JPH0513814Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、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
の、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、或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
輪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を備えた車両本体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４
図に示すような凹凸部のある地面４０′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４０′
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
４０′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伏があるので、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、高速走行時において、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４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の振動と個
別になし、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。この装置ではホワイトシリンダのピス
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、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。

考案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ができず、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、この考案は構造簡単で、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 本考案は、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の
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、常時は、内蔵したばねの
付勢力により内部油路を開路しており、外部か
ら受信部に電気信号が入力されると内部油路を
閉路する電磁切換弁となし、 ハ 作業装置作用レバを作動位置に操作したとき
にのみ、該操作レバの可動部の１部が作動子に
接触して内部電気回路を閉路するリミツトスイ
ツチと、 ニ リレー回路が閉路されると内部の主電気回路
を閉路し、リレー回路が開路されると内部の主
電気回路を一定時間だけ遅延して開路する限時
動作ブレーク接点を有するリレーとを設け、 ホ 上記リレー回路の中間に上記のリミツトスイ
ツチを配置し、 ヘ 前記電磁切換弁の受信部に電源を上記リレー
を介して接続する。

作 用 作業装置を作動させる目的で、作業装置操作用
レバを連続的に、または間欠的に中立位置から操
作位置に移動させると、リミツトスイツチの作動
子に、作業装置操作用レバの可動部が当接してリ
ミツトスイツチの内部電気回路を閉路させる。従
つてリレーのリレー回路は閉路し、内部の主電気
回路を介して電磁切換弁の受信部には電源が導か
れ、該電磁切換弁の内部の油路は閉路状態となる
ので、作業装置を支持する油圧シリンダの作業装
置自重負荷側油圧回路は直接、作業装置用油圧切
換弁に通じるのみで、分岐管路への圧油の流出入
はなく、通常の作動がなされる。

次いで、作業装置を定位置にし、作業装置操作
用レバの操作を中止して走行に移行すると、作業
装置操作用レバの中立位置復帰により、リミツト
スイツチの内部電気回路、すなわち、リレーのリ
レー回路が開路されてから一定時間後にリレーの
内部主電気回路が開路し、電磁切換弁の受信部へ
の電源は遮断されるので、該電磁切換弁の内部油
路は自動的に開路し、上記油圧シリンダの作業装
置自重負荷側油圧管路は、分岐管路、電磁切換
弁、スローリターン弁を介してアキユムレータに
連通するので、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、ひ
いては、何等特別の操作も要しないで機械全体の
振動を減衰させる。

実施例 第１図には、この考案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２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のヘツド側油圧室９ａ、ロツド側油圧９
ｂが接続され、リフトシリンダ用油圧切換弁１３
に管路１５ａ，１５ｂを介してロフトシリンダ８
のヘツド側油室８ａ、ロツド側油室８ｂの接続さ
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として通常プラグ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。従つて、上記アキユレームレータ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、２３，２４，
２５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はキヤビテーシヨン防止用のチエツク
弁である。

さらに、この考案においてはダンプシリンダ用
油圧切換弁１２，リフトシリンダ用油圧切換弁１
３の操作レバ３３，３４の動きに応じて該レバ３
３，３４が中立位置にあるときは内部の電気回路
は開路しているが、作動位置になると閉路する如
きカム状の作動子３１，３２を有するリミツトス
イツチ２９，３０が設けてあり、このリミツトス
イツチ２９，３０の何れか一方または両方の内部
電気回路が閉路されるとリレー３５のリレー回路
３８，３９が短絡するように配線してある。そう
して、前記リレー３５の電源入力部にはスイツチ
３６を介して電源３７が接続してあり、出力部は
電磁切換弁１７の受信部と電線４１により接続し
てある。

なお、リレー３５はリレー回路３８，３９が短
絡すると内部の主電気回路が閉路して電源３７を
電線４１に通じさせ、短絡が断たれると、一定時
間だけ遅延して内部の主電気回路を開路する限時
動作ブレーク接点を備えている。

第３図は操作レバ３３，３４とリミツトスイツ
チ２９，３０の関係を示す一実施例で、第２図の
Ｃ矢視部の斜視図である。図において、操作レバ
３３，３４が中立位置にあるときは操作レバ３
３，３４の基部が作動子３１，３２の凹部位置に
あつて、リミツトスイツチ２９，３０は作動せ
ず、操作レバ３３，３４を前後に操作すると、そ
の基部の動きに応じて作動子３１，３２が押込ま
れ、リミツトスイツチ２９，３０は作動して内部
の電気回路が閉路となるのであるが、作動子３
１，３２に作用する部分は、この実施例に示す操
作レバの基部のみならず、操作レバと連動する可
動部分を利用することのできる。また、作業装置
の操作レバとしてダンプシリンダ用油圧切換弁１
２の操作レバ３３，リフトシリンダ用油圧切換弁
１３の操作レバ３４以外に、例えば、サイドダン
プ用の操作レバを備えている機械では、その操作
レバの動きで内部電気回路を開、閉路するリミツ
トスイツチを増設し、上記の同様の配置にしてお
く。

