JP6096563B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、左右の車輪を別々の油圧モータで回転させる作業機械に関する。

左右の車輪を別々の油圧モータで回転させる作業機械、より詳しくはＨＳＴの駆動方式を用いて一つのポンプで二つのモータを駆動させて車輪を回転させるような作業機械（例えば前輪が転圧輪で後輪がタイヤの転圧機械）が知られている。この作業機械の左右の車輪のうち、片輪がぬかるみ等にはまってしまうと、当該片輪だけが空転してしまい脱出できない場合がある。このとき、空転している片輪側の負荷は小さくなるので、作動油は空転した側の車輪の油圧モータに過剰に供給され、空転していない側の車輪の油圧モータには作動油が供給されにくくなる。

これを回避するためにデフロック機能が採用されているが、このデフロック機能としては様々な方式がある（例えば特許文献１参照）。一例としては、ポンプと左右の油圧モータとをつなぐ左右の往還路にフローデバイダ（分集流弁）を設け、このフローデバイダの下流にて左右の往還路を互いに連通させる流量補正管路及びデフロック管路を設ける構成とする。そして、上記空転が発生したらデフロック管路での作動油の連通をストップさせて左右の油圧モータにできるだけ均等に作動油を供給する。これにより、空転していない車輪への作動油の流量をできるだけ確保して車体がぬかるみ等から脱出できるようにしている。

特開２００９−２６２８４０号公報

しかしながら、上記デフロック機能を作動、すなわちＯＮにするためのスイッチは運転席の足元に配されている。作業者はこのスイッチを踏むことによりデフロック機能をＯＮにする。デフロック機能を作動させている間はスイッチを踏みっぱなしにしておく必要があるため、作業者の姿勢が制限されてしまう。このため、駆動輪の空転状況を確認したり、前方の視認を確保したりすることが困難となっている。

本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、車輪が空転したときにデフロックを作動させても、作業者の姿勢が制限されることなく、駆動輪の空転状況の確認や前方の視認の確保を容易に行うことができる作業機械を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、車体の前側又は後側の左右にそれぞれ配された車輪と、該車輪にそれぞれ接続された左右の油圧モータと、該左右の油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプに接続された供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通する左右の管路と、前記左右の管路に設けられて作動油の流量を調整するためのフローデバイダと、該フローデバイダと前記左右の油圧モータの間の前記左右の管路を接続するデフロック管路と、該デフロック管路での前記作動油の連通を許容又は遮断するデフロック弁と、前記車体の運転席の床面に設けられ、デフロック機能を有効にするための入力器と、前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力を計測する圧力センサと、前記入力器からの出力信号により前記デフロック弁を遮断位置に切り替えて、前記デフロック機能を有効にした状態で、前記圧力センサにより前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力が略同一となる前記車体がぬかるみを脱したときの速度に対応する前記左右の管路の圧力を基準圧力として予め定め、実際に計測した前記左右の圧力偏差が双方とも前記基準圧力に対して所定値以内となったときに前記デフロック弁を連通位置に切り替えて前記デフロック機能を解除するための制御を行うコントローラとを備えたことを特徴とする作業機械を提供する。

また、本発明では、車体の前側又は後側の左右にそれぞれ配された車輪と、該車輪にそれぞれ接続された左右の油圧モータと、該左右の油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプに接続された供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通する左右の管路と、前記左右の管路に設けられて作動油の流量を調整するためのフローデバイダと、前記フローデバイダをバイパスして、前記供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通するバイパス管路と、該バイパス管路への作動油の連通を許容又は遮断するデフロック弁と、前記車体の運転席の床面に設けられ、デフロック機能を有効にするための入力器と、前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力を計測する圧力センサと、前記入力器からの出力信号により前記デフロック弁を前記バイパス管路への連通を遮断する遮断位置に切り替えて、前記デフロック機能を有効にした状態で、前記圧力センサにより前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力が略同一となる前記車体がぬかるみを脱したときの速度に対応する前記左右の管路の圧力を基準圧力として予め定め、実際に計測した前記左右の圧力偏差が双方とも前記基準圧力に対して所定値以内となったときに前記デフロック弁を前記バイパス管路への連通を許容する連通位置に切り替えて前記デフロック機能を解除するための制御を行うコントローラとを備えたことを特徴とする作業機械を提供する。

