JP4163140B2 - 建設機械の操作パターン切り換え装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベルのような建設機械の操作パターン切り換え装置に関する。

従来油圧ショベルのような建設機械は、自走自在な走行体上に、旋回体が旋回自在に設けられており、旋回体には作業機や運転室、動力用エンジン等が設置されている。
また運転室内には、走行体の走行系を操作する操作レバーと、旋回体の旋回や作業機を操作する操作レバー等が設けられている。
これら操作レバー群のうち、走行体の走行系を操作する操作レバーは運転席の前方に設置され、旋回体の旋回や作業機を操作する操作レバーは使用頻度が高いため、運転席の両側に通常設置されており、これら操作レバー群の配置は、建設機械を製造している各メーカともほぼ統一されている。

しかし旋回体の旋回や作業機を操作する操作レバーの操作パターンは各メーカにより異なるため、作業時いままでと異なるメーカの建設機械により作業を行う場合や、異なるメーカの建設機械と入れ替えた場合、オペレータの意に反した方向へ旋回体や作業機が動作することがあり、事故の原因となる。
また不慣れな操作パターンで作業を行った場合、オペレータが早期に疲労したり、作業能率が著しく低下する等の問題がある。
かかる問題を解決するため、建設機械のメーカが変わっても操作パターンを切り換えることにより、オペレータの慣れた操作パターンで建設機械の操縦が行えるようにした建設機械の操作パターン切り換え装置が提案されている（例えば特許文献１）。

前記特許文献１に記載の建設機械のパターン切り換え装置は、ロータリスプールを有する操作パターン切り換え弁と、前記ロータリスプールを回動する電動モータと、操作パターン切り換えと対応する位置にそれぞれ設けられ、ロータリスプールと一体に回動するレバーを選択的に係止する複数のシャフトを軸方向へ駆動する複数のソレノイドと、運転室内に設けられ、前記電動モータ及びソレノイドを制御するパターン切り換えセレクタとから構成されている。
そして操作パターンを切り換えるべくパターンを切り換えセレクタを操作すると、電動モータにより回動される操作パターン切り換え弁のロータと一体のレバーを、電磁力により出没するソレノイドにより機械的に係止して、ロータリスプールの位置決めとロックを同時に行うことにより、操作パターンの切り換えが運転室内より行えるようになっている。
特開平６−７９８５６号公報

しかし前記特許文献１に記載された操作パターン切り換え装置は、運転室内より操作パターン切り換えが行える反面、ロータリスプールを回動するための電動モータや、ロータリスプールを所望の操作パターン位置に位置決めロックするために複数のソレノイドを使用しているため、構造が複雑でかつ高価な上、装置が大型となるため、設置するのに多くのスペースを必要とする等の問題がある。
また運転室内に設置した操作パターン切り換えセレクタと操作パターン切り換え弁間を電気ケーブルで接続する必要があることから、配線のためのスペースを必要とする上、配線に手間がかかると共に、電気ケーブルが短絡したり断線した場合、漏れた油に引火して火災の原因となる等の問題もある。

本発明はかかる問題を改善するためになされたもので、操作パターンの切り換えが簡単な構成で確実に行える建設機械のパターン切り換え装置を提供することを目的とするものである。

本発明の建設機械の操作パターン切り換え装置は、作業機等の動作を制御するパイロット制御弁と、パイロット制御弁をパイロット制御するパイロット弁と、パイロット制御弁とパイロット弁の間に設けられ、かつスプールにより入口ポートと出口ポートの連通関係を切り換えることにより、パイロット弁の操作パターンを切り換える操作パターン切り換え弁とを備えた建設機械のパターン切り換え装置であって、操作パターン切り換え弁に、エンジンの起動時ロックピンによりスプールをロックし、エンジンの停止時スプールのロックを解除するロック手段を設けたものである。

前記構成により、エンジン停止時操作パターン切り換え弁を操作することにより、作業機等の操作パターンが任意に切り換えられるため、オペレータの慣れた操作パターンで作業が行えるようになり、これによって建設機械による作業が安全かつ能率よく行えると共に、エンジンの起動時には操作パターン切り換え弁のスプールがロック手段によりロックされるため、オペレータの意に反して操作パターンが切り換えられたり、作業時の振動等により操作パターンが切り換わるのを未然に防止することができる。
またロックピンによりスプールをロックしたり解除する簡単な構成のため、安価に提供できる。

