JP3927563B2 - キャブおよび作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、キャブ本体の変形を防止する補強構造体を備えたキャブおよびそのキャブを用いた作業機械に関するものである。

作業機械の運転室すなわちキャブは、開閉可能なドアを設けた第１の側部構造体と、作業装置に隣接した位置に配置された第２の側部構造体と、これら両側部構造体間に設けられ、ほぼ全面が前窓となった前面部と、ルーフ部及び後面部とを備えている。

このようなキャブにおいて、機体転倒時の転倒荷重による変形を防止するために、前記第１，第２の側部構造体間に掛け渡すようにして、前窓の上部位置に横桟を設け、この横桟を補強するための補強部材を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

一方、図６（ａ）に示されるように、建設機械のキャブ１には、キャブ本体２のルーフ部2r上にヘッドガード３を設けたものもある。このキャブ本体２およびヘッドガード３の結合構造は、ルーフ部2rの４隅部にヘッドガード３の４隅部を、ボスまたはブラケット４を介して結合しているだけである。

このようなキャブ１では、前面開口５に設置された前窓が天井に収納できる構造が採用されており、天井の前側にも上方視界を確保するために開閉可能な天窓６が設置され、前面開口５と天窓６との間に設けられたフロントヘッダ部７はできるだけ細くして、死角を最小限にする必要がある。しかも、このキャブ本体２のフロントヘッダ部７は、上方視界を確保するためにヘッドガード３と締結していない。

このため、図６（ｂ）に示されるようにキャブ本体２に機体転倒時などの横荷重が加わった場合、この細いフロントヘッダ部７が変形し、居住空間に一側の枠部材2aが入込む状況があり得る。

その場合、ヘッドガード３を装着していても、キャブ本体２との締結がボスまたはブラケット４によるものであると、これらのボスまたはブラケット４の取付面が変形してしまうことにより、フロントヘッダ部７に掛かる荷重がヘッドガード３に伝わらず、結果として、ヘッドガード３は、横荷重に対するフロントヘッダ部７の補強部材として働かないことになる。この状況は、特許文献１に示された横桟を補強するための補強部材においても同様である。
特開２００１−２７９７２１号公報（第４−５頁、図３−５）

このように、従来のキャブ本体２と、このキャブ本体２に直付けされたヘッドガード３との締結構造は、キャブ本体２のルーフ部2r上の４点に設置されたボスまたはブラケット４によるものであるため、機体転倒時などの横荷重が加わった場合、キャブ本体２の変形を抑える役目を果たしにくい。

例えば、図６（ｂ）に示されるように作業装置８側に位置するキャブ本体２の枠部材2bは作業装置８に接触可能であるので剛性が高く、一方、横荷重が作用する側の枠部材2aは、ボスまたはブラケット４の変形を伴なって作業装置８側に移動しやすく、その間のフロントヘッダ部７が大きく変形するが、それに比べ、ヘッドガード３は、取付用のボスまたはブラケット４が変形しやすいことで、応力も立っていない。つまり、ヘッドガード３は、キャブ本体２の変形を押える働きをしていない構造である。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、横荷重に対するキャブ本体の変形を防止できる補強構造体を備えたキャブおよびそのキャブを用いた作業機械を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、一側部および他側部に配置された両側の枠部材間の前部開口と上部開口との間にフロントヘッダ部が設けられたキャブ本体と、キャブ本体の上部に取付けられた補強構造体とを具備し、補強構造体は、キャブ本体の一側部および他側部の枠部材の上部にそれぞれ固定された一側部および他側部のサイドメンバと、これらのサイドメンバ間に一体的に設けられキャブ本体のフロントヘッダ部に固定されたクロスメンバとを備え、補強構造体の一側部および他側部のサイドメンバは、クロスメンバより下方へ延長されキャブ本体の一側部および他側部の枠部材の前部に先端部が固定された延長部をそれぞれ有し、これらのサイドメンバの延長部とクロスメンバとの接合部間に設けられたクロスメンバ補強部材を具備したキャブであり、そして、補強構造体の一側部および他側部のサイドメンバがキャブ本体の一側部および他側部の枠部材の上部にそれぞれ固定されるとともに、補強構造体のサイドメンバ間に一体的に設けられたクロスメンバが、キャブ本体のフロントヘッダ部に固定されたので、キャブ本体の一側部および他側部の枠部材だけでなくフロントヘッダ部とも一体化された補強構造体によって、キャブ本体の剛性を向上させ、横荷重に対するキャブ本体の変形を防止する。さらに、補強構造体のサイドメンバの延長部とクロスメンバとの接合部間をクロスメンバ補強部材によって補強するとともに、サイドメンバの延長部をキャブ本体の枠部材に固定したので、キャブ本体の枠部材に対するサイドメンバの固定が強固になるとともに、このサイドメンバに対する接合強度を補強された強固なクロスメンバを介して、キャブ本体の剛性がいっそう向上する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のキャブにおいて、キャブ本体のフロントヘッダ部に一体に設けられたヘッダ部補強部材と、このヘッダ部補強部材に対して補強構造体のクロスメンバを着脱可能に締結する締結手段とを具備したものであり、そして、ヘッダ部補強部材によりキャブ本体のフロントヘッダ部を補強した上で、このヘッダ部補強部材に対し締結手段を用いて補強構造体のクロスメンバを締結して、キャブ本体に作用すると予想される横荷重の大きさに応じた補強構造体を追加することで、さらにキャブ本体の剛性を向上させる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のキャブにおける締結手段が、キャブ本体のヘッダ部補強部材の内部に溶接付けされた裏ナットと、裏ナットと螺合して補強構造体のクロスメンバをヘッダ部補強部材に締結するボルトとを具備したものであり、そして、ヘッダ部補強部材の内部に溶接付けされた裏ナットに螺合されるボルトにより、ヘッダ部補強部材に対する補強構造体のクロスメンバを容易に締結する。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載のキャブにおける補強構造体を、キャブ本体の上部を全体的に防護するヘッドガードとしたものであり、そして、ヘッドガードによってキャブ本体の上部を落石などから防護するとともに、キャブ本体の一側部および他側部の枠部材だけでなくフロントヘッダ部とも一体化されたヘッドガードによって、キャブ本体の剛性を向上させ、横荷重に対するキャブ本体の変形を防止する。

