JP5544539B2

JP5544539B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP5544539B2
Application number: JP2010190210A
Authority: JP
Inventors: 啓範石井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: JP2012046080A

Description

本発明は、構造物解体工事、廃棄物解体工事、道路工事、建設工事、土木工事、災害復旧作業等に使用される作業機械に係り、特に下部走行体に４つ以上の上下位置を自由に調整可能な走行ユニットを備えた作業機械に関する。

元々、掘削機械として開発されてきた油圧ショベルをべースとして、これまで各種解体、産業廃棄物処理などの様々な作業に対応した作業機械が開発されてきた。

さらに近年、地震等の災害復旧作業や林業など、従来の２つの固定クローラまたは、４つの固定ホイールで構成される下部走行体では進入が困難な現場への対応に関する要望は多くなっている。たとえば、凹凸のある起伏の激しい路面に対する走行性の改善が求められている。

このような要望に対し、例えば特許文献１は、下部走行体に４つの上下位置を自由に調整可能な走行ユニット（ホイール）を備えた作業機械を開示している。また、本願発明者は、先行出願（特願2009-086763）において、下部走行体に４つの上下位置を自由に調整可能な走行ユニット（クローラユニット）を備えた作業機械を提案している。

このような作業機械は、下部走行体のセンタフレームの前後左右両端に、ピン結合を介して前後に揺動可能な油圧シリンダ機構が設けられており、油圧シリンダが伸縮され、走行ユニットが前後に揺動されることにより、走行ユニットの上下位置を自由に調整可能としている。

路面の凹凸に合わせて４つの走行ユニットの上下位置を自由に調整することで、走行性を向上させることができる。

ところで、特許文献２は、一般車両における複合型サスペンションを開示している。複合型サスペンションはバネ式サスペンションと油圧式サスペンションから構成され、両者が共同して車両振動を軽減することにより、良好な乗り心地を実現している。

特開平６−２５７１８２号公報特開昭６２−２８９４１８号公報

走行安定性に係る課題(第１課題)について説明する。このような作業機械は、更なる走行性、特に走行安定性が求められる。

図１２（Ａ）は通常走行時の作業機械の接地状態を示す概略斜視図である。作業機械は４台のクローラユニット３１５ａ〜ｄを路面に接地させることにより、走行安定性を得ている。しかし、災害復旧作業の現場では、路面に予想できないような陥没がある可能性もある。図１２（Ｂ）は路面陥没時の作業機械の接地状態を示す概略斜視図である。例えば、１台のクローラユニット３１５ｃの接地面が陥没して、クローラユニット３１５ｃが遊脚状態になったと仮定する。

図１３は、路面陥没時の作業機械の走行安定性を示す概略上面図である。作業フロント装置が重いため、作業機械の重心Ｍはやや前方にある。クローラユニット３１５ｃが遊脚状態になった場合でも、３台のクローラユニット３１５a，ｂ，dの接地面が形成する支持多角形Ｌ１内部に重心Ｍが存在し、作業機械はクローラユニット３１５a，ｂ，dにより支持され、走行安定性を確保できる（図１３Ａ参照）。その後、オペレータの操作により、クローラユニット３１５ｃに対応する油圧シリンダ機構を駆動させ、クローラユニット３１５ｃを接地させることにより、遊脚状態は解消し、作業機械は通常時同様の走行安定性を回復する。

しかし、クローラユニット３１５ｂの接地面が陥没して、クローラユニット３１５ｂが遊脚状態になった場合、支持多角形Ｌ２内部に重心Ｍが存在しない。このとき、作業機械は陥没に合わせて傾く可能性が有り、走行安定性が著しく悪化する（図１３Ｂ参照）。

つぎに、操作性に係る課題(第２課題)について説明する。第１の課題に対し、作業機械に特許文献２記載の油圧式サスペンションを適用できるように、工夫すれば、課題を解決できる可能性がある。すなわち、遊脚状態になるとサスペンション機構が作動し、自動的にクローラユニット３１５ｃを接地させる。しかし、単純に作業機械にサスペンション機構を適用すると、以下のような新たな課題が発生する。

作業機械は、作業フロント装置を用いて解体や掘削等の作業を行う。フロント作業中は断続的に図示しない作業フロント装置の先端に外力が加わる。作業フロント装置先端に外力が加わると、作業機械の重心Ｍが変化し、油圧シリンダ機構に加わる回路圧も変化する。この回路圧の変化に応じてサスペンション機構は作動し、クローラユニット３１５ｃの上下位置が変動する。その結果、作業フロント装置の先端位置も変動するため、オペレータは意図する作業ができず、操作性は著しく悪化する。また、運転室の上下位置も変動するため、乗り心地(居住性)も著しく悪化する。

