JP2017193874A

JP2017193874A - 小型油圧ショベル

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Publication number: JP2017193874A
Application number: JP2016084774A
Authority: JP
Inventors: 圭文竹林; Keifumi Takebayashi; 吉田　肇; Hajime Yoshida; 肇吉田; 和繁森; Kazushige Mori; 夏樹中村; Natsuki Nakamura; 太平前原; Tahei Maehara
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2036-04-20
Also published as: KR102081299B1; US11142882B2; KR20180108711A; EP3447197A1; US20200165794A1; WO2017183287A1; CN108884665B; EP3447197B1; JP6560640B2; EP3447197A4; CN108884665A

Abstract

【課題】少なくとも後端部が車幅内で旋回するように形成されて機器の配置スペースに制約を受ける旋回体を備えたものにあってもアキュムレータを配置することができ、また、作業中に生じる外力からアキュムレータの保護を実現できるようにする。
【解決手段】本発明は、走行体１、後端部が走行体１の車幅内で旋回するように形成された旋回体２、及び作業装置３の少なくとも１つの駆動で使用された位置・油圧エネルギーを蓄圧して回収するアキュムレータ３０を備えた後方小旋回型ミニショベルにおいて、アキュムレータ３０は、弁ブロック２６と、メインフレーム１０に含まれる縦板部材の前縦板４１との間にあって前縦板４１に沿って配置されており、アキュムレータ３０及び弁ブロック２６の近傍位置に、アキュムレータ３０及び弁ブロック２６に接続された配管が配置された構成となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、位置・油圧エネルギーを蓄圧して回収するアキュムレータを備えた小型油圧ショベルに関する。

油圧駆動回路の位置エネルギーや慣性負荷によって発生する油圧エネルギーの回生を図り、その位置・油圧エネルギーを活用することで省エネルギーを図ろうとする技術が特許文献１，２に開示されている。これらの特許文献１，２には、位置・油圧エネルギーを蓄圧して回収する１つ、または複数のアキュムレータが記載されている。

また、アキュムレータを配置する技術が特許文献３に開示されている。特許文献３には、カウンターウエイトの内部にアキュムレータを配置した中型油圧ショベルが記載されている。

特表２０１５−５０１９１３号公報特開２０１５−９０１９４号公報特開２０１５−５９３３０号公報

ところで、後端部が走行体の車幅内で旋回する旋回体を有する後方小旋回型ミニショベル、超小旋回型ミニショベルなどの小型油圧ショベルでも、さらなる省エネルギーを図るためにアキュムレータを組み込むことが要望されている。しかしながら前述したミニショベルなどの小型油圧ショベルは、旋回体の後端部が車幅内で旋回するようにするため、旋回体がコンパクトに形成されている。ミニショベルの旋回体上には、キャノピーで覆われた運転席が配置され、運転席の前方には走行体を操作する操作装置が配置され、運転席の両側方には旋回体及び作業装置を作動させる各種アクチュエータを操作する操作装置が配置されている。また、旋回体上には運転席の前側の低位置から後方に向って延伸し、中途で立ち上がって運転席の着座部を形成するフロアシートが設けられている。旋回体上における運転席の着座部の下側には、エンジン及び油圧ポンプが収納されたエンジン室が設けられ、旋回体の後端側にはエンジン室の後方を覆うように配置された左右方向に円弧状に延びる凸湾曲形状のカウンターウエイトが備えられている。さらに旋回体上には、燃料タンク、作動油タンク、コントロールバルブなどの各種の機器が配置されており、エンジンを含む種々の機器を旋回体上に配置する場合には、前述のように旋回体がコンパクトであるためにスペースが小さくて制約を受ける。

特許文献３に開示された従来技術では、中型油圧ショベルであるのでカウンターウエイトが大型であり、このカウンターウエイトの内部にアキュムレータを配置することが可能である。しかしながら、前述したミニショベルなどの小型油圧ショベルにおいてカウンターウエイトの内部にアキュムレータを配置しようとすると、カウンターウエイトの規定の重量を確保するためにカウンターウエイトを大型にすることが必要になる。したがって、隘路などでの作業に対応するため、全体のコンパクト化が要求されるミニショベルなどの小型油圧ショベルに備えられたカウンターウエイトにおいては、特許文献３の技術を採用することはできない。また、アキュムレータを設置する場合、アキュムレータは掘削作業等の作業中の大きな衝撃が作用することを考慮する必要もあることから、ミニショベルなどの小型油圧ショベルにアキュムレータを組み込む場合でも、外力からのアキュムレータの保護を考慮する必要がある。

