JP2009019408A - 油圧ショベルのブレードの操作システム - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ショベルのブレードの操作システムに関し、ブレードの操作手段の設置場所の制約を排除し、且つ、操作性を向上させることができるようにする。
【解決手段】ブレードを駆動するブレード用油圧シリンダ７，ブレード用油圧シリンダ７に作動油を供給する油圧ポンプ２１，スプール移動によりブレード用油圧シリンダ７に供給される作動油の流れを制御するブレード用コントロールバルブ２２，ブレード用コントロールバルブ２２にパイロット圧を作用させるパイロット回路Ｃ_P，電気信号に基づきパイロット圧の制御を行うソレノイドパイロットバルブ２６，２７，ソレノイドパイロットバルブ２６，２７と電気配線で接続され、オペレータの操作に応じた電気信号を出力する電気スイッチ式の操作手段３０，操作手段３０からの電気信号に基づきソレノイドパイロットバルブ２６，２７を制御する制御手段４０を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベルに装備されたブレードの操作システムに関するものである。

図４に示すように、油圧ショベル１の中には、土砂の運土，掘削，整地等の作業ができるように、ブレード５が装備されたものがある。
ブレード５は、ブレード用アーム６及びブレード用油圧シリンダ（以下、ブレードシリンダという）７を介して、下部走行体２のフレームの前部に取り付けられている。そして、図５に示すように、オペレータ室１０のオペレータシート１１の右横に配置されたブレード用操作レバー（以下、ブレードレバーという）１２をオペレータが前後方向へ傾倒操作することで、ブレードシリンダ７が伸縮して、ブレード５が上昇したり下降したり浮いたりするようになっている。ここで、ブレード５の浮きとは、ブレードシリンダ７に油圧が作用しない（ブレードシリンダ７のフリー）状態のことであって、ブレード５が浮き状態の際、例えば柔らかい地面などをブレード５の自重により整地することができるようになっている。また、図５において、符号１３はオペレータ室１０のプラットフォーム（床板）を示し、符号１４はコンソールボックスを示し、符号１５は下部走行体２を走行駆動するための走行用操作レバーを示し、符号１６は上部旋回体３（図４参照）を旋回駆動するため及び作業装置４（図４参照）により作業するための作業用操作レバーを示している。

ブレードレバー１２は、図６に実線で示すように、操作されていない状態では（通常時は）中立位置Ｎに位置している。そして、中立位置Ｎより後方へ傾倒操作されるとブレード５が上昇し、中立位置Ｎより前方へ傾倒操作されるとブレード５が下降し、さらに前方へ傾倒操作されるとデテント位置Ｆに係止されてブレード５が浮くようになっている。なお、ブレードとブレードレバーとを装備した油圧ショベルについては、例えば特許文献１に開示されている。

次に、ブレード５を駆動するための油圧回路について、図７を用いて説明すると、その油圧回路には、ブレード５を駆動するブレードシリンダ７と、ブレードシリンダ７に作動油を供給する油圧ポンプ２１と、ブレードシリンダ７へ供給される作動油の流れを制御するブレードコントロールバルブ２２とが配置されている。そして、ブレードレバー１２の操作により、ブレードレバー１２のリモコンバルブ（ブレードリモコンバルブ）２３のスプール位置を切換え、パイロット圧を発生させ、このパイロット圧によってブレードコントロールバルブ２２のスプール位置を切換え、ブレードシリンダ７へ流れる作動油の流れを制御し、ブレード５を上下動及び浮き状態とするようになっている。
特開２００５−２４８５０２号公報

ところで、リモコンバルブ２３は直動の油圧式であり油圧配管を伴うため、ブレードレバー１２及びリモコンバルブ２３の設置場所には制約があり、例えば、リモコンバルブ２３は、現状では、プラットフォーム１３の下、もしくは、コンソールボックス１４内やその付近に設置されている。
しかしながら、近年、コンソールボックス１４内やその付近においては、オペレータ室１０の快適さを向上させる装備（例えば、小物入れやラジオ等）の設置スペースの確保が望まれているために、図６に示すように、プラットフォーム１３下に設置することが好ましい。ただし、プラットフォーム１３下に設置すると、ブレードレバー１２を長く形成する必要があり、操作ストロークの増大に伴う操作性の悪化が課題となっている。

