JP5395061B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、強化キャビン構造により運転者を保護することができるキャビンを備えた建設機械に関する。ここで、キャビンは、機械側のキャブフレームの上でベースプレートにより支持されている。

安全規則が厳しくなっているため、油圧ショベルのような建設機械に転倒時保護機能を備えることがますます必要になっている。この転倒時保護機能は、キャビン構造に適切に組み込まれており、そのことにより、キャビン構造は、強化形状にされている。また、転倒時保護機能が統合されたこの種のキャビンは、通常時には、振動を防止するために、キャブフレームの上で弾性的に支持されている一方、事故や建設車両の転倒時に生じるような過剰な荷重が作用したときには、安全部材により、分断されないようになっている。油圧ショベルのこの種の転倒時保護機能は、特にＲＯＰＳの要求を満たさなければならず、このことは、従来技術では、非常に大きくて高価な個々の構成部品を、非常に頑丈に作ることによってのみ達成することができる。

それゆえ、本発明の目的は、機械運転者を理想的に保護することができ、それにもかかわらず経済的な転倒時保護機能が統合された建設機械を提供することである。

この目的は、本発明によると、請求項１に係る建設機械によって解決される。本発明に係る建設機械では、キャビン構造の剛性は、荷重が作用したときに、まずベースプレート及び／又はキャブフレームが変形するように、少なくとも側方からの荷重に関して、ベースプレート及び／又はキャブフレームの剛性よりも高くなっている。これにより、キャビン、ベースプレート、及びキャブフレームは、事故が起きたときに機械運転者を保護するための統合型トータルシステムを形成する。ここで、この完全なシステムは、事故が起きたときに、荷重を受け止めるために使用されると共に、運転者を保護する。また、本発明に係る、個々の構成部品の剛性に関する設定によって、まず、ベースプレート及び／又はキャブフレームが変形することによりエネルギが消滅し、その後にようやく、キャビン構造が変形するようになることが保証される。経済的なトータルシステムが構成され得るように、ＲＯＰＳ構造の全ての個々の部品に荷重が作用する。このように、特に関連する全ての構成部品は、必要量のエネルギだけを吸収し、システムには、必要最小限の荷重が入力され得る。また、機械運転者を保護するために、ベースプレート及び／又はキャブフレームによりエネルギを十分に消滅させた上で、キャビン構造の剛性により、ＩＳＯ１０２６２−２で規定された機械運転者のための生存空間が維持されることが、さらに保証される。

好ましくは、キャビン構造は、キャビンがブーム及び／又は建設機械の上部構造に接触した場合において、側方からの荷重が作用したときにようやく、変形するようにしてもよい。これにより、キャビンをあまり変形させずに、まずできる限りのエネルギがキャブフレームに入力されることが保証される。この目的のために、キャブフレームの配置は、キャブフレームの変形を通じて伝達される全エネルギが消滅し得るように、キャビンと、該キャビンの隣りに配設されたブームのような装置又は建設機械の上部構造との間の隙間がキャブフレーム及びキャビンの剛性に適合するように、選択される。これにより、キャビン構造は、できる限り長い間変形せず、その結果、機械運転者を理想的に保護する。ここで、キャブフレームは、通常運転時のために、十分に強固に設計されている。ここで、フレームは、上部構造に締結されていても、溶接されていてもよい。

好ましくは、本発明に係る建設機械では、建設機械に対向するキャビン構造の側部は、建設機械上の装置及び／又は建設機械の上部構造と接触したときに、クラックが発生するように設計されていてもよい。これにより、十分なエネルギが、キャビン構造の、特に右側ピラーの変形によって消滅され得る。このことは、運転者のさらなる保護を意味する。ここでキャビンの最大変形が利用されるが、これは、キャブフレームによってエネルギが最大限に吸収されると共に、キャビンがすでに建設機械と接触しているときだけである。同時に、運転者のための十分な生存空間が維持されることが保証される。

キャブフレーム及び、キャビン構造又はベースプレートは、通常時には、互いに接触していない一方、荷重が作用したときに接触して、キャビン構造からキャブフレームに荷重を伝達する荷重伝達部材を有している。これにより、通常運転時には、キャブフレームとキャビン構造との間の効果的な振動の防止が保証され得る一方、事故が起きたときには、荷重伝達部材により、キャビン構造に作用する荷重が理想的にキャブフレームに伝達されることが保証される。

