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公開番号2021105327
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210726
出願番号2019238285
出願日20191227
発明の名称作業機
出願人株式会社クボタ
代理人特許業務法人安田岡本特許事務所
主分類E02F 9/22 20060101AFI20210625BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】油圧アクチュエータの起動ショックを抑制することができる作業機を提供する。
【解決手段】作業機は、操作部材と、操作部材の操作量に応じて作動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを作動させる作動油を吐出するポンプと、ポンプから吐出される作動油の圧力を変更可能に規定する可変リリーフ弁と、可変リリーフ弁で規定される圧力であるリリーフセット圧を制御するリリーフ制御部と、を備え、リリーフ制御部は、操作部材の操作量に応じてリリーフセット圧を変更する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
操作部材と、
前記操作部材の操作量に応じて作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータを作動させる作動油を吐出するポンプと、
前記ポンプから吐出される作動油の圧力を変更可能に規定する可変リリーフ弁と、
前記可変リリーフ弁で規定される圧力であるリリーフセット圧を制御するリリーフ制御部と、
を備え、
前記リリーフ制御部は、前記操作部材の操作量に応じて前記リリーフセット圧を変更する作業機。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記リリーフ制御部は、前記リリーフセット圧を複数の設定値のいずれかに設定し、且つ前記操作部材の操作量の増加に応じて前記リリーフセット圧の設定値を段階的に上げていく請求項1に記載の作業機。
【請求項3】
前記リリーフ制御部は、前記操作部材の非操作時の前記リリーフセット圧を第1設定値に規定し、前記操作部材を操作した後、所定時間で前記リリーフセット圧を前記第1設定値よりも高い第2設定値に変更し、前記操作部材の操作量が所定量を超えたときに前記第2設定値よりも高い第3設定値に変更する請求項1または2に記載の作業機。
【請求項4】
前記リリーフ制御部は、前記操作部材を操作した後の前記所定時間内に前記操作部材の操作量が前記所定量を超えた場合は、前記リリーフセット圧を第3設定値に変更する請求項3に記載の作業機。
【請求項5】
前記リリーフセット圧の異なる設定値を有する複数のモードを備え、
前記複数のモードは、リリーフセット圧の最高圧の設定値が異なる請求項1〜4のいずれか1項に記載の作業機。
【請求項6】
前記複数のモードは、リリーフセット圧の最高圧の設定値が最も高い第1モードと、リリーフセット圧の最高圧の設定値が第1モードよりも低い第2モードと、リリーフセット圧の最高圧の設定値が第2モードよりも低い第3モードとを含み、
前記第1モード、前記第2モード及び前記第3モードの前記操作部材の非操作時の前記リリーフセット圧が同じ設定値である請求項5に記載の作業機。
【請求項7】
作動油の油温を検出する油温センサと、
前記油温が第1所定温度よりも低い場合に前記複数のモードのうちの前記リリーフセット圧の最高圧の設定値が一番高いモードに切り換え、前記油温が前記第1所定温度よりも高い第2所定温度よりも高くなると元のモードに復帰させる自動切換え部と、
を備えている請求項5または6に記載の作業機。
【請求項8】
前記請求項1ないし請求項7の何れか一項に記載した構成を有する作業機であって、
前記油圧アクチュエータは複数備えられ、
前記ポンプは可変容量型に構成され、
前記ポンプの吐出圧から前記複数の油圧アクチュエータのうちの最高負荷圧を引いた差圧を一定圧にするように前記ポンプを制御するロードセンシングシステムを備えている作業機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機に関する。
続きを表示(約 8,400 文字)【背景技術】
【0002】
従来、特許文献1に開示された作業機が知られている。
