JPH06264467A - ブルドーザの作業機支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業機を動吸振器として作用させ、作業時お
よび走行時の車体振動を抑制することができることを目
的とたもの。 【構成】 車両本体１の前部にド−ザ作業機２を、後部
にリッパ作業機３をそれぞれ備えたブルド−ザの作業機
支持装置において、ド−サ作業機２のリフトシリンダ４
と、リッパ作業機３のリフトシリンダ５の各ヘッドポ−
ト４ａ，５ａにそれぞれアキュムレ−タ６，７を接続し
て車両本体１の動吸振器を構成したもの。 【効果】 足回り装置を始めとした各部の耐久性を向上
させることがてきると共に、オペレ−タの乗り心地も向
上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建設車両において、その
作業機装置を振動吸収器として作用させ、走行時および
作業時の車体振動を抑制するようにした作業機支持装置
に係り、特にブルド−ザの作業機支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図１１に示すようなブルド−ザ
においては車両本体１の前部にトラックフレ−ム１ａを
介してド−ザ作業機２が装着され、後部にはリッパ作業
機３が装着されている。そしてエンジン８で駆動された
油圧ポンプ９は作動油タンク１０からの油を、ド−ザ作
業機用コントロ−ルバルブ１１，リッパ作業機用コント
ロ−ルバルブ１２に導入させ、これら各バルブ１１，１
２からそれぞれブレ−ドリフトシリンダ４、リッパリフ
トシリンダ５に油を供給して作動させそれぞれの作業機
２，３をピン３１，３２を支点として回動するようにな
っている。

【０００３】しかして、前記構成を模式的に示すと図１
２に示すようになる。ここでＭ：車両全体質量、Ｋ：車
両全体のばね定数、Ｆ：従来の車両全体がある速度で地
面に衝突した時の衝撃力、ｃ1 ：車両全体ばね系の減衰
係数、ｘ1 ：車両全体の上下振動の変位、ｕ：地面の凹
凸等からくる車体に加えられる振動の上下方向の変位で
ある。これからも分かるように各作業機２，３と、車両
本体１との間に走行時や作業時の車体振動抑制機構とし
ては何も設けられていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらブルド−
ザおいては作業時の衝撃負荷が大きいため、振動が大き
くなって耐久性が劣るので、耐久性を確保するには足回
りを始めとした各部を強化しなければならず、必然的に
重量が重くなり、原価高となる欠点があった。

【０００５】本発明はこれに鑑み、作業機を動吸振器と
して作用させ、作業時および走行時の車体振動を抑制す
ることができるブルド−ザの作業機支持装置を提供して
従来技術の持つ欠点の解消を図ることを目的としてなさ
れたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１は車両本体の前部にド−ザ作業機を、
後部にリッパ作業機をそれぞれ備えたブルド−ザの作業
機支持装置において、該ド−サ作業機のリフトシリンダ
と、該リッパ作業機のリフトシリンダの各ヘッドポ−ト
にそれぞれアキュムレ−タを接続して前記車両本体の動
吸振器を構成することを特徴とし、請求項２は請求項１
において、前記各作業機を車両本体に支持するアキュ−
ムレ−タのばね定数と、該アキュ−ムレ−タの上流側の
オリフィスの減衰係数は前記車両本体への振動伝達率を
最小とするように選定することを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、請求項１ではアキュ−ムレ
−タにより作業機の振動が吸収され、請求項２ではアキ
ュ−ムレ−タのばね定数と、該アキュ−ムレ−タの上流
側のオリフィスの減衰係数は所定の値を選定することに
より、前記車両本体への振動伝達率を最小とすることが
できる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の請求項１にかかるブルド−ザ
の作業機支持装置の一実施例を示すブルド−ザの側面を
含む油圧回路図、図２は図１のブルザ−ザの走行姿勢
図、図３は図１のブルド−ザのド−ジング作業時の状態
図、図４は図１のブルド−ザのリッピング作業時の状態
図、図５は本発明の構成のモデル図、図６は本発明およ
び従来の振動波形イメ−ジを示すグラフ、図７は本発明
の振動数比と振動伝達率の関係を示すグラフ、図８は図
１のブルド−ザの岩石乗り上げ状態図、図９は図１のブ
ルド−ザの岩石乗り越え・落下状態を示し、（ａ）は落
下寸前、（ｂ）は落下時、図１０は本発明の軟式マウン
ト重量比と緩衝率の関係を示すグラフである。

