JPH0527554Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、作業装置を車両本体から突出して
関節接合した形式の車輪式トラクタシヨベルにお
いて、作業中は、作業装置を所望の位置に油圧シ
リンダで確実に位置決めをし、走行中は、油圧シ
リンダの作用により、車両本体の上下、前後、左
右の振動およびピツチング、ローリング、ヨーイ
ングなどを減衰的に抑制することを自動的にな
し、乗心地、運転操作性の向上を計る自動振動抑
制装置に関するものである。

従来の技術 車輪式建設機械では、その作業装置を車両本体
の、大半は前方に、稀に後方に突出して関節接合
状態に設け、作業装置全体を、関節部を中心とし
て上下に回動させたり、定位置を保持させるため
に油圧シリンダなどを作業装置と車両本体の間に
設けている。そうして作業対象物を作業装置で確
実に取扱つたり、所定の作業姿勢または走行姿勢
を保持したりするので容量の大きい油圧シリンダ
などが採用される。一方、上述の作業装置は作業
の性格上、従来から頑丈な構成で重量は増大し勝
ちで車両全体の重心位置は作業装置の位置、重量
に左右されることが大きい。

特に、最近における車輪式建設機械においては
走行性能、操縦性能、走行安全性の飛躍的向上に
加え、作業工種の多様化とが相まつて、作業装置
に作業対象物を積載したまま近距離移動をした
り、或いは作業現場間の自走による回送をしたり
することが、より経済的であり、その要望も多
い。

この結果、車両全体重量のうち、作業装置或い
は作業対象物を含めた重量の比率の大きい作業装
置が車両全体に強固に取付いた状態のまま走行す
ることが多くなつている。そのうえ、一般に、車
輪式建設機械は走行を主目的とした例えば自動車
に比し、狭隘な作業現場での機動性が重視されホ
イールベースは極力小さく、また、構造上機械全
体の重心高さも高くならざるを得ない実情であ
る。

例えば、車輪式建設機械の代表例として、第１
図に示す車輪式トラクタシヨベルについて、その
主要構成を説明する。この機械は、複数個（例え
ば４個）の車輪１を備えた車両本体２の前部フレ
ーム２ａに作業装置３を装備してなるものであ
る。作業装置３は、前部フレーム２ａに基端部が
関節式に回動自在に支持されたブーム４と、ブー
ム４の先端に回動自在に支持されたバケツト５
と、ブーム４の中間部とバケツト５の一側部との
間に屈曲自在に連結されたクロスリンク６および
ダンプリンク７と、上記前部フレーム２ａとブー
ム４との間に設けられたリフトシリンダ８と、前
部フレーム２ａとクロスリンク６との間に設けら
れたダンプシリンダ９などによつて構成されてい
る。

上述のような車輪式トラクタシヨベルが、第４
図に示すような凹凸部のある地面３０′または表
面が波状になつた路面上を一定以上の速度で走行
するとき、図の例では前方の車輪１が地面３０′
の凸部に乗上げ後方の車輪１よりも高く持上げら
れ、機械の進行方向軸線は前方が斜め上方に傾
き、次いで後方の車輪１が凸部に乗上げ、機械の
進行方向軸線は逆に前方が斜め下方に傾き、揺動
する。このような機械の揺動は単に前後方向のみ
ならず、車輪１，１の左右輪の何れか一方が地面
３０′の凹凸部に侵入したときは進行方向に対し
直角の左右方向の揺動を生ずる。以上のような揺
動を惹起させる凹凸部は、作業現場内では避ける
ことは不可能であるばかりではなく、一般公道上
においても滑らかではあるが起伏があるので、車
輪式トラクタシヨベルの走行速度が上昇するにつ
れて、上記と同様の現象が起こる。ここにおい
て、例示した車輪式トラクタシヨベルのような車
輪式建設機械では、前述の通り、ホイールベース
は比較的短く、重心高さは高く、しかも車輪１，
１の上下動を吸収する懸架ばねなども設けられて
おらず、その上に作業装置３は、走行中、ブーム
４、リフトシリンダ８により車両本体２の前部フ
レーム２ａに強固に固縛された状態となつている
ので、作業装置３は、揺動、その振巾、周期とも
に車両本体２と一体となつて振動することとな
る。従つて、高速走行時において、弾力のある空
気入りゴムタイヤに支持された機械全体の持つ単
一の固有振動数に対し、車輪１，１が路面、地面
上の凹凸部をある間隔をもつて乗上げたり下つた
りすることにより、更に機械全体の持つ固有振動
に加算され、振巾は益々大きくなる非減衰振動と
して現われ、一定の走行速度が保たれる間、長時
間にわたり振動を続け、あるいは増大する傾向と
なる。

