JP2024061112A - 作業用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】上部体の機器配置の簡素化および上部体のコンパクト化を図る。【解決手段】本発明に係る作業用車両１は、走行装置１０を有する下部体２と、旋回可能な上部体３と、油圧により作動する作業装置１２、１４と、走行用制御バルブ７０Ａおよび作業用制御バルブ７０Ｂの両方または一方と、下部体２と上部体３との連結部分に配設されるスリップリング付スイベルジョイント６４と、を備え、走行用制御バルブ７０Ａおよび作業用制御バルブ７０Ｂの全部または一部が、ソレノイドにより作動するソレノイド式バルブを用いて構成され、且つ、下部体２に配設されており、ソレノイドの制御を行うコントローラ６２が、ロワーフレーム２８に固定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、油圧により作動する作業装置を備える作業用車両に関する。

作業用車両の例として、ロワーフレームに走行用のタイヤもしくはクローラが取付けられた下部体と、下部体の上に旋回可能に配設された上部体と、下部体もしくは上部体に取付けられて油圧により作動する作業装置を備えるエクスカベータ、クレーン等が従来より知られている。

上記の作業用車両に関し、下部体と上部体とが旋回ベアリングを介して連結されると共に、当該連結部分において旋回可能に油圧配管を中継するスイベルジョイントが設けられる構成が知られている（特許文献１：特開２０２０－１５３１３５号公報参照）。

特開２０２０－１５３１３５号公報

上記の作業用車両においては、機器配置の簡素化、および車両のコンパクト化が恒常的な課題として存在する。仮に、上部体に配設される走行用制御バルブおよび作業用制御バルブを下部体に配設することができれば、上部体に搭載される機器を減らすことができるため、上部体の機器配置の簡素化、上部体のコンパクト化を図ることができる。しかしながら、従来より、走行用制御バルブおよび作業用制御バルブには、パイロット油圧により作動するパイロット式バルブが多用されてきた。そのため、それらのバルブを下部体に配設した場合には、スイベルジョイントのポート数が増加し、その結果スイベルジョイント自体も大型化し、さらに、下部体に設けられる油圧配管が増加および複雑化するという課題が生じ得る。その結果、４輪操舵機構等に例示されるオプション機能の設定が制限されるという課題も生じ得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、スイベルジョイントのポート数の増加および大型化、ならびに下部体の油圧配管の増加および複雑化を抑制しつつ、走行用制御バルブおよび作業用制御バルブを下部体に配設する構成を実現し、上部体の機器配置の簡素化および上部体のコンパクト化を可能とする作業用車両を提供することを目的とする。

本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明に係る作業用車両は、ロワーフレームに走行装置が取付けられた下部体と、前記下部体の上に旋回ベアリングを介して旋回可能に配設された上部体と、前記下部体もしくは前記上部体に取付けられて油圧により作動する作業装置を備える作業用車両であって、前記走行装置の制御を行う１個もしくは複数個の走行用制御バルブ、ならびに、前記作業装置の制御を行う１個もしくは複数個の作業用制御バルブ、の両方または一方と、前記下部体と前記上部体との連結部分に配設されて、作動油および電気信号の中継を行うスリップリング付スイベルジョイントと、を備え、前記走行用制御バルブおよび前記作業用制御バルブの全部または一部が、ソレノイドにより作動するソレノイド式バルブを用いて構成され、且つ、前記下部体に配設されており、前記ソレノイドの制御を行うコントローラが、前記ロワーフレームに固定されて設けられていることを要件とする。

上記の構成によれば、スリップリング付スイベルジョイントのポート数の増加および大型化、ならびに下部体の油圧配管の増加および複雑化を抑制しつつ、走行用制御バルブおよび作業用制御バルブを下部体に配設する構成を実現することができる。

また、前記コントローラは、一部もしくは全部が、前記旋回ベアリングの内周面より径方向内側で、且つ、前記スリップリング付スイベルジョイントの外周面より径方向外側となる位置に配置されていることが好ましい。上記の構成によれば、コントローラが水没するリスク、およびコントローラに水が進入するリスクを低減することができる。また、走行中における飛び石、あるいは、作業中における土石、木片、木屑等の衝突によってコントローラが損傷するリスクを低減することができる。

また、前記コントローラは、上端部が、前記ロワーフレームの上部プレートよりも上方となるように配置されていることが好ましい。上記の構成によれば、コントローラが水没するリスク、およびコントローラに水が進入するリスクをより一層低減することができる。また、走行中における飛び石、あるいは、作業中における土石、木片、木屑等の衝突によってコントローラが損傷するリスクをより一層低減することができる。

