JP2006161510A

JP2006161510A - バックホウの油圧回路構造

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Publication number: JP2006161510A
Application number: JP2004358475A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Arii; 一善有井
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: JP4480565B2

Abstract

【課題】３ポンプ方式の油圧回路構造において、走行しながらのフロント作業を速やかに行えるようにする。
【解決手段】第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2からの圧油をそれぞれ独立して左右の走行用セクションにそれぞれ供給するとともに、第３ポンプＰ3からの圧油をフロント作業系セクションに供給する第１作業走行モードと、第１ポンプＰ1からの圧油を左右の走行用セクションに並列して供給するとともに、第２ポンプＰ2からの圧油を前記第３ポンプＰ3からの圧油に合流してフロント作業系セクションに供給する第２作業走行モードと、に切換え可能な流路切換え手段を備えてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、フロント装置を備えた旋回台を走行車体に搭載したバックホウの油圧回路構造に関する。

上記油圧回路構造としては、例えば、特許文献１に開示されているように、非走行時には、第１ポンプと第２ポンプからの圧油を合流してフロント作業系セクションに供給するとともに、第３ポンプからの圧油を旋回およびドーザセクションに供給し、走行時には、第１ポンプと第２ポンプからの圧油をそれぞれ独立して左右の走行セクションに供給するとともに、第３ポンプからの圧油をフロント作業系セクションに供給するよう構成したものが知られている。
特開２００４−２０５０１９号公報

上記油圧回路構造によると走行しながらフロント装置を作動操作する場合、フロント作業系セクションには第３ポンプからの圧油のみが供給されることになるので、フロント作業系セクションに供給される油量が第１ポンプと第２ポンプからの圧油を合流して供給する通常時に比べて少ないものとなり、フロント装置の作動速度が遅くなることがあった。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、３ポンプ方式の油圧回路構造において走行しながらのフロント作業を速やかに行えるようにすることを目的としている。

第１の発明は、３つの油圧ポンプを備えたバックホウの油圧回路構造において、
第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油をそれぞれ独立して左右の走行用セクションにそれぞれ供給するとともに、第３ポンプからの圧油をフロント作業系セクションに供給する第１作業走行モードと、前記第１ポンプからの圧油を左右の走行用セクションに並列して供給するとともに、第２ポンプからの圧油を前記第３ポンプからの圧油に合流してフロント作業系セクションに供給する第２作業走行モードと、に切換え可能な流路切換え手段を備えてあることを特徴とする。

上記構成によると、第１作業走行モードを選択すると、第１ポンプと第２ポンプからの圧油がそれぞれ独立して左右の走行セクションに供給されるので、十分な速度での走行を行うことができるとともに、第３ポンプからの圧油でフロント装置を作動させることができる。

また、第２作業走行モードを選択すると、左右の走行用セクションには第１ポンプからの圧油が分配供給されるので走行速度は遅くなるが、第２ポンプと第３ポンプの合流油がフロント作業系セクションに供給されることで、フロント装置を速やかに作動させることができる。

従って、第１の発明によると、走行を主とした走行・フロント同時作動と、フロント作業を主とした走行・フロント同時作動とを使い分けることができ、作業性を向上する上で有効となる。

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記第３ポンプからの圧油を旋回用セクションを経た後にフロント作業系セクションに供給するよう構成してあるものである。

上記構成によると、走行状態およびフロント作業状態の如何にかかわらず旋回作動を確実に行うことができる。

第３の発明は、上記第１または２の発明において、
前記フロント作業系の負荷圧に基づいて前記第１ポンプおよび第２ポンプを流量制御するロードセンシングシステムを備えてあるものである。

上記構成によると、走行を停止してのフロント作業、つまり、定置掘削作業においては、作業負荷圧に応じてポンプ吐出流量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができる。

図１に、バックホウの全体側面図が示されている。このバックホウは、左右一対のクローラ型走行装置１Ｌ，１Ｒを装備した走行機台２の上部に、エンジン３および運転部４が装備された旋回台５が縦軸心Ｘ1周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台５の前部に、ブーム６、アーム７、および、バケット８を順次連結してなるフロント装置９が装備されるとともに、走行機台２の前部にドーザ作業用の排土板１０が装備されている。

