JP5005634B2

JP5005634B2 - 前後進プレートコンパクタの前後進制御機構

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Publication number: JP5005634B2
Application number: JP2008197898A
Authority: JP
Inventors: 俊郎木内
Original assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sakai Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: JP2009270423A

Description

本発明は、道路工事や土木工事等において、地盤の締固め施工に使用される前後進プレートコンパクタに関するものである。

通常、前後進プレートコンパクタは、各々偏心錘を有する一対の平行なる起振軸を備え、その回転で発生する起振力の合力の方向を鉛直方向に対し傾斜させて輾圧板に振動を伝達することにより機体を前進或いは後進させる構造である。走行速度は起振力の合力の大きさによって決まり、その調節は偏心錘の相互の位相を変化させることで行う。

前記位相を変化させる方法として、一方の起振軸に設けた可動偏心機構を油圧式の前後進切換用シリンダで作動させる方法があり、この前後進切換用シリンダに油圧路を介して連結した前後進レバーの手動操作力を軽減する技術が特許文献１に記載されている。偏心錘が回転すると前後進切換用シリンダには押し戻される力（機械的反力）が作用し、特許文献１に記載の技術は、この機械的反力による圧油力を受けるピストンと、ピストン内部に挿入され、かつ前後進レバーによって回動するカムに接触するロッドとを有したハンドポンプを設けた構造からなる。
特開２０００−１７６０７号公報

特許文献１に記載のハンドポンプでは、圧油をカム内蔵の補充油室側から前後進切換用シリンダ側に補充するため、ロッドに切換弁機能を、ピストンに油流路をそれぞれ設けてあり、具体的には、ピストンに取り付けた弁座の弁座流路を通して圧油を前後進切換用シリンダ側に流入させ、閉じる際は弁座流路の開口端をロッドの先端に設けたボールで塞ぐ構造である。

しかしながら、この構造ではボールを弁座流路の開口端のエッジに押し当てるために開口端のエッジが磨耗しやすいという問題がある。圧油補充用の開閉流路は使用頻度の最も高い前後進レバーの最速前進位置において開閉動作することから、ボールは開口端のエッジと頻繁に衝突を繰り返す。また、停止状態の機体をトラック等に積み込んで搬送するときなどには、前後進レバーが他の作業機などに当たって倒れたり、場合によっては作業者が意識的に倒す場合もある。この場合、圧油の流動が全くない状態でボールが弁座流路の開口端のエッジに衝突するので、エッジやボールが一層傷つきやすい。一旦エッジに偏磨耗が生じると、以後衝突の度に偏磨耗箇所が広がっていき、そこから圧油が漏れて開閉流路の閉塞機能を維持できないおそれがある。

また特許文献１の構造では、通常は前後進レバーが最速前進位置にあるときのみにしかロッドに形成されたボールによる切換弁は開口しないため、前後進切換用シリンダに油が不足していても油が補充されることはなく、仮にプレートコンパクタを後進させようとしても、前進方向に進行してしまうという制御不能状態に至るおそれがある。また、前後進切換用シリンダとハンドポンプを介する油圧配管内に油を補充するためには、前後進レバーの当該補充位置が最速前進位置に限定されるため、プレートコンパクタを停止または前後進制御不能のまま運転した状態で、相当回数の前後進レバーの往復作動を要する。この際、ハンドポンプのシリンダ室内では負圧のもと油の吸引により空気と油の撹拌が繰り返され、本来非圧縮性である油が気泡の混入によって圧縮性を伴うことにより、気泡の混濁した油による不安定な作動特性の前後進制御となってしまう。

また、前後進プレートコンパクタは地盤の締固めにおいて地盤からの反力を受ける。この地盤からの反力の値は、路面の固さ、地盤の凹凸等により変わる。その反力により、偏心錘の回転位置によっては、起振軸回りにモーメントが働き、起振軸回りに不規則な回動振動を発生させる。起振軸回りのその回動振動は、螺旋条の溝に係合したピンに伝わり、ピンを介して起振軸の位相を変化させる油圧シリンダのロッドを伸ばしたり縮めたりする振動となり、最終的には油圧シリンダの制御を行う油圧配管に圧力変動というかたちで影響を及ぼす。特許文献１の構造では、圧力変動に対する圧力調整装置が備わっていないので、その圧力変動が緩和されずに、負圧となった状態ではそれに起因してキャビテーションが発生し、高圧となった状態では油圧シールを破損したりするおそれがある。

