JP2779332B2 - 油圧式ショベルの油圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は油圧式ショベルの油圧
制御装置に関するものであり、特に、１個のポンプで複
数個のアクチュエータを作動させる油圧式ショベルの油
圧制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の此種油圧式ショベルの油圧制御装
置について、図３乃至図５に従って説明する。図３に図
示する如く、複数個のアクチュエータ１，１…はコント
ロールバルブ２を介して１個のポンプ３によって作動さ
れる。コントロールバルブ２には前記複数個のアクチュ
エータ１，１…に夫々１対１に対応する複数個のスプー
ル４，４…が並設されている。かかる１個のポンプで複
数個のアクチュエータを作動する構成においては、ある
１個のアクチュエータに合わせてポンプの最大吐出量を
設定すると、他のアクチュエータ速度が速くなり過ぎる
場合がある。そこで、前記コントロールバルブ２には各
スプール４，４…毎に作動油をポンプ３からタンク５へ
バイパスしてブリードオフする油路（図中スプールの左
下ポンプポートＰと左上タンクポートＴとを接続する油
路、以下適宜「Ｐ−Ｔ油路」という。）が設けられてい
る。

【０００３】而して、各スプール４について可変絞り記
号を用いて等価回路を描くと、図４に図示する如くアク
チュエータ流入用絞り部Ｐ−Ｃと、アクチュエータ流出
用絞り部Ｃ−Ｔと、ポンプ・タンクバイパス用絞り部Ｐ
−Ｔ（前記Ｐ−Ｔ油路に相当）との３個の絞り部Ｐ−
Ｃ，Ｃ−Ｔ，Ｐ−Ｔにより構成されることとなる。そし
て、これらの絞り部Ｐ−Ｃ，Ｃ−Ｔ，Ｐ−Ｔはスプール
４の変位に応じて相互に連動して開閉される。そこで、
スプール４の変位位置に対する絞り部Ｐ−Ｃ，Ｃ−Ｔ，
Ｐ−Ｔの開口面積の関係を図示すると図５の如くにな
る。図中二点鎖線に示す如く、ポンプ・タンクバイパス
用絞り部Ｐ−Ｔ（Ｐ−Ｔ油路）は、スプール４が目盛
「８」のフルストローク（図３においてスプール４が４
ａに位置する状態）にあるときも一定量（ブリードオフ
量）開口されている。斯くして、前記スプール４，４…
が４ａ，４ａ…に切り換えられた時に、ポンプ３からア
クチュエータ１，１…へ圧送される作動油のうち余剰分
は、前記一定開口面積を有するＰ−Ｔ油路を通過してタ
ンク５へ短絡還流されるため、アクチュエータ１，１…
は最適速度制御されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】アクチュエータへの供
給圧力はポンプ流量とＰ−Ｔ油路の開口面積により決定
される。そこで、これら油圧回路の設計にあたっては、
ポンプ流量を最大にした時を基準にしてアクチュエータ
の最適速度を得るのに必要なブリードオフ量、即ち、ス
プールがフルストロークにある時のＰ−Ｔ油路開口面積
を設定している。従って、かかる油圧式ショベルはエン
ジンの高速運転時にはブリードオフが有効に機能する
が、ポンプ流量が僅少になっている場合には、作動油が
Ｐ−Ｔ油路から必要以上にリークされてアクチュエータ
の圧力が上昇しなくなる。そのため、エンジンの低速運
転時には油圧式ショベルがジャッキアップ不能になった
り、力不足になったりするような状態が生ずる。

【０００５】そこで、複数個のアクチュエータを、ブリ
ードオフ機能付のコントロールバルブを介して１個のポ
ンプで作動させている油圧式ショベルにおいて、エンジ
ン低速運転時にもアクチュエータに必要圧力が供給され
るようにして作業性を向上させるために解決されるべき
技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解
決することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、複数個のアクチュエ
ータがコントロールバルブを介して１個のポンプにて作
動されるとともに、前記コントロールバルブには前記複
数個のアクチュエータに夫々１対１に対応する複数個の
スプールが並設され、且つ、各スプール毎にブリードオ
フ用のポンプ・タンクバイパス油路が設けられた油圧式
ショベルの油圧制御装置に於いて、コントロールバルブ
にスプールストローク規制手段を配設するとともに、該
スプールストローク規制手段はエンジン回転数が所定値
を上回っているときにのみ、スプールストロークをフル
ストローク近傍の所定位置までに規制し、且つ、スプー
ルが前記所定位置に位置するときはポンプ・タンクバイ
パス油路が所定のブリードオフ量だけ開口され、一方、
スプールがフルストロークに位置するときは前記ポンプ
・タンクバイパス油路が閉鎖されている油圧式ショベル
の油圧制御装置を提供するものである。

