JP2014095398A - パワーショベルの流体圧制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ブーム用に対し、アーム用の切換弁に優先的に、第3ポンプの吐出油を合流させることができるとともに、煩雑なスプリングの選定を不要にする。
【解決手段】 第1、第2、第3ポンプP1、P2、P3と、第1ポンプP1と第1シリンダとを連通又は遮断する第1切換弁1と、第2ポンプP2と第2シリンダとを連通又は遮断する第2切換弁2と、第3ポンプP3と上記第1又は第2シリンダとを連通又は遮断する第1合流制御弁17と、第1切換弁1によって第1ポンプP1と上記第1シリンダとが連通されるか否かにかかわらず、第2切換弁2によって上記第2ポンプP2と上記第2シリンダとが連通された場合に、第1合流制御弁17を制御して第3ポンプP3と上記第1シリンダとを遮断して、第3ポンプP3から吐出する作動流体を上記第2シリンダに導く連通制御弁18とを備える。
【選択図】 図1

Description

この発明は、パワーショベルの流体圧制御装置に関する。
従来から、第1〜第3ポンプそれぞれに第1〜第3回路系統を接続するとともに、必要に応じて第3ポンプの吐出油を第1、第2回路系統に合流させるパワーショベル油圧制御回路が知られている。
例えば特許文献1に記載された制御回路は第1回路系統に設けられたブーム用の切換弁のみを切り換えたときには、第3ポンプの吐出油がブームシリンダに供給され、アーム用の切換弁のみを切り換えたときには、第3ポンプの吐出油がアームシリンダに供給されるようにしているが、ブーム用切換弁とアーム用切換弁とを同時に切り換える、アームとブームとの同時操作時には、アームを優先させるように構成している。
具体的には、アームシリンダに優先的に第3ポンプの吐出油を供給するための増速用油圧バルブを設け、この増速用の油圧バルブの両パイロット室には、それぞれブーム用の切換弁のパイロット圧と、アーム用の切換弁のパイロット圧とが導かれるようにするとともに、アーム用のパイロット圧の方向にスプリングの弾性力を作用させている。
そして、ブーム用のパイロット圧のみが作用したときには、このブーム用のパイロット圧が上記スプリングの弾性力に打ち勝って上記増速用油圧バルブが切り換わり、ブームシリンダに第3ポンプの吐出油を供給し、アーム用のパイロット圧のみが作用したときには、このアーム用のパイロット圧と上記スプリングの弾性力とによって上記増速用油圧バルブが、第3ポンプの吐出油をアームシリンダに供給する位置に切り換わる。また、ブーム用とアーム用の両パイロット圧が作用したときには、アーム用のパイロット圧と上記弾性力との合力が上記ブーム用のパイロット圧に打ち勝って、第3ポンプの吐出油をアームシリンダに供給する位置に切り換わるように構成している。
すなわち、スプリングの弾性力を、ブーム用のパイロット圧よりも小さく、しかも、上記両パイロット圧の差圧に打ち勝つ大きさに設定する必要がある。
特開平10−088627号公報
上記のように構成した油圧制御回路においては、上記した条件を満足するスプリングを選定しなければならず、スプリング選定が難しいという問題があった。
この発明の目的は、アーム用の切換弁が切り換えられたときには、ブーム用の切換弁へ第3ポンプの吐出油が供給されないようにして、アーム用の切換弁に第3ポンプの吐出油が優先的に合流するパワーショベルの流体圧制御装置を、煩雑なスプリングの選定を不要にして実現することである。
この発明のパワーショベルの流体圧制御回路は、第1シリンダに作動流体を導く第1ポンプと、第2シリンダに作動流体を導く第2ポンプと、上記第1ポンプと上記第1シリンダとを連通又は遮断する第1切換弁と、上記第2ポンプと上記第2シリンダとを連通又は遮断する第2切換弁と、上記第1及び第2シリンダに作動流体を導く第3ポンプと、上記第3ポンプと上記第1又は第2シリンダとを連通又は遮断する第1合流制御弁と、上記第1切換弁によって上記第1ポンプと上記第1シリンダとが連通されるか否かにかかわらず、上記第2切換弁によって上記第2ポンプと上記第2シリンダとが連通された場合に、上記第1合流制御弁を制御して上記第3ポンプと上記第1シリンダとを遮断して、上記第3ポンプから吐出する作動流体を上記第2シリンダに導く連通制御弁とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、第2切換弁が切り換えられたときには、第1切換弁が切り換えられたか否かにかかわりなく、第1切換弁と第3ポンプとの連通が遮断される。そのため、第3ポンプから吐出される作動流体を、第2切換弁を介して第2シリンダへ優先的に供給することができる。
