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発明の名称 ショベルのドーザ制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−262630(P2001−262630A)
公開日 平成13年9月26日(2001.9.26)
出願番号 特願2000−70657(P2000−70657)
出願日 平成12年3月14日(2000.3.14)
代理人 【識別番号】100067828
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司 (外2名)
【テーマコード(参考)】
2D003
3H089
【Fターム(参考)】
2D003 AA01 AB04 AC02 BA01 BA02 BB01 CA04 DA03 DA04 DB02 
3H089 AA72 BB15 BB19 BB27 CC01 CC08 CC11 DA02 DB03 DB33 DB44 DB46 DB47 DB48 DB49 EE17 EE22 EE31 FF02 FF12 GG02 JJ02
発明者 田路 浩
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 下部走行体と、この下部走行体上に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントと、上記下部走行体を走行させる走行油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、この複数の油圧アクチュエータに圧油を供給するメインポンプと、上記下部走行体に設けられたドーザと、このドーザを昇降させるドーザシリンダと、このドーザシリンダに圧油を供給するドーザポンプとを備えたショベルにおいて、走行時以外でのドーザ作動時に上記メインポンプからの油を上記ドーザシリンダに供給するドーザ作動制御手段が設けられたことを特徴とするショベルのドーザ制御装置。
【請求項2】 ドーザ作動制御手段は、走行時以外でのドーザ作動時に上記メインポンプからの油を上記ドーザポンプからの油に合流させてドーザシリンダに供給するように構成されたことを特徴とする請求項1記載のショベルのドーザ制御装置。
【請求項3】 ドーザ作動制御手段は、走行時以外でのドーザ作動時に上記ドーザシリンダに対する圧油供給源を上記ドーザポンプからメインポンプに切換えるように構成されたことを特徴とする請求項1記載のショベルのドーザ制御装置。
【請求項4】 走行油圧モータの作動を制御する走行用コントロールバルブのセンタバイパス通路を経た下流側に、ドーザシリンダの作動を制御するドーザ用コントロールバルブが設けられたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のショベルのドーザ制御装置。
【請求項5】 走行時以外でのドーザ作動時であることを検出する検出手段が設けられ、ドーザ作動制御手段は、この検出手段からの検出信号に基づいてメインポンプからの油を上記ドーザシリンダに供給するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のドーザ制御装置。
【請求項6】 検出手段として、走行用コントロールバルブの操作量を検出する走行操作検出手段と、ドーザ用コントロールバルブの操作量を検出するドーザ操作検出手段を有し、ドーザ作動制御手段は、この両検出手段からの検出信号によって走行時以外でのドーザ作動時であることを判断するように構成されたことを特徴とする請求項5記載のショベルのドーザ制御装置。
【請求項7】 ドーザ作動制御手段は、ドーザシリンダに対する供給油量を制御する流量制御弁と、ドーザ用コントロールバルブの操作量に応じてこの流量制御弁の開度を制御するコントローラによって構成されたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のショベルのドーザ制御装置。
【請求項8】 流量制御弁として、走行用コントロールバルブのセンタバイパス通路を流れる油を走行用油圧モータ以外の油圧アクチュエータに合流させるためのカット弁が用いられたことを特徴とする請求項7記載のショベルのドーザ制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は地均しや土運び作業等を行うドーザを備えたショベルのドーザ制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ショベルは、一般に、図5に示すように下部走行体1上に上部旋回体2が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体2に、ブーム3、アーム4、バケット5、及びこれら駆動するブーム、アーム、バケット各シリンダ6,7,8を有する作業アタッチメント9が取付けられて成っている。
