JP2014029068A

JP2014029068A - 建設機械

Info

Publication number: JP2014029068A
Application number: JP2012169555A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nomura; 沢哉野村; Tatsuo Takishita; 竜夫滝下; Wataru Takagi; 渉高木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-13

Abstract

【課題】多種多様なレンタル業者のエンドユーザのニーズに対応することができる建設機械を提供する。
【解決手段】建設機械の走行用油圧モータの押しのけ容積可変機構を制御して建設機械の走行速度を１速と２速とに切替える操作手段を備えた建設機械であって、前記操作手段は、前記建設機械１の運転席１０の側部に位置するコンソールボックスに設けたシーソースイッチ３８と、前記運転席１０の側部に設けたブレード操作レバー３２のグリップ部３２ａに取付けた押しボタンスイッチ３９と、前記運転席１０の前側の床上に設けたペダルスイッチ４１とを備えたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、走行速度を高速と低速とに切換えることができる建設機械に係り、更に詳しくは、走行速度を高速と低速とに切換えることができるブレードを備えた建設機械に関するものである。

油圧ショベル等の建設機械においては、建設機械の走行速度を例えば高速と低速とに切換える機能を有しているが、その切換操作の操作性を高めて負担を軽減できると共に、走行操作上の安全性も向上できるようにするため、運転席の近傍に位置するスイッチボックスと、運転席の前側に位置する操作レバー又は運手席の床面との２箇所に、走行速度を高速側と低速側とに切換える速度切換スイッチをそれぞれ設けるとともに、前記各速度切換スイッチからの信号に従って走行速度を可変に制御する制御手段を備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２０７７２１号公報

油圧ショベル等の建設機械として、種々の形式のものがあり、前述した特許文献１に開示されているように、所謂ミニショベルと呼ばれる小型の油圧ショベルがある。この小型の油圧ショベルは、例えば、街角や路地裏等で管埋設工事や地面の整地作業を行うことができるように、掘削バケットを備える多関節形の作業腕と排土板を有する排土装置を備えている。

近年、この小型の油圧ショベルに関して、レンタル業者が増えているのが現状である。このような背景に基づき、レンタル業者のユーザ（エンドユーザ）のニーズが多種多様化している。例えば、エンドユーザは、ユーザ自身が行う作業に適した走行制御が可能なスイッチ操作手段を備えるものが欲しいとの要請がある。

具体的には、２速（高速）で走行する頻度の高い作業を行うユーザに対しては、運転席の近傍に位置するスイッチボックスに走行速度を高速側と低速側とに切換える速度切換スイッチを設けることが好ましく、また、作業開始時に１速（低速）で作業を行いたいというユーザに対しては、キースイッチのオフにより１速に戻り、オンオフにより２速切換を交互に行うことができるスイッチを設けることが好ましく、更には、道路工事での地面の均し作業を行うユーザに対しては、オペレータはブレード（排土板）操作レバーの操作に専念しているために、速度切換スイッチをオペレータの足元に設けることが好ましい。

しかしながら、現状の建設機械においては、上述したユーザの要求を満たす走行制御が可能なスイッチ操作手段を備えていないため、多種多様なレンタル業者のエンドユーザのニーズに対応できないという問題がある。

本発明は、上述の事柄にもとづいてなされたもので、その目的とするところは、エンドユーザの多種多様なニーズに対応してエンドユーザの利便性を向上させ、また、レンタル業者においては、エンドユーザに対して商品付加価値の高い建設機械を提供するものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、建設機械の走行用油圧モータの押しのけ容積可変機構を制御して建設機械の走行速度を１速と２速とに切替える操作手段を備えた建設機械であって、前記操作手段は、前記建設機械の運転席の側部に位置するコンソールボックスに設けたシーソースイッチと、前記運転席の側部に設けたブレード操作レバーのグリップ部に取付けた押しボタンスイッチと、前記運転席の前側の床上に設けたペダルスイッチとを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記シーソースイッチ、前記押しボタンスイッチ、前記ペダルスイッチは、前記走行用油圧モータの押しのけ容積可変機構を制御する走行速度切替電磁弁の操作コイルにリレー回路を介して並列に接続したことを特徴とする。

更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記シーソースイッチ、前記押しボタンスイッチ、前記ペダルスイッチを選択的に前記走行速度切替電磁弁の操作コイルに接続する選択スイッチを更に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、エンドユーザの多種多様なニーズに対応可能にしてエンドユーザの利便性を向上させ、また、レンタル業者においては、エンドユーザに対して商品付加価値の高い建設機械を提供することができる。

