(57)【要約】【課題】製作コストのアップを伴わず、落下物からの保護機能を損なうことなく、キャブの振動を低減させる建設機械用のヘッドガード及びこれを備えた建設機械を提供する。【解決手段】建設機械用のヘッドガード２０は、建設機械のキャブ１０に取り付けられ、当該キャブの上部を覆う位置に配置されるヘッドガードであって、ヘッドガード２０の振動に伴って振動する粒状体３１が、内部に形成された空間に収容されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械のキャブに取り付けられ、当該キャブの上部を覆う位置に配置されるヘッドガードであって、
前記ヘッドガードの振動に伴って振動する粒状体が、当該ヘッドガードの内部に形成された空間に収容されていることを特徴とする建設機械用のヘッドガード。
【請求項２】
前記粒状体は、前記ヘッドガードの中央側から端部側に向かって延びて形成された扁平空間に収容されている請求項１に記載の建設機械用のヘッドガード。
【請求項３】
前記ヘッドガードの端部に沿って長尺状に形成された長尺空間に、前記粒状体が更に収容されている請求項２に記載の建設機械用のヘッドガード。
【請求項４】
前記ヘッドガードは、前記キャブの上部に対して対向する略板状の対向部位と、前記対向部位に対して傾斜して形成された略板状の傾斜部位とを含んでなり、
前記粒状体は、前記対向部位の内部に形成された空間に収容されているとともに、前記傾斜部位の内部に形成された空間に収容されている請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械用のヘッドガード。
【請求項５】
前記粒状体を収容するヘッドガード内壁と前記粒状体との間に、弾性体または粘弾性体を介在させた請求項１〜４のいずれかに記載の建設機械用のヘッドガード。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の建設機械用のヘッドガードをキャブの上部に備えた建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧ショベル等の建設機械に設けられ、運転室であるキャブを落下物から保護するヘッドガードに関する。
【背景技術】
【０００２】
土木建築作業に使用される建築機械（作業車両）は、一般に、下部走行体を含む車体と、これに搭載され運転者が収容されるキャブ（運転室）と、車体に装着される作業機（アタッチメント）とを有している。このような建設機械のうち、例えば油圧ショベルは、下部走行体と、下部走行体に対して旋回可能に取り付けられた上部旋回体とを有して構成されており、上部旋回体の骨格は本体フレームを主体として構成され、当該本体フレームに、キャブ、作業機などが設置されている。そして、落下物からキャブに搭乗している運転者の安全を確保するために、キャブの上部を覆うようにキャブの上部にヘッドガードが取り付けられている。
【０００３】
上記の建設機械では、走行や作業によりキャブが振動するものであるが、この振動が大きくなるほど運転者の乗り心地が悪化する傾向にある。特に、キャブの下部が上部旋回体（車体）に取り付けられる一般的な建築機械のキャブ上部にヘッドガードを設ける場合は、キャブの上部は変位が極めて大きいため、ヘッドガードが一つの質量として振動しやすく、ひいてはキャブとヘッドガードとが共振して、キャブの振動が非常に大きくなることがある。すなわち、キャブにヘッドガードを取り付けると、運転者を保護するのに有効である一方で運転者の乗り心地が悪化するおそれがある。
【０００４】
この問題を解決すべく、キャブの振動を低減させるために、特許文献１〜４では、動吸振器であるダイナミックダンパーをキャブに取り付けたものや、ヘッドガードを弾性体（防振体）とダンパーとを介してキャブに設置し、ヘッドガード自体をキャブの動吸振器としたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平３−２０７４６号公報
【特許文献２】実開平５−１２３６３号公報
【特許文献３】実開平６−６７５５７号公報
【特許文献４】特開平１１−２６４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の建設機械のように、ヘッドガードを弾性体（防振体）やダンパーを介してキャブに取り付けて、ヘッドガード自体をキャブの動吸振器として作用させているものは、取り付け部分の構造が複雑になるために、製作コストが高くなってしまう。
【０００７】
