JP2688966B2 - 車輪式建設機械の走行振動抑制安定回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、車両本体から突出する作業装置の基端部
を上下回動自在に車両本体に枢支し、かつ、油圧的振動
抑制装置を併設した油圧シリンダで支持する形式の無緩
衝、車輪式建設機械における走行振動防止装置の作用・
不作用を切換えるとき、作業装置が自重で下降すること
を自動的に排除し、併せて機器の保護をもなす油圧回路
に関する。

従来の技術 従来、振動抑制装置は車輪式建設機械の車両本体から
突出する作業装置を支持する油圧シリンダの負荷側回路
中に、振動抑制装置を、開閉弁により開閉自在に設け、
振動が発生する走行中にのみ振動抑制装置が油圧シリン
ダの負荷側管路に介在するように操作していた。

例えば、車輪式建設機械の代表例として第４図に示す
ような車輪式トラクタショベルに設けられる走行振動抑
制装置の一般的な要部電気・油圧系統は第５図の如くな
っている。このように車輪式トラクタショベルの作業装
置７は前車軸よりも前方に突出しており、しかも、その
重量比率は大きく、車軸は無緩衝式で、全体がゴムタイ
ヤで支持されているので、走行中、機体の振動は発生し
易い。

このとき振動エネルギを吸収して減衰振動となし、機
体を早く安定させる目的で、作業装置７を支持するリフ
トシリンダ８の負荷側の管路15aを、分岐管路16によ
り、絞り弁18a、チェック弁18bからなるスローリターン
弁18およびアキュムレータ19で構成される振動抑制装置
20と連通させることにより作業装置７を車両本体と別個
に振動させ、減衰振動に導く。

一方、車輪式トラクタショベルは走行することのみで
はなく、作業装置７のバケットを地面に下し、機体の前
進力で土砂に刃先をくい込ませ、バケットに土砂を満載
してダンプシリンダ９により引起し、リフトシリンダ８
によって作業装置７全体を持上げ、他の地点で適当な高
さに調整し、再びダンプシリンダ９を作動させ、土砂を
ダンプするという作業が多い。このような掘削・積込作
業等における積込時、ダンプ時の走行速度は、超低速か
停止状態であって、振動は発生することなく、むしろ、
バケットが車両本体に対し一体的に保持されていないと
正確で安全な作業はできないので、このようなときは、
リフトシリンダ８は振動抑制装置20と遮断されていなけ
ればならず、反面、走行時には、逆に、連通しているこ
とが望ましい。そのため、リフトシリンダ８の負荷側で
あるヘッド側油室8aに通じる管路15aと振動抑制装置20
とを連通する分岐管路16の途中に切換弁17を介在させ、
運転席付近に設けたスイッチ６を選択的に操作してい
た。

発明が解決しようとする課題 作業時の掘削・移動・積込み・移動など、一連の動作
中では、少なくとも２回、また、移動距離が長くなった
り、走行路面、障害物の状況によっては更に回数を重ね
て、リフトシリンダと振動抑制装置との連通の開閉操作
は頻繁になる。このときの状況を具体的に記述するに、
作業装置７のバケットに土砂を積込むときは、スイッチ
６を開路し、開閉弁17は第５図のＡ位置にしてあるの
で、管路15aと振動抑制装置20とは遮断されている。こ
の状態でバケットに土砂を積込み作業装置７を上昇させ
ると、リフトシリンダ８のヘッド側油室8aの回路圧は、
バケットの負荷に比例して高圧となる。次いで、土砂の
掘削動作を全て完了し、移動のため走行を開始するに当
り、走行中の振動抑制のため、スイッチ６を閉路し振動
抑制回路20と管路15aとを連通させると、アキュムレー
タ19には管路15aの圧力まで蓄圧されていないので、リ
フトシリンダ８のヘッド側油室8aの圧油の一部は管路15
a、分岐管路16、開閉弁17のＢ位置通路、スローリター
ン弁18を通りアキュムレータ19に流入するので作業装置
７は車両本体に対し降下する。また、次いで移動をした
のち、所定の場所で土砂をダンプするときは、車両の揺
れを防止するため、スイッチ６を再び開路して管路15a
と振動抑制装置20との連通を遮断し、ダンプシリンダ９
を作動させてバケットの土砂を放出する。

