JP3130781B2 - 作業機械の油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブームシリンダ、
アームシリンダを有し、通常の掘削作業の他に、アーム
の先端を水平に移動させて掘削する水平引き込み掘削作
業が可能なミニショベルなどの作業機械の油圧回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、この種の従来の作業機械の油圧
回路の第１の例を示す回路図、図４は図３に示す油圧回
路が備えられる作業機械すなわちミニショベルを示す側
面図である。図３に示す従来の油圧回路は、エンジン１
と、このエンジン１によって駆動する第１の油圧ポンプ
２、第２の油圧ポンプ３、及び第３の油圧ポンプ３ａ
と、これらの油圧ポンプ２，３，３ａから吐出される圧
油により駆動する複数のアクチュエータ、例えば排土板
用シリンダ４、旋回モータ５、左走行モータ６、アーム
シリンダ７、バケットシリンダ９、スイングシリンダ１
０、ブームシリンダ１１、右走行モータ１２とを備えて
いる。

【０００３】上述した排土板用シリンダ４は図４に示す
排土板３２の昇降動作を制御し、左走行モータ６及び右
走行モータ１２は一対の履帯すなわち走行体３０の走行
を制御し、旋回モータ５は走行体３０上に配置される運
転席を有する本体、すなわち旋回体３１の旋回を制御
し、ブームシリンダ１１はブーム３３の上下方向の回動
動作を制御し、アームシリンダ７はアーム３４の上下方
向の回動動作を制御し、バケットシリンダ９はバケット
３５の上下方向の回動動作を制御する。また、上述した
ブームシリンダ１１、アームシリンダ７、及びバケット
シリンダ９は、フロントアクチュエータを構成し、ま
た、スイングシリンダ１０は、ブーム３３、アーム３
４、バケット３５から成るフロントの水平方向の揺動動
作を制御する。

【０００４】また、図３に示すように、第１の油圧ポン
プ２に連通するバイパスライン上には、左走行モータ６
の駆動を制御する左走行用方向切換弁６ａ、アームシリ
ンダ７の駆動を制御するアーム用方向切換弁７ａ、及び
必要時にのみ取付けられる特殊アクチュエータを駆動す
る予備用アクチュエータを制御する予備用方向切換弁８
ａが接続されている。また、第２の油圧ポンプ３のセン
タバイパスラインには、右走行モータ１２の駆動を制御
する右走行用方向切換弁１２ａ、ブームシリンダ１１の
駆動を制御するブーム用方向切換弁１１ａ、スイングシ
リンダ１０の駆動を制御するスイング用方向切換弁１０
ａ、バケットシリンダ９の駆動を制御するバケット用方
向切換弁９ａが接続されている。また、第３の油圧ポン
プ３ａのセンタバイパスラインには、排土板用シリンダ
４の駆動を制御する排土板用方向切換弁４ａ、旋回モー
タ５の駆動を制御する旋回用方向切換弁５ａが接続され
ている。

【０００５】この従来の油圧回路でおこなわれる各動作
のうち、例えば、アーム・ブーム複合操作による掘削作
業等の場合には、該当するアーム用方向切換弁７ａ、ブ
ーム用方向切換弁１１ａを切換えることにより、第２の
油圧ポンプ３の圧油がブーム用方向切換弁１１ａを介し
てブームシリンダ１１に供給され、第１の油圧ポンプ２
の圧油がアーム用方向切換弁７ａを介してアームシリン
ダ７に供給され、図４に示すブーム３３及びアーム３４
が回動して所望のアーム・ブーム複合操作をおこなわ
せ、土砂の掘削作業等をおこなうことができる。

【０００６】また、同図４に示すようなミニショベルに
あっては、上述した通常の掘削作業の他にアーム３４の
先端を水平に移動させて掘削する水平引き込み掘削作業
が実施されることがある。この水平引き込み掘削作業に
際してもアーム・ブームの複合操作がおこなわれるが、
このときは、アーム３４の引き込み速度に対してブーム
３３の上げ速度が遅く、そのためブーム用方向切換弁１
１ａを切換えるブーム用レバーをハーフレバー（フル操
作量よりも少ない操作量）に保ち、ブームシリンダ１１
に供給する流量を上述した通常の掘削時よりも少なく
し、これによってアーム３４とブーム３３をマッチング
させて動かす微操作が実施される。

