JP4243511B2 - 運転室保護構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転室保護構造、さらに詳しくは、作業機械が転倒した時に運転室の変形、潰れを抑制して室内のオペレータを保護する運転室保護構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業機械、例えばその典型例である油圧ショベルは、機体フレーム上の左側前部に運転室を備えている。この油圧ショベルは、走行中あるいは作業中などに何らかのアクシデントにより転倒した場合の運転室の倒壊に対し室内のオペレータを保護するための運転室保護構造として、運転室全体を覆うように形成したキャブガードを採用している。このキャブガードの典型例は、運転室の左右に機体フレームに立設した一対の逆Ｕ字状の枠体と、この左右一対の枠体を連結する複数個の連結梁を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７３０１７号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したとおりの形態の従来の運転室保護構造には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００５】
（１）コスト：
運転室保護構造が、運転室とは別体に運転室全体を覆うように、かつ頑強に形成されるので、コストが高い。
【０００６】
（２）設置スペース：
運転室保護構造が、運転室とは別体に運転室全体を覆うように形成されるので、作業機械の限られたスペースに設けるのがレイアウト上難しい。作業機械の輸送、稼働などにおいて全高に制限がある場合には、運転室を小さく形成するか、輸送時に運転室保護構造を取り外す必要がある。
【０００７】
（３）オペレータ視界：
運転室保護構造が、運転室の周囲を覆うように形成されるので、作業機械の走行、作業などにおいて重要な、室内のオペレータからの運転室周囲の視界が妨げられる。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、コストを安くでき、設置スペースに問題がない、またオペレータの視界を妨害しない、作業機械の運転室保護構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、作業機械の運転室に所定の隙間を有して隣接し運転室が外力により変形したときに当接しその倒れを抑制する、該運転室が取付けられている機体フレームに設置された干渉部材と、該運転室の外壁面である運転室の後面の窓の縁部に形成された当接部材とを備え、該干渉部材とこの当接部材との当接により該外壁面の延びる方向への運転室の倒れが抑制される、ことを特徴とする運転室保護構造である。
【００１０】
そして、作業機械の転倒により運転室に外力が作用した場合、干渉部材によって運転室の倒れを支え抑制して、室内にオペレータの空間を確保できるようにする。したがって、簡単な構造の干渉部材により、コストの安い、設置スペースに問題のない、オペレータの視界を妨害しない、運転室保護構造を提供できる。
【００１２】
そして、干渉部材と外壁面に設けた当接部材との当接により、外壁面の延びる方向、例えば後面の延びる左方あるいは右方への運転室の倒れを抑制する。
【００１４】
そして、運転室の後窓の縁部に当接部材を設けることにより、オペレータの身体の主要部分が位置する運転室後部を変形に対し効果的に補強し、かつ後窓からの視界に何ら影響のないようにする。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、作業機械の運転室に所定の隙間を有して隣接し運転室が外力により変形したときに当接しその倒れを抑制する、該運転室が取付けられている機体フレームに設置された干渉部材を備え、該干渉部材が、運転室の外壁面に対向し運転室の上端と略同じ高さまで延びた平板面を有し、運転室の左又は右側の外壁面の後端部に対向して設けられ、この平板面と外壁面との当接により当接方向への運転室の倒れが抑制される、ことを特徴とする運転室保護構造である。
