロスメンバー３ｅ）と補強クロスメンバー１７とに固定された四角板状のガセット板１９を追加してもよい。また、センターピラー４ｂとフロア部分３とのキャブ１内の隅部に固定された三角板状のガセット板２０を追加してもよい。これらのガセット板１９、２０を追加することで、キャブ１内の乗員Ｄの居住性に影響を与えることなく、車体横転時にキャブ１に加わる力に対する枠体１５の剛性が更に高まる。第３実施形態の基本的な作用効果は、第１実施形態と同様である。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。例えば、延伸部４ｂｘを有するピラーはセンターピラー４ｂに限られず、フロントピラー４ａまたはリヤピラー４ｃでもよく、これらピラー４ａ、４ｂ、４ｃ全てでもよく、ピラー４ａ、４ｂ、４ｃの何れか二つでもよい。なお、建設機械には、油圧ショベル、油圧クレーン等の他、アーキュレートダンプトラックも含まれる。

本発明は、乗員のための居住スペースを犠牲にすることなくキャブを補強でき、車体横転時のキャブ剛性を高めた建設機械のキャブ構造に利用できる。

１ キャブ
２ ルーフ部分
２ｄ ルーフクロスメンバー
３ フロア部分
３ｅ フロアクロスメンバー
４ａ、４ｂ、４ｃ 複数のピラー
４ｂ 少なくとも一対のピラー（センターピラー）
４ｂｘ 延伸部
５ 補強部材
６ ガセット板
１７ 補強クロスメンバー
１９ ガセット板
Ｆ 車幅方向の力

Claims (4)

1. キャブのルーフ部分とフロア部分との間に、複数のピラーが架け渡された建設機械のキャブ構造であって、
   前記複数のピラーの内、車幅方向に間隔が隔てられた少なくとも一対のピラーの下端が前記フロア部分よりも下方に延伸され、それらのピラーの前記フロア部分より下方の延伸部に、前記建設機械が横転して前記ピラーに車幅方向の力が加わった際に前記ピラーが前記フロア部分に対して傾斜することを抑えるための補強部材が設けられ、
   該補強部材は、前記延伸部と前記フロア部分とを接続するガセット板、および前記延伸部の下部同士を架け渡す補強クロスメンバーの少なくとも一方を備えている、ことを特徴とする建設機械のキャブ構造。
2. 前記延伸部を有するピラーが、前記ルーフ部分の車体前後方向の中程と前記フロア部分の車体前後方向の中程とを架け渡すセンターピラーである、ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械のキャブ構造。
3. 前記キャブのフロア部分に、前記延伸部を有するピラー同士を架け渡すようにしてフロアクロスメンバーが設けられた、ことを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械のキャブ構造。
4. 前記キャブのルーフ部分に、前記延伸部を有するピラー同士を架け渡すようにしてルーフクロスメンバーが設けられた、ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の建設機械のキャブ構造。

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