また特許文献１の構造では、エンジンの停止時には、起振体からの機械的な戻し力による戻し圧力がないので、例えばトラックの荷台への積み込み時に前後進レバーに吊下げ用フックなどを掛けたり、または他の機器に当たるなどして前後進レバーが前進側に急に倒れたときには、弁座およびロッドと、弁座とロッドとで押さえつけているボールとがその動きに追従できずに、弁座流路の開口端を開くこととなってしまい、余分な作動油が補充油室から配管内に流れ込む。そして次に、前後進レバーが大きく後進側に操作されたときには、前後進切換用シリンダのロッドがストロークエンドに到っても、余分な作動油の存在により圧油力の逃げ場がなくなり高圧となる。こうした状況が繰り返しなされるなどして閉ざされた油圧回路内が異常高圧になると、油圧シール部材の破損やホース配管の損傷を招くおそれのほか、前後進レバーを後進側に動かす外部からの強い力により、もうそれ以上押し込まれない状態のハンドポンプのロッドエンドにカムが強く当たることにより、カムの損傷などをきたすおそれもある。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、前後進制御機構において、リミットスイッチに広く一般的に利用され、周知である回転カムによる回転−直進変換機構を採用し、
（１）圧油補充または排出用の開閉流路における閉塞機能が長期にわたり維持される
（２）ハンドポンプ内のシリンダ室、油圧配管、前後進切換用シリンダの各内部の負圧が防止される
（３）ハンドポンプ内のシリンダ室、油圧配管、前後進切換用シリンダの各内部への油の自吸機能が備わる
（４）ハンドポンプ内のシリンダ室、油圧配管、前後進切換用シリンダの各圧力の上昇抑制機能が備わる
などの各効果が得られる前後進プレートコンパクタの前後進制御機構を提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明は、一対の起振軸と、一方の起振軸に設けられ、他方の起振軸の偏心錘に対する位相が可変となる偏心錘と、前記一方の起振軸に設けられた偏心錘の位相を制御し、且つ、前記一方の起振軸の回転によって生ずる機械的反力が作用する油圧式の前後進切換用シリンダと、当該前後進切換用シリンダと前後進レバーとの間に介設される前後進制御機構と、を備え、各偏心錘の相互の位相を変えることにより機体を前進又は後進させる前後進プレートコンパクタにおいて、前記前後進制御機構は、前記前後進レバーの操作により回動するカムを内蔵した補充油室と、一端が前記前後進切換用シリンダに油圧配管を介して連通し、他端が前記補充油室に連通する制御シリンダ室と、当該制御シリンダ室に設けられ、一端が機械的反力による圧油力を受け、他端が前記カムに当接する小径ピストンと、当該小径ピストンに摺動可能に外嵌して当該小径ピストンに従動する円筒ピストンと、前記小径ピストンと前記円筒ピストンとの間で形成され、前記前後進レバーが少なくとも最速前進位置にあるときに開いて、前記補充油室と前記前後進切換用シリンダとを連通させ双方間の油の流出入をさせる開閉流路と、を備え、前記開閉流路は、前記小径ピストンおよび前記円筒ピストンに各々形成した環状平面部同士が接面することで閉じる構成としたことを特徴とする。

この前後進プレートコンパクタの前後進制御機構によれば、補充油室側から前後進切換用シリンダ側に圧油を補充切換する流路開閉部材が平面部同士の接触構造となることから、両者が頻繁に衝突しても欠けや偏磨耗が生じにくく、開閉流路の閉塞時の閉塞機能が長期にわたり維持されるので、耐久性、メンテナンス性が向上する。

また、本発明は、機械的反力による圧油力がかかる方向と同じ方向に前記小径ピストンを付勢する第１スプリングと、前記第１スプリングよりも小さい付勢力を有し、前記前後進レバーの最速前進位置以外の任意の位置において前記制御シリンダ室の一端側の圧力が前記補充油室の圧力よりも高いときには前記開閉流路を閉じ、前記制御シリンダ室の一端側の圧力が前記補充油室の圧力よりも所定の圧力差分低くなったときに開くように、前記小径ピストンに対して機械的反力による圧油力がかかる方向と同じ方向に前記円筒ピストンを付勢する第２スプリングと、を備えることを特徴とする。

この前後進プレートコンパクタの前後進制御機構によれば、制御シリンダ室、前後進切換用シリンダ、制御シリンダ室と前後進切換用シリンダとを連結する油圧配管に油が即座に充たされ、きわめて安定した前後進制御が可能となり、また制御シリンダ室、前後進切換用シリンダ、油圧配管などにおいて、負圧により生じるキャビテーションを阻止することができ、同様に安定した前後進制御が可能となる。また、エンジン停止時に前後進レバーが前進側に倒れたときであっても、第２スプリングの介在により開閉流路を閉じておくことができるので、前後進切換用シリンダ側への余分な作動油の流入を防止でき、油圧回路内の異常高圧が防止される。

また、本発明は、前記小径ピストンの内部に、機械的反力による圧油力が増大したときに圧油を前記補充油室に逃がすリリーフ弁を設けたことを特徴とする。

この前後進プレートコンパクタの前後進制御機構によれば、圧力増大による前後進制御機構の損傷を防止でき、リリーフ弁を小径ピストンに内蔵させることで前後進制御機構のコンパクト化が図れる。

また、本発明は、一対の起振軸と、一方の起振軸に設けられ、他方の起振軸の偏心錘に対する位相が可変となる偏心錘と、前記一方の起振軸に設けられた偏心錘の位相を制御し、且つ、前記一方の起振軸の回転によって生ずる機械的反力が作用する油圧式の前後進切換用シリンダと、当該前後進切換用シリンダと前後進レバーとの間に介設される前後進制御機構と、を備え、各偏心錘の相互の位相を変えることにより機体を前進又は後進させる前後進プレートコンパクタにおいて、前記前後進制御機構は、前記前後進レバーの操作により回動する回動部材を内蔵した補充油室と、一端が前記前後進切換用シリンダに油圧配管を介して連通し、他端が前記補充油室に連通する制御シリンダ室と、当該制御シリンダ室に設けられ、一端が機械的反力による圧油力を受け、他端が前記補充油室に位置する小径ピストンと、前記補充油室において前記回動部材の回動を前記小径ピストンの直線移動に変換する連結機構部と、前記小径ピストンに摺動可能に外嵌して当該小径ピストンに従動する円筒ピストンと、前記小径ピストンと前記円筒ピストンとの間で形成され、前記前後進レバーが少なくとも最速前進位置にあるときに開いて、前記補充油室と前記前後進切換用シリンダとを連通させ双方間の油の流出入をさせる開閉流路と、を備え、前記開閉流路は、前記小径ピストンおよび前記円筒ピストンに各々形成した環状平面部同士が接面することで閉じる構成としたことを特徴とする。

