JP2006200179A

JP2006200179A - 油圧回路

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Publication number: JP2006200179A
Application number: JP2005011537A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Ioku; 賢介井奥; Hitoshi Segawa; 均瀬川
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-01-19
Also published as: JP4425805B2; ITTO20060036A1; KR20060084349A; KR100671750B1

Abstract

【課題】ブーム用方向切換弁及びバケット用方向切換弁とアーム用方向切換弁との３つの方向切換弁を同時操作したときに、第３ポンプからの圧油を効率よく合流させて、作業効率の向上を図る。
【解決手段】油圧回路１では、第１絞り３４は、合流弁３０に組み込まれて形成され、第２絞り３５は、第１合流通路３１において分岐位置３７とバケット用方向切換弁２３との間に設けられ、第３絞り３６は、第３合流通路３３に設けられ、このような絞りを設けることによって、ブーム用方向切換弁２２、バケット用方向切換弁２３、及びアーム用方向切換弁２７の３つの方向切換弁を同時操作したときにおける各々３つの方向切換弁への圧油供給量の配分を最適化できるとともに、ブーム用方向切換弁２２及びバケット用方向切換弁２３を同時操作したときにおけるこの２つの方向切換弁への圧油供給量の配分も最適化できる。
【選択図】図１

Description

第１ポンプからの圧油が供給され、ブーム用方向切換弁及びバケット用方向切換弁とを有する第１系統と、第２ポンプからの圧油が供給され、アーム用方向切換弁を有する第２系統と、第３ポンプからの圧油が供給される他の方向切換弁を有する第３系統と、を備える油圧回路に関する。

従来、建設機械の油圧回路として、第１ポンプからの圧油が供給される方向切換弁を有する第１系統と、第２ポンプからの圧油が供給される方向切換弁を有する第２系統と、第３ポンプからの圧油が供給される方向切換弁を有する第３系統と、を備えるものが知られている（特許文献１、２参照）。特許文献１及び２に記載された油圧回路では、第３ポンプからの圧油を第１系統の方向切換弁に供給可能な合流通路と、第３ポンプからの圧油を第２系統の方向切換弁に供給可能な合流通路とが備えられている。なお、特許文献２では、第１系統の方向切換弁としてブームシリンダ制御用のブーム用方向切換弁及びバケットシリンダ制御用のバケット用方向切換弁が、第２系統の方向切換弁としてアームシリンダ制御用のアーム用方向切換弁が備えられている油圧回路が開示されている。

特開平５−３１０１３４号公報（第１図、第２図）特開２００３−３０１８０４号公報（第２図）

しかしながら、特許文献１及び２に記載された構成の油圧回路では、第１系統にブーム用方向切換弁及びバケット用方向切換弁が備えられ、第２系統にアーム用方向切換弁が備えられている場合において、ブームシリンダ、バケットシリンダ、及びアームシリンダの３つのアクチュエータの動作が同時に行われるときの作業効率に関して問題があった。即ち、第３ポンプの圧油が各合流通路を介して第１系統及び第２系統に合流しているときに、ブーム上げ動作とアーム引き動作とバケット掘削動作の３つの動作が同時に行われると、バケットシリンダに供給される圧油がアームシリンダ及びブームシリンダに比べて少なくなってしまうため、これらの３つの動作速度のバランスが崩れてしまい、作業効率の低下を招いてしまうという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、第１系統のブーム用方向切換弁及びバケット用方向切換弁と第２系統のアーム用方向切換弁との３つの方向切換弁を同時操作したときに、第３ポンプからの圧油を効率よく第１系統及び第２系統に合流させて、作業効率の向上を図ることができる油圧回路を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明に係る油圧回路は、第１ポンプからの圧油が供給され、ブームシリンダへの圧油の供給を制御するブーム用方向切換弁とバケットシリンダへの圧油の供給を制御するバケット用方向切換弁とを有する第１系統と、第２ポンプからの圧油が供給され、アームシリンダへの圧油の供給を制御するアーム用方向切換弁を有する第２系統と、第３ポンプからの圧油が供給される他の方向切換弁を有する第３系統と、前記第３ポンプからの圧油を前記第１系統の前記ブーム用方向切換弁及び前記バケット用方向切換弁に供給可能な第１合流通路と、前記第３ポンプからの圧油を前記第２系統の前記アーム用方向切換弁に供給可能な第２合流通路と、を備えた油圧回路に関する。
そして、本発明に係る油圧回路は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。即ち、本発明の油圧回路は、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明の油圧回路における第１の特徴は、前記第３ポンプからの圧油を前記第１系統の前記バケット用方向切換弁に供給可能な第３合流通路を設けたことである。

