JP7724083B2 - 建設機械のキャブ - Google Patents

Description

本発明は、建設機械のキャブに関し、詳しくは、キャブ内へ外気を導くための外気導入路を備えた建設機械のキャブに関する。

一般に、荷役装置や掘削装置などの各種作業装置を備えた産業車両は、エンジンや電気モータなどの発熱部品を冷却するための冷却構造を備えている。冷却構造の一例として、構造が簡単な空冷式のものは、車体外壁に設けた通孔部分にルーバ付きのダクト係合部を備え、ダクト（外気導入路）の接続端が係合部に係合されて車体内の所望箇所に外気を導入できるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

上述の産業車両のうち、ショベルやクレーン、杭打機などの建設機械は、上部旋回体に運転室であるキャブが搭載されている。キャブは、室内のオペレータを保護する観点から、中空管材を主とした骨組構造で運転席が囲われ、この骨組構造にドアや窓ガラスなどの部品が取り付けられている（例えば、特許文献２参照。）。こうした箱状のキャブは、運転操作に必要な最低限の空間で構成されているため、熱気がこもりやすく、また、隣接するエンジン室などからの熱も伝わりやすい。そのため、キャブ内の換気は、窓ガラスを開放して行われているのが一般的である。

特開２００２－３４７４３５号公報 特開２０１７－１１４２１９号公報

換気のために窓ガラスを開放すると、キャブ内に雨水や工事中の塵埃が入り込みやすく、また、夜間には建設機械の発する光や熱などに誘導された虫が入り込むことも多い。よって、窓を閉めた状態におけるキャブ内の換気は、オペレータの負担や不快感を軽減する策として、近年、重要性が増してきている。しかしながら、キャブの換気設計において、特許文献１のダクト構造を採用するのでは、運転席のスペースを圧迫しかねず、専用のルーバを取り付ける必要もあることから、コスト増加の要因ともなる。特に、オペレータにとって重要なのは送風口の位置であり、こうした風向きの要望に応えようとすれば、それだけ配置的な条件も厳しくなる。

そこで本発明は、簡単な構造で室内の温度上昇を抑え、オペレータの運転環境を快適な状態に保つことができる建設機械のキャブを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の建設機械のキャブは、建設機械の上部旋回体に搭載され、内部に運転室を画成する骨組構造を備えたキャブにおいて、前記骨組構造は、前記運転室の前後左右の４隅に立設された支柱管と、前後の支柱管の上端部間に掛け渡された梁管とを有し、前記支柱管の少なくとも１本と前記梁管とを配管状に接続した内部に通気管路が形成され、前記支柱管には、前記通気管路に空気の流れを作るファンが設けられ、前記梁管には、前記通気管路と前記運転室とを連通する通気口が設けられ、前記通気口には、開閉可能なレジスタが取り付けられ、前記レジスタは、開き動作と連動して前記ファンを作動させるスイッチを備えていることを特徴としている。

また、前記ファンは、前記支柱管の下端の開口部から外気を吸入させる吸気ファンからなり、該吸気ファンは、前後左右の支柱管のうち、前記上部旋回体の旋回軸から最も遠くに位置した支柱管に設けられていることを特徴としている。

また、前記ファンは、左右の支柱管のうち、一方の支柱管に設けられて該支柱管の下端の開口部から外気を吸入させる吸気ファンと、他方の支柱管に設けられて該支柱管の下端の開口部から内気を排出させる排気ファンとからなることを特徴としている。さらに、前記吸気ファンは、前後左右の支柱管のうち、前記上部旋回体の旋回軸から最も遠くに位置した支柱管に設けられ、前記排気ファンは、２番目に遠くに位置した支柱管に設けられていることを特徴としている。

本発明の建設機械のキャブによれば、運転室を画成する骨組構造において支柱管と梁管とを配管状に接続してなる通気管路を形成し、支柱管に気流生成用のファンを、梁管に通気管路と運転室とを連通する通気口をそれぞれ設けているので、専用のダクトを設けることなく室内の換気に必要な気流の経路を確保することができる。すなわち、既設の中空管材を利用した簡単な換気構造で室内の温度上昇を抑えることが可能なキャブが達成される。しかも、運転室の上部に位置した通気口によってオペレータに清涼感を与える気流が到達しやすくなり、さらには、上下方向の通気管路を有する支柱管によって下向きの開口部が得られ、雨水や騒音などの侵入対策を講じる必要もないことから、安価で実用性に優れたものである。

