JPWO2004076334A1

JPWO2004076334A1 - 油圧作業機の油圧制御装置

Info

Publication number: JPWO2004076334A1
Application number: JP2005502952A
Authority: JP
Inventors: 謙輔佐藤; 豊岡　司; 司豊岡
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2006-06-01
Also published as: WO2004076334A1; EP1600419A1; KR20050101351A; CN1753831A; EP1600419A4

Abstract

ブームの自由端を起伏方向に回動させる起伏シリンダ７と、ブームの先端部に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、ブームに対してアタッチメントを上下方向に回動させるチルトシリンダ８と、前記ブームの起伏動作に連動して伸縮し、前記ブームの起伏角度の変化に応じて前記アタッチメントの上下方向の角度を予め設定した角度に保持するレベリングシリンダ９とを備え、ブーム上げ操作時における起伏シリンダ７の作動圧が予め設定した圧力よりも高くなったときに、起伏シリンダ７の伸び動作を行わせる側の管路３５とレベリングシリンダ９の伸び動作を行わせる側の管路３３とを連通させる。この連通は、前記管路３５，３３間に設けられた管路３７と、この管路３７の回路を切り換える第１及び第２切換弁２１，２０によって行われる。

Description

本発明は、ブームと、当該ブームの起伏角度の如何に関わりなく車体に対する上下方向の角度を予め設定した角度に維持可能なアタッチメントとを備えたリフトトラックなどの油圧作業機の油圧制御装置に関する。

従来より、油圧作業機として、リフトトラックと呼ばれる荷役作業用の車両や高所作業車が知られている。高所作業車としては、例えば登録実用新案第２５６６６３１号公報特許文献１に開示されているような装置が公知である。
この種の高所作業車やリフトトラックなどの油圧作業機においては、リフト能力、即ち、どれだけの重量物を持ち上げられるかの性能が重視される。油圧作業機のリフト能力を高めるためには、一般に、起伏シリンダとして受圧面積がより大きな油圧シリンダを用いるという手段がとられる。
しかしながら、油圧シリンダが出せる力は受圧面積×圧力で表されるので、受圧面積が大きな油圧シリンダを用いれば油圧作業機のリフト能力を向上させることができるが、油圧シリンダの伸びスピードは、圧油の流入流量／受圧面積で表されるので、受圧面積が大きな油圧シリンダを用いると、ブーム上げのスピードが遅くなるという不都合が生じる。また、油圧シリンダは、受圧面積が大きくなるほど高価になるので、受圧面積が大きな油圧シリンダを用いると、油圧作業機がコスト高になる不都合も生じる。
また、前記従来技術では、レベリング修正動作を選択スイッチで選択するようにし、レベリング修正を別途行うようにしているが、ブーム上げの動作時の速度やリフト能力については特に考慮されていない。
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ブーム上げの動作速度を従来より遅くすることなく、リフト能力の高い油圧作業機の油圧制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、一端が回動端として固定側に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームの他端側を自由端として起伏方向に回動させる第１のシリンダと、前記ブームの自由端側の先端部に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、前記ブームに対して前記アタッチメントを上下方向に回動させる第２のシリンダと、前記ブームの起伏動作に連動して伸縮し、前記ブームの起伏角度の変化に応じて前記アタッチメントの上下方向の角度を予め設定した角度に保持する第３のシリンダと、前記第１及び第２のシリンダにそれぞれ圧油を供給する油圧ポンプと、当該油圧ポンプから前記第１及び第２のシリンダにそれぞれ供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、当該方向制御弁を切換操作する操作装置とを備えた油圧作業機の油圧制御装置において、ブーム上げ操作時における前記第１のシリンダの作動圧が予め設定した圧力よりも高くなったときに、前記第１のシリンダの伸び動作を行わせる側と前記第３のシリンダの伸び動作を行わせる側とを連通させる手段を備えていることを特徴とする。
第２の手段は、第１の手段において、前記連通させる手段が、前記第１のシリンダの伸び動作を行わせる側に接続された第１の管路および前記第３のシリンダの伸び動作を行わせる側に接続された第２の管路を接続する第３の管路に設けられていることを特徴とする。
第３の手段は、第２の手段において、前記連通させる手段が、前記第３の管路に設けられた第１の切換弁と、ブーム上げ操作を行う前記操作装置の操作に応じて切り換えられ、前記第１の管路の圧力を前記第１の切換弁のパイロットポートに導く第２の切換弁とからなることを特徴とする。
第４の手段は、第３の手段において、前記操作装置が油圧パイロット式の操作装置であり、前記第２の切換弁は前記パイロットポートに前記油圧パイロット圧を導き、前記第１の切換弁の切換を行うことを特徴とする。
第５の手段は、第１の手段において、前記ブームが２段以上の伸縮機構を備えていることを特徴とする。
第６の手段は、第１の手段において、前記アタッチメントが、ホーク、バスケットおよびバケットの１つを含むことを特徴とする。
第７の手段は、第１の手段において、前記固定側が前記油圧作業機の本体部であることを特徴とする。
第８の手段は、第１ないし第７のいずれかの手段において、前記油圧作業機がリフトトラックおよび高所作業車のいずれかを含むことを特徴とする。
なお、以下の実施形態において、第１のシリンダは起伏シリンダ７に、第２のシリンダはチルトシリンダ８に、第３のシリンダはレベリングシリンダ９に、連通する手段は第１及び第２切換弁２１，２０に、油圧ポンプは符号１０に、方向制御弁は符号１１に、操作装置は符号１３に、第１の切換弁は第１切換弁２１に、第２の切換弁は第２切換弁２０に、第１の管路は管路３５に、第２の管路は管路３３に、第３の管路は管路３７に、第１の切換弁のパイロットポートは符号２１ｄにそれぞれ対応する。
本発明によれば、ブーム上げ操作時において第１のシリンダの作動圧が予め設定した圧力よりも高くなったときに油圧ポンプから吐出された圧油が第１のシリンダの伸び動作側及び第３のシリンダの伸び動作側の双方に供給されるので、第３のシリンダの伸張力もブームを回動させる駆動力として利用でき、油圧作業機のリフト能力を高めることができる。