この構成によると、第３合流通路を介してバケット用方向切換弁に第３ポンプの圧油を供給することができるため、第３ポンプからバケットシリンダに供給する圧油の流量を増加させることができる。これにより、ブーム用方向切換弁、バケット用方向切換弁、及びアーム用方向切換弁の３つの方向切換弁の同時操作が行われたときに、バケットシリンダの作動速度がブームシリンダ及びアームシリンダの作動速度に比べて遅くなってしまうことを抑制することができる。従って、上記３つの方向切換弁を同時操作したときに、第３ポンプからの圧油を効率よく第１系統及び第２系統に合流させて、作業効率の向上を図ることができる。

また、本発明に係る油圧回路の第２の特徴は、前記第１合流通路、前記第２合流通路、及び前記第３合流通路と、前記第３ポンプとの間に設けられる合流弁を備え、前記合流弁は、前記第１合流通路、前記第２合流通路、及び前記第３合流通路を、前記第３ポンプと連通する第１位置と、前記第１合流通路と前記第３ポンプとを連通するとともに、前記第２合流通路及び前記第３合流通路と前記第３ポンプとの間を遮断する第２位置と、を備え、前記第２系統の方向切換弁が操作されたときに、前記第１位置に切り換わることである。

この構成によると、第２系統の方向切換弁が操作されたときは、ブーム用方向切換弁、バケット用方向切換弁、及びアーム用方向切換弁の３つの方向切換弁に第３ポンプからの圧油を供給可能となる。また、このとき、バケット用方向切換弁には、第１合流通路と第３合流通路とを介して第３ポンプからの圧油が供給されるため、バケットシリンダの作動速度が遅くなってしまうことを抑制することができる。

また、本発明に係る油圧回路の第３の特徴は、前記合流弁は、前記第１系統の方向切換弁のみが操作されたときには前記第２位置に切り換わり、前記第１系統の方向切換弁及び前記第２系統の方向切換弁が操作されたときには前記第１位置に切り換わることである。

この構成によると、第１系統の方向切換弁のみが操作されたときは、合流弁が第２位置に切り換わるため、第１合流通路を介してより多くの圧油が第１系統に供給されることになり、ブーム用方向切換弁及びバケット用方向切換弁へ圧油の供給量が不足することを抑制でき、作業効率の向上を図ることができる。そして、第１系統及び第２系統の方向切換弁が操作されたときは、ブーム用方向切換弁、バケット用方向切換弁、及びアーム用方向切換弁の３つの方向切換弁に第３ポンプからの圧油を供給可能となる。また、このとき、バケット用方向切換弁には、第１合流通路と第３合流通路とを介して第３ポンプからの圧油が供給されるため、バケットシリンダの作動速度が遅くなってしまうことを抑制することができる。

また、本発明に係る油圧回路の第４の特徴は、前記第１合流通路において前記ブーム用方向切換弁と前記バケット用方向切換弁とが分岐する分岐位置よりも前記第３ポンプ側に設けられる第１絞りと、前記第１合流通路において前記分岐位置と前記バケット用方向切換弁との間に設けられる第２絞りと、前記第３合流通路に設けられる第３絞りと、を更に備えていることである。

