特許 6824836 作業機械および作業機械の組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6824836

(24)【登録日】2021年1月15日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】作業機械および作業機械の組立方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/52 20060101AFI20210121BHJP

   F16D 3/84 20060101ALI20210121BHJP

   B62D 1/20 20060101ALI20210121BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20210121BHJP

   F16J 3/04 20060101ALN20210121BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/52 C

   F16D3/84 P

   B62D1/20

   E02F9/20 B

   !F16J3/04 C

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-129467(P2017-129467)

(22)【出願日】2017年6月30日

(65)【公開番号】特開2019-10998(P2019-10998A)

(43)【公開日】2019年1月24日

【審査請求日】2019年4月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 史泰

【審査官】 神田 泰貴

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−１６３７１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−１３５４７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０４−００２７７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０２−０８３１６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０１−０６３５７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−１１６５７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−１５３２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９４２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０４２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０９８２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ １／００ − １／２８

Ｆ１６Ｊ １５／１６ − １５／３２

Ｆ１６Ｊ １５／３２４ − １５／３２９６

Ｆ１６Ｊ １５／４６ − １５／５３

Ｅ０２Ｆ ３／４２ − ３／４３

Ｅ０２Ｆ ３／８４ − ３／８５

Ｅ０２Ｆ ９／２０ − ９／２２

Ｆ１６Ｊ ３／００ − ３／０６

Ｂ６０Ｈ １／２６

Ｆ１６Ｄ ３／８４

Ｅ０２Ｆ ９／００ − ９／１８

Ｅ０２Ｆ ９／２４ − ９／２８

Ｂ６２Ｄ ３３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉室として構成されていて外気より高圧となるよう加圧される運転室の中に配置されたステアリングホイルと、前記ステアリングホイルに連動して回転するコラムシャフトと、前記運転室の床面に配置されて前記コラムシャフトが貫通する貫通孔を有する足元プレートと、前記運転室の室外で前記コラムシャフトの先端部にジョイント部を介して結合された連結シャフトと、前記連結シャフトを包囲する筒状ハウジングと、前記連結シャフトの回転によって動作されるステアリングバルブとを備え、前記連結シャフトと前記筒状ハウジングとの間がシールされている作業機械であって、
全体が筒状に形成されているとともにその側面が蛇腹状に形成されていて、前記ジョイント部を包囲するように配置され、前記足元プレート側の端部に外向きのフランジ部を有するブーツを備え、
前記フランジ部が前記足元プレートから見て前記運転室側に露出するように、前記ブーツが前記貫通孔に挿通されていて、
一対の押え板と前記足元プレートとに前記フランジ部が挟まれることで、前記ブーツが前記足元プレートに隙間なく固定され、
前記筒状ハウジングの外周面または該筒状ハウジングを支持するブラケットに対し、前記ブーツの下端部が隙間なく固定され、
前記一対の押え板のそれぞれの前記コラムシャフトと近接する内側の縁部は、前記コラムシャフトに嵌合されたカバーによって上方から覆われている
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械であって、
前記ブーツは下端側に筒状部を有しており、この筒状部が前記筒状ハウジングの外周面に締結バンドを用いて固定されていることを特徴とする作業機械。

