JP4005186B2 - 自走式クレーンのサスペンション機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自走式クレーンのサスペンション機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自走式クレーンは、走行車体であるキャリアと、このキャリア上に搭載されたクレーン装置とから主に構成される。キャリアは車軸の上側に懸架装置等の構成要素を介して箱型の車体フレームを配置することにより構成され、この車体フレーム上に伸縮ブームを含むクレーン装置や運転室を備えた旋回体などの上部構造体が搭載されている。
【０００３】
このような自走式クレーンのサスペンション機構の一例が、図３に示されている。図示のように、車軸と車体との間には路面からの衝撃を吸収する懸架装置としての例えばリーフスプリング１が介装されている。すなわち、車輪の車軸３が懸架スプリングとしてのリーフスプリング１を介して車体フレーム２に懸架されている。また、車体フレーム２と車軸３との間にはオイルダンパとしての油圧シリンダ５が介装されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自走式クレーンでは、車体のローリングを抑制するために、例えばトーションバー等のバネを用いたスタビライザが使用される。普通の乗用車と異なり、自走式クレーンに適用されるスタビライザは、大型の車体のローリングを抑制する（ロール剛性を高める）ために、その捩じり剛性が格段に強固である必要がある。
【０００５】
しかし、スタビライザの捩じり剛性を高めると、スタビライザの重量の増大はもとより、スタビライザの高い捩じり剛性によってサスペンション（リーフスプリング等）の動きが妨げられ、乗り心地が悪くなる等の不具合を招く。また、スタビライザの高い捩じり剛性によって、左右一方側の車輪の挙動が他方側にも及び、これによって車体のローリングが助長される虞れもある。
【０００６】
また、乗り心地を良くするために、リーフスプリング等のサスペンションのバネ定数を下げると、不整地での走行時やコーナリング時に車体のローリングが激しくなる。したがって、自走式クレーンのように車高が高い車では、走行時の転倒が懸念される。また、高い位置に設置されたキャブでのロール角は比較的大きくなるため、オペレータに不安感を感じさせる。
【０００７】
一方、自走式クレーンにあっては、例えば工事現場内で車体固定用のアウトリガを張り出さずにクレーンにより荷を吊り上げたまま走行するいわゆる現場内吊り荷走行を行なうことがある。このような吊り荷走行時においては、クレーン等を操作して吊り荷を移動させたり、走行中に加減速したりすると、車軸と車体との間に介装されたサスペンションを介してクレーン等が大きく揺れ、車体の安定性が悪くなるという問題がある。そのため、従来では、サスペンションをロック可能なサスペンションロック機構を設け、吊り荷走行時にサスペンションをロックすることで、吊り荷走行時の車体の安定性を確保することが試みられている。このようなサスペンションのロックは、例えばオイルダンパとしての油圧シリンダのロッドを収縮動作させてサスペンションの動作を規制することによりなされる。
【０００８】
しかし、荷吊り走行から通常の走行に切り換える際には、油圧シリンダのロッドを略中立位置まで伸長させてサスペンション機能を回復させるために、中立位置検出装置等を用いて、油圧シリンダを含む油圧回路内で油の移動を規制する必要がある。特に、ハイドロニューマチックサスペンションでは、サスペンションシリンダに取付けられたレベルセンサからの信号を車両側のコンピュータで受け、これによりサスペンションシリンダ制御用のソレノイドバルブの動作を制御して、車体のレベル出しを行なっている。したがって、システム的に高価なものとなり、また、電気的なトラブルが発生する虞れもある。
【０００９】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、良好な乗り心地を確保しつつ同時に車体のローリングを抑制でき、しかも、安価かつ簡単な構成でサスペンション機能を変化させることができる自走式クレーンのサスペンション機構を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の自走式クレーンのサスペンション機構は、互いに前後に位置する各車軸の左右両側にそれぞれ配置され、車軸と車体フレームとの間に介装される懸架スプリングと、各懸架スプリングに対応して設けられたオイルダンパとして機能する油圧シリンダと、前後の各車軸の右側に配置された前後の油圧シリンダ同士を接続する第１の油圧回路と、前後の各車軸の左側に配置された前後の油圧シリンダ同士を接続する第２の油圧回路と、を備え、前記第１および第２の油圧回路はそれぞれ、前後に位置する油圧シリンダのヘッド側チャンバ同士を接続する第１の油圧管路と、前後に位置する油圧シリンダのロッド側チャンバ同士を接続する第２の油圧管路と、前側の油圧シリンダのヘッド側チャンバとロッド側チャンバとを接続する第１の接続管路と、後側の油圧シリンダのヘッド側チャンバとロッド側チャンバとを接続する第２の接続管路と、前記第１の油圧管路に接続されたアキュムレータと、を具備し、更に前記第１の接続管路、前記第２の接続管路、前記アキュムレータと前記第１の油圧管路との接続をそれぞれ遮断可能な管路遮断手段と、前記第２の油圧管路に圧油を導入する第１の圧油導入手段と、前記第１の圧油導入手段を通じて第２の油圧管路に導入された圧油を、前記管路遮断手段による管路の遮断状態とは無関係に、前記アキュムレータに導入する第２の圧油導入手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態のサスペンション機構は、例えばクレーン操縦室と走行用運転室とを兼用する１つのキャブを備えたホイールクレーン（ラフテレーンクレーン）に設けられ、図３に示すように、車軸３と車体フレーム２との間に介装された懸架スプリングとしてのリーフスプリング１と、オイルダンパとしても機能し得るサスペンションシリンダ５とを有している。この場合、リーフスプリング１は、車体フレーム２の前部および後部（図では、車体フレーム２の前部または後部の一方のみが示されている）の左右両側下部にそれぞれ取付けられ、前後の車軸３（図では、前車軸３ａまたは後車軸３ｂの一方のみが示されている）の左右両側がリーフスプリング１に取付けられている。また、車軸３と車体フレーム２との間にサスペンションシリンダ５が設けられている。すなわち、リーフスプリング１とサスペンションシリンダ５とを介して車輪の車軸３が車体フレーム２に懸架された構成となっている。
【００１２】
図１および図２は、本実施形態のサスペンション機構の油圧回路を示している。図中５ａは前車軸３ａの右側にそのロッド部分が取付けられたサスペンションシリンダ、５ｂは後車軸３ｂの右側にそのロッド部分が取付けられたサスペンションシリンダ、５ｃは前車軸３ａの左側にそのロッド部分が取付けられたサスペンションシリンダ、５ｄは後車軸３ｂの左側にそのロッド部分が取付けられたサスペンションシリンダをそれぞれ示している。図示のように、車軸３ａ，３ｂの左右ではそれぞれ、前後のサスペンションシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）同士が油圧管路を介して接続されており、これによって、左右独立した油圧回路Ａ，Ｂが構成されている。なお、油圧回路Ａ，Ｂはその構成が実質的に同一であるため、以下、車軸３ａ，３ｂの右側に取付けられた前後のサスペンションシリンダ５ａ，５ｂ同士を接続する油圧回路Ａのみについて説明する。
【００１３】
図１および図２に示すように、油圧回路Ａのサスペンションシリンダ５ａ，５ｂは、そのヘッド側チャンバ同士が第１の油圧管路１０を介して互いに接続され、また、そのロッド側チャンバ同士が第２の油圧管路１２を介して互いに接続されている。この場合、各シリンダ５ａ，５ｂのロッド側チャンバと接続する第２の油圧管路１２の両端部にはそれぞれ、ロッド側チャンバに向けて開のチェックバルブ３９が介装されている。
【００１４】
各シリンダ５ａ，５ｂのロッド側チャンバとヘッド側チャンバとを接続するために、第１の油圧管路１０と第２の油圧管路１２は、シリンダ５ａ，５ｂとの接続部位近傍で、接続管路１４，１６により互いに接続されている。この場合、接続管路１４，１６は、チェックバルブ３９よりもロッド側チャンバに近い部位で、第２の油圧管路１２と接続している。また、各接続管路１４，１６の第１の油圧管路１０側の端部には、油圧管路１０側に向けて開のチェックバルブ１７，１９が介装され、各接続管路１４，１６の第２の油圧管路１２側の端部には、油圧管路１２側に向けて開のチェックバルブ１８，２０が介装されている。これらのチェックバルブ１７，１８，１９，２０は、パイロット圧管路３１を介してパイロット圧が作用する作動シリンダ３５によって、強制的に押し開かれるようになっている（逆方向への流れが許容される）。この場合、パイロット圧管路３１への圧油の導入はソレノイドバルブ３０を介して行なわれる。このソレノイドバルブ３０は、キャブからの操作信号(P.T.O.)によって切換え動作され、その第１の切換位置イで、ポンプＰ２から第２の圧油供給管路７０とパイロット圧導入管路７２とを介して供給される圧油を、作動シリンダ３５のヘッド側チャンバに接続されたパイロット圧管路３１に導入する。この場合、作動シリンダ３５のロッドが伸長され、このロッドによってチェックバルブ１７，１８，１９，２０が強制的に押し開かれる。 また、ソレノイドバルブ３０は、その第２の切換位置ロで、タンクＴに通じる戻し管路５０とパイロット圧管路３１とを接続する。 なお、作動シリンダ３５のロッド側チャンバは圧油導出管路３２を介して戻し管路５０に接続されている。
