JP2596166Y2 - 作業車両のダイナミックダンパーの切換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、作業車両のダイナミッ
クダンパーの切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホイールローダでは、車両本体に作業装
置が備えられ、作業装置は、車両本体に昇降自在に備え
られたブームと、ブームを昇降させるブームシリンダ
と、ブームの先端部に回動自在に備えられたバケット
と、バケットを回動させるバケットシリンダ等を有す
る。

【０００３】そして、車両本体のピッチング、バウンシ
ング等の振動を抑制するために、ブームシリンダの負荷
保持側油室に振動抑制用アキュムレータを接続して、マ
ス部材となる作業装置と、バネ作用をなすアキュムレー
タにより、ダイナミックダンパーを構成したものが既に
提案されている。このようなダイナミックダンパーで
は、車両本体の振動を効果的に抑制するためには、車両
本体と作業装置の固有振動数をほぼ同一とする必要があ
る。

【０００４】ところで、作業装置の固有振動数は、作業
装置全体の重量とアキュムレータのバネ定数により決定
される。ところが、作業装置のバケットには、土砂、砂
利等の積載物が積載されるため、積載物を含む作業装置
全体の重量は一定ではない。そのため、もし、アキュム
レータのバネ定数を一定とすると、作業装置の固有振動
数が変わることになるが、これでは、車両本体の固有振
動数がほぼ一定であるため、車両本体の振動を効果的に
抑制できない。

【０００５】そこで、バケット内の積載物により、作業
装置全体の重量が変化した場合には、ダイナミックダン
パーのバネ定数を変更することで、車両本体の振動を良
好に抑制できるように、図４に示すようなダイナミック
ダンパーが最近提案されている。

【０００６】上記ダイナミックダンパーでは、ブームシ
リンダ６１の負荷保持側油室であるボトム側油室６２
に、振動抑制用の高圧用アキュムレータ６３と低圧用ア
キュムレータ６４が接続されて、ボトム側油室６２と各
アキュムレータ６３，６４間に、それぞれ、電磁切換弁
６５，６６が介装されている。又、ボトム側油室６２内
の油圧が設定圧以上になるとオン操作される高圧用圧力
スイッチ６７と低圧用圧力スイッチ６８が備えられて、
これら各圧力スイッチ６７，６８が、電磁リレー６９，
７０、接続回路７１、電磁リレー７２，７３を介して、
各電磁切換弁６５，６６のソレノイドに接続されてい
る。

【０００７】尚、高圧用アキュムレータ６３、低圧用ア
キュムレータ６４の封入ガス圧をＰＡＣ（Ｈ）、ＰＡＣ
（Ｌ）とし、高圧用圧力スイッチ６７、低圧用圧力スイ
ッチ６８の設定圧をＰＳＷ（Ｈ）、ＰＳＷ（Ｌ）とした
場合に、ＰＡＣ（Ｌ）＜ＰＳＷ（Ｌ）≦ＰＡＣ（Ｈ）＜
ＰＳＷ（Ｈ）となるようにされている。

【０００８】そして、車両本体の振動抑制時において、
バケット内の積載物が無かったり、又は、積載物が少量
である等、作業装置全体の重量が小であって、ボトム側
油室６２内の油圧が低圧用圧力スイッチ６８の設定圧Ｐ
ＳＷ（Ｌ）以下の場合には、両電磁弁６５，６６が開放
位置とされて、ブームシリンダ６１のボトム側油室６２
は両アキュムレータ６３，６４と連通する。然し、高圧
用アキュムレータ６３の封入ガス圧ＰＡＣ（Ｈ）は、ブ
ームシリンダ６１のボトム側油室６２内の油圧よりも高
圧であるので、高圧用アキュムレータ６３はバネ作用せ
ず、低圧用アキュムレータ６４のみがバネ作用する。

