(57)【要約】【課題】  骨格部材として二次加工による断面構造を持ったパイプ材を使用することなく加工性の良い部材や単純構造で、強度を高め得る構成とされる作業機械の運転室構造を提供する。【解決手段】  運転室１を構成するフレームは、フロントピラー２と前後方向に伸びるルーフサイドフレーム３とが、外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材２０で形成され、リアピラー１０が中空箱形で、屈曲部内部において補強リブ１２，１２ａを備えた部材構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転室を構成するフレーム材として、フロントピラーと前後方向のルーフサイドフレームとが、外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材で形成されていることを特徴とする作業機械の運転室構造。
【請求項２】
前記フロントピラーとルーフサイドフレームとは、曲げ加工により一体に形成されている請求項１に記載の作業機械の運転室構造。
【請求項３】
前記フロントピラーとルーフサイドフレームとは、継ぎ手部材により溶接接合される構成である請求項１に記載の作業機械の運転室構造。
【請求項４】
運転室を構成するフレーム材は、中空箱形断面の部材を屈曲形状にされたリアピラーを一つ以上含んで構成されていることを特徴とする作業機械の運転室構造。
【請求項５】
前記リアピラーは、中空箱形部材で、屈曲部内部において補強リブを備えている構成である請求項４に記載の作業機械の運転室構造。
【請求項６】
運転室を構成するフレームは、フロントピラーと前後方向に伸びるルーフサイドフレームとが、外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材で形成され、リアピラーが中空箱形で、屈曲部内部において補強リブを備えた部材構成であることを特徴とする作業機械の運転室構造。
【請求項７】
前記外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材は、中空構造である請求項１〜３，６のうちいずれかに記載の作業機械の運転室構造。
【請求項８】
前記外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材は、断面の長軸の一方が開放された内部に空間を形成される断面構造のものである請求項１〜３，６のうちいずれかに記載の作業機械の運転室構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルなどの建設機械やトラクタなどの農業機械およびその他の産業機械など、作業車両における運転室に関し、詳しくはそのフレーム構造の剛性の強化と生産性を向上させ得る構造とされた作業機械の運転室構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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種類があるが、このうちたと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を行っている。このように運転室内から前方を視認しながら作業を行う作業車両の運転室は、作業機が搭載される車両の構造上、幅広いスペースを所有させる構造にはできないにも関わらず、作業時に広い視野が確保できるような視界性が要望されている。
【０００３】
また、油圧ショベルなどの作業車両では、オペレータ保護の観点から運転室、特に骨格構成部材の剛性を向上させるとともに、機能性を高めることから異形断面のパイプ材の合理的利用が図られている。このような技術としては、例えば特許文献１あるいは特許文献２によって知られている。その特許文献１によって開示される技術では、運転室の前面ガラス窓を開閉させるためのスライドレールを前部支柱の対向する側面部を窪ませて形成するとともに、その他の一部を折り重なるように、パイプ材をフォーミング加工して機能性を付加した骨格部材を用い、またその他の部分における骨格部材も同様にフォーミング加工されたパイプ材を用いるものが開示されている。
【０００４】
また、前記特許文献２によって知られるものでは、運転室の後部支柱に異形断面の鋼管を使用して、その下部を運転室の形状に合わせるように中間部を屈曲させてなるものを使用することが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００‐１９８４６８号公報