請求項５載の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載のキャブにおける補強構造体を、キャブ本体のフロントヘッダ部に沿って一側部および他側部の枠部材間に設けられたフロント補強体としたものであり、そして、キャブ本体のフロントヘッダ部に沿って一側部および他側部の枠部材間に設けられたフロント補強体によって、キャブ本体のフロントヘッダ部の剛性を向上させ、横荷重に対するフロントヘッダ部の変形を防止する。

請求項６記載の発明は、機体と、機体に搭載された請求項１乃至５のいずれか記載のキャブと、機体に搭載された作業装置とを具備した作業機械であり、そして、機体の転倒などにより、作業装置とは反対側からキャブ本体に横荷重が作用した場合、その横荷重の大きさは機体の重量により異なるので、機体の重量に応じて、キャブ本体の一側部および他側部の枠部材だけでなくフロントヘッダ部とも一体化された補強構造体を追加することで、キャブ本体の剛性を向上させ、横荷重によるキャブ本体の変形を防止する。

請求項１記載の発明によれば、補強構造体の一側部および他側部のサイドメンバがキャブ本体の一側部および他側部の枠部材の上部にそれぞれ固定されるとともに、補強構造体のサイドメンバ間に一体的に設けられたクロスメンバが、キャブ本体のフロントヘッダ部に固定されたので、キャブ本体の一側部および他側部の枠部材だけでなくフロントヘッダ部とも一体化された補強構造体によって、キャブ本体の剛性を向上させることができ、横荷重に対するキャブ本体の変形を防止できる。さらに、補強構造体のサイドメンバの延長部とクロスメンバとの接合部間をクロスメンバ補強部材によって補強するとともに、サイドメンバの延長部をキャブ本体の枠部材に固定したので、キャブ本体の枠部材に対するサイドメンバの固定を強固にできるとともに、このサイドメンバに対する接合強度を補強された強固なクロスメンバを介して、キャブ本体の剛性をいっそう向上できる。

請求項２記載の発明によれば、ヘッダ部補強部材によりキャブ本体のフロントヘッダ部を補強した上で、このヘッダ部補強部材に対し締結手段を用いて補強構造体のクロスメンバを締結して、キャブ本体に作用すると予想される横荷重の大きさに応じた補強構造体を追加することで、さらにキャブ本体の剛性を向上できる。

請求項３記載の発明によれば、ヘッダ部補強部材の内部に溶接付けされた裏ナットに螺合されるボルトにより、ヘッダ部補強部材に対する補強構造体のクロスメンバを容易に締結できる。

請求項４記載の発明によれば、ヘッドガードによってキャブ本体の上部を落石などから防護するとともに、キャブ本体の一側部および他側部の枠部材だけでなくフロントヘッダ部とも一体化されたヘッドガードによって、キャブ本体の剛性を向上させることができ、横荷重に対するキャブ本体の変形を防止できる。

