JP3023541B2

JP3023541B2 - 建設機械の旋回モータのブレーキ回路

Info

Publication number: JP3023541B2
Application number: JP8123013A
Authority: JP
Inventors: 浩之塚本; 幸男佐古
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: JPH09302729A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、走行車両の上部
に上部旋回体を具備した油圧ショベル等の建設機械にお
ける旋回体の旋回を制動するブレーキ装置の技術分野に
属する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の走行車両には、上部旋
回体が設けられており、この上部旋回体の上に掘削等の
作業をするための、ブーム、アーム、バケット等備えた
フロントアタッチメントが装着される。この上部旋回体
は、旋回用油圧モータと、この旋回モータに供給する圧
油の流量、流れ方向を制御する切換弁と、この切換弁を
遠隔操作するリモコン弁によって、その旋回が制御され
ている。一方、上部旋回体を旋回操作しないときに、こ
の上部旋回体が作業中又は走行中などに何らかの外力で
自由に旋回すると事故等が生じかねず、不都合であるの
で、上部旋回体の旋回を制動するためのメカニカルブレ
ーキ等が装着されている。一方、メカニカルブレーキ等
が作動している場合に外部からの力により上部旋回体に
モーメントが作用すると旋回モータに接続されているブ
レーキや減速機等を傷めたりするので、必要な場合はブ
レーキの制動を外しておく必要がある。従って、上部旋
回体を旋回させる場合の他、必要な場合にブレーキの制
動を解除する制御方式が採用されている。

【０００３】従来から、ブレーキの制動を解除する制御
方式として、いくつかの方式が提案されている。例え
ば、公開実用新案公報第平２−９３３６５号には図２に
示すような旋回用油圧モータのブレーキ回路（または、
ブレーキ制動解除回路）が開示されている。以下、図２
により、この従来装置を説明する。

【０００４】図２において、主油圧ポンプ１と旋回油圧
モータ２との油路上に方向切換弁３が設けられている。
方向切換弁３のパイロットポート３ａ，３ｂは旋回油圧
モータの遠隔操作装置４のパイロット弁４ｂの各出力ポ
ートに各々配管１８ａ，１８ｂにより接続されている。
パイロット弁４ｂは油圧ポンプ５からパイロット圧油が
供給されている。また、配管１８ａ，１８ｂは分岐路を
有し、チェック弁１９、１９に配管接続され、チェック
弁１９、１９の下流側は圧力スイッチ６に配管接続され
ている。

【０００５】旋回油圧モータ２の出力軸には上部旋回体
の図示されていない旋回台の内側歯車と噛み合う駆動歯
車１２、減速機１３、ブレーキ板１４が装着されてい
る。ブレーキ板１４の一端に近接してブレーキ１０ｂと
スプリング１０ａを装備した油圧シリンダー１０が配設
されている。油圧シリンダー１０はパイロット圧油が供
給されるとブレーキの制動を解除し、パイロット圧油の
供給が停止されるとブレーキの制動が作動する構成とな
っている。このパイロット圧油の供給はブレーキ切換弁
７によって制御されている。

【０００６】フロントアタッチメント（例えば、アー
ム）用操作装置１１のリモコン弁２０ａ，２０ｂにも油
圧ポンプ５からのパイロット圧油が供給されている。リ
モコン弁１１ｂからの出力油圧管の途中に分岐管２０
ａ、２０ｂが設けられており、この分岐管２０ａ，２０
ｂの他端には、チェック弁２１、２１が各々接続されて
いる。チェック弁２１、２１の下流側は圧力スイッチ１
６に配管接続されているなお、この下流側を圧力スイッ
チ１６の代わりに圧力スイッチ６に接続したものが実施
例１に開示されている。圧力スイッチ６の電気出力端は
タイマー８を介して電磁切換弁７のソレノイド７ａに接
続されている。圧力スイッチ１６の電気出力端はソレノ
イド７ａに直接接続されている。

【０００７】この従来装置は上記の構成であり、以下の
ように作用する。即ち、遠隔操作装置４、１１を操作し
ないときは、パイロット圧油がチェック弁１９、２１の
何れにも供給されないため、圧力スイッチ６、１６は共
にオフ状態にあり、ソレノイド７ａに電流は流れない。
従って、シリンダ１０にはパイロット圧油は供給され
ず、ブレーキ１０ｂは制動状態にある。