【０００７】

【作用】エンジン回転数が所定値を上回っているとき
は、スプールストローク規制手段によってスプールのス
トロークが規制され、該スプールはフルストローク近傍
の所定位置までしか変位することができない。スプール
が該所定位置にあるときはＰ−Ｔ油路が開口されている
ため、作動油がブリードオフされてアクチュエータ速度
が最適制御される。一方、エンジン回転数が所定値以下
になったときは、規制が解除されるため、スプールはフ
ルストロークまで達することができる。そして、スプー
ルが該フルストロークにあるときはＰ−Ｔ油路が閉鎖さ
れているため、ブリードオフは行われずポンプから圧送
される作動油は全量アクチュエータに送られる。従っ
て、エンジン回転数が小さいためにポンプ流量が少なく
なっていても、アクチュエータの圧力はリリーフ圧まで
上昇することができる。斯くして、油圧式ショベルの低
速運転時の力不足が解消されて作業性が向上する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２に従
って詳述する。尚、説明の都合上、従来例と重複する要
素に関しては同一符号を付してその説明を省略する。

【０００９】図１に図示する如く、コントロールバルブ
２には各スプール４，４…の一側端にスプールストロー
ク切換ピストン６，６…が配設されている。該スプール
ストローク切換ピストン６，６…にはパイロット油路７
を介してソレノイドバルブ８が延設されている。通常
時、該ソレノイドバルブ８はばね９に付勢されているた
め、パイロットポンプ１０の圧力は該ソレノイドバルブ
８を介して前記スプールストローク切換ピストン６，６
…に作用している。従って、該スプールストローク切換
ピストン６，６…は前方へ付勢されてスプール４，４…
のストロークを図２において後述するフルストローク近
傍の所定位置までに規制している。

【００１０】また、前記ソレノイドバルブ８にはコント
ローラ１１が延設されており、更に、該コントローラ１
１には回転数検出器１２が延設されている。該回転数検
出器１２は油圧式ショベルのエンジン１３に搭載され、
該エンジン１３の回転数を検出して前記コントローラ１
１に出力している。そして、該コントローラ１１は前記
回転数が所定値以下になったとき、前記ソレノイドバル
ブ８を励磁して方向を切り換えるように構成されてい
る。尚、前記所定値は、作動油をブリードオフし続けた
場合に、アクチュエータ１，１…の圧力がリリーフ圧ま
で上昇しなくなるエンジン回転数の上限値として予め算
出された値である。

【００１１】而して、ソレノイドバルブ８の方向が切り
換わるとパイロットポンプ１０の圧力が遮断され、前記
スプールストローク切換ピストン６，６…が後退して、
前記スプール４，４…のストローク規制が解除されるこ
とになる。

【００１２】図２は本実施例に係わるスプール４，４…
の変位位置に対するアクチュエータ流入用絞り部Ｐ−
Ｃ、アクチュエータ流出用絞り部Ｃ−Ｔ及びポンプ・タ
ンクバイパス用絞り部Ｐ−Ｔ（Ｐ−Ｔ油路）の開口面積
の関係を図示したものである。図中横軸目盛「８（図中
右端）」はフルストロークであり、「７（図中破線）」
はスプール４，４…のストロークが規制されている場合
に該スプール４，４…が最大量変位できる所定位置であ
る。同図に示す如く、ポンプ・タンクバイパス用絞り部
Ｐ−Ｔ（Ｐ−Ｔ油路）は、スプール変位位置「０〜７」
の区間は従来とほぼ同様の開口状態になっており、変位
位置「７」では前記アクチュエータ１，１…が最適制御
されるのに必要な所定のブリードオフ量Ｂだけ開口され
ている。一方、変位位置が「７」を超えると、前記ポン
プ・タンクバイパス用絞り部Ｐ−Ｔ（Ｐ−Ｔ油路）の開
口面積は急激に減少してフルストローク「８」では完全
に閉鎖されている。