【0003】このようなショベルにおいて、最近、下部走行体1にドーザ10を装着することが多い。
【0004】このドーザ10は、図外のドーザシリンダによって図示のように昇降作動し、接地状態で走行しながら地面を平らにする地均し作業や、土を押して運ぶ土運び作業といった本来の作業(以下、通常ドーザ作業という)のほか、足回りを洗車するときに、接地された作業アタッチメント9と反対側で接地して車体を持ち上げたり、単独で接地して作業中車体を安定させるためのアウトリガ機能を果たしたりする作業(以下、特殊ドーザ作業という)をも行う。
【0005】ここで、ドーザシリンダへの圧油供給源である油圧ポンプを、走行用油圧モータを含む他のアクチュエータ用のメインポンプと共用すると、通常作業時に、ドーザ10を昇降作動させる度に走行用油圧モータへの油の供給量が変化して走行速度が変化する等、走行動作に悪影響を与えるため好ましくない。
【0006】このため、従来は、ドーザシリンダへはメインポンプとは別のポンプ(以下、ドーザポンプという)を使用するのが通例であり、この場合、コストを下げるためにメインポンプと異なり安価なギヤポンプが使用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この方式によると、ギヤポンプの最高使用圧力が、メインポンプに使用される他のポンプ(たとえばピストンポンプ)よりも低いことから、通常ドーザ作業時よりも高い推力が要求される特殊ドーザ作業時に推力不足が生じるおそれがある。
【0008】この点の対策として、従来はドーザシリンダのシリンダ径を大きくし、これに合わせて大流量を確保し得るようにドーザポンプに大容量のものを用いている。
【0009】このため、コストが高くなり、安価なギヤポンプを用いたことの実効が薄くなるだけでなく、大容量ポンプを用いる分、エンジン負荷が大きくなり、走行ポンプとドーザポンプの同時運転時にエンジン回転数が低下して走行速度がダウンし、通常ドーザ作業に支障を来す。
【0010】なお、エンジン回転数の低下を抑えるポンプ馬力制御を行うことが考えられるが、このポンプ馬力制御を行うにしても流量変化による速度変化が生じるため、ドーザ操作時に頻繁に行うのは望ましくなく、根本的な解決策とはならない。
【0011】そこで本発明は、走行用とドーザ用に別ポンプを用い、かつ、ドーザ用として最高圧力の低いポンプを使用した場合でも、同ポンプの容量を大きくせずに、しかも特殊ドーザ作業時に推力不足を招かないショベルのドーザ制御装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、下部走行体と、この下部走行体上に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントと、上記下部走行体を走行させる走行油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、この複数の油圧アクチュエータに圧油を供給するメインポンプと、上記下部走行体に設けられたドーザと、このドーザを昇降させるドーザシリンダと、このドーザシリンダに圧油を供給するドーザポンプとを備えたショベルにおいて、走行時以外でのドーザ作動時に上記メインポンプからの油を上記ドーザシリンダに供給するドーザ作動制御手段が設けられたものである。
【0013】請求項2の発明は、請求項1の構成において、ドーザ作動制御手段は、走行時以外でのドーザ作動時に上記メインポンプからの油を上記ドーザポンプからの油に合流させてドーザシリンダに供給するように構成されたものである。
【0014】請求項3の発明は、請求項1の構成において、ドーザ作動制御手段は、走行時以外でのドーザ作動時に上記ドーザシリンダに対する圧油供給源を上記ドーザポンプからメインポンプに切換えるように構成されたものである。
【0015】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、走行油圧モータの作動を制御する走行用コントロールバルブのセンタバイパス通路を経た下流側に、ドーザシリンダの作動を制御するドーザ用コントロールバルブが設けられたものである。
【0016】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかの構成において、走行時以外でのドーザ作動時であることを検出する検出手段が設けられ、ドーザ作動制御手段は、この検出手段からの検出信号に基づいてメインポンプからの油を上記ドーザシリンダに供給するように構成されたものである。
【0017】請求項6の発明は、請求項5の構成において、検出手段として、走行用コントロールバルブの操作量を検出する走行操作検出手段と、ドーザ用コントロールバルブの操作量を検出するドーザ操作検出手段を有し、ドーザ作動制御手段は、この両検出手段からの検出信号によって走行時以外でのドーザ作動時であることを判断するように構成されたものである。
