JPH0792082B2

JPH0792082B2 - アキュムレ−タの初期封入ガス圧力調整装置

Info

Publication number: JPH0792082B2
Application number: JP62191976A
Authority: JP
Inventors: 康幸菅野; 辰夫河本; 博夫多田
Original assignee: 油谷重工株式会社
Priority date: 1987-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPS6435102A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明はアキュムレータの初期封入ガス圧力を、高圧
ガスボンベからの供給を受けることなく、また、封入ガ
スを大気中へ無駄に放出することなく、必要に応じて増
減させる調整装置に関するものである。

従来の技術油圧作動回路の分岐管路にアキュムレータを設けて、そ
の回路の補助油圧源、漏洩補充、圧力・流量の補充、緊
急用油圧源、異質流体・有毒気体などの輸送、衝撃圧力
吸収、脈動の減衰、油圧・空気圧ばねなどとして屡々利
用される。このときのアキュムレータの特性は、その容
量の大小に左右されることは勿論であるが、容量が同一
であるときは、初期封入ガス圧力の如何により、作用、
効果も自ら異ってくるものである。そうして、このアキ
ュムレータの多くは定置的に、しかも、その初期封入ガ
ス圧力は常時一定で使用することがなされ、所定の圧力
を保持させるために、定期的な保守点検をし、万一漏洩
して圧力低下のあるときはガスを補充し、その特性を良
好に保っている。

従来から、定期的な保守にあたり封入ガスを補充する必
要のあるときは、第５図に例示する如く、アキュムレー
タ回路40の負荷を取除いた状態にしておいて、アキュム
レータ41のガス充填口に充填バルブ37を取付け、高圧ガ
スボンベ42のガスをフレキシブルホース43により、上記
充填バルブ37を導き、高圧ガスボンベ42の開閉バルブ38
を開き、充填バルブ37の圧力計と調整ハンドルとにより
所定の圧力になる迄ガスを充填する。また、特に必要が
あって、初期封入ガス圧力を低減させるときは、充填バ
ルブ37から、封入ガスを大気中に放出していた。

しかしながら、建設機械の如き機動性のある機械にアキ
ュムレータを搭載し、しかも、作業条件その他に対応し
て頻繁にアキュムレータの初期封入ガス圧力を設定変更
をする必要のある場合、上記従来の方法では、その都度
高圧ガスボンベ42を持運び、面倒なガス充填作業をしな
ければならず、また、作業条件の変化にともない初期封
入ガス圧力を低減させるときは、その都度、ガスを大気
中に放出してしまうので経済的にも不利である。

建設機械における、上述のような必要性の具体例を図に
基づいて以下に説明する。

第７図および第８図は車輪式建設機械の代表例としての
車輪式トラクタショベルの外観側面図であり、第７図で
は作業装置３の作業工具としてバケット５を、第８図で
は除雪プラウ６を装着したときの走行姿勢を示してお
り、何れも車両本体２は同一であるが、バケット５装着
時の空車時、積車時および除雪プラウ６装着時におけ
る、作業装置３の重心位置Ｇと前方の車輪１の中心との
距離l₁,l₂,l₃およびそれらの重量は、それぞれ異なるも
のである。

この車輪式トラクタショベルは、ゴムタイヤを使用した
複数個の車輪１の車軸上に、無緩衝式に載架された車両
本体２の前部フレーム2aに作業装置３を装着している。
作業装置３は、前部フレーム2aに、その基端部が回動自
在に枢支されたブーム４と、ブーム４の先端に回動自在
に枢支されたバケット５または除雪プラウ６などの作業
工具と、上記前部フレーム2aとブーム４との間に設けた
リフトシリンダ８と、前部フレーム2aと作業工具の間
に、リンク装置を介して設けたダンプシリンダ９などに
よって構成されている。