請求項５記載の発明によれば、キャブ本体のフロントヘッダ部に沿って一側部および他側部の枠部材間に設けられたフロント補強体によって、キャブ本体のフロントヘッダ部の剛性を向上させることができ、横荷重に対するフロントヘッダ部の変形を防止できる。

請求項６記載の発明によれば、機体の転倒などにより、作業装置とは反対側からキャブ本体に横荷重が作用した場合、その横荷重の大きさは機体の重量により異なるので、機体の重量に応じて、キャブ本体の一側部および他側部の枠部材だけでなくフロントヘッダ部とも一体化された補強構造体を追加することで、キャブ本体の剛性を向上させることができ、横荷重によるキャブ本体の変形を防止できる。

以下、本発明を、図１乃至図５に示された一実施の形態を参照しながら、詳細に説明する。

図５は、作業機械または建設機械としての油圧ショベルを示し、この油圧ショベルは、機体11が、履帯式の下部走行体12と、この下部走行体12に対し旋回可能に設けられた上部旋回体13とによって構成され、この機体11の上部旋回体13には、オペレータの運転室を形成するキャブ14と、掘削作業用の作業装置15とが搭載されている。

この作業装置15は、上部旋回体13にブームシリンダ16cにより上下方向に回動されるブーム16が軸支され、このブーム16の先端部にアームシリンダ17cにより回動されるアーム17が軸支され、このアーム17の先端部にバケットシリンダ18cにより回動されるバケット18が軸支されたものである。

図１に示されるように、キャブ14は、キャブ本体21と、このキャブ本体21の上部に取付けられた補強構造体としてのヘッドガード22とを具備している。このヘッドガード22は、キャブ本体21の上部を全体的に防護する構造体である。

キャブ本体21は、左右両側部にて前部から上部にわたって異形鋼管により一連に設けられた枠部材23と、左右両側部にて後部に設けられた枠部材24と、下部の枠部材25とによって、箱形のメインフレーム構造が形成されている。一側部の枠部材23，24，25内には、ドアフレーム26がヒンジ27により開閉自在に取付けられている。さらに、左右両側部の枠部材23の上部間には天井部28が設けられている。

図２に示されるように、左右両側部の枠部材23の上部かつ前部間にはフロントヘッダ部31が設けられ、このフロントヘッダ部31を介して、下側に形成された前部開口32と、後部の天井部28に形成された上部開口33とが仕切られている。

前部開口32には、左右両側部の枠部材23の内側に設けられたレール34に沿って天井部28の下側まで移動自在の前窓（図示せず）が設けられ、上部開口33には、ポリカーボネートなどの透明材により成形された天窓35が、後端のヒンジ（図示せず）を支点に開閉自在に設けられている。

キャブ本体21のフロントヘッダ部31には、一側の枠部材23から他側の枠部材23にわたってヘッダ部補強部材36が溶接付などにより一体に設けられている。このヘッダ部補強部材36には、左右両側部の枠部材23に一体化される脚部37が一体成形されている。

図３に示されるように、ヘッドガード22は、キャブ本体21の左右両側部の枠部材23の上部にそれぞれ締結固定される左右両側部のサイドメンバ41と、これらのサイドメンバ41の中央部間および後部間に一体的に設けられた複数のクロスメンバ42と、左右両側部のサイドメンバ41の前部間に一体的に設けられたクロスメンバ43とを備えている。

中央部間から後部間のクロスメンバ42には、ガード板44が張設され、中央部間のクロスメンバ42から前部間のクロスメンバ43には、ガード格子45が取付けられている。このガード格子45は、相互に平行に配置された複数のフィン状の縦板45aが、これらの縦板45a間に設けられた複数の横棒45bおよび横板45cにより結合されたものである。

さらに、図２に示されるように、ヘッドガード22の左右両側部のサイドメンバ41のうち、キャブ本体21の前上隅のコーナーから前方と対応する部分を、キャブ本体21の枠部材23の形状に合わせるように下方に折曲形成し、その折曲形成部46間にクロスメンバ43を設けることで、キャブ本体21のフロントヘッダ部31とヘッドガード22のクロスメンバ43とを締結できる構造とする。

すなわち、前部のクロスメンバ43は、中央部および後部のクロスメンバ42より下側に配置され、ガード格子45の縦板45aは、先端部から中央部のクロスメンバ42および前部のクロスメンバ43にわたって形成されている。