特許文献1に開示された作業機は、操作部材の操作量に応じて作動する油圧アクチュエータを備えていると共に、該油圧アクチュエータを作動させる作動油を吐出するポンプ及び該ポンプから吐出される作動油の圧力を規定するリリーフ弁を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2012−67459号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示のリリーフ弁は、規定する圧力であるリリーフセット圧は一定である。そのため、操作部材を急操作した場合に、油圧アクチュエータの起動ショックが大きいという問題がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、油圧アクチュエータの起動ショックを抑制することができる作業機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様に係る作業機は、操作部材と、前記操作部材の操作量に応じて作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを作動させる作動油を吐出するポンプと、前記ポンプから吐出される作動油の圧力を変更可能に規定する可変リリーフ弁と、前記可変リリーフ弁で規定される圧力であるリリーフセット圧を制御するリリーフ制御部と、を備え、前記リリーフ制御部は、前記操作部材の操作量に応じて前記リリーフセット圧を変更する。
【発明の効果】
【0006】
上記の作業機によれば、操作部材の非操作時のリリーフセット圧を低く抑えることができる。これにより、操作部材を急操作した場合に、リリーフセット圧が低いところから立ち上がるので、油圧アクチュエータの起動ショックを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
作業機の側面図である。
作業機の平面図である。
油圧システムの概略図である。
油圧システムの一部の回路図である。
コントロールバルブの一部の回路図である。
コントロールバルブの他の一部の回路図である。
コントロールバルブの別の一部の回路図である。
制御系の簡略図である。
モードごとのメインリリーフ圧の設定を示す表である。
メインリリーフ圧の変化を示すグラフである。
メインリリーフ圧の変化を示す他のグラフである。
モードごとのメインリリーフ圧の設定を示す他の表である。
圧力補償弁を有する制御弁の詳細な回路を示す図である。
流量優先弁を有する制御弁の詳細な回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る作業機1の全体構成を示す概略側面図である。図2は、作業機1の概略側面図である。本実施形態では、作業機1として旋回作業機であるバックホーが例示されている。なお、作業機としては、バックホーに限定されることはなく、トラクタ、ホイルローダ、コンバイン等であってもよい。
【0009】
図1、図2に示すように、作業機1は、走行体1Aと、走行体1Aに装備された作業装置4とを備えている。走行体1Aは、走行装置3と、走行装置3に搭載された機体(旋回台)2と、機体2に搭載されたキャビン5とを有している。
キャビン5の室内には、オペレータ(運転者)が着座する運転席(座席)6が設けられている。運転席6は機体2に搭載され、キャビン5は運転席6を包囲している。つまり、キャビン5は、運転席保護装置である。運転席保護装置としては、キャノピであってもよい。
【0010】
本実施形態においては、作業機1の運転席6に着座したオペレータの前側(図1、図2の矢印A1方向)を前方、オペレータの後側(図1、図2の矢印A2方向)を後方、運転者の左側(図1の矢印A3方向)を左方、オペレータの右側(図1の矢印A4方向)を右方として説明する。
また、図1に示すように、前後方向K1に直交する方向である水平方向を機体幅方向K2(機体2の幅方向)として説明する。機体2の幅方向の中央部から右部、或いは、左部へ向かう方向を機体外方(機体幅方向K2の外方)として説明する。つまり、機体外方とは、機体幅方向K2であって機体2の幅方向の中心から離れる方向のことである。機体外方とは反対の方向を、機体内方(機体幅方向K2の内方)として説明する。つまり、機体内方とは、機体幅方向K2であって機体2の幅方向の中心に近づく方向である。
【0011】
図1、図2に示すように、走行装置3は、機体2を走行可能に支持する装置である。この走行装置3は、走行フレーム3Aと、走行フレーム3Aの左側に設けられた第1走行装置3Lと、走行フレーム3Aの右側に設けられた第2走行装置3Rとを有する。第1走行装置3L及び第2走行装置3Rは、クローラ式の走行装置である。第1走行装置3Lは、第1走行モータMLによって駆動される。第2走行装置3Rは、第2走行モータMRによって駆動される。第1走行モータML及び第2走行モータMRは、油圧モータ(油圧アクチュエータ)によって構成されている。
