JP7330837B2

JP7330837B2 - ショベル

Info

Publication number: JP7330837B2
Application number: JP2019176157A
Authority: JP
Inventors: 和也津田
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2039-09-26
Also published as: JP2021055261A; US20210095440A1; US11536005B2; EP3798370B1; EP3798370A1

Description

本発明は、ショベルに関する。

ショベルには運転室であるキャビンが設けられており、オペレータはキャビン内でショベルを操作する。キャビンは、飛来・落下する物体からオペレータを保護する。また、キャビンには、ショベルが転倒した際、キャビン内のオペレータを保護することが求められている。

特許文献１には、運転室の後方側に、ショベルが転倒した際に運転室の上部を側方から支持する保護手段を設けたショベルが開示されている。

特開平６－２８０２８９号公報

ところで、キャビン内のオペレータをより好適に保護することが求められている。

そこで、本発明は、キャビンの変形を抑制するショベルを提供することを目的とする。

実施形態の一態様のショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記上部旋回体に搭載されるキャビンと、前記キャビンの前方において、前記アタッチメントまたは前記上部旋回体に設けられ、前記キャビンを保護する保護部材と、を備え、前記保護部材は、開口部を有する板部材と、前記キャビンから離れる方向に前記板部材から延びる複数のリブと、を有する。

本発明によれば、キャビンの変形を抑制するショベルを提供することができる。

第１実施形態に係るショベルの側面図。第１実施形態に係るショベルの上面図。第１実施形態に係るショベルのＡ－Ａ断面図。第１実施形態に係るショベルに設けられたレシーバの斜視図。第２実施形態に係るショベルのＡ－Ａ断面図である。第３実施形態に係るショベルの側面図。第３実施形態に係るショベルのＡ－Ａ断面図である。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

≪第１実施形態≫
第１実施形態に係るショベル１００の概要について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係るショベル１００の側面図である。図２は、第１実施形態に係るショベル１００の上面図である。

第１実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成する第１ブーム４Ａ、第２ブーム４Ｂ、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０を備える。

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ（図示せず）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。

上部旋回体３は、旋回油圧モータ（図示せず）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータと同様、非駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

第１ブーム４Ａは、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、第１ブーム４Ａの先端には、第２ブーム４Ｂが上下回動可能に枢着され、第２ブーム４Ｂの先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。第１ブーム４Ａ、第２ブーム４Ｂ、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしての第１ブームシリンダ７Ａ、第２ブームシリンダ７Ｂ、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。

キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。キャビン１０は、骨格を形成するフレーム体１１を有している。フレーム体１１は、縦フレームと横フレームと繋ぎフレームとを組み合わせて形成されている。縦フレームは、前方右側に位置する縦フレーム１１ａと、前方左側に位置する縦フレーム１１ｂと、後方右側に位置する縦フレーム１１ｃと、後方左側に位置する縦フレーム１１ｄと、を有している。横フレームは、前方側の左右の縦フレーム１１ａ，１１ｂ間に横架される前方側の横フレーム１１ｅ（後述する図３参照）と、後方側の左右の縦フレーム１１ｃ，１１ｄ間に横架される後方側の横フレーム（図示省略）と、を有している。繋ぎフレームは、右側の前後の縦フレーム１１ａ，１１ｃ間を連結する右側の繋ぎフレーム（図示省略）と、左側の前後の縦フレーム１１ｂ，１１ｄ間を連結する左側の繋ぎフレーム（図示省略）と、を有している。また、キャビン１０は、防振のために、上部旋回体３の底面フレーム１２（後述する図５参照）に設けられたキャビン支持梁１３（後述する図５参照）に対して、減衰装置１４（後述する図５参照）を介して、弾性支持されている。

なお、図１に示す第１実施形態に係るショベル１００は、アタッチメントに第１ブーム４Ａ及び第２ブーム４Ｂを有するツーピースブームである。図１及び図２に示すように、第１ブームシリンダ７Ａは、第１ブーム４Ａの側方に一対設けられている。なお、第１ブームシリンダ７Ａの配置は、これに限られるものではなく、例えば、第１ブーム４Ａの下方に１本配置される構成であってもよい。第２ブームシリンダ７Ｂは、第１ブーム４Ａの上方に設けられている。第２ブームシリンダ７Ｂのボトム側は、第１ブーム４Ａを構成する上板の基端部側（上部旋回体３の側）に設けられたブラケット４Ａ１に回動自在に取り付けられている。第２ブームシリンダ７Ｂのロッド側は、第２ブーム４Ｂの基端部に設けられたブラケット４Ｂ１に回動自在に取り付けられている。

