JPH0552380B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、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建設機械において、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、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、ある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、作業装置また
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
両式建設機械は走行を主目的とした例えば自動車
に比し、狭あい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。

たとえば、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（た
とえば４個）の車輪１を備えた車輪本体２の前部
フレーム２ａに作業装置３を装着してなるもので
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２
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が凸部に乗り上げ、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。この様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′の凹凸部に進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状があるので、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
較的短かく、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。したがつて、高速進行時において、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り上げたり
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、一定の走行速度範囲にある限
り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、それに至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２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の振動と別
個になし、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させる方法とし
て、数例があるが、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）とダンパ機構を設け
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、たとえば特開昭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。

発明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、この発明は構造簡単で、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 この発明は、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、内蔵したばねの付勢力に
より、常時は内部油路を閉路しており、受信部
に、外部から電気信号が入力されると内部油路
を開路する２位置切換弁であり、 ハ 変速機の高速側の走行速度段を選択する油圧
クラツチを作動させる１または複数の作動圧油
のうち、何れか高い側の圧力を取出し圧力スイ
ツチに導くシヤトル弁を設け、 ニ 前記電磁切換弁の受信部に、上記圧力スイツ
チを介して電源を接続する。

ホ または前記電磁切換弁の代りに、同様の機能
を有する油圧パイロツト切換弁を設けたとき
は、該油圧パイロツト切換弁のパイロツト油室
に、上記シヤトル弁の出口ポートを接続する。

作 用 掘削、積込みなどの作業を完了して、中距離の
移動または長距離の自走をする目的で、走行速度
段を高速側に選定すると、シヤトル弁からの圧油
は、電磁切換弁の受信部に圧力スイツチを介して
電源を入力し、または、油圧パイロツト切換弁の
パイロツト油室に作用して、上記電磁切換弁また
は油圧パイロツト弁の内部油路を自動的に開路す
るので、作業装置は車両本体に対し別個の振動を
行ない、かつ、振動エネルギは吸収され、減衰振
動をし、ひいては、高速移動に対して何等特別の
操作も要しないで機械全体の振動抑制効果が得ら
れる。また、走行速度段を低速または中立位置に
すると、電磁切換弁または油圧パイロツト切換弁
には電気信号またはパイロツト圧が作用しなくな
り、ばねの付勢力により、その内部油路が閉路さ
れ、作業装置は油圧シリンダにより車両本体に強
固に支持される。

実施例 第１図には、この発明が適用される車輪式建設
機械の代表例としての車輪式トラクタシヨベルの
側面図を示しており、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３図のとおりである。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１５ａ，１５ｂを介してリフトシリンダ８の
ヘツド側油室８ａ、ヘツド側油室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とリフトシリンダ用油圧切換弁１３と
の間で管路１５ａ，１６を含む外部配管で接続さ
れる。したがつて、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、２１はメインリリーフ弁、２２，２３，
２４は、それぞれ管路１４ａ，１４ｂ，１５ａに
連通する回路のオーバロードリリーフ弁、２５，
２６，２７，２８はキヤビテーシヨン防止用のチ
エツク弁である。

さらに、２９は車両走行用の変速機（図示せ
ず）の速度段、前後進などを選択して切換える油
圧クラツチ３６，３７，３８，３９（前後進選択
用の油圧クラツチは図示省略）作動用のクラツチ
コントロールバルブ３１その他の油圧源となる油
圧ポンプで、その吐出圧油はリリーフ弁で調圧さ
れ管路４０を通り、上記クラツチコントロールバ
ルブ３１へ流入する。

このクラツチコントロールバルブ３１は、レギ
ユレータバルブ３２、クラツチカツトオフバルブ
３３、前後進セレクタバルブ３４および速度段セ
レクタバルブ３５から構成されるが、このうち、
速度段セレクタバルブ３５からの圧油出口ポート
は、独立して４個設けてあり、スプールの位置を
４段階に摺動させることにより、圧油をそれぞれ
のポートから、管路４１を通つて第１速用の油圧
クラツチ３６に、管路４２を通つて第２速用の油
圧クラツチ３７に、管路４３を通つて第３速用の
油圧クラツチ３８に、管路４４を通つて第４速用
の油圧クラツチ３９に、選択的に送油することが
できるものである。そうして、管路４３から分岐
した管路４５、管路４４から分岐した管路４６は
シヤトル弁４８に接続してあり、該シヤトル弁４
８の出口ポートは管路４７により圧力スイツチ４
９に接続してあり、同時に、電源５１はスイツチ
５０、上記圧力スイツチ４９を介して電磁切換弁
１７の受信部に導いてある。

