JP4237482B2 - 履帯張力調整管理アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、履帯張力調整アクチュエータ、より詳細には、無限履帯機械が走行中にこの機械の遊動輪における張力を小さくするように動作可能であるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
履帯型トラクタまたは掘削機のような、履帯式作業機械が一般的に、1対の下部走行体アセンブリによって支持され、推進される。1対の下部走行体アセンブリの各々は、複数の相互連結した連接型部品またはリンクを有する無限履帯チェーンを含む。各下部走行体アセンブリはまた一般的に、駆動輪またはスプロケットと、1つまたは複数の遊動輪とを含む。履帯チェーンは駆動輪および1つまたは複数の遊動輪の周りに進められる。
【０００３】
作業機械の動作中、チェーンがスプロケットにおける歯の間から外れたり、飛び越えたりしないように、履帯チェーンにおける張力を維持することが必要である。履帯チェーンにおける張力を維持するために、多くの場合、油圧シリンダまたはコイルバネのような張力調整機構が下部走行体アセンブリに含まれる。
【０００４】
掘削機に関しては、作業動作を行う間生じた反動力の結果として掘削機が履帯チェーンの内側で前後に揺動するのを防止するために、掘削または他の種類の作業動作を行う間履帯チェーンを比較的引っ張られた状態にしておくことが一般的に望ましい。引っ張られた状態の履帯チェーンで掘削する場合に、操作者にとって機械はより安定していると感じられ、履帯部品に生じる磨耗が少ない。履帯チェーンに張力を生成するために、張力調整機構の油圧シリンダまたはコイルバネは遊動輪を駆動輪から離れるように移動させて、履帯チェーンが取り囲む下部走行体アセンブリの寸法を大きくする。
【０００５】
対照的に、掘削機の前進、すなわち走行中に履帯チェーンを比較的弛くすることが一般的に望ましい。掘削時に使用される張力より小さく履帯チェーンにおける張力を弛くするか、または別の方法で小さくすることによって、下部走行体アセンブリに関連する部品の磨耗が少なくなる。これは掘削機の効率および耐用年数さえも増加させる。履帯チェーンにおける張力を小さくするために、張力調整機構の油圧シリンダまたはコイルバネは遊動輪を駆動輪の方へ動かす。
【０００６】
張力調整機構はまた履帯チェーンにおける反動機能を与えて、掘削機の前進中に岩またはその種の他のものが履帯と輪の間に取り込まれる場合のように、履帯チェーンにおける一時的な力に順応する。これらの場合には、破壊せずに岩に順応するために履帯が取り囲む必要がある余分な長さに順応するために、遊動輪は駆動輪の方へ反動できる。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第６，２７６，７６８号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
機械が走行中に履帯張力を小さくする張力機構は開示されている（特許文献１参照）。掘削機の実施形態において、この特許は、遊動輪に取り付けられ、かつ親ピストンと流体連通する副ピストンを提供する。油圧駆動システム（または機械システム）に関連する多数の部品のいずれからのパイロット信号も弁アセンブリを動作させ、これは次には、反動アキュムレータから親ピストンアセンブリへの流体の供給を制御する。油圧駆動装置からの圧力の増大が、弁アセンブリに親ピストンアセンブリを開放してタンクのように動くようにさせ、それによって副ピストンが所定量だけ後退し、履帯張力を小さくすることが可能になる。駆動装置圧力の低下が親ピストンを弁アセンブリを通してアキュムレータに連結させ、次には副ピストンを拡張し、履帯張力を増大させる。弛みを調整し、履帯に対する張力を増大させるために反動アキュムレータ流体を使用すると、遊動輪の無反動位置及び反動応答を駆動流体圧力と無関係に調整することが困難になる。
【０００９】
