JP3820334B2 - 建設車両用油圧回路とそれに用いるバルブ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設車両において、例えばショベルを上下させながら走行する際に、車両の直進走行を保証する建設車両用回路とその回路に用いるバルブ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回路として、図５に示すものが従来から知られている。この従来の回路は、第１〜３ポンプＰ1〜Ｐ3を備えるとともに、これら第１〜３ポンプＰ1〜Ｐ3のそれぞれには、第１〜３回路系統を接続している。
第１ポンプＰ1に接続した第１回路系統には、左走行用モータを制御する走行用切換弁１，ブームシリンダを制御するブーム用切換弁２およびバケットシリンダを制御するバケット用切換弁３を接続している。
また、第２ポンプＰ2に接続した第２回路系統には、右走行用モータを制御する走行用切換弁４、アームシリンダを制御するアーム用切換弁５、スイングシリンダを制御するスイング用切換弁６およびサービス用のアクチュエータを制御するサービス用切換弁７を接続している。
なお、サービス用のアクチュエータとは、必要に応じて建設車両に取り付けるためのアクチュエータのことである。
【０００３】
さらに、第３ポンプＰ3に接続した第３回路系統には、その上流側から連通弁Ｖ、ブレードシリンダを制御するブレード用切換弁８、旋回モータを制御する旋回用切換弁９を接続している。
上記連通弁Ｖは、第３ポンプＰ3に連通させたポンプポート１０を形成するとともに、このポンプポート１０に連通したり、その連通を遮断したりする中立ポート１１、パラレルポート１２、第１合流ポート１３および第２合流ポート１４を形成している。
【０００４】
そして、連通弁Ｖが図示のノーマル位置にあるとき、ポンプポート１０と中立ポート１１およびパラレルポート１２とが連通する。また、この連通弁Ｖのパイロット室１５にパイロット圧が作用して、それが切り換わると、ポンプポート１０と中立ポート１１との連通が遮断される一方、ポンプポート１０と、パラレルポート１２、第１合流ポート１３および第２合流ポート１４とが連通する。
【０００５】
上記のようにした中立ポート１１は、中立流路１６に連通している。この中立流路１６は、切換弁８，９が図示の中立位置にあるとき、第３合流通路１７を介して、第２回路系統の切換弁７に連通する。そして、この切換弁７が図示の中立位置にあると、第３合流通路１７は、この切換弁７を介してタンク流路１８に連通する。したがって、切換弁８，９および切換弁７が図示の中立位置にあれば、第３ポンプＰ3の吐出油は、上記各切換弁、中立流路１６およびタンク流路１８を経由してブリードオフされることになる。
【０００６】
また、第３回路系統の各切換弁８，９を中立位置に保って、第２回路系統のサービス用切換弁７を切り換えると、第３ポンプＰ3の吐出油が、第２ポンプＰ2の吐出油と合流してサービス用アクチュエータに供給される。
【０００７】
上記連通弁Ｖに設けたパイロット室１５には、外部の圧力源からパイロット圧を導くようにしている。そして、このパイロット室１５に導かれた圧油は、パイロットライン１９を経由して第１回路系統における各切換弁１〜３のパイロットポート２０〜２２および第２回路系統における切換弁４〜６のパイロットポート２３〜２５にも導かれる。これらパイロットポート２０〜２５は、切換弁１〜６が中立位置にあるときタンク流路１８に連通するようにしている。
【０００８】
なお、走行用切換弁１と４のパイロットポート２０と２３とは、パラレルに接続されている。したがって、両走行用切換弁１、４を同時に切り換え、かつ、他の切換弁のいずれか１つの切換弁を切り換えない限り、パイロットライン１９はタンク流路１８に連通することになる。パイロットライン１９がタンク流路１８に連通していれば、パイロット室１５にパイロット圧が立たない。パイロット室１５にパイロット圧が立たないので、この場合には、連通弁Ｖが図示のノーマル位置を保つ。