第１ブーム４Ａの上板には、レシーバ２０が設けられている。レシーバ２０は、少なくともブーム（第１ブーム４Ａ）を最も下げた状態において、レシーバ２０と前方右側の縦フレーム１１ａとが重なるように、配置される。

レシーバ２０について、図３及び図４を用いて更に説明する。図３は、第１実施形態に係るショベル１００のＡ－Ａ断面図である。図４は、第１実施形態に係るショベル１００に設けられたレシーバ２０の斜視図である。

第１ブーム４Ａの上板には、レシーバ２０を取り付けるための座部４Ａ２が設けられている。座部４Ａ２は、例えば、第１ブーム４Ａの上板に溶接により固定される。図１及び図２に示すように、レシーバ２０は、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａに対応する位置に設けられている。

レシーバ２０は、固定部２１と、低剛性部２２と、高剛性部２３と、を有している。また、レシーバ２０は、開口２４を有する板部材２５と、円弧部２６を有するリブ２７と、を有している。

固定部２１は、板部材２５の基端側（開口２４よりも下側）の部分であり、例えば、ボルト２９を挿通するための通し穴（図示せず）が設けられいる。また、座部４Ａ２にはタップ穴（図示せず）が設けられている。レシーバ２０は、ボルト２９によって座部４Ａ２に固定（締結）される。

低剛性部２２は、板部材２５のうち、開口２４が設けられる範囲、かつ、リブ２７が設けられていない範囲の部分であり、高剛性部２３よりも剛性の低い部分である。また、低剛性部２２は、固定部２１と高剛性部２３とを接続する。低剛性部２２は、キャビン１０が第１ブーム４Ａの方向に倒れ込むことにより、レシーバ２０がキャビン１０によって第１ブーム４Ａの方向に押された際に、変形する。なお、図３及び図４に示すように、レシーバ２０がキャビン１０によって押されていない状態においては、板部材２５が第２ブームシリンダ７Ｂの側に倒れ込むことなく自立する。これにより、レシーバ２０がキャビン１０によって押されていない状態においては、高剛性部２３は、第２ブームシリンダ７Ｂと接触しないように配置される。

高剛性部２３は、板部材２５の先端側の部分であり、低剛性部２２よりも剛性の高いを有する部分である。高剛性部２３は、リブ２７（図４においては、３枚）を有している。リブ２７は、板部材２５の第２ブームシリンダ７Ｂの側の面に、例えば溶接により固定される。リブ２７には、レシーバ２０がキャビン１０によって第１ブーム４Ａの方向に押された際に、第２ブームシリンダ７Ｂの形状に沿って当接する円弧部２６が形成されている。

以下、レシーバ２０の機能について説明する。

ショベル１００の通常の動作時においてアタッチメントを動作させる際、第２ブームシリンダ７Ｂは、第１ブーム４Ａの上板に設けられたブラケット４Ａ１を支点として上下方向に揺動する。図３に示すように、レシーバ２０がキャビン１０によって押されていない状態において、第２ブームシリンダ７Ｂは、レシーバ２０と接触することなく揺動可能となっている。

例えば、ショベル１００が反時計回りに側方転倒した際、キャビン１０は地面と接触し、キャビン１０の左側面の上方から横力Ｆ（図３参照）を受ける。キャビン１０の左側面から横力Ｆを受けた場合、上部旋回体３に対して弾性支持されたキャビン１０は、第１ブーム４Ａの側（図３において右側）に傾斜し、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａとレシーバ２０の当接部２８（板部材２５の上部側）とが接触する。レシーバ２０は、キャビン１０によって第１ブーム４Ａの方向に押されることにより、高剛性部２３の円弧部２６が第２ブームシリンダ７Ｂに接触するまで、低剛性部２２が変形する。高剛性部２３の円弧部２６が第２ブームシリンダ７Ｂに接触した後は、低剛性部２２の変形は止まる。これにより、キャビン１０は、当接部２８でレシーバ２０と接触し、高剛性部２３及び第２ブームシリンダ７Ｂによって支持される。

なお、レシーバ２０が設けられていないショベルにおいては、横力Ｆにより倒れ込んだキャビン１０が第１ブーム４Ａの上板の当接部４Ａ３と当接する。キャビン１０が変形する際は、横力Ｆによって当接部４Ａ３を起点としてキャビン１０（縦フレーム１１ａ）が変形する。

