JP3868730B2 - 自走式建設機械のブレーキ機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ブレーキ装置を駆動するための動力源に作動油を利用し、ブレーキ装置へ制動力を伝達するための媒体にこの作動油とブレーキ液を用いたオイル・バイ・オイルブレーキと称するホイールショベル等の自走式建設機械のブレーキ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホイールショベル等の自走式建設機械のブレーキシステムには、ブレーキ装置を駆動するための動力源に圧縮空気を利用し、ブレーキ装置へ制動力を伝達するための媒体にこの圧縮空気とブレーキ液を用いたエアオバーハイドロブレーキと称するシステム、前記動力源に作動油を利用し、ブレーキ装置への制動力伝達媒体にこの作動油とブレーキ液を用いたオイル・バイ・オイルブレーキと称するシステム、前記動力源及び制動力伝達媒体の双方に作動油を用いた全油圧ブレーキと称するシステムの３種類のブレーキシステムがある。
【０００３】
出願人は、自走式建設機械のブレーキシステムに、これまでエアオバーハイドロブレーキのブレーキシステムを採用していたが、このブレーキシステムは、コンプレッサ、エアタンク、エアドライヤ等の専用の空圧機器が必要となって、部品点数が多く原価の面でも不利であるという問題が生じた。また、エア漏れが発生した際にエア漏れの発生部位の確認作業に時間を要したり、空圧機器の定期交換が必要になったりするというような問題も生じた。こうしたことから、出願人は、こうしたブレーキシステムに代えてオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキシステムを自走式建設機械のブレーキシステムに採用することについて、これまで研究開発を進めてきた。
【０００４】
このオイル・バイ・オイルブレーキの自走式建設機械のブレーキ機構は、ブレーキ液の液圧により駆動されるホイールシリンダ等を有するブレーキ装置と、一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をブレーキ装置に供給するブースタと、油タンク内の作動油を加圧してその圧油をブースタへ供給する油圧ポンプと、オペレータがブレーキペダルを踏むことにより操作されるブレーキバルブとを備えている。このブレーキバルブは、ブレーキペダルの踏み込み量に応じてブースタへの圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に二次側の圧油を油タンクへ排出するように構成されている。また、このブレーキ機構は、ブレーキバルブの一次側に配設され油圧ポンプから供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整し、その結果生じた余剰油を油タンクへ返送するリリーフバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設されリリーフバルブで圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータを備えている。
【０００５】
後に詳述する図１以降に図示の各自走式建設機械のブレーキ機構は、こうした従来のブレーキ機構をベースにして構成していて従来のブレーキ機構を包含しているので、このオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構を理解するに当たっては、図１及びその説明を参考にされたい。オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構では、作動油に鉱油系の油を使用しているのに対し、ブレーキ液には、鉱油系の油に比べて粘性が低い非鉱油系の油を使用しており、温度変化による粘性の変化が少ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このオイル・バイ・オイルブレーキによる従来のブレーキ機構では、制動力伝達媒体として、ブースタの二次側には、温度変化による粘性の変化が少ない非鉱油系の油のブレーキ液を用いているものの、油圧ポンプからブースタの一次側に至る流路には、低温の環境下で粘性が高まる作動油を用いている。そのため、氷点下の環境下、特に外気温がー１０°Ｃやー２０°Ｃというようなきわめて低い環境下では、作動油の粘性が著しく高まることにより粘性抵抗が増加して、ブースタから油タンクに至るまでの作動油の排出流路内の圧力損失が大きくなる。
【０００７】
そうすると、ブレーキペダルを踏み込んだ状態からこれを離してブレーキバルブを非操作状態にしても、ブースタの一次側の作動油が中々排出されないでブースタのシリンダ内に残圧が発生する。その結果、ブレーキペダルが操作されていないにもかかわらずブレーキが効いている状態が生じて、いわゆる引きずりが発生する。この引きずりが発生すると、ブレーキが効いた状態で自走式建設機械が走行するため、走行抵抗となり、燃料消費量が増加したりブレーキシューのブレーキライニングが摩耗したりする等の問題が発生する。
【０００８】
この出願の発明は、こうした従来の技術の問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、外気温が低くても引きずりが発生しない自走式建設機械のブレーキ機構を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、こうした技術課題を解決するため、
ブレーキ液の液圧により駆動されるブレーキ装置と、一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をブレーキ装置に供給するブースタと、油タンク内の作動油を加圧してその圧油をブースタへ供給する油圧ポンプと、オペレータにより操作されその操作量に応じてブースタへの圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に一次側から二次側への圧油の流通を遮断して二次側の圧油を排出するブレーキバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設され油圧ポンプから供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整して余剰油を油タンクへ返送するリリーフバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設されリリーフバルブで圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータとを備えた自走式建設機械のブレーキ機構において、
ブレーキバルブの二次側の圧油を排出するためのブレーキバルブの排出ポートを油圧ポンプの吸込み口側に接続する接続回路を設けて、ブレーキバルブの操作を解除したときに、ブースタの一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブの排出ポートから油圧ポンプで強制的に吸引することができるようにした。
【００１０】
本発明は、こうした手段を採用しているので、自走式建設機械の運転を開始した後、ブレーキバルブが操作されていない状態にあるときには、油圧ポンプの圧油がリリーフバルブを通過して油タンクへ返送され、こうした過程が繰り返されているとともに、ブースタの一次側の作動油は、ブレーキバルブの排出ポートを通じて排出されていて、ブレーキ装置は、作動していない状態にある。この状態でオペレータがブレーキバルブを操作すると、ブレーキバルブは、切り換えられてその操作量に応じて圧油の供給量を調節しながら油圧ポンプの圧油をブースタの一次側へ供給し、ブレーキ装置を作動させる。
【００１１】
しかる後、オペレータがブレーキバルブの操作を解除すると、ブレーキバルブは、非操作状態に切り換えられて一次側から二次側への圧油の流通を遮断するとともに、ブースタの一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブの排出ポートから油圧ポンプで強制的に吸引するようにしながら接続回路を通じて速やかに排出する。本発明の自走式建設機械のブレーキ機構は、このように、ブレーキバルブの操作を解除するときにブースタの作動油を油圧ポンプで強制的に吸引するようにしているので、ブレーキ装置の作動を速やかに解除することができて、外気温が低く作動油の粘性が著しく高まったときでも、引きずりが発生しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図５に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の第１の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図、図２は、本発明の第２の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図、図３は、図２及び図５のブレーキ用油圧回路と関連してコントローラで制御される自走式建設機械の走行用油圧回路の一例を示す図、図４は、本発明の第３の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図、図５は、本発明の第４の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示すを示す図である。
【００１３】
本発明の第１の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構を、図１に基づいて説明する。
【００１４】
図１において、２１はブレーキ液の液圧により駆動されるブレーキ装置を構成するホイールシリンダ、２２は一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をホイールシリンダ２１に供給するブースタ、２３は油タンク２４内の作動油を加圧してその圧油をブースタ２２へ供給するブレーキ用の油圧ポンプ、２４は油タンク、２５はオペレータにより操作されその操作量に応じてブースタ２２への圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に一次側から二次側への圧油の流通を遮断して二次側の圧油を油タンク２４へ逃がすブレーキバルブ、２６はブレーキバルブ２５の一次側に配設され油圧ポンプ２３から供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整して余剰油を油タンク２４へ返送するリリーフバルブ、２７はブレーキバルブ２５の一次側に配設されリリーフバルブ２６で圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータ、２８はアキュムレータ２７内の圧油の逆流を阻止するチェックバルブである。
【００１５】
ホイールシリンダ２１は、ブースタ２２の二次側のブレーキ液が供給されたときに伸長してブレーキシュー２１ａを押し広げ、自走式建設機械にブレーキをかけることができる。ブースタ２２は、一次側に設けられる大断面積のラムシリンダ２２ａと二次側に設けられる小断面積のラムシリンダ２２ｂとを組み合わせることにより一次側に作用する作動油の圧力を増圧して二次側のブレーキ液に伝達する。前述したように、ブースタ２２の一次側に作用する作動油は、低温の環境下で粘性が高まる性質を有するのに対し、二次側のブレーキ液は、温度変化による粘性の変化が少ない性質を有する。ブースタ２２についての作動油の供給排出は、センタージョイント２９を通じて行われる。
【００１６】
ブレーキバルブ２５は、オペレータがブレーキペダル２５ａを踏むことにより切換操作され、ブースタ２２の一次側における作動油の流れを制御する。すなわち、オペレータがブレーキバルブ２５を踏むと、その踏み込み量に応じて下位置から順次中央位置及び上位置に切り換えられる。ブレーキペダル２５ａを踏まないときには、下位置に切り換えられており、油圧ポンプ２３からの圧油をブースタ２２へ供給するための供給ポートを閉じて一次側から二次側への圧油の流通を遮断するとともにブースタ２２の一次側（ブレーキバルブ２５の二次側）の作動油を排出するための排出ポートを開く。また、ブレーキバルブ２５を踏んで中央位置に切り換えられると、供給ポート及び排出ポートの双方を閉じ、上位置に切り換えられると、供給ポートを開き、排出ポートを閉じるとともに、踏み込み量に応じてブースタ２２への圧油の供給量を調節し、ひいては、ブースタ２２へ出力する油圧の圧力値を調節することができる。
【００１７】
リリーフバルブ２６は、ブレーキ用油圧回路を保護するために設けられるが、そのリリーフ圧は、少なくともブレーキバルブ２５の二次圧よりも高く設定し、アキュムレータ２７に蓄えるべき圧力値等を考慮しながら設定する。アキュムレータ２７は、油圧ポンプ２３で発生した油圧を蓄圧してブレーキの応答性を良くするために設けられるとともに、エンジンを停止させて油圧ポンプ２３が停止したときでも、ブレーキを作動させることができるようにするために設けられている。以上述べた機器は、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構が通常備えている機器である。
