JPH0513815Y2 - - 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、ある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、狭隘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状であ
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と、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２
ａ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２
図に示すような凹凸部のある地面３０′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３０′
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は凸部に乗上げ、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３
０′の凹凸部に侵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こる。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により車両車体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２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
ストの高い作業装置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。この装置ではホイストシ
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
ブームを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に、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はできず、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、機械全体の振動が
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、走行時に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閉路しており、外部か
ら受信部に電気信号が入力されると内部油路を
開路する電磁切換弁となし、 ハ 車両本体上に、進行方向に対して直角な上下
方向の加速度を検出する加速度検出器を固設
し、 ニ 該加速度検出器の出力を増巾する増巾器と、
リレー回路に閉路の値以上の電気信号が加わる
と主電気回路を閉路するリレーとを設け、 ホ 増巾器の出力部を上記リレーのリレー回路に
導くとともに、 ヘ 前記電磁切換弁の受信部に上記リレーを介し
て電源を接続する。

作 用 車両が凹凸のある地面上を走行し、その速度が
高速になると、さきにも述べたように車体が振動
を始め、次第に、各部が上下に激しく揺動する。

このとき、車両本体上に取付けた加速度検出器
は、上下方向の加速度を検出する。この検出値は
増巾器により増巾され、リレー回路に作用し、そ
の値が所定値を超えるとリレーの主電気回路を閉
路し、電磁切換弁に電源を接続するので、電磁切
換弁の内部油路は開路し、作業装置を支持する油
圧シリンダの負荷側油圧管路は、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
タに連通し、作業装置は車両本体に対し別個の振
動をなし、かつ、振動エネルギは吸収されつつ減
衰振動となり、ひいては、何等特別の操作も要せ
ず、機械全体の振動抑制効果が得られる。また、
走行速度が低速または停車状態になると、加速度
検出器の出力は低下し、リレーの主電気回路は開
路し、電磁切換弁の内部油路は閉路となり、作業
装置は車両本体に確実に支持される。

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
のとおりであるが、上記車輪式トラクタシヨベル
の要部の電気・油圧系統図は第３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のヘツド側油室９ａ、ロツ
ド側油室９ｂが接続され、リフトシリンダ用油圧
切換弁１３に管路１５ａ，１５ｂを介してリフト
シリンダ８のヘツド側油室８ａ、ロツド側油室８
ｂが接続されている。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１
８ａ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としては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。したがつて、上記アキユムレー
タ１９等はブーム４の回動およびリフトシリンダ
８の伸縮動作に支障のない範囲、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２２，２３，２
４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、２５，２
６，２７，２８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、車両本体２上、
例えば、前部フレーム２ａ上に、上下方向の加速
度を検出する加速度検出器２９が固設してあり、
その検出値は電気配線３７を経て増巾器３６に接
続してあり、その出力はリレー３２作動用のリレ
ー回路３５に通じている。このリレー３２は、そ
のリレー回路３５に所定値以上の電気信号が加わ
ると主電気回路を閉路し、常時は開路しており、
その出力部は電気配線３１により電磁切換弁１７
の受信部に、また、入力側は電源３３がスイツチ
３４を介して接続してある。

上記電磁切換弁１７は図示のように、励磁され
ないときは内蔵のばねの付勢力によりＡ位置を保
持し、管路１６を遮断しているが、励磁されると
Ｂ位置に切換わり、管路１６とアキユムレータ１
９とをスローリターン弁１８を介して連通させる
ものである。

次に、以上の構成からなる、この考案の実施例
に基づき、その作動を説明する。

車輪式トラクタシヨベルにより掘削・積込作業
をするとき、作業装置３を下降させ、バケツト５
の底面を地面３０に平行または僅かに食い込ませ
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をリフトシリンダ８により
上昇させ、バケツト５を土砂が流出しないような
角度に調整し、前進または後進をして所定の場所
に移動し、土砂を放出する。このように、比較的
狭い場所での掘削・積込作業時の車両の走行速度
は数キロメートル毎時程度であるが、土砂の運搬
距離が長くなるとき、または車両を自走により回
送するときなどは、その所要時間を短縮する目的
で走行速度を早くする。このように、掘削・積込
作業時などにおいて、スイツチ３４を閉路してい
ても、走行速度が低速のときは車両本体２の振動
は少ないので、加速度検出器２９の出力電気信号
の値は小さく、リレー回路３５の電気信号はリレ
ー３２を作動させる迄には至らないので、該リレ
ー２９の主電気回路は開路状態を保持し、電磁切
換弁１７もＡ位置にとどまる。すなわち、掘削・
積込作業中および短距離移動中、悪路走行中は、
車両走行速度は低く、車両本体２の上下方向の加
速度は少ない間は、分岐管路１６は電磁切換弁１
７のＡ位置で閉塞されているので、作業装置３を
支持するリフトシリンダ８のヘツド側油室８ａと
リフトシリンダ用油圧切換弁１３とは、管路１５
ａにより直結され、分岐管路１６は電磁切換弁１
７のＡ位置で閉塞されるので、作業装置を支持す
る油圧回路の状態は通常の車輪式トラクタシヨベ
ルにおけるそれと同様、リフトシリンダ用油圧切
換弁１３が中立のとき、車両本体２の前部フレー
ム２ａに作業装置３が強固に接続される。

