特開 2022-66162 建設機械のアタッチメントを変更するためのクイックチェンジシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022066162

(43)【公開日】2022-04-28

(54)【発明の名称】建設機械のアタッチメントを変更するためのクイックチェンジシステム

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/42 20060101AFI20220421BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20220421BHJP

   E02F 3/96 20060101ALI20220421BHJP

【ＦＩ】

E02F3/42

E02F9/20

E02F3/96

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021166578

(22)【出願日】2021-10-11

(31)【優先権主張番号】10 2020 127 313.4

(32)【優先日】2020-10-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】519209288

【氏名又は名称】オイルクイック ドイチュランド カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ステファン シャウアー

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AB04

2D003CA02

2D003DA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】建設機械のアタッチメントを交換するためのクイックチェンジシステムに関する。本発明の課題は、より高い信頼性でクイックカプラ上のアタッチメントのロックを可能にする、クイックチェンジシステムを考案することである。
【解決手段】クイックチェンジシステムは、回転駆動装置（９）および旋回駆動装置（１２）を駆動するための第１の制御回路（４７）と、クイックカプラ（１）に結合されたアタッチメント（４６）に供給するための少なくとも１つの追加の制御回路（６１）と、少なくとも１つのロック要素（２６）を作動させるために、第１のまたは少なくとも１つの追加の制御回路（４７、６１）で作用しているより高い圧力に油圧駆動装置（２７）をさらすためのシャトル弁装置（６４）とを含む油圧制御装置（４４）を特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クイックカプラ（１）を備えた建設機械のアタッチメントを交換するためのクイックチェンジシステムであって、
クイックカプラ（１）は、油圧旋回駆動装置（１２）によって回転軸（５）に直交する旋回軸（１１）を中心に旋回可能に、および油圧回転駆動装置（９）によって前記回転軸（５）を中心に接続部（２）上で回転可能に配置され、クイックカプラ（１）に結合されたアタッチメント（４６）を保持するために油圧駆動装置（２７）によって作動可能なマウント（２３、２４）および少なくとも１つのロック要素（２６）を含み、前記回転駆動装置（９）および前記旋回駆動装置（１２）を制御するための第１の制御回路（４７）と、前記クイックカプラ（１）に結合された前記アタッチメント（４６）に供給するための少なくとも１つの追加の制御回路（６１）と、前記少なくとも１つのロック要素（２６）を作動させるために、前記第１または前記少なくとも１つの追加の制御回路（４７、６１）で作用しているより高い圧力に前記油圧駆動装置（２７）をさらすためのシャトルバルブ構成（６４）と、を含む油圧制御装置（４４）によって特徴付けられる、クイックチェンジシステム。

【請求項2】

前記シャトル弁構成（６４）は、前記追加の制御回路（６１）と前記油圧駆動装置（２７）との間に配置された２つのシャトル弁（６５、６６）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のクイックチェンジシステム。

【請求項3】

両方のシャトル弁（６５、６６）は前後に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載のクイックチェンジシステム。

【請求項4】

前記シャトル弁構成（６４）は、ロック位置と解放位置との間で油圧駆動装置（２７）によって作動される前記少なくとも１つのロック要素（２６）の移動を制御するために、制御回路（５１）の上流に接続されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のクイックチェンジシステム。

【請求項5】

前記油圧駆動装置（２７）によって作動される前記少なくとも１つのロック要素（２６）の前記移動を制御するための前記制御回路（５１）は、整流回路のように配置された逆止弁（５２から５５）および方向弁（５７）を含むことを特徴とする、請求項４に記載のクイックチェンジシステム。

【請求項6】

前記第１の制御回路（４７）および前記少なくとも１つの追加の制御回路（６１）は、前記制御回路（５１）およびクイックカプラ（１）に組み込まれた回転ジョイント（６）を介して前記油圧駆動装置（２７）に接続されることを特徴とする、請求項４または５に記載のクイックチェンジシステム。

【請求項7】

前記回転ジョイント（６）は、駆動ハウジング（４）の通路開口部（３０）内に配置されたステータ（７）と、ステータ（７）内で回転するように取り付けられたロータ（８）とを含むことを特徴とする、請求項６に記載のクイックチェンジシステム。

【請求項8】

前記第１の制御回路（４７）によって、前記旋回駆動装置（１２）を第１の方向弁（４８）を介して制御することができ、前記回転駆動装置（９）を第２の方向弁（４９）を介して制御することができることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のクイックチェンジシステム。

【請求項9】

前記第１の制御回路（４７）によって、前記少なくとも１つの追加の負荷（４５）を方向弁（５０）を介して制御することができることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のクイックチェンジシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文に記載の建設機械のアタッチメントを交換するためのクイックチェンジシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

