JP2016094817A - 作業機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる作業応用のための異なる機械を開発するコスト、および、1つのタイプの機械から別のものへ製造ラインを切り替えるためのコストを削減する。【解決手段】地面係合構造と、地面係合構造に接続された車台12と、作業アーム40を搭載する上部構造14に接続するためのコネクターを含み、地面係合構造を動かすために設けられたドライブ配置は、原動機とトランスミッションを含み、車台内に収容され、更に、ドライブ配置および/または地面係合構造を制御する電子制御ユニット(ECU)を含んだ作業機械のためのベースアッセンブリを提供する。【選択図】図1
Description
本発明は、作業機械のためのベースアッセンブリ、作業機械、および/または2つの異なる作業機械を製造する方法に関する。
様々なタイプの作業機械が知られている。そのような機械は典型的には、土砂移動動作(例えば、溝堀り、地ならし、荷積み)や材料取り扱い(例えば、溝への塊の堆積、材料の持上げと高くされたプラットフォーム上にそれらを置くこと)に使われる。
そのような機械は典型的には、1つのタイプの機械のために特定にデザインされたサブアッセンブリの組から製造されるが、エンジン、ギアボックス、油圧ポンプ、車台のようなある種の部品は、異なる機械タイプに跨って共有されても良い。
既知の機械の例は、以下のものを含む。
旋回式掘削機は、車台に対して無制限のやり方で回転可能な上部構造を含む。上部構造は、上に列挙されたタイプの作業動作を行うために、バケットのような付属物を操作するための作業アーム配置と、ディーゼルICエンジンのような原動機と、油圧ポンプと、運転室を含む。原動機は、作業アーム配置を動作させるために加圧された流体を提供するために、また掘削機を推進するための2つの無限軌道または4つの車輪(あるいはデュアルホイール構成では8つの車輪)のどちらかを選択的に駆動するのに使われる車台中に位置する1つ以上の油圧モータに動力を提供するために、油圧ポンプを駆動する。
旋回輪が、上部構造と車台を回転可能に接続し、中央のロータリージョイント配置が、上部構造と車台の相対的位置とは無関係に、油圧流体が上部構造中のポンプから油圧モータに通され、上部構造に戻ることを可能とする。もし旋回式掘削機が推進のために軌道を使うならば、車台の反対サイド上の軌道を差動的に駆動することによって操舵が果たされる。もし旋回式掘削機が推進のために車輪を使うならば、2つまたは4つの車輪のどちらかのためにステアリング配置が使われ、車台中にこれのために別の油圧制御が要求される。
旋回式掘削機は、幅広い範囲のサイズで利用可能である。マイクロ、ミニおよびミディ掘削機は、およそ750kgからおよそ12,000kgまでの重量範囲に渡り、上部構造への「キングポスト」インターフェースを使うことによって上部構造に対して実質的に垂直な軸の回りを枢動することが可能である作業アーム配置を典型的に有することで有名である。一般に、ミニおよびミディ掘削機は、およそ1,200kgより上の重量を有する。およそ12,000kgを超える重量をもつ大型の掘削機は、しばしば「Aフレーム」掘削機と呼ばれ、垂直軸の回りで固定された作業アーム配置を典型的には有し、従って上部構造と一緒に旋回することだけができる。これは、より小さな掘削機はより狭いスペースで動作することが期待され、例えば壁のような障害物の近くでの溝掘りのために2つの互いにオフセットした軸の回りを旋回する能力は、従ってマイクロ、ミニおよびミディ掘削機にとってより望ましいものである、という事実の働きである。
作業アーム配置は一般的に、ディッパーに枢接されたブームを含む。いくつかのタイプのブームが利用可能であり、2つの枢接されたセクションを有する三重関節ブームと、単一の全体的に湾曲した構造からしばしば作られるモノブームを含んでいる。ディッパーは、ブームに枢接され、付属物、例えばバケットのためのマウントがディッパー上に設けられている。油圧シリンダーが、所望の作業動作を行うべくブームとディッパーを動かしお互いに対してマウントするために設けられている。
軌道式掘削機は、低い最大速度とそれらの金属軌道が舗装された道路に引き起こす損傷のため、相当な距離についてそれら自体の推進の下に進行することが出来ない。但し、それらの軌道は、掘削機の安定性を強化する。車輪式掘削機は、より高い速度(典型的には40kphまで)で「道路走行」が可能であり、舗装された道路表面を感知できるほどに損傷することが無い。但し、作業アームアッセンブリは必然的に、道路走行中に上部構造を前方に伸長し、それは乗り心地と前方視認性を損なうことが出来る。作業動作を行う時には、空気タイヤは安定したプラットフォームを提供しないので、追加のスタビライザ脚が安定性のために配備されることが要求される。
原動機、油圧ポンプ、貯油槽等は上部構造中に位置するので、旋回式掘削機のあらゆるタイプの重心は比較的高い。それらの部品は、作業動作中に誘発された力へのカウンターバランスとして働くように配置することができるが、パッケージングの制約が、そのような配置を準最適とすることを強制し得て、また例えば、機械の後方に渡る視線を制限し得る。
掘削機は一般的には採掘のような動作のために使われる。しかしながら、もし荷積みのような動作を行うことが望まれれば、代替的なタイプの機械が使われなければならない。荷積み動作が可能な機械は知られており、様々なフォーマットを有する。一般に「テレスコピックハンドラー」または「テレハンドラー」と呼ばれる1つのフォーマットでは、上部構造と車台はお互いに対して固定され、2つ以上の部分的に伸縮自在なブームの形の中央作業アームが、機械の前後に伸長する。ブームは、機械の後端部に向って水平軸の回りを枢動し、付属物がブームの前端部に開放可能に搭載され、第2の区別された水平軸の回りを枢動可能である。一般に使われる付属物は、パレットフォークとショベルを含む。テレハンドラーは、一般的な荷積み動作(例えば、塊を格納パイルから建設現場の要求された場所に搬送すること)と、建物材料を高くされたプラットフォーム上に持上げることのような持上げ動作のために使われても良い。
テレハンドラーは典型的には、推進のために2つの車軸上の4つの車輪を有し、車軸の一方または両方は操舵可能で駆動されている。原動機(典型的にはディーゼルICエンジン)が、前輪と後輪の間で機械の一方のサイドにオフセットされたポッド中に位置しても良く、静油圧式または機械的トランスミッションによって車輪に接続されている。運転席は、しばしば原動機に対するブームの他方のサイド上に位置し、車輪間では比較的低い。その意図された応用に依存して、機械は、配備可能なスタビライザ脚を設けられても良い。
テレハンドラーのサブセットは、追加の重量とより大きな高さを犠牲にして、持上げを旋回動作と組み合わせるために、回転可能な上部構造上に運転席とブームを搭載する。これらの機械は、荷積みの代わりに、主に持上げのために使われるので、それらはより長いブームを収容するために従来のテレハンドラーよりも長いホイールベースを有し、操作性に影響する。更には、機械に近い地面に向けた視線は、掘削のためよりも持上げのためにはより重要ではないので、それらは従って非常に悪い。
いくつかの持上げ動作、特に重い積荷のものについては、テレハンドラーよりもクレーンを使うのがより適切である。自走クレーンは一般的に、車輪式または軌道式のベース上に設けられている。ブーム、しばしば伸縮自在なブームは、ベースに枢着される。巻上げ機、ワイヤロープまたはチェーン、および綱車が、ブームに接続され、材料を1つの場所から他の場所に動かすために使われる。クレーンのための安全規制は、しばしばテレハンドラーのための安全規制よりも厳しい。
代替的な作業動作では、作業者が高くされた作業エリアにアクセスする必要があり得て、そのような場合には、移動式昇降作業プラットフォーム(Mobile Elevated Work Platform:MEWP)が使われても良い。MEWPは一般に、作業アームがそこに接続された車輪式ベースを有する。作業アームは、作業者のためのプラットフォームを運ぶ。作業アームは、例えば、シザーリフトあるいは伸長可能または関節付ブームであっても良い。MEWPの使用は、高くされたレベルにおける作業が関与するので、再度、以前に記載された作業機械のものと比較して異なる技術的および安全性要求がMEWPに課せられている。
もっと更なる代替的な作業機械は、ダンプトラック(ダンパートラックとしても知られる)である。ダンプトラックは、しばしば材料を1つの場所から他の場所に搬送するために使われる(例えば、掘削機バケットからの多数の積荷)。ダンプトラックは、ダンプ本体または、ダンプ本体の内容物が積み下ろされることを許容するように枢動可能であるボックスベッドを有する。一般的に1つ以上の油圧シリンダー、いくつかの場合には1つのシリンダーとレバー配置、によって稼動される傾斜メカニズムが、ダンプ本体を傾斜するのに使われる。
異なる作業応用のために上のもののような異なる機械を開発するためのコストは相当である。更には、1つのタイプの機械から別のものへ製造ラインを切り替えるためのコストと遅延も相当である。
作業機械が、与えられた使用燃料の量についての引き受けられた作業動作の量の見地から、動作においてより効率的になることが更に望ましい。これは、原動機、トランスミッション、ドライブライン、および油圧システムの燃料効率の働きであり得ると共に、
オペレータが作業機械を眺めるべく不必要に頻繁に作業機械を再配置する必要があるか、動作をもっとはるかにゆっくりと行う必要があり、それにより効率性で妥協することを
