JP2004044667A - 作業機の走行操作回路 - Google Patents

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JP2004044667A JP2002201754A JP2002201754A JP2004044667A JP 2004044667 A JP2004044667 A JP 2004044667A JP 2002201754 A JP2002201754 A JP 2002201754A JP 2002201754 A JP2002201754 A JP 2002201754A JP 2004044667 A JP2004044667 A JP 2004044667A
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Abstract

【課題】カウンターバランス弁を有するものでありながら、油圧モータを起動ショックが出にくい状態で駆動できる作業機の走行操作回路を提供することにある。
【解決手段】カウンターバランス弁20が開状態OF,ORに切り換わった際、この際のカウンターバランス弁20の供給側油路28に連通する戻りポート20aをカウンターバランス弁20に備えてある。戻りポート20に接続する緩衝油路30と、この緩衝油路30の流路切り換え弁32を切り換え操作するパイロット油路33aを備えてある。制御弁12とカウンターバランス弁20を接続している一対の操作油路11a,11aに圧力差が発生すると、操作油路11aからのパイロット圧によって流路切り換え弁32が切り換え操作され、緩衝油路30が高圧側の操作油路11aを戻りポート20aに連通させる状態になる。
【選択図】    図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行装置を駆動する油圧モータを備えるとともに、前記油圧モータとこの油圧モータの制御弁との間に介在されたカウンターバランス弁を備えている作業機の走行操作回路に関する。
【従来の技術】
上記走行操作回路は、走行装置を停止させた際、カウンターバランス弁によって油圧モータのロックを図るものである。
【0002】
カウンターバランス弁は、油圧モータの制御弁が中立位置に切り換わると、その制御弁と油圧モータを接続しているモータ操作油路からのパイロット操作圧が低下することにより、閉じ付勢ばねのために閉じ状態に切り換わってモータ操作油路を閉じる。制御弁が駆動位置に切り換わると、モータ操作油路からのパイロット操作圧が上昇することにより、このパイロット操作圧で閉じ付勢ばねに抗して開き状態に切り換わってモータ操作油路を開くというものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記走行操作回路にあっては、前後進を繰り返しながら作業する場合など、制御弁が前進状態と後進状態の一方から他方に急速に切り換え操作されると、発進ショックが発生しやすくなる。殊に、平地など、走行負荷の少ない個所において発生しやすくなる。
すなわち、制御弁が前進状態から後進状態に急速に切り換えられても、カウターバランス弁が前進側の開状態から後進側の開状態に直ちに切り換わらず、カウターバランス弁が後進側の開状態に切り換わるまでの間において、制御弁とカウンターバランス弁を接続側している一対の操作油路のうち、制御弁の切り換えのために給油側油路となった方の油路が制御弁から供給される油圧のために高圧になり、カウンターバランス弁が後進側の開状態に切り換わったとき、それまでにカウンターバランス弁の前後に発生していた差圧のためにモータに高圧が一気に作用する事態が発生しやすくなるのである。
制御弁が後進状態から前進状態に急速に切り換えられた場合も、同様である。
【0004】
従来、例えば特開平8−261133号公報に示されるように、カウンターバランス弁と油圧モータとの間に、カウンターバランス弁と油圧モータを接続している一対の操作油路に各別に作用するリリーフ弁、一対の巻きばねによって所定位置に付勢されたピストンを有する油室、この油室を各リリーフ弁の圧供給側油路に接続する油路のそれぞれを備えたショックレス機構を設け、油圧モータに作用する圧力の急激な上昇をショックレス機構によって抑制しながら油圧モータを起動するものがあった。
このショック抑制技術の場合、回路構造が複雑になっていた。
