JP2843729B2 - 油圧回路構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バックホウ等に好適な
油圧回路構造に係り、詳しくは、作業負荷に応じてポン
プ出力を増減させる負荷制御（ロードセンシング）を行
うようにした油圧回路構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧回路としては、特開平２‐
１４４４１９号公報で示されたバックホウのものが知ら
れている。この技術では、アクチュエータ通過後におけ
る制御弁に対する圧油供給経路下手側部分どうしを連通
する油路と、各制御弁に対する圧油供給経路下手側にお
ける油圧ポンプの吐出側油路とを流量制御弁の各油室に
接続させることによって、該流量制御弁の切換作動を司
る状態に構成してあり、作業装置のいずれのアクチュエ
ータを駆動する場合であっても良好に負荷制御が行える
ようにしてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、例えばブームシリンダと旋回モータとを同
時操作したときの合計要求流量が油圧ポンプの最大吐出
流量を上回った場合には、負荷の軽い方に圧油が流れる
傾向にあり、実際には負荷の重い側のアクチュエータ
（ブームシリンダ等）が実質的に作動しなくなるおそれ
がある。又、ロードセンシングは差圧制御である故に、
配管内での抵抗による圧力損失、すなわち圧損の大小が
制御に及ぼす影響を無視できない性質がある。

【０００４】故に、各制御弁に対する差圧設定に関して
は、絞り弁以外の要因である油路の圧損は極力無いよう
にするのが設計上及び機種毎の差圧誤差調節の点で有効
であるが、実際には圧損を皆無にはできないのでそれを
考慮しなければならない。特に、大なる流量を必要とす
るアクチュエータ用制御弁の差圧回路での圧損が多い
と、要求流量を確保するために制御弁自体が不要に大型
化する不利が生じる。

【０００５】本発明の目的は、ロードセンシング構造を
採る油圧回路装置において、アクチュエータの同時操作
時の上記おそれを解消しながら、極力差圧回路上での圧
損による影響を少なくして制御の安定化が図れるものを
提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のために
本発明は、 油圧駆動型のアクチュエータと、これに圧油を供給
する可変容量型の油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出さ
れる圧油の供給方向を制御してアクチュエータに供給す
る制御弁と、この制御弁に内装されてアクチュエータへ
の圧油供給経路に対して絞り作用する絞り弁と、油圧ポ
ンプの単位時間当たりの吐出油量を可変設定する調節ア
クチュエータと、この調節アクチュエータに対する圧力
補償型の圧力調節弁とを備え、圧力調節弁のバネ側油室
と絞り弁に対する圧油供給下手側部分とを連通する油
路、及び、各制御弁の圧油供給ポート又は該ポートに連
通する油路と、圧力調節弁のバネ側油室に対向する反バ
ネ側油室とを連通する油路を備える点と、 絞り弁に対する圧油供給下手側であり、かつ、アク
チュエータに対する圧油供給上手側に圧力補償弁を配備
し、これのバネ側油室とアクチュエータに対する圧油供
給下手側部分とを連通する油路、及び圧力補償弁のバネ
側油室に対向する反バネ側油室と、圧力補償弁に対する
圧油供給上手側であり、かつ、絞り弁に対する圧油供給
下手側とを連通する油路を夫々設ける点と、 複数の制御弁を一体に備えて制御弁ブロックを構成
し、かつ、制御弁ブロックにおける複数の制御弁のうち
の最も流量の必要となる制御弁と、２番目に流量の必要
となる制御弁とを、その制御弁ブロック内において相隣
る位置に配設し、この必要流量の大きな制御弁どうしの
間の流路に連ねて、圧油供給ポートを形成してある点
と、を備えてあることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】つまり、特徴構成により、アクチュエータの
要求流量に応じて油圧ポンプの吐出流量が自動調節され
る負荷制御が行えるのであるが、例えば、バックホウに
おけるブームと旋回との同時操作時の要求流量がポンプ
最大吐出流量を越える場合があるとブームシリンダと旋
回モータへの分流比が維持できず、前述したように負荷
の軽い方に流れる不都合がある。しかしながら、制御弁
内の絞り弁通過後に圧力補償弁を配備させる、所謂アフ
ターオリフィス構造の特徴構成により、吐出量調節を
司る圧力調節弁は、ポンプ吐出側とアクチュエータに対
する戻り側との差圧で切換作動され、各制御弁には油圧
ポンプの圧油が並列的に供給されての分流機能（アンチ
サチュレーション機能）が生じるようになり、同時操作
時ではブーム用制御弁内の絞り弁と旋回用制御弁内の絞
り弁との開度に比例して圧油が流れるようになって、特
別な補正回路無しに前述の不都合を回避することができ
る。