【０００８】次に、遠隔操作装置４の操作レバー４ａを
何れかの側に倒す操作をすると、チェック弁１９の一方
にパイロット圧油が流れる。それが圧力スイッチ６の設
定圧力以上になったときに圧力スイッチ６はオン状態に
なり、タイマー８によって設定された時間後に電流がソ
レノイド７ａに流れる。このときは、油圧ポンプ５から
のパイロット油圧は電磁切換弁７を介してシリンダ１０
に供給され、ブレーキの制動は解除状態になる。また、
フロントアタッチメントの遠隔操作装置１１の操作レバ
ー１１ａを操作したときは、チェック弁２１の一方にパ
イロット圧油が流れる。この出力圧が圧力スイッチ１６
の設定圧力以上になったとき、シリンダ１０に圧油が供
給され、ブレーキの制動は解除状態になる。

【０００９】以上の記載から分かるように、この従来装
置は旋回モータ用遠隔操作装置４又はフロントアタッチ
メント用遠隔操作装置１１を操作した場合にのみ、メカ
ニカルブレーキの制動が解除されるようになっている。
しかし、この方式によると、走行中にフロントアタッチ
メントを間違って、操作した場合もブレーキの制動は解
除される。また、フロントアタッチメントの全ての操作
に対して、ブレーキの制動を解除させる機能を持たせる
と、全ての操作装置に分岐管を設け、チェック弁を配管
接続するなど回路が不必要に複雑になり、かつ、それだ
け製造コストも高くなり、また故障も多くなる。

【００１０】上記従来例の他に、他の制御方式が特許公
報第平４−４４６５０号に開示されている。以下、この
制御方式を簡単に説明する。この従来装置も旋回用油圧
モータのブレーキ装置に関するものである。ブレーキ解
除シリンダを具備したメカニカルブレーキが旋回用油圧
モータの駆動軸側に装着されている。なお、ブレーキ解
除は次の場合に行われる。即ち（ｉ）旋回モータのリモ
コン装置が操作されているとき、（ｉｉ）左右走行用切
換弁を除いた他の方向切換弁のリモコン装置の少なくと
も１つが操作されているときはブレーキ解除を行う。ま
た、次の場合にはブレーキの解除は行われない。即ち、
（ｉ）旋回モータのリモコン装置、フロントアタッチメ
ント用油圧シリンダのリモコン装置の何れもが操作され
ていない場合と、（ｉｉ）左右走行用の油圧モータのリ
モコン装置のみが操作されている場合はブレーキは解除
されない。

【００１１】この従来装置は、上記ブレーキ解除の制御
を以下の構成で行っている。即ち、補助油圧ポンプとブ
レーキ解除シリンダを油管で接続すると共に、その油管
の途中に分岐管を設け、この分岐管に油タンクを接続
し、分岐管と油タンクの間に、旋回用方向切換弁、左右
走行用方向切換弁を除いた他の切換弁を介在させ、これ
らの方向切換弁の全てが中立状態にある時に補助油圧ポ
ンプと油タンクが連通し、これらの方向切換弁の内、少
なくとも１つが操作されると前記連通油路は遮断される
ように構成されている。

【００１２】この従来装置のブレーキ解除制御は、ブレ
ーキ解除を行わせる全ての方向切換弁に対し、その切換
弁が中立状態にあるときに連通する油路を構成しなけれ
ばならず、回路構成が複雑である。また、ブレーキ解除
シリンダを作動させる作動点を自由に設定できないた
め、フロントアタッチメントが軽負荷で作業していると
きもブレーキ解除を行うため、不必要にブレーキ解除が
行われて作業が不安定になる恐れがある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
最初の従来装置は、ブレーキ解除シリンダの解除動作を
させたい全ての操作装置に圧力スイッチによる検出手段
を設ける必要があり、回路が必要以上に複雑になるとい
う課題があり、また、走行中に誤操作等により、アーム
操作した場合でもブレーキ解除が行われ不都合であると
いう課題もある。２番目の従来装置は、ブレーキ解除シ
リンダを解除動作させたい全ての方向切換弁に対し、そ
の切換弁が中立状態にあるときに連通する油路を構成し
なければならず、回路構成が複雑になるという課題があ
る。また、ブレーキ解除シリンダを作動させる作動点を
自由に設定できないため、フロントアタッチメントが軽
負荷で作業しているときもブレーキ解除を行うため、不
必要にブレーキ解除が行われて作業が不安定になるとい
う課題もある。

