JP3535951B2 - 油圧ショベルの油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルの油
圧駆動装置に係り、特に油圧ショベルの各構造部の姿
勢、位置、負荷条件の変化、慣性の大小に拘らず、各構
造部の起動加速時ないし減速停止時の特性を大幅に改善
することができる油圧駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベルの油圧アクチュエ
ータとしては、油圧シリンダおよび油圧モータが知られ
ている。本発明は、前記いずれのアクチュエータに対し
ても適用することができるものであり、ここでは最も代
表的な旋回モータを対象として説明する。

【０００３】しかるに、前記油圧ショベルは、作業機の
姿勢やバケットの負荷状態によって、上部旋回体の旋回
ブレーキ角が変化するため、予め旋回停止位置を予測し
て旋回停止指示を開始、すなわち旋回レバーを中立位置
に戻す必要があり、バケットに掬い込む土砂の量によっ
て、オペレータは旋回停止指示の開始を行うことから、
操作が難しく熟練を要し、長時間の作業では疲労が大き
くなる。また、未熟練のオペレータでは、その操作が難
しく、旋回停止開始の指示が遅いと、旋回停止位置を越
えて上部旋回体がダンプトラック等に衝突することにな
り、安全上問題となっている。

【０００４】このような観点から、従来において、油圧
ショベル等の油圧モータで駆動される旋回体の旋回停止
制御の油圧回路として、特に作業機の姿勢およびバケッ
トの負荷状態に起因する上部旋回体の慣性モーメントの
変化に影響されずに、未熟練者でも所定の位置に停止可
能とした油圧ショベルの油圧回路が提案されている（特
開平９−１３４２９号公報）。

【０００５】前記提案に係る油圧ショベルの油圧回路
は、上部旋回体に取着するブーム、アーム、バケットと
からなる作業機と、油圧ポンプから吐出する圧油の方向
を制御する旋回用方向制御弁と、この旋回用方向制御弁
の下流側管路から分岐する管路にリリーフ弁を備えた油
圧ショベルの油圧回路からなり、前記ブームを駆動する
ブームシリンダのボトム側管路に発生する保持圧を検知
する検知手段と、この検知手段からの信号に応じて前記
リリーフ弁に指令信号を出力して設定圧を可変とする制
御装置とを設けた構成からなる。

【０００６】すなわち、この従来技術においては、油圧
ショベルの各シリンダ、特にブームシリンダの伸縮状態
やバケットの負荷状態に起因する上部旋回体の慣性モー
メントの変化によって、旋回停止時のフィーリングが変
化する（特に、慣性が小さい場合にショックを生じる）
のを改善する方法として、ブームシリンダの負荷圧を利
用して、旋回モータ（アクチュエータ）に取付けたリリ
ーフ弁の設定圧力を可変とする方法が示されている。

【０００７】また、油圧アクチュエータの起動時および
停止時の衝撃を緩和することができ、しかも操作性の向
上、オペレータの疲労感の軽減、耐久性の向上を達成す
ることができるように、慣性の大きい油圧アクチュエー
タの駆動を制御する方向切換弁と、この方向切換弁を操
作するパイロット弁とを備えた方向切換弁駆動油圧回路
において、前記パイロット弁と方向切換弁との間に、パ
イロット弁と連通する第１のポートと、方向切換弁と連
通する第２のポートと、前記第１のポートと第２のポー
トとの間の開閉を行うスプールと、このスプールと一体
構成され前記第１のポートと第２のポートとの間の流路
内に介在し、その両側差圧によりこのスプールを移動さ
せる絞りと、および前記スプールの移動により面積が制
御される開口で構成される圧力補償付流量制御弁とを介
在させた油圧回路が提案されている（実公平３−２７２
２号公報）。

【０００８】前記構成からなる方向切換弁駆動油圧回路
においては、パイロット弁と方向切換弁とを接続する両
パイロット管路に圧力補償付流量制御弁を介在させたこ
とにより、走行モータの停止時の衝撃を緩和することが
でき、ひいては操作性、耐久性を向上させ、かつオペレ
ータの疲労感を低減させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前述した従
来技術において、前者の油圧ショベルの油圧回路におい
ては、油圧ショベルの慣性モーメントの変化による上部
旋回体の減速時の操作性向上を、旋回の起動・制動を制
御するリリーフ弁の設定圧を調整して行っているが、こ
の場合には、リリーフ弁の構造が比較的複雑になり、か
つその作動圧力が実用上２００ｋｇｆ／ｃｍ2 程度以上
であるために、微調整が困難である。この結果、今後の
建設機械の都市土木化に伴って要求されつつある油圧シ
ョベルの微操作性や複合操作性を、さらに向上させるに
は限界がある。

【００１０】また、後者の方向切換弁駆動油圧回路にお
いては、これを旋回に適用した場合には、上部旋回体の
旋回起動・加速時には適用できず、さらには旋回減速・
停止時の場合にも、予め定められた１つの特性でしか切
換弁の中立復帰の特性を調整できないという欠点があ
る。さらに、流量・圧力調整手段への電気信号が故障等
により遮断された場合、操作の安全性の確保において問
題があった。