本発明は、現行の作業機械の上述された問題および欠点のうちの１つまたは複数を解決することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態によれば、履帯張力アクチュエータが、遊動輪と、駆動輪と、駆動輪および遊動輪の周りに巻き掛けられた駆動履帯と、駆動輪を進めるように動作可能である駆動回路とを有する履帯アセンブリに設けられる。アクチュエータは、油圧シリンダハウジングと、シリンダハウジング内に位置付けられ、かつ遊動輪に連結された反動ピストンとを備える。シリンダハウジングおよび反動ピストンは、加圧された反動チャンバを形成し、反動ピストンを駆動輪から離れるように第１の方向に移動させる。走行ピストンがまた、駆動回路と流体連通する走行チャンバを画定するために協同するシリンダハウジング内に位置付けられる。走行ピストンは駆動回路からの加圧流体の受け取りに応答して、反動ピストンに接触し、反動ピストンを遊動輪から離れるように第２の方向に移動させる。アクチュエータを用いる履帯アセンブリもまた開示される。
【００１１】
本発明の別の形態によれば、遊動輪と、駆動輪と、駆動輪および遊動輪の周りに巻き掛けられた駆動履帯と、駆動輪を進めるように動作可能である油圧モーターとを有する履帯アセンブリに張力を掛ける方法が開示される。本方法はアクチュエータの反動ピストンを遊動輪に連結させる工程を含み、アクチュエータは、シリンダハウジングと、反動チャンバと、走行チャンバと、走行チャンバと流体連通する走行ピストンとをさらに含む。反動チャンバは加圧されて、履帯に張力を掛ける。加圧流体が油圧モーターに供給されて、駆動輪を進める場合に、加圧流体はアクチュエータの走行チャンバに応答可能なように供給されて、走行ピストンを動作させて、反動ピストンを強制的に後退させる。反動ピストンの後退は走行中の履帯張力を小さくする。
【００１２】
本発明のより完全な評価が、同じ参照記号が同一または類似の部品を示す付帯図面と共に考察される場合に、詳細な説明を参照して理解されるだろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１が履帯式作業機械、例えば、油圧式ショベル１０を示し、それは、掘削および材料移動のような、多数の作業機能を実行するために利用される。油圧式ショベル１０は、例えば、油圧式バケツアセンブリ１２のような、いくつかの作業器具を含むことがあり、これは、ブームアーム１６と、棒状アセンブリ１８とを有するブームアセンブリ１４の端部に固定される。油圧式ショベル１０は、油圧式ショベル１０を進めたり、バケツアセンブリ１２およびブームアセンブリ１４を動作させたりする原動力を与える、例えば、ディーゼルエンジン２０のようなエンジンをさらに含む。
【００１４】
油圧式ショベル１０はまた、１つだけが図１および２に示されるが、１対の履帯アセンブリを含む。各履帯アセンブリ３０は一般に、フレームアセンブリ３２と、駆動輪３４と、遊動輪３６と、いくつかの中間ローラ３８とを含む。各履帯アセンブリ３０に対して、例えば、無限履帯チェーン４２のような駆動履帯４０が、遊動輪３６および中間ローラ３８の各々の周りを進められるように、駆動輪３４によって駆動されることがあり、それによって油圧式ショベル１０を進める原動力を与える。駆動輪３４は、駆動履帯４０と摩擦係合する駆動輪、または駆動履帯チェーン４０と機械的に係合する駆動スプロケットを備えることがあることを理解されたい。一実施形態において、遊動輪３６は履帯アセンブリ３０の第１の端部４０ａに位置付けられるのに対して、駆動輪３４はこのアセンブリの第２の反対側端部４０ｂに位置付けられる。説明を簡単にするために、遊動輪３６が位置付けられる第１の端部４０ａは、運転室２２に関連して油圧式ショベル１０の「前部」と一般に記載されるのに対して、駆動輪３４を有する第２の端部４０ｂは「後部」と記載される。
【００１５】
