(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ガスと圧縮性オイルが封入されたサスペンションシリンダを備え、前記サスペンションシリンダの両端部がそれぞれ軸受部を介して車体フレームと車輪支持部材とに回動可能に支持されているダンプトラックのサスペンション装置であって、
前記サスペンションシリンダのボトム室の圧力を所定周期で検出する圧力センサと、前記軸受部に潤滑剤を供給する給脂装置と、前記給脂装置の作動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記圧力センサの検出信号に基づいてシリンダ圧力の増減変化を算出する演算処理部と、前記シリンダ圧力が増加方向から減少方向に変化したときに、前記給脂装置に作動信号を出力して前記軸受部に潤滑剤を供給するための出力部と、を有し、
前記演算処理部は、前記シリンダ圧力の時間微分値を演算する時間微分器を有しており、前記制御装置は、前記時間微分値が正から負に変化したときに、前記出力部から前記給脂装置に前記作動信号を出力することを特徴とするダンプトラックのサスペンション装置。
【背景技術】
【0002】
図1は一般的な鉱山用ダンプトラックの側面図である。
図1に示すように、ダンプトラックは、本体となる車体フレーム1と、車体フレーム1の前部に設けられたキャブ(運転室)9と、土砂等の積荷8を載せる荷台2と、荷台2を上下方向に回動させる荷台駆動用の油圧シリンダであるホイストシリンダ3とを備えている。
【0003】
車体フレーム1と荷台2はホイストシリンダ3とヒンジピン7で連結されている。ホイストシリンダ3を伸縮動作させることにより、荷台2が車体フレーム1に対してヒンジピン7を支点に上下方向に回動動作し、積荷8を放土することができる。キャブ9には、運転者が着座する運転席、エンジンを始動するためのイグニッションスイッチ、アクセルペダル、操舵用のステアリングホイール(いずれも図示せず)等が設けられている。
【0004】
ダンプトラックは、左右のフロントタイヤ(前輪)5Fと左右のリアタイヤ(後輪)5Rを備え、リアタイヤ5Rが駆動輪、フロントタイヤ(前輪)5Fが従動輪として構成されている。また、ダンプトラックは、車体フレーム1の前側に一対のフロントサスペンションシリンダ4L,4Rを備え、車体フレーム1の後側に一対のリアサスペンションシリンダ6L,6Rを備えている。これらサスペンションシリンダ4L,4R,6L,6Rはハイドロニューマチック・サスペンションであり、シリンダの内部にガスと圧縮性オイルが封入されている。
【0005】
フロントサスペンションシリンダ4L,4Rは、左右のフロントタイヤ5Fを独立して上下させることができる独立懸架式のサスペンションシリンダであり、その上端側は車体フレーム1に取付けられ、下端側は左右のフロントタイヤ5Fを支持している車輪支持部材に取付けられている。リアサスペンションシリンダ6L,6Rは、左右のリアタイヤ5Rを独立して上下させることができる独立懸架式のサスペンションシリンダであり、その上端側は車体フレーム1に取付けられ、下端側は左右のリアタイヤ5Rを支持している車輪支持部材に取付けられている。
【0006】
これらサスペンションシリンダ4L,4R,6L,6Rは、車体フレーム1と車輪支持部材にそれぞれ軸受部を介して回転可能に取付けられているが、軸受部には大きな車重が作用するため、定期的にグリース等の潤滑剤を充填しないと、軸受部の摺動面が焼き付きを起こして破損に至るおそれがある。ここで、軸受部に対する潤滑剤の充填を作業者が手動で行うことも可能であるが、ダンプトラックのサスペンション装置の場合、サスペンションシリンダ4L,4R,6L,6Rの周囲に多くの構造物が密集しているため、軸受部に接続した給脂配管を介して潤滑剤を自動給脂するようにしている。
【0007】
自動給脂に関する従来技術として、例えば特許文献1に記載されているように、予め決められた所定間隔毎に潤滑剤を自動給脂するように成すと共に、潤滑剤を供給する給脂管路に圧力センサを設け、この圧力センサによって給脂管路の異常を検出するようにした給脂制御システムが提案されている。このような給脂制御システムによれば、鉱山用ダンプトラック等の大型作業機のサスペンション装置に適用した場合でも、サスペンションシリンダの軸受部に対して作業者がわざわざ手動で給脂しなくても、一定のタイミングで潤滑剤を自動的に給脂することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態に係るダンプトラックのサスペンション装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0015】
図1は本発明のサスペンション装置が適用されるダンプトラックの側面図であり、このダンプトラックの構成については既に説明した通りであるため、ここでは説明を省略する。
【0016】
図2はフロントサスペンションシリンダ4Lとマウント1Aとの間に設けられた軸受部、すなわち、
図1のA部を破断して示す断面図である。
図2に示すように、フロントサスペンションシリンダ4Lの2山クレビスとマウント1Aとはピン10を用いて連結されており、これらピン10とマウント1Aとの間には球面軸受11が介設されている。なお、マウント1Aは、車輪を支持する車輪支持部材(例えばアクスル)の一部であり、フロントサスペンションシリンダ4Lの下端部を接続するために設けられたシリンダ取付部である。
