JP5134051B2 - 油圧式建設機械と緊急脱出油圧ユニットとの間に設けられる操作ユニット - Google Patents

Description

本発明は、油圧式建設機械と緊急脱出油圧ユニットとの間に設けられ、油圧式建設機械を緊急脱出させる、または、油圧式建設機械の作業装置を緊急駆動させる操作ユニットに関するものである。

従来、走行用油圧回路が閉回路で構成されるＨＳＴ（Hydro-Static Transmission）と称される走行系油圧ユニットを備えた油圧式建設機械として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この走行系油圧ユニットは、原動機であるエンジンと駆動輪との間に設けられ、エンジンによって駆動される走行用油圧ポンプと、走行用油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される走行用油圧モータと、これら走行用油圧ポンプおよび走行用油圧モータの間に閉回路を構成する走行用油圧閉回路とを備えて構成されている。この走行系油圧ユニットでは、走行用油圧モータの駆動力を駆動輪に伝達することにより、油圧式建設機械が走行させられる。

また、特許文献２には油圧式建設機械の非常用脱出装置が開示されている。この非常用脱出装置は、油圧式建設機械本体とは別に油圧源ユニットおよびモータユニットを備えて構成される。これら油圧源ユニットおよびモータユニットは、油圧カプラおよび油圧ホースによって油圧式建設機械本体に接続される。油圧式建設機械は、走行用のコントロールバルブなどが故障した場合に、非常用脱出装置が接続されることにより圧油が供給されて走行用油圧モータが駆動させられ、作業現場から脱出させられる。

特開２００８−２７９８３４号公報 特許第３１４５６６８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の上記従来の非常用脱出装置は、特許文献１に記載されたような走行用油圧回路が閉回路で構成される走行系油圧ユニットで走行する油圧式建設機械には、接続することができなかった。このため、上記従来の非常用脱出装置では、油圧式建設機械の稼働中に走行系油圧ユニットに故障が発生した場合、非常用脱出装置を用いて故障現場から油圧式建設機械を移動させることができなかった。また、非常用脱出装置から圧油供給を受けている油圧式建設機械において、その作業装置が非駆動状態でも、非常用脱出装置から作業装置へ高い圧油圧力で圧油が供給され続けるため、圧油の油温が上昇してオーバーヒートが生じ易かった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
走行装置を駆動する走行用油圧モータおよび走行用油圧モータに圧油を供給する走行用油圧ポンプの間に構成される走行用油圧閉回路の管路の途中に設けられ、走行用油圧閉回路内を流れる圧油を走行用油圧閉回路外へ導く機械側走行用接続口を備えた油圧式建設機械と、油圧ユニット側接続口から圧油を送出する緊急脱出油圧ポンプおよび緊急脱出油圧ポンプを駆動するエンジンを備えた緊急脱出油圧ユニットとの間に着脱自在に設けられ、機械側走行用接続口および緊急脱出油圧ユニット側接続口の間に接続されると、走行用油圧モータおよび緊急脱出油圧ポンプの間に走行用緊急油圧開回路を形成し、走行用緊急油圧開回路を流れる圧油の流量を制御する流量制御弁を備える操作ユニットを構成した。

この構成によれば、操作ユニットが機械側走行用接続口および緊急脱出油圧ユニット側接続口の間に接続されることにより、緊急脱出油圧ポンプ、走行用油圧モータ、および流量制御弁の間に走行用緊急油圧開回路が形成される。形成された走行用緊急油圧開回路を流れる圧油の流量は流量制御弁によって制御され、油圧式建設機械の走行が制御される。このため、緊急脱出油圧ユニットを用いて走行用油圧閉回路を備えた油圧式建設機械を緊急走行させることができる操作ユニットが提供される。

また、本発明は、走行用緊急油圧開回路において流量制御弁の下流側に走行用油圧モータへ送られる圧油の圧力の低下を検出すると走行用油圧モータから戻る圧油の流量を絞って走行用油圧モータに回転抵抗力を発生させるカウンターバランス弁を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、カウンターバランス弁によって、走行用緊急油圧開回路において走行用油圧モータへ送られる圧油の圧力の低下が検出されると、走行用油圧モータから戻る圧油の流量が絞られて、走行用油圧モータに回転抵抗力が発生させられる。このため、走行用緊急油圧開回路を用いた降坂時に、油圧式建設機械自身の車体重量によって走行用油圧モータが回転させられる外力が加わっても、安定した下降速度が得られる。従って、油圧式建設機械が坂道を下る際に暴走するのを防止することができる。

