JPH06135213A

JPH06135213A - 作業車両

Info

Publication number: JPH06135213A
Application number: JP29045192A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Tsuriga; 靖貴釣賀
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】ホイールのまま作業をすることができる作業
車両の提供。【構成】作業車両である油圧ショベルは、下部走行体
１、上部旋回体７およびフロント機構９で構成されてい
る。下部走行体１のフレーム２とホイール３との間に懸
架装置１５が設けられる。懸架装置１５は、ばね機構１
５１、ダンパ機構１５２および油圧シリンダ１５３で構
成されている。油圧ショベルがホイールを路面に付けて
作業を行った場合に振動が生じると、その高周波成分は
ばね機構１５１およびダンパ機構１５２により吸収、減
衰され、低周波成分は油圧シリンダを制御することによ
り抑制されて油圧ショベルの姿勢が保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行用のホイールを備
えた作業車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行用のホイールを備えた作業車両には
種々のものがあるが、それらのうちの油圧ショベルを例
示してその構造を説明する。図６は油圧ショベルの概略
構成の側面図である。図で、１は油圧ショベルの下部走
行体を示す。下部走行体１は、フレーム２および前後左
右のホイール３で構成されている。４はフレーム２の前
後左右に設けられたアウトリガ、５はアウトリガ４を伸
縮させる油圧シリンダである。７はフレーム２に回転可
能に設けられた上部旋回体、８は上部旋回体７を旋回さ
せる旋回モータである。９は上部旋回体７に回動可能に
取り付けられたフロント機構を示す。フロント機構９
は、ブーム１０、アーム１１およびバケット１２で構成
される。１０Ｓはブーム９を駆動するブームシリンダ、
１１Ｓはアーム１１を駆動するアームシリンダ、１２Ｓ
はバケット１２を駆動するバケットシリンダである。

【０００３】上記油圧ショベルは、作業現場への移動時
にはホイール３を使用して走行し、作業時には、油圧シ
リンダ５によりアウトリガ４を伸長させて油圧ショベル
をジャッキアップした状態（各ホイール３が地面から離
れた状態）で作業を行う。このように作業時にアウトリ
ガ４を使用するのは、油圧ショベルが各ホイール３に支
持された状態で作業を行うと、上部旋回体７やフロント
機構９の各部の起動、停止時、又は掘削中に掘削反力が
急に０になった場合等に各ホイール３のタイヤの弾性エ
ネルギが瞬時に圧縮、開放され、大きな振動が発生する
ためである。そして、このような振動の発生は、油圧シ
ョベルに揺れを生じてオペレータの操作性を悪化させ、
作業効率を低下させるばかりでなく、特に当該振動のう
ち３〜７Ｈｚの高い周波数の振動はオペレータの身体に
悪影響を及ぼす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、油圧シ
ョベルは、作業時にアウトリガ４を使用することにより
支障なく作業を行うことができる。ところで、油圧ショ
ベルの作業の中には、長い溝を掘削する作業のように、
油圧ショベルの僅かな移動と掘削作業を繰り返す作業が
ある。このような作業においては、油圧ショベルの移動
毎に油圧シリンダ５を操作してアウトリガ４の伸縮を行
わねばならず、オペレータにとって極めて面倒であり、
かつ、作業効率は著しく悪化する。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、アウトリガを使用することなくホイールの
ままで作業を行うことができる作業車両を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、フレームおよび少なくとも４つのホイー
ルより成る下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に
設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に可回動に取
り付けられた作業機構とを備えた作業車両において、油
圧シリンダを含み前記フレームと前記各ホイールとの間
に伝達される振動に対するダンパ機能およびばね機能を
有する各懸架装置と、前記油圧シリンダのうちの少なく
とも３つの油圧シリンダの近辺の前記フレーム上に取り
付けられ当該フレームの垂直方向の加速度を検出する各
加速度検出器と、前記各油圧シリンダに対する圧油の供
給、排出を行う各弁と、前記加速度検出器の検出値の低
周波部分に基づいて前記各弁の開度を制御するコントロ
ーラとを設けたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】作業車両はホイールで支持された状態で作業を
行う。作業時に振動が発生すると、その振動のうち高周
波数成分の振動は懸架装置のばね機能とダンパ機能によ
り抑制される。ところで、懸架装置の機能がばね機能と
ダンパ機能だけである場合、作業中に作業車両の重心が
移動すると、重量が大きい作業車両は重心の移動方向に
沈み込みを生じ、路面に対して水平な姿勢を保持するこ
とができず、作業状況によっては危険な状態となり、又
は所期の作業ができなくなるおそれがある。

【０００８】例えば、作業車両が油圧ショベルである場
合、フロント機構９の姿勢が変化したとき、又は掘削時
に大きな負荷が作用したとき、或いは上部旋回体７が旋
回したとき等に油圧ショベルに重心の移動が生じ、油圧
ショベルはその移動方向に傾き、特に、フロント機構９
の各部がが伸びた姿勢で走行方向に対して直交する方向
に旋回する場合には転倒のおそれが生じ危険な状態とな
る。又、制御装置を用いて自動的に直線掘削を行ってい
るような場合には、所期の直線掘削を行うことができな
くなるおそれもある。