【0017】
球面軸受11の外輪11Aはマウント1Aに固着されており、ピン(連結ピン)10に固着された内輪11Bは外輪11Aに接触する部分を摺動面として回動可能となっている。ピン10は一対のプレート12によってフロントサスペンションシリンダ4Lに固定されており、一方のプレート12に給脂口12aが設けられている。また、ピン10に給脂口12aと連通する潤滑剤供給流路10aが設けられており、後述する給脂装置から給脂口12aにグリース等の潤滑剤が供給されると、その潤滑剤が潤滑剤供給流路10aを通って球面軸受11の摺動面まで導かれるようになっている。なお、フロントサスペンションシリンダ4Lと車体フレーム1との間に設けられた軸受部や、フロントサスペンションシリンダ4L以外のサスペンションシリンダ4R,6L,6Rの軸受部も同様に構成されている。
【0018】
図3は本発明の実施の形態に係るサスペンション装置のシステム構成図であり、同図に示すように、このサスペンション装置は、サスペンションシリンダ13と、コントローラ14と、給脂装置とを含む。給脂装置は、グリースを貯留するグリースタンク30と、グリースを軸受部に給脂するための給脂ポンプ19と、リリーフバルブ20と、給脂ポンプ19を駆動する駆動源としてのエンジン16、メインポンプ17、および給脂モータ18と、給脂制御弁15とを備えている。
【0019】
図3において、符号13で示すサスペンションシリンダは、各サスペンションシリンダ4L,4R,6L,6Rの1つを代表的に示すものであり、チューブ21とロッド22を有している。チューブ21の内部にはガスおよび圧縮性オイルが仕切りなく封入されており、サスペンションシリンダ13は、外力を受けるとガスおよび圧縮性オイルが圧縮される2重ばね構造になっている。チューブ21の上端側は車体フレーム1に軸受部23を介して回動可能に連結されており、ロッド22の下端側は車輪支持部材であるマウント1A(
図2参照)に軸受部24を介して回動可能に連結されている。
【0020】
ダンプトラックが凹凸のある走行面等を走行している際に、車両の振動に伴ってロッド22がチューブ21に対して上下方向に伸縮すると、ボトム室13aおよびロッド室13bの容積がそれぞれ変化する。ロッド22の伸縮動作に伴って圧縮性オイルが絞り孔22aを通過する際に、圧力損出が発生して絞り孔22aの開口面積に応じた絞り作用が生じ、振動緩衝用の減衰力が発生する。チューブ21の上端部にはボトム室13aの圧力(シリンダ圧力)を検出する圧力センサ25が配設されており、この圧力センサ25の検出信号はコントローラ14に出力される。
【0021】
コントローラ14は、圧力センサ25の検出信号が入力される入力部26と、CPU、ROM・RAM等の記憶装置、その他の周辺回路などを有する演算処理部27と、給脂制御弁15に制御信号を出力する出力部28とを含んで構成されている。詳細については後述するが、演算処理部27は、圧力センサ25から所定周期で検出(サンプリング)されるシリンダ圧力の時間微分値を演算する時間微分器を有しており、出力部28は、当該時間微分器で演算される時間微分値の変化に応じて給脂制御弁15に制御信号を出力する。
【0022】
給脂制御弁15は電磁式切換弁であり、コントローラ14からの制御信号に応じて、開位置と閉位置に切り換わる。メインポンプ17はエンジン16によって駆動され、作動油タンク29から作動油を汲み上げる。給脂制御弁15が閉位置から開位置に切り換わると、メインポンプ17からの作動油(圧油)が給脂モータ18に供給され、給脂モータ18と給脂ポンプ19が駆動される。給脂ポンプ19が駆動されると、グリースタンク30からグリース(潤滑剤)が汲み上げられ、汲み上げられたグリースは給脂配管31を通してサスペンションシリンダ13の軸受部23,24に給脂される。
【0023】
図4は、サスペンションシリンダ13のシリンダ圧力と軸受部23,24に対するグリースの給脂タイミングとの関係を示す説明図であり、図中(a)は圧力センサ25によって検出されるシリンダ圧力Pを、(b)は該シリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtを、(c)は軸受部23,24にグリースを給脂する給脂タイミングをそれぞれ示している。
【0024】
図5はコントローラ14による給脂制御弁15の切換制御の処理内容を示すフローチャートであり、同図のフローチャートに示す処理は、キャブ9内の図示せぬイグニッションスイッチのオン操作により開始され、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0025】
図5に示すように、ステップS1において、コントローラ14は、圧力センサ25で検出されたサスペンションシリンダ13のシリンダ圧力Pを入力部26を介して取得すると、ステップS2へ進む。
【0026】
ステップS2において、コントローラ14は、演算処理部27の時間微分器でシリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtを計算し、ステップS3へ進む。
【0027】
ステップS3において、コントローラ14は、時間微分値dP/dtが正から負に変化したか否かを判定し、dP/dtが正から負に変化していない場合はステップS1に戻り、dP/dtが正から負に変化するとステップS4へ進む。