本発明の建設機械の操作パターン切り換え装置は、エンジンの起動時パイロット弁へパイロット圧を供給するパイロットポンプの吐出圧によりロックピンを動作させて、スプールのロック及び解除を行うようにしたものである。

前記構成により、既存のパイロット回路を利用してロック手段を動作させることができるため、新たに油圧回路を設ける必要がないことから経済的な上、短絡や断線等による火災の心配もない。

本発明の建設機械の操作パターン切り換え装置は、エンジンを起動するキースイッチによりオン、オフされる電磁ソレノイドによりロックピンを動作させて、スプールのロック及び解除を行うようにしたものである。

前記構成により、ロック手段が小型化できるため、操作パターン切り換え弁にロック手段を容易に設置することができる上、ロック手段から油漏れが発生することもない。

本発明の建設機械の操作パターン切り換え装置は、ロック手段をスプールの外周側または端面側に設けたものである。

前記構成により、ロック手段の取り付け位置の自由度が増すため、ロック手段を設けるために操作パターン切り換え弁の設置位置を変更する等の手直しが不要となる。

本発明の建設機械の操作パターン切り換え装置は、自走自在な走行体と、走行体上に旋回自在に設けられた旋回体と、旋回体に設けられた作業機と、旋回体の旋回や前記作業機の動作を制御するパイロット制御弁と、パイロット制御弁をパイロット制御するパイロット弁と、パイロット制御弁とパイロット弁の間に設けられ、かつスプールにより入口ポートと出口ポートの連通関係を切り換えることにより、パイロット弁の操作パターンを切り換える操作パターン切り換え弁とを備えた建設機械のパターン切り換え装置であって、操作パターン切り換え弁に設けられ、かつエンジンの起動時発生するパイロット圧によりスプール側へ突出するロックピンによりスプールをロックし、エンジンの停止時ロックピンを後退させてスプールのロックを解除するロック手段を設けたものである。

前記構成により、エンジン停止時作業機等の操作パターンが任意に切り換えられるため、オペレータの慣れた操作パターンで作業が行えるようになり、これによって建設機械による作業が安全かつ能率よく行えると共に、エンジンの起動時には操作パターン切り換え弁のスプールがロック手段によりロックされるため、オペレータの意に反して操作パターンが切り換えられたり、作業時の振動等により操作パターンが切り換わるのを未然に防止できる。
またロックピンによりスプールをロックしたり解除する簡単な構成のため、容易かつ安価に実施できると共に、パイロット弁へパイロット圧を供給するパイロットポンプの吐出圧によりロックピンを動作させて、スプールのロック及び解除を行うようにしたことにより、既存のパイロット回路を利用してロック手段を動作させることができるため、新たに油圧回路を設ける必要がないことから経済的な上、短絡や断線等による火災の心配もない。

本発明の建設機械の操作パターン切り換え装置によれば、操作パターン切り換え弁を操作することにより作業機等の操作パターンが任意に切り換えられるため、建設機械のメーカが変わってもオペレータの慣れた操作パターンで作業が行えるようになり、これによって建設機械による作業が安全かつ能率よく行えると共に、ロックピンによりスプールをロックしたり解除する簡単な構造のロック手段を採用したことにより、操作パターン切り換え装置が安価に提供できる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は油圧ショベルよりなる建設機械の側面図、図２は建設機械の油圧回路図、図３はパターン切り換え装置の断面図、図４及び図５はパターン切り換え装置の変形例を示す説明図である。

図１に示す油圧ショベルよりなる建設機械は、自走自在な走行体１と、走行体１上に旋回自在に設置された旋回体２とよりなる。
走行体１は、センタフレーム３ａと、その両側に互に平行するよう設けられた一対のサイドフレーム３ｂよりなるトラックフレーム３を有していて、各サイドフレーム３ｂの一端側にはアイドラ４が前後移動自在に支承されており、他端側には油圧モータよりなる走行モータ５により回転駆動されるスプロケット６が設けられている。
アイドラ４とスプロケット６の間には無端状の履帯７が捲装されていて、この履帯７をスプロケット６で駆動することにより、走行体１が自走できるようになっていると共に、サイドフレーム３ｂの上下部には、複数の転輪８が回転自在に支承されている。

