(57)【要約】【課題】機種や部位或いは結合角などに殆ど依存することなく、支柱同士を精度良く継ぐと共に、比較的大きな衝撃などにも耐えうる強力で安価なジョイント材を提供する。【解決手段】建設機械や農業機械など作業車に搭載されるキャビンのフレーム材７を固定結合するジョイント１０であって、曲げ加工が施され略中心部に空洞を有する支柱２を備えるフレーム材７と、該支柱２の空洞内に挿入されてフレーム材７同士を固定結合するジョイント本体１０ｅと、ジョイント本体１０ｅの挿入部に配される形状略クサビ形を成す挿入材１０ａ（又は、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）とを有し、フレーム材７の組付角に応じてクサビ角度の異なる挿入材１０ａ（又は、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）がジョイント挿入部に配されることで、支柱同士が結合されるもの。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械や農業機械など作業車に搭載されるキャビンのフレーム材を固定結合するジョイントであって、
曲げ加工が施され略中心部に空洞を有する支柱を備えるフレーム材と、
該支柱の空洞内に挿入されてフレーム材同士を固定結合するジョイント本体と、
ジョイント本体の挿入部に配される形状略クサビ形を成す挿入材とを有し、
フレーム材の組付角に応じてクサビ角度の異なる挿入材がジョイント挿入部に配されることで、支柱同士が結合されるものであることを特徴とするクサビ形挿入材付ジョイント。
【請求項２】
ジョイント挿入部の対面に、クサビ角が等しく厚さの異なる挿入材が互いに逆方向に対峙する容姿で配されて成る請求項１記載のクサビ形挿入材付ジョイント。
【請求項３】
ジョイント本体の結合角Ｒｈが支柱間の挿入角Ｒｉより大きく設けられ、外方に位置する側に挿入される挿入材が、支柱内部へ向けて先端が細くなる形状で、端面（外側）から内部へ向けて打ち込まれて、支柱同士が結合されて成る請求項１又は２記載のクサビ形挿入材付ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械や農業機械など作業車に搭載されるキャビンのフレーム材を固定結合するジョイントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から油圧ショベルなど重機の転倒事故の際に、キャビンが転倒荷重で押し潰され作業者を保護できないという問題があり、重機など重い作業機にあって、キャビンを転倒事故から保護するためのフレーム材やジョイント材など種々の研究がおこなわれている。
【０００３】
例えば、フレーム材としては、特開Ｈ０９−１５０７５６号公報（特許文献１）などに示される異形管と呼ばれる断面が異形を成すもの、或いは、この異形管に、特開２００２−１１５２６８号公報（特許文献２）など、例えば図８の７で示すフレーム材では、補強部材（３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ）を貼り付け、又は、その内部に補強部材を差し込む構造で、断面係数を大きく設けて、転倒事故に対処するための補強を施すものなどが知られている。
【０００４】
この複雑な異形形状は、その異形面にガラス部材など他の補助部材を取り付けるに有効な形状に設けられ、組立に便利なように形作られている。
【０００５】
一方、ジョイント材としては、特開２０００−１９８４６９号公報（特許文献３）などが知られている。図７の１０で示すジョイントは、図の７ａ，７ｂで示す上記異形管などのフレーム材７を固定結合するものである。
【０００６】
上記同様ジョイント材も転倒事故に対処し、キャビンの立体形状を保つために、複雑な断面形状のフレーム材７へ勘合するよう加工されたジョイント１０が、フレーム材の端面に挿入され溶接止めされている。
【０００７】
一般にジョイント材は、いくつかのプレス加工された薄板材を重ね合わせて作られるが、強度に問題があり、特に転倒事故などに対処するため強度が要求される近年にあっては、鋳造や鍛造などで頑丈に形作られている。
【０００８】
【特許文献１】特開Ｈ０９−１５０７５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１５２６８号公報