【００１４】本発明は上記課題を解決するため、負帰還
用絞りの上流側圧力を利用した簡単な構成のブレーキ解
除装置を提供することを課題としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、主油圧ポンプの中立油路
に、少なくとも旋回モータ用切換弁及びフロントアタッ
チメント操作用シリンダの切換弁を接続し、かつその下
流に絞りと油タンクを順次接続し、該絞りの上流側圧力
により前記主油圧ポンンプの吐出量を負帰還制御する回
路と、前記旋回モータを制動するメカニカルブレーキ
と、該制動ブレーキの制動を解除する解除装置を具備し
た旋回ブレーキのブレーキ回路において、旋回モータ用
切換弁のリモコン弁のパイロット出力圧を検出する第１
圧力検出手段と、走行モータ用切換弁のリモコン弁のパ
イロット出力圧を検出する第２圧力検出手段と、前記絞
りの上流側油圧を検出する第３圧力検出手段と、第１〜
第３圧力検出手段の検出信号に基づいて前記解除装置を
制御するコントローラとを具備し、該コントローラは旋
回操作を検出した場合は解除装置が作動するように制御
信号を出力し、走行操作を検出した場合は該制動ブレー
キが作動するように制御信号を出力し、また、走行操作
を検出せず、かつ、前記絞りの上流側圧力が所定値以下
になった場合は該解除装置が作動するように制御信号を
出力するように構成したことを特徴としている。

【００１６】この発明によれば、旋回操作の信号を検出
した場合はブレーキ制動を外し、走行操作の信号を検出
した場合はブレーキ制動を行い、フロントアタッチメン
トの操作に対しては負帰還絞りの上流側油圧により判断
し、ブレーキ制動を行うようにしている。

【００１７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明で、前記第１及び第２圧力検出手段は圧力
スイッチで構成し、第３圧力検出手段は前記負帰還制御
回路の圧力センサーを兼用したことを特徴としている。
この発明は、フロントアタッチメントの操作の判定に必
要な負帰還絞りの上流側油圧の圧力検出センサと、負帰
還制御用の圧力検出の検出センサを兼用している。従っ
て、回路構成がより単純になっている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は本実施形態の構成概略を示し
た図である。図１において、主油圧ポンプ３０と油タン
ク３７が中立油路３１によって配管接続されている。中
立油路３１には、主油圧ポンプ３０から下流に向かっ
て、走行モータ用方向切換弁３２、旋回モータ用方向切
換弁３３、ブームシリンダ用方向切換弁３４、アームシ
リンダ用方向切換弁３５及び負帰還用絞り３６が順次接
続されている。これらの方向切換弁３０〜３５はバイパ
ス油路３７により、チェック弁を介して各切換弁の入力
側ポートに接続されている。また、上記各切換弁の入力
側の他のポートは油路３８により、油タンクに配管接続
されている。なお、本発明の適用対象は、各切換弁は上
記のものに限定されず、またこの順序で接続されている
ことに限定されるものではない。

【００１９】旋回モータ用方向切換弁３３の出力側ポー
トには旋回用油圧モータ４０が配管接続され、旋回モー
タの出力軸４１にはブレーキ板４２、減速機４３、図示
されていない旋回体の内歯車と噛み合う駆動歯車４４が
接続されている。ブレーキ板４２の近くの適宜の位置
に、ブレーキ４５とスプリング４６とに連結されたピス
トン４７を装備した油圧シリンダ４８が配置されてい
る。この油圧シリンダ４８は切換弁４９によって制御さ
れる。切換弁４９は補助油圧ポンプ５０と油タンクが接
続されており、ソレノイド５１の電流がオフのときに油
圧シリンダ４８に圧油を供給し、ソレノイド５１の電流
がオンの時に油圧シリンダの油圧はゼロに減圧するよう
に構成されている。なお、切換弁４９の構成、即ち、ブ
レーキ制動の解除、非解除はこの構成に限るものではな
く、逆の構成にしてもよい。