一方、フロント作業時には、作業面の安定性を確認してから作業を開始することが一般的であり、サスペンション機構作動の必要性は少ない。

本発明の目的は、走行安定性を向上させるとともに、作業時の操作性・居住性を維持できる作業機械を提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、運転室を設けた上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられた作業フロント装置と、前記上部旋回体の下部に設けられ、少なくとも４台の上下位置を自由に調整可能な走行ユニットを含む下部走行体とを備えた作業機械において、前記下部走行体は、前記走行ユニットを先端に備えた脚ユニットと、この脚ユニットを前後に揺動させて前記走行ユニットの上下位置を調整する脚上下シリンダとを有し、更に、メインポンプからの圧油を方向切替弁を介して前記脚上下シリンダに供給することで前記脚ユニットを前後に揺動させ、前記走行ユニットの上下位置を変更する油圧駆動システムと、前記走行ユニットが接地するように作動するサスペンション機構と、前記サスペンション機構の作動と不作動とを切替えるサスペンション機構作動切替手段とを備え、前記サスペンション機構は、前記脚上下シリンダに接続されたアキュームレータと、このアキュームレータと前記脚上下シリンダとの間に配置されたパイロットチェック弁とを有し、前記サスペンション機構作動切替手段に備えられるサスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチをＯＮ操作することで前記パイロットチェック弁を開放して前記アキュームレータから前記脚上下シリンダに圧油を供給可能とする。

このように、サスペンション機構を備えることにより、走行ユニットが遊脚状態になった場合、サスペンション機構が作動し、走行ユニットが接地することにより、走行安定性を向上させることができる。
また、フロント作業時は、サスペンション機構作動切替手段により、サスペンション機構が不作動となることにより、フロント作業時の操作性・居住性を維持できる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記油圧駆動システムは、前記脚上下シリンダのボトム側と前記方向切替弁を接続するボトム側管路と、前記脚上下シリンダのロッド側と前記方向切替弁を接続するロッド側管路とを有し、前記サスペンション機構は、前記アキュームレータと前記ボトム側管路との間に設けられるボトム側パイロットチェック弁と、タンクと前記ロッド側管路との間に設けられるロッド側パイロットチェック弁とを有する。

これにより、サスペンション機構は、遊脚状態になった走行ユニットを接地させることができる。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記方向切替弁の切替制御を含む各種制御をおこなう制御手段を備え、前記サスペンション機構作動切替手段は、前記制御手段の一機能であり、前記サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチからの指令に基づいて、前記サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定するサスペンション機構作動不作動判定機能と、このサスペンション機構作動不作動判定機能がサスペンション機構不作動と判定すると、前記ボトム側パイロットチェック弁およびロッド側パイロットチェック弁に供給されるパイロット圧を遮断する遮断弁とを有する。

これにより、サスペンション機構作動切替手段は、サスペンション機構の作動と不作動とを手動で切替えることができる。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記制御手段は、作業機械の走行および走行停止に係る制御をおこなう走行制御機能を有し、前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、前記走行制御機能による走行停止指令に基づいて、前記サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定する。

これにより、サスペンション機構作動切替手段は、サスペンション機構の作動と不作動とを自動的に切替えることができる。

（５）上記（４）において、好ましくは、前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、サスペンション機構作動ＯＮ指令に基づいて、サスペンション機構作動と判定する場合でも、走行停止指令に基づいて、サスペンション機構不作動と判定すると、前記遮断弁に遮断指令を出力する。

これにより、手動切替による切替し忘れを防止できるとともに、手動切替による切替え操作負担を軽減できる。

（６）上記（３）において、好ましくは、前記制御手段は、前記作業フロント装置の作動および不作動に係る制御をおこなう作業フロント装置作動制御機能を有し、前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、作業フロント装置作動制御機能による作業フロント装置作動指令に基づいて、前記サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定する。

（７）上記（６）において、好ましくは、前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、サスペンション機構作動ＯＮ指令に基づいて、サスペンション機構作動と判定する場合でも、作業フロント装置作動指令に基づいて、サスペンション機構不作動と判定すると、前記遮断弁に遮断指令を出力する。

本発明によれば、走行時はサスペンション機構が作動することにより、走行安定性を向上させることができる。また、フロント作業時は、サスペンション機構作動切替手段によりサスペンション機構不作動とすることにより、操作性・居住性を維持できる。これにより、走行安定性を向上させるとともに、作業時の操作性・居住性を維持できる。

第１実施形態における作業機械１を示す概略側面図である。作業機械１の下部走行体２を示す概略上面図である。作業機械の油圧システム構成を示す概略図である。サスペンション機構の構成を示す概略図である。下部走行体用電磁弁コントローラ８６の機能ブロック図である。サスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。第２実施形態に係わる下部走行体用電磁弁コントローラ８６の機能ブロック図である。第２実施形態に係わるサスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。変形例に係わるサスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。第３実施形態に係わる下部走行体用電磁弁コントローラ８６の機能ブロック図である。第３実施形態に係わるサスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。走行安定性に係る課題を説明する概略斜視図である。走行安定性に係る課題を説明する概略上面図である。

<第１実施形態>
〜構成〜
図１は、第１実施形態における作業機械１を示す概略側面図である。作業機械１には、下部走行体２に上部旋回体３が旋回可能に取付けられ、上部旋回体２は図示しない旋回モータ９によって駆動される。その上部旋回体３に運転室４等が取付けられている。また、上部旋回体３後方にはカウンタウエイト８が設けられている。また上部旋回体３にはエンジン５、ポンプユニット７、上部旋回体用コントロールバルブ３０(後述)が設けられている。なお、運転室４には、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７(後述)が設けられている。

また、上部旋回体３には支点４０で回動自在にブーム１０が設けられており、ブーム１０には支点４１で回動自在にアーム１２が設けられており、アーム１２には支点４２で回動自在にバケット２３が設けてある。ブーム１０、アーム１２、バケット２３で作業フロント６が構成される。