【0018】請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれかの構成において、ドーザ作動制御手段は、ドーザシリンダに対する供給油量を制御する流量制御弁と、ドーザ用コントロールバルブの操作量に応じてこの流量制御弁の開度を制御するコントローラによって構成されたものである。
【0019】請求項8の発明は、請求項7の構成において、流量制御弁として、走行用コントロールバルブのセンタバイパス通路を流れる油を走行用油圧モータ以外の油圧アクチュエータに合流させるためのカット弁が用いられたものである。
【0020】上記構成によると、走行時以外でのドーザ作業時、すなわち特殊ドーザ作業時に、メインポンプの油がドーザシリンダに供給される。
【0021】すなわち、請求項2ではメインポンプからの油がドーザポンプからの油に合流してドーザシリンダに供給される。このため、ドーザシリンダに大流量を確保することができる。従って、ドーザポンプとして最高圧力の低いギヤポンプを用い、かつ、ドーザシリンダに大径シリンダを用いた場合でも、ドーザシリンダに必要流量を確保して高い推力を得ることができる。
【0022】これに対し、請求項3ではドーザシリンダに対する圧油供給源がドーザポンプからメインポンプに切換わる。これにより、ドーザポンプとしてギヤポンプを用い、ドーザシリンダに相対的に小径のシリンダを用いた場合でも、ドーザシリンダに必要な推力を確保することができる。
【0023】このため、ドーザポンプの大容量化等に伴う弊害(コストアップや、両ポンプの同時運転時にエンジン回転数が低下して走行速度がダウンする)が生じない。
【0024】また、請求項4の構成によると、ドーザ用コントロールバルブが走行用コントロールバルブのセンタバイパス通路を経た下流側に設けられているため、圧油の合流または切換作用が走行時に行われるおそれがないとともに、走行とドーザの同時操作時(通常ドーザ作業時)に、ドーザ操作によって走行速度が変化するおそれがない。
【0025】請求項5,6の構成によると、特殊ドーザ作業であることが検出手段によって検出され、ドーザ作動制御手段によって油の合流または切換作用が自動的に行われる。
【0026】請求項7,8の構成によると、ドーザ用コントロールバルブの操作量に応じてドーザシリンダに対する供給流量が制御されるため、ドーザシリンダに必要十分な量の油を供給し、オペレータの意思通りのドーザ作動を得ることができる。
【0027】この場合、請求項8の構成によると、元々ショベルの油圧回路に設けられたカット弁を合流制御手段の流量制御弁として兼用できるため、別の専用弁を追加する必要がない。このため、回路構成が簡単となり、コストが安くてすむ。
【0028】
【発明の実施の形態】図1,2に示す第1実施形態では、特殊ドーザ作業時にメイン、ドーザ両ポンプの油を合流させてドーザシリンダに供給する構成、図3,4に示す第2実施形態では、特殊ドーザ作業時にドーザシリンダに対する圧油供給源をドーザポンプからメインポンプに切換える構成をとっている。以下に説明する。
【0029】第1実施形態図1には、ショベル全体の油圧回路のうち、走行及びドーザ作動に関する部分のみを示している。
【0030】11は第1メインポンプ、12は第2メインポンプで、基本的には、第1メインポンプ11からの油によって図左側の第1走行モータ(たとえば下部走行体右側の走行モータ)13と、図示しないバケット用及びブーム用両シリンダが駆動され、第2メインポンプ12からの油によって図右側の第2走行モータ(同左側の走行モータ)14と、図示しない旋回モータ及びアームシリンダが駆動される。
【0031】図左右のアクチュエータ系(以下、左側アクチュエータ系、右側アクチュエータ系という)には、それぞれ走行用コントロールバルブ15,16を最上流側として各アクチュエータの作動を個別に制御するコントロールバルブがタンデムに設けられ、この各コントロールバルブのバイパス通路を貫いてバイパスライン17,18が設けられるとともに、このバイパスライン17,18における走行用コントロールバルブ15,16の下流側に、走行モータ以外の各アクチュエータに油を供給する油供給ライン19,20が分岐接続されている。
【0032】また、21は両メインポンプ11,12と両走行用コントロールバルブ15,16との間に設けられた走行直進弁で、たとえば走行しながらブームを起伏させる等の複合操作が行われたときに、この走行直進弁21が図の通常位置イから直進位置ロに切換わる。これにより、第1メインポンプ11からの油が油供給ライン19,20を介して走行モータ13,14以外のアクチュエータに向かって流れる一方で、第2メインポンプ12からの油が両走行用コントロールバルブ15,16を介して両走行モータ13,14にパラレルに流れるため、走行直進性が保たれる。