上記した課題を解決するために、本発明の目的は、少なくとも後端部が車幅内で旋回するように形成されて機器の配置スペースに制約を受ける旋回体を備えたものにあってもアキュムレータを配置することができ、また、作業中に生じる外力からアキュムレータの保護を実現させることができる小型油圧ショベルを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る小型油圧ショベルは、走行体と、前記走行体上に配置されて後端部が前記走行体の車幅内で旋回可能に形成された旋回体と、前記旋回体の前後方向に沿って並列に配置された一対の縦板部材を有する前記旋回体のメインフレームと、前記旋回体の旋回中心の前側位置に上下方向の回動可能に支持されてブーム及びブームシリンダを含む作業装置と、前記旋回体の後端側に配置されたカウンターウエイトと、前記メインフレームの一対の前記縦板部材の一方側に配置された少なくとも複数の方向制御弁を含む弁ブロックと、前記走行体、前記旋回体、及び前記作業装置の少なくとも１つの駆動で使用された位置・油圧エネルギーを蓄圧して回収するアキュムレータとを備え、前記旋回体上に設けられ運転席が設置されたフロアシートに連続するフレームと前記カウンターウエイトとがエンジン室を形成する仕切り壁となっている小型油圧ショベルにおいて、前記アキュムレータは、前記弁ブロックと、前記メインフレームの前記縦板部材との間にあって前記縦板部材に沿って配置されており、前記アキュムレータ及び前記弁ブロックの近傍位置に、前記アキュムレータ及び前記弁ブロックに接続された配管が配置されていることを特徴としている。

本発明に係る小型油圧ショベルは、メインフレームに含まれる縦板部材に沿ってアキュムレータが配置されていることから、少なくとも後端部が車幅内で旋回するように形成されて機器の配置スペースに制約を受ける旋回体を備えたものにあってもアキュムレータを配置することができる。また、強度部材であるメインフレームの縦板部材と、弁ブロックとの間にアキュムレータが配置されていることから、掘削作業等の作業中に生じる外力からアキュムレータの保護を実現させることができる。また、アキュムレータ及び弁ブロックに接続された配管が、アキュムレータ及び弁ブロックの近傍位置に配置されていることから、この配管を短く形成することができる。

本発明に係る小型油圧ショベルの第１実施形態を構成するミニショベルを示す側面図である。第１実施形態に係るミニショベルのメインフレーム上に設けられた機器の配置状態を示す平面図である。第１実施形態に備えられたメインフレームの構成を示す平面図である。第１実施形態に備えられたアキュムレータの保持部を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。本発明の第２実施形態の要部を構成するメインフレームを示す平面図である。

以下、本発明に係る小型油圧ショベルの実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の小型油圧ショベルの第１実施形態は、例えば後方小旋回型ミニショベルによって構成されている。この第１実施形態は、一対の履帯１ａ，１ｂを有する走行体１と、この走行体１の上に設けた旋回体２とを備えている。また、旋回体２の前端部側に配置したスイングポスト７に連結され、旋回体２の旋回中心より前側位置にあって左右方向の揺動可能に、かつ上下方向の回動可能に支持された土砂の掘削作業等を行う作業装置３とを備えている。

作業装置３は、スイングポスト７に連結されたブーム４と、このブーム４の先端に連結されたアーム５と、このアーム５の先端に連結されたバケット６と、ブーム４を上下方向に回動させるブームシリンダ４ａ、アーム５を上下方向に回動させるアームシリンダ５ａ、及びバケット６を上下方向に回動させるバケットシリンダ６ａから成る複数の油圧アクチュエータとを備えている。

旋回体２のメインフレーム１０上には、運転席１１を配置してある。また、運転席１１の前側のオペレータの足が載置される位置から後方に向って延伸し、中途で立ち上がって運転席１１の着座部を形成するフロアシート８を設けてある。運転席１１の前方には、走行体１を操作する一対の操作装置１２を配置してあり、運転席１１の左右位置には、旋回体２及び作業装置３を操作する一対の操作装置１３を配置してある。さらに、運転席１１の上方を覆うキャノピー１４を設けてある。