本発明の一形態例を示す建設機械のキャブの骨組構造の斜視図である。 同じく側面図である。 同じく正面図である。 同じく底面図である。 同じくレジスタの取付構造を示す図である。 同じくファンの取付構造を示す図である。 本発明の適用可能な建設機械の一例を示す杭打機の斜視図である。

図１乃至図６は、本発明の建設機械のキャブの一形態例を示すものである。図７は、本発明の適用可能な建設機械の一例を示す杭打機であって、バリエーション違いのキャブを搭載したものを示している。杭打機１１は、図７に示すように、クローラを備えた下部走行体１２の上に、旋回機構を介して上部旋回体１３を旋回軸（旋回中心）ＰＶの周りで旋回自在に設けている。キャブ１４は、オペレータの視認性や安全確保のための設計基準に対応し、内部に運転室を画成する骨組構造１５を備えたもので、上部旋回体１３の一側前部（本実施形態では右側前部）に搭載されている。こうした旋回式の杭打機１１では、キャブ１４を旋回軸ＰＶの前方に配置していることで運転席からの視野が良くなり、リーダ１６の前面に装着される作業装置（図示せず）の作動状況や、施工地点の状況などを容易に把握できるようになっている。

骨組構造１５は、詳細は後述するが、旋回フレーム体１７を構成する矩形枠状のフロアフレーム１７ａにて支持され、骨組枠からなる各面には、フロントウインドウ１８やドア１９、ルーフパネル２０、サイドパネル２１などのキャブ１４の外観を担う各種部品が取り付けられている。キャブ１４は、後面のリアパネルがハウス（機器収納室）２２の前面と近接状態となるように前後に大きく形成され、ドア１９のある外側面の位置がハウス２２の外側面に連続し、杭打機１１の車幅（輸送幅）を規定している。このように形成された箱状のキャブ１４は、ドア１９や窓ガラスを閉めることによって内部の気密を保持している。

骨組構造１５は、キャブ１４の仕様に合わせてデザインが異なるが、基本的に左右対称形状をなし、例えば、図１乃至図４に示すように、主に、骨組枠としての製作が容易な中空管材（角パイプ）を用いて形成されている。骨組構造１５の大きさや形状は、キャブ１４の前後の長さ方向（図１の矢印Ｘ１及びＸ２の方向）、左右の幅方向（図１の矢印Ｗ１及びＷ２の方向）及び上下の高さ方向（図１の矢印Ｖ１及びＶ２の方向）の各部材相互の間隔によって概略定められ、少なくとも一人のオペレータが搭乗するために必要な広さの運転室（空間）Ｓを形成している。なお、骨組構造１５の理解を容易にするために、図１などにおいて操作席の表示を省略するが、着座したオペレータから見て、視界の開けた前進方向は矢印Ｘ１の方向となり、後進方向は矢印Ｘ２の方向となる。また、進行方向左手側は矢印Ｗ１の方向となり、右手側は矢印Ｗ２の方向となる。

骨組構造１５の各部材は、前後左右のベース管２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを矩形状に枠組みしたベース枠体２３と、該ベース枠体２３の前後左右の４隅、すなわち、運転室Ｓの４隅に立設された左前支柱管２４、左後支柱管２５、右前支柱管２６及び右後支柱管２７と、左前支柱管２４と左後支柱管２５との上端部間に掛け渡された左上梁管２８と、右前支柱管２６と右後支柱管２７との上端部間に掛け渡された右上梁管２９と、補強材を兼ねる複数のアングル支柱３０及び横梁管３１とで概略構成されている。

ベース枠体２３は、図１及び図４に示すように、後ベース管２３ｂの上面中央部及び下面両端部の複数箇所に換気孔３２が設けられており、フロアフレーム１７ａへの取付状態で、運転室Ｓの換気に必要な気流の経路を確保している。

左右の前支柱管２４，２６は、図２からも見てとれるように、中間部がベース枠体２３の前端位置よりも前方に若干突出し、中間部から上の部分が徐々に後方に向かって湾曲した弓状に形成されている。前支柱管２４，２６の上下の管端開口部は、上端が上梁管２８，２９の管端開口部に、下端がベース管２３ｃ，２３ｄの管端開口部にそれぞれ突き合わされて配管状に接続されている。これにより、前支柱管２４，２６及び上梁管２８，２９の内部は、図１に示すように、配管形状に応じた長さと断面の通気管路Ｔ１，Ｔ２が形成されている。

左右の通気管路Ｔ１，Ｔ２の下端部には、対応するベース管２３ｃ，２３ｄの下板を切除してなる開口部３３，３４が設けられており、該開口部３３，３４を介して左右の通気管路Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ外部に開放されている。そして、一方の開口部３３には、通気管路Ｔ１に空気の流れを作るファン、すなわち、左前支柱管２４の開口部３３から内気を排出させる排気ファン３５が設けられている。他方の開口部３４には、通気管路Ｔ２に空気の流れを作るファン、すなわち、右前支柱管２６の開口部３４から外気を吸入させる吸気ファン３６が設けられている。