【特許文献２】特開２００２‐１６１５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の先行技術にあって、前記特許文献１による運転室の骨格部材は、左右の前部支柱やルーフサイドフレームとしてパイプ材をフォーミング加工によって前窓のガイドレールとなる溝部や補強用のリブ出しを行ったものが用いられ、機能性を向上させる点で効果的であるが、さらに付属部品を付加したりする場合、概ね溶接により取付けられることが多く、この骨格部材はパイプ材をフォーミングして所要の形状にされているものであるから、その成形時に加工硬化されて強度を高められたものに、溶接による熱が局部的に付加されることで強度が低下するという問題点がある。したがって、これらのピラーやフレームの強度を高めようとすると、断面が大きくなり、視界性の向上を阻害することになる。
【０００７】
一方、前記特許文献２によって開示されている運転室のリアピラー（後部支柱）にあっては、前記フロントピラーと同様に、フォーミングされたパイプ材を使用して曲げ加工を施したものを用いるので、運転室の骨格を構成するに際して溶接により付加部品を取付けると、前述のように局部的に加えられる溶接時の加熱でパイプ材の加工硬化により強度を高められたものが部分的に強度を低下させて、万一転倒するような事態になったとき、保形できなくて損壊する危険性がある。また、これら部材はパイプ材から異形断面にフォーミング加工して形成されるので、その成形には異形管の製造限界と均一肉管からくる形状制限が生じて補強しづらいという問題点がある。また、リアピラーにあっては均一肉厚のパイプ材を用いて屈曲構成されると、転倒荷重が作用するような場合ねじり負荷に対して弱い構造となり好ましくない。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、骨格部材として二次加工による断面構造を持ったパイプ材を使用することなく加工性の良い部材や単純構造で、強度を高め得る構成とされる作業機械の運転室構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明による作業機械の運転室構造は、
運転室を構成するフレーム材として、フロントピラーと前後方向のルーフサイドフレームとが、外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材で形成されていることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１０】
前記フロントピラーとルーフサイドフレームとは、曲げ加工により一体に形成されているのがよい（第２発明）。
【００１１】
前記フロントピラーとルーフサイドフレームとは、継ぎ手部材により溶接接合される構成であるのがよい（第３発明）。
【００１２】
また、運転室を構成するフレーム材は、中空箱形断面の部材を屈曲形状にされたリアピラーを一つ以上含んで構成されていることを特徴とするものである（第４発明）。
【００１３】
前記リアピラーは、中空箱形部材で、屈曲部内部において補強リブを備えている構成であるのがよい（第５発明）。
【００１４】
さらに、運転室を構成するフレームは、フロントピラーと前後方向に伸びるルーフサイドフレームとが、外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材で形成され、リアピラーが中空箱形で、屈曲部内部において補強リブを備えた部材構成であることを特徴とするものである（第６発明）。
【００１５】
また、前記第１〜第３発明または第６発明において、前記外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材は、中空構造であるのが好ましい（第７発明）。
【００１６】
また、前記第１〜第３発明または第６発明において、前記外面に摺動部材の受け溝部および窓枠形成部となる凹凸部を形成された不等肉厚圧延鋼材は、断面の長軸の一方が開放された内部に空間を形成される断面構造のものである（第８発明）。
【発明の効果】
【００１７】