建設機械のさまざまなアタッチメントを簡単かつ便利に交換するためのこのタイプのクイックチェンジシステムは、特許文献１から知られている。これは、駆動ハウジング内で回転するように取り付けられ、回転駆動装置によって駆動ハウジングに対して回転可能なクイックカプラと回転ジョイントとを有し、回転ジョイントは、ステータと、クイックカプラに作動流体を供給するために駆動ハウジング内に配置された、ステータ内で回転可能なロータとを備える。傾斜バケット、ダブルスクープバケット、剪断機、コンパクタ、磁石、油圧ハンマーなどのクイックカプラに接続されたアタッチメントは、回転駆動装置によって、掘削機アームの長手方向軸を横切るように配置された旋回軸の周りだけでなく、旋回軸に直交する回転軸の周りにも接続することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０ ２０１３ ２０６ ５７４号明細書

【発明の概要】

【0004】

本発明の課題は、より高い信頼性でクイックカプラ上のアタッチメントのロックを可能にする、上述したタイプのクイックチェンジシステムを考案することである。

【0005】

この問題は、請求項１の特徴を有するクイックチェンジシステムによって解決される。本発明の好都合な実施形態および有利な改良は、従属請求項に記載されている。

【0006】

建設機械のアタッチメントを交換するための本発明によるクイックチェンジシステムは、油圧回転駆動装置によって回転軸を中心に回転可能であり、かつ油圧旋回駆動装置によって回転軸に直交する旋回軸を中心に旋回可能であるクイックカプラを含み、クイックカプラは、クイックカプラに結合されたアタッチメントを固定するために油圧駆動装置によって作動され得る少なくとも１つのロック要素を備えるマウントを含む。クイックチェンジシステムはまた、回転駆動装置および旋回駆動装置を制御するための第１の制御回路と、クイックカプラに結合されたアタッチメントに供給するための少なくとも１つの追加の制御回路と、ロック装置を作動させるために、第１のまたは少なくとも１つの追加の制御回路に作用しているより高い圧力に油圧駆動装置をさらすためのシャトル弁装置とを含む油圧制御装置を含む。次に、ロックを作動させるための油圧駆動装置は、第１の追加のおよび少なくとも１つの追加の制御回路から供給され、この場合、より高い圧力を有する制御回路が常に優先される。したがって、ロックは常に利用可能な最高圧力で発生することが保証され、したがってより高い安全基準が達成される。

【0007】

好都合な実施形態におけるシャトル弁装置は、追加の制御回路と油圧駆動装置との間に２つのシャトル弁を有する。２つのシャトル弁は、好ましくは、前後に接続され、ロックの作動のために設けられた油圧駆動装置が常に利用可能な最高圧力にさらされるように配置される。

【0008】

シャトル弁装置は、好ましくは、ロック位置と解放位置との間で油圧駆動装置によって作動される少なくとも１つのロック要素の移動を制御するための制御回路である。制御回路は、整流回路のように配置された逆止弁および方向弁を都合よく含むことができる。制御回路のどの制御ラインが圧力にさらされているかに関係なく、少なくとも１つのロック要素を作動させるための油圧駆動が適切に行われることを制御回路によって保証することができる。

【0009】

別の好都合な実施形態においては、第１のおよび少なくとも１つの追加の制御回路を、クイックカプラに組み込まれた制御回路および回転ジョイントを介して油圧駆動装置に接続することができる。クイックカプラに組み込まれたその設計および配置により、回転ジョイントは、クイックカプラに作動流体を供給するためのいくつかの供給チャネルを有することができる。これにより、いくつかの接続部を備えたアタッチメントも提供することができる。いくつかの供給チャネルを接続または組み合わせることによって、大容量の供給ラインを作成して、低い背圧でより高い流量を実現することもできる。

【0010】

第１の制御回路を介して、回転駆動装置は第１の方向弁を介して駆動され、旋回駆動装置は第２の方向弁を介して駆動され得る。第１の制御回路を介して、対応する方向弁を介して追加の負荷を駆動することもできる。

【0011】

本発明のさらなる詳細および利点は、図面を参照した好ましい実施形態例の以下の説明から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】クイックカプラ、接続部、および回転装置を備えたクイックチェンジシステムの斜視図を示す。

