JP7401417B2 - 作業機械 - Google Patents

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本発明は、フットペダル式操作装置を備える作業機械に関する。
従来より、爪先側を踏む前傾操作と、踵側を踏む後傾操作とが可能なフットペダル式操作装置を搭載した作業機械が知られている。このようなフットペダル式操作装置は、油圧アクチュエータの第1方向への駆動が前傾操作に対応付けられ、油圧アクチュエータの第2方向への駆動が後傾操作に対応付けられている。
このようなフットペダル式操作装置は、前傾操作及び後傾操作の両方を実現するために、床面より高い位置に設置される。そこで、特許文献1には、ペダルの操作性の向上及び足の疲労軽減を両立させることを目的に、ペダルの上方で且つ前後方向の概ね中央に、足置きを配置した操作ペダル装置が開示されている。
特開2005-250995号公報
しかしながら、特許文献1の操作ペダル装置は、足置き上で足を休める際に、爪先及び踵それぞれがペダルに触れないように気を配る必要があり、操作していない間も足の姿勢維持が必要である為、オペレータの疲労軽減効果が限定的である。
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、ペダルの操作性を向上させると共に、非操作時のオペレータの疲労を軽減できるフットペダル式操作装置を備えた作業機械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、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを動作させるために操作されるフットペダル式操作装置とを備える作業機械であって、前記フットペダル式操作装置は、踵側端部から前記踵側端部より前方に位置する爪先側端部に向かって登り傾斜となるペダルプレートと、前記ペダルプレートを上下方向に回動可能に支持するペダル支持部と、中立状態から前記爪先側端部が下降する方向に前記ペダルプレートが回動操作されたときに前記油圧アクチュエータを第1方向に動作させ、前記中立状態から前記踵側端部が下降する方向に前記ペダルプレートが回動操作されたときに前記油圧アクチュエータを前記第1方向と反対方向の第2方向に動作させるパイロットバルブと、前記踵側端部及び前記爪先側端部の間で前記ペダルプレートより上方に位置する第1足置きと、前記踵側端部より後方で前記第1足置きより下方に位置する第2足置きとを備え、前記第1足置きと前記第2足置きとを結ぶ第1の接続線は、前記中立状態の前記ペダルプレートの前記踵側端部より上方に位置することを特徴とする。
本発明によれば、作業機械に搭載されるフットペダル式操作装置において、ペダルの操作性が向上すると共に、非操作時のオペレータの疲労を軽減することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る作業機械の側面図である。 キャブの内部空間を示す図である。 フットペダル式操作装置の一例であるアタッチメントペダルの四面図である。 ペダルプレートの非操作時の状態を示す図である。 ペダルプレートを最大まで前傾操作した状態を示す図である。 ペダルプレートを最大まで後傾操作した状態の一例を示す図である。 ペダルプレートを最大まで後傾操作した状態の他の例を示す図である。 変形例に係るアタッチメントペダルを示す図である。
本発明に係る作業機械の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は、本発明に係る作業機械1の側面図である。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、作業機械1に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。なお、作業機械の具体例は解体機に限定されず、油圧ショベル、ダンプトラック、モータグレーダー、ホイールローダ、クレーン等であってもよい。
作業機械1は、下部走行体2と、下部走行体2に支持された上部旋回体3とを備える。下部走行体2は、左右一対のクローラ8を備える。そして、走行モータ(図示省略)の回転が伝達されて左右一対のクローラ8が回転すると、作業機械1が走行する。但し、下部走行体2は、クローラ8に代えて、装輪式であってもよい。
