JP2937648B2 - 建設機械のキャビン支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベル等の建設機
械においてキャビン（運転室）の制振機能を備えたキャ
ビン支持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルを例にとって従来技術を説
明する。

【０００３】図１２，１３において、１は図示しないク
ローラ式の下部走行体上に設けられた上部旋回体のフレ
ーム（以下、旋回フレームという）、２はこの旋回フレ
ーム１上に設置されたキャビンである。

【０００４】このキャビン２は、床板３の前部および中
間部の左右両側と、リアプレート４の左右両側の計６個
所でゴム製の支持体５…によって弾性的に支持され、掘
削作業等の作業時および高速走行時に旋回フレーム１に
発生する振動（左右方向の振動であるローリング、前後
方向の振動であるピッチング）に対してこの支持体５…
が緩衝作用を発揮するようになっている。

【０００５】なお、キャビン後部を支持する左右一対の
支持体５，５は、キャビン２の重心の高さで、旋回フレ
ーム１上に設けられたサポート部材６とキャビン２の後
部フレーム４との間に設けられている。図中、７…は支
持体取付用のボルト、８はキャビン２内に設けられた運
転席である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
支持体５…のみによってキャビン２を弾性支持する従来
のゴムマウント構造によると、キャビン２の動的バネ定
数（周波数ごとのバネ定数）が高くてクッション性が悪
いため、とくに、油圧ショベルに発生し易い低周波数領
域での一次振動（ローリング）に対する抑制効果が低い
ものとなっていた。

【０００７】また、共振点での制振作用が殆ど働かない
ため、この共振点での振幅が大きくなり、これらの点で
乗り心地が悪く、またキャビン２の耐久性が低下すると
いう問題があった。

【０００８】そこで本発明は、ローリングを含めて広い
周波数領域で高い振動抑制効果が得られ、キャビンの乗
り心地および耐久性を向上させることができる建設機械
のキャビン支持構造を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、緩衝
支持体が、下部走行体上に設けられたキャビン支持フレ
ームとキャビンとの間において、キャビンの四隅と、キ
ャビン幅方向の中央部におけるキャビン前後方向の中央
部から離れた位置とに設けられ、この緩衝支持体は、キ
ャビン支持フレームに固定されたケーシングと、このケ
ーシング内に導入された状態でキャビンに固定された竪
軸と、ケーシングの振動をこの竪軸に伝える弾性体とを
具備し、かつ、上記ケーシング内に高粘性液が封入され
るとともに、この高粘性液中に位置する状態で上記竪軸
に減衰部材が設けられてなるものである。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、竪軸とキャビンとの間に付加弾性体が設けられて緩
衝支持体が構成されたものである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１または２の構
成において、ケーシングとキャビン支持フレームとの間
に付加弾性体が設けられて緩衝支持体が構成されたもの
である。

【００１２】

【作用】上記構成によると、キャビン前後方向中間部の
緩衝支持体が、キャビン幅方向のほぼ中央部においてキ
ャビン前後方向の中央部から離れた位置に設けられてい
るため、この中間部の緩衝支持体が、ピッチング（二次
振動）に対しては有効に働きながら、ローリング（一次
振動）に対してはほとんど働かない。これにより、ロー
リングに対してはバネ定数を低く保ちながら、ピッチン
グに対して高い振動抑制効果を得ることができる。

【００１３】また、弾性体に、高粘性液と減衰板とによ
る粘性系が加わることによって振動減衰作用が働き、こ
の作用により、広い周波数領域に亘って制振効果が高く
なり、共振点での振幅を小さくすることができる。

【００１４】このため、乗り心地およびキャビンの耐久
性を向上させることができる。

【００１５】また、請求項２および請求項３の構成によ
ると、バネ−粘性系に付加弾性体（バネ）が直列に接続
された構成となるため、バネ−粘性系単独の場合と比較
して、緩衝支持体全体として、高周波数領域での動的バ
ネ定数を低くすることができる。

【００１６】このため、高速走行時等に、クローラとス
プロケットホイールの噛み合いやエンジン回転等によっ
て発生する高周波数領域の振動のキャビンへの伝達を抑
えて騒音を抑制することができる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図１１によって説明
する。

【００１８】第１実施例（図１〜図５参照） １１は旋回フレーム、１２はキャビンで、このキャビン
１２は前部左右両側と、後部左右両側と、前後方向中間
部二個所の計六個所において緩衝支持体１３，１３，１
４，１４，１５，１６を介して旋回フレーム１１上に取
付けられている。

【００１９】このうち、中間部二個所の緩衝支持体１
５，１６は、図２に示すようにキャビン幅方向のほぼ中
央部においてキャビン前後方向の中央部から離れた位
置、すなわち運転席１７の前方と後方とに配置されてい
る。

【００２０】一方、前部左右両側の緩衝支持体１３，１
３は床板１８と旋回フレーム１１との間、後部左右両側
の緩衝支持体１４，１４はキャビン後部フレーム１９と
サポート部材２０との間にそれぞれ設けられている。