左右の走行装置１Ｌ，１Ｒは、それぞれ走行用の油圧モータＭＬ，ＭＲによって正逆転駆動されるとともに、旋回台５は旋回用の油圧モータＭＴによって左右に旋回駆動されるようになっている。また、フロント装置９のブーム６、アーム７、および、バケット８は、それぞれブームシリンダＣ1、アームシリンダＣ2、および、バケットシリンダＣ3によって駆動されるとともに、フロント装置９全体がスイングシリンダＣ4によって縦軸心Ｘ2周りに左右にスイング（揺動）駆動されるようになっている。また、排土板１０がドーザシリンダＣ5によって上下駆動されるようになっている。

図２に、上記した各種の油圧アクチュエータを駆動する油圧回路が示されている。図において、Ｖ1は走行(左)用の制御バルブ、Ｖ2は走行(右)用の制御バルブ、Ｖ3はブーム用の制御バルブ、Ｖ4はアーム用の制御バルブ、Ｖ5はバケット用の制御バルブ、Ｖ6はスイング用の制御バルブ、Ｖ7はサービスポート用の制御バルブ、Ｖ8は旋回用の制御バルブ、Ｖ9はドーザ用の制御バルブであり、ドーザ用の制御バルブＶ9以外の制御バルブＶ1〜Ｖ8が油圧パイロット操作式に構成されている。

この油圧回路における圧油供給源としては、エンジン３によって駆動される第１ポンプＰ1，第２ポンプＰ2，第３ポンプＰ3、および、パイロットポンプＰ4が備えられており、第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2は主として走行系とフロント作業系に使用されるものであり、可変容量型のアキシャルプランジャポンプで構成されて、ロードセンシングシステムによって流量制御されるようになっている。第３ポンプＰ3は主として旋回用およびドーザ作業用に使用されるものであり、定容量のギヤポンプが使用されている。また、パイロットポンプＰ4は定容量のギヤポンプからなるパイロット圧供給用であり、運転部４に配備された図示しないパイロットバルブにパイロット元圧が供給されている。

周知のように、ロードセンシングシステムは、作業負荷圧に応じてポンプ吐出流量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができるシステムであり、ブーム６、アーム７、バケット８、スイング、および、サービスポートのフロント作業系セクションに対して機能するよう構成されている。そして、ここでは、フロント作業系の各セクションにおける各制御バルブＶ3〜Ｖ7における主スプールの後に圧力補償弁ＣＶがそれぞれ接続されたアフターオリフィス型のロードセンシングシステムが利用されている。なお、図２中のＶ10は、このロードセンシングシステムにおけるアンロードバルブ、Ｖ11はシステムリリーフバルブである。

第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2の流量制御用として流量補償用バルブＶ12が装備されるとともに、第１，第２ポンプＰ1，Ｐ2の斜板角度を調節するための流量補償用ピストンＡｃと馬力制御用ピストンＡｐが備えられており、フロント作業系の各セクションにおける負荷圧のうちの最大の負加圧が制御用信号圧ＰLSとして取り出されて流量補償用バルブＶ12に伝達され、この制御用信号圧ＰLSと第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2の合流後のポンプ吐出圧ＰPSとの差（ＰPS-ＰLS）が流量補償用バルブＶ12に与えられた制御差圧に維持されるよう、換言すると、ポンプ吐出圧ＰPSが制御用信号圧ＰLSより制御差圧だけ高い圧となるように第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2の吐出流量が制御されるようになっているのである。

ここで、前記流量補償用バルブＶ12にかけられる制御差圧は、図２に示すように、バネ１１と差圧ピストン１２とによって与えられるようになっており、エンジン３の回転速度が高くなって第３ポンプＰ3の吐出量が多くなると、差圧ピストン１２によって与えられる制御差圧成分が大きくなって、その分だけ第１ポンプＰ1，第２ポンプＰ2の吐出流量が多くなるように制御され、逆に、エンジン３の回転速度が低くなってパイロットポンプＰ4の吐出量が少なくなると、差圧ピストン１２によって与えられる制御差圧成分が小さくなって、その分だけ第１ポンプＰ1，第２ポンプＰ2の吐出流量が少なくなるように制御されるようになっている。

