(57)【要約】【課題】キャブを構成する柱部材の強度を十分に担保することが可能なキャブおよび建設機械を提供する。【解決手段】キャブ１０では、旋回フレーム３上に配置されたキャブ１０を構成する複数の柱部材３１〜３４において、右後柱部材３４の同一面に形成された孔部３４ａと孔部３４ｂ，３４ｃとが、右後柱部材３４の幅方向にずれた位置にあって、その端部において一部重複するように互いに略平行に配置されている。そして、各孔部３４ａ〜３４ｃに対して、それぞれ板材２１ａ〜２１ｃが挿入された状態で固定される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を含む異形断面を有する複数の柱部材によって構成されるキャブであって、
長手方向が前記柱部材の長手方向に沿って形成され、前記柱部材の左右方向において前記柱部材を貫通するように形成された第１孔部と、
前記第１孔部に対して、幅方向においてずらすとともに、前記柱部材の長手方向において一部が重複するように形成された第２孔部と、
前記第１孔部に対して挿入された状態で固定される第１板材と、
前記第２孔部に対して挿入された状態で固定される第２板材と、
を有する柱部材を備えたキャブ。
【請求項２】
前記第２孔部は、前記柱部材の長手方向に沿って並列に２つ形成されており、
前記第１孔部は、前記２つの第２孔部の間に形成されている、
請求項１に記載のキャブ。
【請求項３】
前記柱部材は、右後方に配置されている、
請求項１または２に記載のキャブ。
【請求項４】
前記第１板材および前記第２板材の少なくとも一方は、前記柱部材に挿入される方向に交差する方向に突出した凸部を有している、
請求項１から３のいずれか１項に記載のキャブ。
【請求項５】
前記第１・第２板材は、前記柱部材に対して溶接によって固定されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のキャブ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のキャブを備えた建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、油圧ショベル等の建設機械に搭載されるキャブを構成する柱部材の補強構造を備えたキャブおよび建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建設機械に搭載されるキャブの柱部材として、内部が空洞のパイプ材を用いて構成されたキャブ構造が採用されている。
このような建設機械に搭載されたキャブ構造では、柱部材として用いられるパイプにも所定値以上の強度が要求される。しかしながら、強度を向上させるためにパイプの肉厚を上げたのでは、材料費や加工費等が増大してコストアップの要因となる。このため、強度面とコスト面との問題をともに解決可能なパイプの補強構造が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、板金部材を貼り合わせて構成されるピラー（柱部材）の強度を補うために、ピラーの内部に上端から下端まで板材を挿入した構成が開示されている。
また、特許文献２には、外管パイプの内部に内管を挿入して外管の外周長を減少させる縮径工程を行うことにより二重管を形成してパイプを補強する二重管の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２４０５６８号公報（平成１８年９月１４日公開）
【特許文献２】特開２００５−１１１５５７号公報（平成１７年４月２８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構造では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記特許文献１，２に開示されたパイプの補強構造では、パイプの長手方向に渡って一様な補強構造となっている。このため、例えば、旋回フレームに対して近接配置されたキャブを構成する柱部材が、キャブに対して付与された外力によって旋回フレームの一部に接触した場合には、柱部材に対して局所的な外力が付与されるために、その部分で折れ曲がるおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、キャブを構成する柱部材の強度を十分に担保することが可能なキャブおよび建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係るキャブは、内部に空間を含む異形断面を有する複数の柱部材によって構成されるキャブであって、第１孔部と、第２孔部と、第１板材と、第２板材と、を有する柱部材を備えている。