JPH0633616B2 - 油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は油圧シヨベル等の油圧機械に備えられる油圧回
路に関する。

＜従来の技術＞ 第４図および第５図は本発明が適用される油圧機械の一
例として挙げたクレーン兼用の油圧シヨベルを示す説明
図で、第４図は通常の掘削作業時における形態を示す側
面図、第５図はクレーン作業時における形態を示す側面
図である。

第４図において１は走行体、２はこの走行体１上に配置
される旋回体、３はこの旋回体２に回動自在に装着され
るブーム、４はこのブーム３を回動させるブームシリン
ダ、５はブーム３に回動自在に装着されるアーム、６は
このアーム５を回動させるアームシリンダ、７はアーム
５に回動自在に装着されるバケツト、８はこのバケツト
７を回動させるバケツトシリンダである。なお、ブーム
３、アーム５、バケツト７等によつて作業機すなわち負
荷体が構成されている。この油圧シヨベルにあつては、
ブームシリンダ４、アームシリンダ６、バケツトシリン
ダ８を適宜伸縮させることにより、ブーム３、アーム
５、バケツト７を回動させることができ、所望の掘削作
業等をおこなうことができる。

また、第４図に示す状態からバケツト７及びバケツトシ
リンダ８を取除き、第５図に示すようにアーム５の先端
に吊具９を装着することにより、吊荷１０の昇降すなわ
ちクレーン作業をおこなうことができる。

第６図はこのようなクレーン兼用の油圧シヨベルに備え
られる従来の油圧回路の概略構成を示す回路図である。

この第６図において、４は油圧シリンダの一例として挙
げた前述のブームシリンダ、１１はこのブームシリンダ
４を駆動する圧油を供給する可変容量油圧ポンプ、１２
はこの可変容量油圧ポンプ１１を駆動する原動機、１３
は可変容量油圧ポンプ１１の吐出圧力を設定するリリー
フ弁である。１４はブームシリンダ４と油圧ポンプ１１
との間に配置され、ブームシリンダ４の駆動を制御する
方向制御弁、１５は方向制御弁１４に供給される圧油の
逆流を防止するチエツク弁である。１６，１７は方向制
御弁１４とブームシリンダ４とを連絡する管路で、管路
１７はブームシリンダ４のボトム側室４ａに連絡され、
管路１６はブームシリンダ４のロツド側室４ｂに連絡さ
れている。１８はブームシリンダ４と方向制御弁１４と
の間に、かつ管路１７の途中に配置されたホールデイン
グバルブで、ブームシリンダ４のボトム側室４ａから方
向制御弁１４に至る方向の圧油の流れを規制可能なパイ
ロツトチエツク弁１９と、このパイロツトチエツク弁１
９に並設され、前述したブーム３に与えられる過負荷に
よりブームシリンダ４のボトム側室４ａに生じた高圧を
逃がす過負荷防止弁２０とから成つている。なお、２１
は管路１６に連絡されパイロツトチエツク弁１９にパイ
ロツト圧を導くパイロツト管路、２２はタンクである。

このように構成した油圧回路における作用は以下のとお
りである。

すなわち、方向制御弁１４を同第６図の中立位置Ｎから
位置Ａに切換えることにより、油圧ポンプ１１の圧油が
チエツク弁１５、方向制御弁１４、管路２３、ホールデ
イングバルブ１８のパイロツトチエツク弁１９、管路１
７を介してブームシリンダ４のボトム側室４ａに供給さ
れ、またブームシリンダ４のロツド側室４ｂ内の圧油が
管路１６、方向制御弁１４を介してタンク２２に戻さ
れ、これによつてブームシリンダ４は矢印２４方向に伸
長する。

また、方向制御弁１４を位置Ｂに切換えることにより、
油圧ポンプ１１の圧油がチエツク弁１５、方向制御弁１
４、管路１６を介してブームシリンダ４のロツド側室４
ｂに供給されるとともに、管路１６の圧油がパイロツト
管路２１を介してパイロツトチエツク弁１９に導かれ、
これによつてパイロツトチエツク弁１９が開かれ、また
ブームシリンダ４のボトム側室４ａ内の圧油が管路１
７、開状態にあるパイロツトチエツク弁１９、管路２
３、方向制御弁１４を介してタンク２２に戻され、これ
によつてブームシリンダ４は矢印２５方向に収縮する。

