JP2009002441A - 掘削旋回作業車の油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な油圧回路構成において、ブームと旋回の同時駆動時のブーム駆動速度を向上する掘削旋回作業車を提供する。
【解決手段】ブーム２１の単独駆動時は、第一油圧ポンプＰ１及び第二油圧ポンプＰ２を増速用切替弁Ｖｚを介しブームシリンダーＣＹ１に圧油供給し、旋回体３を単独駆動時は、第三油圧ポンプＰ３が旋回モーターＭに圧油供給し、ブーム２１と旋回体３の同時駆動時は、第一油圧ポンプＰ１及び第二油圧ポンプＰ２がブームシリンダーＣＹ１に、第三油圧ポンプＰ３が旋回モーターＭに圧油供給し、ブーム２１及びアーム２２の同時駆動時は、第二油圧ポンプＰ２の圧油を前記アームシリンダーＣＹ２に優先的に供給するように増速用切替弁ＶｚにばねＳを設ける掘削旋回作業車１。
【選択図】図２

Description

本発明は、掘削旋回作業車の油圧回路構成の技術に関する。

土砂の掘削作業・積み込み作業ができる掘削旋回作業車はよく知られている。掘削旋回作業車は、自走できる走行装置、その上で３６０度回転できる旋回体、掘削作業を行う作業機から構成されている。一般に、掘削旋回作業車は、エンジンで駆動される油圧ポンプで油圧アクチュエータ（油圧シリンダー、油圧モーター等）に油圧供給して、走行・作業の全ての動作を行う。作業機は、油圧シリンダーによって回動するブーム、アーム及びバケットから構成されている。旋回体は、油圧モーターによって旋回する構成とされている。このように、掘削旋回作業車は、作業機を駆動するため或いは旋回体を旋回するための油圧回路を備えている。

特許文献１は、掘削作業車の油圧回路構成の一例を開示している。すなわち、開示された油圧回路は、３つの油圧ポンプを有し、各油圧アクチュエータの単独駆動時或いは複数の油圧アクチュエータの同時駆動時において、一つの油圧アクチュエータに対して複数の油圧ポンプより圧油供給される油圧回路を構成している。

また、特許文献２は、特許文献１の油圧回路構成を改良した油圧回路構成を開示している。すなわち、開示された油圧回路は、特許文献１の構成例に対して、シャトル弁及び油圧切替弁を追加した油圧回路を構成している。
特開平１０−８８６２７号公報 特開２００３−３０１８０４号公報

特許文献２の油圧構成は、ブームと旋回の同時駆動時において、ブーム駆動速度の向上を改良の目的としている。しかし、特許文献２の油圧構成は、上記目的は解決しているものの、従来（特許文献１の油圧回路構成）に比較して、回路構成が複雑化している。
そこで、解決しようとする課題は、簡易な油圧回路構成において、ブームと旋回の同時駆動時のブーム駆動速度を向上する掘削旋回作業車を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、第一油圧ポンプ、第二油圧ポンプ、及び第三油圧ポンプにて、ブームを駆動するブームシリンダー、アームを駆動するアームシリンダー、バケットを駆動するバケットシリンダー、及び旋回体を旋回駆動する旋回モーターの各油圧アクチュエータに圧油供給する掘削旋回作業車の油圧回路において、前記ブームの単独駆動時は、前記第一油圧ポンプ及び第二油圧ポンプを増速用切替弁を介しブームシリンダーに圧油供給し、前記旋回体を単独駆動時は、前記第三油圧ポンプが旋回モーターに圧油供給し、前記ブーム及び前記旋回体の同時駆動時は、前記第一油圧ポンプ及び前記第二油圧ポンプが前記ブームシリンダーに、第三油圧ポンプが前記旋回モーターに圧油供給し、前記ブーム及び前記アームの同時駆動時は、前記第二油圧ポンプの圧油を前記アームシリンダーに優先的に供給するように前記増速用切替弁に付勢手段を設けるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ブームと旋回の同時駆動時において、２つの油圧ポンプよりブームシリンダーに圧油供給することで、ブーム駆動速度を向上することができる。すなわち、掘削旋回作業車が備える油圧回路において、簡易な構成によって、ブームと旋回の同時駆動時のブーム駆動速度を向上することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る掘削旋回作業車の全体的な構成を示した側面図、図２は同じく油圧回路の基本構成を示す油圧回路構成図、図３は同じくブームの単独駆動時の構成を示す構成図である。図４は同じく旋回体の単独駆動時の構成を示す構成図、図５は同じくブーム及び旋回体の同時駆動時の構成を示す構成図、図６は同じくアームの単独駆動時の構成を示す構成図である。図７は同じくアーム及びブームの同時駆動時の構成を示す構成図、図８は同じくアーム、ブーム及び旋回モーターの同時駆動時の構成を示す構成図である。