好ましくは、前記コントローラは前記入力器からのＯＮスイッチにより遮断位置に切り替えられた前記デフロック弁を連通位置に切り替えるＯＦＦスイッチとして機能する。

好ましくは、前記所定値は、３％以内である。

本発明によれば、作動油が油圧モータに与える影響を示すパラメータを左右の管路それぞれを流れる作動油の圧力とし、これら圧力が略同一となったときにデフロック機能を解除する。すなわち、圧力が略同一となったときに車体がぬかるみ等を脱出したとみなしてデフロック機能を解除することができる。これは、車体がぬかるみ等にはまっているときは空転車輪側の圧力は低いが、これら圧力が略同一となれば両輪が同一の条件となって走行している、すなわち片輪のみがぬかるみ等にはまっている状態を脱出したとみなせるため、デフロック機能を解除して通常走行に戻すためである。

また、デフロック弁を開くためのＯＮスイッチとして機能する入力器が運転席の足元にあり、且つこの入力器による入力操作が非継続状態であってもデフロック機能は維持している。このため、作業者の姿勢が制限されることなく、駆動輪の空転状況の確認や前方の視認の確保を容易に行うことができる。また、片輪がぬかるみ等を脱出したときもコントローラが自動的にデフロック機能を解除するので、作業者はそのための操作をする必要がなくなり、作業性が向上する。

本発明に係る作業機械の一例としての転圧機械の概略側面図である。 本発明に係る作業機械の油圧回路図である。 圧力センサとデフロック弁とがコントローラを介して接続されていることを示すブロック図である。 コントローラによる制御フロー図である。 本発明とは異なる別の作業機械の油圧回路図である。 回転数センサとデフロック弁とがコントローラを介して接続されていることを示すブロック図である。 本発明に係るさらに別の作業機械の油圧回路図である。

本発明に係る作業機械の一例として転圧機械１がある。この転圧機械１は、前フレーム２と後フレーム３とからなる車体４を備えている。車体４の前側には、転圧ドラム５が配されていて、後側には車輪６が配されている。転圧機械１は車輪６を油圧モータ７（図２参照）にて駆動させて走行するものである。この油圧モータ７は作動油により駆動する。作動油は前フレーム２内に配設された作動油タンク（図示しない）に貯留される。この作動油タンク内の作動油は、同じく前フレーム２内に配設された油圧ポンプ９（図２参照）によりくみ出されて油圧モータ７に供給される。油圧ポンプ９は、前フレーム２内に配設されたエンジン（不図示）により駆動する。

後フレーム３には、運転席１０が形成されている。この運転席１０の後側には、転圧中に散水するための水を貯留する水タンク１１が配設されている。水は、水タンク１１上部のキャップ１２を取り外してから水タンク１１内に注水される。運転席１０の前側には、操作台１３が設置されている。運転席１０に着座した作業者は、操作台１３の操作により転圧機械１を走行させ、路面の転圧作業を行う。前フレーム２と後フレーム３とは、水平方向に屈曲可能とする連結部８にて連結されている。

上述したように、車体４の後フレーム３の左右には車輪６が配されていて、この左右の車輪６のそれぞれに油圧モータ７が接続されている。具体的には、左側の車輪には左油圧モータ７ａが、右側の車輪には右油圧モータ７ｂがそれぞれ接続されている。これらの油圧モータ７ａ、７ｂには、油圧ポンプ９から作動油が供給される。各油圧モータ７a、７ｂは、供給管路１４及び左右の往還路１５a、１５ｂを介して油圧ポンプ９と連通している。すなわち、供給管路１４の始端には油圧ポンプ９が接続されていて、終端には分岐部１６が形成され、この分岐部１６から左右の往還路１５a、１５ｂが分岐されている。これにより、油圧ポンプ９から吐出する作動油は、供給管路１４を介して左右の往還路１５a、１５ｂを通ってそれぞれ左右の各モータ７a、７ｂに供給される。各モータ７a、７ｂを通過した作動油は、各モータ７a、７ｂと油圧ポンプ９とをそれぞれ連通している左右の復還路１７a、１７ｂを通って油圧ポンプ９に戻る。以上の作動油の流れが前進だとすると、後進の場合は作動油は逆に流れる。なお、前進の場合の作動油の流れは図２の矢印で示している。以降の説明では油圧ポンプ９とモータ７ａ、７ｂとをつなぐ管路において、前進の場合について説明する。このため、油圧ポンプ９からモータ７ａ、７ｂまで作動油が流れる管路を往還路１５ａ、１５ｂと称し、モータ７ａ、７ｂから油圧ポンプ９まで作動油が流れる管路を復還路１７ａ、１７ｂと称する。