【００１８】
この図１の自走式建設機械のブレーキ機構は、こうしたオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構において、二次側の圧油を排出するためのブレーキバルブ２５の排出ポートを油圧ポンプ２３の吸込み口側に接続する接続回路２０を設けている。すなわち、油タンク２４内の作動油を油圧ポンプ２３に導く作動油導入用の流路Ａとブレーキバルブ２５の排出ポートとの間を、フィルタ２０ａを設けた接続回路２０により接続し、ブレーキバルブ２５が下位置に切り換えられたときに、ブースタ２２の一次側に供給されている作動油をブレーキバルブ２５の排出ポートから接続回路２０及び作動油導入用の流路Ａを通じて油圧ポンプ２３に導入できるようにしている。ブレーキバルブ２５の排出ポートは、通常、流路を介して油タンク２４に接続されているが、本ブレーキ機構では、こうした排出ポートを油圧ポンプ２３に接続している。
【００１９】
このような自走式建設機械のブレーキ機構において、オペレータが自走式建設機械の運転を開始してブレーキ用の油圧ポンプ２３を駆動すると、ブレーキバルブ２５が図示の下位置にあるときすなわちブレーキバルブ２５の非操作時には、油圧ポンプ２３の圧油は、ブースタ２２側への流通をブレーキバルブ２５で遮断されているため、リリーフバルブ２６を通過して油タンク２４へ返送され、こうした過程が繰り返されている。また、ブースタ２２の一次側の作動油は、ブレーキバルブ２５の排出ポートを通じて排出されていて、ブレーキ装置のホイールシリンダ２１は、作動していない状態にある。
【００２０】
この状態でオペレータがブレーキをかけるためにブレーキペダル２５ａを踏み込んでブレーキバルブ２５を操作すると、ブレーキバルブ２５は、中間位置を経た後に上位置に切り換えられ、その操作量に応じて圧油の供給量を調節しながらブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油をブースタ２２の一次側へ供給し、ホイールシリンダ２１を伸長させてブレーキ装置を作動させる。このとき、ブレーキバルブ２５は、その排出ポートを閉じていて、ブースタ２２の一次側の作動油が接続回路２０側に排出されるのを阻止している。
【００２１】
しかる後、オペレータがブレーキバルブ２５の操作を解除すると、ブレーキバルブ２５は、非操作状態の下位置に切り換えられて一次側から二次側への圧油の流通を遮断するとともに、ブースタ２２の一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブ２５の排出ポートからブレーキ用の油圧ポンプ２３で強制的に吸引するようにしながら接続回路２０を通じて速やかに排出する。この自走式建設機械のブレーキ機構は、このように、ブレーキバルブ２５の操作を解除するときにブースタ２２の作動油を油圧ポンプ２３で強制的に吸引するようにしているので、ブレーキ装置をなすホイールシリンダ２１の作動を速やかに解除することができて、外気温が低く作動油の粘性が著しく高まったときでも、引きずりが発生しない。その結果、ブレーキが効いた状態で自走式建設機械が走行することは防止できるため、こうしたことに起因して燃料消費量が増加したりブレーキシューのブレーキライニングが摩耗したりする等の問題が発生することはなくなる。
【００２２】
作動油の中に含まれる固形物は、油圧ポンプ２３やリリーフバルブ２６、チェックバルブ２８等の制御弁を損傷させる原因となるが、図１の例では、接続回路２０に特にフィルタ２０ａを設けているので、ブースタ２２の一次側等で発生する金属粉やパッキン屑等の固形物をこのフィルタ２０ａにより除去して油圧ポンプ２３や前記制御弁に入り込ませないようにすることができ、これらの損傷を防止することができる。図１の例では、ブレーキバルブ２５の排出ポートを接続回路２０により油圧ポンプ２３の吸込み口側に接続しているが、この接続回路２０に、油タンク２４に通じる分岐流路を設け、作動油の温度が低くないときには、ブースタ２２の作動油を、この分岐流路に導入するように切換弁等で流路を切り換えて、分岐流路を通じて油タンク２４に排出できるようにしてもよい。
【００２３】
以上、外気温が低くても引きずりが発生しないように改良した本発明の自走式建設機械のブレーキ機構に関する基本例について述べたが、こうしたブレーキ機構において、外気温が低くてもブレーキの応答性が悪化しない手段を付加した本発明の第２〜第４の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構について説明する。なお、これらのブレーキ機構を図示した図２乃至図５において図１と同一の符号をつけた部分は、同図と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００２４】
これらの各具体化例のブレーキ機構は、何れも、図１のブレーキ機構と同様、ブレーキ液の液圧により駆動されるホイールシリンダ２１やブレーキシュー２１ａ等からなるブレーキ装置と、一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をホイールシリンダ２１に供給するブースタ２２と、油タンク２４内の作動油を加圧してその圧油をブースタ２２へ供給する油圧ポンプ２３と、オペレータにより操作されその操作量に応じてブースタ２２への圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に一次側から二次側への圧油の流通を遮断して二次側の圧油を排出するブレーキバルブ２５と、ブレーキバルブ２５の一次側に配設され油圧ポンプ２３から供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整して余剰油を油タンク２４へ返送するリリーフバルブ２６と、ブレーキバルブ２５の一次側に配設されリリーフバルブ２６で圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータ２７とを備えている。また、こうしたオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構において、ブレーキバルブ２５の二次側の圧油を排出するためのブレーキバルブ２５の排出ポートを油圧ポンプ２３の吸込み口側に接続する接続回路２０を設けて、ブレーキバルブ２５の操作を解除したときに、ブースタ２２の一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブ２５の排出ポートから油圧ポンプ２３で強制的に吸引することができるようにしていて、図１のブレーキ機構の手段をそのまま備えている。
【００２５】
まず、本発明の第２の具体化例のブレーキ機構について、補足事項を図２及び図３を用いて説明する。
【００２６】
３０はブースタ２２へ供給する圧油の温度を検出する油温センサ、３１はこの油温センサ３０で検出された作動油の温度が設定温度以下に低下したときに、リリーフバルブ２６で圧力調整された圧油がアキュムレータ２７側へ流通するのを遮断するように切り換える圧油遮断用のソレノイドバルブ、３２は前記作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに、アキュムレータ２７内の圧油がブレーキバルブ２５側へ流通するのを遮断するとともにその圧油を油タンク２４へ排出するように切り換える圧油排出用のソレノイドバルブである。
【００２７】
油温センサ３０での作動油の温度の検出結果は、後述するコントローラ３３に送られる。ソレノイドバルブ３１，３２は、通常時は、図２に示すように上位置に切り換えられていて、ポンプ２３の油圧をブレーキバルブ２５側へ供給する流路を開放している。また、作動油の温度が設定温度以下に低下すると、ソレノイドバルブ３１，３２は、コントローラ３３により下位置に切り換えられて前記の流路を遮断し、このとき、ソレノイドバルブ３２は、一次側を油タンク２４側に連通させてアキュムレータ２７内の圧油を油タンク２４へ戻す。そのため、ブレーキバルブ２５を操作しても、ブレーキをかけることができなくなる。
【００２８】
以上、この自走式建設機械のブレーキ機構の主要部の技術内容について述べたが、次に、その全体のシステムを図３に基づいて説明する。
【００２９】
図３には、便宜上、図２のブレーキ用油圧回路の図示は省略している。図３において、１４は自走式建設機械を前進、後退又は停止させるように選択的に切換操作するための操作手段としての前後進スイッチ、３３は図２のブレーキ用油圧回路中の油温センサ３０による作動油の温度の検出結果が入力されその検出結果に基づいて同油圧回路中のソレノイドバルブ３１，３２及び後記走行用油圧回路中の前後進スイッチ１４を制御するコントローラ、３４は前後進スイッチ１４の電路中に設けた常閉接点３４ａとコントローラ３３からの電気信号により通電してその常閉接点３４ａを開放させるソレノイド３４ｂとを有する走行リレー、３５は自走式建設機械の運転開始時に走行体の駆動を可能にするように操作するためのキースイッチであり、コントローラ３３に電気的に接続されている。
【００３０】
コントローラ３３には、作動油の粘性が高まってブレーキの応答性に悪影響が生じる限界付近の温度（例えば−１０Ｃ°以下の適宜の温度）が設定温度として記憶されている。このコントローラ３３は、ソレノイドバルブ３１，３２の信号受け部に電気的に接続されており、コントローラ３３に入力される油温センサ３０の検出結果がその設定温度以下になると、電気信号をソレノイドバルブ３１，３２へ出力してこれらを下位置に切り換えるとともに、走行リレー３４へも電気信号を出力して前後進スイッチ１４の電路を開放して前後進スイッチ１４を機能させないように構成している。コントローラ３３には、キースイッチ３５が接続されているので、オペレータが自走式建設機械の運転を開始するためにキースイッチ３５を操作すると、コントローラ３３が自動的に働く。
【００３１】
図３中、走行リレー３４の上方に図示されている前後進スイッチ１４を含む油圧回路は、走行用の油圧モータ４を駆動するための自走式建設機械の走行用油圧回路である。以下、この走行用油圧回路について概説する。
【００３２】
走行用の油圧モータ４は、ホイールショベルのホイール等の自走式建設機械の走行体を駆動する。この油圧モータ４は、走行用の油圧ポンプ１で発生した圧油により回転駆動され、同油圧ポンプ１は、エンジン１５により駆動される。この油圧ポンプ１の圧油は、パイロット式制御弁２でその方向及び流量が制御され、カウンタバランス弁３を経て油圧モータ４に供給される。パイロット式制御弁２は、パイロット油圧回路からのパイロット圧力によりその切換方向とストローク量が制御されて油圧モータ４の回転方向と回転速度を制御し、自走式建設機械の前進後退動作と走行速度を制御することができる。
【００３３】
このパイロット油圧回路は、パイロット圧力の発生源となるパイロット用の油圧ポンプ５と、この油圧ポンプ５に接続されペダル６ａの踏み込み量によりパイロット式制御弁２のストローク量を制御するパイロット弁６と、このパイロット弁６に接続されパイロット弁６への戻り油を遅延するスローリターン弁７と、このスローリターン弁７に接続され自走式建設機械の前進、後進又は中立（停止）を選択する前後進切換弁８とを有する。この前後進切換弁８は、電磁切換弁であり、前後進スイッチ１４により切り換えられる。
【００３４】
図３は、前後進切換弁８が中立位置（Ｎ位置）にあり、パイロット弁６が操作されていない状態を示している。この状態では、パイロット式制御弁２も中立位置にあって、走行用の油圧ポンプ１からの圧油が油タンク９に戻り、自走式建設機械は停止している。前後進切換弁８を前進位置（Ｆ位置）又は後退位置（Ｒ位置）に切り換えてパイロット弁６のペダル６ａを踏み込み操作すると、パイロット用の油圧ポンプ５からパイロット圧がパイロット式制御弁２のパイロットポート２ａ又はパイロットポート２ｂに送られ、同制御弁２が切り換えられる。その場合、前記パイロット圧に応じてパイロット式制御弁２の開口量が調節される。その結果、油圧ポンプ１からの圧油がパイロット式制御弁２で流量調整され、管路１２ａ又は管路１２ｂ、カウンタバランス弁３を経由して走行用の油圧モータ４に導かれて、同油圧モータ４が駆動されて自走式建設機械が走行する。
【００３５】
その走行中にパイロット弁６のペダル６ａを離すと、同パイロット弁６がパイロット圧を遮断して、その出口ポートがタンク１０と連通する。その結果、パイロットポート２ａ又はパイロットポート２ｂに作用していた圧油が前後進切換弁８からスローリターン弁７及びパイロット弁６を経由して油タンク１０に戻る。このとき、スローリターン弁７の絞り７ａにより戻り油が絞られるから、パイロット式制御弁２は、徐々に中立位置に切り換わる。
【００３６】