また、ブーム１０は、上部旋回体３とブーム１０とに連結されたブームシリンダ１１により上下回動される。アーム１２は、ブーム１０とアーム１２とに連結されたアームシリンダ１３により上下回動される。バケット２３は、リンク１６を介してバケット２３とリンク１７を介してアーム１２とに連結されたバケットシリンダ１５により上下回動される。なお、バケット２３は、グラップル２０、カッタ２１、ブレーカ２２といった、図示しないその他の作業具のいずれか１つに任意に交換可能である。

図２は作業機械１の下部走行体２を示す概略上面図である。図１，２を用いて下部走行体２の構成について説明する。

下部走行体２のセンタフレーム２０１には、前後左右端部にそれぞれ脚ユニット２０２a〜dが設けられている。ここでは、左前部の脚ユニット２０２aについて代表させて、説明を行うが、残りの３つの脚ユニット２０２b〜dについても同様の構成である。

左前の脚ユニット２０２aは、大別して、脚根元ブラケット２０３a、脚フレーム２０４a、脚先端ブラケット２０５aから構成されている。

下部走行体２のセンタフレーム２０１に対し、支点２０８aで上下揺動自在に脚根元ブラケット２０３aが設けられており、脚根元ブラケット２０３aには支点２０９aで左右揺動自在に脚フレーム２０４aが設けられており、脚フレーム２０４aには支点２１０aで回動自在に脚先端ブラケット２０５aが設けられている。

また、脚上下シリンダ２１４aは脚根元ブラケット２０３aを前後揺動させ、センタフレーム２０１と脚根元ブラケット２０３aとに連結されている。脚左右シリンダ２１５aは脚フレーム２０４aを左右に揺動させ、脚根元ブラケット２０３aと脚フレーム２０４aとに連結されている。ステアリングシリンダ２０６aは脚先端ブラケット２０５aを左右に揺動させ、脚根元ブラケット２０３aと脚先端ブラケット２０５aとに連結されている。

また、脚先端ブラケット２０５aの先には、クローラユニット２２４a（走行ユニット）が設けてある。クローラユニット２２４aは大別してサイドフレーム２０７a、サイドフレーム２０７aの周囲に巻回してある履帯２２２aから構成されている。

脚先端部ラケット２０５aに対し、支点２１３aで上下揺動自在にサイドフレーム２０７aが設けてある。脚先端ブラケット２０５aとサイドフレーム２０７aの間には、アクチュエータが設けられておらず、サイドフレーム２０７aは支点２１３aを中心に受動的に揺動する。アイドラ２１７aはサイドフレーム２０７aの前端側に回動自在に設けられ、下部転輪２１８aはサイドフレーム２０７aの下部に回動自在に設けられ、上部転輪２１９ａはサイドフレーム２０７a上部に回動自在に設けられている。

駆動スプロケット２２０aはサイドフレーム２０７a後端側に設けられ、履帯２２２aはアイドラ２１７aと下部転輪２１８aと上部転輪２１９aと駆動スプロケット２２０aとに巻回して設けられ、駆動スプロケット２２０aが図示しない走行用油圧モータ２２１aの動作によりサイドフレーム２０７aに対し回動することにより、履帯２２２aがサイドフレーム２０７aに対し周回動作し、作業機械１を走行させる構造となっている。

図３は作業機械の油圧システム構成を示す概略図である。

油圧システムは、エンジン５と、エンジン５によって駆動されるポンプユニット７と、ポンプユニット７内に配置したメインポンプ７０とパイロットポンプ７１と、メインポンプ７０の吐出先に設けられた上部旋回体用コントロールバルブ３０と、上部旋回体用コントロールバルブ３０のアクチュエータ油路３９の先に設けられた複数の上部旋回体用アクチュエータ２６（例えば旋回モータ９やアームシリンダ１２など）と、上部旋回体用コントロールバルブ３０の先にセンタジョイント８８を介して設けられた下部走行体用コントロールバルブ５０と、下部走行体用コントロールバルブ５０のアクチュエータ油路５９の先に設けられた複数の下部走行体用アクチュエータ２７（例えば脚上下シリンダ２１４aや走行用油圧モータ２２１ａなど）とから構成されている。油圧システムは、操作システムにより操作される。

上部旋回体３の操作システムは、運転室４内に設けた上部旋回体用の操作装置８０と、操作装置８０に接続された上部旋回体用電磁弁コントローラ８５と、上部旋回体用電磁弁コントローラ８５からの出力電流に基づき上部旋回体用コントロールバルブ３０の流量制御弁を切替える上部旋回体用電磁比例弁８２とから構成されている。

下部走行体２の操作システムは、運転室４内に設けた下部走行体用の操作装置８１と、操作装置８１の信号を下部走行体２に伝達する通信コントローラ８４と、通信コントローラ８４を介して操作装置８１に接続された下部走行体用電磁弁コントローラ８６と、下部走行体用電磁弁コントローラ８６からの出力電流に基づき下部走行体用コントロールバルブ５０の流量制御弁を切替える下部走行体用電磁比例弁８３とから構成されている。

