JP2006292068A

JP2006292068A - 油圧作業機

Info

Publication number: JP2006292068A
Application number: JP2005113573A
Authority: JP
Inventors: Hideo Karasawa; 英男柄澤; Hiroji Ishikawa; 広二石川; Shiyuuei Ariga; 修栄有賀; Yasuo Okano; 康雄岡野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に発生するショックを抑えることができる油圧作業機の提供。
【解決手段】ジャッキアップ切換弁２５と、このジャッキアップ切換弁２５の切換え操作に伴って、センタバイパスを形成する油道３１の閉じ動作が可能なセンタバイパス切換弁２７とを備え、ブーム５の下げ動作にあってブーム用油圧シリンダ１１のボトム圧が所定圧以上であるときには、主ポンプ２１から吐出される圧油をブーム用油圧シリンダ１１のロッド室１１ａに供給せず、上記ボトム圧が所定圧よりも低いときには、主ポンプ２１から吐出される圧油をロッド室１１ａに供給するようにした油圧ショベルにおいて、ブーム５が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、センタバイパス切換弁２７による上述の油道３１の閉じ動作を規制する絞り４６を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブーム、アーム、あるいはバケット等の作業要素を複動式の油圧シリンダで駆動すると共に、ジャッキアップ切換弁の切換え操作に伴って、センタバイパスの閉じ動作が可能なセンタバイパス切換弁を備えた油圧ショベルなどの油圧作業機に関する。

この種の先行技術として、本願出願人が先に提案した油圧作業機がある（特願２００３−５８０８）。この油圧作業機は、主ポンプと、作業要素と、主ポンプから吐出される圧油により伸縮し、作業要素を駆動する複動式の油圧シリンダと、主ポンプから油圧シリンダのボトム室及びロッド室にそれぞれ供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、この方向制御弁の切換え操作を行なう操作装置とを備えている。

また、油圧シリンダのボトム圧に応じて切換えられるジャッキアップ切換弁と、このジャッキアップ切換弁の切換え操作に伴って主ポンプから方向制御弁に供給される圧油の流路を開閉する流量制御弁と、方向制御弁の下流でセンタバイパスに接続され、ジャッキアップ切換弁の切換え操作に伴って、センタバイパスの閉じ動作が可能なセンタバイパス切換弁とを備えている。

このように構成される油圧作業機は、作業要素の下げ動作時にあって油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上であるときには、ジャッキアップ切換弁が第１切換位置に切換えられ、流量制御弁が閉位置に保持され、センタバイパス切換弁が開き側に切換えられ、これによって主ポンプから吐出され、センタバイパスを流れる圧油は、方向制御弁、センタバイパス切換弁を介してタンクに導かれるので油圧シリンダのロッド室に供給されず、また、油圧シリンダのボトム圧が上述の所定圧よりも低いときには、ジャッキアップ切換弁が第２位置に切換えられ、流量制御弁が開位置に切換えられ、センタバイパス切換弁が閉じ側に切換えられ、これによって主ポンプから吐出される圧油は、流量制御弁、方向制御弁を介して油圧シリンダのロッド室に供給されるようになっている。したがって、作業要素を介して車体のジャッキアップ操作を行なう場合には、油圧シリンダのボトム圧が所定圧よりも低くなることにより、油圧シリンダのロッド室に主ポンプの圧油を供給して良好なジャッキアップ操作を実現できる。

上述した本願出願人の先行技術にあっては、作業要素例えばブームが停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、方向制御弁の中立位置からの切換えに伴って、ブーム用油圧シリンダのボトム室が瞬時にタンクに連通して低圧になり、ジャッキアップ切換弁が上述の第２切換位置に切換えられてセンタバイパス切換弁が閉位置に切換えられ、センタバイパスが閉じられることから、流量制御弁、方向制御弁を介して主ポンプから吐出される圧油がブーム用油圧シリンダのロッド室に一気に供給され、ブーム用油圧シリンダが停止状態から急に作動し、これによってショックが発生する。

また、引き続いて行なわれるブーム用油圧シリンダの収縮動作によってボトム圧が所定圧以上になると、ジャッキアップ切換弁が上述の第１切換位置に切換えられ、これによってセンタバイパス切換弁が開位置に切換えられ、主ポンプから吐出される圧油がセンタバイパスからタンクに流れるので、この圧油のブーム用油圧シリンダのロッド室への供給が阻止される。このときのブーム用油圧シリンダの速度変化に際してもショックが発生する。

