JPS6330601A - 建設機械における作業機のシヨツク防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、バックホーなどの建設機械において、例え
ばブーム等を昇降させる油圧シリンダの起動・停止時に
発生するショック防止装置に関するものである。

従来の技術 第１３図は、バックホーにおいて、作業機のブームを昇
降させるための油圧回路を示したものである。

図において、（１）は走行装置（２）を備えた機体であ
り、この機体（１）より突出して、ブーム（３）が上下
方向回動自在として取付けられ、このブーム（３）の先
端に、アームシリンダ（４）によって回動せしめられる
アーム（５）が、同じくアーム（５）の先端に、パケッ
トシリンダ（６）によって回動せしめられるパケット（
７）が取付けられて、掘削作業機（８）を構成している
。

（９）は、ブーム（３）を昇降させるブームシリンダで
、このフ゛−ムシリンダ（９）は、その−・ラド側の端
部が機体（１）へ枢着され、ロッド（１０）の先端が、
ブーム（３）の中間部分へ枢着されている。

このブームシリンダ（９）への油圧回路において、（１
２）は、エンジン（１３）によって駆動される油圧ポン
プであり、この油圧ポンプ（１２）の吐出油が、切換弁
（１４）へ送られるようになっている。この切換弁（１
４）の２個の出口のうち、その一方が、通路（１５）を
介して前記ブームシリンダ（９）のヘッド側室（１６）
へ、他方の出口がもう一つの通路（１７）によってロッ
ド側室（１８）へ連結されている。切換弁（１４）を中
立位置からその一方の切換え位置に切り換えると、前記
一方の通路（１５）よりヘッド側室（１６）へ圧油が送
られ、ロッド（１０）が伸張されてブーム（３）が上昇
する。このとき、他方の通路（１７）がドレンに通ずる
。切換弁（１４）を逆の切換位置に切換えると、前記他
方の通路（１７）よりロッド側室（１８）へ圧油が送ら
れ、ヘッド側室（１６）がドレンへ通じて、ブーム（３
）が下降されるようになっている。

発明が解決しようとする問題点 上記の如く、切換弁（１４）によって切換えた圧油を、
ブームシリンダ（９）のヘッド側室（１６）とロッド側
室（１８）の一方へ送り、これによってブーム（３）等
の作業機を昇降させる建設機械において、ブーム（３）
等を上昇又は下降させる際の起動及び停止時にショック
を発生し、このため操縦者の疲労を増大させて作業能率
を低下させ、或いは装置全体の耐久性を損なうといった
悪影響を及ぼしている。

この発明は、このようなショックを防止することを目的
としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 この発明の構成を、第１図の実施例を参照して説明する
と、ブーム（３）等の作業機を昇降させる油圧シリンダ
（２６）を備えたものにおいて、この油圧シリンダ（２
６）への回路中に、ピストン（３９）を内蔵したショッ
ク防止用シリンダ（３７）を配置するものである。その
際、ショック防止用シリンダ（３７）の一方の油圧室Ａ
が、油路ａによって、前記油圧シリンダ（２６）のヘッ
ド側室（２７）への通路（２５）へ連通され、他方の油
圧室Ｂが、同じく油圧シリンダ（２６）のロッド側室（
２９）への通路（２８）へ連通される。そして、上記ヘ
ッド側室（２７）への通路（２５）と油圧室Ａを結ぶ油
路ａの途中に絞り（４０）が設けられ、これらによって
、少なくとも上昇の際の停止、下降の際の起動及び停止
時におけるシｇ７りの発生を防止するものである。また
、絞り（４０）は他方の油路すに設ける場合もある。

作　　用 作業機用シリンダ（２６）への通路（２５）　　（２８
）へ連通するように配置されたショック防止用シリンダ
（３７）は、各通路（２５）　　（２８）内の油圧の上
昇及び低下に応じて、そのピストン（３９）が移動し、
これによって、作業機昇降時のショックを吸収する。

