(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械の旋回フレームに搭載されるキャブを構成する複数の柱部材のうち左右一対の柱部材の下部間を支持する柱支持構造であって、
前記柱部材の下部の側面に当接する当接部と、前記当接部と一体に形成され前記当接部から前記一対の柱部材のうち他方の柱部材側に向かって延びる連結部とを有する一対の柱支持部材であり、前記連結部の端部同士は前記左右一対の柱部材間の略中央で溶接により連結されている一対の柱支持部材を備えている柱支持構造。
【請求項２】
前記当接部は、前記左右一対の柱部材の下部の左右方向側面に当接する第１部分と、前記左右一対の柱部材の前後方向側面に当接する第２部分とを有し、前記第１および第２部分は表面同士が曲面を介して連続している、請求項１に記載の柱支持構造。
【請求項３】
前記左右一対の柱部材は、前記キャブの前側に配置された左右一対の柱部材である、請求項１または２に記載の柱支持構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の柱支持構造と、
を備えた建設機械用キャブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱支持構造およびそれを有する建設機械用キャブに関し、特に、一対の柱部材の下部間を支持する柱支持構造およびそれを有する建設機械用キャブに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建設機械におけるキャブ構造には、転倒した際に運転者を保護しうる構造が採用されつつあり、ＥＯＰＳ（Ｅｘｃａｖｏｔｏｒ’ｓ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）性能が重要視されている。例えば、特許文献１には、各種のパイプ状部材を籠状に組み付けてフレーム構造とした建設機械のキャブ構造が開示されている。このような構成によれば、板金部材の組合せのみによって構成されたキャブ構造と比較して、建設機械が転倒した際の変形に対する剛性を大幅に向上させることができる。
【特許文献１】特開２００５−３２９７９９号公報（平成１７年１２月２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のキャブ構造では、以下に示すような問題点を有している。
特許文献１の図１２に示すように、柱部材は各種の支持部材によって支えられている。支持部材としては、柱部材の下端を支持するベース部材、ベース部材同士を連結するために延びる連結部材がある。これら部品同士は溶接によって互いに固定されている。
【０００４】
このように柱部材の支点部において部品点数と溶接箇所が多くなるため、以下の問題が生じる。
１）溶接による歪みによって、キャブの底面の平面度が向上している。その結果、歪み取り工程が必要になる。
２）柱部材の支点部において応力集中が増大し、強度が低下する。特に、前側の一対の柱部材の支点部は応力が集中しやすい箇所であるため、この問題に取り組むことが重要である。
【０００５】
本発明の課題は、柱部材の支点部おける問題を減らすことが可能な柱支持構造および建設機械用キャブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る第１の発明では、柱支持構造は、建設機械の旋回フレームに搭載されるキャブを構成する複数の柱部材のうち左右一対の柱部材の下部間を支持するものであって、一対の柱支持部材を備えている。柱支持部材は、柱部材の下部の側面に当接する当接部と、当接部と一体に形成され当接部から左右一対の柱部材のうち他方の柱部材側に向かって延びる連結部とを有する。連結部の端部同士は、左右一対の柱部材間の略中央で溶接により連結されている。
【０００７】
ここでは、各柱支持部材の当接部と連結部が一体に形成されているため、従来に比べて柱部材の支点部における部品点数が少なくなっている。
【０００９】
ここでは、連結部同士は左右一対の柱部材間の略中央で溶接されることになる。溶接箇所が両方の柱部材及び当接部から最も離れているため、キャブ底面の平面度が向上する。
【００１０】
第２の発明に係る柱支持構造は、第１の発明に係る柱支持構造であって、当接部は、左右一対の柱部材の下部の左右方向側面に当接する第１部分と、左右一対の柱部材の前後方向側面に当接する第２部分とを有している。第１および第２部分は表面同士が主に曲面を介して連続している。
ここでは、補強部が柱部材の２つの側面に当接しており、それにより柱部材の下部の強度が向上している。
【００１１】
ここでは、第１部分と第２部分は主に曲面を介して連続しているため、柱部材の各方向に対して応力集中を緩和できる。
【００１２】
第３の発明に係る柱支持構造は、第１または第２の発明に係る柱支持構造であって、左右一対の柱部材は、キャブの前側に配置された左右一対の柱部材である。
ここでは、柱支持部材が支持するのはキャブの前側の左右一対の柱部材である。キャブの前側の左右一対の柱部材の下部およびそれを支持する部分は応力が集中しやすい部分である。一方、本発明の柱支持構造では、溶接部を柱部材から離すことで全体の強度が向上している。したがって、本発明の柱支持構造をキャブ前側の左右一対の柱部材に適用することの意義が大きい。
【００１３】
第４の発明に係る建設機械用キャブは、第１から第３の発明のいずれか１つに係る柱支持構造と、複数の柱部材とを備えている。
ここでは、前述の支持部材を用いているため、キャブの面全体の平面度が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る柱支持構造によれば、各柱支持部材の当接部と連結部が一体に形成されているため、従来に比べて柱部材の支点部における部品点数を少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［装置全体の構成］
