JP4415698B2 - 建設機械のキャノピ構造 - Google Patents

Description

本発明は、機体が横転した際にオペレータを保護するための建設機械のキャノピ構造に関するものである。

機体が万一、横転したときにシートベルトで支えられたオペレータが押しつぶされる可能性を少なくすることを目的としてＴＯＰＳ（Tip-Over Protection Structure）構造のキャノピを採用した建設機械が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

上記ＴＯＰＳ仕様のキャノピは、通常、オペレータの周囲に配置された４本支柱を基本構造としており、各支柱の上端にルーフが取り付けられている。
特開２００１−３０３６１８号公報（第(3)頁、図２）

一方、上部旋回体の前部にスイングブラケット部が備えられ、そのスイングブラケット部にブーム基部が連結されてフロントアタッチメント全体がスイング動作する、いわゆるスイングブームを備えた油圧ショベルでは、上部旋回体を右旋回させ、ブームをその逆方向（左側）にスイングさせた状態で側溝掘削が行われる。

このようなブームの左スイング動作は、フロントアタッチメントをオペレータに近づけて作業を行うことができるという利点があるため、側溝掘削では多く行われている。

このとき、ＴＯＰＳ構造のキャノピであって４本支柱であると、左前方に配置されている支柱が側溝掘削時の作業視界を妨げるという問題がある。

特に、上部旋回体後端の旋回半径が車幅内に収まるように構成されたいわゆる後方小旋回型のミニショベルでは、運転席前側のスペースが狭くなりがちであり、左前方に配置された支柱が運転席空間を圧迫することになる。しかも、その支柱の存在によって乗降範囲の横幅が著しく制限され、乗降しにくくなるという問題もある。

本発明は以上のような従来の建設機械のキャノピ構造における課題を考慮してなされたものであり、ＴＯＰＳ仕様を満たしながらスイングブームを備えた建設機械の作業視界と乗降のしやすさを確保することができる建設機械のキャノピ構造を提供するものである。

本発明に係る建設機械のキャノピ構造は、上部旋回体の前部に垂直軸回りに回転することにより機体幅方向に揺動する作業アタッチメントが設けられ、上記上部旋回体の機体幅方向一方側に運転席が配置され、機体幅方向他方側に機器類の収納される機器収納部が配置され、上記運転席の側方に作業アタッチメント等を操作するための操作体が備えられている建設機械において、上記運転席の周囲に形成されるキャノピが、上記機器収納部側で上記運転席の後方に立設される後側支柱と、上記運転席の乗降側側方に立設される横側支柱と、上記後側支柱の上端部と上記横側支柱の上端部とを連結する連結部材と、上記運転席の前方に立設され、その上端部が上記連結部材に連結される１本の前側支柱と、上記連結部材に支持された状態で固定されるルーフとを有し、剛体としてのキャノピが形成され、上記前側支柱を上記垂直軸よりも上記機器収納部側に寄せて配置するとともに上記横側支柱を上記操作体の外側に配置することにより、上記垂直軸回りの回転により上記運転席側に振られた上記作業アタッチメントの作業視界を確保するための開放部を運転席の斜め前方に形成したものである。

この構造によれば、二本支柱に比べてより高い強度が確保され作業アタッチメントを運転席側に振って例えば側溝掘削を行う場合でも、左前方に開放部が形成されていることによって作業視界が改善され、乗降性も良好となる。

上記横側支柱は、運転席に着座したオペレータの腰部よりも前側に立設することが好ましい。それにより、万一、機体が横転した場合には即座にその横側支柱に手を掛けることができ、オペレータがキャノピ外に放出されることを防止することができる。

また、後側支柱および横側支柱を長方形断面を有する角形鋼管で構成し、その長辺を前後方向に向けて配置することが好ましい。それにより、横転時にオペレータを上下方向に通る幅広面で確実に受けることができ、かつキャノピの剛性を高めることができる。