【０００９】しかし、本発明ではコントローラが備えら
れ、このコントローラは、重心の移動時に生じる振動の
うち低周波成分の振動に応じて、当該振動が垂直下向き
のときには油圧シリンダに上向きの力を、振動が垂直上
向きのときにはフレームの自重により下向きの力を発生
させるように、それぞれ各弁を制御するので、作業車両
の姿勢は常に水平に保持される。これにより、作業車両
はホイールのままでも支障なく作業を行うことができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る油圧ショベルの概略
構成の側面図である。この図で、図６に示す部分と同一
又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。
１５はフレーム２とホイール３（実際は後述するように
ホイール３と連結する車軸）との間に設けられた懸架装
置である。懸架装置１５は、ばね機能をもち高周波振動
を吸収するばね機構１５１、ダンパ機能をもち高周波振
動を減衰するダンパ機構１５２、および油圧ショベルの
姿勢保持機能をもつ油圧シリンダ１５３で構成されてい
る。

【００１１】図２は図１に示す懸架装置１５の具体例お
よび油圧シリンダ１５３の制御手段を示す系統図であ
る。図２で、図１に示す部分と同一又は等価な部分には
同一符号が付してある。１３はホイール３の車軸、１６
は懸架装置１５の近辺のフレーム２上に装着された加速
度センサである。１７は作動油タンク、１８は油圧シリ
ンダ１５３へ圧油を供給する油圧ポンプ、１９はリリー
フ弁、２０は油圧シリンダ１５３の圧油の制御を行う電
磁比例圧力制御弁（以下、単に制御弁という。）、２１
は加速度センサ１６の検出値に応じて制御弁２０の開閉
を制御するコントローラである。

【００１２】図２に示す懸架装置１５は、油圧シリンダ
１５３と協動して図１に示すばね機構１５１の機能を発
揮するアキュミュレータ１５１Ａ、および油圧シリンダ
１５３と協動して図１に示すダンパ機構１５２の機能を
発揮する絞り１５２Ｓを備えている。絞り１５２Ｓは、
油圧シリンダ１５３と制御弁２０とを連結する管路から
分岐して接続され、アキュミュレータ１５１Ａは当該絞
り１５２Ｓに直列接続されている。

【００１３】図３はコントローラ２１のブロック図であ
る。この図で、図２に示す部分と同一部分には同一符号
が付してある。２１１は加速度センサ１６の出力信号ａ
のうち低周波信号のみを取り出す低周波フィルタ、２１
２は低周波フィルタ２１１から出力された信号ｂに基づ
いて所要の信号ｃを演算して出力する制御演算部、２１
３は制御演算部２１２からの信号ｃに応じて制御弁２０
の駆動電流を出力するドライバである。

【００１４】図４は制御演算部２１２のブロック図であ
る。図で、２１２ａは比例定数Ｋ_Pを有する係数部、２
１２ｂは比例定数Ｋ_iを有する係数部、２１２ｃは積分
部、２１２ｄは加算部を示す。ここで、制御演算部２１
２は単に所定の比例定数を有する係数部のみで構成する
こともできるが、上記のように積分機能を有する構成と
すればより精度の高い制御を行うことができる。なお、
懸架装置１５、加速度センサ１６、および制御弁２０は
各ホイール毎に設けられ、又、作動油タンク１７、油圧
ポンプ１８、リリーフ弁１９、およびコントローラ２１
は共通に設けられている。

【００１５】次に、本実施例の動作を図５に示すコント
ローラ２１の信号波形図を参照しながら説明する。本実
施例の油圧ショベルの作業はホイール３に支持された状
態で行われる。作業中に振動が発生すると、この振動は
フレーム２に伝わりフレーム２の各部分を振動させる。
ここで、図２に示すフレーム２の部分に伝達された振動
についてみると、この振動が生じると油圧シリンダ１５
３にストロークが生じ、振動が下向きの変位、次いで上
向きの変位に変化する毎に、油圧シリンダ１５３の内圧
が増加し、次いで減少する。油圧シリンダ１５３の内圧
が増加すると圧油はアキュミュレータ１５１Ａへ流入
し、内圧が減少すると圧油はアキュミュレータ１５１Ａ
から放出される。この流入、放出はアキュミュレータ１
５１Ａに蓄積されたガスを圧縮、膨張させることとな
り、これにより、ばね機能が発揮される。又、圧油の流
入、放出は絞り１５２Ｓを介して行われるので、当該圧
油が絞り１５２Ｓを通過するときにダンパ機能が発揮さ
れる。