パイロット式制御弁２が中立位置に戻ると、走行用の油圧ポンプ１からの圧油は油タンク９に戻り、カウンタバランス弁３も図示の中立位置に切り換わる。その結果、走行用の油圧モータ４からの圧油は、カウンタバランス弁３の絞り３ａ又は絞り３ｂ及びパイロット式制御弁２内の絞り２ｃにより絞られるので、流量が多い場合には、リリーフ弁１１ａ又はリリーフ弁１１ｂが開いて、大きな油圧ブレーキが働く。この油圧ブレーキの働きにより減速されて油圧モータ４の吐出流量が減少すると、リリーフ弁１１ａ又は１１ｂは閉じ、カウンタバランス弁３の絞り３ａ又は絞り３ｂとパイロット式制御弁２内の絞り２ｃを介して油圧モータ４の吐出油が再び油圧モータ４に戻る循環通路が形成されて油圧モータ４に小さなブレーキが働く。
【００３７】
こうした図３の自走式建設機械の走行用油圧回路は、油温センサ３０の検出結果が設定温度以下になると、コントローラ３３により前後進スイッチ１４の電路が開放されるため、前後進スイッチ１４を操作しても、走行用の油圧モータ４を駆動できなくなって、自走式建設機械を走行不能にすることができる。図３の自走式建設機械の走行用油圧回路は、本発明に係る自走式建設機械のブレーキ機構とこうした点で関係を有するだけであって、油圧回路の具体的構造自体は直接関係を有するものでない。したがって、この走行用油圧回路は、走行用の油圧モータを駆動する油圧回路であれば、他の形態のものに代えてもよい。
【００３８】
以上述べた第２の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構は、すでに図１で述べた第１の具体化例のブレーキ機構の作用効果を奏するほか、以下に述べる作用効果を奏する。
【００３９】
いま、この第２の具体化例のブレーキ機構において、オペレータがキースイッチ３５を操作して自走式建設機械の運転を開始しようとしたときに、油温センサ３０で検出された作動油の温度が設定温度以下に低下していたものとする。そうすると、その作動油の温度がコントローラ３３に入力され、コントローラ３３は圧油遮断用のソレノイドバルブ３１に電気信号を発して、リリーフバルブ２６で圧力調整された圧油がアキュムレータ２７側へ流通するのを遮断するようにソレノイドバルブ３１を下位置に切り換える。また、圧油排出用のソレノイドバルブ３２にも電気信号を発して、アキュムレータ２７内の圧油がブレーキバルブ２５側へ流通するのを遮断してその圧油を油タンク２４へ逃がすようにソレノイドバルブ３２を下位置に切り換える。
【００４０】
このようにソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えると、自走式建設機械は、ブレーキバルブ２５を操作しても、ブレーキをかけることができなり、この状態で自走式建設機械を誤って走行させると、暴走して危険である。こうした問題に対応して、作動油の温度が前記設定温度以下に低下していたときに、コントローラ３３は、走行リレー３４にも電気信号を発してその接点を開き、前後進スイッチ１４をオフ状態にする。その結果、前後進スイッチ１４をＦ位置又はＲ位置に切換操作しても、自走式建設機械を走行させることができなくなり、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐことができる。
【００４１】
ソレノイドバルブ３１が下位置に切り換えられると、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油は、アキュムレータ２７側へ流通するのをソレノイドバルブ３１で遮断されているため、リリーフバルブ２６を通過して油タンク２４へ返送され、油タンク２４内の作動油に混入される。この油タンク２４内の作動油は、再度、油圧ポンプ２３で加圧された後にリリーフバルブ２６を通過して油タンク２４へ返送され、こうした作動油の循環が繰り返される。その過程において、油圧ポンプ２３の圧油がリリーフバルブ２６を通過するときに少なからぬ摩擦熱が発生し、さらに、作動油が油圧ポンプ２３で加圧されるときにも若干の熱が発生する。そのため、油タンク２４内の低温の作動油は、これらの熱により加熱され、この過程が繰り返されるこにより、次第に油温が高められて行く。
【００４２】
一方、ソレノイドバルブ３２が下位置に切り換えられると、アキュムレータ２７内の圧油は、ソレノイドバルブ３２を通じて油タンク２４へ戻されて油タンク２４内の作動油に混入される。その結果、アキュムレータ２７に溜められた低温の圧油も、ブレーキ用の油圧ポンプ２３で加圧されリリーフバルブ２６を通過する前記の作動油の循環過程で温められる。こうして作動油が温められて所定の温度（前記設定温度と同じ温度でも別の温度でもよい。）に達すると、ソレノイドバルブ３１，３２がコントローラ３３の指令により上位置に切り換えられ、ブレーキバルブ２５側への圧油の流通が可能になるとともにアキュムレータ２７内に適温の圧油が蓄えられる。また、走行リレー３４の接点がコントローラ３３の指令により閉じられ、前後進スイッチ１４がオン状態になるため、前後進スイッチ１４を切換操作して自走式建設機械を走行させることができるようになる。
【００４３】
この第２の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構では、自走式建設機械の運転を開始しようとした場合において、外気温が低下して作動油の粘性が著しく高まったときに、油タンク２４内の作動油の温度をコントローラ３３の指令により自動的に高めて作動油の粘性を低下させた後、ブレーキバルブ２５の操作により作動油をブースタ２２に供給し得るようにしているため、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油をブースタ２２に供給するための流路内の圧力損失を減少させてブレーキの応答性の低下を抑えることができる。したがって、本ブレーキ機構によれば、外気温が低くても、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。加えて、アキュムレータ２７内の圧油も、油タンク２４に戻して温めるようにしていて、その圧油の粘性が低下するので、アキュムレータ２７の本来の機能を円滑に発揮することができてブレーキの応答性を一層良好にすることができる。
【００４４】
この自走式建設機械のブレーキ機構では、油タンク２４内の作動油の温度を高める場合、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブ２６を利用してその作動油を温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、作動油の加温手段を設けたにもかかわらず、構造が複雑化することもない。また、ソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるときに、自走式建設機械を走行できなくしているので、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐこともできて、運転の安全性も確保することができる。
【００４５】
ところで、外気温が低下して作動油の粘性が著しく高まると、粘性抵抗の増加により、ブレーキペダル２５ａを踏んでブレーキバルブ２５のスプールを移動させるときの抵抗が増加するため、その操作に要する力が増加し、オペレータによっては、ブレーキペダル２５ａの操作が重いと感じることもあり、いわゆるブレーキフィーリングの悪化をもたらす。この自走式建設機械のブレーキ機構では、作動油の温度が設定温度以下に低下した場合、ブレーキペダル２５ａの操作時にブレーキバルブ２５を通る作動油の粘性を低減させることができるため、ブレーキバルブ２５のスプールをブレーキペダル２５ａで移動させるときの抵抗を低減することができる。したがって、本ブレーキ機構によれば、外気温が低くても、ブレーキペダル２５ａの操作が重くなるのを防ぐことができて、ブレーキフィーリングの悪化をもたらすようなこともない。
【００４６】
次に、第３の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構について、補足事項を図４を用いて説明する。
【００４７】
この自走式建設機械のブレーキ機構は、図１に示した第１の具体化例のブレーキ機構において、リリーフバルブ２６による圧力調整の結果生じた余剰油をその逆流を阻止してブレーキバルブ２５の二次側の流路へ供給することができる余剰油供給回路３７を設けている。すなわち、リリーフバルブ２６の二次側の流路とブレーキバルブ２５の二次側の流路との間に、リリーフバルブ２６の二次側への逆流を阻止するチェックバルブ３６を有する余剰油供給回路３７を接続して、リリーフバルブ２６による圧力調整の結果生じた余剰油をブレーキバルブ２５の二次側の流路に供給するようにしている。本ブレーキ機構は、図２のブレーキ機構とは異なり、油温センサ３０やソレノイドバルブ３１，３２を設けていない。そのため、コントローラ３３や走行リレー３４も設けておらず、図３中の走行用油圧回路のような手段とは独立して設けることができる。
【００４８】
この第３の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構は、図１によりすでに説明した第１の具体化例のブレーキ機構の作用効果を奏するほか、以下に述べる作用効果を奏する。
【００４９】
すなわち、この第３の具体化例のブレーキ機構において、オペレータが自走式建設機械の運転を開始してブレーキ用の油圧ポンプ２３を駆動すると、ブレーキバルブ２５が図示の下位置にあるときすなわちブレーキバルブ２５の非操作時には、油圧ポンプ２３の圧油は、ブースタ２２側への流通をブレーキバルブ２５で遮断されているため、リリーフバルブ２６を通過して一部が余剰油供給回路３７に分流するとともに残部が油タンク２４へ返送され、油タンク２４内の作動油に混入される。余剰油供給回路３７に分流した圧油は、チェックバルブ３６で逆流３を阻止されながらブレーキバルブ２５の二次側に供給され、次いで、ブレーキバルブ２５の下位置の排出ポートから排出された後、接続回路２０及び流路Ａを経由して油圧ポンプ２３で吸引されて加圧される。こうして油圧ポンプ２３で吸引、加圧された圧油と油タンク２４へ返送される圧油は、再びリリーフバルブ２６を通過し、その通過時の摩擦熱等により温められるので、油タンク２４内の作動油は、以上の過程を繰り返して温められて行く。
【００５０】
一方、オペレータがブレーキペダル２５ａを踏み込んでブレーキバルブ２５を上位置に切り換えたときすなわちブレーキバルブ２５の操作時には、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油がブースタ２２へ供給されて、ブレーキバルブ２５の二次側の圧油が接続回路２０に排出されることはないので、リリーフバルブ２６を通過したときに温められた圧油の一部は、余剰油供給回路を経由してブレーキバルブ２５の二次側の流路から直接ブースタ２２へ供給される。したがって、この自走式建設機械のブレーキ機構によれば、外気温が低いときでも、少なくともブレーキバルブ２５の二次側の流路内を流通する作動油の温度を高めることができて同流路内の圧力損失を減少させることができ、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。特に、本ブレーキ機構では、運転開始後に間もなくブレーキをかけたときでも、ブレーキバルブ２５の二次側の流路内を流通する作動油の温度を即時に高めることができるため、第２の具体化例のものとは異なり、運転を開始する際に待ち時間を要しない。
【００５１】
この自走式建設機械のブレーキ機構において、運転開始後しばらくしてからブレーキをかけたときは、作動油がリリーフバルブ２６を通過を繰り返す前記の過程により油タンク２４内の作動油も温められてブレーキバルブ２５の一次側の流路内の作動油の温度も高められるので、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。本ブレーキ機構では、油タンク内の作動油の温度を高める場合、第２の具体化例のものと同様、リリーフバルブ２６を利用してその作動油を温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、構造が複雑化することはない。
【００５２】
最後に、第４の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構について、補足事項を図３及び図５を用いて説明する。
【００５３】
この自走式建設機械のブレーキ機構は、前述の第１の具体化例のブレーキ機構において、油温センサ３１で検出された作動油の温度が設定温度以下に低下したときに、リリーフバルブ２６で圧力調整された圧油がアキュムレータ２７側へ流通するのを遮断するように切り換える圧油遮断用のソレノイドバルブ３１と、前記作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに、アキュムレータ２７内の圧油がブレーキバルブ２５側へ流通するのを遮断するとともにその圧油を油タンク２４へ逃がすように切り換える圧油排出用のソレノイドバルブ３２と、前記作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに走行リレー３４の接点を開くことにより、前後進スイッチ１４を切換操作しても走行用の油圧モータ４を駆動できなくして自走式建設機械を走行できなくするように制御するコントローラ３３とを設けた第２の具体化例のブレーキ機構の手段をそのまま備えている。