【特許文献３】特開２０００−１９８４６９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の（特許文献２）や図８に示す断面係数を大きく取り補強を施す構成の断面異形形状のフレームにあっては、キャビン重量を軽く押さえ、しかもそこそこの強度を保つ構造が得られるものではあるが、そのジョイントは図７の１０に示すように大変複雑な形状で強度を保つ必要がある。一般的には、ジョイント部は、上記同様に断面係数を大きくする方法でプレス工程を経て製作していたが、これではとても強度が得れず問題となっていた。
【００１０】
一方（特許文献３）では、ジョイントを鋳物で製作する方法が開示されているが、例えば図７の複雑な形状のジョイント１０を鋳物で作るには高価な型費用を必要とするものであるが、キャビンのデザインにより、フレームの異形形状やフレームの太さ、或いは継手の結合角や辺数などがまちまちで、１つのキャビンでも継手部は多数の箇所があり、それぞれ取り付け角などが異なることから、その箇所ごとに、そのような複雑な形状のジョイントの鋳物型を製作しなければならず大変高価に付いてしまう。
【００１１】
しかも、キャビンのジョイント部は機種が変われば当然デザインなどが異なることから機種ごとに上記結合部のジョイント型を作成しなければならず、その種類は多数にのぼることとなり問題となるものであった。
【００１２】
他方、接合部の強度を得るため、ジョイントを鍛造で製作する方法も考えられるが、例えば図７の複雑な形状のジョイント１０を鍛造で作るには数工程分のいくつかの金型を必要とするものであるが、上記同様にキャビンのデザインにより、フレームの異形形状やフレームの太さ、或いは継手の結合角や変数などが、１つのキャビンでも継手部は多数の箇所があり、それぞれ取り付け角などがまちまちとなることから、その箇所ごとに、そのような複雑な形状のジョイントの複数工程分の鍛造用の金型を製作しなければならず大変高価に付いてしまう。
【００１３】
また、転倒衝撃などにも対処するため、強度フレーム材を用いる（特許文献２）などでも開示するような、フレーム材に堅い支柱などを入れ込んだ２重構造のものや、図６（ａ）に示す堅い支柱２にプレス材３ｄ、３ｅを貼り合わせて図６（ｂ）に示すフレーム材を得るものなどが知られている。
【００１４】
このような堅い支柱を備えるフレーム材にあっては、支柱の曲げ加工の際スプリングバックのバラツキ誤差が発生してしまうが、この支柱同士をジョイントするには上述の鋳造や鍛造などによる強度あるジョイント材による接合方法が望まれるものであるが、正確に加工された堅いジョイントと誤差を有する堅いフレーム材（支柱）にあっては正確に組み立てることが困難であり、一般的には接合部にガタを持たせて、最も都合の良い姿勢で線溶接やスポット溶接などにより固定止めが成されるものであった。
【００１５】
しかしながら、転倒衝撃などの外力がジョイント部に印加すると、この線状（或いはスポット状）に溶接止めした接合部に集中的に応力が加わり、この溶接部のみで外力を吸収することが困難となり、溶接部に亀裂を生じて、キャビンが潰れてしまうという問題があった。
【００１６】
そこで、頑丈なフレーム材に対処可能で、しかも安価で強力なジョイント方法が求められている。
【００１７】
本発明は、機種や部位或いは結合角などに殆ど依存することなく、支柱同士を精度良く継ぐと共に、比較的大きな衝撃などにも耐えうる強力で安価なジョイント材を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のクサビ形挿入材付ジョイントは、上記従来例の問題点を解決するため、建設機械や農業機械など作業車に搭載されるキャビンのフレーム材を固定結合するジョイントであって、曲げ加工が施され略中心部に空洞を有する支柱を備えるフレーム材と、該支柱の空洞内に挿入されてフレーム材同士を固定結合するジョイント本体と、ジョイント本体の挿入部に配される形状略クサビ形を成す挿入材とを有し、フレーム材の組付角に応じてクサビ角度の異なる挿入材がジョイント挿入部に配されることで、支柱同士が結合されるものであることを特徴とする。
【００１９】
また、ジョイント挿入部の対面に、クサビ角が等しく厚さの異なる挿入材が互いに逆方向に対峙する容姿で配されて成ることが好適である。
【００２０】
さらに、ジョイント本体の結合角Ｒｈが支柱間の挿入角Ｒｉより大きく設けられ、外方に位置する側に挿入される挿入材が、支柱内部へ向けて先端が細くなる形状で、端面（外側）から内部へ向けて打ち込まれて、支柱同士が結合されることで、ジョイント挿入部での固定は簡単かつ極めて頑丈なものとなる。
【００２１】
（作用）