意味する、悪い視認性のような二次的なファクターによるものでもある。
オペレータが作業機械を眺めるべく不必要に頻繁に作業機械を再配置する必要があるか、動作をもっとはるかにゆっくりと行う必要があり、それにより効率性で妥協することを
意味する、悪い視認性のような二次的なファクターによるものでもある。
発明の第1の側面は、作業機械のためのベースアッセンブリであって、地面係合構造と、地面係合構造に接続された車台と、車台を、作業アームを搭載する上部構造に接続するためのコネクターと、ベースアッセンブリと、接続された上部構造を、使用において、推進するために地面係合構造を動かすためのドライブ配置であって、ドライブ配置は、原動機とトランスミッションを含んでおり、ドライブ配置は、車台内に収容されているものと、ドライブ配置および/または地面係合構造を制御するための電子制御ユニット(ECU)と、を含むベースアッセンブリを提供する。
ベースアッセンブリ中にECUを設けることは、有利なことに、ベースアッセンブリが自己充足的な動作ユニットであることを意味する。これは、単一のベースアッセンブリが、様々な異なる作業機械のために使われることができることを意味し、要求された設備/アッセンブリの切替が顕著に削減されるので、それは製作を容易にし、複数のタイプの作業機械の製作のコストを削減する。
更に車台中に原動機を配置することは、整備のためのアクセスを向上する。例示的実施形態では、上部構造は運転席を搭載しても良く、そのような例示的実施形態では、オペレータのために、ノイズ、振動および過酷さ(NVH)の分離が向上される。
車台中にドライブ配置を配置することのもっと更なる利点は、ユーザのための向上された視認性である。
一実施形態では、ECUは、車台内に収容されている。
一実施形態では、ECUは、使用において、ベースアッセンブリに接続された上部構造の上部構造機能を制御するように構成されている。
一実施形態では、ECUは、ベースアッセンブリに接続された上部構造の油圧機能性を制御する。
一実施形態では、ECUは、作業アームの動作、例えば、作業アームの持上げ/下げ、伸長/収縮、および/またはアーティキュレーション、を制御する。
一実施形態では、ECUは、上部構造の電子的機能性を制御する。
一実施形態では、ECUは、上部構造機能性を制御するために上部構造の入力から信号を受け取るように構成されている。
一実施形態では、ECUは、ドライブ配置および/または地面係合構造を制御するために上部構造の入力から信号を受け取るように構成されている。
一実施形態では、ECUは、使用において、ベースアッセンブリに接続されている上部構造と関連付けられた補助ECUから信号を受け取るように構成されている。
一実施形態では、ECUによって受け取られる信号は、CANバスメッセージである。
一実施形態では、ECUは、ドライブ配置および/または地面係合構造を制御するためにCANバスメッセージを送る。
一実施形態では、ドライブ配置は、静油圧式ドライブ配置である。
一実施形態では、ベースアッセンブリは、ドライブ配置の静油圧式モータへの流体フローを制御するためのシャーシ制御バルブを更に含み、ECUは、シャーシ制御バルブを制御するように構成されている。
一実施形態では、作業アームが油圧的に動作しており、シャーシ制御バルブは、作業アームへの流体フローを制御するように更に構成されている。
一実施形態では、ベースアッセンブリは、車台に接続されたドーザーブレード配置および/またはスタビライザ配置を更に含む。
一実施形態では、ドーザーブレード配置および/またはスタビライザ配置は、開放可能なインターロック機構を使って車台に接続されている。
ベースアッセンブリは、二輪ステア、四輪ステア、および/またはクラブステアの間で変更するように動作可能な油圧ステアリングシリンダーを含んでいても良い。ベースアッセンブリは、油圧ステアリングシリンダーへの流体供給を制御するように構成されたステアモード制御バルブを含んでいても良い。ECUは、ステアモード制御バルブを制御するように構成されていても良い。
ベースアッセンブリは、ソレノイドバルブを介して作動されるパークブレーキを含んでいても良く、ECUはソレノイドバルブを制御するように構成されていても良い。
ベースアッセンブリは、ソレノイドバルブを介して作動される車軸または差動ロックを含んでいても良く、ECUはソレノイドバルブを制御するように構成されていても良い。
一実施形態では、コネクターは、前後方向においておよび横方向において車台に実質的に中心的に搭載されている。
コネクターを車台に中心的に配置することは、上部構造に搭載された特徴、例えば、運転席が、機械の機能性に依存して、車台に中心的にかまたはある程度まで中心からオフセットされてかのどちらかで配置されることをコネクターが許容するので、ベースアッセンブリの多用途性を更に向上することができる。
一実施形態では、コネクターは、車台に対する上部構造の回転を許容するための旋回輪である。
一実施形態では、上部構造と車台の間の旋回輪は、車台に対する上部構造の位置とは独立に、電気信号および/または油圧流体が上部構造にルーティングされることを許容するように構成されたロータリージョイント配置を含む。
一実施形態では、原動機の大半は、上部構造とのコネクターの接続のレベルと一致するレベルより下に配置されている。
一実施形態では、地面係合構造は、前方車軸と、後方車軸と、前方車軸および後方車軸の各々に搭載された2つの車輪を含む。
一実施形態では、前方車軸と後方車軸は、少なくとも二輪ステアのために構成されている。
一実施形態では、前方車軸と後方車軸は、四輪ステアのために構成されている。
一実施形態では、原動機の大半は、車輪の上方範囲と一致するレベルより下に配置されている。
一実施形態では、原動機は、前方車軸と後方車軸の間に配置されている。
有利なことに、これはベースアッセンブリの梱包を向上する。
一実施形態では、原動機は、作業機械の横方向から前後方向において搭載されている。
一実施形態では、原動機は、作業機械の前後方向に実質的に直角に搭載されている。
一実施形態では、原動機は、ピストンを含んだレシプロエンジンであり、エンジンは、ピストンが直立した向きを有するように搭載されている。
一実施形態では、熱交換器と冷却ファンが、原動機に隣接して搭載されており、ファンの回転軸が作業機械の前後方向と実質的に平行であるように配置されている。
有利なことに、これは、作業機械のベースアッセンブリのパッケージングと冷却を向上する。
一実施形態では、作業機械は、作業機械の前後方向に伸びる軸の一方のサイド上に配置された燃料タンクを含み、原動機は、作業機械の前後方向に伸びる軸のもう一方のサイド上に配置されている。
一実施形態では、作業機械は、作業機械の前後方向に伸びる軸の一方のサイド上に配置された油圧流体タンクを含み、エンジンは、作業機械の前後方向に伸びる軸のもう一方のサイド上に配置されている。
一実施形態では、車台は、メインシャーシと、それにしっかりと留められた少なくとも1つの補助的シャーシを含む。
様々な作業機械に跨って実質的に同じであることができるメインシャーシを製作することは、パーツの数を有利なことに更に削減し得て、単一の製作ラインが複数の機械を製作することを許容し、それによりコストと時間を節約する。
一実施形態では、ECUは、メインシャーシ内に収容されている。
発明の第2の側面は、第1の側面によるベースアッセンブリと、ベースアッセンブリに接続された上部構造と、上部構造に搭載された作業アームと、を含む作業機械を提供する。
一実施形態では、上部構造は、作業機械を操作するためのコントロールを収容する運転席を搭載する。
一実施形態では、作業機械は、上部構造と関連付けられ、ベースアッセンブリのECUに制御信号を送るように構成されたECUを含んでも良い。
一実施形態では、作業アームは油圧的に作動されており、メイン制御バルブが、作業アームへの流体フローを制御するために上部構造中に設けられている。
一実施形態では、作業アームは、掘削機アーム、伸縮自在なブーム、またはジブである。
有利なことに、作業アームは、その1つの端部において、付属物(例えば、バケットまたはフォーク)またはプラットフォームを含んでいても良い。
発明の更なる側面は、2つの異なる機械を製造する方法であって、第1の側面による複数の実質的に同一のベースアッセンブリを提供することと、複数のベースアッセンブリの1つに、作業アームの1つのタイプをもった上部構造を接続し、複数のベースアッセンブリの他の1つに、作業アームの異なるタイプをもった異なる上部構造を接続することと、を含む方法を提供する。
一実施形態では、方法は、ベースアッセンブリに接続された上部構造のタイプに好適なやり方でベースアッセンブリおよび/または上部構造および/または作業アームを動作させるようにECUをプログラムすることを含んでいても良い。
一実施形態では、方法は、ベースアッセンブリに接続された上部構造のタイプに好適なやり方でベースアッセンブリの動作を制御するために、ベースアッセンブリのECUと通信するように構成された上部構造中に補助ECUを設けることを含んでいても良い。
一実施形態では、方法は、好適なスタビライザ脚および/またはドーザーブレード配置をベースアッセンブリに加えることを含んでいても良い。
上部構造は、ECUに制御信号を送る入力コントロール(例えば、運転席中またはプラットフォーム上に配置された)を含んでいても良い。
上部構造は、作業アームへの流体供給を制御するためのメイン制御バルブと、作業アームと上部構造に接続された付属物を含んでいても良い。メイン制御バルブは、上部構造中のECUを介して直接かまたは車台中のECUを介して制御されても良い。
