JP7330799B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本開示は、建設機械に関する。

従来、複動型片ロッド式の油圧シリンダによって駆動されるアタッチメントを備えたショベルが知られている（特許文献１参照。）。この油圧シリンダは、ボトム側油室に作動油が流入し且つロッド側油室から作動油が流出すると伸張し、ロッド側油室に作動油が流入し且つボトム側油室から作動油が流出すると収縮するように構成されている。

特開２０１３－１３０２２７号公報

しかしながら、油圧シリンダは、作動油の圧縮性による低剛性特性に起因し、伸張開始時に微小な伸縮振動を発生させてしまう。そして、この伸縮振動は、ある程度の時間にわたって継続してしまう。伸張終了時、収縮開始時、及び収縮終了時においても同様である。このような伸縮振動は、ショベルの作業性及び操作性に悪影響を及ぼしてしまう。

そこで、油圧シリンダの伸縮振動等の油圧アクチュエータの摺動振動を抑制することが望ましい。

本発明の実施形態に係る建設機械は、第１部材と、前記第１部材に対して摺動する第２部材と、外部からの指令に応じて前記第１部材と前記第２部材との間の摺動抵抗を増減させる抵抗調整機構と、を備え、前記第１部材は、油圧シリンダのシリンダ本体であり、前記第２部材は、前記油圧シリンダのピストンに取り付けられた中空のＯリングであり、前記抵抗調整機構は、前記Ｏリングの体積を大きくすることで摺動抵抗を増大させ、前記Ｏリングの体積を小さくすることで摺動抵抗を低減させる。

上述の手段により、油圧アクチュエータの摺動振動を抑制できる建設機械が提供される。

ショベルの側面図である。 ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 ショベルに搭載される油圧システムの一部の構成例を示す図である。 Ｏリングの断面図である。 アームシリンダの伸張速度の時間的推移を示す図である。 抵抗調整機構の別の一例を示す図である。 抵抗調整機構の更に別の一例を示す図である。

最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る建設機械としての掘削機（ショベル１００）について説明する。建設機械は、クレーンであってもよい。図１はショベル１００の側面図である。図１に示すショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には作業要素としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には作業要素としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端には作業要素及びエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、バケット６は、アタッチメントとしての掘削アタッチメントを構成している。ブーム４は、ブームシリンダ７によって駆動され、アーム５は、アームシリンダ８によって駆動され、バケット６は、バケットシリンダ９によって駆動される。上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源が搭載されている。

図２は、図１のショベル１００の駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び一点鎖線で示す。

ショベル１００の駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、及びコントローラ３０等を含む。

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作する内燃機関としてのディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するように構成されている。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するように構成されている。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の１回転当たりの押し退け容積を制御する。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６を含む各種油圧制御機器に作動油を供給するように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置２６等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制御する複数の制御弁を含む。そして、コントロールバルブ１７は、それら制御弁を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給する。それら制御弁は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。図２の例では、油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行用油圧モータ１Ｌ、右走行用油圧モータ１Ｒ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。旋回用油圧モータ２Ａは、下部走行体１に対して上部旋回体３を旋回させる旋回装置の一例であり、電動アクチュエータとしての旋回用電動モータで置き換えられてもよい。

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一つを含む。本実施形態では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（以下、「パイロット圧」とする。）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６としての操作レバー又は操作ペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力である。

操作圧センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作圧センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、操作圧センサ２９以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ３０は、各種機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させることで、各種機能を実現する。

次に、図３を参照し、コントローラ３０が実現する機能の一例である伸縮振動抑制機能について説明する。図３は、図１のショベル１００に搭載される油圧システムの一部の構成例を示す概略図である。具体的には、図３は、油圧システムのうち、アームシリンダ８に関する部分の構成例を示す。図３の例では、伸縮振動抑制機能は、アームシリンダ８を伸張或いは収縮させたときに発生する伸縮振動を抑制する機能である。