上部旋回体3は、下部走行体2に旋回可能に支持されている。上部旋回体3は、ベースとなる旋回フレーム5と、旋回フレーム5の前方左側に配置されたキャブ(運転席)7と、旋回フレーム5の前端中央に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業機10と、旋回フレーム5の後部に配置されてフロント作業機10との重量バランスを取るカウンタウェイト6とを主に備える。
フロント作業機10は、上部旋回体3に回動(起伏)可能に支持されたブーム11と、ブーム11の先端に回動可能に支持されたアーム12と、アーム12の先端に回動可能に支持されたカッター(アタッチメント)13と、ブーム11、アーム12、及びカッター13を回動させる油圧シリンダ14、15、16とを含む。
カッター13は、対象物(例えば、建築物など)を把持して解体するためのアタッチメントの一例である。但し、アタッチメントの具体例はこれに限定されず、バケット、グラップル、吊荷を吊下するフックなどでもよい。カッター13は、一対の刃17a、17bと、一対の油圧シリンダ18a、18bと、旋回モータ19とを主に備える。
一対の刃17a、17bは、互いに開閉する向きに回動可能に構成されている。一対の油圧シリンダ18a、18bは、対応する刃17a、17bを回動させる。旋回モータ19は、カッター13(より詳細には、一対の刃17a、17b及び一対の油圧シリンダ18a、18b)を、時計回り及び反時計回りに回転させる。
より詳細には、油圧シリンダ18a、18bが伸長すると、一対の刃17a、17bが閉じる。一方、油圧シリンダ18a、18bが縮小すると、一対の刃17a、17bが開く。油圧シリンダ18a、18bの伸長は第1方向の動作の一例であり、油圧シリンダ18a、18bの縮小は第1方向と反対方向の第2方向の動作の一例である。また、旋回モータ19が第1方向に回転すると、カッター13が時計回りに回転する。一方、旋回モータ19が第1方向と反対方向の第2方向に回転すると、カッター13が反時計回りに回転する。
図2は、キャブ7の内部空間を示す図である。キャブ7には、作業機械1を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ7の内部には、オペレータが着席するシート20と、シートに着席したオペレータが操作する操作装置(ステアリング、ペダル、レバー、スイッチなど)とが配置されている。そして、キャブ7に搭乗したオペレータが操作装置を操作することによって、下部走行体2が走行し、上部旋回体3が旋回し、フロント作業機10が動作する。本実施形態に係る操作装置は、走行レバー21a、21bと、走行ペダル22a、22bと、作業レバー23a、23bと、アタッチメントペダル30a、30bとを主に備える。
走行レバー21a及び走行ペダル22aは、右側のクローラ8を駆動させるための操作装置である。走行レバー21b及び走行ペダル22bは、左側のクローラ8を駆動させるための操作装置である。作業レバー23a、23bは、上部旋回体3を旋回させ、フロント作業機10を動作させるための操作装置である。アタッチメントペダル30aは、油圧シリンダ18a、18bを動作させるための操作装置である。アタッチメントペダル30bは、旋回モータ19を動作させるための操作装置である。
より詳細には、アタッチメントペダル30aは、後述するペダルプレート31の爪先側端部31bを踏み込む前傾操作によって油圧シリンダ18a、18bを伸長させ、ペダルプレート31の踵側端部31aを踏み込む後傾操作によって油圧シリンダ18a、18bを縮小させる。また、アタッチメントペダル30bは、前傾操作によって旋回モータ19を第1方向に回転させ、後傾操作によって旋回モータ19を第2方向に回転させる。
図3は、フットペダル式操作装置の一例であるアタッチメントペダル30aの四面図である。なお、アタッチメントペダル30a、30bは、構成部品の配置が左右反転しているだけで、基本的な構造は共通するので、以下、アタッチメントペダル30aについて詳細に説明する。アタッチメントペダル30aは、ペダルプレート31と、ペダル支持部32と、パイロットバルブ33と、第1足置き34と、第2足置き35と、足置き支持部36とを主に備える。
