JP2005265015A - Construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は圧縮天然ガス等の圧縮ガスを燃料とする原動機が搭載された建設機械に関するものである。 The present invention relates to a construction machine equipped with a prime mover that uses compressed gas such as compressed natural gas as fuel.
近年、エネルギー対策や環境対策の観点から、自動車のみならずショベル等の建設機械においても原動機燃料として圧縮天然ガス等の圧縮ガスを用いることが検討されている。 In recent years, from the viewpoint of energy measures and environmental measures, it has been studied to use compressed gas such as compressed natural gas as a prime mover fuel not only in automobiles but also in construction machines such as excavators.
圧縮天然ガス(CNG)でエンジンを運転するシステムの場合で説明すると、圧縮天然ガス(以下、単にガスという)はガス容器に20Mpa程度の高圧で貯蔵され、このガス容器から出たガスが、減圧弁によりエンジン燃料に適した圧力(0.4Mpa程度)まで減圧されてエンジンに供給される。 In the case of a system that operates an engine with compressed natural gas (CNG), compressed natural gas (hereinafter simply referred to as gas) is stored in a gas container at a high pressure of about 20 MPa, and the gas discharged from the gas container is decompressed. The pressure is reduced to a pressure suitable for engine fuel (about 0.4 Mpa) by the valve and supplied to the engine.
建設機械の場合、このエンジンによって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプからの吐出油によって油圧アクチュエータを作動させる構成をとっている。 In the case of construction machinery, the engine is driven by a hydraulic pump, and the hydraulic actuator is operated by oil discharged from the hydraulic pump.
油圧ショベルを例にとって説明する。 A description will be given using a hydraulic excavator as an example.
油圧ショベルは、図4に示すように、クローラ式の下部走行体1上に上部旋回体2が搭載され、この上部旋回体2に作業(掘削)アタッチメント3が取付けられて成っている。
As shown in FIG. 4, the excavator includes an
作業アタッチメント3は、ブーム4、アーム5及びバケット6、それにこれらを作動させる油圧アクチュエータとしてのブーム、アーム、バケット各シリンダ7,8,9から成り、これら各シリンダ7〜9、及び図示しない旋回、走行両モータが油圧ポンプからの吐出油により駆動されて掘削等の作業が行なわれる。10は上部旋回体2に設けられたキャビン(運転室)である。
The work attachment 3 includes a boom 4, an
この油圧ショベルにおいて、エンジントラブル等によってエンジンが停止すると、油圧ポンプが停止して油圧アクチュエータの油圧源が失われ、機械全体の動きが止まってしまう。この場合、たとえばアタッチメント3が上がったまま停止するのは好ましくないため、これを地上に降下させる等の緊急処置をとる必要がある。 In this hydraulic excavator, when the engine stops due to an engine trouble or the like, the hydraulic pump stops, the hydraulic source of the hydraulic actuator is lost, and the movement of the entire machine stops. In this case, for example, it is not preferable to stop the attachment 3 while it is raised, so it is necessary to take emergency measures such as lowering the attachment 3 to the ground.
この点の対策として、特許文献1に開示されているように、油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブのパイロットラインに手動ポンプを接続し、この手動ポンプでコントロールバルブを切換える技術が提案されている。
しかし、この公知技術によると、手動ポンプをパイロットラインにつなぎ、同ポンプを操作してはじめてコントロールバルブが切換わり、油圧アクチュエータが作動(たとえばブームが降下)するため、迅速な対応ができない。また、手動ポンプを操作する者と、その結果としてのアタッチメントの動きを監視する者が必要となる。これらの作動上の制約から、緊急時に機能しないおそれがある。 However, according to this known technique, the control valve is switched only when the manual pump is connected to the pilot line and the pump is operated, and the hydraulic actuator is activated (for example, the boom is lowered), so that a quick response cannot be made. In addition, a person who operates the manual pump and a person who monitors the movement of the resulting attachment are required. Due to these operational constraints, they may not function in an emergency.
本発明の目的は、圧縮ガスを燃料とする原動機が搭載された建設機械において、原動機の停止時に、必要に応じて油圧アクチュエータをオペレータ1人でも迅速に作動させることができるようにする点にある。 An object of the present invention is to enable a hydraulic actuator to be quickly operated by one operator as needed in a construction machine equipped with a prime mover using compressed gas as fuel when the prime mover is stopped. .
