JP2014196778A

JP2014196778A - 作業機械

Info

Publication number: JP2014196778A
Application number: JP2013072408A
Authority: JP
Inventors: 阿部　浩; Hiroshi Abe; 浩阿部; 隆史青坂; Takashi Aosaka; 哉葵眞下; Saiki Makka; 鉄朗岡崎; Tetsuro Okazaki
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP5971862B2

Abstract

【課題】リリーフ回路を設けることなくサージ圧の発生を防止して油圧モータの長寿命化を図ることができる作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、車輪にそれぞれ接続された左右の油圧モータ７と、該左右の油圧モータ７に作動油を供給する油圧ポンプ９と、該油圧ポンプ９が配された供給管路１４を途中で分岐させて前記左右の油圧モータ７ａ、７ｂまで連通する左右の管路１５ａ、１５ｂと、作動油の流量を調整するためのフローデバイダ１８と、左右の管路１５ａ、１５ｂを接続するデフロック管路２１と、該デフロック管路２１での前記作動油の連通を許容又は遮断するデフロック弁２２と、該デフロック弁２２の連通位置又は遮断位置への切り替えを指令するための入力器と、前記車体が停止又は微速状態のときにのみ前記デフロック弁２２が遮断位置へと切り替わることを許容する制御を行うコントローラとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、左右の車輪を別々の油圧モータで回転させる作業機械に関する。

左右の車輪を別々の油圧モータで回転させる作業機械、より詳しくはＨＳＴの駆動方式を用いて一つのポンプで二つのモータを駆動させて車輪を回転させるような作業機械（例えば前輪が転圧輪で後輪がタイヤの転圧機械）が知られている。この作業機械の左右の車輪のうち、片輪がぬかるみ等にはまってしまうと、当該片輪だけが空転してしまい脱出できない場合がある。このとき、空転している片輪側の負荷は小さくなるので、作動油は空転した側の車輪の油圧モータに過剰に供給され、空転していない側の車輪の油圧モータには作動油が供給されにくくなる。

これを回避するためにデフロック機能が採用されているが、このデフロック機能としては様々な方式がある（例えば特許文献１参照）。一例としては、ポンプと左右の油圧モータとをつなぐ左右の往還路にフローデバイダ（分集流弁）を設け、このフローデバイダの下流にて左右の往還路を互いに連通させる流量補正管路及びデフロック管路を設ける構成とする。そして、上記空転が発生したらデフロック管路での作動油の連通をストップさせて左右の油圧モータにできるだけ均等に作動油を供給する。これにより、空転していない車輪への作動油の流量をできるだけ確保して車体がぬかるみ等から脱出できるようにしている。

しかし、空転している片輪に過剰に作動油が供給されている状態で、両輪に均等に作動油を供給すると、サージ圧が発生する。このサージ圧が発生すると機器への負担が大きいため、サージ圧の発生防止が図られている（例えば特許文献２参照）。特許文献２では、リリーフ回路を設けてサージ圧の発生を防止し、モータの寿命向上を図っている。

特開２００９−２６２８４０号公報特開２００３−１６１３７０号公報

しかしながら、特許文献２のようにサージ圧の発生防止としてリリーフ回路を用いると、そのリリーフ回路にはリリーフ弁等も設ける必要があり、油圧回路が複雑化し、スペース等の制約も発生してしまう。

本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、リリーフ回路を設けることなくサージ圧の発生を防止して油圧モータの長寿命化を図ることができる作業機械を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、車体の前側又は後側の左右にそれぞれ配された車輪と、該車輪にそれぞれ接続された左右の油圧モータと、該左右の油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプに接続された供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通する左右の管路と、前記左右の管路に設けられて作動油の流量を調整するためのフローデバイダと、該フローデバイダと前記左右の油圧モータの間の前記左右の管路を接続するデフロック管路と、該デフロック管路での前記作動油の連通を許容又は遮断するデフロック弁と、該デフロック弁の連通位置又は遮断位置への切り替えを指令する入力器と、前記車体が停止又は微速状態のときにのみ前記デフロック弁が遮断位置へと切り替わることを許容する制御を行うコントローラとを備えたことを特徴とする作業機械を提供する。

