JPH09100554A - 建機の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧回路の見直しにより、ロードセンシング
システムを採りながら旋回走行速度の迅速化が行えるよ
うにして、作業効率や操縦感覚の向上を図るようにす
る。 【解決手段】 メーターイン絞り９ｓ，１０ｓの圧下手
側に圧力補償弁１１，１２を配置してアクチュエータの
負荷よりも少し高いポンプ圧を出力させるアフターオリ
フィス型のロードセンシング回路を構成し、設定された
差圧よりも大きい差圧で第２油路１５に対して作用する
アンロード弁３９と、第１油路１４ｔに作用する第１リ
リーフ弁４０と、第２油路１５に作用する第２リリーフ
弁４１とを備え、旋回走行状態であるか否かを検出する
旋回検出手段Ｆと、第１リリーフ弁４０のリリーフ圧を
可変設定するソレノイド４６とを設け、旋回走行になる
と第１リリーフ弁４０のリリーフ圧と所定差圧との和
が、第２リリーフ弁４１のリリーフ圧を上回るように、
旋回検出手段Ｆとソレノイド４６とを連係してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウ等の建
機の油圧回路構造に係り、詳しくは、負荷に見合った分
だけの油圧動力をポンプ吐出させる負荷制御、所謂ロー
ドセンシングシステムを取るものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧回路としては、特開平６‐
３００００２号公報に示されたものが知られている。つ
まり、制御弁内の絞りと圧力補償弁（コンペンセータ）
とによって必要な差圧を生じさせる構造である。この公
報の図２においては、ポンプの吐出側油路（符号１５）
とドレン路との間にアンロード弁〔２６（Ｋ）という符
号の直上に２位置切換弁として描かれたもの〕を設けて
ある。このアンロード弁は、ポンプ圧と、この吐出油が
制御弁内のオリフィスと圧力補償弁とを通過した箇所で
の圧との差によって作動する状態に構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】つまり、アンロード弁
の作動圧を、ロードセンシングの差圧よりも高いものに
設定することにより、中立時やリリーフ時にポンプ吐出
量が最小となるようにしてあり、無駄な仕事を少なくす
るように工夫されている。しかしながら、例えば、バッ
クホウで旋回走行するときには、片側のクローラを引き
ずるような状態となるために走行用油圧モータへの負荷
がかなり大きいものになるが、そのことを考慮しても旋
回時の走行速度が遅すぎるように思えることが多く、改
善の余地があった。走行抵抗の大なる泥寧地等ではその
傾向が顕著に現れる。本発明の目的は、油圧回路の見直
しにより、ロードセンシングシステムを採りながら旋回
走行速度の迅速化が行えるようにして、作業効率や操縦
感覚の向上を図るようにする点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕上記目的達成のために本発明は、複数の油圧ア
クチュエータと、可変容量型の油圧ポンプと、アクチュ
エータへの圧油供給経路に対する絞り弁を内装した制御
弁と、油圧ポンプの単位時間当たりの吐出量を可変設定
する流量調節機構とを備え、絞り弁に対する圧油供給下
手側部分に連通する第１油路と、制御弁の供給ポートに
連通する第２油路との差圧を所定値に維持するように流
量調節機構を操作する負荷制御手段を備えるとともに、
第１油路と第２油路との所定値よりも大きい差圧によっ
て第２油路に対して作用するアンロード弁と、第１油路
に作用する第１リリーフ弁と、第２油路に作用する第２
リリーフ弁とを備え、機体が旋回走行状態であるか否か
を検出する旋回検出手段と、第１リリーフ弁のリリーフ
圧を可変設定可能なリリーフ圧調節手段とを設け、旋回
走行状態が現出されると、第１リリーフ弁のリリーフ圧
と所定差圧との和が、第２リリーフ弁のリリーフ圧を上
回る状態となるように、旋回検出手段とリリーフ圧調節
手段とを連係してあることを特徴とするものである。