図３に示されるように、ヘッドガード22の左右両側部のサイドメンバ41には、下面に取付ボス47が形成されているので、これらの取付ボス47を図２に示されたキャブ本体21側の取付座部48に載せてボルトにより締結固定する。

図３に示されるように、ヘッドガード22の前部間のクロスメンバ43には、複数の取付穴51が設けられており、これらの取付穴51を利用して、図１に示されるように前部間のクロスメンバ43を、キャブ本体21のフロントヘッダ部31にヘッダ部補強部材36を介して２箇所以上の複数箇所で締結固定する。

同時に、ヘッドガード22の左右両側部のサイドメンバ41は、クロスメンバ43より下方へ延長された延長部52をそれぞれ有し、キャブ本体21の左右両側部の枠部材23の前部に設けられた取付座部52aに、これらのサイドメンバ41の延長部52の先端部を、取付ボス52bを介し締結固定する。

これらのサイドメンバ41の延長部52とクロスメンバ43との接合部間には、３角形状のクロスメンバ補強部材としてのガセット53が溶接付などにより取付けられて、接合部が補強されている。

図４に示されるように、キャブ本体21のフロントヘッダ部31は、フロントヘッダ内側部材31aとフロントヘッダ外側部材31bとが溶接付などにより一体化されたものであるが、さらに、そのフロントヘッダ外側部材31bにヘッダ部補強部材36が溶接付などにより一体に取付けられ、このヘッダ部補強部材36に対してヘッドガード22のクロスメンバ43が、複数の締結手段54により着脱可能に締結されている。

この締結手段54は、キャブ本体21のヘッダ部補強部材36の内部に溶接付けされた裏ナット55と、この裏ナット55と螺合してヘッドガード22のクロスメンバ43をヘッダ部補強部材36に締結するボルト56とを備えている。クロスメンバ43の内部には、ボルト56を挿入案内するためのスリーブ57が溶接付で一体化されている。

このように、フロントヘッダ部31とヘッドガード22のクロスメンバ43は、直接締結しても良いが、締結用の裏ナット55を持ったヘッダ部補強部材36を追加した上で、クロスメンバ43と締結すれば更なる剛性を保てる。

また、この図４に示されるように、ヘッドガード22のクロスメンバ43は、キャブ本体21のフロントヘッダ部31による死角の範囲内に配置されている。

次に、図１乃至図５に示された実施の形態の作用効果を説明する。

ヘッドガード22の取付は、ヘッドガード22の左右両側部のサイドメンバ41の取付ボス47を、キャブ本体21の左右両側部の枠部材23の上部の取付座部48にそれぞれ締結固定し、ヘッドガード22の左右両側部のサイドメンバ41間に一体的に設けられたクロスメンバ43を、締結手段54によりキャブ本体21のフロントヘッダ部31のヘッダ部補強部材36に締結固定し、ヘッドガード22の左右両側部の延長部52の取付ボス52bを、キャブ本体21の左右両側部の枠部材23の取付座部52aに締結固定する。

このヘッドガード22によってキャブ本体21の上部を落石などから防護するとともに、キャブ本体21の左右両側部の枠部材23だけでなくフロントヘッダ部31とも締結手段54により一体化されたヘッドガード22によって、キャブ本体21の剛性を向上させることができ、横荷重に対するキャブ本体21の変形を防止できる。

例えば、機体11の転倒などにより、作業装置15とは反対側からキャブ本体21に横荷重が作用すると、その横荷重の大きさは機体11の重量により異なるので、機体11の重量に応じて、キャブ本体21の左右両側部の枠部材23だけでなくフロントヘッダ部31とも複数の締結手段54により一体化されたヘッドガード22を追加することで、キャブ本体21の剛性を向上させることができ、横荷重によるキャブ本体21の変形を防止できる。

すなわち、キャブ14のフロントヘッダ部31とヘッドガード22のクロスメンバ43を、ボスまたはブラケットなどの変形する部材を介さないで、締結手段54により直接締結することにより、剛性のあるヘッドガード22がフロントヘッダ部31の変形を押えることが可能となる。特に、複数の締結手段54による締結が、フロントヘッダ部31の剛性を向上させる。

このとき、ヘッダ部補強部材36によりキャブ本体21のフロントヘッダ部31を補強した上で、このヘッダ部補強部材36に対し締結手段54を用いてヘッドガード22のクロスメンバ43を締結して、キャブ本体21に作用すると予想される横荷重の大きさに応じたヘッドガード22を追加することで、さらにキャブ本体21の剛性を向上できる。

