JP5889562B2 - 建設機械のキャビン - Google Patents

Description

本発明は、建設機械のキャビンに係り、特に、コストダウンを図ると共に製品精度及び剛性を向上させた建設機械のキャビンに関する。

ホイールローダー、振動ローダー又は油圧ショベル等の建設機械のキャビンとして、パイプを溶接することで枠状に構成されたルーフ側構造部材と、その下方に配置され同様にして枠状に構成されたフロア側構造部材と、これらルーフ側構造部材とフロア側構造部材とを接続するピラー（キャブサイド構造部材）とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

この種の建設機械のキャビンの概要を図１及び図２を用いて説明する。図１は建設機械のキャビンの外観Ｃを示す斜視図、図２は従来のキャビン１ｘの骨格（構造）を示す斜視図である。図１、図２に示すように、固定式のフロントガラスＧを有するキャビン１ｘは、枠状に構成されたルーフ側構造部材２ｘと、その下方に配置された枠状のフロア側構造部材３ｘと、これらルーフ側構造部材２ｘとフロア側構造部材３ｘとを接続するピラー４ｘを備えている。

従来、ルーフ側構造部材２ｘ及びフロア側構造部材３ｘは、複数の略直線状のパイプ５ｘを枠状に溶接して構成されていた。

特開２００７−４６３９６号公報

しかし乍ら、ルーフ側構造部材２ｘ及びフロア側構造部材３ｘを、複数の略直線状のパイプ５ｘを溶接して枠状に構成すると、次のような問題が生じる。

（１）溶接箇所が多くなるため、溶接コストが増大する。
（２）各溶接部に生じる溶接歪みが複数累積するため、製品精度の悪化を招く。
（３）各溶接部の全てについて適切な溶け込み深さ等の溶接要件を維持する必要があり、信頼性の確保が困難である。
（４）溶接部の表面に外板やガラス等を装着する場合には、各溶接部の溶接ビードをグラインダーで切削する必要があり、工数が増大する。
（５）パイプ同士を溶接して成るコーナー部６ｘの変形を防止するため、コーナー部６ｘの内側にガセット７ｘを設ける補強を多用する必要がある。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、溶接箇所を可及的に減らし、コストダウンを図ると共に、製品精度、信頼性及び剛性の向上を図った建設機械のキャビンを提供することにある。

上記目的を達成すべく創案された本発明によれば、建設機械のキャビンの骨格を構成するルーフ側構造部材及びフロア側構造部材が、夫々、パイプから構成された枠状体を有し、枠状体は、屈曲部を有する１本のパイプの始端と終端とが溶接された溶接部を有する構造、或いは、少なくとも一方に屈曲部を有する２本のパイプが溶接により接続された溶接部を有する構造であり、ルーフ側構造部材を構成するパイプの屈曲部の外側面にルーフ側屈曲突出部を突設すると共に、フロア側構造部材を構成するパイプの屈曲部の外側面にフロア側屈曲突出部を突設し、ルーフ側屈曲突出部とフロア側屈曲突出部とを架け渡すピラーを設けたことを特徴とする建設機械のキャビンが提供される。

上記溶接部が、キャビンの車幅方向の中央であってもよい。

リヤのルーフ側屈曲突出部とフロア側屈曲突出部との間にそれらを架け渡すピラーとしてリヤピラーを設け、リヤピラーの側面に、外板、ガラスを装着し、ガラスが平面ガラスであってもよい。

本発明に係る建設機械のキャビンによれば、キャビンの骨格を構成するルーフ側構造部材及びフロア側構造部材が、１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接することで、或いは２本のパイプの少なくとも一方を曲げ加工してそれらを溶接により接続することで枠状に構成されている。このため、溶接箇所が従来よりも大幅に減少し、コストダウンを図ることができると共に、製品精度、信頼性及び剛性の向上を図ることができる。また、ルーフ側構造部材を構成するパイプの屈曲部の外側面にルーフ側屈曲突出部を突設すると共に、フロア側構造部材を構成するパイプの屈曲部の外側面にフロア側屈曲突出部を突設し、ルーフ側屈曲突出部とフロア側屈曲突出部とを架け渡すピラーを設けたので、フロントピラーの位置を前進させると共にリヤピラーの位置を後退させることができ、前後のピラー間の距離が大きくなり、ドアの開口面積を増加させて乗降性を向上できる。

