JP5043811B2 - 建設機械のハンドレール - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に設けられ、上部旋回体からタンクや建屋に昇り降りする際の手掛かりとして利用される建設機械のハンドレールに関するものであり、特にミラーを取り付けたハンドレールに関するものである。

油圧ショベル等の建設機械は、下部走行体に旋回装置を介して上部旋回体を装着することにより構成される。上部旋回体には運転室が設けられており、また作業手段が装着されている。さらに、これらの他に、燃料タンク，作動油タンクといったタンク類が設置されており、さらにまた機械室を構成する建屋が設けられている。運転室には、乗り降りするための手すりが設けられているが、作業手段を挟んで、運転室とは反対側の部位には、上部旋回体の上に昇り降りできるようにするために、ステップを設けるようにしたものがあり、そして、このステップを利用しての昇り降りを安全かつ容易なものとするために、ハンドレールが設けられる。

ハンドレールは、例えば、特許文献１に開示されている構成したものが広く用いられている。即ち、曲成したパイプからハンドレール本体を形成し、このハンドレール本体の一端側は上部旋回体の旋回フレームにボルトを用いて連結・固定され、この固定部から上方に向けて概略円弧形状となるように延在させて、その上端部から折り返して他端部はタンクの上面にボルトで固定する構成としている。そして、ハンドレールには、運転室から後方に視野を確保するために、ミラーを装着できるようにしている。
特開２００７−４６４０５号公報

ここで、作業者等がタンクの上に立った姿勢でも、ハンドレールを無理なく把持できるようにするために、作業者の腰の高さより高い位置となるように上方に向けて大きく突出させている。このために、車両の振動や掘削等の作業を行う際には、ハンドレールを構成するハンドレール本体が大きく振動乃至揺動することになり、その結果、ハンドレール本体の両端における連結・固定部に応力が集中することになる。

ハンドレール本体の端部の固定は、通常、ボルト座を旋回フレームやタンク等の壁面に溶接等の手段で固定しておき、ハンドレール本体の端部を平坦化させて、ボルト挿通孔を穿設して、ボルト座に締着するのが一般的である。従って、前述したように、ハンドレール本体が振動乃至揺動すると、ボルト座の溶接部分等に繰り返し大きな衝撃荷重が作用して、亀裂が発生するおそれがある。しかも、ハンドレール本体にミラーを装着している場合には、このミラー及びこのミラーの支持アームによる重量がハンドレール本体に作用することから、その分だけ慣性負荷が大きくなり、さらに大きな衝撃荷重がハンドレール本体の両固定部等に作用する。その結果、ボルトやボルト座等が早期に損傷や劣化を生じてしまうという問題点がある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車両の振動等によるハンドレール本体の振動なり揺動なりを抑制して、その取付強度を向上させることにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、曲成したパイプからなるハンドレール本体の両端を建設機械の上部旋回体に固定して設け、このハンドレール本体に、支持アームに連結して設けたミラーを装着したハンドレールであって、前記ハンドレール本体からダンパ部材を延在させて設け、前記ダンパ部材に前記ミラーの前記支持アームを連結する構成とし、前記ダンパ部材は、筒体の内部に摺動体をこの筒体の軸線方向に摺動可能に装着し、またこの摺動体は、両側から押圧する弾性部材で挟持させ、前記支持アームは前記摺動体に連結する構成としたことをその特徴とするものである。

作業者等が上部旋回体からタンク上面に、また建屋上に昇り降りできるようにするためにステップが設けられるが、ハンドレールは作業者がこのステップを介して昇り降りする際に把持されるものである。従って、ハンドレールを構成するハンドレール本体は、その一端は上部旋回体のフレームに固定され、この固定部からステップの方向に向けて、つまり車両の後方に向けて湾曲させながら上方に延在させ、上端部から下方に折り返すようにして、他端を上部旋回体に設置したタンクの上面等に固定するのが一般的である。そして、ハンドレールの突端部は作業者がタンクの上で立った姿勢で無理なく把持できる高さ位置まで延在させる。このために、車両が振動すると、この振動がハンドレール本体の両端固定部からハンドレール全体に伝達されて、左右方向に揺動乃至振動（以下、単に振動という）することになる。

