JP2007232036A - Cylinder cushion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベル等の作業機械のブームシリンダに用いて好適の、シリンダクッション装置に関するものである。 The present invention relates to a cylinder cushion device suitable for use in a boom cylinder of a work machine such as a hydraulic excavator.
油圧ショベル等の作業機械は、一般に、機体前部にブーム,アーム及びバケットを有する作業装置を備えている。
ブーム,アーム及びバケットはそれぞれ、油圧シリンダの伸縮によって駆動される。そして、各油圧シリンダのピストンがストロークエンドで停止する際には、ピストンが慣性によってシリンダ本体に勢いよく衝突しようとして衝撃が生じるおそれがある。特にブーム用油圧シリンダのストロークエンド停止時には、作業装置全体の慣性によって生じる大きな衝撃により、バケットにすくった土砂がこぼれたり、オペレータへその衝撃が伝わり乗り心地悪化の原因や疲労の原因となったりしている。
A work machine such as a hydraulic excavator generally includes a work device having a boom, an arm, and a bucket at the front of the machine body.
The boom, arm, and bucket are each driven by expansion and contraction of a hydraulic cylinder. When the piston of each hydraulic cylinder stops at the stroke end, there is a risk that an impact will occur as the piston tries to collide with the cylinder body vigorously due to inertia. In particular, when the boom hydraulic cylinder stops at the stroke end, the large impact generated by the inertia of the entire work equipment may cause spillage of dirt from the bucket, or the impact will be transmitted to the operator, causing deterioration of ride comfort and fatigue. ing.
このため、例えば特許文献1には、ブーム制御弁上げ側からブーム方向切換弁上げ側に至るパイロット回路途中に、ブームの回動が所定角速度以上のとき、コントローラの制御により所定角度位置において絞りが与えられるブーム上げ停止用電磁比例弁を備えた技術が開示されている。これによれば、コントローラからの電流の大きさに比例してブーム上げ停止用電磁比例弁に絞りが与えられて、ブームシリンダの上げ側ストロークエンドで発生するピーク圧を低減し、停止時の衝撃を緩和して荷こぼれを防止することができるようになっている。
しかしながら、特許文献1記載の技術によれば、高価なコントローラや角度検出器ポテンショメータ及び電気回路等が必要で、構造が複雑でコストもかかる。また、電気信号,電子コントロールを油圧制御に変換するプロセスが必要なので、誤差や応答遅れが生じる。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で確実に油圧シリンダのストロークエンドの衝撃を緩和できるようにした、シリンダクッション装置を提供することを目的とする。
However, according to the technique described in
The present invention has been devised in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a cylinder cushion device that can reliably reduce the impact at the stroke end of a hydraulic cylinder with a simple configuration.
上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明のシリンダクッション装置は、枢着された二つの部材間に介装され一方の部材を他方の部材に対して回動させるべく伸縮する油圧シリンダと、該油圧シリンダへ供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプと該油圧シリンダとの間に介装され該油圧シリンダへ供給される該作動油の流通を制御する制御弁とが設けられた油圧回路に対し、該油圧シリンダのストロークエンドでの伸縮動作を緩やかにすべく該制御弁を制御するシリンダクッション装置であって、該制御弁による該作動油の流通を制御するためのパイロット圧を該制御弁へ供給するパイロット回路と、該他方の部材に取り付けられるとともに、該パイロット回路上に介装される比例弁と、該比例弁の内部に摺動自在に挿入され、摺動量に応じて該パイロット回路の該パイロット圧を変化させるスプール部材と、少なくとも該一方の部材に取り付けられるとともに、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置へ回動した際に、該一方の部材の回動に連動して該スプール部材を摺動させる作動装置とを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the cylinder cushion device of the present invention according to
請求項2記載の本発明のシリンダクッション装置は、請求項1記載のシリンダクッション装置において、該一方の部材は、側面視で円弧状に形成された外周面を有し、該他方の部材へ枢着された基端部を備え、該作動装置は、該基端部の該外周面へ付勢されて回転自在に接触するローラと、一端に該ローラを軸支し且つ他端を該比例弁に揺動自在に支持され、該一端と該他端との中間部で該スプール部材の一端部を摺動方向へ押圧して該スプール部材を摺動させる揺動レバーと、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際の該基端部の該外周面の該ローラに対向する位置に形成され、該外周面から円弧の拡径方向に突出した突起部とを有していることを特徴としている。 A cylinder cushion device according to a second aspect of the present invention is the cylinder cushion device according to the first aspect, wherein the one member has an outer peripheral surface formed in an arc shape in a side view and pivots to the other member. The actuating device includes a roller that is urged against the outer peripheral surface of the base end portion so as to freely rotate, a roller that supports the roller at one end and the proportional valve at the other end. A swing lever that slides the spool member by pressing one end portion of the spool member in a sliding direction at an intermediate portion between the one end and the other end, and the one member includes: A protrusion formed in a position facing the roller on the outer peripheral surface of the base end portion when rotated to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder, and protruding from the outer peripheral surface in the diameter increasing direction of the arc; It is characterized by having.