【0012】
走行装置3の前部には、ドーザ装置7が装着されている。ドーザ装置7は、ドーザシリンダC1によって駆動される。詳しくは、ドーザシリンダC1は、油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)によって構成され、ドーザシリンダC1を伸縮することによりドーザ装置7のブレード7Aが上げ下げされる。
図1に示すように、機体2は、走行フレーム3A上に旋回ベアリング8を介して旋回軸心(縦軸)X1回りに旋回可能に支持されている。旋回軸心X1は、旋回ベアリング8の中心を通る上下方向に延伸する軸心である。
【0013】
図2に示すように、キャビン5は、機体2の幅方向K2の一側部(左側部)に搭載されている。このキャビン5は、旋回軸心X1を通り且つ前後方向K1に延伸する中央線Y1より機体幅方向K2の一側部(左側部)寄りに配置されている。また、キャビン5は、機体2の前部寄りに設けられている。
図2に示すように、機体2の幅方向K2の他側部(右側部)には、原動機E1が搭載されている。原動機E1は、機体2に縦置きに搭載されている。縦置きとは、原動機E1のクランク軸の軸心が前後方向に延伸する状態に配置されることである。
【0014】
原動機E1は、中央線Y1より機体幅方向K2の他側部(右側部)寄りに配置されている。原動機E1は、ディーゼルエンジンである。なお、原動機E1は、ガソリンエンジン、電動モータであってもよいし、エンジン及び電動モータを有するハイブリッド型であってもよい。
原動機E1の後部には、圧油供給ユニット18が設けられている。圧油供給ユニット18は、原動機E1の動力によって駆動されて油圧駆動部に使用される作動油を加圧して吐出する。油圧駆動部は、例えば、作業機1に装備された油圧アクチュエータ等である。原動機E1の前方には、ラジエータR1、オイルクーラO1及びコンデンサD1が配置されて機体2に搭載されている。ラジエータR1は、原動機E1の冷却水(流体)を冷却する冷却機器(第1冷却機器)であり、オイルクーラO1は、作動油(流体)を冷却する冷却機器(第2冷却機器)である。また、コンデンサD1は、作業機1に装備された空調装置(エアコンディショナ)の冷媒(流体)を冷却する冷却機器(凝縮器)である。
【0015】
ラジエータR1と原動機E1との間には、原動機E1を冷却する冷却風を発生させる冷却ファンF1が設けられている。冷却ファンF1は、原動機E1の動力によって駆動されて前方から後方に流れる冷却風を発生させる。
図2に示すように、機体2は、旋回軸心X1回りに旋回する基板(以下、旋回基板という)9を有する。旋回基板9は、鋼板等から形成されており、機体2の底部を構成する。原動機E1は、この旋回基板9に搭載されている。旋回基板9の上面の中央側には、補強部材である縦リブ9L,9Rが前部から後部にわたって設けられている。縦リブ9Lは、機体2の幅方向K2の中央から一側寄りに配置され、縦リブ9Rは他側寄りに配置されている。また、旋回基板9に、縦リブ9L,9Rの他、機体2に搭載される機器等の搭載物を支持する部材等が設けられることにより、機体2の骨格となる旋回フレームが構成される。旋回フレームの水平方向の周囲は、旋回カバーによって覆われる。
【0016】
機体2の後部には、ウエイト10が設けられている。ウエイト10は、機体2の後部に配置されて下部が旋回基板9に取り付けられている。
図2に示すように、機体2の後部には、機体幅方向K2に沿って並べて配置された燃料タンクT1及び作動油タンクT2が搭載されている。燃料タンクT1は、原動機E1の燃料を貯留するタンクである。作動油タンクT2は、作動油を貯留するタンクである。
【0017】
図2に示すように、旋回基板9(機体2)の前部且つ機体幅方向K2の中央部には、旋回モータMTが配置され、この旋回モータMTによって旋回基板9が旋回軸心X1回りに旋回駆動される。旋回モータMTは、油圧モータ(油圧アクチュエータ)である。旋回軸心X1位置には、スイベルジョイント(油圧機器)S1が設けられている。スイベルジョイントS1は、作動油を流通させる油圧機器であって、機体2側の油圧機器と走行装置3側の油圧機器との間で作動油を流通させる回転継手(ロータリジョイント)である。スイベルジョイントS1の前方に旋回モータMTが配置されている。スイベルジョイントS1の後方にコントロールバルブ(油圧機器)CVが配置されている。コントロールバルブCVは、上下方向に積み重ねて結合された複数の制御弁(バルブ)を有するセクショナルタイプの複合制御弁(油圧機器)である。キャビン5の下方には、制御装置U1が設けられている。