アームシリンダ８は、円筒形のシリンダ本体８Ｓ内に摺動可能に配置されたピストン８Ｐの片側に延びるロッド８Ｘを備えた複動型片ロッド式油圧シリンダである。アームシリンダ８は、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７０を介してメインポンプ１４に接続されている。具体的には、アームシリンダ８のロッド側油室８Ｒは、第１油路Ｃ１を介して制御弁１７０に接続され、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂは、第２油路Ｃ２を介して制御弁１７０に接続されている。

制御弁１７０は、操作装置２６の一例であるアーム操作レバー２６Ａが生成するパイロット圧に応じて動作するように構成されている。図３の例では、アーム操作レバー２６Ａは、パイロットラインＰＬ１を介してパイロットポンプ１５に接続されている。そして、パイロットポンプ１５が吐出する作動油の圧力（一次圧）を利用してパイロット圧（二次圧）を生成する。具体的には、アーム操作レバー２６Ａは、アーム開き方向に操作された場合に、パイロットラインＰＬ２内のパイロット圧を増大させて制御弁１７０を右方向に移動させる。また、アーム操作レバー２６Ａは、アーム閉じ方向に操作された場合に、パイロットラインＰＬ３内のパイロット圧を増大させて制御弁１７０を左方向に移動させる。

メインポンプ１４は、制御弁１７０が右方向に移動すると、作動油タンクＴＫから汲み上げた作動油をアームシリンダ８のロッド側油室８Ｒに流入させ、ロッド側油室８Ｒを膨張させる。その結果、ロッド８Ｘがシリンダ本体８Ｓ内に引っ込められてアーム５が開かれる。メインポンプ１４は、制御弁１７０が左方向に移動すると、作動油タンクＴＫから汲み上げた作動油をアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂに流入させ、ボトム側油室８Ｂを膨張させる。その結果、ロッド８Ｘがシリンダ本体８Ｓ内から押し出されてアーム５が閉じられる。

ピストン８Ｐ及びロッド８Ｘのそれぞれとシリンダ本体８Ｓとの間には、Ｏリング６０が配置されている。具体的には、Ｏリング６０は、第１Ｏリング６０ａ～第３Ｏリング６０ｃを含む。

Ｏリング６０は、必要に応じて体積が変化するように構成されている。図３の例では、Ｏリング６０は、中空構造のゴムで形成されている。そして、Ｏリング６０は、流体が内部に流入すると体積が膨張するように構成されている。本実施形態では、流体は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油である。但し、流体は、作動油以外の他の流体、すなわち、パイロットポンプ１５とは別の専用のポンプが吐出する流体であってもよい。

図４は、Ｏリング６０の断面図を示す。図４の点線は、膨張したときのＯリング６０を示す。図４の例では、Ｏリング６０は、開口６０Ｋを通じて流体を受け入れるように構成されている。また、Ｏリング６０は、矢印ＡＲ１で示すように内径側に膨張し、且つ、矢印ＡＲ２で示すように外径側に膨張するように構成されている。但し、Ｏリング６０は、実質的に内径側のみに膨張するように構成されてもよく、実質的に外径側のみに膨張するように構成されてもよい。

第１Ｏリング６０ａは、ロッド側油室８Ｒ内の作動油がロッド８Ｘとシリンダ本体８Ｓと間の隙間を通って外部に漏れ出すのを防止するように、ロッド８Ｘとシリンダ本体８Ｓとの間に設置されている。具体的には、第１Ｏリング６０ａは、シリンダ本体８Ｓのロッド側端部における、ロッド８Ｘが挿通される貫通孔に形成されたリング溝に嵌め込まれている。

第２Ｏリング６０ｂは、ロッド側油室８Ｒ内の作動油がピストン８Ｐとシリンダ本体８Ｓと間の隙間を通ってボトム側油室８Ｂに漏れ出すのを防止するように、ピストン８Ｐの円筒面におけるロッド側端部とシリンダ本体８Ｓとの間に設置されている。具体的には、第２Ｏリング６０ｂは、ロッド側端部に形成されたリング溝に嵌め込まれている。

第３Ｏリング６０ｃは、ボトム側油室８Ｂ内の作動油がピストン８Ｐとシリンダ本体８Ｓと間の隙間を通ってロッド側油室８Ｒに漏れ出すのを防止するように、ピストン８Ｐの円筒面におけるボトム側端部とシリンダ本体８Ｓとの間に設置されている。具体的には、第３Ｏリング６０ｃは、ボトム側端部に形成されたリング溝に嵌め込まれている。

