JP4737018B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は操作パターン切換弁を備えた油圧ショベル等の建設機械に関するものである。

本発明の好適例であるミニショベルと称される小形の油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

この油圧ショベルは、図８に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２の前部に、ブーム３、アーム４、バケット５、及びこれらを作動させる油圧アクチュエータ（ブーム、アーム、バケット各シリンダ）６,７,８を備えた作業アタッチメント９が取付けられて構成される。

上部旋回体２は、アッパーフレーム１０に運転席１１や図示しない各種操作装置のほかエンジン及びその関連機器等が搭載されて構成される。

アッパーフレーム１０は、図９,１０に示すように底板１２と、この底板１２上に間隔を置いて配置されたフロアプレート１３と、周囲を覆うデッキカバー（分けてサイドカバー、フロントカバー等という場合もある）１４から成っている。図９中、１５は作業アタッチメント９が取付けられるアタッチメント取付部、１６はフロアプレート１３上に敷設されたフロアマットである。

アッパーフレーム１０には、後部上面に運転台座１７を介して運転席１１が取付けられるとともに、この運転席１１の下方にエンジンルーム１８が形成され、このエンジンルーム１８に、図示しないエンジン及び各種機器類（一部である作動油タンク１９と油圧ポンプ２０のみを示す）が設置される。

アッパーフレーム１０の前部左側の床下、すなわち、底板１２とフロアプレート１３との間の左側にはバルブ収容空間２１が形成され、このバルブ収容空間２１に、各油圧アクチュエータの作動を個別に制御する油圧パイロット切換式の複数のコントロールバルブが一体化されたコントロールバルブユニット２２が収容されている。

このコントロールバルブユニット２２は、ユニット台２２ａを介してアッパーフレーム底板１２に取付けられ、各コントロールバルブが、運転席１１まわりに配置された図示しない操作弁（所謂リモコン弁）によって操作される。

また、バルブ収容空間２１におけるコントロールバルブユニット２２の後方、すなわち、運転席１１に着座したオペレータの左側足元の床下に当たる部分に、操作弁と各コントロールバルブの組み合わせパターンをオペレータの所望に応じて複数通りのうちから選択するための操作パターン切換弁２３が設置される。

この操作パターン切換弁２３は、図１０〜図１２に示すように円筒状のボディ２４と、このボディ２４に縦軸まわりに回転自在に嵌入されたシャフト２５と、上下両側のカバー（上側カバーのみを示す）２６と、シャフト２５の上端部に取付けられた操作レバー２７とから成り、下面側が、アッパーフレーム底板１２上にブラケット２８を介して取付けられている。図１２中、２９はカバー２６とシャフト２５との間をシールするシール材である。

フロアプレート１３の後部左側には操作口３０が設けられ、オペレータがこの操作口３０から手を入れて操作レバー２７を手動で回転操作することにより操作パターン切換弁２３のパターン切換作用が行われる。なお、操作口３０はフロアマット１６で覆われ、操作時に同マット１６がめくり上げられることによって開口する。

以上の構成は特許文献１に示されている。
特開２００２−２２７２４９号公報

操作パターン切換弁２３は、上記のように運転席１１に着座したオペレータの左側足元の床下に設置され、操作口３０という小さな開口から操作されるため、操作レバー２７が操作口３０から操作し易い状態で設ける必要がある。

また、同切換弁２３の上面には、切換ポジションが鋳出し文字やステッカー（図示しない）で表示されているため、このポジション確認のために上面側のできるだけ広い範囲が操作口３０から簡単に視認できることが望ましい。

ところが、バルブ収容空間２１には大きなコントロールバルブユニット２２が設置され、ユニット台２２ａやポート、付属配管を含めると同空間２１の大部分を占有することから、操作パターン切換弁２３はその後方に追いやられる形で運転台座下の奥まった位置に取付けられている。