第１孔部は、長手方向が柱部材の長手方向に沿って形成され、柱部材の左右方向において柱部材を貫通するように形成されている。第２孔部は、第１孔部に対して、幅方向においてずらすとともに、柱部材の長手方向において一部が重複するように形成されている。第１板材は、第１孔部に対して挿入された状態で固定される。第２板材は、第２孔部に対して挿入された状態で固定される。
【０００７】
ここでは、油圧ショベル等の建設機械に搭載されるキャブを構成する柱部材に設けられた補強構造について、長手方向において第１孔部と第２孔部とが一部重複するように、幅方向においてずらして形成されている。換言すれば、柱部材の側面視において、第１孔部の端部と第２孔部の端部とが重なるように、幅方向においてずらして形成されている。
ここで、上記第１・第２孔部と第１・第２板材とを組み合わせて構成される補強構造としては、例えば、旋回フレームのメインビームに近接する位置に配置された右後柱部材等のように、特に外部から局所的な負荷が掛かり易い柱部材に対して適用される。
【０００８】
これにより、長手方向に配置された複数の補強構造のつなぎ目の部分において局所的に強度が低い部分が形成されることを回避することができる。この結果、簡易な構成によって、柱部材の長手方向における特定部分の強度を向上させて、キャブ全体の剛性を向上させることができる。
【０００９】
第２の発明に係るキャブは、第１の発明に係るキャブであって、第２孔部は、柱部材の長手方向に沿って並列に２つ形成されており、第１孔部は、２つの第２孔部の間に形成されている。
ここでは、柱部材に形成される２つの補強構造は、柱部材の長手方向における略中央部付近に並列配置された２つの第２孔部と、その間における長手方向にずらした位置に形成された第１孔部と、を含むように構成されている。
これにより、第１孔部および第２孔部に対して、それぞれ１枚、２枚の板材（第１板材、第２板材）を挿入することができる。この結果、３つの孔部（第１・第２孔部）と３枚の板材（第１・第２板材）とによって、効果的な補強構造を形成することができる。
【００１０】
第３の発明に係るキャブは、第１または第２の発明に係るキャブであって、柱部材は、右後方に配置されている。
ここでは、上述した補強構造が適用された柱部材を、キャブの右後方に設けている。
ここで、キャブの右後方には、通常、油圧ショベル等の旋回フレームに含まれるメインビームが配置されている。よって、例えば、油圧ショベルが転倒した際等においてキャブの側面に大きな負荷がかかった場合には、キャブが変形して柱部材の一部がメインビームと接触して局所的に大きな負荷がかかってしまうおそれがある。
【００１１】
本発明のキャブでは、このような局所的に大きな負荷がかかりやすい右後方の柱部材に対して、上述した補強構造を採用している。
これにより、油圧ショベル等が転倒した場合でも、キャブを構成する柱部材が折れ曲がってしまうことを回避して、キャブ全体の剛性を向上させることができる。
【００１２】
第４の発明に係るキャブは、第１から第３の発明のいずれか１つに係るキャブであって、第１板材および第２板材の少なくとも一方は、柱部材に挿入される方向に交差する方向に突出した凸部を有している。
ここでは、柱部材の側面に形成された第１・第２孔部に挿入される第１・第２板材に、例えば、第１・第２孔部の開口の大きさとほぼ同等の大きさを有する凸部を設けている。
これにより、第１・第２孔部に対して第１・第２板材を挿入していく際には、第１・第２板材の凸部が柱部材の第１・第２孔部に挿入された状態で固定される。この結果、治具等を用いることなく、第１・第２板材の凸部の部分によって、柱部材に対する第１・第２板材の位置決めを行うことができる。なお、ここで行われる位置決めとしては、第１・第２板材の挿入方向、柱部材の長手方向の少なくともいずれか一方であればよい。
【００１３】
第５の発明に係るキャブは、第１から第４の発明のいずれか１つに係るキャブであって、第１・第２板材は、柱部材に対して溶接によって固定されている。