【０００９】又、バケット内の積載物が多量で、作業装
置全体の重量が大であり、ボトム側油室６２内の油圧が
低圧用圧力スイッチ６８の設定圧ＰＳＷ（Ｌ）以上で、
高圧用圧力スイッチ６７の設定圧ＰＳＷ（Ｈ）以下の場
合には、低圧用圧力スイッチ６８のみがオン操作され
る。これにより、電磁リレー７０、接続回路７１、電磁
リレー７３を介して、電磁切換弁６６が閉鎖位置に操作
されて、ボトム側油室６２は高圧用アキュムレータ６３
のみと連通し、高圧用アキュムレータ６３のみがバネ作
用をなす。

【００１０】上記のダイナミックダンパーでは、バケッ
ト内の積載物による、作業装置全体の重量変化に応じ
て、高圧用アキュムレータ６３と低圧用アキュムレータ
６４を選択的に作動できて、ダイナミックダンパーのバ
ネ定数を変更でき、車両本体の振動を効果的に抑制でき
る。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】然しながら、上記ダイ
ナミックダンパーでは、高圧用アキュムレータ６３と低
圧用アキュムレータ６４を選択的に作動させるために
は、選択装置として、少なくとも、低圧用アキュムレー
タ６４をブームシリンダ６１のボトム側油室６２に対し
て断続するための、電磁切換弁６６、低圧用圧力スイッ
チ６８、電磁リレー７０，７３、接続回路７１等が必要
で、選択装置が複雑で高価であるという問題があった。

【００１２】本考案の目的は、上記の問題点を解決した
作業車両のダイナミックダンパーの切換装置を提供する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案の特徴とするところは、車両本体に作業装置
が備えられ、作業装置が、作業部と、作業部と車両本体
間に介装され且つ作業部を昇降させる昇降シリンダを有
し、昇降シリンダの負荷保持側油室に、振動抑制用の高
圧用アキュムレータと低圧用アキュムレータが接続され
たものにおいて、昇降シリンダの負荷保持側油室と低圧
用アキュムレータ間に、負荷保持側油室内の油圧が設定
圧以上のときに作動油により直接作動されて閉鎖位置と
されるカットオフ弁が介装された点にある。

【００１４】

【作用】作業装置の重量が小で、負荷保持側油室内の油
圧がカットオフ弁の設定圧以下である場合には、カット
オフ弁が開放位置に維持されて、昇降シリンダの負荷保
持側油室は高圧用アキュムレータだけではなく、低圧用
アキュムレータにも連通状態となる。

【００１５】この状態で、作業車両を走行させると、路
面の起伏に応じて、又は、加速、減速時に、車両本体が
ピッチング又はバウンシングしようとする。この際、低
圧用アキュムレータのみが専らバネ作用をして、作業装
置が上下に振動することにより、車両本体のピッチング
及びバウンシング等の振動が抑制される。又、作動油の
油路抵抗による圧力損失により、作業装置の振動が減衰
せしめられる。

【００１６】又、作業装置の重量が大で、負荷保持側油
室内の油圧がカットオフ弁の設定圧以上である場合に
は、カットオフ弁が作動油により直接作動されて、閉鎖
位置とされ、昇降シリンダの負荷保持側油室は高圧用ア
キュムレータのみと連通し、高圧用アキュムレータのみ
がバネ作用をなす。

【００１７】

【実施例】以下、本考案をホイールローダに適用した一
実施例を図面に基づき説明すると、図１はホイールロー
ダを示し、ホイールローダは、車両本体１と、車両本体
１の前部に備えられた作業装置２とから構成されてい
る。

【００１８】車両本体１は、前・後フレーム４、５等か
ら成る車体６と、左右一対づつの前・後輪７、８と、キ
ャビン９等を有する。

【００１９】作業装置２は、前フレーム４に枢支軸１０
により昇降自在に枢支された左右一対のブーム１１と、
前フレーム４と各ブーム１１間に介装された昇降シリン
ダとして例示する左右一対のブームシリンダ１２と、ブ
ーム１１の前端部に回動自在に枢支された作業部として
例示するバケット１３と、前フレーム４とバケット１３
間に介装されたバケットシリンダ１４等を有する。