請求項1の発明は、圧縮ガスを燃料として原動機を運転するとともに、この原動機により油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される作動油によって油圧アクチュエータを作動させる建設機械において、上記原動機の停止時に上記圧縮ガスを圧源として上記油圧アクチュエータを作動させるサポート手段が設けられたものである。 The invention according to claim 1 is a construction machine that operates a prime mover using compressed gas as fuel, drives a hydraulic pump by the prime mover, and operates a hydraulic actuator by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump. Support means for operating the hydraulic actuator sometimes using the compressed gas as a pressure source is provided.
請求項2の発明は、請求項1の構成において、サポート手段は、上記油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のアクチュエータ制御弁と、上記圧縮ガスの圧力を油圧に変換する圧力変換器と、上記原動機の停止時にこの圧力変換器で変換された油圧をパイロット圧として上記アクチュエータ制御弁に送るパイロット弁とを具備するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the support means includes a hydraulic pilot type actuator control valve that controls the operation of the hydraulic actuator, a pressure converter that converts the pressure of the compressed gas into hydraulic pressure, A pilot valve that sends the hydraulic pressure converted by the pressure converter to the actuator control valve as a pilot pressure when the prime mover is stopped.
請求項3の発明は、請求項2の構成において、アクチュエータ制御弁は、油圧アクチュエータの保持圧をタンクに抜く保持圧解放位置を有し、パイロット弁は、上記アクチュエータ制御弁が上記保持圧解放位置に切換わるためのパイロット圧を送るように構成されたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect, the actuator control valve has a holding pressure release position for releasing the holding pressure of the hydraulic actuator into the tank, and the pilot valve has the actuator control valve at the holding pressure release position. It is comprised so that the pilot pressure for switching to may be sent.
請求項4の発明は、請求項2または3の構成において、原動機運転中に油圧アクチュエータの作動を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブを原動機停止時のアクチュエータ制御弁として兼用するように構成されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the second or third aspect, the hydraulic pilot type control valve that controls the operation of the hydraulic actuator during operation of the prime mover is also used as the actuator control valve when the prime mover is stopped. It is.
請求項5の発明は、請求項2乃至4のいずれかの構成において、パイロット弁として手動操作されるストップバルブが用いられたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of any of the second to fourth aspects, a stop valve that is manually operated is used as a pilot valve.
請求項6の発明は、請求項2乃至5の構成において、原動機運転中にアクチュエータ制御弁の作動を制御するリモコン弁を有し、このリモコン弁を原動機停止時のパイロット弁として兼用するように構成されたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a remote control valve for controlling the operation of the actuator control valve during operation of the prime mover, and the remote control valve is also used as a pilot valve when the prime mover is stopped. It has been done.
請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれかの構成において、圧縮ガスの供給源からガス圧を取出すガス圧取出しポートと、ガス圧をサポート手段に導入するガス圧導入ポートと、この両ポート同士を着脱自在に接続する接続管が設けられたものである。 A seventh aspect of the present invention provides a gas pressure extracting port for extracting a gas pressure from a compressed gas supply source, a gas pressure introducing port for introducing the gas pressure into the support means, and A connecting pipe for detachably connecting both ports is provided.
本発明によると、圧縮ガスを原動機燃料とするシステムにおいて一定圧の燃料ガスを常備している点に着目し、サポート手段により、この燃料ガスの圧力を利用して油圧アクチュエータを作動させる(請求項3では油圧アクチュエータの保持圧をタンクに抜くことにより、たとえば作業アタッチメントを降下させる)構成としたから、原動機停止時におけるアクチュエータの緊急作動に対してオペレータ1人でも迅速に対応することができる。 According to the present invention, paying attention to the fact that a fuel gas of a constant pressure is always provided in a system using a compressed gas as a prime mover fuel, the hydraulic actuator is operated by the support means using the pressure of the fuel gas (claim). 3, for example, the work attachment is lowered by removing the holding pressure of the hydraulic actuator into the tank), so that one operator can quickly respond to the emergency operation of the actuator when the prime mover is stopped.
ここで、請求項2〜6の発明によると、アクチュエータ制御弁と、圧力変換器と、パイロット弁という充実した油圧機器によって油圧アクチュエータを所望通りに的確に作動させることができる。 According to the second to sixth aspects of the present invention, the hydraulic actuator can be accurately actuated as desired by a rich hydraulic device such as an actuator control valve, a pressure transducer, and a pilot valve.
