JP2018503760A - 掘削機および一般的な建設機械用油圧装置 - Google Patents

Abstract

掘削機等の建設機械用油圧装置であって、油圧装置は、建設機械の可動アームに接続されたまたは接続可能な支持構造体と、複数のビットを有する一対の回転ドラムとを備え、油圧装置は、特定のドラムの移動のために夫々配置された一対の油圧モータと、回転式分流器とをさらに備える。分流器は、建設機械によって供給される作動流体の供給を受け入れるための少なくとも一つの吸入口と、適切に分配された作動流体を一対の油圧モータに供給するための一対の吐出口とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、回転式破砕機（rotating crusher）のような油圧装置に関し、この油圧装置は、掘削機や一般的な土工機械等の建設機械の主油圧回路に連結可能な動力回路を介して駆動される油圧モータを備えている。

掘削機および同様の建設機械のアームに取り付け可能なアタッチメント（accessories）の中では、一列に並んだ複数のビット（teeth）を有する一対のドラムから形成され、切削ドラム（milling head）や回転式破砕機として典型的に知られる、路面切削装置（milling apparatus）を使用することが知られている。

このタイプの装置は、汎用性および効率性が増加するという利点を有しており、トンネルを建設するための設備の分野で、またはより一般的には、連絡道路の建設作業の分野や岩石のブロックの切断において使用される。

このタイプの装置の一例が米国特許第６，６２６，５００号に記載されており、これは、二つの回転ドラムを支持するシェルを備えた回転式カッターに関する。これらのドラムは同じシャフトに取り付けられており、建設機械本体からの油の供給によって油圧モータが駆動され、シャフトが回転される。この装置は、連結用コネクタを介して掘削機のアームに固定することができ、それによって作業者は、カッターを所望の位置に移動させ所望の方向に向けることができ、必要な位置で掘削することができる。

回転式カッターに関する問題の一つは、一般に、破砕される様々な物質の表面が均質ではないのと同様に、硬度および破砕に対する抵抗も決して同じではないために、ロータの回転がしばしば妨げられることである。これは、この物質に対処するために必要なエネルギーがロータの間で異なり、より高い応力にさらされるロータがより大きなエネルギーを必要とすることを意味する。このような場合、実際、両方のドラムが同じ回転シャフトに噛み合うため、および建設機械によって供給されるトルクが必然的に二等分されるため、ドラムを回転させ続けるための十分なトルクを建設機械が提供できないことがある。

したがって、二つのドラムの内の一方のみがより硬い物質と接触した場合、実際、非効率的なトルク配分が生じる。

さらに、これら二つのドラムは、トランスミッションシャフトを介して相互に剛結されているため、切断構造体および建設機械のアームに過度な応力と振動が伝達される。これにより、アームの位置決めの精度が低くなり、切断作業における精度が低下し、支持機械のアームを損傷させる可能性がある。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術に関連して上述した欠点を克服することができる油圧装置を提供することによって解決される。

これらの課題は、請求項１に記載の油圧装置によって解決される。

本発明の好ましい特徴は、従属請求項において定義される。

本発明は、いくつかの大きな利点を有する。主な利点は、本発明に係る装置は、掘削作業中に生じ得る回転の妨げの頻度を減少させ、支持機械のアームに伝達される歪みを抑制できることである。

さらに、本発明に係る装置によって、建設機械の油圧回路を介して提供されるトルクをより良好に且つより効率的に活用できるようになる。

加えて、本発明に係る装置によって、装置を連結する建設機械のアームに対する応力、特に、横方向の応力、および振動の伝達が抑制され、動作精度を大幅に改善することができる。

このことは、アームが横方向の応力ではなく前方向の応力に耐えるように寸法決めおよび設計された土工機械において、特に有利である。

本発明のさらなる利点、特徴および利用方法は、例示的および非限定的に示される以下の一部の実施形態の詳細な説明から明らかになる。これらの実施形態は、以下の添付図面を参照している。
本発明に係る油圧装置の斜視図である。 図１の装置の部分断面正面図である。 本発明に係る装置の部分断面正面図であり、装置の動作を模式的に示している。 本発明に係る装置の部分断面斜視図であり、装置の動作を模式的に示している。 本発明に係る装置の第２の実施形態の部分断面正面図である。 図５の装置を上方から見た図である。 図５の装置を下方から見た図である。 図５の装置における分流器の斜視図である。 図７の分流器の部分断面正面図である。 特定のフライホイールを除いた図７の分流器を示す斜視図である。 特定のフライホイールを別個の構成要素として示す斜視図である。

