JP2766371B2 - 油圧ショベルの油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は油圧ショベルの油圧回路に関するものであ
る。

（従来技術） 一般に油圧ショベルは旋回体，走行体とブーム，アー
ム，バケットなどから成るアタッチメントを備えてお
り、これらはそれぞれ旋回モータ，左右走行モータ，ブ
ームシリンダ，アームシリンダ，バケットシリンダなど
の油圧アクチュエータによって駆動される。そしてこれ
らの油圧アクチュエータは各種方向制御弁によりそれぞ
れ単独にあるいは複合して制御される。

従来最も一般的な油圧駆動方式はこれらの方向制御弁
を２つのグループに分け、各グループを別個の油圧ポン
プに接続すると共に各グループ内では油圧ポンプに対し
て各方向制御弁をおおむね並列に接続するものである。
この従来技術に係る油圧回路の一例を第４図に示す。

第４図において、２個の油圧ポンプ１と２が備えら
れ、第１の油圧ポンプ１に対して左走行モータ3,旋回モ
ータ5,アームシリンダ６が第１のグループを形成し、第
２の油圧ポンプ２に対して右走行モータ4,ブームシリン
ダ8,バケットシリンダ７が第２のグループを形成する。

前記各アクチュエータの作動を制御する方向制御弁と
して、油圧ポンプ１に対して左走行制御弁11,ブームII
制御弁13,旋回制御弁14,アームＩ制御弁15がそれぞれ並
列に接続され、又油圧ポンプ２に対して右走行制御弁1
2,ブームＩ制御弁18,バケット制御弁17がそれぞれ並列
に接続され、さらに最下流位置にアームII制御弁16がタ
ンデムに接続されている。

ブームＩ制御弁18とブームII制御弁13は、図示しない
ブーム用操作レバーを操作することにより連動して切換
わり、特に高速が要求されるブーム上げ操作時には油圧
ポンプ１の油圧が配管61を介して油圧ポンプ２に合流す
る構成となっている。符号60はブームシリンダの自然降
下を防止する為のチェック弁である。同様にアームＩ制
御弁15とアームII制御弁16は図示しないアーム用操作レ
バーを操作することにより連動して切換わり、特に高速
が要求されるアーム引込操作時には油圧ポンプ２の圧油
が配管62を介して油圧ポンプ１に合流してアームシリン
ダ６に供給される構成となっている。

符号19は前記方向切換弁群の上流に配置した走行直進
弁であり、油圧ポンプ１の中立油路34上最上流に位置
し、またブームＩ制御弁18,バケット制御弁17はこの走
行直進弁19を介して油圧ポンプ２に並列に接続されてい
る。方向制御弁11乃至18はそれぞれ主制御弁の切換に連
動して信号用油路を遮断する補助切換弁21乃至28を有し
ている。

次にパイロットポンプ31により発生したパイロット油
圧はオペレータのレバー操作により操作用パイロツトバ
ルブ29,30等（図では走行用のみを示す）を介して適宜
前記方向制御弁11乃至18の両端受圧ポートに導かれ、該
方向制御弁を切換え各アクチュエータを作動させる。図
で63はパイロット油圧ライン、64乃至67はパイロットバ
ルブから前記方向制御弁へ導かれたパイロット作動ライ
ン（図では走行用のみ）を示す。

さらにこのパイロット油圧は信号用油路32を構成して
いる。その中で信号用油路32aは補助切換弁21を、信号
用油路32bは補助切換弁22を、信号用油路32cは補助切換
弁23,24,25,26,27及び28をこの順に介してタンクへ連通
している。信号用油路32dは油路32から分岐して前記走
行直進弁19のポートＡへ導かれる。尚ここでパイロット
ポンプ31で発生する油圧は、前記各方向制御弁が中立状
態にある時は信号用油路32a,32b,32cがタンクに連通し
ているにもかかわらず絞り33によって必要な圧力が確保
され、前記パイロットバルブ29,30等へ導かれて各アク
チュエータの作動を可能としている。

