JP2006077427A - ホイール式油圧ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】 ホイール式油圧ショベルにおいて、アクセルペダルによる走行用流量制御弁への流量指令を抑制可能なインチングペダルを追加し、インチングペダルの操作で走行用流量制御弁における走行用油圧モータへの流量を抑制可能とする。
【解決手段】 エンジンにより駆動される油圧ポンプ７から供給される圧油によりホイールを駆動する走行用油圧モータ１５ａ，１６aへの圧油供給の制御を行う走行用流量制御弁１５b、１６bと、エンジンの回転数指令と走行用流量制御弁への流量指令を同時に操作可能なアクセルペダル３５による走行用流量制御弁への流量指令を抑制可能なインチングペダル３６を有し、アクセルペダルとインチングペダルとの連携操作により、ペダル操作だけでエンジンの回転数と走行用油圧モータへの流量を独立して制御可能なように構成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、上部旋回体を搭載した下部走行体の走行をホイールによって行うホイール式油圧ショベルに係り、特に、ホイール式油圧ショベルにおける走行速度およびエンジン回転数の制御にかかわる技術に関する。

ホイール式油圧ショベルのように、走行用流量制御弁により走行用油圧モータの流量を制御することによって、走行速度を制御する構成となっている建設機械では、従来は、アクセルペダルとエンジン回転数操作レバーにより、走行速度とエンジン回転数を制御するようになっていた（特許文献１参照）。
特許２００１−２９５６８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような従来の手法では、走行速度とエンジン回転数を独立して制御するためには、アクセルペダルとエンジン回転数操作レバーの両方とも操作する必要があり、手も用いなければならない。したがって、両手でハンドルや他の操作レバーを操作している際には、走行速度とエンジン回転数を独立して制御することができず、足だけの操作で、走行速度とエンジン回転数を独立して制御できるホイール式油圧ショベルの実現が望まれていた。

なお、足だけの操作で、走行速度とエンジン回転数を独立して制御できる建設機械としては、ホイールローダがあり、ホイールローダでは、アクセルペダルの操作でエンジン回転数を制御し、インチングペダルの操作で、走行用油圧モータへ圧油を供給する油圧ポンプの傾転角を制御することで、走行速度を制御するようにしている。このような速度制御は、Hydro-Static-Transmisson（油圧静的変速メカニズム）として知られているが、メインポンプからの圧油を利用する走行用流量制御弁により、走行用油圧モータの流量を制御する（つまり走行速度を制御する）構成をとる、ホイール式油圧ショベルには、適用ができない。

本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、走行用流量制御弁により走行用油圧モータの流量を制御することによって、走行速度を制御する構成をとるホイール式油圧ショベルにおいて、アクセルペダルによる走行用流量制御弁への流量指令を抑制可能なインチングペダルを追加し、インチングペダルの操作で走行用流量制御弁における走行用油圧モータへの流量を抑制可能とすることで、ペダル操作だけで走行速度とエンジン回転数を独立して制御できるようにすることにある。

上記した目的を達成するため、本発明によるホイール式油圧ショベルは、エンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから供給される圧油によりホイールを駆動する走行用油圧モータと、走行用油圧モータへの圧油供給の制御を行う走行用流量制御弁と、エンジンの回転数指令と走行用流量制御弁への流量指令を同時に操作可能なアクセルペダルと、アクセルペダルによる走行用流量制御弁への流量指令を抑制可能なインチングペダルと、ホイールにより移動が可能な下部走行体と、下部走行体上に取り付けられ、運転席を有する上部旋回体と、該上部旋回体の前方に上下動可能に取り付けられ、対象物に対する作業が可能な作業装置とを、有し、アクセルペダルとインチングペダルとの連携操作により、ペダル操作だけで、エンジンの回転数と走行用流量制御弁への流量を独立して制御可能なように、構成する。
さらに、アクセルペダルにより操作されて、走行用流量制御弁の一方のパイロット圧入力部に対して第１のパイロット圧を与える第１の減圧弁と、インチングペダルにより操作され、走行用流量制御弁の他方のパイロット圧入力部に対して第２のパイロット圧を与える第２の減圧弁とを有し、第２の減圧弁は、第１の減圧弁から出力される第１のパイロット圧を超えない値の第２のパイロット圧を、出力するように構成する。