また、本発明は、前記回動部材は、その回転中心回りに変位を伴って回動する軸ピンからなり、前記連結機構部は、前記軸ピンと、前記小径ピストンの他端寄りに形成され、前記軸ピンが移動可能に係合する長孔溝と、から構成されることを特徴とする。

この前後進プレートコンパクタの前後進制御機構によれば、回動部材の回動を小径ピストンの直線移動にスムースに変換でき、簡単な構造のため連結機構部のコンパクト化も図れる。

本発明によれば、前後進制御機構における開閉流路の閉塞機能が長期にわたり維持されるので、耐久性、メンテナンス性が向上する。また、制御シリンダ室と前後進切換用シリンダおよび油圧配管（制御シリンダ室と前後進切換用シリンダとを連結する配管）に油が即座に充たされ、きわめて安定した前後進制御が可能となり、不安定要素である制御系内の負圧に起因するキャビテーションの発生が防止される。また、制御系内の圧油力の異常高圧を防止でき、各構成部位に作用する過負荷防止により機能安定も実現される。

図１は本発明に係る前後進プレートコンパクタの側面説明図（一部は仮想線にて示す）である。前後進プレートコンパクタ１は、起振機２，輾圧板３，原動機４等を備え、後方部には操向用のハンドル５が取り付けられている。原動機４の出力軸に軸着されたプーリ６と、起振機２の第１起振軸９に軸着されたプーリ７との間にはベルト８が巻回されており、原動機４を駆動させ、ベルト８を介して起振機２内の起振軸（第１起振軸９及び第２起振軸１０）を回転させることにより輾圧板３に振動を与え、地盤を締め固める。図１において、第１起振軸９はプーリ６と同方向の反時計回りに、第２起振軸１０は時計回りに回転する。

「起振機２」
図２は前記した起振機２の平断面説明図である。起振機２は、ケース１１とケース１１の側部に取り付けられるカバー１２とを筐体とし、内部には第１起振軸９及び第２起振軸１０が機体の左右方向に沿って互いに平行となるように配設されている。第１起振軸９は軸受１３，１３を介してケース１１に回転自在に軸支されており、ケース１１内においてその軸胴部には中空半月状の偏心錘１４が固設されている。第１起振軸９の一端側はケース１１から外部に突出し、その突出部には前記したようにプーリ７が軸着され、他端側にはカバー１２内において駆動ギア１５が軸着される。

一方、第２起振軸１０は中空円筒形状を呈した部材であって、軸受１６，１６を介してケース１１に回転自在に軸支されており、ケース１１内においてその軸胴部には中空半月状の偏心錘１７が固設されている。第２起振軸１０には、後記する位相可変機構１８を介して従動ギア１９が取り付けられ、前記駆動ギア１５と従動ギア１９が噛合することにより、第１起振軸９と第２起振軸１０は互いに逆方向に同期回転する。

偏心錘１７は偏心錘１４に対する位相が可変となるように構成されており、その可変機構となる位相可変機構１８について以下に説明する。第２起振軸１０はその内部に、第２起振軸１０に対しその軸回りに回動不能に、且つその軸方向に移動可能となる芯軸２０を有する。芯軸２０は、軸胴部２０ａと、軸胴部２０ａの一端側において形成され、軸胴部２０ａよりも大径の基軸部２０ｂと、軸胴部２０ａの他端側においてリード角を有するスプラインを形成したスプライン軸部２０ｃとを備えた形状からなり、基軸部２０ｂの部位でスリーブ２１を介し第２起振軸１０の内壁部に支持されている。

基軸部２０ｂには、その径方向に沿ってピン２２がその両端部を基軸部２０ｂの周面から突出するようにして内嵌固定されている。ピン２２の両端部はそれぞれスリーブ２１を通って、第２起振軸１０において軸方向を長手として形成された長穴１０ａに係合される。すなわち、芯軸２０は、ピン２２が長穴１０ａにガイドされることで、第２起振軸１０に対しその軸回りに回動不能に、且つその軸方向に移動可能となるように構成される。

従動ギア１９はそのボス部にて軸受１９ａ，１９ａにより回転可能に支持されており、中央部には円筒形状のボス２３が同軸状としてボルト（図示せず）により従動ギア１９に締結固定されている。ボス２３の内壁部には、前記スプライン軸部２０ｃに対しスプライン結合が可能となるように、スプライン軸部２０ｃ側のリード角と同一のリード角を有するスプラインが形成されており、芯軸２０はこのボス２３を介し従動ギア１９とスプライン結合する。リード角とは、スプラインの歯のつる巻き線（図２において仮想線で示す符号２４）と、その上の１点を通る芯軸２０の軸方向と直交する平面とがなす角度をいい、図２において符号θにて示す。

符号２５は芯軸２０に直線運動を与えることで偏心錘１７の位相を制御する油圧シリンダ（以降、前後進切換用シリンダという）であり、油室２５ａを形成するシリンダカバーはケース１１の外側に取り付けられ、ピストンロッド２６ａがケース１１内に挿通している。芯軸２０は、スリーブ２１の部位で軸受２７により、このピストンロッド２６ａに対して回転可能に、且つ、ピストンロッド２６ａの伸退により直線移動可能となるように、ピストンロッド２６ａの先端部に連結している。

位相可変機構１８は以上の構成からなり、ピストンロッド２６ａの伸縮動作を受けて芯軸２０は、ピン２２が長穴１０ａ内を移動することで軸方向に直線移動するとともに、軸受２７の介在によりピストンロッド２６ａに対して回転可能となっていることから、リード角を有したスプラインの作用により従動ギア１９側に対して相対的に回動する。したがって、ピン２２の介在により、偏心錘１７を固設した第２起振軸１０も従動ギア１９に対して相対的に回動することとなり、これにより、偏心錘１４に対する偏心錘１７の位相が変化する。