【0018】
また、キャビン5内には、作業機1を操縦する操縦装置1Bが設けられている。操縦装置1Bは、運転席6の前方に設置されている。運転席6と操縦装置1Bとで運転部1Cが構成されている。
図2に示すように、機体2は、機体幅方向K2の中央のやや右寄りの前部に支持ブラケット13を有している。支持ブラケット13は、縦リブ9L,9Rの前部に固定され、機体2から前方に突出状に設けられている。
【0019】
図1、図2に示すように、支持ブラケット13の前部(機体2から突出した部分)には、スイング軸14Aを介してスイングブラケット14が縦軸(上下方向に延伸する軸心)回りに揺動可能に取り付けられている。したがって、スイングブラケット14は、機体幅方向K2に(スイング軸14Aを中心として水平方向に)回動可能である。
図1に示すように、スイングブラケット14は、旋回軸心X1の前方で且つ後述するブーム15が機体正面方向(前方)を向いている状態のときに少なくとも一部が中央線Y1とオーバーラップする位置に配置されている。また、スイング軸14Aの軸心(スイング軸心)X2を通る前後方向の線Y2と、キャビン5の右側面との間(略中央)に中央線Y1が位置している。
【0020】
図1に示すように、スイングブラケット14(機体2)には、作業装置4がスイング軸心X2回りに回動可能に支持されている。作業装置4は、ブーム15と、アーム16と、作業具(バケット)17とを有している。ブーム15の基部は、枢軸を介してスイングブラケット14の上部に枢支されている。詳しくは、ブーム15の基部は、ブーム15が機体正面方向を向く状態において、スイングブラケット14の上部に横軸心(機体幅方向K2に延伸する軸心)回りに回動可能に枢着されている。これによって、ブーム15が上下方向に揺動可能とされている。また、ブーム15は、図1に示す最上げ位置において、長手方向の中央部が後方に凸となるように屈曲している。
【0021】
アーム16は、ブーム15の先端側に枢軸を介して枢支されている。詳しくは、アーム16は、ブーム15が機体正面方向を向く状態において、該ブーム15に横軸心回りに回動可能に枢着されている。これによって、アーム16は、前後方向K1或いは上下方向に揺動可能とされている。また、アーム16は、ブーム15に対して近接する方向(クラウド方向)及び離反する方向(ダンプ方向)に揺動可能である。
【0022】
作業具17は、アーム16の先端側に枢軸を介して枢支されている。詳しくは、作業具17は、ブーム15が機体正面方向を向く状態において、アーム16に横軸心回りに回動可能に枢着されている。これによって、作業具17は、アーム16に対して近接する方向(クラウド方向)及び離反する方向(ダンプ方向)に揺動可能である。また、作業具17としてのバケットは、アーム16に、スクイ動作及びダンプ動作可能に設けられている。スクイ動作とは、作業具17をブーム15に近づける方向に揺動させる動作であり、例えば、土砂等を掬う場合の動作である。また、ダンプ動作とは、作業具17をブーム15から遠ざける方向に揺動させる動作であり、例えば、掬った土砂等を落下(排出)させる場合の動作である。
【0023】
なお、作業具17として、バケットの代わりに、パレットフォーク、マニアフォーク等の作業具(アタッチメント)や、グラップル、油圧圧砕機、アングルブルーム、アースオーガ、スノウブロア、スイーパー、モアー、油圧ブレーカ等の油圧アクチュエータを有する作業具(油圧アタッチメント)を取り付け可能である。
スイングブラケット14は、機体2内に備えられたスイングシリンダC2の伸縮によって揺動可能である。ブーム15は、ブームシリンダC3の伸縮によって揺動可能である。アーム16は、アームシリンダC4の伸縮によって揺動可能である。作業具17は、作業具シリンダ(バケットシリンダ)C5の伸縮によって揺動可能である。スイングシリンダC2、ブームシリンダC3、アームシリンダC4、作業具シリンダC5は、油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)によって構成されている。
【0024】
次に、図3〜図7を参照して作業機1に装備された各種油圧アクチュエータML,MR,MT,C1〜C6を作動させるための油圧システムについて説明する。
油圧システムは、図3に示すように、コントロールバルブCVと、圧油供給ユニット18と、流量制御部19とを有する。
前記コントロールバルブCVは、各種油圧アクチュエータML,MR,MT,C1〜C6を制御する制御バルブV1〜V10、圧油取入れ用のインレットブロックB2油排出用の一対のアウトレットブロックB1,B3を一方向に配置して集約してなるものである。