これに対し、第１実施形態に係るショベル１００では、キャビン１０が変形する際は、横力Ｆによってレシーバ２０の当接部２８を起点としてキャビン１０（縦フレーム１１ａ）が変形する。第１実施形態に係るショベル１００では、起点の位置を高くすることができるので、キャビン１０の変形を抑制することができる。即ち、前述のように、横力Ｆは、キャビン１０の左側面上方から作用する。また、キャビン１０の天面は高い剛性を有している。このため、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａは、レシーバ２０の当接部２８を起点として、縦フレーム１１ａの上方が折れ曲がるように変形することとなる。起点を高くすることにより、起点よりも下側のキャビン１０内の空間を広く確保することができる。また、起点を高くすることにより、横力Ｆの力点に近づけることで曲げモーメントを小さくして、縦フレーム１１ａの変形を抑制することができる。

≪第２実施形態≫
第２実施形態に係るショベル１００の概要について、図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態に係るショベル１００のＡ－Ａ断面図である。第２実施形態に係るショベル１００は、第１実施形態に係るショベル１００と比較して、レシーバ２０（図３参照）に替えてレシーバ３０（図５参照）が設けられている。その他の構成は同様であり、重複する説明を省略する。

キャビン１０は、防振のために、上部旋回体３の底面フレーム１２に設けられたキャビン支持梁１３に対して、減衰装置１４を介して、弾性支持されている。レシーバ３０は、上部旋回体３の底面フレーム１２から立設し、キャビン１０と第１ブーム４Ａ（第１ブームシリンダ７Ａ）との間に配置されている。底面フレーム１２から立設するレシーバ３０は、キャビン１０とは反対側に設けられたリブ３２で支持されている。レシーバ３０の上端は、第１ブーム４Ａの上板よりも高い位置に設けられている。また、レシーバ３０は、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａに対応する位置に設けられている。

以下、レシーバ３０の機能について説明する。

ショベル１００の通常の動作時においてアタッチメントを動作させる際、第２ブームシリンダ７Ｂは、第１ブーム４Ａの上板に設けられたブラケット４Ａ１を支点として上下方向に揺動する。図５に示すように、第２ブームシリンダ７Ｂは、レシーバ３０と接触することなく揺動可能となっている。

例えば、ショベル１００が反時計回りに側方転倒した際、キャビン１０は地面と接触し、キャビン１０の左側面の上方から横力Ｆ（図５参照）を受ける。キャビン１０の左側面から横力Ｆを受けた場合、上部旋回体３に対して弾性支持されたキャビン１０は、第１ブーム４Ａの側（図５において右側）に傾斜し、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａとレシーバ３０の当接部３１とが接触する。これにより、キャビン１０は、当接部３１でレシーバ３０と接触し、レシーバ３０によって支持される。また、レシーバ３０は、リブ３２によって支持される。

第２実施形態に係るショベル１００では、キャビン１０が変形する際は、横力Ｆによってレシーバ３０の当接部３１を起点としてキャビン１０（縦フレーム１１ａ）が変形する。第２実施形態に係るショベル１００では、起点の位置を高くすることができるので、キャビン１０の変形を抑制することができる。

≪第３実施形態≫
第３実施形態に係るショベル１００Ａの概要について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、第３実施形態に係るショベル１００Ａの側面図である。図７は、第３実施形態に係るショベル１００ＡのＡ－Ａ断面図である。

ここで、図１に示すように第１実施形態に係るショベル１００のアタッチメントは第１ブーム４Ａ及び第２ブーム４Ｂを有するツーピースブームであるのに対し、図６に示すように、第３実施形態に係るショベル１００Ａのアタッチメントは１つのブーム４を有する点で異なっている。また、第３実施形態に係るショベル１００Ａは、第１実施形態に係るショベル１００と比較して、レシーバ２０（図３参照）に替えてレシーバ３５（図７参照）が設けられている。その他の構成は同様であり、重複する説明を省略する。

第３実施形態に係るショベル１００Ａは、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０を備える。

ブームは、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

なお、図６に示すように、ブームシリンダ７は、ブーム４の側方に一対設けられている。なお、ブームシリンダ７の配置は、これに限られるものではなく、例えば、ブーム４の下方に１本配置される構成であってもよい。アームシリンダ８は、ブーム４の上方に設けられている。アームシリンダ８のボトム側は、ブーム４を構成する上板の中央部に設けられたブラケット４１に回動自在に取り付けられている。即ち、ブラケット４１は、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａに対応する位置よりも前方側（ブーム４の先端側）に設けられている。アームシリンダ８のロッド側は、アーム５の基端部に設けられたブラケット５１に回動自在に取り付けられている。

