WO1999028178A1 - Cabine conducteur pour engins de travaux publics - Google Patents

Description

明細書 建設機械の運転室 本出願は日本国特許出願平成 9年第 334464号 （平成 9年 1 2月 4日出 願） を基礎として、 その内容は引用文としてここに組み込まれる。 技術分野

本発明は、 油圧ショベル等の建設機械の運転室に関する。 背景技術

FIG. 1 3は、 運転室の強度メンバを構成する運転室フレームの斜視図であり、 FIG. 1 4は FIG. 1 3の S-S線断面図である。 FIGS. 1 3, 1 4に示すように、 従来の 運転室は、 底面にベースプレート 50 Aが配置され、 ベ一スプレート 5 ,0 A上に 立設された後面のリァパネル 5 1と、 ベ一スプレー卜 50 A上に立設され重ね合 うように接合された左右側面のァウタパネル 5 2,インナパネル 53によって形成 されたサイ ドパネル 5 1 Aとで主に構成されている。 運転席の前端左右，中央左右, 後端左右には、 ァゥ夕パネル 52とインナパネル 53とによって、 上下方向に延 設された中空状の第 1ビラ一 54A, 54 B、 第 2ビラ一 55A, 5 5 B、 第 3ピ ラー 56A, 56 Bが形成されている。 これらピラ一 54A, 54 B〜 56 A, 56 Bの上方には屋根 57が配置されている。 このようなフレーム構造によって形成 された運転室の内部後方には、 FIG. 1 5に示すように種々の部品が配置されてい る。 FIG. 1 5において、 運転席 58の後方にはベースプレート 50 Bの上面から サポート 5 9が立設され、 サポー卜 5 9の上端にはプレート 60が横設されてい る。 プレート 60の上面には、 物入れ用の卜レイ 6 1が取り付けられ、 プレート 60下方のベースプレート 50 Bの上面には空調装置 62が取り付けられている。 発明の開示

周知のように油圧ショベルは、 不整地あるいは傾斜地が多数存在する工事現場 での掘削作業等に広く利用されるが、 このような足場の悪い工事現場での作業に おいては、 車体が斜めの状態で作業され、 場合によっては車体が転倒するおそれ がある。 近年、 油圧ショベル等の建設機械においても安全志向が特に強く、 車体 が転倒し運転室に転倒荷重が負荷された場合であっても、 運転室内の作業者保護 の観点からは運転室フレームの変形が少ないことが必要であり、 転倒荷重に対す る運転室の強度向上が強く望まれている。

しかしながら、 上述した従来の運転室では、 過大な転倒荷重に対する考慮がと くになされているわけではなく、 運転室の十分な強度を確保することはできなレ 運転室の強度向上に関しては、 例えば特開平 9一 2 5 6 4 8号公報に記載されて いるように、 運転室フレームを構成するビラ一内部に補強材を挿設してピラ一部 の強度を向上させるようにしたものがある力 このようにビラ一部を構成すると、 部品点数の増加や製作工程の複雑化を伴うため、 コス 卜が大幅に上昇する。

本発明の目的は、 簡易な構成によって、 運転室強度を効果的に向上させ得る建 設機械の運転室を提供することにある。

上記目的を達成するために、 本発明の建設機械の運転室は、 左右側面に立設さ れたピラーを有する建設機械の運転室であって、 ピラーに負荷される曲げ荷重に 対钪するように、 ピラーに略直交してピラ一間に延設されたフレーム補強部材を 備える。 これにより、 従来の運転室であっても容易に補強構造とすることができ、 転倒荷重に対する運転室強度が向上する。

上記の建設機械の運転室において、 運転席の背面に立設されたリアパネルと、 運転席の底部に設けられたベースプレー卜とをさらに備え、 フレーム補強部材の 前端部とベ一スプレート、 およびフレーム補強部材の後端部とリアパネルの少な くともいずれか一方が接合されることが好ましい。 これにより、 フレーム補強板 はサイ ドパネル，ベ一スプレート， リァパネルとともに閉空間を構成することとな り、 運転室強度は一層向上する。

また、 フレーム補強部材は、 板状部材からなることが好ましい。 これにより、 市販の鋼管，棒鋼などを使用する場合に比べて設計の自由度が大きく、 強度的に最 適形状とすることができる。

また、 フレーム補強部材は、 高剛性の樹脂材料からなることが好ましい。 これ により、 補強部材を複雑な形状にすることも可能となり、 例えばトレィを備えた 補強板とすることで部品点数を低減することができる。