旋回体２のメインフレーム１０上の後端側にはカウンターウエイト１５を配置してある。フロアシート８における運転席１１の着座部下方、及びカウンターウエイト１５の内方側にはエンジン室１６が形成される。すなわち、運転席１１が設置されたフロアシート８に連続するフレームと、カウンターウエイト１５とがエンジン室１６を形成する仕切り壁となっている。エンジン室１６の内部には、作業装置３に含まれる前述の油圧アクチュエータ、走行体１を駆動する走行モータ、及び旋回体２を駆動する旋回モータなどの複数の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ１８と、この油圧ポンプ１８を駆動するエンジン１７を収納させてある。

図２に示すように、エンジン１７は横置き状態で配置されている。エンジン室１６内には、エンジン１７の右側側部には、エンジン１７の駆動に応じて作動する冷却ファン２０、この冷却ファン２０によって生起された風により冷却されるラジエータ２１及びオイルクーラ２２を配置してある。エンジン室１６内におけるラジエータ２１及びオイルクーラ２２の前側には燃料タンク２３及び作動油タンク２４を配置してある。作動油タンク２４の下側には作業装置３のブーム４を揺動させるスイングシリンダ２５を配置してある。

また、エンジン室１６の前側位置であって、前述したフロアシート８の前側下方のメインフレーム１０上には、油圧ポンプ１８から各油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する少なくとも複数の方向制御弁を含む弁ブロック２６と、走行体１、旋回体２、及び作業装置３の少なくとも１つの油圧駆動系で使用された位置・油圧エネルギーを蓄圧して回収するアキュムレータ３０とを備えている。このアキュムレータ３０の設置形態については後述する。

同図２に示すように、カウンターウエイト１５は、エンジン室１６の後端側の後面を覆うように配置されて左右方向に円弧状に延びる凸湾曲形状に形成されている。この第１実施形態に係る後方小旋回型ミニショベルは、旋回体２の旋回に際してカウンターウエイト１５を含む旋回体２の後端面部が、一点鎖線２７で示すように走行体１の車幅内に収まるように設定されている。

図３に示すように、旋回体２のメインフレーム１０は、センタフレーム１０Ａと、このセンタフレーム１０Ａの左側に設けた左サイドフレーム１０Ｂと、センタフレーム１０Ａの右側に設けた右サイドフレーム１０Ｃとによって構成されている。

センタフレーム１０Ａは、底板４０と、この底板４０上に立設され旋回体２の前後方向に沿って並列に配置された一対の縦板部材のうちの一方側を形成する左の前縦板４１及び後縦板４２と、一対の縦板部材のうちの他方側を形成する右の前縦板４３及び後縦板４４とを有している。また、底板４０及び前縦板４１，４３の前端に接合され、前述したスイングポスト７が水平方向の回動可能に収納されるスイングブラケット４５を有している。

また、センタフレーム１０Ａは、底板４０に立設され前縦板４１，４３の後端と後縦板４２，４４の前端との間で接合され、左右方向に延設された横板４６を有している。また、後縦板４２，４４の間には、前後方向に離間してエンジン支持部４８と支持金具４９を有している。また、左の後縦板４２の左側には、前後方向に離間して支持金具５０，５１を有している。エンジン１７は、エンジン支持部４８に搭載され、支持金具４９，５０，５１において取り付けられている。

右サイドフレーム１０Ｃは、例えば断面Ｄ形状のパイプ材を用いて形成されており、スイングブラケット４５の右側に接合され左右方向に延設された直線状の前枠６０と、この前枠６０の端部に継手６１を介して連結された円弧状の曲げ枠６２とを有している。曲げ枠６２は、中間部が張り出しビーム６３を介して底板４０に連結され、後端部が連結金具６４を介して底板４０に連結されている。

また、曲げ枠６２と右の前縦板４３との間には、張り出しビーム６３の前側に位置して取り付け板６５が接合され、張り出しビーム６３の後側に位置して取り付け板６６が接合されている。取り付け板６５，６６は、スイングシリンダ２５の配置スペースの確保と、燃料タンク２３、作動油タンク２４、ラジエータ２１、及びオイルクーラ２２の設置を考慮して設けられている。

