JP2008082521A - バックホーの油圧システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 対地作業装置用の制御弁V6,V7,V8を操作している途中に走行装置用の制御弁V4,V5が操作されて走独弁V12が合流位置31から独立供給位置34に切り換えられたときに、流路切換弁V13が走独弁V12と同時に、または走独弁V12より先に、非供給位置39から供給位置40へと切り換えられるようにする。
【選択図】図3
Description
また、前記油圧システムにあっては、走独弁と流路切換弁とはパイロット圧によって切換操作されるパイロット操作切換弁によって構成され、走行装置用の制御弁が操作されたことを検出したときにパイロット圧を走独弁と流路切換弁との両方に送るように構成していると共に、対地作業装置用の制御弁が操作されたことを検出したときにパイロット圧を流路切換弁に送るように構成している。
従来の油圧システムにあっては、流路切換弁と走独弁との切り換わりの時期の関係は考慮されていなく、対地作業装置が使用されている途中で走行装置用の制御弁が操作されたときに、走独弁が流路切換弁よりも先に切り換わるという問題が生じている。
非走行時において第1ポンプと第2ポンプからの圧油を合流して対地作業装置用の制御弁に供給する合流位置と、走行時において第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装置用の制御弁に供給する独立供給位置とに切換可能な走独弁を備え、
第3ポンプからの圧油を対地作業装置用の制御弁に供給しない非供給位置と、第3ポンプからの圧油を対地作業装置用の制御弁に供給する供給位置とに切換可能な流路切換弁を備え、
前記対地作業装置用の制御弁を操作している途中に走行装置用の制御弁が操作されて走独弁が合流位置から独立供給位置に切り換えられたときに、流路切換弁が走独弁と同時に、または走独弁より先に、非供給位置から供給位置へと切り換えられるように構成したことを特徴とする。
対地作業装置用の制御弁が操作されている途中で走行装置用の制御弁が操作されたときに流路切換弁を供給位置に切り換えるように該流路切換弁にパイロット圧を供給可能な流路切換回路を備え、
この流路切換回路に介装された流路切換作動弁を設け、この流路切換作動弁は、流路切換弁にパイロット圧を供給しない非作動位置と、流路切換弁にパイロット圧を供給する作動位置とに切換自在とされていると共に走行検出回路からのパイロット圧によって作動位置に切り換えられるように構成するのがよい。
図1において、1はバックホーであり、該バックホー1は下部の走行体2と、この走行体2上に上下方向の旋回軸心回りに全旋回可能に搭載された上部の旋回体3とから主構成されている。
走行体2はトラックフレーム4の左右両側に、油圧モータからなる走行モータ5によってクローラベルト6を循環回走するように構成されたクローラ式走行装置7を備えている。
旋回体3は、トラックフレーム4上に旋回軸心回りに回動自在に搭載された旋回台10と、旋回台10の前部に装備された対地作業装置(掘削作業装置)11と、旋回台10上に搭載されたキャビン12とを備えている。
旋回台10には、エンジン、ラジエータ、燃料タンク、作動油タンク、バッテリー等が設けられており、該旋回台10は油圧モータからなる旋回モータ13によって旋回駆動される。
対地作業装置11は、基部側がスイングブラケット15の上部に左右軸回りに回動自在に枢支連結されて上下揺動自在とされたブーム17と、このブーム17の先端側に基部側が左右軸回りに回動自在に枢支連結されて前後揺動自在とされたアーム18と、このアーム18の先端側に左右軸回りに回動自在に枢支連結されて前後揺動自在とされたバケット19とから主構成されている。
アーム18は、該アーム18とブーム17との間に介装されたアームシリンダ22を伸長させることにより後方側に揺動してクラウド動作(掻込動作)し、該アームシリンダ22を収縮させることにより前方側に揺動してダンプ動作する。