【０００９】
上記の状態から、両走行用切換弁１、４と、第１回路系統および第２回路系統の切換弁２，３，５，６のいずれか一つの切換弁を切り換えることによって、パイロットライン１９とタンク流路１８との連通が遮断される。そのために、連通弁Ｖのパイロット室１５にパイロット圧が作用し、連通弁Ｖが切換位置に切り換わる。
連通弁Ｖが切換位置に切り換われば、そのポンプポート１０と中立ポート１１との連通が遮断される一方、ポンプポート１０と、パラレルポート１２、第１合流ポート１３および第２合流ポート１４とが連通する。
【００１０】
ポンプポート１０とパラレルポート１２とが連通すれば、第３ポンプＰ3からの圧油が、パラレル通路２６を介して、ブレード用切換弁８および旋回用切換弁９に供給される。
ポンプポート１０と第１合流ポート１３とが連通すれば、第３ポンプＰ3からの圧油が、第１合流通路２７を介して、第１回路系統のブーム用切換弁２およびバケット用切換弁３に供給される。
ポンプポート１０と第２合流ポート１４とが連通すれば、第３ポンプＰ3からの圧油が、第２合流通路２８を介して、第２回路系統のアーム用切換弁５およびスイング用切換弁６に供給される。
【００１１】
つまり、走行用切換弁１，４を同時に切り換えながら、第１，２回路系統のアクチュエータを同時操作するとき、第１，２ポンプＰ1，Ｐ2は走行用切換弁１，４だけに圧油を供給するようにし、他のアクチュエータには、第３ポンプＰ3の圧油を供給するようにして、車両の直進走行を補償するようにしたものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにした従来の油圧回路では、第３回路系統の切換弁８，９を中立位置にして、第３ポンプＰ3の吐出油をタンク流路１８に戻す場合に、その圧油は切換弁８，９を通らなければならいので、どうしても圧力損失が大きくなるという問題があった。
また、第３回路系統の切換弁８，９を中立位置に保っているとき、それを誤って切り換えてしまうと、ブレードシリンダや旋回モータなどが不用意に作動してしまうという問題もあった。
この発明の目的は、第３ポンプの吐出油をブリードオフするときの圧力損失を最小限に抑えるとともに、第３回路系統の切換弁を不用意に切り換えたとしても、アクチュエータが作動しないようにした建設車両用油圧回路とそれに用いるバルブ構造を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、第１ポンプ〜第３ポンプとを備え、第１ポンプに接続した第１回路系統には、左右いずれか一方の走行モータを制御する走行用切換弁と、この走行モータ以外のアクチュエータを制御するための１または複数の切換弁とを設けている。また、第２ポンプに接続した第２回路系統には、左右いずれか他方の走行モータを制御する走行用切換弁と、この走行モータ以外のアクチュエータを制御するための１または複数の切換弁とを設けている。さらに、第３ポンプに接続した第３回路系統には、走行モータ以外のアクチュエータを制御するための１または複数の切換弁を設ける一方、上記第３回路系統の最上流に連通弁を接続している。
【００１４】
そして、この連通弁を切り換えるためのパイロット圧を導くパイロットラインを、中立位置にある走行用切換弁を介してタンクに連通させる一方、この走行用切換弁を切り換えたとき、パイロットラインとタンクとの連通を遮断して、パイロット圧を発生させるようにしている。しかも、上記連通弁は、そのノーマル位置において、第３ポンプをタンクに連通させ、その第１切換位置において、第３ポンプと所定の切換弁をタンデムに接続する中立流路に連通させるとともに、所定の切換弁をパラレルに接続するパラレル通路とに連通させ、第２切換位置において、第３ポンプを、上記パラレル通路に接続するとともに、第３ポンプを第１回路系統あるいは第２回路系統に接続する合流通路にも連通させるようにしている。