【００２０】図２は作業装置２の油圧回路等を示し、図
２において、１６は油タンク、１７はメイン油圧ポン
プ、１８はバケットシリンダ１４用の第１制御弁、１９
はブームシリンダ１２用の第２制御弁で、両制御弁１
８，１９は、メインバルブ装置２０に備えられている。

【００２１】第１制御弁１８は、バケットシリンダ１４
の負荷側油室であるヘッド側油室２１と負荷側油路２２
を介して接続されると共に、バケットシリンダ１４の負
荷保持側油室であるボトム側油室２３と負荷保持側油路
２４を介して接続されている。第１制御弁１８は、６ポ
ート３位置切換手動弁とされて、バケットシリンダ１４
を停止させる中立位置と、バケットシリンダ１４を伸長
させる上昇位置と、バケットシリンダ１４を縮小させる
下降位置とに切換自在とされている。

【００２２】第２制御弁１９は、ブームシリンダ１２の
負荷側油室であるヘッド側油室２６と負荷側油路２７を
介して接続されると共に、ブームシリンダ１２の負荷保
持側油室であるボトム側油室２８と負荷保持側油路２９
を介して接続されている。第２制御弁１９は、６ポート
４位置切換手動弁とされて、ブームシリンダ１２を停止
させる中立位置と、ブームシリンダ１２を伸長させる上
昇位置と、ブームシリンダ１２を縮小させる下降位置
と、ブームシリンダ１２の自由な伸縮を許容するフロー
ト位置に切換自在とされている。負荷側油路２７及び負
荷保持側油路２９の中途部からは、夫々、負荷側分岐油
路３０と、負荷保持側分岐油路３１が分岐されている。

【００２３】３３は切換弁で、４ポート２位置切換タイ
プのスプリングオフセット式電磁弁とされ、負荷側分岐
油路３０を油タンク１６に、負荷保持側分岐油路３１を
高圧用アキュムレータ３４に、夫々、断続自在に接続す
る。

【００２４】切換弁３３と高圧用アキュムレータ３４間
には絞り弁３６が介装され、高圧用アキュムレータ３４
と絞り弁３６間は、過負荷防止用リリーフ弁３７を介し
て、油タンク１６に接続されると共に、カットオフ弁３
８を介して、低圧用アキュムレータ３９とも接続されて
いる。過負荷防止用リリーフ弁３７の設定圧は、高圧用
アキュムレータ３４の最高許容圧とされ、高圧用アキュ
ムレータ３４の高圧油による破損、損傷を防止してい
る。

【００２５】カットオフ弁３８は、負荷保持側油室内の
油圧が設定圧（例えば、５０ｋｇ／ｃｍ² ）以上となっ
た際に作動油自体により閉鎖位置とされるもので、図３
に示すように、ハウジング４１と、ポペット４２と、止
め輪４３と、スプリング４４等から成る。ハウジング４
１は、左右方向（軸心方向両側方）に開口すると共に、
右側開口が絞り弁３６と接続され、左側開口が低圧用ア
キュムレータ３９と接続されている。ハウジング４１内
には、弁座４５と、その右側に位置し且つ他の部分より
も大径とされた大径部４６が軸心方向に連設されてい
る。ポペット４２は、ハウジング４１内に左右方向に移
動自在に備えられて、弁座４５に接離自在とされてい
る。ポペット４２は有底円筒状とされて、右側に開口す
ると共に、ポペット４２の軸心方向中途部には、ハウジ
ング４１の大径部４６に開口する油孔４７が形成されて
いる。止め輪４３は、ハウジング４１内の左側部に備え
られ、この止め輪４３とポペット４２間にスプリング４
４が弾発状に介装されて、ポペット４２は右側に付勢さ
れている。