【０００８】差圧回路上での圧損を少なくするには、弁
ブロックを構成して複数の制御弁を一体化させる構造を
採るのが配管短縮の点で有効な手段である。故に、特徴
構成によれば、弁ブロックにおける必要流量の最も多
い制御弁間に供給ポートが配置されるから、容量の大き
い制御弁に対する差圧回路での圧損を、例えばブレード
昇降用制御弁といった容量の小さい制御弁に対する差圧
回路での圧損に比べて少なくでき、差圧変動による負荷
制御への影響が大きい回路部分を小さいものに比べて安
定制御できるようになる。バックホウでは、複数のアク
チュエータのうち、最も大なる流量を必要とするのがブ
ームシリンダであり、２番目に流量を必要とするのがア
ームシリンダであるので、これら両者の間に供給ポート
を設けると良い。

【０００９】例えば、ブレード昇降用制御弁をブーム用
制御弁よりも供給ポートに近づけて配置するという本願
とは逆の場合、すなわち、差圧変動による負荷制御への
影響が小さい回路部分を大きいものに比べて安定制御さ
せる場合に比べて、負荷制御全体としての作動の確実性
を良好なものにすることができる。又、圧損増による制
御弁の大型化に関しては、ブーム用等の大きいものを更
に大型化するより小さめの弁を大型化させる方が、大型
化の絶対量を少なくできるようになるから、この点にお
いても特徴構成が有意義である。

【００１０】

【発明の効果】従って、同時操作時に要求流量がポンプ
流量を越えても、アフターオリフィス構造によってバラ
ンス良く駆動できる負荷制御が行えるとともに、弁ブロ
ック構成及び供給ポート位置の選択工夫によって制御弁
の不要な大型化を抑制でき、かつ、負荷制御の安定化が
図り易い合理的な油圧回路構造を提供し得た。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、建機の一例であ
るバックホウの油圧回路構造について図面に基づいて説
明する。

【００１２】図５にバックホウの側面図が、かつ、図１
〜図３には油圧駆動ユニットＡと弁ブロックＢと複数の
油圧アクチュエータとで構成された負荷制御用の油圧回
路が示されている。油圧駆動ユニットＡは、エンジンＥ
ｎで駆動される２連の可変容量型油圧ポンプ１、油圧ポ
ンプ１の斜板の角度を変更して単位時間当たりの吐出量
を調節する調節シリンダ２、調節シリンダ２に対する圧
力補償型の圧力調節弁３等から構成されている。

【００１３】弁ブロックＢは、ブレード用制御弁４、バ
ケット用制御弁５、左走行用制御弁６、ブーム用制御弁
７、アーム用制御弁８、右走行用制御弁９、旋回用制御
弁１０、スウィング用制御弁１１、サービスポート用制
御弁１２の各制御弁と、これら各制御弁毎に装備される
コンペンセータ（圧力補償弁）４ａ，５ａ，６ａ，７
ａ，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１２ａとを備えて構
成されており、ブレード昇降用シリンダ４ｃ、バケット
シリンダ５ｃ、左右の走行用油圧モータ６ｃ，９ｃ、ブ
ームシリンダ７ｃ、アームシリンダ８ｃ、旋回用油圧モ
ータ１０ｃ、スウィングシリンダ１１ｃ，サービス用ア
クチュエータ（例えば、油圧ハンマー）１２ｃの各アク
チュエータに夫々接続されている。そして、各制御弁に
は夫々絞り弁４ｓ，５ｓ，６ｓ，７ｓ，８ｓ，９ｓ，１
０ｓ，１１ｓ，１２ｓが装備されている。尚、各制御弁
には、これらのスプールを切換操作するために、後述す
るパイロット圧で作動する一対の切換シリンダ５ｂ，７
ｂ，８ｂ，１０ｂ，１１ｂが装備されている。

【００１４】各コンペンセータ４ａ〜１２ａは、各絞り
弁４ｓ〜１２ｓに対する圧油供給下手側であり、かつ、
各アクチュエータ４ｃ〜１２ｃに対する圧油供給上手側
に配備されている。そして、各コンペンセータ４ａ〜１
２ａのバネ側油室４ｘ〜１２ｘと各アクチュエータ４ｃ
〜１２ｃに対する圧油供給下手側部分とを連通する低圧
側油路４ｔ〜１２ｔ、及び各コンペンセータ４ａ〜１２
ａのバネ側油室４ｘ〜１２ｘに対向する反バネ側油室４
ｙ〜１２ｙと、各コンペンセータ４ａ〜１２ａに対する
圧油供給上手側であり、かつ、各絞り弁４ｓ〜１２ｓに
対する圧油供給下手側とを連通する高圧側油路４ｋ〜１
２ｋを夫々設けてある。これにより、アフターオリフィ
ス型のロードセンシング回路を構成してある。

【００１５】圧力調節弁３のバネ側油室３ｘと各絞り弁
４ｓ〜１２ｓに対する圧油供給下手側部分とを連通する
低圧側油路３ｔを設け、かつ、各制御弁４〜１２の圧油
供給ポート４ｐ〜１２ｐに連絡される弁ブロックＢと油
圧駆動ユニットＡとの連通油路１３における弁ブロック
Ｂへの入力ポート１５と、圧力調節弁３のバネ側油室３
ｘに対向する反バネ側油室３ｙとを専用の接続油路１４
で連通してある。この接続油路１４により、機種毎に油
圧駆動ユニットＡと弁ブロックＢとの配管長さが異なっ
てもその外部配管での圧損値を一定のものにでき、機種
毎に圧力調節弁３のバネ力を微調整する必要がなく好都
合である。