次に、以上の構成からなるこの考案の装置につ
いて、その作動を説明する。

車輪式トラクタシヨベルを使用して掘削、積
込、運搬などをするとき、運転者はそれぞれの操
作レバ３３，３４を巧みに操作することにより、
作業装置３を下降させ、バケツト５の底面を地面
４０に平行または僅かに刃先を喰い込ませる角度
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を操作レバ３４を操作して上昇さ
せ、バケツト５を、土砂が流出しないような角度
に操作レバ３３を操作して調整し、車体を前進ま
たは後進させて所定の場所に移動し、再び、操作
レバ３３，３４を操作して所望の高さから土砂を
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には、移動開始前に作業装置
３を低い位置に設定したあとは、目的地に到達す
るまでは操作レバを操作しないで前後進をしてゆ
く。

この種の作業において、電源スイツチ３６を閉
じて操作レバ３３，３４を同時に、またはそのい
づれか一方のみを操作して、中立位置から作動位
置に移動させると、これらの操作レバ３３，３４
とともに動く点がリミツトスイツチ２９，３０の
作動子３１，３２に当接してこれを押込み、上記
リミツトスイツチ２９，３０の内部電気回路の両
方または一方を閉路させ、リレー回路３８，３９
は連続的または間欠的に導通するので、リレー３
５は、内蔵の限時動作ブレーク接点の機能によ
り、引続いて内部の主電気回路を閉路し、電源３
７は電源スイツチ３６、リレー３５，電線４１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。この
状態では、今迄、リフトシリンダ８のヘツド側油
室８ａに連通する管路１５ａは、管路１６、電磁
切換弁１７のＡ位置油路を介して振動抑制回路２
０に通じていたが、管路１６がＢ位置により遮断
されることとなる。

その結果、管路１５ａはリフトシリンダ用油圧
切換弁１３に直接、接続されて、作業装置３は、
従来の車輪式トラクタシヨベルと同様、前部フレ
ーム２ａにリフトシリンダ８により確実に支持さ
れ、正確な作業操作ができる。

次いで掘削または積込などの作業を完了し、中
距離の運搬または車両の回送に移ると、運転者は
操作レバ３３，３４を中立に保ち、ステアリング
ハンドル４４の操作をすることとなり、この状態
が一定時間接続すると、リレー３５は限時動作ブ
レーク接点の機能により自動的に内部の主電気回
路が閉路し、電磁切換弁１７は励磁されず、自動
的にＢ位置からＡ位置に切換わり、管路１５ａは
管路１６、Ａ位置通路を介して振動抑制回路２０
に連通する。

この状態で、車輪式トラクタシヨベルが走行
し、路面の起伏、急加、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
ターンベン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
４０、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。

第５図は、この考案の第２実施例を示す電気回
路図であり、通常のトラクタシヨベルにおける如
く、作業装置が前部フレームに、リフトシリンダ
により、常時または特定作業によつては確実に保
持されていなければならないときに利用するもの
である。図において、４２は電源３７をリレー３
５の電源入力部に導くか、あるいは直接電線４３
によつて電線４１に導くかを任意に選択する切換
開閉器であり、前述のような自動振動抑制装置を
働かせるときにはＤ接点側に、作業装置と前部フ
レームを確実に結合させるときはＥ接点側に切換
えておけばよい。

なお、上述の自動振動抑制装置は、実施例の車
輪式トラクタシヨベルに限らず、油圧シヨベル、
クレーン、ブルドーザ、除雪機械などの車輪式建
設機械にも適用し、同様の効果が得られることは
いうまでもない。

考案の効果 この考案を、車輪を有し、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
付けた建設機械に適用すると、作業操作中は従来
機と同様、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、作業操作を停止して、
運搬、走行などに移行すると自動的に振動抑制効
果を発揮するので、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、走行時の乗心
地性能もよく、疲労も少なく、安全でしかも作業
能率が向上するとともに、作業内容に応じて切換
開閉器を切換えるだけで、容易にリフトシリンダ
の支持油圧回路を変更できるので適切な運転が可
能である。さらに、この考案の構成部材はすべて
汎用部材のみからなり、従来形式の既存機械にも
経済的に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を適用する車輪式建設機械の
一例である車輪式トラクタシヨベルの側面図、第
２図は第１図の車輪式トラクタシヨベルの要部の
電気・油圧回路図、第３図はこの考案にかかるリ
ミツトスイツチ取付要領を示す実施例の斜視図、
第４図は悪路走行中の車輪式トラクタシヨベルの
側面図、第５図は、この考案の第２実施例を示す
要部電気回路図である。 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、１９……ア
キユムレータ、２０……振動抑制回路、２９，３
０……リミツトスイツチ、３５……リレー、４２
……切換開閉器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
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
   る車輪式建設機械において、作業装置からの負荷
   により圧力が発生する側の油圧シリンダ回路に連
   通する管路の分岐管路に、常時は、ばねの付勢力
   により内部油路を開路しており、外部からの電気
   信号により閉路する電磁切換弁を介してアキユム
   レータを接続し、上記電磁切換弁とアキユムレー
   タを接続する管路の中間にはスローリターン弁を
   配設し、さらに、作業装置操作レバを中立位置か
   ら作動位置に操作したときのみ該操作レバ上の可
   動部が作動子に作用して、内部の電気回路が閉路
   されるリミツトスイツチと、リレー回路が閉路さ
   れると内部の主電気回路を閉路し、リレー回路が
   開路されると内部の主電気回路を、一定時間だけ
   遅延して開路する限時動作ブレーク接点を有する
   リレーとを設け、該リレーのリレー回路の途中に
   上記リミツトスイツチを接続するとともに、前記
   電磁切換弁の受信部には、上記リレーを介して電
   源を導くようにした車輪式建設機械の自動振動抑
   制装置。