【００１１】そこで、本発明の目的は、旋回アクチュエ
ータを制御するための切換弁のスプールが、アクチュエ
ータ操作後に中立位置へ復帰する過程で、その復帰速度
を上部旋回体の慣性モーメントの変化に対応して調整す
ることにより、前述した問題点を克服し、従来方法に比
較して大幅な旋回体停止時のフィーリング向上を図るこ
とのできる油圧ショベルの油圧駆動装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る油圧ショベルの油圧駆動装置は、油圧
ショベルのアーム、ブーム、バケット、旋回、走行、そ
の他の構造部を各構造部に取付けた油圧アクチュエータ
で駆動し、これら各油圧アクチュエータへは、各切換弁
を設けて油圧ポンプの圧油を供給すると共に油圧アクチ
ュエータからの戻り油をタンクへ排出するよう構成し、
前記切換弁の操作をパイロットバルブからの油圧パイロ
ット圧力にて制御するよう構成した油圧ショベルの油圧
駆動装置であって、少なくとも１つのアクチュエータの
パイロットバルブ（２６）と切換弁（１４）の油圧操作
部との間のパイロット油路中に配置された流量・圧力調
整手段（３４Ａ）と、前記パイロットバルブに圧油を供
給するパイロットポンプ（３６）と、前記流量・圧力調
整手段の開度を調整するための電気信号を生成する制御
部（９６）と、前記パイロットポンプ（３６）から圧油
の供給を受けると共に、前記制御部（９６）からの電気
信号に応答して前記流量・圧力調整手段（３４Ａ）の開
度を調整するための圧油信号を生成しこれを前記流量・
圧力調整手段（３４Ａ）へ供給する電磁比例減圧弁（３
８）とを有するとともに、前記流量・圧力調整手段（３
４）を前記電磁比例減圧弁（３８）から与えられる圧油
信号の上昇に応じて２次圧力を低下せしめる可変減圧弁
として構成したことを特徴とする。その場合、前記流量
・圧力調整手段（３４Ａ）を構成する可変減圧弁は、一
端側に前記切換弁（１４）の油圧操作部（１４Ａ）と接
続される開口部を形成するとともに、内部に前記開口部
に続く第１の穴（５４）と同第１の穴（５４）に続いて
同穴の軸方向に形成され第１の穴（５４）より径大の第
２の段付穴（５８、６０）を形成した弁ボディー（５
０）と、前記第１の穴（５４）及び第２の段付穴（５
８、６０）にそれぞれ摺動自在に配置された第１のスプ
ール（５２）及び第２のスプール（５６）と、前記第１
の穴（５４）において第１のスプール（５２）と第２の
スプール（５６）の間に配置され第１のスプール（５
２）を付勢する第１のバネ（６２）と、前記第２の段付
穴（５８、６０）において前記第２のスプール（５６）
と前記弁ボディ（５０）の他端側との間に配置され前記
第１のバネ（６２）より大きな弾発力を有し前記第２の
スプール（５６）を付勢する第２のバネ（６４）とを備
え、前記第１のスプール（５２）には、一端側が前記開
口部と連通し他端側に形成した絞り（６６）を介して前
記第１のバネ（６２）の配置される油室（７６）に通じ
る通路が形成され且つ、同通路は前記弁ボディ（５０）
に形成され前記パイロットバルブ（２６）からのパイロ
ット圧力を受ける横穴（７１）と連通するよう形成され
てなり、前記第２のスプール（５６）には、前記油室
（７６）と前記第２のバネ（６４）の配置される油室
（７８）との間を連通する通路が形成されると共に前記
弁ボディ（５０）の段部とスプール外周部間に油室（７
２）が形成されており、同油室（７２）は弁ボディ（５
０）に形成した横穴を介して前記電磁比例減圧弁（３
８）から与えられる圧油信号を受けるよう構成すること
ができる。また、その場合、前記流量・圧力調整手段を
構成する可変減圧弁は、前記切換弁（１４）の油圧操作
部（１４Ａ）と一体的に構成されることができる。さら
にまた、前記流量・圧力調整手段（３４Ａ′）を構成す
る可変減圧弁は、一端側に前記切換弁（１４）の油圧操
作部（１４Ａ）のスプール（８４）端部を液密的に収納
する凹部を形成し且つ、同凹部に連通する開口部を形成
するとともに、内部に前記開口部に続く第１の穴と同第
１の穴に続いて同穴の軸方向に形成され第１の穴より径
大の第２の段付穴（５８、６０）を形成した弁ボディー
（５０′）と、前記第１の穴（５４）及び第２の段付穴
（５８、６０）にそれぞれ摺動自在に配置された第１の
スプール（５２）及び第２のスプール（５６）と、前記
第１の穴（５４）において第１のスプール（５２）と第
２のスプール（５６）の間に配置され第１のスプール
（５２）を付勢する第１のバネ（６２）と、前記第２の
段付穴（５８、６０）において前記第２のスプール（５
６）と前記弁ボディ（５０′）の他端側との間に配置さ
れ前記第１のバネ（６２）より大きな弾発力を有し前記
第２のスプール（５６）を付勢する第２のバネ（６４）
とを備え、前記第１のスプール（５２）には、一端側が
前記開口部と連通し他端側に形成した絞り（６６）を介
して前記第１のバネ（６２）の配置される油室（７６）
に通じる通路が形成され且つ、同通路は前記弁ボディ
（５０′）に形成され前記パイロットバルブ（２６）か
らのパイロット圧力を受ける横穴（７１）と連通するよ
う形成されてなり、前記第２のスプール（５６）には、
前記油室（７６）と前記第２のバネ（６４）の配置され
る油室（７８）との間を連通する通路が形成されると共
に前記弁ボディ（５０′）の段部とスプール外周部間に
油室（７２）が形成されており、同油室（７２）は弁ボ
ディ（５０′）に形成した横穴を介して前記電磁比例減
圧弁（３８）から与えられる圧油信号を受けるよう構成
されることができる。さらにまたその場合、前記制御部
（９６）には、前記パイロットバルブ（２６）からのパ
イロット圧力及び同パイロット圧力により操作される前
記油圧アクチュエータの動作状態に対応する検出信号が
入力され、これらパイロット圧力及び検出信号に基づい
て前記電気信号を生成するよう構成されることができ
る。

