JP5204022B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、構造物解体工事、廃棄物解体工事、道路工事、建設工事、土木工事、災害復旧作業等に使用される作業機械に係り、特に下部走行体に４つ以上のクローラユニットを設けた作業機械に関する。

各種解体，産業廃棄物処理などの様々な作業に対応した作業機械は、掘削機械として開発されてきた油圧ショベルをべースとして、開発されてきた。さらに近年、地震等の災害復旧作業や林業など、従来の２つの固定クローラや４つのホイールを設けた下部走行体では進入が困難な現場への対応に対する要望は大きくなっており、４つのクローラユニットを設けた作業機械が提案されている。

このような４つのクローラユニットを設けた作業機械としては、従来例えば、特許文献１に記載のものがある。４つのクローラユニットは、下部走行体の前後左右にそれぞれ受動的に前後揺動自在に設けられている。これにより、起伏の激しい路面を乗り越えるようなときでも、路面の傾斜に合わせてクローラユニットを前後に揺動させ、路面に広く接地させることができ、凹凸のある路面での走行性を向上させている。

また、特許文献２に記載の４つのクローラユニットを設けた作業機械は、更にクローラユニットの前後の揺動を制止させる制止装置を備えている。

特開平４−２４４４８９号公報 特開平１１−１２９９４７号公報

ところで、このような作業機械は作業フロント装置の先端で重量物を把持した場合、作業フロント装置の先端に下向きに加わる負荷が増加し、作業機械の重心は前方に移動する。また、上部旋回体を左右いずれかに旋回させて作業フロント装置による作業を行う場合も、作業機械の重心は左右いずれかに移動する。ここで慣性力を考慮した作業機械の重心が安定領域（後述）内から外れると、作業機械は転倒する。したがって、作業機械の安定領域が広いほど転倒する確率が低く、安定した作業が可能となる。

ここで、安定領域について説明する。一般的な、下部走行体の左右に設けられた２台の固定クローラを備えた作業機械においては、左クローラの中心線と、右クローラの中心線と、左右クローラのアイドラ回転軸を結ぶ線と、左右クローラの駆動スプロケット回転軸を結ぶ線とで囲まれた領域が安定領域となる。

特許文献１記載の４つのクローラユニットを設けた作業機械では、クローラユニットが下部走行体に受動的に前後揺動自在に設けられている構成のため、左側前後２台のクローラユニットの中心線と、右側前後２台のクローラユニットの中心線と、前側左右２台のクローラユニットの揺動支点を結ぶ線と、後側左右２台のクローラユニットの揺動支点を結ぶ線とで囲まれた領域が安定領域となる。前側左右２台のクローラユニットの揺動支点はアイドラ回転軸より作業機械中心側に位置し、後側左右２台のクローラユニットの揺動支点は駆動スプロケット回転軸より作業機械中心側に位置するため、特許文献１記載の４つのクローラユニットを設けた作業機械の安定領域は２クローラ作業機の安定領域に比較して狭くなり、作業安定性が低下する。

特許文献２記載の４つのクローラユニットを設けた作業機械では、更にクローラユニットの前後の揺動を制止させる制止装置を備えている構成のため、左側前後２台のクローラユニットの中心線と、右側前後２台のクローラユニットの中心線と、前側左右２台のクローラユニットのアイドラ回転軸を結ぶ線と、後側左右２台のクローラユニットのアイドラ回転軸を結ぶ線とで囲まれた領域が安定領域となる。特許文献２記載の４つのクローラユニットを設けた作業機械の安定領域は２クローラ作業機の安定領域に比較して同等であり、すなわち作業安定性を維持するとともに、上述の通り走行性を向上させている。また、特許文献１記載の４つのクローラユニットを設けた作業機械と比較すると、走行性を維持し作業安定性を向上させている。

しかし、特許文献２記載の４つのクローラユニットを設けた作業機械は制止装置および制止装置を駆動するための油圧駆動装置を必要とし、作業機械の構造が複雑になり、コスト面でも不利である。また、制止装置がクローラユニットの前後の揺動を制止させるためには、大きな制止力を必要とし、実現可能性が低い。

本発明の目的は、起伏の激しい路面での走行性を維持し、作業フロント装置作業時の作業安定性を向上させることができるとともに、それらの両性能を簡易な構成で実現することができる作業機械を提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、運転室を設けた上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられた作業フロント装置と、前記上部旋回体の下部に設けられた下部走行体と、受動的に前後揺動自在に前記下部走行体の前後左右に設けられた少なくとも４台のクローラユニットとを備えた作業機械において、前記４台のクローラユニットは、それぞれアクチュエータを介して能動的に左右揺動自在に前記下部走行体に設けられ、前記４台のクローラユニットは、前側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける前端部の間隔がクローラユニットにおける後端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける後端部の間隔がクローラユニットにおける前端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動される第１作業時姿勢と、前側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける後端部の間隔がクローラユニットにおける前端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける前端部の間隔がクローラユニットにおける後端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動される第２作業時姿勢の少なくとも一方に動作可能であり、前記上部旋回体と前記前側左右２台のクローラユニットの間に、前記前側左右２台のクローラユニットを前記上部旋回体に対して前後方向に揺動する脚前後シリンダと、前記上部旋回体と前記後側左右２台のクローラユニットの間に、前記後側左右２台のクローラユニットを前記上部旋回体に対して前後方向に揺動する脚前後シリンダとを設けた。

