JP2005016708A - 重装備オプション装置用油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業装置に作動圧力の相異したオプション装置を装着して複合作業をする場合にも、オプション装置に設定された必要な分のみの作動油が供給できるようにした。
【解決手段】 エンジン１に連結された可変容量型油圧ポンプ２及びオプション装置４間に設置される作業装置及びオプション装置とを備える油圧回路において、オプション装置用スプールの供給側流路に開閉可能に設置されるポペットバルブ１３とオプション装置用スプールとの間の流路に設置され切換時一定した圧力差を維持するよう開口部が形成される第１スプール１４と、ポペットバルブ下流側に設置されオプション装置に設定された圧力以上の過負荷が発生される場合切換され、ポペットバルブを閉鎖させる第２スプール１５とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ブーム等の作業装置にオプション装置（option tool）（ブレーカ、シェア等をいう）を着脱可能に選択的に装着して作業できるようにした重装備オプション装置用油圧回路に関する。更に詳細には、作業装置先端に作動圧力の相異したオプション装置を装着し、作業装置とオプション装置とを同時に駆動させる複合作業を行う場合においても、オプション装置に設定された必要な分のみの作動油が供給され、円滑に作業できるようにした重装備オプション装置用油圧回路に関する。

一般に、掘削機等の建設重装備は、作用条件または作業能率を極大化させ得るようバケットを脱去し、作動圧力の相対的に低いブレーカまたは作動圧力の高いシェア等のオプション装置を選択的に装着して使用することになる。このとき、バケットなどの作業装置またはオプション装置に供給される作動油を制御できるようにメインコントロールバルブには作業装置用スプールとオプション装置用スプールとが各々設置される。

以下において、使用される用語のうち、「ネガティブ流量制御（negative system）」は、センタバイパス通路の下流側に設置されたパイロット信号発生手段の上流側より抜き出されるパイロット信号圧が高い場合、可変容量型油圧ポンプの吐出油量を減らし、パイロット信号圧が低い場合には油圧ポンプの吐出油量を増加させるよう制御する方式であり、「ポジティーブ流量制御（positive system）」は、アクチュエータに供給される作動油を制御する方向切換バルブに印加されるパイロット信号圧が高い場合は可変容量型油圧ポンプの吐出油量を増加させ、パイロット信号圧が低い場合には油圧ポンプの吐出油量を軽減させるよう制御する方式である。

図１に示されたように、従来技術による重装備オプション装置用油圧回路は、エンジン（１）に連結され駆動される可変容量型油圧ポンプ（２）及びパイロットポンプ（３）と、可変容量型油圧ポンプ（２）とに連結され作動油供給時に駆動される作業装置（図示しない）及びオプション装置（４）と、油圧ポンプ（２）と作業装置及び油圧ポンプ（２）とオプション装置（４）と間の流路に設置され、作業装置とオプション装置（４）の起動、停止及び方向切換を制御するオプション装置用スプール（５）と作業装置用スプールからなるメインコントロールバルブ（６）と、パイロットポンプ（３）と油圧ポンプ（２）との間の流路に設置され制御器（７）より印加される天気信号に相応する２次圧を出力し、油圧ポンプ（２）の吐出油量を可変制御する第１電子比例減圧バルブ（８）を備える。

図面中の９は、メインコントロールバルブ（６）の当該スプールを切換させるパイロットー信号圧を制御するリモートコントロールバルブ（ＲＣＶ）、１０は、油圧回路内に予め設定された圧力以上に超過されることを防ぐメインリリーフバルブ、１１は、オプション装置（４）に供給される作動油を制御できるようオプション装置（４）から要求される予め設定された流量に相応する信号を制御器（７）に入力するオプション油量調整装置である。

従って、前記オプション装置（４）として作動圧力が相対的に低いブレーカまたは作動圧力がブレーカより高い高圧の作業条件において作動されるシェア等を作業装置に装着して作業しようとする場合、前記リモートコントロールバルブ（９）操作に応じてパイロットポンプ（３）より吐出されるパイロット信号圧がオプション装置用スプール（５）に印加され、これを図１の図面上、左側または右側方向へ切換させることによって、可変容量型油圧ポンプ（２）より吐出される作動圧が切換られるオプション装置用スプール（５）を経由してオプション装置（４）に供給されるので、所定の作業を行うことができる。

このとき、前記オプション装置（４）に要求される予め設定された油量が供給されるように、別途のオプション油量調整装置（１１）によって設定された油量に相応される所定の信号を制御器（７）に入力させることによって、制御器（７）では入力信号に相応される電流値を第１電子比例減圧バルブ（８）に出力することとなる。