【０００９】本発明の請求項１は図１（図１１と同一の
部品は図１１と同符号）で示すように車両本体１の前部
にド−ザ作業機２を、後部にリッパ作業機３をそれぞれ
備えたブルド−ザの作業機支持装置において、該ド−サ
作業機２のリフトシリンダ４と、該リッパ作業機３のリ
フトシリンダ５の各ヘッドポ−ト４ａ，５ａにそれぞれ
アキュムレ−タ６，７を接続して前記車両本体１の動吸
振器を構成したもので、請求項２は請求項１において前
記各作業機２，３を車両本体１に支持するアキュムレ−
タ６，７のばね定数ｋと、該アキュムレ−タの上流側の
オリフィスの減衰係数ｃ2 は前記車両本体１への振動伝
達率Ｔを最小とするように選定するものである。

【００１０】ド−ザ作業機２、およびリッパ作業機３を
作動させるにはエンジン８により駆動される油圧ポンプ
９があって、作動油タンク１０から吸い上げた油をド−
ザ作業機用コントロ−ルバルブ１１，およびリッパ作業
機用コントロ−ルバルブ１２に導き、各バルブ１１，１
２の操作で、それぞれのリフトシリンダ４、および５に
供給される回路１３，１４の何れか、および１５，１６
の何れかを経て行われるが、本発明では、回路１３，１
４，１５，１６からそれぞれ回路１３′，１４′，１
５′，１６′をそれぞれ分岐して分岐した回路１３′と
１４′、および１５′と１６′とにそれぞれＯＮ，ＯＦ
Ｆ２位置を有する電磁切換弁（油圧パイロット式でも
可）１７，１８を設け、その下流にそれぞれチェック弁
１９とオリフィス２０とを並列に配置してさらにその下
流の一方を前記アキュ−ムレ−タ６，７に連結し、他方
をタンク１０，１０に流れるようにしたものである。図
中２１はコントロ−ラで、コントロ−ラ２１へ入力され
る信号ｉは走行ＯＮ−ＯＦＦ、ド−ジング作業中か否
か、リッピング作業中か否か等がセンシングされ入って
くるものとする。２２，２３はコントロ−ラ２１から発
せられる電気信号である。

【００１１】つぎに作動を説明する。まず、走行中、図
２に示すように各作業機２，３を地面から離れた状態と
して走行しているものとすると、ド−ザ作業機２、およ
びリッパ作業機３は共に作業していないので、電磁切換
弁１７，１８はＯＮ位置にコントロ−ラ２１からの電気
信号２２，２３により切換えられる。この状態で路面か
らの振動に対しては、ド−ザ作業機２、およびリッパ作
業機３は共に上下に加振されるが、各シリンダ４，５の
ヘッドポ−ト４ａ，５ａがアキュ−ムレ−タ６，７にそ
れぞれ接続されているため、ばね作用をする。また、各
オリフィス２０が各シリンダ４，５の伸縮時の油の通過
に対して抵抗を示すことにより減衰作用をする。また、
図３はド−ジング作業時を示すもので、このときはド−
ザ作業機２を使用しているため、電磁切換弁１７は作用
せず、１８のみがＯＮ位置に切換えられるが、作用効果
は前述と同じである。同様に図４はリッピング作業時を
示すもので、このときはリッパ作業機３を使用している
ため、電磁切換弁１８は作用せず、１７のみがＯＮ位置
に切換えられて動吸振器のマスとなり前述のように制振
作用をする。このことは図５に模式的に示される２自由
度系の扱われる振動解析が当てはまることになり、図１
２に示した従来の１自由度系で決まる車両の振動変位ｘ
1 に対してｋ，ｃ2 を適度に設定することにより小さな
ｘ1 にすることができる。ここで、図１２で示した分を
除いた記号説明を下記に示す。 ｘ2 ：作業機全体の上下方向変位（ド−ザ作業機、リッ
パ作業機の平均値） Ｆ1 ：本発明の車両全体がある速度で地面に衝突したと
きの衝撃力 ｍ1 ：Ｍ−ｍ2 ＝車両本体質量 ｍ2 ：作業機全質量（ド−ザ作業機＋リッパ作業機） ｃ2 ：アキュムレ−タ手前のオリフィスの減衰係数 ｕmax ：地面の凹凸等からくる車体に加えられる振動の
上下方向の最大変位 ｋ：アキュムレ−タのばね定数