本発明の建設機械の第１の実施の形態をとしての油圧ショベルを示す側面図である。本発明の建設機械の第１の実施の形態における左右の走行用油圧モータに係わる油圧回路を示す図である。本発明の建設機械の第１の実施の形態における運転室を一部断面にて上方から見た示す斜視図である。本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する電気回路図である。本発明の建設機械の第２の実施の形態を構成する電気回路図である。

以下、本発明の建設機械の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１乃至図４は本発明の建設機械の第１の実施の形態を示すもので、図１は本発明の建設機械の第１の実施の形態をとしての油圧ショベルを示す側面図、図２は本発明の建設機械の第１の実施の形態における左右の走行用油圧モータに係わる油圧回路を示す図、図３は本発明の建設機械の第１の実施の形態における運転室を一部断面にて上方から見た示す斜視図、図４は本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する電気回路図である。

図１に示すように、本発明の建設機械の走行制御装置の一実施の形態を備えた建設機械としての油圧ショベル１は、走行体２と、この走行体２上に旋回可能に設けた旋回体３と、この旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４と、この旋回フレーム４の前側に左右方向に回動可能に設けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能（俯仰可能）に連結された多関節型の作業機６と、旋回フレーム４上に設けた運転室７と、旋回フレーム４の後部に設けたカウンタウエイト８と、旋回フレーム４上の運転室７以外の周囲部分を覆う外装カバー９と備えている。運転室７内には運転者が着座する運転席１０が設けられている。

外装カバー９で覆われた運転室７の後部には、原動機室１１が形成され、運転室７内の運転席１０の下部には、コントローラ等の制御機器を収納する制御機器室が形成されている。

原動機室１１内には、エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと，この油圧ポンプからの圧油を切換え制御する制御弁と，圧油タンクとからなる圧油機器と、エンジンを冷却する機器等とが設けられている。

走行体２は、上方から見て略Ｈ字形状のトラックフレーム１２と、このトラックフレーム１２の左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪１３と、トラックフレーム１２の左右両側の前端近傍に回転可能に支持された左右の従動輪１４と、左右それぞれの駆動輪１３と従動輪１４とに掛け渡された左右の履帯１５とを備えている。駆動輪１５は、これに連結した走行用油圧モータ１６及び減速装置（図示せず）により駆動される。

トラックフレーム１２の前側には、上下動可能に設けた排土板（ブレード）１７とこのブレード１７を上下動させるブレード操作用油圧シリンダ（図示せず）とからなる排土装置１８が装設されている。排土装置１８のブレード１７は、昇降シリンダ（図示せず）等により上，下に昇降され、通常は地面（路面）から上方に離間した位置に配置される。そして、排土装置８のブレード１７は、例えば地均し作業等を行うときに、地面に載置される位置まで降下される。

多関節型の作業機６は、スイングポスト５にシリンダ１９により俯仰動可能に設けたブーム２０と、このブーム２０の先端にシリンダ２１により回動可能に設けたアーム２２と、このアーム２２の先端にシリンダ２３に回動可能に設けた例えば土砂等の掘削作業を行うバケット２４を備えている。

次に、図２を用いて、走行用油圧モータ１６の油圧回路を説明する。
図２において、左右の走行用油圧モータ１６を符号１６ａ，１６ｂ、左右の走行用の制御弁を符号２５ａ，２５ｂで示している。左右の走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂは制御弁２５ａ，２５ｂを介して油圧ポンプ２６に接続されている。

左右の走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂはそれぞれ可変容量型であり、押しのけ容積可変機構（斜板）１６ａ１，１６ｂ１と、押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１をそれぞれ駆動する制御ピストン１６ａ２，１６ｂ２とを備えている。制御ピストン１６ａ２，１６ｂ２の一側には受圧部１６ａ３，１６ｂ３が形成され、その反対側にはバネ１６ａ４，１６ｂ４が配置されている。

制御ピストン１６ａ２，１６ｂ２の受圧部１６ａ３，１６ｂ３には、走行速度切替電磁弁２７が連結されている。走行速度切替電磁弁４５は図示のＯＦＦ位置にあるとき、制御ピストン１６ａ２，１６ｂ２の受圧部１６ａ３，１６ｂ３をタンクに連通し、制御ピストン１６ａ２，１６ｂ２はバネ１６ａ４，１６ｂ４の力で押されて図示の位置にあって、押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１は大傾転位置(大容量位置)に保持されている。