図１は本発明の実施形態に係る油圧作業機に備えられる油圧回路の回路図である。
図２は本発明の実施形態に係る油圧作業機の一例を示す側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
図２は本発明の実施形態に係る油圧作業機としてのリフトトラックの一例を示す図である。この図より明らかなように、本実施形態に係るリフトトラックは、前輪２、後輪３及び運転席４を有する車体１と、車体１に一端が回動可能に取り付けられた伸縮可能なブーム５と、ブーム５の先端部に回動可能に取り付けられたフォークなどのアタッチメント６と、車体１とブーム５との間に設置され、車体１に対してブーム５を起伏方向（Ａ−Ｂ方向）に回動させる起伏シリンダ７と、ブーム５とアタッチメント６との間に設置され、ブーム５に対してアタッチメント６をチルト方向（Ｃ−Ｄ方向）に回動させるチルトシリンダ８と、車体１とブーム５との間に設置され、ブーム５の起伏動作に連動して伸縮されるレベリングシリンダ９とを備えている。
レベリングシリンダ９は、車体１に対するブーム５の起伏角度が変更された場合にも、車体１に対するアタッチメント６の上下方向の相対的な角度（チルト角度）を予め設定した角度に保つためのものであって、チルトシリンダ８と図示しない管路を介して接続されており、ブーム５が起伏操作されたとき、レベリングシリンダ９から押し出された圧油をチルトシリンダ８に供給して、ブーム５に対するアタッチメント６のチルト角度を変更するようになっている。なお、この実施形態では、アタッチメント６として荷を運ぶフォークを例示しているが、その他に、土砂の掘削や整地を行うバケット、あるいは荷や人を上方に運ぶバスケットなどが使用される。
図１に前記構成のリフトトラックに備えられる油圧回路の回路図を示す。なお、図１の回路図においては、本発明の説明に直接関係がないため、ブーム５を伸縮させるための油圧回路が省略されているが、ブーム５は複数段、例えば５段で伸縮可能となっている。
図１より明らかなように、本実施形態に係る油圧回路は、油圧源である油圧ポンプ１０と、油圧ポンプ１０より起伏シリンダ７に供給される圧油の流れを制御する方向制御弁１１と、油圧ポンプ１０よりチルトシリンダ８に供給される圧油の流れを制御する方向制御弁１２と、方向制御弁１１の操作装置１３と、方向制御弁１２の操作装置１４と、方向制御弁１１と起伏シリンダ７とを接続する管路３５，３６と、管路３５（起伏シリンダ７の伸び動作側管路）に設けられたカウンターバランス弁１５と、方向制御弁１２とチルトシリンダ８とを接続する管路３１，３２と、管路３１（チルトシリンダ８の伸び動作側管路）に設けられたカウンターバランス弁１６と、管路３１とレベリングシリンダ９のボトム室９ａとを接続する管路（レベリングシリンダ９の伸び動作側管路）３３と、管路３２とレベリングシリンダ９のロッド室９ｂとを接続する管路３４と、油圧ポンプ１０の出口管路３０とタンク１８とを接続する管路に設けられたリリーフ弁１７とから構成されており、操作装置１３，１４は、それぞれ操作レバー１３ａ、１４ａと、減圧弁１３ｂ，１４ｂと、パイロット圧を供給するパイロットポンプ４０とから構成されている。
本実施形態では、起伏シリンダ７の伸び動作側管路３５とレベリングシリンダ９の伸び動作側管路３３とを接続する管路３７が設けられ、この管路３７には、第１切換弁２１と、操作装置１３のブーム上げ操作によって切り換えられ、第１切換弁２１のパイロットポート２１ｄに起伏シリンダ７の伸び動作側管路３５の圧力を供給する第２切換弁２０とが設けられている。なお、第１切換弁２１に備えられた戻しばね２１ｃによって設定される第１切換弁２１の設定圧、もしくは切換設定圧は、リリーフ弁１７の設定圧よりもやや低い値に設定される。なお、特許請求の範囲にいう連通する手段は、前記第１切換弁２１と前記第２切換弁２０との組合せから構成されている。
オペレータが操作レバー１４ａを操作し、パイロットポート１２ｄにパイロット圧を供給して方向切換弁１２を中立位置１２ｂから位置１２ａに切り換えると、油圧ポンプ１０から吐出された圧油が管路３０、方向切換弁１２及び管路３２を通ってチルトシリンダ８のロッド室８ｂに供給されるので、チルトシリンダ８が縮み方向に動作し、アタッチメント６が下げ方向（Ｄ方向）に回動する。チルトシリンダ８の縮み動作に伴ってチルトシリンダ８のボトム室８ａから押し出された作動油は、カウンターバランス弁１６、管路３１及び方向切換弁１２を通ってタンク１８に戻される。