【００１６】入力ポート１５は、最も流量を必要とする
ブーム用制御弁７と、その次の２番目に流量の必要とな
るアーム用制御弁８との間に位置する箇所に形成してあ
る。又、必要流量の多い制御弁程、弁ブロックＢ内での
圧油供給経路の上手側に位置させておけば好都合であ
る。

【００１７】図４に示すように、バケット用制御弁５、
ブーム用制御弁７、アーム用制御弁８、旋回用制御弁１
０、及びスウィング用制御弁１１については補助ポンプ
１６のパイロット圧で操作される油圧パイロット操作構
造を採り、バケット・ブーム用の十字操作自在な第１レ
バー１７とそれらのパイロット弁１８、アーム・旋回用
の十字操作自在な第２レバー１９とそれらのパイロット
弁２０、及びスウィング用の第３レバー２１とそのパイ
ロット弁２２が装備されている。

【００１８】尚、特許請求の範囲の項においては、ブー
ムシリンダ７ｃや旋回モータ１０ｃ等を総称して油圧駆
動型のアクチュエータＤ、バケット用制御弁５やアーム
用制御弁８等を総称して制御弁Ｅ、各制御弁内の絞り弁
６ｓ等を総称して絞り弁Ｆ、及び各圧力補償弁８ａ等を
総称して圧力補償弁Ｇとバネ側及び反バネ側油室Ｇｘ，
Ｇｔと油路Ｇｔ，Ｇｋと夫々表現するものである。

【００１９】又、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧回路を示す系統図その１

【図２】油圧回路を示す系統図その２

【図３】油圧回路を示す系統図その３

【図４】パイロット回路を示す系統図

【図５】バックホウの側面図

【符号の説明】

１ 可変容量型油圧ポンプ ２ 調節アクチュエータ ３ 圧力補償型圧力調節弁 ３ｘ バネ側油室 ３ｙ 反バネ側油室 ３ｔ 油路 ７ 最も流量の必要となる制御弁 ８ ２番目に流量の必要となる制御弁 １４ 油路 １５ 供給ポート Ｂ 制御弁ブロック Ｄ アクチュエータ Ｅ 制御弁 Ｆ 絞り弁 Ｇ 圧力補償弁 Ｇｘ バネ側油室 Ｇｙ 反バネ側油室 Ｇｔ 油路 Ｇｋ 油路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 9/22 F15B 11/00 F15B 11/05

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の油圧駆動型アクチュエータ（Ｄ）
   と、これに圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプ
   （１）と、該油圧ポンプ（１）から吐出される圧油の供
   給方向を制御して前記アクチュエータ（Ｄ）に供給する
   複数の制御弁（Ｅ）と、これら制御弁（Ｅ）に内装され
   て前記アクチュエータ（Ｄ）への圧油供給経路に対して
   絞り作用する絞り弁（Ｆ）と、前記油圧ポンプ（１）の
   単位時間当たりの吐出油量を可変設定する調節アクチュ
   エータ（２）と、この調節アクチュエータ（２）に対す
   る圧力補償型の圧力調節弁（３）とを備え、 前記圧力調節弁（３）のバネ側油室（３ｘ）と前記絞り
   弁（Ｆ）に対する圧油供給下手側部分とを連通する油路
   （３ｔ）、及び、前記各制御弁（Ｅ）の圧油供給ポート
   （１５）又は該ポート（１５）に連通する油路と、前記
   圧力調節弁（３）のバネ側油室（３ｘ）に対向する反バ
   ネ側油室（３ｙ）とを連通する油路（１４）を備え、 前記絞り弁（Ｆ）に対する圧油供給下手側であり、か
   つ、前記各アクチュエータ（Ｄ）に対する圧油供給上手
   側毎に圧力補償弁（Ｇ）を配備し、該圧力補償弁（Ｇ）
   のバネ側油室（Ｇｘ）と前記アクチュエータ（Ｄ）に対
   する圧油供給下手側部分とを連通する油路（Ｇｔ）、及
   び前記圧力補償弁（Ｇ）の前記バネ側油室（Ｇｘ）に対
   向する反バネ側油室（Ｇｙ）と、該圧力補償弁（Ｇ）に
   対する圧油供給上手側であり、かつ、前記絞り弁（Ｆ）
   に対する圧油供給下手側とを連通する油路（Ｇｋ）を夫
   々設けるとともに、 前記複数の制御弁（Ｅ）を一体に備えて制御弁ブロック
   （Ｂ）を構成し、かつ、前記制御弁ブロック（Ｂ）にお
   ける前記複数の制御弁（Ｅ）のうちの最も流量の必要と
   なる制御弁（７）と、２番目に流量の必要となる制御弁
   （８）とを、その制御弁ブロック（Ｂ）内において相隣
   る位置に配設し、この必要流量の大きな制御弁（７），
   （８）どうしの間の流路に連ねて、前記圧油供給ポート
   （１５）を形成してある油圧回路構造。