【図2】図１のクイックチェンジシステムの部分断面図を示す。

【図3】図１および図２に示すクイックチェンジシステムを駆動するための油圧回路を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１および図２は、アタッチメントの自動連結のためのクイックカプラ（連結器）１と、クイックカプラ１を掘削機アームまたは建設機械の別のアタッチメントに取り付けるための接続部２と、クイックカプラ１を接続部２に対して回転させるためにクイックカプラ１と接続部２との間に配置された回転装置３とを有するクイックチェンジシステムの一実施形態の例を示す。回転装置３は、クイックカプラ１が図２に示す回転軸５（ここでは垂直に整列している）を中心に回転するように取り付けられている駆動ハウジング４を含む。回転ジョイント６はまた、駆動ハウジング４内の回転装置３内に配置され、ステータ７は、駆動ハウジング４に対して回転可能に固定され、ロータ８は、クイックカプラ１に作動流体を供給するためにステータ内で回転するように取り付けられる。クイックカプラ１は、図１に示す油圧モータとして設計された回転駆動装置９と、駆動ウォーム（図示せず）を介して図２に示すように、ウォームギアとして設計された駆動輪１０を有するギア機構とによって、回転軸５を中心に３６０°電動式に回転可能である。

【0014】

図示の実施形態における回転装置３の駆動ハウジング４は、回転軸５に直交する旋回軸１１を中心として接続部２上で旋回するように配置され、ここでは２つの作動シリンダによって形成された旋回駆動装置１２を介して接続部２に対して旋回軸１１を中心に旋回することができる。しかしながら、旋回駆動装置１２はまた、接続部２に対して駆動ハウジング４を傾斜させるための旋回モータなどとして設計することができる。このようなクイックチェンジシステム（チルトローテータとも呼ばれる）により、クイックカプラ１に接続されたアタッチメントは、回転軸５を中心に回転するだけでなく、接続部２に対して回転軸５に直交する旋回軸を中心に傾斜することができ、その結果、移動能力が拡大し、適用領域が拡大する。しかしながら、駆動ハウジング４は、接続部２に固定された追加の旋回機能なしで配置することもできるので、クイックカプラ１は、接続部２に対して回転軸５を中心にしてのみ回転可能である。

【0015】

図示の実施形態例の接続部２は、互いに平行な２つの側壁１３と、前方および後方の横材１４とを有する。駆動ハウジング４は、図１に明らかな軸受ピン１５を介して、前方横材および後方横材１４の対応する軸受孔１６内で旋回軸１１を中心に回転するように取り付けられている。接続部２は、２つの側壁１３の孔１７を介して、掘削機のアームおよび連結部に取り付けることができる。図示の実施形態における旋回駆動装置１２は、接続部２の対応する側壁１３に締結されたシリンダハウジング１８と、シリンダハウジング１８内で油圧的に移動可能なピストンロッド１９とを備える２つの作動シリンダによって形成され、ピストンロッドの自由端は、ロッド端部軸受２０および対応するホルダ２１を介して駆動ハウジング４に接続されている。駆動ハウジング４は、２つのピストンロッド１９の対応する収縮および伸長によって接続部２に対して傾斜することができる。

【0016】

図２の断面に示されているクイックカプラ１は、溶接構造または鋳造部品として設計された支持体２２を含み、支持体の一方の側には、一方の側に第１のピン状連結要素を収容して保持するために一方の側に開いた第１のマウント（取付具、取付台）２３を有し、他方の側には、他方の側に第２のピン状連結要素を収容して保持するために他方の側に下向きに開いた第２のマウント（取付具、取付台）２４を有する。

【0017】

図示の実施例におけるクイックカプラ１は、前方連結要素用として支持体２２の一方の側に互いに離間した２つのマウント２３を有し、後方連結要素用として他方の側に２つのマウント２４を有する。一方の側に開いた第１のマウント２３は、爪状またはフォーク状に形成されている。他方の側に下向きに開いた第２のマウント２４は、ピン状連結要素を支持するために湾曲した下側支持面２５を有する。ロック装置は、第２のマウント２４上に、伸長したロック位置と収縮したロック解除位置との間で移動可能な２つのピン状ロック要素２６を備える。２つのピン状ロック要素２６は、支持体２２内を移動するように案内され、ここでは（図２に示すように）油圧シリンダとして設計された油圧駆動装置２７によって、アダプタまたはアタッチメントを解放または接続するための収縮ロック解除位置と、図１に示す伸長ロック位置との間で移動可能である。伸長ロック位置にある下方に開いた第２のマウント２４は、支持体２２のガイド孔内で移動可能に配置されたロック要素２６によって底部で閉じられ、その結果、連結要素は、ピン状ロック要素２６によって底部に係合される。