この場合、請求項4の発明ではコントロールバルブをアクチュエータ制御弁として、また請求項6の発明ではリモコン弁をパイロット弁としてそれぞれ兼用する構成であるため、アクチュエータ制御弁、パイロット弁を緊急時専用として追加する場合と比較して、設備を簡略化し、コストを安くすることができる。また、運転席から離れた場所で手動ポンプを操作する場合と異なり、原動機停止時にも運転席から操作できるため、より迅速かつ容易に対処することができる。 In this case, since the control valve is used as an actuator control valve in the invention of claim 4 and the remote control valve is used as a pilot valve in the invention of claim 6, the actuator control valve and the pilot valve are added exclusively for emergency use. Compared to the case, the equipment can be simplified and the cost can be reduced. In addition, unlike the case where the manual pump is operated at a location away from the driver's seat, it can be operated from the driver's seat even when the prime mover is stopped, so that it can be dealt with more quickly and easily.
一方、請求項7の発明によると、原動機停止時にのみガス圧取出しポートとガス圧導入ポートとを接続し、原動機運転中はこれらを切り離しておくことにより、万が一、サポート手段が不必要に作用する事態を回避することができる。 On the other hand, according to the invention of claim 7, the support means works unnecessarily by connecting the gas pressure take-out port and the gas pressure introduction port only when the prime mover is stopped and separating them during the prime mover operation. The situation can be avoided.
第1実施形態(図1参照)
図1は圧縮天然ガスを燃料とするエンジンによって油圧ポンプを駆動するシステムの全体構成を示す。
1st Embodiment (refer FIG. 1)
FIG. 1 shows the overall configuration of a system in which a hydraulic pump is driven by an engine using compressed natural gas as fuel.
図において、11はガス供給源としてのガスボンベで、このガスボンベ11に20Mpa程度の高圧で貯蔵された圧縮天然ガス(以下、単にガスという)は、減圧弁12でエンジン燃料に適した圧力である0.4Mpa程度まで減圧された後、エンジン13に供給される。
In the figure, 11 is a gas cylinder as a gas supply source. A compressed natural gas (hereinafter simply referred to as gas) stored in the
エンジン13は上記ガスを燃料として運転され、このエンジン13によって主、補助両油圧ポンプ14,15が駆動される。
The
主油圧ポンプ14から吐出された圧油は、アクチュエータ制御弁としての油圧パイロット式のコントロールバルブ16を介して油圧アクチュエータ(ここでは図4中のブームシリンダ7の場合で説明する)に送られ、このブームシリンダ7を作動させる。このブームシリンダ7から出た油は作動油タンクTに戻される。
The pressure oil discharged from the main
コントロールバルブ16は、補助油圧ポンプ15を圧源とするリモコン弁17からのパイロット圧によって中立位置イと、ブーム下げ位置ロと、ブーム上げ位置ハとの間で切換わり作動し、ブームシリンダ7が、ブーム下げ位置ロで縮小作動し、ブーム上げ位置ハで伸長作動する。
The
ここで、図4の作業アタッチメント3を空中に停止させた状態では、ブームシリンダ7の伸び側油室7aにアタッチメント自重を支える保持圧が発生する。従って、エンジン停止時にこの保持圧をタンクTに抜くことによって作業アタッチメント3全体を降下させることができる。
Here, in the state where the work attachment 3 of FIG. 4 is stopped in the air, a holding pressure for supporting the weight of the attachment is generated in the extension
リモコン弁17と、コントロールバルブ16のブーム下げ側及びブーム上げ側両パイロットポート16a,16bとは、ブーム下げ側及びブーム上げ側両パイロットライン18,19によって接続され、リモコン弁17の操作量に応じたパイロット圧がこのパイロットライン18,19を通じてコントロールバルブ16に送られる。
The
この両パイロットライン18,19のうち、ブーム下げ側パイロットライン18に手動式の第1ストップバルブ20が設けられるとともに、同パイロットライン18から分岐してエンジン停止時用の補助パイロットライン21が接続されている。
A manual
この補助パイロットライン21には、第2ストップバルブ22と圧力変換器としてのアキュムレータ23とが設けられ、このアキュムレータ23の入口側にガス圧導入ポート24が設けられている。
The
一方、ガスボンベ11と減圧弁12とを結ぶ高圧ガス管路25に分岐管路26が接続されている。
On the other hand, a
この分岐管路26には第3ストップバルブ27が設けられ、その先端にガス圧取出しポート28が設けられている。
The
この構成において、エンジン運転中は、第1ストップバルブ20は開状態、第2、第3両ストップバルブ22,27は閉状態とされる。
In this configuration, during engine operation, the
この状態では、リモコン弁17の操作によってコントロールバルブ16が切換わり作動し、主油圧ポンプ14からの吐出油によりブームシリンダ7が作動して通常の作業が行なわれる。