また、ブームシリンダ４のボトム側室４ａ内に前述した
ブーム３に与えられる過負荷により高圧が生じた場合に
は、この高圧が管路１７、過負荷防止弁２０を介してタ
ンク２２に逃がされ、この過負荷による回路内の機器、
管路の破損が防止される。

そして、上記したように方向制御弁１４を位置Ａに切換
え、ブームシリンダ４を矢印２４方向に伸長させている
例えばクレーン作業中に、仮に管路２３が破損した場合
には、ブームシリンダ４は負荷体及び吊荷の重量により
矢印２５方向に収縮しようとするが、ブームシリンダ４
のボトム側室４ａから管路１７に流れる圧油は、管路１
６に圧が立つていないことに伴つて閉状態にあるパイロ
ツトチエツク弁１９にその流れを阻止され、これによつ
て負荷体及び吊荷の落下が防止される。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、上記した従来の油圧回路にあつては、クレー
ン作業を兼用させるためにホールデイングバルブ１８を
必要としており、このために製造原価が高くなつてい
る。また、ホールデイングバルブ１８内を圧油が流れる
ために圧損が増加し、これに伴つてブームシリンダ４等
のアクチユエータの作動速度の低下、騒音、ヒートバラ
ンスの悪化を招いている。また、ホールデイングバルブ
１８を配設するために回路の複雑化を招き、回路設計が
煩雑になりやすい。

本発明は上記した従来技術における実情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、ホールデイングバルブを要する
ことなくホールデイング機能が得られる油圧回路を提供
することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ この目的を達成するために本発明は、可変容量油圧ポン
プからアクチユエータに供給される圧油の流れ方向を制
御する方向切換弁が中立ブロツク型よりなり、該方向切
換弁とアクチユエータとを一体構造物として設け、すな
わち通常のゴム製のホースを介在させることなくこの両
者を連結した構成にしてある。

＜作 用＞ 本発明は上記のように構成してあることにより、アクチ
ユエータの駆動中、つまり方向切換弁が中立位置から作
動位置に切換えられているときに、可変容量油圧ポンプ
と方向切換弁とを連絡する管路に破損を生じたときに
は、方向切換弁を中立位置に復帰させればよく、この方
向切換弁は中立ブロツク型にしてあることから、この方
向切換弁によつてアクチユエータ側からの圧油の流出が
阻止され、当該アクチユエータは停止状態に保たれる。
すなわち、中立ブロツク型の方向切換弁がホールデイン
グ機能を有し、したがつて油圧シヨベルにおけるクレー
ン作業等に対応させることができ、ホールディングバル
ブを要しない。また、方向切換弁とアクチユエータとを
一体構造物として設けたことから、アクチユエータに圧
油が供給されるに至るまでの圧損を低く抑えることがで
きる。

＜実施例＞ 以下、本発明の油圧回路を図に基づいて説明する。第１
図〜第３図は本発明の一実施例を示す説明図で、第１図
はクレーン作業が可能な油圧シヨベルに具備される油圧
回路の基本構成を示す回路図、第２図は第１図に示す油
圧回路に備えられる制御手段の構成を例示する説明図、
第３図は第２図に示す制御手段に備えられる切換弁制御
装置の構成を例示する説明図である。