切換弁６５は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する電磁弁である。図３の例では、切換弁６５は、パイロットポンプ１５とＯリング６０とを接続する管路を開き、且つ、Ｏリング６０と作動油タンクＴＫとを接続する管路を閉じる第１弁位置と、パイロットポンプ１５と作動油タンクＴＫとを接続する管路を開き、且つ、Ｏリング６０と作動油タンクＴＫとを接続する管路を開く第２弁位置と、を切り換えできるように構成されている。なお、図３における括弧内の数字は、切換弁６５の弁位置を示している。また、図３は、切換弁６５が第２弁位置に切り換えられた状態を示している。切換弁６５は、第１弁位置と第２弁位置との間の中間弁位置に位置するように制御されてもよい。この場合、中間弁位置は、無段階に設定されていてもよい。或いは、切換弁６５は、パイロットポンプ１５と作動油タンクＴＫと接続する管路を開き、且つ、Ｏリング６０と作動油タンクＴＫとを接続する管路を閉じる第３弁位置を有していてもよい。或いは、切換弁６５は、第１Ｏリング６０ａ～第３Ｏリング６０ｃのうちの少なくとも２つの膨張度合いを別々に制御できるように構成されていてもよい。この場合、切換弁６５は、複数の電磁弁で構成されていてもよい。

コントローラ３０は、例えば、切換弁６５に開指令を出力し、切換弁６５を第１弁位置にすることで、Ｏリング６０内に作動油を流入させ、Ｏリング６０の体積を膨張させることができる。また、コントローラ３０は、例えば、切換弁６５に閉指令を出力し、切換弁６５を第２弁位置にすることで、Ｏリング６０内から作動油を流出させ、膨張させたＯリング６０の体積を元に戻すことができる。

上述のように機能するＯリング６０及び切換弁６５は、シリンダ本体８ＳとＯリング６０との間の摺動抵抗を増減させる抵抗調整機構ＲＭを構成している。

アームロッド圧センサ２８Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室８Ｒにおける作動油の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出する。図３の例では、アームロッド圧センサ２８Ｒは、第１油路Ｃ１に配置されている。但し、アームロッド圧センサ２８Ｒは、ロッド側油室８Ｒに取り付けられていてもよい。アームボトム圧センサ２８Ｂは、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。図３の例では、アームボトム圧センサ２８Ｂは、第２油路Ｃ２に配置されている。但し、アームボトム圧センサ２８Ｂは、ボトム側油室８Ｂに取り付けられていてもよい。アームボトム圧センサ２８Ｂ及びアームロッド圧センサ２８Ｒは、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、Ｏリング６０内の作動油の圧力（以下、「内圧」とする。）に応じて切換弁６５の弁位置を切り換えできるように構成されていてもよい。この場合、抵抗調整機構ＲＭは、Ｏリング６０の内圧を検出できるように、Ｏリング６０と切換弁６５との間の管路に内圧センサ６６を備えていてもよい。すなわち、コントローラ３０は、内圧センサ６６の出力に応じてＯリング６０内の内圧を所望の圧力に調整できるように構成されていてもよい。

コントローラ３０は、吐出圧センサ２８、アームボトム圧センサ２８Ｂ、アームロッド圧センサ２８Ｒ、操作圧センサ２９、内圧センサ６６、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、バケット角度センサ、機体傾斜センサ、及び旋回角速度センサ等の各種センサの出力の少なくとも一つに基づいて抵抗調整機構ＲＭを制御するように構成されていてもよい。具体的には、コントローラ３０は、アーム操作レバーの操作の有無、操作量、操作方向、アームロッド圧、アームボトム圧、Ｏリング６０の内圧、メインポンプ１４の吐出圧、掘削アタッチメントの姿勢、並びに、掘削アタッチメントの位置関係（慣性モーメント及び弾性特性）等の少なくとも１つに基づいて抵抗調整機構ＲＭを制御するように構成されていてもよい。