【００１６】一方、フレーム２の振動は加速度センサ１
６で検出され、その検出信号ａはコントロラ２１へ入力
される。この信号ａの波形が図５の上段に示されてい
る。図で、振動が下向きの場合の信号は正、上向きの場
合の信号は負とされている。この波形から明らかなよう
に、信号ａは高周波成分を含む信号である。信号ａは低
周波フィルタ２１１で高周波成分が除去され低周波成分
のみが信号ｂとして取り出される。この低周波信号ｂが
図５の中段に示されている。制御演算部２１２は、振幅
の絶対値が信号ｂの振幅に比例し、正負が反対である信
号ｃを出力する。この信号ｃの波形が図５の下段に示さ
れている。ドライバ２１３は入力した信号ｃに応じて制
御弁２０へ駆動電流を出力する。制御弁２０は、信号ｃ
が負のときは信号ｃの大きさに比例して上側位置Ｕに切
り換えられ、信号ｃが正のときはその大きさに比例して
下側位置Ｄに切り換えられる。

【００１７】今、振動の低周波成分が下向きであると
き、即ちフレーム２に下向きの力が作用しているとき、
この力は油圧シリンダ１５３を縮めようとする。このと
き、信号ｃは負の信号となるので、制御弁２０は上側位
置Ｕに切り換えられ、油圧ポンプ１８の圧油を油圧シリ
ンダ１５３へ供給する。これにより、油圧シリンダ１５
３は縮められず、したがってフレーム２はほとんどその
ままの状態に保持される。これとは逆に、振動の低周波
成分が上向きのときには、油圧シリンダ１５３は伸長し
ようとするが、制御弁２０は下側位置Ｄに切り換えられ
て油圧シリンダ１５３が作動油タンク１７に接続される
ので、フレーム２の自重が働き、油圧シリンダ１５３の
伸長は抑えられ、フレーム２は上記の場合と同じくほと
んどそのままの状態に保持される。即ち、油圧ショベル
の姿勢は常に水平に保持されることになる。この動作
は、上記アキュミュレータ１５１Ａおよび絞り１５２Ｓ
の動作と同時に行われる。

【００１８】このように、本実施例では、振動の高周波
成分に対しては、油圧シリンダ１５３、アキュミュレー
タ１５１Ａおよび絞り１５２Ｓによりその振動を吸収、
減衰し、かつ、振動の低周波成分に対しては、その振動
に抗するように油圧シリンダ１５３を制御して油圧ショ
ベルの姿勢を保持するようにしたので、ホイール３のま
ま作業を行うことができ、作業効率を向上させることが
できる。

【００１９】なお、上記実施例の説明では、作業車両と
して油圧ショベルを例示して説明したが、本発明は油圧
ショベル以外の作業車両にも適用できるのは当然であ
る。又、加速度センサは各懸架装置毎に設ける例につい
て説明したが、少なくとも３つ備えれば他の１つの加速
度は演算により求めることができる。さらに、低周波フ
ィルタを制御演算部の前段に設ける例について説明した
が、後段に設けても差し支えない。又、懸架装置のばね
機構およびダンパ機構としては、通常の車両におけるば
ね機構およびダンパ機構をそのまま用いることもでき
る。さらに又、本発明の作業車両にアウトリガを併設す
れば転倒防止用部材として使用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、フレー
ムとホイールとの間に油圧シリンダを含む懸架装置を設
け、懸架装置のばね機能およびダンパ機能により高周波
成分の振動を抑制し、油圧シリンダを制御することによ
り車両の姿勢保持を行うようにしたので、ホイールのま
ま作業を行うことができ、作業効率を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベルの概略構成
の側面図である。

【図２】図１に示す懸架装置１５の具体例および油圧シ
リンダ１５３の制御手段を示す系統図である。

【図３】図１に示すコントローラのブロック図である。

【図４】図３に示す制御演算部のブロック図である。

【図５】図３に示すコントローラの各部の波形図であ
る。

【図６】従来の油圧ショベルの概略構成の側面図であ
る。

【符号の説明】

１下部走行体２フレーム３ホイール７上部旋回体９フロント機構１５懸架装置１５１ばね機構１５２ダンパ機構１５３油圧シリンダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームおよび少なくとも４つのホイー
ルより成る下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に
設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に可回動に取
り付けられた作業機構とを備えた作業車両において、油
圧シリンダを含み前記フレームと前記各ホイールとの間
に伝達される振動に対するダンパ機能およびばね機能を
有する各懸架装置と、前記油圧シリンダのうちの少なく
とも３つの油圧シリンダの近辺の前記フレーム上に取り
付けられ当該フレームの垂直方向の加速度を検出する各
加速度検出器と、前記各油圧シリンダに対する圧油の供
給、排出を行う各弁と、前記加速度検出器の検出値の低
周波部分に基づいて前記各弁の開度を制御するコントロ
ーラとを設けたことを特徴とする作業車両。
【請求項２】請求項１において、前記各懸架装置は、
前記フレームの振動の高周波成分で生じる前記各油圧シ
リンダ内の圧力の変動を吸収するばね機能をもつアキュ
ムレータと、このアキュムレータに接続されたダンパ機
能をもつ絞りとで構成されていることを特徴とする作業
車両。