JP2004042739A

JP2004042739A - 作業車両における運転室

Info

Publication number: JP2004042739A
Application number: JP2002201392A
Authority: JP
Inventors: Sadashi Mori; 森　貞志; Koudo Tsuji; 辻　交堂; Tatsushi Ito; 伊藤　達志
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12
Also published as: US7048082B2; US20040104060A1

Abstract

【課題】構造を複雑化することなく天井部に加わる外力のピラーに対する伝達を効果的になされる機能を備え、強化構造にできる作業車両における運転室を提供する。
【解決手段】パイプ状部材で構成された作業車両における運転室１であって、そのフレーム１０における開口部（出入口，窓部）以外の外装の被覆面部に、特に天井部横外側に外力が加わった場合、その反対側の支柱１１（１２）に応力を分散させる繋ぎ部材３０（３１）を配設されている。
【選択図】　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルなど建設機械、トラクタなど農業機械、その他産業機械など、作業車両における運転室に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
作業車両には、建設機械、農業機械、その他荷役機械など各種のものがあるが、例えば建設機械における油圧ショベルは、土砂掘削を伴う土木工事や建築基礎工事、あるいは建物の解体など幅広く使用されている。これら作業においては、オペレータが運転室内から主に前窓を通じて前方を視認しながら作業機の運転操作を行っている。このように運転室内から主に前方を視認しながら作業を行う作業車両の運転室は、前窓からの前方視界が広がっていることが作業を行なう上で最も望まれることである。
【０００３】
このような視界性向上に対応させるためには、運転室の構造上前方両側に位置するフロントピラーの幅を狭くすることができれば、それだけでも作業時における視界を遮るものの存在感を少なくすることができる。しかしながら、油圧ショベルのように傾斜地での作業など足場の悪い工事現場での作業においては、車体が転倒するおそれがある。
【０００４】
このようなことから、車体が転倒して運転室に転倒負荷が作用しても、運転室内の作業者保護がなされるように、運転室のフレームの変形が少ない構造とすることが必要である。このような運転室の構造的な強化を図るための先行技術としては、例えば特開平１１−１６５６６０号公報あるいは特開平１１−１６６２４７号公報などによって知られている。
【０００５】
前記特開平１１−１６５６６０号公報に開示のものでは、プレスメンバーによるサイドアウターパネルとインナーパネルとを組み合わせて中空部を備える左右の側面フレーム間を、フレーム補強板で繋いで強化する構造のものが示されている。このような構成とすることで転倒負荷に対する運転室強度が高まることが記載されている。また、特開平１１−１６６２４７号公報には、運転室のフレームをプレス成形されたインナープレートとアウタープレートとの組み合わせによって形成されたピラー部分の内部に、さらに中空部分を分割する補強板を組み込んだ構成のものが示されており、従来の運転室形状を保ったままで効果的にピラー部の強度を向上させ、転倒負荷に対する運転室の強度向上を図っている旨が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記先行技術にあっては、いずれにおいてもその強化対策としてピラー部分の断面構造に重点を置いた対策であるため、運転室の天井部分に対して外部、例えば側面部から外力が加わった場合や天井部の後方から外力が加わった場合に備えた構造となっていない。
【０００７】
