(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロント装置を通常の掘削作業に使用する掘削作業モードと、フロント装置の先端に吊り負荷を作用させて使用するクレーン作業モードとに切換え可能に構成したバックホウにおいて、
前記フロント装置に圧油を供給するポンプの吐出流量を、作業負荷に基づいて制御するロードセンシングシステムを装備するとともに、クレーン作業モードへの切換えを検出する手段を備え、
クレーン作業モードへの切換えが検出されると、前記ロードセンシングシステムにおける制御差圧を強制変更してフロント装置に圧油を供給する可変容量型のポンプの吐出量を減少させるように制御する吐出流量制御手段を備え、
さらに、この吐出流量制御手段を、可変容量型の油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との制御信号圧が印加される流量補償用バルブと、その流量補償用バルブによって前記可変容量型の油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との差を設定値に維持するように操作される流量補償用ピストンと、クレーン作業モードへの切換え検出にともなって、前記ロードセンシングシステムにおける制御差圧を減少させる側に強制変更する制御圧を前記流量補償用バルブに対して供給する電磁開閉バルブとで構成してあることを特徴とするバックホウ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロント装置を通常の掘削作業に使用する掘削作業モードと、フロント装置の先端に吊り負荷を作用させて使用するクレーン作業モードとに切換え可能に構成したバックホウに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のバックホウにおいては、各部の最大作動速度は主作業である掘削作業に適した速度に設定されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
設定されている最大作動速度は掘削作業を能率よく行うために適したものであってクレーン作業には速すぎるものであり、レバー操作を加減しながら作業を行う必要があった。なお、クレーン作業時にエンジン回転速度を落すことで最大作動速度を抑制することも可能であるが、これでは作業出力が低下してしまうものであった。
【０００４】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、掘削作業は能率的に行うことができるとともに、クレーン作業には出力を低下することなく扱い易い作動速度で操作することができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【０００６】
（構成）  請求項１に係る発明は、フロント装置を通常の掘削作業に使用する掘削作業モードと、フロント装置の先端に吊り負荷を作用させて使用するクレーン作業モードとに切換え可能に構成したバックホウにおいて、
前記フロント装置に圧油を供給するポンプの吐出流量を、作業負荷に基づいて制御するロードセンシングシステムを装備するとともに、クレーン作業モードへの切換えを検出する手段を備え、
クレーン作業モードへの切換えが検出されると、前記ロードセンシングシステムにおける制御差圧を強制変更してフロント装置に圧油を供給する可変容量型のポンプの吐出量を減少させるように制御する吐出流量制御手段を備え、
さらに、この吐出流量制御手段を、可変容量型の油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との制御信号圧が印加される流量補償用バルブと、その流量補償用バルブによって前記可変容量型の油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との差を設定値に維持するように操作される流量補償用ピストンと、クレーン作業モードへの切換え検出にともなって、前記ロードセンシングシステムにおける制御差圧を減少させる側に強制変更する制御圧を前記流量補償用バルブに対して供給する電磁開閉バルブとで構成してあることを特徴とする。
【０００７】
（作用）  上記構成によると、掘削作業モードでは、フルアクセル状態でのポンプの吐出流量は掘削作業に適した設定値に維持され、クレーン作業モードへ切換えられると、エンジン回転速度を落すことなくポンプの吐出流量が自動的に減少される。
【０００８】
また、上記構成によると、通常の掘削作業モードではロードセンシングシステムが機能し、作業負荷に応じた圧油供給が行われる。また、掘削作業モードからクレーン作業モードへ切換えられると、ロードセンシングシステムにおける制御差圧が強制的に減少変更され、エンジン回転速度を落すことなく油圧ポンプの吐出量が減少される。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
（効果）  従って、請求項１に係る発明によると、掘削作業モードでは速い最大作動速度で能率的に掘削作業を行うことができるとともに、クレーン作業モードでは、レバー操作を加減しなくても、扱いやすい低速で、しかも、作業出力を落すことなくクレーン作業が行えるようになる。
【００１２】