【0033】22,22はドーザシリンダ、23はこのドーザシリンダ22,22の作動を制御するドーザ用コントロールバルブで、このドーザ用コントロールバルブ23は左側アクチュエータ系における油供給ライン19の最下流側に設けられ、油供給ライン19におけるこのドーザ用コントロールバルブ23の直上流点にドーザポンプ24が接続されている。
【0034】一方、左側アクチュエータ系におけるセンタバイパスライン17の最下流側に油圧パイロット式のカット弁25が設けられている。
【0035】このカット弁25は、公知のように図の全開位置イと全閉位置ロとの間で開度が変化し、全開位置イでセンタバイパスライン17の油が全量タンクTに戻される。
【0036】一方、カット弁25の開度が絞られると、それに応じたセンタバイパス油量が合流弁26を介して右側アクチュエータ系のアクチュエータ(たとえばアームシリンダ)に増速用として送られる。
【0037】このカット弁25は、電磁比例減圧弁(以下、単に比例弁という)27の二次圧によって開度が制御され、この比例弁27がコントローラ28によって制御される。
【0038】このコントローラ28には、上記したカット弁本来の増速作用を行うための増速信号が導入される一方、走行用コントロールバルブ15,16の操作信号及びドーザ用コントロールバルブ23の操作信号(たとえば図示しないリモコン弁からのリモコン圧を圧力センサで電気信号に変換して得られる)が導入される。
【0039】なお、図1中、29,30はメインポンプ側とドーザポンプ24との間の油の逆流を阻止するためのチェック弁、31はメインポンプ側からドーザ用コントロールバルブ23に過剰な流量が流れないように合流油量を絞る絞り、32はドーザポンプ24の吐出側に設けられたリリーフ弁である。
【0040】上記構成において、この装置の作用を図2を併用して説明する。
【0041】A.走行時及び通常ドーザ作業時このときには、走行操作信号がコントローラ28に入力されるため(図2のステップS1でYES)、コントローラ28から比例弁27には操作信号は送られず、従ってカット弁25は図の全開位置イのままとなる。
【0042】この状態では、センタバイパスライン17を流れる油は全量がタンクTに戻され、ドーザ用コントロールバルブ23側には流れないため、ドーザシリンダ22にはドーザポンプ24からの油のみが供給される。
【0043】B.特殊ドーザ作業時このときには、コントローラ28には走行操作信号が入力されず(図2のステップS1でNO)、ドーザ操作信号のみが入力される(同ステップS2でYES)ため、比例弁27からカット弁25にドーザ操作量に応じた二次圧が送られ(同ステップS3)、カット弁25の開度が絞られる。
【0044】従って、センタバイパスライン17からドーザ操作量に応じた量の油がドーザポンプ24からの油と合流してドーザシリンダ22に送られる。
【0045】これにより、ドーザシリンダ22に大流量を供給することができる。従って、ドーザポンプ24に最高圧力の低いギヤポンプを用い、かつ、ドーザシリンダ22に大径シリンダを用いた場合でも、ドーザシリンダ22に必要流量を確保して高い推力を得ることができるため、ドーザポンプ24の容量を大きくする必要がない。
【0046】この場合、ドーザ用コントロールバルブ23が走行用コントロールバルブ15のセンタバイパス通路15aを経た下流側に設けられているため、コントローラ28への誤った操作信号の入力やコントローラ28から比例弁27への誤出力があった場合等でも、上記合流作用が走行時に行われるおそれがないとともに、走行とドーザが同時操作される通常ドーザ作業時に、ドーザ操作によって走行速度が変化するおそれがない。
【0047】また、比例弁27及びカット弁25により、ドーザ用コントロールバルブ23の操作量に応じてドーザシリンダ22に対する合流流量が制御されるため、ドーザシリンダ22に必要十分な量の油を供給し、オペレータの意思通りのドーザ作動を得ることができる。
【0048】なお、特殊作業時の作業条件等によってはドーザシリンダ22の圧力がドーザポンプ24の最高圧力を超える場合がある。この場合、ドーザシリンダ圧がドーザポンプ最高圧力を超えた後は、メインポンプ側からの油のみがドーザシリンダ22に供給される。このとき、チェック弁30によってドーザポンプ24側への油の逆流が防止される。
【0049】第2実施形態第1実施形態との相違点のみを説明する。
【0050】油供給ライン19におけるチェック弁29の下流側に、切換制御弁33によってドーザポンプ位置イとメインポンプ位置ロとの間で切換制御される油圧パイロット式の切換弁34が設けられ、この切換弁34がメインポンプ位置ロに切換わると、それまでのドーザポンプ24からの油に代わってメインポンプ側(バイパスライン17)からの油がドーザシリンダ22に供給されるように構成されている。