これにより、図３に示されたように、前記第１電子比例減圧バルブ（８）においては、前記電流値に相応するようパイロットポンプ（３）より吐出される信号圧（ 「Ａ」ポートを通過する２次圧をいう）を可変容量型油圧ポンプ（２）の吐出油量制御部へ出力することになるので、油圧ポンプ（２）の最大吐出油量を制限することとなり、オプション装置（４）から要求する作動油のみが吐出できるようになる。

しかし、従来のオプション装置用油圧回路においては、前記オプション装置（４）をブーム、アーム、旋回装置等の作業装置と同時に駆動させ、複合作業を行う場合、可変容量型油圧ポンプ（２）の最大吐出油量を制限し（図２に「ａ」曲線で示したネガティブ流量制御方式をいう）作業する時、作業装置の作動速度が遅すぎて円滑な複合作動ができないため、作業性が落ちることはもちろん、作業装置またはオプション装置（４）が運転者の意図通りに作動できなくなり安全事故が発生する恐れがあることから安全性欠如の問題点を有する。

一方、可変容量型油圧ポンプ（２）より最大油量が吐出されるよう設計された油圧システムである場合（図２に「ｂ」曲線で示された、ポジティーブ流量制御方式をいう）、旋回装置などの作業装置とオプション装置（４）とを同時に操作する際、オプション装置（４）と作業装置との間に発生される負荷圧力の差異によって、オプション装置（４）に要求される予め設定された油量より多くの油量が供給されるので、オプション装置（４）が損傷され耐久性が落ちたりあるいは交換しなければならない問題点を有する。

本発明の目的は、作業装置に作動圧力の相異したオプション装置を装着して作用装置とオプション装置とを同時に駆動させ複合作業する場合においても、オプション装置に必要な分だけ作動油が供給されるので、作動速度を確保し作業性を向上させることができるようにした重装備オプション装置用油圧回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、作業装置とオプション装置とを同時に操作する際、これらの負荷圧力差に応じてオプション装置に予め設定された油量以上に供給されることを遮断し、オプション装置の耐久性を高めかつ使用寿命を伸ばすことができる重装備オプション装置用油圧回路を提供することにある。

前述した本発明の目的は、エンジンに連結される可変流量型油圧ポンプ及びパイロットポンプと、油圧ポンプに連結され駆動する作業装置及びオプション装置と、油圧ポンプと作業装置及びオプション装置との間の流路に設置され作動油の流れ方向を制御するメインコントロールバルブと、制御器より印加される電気信号に相応する２次圧を出力して油圧ポンプの吐出油量を可変制御する第１電子比例減圧バルブと、メインコントロールバルブのスプールを切換させるパイロット信号圧を制御するリモートコントロールバルブと、を備える重装備オプション装置用油圧回路において、前記オプション装置用スプールの供給側流路に開閉可能に設置されるポペットバルブと、ポペットバルブとオプション装置用スプール間の流路に設置され、パイロット信号圧の供給により切換時一定した圧力差を維持するよう開口部が形成される第１スプールと、ポペットバルブ下流側に設置されオプション装置に設定された圧力以上の過負荷が発生される場合切換られポペットバルブを閉鎖させる第２スプールと、を備えることを特徴とする重装備オプション装置用油圧回路を提供することによって達成される。

望ましい実施例によれば、前記パイロットポンプと第１スプールとの間の流路に設置され、制御器より印加される電気信号に相応する２次圧を出力して第１スプールを切換させる第２電子比例減圧バルブを備える。
また、前記第１スプールと第２スプール及びポペットバルブの少なくともいずれかは、メインコントロールバルブに内設されるか、またはメインコントロールバルブの外部に設置され得る。

また、前記第１スプールと第２スプール及びポペットバルブは、メインコントロールバルブに内設されるか、またはメインコントロールバルブの外部に設置され得る。

また、前記オプション装置用スプールの供給側流路に開閉可能に設置され、オプション装置に過負荷発生により第２スプールの切換時切換られオプション装置に予め設定された油量以上に供給される作動油を遮断する第３スプールを備える。