コントローラ３０は、例えば、操作圧センサ２９の出力に基づいてアーム操作レバー２６Ａが操作されたか否かを判定する。そして、コントローラ３０は、アーム操作レバー２６Ａが操作されたと判定した場合、アームボトム圧センサ２８Ｂ及びアームロッド圧センサ２８Ｒの出力に基づいてアームシリンダ８の伸縮振動が発生しているか否かを判定する。なお、ショベル１００は、アームシリンダ８のストローク量を検出するストロークセンサを備えていてもよい。この場合、コントローラ３０は、ストロークセンサの出力に基づいてアームシリンダ８の伸縮振動が発生しているか否かを判定してもよい。

そして、アームシリンダ８の伸縮振動が発生していると判定した場合、コントローラ３０は、例えば、各種センサの出力に基づき、アーム操作レバー２６Ａのレバー操作量に対応するアームシリンダ８の目標伸縮速度を算出する。目標伸縮速度は、目標伸張速度及び目標収縮速度を含む。具体的には、コントローラ３０は、アーム操作レバー２６Ａがアーム閉じ方向に操作されている場合、アーム操作レバー２６Ａのレバー操作量に対応するアームシリンダ８の目標伸張速度を算出する。或いは、コントローラ３０は、アーム操作レバー２６Ａがアーム開き方向に操作されている場合、アーム操作レバー２６Ａのレバー操作量に対応するアームシリンダ８の目標収縮速度を算出する。

そして、コントローラ３０は、アームシリンダ８の実際の伸縮速度が目標伸縮速度となるように抵抗調整機構ＲＭを制御する。具体的には、コントローラ３０は、例えば、アームシリンダ８の伸縮振動の振幅、すなわち、アームシリンダ８の実際の伸縮速度と目標伸縮速度との差が大きくなるほどＯリング６０が膨張するように、すなわち、Ｏリング６０の内圧が大きくなるように、切換弁６５の弁位置を切り換える。

図５は、アーム操作レバー２６Ａがアーム閉じ方向に操作されたときのアームシリンダ８の伸張速度Ｖの時間的推移を示す。また、図５の太点線は、抵抗調整機構ＲＭが利用されない場合のアームシリンダ８の伸張速度Ｖの時間的推移を示し、図５の太実線は、抵抗調整機構ＲＭが利用される場合のアームシリンダ８の伸張速度Ｖの時間的推移を示す。抵抗調整機構ＲＭが利用されない場合、アームシリンダ８の伸張速度Ｖは、典型的には、太点線で示すような二次遅れ系で表され、共振周波数で振動が持続する特性を有している。

抵抗調整機構ＲＭが利用されない場合、時刻ｔ１においてアーム操作レバー２６Ａがアーム閉じ方向に操作されると、アームシリンダ８の伸張速度Ｖは、増減を繰り返しながら、アーム操作レバー２６Ａのレバー操作量に対応する伸張速度Ｖ１に収束していく。すなわち、アームシリンダ８は、作動油の圧縮性による低剛性特性に起因する伸縮振動を発生させながら伸張する。

これに対し、抵抗調整機構ＲＭが利用される場合、時刻ｔ１においてアーム操作レバー２６Ａがアーム閉じ方向に操作されると、アームシリンダ８の伸張速度Ｖは、抵抗調整機構ＲＭが利用されない場合と同様に増加する。しかしながら、抵抗調整機構ＲＭが利用される場合には、コントローラ３０は、時刻ｔ２において、各種センサの出力に基づいて伸縮振動が発生していると判定すると、目標伸張速度Ｖｔ（＝Ｖ１）を算出し、現在の伸張速度Ｖを目標伸張速度Ｖｔに近づけるようにする。

具体的には、コントローラ３０は、現在の伸張速度Ｖが目標伸張速度Ｖｔより大きい場合であっても小さい場合であっても、現在の伸張速度Ｖと目標伸張速度Ｖｔとの差が大きいほどＯリング６０の内圧が大きくなるように、切換弁６５の動きを制御する。Ｏリングの内圧が大きいほど、Ｏリング６０は膨張するためである。そして、Ｏリング６０が膨張するほど、Ｏリング６０とシリンダ本体８Ｓ、ピストン８Ｐ、及びロッド８Ｘのそれぞれとの接触圧（摩擦力）が大きくなり、摺動抵抗も大きくなるためである。