一実施形態では、作業アームが、掘削機アーム、伸縮自在なアーム、クレーンアーム、ジブ、伸長可能なマスト、および/またはシザーリフトである。
ここで発明の実施形態が、付随する図面を参照して、例としてだけ、記載される。
全体的フォーマット
図1から4を参照すると、本発明の実施形態による作業機械10が、いくらか簡略化された形で描かれている。本実施形態では、作業機械は、ミディ掘削機(約6と12メータートンの間の動作重量)であると考えられても良い。他の実施形態では、作業機械は、ミニ掘削機(1.2と6トンの間の動作重量)であっても良い。機械は、車台12を含むベースアッセンブリ11を含む。上部構造14が、旋回輪16の形の旋回機構によってベースアッセンブリの車台に連結される。旋回輪16は、この実施形態では車台12に対する上部構造の制約されない回転を許容する。そこからオペレータが作業機械を操作することができる運転席30は、上部構造に回転可能に搭載されている。作業アーム配置40は、上部構造に回転可能に搭載され、掘削動作を行うために設けられている。
図1から4を参照すると、本発明の実施形態による作業機械10が、いくらか簡略化された形で描かれている。本実施形態では、作業機械は、ミディ掘削機(約6と12メータートンの間の動作重量)であると考えられても良い。他の実施形態では、作業機械は、ミニ掘削機(1.2と6トンの間の動作重量)であっても良い。機械は、車台12を含むベースアッセンブリ11を含む。上部構造14が、旋回輪16の形の旋回機構によってベースアッセンブリの車台に連結される。旋回輪16は、この実施形態では車台12に対する上部構造の制約されない回転を許容する。そこからオペレータが作業機械を操作することができる運転席30は、上部構造に回転可能に搭載されている。作業アーム配置40は、上部構造に回転可能に搭載され、掘削動作を行うために設けられている。
車台
車台は、前後に伸長する間隔を空けられたシャーシレール18aと18bのペアから形成されており、常にではないが典型的には、平行であるかまたは実質的に平行である。レールは、車台12の強度の大半を提供する。車台は、地面係合構造に接続され、それはこの実施形態では、シャーシレール18a、18bに搭載された第1と第2のドライブ車軸20aと20bと、各車軸端部に回転可能に取り付けられた車輪を含む。この実施形態では、第2のドライブ車軸20bは、シャーシレール18a、18bに対して固定される一方、第1のドライブ車軸20aは、制限されたアーティキュレーションが可能であり、それにより仮に地面がでこぼこであったとしても、車輪が接地したまま留まることを許容する。車輪19a、19b、19c、19dは、典型的にはオフロード空気タイヤが設けられている。両車軸に接続された車輪19a、19b、19c、19dは、ステアリングハブ17a、17b、17c、17dを介してステア可能である。この実施形態では、ホイールベースは2.65mであり、典型的なレンジは2.0mから3.5mである。
車台は、前後に伸長する間隔を空けられたシャーシレール18aと18bのペアから形成されており、常にではないが典型的には、平行であるかまたは実質的に平行である。レールは、車台12の強度の大半を提供する。車台は、地面係合構造に接続され、それはこの実施形態では、シャーシレール18a、18bに搭載された第1と第2のドライブ車軸20aと20bと、各車軸端部に回転可能に取り付けられた車輪を含む。この実施形態では、第2のドライブ車軸20bは、シャーシレール18a、18bに対して固定される一方、第1のドライブ車軸20aは、制限されたアーティキュレーションが可能であり、それにより仮に地面がでこぼこであったとしても、車輪が接地したまま留まることを許容する。車輪19a、19b、19c、19dは、典型的にはオフロード空気タイヤが設けられている。両車軸に接続された車輪19a、19b、19c、19dは、ステアリングハブ17a、17b、17c、17dを介してステア可能である。この実施形態では、ホイールベースは2.65mであり、典型的なレンジは2.0mから3.5mである。
本出願の目的のために、前後方向Aは、シャーシレール18aと18bの全体的な方向と実質的に平行な方向として規定される。全体的に直立方向Uは、作業機械が平坦地にある時に実質的に垂直な方向として規定される。全体的に横方向Lは、作業機械が平坦地にある時に実質的に水平であり、前後方向Aと実質的に直角である方向として規定される。
この実施形態では、ドーザーブレード配置22が、シャーシレール18aと18bの一端部に枢着されており、それは既知の配置を使って油圧シリンダー21によって昇降されても良く、また掘削時に隣接する車輪を地面から持上げることにより機械のためのスタビライザとして働くが、これは他の実施形態では設けられなくても良い。
スタビライザ脚配置24は、シャーシレール18aと18bの反対の端部に枢着されており、それも既知の配置を使って油圧シリンダー23によって昇降されても良いが、他の実施形態ではそれは省略されても良い。
ドライブ
ここで図4を参照すると、既知の掘削機とは対照的に、原動機とトランスミッションを含むドライブ配置は、車台12中に収容される。本実施形態では、原動機はディーゼルICエンジン64である。エンジン64は、前後方向に車台の中央を通して伸長する軸Bの一方のサイドに搭載される。エンジン64は、軸Bに対して横向きに搭載される、即ち、エンジンのクランクシャフトの回転軸Rは前後方向において軸Bに対して横向きである。エンジン64は更に、エンジンのピストンが実質的に直立方向Uに伸びるように、向けられている。
ここで図4を参照すると、既知の掘削機とは対照的に、原動機とトランスミッションを含むドライブ配置は、車台12中に収容される。本実施形態では、原動機はディーゼルICエンジン64である。エンジン64は、前後方向に車台の中央を通して伸長する軸Bの一方のサイドに搭載される。エンジン64は、軸Bに対して横向きに搭載される、即ち、エンジンのクランクシャフトの回転軸Rは前後方向において軸Bに対して横向きである。エンジン64は更に、エンジンのピストンが実質的に直立方向Uに伸びるように、向けられている。
熱交換器66と冷却ファン68が、エンジン64に隣接して車台中に収容される。冷却ファン68は、ファンの回転軸Qが前後方向Aに伸びるように向けられているが、他の実施形態ではそれは異なるように向けられていても良い。
エンジン64に燃料供給を提供する燃料タンク70が、エンジンに対して軸Bの反対のサイド上に配置されている。油圧タンク72が、エンジンに対して軸Bの反対のサイド上に燃料タンク70に隣接して設けられている。
エンジン64、熱交換器66、冷却ファン68、燃料タンク70および油圧タンク72は、車軸20aと20bの間の領域に全て収容されている。図1に見られるように、エンジン64は、上部構造14の下方範囲と一致するレベルの下に配置されている。実際、エンジン64の大半、この実施形態ではエンジン64全体が、車輪19a、19b、19c、19dの上方範囲と一致するレベルQの下に配置されている。本実施形態では、熱交換器66、冷却ファン68、燃料タンク70および油圧タンク72の大半は、車輪19a、19b、19c、19dの上方範囲と一致するレベルQの下にある。
図5を参照すると、本実施形態では、トランスミッションは、静油圧式トランスミッションである。トランスミッションは、高圧スワッシュプレート型油圧トランスミッションポンプ75bと共に関連付けられたチャージポンプ75aを含む。トランスミッションポンプは一方で、2つの油圧式モータ76と77を選択的に駆動することが可能である。トランスミッションポンプ75bは、およそ350−450bar(35−45MPa)の典型的動作圧を有する。
エンジン64は、チャージポンプ75aとトランスミッションポンプ75bを駆動するように構成されている。ポンプ75aと75bは、要求された通りに油圧流体タンク72から油圧流体を引き出し、専用のフィードおよび戻りホースを介して油圧モータ76と77に供給するように構成されている(即ち、フローは、要求された通りに油圧流体がタンク72から引き出されタンク72に戻される、本質的に閉じたループである)。
本実施形態では、油圧モータ76は、ドーザーブレード配置22に向けて配置されている。エンジン64、油圧ポンプ74および油圧モータ77は、スタビライザ配置24に向けて配置されている。
本実施形態では、油圧モータ76は、ドーザーブレード配置22に向けて配置されている。エンジン64、油圧ポンプ74および油圧モータ77は、スタビライザ配置24に向けて配置されている。
第1の油圧モータ76は、例えば0から255cm3/回転の大きな容量レンジを有する高速スワッシュプレート型モータであり、正常な進行方向に第1の車軸20aを駆動する。モータの出力は前方に面し、ショートドライブシャフト78とディファレンシャル(図示せず)を介して第1の車軸20aを駆動する。第2の油圧モータ77は、例えば0から125cm3/回転のより小さな容量レンジを有する比較的低速のスワッシュプレート型モータである。低速モータ77は、第2のディファレンシャル(図示せず)を介して第2の(後方)車軸20bを駆動するように第2のドライブシャフト80に接続する。
その他の実施形態では、典型的には1つの車軸へのドライブを脱係合/係合するためのクラッチを動作させる二輪ドライブ/四輪ドライブセレクタを伴って、単一の油圧モータが、前方車軸と後方車軸の両方へのドライブを提供しても良い。