また、前記第２スプールとポペットバルブとの間の流路に設置されるオリフィスを備える。

さらに、前記第２スプールと第３スプールとの間の流路に設置されるオリフィスを備える。

本発明による重装備オプション装置用油圧回路は次のような利点を持つ。
作業装置に作動圧力が相異したオプション装置を装着し、これらを同時に操作して複合作業を行う場合、可変容量型油圧ポンプより最大吐出油量が吐出されるようにして、オプション装置に必要な分のみの作動油が供給されるので、作動速度を確保して作業性が向上させることができ、さらに作業装置とオプション装置の負荷圧力差に応じてオプション装置に予め設定された油量以上に供給されることを遮断し、オプション装置の耐久性を高めかつ使用寿命を大幅に伸ばすことができる。

次に、本発明の望ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明するが、これは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施され得る程度で詳細に説明するものであって、これにより、本発明の技術的思想及び範疇が限定されることを意味するものではない。

図４及び図５に示されたように、本発明はエンジン（１）に連結される可変容量型油圧ポンプ（２）及びパイロットポンプ（３）と、油圧ポンプ（２）に連結され作動油供給時駆動される作業装置（図示しない）及びオプション装置（４）と、油圧ポンプ（２）と作業装置及びオプション装置（４）との間の流路に設置され作業装置とオプション装置（４）の起動、停止及び方向切換を制御するメインコントロールバルブ（６）と、制御器（７）より印加される電気信号に相応する２次圧を出力して油圧ポンプ（２）の吐出油量を可変制御する第１電子比例減圧（８）と、メインコントロールバルブ（６）のスプールを切換させるパイロット信号圧を制御するリモートコントロールバルブ（ＲＣＶ；９）と、を備える重装備オプション装置用油圧回路に適用され、これらは図１に図示されたのと実施的に同一するので、下記において、これらの構成及び作動の詳細な説明は省略し、重複される図面符号は同様に表記する。

本発明の１実施例による重装備オプション装置用油圧回路は、図４に示されたように、前記オプション装置用スプール（５）の供給側流路（１２）に開閉可能に設置されるポペットバルブ（１３）と、ポペットバルブ（１３）とオプション装置用スプール（５）との間の流路（１８）に設置され、パイロットポンプ（３）より吐出されるパイロット信号圧供給により切換時一定した圧力差を維持するよう開口部が形成される第１スプール（１４）と、

前記ポペットバルブ（１３）下流側に設置され、オプション装置（４）に設定された圧力以上の過負荷が発生した場合切換られポペット（１３）を閉鎖させてオプション装置（４）に設定された油量以上に供給される作動油を遮断する第２スプール（１５）と、前記パイロットポンプ（３）と第１スプール（１４）との間の流路（１６）に設置され、制御器（７）より印加される電気信号に相応する２次圧を出力して第１スプール（１４）を切換させる第２電子比例減圧バルブ（１７）と、を備える。

このとき、前記第１スプール（１４）、第２スプール（１５）及びポペットバルブ（１３）の少なくともいずれかは、メインコントロールバルブ（６）内部に設置されるか、または前記メインコントロールバルブ（６）外部に設置することができ、第１スプール（１４）と、第２スプール（１５）及びポペットバルブ（１３）は、メインコントロールバルブ（６）内部に設置されるか、または前記メインコントロールバルブ（６）外部に設置され得る。

このとき、前記第１スプール（１４）と、第２スプール（１５）及びポペットバルブ（１３）とメインコントロールバルブ（６）に内部または外部に設置することについては、本発明の属する技術分野において可能なので、これらに関する詳細な説明は省略する。

図面中の１０は、メインリリーフバルブ、１１は、オプション装置（４）に予め設定された油量が供給されるよう設定された油量に相応する信号を制御器（７）に入力するオプション装置調整装置、１４ａ、１５ａ並びに１９ａは、バルブスプリング、３０は、オリフィスである。

次から、本発明の１実施例による重装備オプション装置用油圧回路の作動を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
ａ）重装備の作業装置に着脱可能に装着されるオプション装置を駆動させ作業する例を説明すると次の通りである。
図４に図示されたように、前記制御器（７）より印加される電気信号によって第２電子比例減圧バルブ（１７）においては、リモートコントロールバルブ（９）（ＲＣＶ）操作時パイロットポンプ（３）より吐出されるパイロット信号圧を電気信号に相応する２次圧で出力し、第１スプール（１４）のバルブスプリング（１４ａ）対向側に供給するので、第１スプール（１４）の内部スプールを図面の左側方向へ切換させる。