この場合、公知技術では同切換弁２３が底板１２に垂直に取付けられているため、その上面側も奥まった位置にある。

一方、操作口３０は、フロアプレート１３上に敷設されるフロアマット１６の後端部を支持するための支持部を確保する必要性から運転台座１７から前方に適度に離れた位置に設けられる。

この結果、図示のように操作パターン切換弁２３全体が操作口３０よりもかなり後方に位置するため、オペレータが奥を覗き込む無理な屈み姿勢で操作口３０から図１０中の二重線矢印で示すように手を奥向きに差し入れ、わずかに操作口３０から覗く操作レバー２７を操作しなければならない。このため、非常に操作し辛いとともに、切換ポジションの表示が見にくく、ポジションの確認もし辛いという問題があった。

また、車体洗浄時に操作パターン切換弁２３に降りかかる水（図１２に破線矢印で示す）が上面、とくにシール材２９とその取付部分に溜まり易く、さび付きが起こり易いという問題もあった。

このような問題に対し次のような対策が考えられる。

（イ） 操作パターン切換弁２３を操作口３０の真下（現状位置よりも前方）で一部がコントロールバルブユニット２２の上方に重なる状態で配置する。

（ロ） 特許文献１に開示されているように、操作パターン切換弁２３を上部がフロアプレート上面側に突出する状態で設ける。

（ハ） 同切換弁２３を現状位置で左右方向に水平に設置し、アッパーフレーム側面に操作口を設ける。

しかし、車高制限のある小型油圧ショベルではバルブ収容空間２１を上方に拡張することができないため、（イ）の案は採用できない。

（ロ）の案によると、操作パターン切換弁２３の突出部分を覆うための余分な部品が必要となる上に車体洗浄時の邪魔となり、さらにオペレータの足元スペースが縮小されてしまう等の弊害があり、得策でない。

（ハ）の案によると、オペレータがより操作しにくくなる上に操作口を開閉する専用の蓋が必要となる等の点で現実的でない。

なお、アッパーフレーム底板１２とフロアプレート１３との間の右側にも床下空間が形成されているため、コントロールバルブユニット２２または操作パターン切換弁２３をこの右側の床下空間に移すことは可能である。しかし、この場合でも、同切換弁２３の前方に、図８の作業アタッチメント９を左右にスイングさせるためのスイングシリンダが設置される等、操作パターン切換弁２３を床下空間の奥まった位置に設置せざるを得ない状況は変わらないため、問題の解決にはならない。

そこで本発明は、操作パターン切換弁をオペレータの左右いずれかの足元の床下空間に設置せざるを得ないという状況下で、同切換弁の切換操作及び切換ポジションの確認を無理なく容易に行うことができ、かつ、同切換弁上面への水の溜まりを抑えることができる建設機械を提供するものである。

請求項１の発明は、下部走行体と、この下部走行体上に縦軸まわりに旋回自在に搭載された上部旋回体と、複数の油圧アクチュエータと、この各アクチュエータを個別に制御する複数のコントロールバルブと、このコントロールバルブを操作する複数の操作弁と、上記操作弁とコントロールバルブの組み合わせパターンを切換える操作パターン切換弁とを備え、上記上部旋回体を構成するアッパーフレームは、底板と、この底板の上方に間隔を置いて設けられたフロアプレートとを有し、このアッパーフレーム上に運転台座を介して運転席が設けられるとともに、この運転席に着座したオペレータの左右いずれかの足元における上記底板とフロアプレートとの間の床下空間に上記操作パターン切換弁が起立姿勢で設けられ、この操作パターン切換弁は上面側に切換操作用の操作レバーを有し、この操作レバーが、上記フロアプレートに開口形成された操作口から手動操作されるように構成された建設機械において、上記操作パターン切換弁は、その操作レバーを含む上面側が上記操作口に臨む状態で前倒れに傾斜して設けられたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、複数のコントロールバルブを備えたコントロールバルブユニットが床下空間における操作パターン切換弁の前方に配置されたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、操作パターン切換弁はアッパーフレームの底板にブラケットを介して取付けられ、このブラケットには、切換弁下面が取付けられる切換弁取付部が前下がりに傾斜する状態で設けられたものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、操作パターン切換弁は、操作レバーの回転操作によって複数の切換ポジション間で切換えられるように構成されるとともに、上記操作レバーを複数の切換ポジションで固定する止めねじを有し、この止めねじの軸部先端に、止めねじがねじ込まれるねじ穴の内径以下の直径寸法を備えた無ねじの保持軸部が延設されたものである。