バケット19は、該バケット19とアーム18との間に介装されたバケットシリンダ23を伸長させることにより後方側に揺動してクラウド動作(掬い動作)し、該バケットシリンダ23を収縮させることにより前方側に揺動してダンプ動作する。
次に、図2〜4を参照して前記バックホー1に装備された各種油圧アクチュエータを作動させるための油圧システムを説明する。
図2において、V1は旋回モータ13を制御する旋回用制御弁、V2はドーザシリンダ9を制御するドーザ用制御弁、V3はスイングシリンダ16を制御するスイング用制御弁、V4は左側の走行モータ5を制御する左側走行用制御弁、V5は右側の走行モータ5を制御する右側走行用制御弁、V6はアームシリンダ22を制御するアーム用制御弁、V7はバケットシリンダ23を制御するバケット用制御弁、V8はブームシリンダ21を制御するブーム用制御弁、V9は対地作業装置11に別途取り付けられる油圧ブレーカ等の油圧アタッチメントを制御するSP用制御弁である。
左側走行用制御弁V4は左側の走行レバー24によって操作される左側走行用パイロット弁PV1によって切換操作され、右側走行用制御弁V5は右側の走行レバー25によって操作される右側走行用パイロット弁PV2によって切換操作され、これら走行レバー24,25及びパイロット弁PV1,PV2はキャビン12内の運転席前方側に配置されている。
旋回用制御弁V1、アーム用制御弁V6は、1本の操縦レバー26によって操作される操縦用パイロット弁PV3によって切換操作され、該操縦レバー26は運転席の左側方に配置されている。
左右の操縦レバー26,27はそれぞれ前後左右に傾動操作可能として設けられ、本実施の形態では、左側の操縦レバー26を左右に倒すと旋回台10が左右に旋回し、前後に倒すとアーム18がダンプ・クラウド動作するように対応する各制御弁V1,V6が操作され、右側の操縦レバー27を左右に倒すとバケット19がクラウド・ダンプ動作し、前後に倒すとブーム17が下げ・上げ動作するように対応する各制御弁V7,V8が操作される。
この油圧システムにおける圧油供給源としてのポンプは、第1ポンプP1と、第2ポンプP2と、第3ポンプP3と、第4ポンプP4とが備えられ、これらポンプP1,P2,P3,P4は旋回台10に搭載されたエンジンEによって駆動される。
第1ポンプP1と第2ポンプP2とは、斜板形可変容量アキシャルポンプであって且つ2つの吐出ポートから等しい吐出量が得られる等流量ダブルポンプによって一体形成されており、これら第1ポンプP1と第2ポンプP2は主として走行モータ5と、対地作業装置11の油圧シリンダとに使用される。
なお、第1ポンプP1と第2ポンプP2とはそれぞれ別個に形成されていてもよい。
この油圧システムにあっては、ブーム17、アーム18、バケット19等の作業負荷圧に応じて第1,2ポンプP1,P2の吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力を第1,2ポンプP1,P2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ロードセンシングシステムが採用され、該ロードセンシングシステムは、アーム用制御弁V6、バケット用制御弁V7、ブーム用制御弁V8、SP用制御弁V9の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が採用されている。
図中、V10はロードセンシングシステムにおけるアンロード弁、V11はロードセンシングシステムにおけるシステムリリーフ弁である。
また、走行、旋回、ドーザ、スイングの各セクションはオープン回路で構成されている。
この油圧システムにあっては、非走行時においては第1ポンプP1と第2ポンプP2からの圧油を合流してブーム17,アーム18,バケット19,SP用の各制御弁V8,V6,V7,V9に供給可能とし、走行時においては第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左右の走行装置7用の制御弁V4,V5に供給すると共に、第3ポンプP3からの圧油をブーム17,アーム18,バケット19,SP用の各制御弁V8,V6,V7,V9に供給可能としている。