本発明では、ハンドレールに取り付けたミラーを利用し、ハンドレールを主振動体として、ミラーを副振動体とするダイナミックダンパとしての機能を発揮させて、ハンドレールの振動を吸収するように構成する。即ち、一定の質量を有するミラーを所定のばね定数を有するダンパ部材に連結し、このダンパ部材を副振動体として、主振動体であるハンドレールに取り付ける。主振動体であるハンドレールに外力が作用したときに、この外力はハンドレールを通過して副振動体であるミラーに伝達することになるが、このミラーをハンドレールに作用する外力が打ち消されるように逆向きに振動させる。これによって、主振動体であるハンドレールの振動を減衰させることができる。

ダンパ部材の具体的な構成としては、例えば、円筒形状等の筒体の内部に摺動体を装着して、この摺動体を筒体の軸線方向に摺動可能に装着するようになし、この摺動体の両側から弾性部材で挟持させるようになし、この摺動体にミラーの支持アームを連結する。弾性部材は所定のばね定数を有するものであるが、この弾性部材は摺動体の両側に均等なばね力が作用するように装着する。弾性部材は、ゴムやばね性のある金属から構成でき、また粘性流体を用いることもできる。

ここで、ダンパ部材を構成する筒体は、ハンドレール本体の振動方向に対して、この振動を打ち消す方向に振動するようにして配置する。ただし、ミラーは建設機械における上部旋回体に設置した運転室との関係で向きが定まる。このために、ダンパ部材の方向とミラーの方向とが一致しない場合があるが、その間に介装される支持アームを所定の方向に曲げることによって、筒体とミラーとの間で相対的な方向調整を行うことができる。

ダンパ部材における筒体の断面形状は円形とするのが一般的であるが、四角形その他の多角形状としても良い。筒体を有底の円筒形状となし、開口側の端部にキャップを着脱可能に装着することによって、弾性部材の組み付けや取り外しを容易に行うことができるようになる。そして、ダンパ部材にはミラーの支持アームが連結されていることから、例えば、作業者等が上部旋回体に昇り降りする際に、支持アームを把持して体重をかけるような事態が生じることもある。このようなことがあっても、弾性部材にダメージを与えないようにするために、筒体において、ダンパ作用に支障を来さない位置に、ストッパを設ける構成とすることができる。

ハンドレールを設けた車両が振動する等によって、ハンドレール本体が振動しても、ミラーを質量とするダイナミックダンパの作用により振動を抑制乃至減衰させることができるようになり、このハンドレールの両端の固定部に十分高い取付強度を持たせて、その耐久性を向上することになる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に建設機械の一例としての油圧ショベルの構成を示す。なお、本発明においては、油圧ショベルに限定されないことは言うまでもない。

図中において、１は油圧ショベルであり、この油圧ショベル１は、履帯からなる左右の走行手段を備えた下部走行体２を備えており、この下部走行体２には上部旋回体３が旋回装置４を介して旋回可能に設置されている。上部旋回体３の旋回体フレーム１０には、その前方側の概略中央位置に掘削作業手段１１が装着されており、この掘削作業手段１１の片側、具体的には左側の位置に運転室１２が設けられている。運転室１２及び掘削作業手段１１の取付部の後方位置には、機械室を構成する建屋１３が設置されている。さらに、上部旋回体３の最後方位置にはカウンタウエイト１４が装着されている。

図２及び図３に上部旋回体３における掘削作業手段１１を挟んで運転室１２とは反対側、具体的には右側部分の構成を示す。図中において、１５は燃料タンク，１６は作動油タンクを示し、旋回体フレーム１０において、燃料タンク１５は前方側に、作動油タンク１６は後方位置に並ぶように配置されている。燃料の補給時や、建屋１３内に設けた各種の機器類のメインテナンスを行う際には、これら燃料タンク１５上から建屋１３の上に昇り降りする必要がある。これらの部位は高所となっており、このような高所に昇り降りするための足場としてステップが設けられている。

図示したステップは一例であるが、この例では、旋回体フレーム１０から前方に張り出すように下段ステップ１７が設けられており、中段ステップ１８は工具箱１９の上部に形成されている。さらに、燃料タンク１５の側部には壁面部２０が立設されており、この壁面部２０から上段ステップ２１が張り出すように設けられている。このように、３段設けたステップ１７，１８，２１を作業者等が昇り降りする際に、身体の安定性を確保できるようにするために、ハンドレール３０が設けられている。