【００５４】
この第４の具体化例のブレーキ機構は、こうしたブレーキ機構において、図４に示した第３の具体化例のブレーキ機構における余剰油供給回路３７を付加している。すなわち、リリーフバルブ２６の二次側の流路とブレーキバルブ２５の二次側の流路との間に、リリーフバルブ２６の二次側への逆流を阻止するチェックバルブ３６を有する余剰油供給回路３７を接続して、リリーフバルブ２６による圧力調整の結果生じた余剰油をその逆流を阻止してブレーキバルブ２５の二次側の流路に供給するようにしている。
【００５５】
したがって、本ブレーキ機構は、第２の具体化例のブレーキ機構の作用効果に加え、第３の具体化例のブレーキ機構の基本的な作用効果を併せて発揮することができる。すなわち、外気温が低いときには、第２の具体化例のブレーキ機構と同様、ソレノイドバルブ３１が下位置に切り換えられて、油タンク２４内の低温の作動油がブレーキ用の油圧ポンプ２３で加圧された後にリリーフバルブ２６を通過して温められる。また、リリーフバルブ２６で温められて余剰油供給回路３７に分流した作動油は、ブレーキバルブ２５の二次側に送られてブレーキバルブ２５の排出ポートから排出され、接続回路２０及び流路Ａを経由して油圧ポンプ２３で吸引、加圧された後、再びリリーフバルブ２６を通過して温められる。これらの温められた作動油は、一部が油タンク２４に返送され、油タンク２４内の作動油は、これらの過程を繰り返して温められて行く。
【００５６】
その結果、第２の具体化例のブレーキ機構と同様、油タンク２４内の作動油の粘性を低下させてブースタ２２への圧油の供給流路内の圧力損失を減少させることができるため、外気温が低くても、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。しかも、アキュムレータ２７内の圧油も粘性が低下してアキュムレータ２７の本来の機能を円滑に発揮することができるため、ブレーキの応答性を一層良好にすることができる。また、ソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるときに、自走式建設機械を走行できなくしているので、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐこともできて、運転の安全性も確保することができる。
【００５７】
加えて、外気温が低いときには、第３の具体化例のブレーキ機構と同様、リリーフバルブ２６の通過時に温められた圧油の一部を、余剰油供給回路３７を経由してブレーキバルブ２５の二次側の流路から直接ブースタ２２へ供給するようにしているため、ブレーキをかけたときには、常にブレーキバルブ２５の二次側の流路内を流通する作動油の温度を高めることができる。そのため、外気温が低いときに、少なくともブレーキバルブ２５の二次側の流路内の圧力損失を減少させることができて、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。なお、本ブレーキ機構では、第３の具体化例のブレーキ機構に係る余剰油供給回路３７を備えているものの、ソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるため、第３の具体化例のブレーキ機構とは異なり、運転を開始する際に若干の待ち時間を要する。
【００５８】
特に、この第４の具体化例のブレーキ機構では、作動油の温度が低下したときに、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油のブースタ２２への供給流路のうち、ブレーキバルブ２５の一次側の流路内の作動油については主として第２の具体化例に係る手段で油温を高めることができ、ブレーキバルブ２５の二次側の流路内の作動油については主として第３の具体化例に係る手段で油温を高めることができる。そのため、第２の具体化例及び第３の具体化例の両ブレーキ機構に係る手段が相互に補完してブースタ２２への供給流路内の作動油の温度を満遍なく高めることができ、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。また、こうしてブレーキバルブ２５の一次側及び二次側の流路内の作動油の温度を高める場合、何れの流路内の作動油も、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブ２６を利用し、その摩擦熱を二重に活用して温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、構造が複雑化しないだけではなく、その構造自体も、技術的にみてきわめて合理的なものとなる。
【００５９】
以上のように、引きずり防止手段を設けた本発明は、種々の付加的手段を設けて具体化することができるが、第２の具体化例乃至第４の具体化例のように具体化して自走式建設機械のブレーキ機構を構成すれば、外気温が低いときでも、引きずりやブレーキの応答性の悪化が生じず、常温時と同様の良好なブレーキ性能を確保することができて、寒冷地に好適なブレーキ性能が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を採用しているので、外気温が低くても引きずりが発生しない。その結果、ブレーキが効いた状態で自走式建設機械が走行することは防止できるため、こうしたことに起因して燃料消費量が増加したりブレーキシューのブレーキライニングが摩耗したりする等の問題が発生することはなくなる。
【００６１】
本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を具体化する場合、特許請求の範囲の請求項２又は請求項３に記載のように具体化すれば、こうした基本的な効果を発揮することに加え、外気温が低くてもブレーキの応答性が悪化しない。また、その結果得られる自走式建設機械のブレーキ機構は、油タンク内の作動油の温度を高める場合、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブを利用してその作動油を温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、作動油の加温手段を付加したにもかかわらず、構造が複雑化することもない。特許請求の範囲の請求項２に記載の自走式建設機械のブレーキ機構を請求項３に記載のように具体化したときも同様である。したがって、特許請求の範囲の請求項２及び請求項３に係る自走式建設機械のブレーキ機構によれば、外気温が低いときでも、引きずりやブレーキの応答性の悪化が生じず、常温時と同様の良好なブレーキ性能を確保することができて、寒冷地に好適なブレーキ性能が得られる。
【００６２】
特に、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化したときには、アキュムレータ内の圧油も、油タンクに戻して温めるようにしているので、アキュムレータの本来の機能を円滑に発揮することができてブレーキの応答性を一層良好にすることができる。また、圧油遮断用の切換弁及び圧油排出用の切換弁を切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるときに、自走式建設機械を走行できなくしているので、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐこともできて、運転の安全性も確保することができる。また、作動油の温度が設定温度以下に低下した場合、ブレーキバルブの操作時にブレーキバルブを通る作動油の粘性を低下させることができるため、ブレーキバルブのスプールを移動させるときの抵抗が増加するようなことはない。したがって、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構によれば、外気温が低くても、ブレーキフィーリングの悪化をもたらすようなこともない。
【００６３】
特に、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を特許請求の範囲の請求項３に記載のように具体化したときには、運転開始後に間もなくブレーキをかけたときでも、ブレーキバルブの二次側の流路内を流通する作動油の温度を即時に高めることができて、運転を開始する際に待ち時間を要しない。また、運転開始後しばらくしてからブレーキをかけたときは、油タンク内の作動油も温められてブレーキバルブの一次側の流路内の作動油の温度も高められるので、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。
【００６４】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載の自走式建設機械のブレーキ機構を請求項３に記載のように具体化したときには、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を請求項２に記載のように具体化したときと同様の効果を発揮することに加えて、請求項３に記載のように具体化したときの基本的な効果も併せて発揮することができる。そして、作動油の温度が低下した場合に、前者のように具体化したときには、油圧ポンプの圧油のブースタへの供給流路のうちの特にブレーキバルブの一次側の流路内の作動油について油温を高めることができ、前者のように具体化したときには、特にブレーキバルブの二次側の流路内の作動油について油温を高めることができるので、請求項２に係る手段と請求項３に係る手段とが相互に補完してブースタへの供給流路内の作動油の温度を満遍なく高めることができ、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。こうしてブレーキバルブの一次側及び二次側の流路内の作動油の温度を高める場合、何れの流路内の作動油も、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブを利用し、その摩擦熱を二重に活用して温めるようにしているので、特別の加温手段を新設する必要がなく、構造が複雑化しないだけではなく、その構造自体も、技術的にみてきわめて合理的なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図である。
【図２】本発明の第２の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図である。
【図３】図２及び図５のブレーキ用油圧回路と関連してコントローラで制御される自走式建設機械の走行用油圧回路の一例を示す図である。
【図４】本発明の第３の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図である。
【図５】本発明の第４の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示すを示す図である。
【符号の説明】
１ 走行用の油圧ポンプ
２ パイロット式制御弁
４ 走行用の油圧モータ
５ パイロット用の油圧ポンプ
６ パイロット弁
６ａ パイロット弁のペダル
７ スローリターン弁
８ 前後進切換弁
９，１０ 油タンク
１４ 前後進スイッチ
１５ エンジン
２０ 接続回路
２０ａ フィルタ
２１ ホイールシリンダ
２２ ブースタ
２３ ブレーキ用の油圧ポンプ
２４ 油タンク
２５ ブレーキバルブ
２６ リリーフバルブ
２７ アキュムレータ
２８ チェックバルブ
２９ センタージョイント
３０ 油温センサ
３１ 圧油遮断用のソレノイドバルブ
３２ 圧油排出用のソレノイドバルブ
３３ コントローラ
３４ 走行リレー
３５ キースイッチ
３６ チェックバルブ
３７ 余剰油供給回路
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ブレーキ装置を駆動するための動力源に作動油を利用し、ブレーキ装置へ制動力を伝達するための媒体にこの作動油とブレーキ液を用いたオイル・バイ・オイルブレーキと称するホイールショベル等の自走式建設機械のブレーキ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホイールショベル等の自走式建設機械のブレーキシステムには、ブレーキ装置を駆動するための動力源に圧縮空気を利用し、ブレーキ装置へ制動力を伝達するための媒体にこの圧縮空気とブレーキ液を用いたエアオバーハイドロブレーキと称するシステム、前記動力源に作動油を利用し、ブレーキ装置への制動力伝達媒体にこの作動油とブレーキ液を用いたオイル・バイ・オイルブレーキと称するシステム、前記動力源及び制動力伝達媒体の双方に作動油を用いた全油圧ブレーキと称するシステムの３種類のブレーキシステムがある。