このようなことから、例えば運転室の前後方向における天井部の中間位置に大きな外力が加わると、その外力がうまく中間位置のピラーに伝わらないため大きく変形する恐れがある。このようなことを回避できる構造とするには、過大なピラーの強化や作業機側に追加のピラーを設ける必要がある。また、運転室天井の後部に外力が加わることが生じると、そのような外力に対する備えをもたない構造上、内側に押し曲げられて変形する恐れがある。いずれにしても、車体の軽量化を図り、かつ運転時の視界性向上を優先することから、どうしても転倒負荷による天井部に対して外力が加わる場合のピラーへの伝達が不充分であり、それに伴って運転室の変形が大きくなることは避けられない。言換えるとオペレータの危険性が大である。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、構造を複雑化することなく天井部に加わる外力のピラーに対する伝達を効果的になされる機能を備え、強化構造にできる作業車両における運転室を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による作業車両における運転室は、
パイプ状部材で構成された作業車両における運転室であって、
外力が加わったフレームの反対側の支柱に応力を分散させる繋ぎ部材を配設されていることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１０】
本発明によれば、作業車両が万一転倒するあるいは直接運転室の側部などに異物が接触するなどして、外力が加えられることがあっても、繋ぎ部材によって外力負荷部分から反対側の支柱に応力が分散され、フレームの変形を防ぐことができ、運転室フレームの強化を最適にできるという効果を奏する。
【００１１】
前記発明において、前記繋ぎ部材は、天井部における外側中間部支柱と対向する前後部あるいは後部の支柱間に配設されるのがよい（第２発明）。こうすることにより、天井部における側部からの外力による変形を防ぎ、運転室フレームの強化を最適にできるという効果を奏する。また、前記繋ぎ部材は、天井部における外側中間部支柱と対向する後部支柱に加えて、その両支柱間を繋ぐ部材と後面上部横部材間に配設されるのが好ましい（第３発明）。こうすれば、天井部後部に外力が作用しても、支柱に対して力の伝達が効果的に行われるため、その天井後部での局部的な彎曲変形を防いで、結果的に運転室フレームの強化を最適にできるという効果を奏する。
【００１２】
前記第１発明において、前記繋ぎ部材は、天井部における左右両側面部間に配設されるのがよい（第４発明）。また、前記繋ぎ部材は、後面部の下側に配されているのがよい（第５発明）。こうすることにより、運転室に大きな外力が加えられてもそのフレームの変形を防ぎ、フレームの強化を最適にすることができる。
【００１３】
前記第１〜第５発明において、それら特定個所のみならず要所に組合せて繋ぎ部材を設けるようにされるのが好ましい（第６発明）。このようにすれば、万一の事故で車両が転倒あるいは外部から運転室上部に大きな外力が加えられることがあっても、その外力の作用方向にかかわりなく変形を防ぐことができる。
【００１４】
また、前記第１〜第５発明において、補強機能を高めるために用いられる繋ぎ部材は、その少なくとも一端部に取付ブラケットが付されているものであるのがよい（第７発明）。また、前記繋ぎ部材の端部に取付く取付ブラケットは略Ｌ字型状のものであるのがよい（第８発明）。こうすると、運転室フレームの組立工程において、繋ぎ部材はその配置予定位置の長さ寸法に予め端部に取付ブラケットを固着した状態に製作しておき、その取付ブラケットでもって例えば主フレームに溶接結合させるようにすれば、接合部の溶接強度も高められる。また、この取付ブラケットを備える繋ぎ部材の接合面を基準にして他のフレーム部材を組立てるようにすれば、補強のみならず製造工程の合理化と治工具の投資削減ができることになって、大幅なコストダウンを図ることができるという効果を奏する。また、その取付ブラケットに略Ｌ字型のものを用いれば、組立作業の能率を一層向上させることができるという利点がある。
【００１５】