また、ブレード５は、走行と同時に使用するケースが多く、この場合、オペレータは、一対の走行用操作レバー１５とブレードレバー１２との３本のレバーを操作する必要があり、連動操作が煩雑である。さらに、ブレード５を浮き状態にする際には、ブレードレバー１２を前方へ大きく傾倒する必要があり、オペレータに対して特に連動操作時に不自然な姿勢を強いる虞もある。

本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、ブレードの操作手段の設置場所の制約を排除し、且つ、操作性を向上させることができるようにした、油圧ショベルのブレードの操作システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムは、油圧ショベルに装備されたブレードを駆動するための操作システムであって、該ブレードを駆動するブレード用油圧シリンダと、該ブレード用油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、該ブレード用油圧シリンダと該油圧ポンプとの間の油圧回路に介装され、スプールの移動により該ブレード用油圧シリンダに供給される該作動油の流れを制御するブレード用コントロールバルブと、該ブレード用コントロールバルブの該スプールを移動させるべく、該ブレード用コントロールバルブにパイロット圧を作用させるパイロット回路と、該パイロット回路に配置され、電気信号に基づき該パイロット圧の制御を行うソレノイドパイロットバルブと、該ソレノイドパイロットバルブと電気配線で接続され、オペレータの操作に応じた電気信号を出力する電気スイッチ式の操作手段と、該ソレノイドパイロットバルブと該操作手段との間の電気回路に介装され、該操作手段から出力される該電気信号に基づき該ソレノイドパイロットバルブを制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項２記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムは、請求項１記載の油圧ショベルのブレードの操作システムにおいて、該油圧ショベルは、オペレータが着座するオペレータシートと、該オペレータシートの前方に備えられ、該油圧ショベルを走行させるべくオペレータに操作される、左右一対の走行用操作レバーとを備え、該走行用操作レバーは、内部が中空に形成されたロッドと、該ロッドの先端に配されるグリップ部とを有し、該操作手段は、該グリップ部に配置され、該ロッドの中空の内部には、該電気配線が通されていることを特徴としている。

請求項３記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムは、請求項１又は２記載の油圧ショベルのブレードの操作システムにおいて、該操作手段は、該ブレードを上下に動かすための第一操作手段と、該ブレードを浮き状態にするための第二操作手段とに分離して構成されていることを特徴としている。
請求項４記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムは、請求項３記載の油圧ショベルのブレードの操作システムにおいて、該第一操作手段は、オペレータにスライド操作されるスライド式スイッチからなり、該第二操作手段は、オペレータに押圧操作されるボタン式スイッチからなっていることを特徴としている。

請求項１記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムによれば、オペレータは電気スイッチ式の操作手段を操作してブレードを駆動するので、例えばレバーのような機械的にパイロット回路のパイロット圧を制御する機構が不要になり、操作手段の設置場所の制約を排除することができる。また、電気スイッチ式の操作手段の操作は、従来のようにレバーを大きく傾倒する必要がなく、操作性の向上を図ることができる。

請求項２記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムによれば、操作手段が走行用操作レバーのグリップ部に配置されるので、ブレードと走行との連動操作性を向上させることができる。また、ロッドの中空の内部に電気配線が通されているので、電気配線が剥き出しにならず、電気配線を保護しながら、走行用操作レバー周りの外観を良好に維持することができる。

また、レバー操作によりブレード用コントロールバルブのスプールを移動させた従来技術では、一旦ブレードを下げた後に浮き状態にするようになっていたのに対し、請求項３記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムによれば、操作手段は、ブレードを上下に動かす第一操作手段と、ブレードを浮き状態にする第二操作手段とに分離して構成されているので、ブレードを上げた状態から一気に浮き状態にすることができ、操作性をより向上させることができる。

請求項４記載の本発明の油圧ショベルのブレードの操作システムによれば、操作手段はスライド式スイッチとボタン式スイッチとからなるので、その構成が簡素であって、操作性をより向上させることができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施形態の油圧ショベルのブレードの操作システムを示す図であって、図１はその油圧・電気回路図、図２はその油圧ショベルのキャブ内の一部を上方からみた上面図、図３は油圧ショベルのキャブ内を、右側方からみるとともに一部のみ断面を切って示した模式図である。なお、従来技術の説明で用いた図４を適宜示しながら説明するとともに、従来技術のものと同じ部材等には、従来技術の説明と同一の符号を付して説明する。

＜構成＞
図４に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２上に旋回自在に結合された上部旋回体（機体）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、ブーム４ａ，アーム４ｂ及びバケット４ｃからなる作業装置４と、下部走行体２に取り付けられたブレード５と、上部前回体３の前部に配設されたオペレータが搭乗するキャブ（オペレータ室）１０とを備えている。

