JP2015206420A5

JP2015206420A5 -

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Publication number: JP2015206420A5
Application number: JP2014087721A
Authority: JP
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2016-09-01

Description

コントロールバルブ装置４は、第１〜第３圧油供給路１０５，２０５，３０５に接続され、メインポンプ１０２の第１及び第２吐出ポート１０２ａ，１０２ｂ、メインポンプ２０２の第３吐出ポート２０２ａから複数のアクチュエータ３ａ〜３ｈに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉ，６ｊと、複数の流量制御弁６ａ〜６ｊの前後差圧が目標差圧に等しくなるよう複数の流量制御弁６ａ〜６ｊの前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７ｉ，７ｊと、複数の流量制御弁６ａ〜６ｊのスプールと一緒にストロークし、各流量制御弁の切り換わりを検出するための複数の操作検出弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ，８ｉ、８ｊと、第１圧油供給路１０５に接続され、第１圧油供給路１０５の圧力（第１吐出ポート１０２ａの吐出圧）PD1を設定圧力以上にならないように制御するメインリリーフ弁１１４と、第２圧油供給路２０５に接続され、第２圧油供給路２０５の圧力（第２吐出ポート１０２ｂの吐出圧）PD2を設定圧力以上にならないように制御するメインリリーフ弁２１４と、第３圧油供給路３０５に接続され、第３圧油供給路３０５の圧力（第３吐出ポート２０２ａの吐出圧）PD3を設定圧力以上にならないように制御するメインリリーフ弁３１４と、第１圧油供給路１０５に接続され、第１圧油供給路１０５の圧力が自身のバネの設定圧力と第１吐出ポート１０２ａから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータの最高負荷圧との和よりも高くなると開状態になって第１圧油供給路１０５の圧油をタンクに戻すアンロード弁１１５と、第２圧油供給路２０５に接続され、第２圧油供給路２０５の圧力が自身のバネの設定圧力と第２吐出ポート１０２ｂから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータの最高負荷圧との和よりも高くなると開状態になって第２圧油供給路２０５の圧油をタンクに戻すアンロード弁２１５と、第３圧油供給路３０５に接続され、第３圧油供給路３０５の圧力が自身のバネの設定圧力と第３吐出ポート２０２ａから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータの最高負荷圧との和よりも高くなると開状態になって第３圧油供給路３０５の圧油をタンクに戻すアンロード弁３１５とを備えている。

メインポンプ１０２のレギュレータ１１２（ポンプ制御装置）は、差圧減圧弁１１１が出力するLS差圧（絶対圧Pls1）と差圧減圧弁２１１が出力するLS差圧（絶対圧Pls2）の低圧側を選択する低圧選択弁１１２ａと、低圧選択されたLS差圧と原動機回転数検出弁１３の出力圧（絶対圧）Pgrとの差圧により動作するＬＳ制御弁１１２ｂであって、Pls1又はPls2＞Pgrのときは入力側をパイロット圧油供給路３１ｂに連通させて出力圧を上昇させ、Pls1又はPls2＜Pgrのときは入力側をタンクＴに連通させて出力圧を減少させるＬＳ制御弁１１２ｂと、ＬＳ制御弁１１２ｂの出力圧が導かれ、その出力圧の上昇によってメインポンプ１０２の傾転（容量）を減少させるＬＳ制御ピストン１１２ｃと、メインポンプ１０２の第１及び第２圧油供給路１０５，２０５のそれぞれの圧力が導かれ、それらの圧力の上昇によってメインポンプ１０２の傾転（容量）を減少させるトルク制御（馬力制御）ピストン１１２ｅ，１１２ｄと、メインポンプ２０２の第３吐出ポート２０２ａの圧力が減圧弁１１２ｇを介して導かれ、その圧力の上昇によってメインポンプ１０２の傾転（容量）を減少させるトルク制御（馬力制御）ピストン１１２ｆを備えている。

第２バルブブロック２０４は、アクチュエータ３ｂ（アームシリンダ）と流量制御弁６ｂとを接続するアクチュエータ油路７５ａ，７５ｂに設けられた補給回路７６を有し、補給回路７６も、補給回路７２，７４と同様に、アームシリンダ３ｂの慣性駆動時に入口側アクチュエータ油路７５ａ又は７５ｂに圧油を補給するためのものであり、図１Ｂに示すように、第２排出油路２４８からアクチュエータ油路７５ａ，７５ｂへ向かう圧油の流れのみを許す逆止弁７６ａ，７６ｂを備えている。第２排出油路２４８は第２バルブブロック２０４内の油圧機器の共通の排出油路であり、図示する如く、流量制御弁６ｂ，６ｅ，６ｇ，６ｈ、メインリリーフ弁２１４、アンロード弁２１５の排出ポートも第２排出油路２４８に接続されている。

