(57)【要約】    【課題】  フロントアタッチメントの制御やアッパマシンの旋回操作に際し、オペレータがより正確な操作感覚を得ることを実現、可能とする新規な構造からなる油圧ショベルの反力感知型操作装置を提供する。    【解決手段】  操作レバー２の傾斜状操作に従って油圧制御弁４が油圧を加えることになるようにした油圧シリンダ５１の延伸操作側油圧回路５３および収縮作動側油圧回路５５のそれぞれに減圧機構６，６を設け、各減圧機構に操作レバー２の傾斜状操作とは逆向きの反力を発生する反力発生部７を設け、フロントアタッチメントの作動負荷が比例的に同調して操作レバーで感知し得るものとした油圧ショベルの反力感知型操作装置１１とする。【選択図】    図９
2005025713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後記操作反力発生部からの操作反力を受けるための操作反力受力部位を備え、かつ、作業機部等の負荷部の動作制御用の入力を行うための操作入力部と、該操作入力部の一部に当接して、もしくは当接し得るように設けられ、該操作入力部に対する入力操作を後記油圧制御機構部に伝達するための油圧バルブ等の油圧制御弁操作部（以下、請求項１ないし１１では「油圧制御弁操作部」という。）と、該油圧制御弁操作部に連続して設けられ該負荷部の動作の油圧制御に用いるための油圧制御機構部と、該油圧制御機構部から分岐して連続して設けられ、該油圧制御機構部において該負荷部の個別動作の動力用として発生する油圧を該操作入力部において受容できる程度の力（以下、請求項１ないし１１では「弱化力」という。）を発生させる油圧に減じさせることのできる減圧機構部と、および、該減圧機構部に連続して設けられ、該減圧機構部により発生する弱化力を該操作入力部における各入力操作に対する反力（以下、請求項１ないし１１では「操作反力」という。）として対応する該操作反力受力部位に伝えるための操作反力発生部と、からなる油圧式機械の反力発生機構。
【請求項２】
前記油圧制御機構部は、油圧エネルギーを有する油の供給源および排出先となる油圧源と、該油圧源から供給された油圧の圧力・方向・流量等を制御する油圧制御弁と、該油圧制御弁で制御された油圧エネルギーを機械的仕事に変換する油圧アクチュエータとを備えた油圧回路として構成され、前記減圧機構部は、該油圧回路の該油圧制御弁と該油圧アクチュエータ間から分岐されて減圧弁・圧力保持弁を備えて設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項３】
前記操作入力部は、オペレータにより操作されるための操作レバーと、および該操作レバーの下方に設けられ、該操作レバーへの操作による入力により前記油圧制御弁操作部を押圧して該油圧制御弁操作部を作動させるための押圧体部と、を備えてなることを特徴とする、請求項１または２に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項４】
前記押圧体部は、その底面部においてその下方に設けられた前記油圧制御弁操作部を上方から押圧可能なように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項５】
前記操作反力発生部は、前記押圧体部上の、前記油圧制御弁操作部が当接するもしくは当接し得る底面部、またはその反対側の面に当接してもしくは当接し得るように設けられることを特徴とする、請求項４に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項６】
前記押圧体部は、カムを構成することのできる板状体であることを特徴とする、請求項５に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項７】
前記押圧体部は、その側面部においてその側方に設けられた前記油圧制御弁操作部を側方方向に押圧可能なように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項８】
前記操作反力発生部は前記押圧体部の側面部に当接してもしくは当接し得るように設けられ、かつ、前記操作レバーの軸周り上において、該押圧体部上の前記油圧制御弁操作部が当接するもしくは当接し得る部位と略同じ角度位置、またはその反対側の角度位置に当接してもしくは当接し得るように設けられることを特徴とする、請求項７に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項９】
前記押圧体部は、前記操作レバーの下方に、その傾斜作動と連動して傾斜作動するように設けられた、該操作レバーと同軸上に設けられた梃杆状体であることを特徴とする、請求項８に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項１０】
前記操作入力部は支点により支持され、前記梃杆部は該支点の下方側に設けられており、前記油圧制御弁操作部およびこれと対応する前記操作反力発生部は、いずれも該支点の下方側に設けられるとともに、両者は該操作レバーの軸周り上において略同じ角度位置に設けられていることを特徴とする、請求項９に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項１１】
前記操作入力部は支点により支持され、前記梃杆部は該支点の上方側に亘って設けられており、前記油圧制御弁操作部は該支点の下方側に設けられ、一方、前記操作反力発生部は該支点の上方側に設けられるとともに、両者は該操作レバーの軸周り上において略対向する角度位置に設けられていることを特徴とする、請求項９に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項１２】
請求項３ないし１１のいずれかに記載の油圧式機械の反力発生機構であって、前記操作レバーによる入力が停止されて該操作レバーを停止させた位置にて静止させるか、または該操作レバーを中立状態位置まで戻すことによって、反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止され、該油圧供給の停止および前記圧力保持弁の機能により、前記負荷部を、入力停止時の位置にて静止維持させることができることを特徴とする、油圧式機械の反力発生機構。
【請求項１３】
前記油圧アクチュエータが油圧シリンダであり、前記操作レバーを停止させた位置にて静止させることによって反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止されることを特徴とする、請求項１２に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項１４】
前記油圧アクチュエータが油圧モータであり、前記操作レバーを中立状態位置まで戻すことによって反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止されることを特徴とする、請求項１２に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【請求項１５】
油圧シリンダにより駆動される負荷部、および油圧モータにより駆動される負荷部を備えた油圧式機械に用いることのできる、複合化された反力発生機構であって、
（１５−Ｓ）該油圧シリンダにより駆動される負荷部に関しては、請求項１３に記載の反力発生機構が用いられ、
（１５−Ｍ）一方、該油圧モータにより駆動される負荷部に関しては、請求項１４に記載の反力発生機構が用いられることを特徴とする、複合化された反力発生機構。
【請求項１６】
請求項１５に記載の複合化された反力発生機構を備えたことを特徴とする、油圧式機械。
【請求項１７】
傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、当該操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリンダにおける収縮作動側に油圧を加えるようにした上、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれの個別の減圧機構を設け、延伸作動側の減圧機構には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなるものとしたことを特徴とする油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項１８】
傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリンダにおける収縮作動側に油圧を加えるようにした上、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれに個別の減圧機構を設け、延伸作動側の減圧機構には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなるものとし、操作レバーの傾斜状操作により、フロントアタッチメントの油圧シリンダ中に発生する油圧力を、減圧機構によって比較的軽微な圧力にまで減圧し、この減圧してなる油圧を受けた反力発生部が、操作レバーの操作方向とは逆向きで、操作レバーの操作程度に応じた反力として発生させるようにすることにより、フロントアタッチメントの作動負荷が比例的に同調して操作レバーで感知し得るものとしたことを特徴とする油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項１９】
傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリンダにおける収縮作動側に油圧を加えるようにした上、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれに個別の減圧機構を設け、延伸作動側の減圧機構には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなるものとしたことを特徴とする油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項２０】
傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対のパイロットバルブを設け、一方のパイロットバルブが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方のパイロットバルブが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリンダにおける収縮作動側に油圧を加えるように接続され、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれに個別の減圧弁ならびに、これに接続された圧力保持弁からなる減圧機溝が介在され、さらに延伸作動側の減圧機構には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力感知用バルブを接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力感知用バルブを接続してなるものとしたことを特徴とする油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項２１】
油圧シリンダが、掘削用ホーアタッチメントのブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダのいずれか一個である、請求項１７ないし２０のいずれか一項記載の油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項２２】
油圧シリンダが、掘削用ホーアタッチメントのブームシリンダである、請求項１７ないし２０のいずれか一項記載の油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項２３】
フロントアタッチメントの適所に、油圧シリンダの伸縮に応じて軸方向に自動的に進退移動可能な姿勢感知用ワイヤの一端を連結し、同姿勢感知用ワイヤの他端を、操作レバーもしくはそれに付属する部品であって操作レバーの所定傾斜状操作方向に揺動自在な適所に連結したものとしてなる、請求項１７ないし２２のいずれか一項記載の油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項２４】
傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、アッパマシン旋回モータの正転側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、旋回モータの逆転側に油圧を供給するようにした上、当該油圧制御弁と旋回モータとの間の正転側油圧回路および逆転側油圧回路のそれぞれに個別の減圧機構を設け、正転側の減圧機構には、その正転操作のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の逆転側の減圧機構には、その逆転操作のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなるものとしたことを特徴とする油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項２５】
旋回モータ、または同旋回モータに噛合された旋回用歯車機構の適所に、同旋回モータの正転、逆転に従い、かつ旋回モータと同一の回転数か、あるいは一定割合で減速した回転数で、軸回り方向に自動的に回転可能な姿勢感知用ワイヤの一端を連結し、同姿勢感知用ワイヤの他端を、操作レバーの上端に回転自在に設けられ、姿勢感知用ワイヤと共に回転する回転報知部、もしくは操作レバーに付属し、姿勢感知用ワイヤと共に回転する回転報知部品に連結したものとしてなる、請求項２４記載の油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【請求項２６】