左走行制御弁11の入力ポート38は、入力ポート38側へ
のみ油圧を供給するチェック弁付絞り39を介して油圧ポ
ンプ１の並列油路35に接続されている。アームＩ制御弁
の直前の並列油路35上に絞り41を設け、アームＩ制御弁
15と旋回制御弁14を同時に操作した場合の旋回加速力低
下を防止している。油圧ポンプ1,2はそれぞれ中立油路3
4及び36の最下流に設けたポンプコントロール弁42及び4
3を介してタンク44に連通し、また上流り各方向制御弁
が中立状態すなわち何も仕事をしていない時には油圧ポ
ンプ1,2の吐出量を最小の位置に保持するレギュレータ4
5,46を有している。68,69はポンプレギュレータの信号
用油路である。油圧ポンプ1,2,31はそれぞれの吐出圧力
を設定するリリーフ弁47,48,49を有している。

上記従来技術回路の特徴の一つは、走行直進弁19の働
きにあり、走行と他のアクチュエータを同時操作した時
の本体の走行直進性を確保するものである。その作用を
説明すると、 （１）走行のみを操作した場合； 走行レバーにより走行用パイロットバルブ29,30を作
動して、左走行制御弁11のみ、または右走行制御弁12の
み、あるいは両者を同時に操作した場合、補助切換弁2
1,22のいずれか、または両者が断位置口となって信号用
油路32aまたは32b、あるいは32a,32b共に遮断される
が、他のアクチュエータは操作していないので信号用油
路32cはタンクに連通したままである。従って油路32dに
油圧は発生せず走行直進弁19は通常位置19aのままであ
る。このため左走行モータ３は油圧ポンプ１により、右
走行モータ４は油圧ポンプ２によりそれぞれ独立に駆動
され、いわゆる１速走行となる。

（２）走行以外のアクチュエータを操作した場合； 走行以外の方向制御弁13乃至18のいずれか１個以上の
方向制御弁を操作した場合、信号用油路32cはいずれか
の補助切換弁の断位置により遮断されるが、信号用油路
32a及び32bがタンクに連通しているため、油路32dに油
圧が発生せず、走行直進弁19は通常位置19aのままであ
る。これにより走行以外のアクチュエータも油圧ポンプ
１及び２によりそれぞれ独立に駆動される。但し本回路
ではブーム上げ作業時、アーム引込み時は左右ポンプの
圧油が合流する構成となっている。

（３）走行を左右同時に操作しながら他のアクチュエー
タを操作した場合； 左右走行と他のアクチュエータを同時に操作した場合
は、左右走行制御弁11,12に連動した補助切換弁21,22が
それぞれ断位置口となるため信号用油路32a,32bが遮断
され、さらに他のアクチュエータの制御弁13乃至18に連
動した補助切換弁23乃至28のいずれか１個以上が断位置
口となって信号用油路32cが遮断されるので油路32dに圧
油が発生し、走行直進弁19が切換位置19bに切換わる。
これにより油圧ポンプ２の油圧は、中立油路36を経て右
走行制御弁12に供給されると同時に並列油路70,走行直
進弁の19b位置，中立油路34を経て左走行制御弁11にも
並列供給される。

一方油圧ポンプ１の圧油は並列油路35を経て、あるい
は走行直進弁の19b位置、並列油路37を経て操作された
アクチュエータ用制御弁に並列に供給される。このこと
は、すなわち左右走行の同時操作による直進走行中にブ
ーム，旋回などの他の動作を行なっても、油圧ポンプ２
の油圧が左右走行モータ3,4に独占的に供給され、並列
駆動による走行の直進性を保証するものである。尚この
場合、油圧ポンプ２の吐出圧油を２個の走行モータ3,4
で等分して吸収する為、走行のみを操作した場合の半分
の速度つまり走行0.5速となる。

次にチェック弁付絞り弁39について説明すると、走行
直進中に他のアクチュエータをひんぱんに作動した場
合、走行直進弁19の断続的切換えに伴って走行速度が１
速−0.5速とひんぱんに切換わり走行のショックを伴う
こととなる。そこでこのチェック弁付絞り弁39の開度を
適当に設定することにより、例えばブーム上げ，アーム
押出しなどの駆動圧力が高いアクチュエータ側のポンプ
１個回路の一部圧油を相対的に低圧であるポンプ２側の
走行回路へ供給して走行速度の急変を防止するものであ
る。