さらに、ヘッドガード22のサイドメンバ41の延長部52とクロスメンバ43との接合部間を３角形状のガセット53によって補強するとともに、サイドメンバ41の延長部52をキャブ本体21の枠部材23に締結固定したので、キャブ本体21の枠部材23に対するサイドメンバ41の締結固定を強固にできるとともに、このサイドメンバ41に対する接合強度をガセット53によって補強された強固なクロスメンバ43を介して、キャブ本体21の剛性をいっそう向上できる。

締結手段54は、ヘッダ部補強部材36の内部に溶接付けされた裏ナット55に螺合されるボルト56により、ヘッダ部補強部材36に対するヘッドガード22のクロスメンバ43を容易に締結できる。

また、ヘッドガード22に強度上必要なクロスメンバ43を設けても、このクロスメンバ43は、キャブ本体21のフロントヘッダ部31の死角の中に配置されるので、このクロスメンバ43がキャブ本体21内のオペレータの視界の中に入ることもなく、良好な視界を確保できる。

なお、補強構造体は、キャブ本体21のフロントヘッダ部31に沿って左右両側部の枠部材23間に設けられたフロント補強体（図示せず）でも良い。すなわち、キャブ本体21の天井部の全体を覆うヘッドガードではなく、特許文献１に示された横桟の補強部材のようにフロントヘッダ部31に沿ってＨ形状のフロント補強体を設定した場合は、このフロント補強体を複数の締結手段によりフロントヘッダ部31に締結固定する。

このようなキャブ本体21のフロントヘッダ部31に沿って左右両側部の枠部材23間に設けられたフロント補強体によっても、キャブ本体21のフロントヘッダ部31の剛性を向上させることができ、横荷重に対するフロントヘッダ部31の変形を防止できる。

本発明に係るキャブの一実施の形態を示す斜視図である。 同上キャブの補強構造体を分離した状態の分解斜視図である。 同上キャブの補強構造体を斜め下側から見た斜視図である。 同上キャブの補強構造体を締結した部分の断面図である。 本発明に係るキャブを搭載した作業機械の一実施の形態を示す側面図である。 （ａ）は従来のキャブを示す正面図、（ｂ）はそのキャブに横荷重が加わった場合の変形状態を示す正面図である。

符号の説明

11 機体
14 キャブ
15 作業装置
21 キャブ本体
22 補強構造体としてのヘッドガード
23 枠部材
31 フロントヘッダ部
32 前部開口
33 上部開口
36 ヘッダ部補強部材
41 サイドメンバ
43 クロスメンバ
52 延長部
53 クロスメンバ補強部材としてのガセット
54 締結手段
55 裏ナット
56 ボルト

Claims (6)

1. 一側部および他側部に配置された両側の枠部材間の前部開口と上部開口との間にフロントヘッダ部が設けられたキャブ本体と、
   キャブ本体の上部に取付けられた補強構造体とを具備し、
   補強構造体は、
   キャブ本体の一側部および他側部の枠部材の上部にそれぞれ固定された一側部および他側部のサイドメンバと、
   これらのサイドメンバ間に一体的に設けられキャブ本体のフロントヘッダ部に固定されたクロスメンバとを備え、
   補強構造体の一側部および他側部のサイドメンバは、クロスメンバより下方へ延長されキャブ本体の一側部および他側部の枠部材の前部に先端部が固定された延長部をそれぞれ有し、
   これらのサイドメンバの延長部とクロスメンバとの接合部間に設けられたクロスメンバ補強部材
   を具備したことを特徴とするキャブ。
2. キャブ本体のフロントヘッダ部に一体に設けられたヘッダ部補強部材と、
   このヘッダ部補強部材に対して補強構造体のクロスメンバを着脱可能に締結する締結手段と
   を具備したことを特徴とする請求項１記載のキャブ。
3. 締結手段は、
   キャブ本体のヘッダ部補強部材の内部に溶接付けされた裏ナットと、
   裏ナットと螺合して補強構造体のクロスメンバをヘッダ部補強部材に締結するボルトと
   を具備したことを特徴とする請求項２記載のキャブ。
4. 補強構造体は、キャブ本体の上部を全体的に防護するヘッドガードである
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のキャブ。
5. 補強構造体は、キャブ本体のフロントヘッダ部に沿って一側部および他側部の枠部材間に設けられたフロント補強体である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のキャブ。
6. 機体と、
   機体に搭載された請求項１乃至５のいずれか記載のキャブと、
   機体に搭載された作業装置と
   を具備したことを特徴とする作業機械。

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