チャージポンプ75aとトランスミッションポンプ75bは、エンジン64に隣接して配置されており、エンジンからポンプへの入力がエンジンからポンプへの出力と軸方向で揃えられるように向けられている。
記載されたようなドライブ配置を車台中に配置することは、上部構造中に収容されるべき部品の容積の削減に結果としてなり、一方で機械の左手サイドにおけるオペレータ席に着席した時の185cmの身長を有するオペレータ(95%が男性)について、(このサイズの従来のミディ掘削機におけるおよそ22°と比較して)水平より下で30°を超える(この実施形態では33°)、機械の右手後方コーナーに渡る視線(図3の角度α)に結果としてなることが見つけられている。これは、上部構造の部分によって不明瞭にされる機械の周りの地面エリアの顕著な削減に結果としてなり、それにより機械を操作するための視認性を向上する。
ドライブ配置が全体的に上部構造中に配置される従来の掘削機と比較して、ドライブ配置を車台中に配置させることの更なる利点は、オペレータについての快適さと安全性を向上するように、エンジンと運転席の間でノイズ、振動および過酷さ(Noise, Vibration and Harshness:NVH)分離が向上されることである。加えて、メンテナンスと再給油のためのエンジン、燃料タンク、流体タンク等へのアクセスは地面レベルにおいてである。
上部構造
上部構造14は、旋回輪16に搭載された構造的プラットフォーム26を含む。図に見られるように、旋回輪16は、上部構造14を車台の中央に搭載するべく、前後方向Aおよび横方向Lにおいて車台12に対して実質的に中央にある。旋回輪16は、全体的に直立した軸Zの回りで車台に対する上部構造14の回転を許容する。
上部構造14は、旋回輪16に搭載された構造的プラットフォーム26を含む。図に見られるように、旋回輪16は、上部構造14を車台の中央に搭載するべく、前後方向Aおよび横方向Lにおいて車台12に対して実質的に中央にある。旋回輪16は、全体的に直立した軸Zの回りで車台に対する上部構造14の回転を許容する。
ロータリージョイント配置85が、旋回輪16の中央に設けられ、複数の油圧流体ライン、1つの戻り油圧流体ライン、および車台から上部構造14への1つの電気的−コントローラエリアネットワーク(CAN)−信号ラインを提供する一方で、車台に対する上部構造のフルな360°の回転を許容するように構成されている。そのようなロータリージョイント配置の構成は当該技術分野において既知である。
プラットフォーム26は、運転席30を搭載する。運転席は、オペレータ席と(下で記載する)機械コントロールを収容する。
上部構造14は、第1の油圧モータ32とブレーキを使って、車台12に対して回転される。
プラットフォームは更に、作業アーム配置40についてのキングポスト28を搭載する。キングポスト28配置は、当該技術分野において既知であり、全体的に直立した軸Xの回りと全体的に横向きの軸Wの回りで作業アームの回転を許容する。
上部構造は更に、キングポスト28に対して上部構造の反対のサイドにおいて配置された作業アーム配置についてのカウンターウェイト34を含む。
油圧サプライ
図5に描かれた実施形態では、エンジン64は追加的に、チャージポンプ75aとトランスミッションポンプ75bに直列で配置されたメインの、より低圧の油圧ポンプ74を駆動する。この実施形態では、メイン油圧ポンプは、およそ250−300bar(25−30MPa)の動作圧を有し、また可変容量型のものである。
図5に描かれた実施形態では、エンジン64は追加的に、チャージポンプ75aとトランスミッションポンプ75bに直列で配置されたメインの、より低圧の油圧ポンプ74を駆動する。この実施形態では、メイン油圧ポンプは、およそ250−300bar(25−30MPa)の動作圧を有し、また可変容量型のものである。
メインポンプ74は、添え字「a」をもった同じ参照番号で表記された上部構造14中の関連付けられたバルブを介して作業アーム配置を動作させるために油圧シリンダー50、52、54、60、62に、パイロットフィードバルブ83を介して旋回ブレーキに、およびグラブ等(図示せず)のようなある種の付属物による使用のための補助油圧流体サプライに、油圧流体を供給する。メインポンプ74は追加的に、車台中のスタビライザ/ドーザーバルブ79を介してドーザーブレードおよびスタビライザ配置の油圧シリンダー21、23を供給する。但し、代替的な実施形態では、単一のポンプが、モータと油圧シリンダーに油圧流体を供給するために使われても良い。メインポンプは更に、図5に描かれているように、エアコン93のために油圧流体を提供するのに使われる。
この実施形態では、エンジンは追加的に、ステアリングシステムについての別のポンプ74’と、ファンモータ69bとパーキングブレーキ31bのためのパークブレーキバルブ31aを駆動するためのファンポンプ69aを駆動する。これらのポンプは、この実施形態では、ECU制御無しでおよそ200bar(20MPa)のより低い圧力で動作可能なギアポンプである。
更に、チャージポンプ75aは追加的に、前方車軸20aのアーティキュレーションを選択的に防止する車軸ロックバルブ33aに油圧流体を供給する。
作業アーム
本実施形態の作業アーム配置40は、掘削機アーム配置である。作業アーム配置は、ディッパー44に枢接された3重関節ブーム42を含む。3重関節ブーム42は、第2のセクション48に枢接された第1のセクション46を含む。油圧シリンダー50が、全体的に横向きの軸Wの回りでキングポスト28に対してブーム42の第1のセクション46を昇降するために設けられている。更なる油圧シリンダー52が、全体的に横向きの軸Tの回りでブームの第1のセクションに対してブーム42の第2のセクション48を枢動するために設けられている。もっと更なる油圧シリンダー54が、全体的に横向きの軸Sの回りでブーム42に対してディッパー44を回転するために設けられている。マウント56が、ディッパー44への付属物を枢着するために設けられており、本実施形態では付属物はバケット58である。油圧シリンダー60が、ディッパー44に対して付属物を回転するために設けられている。但し、代替的なブームシリンダー配置(例えば、ツインシリンダー)が、その他の実施形態では利用されても良い。
本実施形態の作業アーム配置40は、掘削機アーム配置である。作業アーム配置は、ディッパー44に枢接された3重関節ブーム42を含む。3重関節ブーム42は、第2のセクション48に枢接された第1のセクション46を含む。油圧シリンダー50が、全体的に横向きの軸Wの回りでキングポスト28に対してブーム42の第1のセクション46を昇降するために設けられている。更なる油圧シリンダー52が、全体的に横向きの軸Tの回りでブームの第1のセクションに対してブーム42の第2のセクション48を枢動するために設けられている。もっと更なる油圧シリンダー54が、全体的に横向きの軸Sの回りでブーム42に対してディッパー44を回転するために設けられている。マウント56が、ディッパー44への付属物を枢着するために設けられており、本実施形態では付属物はバケット58である。油圧シリンダー60が、ディッパー44に対して付属物を回転するために設けられている。但し、代替的なブームシリンダー配置(例えば、ツインシリンダー)が、その他の実施形態では利用されても良い。
最も明瞭に図2に示されているように、もっと更なる油圧シリンダー62が、全体的に直立した軸Xの回りで作業アーム配置40を回転(スイング/旋回)するために設けられている。作業アーム配置を回転するための油圧シリンダー配置を使うことは、作業機械10の製造と動作を簡略化する。
機械コントロール
多数の機械コントロール入力が運転席30中に設けられている。この実施形態では、(ステアリングとブレーキングを例外として)入力は、入力を解釈し、作業アーム等の動きを制御するための様々なバルブに合図するために好適なマイクロプロセッサ、メモリ等を組み込んだ、1つ以上の上部構造電子制御ユニット(ECUs)86に、および/またはスタビライザ/ドーザーバルブ79、ファンモータ69b、パークブレーキバルブ31a、車軸ロックバルブ33a、メインポンプ74、トランスミッションポンプ75b、ステアモードバルブ97を含んだ、車台における油圧機能を最終的に制御するための1つ以上の更なる車台ECUs87に、CANバスを介して電子的に伝送される。
多数の機械コントロール入力が運転席30中に設けられている。この実施形態では、(ステアリングとブレーキングを例外として)入力は、入力を解釈し、作業アーム等の動きを制御するための様々なバルブに合図するために好適なマイクロプロセッサ、メモリ等を組み込んだ、1つ以上の上部構造電子制御ユニット(ECUs)86に、および/またはスタビライザ/ドーザーバルブ79、ファンモータ69b、パークブレーキバルブ31a、車軸ロックバルブ33a、メインポンプ74、トランスミッションポンプ75b、ステアモードバルブ97を含んだ、車台における油圧機能を最終的に制御するための1つ以上の更なる車台ECUs87に、CANバスを介して電子的に伝送される。
代替的な実施形態では、1つのECUだけが、(例えば、車台中に収容されて)ベースアッセンブリ中に設けられても良く、機械入力コントロールからの信号は、上部構造中のECU86を介しての代わりに、車台中のECU87へ直接送られても良い。そのような配置のための電気接続は、コントロール入力からECU87まで旋回輪とロータリージョイント配置を介してルーティングされることができる。