【０００３】
出願人は、自走式建設機械のブレーキシステムに、これまでエアオバーハイドロブレーキのブレーキシステムを採用していたが、このブレーキシステムは、コンプレッサ、エアタンク、エアドライヤ等の専用の空圧機器が必要となって、部品点数が多く原価の面でも不利であるという問題が生じた。また、エア漏れが発生した際にエア漏れの発生部位の確認作業に時間を要したり、空圧機器の定期交換が必要になったりするというような問題も生じた。こうしたことから、出願人は、こうしたブレーキシステムに代えてオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキシステムを自走式建設機械のブレーキシステムに採用することについて、これまで研究開発を進めてきた。
【０００４】
このオイル・バイ・オイルブレーキの自走式建設機械のブレーキ機構は、ブレーキ液の液圧により駆動されるホイールシリンダ等を有するブレーキ装置と、一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をブレーキ装置に供給するブースタと、油タンク内の作動油を加圧してその圧油をブースタへ供給する油圧ポンプと、オペレータがブレーキペダルを踏むことにより操作されるブレーキバルブとを備えている。このブレーキバルブは、ブレーキペダルの踏み込み量に応じてブースタへの圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に二次側の圧油を油タンクへ排出するように構成されている。また、このブレーキ機構は、ブレーキバルブの一次側に配設され油圧ポンプから供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整し、その結果生じた余剰油を油タンクへ返送するリリーフバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設されリリーフバルブで圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータを備えている。
【０００５】
後に詳述する図１以降に図示の各自走式建設機械のブレーキ機構は、こうした従来のブレーキ機構をベースにして構成していて従来のブレーキ機構を包含しているので、このオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構を理解するに当たっては、図１及びその説明を参考にされたい。オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構では、作動油に鉱油系の油を使用しているのに対し、ブレーキ液には、鉱油系の油に比べて粘性が低い非鉱油系の油を使用しており、温度変化による粘性の変化が少ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このオイル・バイ・オイルブレーキによる従来のブレーキ機構では、制動力伝達媒体として、ブースタの二次側には、温度変化による粘性の変化が少ない非鉱油系の油のブレーキ液を用いているものの、油圧ポンプからブースタの一次側に至る流路には、低温の環境下で粘性が高まる作動油を用いている。そのため、氷点下の環境下、特に外気温がー１０°Ｃやー２０°Ｃというようなきわめて低い環境下では、作動油の粘性が著しく高まることにより粘性抵抗が増加して、ブースタから油タンクに至るまでの作動油の排出流路内の圧力損失が大きくなる。
【０００７】
そうすると、ブレーキペダルを踏み込んだ状態からこれを離してブレーキバルブを非操作状態にしても、ブースタの一次側の作動油が中々排出されないでブースタのシリンダ内に残圧が発生する。その結果、ブレーキペダルが操作されていないにもかかわらずブレーキが効いている状態が生じて、いわゆる引きずりが発生する。この引きずりが発生すると、ブレーキが効いた状態で自走式建設機械が走行するため、走行抵抗となり、燃料消費量が増加したりブレーキシューのブレーキライニングが摩耗したりする等の問題が発生する。
【０００８】
この出願の発明は、こうした従来の技術の問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、外気温が低くても引きずりが発生しない自走式建設機械のブレーキ機構を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、こうした技術課題を解決するため、
ブレーキ液の液圧により駆動されるブレーキ装置と、一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をブレーキ装置に供給するブースタと、油タンク内の作動油を加圧してその圧油をブースタへ供給する油圧ポンプと、オペレータにより操作されその操作量に応じてブースタへの圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に一次側から二次側への圧油の流通を遮断して二次側の圧油を排出するブレーキバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設され油圧ポンプから供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整して余剰油を油タンクへ返送するリリーフバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設されリリーフバルブで圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータとを備えた自走式建設機械のブレーキ機構において、
ブレーキバルブの二次側の圧油を排出するためのブレーキバルブの排出ポートを油圧ポンプの吸込み口側に接続する接続回路を設けて、ブレーキバルブの操作を解除したときに、ブースタの一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブの排出ポートから油圧ポンプで強制的に吸引することができるようにした。
【００１０】
本発明は、こうした手段を採用しているので、自走式建設機械の運転を開始した後、ブレーキバルブが操作されていない状態にあるときには、油圧ポンプの圧油がリリーフバルブを通過して油タンクへ返送され、こうした過程が繰り返されているとともに、ブースタの一次側の作動油は、ブレーキバルブの排出ポートを通じて排出されていて、ブレーキ装置は、作動していない状態にある。この状態でオペレータがブレーキバルブを操作すると、ブレーキバルブは、切り換えられてその操作量に応じて圧油の供給量を調節しながら油圧ポンプの圧油をブースタの一次側へ供給し、ブレーキ装置を作動させる。
【００１１】
しかる後、オペレータがブレーキバルブの操作を解除すると、ブレーキバルブは、非操作状態に切り換えられて一次側から二次側への圧油の流通を遮断するとともに、ブースタの一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブの排出ポートから油圧ポンプで強制的に吸引するようにしながら接続回路を通じて速やかに排出する。本発明の自走式建設機械のブレーキ機構は、このように、ブレーキバルブの操作を解除するときにブースタの作動油を油圧ポンプで強制的に吸引するようにしているので、ブレーキ装置の作動を速やかに解除することができて、外気温が低く作動油の粘性が著しく高まったときでも、引きずりが発生しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図５に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の第１の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図、図２は、本発明の第２の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図、図３は、図２及び図５のブレーキ用油圧回路と関連してコントローラで制御される自走式建設機械の走行用油圧回路の一例を示す図、図４は、本発明の第３の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図、図５は、本発明の第４の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示すを示す図である。
【００１３】
本発明の第１の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構を、図１に基づいて説明する。
【００１４】
図１において、２１はブレーキ液の液圧により駆動されるブレーキ装置を構成するホイールシリンダ、２２は一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をホイールシリンダ２１に供給するブースタ、２３は油タンク２４内の作動油を加圧してその圧油をブースタ２２へ供給するブレーキ用の油圧ポンプ、２４は油タンク、２５はオペレータにより操作されその操作量に応じてブースタ２２への圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に一次側から二次側への圧油の流通を遮断して二次側の圧油を油タンク２４へ逃がすブレーキバルブ、２６はブレーキバルブ２５の一次側に配設され油圧ポンプ２３から供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整して余剰油を油タンク２４へ返送するリリーフバルブ、２７はブレーキバルブ２５の一次側に配設されリリーフバルブ２６で圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータ、２８はアキュムレータ２７内の圧油の逆流を阻止するチェックバルブである。
【００１５】
ホイールシリンダ２１は、ブースタ２２の二次側のブレーキ液が供給されたときに伸長してブレーキシュー２１ａを押し広げ、自走式建設機械にブレーキをかけることができる。ブースタ２２は、一次側に設けられる大断面積のラムシリンダ２２ａと二次側に設けられる小断面積のラムシリンダ２２ｂとを組み合わせることにより一次側に作用する作動油の圧力を増圧して二次側のブレーキ液に伝達する。前述したように、ブースタ２２の一次側に作用する作動油は、低温の環境下で粘性が高まる性質を有するのに対し、二次側のブレーキ液は、温度変化による粘性の変化が少ない性質を有する。ブースタ２２についての作動油の供給排出は、センタージョイント２９を通じて行われる。
【００１６】
ブレーキバルブ２５は、オペレータがブレーキペダル２５ａを踏むことにより切換操作され、ブースタ２２の一次側における作動油の流れを制御する。すなわち、オペレータがブレーキバルブ２５を踏むと、その踏み込み量に応じて下位置から順次中央位置及び上位置に切り換えられる。ブレーキペダル２５ａを踏まないときには、下位置に切り換えられており、油圧ポンプ２３からの圧油をブースタ２２へ供給するための供給ポートを閉じて一次側から二次側への圧油の流通を遮断するとともにブースタ２２の一次側（ブレーキバルブ２５の二次側）の作動油を排出するための排出ポートを開く。また、ブレーキバルブ２５を踏んで中央位置に切り換えられると、供給ポート及び排出ポートの双方を閉じ、上位置に切り換えられると、供給ポートを開き、排出ポートを閉じるとともに、踏み込み量に応じてブースタ２２への圧油の供給量を調節し、ひいては、ブースタ２２へ出力する油圧の圧力値を調節することができる。
【００１７】
リリーフバルブ２６は、ブレーキ用油圧回路を保護するために設けられるが、そのリリーフ圧は、少なくともブレーキバルブ２５の二次圧よりも高く設定し、アキュムレータ２７に蓄えるべき圧力値等を考慮しながら設定する。アキュムレータ２７は、油圧ポンプ２３で発生した油圧を蓄圧してブレーキの応答性を良くするために設けられるとともに、エンジンを停止させて油圧ポンプ２３が停止したときでも、ブレーキを作動させることができるようにするために設けられている。以上述べた機器は、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構が通常備えている機器である。
【００１８】
この図１の自走式建設機械のブレーキ機構は、こうしたオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構において、二次側の圧油を排出するためのブレーキバルブ２５の排出ポートを油圧ポンプ２３の吸込み口側に接続する接続回路２０を設けている。すなわち、油タンク２４内の作動油を油圧ポンプ２３に導く作動油導入用の流路Ａとブレーキバルブ２５の排出ポートとの間を、フィルタ２０ａを設けた接続回路２０により接続し、ブレーキバルブ２５が下位置に切り換えられたときに、ブースタ２２の一次側に供給されている作動油をブレーキバルブ２５の排出ポートから接続回路２０及び作動油導入用の流路Ａを通じて油圧ポンプ２３に導入できるようにしている。ブレーキバルブ２５の排出ポートは、通常、流路を介して油タンク２４に接続されているが、本ブレーキ機構では、こうした排出ポートを油圧ポンプ２３に接続している。