ここでは、柱部材における所望の位置に形成された第１・第２孔部に挿入された第１・第２板材を、溶接によって柱部材に固定する。
これにより、柱部材の外周面から第１・第２孔部に挿入された第１・第２板材を、柱部材の外周面側から容易に固定することができる。
【００１４】
第６の発明に係る建設機械は、第１から第５の発明のいずれか１つに係るキャブを搭載している。
これにより、剛性が向上したキャブを搭載した建設機械を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るキャブによれば、簡易な構成によって剛性が向上した柱部材によってキャブ全体の剛性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係るキャブ１０を搭載した油圧ショベル（建設機械）１について、図１〜図１２を用いて説明すれば以下の通りである。
［油圧ショベル１全体の構成］
本実施形態に係る油圧ショベル１は、図１に示すように、下部走行体２と、旋回フレーム３と、作業機４と、カウンタウェイト５と、エンジン６と、キャブ１０と、を備えている。
【００１７】
下部走行体２は、進行方向左右両端部分に巻き掛けられた履帯Ｐを回転させることで、油圧ショベル１を前後進させるとともに、上面側に旋回フレーム３を旋回可能な状態で搭載している。
旋回フレーム３は、下部走行体２上において任意の方向に旋回可能であって、上面に作業機４と、カウンタウェイト５と、エンジン６と、キャブ１０と、を搭載している。旋回フレーム３は、ほぼ中央部分に、作業機４を取り付けるためのメインビーム３ａを有している。メインビーム３ａは、上方に向かって突出する一対の板状フレームであって、この間に作業機４のアームが装填されて回動可能な状態で固定される。なお、この旋回フレーム３の一部であるメインビーム３ａとキャブ１０を構成する柱部材３４との近接部分Ｘ（図２参照）周辺の構成については、後段にて詳述する。
【００１８】
作業機４は、ブームと、ブームの先端に取り付けられたアームと、アームの先端に取り付けられたバケットとを含むように構成されており、油圧シリンダによってアームやバケット等を上下に移動させながら、土砂や砂礫等の掘削を行う土木工事の現場において作業を行う。
カウンタウェイト５は、例えば、鋼板を組み立てて形成した箱の中に屑鉄やコンクリート等を入れて固めたものであって、採掘時等において車体のバランスをとるために旋回フレーム３の後部に配置されている。
【００１９】
エンジン６は、下部走行体２や作業機４を駆動するための駆動源であって、カウンタウェイト５に隣接する位置に配置されている。
キャブ１０は、油圧ショベル１のオペレータが乗降する運転室であって、作業機４の先端部を見通せるように、旋回フレーム３上における作業機４の取り付け部分の側方となる左側前部に配置されている（図２および図３参照）。なお、このキャブ１０のキャブ構造については、後段にて詳述する。
【００２０】
［キャブ１０の構造］
キャブ１０は、図２および図３に示すように、旋回フレーム３上における作業機４が取り付けられるメインビーム３ａの左側に近接して配置されている。また、キャブ１０は、図４に示すように、５本の柱部材３１〜３５や梁部材３６等によって構成されている。
柱部材３１〜３５は、左前柱部材３１と、右前柱部材３２と、左後柱部材３３と、右後柱部材３４と、左中央柱部材３５と、を含むように構成されている。
【００２１】
左前柱部材３１および右前柱部材３２は、いわゆるＡピラーと呼ばれる柱として使用されており、内部が中空の異形断面を有している。そして、左右前柱部材３１，３２は、中央部付近において折り曲げられて、キャブ１０の前方において床面から立設される柱部分と天井面を構成する梁部分とを含んでいる。なお、上記異形断面とは、円管状のパイプを除く、例えば、断面が略四角形や複雑な形状のものを意味する。
【００２２】