【0025】
図3に示すように、コントロールバルブCVは、本実施形態では、第1アウトレットブロックB1、作業具シリンダC5を制御する作業具制御バルブV1、ブームシリンダC3を制御するブーム制御バルブV2、ドーザシリンダC1を制御するドーザ用第1制御バルブV3、第2走行装置3Rの走行モータMRを制御する第2走行制御バルブV4、インレットブロックB2、第1走行装置3Lの走行モータMLを制御する第1走行制御バルブV5、ドーザシリンダC1を制御するドーザ用第2制御バルブV6、アームシリンダC4を制御するアーム制御バルブV7、旋回モータMTを制御する旋回制御バルブV8、スイングシリンダC2を制御するスイング制御バルブV9、作業具17として油圧アタッチメントが取り付けられた場合に該油圧アタッチメントに装備された油圧アクチュエータC6を制御するSP制御バルブV10、第2アウトレットブロックB3を、順に配置(図3においては右から順に配置)すると共にこれらを相互に連結してなる。
【0026】
図4〜図7に示すように、各制御バルブV1〜V10は、バルブボディ内に方向切換弁DV1〜DV10と圧力補償弁(コンペンセータバルブ)V11とを組み込んで構成されている。方向切換弁DV1〜DV10は、制御対象となる油圧アクチュエータML,MR,MT,C1〜C6に対して作動油の方向を切り換える弁である。圧力補償弁V11は、方向切換弁DV1〜DV10に対する圧油供給下手側で且つ制御対象となる油圧アクチュエータML,MR,MT,C1〜C6に対する圧油供給上手側に配備されている。圧力補償弁V11は、制御バルブV1〜V10のうちの複数を使用したときに、油圧アクチュエータML,MR,MT,C1〜C6間の負荷の調整として機能する。
【0027】
第1アウトレットブロックB1には、第1リリーフ弁V12と第1アンロード弁V13とが組み込まれ、インレットブロックB2には走行独立弁V14が組み込まれている。第1リリーフ弁V12は、後述する第1圧油吐出ポートP1から吐出される作動油の圧力を規定するメインリリーフ弁である。
走行独立弁V14は、直動スプール形切換弁から構成されていると共にパイロット圧によって切換操作されるパイロット操作切換弁によって構成されている。
【0028】
第2アウトレットブロックB3には、第2リリーフ弁V15と第2アンロード弁V16とが組み込まれている。第2リリーフ弁V15は、後述する第2圧油吐出ポートP2から吐出される作動油の圧力を規定するメインリリーフ弁である。
各方向切換弁DV1〜DV10は、直動スプール形切換弁によって構成されている。また、各方向切換弁DV1〜DV10は、制御装置U1によって電気的に制御される制御弁である。詳しくは、各方向切換弁DV1〜DV10は、例えば、パイロット式の電磁弁が採用される。パイロット式の電磁弁は、ソレノイドによって制御されるパイロット圧によりスプールを動かして作動油の流れを制御する弁である。
【0029】
図8に示すように、各方向切換弁DV1〜DV10のソレノイドは、制御装置U1に接続されており、制御装置U1から送信される指令信号(電流値)に応じたパイロット圧により、各方向切換弁DV1〜DV10が切り換え操作される。また、制御装置U1には、各方向切換弁DV1〜DV10を操作する操作部材41(第1操作具41A〜第7操作具41G)が接続されている。制御装置U1は、操作部材41の操作量に応じた電流値を操作対象の方向切換弁DV1〜DV10のソレノイドに送信する。第1操作具41A、第2操作具41B、第3操作具41C及び第7操作具41Gは、例えば、操縦装置1Bに設けられ、運転席6に着座したオペレータが把持して操作するハンドルやレバーによって構成される。また、第4操作具41D、第5操作具41E及び第6操作具41Fは、例えば、運転席6の前方の床部に設けられ、オペレータの踏み操作によって操作されるペダルによって構成される。
【0030】
第1操作具41Aは、作業機1に装備された2つの操作対象を操作可能であり、例えば、方向切換弁DV8を操作可能(機体2を旋回操作可能)であり且つ方向切換弁DV7を操作可能(アーム16を揺動操作可能)である。また、第1操作具41Aは、操作方向及び操作量を検出するセンサ42(第1センサ42A)を有している。第1センサ42Aは、制御装置U1に接続されている。制御装置U1は、第1センサ42Aからの検出信号に基づいて、旋回制御バルブV8及びアーム制御バルブV7を制御する。
(【0031】以降は省略されています)

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