【００１３】この場合、流量・圧力調整手段が設けられ
た油圧アクチュエータは、旋回モータから構成すること
ができる。

【００１４】また、外部信号は、上部旋回体に対するブ
ームの角度に関連付けられた信号とすることができる。

【００１５】あるいは、前記外部信号は、ブームシリン
ダの保持側の負荷圧力に関連付けられた信号とすること
もできる。

【００１６】さらに、パイロット油路中に設けた流量・
圧力調整手段は、外部信号の上昇に応じて通過油量の低
下する圧力補償付き流量調整弁により構成することがで
きる。

【００１７】また、前記パイロット油路中に設けた流量
・圧力調整手段は、外部信号の上昇に応じて２次圧力の
低下する可変減圧弁により構成することもができる。

【００１８】さらに、前記パイロット油路中に設けた流
量・圧力調整手段は、パイロットバルブから切換弁への
圧油の流れを減圧し、切換弁からパイロットバルブへの
排出油を圧力補償流量制御するように構成することもで
きる。

【００１９】そして、前記流量・圧力調整手段は、切換
弁の油圧操作部と一体構成とすることができる。

【００２０】また、前記流量・圧力調整手段は、入力電
流の上昇に従って出力２次圧力の低下する電磁減圧弁に
より構成することもできる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明に係る油圧ショベルの油圧駆動
装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細
に説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る油圧ショベルの油圧
駆動装置の一実施例を示す油圧回路図である。しかる
に、図１において、参照符号１０は油圧ショベルを操作
するためのコントロールバルブの一部を示すものであ
る。このコントロールバルブ１０の中には、旋回モータ
１２を操作するための旋回用切換弁１４、アーム用切換
弁１６等が組み込まれている。

【００２３】前記コントロールバルブ１０に対しては、
油圧ポンプ１８が接続されており、前記各切換弁１４、
１６が中立位置にある時、前記油圧ポンプ１８から圧油
供給通路２０へ吐出される圧油は、各切換弁１４、１６
のセンターバイパス通路２１および排出油通路２３を経
て、タンク２２へ排出されている。また、前記圧油供給
通路２０と排出油通路２３との間にはリリーフ弁２４を
備えたバイパス通路２５により相互に連通接続されてい
る。

【００２４】さらに、旋回用切換弁１４は、その両端に
油圧操作部１４A 、１４B を有し、この油圧操作部１４
A 、１４B に対しては、油圧パイロットバルブ２６から
の操作信号圧が、信号通路２７および３１、２８および
３２を経てそれぞれ導かれている。旋回以外の各切換弁
に対しても、図示していないパイロットバルブからの信
号圧力が、それぞれ油圧操作部へ導かれている。

【００２５】しかるに、旋回用切換弁１４の操作信号ラ
イン上には、流量・圧力調整手段３４A 、３４B が設け
てあり、さらにこの流量・圧力調整手段３４A 、３４B
は、所要の電気信号を、パイロット油圧ポンプ３６から
のパイロット圧油に基づいて所要の油圧信号に変換す
る、例えば電磁比例減圧弁等の電／油変換手段３８によ
り得られる信号圧力により、適宜弁開度が調整されるよ
うに構成されている。

【００２６】なお、前記油圧パイロットバルブ２６に対
しては、パイロット圧油供給路２９を介してパイロット
油圧ポンプ３６からのパイロット圧油が供給され、排出
油通路３０を介して排出油が適宜タンク２２へ排出され
るように構成されている。

【００２７】また、前記旋回モータ１２を備えた旋回手
段４０は、前記旋回用切換弁１４と接続される油圧回路
に、それぞれチェック弁４１、４１とリリーフ弁４２、
４２とが設けられている。さらに、アーム用切換弁１６
の負荷回路にはアームシリンダ４４が接続されている。

【００２８】図２は、前記流量・圧力調整手段３４A の
一実施例を示すものである。図２において、参照符号５
０は弁ボディを示し、この弁ボディ５０には、第１のス
プール５２が穴５４に対して、また第２のスプール５６
が穴５８と穴６０とで形成された段付き穴に対して、そ
れぞれ摺動自在にしてかつ液密的に組み込まれている。
さらに、前記各スプール５２、５６の間には、第１のば
ね６２が設けてあり、第２のスプール５６の他端には第
２のばね６４が、前記第２のスプール５６を介して前記
第１のばね６２と対向させて設けてある。

