JP4655815B2

JP4655815B2 - 建設機械のキャビン

Info

Publication number: JP4655815B2
Application number: JP2005233939A
Authority: JP
Inventors: 良昭村上
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-08-12
Also published as: CN1912261B; CN1912261A; EP1752585A3; US7434869B2; EP1752585A2; US20070035160A1; JP2007046396A

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械のキャビンに関するものである。

油圧ショベルのキャビンを例にとって説明する。

油圧ショベルは、図５に示すようにクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に搭載された上部旋回体２と、この上部旋回体２に装着された作業アタッチメント３とによって構成され、上部旋回体２にキャビン４が設けられる。

図６に上部旋回体２の本体としてのアッパーフレーム５の構成を示す。なお、ここでは図の簡略化のために必要最小限のフレーム構成要素のみを示している。

このアッパーフレーム５は、センターセクション６の左側(キャビン４内に着座したオペレータから見た左側。以下にいう左右及び前後の方向性について同じ)に、キャビン４が搭載される左サイドデッキ７、右側に各種機器類が搭載される右サイドデッキ８がそれぞれ設けられて成っている。

センターセクション６には、左右両側に垂直に立ち上がる縦リブ９,１０が設けられ、この縦リブ９,１０の前部に図５に示す作業装置３が取付けられるとともに、後部にカウンタウェイト１１が搭載される。

キャビン４は、図７に示す骨組としてのキャビンフレーム１２に外装材(パネル材や、前後左右各ウィンドの窓ガラス等)が取付けられて構成される。

従来のキャビン４を構成するキャビンフレーム１２は、前部左右両側に立設されたフロントピラー１３,１４と、後部左右両側に立設されたリアピラー１５,１６と、左側のフロント、リア両ピラー１３,１５間に立設されたセンターピラー１７と、左側のフロント、リア両ピラー１３,１５の上端間に架け渡された左ルーフメンバー１８と、右側のフロント、リア両ピラー１４,１６の上端間に架け渡された右ルーフメンバー１９と、左右のフロントピラー１３,１４の上端間に架け渡された上フロントクロスメンバー２０と、左右のリアピラー１５,１６の上端間に架け渡された上リアクロスメンバー２１とによって構成されている。

なお、図７では、図の簡略化のために左サイドデッキ７上にキャビンフレーム１２の各ピラー１３〜１７を直接立設した状態で示しているが、実際には左サイドデッキ７上に防振マウントを介してフロアプレートを取付け、このフロアプレート上に各ピラー１３〜１７を立設する構成がとられる。この点は、後述する本発明の実施形態を示す図１〜図４についても同じである。

このキャビンフレーム１２には、大別して、機械の転倒(横転)等による左側方からの荷重(以下、側方荷重という)Ｆ１と、後方からの荷重(同、後方荷重という)Ｆ２と、上方からの下向き垂直の荷重(同、垂直荷重という)Ｆ３とが作用する。

従って、オペレータの安全確保の観点から、これらの荷重によってキャビンフレーム１２が変形してもオペレータの空間、とくにオペレータが位置する後部の空間が確保されることが求められる。

このような要求に対し、従来のキャビンフレーム１２においては、左右のフロントピラー１３,１４と上フロントクロスメンバー２０で前面側の門形構造体、左右のリアピラー１５,１６とリアクロスメンバー２１で後面側の門形構造体を構成し、この前後の門形構造体を左右のルーフメンバー１８,１９で連結した構成をとっている。

また、このようなキャビンフレーム１２を補強する手段として、左右両側面部において前後方向の中間部から後上向きに延びる幅広のピラーを追加した構成(特許文献１参照)や、前後両側の門形構造体同士を板状のルーフ材で連結した構成(特許文献２参照)等、種々のものが提案されている。
特開２０００−３２７４６２号公報特開２００１−１２３４８２号公報

しかし、門形構造体のみで荷重を支える図示のキャビンフレーム１２では、側方、後方、垂直各荷重Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３に対する支持性能の点で必ずしも十分ではなかった。