第1ポンプP1と第2ポンプP2の吐出回路28,29には、直動スプール形のパイロット操作切換弁によって構成された走独弁V12が接続されている。
この走独弁V12は、第1ポンプP1の吐出回路28と第2ポンプP2の吐出回路29とを合流してブーム17,アーム18,バケット19,SP用の各制御弁V8,V6,V7,V9に圧油を供給する作業系供給回路30に接続させる合流位置31と、第1ポンプP1の吐出回路29を右側走行用制御弁V5に圧油を供給する走行右供給回路32に接続させ且つ第2ポンプP2の吐出回路29を左側走行用制御弁V4に圧油を供給する走行左供給回路33に接続させる独立供給位置34とに切換自在とされ、バネによって合流位置31に切り換えられ、走独切換回路35に立つパイロット圧によって独立供給位置34に切り換えられる。
また、この第3ポンプP3の吐出回路36の流路切換弁V13の上流側で且つスイング用制御弁V3の下流側には接続回路38が接続され、この接続回路38は前記作業系供給回路30に接続され、第3ポンプP3の吐出回路36と作業系供給回路30とが接続回路38によって接続され、該接続回路38には作業系供給回路30側から第3ポンプP3の吐出回路側への圧油の流れを阻止するチェック弁V14が介装されている。
アンロード弁V15は、電磁弁によって構成され、前記第1の吐出回路42からの圧油を、左右の走行用パイロット弁PV1,PV2,左右の操縦用パイロット弁PV3,PV4,ドーザ用制御弁V2を操作するパイロット弁(図示省略),スイング用制御弁V3を操作するパイロット弁(図示省略),SP用制御弁V9を操作するパイロット弁(図示省略)に供給する供給位置48と、前記第1の吐出回路42からの圧油をドレンすることによりこれらパイロット弁に圧油を供給しない非供給位置49とに切換自在とされており、バネによって非供給位置49に切り換えられ、励磁信号によって供給位置48に切り換えられる。
走行2速切換弁V16については後述する。
第1パイロット圧供給回路46は、バルブ操作回路52と走独切換回路35とに接続され、第1パイロット圧供給回路46のバルブ操作回路52及び走独切換回路35の接続点aの上流側には絞り53が介装されている。
また、走独切換回路35には走行検出回路54が接続され、この走行検出回路54は左側走行用制御弁V4→右側走行用制御弁V5を経てドレン回路dに接続されている。
この第2パイロット圧供給回路47の絞り55とチェック弁56との間には前記流路切換回路41が接続されており、この流路切換回路41には直動スプール形パイロット操作切換弁によって構成された流路切換作動弁V17が介装され、この流路切換作動弁V17のスプール端部(パイロットポート)には前記バルブ操作回路52が接続されている。
前記構成のものにあっては、左右の走行用制御弁V4,V5が操作されていない場合(左右の走行用制御弁V4,V5が中立位置にある場合)、走行検出回路54、走独切換回路35及びバルブ操作回路52には圧が立たないので、走独弁V12は合流位置31とされ且つ流路切換作動弁V17は非作動位置58とされ且つ流路切換弁V13は非供給位置とされ、第1ポンプP1と第2ポンプP2からの吐出油は合流されてアーム18,バケット19,ブーム17,SP用の各制御弁V6,V7,V8,V9に圧油を供給可能としている。
これによって、第1ポンプP1からの吐出油は右側走行用制御弁V5に供給され且つ第2ポンプP2からの吐出油は左側走行用制御弁V4に供給され、第1,2ポンプP1,P2からの吐出油はアーム18,バケット19,ブーム17,SP用の制御弁には供給されない。
これによって、ブーム用制御弁V8を上げ操作している状態で走行用制御弁V4,V5を操作した場合に、ブーム17の動作が一旦途切れることなく、ブーム17の上げ動作の連続性が保たれる。