【０００５】〔作用〕図２、図３を参照して作用を説明
する。ロードセンシング用油圧回路では、前述したアン
ロード弁３９の他、ポンプ圧の作用する第２油路１５に
接続される第２リリーフ弁４１と、低圧側の第１油路１
４ｔに接続される第１リリーフ弁４０とが設けてある。
ここでは、先ず従来例として、差圧を出すための流量制
御弁１４の作動圧を１４ｋｇ、アンロード圧を２０ｋ
ｇ、第１リリーフ弁４０のリリーフ圧を２３０ｋｇ、そ
して第２リリーフ弁４１のリリーフ圧を２６０ｋｇに夫
々設定してあるとする。

【０００６】そして、右側の走行用油圧モータ３３の走
行負荷が高くなり、２３０ｋｇを越えると、システムリ
リーフ弁である第１リリーフ弁４０が開通するのである
が、もともと第１油路１４ｔを含む低圧側の油路（図２
における破線で描かれた油路）は差圧検出用であり、ア
クチュエータ駆動用の油路に較べて細い流路のために十
分な排出が行われず、尚も吐出圧が上昇することにな
る。そして、差圧が２０ｋｇ（つまり、第２油路圧が２
５０ｋｇ）になると、今度はアンロード弁３９が開通し
て十分な排出が行われることになるが、２６０ｋｇの開
通圧を持つ第２リリーフ弁は閉じているので、ロードセ
ンシング用の差圧が設定圧の１４ｋｇより大きい２０ｋ
ｇに維持されることになり、油圧ポンプ８の吐出圧は大
きくなるが吐出量は最低に制御されることになる。従っ
て、油圧モータ３３の駆動速度も最低速となり、これが
力強いが旋回時の走行速度が遅いと感じる原因である。

【０００７】そこで、これを解消するには、第１リリー
フ圧と所定差圧との和が、第２リリーフ圧を上回るよう
にすれば良い。例えば、第１リリーフ弁４０の開通圧を
２５０ｋｇに設定する。すると、旋回時の走行負荷が大
きくなって第１リリーフ弁４０が開通し、尚も圧が上昇
するが、油圧ポンプ８の吐出圧が設定差圧１４ｋｇを生
じるための２６４ｋｇに達する前の２６０ｋｇのときに
第２リリーフ弁４１が開通することになり、ロードセン
シング用の差圧が１０ｋｇに維持されるようになる。従
って、設定差圧１４ｋｇを現出させようとして油圧ポン
プ８の吐出量を増大させるように制御されるが、差圧は
１０ｋｇより大きくはならないので、吐出量は最大に制
御されることになり、従って、油圧モータ３３の駆動速
度も最高速となって旋回速度が速くなるのである。

【０００８】つまり、通常は第２リリーフ弁４１が開通
するに先立ってアンロード弁３９が開通する状態であ
り、アンロード弁３９が先に開通すると、ロードセンシ
ングの差圧が設定値よりも大きくなってポンプ吐出量が
最小に制御されるのに対し、アンロード弁３９よりも第
２リリーブ弁４１が先に開通するようにすれば、差圧が
設定値よりも小さくなり、ポンプ吐出量が最大に制御さ
れるのである。

【０００９】〔効果〕その結果、旋回走行時にはロード
センシングの差圧を意図的に設定圧よりも低める手段に
よって、無理無く旋回走行速度を速めて迅速な走行が行
え、建機の操縦感覚を改善することができた。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
建機の一例であるバックホウの場合について、図面に基
づいて説明する。図１にバックホウが示され、１は掘削
作業装置、２は旋回台、３は走行機台、４はクローラ走
行装置、２８はドーザであり、掘削作業装置１は、ブー
ム５、アーム６、バケット７等を備えて構成されてい
る。