【００１２】つぎに図１２に示す従来の振動モデルと比
較しながら、図５に示す２自由度系の振動モデルにより
動吸振器の作動原理について説明する。図１２において
周期的に変位する凹凸状の地面上を振動モデルが移動す
る強制振動に関する運動の方程式、Ｍｘ1 ″＋ｃ1 （ｘ
1 ′−ｕ′）＋Ｋ（ｘ1 −ｕ）＝０を立て、その解を求
めると、ｘ1 ＝ａ1 ｃｏｓ｛ωｔ−φ1 ）｝，ｕ＝ａ0
ｃｏｓωｔとなる。なお、ａ1 はｘ1 の振幅、ａ0 はｕ
の振幅、ωは円振動数、φ1 は位相である。また、ａ1
＝ａ0 √｛Ｋ2 ＋（ｃ1 ω）2 ｝／√｛（Ｋ−Ｍω）2
＋（ｃ1 ω）2｝、ｔａｎδ＝ｃ1 ω／（ｋ−Ｍω2
），ｔａｎα＝−ｃ1 ω／ｋである。

【００１３】これに対して、図５に示す本考案における
２自由度系の振動モデルが、周期的に変位する凹凸状の
地面上を移動する場合は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）
に示すものとなる。即ち、図６（ａ）に示すように、地
面の凹凸による強制振動のための上下方向変位をｕ＝ａ
0 ｃｏｓωｔとすると、該強制振動のための車両本体１
の上下方向変位ｘ1 は図６（ｂ）に示すようにｘ1 ＝ａ
1 ｃｏｓ（ωｔ−φ1）で表され、作業機２，３の上下
方向変位ｘ2 は図６（ｃ）に示すようにｘ2 ＝ａ1 ｃｏ
ｓ（ωｔ−φ2 ）で表される。ここでφ2 −φ1 ＝π、
あるいはこれに近似する値となるように設計することに
よりｘ1 とｘ2 の符号は互いに逆となるため、作業機
２，３の上下方向変位：ｘ2 を考慮した車両本体１の上
下方向変位：ｘ1 ′は図６（ｂ）に示すように、ｘ1 ′
＝ａ1 ′ｃｏｓ（ωｔ−φ1 ）となり、作業機２，３の
上下方向変位を考慮しない従来の技術に較べ、振動によ
る車両本体１の振幅がａ1 からａ1 ′に減少することが
分かる。

【００１４】また、図１に示されるド−ザおよびリッパ
作業機２，３を車両本体１に支持することにより構成し
た動吸振器による車両本体１（運転室）への振動伝達率
Ｔは一般に次のように表される。 振動伝達率Ｔ＝ｘ1 ／ｕmax ＝√〔｛（α2 −ｐ2 ）2
＋（２ζαｐ）2 ｝／［｛（α2 −ｐ2 ）（１−ｐ2 ）
−α2 ｐ2 μ｝2 ＋（２ζαｐ）2 （１−ｐ2−ｐ2
μ）2 ｝〕 ここで上式の記号は下記の通りとする。 α：固有振動数比（＝ω2 ／ω1 ） ω1 ：主系（車両本体）の固有振動数 ω2 ：副系（作業機による動吸振器）の固有振動数 ｐ：振動数比（＝ω2 ／ω1 ） ω：車両本体からの加振振動数 μ：質量比（＝ｍ2 ／ｍ1 ） ζ：減衰比〔＝ｃ2 ／｛２√（ｍ2 ／ｋ）｝〕 前記振動伝達率Ｔを示す式において、α（＝ω2 ／ω1
）はω2 ＝√（ｋ／ｍ2）で示されるので、α＝√（ｋ
／ｍ2 ）／ω1 と表すことができるが、ｍ2 は作業機の
形状と強度上から決まる定数であるため、あるω1 に対
してα＝ｆ（ｋ）となる。また、μ（＝ｍ2 ／ｍ1 ）は
作業機と車体の質量により決まる定数であり、ζ〔＝ｃ
2 ／｛２√（ｍ2 ／ｋ）｝〕は前記同様、＝ｆ（ｃ2 ，
ｋ）となる。従って、作業機をばね定数：ｋのアキュム
レ−タにより車両本体１に支持するものとすれば、オリ
フィス２０の減衰係数：ｃ2 がほぼ一定の場合には、結
局、Ｔ＝ｆ（ｋ）となる。そのため、請求項２は前記振
動伝達率Ｔが最小となるアキュムレ−タのばね定数：ｋ
を決定すれば良いことになり、図７に示すように振動伝
達率Ｔを低くすることができ、乗り心地を向上させるこ
とができる。

