JP2008063142A - ローダ - Google Patents

Abstract

【課題】車両が危険な動作状態または荷重状態に近づくほど漸進的に機能を減速させるローダを提供する。
【解決手段】ローダは、液圧操作式伸張アームと、ローダにおける荷重状態をモニタリングするためのセンサ６６と、液圧機構３６とを備え、液圧機構は、ピストンロッド側に１つの供給管路３８とピストン側に１つの供給管路４０とを備えた液圧シリンダ２４と、液圧シリンダを制御するための機械的切替え可能制御デバイス４２と、液圧源２８と、液圧タンク３０と、電子制御ユニット６４とを示す。危険な荷重状態に近づくにつれて液圧シリンダの減速作動を達成するために、制御デバイスと液圧シリンダとの間の体積流量を制限するための手段を備え、センサによって供給されるセンサ信号に応じて、液圧シリンダのピストンロッド側における供給管路またはピストン側の供給管路の少なくとも１つにおいて体積流量を制限する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ローダであって、液圧作動式伸張アームと、ローダにおける荷重状態をモニタリングするためのセンサと、伸張アームおよび／または伸張アームに取り付けられた用具を作動させるための液圧機構とを有し、前記液圧機構は、ピストンロッド側に１つの供給管路とピストン側に１つの連結管路とを備えた液圧シリンダと、前記少なくとも１つの液圧シリンダを制御するための少なくとも１つの機械的切替え可能制御デバイスと、液圧源と、液圧タンクと、電子制御ユニットとを示すローダに関する。

積込み車両またはテレスコープ式ローダなどのローダの分野では、車両が危険な荷重状態に陥ることを防護するシステムが、以前に開示されている。危険な荷重状態は、例えば車両の質量の中心が前方へ移行する結果として車両が前部車軸を越えて転覆するときに発生する。これらのシステムでは、液圧機能が制動されて、車両が傾きの前兆を示していることをセンサが検出するとすぐに停止状態にされる。いったん液圧アクチュエータが停止すると、なお動作させることができる機能は、車両を安全な状態に戻すこと、例えば伸張アームを上げること、用具または荷重の傾きを戻すこと、および伸長アームを引っ込めることだけである。

この種のシステムでは、伸張アームの動きを突然停止しないことが賢明である。というのは突然停止させると、荷重および伸張アームの慣性によって車両を転覆に導く可能性があるからである。車両が危険な動作状態または荷重状態に近づくほど漸進的に機能を減速させることが賢明である。

特許文献ＷＯ２００４／００７３３９Ａ１は、この種のシステムを開示する。ここでは、車体に作用する転倒モーメントがセンサによって検出され、電子制御ユニットに伝達される。また、テレスコープ式伸張アームの持ち上げ、下げ、および入れ子式伸縮、ならびに液圧シリンダの電気液圧式作動のために、いくつかの液圧シリンダが備えられる。このシステムは、液圧シリンダが完全に停止に至る前に、設定された転覆モーメントのしきい値に近づくと、液圧シリンダを減速操作するための液圧機能をもたらす。この場合、例えば荷重信号は電子的に処理され、使用者による操作の可能性は減少し、および／または操作は妨げられる。技術が例えば電子制御ユニットの使用によってさらに進歩するほど、電子装置による介入はさらに容易になる。

制御デバイスの弁ゲートがボーデンケーブルまたはレバーによって作動される、機械的制御式制御デバイスを備えたシステムに対しては、ＷＯ２００４／００７３３９Ａ１に開示された特性を表す特徴では用途は見つからない。そのわけは、オペレータによって機械的に実行される機能の中にこのような簡単な手段による制御方式で介入することは、適当な電子装置がないために不可能であるからである。
ＷＯ２００４／００７３３９Ａ１

本発明の根底にある目的は、上記の欠点を解決する、冒頭に示した種類のローダを提案することである。

この目的は、本発明によれば特許請求項１の特徴を表す特色によって達成される。本発明のさらなる有利な実施形態およびさらなる発展形態は、従属請求項から理解することができる。

