JPH0893001A - 油圧パイロット操作回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブームとアームの複合操作における油圧ショ
ベルの整地作業に適したアーム速度にするためにアーム
速度を制御するパイロット操作回路を改善することによ
り整地作業性を大幅に改善する。 【構成】 油圧ポンプ１から第１アクチュエータ３と、
第２アクチュエータ６へ圧油の供給を制御する第１制御
弁２と、第２制御弁５とを設け、該第１制御弁２と、第
２制御弁５とをパイロット弁１９ａ，１９ｂからのパイ
ロット圧により切換えるようにした油圧パイロット操作
回路であって、この第１制御弁２を切換えるパイロット
管路１１の分岐管路１１ａと第２制御弁５のパイロット
管路１３に設けた切換弁１５に接続すると共に、この第
１制御弁２を切換えるパイロット圧に応じて第２制御弁
５のパイロット管路１３に設けた切換弁１５を絞り位置
ａに切換える構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルの油圧パイ
ロット操作回路に係り、特に複合操作時の作業に適した
アクチュエータ速度にコントロールする油圧パイロット
操作回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４，図５に示す従来の油圧ショベル３
１の整地作業（ブームを上げ動作し、アームを掘削側に
操作してバケットを地面に食い込ませず地面を均す作業
を言う）時ブーム３６を上げ動作しながらアーム３８を
掘削動作してバケット４０を地面に対して矢印に示すよ
うに水平制御する時に、ブーム上げ速度Ｖｂに対してア
ーム速度Ｖａが早いと図５に示すようにバケット４０が
地面に食い込む（Ｋ部）ので整地がしづらいとの問題が
ある。これは後述するブームとアームがパラレル回路と
なっているために負荷圧が異なる２つのアクチュエータ
を同時に操作すると負荷圧の低い方のアクチュエータへ
油圧ポンプからの吐出油が多く流れるため２つのアクチ
ュエータの速度のマッチングが悪くなるためである。

【０００３】このような問題を解決するために、例え
ば、特開平１−２５０５３１号公報においては、図６に
示すように、パイロット弁５０をアーム用アクチュエー
タ５５が縮むＵ方向に操作すると、パイロット配管５０
Ａにパイロット圧が立ち、この時、パイロット弁５１が
ブーム用アクチュエータ５６が縮むＵ方向に操作されて
いると、パイロット配管５１Ａから切換弁５２のパイロ
ットポート５２Ａにパイロット圧が作用し、切換弁５２
はロに位置している。このため、切換弁５２と減圧弁５
３とによりパイロット回路が形成され、パイロット配管
５０Ａに立ったパイロット圧は減圧弁５３で所定の圧力
に減圧されてから制御弁５７を操作することになり、パ
イロット弁５０，パイロット弁５１の操作量が等しい場
合、パイロット配管５０Ａの減圧弁５３下流のパイロッ
ト圧はパイロット配管５１Ａのパイロット圧力より低く
なるから、制御弁５７のスプール開口面積が制御弁５８
のそれよりも小さくされる。この結果、管路５４を通っ
て制御弁５８に流れる油の流量が増加し、アーム用アク
チュエータ５５とブーム用アクチュエータ５６の作動油
流量の差が、少なくなる。従って、アクチュエータ収縮
速度が同程度にバランスするので、この２つのアクチュ
エータ５５，５６は同時に同程度の速度で作動する技術
が記載されている。

【０００４】この特開平１−２５０５３１号公報に記載
されている技術を図３のアーム用パイロット圧とアーム
用制御弁スプールストロークとの関係を示すグラフに置
き換えて説明する。アーム単独操作時のＡ線図はパイロ
ット圧Ｐ１で制御弁スプールが全ストローク（Ｓ１）作
動するが、ブームとアームの複合操作時はＢ線図となり
パイロット圧はＰ２に減圧されて制御弁スプールストロ
ークがＳまで作動するように制限される。即ち、ブーム
とアームの複合操作時はアーム用制御弁のスプール開口
面積を小さくしてブーム上げとアーム掘削を同程度の速
度で作動させることが可能となっている。