ブレード５は、詳しくは、ブレード用アーム６及びブレードシリンダ７を介して、下部走行体２の走行フレームの前部に取り付けられており、ブレードシリンダ７の伸縮により上下動して、土砂の運土，掘削，整地等をすることができるようになっている。また、ブレード５は、ブレードシリンダ７のフリー状態により浮き状態となり、例えば柔らかい地面などをブレード５の自重により整地することができるようになっている。

また、キャブ１０内においては、図２に示すように、プラットフォーム１３の中央部に、オペレータが着座するオペレータシート１１が配設され、オペレータシート１１の前方に、下部走行体２を走行駆動するために操作される、左右一対の走行レバー（走行用操作レバー）１５が配設され、オペレータシート１１の左右側方にコンソールボックス１４が配設され、コンソールボックス１４の上部に、作業装置４による作業を行なうため及び上部旋回体３を旋回駆動するために操作される左右一対の作業レバー（作業用操作レバー）１６が配設されている。

走行レバー１５は、内部が中空に形成され、上下方向に延びるロッド１５ａと、ロッド１５ａの先端に配設されるグリップ部１５ｂとを有している。そして、グリップ部１５ｂには、ブレード５を操作するためのブレードスイッチ（操作手段）３０が配設されている。
ブレードスイッチ３０は、オペレータにスライド操作されるスライド式スイッチ（第一操作手段）３１と、オペレータに押圧操作されるボタン式スイッチ（第二操作手段）３２とからなっている。スライド式スイッチ３１は、ブレード５を上下動させるためのスイッチであって、つまみが中央位置（常位置）より一方向にスライドされるとブレード５が上昇し、つまみが他方向にスライドされるとブレード５が下降するようになっている。ボタン式スイッチ３２は、ブレード５を浮き状態にするためのスイッチであって、ＯＮ操作されるとブレード５が浮き状態になるようになっている。

また、走行レバー１５のロッド１５ａの中空の内部には、図３に示すように、ブレードスイッチ３０に接続されたハーネス（電気配線）３３が通されている。ハーネス３３はまた、後述するコントローラ（制御手段）４０（図１参照）に接続されている。
ここで、ブレード５の駆動にかかる油圧回路について説明する。
図１に示すように、油圧回路は、油圧ポンプ２１からの作動油が流通するメイン回路Ｃ_Mと、パイロットポンプ２５からのパイロット圧が作用するパイロット回路Ｃ_Pとを備えている。メイン回路Ｃ_Mには、ブレードシリンダ７と、ブレードシリンダ７に作動油を供給する油圧ポンプ２１と、ブレードシリンダ７と油圧ポンプ２１との間に介装され、スプールの移動によりブレードシリンダ７に供給される作動油の流れを制御するブレード用コントロールバルブ２２と、作動油が還流する作動油タンク２４とが配設されている。パイロット回路Ｃ_Pは、ブレード用コントロールバルブ２２に接続されたものであって、そこには、ブレード用コントロールバルブ２２のスプールを移動させるべく、入力された電気信号によりパイロット圧の制御を行ない、ブレード用コントロールバルブ２２にそのパイロット圧を作用させる一対のソレノイドパイロットバルブ２６，２７が配設されている。

ブレード用コントロールバルブ２２は、油圧パイロット式の４位置切換弁として構成されており、スプールの位置ｓ₁〜ｓ₄を切り換えて、作動油の流通方向及び流量を可変制御し、ブレードシリンダ７の動作を制御できるようになっている。このブレード用コントロールバルブ２２のスプールの位置切換えは、パイロット回路Ｃ_Pから導入されるパイロット圧に応じて設定されるようになっている。

そして、第一位置ｓ₁では、ブレードシリンダ７のロッド側油室７ａに作動油が供給されてブレードシリンダ７が縮み、第二位置ｓ₂では、ブレードシリンダ７への作動油の供給が遮断され、第三位置ｓ₃では、ブレードシリンダ７のヘッド側油室７ｂに作動油が供給されてブレードシリンダ７が伸び、第四位置ｓ₄では、ブレードシリンダ７のロッド側油室７ａとヘッド側油室７ｂとはともに作動油タンク２４に接続されてブレードシリンダ７がフリーの状態になるようになっている。