本発明によると、操作パターン切換弁を、運転席に着座したオペレータの左右いずれかの足元の床下空間において、操作レバーを含む上面側が操作口に臨む状態で前倒れに傾斜して設けたから、同切換弁の下面側の取付位置そのものは従来と同じ運転台座に近い奥まった位置でありながら、操作レバーを含む上面を操作し易くて見易い位置に設定することができる。

すなわち、操作パターン切換弁を床下の隠れた位置に設置しながら、同切換弁の切換操作及び切換ポジションの確認を、無理のない楽な姿勢で容易に行うことができる。

しかも、バルブ収容空間を上方に拡張する必要も、また特許文献１に記載された公知技術のように操作パターン切換弁の突出部分を覆う余分な部品や、同切換弁を水平に設置した場合のようにアッパーフレーム側面に操作口を開閉する専用の蓋を追加したり、突出部分が車体洗浄の邪魔になったり、足元スペースを縮小したりする弊害が一切生じない。

また、操作パターン切換弁を前倒れに傾斜させたことの効果として、車体洗浄時に同切換弁に降りかかる水が上面の傾斜によって速やかに流れ落ち、とくにシール材及びその取付部分に溜まりにくくなるため、さび付きの発生を抑えることができる。

この場合、操作パターン切換弁の前方にコントロールバルブユニットが配置された機械では、コントロールバルブユニットの設置状態での高さ寸法が比較的小さいことから、その上方に余剰空間が生じる。従って、この機械を対象とする請求項２の発明によると、操作パターン切換弁の上部がコントロールバルブユニット上の余剰空間に侵入する形で前倒れ傾斜するため、同切換弁とコントロールバルブユニット（配管やユニット台を含む）とが干渉するおそれがない。

いいかえれば、操作パターン切換弁を前倒れの傾斜状態で設置することが容易となり、かつ、その傾斜角度を必要なだけ十分にとることができる。

一方、請求項３の発明によると、操作パターン切換弁をアッパーフレームの底板に取付けるためのブラケットの切換弁取付部を前下がりに傾斜させたから、同取付部（少なくともその後側）とアッパーフレーム底板との間隔を大きくとることができる。

このため、この間隔部分の空間を、コントロールバルブと操作弁とを結ぶ配管等を通す配管通路として有効利用することが可能となる。

ところで、操作レバーは、通常、操作パターン切換弁の上面側で複数の切換ポジション間で回転操作され、各切換ポジションで止めねじによって固定（保持）される。

この場合、本発明では操作パターン切換弁を前倒れに傾斜して設けているため、止めねじのねじ込み、ねじ戻し操作時に、ねじ込み始めやねじ戻し終わりに止めねじが手が離れる等の取扱いミスによって止めねじが傾斜に沿って切換弁上から転落し易いという問題が生じる。

この点、請求項４の発明によると、止めねじの軸部先端に、止めねじがねじ込まれるねじ穴の内径寸法以下の直径寸法を備えた無ねじの保持軸部を延設したから、止めねじのねじ込み時に軸部がねじ穴に螺合するまで、及びねじ戻し時に軸部がねじ穴から離脱した後、保持軸部がねじ穴に嵌まり込んで止めねじを保持するため、止めねじが取扱いミスで切換弁上から転落するおそれがなくなる。