第１図において、１１は可変容量油圧ポンプ、１３はこ
の可変容量油圧ポンプ１１の吐出圧力を設定するリリー
フ弁、２２はタンク、４はブームシリンダ、４ａはこの
ブームシリンダ４のボトム側室、４ｂはロツド側室、８
はバケツトシリンダで、これらのものは前述した第６図
に示すものと同等である。また、３０は可変容量油圧ポ
ンプ１１に連絡される主管路、３１はタンク２２に連絡
される主管路で、それぞれ端部は閉塞されている。３２
はゴム製のホースを介在させることなくブームシリンダ
４と一体構造物として設けたバルブである。なお、この
場合、ブームシリンダ４の付属部品として普通に設けら
れている金属製の配管にバルブ３２を連結してもよく、
また、上述の金属製の配管を取り除いてブームシリンダ
４本体に直接連結してもよい。このバルブ３２は、ブー
ムシリンダ４に供給される圧油の流れ方向を制御する中
立ブロツク型のスプール弁からなる方向切換弁３３と、
逆流を防止するチエツク弁３４と、オーバロードリリー
フ弁３５とを具備している。このバルブ３２は管路３６
お介して主管路３０に連絡され、管路３７を介して主管
路３１に連絡されている。３８はバケツトシリンダ８と
一体構造物として設けたバルブで、上述のバルブ３２と
同等に構成してある。これらのバルブ３２，３８は主管
路３０，３１に対してパラレルに接続されている。な
お、図示省略したが例えば走行モータ、アームシリンダ
等のアクチユエータもバルブ３２，３８と同等のバルブ
と一体構造物として設けてあり、これによりこれらのバ
ルブは例えば主管路３０，３１にパラレルに接続されて
いる。また、３９は可変容量油圧ポンプ１１の傾転角を
制御するレギユレータ、４０は図示省略した走行モータ
を作動させる指令信号を出力する操作指令手段、４１は
ブームシリンダ４を作動させる指令信号を出力する操作
指令手段、４２はバケツトシリンダ８を作動させる指令
信号を出力する操作指令手段である。４３は操作指令手
段４０，４１，４２から出力される指令信号に応じて予
め定められる複数のメータリング特性のうちの１つを選
定し、その値に相応した制御信号を出力する制御手段、
４４は制御手段４３において予め設定される複数のメー
タリング特性のうちの作業の種類等に応じた該当するも
のを指示する指示信号を出力するスイツチである。

上述した操作指令手段４０，４１，４２、バルブ３２，
３８等を構成する方向切換弁３３等のソレノイド、レギ
ユレータ３９、およびスイツチ４４は制御手段４３に接
続されており、この制御手段４３は第２図に例示する構
成になつている。すなわち、制御手段４３は同第２図に
示すように、操作指令手段４０から出力される指令信号
Ｌ_ＴＲに応じて、前述のスイツチ４４で指示された走行
モータに係る予め設定される複数のメータリング特性の
うちのいずれか１つの特性上の該当する値を選定し、信
号ｘ_ＴＲとして出力するメータリング特性テーブル４５
ａと、操作指令手段４１から出力される指令信号Ｌ_ＢＯ
に応じて、スイツチ４４で指示されたブームシリンダ４
に係るメータリング特性のうちのいずれか１つの特性上
の該当する値を選定し、信号ｘ_ＢＯとして出力するメー
タリング特性テーブル４５ｂと、操作指令手段４２から
出力される指令信号ＬBKに応じて、スイツチ４４で指示
されたバケツトシリンダ８に係るメータリング特性のう
ちのいずれか１つの特性上の該当する値を選定し、信号
ｘ_ＢＫとして出力するメータリング特性テーブル４５ｃ
と、これらのメータリング特性テーブル４５ａ，４５
ｂ，４５ｃから出力される信号ｘ_ＴＲ，ｘ_ＢＯ，ｘ_ＢＫ
を加算し、信号ｘ_１として出力する加算器４７と、この
加算器４７から出力される信号ｘ_１に対応して、所定の
最大値を超えない範囲の信号ｘ_２を出力する最大値リミ
ツタテーブル４８と、この最大値リミツタテーブル４８
から出力される信号ｘ_２に応じた傾転角となるように、
第１図に示すレギユレータ３９にポンプ傾転指令信号Ｙ
を出力するポンプ斜板操作機構４９とを備えている。ま
た、この制御手段４３は操作指令手段４０，４１，４２
のそれぞれから出力される指令信号Ｌ_ＴＲ，Ｌ_ＢＯ，Ｌ
_ＢＫを入力して走行モータ、ブームシリンダ４、バケツ
トシリンダ８に対応する信号Ａ_ＴＲ，Ａ_ＢＯ，Ａ_ＢＫを
出力する切換弁制御装置５０と、信号Ａ_ＴＲ，Ａ_ＢＯ，
Ａ_ＢＫに応じた作動量となるように、走行モータに係る
図示しない方向切換弁、ブームシリンダ４に係る方向切
換弁３３、バケツトシリンダ８に係るバルブ３８内の図
示しない方向切換弁のそれぞれのソレノイドに駆動信号
Ｂ_ＴＲ，Ｂ_ＢＯ，Ｂ_ＢＫを出力する切換弁操作機構５
１，５２，５３を備えている。そして、上述の切換弁制
御装置５０は第３図に例示するように、操作指令手段４
１から出力されるブームシリンダ４を駆動する指令信号
Ｌ_ＢＯと係数Ｋとの相関関係を示す関数テーブル５４
と、操作指令手段４０から出力される走行モータを駆動
する指令信号Ｌ_ＴＲと目標作動指令信号Ａ_ＴＲ′との相
関関係を示す関数テーブル５５と、関数テーブル５４か
ら出力される係数Ｋと関数テーブル５５から出力される
目標作動指令信号Ａ_ＴＲ′とを乗算し、前述した切換弁
操作機構５１に信号Ａ_ＴＲを出力する乗算器５６とを備
えている。なお、関数テーブル５４には指令信号Ｌ_ＢＯ
が大きくなるに伴つて小さくなる係数Ｋの関係が設定さ
れており、関数テーブル５５には指令信号Ｌ_ＴＲが大き
くなるに伴つて大きくなる目標作動指令信号Ａ_ＴＲ′の
関係が設定されている。