【００２１】これら緩衝支持体１３〜１６の構成と取付
構造を図３，４によって説明する。なお、図３，４には
中間部の前側緩衝支持体１５を代表例として示している
が、他の緩衝支持体１３，１４，１６も基本的にはこれ
と同じ構成および取付構造を有している。

【００２２】２１は上面が開口したケーシングで、この
ケーシング２１は上端部にフランジ２２を有し、このフ
ランジ２２が、旋回フレーム１１に固定されたブラケッ
ト２３にボルト２４…で取付けられている。

【００２３】このケーシング２１には、中心部に竪軸２
５が導入され、この竪軸２５とケーシング２１とが、ケ
ーシング２１内の上部に嵌め込まれたゴム製の弾性体２
６によって結合されるとともに、竪軸２４の上端がキャ
ビン１２の床板１８にボルト２７によって取付けられて
いる。

【００２４】また、ケーシング２１内における弾性体２
６の下方に、シリコンオイル等の高粘性液２８が充填さ
れたダンパ室２９が形成され、竪軸２４の下端部に取付
けられた減衰板３０がこのダンパ室２９内に位置してい
る。３１は減衰板３０に設けられたオリフィスである。

【００２５】この構成において、作業時および走行時に
旋回フレーム１１に発生した振動は、ケーシング２１、
弾性体２６を介して竪軸２５に伝えられ、この竪軸２５
の振動が減衰板３０と高粘性液２８とからなる粘性系に
よって減衰される。

【００２６】このように、バネ−粘性系の制振構造をも
つ緩衝支持体１３〜１６によってキャビン１２を支持し
ているため、従来のゴムマウント構造と比較して、キャ
ビン１２の動的バネ定数が低くなり、ローリングに対す
る制振効果が高いものとなる。

【００２７】また、粘性系での振動減衰作用により、全
周波数領域を通じて制振効果が高められ、とくに共振点
での振動振幅が小さく抑えられる。

【００２８】この点を図５の振動特性によって説明する
と、同図中、曲線ａは従来のゴムマウント構造をとった
場合のキャビンの振動曲線、曲線ｂは本実施例構造をと
った場合のキャビンの振動曲線、Ｐは振動曲線ａにおけ
るローリング共振点、Ｑ１は振動曲線ｂにおけるローリ
ング共振点、Ｑ２は振動曲線ｂにおけるピッチング共振
点をそれぞれ示している。

【００２９】本実施例のキャビン支持構造によると、従
来構造と比較して共振点Ｑ１，Ｑ２での振動振幅が小さ
く抑えられ、しかもこの振幅の低下が全周波数領域を通
じて得られる。

【００３０】このため、キャビン１２の耐久性および乗
り心地を向上させることができる。

【００３１】また、本実施例構造によると、中間部の緩
衝支持体１５，１６をキャビン幅方向の中央部に配置し
ているため、これらがピッチングに対しては有効に働き
ながら、ローリングに対してはほとんど働かない。これ
により、ローリングに対してはバネ定数を低く保ってロ
ーリングを抑制しながら、ピッチングに対しても高い振
動抑制効果を得ることができる。

【００３２】第２実施例（図６〜図１０参照） 第１実施例との相違点のみを説明する。

【００３３】図６は、図３に対応して中間部前側の緩衝
支持体１５を例示している。

【００３４】同図に示すように、この第２実施例におい
ては、竪軸２５の上面と床板１８との間にゴム製の付加
弾性体３２が設けられている。３３はこの付加弾性体３
２を床板１８に連結するためのねじ軸、３４は同ナッ
ト、３５は付加弾性体３２を竪軸２５に連結するための
ねじ軸である。

【００３５】これを模式化すると、図７に示すように、
第１実施例における弾性体２６と、減衰板３０および高
粘性液２８によるバネ−粘性系にさらに別のバネ（付加
弾性体３２）が直列に接続されたモデルとなる。

【００３６】このモデルにより、動的バネ特性を求める
と、図８の実線Ａのようになる。

【００３７】同図中、破線Ｂは付加弾性体３２をもたな
い第１実施例の場合の動的バネ特性、鎖線Ｃは付加弾性
体３２のみの動的バネ特性（動的バネ定数が周波数に依
存しにくい特性）をそれぞれ示している。

【００３８】これで分かるように、第１実施例の構成に
よると、動的バネ定数が周波数に比例して一定勾配で直
線的に変化する。また、一定の力で加振されるときの応
答振幅を求めると、図９の破線Ｄ１に示す通りとなる。
さらに音圧を求めると、図１０の破線Ｅ１に示す通りと
なる。

【００３９】従って、第１実施例の構成によると、高周
波数領域において、振幅および音圧が大きくなり、騒音
レベルが高くなる。

【００４０】これに対し、第２実施例の構成によると、
第１実施例の動的バネ定数と付加弾性体３２の動的バネ
定数とが合成される結果、図８の実線Ａで示すように高
周波数領域において動的バネ定数の変化の度合いが小さ
くなる。これと同様の特性が図９の応答振幅（実線Ｄ
２）、図１０の音圧レベル（実線Ｅ２）についても現れ
る。