【００２９】なお、第２のばね６４の荷重は、第１のば
ね６２の荷重に比較し、十分大きく設定してある。第１
のスプール５２の一端は、図１の信号通路３１に開口す
る一方、その他端は、前記第１のスプール５２に設けた
絞り６６を介してタンクライン６８に接続されている。
そして、第１のスプール５２の外周部に設けた溝７０お
よびこの溝７０と信号通路３１とを、第１のスプール５
２の内部に設けた通路を介して接続する。これにより、
油圧パイロットバルブ２６から導出された信号通路２７
と旋回用切換弁１４の油圧操作部１４A に連通する信号
通路３１とが相互に接続される。

【００３０】そして、前記第２のスプール５６の段付き
部と弁ボディ５０の段付き穴とで形成される油室７２に
対しては、電磁比例減圧弁３８からの２次圧力が供給さ
れる。なお、パイロット油圧ポンプ３６からの圧油は、
油圧パイロットバルブ２６および電磁比例減圧弁３８の
それぞれ元圧として供給されており、前記パイロットバ
ルブ２６および電磁比例減圧弁３８の２次圧力として、
それぞれ図３および図４に示す特性の出力が得られる。
また、前記第１のスプール５２と第２のスプール５６の
前後には、それぞれ油室７４、７６、７８が構成され
る。

【００３１】次に、前記構成からなる本実施例における
油圧ショベルの油圧駆動装置の動作につき説明する。

【００３２】図１において、まず油圧パイロットバルブ
２６を操作すると、その信号通路２７、２８には図３に
示す２次（パイロット）圧力が出力される。そこで、例
えば信号通路２７へ前記パイロット圧力が出力された場
合、流量調整手段３４A および信号通路３１を経て、旋
回用切換弁１４の油圧操作部１４A へ導入される。

【００３３】図５は、前記油圧操作部１４A の構成例を
示すものである。すなわち、図５において、信号通路３
１から油圧操作部１４A の油室８０に流入したパイロッ
ト信号圧油は、ばね８２の弾力に抗してスプール８４
を、所要のストロークＳの範囲で右方へ移動させること
ができる。

【００３４】この際、前記図２に示す構成からなる流量
・圧力調整手段３４A に対し、外部信号として、図２に
おける油室７２へ信号圧力が付加されない状態では、第
２のばね６４が第２のスプール５６を介して第１のばね
６２を十分圧縮し、さらにこの第１のばね６２は、第１
のスプール５２を図示において左方へ押接する。また、
この状態では、油室７４の圧力と油室７６の圧力との差
圧によっては、第１のスプール５２が、図示において右
方へ動かないように、第１のばね６２の弾力を十分大き
く設定してあるので、第１のスプール５２の溝７０と弁
ボディ５０に穿設した横穴７１とは、相互に十分開口
し、これにより信号通路２７からの圧油は、流量・圧力
調整手段３４A によっては何等の作用も受けずに信号通
路３１へ伝達される。

【００３５】また、油圧パイロットバルブ２６を一端側
へ操作した後、これを中立状態に戻す過程においても、
前記と同様に、旋回用切換弁１４の油圧操作部１４A 内
の圧油は、流量・圧力調整手段３４A によっては何等の
作用も受けずに、信号通路３１から信号通路２７へ排出
される。

【００３６】ここで、上部旋回体を起動・加速すべく油
圧パイロットバルブ２６を操作した状態で、図２におい
て、段付きの油室７２に対して外部（電磁比例減圧弁３
８）から所定の信号圧力が印加されると、この信号圧力
が第２のスプール５６に作用し、第２のばね６４を圧縮
して、図示において右方へ所定量移動させる。この結
果、第１のスプール５２に作用する第１のばね６２の荷
重が小さくなり、油室７４の圧油が、第１のスプール５
２に対する第１のばね６２の荷重減少分だけ、第１のス
プール５２を図示において右方へ動かす。

【００３７】従って、第１のスプール５２の溝７０の左
端が横穴７１の一部を閉鎖し、前記横穴７１の開度を減
少させる。このため、前記油室７４の圧力は、前記開度
の制限された横穴７１からの流入量と、第１のスプール
５２に設けた絞り６６からの排出量とで定まる、油室７
４内の圧力が、第１のばね６２の弾力とバランスする圧
力となる。この圧力は、信号通路２７の圧力より低い範
囲内においては、信号通路２７の圧力に関係なく、第１
のばね６２の荷重すなわち油室７２への外部からの所定
の信号圧力によって調整される。

【００３８】従って、上部旋回体を起動・加速する際
に、流量・圧力調整手段３４A へ上部旋回体の慣性モー
メントの変化に応じた適切な信号圧力を与えれば、例え
ば図６に示すような切換弁１４′の中立位置Ｎから、ス
トロークエンドＥの間の中間位置Ｍの加速度を、それぞ
れ調整することができるので、油圧パイロットバルブ２
６を急操作した場合においても、きわめて操作性に優れ
た旋回起動・加速操作を達成することができる。