このように、本願出願人が先に提案した先行技術は、油圧シリンダのロッド室に圧油を供給して行なわれるジャッキアップ操作を実施させるためのジャッキアップ切換弁と、ジャッキアップ切換弁と連動するセンタバイパス切換弁を備えたものであるが、作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、センタバイパス切換弁の切換え操作に伴って油圧シリンダの速度変化が大きくなることから、ショックが発生し、良好な操作性を確保し難い問題があった。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に発生するショックを抑えることができる油圧作業機を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、主ポンプと、作業要素と、上記主ポンプから吐出される圧油により伸縮し、上記作業要素を駆動する複動式の油圧シリンダと、上記主ポンプから上記油圧シリンダのボトム室及びロッド室にそれぞれ供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、この方向制御弁の切換え操作を行なう操作装置とを備えると共に、上記油圧シリンダの上記ボトム室が所定圧以上のときに切換えられるジャッキアップ切換弁と、上記方向制御弁の下流でセンタバイパスに接続され、上記ジャッキアップ切換弁の切換え操作に伴って、上記センタバイパスの閉じ動作が可能なセンタバイパス切換弁とを備え、上記作業要素の下げ動作にあって上記油圧シリンダのボトム圧が上記所定圧以上であるときには、上記主ポンプから吐出される圧油を上記油圧シリンダの上記ロッド室に供給せず、上記油圧シリンダの上記ボトム圧が所定圧よりも低いときには、上記主ポンプから吐出される圧油を上記油圧シリンダの上記ロッド室に供給する油圧作業機において、上記作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、上記センタバイパス切換弁による上記センタバイパスの閉じ動作を規制する規制手段を備えたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に方向制御弁が中立位置から切換えられると、油圧シリンダのボトム室が方向制御弁を介してタンクに連通することから油圧シリンダのボトム室が低圧、すなわち所定圧よりも低くなる。これによってジャッキアップ切換弁が切換えられ、センタバイパス切換弁が閉じ側に切換えられようとする。このとき、規制手段によってこのセンタバイパス切換弁の閉じ動作が規制される。したがって、センタバイパス及びセンタバイパス切換弁を介して主ポンプから吐出される圧油をタンクに流すことができ、この作業要素の下げ動作開始時に油圧シリンダのロッド室に供給される主ポンプからの流量をゼロ、あるいは少ない流量に制限できる。これにより、油圧シリンダの下げ速度の変化を緩やかにすることができ、この作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に発生するショックを抑えることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記規制手段が、上記センタバイパス切換弁を切換えるパイロット圧が導かれるパイロット管路に設けた絞りから成ることを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記絞りが、絞りと逆止弁とを並設して成るものであって上記センタバイパス切換弁を瞬時に切換え可能なスローリターン回路に含まれる絞りであることを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記油圧シリンダが、ブーム用油圧シリンダから成ることを特徴としている。

本発明は、作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、センタバイパス切換弁によるセンタバイパスの閉じ動作を規制する規制手段を備えた構成にしてあることから、この下げ動作開始時の油圧シリンダの速度変化を緩やかにすることができる。これによって下げ動作開始時に発生するショックを抑えることができ、優れた操作性を確保することができる。

以下，本発明に係る油圧作業機を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る油圧作業機の一実施形態を構成する油圧ショベルを示す側面図、図２は本実施形態に備えられるブーム用油圧シリンダの駆動回路を示す油圧回路図、図３は図２に示すブーム用油圧シリンダの操作装置を示す図である。

本実施形態に係る油圧作業機は例えば油圧ショベルであり、図１に示すように、左右一対の走行装置１，２より成る走行体３と、この走行体３上に旋回自在に取付けられた旋回体４と、一端が旋回体４に回動自在にピン結合されたブーム５と、一端がブーム５に回動自在にピン結合されたアーム６と、一端がアーム６に回動自在にピン結合されたバケット７と、走行装置１，２を駆動する第１走行用油圧モータ８及び第２走行用油圧モータ９と、旋回体４を駆動する旋回用油圧モータ１０と、ブーム５を駆動するブーム用油圧シリンダ１１と、アーム６を駆動するアーム用油圧シリンダ１２と、バケット７を駆動するバケット用油圧シリンダ１３とを備えている。

また、本実施形態に備えられる油圧回路は、図２に例示するように、主ポンプ２１から吐出される圧油により伸縮し、作業要素例えばブーム５を駆動する上述した複動式のブーム用油圧シリンダ１１と、主ポンプ２１からブーム用油圧シリンダ１１のボトム室１１ａ及びロッド室１１ｂにそれぞれ供給される圧油の流れを制御する方向制御弁２２と、この方向制御弁２２の切換え操作を行なう操作装置２３と、この操作装置２３からのパイロット圧油の流れを制御するジャッキアップ切換弁２５と、方向制御弁２２の上流側で方向制御弁２２のメータインポートに接続され、ジャッキアップ切換弁２５によって切換え操作される流量制御弁２６と、方向制御弁２３の下流側で方向制御弁２２のセンタバイパスポートに接続され、ジャッキアップ切換弁２５によって切換え操作されるセンタバイパス切換弁２７と、タンク２８とを備えている。

