JP2000319941A

JP2000319941A - パワーショベルの油圧制御装置

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Publication number: JP2000319941A
Application number: JP11125867A
Authority: JP
Inventors: Masao Kashiwagi; 雅夫柏木; Haruki Ubukata; 春樹生形
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-21
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: JP3738152B2

Abstract

(57)【要約】【課題】馬力一定制御機能を備えたパワーショベルにお
いて、旋回モータとブームシリンダとを同時に起動させ
たとき、旋回モータの負荷によって可変吐出量ポンプの
吐出量が少なくなっても、それら旋回モータとブームシ
リンダとを同時に駆動させられるようにする。【解決手段】旋回モータ制御用のパイロット切換弁１
に、その切り換えストロークを制御する一対のストッパ
ー４，５を設ける。また、このストッパーに当たってパ
イロット切換弁１の切り換え量を規制する制御シリンダ
６，７を設ける。一方、制御シリンダに圧力流体を供給
したり、その供給を阻止したりするタイマーバルブ９を
備える。さらに、このタイマーバルブは、その両側にパ
イロット室９ｂ，９ｃを設け、この両側のパイロット室
には共通のパイロット圧を導く構成にし、一方のパイロ
ット室にはそのパイロット圧を直接導き、他方のパイロ
ット室にはスプリング１２を設けるとともに、タイミン
グ制御用絞り１０を介してパイロット圧を導き、しか
も、この他方のパイロット室は圧力保持用絞り１１を介
してタンクＴに連通させてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アクチュエータ
の負荷圧を検出して馬力一定制御をする可変吐出量ポン
プでアクチュエータを動作させるパワーショベルの油圧
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているこの種の装置は、
各アクチュエータ、例えば旋回モータ、アームシリンダ
およびブームシリンダなどを同時に動作させたときに
は、それらアクチュエータのうちの最大負荷圧を検出
し、その最大負荷圧を基準に可変吐出量ポンプの馬力が
一定になるように制御している。ここでいう馬力一定制
御とは、「圧力×流量」の値を一定値以下に保つことで
ある。つまり、最大負荷圧が大きくなれば、ポンプ吐出
量を減らし、最大負荷圧が小さくなれば、ポンプ吐出量
を増やして、ポンプの出力馬力を一定値以下に保つよう
にしている。

【０００３】上記の構成において、例えば、旋回モータ
とブームシリンダとを同時に起動させたとき、あるいは
ブームシリンダを起動させた直後に旋回モータを起動さ
せようとしたとき、慣性体である旋回モータの起動時の
負荷圧が、ブームシリンダの負荷圧よりも大きくなるの
が通常なので、最大負荷圧は旋回モータの負荷圧で決ま
ってしまうことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
旋回モータとブームシリンダとを同時に起動させたと
き、あるいはブームシリンダを起動させた直後に旋回モ
ータを起動させようとしたとき、その起動時には、旋回
モータの負荷圧で可変吐出量ポンプの馬力が制御される
ので、ポンプの吐出量が非常に少ないものになる。可変
吐出量ポンプの吐出量が少なくなれば、ブームシリンダ
の作動速度が極端に落ちてしまう。そのために、例え
ば、土砂をバケットですくいながら、それをダンプカー
に積み込むときなどに、バケットが十分に持ち上げられ
ない。バケットが持ち上げられないまま、旋回モータだ
けが作動してしまうと、バケットがダンプカーに衝突し
たりする問題があった。この発明の目的は、旋回モータ
とブームシリンダとを同時に、あるいはブームシリンダ
を起動させた直後に旋回モータを起動したとしても、ブ
ームシリンダをある程度のスピードで動作させられる装
置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、馬力一定制
御をする可変吐出量ポンプに、旋回モータ制御用のパイ
ロット切換弁と、アームシリンダ制御用のパイロット切
換弁と、ブームシリンダ制御用のパイロット切換弁とを
接続してなるパワーショベルの油圧制御装置を前提にす
る。