また、キャブに取り付けられ、ヘッドガードを支持するマウント部材を、ゴム等からなる弾性体により構成しているものは、マウント部材の上下方向の剛性が十分でなく、落下物等がヘッドガードに衝突した場合に、ヘッドガードが下方に大きく変位してキャブと接触してしまい、ヘッドガードの保護機能を十分に発揮することができない場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、このような課題に基づいて、製作コストのアップを伴わず、落下物からの保護機能を損なうことなく、キャブの振動を低減させる建設機械用のヘッドガード及びこれを備えた建設機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち、本発明に係る建設機械用のヘッドガードは、建設機械のキャブに取り付けられ、当該キャブの上部を覆う位置に配置されるヘッドガードであって、前記ヘッドガードの振動に伴って振動する粒状体が、内部に形成された空間に収容されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、キャブが振動した際に、ヘッドガードの内部の粒状体も振動し、粒状体同士の摩擦、及び、粒状体を収容するヘッドガード内壁と粒状体との摩擦により振動エネルギーが消費、吸収されることで発揮される制振効果により、キャブの振動を低減することができる。
さらに、従来のダンパー等の動吸振器では、振動に応じたチューニングが必要であるが、本発明では粒状体の摩擦により振動エネルギーを消費、吸収するものであるから、このようなチューニングが不要でメンテナンス性を向上させることができる。
さらにまた、一般的な建築機械では、キャブの下部が車体に取り付けられるため、キャブの上部の変位が極めて大きいものであり、このキャブの上部にヘッドガードを取り付けると、従来のダンパー等に比べて、大きな制振効果を得ることができる。
【００１１】
制振効果を有効に発揮させるためには、前記粒状体は、前記ヘッドガードの中央側から端部側に向かって延びて形成された扁平空間に収容されていることが好ましい。
【００１２】
制振効果を補強するためには、前記ヘッドガードの端部に沿って長尺状に形成された長尺空間に、前記粒状体が収容されていることが好ましい。
【００１３】
キャブの前後方向、左右方向および上下方向等を含む全方位の振動に対して有効な制振効果を確保するためには、前記ヘッドガードは、前記キャブの上部に対して対向する略板状の対向部位と、前記対向部位に対して傾斜して形成された略板状の傾斜部位とを含んでなり、前記粒状体は、前記対向部位の内部に形成された空間に収容されているとともに、前記傾斜部位の内部に形成された空間に収容されていることが好ましい。
【００１４】
粒状体の衝突により生ずる騒音の発生を低減するためには、前記粒状体を収容するヘッドガード内壁と前記粒状体との間に、弾性体または粘弾性体を介在させることが望ましい。
【００１５】
上記の建設機械用のヘッドガードを、建設機械のキャブに備えると、キャブの振動が低減された快適な運転環境を実現する建設機械を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上説明した構成であるから、簡易な構造により製品コストのアップを伴わず、キャブとヘッドガードとの取り付け部分の剛性を損なわずに落下物からの保護機能を維持しつつ、粒状体の振動による制振効果によりキャブの振動を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る建設機械を示す模式的な側面視図。
【図２】同建設機械のキャブ及びヘッドガードを示す模式的な側面視図。
【図３】同キャブに取り付けられるヘッドガードを前方斜め上から見た模式的な斜視図。
【図４】図３に示すヘッドガードのＡ−Ａ断面を示す模式的な断面図。
【図５】同ヘッドガードを上方から見た模式的な平面視図
【図６】本発明および従来のヘッドガードの振動レベルを対比して示す周波数応答線図。
【図７】別の実施形態に係るヘッドガードの模試的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る建築機械用のヘッドガード及びそれを備えた建築機械について、図面を参照しつつ説明する。ここでは、油圧ショベルを建築機械の一例として説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２に対して旋回機構３を介してほぼ鉛直方向の旋回軸Ｗを中心に旋回可能に取り付けられた上部旋回体４とを有して構成されている。そして、上部旋回体４の骨格は、後述する本体フレーム５を主体として構成されている。また、本体フレーム５には、キャブ１０と、図示しない作業機（アタッチメント）と、重心の移動が許容範囲内に収まるようにする重りであるカウンターウエイト６とが設置されている。
