JP4801913B2 - 建設機械用キャビン - Google Patents

Description

本発明は、中空状のピラー内に補強メンバーが挿設されれた建設機械用キャビンに関するものである。

従来、油圧ショベルなどの建設機械用キャビン（キャブ）として、複数のピラーを互いに結合して骨組み（フレーム）を形成し、それらピラーの一部又は全部を中空状に形成したキャビンが知られている。

そのような建設機械用キャビンのピラーとして、例えば、図１１に示すように、アウターパネル５１及びインナーパネル５２を、断面略コ字状に各々形成し、それら端部を重ね合わせて接合することで、中空状のピラー５４を形成したものがある。このピラー５４は、閉断面形状を有しているため通常の使用には十分な強度が確保される。

ところで、近年、建設機械の安全性をより高めるために、例えば、ＲＯＰＳ（Roll Over Protective structure、転倒時オペレータ保護構造）などの仕様が規定されている。そのＲＯＰＳ仕様では、転倒荷重など通常よりも大きな荷重が加わることを想定したキャビンの強度が必要とされるが、上述した中空状のピラー５４だけでは、ＲＯＰＳ仕様などを満たすのに十分な強度確保が困難であった。

そこで、中空状のピラー内に鋼管、棒鋼や薄板状の補強メンバーを挿設して、ピラーの強度を高めたキャビンが知られている。そのようなキャビンのピラーを、図１２から図１４に基づき説明する。以下の図１２から図１４のピラーは、図１１のピラーと同様に、アウターパネル５１とインナーパネル５２とから中空状に形成される。

図１２では、ピラー５５の長手方向に延出する断面コ字状の鋼板（薄板状の補強メンバー）５６が、ピラー５５のアウターパネル５１側の内壁面に溶接などにより結合される。また、図１３では、ピラー５８の長手方向に延出する鋼管（鋼管状補強メンバー）６０が、ピラー５８のアウターパネル５１側の内壁面に、溶接などにより結合される。

図１４では、発泡性樹脂材５９を使用して補強メンバー６０がピラー６１内に一体的に固定される。ピラー６１内に、鋼管状補強メンバー６０が挿設されると共に、鋼管状補強メンバー６０とピラー６１との間に発泡性樹脂材５９が充填される。

このように、補強メンバー５６、５９、６０をピラー５５、５８、６１内に挿設することで、キャビンの強度が高められる。

特開２００１−２０７４７９号公報 特開２００２−８８８１２号公報

しかしながら、図１２から図１４のピラーを備えたキャビンでは、以下のような問題があった。

図１２及び図１３のキャビンでは、補強メンバー５６、５９をピラー５５、５８のアウターパネル５１に、溶接などにより直接結合するため、その結合箇所に歪が発生してしまう可能性があった。

また、図１４のキャビンでは、発泡性樹脂材５９の硬化時に、発泡性樹脂材５９によりピラー６１が引張られて、ピラー６１に歪が発生してしまうことや、比較的高価な発泡性樹脂材５９を用いるために製造コストが増加してしまうことや、発泡性樹脂材５９の硬化具合が一様でないため安定した強度確保が困難であることなどの問題があった。

このように、図１２から図１４のいずれのキャビンにおいても、補強メンバーが挿設されたアウターパネル５１に歪が発生してしまい、外観品質が低下してしまう問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高い外観品質と、転倒荷重等の大きな荷重に耐えうる強度を有する建設機械用キャビンを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、高さ方向に延出する一対のフロントピラーと、高さ方向に延出する一対の中空状のリアピラーと、上記フロントピラーの上端部と上記リアピラーの上端部とを結ぶ一対のルーフレールと、上記フロントピラーの下端部と上記リアピラーの下端部とを結ぶ一対のサイドメンバーと、上記ルーフレールの後端部同士を結ぶ中空状のリア・ヘッダーとを備えた建設機械用キャビンにおいて、上記リアピラーはサイド・アウターパネルとサイド・インナーパネルとから形成され、上記リア・ヘッダーはアウターパネルとインナーパネルとから形成され、各リアピラー内に第一の補強メンバーをリアピラーのサイド・アウターパネルと非結合状態で挿通すると共に、各第一の補強メンバーの上端部を上記ルーフレールに結合し、各第一の補強メンバーの下端部を上記サイドメンバーに結合し、上記リア・ヘッダー内に第二の補強メンバーをリア・ヘッダーのアウターパネルと非結合状態で挿通すると共に、該第二の補強メンバーの両端部を上記両第一の補強メンバーの上端部に結合したことを特徴とする。