In this state, the
一方、エンジン13がエンジントラブル等によって停止し、しかもこのときアタッチメント3が空中で停止したままであるためこれを地上に降下させる必要が生じたときには、次の操作を行なう。
On the other hand, when the
ガス圧取出しポート28とガス圧導入ポート24とを接続管29で接続するとともに、第1ストップバルブ20を閉じ、第2及び第3両ストップバルブ22,27を開く。
The gas pressure take-out
こうすると、補助パイロットライン21にガスボンベ11からの圧縮ガスが導入され、この圧縮ガスによってアキュムレータ23から一定に加圧された油圧がコントロールバルブ16のブーム下げ側パイロットポート16aに送られる。
As a result, the compressed gas from the
すなわち、エンジン停止時に燃料ガスの圧力を油圧に変換してブームシリンダ7を作動させるサポート手段が構成され、このサポート手段により、コントロールバルブ16が、リモコン弁17の操作無しでブーム下げ位置ロに切換わり、前記のようにブームシリンダ7の伸び側油室(保持側油室)7aの圧力がコントロールバルブ7を介してタンクTに抜かれるため、ブームシリンダ7がアタッチメント自重によって縮小し、図4の作業アタッチメント3が降下する。
That is, support means for operating the boom cylinder 7 by converting the pressure of the fuel gas into hydraulic pressure when the engine is stopped is configured, and the
なお、このとき第2ストップバルブ22の開度を手動調整することにより、コントロールバルブ7のストローク制御が可能であるため、必要に応じて上記降下速度を調整することができる。
At this time, the stroke of the control valve 7 can be controlled by manually adjusting the opening degree of the
また、アタッチメント降下操作が終わった後は、第2及び第3両ストップバルブ22,27を閉じ、第1ストップバルブ20を開くとともに接続管29を外してエンジン13の復旧に備えることとなる。
In addition, after the attachment lowering operation is finished, both the second and
このように、エンジン停止時に、ガスエンジン固有の圧源であるガス圧力を利用してコントロールバルブ16を操作し、ブームシリンダ7をブーム下げ側に作動させるため、接続管29を装着してストップバルブ20,22,27を開閉操作するだけで直ちにブーム下げ動作を行なわせることができる。すなわち、緊急時にオペレータ1人でも迅速に対応することができる。
As described above, when the engine is stopped, the
なお、エンジン運転中は、ガス圧取出しポート28とガス圧導入ポート24とを切り離すことができるため、ストップバルブ22,27が緩んで補助パイロットライン21からコントロールバルブ16にパイロット圧が送られてしまう等の不測事態が発生するおそれがない。
During the engine operation, the gas pressure take-out
第2実施形態(図2参照)
以下の第2及び第3両実施形態においては、第1実施形態との相違点のみを説明する。
Second embodiment (see FIG. 2)
In both the following second and third embodiments, only differences from the first embodiment will be described.
第2実施形態においては、補助油圧ポンプ15とリモコン弁17とを結ぶリモコン弁一次側管路30に補助パイロットライン21が分岐接続され、アキュムレータ23からの油圧をリモコン弁17に一次圧として供給し得るように構成されている。
In the second embodiment, the
こうすれば、エンジン停止時にも、リモコン弁17によるコントロールバルブ16の制御が確保されるため、コントロールバルブ16をブーム下げ位置ロだけでなく、ブーム上げ位置ハにも切換えることができる。
By doing so, since the control of the
すなわち、ブームシリンダ7を、エンジン運転中と同様に、下げ側及び上げ側いずれにも作動させることができる。 That is, the boom cylinder 7 can be operated on both the lower side and the upper side as in the engine operation.
また、リモコン弁17をエンジン停止時のパイロット弁として兼用する構成であるため、運転席から離れた場所で手動ポンプを操作する場合と異なり、エンジン停止時にそのまま運転席から操作できることで、より迅速かつ容易に対処することができる。
Further, since the
この第2実施形態において、第1実施形態の第1ストップバルブ20は不要となる。また、第2ストップバルブ22は、第1実施形態の場合のような補助パイロットライン21の開度を調整する機能は求められず、単に同ライン21を開閉するだけのものとなるため、必要に応じて設ければよい。
In the second embodiment, the
なお、補助パイロットライン21からの油圧が補助油圧ポンプ15側に送られることを阻止するために、図示のように同ポンプ15の吐出側にチェック弁31を設けるのが望ましい。
In order to prevent the hydraulic pressure from the
第3実施形態(図3参照)
第3実施形態においては、第1及び第2両実施形態のアキュムレータ23に代えてシリンダ構造の圧力変換器32が補助パイロットライン21に設けられている。
Third embodiment (see FIG. 3)
In the third embodiment, a
この圧力変換器32は、ピストン33の片側にガス圧室34、反対側に油圧室35を備え、ガス圧室34に導入されるガス圧によりピストン33を押し込んで油圧室35に油圧を発生させるように構成されている。
The
36は油圧室35にタンクTから油を補充する油補充管路、37は同管路36に設けられたチェック弁である。
この構成によっても、第1及び第2両実施形態と基本的に同じ効果を得ることができる。 Also with this configuration, basically the same effect as both the first and second embodiments can be obtained.