また、センタジョイント８８とスリップリング８７は上部旋回体３と下部走行体２の接続部分に設けられており、上部旋回体３が下部走行体２に対し３６０度以上回転した場合にも、圧油と電気信号を下部走行体２に伝達することが可能な構成となっている。

図４は脚上下シリンダ２１４ａに係わる油圧駆動システムとサスペンション機構の構成を示す概略図である。油圧駆動システムとサスペンション機構は、４台の脚上下シリンダ２１４a〜d(図１)それぞれに設けられており、ここでは１台を代表させて説明する。

下部走行体用コントロールバルブ５０内には、脚上下用シリンダ２１４aに対応したメインスプール９０aが設けてあり、メインスプール９０aの一方の出力ポートが、ボトム側管路９５aを介して、脚上下シリンダ２１４aのボトム側室９９aに接続されており、メインスプール９０aのもう一方の出力ポートが、ロッド側管路９６aを介して、脚上下シリンダ２１４aのロッド側室１００aに接続されている。

下部走行体用電磁比例弁８３(図３)のうち脚上下用シリンダ２１４aに対応した電磁弁がメインスプール９０aを位置Ａまたは位置Ｂに切替えることにより、メインポンプ７０からの圧油がボトム側室９９aまたはロッド側室１００aのいずれかに供給され、脚上下用シリンダ２１４aが伸縮する。

ボトム側管路９５aは途中で分岐され、その分岐路はパイロットチェックバルブ９２aを介して、アキュームレータ９１aに接続されている。ロッド側管路９６aも途中で分岐され、その分岐路はパイロットチェックバルブ９３aを介して作動油タンク２５に接続されている。パイロットチェックバルブ９２a，９３aは、基本的に、一方向のみの圧油の流れを許容する。パイロットチェックバルブ９２a，９３aに、パイロットポンプ７１のパイロット圧が供給されると、パイロットチェックバルブ９２a，９３aは開放され、逆方向の圧油の流れも許容する。

パイロットチェックバルブ９２a，９３aを開放するパイロットラインの上流には電磁弁９４が設けられている。電磁弁９４は電磁弁コントローラ８６の出力電流に基づき励磁される。電磁弁９４は、パイロットラインを連通する位置Ｃとパイロットラインを遮断する位置Ｄ（図示）の２つの切換位置を有している。電磁弁９４は、非励磁時にはバネにより位置Ｄに維持され、励磁されると位置Ｃに切替わる。

〜制御〜
図５は、下部走行体用電磁弁コントローラ８６の機能ブロック図である。下部走行体用電磁弁コントローラ８６は、基本機能１０１に加えて、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２を有している。

基本機能１０１は、操作装置８１からの操作指令を入力し、この操作指令に基づき、下部走行体用電磁比例弁８３のうち操作指令に対応する電磁弁に励磁電流を出力する。例えば、図４において、操作装置８１から脚上下シリンダ２１４aにかかる操作指令を入力し、この操作指令に基づき、下部走行体用電磁比例弁８３のうち脚上下シリンダ２１４aに対応する電磁弁に励磁電流を出力する。これにより、脚上下用シリンダ２１４aに対応したメインスプール９０aの位置が切替わり、脚上下用シリンダ２１４aが伸縮する。他にも、基本機能１０１は、走行用油圧モータ２２１aの走行制御等の制御を行う。

サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、運転室４に設けられたサスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７からの指令に基づいて、サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定し、判定結果に基づいて電磁弁９４に切替指令を出力する。

図６は、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７から指令を入力し、ＯＮ/ＯＦＦを判定する（ステップＳ４０１）。サスペンション機構作動ＯＮ指令を入力すると、サスペンション機構作動と判定し、電磁弁９４に連通指令を出力する。具体的には、励磁電流を出力し、電磁弁９４を励磁して位置Ｃに切替わるように駆動する（ステップＳ４０２）。サスペンション機構作動ＯＦＦ指令を入力すると、サスペンション機構不作動と判定し、電磁弁９４に遮断指令を出力する。具体的には、励磁電流出力を停止し、電磁弁９４を位置Ｄに維持する（ステップＳ４０３）。

〜動作〜
油圧駆動システムとサスペンション機構の基本動作について説明する。

オペレータがクローラユニット２２４aの位置を下げるように操作装置８１を操作すると、メインスプール９０aは位置Ａに切替わり、メインポンプ７０からの圧油が脚上下シリンダ２１４aのボトム側室９９aに供給され、ロッド側室１００aからの戻り油はタンク２５に戻され、脚上下シリンダ２１４aが伸張する。これにより、脚ユニット２０２aは後方に揺動され、その結果、クローラユニット２２４aは下方に移動する。

クローラユニット２２４aが接地していた場合、作業機１を持ち上げるように動作し、クローラユニット２２４aには路面からの反力が発生する。その結果、ボトム側室９９aの圧力が高くなる。ボトム側室９９aの圧力は、ボトム側管路９５aを介してパイロットチェックバルブ９２aに伝達される。ボトム側室９９aの圧力がアキュームレータ９１aの圧力より高くなれば、パイロットチェックバルブ９２aを通ってアキュームレータ９１a側に圧油が移動する。したがって、アキュームレータ９１aは常にボトム側室９９aの最高圧と同等の圧力に蓄圧される。

