JP2680300B2 - 油圧シヨベルの油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、油圧ショベルの油圧回路に関するもので
ある。 〔従来の技術〕 第３図は、従来の油圧ショベルの油圧回路を示すもの
である。第３図において、参照符号１および２は原動機
によって駆動される第１の油圧ポンプおよび第２の油圧
ポンプ（以下、単にポンプと称する場合もある。）をそ
れぞれ示し、３はタンク、13は旋回モータ、14はアーム
シリンダ、15はブームシリンダを示す。また、参照符号
５、６、37および８は、前記第１のポンプ１に接続さ
れ、それぞれ一側走行モータ、ブームシリンダ15の増
速、旋回モータ13およびアームシリンダ14を制御する方
向切換弁であり、前記切換弁５、６および37は並列に接
続されている。さらに、参照符号16、17は切換弁37、８
の供給通路であり、切換弁８は、前記各切換弁５、６お
よび37とは、タンデムに接続されると共に、絞り４を介
してパラレル通路18により、パラレルに接続されてい
る。 これに対し、参照符号９、10、11および12は、前記第
２のポンプ２に接続され、それぞれ他側走行モータ、ブ
ームシリンダ15、バケットシリンダおよびアームシリン
ダ14の増速を制御する方向切換弁であり、前記切換弁
９、10および11は並列に接続され、切換弁12は前記各切
換弁９、10および11とはタンデムに接続されている。 また、前記アーム切換弁８とアーム増速切換弁12およ
び前記ブーム切換弁10とビーム増速切換弁６とは、それ
ぞれ連動操作できるように構成されている。 次に、前記従来の油圧ショベルの油圧回路において、
アーム切換弁８および旋回切換弁37を、単独または複合
操作した場合の動作について説明する。 まず、アーム切換弁８を、8a側に単独操作すると、第
１のポンプ１の圧油の大部分がセンタバイパス通路21を
経て、また残部はパラレル通路18および絞り４を介して
供給路17を経て、それぞれ切換弁８に対して合流する。
合流したポンプ１の圧油は、切換弁８を通過してアーム
シリンダ14のヘッドエンド側へ供給され、これによりア
ームシリンダ14を伸張させて、アームをクラウドさせ
る。そして、アームシリンダ14のロッドエンド側から排
出される圧油は、アーム切換弁８を経てタンク３へ戻
る。 次いで、図示しない操作杆を更に操作すると、アーム
増速切換弁12が、12aの位置に切換わり、第２のポンプ
２の圧油が、アーム増速切換弁12を経て第１のポンプ１
の圧油に合流し、アームシリンダ14のヘッドエンド側に
供給されて、アームシリンダ14は高速で伸張する。そし
て、ロッドエンド側の圧油は、アーム切換弁８とアーム
増速切換弁12とに分散経由して、タンク３に還流する。 そこで、アーム切換弁８を、8b側に切換え、さらにア
ーム増速切換弁12を、12b側に切換えると、8b、12bの位
置は、それぞれ8a、12aの位置とはシリンダ接続口に対
する給排路が逆になる以外、前記と同じであるから、ア
ームシリンダ14を収縮させかつ増速切換弁12の操作によ
って収縮速度を増加する。 再び、アーム切換弁８を、8a側へ切換え、旋回切換弁
37のいずれかの切換位置、例えば37aの位置へ同時に切
換えると、旋回切換弁37がセンタバイパス通路21を遮断
するので、アームシリンダ14は絞り４を通過した圧油の
みが供給される。 この場合、アームシリンダ14の伸張方向の負荷圧力を
低く、旋回モータ13の起動圧力は高いので、初期には大
部分の圧油がアームシリダ14へ供給され、その際絞り４
に生ずる損失圧力とアームシリンダの負荷圧力との和
が、旋回モータ13の起動圧力と平衡するように両者への
流量が配分される。旋回モータ13は、起動後加速が進む
につれて負荷圧力が減少するので、絞りの損失圧力が減
少することによって、両者の圧力が平衡するように、ア
ームシリンダ14に対してはより少ない流量が配分され、
旋回モータ13に対してはより多くの流量が配分される。
また、アームシリンダ14には、操作杆をより多く操作す
ることにより、アーム増速切換弁12が第２のポンプ２の
吐出油をも供給できるので、旋回およびアームのバラン