本発明の実施形態を図１〜図７によって説明する。

実施形態において、基本構成、すなわち、
（ｉ） アッパーフレーム１０が、底板１２と、この底板１２上に間隔を置いて配置されたフロアプレート１３と、デッキカバー１４によって構成される点、
（ｉｉ） アッパーフレーム１０の後部上面に運転台座１７を介して運転席１１が取付けられ、この運転席１１の下方にエンジンルーム１８が形成される点、
（ｉｉｉ） アッパーフレーム１０の前部左側の床下にバルブ収容空間２１が形成され、このバルブ収容空間２１に、各油圧アクチュエータの作動を個別に制御する油圧パイロット切換式の複数のコントロールバルブが一体化されたコントロールバルブユニット２２が収容される点、
（ｉｖ） バルブ収容空間２１におけるコントロールバルブユニット２２の後方、すなわち、運転席１１に着座したオペレータの左側足元の床下に当たる部分に、操作弁と各コントロールバルブの組み合わせパターンをオペレータの所望に応じて選択するための操作パターン切換弁２３が起立姿勢で設置される点、
（ｖ） この操作パターン切換弁２３は、円筒状のボディ２４と、このボディ２４に縦軸まわりに回転自在に嵌入されたシャフト２５と、上下両側のカバー（上側カバーのみを示す）２６と、シャフト２５の上端部に取付けられた操作レバー２７とから成る点、
（ｖｉ） フロアプレート１３の後部左側に操作口３０が設けられ、オペレータがこの操作口３０から手を入れて操作レバー２７を手動で回転操作することにより操作パターン切換弁２３のパターン切換作用が行われる点
は、図９〜図１２に示す従来技術と同じである。

なお、実施形態において、図９〜図１２に示す従来技術と同一部分にはすべて同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。

この実施形態において、操作パターン切換弁２３は、操作レバー２７を含む上面側が操作口３０に臨む状態で前倒れに傾斜して配置され、その下面がブラケット３１を介してアッパーフレーム底板１２に取付けられている。

ここで、同切換弁下面の取付位置は、従来と同様に、コントロールバルブユニット２２後方の、運転台座１７に近い奥まった位置に設定され、この取付位置で、上面側のできるだけ広い範囲が操作口３０に臨む状態となるように前倒れの傾斜角度が設定されている。

ブラケット３１は、切換弁下面が取付けられる切換弁取付部３１ａを備え、この切換弁取付部３１ａは、図示のように操作パターン切換弁２３の前倒れ傾斜に合わせて前下がりに傾斜形成されている。

この構成により、操作パターン切換弁２３の取付位置そのものは従来と同じ床下の奥まった位置でありながら、その上面を、従来よりも前方であって操作口３０から操作し易くて見易い位置、具体的には、操作レバー２７のほぼ全体が操作口３０に臨み、切換ポジションの表示部分のほぼ全域が操作口３０のほぼ真上から一見できる状態を得ることができる。

このため、オペレータは視線が操作口３０のほぼ真上に来る程度の軽い前傾姿勢で、操作口３０から図２中の矢印で示すように手をほぼ真下に差し入れて操作レバー２７を簡単に操作し、また、切換ポジションを容易に確認することができる。

しかも、バルブ収容空間２１を上方に拡張する必要も、また操作パターン切換弁２３を床上に突出させる公知技術のように突出部分を覆う余分な部品や、同切換弁２３を水平に設置した場合のようにアッパーフレーム側面に操作口を開閉する専用の蓋を追加したり、突出部分が車体洗浄の邪魔になったり、足元スペースを縮小したりする弊害が一切生じない。

加えて、この実施形態によると次の効果を奏する。

（Ａ） 操作パターン切換弁２３の上部がコントロールバルブユニット２２の上方に生じる余剰空間に侵入する形で前倒れ傾斜するため、同切換弁２３とコントロールバルブユニット２２（配管やユニット台２２ａを含む）とが干渉するおそれがない。