ブーム４の上板には、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａに対応する位置に、レシーバ３５が設けられている。レシーバ３５は、板部材３６と、リブ３７と、を有している。

以下、レシーバ３５の機能について説明する。

レシーバ３５は、ブラケット４１よりもブーム４の基端側に設けられている。これにより、アームシリンダ８は、レシーバ３５と接触することなく揺動可能となっている。

例えば、ショベル１００Ａが反時計回りに側方転倒した際、キャビン１０は地面と接触し、キャビン１０の左側面の上方から横力Ｆ（図７参照）を受ける。キャビン１０の左側面から横力Ｆを受けた場合、上部旋回体３に対して弾性支持されたキャビン１０は、ブーム４の側（図７において右側）に傾斜し、キャビン１０の前方右側の縦フレーム１１ａとレシーバ３５の当接部３８とが接触する。これにより、キャビン１０は、当接部３８でレシーバ３５と接触し、レシーバ３５によって支持される。

第３実施形態に係るショベル１００Ａでは、キャビン１０が変形する際は、横力Ｆによってレシーバ３５の当接部３８を起点としてキャビン１０（縦フレーム１１ａ）が変形する。第３実施形態に係るショベル１００Ａでは、起点の位置を高くすることができるので、キャビン１０の変形を抑制することができる。

以上、ショベルの実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

１００，１００Ａショベル
１下部走行体
２旋回機構
３上部旋回体
４ブーム
４Ａ第１ブーム
４Ａ２座部
４Ａ３当接部
４Ｂ第２ブーム
４Ａ１，４Ｂ１，４１，５１ブラケット
５アーム
６バケット
７ブームシリンダ
７Ａ第１ブームシリンダ
７Ｂ第２ブームシリンダ
８アームシリンダ
９バケットシリンダ
１０キャビン
１１フレーム体
１１ａ～１１ｄ縦フレーム
１１ｅ横フレーム
１２底面フレーム
１３キャビン支持梁
１４減衰装置
２０，３０，３５レシーバ（保護部材）
２１固定部
２２低剛性部
２３高剛性部
２４開口
２５，３６板部材
２６円弧部
２７，３７リブ
２８，３１，３８当接部
２９ボルト
Ｆ横力

Claims

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記上部旋回体に搭載されるキャビンと、
前記キャビンの前方において、前記アタッチメントまたは前記上部旋回体に設けられ、前記キャビンを保護する保護部材と、を備え、
前記保護部材は、
開口部を有する板部材と、
前記キャビンから離れる方向に前記板部材から延びる複数のリブと、を有する、
ショベル。
前記アタッチメントは、
第１ブームと、
第２ブームと、
前記第１ブームの上方に配置され、前記第２ブームを駆動する第２ブームシリンダと、
を有し、
前記板部材は、前記第１ブームに設けられる、
請求項１に記載のショベル。
前記板部材は、
前記リブが設けられた高剛性部と、
前記高剛性部よりも剛性の低い低剛性部と、を有する、
請求項２に記載のショベル。
前記リブは、前記第２ブームシリンダと当接する円弧部を有する、
請求項２または請求項３に記載のショベル。
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記上部旋回体に搭載されるキャビンと、
前記キャビンの前方において、前記キャビンを保護する保護部材と、を備え、
前記アタッチメントは、
第１ブームと、
第２ブームと、
前記第１ブームの上方に配置され、前記第２ブームを駆動する第２ブームシリンダと、を有し、
前記保護部材は、
前記第１ブームに設けられた板部材と、
リブと、を有し、
前記板部材は、
前記リブが設けられた高剛性部と、
前記高剛性部よりも剛性の低く、前記保護部材が前記キャビンによって押された際に変形する低剛性部と、を有する、
ショベル。
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記上部旋回体に搭載されるキャビンと、
前記キャビンの前方において、前記キャビンを保護する保護部材と、を備え、
前記アタッチメントは、
第１ブームと、
第２ブームと、
前記第１ブームの上方に配置され、前記第２ブームを駆動する第２ブームシリンダと、
を有し、
前記保護部材は、
前記第１ブームに設けられた板部材と、
前記第２ブームシリンダと当接する円弧部を有するリブと、を有する、
ショベル。
前記保護部材は、
前記キャビンの前側フレームに対応する位置に配置される、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のショベル。