以上のような一連の作業中において、バケットに土砂
を掬い、移動のため、振動抑制装置20作動用のスイッチ
６を閉路した瞬間に作業装置が若干下降することは非常
に危険であることが多いため、第６図に示す如く、開閉
弁17の受信部とスイッチ６との間にリレー回路44と、振
動抑制装置20に通じる管路33の圧力が、リフトシリンダ
８のヘッド側油室8aに通じる管路15aのそれにおおむね
等しいか、またはそれ以上のときにのみ閉路する差圧ス
イッチ45と、上記管路33の圧力が管路15aのそれよりも
低いときは、おおむねその圧力になる迄は、油圧ポンプ
11の吐出圧油を優先して管路33に供給する第１切換弁30
と、リレー回路44の指令を受け、第１切換弁を作動させ
る第２切換弁31とを設けて、たとえ、スイッチ６を閉路
しても、振動抑制装置20内に蓄圧されている圧力が、お
おむね、管路15a、すなわち、管路16のそれと同一にな
らない限り開閉弁17が開路しないような電気・油圧回路
が提供されている。

しかしながら、リフトシリンダ８は作業装置７全体の
静的および動的な負荷に対応してヘッド側油室8aに圧力
が発生するものであり、通常の掘削、運搬などの作業中
において大幅に変動し、これらの高圧に対応した油圧回
路が組まれている。例えば、ダンプシリンダ９で掘削作
業をすると、その掘削抵抗の反力により、作業対象物を
含む作業装置７の静的重量負荷圧力よりも遥かに高い圧
力が油室8aに発生するものであるから、スイッチ６を閉
路したまま掘削作業、走行をすると、前述の如き振動抑
制装置20内におけるアキュムレータ19には、油室8aに発
生する最高圧力に相当する圧力が蓄圧されることとな
り、アキュムレータの寿命は短くなる。

この発明はかかる点に鑑み、走行振動抑制安定回路作
動状態に操作すると、振動抑制装置のアキュムレータに
圧油が流入し、その圧力が、リフトシリンダのヘッド側
油室の圧力に、ほぼ等しくなってから、その油室を振動
抑制装置とを連通させる開閉弁を開路させることは従来
と同様であるが、掘削作業において、前述の如く、リフ
トシリンダのヘッド側油室の圧力が上昇して振動抑制回
路内の圧力がある所定の圧力以上になろうとすると、自
動的に開閉弁を閉路し、かつ、振動抑制回路への圧油の
供給も停止し、アキュムレータの保護をすると共に、掘
削作業の能率向上を計り、掘削作業完了後、通常の走行
時には、自動的に、走行振動抑制安定回路が得られるよ
うにすることを課題とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、この発明は次のような手段
を講ずる。すなわち、 イ．） 振動抑制装置とリフトシリンダの負荷側油室と
の連通管路の途中にあって、外部からの信号により内部
油路が開路する開閉弁と、 ロ．） 油圧ポンプの吐出側管路の途中にあって、受信
部に振動抑制装置内のアキュムレータの蓄圧力よりも高
い圧力が作用したときにのみ、上記油圧ポンプの吐出圧
油を振動抑制装置に供給するべく切換わる第１切換弁
と、 ハ．） 外部からの信号により、タンクに通じている上
記第１切換弁の受信部を、リフトシリンダの負荷側油室
に連通する如く切換える第２切換弁と、 ニ．） 圧力検出装置、圧力スイッチ、ブレーク接点、
メイク接点などから構成され、前記第１切換弁、第２切
換弁の受信部へ信号を発する機能を備えた制御手段と、 ホ．） 上記制御手段の作動の実行、停止を指令し、運
転席から容易に操作可能の信号用の開閉器とを、それぞ
れ設け、 ヘ．） 前記制御手段の発する信号は、該手段が作動実
行の指令のもとでは、第２切換弁の受信部に信号を供給
するが、圧力検出装置に導かれた振動抑制装置内の圧力
がリフトシリンダの負荷側圧力とほぼ等しいか、それ以
上になると、該第２切換弁の受信部への信号を停止し、
同時に開閉弁の受信部に信号を供給し、さらに、振動抑
制装置内の圧力が、所定の圧力を超えると、開閉弁、第
２切換弁の受信部への信号をすべて停止させる如き機能
を与える。