左後柱部材３３および右後柱部材３４は、いわゆるＣピラーと呼ばれる柱として利用されており、内部が中空の略四角形の異形断面を有している。そして、左右後柱部材３３，３４は、ほぼ直線状の柱としてキャブ１０の後方において床面から立設されている。また、左右後柱部材３３，３４は、上端部同士を梁部材３６によって互いに接合されている。さらに、左後柱部材３３および右後柱部材３４は、キャブ１０の強度を確保する上で重要な役割を果たしている。特に、右後柱部材３４は、作業時や休車時等の通常時には、近接する旋回フレーム３のメインビーム３ａと離間しているが、油圧ショベル１が転倒した場合等においてキャブ１０の変形や傾き等によって近接する旋回フレーム３のメインビーム３ａに対して接触し、この部分を基点に折れ曲がるおそれがある。このため、右後柱部材３４は、旋回フレーム３のメインビーム３ａと接触するおそれがある部分を中心として、十分な強度を有することが好ましい。
【００２３】
本実施形態では、図５および図６等に示すように、右後柱部材３４の側面に対して孔部３４ａ，３４ｂ，３４ｃをそれぞれ形成し、そこに板材２１ａ，２１ｂ，２１ｃを挿入して溶接によって固定した補強構造（柱部材の補強構造）２０を採用している。なお、この補強構造２０の構成については、後段にて詳述する。
左中央柱部材３５は、いわゆるＢピラーと呼ばれる柱として利用されており、ほぼ直線状の柱としてキャブ１０の左側面におけるほぼ中央部において床面から立設されている。
【００２４】
［右後柱部材３４の補強構造２０］
本実施形態では、図５および図６等に示すように、上述した油圧ショベル１に搭載されたキャブ１０を構成する柱部材３１〜３５のうち、キャブ１０の後方に配置されたＣピラーに相当する右後柱部材３４に対して、補強構造２０を採用している。
なお、左後柱部材３３については、旋回フレーム３のメインビーム３ａ等の他の部材と接触するおそれがないことから、図４に示すように、長手方向における中央部付近等に、同様の補強構造２０が採用されていればよい。
【００２５】
右後柱部材３４は、図５および図１１に示すように、旋回フレーム３のメインビーム３ａに近接する位置に、互いに対向する２つの面を貫通する孔部（第１孔部）３４ａを有している。また、右後柱部材３４は、図６および図７に示すように、長手方向におけるほぼ中央部付近に、幅方向において孔部３４ａを挟み込むように平行に形成され、互いに対向する面まで貫通する一対の孔部（第２孔部）３４ｂ，３４ｃを有している。そして、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す板材（第１板材）２１ａ等が、それぞれの孔部３４ａ等に挿入された後、外周面側から溶接によって固定される。
【００２６】
これにより、孔部３４ａとこれに挿入された板材２１ａとによって、補強構造２０が形成される。同様に、孔部３４ｂとこれに挿入された板材（第２板材）２１ｂ、孔部３４ｃとこれに挿入された板材（第２板材）２１ｃとによって、それぞれ補強構造２０が形成される。なお、板材２１ｂと板材２１ｃとは、孔部３４ｂ，３４ｃに対して互いに反対向きに挿入されているものとする。
【００２７】
板材２１ａ等は、挿入される孔部３４ａ等の形状、間隔等に応じて、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、挿入側の先端に、複数の凸部２１ａａを有している。この挿入側の凸部２１ａａが孔部３４ａに対して嵌合することで、板材２１ａの位置決めを容易に行うことができる。なお、孔部３４ｂ，３４ｃに対して挿入される他の板材２１ｂ，２１ｃについても同様である。
【００２８】
また、板材２１ａは、近接配置された旋回フレーム３のメインビーム３ａとの接触面に対して交差する方向に沿って挿入されている。これにより、図１２に示すように、油圧ショベル１が転倒した際等にキャブ１０が変形したり傾いたりした時等において、右後柱部材３４の下部が旋回フレーム３のメインビーム３ａに接触した場合でも、板材２１ａの挿入方向から付与される外力に対して板材２１ａが突っ張ることで、右後柱部材３４の断面強度を向上させることができる。なお、実際の油圧ショベルでは、見栄え上、柱部材を覆うパネルが設けられており、板材２１ａがパネルを介して柱部材に当接する場合にも、同様の効果が期待できる。さらに、板材２１ａは、図７に示すように、右後柱部材３４の断面形状におけるほぼ中央部付近を通過するように挿入固定されている。これにより、図９に示すように、板材２１ａの挿入方向に外力が付与された場合でも、右後柱部材３４の変形量を低減することができる。
【００２９】