また、前記走行装置は、前後に２輪ずつ配置された４輪の走行輪を有し、前記走行用制御バルブの一つとして、前記走行輪のうち前後いずれかの２輪による操舵と前後の４輪による操舵との切替を行う操舵制御バルブが、前記ソレノイド式バルブを用いて構成され、且つ、前記下部体に配設されていることが好ましい。上記の構成によれば、スリップリング付スイベルジョイントの大型化、および、下部体に設けられる油圧配管の増加と複雑化を抑制しつつ、高機能の作業用車両を実現できる。

本発明によれば、スリップリング付スイベルジョイントのポート数の増加および大型化、ならびに下部体の油圧配管の増加および複雑化を抑制しつつ、走行用制御バルブおよび作業用制御バルブを下部体に配設する構成を実現することができる。したがって、上部体の機器配置の簡素化および上部体のコンパクト化を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る作業用車両の例を示す斜視図である。 図２Ａは、図１の作業用車両の上部体の斜視図である。図２Ｂは、図１の作業用車両の旋回ベアリングの側面図である。図２Ｃは、図１の作業用車両の下部体の斜視図である。 図３は、上部体と下部体との連結部分の側面断面図である。 図４は、図１の作業用車両の底面図である。 図５は、図１のV部拡大図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係る作業用車両１の例を示す概略図（左前部上方からの斜視図）である。なお、説明の便宜上、図中において矢印により上下、左右、前後の方向を示す場合がある。また、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

はじめに、作業用車両１の全体構成について説明する。作業用車両１として、エクスカベータを例に挙げて説明する。ただし、作業用車両１は、エクスカベータに限定されるものではない。

図１に示すように、作業用車両１は、ロワーフレーム２８に走行装置１０が取付けられた下部体２を備えている。作業用車両１は、下部体２の上に旋回ベアリング３０を介して旋回可能に配設された上部体３を備えている。作業用車両１は、下部体２や上部体３に取付けられて油圧により作動する作業装置１２、１４を備えている。ここで、図２Ａに、上部体３の概略図（中央部下方からの斜視図）を示す。図２Ｂに、旋回ベアリング３０の概略図（側面図）を示す。図２Ｃに、下部体２の概略図（中央部上方からの斜視図）を示す。

旋回ベアリング３０は、下部体２に取付けられる下部体側ベアリング３０Ａ（本実施形態においては、ベアリングを構成する「内輪」が該当する）と、上部体３に取付けられる上部体側ベアリング３０Ｂ（本実施形態においては、ベアリングを構成する「外輪」が該当する）と、を備えている。本実施形態においては、下部体側ベアリング３０Ａは、下部体２の上部に設けられるベアリング支持部２８Ｂ（詳細は後述）に固定（一例として、ボルト固定）される。一方、上部体側ベアリング３０Ｂは、上部体３の下部に設けられるベアリング固定部２１に固定（一例として、ボルト固定）される。旋回ベアリング３０は、下部体側ベアリング３０Ａと上部体側ベアリング３０Ｂとが、軸心Ｃを一致させた状態で、相互に回動可能に組み合わされている。旋回ベアリング３０によって、上部体３は、下部体２に対して旋回可能となる。

下部体２のロワーフレーム２８は、上部に設けられる上部プレート２８Ａと、上部プレート２８Ａから上方に突設されるベアリング支持部２８Ｂと、を備えている。上部プレート２８Ａは、板状材料を用いて上面２８Ａａが平面状に形成されている。ベアリング支持部２８Ｂは、径方向の中央に空間部を有する略環状に形成されている。また、ベアリング支持部２８Ｂは、下部体側ベアリング３０Ａが固定される位置よりも径方向内側にグリスを保持させるグリス保持部２８Ｂａを備えている。

上部体３は、前部側に作業者（オペレータ）が乗車して走行や作業の操作を行う操縦室（キャビンもしくはキャノピー）１６を備えている。上部体３は、作業者の操作に応じて走行装置１０および作業装置１２、１４の制御を行う制御装置６０を備えている。上部体３は、後部側に駆動源（本実施形態においては、エンジン）１８が収容される機器室２０を備えている。ただし、駆動源１８はエンジンに限定されるものではない。変形例として、作業用車両１は、エンジンに代えて、もしくは、エンジンと共に、バッテリー駆動の電気モータを備える構成としてもよい（不図示）。