実施例１ 第１図及び第２図は、この発明の第１の実施例を示して
いる。第１図において、エンジン（２１）によって駆動
される油圧ポンプ（２２）からの圧油は、通路（２３）
によって切換弁（２４）の入口ボート側へ送られる。こ
の切換弁（２４）は、２つ出ロボ゛−トを有し、その一
方の出口ポートが、通路（２５）によって、ブームシリ
ンダ（２６）のヘッド側室（２７）へ連絡され、他方の
出口ボートが、もう１つの通路（２８）によってヘッド
側室（２９）へ連絡されている。上記切換弁（２４）は
、中立を含む３位置切換弁であり、中立位置（３０）か
ら一方の切換え位置（３１）へ切り換えると、通路（２
５）によって前記ヘッド側室（２７）へ圧油が供給され
、同時にロッド側室（２９）の通路（２日）がドレン（
３２）に通じ、これによって前記ブーム（３）が上昇さ
れる。他方の切換え位置（３３）へ切り換えると、ヘッ
ド側室（２７）の通路（２５）がドレン（３２）へ通じ
、ロッド側室（２９）の通路（２８）に圧油が供給され
て、そのピストンロッド（３４）が下方へ下りてブーム
（３）が下降せしめられる０図中（３５）は、上記油圧
ポンプ（２２）から切換弁（２４）への通路（２３）の
途中に設けたメインリリーフバルブを示している。また
、（３６）は、切換弁（２４）からブームシリンダ（２
６）へ至る各通路（２５）　　（２８）に連通して設け
たオーバーロードリリーフバルブである。

（３７）がこの発明のショック防止用シリンダであり、
このショック防止用シリンダ（３７）のシリンダ内には
、第２図で示すように、その一方の側面にロッド（３８
）を備えて受圧面積を異ならしめた油圧ピストン（３９
）が挿入されている。このショック防止用シリンダ（３
７）の前記ロッド（３８）側の油圧室Ａが油路ａによっ
て、前記切換弁（２４）からブームシリンダク２６）の
ヘッド側室（２７）に通ずる通路（２５）へ連通され、
ピストン（３９）の他方の側の油圧室Ｂが油路すにより
、切換弁（２４）とロッド側室（２９）とを連絡する通
路（２８）へ連通されている。そして、上記ショック防
止用シリンダ（３７）のロッド側室Ａに通ずる油路ａの
途中には、固定絞り（４０）を設けている。なお、前記
ピストン（３９）のロッド（３８）には、軽量化のため
の空洞（４１）を形成している。また、ブームシリンダ
（２６）のロッド側室（２９）の通路（２８）へ通ずる
油圧室Ｂ内には、圧縮バネ（４２）を内装している。

次に、この実施例１におけるショック防止用シリンダ（
３７）の動作を、第３図〜第６図を参照して説明する。

（１）ブーム上昇時 第３図が、ブーム上昇時におけるピストン（３９）の動
きを示している。なお、この図において、点線で示した
位置は、切換弁（２４）を操作する前の位置を示してい
る。さて、切換弁（２４）をブーム上昇側の切換え位置
（３１）へ切り換えると、ロッド側室（２つ）の通路（
２８）がドレン（３２）へ通じ、ヘッド側室（２７）の
通路（２５）が油圧ポンプ（２２）側へ通ずるため、こ
のヘッド側室の通路（２５）が高圧となり、ブームシリ
ンダ（２６）のピストン（３４）が押し上げられて、ブ
ーム（３）が上昇を始める。このとき、ヘッド側室通路
（２５）内の圧油は、油路ａ及び固定絞り（４０）を通
って、ショック防止用シリンダ（３７）のロッド（３８
）側の油圧宮人へ圧油が供給される。他方、油圧室Ｂは
、前記ドレン（３２）に通ずるロッド側の通路（２８）
へ通じていることから低圧となり、そのピストン（３９
）が、第３図Ｉのように、低圧の油圧室Ｂ側へ移動する
。そのため、第５図で示すように、ヘッド側室（２７）
における圧力の脈動のピーク値がカントされ、これによ
ってショックを防止するものである。なお、第５図及び
第６回のグラフにおいて、図の実線が、ショック防止用
シリンダ（３７）を有しない場合、点線がショック防止
用シリンダ（３７）を設けた実施例１の場合を示してい
る。