また、本発明は、作業装置を駆動する作業装置駆動用油圧回路を流れる圧油を作業装置駆動用油圧回路外へ導く機械側作業装置用接続口を備えた油圧式建設機械と、油圧ユニット側接続口から圧油を送出する緊急脱出油圧ポンプおよび緊急脱出油圧ポンプを駆動するエンジンを備えた緊急脱出油圧ユニットとの間に着脱自在に設けられ、機械側作業装置用接続口および緊急脱出油圧ユニット側接続口の間に接続されると作業装置駆動用緊急油圧回路を形成し、圧油圧力が一定の回路保護値以上となった作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油を放出してリリーフする回路保護リリーフ弁と、作業装置の非駆動状態において圧油圧力が回路保護値よりも低い一定値となるように作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油を放出してリリーフする負荷変動型リリーフ弁とを備える操作ユニットを構成した。

この構成によれば、作業装置の非駆動状態において、作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油圧力が回路保護値よりも低い一定値以上となった場合、負荷変動型リリーフ弁によって作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油が放出されてリリーフされる。このため、作業装置の非駆動状態時、作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油圧力は回路保護値に達する前の一定値に規制され、必要以上の高い圧油圧力で常時油圧回路内を圧油が流れなくなる。従って、作業装置の非駆動状態時、作業装置駆動用緊急油圧回路を流れる圧油の油温上昇が抑制され、オーバーヒートが生じ難くなる。

本発明によれば、上記のように、緊急脱出油圧ユニットを用いて走行用油圧閉回路を備えた油圧式建設機械を緊急走行させることができる操作ユニット、および、作業装置の非駆動状態時に作業装置に供給する圧油の油温上昇を抑制してオーバーヒートを生じさせ難い操作ユニットが提供される。

（ａ）は本発明の一実施形態による操作ユニットをアスファルトフィニッシャと緊急脱出油圧ユニットとの間に接続した状態の側面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）はアスファルトフィニッシャにおける機械側接続口を示す図、（ｄ）は緊急脱出油圧ユニットにおける油圧ユニット側接続口を示す図である。 アスファルトフィニッシャと緊急脱出油圧ユニットとの間に図１に示すように操作ユニットを接続した際に形成される油圧回路図である。

次に、本発明による操作ユニットをアスファルトフィニッシャの緊急脱出に適用した場合における、本発明を実施するための一形態について説明する。

図１（ａ）は、この一実施の形態による操作ユニット３１をアスファルトフィニッシャ１と緊急脱出油圧ユニット１１との間に接続した状態の側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の平面図、同図（ｃ）はアスファルトフィニッシャ１における機械側接続口Ｑ１〜Ｑ６を示す図、同図（ｄ）は緊急脱出油圧ユニット１１における油圧ユニット側接続口Ｓ，Ｐ１〜Ｐ４を示す図である。

アスファルトフィニッシャ１は、アスファルト加熱混合物である舗装材が供給されるホッパ２が車体の前部に設けられている。ホッパ２の底には、ホッパ２に供給された舗装材を搬送するコンベヤ３が設けられており、コンベヤ３の後方の車体下部にはスクリュースプレッダ４が設けられている。スクリュースプレッダ４は、スクリュー軸の外周にスクリュー羽根が形成されており、スクリュー軸が定速回転するのに伴いスクリュー羽根が旋回し、コンベヤから供給されて路面Ｒ上に落下した舗装材を路面Ｒの幅方向に撒き拡げる。車体の後方には、撒き拡げた舗装材を敷き均して舗装面を平滑に仕上げるスクリード装置５が設けられている。アスファルトフィニッシャ１は、車体の前方および後方に設けられた一対の前輪６Ｌ，６Ｒおよび一対の後輪７Ｌ，７Ｒによって進行方向である同図左方に走行し、スクリード装置５を牽引する。また、車体上部の運転席には操作部８が設けられており、操作部８には、アスファルトフィニッシャ１の走行を操作する走行スイッチや、スクリード装置５を操作する操作レバーや操作スイッチなどが設けられている。