一方、門形構造に補強を加えた各公知構造によると、高い補強効果を得ようとすれば補強構造が大がかりとなってキャビンフレームの大幅な重量増加を招き、あるいは補強メンバーによってキャビン内からの視界が悪化する等の弊害が生じていた。

これに対し、たとえば左右のリアピラー１５,１６を単に梁材で連結する等の比較的小規模の補強を加える技術では、十分な補強効果が得られない。

そこで本発明は、補強構造による弊害の発生を回避しながら、転倒等に対する荷重支持性能を大幅に高めることができる建設機械のキャビンを提供するものである。

請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、この上部旋回体のアッパーフレームは、作業装置が取付けられるセンターセクションと、このセンターセクションの左側に設けられたキャビン取付用のデッキとを備え、上記センターセクションは、少なくとも上記デッキに隣接する左側に、垂直に立ち上がりかつ上端に水平な張り出し部を有する縦リブを備え、かつ、次の要件を具備するものである。

(Ａ) 骨組となるキャビンフレームの構成要素として、前部左右両側にフロントピラー、後部左右両側にリアピラー、左側のフロント、リア両ピラー間にセンターピラーがそれぞれ設けられていること。

(Ｂ) 上記右側リアピラーは、左側から加えられる側方荷重を上記センターセクションの縦リブに伝達し得るように、縦リブの上記張り出し部に接して設けられる一方、上記左側リアピラーに左側から加えられる側方荷重を上記右側リアピラーに伝達する荷重伝達梁が、キャビン背面に設けられるリアウィンドよりも下方に位置する状態で左右のリアピラー間に設けられていること。

(Ｃ) この荷重伝達梁は、右側端が上記縦リブの張り出し部に向かい、左側端がこの右側端よりも高い位置で左側リアピラーに連結されることにより右下がりに傾斜して設けられていること。

(Ｄ) 上記右側リアピラーの前方に、同ピラーよりも短くて、キャビン右側面に設けられる右サイドウィンドに侵入しない高さ寸法を持った補助ピラーが設けられ、右側リアピラーとこの補助ピラーとが連結部材によって連結されていること。

(Ｅ) 上記連結部材は、上記縦リブの張り出し部に荷重伝達可能に接する状態で設けられていること。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、左側リアピラーとセンターピラーの下部間に左補強梁が架け渡されたものである。

上部旋回体のアッパーフレームを構成するセンターセクションには、前記のように作業装置及びカウンタウェイト等を取付けるための高剛性・高強度の縦リブが設けられている。

本発明によると、この縦リブに着目し、側方荷重を左リアピラー、荷重伝達梁、右リアピラーを介して縦リブ上端の張り出し部に伝え、縦リブで受ける構成としたから、側方荷重に対する支持性能を飛躍的に高め、とくに機械転倒時におけるキャビンの左右方向の変形抑制効果を高めることができる。

この場合、側方荷重が左側リアピラーの高い位置に加えられる可能性が高いことに着目し、荷重伝達梁をリアウィンドよりも下方に位置する状態で右下がりに傾斜して設けることにより、キャビン内からの後方視界を確保しつつ、側方荷重を左側の高い位置で受けて低い縦リブに伝達する構成としたから、側方荷重を縦リブに効率良く伝達でき、しかも荷重伝達梁の幅寸法と重量を必要最小限に小さく抑えることができる。

また、右側リアピラーの前方に同ピラーよりも短くて右サイドウィンドに侵入しない高さ寸法を持ったい補助ピラーを立て、この補助ピラーと右側リアピラーとを、縦リブの張り出し部に荷重伝達可能に接する連結部材によって連結したから、キャビン内からの右側方視界を確保しつつ、側方荷重をこの連結部材でも縦リブに伝達することができることで耐側方荷重の性能をさらに高めることが可能となる。

さらに、この構成により、後方荷重(垂直荷重によって前向きに働く荷重成分を含む)に対する支持性能を高めることができ、側方荷重を縦リブで受けることとの複合効果としてキャビンの荷重支持性能を格段にアップさせることができる。