また、好ましくは、荷重伝達部材は、建設機械から離れた、キャブフレームの側部及び、キャビン構造の側部又はベースプレートの側部に配設されていてもよい。これにより、事故が起きたときに発生すると共に、通常、建設機械から離れた側部からキャビンに作用する荷重が、理想的にキャブフレームに導かれる。

さらに好ましくは、荷重伝達部材は、剛性を有する開口に係合する剛体ピンを有していてもよい。これにより、非常に簡単でかつ、コスト効果の高い荷重伝達を選択することができる。また、剛体ピンの大きさに対する開口の大きさは、通常運転時の荷重伝達部材の動きや、荷重伝達部材が互いに係合するために必要となる荷重の大きさを決定する。

さらに好ましくは、本発明では、キャビンのベースプレートは、キャブフレームの上で減衰部材により支持されていてもよい。減衰部材は、通常、弾性部材を有すると共に、技術的な観点で、キャビンと建設機械との間で、振動伝達を防止している。

好ましくは、本発明に係る減衰部材は、分断されることに対抗する安全手段を有していてもよい。分断されることに対抗する安全手段は、過剰な荷重が作用したときに、それの最大許容変形量を超えても、減衰部材が損傷せずかつ、破壊されないことを保証する。

また、本発明に係る荷重伝達部材は、キャブフレームとキャビン構造との間の、少なくとも１つの減衰部材の変形経路が使い果たされた場合において、荷重が作用したときにようやく、互いに接触する。これにより、荷重がキャビン構造からキャブフレームに直接的に導かれる前に、まず、とにかく存在している減衰部材だけが、エネルギの消滅に使用されることが保証される。

さらに好ましくは、本発明に係るキャビン構造の剛性は、少なくとも側方からの荷重に関して、少なくとも１つの減衰部材の変形経路が使い果たされたときに、キャビン構造がようやく変形するように設計されていてもよい。これにより、減衰部材によってエネルギを吸収できなくなったときに、キャビン構造がようやく変形することも保証される。

さらに好ましくは、キャビン構造の剛性は、前部領域よりも後部領域のほうが高いとしてもよい。これにより、前部領域では、相対的に細い構成部品を使用することによって良好な視界が保証される一方で、後部領域では、高くなった剛性により、安全が保証される。

好ましくは、本発明に係る建設機械では、キャビン構造の剛性は、外付け連結された剛性部材により、さらに高められていてもよい。これにより、キャビン構造に手を加えることなく、より重い機械重量をカバーすることができる。

また好ましくは、前記の剛性部材は、キャビン構造の後部領域に配設されていてもよい。これにより、連結された構成部品の後方ピラーにエネルギ吸収を集中させる一方、前部領域は、ピラーなしで、連結された構成部品を十分な剛性にすることもできる。

以下、本発明の実施形態及び図面について、さらに詳細に説明する。

本発明に係る安全構造の斜視図である。 本発明に係る安全構造を備えた本発明に係る建設機械の側面図である。 本発明に係るキャブフレームを備えた本発明に係る建設機械の平面図である。 本発明に係るキャブフレームを備えた本発明に係る建設機械の斜視図である。 本発明に係るキャビンの正面図である。 本発明に係るキャビンの側面図である。 ベースプレートを備えた本発明に係るキャブフレームの縦断面図である。 ベースプレートを備えた本発明に係るキャブフレームの横断面図である。 （ａ）本発明に係る荷重伝達部材の第１の実施例、（ｂ）本発明に係る荷重伝達部材の第２の実施例である。

図１は、事故が起きたときに、機械運転者を保護する統合型トータルシステムとなる、本発明に係るＲＯＰＳシステムの斜視図を示している。ＲＯＰＳシステムは、機械側にキャブフレーム１を備えており、その上には、キャビン５のベースプレート３が減衰部材２によって支持されている。さらに、事故が起きたときに、その影響を受けた構成部品間で理想的な荷重伝達を可能にする荷重伝達部材４が設けられている。ここで、転倒時保護機能は、キャビン５に統合されていると共に、ベースプレートとキャブフレームとの間の相互作用のもとで、キャビン構造により保証されている。