【００２６】低圧用アキュムレータ３９とカットオフ弁
３８間は、過負荷防止用リリーフ弁４８を介して、油タ
ンク１６に接続されている。過負荷防止用リリーフ弁４
８の設定圧は、低圧用アキュムレータ３９の最高許容圧
とされ、低圧用アキュムレータ３９の高圧油による破
損、損傷を防止している。

【００２７】４９は圧力スイッチで、常開型とされ、ブ
ームシリンダ１２のボトム側油室２８の油圧が下限設定
圧以下又は上限設定圧以上になったことを検出して、切
換弁３３を閉鎖位置とする。

【００２８】尚、高圧用アキュムレータ３４と低圧用ア
キュムレータ３９は、窒素ガスが封入されたピストン型
とされており、高圧用アキュムレータ３４と低圧用アキ
ュムレータ３９の封入ガス圧をＰＡＣ（Ｈ）、ＰＡＣ
（Ｌ）とし、カットオフ弁３８の設定圧をＰＣＵ、圧力
スイッチ４９の下限設定圧と上限設定圧をＰＰＲ
（Ｌ）、ＰＰＲ（Ｈ）とした場合に、ＰＰＲ（Ｌ）＜Ｐ
ＡＣ（Ｌ）＜ＰＣＵ≦ＰＡＣ（Ｈ）＜ＰＰＲ（Ｈ）とさ
れている。

【００２９】５３はコントローラで、切換弁３３を制御
すると共に、圧力スイッチ４９、ダイナミックダンパー
作動用の切換スイッチ５５、切換スイッチ５５のオン操
作時に点灯するパイロットランプ５６が接続されてい
る。

【００３０】上記のように構成した実施例によれば、切
換弁３３の切換位置に関係なく、ブーム１１及びバケッ
ト１３の操作が可能である。特に、ブーム１１の操作に
ついて説明すると、ブーム１１の上昇操作時には、第２
制御弁１９を操作して、ブームシリンダ１２のボトム側
油室２８内に作動油を供給し、ブームシリンダ１２を伸
長させて、ブーム１１を上昇させる。この場合には、ブ
ームシリンダ１２のヘッド側油室２６は、第２制御弁１
９又は切換弁３３等を介して油タンク１６と連通してい
るので、ヘッド側油室２６内の作動油は油タンク１６へ
流れる。

【００３１】又、ブーム１１を下降させる際には、第２
制御弁１９を下降位置として、ブームシリンダ１２のヘ
ッド側油室２６へ作動油を供給すると共に、ボトム側油
室２８を油タンク１６に連通させる。この際、切換弁３
３が開放位置であると、ブームシリンダ１２のヘッド側
油室２６も切換弁３３等を介して油タンク１６と連通す
ることになるが、ブーム１１は自重で下降するため、何
ら不具合はない。

【００３２】更に、ホイールローダによるドージング作
業等のように、ブームシリンダ１２のボトム側油室２８
内の油圧を高めて行う作業時には、切換スイッチ５５を
オフ状態として、切換弁３３を閉鎖位置とすることによ
り、何ら問題なく作業を行える。

【００３３】ホイールローダの走行時において、車両本
体１のピッチング、バウンシング等の振動を防止する場
合には、切換スイッチ５５をオン操作して、パイロット
ランプ５６を点灯する。又、第２制御弁１９を中立位置
とするが、これによって、ブームシリンダ１２のボトム
側油室２８内の油圧が、圧力スイッチの下限設定圧ＰＰ
Ｒ（Ｌ）以上で、且つ、上限設定圧ＰＰＲ（Ｈ）以下と
なるので、圧力スイッチはオン状態となる。従って、切
換弁３３のソレノイドに通電され、切換弁３３が開放位
置とされる。これにより、ブームシリンダ１２のボトム
側油室２８が、負荷保持側油路２９、負荷保持側分岐油
路３１、切換弁３３、絞り弁３６を介して、高圧用アキ
ュムレータ３４と連通する共に、ブームシリンダ１２の
ヘッド側油室２６が、負荷側油路２７、負荷側分岐油路
３０、切換弁３３を介して、油タンク１６と連通する。