本発明の他の建設機械の運転室は、 少なくとも運転席の左右の側面に前後方向 に立設されたサイ ドパネルを有する建設機械の運転室であって、 サイ ドパネルに 負荷される曲げ荷重に対抗するようにサイ ドパネルに略直交してサイ ドパネル間 に延設されたフレーム補強部材を備える。 これにより、 前述と同様に、 従来の運 転室であっても容易に補強構造とすることができ、 転倒荷重に対する運転室強度 が向上する。

上記の建設機械の運転室において、 サイ ドパネルは内部に中空部を形成するよ うに並設して接合された一対のサイ ドアウタパネルとサイ ドインナパネルとから なり、 中空部の少なくとも 1箇所には支柱形状の中空状ピラーが形成され、 運転 席左右の中空状ピラー間にフレーム補強部材が延設されることが好ましい。 これ により、 フレーム補強部材はより剛性の高い箇所で支持されることとなる。 さら に、 中空状ピラーの断面係数を大きくするように、 中空状ピラ一にピラー補強部 材を備えることが好ましい。 これにより、 中空部の剛性はさらに向上する。 また、 運転席の背面に立設されたリアパネルと、 運転席の底部に設けられたべ ースプレートとを備え、 フレーム補強部材の前端部とベースプレート、 およびフ レーム補強部材の後端部とリァパネルの少なくともいずれか一方が接合されるの が好ましい。

また、 フレーム補強部材は、 板状部材からなることが好ましい。 あるいは、 フ レーム補強部材は、 高剛性の樹脂材料からなることが好ましい。

また、 サイ ドパネルは内部に中空部を形成するように並設して接合された一対 のサイ ドアウタパネルとサイ ドインナパネルとからなり、 中空部の水平方向の断 面係数を大きくするように、 中空部に垂直方向に延びる中空部補強部材を備える のが好ましい。 これにより、 中空部補強部材の位置は、 特にビラ一の位置に限定 されず、 設計の自由度が向上する。 図面の簡単な説明

F IG. 1は、 本発明の実施の形態に係わる運転室のフレーム構成を示す斜視図。 FIG. 2は、 第 1の実施の形態に係わる後部水平方向断面図 （FIG. 1の II- II線断 面図） 。

FIG. 3は、 第 1の実施の形態に係わる後部縦断面図 （FIG. 2の ΠΙ-ΙΠ線断面 図） 。

FIG. 4は、 第 1の実施の形態に係わる第 2ピラ一部の左右方向縦断面図 （FIG.

3の IV- IV線断面図） 。

FIG. 5は、 第 1の実施の形態に係わる運転室内の部品の配置図。

FIGS. 6 A, Bは、 本発明の実施の形態に係わる運転室の変形を従来構造のもの と模式的に比較した図。

FIG. 7は、 本発明の実施の形態に係わる運転室の強度特性と従来構造の強度特 性とを比較した図。

FIG. 8は、 第 2の実施の形態に係わる後部水平方向断面図。

FIG. 9は、 第 2の実施の形態に係わる第 2ピラ一部の左右方向縦断面図。

FIG. 1 0は、 本発明の実施の形態に係わる変形例として高剛性樹脂材料の一体 構造からなる補強板を運転室内に配置した図。

FIG. 1 1は、 FIG. 1 0に示した補強板を運転室内に配置したものの斜視図。 FIG. 1 2は、 本発明の実施の形態に係わる補強板をミニショベルに適用した図。 FIG. 1 3は、 従来の運転室のフレーム構成を示す斜視図。

FIG. 1 4は、 従来の運転室の後部水平方向断面図。

FIG. 1 5は、 従来の運転室内の部品の配置図。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 一第 1の実施の形態一

FIG. 1は、 本発明の第 1の実施の形態に係わる運転室のフレーム構成を示す斜 視図であり、 FIG. 2は FIG. 1の II-II線断面図である。 FIG. 2に示すように、 運転 室 1の左右側面には、 外側に膨出されたサイ ドアウタパネル 2および内側に膨出 されたサイ ドィンナパネル 3が並設され、 内部には中空部 4が形成されている。 サイ ドアウタパネル 2 ,サイ ドインナパネル 3の後端部には各々フランジ部 2 Α, 3 Αが設けられ、 サイ ドアウタパネル 2の内側面とサイ ドィンナパネル 3の外側 面が接合されている。 運転室 1の後面には、 リアインナパネル 5およびリアァゥ タパネル 6が離間して配置され、 内部には中空部 7が形成されている。 リアイン ナパネル 5およびリァァゥ夕パネル 6の左右端部にはそれぞれフランジ部 5 A, 6 Aが設けられ、 サイ ドィンナパネル 3の内側面およびフランジ 3 Aの内側面にそ れぞれ接合されている。 なお、 サイ ドアウタパネル 2 とサイ ドインナパネル 3に よりサイ ドパネル S Pが構成され、 リアインナパネル 5とリアァウタパネル 6に よりリアパネル R Pが構成される。