【請求項3】

密閉室として構成されていて外気より高圧となるよう加圧される運転室の中に配置されたステアリングホイルと、前記ステアリングホイルに連動して回転するコラムシャフトと、前記運転室の床面に配置されて前記コラムシャフトが貫通する貫通孔を有する足元プレートと、前記運転室の室外で前記コラムシャフトの先端部にジョイント部を介して結合された連結シャフトと、前記連結シャフトを包囲する筒状ハウジングと、前記連結シャフトの回転によって動作されるステアリングバルブとを備え、前記連結シャフトと前記筒状ハウジングとの間がシールされている作業機械の組立方法であって、
前記コラムシャフトと前記連結シャフトを分離した状態で、前記筒状ハウジングを、全体が筒状に形成されているとともにその側面が蛇腹状に形成されたブーツの下端部に挿入する工程と、
前記ブーツを折り畳んだ状態で前記コラムシャフトと前記連結シャフトを前記ジョイント部により結合する工程と、
前記ブーツの下端部を前記筒状ハウジングの外周面に密閉するよう固定すると共に、前記ブーツを前記コラムシャフトに沿って伸長させた後、該ブーツの上端部に外向きに設けられたフランジ部が前記足元プレートから見て前記運転室側に露出するように、前記ブーツを前記貫通孔に挿通させる工程と、
一対の押え板と前記足元プレートとに前記フランジ部を挟んで前記ブーツを前記足元プレートに隙間なく固定する工程と、
前記一対の押え板のそれぞれの前記コラムシャフトと近接する内側の縁部を、前記コラムシャフトに嵌合されたカバーによって上方から覆う工程と、を含むことを特徴とする作業機械の組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダンプトラックや油圧ショベル等の作業機械に係り、特に、プレッシャライズ機能を有する運転室が搭載された作業機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ダンプトラックや油圧ショベル等の作業機械に搭載される運転室には、シートの前方にダッシュボードとステアリングコラムが配置されており、このステアリングコラムの上部にステアリングホイルが搭載されている。ステアリングコラムの下部にはステアリングホイルに連動して回転するコラムシャフトが配置されており、このコラムシャフトは運転室床面の足元プレートに設けられた貫通孔を挿通して運転室外の下方に突出している。コラムシャフトの先端部（下端部）は運転室の室外でジョイント部を介して連結シャフトに結合されており、この連結シャフトの先端にステアリングバルブを連結することにより、コラムシャフトの回転がステアリングバルブに伝達されるようになっている。これにより、ステアリングホイルを回転すると、コラムシャフトと連結シャフトが回転してステアリングバルブが作動し、油圧により前輪を操舵する構造となっている。

【0003】

また、この種の作業機械は塵埃の多い作業環境で稼働することが多いため、運転室内を外気よりもやや高圧となるように加圧することで、外部から運転室内に塵埃等が侵入することを防止するプレッシャライズ機能を有するものが広く採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２３０５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したように、ステアリングホイルに連動して回転するコラムシャフトは、運転室床面の足元プレートに設けられた貫通孔を挿通して運転室の室外に突出する構造となっているため、ステアリングホイルの円滑な回転操作を実現するのには、貫通孔とコラムシャフトの間に両者の接触を回避する隙間が必要となる。ここで、隙間を十分に広く設定しておけば、多少の部品公差や取付誤差にかかわらず貫通孔とコラムシャフトの接触を確実に回避できるが、その場合、隙間から運転室内の空気が漏れやすくなるため、運転室内を外気よりも加圧するプレッシャライズ機能が効きにくくなるという問題がある。

【0006】

なお、特許文献１に記載されているように、ギヤハウジングから突出するラックエンドに継手を介してタイロッドを連結し、蛇腹形状のブーツの両端部をギヤハウジングとタイロッドに取付けて継手を封止するようにした舵取装置が提案されているが、このものは軸方向に往復移動する構成を前提とした技術であるため、軸回りに回転するコラムシャフトに適用することはできない。

【0007】

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ステアリングホイルの操作力に悪影響を与えることなく、プレッシャライズ機能を十分に発揮することができる作業機械および作業機械の組立方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、密閉室として構成されていて外気より高圧となるよう加圧される運転室の中に配置されたステアリングホイルと、前記ステアリングホイルに連動して回転するコラムシャフトと、前記運転室の床面に配置されて前記コラムシャフトが貫通する貫通孔を有する足元プレートと、前記運転室の室外で前記コラムシャフトの先端部にジョイント部を介して結合された連結シャフトと、前記連結シャフトを包囲する筒状ハウジングと、前記連結シャフトの回転によって動作されるステアリングバルブとを備え、前記連結シャフトと前記筒状ハウジングとの間がシールされている作業機械であって、全体が筒状に形成されているとともにその側面が蛇腹状に形成されていて、前記ジョイント部を包囲するように配置され、前記足元プレート側の端部に外向きのフランジ部を有するブーツを備え、前記フランジ部が前記足元プレートから見て前記運転室側に露出するように、前記ブーツが前記貫通孔に挿通されていて、一対の押え板と前記足元プレートとに前記フランジ部が挟まれることで、前記ブーツが前記足元プレートに隙間なく固定され、前記筒状ハウジングの外周面または該筒状ハウジングを支持するブラケットに対し、前記ブーツの下端部が隙間なく固定され、前記一対の押え板のそれぞれの前記コラムシャフトと近接する内側の縁部は、前記コラムシャフトに嵌合されたカバーによって上方から覆われていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ステアリングホイルの操作力に悪影響を与えることなく、プレッシャライズ機能を十分に発揮することができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係るダンプトラックの側面図である。