図１を参照すると、以下で支持機械とも記載される、掘削機用またはより一般的には建設機械用の油圧装置が、符号１００によって全体として示されている。以下でより明確になるように、油圧装置１００は、連結プレート５または他の同等の取り付け手段を介して掘削機の可動アームに取り付けられるのに適している。

好ましくは、連結プレート５や他の結合要素は、油圧装置１００が可動アームに剛結されるように構成されている。

装置１００は、外側シェル１を備えており、外側シェル１は、一対のドラム２を回転可能に支持する支持構造体を形成している。

各ドラム２は、ドラム２の回転によって物質を細かく砕くことができる複数のビット２０を支持している。

ここで図２を参照すると、本発明に係る装置は、一対の油圧モータ３をさらに備え、油圧モータ３は、対応するドラム２を移動させるために夫々配置されている。好ましくは、油圧モータ３は互いに独立しており、これは、適切な供給ダクト３１を介して油が対応する油圧モータ３に供給され、一方のモータの回転によって与えられる速度とトルクが、他方のモータの回転から独立していることを意味する。

好適な実施形態において、支持構造体１は、連結プレート５が配置される拡大部分１０と、テーパ状の部分を介して拡大部分１０と連結され、プレート５に対向する端部１１を備えている。

モータ３は端部１１に配置されることが好ましくあり、このモータ３は、プレート５に固定された掘削機アームの取り外し方向と実質的に一致する、支持構造体の長手方向に垂直な回転軸Ｘを有している。

好適な実施形態において、ドラム２は、さらに回転軸Ｘ回りに回転するように、対応するモータ３に直接接続されている。

本発明に係る装置は、回転式分流器４をさらに備えており、分流器４によって、供給された作動流体の流れを二つに分けることができ、これらの流れは二つのモータ３に夫々向けられる。好ましくは、分流器４は、図４を参照して以下でより詳細に説明する少なくとも二つの回転要素４０２を備えており、二つの回転要素４０２は、同軸に配置され、相互に回転可能に係合している。

回転式分流器４は、例えば、Ｐｏｌａｒｉｓの商標名の下でＣａｓａｐｐａ社によって市販されているタイプの物、または米国特許第２，２９１，５７８号に記載されている物である。

より詳細には、分流器４は、図３Ａおよび図３Ｂでも示すように、建設機械から供給された作動流体の流れを受け入れるための吸入口４１と、適切に再分配された作動流体を対応する油圧モータ３に供給するためのダクト３１に接続された一対の吐出口４２を備えている。

好適な実施形態において、装置４は、支持構造体１の拡大部分１０に収納されており、好ましくは、建設機械の油圧回路と連結可能なダクト３２を介して建設機械から供給された流体を受け入れる。

分流器４の第１の例が図４に示され、この分流器４はギアを備えている。より具体的には、本実施形態において、回転要素４０２はギアによって形成されている。

このタイプの分流器４において、少なくとも二つの対４０のギア４０１、４０２があり、各対４０は、分流器の特定の吐出口４２に夫々対応している。

好ましくは、分流器４は、吸入口４１に対応するさらなる一対のギア４４を備えている。

作動流体は、吸入口４１から分流器に入り、対のギア４４の間を通過することによってこれらのギア４４を回転させる。さらに、流路システムによって、作動流体は対応する対のギア４０１、４０２の間を通過し、吐出口４２に達する。

したがって、装置４で使用されるギアは、実際にはギアポンプとして機能するように形成されている。

本実施形態において、一対のギアの内の一方のギア４０２は、他方の対の対応するギア４０２と同じシャフト４３に噛み合っている。

このようにして、ギアは相互に係合した状態で、同じ速度で回転する。本発明に適用される分流器の動作をより良く理解するために、上述したように、二つのモータの各々の所要電力が二つのドラムに指定された動作条件に応じて変化し得ること、およびこれらのタイプのポンプでは、一定の回転数に対して作動流体の供給が実質的に一定のままでありながら、出力は、圧力に比例して略直線的に変化することに留意されたい。