ここで、前後進切換用シリンダ２５に油圧がかかっていない場合を想定すると、駆動ギア１５からの駆動力により従動ギア１９（第２起振軸１０）が図２におけるＡ方向から見て反時計回りに回転すると、スプラインのリード角の形成により従動ギア１９の回転方向の力の一部が芯軸２０の軸方向の力に変換され、芯軸２０がピストンロッド２６ａを押し戻す方向（油室２５ａを小さくする方向）に移動するようになっている。つまり、このピストンロッド２６ａを押し戻す力は、前後進切換用シリンダ２５に油圧がかかっている場合には、その油圧力に対抗する機械的反力として前後進切換用シリンダ２５に作用する。

「前後進制御機構３０」
前後進切換用シリンダ２５には、油室２５ａのポート２５ｂを介して図３に示す前後進制御機構３０が接続される。この前後進制御機構３０は図１に示すようにハンドル５の近傍に設けられた前後進レバー２８の基端部周りにレイアウトされる。図３は前後進制御機構３０の構造説明図であり、前後進レバー２８が中立位置にある状態を示している。前後進制御機構３０は、前後進レバー２８の操作により軸心３７ａを中心として回動するカム３１を内蔵した補充油室３２と、一端が前後進切換用シリンダ２５のポート２５ｂ（図２）に油圧配管を介して連通し、他端が補充油室３２に連通する制御シリンダ室３３と、制御シリンダ室３３に設けられ、一端が前記した前後進切換用シリンダ２５に作用する機械的反力による圧油力Ｐを受け、他端がカム３１に当接する小径ピストン３５と、小径ピストン３５に摺動可能に外嵌して小径ピストン３５に従動する円筒ピストン３４と、小径ピストン３５と円筒ピストン３４との間で形成される開閉流路５１とを備える。

ケーシング３６の内部は補充油室３２と制御シリンダ室３３とに画成され、両室間には後記するように円筒ピストン３４の移動規制機能を担うストッパ３６ａが形成されている。補充油室３２には、前後進レバー２８の基端部に形成されて前後進レバー２８と一体に回動する回動軸３７が設けられ、この回動軸３７にはブラケット３８を介して側面視円形状を呈した前記カム３１が取り付けられており、前後進レバー２８の回動操作によりカム３１が回動軸３７を中心に回動する。ケーシング３６には、補充油室３２に油を補給するためのエアブリーザ付給油プラグ６１が取り付けられている。

円筒ピストン３４の内周壁は、小径ピストン３５と摺接する摺接部３９と、摺接部３９から一端側（前記機械的反力による圧油力Ｐがかかる側）に向け順次大径に形成される第１拡径部４０、第２拡径部４１と、摺接部３９の他端側に形成される第３拡径部４２とを有する形状からなる。円筒ピストン３４の他端において第３拡径部４２の開口縁周りには、補充油室３２に向けて環状の突起体４３が形成されており、この突起体４３の先端面はピストン３４の軸方向と直交する面に沿う環状平面部４４を構成する。

小径ピストン３５は、一端側（機械的反力による圧油力Ｐを受ける側）が開口し、他端側が閉塞されて、内部にピストン軸方向に沿った圧油の内部流路４５を形成した部材であって、円筒ピストン３４の摺接部３９と摺接する摺胴部４６と、円筒ピストン３４の第２拡径部４１内に位置して摺胴部４６よりも大径に形成されるフランジ部４７と、円筒ピストン３４の他端よりも補充油室３２寄りに位置して前記環状の突起体４３よりも大径で、かつケーシング３６のストッパ３６ａの内径よりも小径に形成される開閉用胴部４８とを備えた形状からなる。

小径ピストン３５の開閉用胴部４８と摺胴部４６との段差に形成される環状の段差平面部４９は、円筒ピストン３４の環状平面部４４との間で開閉流路５１を形成する（ただし、図３においては開閉流路５１は閉じた状態）。なお、環状平面部４４や段差平面部４９は、密閉性を確保するために研磨などの表面処理が施されている。摺胴部４６には、内部流路４５と円筒ピストン３４の第３拡径部４２とを連通する連通孔５０が円周方向に複数穿設されており、開閉流路５１が開いた際には、制御シリンダ室３３の一端側と補充油室３２とが、内部流路４５、連通孔５０、第３拡径部４２、開閉流路５１を介して連通する。なお、開閉用胴部４８の他端側は適宜に縮径形成されたうえでその端面がカム３１に当接する。

制御シリンダ室３３の一端側には、小径ピストン３５のフランジ部４７に当接して、小径ピストン３５を機械的反力による圧油力Ｐが加わる方向と同じ方向に、つまり補充油室３２側に向けて付勢する圧縮コイルばねからなる第１スプリング５２が設けられる。また、小径ピストン３５の摺胴部４６と円筒ピストン３４の第１拡径部４０とで形成される環状の空間には、第１スプリング５２よりも小さな付勢力で、かつ後記するように制御シリンダ室３３の負圧力を防止するため適宜設定された圧縮コイルばねからなる第２スプリング５３が設けられる。この第２スプリング５３は、小径ピストン３５のフランジ部４７に対して円筒ピストン３４を補充油室３２側に向けて、つまり開閉流路５１を閉じる方向に付勢する機能を担い、後記するように前後進レバー２８の最速前進位置以外の任意の位置において制御シリンダ室３３の一端側の圧力が補充油室３２の圧力よりも高いときには開閉流路５１を閉じ、制御シリンダ室３３の一端側の圧力が補充油室３２の圧力よりも所定の圧力差分低くなったときに開くように設定されている。