また、第３図の！・■・■が第５図の■・］・■に対応
し、第４図の■・■・■が第６図のｌ−ｆｆ・■に対応
している。

ブーム（３）がある程度上昇した段階で、切換弁（２４
）を中立位置へ切り換えると、ヘッド側室（２７）及び
ロッド側室（２９）のいずれの側の通路（２５）　　（
２８）もブロックされるため、ブームシリンダ（２６）
のピストン（３４）が停止しようとするが、ブーム（３
）及びそれとともに上昇する各部の慣性力によって、ピ
ストン（３４）が僅かに上昇する。そのため、第４図で
示すように、ブームシリンダ（２６）のロッド側室（２
９）が高圧となり、ヘッド側室（２７）が負圧状態とな
るため、逆にピストン（３４）が僅かに下がり、今度は
逆にロッド側室（２９）が負圧状態、ヘッド側室（２９
）が高圧状態となって、その繰り返しによる脈動を生じ
、これによってショックを発生する。しかし、上記切換
弁（２４）の切換時、ヘッド側室（２７）が負圧状態に
なると、高圧側であるロッド側室（２９）側の通路（２
８）から油路すを通って、ショック防止用シリンダ（３
７）の油圧室Ｂへ圧油が供給されるため、第３図■の如
く、ピストン（３９）が図の右方向に移動し、逆に、ヘ
ッド側室（２７）が高圧となると逆方向に移動して（第
３図１［［）、第５図の点線で示すように、脈動のピー
ク値を小さくかつ早期に減衰させて、ショックが発生ず
るのを防止する。

（２）ブーム下降時 ブーム（３）が上昇した位置においては、第４図の１で
示すように、ピストン（３９）はショック防止用シリン
ダ（３７）の左側に位置している。この状態で、切換弁
（２４）を下降位置へ切り換えると、第１図のヘッド側
室（１８）の通路（２５）がドレン（３２）に通じ、ロ
ッド側室（２９）の通路（２８）が油圧ポンプ（２２）
側に通ずるため、ロッド側室（２９）が高圧、ヘッド側
室（２７）が低圧となる。

このような圧力の変化は大きくかつ急激であるため、こ
れによってショック化するが、しかし、第４図■の如く
、ショック防止用シリンダ（３７）内のピストン（２９
）が右方向に移動して、油圧室Ａの圧油が、固定絞り（
４０）を通り、油路ａからこのヘッド側室（２７）の通
路（２５）側に供給されるため、第６図で示すように、
このようなヘッド側室（２７）の急激な圧力の低下とロ
ッド側室（２つ）の圧力上昇が緩和され、下降起動時の
シーＪ７りを防止するものである。

そして、ブーム（３）が下降した段階で、切換弁（２４
）を再び中立位置に切り換えると、前記上昇停止時と逆
に、ヘッド側室（２７）が高圧、ロッド側室（２９）が
負圧状態となり、次に、ヘッド側室（２７）が低圧、ロ
ッド側室（２９）が高圧となって、これを繰り返すよう
な脈動を生ずる。そして、この場合においても、ヘッド
側室（２７）が高圧となると、第４図■の如く、ピスト
ン（３９）が図の右方向に移動して、油路ａより固定絞
り（４０）を通って、油圧室Ａへ圧油が供給され、油圧
室Ｂの圧油がロッド側室（２９）側の通路（２日）へ供
給され、ヘッド側室（２７）が低圧になると逆方向に作
動（第４図■）するため、このような脈動のピーク値を
カットさせるとともに早期に減衰させて（第６図参照）
ショックを防止するものである。

なお、ピストン（３９）が、油圧室Ｂ側端面に接してい
る状態でブームを上げ起動操作するとショック防止効果
が減少するので、ショック防止用シリンダ（３７）の油
圧室Ｂ内に圧縮バネ（４２）を挿入することにより、ピ
ストン（３９）の自由度を常に持たせ、ショック防止効
果を、更に上げることができる。

上記の絞り（４０）は、通路中を流動する作動油の運動
エネルギーを熱エネルギーに変え、ショックを減衰させ
る作用をなす。この絞り（４０）は油路ｂｓに設けるこ
とも可能であるが、実験では油路ａ側の方が好ましい結
果が得られた。

実施例２ 第７図の実施例は、油路ａ中の絞り（４０）を可変絞り
としたものである。即ち、バックホーは掘削作業が主た
る作業であるが、それ以外に、杭打ち等の作業にも用い
られる。この場合、掘削作業等ではブーム（３）の上昇
及び下降時のいずれにおいても、ショックは少ないほう
がよい。しかし、杭打ち作業は、逆にブーム（３）を下
降させたときに衝撃力がないと作業が困難となる。

そこで、この実施例では、上記絞り　（４０）を調整で
きるようにして、この絞り　（４０）を調整することに
より、杭打ち作業時にはショック防止機能を解除し、他
方掘削作業時にはショックを防止するよう、任意に作業
者が設定できるようにしたものである。この゛場合、可
変絞り（４０）にはレバー（４５）を設けており、この
レバー（４５）の操作によって、任意の絞りを選択でき
るようにしている。