このように、二つのドラムの内の一方により低い出力が要求されたときには、そのドラムのモータに対応する吐出口で必要な圧力がより低くなり、したがって、他方のギアおよび他方のギアに対応する吐出口にはより大きな圧力が提供され、結果として、他方のドラムはより大きな出力を有することができる。

これにより、建設機械から提供された圧力を最適に利用できるようになる。

すなわち、他方のドラムによって使用されないエネルギーは、熱として放散されることなく、連結されたシャフトを介してもう一方の対のギアで使用される。

ここで、図５から図９を参照して、本発明に係る装置の変形例を説明する。

この変形例は、上述したギアを備えた装置の代わりに、一対の補助油圧モータ４０’を有する分流器４’を備えている。

したがって、この場合、回転要素は、各油圧モータ４０’の出力シャフト４０２’によって夫々形成されている。

建設機械からの作動流体を供給するダクト３２に、ライン３２Ａ、３２Ｂが接続されており、ライン３２Ａ、３２Ｂを介して油圧モータ４０’にこの作動流体が供給される。

一方、補助油圧モータ４０’の吐出口は、油圧モータ３と連結されている。

さらに、二つのモータの出力シャフトは、これらシャフトを回転可能に係合させる接続要素４５によって相互に連結されている。

したがって、このように設けられたシステムは、本実施形態に関連して説明した装置４と同様に、分流器として機能する。

好ましくは、接続要素４５は、キーによって二つのシャフト４０２’に固定されるフライホイールから形成されている。

この解決策は、処理された物質との摩擦によって回転が妨げられるように粉砕ドラム２０が減速し始めた瞬間、フライホイール４５が慣性効果を発揮し、それにより油圧モータ４０’の減速が防止され、実際に粉砕力が増加し、二つのドラムの回転の妨げを回避することができるという点で特に有利であることが分かる。

このように、本発明は、関連する課題を解決するとともに、本装置における回転の妨げの頻度の低下や、利用可能な電力のより良好な活用を含む複数の利点をもたらす。分流器は、必要に応じて、撹拌分流器（instigator divider）を有する受容側分流器（receiving divider）として動作することができ、本発明の装置が使用されるときに生じる流路の連続的な閉塞の問題を解決することができる。

さらに、二つの独立したモータを備えること、つまり中心の連結用スピンドルを有さないことは、掘削機や支持機械のアームに装置から伝達される応力が緩和されるという大きな利点を提供する。

モータを連結するスピンドルを用いる解決策と比較すると、流量調製用分流器および供給調整用分流器を用いることは、アームへの横方向の応力の伝達において減衰効果をもたらし、建設機械のアームにおける問題を大幅に低減する。

本発明は、回転式破砕機（rotating crusher）のような油圧装置に関し、この油圧装置は、掘削機や一般的な土工機械等の建設機械の主油圧回路に連結可能な動力回路を介して駆動される油圧モータを備えている。

掘削機および同様の建設機械のアームに取り付け可能なアタッチメント（accessories）の中では、一列に並んだ複数のビット（teeth）を有する一対のドラムから形成され、切削ドラム（milling head）や回転式破砕機として典型的に知られる、路面切削装置（milling apparatus）を使用することが知られている。

このタイプの装置は、汎用性および効率性が増加するという利点を有しており、トンネルを建設するための設備の分野で、またはより一般的には、連絡道路の建設作業の分野や岩石のブロックの切断において使用される。

このタイプの装置の一例が米国特許第６，６２６，５００号に記載されており、これは、二つの回転ドラムを支持するシェルを備えた回転式カッターに関する。これらのドラムは同じシャフトに取り付けられており、建設機械本体からの油の供給によって油圧モータが駆動され、シャフトが回転される。この装置は、連結用コネクタを介して掘削機のアームに固定することができ、それによって作業者は、カッターを所望の位置に移動させ所望の方向に向けることができ、必要な位置で掘削することができる。