ファン３５，３６は、図６にも示すように、複数枚の羽根３５ａ，３６ａを回転駆動させる電動式の小型送風機である。骨組構造１５の前端下部に組み込まれた各ファン３５，３６は、杭打機１１の旋回軸ＰＶと近い位置にある動力部（エンジンや油圧機器）から離した熱影響の少ない位置に配され、一方の開口部３４から外の空気を吸入させ、あるいは、他方の開口部３３から運転室Ｓ内の空気を排出させる。すなわち、上部旋回体１３の右側前部にキャブ１４を搭載した本実施形態の杭打機１１では、吸気ファン３６及び排気ファン３５のうち、吸気ファン３６の位置が、前後左右の支柱管２４，２５，２６，２７のうち、旋回軸ＰＶから最も遠くに位置した右前支柱管２６に設定され、排気ファン３５の位置が、２番目に遠くに位置した左前支柱管２４に設定されている。

左右の上梁管２８，２９は、ベース枠体２３の半分程度の長さを有し、内側面には、通気管路Ｔ１，Ｔ２と運転室Ｓとを連通する通気口３７，３８が設けられている。これらの通気口３７，３８は、着座したオペレータの頭上付近に位置して互いに対面配置され、それぞれに換気用のレジスタ３９，４０が取り付けられている。

レジスタ３９，４０は、図５に示すように、通気口３７，３８を開閉することが可能なプッシュ式の換気レジスタであって、内部に空気清浄用フィルタが組み込まれており、非使用時には閉じられている。また、レジスタ３９，４０のプッシュ可動部３９ａ，４０ａには、図示は省略するが、開き動作と連動して左右対応する側のファン３５，３６をそれぞれ作動させるスイッチ（ＯＮ／ＯＦＦスイッチ）が設けられている。

このように形成された杭打機１１のキャブ１４は、窓を閉めた状態において、以下の手順で運転室Ｓの換気が行われる。まず、右側にあるレジスタ４０のプッシュ可動部４０ａを開き位置に操作すると、図１に示すように、吸気ファン３６が作動してその吸引力によって通気管路Ｔ２内に矢印Ａの流れが作られる。ここで、右前支柱管２６の開口部３４から取り込まれた外気は、通気管路Ｔ２内を上昇して後方へと運ばれ、右上梁管２９の通気口３８からレジスタ４０を通った清浄な空気として運転室Ｓに送出される。

これにより、運転室Ｓには、矢印Ｂのような上方から下方への緩やかな気流が発生する。そして、運転室Ｓの下部空間に滞留している湿った暖かい空気は、室内に取り入れた外気に押されてベース枠体２３の換気孔３２から抜け出し、矢印Ｃの流れとなって外部へ放出される。こうして、給気用のレジスタ４０のみを開いた状態にすることで、運転室Ｓの中と外の空気が徐々に入れ替えられる。

続いて、前記レジスタ４０を開いた状態から、左側にあるレジスタ３９のプッシュ可動部３９ａを開き位置に操作すると、排気ファン３５が作動してその吸引力によって通気管路Ｔ１内に矢印Ｄの流れが作られる。ここで、左上梁管２８の通気口３７から取り込まれた室内の空気は、通気管路Ｔ１内を前方へと導かれていき、最終的には、左前支柱管２４の開口部３３から外部へ放出される。こうして、給気用のレジスタ４０と排気用のレジスタ３９とを両方開いた状態にすることで、運転室Ｓの中と外の空気が速やかに入れ替えられる。

このように、本発明の建設機械のキャブ１４によれば、運転室Ｓを画成する骨組構造１５において支柱管２４，２６と梁管２８，２９とを配管状に接続してなる通気管路Ｔ１，Ｔ２を形成し、支柱管２４，２６に気流生成用のファン３５，３６を、梁管２８，２９に通気管路Ｔ１，Ｔ２と運転室Ｓとを連通する通気口３７，３８をそれぞれ設けているので、専用のダクトを設けることなく室内の換気に必要な気流の経路を確保することができる。すなわち、既設の中空管材を利用した簡単な換気構造で室内の温度上昇を抑えることが可能なキャブ１４が達成される。しかも、運転室Ｓの上部に位置した通気口３７，３８によってオペレータに清涼感を与える気流が到達しやすくなり、さらには、上下方向の通気管路Ｔ１，Ｔ２を有する支柱管２４，２６によって下向きの開口部３３，３４が得られ、雨水や騒音などの侵入対策を講じる必要もないことから、安価で実用性に優れたものである。