【0005】
本発明の目的は、上記した発進ショックを構造簡単に抑制できる作業機の走行操作回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1による発明の構成、作用、効果はつぎのとおりである。
【0007】
〔構成〕
走行装置を駆動する油圧モータを備えるとともに、前記油圧モータとこの油圧モータの制御弁との間に介在されたカウンターバランス弁を備えている作業機の走行操作回路において、
前記カウターバランス弁が開状態にある際、この際のカウンターバランス弁の給油側油路と排油側油路のうちの給油側油路に連通する戻りポートをカウンターバランス弁に設け、カウンターバランス弁と制御弁を接続している一対の操作油路に対して択一的に前記戻りポートを連通させる緩衝油路と、前記一対の操作油路に圧力差があれば、この一対の操作油路のうちの高圧側の操作油路に対して前記戻りポートを連通させる状態に前記緩衝油路を自動的に切り換え操作する油路切り換え手段とを備えてある。
【0008】
〔作用〕
上記した如く制御弁が前進側の駆動状態から後進側の駆動状態に切り換え操作され、制御弁とカウンターバランス弁を接続している一対の操作油路の一方の圧力が他方の圧力より高くなると、この圧力差と油路切り換え手段による切り換え操作とのために、緩衝油路が高圧側の操作油路をカウンターバランス弁の戻りポートに連通させる状態になり、カウンターバランス弁が前進側の開き状態から中立状態に戻るまでの間、高圧側の操作油路の圧油が緩衝油路を通って戻りポートに流入し、この戻りポートからカウンターバランス弁の給油側油路を通って低圧側の操作油路に流入する。これにより、カウンターバランス弁が前進側の開状態から中立状態に戻るまでの間、カウンターバランス弁の前後に差圧が発生せず、この分、カウンターバランス弁が後進側の開状態に切り換わり、制御弁から給油側の操作油路に供給された圧油が油圧モータを起動させる際、カウンターバランス弁の前後での差圧が比較的少ない状態から油圧モータに作用して油圧モータを徐々に起動させる。カウンターバランス弁が後進側の開状態に切り換わった後は、制御弁とカウンターバランス弁を接続している一対の操作油路のうちの給油側の操作油路の圧力が排油側の操作油路の圧力より高くなり、この圧力差と油路切り換え手段による切り換え操作とのために、緩衝油路が戻りポートを給油側の操作油路に連通させる状態になり、給油側の操作油路に供給された圧油は、排油側の操作油路に短絡しないで油圧モータに作用して油圧モータを駆動する。
【0009】
制御弁が後進側の駆動状態から前進側の駆動状態に切り換え操作された場合も同様に、カウターバランス弁が後進側の開状態から中立状態に戻るまでの間、制御弁とカウンターバランス弁を接続している一対の操作油路が緩衝油路によって連通され、高圧側の操作油路から低圧側の操作油路に圧油が流出してカウンターバランス弁の前後に差圧が発生せず、カウンターバランス弁が前進側の駆動状態に切り換わるに伴い、制御弁から給油側の操作油路に供給された圧油が、カウンターバランス弁の前後での差圧が比較的少ない状態から油圧モータに作用して油圧モータを徐々に起動させ、かつ、排油側の操作油路に短絡しないで油圧モータに作用して油圧モータを駆動する。
【0010】
〔効果〕
従って、前後進の切り換え操作を急速に行なっても、カウンターバランス弁の前後での差圧が比較的少ない状態の圧油で油圧モータが徐々に起動され、平地や走行負荷の少ない箇所であってもショックが出にくいように快適に発進できる。しかも、従来のショックレス機構に比して戻りポートや緩衝油路を付加するだけの簡単な構造で済み、安価に得られる。
【0011】
請求項2による発明の構成、作用、効果はつぎのとおりである。
【0012】
〔構成〕
請求項1による発明の構成において、前記緩衝油路に絞り部を備えてある。
【0013】
〔作用〕
前記絞り部による絞り作用を適切なものに設定することにより、制御弁とカウンターバランス弁を接続している一対の操作油路が緩衝油路によって連通されて高圧側の操作油路から低圧側の操作油路に圧油が流動しても、また、作動油温度が低いなどの場合でも、高圧側の操作油路からカウンターバランス弁の操作部に対してパイロット油圧が迅速かつ適切に作用してカウンターバランス弁が制御弁の切り換わりに良好に応答して切り換わるようにできるものである。
【0014】