【００１１】図２に油圧回路の概略が示され、ドーザシ
リンダ用制御弁２９、バケットシリンダ７ｃ用制御弁３
０、左走行モータ３１用制御弁３２、ブームシリンダ５
ｃ用制御弁９、アームシリンダ６ｃ用制御弁１０、右走
行モータ３３用制御弁３４、旋回モータ用制御弁３５、
スイングシリンダ３６用制御弁３７、サービス用制御弁
３８の各制御弁に対して、負荷圧よりも僅かに高い圧力
でもって吐出される可変容量型の油圧ポンプ８を備えた
ロードセンシングシステムが採用されている。又、騒音
や省エネルギーの点で好ましいオートアイドルシステム
も採入れてあり、以下に説明する。

【００１２】図２における仮想線で囲まれたブームシリ
ンダ５ｃとアームシリンダ６ｃとに関する部分を抜粋し
た主要部の原理回路図が図３に示され、８はエンジン１
９で駆動される前述した可変容量型の油圧ポンプ、１３
は油圧ポンプ８の単位時間当たりの吐出油量を可変設定
する流量調節機構である。流量調節機構１３は、メイン
ポンプ８の吐出圧で作動する馬力制御シリンンダ１３Ａ
と、調節ポンプ１８で駆動される流量制御シリンダ１３
Ｂとで構成されている。

【００１３】又、調節シリンダ１３に対する圧力補償型
の流量調節弁１４が設けてある。１１はブーム用で１２
はアーム用の各コンペンセータ（圧力補償弁）であり、
ブーム用制御弁９とアーム用制御弁１０における供給側
油路に絞り弁９ｓ，１０ｓが装備されている。尚、ブー
ム用及びアーム用の制御弁９，１０以外の各制御弁２
９，３０，３２，３４，３５，３７，３８の構造は全て
ブーム用及びアーム用の制御弁９，１０と同じものであ
る。

【００１４】各コンペンセータ１１，１２は、各供給側
絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側に位置し、
かつ、各アクチュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上
手側に配置されている。そして、各コンペンセータ１
１，１２に対する圧油供給下手側であり、かつ、各アク
チュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上手側部分と各
コンペンセータ１１，１２のバネ側油室とを連通する低
圧側油路１１ｔ，１２ｔを設けてある。

【００１５】各コンペンセータ１１，１２に対する圧油
供給上手側であり、かつ、各供給側油路の絞り弁９ｓ，
１０ｓに対する圧油供給下手側部分と、各コンペンセー
タ１１，１２の反バネ側油室とを連通する高圧側油路１
１ｋ，１２ｋを設けてある。各コンペンセータ１１，１
２に、流路断絶側に付勢する圧縮バネ１７が備えられた
定差減圧弁に構成され、これによってアフターオリフィ
ス型のロードセンシング回路を構成してある。

【００１６】流量制御弁１４のバネ側油室１４ｘと各供
給側絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側部分と
を連通する第１低圧側油路１４ｔを設けてあり、各低圧
側油路１１ｔ，１２ｔに第１低圧側油路１４ｔが連通し
ている。各制御弁９，１０の供給ポート９ｐ，１０ｐに
連通される第２油路１５と、流量制御弁１４におけるバ
ネ側油室１４ｘと反対側の油室とを専用の接続油路１６
で連通してある。又、流量制御弁１４の切換わり時にお
ける調節シリンダ１３に対する圧は、油圧ポンプ８とと
もにエンジン駆動される専用の調節ポンプ１８で賄うよ
うに構成してある。つまり、第１油路１４ｔと、制御弁
９，１０の各供給ポート９ｐ，１０ｐに連通する第２油
路１５との差圧を所定値に維持するように調節シリンダ
１３を操作する流量制御弁１４を設けて負荷制御手段Ａ
が構成されている。

【００１７】そして、ロードセンシングによる第１油路
１４ｔと第２油路１５との差圧（１４ｋｇ）よりも大き
い差圧（２０ｋｇ）によって第２油路１５に対して作用
するアンロード弁３９と、第１油路１４ｔに作用する第
１リリーフ弁４０と、第２油路１５に作用する第２リリ
ーフ弁４１とを備えている。