走行装置１０の例として、前後に２輪ずつ配置された４輪の走行輪２６を備えている。走行輪２６は、ホイール２６Ａの外周にタイヤ２６Ｂが嵌設されている（シングル式、ダブル式の両方の場合がある）。ただし、走行装置１０は、走行輪２６に限定されるものではない。変形例として、作業用車両１は、走行輪２６に代えて無限軌道（クローラ）を備える構成としてもよい（不図示）。

走行輪２６は、走行油圧モータ（不図示）によって駆動される。なお、上記の走行油圧モータは油圧によって作動する。当該油圧を発生させる油圧ポンプ（不図示）は、上部体３に配設される。当該油圧ポンプは、駆動源１８によって駆動される。すなわち、上記の走行装置１０は、当該油圧ポンプから送出される圧油を受けて作動する。

下部体２は、各走行輪２６の上方を覆うマッドガード８０を備えている（図５参照）。一例として、マッドガード８０は、略２分の１程度の外周長を有する円筒状に形成されている。各マッドガード８０は、前部および後部のそれぞれに周方向と直交して配設される棒状の支持部材８２を備えている。支持部材８２は、ロワーフレーム２８側の端部が、ボルト８６を用いて固定部材８４に固定されている。固定部材８４は、走行輪２６の車軸支持部に固定されている。

上記の構成により、下部体２に対して上部体３がどの旋回位置にある場合であっても、ボルト８６を緩めれば、マッドガード８０が上部体３に当たってしまうことなく水平方向に引き出して取外すことが可能となる。したがって、マッドガードを上下方向に着脱する構成の従来の作業用車両において、上部体の旋回位置によってはマッドガードが当たってしまって取外せない場合が生じていた課題の解決を図ることができる。

作業装置１２の例として、排土板２２、およびアウトリガー２４を備えている。排土板２２は、上下（前後成分を含む）に揺動可能に下部体２に取付けられている。アウトリガー２４は、左右に張出して接地可能に下部体２に取付けられている。排土板２２は、油圧シリンダ３２によって駆動される。アウトリガー２４は、油圧シリンダ３４によって駆動される。ただし、作業装置１２は、上記の構成に限定されるものではない。

作業装置１４の例として、ブーム４２、アーム４４、およびアタッチメント（本実施形態においては、バケット）４６を備えている。ただし、アタッチメント４６はバケットに限定されるものではない。ブーム４２は、上下（前後成分を含む）に揺動可能に上部体３に取付けられている。ただし、ブーム４２は、上記の構成に限定されるものではない。ブームブラケット４８は省略されてもよい。本実施形態においては、上部体３とブーム４２との間にブームブラケット４８が設けられている。ブームブラケット４８によって、ブーム４２は上部体３に対して左右（前後成分を含む）に揺動可能となる。なお、ブームブラケット４８は省略されてもよい。アーム４４は、上下（前後成分を含む）に揺動可能にブーム４２に取付けられている。アタッチメント４６は、上下（前後成分を含む）に揺動可能にアーム４４に取付けられている。ブーム４２は、油圧シリンダ５２によって駆動される。アーム４４は、油圧シリンダ５４によって駆動される。アタッチメント４６は、油圧シリンダ５６によって駆動される。ただし、作業装置１４は、上記の構成に限定されるものではない。

上記の各油圧シリンダは油圧によって作動する。当該油圧を発生させる油圧ポンプ（不図示）は、上部体３に配設される。当該油圧ポンプは、駆動源１８によって駆動される。すなわち、上記の作業装置１２、１４は、当該油圧ポンプから送出される圧油を受けて作動する。

なお、本実施形態に係る作業用車両１における走行および作業のためのその他の機構については、公知の作業用車両（エクスカベータ）と同様であるため、詳細の説明を省略する。

前述の通り、作業用車両１は、特に上部体３において、機器配置の簡素化、および車両のコンパクト化が求められている。走行用制御バルブおよび作業用制御バルブを下部体２に配設する構成が実現できれば、上部体３に搭載される機器を減らすことができる。

本実施形態に係る作業用車両１は、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。

作業用車両１は、走行装置１０の制御を行う走行用制御バルブ７０Ａを下部体２に備えている（仕様に応じて１個もしくは複数個、または、０個）。作業用車両１は、作業装置１２の制御を行う作業用制御バルブ７０Ｂを下部体２に備えている（仕様に応じて１個もしくは複数個、または、０個）。作業用車両１は、作業装置１４の制御を行う作業用制御バルブ（不図示）を上部体３に備えている（仕様に応じて１個もしくは複数個）。