ハンドレール３０は、曲性した金属パイプから構成したハンドレール本体３１の両端に設けた端部連結部３２ａ，３２ｂを所定の位置に固定したものから構成される。ハンドレール本体３１の一端３２ａは旋回体フレーム１０の前面部に固定されており、この旋回体フレーム１０から上方に向けて延在させると共に、ステップの方向に向けて湾曲した湾曲状部３１ａとなっている。燃料タンク１５に添設した壁面部２０の上方位置において、折り返し部３１ｂとして真っ直ぐした方に向くように折り返されて鉛直部３１ｃとなり、鉛直部３１ｃの端部を壁面部２０の上端部に固定している。このハンドレール本体３１は旋回体フレーム１０の最右端近傍において、前後方向に向けて配設されている。

次に、ハンドレール３０の両端における固定部の構成は、図４に示したようになっている。即ち、ハンドレール本体３１は金属パイプから構成されており、端部連結部３２ａ，３２ｂはこの金属パイプを扁平に潰すようにしている。そして、ハンドレール本体３１が固定される旋回体フレーム１０や壁面部２０にはボルト座３３が溶接により固着して設けられており、ボルト３４をハンドレール本体３１のボルト挿通孔に挿通させてボルト座３３に締着するようにしている。このようにして上部旋回体３に装着したハンドレール３０のハンドレール本体３１には、ミラーユニット４０が取り付けられている。ミラーユニット４０は、図４及び図５からも明らかなように、ミラー４１を支持アーム４２に連結したものであり、ミラー４１は支持アーム４２に対してその軸回り及び上下方向に角度調整可能となっている。

ハンドレール３０を構成するハンドレール本体３１の湾曲状部３１ａにはクランプ部材４３が装着されている。クランプ部材４３には連結ロッド４４が固定されており、この連結ロッド４４の先端にはダンパ部材４５が連結されており、ミラー４１の支持アーム４２は、このダンパ部材４５に支持されている。ダンパ部材４５は、図６及び図７に示したように、概略円筒形となった金属製の筒体４６を有し、一端が閉塞し、他端が開口した有底筒状のものから構成され、連結ロッド４４の先端が溶接等の手段で固着されている。筒体４６の開口端側から途中までの位置にはスリット溝４７が形成されている。この筒体４６の内部には摺動体４８が設けられており、その端部にはキャップ４９が嵌合されている。摺動体４８は、ミラー４１からの支持アーム４２を連結したアーム固定部４８ａと、このアーム固定部４８ａの両端を太径化することにより形成した摺動部４８ｂ，４８ｂとから構成され、摺動部４８ｂ，４８ｂは筒体４６の内面に沿って摺動する構成となっている。そして、両摺動部４８ｂ，４８ｂの端面と筒体４６の閉塞側端部及びキャップ４９の内面との間には、弾性部材５０，５０が介装されている。

弾性部材５０は所定のばね定数を有するゴム等から構成され、圧縮状態にして装着されている。ミラー４１に連結されている摺動体４８は筒体４６の軸線方向に往復動可能となっており、この摺動体４８の摺動時には、その移動方向の前方側に位置する弾性部材５０が圧縮されることになる。つまり、ミラー４１は、概略ダンパ部材４５を構成する筒体４６の軸線方向に振動する。摺動体４８には支持アーム４２が連結されているので、摺動体４８の移動範囲は、この支持アーム４２が筒体４６のスリット溝４７の溝端部とキャップ４９の端部との間に規制されることになり、これらによって摺動体４８の移動ストロークを規制するストッパとなっている。

ミラー４１の支持アーム４２はスリット溝４７を介して筒体４６の内部にまで延在されて、摺動体４８のアーム固定部４８ａに連結されている。ここで、スリット溝４７は、この支持アーム４２の直径寸法より僅かに大きい寸法を有する溝幅を有するものである。これによって、支持アーム４２は筒体４６の軸回り方向に変位することがなく回転止めがなされて、ミラー４１の倒れや位置ずれが防止される。