トラックフレーム３のセンタフレーム３ａ上に旋回自在に設置された旋回体２は、底部が車体フレーム１０により構成されていて、この車体フレーム１０の前部中央に作業機１１が装着されている。
作業機１１は図１に示すように、基端が車体フレーム１０に枢着され、かつブームシリンダ１３により起伏自在なブーム１２と、ブーム１２の先端に基端側が枢着され、かつアームシリンダ１４により回動自在なアーム１５と、アーム１５の先端に枢着され、かつバケットシリンダ１６により回動自在なバケット１７とより構成されている。
車体フレーム１０の前部には、作業機１１の左側に運転室１８が設置され、車体フレーム１０の後部には、ボンネットカバー１９ａにより覆われたエンジン室１９が設置されていて、このエンジン室１９内に動力用のエンジン（図示せず）が収容されており、車体フレーム１０の後端にはカウンタウエイト２０が取り付けられている。

一方図２は図１に示す建設機械の油圧回路を示すもので、エンジン室１９内に設置されたエンジンにより駆動される油圧ポンプ２２を有しており、油圧ポンプ２２より吐出された圧油は、パイロット弁３０によりパイロット制御されるパイロット弁群（図２では１個のみを示している）２３を介して作業機アクチュエータ２４へ供給されるようになっている。
作業機アクチュエータ２４は、作業機１１に設けられたブームシリンダ１３や、アームシリンダ１４、バケットシリンダ１６等より構成されていて、各作業機アクチュエータ２４毎にパイロット制御弁２３が設けられており、油圧ポンプ２２とパイロット制御弁２３の間を接続する管路２５には、作業機アクチュエータ２４に過負荷が加わった場合に圧油をリリーフするリリーフ弁２６が接続されている。

また油圧回路には油圧ポンプ２２とは別に、エンジンにより駆動されるパイロットポンプ２７が設けられていて、パイロットポンプ２７より吐出されたパイロット圧は、ゲートロック弁２８を介してヒート回路２９またはパイロット弁３０へと供給されている。
ゲートロック弁２８は、運転室１８の出入口１８ａに上下方向に回動自在に設けられたロックレバー２８ｃに連動されていて、ロックレバー２８ｃを上方へ回動するとロックポジション２８ａに切り換えられ、これによってパイロットポンプ２７より吐出されたパイロット圧は、ヒート回路２９の絞り３１及びチェック弁３２を介してパイロット制御弁群２３のパイロット回路３３へと流入される。
このときパイロット圧が絞り３１に絞られた際にパイロット圧の温度が上昇し、その後チェック弁３２を介してパイロット回路３３へ供給されるため、パイロット回路３３の予熱が行えると共に、パイロット圧によりパイロット制御弁群２３が中立位置にロックされるため、建設機械の運転が不能になる。

またオペレータが運転席に着席してロックレバー２８ｃをほぼ水平位置に停止させると、ゲートロック弁２８が連通ポジション２８ｂに切り換わって、パイロットポンプ２７より吐出されたパイロット圧がパイロット弁３０へ供給されるため、運転席の両側に設けられた操作レバー３０ａを操作してパイロット弁３０を切り換えることにより、旋回体２の旋回動作や作業機１１による作業が可能になる。
パイロット弁３０とパイロット制御弁群２３の間を接続するパイロット回路３３の途中には操作パターン切り換え弁３４が介在されている。
操作パターン切り換え弁３４は、建設機械のメーカが変わっても、スプールにより入口ポートと出口ポートの連通関係を切り換えることにより、オペレータの慣れた操作パターンで作業機１１等が操作できるように操作パターンを切り換えるもので、図３に示すように弁本体３４ａ内にスプール３４ｂが回動自在に収容されている。
弁本体３４ａの上面と下面は端板３４ｃにより液密に閉鎖されており、上側の端板３４ｃの中心部には操作ハンドル３５の回転軸３５ａが回転自在に貫通されている。

回転軸３５ａの弁本体３４ａ内側端部には円板状の取り付け板３５ｂが一体に設けられていて、この取り付け板３５ｂは固着具３５ｃによりスプール３４ｂの端面に固着されており、これによって操作ハンドル３５によりスプール３４ｂが任意な方向へ回動できるようになっている。
操作パターン切り換え弁３４のスプール３４ｂには、入口ポート３４ｅと出口ポート３４ｆの連通関係を切り換えることにより操作パターンを切り換えるための複数の通孔３４ｄが形成されていて、操作ハンドル３５により所望の操作パターンとなるようにスプール３４ｂを回動すると、弁本体３４ａに形成された入口ポート３４ｅと出口ポート３４ｆが通孔３４ｄにより連通されて、パイロット弁３０よりパイロット制御弁２３へ供給されるパイロット圧が切り換えられるようになっている。