【０００７】図５は、従来の作業機械の油圧回路の第２
の例を示す回路図である。この図５に示す従来の第２の
例は、第１の油圧ポンプ２、及び第２の油圧ポンプ３を
備えるとともに、図３に示す従来の第１の例と同様に、
排土板用シリンダ４、旋回モータ５、左走行モータ６、
アームシリンダ７、バケットシリンダ９、スイングシリ
ンダ１０、ブームシリンダ１１、右走行モータ１２を備
えている。

【０００８】図５に示すように、第１の油圧ポンプ２に
連通するセンタバイパスライン上には、排土板用方向切
換弁４ａ、旋回用方向切換弁５ａ、左走行用方向切換弁
６ａ、アーム用方向切換弁７ａ、及び予備用方向切換弁
８ａが接続されている。第２の油圧ポンプ３のセンタバ
イパスラインには、右走行用方向切換弁１２ａ、ブーム
用方向切換弁１１ａ、スイング用方向切換弁１０ａ、バ
ケット用方向切換弁９ａが接続されるとともに、合流管
路２１を介して上述したアーム用方向切換弁７ａ、予備
用方向切換弁８ａが接続されている。すなわち、アーム
用方向切換弁７ａには、合流管路２１を介して第１の油
圧ポンプ２の圧油と、第２の油圧ポンプ３の圧油が合流
して供給可能になっている。

【０００９】この従来の第２の例では、例えば、アーム
・ブーム複合操作による掘削作業等の場合には、該当す
るアーム用方向切換弁７ａ、ブーム用方向切換弁１１ａ
をフル操作量切換えることにより、合流管路２１への第
２の油圧ポンプ３の圧油の供給が阻止される。したがっ
て、第２の油圧ポンプ３の圧油がブーム用方向切換弁１
１ａを介してブームシリンダ１１に供給され、第１の油
圧ポンプ２の圧油がアーム用方向切換弁７ａを介してア
ームシリンダ７に供給され、所望のアーム・ブーム複合
操作をおこなわせ、土砂の掘削作業等をおこなうことが
できる。

【００１０】また、アーム単独操作時には、アーム用方
向切換弁７ａを切換えることにより、第１の油圧ポンプ
２の圧油がアーム用方向切換弁７ａに供給され、また、
第２の油圧ポンプ３の圧油が合流管路２１を介してアー
ム用方向切換弁７ａに供給される。すなわち、第１，第
２の油圧ポンプ２，３の合流された圧油が、アーム用方
向切換弁７ａを介してアームシリンダ７に供給され、こ
のアームシリンダ７の作動速度を速くして、アーム３４
の作業速度を増速させることができる。

【００１１】また、前述したような水平引き込み掘削作
業をおこなわせようとするときは、アーム３４の引き込
み速度に対してブーム３３の上げ速度を遅くするため
に、ブーム用方向切換弁１１ａを切換えるブーム用レバ
ーをハーフレバーに保ち、ブームシリンダ１１に供給す
る流量を上述した通常の掘削時よりも少なくする微操作
を実施しなければならない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した図３に示す従
来の第１の例では、水平引き込み掘削作業におけるアー
ム・ブームの複合操作に際し、ブーム用方向切換弁１１
ａを切換えるブーム用レバーをハーフレバーに保ち、第
２の油圧ポンプからブームシリンダ１１に供給する流量
を通常の掘削時よりも少なくし、残りの第２の油圧ポン
プ３の圧油をタンクに捨てるようになっている。したが
って、この従来の第１の例ではエネルギロスが大きくな
って不経済な問題がある。

【００１３】また、上述した図５に示す第２の例では、
水平引き込み掘削作業で微操作をおこなわせるために、
ブーム用レバーをハーフレバーに保つと、ブーム用方向
切換弁１１ａは完全には閉じられない。これにより、第
２の油圧ポンプ３に連なるセンタバイパスライン、合流
管路２１を介して、第２の油圧ポンプ３の圧油の一部が
第１の油圧ポンプ２の圧油に合流してアーム用方向切換
弁７ａに供給されることになる。すなわち、アームシリ
ンダ７は第１，第２の油圧ポンプ２，３の合流された圧
油で駆動する。このため、ブーム用レバーの操作量の僅
かな変化でもアーム用方向切換弁７ａを介してアームシ
リンダ７に供給される流量が変化し、アームシリンダ７
の作動速度、すなわちアーム３４の作業速度が急変して
しまう。したがって、この水平引き込み掘削作業が難し
くなり作業精度が劣化しやすい問題がある。