左右側面に形成された中空部 4は、 FIG. 1に示すように、 運転室 1の前，中，後 の各部で上下に細長い支柱状空間とされ、 各々第 1 ピラー 7 A, 7 B,第 2 ピラー 8 A, 8 B,第 3ビラ一 9 A, 9 Bを構成している。 運転室 1の底部には、 後述する ように前後左右の縁部にフランジを有すベースプレート 1 0が設けられ、 各ビラ 一 7 A, 7 B〜9 A, 9 Bの上端には屋根 1 1が設けられている。 運転室 1内部に は後述する補強板 1 2が設けられている。 運転室 1の前面，後面にはフロントガラ ス取り付け用の開口部 F H , リアガラス取り付け用の開口部 R Hが各々設けられ、 左右側面には窓取り付け用の開口部 WHが設けられている。 運転室 1の左側面に はドア取り付け用の開口部 DHが設けられ、 屋根 1 1の前側には天窓用の開口部 THが設けられている。

FIG. 2の III- III線断面図である FIG. 3に示すように、 運転室 1内部に設けられ た補強板 1 2は、 第 2 ビラ一 8 Bより前側に設けられた斜面部 1 2 Aと、 第 2 ピ ラー 8 Bから第 3ピラー 9 Bにかけて設けられた水平部 1 2 Bとからなり、 断面 略くの字型の折り曲げ形状を有している。 補強板 1 2の前後端部にはそれぞれフ ランジ 1 2 C, 1 2 Dが設けられ、 FIGS. 2 , 3に示すように、 補強板 1 2のフラン ジ 1 2 C, 1 2 Dはベースプレート 1 0の上面およびリアインナパネル 5の側面に 各々 2箇所でボルトナッ ト BNにより締結されている。 図 3に示すように、 リア インナパネル 5の下端は、 断面 L字形状を有すベースプレート 1 0の後部フラン ジ 1 0 A上面に接合され、 リァァウタパネル 6の前面はフランジ 1 0 A側面に接 合されている。 FIG. 3の IV-IV線断面図である FIG. 4に示すように、 補強板 1 2の前側フランジ 1 2 Cの左右端部 1 2 Eは上方に膨出され、 この膨出部 1 2 Eは、 断面 L字形状 を有するベースプレート 1 0の左右フランジ 1 0 B上面に密接されている。 補強 板 1 2の左右端部はサイ ドインナパネル 3の内面に近接あるいは接触している。 また、 これらを接合するようにしてもよい。 サイ ドインナパネル 3の下端はべ一 スプレート 1 0のフランジ 1 0 B上面に接合され、 サイ ドアウタパネル 2の内面 はフランジ 1 0 B側面に接合されている。 このように、 第 1の実施の形態におい ては、 運転室 1の主要強度メンバは、 左右側面および後面に配置された各パネル 2, 3 (サイ ドパネル S P) および 5, 6 (リアパネル R P) と、 運転室 1内部に 配置された補強板 1 2とによって構成されている。

なお、 FIG. 5に示すように、 補強板 1 2の上下空間にはトレィ 1 4と空調装置 1 5を配置することができる。 FIG. 5において、 補強板 1 2の水平部 1 2 B上面 には物入れ用のトレイ 1 4が設置され、 トレイ 1 4前後に設けられたフランジ 1 4 A, 1 4 Bは、 ボル卜ナツ ト B Nにより補強板 1 2の水平部 1 2 Bに締結されて いる。 補強板 1 2の下方には空調装置 1 5が設置され、 空調装置 1 5の前後に設 けられたフランジ 1 5 A， 1 5 Bは、 ボル卜ナッ ト BNによりベースプレート 1 0 に締結されている。

次に、 第 1の実施の形態に係わる運転室 1の強度特性を、 従来構造の強度特性 と比較して説明する。 FIGS. 6 A， Bは、 ベースプレート 1 0上のサイ ドァゥタパ ネル 2 ,サイ ドインナパネル 3 (以下側面フレームと称す） に転倒荷重 Fが負荷さ れた際の変形状態をモデル化した図である。 従来構造である FIG. 6 Aにおいては、 側方フレームには F X Lの曲げモーメントが負荷されるので、 側方フレームは点 線のように大きく変形する。 これに対して第 1の実施の形態に係わる構造である FIG. 6 Bにおいては、 補強板 1 2によって側方フレ ム下方の変形が抑制される ので、 負荷される曲げモーメントは F X 1 となり、 側方フレームの変形は点線の ように小さくなる。 このことを FIG. 1の X部に転倒荷重 Fが負荷された際の転倒 荷重 Fと X部の変位 Δ Xとの関係である FIG. 7を用いて説明する。 FIG. 7におい て、 従来構造の強度特性を曲線 A,本実施の形態に係わる強度特性を Bとすると、 本実施の形態に係わる運転室の強度は、 従来構造のものより格段に向上すること となる。