スがとれた操作を達成することができる。 また、アーム切換弁８を、8b側へ切換えると同時に、
旋回切換弁37を、37a側へ切換えると、アームシリンダ1
4が収縮しながら旋回モータ13を回転し始める。アーム
シリンダ14の収縮時の負荷圧力は、伸張時に比べて高い
ので、この状態ではアームシリダ14に対する流量配分
は、伸張時よりも少ない。しかし、前記と同様にアーム
増速切換弁12の操作により、第２のポンプ２の吐出油を
利用できるので、旋回およびアームの同時操作に際して
のバランスに目立った不具合は生じない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、ブーム切換弁10を、10aの位置へ切換
え、ブーム増速切換弁６を、6aの位置へ切換えて、ブー
ムシリンダ15を伸張させると同時にアーム切換弁８を、
8bの位置に切換えて、アームシリンダ14を収縮させる場
合、アームシリンダ14へ配分される流量は、全て絞り４
を通過する。アームシリンダ14の負荷圧力は、シリンダ
収縮時は高いので、ブームシリンダ15の負荷圧力と平行
すべく、アームシリンダ14の負荷圧力に上乗させる絞り
４の損失圧力は低く押えられてしまい、その損失圧力で
通過し得る流量は著しく少ない。 従って、ブームシリンダ15へは第２のポンプ２の全吐
出量と第１のポンプ１の吐出油の大部分が供給されるの
に反して、アームシリンダ14へは第１のポンプ１の吐出
油のうちの少量しか供給されない。このように、従来技
術においては、ブーム上げとアームダンプの同時操作の
バランスを適正にとることができないという問題点があ
った。 そこで、本発明の目的は、旋回とアームを同時操作を
バランスのとれたものとすると共に、ブーム上げとアー
ムダンプの同時操作についても、バランス良く制御する
ことができる油圧ショベルの油圧回路を提供することに
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 前記目的を達成するため、本発明に係る油圧ショベル
の油圧回路は、複数の油圧ポンプと、これらの油圧ポン
プからの圧油によって駆動する走行モータ、ブームシリ
ンダ、旋回モータ、バケットシリンダおよびアームシリ
ンダからなるアクチュエータと、前記油圧ポンプから前
記各アクチュエータに供給される圧油の方向および流量
をそれぞれ制御する複数の方向切換弁とを備えた油圧シ
ョベルの油圧回路において、 第１のポンプに対しセンタバイパス通路および供給通
路を介して互いにタンデムに接続された旋回モータを制
御する上流側の旋回切換弁と、アームシリンダを制御す
る下流側のアーム切換弁と、前記旋回切換弁への供給通
路とパラレルに接続されると共にセンタバイパス通路と
タンデムに接続された他の方向切換弁とを備え、 前記旋回切換弁には、その供給通路が、中立位置にお
いて前記アーム切換弁への供給通路と連通するための内
部通路を設けると共に、 前記旋回切換弁のそれぞれ切換位置において前記内部
通路の開口面積を減ずるための絞りを前記旋回切換弁の
内部に形成したことを特徴とする。 〔作用〕 本発明に係る油圧ショベルの油圧回路によれば、上流
側の旋回切換弁と下流側のアーム切換弁とを同時操作す
る時は、上流側の旋回切換弁の切換位置に応じて、この
切換弁内に形成し通路の開口面積を減じる絞りを介し
て、下流側のアーム切換弁へ圧油が供給されるため、バ
ランスのよい旋回とアームの同時操作が行われる。 また、本発明によれば、上流側の旋回切換弁を中立に
保ち、下流側のアーム切換弁の負荷圧力がさらに上流側
の（ブーム増速）切換弁の負荷圧力より幾らか低めの状
態にある場合での同時操作時においては、旋回切換弁の
絞りを介さずに第１のポンプの吐出圧油の大部分をアー
ム切換弁へ供給できるので、アーム切換弁で制御するア
ームシリンダの作動速度が著しく低下するのが防止され
る。この場合、前記上流側の切換弁が制御するブームシ
リンダへは、従来と同様に第２のポンプの圧油を供給し
得るため、アームダンプ操作とブーム上げ操作とのバラ
ンスのよい同時操作性が得られる。 〔実施例〕 次に、本発明に係る油圧ショベルの油圧回路の実施例
につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。 第１図は本発明に係る油圧ショベルの油圧回路の一実
施例を示す油圧回路図であり、第２図は、本発明に係る
油圧ショベルの油圧回路の主要部分を構成する複数の切
換弁を集積した複合制御弁の構成を示す概略断面図であ
る。なお、説明の便宜上、第３図に示す従来の油圧回路
の構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符
号を付して対応される。 第１図において、参照符号１および２は第１の油圧ポ
ンプおよび第２の油圧ポンプをそれぞれ示し、３はタン
ク、13は旋回モータ、14はアームシリンダ、15はブーム
シリンダを示す。また、参照符号５、６、７および８
は、前記第１のポンプ１に接続され、それぞれ一側走行
モータ、ブームシリンダ15の増速、旋回モータ13および
アームシリンダ14を制御する方向切換弁であり、前記各
切換弁５、６および７は並列に接続されている。さら
に、参照符号16、17は切換弁７、８の共通通路であり、
切換弁８は、前記各切換弁５、６および７とは、タンデ
ムに接続されている。 これに対し、参照符号９、10、11および12は、前記第
２のポンプ２に接続され、それぞれ他側走行モータ、ブ
ームシリンダ15、バケットシリンダおよびアームシリン
ダ14の増速を制御する方向切換弁であり、前記切換弁
９、10および11は並列に接続され、切換弁12は前記各切
換弁９、10および11とはタンデムに接続されている。 また、前記アーム切換弁８とアーム増速切換弁12およ
び前記ブーム切換弁10とブーム増速切換弁６とは、それ
ぞれ連動操作できるように構成されている。 そこで、本発明においては、旋回切換弁７には、その
供給通路16が、中立位置においてアーム切換弁８への供
給通路17と連通するための内部通路を設けると共に、左
右の切換え位置7a、7bにおいて前記内部通路の開口面積
を減ずるための絞り4a、4bを、前記旋回切換弁７の内部
に形成したことを特徴とする。 このような油圧ショベルの油圧回路によれば、前記ア
ーム切換弁８を、8aまたは8bの位置へ切換えた場合、第
１のポンプ１の圧油は、上流側の旋回切換弁７の供給通
路16を経て、アーム切換弁８の供給通路17へ供給され、
このアーム切換弁８を通過し、アームシリンダ14のヘッ
ドエンド側またはロッドエンド側へ供給されて、アーム
シリンダ14を伸縮動作させる。 さらに、アーム用操作杆をさらに操作すると、アーム
増速切換弁12が、12aまたは12bの位置に切換わり、第２
のポンプ２の圧油は、第１のポンプ１の圧油に合流し、
アームシリンダ14を高速で伸縮動作させる。 次いで、前記アーム切換弁８を、8aまたは8bの位置へ
切換えると共に、旋回切換弁７を、7aまたは7bの位置へ
切換えた場合、アーム切換弁８の供給通路17へ供給され
る第１のポンプ１の圧油は、全ての前記旋回切換弁７に
設けた絞り4aまたは4bを通過し、この際に発生する損失
圧力とアームシリンダ14の負荷圧力との合計が、旋回モ
ータ13の起動圧力に達し、旋回およびアームのバランス
がとれた同時操作を、従来の油圧回路と同様に実現する
ことができる。 また、ブーム切換弁10を、10aの位置へ切換えると共
に、ブーム増速用切換弁６を、6aの位置へ切換えて、ア
ームシリンダ14を収縮させる場合、旋回切換弁７は中立
位置にあるため、第１のポンプ１が吐出する圧油は、旋
回切換弁７の前記絞り4a、4bの介在しない経路を経て、
アームシリンダ14へ供給される。しかるに、アームシリ
ンダ14の収縮時の負荷圧力は、ブームシリンダ15の伸張
時の負荷圧力より幾らか低いので、アームシリンダ14は
第１のポンプ１の吐出する圧油の大部分で駆動され、ブ
ームシリンダ15は第１のポンプ１の吐出圧油の残余と第
２のポンプ２の吐出圧油との合計で駆動され、アームダ
ンプとブーム上げの同時操作を、バランス良く制御する
ことができる。 次に、本発明に係る油圧ショベルの油圧回路の主要部
分を構成する複数の切換弁を集積した複合制御弁41を例
示した第２図に基づいて、その構造を説明すると共に、
重複するが油圧回路としての動作を説明する。 第２図は、前記複合制御弁41を構成を示すものであ