また、第1切換弁が切り換えられたか否かにかかわらず、第2切換弁の切り換えのみで、第1シリンダへの第3ポンプからの作動流体の供給を優先させることができる。
そのため、上記第1切換弁をブーム用の切換弁とし、第2切換弁をアーム用の切換弁とすれば、従来のような煩雑なスプリングの選定を不要にしながら、アームシリンダとブームシリンダの同時操作時に、第3ポンプから吐出される作動流体をアームシリンダへ優先的に供給することができる。
図1はこの発明の実施形態の回路図である。
図1に示す、この実施形態のパワーショベルの流体圧制御装置は、作動流体として圧油を利用する装置であって、第1ポンプP1に接続されるとともに、この第1ポンプP1と図示しないブームシリンダとの間に設けられ、上記ブームシリンダと上記第1ポンプP1とを連通したり遮断したりするブーム用の切換弁1が設けられた第1回路系統Iと、第2ポンプP2に接続されるとともに、この第2ポンプP2と図示しないアームシリンダとの間に設けられ、上記アームシリンダと上記第2ポンプP2とを連通したり遮断したりするアーム用の切換弁2が設けられた第2回路系統IIと、第3ポンプP3に接続されるとともに、図示しない旋回用モータと上記第3ポンプP3とを連通したり遮断したりする旋回用の切換弁3が設けられた第3回路系統IIIとが備えられている。
上記第1回路系統Iには、ブーム用の切換弁1のほかに、第1ポンプP1の吐出油が供給される左側の走行用の切換弁4及びバケット用の切換弁5も接続されている。そして、上記切換弁1,5には、上記走行用の切換弁4が図示のノーマル位置にあるときのみ第1ポンプP1から吐出油が供給される構成にしており、吐出油が上記走行用の切換弁4に優先的に供給されるようにしている。
また、第2回路系統IIには、上記アーム用の切換弁2のほかに、上記第2ポンプP2からの吐出油が供給される右側の走行用の切換弁6、ブームスイング用の切換弁7及び予備のアクチュエータ用の切換弁8が接続されている。この第2回路系統IIにおいても、第2ポンプP2からの吐出油は上記走行用の切換弁6に優先的に供給されるようにしている。
なお、この実施形態においては、図示しないブームシリンダがこの発明の第1シリンダであり、上記ブーム用の切換弁1がこの発明の第1切換弁である。また、図示しないアームシリンダがこの発明の第2シリンダであり、上記アーム用の切換弁2がこの発明の第2切換弁である。
さらに、第3回路系統IIIには、上記旋回用の切換弁3のほかに、ドーザ用の切換弁9、この発明の第1合流制御弁であるブーム合流制御弁17、第2合流制御弁であるアーム合流制御弁11が接続されている。
そして、上記第3ポンプP3には、第3回路系統IIIに接続されたすべての切換弁がノーマル位置にあるとき上記第3ポンプP3の吐出油をタンクTに接続したタンク通路20へ導くセンターバイパス通路12が接続されている。
また、上記第3ポンプP3の下流であって第3回路系統IIIにおけるセンターバイパス通路12の最上流に上記ブーム合流制御弁17が接続されている。
さらに、上記センターバイパス通路12の最下流であって、上記ブーム合流制御弁17とアーム用の切換弁2との間に上記アーム合流制御弁11が接続されている。
上記アーム合流制御弁11は、第3回路系統IIIに接続された他の切換弁3、9及びブーム合流制御弁17がノーマル位置にあるとき、第3ポンプP3からセンターバイパス通路12に供給される吐出油をアーム用の切換弁2へ導くための弁で、パイロット室11aに、アーム用の切換弁2を切り換えるためのパイロット圧を導入するアーム系パイロット圧導入路paを接続するとともに、このパイロット室11aにパイロット圧が導かれていないときには、スプリング11bの弾性力によって図示のノーマル位置を保つように構成されている。
また、このアーム合流制御弁11は、上流側から分岐して上記第3ポンプに対して上記センターバイパス通路12と並列にするとともに、その下流側において上記アーム用の切換弁2に接続されるアーム合流通路13に接続されている。