請求項3記載の本発明のシリンダクッション装置は、請求項1記載のシリンダクッション装置において、該一方の部材は、該他方の部材へ枢着された基端部を備え、該作動装置は、該一方の部材の回動に連動して該スプール部材の一端部を押圧し、該スプール部材を摺動させるリンク機構からなり、該リンク機構は、該一方の部材の回動支点に一端を軸支され、且つ、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際の該基端部の該スプール部材に対向する位置に他端を固設された回転節と、一端を該回転節の他端に枢着された摺動節と、該摺動節の他端を摺動自在に保持するとともに、一端を該回転節の一端に固定され、該スプール部材の該摺動方向へ延在して他端を該スプール部材に固設された固定節とを有していることを特徴としている。 A cylinder cushion device according to a third aspect of the present invention is the cylinder cushion device according to the first aspect, wherein the one member includes a base end portion pivotally attached to the other member, The link mechanism comprises a link mechanism that presses one end of the spool member in conjunction with the rotation of one member and slides the spool member. The link mechanism is pivotally supported at one end on the rotation fulcrum of the one member. A rotating node having the other end fixed at a position facing the spool member at the base end when the one member is rotated to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder; A sliding node pivotally attached to the other end of the rotating node, and the other end of the sliding node are slidably held, and one end is fixed to one end of the rotating node. A fixed joint that extends in the moving direction and is fixed to the spool member at the other end. It is characterized in that it is.
請求項4記載の本発明のシリンダクッション装置は、請求項1記載のシリンダクッション装置において、該作動装置は、バネを用いて該一方の部材の回動に連動して該スプール部材へ弾性力を付与し、該スプール部材を摺動させるバネ式の連動装置からなり、該バネ式の連動装置は、両端を該一方の部材及び該スプール部材にそれぞれ連結された第一バネと、両端を該スプール部材及び該比例弁のケーシングにそれぞれ連結された第二バネとを有し、該スプール部材の該摺動方向へ作用する該第一バネの弾性力及び該第二バネの弾性力の合力が、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際に該スプール部材を摺動させるように、該第一バネの弾性力及び該第二バネの弾性力が設定されていることを特徴としている。 The cylinder cushion device according to a fourth aspect of the present invention is the cylinder cushion device according to the first aspect, wherein the operating device uses a spring to apply an elastic force to the spool member in conjunction with the rotation of the one member. A spring-type interlocking device for applying and sliding the spool member. The spring-type interlocking device includes a first spring having both ends connected to the one member and the spool member, and both ends to the spool. A second spring respectively connected to the member and the casing of the proportional valve, and the resultant force of the elastic force of the first spring and the elastic force of the second spring acting in the sliding direction of the spool member, The elastic force of the first spring and the elastic force of the second spring are set so that the spool member slides when the one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder. It is characterized by being To have.
請求項5記載の本発明のシリンダクッション装置は、請求項1記載のシリンダクッション装置において、該一方の部材は、側面視で円弧状に形成された外周面を有し、該他方の部材へ枢着された基端部を備え、該作動装置は、一端を該基端部の所定の位置に固設され、他端を該スプール部材に固設されたワイヤーを備え、該ワイヤーの引張力により該スプール部材を摺動させるワイヤーリール巻取式の連動装置からなり、該ワイヤーの長さは、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際に、該一方の部材の回動に連動して該ワイヤーが該基端部に巻き取られ該スプール部材を引っ張る長さに設定されていることを特徴としている。 A cylinder cushion device according to a fifth aspect of the present invention is the cylinder cushion device according to the first aspect, wherein the one member has an outer peripheral surface formed in an arc shape in a side view and pivots to the other member. The actuating device includes a wire having one end fixed to a predetermined position of the base end and the other end fixed to the spool member, and the tensile force of the wire A wire reel winding type interlocking device that slides the spool member, and the length of the wire is such that when the one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder, The wire is wound around the base end in conjunction with the rotation of the member, and is set to a length that pulls the spool member.
請求項6記載の本発明のシリンダクッション装置は、請求項1〜5の何れか1項に記載のシリンダクッション装置において、該油圧シリンダは、作業機械のブームを揺動させるべく該ブームと上部旋回体との間に介装されたブームシリンダであり、該パイロット回路は、該制御弁における該作動油の流通方向が該ブームを上げる方向となるような該パイロット圧を該制御弁へ供給するブーム上げ用パイロット回路であって、該比例弁が、該ブーム上げ用パイロット回路上に介装されていることを特徴としている。 A cylinder cushion device according to a sixth aspect of the present invention is the cylinder cushion device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the hydraulic cylinder is pivoted upward with respect to the boom to swing the boom of the work machine. A boom cylinder interposed between the body and the pilot circuit, wherein the pilot circuit supplies the pilot pressure to the control valve such that a flow direction of the hydraulic oil in the control valve is a direction in which the boom is raised A pilot circuit for raising, wherein the proportional valve is interposed on the pilot circuit for raising the boom.
請求項1記載の本発明のシリンダクッション装置によれば、作動装置が、一方の部材が油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置へ回動したときに、一方の部材の回動に連動して、パイロット回路に介装された比例弁のスプール部材を摺動させるので、例えばスプール部材の摺動量が増大するほどパイロット回路のパイロット圧が低下して、制御弁を介して油圧シリンダに供給される作動油の油量を絞ることできる。
According to the cylinder cushion device of the present invention as set forth in
したがって、一方の部材の回動に連動して作動装置が作動して油圧シリンダのストロークエンドが機械的に検知される簡素な構成で、確実に油圧シリンダのストロークエンドの衝撃を緩和することができる。
また、機械式の構成であるので、特許文献1記載の技術のように電気回路等を用いる電気式のシリンダクッション装置に比べて、応答遅れをなくすことができる。
Therefore, the impact at the stroke end of the hydraulic cylinder can be reliably mitigated with a simple configuration in which the actuator is operated in conjunction with the rotation of one member and the stroke end of the hydraulic cylinder is mechanically detected. .