ペダルプレート31は、前後方向の長さが左右方向より長い板状の部材である。ペダルプレート31は、踵側端部31aと、踵側端部31aより前方に位置する爪先側端部31bと、踵側端部31a及び爪先側端部31bの間に位置する屈曲部31cとを備える。そして、ペダルプレート31は、踵側端部31aから爪先側端部31bに向かって登り傾斜となるように、ペダル支持部32によって支持されている。すなわち、爪先側端部31bは、踵側端部31aより前方で且つ上方に位置している。
また、ペダルプレート31は、屈曲部31cの位置で屈曲した形状となっている。そして、ペダルプレート31は、下に凸の状態でペダル支持部32によって支持されている。すなわち、屈曲部31cは、踵側端部31aより上方で、爪先側端部31bより下方に位置している。そして、ペダルプレート31の中立状態において、踵側端部31aから屈曲部31cに至る後部分31dの傾斜角度(水平面に対する角度)は、屈曲部31cから爪先側端部31bに至る前部分31eの傾斜角度より小さくなっている。中立状態とは、前傾操作及び後傾操作のどちらもなされていないペダルプレート31の状態を指す。
ペダル支持部32は、キャブ7の床面24に対してペダルプレート31を上下方向に回動可能に支持する部材である。ペダル支持部32は、ブラケット32aと、弾性カバー32bと、回動軸32cとを主に備える。
ブラケット32aは、ペダルプレート31の前後方向の概ね中央部において、ペダルプレート31の下面に固定されている。弾性カバー32bは、弾性変形可能な状態で床面24に固定されている。回動軸32cは、ブラケット32aと弾性カバー32bとを連結している。また、回動軸32cは、左右方向に延設されている。これにより、ブラケット32a及び弾性カバー32bは、ペダルプレート31と共に回動軸32c周りに回動する。
パイロットバルブ33は、パイロットポンプ(図示省略)から油圧シリンダ18a、18bの方向切換弁に至るパイロット圧油の流路上に配置されている。パイロットバルブ33は、ペダルプレート31に対する操作に応じて、方向切換弁のパイロットポートに対するパイロット圧油の供給方向及び油圧を制御する。
より詳細には、図5に示すように、ペダルプレート31の爪先側端部31bを踏み込む(前傾操作)と、図4に示す中立状態から爪先側端部31bが下降する方向にペダルプレート31が回動操作され、弾性カバー32bが前方に倒伏する。これにより、パイロットバルブ33は、油圧シリンダ18a、18bを伸長させる側のパイロットポートにパイロット圧油を供給する。また、パイロットポートに供給されるパイロット圧油の油圧は、ペダルプレート31の踏込量が大きいほど高くなる。
一方、図6及び図7に示すように、ペダルプレート31の踵側端部31aを踏み込む(後傾操作)と、図4に示す中立状態から踵側端部31aが下降する方向にペダルプレート31が回動操作され、弾性カバー32bが後方に倒伏する。これにより、パイロットバルブ33は、油圧シリンダ18a、18bを縮小させる側のパイロットポートにパイロット圧油を供給する。また、パイロットポートに供給されるパイロット圧油の油圧は、ペダルプレート31の踏込量が大きいほど高くなる。
第1足置き34及び第2足置き35は、ペダルプレート31を踏む足を載置する部材である。また、第1足置き34及び第2足置き35は、円柱形状の外形を呈する。但し、第1足置き34及び第2足置き35の具体的な形状は円柱に限定されず、角柱などであってもよい。
第1足置き34及び第2足置き35は、左右方向に延設されている。より詳細には、第1足置き34及び第2足置き35は、ペダルプレート31の左右方向の幅の全域に亘って延設されている。さらに、第1足置き34及び第2足置き35は、前後方向及び上下方向に離間して配置されている。
第1足置き34は、前後方向において、踵側端部31a及び爪先側端部31bの間に位置している。より詳細には、第1足置き34は、屈曲部31cより後方(すなわち、踵側端部31a及び屈曲部31cの間)に位置している。また、第1足置き34は、上下方向において、ペダルプレート31より上方に位置している。より詳細には、第1足置き34は、踵側端部31a及び屈曲部31cより上方で、爪先側端部31bより下方に位置している。
第2足置き35は、前後方向において、踵側端部31aより後方に位置している。また、第2足置き35は、少なくともペダルプレート31が中立状態のときに、上下方向において、踵側端部31aより下方に位置している。さらに、図6及び図7に示すように、第2足置き35は、ペダルプレート31が最大まで後傾操作されたときに、踵側端部31aと同じ高さに位置するのが望ましく、踵側端部31aより下方に位置するのがさらに望ましい。