好ましくは、前記コントローラは、前記車体を前後進させるための前後進レバーが中立の位置にあるときに前記停止又は微速状態と判断する。

好ましくは、前記コントローラは、前記油圧モータの回転数が所定値以下であるときに前記停止又は微速状態と判断することを特徴とする。

本発明によれば、車体が停止又は微速状態のときにのみデフロック弁が遮断位置へ切り替わることを許容する制御を行うコントローラを備えている。このため、車体が停止又は微速状態以外の状態で作業者が入力器によりデフロック機能を作動させようとしてもデフロック弁は遮断位置に切り替わらず、デフロック機能は作動しない。作業機械がぬかるみ等にはまっているときの車体が停止又は微速状態以外の状態とは、空転している片輪に過剰に作動油が供給されているとき等の状態である。仮に、このときに両輪に均等に作動油を供給すると、サージ圧が発生し、機器へ過大な負担がかかってしまう。したがって、車体が停止又は微速状態のときにのみデフロック弁を遮断位置に切り替えるようにして、作動油が片輪に過剰に供給されていない状態の場合のみにデフロック機能を作動させ、サージ圧の発生防止を図ることとし、機器への過大な負担がかかることを防止している。このようにコントローラにより制御することで、従来技術で用いていたサージ圧発生防止のためのリリーフ回路を設ける必要がなくなり、スペースを有効に利用できる。また、空転している片輪が高回転しているときにデフロック機能が作動し、ぬかるみを脱出した車体が急発進することも防止でき、安全性にも寄与できる。

また、前後進レバーが中立の位置にあれば、車体を走行させるための油圧モータへの駆動圧力は断たれる。転圧機械のような作業機械は最高速度が例えば１２ｋｍ／ｈと遅いため、前後進レバーを中立にすれば微速状態と判断できる。すなわち、空転している片輪もすぐに低回転となり、やがて停止する。この状態では、作動油が片輪に過剰に供給されている状態ではないので、デフロック機能を作動させてもサージ圧は発生しない。これは最高速度が低い作業機械だからこそできる判断手法であり、作業機械特有の性質を利用したものである。

また、車体が停止又は微速状態を油圧モータの回転数で判断してもよい。油圧モータの回転数が所定値以下であれば、作動油が片輪に過剰に供給されている状態ではないので、デフロック機能を作動させてもサージ圧は発生しない。このように回転数を考慮することで、車体が停止又は微速状態であることを精度よく判断することができる。

本発明に係る作業機械の一例としての転圧機械の概略側面図である。本発明に係る作業機械の油圧回路図である。前後進レバーとデフロック弁とがコントローラを介して接続されていることを示すブロック図である。コントローラによる制御フロー図である。本発明に係る別の作業機械の油圧回路図である。

本発明に係る作業機械の一例として転圧機械１がある。この転圧機械１は、前フレーム２と後フレーム３とからなる車体４を備えている。車体４の前側には、鉄輪からなる転圧ドラム５が配されていて、後側には車輪６が配されている。転圧機械１は車輪６を油圧モータ７（図２参照）にて駆動させて走行するものである。この油圧モータ７は作動油により駆動する。作動油は前フレーム２内に配設された作動油タンク（図示しない）に貯留される。この作動油タンク内の作動油は、同じく前フレーム２内に配設された油圧ポンプ９（図２参照）によりくみ出されて油圧モータ７に供給される。油圧ポンプ９は、前フレーム２内に配設されたエンジン（不図示）により駆動する。

後フレーム３には、運転席１０が形成されている。この運転席１０の後側には、転圧中に散水するための水を貯留する水タンク１１が配設されている。水は、水タンク１１上部のキャップ１２を取り外してから水タンク１１内に注水される。運転席１０の前側には、操作台１３が設置されている。運転席１０に着座した作業者は、操作台１３の操作により転圧機械１を走行させ、路面の転圧作業を行う。前フレーム２と後フレーム３とは、水平方向に屈曲可能とする連結部８にて連結されている。