【0028】
ステップS4において、コントローラ14は、出力部28を介して給脂制御弁15にオン信号を出力し、給脂制御弁15を閉位置から開位置に切り換える。これにより、給脂モータ18にメインポンプ17からの圧油を供給して、給脂モータ18と給脂ポンプ19を駆動させ、グリースタンク30から汲み上げたグリースを給脂配管31を通してサスペンションシリンダ13の軸受部23,24に給脂する。すなわち、シリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtが正から負に変化したとき(
図4のt1)に、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから低下すると判断し、このタイミングでグリースの給脂を開始する。
【0029】
コントローラ14は、その後も時間微分値dP/dtの変化を監視し、ステップS5においてシリンダ圧力Pを取得してから、ステップS6においてシリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtを計算し、ステップS7へと進む。そして、ステップS7において、時間微分値dP/dtが負から正に変化すると、ステップS8へ進む。
【0030】
ステップS8において、コントローラ14は、出力部28を介して給脂制御弁15にオフ信号を出力し、給脂制御弁15を開位置から閉位置に切り換える。これにより、メインポンプ17から給脂モータ18への圧油の供給が遮断され、給脂モータ18と給脂ポンプ19の駆動が停止するため、軸受部23,24に対するグリースの給脂が終了する。すなわち、シリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtが負から正に変化したとき(
図4のt2)に、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから大きくなると判断し、このタイミングでグリースの給脂を停止する。
【0031】
このようにして軸受部23,24に1回分のグリースの充填が終了すると、ステップS6からスタートに戻り、コントローラ14は、次に時間微分値dP/dtが正から負に変化したタイミング(
図4のt3)で再び給脂を開始し、その後に時間微分値dP/dtが負から正に変化したタイミング(
図4のt4)で給脂を停止する、という切換制御を繰り返す。
【0032】
以上説明したように、本実施の形態に係るダンプトラックのサスペンション装置では、サスペンションシリンダ13のシリンダ圧力(ボトム室13aの圧力)Pを圧力センサ25で検出し、コントローラ14が、この圧力センサ25の検出信号に基づいてシリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtを演算し、その時間微分値dP/dtが正から負に変化したときに、給脂装置を作動させて軸受部23,24に給脂を開始するようにしたので、サスペンションシリンダ13の軸受部23,24にグリース(潤滑剤)を効率良く給脂することができる。すなわち、シリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtが正から負に変化したときに、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから低下すると判断し、このタイミングでグリースの給脂が開始されるため、大きな車重がかかるサスペンションシリンダ13の軸受部23,24にグリースを確実に、しかも効果的に自動給脂することができる。
【0033】
また、コントローラ14は、サスペンションシリンダ13の軸受部23,24に給脂を開始した後、シリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtが負から正に変化したときに、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから大きくなると判断し、このタイミングで給脂を停止するようにしたので、サスペンションシリンダ13が伸縮動作を繰り返す度に適切量のグリースを給脂することができる。特に、ダンプトラックのサスペンション装置に用いられるサスペンションシリンダ13は、ガスと圧縮性オイルが封入されたハイドロニューマチック式サスペンションであって、自動車用のサスペンションに比べると固有振動数がかなり低い(約1.5Hz程度)ため、サスペンションシリンダ13の1回の伸縮動作の間に給脂開始/停止を行うことができる。
【0034】
なお、上記の実施の形態では、演算処理部27がシリンダ圧力の増減変化を算出する手段として時間微分器を例示して説明したが、時間微分器の代わりに減算器を用いてシリンダ圧力の増減変化を算出することも可能である。以下、演算処理部27が減算器を有する場合の変形例について
図6に示すフローチャートを参照して説明する。
【0035】
図6に示すように、ステップS10において、コントローラ14は、圧力センサ25で検出されたサスペンションシリンダ13のシリンダ圧力P
iを、所定周期(例えば数msec)毎に入力部26を介して取得すると、ステップS11へ進む。なお、シリンダ圧力Piを取得する所定周期は、圧力センサ25の1サンプリング周期と一致していても良いが、複数回サンプリングする時間間隔を所定周期としても良い。