【００３９】一方、旋回用油圧パイロットバルブ２６を
操作し、上部旋回体を駆動した後、これを停止すべく前
記パイロットバルブ２６を中立状態に戻す場合、前記と
同様に、流量・圧力調整手段３４A に対し信号圧力が印
加されると、旋回用切換弁１４の油圧操作部１４A から
信号通路３１を経て、信号通路２７へ戻ろうとする油
は、流量・圧力調整手段３４A を通過する際、油室７４
に導入されると、前述したように、第１のばね６２の第
１のスプール５２に対する荷重が比較的小さいので、旋
回体の起動・加速の場合と同様に、油室７４の油は、第
１のスプール５２を右方へ移動させて、溝７０の左端が
横穴７１への開口を制限するので、信号通路３１から信
号通路２７への戻り油の排出が制限される。従って、前
記パイロットバルブ２６を急激に戻した場合や、上部旋
回体の慣性モーメントが、ブームの位置やバケットの負
荷状況によって変化した場合でも、それぞれの状況に対
応した圧力信号を流量・圧力調整手段３４A に与えるこ
とにより、きわめて減速特性に優れた油圧駆動装置を得
ることができる。

【００４０】以上の実施例においては、上部旋回体の起
動・加速および減速・停止の両方について適用した場合
を説明したが、本発明に係る油圧ショベルの油圧駆動装
置を実際に適用するに当たっては、状況に応じてこれを
減速・停止の操作にのみ適用することができることは勿
論である。

【００４１】また、本実施例の油圧駆動装置において
は、流量・圧力調整手段３４Ａ、３４Ｂへ信号を与える
ために、電磁比例減圧弁３８が設けられている。しかる
に、この電磁比例減圧弁３８に対しては、図７の
（ａ）、（ｂ）に示すように、油圧ショベル９０の旋回
体９１の上部に取付けたブーム９２の取付部９２ａにお
いて、変位するブーム角度θを角度センサ９４により検
出し、あるいはブームシリンダ９３の保持側９３ａの負
荷圧（Ｐｈ）を圧力センサ９５により検出し、これらの
検出信号を制御部９６へ伝達する。そこで、前記制御部
９６には、さらに予め定めた目標値Ｓ１、油圧パイロッ
トバルブ２６の出力信号圧を高圧選択弁４６で選択して
これを圧力センサ４８で検出した信号（図１参照）およ
びその他の信号Ｓｎを入力し、演算を行って、得られた
結果を前記電磁比例減圧弁３８へ指令する供給電流ｉと
して出力する。そして、電磁比例減圧弁３８において
は、図４に示す特性に従って出力される２次圧力を、流
量・圧力調整手段３４Ａ、３４Ｂへ伝達して、前述した
ように油圧パイロットバルブ２６から切換弁１４の油圧
操作部１４Ａ、１４Ｂへの操作信号圧力の圧力上昇特性
を制御すると共に、油圧操作部１４Ａ、１４Ｂからの戻
り油の排出油量を制御することができる。

【００４２】従って、この場合、油圧パイロットバルブ
２６の２次圧力（Ｐｐ）に対する電磁比例減圧弁３８へ
の供給電流ｉを、前記制御部９６によって、図８に示す
特性となるように設定することにより、電気信号が故障
等により遮断された場合でも、流量・圧力調整手段３４
Ａ、３４Ｂは油圧パイロットバルブ２６の出力信号を常
に切換弁１４の油圧操作部１４Ａ、１４Ｂへ伝達した状
態を維持することができるので、安全性の確保において
も有効である。

【００４３】なお、図７の（ａ）において、参照符号９
８はアーム、９９はアームシリンダ、１００はバケッ
ト、１０１はバケットシリンダをそれぞれ示す。

【００４４】さらに、本実施例の油圧駆動装置におい
て、流量・圧力調整手段３４A 、３４B は、例えば図９
に示すように、切換弁１４の油圧操作部１４A 、１４B
と一体化することにより、非常にコンパクトな構成とす
ることができる。すなわち、図９において、一方の流量
・圧力調整手段とこれに対応する切換弁の油圧操作部と
の複合手段３４A ′は、図示の右側部分が流量・圧力調
整手段を示し、図示の左側部分が油圧操作部を示す。そ
して、前記流量・圧力調整手段は、前述した図２に示す
流量・圧力調整手段３４A の構成と同じであり、同一の
構成部分には同一の参照符号を付して、詳細な説明は省
略する。これに対し、前記油圧操作部は、基本的な構成
において前述した図５に示す油圧操作部１４A の構成と
同様であるが、本実施例においては、隣接する流量・圧
力調整手段の油室７４と連通手段７５を介して連通する
油室８０′に流入したパイロット信号圧油が、ばね８２
の弾力に抗してスプール８４を左方へ移動させるように
構成したものである。