【００１９】
このような自走式建設機械のブレーキ機構において、オペレータが自走式建設機械の運転を開始してブレーキ用の油圧ポンプ２３を駆動すると、ブレーキバルブ２５が図示の下位置にあるときすなわちブレーキバルブ２５の非操作時には、油圧ポンプ２３の圧油は、ブースタ２２側への流通をブレーキバルブ２５で遮断されているため、リリーフバルブ２６を通過して油タンク２４へ返送され、こうした過程が繰り返されている。また、ブースタ２２の一次側の作動油は、ブレーキバルブ２５の排出ポートを通じて排出されていて、ブレーキ装置のホイールシリンダ２１は、作動していない状態にある。
【００２０】
この状態でオペレータがブレーキをかけるためにブレーキペダル２５ａを踏み込んでブレーキバルブ２５を操作すると、ブレーキバルブ２５は、中間位置を経た後に上位置に切り換えられ、その操作量に応じて圧油の供給量を調節しながらブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油をブースタ２２の一次側へ供給し、ホイールシリンダ２１を伸長させてブレーキ装置を作動させる。このとき、ブレーキバルブ２５は、その排出ポートを閉じていて、ブースタ２２の一次側の作動油が接続回路２０側に排出されるのを阻止している。
【００２１】
しかる後、オペレータがブレーキバルブ２５の操作を解除すると、ブレーキバルブ２５は、非操作状態の下位置に切り換えられて一次側から二次側への圧油の流通を遮断するとともに、ブースタ２２の一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブ２５の排出ポートからブレーキ用の油圧ポンプ２３で強制的に吸引するようにしながら接続回路２０を通じて速やかに排出する。この自走式建設機械のブレーキ機構は、このように、ブレーキバルブ２５の操作を解除するときにブースタ２２の作動油を油圧ポンプ２３で強制的に吸引するようにしているので、ブレーキ装置をなすホイールシリンダ２１の作動を速やかに解除することができて、外気温が低く作動油の粘性が著しく高まったときでも、引きずりが発生しない。その結果、ブレーキが効いた状態で自走式建設機械が走行することは防止できるため、こうしたことに起因して燃料消費量が増加したりブレーキシューのブレーキライニングが摩耗したりする等の問題が発生することはなくなる。
【００２２】
作動油の中に含まれる固形物は、油圧ポンプ２３やリリーフバルブ２６、チェックバルブ２８等の制御弁を損傷させる原因となるが、図１の例では、接続回路２０に特にフィルタ２０ａを設けているので、ブースタ２２の一次側等で発生する金属粉やパッキン屑等の固形物をこのフィルタ２０ａにより除去して油圧ポンプ２３や前記制御弁に入り込ませないようにすることができ、これらの損傷を防止することができる。図１の例では、ブレーキバルブ２５の排出ポートを接続回路２０により油圧ポンプ２３の吸込み口側に接続しているが、この接続回路２０に、油タンク２４に通じる分岐流路を設け、作動油の温度が低くないときには、ブースタ２２の作動油を、この分岐流路に導入するように切換弁等で流路を切り換えて、分岐流路を通じて油タンク２４に排出できるようにしてもよい。
【００２３】
以上、外気温が低くても引きずりが発生しないように改良した本発明の自走式建設機械のブレーキ機構に関する基本例について述べたが、こうしたブレーキ機構において、外気温が低くてもブレーキの応答性が悪化しない手段を付加した本発明の第２〜第４の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構について説明する。なお、これらのブレーキ機構を図示した図２乃至図５において図１と同一の符号をつけた部分は、同図と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００２４】
これらの各具体化例のブレーキ機構は、何れも、図１のブレーキ機構と同様、ブレーキ液の液圧により駆動されるホイールシリンダ２１やブレーキシュー２１ａ等からなるブレーキ装置と、一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をホイールシリンダ２１に供給するブースタ２２と、油タンク２４内の作動油を加圧してその圧油をブースタ２２へ供給する油圧ポンプ２３と、オペレータにより操作されその操作量に応じてブースタ２２への圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に一次側から二次側への圧油の流通を遮断して二次側の圧油を排出するブレーキバルブ２５と、ブレーキバルブ２５の一次側に配設され油圧ポンプ２３から供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整して余剰油を油タンク２４へ返送するリリーフバルブ２６と、ブレーキバルブ２５の一次側に配設されリリーフバルブ２６で圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータ２７とを備えている。また、こうしたオイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構において、ブレーキバルブ２５の二次側の圧油を排出するためのブレーキバルブ２５の排出ポートを油圧ポンプ２３の吸込み口側に接続する接続回路２０を設けて、ブレーキバルブ２５の操作を解除したときに、ブースタ２２の一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブ２５の排出ポートから油圧ポンプ２３で強制的に吸引することができるようにしていて、図１のブレーキ機構の手段をそのまま備えている。
【００２５】
まず、本発明の第２の具体化例のブレーキ機構について、補足事項を図２及び図３を用いて説明する。
【００２６】
３０はブースタ２２へ供給する圧油の温度を検出する油温センサ、３１はこの油温センサ３０で検出された作動油の温度が設定温度以下に低下したときに、リリーフバルブ２６で圧力調整された圧油がアキュムレータ２７側へ流通するのを遮断するように切り換える圧油遮断用のソレノイドバルブ、３２は前記作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに、アキュムレータ２７内の圧油がブレーキバルブ２５側へ流通するのを遮断するとともにその圧油を油タンク２４へ排出するように切り換える圧油排出用のソレノイドバルブである。
【００２７】
油温センサ３０での作動油の温度の検出結果は、後述するコントローラ３３に送られる。ソレノイドバルブ３１，３２は、通常時は、図２に示すように上位置に切り換えられていて、ポンプ２３の油圧をブレーキバルブ２５側へ供給する流路を開放している。また、作動油の温度が設定温度以下に低下すると、ソレノイドバルブ３１，３２は、コントローラ３３により下位置に切り換えられて前記の流路を遮断し、このとき、ソレノイドバルブ３２は、一次側を油タンク２４側に連通させてアキュムレータ２７内の圧油を油タンク２４へ戻す。そのため、ブレーキバルブ２５を操作しても、ブレーキをかけることができなくなる。
【００２８】
以上、この自走式建設機械のブレーキ機構の主要部の技術内容について述べたが、次に、その全体のシステムを図３に基づいて説明する。
【００２９】
図３には、便宜上、図２のブレーキ用油圧回路の図示は省略している。図３において、１４は自走式建設機械を前進、後退又は停止させるように選択的に切換操作するための操作手段としての前後進スイッチ、３３は図２のブレーキ用油圧回路中の油温センサ３０による作動油の温度の検出結果が入力されその検出結果に基づいて同油圧回路中のソレノイドバルブ３１，３２及び後記走行用油圧回路中の前後進スイッチ１４を制御するコントローラ、３４は前後進スイッチ１４の電路中に設けた常閉接点３４ａとコントローラ３３からの電気信号により通電してその常閉接点３４ａを開放させるソレノイド３４ｂとを有する走行リレー、３５は自走式建設機械の運転開始時に走行体の駆動を可能にするように操作するためのキースイッチであり、コントローラ３３に電気的に接続されている。
【００３０】
コントローラ３３には、作動油の粘性が高まってブレーキの応答性に悪影響が生じる限界付近の温度（例えば−１０Ｃ°以下の適宜の温度）が設定温度として記憶されている。このコントローラ３３は、ソレノイドバルブ３１，３２の信号受け部に電気的に接続されており、コントローラ３３に入力される油温センサ３０の検出結果がその設定温度以下になると、電気信号をソレノイドバルブ３１，３２へ出力してこれらを下位置に切り換えるとともに、走行リレー３４へも電気信号を出力して前後進スイッチ１４の電路を開放して前後進スイッチ１４を機能させないように構成している。コントローラ３３には、キースイッチ３５が接続されているので、オペレータが自走式建設機械の運転を開始するためにキースイッチ３５を操作すると、コントローラ３３が自動的に働く。
【００３１】
図３中、走行リレー３４の上方に図示されている前後進スイッチ１４を含む油圧回路は、走行用の油圧モータ４を駆動するための自走式建設機械の走行用油圧回路である。以下、この走行用油圧回路について概説する。
【００３２】
走行用の油圧モータ４は、ホイールショベルのホイール等の自走式建設機械の走行体を駆動する。この油圧モータ４は、走行用の油圧ポンプ１で発生した圧油により回転駆動され、同油圧ポンプ１は、エンジン１５により駆動される。この油圧ポンプ１の圧油は、パイロット式制御弁２でその方向及び流量が制御され、カウンタバランス弁３を経て油圧モータ４に供給される。パイロット式制御弁２は、パイロット油圧回路からのパイロット圧力によりその切換方向とストローク量が制御されて油圧モータ４の回転方向と回転速度を制御し、自走式建設機械の前進後退動作と走行速度を制御することができる。
【００３３】
このパイロット油圧回路は、パイロット圧力の発生源となるパイロット用の油圧ポンプ５と、この油圧ポンプ５に接続されペダル６ａの踏み込み量によりパイロット式制御弁２のストローク量を制御するパイロット弁６と、このパイロット弁６に接続されパイロット弁６への戻り油を遅延するスローリターン弁７と、このスローリターン弁７に接続され自走式建設機械の前進、後進又は中立（停止）を選択する前後進切換弁８とを有する。この前後進切換弁８は、電磁切換弁であり、前後進スイッチ１４により切り換えられる。
【００３４】
図３は、前後進切換弁８が中立位置（Ｎ位置）にあり、パイロット弁６が操作されていない状態を示している。この状態では、パイロット式制御弁２も中立位置にあって、走行用の油圧ポンプ１からの圧油が油タンク９に戻り、自走式建設機械は停止している。前後進切換弁８を前進位置（Ｆ位置）又は後退位置（Ｒ位置）に切り換えてパイロット弁６のペダル６ａを踏み込み操作すると、パイロット用の油圧ポンプ５からパイロット圧がパイロット式制御弁２のパイロットポート２ａ又はパイロットポート２ｂに送られ、同制御弁２が切り換えられる。その場合、前記パイロット圧に応じてパイロット式制御弁２の開口量が調節される。その結果、油圧ポンプ１からの圧油がパイロット式制御弁２で流量調整され、管路１２ａ又は管路１２ｂ、カウンタバランス弁３を経由して走行用の油圧モータ４に導かれて、同油圧モータ４が駆動されて自走式建設機械が走行する。
【００３５】
その走行中にパイロット弁６のペダル６ａを離すと、同パイロット弁６がパイロット圧を遮断して、その出口ポートがタンク１０と連通する。その結果、パイロットポート２ａ又はパイロットポート２ｂに作用していた圧油が前後進切換弁８からスローリターン弁７及びパイロット弁６を経由して油タンク１０に戻る。このとき、スローリターン弁７の絞り７ａにより戻り油が絞られるから、パイロット式制御弁２は、徐々に中立位置に切り換わる。
【００３６】
パイロット式制御弁２が中立位置に戻ると、走行用の油圧ポンプ１からの圧油は油タンク９に戻り、カウンタバランス弁３も図示の中立位置に切り換わる。その結果、走行用の油圧モータ４からの圧油は、カウンタバランス弁３の絞り３ａ又は絞り３ｂ及びパイロット式制御弁２内の絞り２ｃにより絞られるので、流量が多い場合には、リリーフ弁１１ａ又はリリーフ弁１１ｂが開いて、大きな油圧ブレーキが働く。この油圧ブレーキの働きにより減速されて油圧モータ４の吐出流量が減少すると、リリーフ弁１１ａ又は１１ｂは閉じ、カウンタバランス弁３の絞り３ａ又は絞り３ｂとパイロット式制御弁２内の絞り２ｃを介して油圧モータ４の吐出油が再び油圧モータ４に戻る循環通路が形成されて油圧モータ４に小さなブレーキが働く。
【００３７】