また、通気口３７，３８に取り付けたレジスタ３９，４０が開き動作と連動してファン３５，３６を作動させるスイッチを備えているので、レジスタ３９，４０を開くだけの簡単な操作で即座に換気運転が開始され、退室時などの換気が不要なときには閉じてファン３５，３６を停止させればよいことから、室内の状況に応じた適切な換気を行うことができる。

さらに、気流生成用のファンが吸気ファン３６であれば、前後左右の支柱管２４，２５，２６，２７のうち、上部旋回体１３の旋回軸ＰＶから最も遠くに位置した支柱管２６に設けることで、動力部の発熱を無用に取り込んでしまう不具合をなくすことができる。すなわち、換気に適した外部の冷涼な空気を取り込むことが可能となり、室内に供給される空気をより心地よいものにすることができる。

加えて、気流生成用のファンが吸気ファン３６と排気ファン３５とからなれば、室内の空気循環を促進させることが可能となり、換気を積極的に行うことができる。とりわけ、排気ファン３５と吸気ファン３６とを左側の支柱管２４と右側の支柱管２６とにそれぞれ分離して設けることで、キャブ幅分の広い間隔が確保され、一方の開口部３３から放出された空気がそのまま他方の開口部３４に吸い込まれるといったショートサーキット現象を防止することができる。この場合、吸気ファン３６を旋回軸ＰＶから最も遠くに位置した支柱管２６に、排気ファン３５を２番目に遠くに位置した支柱管２４にそれぞれ設けることで、換気構造の最適化が図れ、エネルギーロスの少ない空気環境を実現することができる。

なお、本発明は、建設機械として杭打機を例示したが、これに限られず、アースドリルやクレーンなど、掘削装置や荷役装置を備えた各種建設機械のキャブに適用することができる。この場合、骨組構造の中空管材を利用した通気路により、キャブ内の省スペース化が図れるため、搭載部品や油圧・電気回路などを含めた全体的な設計の自由度が広がり、モデルチェンジや新型開発を円滑に進めることが可能となる。

１１…杭打機、１２…下部走行体、１３…上部旋回体、１４…キャブ、１５…骨組構造、１６…リーダ、１７…旋回フレーム体、１７ａ…フロアフレーム、１８…フロントウインドウ、１９…ドア、２０…ルーフパネル、２１…サイドパネル、２２…ハウス、２３…ベース枠体、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…ベース管、２４…左前支柱管、２５…左後支柱管、２６…右前支柱管、２７…右後支柱管、２８…左上梁管、２９…右上梁管、３０…アングル支柱、３１…横梁管、３２…換気孔、３３，３４…開口部、３５，３６…ファン、３５ａ，３６ａ…羽根、３７，３８…通気口、３９，４０…レジスタ、３９ａ，４０ａ…プッシュ可動部

Claims (4)

1. 建設機械の上部旋回体に搭載され、内部に運転室を画成する骨組構造を備えたキャブにおいて、
   前記骨組構造は、前記運転室の前後左右の４隅に立設された支柱管と、前後の支柱管の上端部間に掛け渡された梁管とを有し、前記支柱管の少なくとも１本と前記梁管とを配管状に接続した内部に通気管路が形成され、
   前記支柱管には、前記通気管路に空気の流れを作るファンが設けられ、
   前記梁管には、前記通気管路と前記運転室とを連通する通気口が設けられ、
   前記通気口には、開閉可能なレジスタが取り付けられ、
   前記レジスタは、開き動作と連動して前記ファンを作動させるスイッチを備えていることを特徴とするキャブ。
2. 前記ファンは、前記支柱管の下端の開口部から外気を吸入させる吸気ファンからなり、該吸気ファンは、前後左右の支柱管のうち、前記上部旋回体の旋回軸から最も遠くに位置した支柱管に設けられていることを特徴とする請求項１記載のキャブ。
3. 前記ファンは、左右の支柱管のうち、一方の支柱管に設けられて該支柱管の下端の開口部から外気を吸入させる吸気ファンと、他方の支柱管に設けられて該支柱管の下端の開口部から内気を排出させる排気ファンとからなることを特徴とする請求項１記載のキャブ。
4. 前記吸気ファンは、前後左右の支柱管のうち、前記上部旋回体の旋回軸から最も遠くに位置した支柱管に設けられ、前記排気ファンは、２番目に遠くに位置した支柱管に設けられていることを特徴とする請求項３記載のキャブ。