〔効果〕
従って、カウンターバランス弁の前後の差圧を抑制するように一対の操作油路の一方から他方に圧油を流動させるものでありながら、低温時などであっても、制御弁の切り換わりに伴うカウンターバランス弁の切り換えが応答性よく行なわれて迅速に前後進変更できる。
【0015】
請求項3による発明の構成、作用、効果はつぎのとおりである。
【0016】
〔構成〕
請求項1又は2による発明の構成において前記緩衝油路を、前記戻りポートに接続しているカウンターバランス弁側油路と、前記一対の操作油路に各別に接続している一対の操作油路側油路と、前記カウンターバランス弁側油路を前記一対の操作油路側油路に対して択一的に連通させる流路切り換え弁とを備えて構成し、前記油路切り換え手段を、前記一対の操作油路側油路を前記流路切り換え弁の一対のパイロット操作部に対して各別に接続している一対のパイロット油路によって構成してある。
【0017】
〔作用〕
戻りポートに一端側が接続し、他端側が一対の操作油路に各別に接続している2本の分岐油路に分岐している油路、及び、2本の分岐油路を各別に開閉する一対の開閉弁を備えることによっても緩衝油路を構成でき、一対の操作油路の圧力を検出するセンサー、及び、このセンサーによる検出結果に基づいて前記一対の開閉弁を切り換え操作する制御手段を備えることによっても油路切り換え手段を構成できる。これに対し、一対の操作油路に対して択一的に戻りポートを連通させる緩衝油路が一つの流路切り換え弁を備えるだけで得られ、緩衝油路の切り換え操作を行なう油路切り換え手段が一対のパイロット油路を備えだけで得られる。
【0018】
〔効果〕
従って、緩衝油路を一つの流路切り換え弁を備えるだけで構造簡単に得るとともに、油路切り換え手段を一対のパイロット油路を備えるだけで構造簡単に得て、緩衝油路の面からも油路切り換え手段の面からもコンパクトかつ安価に得られる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1に示すように、左右一対のクローラ式走行装置1,1、ドーザ2を有する走行機台に、原動部3及び運転部4を有する旋回台5を全旋回操作自在に取付けるとともに、この旋回台5の前端部にバックホウ装置6を装着して、ドーザ付きバックホウを構成してある。
【0020】
左右のクローラ式走行装置1,1それぞれは、クローラ駆動スプロケット7の内部に位置する遊星ギヤ利用の減速機構(図示せず)を介してそのクローラ駆動スプロケット7に出力軸が連動するように構成してトラックフレーム8に取付けたアキシャルプランジャ型の油圧モータ10によって駆動するように構成してある。
【0021】
前記油圧モータ10を操作して左側のクローラ式走行装置1を操作する走行操作回路も、前記油圧モータ10を操作して右側のクローラ式走行装置1を操作する走行操作回路も、同様に構成してあり、この走行操作回路は、図2に示す如く構成してある。
【0022】
すなわち、油圧モータ10に一対の操作油路11,11を介して接続している制御弁12のポンプポートに、給油路13を介して油圧ポンプ14を接続し、前記一対の操作油路11,11の油圧モータ10と制御弁12との間に、両操作油路11,11に作用する1つのカウンターバランス弁20、及び、このカウンターバランス弁20に設けた戻りポート20aに一端側が接続している緩衝油路30を備えた緩衝回路Kを設けてある。
【0023】
図3に示すように、前記カウンターバランス弁20は、1本のスプールの摺動によって1つの閉状態Cと2つの開状態OF,ORの3種の操作状態に切り換え自在な弁であるとともに、前記スプールを切り換え操作する一対のスプリング22、22と一対のパイロット操作回路23、23を備えており、前記制御弁12が切り換え操作されるに伴って自ずと前記一対の操作油路11、11を開閉する。
【0024】
すなわち、制御弁12が中立位置Nに切り換え操作されると、油圧ポンプ14から制御弁12に供給される圧油がこの制御弁12から排油路15に流出し、一方の操作油路11から一方のパイロット操作回路23に供給されるパイロット圧も、他方の操作油路11から他方のパイロット操作回路23に供給されるパイロット圧も低下する。これにより、スプール21が一対のスプリング22、22の閉じ付勢力のために閉状態Cになって一対の操作油路11,11を油圧モータ10と制御弁12との間で閉じる。
【0025】