また、従来の油圧システムにおいて、対地作業装置を作動させている途中で走行装置を操作したときに、流路切換弁が走独弁と同時または走独弁よりも先に切り換わるように、走独弁と流路切換弁との切換圧を調整しようとする場合、流路切換弁の切換圧をあまり低くすると、対地作業装置を作動させている場合において、種々の要因により走行装置用の制御弁が操作されていないのに流路切換弁が供給位置に切り換わるという問題が生じる可能性があり、流路切換弁の切換圧をあまり低くすることはできない。また、走独弁の切換圧を必要以上に高くすると応答性等に問題が生じるという事情があり、従来の油圧システムでは、確実に流路切換弁が走独弁と同時または走独弁よりも先に切り換わるように設定するのが困難であり、対地作業装置が使用されている時に走行装置用の制御弁が操作されたときに、走独弁が流路切換弁よりも先に切り換わるという問題が生じている。
この走行自動減速システムを、図2及び図4を参照して説明する。
斜板切換シリンダ62はシリンダ作動回路63を介してシリンダ制御弁(アクチュエータ制御弁)V19に接続され、該シリンダ制御弁V19には、シャトル弁V20によって一対のモータ駆動回路61の高圧側から選択的にシリンダ制御弁V19に圧油を送る作動圧供給回路64が接続され、該作動圧供給回路64からの圧油によって斜板切換シリンダ62が作動される。
シリンダ制御弁V19のパイロットポートはパイロット回路68を介して走行2速切換弁V16の出力ポートeに接続されている。
走行2速切換弁V16は直動スプール形の電磁弁(電磁方式の切換弁)によって構成されている。
この走行2速切換弁V16の入力ポートfには第4ポンプP4の第2の吐出回路43が接続されており、該走行2速切換弁V16は、ソレノイドが消磁されているときには、バネによってパイロット回路68をドレン回路dに連通する1速位置69に切り換えられ、ソレノイドを励磁することにより、第4ポンプP4の吐出油をパイロット回路68に送る2速位置70に切り換えられる。
また、走行2速切換弁V16は、押しボタン,ペダル,レバー等の走行2速操作手段71によって操作され、該走行2速操作手段71からの操作信号は制御装置72に入力され、該制御装置72から2速切換指令信号(励磁信号)又は1速切換指令信号(消磁信号)が走行2速切換弁V16に発信されるように構成されている。
また、制御装置72には、走行レバー24,25を操作したことを検出する第3の検出手段75の検出信号が入力されるように構成されている。
この第3の検出手段75は、圧力センサからなり、走行レバー24,25を操作したときに走行用パイロット弁PV1,PV2から走行用制御弁V4,V5にパイロット圧を送る指令回路76に接続回路77を介して接続されており、左右のいずれかの走行レバー24,25を前後いずれかに操作されたことを検出する(走独弁V12が独立供給位置34に切り換えられたことを検出する)。
すなわち、走行2速操作手段71が操作されて制御装置72から2速切換指令信号が発信されていて(走行2速切換弁V16が励磁されていて)走行モータ5が2速状態で走行しているときであっても、走行モータ5に所定以上の負荷が作用すると制御装置72からの前記減速信号によって走行モータ5が1速状態に自動的に切り換えられるように構成されており、これにより、走行モータ5に作用する負荷が所定以上に大きくなったときに自動的にモータ容量が増加して走行モータ5の駆動力が増加するように構成されている。
また、第1,2ポンプP1,P2の吐出回路28,29の圧が所定圧未満に落ちて走行モータ5が2速状態に復帰する場合の復帰信号はタイムラグをもたせて発信される。
第1,2検出手段73,74が所定以上の圧を検出してから走行2速切換弁V16に減速信号を発信して走行モータ5を2速状態から1速状態に自動減速させる場合における第1,2の検出手段73,74の検出圧をXとし、
第1,2ポンプP1,P2の吐出回路28,29の圧が所定圧未満に落ちて復帰信号を発信して走行モータ5を1速状態から2速状態に復帰させる場合における第1,2の検出手段73,74の検出圧をYとすると、
X>Yとなるように第1,2検出手段73,74の検出圧を設定する(すなわち、走行モータ5を自動減速する場合の検出圧は高く、走行モータ5を2速状態に復帰させる場合の検出圧は低く設定する)ようにしてもよい。
また、第1,2の検出手段73,74の検出圧の設定、2速復帰ディレータイムはそれぞれ設定変更自在とされるのが好ましい。