【００４１】従って、第２実施例の構成によると、低周
波数領域での高い制振効果を維持しながら、高周波数領
域での騒音を抑制することができる。

【００４２】なお、この第２実施例ではケーシング２１
を旋回フレーム１１に直接取付けているが、第１実施例
のようにブラケット２３を介して取付けてもよい。

【００４３】第３実施例（図１１参照） 第２実施例では付加弾性体３２が竪軸２５の上面に取付
けられているのに対し、第３実施例ではこの付加弾性体
３２がケーシング２１のフランジ２２の下面に取付けら
れている。他の構成は第２実施例と同じである。

【００４４】この構成によっても第２実施例の場合と同
様の作用効果を得ることができる。

【００４５】また、これら第２および第３実施例の組合
せとして、付加弾性体３２を竪軸２５の上面とフランジ
２２の下面の双方に設けてもよい。

【００４６】さらに、付加弾性体として、ゴムに代えて
バネ（コイルバネ、板バネ、皿バネ等）を用いることも
できる。

【００４７】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、ケー
シングと、このケーシング内に導入された竪軸と、ケー
シングの振動をこの竪軸に伝える弾性体と、ケーシング
内に封入された高粘性液と、この高粘性液中に位置する
状態で竪軸に取付けられた減衰板とによってバネ−粘性
系の緩衝支持体を構成し、この緩衝支持体を、キャビン
の四隅と、キャビン幅方向の中央部におけるキャビン前
後方向の中央部から離れた位置とに設けたから、中間部
の緩衝支持体が、ピッチングに対しては有効に働きなが
ら、ローリングに対してはほとんど働かない。これによ
り、ローリングとピッチングの双方に対して高い振動抑
制効果を得ることができる。

【００４８】また、従来のゴムマウント構造と比較して
キャビンの動的バネ定数を低くしたから、基本的にロー
リングに対する制振効果が高いものとなる。

【００４９】また、粘性系での振動減衰作用により、広
い周波数領域に亘って制振効果が高くなり、共振点での
振幅を小さく抑えることができる。

【００５０】このため、乗り心地およびキャビンの耐久
性を向上させることができる。

【００５１】また、請求項２および請求項３の発明によ
ると、バネ−粘性系に付加弾性体（バネ）が直列に接続
された構成となるため、バネ−粘性系単独の場合と比較
して、緩衝支持体全体として、高周波数領域での動的バ
ネ定数を低くすることができる。

【００５２】このため、高速走行時等に、クローラとス
プロケットホイールの噛み合いやエンジン回転等によっ
て発生する高周波数領域の振動のキャビンへの伝達を抑
えて騒音を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかるキャビン支持構造
を示す側断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１のイ部の拡大竪断面図である。

【図４】図３のIV-IV線断面図である。

【図５】第１実施例構造と従来のゴムマウント構造によ
るキャビンの周波数−振幅特性図である。

【図６】本発明の第２実施例にかかるキャビン支持構造
を示す図３相当図である。

【図７】同構造の模式図である。

【図８】第２実施例構造の動的バネ特性を第１実施例構
造と対比して示す図である。

【図９】第２実施例構造の振幅特性を第１実施例構造と
対比して示す図である。

【図１０】第２実施例構造の音圧特性を第１実施例構造
と対比して示す図である。

【図１１】本発明の第３実施例を示す図３および図６相
当図である。

【図１２】従来のキャビン支持構造を示す側断面図であ
る。

【図１３】同平面図である。

【符号の説明】

１１ 旋回フレーム（キャビン支持フレーム） １２ キャビン １３，１４，１５，１６ 緩衝支持体 ２１ 緩衝支持体のケーシング ２３ ケーシングを旋回フレームに取付けるためのブラ
ケット ２４ 同ボルト ２５ 竪軸 ２６ 弾性体 ２７ 竪軸をキャビンに取付けるボルト ２８ 高粘性液 ３０ 減衰板 ３２ 付加弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 一 広島県広島市西区小河内町１丁目14−13 (56)参考文献 実開 昭63−24434（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−101835（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−63435（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 9/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緩衝支持体が、下部走行体上に設けられ
   たキャビン支持フレームとキャビンとの間において、キ
   ャビンの四隅と、キャビン幅方向の中央部におけるキャ
   ビン前後方向の中央部から離れた位置とに設けられ、こ
   の緩衝支持体は、キャビン支持フレームに固定されたケ
   ーシングと、このケーシング内に導入された状態でキャ
   ビンに固定された竪軸と、ケーシングの振動をこの竪軸
   に伝える弾性体とを具備し、かつ、上記ケーシング内に
   高粘性液が封入されるとともに、この高粘性液中に位置
   する状態で上記竪軸に減衰部材が設けられてなることを
   特徴とする建設機械のキャビン支持構造。
2. 【請求項２】 竪軸とキャビンとの間に付加弾性体が設
   けられて緩衝支持体が構成されたことを特徴とする請求
   項１記載の建設機械のキャビン支持構造。
3. 【請求項３】 ケーシングとキャビン支持フレームとの
   間に付加弾性体が設けられて緩衝支持体が構成されたこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のキャ
   ビン支持構造。