このような状態で走行を続けると、単に乗心地
が悪いのみならず、運転の誤操作を招き危険であ
り、それに到らない程度であつても運転員の疲労
も大きかつた。

近年では、この振動を防止する目的で、第４図
における作業装置３を定位置に保持するリフトシ
リンダ８に衝撃吸収性能を与え、比較的重量ウエ
イトの高い作業装置３の振動が減衰振動となるよ
うに車両本体２で支持し、車両本体２の振動と個
別になし、もつて機械全体の振動が、常に減衰振
動となるように配慮されたものがある。この減衰
振動が強制的に発生する方法として、数例ある
が、その第１の例は、特開昭59−182195号公報の
ように、モービルクレーンにおけるブームホイス
トシリンダのピストンロツドの内部にばね（補助
スプリング）とダンプ機構を設けたものが知られ
ている。この装置ではホイストシリンダのピスト
ンロツドを中空に形成し、そのロツド内部に、補
助ピストン、金属ばね、スプリングガイド、支持
リング等の多数の部材を内蔵するとともに、作業
装置を支持する保持圧として作用するN₂ガスを
封入しておく必要がある。

また、第２の例として、例えば特開昭60−
11930号公報に示されるように、油圧シヨベルの
ブームとアームシリンダの間、または、アームと
バケツトシリンダとの間に、アームシリンダやバ
ケツトシリンダ等の作業用油圧シリンダとは別個
に緩衝用シリンダを設けたものが知られている。

考案が解決しようとする問題点 上述のように、振動抑制方法は近年に至り、作
業装置を支持する油圧シリンダを特殊な構造にし
たり、別個に振動を吸収して減衰させる補助装
置、または、振動抑制補助油圧回路を設けるなど
の対応策が提案されているが、前記第１の例にお
いては、振動低減のためのばねの定数、オリフイ
スの性状により、振動減衰定数は決定されてしま
い、容易に変更することはできず、また、定数の
設定も非常に難しいうえに構造は複雑で製作コス
トは高価となり、また、第２の例では作業装置先
端部の構成部材が車両本体および走行時に共振す
ることを抑制するのが目的で、機械全体の振動を
抑制する効果は少ない。

以上のことに鑑み、この考案は構造簡単で、コ
ストも低く、しかも、従来の機械にも容易に適用
が可能で、その上、作業装置による作業中は車両
本体と作業装置とが確実に油圧シリンダで保持さ
れ、走行中は自動的に機械全体の振動が減衰され
るような回路に切換わる自動振動抑制装置を提供
しようとするものである。

問題点を解決するための手段 この考案は、以上のような問題点を解決するた
めに、次のような構成とした。すなわち、 イ 車輪式建設機械の車両本体に関節式に取付け
た作業装置を支持する油圧シリンダの負荷側の
油圧管路の分岐管路に、電磁切換弁並びにスロ
ーリターン弁を直列に介してアキユムレータを
設け、 ロ 上記電磁切換弁は、常時は、内蔵したばねの
付勢力により内部油路を閉路しており、外部か
ら受信部に電気信号が入力されると内部油路を
開路する電磁切換弁となし、 ハ 走行用変速機レバを高速位置に切換えたとき
にのみ、該変速機レバ上の１部が作動子に接触
して電気回路が閉路されるリミツトスイツチを
設け、 ニ 前記電磁切換弁の受信部に、上記リミツトス
イツチを介して電源を接続する。

作 用 走行用変速機レバを作業時の走行速度である低
速度位置にしておいて作業をするときは、リミツ
トスイツチの作動子には変速機レバは当接しない
ので、リミツトスイツチは開路しており、電磁切
換弁は閉路状態を保つ。従つて、作業装置を支持
する油圧シリンダの、作業装置の自重負荷側油圧
管路は直接油圧切換弁に通じるのみで、分岐管路
への圧油の流出入はなく、通常の作動となる。