図３は本発明の典型的実施形態による履帯アセンブリの略図である。油圧式ショベル１０を進めるために、エンジン２０（図１および２参照）からの機械的出力が、ポンプ（図示せず）のような加圧流体源と、１つまたは複数の油圧駆動モーター５２とを有する駆動回路５４を介して駆動輪３４に伝達される。各油圧駆動モーター５２は駆動輪３４のうちの少なくとも１つを駆動して、駆動履帯４０、引いては油圧式ショベル１０を進める。駆動回路５４は加作動油を油圧モーター５２を通して供給して、回路５４およびモーター５２を通る流体の流れる方向に依存して、順方向または逆方向のどちらかにモーターを進める、
【００１６】
図１に示されたように、油圧式ショベル１０はまた、油圧式ショベル１０に関連する装置を取り囲むか、または別の方法で収納するように設けられる運転室２２を含み、これは油圧式ショベル１０の動作中操作者によって利用される。具体的にいえば、運転室２２は、操作者の座部（図示せず）と、制御レバーアセンブリ（図示せず）のようないくつかの制御装置と、踏子アセンブリ（図示せず）とを収納する。運転室２２は、油圧式ショベル１０の履帯アセンブリによって支持された下部走行体上の回転台２４に位置付けられる。回転台２４は、運転室２２が時計回りおよび反時計回りの両方向に回転させられることを可能にする。
【００１７】
エンジン２０に加えて、回転台２４の上に位置付けられた油圧式ショベル１０の他の部品は一般的に、加圧流体源と、１つまたは複数の戻りタンクまたは流体油リザーバ５８（図４参照）とを含む。当業者が、回転台２４の上に位置付けられた部品は、回転台２４を通って走る種々の従来の流体ラインを通して下部走行体および各履帯アセンブリ３０の部品に連結されることを理解する。
【００１８】
図２により詳しく示されたように、各履帯アセンブリ３０は履帯張力システム６０を含む。システム６０は、（１）油圧式ショベル１０が前後にローリングするのを防止するために、作業中に比較的引っ張られた状態の履帯構成を与えるように、そして（２）下部走行体部品の磨耗を少なくするために、油圧式ショベル１０の走行中に駆動履帯４０における張力を弛めるように構成される。
【００１９】
履帯張力システム６０は、リンキング部材７２を通してそれに固定されたヨーク６２を有する張力アクチュエータ６６を含むことがある。図２および３に示されたように、遊動輪３６はヨーク６２に回転可能に連結される。駆動輪３４から離れる、図１〜３の第１の方向２６への、ヨーク６２、引いては遊動輪３６の動きは、駆動履帯４０の張力を大きくする。逆に、駆動輪３４に向かう第２の方向２８への、ヨーク６２、引いては遊動輪３６の動きは、駆動履帯４０の張力を小さくする。
【００２０】
図３および４に示された例示的実施形態において、張力アクチュエータ６６は、油圧シリンダハウジング６８と、ハウジング内に位置付けられ、かつ遊動輪３６に関連するヨーク６２まで延びるリンキング部材７２によって固定された反動ピストン７６とを有する油圧シリンダであることがある。調整ピストン７８もまた、シリンダハウジング６８はフレームアセンブリ３２に対して動けるように、シリンダハウジング６８内の反対側の端部に可動に位置付けられ、リンキング部材７０を通してフレームアセンブリ３２に固定される。リンキング部材７０、７２は個別のピストン棒であるか、または対応するピストンと一体に形成されることがあることを理解されたい。
【００２１】
張力アクチュエータ６６は、シリンダハウジング６８を大きさが等しいか、または等しくないチャンバに２分する壁６９を含む。壁６９は、シリンダハウジング６８および反動ピストン７６と協同して、反動チャンバ６４を形成する。壁６９はさらに、シリンダハウジング６８および調整ピストン７８と協同して、アクチュエータ調整チャンバ５６を形成する。代替として、反動チャンバおよび調整チャンバは、相互連結された２つの別個のシリンダハウジングから形成されることがある。シリンダハウジング６８の枠台アセンブリ３２に対する位置は、調整ピストン７８および壁６９に作用する、アクチュエータ調整チャンバ５６内の流体の量によって決定される。調整チャンバ５６内の流体の増大した量が、壁６９をピストン７８から離れるように移動させて、結果としてハウジング６８は枠台アセンブリ３２および駆動輪３４から離れるように第１の方向２６に移動させる。
【００２２】