本実施の形態は以上のように構成されるものであって、油圧ショベル１は掘削作業手段１１を駆動することによって、土砂の掘削等の作業が行われ、また下部走行体２による走行や旋回装置４による上部旋回体３の旋回操作が行われる。この間は、車両全体が振動することになり、特に土砂の掘削に際しては、極めて大きな衝撃的な荷重が車両全体に作用することになる。このように、車両に振動が生じると、ハンドレール３０にこの振動が伝達されて、ハンドレール本体３１が振動することになる。特に、衝撃荷重が繰り返し作用すると、ハンドレール３０は大きく振動乃至揺動することになる。その結果、ハンドレール本体３１の下側及び上側の端部連結部３２ａ，３２ｂに過大な荷重が繰り返し作用して、ボルト座３３の溶接部分等に亀裂が発生する等、損傷を生じさせるおそれがある。

ここで、ハンドレール３０は上部旋回体３の前後方向に向くように設けられており、車両の振動に起因するハンドレール本体３１の振動は、図８に矢印Ｂで示したように、両端の固定部分を中心として概略左右方向に振れるように往復動することになる。そして、ハンドレール本体３１には、所定の長さを有する連結ロッド４４の先端にダンパ部材４５を設けたミラーユニット４０が装着されており、振動はこのハンドレール本体３１を介してミラーユニット４０に伝達される。従って、ハンドレール本体３１を主振動体としたときに、ミラーユニット４０は副振動体となる。これによって、主振動体の振動を副振動体の振動により吸収するダイナミックダンパとして機能を発揮するようにしている。

即ち、主振動体であるハンドレール本体３１は金属パイプで形成されているので、所定のばね定数を有し、かつ所定の質量を有している結果、このハンドレール本体３１は固有角振動数で図８の矢印方向Ｂに振動することになる。この振動はハンドレール本体３１に取り付けたミラーユニット４０に伝達されるので、このミラーユニット４０が副振動体となる。ミラーユニット４０には、ハンドレール本体３１から延在させている連結ロッド４４の先端に設けたダンパ部材４５を構成する筒体４６が連結されており、このダンパ部材４５が弾性部材５０のばね定数に基づく固有角振動数で振動することになり、ダンピング機能を発揮する方向に筒体４６を向けることによって、ハンドレール本体３１の振動を打ち消す方向に振動する。その結果、ハンドレール本体３１の振動が抑制されて、その制振を行わせることができる。

以上のように、ハンドレール本体３１に装着されるミラーユニット４０を副振動体として、主振動体であるハンドレール本体３１の振動を抑制乃至吸収する方向に振動させることによって、油圧ショベル１の作動中、特に土砂の掘削作業を実行している間において、ハンドレール３０に伝達される衝撃荷重は副振動体としてのミラーユニット４０の作用で減衰若しくは抑制されることになる。このために、ハンドレール本体３１の両端を固定するためのボルト座３４の溶接部やボルト３４を損傷させることがなく、それらの長寿命化が図られる。

このように、ミラー４１は弾性部材５０，５０により挟持されているので、油圧ショベル１の作動中は微小ではあるが、振動することになり、運転室１２内に位置するオペレータにとっては、ミラー４１は見にくいものとなる。ただし、オペレータがミラー４１を目視するのは、通常、油圧ショベル１の動作開始前における周囲の安全確認のためであり、作動中、特に振動が激しい土砂の掘削作業等を行う際には、掘削作業手段１１を注視し、通常は、ミラー４１を見ることがないので、ミラー４１が振動しても、格別問題とはならない。

ここで、主振動体としてのハンドレール３０の振動方向は一定であり、ダイナミックダンパを構成する筒体４６の方向は、ハンドレール本体３１の振動方向に対して、この振動を打ち消す方向に振動させるようにしており、このために連結ロッド４４は所定の方向に向けて延在されている。ミラー４１は、上部旋回体３に設置されている運転室１２に着座しているオペレータが必要とする後方視野を得るためのものである。ミラー４１は支持アーム４２に角度調整可能に装着されており、また支持アーム４２に曲げを形成する等によって、筒体４６をハンドレール本体３１の振動吸収が可能な方向に向けた上で、ミラー４１を所望の方向に向けることができる。