クローラユニット２２４aが遊脚状態になるとサスペンション機構が作動する。パイロットチェックバルブ９２a，９３aにパイロット圧が供給され、パイロットチェックバルブ９２a，９３aが開放され、アキュームレータ９１aに蓄えられた圧油がボトム側管路９５aを介して脚上下シリンダ２１４aのボトム側室９９aに供給される。一方、パイロットチェックバルブ９３aが開放されると、ロッド側室１００aからの戻り油はタンク２５に戻され、脚上下シリンダ２１４aが自動的に伸張する。アキュームレータ９１aの圧力によるクローラユニット２２４aの押付カと同等の反力を路面から得られるまで、クローラユニット２２４aは下方に移動し自動的に接地状態となる。

これにより、遊脚状態に係る課題を解決できる。

走行時のサスペンション機構の動作について説明する。

凹凸のある起伏の激しい路面を走行するとき、オペレータは、運転室４に設けられたサスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮにする。これにより、サスペンション機構が作動する（Ｓ４０１→Ｓ４０２）。走行中、例えばクローラユニット２２４aの接地面が陥没して、クローラユニット２２４aが遊脚状態になった場合、サスペンション機構は、自動的にクローラユニット２２４aを接地させる。

これにより、走行安定性を向上させることができる。

なお、整地された路面を走行するとき、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＦＦにしてもよい。

障害物踏破時のサスペンション機構の動作について説明する。

災害復旧作業の現場では、路面に予想できないような障害物がある可能性もある。オペレータはクローラユニット２２４aの位置を上げるように操作装置８１を操作する。メインスプール９０aは位置Ｂに切替わり、メインポンプ７０からの圧油が脚上下シリンダ２１４aのロッド側室１００aに供給され、ボトム側室９９aからの戻り油はタンク２５に戻され、脚上下シリンダ２１４aが短縮する。これにより、脚ユニット２０２aは前方に揺動され、その結果、クローラユニット２２４aは上方に移動する。クローラユニット２２４aが障害物の上方に位置するまで、クローラユニット２２４aを上方に移動することにより、作業機械１は障害物を踏破できる。

一方、クローラユニット２２４aを上方に移動する際、一時的に遊脚状態になるが、このときサスペンション機構が作動すると、クローラユニット２２４aを上方に移動する動作と干渉してしまい、作業機械１の踏破性が低下する。

そのため、オペレータは、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＦＦにする。パイロットチェックバルブ９２a，９３aへのパイロット圧は遮断され、パイロットチェックバルブ９２a，９３aはアキュームレータ９１aからの圧油の流れを許容せず、サスペンション機構が不作動となる（Ｓ４０１→Ｓ４０３）。

これにより、踏破性を維持することができる。

フロント作業時のサスペンション機構の動作について説明する。

作業機械１は、作業フロント６を用いて解体や掘削等の作業を行う。フロント作業中は断続的に作業フロント装置６の先端に外力が加わる。作業フロント６先端に外力が加わると、作業機械１の重心Ｍが変化し、油圧システムに発生する回路圧も変化する。例えば、はつり作業において、ブレーカ２２に反力が作用すると、作業機械１の重心Ｍが後方に移動し、クローラユニット２２４aに作用する接地面からの反力は減少する。これに伴う回路圧の変化に応じてサスペンション機構が作動すると、脚上下シリンダ２１４aが自動的に伸張する。その結果、ブレーカ２２の先端位置も上方に移動するため、オペレータは意図する作業ができず、操作性は著しく悪化する。また、運転室４の位置も上方に移動するため、居住性も著しく悪化する。

これにより、フロント作業時の操作性・居住性を維持できる。

なお、フロント作業時であっても、例えば均し作業など作業フロント６先端に加わる外力が少なく、一方で、作業面の崩壊により遊脚状態に係る課題が発生するおそれがある場合は、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮにしてもよい。

〜効果〜
以上のように構成した本実施形態においては、走行時は、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮにすることにより、走行安定性を向上させることができる。障害物踏破時、フロント作業時は、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＦＦにすることにより、踏破性やフロント作業時の操作性・居住性を維持できる。

〜その他〜
本実施形態では、走行ユニットとして、クローラユニット２２４a〜ｄを用いたが、ホイールを用いてもよい。

<第２実施形態>
〜構成〜
第２実施形態における構成は、第１実施形態における構成と共通する。

〜制御〜
本発明の第２実施形態を図７、図８を用いて説明する。図７は、第２実施形態に係わる下部走行体用電磁弁コントローラ８６の機能ブロック図である。図５に示した構成と同等のものには同じ符号を付している。

図５において、説明の簡略化のため、走行用油圧モータ２２１aの走行制御は、基本機能１０１の一機能である旨を説明したが、図８では基本機能１０１の一機能として走行制御機能１０３aを明示している。

走行制御機能１０３aは、操作装置８１から走行用油圧モータ２２１aにかかる操作指令を入力し、この操作指令に基づき、下部走行体用電磁比例弁８３のうち走行用油圧モータ２２１aに対応する電磁弁に励磁電流(走行指令)を出力する。これにより、走行用油圧モータ２２１aに対応した下部走行体用コントロールバルブ５０内のメインスプールの位置が切替わり、走行用油圧モータ２２１aが回転する。

同時に、走行制御機能１０３aは、この走行指令をサスペンション機構作動不作動判定機能１０２にも出力する。操作装置８１から走行用油圧モータ２２１aにかかる操作指令が全くない場合は、走行停止指令を出力する。

サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、走行停止指令に基づいて、サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定し、判定結果に基づいて電磁弁９４に切替指令を出力する。

図８は、第２実施形態に係わるサスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７から指令を入力し、ＯＮ/ＯＦＦを判定する（ステップＳ４０１）。サスペンション機構作動ＯＮ指令を入力すると、更に走行制御機能１０３aによる走行停止指令の有無を判定する（ステップＳ４０４）。

ステップＳ４０４において、走行停止指令無（走行指令有）と判定されると、サスペンション機構作動と判定し、電磁弁９４に連通指令を出力する。具体的には、励磁電流を出力し、電磁弁９４を励磁して位置Ｃに切替わるように駆動する（ステップＳ４０２）。

ステップＳ４０１においてサスペンション機構作動ＯＦＦ指令を入力すると、または、ステップＳ４０４において、走行停止指令有（走行指令無）と判定されると、サスペンション機構不作動と判定し、電磁弁９４に遮断指令を出力する。具体的には、励磁電流出力を停止し、電磁弁９４を位置Ｄに維持する（ステップＳ４０３）。

〜動作〜
走行時のサスペンション機構の動作について説明する。

凹凸のある起伏の激しい路面を走行するとき、オペレータは、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮにする。このとき、走行制御機能１０３aは走行指令を出力している（走行停止指令無）。これにより、サスペンション機構が作動する（Ｓ４０１→Ｓ４０４→Ｓ４０２）。これにより、走行安定性を向上させることができる。

作業機械１が障害物を踏破するように、クローラユニット２２４aを上方に移動する際、オペレータは、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＦＦにする。パイロットチェックバルブ９２a，９３aへのパイロット圧は遮断され、パイロットチェックバルブ９２a，９３aはアキュームレータ９１aからの圧油の流れを許容せず、サスペンション機構が不作動となる（Ｓ４０１→Ｓ４０３）。これにより、踏破性を維持することができる。

なお、このとき、走行制御機能１０３aは走行停止指令を出力しているが、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、これに影響されず、上記のように、サスペンション機構不作動と判定する。

フロント作業中は、オペレータは、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＦＦにする。パイロットチェックバルブ９２a，９３aへのパイロット圧は遮断され、パイロットチェックバルブ９２a，９３aはアキュームレータ９１aからの圧油の流れを許容せず、サスペンション機構が不作動となる（Ｓ４０１→Ｓ４０３）。これにより、フロント作業時の操作性・居住性を維持できる。

ただし、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７はオペレータによる手動切替であり、切替えし忘れることも有り得る。また、手動切替はオペレータの操作負担となる。

本実施形態では、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構作動ＯＮ指令に基づいて、サスペンション機構作動と判定する場合でも、走行停止指令に基づいて、サスペンション機構不作動と判定する（Ｓ４０１→Ｓ４０４→Ｓ４０３）。オペレータがサスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮのまま切替え忘れたとしても、フロント作業のため走行を停止すると、走行制御機能１０３aは走行停止指令を出力し、これに基づき、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構不作動と判定する。すなわち、自動的に、サスペンション機構を不作動にできる。

これにより、切替し忘れを防止できるとともに、切替え操作負担を軽減できる。

〜効果〜
以上のように構成した本実施形態においては、第１実施形態と同様に、走行安定性を向上させるとともに、障害物踏破時、フロント作業時の操作性・居住性を維持できる。

更に、本実施形態においては、切替し忘れを防止できるとともに、切替え操作負担を軽減できる。

〜変形例〜
特殊な例として、フロント作業時であっても、例えば均し作業など作業フロント６先端に加わる外力が少なく、一方で、作業面の崩壊により遊脚状態に係る課題が発生するおそれがある場合もある。このような場合、フロント作業中でもサスペンション機構が作動していることが好ましい。

しかし、オペレータが意図的にサスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮのままにしたとしても、自動的にサスペンション機構が不作動となり、遊脚状態に係る課題が発生した場合に対応できない。

したがって、本実施形態の自動切替を無効にできる機能を更に付加してもよい。オペレータは、運転室４に設けられたモニタを介して自動切替無効を設定する。

図９は、変形例に係わるサスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構作動ＯＮ指令を入力すると、さらに、自動切替無効化が設定されているか否かを判定し、自動切替無効化が設定されていると判定すると、走行停止指令に影響されず、サスペンション機構作動と判定する（Ｓ４０１→Ｓ４０５→Ｓ４０２）。

このように、自動切替を無効とすることで、走行停止時であっても、サスペンション機構が作動し、遊脚状態が発生した場合にも対応できる。

<第３実施形態>
〜構成〜
第３実施形態における構成は、第１実施形態における構成と共通する。

〜制御〜
本発明の第３実施形態を図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、第３実施形態に係わる下部走行体用電磁弁コントローラ８６の機能ブロック図である。図５に示した構成と同等のものには同じ符号を付している。

図５において、下部走行体用電磁弁コントローラ８６の機能ブロック図について説明し、上部旋回体用電磁弁コントローラ８５の機能について省略したが、図１０では上部旋回体用電磁弁コントローラ８５の機能ブロック図もあわせて明示している。