【0051】また、ドーザシリンダ22の圧力を検出してコントローラ28に送る圧力センサ35が設けられ、ドーザシリンダ圧が所定値(たとえばドーザポンプ24の最高圧力に近い圧力で一例では200Kgf/cm2。以下、切換圧という)に達すると、コントローラ28から切換制御弁33に切換信号が出力される。
【0052】これにより、切換弁34がメインポンプ位置ロに切換わり、ドーザポンプ24からの油に代わってメインポンプ側の高圧油がドーザシリンダ22に供給される。
【0053】この点の作用を図4を併用してさらに説明すると、通常ドーザ作業時には切換弁33はドーザポンプ位置イにあるため、ドーザポンプ24からの相対的に圧力の低い油がドーザシリンダ22に供給される。
【0054】一方、特殊ドーザ作業時には、コントローラ28において図4のステップS1,S2により特殊ドーザ作業であることが判断され、かつ、圧力センサ35からの圧力信号によってドーザシリンダ圧Pdが切換圧Pdsに達したとき(ステップS3でYESのとき)、つまり、実際に高圧が必要となったときに、コントローラ28から切換制御弁33にポンプ切換信号が送られ(ステップS4)、切換弁34がメインポンプ位置ロに切換わる。
【0055】また、コントローラ28から比例弁27にカット弁全閉指令信号が送られてカット弁25が全閉位置ロに切換わり、メインポンプ側からの高圧油がドーザシリンダ22に供給される。
【0056】このように、第1実施形態ではドーザシリンダ22に大径シリンダを用い、ポンプ油の合流作用によって必要な流量を確保して大推力を得る構成をとったのに対し、第2実施形態では、ドーザシリンダ22に高圧油を供給してドーザシリンダ22の必要推力を確保する構成をとっている。従って、ドーザシリンダ22として第1実施形態の場合よりも小径のシリンダを用いることができる。
【0057】なお、切換制御弁33として、図に示す切換弁を用いてもよいし、電磁比例減圧弁を用いてもよい。
【0058】他の実施形態(1)上記第2実施形態の変形例として、図3中に二点鎖線で示すように特殊ドーザ作業時にオンとなるスイッチ(オペレータが手動操作するスイッチでもよいし、ドーザシリンダ圧によってオンとなるスイッチ等でもよい)36を設け、このスイッチ36のオン時にコントローラ28からポンプ切換指令、カット弁全閉両指令信号を出力するように構成してもよい。
【0059】(2)第1実施形態の変形例として、スイッチ操作によって合流作用を行わせるように構成してもよい。
【0060】(3)上記両実施形態では、元々ショベルの油圧回路に設けられたカット弁を合流制御手段の流量制御弁として利用する構成をとったが、このカット弁以外の専用の流量制御弁を用いてもよい。
【0061】この場合、流量制御弁を油供給ライン19におけるドーザポンプ24からの油の合流点の直上流部分に設けてもよい。
【0062】(4)特殊ドーザ作業時に、第1実施形態では油を合流させ、第2実施形態では圧油供給源をドーザポンプからメインポンプに切換える構成としたが、この両実施形態の折衷形態として、ドーザシリンダ圧が所定値までは両ポンプ油を合流させ、所定値を超えるとメインポンプ油のみを供給する構成をとってもよい。
【0063】
【発明の効果】上記のように本発明によるときは、特殊ドーザ作業時に、メインポンプからの油をドーザシリンダに供給する(請求項2ではメインポンプからの油をドーザポンプからの油に合流させてドーザシリンダに供給し、請求項3では圧油供給源をドーザポンプからメインポンプに切換える)構成としたから、ドーザポンプとして最高圧力の低いギヤポンプを用いた場合でも、十分な流量または圧力を確保して高いドーザ推力を得ることができる。
【0064】このため、ドーザポンプの大容量化等に伴う弊害(コストアップや、両ポンプの同時運転時にエンジン回転数が低下して走行速度がダウンする)が生じない。
【0065】また、請求項4の発明によると、ドーザ用コントロールバルブが走行用コントロールバルブのセンタバイパス通路を経た下流側に設けられているため、圧油の合流または切換作用が走行時に行われるおそれがないとともに、走行とドーザの同時操作時(通常ドーザ作業時)に、ドーザ操作によって走行速度が変化するおそれがない。
【0066】請求項5,6の発明によると、特殊ドーザ作業であることが検出手段によって検出され、ドーザ作動制御手段によって油の合流または切換作用が自動的に行われる。
【0067】請求項7,8の発明によると、ドーザ用コントロールバルブの操作量に応じてドーザシリンダに対する供給流量が制御されるため、ドーザシリンダに必要十分な量の油を供給し、オペレータの意思通りのドーザ作動を得ることができる。
【0068】この場合、請求項8の発明によると、元々ショベルの油圧回路に設けられたカット弁を合流制御手段の流量制御弁として兼用できるため、別の専用弁を追加する必要がない。このため、回路構成が簡単となり、コストが安くてすむ。




 

 


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