上記のように流量制御される第１ポンプＰ1，第２ポンプＰ2からの吐出油は流路切換えバルブＶ13を介して合流あるいは独立して供給することが可能となっている。

前記流路切換えバルブＶ13はパイロット操作式に構成されており、パイロット操作油路ａに圧が立っていない状態では、図２に示すように、第１ポンプＰ1の吐出油路ｂと第２ポンプＰ2の吐出油路ｃとを合流してフロント作業系の圧油供給油路ｅに接続する合流位置にあり、パイロット操作油路ａに圧が立つと、第１ポンプＰ1の吐出油路ｂが左走行用の圧油供給油路ｆに接続されるとともに、第２ポンプＰ2の吐出油路ｃが右走行用の圧油供給油路ｇに接続される独立供給位置に切換えられるようになっている。

そして、この流路切換えバルブＶ13を切換え操作する前記パイロット操作油路ａは前記パイロットポンプＰ4に接続されたパイロット油路ｈに接続されており、走行用の制御バルブＶ1、Ｖ2が共に中立位置にある走行停止状態では、図２に示すように、前記パイロット油路ｈが両制御バルブＶ1、Ｖ2を通る走行検知用油路ｉを介してドレン油路ｄに連通されることでパイロット操作油路ａの圧が抜けて流路切換えバルブＶ13は図示された合流位置に保持され、第１ポンプＰ1，第２ポンプＰ2からの吐出油は合流されてフロント作業系の圧油供給油路ｅに供給される。

また、走行用の制御バルブＶ1、Ｖ2の少なくとも一方が中立位置から走行位置に切換えられると、走行検知用油路ｉのドレン油路ｄへの連通が断たれることでパイロット操作油路ａに圧が立ち、流路切換えバルブＶ13が独立供給位置に切換えられて、左右の走行セクションが第１ポンプＰ1，第２ポンプＰ2から独立して圧油供給を受けることになる。

また、上記のように、フロント作業系の各セクションがロードセンシングシステムに帰属しているのに対して、走行、旋回、および、ドーザの各セクションは、オープン回路で構成されており、旋回およびドーザセクションのセンター油路ｊがフロント作業系の前記圧油供給油路ｅにチェックバルブＶ14を介して接続されるとともに、このチェックバルブＶ14の上手においてセンター油路ｊが流路開閉バルブＶ15を介してドレン油路ｄに接続されている。

前記流路開閉バルブＶ15は２つのパイロット操作油路ｍ，ｎの圧で操作されるパイロット操作式に構成されており、両パイロット操作油路ｍ，ｎに圧が立っていない状態では、図２に示すように、流路開閉バルブＶ15が開かれてセンター油路ｊがドレン油路ｄに連通接続される。また、両パイロット操作油路ｍ，ｎに共に圧が立った状態では、流路開閉バルブＶ15が閉じられてセンター油路ｊとドレン油路ｄとの連通が断たれることで、センター油路ｊを通過してきた圧油がチェックバルブＶ14を介してフロント作業系の圧油供給油路ｅに供給されるようになっている。ここで、一方のパイロット操作油路ｍは、前記流路切換えバルブＶ13のパイロット操作油路ａに接続されており、走行停止時にはパイロット操作油路ｍの圧が抜け、走行時にはパイロット操作油路ｍに圧が立つ。また、他方のパイロット操作油路ｎは、フロント作業系セクションの制御バルブＶ3〜Ｖ7を通る作業検知用油路ｏにパイロット圧を供給するパイロット油路ｑに接続されており、フロント作業系セクションの制御バルブＶ3〜Ｖ7のいずれもが中立にある時には、作業検知用油路ｏがドレン油路ｄに連通することでパイロット操作油路ｎの圧が抜け、制御バルブＶ3〜Ｖ7のいずれかが操作されて作業検知用油路ｏとドレン油路ｄとの連通が断たれるとパイロット操作油路ｎに圧が立つようになっている。