第３バルブブロック３０４は、アクチュエータ３ａ（ブームシリンダ）と流量制御弁６ａとを接続するアクチュエータ油路７７ａ，７７ｂに設けられた補給回路７７を有し、補給回路７８も、補給回路７２，７４，７６と同様に、アームシリンダ３ａの慣性駆動時に入口側アクチュエータ油路７７ａ又は７７ｂに圧油を補給するためのものであり、図１Ｂに示すように、第３排出油路３４８からアクチュエータ油路７７ａ，７７ｂへ向かう圧油の流れのみを許す逆止弁７８ａ，７８ｂを備えている。第３排出油路３４８は第３バルブブロック３０４内の油圧機器の共通の排出油路であり、図示する如く、流量制御弁６ａ、メインリリーフ弁３１４、アンロード弁３１５の排出ポートも第３排出油路３４８に接続されている。

図３において、作業機械としてよく知られている油圧ショベルは、下部走行体１０１と、上部旋回体１０９と、スイング式のフロント作業機１０４を備え、フロント作業機１０４は、ブーム１０４ａ、アーム１０４ｂ、バケット１０４ｃから構成されている。上部旋回体１０９は下部走行体１０１に対して旋回モータ３ｃによって旋回可能である。上部旋回体１０９は基礎下部構造をなす旋回メインフレーム１０７を備え、旋回メインフレーム１０７の前部にはスイングポスト１０３が取り付けられ、このスイングポスト１０３にフロント作業機１０４が上下動可能に取り付けられている。スイングポスト１０３はスイングシリンダ３ｅの伸縮により旋回メインフレーム１０７に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機１０４のブーム１０４ａ、アーム１０４ｂ、バケット１０４ｃはブームシリンダ３ａ，アームシリンダ３ｂ，バケットシリンダ３ｄの伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体１０１のトラックフレーム１０５を支持する中央フレームには、ブレードシリンダ３ｈの伸縮により上下動作を行うブレード１０６が取り付けられている。下部走行体１０１は、走行モータ３ｆ，３ｇ（図３では左側のみ図示）の回転により左右の履帯１０１ａ，１０１ｂ（図３では左側のみ図示）を駆動することによって走行を行う。

補助バルブセクション１０４ｇは、メインリリーフ弁１１４、アンロード弁１１５、差圧減圧弁１１１及び第２切換弁１４６を内蔵し、補助バルブセクション２０４ｇは、メインリリーフ弁２１４、アンロード弁２１５、差圧減圧弁２１１及び第３切換弁２４６を内蔵し、補助バルブセクション３０４ｇは、メインリリーフ弁３１４、アンロード弁３１５及び差圧減圧弁３１１を内蔵している。

以上のように操作レバー中立時には、レギュレータ１１２，２１２のＬＳ制御弁１１２ｂ，２１２ｂにはエンジン回転数に応じた絶対圧Pgr(目標差圧)とアンロード弁１１５，２１５，３１５の設定圧にほぼ等しい絶対圧Pls1，Pls2，Pls3が導かれ、Pls1，Pls2，Pls3＞Pgrである結果、レギュレータ１１２，２１２のＬＳ制御弁１１２ｂ，２１２ｂは図示の位置となるよう作動し、ＬＳ制御ピストン１１２ｃ，２１２ｃにパイロット油圧源の圧力が導かれ、メインボンブ１０２，２０２の傾転角が最小になり、メインポンプ１０２，２０２の吐出流量も最小となる。

＜旋回緩操作減速時＞
次に、上部旋回体１０９が定常回転をしている状態から、旋回用の操作装置の操作レバーを緩操作で戻したときの動作を説明する。

このようにレギュレータ１１２のＬＳ制御弁１１２ｂに導かれる絶対圧Pls1は大きくなるが、原動機回転数検出弁１３の差圧減圧弁５１から出力される絶対圧Pgr（目標差圧）はエンジン回転数が一定であれば一定であるので、ＬＳ制御弁１１２ｂは図示右側の位置に切り替わることになり、ＬＳ制御ピストン１１２ｃにパイロット圧油供給路３１ｂの圧力が導かれ、メインポンプ１０２の傾転角が最小になり、メインポンプ１０２の吐出流量も最小となる。