一対のソレノイドパイロットバルブ２６，２７はそれぞれ、電磁式の２位置切換弁として構成されており、ブレード用コントロールバルブ２２のパイロット作用部２２ａ，２２ｂにパイロット圧を作用させるようになっている。そして、この切換位置は、コントローラ４０からの電気信号によって切り換えられるようになっている。
コントローラ４０は、ソレノイドパイロットバルブ２６，２７を制御するものであって、ブレードスイッチ３０からの電気信号（第一電気信号）が入力されるようになっている。そして、ブレードスイッチ３０から出力される電気信号に基づいた制御信号（第二電気信号）をソレノイドパイロットバルブ２６，２７へと出力し、ソレノイドパイロットバルブ２６，２７を制御するようになっている。

詳しくは、オペレータがスライド式スイッチ３１のつまみを一方向に動かすと、コントローラ４０はそれに応じてソレノイドパイロットバルブ２６に制御信号を送り、ソレノイドパイロットバルブ２６のスプール位置を位置ｔ₁へ切り換え、パイロット圧をブレード用コントロールバルブ２２のパイロット作用部２２ａへ作用させる。すると、ブレード用コントロールバルブ２２のスプール位置が第一位置ｓ₁へ切り換わり、ブレードシリンダ７が縮み、ブレード５が上昇するようになっている。逆に、スライド式スイッチ３１のつまみを他方向に動かすと、コントローラ４０はそれに応じてソレノイドパイロットバルブ２７に制御信号を送り、ソレノイドパイロットバルブ２７のスプール位置を位置ｔ₁へ切り換え、パイロット圧をブレード用コントロールバルブ２２のパイロット作用部２２ｂへ作用させる。すると、ブレード用コントロールバルブ２２のスプール位置が第三位置ｓ₃へ切り換わり、ブレードシリンダ７が伸び、ブレード５が下降するようになっている。また、オペレータがボタン式スイッチ３２をＯＮ操作すると、コントローラ４０はソレノイドパイロットバルブ２７のスプール位置を位置ｔ₁へ切り換え、パイロット圧をブレード用コントロールバルブ２２のパイロット作用部２２ｂへ作用させる。すると、ブレード用コントロールバルブ２２のスプール位置が第三位置ｓ₄へ切り換わり、ブレードシリンダ７がフリーの状態となり、ブレード５が浮き状態になるようになっている。なお、コントローラ４０は、ボタン式スイッチ３２がＯＮ操作されたときのほうが、スライド式スイッチ３１のつまみが他方向に動かされたときよりも、より大きな制御信号をソレノイドパイロットバルブ２７へと出力するようになっている。これにより、ソレノイドパイロットバルブ２７のスプールの開度を大きくしてパイロット圧を大きくし、ブレード用コントロールバルブ２２のスプール位置が、中立位置である第二位置ｓ₂から第四位置ｓ₄へと大きく移動するようになっている。

＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる油圧ショベルのブレードの操作システム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。
オペレータは電気式のブレードスイッチ３０を操作してブレード５を駆動するので、ブレード用コントロールバルブ２２のスプールを移動させるための機械式の機構が不要になり、ブレードスイッチ３０でなる操作手段の設置場所の制約を排除することができる。つまり、従来は、図７に示すように、機械式のリモコンバルブ２３によりパイロット圧を制御していたが、本実施形態では、電気式のソレノイドバルブ２６，２７でパイロット圧を制御するので、操作手段の設置の自由度が高まる。また、ブレードスイッチ３０の操作は、従来のようにレバーを大きく傾倒する必要がなく、操作性の向上を図ることができる。

また、ブレードスイッチ３０が走行レバー１５のグリップ部１５ｂに配置されるので、ブレードと走行との連動操作性を向上させることができる。また、ロッド１５ａの中空の内部にハーネス３３が通されているので、ハーネス３３が剥き出しにならず、ハーネス３３を保護しながら、走行レバー１５周りの外観を良好に維持することができる。また、既設の走行レバー１５を利用してブレードスイッチ３０を配設することができ、キャブ１０内の限られたスペースを有効に利用することができる。

また、ブレードスイッチ３０は、ブレード５を上下に動かすスライド式スイッチ３１と、ブレード５を浮き状態にするボタン式スイッチ３２とに分離して構成されているので、レバー操作によりブレード用コントロールバルブ２２のスプールを移動させた従来技術では、一旦ブレード５を下げた後に浮き状態にするようになっていたのに対し、ブレード５を上げた状態から一気に浮き状態にすることができ、操作性をより向上させることができる。
また、ブレードスイッチ３０はスライド式スイッチ３１とボタン式スイッチ３２とからなるので、その構成が簡素であって、操作性をより向上させることができる。