また、走行速度切替電磁弁２７はＯＮ位置に切り換えられると、パイロット油圧ポンプ２８の吐出圧力が制御ピストン１６ａ２，１６ｂ２の受圧部１６ａ３，１６ｂ３にバネ１６ａ４，１６ｂ４に抗して制御圧力として導かれる。これにより制御ピストン１６ａ２，１６ｂ２が作動して、押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１を大傾転位置（大容量位置）から小傾転位置（小容量位置）へと切り換える。

大傾転位置では走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂは低速回転が可能であり、走行低速に適した状態となり、小傾転位置では走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂは高速回転が可能であり、走行高速に適した状態となる。本明細書では、押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１が大傾転位置にあるときの状態を走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂの１速といい、押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１が小傾転位置にあるときの状態を走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂの２速という。

次に、図３を用いて、運転室７内に配置した操作レバー、操作ペダル、及び操作手段であるスイッチの配置構成を説明する。図３において、図１と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
運転室７内の運転席１０の左，右両側にはコンソール装置２９，３０がそれぞれ設けられている。左側及び右側のコンソール装置２９，３０には、例えば、多関節型の作業機６を操作するための操作レバー２９ａ，３０ａが設けられている。

左側のコンソール装置２９の近傍には、ゲートロックレバー３１が設けられている。また、右側のコンソール装置３０の外側には、前，後方向に傾転することにより、ブレード１７を上，下に昇降させるためのブレード操作レバー３２が設けられている。

運転席１０の前側で幅方向中間部の床上には、オペレータの操作に従って走行速度の調整及びステアリングを行うための左，右の走行操作用レバー３３ａ，３３ｂと左，右の走行用ペダル３４ａ，３４ｂとが設けられている。右の走行用ペダル３４ｂの右側には、多関節型の作業機６をスイングポスト５を支軸として揺動させるためのスイング操作ペダル３５が設けられている。

また、スイング操作ペダル３４の右側で右側のコンソール装置３０の前部には、モニタ３６が設けられている。モニタ３６はこの例では図４に示すように、２速に設定された場合、例えば、うさぎの絵が点灯するようにしてある。

前述したレバー、ペダルの操作量は、操作量検出器で検出され、その検出信号がコントローラ（図示せず）へと出力される。そして、コントローラは、このときの検出信号に従ってシリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュータを操作するための方向制御弁（図示せず）を制御するものである。

次に、図３を用いて、走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂの押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１を制御して建設機械１の走行速度を１速と２速とに切替える操作手段としてのスイッチの配置構成を説明する。
図３において、右側のコンソール装置３０には、スイッチボックス３７が設けられている。スイッチボックス３７の上面には、ライト操作用スイッチ、ワイパ操作用スイッチ等のスイッチに加えて、シーソースイッチ３８が設けられている。このシーソースイッチ３８は、オペレータが指で一方側の１速位置を押すことにより、走行速度を１速に切換え、かつオペレータが指を離しても１速位置に止まり、また他方側の２速位置を押すことにより、走行速度を２速に切換え、かつオペレータが指を離しても２速位置に止まるものである。

右側のコンソール装置３０の近傍に位置するブレード操作レバー３２のグリップ部３２ａには、ブレード操作時における走行速度を設定するための押しボタンスイッチ３９が設けられている。この押しボタンスイッチ３９は、キースイッチがＯＦＦしたとき、１速に戻り、指で押される毎に、走行速度を１速と２速の間で交互に切換え、指を離すとそのときの速度段位置に留まるものである。

運転室７の前方右床面部には、踏込ペダル４０が設けられている。この踏込ペダル４０には、ペダルスイッチ４１（図４参照）が設けられている。このペダルスイッチ４１は、踏込ペダル４０が踏込まれたときに、走行速度を１速から２速に切換え、かつ、踏込ペダル４０が踏込まれている間のみ、走行速度を２速に設定するものである。

次に、上述したシーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９、ペダルスイッチ４１と走行速度切替電磁弁２７とを接続する電気回路を、図４を用いて説明する。
図４において、図１乃至図３と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１を制御する走行速度切替電磁弁２７は、通常、バネ２７ａによってイ位置に保持され、その操作コイル２７ｂが励磁されると、ロ位置に切り替わり、パイロット油圧ポンプ２８からのパイロット圧油を押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１に供給する。これにより、走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂは１速から２速に切替えられる。

走行速度切替電磁弁２７の操作コイル２７ｂには、電源Ｗをからの電力を操作コイル２７ｂに供給遮断するためのリレー回路４２が接続されている。リレー回路４２は、常開のルレー接点４２ａと、励磁により常開接点４２ａを閉成するリレーコイル４２ｂと、リレーコイル４２ｂに並列に接続した逆起電力ショート用のダイオード４２ｃとを備えている。