いいかえれば、操作パターン切換弁２３を前倒れの傾斜状態で設置することが容易となり、かつ、その傾斜角度を必要なだけ十分にとることができる。

（Ｂ） 操作パターン切換弁２３を前倒れに傾斜させたことにより、車体洗浄時に同切換弁２３に降りかかる水が、図４に破線矢印で示すように上面の傾斜によって速やかに流れ落ち、とくにシール材２９及びその取付部分に溜まりにくくなるため、さび付きの発生を抑えることができる。

（Ｃ） 操作パターン切換弁２３をアッパーフレーム底板１２に取付けるためのブラケット３１の切換弁取付部３１ａを前下がりに傾斜させたから、切換弁取付部３１ａ（少なくともその後側）とアッパーフレーム底板１２との間隔を従来よりも拡大することができる。

このため、図２中に示すようにこの間隔部分の空間３２を、コントロールバルブと操作弁とを結ぶ配管等の油圧配管３３を通す配管通路として有効利用することが可能となる。

操作パターン切換弁２３は、前記のように操作レバー２７が外部からの操作によってボディ中心まわりに回転することにより複数のポジション間で切換えられ、各ポジションで動かないように固定（保持）される。この操作レバー２７を各ポジションに固定する構造を図５〜図７によって説明する。

操作レバー２７は、円盤部３３の外周一部にＬ字形の取手３４が一体に延設されて成り、円盤部３３の外周縁部に、切換ポジションと同数（図例では４個）のねじ通し穴としてのＵ字形の切欠３５…が、切換ポジションの間隔に対応する周方向の間隔を置いて、かつ、上下方向に貫通して設けられている。

一方、上側カバー２６に、各切換ポジションで切欠３５…の一つに合致するねじ穴３６が設けられ、図５（ａ）（ｂ）に示すように止めねじ（蝶ねじ）３７が、各切換ポジションで切欠３５を通してねじ穴３６にねじ込まれることにより、操作レバー２７が選択された切換ポジションに固定される。

ここで、操作パターン切換弁２３は前倒れに傾斜しているため、止めねじ３７のねじ込み、ねじ戻し操作時に、ねじ込み始めやねじ戻し終わりに止めねじ２７から手が離れる等の取扱いミスによって止めねじ３７が傾斜に沿って切換弁２３上から転落し易い。

そこでこの実施形態では、この転落防止策として、図７に示すように止めねじ３７の軸部３７ａの先端に、無ねじの軸部である保持軸部３８が延設されている。

この保持軸部３８の直径寸法Ｄ２はねじ穴３６の内径寸法Ｄ１以下（わずかに小さい寸法）に設定されている。

こうすれば、止めねじ３７のねじ込み時に軸部３７ａがねじ穴３６に螺合するまで、及びねじ戻し時に軸部３７ａがねじ穴３６から離脱した後、図７（ｃ）に示すように保持軸部３８がねじ穴３６に嵌まり込んで止めねじ３７を保持するため、止めねじ３７が取扱いミスで切換弁２３上から転落するおそれがなくなる。

また、図７（ａ）（ｂ）に示すように止めねじ３７をねじ穴３７にねじ込む際に、保持軸部３８が、軸部３７ａをねじ穴３７に先導する役割を果たすため、狭い操作口３０からのねじ込み操作が容易となる。

他の実施形態
（１） 止めねじ３７として、蝶ねじ以外に、手で回転操作し易いように頭部を大径にしたりローレット加工を施したりしたねじを用いてもよい。また、手で回転操作できるねじに限らず、六角ねじのような工具によって操作されるねじを用いてもよい。

（２） 操作レバー２７のねじ通し穴として切欠３５に代えて貫通穴を設け、止めねじ３７をこの貫通穴を通してねじ穴３７にねじ込むようにしてもよい。この構成の場合、止めねじ３７の保持軸部３８がねじ穴３６から外れた状態でも、貫通穴にとどまった状態であれば同ねじ３７の転落を防止できる利点がある。