【００１５】
第２の発明は、第１ポンプと第２ポンプとで走行モータを駆動するとともに、第３ポンプで走行時の他のアクチュエータを動作させる構成にした建設車両用油圧回路であって、上記第３ポンプに接続した回路系統の最上流に連通弁を設ける。そして、この連通弁のバルブ本体には、第３ポンプに接続したポンプポートと、タンクに接続したタンクポートと、上記ポンプポートをパラレル通路に導くパラレルポートと、第３ポンプに接続した切換弁の中立流路に接続した中立ポートと、同じく第３ポンプに接続した切換弁をパラレルに接続するためのパラレルポートと、第３ポンプ以外のポンプに接続した切換弁に連通する第１および第２合流通路に接続した第１合流ポートおよび第２合流ポートとを形成する。
【００１６】
一方、上記連通弁のバルブ本体に、ノーマル位置以外に第１切換位置と第２切換位置を保つ構成にしたスプールを摺動自在に組み込んでいる。そして、上記ポンプポートとパラレルポートとを、スプールの移動位置にかかわりなく常時連通させる一方、スプールがノーマル位置にあるとき、ポンプポートとタンクポート、ポンプポートと中立ポートとを連通させ、タンクポートと第１合流通路との連通を遮断し、スプールを第１切換位置に切り換えたとき、ポンプポートとタンクポートとの連通を遮断する一方、ポンプポートと中立ポートの連通を保持し、第２切換位置に切り換えたとき、ポンプポートとタンクポートとの連通を遮断するとともに、ポンプポートと中立ポートとの連通を遮断する一方、ポンプポートと第１，２合流ポートとを連通させるようにしている。
【００１７】
【発明の実施の態様】
図１は、この発明の実施態様である油圧回路を示すもので、この制御回路の最大の特徴は、連通弁Ｖにタンクポート２９を設け、連通弁Ｖが図示のノーマル位置にあるとき、ポンプポート１０を上記タンクポート２９に連通させるようにした点である。その他は、図５に示した従来の回路と全く同様である。したがって、従来と共通の構成要素については、その詳細な説明を省略するとともに、同一の構成要素に関しては、同一符号を用いる。
【００１８】
上記のように連通弁Ｖは、それをノーマル位置に保っているときに、ポンプポート１０を、この連通弁Ｖのタンクポート２９を介してタンク流路１８に直接連通させるようにしたので、第３ポンプＰ3の吐出油をタンクに戻すときの圧力損失を最小限に抑えることができる。
【００１９】
ちなみに、従来の場合には、第３ポンプＰ3 の吐出油をタンク流路１８に戻す場合には、切換弁８、９、７の中立ポートを経由させなければならないので、その圧力損失が大きくならざるをえない。
しかし、この実施例によれば、第３ポンプＰ3の吐出油を、上記したように連通弁Ｖのタンクポート２９を介して直接タンク流路１８に戻すので、その圧力損失はほとんどない。
【００２０】
上記油圧回路に用いるバルブ構造は、図２〜図４に示すとおりである。
図示の連通弁Ｖは、そのバルブ本体３０に、スプール３１を摺動自在に組み込むとともに、このスプール３１の一端をパイロット室１５に臨ませ、他端をスプリング室３２に臨ませている。
【００２１】
したがって、パイロット室１５にパイロット圧が作用していなければ、スプール３１が図２に示すノーマル位置を保つ。このノーマル位置において、ポンプポート１０と中立ポート１１とが、スプール３１に形成の第１環状溝３３を介して連通する。また、このときには、ポンプポート１０がバルブ本体３０に形成した第１流路３４を介してパラレルポート１２に連通している。ただし、これらポンプポート１０とパラレルポート１２とは、スプール３１の切り換え位置にかかわりなく常時連通している。
【００２２】
また、スプール３１が上記のノーマル位置にあるとき、図２に示すように、ポンプポート１０は、第１流路３４→バルブ本体に形成した第２流路３５→スプールに形成した第２環状溝３６を経由してタンクポート２９に連通している。