このように構成した実施例における動作は次のとおりで
ある。

例えばクレーン作業等がおこなわれるに際してのブーム
単独動作すなわちブームシリンダ４の動作を説明する。
今、操作指令手段４１を操作して制御手段４３から方向
切換弁３３のソレノイドに信号Ｂ_ＢＯを出力し、方向切
換弁３３をＡ位置に切換えると、ポンプ１１の圧油が主
管路３０、管路３６、チエツク弁３４、方向切換弁３３
を介してブームシリンダ４のロツド側室４ｂに導かれ、
ボトム側室４ａの圧油が方向切換弁３３、管路３７、主
管路３１を介してタンク２２に導かれ、これによつてブ
ームシリンダ４は収縮する。同様に、方向切換弁３３を
Ｂ位置に切換えるとボトム側室４ａに圧油が導かれ、ロ
ツド側室４ｂから圧油がタンク２２に戻され、これによ
つてブームシリンダ４は伸長する。

ここで仮に、ブーム上げ動作中、すなわち方向切換弁３
３がＢ位置に切換えられブームシリンダ４が伸長中に管
路３６が破損した場合には、ブーム３を含むフロントの
自重によつてブームシリンダ４は収縮しようとするが、
このときチエツク弁３４によつてボトム側室４ａの圧油
の流出が阻止され、これによつてブームシリンダ４すな
わちブーム３は急激に落下することなく停止状態に保持
される。またこのとき、方向切換弁３３をＡ位置にする
ことによつて、速やかにブームシリンダ４を収縮させブ
ーム３を下降させることができる。

また、ブーム下げ動作中、すなわち方向切換弁３３がＡ
位置に切換えられブームシリンダ４が収縮中に、管路３
７が破損した場合には、操作指令手段４１を中立に戻せ
ば方向切換弁３３が中立位置Ｎとなり、この方向切換弁
３３が中立ブロツク型に構成されていることから、ボト
ム側室４ａの圧油の流出が阻止されブームシリンダ４す
なわちブーム３は停止状態に保持される。

なお、上記ではブームシリンダ４の動作について述べた
が、図示しないアームシリンダにあつても同様の動作を
おこなう。

また、例えば上述のように操作指令手段４１を操作して
ブーム単独動作をおこなうに際して、指令信号Ｌ_ＢＯに
応じてメータリング特性テーブル４５ｂに予め設定され
た複数の特性のうちのスイツチ４４によつて選択された
１つの特性上の該当する値が選定され、この値が信号ｘ
_ＢＯとして加算器４７に出力され、この加算器４７から
信号ｘ_ＢＯに応じた信号ｘ_１が出力され、さらに信号ｘ
_１に応じて最大値リミツタテーブル４８上の該当する値
が選定され、この値が信号ｘ_２としてポンプ斜板操作機
構４９に出力され、このポンプ斜板操作機構４９からレ
ギユレータ３９に傾転指令信号Ｙが出力され、この傾転
指令信号Ｙに相応して可変容量油圧ポンプ１１の吐出流
量が制御される。