本発明は上記構成によって、次のような作用を営むことができる。すなわち、建設機械や農業機械など作業車に搭載されるキャビンのフレーム材を固定結合するジョイントであって、曲げ加工が施され略中心部に空洞を有する支柱を備えるフレーム材と、該支柱の空洞内に挿入されてフレーム材同士を固定結合するジョイント本体と、ジョイント本体の挿入部に配される形状略クサビ形を成す挿入材とを有し、フレーム材の組付角に応じてクサビ角度の異なる挿入材がジョイント挿入部に配されることで、支柱同士が結合されることから、立体物（キャビン）を構成する際、曲げ加工が施された支柱（強度部材）の曲げ精度に応じて、支柱の空洞と、空洞に挿入されるジョイント本体との間に生じる隙間の大きさが断面略三角形相似状に変化するが、この隙間の大きさに応じて、断面略三角形のクサビ（挿入材）先端が支柱の空洞内とジョイント本体の２者の間に挿入されてゆき、ガタがないように留められることで、クサビ位置は隙間の大きさ（曲げ精度）で位置前後するもののジョイント本体は支柱に沿ってしっかりと留められることになる。
【００２２】
また、クサビ形状の挿入材は極めて安価に製作可能であり、これらがジョイント本体に配されることから、挿入材の形状や角度、厚さの組み合わせにより、多彩なジョイントを安価に製作可能となる。
【００２３】
また、上記にあって特にジョイント挿入部の対面に、クサビ角が等しく厚さの異なる挿入材が互いに逆方向に対峙する容姿で配されるものであれば、支柱同士がジョイント本体を介して、ジョイント本体の挿入部両側で厚さの異なる挿入材で隙間なく面結合されて留められることで、溶接部への応力の集中を避けて、両面で外圧を圧する構造を得ると共に、しかもクサビ角で形成されるジョイント角により、ジョイント本体の結合角とは異なる角度に変化して、頑丈で精度よく自在な取り付け角を実現することができる。
【００２４】
さらに、ジョイント本体の結合角Ｒｈが支柱間の挿入角Ｒｉより大きく設けられ、外方に位置する側に挿入される挿入材が、支柱内部へ向けて先端が細くなる形状で、端面（外側）から内部へ向けて打ち込まれて、支柱同士が結合されるものであれば、ジョイント本体角Ｒｈが支柱間挿入角Ｒｉに対し、Ｒｈ＞Ｒｉの関係となり、ＲｈとＲｉの差に応じて隙間の大きさが決まるが、ここでＲｈ＞Ｒｉの関係とはジョイント本体がより開いた容姿にあることを示す。
【００２５】
例えば、この上記関係にあるジョイント組立方法とは、まず、予め挿入部両側の隙間の大きさがいかほどであるかが調べられ、所望のフレーム角が得られる挿入材の厚さが各々決められ、続いて、ジョイントの折曲部の内側に位置する挿入材が支柱の内側から端面（ジョイント部方向）へ向けて先端が細くなるクサビ形状で、ジョイント本体に予め溶接固定される。次ぎに、この折曲部の内側に挿入材が取り付けられたジョイント本体が支柱空洞内に挿入され、今度は、ジョイントの折曲部の外側に位置する挿入材が支柱の外側から内側（支柱の内部方向）へ向けて先端が細くなるクサビ形状で、ジョイント本体と支柱間に外部から打ち込まれて頑丈に固定されることになる。
【００２６】
すなわち、Ｒｈ＞Ｒｉの関係で、ジョイント組立の最終段階で外部からクサビを打ち込むことができる構造を得て、クサビの挿入圧で支柱とジョイント本体とが一体となりお互い面で圧接されて仮組みされることで、ガタなく精度よく仮組され、挿入材ごと極めて容易に溶接止めなどの作業をおこなうことができる。
【００２７】
この一体となり面で圧接される構成は、応力を面で受けて分散させる作用を営み極めて強力な構成を得るものである。
【００２８】
以上のように、本発明のクサビ形挿入材付ジョイントは、機種や部位或いは結合角などに殆ど依存することなく、支柱同士を精度良く継ぐと共に、比較的大きな衝撃などにも耐えうる強力で安価なジョイント材を実現することができる。
【００２９】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図５は本発明の実施例を示すものである。
【００３０】
ここで、図１の７ａ、７ｂで示すフレーム材（支柱）について、図４、図５を参照しながら簡単に説明しておく。
【００３１】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示す７は、４つのクサビ形状リブ１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）、わずかに曲げ加工が施された厚板部材による支柱２、プレス加工による薄板板金の化粧カバー材３（３ａ）を備えたフレーム材である。