本発明によれば、エンジンの回転数指令と走行用流量制御弁への流量指令（走行用油圧モータへの流量指令）を同時に操作可能なアクセルペダルと、上記の流量指令を抑制可能なインチングペダルとを、連携操作することにより、ペダル操作だけで走行速度とエンジン回転数を独立して制御できる。
また、アクセルペダルにより操作されて、走行用流量制御弁の一方のパイロット圧入力部に対して第１のパイロット圧を与える第１の減圧弁と、インチングペダルにより操作され、走行用流量制御弁の他方のパイロット圧入力部に対して第２のパイロット圧を与える第２の減圧弁とを有し、第２の減圧弁は、第１の減圧弁から出力される第１のパイロット圧を超えない値の第２のパイロット圧を、出力するようにように構成しているので、インチングペダルをいくら踏み込んでも、走行方向が逆転する虞のない安全性に優れた走行速度制御系を、アクセルペダルおよび第１の減圧弁と同等構成の、安価なインチングペダルおよび第２の減圧弁を付加するだけで実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるホイール式油圧ショベル（ホイール走行式油圧ショベル）に係り、図１は、本実施形態のホイール式油圧ショベルの概要を示す図で、図１の（ａ）はホイール式油圧ショベルを側面から見た外観図、図１の（ｂ）はホイール式油圧ショベルの一部を簡略した底面図、図１の（ｃ）はホイール式油圧ショベルの上面図である。

図１において、Ａは下部走行体、Ｂは、下部走行体Ａ上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体である。下部走行体Ａは、走行駆動部１５、１６（走行右系の走行駆動部１５、走行左系の走行駆動部１６）と、走行駆動部１５、１６で駆動されるホイール２３と、ホイール２３を操舵する操舵部１９とを、有する走行装置１、および、走行装置１（ホイール２３）により走行移動が可能な車体２４とを、含んで構成されている。また、下部走行体Ａの前部には、リフトアーム１８とローダバケット１７を有し、ローディング作業を行うローダ式作業装置２が設けられている。上部旋回体Ｂは、エンジンや油圧システム等で構成された駆動システム３と、ステアリング（ハンドル）やペダル、操作レバー等を有する運転室４と、旋回装置１４とを、含んで構成されている。また、上部旋回体Ｂには、ブーム１１、アーム１２、把持手段１３を有するバックホウ式作業装置５が設けられている。

上下動可能なローダ式作業装置２は、ローダバケット１７により対象物（資材等）の収集と運搬を行うようになっており、上下動可能なバックホウ式作業装置５は、把持手段１３により対象物の破砕や分別収集を行うようになっており、バックホウ式作業装置５で分別収集した対象物を、ローダ式作業装置２のローダバケット１７内に貯め込むことができるようになっている。なお、本実施形態では、バックホウ式作業装置５には把持手段１３を設けた構成例を示したが、把持手段１３に代替してバックホウバケットを設けた構成としてもよい。

図２は、本実施形態のホイール式油圧ショベルの油圧回路を示す図である。図２において、６はディーゼルエンジン、７は可変容量型のメイン油圧ポンプ、８はパイロット用の固定容量型の油圧ポンプ、９はステアリング用の固定容量型の油圧ポンプ、１０は必要以上の回路圧上昇を防ぐためのアンロード弁、１１ａはブーム１１用の油圧アクチュエータ、１１ｂはブーム１１用のコントロールバルブ（ブーム用流量制御弁）、１２ａはアーム１２用の油圧アクチュエータ、１２ｂはアーム１２用のコントロールバルブ（アーム用流量制御弁）、１３ａは把持手段１３用の油圧アクチュエータ、１３ｂは把持手段１３用のコントロールバルブ（把持用流量制御弁）、１４ａは旋回装置１４用の油圧アクチュエータ、１４ｂは旋回装置１４用のコントロールバルブ（旋回用流量制御弁）、１５ａは走行右系の走行駆動部１５用の油圧アクチュエータ（走行右用油圧モータ）、１５ｂは走行右系の走行駆動部１５用のコントロールバルブ（走行右用流量制御弁）、１６ａは走行左系の走行駆動部１６用の油圧アクチュエータ（走行左用油圧モータ）、１６ｂは走行左系の走行駆動部１６用のコントロールバルブ（走行左用流量制御弁）、１７ａはローダバケット１７用の油圧アクチュエータ、１７ｂはローダバケット１７用のコントロールバルブ（ローダバケット用流量制御弁）、１８ａはリフトアーム１８用の油圧アクチュエータ、１８ｂはリフトアーム１８用のコントロールバルブ（リフトアーム用流量制御弁）、１９ａは操舵部１９用の油圧アクチュエータ、１９ｂは操舵部１９用のコントロールバルブ（操舵用流量制御弁）、２０はセンタージョイント、２１ａ、２１ｂは連通絞りである。