また、走行中に旋回駆動をした場合は、一般に旋回加
速圧は回路のリリーフ圧力まで上昇し、旋回加速中はそ
の大部分がリリーフ弁よりタンクへ捨てられることにな
るが、このチェック弁付絞り弁39により一部を走行回路
へ供給できるので、エネルギーロスを防ぎ走行速度の向
上を図ることができる。

尚第４図ではチェック弁付絞り弁39から左走行制御弁
11にのみ圧油を供給しているが、油圧ポンプ２が走行モ
ータ3,4を並列に駆動しているので直進性は保たれるも
のである。

上記の様に第４図に示した従来回路によると、走行直
進中に他のアクチュエータを操作しても、ポンプ２の圧
油を優先的に左右走行モータに供給するので走行直進性
は保たれ、さらに他のアクチュエータの駆動時の余剰油
の一部を走行回路へ供給し、速度向上を図る効率的な油
圧回路を提供しているが、次の様な欠点も有している。

すなわち直進走行中にブーム下げ，アーム引込みなど
負荷の小さい動作を行なった場合、走行直進弁が切換わ
り、ポンプ１はブーム下げ，アーム引込みなどを駆動す
るが、走行回路より低圧のため絞り弁39より走行側へ圧
油を供給できない。この結果それまでポンプ1,2と２個
のポンプで走行駆動されていた本体が急にポンプ２のみ
で走行駆動されることとなり急減速を起してしまう。こ
れを何度もくり返す作業では荷揺れや荷こぼれを起こし
非常に操縦しづらいものとなる。

また第１図の回路では走行のみを操作した場合はいわ
ゆる１速であるが、精密な位置決め作業を行なう為の超
微速走行を実現するには、その都度別に設けたスロット
ルレバーによりエンジン回転数を下げる必要があり操作
が面倒である。

（発明が解決しようとする課題） 油圧ショベルはその汎用性によりあらゆる建設現場で
使用されているが、とりわけ走行については近年高速走
行による機動性改善が進み、現場移動，資材運搬等に威
力を発揮している。ところが、資材運搬や生コン裏込め
などの走行しながらの作業では、時に微速走行が求めら
れる。また走行を含む複合操作時において、他のアクチ
ュエータの作動の開始や停止時に走行スピードが変化す
ることは荷揺れや荷こぼれを誘発し、精密作業をする場
合に好ましくない。

本発明は油圧ショベルの走行作業において通常速度よ
り低い微速走行を実現し、さらに微速走行時に他のアク
チュエータを作動しても走行スピードが変化しない走行
独立の油圧回路を提供することを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 第１のポンプに対して一方の走行制御弁を最上流に配
置し、走行以外のアクチュエータをその下流に並列に接
続し、第２のポンプに対して他方の走行制御弁を最上流
に配置し、走行以外のアクチュエータをその下流に並列
に接続し、さらに最下流にアームII制御弁をタンデムに
接続し、前記一方の走行制御弁の上流の中立油路上に、
通常時は第１ポンプの中立油路と第２ポンプの並列油路
を構成する第１の位置と、切換時は第２ポンプの圧油を
一方の走行制御弁にも供給可能とし、また第１ポンプの
圧油を第２ポンプ側の並列油路にも供給可能とする第２
の位置を有する走行直進弁を配した油圧ショベルの油圧
回路において、前記第１ポンプの並列油路と前記一方の
走行制御弁の入口ポート間を通常時は走行制御弁側への
み流れを許すチェック弁付絞り弁によって連通し、切換
時は油路を閉塞する位置を有する第１の開閉弁にて接続
し、前記第２ポンプの並列油路最下流に、通常時は第２
ポンプの並列油路を閉塞し、切換時はその並列油路を第
１ポンプ側のポンプコントロール弁の上流へ連通する位
置を有する第２の開閉弁を設置し、さらに走行直進弁を
切換える信号用油路中に、通常時は前記２つの開閉弁の
受圧ポートをタンクに開放し、切換時は受圧ポートをパ
イロットポンプに連通する位置を有する電磁弁を設置
し、前記電磁弁を切換えた状態では、左右の走行を同時
操作した場合に前記走行直進弁、第１及び第２の開閉弁
の３つの弁が同時に切換る様に信号用油路を構成し、さ
らにこの状態で走行以外の任意のアクチュエータを操作
した時、前記第２の開閉弁を通常位置に戻す様に信号用
油路を構成した。