なお、ここでは、圧力変換器31で発生した油圧を、第2実施形態同様、リモコン弁17の一次側管路30に送る構成をとっているが、図1に示す第1実施形態のようにコントロールバルブ16のブーム下げ側パイロットポート16aに送るように構成してもよい。
Here, as in the second embodiment, the hydraulic pressure generated by the
他の実施形態
(1) 上記各実施形態では、エンジン停止時に作動させる油圧アクチュエータとしてブームシリンダ7を例示したが、図4に示す作業アタッチメント3の他の油圧アクチュエータ(アームシリンダ8またはバケットシリンダ9)にも上記同様に適用することができる。
Other embodiments
(1) In the above embodiments, the boom cylinder 7 is exemplified as the hydraulic actuator that is operated when the engine is stopped. However, the same applies to the other hydraulic actuators (arm cylinder 8 or bucket cylinder 9) of the work attachment 3 shown in FIG. Can be applied to.
(2) 上記各実施形態では、ガス圧取出しポート28とガス圧導入ポート24をエンジン停止時に接続管29で接続するようにしたが、この両ポート28,24を常時接続しておいてもよい。
(2) In each of the above embodiments, the gas pressure take-out
(3) 上記各実施形態では、エンジン停止時に油圧アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御弁として既存のコントロールバルブ16を兼用する構成をとったが、このコントロールバルブ16とは別にエンジン停止時専用のアクチュエータ制御弁をコントロールバルブ16とパラレルに接続してもよい。
(3) In each of the above embodiments, the existing
(4) エンジン停止時に、圧力変換器で変換された油圧をパイロット圧としてアクチュエータ制御弁(各実施形態ではコントロールバルブ16)に送るパイロット弁として、第1実施形態ではストップバルブ22を用い、第2、第3両実施形態では既存のリモコン弁17を兼用する構成としたが、エンジン停止時専用のリモコン弁を設けてもよい。
(4) When the engine is stopped, a
(5) 本発明は、天然ガス以外の圧縮ガス(LPガス、水素等)を燃料とするエンジンを用いる建設機械にも適用することができる。 (5) The present invention can also be applied to a construction machine using an engine that uses compressed gas (LP gas, hydrogen, etc.) other than natural gas as fuel.
また、燃料電池で電動機を回転させて油圧ポンプを駆動するシステムをとる場合にも、圧縮ガスを燃料としている点、電動機トラブル等によって原動機が停止する場合がある点で共通することから、本発明はこの燃料電池機関を原動機とする建設機械にも適用することができる。 In addition, even when a system that drives a hydraulic pump by rotating an electric motor with a fuel cell is used, it is common in that the prime mover may stop due to the use of compressed gas as a fuel and a motor trouble or the like. Can also be applied to construction machines using this fuel cell engine as a prime mover.
11 ガスボンベ(ガス供給源)
13 原動機としてのエンジン
14 主油圧ポンプ
15 補助油圧ポンプ
16 アクチュエータ制御弁としてのコントロールバルブ
17 リモコン弁(パイロット弁)
21 補助パイロットライン
22 パイロット弁としてのストップバルブ
23 圧力変換器としてのアキュムレータ
24 ガス圧導入ポート
27 ガス圧取出しポート
29 接続管
31 圧力変換器
11 Gas cylinder (gas supply source)
13 Engine as
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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JP2004076765A JP2005265015A (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Construction machine |
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JP2004076765A JP2005265015A (en) | 2004-03-17 | 2004-03-17 | Construction machine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018168666A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 住友建機株式会社 | Shovel |
-
2004
- 2004-03-17 JP JP2004076765A patent/JP2005265015A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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JP2018168666A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 住友建機株式会社 | Shovel |
JP7042033B2 (en) | 2017-03-30 | 2022-03-25 | 住友建機株式会社 | Excavator |
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Legal Events
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