Moreover, since it is a mechanical structure, a response delay can be eliminated as compared with an electric cylinder cushion device using an electric circuit or the like as in the technique described in
請求項2記載の本発明のシリンダクッション装置によれば、油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に一方の部材が回動した際に、ローラが突起部に当接し、突起部の突出分だけ押されて揺動レバーが揺動し、揺動レバーの中間部でスプール部材の一端部が押圧されるので、簡素な構成でスプール部材を摺動させることができる。
請求項3記載の本発明のシリンダクッション装置によれば、油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に一方の部材が回動した際に、摺動節の他端でスプール部材の一端部が押圧されるので、簡素な構成でスプール部材を摺動させることができる。
According to the cylinder cushion device of the second aspect of the present invention, when one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder, the roller comes into contact with the protruding portion and pushes the protruding portion of the protruding portion. Thus, the swing lever swings, and one end of the spool member is pressed at the intermediate portion of the swing lever, so that the spool member can be slid with a simple configuration.
According to the cylinder cushion device of the present invention described in claim 3, when one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder, one end of the spool member is pressed at the other end of the sliding node. Therefore, the spool member can be slid with a simple configuration.
請求項4記載の本発明のシリンダクッション装置によれば、油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に一方の部材が回動した際に、第一バネの弾性力及び第二バネの弾性力の合力がスプール部材が摺動する方向へ働くので、簡素な構成でスプール部材を摺動させることができる。
請求項5記載の本発明のシリンダクッション装置によれば、油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に一方の部材が回動した際に、ワイヤーが基端部に巻き取られて張りつめた状態となり、スプール部材を摺動する方向へ引っ張るので、簡素な構成でスプール部材を摺動させることができる。
According to the cylinder cushion device of the present invention, the resultant force of the elastic force of the first spring and the elastic force of the second spring when one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder. Since this works in the direction in which the spool member slides, the spool member can be slid with a simple configuration.
According to the cylinder cushion device of the present invention according to claim 5, when one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder, the wire is wound around the base end portion and is in a tensioned state. Since the spool member is pulled in the sliding direction, the spool member can be slid with a simple configuration.
請求項6記載の本発明のシリンダクッション装置によれば、作業機械の作業装置全体の慣性によって特に大きな衝撃が生じるブーム上げ時のストロークエンドで、その衝撃を緩和することができる。 According to the cylinder cushion device of the present invention as set forth in claim 6, the impact can be reduced at the stroke end when the boom is raised, in which a particularly large impact occurs due to the inertia of the entire working device of the work machine.
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
[一実施形態]
図1〜図4は本発明の一実施形態に係るシリンダクッション装置を示すもので、図1はブームが下がった状態のその側面図、図2はブームが上がった状態のその側面図、図3はブームシリンダの油圧回路図、図4は油圧ショベルの斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[One Embodiment]
1 to 4 show a cylinder cushion device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view of the boom lowered, FIG. 2 is a side view of the boom raised, and FIG. Is a hydraulic circuit diagram of the boom cylinder, and FIG. 4 is a perspective view of the hydraulic excavator.
<構成>
図4に示すように、作業機械の代表的な例である油圧ショベル1は、下部走行体2と、下部走行体2上に回転自在に結合された上部旋回体3と、上部旋回体3から前方へ延出するように取り付けられた作業装置4とから構成されている。
上部旋回体3は、架台となるスイングフレーム(他方の部材)3aを有し、スイングフレーム3a上の後端部にはカウンタウエイト5が備えられ、カウンタウエイト5の前方には、エンジンや各種冷却装置等を内部に収めるエンジンルーム6が備えられ、左前部にはオペレータが搭乗するキャブ7が備えられ、中央前部に作業装置4が備えられている。
<Configuration>
As shown in FIG. 4, a
The upper swing body 3 has a swing frame (the other member) 3a serving as a pedestal. A counterweight 5 is provided at the rear end of the
スイングフレーム3aは、図1及び図2に示すように、その中央部分に、機体前後方向に延在して立設した、一対のメインプレート3bを有している。
作業装置4は、図1及び図4に示すように、その基端部10aをスイングフレーム3aのメインプレート3bの後述するブームフートブラケットに連結された上下方向に回動自在のブーム(一方の部材)10と、ブーム10の先端に屈伸自在に連結されたアーム11と、アーム11の先端に回動自在に取り付けられたバケット12とを有している。そして、ブーム10に対して、油圧式のブームシリンダ(油圧シリンダ)20が備えられている。また、アーム11及びバケット12に対してもそれぞれ、アームシリンダ13及びバケットシリンダ14が備えられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As shown in FIGS. 1 and 4, the working device 4 has a boom (one member) whose