そして、このアーム合流制御弁11が図示のノーマル位置ではセンターバイパス通路12に供給された吐出油はタンク通路20へ導かれるので、第3ポンプP3の吐出油はアーム用の切換弁2に接続したアームシリンダには供給されない。
一方、上記アーム合流制御弁11のパイロット室11aにパイロット圧が導かれた切換位置では、センターバイパス通路12とタンク通路20の連通を遮断するので上記第3ポンプP3の吐出油がアーム合流通路13に導かれる。
なお、上記アーム合流通路13は、アーム合流制御弁11を介して上記第3ポンプP3と常時連通しているが、上記アーム合流弁11を介さずに第3ポンプP3と接続するようにしてもよい。
従って、アーム用の切換弁2を切り換えると、上記アーム合流制御弁11が切り換わる。このとき、第3回路系統IIIの他の切換弁3,9及びブーム合流制御弁17が切り換えられていなければ、第3ポンプP3の吐出油を、上記センターバイパス通路12及びアーム合流通路13を介して、第2ポンプP2からの吐出油に合流させてアーム用の切換弁2に供給することができる。
つまり、上記アーム合流制御弁11において、上記ノーマル位置が第3ポンプP3とタンクとを連通させるこの発明の連通位置であり、上記切換位置が第3ポンプP3とタンクとを遮断するこの発明の遮断位置である。
一方、上記ブーム合流制御弁17は、パイロット室17aに上記ブーム用の切換弁1を切り換えるためのパイロット圧を導入するブーム系パイロット圧導入路pbを接続するとともに、このパイロット室17aにパイロット圧が導かれていないときには、スプリング17bの弾性力によって図示のノーマル状態を保つように構成されている。
上記ブーム合流制御弁17は、図示のノーマル位置では、第3ポンプP3をセンターバイパス通路12に接続するが、第3ポンプP3とブームシリンダとの連通を遮断する。
一方、上記ブーム合流制御弁17のパイロット室17aにパイロット圧が作用した切換位置では、上記第3ポンプP3を、上記ブーム合流通路14及び並列通路15に連通させる。そして、上記第3ポンプP3は、この切換位置においては、絞りを介してセンターバイパス通路12にも連通するが、上記絞りは、第3ポンプP3とセンターバイパス通路12との連通をほぼ遮断するものである。
従って、ブーム用の切換弁1を切り換えたときには、上記ブーム合流制御弁17も切り換わり、第3ポンプP3の吐出油をブーム用の切換弁1へ導くことができる。
つまり、上記ブーム合流制御弁17の上記ノーマル位置が、第3ポンプP3とブーム合流通路14との連通を遮断するこの発明の遮断位置であり、上記切換位置が上記第3ポンプP3とブームシリンダとが連通するこの発明の連通位置である。
なお、上記ブーム合流制御弁17の代わりに、上記切換位置において第3ポンプとセンターバイパス通路12との連通を完全に遮断する構成にしたブーム合流制御弁を用いるようにしてもよい。
そして、上記ブーム合流制御弁17のパイロット室17aには、連通制御弁18を接続している。
この連通制御弁18は、パイロット室18aにアーム系パイロット圧導入路paを接続し、上記パイロット室18aにパイロット圧が作用していないときに、スプリング18bによって保たれる図示のノーマル位置と、上記パイロット室18aにアーム系パイロット圧導入路paからパイロット圧が作用して切り換わる切換位置とを備えている。
そして、この連通制御弁18は、図示のノーマル位置では上記ブーム合流制御弁17のパイロット室17aにブーム系パイロット圧導入路pbを連通させ、上記切換位置では上記ブーム系パイロット圧導入路pbとパイロット室17aとの連通を遮断するとともに、上記パイロット室17aをドレン通路19に接続する構成である。
なお、上記アーム系パイロット圧導入路paは、アーム用の切換弁2を切り換えるパイロット圧を導入する通路であり、上記アーム用の切換弁2の両パイロット室に接続した通路と連通している。
また、上記ブーム系パイロット圧導入路pbは、ブーム用の切換弁1を切り換えるパイロット圧を導入する通路であり、上記ブーム用の切換弁1の両パイロット室に接続した通路と連通している。
次に、第3ポンプP3の吐出油が、上記第2ポンプP2の吐出油と合流してアーム用の切換弁2に供給される場合について説明する。