操作座席前方の左右側適所に操作レバーがそれぞれ配置され、この中の一方の操作レバーにおいてアッパマシンの旋回モータを操作可能であり、他方または双方の操作レバーにおいてフロントアタッチメントの油圧シリンダを操作可能である、請求項１７ないし２５のいずれか一項記載の油圧ショベルの反力感知型操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧式機械の反力発生機構、油圧式機械、および油圧ショベルの反力感知型操作装置に係り、特に、地面、山、河岸、海岸等の掘削、溝掘り、整地、法面整形、土砂等の積込み、運搬、岩盤の破砕、高所へのコンクリートの吹き付け等、様々な用途に応じて各種フロントアタッチメントを交換して使用することが可能な、油圧ショベルを始めとした油圧式機械の反力発生機構、油圧式機械、および油圧ショベルの反力感知型操作装置に関する。殊に、フロントアタッチメントの制御やアッパマシンの旋回操作に際し、オペレータがより正確な操作感覚を得ることができ、それにより、人命に関わるような人身事故や生活基盤設備等の損壊事故など、社会上、経済上重大な影響を及ぼす事故の発生を効果的に防止することができる、新規な構造からなる油圧ショベルの反力発生機構、油圧式機械、および反力感知型操作装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設用掘削機械の一つで、ユンボー（登録商標）の名祢で親しまれるバックホーをはじめ、ドラグショベル等も含めた油圧ショベルは、標準アームとして一般にバックホー式のバケットを有する掘削用ホーアタッチメントが脱着可能に装着されており、ディーゼルエンジンによって駆動される油圧ポンプによって発生させる油圧で、フロントアタッチメントのブームやアーム、バケットの作動、それにロワーマシン上でのアッパマシンの旋回作動等ができるようになっており、ロワーマシンには、ゴムまたは鋼製のクローラを採用するものや、あるいは都市部等での静粛性や機動性に秀れたタイヤ（ホイール）式もあり、工事現場の条件に応じてバケット容量、最大掘削深さ、旋回速度、接地圧、走行速度、機械重量および原動機出力等、最適な機種を選択することにより、高い作業効率を確保し、人件費の大幅な削滅と迅速な工事とを実現できるという特性を備え、国内の至る所で広く利用されている。
【０００３】
これら油圧ショベルは、バケット容量が０．０４立方メートル以下のミニショベルから、１．２立方メートル程度のものまで多種多様のものが市場に提供されていて、いずれも操作座席の前方もしくは前寄りの左右側に配置された操作レバーを各々前後、左右に操作しながら、たとえば、左操作レバーを前方に傾けて「アーム押し」を行い、後方に傾けて「アーム引き」操作をし、左側に傾けて「左旋回」、右側に傾けて「右旋回」させ、また、右操作レバーを前方に傾斜すると「ブーム下げ」、後方に傾けると「ブーム引き上げ」、左側に傾けると「バケット掘削」、右側に傾けると「バケット放土」の各動作を行うように設定されており、車両の前進、後退や右左折前後進は、操作座席の前方床面にある左右の走行ペダルか、あるいは操作座席前方の左右操作レバー間に配置された左走行レバーならびに右走行レバーによって操作されるようになっている。
【０００４】
このように、油圧ショベルは、複数の操作レバー類が操作性と安全性とに配慮して配置され、できるだけ正確かつ安全に操作できる構造とされているが、フロントアタッチメントの駆動やアッパマシンの旋回に際しての駆動部分に作用する負荷の程度を、オペレータが正確に把握、認識できないという欠点があったため、如何に熟練したオペレータにあっても、掘削中のバケットが、地中に埋設された水道管やガス管、その他ケーブルあるいは地下構造物等といった障害物に干渉して当該バケットの油圧シリンダに異常な負担が掛かってしまったような場合でも、それを操作するオペレータにその負荷が認識できず、誤って壊してはならない配管類等の公共の埋設物や施設等を破壊してしまったり、埋設物等は壊さない代わりに、過大な負荷に災いされて油圧ショベルの方を破損してしまうおそれが同様の問題は、アッパマシンの旋回動作過程においても発生することが懸念される。かかる生活基盤設備等の損壊事故がもたらす社会上、経済上の重大な負の影響もさることながら、フロントアタッチメントの動作やアッパマシン旋回動作など負荷部の動作状況を正確に認識できないことによる、油圧ショベル近傍にいる者や、オペレータ自身に対する人身事故発生の危険性が常に伴うことは、重大な問題である。すなわち、ブームやアームの降下、バケットの回動、アッパマシン旋回によるバケットの旋回、アーム伸縮駆動とアッパマシン旋回駆動の不調和によるバランスの崩れがもたらす車体の転倒などが不慮に発生し、油圧ショベル近傍にいた者が、これらによる接触、打撃、落下を受け、まさに人命に関わる深刻な人身事故の被害者となる例が相当多い。かかる事情は、「人命事故を経験しなくてはベテランのオペレータにはなれない」という言葉が業界において語られているほどである。
【０００５】
こうした問題を解決しようとして、たとえば特開平１１−１０１２０１号公報に開示された「油圧制御回路における作動予兆現象伝達方法及びその装置」発明等のように、操作レバーを操作することに起因し、その直後に現れる油圧回路の現象の変化を検出する振動検出センサや、小型マイクロフォン等の検出手段と、検出信号を受けてキャビン内のオペレータに音響信号（音波）として伝達することとする提案もなされてはいるが、このような音響によって報知するようにした手段では、密閉されたキャビンを有する比較的大型の油圧ショベルには都合が良くても、密閉されたキャビン等の用意されていない旧式の油圧ショベルや、開放型のキャノピー等を有する小型ショベル等では、騒音の激しい工事現場において、オペレータが常に音響信号を聞き漏らずに認識できるとはいえず、充分な解決手段ではなかった。
【０００６】
また、特開平７−１０９７４２号公報に開示された提案のように、油圧切換弁の切換作動と連動して作動するサブシリンダを設け、該サブシリンダにポンプ圧、負荷圧の信号を作用させるようにし、油圧切換弁の切換作動に抗して作用する操作レバーの反力を生じるようにすることにより、アクチュエータの始動時点を予測可能となるようにしている「建設機械の操作装置」等も既に提供されてはいるものの、これらは、アクチュエータが動き始める直前まで操作レバーに反力を発生させるようにしたものであって、駆動中のアクチュエータに加わる負荷の程度についてオペレータが感知できる構造とはなっておらず、したがって、同様に上記の課題は解決されないままである。
【０００７】
さらにまた、特開平５−２０２５３０号公報に開示された「油圧ショベルの操作性向上のための手動操作装置」では、バケット、アーム、ブーム等の各関節のシリンダ内の圧力をそれらに設けた圧力検出器によって検出し、それらの出力に必要な変換を施した上で、複数のモータを通じてコントロールレバーにフィードバックする構造として、作業機械に対して効果的な動作指令を与えることにより、その作業機械が外界から受ける反力をオペレータにフィードバックするバイラテラル制御を提案している。この構造によれば、オペレータが作動中のシリンダに掛る負荷状態を常に把握できるので、課題となっていた、ホーアタッチメントが地中埋設物等に干渉したときの過誤による配管等の地下施設の破壊、建設機械自体の破損等といった不都合の解消は、一応可能であるとする。しかし、バケットを直線的に移動させるために、バケット、アーム、ブームを統合的に制御する駆動制御装置が不可欠であり、また、油圧シリンダに働く負荷を検出、演算処理する演算処理装置や、操作レバーの操作方向ごとに逆方向の反力を発生する複数のモータ等、油圧ショベルの操作装置を大幅に複雑化せざるを得ないという、新たな問題を抱えることになっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０１２０１号公報「油圧制御回路における作動予兆現象伝達方法及びその装置」
【特許文献２】特開平７−１０９７４２号公報「建設機械の操作装置」
【特許文献３】特開平５−２０２５３０号公報「油圧ショベルの操作性向上のための手動操作装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、既に提案された技術を用いた油圧ショベルによる掘削作業では、オペレータは油圧ショベルに加わる負荷を感知できず、気づかずに埋設物を破壊してしまったり、油圧ショベル自体を破損してしまったり、さらに悪いことには、人命に関わる重大な人身事故を発生させる危険性が相当あり、実際にそのような事故が従来から多発している。それにより、不測の保証費用の発生や工事現場周辺住宅への配管、配線施設の損壊といった社会生活基盤設備の重大なる被害など、社会上、経済上影響の大きい被害の発生が懸念され、さらに、泥水中に油圧ショベルを進入させて見えない水中の土砂を汲み上げる作業のように、視認不能または視認困難な作業を行う場合等には、オペレータ自身の経験や勘に頼る作業となり、このような作業に熟練するまでに多大な費用と時間とを費やさざるを得ない等、建設機械を取扱う企業やオペレータにとって大きな負担となっている（特許文献１、２）。そして、人命に関わる人身事故発生の危険性が常につきまとうため、人的被害、人的資源の損失、賠償責任負担、業界イメージの低下、就労人材の不足などが発生することが、最も重大かつ深刻な問題である。そして、かかる問題を解決しようとする油圧ショベル（特許文献３）は、前述のとおり、構造が複雑であり、かつ高価なものとならざるを得ないため、あまり利用・普及が進んでいないのが現状であった。
【００１０】
かかる油圧ショベルにおける従来の問題点は、同様に操作レバーにより相当仕事量の運転を行う油圧式機械一般についても、同様に存在する。
本発明の課題は、生活基盤設備や機械自体の損壊、人命に関わる人身事故発生の危険性、およびそれらによる経済的、社会的損失といった、従来技術の欠点・問題点を解決することのできる、できる限り構造が簡素であり、廉価に提供可能であり、しかも、油圧駆動部分に加わる負荷状態を、オペレータが手に取るように感知することのできる油圧ショベル等の油圧式機械を実現すべく、油圧ショベルを始めとした油圧式機械の反力発生機構、および油圧ショベルの反力感知型操作装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者は上記課題を解決するために逸速く開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造の油圧式機械の反力発生機構、および油圧ショベルの反力感知型操作装置を実現化することに成功した。すなわち、下記発明（１）ないし（１１）を始めとした一群の発明が、本願において特許請求されるものである。
【００１２】
（１）  後記操作反力発生部からの操作反力を受けるための操作反力受力部位を備え、かつ、作業機部等の負荷部の動作制御用の入力を行うための操作入力部と、該操作入力部の一部に当接して、もしくは当接し得るように設けられ、該操作入力部に対する入力操作を後記油圧制御機構部に伝達するための油圧バルブ等の油圧制御弁操作部（以下、請求項１ないし１１では「油圧制御弁操作部」という。）と、該油圧制御弁操作部に連続して設けられ該負荷部の動作の油圧制御に用いるための油圧制御機構部と、該油圧制御機構部から分岐して連続して設けられ、該油圧制御機構部において該負荷部の個別動作の動力用として発生する油圧を該操作入力部において受容できる程度の力（以下、請求項１ないし１１では「弱化力」という。）を発生させる油圧に減じさせることのできる減圧機構部と、および、該減圧機構部に連続して設けられ、該減圧機構部により発生する弱化力を該操作入力部における各入力操作に対する反力（以下、請求項１ないし１１では「操作反力」という。）として対応する該操作反力受力部位に伝えるための操作反力発生部と、からなる油圧式機械の反力発生機構。
（２）  前記油圧制御機構部は、油圧エネルギーを有する油の供給源および排出先となる油圧源と、該油圧源から供給された油圧の圧力・方向・流量等を制御する油圧制御弁と、該油圧制御弁で制御された油圧エネルギーを機械的仕事に変換する油圧アクチュエータとを備えた油圧回路として構成され、前記減圧機構部は、該油圧回路の該油圧制御弁と該油圧アクチュエータ間から分岐されて減圧弁・圧力保持弁を備えて設けられていることを特徴とする、（１）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（３）  前記操作入力部は、オペレータにより操作されるための操作レバーと、および該操作レバーの下方に設けられ、該操作レバーへの操作による入力により前記油圧制御弁操作部を押圧して該油圧制御弁操作部を作動させるための押圧体部と、を備えてなることを特徴とする、請求項１または２に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（４）  前記押圧体部は、その底面部においてその下方に設けられた前記油圧制御弁操作部を上方から押圧可能なように構成されていることを特徴とする、（３）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（５）  前記操作反力発生部は、前記押圧体部上の、前記油圧制御弁操作部が当接するもしくは当接し得る底面部、またはその反対側の面に当接してもしくは当接し得るように設けられることを特徴とする、（４）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（６）  前記押圧体部は、カムを構成することのできる板状体であることを特徴とする、（５）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【００１３】