【０００６】上記の装置を前提にしつつ、第１の発明
は、旋回モータ制御用のパイロット切換弁にストッパー
を設けるとともに、このストッパーを当接させてパイロ
ット切換弁の切り換え位置を規制制御する制御シリンダ
を設ける一方、制御シリンダに圧力流体を供給したり、
その供給を阻止したりするタイマーバルブを備え、この
タイマーバルブは、その両側にパイロット室を設け、こ
の両側のパイロット室には上記各切換弁を切り換えるた
めのパイロット圧を導く構成にし、一方のパイロット室
にはそのパイロット圧を直接導き、他方のパイロット室
にはスプリングを設けるとともに、タイミング制御用絞
りを介してパイロット圧を導き、しかも、この他方のパ
イロット室は圧力保持用絞りを介してタンクに連通させ
た点に特徴を有する。

【０００７】第２の発明は、ブームシリンダ制御用のパ
イロット切換弁のパイロットラインを、タイマーバルブ
を介して制御シリンダに接続した点に特徴を有する。第
３の発明は、旋回モータ制御用のパイロット切換弁のパ
イロットラインを、タイマーバルブを介して制御シリン
ダに接続した点に特徴を有する。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に示した第１実施例は、可変
吐出量ポンプＰに、旋回モータ制御用のパイロット切換
弁１、アームシリンダ制御用のパイロット切換弁２およ
びブームシリンダ制御用のパイロット切換弁３を接続し
ている。そして、可変吐出量ポンプＰは、図示していな
い馬力一定制御機構によって、その出力馬力が一定に制
御される。つまり、各アクチュエータの最高負荷圧を検
出し、その負荷圧に応じて可変吐出量ポンプＰの吐出量
が制御される。

【０００９】上記のようにした旋回モータ制御用のパイ
ロット切換弁１の両側には、一対のストッパー４，５を
設けている。このストッパー４，５は、パイロット切換
弁１の切り換え動作にともなって移動する。そして、こ
のストッパー４，５の移動軌跡内に、一対の制御シリン
ダ６，７を設けている。上記制御シリンダ６，７は、そ
のピストンロッド６ａ，７ａを切換弁１の切り換え方向
と平行に保っている。言い換えると、ピストンロッド６
ａ，７ａをストッパー４，５に対して直交するようにし
ている。なお、制御シリンダ６，７の受圧径は、パイロ
ット切換弁１のスプール受圧径より大きくしている。し
たがって、パイロット切換弁を切り換えるパイロット圧
をこの制御シリンダ６，７に導くことによって、制御シ
リンダの推力をパイロット切換弁のスプールの推力より
も大きく保てる。

【００１０】そして、制御シリンダ６，７が図示の最収
縮位置にあるとき、パイロット切換弁１がフルストロー
ク可能になる。また、制御シリンダ６，７が伸張する
と、その伸張位置にあるピストンロッド６ａ，７ａとス
トッパー４，５とが当たってパイロット切換弁１の切り
換え量が規制される。この切り換え量が規制されたパイ
ロット切換弁１は、その開度も全開状態よりも小さな開
度に保てる。ただし、その開度は、旋回モータやブーム
シリンダの容量などの諸条件に応じて異なるが、だいた
い全開状態よりも７０％〜８０％程度に保つのが通常で
ある。

【００１１】一方、パイロット切換弁３のパイロットラ
インのうち、上記ブームシリンダを上げるときにパイロ
ット圧を導くパイロットライン８に、タイマーバルブ９
を接続し、このタイマーバルブ９を介して、パイロット
ライン８と制御シリンダ６，７とを連通させるようにし
ている。ただし、タイマーバルブ９がノーマル位置であ
る図面右側位置にあるときには、パイロットライン８と
制御シリンダ６，７との連通が遮断される。そして、タ
イマーバルブ９が図面左側位置に切り換わると、パイロ
ットライン８が制御シリンダ６，７に連通する。

【００１２】上記のようにしたタイマーバルブ９の具体
的な構成は、次のとおりである。タイマーバルブ９の流
入ポート９ａを、上記パイロットライン８に連通してい
る。また、この流入ポート９ａの上流側の圧力を、タイ
マーバルブ９の両側のパイロット室９ｂ，９ｃにパイロ
ット圧として導くようにしている。ただし、一方のパイ
ロット室９ｂには、上記パイロット圧を直接導いている
が、他方のパイロット室９ｃには、タイミング制御用絞
り１０を経由してパイロット圧を導くようにしている。