また、コントローラ３０は、現在の伸張速度Ｖと目標伸張速度Ｖｔとの差が所定値以下の場合には、Ｏリング６０が膨張しないように、切換弁６５の弁位置を第２弁位置に切り換えるように構成されていてもよい。アームシリンダ８の伸張が不必要に妨げられてしまうのを防止するためである。具体的には、摩擦力を一律に増大させることで各部材の耐久性の悪化及び燃費の悪化を引き起こしてしまうのを防止するためである。また、摺動抵抗を一律に増大させることで掘削作業等の作業性を悪化させてしまうのを防止するためである。なお、所定値はゼロであってもよい。

その結果、アームシリンダ８の伸張速度Ｖの振動は、時刻ｔ３までにほぼ減衰され、時刻ｔ３以降では、アームシリンダ８の伸張速度Ｖは、目標伸張速度Ｖｔを維持しながら推移する。また、時刻ｔ３以降では、実際の伸張速度Ｖと目標伸張速度Ｖｔとの差がほぼゼロとなっているため、コントローラ３０は、Ｏリング６０が膨張しないように、切換弁６５の弁位置を第２弁位置に切り換える。そのため、時刻ｔ３以降では、アームシリンダ８の伸張が不必要に妨げられてしまうこともない。

なお、上述の例では、コントローラ３０は、アーム操作レバー２６Ａによるアーム閉じ操作が開始されたときに発生するアームシリンダ８の伸縮振動を抑制するように動作するが、アーム閉じ操作が終了したときに発生するアームシリンダ８の伸縮振動を抑制する際にも同様に動作する。

また、上述の例では、コントローラ３０は、アーム５を閉じるとき、すなわち、アームシリンダ８を伸張させるときのアームシリンダ８の伸張速度Ｖの振動を抑制するように動作するが、アーム５を開くとき、すなわち、アームシリンダ８を収縮させるときのアームシリンダ８の伸張速度Ｖの振動を抑制する際にも同様に動作する。

更に、コントローラ３０は、ブーム４を上昇させるとき、ブーム４を下降させるとき、バケット６を開くとき、及び、バケット６を閉じるときのそれぞれで発生する油圧シリンダの伸縮速度の振動を抑制する際にも同様に動作する。更に、コントローラ３０は、上部旋回体３を旋回させるとき、及び、下部走行体１を回転させるときのそれぞれで発生する油圧モータの回転速度の振動を抑制する際にも同様に動作するように構成されていてもよい。

次に、図６を参照し、抵抗調整機構ＲＭの別の一例について説明する。図６は、ショベル１００に搭載される油圧システムの一部の別の構成例を示す図であり、図３に対応している。図６の抵抗調整機構ＲＭは、体積が膨張できるように構成されたＯリング６０の代わりに、体積が膨張しないように構成されたＯリング６０Ｎを備える点、及び、油圧クランプ６１を備える点で、図３の抵抗調整機構ＲＭと異なる。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

Ｏリング６０Ｎは、体積が変化しないように構成されている。図６の例では、Ｏリング６０Ｎは、中実構造のゴムで形成されている。

油圧クランプ６１は、シリンダ本体８ＳとＯリング６０Ｎとの間の摺動抵抗を増減させる抵抗調整機構ＲＭを構成している。具体的には、油圧クランプ６１は、アームシリンダ８のシリンダ本体８Ｓの外側で、シリンダ本体８Ｓのロッド側端部に取り付けられている。そして、油圧クランプ６１は、アームシリンダ８のロッド８Ｘに押し付けられる一対のゴム６１ａ、６１ｂを有する。図６の例では、一対のゴム６１ａ、６１ｂのそれぞれは、ロッド８Ｘの形状に適合する部分円筒形状を有し、ロッド８Ｘの円周面を取り囲むように配置されている。

抵抗調整機構ＲＭを構成している油圧クランプ６１は、油圧シリンダを含む機構等の他の油圧式駆動部で置き換えられてもよく、電動クランプ等の電気式駆動部で置き換えられてもよい。