本発明の一実施形態に係る柱支持部材およびそれが採用されたキャブを搭載した油圧ショベルについて、図１〜図７を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、以下の説明において使用する「左右」「前後」「前面背面」という文言は、キャブ１０（図１等参照）内でオペレータが椅子に座ったときに向く方向を基準とする方向を示すものとする。
【００１６】
［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、主に、下部走行体２と、旋回台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を前進、後進させるとともに、上面側に旋回台３を旋回可能な状態で搭載している。
旋回台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。
【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台３の後部に設けられている。
【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、旋回台３上における作業機４の側方となる左側前部に配置されている。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に示すように、オペレータが乗降するための箱型の構造体であって、５本の各種柱部材１１〜１５等によって構成されている。
【００２１】
柱部材１１〜１５は、左前柱部材１１と、右前柱部材１２と、左後柱部材１３と、右後柱部材１４と、左中央柱部材１５である。
左前柱部材１１および右前柱部材１２は、いわゆるＡピラーと呼ばれており、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。
【００２２】
左後柱部材１３および右後柱部材１４は、いわゆるＣピラーと呼ばれており、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。
左中央柱部材１５は、いわゆるＢピラーと呼ばれており、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またはそこからわずかに後方において床面から立設されている。
【００２３】
右前柱部材１２、右後柱部材１４、左後柱部材１３、左中央柱部材１５，左前柱部材１１は、フロアフレーム２７によって連結されている。左前柱部材１１と右前柱部材１２は柱支持構造３１によって連結されている（後述）。さらに、フロアフレーム２７の上にはフロアカバー（図示せず）が搭載される。
【００２４】
さらに、キャブ１０の柱部材１１〜１５には、図２には示していないが、左右両サイドパネル、天井パネル、後部パネルおよび底面パネルが貼られている。
左前柱部材１１と左中央柱部材１５の間がキャブ１０の出入口２１であり、ここに、図１に示すように、ドア２３が設けられている。ドア２３は、ヒンジ（図示せず）を回動中心として開閉可能となっている。キャブ１０は、さらに、ドア２３の出入口２１を閉じた状態で外部から雨水や粉塵がキャブ１０内に侵入することを防止するためのシール構造（図示せず）を有している。
【００２５】
［キャブの柱支持構造］
左前柱部材１１と右前柱部材１２は、柱支持構造３１によって連結されている。以下、柱支持構造３１について説明する。
柱支持構造３１は、図３に示すように、細長く延びた部材であり、一対の柱支持部材３３，３３から構成されている。一対の柱支持部材３３は溶接によって互いに連結されている。
【００２６】
一対の柱支持部材３３，３３は概ね同一形状である。したがって、以下、左前柱部材１１に装着される柱支持部材３３の構成についてのみ詳細に説明して、右前柱部材１２に装着される柱支持部材３３の構成については詳細な説明を省略する。
柱支持部材３３は、例えば、鍛造または鋳造によって製造された部品である。柱支持部材３３は、主に、ベース部３３ａと、連結部３３ｂと、当接部３３ｃとを備えている。ベース部３３ａは、フロアフレーム２７の端部上に固定される平板形状の部分である。連結部３３ｂは、ベース部３３ａから一方向に延びており、連結部３３ｂの端面は他の連結部３３ｂの端面に溶接で固定されている。
【００２７】
さらに、柱支持部材３３の構成について、図３〜８を用いて詳細に説明する。
当接部３３ｃは、ベース部３３ａと一体に形成され、ベース部３３ａの端部から上方に立ち上がった壁状の部材である。より具体的には、当接部３３ｃは、ベース部の左前端に形成されており、第１当接部３５と、第２当接部３７とを有している。第１当接部３５は、平面視において、前後方向に延びている板状部分であり、左前柱部材１１の右側の側面１１ａに当接して溶接により接続されている。第２当接部３７は、第１当接部３５の後端から左側に延びている板状部分であり、左前柱部材１１の後側の側面１１ｂに当接して溶接により接続されている。ここでは、第１当接部３５と第２当接部３７が補強部として左前柱部材１１の２つの面１１ａ，１１ｂにそれぞれ当接しており、それにより左前柱部材１１の下部の強度が向上している。また、第１当接部３５と第２当接部３７は表面同士が滑らかに連続しているため、左前柱部材１１の各方向に対して応力集中を緩和できる。
【００２８】
ここでは、当接部３３ｃとベース部３３ａが一体に形成されて柱支持部材３３を構成しているため、従来に比べて部品点数が少なくなっている。また、部品点数が少ないため、溶接箇所が減っている。したがって、溶接による歪みが減ってキャブ１０の底面の平面度が向上している。その結果、歪み取り工程における作業低減が可能になる。
【００２９】