作用 信号用の開閉器を閉路して、制御手段を作動実行状態
にしたとき、圧力検出装置に導かれた振動抑制装置のア
キュムレータの蓄圧力がリフトシリンダの標準的な負荷
時圧力よりも低い間は、制御手段からの信号は第２切換
弁にのみ供給される。従って、開閉弁は閉路状態を保持
し、第２切換弁の作動によりリフトシリンダの負荷側油
室の圧力が第１切換弁に作用し、油圧ポンプの吐出圧油
は、該第１切換弁を通り、アキュムレータに流入する。
次いで、アキュムレータの圧力とリフトシリンダの負荷
側油室の圧力がおおむね同圧になると、圧力検出装置が
働き、制御手段は、内部のメーク接点、ブレーク接点の
作用により、第２切換弁への信号を停止すると共に、開
閉弁に信号を供給する。この結果、リフトシリンダの負
荷側油室に通じる管路は、この圧力とほぼ同圧に蓄圧さ
れたアキュムレータを有する振動抑制装置と、開閉弁の
内部通路を介して連通するので、開閉弁が開路した瞬間
に作業装置が下降することもなく、作業装置をリフトシ
リンダで必要高さ迄上昇させ走行をすると、車体の振動
抑制効果が得られる。

次に、制御手段を作動実行中において、例えば、作業
装置による掘削作業、外部からの作業装置への異常負荷
などのため、リフトシリンダの負荷側油室の圧力が、設
定された最高圧力に近づくことがある。反面、開閉弁を
介して連通した振動抑制装置のアキュムレータの最高許
容圧力を高圧に耐えられるようにすることは高価になる
のみならず、その耐久性の問題も生ずる。このような場
合、本発明においては、振動抑制装置に通じる管路が制
御手段を構成する圧力スイッチに導いてあり、該圧力ス
イッチは所定以上の圧力が作用すると、これを介して信
号がブレーク接点に作用し、制御手段は、開閉弁、第２
切換弁の何れにも信号を供給しない。

従って、例え、信号用の開閉器を閉路したまま、掘削
作業などをしても、アキュムレータの蓄圧力が異常に上
昇したり、作業装置が車両本体に対して回動することも
なく、通常の掘削作業がなされる。

なお、信号用の開閉器を開路して制御手段の作動を停
止させた状態では、該手段から開閉弁、第２切換弁に信
号を供給することはないので、本来の車輪式建設機械の
性能が与えられることは云うまでもない。

実施例 この発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は車輪式建設機械の代表例としての車輪式トラ
クタショベルに、通常の振動抑制装置と本発明にかかる
走行振動抑制安定回路とを設けたときの電気・油圧系統
図である。

図において、8,9は作業装置用のリフトシリンダ，ダ
ンプシリンダ、10はタンク、11は油圧パワーユニット中
の作業装置などの作動用油圧ポンプ、12はダンプシリン
ダ９用の油圧切換弁であり、該油圧切換弁12に管路14
a、14bを介してダンプシリンダ９のヘッド側油室9a、ロ
ッド側油室9bが接続され、13はリフトシリンダ８用の油
圧切換弁であり、該油圧切換弁13に管路15a、15bを介し
てリフトシリンダ８のヘッド側油室8a、ロッド側油室8b
が接続してある。さらに、リフトシリンダ８において、
作業装置による負荷側の油室、すなわちヘッド側油室8a
に接続された管路15aの途中に分岐管路16を設け、この
分岐管路16は、開閉弁17を介して絞り弁18aとチェック
弁18bとからなるスローリターン弁18に接続し、このス
ローリターン弁18は、更に、アキュムレータ19に接続し
てある。上記の開閉弁17は、常時は内蔵のばねの付勢力
により、分岐管路16を閉路しており、その受信部に電気
信号が入力されると開路して分岐管路16を、スローリタ
ーン弁18とアキュムレータ19とからなる振動抑制装置20
に連通させるようになっている。また、アキュムレータ
19としては通常プラダ形アキュムレータが用いられ、負
荷の大小、作業条件、設置空間などの関係から単数また
は複数としたり、或いは、開閉弁17、振動抑制装置20を
含めて単数または複数など各種組合わせて使用されるこ
ともありうる。