アスファルトフィニッシャ１は、例えば、車体に搭載されたエンジンまたは油圧ポンプなどが故障した際、同図（ａ），（ｂ）に示すように、操作部８の脇に載置されて着脱自在に接続される操作ユニット３１を介して、別置きの緊急脱出油圧ユニット１１が接続される。アスファルトフィニッシャ１の操作部８の側面には、同図（ｃ）に示す機械側接続口Ｑ１〜Ｑ６が設けられている。また、緊急脱出油圧ユニット１１の側面には、同図（ｄ）に示す油圧ユニット側接続口Ｓ，Ｐ１〜Ｐ４が設けられている。操作ユニット３１は、両側が、機械側接続口Ｑ１〜Ｑ６および油圧ユニット側接続口Ｐ１〜Ｐ４に油圧ホースによって接続されている。操作ユニット３１には同図（ｂ）に示すように走行操作レバー３２が設けられている。走行操作レバー３２は、緊急脱出油圧ユニット１１を用いた緊急走行時におけるアスファルトフィニッシャ１の走行速度や前進・後退の操作を行うのに、使用される。

図２は、アスファルトフィニッシャ１と緊急脱出油圧ユニット１１との間に操作ユニット３１を接続した際に形成される油圧回路図である。なお、同図において図１と同一部分には同一の符号を付して説明する。

アスファルトフィニッシャ１には、従来からある機械本体に備えられた既存油圧機器４１ａに加え、今回新たに機械本体に組み込んで加えられた追加油圧機器４１ｂが設けられている。既存油圧機器４１ａには、後輪７Ｌ，７Ｒからなる走行装置を駆動する走行用油圧モータ４２、および走行用油圧モータ４２に圧油を供給する走行用油圧ポンプ４３が設けられている。走行用油圧モータ４２および走行用油圧ポンプ４３間には、ＨＳＴを構成する走行用油圧閉回路が形成されている。この走行用油圧閉回路の管路の途中には、走行用油圧閉回路内を流れる圧油を走行用油圧閉回路外へ導く機械側走行用接続口Ｑ１につながるマニホールド４４が設けられている。

緊急脱出油圧ユニット１１には、緊急脱出油圧ポンプ１２〜１５、および緊急脱出油圧ポンプ１２〜１５を駆動させるエンジン１６が備えられている。油圧ユニット側接続口Ｓは、油圧ホースによってアスファルトフィニッシャ１に備えられたタンク９に接続され、タンク９内の圧油は油圧ユニット側接続口Ｓを経由して各緊急脱出油圧ポンプ１２〜１５に供給される。また、各緊急脱出油圧ポンプ１２〜１５から吐出される圧油は、油圧ユニット側接続口Ｐ１〜Ｐ４を経由して、各油圧ホースを介して操作ユニット３１へ送出される。

操作ユニット３１は、機械側走行用接続口Ｑ１および油圧ユニット側接続口Ｐ１の間に接続されると、走行用油圧モータ４２および緊急脱出油圧ポンプ１２の間に走行用緊急油圧開回路を形成する。走行用緊急油圧開回路を流れる圧油の流量は、操作ユニット３１に設けられた流量制御弁３３によって制御される。流量制御弁３３は、手動比例弁からなり、走行操作レバー３２が操作されるとスプールがスライドし、流量制御弁３３のポートに出入する圧油の流量や方向を制御して、アスファルトフィニッシャ１の走行速度および前後進を制御する。図示する状態の流量制御弁３３は、走行用緊急油圧開回路を流れる圧油を阻止しており、緊急脱出油圧ポンプ１２から吐出される圧油を通過させて戻りラインへ送っている。走行操作レバー３２の操作によって流量制御弁３３のスプールが図示の上方へ移動すると、緊急脱出油圧ポンプ１２からの圧油は、チェック弁を通って流量制御弁３３を通過し、走行用緊急油圧開回路を流れて機械側走行用接続口Ｑ１を経由して走行用油圧モータ４２に送られ、アスファルトフィニッシャ１は前進する。また、走行操作レバー３２の操作によって流量制御弁３３のスプールが図示の下方へ移動すると、走行用緊急油圧開回路を流れる圧油の向きが変わって、アスファルトフィニッシャ１は後進する。つまり、緊急脱出油圧ポンプ１２から吐出された圧油は、緊急脱出油圧ポンプ１２、走行用油圧モータ４２、および流量制御弁３３の間に形成された走行用緊急油圧開回路内を循環し、流量制御弁３３によって制御された流量と方向に従って走行モータ４２を駆動させる。また、走行用緊急油圧開回路には、カウンターバランス弁３４が設けられている。カウンターバランス弁３４は、走行用緊急油圧開回路において流量制御弁３３の下流側に走行用油圧モータ４２へ送られる圧油の圧力の低下を検出すると、走行用油圧モータ４２から緊急脱出油圧ポンプ１２へ戻る圧油の流量を絞って走行用油圧モータ４２に回転抵抗力を発生させる。