上部旋回体用電磁弁コントローラ８５の基本機能１０５は、操作装置８０からの操作指令を入力し、この操作指令に基づき、上部旋回体用電磁比例弁８２のうち操作指令に対応する電磁弁に励磁電流を出力する。例えば、操作装置８０からアームシリンダ１２にかかる操作指令を入力し、この操作指令に基づき、上部旋回体用電磁比例弁８２のうちアームシリンダ１２に対応する電磁弁に励磁電流を出力する。これにより、上部旋回体用コントロールバルブ３０のうちアームシリンダ１２に対応したメインスプールの位置が切替わり、アームシリンダ１２が伸縮する。他にも、基本機能１０５は、ブームシリンダ１１やバケットシリンダ１５の駆動制御や、旋回モータ９の回転制御等の制御を行う。

作業フロント６は、ブームシリンダ１１，アームシリンダ１２，バケットシリンダ１５が基本機能１０５により制御されることにより、制御される。

同時に、上部旋回体用電磁弁コントローラ８５の基本機能１０５は、作業フロント６に係る操作指令をサスペンション機構作動不作動判定機能１０２にも出力する。

サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、この操作指令に基づいて、サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定し、判定結果に基づいて電磁弁９４に切替指令を出力する。

図１１は、第３実施形態に係わるサスペンション機構作動不作動判定機能１０２の処理フローを示す図である。サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７から指令を入力し、ＯＮ/ＯＦＦを判定する（ステップＳ４０１）。サスペンション機構作動ＯＮ指令を入力すると、更に作業フロント６に係る操作指令の有無を判定する（ステップＳ４０６）。

ステップＳ４０６において、操作指令無と判定されると、この状態が一定時間経過したか判定する（ステップＳ４０７）。一定時間が経過するまで、ステップＳ４０６、ステップＳ４０６の判定を繰り返す。一定時間、操作指令無と判定されると、サスペンション機構作動と判定し、電磁弁９４に連通指令を出力する。具体的には、励磁電流を出力し、電磁弁９４を励磁して位置Ｃに切替わるように駆動する（ステップＳ４０２）。

ステップＳ４０１においてサスペンション機構作動ＯＦＦ指令を入力すると、または、ステップＳ４０６において、操作指令指令有と判定されると、サスペンション機構不作動と判定し、電磁弁９４に遮断指令を出力する。具体的には、励磁電流出力を停止し、電磁弁９４を位置Ｄに維持する（ステップＳ４０３）。

凹凸のある起伏の激しい路面を走行するとき、オペレータは、サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮにする。走行中は、作業フロント６にかかる操作がされることはない。これにより、サスペンション機構が作動し（Ｓ４０１→Ｓ４０６→Ｓ４０７→Ｓ４０２）、走行安定性を向上させることができる。

なお、このとき、作業フロント６にかかる操作がされることは少ないが、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、これに影響されず、上記のように、サスペンション機構不作動と判定する。

本実施形態では、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構作動ＯＮ指令に基づいて、サスペンション機構作動と判定する場合でも、作業フロント６に係る操作指令に基づいて、サスペンション機構不作動と判定する（Ｓ４０１→Ｓ４０６→Ｓ４０３）。オペレータがサスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ９７をＯＮのまま切替え忘れたとしても、フロント作業のため基本機能１０５は作業フロント６に係る操作指令を出力し、これに基づき、サスペンション機構作動不作動判定機能１０２は、サスペンション機構不作動と判定する。すなわち、自動的に、サスペンション機構を不作動にできる。

また、フロント作業中、作業と作業との間に、一時的に作業フロント６にかかる操作がなされない場合もあるが、一定時間経過しなければ、サスペンション機構は作動しない（Ｓ４０１→Ｓ４０６→Ｓ４０７→Ｓ４０６→Ｓ４０３）。

これにより、フロント作業中のオペレータの意図せぬ切替を防止できる。また、作業フロント停止時のショックによって、脚上下シリンダ２１４a内の圧油が移動し、サスペンション機構が作動することを防止できる。

〜変形例〜
第２実施形態の変形例と同様に、本実施形態の自動切替を無効にできる機能を更に付加してもよい。これにより、フロント作業中であっても、サスペンション機構が作動し、遊脚状態が発生した場合にも対応できる。