また、本発明において、天井部に補強機能を高めるために用いられる繋ぎ部材は、断面ハット型に形成された部片とその両フランジ部分間に跨って接合される帯状板部片とを一体に組合せてなる鍔付パイプ状の部材であり、その少なくとも一端部に接続するフレーム構成部材に載せ掛けて接合できるブラケット部を備えていることを特徴とするものであるのがよい（第９発明）。このような構成とすれば、薄板材をフォーミングさせて形成される断面強度の高い部材を用い重量の増加を最低限にして運転室フレームの変形を防ぎ、かつ強化できるという効果が得られる。しかも、その端部にブラケット部を一体形成することで、製造工程の合理化を図ることができるという利点も併せ有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による作業車両における運転室の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１には、本発明による作業車両における運転室の一実施形態の全体斜視図が示されている。図２には、運転室を形成するフレームの一実施形態の一部切断概要斜視図が示されている。図３には運転室フレームの天井部の骨組みを表わす模式図が示されている。
【００１８】
本実施形態の運転室１は、油圧ショベルにおける上部旋回体（図示せず）に搭載されるものについて説明する。
【００１９】
この実施形態における運転室１は、それを構成するフレーム１０にはパイプ材が用いられて組立てられている。そのフレーム１０の構成は、四隅の支柱１１，１１’，１２，１２’および出入口２を形成するための中間部支柱１３の各縦部材に対して、前部（設置状態での方向に基づいて方向を表わしている）の左右支柱１１，１１’を上下両端部で横部材１４，１４’によって接続され、後部の左右支柱１２，１２’を上下両端部と中間部で横部材１５，１５’、１５”によって接続されており、このような前後両面部をそれぞれの上下両端部で前後方向の縦通部材１６，１６’、１７，１７’によって接続されて外郭を形成されている。なお、出入口２が形成される外側面（前方から見て右側）はラウンド型のドア３が付設されるように凸円弧状に形成されている。
【００２０】
また、前記外郭を形成された運転室のフレーム１０にあって、その底部４および天井部５には、それぞれ前後方向に配される縦通部材１６，１６’の中間位置で横繋ぎ部材１８，１８’が設けられ、左側面では窓部６を形成するための縦通部材１９と縦支持部材１９’が配され、右側面では中間部支柱１３と後部支柱１２’とを中間位置で繋ぎ材２１にて接続されている。
【００２１】
このような運転室のフレーム１０は、各部材をいずれも接合位置で溶接されて一体に形成されており、曲面を要求される前後の各支柱１１，１１’，１２，１２’の上端部と横部材１４，１５との各接合部には曲面形状にされた継ぎ手部片２２，２３が用いられている。こうして構成されるフレーム１０の外側面および天井部５には窓形成部６，６ａ，６ｂおよび出入口２を除く各面に成形加工された外装板が取付けられ、前面窓部７には開閉可能にされた前窓が装着され、左側面の窓部６と右側面の窓部６ａおよび後部窓６ｂにはそれぞれ窓ガラスが固定的に装着されて運転室１を構成されている。
【００２２】
このように構成される運転室１では、通常状態での強度について全体の枠組みとその外周を覆うように取付けられる外装板部片材とによって剛性が保たれる構造にされている。しかしながら、例えば図２において矢印Ｆで示されるような外力が天井部５の外側に加えられるような事態、言換えると転倒負荷が作用した場合には、図２にて示されるような中間部における横部材１８ではその外力Ｆに抗しきれず変形することになる。その理由は、作業時における視界性を良くするために左側面部に設けられる窓部６を広く形成することから、前記横部材１８に作用した外力が左側の縦通部材１６に直接作用して、その後に前後の支柱１１，１２に力が伝達されることになって、支柱１１，１２に対する外力の伝達が即応できないことにある。もちろん、その縦通部材１６の断面強度を高めるようにすればよいが、そうすると、部材が大きくなって重量が嵩み他の部分とのバランスも悪くなるなどの問題が生じる。
【００２３】
そこで、第１の実施形態では、図２に斜線を加えて表わされるような繋ぎ部材３０を天井部５の中間位置（縦通部材１６’の中間位置）から後部の左側支柱１２の頂部もしくはその近傍に繋いで配設するようにしたのである。なお、この繋ぎ部材３０は他の部分の部材と同様にパイプ材にて形成されている。
【００２４】
このように斜めに繋ぎ部材３０を配することで、前述のような外力Ｆが天井部５の側部に加わるような事態が発生しても、従来のように縦通部材１６を介して支柱１２に伝達されるのではなく、即座に繋ぎ部材３０を通じて支柱１２に外力が伝達されることになって、変形するのを防ぐことができる。