ブームシリンダ20は、図3に示すように、シリンダチューブ(シリンダ本体)21と、シリンダチューブ21の内周面に摺動自在に内嵌するピストン22と、ピストン22に一体的に固定されるロッド23とを備え、シリンダチューブ21内部のピストン22の軸方向両側には、ピストン22を境にして、ボトム側油室(第1油室)24とロッド側油室(第2油室)25とが形成される。
As shown in FIG. 3, the
そして、作動油が各油室24,25に給排されてピストン22がシリンダチューブ21内を移動することで、ブームシリンダ20が伸縮され、それに伴い、ブーム10が上下に回動するようになっている。具体的には、ボトム側油室24に作動油が供給されてブームシリンダ20が伸びた場合にブーム10は上がり(図2に示す状態)、逆に、ロッド側油室25に作動油が供給されてブームシリンダ20が縮んだ場合にブーム10は下がる(図1に示す状態)ようになっている。
Then, the hydraulic oil is supplied to and discharged from the
また、ブームシリンダ20を油圧制御するために油圧回路が設けられている。このブームシリンダ20に係る油圧回路について図3を用いて説明すると、油圧回路は、図中太線で示すメイン回路CMと、図中実線で示すパイロット回路CPとを有している。
メイン回路CM上には、油圧源であるメイン油圧ポンプ(メインポンプ)31と、作動油を貯留する作動油タンク32と、ブームシリンダ20と、メインポンプ31及びブームシリンダ20間に介装され、ブームシリンダ20への作動油の供給を制御するパイロット式の制御弁33とが配設されている。そして、メインポンプ31から吐出された作動油が、制御弁33によって制御されて、ブームシリンダ20に供給されるようになっている。
A hydraulic circuit is provided for hydraulic control of the
On the main circuit C M, a main hydraulic pump (main pump) 31 is a hydraulic source, a
制御弁33は、ここでは油圧の流れの方向,圧力及び流量を制御する三位置切換弁として構成され、スプリング33aの付勢力によって保持される常態の中立位置S0では、ブームシリンダ20への作動油の供給が遮断されるようになっている。また、第1位置S1ではブームシリンダ20のボトム側油室24に作動油が供給され、第2位置S2ではブームシリンダ20のロッド側油室25に作動油が供給されるようになっている。そして、この制御弁33の位置切換は、パイロット回路CPを流れるパイロット油の圧力(パイロット圧)によって行なわれるようになっている。
Here, the
パイロット回路CP上には、パイロット油圧ポンプ(パイロットポンプ)34と、作動油タンク32と、ブームコントロールレバー35と、制御弁33と、ブームコントロールレバー35の上げ側油路に介装された比例弁40とが配設されている。
ブームコントロールレバー35は、キャブ7内に備えられて、ブーム10を昇降させるべくオペレータによって手動操作されるものである。そして、ブームコントロールレバー35がブーム上げ方向Aに倒されると、比例弁40を介して制御弁33の第1位置S1側にパイロット圧が与えられて、中立位置S0を保持しようとするスプリング33aの弾性力に抗して、制御弁33が第1位置S1に切り換わるようになっている。逆に、ブームコントロールレバー35がブーム下げ方向Bに倒されると、制御弁33の第2位置S2側にパイロット圧が与えられて、スプリング33aの弾性力に抗して制御弁33が第2位置S2に切り換わるようになっている。
Proportional On pilot circuit C P, a pilot hydraulic pump (pilot pump) 34, a
The
なお、ここでは説明を省略するが、アームシリンダ13及びバケットシリンダ14もそれぞれ、ブームシリンダ20と同様に油圧回路により伸縮動作が油圧制御されるようになっている。
スイングフレーム3aは、図1及び図2に示すように、メインプレート3bの機体前方部分が側面視で略三角形状に形成されており、この前方部分はブームフートブラケットとして機能するようになっている。そして、ブームフートブラケットの中央部にはピン穴が形成されて、ブームフートピン60が挿通されるようになっている。
In addition, although description is abbreviate | omitted here, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
一方、ブーム10の基端部(ブーム基端部)10aにもピン穴が形成されており、ブーム10とスイングフレーム3aのメインプレート3bとは、両ピン穴を重ね合わせて両ピン穴にブームフートピン60を挿通することによって連結される。これにより、ブーム10は、ブームフートピン60を中心軸Oとして回動自在になっている。
ブーム基端部10aは、側面視で円弧状に形成された外周面を有している。そして、この基端部10aの外周面に、外周面の形状に沿って形成されたカム51が固着されている。つまり、ここではカム51は半環状に形成されたカムプレートである。また、カム51には、基端部10aの外周面から拡径方向に突出した突起部(作動装置)52が形成されている。突起部52は、ブーム10が最大に上がった状態(ブーム10最大上昇回動角度時)において、基端部10aの下端に位置するように配置され、機体下方向に突出している。
On the other hand, a pin hole is also formed in the base end portion (boom base end portion) 10a of the
The boom
一方、スイングフレーム3a上には、パイロット回路CPのブーム上げ油路(ブーム上げ用パイロット回路)に介装された上述の比例弁40が、カム51及び突起部52に対向するように取り付けられている。つまり、比例弁40は、ブームフートピン60の中心点(ブーム基端部10aの回転軸の中心点,ブーム10の回動支点)Oの下方に配置されている。
On the other hand, on the
また、比例弁40は、ローラ(作動装置)44を有した機械操作式比例弁である。つまり、図1に示すように、比例弁40は、ケーシングである弁本体41と、弁本体41内部に上下方向に延在して摺動自在に配設されるとともに、その上部が弁本体41上面から突出して挿入されたスプール(スプール部材)42と、弁本体41上面に固設された台部43と、その一端部にローラ44が回転自在に取り付けられ、他端部が台部43に揺動自在に取り付けられ、中間部でスプール42を下方へ押圧可能な揺動レバー(作動装置)45とを備えている。なお、本実施形態では、比例弁40のスプール42の作動装置を、ローラ44と揺動レバー45とカム51に備えられる突起部52とから構成している。
The
スプール42は、ブームフートピン60の中心点Oの下方に配置されている。また、摺動量が増大するほどパイロット圧を低下させるようになっている。つまり、スプール42の上下方向位置が摺動して変わることで、パイロット油の一部もしくは全部を作動油タンク32に還流させて、制御弁33に流れるパイロット圧を絞り、制御弁33に作用するパイロット圧を低下させるようになっている。そして、スプール42が下方(摺動量増大方向)に摺動するに従いパイロット圧が下がり、逆に、スプール42が上方(摺動量減少方向)に摺動するに従いパイロット圧が上がるようになっている。なお、スプール42は、常態(ブーム最大上昇回動角度近傍以外の回動角度時)では、パイロット油が全て制御弁33へと流れるように摺動量は0に設定されている。
The
ローラ44は、ブームフートピン60の中心点Oの鉛直下方に配置され、図示しないスプリングによって、スプール42と共に上方向に付勢されている。つまり、カム51及び突起部52に回転自在に接触するように、スプリングによってカム51面に押し付けられている。したがって、常態では図1に示すようにローラ44とカム51とが接触し、図2に示すようにブーム10が上方へと回動して最大上昇回動角度に近づき突起部52がブーム基端部10aの下端にくると、ローラ44と突起部52とが接触するようになっている。
The
<作用・効果>
本発明の一実施形態にかかるシリンダクッション装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
ブーム10を下げる場合、オペレータによって、図3に示されるブームコントロールレバー35がブーム下げ方向Bに操作される。すると、パイロット回路CPにおいて、制御弁33の第2位置S2側(ブーム下げ油路)にパイロット油が流れ、パイロット圧が高まり、スプリング33aの弾性力に抗して制御弁33が第2位置S2に切り換わる。そして、メインポンプ31からブームシリンダ20のロッド側油室25に作動油が供給され、ブームシリンダ20が縮み、ブーム10が下がる。
<Action and effect>
Since the cylinder cushion device according to the embodiment of the present invention is configured as described above, the following operations and effects are obtained.