【図2】図１のダンプトラックに搭載された運転室内を示す平面図である。

【図3】図１のダンプトラックに搭載された運転室の側面図である。

【図4】図３のＡ部を拡大して示す詳細図である。

【図5】ブーツの取付手順の途中状態を示す説明図である。

【図6】ブーツの変形例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を作業機械の代表例であるダンプトラックに適用した場合を例に挙げ、図面に基づいて詳細に説明する。

【0012】

図１は本発明の実施形態に係るダンプトラック１の側面図である。図１に示すように、実施形態に係るダンプトラック１は、車体フレーム２、一対の前輪３、一対の後輪４、および荷台５を備えている。一対の前輪３は、車体フレーム２の前部の左右両端に回転可能に取り付けられている。また、一対の後輪４は、車体フレーム２の後部の左右両端に回転可能に取り付けられている。さらに、荷台５は、土砂や砕石等の運搬対象物を積載する部分であって、車体フレーム２上に起伏可能に取り付けられている。

【0013】

車体フレーム２の後部には、荷台５を起立又は倒伏させる（上下方向に回動させる）際の回転中心となるヒンジピン６が取り付けられている。この車体フレーム２のうちのヒンジピン６より前方には、この車体フレーム２と荷台５とを連結する油圧シリンダとしての一対のホイストシリンダ７が取り付けられている。これら一対のホイストシリンダ７は、車体フレーム２の前後方向の略中央部に取り付けられている。また、車体フレーム２の左側の前輪３の上方には、オペレータが乗車する運転室８が設けられ、車体フレーム２の前部には、油圧機器が収容されたパワーユニット９が設けられている。

【0014】

よって、オペレータが運転室８からホイストシリンダ７を駆動すると、荷台５は、ホイストシリンダ７の収縮動作に伴ってヒンジピン６を中心に下方に回動し、車体フレーム２に着座する倒伏姿勢となる。また、荷台５は、ホイストシリンダ７の伸長動作に伴ってヒンジピン６を中心に上方に回動し、運搬対象物を放出する起立姿勢となる。

【0015】

図２は運転室８の内部を示す平面図、図３は運転室８の側面図である。図２と図３に示すように、運転室８の床面であるフロアプレート１０にはオペレータが着座するシート１１が載置されている。シート１１の前方にはダッシュボード１２とステアリングコラム１３が配置されており、ステアリングコラム１３の上部にステアリングホイル１４が搭載されている。ステアリングコラム１３の下部にはコラムシャフト１５が配置されており、コラムシャフト１５はステアリングホイル１４に連動して回転する。運転室８の室外下方にはステアリングバルブ１６が配置されており、このステアリングバルブ１６はブラケット１７と防振ゴム１８を介して運転室８の床面下方に支持されている。コラムシャフト１５は運転室８の床を貫通して室外に突出しており、詳細については後述するが、コラムシャフト１５の回転が連結シャフト１９を介してステアリングバルブ１６に伝達されるようになっている。これにより、オペレータがステアリングホイル１４を回転操作すると、それに連動してコラムシャフト１５と連結シャフト１９が回転してステアリングバルブ１６が作動し、油圧により前輪３を操舵する構造となっている。