【００２５】
第２の実施形態では、図３に運転室フレームの天井部の骨組みを模式図で示されるように、前述のフレーム１０における天井部５を構成する枠組みにおいて、外側縦通部材１６’の中間部位置からその反対側の縦通部材１６と繋がれる前側支柱１１および後側支柱１２の各上端部もしくはその近傍へそれぞれ斜めに繋ぎ部材３０，３１を配して接続したものである。
【００２６】
このように構成すると、前記同様に外側縦通部材１６’の中間位置に外力が加わることがあっても、その外力は即座に両斜め繋ぎ部材３０，３１によって前後の支柱１１，１２に伝達されて、それらの応力で対抗され、変形するのを防ぐことができる。もちろん、それら繋ぎ部材３０，３１は他の部材と同様にパイプ材で形成されたものを使用するので、無理なく構成することができる。
【００２７】
第３の実施形態は、図４に運転室フレームの天井部の骨組みを表わす模式図で示されるように、天井部５における外側縦通部材１６’の中間位置から反対側の縦通部材１６と繋がれる後部支柱１２の上端部もしくはその近傍に、斜めの繋ぎ部材３０を接続するとともに、その斜めの繋ぎ部材３０と後部の横部材１５中間部とを別の短い繋ぎ部材３２によって接続する。こうすることで、外側部に外力が加わった場合は前述のとおりで、しかも運転室１の天井後部５ａに外力が加えられることがあっても、斜め繋ぎ部材３０を介して後側支柱１２に対する力の伝達が効果的に行われるため、局部的な彎曲変形を防ぐことができ、フレーム１０の強化を最適化することができる。
【００２８】
第４の実施形態は、図５に運転室の後部の骨組みを表わす模式図で示されるように、運転室１の後面を構成する左右の支柱１２，１２’を中間位置で繋いでいる横部材１５’以下の面部で、右側（外側）の支柱１２’と横部材１５’との接続個所から左側（内側）の支柱１２の下端部に斜めの繋ぎ部材３３を配して接続させる。このようにすることで、外側から運転室トップに外力Ｆが加えられることがあっても、二点鎖線ａで表わされるように変形量が小さくて済み、運転室内のオペレータに大きな障害が加わるのを防止できる。
【００２９】
なお、前述の各実施形態では、それぞれ単一の構造について記載し説明しているが、それらを組合せて運転室のフレーム１０の強化を図るようにすることで、従来に較べて質量の多少の増加は避けられないが、全体構造としてフレームを強化し、最適化することができる。
【００３０】
さらに、前述の繋ぎ部材あるいは横部材について、図６（ａ）〜（ｃ）で示されるように、特に内側の縦通部材１６と外側の縦通部材１６’を直交状態で接続する横部材もしくは繋ぎ部材３５（３５’）について、それら横部材もしくは繋ぎ部材３５の両端部に断面Ｌ字型の取付ブラケット３６を軸線に交差させて溶接固着し、その部材軸線と交差する取付ブラケット３６の外側面間の寸法Ｌが所定寸法となるように構成しておけば、図によって示されるように、その取付ブラケット３６の逆Ｌ字型をした内側のコーナー部に、接続しようとするフレーム構成部材をあてがって溶接結合すれば、その取付ブラケット３６を両端に備える部材が冶工具の役目を果たし、製造工程での組立作業を容易にすることができるのである。なお、図６（ａ）は縦通部材間に直交して繋ぎ部材を配設したものを表わし、図６（ｂ）は縦通部材間と後部横部材とに同時に接合させる繋ぎ部材の配設状態を表わしている。また、図６（ｃ）は斜材（斜め繋ぎ部材３５”）に取付ブラケットを備えた場合の図を表わしている。
【００３１】
また、前記両端部に取付ブラケット３６を備える繋ぎ部材３５もしくは横部材によれば、接合する他の部材との溶接作業に際しても、その位置を正しく設定することができて作業性が向上し、その分生産能力を高めることができる。しかも溶接長さも長くできるのと接合面が大きく取れるので強力な結合が可能になる。言換えると、フレームの組立剛性をより一層高めて最適化することができるのである。
【００３２】
したがって、特定の接合個所については従来どおりの接合にして、それ以外の部材接合個所に取付ブラケットを備えた部材を用いるようにすることも可能である。なお、取付ブラケットの外形形状については、その使用個所に応じて任意設定できることは言うまでもない。
【００３３】