【００４５】さらにまた、本実施例の油圧駆動装置にお
いて、流量・圧力調整手段３４A 、３４B として、前述
した図２に示す実施例に代えて、図１０に示す構成から
なる電磁減圧弁１０２を使用することができる。すなわ
ち、図１０において、この電磁減圧弁１０２は、基本的
には、ハウジング１０４内にスプール１０６を摺動自在
に挿着し、このスプール１０６に対して、その一端部側
に２次圧力調圧用スプリング１０８の調圧力Ｆvsを負荷
すると共に、他端部側に信号通路３１への信号圧力の作
用力Ｆvpを負荷することにより、スプール１０６のバラ
ンス位置において、前記信号通路３１への信号圧力を設
定するように構成されている。

【００４６】さらに、前記スプール１０６の２次圧力調
圧用スプリング１０８を設けた一端部側に、大径フラン
ジ部１０６ａを形成し、このフランジ部１０６ａに前記
スプール１０６と平行に延在するピストン１１０を突設
すると共に、このピストン１１０の他端における受圧部
を、信号通路３１と連通する２次圧力室１１２として構
成する。

【００４７】この場合、スプール１０６が前記スプリン
グ１０８の調圧力Ｆvsにより、図示の位置へ移動してい
る際に、信号通路２７からの信号圧力が負荷されると、
この信号圧力が通路１１４ａ、１１４ｂから前記２次圧
力室１１２へ導かれて、信号通路３１へ所定の信号圧力
を出力すると共に、前記２次圧力室１１２において前記
スプリング１０８の調圧力Ｆvsに対向する作用力Ｆvpを
発生する。なお、通路１１４ｃは、タンク２２へ連通す
る排出油通路である。また、前記構成において、スプー
ル１０６の２次圧力ｐの作用側（図示の右側）の端部
に、前記調圧用スプリング力Ｆvsに対向する推力Ｆm を
発生する比例ソレノイド１１６が設けられている。

【００４８】このように構成した電磁減圧弁１０２によ
れば、信号通路２７からの信号圧力が、通路１１４ａか
ら通路１１４ｂへ伝達されて信号通路３１へ出力される
２次圧力ｐは、前記２次圧力室１１２において前記スプ
リング１０８の調圧力Ｆvsに対向する作用力Ｆvpを、前
記２次圧力室１１２の断面積に応じて発生して減圧され
ると共に、前記比例ソレノイド１１６の駆動電流を増加
させて推力Ｆm を増大するに伴い、スプール１０６を図
示の左方へ移動させて、前記スプリング１０８の調圧力
Ｆvsを増大させることにより、前記２次圧力室１１２に
発生する作用力Ｆvpがさらに減圧されるので、前記信号
通路３１へ出力される信号圧力は、次第に低下させるこ
とができる。

【００４９】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。例えば、前述した実施例においては、油圧シ
ョベルの旋回単独操作について説明したが、これ以外の
例えば、ブームとバケットシリンダとの同時操作におい
て、本発明装置をバケットシリンダ操作用切換弁に適用
すれば、パイロットバルブから前記切換弁の油圧操作部
へ供給される操作圧力を所定値以下に調整することがで
きるので、ブーム用およびバケット操作用パイロットバ
ルブをフル操作した場合でも、バケットシリンダ操作用
切換弁のスプールは、図４に示す中間位置に保持され、
従ってバケットシリンダへの圧油の供給が制限されるの
で、ブーム、バケットの両シリンダを同時に動作させる
ことができる。また、この場合には、バケット操作用パ
イロットライン上に設けた流量・圧力調整手段へ印加す
る外部信号は、ブーム操作用パイロット圧力を使用する
ことができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る油圧
ショベルの油圧駆動装置は、油圧ショベルのアーム、ブ
ーム、バケット、旋回、走行、その他の構造部を各構造
部に取付けた油圧アクチュエータで駆動し、これら各油
圧アクチュエータへは、各切換弁を設けて油圧ポンプの
圧油を供給すると共に油圧アクチュエータからの戻り油
をタンクへ排出するよう構成し、前記切換弁の操作をパ
イロットバルブからの油圧パイロット圧力にて制御する
よう構成した油圧ショベルの油圧駆動装置であって、少
なくとも１つのアクチュエータのパイロットバルブ（２
６）と切換弁（１４）の油圧操作部との間のパイロット
油路中に配置された流量・圧力調整手段（３４Ａ）と、
前記パイロットバルブに圧油を供給するパイロットポン
プ（３６）と、前記流量・圧力調整手段の開度を調整す
るための電気信号を生成する制御部（９６）と、前記パ
イロットポンプ（３６）から圧油の供給を受けると共
に、前記制御部（９６）からの電気信号に応答して前記
流量・圧力調整手段（３４Ａ）の開度を調整するための
圧油信号を生成しこれを前記流量・圧力調整手段（３４
Ａ）へ供給する電磁比例減圧弁（３８）とを有するとと
もに、前記流量・圧力調整手段（３４）を前記電磁比例
減圧弁（３８）から与えられる圧油信号の上昇に応じて
２次圧力を低下せしめる可変減圧弁として構成したこと
により、油圧ショベルの上部旋回体の慣性モーメントの
変化に拘らず、しかも加速あるいは減速時のパイロット
バルブの急操作にも拘らず、きわめて操作性に優れ、ま
た電磁比例減圧弁（３８）への供給電流ｉが故障等によ
り遮断された場合でも、流量・圧力調整手段は油圧パイ
ロットバルブの出力信号を常に切換弁の油圧操作部へ伝
達した状態を維持することができるので、安全性の確保
においても有効な油圧ショベルの油圧駆動装置を得るこ
とができる。