図１において、アーム用の操作装置の操作レバーを例えばアームシリンダ３ｂが伸長する向き、つまりアームクラウド方向にフルに操作すると、バルブブロック１０４，２０４のアームシリンダ３ｂ駆動用の流量制御弁６ｂ，６ｊが図１中で下方向に切り換わり、アームシリンダ３ｂに圧油が供給される。このとき、図２Ｂに示したように、流量制御弁６ｂ，６ｊのスプールストロークはＳ２以上となり、流量制御弁６ｂのメータイン通路の開口面積はＡ１に保たれ、流量制御弁６ｊのメータイン通路の開口面積はＡ２となる。

また、最高負荷圧Plmax1, Plmax2はメインポンプ１０２の第１及び第２吐出ポート１０２ａ，１０２ｂの吐出圧PD1，PD2（PD1＝PD2）ともに差圧減圧弁１１１，２１１に導かれ、最高負荷圧Plmax1, Plmax2とボンブ吐出圧Pd1，Pd2との差圧が絶対圧Pls1，Pls2として出力され、レギュレータ１１２の低圧選択弁１１２ａにその絶対圧Pls1，Pls2が導かれる。

アームシリンダ３ｂを定常速度で駆動しているときには、最高負荷圧Plmax1, Plmax2と吐出圧Pd1，Pd2との差圧Pls1，Pls2は目標差圧Pgrと等しい状態となっており、吐出圧Pd1，Pd2は最高負荷圧Plmax1、Plmax2よりも目標差圧Pgrの分だけ高い状態に保たれる。

流量制御弁６ｆ，６ｇが切り換わると、操作検出弁８ｆ，８ｇも切り換わる。しかし、このときは、その他のアクチュエータ駆動用の流量制御弁の操作検出弁８ａ，８ｉ，８ｃ，８ｄ，８ｊ，８ｂ，８ｅ，８ｈが中立位置にあるため、絞り４３を経由して圧油供給路３１ｂから走行複合操作検出油路５３に供給される圧油は、タンクＴに排出される。このため、第１〜第３切換弁４０，１４６，２４６を図中下方向に切り換える圧力はタンク圧と等しくなるので、第１〜第３切換弁４０，１４６，２４６は、バネの働きによって図中下側の切換位置に保持される。これにより、第１圧油供給路１０５と第２圧油供給路２０５とは遮断され、かつ第２負荷圧検出回路１３２の最下流のシャトル弁９ｇには第１切換弁４０を介してタンク圧が導かれ、第１負荷圧検出回路１３１の最下流のシャトル弁９ｆには第２切換弁２４６を介してタンク圧が導かれる。このため走行モータ３ｆの負荷圧は、シャトル弁９ｃ，９ｄ，９ｊ，９ｆによって最高負荷圧Plmax1として第１負荷圧検出回路１３１に導出され、走行モータ３ｇの負荷圧は、シャトル弁９ｂ，９ｅ，９ｇ，９ｈによって最高負荷圧Plmax2として第２負荷圧検出回路１３２に導出され、アンロード弁１１５，２１５はそれぞれ第１及び第２圧油供給路１０５，２０５の圧油をタンクＴに排出する油路を遮断する。

このようにレギュレータ１１２のＬＳ制御弁１１２ｂに導かれる絶対圧Pls1又はPls2は大きくなるが、原動機回転数検出弁１３の差圧減圧弁５１から出力される絶対圧Pgr（目標差圧）はエンジン回転数が一定であれば一定であるので、ＬＳ制御弁１１２ｂは図示右側の位置に切り替わることになり、ＬＳ制御ピストン１１２ｃにパイロット圧油供給路３１ｂの圧力が導かれ、メインポンプ１０２の傾転角が最小になり、メインポンプ１０２の吐出流量も最小となる。

＜走行複合操作時＞
例えば左右の走行操作レバーとブーム操作レバーのブーム上げ操作を同時に入力した場合、走行モータ３ｆ，３ｇ駆動用の流量制御弁６ｆ，６ｇとブームシリンダ３ａ駆動用の流量制御弁６ａ，６ｉが図中で上方向に切り換わる。流量制御弁６ｆ，６ｇ，６ａ，６ｉが切り換わると、操作検出弁８ｆ，８ｇ，８ａ，８ｉも切り換わり、走行複合操作検出油路５３をタンクＴに導く全ての油路が遮断される。このため、走行複合操作検出油路５３の圧力はパイロット圧油供給路３１ｂの圧力に等しくなり、第１切換弁４０、第２切換弁１４６及び第３切換弁２４６は図中下方向に押されて第２位置に切り換わり、第１圧油供給路１０５と第２圧油供給路２０５は連通し、かつ第２負荷圧検出回路１３２の最下流のシャトル弁９ｈには第２切換弁１４６を介して第１負荷圧検出回路１３１によって検出された最高負荷圧Plmax1が導かれ、第１負荷圧検出回路１３１の最下流のシャトル弁９ｉには第３切換弁２４６を介して第２負荷圧検出回路１３２によって検出された最高負荷圧Plmax2が導かれる。