【0018】

クイックカプラ１を用いてアタッチメントを接続するために、一般的に油圧ショベルアームに配置されたクイックカプラ１と、接続部２を介した油圧ショベルのカプラとが最初に移動されて、その結果、アダプタまたはアタッチメントに直接配置された前方のピン状連結要素が、クイックカプラ１の一方の側の爪状またはフォーク状のマウント２３に引き込まれる。次いで、クイックカプラ１は、依然として引き出されているロック要素２６と共に前方のピン状結合要素を中心に旋回し、その結果、後方結合要素がクイックカプラ１の他方の側の下向きに開いたマウント２４の支持面２５上のアダプタまたはアタッチメントに到達する。その後、クイックカプラ１の支持体２２のガイド孔内で移動可能に配置されたロック要素２６を油圧駆動装置２７を介して伸長させることができ、その結果、後方のピン状連結要素がクイックカプラ１上の２つのロック要素２６によって下方から係合され、したがってアタッチメントがクイックカプラ１上に固定される。

【0019】

図２から分かるように、１つの部分からなる駆動ハウジング４は、上部環状カバー面２８と、駆動ハウジング４の内側軸受リング２９によって境界を定められた中央通路開口部３０と、駆動輪１０を収容するように軸受リング２９の周りに配置された下向きに開いた環状空間３１とを有する。環状空間３１は、内側軸受リング２９の外側と駆動ハウジング４の外周壁３２の内側との間に境界を定められている。駆動輪１０は、駆動輪１０のほぼ全高にわたって軸方向に延びる駆動ハウジング４の内側軸受リング２９の外側に回転可能に取り付けられ、軸方向に固定されるが、駆動ハウジング４内のクイックカプラ１の回転可能な支持のためでもある。この目的のために、クイックカプラ１の支持体２２は、駆動ハウジング４の軸受リング２９上で回転するように取り付けられた、軸方向に固定された駆動輪１０に、中間リング３３を介してしっかりと接続される。中間リング３３は、支持体２２にしっかりと溶接され、ねじを介して駆動輪１０にしっかりと接続することができる。

【0020】

ステータ７は、中空円筒状のベース要素３４と、駆動ハウジング４の上部カバー面２８の対応する凹部３７に形状嵌合係合するための図１に示す外側肩部３６を有する環状の上部保持フランジ３５とを有する。ステータ７は、保持フランジ３５上の肩部３６および駆動ハウジング４の上部カバー面２８上の対応する凹部３７を介して、駆動ハウジング４内のねじれに対して固定される。中空円筒状のベース要素３４の外径は、駆動ハウジング４の通路開口部３０の内径に適合され、その結果、ステータ７は駆動ハウジング４に対して半径方向に支持される。駆動ハウジング４に対するステータ７の半径方向の支持は、ベース要素３４の上側領域だけでなく、駆動輪の上端面３８の下でも行われ、その結果、ステータ７は、駆動ハウジング４に対するその長さの大部分にわたって半径方向に支持される。

【0021】

図２から明らかなように、軸受リング２９は、駆動ハウジング４内で比較的下方に延びる。図示の実施形態では、軸受リング２９の下端３９は、駆動輪１０の下端面４０の領域に配置される。回転ジョイント６のステータ７は、軸受リング２９の通路開口部３０を完全に充填し、その結果、閉じた設計が得られる。ここではＯ字形または矩形断面を有する環状シールとして設計されたシール要素４１が、ステータ７の中空円筒状のベース要素３４と駆動ハウジング４との間に配置される。図示の実施形態では、回転ジョイント６のステータ７は、互いに軸方向に離間した３つのシール要素４１を介して、駆動ハウジング４の通路開口部３０内に半径方向にシールされて配置される。既知の様式の回転ジョイント６は、ステータ７に配置された第１のチャネル部４２と、チャネル部４２に接続されたロータ８の第２のチャネル部４３とを有するいくつかの供給チャネルを有する。

【0022】

図３は、上述のクイックチェンジシステムを制御するための油圧制御装置４４の概略図を示す。油圧制御装置４４は、回転駆動装置９を制御して、回転軸５を中心としたクイックカプラ１の回転運動を制御し、旋回駆動装置１２を駆動して、旋回軸１１を中心としたクイックカプラ１の旋回運動または傾斜運動を制御し、ロック装置用の油圧シリンダとして設計された油圧駆動装置２７を制御して、追加の負荷４５を制御し、クイックカプラ１に結合された油圧作動アタッチメント４６に供給およびこれを駆動するように設計されている。アタッチメント４６は、いわゆる連続的な回転要素、すなわち連続的な動作のハンマーまたはバイブレータなどとすることができる。そのようなアタッチメントは、通常、より高い体積流量で操作される。