また、前記内部流路４５は連通孔５０の穿設位置よりもさらに補充油室３２側に延設されていて、その延設箇所にはリリーフ弁５４が設けられている。リリーフ弁５４は、弁体のボール５４ａと、ボール５４ａを支持する支持座５４ｂと、支持座５４ｂを介してボール５４ａを弁座５５に押し付けるスプリング５４ｃとから構成される。リリーフ弁５４を内蔵する小径ピストン３５の壁部には逃がし孔５６が穿設される。

以下に前後進制御機構３０の作用を説明する。図４は前後進制御機構３０の作用説明図である。図３の前後進レバー２８が中立位置にある状態から、図４（ａ）に示すように前後進レバー２８を最速前進位置まで倒す場合について説明すると、カム３１と小径ピストン３５は、各々別体に構成されているが、第１スプリング５２による付勢力により常に当接しており、かつ機械的反力による圧油力Ｐが小径ピストン３５に作用し、第２スプリング５３の介在により小径ピストン３５に従動する円筒ピストン３４にも同時に作用しているため、図４におけるカム３１を右方向へ押圧することにより前後進レバー２８は操作力を必要とせずに自動的に最速前進方向へ、小径ピストン３５と円筒ピストン３４の合成体の受ける圧油力と第１スプリング５２による付勢力の合力により駆動される。これにより制御シリンダ室３３の一端側の容積が増大する。すなわち、図２に示す前後進切換用シリンダ２５の油室２５ａの容積が減少し、ピストンロッド２６ａが伸長して偏心錘１４に対する偏心錘１７の位相が変化し、前後進プレートコンパクタ１が前進する。

前後進レバー２８の最速前進位置近辺では、小径ピストン３５と円筒ピストン３４の合成体の移動過程で先に円筒ピストン３４がストッパ３６ａに当接して移動規制され、第１スプリング５２の付勢力が適宜設定された第２スプリング５３の付勢力よりも強いため、小径ピストン３５のみがそこからさらに補充油室３２側に移動することで、環状の段差平面部４９が環状平面部４４から離間し、開閉流路５１が開放される。これにより、前後進切換用シリンダ２５（図２）の油室２５ａ内の圧力は、補充油室３２と同一（すなわち大気圧力）となり、機械的反力を妨げる圧油力は作用せず、前後進プレートコンパクタ１は最速前進する。このとき、前後進切換用シリンダ２５（図２）の油室２５ａ、制御シリンダ室３３の一端側、油室２５ａと制御シリンダ室３３とを連結する油圧配管の全てを含む制御容積内に油が不足している場合には、油が補充油室３２から開閉流路５１、連通孔５０、内部流路４５を経て制御シリンダ室３３の一端側に流入し、同制御容積内の空気を補充油室３２に排出する。また一方で、同制御容積内に油が余剰している場合は、上記と逆方向に制御シリンダ室３３内の余剰油は補充油室３２に排出される。以上のように、前後進レバー２８の最速前進位置は、前後進切換用シリンダ２５（図２）のストロークエンドすなわちプレートコンパクタ１の最速前進状態とするための余剰油排出補正位置であり、かつ制御容積内の油不足に際しては同容積内に油を充填するための補充位置でもある。

次に、前後進レバー２８を最速前進位置から図４（ｂ）に示すように、機械的反力による圧油力Ｐおよび第１スプリング５２の付勢力に抗して後進側に倒すと、カム３１に押圧されて小径ピストン３５が制御シリンダ室３３の一端側に移動し、第２スプリング５３の付勢力により円筒ピストン３４は、段差平面部４９が環状平面部４４に接面して開閉流路５１が閉じるまでストッパ３６ａに当接して留まり、開閉流路５１が閉じることにより、制御シリンダ室３３への油の補充もしくは制御シリンダ室３３からの油の排出が遮断される。以降、環状平面部４４が段差平面部４９に押されることで、円筒ピストン３４も小径ピストン３５に従動して制御シリンダ室３３の一端側に移動する。これにより制御シリンダ室３３の一端側の容積が減少する。すなわち、図２に示す前後進切換用シリンダ２５の油室２５ａの容積が増大し、ピストンロッド２６ａが縮退して偏心錘１４に対する偏心錘１７の位相が変化し、前後進プレートコンパクタ１が後進する。

図３において、制御シリンダ室３３の内径をＤ、段差平面部４９と環状平面部４４との接面部の外径をｄとし、第２スプリング５３による該接面部への付勢力をＦ_ＳＰ、制御シリンダ室３３の一端側の圧力をＰ_Ｃ、補充油室３２内の圧力をＰ_Ｔ（≒大気圧力）とすると、前後進レバー２８を後進方向に操作したとき、段差平面部４９に対する環状平面部４４の押圧力Ｆは次式で示される。
Ｆ＝Ｆ_ＳＰ＋（Ｐ_Ｃ−Ｐ_Ｔ）・π（Ｄ^２−ｄ^２）／４ …式（１）
この押圧力Ｆによって開閉流路５１は閉じてその密閉性が確保される。

一方で、前後進レバー２８を前進側に操作したときは、圧力Ｐ_Ｃと圧力Ｐ_Ｔの状態により、以下の通りとなる。
「Ｐ_Ｃ＞Ｐ_Ｔのとき（通常の機械的反力による圧油力Ｐが作用しているとき）」
式（１）に示す押圧力Ｆをもって開閉流路５１が閉じる。
「Ｐ_Ｃ＜Ｐ_Ｔのとき（制御シリンダ室３３の一端側の圧力が負圧のときや油が不足したときなど）」
式（１）においてＦ＝０となる境界点では
Ｆ_ＳＰ＝（Ｐ_Ｔ−Ｐ_Ｃ）・π（Ｄ^２−ｄ^２）／４ …式（２）
となるから、この式（２）からＰ_Ｃについての式（３）が得られる。
Ｐ_Ｃ＝Ｐ_Ｔ−Ｆ_ＳＰ／（π（Ｄ^２−ｄ^２）／４） …式（３）
式（３）で表されるＰ_Ｃが負圧に至ったとき、段差平面部４９に対する環状平面部４４の押圧力はなくなり、開閉流路５１は開放される。