従って、前記可変容量型油圧ポンプ（２）より吐出される作動油は供給側流路（１２）に設置されたポペットバルブ（１３）と流路（１８）に設置された第１スプール（１４）を順に経由した後、リモートコントロールバルブ（９）の操作に応じてパイロットポンプ（３）より吐出されるパイロット信号圧によって図面の左側または右側方向へ切換られるオプション装置用スプール（５）を通過してオプション装置（４）（ブレーカ等をいう）に供給される。

このとき、可変容量型油圧ポンプ（２）より吐出される作動油を作動圧力の相対的に低いブレーカまたは作動圧力の高いシェア等のオプション装置（４）から要求される予め設定された油量のみを供給できることはもちろんである。

すなわち、運転者により前記オプション油量調整装置（１１）を通してオプション装置（４）の予め設定された油量に相応する所定の信号を制御器（７）に入力する際、制御器（７）は入力信号に相応する電流値を第１電子比例減圧バルブ（８）に出力することになるので、第１電子比例減圧バルブ（８）では前記電流値に相応する２次圧を出力することとなり、可変容量型油圧ポンプ（２）の最大吐出油量を制限することになるため、オプション装置（４）から要求する作動油のみ吐出できるようになる。

ｂ）重装備の作業装置に装着されるオプション装置と作業装置とを同時に操作して複合作業する例を説明すると次の通りである。
図４に示されたように、作業装置とオプション装置（４）とを同時に駆動させ複合作業をしようとする場合、運転者によって前記制御器（７）より第１電子比例減圧バルブ（８）に所定の電気信号（可変容量型油圧ポンプ（２）の最大吐出油量に対応する信号をいう）を入力することによって、パイロットポンプ（３）より吐出され第１電子比例減圧バルブ（８）を通過し（「Ａ」ポートという）生成される２次圧力が可変容量型油圧ポンプ（２）の吐出油量制御部に伝達されるため、可変容量型油圧ポンプ（２）は最大油量を吐出するようになる。

これにより、可変容量型油圧ポンプ（２）より吐出される作動油一部は、メインコントロールバルブ（６）の作業装置用スプール切換により当該作業装置に供給され、同時に作動油一部は供給側流路（１２）に設置されたポペットバルブ（１３）と、流路（１８）に設置された第１スプール（１４）を順に経由してオプション装置（４）に予め設定された油量分のみ供給されるので、作業装置とオプション装置（４）とを同時操作して複合作業を行うことができる。

このとき、作動圧力の相異した作業装置とオプション装置（４）との間に発生される負荷圧力差により、可変容量型油圧ポンプ（２）からの作動油がオプション装置（４）に予め設定された油量以上に供給された場合、前記流路（１８）に設置された第１スプール（１４）の上流側と下流側とに高い圧力差が形成され前記第２スプール（１５）を、図４図面の右側方向へ切換させることによって、供給側流路（１２）の作動油一部が切換された第２スプール（１５）を経由してポペットバルブ（１３）下流側にパイロット信号圧として作用しポペットバルブ（１３）を閉鎖させる。

従って、前記可変容量型油圧ポンプ（２）より吐出される作動油がオプション装置（４）に予め設定された油量以上に供給されることを遮断できるため、オプション装置（４）の耐久性が落ちることを防ぎ、更に使用寿命を伸ばすことができる。

前述したように、本発明による重装備オプション装置用油圧回路においては、作業装置とオプション装置（４）とを同時に操作して複合作業を行う場合、可変容量型油圧ポンプ（２）より予め設定された最大油量が吐出されるようして作業装置とオプション装置（４）とに適正比率で供給されかつ作業性を向上させ、作業装置とオプション装置（４）との負荷圧力差に応じてオプション装置（４）に予め設定された油量以上に作動油が供給される場合、オプション装置（４）の供給側流路（１２）に形成される高圧により供給側流路（１２）に開閉可能に設置されたポペットバルブ（１３）を自動に閉鎖させ、予め設定された油量のみオプション装置（４）に供給できるようになる。

図５に示されたように、本発明の他の実施例による重装備オプション装置用油圧回路は、前記オプション装置用スプール（５）の供給側流路（１２）に開閉可能に設置され、前記オプション装置（４）に過負荷発生により第２スプール（１５）切換時切換られオプション装置（４）に予め設定された油量以上に供給される作動油を遮断する第３スプール（１９）を備えるが、