回転式カッターに関する問題の一つは、一般に、破砕される様々な物質の表面が均質ではないのと同様に、硬度および破砕に対する抵抗も決して同じではないために、ロータの回転がしばしば妨げられることである。これは、この物質に対処するために必要なエネルギーがロータの間で異なり、より高い応力にさらされるロータがより大きなエネルギーを必要とすることを意味する。このような場合、実際、両方のドラムが同じ回転シャフトに噛み合うため、および建設機械によって供給されるトルクが必然的に二等分されるため、ドラムを回転させ続けるための十分なトルクを建設機械が提供できないことがある。

したがって、二つのドラムの内の一方のみがより硬い物質と接触した場合、実際、非効率的なトルク配分が生じる。

さらに、これら二つのドラムは、トランスミッションシャフトを介して相互に剛結されているため、切断構造体および建設機械のアームに過度な応力と振動が伝達される。これにより、アームの位置決めの精度が低くなり、切断作業における精度が低下し、支持機械のアームを損傷させる可能性がある。

破砕装置のさらなる一例が米国特許第７，６０４，３０１号に開示されており、これは、夫々の油圧モータによって作動される二つの円筒形ドラムを備える粉砕ブレンダに関する。作動流体供給ラインが、回転式油圧マニホールドから加圧された作動流体を受け入れ、その作動流体を分配装置に排出する。分配装置は、高圧ラインを介して二つのモータに均等に作動流体を供給する。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術に関連して上述した欠点を克服することができる油圧装置を提供することによって解決される。

これらの課題は、請求項１に記載の油圧装置によって解決される。

本発明の好ましい特徴は、従属請求項において定義される。

本発明は、いくつかの大きな利点を有する。主な利点は、本発明に係る装置は、掘削作業中に生じ得る回転の妨げの頻度を減少させ、支持機械のアームに伝達される歪みを抑制できることである。

さらに、本発明に係る装置によって、建設機械の油圧回路を介して提供されるトルクをより良好に且つより効率的に活用できるようになる。

加えて、本発明に係る装置によって、装置を連結する建設機械のアームに対する応力、特に、横方向の応力、および振動の伝達が抑制され、動作精度を大幅に改善することができる。

このことは、アームが横方向の応力ではなく前方向の応力に耐えるように寸法決めおよび設計された土工機械において、特に有利である。

本発明のさらなる利点、特徴および利用方法は、例示的および非限定的に示される以下の一部の実施形態の詳細な説明から明らかになる。これらの実施形態は、以下の添付図面を参照している。
本発明に係る油圧装置の斜視図である。 図１の装置の部分断面正面図である。 本発明に係る装置の部分断面正面図であり、装置の動作を模式的に示している。 本発明に係る装置の部分断面斜視図であり、装置の動作を模式的に示している。 本発明に係る装置の第２の実施形態の部分断面正面図である。 図５の装置を上方から見た図である。 図５の装置を下方から見た図である。 図５の装置における分流器の斜視図である。 図７の分流器の部分断面正面図である。 特定のフライホイールを除いた図７の分流器を示す斜視図である。 特定のフライホイールを別個の構成要素として示す斜視図である。

図１を参照すると、以下で支持機械とも記載される、掘削機用またはより一般的には建設機械用の油圧装置が、符号１００によって全体として示されている。以下でより明確になるように、油圧装置１００は、連結プレート５または他の同等の取り付け手段を介して掘削機の可動アームに取り付けられるのに適している。

好ましくは、連結プレート５や他の結合要素は、油圧装置１００が可動アームに剛結されるように構成されている。

装置１００は、外側シェル１を備えており、外側シェル１は、一対のドラム２を回転可能に支持する支持構造体を形成している。

各ドラム２は、ドラム２の回転によって物質を細かく砕くことができる複数のビット２０を支持している。

ここで図２を参照すると、本発明に係る装置は、一対の油圧モータ３をさらに備え、油圧モータ３は、対応するドラム２を移動させるために夫々配置されている。好ましくは、油圧モータ３は互いに独立しており、これは、適切な供給ダクト３１を介して油が対応する油圧モータ３に供給され、一方のモータの回転によって与えられる速度とトルクが、他方のモータの回転から独立していることを意味する。