左サイドフレーム１０Ｂは、右サイドフレーム１０Ｃと同様に、例えば断面Ｄ形状のパイプ材を用いて形成されており、スイングブラケット４５の左側に接合された左右方向に延設された直線状の前枠７０と、この前枠７０の端部に継手７１を介して連結された円弧状の曲げ枠７２とを有している。曲げ枠７２は、中間部が張り出しビーム７３及び横板４６を介して底板４０に連結され、後端部が連結金具７４を介して底板４０に連結されている。

左サイドフレーム１０Ｂの前枠７０及び曲げ枠７２と、センタフレーム１０Ａの前縦板４１との間に形成される図３に示す空間部９０を塞ぐように、図２に示す板材９１が取り付けられ、この板材９１の上に少なくとも複数の方向制御弁を含む弁ブロック２６が設置されている。

図２及び図３に示すように、アキュムレータ３０は、弁ブロック２６と、センタフレーム１０Ａの左の前縦板４１との間のメインフレーム１０上にあって、前縦板４１に沿って配置してある。なお、図示省略してあるが、アキュムレータ３０及び弁ブロック２６の近傍位置に、アキュムレータ３０及び弁ブロック２６に接続される配管が配置されている。

また、第１実施形態は、メインフレーム１０に取り付けられ、アキュムレータ３０を保持する保持部を備えている。この保持部は、図４の（ａ）（ｂ）に示すように、センタフレーム１０Ａの左の前縦板４１の側面に接合されて水平方向に延設させたベース板８６と、このベース板８６上に、前縦板４１の側面に対向するように立設固定された保持板８０と、この保持板８０にアキュムレータ３０を締結する締結部とを含んでいる。

締結部は、アキュムレータ３０の周面に半巻きさせた構成の帯板から成るバンド８１と、保持板８０の上側位置に形成したねじ部８０ａに螺合し、バンド８１の一端８１ａに溶接された上部ねじ棒８２と、この上部ねじ棒８２に螺合させた上部ナット８３とを含んでいる。また、保持板８０の下側位置に形成したねじ部８０ｂに螺合し、バンド８１の他端８１ｂに溶接された下部ねじ棒８４と、この下部ねじ棒８４に螺合させた下部ナット８５とを含んでいる。上部ナット８３及び下部ナット８５を締め付けることにより、アキュムレータ３０は保持板８０とバンド８１とに挟持されて固定される。

前述したように、この第１実施形態に係る後方小旋回型ミニショベルは、メインフレーム１０に含まれる左の前縦板４１に沿ってアキュムレータ３０が配置されていることから、機器の配置スペースに制約を受ける少なくとも後端部が走行体１の車幅内で旋回する旋回体２を備えたものにあっても、旋回体２上における前縦板４１と弁ブロック２６との間に形成される空間を活用してアキュムレータ３０を配置することができる。また、強度部材であるセンタフレーム１０Ａの前縦板４１によって旋回体２の内部で支えられることから、掘削作業等の作業中に生じる外力からアキュムレータ３０を保護することができる。また、アキュムレータ３０及び弁ブロック２６に接続された配管がアキュムレータ３０及び弁ブロック２６の近傍位置に配置されていることから、この配管を短く形成することができる。

図５は、本発明の第２実施形態の要部を構成するセンタフレームを示す平面図である。この第２実施形態は、前述した第１実施形態の構成に加えて、別のアキュムレータ３１を、旋回体２のメインフレーム１０に含まれる一対の縦板部材のうちの一方側を形成する前縦板４１及び後縦板４２を含む縦板部材と、一対の縦板部材のうちの他方側を形成する前縦板４３及び後縦板４４を含む縦板部材に接続された横板４６に沿って、前述したアキュムレータ３０とは異なる別のアキュムレータ３１が配置されている。すなわち、アキュムレータ３１は、センタフレーム１０Ａの横板４６の側面と、メインフレーム１０上に搭載されたエンジン１７との間に配置されている。その他の構成は第１実施形態と同等であり、この第２実施形態に係る小型油圧ショベルも例えば後方小旋回型ミニショベルから成っている。

このように構成した第２実施形態は、別のアキュムレータ３１がセンタフレーム１０Ａを構成する横板４６とエンジン１７との間に位置するメインフレーム１０上に、横板４６に沿って配置されていることから、機器の配置スペースに制約を受ける旋回体２を備えたものにあって別のアキュムレータ３１を配置することができる。また、強度部材であるセンタフレーム１０Ａの横板４６によって、掘削作業等の作業中に生じる外力から旋回体２の内部でアキュムレータ３１を保護することができる。