左右の往還路１５a、１５ｂには、フローデバイダ１８が備わっている。フローデバイダ１８は、左右の往還路１５ａ、１５ｂでの作動油の流量を調整するためのものである。具体的には、フローデバイダ１８はオリフィスで形成され、左右のモータ７a、７ｂの回転数に応じて各往還路１５a、１５ｂでの作動油の流量が調整される。通常走行時はこのフローデバイダ１８を用いて左右のモータ７a、７ｂへの作動油の供給量が調整されている。

フローデバイダ１８の下流で左右の往還路１５a、１５ｂは流量補正管路１９で接続されている。この流量補正管路１９により左右の往還路１５a、１５ｂは互いに連通している。流量補正管路１９にはオリフィスからなる補正部２０が備わり、この補正部２０により左右の往還路１５a、１５ｂを流れる作動油の油量が微調整される。この補正部２０は、左右のモータ７a、７ｂに対して均等に作動油を供給したい場合に（例えば後述するデフロック機能作動時）、モータの内部抵抗等でモータ回転数が均等ではないときに作動油の流通量を微量調整するために主に用いられる。すなわち、左右両輪の微量な内輪差による左右のモータ７ａ、７ｂへの作動油供給の偏りを防止するために用いられる。

流量補正管路１９の下流では、左右の往還路１５a、１５ｂはさらにデフロック管路２１にて接続されている。このデフロック管路２１によって左右の往還路１５a、１５ｂは連通する。デフロック管路２１には、デフロック弁２２が備わっている。具体的には、デフロック弁２２はソレノイド式の切替弁である。通常走行時ではスイッチがOFFであり、デフロック管路２１での作動油の連通は許容され、左右の往還路が連通する。車体がぬかるみにはまってしまったとき等、車輪６が空転したときは空転していない方の車輪に作動油を供給し、ぬかるみから脱出する必要があるため、運転者はデフロック機能作動のためのスイッチをONにする。そうすると、コントローラ２６からデフロック弁２２のソレノイド部に電気信号が送信され、デフロック弁２２が遮断位置に切り替わり、デフロック管路２１での作動油の連通は遮断される。これにより、左右の往還路１５a、１５ｂ間での作動油の連通が妨げられるので、空転していない方の車輪６に接続されたモータ７にも作動油が供給されることになる。

デフロック機能を作動させるための入力器２３は、運転席１０を形成する床面２４から突出して設けられている。この床面２４は運転席１０に着座した作業者が足を載せる部分であり、作業者は入力器２３を踏むことでデフロック機能を作動させることができる。すなわち、作業者が入力器２３を踏むと、デフロック機能が作動してデフロック管路２１での作動油の連通が遮断される。これにより、片輪がぬかるみ等にはまった場合に空転していない方の車輪に作動油を供給して車体をぬかるみ等から脱出させることができる。このような作業者による入力器２３を踏むという入力操作は、一度行えばよく、デフロック機能を維持するために踏み続ける必要はない。すなわち、一旦入力器２３からＯＮ信号を受けたコントローラ２６は、デフロック弁２２へ電気信号を出力し続ける。よって、作業者の入力操作が非継続状態であってもデフロック機能を維持できる。このため、入力器２３はデフロック機能を作動させるためのＯＮスイッチとして機能する。

図２に示すように、デフロック管路２１の下流で左右の往還路１５ａ、１５ｂには、それぞれ圧力センサ２５ａ、２５ｂが配設されている。圧力センサ２５ａ、２５ｂは、左右の往還路１５ａ、１５ｂを流れる作動油の圧力を計測するものである。図３に示すように、圧力センサ２５ａ（２５ｂ）は、コントローラ２６を介してデフロック弁２２と接続されている。これにより、圧力センサ２５ａ（２５ｂ）の計測結果を基にデフロック機能の解除を制御することができる。

具体的なデフロック機能の制御フローは図４に記載されている。すなわち、作業者が転圧機械１を操縦して走行中に後輪の片輪がぬかるみにはまり、空転したとする（ステップＳ１）。この片輪空転状態では空転している側の油圧モータ（例えば油圧モータ７ａ）に作動油が過剰に供給されてしまい、車体４がぬかるみから脱出することができない。このため、作業者はデフロック機能をＯＮにする（ステップＳ２）。具体的には、作業者はデフロック機能を作動させるためのＯＮスイッチである床面２４に設けた入力器２３を踏むと、デフロック管路２１にあるデフロック弁２２にコントローラ２６から電気信号が出力される。このとき上述したように、入力器２３による入力操作が非継続状態であってもデフロック機能は維持される。このため作業者はデフロック機能を作動させるために入力器２３を一度踏めばよいため、作業者に過大な負担を与えることなくデフロック機能を作動させるための操作を行わせることができる。