このように構成した本発明においては、クローラユニットが受動的に前後揺動自在に下部走行体に設けられている。これにより、起伏の激しい路面を乗り越えるようなときでも、路面の傾斜に合わせてクローラユニットを前後に揺動させ、路面に広く接地させることができ、起伏の激しい路面での走行性を確保している。

また、少なくとも４台のクローラユニットは、それぞれアクチュエータを介して能動的に左右揺動自在に下部走行体に設けられ、前側左右２台のクローラユニットが、作業機械の作業時に前端部間隔が後端部間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニットは、作業機械の作業時に後端部間隔が前端部間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動される第１作業時姿勢と、前側左右２台のクローラユニットが、作業機械の作業時に後端部間隔が前端部間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニットは、作業機械の作業時に前端部間隔が後端部間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動される第２作業時姿勢の少なくとも一方に動作可能である。

作業機械の非作業時、すなわちクローラユニットが左右に揺動されないときは、左側前後２台のクローラユニットの中心線と、右側前後２台のクローラユニットの中心線と、前側左右２台のクローラユニットの揺動支点を結ぶ線と、後側左右２台のクローラユニットの揺動支点を結ぶ線とで囲まれた領域が安定領域となる。

一方、作業時は、左前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と左後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線と、右前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線と、左前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線と、左後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線と、左前のクローラユニットの揺動支点の形成する揺動軸線と、右前のクローラユニットの揺動支点の形成する揺動軸線と、左後のクローラユニットの揺動支点の形成する揺動軸線と、右後のクローラユニットの揺動支点の形成する揺動軸線とで囲まれた領域が安定領域となる第１作業時姿勢と、左前のクローラユニットの中心線と駆動スプロケット回転軸との交点と左後のクローラユニットの中心線と駆動スプロケット回転軸との交点とを結ぶ線と、右前のクローラユニットの中心線と駆動スプロケット回転軸との交点と右後のクローラユニットの中心線と駆動スプロケット回転軸との交点とを結ぶ線と、左前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線と、左後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線と、左前のクローラユニットの中心線と、右前のクローラユニットの中心線と、左後のクローラユニットの中心線と、右後のクローラユニットの中心線とで囲まれた領域が安定領域となる第２作業時姿勢とのいずれかの姿勢をとることが可能である。

これにより作動時における安定領域は広くなり、作業安定性を向上させることができる。

更に、第１作業時姿勢では、前側左右２台のクローラユニットは、作業機械の作業時に前端部間隔が後端部間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動されるため、作業機械前方における作業フロント装置の作業範囲を広く取ることができ、これにより作業性を向上させることができる。また、第２作業時姿勢では、例えば、左側前後２台のクローラユニットを正回転させ、右側前後２台のクローラユニットを逆回転させると、容易に作業機械は時計回りに超信地旋回することができ、これにより作業機械の旋回性を向上させることができる。

また、上部旋回体と前側左右２台のクローラユニットの間に、前側左右２台のクローラユニットを上部旋回体に対して前後方向に揺動する脚前後シリンダと、上部旋回体と後側左右２台のクローラユニットの間に、後側左右２台のクローラユニットを上部旋回体に対して前後方向に揺動する脚前後シリンダとを設けた。
これにより、第１作業時姿勢において、左前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線を上部旋回体に対してより前方に、左後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線を上部旋回体に対してより後方にとることができるため、安定領域をより広くとることが可能となる。また第２作業時姿勢においても、左前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右前のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線を上部旋回体に対してより前方に、左後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点と右後のクローラユニットの中心線とアイドラ回転軸との交点とを結ぶ線を上部旋回体に対してより後方にとることができ、同様に安定領域をより広くとることが可能となる。

本発明は、従来の４つのクローラユニットを設けた作業機械の構成に、クローラユニットを能動的に左右揺動するアクチュエータと、クローラユニットを上部旋回体に対して前後方向に揺動する脚前後シリンダとを付加したのみであり、走行性能、作業安定性能及び作業性能を簡易な構成で実現することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記４台のクローラユニットを、それぞれ前記上部旋回体に対して左右方向に揺動する脚左右シリンダを更に設けた。

このように構成した本発明においては、４つのクローラユニットを、それぞれ上部旋回体に対して左右方向に揺動させることで、クローラユニットを平行に移動させ、左右の幅間隔を広げ、安定領域を左右に広げることができ、より安定領域を広げることができる。

（３）上記（１）および（２）において、好ましくは、前記左前のクローラユニットを揺動するアクチュエータと前記左後のクローラユニットを揺動するアクチュエータとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続され、前記右前のクローラユニットを揺動するアクチュエータと前記右後のクローラユニットを揺動するアクチュエータとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続されている。

これにより左前のクローラユニットを揺動するアクチュエータと左後のクローラユニットを揺動するアクチュエータとは、１つの油圧駆動装置により駆動され、右前のクローラユニットを揺動するアクチュエータと右後のクローラユニットを揺動するアクチュエータとは、別の１つの油圧駆動装置により駆動され、各アクチュエータをそれぞれ独立した油圧駆動装置により駆動する構成に比べて、より簡易な構成とすることができる。

本発明によれば、起伏の激しい路面での走行性を維持し、作業フロント装置作業時の作業安定性を向上させることができるとともに、それらの両性能を簡易な構成で実現することができる。