また、上記連結部材はオペレータの頭上を横切るように後側および横側支柱を配置することが好ましい。それにより、落下物に対してもオペレータを保護することができる。

また、上記連結部材が、上記後側支柱の上端部と上記横側支柱の上端部とを連結する後側連結部材と、上記後側連結部材の前側に設けられ、平面から見て後向きにコ字状をなして上記後側支柱および上記横側支柱の各上端を連結する前側連結部材とを備えた構成とすれば、支柱上端部の剛性をより高めることができるとともに、ルーフ前部を安定して固定することができる。

上記前側支柱の断面積を、後側支柱または横側支柱のそれよりも小さい部材で構成すれば、右前方視界を確保することができる。

また、前側支柱と後側支柱との距離をＬａ、後側支柱と横側支柱との距離をＬｂ、横側支柱と前側支柱との距離をＬｃとするとき、各支柱間の距離をＬａ＜ＬｂかつＬａ＜Ｌｃとすることが好ましい。それにより、横転時に横側支柱に加わる荷重を前側支柱と後側支柱とに効果的に分散させることができる。

上記後側支柱は、縦方向に立設された一対の支柱で構成することもできる。このように、後側支柱を一対の支柱で構成すれば、キャノピの強度をより高めることができる。

以上説明したことから明らかなように、請求項１の本発明によれば、運転席の周囲に形成されるキャノピを、１本の前側支柱と、後側支柱と、横側支柱と、各支柱を連結する連結部材と、ルーフとで構成して、剛体としてのキャノピを形成し、前側支柱を作業アタッチメントの揺動中心である垂直軸よりも機器配置部側に寄せて配置するとともに、横側支柱を操作体の外側に配置したため、運転席の斜め前方に、運転席側に振られた作業アタッチメントの作業視界を確保するための開放部を形成することができ、それにより、機体の左前方が開放されて作業視界が改善され、乗降性が良好になる。

請求項２の本発明によれば、上記横側支柱を、運転席に着座したオペレータの腰部よりも前側に立設したため、万一、機体が横転した場合には即座に横側支柱に手を掛けることができ、オペレータがキャノピ外に放出されることを防止することができる。

請求項３の本発明によれば、横転時にオペレータを上下方向に通る幅広面で確実に受けることができ、かつキャノピの剛性を高めることができる。

請求項４の本発明によれば、落下物に対してもオペレータを保護することができる。

請求項５の本発明によれば、支柱上端部の剛性をより高めることができるとともに、ルーフ前部を安定して固定することができる。

請求項６の本発明によれば、右前方視界を確保することができる。

請求項７の本発明によれば、横転時に横側支柱に加わる荷重を前側支柱と後側支柱とに効果的に分散させることができる。

請求項８の本発明によれば、後側支柱を一対の支柱で構成したため、キャノピの強度をより高めることができる。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は本発明とは別の参考形態を示したものであり、キャノピ仕様の小型ショベル、通称、ミニショベルを示したものである。

同図に示すミニショベル１は上部旋回体後端の旋回半径が下部走行体の車幅内に略収まるように構成された後方小旋回タイプのものであり、クローラ２，２を装着した下部走行体３上に上部旋回体４を旋回自在に搭載している。

この上部旋回体４の旋回フレーム左側には、操縦装置、運転席５を配置するための運転スペースＡが確保され、この運転スペースＡの右側に油圧機器やタンク類を収納するための機器スペースＢが確保されている。なお、６は機器類をカバーしている機器収納部としての機器カバーであり、７は運転席５の後方に設けられ、エンジンを収納しているエンジンカバーである。

旋回フレームの前部には接続用ブラケット８が突出しており、この接続用ブラケット８に対し、垂直軸まわりに回転できるスイングブラケット９が連結されている。

このスイングブラケット９にはフロントアタッチメントを構成しているブーム１０の基端部が接続されており、ブームシリンダ１１を伸縮させることによりそのブーム１０を起伏させることができるようになっている。