すなわち、小径ピストン３５とこれに従動する円筒ピストン３４および第２スプリング５３の３点の構成部位によって、制御シリンダ室３３の一端側の正圧力、負圧力を感知して、正圧力時は制御シリンダ室３３内圧力を封止し、負圧力時には制御シリンダ室３３の一端側を補充油室３２に開放し油を補充する機能を併せ持つ自動制御機能を有する。

以上のように、圧油の補充用として形成される開閉流路５１を閉じるにあたり、環状平面部４４と環状の段差平面部４９とを接面させる構成、つまり、円筒ピストン３４と小径ピストン３５に各々形成した環状平面部同士を接面させる構成とすれば、平面部同士の接触であることから、両者は密着し隙間の無い状態となり、制御シリンダ室３３の圧油力が正圧力であれば補充油室３２への内部油漏れを完全に封止することが可能で、かつ両者が頻繁に衝突しても欠けや偏磨耗が生じにくく、開閉流路の閉塞機能が長期にわたり維持される。

また、引用文献１に記載のボールのような閉塞部材を別途設ける必要もなく、自らの移動により制御容積の増減を生じる円筒ピストン３４と小径ピストン３５の両者がそのまま流路開閉部材として機能するので、部品点数の低減が図れ、組み立てが容易となる。

また、従来の課題として、（１）前後進プレートコンパクタの稼動中、地盤からの反力の変動により油圧配管に圧力変動が生じたとき、圧力調整装置が備わっていない特許文献１の構造では、負圧となった状態ではキャビテーションが発生し、異常高圧となった状態では油圧シールを破損したりするおそれがあること、（２）機械的反力による圧油力が全く生じないエンジンの停止時、トラックの荷台への積み込み時に前後進レバーに吊下げ用フックなどを掛けたり、または他の機器に当たるなどして前後進レバーが前進側に急に倒れたとき、特許文献１の構造では、ボールがその動きに追従できずに弁座流路の開口端が開き、余分な作動油が補充油室から配管内に流れ込むことから、その後、前後進レバーを後進側に倒して前後進切換用シリンダのロッドがストロークエンドに到っても、余分な作動油の存在により圧油力の逃げ場がなくなり高圧となって、油圧シール部材の破損やホース配管、カムの損傷をきたすおそれがあること、については既述した通りである。

この問題に対し本発明では、円筒ピストン３５は小径ピストン３４のフランジ部４７と段差平面部４９とで規制されたストローク内で移動し、かつ第２スプリング５３により、環状平面部４４がカム３１の位置に拘らず開閉流路５１を閉じるように付設されている。これにより、制御シリンダ室３３の一端側の圧力が補充油室３２の圧力よりも高い正常時には、前記したように式（１）の押圧力Ｆが得られ、開閉流路５１の高い密閉性が確保される。したがって、エンジン停止時において前後進レバー２８を前進側に倒したときであっても、第２スプリング５３の介在により開閉流路５１を閉じておくことができ、余分な作動油の流入が防止されて前記（２）の課題が解消される。

また、エンジン始動時、地盤からの反力の変動により油圧配管に圧力変動が生じて油圧回路内が負圧となり、制御シリンダ室３３の一端側の圧力Ｐ_Ｃが補充油室３２の圧力Ｐ_Ｔよりも所定の圧力差をもって低くなったとき、つまり第２スプリング５３の付勢力よりも円筒ピストン３４に作用する制御シリンダ室３３の一端側の負圧による吸引力が勝ったときには、前後進レバー２８の最速前進位置以外の任意の位置（カム３１の図３における最右端以外の任意の位置）において、円筒ピストン３４が小径ピストン３５に対してシリンダ室３３の一端側に移動し、開閉流路５１を開いて補充油室３２内の油を制御シリンダ室３３へ流入可能とする。前記所定の圧力差と第２スプリング５３の付勢力との関係は前記式（２）により適宜に設定される。

このように、第１スプリング５２よりも小さい付勢力を有し、前後進レバー２８の最速前進位置以外の任意の位置において制御シリンダ室３３の一端側の圧力が補充油室３２の圧力よりも高いときには開閉流路５１を閉じ、低いときには開くように第２スプリング５３を設けたことで、制御シリンダ室３３の一端側を含む油圧回路内の負圧状態を即座に解消でき、キャビテーションの発生を抑えることができる。したがって、前記（１）の課題の内の負圧時の問題が解消される。なお、勿論、第２スプリング５３の付勢力は第１スプリング５２の付勢力よりも小さく設定されているので、図４（ａ）に示す最速前進位置の状態では開閉流路５１は確実に開く。

さらに、機械的反力による圧油力Ｐが所定値よりも増大したときには、図５に示すように、リリーフ弁５４のボール５４ａが開いて圧油が逃がし孔５６から補充油室３２に流入するので、圧力増大による前後進制御機構３０の損傷を防止できる。つまり、前記（１）の課題の内の異常高圧時の問題が解消される。また、リリーフ弁５４を小径ピストン３５に内蔵させることで、前後進制御機構３０のコンパクト化が図れる。リリーフ弁５４の作動はさほど起きるものではないので、弁座５５の開口エッジとボール５４ａとの衝突による磨耗の問題は殆ど生じない。