作業機械の一例を示す概略側面図である。 作業機械の下部走行体を示す概略上面図である。 作業機械のシステム構成を示す概略図である。 作業機械のシステムのうちステアリングに係る油圧回路図である。 右方向に曲がりながら走行する場合のステアリング姿勢を示す概略上面図である。 第１作業時のステアリング姿勢を示す概略上面図である。 従来の４つのクローラユニットを設けた作業機械の作業時姿勢の安定領域を示す概略上面図である。 作業機械の第１作業時姿勢の安定領域を示す概略上面図である。 第２作業時のステアリング姿勢を示す概略上面図である。 作業機械の第２作業時姿勢の安定領域を示す概略上面図である。 その他の実施形態の作業機械のステアリングに係る油圧回路図である。 その他の実施形態の作業機械の下部走行体を示す概略上面図である。

本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

〜構成〜
図１は、本発明に係る作業機械の一例を示す概略側面図である。作業機械１は、運転室４を設けた上部旋回体３と、上部旋回体に設けられた作業フロント６と、上部旋回体３の下部に設けられた下部走行体２と、下部走行体の前後左右（左前、右前、左後、右後）に設けられた４台のクローラユニット２２４とを備えている。

上部旋回体３は旋回モータ９によって旋回駆動され、カウンタウエイト８や、エンジン５、ポンプユニット７、上部コントロールバルブ３０を設けている（図３参照）。

作業フロント６は、ブーム１０、アーム１２、バケット２３から構成される。ブーム１０は上部旋回体３に支点４０で回動自在に設けられ、アーム１２はブーム１０に支点４１で回動自在に設けられ、バケット２３はアーム１２に支点４２で回動自在に設けられる。ブーム１０はブームシリンダ１１により上下回動され、ブームシリンダ１１は上部旋回体３とブーム１０とに連結されている。アーム１２はアームシリンダ１３により上下回動され、アームシリンダ１３はブーム１０とアーム１２とに連結されている。バケット２３はバケットシリンダ１５により上下回動され、バケットシリンダ１５はリンク１６を介してバケット２３とリンク１７を介してアーム１２とに連結されている。なお、バケット２３は、グラップル、カッタ、ブレーカといった、図示しないその他の作業具のいずれか１つに任意に交換可能である。

図２は作業機械１の下部走行体２を示す概略上面図である。図１および図２を用いて下部走行体２およびクローラユニット２２４について説明する。

下部走行体２はセンタフレーム２０１を有し、センタフレーム２０１の前後左右端部にそれぞれ脚ユニット２０２ａ〜ｄが設けられている。以下代表として、左前部の脚ユニット２０２ａについて説明を行うが、残りの３つの脚ユニット２０２ｂ〜ｄについても同様の構成である。

左前の脚ユニット２０２ａは、脚根元ブラケット２０３ａから先端のクローラユニット２２４ａまでの部位の総称であり、大別して、脚根元ブラケット２０３ａ、脚フレーム２０４ａ、脚先端ブラケット２０５ａから構成されている。

脚根元ブラケット２０３ａは、下部走行体２のセンタフレーム２０１に対し支点２０８ａで前後揺動自在に設けられている。脚フレーム２０４ａは、脚根元ブラケット２０３ａに支点２０９ａで左右揺動自在に設けられている。脚先端ブラケット２０５ａは、脚フレーム２０４ａに支点２１０ａで回動自在に設けられている。

また、脚根元ブラケット２０３ａは脚前後シリンダ２１４ａにより前後揺動され、脚前後シリンダ２１４ａはセンタフレーム２０１と脚根元ブラケット２０３ａとに連結されている。脚フレーム２０４ａは脚左右シリンダ２１５ａにより左右に揺動され、脚左右シリンダ２１５ａは脚根元ブラケット２０３ａと脚フレーム２０４ａとに連結されている。脚先端ブラケット２０５ａはステアリングシリンダ２０６ａにより左右に揺動され、ステアリングシリンダ２０６ａは脚根元ブラケット２０３ａと脚先端ブラケット２０５ａとに連結されている。

クローラユニット２２４は下部走行体２の前後左右（左前、右前、左後、右後）に設けられている。すなわち、左前のクローラユニット２２４ａは脚ユニット２０２ａに設けられ、右前のクローラユニット２２４ｂは脚ユニット２０２ｂに設けられ、左後のクローラユニット２２４ｃは脚ユニット２０２ｃに設けられ、右後のクローラユニット２２４ｄは脚ユニット２０２ｄに設けられている。以下代表として、左前のクローラユニット２２４ａについて説明を行うが、残りの３つのクローラユニット２２４ｂ〜２２４ｄについても同様の構成である。

クローラユニット２２４ａは、長手方向に所定長さを有し、予め接地領域を設定している。

クローラユニット２２４ａは、脚先端ブラケット２０５ａの先に設けられている。クローラユニット２２４ａは、サイドフレーム２０７ａと、サイドフレーム２０７ａの周囲に巻回してある履帯２２２ａと、サイドフレーム２０７ａ後端側に設けられ履帯２２２ａを駆動する駆動スプロケット２２０ａと、サイドフレーム２０７ａの前端側に回動自在に設けられ履帯２２２ａの駆動に従動するアイドラ２１７ａと、サイドフレーム２０７ａの下部に回動自在に設けられた下部転輪２１８ａと、サイドフレーム２０７ａ上部に回動自在に設けられた上部転輪２１９ａとを有している。

駆動スプロケット２２０ａが走行用油圧モータ２２１ａ（図３参照）の動作により回動することにより、履帯２２２ａがサイドフレーム２０７ａに対し周回動作し、作業機械１を走行させる構造となっている。