なお、流量制御弁２６は、ポペット弁２６１と、このポペット弁２６１の背圧室と方向制御弁２２のポンプポート側とを連通、遮断するパイロット式の切換弁２６２とから成っている。方向制御弁２２は、絞り２９ａ，２９ｂと逆止弁２９ｃとから成る再生回路を備えている。

また、操作装置２３は、図３に示すように、操作レバー２３ａと、この操作レバー２３ａによって切換え操作されるブーム下げ減圧弁２３ｂと、ブーム上げ側減圧弁２３ｃとから構成されている。

主ポンプ２１と方向制御弁２２との間には、主ポンプ２１から方向制御弁２２のセンタバイパスポートに直接通じるセンタバイパス、すなわち油道３１と、主ポンプ２１から流量制御弁２６を介して方向制御弁２２のメータインポートに通じる油道３２，３３とが設けられ、方向制御弁２２とブーム用油圧シリンダ１１との間には、ボトム室１１ａに通じる油道３４とロッド室１１ｂに通じる油道３５とが設けられている。また、ブーム用油圧シリンダ１１のボトム室１１ａとジャッキアップ切換弁２５の信号ポートとの間には、ボトム圧信号供給用の油道３６が設けられている。

さらに、方向制御弁２２とタンク２８とをつなぐ油道は、センタバイパス切換弁２７を介して方向制御弁２２側の油道３７とタンク２８側の油道３８とに分けられており、方向制御弁２２とタンク２８側の油道３８との間にはボトム室１１ａから排出された圧油の一部をタンク２８に導くための油道３９が設けられている。また、操作装置２３と方向制御弁２２の信号ポートとの間には、ブーム下げ信号供給用のパイロット管路４０とブーム上げ信号供給用のパイロット管路４１とが設けられ、さらにブーム下げ用のパイロット圧をジャッキアップ切換弁２５を介してセンタバイパス切換弁２７に導く切換え信号供給用のパイロット管路４２，４３が設けられている。ジャッキアップ切換弁２５とタンク２８との間、及び流量制御弁２６を構成する切換弁２６２の信号ポートとジャッキアップ切換弁２５との間には、それぞれパイロット管路４４，４５が設けられている。

そして、本実施形態は特に、作業要素例えばブーム５が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、センタバイパス切換弁２７による油道３１の閉じ動作を規制する規制手段を備えている。この規制手段は、例えばセンタバイパス切換弁２７を切換えるパイロット圧が導かれるパイロット管路４３に設けた絞り４６から成っている。

上述のように構成された実施形態の動作について以下に説明する。

操作レバー２３ａが中立位置にあり、ブーム用油圧シリンダ１１に引張力が作用しない場合、図２に示すように、方向制御弁２２は中立位置２２ｂとなり、ブーム用油圧シリンダ１１のボトム室１１ａがブーム５等の自重分を支えるために高圧となり、ジャッキアップ切換弁２５は第１切換位置、すなわち切換位置２５ａに切換えられ、流量制御弁２６の切換弁２６２は切換位置２６ｂに切換えられ、センタバイパス切換弁２７は開位置２７ａを保持する。したがって、主ポンプ２１から吐出された圧油は、油道３１、方向制御弁２２のセンタバイパスポート、油道３７、センタバイパス切換弁２７及び油道３８を通ってタンク２８に導かれる。

この状態から操作レバー２３ａを図３の左方向、すなわちブーム下げ方向に操作すると、パイロットポンプ２４のパイロット圧がブーム下げ信号としてパイロット管路４０に導出し、方向制御弁２２が切換位置２２ａに切換えられる。そして、ボトム室１１ａからの戻り油の一部が絞り２９ｂ、逆止弁２９ｃ及び油道３５を介してロッド室１１ｂに再生されると共に、残りが絞り２９ａ及び油道３９を介してタンク２８に戻される。