第６図は、この車輪式トラクタショベルの油圧および電
気の系統図であり、振動抑制回路を備えたものである。

図において、8,9は作業装置用のリフトシリンダ，ダン
プシリンダ、10はタンク、11は油圧パワーユニット中の
作業装置などの作業用メインポンプ、12はダンプシリン
ダ９用の油圧切換弁であり、該油圧切換弁12に管路14a,
14bを介してダンプシリンダ９のヘッド側油室9a、ロッ
ド側油室9bが接続され、13はソフトシリンダ８用の油圧
切換弁であり、該油圧切換弁13に管路15a,15bを介して
リフトシリンダ８のヘッド側油室8a、ロッド側油室8bが
接続してある。さらに、リフトシリンダ８において、作
業装置による負荷側の油室、すなわちヘッド側油室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
岐道路16は電磁式の開閉弁17を介して可変絞り部18aと
チェック弁18bとからなるスローリターン弁18に接続
し、このスローリターン弁18は、更に、アキュムレータ
19に接続している。上記電磁式の開閉弁17は、常時は内
蔵のばねの付勢力により、分岐管路16を閉路しており、
その受信部Ｃに電気信号が入力されると開路して分岐管
路16を、スローリターン弁18とアキュムレータ19とから
なる振動抑制回路20に連通させるようになっている。ま
た、アキュムレータ19としては通常プラダ形アキュムレ
ータが用いられ、負荷の大小、作業条件、設置空間など
の関係から単数または複数としたり、或いは電磁式の開
閉弁17、振動抑制回路20を含めて単数または複数など各
種組合わせて使用されることもありうる。なお、７は開
閉弁17の開閉動作を遠隔操作するスイッチである。

次に、上記構成の振動抑制回路の機能について説明す
る。

車軸式トラクタショベルにより、掘削または積込作業を
するときは、その車速は極く低速か、または停止の状態
であり、路面の起伏による影響は全く受けないで、むし
ろ、作業装置３は車両本体２と確実な関係位置を保たね
ばならないので、スイッチ７は開路状態にしておく。こ
のときは、開閉弁17はＡ位置にあり、リフトシリンダ８
のヘッド側油室8aは管路15aにより、リフトシリンダ用
油圧切換弁13にのみ接続することとなるので、従来の車
輪式トラクタショベルの油圧回路のままで作業装置３は
車両本体２に確実に保持される。

ついで掘削土砂の運搬、自力による回送などのため、移
動を開始するのであるが、このときはスイッチ７を閉路
すると、電源は該スイッチ７および電線を通り開閉弁17
の受信部Ｃに作用し、該開閉弁17をＡ位置からＢ位置に
切換えて内部油路を開路するので、道路15aは分岐道路1
6、開閉弁17のＢ位置通路を介して振動抑制回路20の道
路に連通し、作業装置３は振動抑制回路20が併設された
リフトシリンダ８により支持されるので、車両本体２の
振動は抑制される。しかしながら、前にも述べたよう
に、振動制御回路20におけるアキュムレータ19が有効な
振動エネルギ吸収をするためには、作業装置３の状態、
例えば第7,8図におけるバケット５への負荷状態あるい
はバケット５にかえ、除雪プラウ６を装着した場合など
の重量変化、重心Ｇまでの距離l₁,l₂,l₃など、それぞれ
に対応する特性が得られるよう、アキュムレータ19の初
期封入ガス圧力を設定がえする必要がある。

発明が解決しようとする問題点アキュムレータ回路を形成する一定容量のアキュムレー
タの特性を変更するには、その初期封入ガス圧力を増減
させる必要があるが、特に、移動する機械に搭載したア
キュムレータの初期封入ガス圧力の調整には、前述した
如く、重量、容積ともに大きく、取扱いの煩雑な高圧ガ
スボンベを携行しなければならないだけではなく、具体
例に示したように、初期封入ガス圧力を頻繁に増減させ
る必要のある用途においては、減圧の都度、封入ガスを
大気中へ無駄に放出する以外に方法がない。

問題点を解決するための手段従来の装置がもつ、以上のような問題点を解決するため
に、この発明に係るアキュムレータの初期封入ガス圧力
調整装置は次のような構成とした。

すなわち、イ．油圧作動回路の圧力回路に連通する第１のアキュム
レータと、該第１のアキュムレータに補給する封入ガス
を蓄積する第２のアキュムレータと、ロ．第１のアキュムレータと第２アキュムレータのガス
室を連通する管路の途中に設け、常時は第１のアキュム
レータに向けてのみ流通が可能なように配置したパイロ
ット操作チェック弁と、ハ．第２のアキュムレータの圧油流出入の接続口には、
連続的に圧力を加減する機能を有する圧力調整手段を、
常時は第２のアキュムレータに向けてのみ流通が可能な
ように配置したパイロット操作チェック弁とを設け、ニ．上記２つのパイロット操作チェック弁の受信部にパ
イロット信号を断接する手段を設ける。