クローラユニット２２４ａのサイドフレーム２０７ａは脚先端ブラケット２０５ａに対し、支点２１３ａで前後揺動自在に設けられている。脚先端ブラケット２０５ａとサイドフレーム２０７ａの間には、アクチュエータが設けられておらず、サイドフレーム２０７ａは支点２１３ａを中心に受動的に前後に揺動される。

また上述の通り脚先端ブラケット２０５ａはステアリングシリンダ２０６ａにより左右に揺動され、これによりクローラユニット２２４ａは能動的に左右に揺動される。

図３は作業機械１のシステム構成を示す概略図である。図３において、作業機械のシステムは、エンジン５と、エンジン５によって駆動されるポンプユニット７と、ポンプユニット７内に配置したメインポンプ７０とパイロットポンプ７１と、メインポンプ７０の先に設けられた上部コントロールバルブ３０と、上部コントロールバルブ３０のアクチュエータ油路３９の先に設けられた複数の上部旋回体用アクチュエータ２６（例えば旋回モータ９）と、上部コントロールバルブ３０のアクチュエータ油路３９の１つの先に設けられた下部コントロールバルブ５０と、上部コントロールバルブ３０と下部コントロールバルブ５０の間に設けられたセンタジョイント８８と、下部コントロールバルブ５０のアクチュエータ油路５９の先に設けられた複数の下部走行体用アクチュエータ２７（例えば走行用油圧モータ２２１ａ）とを有している。

また、作業機械のシステムは上部旋回体３の操作系として、運転室４内に設けた上部旋回体用の操作装置８０と、操作装置８０に接続された上部電磁弁コントローラ８５と、上部電磁弁コントローラ８５からの出力電流を基に上部コントロールバルブ３０の流量制御弁を操作する上部電磁比例弁８２とを有している。

更に、作業機械のシステムは下部走行体２の操作系として、運転室４内に設けた下部走行体用の操作装置８１と、操作装置８１の信号を下部走行体２に伝達する通信コントローラ８４と、通信コントローラ８４からの信号を受け取る下部電磁弁コントローラ８６と、下部電磁弁コントローラ８６からの出力信号を基に下部コントロールバルブ５０の流量制御弁を操作する下部電磁比例弁８３とを有している。

センタジョイント８８とスリップリング８７は上部旋回体３と下部走行体２の接続部分に設けられており、上部旋回体３が下部走行体２に対し３６０度以上回転した場合にも、圧油と電気信号を下部走行体２に伝達することが可能な構成となっている。

図４は作業機械１のシステムのうちステアリングに係る油圧回路図である。下部コントロールバルブ５０は、各ステアリングシリンダ２０６ａ〜２０６ｄに対応した４つの入出力ポート５０ａ〜５０ｄを有している。例えば、メインポンプ７０から吐出した圧油は入出力ポート５０ａの一方のポートからステアリングシリンダ２０６ａに供給され、ステアリングシリンダ２０６ａからの戻り油は入出力ポート５０ａの他方のポート介してタンク２５に還流する。また、入出力ポート５０ａは図示しない切替手段により入力ポートと出力ポートの切替が可能である。このような構成により、各クローラユニット２２４ａ〜２２４ｄのステアリング角度は各々任意に設定可能となっている。他の入出力ポート５０ｂ〜５０ｄについても同様の構成である。

以上において、クローラユニット２２４ａ〜２２４ｄは、受動的に前後揺動自在に、アクチュエータ２０６ａ〜２０６ｄを介して能動的に左右揺動自在に、下部走行体２の前後左右に設けられた少なくとも４台のクローラユニットを構成する。

〜動作〜
作業機械のステアリング姿勢を変化させる動作について、走行時姿勢、第１作業時姿勢、第２作業時姿勢にわけて説明する。

＜走行時姿勢＞
作業機械１が直進走行する場合のステアリング姿勢（基本姿勢）について説明する。クローラユニット２２４ａ〜２２４ｄは左右に揺動されず、クローラユニット２２４ａ〜２２４ｄの中心線（平面長手方向の中心線）は、作業機械１の中心線（平面長手方向の中心線）と平行である。また、クローラユニット２２４ａ〜２２４ｄは、起伏の激しい路面を乗り越えるようなときでも、路面の傾斜に合わせて前後に揺動され、路面に広く接地させ、これにより、起伏の激しい路面での走行性が確保される。

作業機械１が右方向に曲がりながら走行する場合のステアリング姿勢について説明する。図５は右方向に曲がりながら走行する場合のステアリング姿勢を示す概略上面図である。

オペレータが、作業機械１が右方向に曲がりながら走行するように操作装置８１を操作すると、下部走行体用の操作装置８１から右方向へのステアリング指令が、通信コントローラ８４を介して、下部電磁弁コントローラ８６に与えられる。下部電磁弁コントローラ８６は、指令信号を下部電磁比例弁８３に出力し、下部電磁比例弁８３は下部コントロールバルブ５０の入出力ポート５０ａ〜５０ｄを切替える。メインポンプ７０から吐出した圧油は、右前側のステアリングシリンダ２０６ｂと右後側のステアリングリシンダ２０６ｄを伸長方向に駆動し、左前側のステアリングシリンダ２０６ａと左後方のステアリングリシンダ２０６ｃを短縮方向に駆動する。この結果、前側左右２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｂは前端部が右方向を向くステアリング姿勢になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニット２２４ｃ，２２４ｄは前端部が左方向を向くステアリング姿勢になるように揺動される。これにより作業機械１は旋回性を確保し、右方向に曲がりながら走行する。