なお、ブーム・走行等の複合操作時には、メータリグ特
性テーブル４５ａ，４５ｂ等から出力される信号
ｘ_ＴＲ，ｘ_ＢＯ等を加算器４７で加算して得られる信号
ｘ_１に応じて可変容量油圧ポンプ１１の吐出流量が制御
される。しかしながら、このようなときには、ブームシ
リンダ４、走行モータのそれぞれに加えられる負荷圧力
が異なると、負荷の大きい方のアクチユエータが動かな
くなる場合がある。例えば、走行中にブーム上げをおこ
なおうとする場合、ブームシリンダ４に接続される方向
切換弁３３の開度を指令信号Ｌ_ＢＯに応じて操作して
も、通常ではブーム上げに必要なポンプ吐出し圧力が走
行に必要なポンプ吐出し圧力より高いのでブーム上げは
不可能となる。そこで、本実施例ではこのような場合、
第３図に例示するように切換弁制御装置５０の関数テー
ブル５４から出力されるＫと関数テーブル５５から出力
されるＡ_ＴＲ′と乗算器５６で乗算して得られた
Ａ_ＴＲ′よりも制限された信号Ａ_ＴＲに応じて走行モー
タに係る図示しない方向切換弁を駆動するようにしてあ
り、すなわちこの走行モータに係る方向切換弁を絞るこ
とにより、走行モータ側の圧がブームシリンダ４側の圧
よりも高くなり、これによつてブーム上げと走行の複合
操作が可能となる。

なお、第３図では、走行とブームの複合動作に係る関数
テーブル５４，５５、乗算器５６を例示したが、これら
と同等のものを走行と旋回、アーム等の他の複合動作に
応じて同様に設定しうる。

このように構成した実施例にあつては、ホールデイング
バルブを要することなくホールデイング機能が得られ、
油圧シヨベルにおけるクレーン作業の安全性を確保で
き、また、ポンプ制御によりアクチユエータのメータリ
ング特性が得られ、負荷圧力の変動の影響を受けること
なく当該アクチユエータを制御することができる。

なお、上記実施例では、方向切換弁３３等をスプール弁
によつて構成してあるが、流量制御ロジツク弁を組合せ
て構成するようにしてもよい。

＜発明の効果＞ 本発明の油圧回路は以上のように構成してあることによ
り、ホールデイングバルブを要することなくホールデイ
ング機能が得られ、したがつて油圧シヨベルのクレーン
作業等に対応できるとともに、従来に比べて部材点数が
少なく製造原価を安くすることができ、また方向切換弁
とアクチユエータとを一体構造物として設けてあり、こ
れにより従来のようなホールデイングバルブ内の圧油の
流動を要しないので圧損を低減でき、これにより従来に
比べて回路効率を向上させることができ、騒音を抑制で
き、ヒートバランスを良化させることができる効果があ
る。また、ホールデイングバルブを除けること、中立ブ
ロツク型の方向切換弁をアクチユエータに設けたことに
伴う配管の簡素化を図れることから従来に比べて回路の
単純化を実現でき、回路設計が容易となる。また、全体
をパラレル回路のみによつて構成することができること
から、このように構成した場合には、所望のアクチユエ
ータの追加等を非常に簡単におこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の油圧回路の一実施例を示す説
明図で、第１図はクレーン作業が可能な油圧シヨベルに
具備される油圧回路の基本構成を示す回路図、第２図は
第１図に示す油圧回路に備えられる制御手段の構成を例
示する説明図、第３図は第２図に示す制御手段に備えら
れる切換弁制御装置の構成を例示する説明図、第４図お
よび第５図は本発明が適用される油圧機械の一例として
挙げたクレーン兼用の油圧シヨベルを示す説明図で、第
４図は通常の掘削作業時における形態を示す側面図、第
５図はクレーン作業時における形態を示す側面図、第６
図は従来の油圧回路の概略構成を示す回路図である。 ４……ブームシリンダ、６……アームシリンダ、８……
バケツトシリンダ、１１……可変容量油圧ポンプ、３２
……バルブ、３３……方向切換弁、３８……バルブ、４
０，４１，４２……操作指令手段、４３……制御手段、
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ……メータリング特性テーブ
ル、５０……切換弁制御装置。

フロントページの続き (72)発明者 安田 知彦 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭50−86802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−126829（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧
   ポンプによつて駆動される複数のアクチユエータと、上
   記可変容量油圧ポンプからアクチユエータに供給される
   圧油の流れ方向を制御する方向切換弁とを備えた油圧回
   路において、上記方向切換弁が中立ブロツク型よりな
   り、該方向切換弁と上記アクチユエータとを一体構造物
   として設けることを特徴とする油圧回路。