また、既存油圧機器４１ａに備えられたコンベヤ、スクリュー用バルブ４５は、コンベヤ３およびスクリュー４の油圧装置を駆動する作業装置駆動用油圧回路に設けられ、コンベヤ３およびスクリュー４へ送る圧油の配分を調節する。アスファルトフィニッシャ１に設けられた機械側作業装置用接続口Ｑ２は、作業装置駆動用油圧回路を流れる圧油をアスファルトフィニッシャ１の外へ導く。機械側作業装置用接続口Ｑ２および油圧ユニット側接続口Ｐ２の間に操作ユニット３１が接続されると、コンベヤ、スクリュー用バルブ４５につながるコンベヤラインに緊急脱出油圧ポンプ１３から圧油を供給する作業装置駆動用緊急油圧回路が形成される。この作業装置駆動用緊急油圧回路には、回路保護リリーフ弁３５および負荷変動型リリーフ弁３６が設けられている。回路保護リリーフ弁３５は、圧油圧力が一定の回路保護値（２４．５ＭＰａ）以上となった作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油を放出してリリーフする。コンベヤ、スクリュー用バルブ４５は、コンベヤ３を駆動する油圧ポンプを制御する信号を圧油圧力として、Ｓポートから出力する。負荷変動型リリーフ弁３６は、コンベヤ、スクリュー用バルブ４５のＳポートにつながる、機械側接続口Ｑ３を経由するセンシングラインを介して、コンベヤ３を駆動する油圧装置が非駆動状態であることを検出すると、作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油圧力が、回路保護値よりも低い一定値（１．４ＭＰａ）以上となった場合、作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油を放出してリリーフする。回路保護リリーフ弁３５および負荷変動型リリーフ弁３６によってリリーフされた圧油は、機械側接続口Ｑ４を経由する戻りラインを介してタンク９に戻される。

また、緊急脱出油圧ポンプ１４は、タンク９から供給される圧油を油圧ユニット側接続口Ｐ３から吐出し、機械側接続口Ｑ５を経由するシリンダラインを介してステアリング用バルブ４６およびスクリード昇降シリンダ用バルブ４７に供給する。スクリード昇降シリンダ用バルブ４７に圧油を供給することによってスクリード昇降シリンダを駆動し、スクリード装置５を路面Ｒから持ち上げてアスファルトフィニッシャ１を走行可能な状態にし、ステアリング用バルブ４６に圧油を供給することによってステアリングを駆動させることができる状態にする。また、緊急脱出油圧ポンプ１５は、タンク９から供給される圧油を油圧ユニット側接続口Ｐ４から吐出させ、機械側接続口Ｑ６を経由するパイロットラインを介してブレーキ解除バルブ４８に供給し、走行用油圧モータ４２にかかっているブレーキを解除させる。

このような本実施形態による操作ユニット３１によれば、上記のように、操作ユニット３１が機械側走行用接続口Ｑ１および油圧ユニット側接続口Ｐ１の間に接続されることにより、緊急脱出油圧ポンプ１２、走行用油圧モータ４２、および流量制御弁３３の間に走行用緊急油圧開回路が形成される。形成された走行用緊急油圧開回路を流れる圧油の流量は流量制御弁３３によって制御され、アスファルトフィニッシャ１の走行が制御される。このため、緊急脱出油圧ユニット１１を用いて走行用油圧閉回路を備えたアスファルトフィニッシャ１を緊急走行させることができる操作ユニット３１が提供される。

また、本実施形態による操作ユニット３１によれば、カウンターバランス弁３４によって、走行用緊急油圧開回路において走行用油圧モータ４２へ送られる圧油の圧力の低下が検出されると、走行用油圧モータ４２から戻る圧油の流量が絞られて、走行用油圧モータ４２に回転抵抗力が発生させられる。このため、走行用緊急油圧開回路を用いた降坂時に、アスファルトフィニッシャ１自身の車体重量によって走行用油圧モータ４２が回転させられる外力が加わっても、安定した下降速度が得られる。従って、アスファルトフィニッシャ１が坂道を下る際に暴走するのを防止することができる。