作業機械１が左方向に曲がりながら走行する場合のステアリング姿勢については、左右対称につき説明を省略する。

＜第１作業時姿勢＞
作業時の作業機械１のステアリング姿勢（第１作業時姿勢）について説明する。図６は第１作業時のステアリング姿勢を示す概略上面図である。

オペレータが、作業機械１が第１作業時姿勢となるように操作装置８１を操作すると、下部走行体用の操作装置８１から第１作業時姿勢へのステアリング指令が、通信コントローラ８４を介して、下部電磁弁コントローラ８６に与えられる。下部電磁弁コントローラ８６は、指令信号を下部電磁比例弁８３に出力し、下部電磁比例弁８３は下部コントロールバルブ５０の入出力ポート５０ａ〜５０ｄを切替える。メインポンプ７０から吐出した圧油は、左前側のステアリングシリンダ２０６ａ、右前側のステアリングシリンダ２０６ｂ、左後側のステアリングリシンダ２０６ｃ、右後方のステアリングリシンダ２０６ｄを伸長方向に駆動する。この結果、前側左右２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｂは前端部間隔が後端部間隔より拡開したステアリング姿勢（作業機械前方を上として逆さハの字形状）になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニット２２４ｃ，２２４ｄは後端部間隔が前端部間隔より拡開したステアリング姿勢（作業機械前方を上としてハの字形状）になるように揺動される。これにより作業機械１は第１作業時姿勢となる。

以上のような動作により本実施形態に係わる作業機械１が第１作業時姿勢となることで、作業安定性を向上させることができることについて、従来の４つのクローラユニットを設けた作業機械と比較しながら説明する。

従来の４つのクローラユニットを設けた作業機械は、４つのクローラユニットが下部走行体の前後左右にそれぞれ受動的に前後揺動自在に設けられた構成となっている。４台のクローラユニットがそれぞれアクチュエータを介して能動的に左右揺動自在に下部走行体に設けられた構成となっていないため、４台のクローラユニットが左右に揺動されることはなく、作業時の作業機械のステアリング姿勢は上記基本姿勢と同じである。

図７は、従来の４つのクローラユニットを設けた作業機械の作業時姿勢の安定領域Ｌを示す概略上面図である。本実施形態に係わる作業機械と共通の構成については同じ符号を付す。

ここで、安定領域について説明する。作業機械が非作業時には作業機械の重心は作業機械のおおよそ中央に位置している。

作業フロント６の先端で重量物を把持した場合、作業フロント６の先端に下向きに加わる負荷が増加し、作業機械の重心は前方に移動する。このとき慣性力を考慮した作業機械の重心が、前側左右２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｂの揺動支点２１３ａ，２１３ｂを結ぶ線２４０ａを超えると転倒を開始する。前側左右２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｂの揺動支点を結ぶ線を転倒境界線２４０ａとする。同様に後側左右２台のクローラユニット２２４ｃ，２２４ｄの揺動支点を結ぶ線を転倒境界線２４０ｂとする。

また、上部旋回体３を右に旋回させて作業フロント６による作業を行う場合、作業機械の重心は右側に移動する。このとき慣性力を考慮した作業機械の重心が、右側前後２台のクローラユニット２２４ｂ，２２４ｄの中心線（平面長手方向の中心線）２４０ｃを超えると転倒を開始する。右側前後２台のクローラユニット２２４ｂ，２２４ｄの中心線を転倒境界線２４０ｃとする。同様に左側前後２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｃの中心線を転倒境界線２４０ｄとする。

転倒境界線２４０ａ〜２４０ｄで囲まれた領域を安定領域Ｌとする。慣性力を考慮した作業機械の重心が安定領域Ｌ内から外れると、作業機械は転倒する。したがって、作業機械の安定領域が広いほど転倒する確率が低く、安定した作業が可能となる。

図８は、本実施形態の作業機械の第１作業時姿勢の安定領域Ｍを示す概略上面図である。

左前のクローラユニット２２４ａの中心線とアイドラ２１７ａの回転軸との交点と右前のクローラユニット２２４ｂの中心線とアイドラ２１７ｂの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４１ａとなり、左後のクローラユニット２２４ｃの中心線とアイドラ２１７ｃの回転軸との交点と右後のクローラユニット２２４ｄの中心線とアイドラ２１７ｄの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４１ｂとなり、右前のクローラユニット２２４ｂの中心線とアイドラ２１７ｂの回転軸との交点と右後のクローラユニット２２４ｄの中心線とアイドラの２１７ｄの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４１ｃとなり、左前のクローラユニット２２４ａの中心線とアイドラ２１７ａの回転軸との交点と左後のクローラユニット２２４ｃの中心線とアイドラ２１７ｃの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４１ｄとなり、右前のクローラユニット２２４ｂの揺動支点２１３ｂを形成する揺動軸線が転倒境界線２４１ｅとなり、左前のクローラユニット２２４ａの揺動支点２１３ａを形成する揺動軸線が転倒境界線２４１ｆとなり、右後のクローラユニット２２４ｄの揺動支点２１３ｄの形成する揺動軸線が転倒境界線２４１ｇとなり、左後のクローラユニット２２４ｃの揺動支点２１３ｃの形成する揺動軸線が転倒境界線２４１ｈとなる。そして転倒境界線２４１ａ〜２４１ｈで囲まれた領域が安定領域Ｍとなる。