なお、21はメインリリーフ弁、22,23,24はそれぞれ管
路14a,14b,15aに連通する回路のオーバロードリリーフ
弁、25,26,27,28はキャビテーション防止用のチェック
弁である。

さらに、油圧ポンプ11の圧油が油圧切換弁12,13から
なる油圧切換弁群に流入する管路32の途中には、その受
信部に通じる管路37,41のうち管路37の方が高圧のとき
はＣ位置、管路41の方が高圧のときはＤ位置となる第１
切換弁30が設けられ、この第１切換弁30がＣ位置にある
ときは、油圧ポンプ11の吐出圧油はチェック弁29、管路
33を通って振動抑制装置20へ、Ｄ位置に切換わると、チ
ェック弁29への通路は遮断され、管路32へと導かれるよ
うになっている。31は電磁式の第２切換弁で、受信部に
は電線38により、後述の制御手段１に接続され、ばねの
付勢力によりＥ位置にあって、管路37をタンク10に通じ
させているが、信号が供給されるとＦ位置に切換わり、
管路37を管路15aから分岐した管路36に通じさせる。ま
た、39は電線であり、上述の制御手段１と開閉弁17の受
信部とを接続するものであり、６は制御手段１へ電源を
断接するメインスイッチである。

そうして、１は先にも述べた制御手段であり、その１
例を示すと、第１図の如く、メイク接点２を連動させる
圧力検出装置５、圧力スイッチ４、ブレーク接点3a,3b,
3cなどから構成されている。上記圧力検出装置５には２
つの分割された油室が設けてあり、それぞれの油室には
管路15aから分岐した管路34、管路33から分岐した管路3
5が導いてあり、管路35の圧力が管路34の圧力にほぼ等
しいか、それ以上になると、それまで開路していた内蔵
のメーク接点２を閉路するようになっており、圧力スイ
ッチ４には管路33を分岐して管路42が導いてあり、管路
42の圧力が所定の圧力以上または異常高圧となったと
き、該圧力スイッチの内部電気回路は閉路する。

また、3a,3b,3cは何れもブレーク接点であり、常時は
内部電気回路は閉路しているが、励磁されると開路す
る。なお、40,41は何れも電線であり、制御手段１内の
電気回路を構成する。

次に、以上の構成からなる発明の作動について説明す
る。

例示の車輪式トラクタショベルを通常の走行振動抑制
回路を作用させないで使用する場合は、メインスイッチ
６を開路した状態で運転すればよいので、そのときの作
動状態についての詳細な説明は省略し、メインスイッチ
６を閉路したまま、走行、掘削などの作業をするときの
作動についてのみ説明する。

先ず、走行に当り、走行振動抑制装置の作動開始時に
ついて述べると、エンジン（図示せず）により油圧ポン
プ11を駆動し、リフトシリンダ８により作業装置７を自
重または積載物の負荷に抗して保持した状態を想定する
と、その負荷側油室8aおよびこれに通じる管路15aには
或圧力が発生する。従って、振動抑制装置20のアキュム
レータ19の蓄圧力が、上記管路15a内の或圧力よりも格
段に低い状態のまま、メインスイッチ６を閉路したとす
ると、管路33,35の圧力は管路15a,34の圧力よりも低い
ので、圧力検出装置５内のメイク接点２は開路している
ので、メインスイッチ6,電線40に通じる電源は電線39に
は接続されないので、開閉弁17はＡ位置を保持する。一
方、電線40の電源は、直列に配置され、閉路しているブ
レーク接点3a,3b,電線38を通り信号として第２切換弁31
の受信部に達するので、該第２切換弁はＥ位置からＦ位
置に切換わり、その結果、管路36,37を連通させる。こ
のとき、管路41は管路33に連なり管路36を圧力よりも低
いので第１切換弁30はＣ位置で、油圧ポンプ11の吐出圧
油は該第１切換弁30のＣ位置通路、チェック弁29、管路
33、スローリターン弁18を通り、アキュムレータ19に流
入していき、振動抑制装置20の内圧を上昇させていく。
これにともない、管路35の圧力が管路34の圧力とほぼ等
しいか、または、それ以上になると、圧力検出装置５が
作動して内蔵のメーク接点２を閉路する。すると電線40
の電源はメーク接点２、ブレーク接点3cを経て、信号と
して電線39を介して開閉弁17の受信部に作用して該弁を
Ａ位置からＢ位置に切換え、また、制御手段１内におい
ては同時にブレーク接点3aが開路するので、電線38への
信号は停止され、第２切換弁31はＦ位置からＥ位置へ、
さらに、第１切換弁30はＣ位置からＤ位置へと切換わ
り、油圧ポンプ11の吐出圧油は油圧切換弁12,13からな
る油圧切換弁群に流入し、作業装置７の作動に具えるこ
とができるのは当然であるが、開閉弁17がＢ位置に切換
わる瞬間において、前後の圧力がほぼ等しいので、運転
者の意志に反して作業装置が降下することはない。