When lowering the
これに対し、ブーム10を上げる場合、オペレータによって、ブームコントロールレバー35がブーム上げ方向Aに操作される。すると、パイロット回路CPにおいて、比例弁40を介して、制御弁33の第1位置S1側にパイロット油が流れ、スプリング33aに抗して制御弁33が第1位置S1に切り換わる。そして、メインポンプ31からブームシリンダ20のボトム側油室24に作動油が供給され、ブームシリンダ20が伸び、ブーム10が上がる。
On the other hand, when raising the
このとき、ブーム10が最大上昇回動角度に近づくほど(ブームシリンダ20の上げ側のストロークエンドに近づくほど)、ブーム基端部10aのカム51に形成された突起部52が、ローラ44に徐々に接近する。そして、上記上げストロークエンド近傍では、突起部52がローラ44に接触する。これにより、ローラ44は、突起部52に押されて突起部52の拡径方向の突出分だけ下方に下がり、ローラ44に接続された揺動レバー45が台部43を軸に揺動して、その中間部で比例弁40のスプール42が下方へ押される。
At this time, the
比例弁40のスプール42が押されることにより、ブーム上げ側油路のパイロット油の一部が作動油タンク32へと還流される。すると、ブーム上げ油路のパイロット圧が弱まるので、制御弁33のスプリング33aに抗して働く力が弱まり、制御弁33は中立位置S0に戻ろうとして、制御弁33を介してブームシリンダ20に供給される油量が絞られる。したがって、ブームシリンダ20の伸び動作が緩やかになり、ブーム10は緩速停止し、クッションを確実に効かすことができる。
By pushing the
つまり、ブームシリンダ20が上げストロークエンドに近づいたことを機械的に検知して、上げストロークエンドになる直前に、ブーム上げ油路のパイロット圧を減圧し、ストロークエンドの衝撃を緩和することができる。
また、ブーム10の回動に連動してスプール42が移動する機械式の構成であるので、特許文献1記載の技術のように電気回路等を用いる電気式のシリンダクッション装置に比べて、構成が簡素であってコストを抑えることができるとともに、既存の作業機械に適用することができる。また、特許文献1記載のような技術と異なり、電気信号,電子コントロールを油圧制御に変換するプロセスが不要なので、良好な応答性を得ることができる。
That is, it is possible to mechanically detect that the
Further, since the
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記一実施形態の突起部52の形状は適宜設定されることが好ましい。突起部52の形状を変えることにより、パイロット圧を絞るタイミングや絞り方を様々に変更できるので、シリンダクッションを効かせるタイミングやシリンダクッションの効き具合を、オペレータの好みや機体の仕様に合わせて変えることができる。つまり、例えば、図5に示すように、突起部52のカム51からの突出高さHを大きくすれば、シリンダクッションをより効かせることができる。また、突起部52のブーム回動方向(基端部10a周方向)の突出長さLを大きくすれば、シリンダクッションが効く時間を早めたり長くしたりすることができる。
[Others]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, it is preferable that the shape of the
なお、この際、カム51や突起部52を、基端部10aやカム51に対して着脱可能に構成すれば、クッションの効きを容易に変更することができる。
また、カム51は必ずしも必要ではなく、ブーム基端部10aに突起部52を直接形成しても良い。
At this time, if the
Further, the
また、上記一実施形態では、比例弁40をブーム10の回動支点Oの下方に配置するとともに、ローラ44をブーム10の回動支点Oの鉛直下方に配置したが、これらの位置は限定されない。つまり、比例弁40,ローラ44及び突起部52等をブーム10の回動に連動してスプール42を摺動させることが可能な位置に適宜配設しても良い。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記一実施形態のシリンダクッション装置では、カム51の突起部52とローラ44と揺動レバー45とにより、比例弁40のスプール42の上部(一端部)に力を加えて、スプール42を上下方向に摺動させる比例弁作動装置を有したが、この比例弁作動装置は下記のような装置に変えても良い。
In the cylinder cushion device according to the above-described embodiment, a force is applied to the upper portion (one end portion) of the
例えば、比例弁作動装置は、上記一実施形態のローラ・カム式ではなく、リンク式にしても良い。
つまり、図6に示すように、リンク式比例弁作動装置70では、例えば上記一実施形態で突起部52が形成された位置(ブーム10最大上昇回動角度時における基端部10aの下端)を第一点P1とし、ブームフートピン60の中心点Oを第二点P2とし、比例弁40のスプール42の上端を第三点P3とする。そして、これら各点をそれぞれ連結軸で連結して、第一点P1と第二点P2とを結ぶ軸を第一節(回転節)71,第二点P2と第三点P3とを結ぶ軸を第二節(固定節)72,第一点P1と第二節72上の適宜の点P4とを結ぶ軸を第三節(摺動節)73として、第二節72を固定し、第三節73の一端P4が第二節72に摺動自在に保持されて第二節72上を直線摺動するようにしたリンク機構(いわゆる、クランク・スライダ機構)を形成する。
For example, the proportional valve actuator may be a link type instead of the roller cam type of the above-described embodiment.