第3回路系統IIIに接続された各切換弁3,9及びブーム合流制御弁17が図示のノーマル位置にあるとき、第3ポンプP3とセンターバイパス通路12とは連通している。この状態で、アーム合流制御弁11が図示のノーマル位置であれば、上記センターバイパス通路12がタンク通路20に連通し、第3ポンプP3の吐出油はタンクTへ戻される。
上記の状態から、アーム用の切換弁2を切り換え制御すると、アーム系パイロット圧導入路paからのパイロット圧がパイロット室11aに作用して上記アーム合流制御弁11が図中左側の切換位置に切り換わる。このアーム合流制御弁11の切換位置では、上記センターバイパス通路12とタンク通路20との連通が遮断される。また、上記アーム合流通路13はアーム用の切換弁2と常時連通している。
従って、上記切換位置において、上記第3ポンプP3の吐出油がアーム用の切換弁2を介してアームシリンダへ供給される。
一方、アーム用切換弁2が図示のノーマル位置を保っている状態、すなわちアームシリンダと第2ポンプP2との連通が遮断された状態では、上記連通制御弁18のパイロット室18aにはパイロット圧が作用していないため、この連通制御弁18は図示のノーマル位置を保っている。
この状態で、ブーム用の切換弁1を切り換え、すなわちブームシリンダと第1ポンプP1とが連通すると、ブーム系パイロット圧導入路pbのパイロット圧が上記連通制御弁18を介してブーム合流制御弁17のパイロット室17aに導かれ、このブーム合流制御弁17が図中左側の切換位置、すなわち連通位置に切り換わる。
この切換位置では、第3ポンプP3とブーム合流通路14及び並列通路15とが連通し、第3ポンプP3の吐出油が上記ブーム合流通路14を介してブーム用の切換弁1へ供給される。
なお、このとき、上記ブーム合流通路14に対してブーム用の切換弁1と並列に接続されているバケット用の切換弁5にも上記第3ポンプP3が連通することになる。
また、第3ポンプP3は、上記ブーム合流制御弁17を介して上記並列通路15にも連通しているので、この並列通路15を介して上記第3ポンプP3の吐出油が予備用の切換弁8やブームスイング用の切換弁7にも合流可能になっている。
上記したように、アームを操作していない状態で、ブームを操作すると、ブーム合流制御弁17が切換位置となって、第3ポンプP3の吐出油がブーム用の切換弁1に供給されるが、この状態でアーム用の切換弁2を切り換えると、アーム系パイロット圧導入路paのパイロット圧が、上記連通制御弁18のパイロット室18aに作用して、上記連通制御弁18は図示のノーマル位置から左側の切換位置に切り換わる。
この切換位置では、上記ブーム合流制御弁17のパイロット室17aとブーム系パイロット圧導入路pbとの連通が遮断されるとともに、パイロット室17aがドレン通路19と連通する。そのため、パイロット室17aの圧力がタンク圧となり、スプリング17bの作用で上記ブーム合流制御弁17がノーマル位置に復帰する。
ブーム合流制御弁17がノーマル位置になれば、上記した通り、第3ポンプP3とブーム合流通路14との連通が遮断される。従って、第3ポンプP3の吐出油は、ブーム用の切換弁1及びバケット用の切換弁5には供給されず、センターバイパス通路12及びアーム合流通路13を介してアーム用の切換弁2へ供給される。但し、上記アーム合流通路13に第3ポンプ3からの吐出油が供給されるのは、第3回路系統IIIに接続された切換弁3,9がノーマル位置を保っていて、アーム合流制御弁11が切り換わっている場合に限られる。
上記のように、この実施形態の油圧制御回路は、アームが動作しているとき、すなわち第2ポンプP2とアームシリンダとが連通しているときには、ブーム用の切換弁1の切り換え動作、すなわち第1ポンプP1とブームシリンダとが連通されるか否かにかかわりなく、上記ブーム合流通路14と第3ポンプP3との連通を遮断するように構成されている。つまり、第3ポンプP3から吐出される合流用の吐出油は、ブームシリンダよりもアームシリンダを優先して供給される。そのため、アーム用の切り換え弁2に第3ポンプP3の吐出油が合流している際に、ブーム用の切換弁1が切り換わったとしても、その切り換えによってアームシリンダへ供給される流量が減少してしまうことはない。