【００２０】方向切換弁３３のパイロットポート３３
ａ、３３ｂは旋回体を遠隔操作するリモコン弁５５の各
出力ポートにパイロット油管５５ａ、５５ｂにより接続
されている。油管５５ａ、５５ｂの中間から、分岐管が
設けられ、シャトル弁５６の両端に接続されている。シ
ャトル弁５６の出力端は圧力スイッチ５７に配管接続さ
れている。圧力スイッチ５７の電気出力端はコントロー
ラ６０に配線接続されている。

【００２１】走行モータ用の方向切換弁３２のパイロッ
トポートはリモコン弁６１の各出力ポートにパイロット
油管で接続されており、このパイロット油管の中間より
分岐管が設けられ、シャトル弁６２の両端に接続されて
いる。シャトル弁６２の出力側は圧力スイッチ６３に配
管接続されている。圧力スイッチ６３の電気出力端はコ
ントローラ６０に配線接続されている。

【００２２】また、中立油路３１に設けられた絞り３６
の上流側は分岐管６４により圧力センサ６５に接続され
ており、圧力センサ６５の出力端はコントローラ６０に
接続されている。コントローラ６０の出力端は配線７１
により切換弁４９のソレノイド５１に接続されている。
また、配線７２により主油圧ポンプ３０の吐出流量を制
御する制御器７３に接続されている。

【００２３】コントローラ６０は、マイコンまたはプロ
セッサー等から構成されている。圧力検出スイッチ５７
の出力により、旋回操作を検出した場合は油圧シリンダ
４５の制動ブレーキを解除する制御信号を出力し、圧力
検出スイッチ６３により走行操作を検出した場合は該制
動ブレーキを作動する制御信号を出力し、また、走行操
作を検出せず、かつ、絞り３６の上流側圧力が所定値以
下になった場合は制動ブレーキを解除する制御信号を出
力するようにコントローラ６０のシステムが構成されて
いる。

【００２４】この実施形態は以上のように構成されてい
るので、以下のように作用する。即ち、旋回モータ用の
リモコン５５を操作するとパイロット圧がシャトル弁５
６を介して圧力スイッチ５７に伝達され、パイロット圧
が所定値以上になると圧力スイッチ５７に内蔵されてい
るマイクロスイッチがオン（導通）状態となり、その状
態がコントローラ６０により検出される。この検出に基
づいてコントローラ６０は配線７１に制御信号「オフ」
を出力し、ソレノイド５１に流れる電流をゼロにし、切
換弁４９の状態を圧油供給状態（状態ａ）に切り換え
て、油圧シリンダ４８に補助ポンプ５０圧油をの供給す
る。この操作により、油圧による力がスプリング４６の
力に打ち勝って、ピストン４７は左方向に押され、ブレ
ーキ４５がブレーキ板４２から離れて、旋回モータ４０
は自由に旋回できる状態となる。

【００２５】また、作業機走行用のリモコン６１を操作
すると、パイロット油圧がシャトル弁６２を介して圧力
スイッチ６３に伝達され、その圧力が所定に以上になる
と圧力スイッチ６３のマイクロスイッチがオン状態にな
り、コントローラ６０により、この状態が検出される。
コントローラ６０は、この場合、制御信号「オン」を配
線７１に出力する。この制御信号によりソレノイド５１
に電流が流れ、切換弁４９は圧油開放状態（状態ｂ）に
切り換わり、油圧シリンダ４７への供給圧油はゼロ圧力
となる。従って、スプリングの力により、ブレーキ４５
がブレーキ板４２に押し付けられ、摩擦力により旋回モ
ータ４０の旋回は制動される。

【００２６】さらに、ブームやアーム等のリモコン（図
示省略）を操作した場合は、方向切換弁３４又は３５或
いは双方のスプールが左方向又は右方向に移動を開始
し、方向切換弁の上流側圧力を上昇させ、ブーム、アー
ム等の負荷圧以上に達した時点で、ブーム、アームに圧
油が流出し、これと同時に絞り３６の上流側Ｋ点の圧力
は低下する。この圧力低下を圧力センサー６５が検出す
るとコントローラ６０は主油圧ポンプ３０の吐出量を増
大させる信号を配線７２に出力し、アクチュエータを増
速させる。スプールの移動が進むと、絞り上流側Ｋ点の
圧力は減少し続け、この圧力が所定値以下になる。この
とき、コントローラ６０はまず、圧力スイッチ６３の出
力信号を調べる。それが「オフ」状態で、かつＫ点の油
圧が所定値以下の場合、即ち、走行モータは操作されて
いない状態で、ブームやアームに重荷重の作業をさせて
いるときは、コントローラ６０は制御信号「オフ」を配
線７１に出力する。これにより、切換弁４９はａ状態に
切換わり、ブレーキ４５は左方に押されて、ブレーキ解
除の状態になる。