なお、スイングブラケット９は図示しないスイングシリンダ（旋回フレームの右側に配置されている）を伸縮させることによって矢印Ｃ方向にスイング動作するようになっている。

運転スペースＡに取り付けられる運転席５の座面両側にはコントロールボックス１２，１３が設けられ、各コントロールボックス１２，１３の前側端部に操作体としての操作レバー１４，１５が備えられている。

上記運転席５の右側後方には後側支柱１７が立設され、運転席５の左側（乗降側側方）には横側支柱１８が立設されている。

図２は、その支柱の構成を示したものであり、(ａ)は正面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は平面図である。

同図（ａ）および（ｂ）において、後側支柱１７は偏平断面を有する角パイプからなり、その下端に設けられたブラケット１７ａは、機器カバー６の運転席側に配置された取付ステー（図示しない）に固定されている。

横側支柱１８も同じく偏平断面を有する角パイプからなり、その下端に設けられたブラケット１８ａは、エンジンカバー７の左前部７ａに対応する旋回フレーム上に取付ステー（図示しない）を介して固定されている。なお、横側支柱１８の高さ方向略中間部には乗降時にオペレータが掴むための把手１８ｂが備えられている。

次に、支柱１７および１８の上部構造について説明する。

同図（ｃ）に示すように、後側支柱１７と横側支柱１８の各上端部には、偏平断面を有する角パイプで構成された後側連結部材（連結部材）１９が略水平に架設されており、この後側連結部材１９は、平面から見て機体幅方向に通る仮想線Ｄに対して角度θ傾斜しており、運転席５に着座したオペレータの頭上を横切る状態で配置されている。それにより、頭上からの落下物に対してオペレータを保護するようになっている。

また、後側支柱１７と横側支柱１８はさらに前側連結部材２０によって接続されている。

この前側連結部材２０は、後向きにコ字状に成形された丸パイプからなり、前後方向に平行するアーム部２０ａおよび２０ｂと、機体幅方向に配置される前側梁部２０ｃとから構成されている。

上記後側支柱１７と横側支柱１８を上記した関係に配置することによって、万一、機体が矢印Ｅ方向に横転した場合であっても、横側支柱１８に作用する荷重を、横側支柱１８およびその横側支柱１８に対して後側連結部材１９を介して接続されている後側支柱１７で分担し、両支柱１７および１８が大きく変形または破損することがないようにしている。

さらに、横側支柱１８を操作レバー１５の近傍に配置しているため、オペレータはその操作レバー１５から離した手を無理なく、素早くその横側支柱１８に掛けることができるようになっている。しかも、横側支柱１８は運転席５に着座したオペレータの横側に配置されているため、横側支柱１８に手を掛けた状態でぶら下がるのではなく、その横側支柱１８を支えとして踏ん張ることができ、オペレータがキャノピから飛び出ることを防止することができる。

上記構成では、運転席の前方に支柱が存在しないため、大きな開放部Ｓが形成されて作業視界が広くなり、例えばフロントアタッチメントを運転席側にスイングさせて側溝掘削を行う場合であっても視界が妨げられず作業がしやすくなる。しかも、後方小旋回タイプのミニショベル１では運転席５前側のスペースが狭くなりがちであるが、前方に支柱が存在しないことによって圧迫感を解消することもできる。

なお、２２は前側連結部材２０の上面に設けられ、雌ねじ部を有するルーフ固定金具であり、２３は後側連結部材１９の上面に設けられ同じく雌ねじ部を有するルーフ固定金具である。

これらのルーフ固定金具に対し、図３に示すように樹脂成形されたルーフ２４が取り付けられる。

同図（ａ）はルーフ２４の正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。

ルーフ２４には上記したルーフ固定金具２２，２２の配置に対応して固定孔２４ａ，２４ａが、上記したルーフ固定金具２３，２３の配置に対応して固定孔２４ｂ，２４ｂがそれぞれ形成されている。上記各固定孔２４ａ，２４ｂを通したボルトをルーフ固定金具２２，２３の各雌ねじ部に螺合させることにより、ルーフ２４が前側連結部材２０と後側連結部材１９に支持された状態で固定され、剛体からなるキャノピが形成される。