こうした図３の自走式建設機械の走行用油圧回路は、油温センサ３０の検出結果が設定温度以下になると、コントローラ３３により前後進スイッチ１４の電路が開放されるため、前後進スイッチ１４を操作しても、走行用の油圧モータ４を駆動できなくなって、自走式建設機械を走行不能にすることができる。図３の自走式建設機械の走行用油圧回路は、本発明に係る自走式建設機械のブレーキ機構とこうした点で関係を有するだけであって、油圧回路の具体的構造自体は直接関係を有するものでない。したがって、この走行用油圧回路は、走行用の油圧モータを駆動する油圧回路であれば、他の形態のものに代えてもよい。
【００３８】
以上述べた第２の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構は、すでに図１で述べた第１の具体化例のブレーキ機構の作用効果を奏するほか、以下に述べる作用効果を奏する。
【００３９】
いま、この第２の具体化例のブレーキ機構において、オペレータがキースイッチ３５を操作して自走式建設機械の運転を開始しようとしたときに、油温センサ３０で検出された作動油の温度が設定温度以下に低下していたものとする。そうすると、その作動油の温度がコントローラ３３に入力され、コントローラ３３は圧油遮断用のソレノイドバルブ３１に電気信号を発して、リリーフバルブ２６で圧力調整された圧油がアキュムレータ２７側へ流通するのを遮断するようにソレノイドバルブ３１を下位置に切り換える。また、圧油排出用のソレノイドバルブ３２にも電気信号を発して、アキュムレータ２７内の圧油がブレーキバルブ２５側へ流通するのを遮断してその圧油を油タンク２４へ逃がすようにソレノイドバルブ３２を下位置に切り換える。
【００４０】
このようにソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えると、自走式建設機械は、ブレーキバルブ２５を操作しても、ブレーキをかけることができなり、この状態で自走式建設機械を誤って走行させると、暴走して危険である。こうした問題に対応して、作動油の温度が前記設定温度以下に低下していたときに、コントローラ３３は、走行リレー３４にも電気信号を発してその接点を開き、前後進スイッチ１４をオフ状態にする。その結果、前後進スイッチ１４をＦ位置又はＲ位置に切換操作しても、自走式建設機械を走行させることができなくなり、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐことができる。
【００４１】
ソレノイドバルブ３１が下位置に切り換えられると、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油は、アキュムレータ２７側へ流通するのをソレノイドバルブ３１で遮断されているため、リリーフバルブ２６を通過して油タンク２４へ返送され、油タンク２４内の作動油に混入される。この油タンク２４内の作動油は、再度、油圧ポンプ２３で加圧された後にリリーフバルブ２６を通過して油タンク２４へ返送され、こうした作動油の循環が繰り返される。その過程において、油圧ポンプ２３の圧油がリリーフバルブ２６を通過するときに少なからぬ摩擦熱が発生し、さらに、作動油が油圧ポンプ２３で加圧されるときにも若干の熱が発生する。そのため、油タンク２４内の低温の作動油は、これらの熱により加熱され、この過程が繰り返されるこにより、次第に油温が高められて行く。
【００４２】
一方、ソレノイドバルブ３２が下位置に切り換えられると、アキュムレータ２７内の圧油は、ソレノイドバルブ３２を通じて油タンク２４へ戻されて油タンク２４内の作動油に混入される。その結果、アキュムレータ２７に溜められた低温の圧油も、ブレーキ用の油圧ポンプ２３で加圧されリリーフバルブ２６を通過する前記の作動油の循環過程で温められる。こうして作動油が温められて所定の温度（前記設定温度と同じ温度でも別の温度でもよい。）に達すると、ソレノイドバルブ３１，３２がコントローラ３３の指令により上位置に切り換えられ、ブレーキバルブ２５側への圧油の流通が可能になるとともにアキュムレータ２７内に適温の圧油が蓄えられる。また、走行リレー３４の接点がコントローラ３３の指令により閉じられ、前後進スイッチ１４がオン状態になるため、前後進スイッチ１４を切換操作して自走式建設機械を走行させることができるようになる。
【００４３】
この第２の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構では、自走式建設機械の運転を開始しようとした場合において、外気温が低下して作動油の粘性が著しく高まったときに、油タンク２４内の作動油の温度をコントローラ３３の指令により自動的に高めて作動油の粘性を低下させた後、ブレーキバルブ２５の操作により作動油をブースタ２２に供給し得るようにしているため、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油をブースタ２２に供給するための流路内の圧力損失を減少させてブレーキの応答性の低下を抑えることができる。したがって、本ブレーキ機構によれば、外気温が低くても、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。加えて、アキュムレータ２７内の圧油も、油タンク２４に戻して温めるようにしていて、その圧油の粘性が低下するので、アキュムレータ２７の本来の機能を円滑に発揮することができてブレーキの応答性を一層良好にすることができる。
【００４４】
この自走式建設機械のブレーキ機構では、油タンク２４内の作動油の温度を高める場合、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブ２６を利用してその作動油を温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、作動油の加温手段を設けたにもかかわらず、構造が複雑化することもない。また、ソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるときに、自走式建設機械を走行できなくしているので、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐこともできて、運転の安全性も確保することができる。
【００４５】
ところで、外気温が低下して作動油の粘性が著しく高まると、粘性抵抗の増加により、ブレーキペダル２５ａを踏んでブレーキバルブ２５のスプールを移動させるときの抵抗が増加するため、その操作に要する力が増加し、オペレータによっては、ブレーキペダル２５ａの操作が重いと感じることもあり、いわゆるブレーキフィーリングの悪化をもたらす。この自走式建設機械のブレーキ機構では、作動油の温度が設定温度以下に低下した場合、ブレーキペダル２５ａの操作時にブレーキバルブ２５を通る作動油の粘性を低減させることができるため、ブレーキバルブ２５のスプールをブレーキペダル２５ａで移動させるときの抵抗を低減することができる。したがって、本ブレーキ機構によれば、外気温が低くても、ブレーキペダル２５ａの操作が重くなるのを防ぐことができて、ブレーキフィーリングの悪化をもたらすようなこともない。
【００４６】
次に、第３の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構について、補足事項を図４を用いて説明する。
【００４７】
この自走式建設機械のブレーキ機構は、図１に示した第１の具体化例のブレーキ機構において、リリーフバルブ２６による圧力調整の結果生じた余剰油をその逆流を阻止してブレーキバルブ２５の二次側の流路へ供給することができる余剰油供給回路３７を設けている。すなわち、リリーフバルブ２６の二次側の流路とブレーキバルブ２５の二次側の流路との間に、リリーフバルブ２６の二次側への逆流を阻止するチェックバルブ３６を有する余剰油供給回路３７を接続して、リリーフバルブ２６による圧力調整の結果生じた余剰油をブレーキバルブ２５の二次側の流路に供給するようにしている。本ブレーキ機構は、図２のブレーキ機構とは異なり、油温センサ３０やソレノイドバルブ３１，３２を設けていない。そのため、コントローラ３３や走行リレー３４も設けておらず、図３中の走行用油圧回路のような手段とは独立して設けることができる。
【００４８】
この第３の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構は、図１によりすでに説明した第１の具体化例のブレーキ機構の作用効果を奏するほか、以下に述べる作用効果を奏する。
【００４９】
すなわち、この第３の具体化例のブレーキ機構において、オペレータが自走式建設機械の運転を開始してブレーキ用の油圧ポンプ２３を駆動すると、ブレーキバルブ２５が図示の下位置にあるときすなわちブレーキバルブ２５の非操作時には、油圧ポンプ２３の圧油は、ブースタ２２側への流通をブレーキバルブ２５で遮断されているため、リリーフバルブ２６を通過して一部が余剰油供給回路３７に分流するとともに残部が油タンク２４へ返送され、油タンク２４内の作動油に混入される。余剰油供給回路３７に分流した圧油は、チェックバルブ３６で逆流３を阻止されながらブレーキバルブ２５の二次側に供給され、次いで、ブレーキバルブ２５の下位置の排出ポートから排出された後、接続回路２０及び流路Ａを経由して油圧ポンプ２３で吸引されて加圧される。こうして油圧ポンプ２３で吸引、加圧された圧油と油タンク２４へ返送される圧油は、再びリリーフバルブ２６を通過し、その通過時の摩擦熱等により温められるので、油タンク２４内の作動油は、以上の過程を繰り返して温められて行く。
【００５０】
一方、オペレータがブレーキペダル２５ａを踏み込んでブレーキバルブ２５を上位置に切り換えたときすなわちブレーキバルブ２５の操作時には、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油がブースタ２２へ供給されて、ブレーキバルブ２５の二次側の圧油が接続回路２０に排出されることはないので、リリーフバルブ２６を通過したときに温められた圧油の一部は、余剰油供給回路を経由してブレーキバルブ２５の二次側の流路から直接ブースタ２２へ供給される。したがって、この自走式建設機械のブレーキ機構によれば、外気温が低いときでも、少なくともブレーキバルブ２５の二次側の流路内を流通する作動油の温度を高めることができて同流路内の圧力損失を減少させることができ、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。特に、本ブレーキ機構では、運転開始後に間もなくブレーキをかけたときでも、ブレーキバルブ２５の二次側の流路内を流通する作動油の温度を即時に高めることができるため、第２の具体化例のものとは異なり、運転を開始する際に待ち時間を要しない。
【００５１】
この自走式建設機械のブレーキ機構において、運転開始後しばらくしてからブレーキをかけたときは、作動油がリリーフバルブ２６を通過を繰り返す前記の過程により油タンク２４内の作動油も温められてブレーキバルブ２５の一次側の流路内の作動油の温度も高められるので、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。本ブレーキ機構では、油タンク内の作動油の温度を高める場合、第２の具体化例のものと同様、リリーフバルブ２６を利用してその作動油を温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、構造が複雑化することはない。
【００５２】
最後に、第４の具体化例の自走式建設機械のブレーキ機構について、補足事項を図３及び図５を用いて説明する。
【００５３】
この自走式建設機械のブレーキ機構は、前述の第１の具体化例のブレーキ機構において、油温センサ３１で検出された作動油の温度が設定温度以下に低下したときに、リリーフバルブ２６で圧力調整された圧油がアキュムレータ２７側へ流通するのを遮断するように切り換える圧油遮断用のソレノイドバルブ３１と、前記作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに、アキュムレータ２７内の圧油がブレーキバルブ２５側へ流通するのを遮断するとともにその圧油を油タンク２４へ逃がすように切り換える圧油排出用のソレノイドバルブ３２と、前記作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに走行リレー３４の接点を開くことにより、前後進スイッチ１４を切換操作しても走行用の油圧モータ４を駆動できなくして自走式建設機械を走行できなくするように制御するコントローラ３３とを設けた第２の具体化例のブレーキ機構の手段をそのまま備えている。
【００５４】
この第４の具体化例のブレーキ機構は、こうしたブレーキ機構において、図４に示した第３の具体化例のブレーキ機構における余剰油供給回路３７を付加している。すなわち、リリーフバルブ２６の二次側の流路とブレーキバルブ２５の二次側の流路との間に、リリーフバルブ２６の二次側への逆流を阻止するチェックバルブ３６を有する余剰油供給回路３７を接続して、リリーフバルブ２６による圧力調整の結果生じた余剰油をその逆流を阻止してブレーキバルブ２５の二次側の流路に供給するようにしている。