従来の安定領域Ｌと第１作業時姿勢の安定領域Ｍとを比較すると、安定領域は広くなり、作業安定性を向上させることができる。

なお、上記のように安定領域Ｌから安定領域Ｍに広がるのは、クローラユニット２２４ａが、長手方向に所定長さを有し、予め接地領域を設定しており、クローラユニット２２４ａ中心線のアイドラ２１７ａから駆動スプロケット２２０ａの間で路面に広く接地するためである。クローラユニット２２４ｂ〜２２４ｄについても同様である。例えば、ホイールをピン支点で左右に揺動しても接地点は変更しない。すなわちホイール式の作業機械は、ステアリング姿勢を変えても安定領域は変化しない。

＜第２作業時姿勢＞
作業時の作業機械１のステアリング姿勢（第２作業時姿勢）について説明する。図９は第２作業時のステアリング姿勢を示す概略上面図である。

オペレータが、作業機械１が第２作業時姿勢となるように操作装置８１を操作すると、下部走行体用の操作装置８１から第２作業時姿勢へのステアリング指令が、通信コントローラ８４を介して、下部電磁弁コントローラ８６に与えられる。下部電磁弁コントローラ８６は、指令信号を下部電磁比例弁８３に出力し、下部電磁比例弁８３は下部コントロールバルブ５０の入出力ポート５０ａ〜５０ｄを切替える。メインポンプ７０から吐出した圧油は、左前側のステアリングシリンダ２０６ａ、右前側のステアリングシリンダ２０６ｂ、左後側のステアリングリシンダ２０６ｃ、右後方のステアリングリシンダ２０６ｄを短縮方向に駆動する。この結果、前側左右２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｂは後端部間隔が前端部間隔より拡開したステアリング姿勢（作業機械前方を上としてハの字形状）になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニット２２４ｃ，２２４ｄは後端部間隔が前端部間隔より拡開したステアリング姿勢（作業機械前方を上として逆さハの字形状）になるように揺動される。これにより作業機械１は第２作業時姿勢となる。

図１０は、本実施形態の作業機械の第２作業時姿勢の安定領域Ｎを示す概略上面図である。

左前のクローラユニット２２４ａの中心線とアイドラ２１７ａの回転軸との交点と右前のクローラユニット２２４ｂの中心線とアイドラ２１７ｂの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４２ａとなり、左後のクローラユニット２２４ｃの中心線とアイドラ２１７ｃの回転軸との交点と右後のクローラユニット２２４ｄの中心線とアイドラ２１７ｄの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４２ｂとなり、右前のクローラユニット２２４ｂの中心線と駆動スプロケット２２０ｂの回転軸との交点と右後のクローラユニット２２４ｄの中心線と駆動スプロケット２２０ｄの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４２ｃとなり、左前のクローラユニット２２４ａの中心線と駆動スプロケット２２０ａの回転軸との交点と左後のクローラユニット２２４ｃの中心線と駆動スプロケット２２０ｃの回転軸との交点とを結ぶ線が転倒境界線２４２ｄとなり、右前のクローラユニット２２４ｂの中心線が転倒境界線２４２ｅとなり、左前のクローラユニット２２４ａの中心線が転倒境界線２４２ｆとなり、右後のクローラユニット２２４ｄの中心線が転倒境界線２４２ｇとなり、左後のクローラユニット２２４ｃの中心線が転倒境界線２４２ｈとなる。そして転倒境界線２４２ａ〜２４２ｈで囲まれた領域が安定領域Ｎとなる。

従来の安定領域Ｌと第２作業時姿勢の安定領域Ｎとを比較すると、安定領域は広くなり、作業安定性を向上させることができる。

〜効果〜
＜第１作業時姿勢による効果＞
このように本実施形態においては、第１作業時姿勢の安定領域Ｍは広くなり、作業安定性を向上させることができる。

更に、前側左右２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｂは、作業機械１の作業時に前端部間隔が後端部間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動されるため、作業機械１の前方における作業フロント６の作業範囲を広く取ることができ、これにより作業性を向上させることができる。

＜第２作業時姿勢による効果＞
このように本実施形態においては、第２作業時姿勢の安定領域Ｎは広くなり、作業安定性を向上させることができる。

更に、第２作業時姿勢の状態で、左側前後２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｃを正回転させ、右側前後２台のクローラユニット２２４ｂ，２２４ｄを逆回転させると、容易に作業機械は時計回りに超信地旋回することができ、これにより作業機械の旋回性を向上させることができる。

また、第２作業時姿勢の状態で、左側前後２台のクローラユニット２２４ａ，２２４ｃを逆回転させ、右側前後２台のクローラユニット２２４ｂ，２２４ｄを正回転させると、容易に作業機械は反時計回りに超信地旋回することができ、これにより作業機械の旋回性を向上させることができる。

＜その他の効果＞
本実施形態は、従来の４つのクローラユニットを設けた作業機械の構成に、クローラユニットを能動的に左右揺動するステアリングリシンダ２０６ａ〜２０６ｄと を付加しただけで、走行性能、作業安定性能、作業性能、旋回性能を簡易な構成で実現することができる。

〜その他の実施形態〜
以上に本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記第１実施形態に制限されず、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。以下にその変形例を説明する。

１．第１実施形態においては、作業機械１のステアリング姿勢制御は、オペレータが作業機械１が第１作業時姿勢となるようにまたは作業機械１が第２作業時姿勢となるように操作装置８１を操作する手動制御であったが、自動制御でも良い。