【００１５】
第１の油圧管路１０の途中には、接続管路４０を介して、アキュムレータ２３が接続されている。接続管路４０の第１の油圧管路１０側の端部には、油圧管路１０側に向けて開のチェックバルブ３８が介装され、接続管路４０のアキュムレータ２３側の端部には、アキュムレータ２３側に向けて開のチェックバルブ３７が介装されている。これらのチェックバルブ３７，３８は、パイロット圧管路３１を介してパイロット圧が作用する作動シリンダ３５によって、強制的に押し開かれるようになっている（逆方向への流れが許容される）。なお、作動シリンダ３５のロッド側チャンバは、圧油導出管路３２を介して、戻し管路５０に接続されている。
【００１６】
また、アキュムレータ２３は、圧油チャージ管路２２を介して、第２の油圧管路１２に接続されている。この場合、圧油チャージ管路２２には、アキュムレータ２３側に向けて開のチェックバルブ２４が介装されている。
【００１７】
また、第１の油圧管路１０は、バイパス管路４１を介して、戻し管路５０に接続されている。バイパス管路４１には、第１の油圧管路１０側に向けて開のパイロットチェックバルブ２５が介装されている。このパイロットチェックバルブ２５は、第２の油圧管路１２が所定の圧力になると、戻し管路５０側に開かれるようになっている。
【００１８】
なお、各油圧回路Ａ，Ｂの第２の油圧管路１２は圧油導入管路５３に接続されており、圧油導入管路５３の途中には圧油充填弁としてのチャージ弁６２が介装されている。このチャージ弁６２は、予め圧油が封入されているシリンダ５ａ〜５ｄを含む各油圧回路Ａ，Ｂ内に必要に応じてポンプＰ１からの圧油を圧油導入管路５３を通じて供給する。この場合、圧油導入管路５３は、パイロット圧作動の方向制御弁６３を介して、ポンプＰ１の吐出側に接続された第１の圧油供給管路７１に接続される。方向制御弁６３へのパイロット圧の導入は、ソレノイドバルブ６４を通じて行なわれる。このソレノイドバルブ６４は、キャブからの操作信号(P.T.O.)によって切換え動作され、その切換位置ハで、ポンプＰ２から第２の圧油供給管路７０とパイロット圧導入管路８０とを介して供給される圧油を、方向制御弁６３に導入する。方向制御弁６３は、このパイロット圧を受けて切換位置ニに切り換わり、第１の圧油供給管路７１を圧油導入管路５３に接続する。
【００１９】
次に、上記構成のサスペンション機構の動作について説明する。
まず、通常の走行時には、ソレノイドバルブ３０が第１の切換位置イに切換えられており、作動シリンダ３５を介してチェックバルブ１７，１８，１９，２０，３７，３８が強制的に開かれた状態にある。したがって、各シリンダ５ａ〜５ｄのロッド側チャンバとヘッド側チャンバとが接続管路１４，１６を介して連通されるとともに、アキュムレータ２３と第１の油圧管路１０とが接続管路４０を介して連通される。
【００２０】
このように、各シリンダ５ａ〜５ｄのロッド側チャンバとヘッド側チャンバとが連通され且つアキュムレータ２３が各シリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）の両チャンバに連通された状態では、リーフスプリング１によるサスペンション機能とシリンダ５ａ，５ｃによるダンパ機能とを良好に得ることができる。特に、これらの機能は、車軸３ａ，３ｂの左右でそれぞれ前後のサスペンションシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）同士が接続された左右独立の回路構成によって、優れた作用効果を奏する。
【００２１】
すなわち、前後いずれかのシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）のロッドが収縮した場合、例えば前側の車輪が路面の突起に乗り上げて前側のシリンダ５ａ，５ｃのロッドが収縮した場合には、シリンダ５ａ，５ｃのヘッド側チャンバの圧油が、接続管路１６を介してロッド側チャンバに流れるとともに、第１の油圧管路１０を介して後側のシリンダ５ｂ，５ｄのヘッド側チャンバにも流れる（所定の設定圧を有するアキュムレータ２３側には流れない）ため、ダンパ機能に加え、後側のシリンダ５ｂ，５ｄのロッドの伸長により車体のピッチングも抑制される。
【００２２】
また、不整地での走行時やコーナリング時に前後両方のシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）のロッドが同時に収縮した場合には、ヘッド側チャンバとロッド側チャンバとの容積差分に相当する油が、逃げ場を失い、接続管路４０を介してアキュムレータ２３へと充填される。したがって、アキュムレータ２３による吸収作用（緩衝作用）によりダンパ機能が安定して維持されるとともに、アキュムレータ２３による蓄圧作用によりシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）のロッドの収縮が抑制され、車体のローリングが抑制される。すなわち、スタビライザと同様の機能が得られる。