なお、上記構成を有するキャノピ構造において、後側支柱１７と横側支柱１８の各下端部同士を図示しない下部連結部材で連結すれば、キャノピ全体が箱形構造となって補強され強度を高めることができる。

図４は本発明に係る第１の実施の形態を示したものである。

なお、以下の説明において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図４に示す小型ショベルでは、運転席５の周囲を囲むようにしてその右側（機器カバー６側）前方に前側支柱１６が、運転席５の右側後方に後側支柱１７が、運転席５の左側（乗降側側方）に横側支柱１８がそれぞれ立設されている。

図５は、その支柱の構成を示したものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。

同図（ａ）および（ｂ）において、前側支柱１６は後向きに傾斜した状態に成形された丸パイプからなり、その下端に設けられた固定板１６ａは、フロアプレート４ａの前側縁部４ｂ（図４参照）にボルトで固定されている。

同図（ｃ）において、前側梁部２０ｃの右端部には取付板部２１ａを有するブラケット２１が固定され、その取付板部２１ａに対応して前側支柱１６の上端に取付板部１６ｂが固定され、両取付板部２１ａおよび１６ｂを重ね合わせてボルトで締結することにより、前側連結部材２０と前側支柱１６とが接続されている。

前側支柱１６の上端中心と後側支柱１７の上端中心との距離をＬａとし、後側支柱１７の上端中心と横側支柱１８の上端中心との距離をＬｂとし、横側支柱１８の上端中心と前側支柱１６の上端中心との距離をＬｃとするとき、Ｌａ＜ＬｂかつＬａ＜Ｌｃとなるように各支柱１６〜１８が配置される。

各支柱１６〜１８を上記した関係に配置することによって、万一、機体が矢印Ｅ方向に横転した場合であっても、横側支柱１８ａに作用する荷重を後側連結部材１９および前側連結部材２０を通じて後側支柱１７と前側支柱１６とに効果的に分散させ各支柱１６〜１８が大きく変形または破損することがないようにしている。

さらに、前側支柱１６を機器カバー６側に寄せて配置するとともに横側支柱１８を操作レバー１５の外側に配置しているため、運転席の斜め前方に開放部Ｓ′（図４参照）が形成されて作業視界が広くなり、例えばフロントアタッチメントを運転席側にスイングさせて側溝掘削を行う場合であっても視界が妨げられず作業がしやすくなる。しかも、後方小旋回タイプのミニショベル１では運転席５前側のスペースが狭くなりがちであるが、左前方に支柱が存在しないことによって圧迫感を解消することもできる。

図６は本発明に係る第２の実施の形態を示したものである。

図６において、前側支柱１６と横側支柱１８は上述した第１の実施の形態と同じ構成であるが、後側支柱１８の代わりに一対の後部支柱３０，３０が設けられている。

一対の後部支柱３０は丸パイプからなりその下端は、機体車幅方向に配置された連結部３０ａによって接続されており、全体としてＵ字状に形成されている。

連結部３０はエンジンカバー７から突出する取付ステー（図示しない）に対しブラケット３１を介して固定されている。

各支柱１６〜１８の上端は薄板状の金属製プレート３２に固定されており、このプレート３２にさらにルーフ２４がボルトで固定されている。なお、プレート３２に代えて窓枠状に組まれたパイプフレームを使用することもできる。

この構成においてもオペレータの左前方視界を遮る支柱が存在しないため、広い作業視界を確保することができる。

また、横側支柱１８以外の支柱はすべてその横側支柱１８よりも断面の小さい丸パイプで構成しているため、視界をより広く確保することができる。特に、オペレータの右側視界を確保することができるようになる。

なお、後部支柱３０は上記したＵ字状に限らず、独立した２本の支柱であってもよい。

また、上記した第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、各支柱間をオペレータの邪魔にならないように連結する連結部材を設けてもよい。これによれば、より強度面で有利なキャノピを構成することができる。