さらに、メインスイッチ６を閉路したまま掘削作業な
どをするとき、作業装置７の掘削反力、あるいは思わぬ
過大な外力により、リフトシリンダ８に過大な負荷が加
わり、管路15a,33,42の圧力が所定の圧力以上になる
と、圧力スイッチ４が作動し電線40の電源は、電線41を
通り、ブレーク接点3b,3cを開路するので、メイク接点
２の状態の如何にかかわらず、制御装置１からは、開閉
弁17、第２切換弁31への信号はすべて停止され、メイン
スイッチ６を開路したとき、すなわち、振動抑制装置が
作動しないときと同様になり、掘削作業時などにおいて
も、メインスイッチ６をその都度開路したりする必要も
なく、アキュムレータも保護される。

第２図は、この発明の第２実施例を示す電気・油圧系
統図であるが、第１実施例に示す油圧ポンプ11は作業装
置作動用の油圧ポンプと振動抑制装置への圧油充填用の
ものとを共用したが、かならずしも、この必要はなく、
作動を更に円滑にするため、油圧ポンプ11とは独立して
油圧ポンプ43を別途設けた実施例であり、作用、効果と
もに第１実施例と同様である。

第３図は第１図、第２図における制御手段１の他の実
施例1aを示す電気系統図である。この系統図と第１図の
それとでは、ブレーク接点46a,46b、メーク接点2,47の
配置、組合わせを異にするもので、その作動は、信号用
の開閉器であるメインスイッチ６からの信号用電源は電
線40を通って圧力スイッチ４、ブレーク接点46aに供給
され、図示の状態では、電源は信号として上記ブレーク
接点46aおよびブレーク接点46bを介して電線38へと発信
されるのであるが、管路35の圧力が管路34の圧力に等し
いかまたはそれ以上になると、圧力検出装置５のメイク
接点２が閉路することにより、メイク接点47が閉路し、
電線39に信号を発信すると共に、ブレーク接点46bを開
路して電線38への信号は遮断される。

更に、前述の実施例における作動において述べた如
く、管路42の圧力が所定値以上に上昇すると、圧力スイ
ッチ４は閉路し、その結果、ブレーク接点46aは開路
し、圧力スイッチ４以外への電気回路はすべて遮断され
るので、電線38,39への信号はすべて中断されるが、圧
力スイッチ４が自動復帰すれば、再び、制御手段1aは作
動を開始する。