【０００５】ここで、油圧ショベルの構造を図４にて説
明する。油圧ショベル３１は、下部走行体３２の上に旋
回可能な上部旋回体３３が設けられ、上部旋回体３３に
は作業機やキャブ３４およびエンジンルーム３５等が設
置されている。作業機はブーム３６，アーム３８，バケ
ット４０，各アクチュエータ３７，３９，４１から成っ
ている。このブーム３６は上部旋回体３３に固着された
図示しないブラケットに取着されており、ブーム用アク
チュエータ３７の駆動により上下揺動自在となってい
る。このブーム３６の先端にはアーム３８が取着されて
おり、このアーム３８はアーム用アクチュエータ３９の
駆動により上下揺動自在となっている。また、このアー
ム３８の先端にはバケット４０が取着されており、バケ
ット用アクチュエータ４１の駆動により回動自在となっ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
先行技術である特開平１−２５０５３１号公報に記載さ
れているパイロット操作回路では、油圧ショベルの整地
作業時にブーム上げ動作とアーム掘削動作を同時に行う
と、ブームとアームを同程度の速度で作動させるので常
時アーム掘削速度が遅くなって作業時間が長くなるとの
問題がある。図４に示すようにバケット４０を地面に対
して水平掘削する速度は、アーム３８の起動時の速度Ｖ
１は遅くしてバケット４０の地面への食い込みを防止
し、その後、徐々に速度Ｖ２に上げて作業時間の短縮を
する必要がある。ところで、油圧ショベルは整地作業以
外に掘削作業、ダンプトラツクへの積込作業、深掘り作
業等があり、これらの作業はいずれもブーム上げ動作と
アーム掘削動作の複合操作が必要となるので常時アーム
速度を遅くすることは各種のショベル作業性が悪くな
る。

【０００７】本発明は上記従来の問題点に着目し、油圧
ショベルの整地作業に適したアーム速度にするためにア
ーム速度を制御するパイロット操作回路を改善をするこ
とによりショベル作業性を大幅に改善することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る油圧パイロット操作回路は、油圧ポン
プから第１アクチュエータへ圧油の供給を制御する第１
制御弁と、この油圧ポンプから第２アクチュエータへ圧
油の供給を制御する第２制御弁とを設け、この第１制御
弁は第１パイロット弁により、又、第２制御弁は第２パ
イロット弁からのパイロット圧を受けて切換わるように
した油圧パイロット操作回路であって、この第２パイロ
ット弁からのパイロット圧を前記第２制御弁の一方の操
作部に供給するパイロット管路に開位置と絞り位置を有
する切換弁を配設し、この切換弁の操作部には第１パイ
ロット弁からのパイロット圧を前記第１制御弁の一方の
操作部に供給するパイロット管路から分岐するパイロッ
ト管路を接続し、かつ、この切換弁は前記第１制御弁を
切換えるパイロット圧により絞り位置に切換えられる構
成としたものである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、ブーム上げ操作とアーム掘
削操作の複合操作時、アームの制御弁のパイロット圧は
パイロット回路に設けた切換弁の絞りを通ることにな
り、アームの制御弁スプールの開口面積を徐々に大きく
するのでアーム速度は始めは遅いが徐々に早くなるよう
に設定されている。このため油圧ショベルの整地作業時
のバケットを地面に対して水平掘削する速度は、アーム
の起動時の速度は遅くしてバケットの地面への食い込み
を防止することが可能となり、その後、徐々に速度を上
げて作業時間の短縮、作業性が向上することができる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明に係る油圧パイロット操作回
路の具体的実施例を図１，図２を参照して説明する。