【００１６】
そして、運転室の外壁面を簡単な構造の平板によって受け止めて運転室の倒れを抑制する。
【００１８】
そして、運転室の左又は右側外壁面の後端部に対向して干渉部材を設けることにより、オペレータの身体の主要部分が位置する運転室後部の左方又は右方への倒壊を抑え、かつ周囲の視界に影響がないようにする。
【００２０】
そして、干渉部材を運転室の上端と略同じ高さまで延ばすことにより、機体が１８０°反転転倒した状態においても運転室の変形、潰れを干渉部材によって抑制できるようにする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された運転室保護構造について、典型的な作業機械である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００２２】
図１を参照して先ず油圧ショベルの概要について説明し、その後に運転室保護構造の第１の実施の形態及び第２の実施の形態について説明する。なお、これらの実施の形態は、室内のオペレーターから見て運転室が右方に倒れるのを抑制する形態に対して適用されている。
【００２３】
全体を番号２で示す油圧ショベルには運転室４が、クローラ式の下部走行体６に取付けられた機体フレームであるメインフレーム８の上に取付けられている。この運転室４は、メインフレーム８の左側前部（図１の手前側の左方部）に位置付けられている。メインフレーム８には、フロント作業装置１０が運転室４の前方に張り出して上下方向に揺動作動を自在に設けられ、エンジンなどの機器を収容した後部機体１２が運転室４の後方に設けられている。
【００２４】
運転室４は、それ自体は周知のもので、主として鋼板を成形してピラー、パネル、ドアなどを形成し、溶接などによって組み立て、パネル、ドアなどの開口部に窓サッシ、ガラスなどを嵌め込んだものである。したがって運転室４は、鋼部材により基本の骨組みが形成され、外力による変形、潰れなどに対して所定の剛性を備えている。運転室４の左側面には乗降用のドア４ａが配置され、運転室４の中にはオペレータが着座する運転席（図示していない）が備えられている。
【００２５】
第１の実施の形態について図１とともに図２〜図４を参照して説明する。この運転室保護構造は、運転室４の右後ろ角部に隣接してメインフレーム８に設置された干渉部材としてのブラケット１４と、運転室４の後面４ｂの上部に備えられた後窓４ｃの周縁に一体的に設けられ、ブラケット１４と所定の隙間を有して設けられた当接部材としての枠体１６とを備えている。枠体１６は運転室４の後方から見て（図４）矩形枠状に形成され、その右下角部にブラケット１４との所定の隙間を形成する当接部１５を有している。
【００２６】
枠体１６は、矩形の外縁と後窓４ｃと略同じ大きさの４隅の丸められた矩形開口とを有して、厚鋼板を切り抜いて形成され、運転室４の後面４ｂに溶接されて後面４ｂから突出した形態で取付けられている。この枠体１６は、当接部材として機能するとともに、運転室４の後面４ｂに剛性を付与する補強部材としても機能している。
【００２７】
ブラケット１４は、鋼板などにより成形した鋼材部材を溶接接合して形成され、枠体１６の当接部１５の鉛直部及び水平部それぞれに所定の隙間Ｓ１、Ｓ２を有して対向する断面Ｌ形のストッパ１４ａと、一端がメインフレーム８上に一体的に溶接されて立設され他端である上端にストッパ１４ａが取付けられたサポート１４ｂと、ストッパ１４ａとサポート１４ｂとの連結を補強する三角形状のリブ１４ｃとを備えている。
【００２８】
枠体１６及びブラケット１４は、図４に矢印Ｘで示した運転室４の後面４ｂの延びる方向（図４の紙面に沿った方向）に作用する力、すなわち機体が左方に転倒し運転室４が地面などに当接した力、が左側面４ｆに加わり運転室４が右方に変形したときに、枠体１６の当接部１５がブラケット１４のストッパ１４ａに当接してブラケット１４が枠体１６を受け止めるように配設されている。隙間Ｓ１及びＳ２は、作業機械の通常の稼働状態における運転室４の振動・揺れでは、当接部１５とストッパ１４ａとが干渉しない大きさで、かつ機体転倒時に運転室４が上述の力により変形したときに干渉する大きさに設定される。