このような場合において、ブーム用油圧シリンダ１１のボトム圧がジャッキアップ切換弁２５のばね２５ｃにより設定される所定圧以上のときには、ジャッキアップ切換弁２５は切換位置２５ａに保持されるので、流量制御弁２６の切換位置は、ブーム下げ信号が、管路４０，４２，４５に導かれることによって切換位置２６ａに切換えられ、また、センタバイパス切換弁２７は開位置２７ａに保持される。したがって、主ポンプ２１から吐出された圧油は、油道３１、方向制御弁２２のセンタバイパスポート、油道３７、センタバイパス切換弁２７、及び油道３８を通ってタンク２８に導かれ、ブーム用油圧シリンダ１１のボトム室１１ａ及びロッド室１１ｂのそれぞれには圧油が供給されないので、ロッド室１１ｂへは再生油のみが導入され、ブーム５の自重によってブーム用油圧シリンダ１１が縮小して、ブーム５が下げ方向に回動する。いわゆる自重落下する。

一方、操作レバー２３ａがブーム下げ方向に操作された場合において、ブーム用油圧シリンダ１１のボトム圧がジャッキアップ切換弁２５の切換圧力すなわち所定圧よりも低いときには、ジャッキアップ切換弁２５が第２切換位置、すなわち切換位置２５ｂに切換えられ、管路４５の圧油が管路４４からタンク２８に戻され、切換弁２６２が切換位置２６ｂに切換えられ、ポペット弁２６１の背圧が管路３３と同圧となり、主ポンプ２１から吐出された圧油が、油道３２、流量制御弁２６のポペット弁２６１、油道３３を通って方向制御弁２２のメータインポートに供給される。また、ジャッキアップ切換弁２５の第２切換位置２５ｂへの切換えに伴って、操作装置２３からの圧油が、パイロット管路４０，４２、ジャッキアップ切換弁２５、パイロット管路４３を経て、絞り４６を介してセンタバイパス切換弁２７の信号ポートに供給されようとする。

この場合、例えばブーム５が停止保持されている状態からの下げ動作開始時には、油圧シリンダ１１のボトム室１１ａが方向制御弁２２を介してタンク２８に連通して低圧となるので、瞬時にジャッキアップ切換弁２５が切換位置２５ｂに切換えられ、パイロット管路４０，４２、ジャッキアップ切換弁２５を介してパイロット管路４３にパイロット圧油が供給されるものの、パイロット管路４３に導かれるパイロット圧油は絞り４６によって絞られるので、この下げ動作開始時には例えばセンタバイパス切換弁２７の信号ポートに供給されず、センタバイパス切換弁２７は開位置のままに保持される。一方、バケット７を接地させて行なわれるジャッキアップ操作時には、所定の時間経過によりパイロット管路４３に導かれるパイロット圧油が絞り４６を介してセンタバイパス切換弁２７の信号ポートに導かれ、このセンタバイパス切換弁２７が閉位置２７ｂに切換えられ、方向制御弁２２のセンタバイパスポートの下流側が遮断される。したがって、油道３３より方向制御弁２２のメータインポートに供給された主ポンプ２１から吐出された圧油が、ブーム用油圧シリンダ１１のボトム室１１ａから排出された再生油と共に油道３５を通ってブーム用油圧シリンダ１１のロッド室１１ｂに供給され、車体のジャッキアップ力などの強い押し付け力を発生させることができる。

また、操作レバー２３ａが図３の右方向、すなわちブーム上げ方向に操作された場合には、パイロット管路４１にブーム上げ用のパイロット圧が導出し、方向制御弁２２が切換位置２２ｃに切換えられる。これにより、ロッド室１１ｂから排出された圧油が油道３５、方向制御弁２２、油道３９を通ってタンク２８に戻されるので、ボトム圧がジャッキアップ切換弁２５の作動圧よりも低圧になり、ジャッキアップ切換弁２５が切換位置２５ｂに切換えられ、流量制御弁２６の切換弁２６２が切換位置２６ｂに切換えられる。したがって、油道３２、流量制御弁２６、油道３３を通って方向制御弁２２のメータインポートに供給された主ポンプ２１から吐出された圧油が、油道３４を通ってボトム室１１ａに供給され、ブーム用油圧シリンダ１１が伸長して、ブーム５が上げ方向に回動する。

このように構成した本実施形態は、上述したように、ブーム５が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に方向制御弁２２が中立位置から切換えられると、ブーム用油圧シリンダ１１のボトム室１１ａが所定圧よりも低くなり、これによってジャッキアップ切換弁２５が第２切換位置２５ｂに切換えられ、センタバイパス切換弁２７は閉じ側に切換えられるようになる。このとき、パイロット管路４３に設けた絞り４６によってこのセンタバイパス切換弁２７の閉じ動作が規制される。したがって、油道３１及びセンタバイパス切換弁２７を介して主ポンプ２１から吐出される圧油をタンク２８に流すことができ、ブーム５の下げ動作開始時にブーム用油圧シリンダ１１のロッド室１１ａに供給される主ポンプ２１からの流量をゼロ、あるいは少ない流量に制限できる。これにより、ブーム用油圧シリンダ１１の下げ速度の変化を緩やかにすることができ、このブーム５が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に発生するショックを抑えることができ、良好な操作性を確保できる。