【００５１】すなわち、本発明の油圧駆動装置によれ
ば、旋回アクチュエータを制御するための切換弁のスプ
ールが、アクチュエータ操作後に中立位置へ復帰する過
程で、その復帰速度を上部旋回体の慣性モーメントの変
化に対応して調整することにより、従来方法に比較して
大幅な旋回体停止時のフィーリング向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧ショベルの油圧駆動装置の一
実施例を示す油圧回路図である。

【図２】図１に示す油圧駆動装置における流量・圧力調
整手段の実施例を示す概略構成図である。

【図３】図１に示す油圧駆動装置における油圧パイロッ
トバルブの特性線図である。

【図４】図１に示す油圧駆動装置における電磁比例減圧
弁の特性線図である。

【図５】図１に示す油圧駆動装置における切換弁の油圧
操作部の実施例を示す概略構成図である。

【図６】本発明に係る油圧駆動装置に適用し得る切換弁
の中立位置、ストロークエンドおよびこの中間位置をそ
れぞれ示す説明図である。

【図７】図１に示す油圧駆動装置の油圧ショベルへの適
用例を示すものであって、（ａ）は油圧ショベルにおけ
るブーム角の検出およびブームシリンダの保持側の圧力
検出並びに制御手段への入出力関係を示す説明図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＹ部分における要部拡大図であ
る。

【図８】図１に示す油圧駆動装置における油圧パイロッ
トバルブの２次圧力と電磁比例減圧弁への出力電流特性
の設定例を示す説明図である。

【図９】本発明に係る油圧駆動装置に適用する流量・圧
力調整手段と切換弁の油圧操作部との一体化を行った複
合手段の実施例を示す概略構成図である。

【図１０】本発明に係る油圧駆動装置に適用する流量・
圧力調整手段として使用し得る電磁減圧弁の実施例を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

１０ コントロールバルブ １２ 旋回モータ １４ 旋回用切換弁 １４Ａ、１４Ｂ 油圧操作部 １４′ 切換弁 １６ アーム用切換弁 １８ 油圧ポンプ ２０ 圧油供給通路 ２１ センターバイパス通路 ２２ タンク ２３ 排出油通路 ２４ リリーフ弁 ２５ バイパス通路 ２６ 油圧パイロットバルブ ２７、２８、３１、３２ 信号通路 ２９ パイロット圧油供給路 ３０ 排出油通路 ３４Ａ、３４Ｂ 流量・圧力調整手段 ３４Ａ′ 流量・圧力調整手段と油圧操作部との複合手
段 ３６ パイロット油圧ポンプ ３８ 電／油変換手段（電磁比例減圧弁） ４０ 旋回手段 ４１ チェック弁 ４２ リリーフ弁 ４４ アームシリンダ ４６ 高圧選択弁 ４８ 圧力センサ ５０、５０′ 弁ボディ ５２ 第１のスプール ５４ 穴 ５６ 第２のスプール ５８、６０ 穴 ６２ 第１のばね ６４ 第２のばね ６６ 絞り ６８ タンクライン ７０ 溝 ７１ 横穴 ７２ 油室 ７４、７６、７８ 油室 ７５ 連通手段 ８０、８０′ 油室 ８２ ばね ８４ スプール ９０ 油圧ショベル ９１ 旋回体 ９２ ブーム ９２ａ 取付部 ９３ ブームシリンダ ９３ａ 保持側 ９４ 角度センサ ９５ 圧力センサ ９６ 制御部 ９８ アーム ９９ アームシリンダ １００ バケット １０１ バケットシリンダ １０２ 電磁減圧弁 １０４ ハウジング １０６ スプール １０８ ２次圧力調圧用スプリング １１０ ピストン １１２ ２次圧力室 １１４ａ、１１４ｂ 通路 １１４ｃ 排出油通路 １１６ 比例ソレノイド