【００２０】
キャブ１０は、運転者が収容される運転室であり、天板１１と、この天板１１の周縁から下方に向かって形成された四つの側板１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と、これら側板１２の下端部を連結する底板１３とを有しており、全体として略直方体の形状に形成されている。キャブ１０は、キャブ１０の下部である底板１３と本体フレーム５とが連結されて、本体フレーム５に取り付けられている。天板１１及び側板１２の一部には、運転者が外部を視認するために透明な窓部が形成されており、また、側板１２（１２ｃ）には、運転者がキャブ１０に乗降するためのドアが形成されている。
【００２１】
上部旋回体４の骨格を構成する本体フレーム５は、走行時に生じる振動、土砂の掘削作業時に発生する掘削反力による振動等によって、下部走行体２から上部旋回体４へと振動が伝達されて振動する。この本体フレーム５の振動に伴ってキャブ１０も振動し、この振動は運転者にとっては不快なものである。
【００２２】
キャブ１０の上部（天板１１）を覆う位置には、鋼製等の剛性を有する材料から成るヘッドガード２０が配置されており、このヘッドガード２０は、キャブ１０の上部（天板１１）に固定部２４を介して取り付けられて、落下物からキャブ１０に搭乗している運転者の安全を確保している。
【００２３】
ヘッドガード２０は、キャブ１０の天板１１を上方から覆う位置（キャブ１０の天板１１を上方から遮る位置）にほぼ水平になるように配置されて天板１１に対向している略板状の対向部位２１と、この対向部位２１の前端から前方下方に向かって傾斜して形成された略板状の前部傾斜部位２２と、この対向部位２１の後端から後方下方に向かって形成された略板状の後部傾斜部位２３とを主体として形成されている。
【００２４】
前部傾斜部位２２及び後部傾斜部位２３は、キャブ１０の中で特に剛性が弱い部分である窓部を落下物から保護するために、窓部を上方から遮る位置に配置されており、前部傾斜部位２２の前端部および後部傾斜部位２３の後端部は水平になるように配置されている。
【００２５】
また、図３に示すように、ヘッドガード２０には、運転者が外部を視認できるように、キャブ１０の窓部を覆う部位に格子部２０ａが形成されている。具体的には、キャブ１０の窓部を覆う部位はヘッドガード２０の前部であり、より詳細には、格子部２０ａは、対向部位２１の前部と、前部傾斜部位２２とに形成されている。
【００２６】
上記の構成において、本実施形態では更に、図４に示すように、ヘッドガード２０を主に構成するフレーム２０ｂの内部に仕切壁２０ｃを設けて、ヘッドガード２０の内部にフレーム２０ｂと仕切壁２０ｃとで包囲された空間３０を形成し、この空間３０に粒状体３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）を収容している。粒状体３１は、キャブ１０から伝わったヘッドガード２０の振動に伴って振動し、粒状体３１同士の摩擦、及び、粒状体３１とヘッドガード２０の内壁（フレーム２０ｂの内壁や仕切壁２０ｃ）との摩擦により振動エネルギーが消費、吸収されることで制振効果を発揮するものである。この制振効果はヘッドガード２０に収容される粒状体３１の全重量が大きいほど大きくなるが、重量を確保すると粒状体３１を収容するヘッドガード２０の寸法が大きくなってしまうため、省スペース化のために比重が大きいものが好ましい。粒状体３１は、例えば、砂、鋼球、鉛などを用いることが挙げられるが、製作コストの抑制の観点から安価である、還元鉄ペレットや高炉スラグ等が特に適している。
【００２７】
図５は、ヘッドガード２０を平面視で表す図であるが、斜線で示す部分は内部に粒状体３１が収容されている箇所を示している。ヘッドガード２０は、略板状の対向部位２１の内部において中央側から端部側に向かって延びて形成された扁平空間３０ａに収容された粒状体３１ａを有している。制振効果は粒状体３１が移動可能な距離に応じて大きくなるものであるが、このように、粒状体３１を収容する空間を、略板状の対向部位２１の形状に沿って扁平状に形成すると、扁平空間３０ａが広がる方向（中央側から端部側に向かう方向を含む面方向）に粒状体３１ａが移動可能になり、粒状体３１ａが一方向に限らず様々な方向に移動可能になるから、効果的な制振効果を発揮させることができる。本実施形態においては、ヘッドガード２０の対向部位２１はほぼ水平になるようにキャブ１０に取り付けられているから、キャブ１０の前後方向および左右方向（側方）を含む水平方向に対して特に有効な制振効果を発揮させることができる。
【００２８】