【００２７】なお、旋回用リモコンと６１と走行用リモ
コン５５が同時に操作され、圧力スイッチ５７、６３が
同時に「オン」状態になったときは、コントローラ６０
は図示されていないブザー等を鳴らし、オペレータに警
告すると共に制御信号「オン」を配線７１に出力して、
ブレーキ４５の制動を解除する。

【００２８】この実施形態は、上記したごとく、ブーム
やアーム等のリモコン弁のパイロット圧の検出センサー
として負帰還用の圧力センサー６５を兼用しており、専
用の圧力スイッチ等を新たに設ける必要がないので、回
路構成が簡単であるという効果がある。また、絞り上流
側Ｋ点の圧力は圧力センサーを使用していることから、
圧力変化をオン・オフの２値でなく、連続的に検出でき
るため、微妙な調整が容易にできるという効果もある。
さらに、切換弁４９を上記のように構成したので電気配
線が一部断線したような場合でも作業が可能であるとい
う効果もある。

【００２９】以上、この発明の実施形態および実施例を
図面により詳細に説明してきたが、具体的な構成は以上
の説明又は例示されたものに限られるものではなく、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても
この発明に含まれる。例えば、走行用モータの切換弁は
別途の油圧ポンプにより駆動油圧を供給するようにして
もよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１の発明では、ブーム、アーム等のリモコンのパ
イロット圧を個々に測定しないで、絞り上流側油圧のみ
を測定すればよいので、回路構成が簡単になり、さら
に、請求項２の発明のように負帰還制御用の圧力検出セ
ンサを兼用すれば、新たにセンサを設けることがないの
で、回路構成はさらに簡単になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成図を示した図であ
る。

【図２】従来装置の構成を示した図である。

【符号の説明】

３０主油圧ポンプ３１中立油路３３旋回モータ用切換弁３４ブーム用シリンダ切換弁（フロントアタッチ
メント操作用シリンダ切換弁）３５アーム用シリンダ切換弁（フロントアタッチ
メント操作用シリンダ切換弁）４０旋回モータ４２ブレーキ板（メカニカルブレーキ）４３ブレーキ（メカニカルブレーキ）４６スプリング（メカニカルブレーキ）４８油圧シリンダ（解除装置）４９切換弁（解除装置）５７圧力スイッチ（第１圧力検出手段）６１圧力スイッチ（第２圧力検出手段）６５圧力センサー（第３圧力検出手段）

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−156668（ＪＰ，Ａ) 実開平６−74656（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−93365（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−136046（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主油圧ポンプの中立油路に、少なくとも
旋回モータ用切換弁及びフロントアタッチメント操作用
シリンダの切換弁を接続し、かつその下流に絞りと油タ
ンクを順次接続し、該絞りの上流側圧力により前記主油
圧ポンンプの吐出量を負帰還制御する回路と、前記旋回
モータを制動するメカニカルブレーキと、該制動ブレー
キの制動を解除する解除装置を具備した旋回モータのブ
レーキ回路において、前記旋回モータ用切換弁のリモコン弁のパイロット出力
圧を検出する第１圧力検出手段と、走行モータ用切換弁
のリモコン弁のパイロット出力圧を検出する第２圧力検
出手段と、前記絞りの上流側油圧を検出する第３圧力検
出手段と、前記第１〜第３圧力検出手段の検出信号に基
づいて前記解除装置を制御するコントローラとを具備
し、該コントローラは旋回操作を検出した場合は前記解
除装置が作動するように制御信号を出力し、走行操作を
検出した場合は該制動ブレーキが作動するように制御信
号を出力し、また、走行操作を検出せず、かつ、前記絞
りの上流側圧力が所定値以下になった場合は該解除装置
が作動するように制御信号を出力するように構成したこ
とを特徴とする建設機械の旋回モータのブレーキ回路。
【請求項２】前記第１及び第２圧力検出手段は圧力ス
イッチからなり、第３圧力検出手段は前記負帰還制御回
路の圧力センサーを兼用したことを特徴とする請求項１
に記載の建設機械の旋回モータのブレーキ回路。