デフロック機能を作動させると空転していない側の油圧モータ７ｂにも作動油が供給されるため、油圧モータ７ｂに接続された車輪６が回転し、車体４がぬかるみを脱出する（ステップＳ３）。このとき、作業者の姿勢が制限されることなく、駆動輪の空転状況の確認や前方の視認の確保を容易に行うことができる。車体４がぬかるみを脱出すると、未だデフロック機能は作動してデフロック管路２１での作動油の連通は遮断されているため、フローデバイダ１８及び流量補正管路１９により、徐々に作動油が左右の往還路１５ａ、１５ｂに対して均等に流れるようになり、圧力センサ２５ａ、２５ｂでは計測される作動油の圧力が略同一となる（ステップＳ４）。この略同一は、以下のようにして判断する。まず車体４がぬかるみ等から脱した状態の圧力を基準圧力として定め、一方の圧力センサ２５ａ及び他方の圧力センサ２５ｂでの計測結果が基準圧力から３％以内であることをいう。左右の圧力センサ２５ａ、２５ｂの圧力の双方が基準圧力から３％以内となったとき、コントローラ２６からデフロック弁２２のソレノイドへの電気信号が停止する。このため、デフロック弁２２が連通位置に切り替わり、デフロック管路２１での作動油の連通が許容される。すなわち、左右の往還路１５ａ、１５ｂでの作動油の圧力を検出し、その圧力差が所定以下になるとデフロック機能がＯＦＦとされる（ステップＳ５）。したがって、コントローラ２６は入力器２３の踏み込みにより閉じた状態のデフロック弁２２を連通位置に切り替えるためのＯＦＦスイッチとして機能する。このように、片輪がぬかるみ等を脱出したときは、コントローラ２６が左右の往還路１５ａ、１５ｂの圧力の状況に応じてデフロック機能を解除するための指令信号を出力（デフロック弁２２のソレノイドへの電気信号出力を停止）するので、作業者はそのための操作をする必要がなくなり、作業性が向上する。なお、圧力センサ２５ａ、２５ｂの計測結果が基準圧力から３％以上であるときは車体４がまだぬかるみを脱出していないと判断できるため、デフロック機能は作動したままとする。この判断は、基準圧力から３％以内となるまで続けられる。なお、車体４がぬかるみ等を脱した直後の速度を５ｋｍ／ｈとすれば、そのときの基準圧力は５ＭＰａとなる。

このように、作動油が油圧モータに与える影響を示すパラメータを左右の往還路１５ａ、１５ｂそれぞれを流れる作動油の圧力とし、これら圧力が略同一となったときにデフロック機能を解除させる。すなわち、圧力が略同一となったときに車体４がぬかるみ等を脱出したとみなしてデフロック機能を自動的に解除することができる。これは、車体４がぬかるみ等にはまっているときは空転車輪側の圧力は低いが、圧力が略同一となれば両輪が同一の条件となって走行している、すなわち片輪のみがぬかるみ等にはまっている状態を脱出したとみなせるため、両輪に均等に作動油を供給して通常走行に戻すためである。これにより車体４がぬかるみ等を脱出したときは再び走行状態に応じて左右の油圧モータ７ａ、７ｂに対して適切な量の作動油を供給しながら走行することができる。

本発明とは異なる別の実施形態であるが、図５に示すように、デフロック機能を解除するためのトリガーとして、上述した圧力センサ２５ａ、２５ｂの代わりに、油圧モータ７ａ、７ｂの回転数を計測する回転数センサ２７ａ、２７ｂを用いてもよい。回転数センサ２７ａ、２７ｂはそれぞれ油圧モータ７ａ、７ｂに接続される。油圧モータ７の回転数は、供給される作動油の圧力に応じて変化するため、油圧モータ７の回転数を計測しても車体４がぬかるみ等を脱出したことを判断するための要素として用いることができる。図６に示すように、この回転数センサ２７ａ、２７ｂは、コントローラ２６を介してデフロック弁２２と接続されている。すなわち、デフロック機能を解除する制御フローは、上述したステップＳ４にて回転数センサ２７ａ、２７ｂによる油圧モータ７ａ、７ｂの回転数が略同一か否かを判断する。略同一であれば車体４がぬかるみを脱出できたと判断し、コントローラ２６がデフロック弁２２を連通位置に切り替える。この場合の略同一か否かの判断は、所定時間当たりの基準回転数を予め定め、双方の回転数センサ２７ａ、２７ｂの計測結果がこの基準回転数から１回転以内であれば略同一と判断する。なお、車体４がぬかるみ等を脱した直後の速度を５ｋｍ／ｈとすれば、そのときの基準回転数は３０回転／分となる。