コントロール入力は、作業アーム40の動作を制御するためのジョイスティック88、様々な二次的機能のためのスイッチ89、作業動作のためにエンジン速度を設定するためのハンドスロットル90、道路走行/操作のためにエンジン速度を動的に設定するためのフットスロットル91、および所望の方向にドライブを係合するための前進/ニュートラル/後進(Forward/Neutral/Reverse;FNR)セレクタ92を含む。
ステアリングとブレーキングの安全性重視の性質のため、ブレーキペダルとステアリングは、ステアリングホイール(図示せず)に連結されたブレーキペダル94とステアバルブ95によって油圧的に制御される。油圧流体フィードは、専用のステアポンプ74’からロータリージョイント85と優先バルブ96を介してであり、それは、要求に依存して、油圧流体の適切なサプライがブレーキペダル94/ステアバルブ95に提供されることを確かなものとする。
ステアバルブ95はそれから、車台12中のステアモードバルブ97にフィードし、それは、ロータリージョイントを通した別のフィードを介して、機械が四輪ステア(オフロード)、二輪ステア(オンロード)またはクラブステアで動作しているかどうかを制御する。ステアモードバルブはそれから、選択されたモードに依存して、油圧流体を適切なステアリングシリンダー98にフィードする。
ブレーキペダル94は、これもまたロータリージョイントを通したフィードを介して、
車輪端部におけるサービスブレーキ99に流体を供給する。ファンポンプ69aからの別の油圧流体フィードが、上部構造ECU86と車台ECU87の制御下で、パーキングブレーキバルブ31aと共にファンモータ69bと車軸ロックバルブ33aに供給する。
車輪端部におけるサービスブレーキ99に流体を供給する。ファンポンプ69aからの別の油圧流体フィードが、上部構造ECU86と車台ECU87の制御下で、パーキングブレーキバルブ31aと共にファンモータ69bと車軸ロックバルブ33aに供給する。
他の実施形態では、ブレーキングとステアリングは、好適なレベルの耐故障性がシステム中に構築されているとすれば、電子制御を介して果たされても良い。
高速道路走行動作
オンロードで動作する(「道路走行」)かまたは例えば平らな/硬い表面上で操作する時には、機械10の動きの速度は、好ましくはトラクションまたはトルクよりまさっている。よって、第1の二輪ドライブ動作モードでは、車両オペレータは、2WD/4WDセレクタ(図示せず)上で2WDを選択して、適切な上部構造ECU86に合図し、それは一方で高速モータ76への油圧流体のフローを許容するように車台ECU87を介してトランスミッションポンプ75bに合図する。
オンロードで動作する(「道路走行」)かまたは例えば平らな/硬い表面上で操作する時には、機械10の動きの速度は、好ましくはトラクションまたはトルクよりまさっている。よって、第1の二輪ドライブ動作モードでは、車両オペレータは、2WD/4WDセレクタ(図示せず)上で2WDを選択して、適切な上部構造ECU86に合図し、それは一方で高速モータ76への油圧流体のフローを許容するように車台ECU87を介してトランスミッションポンプ75bに合図する。
その後、オペレータは、FNRセレクタ92から前進または後進を選択し、そのための信号が、所望の方向に高速モータ76と従って車輪19aと19をまわすために正しいフロー方向でそこを通して油圧流体を向けるように同様のやり方でトランスミッションポンプ75bに供給される。
オペレータはそれから、フットスロットル91を使ってエンジン速度を設定し、それは一方でトランスミッションポンプ75bを所望の速度で駆動する。車台ECU87は、ポンプ75bと高速モータ76のスワッシュ角を制御し、高速モータ76の回転と第1の車軸20a上での車輪19a、19bの駆動された回転に結果としてなる。
典型的には、これはおよそ40km/hの最大速度で進行することを可能とする。
低速動作
典型的には建設現場のようなオフロードロケーションにおける、低速、より高いトルク、より高いトラクションの操作については、オペレータは、2WD/4WDセレクタから第2の四輪ドライブ動作モードを選択する。これが一方で上部構造ECU86に合図し、それは一方で高速モータ76と低速モータ77の両方への油圧流体のフローを許容するように車台ECU87を介してトランスミッションポンプ75bに合図する。
典型的には建設現場のようなオフロードロケーションにおける、低速、より高いトルク、より高いトラクションの操作については、オペレータは、2WD/4WDセレクタから第2の四輪ドライブ動作モードを選択する。これが一方で上部構造ECU86に合図し、それは一方で高速モータ76と低速モータ77の両方への油圧流体のフローを許容するように車台ECU87を介してトランスミッションポンプ75bに合図する。
その後、オペレータは、FNRセレクタ92から前進または後進を選択し、そのための信号が、高速モータ76と低速モータ77への油圧流体のフローの方向を決定するように同様のやり方でトランスミッションポンプ75bに供給される。
オペレータはそれから、フットスロットル91を使ってエンジン速度を設定し、それは一方でトランスミッションポンプ75bを所望の速度で駆動する。車台ECU87は、好ましくはポンプ75bと高速モータ76のスワッシュ角を制御し、最終的には高速モータ76と低速モータ77の回転と、整合した速度での第1と第2の車軸20a、20b両方上での車輪19a、19b、19c、19dへのドライブに結果としてなる。
典型的には、この動作モードは、例えば10km/h以下のオフロード動作のためのより低い最大速度を提供する。
テレハンドラー
ここで図6と7を参照すると、代替的な作業機械110が示されている。この実施形態では、作業機械は、テレハンドラー(テレスコピックハンドラー、特定には回転テレスコピックハンドラーとしても知られる)と考えられても良い。作業機械110は、(この実施形態では、それは安定性を助けるためにより長いホイールベースを有するものの)図1から4の作業機械10のものと同様のベースアッセンブリ111を有するが、上部構造114、作業アーム配置140および運転席130は異なる。
ここで図6と7を参照すると、代替的な作業機械110が示されている。この実施形態では、作業機械は、テレハンドラー(テレスコピックハンドラー、特定には回転テレスコピックハンドラーとしても知られる)と考えられても良い。作業機械110は、(この実施形態では、それは安定性を助けるためにより長いホイールベースを有するものの)図1から4の作業機械10のものと同様のベースアッセンブリ111を有するが、上部構造114、作業アーム配置140および運転席130は異なる。
本実施形態では、上部構造114は、上部構造114と作業アーム配置140が車台112に対して回転することができるように、前述した通り旋回輪116とロータリージョイント(図示せず)を介して車台112に搭載される。
上部構造114は、運転席130を、横方向Lにおいて車台112の一方のサイドにオフセットして搭載する。運転席130は、作業機械が道路走行位置にある時には、前後方向Aにおいて上部構造114の前方に向けて配置される。上部構造114は、作業機械110が道路走行位置にある時には、作業アーム配置140を、横方向Lにおいて中央または中央近くで、前後方向において上部構造114の後方に向けて搭載する。
本実施形態では、作業アーム配置140は、伸縮自在なブーム142を含む。付属物は、ブームの自由端に取り外し可能に取り付け可能である。本実施形態では、付属物はフォーク158である。伸縮自在なブーム142がその最も低い位置にある時、例えば、地面からの物体の荷積みを開始する時、ブームは地面に対して(即ち、もし作業機械が平らで一様な地面上にあれば、水平に対して)約4°で角度が付けられている。上部構造に設けられたカウンターウェイトは、作業機械10のためのものよりも大きいので、作業機械110は、作業機械10に対して増加した荷積み能力を有する。
油圧システムのレイアウトは、図1から4の作業機械10について図5で記載されたのと実質的に同じである。図5に対する同様の特徴は、接頭辞「11」をもってラベル付けされ、違いだけが説明される。
この実施形態では、トランスミッションは、トランスミッションポンプ1175bによって選択的に駆動されることができる単一のトランスミッションモータ1176’を含む。従って、チャージポンプ1175aとトランスミッションポンプ1175bは、トランスミッションモータ1176’にこれを供給するために要求された通りに油圧タンク1172から流体を引き出すように構成されている。その他の実施形態では、2つの油圧モータが、図5と同様の配置で設けられても良い。
この実施形態では、メインポンプ1174が、油圧タンク1172からの油圧流体を、添え字aをもった同じ参照番号で表記された上部構造114中の関連付けられたバルブを介して作業アーム配置140を動作させるために油圧シリンダー1151、1153、1155に、およびある種の付属物(図示せず)による使用のために単一の補助油圧流体サプライに、供給する。メインポンプ1174は、ブーム142を伸縮自在に伸長または収縮するために、油圧流体を油圧シリンダー1151に選択的に供給することができ、左右の持上げシリンダー1153に油圧流体を選択的に供給することによってブーム142の持上げを制御することができる。これに加えて、フォーク158の傾斜角が、傾斜油圧シリンダー1155を介して調節されることができる。