この構成によると、合流弁が第１位置にあるときには、第１絞りによって、第２合流通路を介したアーム用方向切換弁及び第３合流通路を介したバケット用方向切換弁への圧油の供給が第１合流通路を介したブーム用方向切換弁への圧油の供給よりも優先されることになる。そして、合流弁が第１位置にあるときには、更に、第３絞りによって、第２合流通路を介したアーム用方向切換弁への圧油の供給が第３合流通路を介したバケット用方向切換弁への圧油の供給よりも優先されることになる。また、合流弁が第２位置にあるときには、第２絞りによって、第１合流通路を介したブーム用方向切換弁への圧油の供給がバケット用方向切換弁への圧油の供給よりも優先されることになる。このような第１乃至第３絞りを設けることによって、ブーム用方向切換弁、バケット用方向切換弁、及びアーム用方向切換弁の３つの方向切換弁を同時操作したときにおける各々３つの方向切換弁への圧油供給量の配分を最適化できるとともに、ブーム用方向切換弁及びバケット用方向切換弁を同時操作したときにおけるこの２つの方向切換弁への圧油供給量の配分も最適化できる。従って、これらの２つの操作状態の各々において、第３ポンプからの圧油を効率よく第１及び第２系統に合流させる最適な合流配分を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る油圧回路であって、建設機械に適用される油圧回路を例示したものである。この油圧回路１が適用される建設機械は、ブームやアームなどの各種アクチュエータを備えるクローラ車両であり、それらを駆動する各油圧モータや各シリンダを備えている。そして、この建設機械は、油圧回路１に備えられる第１乃至第３の各系統にそれぞれ圧油を供給する第１ポンプ１１（Ｐ１）、第２ポンプ１２（Ｐ２）、及び第３ポンプ１３（Ｐ３）を備えている。

図１に示すように、油圧回路１は、第１ポンプ１１からの圧油が切換弁２０を介して供給される複数の方向切換弁（２１、２２、２３）を有する第１系統と、第２ポンプ１２からの圧油が切換弁２０を介して供給される複数の方向切換弁（２４、２５、２６、２７）を有する第２系統と、第３ポンプ１３からの圧油が供給される複数の方向切換弁（２８、２９）を有する第３系統とを備えている。

第１系統には、左走行モータへの圧油の供給を制御する左走行用方向切換弁２１と、ブームを動作させるブームシリンダ１４への圧油の供給を制御するブーム用方向切換弁２２と、バケットを動作させるバケットシリンダ１５への圧油の供給を制御するバケット用方向切換弁２３とが備えられている。ブーム用方向切換弁２２とバケット用方向切換弁２３とはパラ（並列）に接続され、これらの方向切換弁（２２、２３）と左走行用方向切換弁２１とはタンデム（直列）に接続されている。

第２系統には、右走行モータへの圧油の供給を制御する右走行用方向切換弁２４と、ブームスイング動作用のブームスイング（Ｂ／スイング）シリンダ１６への圧油の供給を制御するブームスイング用方向切換弁２５と、サービス用方向切換弁２６と、アームを動作させるアームシリンダ１７への圧油の供給を制御するアーム用方向切換弁２７とが備えられている。サービス用方向切換弁２６とアーム用方向切換弁２７とはパラに接続され、これらの方向切換弁（２６、２７）とブームスイング用方向切換弁２５と右走行用方向切換弁２４とはタンデムに接続されている。

第３系統には、ブレードを動作させるブレードシリンダ１５への圧油の供給を制御するブレード用方向切換弁２８と、旋回モータへの圧油の供給を制御する旋回用方向切換弁２９とが備えられている。ブレード用方向切換弁２８と旋回用方向切換弁２９とは、パラに接続されている。なお、これらの方向切換弁（２８、２９）は、本実施形態における第３系統の他の方向切換弁を構成している。