また、本実施の形態の走行自動減速システムにあっては、走行モータ5が2速状態で走行している途中で走行モータ5に所定以上の負荷が作用した場合に該走行モータ5を2速状態から1速状態に自動減速させる際の作動が、従来のように圧油の油温に左右されるということがない。
また、走行モータ5に負荷が作用した場合に左右の走行モータ5を同時に自動減速することができ、実車の動きを安定させることができる。
なお、本実施の形態では、前記第1,2の検出手段73,74は走独弁V12の上流側に接続されているが、走独弁V12の下流側に設けられていてもよく、この場合は第3の検出手段75は不要である。
また、この油圧システムにあっては、前記旋回モータ13は高低2速に変速可能な斜板形可変容量アキシャルモータによって構成されており、例えば、バケット19で掬った土をトラックの荷台に載せる作業を行う場合、ブーム17を上げ動作させながら旋回台10を旋回させるが、旋回台10の旋回速度は何も作業をしないで旋回させる場合の機動性を重視して設定されていることから、ブーム17上げ動作に対して旋回速度が速すぎて目標とする位置までブーム17が上がらないうちに目標とする位置まで旋回台10が旋回するという(ブーム17上げ動作と旋回動作とがマッチングしないという)不具合を解消するために、ブーム17又はアーム18の揺動操作時に旋回モータ13を自動的に高速状態から低速状態に減速する旋回自動減速システムを備えている。
旋回モータ13は、左側操縦レバー26を左右一方に倒すことにより一対のモータ駆動回路81の一方に旋回用制御弁V1から圧油が供給されると共に他方のモータ駆動回路81を介して排油され、左側操縦レバー26を左右他方に倒すことにより一対のモータ駆動回路81の他方に旋回用制御弁V1から圧油が供給されると共に一方のモータ駆動回路81を介して排油されることにより正逆転駆動される。
また、旋回モータ13は、斜板切換シリンダ(斜板切換アクチュエータ)82によって斜板の角度を変えることにより高速状態(小容量状態)と低速状態(大容量状態)とに切り換えられ、図例のものでは、斜板切換シリンダ82を作動させないときにはバネ83によって旋回モータ13が高速状態に切り換えられ、斜板切換シリンダ82を作動(ロッドを伸長)させることにより旋回モータ13が低速状態に切り換えられる。
作動圧供給回路85は、一端側がシリンダ制御弁V21の入力ポートhに接続された第1油路85aと、この第1油路85aの他端側にその出力側が接続されたシャトル弁85bと、このシャトル弁85bの一方の入力側を一方のモータ駆動回路81に連通する第2油路85cと、シャトル弁85bの他方の入力側を他方のモータ駆動回路81に連通する第3油路85dとから構成されており、一対のモータ駆動回路81の高圧側の圧油を斜板切換シリンダ82の作動圧としてシリンダ制御弁V21に送るよう構成されている。
シリンダ制御弁V21のスプールの一端側にはバネ88が設けられていると共に該スプールの一端側のパイロットポートjは検圧回路89を介して入力ポートhに連通している。
前記旋回減速弁V22は、直動スプール形パイロット操作切換弁によって構成され、該旋回減速弁V22の入力ポートnには第4ポンプP4からの圧油がアンロード弁V15を経て入力される。
この旋回減速弁V22は、入力ポートnに入力された圧油を前記指令回路90を介してシリンダ制御弁V21に指令圧(パイロット圧)として供給する供給位置91と、指令回路90をドレン回路dに連通させてシリンダ制御弁V21に指令圧を供給しない非供給位置92とに切換自在とされており、バネ93によって供給位置91に切り換えられ、パイロットポートsに入力されるパイロット圧によって非供給位置92に切り換えられる。
前記構成のものにあっては、操縦レバー26,27がブーム上げ操作又はアームクラウド操作をしていないときには、旋回減速弁V22はバネ93によって供給位置91に切り換えられていて第4ポンプP4からの圧油は指令回路90を介してシリンダ制御弁V21の他端側パイロットポートkに供給されるので、該シリンダ制御弁V21が高速位置86に切り換えられてシリンダ作動回路84がドレン回路dに連通し、旋回モータ13は高速状態となる。