建設機械のキャビンの外観を示す斜視図である。 従来例を示す建設機械のキャビンの骨格（構造）を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る建設機械のキャビンの骨格を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る建設機械のキャビンの骨格を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る建設機械のキャビンの骨格を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る建設機械のキャビンの骨格を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る建設機械のキャビンの骨格を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態に係る建設機械のキャビンの骨格を示す斜視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態：建設機械のキャビン１）
本発明の第１実施形態に係る建設機械のキャビン１を図３を用いて説明する。図３に第１実施形態に係る建設機械のキャビン１の骨格を示す。このキャビン１は、枠状に構成されたルーフ側構造部材２と、その下方に配置された枠状のフロア側構造部材３と、これらルーフ側構造部材２とフロア側構造部材３とを接続するキャブサイド構造部材４とを備えている。

（ルーフ側構造部材２）
ルーフ側構造部材２は、車幅方向に配設されたフロントヘッダー２１と、フロントヘッダー２１の両端から夫々車長方向に配設されたルーフレール２２と、ルーフレール２２の後端同士を接続して車幅方向に配設されたリヤヘッダー２３とから枠状に構成されている。かかるルーフ側構造部材２は、２本のパイプ２４、２５を略コ字状に曲げ加工（パイプベンダー等を用いる、以下同様）して、それらを溶接により接続することで枠状に構成されている。パイプ２４、２５同士の溶接による接続部２６は、フロントヘッダー２１の略中央とリヤヘッダー２３の略中央とに配置されている。これらの箇所が、キャビン１が横転してルーフレール２２にその側方から荷重（側方荷重）が加わった際、最も破損し難い（応力が低い）箇所だからである。

ルーフ側構造部材２は、１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接により接続することで枠状に構成してもよい。この場合も、パイプの始端と終端との溶接による接続部は、前段落で述べた理由によって、フロントヘッダー２１の略中央（接続部２６の位置）又はリヤヘッダー２３の略中央（接続部２６の位置）に配置される。

（フロア側構造部材３）
フロア側構造部材３は、車幅方向に配設されたフロントクロスメンバー３１と、フロントクロスメンバー３１の両端から夫々車長方向に配設されたサイドメンバー３２と、サイドメンバー３２の後端同士を接続して車幅方向に配設されたリヤクロスメンバー３３とから枠状に構成されている。かかるフロア側構造部材３は、２本のパイプ３４、３５を曲げ加工して、それらを溶接により接続することで枠状に構成されている。パイプ３４、３５同士の溶接による接続部３６は、フロントクロスメンバー３１の略中央とリヤクロスメンバー３３の略中央とに配置されている。これらの箇所が、キャビン１が横転してその側方から荷重（側方荷重）が加わった際、最も破損し難い（応力が低い）箇所だからである。

フロア側構造部材３は、１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接により接続することで枠状に構成してもよい。この場合も、パイプの始端と終端との溶接による接続部は、前段落で述べた理由によって、フロントクロスメンバー３１の略中央（接続部３６の位置）又はリヤクロスメンバー３３の略中央（接続部３６の位置）に配置される。

（キャブサイド構造部材４）
フロア側構造部材２とルーフ側構造部材３とは、キャブサイド構造部材４によって溶接により接続されている。キャブサイド構造部材４は、車長方向に間隔が隔てられた前後のピラー（フロントピラー４１、リヤピラー４２）から成る。フロントピラー４１、リヤピラー４２は、パイプ材から構成されている。フロントピラー４１は、その上端がルーフ側構造部材２のルーフレール２２に溶接され、下端がフロア側構造部材３のサイドメンバー３２に溶接されている。リヤピラー４２は、その上端がルーフ側構造部材２のルーフレール２２に溶接され、下端がフロア側構造部材３のサイドメンバー３２に溶接されている。

（作用・効果）
本実施形態によれば、建設機械のキャビン１の骨格を構成するルーフ側構造部材２及びフロア側構造部材３が、夫々、２本のパイプを曲げ加工してそれらを溶接により接続することで、或いは１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接することで構成されている。このため、溶接箇所が図２に示す従来例よりも大幅に減少し、コストダウンを図ることができると共に、製品精度、信頼性及び剛性の向上を図ることができる。

すなわち、図２に示す従来例のように、複数のパイプ５ｘを夫々溶接して枠状に繋げるよりも、曲げ加工された２本のパイプ（２４、２５）、（３４、３５）を枠状に溶接接続する、或いは１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接接続する方が、低コストとなる。溶接マシンを用いた溶接コストよりも、パイプベンダーを用いたパイプベンディングコストの方が安い。溶接マシンを用いた溶接の場合、溶接部の品質を確保するため下向き溶接が必要となり、溶接箇所に応じてワークの姿勢を反転させる等して変更しなければならず、煩雑且つ高コストとなるが、パイプベンダーを用いたパイプベンディングの場合にはそのような不都合はない。