また、油圧回路１は、第１合流通路３１と、第２合流通路３２と、第３合流通路３３と、合流弁３０とを備えている。第１合流通路３１は、第３ポンプ１３からの圧油を第１系統に合流させてブーム用方向切換弁２２及びバケット用方向切換弁２３に供給可能に構成されている。第２合流通路３２は、第３ポンプ１３からの圧油を第２系統に合流させてアーム用方向切換弁２７に供給可能に構成されている。第３合流通路３３は、第３ポンプ１３からの圧油を第１系統に合流させてバケット用方向切換弁に供給可能に構成されている。

合流弁３０は、第１合流通路３１、第２合流通路３２、及び第３合流通路３３の３つの合流通路と、第３ポンプ１３との間に設けられている。この合流弁３０は、図２の拡大図に示すように、第１位置３０ａと第２位置３０ｂとの間で切り換えられるようになっている。第１位置３０ａ及び第２位置３０ｂの間の切り換えは、後述するように、油圧回路１の方向切換弁の操作に応じて切り換えられるようになっている。そして、合流弁３０が第１位置３０ａに切り換えられているときは、第１合流通路３１、第２合流通路３２、及び第３合流通路３３の３つの合流通路を第３ポンプ１３と連通させるようになっている。また、合流弁３０が第２位置３０ｂに切り換えられているときは、第１合流通路３１と第３ポンプ１３とを連通するとともに、第２合流通路３２及び第３合流通路３３と第３ポンプ１３との間を遮断するようになっている。

また、図１及び図２に示すように、油圧回路１は、第１絞り３４と、第２絞り３５と、第３絞り３６とを備えている。第１絞り３４は、第１合流通路３１においてブーム用方向切換弁２２とバケット用方向切換弁２３とが分岐する分岐位置３７よりも第３ポンプ１３側に設けられている。なお、この油圧回路１では、第１絞り３４は、合流弁３０に組み込まれて形成されている。第２絞り３５は、第１合流通路３１において分岐位置３７とバケット用方向切換弁２３との間に設けられている。第３絞り３６は、第３合流通路３３に設けられている。

次に、合流弁３０を切り換える構成とその作動について説明する。図１は、合流弁３０が第１位置３０ａに切り換えられている状態を示しているが、この合流弁３０は、第２系統の方向切換弁であるアーム用方向切換弁２７が操作されたときに、第１位置３０ａに切り換わるように構成されている。即ち、アーム引き動作指令のパイロット信号Ｐａ３が発せられてアーム用方向切換弁２７が切換操作されたときに（一方のパイロット室にパイロット圧が作用してアーム用方向切換弁２７が切換位置２７ａに切り換えられたときに）、そのパイロット信号Ｐａ３のパイロット圧が合流弁３０にも作用して第１位置３０ａに切り換わるようにパイロット油路３８が形成されている。

また、合流弁３０は、第１系統の方向切換弁であるブーム用方向切換弁２２のみが操作されたときに第２位置３０ｂに切り換わるように構成されている。即ち、ブーム上げ動作のパイロット信号Ｐａ８が発せられてブーム用方向切換弁２２のみが切換操作されたときに（一方のパイロット室にパイロット圧が作用してブーム用方向切換弁２２が切換位置２２ａに切り換えられる操作のみが行われたときに）、そのパイロット信号Ｐａ８のパイロット圧が合流弁３０にも作用して第２位置３０ｂに切り換わるように、パイロット油路３９ａ及び３９ｂが形成されている。これにより、最も高い作動圧力が必要となる動作であるブーム上げ動作にて第３ポンプ１３からの圧油を第１合流通路３１を介して第１系統に合流させてブーム用方向切換弁２２に供給できるようになっている。