機械を回送、その他の目的で高速で走行させる
べく、走行用変速機レバを高速位置にすると、リ
ミツトスイツチの作動子に変速機レバ上の一部が
接触し、電気回路が閉路し、電磁切換弁の受信部
に電源が導かれ、電磁切換弁の内部油路は自動的
に閉路し、上記油圧シリンダの油圧管路は電磁切
換弁、スローリターン弁を通つてアキユムレータ
に連通するので、作業装置は車両本体に対し別個
の振動を行い、かつ振動エネルギは吸収され、ひ
いては、何ら特別の操作をすることもなく、自動
的に機械全体の振動が減衰する。

実施例 第１図には、この考案が適用される車輪式建設
機械の代表例としてのトラクタシヨベルの側面を
示しており、この機械の主要構成は前述の通りで
あるが、上記車輪式トラクタシヨベルの要部の油
圧回路は第２図の通りである。この図において、
１０はタンク、１１は油圧パワーユニツト中の作
業装置作動用の油圧ポンプ、１２はダンプシリン
ダ用油圧切換弁、１３はリフトシリンダ用油圧切
換弁であり、ダンプシリンダ用油圧切換弁１２に
管路１４ａ，１４ｂを介してダンプシリンダ９の
ヘツド側油室９ａ、ロツド側油室９ｂが接続さ
れ、リフトシリンダ用油圧切換弁１３に管路１５
ａ，１５ｂを介してリフトシリンダ８のヘツド側
油室８ａ、ロツド側油室８ｂが接続されている。
さらに、上記リフトシリンダ８における、作業装
置３の重量が負荷する側の油室、すなわちヘツド
側油室８ａに接続された管路１５ａの途中に分岐
管路１６を設け、この分岐管路１６に電磁切換弁
１７を介して可変絞り部１８ａとチエツク弁１８
ｂとからなるスローリターン弁１８が接続され、
このスローリターン弁１８にアキユムレータ１９
が接続されている。なお、アキユムレータ１９と
しては通常プラダ形アキユムレータが用いられ、
負荷の大小、設置空間その他の関係から封入ガス
圧力、使用本数が単数または複数など各種組合わ
せて使用するときもありうる。アキユムレータ１
９とスローリターン弁１８とからなる振動抑制回
路２０は、リフトシリンダ８のヘツド側油室８ａ
とリフト用油圧切換弁１３との間で管路１５ａ，
１６を含む外部配管で接続される。従つて、上記
アキユムレータ１９等はブーム４の回動およびリ
フトシリンダ８の伸縮作動に支障のない範囲、お
よび接続配管方法により、前部フレーム２ａの任
意の位置に設置すればよい。

また、この実施例図では、コラムチエンジタイ
プの場合について図示したもので、車両の速度段
を選択するには、コラム上の変速機レバ２７を前
後あるいは左右に押引き操作をするのであるが、
この操作位置が高速度段、例えば３段階変速形式
のものにあつては第２、第３速、４段変速形式の
ものにあつては第３、第４速になつたときにの
み、作動子が変速機レバ２７の軸に接触して作動
し、内部電気回路を閉路する位置にリミツトスイ
ツチ２８を設け、電磁切換弁１７の受信部へ電源
３３を、上記リミツトスイツチを介して電気配線
３１，３２により導く。２９はリレーであり、リ
ミツトスイツチ２８、電磁切換弁１７の受信部、
それぞれの電気容量上の必要性に応じて設けるも
のである。

油圧回路図において、２１はメインリリーフ
弁、２２，２３，２４は各回路のオーバロードリ
リーフ弁、２５，はキヤビテーシヨン防止用のチ
エツク弁である。

第３図は、この考案にかかるリミツトスイツチ
２８の配置例を示したもので、何れもコラムチエ
ンジ形式の変速機レバを備えており、図ａは、前
進３段、後進１段形１本レバ式のもので、リミツ
トスイツチ２８は前進第２速、第３速のときにの
み作動する。図ｂは前後進選択専用レバと速度段
選択専用レバとを各１本づつ備えた形式のもので
あるが、このときは、リミツトスイツチ２８の作
動子が、速度段選択専用レバ高速位置で接触する
ように、リミツトスイツチ２８の位置を設定す
る。