【００３４】この場合において、バケット１３内に積載
物が無かったり、又は、積載物が少量である等、作業装
置２全体の重量が小であって、ブームシリンダ１２のボ
トム側油室２８内の油圧が、カットオフ弁３８の設定圧
ＰＣＵ以下の場合には、カットオフ弁３８では、スプリ
ング４４がボトム側油室２８の油圧に打ち勝って、図３
に示すように、ポペット４２が、ハウジング４１の弁座
４５から離間した連通位置とされる。これにより、ブー
ムシリンダ１２のボトム側油室２８が、負荷保持側油路
２９、負荷保持側分岐油路３１、切換弁３３、絞り弁３
６、カットオフ弁３８を介して、低圧用アキュムレータ
３９とも連通する。

【００３５】この状態で、ホイールローダを走行させる
と、路面の起伏に応じて、又は、加速、減速時に、ホイ
ールローダの車両本体１がピッチング、又は、バウンシ
ングしようとする。これにより、作業装置２が振動し
て、そのブーム１１が上下方向に揺動しようとし、ブー
ム１１を支持するブームシリンダ１２のボトム側油室２
８内の油圧に変動が生じる。

【００３６】この場合において、ブームシリンダ１２の
ボトム側油室２８が高圧用アキュムレータ３４と低圧用
アキュムレータ３９の両者に連通しているが、ボトム側
油室２８内の油圧がカットオフ弁３８の設定圧ＰＣＵ以
下で、高圧用アキュムレータ３４の封入ガス圧ＰＡＣ
（Ｈ）よりも低圧であるので、高圧用アキュムレータは
全く乃至は殆どバネ作用をせず、低圧用アキュムレータ
３９が専らバネ作用をなす。即ち、ボトム側油室２８内
の作動油は低圧用アキュムレータ３９にその封入ガス圧
に抗して流入し、又、低圧用アキュムレータ３９からそ
の封入ガス圧により作動油がボトム側油室２８内に流入
する。

【００３７】又、ヘッド側油室２６が油タンク１６と連
通しているので、ヘッド側油室２６と油タンク１６間で
作動油が流通し、ブームシリンダ１２の自由な伸縮を許
容する。

【００３８】更に、ボトム側油室２８が低圧用アキュム
レータ３９と絞り弁３６を介して連通しているので、低
圧用アキュムレータ３９に対する作動油の流出入によ
り、絞り弁３６による圧力損失が生じると共に、作動油
がその他の油路を通過する際における、油路抵抗による
圧力損失も生じる。これらの圧力損失により、ブーム１
１の振動が減衰せしめられる。

【００３９】つまり、ブーム１１、即ち、作業装置２
は、低圧用アキュムレータ３９のバネ作用と、絞り弁３
６等の油路抵抗による減衰作用に抗して上下に振動し
て、車両本体１の前部が動こうとする方向とは反対方向
に動くので、車両本体１のピッチング及びバウンシング
等の振動が抑制されると共に、作業装置２の振動も、絞
り弁３６等の油路抵抗による減衰作用により早期に減衰
せしめられる。

【００４０】又、バケット１３内の積載物が多量で、作
業装置２全体の重量が大であって、ブームシリンダ１２
のボトム側油室２８内の油圧が、カットオフ弁３８の設
定圧ＰＣＵ以上である場合には、カットオフ弁３８で
は、ボトム側油室２８内の油圧がスプリング４４に打ち
勝って、作動油がポペット４２を直接左方に移動させ、
弁座４５と当接させて、カットオフ弁３８を閉鎖位置と
する。

【００４１】これにより、ブームシリンダ１２のボトム
側油室２８は高圧用アキュムレータ３４のみと連通し、
ホイールローダの走行時には、ブームシリンダ１２のボ
トム側油室２８内の油圧変動に応じて、上記同様に、高
圧用アキュムレータ３４がバネ作用をなし、車両本体１
の振動を抑制する。