本発明によれば、冒頭に記載した種類のローダが、体積流量を制限するための手段が制御デバイスと液圧シリンダとの間に備えられるように構成され、この手段によって、センサによって供給されるセンサ信号に応じて、体積流量を、液圧シリンダのピストンロッド側の供給管路とピストン側の供給管路の少なくとも１つにおいて制限することができる。機械的制御式制御デバイスを介して作動される液圧シリンダの運転性は、液圧シリンダの２つのチャンバの１つに流れ込む液圧流体の体積流量が制限および／または減少されるように、体積流量を変えるための手段を介して影響され、こうして特定の量の液圧流体がチャンバの１つの中に流れ込む速度が制限および／または減少されて、液圧シリンダおよび／またはピストンの動きは最終的にこうして減速される。こうして、電子制御ユニットによって設定された荷重状態の危険値に近づくほど、液圧シリンダのチャンバの中に流れ込む液圧流体の体積流量は大きく減少する。運転者が車両を、最終的には車両の転覆に至ることもある危険な状態にすることが可能になることを防ぐために、こうして液圧シリンダの機能を最初は減速させ、次いで完全に停止に至らせる。

体積流量を制限するための手段が、電子制御ユニットによって作動可能である少なくとも１つの電気液圧式過圧弁から構成され、ピストンロッド側の供給管路とピストン側の供給管路との間に延在する連結管路の中に配置されていることは好ましい。電気液圧式過圧弁は、センサおよび／または過荷重信号によって供給される荷重信号に応じて、漸進的に開かれることが可能である。所定のしきい値に近づくほど、車両転覆のおそれはより大きくなり、過圧弁はより少なく調節され、および／または過圧弁はより大きく開かれる。したがって、センサ信号が増加すると、一方の連結管路から他方の連結管路へ流れることができる液圧流体の体積は増す。ピストンロッド側の供給管路またはピストン側の供給管路に連結された関連するチャンバの、結果的に減少する体積流量に基づいて、液圧シリンダのピストンは減速して動かされ、および／または次第に緩やかに停止に至る。

逆止弁を連結管路の中に備えることは好ましく、こうして液圧流体は、過圧弁を通って、ピストンロッド側の供給管路からピストン側の供給管路へ、またはその反対の、一方向にのみ流れることができる。しかし、この種の逆止弁を既に過圧弁の中に統合されていることも考えることができる。いずれにしても、こうして液圧シリンダを通例の移動方向とは反対の移動反対の移動方向に作動させることができる。もちろん、いくつかの液圧シリンダを配置して液圧機構とし、したがっていくつかの制御デバイスを、液圧シリンダの制御のために使用可能にすることも考えることができる。したがって、いくつかの制御デバイスといくつかの液圧シリンダを使用する場合には、いくつかの電気液圧式過圧弁を使用することができ、これらの過圧弁はセンサ信号に応じて電子制御ユニットによって調節される。

したがって、車両が危険な動作状態に陥ることができないように、伸張アームの動きを制限することが可能であり、これに関連してオペレータは、ローダの運転台において何らかの方法で発生する警報信号に加えて、その調節の初期設定値にかかわらず伸張アームは停止に至るまで次第に減速して動いていることに気づかされる。

一代替実施形態では、体積流量を制限するための手段はまた、この手段はピストンロッド側の供給管路またはピストン側の供給管路から液圧タンクへ分岐する排出管路の中に配置されているが、電子制御ユニットによって作動可能な少なくとも１つの電気液圧式過圧弁を含む。こうして、ピストンロッド側の供給管路またはピストン側の供給管路から過圧弁を通って分岐する液圧流体は、液圧タンクの中へ直接運ばれ、ピストン側の供給管路またはピストンロッド側の供給管路の中には運ばれない。これによってまた、より小さな圧力しきい値を設定することができる。そのわけは、対応する他の供給管路において作用する先の例証的実施形態（連結管路）における圧力が、過圧弁の感度および／または応答特性に負の影響を有する実際の開放圧力に対して作用するからである。これは、直接に液圧タンクに通じる排出管路の中に配置されている過圧弁を備える場合ではない。