コントローラ３０は、切換弁６５の弁位置を第２弁位置から第１弁位置に切り換えることで、一対のゴム６１ａ、６１ｂをロッド８Ｘに押し付け、一対のゴム６１ａ、６１ｂとロッド８Ｘとの間の接触圧（摩擦力）、ひいては摺動抵抗を増大させることができる。その結果、コントローラ３０は、シリンダ本体８ＳとＯリング６０Ｎとの間の摺動抵抗を実質的に増大させることができる。また、コントローラ３０は、切換弁６５の弁位置を第１弁位置から第２弁位置に切り換えることで、一対のゴム６１ａ、６１ｂをロッド８Ｘから引き離し、一対のゴム６１ａ、６１ｂとロッド８Ｘとの間の接触圧（摩擦力）、ひいては摺動抵抗を低減或いは消失させることができる。その結果、コントローラ３０は、シリンダ本体８ＳとＯリング６０Ｎとの間の摺動抵抗を実質的に低減させることができる。

この構成により、コントローラ３０は、図３における中空のＯリング６０を用いた場合と同様に、任意のタイミングで、シリンダ本体８ＳとＯリング６０との間の摺動抵抗を増減させることができる。そのため、コントローラ３０は、アームシリンダ８を伸張させるときのアームシリンダ８の伸張速度の振動を抑制でき、且つ、アームシリンダ８を収縮させるときのアームシリンダ８の収縮速度の振動を抑制できる。

次に、図７を参照し、抵抗調整機構ＲＭの更に別の一例について説明する。図７は、ショベル１００に搭載される油圧システムの一部の別の構成例を示す図である。具体的には、図７の主要部は、図１の一点鎖線Ｌ１を含むＸＹ平面に平行な仮想平面の一部を＋Ｚ側から見たときの掘削アタッチメントの断面を示す。

連結ピンＣＰは、ブーム４とアーム５とを連結するピンであり、その両端がブーム４を構成する一対の側板部４Ｌ、４Ｒに回転不能に取り付けられている。また、連結ピンＣＰは、その中央部の２箇所で、アーム５を構成する一対の側板部５Ｌ、５Ｒに相対回転可能に取り付けられている。具体的には、連結ピンＣＰは、ブッシュ５０を介して、アーム５に相対回転可能に取り付けられている。ブッシュ５０は、側板部５Ｌに取り付けられたブッシュ５０Ｌと側板部５Ｒに取り付けられたブッシュ５０Ｒとを含む。

図７に示す抵抗調整機構ＲＭを構成している油圧クランプ６１Ｅは、連結ピンＣＰとブッシュ５０との間の摺動抵抗を増減させることができるように構成されている点で、Ｏリング６０とシリンダ本体８Ｓとの間の摺動抵抗を増減させることができるように構成されている図３に示す抵抗調整機構ＲＭを構成している油圧クランプ６１と異なる。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

油圧クランプ６１Ｅは、連結ピンＣＰとブッシュ５０との間の摺動抵抗を実質的に増減させる抵抗調整機構ＲＭを構成している。具体的には、油圧クランプ６１Ｅは、アーム５を構成する側板部５Ｌと側板部５Ｒとの間で、アーム５に取り付けられている。そして、油圧クランプ６１Ｅは、連結ピンＣＰに押し付けられる一対のゴム６１Ｅａ、６１Ｅｂを有する。図７の例では、一対のゴム６１Ｅａ、６１Ｅｂのそれぞれは、連結ピンＣＰの形状に適合する部分円筒形状を有し、連結ピンＣＰの円周面を取り囲むように配置されている。

抵抗調整機構ＲＭを構成している油圧クランプ６１Ｅは、油圧シリンダを含む機構等の他の油圧式駆動部で置き換えられてもよく、電動クランプ等の電気式駆動部で置き換えられてもよい。