可変容量型油圧ポンプ（３）に連結され駆動されるオプション装置（４）と、油圧ポンプ（３）とオプション装置（４）との間に設置され作動油を制御するオプション装置用スプール（５）等を含めるメインコントロールバルブ（６）と、メインコントロールバルブ（６）の当該スプールを切換させるパイロット信号圧を制御するリモートコントロールバルブ（９）と、制御器（７）から入力される電気信号に対応する２次圧を出力して可変容量型油圧ポンプ（３）の吐出油量を制御する電子比例減圧バルブ（８）等は、図４に示されたのと実質的に同一のため、これらの詳細な説明は省略し、重複する図面符号は同一に表記する。

これにより、油圧システム構造を簡単化して原価費用を節減し、さらに油圧回路部品を組立及び連結する作業時間の短縮により作業性を向上させることができる

油圧ポンプとオプション装置用スプールとの間にポペットバルブを設置するが、ポペットバルブと前記スプールとの間に信号圧供給により切換時一定した圧力差を維持する第１スプールを設置し、前記オプション装置に過負荷発生時前記ポペットバルブを閉鎖させるようポペットバルブ下流側に第２スプールを設置し、作業装置先端にオプション装置を装着し、作業装置とオプション装置とを同時に駆動させる複合作業をする場合においても、オプション装置に必要な分のみ設定された油量が供給されるようにしたものである。

従来技術による重装備オプション装置油圧回路図。 油圧ポンプの吐出油量制御方式を示すグラフ。 電子比例減圧バルブの２次圧と電流値の関係を示すグラフ。 本発明の１実施例による重装備オプション装置用油圧回路図。 本発明の２実施例による重装備オプション装置用油圧回路図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 油圧ポンプ
３ パイロットポンプ
４ オプション装置
５ スプール
６ コントロールバルブ
７ 制御器
８ 第１電子比例減圧バルブ
９ メインリモートコントロールバルブ
１０ メインリリーフバルブ
１１ オプション油量調整装置
１２ 供給側流路側
１３ ポペットバルブ
１４ 第１スプール
１５ 第２スプール
１６ 流路
１７ 第２電子比例減圧バルブ

Claims (9)

1. エンジンに連結される可変容量型油圧ポンプ及びパイロットポンプと、油圧ポンプに連結され駆動する作業装置及びオプション装置と、油圧ポンプと作業装置及びオプション装置との間の流路に設置され作動油の流れ方向を制御するメインコントロールバルブと、制御器より印加される電気信号に相応する２次圧を出力して前記油圧ポンプの吐出油量を可変制御する第１電子比例減圧バルブと、メインコントロールバルブのスプールを切換させるパイロット信号圧を制御するリモートコントロールバルブと、を備える重装備のオプション装置用油圧回路において、
   前記オプション装置用スプールの供給側流路に開閉可能に設置されるポペットバルブ；
   前記ポペットバルブと前記オプション装置用スプールとの間の流路に設置され、前記パイロットポンプより吐出されるパイロット信号圧供給へと切換時、一定した圧力差を維持するよう開口部が形成される第１スプール；及び
   前記ポペットバルブ下流側に設置され、前記オプション装置に予め設定された圧力以上の過負荷が発生される場合切換られ、前記ポペットバルブを閉鎖させる第２スプールとを備えることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
2. 第一項において、前記パイロットポンプと前記第１スプールとの間の流路に設置され、前記制御器より印加される電気信号に相応する２次圧を出力して前記第１スプールを切換させる第２電子比例減圧バルブを備えることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
3. 第１項又は第２項において、前記第１スプールと、第２スプール及びポペットバルブの少なくともいずれかは、前記メインコントロールバルブ内部に設置されることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
4. 第１項又は第２項において、前記第１スプールと、第２スプール及びポペットバルブは、前記コントロールバルブの内部に設置されることを特徴とする、重装備オプション用油圧回路。
5. 第１項又は第２項において、前記第１スプールと、第２スプール及びポペットバルブの少なくともいずれかは、前記メインコントロールバルブの外部に設置されることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
6. 第１項又は第２項において、 前記第１スプールと、第２スプール及びポペットバルブは、前記メインコントロールバルブの外部に設置されることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
7. 第１項又は２項において、前記オプション装置用スプールの供給側流路に開閉可能に設置され、前記オプション装置に過負荷発生により前記第２スプール切換時に切換られ前記オプション装置に予め設定された油量以上に供給される作動油を遮断する第３スプールを備えることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
8. 第１項において、前記第２スプールとポペットバルブとの間の流路に設置されるオリフィスを備えることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
9. 第７項において、前記第２スプールと第３スプールとの間の流路に設置されるオリフィスを備えることを特徴とする、重装備オプション装置用油圧回路。
   
   

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