上述したように、車体４の後フレーム3の左右には車輪６が配されていて、この左右の車輪６のそれぞれに油圧モータ７が接続されている。具体的には、左側の車輪には左油圧モータ７ａが、右側の車輪には右油圧モータ７ｂがそれぞれ接続されている。これらの油圧モータ７ａ、７ｂには、油圧ポンプ９から作動油が供給される。各油圧モータ７a、７ｂは、供給管路１４及び左右の往還路１５a、１５ｂを介して油圧ポンプ９と連通している。すなわち、供給管路１４の始端には油圧ポンプ９が接続されていて、終端には分岐部１６が形成され、この分岐部１６から左右の往還路１５a、１５ｂが分岐されている。これにより、油圧ポンプ９から吐出する作動油は、供給管路１４を介して左右の往還路１５a、１５ｂを通ってそれぞれ左右の各モータ７a、７ｂに供給される。各モータ７a、７ｂを通過した作動油は、各モータ７a、７ｂと油圧ポンプ９とをそれぞれ連通している左右の復還路１７a、１７ｂを通って油圧ポンプ９に戻る。以上の作動油の流れが前進だとすると、後進の場合は作動油は逆に流れる。なお、前進の場合の作動油の流れは図２の矢印で示している。以降の説明では油圧ポンプ９とモータ７ａ、７ｂとをつなぐ管路において、前進の場合について説明する。このため、油圧ポンプ９からモータ７ａ、７ｂまで作動油が流れる管路を往還路１５ａ、１５ｂと称し、モータ７ａ、７ｂから油圧ポンプ９まで作動油が流れる管路を復還路１７ａ、１７ｂと称する。

左右の往還路１５a、１５ｂには、フローデバイダ１８が備わっている。フローデバイダ１８は、左右の往還路１５ａ、１５ｂでの作動油の流量を調整するためのものである。具体的には、フローデバイダ１８はオリフィスで形成され、左右のモータ７a、７ｂの回転数に応じて各往還路１５a、１５ｂでの作動油の流量が調整される。通常走行時はこのフローデバイダ１８を用いて左右のモータ７a、７ｂへの作動油の供給量が調整されている。

フローデバイダ１８の下流で左右の往還路１５a、１５ｂは流量補正管路１９で接続されている。この流量補正管路１９により左右の往還路１５a、１５ｂは互いに連通している。流量補正管路１９にはオリフィスからなる補正部２０が備わり、この補正部２０により左右の往還路１５a、１５ｂを流れる作動油の油量が微調整される。この補正部２０は、左右のモータ７a、７ｂに対して均等に作動油を供給したい場合に（例えば後述するデフロック機能作動時）、モータの内部抵抗等でモータ回転数が均等ではないときに作動油の流通量を微量調整するために主に用いられる。すなわち、左右両輪の微量な内輪差による左右のモータ７ａ、７ｂへの作動油供給の偏りを防止するために用いられる。

流量補正管路１９の下流では、左右の往還路１５a、１５ｂはさらにデフロック管路２１にて接続されている。このデフロック管路２１によって左右の往還路１５a、１５ｂは連通する。デフロック管路２１には、デフロック弁２２が備わっている。具体的には、デフロック弁２２はソレノイド式の切替弁である。通常走行時ではスイッチがOFFであり、デフロック管路２１での作動油の連通は許容され、左右の往還路１５ａ、１５ｂが連通する。車体がぬかるみにはまってしまったとき等、車輪６が空転したときは空転していない方の車輪に作動油を供給し、ぬかるみから脱出する必要があるため、運転者はデフロック機能作動のためのスイッチ（入力器２３）をONにする。そうすると、コントローラ２６からデフロック弁２２のソレノイド部に電気信号が送信され、デフロック弁２２が遮断位置に切り替わり、デフロック管路２１での作動油の連通は遮断される。これにより、左右の往還路１５a、１５ｂ間での作動油の連通が妨げられるので、空転していない方の車輪６に接続されたモータ７にも作動油が供給されることになる。

デフロック機能を作動させるための入力器２３は、運転席１０を形成する床面２４から突出して設けられている。この床面２４は運転席１０に着座した作業者が足を載せる部分であり、作業者は入力器２３を踏むことでデフロック機能を作動させることができる。すなわち、作業者が入力器２３を踏むと、デフロック機能が作動してデフロック管路２１での作動油の連通が遮断される。これにより、片輪がぬかるみ等にはまった場合に空転していない方の車輪に作動油を供給して車体をぬかるみ等から脱出させることができる。作業者はデフロック機能を作動させるときは入力器２３を踏み、デフロック機能を解除するときは入力器２３から足を離す。このため、入力器２３はデフロック弁２２を遮断、連通位置へ切り替えるためのＯＮ／ＯＦＦスイッチとして機能する。