【００１１】先ず、図１は、本発明に係る油圧ショベル
の作業機のアクチュエータを駆動するクローズドセンタ
・ロードセンシングシステムにおける制御弁の油圧パイ
ロット操作回路を示す。可変容量油圧ポンプ（以下油圧
ポンプと言う）１の吐出圧を導管１ａ，１ｂからレギュ
レータ２２に作用させると共に、第１アクチュエータ３
の管路４Ａ，４Ｂおよび第２アクチュエータ６の管路７
Ａ，７Ｂに発生する負荷圧を導管１ｃ，１ｄからレギュ
レータ２２に作用させて、これらの油圧ポンプ１の吐出
圧と第１，第２アクチュエータの負荷圧との差圧によっ
てレギュレータ２２が作動して油圧ポンプ１の斜板角の
増減を調整して吐出流量が決められるようになってい
る。（例えば、油圧ポンプの可変機構については特開平
４−１３６５０９号公報参照） 油圧ポンプ１から第１アクチュエータ３（以下ブーム用
アクチュエータと言う）へ圧油の供給を制御する第１制
御弁２（以下ブーム用制御弁と言う）と、この油圧ポン
プ１から第２アクチュエータ６（以下アーム用アクチュ
エータと言う）へ圧油の供給を制御する第２制御弁５
（以下アーム用制御弁と言う）とを設けている。このブ
ーム用制御弁２は第１パイロット弁１９ａにより、ま
た、アーム用制御弁５は第２パイロット弁１９ｂからの
パイロット圧を受けて切換わるようになっている。油圧
ポンプ１からの吐出油は、ブーム用制御弁２と接続する
管路４Ａ，４Ｂからブーム用アクチュエータ３に供給す
る。また油圧ポンプ１からの吐出油は、アーム用制御弁
５と接続する管路７Ａ，７Ｂからアーム用アクチュエー
タ６に供給する。

【００１２】また、操縦レバー８，９の切換えによりパ
イロットポンプ１０から吐出されるパイロット圧を第１
パイロット弁１９ａ，および第２パイロット弁１９ｂか
ら各油圧パイロット操作管路１１，１２，１３，１４を
介してブーム用制御弁２の操作部２ａまたは２ｂとアー
ム用制御弁５の操作部５ａまたは５ｂに作用させてブー
ム用制御弁２，およびアーム用制御弁５が切換わるよう
になっている。

【００１３】上記のブーム上げ用油圧パイロット操作管
路１１から分岐する油圧パイロット分岐管路１１ａと接
続する切換弁１５をアーム掘削用油圧パイロット管路１
３に介装している。この油圧パイロット分岐管路１１ａ
にはパイロット圧の絞り１７が設けてあり、ブーム上げ
用のパイロット圧が急激に作用しないようになってい
る。この切換弁１５は絞り位置ａと開位置ｂの２位置を
有している。前記ブーム上げ用油圧パイロット分岐管路
１１ａにパイロット圧が作用していない時は、アーム掘
削側油圧パイロット管路１３のパイロット圧が油圧パイ
ロット分岐管路１３ａに作用して、切換弁１５を開位置
ｂに切換えアーム掘削用パイロット圧を絞らずにアーム
用制御弁５の操作部５ｂに作用するようになっている。

【００１４】また、前記ブーム上げ用油圧パイロット分
岐管路１１ａにパイロット圧が作用している時は、切換
弁１５を絞り位置ａに切換えアーム掘削用パイロット圧
は絞られてアーム用制御弁５の操作部５ｂに作用するよ
うになっている。１６は切換弁１５の戻しばね、２１は
タンク、２３はパイロットポンプの戻り管路である。

【００１５】次に、油圧パイロット操作回路について詳
述する。先ずブーム操縦レバー８を上げ位置に操作する
とパイロットポンプ１０からの油圧信号は管路１８を介
して第１パイロット弁１９ａの減圧部２０ａに導かれ、
この減圧部２０ａの入力ポートと出力ポート間を常時遮
断状態に付勢するばね力に抗して、前記減圧部２０ａの
入力ポートと出力ポートとが連通することにより、前記
パイロット圧をこの減圧部２０ａのパイロット管路１１
を介して前記ブーム用制御弁２の上げ側の操作部２ａに
作用し、制御弁２は中立位置ｎからａ位置に切換わる。
ブーム操縦レバー８を下げ位置に操作するとパイロット
ポンプ１０からのパイロット圧は管路１８を介して第１
パイロット弁１９ａの減圧部２０ｂに導かれ、この減圧
部２０ｂの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に
付勢するばね力に抗して、前記減圧部２０ｂの入力ポー
トと出力ポートとが連通することにより、前記パイロッ
ト圧をこの減圧部２０ｂのパイロット管路１２を介して
前記ブーム用制御弁２の下げ側の操作部２ｂに作用し、
制御弁２は中立位置ｎからｂ位置に切換わるようになっ
ている。