また、本実施形態による操作ユニット３１によれば、コンベヤ３を駆動する油圧装置の非駆動状態において、作業装置駆動用緊急油圧回路内のコンベヤラインの圧油圧力が回路保護値（２４．５ＭＰａ）よりも低い一定値（１．４ＭＰａ）以上となった場合、負荷変動型リリーフ弁３６によってコンベヤラインの圧油が放出されてリリーフされる。このため、コンベヤ３を駆動する油圧ポンプの非駆動状態時、コンベヤラインの圧油圧力は回路保護値に達する前の一定値に規制され、必要以上の高い圧油圧力で常時油圧回路内を圧油が流れなくなる。従って、コンベヤ３を駆動する油圧装置の非駆動状態時、作業装置駆動用緊急油圧回路を流れる圧油の油温上昇が抑制され、オーバーヒートが生じ難くなる。また、必要以上の高い圧油圧力で常時圧油を緊急脱出油圧ポンプ１３に吐出させ続けずにすむため、エンジン１６のエネルギーロスを防止できる。

上記の実施形態においては、本発明による操作ユニットをアスファルトフィニッシャに接続して用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、移動式のクレーンや油圧ショベルなどの油圧式建設機械に本発明を用いることも可能である。

１…アスファルトフィニッシャ
１０…タンク
１１…緊急脱出油圧ユニット
１２〜１５…緊急脱出油圧ポンプ
１６…エンジン
３１…操作ユニット
３２…走行操作レバー
３３…流量制御弁
３４…カウンターバランス弁
３５…回路保護リリーフ弁
３６…負荷変動型リリーフ弁
４２…走行用油圧モータ
４４…マニホールド
４５…コンベヤ、スクリュー用バルブ
Ｓ，Ｐ１〜Ｐ４…油圧ユニット側接続口
Ｑ１〜Ｑ６…機械側接続口

Claims (3)

1. 走行装置を駆動する走行用油圧モータおよび前記走行用油圧モータに圧油を供給する走行用油圧ポンプの間に構成される走行用油圧閉回路の管路の途中に設けられ、前記走行用油圧閉回路内を流れる圧油を前記走行用油圧閉回路外へ導く機械側走行用接続口を備えた油圧式建設機械と、
   油圧ユニット側接続口から圧油を送出する緊急脱出油圧ポンプおよび前記緊急脱出油圧ポンプを駆動するエンジンを備えた緊急脱出油圧ユニットとの間に着脱自在に設けられ、
   前記機械側走行用接続口および前記油圧ユニット側接続口の間に接続されると、前記走行用油圧モータおよび前記緊急脱出油圧ポンプの間に走行用緊急油圧開回路を形成し、前記走行用緊急油圧開回路を流れる圧油の流量を制御する流量制御弁を備える操作ユニット。
2. 前記走行用緊急油圧開回路において前記流量制御弁の下流側に前記走行用油圧モータへ送られる圧油の圧力の低下を検出すると前記走行用油圧モータから戻る圧油の流量を絞って前記走行用油圧モータに回転抵抗力を発生させるカウンターバランス弁を備えたことを特徴とする請求項１に記載の操作ユニット。
3. 作業装置を駆動する作業装置駆動用油圧回路を流れる圧油を前記作業装置駆動用油圧回路外へ導く機械側作業装置用接続口を備えた油圧式建設機械と、
   油圧ユニット側接続口から圧油を送出する緊急脱出油圧ポンプおよび前記緊急脱出油圧ポンプを駆動するエンジンを備えた緊急脱出油圧ユニットとの間に着脱自在に設けられ、
   前記機械側作業装置用接続口および前記油圧ユニット側接続口の間に接続されると作業装置駆動用緊急油圧回路を形成し、
   圧油圧力が一定の回路保護値以上となった前記作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油を放出してリリーフする回路保護リリーフ弁と、
   前記作業装置の非駆動状態において圧油圧力が前記回路保護値よりも低い一定値以上となった前記作業装置駆動用緊急油圧回路内の圧油を放出してリリーフする負荷変動型リリーフ弁と
   を備える操作ユニット。

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