また、請求項２の発明によると、左側リアピラーとセンターピラーの下部間に左補強梁を架け渡したから、側方荷重による左側リアピラーのねじれを抑え、かつ、後方荷重をセンターピラーでも支えることができる。

本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。

なお、実施形態において、アッパーフレームのセンターセクション６の左側に左デッキ７が設けられ、この左デッキ７にキャビンが設置される点、及びセンターセクション６の左右両側に縦リブ９,１０が垂直に設けられている点は従来と同じである。

実施形態にかかるキャビンのキャビンフレーム２２は、左右のフロントピラー２３,２４と、左右のリアピラー２５,２６と、センターピラー２７と、左右のルーフメンバー２８,２９と、前後のクロスメンバー３０,３１とを備え、前面側及び後面側に門形構造体が構築されるとともに、この両側門形構造体同士がルーフメンバー２８,２９で連結された構成を基本としている。

なお、後側クロスメンバー３１は、図示のように板材(厚板、または薄板の周縁を曲げ加工した板材)によって形成され、左右のルーフメンバー２８,２９の後部間に架け渡された構成となっている。

このキャビンフレーム２２においては、第１の特徴点として、左右のリアピラー２５,２６間に荷重伝達梁３２が設けられている。

この荷重伝達梁３２は断面コの字形の枠材(四角パイプ材等でもよい)から成り、図示のように右下がりの傾斜状態、すなわち、右端がセンターセクション６の左側の縦リブ９に向かい、左側端がこの右側端よりも少し高い位置で左側リアピラー２５に連結されることにより、右下がりの斜め梁として取付けられている。

ここで、左側縦リブ９には上端に水平な張り出し部９ａ(図３,４参照)が一体に設けられ、荷重伝達梁３２の右端はこの張り出し部９ａの高さ位置で右側リアピラー２６に連結されている。

また、右側リアピラー２６は、図３に示すようにこの左側縦リブ９の張り出し部９ａに接する状態で左サイドデッキ７に立設されている。

さらに、荷重伝達梁３２は、図３に示すように全体がリアウィンドＷrよりも下方に位置する状態で設けられている。

この第１の特徴点としての構成によると、図３,４に示すように、機械の転倒時に左側リアピラー２５に作用する側方荷重Ｆ１が、荷重伝達梁３２を介して右側リアピラー２６に伝えられ、最終的に左側縦リブ９で受けられる。

この左側縦リブ９は、前記のように作業装置及びカウンタウェイト等を取付けるために高剛性・高強度に形成されているため、側方荷重Ｆ１を確実に支持することができる。

これにより、キャビンフレーム２２の側方荷重Ｆ１に対する支持性能を飛躍的に高め、とくに機械転倒時におけるキャビンの左右方向の変形を効果的に抑制することができる。

この場合、転倒時には側方荷重Ｆ１が左側リアピラー２５の高さ方向の中間部かそれよりも高い位置に加えられる可能性が高い点に着目し、荷重伝達梁３２を、左側が高い位置で左側リアピラー２５に連結された右下がりの傾斜状態で取付けているため、側方荷重Ｆ１を左側縦リブ９に効率良く伝達することができる。

しかも、荷重伝達梁３２を斜め梁とすることにより、荷重伝達梁３２の幅寸法と重量を必要最小限に小さく抑えることができる。

このため、キャビンの軽量化の要請に応えることができるとともに、荷重伝達梁３２をリアウィンドＷrよりも下方に位置させることが可能となり、後方視界を確保することができる。

なお、この実施形態では、側方荷重に対する補強の意味で荷重伝達梁３２の上下両側にも水平な梁材３３,３４が設けられている。但し、これは必要に応じて設ければよい。

次に第２の特徴点として、右側リアピラー２６の前方に、同ピラー２６よりも短い短柱状の補助ピラー３５が立設され、この補助ピラー３５と右側リアピラー２６の下部とが水平な連結部材３６によって連結されている。