（７）  前記押圧体部は、その側面部においてその側方に設けられた前記油圧制御弁操作部を側方方向に押圧可能なように構成されていることを特徴とする、（３）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（８）  前記操作反力発生部は前記押圧体部の側面部に当接してもしくは当接し得るように設けられ、かつ、前記操作レバーの軸周り上において、該押圧体部上の前記油圧制御弁操作部が当接するもしくは当接し得る部位と略同じ角度位置、またはその反対側の角度位置に当接してもしくは当接し得るように設けられることを特徴とする、（７）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（９）  前記押圧体部は、前記操作レバーの下方に、その傾斜作動と連動して傾斜作動するように設けられた、該操作レバーと同軸上に設けられた梃杆状体であることを特徴とする、（８）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（１０）  前記操作入力部は支点により支持され、前記梃杆部は該支点の下方側に設けられており、前記油圧制御弁操作部およびこれと対応する前記操作反力発生部は、いずれも該支点の下方側に設けられるとともに、両者は該操作レバーの軸周り上において略同じ角度位置に設けられていることを特徴とする、（９）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（１１）  前記操作入力部は支点により支持され、前記梃杆部は該支点の上方側に亘って設けられており、前記油圧制御弁操作部は該支点の下方側に設けられ、一方、前記操作反力発生部は該支点の上方側に設けられるとともに、両者は該操作レバーの軸周り上において略対向する角度位置に設けられていることを特徴とする、（９）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
【００１４】
（１２）  （３）ないし（１１）のいずれかに記載の油圧式機械の反力発生機構であって、前記操作レバーによる入力が停止されて該操作レバーを停止させた位置にて静止させるか、または該操作レバーを中立状態位置まで戻すことによって、反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止され、該油圧供給の停止および前記圧力保持弁の機能により、前記負荷部を、入力停止時の位置にて静止維持させることができることを特徴とする、油圧式機械の反力発生機構。
（１３）  前記油圧アクチュエータが油圧シリンダであり、前記操作レバーを停止させた位置にて静止させることによって反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止されることを特徴とする、（１２）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（１４）  前記油圧アクチュエータが油圧モータであり、前記操作レバーを中立状態位置まで戻すことによって反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止されることを特徴とする、（１２）に記載の油圧式機械の反力発生機構。
（１５）  油圧シリンダにより駆動される負荷部、および油圧モータにより駆動される負荷部を備えた油圧式機械に用いることのできる、複合化された反力発生機構であって、
（１５−Ｓ）該油圧シリンダにより駆動される負荷部に関しては、請求項１３に記載の反力発生機構が用いられ、
（１５−Ｍ）一方、該油圧モータにより駆動される負荷部に関しては、請求項１４に記載の反力発生機構が用いられることを特徴とする、複合化された反力発生機構。
（１６）  （１５）に記載の複合化された反力発生機構を備えたことを特徴とする、油圧式機械。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の油圧ショベルの反力発生機構、油圧式機械、および反力感知型操作装置は、それぞれ上述のように構成されるため、フロントアタッチメントの制御やアッパマシンの旋回操作に際し、オペレータがより正確な操作感覚を得ることができ、それにより、人命に関わるような人身事故や生活基盤設備等の損壊事故など、社会上、経済上重大な影響を及ぼす事故の発生を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記（１）ないし（１６）の発明について図を用いて説明する。
図１は、本発明の油圧式機械の反力発生機構の基本構成を示す概念図である。特に各要素の機能面の関係を概念化して説明した図であるため、たとえば減圧機構部が図の１５０の１基のみに限定されてしまう、というものではない。図において本反力発生機構１００は、後記操作反力発生部１６０からの操作反力を受けるための操作反力受力部位１１９を備え、かつ作業機部等の負荷部２００の動作制御用の入力を行うための操作入力部１１０と、該操作入力部１１０の一部に当接して設けられ、該操作入力部１１０に対する入力操作を後記油圧制御機構部１３０に伝達するための油圧バルブもしくは他の油圧制御弁操作部（油圧制御弁操作部１２０）と、該油圧制御弁操作部１２０に連続して設けられ負荷部２００の動作の油圧制御に用いるための油圧制御機構部１３０と、該油圧制御機構部１３０から分岐し連続して設けられ、該油圧制御機構部１３０において該負荷部２００の個別動作の動力用として発生する油圧を該操作入力部１１０において受容できる程度の力（弱化力）を発生させる油圧に減じさせることのできる減圧機構部１５０と、および、該減圧機構部１５０に連続して設けられ、該減圧機構部１５０により発生する弱化力を該操作入力部１１０における各入力操作に対する反力（操作反力）として対応する該操作反力受力部位１１９に伝えるための操作反力発生部１６０と、から主として構成される（上記（１）の発明）。ここで、該負荷部２００としては、たとえば油圧ショベルでは、ブーム、バケット、アームといった作業機部（フロントアタッチメント）、およびアッパマシン旋回を駆動するための旋回モータが該当する。
【００１７】
図において本発明の反力発生機構１００は上述のように構成されるため、操作入力部１１０では負荷部２００の動作制御用の入力が行われるとともに、後述するように、操作反力発生部１６０からの操作反力が操作反力受力部位１１９において受力される。該操作入力部１１０の一部に当接して設けられる油圧バルブ等の油圧制御弁操作部１２０は、該操作入力部１１０に対する入力操作による押圧を受けて作動し、該入力操作が油圧制御機構部１３０に伝達される。該油圧制御弁操作部１２０から入力操作を伝達された該油圧制御機構部１３０では、油圧の方向・速度・流量の制御といった所定の油圧制御がなされて、負荷部２００における所定の作動がなされる。該油圧制御機構部１３０から分岐し連続して設けられる減圧機構部１５０では、該油圧制御機構部１３０において該負荷部２００の個別動作の動力用として発生した油圧が、該操作入力部１１０において受容できる程度の力（弱化力）を発生させる油圧にまで減圧される。そして減圧された油圧により生じる弱化力は、操作反力発生部１６０を介して、前記操作入力部１１０の操作反力受力部位１１９において、該操作入力部１１０における各入力操作に対する操作反力として受力される。
【００１８】
すなわち、負荷部２００を作動させるために油圧を発生させる際、同時にその油圧を減圧機構部１５０によって所定条件にて、オペレータにとって危険性のないレベルまで弱化させた油圧を発生させ、それにより生じる力を操作入力部１１０に、入力操作の反力として、すなわち抵抗力としてフィードパックすることにより、実際に負荷部２００において発現している力の状態を感知することができる。減圧の方法は、原発生油圧に対し一定比率で減圧する、すなわち比例的に行うこととすることができるが、過負荷時の危険性を回避するために一定の上限値を設けたり、あるいは対数的に設定する等、安全性と感知精度のバランスに配慮した適宜の方法を採ることができる。
【００１９】
図において、操作入力部１１０の具体例としては、操作レバーが一般的であるが、これがオペレータにより操作される入力部である限り、操作レバーの形態のみに限定されるものではない。
【００２０】
また、油圧制御弁操作部１２０は、たとえば、パイロットバルブによって油圧制御弁を油圧操作する油圧バルブを用いることができるが、後述するように、電気接点や圧力センサーからなる電気的スイッチや光センサーを利用した光学式スイッチ等による電磁弁の制御、ワイヤ利用の機械的スイッチ等、その他適宜、公知の制御弁操作方法を用いることができる。
【００２１】
図２は、本発明の油圧式機械の反力発生機構の構成について、さらに説明する概念図である。各要素の機能およびその関係を概念的に説明した図であるため、たとえば本発明では、油圧制御弁操作部が１２１Ａおよび１２１Ｂのみに限定される、というものではない。図において本機構１０２は、図１において説明した内容に加え、前記油圧制御機構部１３１は、油圧エネルギーを有する油の供給源および排出先となる油圧源１３３と、該油圧源１３３から供給された油圧の圧力・方向・流量等を制御する油圧制御弁１３５と、該油圧制御弁１３５で制御された油圧エネルギーを機械的仕事に変換する油圧アクチュエータ１３８とを備えた油圧回路として構成され、前記減圧機構部１５０Ａ（１５０Ｂ）は、該油圧回路の該油圧制御弁１３５と該油圧アクチュエータ１３８間から分岐されて減圧弁１５２Ａ（１５２Ｂ）・圧力保持弁１５４Ａ（１５４Ｂ）を備えて設けられることを、特徴的な構成とする（上記（２）の発明）。操作入力部１１１には油圧制御弁操作部１２１Ａ（１２１Ｂ）が当接して設けられ、これらは該油圧制御弁１３５に対して作用する。該油圧アクチュエータ１３８には負荷部２０１が接続される。また、該減圧機構部１５０Ａ（１５０Ｂ）により発生する前記弱化力を該操作入力部１１１にフィードバックするために、操作反力発生部１６０Ａ（１６０Ｂ）が設けられる。図において、一部の要素については、Ａ付きの符号で示されたもの、Ｂ付きの符号で示されたもの、合わせて２個が示されているが、これは、機械仕事においてはたとえば延伸―収縮、左回転―右回転、上昇―下降のように一対の運動が相互に繰り返されるため、一の運動を行わせるには二の制御操作が必要であることに基づくものである。したがって、図の操作入力部１１１において入力され得る操作の種類の数を限定的に示しているものではなく、当然、これ以上の操作種類数の設定も、本発明では限定されず可能である。その他の要素においても同様である。ここで、該負荷部２０１としては、たとえば油圧ショベルでは、ブーム、バケット、アームといった作業機部（フロントアタッチメント）、およびアッパマシン旋回を駆動するための旋回モータが該当する点は、図１の場合と同様である。
【００２２】
図において、油圧制御弁操作部１２１Ａおよび１２１Ｂによる作用を受ける油圧制御弁１３５は、油圧アクチュエータ１３８を作動させるために、油圧源１３３との間で、油圧源１３３―油圧制御弁１３５―油圧アクチュエータ１３８―油圧制御弁１３５―油圧源１３３、の油圧回路を本来的に構成している。本発明の反力発生機構１０２においてはこの油圧回路に加え、新たに、油圧源１３３―油圧制御弁１３５―減圧機構１５０Ａ（１５０Ｂ）―油圧源１３３、という油圧回路が設けられることとなる。上述のように、一の運動を行わせるには二の制御操作が必要であるから、該減圧機構を含む新たな油圧回路は、図示するように二以上設けられることとなる。
【００２３】
図において、本反力発生機構１０２は上述のように構成されるため、操作入力部１１１では負荷部２０１の動作制御用の入力が行われるとともに、操作反力発生部１６０Ａ（１６０Ｂ）からの操作反力が操作反力受力部位（図中斜線部）において受力される。該操作入力部１１１の一部に当接して設けられる油圧バルブ等の油圧制御弁操作部１２１Ａ（１２１Ｂ）は、該操作入力部１１１に対する入力操作による押圧を受けて作動し、該入力操作が油圧制御機構部１３１に伝達される。具体的には該入力操作は油圧制御弁１３５に対して伝達される。該油圧制御弁操作部１２１Ａ（１２１Ｂ）から入力操作を伝達された該油圧制御機構部１３１では、油圧の方向・速度・流量の制御といった所定の油圧制御がなされて、負荷部２０１における所定の作動がなされる。具体的には、油圧源１３３から供給される油圧が該油圧制御弁１３５における方向・流速・流量といった制御を受けて油圧アクチュエータ１３８が駆動され、これと接続している負荷部２０１における作動が実現する。
【００２４】
一方、該油圧制御機構部１３１から分岐し連続して設けられる減圧機構部１５０Ａ（１５０Ｂ）では、該油圧制御機構部１３１において該負荷部２０１の個別動作の動力用として発生した油圧が、該操作入力部１１１において受容できる程度の力（弱化力）を発生させる油圧にまで減圧される。つまり、該減圧機構部１５０Ａ（１５０Ｂ）を構成する減圧弁１５２Ａ（１５２Ｂ）および圧力保持弁１５４Ａ（１５４Ｂ）の作用により、かかる減圧が行われる。そして、減圧された油圧により生じる弱化力は、操作反力発生部１６０Ａ（１６０Ｂ））を介して、前記操作入力部１１１の操作反力受力部位（斜線部）において、該操作入力部１１１における各入力操作に対する操作反力として受力される。
【００２５】
すなわち、負荷部２０１を作動させるために油圧を発生させる際、同時にその油圧を減圧機構部１５０Ａ（１５０Ｂ）によって所定条件にて、オペレータにとって危険性のないレベルまで弱化させた油圧を発生させ、それにより生じる力を操作入力部１１１に、入力操作の反力として、すなわち抵抗力としてフィードパックすることにより、実際に負荷部２０１において発現している力の状態を感知することができる。減圧の方法は、図１における発明の説明同様、適宜の方法を採ることができる。
【００２６】
図３は、本発明の反力発生機構について、これに係る操作入力部の基本構成を用いてさらに説明する概念図である。図において本発明の油圧式機械の反力発生機構は、図１または２を用いて述べた構成上に加え、その操作入力部１１３が、オペレータにより操作されるための操作レバー１１３Ｌと、および該操作レバー１１３Ｌの下方に設けられ、該操作レバー１１３Ｌへの操作による入力により前記油圧制御弁操作部を押圧して該油圧制御弁操作部を作動させるための押圧体部１１３Ｐと、を備えてなることを特徴的な構成とする（上記（３）の発明）。