ここで、構成部品は、通常使用時には、減衰部材２により振動を減衰させるが、事故のような不測の事態が起きたときには、完全なシステムが有効になるように、設計及び配設されている。安全システムに含まれる構成部品の最大変形を利用することにより、十分なエネルギを消滅させた上で、ＩＳＯ１０２６２−２に規定される機械運転者のための生存空間が維持されることが保証される。

また、図２ないし４は、実施形態では油圧ショベルである本発明に係る建設機械の上部構造７に対するキャビン５又はキャブフレーム１の配置を示している。ここで、ブーム６は、キャビン５又はキャブフレーム１のそばで、上部構造７に対し回動可能に取り付けられている。また、キャブフレーム１の配置は、まず、キャビンをあまり変形させることなく、エネルギを最大限、フレームに導くように、キャビン５と、該キャビン５の右側に配設された装置６又は上部構造７との間の隙間がキャビン５及びキャブフレーム１の剛性に適合するように、選択されている。これにより、機械運転者を保護するために、十分なエネルギが消滅され得た上で、転倒時に運転者のための生存空間ができる限り長い間維持されることが保証される。

また、キャビン構造は特に、キャブフレーム１，ベースプレート３及び弾性支持体２が理想的にエネルギを受け取るように、側方からの荷重に対する剛性が、ベースプレート及び弾性支持体に連結されたキャブフレームの剛性よりも高くなるように形成されている。そのため、キャブフレーム１，ベースプレート３又は弾性支持体２によってエネルギが吸収できなくなったときに、キャビン構造は、ようやく変形し始める。このことは、キャビン構造が、建設機械のブーム６及び／又は上部構造７の鉄骨構造と接触したときに起きる。この後には、仮に建設機械が転倒してひっくり返ったとしても運転者の十分な保護を保証するためにできる限り変形しないように設計されたキャビン構造に、エネルギ吸収が集中する。ここで、キャビン構造は、特に、建設機械が転倒してひっくり返ったときに、運転者の生存空間が維持されるように設計されている。

キャビン５は、図５及び６にさらに詳細に示されている。ここで、キャビン構造は、前方ピラー及び後方ピラーから成るフレームと、天井部材とを含んでいる。ここで、後部領域の剛性が非常に高くなるように選択されているため、相対的に細い部品から構成された前部領域は、良好な視界が保証される。

また、建設機械に対向するキャビン構造のピラーは、建設機械上の装置又は建設機械の上部構造と接触したときにクラックが発生するように形成されている。これにより、キャブフレームによりエネルギが吸収されなくなっても、エネルギは、キャビン構造のピラーの変形により消滅され続け得る。

特に、図６に拡大して詳細を示すように、ベースプレート３は、キャブフレーム１の上で減衰部材２により支持されている。また、弾性支持体は、分断されることに対抗する、一体化された安全手段を有している。ここで、分断荷重は、システムに入力される最大荷重よりも大きい。

図７及び８は、減衰部材２によって互いに接続されたキャブフレーム１及びベースプレート３から成る安全システムを再び示している。ここで、特に、図８及び図９（ａ）の拡大図において認められるように、ベースプレート３及びキャブフレーム１はそれぞれ、荷重伝達部材４を有している。荷重伝達部材４は、特に後部左側の支持体の弾性変形経路が使い果たされた後に、キャブフレームを捕捉するために提供される。また、後部左側の支持体が最大変形するまでは、エネルギが支持体に導かれるので、それまでは、荷重伝達部材４間での荷重伝達接続によって、キャビン構造が大きく変形しないように構成されている。後部左側の支持体にかかる荷重が限界荷重に達し、その結果、減衰部材２によって可能な限りの大きいエネルギが吸収されたときに、キャビン構造の変形がようやく起こる。