一方操作パターン切り換え弁３４の下側の端板３４ｃには、スプール３４ｂを操作パターン切り換え位置に位置決めするデテント手段３６が、またケース３４ｂの外周部にスプール３４ｃを操作パターン切り換え位置にロックするロック手段３７が設けられている。
デテント手段３６は、スプール３４ｂの端面に形成された凹部３６ａに嵌入するボール３６ｂと、端板３４ｃに形成されたばね孔３６ｃ内に収容され、かつボール３６ｂをスプール３４ｂ側へ付勢する圧縮ばね３６ｄとから形成されていて、操作ハンドル３５によりスプール３４ｂを回動すると、圧縮ばね３６ｄのばね圧に抗してボール３６ｂがばね孔３６ｃ内に没入し、スプール３４ｃの回動を許容するようになっている。

またロック手段３７はケース３４ｂの外周面に、スプール３４ｃの半径方向に固着されたシリンダ３７ａを有しており、このシリンダ３７ａ内にピストン３７ｂが収容されている。
ピストン３７ｂからはスプール３４ｃ方向へロックピン３７ｃが突設されていて、このロックピン３７ｃをスプール３４ｃの外周面に形成されたロック孔３７ｄへ嵌挿することにより、スプール３４ｃを操作パターン切り換え位置にロックできるようになっていると共に、ピストン３７ｂによりシリンダ３７ａ内がばね室３７ｅと圧力室３７ｆに区割りされている。
ばね室３７ｅ内には、ロック解除方向へピストン３７ｂを付勢する戻しばね３７ｇが収容されており、圧力室３７ｆは、パイロットポンプ２７とゲートロック弁２８の間を接続する管路３８より分岐された管路３９が接続されていて、パイロットポンプ２７より吐出されたパイロット圧が供給されており、パイロット圧の一部は絞り４０を介してタンク４１へドレンされるようになっている。
なお、図２中４２は、パイロット圧を一定に保持するリリーフ弁である。

次に前記構成された建設機械の操作パターン切り換え装置の作用を説明する。
建設機械により作業するに当たって、建設機械のメーカ毎に旋回体２の旋回や作業機１１を動作させるための操作パターンが変わることから、オペレータが慣れた操作パターンで作業が行えるように操作パターンの切り換えを行う。
操作パターンの切り換えはエンジンを停止させた状態で行うが、エンジンの停止状態では、油圧ポンプ２２及びパイロットポンプ２７も停止状態にあるため、操作パターン切り換え弁３４に設けられたロック手段３７へパイロット圧が供給されていず、これによってロック手段３７のピストン３７ｂは戻しばね３７ｇによりロック解除位置に戻されている。
この状態で操作ハンドル３５により操作パターン切り換え弁３４のスプール３４ｂを回動して操作パターンの切り換えを行うもので、操作パターン切り換え弁３４の上側の端板３４ｃや、その近傍に予め操作パターンの種類を表示しておくことにより、所望とする操作パターンの切り換えが容易かつ正確に行えると共に、操作パターン切り換え位置では、デテント手段３６により操作ハンドル３５にクリック感が得られるため、スプール３４ｂの位置合わせも正確に行える。

以上のようにして操作パターンの切り換えが終了したら、運転室１８へオペレータが搭乗してエンジンを起動すると、エンジンにより油圧ポンプ２２及びパイロットポンプ２７が駆動され、油圧ポンプ２２より吐出された圧油はパイロット制御弁２３へ、そしてパイロットポンプ２７より吐出された圧油はパイロット弁３０へ供給されると共に、パイロット圧の一部は管路３９によりロック手段３７のシリンダ３７ａへ供給され、シリンダ３７ａ内のピストン３７ｂを戻しばね３７ｇに抗してスプール３４ｂへ押圧する。
これによってピストン３７ｂより突設されたロックピン３７ｃがスプール３４ｂの外周面に穿設されたロック孔３７ｄに図３に示すように嵌入してスプール３４ｂの回動をロックするため、作業中スプール３４ｂが回動して操作パターンが切り換わるのを未然に防止することができる。
またエンジンを停止するとロック手段３７へ供給されているパイロット圧も消滅するため、戻しばね３７ｇによりピストン３７ｂがロック解除位置へ戻され、これによってスプール３４ｂのロック孔３７ｄよりロックピン３７ｃが抜け出すため、エンジンの停止中は操作パターンの切り換えが自由に行えるようになる。