作用第１のアキュムレータの初期封入ガス圧力を昇圧させよ
うとするときは、第２のアキュムレータの圧油流出入の
接続口に、圧力調整手段により発生する所望の圧油を供
給すると、その圧油は第２のアキュムレータに流入し、
そのガス室のガス圧力を昇圧させるので、第２のアキュ
ムレータのガス室内のガスは高圧となり、パイロット操
作チェック弁を経て、第１のアキュムレータのガス室へ
流入し、そのガス圧力を所望の圧力迄上昇させる。

第１のアキュムレータの初期封入ガス圧力を降圧させる
ときは、上記圧力調整手段を、より低い圧力に設定し、
２つのパイロット操作チェック弁の受信部にパイロット
信号を加えると２つのパイロット操作チェック弁の内部
通路は開路され、第２のアキュムレータの油室の圧力
は、圧力調整手段により設定された圧力に達する迄降圧
し、同時に、そのガス室の圧力も降下するので、第１の
アキュムレータのガス室内のガスは、開路したパイロッ
ト操作チェック弁を通り、第２のアキュムレータのガス
室に流入し、第１のアキュムレータのガス圧力は降圧す
る。以上、何れの場合も、ガス圧力が所望の値となった
とき、パイロット操作チェック弁の受信部へのパイロッ
ト信号を遮断すると、その逆止機能により、第1,第２の
アキュムレータは、その時に設定されたガス圧力の状態
を保持し、第１のアキュムレータは所望の特性を発揮す
る。

実施例この発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は車輪式建設機械の作業装置用のリフトシリンダ
回路に、振動抑制回路を接続し、その振動抑制回路を構
成するアキュムレータに、この発明の装置を適用したと
きの電気・油圧系統図であるが、リフトシリンダ関連以
外の油圧系統の図示は省略してある。

図において、10はタンク、11は油圧パワーユニット中の
作業装置作動用のメインポンプ、13はリフトシリンダ用
油圧切換弁で、該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のヘッド側油室8
a、ロッド側油室8bが接続してある。また、リフトシリ
ンダ８における作業装置３（第7,8図）の重量が負荷す
る側の油室、すなわち、ヘッド側油室8aに接続している
管路15aの途中に分岐管路16を設け、この分岐管路16
は、常時はばねの付勢力により内部油路を閉路（図のＡ
位置）しており、その受信部Ｃに電気信号が入力される
と開路（図のＢ位置）する電磁式の開閉弁17を介して、
振動抑制回路20に通じている。この振動抑制回路20は、
絞り弁18a、チェック弁18bよりなるスローリターン弁18
およびアキュムレータ19から構成され、リフトシリンダ
用油圧切換弁13が中立位置にあるとき、リフトシリンダ
８が伸縮して作業装置３が上下に振動するときの振動エ
ネルギを吸収して車両本体２の振動を抑制する仕組みと
なっている。

また、21は第２図に示すようなピストン形のアキュムレ
ータであり、そのガス室Ｉの接続口Ｅはアキュムレータ
19のガス室Ｈの接続口Ｄと、常時はばねの付勢力でアキ
ュムレータ19に向けてのみ、また、受信部にパイロット
信号が作用すると何れの方向にも流体が通過できるよう
に設置したパイロット操作チェック弁22を介し、管路31
によって接続してある。ここに使用したアキュムレータ
21は必ずしもピストン形である必要はなく、第３図、第
４図に示すプラダ形あるいはダイヤフラム形であっても
よいが、その容量が後述の事項を満足するものであれば
よい。

23は22と同様の機能を持つパイロット操作チェック弁
で、受信部にパイロット信号が作用しないときは、アキ
ュムレータ21に向けてのみ流体が通過できるように、接
続口Ｆに接続され、他方のポートは圧力調整手段35に接
続してある。

この圧力調整手段35は、メインポンプ11と共に駆動され
るパイロットポンプ36で発生する圧油が、管路29,30に
よって供給され、この圧力を所望の圧力値に逓減させて
パイロット操作チェック弁23を介してアキュムレータ21
の油室に供給する手段であり、その一実施例として図示
の如く、スイッチ28を介して電源34を接続した、手動の
連続可変抵抗器26の出力電流値に比例した圧力を設定す
ることのできるパイロット作動形電磁比例圧力調整弁25
を使用したが、要は、外部から所望の圧力値が人為的に
設定できる調圧手段であればよいのであって、既知技術
を組合わせたものでも一向にさしつかえはない。