上記の構成により、走行用制御バルブ７０Ａおよび作業用制御バルブ７０Ｂが下部体２に配設される。したがって、上部体３に搭載される機器を減らすことができるため、上部体３における機器配置の簡素化、および、上部体３のコンパクト化を図ることができる。

しかしながら、従来の作業用車両は、走行用制御バルブおよび作業用制御バルブとして、パイロット油圧により作動するパイロット式バルブが多用されてきた。したがって、パイロット式バルブで構成された走行用制御バルブおよび作業用制御バルブを、下部体２に配設する構成とした場合、以下の課題が発生する。第１に、スイベルジョイントのポート数が増加してしまう課題である。第２に、スイベルジョイントが大型化してしまう課題である。第３に、下部体２に設けられる油圧配管が増加および複雑化してしまう課題である。

本実施形態に係る作業用車両１は、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。図３は、上部体３と下部体２との連結部分の側面断面図である。図４は、作業用車両１の底面図である。

作業用車両１は、走行用制御バルブ７０Ａの例として、以下の制御バルブを備えている（仕様に応じて省略もできる）。走行輪２６のうち前後いずれかの２輪による操舵と前後の４輪による操舵との切替を行う操舵制御バルブを備えている。これにより、４輪操舵機構を実現できる。走行油圧モータ（不図示）の変速を行う変速制御バルブを備えている。走行輪２６のディファレンシャルギア（不図示）のロックとアンロックとの切替を行うデフロック制御バルブを備えている。これにより、デフロック機構を実現できる。走行輪２６の車軸を揺動させるラムシリンダ（不図示）のロックとアンロックとの切替を行うラムロック制御バルブを備えている。これにより、ラムロック機構を実現できる。

作業用車両１は、作業用制御バルブ７０Ｂの例として、以下の制御バルブを備えている（仕様に応じて省略もできる）。排土板２２の駆動とアウトリガー２４の駆動との切替を行う作業装置制御バルブを備えている。

本実施形態において、下部体２に配置される全ての（一部でもよい）走行用制御バルブ７０Ａおよび作業用制御バルブ７０Ｂは、ソレノイドにより作動するソレノイド式バルブを用いて構成されている。上記のソレノイド式バルブを用いて構成され、且つ、下部体２に配置された制御バルブを、以下、制御バルブ７０Ｘと称して区別する。

作業用車両１は、下部体２と上部体３との連結部分に、スリップリング付スイベルジョイント６４が配設されている。スリップリング付スイベルジョイント６４は、上部体３の油圧ポンプと下部体２の制御バルブ７０Ｘとの間で、作動油の中継を行う。

ソレノイド式バルブは、パイロット式バルブと比較して、パイロット油圧配管を省略できる。したがって、スリップリング付スイベルジョイント６４のポート数が増加してしまう課題を解決できる。また、スリップリング付スイベルジョイント６４が大型化してしまう課題を解決できる。また、下部体２に設けられる油圧配管が増加および複雑化してしまう課題を解決できる。

このように、スリップリング付スイベルジョイント６４の大型化、および、下部体２に設けられる油圧配管の増加と複雑化を抑制しつつ、高機能の作業用車両１を実現できる。

ここで、制御バルブ７０Ｘのソレノイドの制御を行うコントローラ６２を上部体３に設けた場合、スリップリング付スイベルジョイント６４における、スリップリング部の電気配線が増加および複雑化してしまうという課題が生じ得る。その一方で、コントローラ６２を下部体２に設けた場合、走行中もしくは作業中に、コントローラ６２が水没するリスク、コントローラ６２に水が進入するリスク、および、飛び石や、土石、木片、木屑等の衝突によってコントローラが損傷するリスクが高くなってしまうという課題が生じ得る。

本実施形態に係る作業用車両１は、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。

制御バルブ７０Ｘのソレノイドの制御を行うコントローラ６２は、下部体２（スリップリング付スイベルジョイント６４よりも電気信号配線における末端側（制御バルブ７０Ｘ側））に配設されている。この構成により、スリップリング付スイベルジョイント６４における、スリップリング部の電気配線が増加および複雑化してしまうという課題が解決できる。

コントローラ６２は、ステー６６を介してロワーフレーム２８に固定されている。一例として、コントローラ６２は、ステー６６を介してロワーフレーム２８のベアリング支持部２８Ｂ（具体的には、グリス保持部２８Ｂａの下面）に固定されている。この構成により、コントローラ６２が水没するリスク、および、コントローラ６２に水が進入するリスクを低減することができる。また、走行中における飛び石、あるいは、作業中における土石、木片、木屑等の衝突によってコントローラが損傷するリスクを低減することができる。