まず、図１を用いて、本発明の実施例に係る掘削旋回作業車１の概略構成について、簡単に説明する。
図１に示すように、掘削旋回作業車１は、クローラー式走行装置２と、該クローラー式走行装置２の上部中央に左右旋回可能に支持される旋回体３と、該旋回体３の前部左右中央に装着される作業機４とを備えて構成されている。

クローラー式走行装置２は、前後一側にブレード６を上下回動自在に配設している。このブレード６は、掘削作業に伴う整地作業を行う際に使用される。なお、クローラー式走行装置２は可変ゲージのクローラーを用いることも可能であり、作業時にはクローラーの間隔を広げることで安定性を確保できる。

旋回体３は、旋回台７中央に旋回モーターＭが設けられ、その後方をリヤカバー１１ｂ、左右両側方をサイドカバー１１ａで被装されている。旋回モーターＭは、走行装置に対して旋回体３を回動するモーターである。この旋回モーターＭの上方に運転席支持台１２が配設されている。運転席支持台１２上には運転席１３が配置されて、その周囲に運転操作部１５が構成されている。

運転操作部１５は、その後側左右中央に運転席１３が配置され、左右両側に操作レバーやロックレバー等が配置されている。
ステップ１７は、運転席１３の前下方で左右方向に延伸するように配置されている（図３参照）。また、ステップ１７上には、ペダル及び走行レバー等が配置されている。ステップ１７は、運転席１３における床板の役割を担い、操縦者が運転（操作）する際には踏台となる。
また、運転席１３の上方にキャノピー１８が配置されて、当該運転席１３上方が覆われている。

作業機４は、ブーム２１、アーム２２、及びバケット２３とを備えて構成されている。ブーム２１・アーム２２・バケット２３は、それぞれシリンダーＣＹ１・ＣＹ２・ＣＹ３の一端と連結されて、その伸縮駆動により回動可能とされている。そして、これらの各部材が運転操作部１５の操作レバーの操作で回動するように構成されて、作業機４にて掘削作業や積み込み作業等が実行可能とされている。

次に、図２を用いて、掘削旋回作業車１の油圧回路３０の基本構成について、簡単に説明する。
図２に示すように、本実施例の油圧回路３０に基本構成は、エンジン（図示略）で駆動される第一油圧ポンプＰ１、第二油圧ポンプＰ２、及び第三油圧ポンプＰ３の３つの油圧ポンプと、これらの油圧ポンプＰ１・Ｐ２・Ｐ３より駆動されるブームシリンダーＣＹ１と、アームシリンダーＣＹ２及び旋回モーターＭの３つの油圧アクチュエータと、供給圧油の方向及び流量を制御する第一切替弁Ｖ１、第二切替弁Ｖ２、第三切替弁ＶＭ、及び増速用切替弁Ｖｚと、及びこれらを接続する油路（図中実線）とから構成されている。

本実施例の切替弁Ｖ１・Ｖ２・ＶＭ・Ｖｚは、ブーム操作レバーＲ１、アーム操作レバーＲ２、旋回操作レバーＲＭ等の各操作レバーの基部に設けた操作用バルブ（リモコンバルブ）とパイロット油路（図中破線）にて接続されている。
また、増速用切替弁Ｖｚは、Ｐｂ側に付勢手段としてのばねＳが設けられている。そのため、Ｐａ側及びＰｂ側に同時にパイロット圧が加わった場合には、パイロット圧Ｐａとパイロット圧Ｐｂとの圧力が相殺し、ばねＳの付勢力によりＰｂ側に位置する。
なお、図２において、切替弁Ｖ１・Ｖ２・ＶＭは、それぞれ中立状態を示している。また、増速用切替弁Ｖｚは、パイロット圧Ｐａのかからない状態（パイロット圧Ｐｂがかかる状態）を示している。