１作業機械
２下部走行体
３上部旋回体
４運転室
５エンジン
６作業フロント
７ポンプユニット
８カウンタウエイト
９旋回モータ
１０ブーム
１１ブームシリンダ
１２アーム
１３アームシリンダ
１５バケットシリンダ
２０グラップル
２１カッタ
２２ブレーカ
２３バケット
２５作動油タンク
２６上部旋回体用アクチュエータ
２７下部走行体用アクチュエータ
３０上部旋回体用コントロールバルブ
３９アクチュエータ油路
４０〜４２支点
５０下部走行体用コントロールバルブ
５９アクチュエータ油路
７０メインポンプ
７１パイロットポンプ
８０操作装置(上部旋回体用)
８１操作装置(下部走行体用)
８２電磁比例弁(上部旋回体用)
８３電磁比例弁(下部走行体用)
８４通信用コントローラ
８５電磁弁コントローラ(上部旋回体用)
８６電磁弁コントローラ(下部走行体用)
８７スリップリング
８８センタジョイント
９０a〜d メインスプール(脚上下シリンダ用)
９１a〜d アキュームレータ
９２a〜d パイロットチェックバルブ(アキュームレータ接続)
９３a〜d パイロットチェックバルブ(タンク接続)
９４電磁弁(サスペンション切替)
９５a〜d ボトム側管路
９６a〜d ロッド側管路
９７サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチ
９９a〜d ボトム側室(脚上下シリンダ)
１００a〜d ロッド側室(脚上下シリンダ)
１０１基本機能（下部走行体用電磁弁コントローラ）
１０２サスペンション機構作動不作動判定機能
１０３a〜d 走行制御機能
１０５基本機能（上部旋回体用電磁弁コントローラ）
２０１センタフレーム
２０２a〜d 脚ユニット
２０３a〜d 脚根元ブラケット
２０４a〜d 脚フレーム
２０５a〜d 脚先端ブラケット
２０６a〜d ステアリングシリンダ
２０７a〜d サイドフレーム
２０８a〜d 支点(センタフレームー脚根元ブラケット)
２０９a〜d 支点(脚根元ブラケット−脚フレーム)
２１０a〜d 支点(脚フレーム−脚先端ブラケット)
２１１a〜d 支点(脚根元ブラケット−リンクロッド)
２１２a〜d 支点(リンクロッド−脚先端ブラケット)
２１３a〜d 支点(サイドフレーム受動軸)
２１４a〜d 脚上下シリンダ
２１５a〜d 脚左右シリンダ
２１７a〜d アイドラ
２１８a〜d 下側転輪
２１９a〜d 上側転輪
２２０a〜d 駆動スプロケット
２２１a〜d 走行用油圧モータ
２２２a〜d 履帯
２２３a〜d 角度センサ
２２４a〜d クローラユニット
３１５a〜d クローラユニット

Claims

運転室を設けた上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられた作業フロント装置と、前記上部旋回体の下部に設けられ、少なくとも４台の上下位置を自由に調整可能な走行ユニットを含む下部走行体とを備えた作業機械において、
前記下部走行体は、前記走行ユニットを先端に備えた脚ユニットと、この脚ユニットを前後に揺動させて前記走行ユニットの上下位置を調整する脚上下シリンダとを有し、
更に、メインポンプからの圧油を方向切替弁を介して前記脚上下シリンダに供給することで前記脚ユニットを前後に揺動させ、前記走行ユニットの上下位置を変更する油圧駆動システムと、
前記走行ユニットが接地するように作動するサスペンション機構と、
前記サスペンション機構の作動と不作動とを切替えるサスペンション機構作動切替手段とを備え、
前記サスペンション機構は、前記脚上下シリンダに接続されたアキュームレータと、このアキュームレータと前記脚上下シリンダとの間に配置されたパイロットチェック弁とを有し、前記サスペンション機構作動切替手段に備えられるサスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチをＯＮ操作することで前記パイロットチェック弁を開放して前記アキュームレータから前記脚上下シリンダに圧油を供給可能とすることを特徴とする作業機械。
請求項１記載の作業機械において、
前記油圧駆動システムは、前記脚上下シリンダのボトム側と前記方向切替弁を接続するボトム側管路と、前記脚上下シリンダのロッド側と前記方向切替弁を接続するロッド側管路とを有し、
前記サスペンション機構は、前記アキュームレータと前記ボトム側管路との間に設けられるボトム側パイロットチェック弁と、タンクと前記ロッド側管路との間に設けられるロッド側パイロットチェック弁とを有することを特徴とする作業機械。
請求項２記載の作業機械において、
前記方向切替弁の切替制御を含む各種制御をおこなう制御手段を備え、
前記サスペンション機構作動切替手段は、
前記制御手段の一機能であり、前記サスペンション機構作動ＯＮ/ＯＦＦスイッチからの指令に基づいて、前記サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定するサスペンション機構作動不作動判定機能と、
このサスペンション機構作動不作動判定機能がサスペンション機構不作動と判定すると、前記ボトム側パイロットチェック弁およびロッド側パイロットチェック弁に供給されるパイロット圧を遮断する遮断弁とを有することを特徴とする作業機械。
請求項３記載の作業機械において、
前記制御手段は、作業機械の走行および走行停止に係る制御をおこなう走行制御機能を有し、
前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、前記走行制御機能による走行停止指令に基づいて、前記サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定することを特徴とする作業機械。
請求項４記載の作業機械において、
前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、サスペンション機構作動ＯＮ指令に基づいて、サスペンション機構作動と判定する場合でも、走行停止指令に基づいて、サスペンション機構不作動と判定すると、前記遮断弁に遮断指令を出力することを特徴とする作業機械。
請求項３記載の作業機械において、
前記制御手段は、前記作業フロント装置の作動および不作動に係る制御をおこなう作業フロント装置作動制御機能を有し、
前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、作業フロント装置作動制御機能による作業フロント装置作動指令に基づいて、前記サスペンション機構の作動と不作動との切替えを判定することを特徴とする作業機械。
請求項６記載の作業機械において、
前記サスペンション機構作動不作動判定機能は、サスペンション機構作動ＯＮ指令に基づいて、サスペンション機構作動と判定する場合でも、作業フロント装置作動指令に基づいて、サスペンション機構不作動と判定すると、前記遮断弁に遮断指令を出力することを特徴とする作業機械。