旋回台10を旋回させている際において、旋回モータ13の負荷が大きくなって、モータ駆動回路81の圧が所定圧以上に高くなると、検圧回路89の圧によってシリンダ制御弁V21が低速位置87に切り換えられて斜板切換シリンダ82が作動され、旋回モータ13が高速状態から自動的に低速状態に切り換えられる。
これによって第3ポンプP3の容積を必要以上に大きくすることがなく、第3ポンプP3の容積を低減することができる。
シリンダ制御弁V21のスプールの他端側パイロットポートkに第4ポンプP4からの圧が供給されないと、バネ88及び検圧回路89の圧によってシリンダ制御弁V21が低速位置87に切り換えられて斜板切換シリンダ82が作動され、旋回モータ13が高速状態から自動的に低速状態に切り換えられる。
また、ブーム17又はアーム18を操作しないときには、旋回台10は旋回モータ13が高速状態で旋回し、機動性がよい。
また、ブーム17の上げ動作と旋回台10の旋回動作をマッチングさせるために操縦レバー26,27の傾動量を調整しなければならないという煩わしさがない。
また、シリンダ制御弁V21及び旋回減速弁V22は電磁弁によって構成してもよく、シリンダ制御弁V21を電磁弁で構成した場合は、旋回減速弁V22は不要とされる。
34 独立供給位置
39 非供給位置
40 供給位置
41 流路切換回路
54 走行検出回路
58 非作動位置
59 作動位置
P1 第1ポンプ
P2 第2ポンプ
P3 第3ポンプ
V1 旋回用制御弁
V4 左側走行用制御弁
V5 右側走行用制御弁
V6 アーム用制御弁
V7 バケット用制御弁
V8 ブーム用制御弁
V12 走独弁
V13 流路切換弁
V17 流路切換作動弁
Claims (2)
- 走行装置用の制御弁(V4,V5)と対地作業装置用の制御弁(V6,V7,V8)とに圧油を供給する第1ポンプ(P1)及び第2ポンプ(P2)を備えると共に、旋回台用の制御弁(V1)に圧油を供給する第3ポンプ(P3)を備え、
非走行時において第1ポンプ(P1)と第2ポンプ(P2)からの圧油を合流して対地作業装置用の制御弁(V6,V7,V8)に供給する合流位置(31)と、走行時において第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左右の走行装置用の制御弁(V4,V5)に供給する独立供給位置(34)とに切換可能な走独弁(V12)を備え、
第3ポンプ(P3)からの圧油を対地作業装置用の制御弁(V6,V7,V8)に供給しない非供給位置(39)と、第3ポンプ(P3)からの圧油を対地作業装置用の制御弁(V6,V7,V8)に供給する供給位置(40)とに切換可能な流路切換弁(V13)を備え、
前記対地作業装置用の制御弁(V6,V7,V8)を操作している途中に走行装置用の制御弁(V4,V5)が操作されて走独弁(V12)が合流位置(31)から独立供給位置(34)に切り換えられたときに、流路切換弁(V13)が走独弁(V12)と同時に、または走独弁(V12)より先に、非供給位置(39)から供給位置(40)へと切り換えられるように構成したことを特徴とするバックホーの油圧システム。 - 走行装置用の制御弁(V4,V5)が操作されたときに走独弁(V12)を独立供給位置(34)に切り換えるべく該走独弁(V12)にパイロット圧を供給する走行検出回路(54)を備え、
対地作業装置用の制御弁(V6,V7,V8)が操作されている途中で走行装置用の制御弁(V4,V5)が操作されたときに流路切換弁(V13)を供給位置(40)に切り換えるように該流路切換弁(V13)にパイロット圧を供給可能な流路切換回路(41)を備え、
この流路切換回路(41)に介装された流路切換作動弁(V17)を設け、この流路切換作動弁(V17)は、流路切換弁(V13)にパイロット圧を供給しない非作動位置(58)と、流路切換弁(V13)にパイロット圧を供給する作動位置(59)とに切換自在とされていると共に走行検出回路(54)からのパイロット圧によって作動位置(59)に切り換えられるように構成されていることを特徴とするバックホーの油圧システム。
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