第一油圧ポンプＰ１は、その吐出ポートが、第一切替弁Ｖ１のポンプポートと接続されている。第二油圧ポンプＰ２は、増速用切替弁Ｖｚを介して第二切替弁Ｖ２と接続さており、詳しくは、第二油圧ポンプＰ２の吐出ポートが増速用切替弁Ｖｚのポンプポートと接続され、該増速用切替弁Ｖｚの二次側の第一吐出ポートが第二切替弁Ｖ２のポンプポートと接続されている。第三油圧ポンプＰ３は、その吐出ポートが第三切替弁ＶＭのポンプポートと接続されている。また、第一切替弁Ｖ１のポンプポートには、チェック弁を介して増速用切替弁Ｖｚの二次側の第二吐出ポートと接続されている。さらに、第二切替弁Ｖ２のポンプポートには、第三切替弁ＶＭの二次側の第二吐出ポートと接続されている。

このような構成とすることで、以下の作用が得られる。
すなわち、第一油圧ポンプＰ１からの吐出圧油は、第一切替弁Ｖ１に供給される。
また、第二油圧ポンプＰ２からの吐出圧油は、増速用切替弁Ｖｚが中立状態、つまり、パイロット圧Ｐｂのみかかる、或いはパイロット圧Ｐａ及びパイロット圧Ｐｂが加わる場合は、増速用切替弁Ｖｚを経て第二切替弁Ｖ２に供給される。一方、増速用切替弁Ｖｚがパイロット圧Ｐａのみ加わる状態のときは、第一切替弁Ｖ１に供給される。
さらに、第三油圧ポンプＰ３からの吐出圧油は、第三切替弁ＶＭに供給される。一方、ＶＭが中立状態のときは、第二切替弁Ｖ２に供給される。

次に、図２乃至図８を用いて、油圧回路３０による代表的な５つの圧油供給パターンについて、詳細に説明する。

図３に示すように、掘削旋回作業車１のブームシリンダーＣＹ１を単独で駆動する圧油供給パターンについて説明する。
ブームシリンダーＣＹ１を単独で駆動する場合は、ブーム操作レバーＲ１の操作により第一切替弁Ｖ１と増速用切替弁Ｖｚが切り替えられて、第一ポンプ油圧Ｐ１及び第二油圧ポンプＰ２からの圧油をブームシリンダーＣＹ１に供給する。このように２つの油圧ポンプＰ１・Ｐ２の合流圧油を供給することで、多くの圧油量の供給が可能であり、ブーム２１の引き起こし作動を増速できる。

図４に示すように、掘削旋回作業車１の旋回モーターＭを単独で駆動する圧油供給パターンについて説明する。
旋回モーターＭを単独で駆動する場合は、旋回操作レバーＲＭの操作により、第三切替弁ＶＭが切り替えられて、第三油圧ポンプＰ３より旋回モーターＭに圧油を供給する。

図５に示すように、掘削旋回作業車１のブームシリンダーＣＹ１及び旋回モーターＭを同時に駆動する圧油供給パターンについて説明する。
ブームシリンダーＣＹ１及び旋回モーターＭを同時に駆動する場合は、ブーム操作レバーＲ１及び旋回操作レバーＲＭの操作により、第一切替弁Ｖ１、増速用切替弁Ｖｚ及び第三切替弁ＶＭが切り替えられて、第一油圧ポンプＰ１及び第二油圧ポンプＰ２によりブームシリンダーＣＹ１に圧油供給し、第三油圧ポンプＰ３により旋回モーターＭに圧油供給する。このように旋回駆動時であっても、２つの油圧ポンプＰ１・Ｐ２の合流圧油をブーム２１に供給することで、多くの圧油量をブーム２１に供給可能であり、ブーム２１の引き起こし作動を増速できる。例えば、従来この場合では、第三油圧ポンプＰ３の圧油を分配してブーム２１に供給していたので、圧損が生じていた。
なお、本駆動パターンは、社団法人日本建設機械化協会規格（ＪＣＭＡＳ）が規格する燃料消費量の試験条件における模擬動作の１パターンである。

図６に示すように、掘削旋回作業車１のアームシリンダーＣＹ２を単独で駆動する圧油供給パターンについて説明する。
アームシリンダーＣＹ２を単独で駆動する場合には、アーム操作レバーＲ２の操作により、第二切替弁Ｖ２が切り替えられて、第二油圧ポンプＰ２及び第三油圧ポンプＰ３よりブームシリンダーＣＹ２に圧油供給する。