例えば、オペレータが、作業フロント６の操作装置（図示せず）を操作し、所定の操作量を超えると、作業フロント６の操作装置から第１作業時姿勢へのステアリング指令または第２作業時姿勢へのステアリング指令のいずれかが、通信コントローラ８４を介して、下部電磁弁コントローラ８６に与えられる。これにより作業機械は第１作業時姿勢または第２作業時姿勢となる。

さらに作業機械が第１作業時姿勢または第２作業時姿勢の状態で、オペレータが、通常走行するために走行レバー（図示せず）を操作すると、走行レバー装置から基本姿勢へのステアリング指令が、通信コントローラ８４を介して、下部電磁弁コントローラ８６に与えられる。これにより作業機械は第１作業時姿勢または第２作業時姿勢から基本姿勢となり、走行可能となる。

以上のような実施形態においても、第１実施形態と同様な効果が得られる。さらに、ステアリング姿勢の自動制御により作業機械の操作容易性を向上させることができる。

２．第１実施形態においては、下部コントロールバルブ５０は、各ステアリングシリンダ２０６ａ〜２０６ｄに対応した４つの入出力ポート５０ａ〜５０ｄを有しており、クローラユニット２２４ａ〜２２４ｄを揺動するステアリングシリンダ２０６ａ〜２０６ｄは独立して駆動される構成となっているが、下部コントロールバルブ５１は、ステアリングシリンダ２０６ａ，２０６ｃに対応した入出力ポート５１ａとステアリングシリンダ２０６ｂ，２０６ｄに対応した入出力ポート５１ｂとを有しており、左前のクローラユニット２２４ａを揺動するステアリングシリンダ２０６ａと左後のクローラユニット２２４ｃを揺動するステアリングシリンダ２０６ｃとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続され、右前のクローラユニット２２４ｂを揺動するステアリングシリンダ２０６ｂと右後のクローラユニット２２４ｄを揺動するステアリングシリンダ２０６ｄとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続されている構成でも良い。

図１１は本実施形態のステアリングに係る油圧回路図である。第１実施形態に係わる作業機械と共通の構成については同じ符号を付す。

下部コントロールバルブ５１は、ステアリングシリンダ２０６ａ，２０６ｃに対応した入出力ポート５１ａとステアリングシリンダ２０６ｂ，２０６ｄに対応した入出力ポート５１ｂとを有している。左前のクローラユニット２２４ａを揺動するステアリングシリンダ２０６ａと左後のクローラユニット２２４ｃを揺動するステアリングシリンダ２０６ｃとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続されている。右前のクローラユニット２２４ｂを揺動するステアリングシリンダ２０６ｂと右後のクローラユニット２２４ｄを揺動するステアリングシリンダ２０６ｄとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続されている。

例えば、メインポンプ７０から吐出した圧油は入出力ポート５１ａの一方のポートからステアリングシリンダ２０６ａに供給され、ステアリングシリンダ２０６ａからの戻り油はステアリングシリンダ２０６ｃに供給され、ステアリングシリンダ２０６ｃからの戻り油は入出力ポート５１ａの他方のポートを介してタンク２５に還流する。また、入出力ポート５１ａは図示しない切替手段により入力ポートと出力ポートの切替が可能である。このような構成により、ステアリングシリンダ２０６ａが伸長方向に駆動されるとステアリングシリンダ２０６ｃが伸長方向に駆動されるように、ステアリングシリンダ２０６ａ，２０６ｃは同期して駆動され、その結果、左前のクローラユニット２２４ａのステアリング角度と左後のクローラユニット２２４ｃのステアリング角度は同期して設定可能となっている。

同様に、ステアリングシリンダ２０６ｂ，２０６ｄは同期して駆動され、その結果、右前のクローラユニット２２４ｂのステアリング角度と右後のクローラユニット２２４ｄのステアリング角度は同期して設定可能となっている。

以上のような実施形態においても、作業機械は第１作業時姿勢または第２作業時姿勢となり、第１実施形態と同様な効果が得られる。

更に、下部コントロールバルブ５１は２つの入出力ポート５１ａ，５１ｂを有し、４つの入出力ポート５０ａ〜５０ｄを有する下部コントロールバルブ５０の構成に比べて簡易な構成であり、作業機械をより簡易な構成とすることができる。

３．第１実施形態においては、脚ユニット２０２ａは、脚根元ブラケット２０３ａ、脚フレーム２０４ａ、脚先端ブラケット２０５ａと、それらを揺動する脚前後シリンダ２１４ａ、脚左右シリンダ２１５ａ、ステアリングシリンダ２０６ａを有しているが、脚フレーム２０４ａとそれらを揺動する脚左右シリンダ２１５ａとがない構成でもよい。脚ユニット２０２ｂ〜２０２ｄについても同様の構成である。

図１２は本実施形態の作業機械の下部走行体を示す概略上面図である。第１実施形態に係わる作業機械と共通の構成については同じ符号を付す。

脚先端ブラケット２０５ａは、センタフレーム２０１に支点２１０ａで回動自在に設けられている。

また、脚先端ブラケット２０５ａはステアリングシリンダ２０６ａにより左右に揺動され、ステアリングシリンダ２０６ａは脚根元ブラケット２０３ａとセンタフレーム２０１とに連結されている。