「第１変形例」
図６ないし図９は前後進制御機構３０の第１変形例に係る図面であり、図６は前後進制御機構３０の構造説明図、図７は図６におけるＡ−Ａ断面図、図８は連結機構部の分解斜視図、図９は前後進制御機構３０の作用説明図である。

前後進レバー２８の回動操作により小径ピストン３５を直線移動させるにあたり、図３に示した前後進制御機構３０においては、補充油室３２においてカム３１を小径ピストン３５の他端に当接させる構造であったのに対し、第１変形例の前後進制御機構３０においては、前後進レバー２８の操作により回動する回動部材を補充油室３２に設けたうえで、回動部材の回動を小径ピストン３５の直線移動に変換する連結機構部７１を形成した構造としている。なお、その他の構造については図３に示した前後進制御機構３０と同じであり、同一の構成要素については図３と同じ符号を付してその説明は省略する。

この第１変形例では、前記回動部材が、その回転中心回りに変位を伴って回動する軸ピン７２からなり、連結機構部７１が、軸ピン７２と、小径ピストン３５の他端寄りに形成され、軸ピン７２が移動可能に係合する長孔溝７３とから構成される。「回転中心回りに変位を伴って回動する」とはいわゆる公転を意味し、軸心３７ａを中心として軸ピン７２全体が回動することを指す。

図３に示した構造と同様に、補充油室３２には、前後進レバー２８の基端部に形成されて前後進レバー２８と一体に回動する回動軸３７が設けられる。回動軸３７には、この回動軸３７の軸方向に離間する一対の支持板７４ａを有したブラケット７４が固設され、支持板７４ａ、７４ａ間には、回動軸３７の軸方向と平行に軸ピン７２が掛け渡される。一方、小径ピストン３５の他端には小径ピストン３５の軸方向と直交する方向に長手であり、軸ピン７２が係合する長孔溝７３が形成される。具体的には、長孔溝７３は小径ピストン３５とは別体の連結片７５に形成されており、上方に開放した側面視Ｕ字形状を呈するように切り欠かれている。連結片７５に形成された雄ねじを小径ピストン３５の他端面に形成した雌ねじに螺合することにより、小径ピストン３５の他端に長孔溝７３が形成される。勿論、連結片７５に形成された長孔溝７３を小径ピストン３５自体に一体的に形成する構造にしてもよい。なお、軸ピン７２と長孔溝７３との間には軸受７６を介在させている。

以上の構成により、前後進レバー２８の回動操作により回動軸３７を回転させると、軸ピン７２が回動軸３７の軸心３７ａ回りに回動し、その際に長孔溝７３内を移動しつつ軸受７６を介して長孔溝７３の内壁を押圧することで小径ピストン３５が直線移動する。図９（ａ）、（ｃ）に示すように、前後進レバー２８が前進位置、後進位置にあるときには軸ピン７２は長孔溝７３の上部に位置し、図９（ｂ）に示すように、前後進レバー２８が中立位置にあるときには軸ピン７２は長孔溝７３の下部に位置する。

このように、連結機構部７１として、軸ピン７２と、小径ピストン３５の他端寄りに形成され、軸ピン７２が移動可能に係合する長孔溝７３とを備える構成とすれば、軸ピン７２の回動を小径ピストン３５の直線移動にスムースに変換でき、簡単な構造のため連結機構部７１のコンパクト化も図れる。

なお、符号７７は、ブラケット７４に当接することで前後進レバー２８の最速前進位置の位置決めを行うストッパピンであり、ケーシング３６の内壁に固設されている。また、補充油室３２の底部においてケーシング３６には部品組み込み用の孔７８が形成されているが、この孔７８は部品組み込み後に図示しない蓋材により閉塞されるものであり、これにより補充油室３２が密閉される。

「第２変形例」
図１０は前後進制御機構３０の第２変形例に係る図面であり、前後進制御機構３０の構造説明図である。第１変形例と同様にこの第２変形例も、前後進レバー２８の操作により回動する回動部材を補充油室３２に設けたうえで、回動部材の回動を小径ピストン３５の直線移動に変換する連結機構部７１を形成した構造である。その他の構造については図３に示した前後進制御機構３０と同じであり、同一の構成要素については図３と同じ符号を付してその説明は省略する。

第１変形例では、回動部材を、その回転中心回りに変位を伴って回動する軸ピン７２として、連結機構部７１を、軸ピン７２と、小径ピストン３５の他端寄りに形成され、軸ピン７２が移動可能に係合する長孔溝７３とから構成したのに対し、第２変形例では、回動部材をピニオンギア８１として、連結機構部７１を、ピニオンギア８１と、小径ピストン３５の他端寄りに形成したラックギア８２とから構成している。ピニオンギア８１は回動軸３７に軸着される。

以上の構成により、前後進レバー２８の回動操作により回動軸３７を回転させると、ピニオンギア８１およびラックギア８２のラックアンドピニオン機構により、小径ピストン３５が直線移動する。当該構成によっても、軸ピン７２の回動を小径ピストン３５の直線移動にスムースに変換でき、簡単な構造で部品点数も少ないため連結機構部７１のコンパクト化が図れる。

以上、本発明について最適な実施形態を説明した。本発明は図面に記載したものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜に設計変更が可能である。

本発明に係る前後進プレートコンパクタの側面説明図である。起振機の平断面説明図である。前後進制御機構の構造説明図である。前後進制御機構の作用説明図である。リリーフ弁の作用説明図である。第１変形例に係る図面であり、前後進制御機構の構造説明図である。図６におけるＡ−Ａ断面図である。第１変形例に係る図面であり、連結機構部の分解斜視図である。第１変形例に係る図面であり、前後進制御機構の作用説明図である。第２変形例に係る図面であり、前後進制御機構の構造説明図である。