さらに、補強構造２０に含まれる板材２１ａおよび孔部３４ａと、板材２１ｂ，２１ｃおよび孔部３４ｂ，３４ｃとは、図１０に示すように、正面視において、右後柱部材３４の長手方向に一部が重複するように配置されている。これにより、右後柱部材３４の長手方向中央部付近の補強構造２０と、下部の補強構造２０とが途切れてしまうことを回避することができる。この結果、局所的に強度が低下する部分が形成されることを回避して、強度的に優れた右後柱部材３４を構成することができる。
【００３０】
また、右後柱部材３４の外周面に形成された孔部３４ａ〜３４ｃは、図６等に示すように、できる限り、長手方向において互いにずれた位置に形成されている。これにより、右後柱部材３４の断面を構成する１つの面において、右後柱部材３４の幅方向に開口部分が多く形成されることをできる限り回避することができる。この結果、右後柱部材３４における１つの面に開口部分が多くなって、変形による組み付け精度が低下してしまうことを防止することができる。よって、溶接や組み付け等を精度よく実施することができる。
【００３１】
［右後柱部材３４の補強構造２０を含むキャブ１０の特徴］
（１）
本実施形態のキャブ１０では、図２等に示すように、旋回フレーム３上に配置されたキャブ１０を構成する複数の柱部材３１〜３４において、図６および図１０に示すように、右後柱部材３４の同一面に形成された孔部３４ａと孔部３４ｂ，３４ｃとが、右後柱部材３４の幅方向にずれた位置にあって、その端部において一部重複するように互いに略平行に配置されている。そして、各孔部３４ａ〜３４ｃに対して、それぞれ板材２１ａ〜２１ｃが挿入された状態で固定される。
【００３２】
これにより、長手方向に複数の板材２１ａ〜２１ｃを挿入して補強構造２０を配置した場合でも、板材２１ａ〜２１ｃを挿入した部分同士の間等のように局部的に強度が劣る部分が形成されることを回避することができる。この結果、長手方向において安定して補強された右後柱部材３４を構成することができる。
【００３３】
（２）
本実施形態のキャブ１０では、図６、図７および図１０に示すように、孔部３４ｂ，３４ｃの間に挟まれるように孔部３４ａが配置されており、孔部３４ａと孔部３４ｂ，３４ｃとは長手方向において一部が重複するように形成されている。
これにより、３つの孔部３４ａ〜３４ｃに対して、それぞれ板材２１ａ〜２１ｃを挿入し、孔部３４ａと孔部３４ｂ，３４ｃとが長手方向において一部重複するように配置することで、効果的な補強構造を形成することができる。
【００３４】
（３）
本実施形態のキャブ１０では、図４等に示すように、上述した補強構造が適用された柱部材として、キャブ１０の右後柱部材３４を用いている。
これにより、一般的に、キャブ１０の右後方に近接配置されているメインビーム３ａ等に対してキャブ１０の一部が接触するほどの外力がキャブ１０に加えられた場合でも、接触部分における剛性を向上させることができる。よって、キャブ１０が折れ曲がって破損する等の問題を回避してキャブ１０の剛性を高めることができる。
【００３５】
（４）
本実施形態のキャブ１０では、図５、図６および図８に示すように、各孔部３４ａ〜３４ｃに対して挿入される板材２１ａ〜２１ｃが、挿入方向に対して突出する凸部２１ａａ等を有している。
これにより、凸部２１ａａを孔部３４ａ等に嵌合させるように挿入することで、孔部３４ａ〜３４ｃにおける板材２１ａ〜２１ｃの位置合わせを容易に行うことができる。
【００３６】
（５）
本実施形態のキャブ１０では、図５、図６および図８に示すように、各孔部３４ａ〜３４ｃに対して挿入される板材２１ａ〜２１ｃを溶接によって固定している。
これにより、各孔部３４ａ〜３４ｃに対して挿入された板材２１ａ〜２１ｃを、右後柱部材３４の外側から溶接して容易に固定することができる。
【００３７】
（６）
本実施形態の油圧ショベル１は、図１に示すように、上述したキャブ１０を搭載している。
これにより、剛性が高いキャブ１０を搭載した油圧ショベル１を提供することができる。
【００３８】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、右後柱部材３４に対して、長手方向において３つの板材２１ａ〜２１ｃをそれぞれ挿入した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、幅方向においてずらして長手方向において一部が重複するように形成された２つの孔部に対して、それぞれ板材を挿入した補強構造であってもよい。