る。第２図において、複合制御弁41は、ポンプ接続口49
からタンク接続口43へ連通するセンタバイパス通路21を
中央部に設けた弁体42に、前記センタバイパス通路21を
中立位置で連通し、左右の両切換位置で遮断するスプー
ル45、46、47および48を摺動自在に嵌挿した、切換弁
５、６、７および８を一体的に集積した構成からなる。 そこで、前記弁体42のセンタバイパス通路21の両外側
において、左右対称的に配設した供給通路16を、ポンプ
接続口49から切換弁７に亘って延在させる。また、切換
弁８に対する供給通路17も、センタバイパス通路21の両
端に設け、相互の間は図示に対し立体的に設けられる通
路で連通し、図示の右側部分の供給通路を切換弁７の供
給通路16に隣接するように延在させる。 そして、前記供給通路16と供給通路17とは、旋回切換
弁７のスプール47に設けた細径部により、中立時に連通
する通路を形成すると共に、前記旋回切換弁７を、右ま
たは左へ切換えたときに、前記スプール47に設けた細径
部の両端近傍に絞りを形成する切欠部44a、44bを設ける
ことにより、前記通路の開口面積を減じるように構成す
る。なお、第２図において、前記切欠部44a、44bは、細
径部の両側の外周面を部分的にスプール軸心に平行な平
面で削り落とした形状のものとして示したが、この種の
ものに限定されることなく、例えばテーパ状平面や円錐
面等、それぞれ用途に合わせに任意に選択設計すること
ができる。 さらに、供給通路16および17の両外側には、前記各ア
クチュエータを接続するシリンダポート23、24、25、2
6、27、28、29および30を設け、それぞれ対応する油圧
モータおよびシリンダと連通接続する。そして、供給通
路16および17の両側の最外側には、戻り通路20を設け
て、タンク３に連通接続する。 そこで、例えばアーム切換弁８のスプール48を、右へ
切換えると、第１のポンプ１の吐出する圧油は、タンク
３へ還流する経路となっていたセンタバイパス通路21が
遮断されるので、供給通路16および供給通路17に露出す
るスリーブ48の横孔31、軸方向孔35、横孔32、シリンダ
ポート29を経て、アームシリンダ14へ供給される。ま
た、この場合、アームシリンダ14の他側の圧油は、シリ
ンンダポート30、スプール48の横孔33、横方向孔36、横
孔34、戻り通路20を経て、タンク３へ排出される。この
結果、アームシリンダ14は収縮する。そこで、アーム切
換弁８を、前記とは反対に左へ切換えると、切換弁８は
対称的に構成されているので、アームシリンダ14は伸張
させる。 ブーム増速切換弁６は、前記と同様に動作するように
構成されているが、第１図に示すように、シリンダポー
ト25、26はシリンダヘット側のみに接続し、かつスプー
ル46は中立位置からシリンダヘッド側が第１のポンプ１
に接続される側にのみ動き得るように拘速して使用する
のが一般的である。 旋回切換弁７は、アーム切換弁８と同様に、スプール
47を右または左への切換えに応じて、シリンダポート2
7、28へ圧油を給排し、旋回モータ13は右または左旋回
させると共に、下流側切換弁８への供給油量を、前記切
欠部44aまたは44bによって形成された絞りにより制限す
ることができる。 以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神
を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うこ
とができる。 〔発明の効果〕 前述したように、本発明の油圧ショベルの油圧回路に
おいて、複数の油圧ポンプと、これらの油圧ポンプから
の圧油によって駆動する走行モータ、ブームシリンダ、
旋回モータ、バケットシリンダおよびアームシリンダか
らなるアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記各ア
クチュエータに供給される圧油の方向および流量をそれ
ぞれ制御する複数の方向切換弁とを備えた油圧ショベル
の油圧回路において、第１のポンプに対しセンタバイパ
ス通路および供給通路を介して互いにタンデムに接続さ