リレー回路４２のリレーコイル４２ｂは、詳細を後述するシーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９、ペダルスイッチ４１の閉成により励磁される。シーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９、ペダルスイッチ４１は、リレー回路４２のリレーコイル４２ｂを電源ＷＡとの間に並列に接続されている。

押しボタンスイッチ３９とリレー回路４２のリレーコイル４２ｂとの間には、リレーユニット４３が設けられている。リレーユニット４３は、電源ＷＡとリレー回路４２のリレーコイル４２ｂとの間に設けたリレー接点４３ａとリレー接点４３ａを開閉するリレーコイル４３ｂとを有するリレー回路４３ｃを有している。

リレー回路４３のリレーコイル４３ｂの一方側は電源Ｗに、他方側はトランジスタ４３ｄ、抵抗４３ｅを介して処理回路４３ｆの出力部に接続されている。また、処理回路４３ｆの入力部には、押しボタンスイッチ３９が接続されている。

また、リレー回路４３のリレーコイル４３ｂに接続した電源Ｗは、キースイッチ（図示せず）がＯＦＦすると、リレー回路４３のリレーコイル４３ｂへの電流がＯＦＦするので、キースイッチをＯＮする際には、リレー回路４３ｃのリレー接点４３ａはＯＦＦとなっている。このため、リレー回路４３は、１速に選択されている。

更に、リレー回路４３における処理回路４３ｆは、キースイッチのＯＮ後、押しボタンスイッチ３９が押されて最初のＯＮ信号を入力すると、トランジスタ４３ｄをＯＮにし、処理回路４３ｆに接続した電源Ｗからの電流をリレー回路４３ｃのリレーコイル４３ｂを励磁し、リレー接点４３ａを閉じる（２速に移行）。その後、押しボタンスイッチ３９がもう一度押されると、処理回路４３ｆはトランジスタ４３ｄをＯＦＦにし、処理回路４３ｆに接続した電源Ｗからリレー回路４３ｃのリレーコイル４３ｂに流れる電流を遮断して、リレーコイル４３ｂを消磁しリレー接点４３ａを開にする（１速に移行）。以降、処理回路４３ｆは押しボタンスイッチ３９が押される毎、２速と１速とに交互に切り換える。

前述したペダルスイッチ４１は、踏込ペダル４０が踏込まれたときに、接点を閉じて、電源ＷＡからの電流をリレー回路４２のリレーコイル４２ｂに流してリレーコイル４２ｂを励磁し、そのリレーコイル４２ｂを閉じる（１速から２速に移行）。

前述したシーソースイッチ３８は、一方側の１速位置を押すことにより走行速度を１速に、また他方側の２速位置を押すことにより走行速度を２速に設定するものであり、上述した押しボタンスイッチ３９、ペダルスイッチ４１に対して優先するように電気的に接続されている。

次に、上述した本発明の建設機械の第１の実施の形態の動作を図１乃至図４を用いて説明する。
まず、キースイッチをＯＮにした状態において、エンドユーザが建設機械１を２速で走行する頻度の高い作業、例えば、多関節型の作業機６によって土砂を掘削し、土砂を他の場所に移動して放土を繰り返す作業で使用したい場合には、シーソースイッチ３８を２位置に切り換えれば、電源ＷＡからの電流がリレー回路４２のリレーコイル４２ｂに流れ、リレー接点４２ａが閉じる。これにより、走行速度切替電磁弁２７は、イ位置（１速位置）からロ位置（２速位置）に切り替わり、パイロット油圧ポンプ２８からのパイロット圧油を押しのけ容積可変機構１６ａ１，１６ｂ１に供給するので、走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂは１速から２速に切り換えられる。この場合、オペレータがシーソースイッチ３８から指を離しても、走行速度は２速のままである。これよって、建設機械１を２速で走行する頻度の高い作業で使用するときに、利便性を向上できる。

次に、例えば、作業開始時、ブレード１７を用いて地面を整地するために、走行速度を１速にして作業を開始したい場合がある。この場合、キースイッチをＯＮしたとき、押しボタンスイッチ３９は１速位置になっているので、オペレータは、走行速度の設定を意識せずに、右手で左，右の走行操作用レバー３３ａ，３３ｂを握り、左手でブレード操作レバー３２を握って建設機械１の操舵とブレード１７の上下位置の調整作業に専念して、建設機械１の走行速度を１速に維持した状態で、作業開始時のブレード１７による整地作業を行うことができるので、オペレータの利便性が向上する。