この電磁切換弁１７は図示のように、励磁され
ないときは内蔵のばねの付勢力によりＡ位置にあ
り、管路１６を遮断しているが、励磁されるとＢ
位置に切換わり、管路１６とアキユムレータ１９
とをスローリターン弁１８を介して連通させる。

次に、以上の構成からなるこの発明の装置につ
いて、その作動を説明する。

車輪式トラクタシヨベルにより掘削、積込作業
をするとき、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喰い込ませ
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、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、移動前に
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５０を閉路
していても、変速度段セレクタバルブ３５のスプ
ールの位置が第１速、第２速の位置にあつて、油
圧クラツチ３６または３７が作動している限り、
管路４３，４４には圧力は発生せず、従つて管路
４５，４６，４７にも圧力が発生しないので圧力
スイツチ４９の内部電気回路は開路状態を保持す
るので、電源５１は電磁切換弁１７を励磁するこ
とはできないので該電磁切換弁１７は、ばねの付
勢力によりＡ位置にとどまり、その結果リフトシ
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、変速度段
セレクタバルブ３５のスプール位置を第３速また
は第４速に移動させ、油圧クラツチ３８または３
９を作動させると、管路４３または４４およびそ
れらから分岐した管路４５または４６の圧力は上
昇する。その結果、管路４５または４６の何れか
高圧側の圧油はシヤトル弁４８により取り出され
管路４７を経て圧力スイツチ４９に作用し、該圧
力スイツチ４９の内部電気回路を閉路するので、
電源５１はスイツチ５０、圧力スイツチ４９を介
して電磁切換弁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８
ａ、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、路面の起状、急激な加速、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。この様なときに上記ヘツド側油
室８ａ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
より振動が大巾に、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、より大きな効果が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５０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。

また、走行速度段が第２速、第３速、第４速の
ときの如く、多段階に亘り自動振動抑制装置が作
動することが望ましいようなときには、第４図に
示すようにシヤトル弁４８以外に４８′を設ける
ことにより可能である。

第５図は電源を使用しないで、この発明の作用
効果を同一ならしめる方法についての要部油圧回
路図であり、第３図の電磁切換弁１７に代えて油
圧パイロツト切換弁５２を設け、該油圧パイロツ
ト切換弁５２のパイロツト油室とシヤトル弁４８
の出口ポートとを手動切換弁５３を介して管路５
４，５５で接続したものであり、変速段の如何に
自動振動抑制装置が作用しないことが望まれると
きは、手動切換弁５３をＣ位置に、所定の速度段
にすると自動的に振動抑制回路に切換わることが
望まれるときはＤ位置に切換えるとよい。

発明の効果 この発明を、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
に切換わるので、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。また、自動振動抑制回路を必
要としない場合には、スイツチまたは手動切換弁
の操作により容易かつ短時間で切換えることが可
能であるため、１台の機械を多目的に応用でき
る。

さらに、この発明において使用される機材はす
べて汎用品であり取付場所選定の自由度は高く既
存機械への追加装着も容易であるので経済的にも
有利である。

【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図は車輪式トラクタシヨベルの走行
中の側面図、第３図は本発明にかかる電気・油圧
系統図、第４図、第５図は本発明の他の実施例を
示す要部油圧系統図である。 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、２０……振
動抑制回路、３１……クラツチコントロールバル
ブ、４９……圧力スイツチ、５２……油圧パイロ
ツト切換弁、５３……手動切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   しめる車輪式建設機械であつて、変速機内の油圧
   クラツチを断接して走行速度段を選択する形式の
   機械において、作業装置の負荷により圧力が発生
   する側の油圧シリンダの油室に連通する管路の分
   岐管路に連通して設けられる振動抑制回路と、上
   記分岐管路の途中に設け、常時は、ばねの付勢力
   により内部油路を閉路しており、外部からの信号
   により開路する切換弁とを設け、変速機の高速側
   の走行速度段用油圧クラツチを作動させる１また
   は複数の作動圧油のうち、何れか高い側の圧力信
   号を、上記切換弁の受信部に導いたことよりなる
   車輪式建設機械の自動振動抑制装置。