制御弁12が前進側の駆動位置Fに切り換え操作されると、油圧ポンプ14から制御弁12に供給される圧油が一方の操作油路11に供給され、この操作油路11から一方のパイロット操作回路23に供給されるパイロット圧が上昇する。これにより、スプールがそのパイロット圧のために前進側の開状態OFに切り換わり、一方の操作油路11のカウンターバランス弁20よりも制御弁側に位置する油路部11aと、カウンターバランス弁20よりもモータ側に位置する油路部11bとを、カウンターバランス弁20のチェック弁27を有する供給側油路28によって接続し、他方の操作油路11のカウンターバランス弁20よりもモータ側に位置する油路部11bと、カウンターバランス弁20よりも制御弁側に位置する油路部11aとを、カウンターバランス弁20の排出側油路29によって接続する。すなわち、一方の操作油路11を、制御弁12からの圧油が油圧モータ10に流動するように開き、他方の操作油路11を、油圧モータ10からの排油が制御弁12に戻るように開く。
【0026】
制御弁12が後進側の駆動位置Rに切り換え操作されると、油圧ポンプ14から制御弁12に供給される圧油が他方の操作油路11に供給され、この操作油路11から他方のパイロット操作回路23に供給されるパイロット圧が上昇する。これにより、スプール21がそのパイロット圧のために後進側の開状態ORに切り換わり、一方の操作油路11の前記油路部11bと前記油路部11aとをカウンターバランス弁20の排出側油路29によって接続し、他方の操作油路11の油路部11bと前記油路部11aとをカウンターバランス弁20のチェック弁27を有する供給側油路28によって接続する。すなわち、一方の操作油路11を、油圧モータ10からの排油が制御弁12に戻るように開き、他方の操作油路11を、制御弁12からの圧油が油圧モータ10に流動するように開く。
【0027】
緩衝回路Kは、カウンターバランス弁20の前記戻りポート20aに一端側が接続し、途中に絞り部31及び流路切り換え弁32を備えている前記緩衝油路30と、流路切り換え弁32の一対のパイロット操作部32a,32aに各別に接続している一対のパイロット油路33aで成る油路切り換え手段33とを備えて構成してある。
【0028】
前記緩衝油路30は、カウンターバランス弁20の前記戻りポート20aに一端側が接続し、他端側が前記流路切り換え弁32に接続しているカウンターバランス弁側油路30aと、前記一方の操作油路11のカウターバランス弁20と制御弁12との間に位置している前記油路部11aに一端側が接続し、他端が前記流路切り換え弁32に接続している操作油路側油路30bと、前記他方の操作油路11のカウターバランス弁20と制御弁12との間に位置している前記油路部11aに一端側が接続し、他端が前記流路切り換え弁32に接続している操作油路側油路30cと、前記流路切り換え弁32とによって構成してあり、流路切り換え弁32が切り換え操作されると、この流路切り換え弁32がカウンターバランス弁側油路30aを一方の操作油路側油路30bと他方の操作油路側油路30cとに接続切り換えすることにより、前記戻りポート20aを一方の操作油路11の前記油路部11aに対して連通させる状態と、前記戻りポート20aを他方の操作油路11の前記油路部11aに対して連通させる状態とに切り換わる。
【0029】
図3などに示すように、カウンターバランス弁20の前記戻りポート20aは、カウンターバランス弁20が前進側の開状態OFに切り換わった際には、この際のカウンターバランス弁20の前記供給側油路28のチェック弁27よりも下流側に連通路20bによって連通するように、カウンターバランス弁20が後進側の開状態ORに切り換わった際には、この際のカウンターバランス弁20の前記供給側油路28のチェック弁27よりも下流側に連通路20bによって連通するように構成してある。
【0030】
前記油路切り換え手段33を構成している前記一対のパイロット油路33aは、前記緩衝油路30の前記一対の操作油路側油路30b,30cに各別に接続してあり、前記一対の操作油路部11aの圧力が他方の操作油路部11aの圧力より高くなると、高圧側の操作油路部11aからのパイロット油圧のために流路切り換え弁32を、一対の操作油路側油路30b,30cのうちの高圧側操作油路部11aに接続している方の操作油路側油路30b,30cと、カウンターバランス弁側油路30aとを連通させる状態に切り換え操作する。