グリースまたは油圧オイルのような、比較的に非圧縮性である流体が、シリンダハウジング６８を再配置するために、整備中にチャンバ５６に加えられるか、または抜き取られることがある。履帯チェーン４２が伸びたり、または交換される時にハウジング６８の位置を調整することによって、反動チャンバ６４の一部を形成する壁６９の位置もまた調整される。反動チャンバ６４内の加圧流体が壁６９に逆らって作用して、反動ピストン７６を伸ばし、遊動輪３６をハウジング６８から離れるように移動させる。
【００２３】
調整チャンバ５６内の流体の量は、反動ピストン７６およびリンキング部材７２が完全に伸ばされる場合に、履帯チェーン４２の弛みを実質的に取り除くために変更されることが好ましい。反動チャンバ６４内の流体圧力が、いかなる外部の反動力も存在しない場合に、反動ピストン７６およびリンキング部材７２を完全に伸ばす所定圧力に調整されることが好ましい。無反動圧力とここで呼ばれる、完全に伸びた位置における反動チャンバの流体圧力は、それが反動し始めて、反動ピストン７６を後退させる前に、遊動輪３６に逆らって作用する必要がある最小の力に比例することを理解されたい。
【００２４】
反動チャンバ６４は、窒素のような加圧不活性ガス、加圧された圧縮性液体、または図示されたようにライン９４を越えて充填油圧アキュムレータ９０と流体連通する油圧オイルの一定量で充填されることがある。反動チャンバ６４は、衝撃、あるいは履帯に捕らえられた岩または他の破片のような外力に対応する、駆動輪３４に向かう第２の方向２８への遊動輪３６の反動を可能にするバネとして機能する。遊動輪３６が２８方向に跳ね返る時に、反動ピストン７６の対応する動きが反動チャンバ６４の大きさを小さくする。比較的に非圧縮性である油圧オイルの場合、流体は反動チャンバ６４からアキュムレータ９０へ流体ライン９４を越えて押し込まれて、アキュムレータ９０内のバネまたはガスチャンバを圧縮し、さらなる反動に対して対応する増大した流体圧力および抵抗を与える。
【００２５】
駆動回路と流体連通する弁９２が、圧力が所定値より低くなった場合に、反動チャンバを再充填するために任意に設けられることがある。例えば、弁９２に至るパイロットライン９３で利用できる流体圧力が、弁９２の反対側のバネによって与えられる力より低下する場合に、弁は開いて、駆動回路５４からの加圧流体がチャンバ６４を再充填し、弁９２を閉じることを可能にする。
【００２６】
走行ピストン８２が、油圧シリンダ６８内に反動ピストン７６に隣接して可動であるように位置付けられ、リンキング部材７２の外周を囲むことがある。
走行ピストン８２および油圧シリンダ６８は協同して、走行ピストン８２および反動ピストン７６の、反動チャンバ６４とは反対側に走行チャンバ７４を形成する。
【００２７】
駆動回路５４は、駆動輪３４を駆動するために源動力を供給する油圧モーター５２に加圧流体を供給するように動作できる。駆動回路５４によって供給された加圧流体の一部が弁９２およびアクチュエータ６６内の走行チャンバ７４に連結された流体ライン９８で受け取られるように、シャトル弁アセンブリ８０がモーター５２に並行に連結される。シャトル弁８０は２方逆止め弁として動作して、かなりの量の加圧流体がモーター５２を迂回して、モーターから動力を取り上げるのを防止する。例えば、駆動回路５４の上端からシャトル弁８０に入る流体（ここで簡単にするために、モーター５２への前進流と呼ばれる）が、底の止め具を閉じ、アキュムレータ９０および走行チャンバ７４が受け入れることができるような流量だけを受け入れることができる。同じように、駆動回路５４の底部からシャトル弁８０に入る流れ（ここで簡単にするために、モーター５２への逆流と呼ばれる）が、上端の止め具を閉じ、アキュムレータ９０および走行チャンバ７４が受け入れることができるような限られた寄生的流れを可能にするだろう。
【００２８】