【0036】
ステップS11において、コントローラ14は、今回取得したシリンダ圧力P
iと前回取得したシリンダ圧力P
i−1とにより、演算処理部27の減算器で今回のシリンダ圧力P
iから前回のシリンダ圧力P
i−1を減算して差圧Paを計算(P
i−P
i−1=Pa)し、ステップS12へ進む。
【0037】
ステップS12において、コントローラ14は、差圧Pa=P
i−P
i−1が負になったか否か(P
i−P
i−1<0)を判定し、差圧Paが負になっていない場合はステップS10に戻り、差圧Paが負になるとステップS13へ進む。
【0038】
ステップS13において、コントローラ14は、出力部28を介して給脂制御弁15にオン信号を出力し、給脂制御弁15を開位置に切り換える。これにより、給脂モータ18にメインポンプ17からの圧油を供給して、給脂モータ18と給脂ポンプ19を駆動させ、グリースタンク30から汲み上げたグリースを給脂配管31を通してサスペンションシリンダ13の軸受部23,24に給脂する。すなわち、今回のシリンダ圧力P
iから前回周期のシリンダ圧力P
i−1を減算した差圧Paが負になったとき(
図4のt1)に、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから低下すると判断し、このタイミングでグリースの給脂を開始する。
【0039】
コントローラ14は、その後もシリンダ圧力の差圧Paの変化を監視する。すなわち、ステップS14においてカウントiを更新(i=i+1)した後、ステップS15においてシリンダ圧力P
iを所定周期毎に取得してから、ステップS16において今回のシリンダ圧力P
iから前回のシリンダ圧力P
i−1を減算して差圧Paを計算(P
i−P
i−1=Pa)し、ステップS17へと進む。そして、ステップS17において、差圧Paが負から正に変化(P
i−P
i−1≧0)すると、ステップS18へ進む。
【0040】
ステップS18において、コントローラ14は、出力部28を介して給脂制御弁15にオフ信号を出力し、給脂制御弁15を開位置から閉位置に切り換える。これにより、メインポンプ17から給脂モータ18への圧油の供給が遮断され、給脂モータ18と給脂ポンプ19の駆動が停止するため、軸受部23,24に対するグリースの給脂が終了する。すなわち、シリンダ圧力の差圧Paが負から正に変化したとき(
図4のt2)に、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから大きくなると判断し、このタイミングでグリースの給脂を停止する。
【0041】
このようにして軸受部23,24に1回分のグリースの充填が終了すると、ステップS15からスタートに戻り、コントローラ14は、次にシリンダ圧力の差圧Paが負になったタイミング(
図4のt3)で再び給脂を開始し、その後に差圧Paが負から正に変化したタイミング(
図4のt4)で給脂を停止する、という切換制御を繰り返す。
【0042】
以上説明したように、コントローラ14の演算処理部27が減算器を用いてシリンダ圧力の差圧Paを算出する場合においても、時間微分器を用いてシリンダ圧力Pの時間微分値dP/dtを算出する場合と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、今回のシリンダ圧力P
iから前回のシリンダ圧力P
i−1を減算した差圧Paが負になったときに、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから低下すると判断し、このタイミングでグリースの給脂が開始されるため、大きな車重がかかるサスペンションシリンダ13の軸受部23,24にグリースを確実にかつ効果的に自動給脂することができる。また、軸受部23,24に給脂を開始した後、シリンダ圧力Pの差圧Paが負から正に変化したときに、サスペンションシリンダ13のシリンダ荷重がこれから大きくなると判断し、このタイミングで給脂を停止するようにしたので、サスペンションシリンダ13が伸縮動作を繰り返す度に適切量のグリースを給脂することができる。
【0043】
なお、上記した各実施形態では、サスペンションシリンダ13が伸縮動作を繰り返す度に、1回分のグリースを軸受部23,24に給脂するように構成されているが、サスペンションシリンダ13の伸縮動作の度に毎回給脂しなくても良く、要は、シリンダ圧力が増加方向から減少方向に変化したタイミングで所望の頻度で給脂できれば良い。そのために給脂動作を開始する設定条件を、時間微分値dP/dtが正から負に変化するだけでなく所定の負の値を超えた時点で給脂を開始したり、差圧Paが負から正になるだけではなく所定の正の値を超えた時点で給脂を開始しても良い。また例えば、所定時間毎に給脂期間と待機期間を繰り返す給脂間隔タイマを設定し、給脂フラグがオフの待機期間中は、サスペンションシリンダ13が伸縮動作をしてもシリンダ圧力の時間微分値dP/dtや差圧Paの判定を行わず、給脂フラグがオンとなる給脂期間中にサスペンションシリンダ13が伸縮動作をしたときだけ、シリンダ圧力の時間微分値dP/dtや差圧Paの変化を判定して、軸受部23,24にグリースを給脂開始/停止するように構成することも可能である。
【0044】
また、上記した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。