【００２７】
図において本反力発生機構の操作入力部はかかる構成をとるため、該操作レバー１１３Ｌが矢印ＬＡ方向に操作されると、これが結合した該押圧体１１３Ｐはその動きに合わせて同様に矢印ＬＡ方向に傾斜する。その傾斜により該押圧体１１３Ｐはその底面部である面１１３Ｐｂの右方部において矢印ＺＡ１に示す下向きの動きが生じ、その下部に対する押圧作用が生じる。したがって該下部に前記油圧制御弁操作部が設けられている場合は、該押圧体１１３Ｐがこれを押圧して、前記油圧制御弁を作動させる。一方、該操作レバー１１３Ｌが矢印ＬＢ方向に操作されると、これが結合した該押圧体１１３Ｐはその動きに合わせて同様に矢印ＬＢ方向に傾斜する。その傾斜により該押圧体１１３Ｐはその底面部である面１１３Ｐｂの左方部において矢印ＺＢ１に示す下向きの動きが生じ、その下部に対する押圧作用が生じる。したがって該下部に前記油圧制御弁操作部が設けられている場合は、該押圧体１１３Ｐがこれを押圧して、前記油圧制御弁を作動させる。つまり、矢印ＺＡ１、ＺＢ１に示す該押圧体１１３Ｐの動きにより押圧される該油圧制御弁操作部は、たとえば油圧ショベルにおけるアームの伸縮、アッパマシンの左右の旋回のような、対となった作動の制御を分担させる構成とすることにより、油圧制御弁該操作レバー１１３Ｌの傾斜方向をもって、かかる作動制御操作とすることができる。該底面部１１３Ｐｂにおける動きＺＡ１またはＺＢ１の発生に対し、これらに対向する上向きの反力を発生するための反力発生部を該底面部１１３Ｐｂに対向させて設けることにより、本発明の反力発生機構を構成し、その作用を発揮させることができる。
【００２８】
また、このとき剛体である該押圧体１１３Ｐでは、該底面部１１３Ｐｂにおける動きＺＡ１またはＺＢ１の発生と同時に、上面部１１３Ｐｔにおいてそれぞれ上向きの動きＺＡ２またはＺＢ２が発生する。したがって、下向きの動きＺＡ１によりなされる油圧制御に対応する反力発生に係る反力発生部を、上向きの動きＺＡ２に対向する位置に設け、一方、下向きの動きＺＢ１によりなされる油圧制御に対応する反力発生に係る反力発生部を、上向きの動きＺＢ２に対向する位置に設けることにより、本発明の反力発生機構を構成し、その作用を発揮させることができる。
【００２９】
同じことは、横方向の動きについてもいえる。すなわち、該操作レバー１１３Ｌが矢印ＬＡ方向に操作されると、これが結合した該押圧体１１３Ｐはその動きに合わせて同様に矢印ＬＡ方向に傾斜する。その傾斜により該押圧体１１３Ｐはその右側面部において矢印ＳＡ１に示す右向きの動きが生じ、右方に対する押圧作用が生じる。したがって該右方に前記油圧制御弁操作部が設けられている場合は、該押圧体１１３Ｐがこれを押圧して、前記油圧制御弁を作動させる。一方、該操作レバー１１３Ｌが矢印ＬＢ方向に操作されると、これが結合した該押圧体１１３Ｐはその動きに合わせて同様に矢印ＬＢ方向に傾斜する。その傾斜により該押圧体１１３Ｐはその左側面部において矢印ＳＢ１に示す左向きの動きが生じ、左方に対する押圧作用が生じる。したがって該左方に前記油圧制御弁操作部が設けられている場合は、該押圧体１１３Ｐがこれを押圧して、前記油圧制御弁を作動させる。つまり、矢印ＳＡ１、ＳＢ１に示す該押圧体１１３Ｐの動きにより押圧される該油圧制御弁操作部は、たとえば油圧ショベルにおけるアームの伸縮、アッパマシンの左右の旋回のような、対となった作動の制御を分担させる構成とすることにより、油圧制御弁該操作レバー１１３Ｌの傾斜方向をもって、かかる作動制御操作とすることができる。該側面部における動きＳＡ１またはＳＢ１の発生に対し、これらに対向する横向きの反力を発生するための反力発生部を該側面部に対向させて設けることにより、本発明の反力発生機構を構成し、その作用を発揮させることができる。
【００３０】
また、このとき剛体である該押圧体１１３Ｐでは、側面部における動きＳＡ１またはＳＢ１の発生と同時に、反対側の側面部においてそれぞれ逆向きの動きＳＡ２またはＳＢ２が発生する。したがって、右向きの動きＳＡ１によりなされる油圧制御に対応する反力発生に係る反力発生部を、左向きの動きＳＡ２に対向する位置に設け、一方、左向きの動きＳＢ１によりなされる油圧制御に対応する反力発生に係る反力発生部を、右向きの動きＳＢ２に対向する位置に設けることにより、本発明の反力発生機構を構成し、その作用を発揮させることができる。つまり、該操作レバー１１３Ｌによりなされ得る押圧に対する反力発生部は、該油圧制御弁操作部の設けられる位置に応じて、該押圧体１１３Ｐの底面−上面方向においても、また右方−左方方向においても設けることができる。
【００３１】
図４は、本発明の反力発生機構について、これに係る操作入力部の構成例を用いてさらに説明する概念図である。図において本発明の油圧式機械の反力発生機構は、図１または２を用いて述べた構成上に加え、その操作入力部１１４は、前記押圧体部１１４Ｐが、その底面部１１４Ｐｂにおいてその下方に設けられた前記油圧制御弁操作部１２４Ａ、１２４Ｂを上方から押圧可能なように構成されていることを特徴とする（上記（４）の発明）。
【００３２】
かかる構成により、該操作レバー１１４Ｌが矢印ＬＡ４方向に操作されると、これが結合した該押圧体１１４Ｐはその動きに合わせて同様に矢印ＬＡ４方向に傾斜する。その傾斜により該押圧体１１４Ｐはその底面部である面１１４Ｐｂの右方部において下向きの動きが生じ、その下部に対する押圧作用が生じる。したがって該下部に設けられている前記油圧制御弁操作部１２４Ａは該押圧体１１３Ｐにより押圧されて、前記油圧制御弁を作動させる。一方、該操作レバー１１４Ｌが矢印ＬＢ４方向に操作されると、これが結合した該押圧体１１４Ｐはその動きに合わせて同様に矢印ＬＢ４方向に傾斜する。その傾斜により該押圧体１１４Ｐはその底面部である面１１４Ｐｂの左方部において下向きの動きが生じ、その下部に対する押圧作用が生じる。したがって該下部に設けられている該油圧制御弁操作部１２４Ｂは該押圧体１１４Ｐにより押圧されて、前記油圧制御弁を作動させる。
【００３３】
該底面部１１４Ｐｂにおける上記下向きの動きの発生に対し、これらに対向する上向きの反力を発生するための反力発生部を、図中１６４Ａ１、１６４Ｂ１のように、該操作レバー１１４Ｌから見て該油圧制御弁操作部１２４Ａ、１２４Ｂと同じ側にそれぞれ設けることにより、本発明の反力発生機構が構成され、その作用を発揮させることができる。すなわち、該操作レバー１１４Ｌの矢印ＬＡ４への傾斜によって該油圧制御弁操作部１２４Ａが押圧される際、これと対応して設けられた該反力発生部１６４Ａ１においては該押圧体１１４Ｐに対する上向きの反力が発生し、一方、該操作レバー１１４Ｌの矢印ＬＢ４への傾斜によって該油圧制御弁操作部１２４Ｂが押圧される際、これと対応して設けられた該反力発生部１６４Ｂ１においては該押圧体１１４Ｐに対する上向きの反力が発生する。
【００３４】
また、このとき剛体である該押圧体１１４Ｐでは、該底面部１１４Ｐｂにおける下向きの動きの発生と同時に、上面部１１４Ｐｔにおいてそれぞれ上向きの動きが発生する。したがって、前記油圧制御弁操作部１２４Ａ、１２４Ｂにおいて下向きの動きによりなされる油圧制御に対応する反力発生部を、それぞれ１６４Ａ２、１６４Ｂ２のように、該押圧体１１４Ｐの上向きの動きに対向する位置に設けることにより、本発明の反力発生機構が構成され、その作用を発揮させることができる。ここで該反力発生部１６４Ａ２、１６４Ｂ２は、該操作レバー１１４Ｌから見て、それぞれ該油圧制御弁操作部１２４Ａ、１２４Ｂとは反対側にそれぞれ設けられる。すなわち、該操作レバー１１４Ｌの矢印ＬＡ４への傾斜によって該油圧制御弁操作部１２４Ａが下方に押圧される際、これと対応して設けられた該反力発生部１６４Ａ２においては該押圧体１１４Ｐに対する下向きの反力が発生し、一方、該操作レバー１１４Ｌの矢印ＬＢ４への傾斜によって該油圧制御弁操作部１２４Ｂが下方に押圧される際、これと対応して設けられた該反力発生部１６４Ｂ２においては該押圧体１１４Ｐに対する下向きの反力が発生する。
【００３５】
つまり図４において、前記操作反力発生部を、前記押圧体部上の、前記油圧制御弁操作部が当接するもしくは当接し得る底面部、またはその反対側の面に当接して、もしくは当接し得るように設けることによって、本発明の反力発生機構を構成することができる（上記（５）の発明）。
【００３６】
図５は、本発明反力発生機構に係る操作入力部の具体的構成例を示した斜視図である。図において本操作入力部５００は、前記押圧体部が、カムを構成することのできる板状体５１１である構成を基本とする（上記（６）の発明）。図の例において、操作レバー５１４Ｌに取り付けられた円板状の該板状体５１１の下方には、油圧制御弁操作部としての４個の油圧バルブ５２４が、該板状体５１１の同心円円周上を４分割するような位置に、下方から当接してあるいは当接し得るように配設されている。該板状体５１１の中心から見て該油圧バルブ５２４の径方向上外側には、それぞれ反力発生部としての油圧感知バルブ５６４が設けられている。該操作レバー５１４Ｌを一の方向に傾斜させると、その方向にある該油圧バルブ５２４が押圧されて、負荷部に所定の作動をなさしめるための油圧制御が行われるが、同時に該油圧感知バルブ５６４によって同押圧に対する反力が発生する。かかる作用が４組の油圧バルブ５２４−油圧感知バルブ５６４においてなされるため、たとえば、油圧ショベルにおけるアームの伸縮とアッパマシンの左右旋回の各作動の操作において反力発生させることのできる反力発生機構を構成することができる。
【００３７】
図３において既に示したように本油圧式機械の反力発生機構は、前記押圧体部１１３Ｐが、その側面部においてその側方に設けられた前記油圧制御弁操作部を側方方向に押圧可能なように構成されているものとすることができる（上記（７）の発明）。以下、図６（１）〜（３）、図７（１）〜（３）を用いてさらに説明する。
【００３８】
図６（１）〜（３）は、側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の構成例を示す概念図である。図６（１）等において本反力発生機構の操作入力部（１１６１等）は、前記操作反力発生部１６６１Ａ、１６６１Ｂ等が前記押圧体部１１６１Ｐ等の側面部に当接してもしくは当接し得るように設けられ、かつ、前記操作レバー１１６１Ｌの軸周り上において、該押圧体部１１６１Ｐ上の前記油圧制御弁操作部１２６１Ａ、１２６１Ｂ等が当接する、もしくは当接し得る部位と略同じ角度位置、またはその反対側の角度位置に当接してもしくは当接し得るように設けられる構成とすることができる（上記（８）の発明）。かかる構成により、該操作レバー１１６１Ｌ等が図中右方方向ＬＡ６１等に傾斜されると該押圧体１１６１Ｐ等が傾斜して該油圧制御弁操作部１２６１Ａ等を押圧し、所定の油圧制御がなされるが、同時に該反力発生部１６６１Ａ等において該押圧体１１６１Ｐ等に対する反力が発生する。同様に該操作レバー１１６１Ｌ等が図中左方方向ＬＢ６１等に傾斜されると該押圧体１１６１Ｐ等が傾斜して該油圧制御弁操作部１２６１Ｂ等を押圧し、所定の油圧制御がなされるが、同時に該反力発生部１６６１Ｂ等において該押圧体１１６１Ｐ等に対する反力が発生する。
【００３９】
図６（１）〜（３）において示すように、前記油圧制御弁操作部１２６１Ａ等と反力発生部１６６１Ａ等の配設位置関係はさまざまなパターンのものとすることができる。図６（１）ではこれら両者は、前記操作レバー１１６１Ｌが前記押圧体１１６１Ｐに取り付けられている部分にかかる支点から見て、同じ側に設けられており、かつ該反力発生部１６６１Ａ等の方が該油圧制御弁操作部１２６１Ａ等よりも支点よりに設けられている。図６（２）では、これら両者１２６２Ａおよび１６６２Ａ等は該支点から見て同じ側に設けられ、かつ該油圧制御弁操作部１２６２Ａ等の方が該反力発生部１６６２Ａ等よりも支点よりに設けられている。一方図６（３）では、これら両者１２６３Ａおよび１６６３Ａ等は該支点を挟んで反対側に設けられ、かつ該押圧体１１６３Ｐの反対側面に設けられている。これらいずれの構成においても、本発明の反力発生機構を構成することができる。
【００４０】
図７（１）〜（３）は、側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の別の構成例を示す概念図である。ここで示される例はいずれも、前記油圧制御弁操作部１２７１Ａ等が支点の上方に当接あるいは当接し得るように設けられる例である。図６における例と同様に、該油圧制御弁１２７１等とこれに対応する操作反力発生部１６７１Ａ等との配設関係は、複数のパターンがある。
【００４１】
図８は、操作入力部が操作レバーである本発明の反力発生機構の構成について、操作入力部１１８ａ等の構成を示す概念図である。図中、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、操作レバーとその近傍の構成例を示す。
これらの図において該操作入力部１１８ａ等は、前記押圧体部が、前記操作レバー１１８Ｌ等の下方に、その傾斜作動と連動して傾斜作動するように設けられた、該操作レバー１１８Ｌと同軸上に設けられた梃杆状体１１８Ｐ等である構成とすることができる（上記（９）の発明）。
図８の（ａ）において、本反力発生機構の操作入力部１１８ａに係る操作レバー１１８Ｌは、支点により固定され、オペレータによる作用部位である操作ノブと、油圧制御弁操作部１２８ａに対する作用部位である梃杆部１１８Ｐとが、該支点の各反対側に設けられてなるものであり、操作反力受力部位１１９ａに当接する操作反力発生部１６８ａ、およびこれと対応する該油圧制御弁操作部１２８ａは、いずれも該支点から見て同じ側である下方に設けられるとともに、該操作レバー１１８ａの軸周り上においてそれぞれ同じ角度位置に設けられていることを特徴とする（上記（１０）の発明）。かかる構成により、オペレータが該操作ノブを図の左方に傾斜させた場合、該油圧制御弁操作部１２８ａが該梃杆部１１８Ｐにより右方に押圧されて上述した一連の作用が起き、該操作反力発生部１６８ａが該操作反力受力部位１１９ａを押圧し、操作反力を該操作レバー１１８Ｌに加える。この操作反力は、オペレータにより加えられる該梃杆部１１８Ｐにおける力の向きとちょうど逆向きに作用するため、すなわちオペレータによる操作に対する反力として感知される。