コントローラ３０は、切換弁６５の弁位置を第２弁位置から第１弁位置に切り換えることで、一対のゴム６１Ｅａ、６１Ｅｂを連結ピンＣＰに押し付け、一対のゴム６１Ｅａ、６１Ｅｂと連結ピンＣＰとの間の接触圧（摩擦力）、ひいては摺動抵抗を増大させることができる。その結果、コントローラ３０は、連結ピンＣＰとブッシュ５０との間の摺動抵抗を実質的に増大させることができる。また、コントローラ３０は、切換弁６５の弁位置を第１弁位置から第２弁位置に切り換えることで、一対のゴム６１Ｅａ、６１Ｅｂを連結ピンＣＰから引き離し、一対のゴム６１Ｅａ、６１Ｅｂと連結ピンＣＰとの間の接触圧（摩擦力）、ひいては摺動抵抗を低減或いは消失させることができる。その結果、コントローラ３０は、連結ピンＣＰとブッシュ５０との間の摺動抵抗を実質的に低減させることができる。

この構成により、コントローラ３０は、任意のタイミングで、連結ピンＣＰとブッシュ５０との間の摺動抵抗を増減させることができる。そのため、コントローラ３０は、アームシリンダ８を伸張させるときのアームシリンダ８の伸張速度の振動を抑制でき、且つ、アームシリンダ８を収縮させるときのアームシリンダ８の収縮速度の振動を抑制できる。

上述のように、本発明の実施形態に係る建設機械としてのショベル１００は、第１部材と、第１部材に対して摺動する第２部材と、外部からの指令に応じて第１部材と第２部材との間の摺動抵抗を増減させる抵抗調整機構ＲＭと、を備えている。第１部材は、例えば、アームシリンダ８のシリンダ本体８Ｓであり、第２部材は、例えば、アームシリンダ８のピストン８Ｐに取り付けられたＯリング６０である。或いは、第１部材は、例えば、ブーム４とアーム５とを連結する連結ピンＣＰであり、第２部材は、例えば、アーム５と連結ピンＣＰとの間に配置されるブッシュ５０である。この構成により、建設機械としてのショベル１００は、アームシリンダ８等の油圧アクチュエータの伸縮振動を抑制できる。そのため、ショベル１００は、油圧アクチュエータの伸縮振動がショベル１００の作業性及び操作性に及ぼす悪影響を抑制できる。その結果、ショベル１００は、操作時の挙動を安定させることができ、ひいてはショベル１００の作業性を向上させることができる。伸縮振動を抑制できれば、操作者は、伸縮振動が収まるまで作業を中断する必要もなく、伸縮振動を抑制するための特別な操作を行う必要もないためである。

抵抗調整機構ＲＭは、例えば、第１部材に対する第２部材の摺動が開始する際に、或いは、第１部材に対する第２部材の摺動が終了する際に、摺動抵抗を増大させるように構成されていてもよい。この構成により、抵抗調整機構ＲＭは、例えば、アーム５等の作業要素の動きが開始したとき或いは終了したときに発生するアームシリンダ８等の油圧シリンダの伸縮振動を抑制できる。

抵抗調整機構ＲＭは、例えば、摺動振動の振幅が所定値以上のときに摺動抵抗を増大させ、摺動振動の振幅が所定値未満のときに摺動抵抗を低減させてもよい。摺動振動は、例えば、油圧シリンダの伸縮振動、及び、油圧モータの回転振動等を含む油圧アクチュエータの摺動振動である。具体的には、抵抗調整機構ＲＭは、例えば、アームシリンダ８の伸縮振動の振幅、すなわち、アームシリンダ８の実際の伸張速度Ｖと目標伸張速度Ｖｔとの差が所定値以上のときに、アームシリンダ８のシリンダ本体８ＳとＯリング６０の間の摺動抵抗を増大させ、所定値未満のときにその摺動抵抗を低減させてもよい。この構成により、抵抗調整機構ＲＭは、油圧アクチュエータの動きが開始したとき或いは終了したときに発生する油圧アクチュエータの摺動振動を早期に減衰させることができる。

抵抗調整機構ＲＭは、例えば図３に示す例では、Ｏリング６０内に流体を流入させることで摺動抵抗を増大させ、Ｏリング６０内の流体を流出させることで摺動抵抗を低減させる。この構成により、抵抗調整機構ＲＭは、簡易且つ迅速に油圧アクチュエータの摺動振動を減衰させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形又は置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。