また、この可変絞り（４０）は、上記レバー（４５）に
よって油路ａを完全に閉じることもできるようにしてい
る。

実施例３ 第８図は、この発明の第３の実施例を示している。前記
第１図の実施例では、シラツク防止用シタンダ（３７）
の油路ａ−ｂのいずれも、一方はヘッド側室（２７）の
通路（２５）へ他方はロッド側室（２９）の通路（２８
）へのみ連通させて、これによって、ブーム上昇の際の
起動・停止、同じく下降の際の起動・停止のいずれの場
合においてもショックを防止できるようにしている。し
かしながら、このような構成とすると、切換弁（３１）
を普通に切換え操作した場合には問題ないが、ブーム（
３）の上昇起動時に、切換弁（３１）を非常にゆっくり
と操作すると、ブームシリンダ（２６）のロッド側室（
２９）が僅かに早くドレン（３２）側に通ずるため、シ
ョック防止用シリンダ（３７）のロッド側室（２７）に
通ずる油圧室Ｂ側の圧油がドレン（３２）側に逃げ、こ
れにともなって、そのピストン（３９）が図の左側に移
動し、ヘッド側室（２７）がロッド側室（２９）に比較
して低圧となり、−時的にブーム（３）が下がる欠点が
ある。この実施例では、このような上昇起動時のブーム
（３）の−時的な降下を防止するようにしたものである
。

そこで、この実施例では、前記ロッド側室（２９）の通
路（２８）に通ずる油路すより分岐して、ドレン〈４６
〉側に通ずるドレン油路（４７）を設け、この油路（４
７）の途中に、通常状態で開いている低圧リリーフバル
ブ（４８）を設け、更に、このリリーフバルブ（４８）
と前記分岐点Ｐとの間に絞り（４９）を設けている。低
圧リリーフバルブ（４８）には、もう一方の油圧室Ａと
ヘッド側通路（２５）とを結ぶ油路ａより分岐して、パ
イロット圧を取り入れるパイロット圧通路（５０）が設
けられている。

このような構成において、切換弁（３１）が中立状態に
ある場合には、リリーフバルブ（４８）が開いており、
そのため、ロッド側室（２９）の通路（２８）に通ずる
油路すは、ドレン（４６）側に開放された状態にある。

そのため、この油路すに連通された油圧室Ｂは低圧であ
り、そのピストン（３９）が図の左位置−杯まで移動し
た状態にある。そして、このような状態から切換弁（３
１）を上界側に切り換え、ロッド側室（２９）の通路（
２８）が低圧となっても、ショック防止用シリンダ（３
７）のピストン（３９）は図の左−杯位置まで移動して
いることから、第３図のｒの場合と異なって、ピストン
（３９）は図の左側に移動できず、それ故、ヘッド側室
（２７）はそのまま高圧となり、ブーム（３）が上昇さ
せられる。

上記低圧リリーフバルブ（４８）は、バイロー／　ト圧
通路（５０）が低圧となったとき、ドレン（４６）側へ
の油路（４７）を閉じるものであり、これによって、ロ
ッド側室（２９）が低圧になるのを防止する。これが必
要なのは、ブーム（３）によって機体（１）の重量を支
える必要のある場合である。

例えば、トランクからクレーンを用いないで機体（１）
を降ろす場合、まず、バケット　（７）を地面へ付けた
状態で、機体（１）をトラックより乗りださせる必要が
あるが、このような場合に、ロッド側室（２９）を間圧
状態として、自重の支持を可能とするものである。

第８図において、ロッド側室（２７）の通路（２５）か
ら前記分岐点Ｐまでの油路す中に、ストップバルブ（５
１）を設けている。この油路すを閉じることによって、
ショック防止用シリンダ（３７）の動作を解除し、前記
のような杭打ち作業を行なうことができる。

実施例４ 第９図は、この発明の第４の実施例であって、前記第１
図及び第８図の実施例が、油圧室Ａと油圧室Ｂの受圧面
積の異なるショック防止用シリンダ（３７）を用いてい
るのに対し、この実施例では、その受圧面積が同じバラ
ンス型のピストン（３９）を備えたシリンダ（３７）を
用いたものである。そして、ヘッド側室（２７）側の通
路（２５）に通ずる油路ａには、前記と同様に絞り（４
０）が設けられるが、この油路すへの分岐点と前記ヘッ
ド側室（２７）との間の通路（２５）中に、ヘッド側室
（２７）へ圧油を供給する側にのみ開くチェック弁（５
５）を備えた絞り（５Ｇ）を設けている。