ローダは、テレスコープ式ローダとして構成されることが好ましく、これに関連して、伸張アームは、その迎え角に関しては第１液圧シリンダを介して変わることができ、その長さに関しては第２液圧シリンダを介して変わることができ、これに関連して、第３液圧シリンダが備えられ、これによって伸張アームの上に配置された用具を旋回させることができる。こうして、例えば掘削物を満たした積込みショベルの後方傾斜が危険荷重状態を少なくすることもできるが、伸張アームは移動していない。いずれにしても、制御デバイスの制御圧管路に配置された過圧弁が、運転者によって決定された動きの緩やかな実施をもたらすので、しきい値範囲の近傍においてローダの転覆を誘発する可能性のある、積込み掘削物または伸張アームの破壊的な慣性質量効果が発生することはない。

別の一実施形態では、ローダは前部積込み機を含み、この前部積込み機の中に伸張アームが前部積込み機の積込みアームとして構成され、積込みアームは第１液圧シリンダを介して、または第１液圧シリンダと第２液圧シリンダとを介して迎え角に関して変化することが可能である。第３液圧シリンダを備えることができ、これによって、伸張アームの上に備えられた用具、例えば積込みショベルまたは積込みフォークを旋回させることができる。

もちろん、その他の通常の積込み用具はすべて、例えばバケット、梱掴み機などを、テレスコープ式ローダと前記積込み機を備えたローダの両方で使用することができる。

ローダに関する危険荷重状態が検出可能であるように、センサを構成して配置することは好ましい。センサを例えば車両の軸の上に配置することができ、同様にひどく不安定な荷重の場合には危険荷重状態を示すことができる。例えばひずみ計または力変換器がこの場合に用途を見つけることができる。センサをある別の適当な点に位置付けて、車両フレームの車両軸に対する傾斜を危険荷重状態の量として定義することも考えられる。

本発明と、本発明のさらなる利点および有利なさらなる展開と実施形態を、本発明の例証的実施形態を示す図面を参照してさらに詳しく以下に記載して説明する。

図１に、ローダ１０をテレスコープ式ローダの形で示す。テレスコープ式ローダはフレーム１２を有し、フレーム１２には伸張アーム１４は連結される。フレームは、対応する前部車輪２０と後部車輪２２を有する前部車軸１６と後部車軸１８とによって支持されている。

伸張アーム１４はテレスコープ式伸張アームとして構成され、フレーム１２に関する迎え角に対して調節可能に液圧シリンダ２４に連結されている。第２液圧シリンダ（図示せず）が伸張アーム１４の内部に配置され、伸張アームの短縮および／または延長（入れ子式動作）を可能にする。第３液圧シリンダが伸張アーム１４の自由端部の内部に配置され、積込み用具２６の振動および／または傾斜を可能にする。

ローダ１０は液圧源２８と液圧タンク３０とを有し、これらは車両の車体の下に配置され、液圧構成部分に液圧を供給する目的を果す。

運転台３２の中に配置された機械式操作デバイス３４が、液圧構成部分を作動させる目的を果す。液圧構成部分を図２に要点的に示す。

ローダ１０のために構想された液圧機構３６を図２に示す。液圧機構３６は液圧シリンダ２４と、必要性が生じる場合には、伸張アームの入れ子式動作と積込み用具の傾斜のために配置された液圧シリンダ（図示せず）とを含む。液圧シリンダ２４は第１および第２液圧供給管路３８、４０を介して液圧作動式制御デバイス４２に連結され、液圧作動式制御デバイス４２を介して、供給管路３８、４０の液圧ポンプ２８と液圧タンク３０への連結を行うことができる。制御デバイス４２は例えばボーデンケーブルを介して操作デバイス３４に機械的に連結されているので、制御デバイス４２および／または制御デバイス４２の弁ゲートの変位を、操作デバイス３４を動かすことによって行うことができる。