【００１３】また、上記他方のパイロット室９ｃは、圧
力保持用絞り１１を介してタンクＴにも連通している。
ただ、この圧力保持用絞り１１の開口径は、タイミング
制御用絞り１０の開口径よりも十分に小さくしている。
このようにした他方のパイロット室９ｃには、スプリン
グ１２を設けている。したがって、両パイロット室９
ｂ、９ｃにパイロット圧が作用していないときには、こ
のスプリング１２の作用で、タイマーバルブ９が図示の
ノーマル位置である右側位置を保つ。さらに、流出ポー
ト９ｄは、両制御シリンダ６，７に対してパラレルに接
続され、タンクポート９ｅはタンクＴに接続されてい
る。

【００１４】上記のようにしたタイマーバルブ９が右側
位置にあるとき、流入ポート９ａと流出ポート９ｄとの
連通が遮断され、流出ポート９ｄがタンクポート９ｅに
連通する。また、タイマーバルブ９が図面左側位置に切
り換わると、流出ポート９ｄとタンクポート９ｅとの連
通が遮断されるとともに、流入ポート９ａと流出ポート
９ｅとが連通する。

【００１５】流入ポート９ａと流出ポート９ｅとが連通
すれば、パイロットライン８側の圧力流体が、制御シリ
ンダ６，７に供給される。圧力流体が供給された制御シ
リンダ６，７は伸張するとともに、その最伸張位置で、
旋回モータ制御用のパイロット切換弁１に設けたストッ
パー４または５に当たる。このストッパーと４または５
と、制御シリンダ６または７とが当たった位置では、前
記したようにパイロット切換弁１の開度が、全開状態の
６０％〜８０％程度に保たれるようにしている。

【００１６】なお、制御シリンダ６，７は、流出ポート
９ｄに対して並列に接続しているので、同時に同一方向
に伸張する。ただし、パイロット切換弁１は、常に左右
いずれか一方にしか切り換わらないので、その切り換え
方向に位置するストッパーだけが、制御シリンダのロッ
ド６ａまたは７ａに当たることになる。

【００１７】上記のようにしたタイマーバルブ９が切り
換わるタイミングは、次のとおりである。まず、パイロ
ットライン８にパイロット圧が発生すると、その圧力が
両パイロット室９ｂおよび９ｃに導かれる。ただし、一
方のパイロット室９ｂには、パイロットライン８の圧力
がダイレクトに導かれるが、他方のパイロット室９ｂに
は、タイミング制御用絞り１０を経由して導かれる。し
かも、他方のパイロット室９ｂは圧力保持用絞り１１を
介してタンクＴにも通じているので、その昇圧までに多
少の時間を必要とする。

【００１８】したがって、一方のパイロット室９ｂ側
は、パイロットライン８の圧力まで即座に上昇するが、
他方のパイロット室９ｃ側は、タイミング制御用絞り１
０の圧力降下分だけ昇圧のタイミングが遅れる。上記の
ように他方のパイロット室９ｃ側における圧力上昇のタ
イミングが遅れるので、そのタイミング遅れの時間帯で
両パイロット室９ｂ、９ｃの圧力に差が生じる。この圧
力差によって、タイマーバルブ９はスプリング１２のバ
ネ力に抗して移動し、図面左側位置に切り換わる。

【００１９】この左側位置では、パイロットライン８の
圧力流体を制御シリンダ６，７に供給するので、制御シ
リンダ６，７がその圧力流体の作用で伸張位置を保つ。
そして、他方のパイロット室９ｃの圧力が徐々に上昇し
て、その圧力の作用力とスプリング１２のバネ力とを合
計した力が、一方のパイロット室９ｂ側の作用力に打ち
勝ったとき、タイマーバルブ９が図面右側位置に復帰す
る。タイマーバルブ９が図面右側位置に復帰すれば、制
御シリンダ６，７が流出ポート９ｄおよびタンクポート
９ｅを経由してタンクＴに連通する。