（実施例） 本発明の実施例を第１図に基いて説明する。なお従来
技術と同一の構成要素については第４図と同じ符号を付
して説明する。

左走行制御弁11の入力ポート38と油圧ポンプ１の並列
油路35を、通常時はチェック弁付絞り弁にて連通する位
置50aと、信号圧力を受けた時は油路を閉塞する位置50b
を有する第１の開閉弁50を介して接続する。

ポンプ２の並列油路37とぽんぷ１のポンプコントロー
ル弁42の上流とを、通常時は回路を閉塞する位置51a
と、信号圧力を受けた時は連通する位置51bを有する第
２の開閉弁51を介して接続する。

信号用油路32cにおいてブームII補助切換弁23の直前
に、通常時は補助切換弁23乃至28をこの順にパイロット
ポンプ31に接続すると共に、前記第１及び第２の開閉弁
50,51の信号用受圧ポートをタンクに連通する位置52a
と、切換時は前記補助切換弁23乃至28を絞り56を介して
パイロットポンプ31に接続すると共に前記第１及び第２
の開閉弁50,51の信号用受圧ポートを前記パイロットポ
ンプ31に接続する位置52bを有する電磁弁52を設置す
る。

前記第２の開閉弁51への信号用油路中に、前記電磁弁
52を52bに切換えた状態において、通常時は第２の開閉
弁51の信号用受圧ポートをパイロットポンプ31に連通す
る位置53aと、信号圧力をうけた時は該開閉弁51の信号
用受圧ポートをタンクに連通する位置53bを有する切換
弁53を設置する。

前記各種切換弁50,51,52,53の各ポート間を、 １）電磁弁52の一方の出力ポートＢと補助切換弁23の入
力ポートＥを信号用油路75で、 ２）電磁弁52の一方の出力ポートＢと切換弁53の信号用
受圧ポートＦを信号用油路76で、 ３）電磁弁52の他方の出力ポートＣと第１の開閉弁50の
信号用受圧ポートＤを信号用油路77で、 ４）電磁弁52の他方の出力ポートＣと切換弁53の入力ポ
ートＧを信号用油路78で、 ５）切換弁53の出力ポートＨと第２の開閉弁51の信号用
受圧ポートＩを信号用油路79で、それぞれ接続する。

第２図は本発明の第２実施例を示し、前記切換弁53を
廃止し、前記信号用油路78を直接第２の開閉弁51の受圧
ポートＩに導くと共に、他の信号用油路76を開閉弁51の
他方の信号用受圧ポートＪに接続して、Ｉポートにある
いはＪポートに信号圧力を作用させて開閉弁51をそれぞ
れ51bあるいは51aに切換え、また信号圧力がＩポートＪ
ポートに同時に作用した時はばね力Ｋにより51a位置を
保持する構成としたものである。

第３図は本発明の第３実施例を示し、前記第２の開閉
弁51の作用をアームII制御弁16の内部に組込んだ構成と
している。図でアームII制御弁の一方の切換位置16bに
おいて、油圧ポンプ２の並列油路37の延長油路71を油圧
ポンプ１のポンプコントロール弁42側へ配管72を介して
連通する構成としている。

さらに該制御弁16を16bに切換えた時、補助切換弁26
の信号用油路を連通位置イとしている。

また、前記切換弁53の出力ポートＨからの信号用油路
79を前記アームII制御弁16の一方の受圧ポートＬに導い
た構成としている。

（作動） 第１図において電磁弁52が通常位置52aにある時は、
パイロットポンプ31の圧油は信号用油路32cから75,補助
切換弁23乃至28を経てタンク44へ連通しており、一方開
閉50,51の信号用受圧ポートD,Iもそれぞれ電磁弁の52a
位置を介してタンクへ連通している為、開閉弁50,51は
作動せず、従来回路と機能的に何ら変らない。

次に電磁弁52を切換位置52bに切換えると、信号用油
路77,78,79は電磁弁の52b位置を介してパイロットポン
プ31に接続し、また信号用油路75,76は電磁弁52の切換
位置52b内の絞り56を介してパイロットポンプ31に接続
する。一方信号用油路32a,32bは従来通り補助切換弁21,
22を経てタンクへ通じている。