【００４２】
前記減圧機構部の作用を経て得る操作反力には、本来大きな力は不要であるため、図の（ａ）に示すように、該操作反力発生部１６８ａを設ける位置は、該操作レバー１１８Ｌに対する作用がより小さい部位である支点近傍であってもよい。しかしながら、図の（ｂ）に示すように、該操作反力発生部１６８ｂが、該操作反力発生部１６８ｂよりも支点に対して離れた位置（該梃杆部１１８Ｑの先端寄り）に設けられることを、排除するものではない。
【００４３】
図８の（ａ）、（ｂ）に関わらず、本発明の反力発生機構に係る操作入力部１１８ｃは、図の（ｃ）に示すように、前記操作反力発生部１６８ｃを、操作ノブ側に設けるとともに、該操作レバー１１８Ｌの軸周り上において、これと対応する前記油圧制御弁操作部１２８ｃと対向する角度位置に設ける構成とすることもできる（上記（１１）の発明）。かかる構成により、オペレータが該操作ノブを図の左方に傾斜させた場合、該油圧制御弁操作部１２８ｃが該梃杆部１１８Ｒにより右方に押圧されて上述した一連の作用が起き、該操作反力発生部１６８ｃが該操作反力受力部位１１９ｃを押圧し、操作反力を該操作レバー１１８Ｌに加える。この操作反力は、オペレータにより加えられる該操作ノブ側における力の向きとちょうど逆向きに作用するため、すなわちオペレータによる操作に対する反力として感知される。
【００４４】
上述した本発明油圧式機械の反力発生機構において、前記操作レバーによる入力が停止されて該操作レバーを停止させた位置にて静止させることにより、または該操作レバーを中立状態位置まで戻すことによって、反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止されるように本機構を構成することができる（上記（１２）の発明）。かかる構成により、発生した反力の感知により該操作レバーによる入力を停止して該操作レバーを停止させた位置にて静止させると、あるいは該操作レバーを中立状態位置まで戻すと、反力発生に係る油圧が排出され、それにより反力発生が停止し、かつ該油圧制御機構部における油圧供給が停止され、前記圧力保持弁の機能により、前記負荷部は入力停止時の位置にて静止維持させられる。つまり、反力感知による操作レバーの停止（作動中止）または操作レバーの中立状態への戻しによって、反力発生の停止、および作業機等の負荷部のその位置での停止がなされる。また、感知される反力の大きさは負荷部における負荷の変化に応じて生じるため、オペレータは負荷部における負荷の状況を感知しつつ、これが過大になるなどの以上を感知した際は、操作レバーをその位置で停止させる、あるいは中立状態に戻すことによって、負荷部の作動を中止せしめ、その位置で姿勢維持させることができる。操作レバーでの操作反力停止および油圧制御機構部の油圧供給停止操作は、上述のとおり二通りの方法でなし得るが、油圧ショベルにおいてはアッパマシンの旋回作動については操作レバーを中立状態に戻すこと、その他の作動については操作レバーをその位置で停止させること、により行うこととすることができる。
【００４５】
すなわち油圧ショベル等においては、アームの伸縮など前記油圧アクチュエータが油圧シリンダである場合、前記操作レバーを停止させた位置にて静止させることによって反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止される構成（上記（１３）の発明）、アッパマシンの旋回で前記油圧アクチュエータが油圧モータの場合、前記操作レバーを中立状態位置まで戻すことによって反力発生に係る油圧に係る油が排出されて反力発生が停止し、前記油圧制御機構部における油圧供給が停止される構成（上記（１４）の発明）を併せ用いて、複合化された反力発生機構を構成することができ（上記（１５）の発明）、これを備えた油圧式機械を実現できる（上記（１６）の発明）。
【００４６】
以上述べた本発明を油圧ショベルにおいて具体的に用いる場合、操作反力発生部たる油圧感知バルブの作動について、次のように説明することができる。すなわち、油圧感知バルブは、通常リリーフバルブによって一定圧を保持することとし、油圧シリンダー等のアクチュエータと連動して、ストロークエンド（伸縮最大状態）や作業中のさまざまな油圧変化に敏感に反応して、昇圧および減圧をくり返す。アクチュエーターで使用する油圧は非常に高圧で危険であること、およびそれを保持するための操作レバーには非常な強度が要求されることに鑑み、上述の本発明説明のように高圧のアクチュエータとの間で直接の油圧回路を構成しない。一方、従来使用されている標準的な油圧回路では、その作動状態は、掘削時、フロントアタッチメントに油圧ポンプより供給された油圧は、内部で昇圧および減圧を繰り返し、昇圧の限界はメインリリーフバルブによって設定されており、減圧の限界はタンクサージ圧である。しかし、本発明の解決課題である重力降下や外圧に係る作動の場合は、スローリターンバルブ（片側よりかかった油圧力を制御しながらポンプ供給量にあわせた流量だけ作動する）やオーバーロードバルブ（外圧によって作業機に極端な力がかかった場合開く機械保護バルブ）による油圧変化に対して広く対応するために、ワイヤーによる機械的要素と油圧要素（ハイドロリック）を組み合わせたものが有意義である。
【００４７】
つまり、油圧感知バルブは作業機運転休止中は一定圧力を保っていて、作業機を作動させると、設定圧力以上の圧力変化を、オペレーターの手に伝える。該圧力変化は、停止状態では、望ましい所要時間としてたとえば０．５秒で設定圧力に戻り、再度運転するときには、０．２秒程度で復帰する、等の構成とすることができる。アキシャル型プランジャーポンプを用いた油圧ショベルにおける、作業機と油圧感知バルブの作動状態例を、表１に示す。これはあくまで一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。また、操作反力発生に基づく油圧感知には、圧力そのもののみならず流速も関与するが、ここでは圧力のみに単純化して説明する。なお、アキシャル型プランジャーポンプは停止状態で最大傾転角を保持しており、作動と同時にサーボ（斜板を変える機構）信号により、無負荷であれば流量をゼロに維持する。
【００４８】
【表１】
2005025713.tif 000003
【００４９】
なお、油圧ショベルにおいてアッパマシンの左右旋回を操作する旋回操作レバーは油圧感知バルブによってのみの作動を行う。したがって、負荷がかかった状態になると油圧感知バルブはニュートラル（中立状態）になろうとして急激に昇圧していく。オペレータが操作レバーを手によって御しきれないほどになると、自然にニュートラルになり、パイロットバルブ（油圧バルブ）を押すことができなくなるため、油圧はアクチュエータに供給されず、アクチュエータは停止する。力を加えないとポート圧力はドレーン回路に流れ規定圧力を保つが、またその方向に動かそうとしても０．２秒ほどで操作不能状態にまでポート内は昇圧する。かかる作用により作業機の作動は不可能となり、作業機は停止する。
【００５０】
以下、図面に示すこの発明の代表的実施例と共に、特許請求の範囲請求項３以下に示す発明の構成を詳述することとする。以下の説明では、上述の説明とは用語を一部変更して用いる。主な用語についての下記の用例に従い、以下の説明に関する限り実質的に同一の要素等を表す。
「上述した発明（１）ないし（１６）での用語＞＞＞以後の説明で用いる用語」
油圧制御弁操作部＞＞＞入力スイッチ
減圧機構部＞＞＞減圧機構
（操作）反力発生部＞＞＞反力発生部
【００５１】
各図面（図９、１０、１１、１２）に示すこの発明の代表的実施例からも明確に理解されるように、本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置は、基本的に次のような構成から成り立っている。
すなわち、傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、当該操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリンダにおける収縮作動側に油圧を加えるようにした上、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれに個別の減圧機構を設け、延伸作動側の減圧機構には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなるものとした構成を要旨とする、油圧ショベルの反力感知型操作装置である。
【００５２】
かかる基本的構成を有する本発明は、換言すれば、傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリンダにおける収縮作動側に油圧を加えるようにした上、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれに個別の減圧機構を設け、延伸作動側の減圧機溝には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなるものとし、操作レバーの傾斜状操作により、フロントアタッチメントの油圧シリンダ中に発生する油圧力を、減圧機構によって比較的軽微な圧力にまで減圧し、この減圧してなる油圧を受けた反力発生部が、操作レバーの操作方向とは逆向きで、操作レバーの操作程度に応じた反力として発生させるようにすることにより、フロントアタッチメントの作動負荷が比例的に同調して操作レバーで感知し得るものとした構成の油圧ショベルの反力感知型操作装置である。
【００５３】
本発明をより具体的に示すと、傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリングにおける収縮作動側に油圧を加えるようにした上、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれに個別の減圧機構を設け、延伸作動側の減圧機構には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなる油圧ショベルの反力感知型操作装置である。
【００５４】
さらに具体的には、傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対のパイロットバルブを設け、一方のパイロットバルブが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントに設けられた油圧シリンダの延伸作動側に油圧を供給し、他方のパイロットバルブが油圧制御弁を開放すると、フロントアタッチメントの同一の油圧シリンダにおける収縮作動側に油圧を加えるように接続され、当該油圧制御弁とフロントアタッチメント油圧シリンダとの間の延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路のそれぞれに個別の減圧弁ならびに、これに接続された圧力保持弁からなる減圧機構が介在され、さらに延伸作動側の減圧機構には、同側のフロントアタッチメント油圧シリンダの延伸作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力感知用バルブを接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構には、同他方側のフロントアタッチメント油圧シリンダの収縮作動のために傾斜操作することとなる操作レバー下方の梃杆部に近接する位置に規制して反力感知用バルブを接続した油圧ショベルの反力感知型操作装置である。
【００５５】
また、本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置は、次のように構成することもできる。すなわち、傾斜状操作を可能とする操作レバーに対し、同一軸芯状であって、該支点より下方に延伸する梃杆部を挟んで所定傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチを設け、一方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、アッパマシン旋回モータの正転側に油圧を供給し、他方の入力スイッチが油圧制御弁を開放すると、旋回モータの逆転側に油圧を供給するようにした上、当該油圧制御弁と旋回モータとの間の正転側油圧回路および逆転側油圧回路のそれぞれに個別の減圧機構を設け、正転側の減圧機構には、その正転操作のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続すると共に、他方の逆転側の減圧機構には、その逆転操作のために傾斜操作することとなる操作レバーまたは梃杆部に近接する位置に規制して反力発生部を接続してなるものとした構成からなる油圧ショベルの反力感知型操作装置である。
【００５６】
操作レバーは、操作座席に着座したオペレータが、左右いずれか一方の手によって安全かつ容易に操作可能とし、油圧ショベルの走行や旋回、および各種フロントアタッチメントの一連の操作の中の一部を実現可能とする機能を果たすものであり、少なくとも中立位置を挟んだ一方およびそれとは反対側となる他方のそれぞれに上方操作端側を傾斜状操作可能とするものであったり、パイロットバルブにレバーの傾斜状操作量（ストローク）に応じた油圧力を発生させ、その圧力を配管によってコントロールバルブに導いてコントロールバルブのスプールを油圧力とスプリング力とが釣り合う位置まで動かすようにしたもの等である。そして、一般的に操作座席に着座したオペレータの手が容易に届く前方か、あるいは操作座席の左右いずれかの前寄りとなる位置に配置され、一方に傾斜状操作したときに、ブーム、アーム、バケット等フロントアタッチメントのいずれかを掘削（下）方向か、あるいは引揚げ上昇（上）方向に駆動させ、他方に傾斜状操作した場合には逆方向に操作可能な構造とするほか、一方に傾斜状操作したときに、アッパマシンを左右方向の中の一方に旋回させ、反対側に傾斜状操作したときには、アッパマシンを左右方向の中の他方に旋回駆動可能としたもの等に構成してある。