24はスイッチ28が閉路されると内部油路を切換える電磁
式の切換弁であり、常時はばねの付勢力によりＪ位置を
保持し、パイロット操作チェック弁22,23の受信部に通
じるパイロット管路32,33をタンク10に通じさせている
が、受信部に電気信号が作用すると、Ｊ位置からＫ位置
に切換わり、上記パイロット管路32,33を管路29に連通
させる。

なお、27は開閉弁17の受信部Ｃと電源34との回路を開閉
するスイッチである。

以上の構成からなるこの発明において、その操作と作動
について以下に記述する。

第７図、第８図の車輪式トラクタショベルを例にとる
と、予め、作業装置３の重量によるリフトシリンダ８へ
の負荷が最も小さいとき、すなわち、バケット５を装着
し空車状態のときと、最も大きいとき、すなわち、除雪
プラウ６を装着したときとに、それぞれ最も適したアキ
ュムレータ19の初期封入ガス圧力P_min,P_maxを計算およ
び実験により求めておく。

次に、作業装置３を地上に下し、リフトシリンダ８を無
負荷状態とし、スイッチ27、リフトシリンダ用油圧切換
弁13などを操作して振動抑制回路20内の圧油は排出して
おく。ついでスイッチ28を閉路し、圧力調整手段35の発
生圧力が皆無となるように連続可変抵抗器26を調整した
うえで、アキュムレータ21の接続口Ｅからガスを封入し
てゆくのであるが、アキュムレータ19,21のガス室H,Iは
パイロット操作チェック弁22、道路31を介して接続され
ているので、両ガス室H,Iともに同圧力でガスが充填さ
れてゆく。ガス圧力が前記のP_minに達すると充填を中止
し、スイッチ27,28を開路する。

以上の操作でアキュムレータ19は、初期封入ガス圧力P
_minとなり、またパイロット操作チェック弁22の作用に
より、ガス室Ｈのガスは、その圧力が上昇しても管路31
を通り流出することはない。

この状態で車輪式トラクタショベルを運転し、走行中に
車両本体が振動するのを抑制するときは、スイッチ27を
閉路することにより、管路15a,16、振動抑制回路20を連
通させると、アキュムレータ19のガス室Ｈの初期封入ガ
ス圧力は、P_minであり、作業装置３のバケット５が空車
状態に適した振動抑制の特性が得られる。

次にバケット５にかえて第８図に示す除雪プラウ６を装
着し走行をするとき、振動抑制回路20のアキュムレータ
19の初期封入ガス圧力が更に高いP_maxとなる必要がある
とすると、このときは、先づ、前述と同様、振動抑制回
路20に負荷圧力が加わらない状態にしておいて、パイロ
ットポンプ36を駆動し、スイッチ28を閉路し、圧力調整
手段35を調整して、アキュムレータ21の接続口Ｆへパイ
ロット操作チェック弁23を介してP_maxなる圧油を供給す
る。その結果、アキュムレータ21のガス室Ｉの体積は縮
小し、ガスは圧縮され、ガス室H,Iのガス圧力は共に、
ほぼP_maxなる圧力となるので、更に圧力計を見ながら連
続可変抵抗器26を微調整して所望のガス圧力に調整のう
え、スイッチ28を開路すると、パイロット操作チェック
弁22,23は、その逆止機能を発揮し、ガス室H,Iの初期封
入ガス圧力をP_maxに保持するので、除雪プラウ６を装着
して走行中、車両本体の振動を抑制するときには、スイ
ッチ27を閉路すればよい。

次に、作業装置３に再びバケット５を装着すると、アキ
ュムレータ19の初期封入ガス圧力を低減させる必要が生
ずる。このときも、上述と同様振動抑制回路20に負荷圧
力が加わらない状態にしてスイッチ28を閉路し、圧力調
整手段35の発生すべき圧力を低減させると、パイロット
操作チェック弁22,23は共に両方向流が自由となり、ア
キュムレータ21の油室の圧油は、圧力調整手段35の調整
圧力になるまで、パイロット操作チェック弁23、パイロ
ット作動形電磁比例圧力調整弁25を経てタンク10に流出
し、ガス室Ｉの容積は再び増大し、そのガス圧力は低減
するが、同時に、ガス室Ｈは管路31,パイロット操作チ
ェック弁22を介してガス室Ｉと連通しているので、その
ガス圧力も低減する。かくして、ガス圧力が所望の圧力
になればスイッチ28を開路すれば、アキュムレータ19の
ガス室Ｈからは、パイロット操作チェック弁22の逆止機
能により、ガスの流失が阻止される。従って、振動抑制
回路20には、適正な特性が与えられる。