特に、コントローラ６２は、上下方向における一部もしくは全部が、側面視で下部体側ベアリング３０Ａの内周面より径方向内側となる位置で、且つ、スリップリング付スイベルジョイント６４の外周面より径方向外側となる位置に配置されていることが好ましい。この構成により、コントローラ６２が水没するリスク、および、コントローラ６２に水が進入するリスクをさらに低減することができる。また、走行中における飛び石、あるいは、作業中における土石、木片、木屑等の衝突によってコントローラが損傷するリスクをさらに低減することができる。

特に、コントローラ６２は、上端部６２ａが、側面視で下部体２を構成するロワーフレーム２８の上部プレート２８Ａ（具体的には、上面２８Ａａ）よりも上方となるように配置されていることが好ましい。この構成により、コントローラ６２が水没するリスク、および、コントローラ６２に水が進入するリスクをさらに一層低減することができる。また、走行中における飛び石、あるいは、作業中における土石、木片、木屑等の衝突によってコントローラが損傷するリスクをさらに一層低減することができる。

以上説明した通り、上記の作業用車両１によれば、スリップリング付スイベルジョイント６４のポート数の増加および大型化、ならびに下部体２の油圧配管の増加および複雑化を抑制しつつ、走行用制御バルブ７０Ａおよび作業用制御バルブ７０Ｂを下部体２に配設する構成を実現することができる。したがって、上部体３の機器配置の簡素化および上部体３のコンパクト化を図ることができる。また、４輪操舵機構、デフロック機構、ラムロック機構等に例示される高機能化を図ることができる。

上記の作業用車両１によれば、スリップリング付スイベルジョイント６４における、スリップリング部の電気配線が増加および複雑化してしまうという課題が解決できる。また、コントローラ６２が水没するリスク、および、コントローラ６２に水が進入するリスクを低減することができる。また、走行中における飛び石、あるいは、作業中における土石、木片、木屑等の衝突によってコントローラ６２が損傷するリスクを低減することができる。

本発明は、上記の実施形態（エクスカベータ）に限定されるものではない。本発明は、下部体に対して上部体が旋回する作業用車両（クレーン、高所作業車等）に対して同様に適用できる。

１ 作業用車両
２ 下部体
３ 上部体
１０ 走行装置
１２、１４ 作業装置
２６ 走行輪
２８ ロワーフレーム
３０ 旋回ベアリング
３０Ａ 下部体側ベアリング
３０Ｂ 上部体側ベアリング
６２ コントローラ
６４ スリップリング付スイベルジョイント
７０Ａ、７０Ｘ 走行用制御バルブ
７０Ｂ、７０Ｘ 作業用制御バルブ

Claims (4)

1. ロワーフレームに走行装置が取付けられた下部体と、前記下部体の上に旋回ベアリングを介して旋回可能に配設された上部体と、前記下部体もしくは前記上部体に取付けられて油圧により作動する作業装置を備える作業用車両であって、
   前記走行装置の制御を行う１個もしくは複数個の走行用制御バルブ、ならびに、前記作業装置の制御を行う１個もしくは複数個の作業用制御バルブ、の両方または一方と、
   前記下部体と前記上部体との連結部分に配設されて、作動油および電気信号の中継を行うスリップリング付スイベルジョイントと、を備え、
   前記走行用制御バルブおよび前記作業用制御バルブの全部または一部が、ソレノイドにより作動するソレノイド式バルブを用いて構成され、且つ、前記下部体に配設されており、
   前記ソレノイドの制御を行うコントローラが、前記ロワーフレームに固定されて設けられていること
   を特徴とする作業用車両。
2. 前記コントローラは、一部もしくは全部が、前記旋回ベアリングの内周面より径方向内側で、且つ、前記スリップリング付スイベルジョイントの外周面より径方向外側となる位置に配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の作業用車両。
3. 前記コントローラは、上端部が、前記ロワーフレームの上部プレートよりも上方となるように配置されていること
   を特徴とする請求項２に記載の作業用車両。
4. 前記走行装置は、前後に２輪ずつ配置された４輪の走行輪を有し、
   前記走行用制御バルブの一つとして、前記走行輪のうち前後いずれかの２輪による操舵と前後の４輪による操舵との切替を行う操舵制御バルブが、前記ソレノイド式バルブを用いて構成され、且つ、前記下部体に配設されていること
   を特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の作業用車両。

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