【００２３】
なお、このようなスタビライザ的機能は、チャージ弁６２を介してポンプＰ１からの圧油をアキュムレータ２３および油圧回路Ａ，Ｂ内に充填することにより、変化可能である。この場合、チャージ弁６２から圧油導入管路５３を通じて油圧管路１２内に流れ込んだ圧油は、シリンダ５ａ〜５ｄの各チャンバに導入される（ヘッド側チャンバには接続管路１４，１６を介して圧油が流れ込む）とともに、圧油チャージ管路２２を介してアキュムレータ２３に充填される。また、スタビライザ的機能は、アキュムレータ２３のガス圧または容積を変更することによっても、変化可能である。
【００２４】
また、荷吊り走行時において、シリンダ５ａ〜５ｄのロッドを収縮動作させてサスペンション機能を規制する場合には、キャブからの操作信号(P.T.O.)によって、ソレノイドバルブ３０が第２の切換位置ロに切り換えられるとともに、ソレノイドバルブ６４が切換位置ハに切り換えられる。したがって、圧油の流れがチェックバルブ１７，１８，１９，２０，３７，３８によって一方向に規制された状態で、ポンプＰ１からの圧油がチャージ弁６２を介して油圧管路１２およびアキュムレータ２３内に充填される。この場合、チャージ弁６２から圧油導入管路５３を通じて油圧管路１２内に流れ込んだ圧油は、圧油チャージ管路２２を介してアキュムレータ２３に充填されるとともに、シリンダ５ａ〜５ｄのロッド側チャンバに導入されてロッドを収縮させる。そして、ロッドは所定の収縮位置でロックされる。したがって、サスペンション機能がロックされ、荷吊り走行時の車体の安定性が確保される。
【００２５】
また、荷吊り走行から通常の走行に切り換える際には、キャブからの操作信号(P.T.O.)によって、ソレノイドバルブ３０が第１の切換位置イに切り換えられるとともに、ソレノイドバルブ６４が切換位置ホに切り換えられる。したがって、チェックバルブ１７，１８，１９，２０，３７，３８が強制的に押し開けられる（両方向での流通が可能となる）とともに、方向制御弁６３が中立位置ヘに戻される。このようにチェックバルブ１７，１８，１９，２０，３７，３８が強制的に押し開けられると、荷吊り走行時にアキュムレータ２３に蓄積されていた圧油が接続管路４０と第１の油圧管路１０とを介してシリンダ５ａ〜５ｄのヘッド側チャンバに流れ込み、ロッドを伸長させる。この場合、リーフスプリング１の弾性的な復元力も手伝って、ロッドが略中立位置まで伸長してサスペンション機能が回復される。特に、本実施形態では、ロッドの略中立位置への位置決めがリーフスプリング１の弾性的な復元力によって決定される。無論、ロッドの略中立位置への位置決めがアキュムレータ２３からヘッド側チャンバに流れ込む圧油によってなされるように、予めアキュムレータ２３への充填圧を設定するようにしても良い。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態のサスペンション機構では、車軸３ａ，３ｂの左右でそれぞれ前後のサスペンションシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）同士が油圧管路１０，１２を介して接続され、各シリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）のロッド側チャンバとヘッド側チャンバとが互いに接続されるとともに、アキュムレータ２３が各シリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）の両チャンバに接続されている。したがって、リーフスプリング１によるサスペンション機能とシリンダ５ａ，５ｃによるダンパ機能とを良好に得ることができるのは無論のこと、前後両方のシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）のロッドが同時に収縮した場合には、アキュムレータ２３による吸収作用（緩衝作用）によりダンパ機能が安定して維持されるとともに、アキュムレータ２３による蓄圧作用によりシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）のロッドの収縮が抑制され、車体のローリングが抑制される。すなわち、良好な乗り心地を確保しつつ同時に車体のローリングを抑制できる。そのため、スタビライザを別個に設ける必要がなくなり、その分だけ重量を軽減できるとともに、スタビライザの高い捩じり剛性によってサスペンションの動きが妨げられたり乗り心地が悪くなる等の従来の不具合を解消することができる。また、乗り心地をさらに良くするためにリーフスプリング１のバネ定数を下げても、不整地での走行時やコーナリング時には十分なロール剛性を得ることができる。すなわち、サスペンション機能を損なうことなくスタビライザ的効果を発揮できる。