図２に示す構成において、ディーゼルエンジン６により駆動されるメイン油圧ポンプ７から吐出される圧油は、各々の操作指令に応じて切り換えられる各コントロールバルブ１１ｂ〜１８ｂを介して、対応する各油圧アクチュエータ１１ａ〜１８ａに選択的に供給されて、各油圧アクチュエータ１１ａ〜１８ａが選択的に駆動されることで、各部（ブーム１１、アーム１２、把持手段１３、旋回装置１４、走行右系の走行駆動部１５、走行左系の走行駆動部１６、ローダバケット１７、リフトアーム１８）が動作する。また、ディーゼルエンジン６により駆動されるステアリング用の油圧ポンプ９から吐出される圧油は、操作指令に応じて切り換えられるコントロールバルブ１９ｂを介して、油圧アクチュエータ１９ａに供給されて、油圧アクチュエータ１９ａが駆動されることで、操舵部１９が動作する。ディーゼルエンジン６により駆動されるパイロット用の油圧ポンプ８から吐出される圧油は、パイロット圧として各部に供給される。

図３は、本実施形態のホイール式油圧ショベルの運転室４の内部構成を示す図である。図３において、３０、３１、３２は操作レバー、３３はステアリング、３４はシフトレバー、３５はアクセルペダル、３６はインチングペダル、３７は高低速切換レバーである。

図３に示す構成において、操作レバー３０は、前後左右の操作で、ブーム１１と把持手段１３に対応するコントロールバルブ１１ｂ、１３ｂを切り換え、ブーム１１と把持手段１３の動作制御を行う。操作レバー３１は、前後左右の操作で、アーム１２と旋回装置１４に対応するコントロールバルブ１２ｂ、１４ｂを切り換え、アーム１２と旋回装置１４の動作制御を行う。操作レバー３２は、前後左右の操作で、ローダバケット１７とリフトアーム１８に対応するコントロールバルブ１７ｂ、１８ｂを切り換え、ローダバケット１７とリフトアーム１８の動作制御を行う。ステアリング３３は、左右に回すことで、操舵部１９に対応するコントロールバルブ１９ｂを切り換え、操舵部１９の動作制御を行う。シフトレバー３４は前後に操作することで、後記する前後進切換弁を切り換え、走行方向（前進または後退）の切り換えを行う。アクセルペダル３５とインチングペダル３６は、それぞれの踏み込み量に応じた流量指令により、走行右系の走行駆動部１５の走行右用流量制御弁１５ｂおよび走行左系の走行駆動部１６の走行左用流量制御弁１６ｂを、同時に同一量切り換え、走行速度の制御を行う。また、アクセルペダル３５は、その踏み込み量に応じたエンジン回転数指令により、ディーゼルエンジン６の回転数制御を行う。

図４は、アクセルペダル３５およびインチングペダル３６と、走行制御系バルブ群との関係を示す油圧回路図である。図４において、３５ａはアクセルペダル３５で操作され第１のパイロット圧を出力する第１の減圧弁、３６ａはインチングペダル３６で操作され第２のパイロット圧を出力する第２の減圧弁、４１は急加速防止用の絞り、６ａは、アクセルペダル３５の操作によるエンジン回転数指令（電気信号によるエンジン回転数指令）を受けて、ディーゼルエンジンの６の回転数を制御するエンジン回転数制御部、３４ｂはシフトレバー３４で操作される前後進切換弁、１５ｂは、前後進切換弁３４ｂの一方の出力ポートから出力されるパイロット圧を、その一方のパイロット圧入力部に入力され、前後進切換弁３４ｂの他方の出力ポートから出力されるパイロット圧を、その他方のパイロット圧入力部に入力される、前記した走行右用流量制御弁、１６ｂは、前後進切換弁３４ｂの一方の出力ポートから出力されるパイロット圧を、その一方のパイロット圧入力部に入力され、前後進切換弁３４ｂの他方の出力ポートから出力されるパイロット圧を、その他方のパイロット圧入力部に入力される、前記した走行左用流量制御弁である。