【００３２】
図５（ａ）の２で示す断面コ字形を成し、内部に空洞部を備える曲げ加工が施された支柱２は、ベンダ装置で図４のＲ１で示す曲げ角で曲げられたものであるが、厚板による強度部材であるが故、特に材料物質の比率や分布状態、加工時の室温や油温などにより、曲げ加工の際、スプリングバックのバラツキ誤差が生じている。
【００３３】
一方、板厚１．６ｍｍ（薄板板金）の化粧カバー材３、３ａは、金型でプレスされて製作されることから、その品質は極めて均一であり、その誤差は無視できるほど小さなものである。なお、この化粧カバー材３ａは、図５（ａ）に示す断面凹状に一部が開口している。
【００３４】
ここでまず、第１工程において、この開口部から上記曲げ角の誤差を有する強度部材である支柱２が填め込まれる。するとＲ１の大きさに応じて、Ｒ１を支点に化粧カバー材３ａと支柱２間に扇状（断面三角状）の隙間が発生する。この隙間に図４の１で示すクサビ形状リブが挿入されて、隙間が埋められることで、化粧カバー材３ａと支柱２は位置固定されることになる。
【００３５】
このクサビ形状リブ１は断面が徐々に先端が細くなるクサビ形を成す両側に平板状の面を有するリブであり、扇状の面積に略合致するクサビ形状のリブが選ばれて、図４（ａ）にあっては屈曲点（折れ点）位置Ｒ１部となる点で、２つに分けられ、各々内部から端面方向に向けて先端が細くなる容姿で図の１ａで示すクサビ形状リブが図のＤ１で示す方向から挿入され、更にそれとは逆方向に対峙する容姿で、同一側面側に同じく内部から端面方向に向けて先端が細くなる容姿で図の１ｂで示すクサビ形状リブが図のＤ２で示す方向から挿入されるものである。
【００３６】
次に第２工程において、図４（ｂ）にあってはクサビ形状リブ１ｃ、１ｄは、屈曲点（折れ点）位置Ｒ１部となる点で、２つに分けられ、各々外部から屈曲点方向に向けて先端が細くなる容姿で図の１ｃで示すクサビ形状リブが図のＤ３で示す方向に打ち込まれ、更にそれとは逆方向に対峙する容姿で、同一側面側に同じく外部から屈曲点方向に向けて先端が細くなる容姿で図の１ｄで示すクサビ形状リブが図のＤ４で示す方向に打ち込まれて、化粧カバー材３ａと支柱２は頑丈に平板両面で面圧固定されるフレーム材となる。
【００３７】
以上のように設けられたフレーム材７において、図５に示すフレーム材は、図５（ａ）で示す第１工程において、上述のように、化粧カバー材３ａに支柱２が填め込まれ、続いて図４（ａ）の１ａ（又は１ｂ）で示すクサビ形状リブが挿入されている。
【００３８】
次に、化粧カバー材３ａの開口部は、プレス加工で断面凹形状の蓋形状に設けられた薄板板金の補助部材３ｂが、図５（ｂ）のＤで示す上方向から化粧カバー材３ａ辺に接して開口部を覆っている。
【００３９】
そして、図５（ｃ）で示す第２工程にあっては、図１の１ｃ、１ｄで示すクサビ状リブが両端面（外部）から屈曲点方向に向けて先端が細くなる容姿でクサビが打ち込まれて、化粧カバー材３ａ、補助部材３ｂと支柱２とが頑丈に固定されている。
【００４０】
すなわち、化粧カバー材３ａと補助部材３ｂとが支柱２との間に打ち込まれるクサビ形状リブ１ｃ、１ｄで圧接されて頑丈に仮組されて、仮組された状態で溶接されて固定されるものである。
【００４１】
以上のように構成されたフレーム材７ａ、７ｂが図１（ｂ）のＲｊで示す取り付け角でジョイントされる原理を以下詳細に説明する。
【００４２】
角Ｒｊは図１（ａ）で示すように、フレーム材７ａ、７ｂの化粧カバー材３、３同士が成す組立角である。支柱２、２同士にあっては、図１（ａ）のｄ３、ｄ４で示す曲げ誤差を有して、その支柱間の挿入角はＲｊとは異なる図２のＲｉで示す角度となっている。
【００４３】
一方、ジョイント本体１０ｅの結合角は図２のＲｈで示す角度に設けられていて、Ｒｈ＞Ｒｉなる関係を有している。なお、ジョイント本体１０ｅは鋳造又は鍛造で形成されるものである。
【００４４】
ここで、図３（ａ）の１０ｅで示すジョイント本体は、まず、予め支柱２の挿入部でその両側の隙間の大きさがいかほどであるかが調べられ、所望のフレーム角Ｒｊが得られる挿入材（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が各々決められる。
【００４５】
なお、ジョイント挿入部の対面にクサビ角が等しい挿入材（１０ａと１０ｂはクサビ角が等しく、１０ｃと１０ｄもクサビ角が等しい）が互いに逆方向に対峙する容姿（１０ａと１０ｂ又は、１０ｃと１０ｄの配置）で配されるものである。
【００４６】