走行ピストン８２は駆動回路から走行チャンバ７４内への加圧流体の受け取りに応答して、反動ピストン７６に接触し、反動ピストンを反動チャンバ６４内へ強制的に後退させる。反動ピストン７６の後退はまた、遊動輪３６を駆動輪３４に向かう第２の方向２８へ動かして、走行中に履帯部品の磨耗を減らすために履帯張力をほぼ小さくする。反動ピストン７６および遊動輪３６が強制的に後退させられる距離が、走行ピストン８２が走行チャンバ７４内の加圧流体に応答して移動できる距離によって制限される。油圧シリンダ６８は、油圧シリンダ６８の端部９６から離して走行ピストン８２の伸長を制限する内部肩８４を含むことがある。駆動回路５４からの加圧流体の供給が走行中実質的に連続して行なわれるので、走行ピストン８２は肩８４に到達するまで伸び続け、それによって反動ピストンおよび遊動輪を所定の距離だけ、アクチュエータ６６に供給される流体の量または圧力を制御する必要無しに後退させるだろう。
【００２９】
反動ピストン７６の強制的後退は、反動チャンバ６４内に引き込まれた流体の圧力を大きくして、走行ピストンによる増大した力を必要として、さらなる後退を起こすことがある。走行チャンバ７４内の加圧流体に向かう運動方向における走行ピストン８２の表面積は、反動チャンバ６４に向かう運動方向における反動ピストン７６の表面積に比べて広いので、駆動回路５４から供給された加圧流体によって与えられた後退力が増幅される。このピストン８２および７６による力の増幅が、弁９２を通じてアキュムレータ９０へ再充填することを困難にする可能性がある。このため、オリフィス（図示せず）をシャトル弁アセンブリ８０と走行チャンバ７４との間に設けて、反動ピストン７６の速度を制限してもよい。
【００３０】
加圧流体が駆動モーター５２および流体ライン９８にシャトル弁アセンブリ８０を通してもはや供給されない場合に（すなわち、走行が停止される）、流体は走行チャンバ７４から駆動回路５４中へシャトル弁８０を通して逆流して、走行チャンバを減圧し、走行ピストン８２が油圧シリンダ６８の端部９６の方へ後退するのを可能にする。遊動輪３６に反動力がない場合、次に走行ピストンの後退は、反動ピストン７６およびリンキング部材７２が無反動位置までいっぱいに伸びることを可能にする。
【００３１】
（産業上の利用可能性）
例示的実施形態の掘削機に関して、駆動流体圧力が、回転台を通して追加の油圧流体または電気的ラインを設ける必要無しに履帯張力を小さくするために利用される。本機械が走行中に、駆動流体がアクチュエータの走行チャンバへ直接供給されて、走行ピストンを遊動輪に連結された反動ピストンに接触させ、それを強制的に後退させる。駆動回路からの加圧流体がない場合の後退位置における走行ピストンの運動が、油圧シリンダの端部によって制限され、伸長位置における走行ピストンの運動が、走行チャンバが加圧される場合に油圧シリンダ内に形成された肩によって制限される。したがって、反動ピストンおよびアイドルピストンは、駆動回路によって駆動モーターへ供給された加圧流体だけを用いて、機械走行中に所定の距離だけ強制的に後退させられることがある。後退位置においてさえも、反動ピストンは、遊動輪に対する外力に応答してさらなる反動を可能にすることがある。
【００３２】
加圧駆動流体の走行ピストンへの直接供給が、遊動輪を弛めるための複雑な弁装置、または反動チャンバに利用できる圧力の低下の必要を無くす。遊動輪の無反動位置、ならびに反動応答もまた、本発明の示された実施形態によって駆動流体圧力と無関係に調整されることがある。
【００３３】
本発明のいくつかの好ましい実施形態、およびそれを実行するいくつかの好ましい方法が本明細書に示され、説明されたが、本発明はそれに限定されず、請求の範囲内における他の方法で様々に具体化され、実施されることがあることが明確に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示的実施形態を組み込んだ掘削機の側面図である。
【図２】図１の掘削機の下部走行体アセンブリの拡大部分切取側面図である。
【図３】本発明の例示的実施形態によるアクチュエータを利用する履帯張力アセンブリの略図である。
【図４】本発明の例示的実施形態によるアクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
１０ 油圧式ショベル
１２ 油圧式バケツアセンブリ
１４ ブームアセンブリ