図４に示す構成において、アクセルペダル３５の操作によって、その踏み込み量に応じたエンジン回転数指令がエンジン回転数制御部６ａに出力されるとともに、その踏み込み量に応じて第１の減圧弁３５ａが駆動されて、第１の減圧弁３５ａから流量指令用の第１のパイロット圧が、急加速防止用の絞り４１を通って前後進切換弁３４ｂの一方の入力ポートに入力される。また、インチングペダル３６の操作によって、その踏み込み量に応じて第２の減圧弁が駆動され、第２の減圧弁３６ａから流量指令用の第２のパイロット圧が、前後進切換弁３４ｂの他方の入力ポートに入力される。したがって、前後進切換弁３４ｂが中立位置以外の走行時には、走行右用流量制御弁１５ｂおよび走行左用流量制御弁１６ｂの一方のパイロット圧入力部には、アクセルペダル３５による第１のパイロット圧が入力され、走行右用流量制御弁１５ｂおよび走行左用流量制御弁１６ｂの他方のパイロット圧入力部には、インチングペダル３６による第２のパイロット圧が入力される。よって、アクセルペダル３５による流量指令をインチングペダルにより抑制することが可能となり、例えば、走行して目標地点に近づいた後、直ちに作業装置により高負荷作業を行う必要がある場合でも、両手でステアリング（ハンドル）と操作レバーを持ったまま、アクセルペダル３５とインチングペダル３６によるペダル操作だけで、エンジン出力（エンジン回転数）と走行速度の調整を同時に行うことができるようになっている。

なお、第２の減圧弁３６ａには、第１の減圧弁３５ａからの第１のパイロット圧が供給され、インチングペダル３５をいくら踏み込んでも、第２の減圧弁３６ａから出力される第２のパイロット圧は、第１のパイロット圧を超えない値となるように構成されている。すなわち、図５に示すように、例えば、アクセルペダル３５の踏み込み量がＳ１で、そのときの第１のパイロット圧がＰ１である際には、インチングペダル３６を踏み込み量Ｓ１以上に踏み込んでも、第２のパイロット圧はＰ１を超えないようになっている。したがって、インチングペダル３６をいくら踏み込んでも、走行方向が逆転する虞のない安全性に優れた走行速度制御系を、アクセルペダル３５および第１の減圧弁３５ａと同等構成の、安価なインチングペダル３６および第２の減圧弁３６ａを付加するだけで実現できるようになっている。

ここで、本発明と直接は関係しないが、図４に示した他の油圧回路要素についても参考までに説明する。高低速切換弁３７ａは、高低速切換レバー３７の切り換えに連動して、走行右用油圧モータ１５ａおよび走行左用油圧モータ１６ａの傾転角を切り換えるものである。連通絞り２１ａ、２１ｂは、左右の走行回路を連通して、走行右用油圧モータ１５ａ、走行左用油圧モータ１６ａの回転差を吸収するためのものである。カウンタバランス弁３８ａ、３８ｂは、圧油が供給されている場合にだけ、走行右用油圧モータ１５ａ、走行左用油圧モータ１６ａの戻り側回路を開くことで、下り坂などでの逸走を防止するためのものである。パーキングブレーキ３９ａ、３９ｂも同様に、カウンタバランス弁３８ａ、３８ｂに圧油が供給されている場合にだけ、パーキングブレーキを解除する、ネガティブ式のメカブレーキである。

上述したように本実施形態によれば、走行速度制御用の走行右用流量制御弁１５ｂ、走行左用流量制御弁１６ｂに対するアクセルペダル３５による流量指令を、インチングペダル３６により抑制できるため、ペダル操作だけで、ディーゼルエンジン６への回転数指令と、走行用の流量制御弁１５ｂ、１６ｂへの流量指令とを、独立して制御可能としているので、操作性に優れたホイール式油圧ショベルを実現できる。

なお、上述した実施形態では、走行用流量制御弁および走行用油圧モータをそれぞれ１対設けた構成を示したが、１つの走行用流量制御弁と１つの走行用油圧モータをもつ構成のホイール式油圧ショベルであっても、本発明が適用可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るホイール式油圧ショベルの概要を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るホイール式油圧ショベルの油圧回路図である。 本発明の一実施形態に係るホイール式油圧ショベルの運転室内の構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るホイール式油圧ショベルにおける、走行制御系の油圧回路の詳細を示す油圧回路図である。 本発明の一実施形態に係るホイール式油圧ショベルにおける、アクセルペダルの踏み込み量と第１のパイロット圧、および、インチングペダルの踏み込み量と第２のパイロット圧の関係を示す説明図である。