なお、第１実施形態では、１つのアキュムレータ３０を設けた構成にしてあるが、メインフレーム１０上の設置スペースにさらに制約を受ける場合などにあっては、アキュムレータ３０よりも小形の複数のアキュムレータを、前縦板４１と弁ブロック２６との間に位置するメインフレーム１０上に前縦板４１に沿って配置した構成にしてもよい。

また、第２実施形態ではアキュムレータ３１を、エンジン１７側に位置するセンタフレーム１０Ａの横板４６の側面の近傍に配置したが、アキュムレータ３１を、エンジン１７が配置された側とは反対側の横板４６の側面の近傍に配置した構成にしてもよい。

また、第１，第２実施形態は、当該小型油圧ショベルが後方小旋回型ミニショベルから成っているが、本発明は後方小旋回型ミニショベルには限定されない。前述した後方小旋回型ミニショベルにおけるようなスイングポストを備えておらず、ブーム及びブームシリンダを含む作業装置が、旋回体上の運転席の側方に位置するメインフレームの一対の縦板に上下方向の回動可能に支持されて、旋回体の旋回半径が走行体の車幅内に収まるように設定された超小旋回型ミニショベルに本発明を適用してもよい。

１走行体
１ａ履帯
１ｂ履帯
２旋回体
３作業装置
４ブーム
４ａブームシリンダ
５アーム
５ａアームシリンダ
６バケット
６ａバケットシリンダ
７スイングポスト
８フロアシート
１０メインフレーム
１０Ａセンタフレーム
１０Ｂ左サイドフレーム
１０Ｃ右サイドフレーム
１１運転席
１４キャノピー
１５カウンターウエイト
１６エンジン室
１７エンジン
１８油圧ポンプ
２６弁ブロック
２７一点鎖線
３０アキュムレータ
３１アキュムレータ
４１前縦板（縦板部材）
４５スイングブラケット
４６横板
８０保持板
８０ａねじ部
８１バンド
８１ａ一端
８１ｂ他端
８２上部ねじ棒
８３上部ナット
８４下部ねじ棒
８５下部ナット
８６ベース板
９０空間部
９１板部材

Claims

走行体と、前記走行体上に配置されて後端部が前記走行体の車幅内で旋回可能に形成された旋回体と、前記旋回体の前後方向に沿って並列に配置された一対の縦板部材を有する前記旋回体のメインフレームと、前記旋回体の旋回中心の前側位置に上下方向の回動可能に支持されてブーム及びブームシリンダを含む作業装置と、前記旋回体の後端側に配置されたカウンターウエイトと、前記メインフレームの一対の前記縦板部材の一方側に配置された少なくとも複数の方向制御弁を含む弁ブロックと、前記走行体、前記旋回体、及び前記作業装置の少なくとも１つの駆動で使用された位置・油圧エネルギーを蓄圧して回収するアキュムレータとを備え、前記旋回体上に設けられ運転席が設置されたフロアシートに連続するフレームと前記カウンターウエイトとがエンジン室を形成する仕切り壁となっている小型油圧ショベルにおいて、
前記アキュムレータは、前記弁ブロックと、前記メインフレームの前記縦板部材との間にあって前記縦板部材に沿って配置されており、前記アキュムレータ及び前記弁ブロックの近傍位置に、前記アキュムレータ及び前記弁ブロックに接続された配管が配置されていることを特徴とする小型油圧ショベル。
請求項１に記載の小型油圧ショベルにおいて、
前記メインフレームに取り付けられて前記アキュムレータを保持する保持部を備えたことを特徴とする小型油圧ショベル。
請求項１に記載の小型油圧ショベルにおいて、
前記アキュムレータ及び前記弁ブロックは前記フロアシートの下方に配置されていることを特徴とする小型油圧ショベル。
請求項１に記載の小型油圧ショベルにおいて、
前記メインフレームは、前記旋回体の後端側であって一対の前記縦板部材に接続される横板を含み、前記アキュムレータとは異なる別のアキュムレータが前記横板に沿って配置されていることを特徴とする小型油圧ショベル。