【００５７】
また、必要に応じてホーンスイッチや、ブームの引き揚げ角度を知らせる反力感知ワイヤ、あるいはアッパマシンの旋回方向および旋回速度を知らせる回転報知部品等を添設したものとすることが可能であり、たとえば、操作座席前方の左右側適所に操作レバーがそれぞれ配置され、そのいずれか一方の操作レバーが、フロントアタッチメントの油圧シリンダを操作可能であり、他方の操作レバーが、アッパマシンの旋回モータを操作可能なものとすることができ、しかも前後方向に動くフロントアタッチメントの操作には、これに対応するよう前後方向に操作レバーを傾斜させて操作できるものとし、左右方向に回転する旋回モータの操作には、作動方向に一致するよう左右方向に傾斜状に操作できるようにした構造が望ましいといえる。
【００５８】
梃杆部は、オペレータによって入力された操作レバーの傾斜姿勢を、入力スイッチに伝達可能とする機能を果たし、操作レバーに同一軸芯状であって同操作レバーを傾斜可能とした支点より下方に所定寸法分延伸されたものとし、入力スイッチや反力発生部等との接触によって不用意に変形することのない程度の強度を有するものとする。
【００５９】
油圧制御弁は、操作レバーからの入力を受けた入力スイッチに従い、フロントアタッチメントの油圧シリンダの延伸作動側または収縮作動側のいずれか一方に油圧を供給可能とし、あるいは、同様に入力スイッチに連動してアッパマシン旋回モータの正転側か逆転側に油圧を加える機能を果たすものであり、所定油圧を発生可能な油圧ポンプに接続され、入力スイッチの操作によって任意に選択されたバルブを自動的に開閉操作する構造とし、各バルブの先には延伸作動側油圧回路、収縮作動側油圧回路、または正転側油圧回路、逆転側油圧回路を接続することとする。
【００６０】
入力スイッチは、操作レバーの傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達し、操作レバーの傾斜姿勢に応じた油圧制御が行われ、オペレータの意思に従ってフロントアタッチメントあるいはアッパマシンを正確に制御可能とする機能を果たし、操作レバーの傾斜状操作を、油圧制御弁に確実に伝達可能な構造とする。たとえば、操作レバーの適所あるいは梃杆部によって操作される、電気接点や圧力センサーからなる電気的スイッチや、光の透光と遮断に反応する光センサーを利用した光学式スイッチ等を利用して油圧制御弁の電磁弁を操作するようにした構造のものや、一端を操作レバーや梃杆部に連結し、他端を油圧制御弁の対応する開閉弁に接続したワイヤを利用してなる機械的スイッチ、あるいは、操作レバーや梃杆部によって操作されるパイロットバルブによって油圧制御弁を油圧操作する油圧式のスイッチとすることが可能である。
【００６１】
フロントアタッチメントは、油圧ショベルに脱着、交換自在に装着可能、かつ油圧ショベルからの油圧制御を受けて俯仰動作可能であり、地面や山、河岸、海岸等の掘削、溝堀り、整地、法面整形、土砂等の積込みや運搬、岩盤の破砕、高所へのコンクリートの吹き付け等、様々な用途に応じて各種交換、使用可能とする機能を果たす。具体的には、先端にバックホーや反転バケットを有する掘削用ホーや、建築物の解体や、舖装路面の破砕、岩盤の破砕や採石場における二次破砕等に利用可能なチゼルを先端に設けたブレーカ、あるいは先端に吹付けノズルを設けたコンクリート吹付け用のもの等、様々なものが含まれる。
【００６２】
油圧シリンダは、油圧ショベルの油圧制御弁から延伸作動側油圧回路を通じて供給される油圧を受けて延伸され、また油圧制御弁から収縮作動側油圧回路を介して加えられる油圧によって収縮し、フロントアタッチメントの俯仰動作を可能とする機能を果たす。油圧シリンダはフロントアタッチメントの適所に設けられ、同フロントアタッチメントの使用目的に応じて充分な強度および出力を有するものとし、使用条件に応じて、たとえば掘削用ホーアタッチメントのブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダのいずれか一個とすることができる。
【００６３】
延伸作動側油圧回路は、油圧シリンダの延伸作動側の油圧供給部分と油圧制御弁とを接続して効率的に油圧を伝達可能とする機能を果たし、変形や膨張による損失を抑えた比較的硬質な管路から形成する。その中途適所には、延伸作動の際に操作レバーの傾斜状操作に対して反力を発生することの可能な反力発生部に繋がる減圧機構を設けることとする。また、収縮作動側油圧回路は、油圧シリンダの収縮作動側の油圧供給部分に油圧制御弁を接続する機能を果たし、油圧損失の少ない比較的硬質な素材からなる管路により形成する。その中途適所には、収縮作動の際に操作レバーの傾斜状操作に対して反力を発生することの可能な反力発生部に接続される減圧機構を配設することとする。
【００６４】
旋回モータは、油圧ショベルのクローラを有するロワーマシン上に設けられたアッパマシンを、垂直軸回りに回転駆動可能とし、操作レバーの中立位置を境とする傾斜操作状態に応じて正逆回転、駆動可能とする機能を果たす。旋回モータは、油圧制御弁から正転側油圧回路を通じて油圧の供給を受けると、正転駆動してアッパマシンをロワーマシンに対して相対的に垂直軸回りに平面時計回りか、または反時計回りのいずれか一方に回転駆動し、油圧制御弁および逆転側油圧回路を通して油圧を受けると、逆転駆動してロワーマシンに対して相対的にアッパマシンを垂直軸回りに平面時計回りか、または反時計回りのいずれか他方に回転駆動する。
【００６５】
正転側油圧回路は、油圧制御弁を旋回モータの正転側油圧供給部分に接続し、その間の油圧を確実に伝達可能とする機能を果たし、中途部適所に反力発生部に繁がる減圧機構を設けたものとする。また、逆転側油圧回路は、油圧制御弁と旋回モータの逆転側油圧供給部分とを繋ぎ、油圧制御弁から旋回モータまでを密閉状とし、その中途適所に反力発生部に接続された減圧機構を配設したものとする。
【００６６】
減圧機構は、延伸作動側油圧回路に設けるものの場合、油圧シリンダの延伸作動側に供給され、フロントアタッチメントを駆動可能とする比較的高い油圧について、操作レバーの反力発生部に供給可能な程度、すなわち、オペレータによる操作レバーの操作に対する反力を感知させる程度には強く、かつ、該操作に対して支障を来さない程度に低い油圧にまで減圧可能なように構成する。同様に、収縮作動側油圧回路に設けるものの場合、油圧シリンダの収縮作動側に加えられる比較的高い油圧を、操作レバーの傾斜状操作に反力を発生させる反力発生部に接続可能な程度に低い油圧まで減圧可能なように構成する。また、正転側油圧回路や逆転側油圧回路に設けるものの場合にも、同様の減圧を行う機能を果たすものとする。これらの減圧機構の構成は、たとえば、減圧弁とこれに接続された圧力保持弁とを用いて形成することが可能である。
【００６７】
反力発生部は、傾斜状に操作されている操作レバーに、油圧シリンダあるいは旋回モータ中に発生する抵抗力を、支障のない程度に減圧させた反発力として、同操作レバーの操作方向とは逆向きに発生可能となるようにするものである。換言すれば、操作レバーを傾斜状に操作しているオペレータに、掘削等によってフロントアタッチメントに加わる抵抗力、またはアッパマシンの旋回中に旋回モータに加わる抵抗力を、操作レバーの反力として伝達可能とする機能を果たすものであり、油圧シリンダと油圧制御弁との間、あるいは旋回モータと油圧制御弁との間の油圧回路中の圧力を、減圧機構によって減圧した油圧によって作動する油圧式のアクチュエータを利用することが可能である。またさらに、反力感知用バルブを設けて操作レバーが中立姿勢になると、作動油をドレンに排出して反力の発生を自動的に中止するような構成とすることが可能である。
【００６８】
姿勢感知用ワイヤは、フロントアタッチメントの油圧シリンダによって作動される部位の作動量を、操作レバー自体あるいはそれに付属する部品の移動量としてオペレータに伝達可能とするか、または、旋回モータによって回転駆動されるアッパマシンの移動量を、操作レバーの一部もしくはそれに付属する部品の回転量によるものとしてオペレータに認識させる機能を果たすものである。たとえば、油圧シリンダの伸縮に応じて軸方向に自動的に進退移動可能な姿勢感知用ワイヤとし、その一端をフロントアタッチメントの適所に連結し、同他端を、操作レバーもしくはそれに付属する部品であって操作レバーの所定傾斜状操作方向に揺動自在な適所に連結したものとすることが可能である。高揚梃のタワークレーンにおいて、搬送物の巻き上げ状態を知るために、主巻きジブ先端あるいはシーブの回転をオペレータに感知させるための姿勢感知用ワイヤが、従来用いられているが、これはあくまで回転自体を感知させるものである。本発明に係る姿勢感知用ワイヤは、フロントアタッチメントの油圧シリンダによって作動される部位の変位量を変位量として伝達したり、旋回モータによって回転駆動されるアッパマシンの変位量を変位量として伝達するため、すなわちトルクを感知させるものである。
【００６９】
また、旋回モータまたは同旋回モータに噛合された旋回用歯車機構の適所に、同旋回モータの正転、逆転に従い、軸回り方向に自動的に回転可能な姿勢感知用ワイヤの一端を連結し、同姿勢感知用ワイヤの他端を、操作レバーの上端に回転自在に設けて、姿勢感知用ワイヤと共に回転する回転報知部、もしくは操作レバーに付属し、姿勢感知用ワイヤと共に回転する回転報知部品に連結したものとすることができる。姿勢感知用ワイヤの回転は、旋回モータと同一の回転数か、アッパマシンの回転速度に一致するよう減速するか、もしくは一定割合で適度に減速した回転数でもって行わせることができる。
【実施例】
【００７０】
以下、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述する。各図において、本質的に機能が共通である要素に対しては同じ符号を付して説明する。
＜実施例１  構成＞
図９はホーアタッチメントを装着した油圧ショベルの反力感知型操作装置の概略構造の側面図、図１０はホーアタッチメントを装着した油圧ショベルの斜視図である。これらの図に示される事例は、中立位置を挟んだ前方およびそれとは反対側となる後方のそれぞれに上方操作端側を傾斜状操作可能とする操作レバー２に、同一軸芯状であって、該支点２１より下方に延伸する梃杆部２３を挟んで前後傾斜状操作方向に対峙状に配置され、当該操作レバー２の傾斜状操作状態を油圧制御弁４に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチ３を設け、前方の入力スイッチ３１が油圧制御弁４を開放すると、フロントアタッチメント５に設けられたブームシリンダ５１の延伸作動側に油圧を供給し、後方の入力スイッチ３２が油圧制御弁４を開放すると、フロントアタッチメント５の同ブームシリンダ５１における収縮作動側に油圧を加えるようにした上、当該油圧制御弁４とブームシリンダ５１との間の延伸作動側油圧回路５３および収縮作動側油圧回路５５のそれぞれに個別の減圧機構６，６を設け、延伸作動側の減圧機構６には、同側のブームシリンダ５１の延伸作動のために傾斜操作することとなる梃杆部２３に近接する位置に規制して反力発生部７（７１）を接続すると共に、他方の収縮作動側の減圧機構６には、同他方側のブームシリンダ５１の収縮作動のために傾斜操作することとなる梃杆部２３に近接する位置に規制して反力発生部７（７２）を接続した基本的構成からなる、本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置の一実施例を示すものである。
【００７１】
当該油圧ショベル１の反力感知型操作装置１１は、図９中に示されるよう、上下中途部を支点２１とし、上方端に操作ノブ２２が設けられ、該支点２１よりも下方に下端側に近づくに従い前後幅が広がる形状とした梃杆部２３を有する操作レバー２が、図１０中に示すように、操作座席１２前寄りの右側近傍となる位置に配置され、図９中の支持枠２４を介して上方操作端側を、鉛直状の中立状態から前後、左右のそれぞれに傾斜状に操作自在な状態に支持されており、梃杆部２３下端側には入力スイッチ３が設けられたものとなっている。
【００７２】
入力スイッチ３は、梃杆部２３下端の前方に対面する支持枠２４内側面に、操作レバー２の後方へ向けた引き倒し操作に連動するよう設けられたブーム引揚げ用の入力スイッチであるパイロットバルブ３１と、梃杆部２３下端の後方に対峙する支持枠２４の内側面に設けられたブーム押下げ用の入力スイッチとなるパイロットバルブ３２とからなり、これら一対の入力スイッチ３は、それぞれ油圧制御弁４の個別のバルブに接続されたものとなっている。
【００７３】
油圧制御弁４には、図示しない油圧ポンプによって所定圧力の作動油が、運転中に亘り安定的に供給されており、油圧制御弁４のブーム引揚げ用パイロットバルブ３１によって開閉操作される図示しないバルブには、掘削用ホーアタッチメント５の油圧シリンダの中のブームシリンダ５１における延伸作動側５２に一端が繋がれた延伸作動側油圧回路５３の他端が接続されており、ブーム押下げ用パイロットバルブ３２によって開閉操作を受ける図示しないバルブには、掘削用ホーアタッチメント５のブームシリンダ５１における収縮作動側５４に一端が接続された収縮作動側油圧回路５５の他端が接続されている。
【００７４】
延伸作動側油圧回路５３ならびに収縮作動側油圧回路５５の各中途部には、それぞれ個別の減圧機構６，６が接続されている。各減圧機構６，６は、延伸作動側油圧回路５３（収縮作動側油圧回路５５）に近い側から順に、減圧弁６１およびこれに続く圧力保持弁６２が接続されて構成され、さらに、延伸作動側油圧回路５３に接続された減圧機構６の圧力保持弁６２が、梃杆部２３の支点２１寄りの前方に対峙する支持枠２４の内側面に設けられた反力発生部７の延伸操作の反力感知用バルブ７１に接続され、また、収縮作動側油圧回路５５に接続された減圧機構６の圧力保持弁６２が、梃杆部２３の支点２１寄りの後方に対峙する支持枠２４の内側面に設けられた反力発生部７の収縮操作の反力感知用バルブ７２に接続したものとなっている。