【００１５】さらに図８に示すように岩石への乗り上げ
時、図９に示す乗り越え、落下時に足回りにかかる衝撃
負荷をＦとすると、それぞれの作業機２，３をアキュム
レ−タ６，７で作業機２，３の重量分の運動エネルギ−
を吸収することになり、衝撃負荷Ｆ1 は小さくなると云
う緩衝効果を有する。その量は作業機２，３の車両本体
１に対する重量割合とばね定数により決まるが、本発明
によるブルド−ザで試算すると、図１０に示すように従
来のものを１００％とした場合、約８７％の衝撃負荷に
減少することが分かる。このことから足回りを始めとし
た車体各部の耐久制向上と共にオペレ−タの乗り心地の
向上を図ることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１は
車両本体の前部にド−ザ作業機を、後部にリッパ作業機
をそれぞれ備えたブルド−ザの作業機支持装置におい
て、該ド−サ作業機のリフトシリンダと、該リッパ作業
機のリフトシリンダの各ヘッドポ−トにそれぞれアキュ
ムレ−タを接続して前記車両本体の動吸振器を構成し、
請求項２は請求項１において前記各作業機を車両本体に
支持するアキュ−ムレ−タのばね定数と、該アキュ−ム
レ−タの上流側のオリフィスの減衰係数は前記車両本体
への振動伝達率を最小とするように選定するようにした
から、足回りへの負荷が軽減されることによる足回り装
置を始めとした各部の耐久性の向上、または重量軽減に
よる原価低減、および動吸振作用による車体振動（揺
動）を抑制できるため、オペレ−タの乗り心地が向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１にかかるブルド−ザの作業機
支持装置の一実施例を示すブルド−ザの側面を含む油圧
回路の説明図である。

【図２】図１のブルド−ザの走行姿勢を示す説明図であ
る。

【図３】図１のブルド−ザのド−ジング作業時の状態の
説明図である。

【図４】図１のブルド−ザのリッピング作業時の状態の
説明図である。

【図５】本発明の構成のモデルの説明図である。

【図６】本発明および従来の振動波形イメ−ジを示すグ
ラフによる説明図である。

【図７】本発明の振動数比と振動伝達率の関係を示すグ
ラフによる説明図である。

【図８】図１のブルド−ザの岩石乗り上げ状態を示す説
明図である。

【図９】図１のブルド−ザの岩石乗り越え落下状態を示
し、（ａ）は落下寸前、（ｂ）は落下時の説明図であ
る。

【図１０】本発明の軟式マウント重量比と緩衝率の関係
を示すグラフによる説明図である。

【図１１】従来のブルド−ザの作業機支持装置の一実施
例を示すブルド−ザの側面を含む油圧回路の説明図であ
る。

【図１２】従来の構成のモデルの説明図である。

【符号の説明】

１ 車両本体 ２ ド−ザ作業機 ３ リッパ作業機 ４，５ リフトシリンダ ４ａ，５ａ ヘッドポ−ト ６，７ アキュムレ−タ ｋ ばね定数 ｃ2 減衰係数 Ｔ 振動伝達率

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両本体の前部にド−ザ作業機を、後部
   にリッパ作業機をそれぞれ備えたブルド−ザの作業機支
   持装置において、該ド−サ作業機のリフトシリンダと、
   該リッパ作業機のリフトシリンダの各ヘッドポ−トにそ
   れぞれアキュムレ−タを接続して前記車両本体の動吸振
   器を構成することを特徴とするブルド−ザの作業機支持
   装置。
2. 【請求項２】 前記各作業機を車両本体に支持するアキ
   ュ−ムレ−タのばね定数と、該アキュ−ムレ−タの上流
   側のオリフィスの減衰係数は前記車両本体への振動伝達
   率を最小とするように選定することを特徴とする請求項
   １記載のブルド−ザの作業機支持装置。