また、旋回用の制御バルブＶ8とドーザ用の制御バルブＶ9とは、第３ポンプＰ3に対してそれぞれ圧油供給油路ｒ，ｔを介して並列接続されるとともに、ドーザ用の制御バルブＶ9への圧油供給油路ｔには絞りｓが介在されている。

また、第１ポンプＰ1と第２ポンプＰ2と流路切換えバルブＶ13との間には、人為的に任意に切換え操作することができるモード切換えバルブＶ16が介在されている。

前記モード切換えバルブＶ16は、図示のように、第１ポンプＰ1と第２ポンプＰ2からの圧油をそれぞれ独立して流路切換えバルブＶ13に導く第１作業走行モード位置と、第２ポンプＰ2からの圧油を分流して流路切換えバルブＶ13に導くとともに、第１ポンプＰ1からの圧油をフロント作業系の前記圧油供給油路ｅに合流供給する第１作業走行モード位置とに切換え可能となっている。

本発明に係る油圧回路構造は以上のように構成されており、各種の操作モードにおける圧油供給作動を以下に説明する。

〔定置フロント作業〕
走行を停止しての掘削作業においては、前記モード切換えバルブＶ16を図２に示す第１作業走行モード位置に切換え操作しておく。この場合、上述のように、パイロット操作油路ａに圧が立たないために、流路切換えバルブＶ13は図２に示す合流位置にあり、第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2からの圧油は合流されてフロント作業系の圧油供給油路ｅに供給され、フロント装置９の各シリンダＣ1〜Ｃ3およびスイングシリンダＣ4が第１，第２ポンプＰ1，Ｐ2の合流圧油によって駆動される。そして、フロント作業系が作動操作されると、ロードセンシングシステムによって第１，第２ポンプＰ1，Ｐ2の流量制御がなされ、作業負荷に応じた流量での圧油供給が行われる。

また、この場合、制御バルブＶ3〜Ｖ7のいずれかが操作されて、流路開閉バルブＶ13のパイロット操作油路ｎに圧が立っていても、走行停止に伴ってパイロット操作油路ｍの圧が抜けているために流路開閉バルブＶ15は開放位置に保持され、第３ポンプＰ3からの圧油は旋回およびドーザセクションにのみ供給される。従って、フロント装置９を作動させながらの旋回作動を任意に行うことができ、掘削した土砂のトラック荷台への積み込み作業、等を行うことができる。

〔走行〕
通常の走行時には前記モード切換えバルブＶ16を図２に示す第１作業走行モード位置に切換え操作しておく。この状態では、フロント作業系のセクションを使用することなく左右走行セクションの少なくとも一方を使用すると、パイロット油路ａに圧が立って流路切換えバルブＶ1３が並列供給位置に切換えられて、第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2からの圧油はそれぞれ独立して左右の走行セクションにだけ供給される。

この場合、流路切換えバルブＶ13が並列供給位置に切換えられることで、ポンプ吐出圧取り出し油ｕが流路切換えバルブＶ13を介してドレン油路ｄに連通され、ロードセンシングシステムにおけるポンプ吐出圧ＰPSが零となって、第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2は最大流量を吐出するよう制御される。

〔走行・フロント作業（１）〕
前記モード切換えバルブＶ16を図２に示す第１作業走行モード位置に切換え操作した状態で、走行しながらフロント装置９を作動操作すると、上記のように、第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2からの圧油はそれぞれ独立して左右の走行用セクションにだけ供給されるが、両パイロット油路に共に圧が立つために流路開閉バルブＶ13が閉じ位置に切換えられて、第３ポンプＰ3からの圧油でフロント装置９を駆動することができる。

〔走行・フロント作業（２）〕
前記モード切換えバルブＶ16を第２作業走行モード位置に切換え操作した状態で、走行しながらフロント装置９を作動操作すると、第２ポンプＰ2からの圧油は左右の走行用セクションに並列供給されるとともに、第１ポンプＰ1からの圧油がフロント作業系の圧油供給油路ｅに導かれる。また、両パイロット油路ｍ，ｎに共に圧が立つために流路開閉バルブＶ13が閉じ位置に切換えられて、第３ポンプＰ3からの圧油もフロント作業系の圧油供給油路ｅに導かれ、フロント装置９は第１ポンプＰ1と第３ポンプＰ3との合流圧油で駆動されることになる。