【００７５】
減圧弁６１は、ブームシリンダ５１を作動させる比較的高い油圧を、延伸操作の反力感知用バルブ７１（収縮操作の反力感知用バルブ７２）に伝えたときに、操作レバー２にオペレータにとって危険な圧力が加わらない程度の充分に低い安全な油圧まで自動的に減圧するものである。また圧力保持弁６２は、減圧弁６１による延伸作動側油圧回路５３（収縮作動側油圧回路５５）中の異常減圧を阻止すると共に、延伸操作の反力感知用バルブ７１（収縮操作の反力感知用バルブ７２）に伝える油圧を安全なレベルに保持し、一定圧力を超えたときには、ドレンパイプ６３，６３を通じて延伸操作の反力感知用バルブ７１（収縮操作の反力感知用バルブ７２）に供給する油圧を自動的に減圧する構造となっている。
【００７６】
操作レバー２の支持枠２４は、図示しない枢着構造によって前後方向に揺動自在に吊設され、その後方下端付近に、一端をホーアタッチメント５のブーム背面の基端付近に接続した姿勢感知用ワイヤ８の他端を接続したものとなっている。また操作レバー２は、図示しない油圧機構により、左側に傾斜状操作するとフロントアタッチメント５のバケット５６を掘削方向に屈曲させ、右側に倒すと同バケット５６を放土方向に作動する構造となっている。ここで、ブームとバケットを操作するための該操作レバー２は、通常油圧ショベルの運転室（操作座席）内の右前方に設けられるが、そこで該操作レバーを左側に傾斜状操作するとフロントアタッチメントのバケットを掘削方向に屈曲させ、右側に倒すと同バケットを放土方向に作動する構造となっている。
【００７７】
油圧制御弁４は、操作レバー２を傾斜状姿勢に操作した際に、ブームシリンダ５１の作動限度まで油圧を一気に供給する構造とせず、限られた範囲でブームシリンダ５１を作動させ、さらに、ブーム５８を同一方向に移動させる場合は、一旦、操作レバー２を中立姿勢に復帰させた後、再度所望の操作方向に傾斜状姿勢にしてブームシリンダ５１を駆動させ、これを複数回に渡って繰り返すことにより、ブームシリンダ５１の作動限度まで到達させることができる構造とすることが可能である。
【００７８】
＜実施例１  作用＞
図９および２において、上述の構成を有する本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置１１は、油圧ショベル１のエンジンを正常に起動させた図示しないオペレータが、図１０中に示す右側の操作レバー２を、図９中に示した中立姿勢状態から、同図中の失印Ａで示す前方に向けて傾斜状に操作すると、支点２１を中心に後方に傾斜するようにした梃杆部２３が、後方に設けられたブーム押下げ用パイロットバルブ３２を押圧操作し、油圧制御弁４の収縮作動側油圧回路５５に接続されたバルブを開放する。
【００７９】
油圧制御弁４から油圧の供給を受けた収縮作動側油圧回路５５は、ブームシリンダ５１の収縮作動側５４に油圧を加えてフロントアタッチメント５のブーム５８を、図１０中の白抜き矢印で示すように、掘削（下向き）方向に駆動させ、その間の収縮作動側油圧回路５５中の油圧の変動は、図９中の減圧機構６の減圧弁６１、ならびに圧力保持弁６２を介し、さらに、反力発生部７の収縮操作の反力感知用バルブ７２を通じ、オペレータが握る操作レバー２の梃杆部２３に減圧された抵抗力（反力）として伝達されることとなり、該ブーム５８の掘削もしくは下方移動中に、バケット５６あるいはフロントアタッチメント５のいずれかが、たとえば地中の水道管、岩、コンクリート等に干渉した場合に、収縮作動側油圧回路５５中の油圧が上昇し、その油圧変化が、操作レバー２の操作方向とは逆向きの反力として梃杆部２３に伝達されることとなる。
【００８０】
反力発生部７が発生する操作レバー２への抵抗力（反力）は、正常作動状態においては、正常移動するブーム５８の動きを認識できる程度の緩やかな抵抗を発生して軽快な操作を可能とするものであり、異物への干渉等によってブームシリンダ５１に、正常時の掘削作業では発生し得ない程度の抵抗が生じた場合には、その抵抗の大きさに比例して、あるいはその抵抗の大きさに対して比例的に同調した大きさの、反力を発生するものとなる。
【００８１】
さらに、操作レバー２を操作中のオペレータは、ブーム５８の動きに応じて進退する姿勢感知用ワイヤ８に従って前後に揺動する支持枠２４の動きを操作レバー２の中立姿勢角度の変化として認識することが可能であり、異常な抵抗を感じたオペレータが、即座に操作レバー２を中立状態に戻すと、ブーム押下げ用パイロットバルブ３２は、速やかに油圧制御弁４の図示しないバルブを閉鎖し、収縮作動側油圧回路５５への油圧の供給を停止させるものとなり、油圧の供給が停止された収縮作動側油圧回路５５は、圧力保持弁６２の働きにより、内部油圧を保持してブーム５８の姿勢を停止状態に維持するものとなり、また、同時に、収縮操作の反力感知用バルブ７２が、操作レバー２の中立姿勢を感知し、反力を発生していた油圧を自動的にドレンに排出することによって、反力の発生を速やかに停止するものとなる。
【００８２】
オペレータが、操作レバー２を図９中の矢印Ｂ方向に傾斜させると、梃杆部２３が、ブーム引揚げ用パイロットバルブ３１を押圧し、これに連動した油圧制御弁４が延伸作動側油圧回路５３を通じてブームシリンダ５１の延伸作動側５２に油圧を加え、フロントアタッチメント５のブーム５８を、図１０中に斜線矢印で示すように、上昇させることとなり、この際オペレータは、延伸操作の反力感知用バルブ７１を通じてブーム５８を持ち上げる際に生じる抵抗力を、軽微な操作抵抗として認識することが可能である。
【００８３】
上昇するフロントアタッチメント５が、上方の障害物に干渉した場合には、異常に高まる延伸作動側油圧回路５３中の油圧を、減圧弁６１、圧力保持弁６２および延伸操作の反力感知用バルブ７１を通じて操作レバー２に伝わる比較的強い反力によって即座に感知することが可能であり、大きな操作抵抗を感じたオペレータが、操作レバー２の引きを止めると、ブーム引揚げ用パイロットバルブ３１が油圧制御弁４を閉鎖し、延伸作動側油圧回路５３への油圧の供給を停止させ、ブーム５８の上昇を停止することになり、そして、停止させたブーム５８は、圧力保持弁６２の働きにより、停止高さ位置を維持して自然降下を防止するものとなり、また、延伸操作の反力感知用バルブ７１は、操作レバー２の停止状態を感知し、反力を発生していた油圧をドレンに排出することによって、操作レバー２への反力の発生を自動的に中止するものとなる。
【００８４】
＜実施例２  構成＞
図１１は旋回モータの反力感知型操作装置の構造を示す正面図、図１２はアッパマシンを旋回させる油圧ショベルを示す斜視図である。これらの図に示される事例は、中立位置を挟んだ左方向およびそれとは反対側となる右方向のそれぞれに上方操作端側を傾斜状操作可能とする操作レバー２に、同一軸芯状であって、該支点２１より下方に延伸する梃杆部２３を挟んで左右傾斜状操作方向に対峙状に配置され、操作レバー２の傾斜状操作状態を油圧制御弁に伝達可能とするようにした一対の入力スイッチ３を設け、左右いずれか一方側の入力スイッチ３１が油圧制御弁４を開放すると、アッパマシン旋回モータ９の正転側に油圧を供給し、左右他方側の入力スイッチ３２が油圧制御弁４を開放すると、旋回モータ９の逆転側に油圧を供給するように構成されている。そして、当該油圧制御弁４と旋回モータ９との間の正転側油圧回路９１および逆転側油圧回路９２のそれぞれに個別の減圧機構６，６を設け、正転側の減圧機構６には、その正転操作のために傾斜操作することとなる梃杆部２３に近接する位置に規制して反力発生部７を接続すると共に、他方の逆転側の減圧機構６には、その逆転操作のために傾斜操作することとなる梃杆部２３に近接する位置に規制して反力発生部７を接続した基本的構成からなる、本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置の他の実施例を示すものである。
【００８５】
当該油圧ショベル１の反力感知型操作装置１１は、図１１中に示されているように、上下中途位置を支点２１とし、上端に操作ノブ２２を設け、該支点２１の下方に梃杆部２３を形成した操作レバー２を、図１２中に示すとおり操作座席１２の前寄りの左側近傍となる位置に配置し、図１１中の支持枠２４を介して操作ノブ２２を、鉛直状の中立状態から前後、左右のそれぞれに傾斜状に操作自在な状態に支持されており、梃杆部２３下端側には入力スイッチ３が設けられたものとなっている。
【００８６】
入力スイッチ３は、梃杆部２３下端の右側に対面する支持枠２４内側面に、操作レバー２の左側に向けた横倒し操作に連動するよう設けられた旋回モータ９正転用の入力スイッチであるパイロットバルブ３３と、梃杆部２３下端の左側に対峙する支持枠２４の内側面に設けられた旋回モータ９の逆転用の入力スイッチであるパイロットバルブ３４とからなる。これら一対の入力スイッチ３はそれぞれ、油圧制御弁４の個別のバルブに接続されたものとなっている。
【００８７】
油圧制御弁４には、図示しない油圧ポンプによって運転中に亘り所定圧力の作動油が供給されており、油圧制御弁４の正転用パイロットバルブ３３によって開閉操作される図示しないバルブには、アッパマシン用旋回モータ９の正転側９３に一端が繁がれた正転側油圧回路９１の他端が接続されており、旋回モータ９の逆転用パイロットバルブ３４によって開閉操作を受ける図示しないバルブには、旋回モータ９における逆転側９４に一端が接続された逆転側油圧回路９２の他端が接続されている。
【００８８】
正転側油圧回路９１ならびに逆転側油圧回路９２の中途適所には、それぞれ減圧機構６，６が接続され、各減圧機構６，６は、正転側油圧回路９１（逆転側油圧回路９２）に直接繁がる減圧弁６１、および減圧弁６１を介して正転側油圧回路９１（逆転側油圧回路９２）に接続された圧力保持弁６２がそれぞれ設けられる。正転側油圧回路９１に接続された減圧機構６の圧力保持弁６２は、梃杆部２３の支点２１寄りの右側に対峙する支持枠２４の内側面に設けられた反力発生部７の正転操作の反力感知用バルブ７１に接続する一方、逆転側油圧回路９２に接続された減圧機構６の圧力保持弁６２は、支点２１寄りの左側に対峙する支持枠２４の内側面に設けられた反力発生部７の逆転操作の反力感知用バルブ７２に接続する構造となっている。
【００８９】
減圧弁６１は、旋回モータ９を回転駆動させるに充分な比較的高い油圧を、正転操作の反力感知用バルブ７１（逆転操作の反力感知用バルブ７２）に伝えることのできる安全な圧力まで減圧するものである。また圧力保持弁６２は、減圧弁６１による正転側油圧回路９１（逆転側油圧回路９２）の異常な減圧を防止可能とする上、正転操作の反力感知用バルブ７１（逆転操作の反力感知用バルブ７２）に伝える油圧を安全なレベルに保ち、安全な油圧レベルを超えたときには、ドレンパイプ６３，６３を通じて正転操作の反力感知用バルブ７１（逆転操作の反力感知用バルブ７２）に供給する油圧を自動的に安定作動可能な所定の圧力まで減圧するものとなっている。
【００９０】
操作レバー２には、梃杆部２３下端から操作ノブ２２上端にかけて同心状に貫通する図示しない案内路が形成され、姿勢感知用ワイヤ８の一端を、同案内路基端側から操作ノブ２２上端付近まで挿通し、該操作ノブ２２上端部分あるいは中間外周面部分を形成し、外周面あるいは端面中央付近か周縁面に、オペレータが視覚的に認識可能な目盛りや、手先等で感知可能な円周連続凹凸形状等に形成され、操作レバー２の軸心回りに回転自在に設けられた回転報知部品８１に接続し、同姿勢感知用ワイヤ８の他端を、旋回モータ９の図示しない回転軸、あるいはそれに従動するギアボックスの回転軸に接続し、旋回モータ９によってロワーマシン１３上で正転および逆転駆動されるアッパマシン１４の操作状態を認識可能な構造とされている。操作レバー２は、図示しない油圧機構により、前方に傾斜状操作すると、図１２中に示されるフロントアタッチメント５のアーム５７を前方に向けて押し移動させ、後方に倒すと同アーム５７を引き寄せ方向に駆動するようになっている。
【００９１】
油圧制御弁４は、操作レバー２を傾斜状姿勢に操作した際に、旋回モータ９に油圧を無制限に連続供給する構造とせず、限られた範囲で旋回モータ９を回転させ、さらに同一方向に回転させるときには、一旦、操作レバー２を中立姿勢に復帰させ、その後に再度所望の操作方向に傾斜させて旋回モータ９を駆動させ、これを複数回に亘って繰り返すことにより、旋回モータ９が連続的に回転駆動できる構造とすることが可能である。
【００９２】
＜実施例２  作用＞
図１１において、上述の構成を有する本発明の油圧ショベル１の反力感知型操作装置１１は、起動状態にある油圧ショベル１に着座した図示しないオペレータが、図１２中に示す左側の操作レバー２を、図１１中の左側である矢印Ａに向けて傾斜状に操作すると、支点２１を中心に梃杆部２３が右側に傾斜され、正転用パイロットバルブ３３を押圧操作し、これにより、油圧制御弁４が旋回モータ９の正転側９３に接続してある正転側油圧回路９１に油圧を供給し、図１２中のアッパマシン１４が、ロワーマシン１３に対して相対的に白抜き矢印で示される左方向に回転駆動されることとなる。
【００９３】
アッパマシン１４が左旋回しているとき、回転する旋回モータ９に働く抵抗によって正転側油圧回路９１内の圧力が上昇し、正転側油圧回路９１に繋がる減圧機構６の減圧弁６１、圧力保持弁６２を通じて減圧された油圧が、正転操作の反力感知用バルブ７１に働き、オペレータが操作レバー２に伝わる軽微な抵抗力を感知できるものとなり、さらに、アッパマシン１４の回転中に、たとえばフロントアタッチメント５が周辺の異物に干渉すると、急激に正転側油圧回路９１中の圧力が高まり、それに比例する圧力、または比例的に同調する圧力が正転操作の反力感知用バルブ７１に伝達され、傾斜状に操作される操作レバー２に、傾斜方向とは逆向きの強い抵抗力（反力）が加わることとなる。
【００９４】