本実施形態のルーフ側構造部材２及びフロア側構造部材３は、パイプの溶接箇所が２箇所又は１箇所のみとなるので、各溶接部に生じる溶接歪みが図２に示す従来例のように多数累積することはなく、製品精度が向上する。また、溶接箇所が少ないので、溶接不良の可能性が減少し、信頼性が向上する。更に、溶接部の表面に外板やガラス等を装着する場合、溶接ビードをグラインダーで切削する必要があるが、その切削工数を低減できる。

曲げ加工された２本のパイプ（２４、２５）、（３４、３５）を枠状に溶接接続する場合には、１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接接続するよりも、パイプベンダーによるパイプ曲げ加工性が向上するため、製作が容易となる。また、２本のパイプ（２４、２５）、（３４、３５）をアッセンブリする工程で、各パイプの曲げ加工精度のばらつきを、治具を用いて各パイプを押さえること等で吸収できる。

図３に示すように、パイプを曲げ加工して成形された屈曲部６は、図２に示す従来例のようにパイプ５ｘを溶接して成るコーナー６ｘよりも剛性が高くなるため、屈曲部６の内側に補強用のガセット７ｘ（図２参照）を設ける必要性が低下する。よって、剛性を確保しつつ軽量化及びコストダウンを推進できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る建設機械のキャビン１ａを図４を用いて説明する。図４にキャビン１ａの骨格を示す。このキャビン１ａは、図３に示す第１実施形態のキャビン１と比べると、ルーフ側構造部材２及びフロア側構造部材３は同一であり、キャブサイド構造部材４ａが第１実施形態と相違する。よって、第１実施形態と同一の構成要素（フロア側構造部材２、フロア側構造部材３）については同一の符号を付して説明を省略し、キャブサイド構造部材４ａについて説明する。

第２実施形態に係るキャビン１ａのキャブサイド構造部材４ａは、車長方向に間隔が隔てられた前後のピラー（フロントピラー４１ａ、リヤピラー４１ａ）の上端同士が、トップレール４３ａで接続されて構成されている。かかるキャブサイド構造部材４ａは、１本のパイプを逆さＵ字状に曲げ加工することで成形される。キャブサイド構造部材４ａのトップレール４３ａは、ルーフ側構造部材２のルーフレール２２に溶接によって取り付けられ、フロントピラー４１ａの下端及びリヤピラー４２ａの下端は、フロア側構造部材３のサイドメンバー３２に溶接によって取り付けられている。

第２実施形態によれば、キャブサイド構造部材４ａが１本のパイプを逆さＵ字状に曲げ加工することで成形され、そのトップレール４３ａがルーフ側構造部材２のルーフレール２２に溶接されているので、第１実施形態よりも全体の剛性が向上する。第２実施形態の基本的な作用効果は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る建設機械のキャビン１ｂを図５を用いて説明する。図５にキャビン１ｂの骨格を示す。このキャビン１ｂは、既述した第１、第２実施形態のキャビン１、１ａ比べると、ルーフ側構造部材２及びフロア側構造部材３が同一であり、キャブサイド構造部材４ｂが第１、第２実施形態と相違する。よって、第１、第２実施形態と同一の構成要素（ルーフ側構造部材２、フロア側構造部材３）については同一の符号を付して説明を省略し、キャブサイド構造部材４ｂについて説明する。

第３実施形態に係るキャビン１ｂのキャブサイド構造部材４ｂは、車長方向に間隔が隔てられた前後のピラー（フロントピラー４１ｂ、リヤピラー４２ｂ）と、それらピラー４１ｂ、４２ｂの上端同士を接続するトップレール４３ｂと、ピラー４１ｂ、４２ｂの下端同士を接続するフロアレール４４ｂとから枠状に構成されている。かかるキャブサイド構造部材４ｂは、２本のパイプ４５、４６を略コ字状に曲げ加工してそれらを溶接により接続することで枠状に構成されている。パイプ４５、４６同士の溶接による接続部４７は、トップレール４３ｂの略中央とフロアレール４４ｂの略中央とに配置されている。トップレール４３ｂはルーフ側構造部材２のルーフレール２２に重ねて溶接され、フロアレール４４ｂはフロア側構造部材３のサイドメンバー３２に重ねて溶接されており、キャビン１ｂが横転してその側方から荷重（側方荷重）が加わった際、トップレール４３ｂの略中央及びフロアレール４４ｂの略中央が、最も強度が高く破損し難い箇所だからである。

