JPH0527555Y2 - - 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抑制装
置に関するものである。

従来の技術 車輪式建設機では、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トラクタシヨベルは
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、その要求も多
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
置が車両本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
輪式トラクタシヨベル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る結果となつていた。

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
振動を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−
191930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
るよう切換えられ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 本考案は、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 車輪式トラクタシヨベル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 作業装置が走行姿勢を保持している位置にお
いてのみ内部の電気回路が閉路されるブーム位
置検出用のリミツトスイツチと、バケツト角度
検出用のリミツトスイツチとを設け、 ニ 前記電磁切換弁の受信部と、上記２個のリミ
ツトスイツチおよび電源を直列に接続する。

作 用 車輪式トラクタシヨベルを自走による回送また
は作業対象物運搬の目的で走行姿勢とするとき
は、機体の安定性と必要な最低地上高さを保持す
るようなブーム位置とし、かつ、バケツトに積載
した土砂が散逸しないよう、バケツトは最後傾姿
勢をとる。この姿勢のときにのみ、ブーム位置検
出用のリミツトスイツチとバケツト角度検出用の
リミツトスイツチは、ともに閉路状態となつてい
るので電源は電磁切換弁の受信部に導かれて、該
電磁切換弁の内部油路は自動的に開路し、作業装
置を支持する油圧シリンダの、作業装置自重負荷
側油圧管路は分岐管路から、電磁切換弁、スロー
リターン弁を介し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、圧油がスローリターン弁を通過する間に振動
エネルギは吸収され、引いては何等特別の操作を
必要とせず機械全体の振動が減衰する。

一方、掘削、積込等の作業の為、バケツトを地
面に接したり、ブームを上昇せしめたりして上記
走行姿勢以外の姿勢にすると、上記ブーム位置検
出用、バケツト角度検出用の２種のリミツトスイ
ツチの両方または一方のリミツトスイツチが開路
し、もはや電源は電磁切換弁の受信部へ供給され
なくなり、分岐管路は上記電磁切換弁により閉塞
され、作業装置を支持する油圧シリンダへの管路
は通常の車輪式トラクタシヨベルと同様の回路に
自動的に復帰する。

実施例 第１図に、この考案が適用される車輪式トラク
タシヨベルを示しており、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９
ｂが接続され、リフトシリンダ用油圧切換弁１３
に管路１５ａ，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１８ｂ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１９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。

さらに、この実施例においては、ブーム４の先
端付近の側面（Ｃ矢視部）にリミツトスイツチ２
６、前部フレーム２ａの作業装置３の支持部材２
ｂ上（Ｄ矢視部）にリミツトスイツチ２７が設け
てある。Ｃ部の詳細は第３図ａに示すとおり、バ
ケツト５の後面部材がダンプシリンダ９の収縮に
よりブーム４上のストツパ３９に当接するまで後
傾したときに、バケツト５の後面部材の一点が作
動子に作用して内部の電気回路を閉路するリミツ
トスイツチ２６が、ブーム４上のブラケツト２８
を介して取付けてあり、Ｄ部の詳細は第３図ｂに
示すとおり、支持部材２ｂに固設したブラケツト
２９上にリミツトスイツチ２７が取付けてあり、
また、ブーム４の側面には突起部イを有するカム
３１を固着し、リフトシリンダ８の伸縮によりブ
ーム４が回動し、バケツト５の最低部が所定の最
低地上高さＨに達する角度となつたときに、上記
カム３１の突起部イにリミツトスイツチ２７の作
動子が接触して、内部の電気回路を閉路するが、
ブーム４の回動角度が、上記よりも上下にずれる
とリミツトスイツチの内部電気回路は開路するよ
うに、カム３１の形状、固着位置を決定してあ
る。そうして、リミツトスイツチ２６，２７は電
気配線３５，３６，３７により直列に接続され、
リレー３２の信号回路を形成し、該リレー３２の
出力用の電気配線３８は電磁切換弁１７の受信部
へ、リレー３２の入力部には電源３３が電源スイ
ツチ３４を介して接続してある。

なお、リレー３２はリミツトスイツチ２６，２
７および電磁切換弁１７の受信部などの電気容量
を考慮して配置したものであり、省略する場合も
ありうる。また、第２図の油圧回路図における２
１はメインリリーフ弁、２２，２３，２４は各油
圧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。

次に、以上の構成からなるこの考案の車輪式ト
ラクタシヨベルの自動振動抑制装置の作動につい
て説明する。

車輪式トラクタシヨベルで、掘削・積込作業を
するときは、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刃先を食込
ませる角度でもつて前進させ、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、同時に、バケツト５を、土砂が流
出しないように後傾させたのち、前進または後進
をして所定の場所へ移動したうえで、ダンプトラ
ツクなどの運搬者に土砂を放出する。