【００５５】
したがって、本ブレーキ機構は、第２の具体化例のブレーキ機構の作用効果に加え、第３の具体化例のブレーキ機構の基本的な作用効果を併せて発揮することができる。すなわち、外気温が低いときには、第２の具体化例のブレーキ機構と同様、ソレノイドバルブ３１が下位置に切り換えられて、油タンク２４内の低温の作動油がブレーキ用の油圧ポンプ２３で加圧された後にリリーフバルブ２６を通過して温められる。また、リリーフバルブ２６で温められて余剰油供給回路３７に分流した作動油は、ブレーキバルブ２５の二次側に送られてブレーキバルブ２５の排出ポートから排出され、接続回路２０及び流路Ａを経由して油圧ポンプ２３で吸引、加圧された後、再びリリーフバルブ２６を通過して温められる。これらの温められた作動油は、一部が油タンク２４に返送され、油タンク２４内の作動油は、これらの過程を繰り返して温められて行く。
【００５６】
その結果、第２の具体化例のブレーキ機構と同様、油タンク２４内の作動油の粘性を低下させてブースタ２２への圧油の供給流路内の圧力損失を減少させることができるため、外気温が低くても、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。しかも、アキュムレータ２７内の圧油も粘性が低下してアキュムレータ２７の本来の機能を円滑に発揮することができるため、ブレーキの応答性を一層良好にすることができる。また、ソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるときに、自走式建設機械を走行できなくしているので、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐこともできて、運転の安全性も確保することができる。
【００５７】
加えて、外気温が低いときには、第３の具体化例のブレーキ機構と同様、リリーフバルブ２６の通過時に温められた圧油の一部を、余剰油供給回路３７を経由してブレーキバルブ２５の二次側の流路から直接ブースタ２２へ供給するようにしているため、ブレーキをかけたときには、常にブレーキバルブ２５の二次側の流路内を流通する作動油の温度を高めることができる。そのため、外気温が低いときに、少なくともブレーキバルブ２５の二次側の流路内の圧力損失を減少させることができて、ブレーキの応答性が悪化するようなことはない。なお、本ブレーキ機構では、第３の具体化例のブレーキ機構に係る余剰油供給回路３７を備えているものの、ソレノイドバルブ３１，３２を下位置に切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるため、第３の具体化例のブレーキ機構とは異なり、運転を開始する際に若干の待ち時間を要する。
【００５８】
特に、この第４の具体化例のブレーキ機構では、作動油の温度が低下したときに、ブレーキ用の油圧ポンプ２３の圧油のブースタ２２への供給流路のうち、ブレーキバルブ２５の一次側の流路内の作動油については主として第２の具体化例に係る手段で油温を高めることができ、ブレーキバルブ２５の二次側の流路内の作動油については主として第３の具体化例に係る手段で油温を高めることができる。そのため、第２の具体化例及び第３の具体化例の両ブレーキ機構に係る手段が相互に補完してブースタ２２への供給流路内の作動油の温度を満遍なく高めることができ、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。また、こうしてブレーキバルブ２５の一次側及び二次側の流路内の作動油の温度を高める場合、何れの流路内の作動油も、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブ２６を利用し、その摩擦熱を二重に活用して温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、構造が複雑化しないだけではなく、その構造自体も、技術的にみてきわめて合理的なものとなる。
【００５９】
以上のように、引きずり防止手段を設けた本発明は、種々の付加的手段を設けて具体化することができるが、第２の具体化例乃至第４の具体化例のように具体化して自走式建設機械のブレーキ機構を構成すれば、外気温が低いときでも、引きずりやブレーキの応答性の悪化が生じず、常温時と同様の良好なブレーキ性能を確保することができて、寒冷地に好適なブレーキ性能が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を採用しているので、外気温が低くても引きずりが発生しない。その結果、ブレーキが効いた状態で自走式建設機械が走行することは防止できるため、こうしたことに起因して燃料消費量が増加したりブレーキシューのブレーキライニングが摩耗したりする等の問題が発生することはなくなる。
【００６１】
本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を具体化する場合、特許請求の範囲の請求項２又は請求項３に記載のように具体化すれば、こうした基本的な効果を発揮することに加え、外気温が低くてもブレーキの応答性が悪化しない。また、その結果得られる自走式建設機械のブレーキ機構は、油タンク内の作動油の温度を高める場合、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブを利用してその作動油を温めるようにしているので、特別の加温手段を新設することなく作動油の温度を高めることができて、作動油の加温手段を付加したにもかかわらず、構造が複雑化することもない。特許請求の範囲の請求項２に記載の自走式建設機械のブレーキ機構を請求項３に記載のように具体化したときも同様である。したがって、特許請求の範囲の請求項２及び請求項３に係る自走式建設機械のブレーキ機構によれば、外気温が低いときでも、引きずりやブレーキの応答性の悪化が生じず、常温時と同様の良好なブレーキ性能を確保することができて、寒冷地に好適なブレーキ性能が得られる。
【００６２】
特に、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化したときには、アキュムレータ内の圧油も、油タンクに戻して温めるようにしているので、アキュムレータの本来の機能を円滑に発揮することができてブレーキの応答性を一層良好にすることができる。また、圧油遮断用の切換弁及び圧油排出用の切換弁を切り換えてブレーキが効かない状態で作動油の温度を高めるときに、自走式建設機械を走行できなくしているので、自走式建設機械が誤って暴走するのを防ぐこともできて、運転の安全性も確保することができる。また、作動油の温度が設定温度以下に低下した場合、ブレーキバルブの操作時にブレーキバルブを通る作動油の粘性を低下させることができるため、ブレーキバルブのスプールを移動させるときの抵抗が増加するようなことはない。したがって、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構によれば、外気温が低くても、ブレーキフィーリングの悪化をもたらすようなこともない。
【００６３】
特に、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を特許請求の範囲の請求項３に記載のように具体化したときには、運転開始後に間もなくブレーキをかけたときでも、ブレーキバルブの二次側の流路内を流通する作動油の温度を即時に高めることができて、運転を開始する際に待ち時間を要しない。また、運転開始後しばらくしてからブレーキをかけたときは、油タンク内の作動油も温められてブレーキバルブの一次側の流路内の作動油の温度も高められるので、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。
【００６４】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載の自走式建設機械のブレーキ機構を請求項３に記載のように具体化したときには、本発明の自走式建設機械のブレーキ機構を請求項２に記載のように具体化したときと同様の効果を発揮することに加えて、請求項３に記載のように具体化したときの基本的な効果も併せて発揮することができる。そして、作動油の温度が低下した場合に、前者のように具体化したときには、油圧ポンプの圧油のブースタへの供給流路のうちの特にブレーキバルブの一次側の流路内の作動油について油温を高めることができ、前者のように具体化したときには、特にブレーキバルブの二次側の流路内の作動油について油温を高めることができるので、請求項２に係る手段と請求項３に係る手段とが相互に補完してブースタへの供給流路内の作動油の温度を満遍なく高めることができ、ブレーキの応答性を一層向上させることができる。こうしてブレーキバルブの一次側及び二次側の流路内の作動油の温度を高める場合、何れの流路内の作動油も、オイル・バイ・オイルブレーキのブレーキ機構に通常設けられるリリーフバルブを利用し、その摩擦熱を二重に活用して温めるようにしているので、特別の加温手段を新設する必要がなく、構造が複雑化しないだけではなく、その構造自体も、技術的にみてきわめて合理的なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図である。
【図２】本発明の第２の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図である。
【図３】図２及び図５のブレーキ用油圧回路と関連してコントローラで制御される自走式建設機械の走行用油圧回路の一例を示す図である。
【図４】本発明の第３の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示す図である。
【図５】本発明の第４の具体化例に係る自走式建設機械のブレーキ機構におけるブレーキ用油圧回路を示すを示す図である。
【符号の説明】
１ 走行用の油圧ポンプ
２ パイロット式制御弁
４ 走行用の油圧モータ
５ パイロット用の油圧ポンプ
６ パイロット弁
６ａ パイロット弁のペダル
７ スローリターン弁
８ 前後進切換弁
９，１０ 油タンク
１４ 前後進スイッチ
１５ エンジン
２０ 接続回路
２０ａ フィルタ
２１ ホイールシリンダ
２２ ブースタ
２３ ブレーキ用の油圧ポンプ
２４ 油タンク
２５ ブレーキバルブ
２６ リリーフバルブ
２７ アキュムレータ
２８ チェックバルブ
２９ センタージョイント
３０ 油温センサ
３１ 圧油遮断用のソレノイドバルブ
３２ 圧油排出用のソレノイドバルブ
３３ コントローラ
３４ 走行リレー
３５ キースイッチ
３６ チェックバルブ
３７ 余剰油供給回路
Claims (3)
- ブレーキ液の液圧により駆動されるブレーキ装置と、一次側に作用する作動油の油圧を増圧して二次側のブレーキ液に伝達してその液圧をブレーキ装置に供給するブースタと、油タンク内の作動油を加圧してその圧油をブースタへ供給する油圧ポンプと、オペレータにより操作されその操作量に応じてブースタへの圧油の供給量を調節できるとともに非操作時に一次側から二次側への圧油の流通を遮断して二次側の圧油を排出するブレーキバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設され油圧ポンプから供給される圧油の最高圧力を制限するように圧力調整して余剰油を油タンクへ返送するリリーフバルブと、ブレーキバルブの一次側に配設されリリーフバルブで圧力調整された圧油を蓄えるアキュムレータとを備えた自走式建設機械のブレーキ機構において、ブレーキバルブの二次側の圧油を排出するためのブレーキバルブの排出ポートを油圧ポンプの吸込み口側に接続する接続回路を設けて、ブレーキバルブの操作を解除したときに、ブースタの一次側の残圧として作用する作動油を、ブレーキバルブの排出ポートから油圧ポンプで強制的に吸引することができるようにしたことを特徴とする自走式建設機械のブレーキ機構。
- 請求項１に記載の自走式建設機械のブレーキ機構において、作動油の温度が設定温度以下に低下したときに、リリーフバルブで圧力調整された圧油がアキュムレータ側へ流通するのを遮断するように切り換える圧油遮断用の切換弁と、作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに、アキュムレータ内の圧油がブレーキバルブ側へ流通するのを遮断するとともにその圧油を油タンクへ逃がすように切り換える圧油排出用の切換弁と、作動油の温度が前記設定温度以下に低下したときに自走式建設機械を走行できなくする走行制御手段とを設けたことを特徴とする自走式建設機械のブレーキ機構。
- 請求項１又は請求項２に記載の自走式建設機械のブレーキ機構において、リリーフバルブによる圧力調整の結果生じた余剰油をその逆流を阻止してブレーキバルブの二次側の流路に供給することができる余剰油供給回路を設けたことを特徴とする自走式建設機械のブレーキ機構。
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