第１発明によれば、運転室におけるフロントピラーとして、前窓のガイドレール部（摺動部材の受け溝部）および側面窓ガラスの取付部（窓枠形成部）を予め形成された断面形状の不等肉厚圧延鋼材を用いることにより、前方視界性を損なわない制約範囲内の寸法で最も効率よく転倒時強度を確保できる。そして、圧延鋼材を使用できるので、圧延時に材料の成分調整を行うようにされることから、溶接などの後加工を施しても強度を低下させることがなく加工も容易であり、作業性を損なうこともないという効果を奏する。
【００１８】
前記第２発明の構成を採用することにより、運転室の外形に対応した曲面部を曲げ加工によって形成することができ、この際熱を加えて曲げ加工しても、部材の強度を低下させることがなく、高強度を確保して美麗外観に仕上げることが可能になるという効果を奏する。また、部品点数の削減ならびに加工工数の低減ができて、コストダウンを図ることができる。
【００１９】
また、前記第３発明の構成を採用することにより、曲がり部に成形された継ぎ手を用いても、溶接加工による強度低下を招くことがなく、加工性を容易にして転倒時強度を確保できるという利点がある。また、継ぎ手部材を用いるに際し、ピラー部材（圧延鋼材）の中空部に継ぎ手部材の接続端部を嵌め合わせるようにすることで、強固に接合することができる。
【００２０】
第４発明によれば、運転室のリアピラーとして、車体側に対する運転室取付部より上側の室内部の拡大部分を構成するために屈曲形成させる中空箱形断面にされた部材を用いて形成することにより、後方窓の視界性を損なわずに転倒時負荷に対する強度を確保することができる。すなわち、転倒事態が発生したときに、屈曲形状になっているフロント側のピラーにはねじり作用が大きく働くことになっても、リアピラーの断面が中空箱形で、例えば前後方向に長くなる矩形断面にしておけば、ねじり作用を受けてもそれに耐え、運転室の変形損壊を防ぐことができる。
【００２１】
また、前記第５発明の構成を採用することにより、中空箱形断面のリアピラーを形成する際に屈曲部となる部分に節状に補強リブを付設しておけば、ねじりに対する耐久力が高められ、より強固に保持できるという効果を奏する。しかも、前記補強リブの一部を外側に突出させるようにすれば、その補強リブの一部を枠組み構成に際しての横繋ぎ部材の取付部として利用できるという利点がある。
【００２２】
第６発明によれば、運転室を構成するフレームが、前述のように転倒時強度が高くて前方視界性を良好に維持できる不等肉厚圧延鋼材によるフロントピラーからルーフサイドフレームと、ねじり強度の高い箱形断面のリアピラーとで構成されることにより、作業車両として走行・作業時における運転室内部の保護を確実にすることができる。また、製作時における作業性を容易にしてコストダウンを図ることができるという利点がある。
【００２３】
また、第７発明によれば、ピラー部材やルーフサイドフレームとして外形を使用する箇所の機能に合わせて形成され、断面強度を高めるものであるので、特に外面に部品を沿設することなくそのまま使用することができ、突出部を要しない箇所ではその一部を削り落とせば目的が達成でき、任意に加工を施すことができるという利点がある。しかも、骨格部材に不等肉厚圧延鋼材を用いることは、継ぎ手などを使用する場合や熱を加えて曲げ加工する場合でも、予め成分調整された材料を使用して圧延されるので、材料的性能に問題を来たすこともない。また、内部を中空にして軽量化を図り、断面強度の高い部材とすることができる。
【００２４】
第８発明によれば、前記第７発明の部材とは異なり一部を開放した内部に空間部を有する断面形状であるが、前記中空断面の不等肉厚圧延鋼材と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に本発明の作業機械の運転室構造の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１には、本実施形態の作業車両に搭載される運転室の骨格を表わす斜視図が示されている。図２にはフロントピラーからルーフピラーを一体に曲げ加工された部材の斜視図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図（ｂ）が、図３には使用時における要部の断面を表わす図が、図４には一方のリアピラーを表わす斜視図（ａ）とその分解図（ｂ）が、それぞれ示されている。
【００２７】
本実施形態の運転室構造は、建設機械における油圧ショベルに用いられるものについて説明する。
【００２８】