またヘッドガード２０は、略板状の対向部位２１の両側端部の内部において両側端部に沿って延びて形成された長尺空間３０ｂに収容された粒状体３１ｂと、略板状の前部傾斜部位２２の前端部および後部傾斜部位２３の後端部の内部に、これら端部に沿って延びて形成された長尺空間３０ｃに収容された粒状体３１ｃとを有している。制振効果は粒状体３１が移動可能な距離に応じて大きくなるものであるが、このように、粒状体３１を収容する空間を端部に沿って長尺状に形成すると、長尺な空間を確保し易い端部を有効に利用しつつ、粒状体３１ｂ、３１ｃが長尺空間３０ｂ、３０ｃの長手方向に移動可能になるから、ヘッドガード２０の端部に沿った方向に対する制振効果を補強することができる。本実施形態においては、対向部位２１の両側端部が前後方向に沿って配置されているから、粒状体３１ｂはキャブ１０の前後方向に対して有効に制振効果を補強することができる。また、前部傾斜部位２２の前端部および後部傾斜部位２３の後端部が左右方向（側方）に沿って配置されているから、粒状体３１ｃはキャブ１０の左右方向（側方）に対して制振効果を補強することができる。なお、本実施形態においては、両側端部、前端部および後端部の全てに粒状体３１を収容しているが、少なくともこれらの何れか１つ又は複数の部位に収容しても良い。
【００２９】
また粒状体３１ａは、略板状の対向部位２１の内部において扁平空間３０ａが広がる方向に移動可能に収容されたものであるが、これに加えて、傾斜部位（前部傾斜部位２２及び後部傾斜部位２３）の内部には、傾斜方向に移動可能に収容された粒状体３１ｄを有している。このようにすると、対向部位２１においては扁平空間３０ａが広がる方向の振動に対して特に有効な制振効果を発揮し、加えて、傾斜部位においては傾斜方向の振動に対して特に有効な制振効果を発揮するから、キャブ１０の前後方向、左右方向および上下方向等を含む全方位の振動に対して有効な制振効果を確保することができる。
【００３０】
付言すると、対向部位２１を略板状に形成し、内部の扁平状の空間に粒状体３１ａを収容しているから、ヘッドガード２０の高さ寸法の増大を抑制しつつ、対向部位２１が延びる方向の振動に対する制振効果を確保できる点で有効である。さらには、対向部位２１が延びる方向以外の方向の振動に対応するために、対向部位２１に対して傾斜する傾斜部位（前部傾斜部位２２や後部傾斜部位２３等）を形成し、この傾斜部位の内部に傾斜方向に移動可能に粒状体を収納しているから、ヘッドガード２０の高さ寸法の増大を抑制しつつ、全方位に対する振動に対応する制振効果を確保できる。さらに傾斜部位が対向部位２１に対して傾斜する方向は任意であるが、キャブ１０とヘッドガード２０との間の空間を有効に利用するために、キャブ１０側（下方）へ傾斜させている。
【００３１】
＜比較実験＞
ここで、本発明の建設機械用のヘッドガード２０と、このヘッドガード２０とほぼ同様の構成であるが、ヘッドガード２０の内部に粒状体３１を収容していない従来のヘッドガードとをそれぞれ同一の油圧ショベル１に取り付けて、同一の走行および作業等を行い、これら走行時および作業時等に発生する振動を検出する比較実験を行った。図６は、この実験で検出されたキャブ１０に発生する振動の周波数応答線図であるが、従来のヘッドガードを用いた場合は、ヘッドガードとキャブとの共振により振動が非常に大きいことを示しているが、本発明のヘッドガード２０を用いた場合は、振動が大幅に低減されていることを示している。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係る建設機械用のヘッドガード２０は、建設機械（油圧ショベル１）のキャブ１０に取り付けられ、キャブ１０の上部を覆う位置に配置されるヘッドガード２０であって、ヘッドガード２０の振動に伴って振動する粒状体３１が、内部に形成された空間に収容されている。
【００３３】
この構成によると、キャブ１０が振動した際に、ヘッドガード２０の内部の粒状体３１も振動し、粒状体３１同士の摩擦、及び、粒状体３１を収容するヘッドガード内壁（フレーム２０ｂ、仕切壁２０ｃ等）と粒状体３１との摩擦により振動エネルギーが消費、吸収されることで発揮される制振効果により、キャブ１０の振動を低減することができる。
さらに、従来のダンパー等の動吸振器では、振動に応じたチューニングが必要であるが、本発明では粒状体３１の摩擦により振動エネルギーを消費、吸収するものであるから、このようなチューニングが不要でメンテナンス性を向上させることができる。
さらにまた、一般的な建築機械では、キャブ１０の下部が車体に取り付けられるため、キャブ１０の上部の変位が極めて大きいものであり、このキャブ１０の上部にヘッドガード２０を取り付けると、従来のダンパー等に比べて、大きな制振効果を得ることができる。
【００３４】