【００１３】前述した如く、エンジン回転数が所定値を
上回っているとき（通常運転時）はスプールストローク
切換ピストン６，６…が前方へ付勢されているので、図
１においてスプール４，４…が４ａ，４ａ…の状態に切
り換えられた場合、該スプール４，４…は変位範囲を規
制されてフルストローク近傍の位置「７」にとどまるこ
とになる。この時、前記Ｐ−Ｔ油路は所定のブリードオ
フ量Ｂだけ開口されているので、ポンプ３からアクチュ
エータ１，１…へ圧送される作動油のうちの余剰分はブ
リードオフされてタンク５へ短絡還流されることにな
る。斯くして、アクチュエータ１，１…は最適速度制御
される。

【００１４】而して、エンジン回転数が所定値以下にな
って作動油流量が僅少になると、前記スプールストロー
ク切換ピストン６，６…が後退して、スプール４，４…
のストローク規制が解除される。そして、該スプール
４，４…は切り換え位置４ａ，４ａ…の状態ではフルス
トロークに達することとなる。この時、Ｐ−Ｔ油路は完
全に閉鎖されるので、作動油はブリードオフされること
なくその全量がアクチュエータ１，１…に供給される。
従って、作動油流量が僅かしかなくてもアクチュエータ
１，１…の圧力はリリーフ圧まで到達することができ、
力不足に陥ることがなくジャッキアップも可能となる。
斯くして、油圧式ショベルの作業性が向上する。

【００１５】尚、スプールストローク規制手段の他の実
施例として、前記コントローラ１１と回転数検出器１２
のかわりにリミットスイッチを用い、該リミットスイッ
チを前記ソレノイドバルブ８と油圧式ショベルのスロッ
トルレバーとの間に介装して、スロットルレバーが低回
転側の所定位置まで戻されたときリミットスイッチがON
になり、前記ソレノイドバルブ８が切り換わるように構
成してもよい。また、本発明は、本発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明
が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００１６】

【発明の効果】本発明は上記一実施例にて詳述した如
く、コントロールバルブにスプールストローク規制手段
を設けることにより、通常運転時にはスプールストロー
クをフルストローク近傍の所定位置までに規制して、ス
プールが該所定位置にあるときは、Ｐ−Ｔ油路が所定の
ブリードオフ量だけ開口されるとともに、低速運転時に
は規制を解除してスプールがフルストロークに到達する
ことができるようにし、該フルストローク位置において
はＰ−Ｔ油路が閉鎖しているように構成されている。従
って、通常運転時には、作動油がブリードオフされてア
クチュエータが最適速度制御されるのに対して低速運転
時にはブリードオフが行われず、作動油が全量アクチュ
エータに供給されることによりアクチュエータは必要圧
力を得ることができる。斯くして、低速運転時における
油圧式ショベルの力不足が解消され作業性が向上するこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、その油圧及び制御の
回路図。

【図２】図１においてスプール変位位置に対するスプー
ル絞り部の開口面積の関係を示すグラフ。

【図３】従来例を示し、その油圧回路図。

【図４】各アクチュエータ毎にスプールを可変絞り記号
で等価回路変換した油圧回路図。

【図５】図３においてスプール変位位置に対するスプー
ル絞り部の開口面積の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ アクチュエータ ２ コントロールバルブ ３ ポンプ ４ スプール ５ タンク ６ スプールストローク切換ピストン ７ パイロット油路 ８ ソレノイドバルブ ９ ばね １０ パイロットポンプ １１ コントローラ １２ 回転数検出器 １３ エンジン Ｐ ブリードオフ用ポンプポート Ｔ ブリードオフ用タンクポート Ｂ ブリードオフ量

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のアクチュエータがコントロール
   バルブを介して１個のポンプにて作動されるとともに、
   前記コントロールバルブには前記複数個のアクチュエー
   タに夫々１対１に対応する複数個のスプールが並設さ
   れ、且つ、各スプール毎にブリードオフ用のポンプ・タ
   ンクバイパス油路が設けられた油圧式ショベルの油圧制
   御装置に於いて、コントロールバルブにスプールストロ
   ーク規制手段を配設するとともに、該スプールストロー
   ク規制手段はエンジン回転数が所定値を上回っていると
   きにのみ、スプールストロークをフルストローク近傍の
   所定位置までに規制し、且つ、スプールが前記所定位置
   に位置するときはポンプ・タンクバイパス油路が所定の
   ブリードオフ量だけ開口され、一方、スプールがフルス
   トロークに位置するときは前記ポンプ・タンクバイパス
   油路が閉鎖されていることを特徴とする油圧式ショベル
   の油圧制御装置。