That is, as shown in FIG. 6, in the link type
このようなリンク式比例弁作動装置70によれば、ブーム10の回動に伴い第一節71の第一点P1が第二点P2を中心に回動し、第三節73の一端P4が第二節72上を直線摺動するので、ブーム10が最大上昇回動角度に近づくに従い、第三節73の一端P4がスプール42の上部を徐々に下方に押してスプール42の上部に力を加えて、スプール42を摺動させることができる。
According to such a link type
したがって、比例弁40のスプール42がリンク機構で下方へ押されることにより、ブームシリンダ20が上げストロークエンドに近づいたことが機械的に検知されて、ブーム上げストロークエンドになる直前に、ブーム上げ油路のパイロット圧を減圧して、ストロークエンドの衝撃を緩和することができる。
Therefore, when the
また、例えば、比例弁作動装置はバネ式の連動装置であっても良い。
つまり、図7に示すように、バネ式比例弁作動装置80では、上記一実施形態で突起部52が形成された位置P1に一端を固設され、スプール42の上端P3に他端を固設された第一バネ81が配設される。そして、スプール42に対して、スプール42を上方に付勢する第二バネ82が配設される。ここでは、第二バネ82の両端は、スプール42の上端と弁本体41の上面とに連結されている。
Further, for example, the proportional valve actuator may be a spring-type interlocking device.
That is, as shown in FIG. 7, in the spring proportional
第一バネ81と第二バネ82のバネ定数はそれぞれ、常態では、第一バネ81による弾性力(バネ力)の上下成分(スプール42の摺動方向へ作用する成分)と第二バネ82による弾性力との合力が上向きに働き、スプール42上部に上向きに力が加わるように設定される。つまり、例えば、常態では第一バネ81は収縮しようとして上向きに力が働くように設定される。もしくは、常態の第一バネ81は伸長しようとして下向きに力が働くが、その下向きの力の大きさは第二バネ82の上向きの力よりも小さくなるように設定される。
In the normal state, the spring constants of the
また、ブーム10が最大上昇回動角度に近づくに従い、第一バネ81による弾性力の上下成分と第二バネ82による弾性力との合力が下向きに働き、スプール42上部に次第に下向きに力が加わるように設定される。つまり、例えば、この際の第一バネ81は伸長しようとして下向きに力が働くとともに、その第一バネ81の下向きの力は第二バネ82の上向きの力よりも大きくなるように設定される。
Further, as the
このようなバネ式比例弁作動装置80によれば、ブーム10が最大上昇回動角度に近づくに従い、スプール42の上部に下向き(摺動する方向)の力が加えられて、スプール42を摺動させることができる。
したがって、ブームシリンダ20が上げストロークエンドに近づいたときには、第一バネ81の弾性力及び第二バネ82の弾性力の合力によりスプール42が摺動して、上げストロークエンドが機械的に検知されて、ブーム上げストロークエンドになる直前に、ブーム上げ油路のパイロット圧を減圧して、ストロークエンドの衝撃を緩和することができる。
According to such a spring type
Therefore, when the
また、例えば、比例弁作動装置はワイヤーリール巻取り式の連動装置であっても良い。
つまり、図8(a),(b)に示すように、ワイヤーリール巻取り式比例弁作動装置では、ブーム基端部10aの適宜の位置Q1に一端を固設され、スプール42′の上端Q2に他端を固設されたワイヤー90が配設されている。
このワイヤー90の長さは適宜設定され、図8(a)に示すように、ブーム10下げ時ではワイヤー90は弛んだ状態となり、一方、図8(b)に示すように、ブーム10最大上昇時には、ワイヤー90はブーム基端部10aの円弧状の外周面に巻き取られて張りつめた状態となるように設定されている。なお、ブーム基端部10aは、ワイヤー90巻取り用のリールとして機能するようになっている。
Further, for example, the proportional valve operating device may be a wire reel winding type interlocking device.
That is, as shown in FIG. 8 (a), (b) , a wire reel retractable proportional valve actuating device is fixed at one end to an appropriate position to Q 1 boom
The length of the
これによれば、ブーム10が最大上昇回動角度に近づくに従い、ワイヤー90は張りつめた状態となって、スプール42′を次第に上方に引っ張ることになる。ところで、ここでの比例弁40′は、上記各実施形態の比例弁40と異なり、スプール42′は上方に摺動するに従い摺動量が増大してパイロット圧が下がり、逆に下方に摺動するに従い摺動量が減少してパイロット圧が上がるようになっている。また、スプール42′は、常態ではパイロット油が全て制御弁33へと流れるように摺動量は0に設定されている。
According to this, as the
したがって、スプール42′の上部に上向き(摺動する方向)の力が加えられスプール42′が摺動して、上げストロークエンドが機械的に検知されて、ブーム上げストロークエンドになる直前に、摺動量に応じてブーム上げ油路のパイロット圧を減圧して、ストロークエンドの衝撃を緩和することができる。 Therefore, an upward force (sliding direction) is applied to the upper portion of the spool 42 'so that the spool 42' slides, and the lift stroke end is mechanically detected. Depending on the amount of movement, the pilot pressure in the boom raising oil passage can be reduced to reduce the impact at the stroke end.