したがって、スプール３１をノーマル位置に保っているときには、第３ポンプＰ3 の吐出油が、上記タンクポート２９からタンク流路１８に戻されることになる。
【００２３】
上記の状態からスプール３１をスプリング室３２内のスプリングに抗して図面左方向に移動して、図３に示した第１切換位置に切り換えると、第２環状溝３６と第２流路３５とが、アンダーラップの状態になるので、第２流路３５とタンクポート２９との連通が遮断される。言い換えると、ポンプポート１０とタンクポート２９との連通が遮断されることになる。
また、この第１切換位置において、ポンプポート１０と中立ポート１１とは、連通したままの状態にある。したがって、第１切換位置では、ポンプポート１０が、パラレルポート１２と中立ポート１１との両方に連通した状態を保つ。
ただし、ポンプポート１０と第１、２合流ポート１３、１４との連通は、遮断されたままである。
【００２４】
上記第１切換位置から、スプール３１をさらに図面左方向に移動させると、連通弁Ｖは、図４に示す第２切換位置に切り換わる。この第２切換位置では、スプールに形成した第３環状溝３７を介して、第２流路３５と、第１合流ポート１３に連通する第３流路３８とが連通する。それと同時に、ポンプポート１０は、スプールに形成した第４環状溝３９を介して、第２合流ポート１４に連通する第４流路４０と連通する。
しかも、この第２切換位置では、ポンプポート１０と中立ポート１１との連通が遮断される。
したがって、この第２切換位置においては、ポンプポート１０が、パラレルポート１２、第１合流ポート１３および第２合流ポート１４に連通することになる。
【００２５】
なお、スプール３１を上記のようにノーマル位置から第２切換位置までの３位置に切り換えるのは、次の構成によるものである。
すなわち、スプール３１の一端を臨ませたパイロット室１５には、パイロットピストン４１を組み込んでいる。このパイロットピストン４１とスプール３１の一端との間には、カラー４２を介在させている。そして、このカラー４２は、段部４３の範囲でストロークできるようにしている。
【００２６】
上記のようにしたパイロットピストン４１にはオリフィス４４を形成するとともに、このオリフィス４４を、パイロットピストンに形成した通油孔４５およびカラーに形成した通油孔４６を介して、スプールに形成したパイロット通路４７に連通させている。
上記パイロット通路４７は、バルブ本体３０側に形成した環状凹部４８と常時連通しているが、この環状凹部４８は、前記したパイロットライン１９に連通している。
【００２７】
したがって、今、図２のノーマル状態で、パイロット室１５にパイロット圧が作用すると、パイロットピストン４１は、カラー４２が段部４３につき当たるまで移動する。この状態が第１切換位置となる。
この第１の切換位置において、パイロットライン１９が開いたままなら、オリフィス４４に流れが発生するので、その下流側の圧力が、圧力損失分だけ低くなる。このオリフィス４４の下流側の圧力は、スプール３１の一端、すなわちカラー４２との接触面に作用する。しかし、この低いパイロット圧では、スプール３１が移動せず、第１切換位置を保つ。
【００２８】
上記の状態から、直進走行のために、両走行用切換弁１および４を切り換えるとともに、切換弁２、３、５、６のいずれかを切り換えると、パイロットライン１９が閉じられる。パイロットライン１９が閉じられるので、オリフィス前後の流れもなくなる。そのために、このオリフィスの下流側のパイロット圧も上昇する。この上昇したパイロット圧の作用で、スプール３１が再び移動して、第２切換位置に切り換えられる。
【００２９】
【発明の効果】
第１および第２の発明によれば、連通弁のノーマル位置において、第３ポンプの吐出油が、この連通弁を介して直接タンクに戻されるので、その圧力損失を最小限に抑えられる。圧力損失を最小限に抑えられるので、エネルギーロスも少なくなる。