図４は本発明に係る油圧作業機の他の実施形態に備えられるブーム用油圧シリンダの駆動回路を示す油圧回路図である。

この図４に示す他の実施形態は、ジャッキアップ切換弁２５とセンタバイパス切換弁２７の信号ポートとを連絡するパイロット管路４３に、絞り４７ａと逆止弁４７ｂとを含むスローリターン回路４７を設けてあり、このスローリターン回路４７中の絞り４７ａが、作業要素例えばブーム５が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、センタバイパス切換弁２７によるセンタバイパス、すなわち油道３１の閉じ動作を規制する規制手段を構成している。その他の構成は、前述した図１〜３に示す実施形態と同等である。

このように構成した他の実施形態も、パイロット管路４３に絞り４７ａを配置してあることから、上述した実施形態と同等の作用効果が得られる。また、絞り４７ａと並列に、ジャッキアップ切換弁２５からセンタバイパス切換弁２７の信号ポートへのパイロット圧油の流れを阻止し、逆方向のパイロット圧油の流れを許容させる逆止弁４７ｂを備えていることから、ジャッキアップ切換弁２５が第１切換位置２５ａに切換えられた際に、センタバイパス切換弁２７の信号ポートの圧油をスローリターン回路４７の逆止弁４７ｂを介して素早くタンク２８に逃がし、このセンタバイパス切換弁２７を瞬時に開位置２７ａに切換えることができ、センタバイパス切換弁２７の優れた応答性を確保できる。

本発明に係る油圧作業機の一実施形態を構成する油圧ショベルを示す側面図である。本実施形態に備えられるブーム用油圧シリンダの駆動回路を示す油圧回路図である。図２に示すブーム用油圧シリンダの操作装置を示す図である。本発明に係る油圧作業機の他の実施形態に備えられるブーム用油圧シリンダの駆動回路を示す油圧回路図である。

符号の説明

５ブーム
１１ブーム用油圧シリンダ
１１ａボトム室
１１ｂロッド室
２１主ポンプ
２２方向制御弁
２３操作装置
２５ジャッキアップ切換弁
２５ａ切換位置（第１切換位置）
２５ｂ切換位置（第２切換位置）
２６流量制御弁
２７センタパイパス切換弁
２７ａ開位置
２７ｂ閉位置
２８タンク
３１油道（センタバイパス）
４３パイロット管路
４６絞り（規制手段）
４７スローリターン回路
４７ａ絞り（規制手段）

Claims

主ポンプと、作業要素と、上記主ポンプから吐出される圧油により伸縮し、上記作業要素を駆動する複動式の油圧シリンダと、上記主ポンプから上記油圧シリンダのボトム室及びロッド室にそれぞれ供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、この方向制御弁の切換え操作を行なう操作装置とを備えると共に、
上記油圧シリンダのボトム圧に応じて切換えられるジャッキアップ切換弁と、上記方向制御弁の下流でセンタバイパスに接続され、上記ジャッキアップ切換弁の切換え操作に伴って、上記センタバイパスの閉じ動作が可能なセンタバイパス切換弁とを備え、
上記作業要素の下げ動作にあって上記油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上であるときには、上記主ポンプから吐出される圧油を上記油圧シリンダの上記ロッド室に供給せず、上記油圧シリンダの上記ボトム圧が上記所定圧よりも低いときには、上記主ポンプから吐出される圧油を上記油圧シリンダの上記ロッド室に供給する油圧作業機において、
上記作業要素が停止保持されている状態からの下げ動作開始時に、上記センタバイパス切換弁による上記センタバイパスの閉じ動作を規制する規制手段を備えたことを特徴とする油圧作業機。
上記請求項１記載の発明において、
上記規制手段が、上記センタバイパス切換弁を切換えるパイロット圧が導かれるパイロット管路に設けた絞りから構成されていることを特徴とする油圧作業機。
上記請求項２記載の発明において、
上記絞りが、絞りと逆止弁とを並設して成るものであって上記センタバイパス切換弁を瞬時に切換え可能なスローリターン回路に含まれる絞りであることを特徴とする油圧作業機。
上記請求項１〜３のいずれか１項記載の発明において、
上記油圧シリンダが、ブーム用油圧シリンダから成ることを特徴とする油圧作業機。