図ｃは、前後進、速度段の選択を１本のレバで
操作する形式のもので、レバを前後に押引して前
後進の選択を、レバ先端のノブを回転させて速度
段を選択するもので、このときはレバ軸と一体と
なつて回転するカムにより、リミツトスイツチ２
８の作動子を作動させることにより、容易にその
目的を達成することができる。

以上に述べたリミツトスイツチ２８の作動方法
では、コラムチエンジ形式の変速機レバ上の点の
位置を検出して作動子を働かせる方法についてで
あるが、この考案はこの方法に限定されるもので
はなく、例えばフロアチエンジタイプの変速機レ
バ上の１点の位置、あるいは変速機レバの作動に
連動するリンク、ロツド、クランク、シヤフト上
の点の位置移動を検出する方法、油圧により変速
段を選択する形式のものであつては油圧検出リミ
ツトスイツチを使用してもよく、要は、運転者が
高速走行を意図して操作した操作系が作動したと
きに、電磁切換弁１７の受信部に励磁電源が作用
する方法がなされることである。

以上の構成からなる、この考案の自動振動抑制
装置を備えた車輪式トラクタシヨベルの作動につ
いて説明する。

車輪式トラクタシヨベルが掘削、積込作業地点
において、作業装置３を下降させ、バケツト５の
底面を地面３０に平行または僅かに食い込ませる
角度でもつて前進していき、土砂がバケツト５に
満載されると作業装置３をリフトシリンダ８によ
り上昇させ、バケツト５を土砂が流出しないよう
な角度に調整し、前進または後進をして所定の場
所に移動し、土砂を放出する。勿論、この移動距
離が比較的長いとき、移動通路の上方に障害物が
あるとき、地面の凹凸が多いときなどは、移動時
に作業装置３を低い位置にする。

上記のような掘削積込作業においての前進速度
は、前進３段切換方式の機械にあつては前進第１
速、前進４段切換方式の機械にあつては前進第１
速または第２速で、また、後進速度は上記に準じ
低速度段を使用する。

この種の作業時には、電源スイツチ３４を閉路
していても、リミツトスイツチ２８の作動子に変
速機レバ２７は接触せず、該リミツトスイツチ２
８の内部電気回路は開路したままとなり、従つ
て、リレー２９は作動せず、電磁切換弁１７は、
ばねの付勢力によりＡ位置を保持するので、リフ
トシリンダ８のヘツド側油室８ａとリフトシリン
ダ用油圧切換弁１３とは、管路１５ａにより直結
され、分岐管路１６は電磁切換弁１７のＡ位置で
閉塞されるので、作業装置を支持する油圧回路の
状態は通常の車輪式トラクタシヨベルにおけるそ
れと同様、リフトシリンダ用油圧切換弁１３が中
立のとき、車両本体２の前部フレーム２ａに作業
装置３が強固に接続される。

次に、バケツト５に土砂を積込んだまま、中距
離の運搬をするとき、または、機械を自走により
回送するとき、所要時間短縮の目的で、変速機レ
バ２７を更に高速側にシフトすると、リミツトス
イツチ２８の作動子が変速機レバの可動部分に接
触し、該リミツトスイツチ２８の内部電気回路を
連動して自動的に閉路するので、リレー２９は作
動し、電源３３が電磁切換弁１７の受信部に導か
れ、該電磁切換弁１７はＡ位置からＢ位置に切換
わる。その結果、リフトシリンダ用油圧切換弁１
３が中立位置にあつても、リフトシリンダ８のヘ
ツド側油室８ａ、管路１５ａ内の圧油は、分岐管
路１６、電磁切換弁１７のＢ位置通路、スローリ
ターン弁１８を通つてアキユムレータ１９へと流
出入することができる。

この状態で、車輪式トラクタシヨベルが走行
し、路面の起伏、急加、減速に応じて車両本体２
が振動し、これに伴つて作業装置３が振動し、こ
の作業装置３を支持しているブーム４が上下方向
に回動しようとし、このブーム４を支持している
リフトシリンダ８のヘツド側油室８ａに圧力変動
が生じる。このような場合、上記ヘツド側油室８
ａが管路１５ａ，１６、電磁切換弁１７、スロー
リターン弁１８を介してアキユムレータ１９に連
通しているので、圧油がアキユムレータ１９に流
出入することとなる。そのときスローリターン弁
１８の可変絞り部１８ａによる減衰作用によつ
て、上記振動が抑制され、乗心地も向上する。