本発明によれば、外観品質を低下させることなく、建設機械用キャビンに、転倒荷重等の大きな荷重に耐えうる強度を付与することができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態の建設機械用キャビン（以下、キャビン）は、例えば油圧ショベルなどの建設機械の運転室として用いられる。

まず、図１及び図２に基づきキャビンの概略構造を説明する。図１は、本実施形態のキャビンのピラーのみが示されたイメージ図である。図２は、本実施形態のキャビンのアウターパネルのみが示されたイメージ図である。

本実施形態のキャビンは、互いに結合された複数のピラーにより骨組みが形成され、それらピラー間に、キャビンの壁面を形成する複数のアウターパネルが設けられる。

図１に示すように、キャビン１は、キャビン１に搭乗した運転員から見て、上下長が最も長く、左右方向に沿った長さより前後方向に沿った長さが長い略直方体に形成される。

ピラーは、キャビン１の前方側下端部から後方側に傾斜して上方に延出すると共に、左右方向に離間された一対のフロントピラー２ａ、２ａと、キャビン１の後方側下端部から垂直方向上方に延出すると共に、左右方向に離間された一対のリアピラー３、３と、それら一対のフロントピラー２ａ、２ａ及び一対のリアピラー３、３の上端部に各々結合され、キャビン１の前後方向に延出する一対のルーフレール２ｂ、２ｂと、一対のフロントピラー２ａ、２ａ及び一対のリアピラー３、３の下端部に各々結合され、キャビン１の前後方向に延出する一対のサイドメンバー４、４と、各ルーフレール２ｂの前端部に各々結合され、キャビン１の左右方向に延出するフロント・ヘッダー５と、各ルーフレール２ｂの後端部に各々結合され、キャビン１の左右方向に延出するリア・ヘッダー６とを備える。

さらに、ピラーは、キャビン１左側のフロントピラー２ａ及びリアピラー３間に配置され、キャビン１の高さ方向に延出するセンターピラー７と、リア・ヘッダー６の下方に配置され、キャビン１の左右方向に延出するリア・センターレインフォースメント９と、各サイドメンバー４、４の前端部に各々結合され、キャビン１の左右方向に延出するフロント・クロスメンバー８と、各サイドメンバー４、４の後端部に各々結合され、キャビン１の左右方向に延出するリア・クロスメンバー１０とを備える。

本実施形態では、これらのピラー２ａ、２ｂ、３〜１０が基本的には中空状のピラーからなる。また、フロントピラー２ａ、２ａとルーフレール２ｂ、２ｂとは、左右一対の異型鋼管から一体的に、所謂サイドレールとして各々形成される。なお、中空状のピラーには、穴や溝などが設けられ一部に開断面を有するピラーも含まれる。

図２に示すように、アウターパネルは、フロントピラー２ａとリアピラー３との間に設けられた一対のサイド・アウターパネル１１、１１と、フロント・ヘッダー５とリア・ヘッダー６との間に設けられたルーフパネル２１と、一対のフロントピラー２ａ間に設けられたフロントパネル２３と、一対のリアピラー３間に設けられたリアパネル２５（図８参照）とを備える。

以上のピラー２ａ、２ｂ、３〜１０とアウターパネル１１、１１、２１、２３、２５とによりキャビン１が全体として略長方形状に形成される。

本実施形態では、そのキャビン１の強度を高めるべく、後述する第一の補強メンバー３１及び第二の補強メンバー３２が、リアピラー３、３及びリア・ヘッダー６内に設けられる。

次に、それらリアピラー３、３及びリア・ヘッダー６を図３から図７に基づき説明する。なお、図３は、キャビン１後部を水平断面であり、図７は、キャビン１後部の垂直断面である。

図３に示すように、リアピラー３、３は、サイド・アウターパネル１１、１１と、それらサイド・アウターパネル１１、１１の内側に設けられ、内側に向かい突出する一対のインナーパネル（サイド・インナーパネル）１２、１２とから形成される。つまり、リアピラー３の外側部分がサイド・アウターパネル１１の一部からなる。リアピラー３は、サイド・アウターパネル１１にサイド・インナーパネル１２を、溶接などにより接合して形成され、サイド・アウターパネル１１及びサイド・インナーパネル１２は、例えば、プレス加工などにより形成される。