【００２０】次に、旋回モータとブームシリンダとを同
時に起動して、例えば、土砂をバケットですくいなが
ら、それをダンプカーに積み込む場合について説明す
る。なお、ブームシリンダを起動させた直後に旋回モー
タを起動させる場合については、旋回モータとブームシ
リンダとの同時起動とほとんど同じなので、説明を省略
する。旋回モータとブームシリンダとを同時に起動させ
るためには、旋回モータを制御するパイロット切換弁１
のパイロットラインと、パイロット切換弁３のうち、ブ
ームシリンダの上げを制御するパイロットラインとに同
時にパイロット圧を導く。

【００２１】ブームシリンダを制御するパイロット切換
弁３にパイロット圧を導けば、タイマーバルブ９の両パ
イロット室９ｂ，９ｃにも圧力が導かれる。しかし、他
方のパイロット室９ｃ側では、その圧力上昇のタイミン
グが遅れるので、タイマーバルブ９は、パイロット室９
ｂの圧力作用で、図面左側位置に切り換わる。タイマー
バルブ９が左側位置に切り換われば、ブームシリンダを
上げ制御するためにパイロットライン８に導かれたパイ
ロット圧が、制御シリンダ６，７にも導かれるので、こ
の制御シリンダ６，７が伸張する。

【００２２】制御シリンダ６，７の伸張によって、旋回
モータを制御するパイロット切換弁１の切り換え量が規
制され、その開度が全開状態の６０％〜８０％に保たれ
る。つまり、可変吐出量ポンプＰは、旋回モータの起動
時の負荷圧で馬力一定制御され、その吐出量が減少させ
られる。しかし、吐出量が減少した中で、旋回モータ側
に供給される流量を絞ることによって、ブームシリンダ
の動作を確保するようにしている。

【００２３】したがって、パイロット切換弁１および３
の切り換え初期には、速度が遅いながらも旋回モータお
よびブームシリンダの両方を、同時に起動させることが
できる。このように旋回モータもブームシリンダも動か
せるので、バケットで土砂などをすくってそれを持ち上
げながら旋回することができる。また、旋回モータがい
ったん起動してしまえば、起動時の抵抗が除かれるの
で、旋回モータにはそれほど大きな負荷が作用しない。
そのために起動後は、ブームシリンダの負荷圧に応じて
馬力が一定に制御されることになる。

【００２４】上記のように旋回モータが起動した後に
は、タイマーバルブ９のパイロット室９ｃ側の圧力も上
昇して、それを再び図面右側位置に切り換える。タイマ
ーバルブ９が右側位置に切り換われば、制御シリンダ
６，７がタンクＴに連通するので、パイロット切換弁１
のストッパー４または５を規制する力がなくなる。

【００２５】ストッパー４，５に対する制御シリンダ
６，７の規制力がなくなれば、パイロット切換弁１は、
そのパイロット圧の作用力で全開位置までフルストロー
クする。したがって、以後は、通常の制御状態になる。
なお、タイマーバルブ９は、旋回モータがし、発生圧力
が高い間、制御シリンダ６，７を伸張状態に保つととも
に、圧力低下した後に右側位置に復帰するように、タイ
ミング制御用絞り１０と圧力保持用絞り１１の開度およ
びスプリング１２のバネ力を調整する。

【００２６】図２に示した第２実施例は、タイマーバル
ブ９の他方のパイロット室９ｃを、旋回モータを制御す
るパイロット切換弁１のパイロットライン１３、１４
に、タイミング制御用絞り１５およびシャトル弁１６を
介して連通させたものである。ただし、この他方のパイ
ロット室９ｃを、圧力保持用絞り１１を介してタンクＴ
に連通している点は、第１実施例と同様である。また、
タイマーバルブ９の一方のパイロット室９ｂは、第１実
施例と同様にパイロットライン８に直接連通させてい
る。

【００２７】なお、この第２実施例は、パイロットライ
ン８，１３，１４のそれぞれに導かれるパイロット圧が
等しいことを前提にしている。このように各パイロット
圧が等しければ、一方のパイロット室９ｂをパイロット
ライン８に連通させ、他方のパイロット室９ｃをパイロ
ットライン１３ａあるいは１４に連通させても、原理的
には第１実施例と同じになる。