しかも、上記連通制御弁18はアーム系パイロット圧導入通路paのパイロット圧のみで切り換わるため、従来の制御回路のようにパイロット圧と所定の関係を満足するスプリングを選定する必要もない。
なお、上記では作動流体として圧油を用いる例を説明したが、作動流体としては、油だけでなく、水など他の液体や、空気などの気体を用いることもできる。
例えば、水平引き作業など、アーム側の速度を速くしたい作業に適した制御が可能である。
P1 第1ポンプ
P2 第2ポンプ
P3 第3ポンプ
1 (第1切換弁である)ブーム用の切換弁
2 (第2切換弁である)アーム用の切換弁
3 旋回用の切換弁
11 (第2合流制御弁である)アーム合流制御弁
11a パイロット室
12 センターバイパス通路
13 アーム合流通路
14 ブーム合流通路
17 (第1合流制御弁である)ブーム合流制御弁
17a パイロット室
18 連通制御弁
18a パイロット室
19 ドレン通路
20 タンク通路
T タンク

Claims (6)

  1. 第1シリンダに作動流体を導く第1ポンプと、
    第2シリンダに作動流体を導く第2ポンプと、
    上記第1ポンプと上記第1シリンダとを連通又は遮断する第1切換弁と、
    上記第2ポンプと上記第2シリンダとを連通又は遮断する第2切換弁と、
    上記第1及び第2シリンダに作動流体を導く第3ポンプと、
    上記第3ポンプと上記第1又は第2シリンダとを連通又は遮断する第1合流制御弁と、
    上記第1切換弁によって上記第1ポンプと上記第1シリンダとが連通されるか否かにかかわらず、上記第2切換弁によって上記第2ポンプと上記第2シリンダとが連通された場合に、上記第1合流制御弁を制御して上記第3ポンプと上記第1シリンダとを遮断して、上記第3ポンプから吐出する作動流体を上記第2シリンダに導く連通制御弁とを備える
    ことを特徴とするパワーショベルの流体圧制御装置。
  2. 上記第1合流制御弁は、
    スプリングの付勢力により上記第3ポンプと上記第1シリンダとを遮断する位置に切り換えられる遮断位置と、パイロット室を有して上記パイロット室に上記第1切換弁のパイロット圧を導くことにより上記第3ポンプと上記第1シリンダとを連通する位置に切り換えられる連通位置とを有する
    ことを特徴とする請求項1に記載のパワーショベルの流体圧制御装置。
  3. 上記連通制御弁は、
    上記第1切換弁によって上記第1ポンプと上記第1シリンダとが連通され、かつ上記第2切換弁によって上記第2ポンプと上記第2シリンダとが遮断された場合に、上記第1切換弁のパイロット圧を上記第1合流制御弁のパイロット室に導き、上記第1合流制御弁を上記連通位置に切り換える
    ことを特徴とする請求項2に記載のパワーショベルの流体圧制御装置。
  4. 上記連通制御弁は、
    上記第2切換弁によって上記第2ポンプと上記第2シリンダとが連通された場合に、上記第1合流制御弁のパイロット室とタンクとを連通させる
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載のパワーショベルの流体圧制御装置。
  5. 上記第3ポンプと上記タンクとを連通又は遮断する第2合流制御弁を更に備え、
    上記第2合流制御弁は、
    スプリングの付勢力により上記第3ポンプと上記タンクとを連通する位置に切り換えられる連通位置と、パイロット室を有して上記パイロット室に上記第2切換弁のパイロット圧を導くことにより上記第3ポンプと上記タンクとを遮断する位置に切り換えられる遮断位置とを有する
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のパワーショベルの流体圧制御装置。
  6. 上記第1切換弁は、上記第1ポンプと上記第1シリンダとの間に設けられ、
    上記第2切換弁は、上記第2ポンプと上記第2シリンダとの間に設けられ、
    上記第1合流制御弁は、上記第3ポンプの下流に設けられ、
    上記第2合流制御弁は、上記第1合流制御弁と上記第2切換弁との間に設けられる
    ことを特徴とする請求項5に記載のパワーショベルの流体圧制御装置。
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