図４及び図５に示すように、各リアピラー３の長手方向両端部（上端部及び下端部）には、後述するリアピラー３内に挿設された第一の補強メンバー３１を露出させるための切欠部１４ａ、１４ｂが各々形成される。より詳細には、リアピラー３の上端部には、サイド・インナーパネル１２の側面が下方に所定長さ切り欠かれた切欠部１４ａが形成される（図４参照）。また、リアピラー３の下端部には、サイド・インナーパネル１２の側面をサイド・アウターパネル１１側にへこませて形成された凹部１５が設けられ、その凹部１５に切欠部１４ｂが形成される。本実施形態では、凹部１５が第一の補強メンバー３１よりも内側にへこむ。（図５参照）。

また、図６に示すように、リアピラー３の長手方向中間部には、リア・センターレインフォースメント９と同じ高さ位置に、サイド・インナーパネル１２の側面をサイド・アウターパネル１１側にへこませて形成された凹部１８が設けられ、その凹部１８に、第一の補強メンバー３１を露出させるための切欠部１９が形成される。本実施形態では、凹部１８が第一の補強メンバー３１の近傍まで内側にへこむ。

図７に示すように、リア・ヘッダー６は、ルーフパネル２１と、そのルーフパネル２１の内側（下側）に設けられ、内側に向かい突出するインナーパネル（ルーフヘッダ）２２とから形成される。つまり、リア・ヘッダー６の外側部分がルーフパネル２１の一部からなる。リア・ヘッダー６は、例えば、ルーフパネル２１にルーフヘッダ２２を溶接などにより接合して形成され、それらルーフパネル２１及びルーフヘッダ２２は、プレス加工などにより形成される。

また、リア・センターレインフォースメント９が、リアパネル２５と、そのリアパネル２５の内側に設けられた断面略コ字状のインナーパネル（リア・センターメンバー）２６とを溶接などにより接合して形成される。

次に、図３から図７に基づき、第一の補強メンバー３１及び第二の補強メンバー３２を説明する。

図３に示すように、第一の補強メンバー３１は、リアピラー３内に挿設され、リアピラー３の長手方向（キャビン１の高さ方向）に延出する。第一の補強メンバー３１は、長手方向両端部がルーフレール２ｂとサイドメンバー４とに各々結合され、何れの部位においてもリアピラー３のサイド・アウターパネル１１とは結合されない。また、第一の補強メンバー３１は、中央部と下端部において、サイド・インナーパネル１２に結合される。

具体的には、第一の補強メンバー３１の上端部が、リアピラー３上端部の切欠部１４ａから露出し、上端面が溶接などによりルーフレール２ｂの後端部に結合（接合）される（図４参照）。第一の補強メンバー３１の下端部が、リアピラー３下端部の切欠部１４ｂから露出し、下端面が溶接などによりサイドメンバー４の上面に結合される（図５参照）。本実施形態の第一の補強メンバー３１は、断面が略正方形で直線状に延出する角パイプからなり、例えば、鋼管などから形成される。その第一の補強メンバー３１は、各リアピラー３ごとに一本ずつ設けられる。

図７に示すように、第二の補強メンバー３２は、リア・ヘッダー６内に挿設され、リア・ヘッダー６の長手方向（キャビン１の左右方向）に延出する。第二の補強メンバー３２は、長手方向両端部が各第一の補強メンバー３１、３１に各々結合され、何れの部位においてもリア・ヘッダー６のルーフパネル２１とは結合されない。第二の補強メンバー３２を、ルーフヘッダ２２に結合させることも考えられる。

具体的には、第二の補強メンバー３２の各端部がリアピラー３上端部の切欠部１４ａから露出する第一の補強メンバー３１の側面に、溶接などにより各々結合（接合）される（図４参照）。本実施形態では、第二の補強メンバー３２を接合させた後に、ルーフヘッダ２２を組み付けるため、リア・ヘッダー６を切欠かなくても、第二の補強メンバー３２を溶接することができる。本実施形態の第二の補強メンバー３２は、略長方形断面（より具体的には、キャビン１高さ方向に長い略長方形）で直線状に延出する角パイプからなり、例えば、鋼管などから形成される。