即ち、第１Ｏ図で示すように、ショック防止用シリンダ
（３７）は、ピストン（３９）両側の受圧面積を異なら
しめてその比を約２：１としたときに最もシタツク防止
作用を発揮し、面積比１の場合には、特に上げ停止時及
び下げ停止時の効果が非常に少ないことが解る。このた
めに前記第１図、第８図実施例では、ロッド（３８）を
設けて受圧面積を異ならしめているのであるが、この実
施例では、上記の如きチェック弁（５５）付絞り（５６
）を設けることによって、ショック防止作用を行なわせ
るようにしたものである。

そして、本実施例では、このようなバランス型のピスト
ン（３９）を採用していることから、下降停止した状態
では、高圧のヘッド側室（２７）に通ずる油圧室Ａが油
圧室Ｂ側よりも常に高くなり、ピストン（３９）は第８
図の場合と同じくシリンダ（３７）の左端に位置するた
め、第８図実施例と同様に上昇起動時のブームの下降を
防止することができる。

第１１図は、この実施例４におけるブーム上昇・下降時
のヘッド側室（２７）とロッド側室（２９）の油圧変化
を示したもので、上昇停止時、下降起動時及び停止時に
おいて脈動のピーク値がカットされ、シタツク防止作用
を果していることが解る。

上昇起動時には、ショック防止効果はないが、第３実施
例と同様に上昇起動時のショックは元々それ程大きいも
のではないから、特に不都合はない。

更に、この実施例では、上記の如く、通路（２５）中に
絞り（５６）を設けることに伴って、第１図及び第８図
実施例で設けられている切換弁（２４）中の絞り（５７
）を省略している。

即ち、第１図及び第８図中の絞り（５７）は、ブーム下
降時の落下速度を調整するものであるが、この第９図実
施例で切換弁（２４）中に設けると、その下降時運路ａ
が大気圧にならずピストン（３９）のＡ室側への移動を
妨げ、シｇ７り防止効果が充分発揮されないため、この
ように通路ａの分岐点よりヘッド側室（２７）側に設け
たものである。

発明の効果 以上の如く、この発明によれば、作業機用シリンダ側へ
の通路の途中に設けたショック防止用シリンダが、作業
機の上昇または下降操作時におけるショックを吸収する
ため、このようなショックによる操縦者の疲労や作業能
率の低下を軽減できるとともに、装置全体の耐久性をも
向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例を示すバックホーに
おけるブームシリンダの油圧回路図、第２図は、ショッ
ク防止用シリンダの縦断面図、第３図Ｉ・■・■は、ブ
ーム上昇時におけるシｇ７り防止用シリンダの動作を示
す模式図、第４図■・■・■は、同じくブーム下降時に
おけるショック防止用シリンダの動作を示す模式図、第
５図は、ブーム上昇時におけるブームシリンダ内の各油
圧室の油圧の変化を示すグラフ、第６図は、同じくブー
ム下降時におけるブームシリンダの油圧室内の油圧の変
化を示すグラフ、第７図は、この発明の第２の実施例を
示す油圧回路図、第８図は、この発明の第３の実施例を
示す油圧回路図、第９図は、この発明の第４の実施例を
示す油圧回路図、第１０図は、同じく第４の実施例にお
けるショック防止用シリンダの縦断面図、第１１図は、
ショック防止用シリンダのピストン両側の受圧面積比と
ショック物理量との関係を示すグラフ、第１２図は、第
４の実施例におけるブーム上昇時と下降時におけるブー
ムシリンダ内の油圧の変化を示すグラフ、第１３図は、
バックホーとその油圧回路の従来例を示す側面図である
。 （２５）　　（２８）・・・油圧通路、（２７）・・・
ヘッド側室、（２９）・・・ロッド側室、 （３７）・・・ショック防止用シリンダ、（３９）・・
・ピストン、（４０）・・・絞り。 特許出廓人　　　ヤンマーディーゼル株式会社代理人弁
理士　　樽　　本　　　久　　幸第４図 第３図 −　ｔ　Ｉ　ｍ　ｅ 第５図 ｔａｍｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作業機を昇降させる油圧シリンダへの油圧回路中に、ピ
   ストンを内蔵したショック防止用シリンダを、そのピス
   トンの一方の側の油圧室を前記昇降用シリンダのヘッド
   側室への油圧通路へ連通させ、他方の側の油圧室を同じ
   く昇降用シリンダのロッド側室への油圧通路へ連通させ
   て配置し、上記ショック防止用シリンダとヘッド側室又
   はロッド側室への油圧通路とを連通する一方の油路の途
   中に絞りを設けたことを特徴とする建設機械における作
   業機のショック防止装置。