〔ドーザ作業〕
走行しながら排土板１０を昇降させるドーザ作業においては、前記モード切換えバルブＶ16を図２に示す第１作業走行モード位置に切換え操作しておく。この状態では、上記のように、第１ポンプＰ1および第２ポンプＰ2からの圧油をそれぞれ独立して左右の走行用セクションに供給して任意の前後進および旋回を行うとともに、第３ポンプＰ3からの圧油でドーザシリンダＣ5を任意に駆動することができる。この場合、ドーザ用の制御バルブＶ9を下降位置より更に下降側に設定したフローティング位置に操作することで、排土板１０を自重下降状態にすることができ、排土板１０を地表面に沿って移動させながら土砂を掻き均すことができる。

また、ドーザ用の制御バルブＶ9をフローティング位置に操作した状態で旋回台５を旋回した場合、第３ポンプＰ3からの圧油は旋回用制御バルブＶ8とドーザ用制御バルブＶ9とに対して並列状態に圧油を供給することになるが、ドーザ用の制御バルブＶ9への圧油供給油路ｔには絞りｓが介在されているために、ドーザセクションの負荷圧が低下していても旋回用制御バルブＶ8への圧油供給油路ｒの圧が確保され、旋回起動が円滑に行われる。

なお、フロント作業系セクションの各制御バルブＶ3〜Ｖ9を通る作業検知用油路ｏの上手は、旋回・ドーザセクション、および、走行用セクションの各制御バルブＶ1，Ｖ2，Ｖ8，Ｖ9を通る操作検知用油路ｗに連通接続されるとともに、この操作検知用油路ｗの圧が圧力スイッチ１４で検知可能に構成されている。この圧力スイッチ１４は、図示されていないオートアイドリング制御装置に接続されており、全制御バルブＶ1〜Ｖ9の全てが中立位置にあって圧力スイッチ１４が操作検知用油路ｗにおける圧の抜けを検知すると、エンジン３の調速機構が所定のアイドリング位置までアクセルダウン制御され、制御バルブＶ1〜Ｖ9のいずれかが操作されて圧力スイッチ１４が操作検知用油路ｗにおける圧の立ち上がりを検知すると、調速機構がアクセル設定器で任意に選択されているエンジン回転速度までアクセルアップ制御されるようになっており、作業あるいは走行が行われていない時には、エンジン回転数を自動的にアイドリング回転にまで落として騒音の低減および燃費の向上を図り、作業あるいは走行の少なくともいずれかが行われるとエンジ回転速度を設定した回転数にまで自動的に上げて、必要な油圧動力を供給して所望の作業あるいは走行を効率よく行うことができるようになっている。

バックホウの全体側面図油圧回路図油圧回路図油圧回路図

符号の説明

Ｐ1 第１ポンプ
Ｐ2 第２ポンプ
Ｐ3 第３ポンプ

Claims

３つの油圧ポンプを備えたバックホウの油圧回路構造において、
第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油をそれぞれ独立して左右の走行用セクションにそれぞれ供給するとともに、第３ポンプからの圧油をフロント作業系セクションに供給する第１作業走行モードと、
前記第１ポンプからの圧油を左右の走行用セクションに並列して供給するとともに、第２ポンプからの圧油を前記第３ポンプからの圧油に合流してフロント作業系セクションに供給する第２作業走行モードと、
に切換え可能な流路切換え手段を備えてあることを特徴とするバックホウの油圧回路構造。
前記第３ポンプからの圧油を旋回用セクションを経た後にフロント作業系セクションに供給するよう構成してある請求項１記載のバックホウの油圧回路構造。
前記フロント作業系の負荷圧に基づいて前記第１ポンプおよび第２ポンプを流量制御するロードセンシングシステムを備えてある請求項１または２記載のバックホウの油圧回路構造。