【００１８】機体が旋回走行状態であるか否かを検出す
る旋回検出手段Ｆと、第１リリーフ弁４０のリリーフ圧
を可変設定可能なリリーフ圧調節手段Ｅとを設け、旋回
走行状態が現出されると、第１リリーフ弁４０のリリー
フ圧と所定差圧との和が、第２リリーフ弁４１のリリー
フ圧を上回る状態となるように、旋回検出手段Ｆとリリ
ーフ圧調節手段Ｅとを連係してある。

【００１９】図３、図４に示すように、左右の走行レバ
ー４２，４３は単一の支点Ｑ回りに揺動操作自在であ
り、両レバーを同時操作して共に同量で前方に倒すと前
進直進、共に同量で後方に倒すと後進直進となり、片方
のレバーだけ中立位置以外に操作すると信地旋回に、そ
して、操作量が異なると緩旋回や超信地旋回の状態を現
出可能になる。つまり、左右の走行レバー４２，４３の
前後位置が不揃いであるときには旋回走行状態となるの
であり、左走行レバー４２に装着したマイクロスイッチ
４４と、右走行レバー４３に取付けた操作片４５とによ
って旋回検出手段Ｆが構成されている。

【００２０】又、第１リリーフ弁４０のリリーフ圧を決
める付勢バネ４０Ａの基端位置を移動させるソレノイド
（電動シリンダでも良い）４６を設けてあり、このソレ
ノイド４６の作動によって付勢バネ４０Ａの付勢力を変
えることが可能であり、これによってリリーフ圧を２段
階に切換え可能なリリーフ圧調節手段Ｅが構成されてい
る。

【００２１】しかして、両操作レバー４２，４３の揺動
方向位置が同じであれば、マイクロスイッチ４４の接触
子４４ａ先端が操作片４５の凹入部４５ａに入り込んで
スイッチＯＦＦ状態になっているが、左右の操作レバー
４２，４３の揺動操作量が異なると、すなわち、旋回状
態になると接触子４４ａ先端が操作片４５に押されてス
イッチＯＮとなり、ソレノイド４６が伸長作動して付勢
バネ４０Ａを圧縮してリリーフ圧を高めるようになり、
それによる作用は〔作用〕の項において説明した通りで
ある。

【００２２】上記説明は、第１リリーフ弁４０がリリー
フ作動したときであり、その他の場合は下記のようであ
る。すなわち、いずれの制御弁も中立であるときには、
ポンプ圧の行き先が無く、アンロード弁３９が開通する
ことになるので、差圧が２０ｋｇとなって設定差圧の１
４ｋｇよりも大きくなり、油圧ポンプ８の吐出量は最低
量に制御される。そして、いずれかのアクチュエータが
作動しているときには、その負荷圧に１４ｋｇを加えた
圧となるように、油圧ポンプ８の吐出量が制御される。

【００２３】図３に示すように、エンジン回転数を人為
操作によって調節設定するアクセルレバー２４と、エン
ジン回転数を駆動操作して調節設定するアクセル調節機
構Ｂと、ブームシリンダ５ｃ等の油圧アクチュエータが
作動しているか否か、すなわち、負荷が作用しているか
否かを検出する作動検出手段２３とを備え、油圧アクチ
ュエータが停止しての無負荷時にはエンジン回転数をア
イドリング側に変更操作するとともに、油圧アクチュエ
ータの作動時にはエンジン回転数をアクセルレバー２４
による設定値に操作するように、アクセル調節機構Ｂを
作動させるアクセル制御手段Ｄとを備えてある。