一方、このとき、ブーム操作レバーが微操作なので、ブームシリンダ３ａのメイン駆動用の流量制御弁６ａのメータイン通路の開口面積はＡ１となり、アシスト駆動用の流量制御弁６ｉのメータイン通路の開口面積は０に維持される。ブームシリンダ３ａの負荷圧は流量制御弁６ａの負荷ポートを介して第３負荷圧検出回路１３３によって最高負荷圧Plmax3として検出され、アンロード弁３１５と差圧減圧弁３１１に導かれる。アンロード弁３１５は第３圧油供給路３０５の圧油をタンクＴに排出する油路を遮断する。差圧減圧弁３１１はメインポンプ２０２の第３吐出ポート２０２ａの吐出圧PD3と最高負荷圧Plmax3との差圧（ＬＳ差圧）を絶対圧Pls3として出力する。このPls3はＬＳ制御弁２１２ｂに導かれる。ＬＳ制御弁２１２ｂは、目標ＬＳ差圧である原動機回転数検出弁１３の出力圧である絶対圧Pgrと上記絶対圧Pls3を比較し、絶対圧Pls3が絶対圧Pgr（目標差圧）と等しくなるようにメインポンプ２０２の傾転が制御される。これによりメインポンプ２０２の第３吐出ポート２０２ａからブーム操作レバーの入力に応じた流量がブームシリンダ３ａボトム側に供給される。

１原動機
１０２スプリットフロータイプのメインポンプ（ポンプ装置；第１油圧ポンプ）
１０２ａ，１０２ｂ第１及び第２吐出ポート
１１２レギュレータ（ポンプ制御装置）
１１２ａ低圧選択弁
１１２ｂＬＳ制御弁
１１２ｃＬＳ制御ピストン
１１２ｄ，１１２ｅ，１１２ｆトルク制御（馬力制御）ピストン
１１２ｇ減圧弁
２０２シングルフロータイプのメインポンプ（ポンプ装置；第２油圧ポンプ）
２０２ａ第３吐出ポート
２１２レギュレータ（ポンプ制御装置）
２１２ｂＬＳ制御弁
２１２ｃＬＳ制御ピストン
２１２ｄトルク制御（馬力制御）ピストン
１０５第１圧油供給路
２０５第２圧油供給路
３０５第３圧油供給路
１１５アンロード弁（第１アンロード弁）
２１５アンロード弁（第２アンロード弁）
３１５アンロード弁（第３アンロード弁）
１１１，２１１，３１１差圧減圧弁
１４６，２４６第２及び第３切換弁
３ａ〜３ｈ複数のアクチュエータ
３ａブームシリンダ
３ｂアームシリンダ
３ｆ，３ｇ左右走行モータ
４コントロールバルブ装置
６ａ〜６ｊ流量制御弁
７ａ〜７ｊ圧力補償弁
８ａ〜８ｊ操作検出弁
９ｃ〜９ｊシャトル弁
１３原動機回転数検出弁
２４ゲートロックレバー
３０パイロットポンプ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃパイロット圧油供給路
３２パイロットリリーフバルブ
４０第１切換弁
４３絞り
５２バイパスチェックバルブ
５３走行複合操作検出油路
５４タンク戻り回路
５６オイルクーラ
５７背圧発生装置
５７ｗ圧力制御弁
６４中間ブロック
７１ａ，７１ｂアクチュエータ油路
７２補給回路
７３ａ，７３ｂアクチュエータ油路
７４補給回路
７５ａ，７５ｂアクチュエータ油路
７６補給回路
７７ａ，７７ｂアクチュエータ油路
７８補給回路
８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂアクチュエータ油路
８１，８２カウンターバランス弁
１００ゲートロック弁
１０４第１バルブブロック
１０７旋回フレーム
１４７第１戻りライン
２４７第２戻りライン
３４７第３戻りライン
１４８第１排出油路
２４８第２排出油路
３４８第３排出油路
２０４第２バルブブロック
３０４第３バルブブロック
１２２，１２３，１２４ａ，１２４ｂ操作装置
１３１，１３２，１３３第１，第２，第３負荷圧検出回路
Ｂ１第１配管
Ｂ２第２配管
Ｂ３配管
Ｔタンク
Ｖバルブ組立体