上述の如く、第１、第３図に示す制御手段1,1aは、電
源を信号媒体とし、圧力検出装置、圧力スイッチ、各種
接点を組合わせた１部の例を示したものであり、この発
明における制御手段としては、ここで説明した特性の機
器のみに限定するものではなく、例えば、開閉弁17、第
２切換弁31、および、制御手段１における圧力検出装置
５、圧力スイッチ４、ブレーク接点3a,3b,3c,46a,46b、
メーク接点2,47などの組合わせにおいて、それらの特性
が逆特性であったり、あるいは、信号媒体として電気の
ほか、油圧、空気圧などの流体におきかえても一向にさ
しつかえないものであって、要は、車輪式建設機械の走
行振動抑制回路への切換えが容易な操作によって具現で
き、しかも、走行振動抑制回路作動中においては、アキ
ュムレータ19の蓄圧力がリフトシリンダ８の負荷側油室
圧力よりも低いときは、その圧力がほぼ同一になるま
で、油圧ポンプ11または43の吐出圧油を振動抑制装置20
に優先して供給し、ほぼ同圧になったところで自動的に
開閉弁17を開路し、同時に、上記油圧ポンプによる圧油
の振動抑制装置への流入を停止するほか、何らかの理由
で、振動抑制装置内の圧力が、所定以上の異常圧力とな
ったときは、自動的に、上記開閉弁17を閉路する位置
に、振動抑制装置20側へ油圧ポンプ11または43の圧油が
流入することを停止するような第２切換弁31の位置にな
るような信号を発する制御手段であればよい。

発明の効果 車輪式建設機械に備える油圧的手段の走行振動抑制回
路に、この発明にかかる安定回路を併設しておくと、通
常の作業状態の油圧回路から、振動抑制効果が得られる
回路に切換操作をすると、自動的に、優先して、作業装
置支持用リフトシリンダの負荷側油室の圧力にほぼ等し
くなるまで振動抑制装置中のアキュムレータに圧油が油
圧ポンプから補給されたうえで、振動抑制装置が作動す
るので、切換時において、運転者の意志に反して作業装
置が下降することもなく安全な運転と良好な乗心地が得
られるほか、走行振動抑制回路状態のまま、掘削作業そ
の他の原因で作業装置支持用リフトシリンダの負荷側油
室の圧力が、アキュムレータに許容される所定の圧力以
上の異常圧力になると、自動的に、上記負荷側油室と振
動抑制装置との間の管路は遮断され、同時に、油圧ポン
プから振動抑制装置への圧油の補給も停止されるので、
アキュムレータは保護され、また、作業装置はリフトシ
リンダを介して機体と一体となるので、振動抑制装置の
耐久性の向上、運転操作の簡易化、安全運転に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を、第２図は第２実施例
を示す電気・油圧系統図、第３図は第１図および第２図
における制御手段の他の実施例を示す電気系統図、第４
図は車輪式トラクタショベルの外観側面図、第５図は車
輪式トラクタショベルに設けられる従来の一般的な走行
振動抑制回路を示す要部電気・油圧系統図、第６図は第
５図を更に改良した従来の電気・油圧系統図である。 1,1a……制御手段 ２……メーク接点 3a,3b,3c……ブレーク接点 ４……圧力スイッチ ５……圧力検出装置 17……開閉弁 20……振動抑制装置 30……第１切換弁 31……第２切換弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両本体に作業装置支持部材の基端部を枢
   支し、リフトシリンダで支持するが如き車輪式建設機械
   であって、上記リフトシリンダの負荷側油室に通じる管
   路を、信号の作用によって開路する開閉弁を介して振動
   抑制装置に接続させた油圧的走行振動抑制回路におい
   て、油圧源と上記開閉弁の上流側管路を接続する管路の
   途中に設け振動抑制装置内の圧力よりも高い圧力が受信
   部に作用したときにのみ、油圧源を上記上流側管路に導
   く第１切換弁と、信号が受信部に作用すると開放されて
   いた第１切換弁の受信部に通じる管路をリフトシリンダ
   の負荷側油室に通じる管路に連通させる第２切換弁と、
   運転席から開閉自在の信号用の開閉器を介して、信号が
   入力されると、第２切換弁の受信部へ信号を出力し、振
   動抑制装置内の圧力がリフトシリンダの負荷側油室の圧
   力とおおむね等しいか、それ以上になると開閉弁の受信
   部へ信号を出力すると同時に第２切換弁の受信部への信
   号出力回路を遮断し、さらに、上記振動抑制装置内の圧
   力が所定の圧力を超えると開閉弁および第２切換弁の受
   信部への信号出力回路を遮断する機能を有する制御手段
   とからなる車輪式建設機械の走行振動抑制安定回路。