これに対して、オペレータが操作レバー１４ａを操作し、パイロットポート１２ｅにパイロット圧を供給して方向切換弁１２を位置１２ｃに切り換えた場合には、油圧ポンプ１０から吐出された圧油が管路３０、方向切換弁１２、管路３１及びカウンターバランス弁１６に設けられた逆止弁１６ａを通ってチルトシリンダ８のボトム室８ａに供給されるので、チルトシリンダ８が伸び方向に動作し、アタッチメント６が上げ方向（Ｃ方向）に回動する。チルトシリンダ８の伸び動作に伴ってチルトシリンダ８のロッド室８ｂから押し出された作動油は、管路３２及び方向切換弁１２を通ってタンク１８に戻される。
また、オペレータが操作レバー１３ａを操作し、パイロットポート１１ｄにパイロット圧を供給し、方向切換弁１１を中立位置１１ｂから位置１１ａに切り換えると、油圧ポンプ１０から吐出された圧油が管路３０、方向切換弁１１、管路３５、カウンターバランス弁１５に設けられた逆止弁１５ａを通って起伏シリンダ７のボトム室７ａに供給されるので、起伏シリンダ７が伸び方向に動作し、ブーム５が上げ方向（Ａ方向）に回動する。起伏シリンダ７の伸び動作に伴って起伏シリンダ７のロッド室７ｂから押し出された作動油は、管路３６、方向切換弁１１を通ってタンク１８に戻される。ブーム５が上げ方向に回動されると、レベリングシリンダ９が強制的に伸ばされ、レベリングシリンダ９のロッド室９ｂから作動油が押し出されるので、その作動油が管路３４及び管路３２を通ってチルトシリンダ８のロッド室８ｂに流入し、チルトシリンダ８が縮み方向に動作して、アタッチメント６が下げ方向（Ｄ方向）に回動する。チルトシリンダ８の縮み動作に伴ってチルトシリンダ８のボトム室８ａから押し出された作動油は、カウンターバランス弁１６、管路３１及び管路３３を介してレベリングシリンダ９のボトム室９ａに導かれる。その結果、ブーム５の上げ操作に応じて、車体１に対するアタッチメント６の上下方向の相対的な角度が変更され、自動的にブーム上げ操作前の状態に保持される。
ブーム上げ用のパイロット圧が第２切換弁２０のパイロットポート２０ｄに作用していない場合、第２切換弁２０は位置２０ａに保持される。このとき、第１切換弁２１のパイロットポート２１ｄにはタンク圧しか作用しないので、第１切換弁２１は位置２１ａに保持され、管路３１と管路３７とが遮断されると共に管路３１と管路３３とが第１切換弁２１を介して連通される。
これに対して、オペレータが操作レバー１３ａを操作し、パイロットポート１１ｅにパイロット圧を供給し、方向切換弁１１を室１１ｃに切り換えた場合には、油圧ポンプ１０から吐出された圧油が管路３０、方向切換弁１１及び管路３６を通って起伏シリンダ７のロッド室７ｂに供給されるので、起伏シリンダ７が縮み方向に動作し、ブーム５が下げ方向（Ｂ方向）に回動する。起伏シリンダ７の縮み動作に伴って起伏シリンダ７のボトム室７ａから押し出された作動油は、カウンターバランス弁１５、管路３５及び方向切換弁１１を通ってタンク１８に戻される。ブーム５が下げ方向に回動されると、レベリングシリンダ９が強制的に縮められ、レベリングシリンダ９のボトム室９ａから作動油が押し出されるので、その作動油が管路３３、管路３１及びカウンターバランス弁１６の逆止弁１６ａを通ってチルトシリンダ８のボトム室８ａに流入し、チルトシリンダ８が伸び方向に動作して、アタッチメント６が上げ方向（Ｃ方向）に回動する。チルトシリンダ８の伸び動作に伴ってチルトシリンダ８のロッド室８ｂから押し出された作動油は、管路３２及び管路３４を介してレベリングシリンダ９のロッド室９ｂに導かれる。その結果、ブーム５の下げ操作に関わりなく、車体１に対するアタッチメント６のチルト角度が自動的にブーム上げ操作前の状態に保たれる。
オペレータによりブーム上げ操作が行われると、操作装置１３からのパイロット圧により方向切換弁１１が位置１１ａに切り換えられると共に第２切換弁２０が位置２０ｂに切り換えられる。これにより、油圧ポンプ１０から吐出された圧油が管路３０、方向切換弁１１、管路３５、カウンターバランス弁１５の逆止弁１５ａを通って起伏シリンダ７のボトム室７ａに供給されると共に、第２切換弁２０が位置２０ｂに切り換えられていることから、管路３５の圧力（起伏シリンダ７の作動圧）が管路３７を介して第１切換弁２１のパイロットポート２１ｄにも作用する。起伏シリンダ７の作動圧は、アタッチメント６によって持ち上げようとする荷物の重量が大きいほど大きくなる。