【００２８】図３に示した第３実施例は、タイマーバル
ブ９の両パイロット室９ｂ，９ｃを、旋回モータを制御
するパイロット切換弁１のパイロットライン１３，１４
に連通させたものである。そして、この第３実施例で
も、旋回モータが慣性力を発生するまでの間、パイロッ
ト切換弁のストロークを規制する原理は、第１，２実施
例と同じである。なお、上記各実施例は、1ポンプで制
御するロードセンシング制御にも適用できるものであ
る。

【００２９】

【発明の効果】このパワーショベルの油圧制御装置によ
れば、旋回モータが定常圧になるまでの間、旋回モータ
を制御するパイロット切換弁の開度を小さく保てるの
で、旋回モータの負荷が大きくて可変吐出量ポンプの吐
出量が少なくなっても、旋回モータとともにブームシリ
ンダを起動させられる。このように旋回モータとブーム
シリンダとを同時に起動させられるので、例えば、土砂
をバケットですくいながら、それを旋回してダンプカー
に積み込むときにも、バケットを持ち上げながら旋回さ
せることができる。したがって、バケットが持ち上げら
れないまま、旋回モータだけが作動してしまうという問
題も発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図1】第１実施例の回路図である。

【図２】第２実施例の回路図である。

【図３】第３実施例の回路図である。

【符号の説明】

Ｐ可変吐出量ポンプ１〜３パイロット切換弁４，５ストッパー６，７制御シリンダ８パイロットライン９タイマーバルブ９ａ流入ポート９ｂ一方のパイロット室９ｃ他方のパイロット室９ｄ流出ポート９ｅタンクポート１０タイミング制御用絞り１１圧力保持用絞り１２スプリング１３，１４パイロットライン１５タイミング制御用絞り

フロントページの続きＦターム(参考） 2D003 AA01 AB02 AB03 AB05 BA01 BB02 BB03 CA02 DA03 DB02 DC04 3H089 AA82 BB15 BB17 BB19 CC01 CC08 DA03 DB32 EE07 EE15 EE32 FF07 GG02 JJ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】馬力一定制御をする可変吐出量ポンプ
に、旋回モータ制御用のパイロット切換弁と、アームシ
リンダ制御用のパイロット切換弁と、ブームシリンダ制
御用のパイロット切換弁とを接続してなるパワーショベ
ルの油圧制御装置において、旋回モータ制御用のパイロ
ット切換弁にストッパーを設けるとともに、このストッ
パーに当接させてパイロット切換弁の切り換え位置を規
制制御する制御シリンダを設ける一方、制御シリンダに
圧力流体を供給したり、その供給を阻止したりするタイ
マーバルブを備え、このタイマーバルブは、その両側に
パイロット室を設け、この両側のパイロット室には上記
各切換弁を切り換えるためのパイロット圧を導く構成に
し、一方のパイロット室にはそのパイロット圧を直接導
き、他方のパイロット室にはスプリングを設けるととも
に、タイミング制御用絞りを介してパイロット圧を導
き、しかも、この他方のパイロット室は圧力保持用絞り
を介してタンクに連通させてなるパワーショベルの油圧
制御装置。
【請求項２】ブームシリンダ制御用のパイロット切換
弁の上げ制御側のパイロットラインを、タイマーバルブ
を介して制御シリンダに接続した請求項１記載のパワー
ショベルの油圧制御装置。
【請求項３】旋回モータ制御用のパイロット切換弁の
パイロットラインを、タイマーバルブを介して制御シリ
ンダに接続した請求項１記載のパワーショベルの油圧制
御装置。
【請求項４】ブーム制御用のパイロット切換弁の上げ
制御側のパイロットラインを、タイマーバルブを介して
制御シリンダに接続するとともに、このパイロットライ
ンからの圧力をタイマーバルブの一方のパイロット室に
導き、スプリングを設けた他方のパイロット室には、旋
回モータ制御用のパイロット切換弁のパイロットライン
側のパイロット圧を導いてなる請求項１記載のパワーシ
ョベルの油圧制御装置。