さてこの様に電磁弁52を52bに切換えた状態で、 １）オペレータが左右の走行制御弁11,12を同時に操作
して走行作業のみを行なうと、連動した補助切換弁21,2
2が信号様油路32a,32bを閉塞し、一方電磁弁の切換位置
52b中には絞り56があるため信号用油路32に圧力が発生
し、この圧力は信号用油路32dを介して走行直進弁19を
切換位置19bに切換える。またこの信号圧力は電磁弁52
b,信号用油路77を介して開閉弁50を切換位置50bに、さ
らに信号用油路78,79を介して開閉弁51を51bにそれぞれ
切換える。尚この時信号用油路75,76はまだタンクに連
通しており圧力は発生していない。走行直進弁19が切換
位置19bに切換るため、左右走行モータ3,4は油圧ポンプ
２で並列に駆動されることとなり、通常走行速度の半分
すなわち0.5速による走行が可能となる 一方、ポンプ１の圧油は開閉弁50が閉位置50bとなる
ため走行回路への応援を断たれ、さらに開閉弁51が51b
に切換わり、並列油路37及び71をタンク回路へ連通する
ため、走行直進弁19の19b位置，並列油路37,71、開閉弁
51b,配管72、ポンプコントロール弁42を経てタンク44へ
アンロードされる。この時ポンプ１はポンプコントロー
ル弁42により発生した制御圧がレギュレータ45に作用
し、吐出量を最小に保持してエネルギーのロスを防止で
きる。

２）次に前記走行0.5速により走行中に他のアクチュエ
ータを操作した場合は、補助切換弁23乃至28の少なくと
も１つ以上が信号用油路75を遮断する為信号用油路76に
も圧力が発生し切換弁53を53bに切換える。これにより
それまで圧油発生していた信号用油路79はタンクに連通
し、開閉弁51はばねＫにより位置51aに戻されて、並列
油路37,71をタンク回路から遮断する。

つまり走行0.5速により直進中に走行以外のアクチュ
エータを同時操作した場合、油圧ポンプ２の圧油は左右
走行モータ3,4に並列に供給されるので微速走行を継続
できると共に、油圧ポンプ１の油圧は開閉弁50が閉位置
50b,開閉弁51が閉位置51aに保持されるので、走行以外
の操作されたアクチュエータにのみ供給される。これに
より走行と他のアクチュエータを同時操作しても走行速
度が変化しない走独立性を実現することができる。

また第２図に示した第２の実施例では電磁弁52を52b
に切換えた状態で、 １）走行のみを操作した場合は信号用油路78を直接第２
の開閉弁の受圧ポートＩに導びき、該開閉弁を51bに切
換えると共に、 ２）この状態で走行以外のアクチュエータを操作した場
合は、信号用油路76に発生した信号圧力を直接開閉弁51
の他の受圧ポートＪに導いているため、開閉弁51は両端
受圧ポートに同じ圧力を受けるので釣りあうが、ばね力
Ｋにより通常位置51aを保持することとなり、いずれも
第１図に示した回路と同じ作用をする。

さらに第３図に示した第３の実施例では電磁弁52を52
bに切換えた状態で、 １）走行のみを操作した場合は信号圧力が油路78,切換
弁53a,油路79を介してアームII切換弁16の一方のパイロ
ットポートＬに作用し、並列油路37,71を閉位置16bに保
持する。この時補助切換弁26も信号用油路を開位置イと
してあるため第１図回路と同じ作用をする。

２）また走行直進中に走行以外のアクチュエータを同時
操作した場合は、信号圧力が油路76に発生し、切換弁53
を53bに切換えて信号用油路79をタンクに開放する為、
アームII切換弁16は中立位置16cに復帰し、並列油路71
を遮断する。すなわちこれも第１図に示した回路と同じ
作用をする。

つまり、第２の開閉弁51をアームII切換弁に組込んだ
構成では、切換位置16bで微速走行中にアームIIを操作
した場合でも切換弁53により信号用油路79をタンクに開
放するため、双方の機能が干渉する恐れはなく、アーム
IIが優先する合理的な作用を実現することができる。