さらに、図７には他の断面形状の繋ぎ部材を一部断面で表わす斜視図であり、この繋ぎ部材３７は、薄板材をハット型断面にフォーミングした部材３７ａとその両側フランジ部３７ａ’，３７ａ’間を跨ぐようにして帯状の平板３７ｂを重ねて接合したものとされ、その繋ぎ部材３７の両端部でハット型の部材３７ａ端部を前記平板３７ｂ側へ扁平状態に成形し、両端部に前述の取付ブラケット３６に代わる取付部３８を形成されたものを採用することができる。このような構成の繋ぎ部材３７によれば、断面強度を高めることができ、薄板を用いて強力な補強部材とすることが可能である。なお、前記取付部３８については、必要に応じて別途作成のブラケットをハット型部材３７ａ端部に嵌め合わせて一体化すれば、部品点数が増えるが工作性が容易で寸法精度を高めることができる。
【００３４】
以上の実施形態においては、構成部材として単一パイプ材を用いる構造のものについて記載したが、必要に応じて板材の組合せによる中空断面形状の部材を採用することも可能である。
【００３５】
また、上述の運転室は、油圧ショベルに用いられるものについて記載されているが、本発明の趣旨に則すれば、その他の建設機械や農業機械車両あるいは荷役機械車両などの運転室に採用することができ、それらはその車両に対応する形状とすればよい。これらは本発明の技術的範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による作業車両における運転室の一実施形態の全体斜視図である。
【図２】図２は、運転室を形成するフレームの一実施形態の一部切断概要斜視図である。
【図３】図３は、運転室フレームの天井部の骨組みを表わす模式図である。
【図４】図４は、運転室フレームの天井部の骨組みを表わす模式図である。
【図５】図５は、運転室の後部の骨組みを表わす模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、両端部に取付ブラケットを備えた繋ぎ部材の取付態様を表わす図である。
【図７】図７は、他の断面形状の繋ぎ部材を一部断面で表わす斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　運転室
２　　　　　　　　　　出入口
５　　　　　　　　　　天井部
６，６ａ　　　　　　　窓部
６ｂ　　　　　　　　　後部窓
８　　　　　　　　　　運転室後面
１０　　　　　　　　　運転室のフレーム
１１，１１’　　　　　前側の支柱
１２，１２’　　　　　後側の支柱
１３　　　　　　　　　中間部支柱
１４，１４’、１５，１５’、１５”　　横部材
１６，１６’，１７，１７’　縦通部材
１８，１８’　　　　　　横繋ぎ部材

Claims

パイプ状部材で構成された作業車両における運転室であって、
外力が加わったフレームの反対側の支柱に応力を分散させる繋ぎ部材を配設されていることを特徴とする作業車両における運転室。
前記繋ぎ部材は、天井部における外側中間部支柱と対向する前後部あるいは後部の支柱間に配設される請求項１に記載の作業車両における運転室。
前記繋ぎ部材は、天井部における外側中間部支柱と対向する後部支柱に加えて、その両支柱間を繋ぐ部材と後面上部横部材間に配設される請求項１に記載の作業車両における運転室。
前記繋ぎ部材は、天井部における左右両側面部間に配設される請求項１に記載の作業車両における運転室。
前記繋ぎ部材は、後面部の下側に配されている請求項１に記載の作業車両における運転室。
前記繋ぎ部材は、特定個所のみならず要所に組合せて設けるようにされることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の作業車両における運転室。
前記繋ぎ部材は、その少なくとも一端部に取付ブラケットが付されているものである請求項１〜５のいずれかに記載の作業車両における運転室。
前記繋ぎ部材の端部に取付く取付ブラケットは、略Ｌ字型状のものである請求項７に記載の作業車両における運転室。
天井部に補強機能を高めるために用いられる繋ぎ部材は、断面ハット型に形成された部片とその両フランジ部分間に跨って接合される帯状板部片とを一体に組合せてなる鍔付パイプ状の部材であり、その少なくとも一端部に接続するフレーム構成部材に載せ掛けて接合できるブラケット部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の作業車両における運転室。