例えば、上述の図３の例では、Ｏリング６０は、作動油が流出入できるように開口６０Ｋを備えた中空構造を有するが、所定の条件に応じて体積が変化する流体が封入された中空構造を有していてもよい。すなわち、Ｏリング６０は、開口６０Ｋを有せず流体が流出入しない中空構造を有していてもよい。この場合、Ｏリング６０の内部に封入される流体は、例えば、磁気粘性流体であってもよい。

また、上述の図３の例では、抵抗調整機構ＲＭは、Ｏリング６０の体積を膨張させる構成を採用しているが、ピストン８Ｐの体積を膨張させる構成を採用してもよい。同様に、上述の図７の例では、抵抗調整機構ＲＭは、連結ピンＣＰ及びブッシュ５０の少なくとも一方の体積を膨張させる構成を採用してもよい。

１・・・下部走行体 １Ｌ・・・左走行用油圧モータ １Ｒ・・・右走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回用油圧モータ ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ４Ｌ、４Ｒ・・・側板部 ５・・・アーム ５Ｌ、５Ｒ・・・側板部 ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ８Ｂ・・・ボトム側油室 ８Ｐ・・・ピストン ８Ｒ・・・ロッド側油室 ８Ｓ・・・シリンダ本体 ８Ｘ・・・ロッド ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １３・・・レギュレータ １４・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １７・・・コントロールバルブ ２６・・・操作装置 ２６Ａ・・・アーム操作レバー ２８・・・吐出圧センサ ２８Ｂ・・・アームボトム圧センサ ２８Ｒ・・・アームロッド圧センサ ２９・・・操作圧センサ ３０・・・コントローラ ５０、５０Ｌ、５０Ｒ・・・ブッシュ ６０、６０Ｎ・・・Ｏリング ６０ａ・・・第１Ｏリング ６０ｂ・・・第２Ｏリング ６０ｃ・・・第３Ｏリング ６０Ｋ・・・開口 ６１・・・油圧クランプ ６１ａ、６１ｂ・・・ゴム ６５・・・切換弁 ６６・・・内圧センサ １７０・・・制御弁 Ｃ１・・・第１油路 Ｃ２・・・第２油路 ＣＰ・・・連結ピン ＰＬ１～ＰＬ３・・・パイロットライン ＲＭ・・・抵抗調整機構 ＴＫ・・・作動油タンク

Claims (5)

1. 第１部材と、
   前記第１部材に対して摺動する第２部材と、
   外部からの指令に応じて前記第１部材と前記第２部材との間の摺動抵抗を増減させる抵抗調整機構と、を備え、
   前記第１部材は、油圧シリンダのシリンダ本体であり、
   前記第２部材は、前記油圧シリンダのピストンに取り付けられた中空のＯリングであり、
   前記抵抗調整機構は、前記Ｏリングの体積を大きくすることで摺動抵抗を増大させ、前記Ｏリングの体積を小さくすることで摺動抵抗を低減させる、
   建設機械。
2. 前記抵抗調整機構は、前記油圧シリンダを伸張させるときばかりでなく、前記油圧シリンダを収縮させるときであっても、前記Ｏリングの体積を大きくすることで摺動抵抗を増大させることができる、
   請求項１に記載の建設機械。
3. 前記抵抗調整機構は、前記油圧シリンダを伸張させるときばかりでなく、前記油圧シリンダを収縮させるときであっても、前記Ｏリングの体積の増減を繰り返すことで摺動抵抗の増減を繰り返すことによって前記油圧シリンダの伸縮振動を抑制する、
   請求項１又は２に記載の建設機械。
4. 前記Ｏリング内の流体の圧力は、前記油圧シリンダが伸縮しているときに、前記油圧シリンダ内の作動油の圧力とは無関係に調整可能である、
   請求項１乃至３の何れかに記載の建設機械。
5. 前記抵抗調整機構は、前記油圧シリンダの伸縮振動の振幅が所定値以上のときに摺動抵抗を増大させ、前記油圧シリンダの伸縮振動の振幅が所定値未満のときに摺動抵抗を低減させる、
   請求項１乃至４の何れかに記載の建設機械。

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