また、通常の掘削作業モードでは動力の節約と操作性を向上することができるとともに、クレーン作業モードではレバー操作を加減しなくても、扱いやすい低速で、しかも、作業出力を落すことなくクレーン作業を行うことができ、請求項１の発明を好適に実施することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、バックホウの全体側面図が示されている。このバックホウは、左右一対のクローラ型走行装置１Ｌ，１Ｒを装備した走行機台２の上部に、エンジン３および運転部４が装備された旋回台５が縦軸心Ｘ1 周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台５の前部に、ブーム６、アーム７、および、バケット８を順次連結してなるフロント装置９が装備されるとともに、走行機台２の前部にドーザ作業用の排土板１０が装備されている。
【００１４】
左右の走行装置１Ｌ，１Ｒは、それぞれ走行用油圧モータＭＬ，ＭＲによって正逆転駆動されるとともに、旋回台３は旋回用油圧モータＭＴによって左右に旋回駆動されるようになっている。フロント装置６のブーム６、アーム７、および、バケット８は、それぞれブームシリンダＣ１、アームシリンダＣ２、および、バケットシリンダＣ３によって駆動されるとともに、フロント作業装置９全体がスイングシリンダＣ４によって、旋回台３に対して縦軸心Ｘ2 周りに左右に揺動駆動されるようになっている。また、排土板１０は、ドーザシリンダＣ５によって上下駆動されるようになっている。
【００１５】
図２に、上記した各種の油圧アクチュエータを駆動する油圧回路の全体が、また、図３にその概略がそれぞれ示されている。図において、Ｖ1 は旋回用の制御バルブ、Ｖ2 は左走行用の制御バルブ、Ｖ3 は右走行用の制御バルブ、Ｖ4 はドーザ用の制御バルブ、Ｖ5 はアーム用の制御バルブ、Ｖ6 はブーム用の制御バルブ、Ｖ7 はバケット用の制御バルブ、Ｖ8 はスイング用の制御バルブ、Ｖ9 は補助作業用の制御バルブであり、左右の走行用の制御バルブＶ2 ，Ｖ3 は運転座席１１前方の操縦塔１２に配備された左右の走行レバー１３によってそれぞれ直接にスプールを切換え操作する人為操作式のものが採用されるとともに、ドーザ用、スイング用、および、補助作業用の各制御バルブＶ4 ，Ｖ8 ，Ｖ9 はレバー操作やペダル操作によって直接にスプールを操作する人為操作式のものが採用され、また、旋回用、アーム用、ブーム用、および、バケット用の各制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 は、油圧パイロット操作式のものが採用され、操縦塔１２に十字操作可能に配備された左右一対の作業用レバー１４によって操作されるパイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 から供給されるパイロット圧によって、レバー操作量に応じた開度に操作されるようになっている。なお、前記制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のバルブブロック群は、インレット用ブロックＢ1 、アウトレット用ブロックＢ2 とともに並列されて互いに連結されて内部油路によって接続されている。
【００１６】
作業用の主ポンプＰ1 と、パイロット圧供給用のパイロットポンプＰ2 とを備えた圧油供給部１５がエンジン３によって駆動されるようになっている。この主ポンプＰ1 は、斜板の角度変更によって吐出量を変更可能な可変容量型のものが使用されており、その吐出油が油路ａを介してインレットブロックＢ1 に供給されたのち、各制御バルブＶ1 〜Ｖ9 に供給される。また、パイロットポンプＰ2 は、定容量のギヤポンプが使用されており、その吐出圧が油路ｂを介してアンロード部１９に供給されたのち、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃにパイロット元圧として供給されている。
【００１７】
図４に示すように、アンロード部１９は、レバーロック用のアンロードバルブＶ10と、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ11とが並列配備されている。アンロードバルブＶ10は、搭乗運転部４への乗降通路を横切って開閉する牽制レバー２７に電気的に連係されており、牽制レバー２７を振り上げて乗降通路を開放した状態では、図示のようにアンロード位置の付勢保持され、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃがドレンされて、作業用レバー１４を操作しても制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 を切換え操作することができない状態、つまり、レバーロック状態がもたらされる。また、作業者が運転座席１１に搭乗した後、乗降通路を横切る位置にまで牽制レバー２７を降ろすと、これが電気的に検出されて図示と逆の位置に切換えられ、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃへのパイロット元圧の供給が行われ、制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 の切換え操作が可能となる。