制振効果は粒状体３１が移動可能な距離に応じて大きくなるものであり、粒状体３１（３１ａ）が、ヘッドガード２０の中央側から端部側に向かって延びて形成された扁平空間に収容されているので、扁平空間３０ａが広がる方向（中央側から端部側に向かう方向を含む面方向）に粒状体３１ａが移動可能になり、粒状体３１ａが一方向に限らず様々な方向に移動可能になるから、制振効果を有効に発揮させることができる。
【００３５】
さらに、ヘッドガード２０の端部に沿って長尺状に形成された長尺空間（３０ｂ、３０ｃ）に、粒状体（３１ｂ、３１ｃ）が更に収容されているので、長尺な空間を確保し易い端部を有効に利用しつつ、粒状体３１ｂ、３１ｃが長尺空間３０ｂ、３０ｃの長手方向に移動可能になるから、ヘッドガード２０の端部に沿った方向に対する制振効果を補強することができる。
【００３６】
特に、ヘッドガード２０は、キャブ１０の上部に対して対向する略板状の対向部位２１と、対向部位２１に対して傾斜して形成された略板状の傾斜部位（前部傾斜部位２２及び後部傾斜部位２３の少なくとも一方）とを含んでなり、粒状体３１は、対向部位２１の内部に形成された空間に収容されているとともに、傾斜部位の内部に形成された空間に収容されていると、対向部位２１においては扁平空間３０ａが広がる方向の振動に対して特に有効な制振効果を発揮し、加えて、傾斜部位においては傾斜方向の振動に対して特に有効な制振効果を発揮するから、キャブ１０の前後方向、左右方向および上下方向等を含む全方位の振動に対して有効な制振効果を確保することができる。
【００３７】
本実施形態の建設機械用のヘッドガード２０を、建設機械のキャブ１０の上部に備えると、キャブ１０の振動が低減された快適な運転環境を実現する建設機械を提供することができる。
【００３８】
以上説明した構成であるから、簡易な構造により製品コストのアップを伴わず、キャブ１０とヘッドガード２０との取り付け部分の剛性を損なわずに落下物からの保護機能を維持しつつ、粒状体の振動による制振効果によりキャブの振動を低減させることができる。
【００３９】
以上、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４０】
例えば、本発明の別の実施形態として、ヘッドガード２０は鋼製等の剛性を有する材料により構成されているのが通例で、粒状体３１がヘッドガード２０の内壁（仕切壁２０ｃ等）に衝突すると大きな騒音が発生するが、図７に示すように、ヘッドガード２０の内壁と粒状体３１との間には、弾性体または粘弾性体から成る緩衝層３２が介在されている。この緩衝層３２がヘッドガード２０の内壁に形成されていると、粒状体３１との衝撃を吸収して低減するから、粒状体３１がヘッドガード２０の内壁に衝突した際に生ずる騒音の発生を低減することができる。なお、弾性体又は粘弾性体には、芯繊維の表面に樹脂又はゴムをコーティングしたもの、樹脂シート、ゴムシート、厚手の生地など、弾性又は粘弾性を示すものであれば、種々のものが使用できる。
【００４１】
この緩衝層３２をヘッドガード２０の内壁全体に形成すると、騒音の発生と騒音が外部に伝達されることの両方を抑制することができる点で好ましいが、騒音の発生の抑制と製作コストの抑制とを両立させるのであれば、ヘッドガード２０の内壁のうち粒状体３１が衝突し易い部位である側方内壁および下方内壁に形成するのが好ましい。
【００４２】
なお、本実施形態では、ヘッドガード２０の内部空間である空間３０は、フレーム２０ｂと仕切壁２０ｃとにより形成されているが、ヘッドガード２０の内部に粒状体３１を収容できれば、これに特に限定されるものではない。
【００４３】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１………油圧ショベル（建設機械）
１０……キャブ
２０……ヘッドガード
２０ａ…格子部
２０ｂ…フレーム
２０ｃ…仕切壁
２１……対向部位
２２……前部傾斜部位（傾斜部位）
２３……後部傾斜部位（傾斜部位）
２４……固定部
３０……中空空間
３０ａ…扁平空間
３０ｂ、３０ｃ…長尺空間
３１……粒状体
３１ａ…扁平空間３０ａに収容された粒状体
３１ｂ、３１ｃ…長尺空間３０ｂ、３０ｃに収容された粒状体
３１ｄ…傾斜方向に移動可能に収容された粒状体
３２……緩衝層（弾性体または粘弾性体）
【図１】
2010229750.tif 000003
【図２】
2010229750.tif 000004
【図３】
2010229750.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010229750.tif 000007
【図６】
2010229750.tif 000008
【図７】
2010229750.tif 000009