【００２９】
そして、枠体１６及びブラケット１４の設置位置、細部形状及び強度などは、運転室４の変形、潰れ量を抑えて室内にオペレータの空間を確保するように、また必要により運転室４とともに自体も変形しながら転倒のエネルギーを吸収するように、構造解析計算及び実験によって決定される。
【００３０】
第２の実施の形態について図１とともに図５及び図６を参照して説明する。図５は運転室４を機体の内方側（図１の向こう側）から見た図であり、図６は運転室４を後方から見た図である。この運転室保護構造は、運転室４右側面の、外壁面４ｄ後部のリヤピラー４ｅ部分に、対向した平板面Ｆを有し隙間Ｓ３で隣接して、メインフレーム８に設置された干渉部材としてのブラケット１８を備えている。
【００３１】
ブラケット１８は、鋼板を成形して組み立てて形成され、メインフレーム８に溶接されて一体的に立設されたサポート１８ａと、サポート１８ａとメインフレーム８との接合部にそれぞれ溶接された補強部材であるリブ１８ｂとを備えている。サポート１８ａは、メインフレーム８側の下端を幅広にして上端先端側に徐々に幅狭に、先端位置を運転室４の上端と略同じ高さに、かつ対向した運転室４のリヤピラー４ｅと略同じ幅にして形成されている。リブ８ｂは、平板面Ｆの裏側面に上下方向に延びて立設されている。
【００３２】
このブラケット１８は、図６に矢印Ｘで示した運転室４の左側面４ｆに向けて作用する力、すなわち機体が左方に転倒し運転室４が地面などに当接して作用する力により、運転室４が右方に変形したときに、ブラケット１８の平板面Ｆと運転室４の外壁面４ｄのリヤピラー４ｅの部分が当接して、ブラケット１８が受け止めるように配設されている。隙間Ｓ３は、作業機械の通常の稼働状態における運転室４の振動・揺れでは、外壁面４ｄがブラケット１８の平板面Ｆに干渉しない大きさで、かつ機体転倒時に運転室４が変形したときに干渉する大きさに設定される。
【００３３】
そして、ブラケット１８の高さ、細部形状及び強度などは、運転室４の変形、潰れ量を抑えて室内にオペレータの空間を確保するように、また必要により運転室４とともに自体も変形しながら転倒のエネルギーを吸収するように、構造解析計算及び実験によって決定される。
【００３４】
上述したとおりの運転室保護構造の作用について説明する。
【００３５】
（１）運転室の変形、潰れを抑制：
図２〜図４に示す第１の実施の形態によれば、機体転倒時に矢印Ｘで示すように運転室４に左側方から力がかかり運転室４が右方に変形した場合、後面４ｂの窓４ｃの縁部に設けられた当接部材である枠体１６が、干渉部材であるブラケット１４と、当接部１５及びストッパ１４ａの部分で干渉することにより、運転室４の変形、潰れが抑制され、室内にオペレータの空間が確保される。特に、当接部材１６を運転室後面４ｂの窓４ｃの縁部に設けることによりその部分が補強され、オペレーターの身体の主要部分が位置する運転室後部の変形を効果的に抑制することができる。
【００３６】
図５及び図６に示す第２の実施の形態によれば、機体転倒時に矢印Ｘで示すように運転室４に左側方から力がかかり運転室４が右方に変形した場合、その右側面の外壁面４ｄが、干渉部材であるブラケット１８に干渉することにより運転室４の変形、潰れが抑制され、室内にオペレータの空間が確保される。特に、当接部材のブラケット１８を外壁面４ｄの後部リヤピラー４ｅの部分に対向させて配設することにより、リヤピラー４ｅの座屈を防止し、オペレーターの身体の主要部分が位置する運転室後部の変形を効果的に抑制することができる。さらに、干渉部材のブラケット１８の上端を運転室４の上端と略同じ高さに位置させることにより、機体が１８０°反転転倒した場合の運転室４の潰れも抑えることができる。
【００３７】
（２）コスト：
運転室保護構造に用いられる干渉部材、当接部材などは、従来の運転室保護構造に比べて小形で簡単であるので、材料及び設置のコストを安くすることができる。
【００３８】
（３）設置スペース：
従来の運転室保護構造に比べて、運転室保護構造に用いられる干渉部材、当接部材などは、小形で簡単であるので、機体のレイアウトに影響することなく容易に設置することができ、従来の設置スペースの問題を除くことができる。また、作業機械の輸送、稼働などにおいて干渉部材は運転室よりも上方に出ないので、従来のように運転室を小さくしたり、取り外したりする必要がない。