操作レバー２に強い反力を感じたオペレータが、即座に操作レバー２の傾斜状操作を中止して中立状態に戻すと、正転操作の反力感知用バルブ７１が操作レバー２の中立姿勢状態を感知し、油圧をドレンに逃がして自動的に反力の発生を中止させ、それと同時に正転側パイロットバルブ３３が油圧制御弁４を閉鎖して正転側油圧回路９１への油圧の供給を速やかに停止し、アッパマシン１４の回転駆動が速やかに停止される。
【００９５】
中立姿勢にある操作レバー２を、図９中の右側である矢印Ｂ方向に傾斜状に操作すると、支点２１を中心に同図中左側に傾斜した梃杆部２３が、逆転用パイロットバルブ３４を押圧操作し、これを受けた逆転用パイロットバルブ３４が油圧制御弁４を開放して旋回モータ９の逆転側９４に繋がる逆転側油圧回路９２に油圧を供給し、逆転方向に油圧を受けた旋回モータ９が、図１２中の斜線矢印で示される右側に向けてアッパマシン１４を回転駆動することとなる。
【００９６】
回転駆動中のアッパマシン１４は、それ自体あるいはフロントアタッチメント５のいずれかが周囲にある他の物に干渉した場合に、前述した作用と同様に逆転側油圧回路９２中の油圧が急激に上昇し、この油圧変化が、減圧機構６の減圧弁６１および圧力保持弁６２を介して逆転操作の反力感知用バルブ７２に伝達され、操作レバー２に操作反力として伝えられるものとなり、この操作抵抗を感知したオペレータが、操作レバー２の操作を止めると、それを感知した逆転用パイロットバルブ３４が油圧制御弁４を閉鎖し、逆転側油圧回路９２への油圧供給を停止し、アッパマシン１４の回転駆動が静止され、これと同時に、逆転操作の反力感知用バルブ７２が油圧をドレンに逃がして反力の発生を自動的にストップする。
【００９７】
また、図１１中の操作レバー２を、矢印ＡまたはＢのいずれか一方に傾斜させ、アッパマシン１４を図１２中の白抜き矢印または斜線矢印に示すいずれか一方に回転駆動させると、操作ノブ２２の上端に設けられた回転報知部品８１が、姿勢感知用ワイヤ８の回転を受けてアッパマシン１４の回転方向に一致する方向に回転するものとなり、オペレータは、この回転報知部品８１の回転によってアッパマシン１４の旋回状態を確認することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のとおり、本発明の油圧式機械の反力発生機構、油圧式機械および油圧ショベルの反力感知型操作装置はそれぞれ上述のように構成されるため、フロントアタッチメントの制御やアッパマシンの旋回操作に際し、オペレータがより正確な操作感覚を得ることができ、それにより、人命に関わるような人身事故や生活基盤設備等の損壊事故など、社会上、経済上重大な影響を及ぼす事故の発生を効果的に防止することができ、本分野において従来になく効果が高く、かつ廉価性と構造の簡便性による経済性の高い解決手段とすることができる。したがって、産業上、大いに利用価値が高い。
【００９９】
特に本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置によれば、フロントアタッチメントの油圧シリンダと油圧制御弁を繋ぐ延伸作動側油圧回路および収縮作動側油圧回路とのそれぞれに減圧機構を設け、これら減圧機構に対し、操作レバーまたはその梃杆部付近に設けられた反力発生部に接続したものとしたことから、油圧シリンダ中の変動する油圧を減圧し、操作レバーの反力として伝達できるようになって、フロントアタッチメントの作動負荷が、その負荷に比例的に同調して操作レバーにおいて感知し得るものとなり、オペレータは、油圧シリンダの伸縮作動中に亘って常時、操作レバーを介して負荷状態を知ることができ、地中の配管類や泥水中の土砂等、目視確認できない作業であっても反力による手応えによって異物を感知することが可能となり、配管の破壊や油圧ショベル自体の破損を未然に防ぐことができ、泥水中における土砂の汲上げ量等も相当程度感じ取ることができ、それにより掘削作業の安全性と効率を高めることができ、しかも減圧機構と反力発生部との付加という比較的簡素な構造により、製造コストを大幅に削滅できるという秀れた効果が得られる。
【０１００】
殊に、図９を用いて説明した実施例に係る油圧ショベル１の反力感知型操作装置１１は、上記効果に加え、各減圧機構６，６を減圧弁６１および圧力保持弁６２によって構成したことにより、ホーアタッチメント５のブームシリンダ５１の静止状態における延伸作動側油圧回路５３中ならびに収縮作動側油圧回路５５中の油圧低下を阻止し、停止した際の姿勢を確実に維持可能とし、反力発生部７を接続したことによる弊害の発生を防止することができる。また、反力発生部７である延伸操作の反力感知用バルブ７１および収縮操作の反力感知用バルブ７２を、梃杆部２３の支点２１寄りに配置させたことにより、過大な反力の発生を防止できるようにし、操作レバー２の良好な操作性を確保してオペレータへの負担を最小限に抑えることができるという利点を有する。さらに、姿勢感知用ワイヤ８は、ブーム５８の姿勢状態を操作レバー２の中立姿勢の前後傾斜角度によってオペレータに知らせることができるため、フロントアタッチメント５がキャビンに対してオフセット配置された油圧ショベル１のような、ブーム５８の姿勢を確認し難い構造の場合にも、ブーム５８の姿勢を、目視することなしに容易に認識できるため、格段に作業効率を高めることができるという効果が得られる。
【０１０１】
また、図１１を用いて説明した実施例２に係る油圧ショベルの反力感知型操作装置１１によれば、アッパマシン１４の旋回操作における旋回モータ９への負荷状態を、操作レバー２を介して感知できることから、旋回中における周辺物の破壊や油圧ショベル１自体の破損の発生を未然に防ぐことができ、しかも、姿勢感知用ワイヤ８に接続され操作ノブ２２上端で従動回転するようにした回転報知部品８１により、オペレータは、ロワーマシン１３に対するアッパマシン１４の回転速度および回転角度等を手元で感知することが可能となるため、旋回、走行を多く繰り返すような運転においても、作業効率と安全性とを格段に高めることができるという大きな効果を発揮する。
【０１０２】
以上述べたように、本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置は、その新規な構成によって所期の目的をあまねく達成可能とするものであり、しかも簡潔な構造によって製造も容易なものとなり、しかも高度な演算処理装置や油圧センサ等が不要であり、従来の反力感知型の油圧ショベルに比較してはるかに経済的なものとすることができる上、作業効率自体も大幅に高めて費用の削減と工期の短縮とを確実に達成可能にすることができるものになる。したがって、不慮の事故を無くし、安全かつ迅速な工事の遂行が求められている建設業界から高い評価がなされ、広範に亘って利用、普及する発明になると予想される。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の油圧式機械の反力発生機構の基本構成を示す概念図である。
【図２】本発明の油圧式機械の反力発生機構の構成について、さらに説明する概念図である。
【図３】本発明の反力発生機構について、これに係る操作入力部の基本構成を用いてさらに説明する概念図である。
【図４】本発明の反力発生機構について、これに係る操作入力部の構成例を用いてさらに説明する概念図である。
【図５】本発明反力発生機構に係る操作入力部の具体的構成例を示した斜視図である。
【図６（１）】側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の構成例を示す概念図である。
【図６（２）】側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の構成例を示す概念図である。
【図６（３）】側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の構成例を示す概念図である。
【図７（１）】側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の別の構成例を示す概念図である。
【図７（２）】側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の別の構成例を示す概念図である。
【図７（３）】側方方向への押圧を利用した本発明反力発生機構における操作入力部の別の構成例を示す概念図である。
【図８】操作入力部が操作レバーである本発明の反力発生機構の構成について、操作入力部１１８ａ等の構成を示す概念図である。
【０１０４】
以下の図面は、本発明の油圧ショベルの反力感知型操作装置を具現化した代表的な実施例を示している。
【図９】ホーアタッチチメントの反力感知型操作装置の構造を示す側面図である。
【図１０】ブームを作動させる油圧ショベルを示す斜視図である、
【図１１】旋回モータの反力感知型操作装置の構造を示す正面図である。
【図１２】アッパマシンを旋回させる油圧ショベルを示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００、１０２…反力発生機構
１６０、１６０Ａ、１６０Ｂ…操作反力発生部
１１９…操作反力受力部位
２００、２０１…負荷部
１１０、１１１…操作入力部
１３０、１３１…油圧制御機構部
１２０、１２１Ａ、１２１Ｂ…油圧制御弁操作部
１３０…油圧制御機構部
１５０…減圧機構部
１１９…操作反力受力部位
１３３…油圧源
１３５…油圧制御弁
１３８…油圧アクチュエータ
１５０Ａ、１５０Ｂ…減圧機構部
１５２Ａ、１５２Ｂ…減圧弁
１５４Ａ、１５４Ｂ…圧力保持弁
１１３、１１４…操作入力部
１１３Ｌ、１１４Ｌ…操作レバー
１１３Ｐ、１１４Ｐ…押圧体部
１１３Ｐｂ、１１４Ｐｂ…押圧体の底面部
１１３Ｐｔ…押圧体の上面部
ＬＡ、ＬＡ４、ＬＢ、ＬＢ４…レバーの傾斜方向
ＺＡ１、ＺＡ２、ＺＢ１、ＺＢ２…上下方向への押圧・動き
ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２…側部方向への押圧・動き
１２４Ａ、１２４Ｂ…油圧制御弁操作部
１６４Ａ１、１６４Ａ２、１６４Ｂ１、１６４Ｂ２…油圧制御弁操作部
５００…操作入力部
５１１…板状体
５１４Ｌ…操作レバー
５２４…油圧バルブ
５６４…油圧感知バルブ
１１６１、１１６２、１１６３…操作入力部
１１６１Ｐ、１１６２Ｐ、１１６３Ｐ…押圧体部
１１６１Ｌ、１１６２Ｌ、１１６３Ｌ…操作レバー
１２６１Ａ、１２６１Ｂ、１２６２Ａ、１２６２Ｂ、１２６３Ａ、１２６３Ｂ
…油圧制御弁操作部
１６６１Ａ、１６６１Ｂ、１６６２Ａ、１６６２Ｂ、１６６３Ａ、１６６３Ｂ
…操作反力発生部
ＬＡ６１、ＬＡ６２、ＬＡ６３、ＬＢ６１、ＬＢ６２、ＬＢ６３…レバーの傾斜方向
１１７１、１１７２、１１７３…操作入力部
１１７１Ｐ、１１７２Ｐ、１１７３Ｐ…押圧体部
１１７１Ｌ、１１７２Ｌ、１１７３Ｌ…操作レバー
１２７１Ａ、１２７１Ｂ、１２７２Ａ、１２７２Ｂ、１２７３Ａ、１２７３Ｂ
…油圧制御弁操作部
１６７１Ａ、１６７１Ｂ、１６７２Ａ、１６７２Ｂ、１６７３Ａ、１６７３Ｂ
…操作反力発生部
ＬＡ７１、ＬＡ７２、ＬＡ７３、ＬＢ７１、ＬＢ７２、ＬＢ７３…レバーの傾斜方向
１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ…操作入力部
１１８Ｌ…操作レバー
１１８Ｐ、１１８Ｑ、１１８Ｒ…梃杆部
１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ…油圧制御弁操作部
１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ…操作反力発生部
１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ…操作反力受力部位
【０１０６】
１…油圧ショベル
１１…同  反力感知型操作装置
１２…同  操作座席
１３…同  ロワーマシン
１４…同  アッパマシン
２…操作レバー
２１…同  支点
２２…同  操作ノブ
２３…同  梃杆部
２４…同  支持枠
３…入力スイッチ
３１…同  ブーム引揚げ用パイロットバルブ
３２…同  ブーム押下げ用パイロットバルブ
３３…同  正転用パイロットバルブ
３４…同  逆転用パイロットバルブ
４…油圧制御弁
５…掘削用ホーアタッチメント（フロントアタッチメント）
５１…同  ブームシリンダ（油圧シリンダ）
５２…同  延伸作動側
５３…同  延伸作動側油圧回路
５４…同  収縮作動側
５５…同  収縮作動側油圧回路
５６…同  バケット
５７…同  アーム
５８…同  ブーム
６…減圧機構
６１…同  減圧弁
６２…同  圧力保持弁
６３…同  ドレンパイプ
７…反力発生部
７１…同  延伸（正転）操作の反力感知用バルブ
７２…同  収縮（逆転）操作の反力感知用バルブ
８…姿勢感知用ワイヤ
８１…同  回転報知部品
９…アッパマシン旋回モータ
９１…同  正転側油圧回路
９２…同  逆転側油圧回路
９３…同  正転側
９４…同  逆転側
【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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【図６（１）】
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【図６（２）】
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【図６（３）】
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【図７（１）】
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【図７（２）】
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【図７（３）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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