補助ピラー３５は、図２に示すように所定の右側方視界を確保するための右サイドウィンドＷsに侵入しない高さ寸法とされている。

また、連結部材３６は、図３,４に示すように左側縦リブ９(張り出し部９ａ)に荷重伝達可能に接する状態で設けられている。

なお、この実施形態では、連結部材３６そのものを高剛性・高強度とするために図示のように扁平な四角パイプ材を上下に積層連結した構成とされているが、必要な剛性・強度を確保できるものであれば単体の四角パイプ材または型材等を用いてもよい。

この第２の特徴点としての構成によると、右側リアピラー２６に加えられる後方荷重Ｆ２(垂直荷重Ｆ３によって前向きに働く荷重成分を含む)が連結部材３６を介して補助ピラー３５に伝えられ、支持されるため、キャビン右側部分での耐後方荷重性能を高めることができる。

しかも、補助ピラー３５は短柱であるため、右サイドウィンドＷsによる右側方視界を妨げるおそれがない。

また、連結部材３６を、センターセクション６の縦リブ９に荷重伝達可能に接する状態で設けたから、側方荷重Ｆ１をこの連結部材３６でも縦リブ９に伝達することができる。このため、耐側方荷重の性能をさらに高めることができる。

第３の特徴点として、左側リアピラー２５とセンターピラー２７の下部間に左補強梁３７が架け渡されている。

この左補強梁３７を設けることにより、側方荷重Ｆ１による左側リアピラー２５のねじれを抑え、かつ、後方荷重Ｆ２をセンターピラー２７でも支えることが可能となる。

なお、この左補強梁３７についても、剛性・強度アップのために右側の連結部材３６と同様に四角パイプ材を上下に積層連結した構成をとっているが、単体の四角パイプ材等を用いてもよい。

以上の第１〜第３の特徴的な構成により、複合効果として各方向荷重Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３に対する荷重支持性能を格段に高め、キャビンの各方向の変形、とくにオペレータが位置するキャビン後部の変形を抑えて、機械転倒時等にオペレータを確実に保護することができる。

本発明の実施形態にかかるキャビンフレームの斜視図である。同側面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。油圧ショベルの概略側面図である。同ショベルのアッパーフレームの平面図である。従来のキャビンフレームの斜視図である。

５アッパーフレーム
６センターセクション
７サイドデッキ
９センターセクションの縦リブ
２２キャビンフレーム
２３,２４左右のフロントピラー
２５,２６左右のリアピラー
２７センターピラー
３２荷重伝達梁
３５補助ピラー
３６連結部材
３７左補強梁

Claims

下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、この上部旋回体のアッパーフレームは、作業装置が取付けられるセンターセクションと、このセンターセクションの左側に設けられたキャビン取付用のデッキとを備え、上記センターセクションは、少なくとも上記デッキに隣接する左側に、垂直に立ち上がりかつ上端に水平な張り出し部を有する縦リブを備え、かつ、次の要件を具備することを特徴とする建設機械のキャビン。
(Ａ) 骨組となるキャビンフレームの構成要素として、前部左右両側にフロントピラー、後部左右両側にリアピラー、左側のフロント、リア両ピラー間にセンターピラーがそれぞれ設けられていること。
(Ｂ) 上記右側リアピラーは、左側から加えられる側方荷重を上記センターセクションの縦リブに伝達し得るように、縦リブの上記張り出し部に接して設けられる一方、上記左側リアピラーに左側から加えられる側方荷重を上記右側リアピラーに伝達する荷重伝達梁が、キャビン背面に設けられるリアウィンドよりも下方に位置する状態で左右のリアピラー間に設けられていること。
(Ｃ) この荷重伝達梁は、右側端が上記縦リブの張り出し部に向かい、左側端がこの右側端よりも高い位置で左側リアピラーに連結されることにより右下がりに傾斜して設けられていること。
(Ｄ) 上記右側リアピラーの前方に、同ピラーよりも短くて、キャビン右側面に設けられる右サイドウィンドに侵入しない高さ寸法を持った補助ピラーが設けられ、右側リアピラーとこの補助ピラーとが連結部材によって連結されていること。
(Ｅ) 上記連結部材は、上記縦リブの張り出し部に荷重伝達可能に接する状態で設けられていること。
左側リアピラーとセンターピラーの下部間に左補強梁が架け渡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。