【００２７】
また、本実施形態のサスペンション機構では、車軸３ａ，３ｂの左右でそれぞれ前後のサスペンションシリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）同士が油圧管路１０，１２を介して接続され、左右独立した回路構成となっているため、左右一方側の車輪の挙動が他方側にも及んで車体のローリングが助長されるといったことがない。
【００２８】
また、本実施形態のサスペンション機構では、シリンダ５ａ〜５ｄのヘッド側チャンバとロッド側チャンバとの接続を遮断し且つアキュムレータ２３側からの圧油の逃げを規制した状態で、ポンプＰ１からの圧油をチャージ弁６２を介してアキュムレータ２３およびシリンダ５ａ〜５ｄのロッド側チャンバに充填できるようになっている。したがって、例えば荷吊り走行時においては、シリンダ５ａ〜５ｄのロッドを収縮動作させて、サスペンション機能をロックさせることができる。しかも、荷吊り走行から通常の走行に切り換える際には、シリンダ５ａ〜５ｄのヘッド側チャンバとロッド側チャンバとの連通およびアキュムレータ２３と各シリンダ５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）の両チャンバとの連通を回復させることにより、サスペンションロック時（荷吊り走行時）にアキュムレータ２３に蓄積されていた圧油をシリンダ５ａ〜５ｄのヘッド側チャンバに送り込んでロッドを略中立位置まで伸長させ、これにより、サスペンション機能を回復させることができる。特に、本実施形態では、ロッドの略中立位置への位置決めがリーフスプリング１の弾性的な復元力によって決定されるようになっているため、サスペンション機能の回復が容易になされる。すなわち、電気的な制御ではなく、機械的または油圧的な制御によりサスペンション機能の回復を行なうため、従来のように中立位置検出装置等を用いたレベル出し操作が不要となり、安価で且つ電気的なトラブルの発生を防止することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のサスペンション機構によれば、良好な乗り心地を確保しつつ同時に車体のローリングを抑制でき、しかも、安価かつ簡単な構成でサスペンション機能を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るサスペンション機構の油圧回路図である。
【図２】図１の油圧回路の要部の拡大図である。
【図３】従来のサスペンション機構の概念図である。
【符号の説明】
１…リーフスプリング（懸架スプリング）
５ａ〜５ｂ…油圧シリンダ
１０…第１の油圧管路
１２…第２の油圧管路
１４…接続管路（第２の接続管路）
１６…接続管路（第１の接続管路）
１７，１８，１９，２０，３７，３８…チェックバルブ（管路遮断手段）
２２…圧油チャージ管路（第２の圧油導入手段）
２３…アキュムレータ
５３…圧油導入管路（第１の圧油導入手段）
Ａ…油圧回路（第１の油圧回路）
Ｂ…油圧回路（第２の油圧回路）

Claims (1)

1. 互いに前後に位置する各車軸の左右両側にそれぞれ配置され、車軸と車体フレームとの間に介装される懸架スプリングと、
   各懸架スプリングに対応して設けられたオイルダンパとして機能する油圧シリンダと、
   前後の各車軸の右側に配置された前後の油圧シリンダ同士を接続する第１の油圧回路と、
   前後の各車軸の左側に配置された前後の油圧シリンダ同士を接続する第２の油圧回路と、
   を備え、
   前記第１および第２の油圧回路はそれぞれ、
   前後に位置する油圧シリンダのヘッド側チャンバ同士を接続する第１の油圧管路と、
   前後に位置する油圧シリンダのロッド側チャンバ同士を接続する第２の油圧管路と、
   前側の油圧シリンダのヘッド側チャンバとロッド側チャンバとを接続する第１の接続管路と、
   後側の油圧シリンダのヘッド側チャンバとロッド側チャンバとを接続する第２の接続管路と、
   前記第１の油圧管路に接続されたアキュムレータと、
   を具備し、更に
   前記第１の接続管路、前記第２の接続管路、前記アキュムレータと前記第１の油圧管路との接続をそれぞれ遮断可能な管路遮断手段と、
   前記第２の油圧管路に圧油を導入する第１の圧油導入手段と、
   前記第１の圧油導入手段を通じて第２の油圧管路に導入された圧油を、前記管路遮断手段による管路の遮断状態とは無関係に、前記アキュムレータに導入する第２の圧油導入手段と、
   を具備したことを特徴とする自走式クレーンのサスペンション機構。

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