このような作業においては、ブーム４上のブラ
ケツト２８に取付けたリミツトスイツチ２６およ
び支持部材２ｂに固設したブラケツト２９に取付
けたリミツトスイツチ２７の何れか一方の作動子
はバケツト５の後面部材の一点またはカム３１の
突起部イから離脱しているので、リミツトスイツ
チの内部電気回路は開路状態となり、電気配線３
５、リミツトスイツチ２６、電気配線３６、リミ
ツトスイツチ２７、電気配線３７からなるリレー
回路には電源３３の電流は発生しないのでリレー
３２は作動せず、従つて電磁切換弁１７は励磁さ
れることなく、ばねの付勢力によりＡ位置を保持
し、内部油路は閉路された状態を持続する。この
結果、分岐管路１６は閉塞され、リフトシリンダ
８の油室８ａに連通する管路１５ａはリフトシリ
ンダ用油圧切換弁１３のみに接続され、従来の車
輪式トラクタシヨベルにおける油圧回路と全く同
様に、作業装置３は車両本体２の前部フレーム２
ａに強固に支持される。

次いで、車輪式トラクタシヨベルを自走により
中長距離回送をするとき、または、土砂をバケツ
ト５に搭載したまま短距離運搬をするようなとき
には、機体の安定と安全な走行をするために、運
転者はバケツト５をストツパ３９にバケツトの後
面部材が当接するまでダンプシリンダ９を収縮せ
しめて後傾させ、更に、リフトシリンダ８を伸縮
調整して、バケツト５の底部が第１図における所
定の最低地上高さＨとなるような、いわゆる走行
姿勢にしたうえで自走を開始するものである。

この走行姿勢の下においては、バケツト５の後
面部材はリミツトスイツチ２６の作動子に作用し
て、また、ブーム４の側面に固着したカム３１の
突起部イはリミツトスイツチ２７の作動子に作用
して、両方のリミツトスイツチ２６，２７の内部
電気回路が同時に閉路されるので、電気配線３
５，３６，３７およびリミツトスイツチ２６，２
７からなるリレー回路に電源３３の電流が流れ、
リレー３２は作動して電源３３は電磁切換弁１７
の受信部に作用し、該電磁切換弁１７はＡ位置か
らＢ位置に切換わり、管路１６は振動抑制回路２
０に連通することとなる。

その結果、リフトシリンダ用油圧切換弁１３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１
６、電源切換弁１７のＢ位置通路、スローリター
ン弁１８を通してアキユムレータ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
地が向上する。

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は必ずしも可変型式のみに限らず、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、電源切換弁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。

なお、この実施例におけるリミツトスイツチ２
６はバケツト５の後面部材が直接その作動子に接
して後傾角度を検出するようにしたが、必ずし
も、リミツトスイツチ２６は、この位置にある必
要はなく、例えば、比較的土砂などの影響の少な
いクロスリンク６の回動により間接的にバケツト
５の最後傾位置を検出するようにしても一向にさ
しつかえない。

考案の効果 この考案を車輪式トラクタシヨベルに適用する
と、バケツトを前後傾させて移動し、土砂を掘
削、掬い込みをしたり、ブームを上昇させて移動
し、運搬車などにダンプするなど、いわゆる掘削
作業中には、本装置に設けた２つのリミツトスイ
ツチの一方または両方が交互にまたは同時に開路
しているので、従来の車輪式トラクタシヨベルに
おける油圧回路と同様、作業装置はリフトシリン
ダにより車両本体に一体的に保持され、反面、中
長距離を自走により回送したり、バケツトに土砂
を満載し自走するときは、機体の安定、走行中の
安全を期し、また、バケツトの積載物の散逸防止
のため、おのずから、バケツトは最後傾位置に、
ブームはバケツトの最低部が地面から所定の最低
地上高さを保持するような、いわゆる走行姿勢と
するので、本装置に設けた２つのリミツトスイツ
チは、ともに閉路し、作業装置は自動的に振動抑
制回路を介して支持されるように切換わり、中長
距離の移動に際しても、車体の振動はない。従つ
て、運転者は掘削、積込作業、移動、運搬などの
作業形態にかかわりなく、常に作業装置の操作、
または操向操作のみに集中していれば、適時振動
抑制効果が現れるので運転上安全で能率もよく、
しかも、この考案にかかる使用部材は汎用部材の
組合わせであり、更に、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、車輪式トラクタシヨベルの構成を示
す側面図、第２図は、本考案の要部油圧および電
気の回路を示す回路図、第３図ａは第２図のＣ矢
視部、第３図ｂは第２図のＤ矢視部の詳細を示す
側面図、第４図は車輪式トラクタシヨベルの走行
状態を示す側面図である。 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、１９……アキユムレータ、２０……振動
抑制回路、２６，２７……リミツトスイツチ、３
１……カム、３２……リレー。

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並びに作業負
   荷を支持し、あるいは所定の回動動作をなさしめ
   る車輪式トラクタシヨベルにおいて、作業装置か
   らの負荷により圧力が発生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ており、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
   ユムレータを接続する管路の中間にはスローリタ
   ーン弁を配設し、さらに、作業装置が走行姿勢高
   さとなるブーム位置において、該ブームとともに
   回動するカムに当接して内部電気回路を閉路する
   ブーム用リミツトスイツチと、ブーム先端部に回
   動自在に取付けられたバケツトが、ブーム上で最
   後傾したとき、作動子がバケツトの可動部分に当
   接して内部の電気回路を閉路するバケツト用リミ
   ツトスイツチを設け、前記電磁切換弁の受信部と
   上記ブーム用リミツトスイツチとバケツト用リミ
   ツトスイツチと電源とを直列に接続してなる車輪
   式トラクタシヨベルの自動振動抑制装置。