キャブサイド構造部材４ｂは、１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接により接続することで枠状に構成してもよい。この場合も、パイプの始端と終端との溶接による接続部は、前段落で述べた理由によって、トップレール４３ｂの略中央（接続部４７の位置）又はフロアレール４４ｂの略中央（接続部４７の位置）に配置される。

第３実施形態によれば、キャブサイド構造部材４ｂが、略コ字状に曲げ加工された２本のパイプ４５、４６を溶接することで、或いは１本のパイプを曲げ加工してその始端と終端とを溶接することで枠状に成形され、そのトップレール４３ｂがルーフレール２２に溶接され、フロアレール４４ｂがサイドメンバー３２に溶接されているので、第２実施形態よりも全体の剛性が更に向上する。第３実施形態の基本的な作用効果は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る建設機械のキャビン１ｃを図６を用いて説明する。図６にキャビン１ｃの骨格を示す。このキャビン１ｃは、図４を用いて既述した第２実施形態のキャビン１ａと比べると、フロア側構造部材３及びキャブサイド構造部材４ａが第２実施形態と同一であり、ルーフ側構造部材２ｃが第２実施形態と相違する。よって、第２実施形態と同一の構成要素（フロア側構造部材３、キャブサイド構造部材４ａ）については同一の符号を付して説明を省略し、ルーフ側構造部材２ｃについて説明する。

第４実施形態に係るキャビン１ｃのルーフ側構造部材２ｃは、１本のパイプを逆さＵ字状に曲げ加工することで成形されたキャブサイド構造部材４ｃのフロントピラー４１ａとトップレール４３ａとの屈曲部４８の外側面に溶接されたフロントパイプ２７と、キャブサイド構造部材４ａのリヤピラー４２ａとトップレール４３ａとの屈曲部４９の外側面に溶接されたリヤパイプ２８とを有する。フロントパイプ２７は、フロントヘッダー２１とルーフレール２２の前部を構成し、リヤパイプ２８は、リヤヘッダー２３とルーフレール２２の後部を構成し、キャブサイド構造部材４ｃのトップレール４３ａは、ルーフレール２２の中部を構成する。第４実施形態の基本的な作用効果は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態に係る建設機械のキャビン１ｄを図７を用いて説明する。図７にキャビン１ｄの骨格を示す。このキャビン１ｄは、２本のパイプを溶接して成るルーフ側構造部材２ｄと、同様に２本のパイプを溶接して成るフロア側構造部材３ｄと、ルーフ側構造部材２ｄとフロア側構造部材３ｄとを接続する３本のピラーから成るキャブサイド構造部材４ｄとから構成されている。

ルーフ側構造部材２ｄは、フロントヘッダー２１と左右のルーフレール２２とを成すように平面視コ字状に曲げ加工されたルーフ第１パイプ２９と、リヤヘッダー２３を成すようにルーフ第１パイプ２９の後部両端に溶接されたルーフ第２パイプ２０とから枠状に構成されている。フロア側構造部材３ｄは、フロントクロスメンバー３１と左右のサイドメンバー３２とを成すように曲げ加工されたフロア第１パイプ３７と、リヤクロスメンバー３３を成すようにフロア第１パイプ３７の後部両端に溶接されたフロア第２パイプ３８とから枠状に構成されている。キャブサイド構造部材４ｄは、夫々、上端がルーフレール２２に溶接され下端がサイドメンバー３２に溶接された、フロントピラー４１ｄとセンターピラー４３ｄとリヤピラー４２ｄとから構成されており、リヤピラー４２ｄは、ルーフレール２２の下面後端とサイドメンバー３２の上面後端との間に配設されている。