荷重保持弁４４が、液圧シリンダ２４の持ち上げ側のチャンバと関連する供給管路４０の中に配置されている。荷重保持弁は、制御デバイス４２の方向に開かれることが可能な圧力制限弁４６を含み、この圧力制限弁は供給管路４０の中に配置され、制御圧管路４８、５０を介して開かれることが可能であり、制御圧管路は供給管路３８、４０の両方に連結され、また荷重保持弁は、バイパス管路の中に配置されて液圧シリンダ２４の方向に開く逆止弁５２も含む。荷重保持弁４４は、液圧シリンダ２４の持ち上げ側でパイプが破断した場合に、液圧流体が逃げることができず、液圧シリンダ２４がその位置を維持することを確実にする働きをする。

制御デバイス４２は３つのゲート位置を含み、１つは持ち上げのため、１つは下降させるため、さらなる１つは液圧シリンダを保持するためである。制御デバイス４２は、機械的に切替え可能なまたは機械的に作動される比例弁として構成され、作動デバイス５４を介して機械的に作動または調節されることが可能で、作動デバイス５４は操作デバイス３４に機械的に連結されている。

機械的作動式制御デバイス４２は、液圧ポンプ２８の供給管路３８、４０との係合または供給管路３８、４０からの離脱をもたらす。例えば、操作デバイス３４の上にある作動レバーを前方に押すと、この結果、制御デバイス４２が作動し、これはその持ち上げ位置に変位され、液圧シリンダ２４は持ち上げ側で液圧流体によって満たされ、すなわち液圧シリンダ２４は伸張する。反対方向における作動レバーの対応する作動は、制御デバイス４２の下降位置への変位を起こさせ、これに応じて液圧シリンダ２４は下降する。

図２に示す例証的な実施形態では、２つの供給管路３８、４０の間に延在する連結管路５６が備えられている。連結管路５６には、ピストンロッド側の供給管路３８の方向に閉じる逆止弁５８が配置され、この逆止弁は、ピストン側の供給管路４０からの液圧流体がピストンロッド側の供給管路３８へ流入することを防止する。逆止弁５８とピストンロッド側の供給管路３８との間の連結管路５６には、電気液圧式過圧弁６２が配置されている。過圧弁６２は、液圧流体がピストンロッド側の供給管路３８からピストン側の供給管路４０の方向へ流れることができるように配置されている。この目的のために、電気液圧式過圧弁６２は電子制御ユニット６４に連結されている。ピストンロッド側の供給管路３８の中に発生した圧力が所定の限界値に到達するとすぐに、過圧弁６２が開き、こうして液圧流体はピストン側の供給管路へ、さらにここから液圧タンク３０に流れ込み、この結果、ピストンロッド側の供給管路の中に存在する液圧流体の体積流量は減少するので、液圧シリンダ２４の変位速度は低下する。これは、ピストンロッド側の液圧シリンダのチャンバの中に流れ込む液圧流体の量が減少し、この結果、液圧シリンダ２４の作動、この場合には液圧シリンダ２４の下降が減速することを意味する。もちろん、液圧流体がピストン側の供給管路４０からピストンロッド側の供給管路３８の中へ流れ込むことができるように、逆止弁５８と電気液圧式過圧弁６２との配置を逆方向にすることができる。この場合には、次いで液圧シリンダ２４の持ち上げが減速される。

過圧弁６２の制御は電子制御ユニット６４によって行われ、電子制御ユニット６４は、その役割として荷重ケースセンサ６６からの制御信号を受信する。荷重状態に応じて、センサ６６はおおよその危険荷重状態を示す。危険荷重状態に近づくと、過圧弁６２を調節するために電子制御ユニット６４によって伝達される制御入力も強化され、次いでこれは弁をさらに開くので、排出容積流量が増加する。この場合の制御入力の調節または増加は、センサによって提供される信号に比例して行われることが好ましい。