次に、バケツト５に土砂を積込んだまま、中距
離の運搬をするとき、または、機械を自走により
回送するとき、所要時間短縮の目的で、変速レバ
（図示せず）などを高速度段に切換えて高速走行
を行い、走行路面に凹凸があると車両本体は上下
に激しく振動を起すこととなるが、このときは、
加速度検出器２９の検出値が上昇することにより
リレー３２の主電気回路を閉路し、電源３３によ
り電磁切換弁１７はＡ位置からＢ位置に切換わ
る。

この状態で、車輪式トラクタシヨベルが走行し
て路面の起伏、急激な加速減速に応じて車両本体
２が振動することにより作業装置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。このようなときに上記ヘツド側油室８
ａが管路１５ａ，分岐管路１６，電磁切換弁１
７，スローリターン弁１８を介して、アキユムレ
ータ１９に連動しているので、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側はほとんど振動をせず、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３０、路面側から受けるとともに、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。また、たとえば高速走行時においても、車
両本体２と作業装置３とが常時一体となり、同一
の動きでなければならないことが要求されるよう
なときは、電源スイツチ３４を開路しておくこと
により、電磁切換弁１７は常時Ａ位置を保持し、
分岐管路１６が閉塞されることはいうまでもま
い。

第４図は、この考案の第２実施例を示す電気回
路系統図であり、増巾器３６とリレー３２とを接
続するリレー回路３５の中間に、限時作動ブレー
ク接点機能を有するリレー３８を設けたものであ
り、図示しない他の部分は第１実施例である第３
図と全く同一である。この第２実施例は、振動抑
制効果を、さらに確実化させる目的のものであ
り、車両本体２の振動が所定の加速度以下となつ
た後、一定時間だけ振動抑制回路２０を介してリ
フトシリンダ８により作業装置３を支持するよう
にしたものであり、作動については第１実施例と
同一である。

考案の効果 この考案の装置を車輪式建設機械に装備する
と、この車輪式建設機械が作業中で低速度で走行
している間は従来と同様、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、運搬・
回送など高速走行で車両本体が振動すると振動抑
制回路を介して作業装置が支持されるよう自動的
に切換わるので、高速時においても車体の振動は
なく、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、乗心地性能も良好であるた
め、運転者の疲労は少なく、安全で、しかも作業
能率が向上する。また、振動抑制回路を必要とし
ない場合はスイツチを操作するだけでよいので、
１台の機械を多目的に利用できる。

さらに、この考案を構成する機材はすべて汎用
品であり、この取付場所選定の自由度は高いので
既存機械への追加装備も容易で、かつ経済的にも
有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輪式トラクタシヨベルの構成を示す
側面図、第２図は車輪式トラクタシヨベルの走行
中の側面図、第３図はこの考案にかかる電気・油
圧系統図、第４図はこの考案の第２実施例を示す
要部の電気系統図である。 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、２０……振
動抑制回路、２９……加速度検出器、３６……増
巾器、３８……リレー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 車両本体に作行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負荷並
   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
   業装置の負荷により圧力が発生する側の油圧シ
   リンダに通じ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閉路しており、外
   部から電気信号が加わると開路する電磁切換弁
   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、車両
   本体上には、進行方向に対して直角な上下方向
   の加速度を検出する加速度検出器を固設すると
   ともに、上記加速度検出器の出力を増巾する増
   巾器と、リレー回路に所定値以上の電気信号が
   加わると主電気回路が閉路するリレーとを設
   け、増巾器の出力部を上記リレーのリレー回路
   に導き、前記電磁切換弁の受信部と電源とを上
   記リレーを介して接続してなる車輪式建設機械
   の自動振動抑制装置。 (2) リレー回路に所定値以上の電気信号が作用す
   ると主電気回路を閉路し、リレー回路に作用す
   る電気信号が上記所定値以下になると一定時間
   だけ遅延して開路する機能を有するリレーを設
   けた実用新案登録請求の範囲第１項記載の車輪
   式建設機械の自動振動抑制装置。