これにより、油路切り換え弁手段33は、一対の操作油路部11a,11aに圧力差が発生すると、緩衝油路30を、一対の操作油路部11a,11aのうちの高圧側の操作油路部11aに対して戻りポート20aを連通させる状態に自動的に切り換え操作する。
【0031】
従って、制御弁12を切り換え操作することによって走行装置1の駆動及び停止操作を行なえる。
すなわち、図2に示すように、制御弁12を中立位置Nに切り換え操作すると、この制御弁12が油圧モータ10に対する圧油供給を停止し、油圧モータ10が停止して走行装置1を停止させる。このとき、カウンターバランス弁20が一対のスプリング22によって閉状態になって一対の操作油路11を油圧モータ10と制御弁12の間で閉じ、モータ10をロックして走行装置1を停止状態に保持する。
【0032】
図4に示すように、制御弁12を前進側の駆動位置Fに切り換え操作すると、制御弁12が油圧ポンプ14からの圧油を操作油路11に供給し、カウンターバランス弁20が操作油路11からパイロット操作回路23に供給されるパイロット圧のために前進側の開状態OFに切り換わって一対の操作油路11,11を開き操作し、油圧モータ10が前進側に駆動されて走行装置1を前進側に駆動する。
【0033】
図6に示すように、制御弁12を後進側の駆動位置Rに切り換え操作すると、制御弁12が油圧ポンプ14からの圧油を操作油路11に供給し、カウンターバランス弁20が操作油路11からパイロット操作回路23に供給されるパイロット圧のために後進側の開状態ORに切り換わって一対の操作油路11を開き操作し、油圧モータ10が後進側に駆動されて走行装置1を後進側に駆動する。
【0034】
前進駆動の場合も後進駆動の場合も、一対の操作油路路11,11のうち、油圧モータ10に対して給油する側となる操作油路11の圧力が、油圧モータ10から排油する側となる操作油路11の圧力より高くなり、この差圧に基づく油路切り換え手段33による切り換え操作のために、緩衝油路30が高圧側の操作油路部11aをカウンターバランス弁20の戻りポート20aに連通させる状態になるが、緩衝油路30はカウンターバランス弁20の給油側油路28に連通していることから、制御弁20からの圧油は排油側の操作油路11に短絡することなく油圧モータ10に供給される。
【0035】
制御弁12が前進側の駆動位置Fから後進側の駆動位置Rに迅速に切り換えられた場合、カウターバランス弁20が前進側の開状態OFから後進側の開状態ORに直ちに切り換わらず、一時は、図5に示す如くカウンターバランス弁20は、前進側の開き状態OFになったままになる。このとき、カウンターバランス弁20が前進側の開状態OFから閉状態Cに戻るまでの間において、制御弁12が切り換わるまでは排油側になっていた操作油路部11aが給油側になり、制御弁12が切り換わるまでは給油側になっていた操作油路部11aが排油側になり、新給油側の操作油路部11aの圧力が新排油側の操作油路部11aの圧力よりも高くなるが、この圧力差に基づく油路切り換え手段33による緩衝油路30の切り換え操作のために、この緩衝油路30が新給油側の操作油路部11aを戻りポート20aに連通させる状態になり、新給油側の操作油路部11aの圧油が緩衝油路30を通って戻りポート20aに流出するとともにこの戻りポート20aからカウンターバランス弁20の連通路20bを通って新排油側の操作油路部11aに流出し、カウンターバランス弁20は、これの前後に差圧が発生しない状態になり、そのうち、この状態で操作油路部11aからのパイロット圧のために前進側の開状態OFから閉状態Cに戻る。これにより、カウンターバランス弁20が後進側の開状態ORに切り換わったとき、カウンターバランス弁20の前後の差圧が抑制された状態で油圧モータ10に圧油が作用し、油圧モータ10が起動ショックの発生しにくい状態で後進側に起動する。
【0036】