センサは、ローダ１０の後部車軸１８の上に配置されることが好ましい。例えば、センサ６６はひずみ計として構成され、後部車軸１８の片寄りを自記または記録する。次いで、片寄りの信号値から後部車軸１８上の荷重の適用と除去に関する結論に至ることが可能である。後部車軸１８の上の荷重をますます減少すべきである場合には、すなわち遅くとも、荷重をもはや後部車軸１８の上で検出または表示すべきではない場合には、これは危険荷重状態の存在を指摘することができる。この場合、ローダ１０は転覆し始める。同様の手法を前部車軸１６についても考えることもできる。

図３には、液圧機構３６’のための例証的代替実施形態が示され、ここでは、図２からの連結管路５６の代わりに、排出管路５６’が配置され、この中に電気液圧式過圧弁６２が配置されている。排出管路５６’はピストンロッド側の供給管路３８から分岐して、液圧タンク３０の中に通っている。こうして、液圧流体はピストンロッド側の供給管路３８から過圧弁６２を通って液圧タンク３０の中に直接流れることができる。この場合における過圧弁の制御は、図２に示す例証的実施形態と類似の様式で行われる。図３に示す液圧機構３６’には、ピストン側の供給管路４０の排出管路５６’との連結はないので、逆止弁５８は備えられていない。図２に示す例証的実施形態と類似の様式で、図３においては液圧シリンダ２４の下降のみが減速される。図２に関して説明した例証的実施形態におけるように、図３に示す例証的実施形態では、液圧流体の流れをピストン側の供給管路４０から提供し、この様式で液圧シリンダ２４の持ち上げを減速させることも可能である。この場合、排出管路５６’はピストン側の供給管路４０に連結され、これに関連して過圧弁の制御が図３に示す実施例と類似の様式で行われる。

図２および図３に示す液圧機構３６、３６’の例証的代替実施形態は、単一液圧シリンダ２４のみの機構の代表的表示をする。上述のように、さらなる複数の液圧シリンダ（図示せず）を並列に使用することができ、これらのシリンダは作動デバイス３４と同じ方式で作動可能であり、また図２および図３に示す種類の液圧機構３６、３６’の中に組み込まれている。さらに、すでに述べたように液圧シリンダ２４の収縮の制限および／または減速のみならず、および／または液圧シリンダ２４の下降も可能である。当然、例えば伸張アーム１４の伸張を回避してテレスコープ式ローダの転覆を防止するために、必要に応じて伸張を制限および／または減速することを考えることもできる。この場合、図２の例証的な実施形態では、制御デバイス４２の位置の持ち上げとこれに伴う液圧シリンダ２４の持ち上げを作動させる制御圧管路５６が、電気液圧式過圧弁６２を備えるか、またはこれに連結されている。図３における例証的実施形態について、ピストン側の供給管路４０は、電気液圧式過圧弁６２を備えた対応する排出管路５６’に連結されることになろう。

図４は、さらに別の例証的実施形態として、前部積込み機７０を備えたトラクタ６８の形を呈するローダ１０を示し、これに関連して、フレーム１２、前部車軸１６、後部車軸１８、車輪２０、２２、積込み用具２６、運転台３２など、ローダ１０の同じ構成部分には同じ参照記号が使用されている。この場合には、トラクタ６８のいずれの側にも配置される積込みアーム７０は伸張アームを示し、この作動は、特定の状況および過剰積込みの場合には、ローダ１０の危険荷重状態をひき起こす可能性がある。積込みアーム７０を作動させるために備えられた液圧シリンダ７４とローダ用具２６を作動させるために備えられた液圧シリンダ７６は、この場合には図２および図３に示す液圧機構３６、３６’と類似の方式で操作される。

ここでは本発明を単一の実施形態を参照してのみ説明したが、さまざまな種類の多くの代替形態、変更形態、および変形形態が本発明の範囲の中に入ることは、上記の説明と図面に照らして当業者には明白になろう。

図２または図３による液圧機構を有するテレスコープ式ローダとして構成されてローダの概略側面図である。 液圧機構の概略回路図である。 代替液圧機構の概略回路図である。 図２または図３による液圧機構を有する前部積込み機を示すローダの概略側面図である。