【0016】

図４は図３のＡ部を拡大して示す詳細図である。図４に示すように、コラムシャフト１５は運転室８の床面に設置された足元プレート２０の貫通孔２０ａを挿通して運転室８の室外下方へ突出している。貫通孔２０ａの内径（直径）はコラムシャフト１５の外径に対して十分に大きく設定されており、コラムシャフト１５と貫通孔２０ａの間には両者の接触を回避する十分な隙間が確保されている。貫通孔２０ａから突出するコラムシャフト１５にはユニバーサルジョイント２１を介して連結シャフト１９が結合されており、この連結シャフト１９の先端にステアリングバルブ１６が連結されている。連結シャフト１９は軸受シール２３を介して外側の筒状ハウジング２４に回転可能に支持されており、この筒状ハウジング２４の下端部はブラケット１７に固定されている。

【0017】

ここで、運転室８は室内を外気よりもやや高圧となるように加圧することで、外部から塵埃等が侵入することを防止するプレッシャライズ機能を有するものとなっており、コラムシャフト１５と貫通孔２０ａの間に確保されている隙間から運転室８内の空気が漏れてしまうと、運転室８内を外気よりも加圧するプレッシャライズ機能が効きにくくなってしまう。本実施形態では、蛇腹形状のブーツ２５によってユニバーサルジョイント２１を包囲し、このブーツ２５の上端部を貫通孔２０ａに嵌め込んで足元プレート２０に固定すると共に、ブーツ２５の下端部を筒状ハウジング２４の外周面に固定することで、プレッシャライズ機能の低下を抑止するようにしている。以下、ブーツ２５の構成について詳細に説明する。

【0018】

ブーツ２５はゴム材料をプレス成形して蛇腹形状に形成された筒状体であり、その上端側には円環状のフランジ部２５ａが形成されている。このフランジ部２５ａは足元プレート２０の下方から挿入されて貫通孔２０ａに嵌合しており、運転室８内に露出するフランジ部２５ａの上方から一対の半割形状の押え板２６を足元プレート２０に固定することにより、ブーツ２５の上端部はコラムシャフト１５と干渉することなく足元プレート２０に取り付けられている。一方、ブーツ２５の下端側には筒状部２５ｂが形成されており、この筒状部２５ｂを筒状ハウジング２４に嵌合して締結バンド２７で固定することにより、ブーツ２５の下端部は連結シャフト１９を包囲する筒状ハウジング２４の外周面に取り付けられている。

【0019】

その結果、足元プレート２０の貫通孔２０ａから筒状ハウジング２４に至る部分が筒状のブーツ２５によって包囲された状態になると共に、筒状ハウジング２４と連結シャフト１９との間が軸受シール２３によってシールされているため、貫通孔２０ａとコラムシャフト１５の干渉を確実に回避した上でプレッシャライズ機能を保持することができる。なお、コラムシャフト１５にはカバー２８が嵌合されており、このカバー２８によって押え板２６の内周部分を覆うことにより、運転室８内の泥やごみ等の異物がブーツ２５内に落ち込まないように配慮されている。

【0020】

次に、このように構成されたブーツ２５を装着する取付手順について、図５を参照しつつ説明する。

【0021】

まず、コラムシャフト１５と連結シャフト１９を分離した状態で、筒状ハウジング２４を、ブーツ２５の下端側に形成された筒状部２５ｂに挿入する。次に、図５に示すように、ブーツ２５を折り畳んで全長を短くした状態で、コラムシャフト１５と連結シャフト１９をユニバーサルジョイント２１によって結合する。次に、ブーツ２５の筒状部２５ｂを締結バンド２７によって筒状ハウジング２４の外周面に固定すると共に、これに前後してブーツ２５をコラムシャフト１５の軸方向に沿って伸長させた後、ブーツ２５のフランジ部２５ａを貫通孔２０ａに嵌め込んで足元プレート２０の上面に露出させる。最後に、フランジ部２５ａ上に一対の押え板２６を載置し、これら押え板２６をネジ止めやリベット止め等の手段を用いて足元プレート２０に固定することにより、図４に示すように、ブーツ２５はユニバーサルジョイント２１を包囲した状態で足元プレート２０と筒状ハウジング２４に取り付けられる。