このように、本実施形態では、キャビン１に設けられた一対の第一の補強メンバー３１、３１と第二の補強メンバー３２が互いに結合される。

また、本実施形態では、左右方向の強度をより高めるための補助メンバー３４を備える。図６及び図７に示すように、その補助メンバー３４は、リア・センターレインフォースメント９に沿ってリア・センターレインフォースメント９の長手方向に（キャビン１の左右方向）延出し、その両端部が、各第一の補強メンバー３１、３１に各々接合される。具体的には、補助メンバー３４の両端面が、各リアピラー３長手方向中間部の切欠部１９から露出する各第一の補強メンバー３１の側面に、溶接などにより各々結合される。また、補助メンバー３４の側面が、フレア溶接などでリア・センターレインフォースメント９のリア・センターメンバー２６に結合される。本実施形態の補助メンバー３４は、断面が略正方形で直線状に延出する角パイプからなり、例えば、鋼管などから形成される。

以上のように構成された本実施形態のキャビン１によると、リアピラー３内に第一の補強メンバー３１を設けることで、キャビン１の高さ方向に沿った圧縮（及び引張）荷重（垂直荷重）に対する強度を向上させることができる。また、リア・ヘッダー６内に第二の補強メンバー３２を設け、第一の補強メンバー３１、３１間に補助メンバー３４を設けることで、キャビン１の左右方向に沿った圧縮（及び引張）荷重（側方荷重）に対する強度を向上させることができる。

また、第一の補強メンバー３１の両端部をルーフレール２ｂとサイドメンバー４とに結合することで、キャビン１の骨組みの結合強度を向上させることができる。つまり、従来は、補強メンバーによりピラーの強度が個々に高められるものの、キャビンの骨組みの結合強度が高まることはなかった。しかし、本実施形態では、第一の補強メンバー３１をルーフレール２ｂ及びサイドメンバー４に結合させているため、リアピラー３とルーフレール２ｂ及びサイドメンバー４との結合強度に、第一の補強メンバー３１とルーフレール２ｂ及びサイドメンバー４との結合強度がさらに加えられ、キャビン１の骨組みの結合強度が高められる。これにより、剪断荷重などに対する強度を向上させることができる。さらに、第一の補強メンバー３１と第二の補強メンバー３２とを互いに結合させることで、キャビンの結合強度をより高めることができる。

また、第一の補強メンバー３１及び第二の補強メンバー３２を、それらが挿設されたリアピラー３及びリア・ヘッダー６のアウターパネル１１、２１に結合させないので、それらピラー３、７に溶接などに起因する歪が生じることがない。

また、発泡性樹脂材等を使用しないため、ピラー３、７に発泡性樹脂材の硬化による歪が発生することがないうえ、キャビン１の製造コストを低減することができ、安定したキャビン強度確保が可能となる。

このように、キャビン１の外板（アウターパネル）に外観を損ねるような有害な歪を発生させることがない。

したがって、本実施形態では、外観品質を低下させることなく、建設機械用キャビン１に、転倒荷重等の大きな荷重に耐えうる強度を付与することができる。

この他、補強メンバー３１、３２をピラー３、７内に挿設するので、キャビン１の室内レイアウト（室内意匠、内装トリム樹脂部品の形状、配置など）を変更すること無く、キャビン１の強度を高めることができる。これにより、例えば、本実施形態のキャビン１をＲＯＰＳ対応仕様とし、補強メンバーを省略したキャビンを標準（非対応）仕様とすることで、必要強度が異なる両仕様への対応を容易に行うことができる。つまり、キャビンの室内レイアウトを変更すること無くキャビン強度の必要性に応じて補強メンバーが容易に省略、追加可能である。

また、リアピラー３に凹部１５を設けることで、第一の補強メンバー３１がリアピラー３から剥き出となり、第一の補強メンバー３１の結合作業（例えば、溶接作業など）を容易に行うことができる。

また、リアピラー３に凹部１８を設けることで、リアピラー３内に挿設される第一の補強メンバー３１の視認性が高まり、結合作業を容易に行うことができる。

また、補助メンバー３４を設けることで、キャビン１の左右方向の強度をより高めることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、リアピラー３、３及びリア・ヘッダー６以外の他の中空状のピラー内に補強メンバーを挿設するようにしてもよく、その場合、補強メンバー同士を結合させることが好ましい。例えば、補助メンバーを、リア・センターレインフォースメントには結合させずにリア・センターレインフォースメント内に挿設し、その両端部を各第一の補強メンバーに結合させる、すなわち、補助メンバーを補強メンバーとして構成することが考えられる。その場合、リアピラーに凹部に設けて、その凹部に切欠部を設けることが好ましい。