制御弁12が後進側の駆動位置Rから前進側の駆動位置Fに迅速に切り換えられた場合も、カウターバランス弁20が後進側の開状態ORから前進側の開状態OFに直ちに切り換わらず、一時は、カウンターバランス弁20は、後進側の開き状態ORになったままになる。このときも、カウンターバランス弁20が後進側の開状態ORから閉状態Cに戻るまでの間において、制御弁12が切り換わるまでは排油側になっていた操作油路部11aが給油側になり、制御弁12が切り換わるまでは給油側になっていた操作油路部11aが排油側になり、新給油側の操作油路部11aの圧力が新排油側の操作油路部11aの圧力よりも高くなるが、この場合も、前進駆動から後進駆動への切り換わりの場合と同様に、緩衝油路30が新給油側の操作油路部11aを戻りポート20aに連通させる状態になり、新給油側の操作油路部11aの圧油が緩衝油路30を通って戻りポート20aに流出するとともにこの戻りポート20aからカウンターバランス弁20の連通路20bを通って新排油側の操作油路部11aに流出し、カウンターバランス弁20は、これの前後に差圧が発生しない状態になり、そのうち、この状態で操作油路部11aからのパイロット圧で後進側の開状態ORから閉状態Cに戻る。これにより、カウンターバランス弁20が前進側の開状態OFに切り換わったとき、カウンターバランス弁20の前後の差圧が抑制された状態で油圧モータ10に圧油が作用し、油圧モータ10が起動ショックの発生しにくい状態で前進側に起動する。
【0037】
このように高圧側の操作油路部11aの油圧が緩衝油路30を通って低圧側の操作油路部11aに流出するも、緩衝油路30を流動する圧油に絞り部31が作用することにより、操作油路部11aからのパイロット圧がカウンターバランス弁20にスムーズに作用し、カウンターバランス弁20が極力迅速に閉状態Cに戻り、カウンターバランス弁20は、制御弁12の切り換わりに良好に応答して切り換わる。
【0038】
図2に示す切換え弁17は、油圧モータ10の斜板角を変更して、油圧モータ10を高速状態と低速状態とに切り換えるものである。
【0039】
〔別実施形態〕
本発明は、バックホウの他、コンバインや農用トラクター、芝刈り機など各種の車輌にも適用できる。従って、これらの車輌を総称して作業機と呼称し、クローラ式走行装置1や車輪を総称して走行装置1と呼称する。
【図面の簡単な説明】
【図1】バックホウ全体の側面図
【図2】走行操作用の油圧回路図
【図3】緩衝回路の説明図
【図4】走行操作用の油圧回路の前進駆動状態の説明図
【図5】カウンターバランス弁の切り換わり遅れ状態の説明図
【図6】走行操作用の油圧回路の後進駆動状態の説明図
【符号の説明】
1       走行装置
10      油圧モータ
11a     操作油路
12      制御弁
20      カウンターバランス弁
20a     戻りポート
28      カウンターバランス弁の給油側油路
29      カウンターバランス弁の排油側油路
30      緩衝油路
30a     カウンターバランス弁側油路
30b,30c 操作油路側油路
31      緩衝油路の絞り部
32      流路切り換え弁
32a     流路切り換え弁のパイロット操作部
33      油路切り換え手段
33a     パイロット油路
OF,OR   カウンターバランス弁の開状態

Claims (3)

  1. 走行装置を駆動する油圧モータを備えるとともに、前記油圧モータとこの油圧モータの制御弁との間に介在されたカウンターバランス弁を備えている作業機の走行操作回路であって、
    前記カウターバランス弁が開状態にある際、この際のカウンターバランス弁の給油側油路と排油側油路のうちの給油側油路に連通する戻りポートをカウンターバランス弁に設け、カウンターバランス弁と制御弁を接続している一対の操作油路に対して択一的に前記戻りポートを連通させる緩衝油路と、前記一対の操作油路に圧力差があれば、この一対の操作油路のうちの高圧側の操作油路に対して前記戻りポートを連通させる状態に前記緩衝油路を自動的に切り換え操作する油路切り換え手段とを備えてある作業機の走行操作回路。
  2. 前記緩衝油路に絞り部を備えてある請求項1記載の作業機の走行操作回路。
  3. 前記緩衝油路を、前記戻りポートに接続しているカウンターバランス弁側油路と、前記一対の操作油路に各別に接続している一対の操作油路側油路と、前記カウンターバランス弁側油路を前記一対の操作油路側油路に対して択一的に連通させる流路切り換え弁とを備えて構成し、前記油路切り換え手段を、前記一対の操作油路側油路を前記流路切り換え弁の一対のパイロット操作部に対して各別に接続している一対のパイロット油路によって構成してある請求項1又は2記載の作業機の走行操作回路。
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