起伏シリンダ７の作動圧が第１切換弁２１の設定圧よりも低い場合には、第１切換弁２１が位置２１ａに保持されるので、管路３１と管路３７との遮断状態及び管路３１と管路３３との連通状態が維持される。したがって、この場合にも、前記の手順でブーム５の上げ操作及びブーム５の上げ操作に伴うアタッチメント６のチルト角度の調整操作が行われる。
起伏シリンダ７の作動圧が第１切換弁２１の設定圧よりも高い場合には、第１切換弁２１が位置２１ｂに切り換えられるので、管路３３と管路３５とが管路３７を介して接続されると共に、管路３１とタンク１８とが接続される。このため、油圧ポンプ１０から吐出された圧油が管路３０、方向切換弁１１、管路３５を通って起伏シリンダ７のボトム室７ａに供給されると共に、管路３５中の圧油の一部が管路３７、切換弁２１、管路３３を通ってレベリングシリンダ９のボトム室９ａに供給される。これにより、起伏シリンダ７とレベリングシリンダ９の双方に伸び方向の力が生じ、これらがブーム５を上げ方向に回動させる力として作用するので、起伏シリンダ単独でブーム５を上げ方向に回動させる場合に比べて、油圧作業機のリフト能力が高められる。
なお、本実施形態では操作装置１３，１４は油圧パイロット方式のものを例示しているが、電気操作式のものを使用することもできる。この場合には、操作レバー１３ａの操作により電気信号が出力され、操作レバー１３ａの操作によって出力された電気信号によって第２切換弁２０を切り換えるように構成する。
また、図１の構成において、方向制御弁１１のブーム上げ側へ切り換える側のパイロットポート１１ｄに接続されたパイロット回路に圧力検出器を設け、この圧力検出器により圧力変換を検出し、その検出信号（電気信号）を例えば電気油圧変換弁により圧力に変換して第２切換弁２０のパイロットポート２０ｄに導いて第２切換弁２０を切り換えるように構成することもできる。
さらに、本実施形態では、第１及び第２切換弁２１，２０によって管路３７を連通させる切換手段を構成しているが、管路３７と、方向制御弁１１をブーム上げ側へ切り換える側のパイロットポート１１ｄに接続されたパイロット回路とにそれぞれ圧力検出器を配置し、管路３７の圧力が予め設定した圧力より大きく、かつ、方向制御弁１１がブーム上げ側に切り換わったことをそれぞれの圧力検出器からの信号によって制御装置が検出したときに、当該制御装置からの制御信号によって第１切換弁２１を切り換えるように構成することもできる。なお、この切り換えは、前記制御装置からの制御信号を例えば電気油圧変換弁により圧力に変換し、第１切換弁２１のパイロットポート２１ｄに圧力を印加することにより行われる。
このように、本実施形態に係る油圧作業機は、起伏シリンダ７の伸び動作側管路３５とレベリングシリンダ９の伸び動作側管路３３とを接続する管路３７に予め設定された圧力値で管路３５，３３との連通状態を変更する手段（切換弁２０，２１）を備え、ブーム上げ操作時における起伏シリンダ７の作動圧が回路切換手段の設定圧よりも高くなったときに各伸び動作側管路３３，３５が連通されて、油圧ポンプ１０から吐出された圧油が起伏シリンダ７の伸び動作側及びレベリングシリンダ９の伸び動作側の双方に供給されるようにしたので、レベリングシリンダ９の伸張力もブームを回動させる駆動力として利用することが可能となり、これにより油圧作業機のリフト能力を高めることができる。
また、油圧作業機のリフト能力を犠牲にすることなく起伏シリンダ７の受圧面積の小型化を図ることが可能となり、これにより油圧作業機の低コスト化を図ることができる。
さらに、本例の油圧作業機は、油圧ポンプ１０から吐出された圧油をレベリングシリンダ９に供給するための手段を２つの切換弁２０，２１によって構成したので、汎用品の組合せで構成することが可能となる。
なお、前記連通させる手段は、本実施形態では第１切換弁２１および第２切換弁２０によって構成されているが、ブーム上げ操作時における第１のシリンダの作動圧が予め設定した圧力よりも高くなったときに、第１のシリンダの伸び動作を行わせる側と第３のシリンダの伸び動作を行わせる側とを連通させる機能を備えていれば前記切換弁２１，２０の組み合わせに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設計することができる。