また、 運転室 1の内側壁に補強板 1 2を設ける構造は、 FIGS. 1 3〜 1 5に示し たような従来の運転室にもそのまま適用することができるので、 製作工程の大幅 な変更や大規模な設備の新設等もなく従来の運転室強度も容易に向上させること ができる。 さらに、 補強板 1 2をトレイ 1 4の取り付け台と兼用できるようにし たので、 トレイ 1 4取り付け用のサポート，プレート等の部品が不要となり部品点 数が低減され組立性が向上する。 一第 2の実施の形態一

次に、 本発明の第 2の実施の形態について説明する。 FIG. 8は第 2の実施の形 態に係わる後部水平方向断面図， FIG. 9は第 2ピラ一部鉛直方向断面図であり、 第 1の実施の形態で用いた FIGS. 2 , 4にそれぞれ対応する図である。 FIGS. 8, 9に おいて、 FIGS. 2 , 4と同一の箇所には同一の符号を付して、 その相違点を主に説 明する。 FIG. 8に示すように、 第 2ピラ一 8 A, 8 Bの内部および第 3ピラー 9 A, 9 Bの内部には、 断面赂コの字形状を有すピラー補強板 1 6が、 サイ ドアゥ夕パ ネル 2の内面に離間して 2箇所で接合されている。 FIG. 9に示すように、 ピラー 補強板 1 6の下端はベースプレー卜 1 0上のフランジ 1 0 B上面に接合され、 上 端は運転室 1の内部に設けられた補強板 1 2の水平部 1 2 Bの高さ位置まで及ん でいる。 第 2ピラー 8 A, 8 Bの近傍におけるサイ ドィンナパネル 3の左右内面に はスティ 1 7が接合され、 前後のフランジ 1 2 C， 1 2 Dで締結された補強板 1 2 は、 左右 2箇所のボルトナツ ト BNによってスティ 1 7上面にも締結されている。 このように第 2の実施の形態では、 ビラ一 8 A, 8 B, 9 A, 9 Bの内部にピラー 補強板 1 6を設けるようにしたので、 ピラー 8 A, 8 B, 9 A, 9 Bの剛性は大きく なり転倒荷重に対する運転室 1の強度はさらに向上する。 また、 運転室 1内に設 けられた補強板 1 2の左右端部をサイ ドィンナパネル 3に固定してサイ ドィンナ パネル 3と一体化するようにしたので、 側面に垂直方向に負荷される転倒荷重だ けでなく、 例えば前後方向に負荷される荷重に対しても、 運転室 1の強度は向上 する。

なお、 運転室 1内の後部側方断面図である FIG. 1 0およびその一部斜視図であ る FIG. 1 1 に示すように、 補強材 1 8の 1部にトレィ部 1 4を有するように、 補 強材 1 8を剛性の高い樹脂性材料等で一体成形してもよい。 これによつて部品点 数はさらに低減され、 組み付け性が一層向上する。 また、 鋼板を用いた構造に比 ベて軽量化も達成できる。 さらに、 FIGS. 1 0, 1 1に示すように、 補強材 1 8と インナプレート 3,ベースプレート 1 0, リアインナパネル 5との接合面をガスケ ッ ト等のシ一ル材 1 9で塞いでもよい。 これにより、 補強材 1 8の下方は密閉空 間となって空調装置 1 5は保護されるので、 運転室 1内の水洗い清掃も容易にな る。

また、 上記実施の形態においは、 運転席 1 3の後方にトレィ 1 4を設置するよ うな中型の油圧ショベルの補強構造について説明したが、 FIG. 1 2に示すように、 運転席 1 3のすぐ後方にエンジンルーム 2 0が配置されるいわゆるミニショベル についても同様な補強構造を採用することができる。 この場合、 補強材 2 1の前 後の長さを短くしてピラー 2 2 A, 2 2 Bの間に設けることで、 転倒荷重に対する 運転室強度は向上する。