なお、上記ワイヤー90は、スプール42′を摺動させることが可能な紐状のものであればその他のものであっても良く、例えば麻製の縄等に替えても良い。
また、上記スプール42′は、摺動量に応じてパイロット圧を変化させることが可能であれば良く、例えば、一実施形態のスプール42の如く、下方に摺動するに従い摺動量が増大してパイロット圧が下がり、逆に上方に摺動するに従い摺動量が減少してパイロット圧が上がるようになっているものであっても良い。なおこの場合には、ワイヤー90に対して適宜の装置を設けて、ブーム10が最大上昇回動角度に近づくに従いスプール42′を次第に下方へ摺動させるようにする。
このように、ブーム10の回動動作をスプール42,42′の摺動動作へ変換しうる機構(メカニズム)であれば、どのようなものであっても応用可能である。
The
The
Thus, any mechanism (mechanism) that can convert the pivoting motion of the
さらに、上記各実施形態ではブーム上げ油路に比例弁40を介装したが、ブーム下げ油路に介装して、ブーム下げ側のストロークエンド時の衝撃を緩和するようにしても良い。ただし、ブーム下げ時は、通常は、バケット12により土砂を掘削している場合が多いので、掘削作業性との関係から、シリンダクッション度は適度に設定することが好ましい。
また、本発明のシリンダクッション装置を油圧ショベル1のブームシリンダ20に適用した場合について説明したが、アームシリンダ13やバケットシリンダ14や、他の一般的な油圧シリンダなどにも適宜変形して適用することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, the
Moreover, although the case where the cylinder cushion apparatus of this invention was applied to the
1 油圧ショベル
2 下部走行体
3 上部旋回体
3a スイングフレーム(他方の部材)
3b メインプレート
4 作業装置
5 カウンタウエイト
6 エンジンルーム
7 キャブ
10 ブーム(一方の部材)
10a 基端部
11 アーム
12 バケット
13 アームシリンダ
14 バケットシリンダ
20 ブームシリンダ(油圧シリンダ)
21 シリンダチューブ(シリンダ本体)
22 ピストン
23 ロッド
24 ボトム側油室(第1油室)
25 ロッド側油室(第2油室)
31 メイン油圧ポンプ(メインポンプ)
32 作動油タンク
33 制御弁
33a スプリング
34 パイロット油圧ポンプ(パイロットポンプ)
35 ブームコントロールレバー
40,40′ 比例弁
41,41′ 弁本体(ケーシング)
42,42′ スプール(スプール部材)
43 台部
44 ローラ(作動装置)
45 揺動レバー(作動装置)
51 カム
52 突起部(作動装置)
60 ブームフートピン
70 リンク式比例弁作動装置(リンク機構)
71 第一節(回転節)
72 第二節(固定節)
73 第三節(摺動節)
80 バネ式比例弁作動装置(バネ式の連動装置)
81 第一バネ
82 第二バネ
90 ワイヤー(ワイヤーリール巻取り式比例弁作動装置)
CM メイン回路(油圧回路)
CP パイロット回路
H 突起部のカムからの突出高さ
L 突起部のブーム回動方向の突出長さ
O ブーム基端部の回動支点
P1 リンク機構の第一点
P2 リンク機構の第二点
P3 リンク機構の第三点
P4 第三節の一端
Q1 ワイヤーの一端
Q2 ワイヤーの他端
S0 制御弁の中立位置
S1 制御弁の第1位置
S2 制御弁の第2位置
DESCRIPTION OF
3b Main plate 4 Working device 5 Counterweight 6
21 Cylinder tube (cylinder body)
22
25 Rod side oil chamber (second oil chamber)
31 Main hydraulic pump (main pump)
32
35
42, 42 'spool (spool member)
43
45 Swing lever (actuator)
51
60
71 First Section (Rotating Section)
72 Second Section (Fixed Section)
73 Section 3 (sliding section)
80 Spring-type proportional valve actuator (spring-type interlocking device)
81
CM main circuit (hydraulic circuit)
C P pilot circuit H Projection height of the projection from the cam L Projection length of the projection in the direction of boom rotation O Rotation fulcrum of the boom base end P 1 First point of the link mechanism P 2 Second of the link mechanism the second position of the first position S 2 control valve in the neutral position S 1 control valve of the other end S 0 control valve at one end Q 2 wire end Q 1 wire of the third point P 4 Section III point P 3 linkage
Claims (6)
該制御弁による該作動油の流通を制御するためのパイロット圧を該制御弁へ供給するパイロット回路と、
該他方の部材に取り付けられるとともに、該パイロット回路上に介装される比例弁と、
該比例弁の内部に摺動自在に挿入され、摺動量に応じて該パイロット回路の該パイロット圧を変化させるスプール部材と、
少なくとも該一方の部材に取り付けられるとともに、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置へ回動した際に、該一方の部材の回動に連動して該スプール部材を摺動させる作動装置とを備えた
ことを特徴とする、シリンダクッション装置。 A hydraulic cylinder that is interposed between two pivotally attached members and expands and contracts to rotate one member relative to the other member; a hydraulic pump that discharges hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder; and the hydraulic pressure A hydraulic circuit provided between the pump and the hydraulic cylinder and provided with a control valve for controlling the flow of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder is expanded and contracted at the stroke end of the hydraulic cylinder. A cylinder cushion device for controlling the control valve to be loose,
A pilot circuit for supplying the control valve with a pilot pressure for controlling the flow of the hydraulic oil by the control valve;
A proportional valve attached to the other member and interposed on the pilot circuit;
A spool member that is slidably inserted into the proportional valve and changes the pilot pressure of the pilot circuit in accordance with the sliding amount;
At least one member is attached, and when the one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder, the spool member slides in conjunction with the rotation of the one member. A cylinder cushion device comprising an actuating device.