第５実施形態によれば、リヤピラー４２ｄの位置をリヤのコーナー部Ｒ（ルーフ側構造部材２ｄ及びフロア側構造部材３ｄのリヤコーナー部：略直角）の位置まで後退させることができ、コーナー部Ｒの側面及びリヤピラー４２ｄの側面に沿って外板やガラスを装着できる。コーナー部Ｒ及びリヤピラー４２ｄの側面にガラスを装着する際、平面ガラスを用いることができ、曲面ガラスによる視界の歪みを回避できる。例えば、図３に示す第１実施形態の場合、曲げ加工したパイプの屈曲部６に沿ってガラスを組み付けると曲面ガラスを用いることになって視界の歪みが生じるが、本実施形態では平面ガラスを用いることができるので視界の歪みは生じない。また、平面ガラスは曲面ガラスより低廉である。第５実施形態の基本的な作用効果は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態に係る建設機械のキャビン１ｅを図８を用いて説明する。図８にキャビン１ｅの骨格を示す。このキャビン１ｅは、図３に示す第１実施形態のキャビン１と同様の構成要素を有し、それに加えて、ルーフ側構造部材２ｅを構成するパイプの屈曲部６の外側面に、屈曲部６に繋がる双方のパイプを延長して突出させたルーフ側屈曲突出部６１が溶接され、フロア側構造部材３ｅを構成するパイプの屈曲部６の外側面に、屈曲部６に繋がる双方のパイプを延長して突出させたフロア側屈曲突出部６２が溶接されている。

更に、リヤのルーフ側屈曲突出部６１とフロア側屈曲突出部６２とに、それらを架け渡すピラー（リヤピラー４２ｅ）が溶接され、フロントのルーフ側屈曲突出部６１とサイドレール３２とに、それらを架け渡すピラー（フロントピラー４１ｅ）が溶接されている。また、これらピラー４１ｅ、４２ｅの間には、センターピラー４３ｅが、ルーフレール２２とサイドメンバー３２とを繋げて溶接されている。

図８に示す第６実施形態によれば、図３に示す第１実施形態と比較すると、フロントピラー４１ｅの位置を前進させることができると共に、リヤピラー４２ｅの位置を後退させることができる。よって、前後のピラー４１ｅ、４２ｅ間の距離が大きくなり、ドアＤ（図１参照）の開口面積を増加させて乗降性を向上できる。また、第６実施形態は、図７に示す第５実施形態と同様の作用・効果も奏する。

（その他）
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上述した各実施形態におけるルーフ側構造部材（２、２ａ〜２ｅ）、フロア側構造部材（３、３ａ〜３ｅ）及びキャブサイド構造部材（４、４ａ〜４ｅ）を構成するパイプの断面形状は、各実施形態の図面に示すように四角に限らず、丸形でもよく、四角や丸形以外の異形断面でも構わない。なお、上述した各実施形態では、一辺１００ｍｍ程度、板厚５ｍｍ程度の正方形のパイプが用いられている。

本発明は、建設機械のキャビンの骨格に利用できる。

１ キャビン
２ ルーフ側構造部材
３ フロア側構造部材
４ キャブサイド構造部材
２１ フロントヘッダー
２２ ルーフレール
２３ リヤヘッダー
２４ パイプ
２５ パイプ
２６ 接続部
３１ フロントクロスメンバー
３２ サイドメンバー
３３ リヤクロスメンバー
３４ パイプ
３５ パイプ
３６ 接続部
４１ｂ ピラー（フロントピラー）
４２ｂ ピラー（りやピラー）
４３ｂ トップレール
４４ｂ フロアレール
４５ パイプ
４６ パイプ
４７ 接続部
６ 屈曲部
６１ ルーフ側屈曲突出部
６２ フロア側屈曲突出部
４１ｅ ピラー（フロントピラー）
４２ｅ ピラー（リヤピラー）

Claims (3)

1. 建設機械のキャビンの骨格を構成するルーフ側構造部材及びフロア側構造部材が、夫々、パイプから構成された枠状体を有し、該枠状体は、屈曲部を有する１本のパイプの始端と終端とが溶接された溶接部を有する構造、或いは、少なくとも一方に屈曲部を有する２本のパイプが溶接により接続された溶接部を有する構造であり、
   前記ルーフ側構造部材を構成するパイプの屈曲部の外側面にルーフ側屈曲突出部を突設すると共に、前記フロア側構造部材を構成するパイプの屈曲部の外側面にフロア側屈曲突出部を突設し、
   前記ルーフ側屈曲突出部と前記フロア側屈曲突出部とを架け渡すピラーを設けたことを特徴とする建設機械のキャビン。
2. 前記溶接部が、前記キャビンの車幅方向の中央である請求項１に記載の建設機械のキャビン。
3. リヤの前記ルーフ側屈曲突出部と前記フロア側屈曲突出部との間にそれらを架け渡すピラーとしてリヤピラーを設け、該リヤピラーの側面に、外板、ガラスを装着し、該ガラスが平面ガラスである請求項１又は２に記載の建設機械のキャビン。

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