【００３９】
（４）オペレータ視界：
運転室保護構造の干渉部材は、従来の運転室保護構造に比べて小形で簡単であり、オペレータの視界を妨げない。
【００４０】
（５）後付け容易：
本発明に係る運転室保護構造は、構造が簡単であるので、運転室保護構造を備えていない作業機械に後から容易に取付けることができる。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００４２】
（１）運転室の変形の方向：
本発明の実施の形態は、運転室が右方に変形する形態で示したが、変形方向が左方に、後方に、あるいは前方になど、作業機械の形態、稼働などによって異なる場合には、本発明に係る運転室保護構造をその方向を合わせて、運転室に隣接して１個所あるいは複数個所設置すればよい。すなわち、干渉部材を運転室の前後左右に適宜に設置すればよい。
【００４３】
（２）干渉部材と当接部材：
本発明の第１の実施の形態においては、干渉部材のストッパ１４ａと当接部材の当接部１５とは、当接部１５の鉛直部及び水平部それぞれに所定の間隔Ｓ１、Ｓ２を有して対向した断面Ｌ形のストッパ１４ａを有しているが、作業機械の形態などによっては鉛直部及び水平部のいずれか一方だけでもよい。
【００４４】
（３）当接部材：
本発明の第１の実施の形態においては、運転室４の外壁面に設けられた当接部材が後窓を完全に囲む枠体１６により形成されているが、必ずしも完全な枠状に形成しなくてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に従って構成された運転室保護構造によれば、コストを安くでき、設置スペースに問題がない、またオペレータの視界を妨害しない、作業機械の運転室保護構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る運転室保護構造が適用される典型的な作業機械である油圧ショベルの概略側面図。
【図２】図１の油圧ショベルに本発明の運転室保護構造の第１の実施の形態を適用した部分を、運転室の斜め左後上方から見て機体の一部を除いて示した拡大斜視図。
【図３】図２に示す運転室の部分を左側面側から見た図。
【図４】図２に示す運転室の部分を後面側から見た図。
【図５】図１の油圧ショベルに本発明の運転室保護構造の第２の実施の形態を適用した部分を、機体の内方側から見て機体の一部を除いて示した拡大図。
【図６】図５に示す運転室の部分を運転室の後面側から見た図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（作業機械）
４：運転室
４ｂ：後面（外壁面）
４ｃ：後窓
４ｄ：右側面（外壁面）
８：メインフレーム（機体フレーム）
１４：ブラケット（干渉部材）
１５：当接部
１６：枠体（当接部材）
１８：ブラケット（干渉部材）
Ｓ１：隙間
Ｓ２：隙間
Ｓ３：隙間
Ｆ：平板面

Claims (2)

1. 作業機械の運転室に所定の隙間を有して隣接し運転室が外力により変形したときに当接しその倒れを抑制する、該運転室が取付けられている機体フレームに設置された干渉部材と、
   該運転室の外壁面である運転室の後面の窓の縁部に形成された当接部材とを備え、
   該干渉部材とこの当接部材との当接により該外壁面の延びる方向への運転室の倒れが抑制される、ことを特徴とする運転室保護構造。
2. 作業機械の運転室に所定の隙間を有して隣接し運転室が外力により変形したときに当接しその倒れを抑制する、該運転室が取付けられている機体フレームに設置された干渉部材を備え、
   該干渉部材が、運転室の外壁面に対向し運転室の上端と略同じ高さまで延びた平板面を有し、運転室の左又は右側の外壁面の後端部に対向して設けられ、この平板面と外壁面との当接により当接方向への運転室の倒れが抑制される、ことを特徴とする運転室保護構造。

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