ここで図３に示すように、入力器２３とデフロック弁２２との間には、コントローラ２６が介装されている。このコントローラ２６は、車体４が停止又は微速状態のときにのみデフロック弁２２が遮断位置に切り替わることを許容する制御を行う。すなわち、車体４が停止又は微速状態でなければ、例え作業者が入力器２３によりデフロック機能をＯＮにしてもデフロック弁２２は遮断位置に切り替わらない。換言すれば、車体４が停止又は微速状態以外の状態で作業者が入力器２３によりデフロック機能を作動させようとしてもデフロック弁２２は遮断位置に切り替わらず、デフロック機能は作動しない。作業機械（転圧機械１）がぬかるみ等にはまっているときの車体４が停止又は微速状態以外の状態とは、空転している片輪に過剰に作動油が供給されているとき等の状態である。仮に、このときに急に両輪に均等に作動油を供給すると、サージ圧が発生し、機器へ過大な負担がかかってしまう。したがって、車体４が停止又は微速状態のときにのみデフロック弁２２を遮断位置に切り替わるようにして、作動油が片輪に過剰に供給されていない状態の場合のみにデフロック機能を作動させ、サージ圧の発生防止を図ることとし、機器への過大な負担がかかることを防止している。このようにコントローラ２６により制御することで、従来技術で用いていたサージ圧発生防止のためのリリーフ回路を設ける必要がなくなり、スペースを有効に利用できる。また、空転している片輪が高回転しているときにデフロック機能が作動し、ぬかるみを脱出した車体４が急発進することも防止でき、安全性にも寄与できる。なお、微速とは通常の転圧作業において走行する車体の速度（３ｋｍ／ｈ〜５ｋｍ／ｈ）よりも遅い速度、すなわち３ｋｍ／ｈ以下をいう。

コントローラ２６は、車体の停止又は微速状態を判断するに際し、具体的には前後進レバー２５が中立位置にあるか否かを参照する。この前後進レバー２５は、図示はしないが、例えば操作台１３に備え付けられている。前後進レバー２５が中立の位置にあれば、車体４を走行させるための油圧モータ７への駆動圧力は断たれる。すなわち、上述した微速の定義を満たす状態を形成できる。転圧機械１のような作業機械は最高速度が例えば１２ｋｍ／ｈと遅いため、前後進レバー２５を中立にすれば微速状態と判断できる。これは空転している片輪もすぐに低回転となり、やがて停止することを意味している。この状態では、作動油が片輪に過剰に供給されている状態ではないので、デフロック機能を作動させてもサージ圧は発生しない。これは最高速度が低い作業機械だからこそできる判断手法であり、作業機械特有の性質を利用したものである。

このようなコントローラ２６の制御を実現するために、入力器２３と前後進レバー２５は、それぞれコントローラ２６にその信号が伝達される。その信号の伝達は有線であっても無線であっても構わない。コントローラ２６はこれらの信号を受け取り、サージ圧が発生しない条件を満たすとデフロック弁２２が遮断することを許容する。

具体的なコントローラ２６が行う制御フローは図４に記載されている。すなわち、作業者が転圧機械１を操縦して走行中に後輪の片輪がぬかるみにはまり、空転したとする（ステップＳ１）。この片輪空転状態では空転している側の油圧モータ（例えば油圧モータ７ａ）に作動油が過剰に供給されてしまい、車体４がぬかるみから脱出することができない。このため、作業者はデフロック機能をＯＮにする（ステップＳ２）。具体的には、作業者はデフロック機能を作動させるためのＯＮスイッチである入力器２３を踏み、デフロック管路２１を閉じようとする。しかし、ここですぐにはデフロック弁２２は遮断位置に切り替わらず、デフロック機能は作動しない。