また、アーム用方向切換弁２７及びブーム用方向切換弁２２が操作されたとき、即ち、アーム引き動作のパイロット信号Ｐａ３とブーム上げ動作のパイロット信号Ｐａ８とが同時に発せられた状態のときには、合流弁３０は、第１位置３０ａに切り換わるように構成されている。合流弁３０では、パイロット信号Ｐａ３のパイロット圧が作用するパイロット室における受圧面積と、パイロット信号Ｐａ８のパイロット圧が作用するパイロット室における受圧面積とは同じになるように形成されており、パイロット信号Ｐａ３及びＰａ８の同時作用時には、ばね３０ｃのばね力により第１位置３０ａに切り換わるようになっている。

なお、第１位置３０ａから第２位置３０ｂに切り換えられるときにおいて、ブーム下げ動作のパイロット信号Ｐｂ８のパイロット圧に応じてリニアに第１絞り３４の開口面積が変化するように、合流弁３０が形成されている。

以上説明した油圧回路１では、第３合流通路３３が設けられているため、バケット用方向切換弁２３に第３ポンプ１３の圧油を供給することができ、第３ポンプ１３からバケットシリンダ１５に供給する圧油の流量を増加させることができる。これにより、ブーム用方向切換弁２２、バケット用方向切換弁２３、及びアーム用方向切換弁２７の３つの方向切換弁の同時操作が行われたときに、バケットシリンダ１５の作動速度がブームシリンダ１４及びアームシリンダ１７の作動速度に比べて遅くなってしまうことを抑制することができる。従って、上記３つの方向切換弁を同時操作したときに、第３ポンプ１３からの圧油を効率よく第１系統及び第２系統に合流させて、作業効率の向上を図ることができる。

また、油圧回路１では、第２系統のアーム用方向切換弁２７が操作されたときは、ブーム用方向切換弁２２、バケット用方向切換弁２３、及びアーム用方向切換弁２７の３つの方向切換弁に第３ポンプ１３からの圧油を供給可能となる。また、このとき、バケット用方向切換弁２３には、第１合流通路３１と第３合流通路３３とを介して第３ポンプ１３からの圧油が供給されるため、バケットシリンダ１５の作動速度が遅くなってしまうことを抑制することができる。

また、油圧回路１では、第１系統のブーム用方向切換弁２２のみが操作されたときは、合流弁３０が第２位置３０ｂに切り換わるため、第１合流通路３１を介してより多くの圧油が第１系統に供給されることになり、ブーム用方向切換弁２２及びバケット用方向切換弁２３へ圧油の供給量が不足することを抑制でき、作業効率の向上を図ることができる。そして、第１系統のブーム用方向切換弁２２及び第２系統のアーム用方向切換弁２７が操作されたときは、ブーム用方向切換弁２２、バケット用方向切換弁２３、及びアーム用方向切換弁２７の３つの方向切換弁に第３ポンプ１３からの圧油を供給可能となる。また、このとき、バケット用方向切換弁２３には、第１合流通路３１と第３合流通路３３とを介して第３ポンプ１３からの圧油が供給されるため、バケットシリンダ１５の作動速度が遅くなってしまうことを抑制することができる。

また、油圧回路１では、合流弁３０が第１位置３０ａにあるときには、第１絞り３４によって、第２合流通路３２を介したアーム用方向切換弁２７及び第３合流通路３３を介したバケット用方向切換弁２３への圧油の供給が第１合流通路３１を介したブーム用方向切換弁２２への圧油の供給よりも優先されることになる。そして、合流弁３０が第１位置３０ａにあるときには、更に、第３絞り３６によって、第２合流通路３２を介したアーム用方向切換弁２７への圧油の供給が第３合流通路３３を介したバケット用方向切換弁２３への圧油の供給よりも優先されることになる。また、合流弁３０が第２位置３０ｂにあるときには、第２絞り３５によって、第１合流通路３１を介したブーム用方向切換弁２２への圧油の供給がバケット用方向切換弁２３への圧油の供給よりも優先されることになる。このような第１絞り３４・第２絞り３５・第３絞り３６を設けることによって、ブーム用方向切換弁２２、バケット用方向切換弁２３、及びアーム用方向切換弁２７の３つの方向切換弁を同時操作したときにおける各々３つの方向切換弁への圧油供給量の配分を最適化できるとともに、ブーム用方向切換弁２２及びバケット用方向切換弁２３を同時操作したときにおけるこの２つの方向切換弁への圧油供給量の配分も最適化できる。従って、これらの２つの操作状態の各々において、第３ポンプ１３からの圧油を効率よく第１及び第２系統に合流させる最適な合流配分を実現することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。