【００１８】
また、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃは、旋回用モータＭＴに備えたネガティブ・ブレーキＮＢの解除用の油路ｅにも連通されており、レバーロック用のアンロードバルブＶ10がアンロード位置にあるレバーロック時には、ネガティブ・ブレーキＮＢの解除用油路ｅがドレンされるので、旋回台５も旋回不能にロックされることになる。
【００１９】
また、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ11は、移動走行の際に走行用モータＭＬ，ＭＲを高速状態に切換えるためのものであり、常態では図示のようにアンロード位置にある。左右の走行用モータＭＬ，ＭＲは、の斜板角の変更によって高低２段の変速が可能なアキシャルプランジャ型の可変容量モータが利用されており、モータケーシングに組込んだシリンダ２８Ｌ，２８Ｒに圧油を供給することで「高速」が、また、シリンダ２８Ｌ，２８Ｒから排油することで「低速」がもたらされるよう構成されている。そして、シリンダ２８Ｌ，２８Ｒを作動制御する流路切換えバルブＶ12，Ｖ13の操作用パイロット油路ｆがアンロードバルブＶ１１に連通接続されている。
【００２０】
これによると、通常は、アンロードバルブＶ11は図示のアンロード位置に付勢保持されており、パイロット油路ｆがドレンされることで流路切換えバルブＶ12，Ｖ13は図示した「低速」にある。そして、操縦塔１２の横側下部に配備した増速ペダル２９を踏み込み操作すると、これが電気的に検出されてアンロードバルブＶ11が逆位置に切換えられ、パイロット油路ｆに圧が立って流路切換えバルブＶ12，Ｖ13が図示の位置から逆位置に切換えられる。流路切換えバルブＶ12，Ｖ13が逆位置に切換えられた状態では、モータ駆動用の高圧側油路の油圧によってシリンダ２８Ｌ，２８Ｒが駆動されて、モータ斜板が高速位置に操作されるのである。
【００２１】
ポンプＰ1 は、ロードセンシングシステムによって吐出流量が制御されるようになっており、その流量制御部１６が圧油供給部１５に隣接して備えられている。流量制御部１６には流量補償用バルブＶ14が装備されるとともに、圧油供給部１５には、ポンプＰ1 を流量調節するための流量補償用ピストンＡｃが備えられ、流量補償用バルブＶ14によって流量補償用ピストンＡｃが作動制御されるようになっている。そして、主ポンプＰ1 の吐出圧ＰＰＳと、各セクションにおける負荷検出ラインのうちの最高負加圧を取出した制御信号圧ＰＬＳとが、それぞれインレットブロックＢ1 から導出された信号ラインＬ1 ，Ｌ2 を介して流量補償用バルブＶ14に印加されるようになっており、周知のように、吐出圧ＰPSと制御信号圧ＰLSとの差が設定値（制御差圧）に維持されるように、流量補償用ピストンＡｃを介してポンプＰ1 の吐出流量が制御される。
【００２２】
ロードセンシングシステムは、作業負荷圧に応じてポンプ吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができるシステムであり、この例では、各制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のスプールの後にそれぞれ圧力補償弁ＣＶが接続されたアフターオリフィス型のロードセンシングシステムが利用されている。
【００２３】
なお、この例では、ロードセンシングシステムのアンロードバルブＶ15と主リリーフバルブＶ16が、インレット用ブロックＢ1 に組込まれている。また、流量制御部１６における流量補償用バルブＶ14に設定される制御差圧は、図４中に示すように、バネ１７と差圧ピストン１８とによって与えられるようになっており、エンジン３の回転速度が高くなってパイロットポンプＰ2 の吐出量が多いなると、差圧ピストン１８によって与えられる制御差圧成分が大きくなって、ポンプＰ1 の流量が多い目に制御され、逆に、エンジン３の回転速度が低くなってパイロットポンプＰ2 の吐出量が少なくなると、差圧ピストン１８によって与えられる制御差圧成分が小さくなって、ポンプＰ1 の流量が少ない目に制御されるのである。
【００２４】
また、このバックホウでは、エンジン３のアクセル装置を自動的に操作するオートアイドリング制御システムが備えられている。すなわち、図３に示すように、エンジン３のガバナ２１は、電磁ソレノイドやモータなどの電気アクチュエータ２２によって操作されるようになっており、この電気アクチュエータ２２を作動制御する制御装置２３に、運転部４に備えたポテンショメータ利用のアクセル設定器２４と、バルブ作動検出用パイロット油路ｇの圧を検知する圧力スイッチ２５とが接続されている。
【００２５】
バルブ作動検出用パイロット油路ｇは、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の各スプールに直列に連通されてその下流が排油路ｄに連通接続されるとともに、バルブ作動検出用パイロット油路ｇの上流は、パイロットポンプＰ2 の油路ｂから分岐導出された油路ｈに絞りｓを介して接続されている。従って、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の全てが中立にある状態では、バルブ作動検出用パイロット油路ｇは排油路ｄに連通されて、その圧力がほとんど零にまで低下するとともに、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のうちのいずれか一つでも操作されると、バルブ作動検出用パイロット油路ｇの排油路ｄへの連通が断たれて、油路ｇの圧力がパイロットポンプＰ2 の元圧近くにまで上昇することになり、このバルブ作動検出用パイロット油路ｇに圧が立っているか否かを圧力スイッチ２５で検知することで、制御バルブが操作されているかどうかを判別している。