１６ ブームアーム
１８ 棒状アセンブリ
２０ エンジン
２２ 運転室
２４ 回転台
２６ 第１の方向（離れる）
２８ 第２の方向（近づく）
３０ 履帯アセンブリ
３２ フレームアセンブリ
３４ 駆動輪
３６ 遊動輪
３８ 中間ローラ
４０ 駆動履帯
４０ａ 履帯アセンブリの第１の端部
４０ｂ 履帯アセンブリの第２の端部
４２ 無限履帯チェーン
５２ 油圧駆動モーター
５４ 駆動回路
５６ アクチュエータ調整チャンバ
６０ 履帯張力装置
６２ ヨーク
６４ 反動チャンバ
６６ 張力アクチュエータ
６８ 油圧シリンダハウジング
６９ ハウジング６８を２分する壁
７０ リンキング部材（フレーム）
７２ リンキング部材（車輪）
７４ 走行チャンバ
７６ 反動ピストン
７８ 調整ピストン
８０ シャトル弁アセンブリ
８２ 走行ピストン
８４ 油圧シリンダ内の肩
９０ 油圧アキュムレータ
９２ 流体をアキュムレータに供給する弁
９３ 弁９２を制御するパイロットライン
９４ アキュムレータ、反動チャンバ、および弁９２を連結する流体ライン
９６ 油圧シリンダの端部
９８ 走行チャンバを駆動回路に連結する流体ライン

Claims (3)

1. 遊動輪と、駆動輪と、駆動輪および遊動輪の周りに巻き掛けられた駆動履帯と、駆動輪を進めるように動作可能である駆動回路とを有する履帯アセンブリ用の履帯張力アクチュエータであって、
   油圧シリンダハウジングと、
   前記シリンダハウジング内に位置付けられ、かつ前記遊動輪に連結された反動ピストンと、
   前記シリンダハウジング内に位置付けられた走行ピストンとを備え、
   前記シリンダハウジングおよび前記反動ピストンは、加圧される反動チャンバを形成し、反動ピストンを前記駆動輪から離れるように第１の方向に移動させ、
   前記シリンダハウジングおよび前記走行ピストンは、駆動回路と流体連通する走行チャンバを画定し、前記走行ピストンは駆動回路からの加圧流体の受け取りに応答して、前記反動ピストンに接触し、前記反動ピストンを遊動輪から離れるように第２の方向に移動させる履帯張力アクチュエータ。
2. 遊動輪と、駆動輪と、駆動輪および遊動輪の周りに巻き掛けられた駆動履帯と、駆動輪を進めるように動作可能である油圧モーターとを有する履帯アセンブリに張力を掛ける方法であって、
   アクチュエータの反動ピストンを遊動輪に連結する工程であって、
   アクチュエータは、シリンダハウジングと、反動チャンバと、走行チャンバと、走行チャンバと流体連通する走行ピストンとをさらに含む工程と、
   反動チャンバに加圧して、履帯に張力を掛ける工程と、
   加圧流体を油圧モーターに供給して、駆動輪を進める工程と、
   油圧モーターへの加圧流体の前記供給に応答してアクチュエータの走行チャンバに流体を供給する工程と、
   前記走行ピストンを動作させて、走行チャンバにおける前記流体の受け取りに応答して反動ピストンを強制的に後退させ、これにより反動ピストンの後退は履帯張力を小さくする工程とを含む方法。
3. 駆動履帯と、
   遊動輪と、
   駆動輪と、
   駆動輪に連結され、かつ駆動履帯を駆動輪および遊動輪の周りに進めるように動作可能である油圧モーターと、
   加圧流体を供給して、前記油圧モーターを駆動するように動作可能である駆動回路と、
   駆動履帯に張力を掛けるために遊動輪に連結された油圧アクチュエータとを備える履帯アセンブリであって、
   前記アクチュエータは、油圧シリンダハウジングと、前記シリンダハウジング内に位置付けられ、かつ遊動輪に連結された反動ピストンと、前記シリンダハウジング内に位置付けられた走行ピストンとを含み、前記シリンダハウジングおよび前記走行ピストンは、駆動回路と流体連通する走行チャンバを画定し、前記走行チャンバは、前記走行ピストンを前記反動ピストンに接触させ、駆動回路からの流体の受け取りに応答して前記反動ピストンを遊動輪から離れるように第１の方向に移動させる履帯アセンブリ。

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