図７に示すように、掘削旋回作業車１のブームシリンダーＣＹ１及びアームシリンダーＣＹ２を同時に駆動する圧油供給パターンについて説明する。
ブームシリンダーＣＹ１及びアームシリンダーＣＹ２を同時に駆動する場合には、ブーム操作レバーＲ１及びアーム操作レバーＲ２の操作により、第一切替弁Ｖ１及び第二切替弁Ｖ２が切り替えられて、第一ポンプＰ１によりブームシリンダーＣＹ１に圧油供給し、第二油圧ポンプＰ２及び第三油圧ポンプＰ３によりアームシリンダーＣＹ２に圧油供給する。すなわち、アーム２２の作動を優先している。
このような構成とすることで、作業機４を折り畳んで収納させる場合であって、まずは旋回体３から離れた位置のアーム２２を迅速に折り畳んで、安全域に収納させることができる。

図８に示すように、掘削旋回作業車１のブームシリンダーＣＹ１、アームシリンダーＣＹ２及び旋回モーターＭを同時に駆動する圧油供給パターンについて説明する。
ブームシリンダーＣＹ１、アームシリンダーＣＹ２及び旋回モーターＭを同時に駆動する場合には、ブーム操作レバーＲ１、アーム操作レバーＲ２及び旋回操作レバーＲＭの操作により、第一切替弁Ｖ１と第二切替弁Ｖ２及び第三切替弁ＶＭが切り替えられて、第一ポンプＰ１によりブームシリンダーＣＹ１に圧油供給し、第二油圧ポンプＰ２よりアームシリンダーＣＹ２に圧油供給し、第三油圧ポンプＰ３より旋回モーターＭに圧油を供給する。
このような構成とすることで、各油圧ポンプは各油圧機器にそれぞれ一つづつに圧油を供給するため、圧損を生じることなく効率よく油圧機器を作動させることができる。例えば従来、この場合では、第三油圧ポンプＰ３から圧油を分岐させてブームシリンダーＣＹ１に送油し、第二油圧ポンプＰ２より分岐して不足分を旋回モーターＭに供給する構成としていたため、配管が複雑となって圧損が生じていた。

本発明の実施例に係る掘削旋回作業車の全体的な構成を示した側面図。 同じく油圧回路の基本構成を示す油圧回路構成図。 同じくブームの単独駆動時の構成を示す構成図。 同じく旋回体の単独駆動時の構成を示す構成図。 同じくブーム及び旋回体の同時駆動時の構成を示す構成図。 同じくアームの単独駆動時の構成を示す構成図。 同じくアーム及びブームの同時駆動時の構成を示す構成図。 同じくアーム、ブーム及び旋回モーターの同時駆動時の構成を示す構成図。

符号の説明

１ 掘削旋回作業車
２ 走行装置
３ 旋回体
４ 作業機
２１ ブーム
２２ アーム
２３ バケット
Ｅ エンジン
Ｐ１ 第一油圧ポンプ
Ｐ２ 第二油圧ポンプ
Ｐ３ 第三油圧ポンプ
ＣＹ１ ブームシリンダー
ＣＹ２ アームシリンダー
Ｍ 旋回モーター
Ｖ１ 第一切替弁
Ｖ２ 第二切替弁
ＶＭ 第三切替弁
Ｖｚ 増速用切替弁
Ｓ ばね

Claims (1)

1. 第一油圧ポンプ、第二油圧ポンプ、及び第三油圧ポンプにて、
   ブームを駆動するブームシリンダー、
   アームを駆動するアームシリンダー、
   バケットを駆動するバケットシリンダー、
   及び旋回体を旋回駆動する旋回モーター
   の各油圧アクチュエータに圧油供給する掘削旋回作業車の油圧回路において、
   前記ブームの単独駆動時は、
   前記第一油圧ポンプ及び第二油圧ポンプを増速用切替弁を介しブームシリンダーに圧油供給し、
   前記旋回体を単独駆動時は、
   前記第三油圧ポンプが旋回モーターに圧油供給し、
   前記ブーム及び前記旋回体の同時駆動時は、
   前記第一油圧ポンプ及び前記第二油圧ポンプが前記ブームシリンダーに、第三油圧ポンプが前記旋回モーターに圧油供給し、
   前記ブーム及び前記アームの同時駆動時は、
   前記第二油圧ポンプの圧油を前記アームシリンダーに優先的に供給するように前記増速用切替弁に付勢手段を設ける
   ことを特徴とする掘削旋回作業車の油圧回路。