【0022】

以上説明したように、本発明の実施形態に係るダンプトラック１（作業機械）は、運転室８の室内に配置されたステアリングホイル１４と、ステアリングホイル１４に連動して回転するコラムシャフト１５と、運転室８の床面に配置されてコラムシャフト１５が貫通する貫通孔２０ａを有する足元プレート２０と、運転室８の室外でコラムシャフト１５の先端部にユニバーサルジョイント２１（ジョイント部）を介して結合された連結シャフト１９と、連結シャフト１９を内包する筒状ハウジング２４と、連結シャフト１９と筒状ハウジング２４との間をシールする軸受シール２３と、連結シャフト１９の回転によって動作されるステアリングバルブ１６と、ユニバーサルジョイント２１を包囲する蛇腹形状のブーツ２５とを備え、ブーツ２５の上端部が貫通孔２０ａを挿通して足元プレート２０に固定されていると共に、ブーツ２５の下端部が筒状ハウジング２４の外周面に固定されているため、貫通孔２０ａとコラムシャフト１５の干渉を回避するのに必要とされる隙間を確保した上で、運転室８内への塵埃等の侵入を防止できると共に、運転室８の室内を外気よりも加圧するプレッシャライズ機能を十分に発揮することができる。

【0023】

また、ブーツ２５の下端側に形成した筒状部２５ｂを筒状ハウジング２４の外周面に締結バンド２７を用いて固定すると共に、ブーツ２５の上端側に形成したフランジ部２５ａを貫通孔２０ａに嵌め込んで足元プレート２０に固定するという構成であるため、ブーツ２５を簡単かつ確実に取り付けることができる。しかも、このブーツ２５は、ゴム材料のプレス成形により安価に製造することができると共に、外部振動に伴う足元プレート２０と筒状ハウジング２４間の距離変動に追従できるというメリットもある。

【0024】

また、本発明の実施形態では、ブーツ２５を装着する取付手順として、コラムシャフト１５と連結シャフト１９を分離した状態で、ブーツ２５の筒状部２５ｂを筒状ハウジング２４に挿入した後、ブーツ２５を折り畳んだ状態でコラムシャフト１５と連結シャフト１９をユニバーサルジョイント２１によって結合し、その後、ブーツ２５の筒状部２５ｂを締結バンド２７で筒状ハウジング２４の外周面に固定すると共に、ブーツ２５を伸長させて上端側のフランジ部２５ａを貫通孔２０ａに嵌め込んで足元プレート２０に固定するようにしたので、ブーツ２５の取付作業を容易に行うことができる。なお、ブーツ２５の上端側のフランジ部２５ａを貫通孔２０ａに嵌合した後、ブーツ２５を上方に折り畳んだ状態でコラムシャフト１５と連結シャフト１９をユニバーサルジョイント２１によって結合し、その後、ブーツ２５を伸長させて下端側の筒状部２５ｂを筒状ハウジング２４に固定するようにしても良い。

【0025】

ここで、上記した実施形態では、ブーツ２５の筒状部２５ｂを締結バンド２７で筒状ハウジング２４の外周面に固定しているが、ブーツ２５の下端側が固定される部材として筒状ハウジング２４を支持するブラケット１７を用いることも可能である。例えば、図６に示すように、ブーツ２５の下端側に末広形状のスカート部２５ｃを形成し、このスカート部２５ｃをブラケット１７の上面にボルト等を用いて固定するようにしても良い。

【0026】

なお、上記した各実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

【符号の説明】

【0027】

１ ダンプトラック（作業機械）
８ 運転室
１０ フロアプレート
１２ ダッシュボード
１３ ステアリングコラム
１４ ステアリングホイル
１５ コラムシャフト
１６ ステアリングバルブ
１７ ブラケット
１８ 防振ゴム
１９ 連結シャフト
２０ 足元プレート
２０ａ 貫通孔
２１ ユニバーサルジョイント（ジョイント部）
２３ 軸受シール
２４ 筒状ハウジング
２５ ブーツ
２５ａ フランジ部
２５ｂ 筒状部
２６ 押え板
２７ 締結バンド
２８ カバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】