また、キャブ１０の前側の左右一対の柱部材１１，１２の下部およびそれを支持する部分は、キャブ１０において応力が集中しやすい部分である。一方、本発明の柱支持部材３３は一体の部材であり、そのため溶接部を左前柱部材１１から離すことができる。したがって、本発明の柱支持部材３３をキャブ前側の左右一対の柱部材に適用することの意義が大きい。溶接部を柱部材１１，１２から離れることで、強度が向上するからである。
【００３０】
連結部３３ｂは、主に、板部３９と段部４１とから構成されている。板部３９はベース部３３ａから延びる平坦な部分である。段部４１は、第１当接部３５の上面から下降していき、板部３９に沿って延びており、板部３９から上方に突出している。
第２当接部３７について詳細に説明する。第２当接部３７は、第１当接部３５とともに左前柱部材１１の下部を側方から支持するための構造である。第２当接部３７は、上面４５と、後側面４７と、先端面４９とを有している。
【００３１】
上面４５は、上側を向いた面であり、左右方向に延びている。後側面４７は上面４５から後方になだらかに下降していく湾曲面であり、左後柱部材１３側を向いている。先端面４９は、後側面４７から滑らかに連続して左側（柱支持部材３３が延びる方向の外側）を向いている。第２当接部３７は、さらに前側面４８と、下側面５０とを有している。前側面４８は、鉛直方向に延びる概ね平坦な面であり、左前柱部材１１の後ろ側の側面１１ｂに当接する。下側面５０はフロアフレーム２７の上面に当接する。先端面４９は、左側を向いた面であり、上面４５、後側面４７、さらにはそれらの反対側の面４８，５０によって輪郭が画定されている。上面４５と、後側面４７と、先端面４９等の各面は、互いに主に曲面を介して連続しており、言い換えると、各面の境界には稜線が現れるような角は形成されていない。
【００３２】
柱支持部材３３の左前柱部材１１に対する溶接箇所は、当接部３３ｃの第１当接部３５の上面と第２当接部３７の上面４５に沿った箇所のみである。このように、溶接箇所を最小限にすることで、キャブ１０の底面の平面度が向上している。
さらに、一対の柱支持部材３３の連結部３３ｂ同士は先端面が互いに当接した状態で溶接されている。一対の柱支持部材３３の連結部３３ｂ同士は、キャブの左右一対の柱部材間の略中央で連結されているため、溶接箇所が両方の柱部材１１，１２及び当接部３３ｃからみて最も離れている。したがって、溶接による歪みが一対の柱部材１１，１２の下部や柱支持部材３３の当接部３３ｃ等に影響しにくい。この結果、キャブ１０の底面の平面度がさらに向上する。
【００３３】
この構成では、柱支持部材３３が鍛造品または鋳造品であるため、当接部３３ｃの複数の面４７〜５０を滑らかに連続させるのが容易である。
以上のように、鍛造化により部材を集約させることで、小物物品の削減や溶接部位の減少を実現している。さらに補強部を滑らかな形状とすることで、応力集中を緩和している。また、補強部を一対の柱部材に沿うように立ち上げる形状とすることで、支点部の前後方向および左右方向に対して応力集中を緩和している。さらに、溶接部を一箇所に限定することから溶接歪みによる平面度の悪化を最小限することができ、その結果高精度化を実現できる。
【００３４】
［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。
前記実施形態では、柱支持構造はキャブの前側の左右一対の柱部材を支持していたが、これをキャブの後側の左右一対の柱部材を支持するのに用いても良い。
【００３５】
本実施形態では油圧ショベルを例に挙げて説明したが、油圧ショベル以外の建設機械（ホイールローダやブルドーザなど）にも適用可能である。
上記実施形態では、柱支持部材３３の当接部３３ｃの詳細な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。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の柱支持構造は、従来に比べて柱部材の支点部における部品点数が少なくなっているという効果を奏することから、建設機械用キャブに対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るキャブが採用された油圧ショベルの側面概略図。
【図２】パネルやドアを取り除いた状態でのキャブの斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係る支持構造の斜視図。
【図４】本発明の一実施形態に係る支持構造の平面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る支持部材の平面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る支持部材の正面図。
【図７】第１柱部材の下端部および支持部材の一部の斜視図。
【符号の説明】
【００３８】
１      油圧ショベル
２      下部走行体
３      旋回台
４      作業機
５      カウンタウェイト
６      エンジン
１０    キャブ
１１    左前柱部材
１２    右前柱部材
１３    左後柱部材
１４    右後柱部材
１５    左中央柱部材
２１    出入口
２３    ドア
３１    柱支持機構
３３    柱支持部材
３３ａ  ベース部
３３ｂ  連結部
３３ｃ  当接部
３５    第１当接部
３７    第２当接部
３９    板部
４１    段部
４５    上面
４７    後側面
４８    前側面
４９    先端面
５０    下側面
【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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