Claims

一端が固定側に回動可能に取り付けられたブームと、
前記ブームの他端側を自由端として起伏方向に回動させる第１のシリンダと、
前記ブームの先端部に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、
前記ブームに対して前記アタッチメントを上下方向に回動させる第２のシリンダと、
前記ブームの起伏動作に連動して伸縮し、前記ブームの起伏角度の変化に応じて前記アタッチメントの上下方向の角度を予め設定した角度に保持する第３のシリンダと、
前記第１及び第２のシリンダにそれぞれ圧油を供給する油圧ポンプと、
当該油圧ポンプから前記第１及び第２のシリンダにそれぞれ供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、
当該方向制御弁を切換操作する操作装置と、
を備えた油圧作業機の油圧制御装置において、
ブーム上げ操作時における前記第１のシリンダの作動圧が予め設定した圧力よりも高くなったときに、前記第１のシリンダの伸び動作を行わせる側と前記第３のシリンダの伸び動作を行わせる側とを連通させる手段を備えていることを特徴とする油圧作業機の油圧制御装置。
前記連通させる手段が、
前記第１のシリンダの伸び動作を行わせる側に接続された第１の管路および前記第３のシリンダの伸び動作を行わせる側に接続された第２の管路を接続する第３の管路に設けられていることを特徴とする請求の範囲１記載の油圧作業機の油圧制御装置。
前記連通させる手段が、
前記第３の管路に設けられた第１の切換弁と、
ブーム上げ操作を行う前記操作装置の操作に応じて切り換えられ、前記第１の管路の圧力を前記第１の切換弁のパイロットポートに導く第２の切換弁と、
からなることを特徴とする請求の範囲２記載の油圧作業機の油圧制御装置。
前記操作装置が油圧パイロット式の操作装置であり、前記第２の切換弁は前記パイロットポートに前記油圧パイロット圧を導き、前記第１の切換弁の切換を行うことを特徴とする請求の範囲３記載の油圧作業機の油圧制御装置。
前記ブームが２段以上の伸縮機構を備えていることを特徴とする請求の範囲１記載の油圧作業機の油圧制御装置。
前記アタッチメントが、ホーク、バスケットおよびバケットの１つを含むことを特徴とする請求の範囲１記載の油圧作業機の油圧制御装置。
前記固定側が前記油圧作業機の本体部に設けられていることを特徴とする請求の範囲１記載の油圧作業機の油圧制御装置。
前記油圧作業機がリフトトラックおよび高所作業車のいずれかを含むことを特徴とする請求の範囲１ないし７のいずれか１に記載の油圧作業機の油圧制御装置。