本実施形態においては、ブーム上げ動作が行われるようにブーム用方向切換弁２２が操作されたときに、合流弁３０が第２位置３０ｂに切り換えられる場合を例にとって説明したが、合流弁３０の切換形態については、種々の形態を選択することができる。例えば、バケットダンプ動作やバケット掘削動作、ブーム下げ動作等が行われるように方向切換弁の操作が行われたときに、合流弁３０が切り換えられるように連動されているものであってもよい。また、方向切換弁の全てや一部に連動させて合流弁３０が切り換えられるものであってもよい。

本発明の実施形態に係る油圧回路を例示したものである。図１に示す油圧回路の一部を拡大して示した図である。

符号の説明

１油圧回路
１１第１ポンプ
１２第２ポンプ
１３第３ポンプ
１４ブームシリンダ
１５バケットシリンダ
１７アームシリンダ
２２ブーム用方向切換弁
２３バケット用方向切換弁
２７アーム用方向切換弁
３０合流切換弁
３１第１合流通路
３２第２合流通路
３３第３合流通路

Claims

第１ポンプからの圧油が供給され、ブームシリンダへの圧油の供給を制御するブーム用方向切換弁とバケットシリンダへの圧油の供給を制御するバケット用方向切換弁とを有する第１系統と、
第２ポンプからの圧油が供給され、アームシリンダへの圧油の供給を制御するアーム用方向切換弁を有する第２系統と、
第３ポンプからの圧油が供給される他の方向切換弁を有する第３系統と、
前記第３ポンプからの圧油を前記第１系統の前記ブーム用方向切換弁及び前記バケット用方向切換弁に供給可能な第１合流通路と、
前記第３ポンプからの圧油を前記第２系統の前記アーム用方向切換弁に供給可能な第２合流通路と、
を備えた油圧回路において、
前記第３ポンプからの圧油を前記第１系統の前記バケット用方向切換弁に供給可能な第３合流通路を設けたことを特徴とする油圧回路。
前記第１合流通路、前記第２合流通路、及び前記第３合流通路と、前記第３ポンプとの間に設けられる合流弁を備え、
前記合流弁は、
前記第１合流通路、前記第２合流通路、及び前記第３合流通路を、前記第３ポンプと連通する第１位置と、前記第１合流通路と前記第３ポンプとを連通するとともに、前記第２合流通路及び前記第３合流通路と前記第３ポンプとの間を遮断する第２位置と、を備え、
前記第２系統の方向切換弁が操作されたときに、前記第１位置に切り換わることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路。
前記合流弁は、前記第１系統の方向切換弁のみが操作されたときには前記第２位置に切り換わり、前記第１系統の方向切換弁及び前記第２系統の方向切換弁が操作されたときには前記第１位置に切り換わることを特徴とする請求項２に記載の油圧回路。
前記第１合流通路において前記ブーム用方向切換弁と前記バケット用方向切換弁とが分岐する分岐位置よりも前記第３ポンプ側に設けられる第１絞りと、
前記第１合流通路において前記分岐位置と前記バケット用方向切換弁との間に設けられる第２絞りと、
前記第３合流通路に設けられる第３絞りと、
を更に備えていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の油圧回路。