脚ユニット２０２ｂ〜２０２ｄについても同様の構成である。

以上のような実施形態においても、作業機械は第１作業時姿勢または第２作業時姿勢となり、第１実施形態と同様な効果が得られる。

また、脚フレーム２０４ａ〜２０４ｄとそれらを揺動する脚左右シリンダ２１５ａ〜２１５ｄとがない構成であり、作業機械をより簡易な構成とすることができる。

なお、図２における第１実施形態の作業機械が有する脚フレーム２０４ａ〜２０４ｄとそれらを揺動する脚左右シリンダ２１５ａ〜２１５ｄとは、脚フレーム２０４ａ〜２０４ｄが揺動されることで、クローラユニット２２４ａ〜２２４ｄを平行に移動させ、左右の幅間隔を広げるものである。これにより安定領域は左右に広がる。

したがって、基本姿勢から第１作業時姿勢または第２作業時姿勢へとステアリング姿勢を変えることにより、安定領域を広げる本発明において、脚フレーム２０４ａ〜２０４ｄとそれらを揺動する脚左右シリンダ２１５ａ〜２１５ｄは必須の構成ではない。

１ 作業機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ 運転室
５ エンジン
６ 作業フロント
７ ポンプユニット
８ カウンタウエイト
９ 旋回モータ
１０ ブーム
１１ ブームシリンダ
１２ アーム
１３ アームシリンダ
１５ バケットシリンダ
１６，１７ リンク
２３ バケット
２５ 作動油タンク
２６ 上部旋回体用アクチュエータ
２７ 下部走行体用アクチュエータ
３０ 上部コントロールバルブ
３９ アクチュエータ油路
５０ 下部コントロールバルブ
５９ アクチュエータ油路
７０ メインポンプ
７１ パイロットポンプ
８０ 操作装置(上部旋回体用)
８１ 操作装置(下部走行体用)
８２ 電磁比例弁(上部旋回体用)
８３ 電磁比例弁(下部走行体用)
８４ 通信用コントローラ
８５ 電磁弁コントローラ(上部旋回体用)
８６ 電磁弁コントローラ(下部走行体用)
８７ スリップリング
８８ センタジョイント
２０１ センタフレーム
２０２ａ〜ｄ 脚ユニット
２０３ａ〜ｄ 脚根元ブラケット
２０４ａ〜ｄ 脚フレーム
２０５ａ〜ｄ 脚先端ブラケット
２０６ａ〜ｄ ステアリングシリンダ
２０７ａ〜ｄ サイドフレーム
２０８ａ〜ｄ 支点(センタフレームー脚根元ブラケット)
２０９ａ〜ｄ 支点(脚根元ブラケットー脚フレーム)
２１０ａ〜ｄ 支点(脚フレーム-脚先端ブラケット)
２１１ａ〜ｄ 支点(脚根元ブラケット-リンクロッド)
２１２ａ〜ｄ 支点(リンクロッド-脚先端ブラケット)
２１３ａ〜ｄ 支点(サイドフレーム受動軸)
２１４ａ〜ｄ 脚前後シリンダ
２１５ａ〜ｄ 脚左右シリンダ
２１７ａ〜ｄ アイドラ
２１８ａ〜ｄ 下側転輪
２１９ａ〜ｄ 上側転輪
２２０ａ〜ｄ 駆動スプロケット
２２１ａ〜ｄ 走行用油圧モータ
２２２ａ〜ｄ 履帯
２２４ａ〜ｄ クローラユニット
２４０ａ〜ｄ転倒境界線（従来）
２４１ａ〜ｈ転倒境界線（第１作業時姿勢）
２４２ａ〜ｈ転倒境界線（第２作業時姿勢）
Ｌ 安定領域(従来)
Ｍ 安定領域(第１作業時姿勢)
Ｎ 安定領域(第２作業時姿勢)

Claims (3)

1. 運転室を設けた上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられた作業フロント装置と、前記上部旋回体の下部に設けられた下部走行体と、受動的に前後揺動自在に前記下部走行体の前後左右に設けられた少なくとも４台のクローラユニットとを備えた作業機械において、
   前記４台のクローラユニットは、それぞれアクチュエータを介して能動的に左右揺動自在に前記下部走行体に設けられ、
   前記４台のクローラユニットは、前側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける前端部の間隔がクローラユニットにおける後端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける後端部の間隔がクローラユニットにおける前端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動される第１作業時姿勢と、前側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける後端部の間隔がクローラユニットにおける前端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動され、後側左右２台のクローラユニットが、クローラユニットにおける前端部の間隔がクローラユニットにおける後端部の間隔より拡開したステアリング姿勢になるように揺動される第２作業時姿勢の少なくとも一方に動作可能であり、
   前記上部旋回体と前記前側左右２台のクローラユニットの間に、前記前側左右２台のクローラユニットを前記上部旋回体に対して前後方向に揺動する脚前後シリンダと、
   前記上部旋回体と前記後側左右２台のクローラユニットの間に、前記後側左右２台のクローラユニットを前記上部旋回体に対して前後方向に揺動する脚前後シリンダとを設けたことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記４台のクローラユニットを、それぞれ前記上部旋回体に対して左右方向に揺動する脚左右シリンダを更に設けた
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１又は２記載の作業機械において、
   前記左前のクローラユニットを揺動するアクチュエータと前記左後のクローラユニットを揺動するアクチュエータとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続され、
   前記右前のクローラユニットを揺動するアクチュエータと前記右後のクローラユニットを揺動するアクチュエータとは、同期して駆動されるようにシリーズに接続されていることを特徴とする作業機械。

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