符号の説明

１０ ローダ
１２ フレーム
１４ 液圧操作式伸張アーム
１６ 前部車軸
１８ 後部車軸
２０ 前部車輪
２２ 後部車輪
２４ 液圧シリンダ
２６ 積込み用具
２８ 液圧源、液圧ポンプ
３０ 液圧タンク
３２ 運転台
３４ 操作デバイス
３６ 液圧機構
３８ 第１液圧供給管路
４０ 第２液圧供給管路
４２ 液圧作動式制御デバイス
４４ 荷重保持弁
４６ 圧力制限弁
４８ 制御圧管路
５０ 制御圧管路
５２ 逆止弁
５４ 作動デバイス
５６ 制御圧管路、連結管路
５８ 逆上弁
６２ 電気液圧式過圧弁
６４ 電子制御ユニット
６６ 荷重ケースセンサ
６８ トラクタ
７０ 前部積込み機、積込みアーム
７２ 液圧操作式伸張アーム
７４ 液圧シリンダ

Claims (8)

1. 液圧操作式伸張アーム（１４、７２）と、ローダ（１０）における荷重状態をモニタリングするためのセンサ（６６）と、前記伸張アーム（１４、７２）および／または前記伸張アーム（１４、７２）に取り付けられた用具（２６）を作動させるための液圧機構（３６、３６’）とを備え、前記液圧機構（３６、３６’）は、ピストンロッド側に１つの供給管路（３８）とピストン側に１つの供給管路（４０）とを備えた少なくとも１つの液圧シリンダ（２４）と、前記少なくとも１つの液圧シリンダ（２４）を制御するための少なくとも１つの機械的切替え可能制御デバイス（４２）と、液圧源（２８）と、液圧タンク（３０）と、電子制御ユニット（６４）とを示すローダであって、体積流量を制限するための手段（６２）が前記制御デバイス（４２）と前記液圧シリンダ（２４）との間に備えられ、前記手段によって、前記センサ（６６）によって供給されるセンサ信号に応じて、液圧シリンダ（２４）の前記ピストンロッド側における供給管路（３８）またはピストン側の供給管路（４０）の少なくとも１つにおける体積流量を制限することが可能であることを特徴とするローダ。
2. 前記体積流量を制限するための手段（６２）が、前記電子制御ユニット（６４）によって作動可能な少なくとも１つの電気液圧式過圧弁から構成され、ピストンロッド側の供給管路（３８）とピストン側の供給管路（４０）との間に延在する連結管路（５６）の中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のローダ。
3. 前記連結管路（５６）が、一方の流れ方法において体積流量を阻止する逆止弁（５８）を示すことを特徴とする請求項２に記載のローダ。
4. 前記体積流量を制限するための手段（６２）が、前記電子制御ユニット（６４）によって作動可能な少なくとも１つの電気液圧式過圧弁によって構成され、ピストンロッド側の供給管路（３８）およびピストン側の供給管路（４０）から液圧タンク（３０）へ分岐する排出管路（５６’）の中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のローダ。
5. テレスコープ式ローダとして構成されたローダ（１０）であり、前記伸張アーム（１４）は、その迎え角に関しては第１液圧シリンダ（２４）を介して変化可能であり、その長さに関しては第２液圧シリンダを介して変化可能であり、これに関連して第３液圧シリンダを備えてもよく、これによって前記伸張アーム（１４）に配置された用具（２６）の旋回を起こさせることができることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のローダ。
6. 前部積込み機（７０）で構成されたローダ（１０）であり、前記伸張アームは、前部積込み機（７０）の積込みアーム（７２）として構成され、前記積込みアーム（７２）はその迎え角に関しては第１液圧シリンダまたは第１および第２液圧シリンダ（２４）を介して変化可能であり、これに関連して第３液圧シリンダを備えることができ、これによって前記積込みアーム（７２）の上に備えられた用具（２６）の旋回を起こさせることができることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のローダ。
7. 前記センサ（６６）が、ローダ（１０）に関する危険荷重状態が検出可能であるように構成され配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のローダ。
8. 前記センサ（６６）がローダ（１０）の車両車軸（１６、１８）の上に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のローダ。

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