なお前記実施の形態では、操作パターン切り換え弁３４のスプール３４ｂをパターン切り換え位置にロックするロック手段３７を弁本体３４ａの外周面に設けたが、図４に示すように弁本体３４ａの下側に設けた端板３４ｃに設置してもよい。
この場合ロック手段３７のシリンダ３７ａは、スプール３４ｂの回動中心に対し偏心した位置に設けると共に、ロックピン３７ｃが嵌挿されるロック孔３７ｄをスプール３４ｂの端面に穿設すればよい。

また図５は、ロック手段３７を電磁ソレノイド３７ｈにより構成した変形例を示すもので、電磁ソレノイド３７ｈは、エンジンを起動するキースイッチ４３に電気的に接続されていて、キースイッチ４３がオフの時は、電磁ソレノイド３７ｈにより駆動されるロックピン３７ｃがロック解除位置に後退してスプール３４ｂのロック孔３７ｄより抜け出すため、エンジンの停止時には操作ハンドル３５により操作パターンの変更が自由に行える。
操作パターンの変更後キースイッチ４３によりエンジンを起動すると、電磁ソレノイド３７ｈに通電されてロックピン３７ｃがスプール３４ｂのロック孔３７ｄへ嵌挿され、スプール３４ｂが操作パターン切り換え位置にロックされるため、作業中操作パターンが切り換わるのを未然に防止することができる。
この変形例の場合も、電磁ソレノイド３７ｈよりなるロック手段３７を操作パターン切り換え弁３４の下側の端板３７ｄに設けてもよい。

本発明の実施の形態になるパターン切り換え装置を採用した建設機械の側面図である。 本発明の実施の形態になるパターン切り換え装置を採用した建設機械の油圧回路図である。 本発明の実施の形態になる建設機械のパターン切り換え装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態になる建設機械のパターン切り換え装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態になる建設機械のパターン切り換え装置の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１ 走行体
２ 旋回体
１１ 作業機
２３ パイロット制御弁
３０ パイロット弁
３４ パターン切り換え弁
３４ｂ スプール
３４ｅ 入口ポート
３４ｆ 出口ポート
３７ ロック手段
３７ｃ ロックピン

Claims (5)

1. 作業機等の動作を制御するパイロット制御弁と、前記パイロット制御弁をパイロット制御するパイロット弁と、前記パイロット制御弁と前記パイロット弁の間に設けられ、かつスプールにより入口ポートと出口ポートの連通関係を切り換えることにより、前記パイロット弁の操作パターンを切り換える操作パターン切り換え弁とを備えた建設機械のパターン切り換え装置であって、前記操作パターン切り換え弁に、エンジンの起動時ロックピンにより前記スプールをロックし、エンジンの停止時前記スプールのロックを解除するロック手段を設けたことを特徴とする建設機械のパターン切り換え装置。
2. 前記エンジンの起動時前記パイロット弁へパイロット圧を供給するパイロットポンプの吐出圧により前記ロックピンを動作させて、前記スプールのロック及び解除を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機械のパターン切り換え装置。
3. 前記エンジンを起動するキースイッチによりオン、オフされる電磁ソレノイドにより前記ロックピンを動作させて、前記スプールのロック及び解除を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機械のパターン切り換え装置。
4. 前記ロック手段を、前記スプールの外周側または端面側に設けてなる請求項１ないし３の何れかに記載の建設機械のパターン切り換え装置。
5. 自走自在な走行体と、前記走行体上に旋回自在に設けられた旋回体と、前記旋回体に設けられた作業機と、前記旋回体の旋回や前記作業機の動作を制御するパイロット制御弁と、前記パイロット制御弁をパイロット制御するパイロット弁と、前記パイロット制御弁と前記パイロット弁の間に設けられ、かつスプールにより入口ポートと出口ポートの連通関係を切り換えることにより、前記パイロット弁の操作パターンを切り換える操作パターン切り換え弁とを備えた建設機械のパターン切り換え装置であって、前記操作パターン切り換え弁に設けられ、かつ前記エンジンの起動時発生するパイロット圧により前記スプール側へ突出するロックピンにより前記スプールをロックし、前記エンジンの停止時前記ロックピンを後退させて前記スプールのロックを解除するロック手段を設けたことを特徴とする建設機械のパターン切り換え装置。
   

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