【００４２】即ち、上記ホイールローダでは、車両本体
１が主振動系となり、車両本体１に比較して質量の小さ
い作業装置２が副振動系、即ち、ダイナミックダンパー
となるものと考えられる。又、作業装置２のバケット１
３には、土砂、砂利等の積載物が積載されるため、積載
物を含む作業装置２全体の重量は一定ではないが、これ
に対応して、高圧用アキュムレータ３４と低圧用アキュ
ムレータ３９を選択的に作動させて、ダイナミックダン
パーのバネ定数を変更するようにしたので、作業装置２
全体の重量が一定でないにもかかわらず、作業装置２の
固有振動数をほぼ一定とできる。従って、車両本体１と
作業装置２の固有振動数を常時ほぼ同一とでき、車両本
体１の振動を効果的に抑制できる。

【００４３】次に、上記状態から、ホイールローダによ
り、作業を行うために、第２制御弁１９を操作して、ブ
ームシリンダ１２のボトム側油室２８に作動油を供給
し、ブームシリンダ１２を伸長させて、ブーム１１を上
昇させた場合には、ブームシリンダ１２のボトム側油室
２８内の油圧が圧力スイッチ４９の上限設定圧ＰＰＲ
（Ｈ）よりも高くなるので、圧力スイッチ４９がオフ操
作され、切換弁３３のソレノイドへの通電が停止され
て、切換弁３３が閉鎖位置となる。

【００４４】これにより、ブームシリンダ１２のボトム
側油室２８が高圧用アキュムレータ３４とも遮断され、
高圧用アキュムレータ３４や低圧用アキュムレータ３９
に高圧油が供給されることはなく、これら各アキュムレ
ータ３４，３９が破損、損傷する惧れはない。尚、高圧
用アキュムレータ３４及び低圧用アキュムレータ３９
は、それぞれ、過負荷防止用リリーフ弁３７，４８によ
っても防護されている。

【００４５】尚、実施例では、アキュムレータとして、
ピストン型を使用したが、ブラダ型、金属ベローズ型、
直圧型、バネ式、おもり式等を使用してもよい。

【００４６】又、本考案はホイールローダ以外の作業車
両にも適用可能である。

【００４７】

【考案の効果】以上詳述したように、本考案によれば、
カットオフ弁の設定圧を適正に設定することにより、作
業装置全体の重量変化に応じて、高圧用アキュムレータ
と低圧用アキュムレータを選択的に作動できて、ダイナ
ミックダンパーのバネ定数を変更でき、車両本体の振動
を効果的に抑制できると共に、アキュムレータを選択す
る装置として、作動油により直接作動されるカットオフ
弁を使用したので、従来の選択装置よりも簡素で、安価
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すホイールローダの側面
図である。

【図２】本考案の一実施例を示す回路図である。

【図３】本考案の一実施例を示すカットオフ弁の断面図
である。

【図４】従来一例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 車両本体１ ２ 作業装置 １１ ブーム １２ ブームシリンダ（昇降シリンダ） １３ バケット（作業部） ２６ ヘッド側油室（負荷側油室） ２８ ボトム側油室（負荷保持側油室） ３３ 切換弁 ３４ 高圧用アキュムレータ ３８ カットオフ弁 ３９ 低圧用アキュムレータ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両本体に作業装置が備えられ、作業装
   置が、作業部と、作業部と車両本体間に介装され且つ作
   業部を昇降させる昇降シリンダを有し、昇降シリンダの
   負荷保持側油室に、振動抑制用の高圧用アキュムレータ
   と低圧用アキュムレータが接続されたものにおいて、 昇降シリンダの負荷保持側油室と低圧用アキュムレータ
   間に、負荷保持側油室内の油圧が設定圧以上のときに作
   動油により直接作動されて閉鎖位置とされるカットオフ
   弁が介装されたことを特徴とする作業車両のダイナミッ
   クダンパーの切換装置。