図７に示すように、デフロック機能の作動、解除をするためのデフロック弁２２をバイパス管路２８に設けてもよい。バイパス管路２８は、油圧ポンプ９からフローデバイダ１８をバイパスして左右の往還路１５ａ、１５ｂに連通する管路である。通常走行時はフローデバイダ１８をバイパスして油圧ポンプ９からモータ７ａ、７ｂに作動油が供給される（図７の状態）。デフロック機能が作動したときはバイパス管路２８が遮断され、フローデバイダ１８を通じて左右のモータ７ａ、７ｂに作動油が均等に供給される。デフロック弁２２はこのような位置に設けてもよい。その他の構成、作用、効果は上述した例と同様である。

１：転圧機械、２：前フレーム、３：後フレーム、４：車体、５：転圧ドラム、６：車輪、７：油圧モータ、８：連結部、９：油圧ポンプ、１0：運転席、１１：水タンク、１２：キャップ、１３：操作台、１４：供給管路、１５a、１５ｂ：左右の往還路（管路）、１６：分岐部、１７a、１７ｂ：左右の復還路（管路）、１８：フローデバイダ、１９：流量補正管路、２０：補正部、２１：デフロック管路、２２：デフロック弁、２３：入力器、２４：床面、２５ａ、２５ｂ：圧力センサ、２６：コントローラ、２７ａ、２７ｂ：回転数センサ、２８：バイパス管路

Claims (4)

1. 車体の前側又は後側の左右にそれぞれ配された車輪と、
   該車輪にそれぞれ接続された左右の油圧モータと、
   該左右の油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、
   該油圧ポンプに接続された供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通する左右の管路と、
   前記左右の管路に設けられて作動油の流量を調整するためのフローデバイダと、
   該フローデバイダと前記左右の油圧モータの間の前記左右の管路を接続するデフロック管路と、
   該デフロック管路での前記作動油の連通を許容又は遮断するデフロック弁と、
   前記車体の運転席の床面に設けられ、デフロック機能を有効にするための入力器と、
   前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力を計測する圧力センサと、
   前記入力器からの出力信号により前記デフロック弁を遮断位置に切り替えて、前記デフロック機能を有効にした状態で、前記圧力センサにより前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力が略同一となる前記車体がぬかるみを脱したときの速度に対応する前記左右の管路の圧力を基準圧力として予め定め、実際に計測した前記左右の圧力偏差が双方とも前記基準圧力に対して所定値以内となったときに前記デフロック弁を連通位置に切り替えて前記デフロック機能を解除するための制御を行うコントローラとを備えたことを特徴とする作業機械。
2. 車体の前側又は後側の左右にそれぞれ配された車輪と、
   該車輪にそれぞれ接続された左右の油圧モータと、
   該左右の油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプと、
   該油圧ポンプに接続された供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通する左右の管路と、
   前記左右の管路に設けられて作動油の流量を調整するためのフローデバイダと、
   前記フローデバイダをバイパスして、前記供給管路を途中で分岐させて前記左右の油圧モータまで連通するバイパス管路と、
   該バイパス管路への作動油の連通を許容又は遮断するデフロック弁と、
   前記車体の運転席の床面に設けられ、デフロック機能を有効にするための入力器と、
   前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力を計測する圧力センサと、
   前記入力器からの出力信号により前記デフロック弁を前記バイパス管路への連通を遮断する遮断位置に切り替えて、前記デフロック機能を有効にした状態で、前記圧力センサにより前記左右の管路を流れる前記作動油の圧力が略同一となる前記車体がぬかるみを脱したときの速度に対応する前記左右の管路の圧力を基準圧力として予め定め、実際に計測した前記左右の圧力偏差が双方とも前記基準圧力に対して所定値以内となったときに前記デフロック弁を前記バイパス管路への連通を許容する連通位置に切り替えて前記デフロック機能を解除するための制御を行うコントローラとを備えたことを特徴とする作業機械。
3. 前記コントローラは前記入力器からのＯＮスイッチにより遮断位置に切り替えられた前記デフロック弁を連通位置に切り替えるＯＦＦスイッチとして機能することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機械。
4. 前記所定値は、３％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械。

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