このとき、コントローラ２６は前後進レバー２５が中立の位置にあるか否かを判断する（ステップＳ３）。中立の位置にない場合は、車体４が停止又は微速状態ではないと判断されるため、ステップＳ３が繰り返される。中立の位置にあれば、車体４が停止又は微速状態であると判断され、デフロック弁２２が遮断位置に切り替わることが許容され、入力器２３の操作に従ってデフロック弁２２が遮断位置に切り替わる。すなわち、デフロック機能が作動する（ステップＳ４）。デフロック機能が作動すると、空転していない片輪にも作動油が供給されるので、車体４はぬかるみを脱出できる（ステップＳ５）。

また、上記前後進レバー２５の位置に代えて、油圧モータ７の回転数が所定値以下であるときに停止又は微速状態と判断してもよい。この油圧モータ７の回転数は、回転数センサ２７ａ、２７ｂを用いて計測する。図２に示すように、回転数センサ２７ａ、２７ｂはそれぞれ油圧モータ７ａ、７ｂに接続される。上述したように、転圧機械のような作業機械において、前後進レバー２５が中立の位置にあれば油圧モータ７への駆動圧力は断たれるので微速と判断できるが、さらに回転数を実測することで車体４が停止又は微速状態であることを確実に判断できる。図示はしないが、回転数センサ２７ａ、２８ｂはコントローラ２６に接続され、油圧モータ７（特に空転している側の油圧モータ）の回転数が所定値以下であるときにデフロック弁２２が遮断位置に切り替わることが許容される。したがって、回転数センサ２７ａ、２７ｂを取り入れた場合は、上述したステップＳ３にて前後進レバー２５の位置に代えて油圧モータ７の回転数が所定値以下であるか否かが判断され、所定値以下であればデフロック機能が作動し、所定値より大きければステップＳ３が繰り返される。このように、油圧モータ７の回転数が所定値以下であれば、作動油が片輪に過剰に供給されている状態ではないので、デフロック機能を作動させてもサージ圧は発生しない。このように回転数を考慮することで、車体４が停止又は微速状態であることを精度よく判断することができる。

図５に示すように、デフロック機能の作動、解除をするためのデフロック弁２２をバイパス管路２８に設けてもよい。バイパス管路２８は、油圧ポンプ９からフローデバイダ１８をバイパスして左右の往還路１５ａ、１５ｂに連通する管路である。通常走行時はフローデバイダ１８をバイパスして油圧ポンプ９からモータ７ａ、７ｂに作動油が供給される（図５の状態）。デフロック機能が作動したときはバイパス管路２８が遮断され、フローデバイダ１８を通じて左右のモータ７ａ、７ｂに作動油が均等に供給される。デフロック弁２２はこのような位置に設けてもよい。その他の構成、作用、効果は上述した例と同様である。

１：転圧機械、２：前フレーム、３：後フレーム、４：車体、５：転圧ドラム、６：車輪、７：油圧モータ、８：連結部、９：油圧ポンプ、１0：運転席、１１：水タンク、１２：キャップ、１３：操作台、１４：供給管路、１５a、１５ｂ：左右の往還路、１６：分岐部、１７a、１７ｂ：左右の復還路、１８：フローデバイダ、１９：流量補正管路、２０：補正部、２１：デフロック管路、２２：デフロック弁、２３：入力器、２４：床面、２５：前後進レバー、２６：コントローラ、２７ａ、２７ｂ：回転数センサ、２８：バイパス管路

Claims

車体の前側又は後側の左右にそれぞれ配された車輪と、
該車輪にそれぞれ接続された左右の油圧モータと、
該左右の油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、
該油圧ポンプに接続された供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通する左右の管路と、
前記左右の管路に設けられて作動油の流量を調整するためのフローデバイダと、
該フローデバイダと前記左右の油圧モータの間の前記左右の管路を接続するデフロック管路と、
該デフロック管路での前記作動油の連通を許容又は遮断するデフロック弁と、
該デフロック弁の連通位置又は遮断位置への切り替えを指令する入力器と、
前記車体が停止又は微速状態のときにのみ前記デフロック弁が遮断位置へと切り替わることを許容する制御を行うコントローラと
を備えたことを特徴とする作業機械。
前記コントローラは、前記車体を前後進させるための前後進レバーが中立の位置にあるときに前記停止又は微速状態と判断することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
前記コントローラは、前記油圧モータの回転数が所定値以下であるときに前記停止又は微速状態と判断することを特徴とする請求項１に記載の作業機械。