符号の説明

Ａ……下部走行体、Ｂ……上部旋回体、１……走行装置、２……ローダ式作業装置、３……駆動システム、４……運転室、５……バックホウ式作業装置、６……ディーゼルエンジン、６ａ……エンジン回転数制御部、７……メイン油圧ポンプ、８……パイロット用の油圧ポンプ、９……ステアリング用の油圧ポンプ、１０……アンロード弁、１１……ブーム、１１ａ……ブーム用の油圧アクチュエータ、１１ｂ……ブーム用のコントロールバルブ（ブーム用流量制御弁）、１２……アーム、１２ａ……アーム用の油圧アクチュエータ、１２ｂ……アーム用のコントロールバルブ（アーム用流量制御弁）、１３……把持手段、１３ａ……把持手段用の油圧アクチュエータ、１３ｂ……把持手段用のコントロールバルブ（把持用流量制御弁）、１４……旋回装置、１４ａ……旋回装置用の油圧アクチュエータ、１４ｂ……旋回装置用のコントロールバルブ（旋回用流量制御弁）、１５……走行右系の走行駆動部、１５ａ……走行右系の走行駆動部用の油圧アクチュエータ（走行右用油圧モータ）、１５ｂ……走行右系の走行駆動部用のコントロールバルブ（走行右用流量制御弁）、１６……走行左系の走行駆動部、１６ａ……走行左系の走行駆動部用の油圧アクチュエータ（走行左用油圧モータ）、１６ｂ……走行左系の走行駆動部用のコントロールバルブ（走行左用流量制御弁）、１７……ローダバケット、１７ａ……ローダバケット用の油圧アクチュエータ、１７ｂ……ローダバケット用のコントロールバルブ（ローダバケット用流量制御弁）、１８……リフトアーム、１８ａ……リフトアーム用の油圧アクチュエータ、１８ｂ……リフトアーム用のコントロールバルブ（リフトアーム用流量制御弁）、１９……操舵部、１９ａ……操舵部用の油圧アクチュエータ、１９ｂ……操舵部用のコントロールバルブ（操舵用流量制御弁）、２０……センタージョイント、２１ａ、２１ｂ……連通絞り、２３……ホイール、２４……車体、３０、３１、３２……操作レバー、３３……ステアリング、３４……シフトレバー、３４ｂ……前後進切換弁、３５……アクセルペダル、３５ａ……第１の減圧弁、３６……インチングペダル、３６ａ……第２の減圧弁、３７……高低速切換レバー、３７ａ……高低速切換弁、３８ａ、３８ｂ……カウンタバランス弁、３９ａ、３９ｂ……パーキングブレーキ、４１……急加速防止用の絞り。

Claims (2)

1. エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される圧油によりホイールを駆動する走行用油圧モータと、該走行用油圧モータへの圧油供給の制御を行う走行用流量制御弁と、前記エンジンの回転数指令と前記走行用流量制御弁への流量指令を同時に操作可能なアクセルペダルと、該アクセルペダルによる前記走行用流量制御弁への流量指令を抑制可能なインチングペダルと、前記ホイールにより移動が可能な下部走行体と、該下部走行体上に取り付けられ、運転席を有する上部旋回体と、該上部旋回体の前方に上下動可能に取り付けられ、対象物に対する作業が可能な作業装置とを、有するホイール式油圧ショベルであって、
   前記アクセルペダルと前記インチングペダルとの連携操作により、ペダル操作だけで、前記エンジンの回転数と前記走行用流量制御弁の流量を独立して制御可能としたことを特徴とするホイール式油圧ショベル。
2. 請求項１に記載のホイール式油圧ショベルにおいて、
   前記アクセルペダルにより操作されて、前記走行用流量制御弁の一方のパイロット圧入力部に対して第１のパイロット圧を与える第１の減圧弁と、前記インチングペダルにより操作され、前記走行用流量制御弁の他方のパイロット圧入力部に対して第２のパイロット圧を与える第２の減圧弁とを有し、
   前記第２の減圧弁は、前記第１の減圧弁から出力される前記第１のパイロット圧を超えない値の前記第２のパイロット圧を、出力するように構成されていることを特徴とするホイール式油圧ショベル。

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