続いて、ジョイント１０の折曲部の内側に位置する挿入材（図３（ｂ）の１０ｂ、１０ｄ）が支柱２の内側から端面（ジョイント部方向）へ向けて先端が細くなるクサビ形状で、ジョイント本体１０ｅに予め溶接固定される。
【００４７】
次ぎに、この内側に位置する挿入材１０ｂ、１０ｄが取り付けられたジョイント本体１０ｅが支柱２の空洞部内に挿入され、今度は、ジョイント１０の折曲部の外側に位置する挿入材１０ａ、１０ｃが支柱２、２の外側から内側（支柱の内部方向）へ向けて先端が細くなるクサビ形状で、ジョイント本体１０ｅと支柱間に図２の矢印で示す外部方向から打ち込まれて頑丈に固定されることになる。
【００４８】
すなわち、角Ｒｈは自由に選択できるクサビ角により角Ｒｉに換えられ、強度部材である支柱２、２同士を頑丈にジョイントしている。ここで、図３（ｂ）の挿入材１０ａの拡大図に示すｄは、挿入材１０ａの厚さを示すものであり、図１（ａ）のｄ３、ｄ４で示す支柱の曲げ誤差を吸収し、化粧カバー材３、３同士を角度Ｒｊで結合させる働きを営んでいる。
【００４９】
なお、挿入材１０ａは断面三角形状、すなわち、徐々に先端が細くなるクサビ形を成し、両側に平板状の面を有する挿入材であり、扇状の隙間面積に略合致するクサビ形状のものが選ばれるものである。
【００５０】
そして、この組立の最終段階で外部から上記形状のクサビ（挿入材１０ａ）を打ち込むことができる構造によって、このクサビの挿入圧で支柱２とジョイント本体１０ｅとが一体となり、お互い面で圧接されてガタなく精度よく仮組されるものである。
【００５１】
このように支柱２、２同士が頑丈に結合され、さらに紙面の都合上図面は省略するが、プレス加工による薄板板金による化粧カバーで結合部が覆われることで、見栄えも良好かつ強度あるジョイントを実現している。
【００５２】
以上のように、本発明のクサビ形挿入材付ジョイントは、建設機械や農業機械など作業車に搭載されるキャビンのフレーム材を固定結合するジョイントであって、頑丈なフレーム材に対処可能で、しかも安価で強力なジョイント方法を提供するものである。
【００５３】
なお、上記実施例においては特に指定していないが、例えばクサビ形の挿入材１０ａ、１０ｃの打ち込みは、ポリウレタン接着剤などを塗布しておこなうものであってもよい。また、クサビ形状についても、挿入材としての隙間を埋める役割を果たす形状のものであれば、クサビ形を示すもの、すなわち、その断面が一方が細く、一方が太いものであれば、何れの形状であっても、或いは何れの大きさや長さであってもかまわない。さらに、支柱形状も上記実施例で示すコ字形に限らず、その用途や化粧カバー材３の形状に応じて角管形や丸管形など、略中心部に空洞を有し、ジョイント本体を挿入できるものであれば、いずれの形状であってもかまわない。例えば、図６（ａ）の２で示す支柱（コ字形）で、スプリングバックの誤差の小さいものを選定して、３ｄ、３ｅで示すプレス材を図６（ｂ）で示すように溶接取り付けて、上記図５（ｃ）に示すももの変わりとしても上記実施例と同様の効果を奏することができる。すなわち本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、機種や部位或いは結合角などに殆ど依存することなく、支柱同士を精度良く継ぐと共に、比較的大きな衝撃などにも耐えうる強力で安価なジョイント材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は説明図。
【図２】その原理を示す側面図。
【図３】そのジョイントを示す側面図。
【図４】フレーム材を示す（ａ）、（ｂ）は概念図。
【図５】そのフレーム材を示す（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々断面図。
【図６】他のフレーム材を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。
【図７】従来例を示す斜視図。
【図８】他のジョイント断面図。
【符号の説明】
１  クサビ形リブ材
２  支柱材
３  化粧カバー材
７、７ａ、７ｂ  フレーム材
１０  ジョイント
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  挿入材
１０ｅ  ジョイント本体
【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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