【００１６】また、前記ブーム用制御弁２は中立位置
ｎ、上げ位置ａ、下げ位置ｂを有する３位置制御弁であ
り、ａ位置に切換わると油圧ポンプ１の吐出油はブーム
用管路４Ａを通りブーム用アクチュエータ３のボトム側
に流入するのでブーム用アクチュエータ３は伸長して図
４に示すブーム３６は上げ動作となる。ｂ位置に切換わ
ると油圧ポンプ１の吐出油は同じくブーム用管路４Ｂを
通りブーム用アクチュエータ３のロッド側に入るのでア
クチュエータ３は短縮してブーム３６は下げ動作とな
る。

【００１７】更に、操縦レバー９の油圧パイロット管路
も上記の操縦レバー８の油圧パイロット管路と同様にな
っており、第２パイロット弁１９ｂの減圧部２０ｄ，２
０ｃからそれぞれのパイロット管路１３，１４を介して
前記アーム用制御弁７の操作部５ｂ，５ａの何れかにパ
イロット圧を送るようになっている。

【００１８】次に、アーム用制御弁５は上記のブーム用
制御弁２と同様の３位置制御弁であって、ａ位置に切換
わると油圧ポンプ１の吐出油はアーム用制御管路７Ａを
通ってアーム用アクチュエータ６のボトム側に流入する
のでアーム用アクチュエータ６は伸長して図４に示すア
ーム３８は掘削動作となる。ｂ位置に切換わると油圧ポ
ンプ１の吐出油はアーム用制御管路７Ｂを通ってアーム
用アクチュエータ６のロッド側に流入するのでアーム用
アクチュエータ６は短縮してアームダンプ動作となる。

【００１９】ここで操縦レバー８によるブーム上げの単
独操作時、前述のようにパイロット圧はパイロット管路
１１を介してブーム用制御弁２の上げ側の操作部２ａに
作用するので、ブーム用アクチュエータ３が伸長してブ
ーム３６が単独で上げ方向に作動することが可能であ
る。

【００２０】また、操縦レバー９によるアーム掘削の単
独操作時、パイロット管路１３から分岐するパイロット
分岐管路１３ａにパイロット圧が立つので切換弁１５は
開位置ｂに切換わり、アーム掘削側のパイロット圧は絞
られずにアーム用制御弁５の掘削側の操作部５ｂに作用
するのでアーム用アクチュエータ６が伸長してアーム３
８が掘削方向に作動する。

【００２１】図２は、本発明に係るアーム用パイロット
圧とアーム用制御弁スプールストロークとの関係を示す
グラフおよびアーム用パイロット圧と時間との関係を示
すグラフである。先ずアーム用パイロット圧とアーム用
制御弁スプールストロークとの関係を示すグラフは、ア
ーム単独操作時のＡ１線図はパイロット圧に応じて全ス
トローク（Ｓ１）作動させる。ブームとアームの複合操
作時のＢ１線図はアーム用パイロット圧は始めは絞られ
て徐々にパイロット圧を所定の圧力（Ｐ１）まで昇圧さ
せるのでアーム用制御弁スプールはそのパイロット圧に
応じて全ストローク（Ｓ１）作動させるようになってい
る。更に、アーム用パイロット圧と時間との関係を示す
グラフで説明すると、アーム単独操作時のＡ１線図はｔ
１時間でパイロット圧を所定の圧力（Ｐ１）まで昇圧さ
せる。ブームとアームの複合操作時のＢ１線図はアーム
用パイロット圧をｔ２時間でパイロット圧を所定の圧力
（Ｐ１）まで昇圧させるようになっている。即ち、ブー
ムとアームの複合操作時はアーム用制御弁のスプール開
口面積を始めは小さくして徐々に大きくさせるようにス
プール制御を行うようにしたので、ブームとアームの複
合操作時の速度調整が可能となっている。尚、本発明に
係る油圧ショベルの作業機のアクチュエータを駆動する
クローズドセンタ・ロードセンシングシステムにおける
油圧回路によれば、可変容量油圧ポンプの吐出流量は、
制御弁スプールのストロークに応じて一次直線的に作業
機のアクチュエータへ供給されるようになっている。