【００２４】すなわち、エンジン１９のガバナー２０に
ガバナレバー２１を備え、このガバナレバー２１を駆動
操作するギヤードモータ（アクセル調節機構Ｂの一例）
２２、前述した第１低圧側油路（第１油路に相当）１４
ｔの圧を検出する圧力センサ２３、及び、ハンドアクセ
ルレバー２４の操作位置を検出するポテンショメータ２
５、及びガバナレバー２１の操作量を検出するフィード
バック用のポテンショメータ２７を制御装置２６に接続
してアクセル制御手段Ｄを構成してある。

【００２５】つまり、アイドリング位置ｉにあるハンド
アクセルレバー２４を操作して、作業状態におけるエン
ジン回転数（通常はフルアクセル位置ｍにセットするこ
とが多い）を設定し、作業状態であればその設定回転数
が維持され、非作業時（無負荷時）にはアクセルレバー
２１が位置ｍにセットされたままとしながらエンジン回
転数をアイドリング状態に落とすのであり、圧力センサ
２３で作動検出手段が構成されている。

【００２６】〔別実施形態〕旋回検出手段Ｆとしては、
左右の走行レバー４２，４３が同じ操作位置のときに接
触子４４ａを押してマイクロスイッチ４４がＯＮにな
り、レバー操作量に差があれば接触子４４ａの押しが解
除されてマイクロスイッチ４４がＯＦＦとなるものでも
良く、又、左右の走行用油圧モータの実回転数差を検出
する手段でも良い。

【００２７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの側面図

【図２】オートアイドル付きロードセンシングの原理を
示す部分油圧回路図

【図３】油圧回路の概略全体図

【図４】旋回検出手段の構造を示す走行レバー部分の平
面図

【符号の説明】

５ｃ，６ｃ 油圧アクチュエータ ８ 油圧ポンプ ９，１０ 制御弁 ９ｓ，１０ｓ 絞り弁 ９ｐ，１０ｐ 供給ポート １３ 流量調節機構 １４ｔ 第１油路 １５ 第２油路 ３９ アンロード弁 ４０ 第１リリーフ弁 ４１ 第２リリーフ弁 Ａ 負荷制御手段 Ｅ リリーフ圧調節手段 Ｆ 旋回検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の油圧アクチュエータ（５ｃ），
   （６ｃ）と、可変容量型の油圧ポンプ（８）と、前記ア
   クチュエータ（５ｃ），（６ｃ）への圧油供給経路に対
   する絞り弁（９ｓ），（１０ｓ）を内装した制御弁
   （９），（１０）と、前記油圧ポンプ（８）の単位時間
   当たりの吐出量を可変設定する流量調節機構（１３）と
   を備え、前記絞り弁（９ｓ），（１０ｓ）に対する圧油
   供給下手側部分に連通する第１油路（１４ｔ）と、前記
   制御弁（９），（１０）の供給ポート（９ｐ），（１０
   ｐ）に連通する第２油路（１５）との差圧を所定値に維
   持するように前記流量調節機構（１３）を操作する負荷
   制御手段（Ａ）を備えるとともに、 前記第１油路（１４ｔ）と前記第２油路（１５）との前
   記所定値よりも大きい差圧によって前記第２油路（１
   ５）に対して作用するアンロード弁（３９）と、前記第
   １油路（１４ｔ）に作用する第１リリーフ弁（４０）
   と、前記第２油路（１５）に作用する第２リリーフ弁
   （４１）とを備え、 機体が旋回走行状態であるか否かを検出する旋回検出手
   段（Ｆ）と、前記第１リリーフ弁（４０）のリリーフ圧
   を可変設定可能なリリーフ圧調節手段（Ｅ）とを設け、
   旋回走行状態が現出されると、前記第１リリーフ弁（４
   ０）のリリーフ圧と前記所定差圧との和が、前記第２リ
   リーフ弁（４１）のリリーフ圧を上回る状態となるよう
   に、前記旋回検出手段（Ｆ）と前記リリーフ圧調節手段
   （Ｅ）とを連係してある建機の油圧回路。