［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、上記実施形態において、ブレードスイッチ３０を、ブレード５を上下動させるためのスライド式スイッチ３１と、ブレード５を浮き状態にするためのボタン式スイッチ３２との２つに機能を分離して構成したが、機能を分離せずに１つのスイッチで構成しても良い。この場合、ブレードスイッチ３０は、１つのスイッチでブレード５の上下動と浮き状態との操作に対応すべく、例えばロータリースイッチ等で構成すると良い。

本発明の一実施形態に係る油圧ショベルのブレードの操作システムを示す油圧・電気回路図である。 本発明の一実施形態に係る油圧ショベルのブレードの操作システムを示す図であって、キャブ内の一部を上方からみた上面図である。 本発明の一実施形態に係る油圧ショベルのブレードの操作システムを示す図であって、キャブ内を、右側方からみるとともに一部のみ断面を切って示した模式図である。 ブレードを装備した一般的な油圧ショベルの全体像を示す斜視図である。 本発明の従来技術に係る油圧ショベルのブレードの操作システムを示す図であって、キャブ内の模式的な正面図である。 本発明の従来技術に係る油圧ショベルのブレードの操作システムを示す図であって、キャブ内の側面図である。 本発明の従来技術に係る油圧ショベルのブレードの操作システムを示す油圧回路図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ 作業装置
５ ブレード
６ ブレード用アーム
７ ブレードシリンダ（ブレード用油圧シリンダ）
７ａ ロッド側油室
７ｂ ヘッド側油室
１０ キャブ（オペレータ室）
１１ オペレータシート
１２ ブレードレバー（ブレード用操作レバー）
１３ プラットフォーム（床板）
１４ コンソールボックス
１５ 走行レバー（走行用操作レバー）
１５ａ ロッド
１５ｂ グリップ部
１６ 作業レバー（作業用操作レバー）
２１ 油圧ポンプ
２２ ブレード用コントロールバルブ
２３ リモコンバルブ
２４ 作動油タンク
２５ パイロットポンプ
２６，２７ ソレノイドパイロットバルブ
３０ ブレードスイッチ（操作手段）
３１ スライド式スイッチ（第一操作手段）
３２ ボタン式スイッチ（第二操作手段）
３３ ハーネス（電気配線）
４０ コントローラ（制御手段）
Ｃ_M メイン回路
Ｃ_P パイロット回路

Claims (4)

1. 油圧ショベルに装備されたブレードを駆動するための操作システムであって、
   該ブレードを駆動するブレード用油圧シリンダと、
   該ブレード用油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、
   該ブレード用油圧シリンダと該油圧ポンプとの間の油圧回路に介装され、スプールの移動により該ブレード用油圧シリンダに供給される該作動油の流れを制御するブレード用コントロールバルブと、
   該ブレード用コントロールバルブの該スプールを移動させるべく、該ブレード用コントロールバルブにパイロット圧を作用させるパイロット回路と、
   該パイロット回路に配置され、電気信号に基づき該パイロット圧の制御を行うソレノイドパイロットバルブと、
   該ソレノイドパイロットバルブと電気配線で接続され、オペレータの操作に応じた電気信号を出力する電気スイッチ式の操作手段と、
   該ソレノイドパイロットバルブと該操作手段との間の電気回路に介装され、該操作手段から出力される該電気信号に基づき該ソレノイドパイロットバルブを制御する制御手段と、を備えた
   ことを特徴とする、油圧ショベルのブレードの操作システム。
2. 該油圧ショベルは、オペレータが着座するオペレータシートと、該オペレータシートの前方に備えられ、該油圧ショベルを走行させるべくオペレータに操作される、左右一対の走行用操作レバーとを備え、
   該走行用操作レバーは、内部が中空に形成されたロッドと、該ロッドの先端に配されるグリップ部とを有し、
   該操作手段は、該グリップ部に配置され、
   該ロッドの中空の内部には、該電気配線が通されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の油圧ショベルのブレードの操作システム。
3. 該操作手段は、該ブレードを上下に動かすための第一操作手段と、該ブレードを浮き状態にするための第二操作手段とに分離して構成されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の油圧ショベルのブレードの操作システム。
4. 該第一操作手段は、オペレータにスライド操作されるスライド式スイッチからなり、
   該第二操作手段は、オペレータに押圧操作されるボタン式スイッチからなっている
   ことを特徴とする、請求項３記載の油圧ショベルのブレードの操作システム。

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