（３） 上記実施形態ではオペレータの左側足元の床下にコントロールバルブユニット２２と操作パターン切換弁２３を前後に並設した場合について説明したが、この両者の一方または双方を右側足元の床下に設置する場合にも上記同様に適用することができる。

そして、操作パターン切換弁２３をコントロールバルブユニット２２と分けて設置する場合でも、前記のように機器レイアウト上、同切換弁２３を奥まった位置に設置せざるを得ない状況は変わらないため、上記同様の効果を得ることができる。

（４） 本発明は、上記実施形態で挙げた小型の油圧ショベルに好適であるが、基本的にこれと同様の構成と問題を有する建設機械に広く適用することができる。

本発明の実施形態にかかる小型油圧ショベルのアッパーフレームの一部断面側面図である。 図１の一部の拡大図である。 図２の部分平面図である。 実施形態における操作パターン切換弁の部分拡大断面図である。 （ａ）（ｂ）は操作パターン切換弁を二つの切換ポジションで真上から見た平面図である。 同切換弁の一部側面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は操作パターン切換弁の操作レバーを切換ポジションに固定するための構造を固定前、固定状態、固定解除の各状態で示す部分断面図である。 小型油圧ショベルの概略側面図である。 従来機のアッパーフレームの一部断面側面図である。 図９の一部の拡大図である。 図１０の部分平面図である。 従来機における操作パターン切換弁の部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
１０ アッパーフレーム
１１ 運転席
１２ アッパーフレーム底板
１３ フロアプレート
１７ 運転台座
２１ バルブ収容空間（床下空間）
２２ コントロールバルブユニット
２３ 操作パターン切換弁
２７ 操作レバー
３０ 操作口
３１ ブラケット
３１ａ 切換弁取付部
３６ ねじ穴
３７ 止めねじ
３７ａ 止めねじの軸部
３８ 止めねじの保持軸部

Claims (4)

1. 下部走行体と、この下部走行体上に縦軸まわりに旋回自在に搭載された上部旋回体と、複数の油圧アクチュエータと、この各アクチュエータを個別に制御する複数のコントロールバルブと、このコントロールバルブを操作する複数の操作弁と、上記操作弁とコントロールバルブの組み合わせパターンを切換える操作パターン切換弁とを備え、上記上部旋回体を構成するアッパーフレームは、底板と、この底板の上方に間隔を置いて設けられたフロアプレートとを有し、このアッパーフレーム上に運転台座を介して運転席が設けられるとともに、この運転席に着座したオペレータの左右いずれかの足元における上記底板とフロアプレートとの間の床下空間に上記操作パターン切換弁が起立姿勢で設けられ、この操作パターン切換弁は上面側に切換操作用の操作レバーを有し、この操作レバーが、上記フロアプレートに開口形成された操作口から手動操作されるように構成された建設機械において、上記操作パターン切換弁は、その操作レバーを含む上面側が上記操作口に臨む状態で前倒れに傾斜して設けられたことを特徴とする建設機械。
2. 複数のコントロールバルブを備えたコントロールバルブユニットが床下空間における操作パターン切換弁の前方に配置されたことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
3. 操作パターン切換弁はアッパーフレームの底板にブラケットを介して取付けられ、このブラケットには、切換弁下面が取付けられる切換弁取付部が前下がりに傾斜する状態で設けら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。
4. 操作パターン切換弁は、操作レバーの回転操作によって複数の切換ポジション間で切換えられるように構成されるとともに、上記操作レバーを複数の切換ポジションで固定する止めねじを有し、この止めねじの軸部先端に、止めねじがねじ込まれるねじ穴の内径以下の直径寸法を備えた無ねじの保持軸部が延設されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建設機械。

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