【００２６】
従って、運転者がアクセル設定器２４を作業用の高速位置に設定した状態において、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の全てが中立にあると、バルブ作動検出用パイロット油路ｇ圧油が排油路ｄに流出して大きく低下するために、圧力スイッチ２５は感圧作動することがなく、この状態では、ガバナ２１は予め設定されているアイドリング位置にまで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルダウン制御される。そして、作業が開始されて制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のうちのいずれか一つでも操作されると、バルブ作動検出用パイロット油路ｇ圧が立ち、これが圧力スイッチ２５で検知される。圧力スイッチ２５が感圧作動すると、ガバナ２１はアクセル設定器２４で設定された高速位置まで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルアップ制御される。つまり、フロント作業および走行が行われていない非作業時には、エンジン３の回転数を自動的に所定のアイドリング回転にまで落として騒音の低減および燃費の向上を図り、フロント作業あるいは走行が行われるとエンジン３の回転速度を設定した回転数にまで自動的に上げて、必要な油圧動力を供給してフロント作業あるいは走行を効率よく行うことができるようになっているのである。
【００２７】
また、このバックホウでは、クレーン作業が行えるようになっている。つまり、図１中に示すように、前記バケット８の背面に設けられたブラケット８ａのリンク支点ｙには、吊り下げリンク３１が回動可能に枢支連結されている。この吊り下げリンク３１は、フロント装置９が通常の掘削作業に用いられる時にはバケットリンク８ｂに沿って格納保持され、フロント装置９を用いてクレーン作業を行う際には、図示のように、掻き込み姿勢にしたバケット８の背部において振り出されて、フックなどの吊り下げ具３２が装着される。
【００２８】
前記制御装置２３には、通常の掘削作業を行う作業モードとクレーン作業を行うモードとに切換える作業モード選択スイッチ３３が接続されており、この作業モード選択スイッチ３３がクレーン作業モードに切換えられると、以下のような制御が行われるようになっている。
【００２９】
図５中に示すように、上記ロードセンシングシステムの流量制御部１６において、パイロットポンプＰ2 の油路ｂから分岐導出された油路ｉが電磁開閉バルブＭＶを介して流量補償用バルブＶ14に接続され、油路ｉ圧をポンプＰ1 の吐出圧ＰPSと同方向から流量補償用バルブＶ14に印加できるようになっている。
【００３０】
ここで、作業モード選択スイッチ３３が掘削作業モードに切換えられている時には、前記電磁開閉バルブＭＶには通電されず、図示のように、油路ｉの圧が流量補償用バルブＶ14に印加されることはない。そして、作業モード選択スイッチ３３が掘削作業モードからクレーン作業モードに切換えられると、電磁開閉バルブＭＶが通電駆動されて、油路ｉの圧が流量補償用バルブＶ14に印加され、印加された圧の分だけ制御差圧が減少される。その結果、流量制御部１６においては、吐出圧ＰPSが少なくなる状態でバランスすることになり、ポンプＰ1 からの吐出油量は減少側に制御され、フロント装置９の最大作動速度および旋回台５の最大作動速度が掘削作業モードの場合より減少する。
【００３１】
なお、クレーン作業モードでは、掻込み姿勢のバケット８が不用意に排土側に操作されることがないように、バケット用の制御バルブＶ7 に接続された排土側のパイロット油路が、制御装置２３に接続された図示しない電磁バルブによって遮断されるとともに、旋回用の制御バルブＶ1 のパイロット油路に介在した図示しない電磁圧力比例制御バルブによって制御バルブＶ1 に印加されるパイロット圧を制限して、旋回速度が抑制されるようになっている。また、運転部４の日除け３４に取付けたパトライト３５が点灯作動されて、クレーン作業中であることを容易に認識できるようになっている。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】  バックホウの全体側面図
【図２】  全体の油圧回路図
【図３】  全体の油圧回路図の概略図
【図４】  走行および旋回セクションの油圧回路図
【図５】  圧油供給部および流量制御部の詳細を示す回路図
【符号の説明】
９          フロント装置
Ｐ1         ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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