足置き支持部36は、第1足置き34及び第2足置き35を前述の位置に支持する。また、足置き支持部36は、左右方向において、ペダルプレート31に隣接して配置されている。さらに、足置き支持部36は、床面24に固定されている。そして、足置き支持部36は、第1ブラケット36aと、立設プレート36bと、第2ブラケット36cとを主に備える。
第1ブラケット36aは、前後方向に延設されている。また、第1ブラケット36aは、スペーサ36dを介して床面24に載置されている。さらに、第1ブラケット36aは、ボルト36eによって床面24に固定されている。立設プレート36bは、第1ブラケット36aの上面に固定され、上方に延設されている。そして、立設プレート36bは、その上端で第1足置き34を支持している。
第2ブラケット36cは、立設プレート36bより後方において、前後方向に延設されている。また、第2ブラケット36cは、スペーサ36fを介して第1ブラケット36aの上面に載置されている。さらに、第2ブラケット36cは、ボルト36gによって第1ブラケット36aに固定されている。そして、第2ブラケット36cは、その上面の後端において、第2足置き35を支持している。
第1足置き34及び第2足置き35の高さは、スペーサ36d、36fの長さを変更することによって調整することができる。また、図3(C)に示すように、第1ブラケット36aには、ボルト36gを挿通する貫通孔として、前後方向に長い長孔36hが形成されている。すなわち、第2ブラケット36cの前後方向の位置を長孔36hに沿って調整することによって、第2足置き35の前後方向の位置を調整することができる。
以下、アタッチメントペダル30aの構成部品と、共通接線(第1の接続線)L1、接続線(第2の接続線)L2、鉛直線L3との位置関係を説明する。共通接線L1は、第1足置き34の表面と第2足置き35の表面とを結ぶ直線である。接続線L2は、踵側端部31aと爪先側端部31bとを結ぶ直線である。鉛直線L3は、回動軸32cを通り鉛直方向に延びる直線である。
なお、第1足置き34及び第2足置き35には、4つの共通接線を引くことができるが、このうちの最も上方に位置する線を共通接線L1とする。また、第1足置き34及び第2足置き35が角柱の場合の共通接線L1は、その外接円に接する線である。
まず、ペダルプレート31が中立状態のときに、共通接線L1は、踵側端部31aより上方に位置する。また、ペダルプレート31が中立状態のときに、共通接線L1は、接続線L2より上方に位置するのが望ましい。さらに、第1足置き34は、接続線L2と鉛直線L3との交点に位置するのが望ましい。
図4は、ペダルプレート31の非操作時の状態(すなわち、中立状態)を示す図である。図5は、ペダルプレート31を最大まで前傾操作した状態を示す図である。図6は、ペダルプレート31を最大まで後傾操作した状態の一例を示す図である。図7は、ペダルプレート31を最大まで後傾操作した状態の他の例を示す図である。
図4に示すように、ペダルプレート31の非操作時において、オペレータは、第1足置き34及び第2足置き35の両方に足を置く。このとき、第1足置き34及び第2足置き35に置いた足の裏面は、図3(A)に示す共通接線L1と概ね一致する。そのため、第1足置き34及び第2足置き35に置いた足の裏面は、中立状態の踵側端部31aより上方に位置している。
また、図5に示すように、ペダルプレート31の前傾操作時において、オペレータは、第1足置き34のみに足を置く。そして、オペレータは、第1足置き34の位置を支点として爪先を下方に動かして、ペダルプレート31の爪先側端部31bを踏み込む。ここで、図4及び図5に示すように、第1足置き34は、ペダルプレート31の回動状態に拘わらず、常に爪先側端部31bより下方に位置しているのが望ましい。
また、図6及び図7に示すように、ペダルプレート31の後傾操作時において、オペレータは、第1足置き34及び第2足置き35の一方のみに足を置く。そして、オペレータは、第1足置き34の位置を支点として踵を下方に動かす(図6)、または第2足置き35の位置を支点として爪先を下方に動かすことによって(図7)、ペダルプレート31の踵側端部31aを踏み込む。