れた旋回モータを制御する上流側の旋回切換弁と、アー
ムシリンダを制御する下流側のアーム切換弁と、前記旋
回切換弁への供給通路とパラレルに接続されると共にセ
ンタバイパス通路とタンデムに接続された他の方向切換
弁とを備え、前記旋回切換弁には、その供給通路が、中
立位置において前記アーム切換弁への供給通路と連通す
るための内部通路を設けると共に、前記旋回切換弁のそ
れぞれ切換位置において前記内部通路の開口面積を減ず
るための絞りを前記旋回切換弁の内部に形成することに
より、上流側の旋回切換弁と下流側のアーム切換弁とを
同時操作する時は、上流側の旋回切換弁の切換位置に応
じて、この切換弁内に形成した通路の開口面積を減じる
絞りを介して、下流側のアーム切換弁へ圧油が供給され
るため、バランスのよい旋回とアームの同時操作が可能
である。 また、上流側の旋回切換弁を中立に保ち、下流側のア
ーム切換弁の負荷圧力がさらに上流側の（ブーム増速）
切換弁の負荷圧力より幾らか低めの状態にある場合での
同時操作時においては、旋回切換弁の絞りを介さずに第
１のポンプの吐出圧油の大部分をアーム切換弁へ供給で
きるので、アーム切換弁で制御するアームシリンダの作
動速度が著しく低下するのを防止することができる。こ
の場合、前記上流側の切換弁が制御するブームシリンタ
へは、従来と同様に第２のポンプの圧油を供給し得るた
め、アームダンプ操作とブーム上げ操作とのバランスの
よい同時操作性を得ることができる。 さらに、前記旋回切換弁の中立位置で連通する通路お
よび切換位置でその開口面積を減ずる絞りを、前記旋回
切換弁内に形成して設けたことにより、外部に別個の付
属部品を設けることなく、従来の複合制御弁の外径寸法
内に収められたコンパクトな構成からなる複合制御弁と
して構成することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る油圧ショベルの油圧回路の一実施
例を示す油圧回路図、第２図は本発明に係る油圧ショベ
ルの油圧回路の主要部分を構成する複数の切換弁を集積
した複合制御弁の構成を示す概略断面図、第３図は従来
の油圧ショベルの油圧回路の構成例を示す油圧回路図で
ある。 １……第１の油圧ポンプ ２……第２の油圧ポンプ ３……タンク 4a、4b……絞り ５、６、７、８……方向切換弁 ９、10、11、12……方向切換弁 13……旋回モータ 14……アームシリンダ 15……ブームシリンダ 16、17……供給通路 20……戻り通路 21……センタバイパス通路 23、24、25、26……シリンダポート 27、28、29、30……シリンダポート 31、32、33、34……横穴 35、36……軸方向穴 41……複合制御弁 42……弁体 43……タンク接続口 44a、44b……切欠部 45、46、47、48……スプール 49……ポンプ接続口

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．複数の油圧ポンプと、これらの油圧ポンプからの圧
   油によって駆動する走行モータ、ブームシリンダ、旋回
   モータ、バケットシリンダおよびアームシリンダからな
   るアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記各アクチ
   ュエータに供給される圧油の方向および流量をそれぞれ
   制御する複数の方向切換弁とを備えた油圧ショベルの油
   圧回路において、 第１のポンプに対しセンタバイパス通路および供給通路
   を介して互いにタンデムに接続された旋回モータを制御
   する上流側の旋回切換弁と、アームシリンダを制御する
   下流側のアーム切換弁と、前記旋回切換弁への供給通路
   とパラレルに接続されると共にセンタバイパス通路とタ
   ンデムに接続された他の方向切換弁とを備え、 前記旋回切換弁には、その供給通路が、中立位置におい
   て前記アーム切換弁への供給通路と連通するための内部
   通路を設けると共に、 前記旋回切換弁のそれぞれ切換位置において前記内部通
   路の開口面積を減ずるための絞りを前記旋回切換弁の内
   部に形成したことを特徴とする油圧ショベルの油圧回
   路。