作業者等が下段ステップ１７にあがる際には、ハンドレール本体３１の湾曲状部３１ａを把持することになるが、ダンパ部材４５を構成する筒体４６には支持アーム４２が立設されて、この支持アーム４２は掴み易い状態となっている。従って、上部旋回体３に上がろうとする場合、支持アーム４２を把持して、体重をかけるようにして身体を引き上げることがある。支持アーム４２はダンパ部材４５の筒体４６内に設けた摺動体４８に連結されており、この摺動体４８は弾性部材５０により弾性的に保持されている。従って、支持アーム４２に大きな外力が作用すると、弾性部材５０が繰り返し圧縮されると、永久変形する等、そのばね定数が変化してしまうことがある。しかしながら、支持アーム４２は、筒体４６設けたスリット溝４７の溝端部と、キャップ４９の端部とに規制されて、摺動体４８の変位ストロークが規制されているので、弾性部材５０が極端に圧縮されて、ダメージを受けるようなことはない。

なお、図９及び図１０に示したように、ダンパ部材１４５を構成する筒体１４６には、上下にスリット溝１４７，１４７を形成し、ミラー４１の支持アーム１４２を摺動体１４８のアーム固定部１４８ａの下部位置にまで延在させた延在部１４２ａを設けるように構成することもできる。このように構成すれば、ミラー４１を装着した支持アーム１４２は筒体１４６に形成した上下のスリット溝１４７，１４７で挟持される。従って、ミラー４１の筒体１４６の軸回りへの回動する方向、つまり倒れ方向への安定性がより向上することになる。また、キャップ１４９は筒体１４６に螺合させるのではなく、その周胴部の２箇所またはそれ以上の箇所にねじ１００を螺挿することにより固定するように構成することもできる。なお、以上の構成以外については、前述した第１の実施の形態と同様であるので、それらについては同一の符号を付しておく。

ハンドレールが装着される建設機械の一例としての油圧ショベルの外観図である。 本発明の実施の一形態を示すハンドレールを含む燃料タンクへの昇り降りを可能にする機構を示す外観図である。 図２の左側面図である。 ミラーを装着したハンドレールの正面図である。 ハンドレール本体に連結したミラーユニットの正面図である。 ダンパ部材の分解斜視図である。 ダンパ部材の断面図である。 主振動体であるハンドレール本体と、副振動体としてのミラーユニットのダンパ部材との振動方向を示す説明図である。 ハンドレール本体に連結したミラーユニットの変形例を示す正面図である。 図９のダンパ部材の分解斜視図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル ２ 下部走行体
３ 上部旋回体 １０ 旋回フレーム
１１ 掘削作業手段 １２ 運転室
１３ 建屋 １５ 燃料タンク
１６ 作動油タンク １７，１８，２１ ステップ
３０ ハンドレール ３１ ハンドレール本体
３１ａ 湾曲部 ３１ｂ 折り返し部
３１ｃ 鉛直部 ３２ａ，３２ｂ 端部連結部
４０ ミラーユニット ４１ ミラー
４２，１４２ 支持アーム ４３ クランプ部材
４４ 連結ロッド ４５，１４５ ダンパ部材
４６，１４６ 筒体 ４８，１４８ 摺動体
４８ａ，１４８ａ アーム固定部 ４８ｂ 摺動部
５０ 弾性部材

Claims (3)

1. 曲成したパイプからなるハンドレール本体の両端を建設機械の上部旋回体に固定して設け、このハンドレール本体に、支持アームに連結して設けたミラーを装着したハンドレールにおいて、
   前記ハンドレール本体からダンパ部材を延在させて設け、
   前記ダンパ部材に前記ミラーの前記支持アームを連結する構成とし、
   前記ダンパ部材は、筒体の内部に摺動体をこの筒体の軸線方向に摺動可能に装着し、またこの摺動体は、両側から押圧する弾性部材で挟持させ、前記支持アームは前記摺動体に連結する構成としたことを特徴とする建設機械のハンドレール。
2. 前記ダンパ部材を構成する筒体は、前記ハンドレール本体に対して所定の方向に向け、かつ前記摺動体の両側に作用させた前記弾性部材は等しいばね定数を有するものから構成して、この摺動体を前記ハンドレール本体の振動を打ち消す方向に振動可能な構成としたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のハンドレール。
3. 前記筒体には、前記摺動体の変位ストローク端を規制するストッパを備える構成としたことを特徴とする請求項２記載の建設機械のハンドレール。

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