さらに、 補強材 1 2の形状は上記実施の形態に限らず、 転倒時の曲げモーメン トを小さくするなら他の形状であってもよい。 その際、 補強板 1 2はプレス構造 でもよく溶接構造であってもよい。 また、 補強材 1 2はパイプや棒状のものある いはそれらで構成されるものであってもよい。 要するに、 サイ ドパネル S P間や ピラー 7 A, 7 B〜 9 A, 9 B 8 A, 8 B間にわたって設けられるものであればど のような構造のものでもよい。 さらにまた、 補強板 1 2の固定には、 ボルトナツ ト BNを用いたが他の固定法でもよい。 例えば、 溶接，ろう付け，接着剤， リベッ ト 止め等の各種手法が考えられる。 また、 本実施の形態における、 インナパネル 3 やァゥ夕パネル 2や他の部材の接合も、 上記のような溶接，ろう付け，接着剤，ボル トナッ ト、 リベッ ト止め等の各種の手法が用いられる。

また、 第 2 ビラ一 8 A, 8 B,第 3ピラー 9 A. 9 B内にピラー補強材 1 6を設け るようにしたが、 第 1 ビラ一 7 A, 7 Bに設けてもよい。 さらに、 ピラー補強板 1 6の形状は、 ピラ一部 7 A， 7 B〜 9 A, 9 Bの断面係数を大きくするものなら種 々のものが採用できる。 例えば、 パイプや丸棒状や角棒状のものであってもよい。 また、 その長さも、 図示のものよりも長くあるいは短くても良い。 また、 ピラー 補強板 1 6はビラ一部 7 A, 7 B〜 9 A, 9 Bが上下方向に延びる線上に設けるの が好ましいが、 必ずしもこの線上に設けなくてもよい。 ビラ一補強板 1 6がビラ —部 7 A, 7 B〜 9 A, 9 Bでない部分の中空部 4に収まるような寸法であれば、 その中空部 4のどの位置に設けてもよい。 すなわち、 中空部 4の空いた位置にピ ラーが延びる方向と同様に運転室の上下方向に延びるように設ければよい。 この ような場合にも、 転倒荷重に対する運転室強度が向上する。

Claims

請求の範囲

1 . 左右側面に立設されたピラーを有する建設機械の運転室は、

前記ビラ一に負荷される曲げ荷重に対抗するように、 前記ピラーに略直交して 前記ピラ一間に延設されたフレーム補強部材を備える。

2 . クレーム 1 に記載の建設機械の運転室は、

運転席の背面に立設されたリァパネルと、 前記運転席の底部に設けられたベー スプレー卜とをさらに備え、

前記フレーム補強部材の前端部と前記ベースプレート、 および前記フレーム補 強部材の後端部と前記リァパネルの少なく ともいずれか一方が接合される。

3 . クレーム 1 に記載の建設機械の運転室において、

前記フレーム補強部材は、 板状部材からなる。

4 . クレーム 1 に記載の建設機械の運転室において、

前記フレーム補強部材は、 高剛性の樹脂材料からなる。

5 . 少なくとも運転席の左右の側面に前後方向に立設されたサイ ドパネルを有 する建設機械の運転室は、

前記サイ ドパネルに負荷される曲げ荷重に対抗するように前記サイ ドパネルに 略直交して前記サイ ドパネル間に延設されたフレーム補強部材を備える。

6 . クレーム 5に記載の建設機械の運転室において、

前記サイ ドパネルは内部に中空部を形成するように並設して接合された一対の サイ ドアウタパネルとサイ ドィンナパネルとからなり、 前記中空部の少なくとも 1箇所には支柱形状の中空状ピラ一が形成され、 運転席左右の中空状ピラー間に 前記フレーム補強部材が延設される。

7 . クレーム 6に記載の建設機械の運転室において、

前記中空状ピラーの断面係数を大きくするように、 前記中空状ピラーにピラー 補強部材を備える。

8 . クレーム 5に記載の建設機械の運転室において、

前記運転席の背面に立設されたリァパネルと、 前記運転席の底部に設けられた ベースプレートとを備え、 前記フレーム補強部材の前端部と前記ベースプレート、 および前記フレーム補強部材の後端部と前記リアパネルの少なくともいずれか一 方が接合される。

9 . クレーム 5に記載の建設機械の運転室において、

前記フレーム補強部材は、 板状部材からなる。

1 0 . クレーム 5に記載の建設機械の運転室において、

前記フレーム補強部材は、 高剛性の樹脂材料からなる。

1 1 . クレーム 5に記載の建設機械の運転室において、

前記サイ ドパネルは内部に中空部を形成するように並設して接合された一対の サイ ドアウタパネルとサイ ドィンナパネルとからなり、

前記中空部の水平方向の断面係数を大きくするように、 前記中空部に垂直方向 に延びる中空部補強部材を備える。