好適な実施形態において、支持構造体１は、連結プレート５が配置される拡大部分１０と、テーパ状の部分を介して拡大部分１０と連結され、プレート５に対向する端部１１を備えている。

モータ３は端部１１に配置されることが好ましくあり、このモータ３は、プレート５に固定された掘削機アームの取り外し方向と実質的に一致する、支持構造体の長手方向に垂直な回転軸Ｘを有している。

好適な実施形態において、ドラム２は、さらに回転軸Ｘ回りに回転するように、対応するモータ３に直接接続されている。

本発明に係る装置は、回転式分流器４をさらに備えており、分流器４によって、供給された作動流体の流れを二つに分けることができ、これらの流れは二つのモータ３に夫々向けられる。好ましくは、分流器４は、図４を参照して以下でより詳細に説明する少なくとも二つの回転要素４０２を備えており、二つの回転要素４０２は、同軸に配置され、相互に回転可能に係合している。

回転式分流器４は、例えば、Ｐｏｌａｒｉｓの商標名の下でＣａｓａｐｐａ社によって市販されているタイプの物、または米国特許第２，２９１，５７８号に記載されている物である。

より詳細には、分流器４は、図３Ａおよび図３Ｂでも示すように、建設機械から供給された作動流体の流れを受け入れるための吸入口４１と、適切に再分配された作動流体を対応する油圧モータ３に供給するためのダクト３１に接続された一対の吐出口４２を備えている。

好適な実施形態において、装置４は、支持構造体１の拡大部分１０に収納されており、好ましくは、建設機械の油圧回路と連結可能なダクト３２を介して建設機械から供給された流体を受け入れる。

分流器４の第１の例が図４に示され、この分流器４はギアを備えている。より具体的には、本実施形態において、回転要素４０２はギアによって形成されている。

このタイプの分流器４において、少なくとも二つの対４０のギア４０１、４０２があり、各対４０は、分流器の特定の吐出口４２に夫々対応している。

好ましくは、分流器４は、吸入口４１に対応するさらなる一対のギア４４を備えている。

作動流体は、吸入口４１から分流器に入り、対のギア４４の間を通過することによってこれらのギア４４を回転させる。さらに、流路システムによって、作動流体は対応する対のギア４０１、４０２の間を通過し、吐出口４２に達する。

したがって、装置４で使用されるギアは、実際にはギアポンプとして機能するように形成されている。

本実施形態において、一対のギアの内の一方のギア４０２は、他方の対の対応するギア４０２と同じシャフト４３に噛み合っている。

このようにして、ギアは相互に係合した状態で、同じ速度で回転する。本発明に適用される分流器の動作をより良く理解するために、上述したように、二つのモータの各々の所要電力が二つのドラムに指定された動作条件に応じて変化し得ること、およびこれらのタイプのポンプでは、一定の回転数に対して作動流体の供給が実質的に一定のままでありながら、出力は、圧力に比例して略直線的に変化することに留意されたい。

このように、二つのドラムの内の一方により低い出力が要求されたときには、そのドラムのモータに対応する吐出口で必要な圧力がより低くなり、したがって、他方のギアおよび他方のギアに対応する吐出口にはより大きな圧力が提供され、結果として、他方のドラムはより大きな出力を有することができる。

これにより、建設機械から提供された圧力を最適に利用できるようになる。

すなわち、他方のドラムによって使用されないエネルギーは、熱として放散されることなく、連結されたシャフトを介してもう一方の対のギアで使用される。

ここで、図５から図９を参照して、本発明に係る装置の変形例を説明する。

この変形例は、上述したギアを備えた装置の代わりに、一対の補助油圧モータ４０’を有する分流器４’を備えている。

したがって、この場合、回転要素は、各油圧モータ４０’の出力シャフト４０２’によって夫々形成されている。

建設機械からの作動流体を供給するダクト３２に、ライン３２Ａ、３２Ｂが接続されており、ライン３２Ａ、３２Ｂを介して油圧モータ４０’にこの作動流体が供給される。

一方、補助油圧モータ４０’の吐出口は、油圧モータ３と連結されている。

さらに、二つのモータの出力シャフトは、これらシャフトを回転可能に係合させる接続要素４５によって相互に連結されている。

したがって、このように設けられたシステムは、本実施形態に関連して説明した装置４と同様に、分流器として機能する。

好ましくは、接続要素４５は、キーによって二つのシャフト４０２’に固定されるフライホイールから形成されている。

この解決策は、処理された物質との摩擦によって回転が妨げられるように粉砕ドラム２０が減速し始めた瞬間、フライホイール４５が慣性効果を発揮し、それにより油圧モータ４０’の減速が防止され、実際に粉砕力が増加し、二つのドラムの回転の妨げを回避することができるという点で特に有利であることが分かる。