すなわち、上記車輪式シヨベルローダによれ
ば、車両本体２側を主振動系とし、車両本体２に
比べて重量（質量）の小さい作業装置３側を副振
動系とする動制振器として考えることができ、作
業装置３側の副振動系の固有振動数を、車両本体
２側の主振動系の固有振動数とほぼ等しくなるよ
うに、アキユムレータ１９の容量、封入ガス圧力
を選定しておくことにより、走行時において、車
両本体２側はほとんど振動をせず、副振動系の作
業装置３側が振動し、作業装置３側において、ば
ね力つまりアキユムレータ１９の蓄圧力が常に地
面３０、路面側から受ける加振力に対向する方向
に作用して振動が抑制されるとともに、可変絞り
部１８ａにより振動減衰作用が発揮され、これに
より振動が大幅に、かつ速やかに抑制され、乗心
地は向上する。

なお、車両本体２、作業装置３の質量の大小、
作業装置３への負荷状態、振動発生の原因となる
路面状況、機械の使用条件に見合つたアキユムレ
ータ、スローリターン弁を選択使用することによ
り、より大きな効果を期待できることは勿論であ
るが、スローリターン弁１８内の可変絞り部１８
ａは必ずしも可変形式のみに限らず、その機械の
使用状態に適合し、最も振動減衰効果が得られる
値を求め、固定絞り部におきかえることも可能で
ある。また、例えば高速走行時においても、車両
本体２と作業装置３とが常時一体となり、同一の
動きでなければならないことが要求されるような
ときは、電源スイツチ３４を開路しておくことに
より、電磁切換弁１７は常時Ａ位置を保持し、分
岐管路１６が閉塞されることはいうまでもない。

考案の効果 この考案を、車輪を有する車両本体に作業装置
をリフトシリンダを介して昇降自在に支持して取
付けた車輪式建設機械に適用すると、この車輪式
建設機械が低速度段での走行時には従来と同様、
作業装置はリフトシリンダにより車両本体と一体
的に保持され、高速度段での走行時には、振動抑
制回路を介して作業装置が支持されるよう自動的
に切換るので、高速走行、回送時に車体の振動は
少なく、運転者は作業装置の操作または操向操作
のみに専念すればよく、乗心地性能も良好である
ため、運転者の疲労は少なく、安全で、しかも作
業能率が向上する。さらに、この考案にかかる使
用部材はすべて凡用部材のみで構成され、従来形
式の既存機械にも容易に適用することができるの
で経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を適用する車輪式建設機械の
一例である車輪式トラクタシヨベルの側面図、第
２図は第１図の車輪式トラクタシヨベルの要部の
電気・油圧回路図、第３図ａ，ｂ，ｃはこの考案
にかかるリミツトスイツチ取付要領を示す実施例
の斜視図、第４図は悪路走行中の車輪式トラクタ
シヨベルの側面図である。 ３……作業装置、８……リフトシリンダ、１３
……リフトシリンダ用油圧切換弁、１７……電磁
切換弁、１８……スローリターン弁、１９……ア
キユムレータ、２０……振動抑制回路、２６……
ステアリングハンドル、２７……変速機レバ、２
８……リミツトスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 車両本体に作業装置の一端を関節式に取付け、
   油圧シリンダにより作業装置の自重を支持し、あ
   るいは所定の回動動作をなさしめる車輪式建設機
   械において、作業装置の自重負荷により圧力が発
   する側の油圧シリンダ回路に連通する管路の分岐
   管路に、常時はばねの付勢力により内部油路を閉
   路し、外部からの電気信号により開路する電磁切
   換弁を介してアキユムレータを接続し、上記電磁
   切換弁とアキユムレータとを接続する油路の中間
   にはスローリターン弁を配設し、さらに、走行用
   変速機レバを高速位置に切換えたときにのみ、変
   速機レバ上の可動部が作動子に作用して内部の電
   気回路が閉路されるリミツトスイツチを設け、前
   記電磁切換弁の受信部に上記リミツトスイツチを
   介して電源を導いたことを特徴とする車輪式建設
   機械の自動振動抑制装置。