本実施形態では、左右一対のリアピラー内に、同形状の補強メンバーを設けたが、これに限定されず、各リアピラー内に異なる形状の補強メンバーを設けるようにしてもよい。例えば、建設機械用キャビンでは左側のデザイン（外観品質）が重視される。そこで、図８に示すように、キャビン左側に位置するＬＨ側リアピラー３Ｌ内に、キャビン右側に位置するＲＨ側リアピラー３Ｒ内の補強メンバー３１Ｒよりも小さなサイズの補強メンバー３１Ｌを設けてもよい。この場合、キャビンのデザインの自由度をより向上させることができる。

また、ピラー内に挿設された補強メンバーの形状や、数は様々なものが考えられる。 例えば、図９に示すように、キャビンを更に強固な構造とする為に、リア・ヘッダー６内に、複数本の補強メンバー４２を設けてもよい。図９では、リア・ヘッダー６内に、第二の補強メンバー３２に比べて小さいサイズの２本の角パイプ（補強メンバー）４２、４２が互いに接合させて設けられる。

また、図１０に示すように、補強メンバー４６を異型鋼管から形成してもよい。図１０では、補強メンバー４６がリアピラー３の断面形状に合わせて形成された異形鋼管からなる。この場合、補強メンバー４６は、角パイプや丸パイプのものよりも大きな断面を確保することができ、キャビン１の外観デザインを変更することなく、キャビン１をより強固な構造とすることができる。

さらに、補強メンバーはパイプ部材など閉断面形状を有するものに限定されず、補強メンバーを棒鋼や、開断面形状（例えば、断面Ｌ字状）の部材などから形成することも考えられる。

また、補助メンバーの形状は角パイプに限定されず、丸パイプや、棒鋼や、断面Ｌ字状や断面ハット状の部材など様々なものが考えられる。

本発明に係る一実施形態による建設機械用キャビンの概略斜視図である。 本実施形態の建設機械用キャビンの概略斜視図である。 図２の平面断面図である。 本実施形態の建設機械用キャビンの部分斜視図であり、建設機械用キャビンの後方上部を内側から示したものである。 本実施形態の建設機械用キャビンの部分斜視図であり、建設機械用キャビンの後方下部を内側から示したものである。 本実施形態の建設機械用キャビンの部分斜視図であり、建設機械用キャビンの後方を内側から示したものである。 図２の側面断面図である。 他の実施形態の建設機械用キャビンのリアピラーの断面図である。 他の実施形態の建設機械用キャビンのピラーの断面図である。 他の実施形態の建設機械用キャビンのリアピラーの断面図である。 従来の建設機械用キャビンのピラーの断面図である。 従来の建設機械用キャビンのピラーの断面図である。 従来の建設機械用キャビンのピラーの断面図である。 従来の建設機械用キャビンのピラーの断面図である。

符号の説明

１ 建設機械用キャビン
２ａ、２ａ フロントピラー
２ｂ、２ｂ ルーフレール
３、３ リアピラー
４、４ サイドメンバー
５ フロント・ヘッダー
６ リア・ヘッダー
７ センターピラー
８ フロント・クロスメンバー
９ リア・センターレインフォースメント
１０ リア・クロスメンバー
１１、２１ アウターパネル
１２、２２ インナーパネル
３１、３１ 第一の補強メンバー
３２ 第二の補強メンバー

Claims (1)

1. 高さ方向に延出する一対のフロントピラーと、高さ方向に延出する一対の中空状のリアピラーと、上記フロントピラーの上端部と上記リアピラーの上端部とを結ぶ一対のルーフレールと、上記フロントピラーの下端部と上記リアピラーの下端部とを結ぶ一対のサイドメンバーと、上記ルーフレールの後端部同士を結ぶ中空状のリア・ヘッダーとを備えた建設機械用キャビンにおいて、上記リアピラーはサイド・アウターパネルとサイド・インナーパネルとから形成され、上記リア・ヘッダーはアウターパネルとインナーパネルとから形成され、各リアピラー内に第一の補強メンバーをリアピラーのサイド・アウターパネルと非結合状態で挿通すると共に、各第一の補強メンバーの上端部を上記ルーフレールに結合し、各第一の補強メンバーの下端部を上記サイドメンバーに結合し、上記リア・ヘッダー内に第二の補強メンバーをリア・ヘッダーのアウターパネルと非結合状態で挿通すると共に、該第二の補強メンバーの両端部を上記両第一の補強メンバーの上端部に結合したことを特徴とする建設機械用キャビン。

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