このように、本発明は、関連する課題を解決するとともに、本装置における回転の妨げの頻度の低下や、利用可能な電力のより良好な活用を含む複数の利点をもたらす。分流器は、必要に応じて、撹拌分流器（instigator divider）を有する受容側分流器（receiving divider）として動作することができ、本発明の装置が使用されるときに生じる流路の連続的な閉塞の問題を解決することができる。

さらに、二つの独立したモータを備えること、つまり中心の連結用スピンドルを有さないことは、掘削機や支持機械のアームに装置から伝達される応力が緩和されるという大きな利点を提供する。

モータを連結するスピンドルを用いる解決策と比較すると、流量調製用分流器および供給調整用分流器を用いることは、アームへの横方向の応力の伝達において減衰効果をもたらし、建設機械のアームにおける問題を大幅に低減する。

Claims (11)

1. 掘削機等の建設機械用油圧装置（１００）であって、
   前記建設機械の可動アームに接続されたまたは接続可能な支持構造体（１）と、
   複数のビット（２０）を有する一対の回転ドラム（２）と、を備え、
   前記油圧装置（１００）は、
   対応するドラム（２）の移動のために夫々配置された一対の油圧モータ（３）と、
   回転式分流器（４）と、をさらに備え、
   前記分流器（４）は、
   前記建設機械から供給される作動流体を受け入れるための少なくとも一つの吸入口（４１）と、
   前記一対の油圧モータ（３）に適切に分配された前記作動流体を供給するための一対の吐出口（４２）と、を備えることを特徴とする、油圧装置（１００）。
2. 前記分流器（４）が、少なくとも二つの回転要素（４０２；４０２’）を備え、前記回転要素（４０２；４０２’）は、同軸に配置され且つ相互に回転可能に係合する、請求項１に記載の油圧装置（１００）。
3. 前記分流器（４）は、一対の油圧モータ（４０’）を備え、前記回転要素は、前記油圧モータ（４０’）の対応する出力シャフト（４０２’）によって形成される、請求項２に記載の油圧装置（１００）。
4. 前記分流器（４）は、前記出力シャフト（４０２’）に剛結され且つ前記出力シャフト（４０２’）を回転可能に係合させるフライホイール（４５）を備える、請求項３に記載の油圧装置（１００）。
5. 前記回転要素（４０２）はギアであり、前記分流器（４）は少なくとも二つの対（４０）のギア（４０１、４０２）を備え、各対（４０）は前記吐出口（４２）に夫々対応しており、一方の対のギア（４０２）は他方の対の対応するギアと同じシャフト（４３）と噛み合う、請求項２に記載の油圧装置（１００）。
6. 前記分流器（４）は、前記吸入口（４１）に対応するさらなる一対のギア（４３）を備える、請求項５に記載の油圧装置（１００）。
7. 前記ドラム（２）は、単一の回転軸（Ｘ）回りで互いに独立して回転可能である、請求項１から６のいずれか１項に記載の油圧装置（１００）。
8. 前記支持構造体は、前記分流器（４）を収容する拡大部分（１０）と、前記油圧モータ（３）を少なくとも部分的に収容する端部（１１）を備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の油圧装置（１００）。
9. 前記建設機械のアームの自由端に結合するための結合要素（５）を備える、請求項８に記載の油圧装置（１００）。
10. 前記結合要素（５）は、前記端部（１１）に対向するように前記拡大部分（１０）に配置される、請求項９に記載の油圧装置（１００）。
11. 前記結合要素（５）は、前記油圧装置（１００）が前記可動アームに剛結されるように構成されている、請求項８または９に記載の油圧装置（１００）。

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