該作動装置は、該基端部の該外周面へ付勢されて回転自在に接触するローラと、一端に該ローラを軸支し且つ他端を該比例弁に揺動自在に支持され、該一端と該他端との中間部で該スプール部材の一端部を摺動方向へ押圧して該スプール部材を摺動させる揺動レバーと、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際の該基端部の該外周面の該ローラに対向する位置に形成され、該外周面から円弧の拡径方向に突出した突起部とを有している
ことを特徴とする、請求項1記載のシリンダクッション装置。 The one member has an outer peripheral surface formed in an arc shape in a side view, and includes a base end portion pivotally attached to the other member.
The actuating device is urged against the outer peripheral surface of the base end portion and rotatably contacts with the roller, the roller is pivotally supported at one end, and the other end is swingably supported by the proportional valve. A swing lever that slides the spool member by pressing one end portion of the spool member in a sliding direction at an intermediate portion between the one end and the other end, and the one member corresponds to a stroke end of the hydraulic cylinder A protrusion formed in a position facing the roller on the outer peripheral surface of the base end portion when rotated to a position, and protruding from the outer peripheral surface in a diameter increasing direction of the arc. The cylinder cushion device according to claim 1.
該作動装置は、該一方の部材の回動に連動して該スプール部材の一端部を押圧し、該スプール部材を摺動させるリンク機構からなり、
該リンク機構は、該一方の部材の回動支点に一端を軸支され、且つ、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際の該基端部の該スプール部材に対向する位置に他端を固設された回転節と、一端を該回転節の他端に枢着された摺動節と、該摺動節の他端を摺動自在に保持するとともに、一端を該回転節の一端に固定され、該スプール部材の該摺動方向へ延在して他端を該スプール部材に固設された固定節とを有している
ことを特徴とする、請求項1記載のシリンダクッション装置。 The one member includes a proximal end pivotally attached to the other member;
The operating device includes a link mechanism that presses one end of the spool member in conjunction with the rotation of the one member and slides the spool member.
The link mechanism is pivotally supported at one end by a rotation fulcrum of the one member, and the spool at the base end when the one member rotates to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder. A rotating node having the other end fixed at a position facing the member, a sliding node having one end pivotally attached to the other end of the rotating node, and the other end of the sliding node being slidably held And one end fixed to one end of the rotary node, the spool member extending in the sliding direction, and the other end fixed to the spool member. The cylinder cushion device according to claim 1.
該バネ式の連動装置は、両端を該一方の部材及び該スプール部材にそれぞれ連結された第一バネと、両端を該スプール部材及び該比例弁のケーシングにそれぞれ連結された第二バネとを有し、
該スプール部材の該摺動方向へ作用する該第一バネの弾性力及び該第二バネの弾性力の合力が、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際に該スプール部材を摺動させるように、該第一バネの弾性力及び該第二バネの弾性力が設定されている
ことを特徴とする、請求項1記載のシリンダクッション装置。 The actuating device comprises a spring-type interlocking device that applies an elastic force to the spool member in conjunction with the rotation of the one member using a spring, and slides the spool member.
The spring-type interlocking device has a first spring having both ends connected to the one member and the spool member, and a second spring having both ends connected to the spool member and the casing of the proportional valve. And
When the resultant force of the elastic force of the first spring and the elastic force of the second spring acting in the sliding direction of the spool member is rotated to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder The cylinder cushion device according to claim 1, wherein an elastic force of the first spring and an elastic force of the second spring are set so that the spool member is slid on the cylinder member.
該作動装置は、一端を該基端部の所定の位置に固設され、他端を該スプール部材に固設されたワイヤーを備え、該ワイヤーの引張力により該スプール部材を摺動させるワイヤーリール巻取式の連動装置からなり、
該ワイヤーの長さは、該一方の部材が該油圧シリンダのストロークエンドに対応する位置に回動した際に、該一方の部材の回動に連動して該ワイヤーが該基端部に巻き取られ該スプール部材を引っ張る長さに設定されている
ことを特徴とする、請求項1記載のシリンダクッション装置。 The one member has an outer peripheral surface formed in an arc shape in a side view, and includes a base end portion pivotally attached to the other member.
The actuating device includes a wire having one end fixed at a predetermined position of the base end and the other end fixed to the spool member, and a wire reel that slides the spool member by a tensile force of the wire Consists of a winding-type interlocking device,
The length of the wire is such that when the one member is rotated to a position corresponding to the stroke end of the hydraulic cylinder, the wire is wound around the proximal end in conjunction with the rotation of the one member. The cylinder cushion device according to claim 1, wherein the cylinder cushion device is set to a length for pulling the spool member.
該パイロット回路は、該制御弁における該作動油の流通方向が該ブームを上げる方向となるような該パイロット圧を該制御弁へ供給するブーム上げ用パイロット回路であって、
該比例弁が、該ブーム上げ用パイロット回路上に介装されている
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載のシリンダクッション装置。 The hydraulic cylinder is a boom cylinder interposed between the boom and the upper swing body to swing the boom of the work machine.
The pilot circuit is a boom raising pilot circuit for supplying the pilot pressure to the control valve so that a flow direction of the hydraulic oil in the control valve is a direction to raise the boom,
6. The cylinder cushion device according to claim 1, wherein the proportional valve is interposed on the boom raising pilot circuit.
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