本実施形態では、上部構造114は、油圧流体を旋回モータ132に供給しているメインポンプ174によって車台に対して回転可能であるが、代替的な実施形態では、上部構造114は、車台112に対して固定されていても良く、またはモータ132によって提供されたフルな360°の代わりに、旋回運動のより制約されたレンジを提供する旋回シリンダーを設けられていても良い。
ベースアッセンブリ111は、車台112の前方と後方の両方においてスタビライザ配置124を含む、という点で前述したベースアッセンブリ11とは異なる。スタビライザ配置124のスタビライザ脚は、車輪19a、19b、19c、19dを地面から持上げる荷積み動作の前に降ろされることができる。
作業機械110の油圧および電子制御システムは、作業機械10のものと異なるように構成されている。異なる構成の1つの理由は、代替的な作業アーム配置140である。本実施形態では、上部構造114のメイン制御バルブは、作業機械10のものとは異なるシリンダーにフィードする、即ち、メイン制御バルブは、伸縮自在なブームを持上げる/下げるためのシリンダー、ブームを伸長するためのシリンダー、およびフォーク付属物158を傾ける/詰め込むためのシリンダーにフィードする。
当業者によって理解されるであろうように、テレハンドラーの技術的および安全性要求は、掘削機のものとは異なる。本実施形態では、作業機械10と同様に、作業アーム等の動きを制御するためにECU1186が上部構造114中に設けられる。ECU1186は、スタビライザバルブ1179、ファンモータ1169b、パークブレーキバルブ1131a、車軸ロックバルブ1133a、メインポンプ1174、トランスミッションポンプ1175b、およびステアモードバルブ1197を含んだ、車台における油圧機能を制御するために、車台112中のECU1187に信号を送る。これは、上部構造114の正しい機能性に対応するようにオペレータ運転席130からの入力をマッピングすることを含み、例えば、持上げバルブ1153aと持上げシリンダー1153を介してブーム142を持上げる/下げること、伸長バルブ1151aとブーム伸長シリンダー1151を介してブーム142を伸長すること、または傾斜バルブ1155aと傾斜シリンダー1155を介してフォーク付属物158を傾斜する/詰め込むことの動作の1つを制御するべく、入力は、メイン制御バルブの特定のバルブの開きにマッピングされる。更には、テレハンドラーに課せられた、異なる安全性要求を満たすため、異なる安全性プロトコルが要求されても良い。
代替的な実施形態では、単一のECUが、車台において設けられていても良い。そのような実施形態では、製造の時に、例えば、ECUが上部構造114において設けられている時に記載されたものと同様のやり方で、例えば掘削機の代わりにテレハンドラーとして正しく動作するべく、異なる特徴でECUを「フラッシング」することによって、
ECU1187がプログラムされても良い。
ECU1187がプログラムされても良い。
クレーン
ここで図8と9を参照すると、代替的な作業機械1210が示されている。この実施形態では、作業機械は、クレーンであると考えられても良い。作業機械1210は、図6の作業機械110と同様の運転席1230とベースアッセンブリ1211を有するが、作業アーム配置1240は異なる。
ここで図8と9を参照すると、代替的な作業機械1210が示されている。この実施形態では、作業機械は、クレーンであると考えられても良い。作業機械1210は、図6の作業機械110と同様の運転席1230とベースアッセンブリ1211を有するが、作業アーム配置1240は異なる。
この実施形態では、油圧制御システムは、図6の作業機械110との関係で図7で記載されたのと実質的に同じであるが、制御システムは、作業付属物の傾斜機能を提供するための油圧シリンダーは設けられていない。
接続された上部構造1214がクレーン作業アーム1240を有する時、ブーム1242と上部構造は、図6のテレハンドラー配置のものと同様であっても良い。しかし、この実施形態では、ブーム1242は、その端部において枢着された付属物が地面と接触することが出来るという要求はないので、地面に向けて角度を付けられている代わりに、その最も低い位置において水平的に配置されても良い。
更には、モータ1257が、巻上げ機を駆動するために、ブーム1242の後方においてまたは近接して設けられていても良く、この配置は、クレーン1240の持上げ能力と前方安定性を向上する。本実施形態では、巻上げ機は、ワイヤロープ1201とウィンチ1202を含む。この実施形態では、メインポンプ1274は、油圧タンク1272からの油圧流体を、ウィンチ1202を巻くために、油圧モータ1257に供給する。ウィンチ1202は、ブーム1242のベースにおいて設けられている。フック1258が、ワイヤロープ1201の自由端に設けられており、ブーム1242の前方端から吊るされ、そこで持上げられるべき物品に接続され、ウィンチ1202の巻き入れ巻き出しによって昇降されられることができる。
描かれた実施形態では、ベースアッセンブリは、それに接続されスタビライザ油圧シリンダー1223によって降ろされた4つのスタビライザ脚1224を有する。持上げ動作中、スタビライザ脚1224は、ベースアッセンブリの車輪1219a、1219b、1219c、1219dを地面から持上げるように完全に伸ばされる。ECUは、作業機械1210がそうするためにしっかり留められるまで、持上げ動作を防止するための安全性特徴を含むように構成されていても良い。例えば、ECUは、例えばクレーン1240の動作が許容される前にスタビライザ脚1224が完全に降ろされることをチェックし、クレーン安全性基準に従って回転、持上げ等を制御するように構成されていても良い。
MEWP
更なる代替的な実施形態では、運転席が上部構造上に搭載されなくても良く、作業アームは、移動式昇降作業プラットフォーム(MEWP)を形成するべくその自由端において搭載されたプラットフォームを有するシザーリフトまたは伸縮自在なブームであっても良い。作業アームが伸縮自在なブームである時、上部構造は旋回しても良いが、作業アームがシザーリフトである時は、上部構造は車台に対して固定されても良い。再度、前述したのと同様に、車台中のECUは、適用可能であるようにブームを伸長/収縮する、持上げ/下げする、または回転する、あるいはシザーアームを伸長/収縮するために、およびまたMEWPについての安全性要求を満たすように適切な動作プロトコルを行うために、プログラムされる(例えば、ECUをフラッシングすることによってか、または上部構造中のECUから信号を受け取ることにより)。
更なる代替的な実施形態では、運転席が上部構造上に搭載されなくても良く、作業アームは、移動式昇降作業プラットフォーム(MEWP)を形成するべくその自由端において搭載されたプラットフォームを有するシザーリフトまたは伸縮自在なブームであっても良い。作業アームが伸縮自在なブームである時、上部構造は旋回しても良いが、作業アームがシザーリフトである時は、上部構造は車台に対して固定されても良い。再度、前述したのと同様に、車台中のECUは、適用可能であるようにブームを伸長/収縮する、持上げ/下げする、または回転する、あるいはシザーアームを伸長/収縮するために、およびまたMEWPについての安全性要求を満たすように適切な動作プロトコルを行うために、プログラムされる(例えば、ECUをフラッシングすることによってか、または上部構造中のECUから信号を受け取ることにより)。
ダンプトラック
もっと更なる実施形態では、作業機械は、ダンプトラックであっても良い。そのような実施形態では、車台に対する上部構造の回転がないように、上部構造は、車台に固定的に搭載される。作業アームは、1つ以上の油圧シリンダー、いくつかの実施形態ではレバー配置と結合された1つ以上の油圧シリンダーを使って傾斜される、傾斜機構/ダンプ本体である。
もっと更なる実施形態では、作業機械は、ダンプトラックであっても良い。そのような実施形態では、車台に対する上部構造の回転がないように、上部構造は、車台に固定的に搭載される。作業アームは、1つ以上の油圧シリンダー、いくつかの実施形態ではレバー配置と結合された1つ以上の油圧シリンダーを使って傾斜される、傾斜機構/ダンプ本体である。
二次的旋回
もっと更なる実施形態では、作業機械は、上部構造が車台に対して回転することに加えてまたはそれと代替的に、運転席が上部構造に対して回転できるように、運転席と上部構造の間にロータリー接続をもった掘削機であっても良い。
もっと更なる実施形態では、作業機械は、上部構造が車台に対して回転することに加えてまたはそれと代替的に、運転席が上部構造に対して回転できるように、運転席と上部構造の間にロータリー接続をもった掘削機であっても良い。
製作プロセス
有利なことに、作業機械10、110、1210の間のベースアッセンブリ11、111、1211の共通性は、製作時間とコストを削減することができ、例えば、共通性は、2つ以上の異なる作業機械の製造にために要求される在庫部品のバリエーションを削減する。それはまた、単一の製作ラインが複数の機械タイプを製作することを可能とすることにより、複数の作業機械タイプのために複数の製作ラインを設置する資本コストも削減する。
有利なことに、作業機械10、110、1210の間のベースアッセンブリ11、111、1211の共通性は、製作時間とコストを削減することができ、例えば、共通性は、2つ以上の異なる作業機械の製造にために要求される在庫部品のバリエーションを削減する。それはまた、単一の製作ラインが複数の機械タイプを製作することを可能とすることにより、複数の作業機械タイプのために複数の製作ラインを設置する資本コストも削減する。