次に、例えば、道路工事での地面の均し作業において、建設機械１を前進時に２速で、後進時に1速で移動させたいという場合がある。この場合には、オペレータは、踏込ペダル４０を踏み込んで、ペダルスイッチ４１を閉じれば、建設機械１を２速で走行させることができ、オペレータはブレード操作レバー３２によってブレード１７の高さ等のブレード操作に専念することができる。

上記の如く、踏込ペダル４０が踏み込まれると、ペダルスイッチ４１が閉じるので、リレー回路４２のリレーコイル４２ｂが励磁し、リレー接点４２ａを閉じる。その結果、電源Ｗと走行速度切替電磁弁２７の操作コイル２７ｂとが接続して、走行速度切替電磁弁２７はイ位置（１速位置）からロ位置（２速位置）に切り替わり、走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂを２速にすることができる。また、踏込ペダル４０の踏み込みを止めると、走行用油圧モータ１６ａ，１６ｂを１速にすることができ、上述した道路工事での地面の均し作業において、オペレータは走行操作用レバー３３ａ，３３ｂ及びブレード操作レバー３２の操作に専念することができ、オペレータの利便性が向上する。

上述したように、本発明の第１の実施の形態によれば、エンドユーザの多種多様なニーズに対応可能としてエンドユーザの利便性を向上させ、また、レンタル業者においては、エンドユーザに対して商品付加価値の高い建設機械を提供することができる。

具体的には、例えば、普段使用している建設機械と異なる建設機械を、レンタル業者からレンタルして使用する場合、走行速度の操作手段の配置が異なり、オペレータはその操作に違和感を生じるが、本発明においては、普段使用していた建設機械の操作と同様な操作が可能になり、違和感が解消され、オペレータの利便性が向上する。

また、レンタル業者においては、上述のエンドユーザに対して満足度を与えることができるという商品付加価値の高い建設機械を提供することができる等の利点がある。

図５は本発明の建設機械の第２の実施の形態を構成する上述したシーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９、ペダルスイッチ４１と走行速度切替電磁弁２７とを接続する電気回路を示すのもで、図５において、図１乃至図４と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施の形態は、シーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９、ペダルスイッチ４１を、リレー回路４２のリレーコイル４２ｂに選択的に接続するための選択スイッチ４４を設けたものである。

この実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、エンドユーザの多種多様なニーズに対応可能としてエンドユーザの利便性を向上させ、また、レンタル業者においては、エンドユーザに対して商品付加価値の高い建設機械を提供することができる。

また、選択スイッチ４４の設置により、シーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９、ペダルスイッチ４１の切り換えの煩わしさを解消することができる。

[他の実施例]
なお、上述の実施の形態においては、押しボタンスイッチ３９の接点容量が、走行速度切替電磁弁２７の操作コイル２７ｂへの電力容量よりも小さいため、リレー回路４３を設けて、供給電流を小さくしたが、走行速度切換スイッチ３８及び踏込ペダルスイッチ４１の接点容量が小さい場合には、同様なリレー回路を設けることが可能である。

また、シーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９及びペダルスイッチ４１の接点容量が大きい場合には、シーソースイッチ３８、押しボタンスイッチ３９及びペダルスイッチ４１を、リレー回路のリレーコイル４２ｂに直接に接続することも可能である。

１油圧ショベル
２走行体
３旋回体
６多関節型の作業機
７運転室
１０運転席
１６ａ，１６ｂ左右の走行用油圧モータ
１６ａ１，１６ｂ１押しのけ容積可変機構
１７ブレード
２７走行速度切替電磁弁
３２ブレード操作レバー
３８シーソースイッチ
３９押しボタンスイッチ
４０踏込ペダル
４１ペダルスイッチ
４２リレー回路
４３リレー回路

Claims

建設機械の走行用油圧モータの押しのけ容積可変機構を制御して建設機械の走行速度を１速と２速とに切替える操作手段を備えた建設機械であって、
前記操作手段は、前記建設機械の運転席の側部に位置するコンソールボックスに設けたシーソースイッチと、前記運転席の側部に設けたブレード操作レバーのグリップ部に取付けた押しボタンスイッチと、前記運転席の前側の床上に設けたペダルスイッチとを備えた
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記シーソースイッチ、前記押しボタンスイッチ、前記ペダルスイッチは、前記走行用油圧モータの押しのけ容積可変機構を制御する走行速度切替電磁弁の操作コイルにリレー回路を介して並列に接続した
ことを特徴とする建設機械。
請求項１又は２に記載の建設機械において、
前記シーソースイッチ、前記押しボタンスイッチ、前記ペダルスイッチを選択的に前記走行速度切替電磁弁の操作コイルに接続する選択スイッチを更に備えた
ことを特徴とする建設機械。