さらにまた、図４または図６において、前側支柱１６を途中で後方に向けて折り曲げ、後側支柱１７と、或いは後部支柱３０の中間部と接続すれば、上記参考形態に示したような二本柱の支柱と同様の良好な作業視界を確保しつつ、キャノピの強度を高めることができる。

本発明とは別の参考形態のキャノピ構造を示す斜視図である。 （ａ）は図１に示すキャノピ支柱の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。 （ａ）は図１に示すキャノピルーフの正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 本発明に係る第１の実施の形態のキャノピ構造を示す斜視図である。 （ａ）は図４に示すキャノピ支柱の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。 本発明に係る第２の実施の形態のキャノピ構造を示す斜視図である。

１ ミニショベル
２ クローラ
３ 下部走行体
４ 上部旋回体
５ 運転席
６ 機器カバー
７ エンジンカバー
９ スイングブラケット
１０ ブーム
１２，１３ コントロールボックス
１４，１５ 操作レバー
１６ 前側支柱
１７ 後側支柱
１８ 横側支柱
１９ 後側連結部材
２０ 前側連結部材
２４ ルーフ
Ｓ 開放部
Ｓ′ 開放部

Claims (8)

1. 上部旋回体の前部に垂直軸回りに回転することにより機体幅方向に揺動する作業アタッチメントが設けられ、上記上部旋回体の機体幅方向一方側に運転席が配置され、機体幅方向他方側に機器類の収納される機器収納部が配置され、上記運転席の側方に作業アタッチメント等を操作するための操作体が備えられている建設機械において、
   上記運転席の周囲に形成されるキャノピが、上記機器収納部側で上記運転席の後方に立設される後側支柱と、上記運転席の乗降側側方に立設される横側支柱と、上記後側支柱の上端部と上記横側支柱の上端部とを連結する連結部材と、上記運転席の前方に立設され、その上端部が上記連結部材に連結される１本の前側支柱と、上記連結部材に支持された状態で固定されるルーフとを有し、剛体としてのキャノピが形成され、
   上記前側支柱を上記垂直軸よりも上記機器収納部側に寄せて配置するとともに上記横側支柱を上記操作体の外側に配置することにより、上記垂直軸回りの回転により上記運転席側に振られた上記作業アタッチメントの作業視界を確保するための開放部を運転席の斜め前方に形成したことを特徴とする建設機械のキャノピ構造。
2. 上記運転席に着座したオペレータの腰部よりも前側に上記横側支柱が立設されている請求項１記載の建設機械のキャノピ構造。
3. 上記後側支柱および上記横側支柱が長方形断面を有する角形鋼管からなり、その長辺を前後方向に向けて配置してなる請求項１または２に記載の建設機械のキャノピ構造。
4. 上記連結部材がオペレータの頭上を横切るように配置されている請求項１〜３のいずれかに１項に記載の建設機械のキャノピ構造。
5. 上記連結部材は、上記後側支柱の上端部と上記横側支柱の上端部とを連結する後側連結部材と、上記後側連結部材の前側に設けられ、平面から見て後向きにコ字状をなして上記後側支柱および上記横側支柱の各上端を連結する前側連結部材とを備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械のキャノピ構造。
6. 上記前側支柱は、上記後側支柱または上記横側支柱よりも断面積の小さい部材で構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械のキャノピ構造。
7. 上記前側支柱と上記後側支柱との距離をＬａ、上記後側支柱と上記横側支柱との距離をＬｂ、上記横側支柱と上記前側支柱との距離をＬｃとするとき、各支柱間の距離をＬａ＜ＬｂかつＬａ＜Ｌｃとした請求項１〜６のいずれか１項に記載の建設機械のキャノピ構造。
8. 上記後側支柱が、縦方向に立設された一対の支柱で構成されている請求項１または２記載の建設機械のキャノピ構造。
   

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