ある種の実施形態では、ベースアッセンブリ11、111、1211は、(シャーシを分割する垂直ラインによって図6と8の車台において概略的に描かれた)メインシャーシの前方および後方端部の1つかまたは各々に搭載された別のサブアッセンブリとして提供された補助的シャーシをもった中央メインシャーシの形で設けられていても良い。これらの実施形態では、単一のECUが、エンジン、トランスミッションポンプおよびメインポンプと共に、メインシャーシ中に設けられる。有利なことに、作業機械の間のメインシャーシの共通性は、モジュラーで従ってコスト効率のよいやり方で、複数の機械変種またはタイプを製作するための単一の製作ラインの使用を更に容易にすることができる。変種の補助的シャーシは、要求される機能性、即ち、ドーザーアーム、スタビライザ脚配置、二輪ステア、四輪ステア等、または要求されるホイールベースの長さ/全体の長さ、に依存して選択されても良い。
掘削機10のベースアッセンブリ11、テレハンドラー110のベースアッセンブリ111、およびクレーン1210のベースアッセンブリ1211は、スタビライザとドーザーのような容易に入れ替え可能な部品を別として、または異なるホイールベースおよび/または全体の長さを提供するための異なる補助的シャーシを別として、実質的に同一である。これは、スタビライザおよび/またはドーザーブレード配置またはメインシャーシを除いたベースアッセンブリが、例えば掘削機からテレハンドラーからクレーンまでを製造することから変更することが要求されるツーリング変更またはアッセンブリ変更を無しかまたは最小限で、(メインテナンスと要求が許容されたとして)連続的に製造されることができることを意味する。
一旦車台が製造され組み立てられると、地面係合構造が車台に接続されることができる(または地面係合構造は、既に補助的シャーシに組み立てられていても良い)。図10を参照すると、組み立てられた車台が、200において組み立てラインに提供される。それから202において、地面係合構造が、車台に接続される。
204において、製造されている作業機械のタイプに依存して、図1から3のどれかに示されたものと同様の運転席と作業アームを搭載した上部構造が、車台のコネクター(図1から6と8の実施形態では旋回輪16)に接続される。上部構造はそれから、運転席と作業アーム配置が取り付けられたままで車台に接続されることができるか、または作業アームと運転席のような特徴は、車台への上部構造の接続の後で追加されても良い。
それから206において、組み立てられている作業機械のタイプに依存して、スタビライザ配置および/またはドーザーブレード配置のどちらかが、車台に接続される。車台への接続を簡略化し、製造の時点かまたはオプションで現場においてのどちらかで相互交換可能性を提供するために、相補的インターロック配置が、車台とスタビライザおよび/またはドーザーブレード配置上に設けられても良い。
代替的な実施形態では、車台は、上述したように、メインシャーシの前方および後方端部の各々において搭載された、補助的シャーシをもった中央メインシャーシの形で設けられても良い。この実施形態では、各々がドーザーブレード、スタビライザアーム等のような異なる付属物をもった補助的シャーシの範囲が提供されるので、206においては、要求された補助的シャーシがメインシャーシに搭載される。
上述したように、いくつかの実施形態では、上部構造は、それと関連付けられたECUを有し、その他の実施形態では、作業機械のベース中に設けられ配置された単一のECUだけがある。図10の決定ボックス208はこのステップを指し示す。
もし上部構造と関連付けられたECUがあれば、ベースアッセンブリ中のECUは、
ベースアッセンブリがそれに接続された上部構造に好適なやり方で動作することができるように、上部構造中のECUと通信するように構成される。これが、方法ステップ210によって指し示されている。
ベースアッセンブリがそれに接続された上部構造に好適なやり方で動作することができるように、上部構造中のECUと通信するように構成される。これが、方法ステップ210によって指し示されている。
もし上部構造と関連付けられたECUがなければ、ベースアッセンブリ中のECUは、ベースアッセンブリと、多くの実施形態では、それに接続された上部構造、運転席および/または作業アーム、を制御するように構成される。これが、方法ステップ212によって指し示されている。
当業者によって理解されるであろうように、記載された方法のステップは、代替的な順番で行われても良い。例えば、スタビライザ/ドーザー配置は、上部構造が車台に接続された後に取り付けられても良い、および/または地面係合構造は、作業機械の残りが組み立てられた後に車台に接続されても良い、あるいは例えば車軸は、車台と共に組み立てられ、車輪は製作の後のステージで追加されても良い。
変形例
発明が1つ以上の好ましい実施形態を参照して上に記載されたが、様々な変更または変形が、添付の請求項で規定された通りの発明の範囲から逸脱すること無しになされてもよいことが理解されるであろう。
発明が1つ以上の好ましい実施形態を参照して上に記載されたが、様々な変更または変形が、添付の請求項で規定された通りの発明の範囲から逸脱すること無しになされてもよいことが理解されるであろう。
本発明は、そのためにそれが特に有利であると考えられる特定の機械レイアウトの文脈で記載されたが、その上部構造中にエンジンと油圧ポンプを有する従来の車輪式旋回式掘削機のようなもっと従来の機械、または静油圧式またはその他のタイプのトランスミッションを有するテレハンドラー、ラフテレンクレーン等において本発明が使われれば、本発明のある種の利点が達成されても良い。加えて、その他の実施形態では、原動機は、サイドポッド内の代わりに、メインシャーシまたは補助的シャーシのどちらか内に位置していても良い。
代替的な実施形態では、メインシャーシは、車軸、油圧シリンダー、およびドーザーブレード配置、スタビライザ脚配置またはトラクター型油圧式3点リンケージの1つのためのマウントを有していても良い。この実施形態では、メインシャーシは、1つの補助的アッセンブリのみをメインシャーシに搭載するように構成されても良い。
例えば、上部構造は、CANバスを使う代わりに旋回輪を通してかまたはメイン制御バルブに直接ルーティングされた油圧機能のパイロット制御を有することができる。
油圧流体の圧力および/またはフローは、どちらかのモータにパワーのバランスをシフトするために、低速動作モードにおいて高速および低速モータ76、77に向けられても良い。例えば、好適なセンサーの使用を通して1つの車軸上でのトラクションのロスを機械が感知したのに応答して、油圧フローは他の車軸にそらされても良い。
低速および/または高速モータは、それらが駆動する各車軸に直接接続されても良く、または高速モータのペアが1つの車軸上の個別の車輪を駆動し、低速モータのペアが第2の車軸上の個別の車輪を駆動しても良い。
その他の実施形態では、従来のギアボックス、パワーシフトギアボックス、および/またはトルクコンバーターギアボックスのような、代替的なトランスミッション配置が使われても良い。代替的な原動機、例えば電気モータがまた、ICエンジンの代わりかまたはそれとの関係で使われても良い。
この実施形態では、メインポンプは、パイロットフィードバルブのためにと、従って様々な油圧シリンダーとモータのために、油圧流体を提供しているとして描かれているが、その他の実施形態では、パイロットフィードバルブへの供給は、チャージおよびトランスミッションポンプによって提供されても良い。
その他の実施形態では、メインポンプとチャージおよびトランスミッションポンプは、例えばベベルギアボックスを介して直列にではなく、並列に駆動されても良く、もし特定の動作のために要求されていなければポンプへのドライブを脱係合するためにクラッチ機構が設けられていても良い。
本発明は、軌道式車両や、ステアリングのための2つの互いに関節をもった部分であって、各々が固定された車軸をもつものから形成された本体をもつものとの使用にも好適であっても良い。
ここで記載された実施形態では、エンジンは、本実施形態のエンジンとトランスミッションのパッケージングサイズを削減するべく、軸Bに直角に配置されるが、代替的な横方向の位置、例えば時計回り方向で測定された軸Bに対して30°と70°の間、にエンジンが配置されても良い代替的な実施形態においても、発明の利点は達成されることができる。
ここで記載された実施形態では、エンジンは、ピストンの縦軸が実質的に直立に向けられているように配置されるが、代替的な実施形態では、ピストンは、代替的に向けられていても良く、例えばピストンは実質的に水平でも良い。更なる代替的な実施形態では、原動機はディーゼルエンジンでなくても良く、例えばエンジンはガソリンエンジンでも良い。
本発明の燃料タンク、油圧流体タンク、熱交換器、ファンおよびエンジンの配置は、そのコンパクトな性質のために有利であるが、それらの部品が代替的な位置に配置されても良い、例えば燃料タンクと油圧流体タンクは車軸の間に配置されなくても良い、というような代替的な実施形態においても、発明の利点は達成されることができる。
記載された掘削機は、ディッパーと3重関節ブームを含むが、代替的な実施形態では、ブームは、上部構造とディッパーへの接続においてだけ関節をもっていても良い。更なる代替的な実施形態では、ブームまたはディッパーのセクションが伸縮自在であっても良い。
作業機械は、手動、油圧式または電子油圧式コントロールを使って動作させられても良い。