また、荷重伝達部材４は、剛性部品として作られており、この荷重伝達部材４は、通常運転時には、垂直方向に隙間Ｘ１を有しており、これにより、通常運転時に、ベースプレート３とキャブフレーム１との間で、垂直方向の自由な移動を保証する。これに対し、事故が起きたときには、荷重伝達部材４は互いに接触し、荷重及びトルクをキャビン５から車両側のキャブフレーム１に伝達可能にする。これにより、影響を受けた構成部品内での荷重の流れを最適化することができる。また、荷重伝達部材４は、所定の垂直方向の隙間を空けて開口に係合するピンを含む。

ここで、図９（ａ）に示された実施例では、ピンは、ベースプレート３に配設されている。一方、開口は、キャブフレーム１に配設されている。これに対し、図９（ｂ）に示された第２の実施例では、ピンがキャブフレーム１に、開口がベースプレート３にそれぞれ配設された、逆の配置が示されている。

ここで、ピンは、その外周面と開口との間に垂直方向の隙間ができるように、水平方向に延びている。これにより、通常動作時に、キャビンとキャブフレーム１との間に所定の垂直方向の遊びができる。ここで、ピンと開口との間の隙間は、減衰部材２の変形性に関する相互作用の箇所を定め、その箇所では、事故が起きたときに、荷重伝達部材同士の接触を確立すると共に、荷重伝達部材により直接的な荷重伝達が起こる。

ＲＯＰＳ構造に含まれる全ての構成部品は、減衰部材、ベースプレート及びキャブフレーム、最後にキャビン構造を介して、段階的に荷重が受け止められることによって荷重が作用する。従って、運転者を理想的に保護することができ、それにもかかわらず経済的なトータルシステムを提供することができる。

Claims (11)

1. 建設機械側のキャブフレームの上でベースプレートにより支持されていると共に、強化キャビン構造により運転者を保護することができるキャビンを備えた建設機械であって、
   前記キャビン構造の剛性は、荷重が作用したときに、まず前記ベースプレート及び／又は前記キャブフレームが変形するように、少なくとも側方からの荷重に関して、前記ベースプレート及び／又は前記キャブフレームの剛性よりも高くされ、
   前記キャブフレーム及び、前記キャビン構造又は前記ベースプレートは、通常時には互いに接触していない一方、荷重が作用したときに接触して、前記キャビン構造から前記キャブフレームに荷重を伝達する荷重伝達部材を有し、
   前記荷重伝達部材は、前記キャブフレームと前記キャビン構造との間の、少なくとも１つの減衰部材の変形経路が使い果たされた場合において、荷重が作用したときに互いに接触することを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記キャビン構造は、前記キャビンがブーム及び／又は前記建設機械の上部構造に接触した場合において、側方からの荷重が作用したときに変形することを特徴とする建設機械。
3. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記建設機械に対向する前記キャビン構造の側部は、前記建設機械の装置及び／又は前記建設機械の上部構造と接触したときに、クラックが発生するように設計されていることを特徴とする建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記荷重伝達部材は、前記建設機械から離れた、前記キャブフレームの側部及び、前記キャビン構造の側部又は前記ベースプレートの側部に配設されていることを特徴とする建設機械。
5. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記荷重伝達部材は、剛性を有する開口に係合する剛体ピンを有していることを特徴とする建設機械。
6. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記ベースプレートは、前記キャブフレームの上で減衰部材により支持されていることを特徴とする建設機械。
7. 請求項６に記載の建設機械において、
   前記減衰部材は、分断されることに対抗する安全手段を有していることを特徴とする建設機械。
8. 請求項６に記載の建設機械において、
   前記キャビン構造の剛性は、少なくとも側方からの荷重に関して、少なくとも１つの前記減衰部材の変形経路が使い果たされたときに、前記キャビン構造が変形するように設計されていることを特徴とする建設機械。
9. 先行する請求項の何れか１項に記載の建設機械において、
   前記キャビン構造の後部領域の剛性は、前部領域の剛性よりも高いことを特徴とする建設機械。
10. 先行する請求項の何れか１項に記載の建設機械において、
    前記キャビン構造の剛性は、外付け連結された剛性部材により高められていることを特徴とする建設機械。
11. 請求項１０に記載の建設機械において、
    前記剛性部材は、前記キャビン構造の後部領域に配設されていることを特徴とする建設機械。
    

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