また、連通弁をノーマル位置の保っている限り、第３ポンプに連通した切換弁を不用意に操作しても、その切換弁に接続したアクチュエータが作動してしまうような危険も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回路図である。
【図２】連通弁をノーマル位置に保った状態の断面図である。
【図３】連通弁を第１切換位置に保った状態の断面図である。
【図４】連通弁を第２切換位置に保った状態の断面図である。
【図５】従来回路図である。
【符号の説明】
Ｐ1 〜Ｐ3 第１〜３ポンプ
１、４ 走行用切換弁
５〜９ 切換弁
Ｖ 連通弁
１０ ポンプポート
１１ 中立ポート
１２ パラレルポート
１３ 第１合流ポート
１４ 第２合流ポート
１６ 中立流路
１７ 第３合流通路
２６ パラレル通路
２７ 第１合流通路
２８ 第２合流通路
２９ タンクポート
３０ バルブ本体
３１ スプール

Claims (2)

1. 第１ポンプ〜第３ポンプとを備え、第１ポンプに接続した第１回路系統には、左右いずれか一方の走行モータを制御する走行用切換弁と、この走行モータ以外のアクチュエータを制御するための１または複数の切換弁とを設け、第２ポンプに接続した第２回路系統には、左右いずれか他方の走行モータを制御する走行用切換弁と、この走行モータ以外のアクチュエータを制御するための１または複数の切換弁とを設け、第３ポンプに接続した第３回路系統には、走行モータ以外のアクチュエータを制御するための１または複数の切換弁を設ける一方、上記第３回路系統の最上流に連通弁を接続し、この連通弁を切り換えるためのパイロット圧を導くパイロットラインを、中立位置にある走行用切換弁を介してタンクに連通させる一方、この走行用切換弁を切り換えたとき、パイロットラインとタンクとの連通を遮断して、パイロット圧を発生させる構成にし、しかも、上記連通弁は、そのノーマル位置において、第３ポンプをタンクに連通させ、その第１切換位置において、第３ポンプと所定の切換弁をタンデムに接続する中立流路に連通させるとともに、所定の切換弁をパラレルに接続するパラレル通路とに連通させ、第２切換位置において、第３ポンプを、上記パラレル通路に接続するとともに、第３ポンプを第１回路系統あるいは第２回路系統に接続する合流通路にも連通させる構成にした建設車両用油圧回路。
2. 第１ポンプと第２ポンプとで走行モータを駆動するとともに、第３ポンプで走行時の他のアクチュエータを動作させる構成にした建設車両用油圧回路であって、上記第３ポンプに接続した回路系統の最上流に連通弁を設け、この連通弁のバルブ本体には、第３ポンプに接続したポンプポートと、タンクに接続したタンクポートと、上記ポンプポートをパラレル通路に導くパラレルポートと、第３ポンプに接続した切換弁の中立流路に接続した中立ポートと、同じく第３ポンプに接続した切換弁をパラレルに接続するためのパラレルポートと、第３ポンプ以外のポンプに接続した切換弁に連通する第１および第２合流通路に接続した第１合流ポートおよび第２合流ポートとを形成する一方、この連通弁のバルブ本体に、ノーマル位置以外に第１切換位置と第２切換位置を保つ構成にしたスプールを摺動自在に組み込んでなり、上記ポンプポートとパラレルポートとを、スプールの移動位置にかかわりなく常時連通させる一方、スプールがノーマル位置にあるとき、ポンプポートとタンクポート、ポンプポートと中立ポートとを連通させ、タンクポートと第１合流通路との連通を遮断し、スプールを第１切換位置に切り換えたとき、ポンプポートとタンクポートとの連通を遮断する一方、ポンプポートと中立ポートの連通を保持し、第２切換位置に切り換えたとき、ポンプポートとタンクポートとの連通を遮断するとともに、ポンプポートと中立ポートとの連通を遮断する一方、ポンプポートと第１，２合流ポートとを連通させる構成にしたバルブ構造。

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