【００３９】
（Ｂ）
上記実施形態では、キャブ１０を構成する柱部材３１〜３４のうち、右後柱部材３４に対して、上述した補強構造を採用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、他の柱部材３１〜３３に対しても同様の補強構造を適用してもよい。
【００４０】
（Ｃ）
上記実施形態では、各孔部３４ａ〜３４ｃに対して挿入される各板材２１ａ〜２１ｃが、挿入方向に突出する凸部２１ａａを有している例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、挿入方向に凸部のない、フラットな面の板材を用いて補強構造を構成してもよい。
ただし、孔部に対する板材の位置合わせ等の観点では、上記実施形態のように、凸部を有する板材を用いることがより好ましい。
【００４１】
（Ｄ）
上記実施形態では、右後柱部材３４の長手方向における中央部付近に形成された孔部３４ｂ，３４ｃに対して挿入される板材２１ｂ，２１ｃの挿入方向を反対向きにした例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
例えば、板材の挿入方向を全て同じにしてもよい。
ただし、キャブに対する外力が付与される方向が一定ではない場合には、様々な向きで 挿入された板材を含む補強構造であることがより好ましい。
【００４３】
（Ｅ）
上記実施形態では、本発明に係る柱部材の補強構造２０を含む柱部材によって構成されるキャブ１０を搭載した建設機械として、油圧ショベル１を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ホイルローダ等の他の建設機械に搭載されるキャブを構成する柱部材に対して、本発明の補強構造が適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のキャブは、キャブの軽量化を図りつつ、キャブの剛性をさらに向上させることができるという効果を奏することから、建設機械のキャブを構成する柱部材に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係るキャブを搭載した油圧ショベルの構成を示す側面図。
【図２】図１の油圧ショベルの旋回フレーム上に搭載されたキャブを示す斜視図。
【図３】図２の旋回フレーム上のキャブを示す側面図。
【図４】図２等のキャブの構成を示す斜視図。
【図５】図２の旋回フレームの一部とキャブとの近接位置に形成された補強構造を示す拡大図。
【図６】図４のキャブを構成する柱部材の１つの構成を示す側面図。
【図７】図６のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図８】（ａ），（ｂ）は、補強構造を構成する板材を示す側面図と正面図。
【図９】図７の板材が柱部材の中央部付近に挿入された際の変形低減状態を説明するための断面図。
【図１０】図５の補強構造同士の重複部分を示す拡大図。
【図１１】図５の補強構造付近の構成を示す正面図。
【図１２】転倒時等にキャブに負荷が掛かって変形した際の図５の補強構造付近の構成を示す詳細断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１      油圧ショベル（建設機械）
２      下部走行体
３      旋回フレーム
３ａ    メインビーム
４      作業機
５      カウンタウェイト
６      エンジン
１０      キャブ
２０      補強構造
２１ａ    板材（第１板材）
２１ａａ  凸部
２１ｂ    板材（第２板材）
２１ｃ    板材（第２板材）
３１      左前柱部材
３２      右前柱部材
３３      左後柱部材
３４      右後柱部材（柱部材）
３４ａ    孔部（第１孔部）
３４ｂ    孔部（第２孔部）
３４ｃ    孔部（第２孔部）
３５      左中央柱部材
３６      梁部材
Ｐ      履帯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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