この実施形態の運転室１は、それを構成する主要骨格部としてのフロントピラー（前部支柱）２とルーフサイドフレーム（運転室の前後方向に配される縦通部材）３を中空の不等肉厚圧延鋼材によって形成され、リアピラー（後部支柱）１０を偏平な中空箱形部材によって形成され、これらを左右に接続する部材や面構造となる部分の部材については周知板材や形鋼などが用いられて構成されている。
【００２９】
前記フロントピラー２およびルーフサイドフレーム３を形成する材料は、図２（ｂ）に示されるような断面構造の中空不等肉厚圧延鋼材２０からなり、その外面における円弧曲面２１の部分が組立て後において、そのままで運転室１の前面側縁からルーフ部分の外縁部を曲面にして意匠的効果を呈する役目を果たすようにされる。また、使用時内側に面する側面部には二条の浅い溝条２２，２３が形成され、その一方の溝条２３に隣接して高さの高い突条２４が設けられている。前記溝条２２，２３部分はいずれもやや幅広く形成されてあり、前記突条２４に隣接する溝２３を前窓３０のスライド用のガイドレール（図３参照）（本発明の摺動部材の受け溝部に相当）となるようにされて、突条２４の内側の面２４′が前窓３０のシール受け面となるようにされている。また、内部には長円の中空孔２５が形成されて軽量化を図っている。さらにまた、前記円弧面２１に連接する傾斜面２６′を介して平坦な段部２６が形成され、この段部２６を利用してサイドの窓ガラス３１の取付面（図３参照）（本発明の窓枠形成部に相当）とすることができる。また、その段部２６の終端のコーナー部分２７を面取り形状にされている。このような断面形状にされた不等肉厚圧延鋼材２０は、その製鋼に際して成分調整され、熱的影響が少ないような鋼材とされている。図中符号２２′，２３′は溝を形成する突条である。
【００３０】
このような鋼材を用いて構成される運転室１は、フロントピラー２からルーフサイドフレーム３までを一本の前記部材で要所を曲げ加工して形成され、円弧曲面２１部分が運転室１の縁部となるようにして、左右対称に配置される。この状態で左右両部材２，２の下端部にベース部材４を溶接され、かつ横繋ぎ部材５，５′によって所定の間隔で接続されてフレームを構成される。なお、前記部材の突条２２′，２３′，２４部分で組立て時に不要である箇所、例えば前窓のガイドレールとして前窓が開放できるようにするためにローラ（図示せず）をガイドレールから外す箇所や横繋ぎ部材５，５′の取付箇所などは組立て前に削り落として使用される。
【００３１】
前記部材（鋼材２０）を曲げ加工するに際しては、例えば高周波で加熱して所要形状に曲げ加工する。縦繋ぎ部材６，６′などを溶接するに際しては、例えば図３にて示されるように、傾斜面２７を予め形成して面取り箇所とされるようになっているので、後加工することなく確実な溶接をすることができる。
【００３２】
次にリアピラー１０は、図４（ａ）（ｂ）に例示されるように、中空箱形断面の部材によって構成されており、車両側に搭載される機器の設置スペースを確保できるように運転室１の後部下側を縮めた形状とする場合、そのピラー１０を屈曲形成するに際して屈曲端面部１１に平面部片を補強リブ１２，１２ａとして介在させて一体に溶接することで、断面強度を高めるようにされている。このリアピラー１０としては板材をＬ型あるいはＵ型など所要断面でリアピラーを形成するに必要な形状に形成された部片１３，１４，１５，１６を組合わせて屈曲した偏平箱形にされたものを上下方向に継ぎ足して形成されている。このような構造とすることで、屈曲部ごとに平面状の部材を補強リブ１２，１２ａとして介在させ、ちょうど竹材における節のように構成することでねじり外力に対して強固に形成することができる。
【００３３】
また、前記構造のリアピラー１０において、その構成部材の一部を箱形に形成する部分から所要形状で延長部分１７や補強リブ１２の突き出し部分１２′を設けるようにすることで、横繋ぎする部材の一部もしくは取付座として利用することができ、構造を簡単にして高強度に仕上げることが可能である。
【００３４】
なお、運転室１の構成上、図１に例示されるように、運転室１を車体（図示せず）に搭載して支障のない外側を直立状態のピラー１０′として使用される場合であっても、そのピラー１０′を中空箱形に形成し、必要に応じて内部に断面を横断する補強リブ（図示せず）を設けるようにすることで、強度を高めることができる。
【００３５】
次に、図５にフロントピラーとルーフサイドフレームとを接続する曲がり部に継ぎ手を用いた場合の態様を表わす要部側面図（ａ）と当該部分でのＢ−Ｂ視断面図（ｂ）が示されている。