本実施形態では、両車軸上の車輪は操舵可能である(即ち、作業機械は四輪ステアのために構成されている)が、代替的な実施形態では、車軸の1つ上の車輪だけが操舵可能である(即ち、作業機械は二輪ステアのために構成されている)ようになっていても良い。
Claims (43)
- 作業機械のためのベースアッセンブリであって、
地面係合構造と、
地面係合構造に接続された車台と、
車台を、作業アームを搭載する上部構造に接続するためのコネクターと、
ベースアッセンブリと、接続された上部構造を、使用において、推進するために地面係合構造を動かすためのドライブ配置であって、ドライブ配置は、原動機とトランスミッションを含んでおり、ドライブ配置は、車台内に収容されているものと、
ドライブ配置および/または地面係合構造を制御するための電子制御ユニット(ECU)と、
を含むベースアッセンブリ。 - ECUは、車台内に収容されている、請求項1によるベースアッセンブリ。
- ECUは、使用において、ベースアッセンブリに接続された上部構造の上部構造機能を制御するように構成されている、請求項1または2によるベースアッセンブリ。
- ECUは、ベースアッセンブリに接続された上部構造の油圧機能性を制御する、請求項3によるベースアッセンブリ。
- ECUは、作業アームの動作を制御する、請求項4によるベースアッセンブリ。
- ECUは、上部構造の電子的機能性を制御する、請求項3から5のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ECUは、上部構造機能性を制御するために上部構造の入力から信号を受け取るように構成されている、請求項3から6のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ECUは、ドライブ配置および/または地面係合構造を制御するために上部構造の入力から信号を受け取るように構成されている、請求項1から7のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ECUは、使用において、ベースアッセンブリに接続されている上部構造と関連付けられた補助ECUから信号を受け取るように構成されている、請求項1から8のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ECUによって受け取られる信号は、CANバスメッセージである、請求項9によるベースアッセンブリ。
- ECUは、ドライブ配置および/または地面係合構造を制御するためにCANバスメッセージを送る、請求項1から10のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ドライブ配置は、静油圧式ドライブ配置である、請求項1から11のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ドライブ配置の静油圧式モータへの流体フローを制御するためのシャーシ制御バルブを更に含み、ECUは、シャーシ制御バルブを制御するように構成されている、請求項12によるベースアッセンブリ。
- 作業アームが油圧的に動作しており、シャーシ制御バルブは、作業アームへの流体フローを制御するように更に構成されている、請求項13によるベースアッセンブリ。
- 車台に接続されたドーザーブレード配置および/またはスタビライザ配置を更に含む、請求項1から14のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ドーザーブレード配置および/またはスタビライザ配置は、開放可能なインターロック機構を使って車台に接続されている、請求項15によるベースアッセンブリ。
- コネクターは、前後方向においておよび横方向において車台に実質的に中心的に搭載されている、請求項1から16のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- コネクターは、車台に対する上部構造の回転を許容するための旋回ジョイントである、請求項1から17のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 上部構造と車台の間の旋回ジョイントは、車台に対する上部構造の位置とは独立に、電気信号および/または油圧流体が上部構造にルーティングされることを許容するように構成されたロータリージョイント配置を含む、請求項18によるベースアッセンブリ。
- 原動機の大半は、上部構造とのコネクターの接続のレベルと一致するレベルより下に配置されている、請求項1から19のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 地面係合構造は、前方車軸と、後方車軸と、前方車軸および後方車軸の各々に搭載された2つの車輪を含む、請求項1から20のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 前方車軸と後方車軸は、少なくとも二輪ステアのために構成されている、請求項21によるベースアッセンブリ。
- 前方車軸と後方車軸は、四輪ステアのために構成されている、請求項22によるベースアッセンブリ。
- 原動機の大半は、車輪の上方範囲と一致するレベルより下に配置されている、請求項21から23のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 原動機は、前方車軸と後方車軸の間に配置されている、請求項21から24のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 原動機は、作業機械の横方向から前後方向において搭載されている、請求項1から25のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 原動機は、作業機械の前後方向に実質的に直角に搭載されている、請求項26によるベースアッセンブリ。
- 原動機は、ピストンを含んだレシプロエンジンであり、エンジンは、ピストンが直立した向きを有するように搭載されている、請求項1から27のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 熱交換器と冷却ファンが、原動機に隣接して搭載されており、ファンの回転軸が作業機械の前後方向と実質的に平行であるように配置されている、請求項1から28のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 作業機械は、作業機械の前後方向に伸びる軸の一方のサイド上に配置された燃料タンクを含み、原動機は、作業機械の前後方向に伸びる軸のもう一方のサイド上に配置されている、請求項1から29のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 作業機械は、作業機械の前後方向に伸びる軸の一方のサイド上に配置された油圧流体タンクを含み、エンジンは、作業機械の前後方向に伸びる軸のもう一方のサイド上に配置されている、請求項1から30のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- 車台は、メインシャーシと、それにしっかりと留められた少なくとも1つの補助的シャーシを含む、請求項1から31のいずれか1つによるベースアッセンブリ。
- ECUは、メインシャーシ内に収容されている、請求項32によるベースアッセンブリ。
- 請求項1から33のいずれか1つによるベースアッセンブリと、
ベースアッセンブリに接続された上部構造と、
上部構造に搭載された作業アームと、
を含む作業機械。 - 上部構造は、作業機械を操作するためのコントロールを収容する運転席を搭載する、請求項34の作業機械。
- 上部構造と関連付けられ、ベースアッセンブリのECUに制御信号を送るように構成されたECUを含む、請求項34または35による作業機械。
- 作業アームは油圧的に作動されており、メイン制御バルブが、作業アームへの流体フローを制御するために上部構造中に設けられている、請求項36による作業機械。
- 作業アームは、掘削機アーム、伸縮自在なブーム、またはジブである、請求項34から37のいずれか1つによる作業機械。
- 2つの異なる機械を製造する方法であって、
請求項1から33のいずれか1つによる複数の実質的に同一のベースアッセンブリを提供することと、
複数のベースアッセンブリの1つに、作業アームの1つのタイプをもった上部構造を接続し、複数のベースアッセンブリの他の1つに、作業アームの異なるタイプをもった異なる上部構造を接続することと、
を含む方法。 - ベースアッセンブリに接続された上部構造のタイプに好適なやり方でベースアッセンブリおよび/または上部構造および/または作業アームを動作させるようにECUをプログラムすることを含む、請求項39による方法。
- ベースアッセンブリに接続された上部構造のタイプに好適なやり方でベースアッセンブリの動作を制御するために、ベースアッセンブリのECUと通信するように構成された上部構造中に補助ECUを設けることを含む、請求項39による方法。
- 好適なスタビライザ脚および/またはドーザーブレード配置をベースアッセンブリに加えることを含む、請求項39から41のいずれか1つによる方法。
- 作業アームが、掘削機アーム、伸縮自在なアーム、クレーンアーム、ジブ、伸長可能なマスト、および/またはシザーリフトである、請求項39から42のいずれか1つによる方法。
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