ここで、図6及び図7に示すように、第1足置き34及び第2足置き35は、ペダルプレート31を最大まで後傾操作しても、ペダルプレート31に接触しない位置に配置されている。また、第2足置き35は、ペダルプレート31を最大まで後傾操作しても、踵側端部31aと同じ高さ、より好ましくは踵側端部31aより下方に配置されている。
上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。
上記構成によれば、第1足置き34及び第2足置き35を設けたことにより、第1足置き34及び第2足置き35の一方に足を置いてペダルプレート31を操作できると共に、ペダルプレート31の非操作時は第1足置き34及び第2足置き35の両方に足を置いて休めることができる。
ここで、共通接線L1を踵側端部31aより上方に配置し、より好ましくは共通接線L1を接続線L2より上方に配置した。これにより、第1足置き34及び第2足置き35上で休めている足がペダルプレート31に触れる心配をする必要がなくなる。その結果、ペダルプレート31の操作性を向上させると共に、非操作時のオペレータの疲労を軽減することができる。
また、上記の実施形態によれば、第1足置き34を屈曲部31cより後方に配置した。これにより、ペダルプレート31を前傾操作するときの足の回動半径(すなわち、爪先側端部31b及び第1足置き34の距離)を長くすることができる。また、第1足置き34は、常に爪先側端部31bより下方に位置している。その結果、少ない足の動きでペダルプレート31を前傾操作することができる。さらに、図6及び図7に示すように、ペダルプレート31を後傾操作するときに、第1足置き34がペダルプレート31に接触しにくくなる。
また、上記の実施形態によれば、接続線L2及び鉛直線L3の交点に第1足置き34を配置した。これにより、図5及び図6に示すように、第1足置き34を支点としたペダルプレート31の操作時に、足の回動支点と、ペダルプレート31の回動支点との前後方向の位置が一致する。これにより、アタッチメントペダル30aの操作性がさらに向上する。
また、上記の実施形態によれば、中立状態におけるペダルプレート31の踵側端部31aを、第2足置き35より上方に配置した。これにより、図7に示すように、第2足置き35を支点としてペダルプレート31を後傾操作する場合に、ペダルプレート31の踵側端部31aを踏み込みやすくなる。
さらに、上記の実施形態によれば、第1足置き34及び第2足置き35のどちらに足を置いてもペダルプレート31を後傾操作することができる。これにより、第1足置き34に足を置いままで前傾操作及び後傾操作の両方が行えるので、前傾操作及び後傾操作を繰り返し行う場合の操作性が向上する。また、第2足置き35に足を置けば爪先で後傾操作が行えるので、微妙な踏込量の調整がしやすくなる。
なお、本実施形態に係るフットペダル式操作装置は、油圧シリンダ18a、18b、旋回モータ19を動作させるために操作されるアタッチメントペダル30a、30bのみならず、下部走行体2を走行させる走行モータ、上部旋回体3を旋回させる旋回モータ、フロント作業機10を回動させる油圧シリンダ14、15、16など、あらゆる油圧アクチュエータを動作させるために操作されるものであってよい。
[変形例]
図8は、変形例に係るアタッチメントペダル30aを示す図である。なお、上記の実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。変形例に係るアタッチメントペダル30aは、第1足置き34が上下方向に移動可能な点で上記の実施形態と相違し、その他の点で上記の実施形態と共通する。
一例として、第1足置き34は、図8に一点鎖線で示すように、上下方向に平行移動可能に構成されていてもよい。そして、第1足置き34は、付勢部材(例えば、コイルバネ)によって、上方に付勢されていてもよい。そして、オペレータが第1足置き34に足を置くと、第1足置き34は、付勢部材の付勢力に抗して、図8に実線で示す位置まで平行に下降する。
変形例によれば、オペレータが第1足置き34に足を置いていないとき、ペダルプレート31及び第1足置き34の間に大きな隙間が形成される。これにより、例えば第2足置き35に足をおいて後傾操作を行っている際に、爪先がペダルプレート31及び第1足置き34の間に挟まって、油圧シリンダ18a、18bが意図しない動きをするのを防止できる。また、第1足置き34に足を置くと、足の重みによって第1足置き34が下降するので、上記の実施形態で説明した操作性を低下させることはない。