尚、第２図に示した本発明の第２の実施例では信号用
油路78,76を直接開閉弁51の両端に導いた構成としたの
で、切換弁53を省略することができ、より安価な回路を
提供することができる。

また第３図に示した本発明の第３の実施例では、開閉
弁51の機能をアームII切換弁の他方の切換位置に組込可
能としたため、開閉弁51を省略することができ、さらに
効率的な回路を提供することができる。

（効果） 本発明によれば、あらかじめ別途設けたスイッチ等に
より電磁弁52を切換位置52bに切換えておくことによ
り、左右走行のみを同時操作した場合に、ポンプ２の圧
油を左右走行モーチ3,4で等分するため、従来回路の半
分の走行速度（すなわち0.5速の微速走行）を実現する
ことができる。

またこの微速走行中に他のアクチュエータを操作して
もポンプ１は走行回路へ圧油を供給し得ないので走行の
独立性が保証される。すなわち油圧ショベルで走行しな
がらアタッチメントを操作して、例えばバケット内土砂
の排土や生コンの裏込めなどを行なう時も走行速度に変
化を生じることなく、なめらかな精密作業が可能とな
る。もちろんスイッチ等を切って電磁弁を通常位置52a
に戻すと、従来通り走行速度アップ（１速）を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例回路を示す。 第２図は同じく第２実施例回路を示す。 第３図は同じく第３実施例回路を示す。 第４図は公知油圧回路を示す。 図において； 1,2,31……油圧ポンプ 3,4……走行モータ、５……旋回モータ ６……アームシリンダ、７……バケットシリンダ ８……ブームシリンダ、11,12……走行制御弁 13〜18……他のアクチュエータ用方向制御弁 19……走行直進弁、21〜28……補助切換弁 29,30……パイロットバルブ 32……信号用油路、33……絞り 34……中立油路、35……並列油路 36……中立油路、37……並列油路 38……入力ポート 39……チェック弁付絞り弁 41……絞り 42,43……ポンプコントロール弁 44……タンク、45,46……レギュレータ 47,48,49……リリーフ弁 50,51……開閉弁、52……電磁弁 53……切換弁、56……絞り 60……チェック弁、61,62……配管 63……パイロット圧油ライン 64〜67……バイロット作動ライン 68,69……信号用油路、70,71……並列油路 72……配管、75〜79……信号用油路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のポンプに対して一方の走行制御弁を
   最上流に配置し、走行以外のアクチュエータをその下流
   に並列に接続し、第２のポンプに対して他方の走行制御
   弁を最上流に配置し、走行以外のアクチュエータをその
   下流に並列に接続し、さらに最下流にアームII制御弁を
   タンデムに接続し、前記一方の走行制御弁の上流の中立
   油路上に、通常時は第１ポンプの中立油路と第２ポンプ
   の並列油路を構成する第１の位置と、切換時は第２ポン
   プの圧油を一方の走行制御弁にも供給可能とし、また第
   １ポンプの圧油を第２ポンプ側の並列油路にも供給可能
   とする第２の位置を有する走行直進弁を配した油圧ショ
   ベルの油圧回路において、前記第１ポンプの並列油路と
   前記一方の走行制御弁の入口ポート間を通常時は走行制
   御弁側へのみ流れを許すチェック弁付絞り弁によって連
   通し、切換時は油路を閉塞する位置を有する第１の開閉
   弁にて接続し、前記第２ポンプの並列油路最下流に、通
   常時は第２ポンプの並列油路を閉塞し、切換時はその並
   列油路を第１ポンプ側のポンプコントロール弁の上流へ
   連通する位置を有する第２の開閉弁を設置し、さらに走
   行直進弁を切換える信号用油路中に、通常時は前記２つ
   の開閉弁の受圧ポートをタンクに開放し、切換時は受圧
   ポートをパイロットポンプに連通する位置を有する電磁
   弁を設置し、前記電磁弁を切換えた状態では、左右の走
   行を同時操作した場合に前記走行直進弁、第１及び第２
   の開閉弁の３つの弁が同時に切換る様に信号用油圧路を
   構成し、さらにこの状態で走行以外の任意のアクチュエ
   ータを操作した時、前記第２の開閉弁を通常位置に戻す
   様に信号用油路を構成したことを特徴とする油圧ショベ
   ルの油圧回路。