このようにして、アキュムレータ19のガス室Ｈとアキュ
ムレータ21のガス室Ｉとの間で封入ガスの授受をするの
みで容易に、アキュムレータ19の初期封入ガス圧力の設
定変更をすることができ、その圧力を低減させるときに
も封入ガスを大気中に放出する必要はない。

なお、この発明に使用するアキュムレータ21は、先にも
述べた如く、ピストン形のほか、プラダ形、ダイヤフラ
ム形の何れでもよいが、ガス室Ｉの最大有効容積は、ア
キュムレータ19のガス室Ｈの最大有効容積、初期封入ガ
ス圧力として必要とされる圧力P_min,P_maxとの関係にお
いて少なくとも次の式を満足する以上の余猶のある容積
のものが好ましい。

すなわち、ここに、 V_HO;ガス室Ｈの最大有効容積 V_IO;ガス室Ｉの最大有効容積 P_min;必要最小の初期封入ガス圧力 P_max;必要最大の初期封入ガス圧力 n;ポリトロープ指数また、前記実施例においては、スイッチ28の閉路ととも
に切換弁24が作動し、同時に、圧力調整手段35が調整可
能状態となる如くしたが、それぞれ別個のスイッチによ
り作動させるようにしたり、切換弁24として電磁式のほ
かに、油圧パイロット式あるいは手動式としたり、パイ
ロット操作チェック弁22,23にかえ、完全な逆止機能を
有する開閉弁を使用したり、あるいは、圧力調整手段35
は電気式のほか機械式調圧弁など市場規格製品の組合わ
せでも目的を達することが可能であるが、移動式の建設
機械に適用するときは、それらの機器の制御は運転席か
ら遠隔操作できる形式のものが有効である。

発明の効果この発明によれば、油圧作動回路に設けたアキュムレー
タと、補助アキュムレータとの間で封入ガスを相互に授
受することにより、前者のアキュムレータの初期封入ガ
ス圧力を容易に設定がえすることができるので、１つの
アキュムレータ回路に、種々異なったアキュムレータの
特性を付与して使い分けすることができ、しかも、圧力
設定に際し、取扱いの煩雑なガスボンベを準備する必要
もなく、所望の圧力調整ができる。また、初期封入ガス
圧力を低圧に設定するときに、ガスを大気中に放出する
こともないので経済的であり、特に移動式機械に搭載し
たり、実験研究設備として、アキュムレータの初期封入
ガス圧力を頻繁に高低圧に設定がえする必要のあるとき
に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す電気・油圧系統図、第２図
はピストン形の、第３図はプラダ形の、第４図はダイヤ
フラム形のアキュムレータの構造を示す断面図、第５図
は従来の封入ガス充填要領を示す正面図、第６図は振動
抑制回路を備えた車輪式トラクタショベルの従来の要部
電気・油圧系統図、第７図は作業装置としてバケット
を、第８図は作業装置として除雪プラウを装着したとき
の車輪式トラクタショベルの外観側面図である。３……作業装置５……バケット６……除雪プラウ 17……開閉弁 19,21,41……アキュムレータ 20……振動抑制回路 25……パイロット作動形電磁比例圧力調整弁 26……連続可変抵抗器 35……圧力調整手段 42……高圧ガスボンベ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧作動回路の圧力管路の分岐管路に接続
して設けた第１のアキュムレータと、常時は上記第１の
アキュムレータのガス室の方向にのみ流体を通過させる
が受信部に信号が作用すると両方向に通過可能となる第
１のパイロット操作チェック弁と、該第１のパイロット
操作チェック弁を介して上記第１のアキュムレータのガ
ス室に連通するガス室を有する第２のアキュムレータ
と、該第２のアキュムレータの圧油接続口側に設け常時
は該第２のアキュムレータの圧油接続口に向けてのみ流
体を通過させるが受信部に信号が作用すると両方向に通
過可能となる第２のパイロット操作チェック弁と、該第
２のパイロット操作チェック弁を介し油圧源から供給さ
れる圧油を所望の値に調整可能な機能を有する圧力調整
手段と、上記第１および第２のパイロット操作チェック
弁の受信部へ任意に信号を付与することのできる信号手
段とからなるアキュムレータの初期封入ガス圧力調整装
置。