他の例として、第1足置き34は、図8に二点鎖線で示すように、立設プレート36bとの接続部分を中心に回動可能に構成されていてもよい。そして、第1足置き34は、付勢部材(例えば、コイルバネ)によって、ペダルプレート31の上方から退避する向きに付勢されている。このように、第1足置き34は、上下方向に平行移動するだけでなく、ペダルプレート31に重なる部分が上方に退避して、ペダルプレート31との間に隙間が形成されればよい。
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
1 作業機械
2 下部走行体
3 上部旋回体
5 旋回フレーム
6 カウンタウェイト
7 キャブ
8 クローラ
10 フロント作業機
11 ブーム
12 アーム
13 カッター
14,15,16,18a,18b 油圧シリンダ
17a,17b 刃
19 旋回モータ
20 シート
21a,21b 走行レバー
22a,22b 走行ペダル
23a,23b 作業レバー
24 床面
30a,30b アタッチメントペダル
31 ペダルプレート
31a 踵側端部
31b 爪先側端部
31c 屈曲部
31d 後部分
31e 前部分
32 ペダル支持部
32a ブラケット
32b 弾性カバー
32c 回動軸
33 パイロットバルブ
34 第1足置き
35 第2足置き
36 足置き支持部
36a 第1ブラケット
36b 立設プレート
36c 第2ブラケット
36d,36f スペーサ
36e,36g ボルト
36h 長孔

Claims (6)

  1. 油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを動作させるために操作されるフットペダル式操作装置とを備える作業機械であって、
    前記フットペダル式操作装置は、
    踵側端部から前記踵側端部より前方に位置する爪先側端部に向かって登り傾斜となるペダルプレートと、
    前記ペダルプレートを上下方向に回動可能に支持するペダル支持部と、
    中立状態から前記爪先側端部が下降する方向に前記ペダルプレートが回動操作されたときに前記油圧アクチュエータを第1方向に動作させ、前記中立状態から前記踵側端部が下降する方向に前記ペダルプレートが回動操作されたときに前記油圧アクチュエータを前記第1方向と反対方向の第2方向に動作させるパイロットバルブと、
    前記踵側端部及び前記爪先側端部の間で前記ペダルプレートより上方に位置する第1足置きと、
    前記踵側端部より後方で前記第1足置きより下方に位置する第2足置きとを備え、
    前記第1足置きと前記第2足置きとを結ぶ第1の接続線は、前記中立状態の前記ペダルプレートの前記踵側端部より上方に位置することを特徴とする作業機械。
  2. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記ペダルプレートは、
    前記踵側端部及び前記爪先側端部の間に屈曲部を有し、
    前記踵側端部から前記屈曲部に至る後部分の傾斜角度が、前記屈曲部から前記爪先側端部に至る前部分の傾斜角度より小さく、
    前記ペダルプレートが前記中立状態のときに、前記第1の接続線は、前記踵側端部と前記爪先側端部とを結ぶ第2の接続線より上方に位置することを特徴とする作業機械。
  3. 請求項2に記載の作業機械において、
    前記第1足置きは、前記屈曲部より後方に位置していることを特徴とする作業機械。
  4. 請求項2に記載の作業機械において、
    前記第1足置きは、前記第2の接続線と、前記ペダル支持部の回動軸を通り鉛直方向に延びる鉛直線との交点に位置していることを特徴とする作業機械。
  5. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記中立状態における前記ペダルプレートの前記踵側端部は、前記第2足置きより上方に位置していることを特徴とする作業機械。
  6. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記第1足置きは、上下方向に移動可能に構成されていることを特徴とする作業機械。
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