【００２２】上記構成において、油圧ショベルの整地作
業における複合操作について説明する。整地作業（ブー
ムを上げにし、アームを掘削にしてバケットを地面に食
い込ませず地面を均す作業を言う）の場合の複合操作
時、アームは自重により地面に食い込み易くなるが、本
発明では操縦レバー８のブーム上げ操作によりブーム用
制御弁２はａ位置に切換えられ、ブーム用アクチュエー
タ３は伸長してブーム３６を上げ方向に作動する。この
操縦レバー８のブーム上げ操作によるパイロット圧は、
パイロット管路１１から分岐した管路１１ａを介して切
換弁１５に作用し、この切換弁１５は図示のように絞り
ａ位置となる。操縦レバー９のアーム掘削操作によるパ
イロット圧は、パイロット管路１３から切換弁１５の絞
りａ位置を通ってアーム用制御弁５の掘削側の操作部５
ｂに作用して、アーム用制御弁５のスプールは中立位置
ｎから掘削位置ａまでの全ストロークを徐々に動作して
スプールの開口面積が徐々に大きくなる。このためアー
ム用アクチュエータ６の掘削速度は始めは遅いが徐々に
早くなるようになっている。したがってバケットが地面
への食い込みが抑えられ整地作業がし易くなる。しかも
アーム掘削の単独操作時は切換弁１５は開位置ｂにある
からアーム３８速度は従来と変わらないようになってい
る。

【００２３】本発明の第１アクチュエータをブーム用ア
クチュエータで説明したが、これを走行用または旋回用
アクチュエータに置き換えることは可能であり、ブーム
とアームの複合操作、走行とアームの複合操作、旋回と
アームの複合操作に適したアーム速度に制御することが
可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る油圧
パイロット操作回路によれば、ブーム上げ操作とアーム
掘削操作の複合操作時、ブーム上げ操作パイロット圧に
よってアーム掘削パイロット回路中の切換弁を絞り側に
切換えるのでアーム用制御弁の掘削側のパイロット圧は
切換弁の絞りを通ることになり、アームの制御弁スプー
ルの掘削側の作動を遅らせて開口面積を徐々に大きし
て、それに伴ってアーム速度は徐々に早くなるように設
定したのでブーム上げ操作とアーム掘削操作の複合操作
性が向上する。また、アーム掘削時の単独速度は影響さ
れずに所定の速度で作動するのでアーム単独での掘削も
容易であり、油圧ショベルの作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧パイロット操作回路図であ
る。

【図２】本発明のアーム用パイロット圧とアーム用制御
弁スプールストロークの関係を示すグラフおよびアーム
用パイロット圧と時間の関係を示すグラフである。

【図３】従来のアーム用パイロット圧とアーム用制御弁
スプールストロークの関係を示すグラフである。

【図４】油圧ショベルの側面図である。

【図５】油圧ショベルの整地作業時の不具合説明図であ
る。

【図６】従来技術の油圧パイロット操作回路図である。

【符号の説明】

１…油圧ポンプ、２…ブーム用制御弁、２ａ，２ｂ，５
ａ，５ｂ…操作部、３…ブーム用アクチュエータ、４
Ａ，４Ｂ…ブーム用管路、５…アーム用制御弁、６…ア
ーム用アクチュエータ、７Ａ，７Ｂ…アーム用管路、
８，９…操縦レバー、１０…パイロットポンプ、１１〜
１４…パイロット管路、１１ａ…パイロット分岐管路、
１５…切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプ１から第１アクチュエータ３
   へ圧油の供給を制御する第１制御弁２と、この油圧ポン
   プ１から第２アクチュエータ６へ圧油の供給を制御する
   第２制御弁５とを設け、この第１制御弁２は第１パイロ
   ット弁１９ａにより、又、第２制御弁５は第２パイロッ
   ト弁１９ｂからのパイロット圧を受けて切換わるように
   した油圧パイロット操作回路において、この第２パイロ
   ット弁１９ｂからのパイロット圧を前記第２制御弁５の
   一方の操作部５ｂに供給するパイロット管路１３に開位
   置と絞り位置を有する切換弁１５を配設し、この切換弁
   １５の操作部には第１パイロット弁１９ａからのパイロ
   ット圧を前記第１制御弁２の一方の操作部２ａに供給す
   るパイロット管路１１から分岐するパイロット管路１１
   ａを接続し、かつ、当該切換弁１５は前記第１制御弁２
   を切換えるパイロット圧により絞り位置に切換えられる
   ことを特徴とする油圧パイロット操作回路。