【００３６】
この実施形態では、前記中空不等肉厚圧延鋼材２０を使用して、フロントピラー２とルーフサイドフレーム３を別個にし、ちょうどフレームとして曲がり部となる部分に継ぎ手３５を介在させて前記両者を接続するようにしたものである。このように構成される場合の継ぎ手３５としては、その外形を前記中空不等肉厚圧延鋼材２０の外形と同様にして、横繋ぎ部材５′の取付部分に相当する側面（この場合前記突条２４が形成される部分）を平坦に形成されたもので、継ぎ手３５の両端部を前記中空不等肉厚圧延鋼材２０の中空孔２５内に挿入できる形状にされた接続部３６が形成されたものを使用し、その接続部３６，３６をフロントピラー２とルーフサイドフレーム３となる部材（２０）の中空孔２５に挿入して、接合面部に設けられた切込み３６′箇所で溶接して一体に接続する。
【００３７】
このような継ぎ手３５を使用すれば、前述のような曲げ加工を行わずに接続してフロントピラー２とルーフサイドフレーム３とを連結することができ、局部曲げを行わずに美麗に仕上げることができる。しかも、当該部分では、フロントピラー２とルーフサイドフレーム３を形成する中空不等肉厚圧延鋼材２０を削ったりしなくても、継ぎ手３５の側面部分に横繋ぎ部材５′を溶接すればよいので、作業性を向上させることができる。
【００３８】
さらに、図６には他の断面構造の材料を用いた運転室の実施形態を表わす斜視図（ａ）とその断面Ｃ−Ｃを表わす図（ｂ）が示されている。なお、この不等肉厚圧延鋼材２０′は、形状が基本的に前記実施形態と同様で、一部の構造を異にするものであるから、前記実施形態と同一もしくは同様の部分については、前記実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
この実施形態では、フロントピラー２′とルーフサイドフレーム３′とを、外形については前記中空不等肉厚圧延鋼材２０と同様で、その中空孔２８部分を円弧曲面２１部と反対側で開放した断面形状の圧延鋼材２０′で形成されたものであり、前記図１にて示されるものと同様の実施形態で運転室１を構成するものである。このような構造の断面形状を有する圧延鋼材２０′によっても前記実施形態と同様に曲げ加工してフロントピラー２′とルーフサイドフレーム３′を一連の曲げ構造で形成して、前記と同様に機能させることができる。圧延鋼材２０′は、中空孔２８部分が開放されているため、前記圧延鋼材２０に対して強度的に劣るが、中空孔２８部分に図示しない吸音材を容易に設けることができ、外部から運転室１の内部に入ってくる騒音を低減することができる。
【００４０】
上述の運転室構造は、油圧ショベルに搭載のものについて記載したが、本発明の趣旨に則すれば、これ以外の作業機械における運転室にも採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態の作業車両に搭載される運転室の骨格を表わす斜視図
【図２】フロントピラーからルーフピラーを一体に曲げ加工された部材の斜視図（ａ）とそのＡ‐Ａ断面図（ｂ）
【図３】使用時における要部の断面を表わす図
【図４】一方のリアピラーを表わす斜視図（ａ）とその分解図（ｂ）
【図５】フロントピラーとルーフサイドフレームとを接続する曲がり部に継ぎ手を用いた場合の態様を表わす要部側面図（ａ）と当該部分でのＢ−Ｂ視断面図（ｂ）
【図６】他の断面構造の材料を用いた運転室の実施形態を表わす斜視図（ａ）とその断面Ｃ−Ｃを表わす図
【符号の説明】
【００４２】
１        運転室
２，２′  フロントピラー
３，３′  ルーフサイドフレーム
５，５′  横繋ぎ部材
６，６′  縦繋ぎ部材
１０，１０′  リアピラー
１１      屈曲端面部
１２，１２′  補強リブ
２０，２０′  中空不等肉厚圧延鋼材
２１      円弧曲面
２２，２３  溝条
２４        突条
２５        中空孔
３０        前窓
３５        継ぎ手
３６        接続部
【図１】
2005247006.tif 000003
【図２】
2005247006.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005247006.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005247006.tif 000008