符号の説明

１前後進プレートコンパクタ
２起振機
２５前後進切換用シリンダ
２８前後進レバー
３０前後進制御機構
３１カム
３２補充油室
３３制御シリンダ室
３４円筒ピストン
３５小径ピストン
４４環状平面部
４９段差平面部
５１開閉流路
５２第１スプリング
５３第２スプリング
５４リリーフ弁
７１連結機構部
７２軸ピン
７３長孔溝

Claims

一対の起振軸と、
一方の起振軸に設けられ、他方の起振軸の偏心錘に対する位相が可変となる偏心錘と、
前記一方の起振軸に設けられた偏心錘の位相を制御し、且つ、前記一方の起振軸の回転によって生ずる機械的反力が作用する油圧式の前後進切換用シリンダと、
当該前後進切換用シリンダと前後進レバーとの間に介設される前後進制御機構と、
を備え、各偏心錘の相互の位相を変えることにより機体を前進又は後進させる前後進プレートコンパクタにおいて、
前記前後進制御機構は、
前記前後進レバーの操作により回動するカムを内蔵した補充油室と、
一端が前記前後進切換用シリンダに油圧配管を介して連通し、他端が前記補充油室に連通する制御シリンダ室と、
当該制御シリンダ室に設けられ、一端が機械的反力による圧油力を受け、他端が前記カムに当接する小径ピストンと、
当該小径ピストンに摺動可能に外嵌して当該小径ピストンに従動する円筒ピストンと、
前記小径ピストンと前記円筒ピストンとの間で形成され、前記前後進レバーが少なくとも最速前進位置にあるときに開いて、前記補充油室と前記前後進切換用シリンダとを連通させ双方間の油の流出入をさせる開閉流路と、
を備え、
前記開閉流路は、前記小径ピストンおよび前記円筒ピストンに各々形成した環状平面部同士が接面することで閉じる構成としたことを特徴とする前後進プレートコンパクタの前後進制御機構。
機械的反力による圧油力がかかる方向と同じ方向に前記小径ピストンを付勢する第１スプリングと、
前記第１スプリングよりも小さい付勢力を有し、前記前後進レバーの最速前進位置以外の任意の位置において前記制御シリンダ室の一端側の圧力が前記補充油室の圧力よりも高いときには前記開閉流路を閉じ、前記制御シリンダ室の一端側の圧力が前記補充油室の圧力よりも所定の圧力差分低くなったときに開くように、前記小径ピストンに対して機械的反力による圧油力がかかる方向と同じ方向に前記円筒ピストンを付勢する第２スプリングと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の前後進プレートコンパクタの前後進制御機構。
前記小径ピストンの内部に、機械的反力による圧油力が増大したときに圧油を前記補充油室に逃がすリリーフ弁を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の前後進プレートコンパクタの前後進制御機構。
一対の起振軸と、
一方の起振軸に設けられ、他方の起振軸の偏心錘に対する位相が可変となる偏心錘と、
前記一方の起振軸に設けられた偏心錘の位相を制御し、且つ、前記一方の起振軸の回転によって生ずる機械的反力が作用する油圧式の前後進切換用シリンダと、
当該前後進切換用シリンダと前後進レバーとの間に介設される前後進制御機構と、
を備え、各偏心錘の相互の位相を変えることにより機体を前進又は後進させる前後進プレートコンパクタにおいて、
前記前後進制御機構は、
前記前後進レバーの操作により回動する回動部材を内蔵した補充油室と、
一端が前記前後進切換用シリンダに油圧配管を介して連通し、他端が前記補充油室に連通する制御シリンダ室と、
当該制御シリンダ室に設けられ、一端が機械的反力による圧油力を受け、他端が前記補充油室に位置する小径ピストンと、
前記補充油室において前記回動部材の回動を前記小径ピストンの直線移動に変換する連結機構部と、
前記小径ピストンに摺動可能に外嵌して当該小径ピストンに従動する円筒ピストンと、
前記小径ピストンと前記円筒ピストンとの間で形成され、前記前後進レバーが少なくとも最速前進位置にあるときに開いて、前記補充油室と前記前後進切換用シリンダとを連通させ双方間の油の流出入をさせる開閉流路と、
を備え、
前記開閉流路は、前記小径ピストンおよび前記円筒ピストンに各々形成した環状平面部同士が接面することで閉じる構成としたことを特徴とする前後進プレートコンパクタの前後進制御機構。
機械的反力による圧油力がかかる方向と同じ方向に前記小径ピストンを付勢する第１スプリングと、
前記第１スプリングよりも小さい付勢力を有し、前記前後進レバーの最速前進位置以外の任意の位置において前記制御シリンダ室の一端側の圧力が前記補充油室の圧力よりも高いときには前記開閉流路を閉じ、前記制御シリンダ室の一端側の圧力が前記補充油室の圧力よりも所定の圧力差分低くなったときに開くように、前記小径ピストンに対して機械的反力による圧油力がかかる方向と同じ方向に前記円筒ピストンを付勢する第２スプリングと、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の前後進プレートコンパクタの前後進制御機構。
前記小径ピストンの内部に、機械的反力による圧油力が増大したときに圧油を前記補充油室に逃がすリリーフ弁を設けたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の前後進プレートコンパクタの前後進制御機構。
前記回動部材は、その回転中心回りに変位を伴って回動する軸ピンからなり、
前記連結機構部は、前記軸ピンと、前記小径ピストンの他端寄りに形成され、前記軸ピンが移動可能に係合する長孔溝と、から構成されることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の前後進プレートコンパクタの前後進制御機構。