【0023】

油圧制御装置４４は、第１の制御回路４７を含み、旋回駆動装置１２は、４／３方弁として設計された第１の方向弁４８を介して、旋回軸１１を中心とするクイックカプラ１の旋回または傾斜運動を制御し、回転駆動装置９は、同じく４／３方弁として設計された第２の方向弁４９を介して、回転軸５を中心としてクイックカプラ１を回転させる。追加の負荷４５はまた、４／３方弁として設計された第３の方向弁５０を介して、第１の制御回路４７によって駆動することができる。油圧シリンダとして設計された油圧駆動装置２７はまた、第１の制御回路４７を介して、整流回路のように配置された４つの逆止弁５２から５５、追加の逆止弁５６、およびばね負荷された電気式４／２方向弁５７を有する制御回路５１を介してロック装置用に制御することができる。第１の制御回路４７は、第１の制御ライン５８および第２の制御ライン５９を有し、制御回路５１および回転ジョイント６を介して油圧駆動装置２７に接続され、図２に示すピン状ロック要素２６を伸長ロック位置と収縮解除位置との間で移動させる。図２に示されるロック要素２６は、図３に示される４／２方向弁５７の位置において、油圧駆動装置２７によって伸長ロック位置に押し込まれる。一方、４／２方向弁５７を操作することにより、ロック要素２６を収縮解除位置に移動させることができる。第１の制御回路４７内の圧力は、第１の制御回路４７内に配置された圧力制限弁６０を介して、所定の最大値に制限することができる。例えば、第１の制御回路４７内の圧力は、圧力制限弁６０によって２２５バールの最大圧力に制限することができる。

【0024】

クイックカプラ１に接続されたアタッチメント４６を制御およびこれに供給するために、油圧制御装置４４は追加の制御回路６１も含む。第３の制御ライン６２および第４の制御ライン６３を備える追加の制御回路６１は、回転ジョイント６を介してアタッチメント４６に接続され、高い体積流量でアタッチメント４６への供給を保証するために、第１の制御回路４７に対して例えば最大３５０バールのより高い圧力で動作する。

【0025】

油圧制御装置４４はまた、制御回路５１の前に接続されたシャトル弁構成６４を有し、２つのシャトル弁６５、６６が前後に接続されている。シャトル弁構成６４は、ロック要素２６の作動のための油圧駆動装置２７が、第１または第２の制御回路に作用しているより高い圧力によって作用されることを保証する。次に、ロックを作動させるための油圧駆動装置２７は、両方の制御回路４７および６１によって供給され、より高い圧力を有する制御回路が常に優先される。したがって、ロックは常に利用可能な最高圧力で発生することが保証され、したがってより高い安全基準が達成される。

【0026】

本発明は、上述の実施形態例に限定されない。ここで使用される２つの制御回路の代わりに、いくつかの追加の制御回路を使用することもできる。

【0027】

参照番号のリスト
１ クイックカプラ
２ 接続部
３ 回転装置
４ 駆動ハウジング
５ 回転軸
６ 回転ジョイント
７ ステータ
８ ロータ
９ 回転駆動装置
１０ 駆動輪
１１ 旋回軸
１２ 旋回駆動装置
１３ 側壁
１４ 横材
１５ 軸受ピン
１６ 軸受孔
１７ 孔
１８ シリンダハウジング
１９ ピストンロッド
２０ ロッド端部軸受
２１ ホルダ
２２ 支持体
２３ 第１のマウント
２４ 第２のマウント
２５ 支持面
２６ ロック要素
２７ 油圧駆動装置
２８ カバー面
２９ 軸受リング
３０ 通路開口部
３１ 環状空間
３２ 外周壁
３３ 中間リング
３４ ベース要素
３５ 保持フランジ
３６ 肩部
３７ 凹部
３８ 上端面
３９ 軸受リングの下端
４０ 下端面
４１ シール要素
４２ 第１のチャネル部
４３ 第２のチャネル部
４４ 油圧制御装置
４５ 追加の負荷
４６ アタッチメント
４７ 第１の制御回路
４８ 第１の方向弁
４９ 第２の方向弁
５０ 第３の方向弁
５１ 回路
５２ 第１の逆止弁
５３ 第２の逆止弁
５４ 第３の逆止弁
５５ 第４の逆止弁
５６ 第５の逆止弁
５７ ４／２方向弁
５８ 第１の制御ライン
５９ 第２の制御ライン
６０ 圧力制限弁
６１ 追加の制御回路
６２ 第３の制御ライン
６３ 第４の制御ライン
６４ シャトル弁構成
６５ 第１のシャトル弁
６６ 第２のシャトル弁

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】