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ショベルのアーム、ブーム、バケッ
   ト、旋回、走行、その他の構造部を各構造部に取付けた
   油圧アクチュエータで駆動し、これら各油圧アクチュエ
   ータへは、各切換弁を設けて油圧ポンプの圧油を供給す
   ると共に油圧アクチュエータからの戻り油をタンクへ排
   出するよう構成し、前記切換弁の操作をパイロットバル
   ブからの油圧パイロット圧力にて制御するよう構成した
   油圧ショベルの油圧駆動装置であって、 少なくとも１つのアクチュエータのパイロットバルブ
   （２６）と切換弁（１４）の油圧操作部との間のパイロ
   ット油路中に配置された流量・圧力調整手段（３４Ａ）
   と、 前記パイロットバルブに圧油を供給するパイロットポン
   プ（３６）と、 前記流量・圧力調整手段の開度を調整するための電気信
   号を生成する制御部（９６）と、 前記パイロットポンプ（３６）から圧油の供給を受ける
   と共に、前記制御部（９６）からの電気信号に応答して
   前記流量・圧力調整手段（３４Ａ）の開度を調整するた
   めの圧油信号を生成しこれを前記流量・圧力調整手段
   （３４Ａ）へ供給する電磁比例減圧弁（３８）とを有す
   るとともに、 前記流量・圧力調整手段（３４）を前記電磁比例減圧弁
   （３８）から与えられる圧油信号の上昇に応じて２次圧
   力を低下せしめる可変減圧弁として構成したことを特徴
   とする油圧ショベルの油圧駆動装置。
2. 【請求項２】 前記流量・圧力調整手段（３４Ａ）を構
   成する可変減圧弁は、 一端側に前記切換弁（１４）の油圧操作部（１４Ａ）と
   接続される開口部を形成するとともに、内部に前記開口
   部に続く第１の穴（５４）と同第１の穴（５４）に続い
   て同穴の軸方向に形成され第１の穴（５４）より径大の
   第２の段付穴（５８、６０）を形成した弁ボディー（５
   ０）と、 前記第１の穴（５４）及び第２の段付穴（５８、６０）
   にそれぞれ摺動自在に配置された第１のスプール（５
   ２）及び第２のスプール（５６）と、 前記第１の穴（５４）において第１のスプール（５２）
   と第２のスプール（５６）の間に配置され第１のスプー
   ル（５２）を付勢する第１のバネ（６２）と、 前記第２の段付穴（５８、６０）において前記第２のス
   プール（５６）と前記弁ボディ（５０）の他端側との間
   に配置され前記第１のバネ（６２）より大きな弾発力を
   有し前記第２のスプール（５６）を付勢する第２のバネ
   （６４）とを備え、 前記第１のスプール（５２）には、一端側が前記開口部
   と連通し他端側に形成した絞り（６６）を介して前記第
   １のバネ（６２）の配置される油室（７６）に通じる通
   路が形成され且つ、同通路は前記弁ボディ（５０）に形
   成され前記パイロットバルブ（２６）からのパイロット
   圧力を受ける横穴（７１）と連通するよう形成されてな
   り、 前記第２のスプール（５６）には、前記油室（７６）と
   前記第２のバネ（６４）の配置される油室（７８）との
   間を連通する通路が形成されると共に前記弁ボディ（５
   ０）の段部とスプール外周部間に油室（７２）が形成さ
   れており、同油室（７２）は弁ボディ（５０）に形成し
   た横穴を介して前記電磁比例減圧弁（３８）から与えら
   れる圧油信号を受けるよう構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の油圧ショベルの油圧駆動装置。
3. 【請求項３】 前記流量・圧力調整手段を構成する可変
   減圧弁は、 前記切換弁（１４）の油圧操作部（１４Ａ）と一体構成
   してなることを特徴とする請求項１記載の油圧ショベル
   の油圧駆動装置。
4. 【請求項４】 前記流量・圧力調整手段（３４Ａ′）を
   構成する可変減圧弁は、 一端側に前記切換弁（１４）の油圧操作部（１４Ａ）の
   スプール（８４）端部を液密的に収納する凹部を形成し
   且つ、同凹部に連通する開口部を形成するとともに、内
   部に前記開口部に続く第１の穴と同第１の穴に続いて同
   穴の軸方向に形成され第１の穴より径大の第２の段付穴
   （５８、６０）を形成した弁ボディー（５０′）と、 前記第１の穴（５４）及び第２の段付穴（５８、６０）
   にそれぞれ摺動自在に配置された第１のスプール（５
   ２）及び第２のスプール（５６）と、 前記第１の穴（５４）において第１のスプール（５２）
   と第２のスプール（５６）の間に配置され第１のスプー
   ル（５２）を付勢する第１のバネ（６２）と、 前記第２の段付穴（５８、６０）において前記第２のス
   プール（５６）と前記弁ボディ（５０′）の他端側との
   間に配置され前記第１のバネ（６２）より大きな弾発力
   を有し前記第２のスプール（５６）を付勢する第２のバ
   ネ（６４）とを備え、 前記第１のスプール（５２）には、一端側が前記開口部
   と連通し他端側に形成した絞り（６６）を介して前記第
   １のバネ（６２）の配置される油室（７６）に通じる通
   路が形成され且つ、同通路は前記弁ボディ（５０′）に
   形成され前記パイロットバルブ（２６）からのパイロッ
   ト圧力を受ける横穴（７１）と連通するよう形成されて
   なり、 前記第２のスプール（５６）には、前記油室（７６）と
   前記第２のバネ（６４）の配置される油室（７８）との
   間を連通する通路が形成されると共に前記弁ボディ（５
   ０′）の段部とスプール外周部間に油室（７２）が形成
   されており、同油室（７２）は弁ボディ（５０′）に形
   成した横穴を介して前記電磁比例減圧弁（３８）から与
   えられる圧油信号を受けるよう構成されていることを特
   徴とする請求項１記載の油圧ショベルの油圧駆動装置。
5. 【請求項５】 前記制御部（９６）には、前記パイロッ
   トバルブ（２６）からのパイロット圧力及び同パイロッ
   ト圧力により操作される前記油圧アクチュエータの動作
   状態に対応する検出信号が入力され、これらパイロット
   圧力及び検出信号に基づいて前記電気信号を生成するこ
   とを特徴とする請求項１乃至４記載の油圧ショベルの油
   圧駆動装置。