【００１４】本発明は、上記した従来技術における実情
に鑑みてなされたもので、その目的は、アームの作業速
度を比較的速くし、ブームの作業速度を比較的遅くする
アーム・ブーム複合操作を、アーム用方向切換弁、ブー
ム用方向切換弁の操作量をフル操作量とすることによっ
ても実現させることができる作業機械の油圧回路を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１，第２及び第３の油圧ポンプと、上
記第１の油圧ポンプからの圧油の供給を受けるアームシ
リンダ，上記第２の油圧ポンプからの圧油の供給を受け
るブームシリンダ及び上記第３の油圧ポンプからの圧油
の供給を受ける旋回モータと、上記第１の油圧ポンプに
連なるセンタバイパスライン上に配置され、上記アーム
シリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方
向切換弁と、上記第２の油圧ポンプに連なるセンタバイ
パスライン上に配置され、上記ブームシリンダに供給さ
れる圧油の流れを制御するブーム用方向切換弁と、 上記
第３の油圧ポンプに連なるセンタバイパスライン上に配
置され、上記旋回モータに供給される圧油の流れを制御
する旋回用方向切換弁とを備え、アーム・ブーム複合操
作が可能な作業機械の油圧回路において、上記ブーム用
方向切換弁の上流部分と、上記アーム用方向切換弁の入
力ポートとを接続する接続管路を備えるとともに、上記
接続管路に設けた絞り手段と、この絞り手段と上記アー
ム用方向切換弁の入力ポートとの間に位置する上記接続
管路部分に設けられ、上記絞り手段側から上記アーム用
方向切換弁の入力ポート方向への油の流れは許容させ、
その逆方向への油の流れは阻止する逆止弁とを備え、 上
記アーム用方向切換弁を上記絞り手段と上記逆止弁とを
介在させた上記接続管路を介して上記第２の油圧ポンプ
に接続した構成にしてある。

【００１６】本発明にあっては、例えば通常の掘削作業
のように、ブームの作業速度も比較的速くしたい場合に
は、絞り手段の絞り量をあらかじめ大きくして、その開
口面積を小さめに設定しておけばよい。なお、通常の掘
削作業や後述の水平引き込み掘削作業では、一般にアー
ム側の負荷圧がブーム側の負荷圧よりも低くなることが
経験的に知られている。したがって、上述の状態におい
て、アーム用方向切換弁とブーム用方向切換弁をそれぞ
れフル操作量、切換えると、第１の油圧ポンプの圧油が
アーム用方向切換弁に供給され、第２の油圧ポンプの圧
油のうちの相当量がブーム用方向切換弁を介してブーム
シリンダに供給されるとともに、第２の油圧ポンプの圧
油の残り、すなわち比較的少ない流量が接続管路、絞り
手段、逆止弁を介してアーム用方向切換弁に供給され
る。すなわち、アームシリンダには第１の油圧ポンプの
圧油と、第２の油圧ポンプの圧油のうちの一部の、絞り
手段の小さな開口面積に相当する比較的少ない流量との
合流された流量が供給される。この動作により、アーム
シリンダ、ブームシリンダのそれぞれの作動速度を比較
的速くし、アームとブームのそれぞれを通常の掘削作業
に適合する比較的速い作業速度で駆動する複合操作を実
施することができる。

【００１７】また、上述した通常の掘削作業とは異な
り、水平引き込み掘削作業のように、アームの作業速度
を比較的速くし、ブームの作業速度を通常の掘削作業に
比べて遅くするアーム・ブーム複合操作を実施する場合
には、絞り手段の絞り量をあらかじめ小さくして、その
開口面積を前述した通常の掘削作業の場合よりも大きく
なるように設定しておけばよい。この状態において、ア
ーム用方向切換弁とブーム用方向切換弁をそれぞれフル
操作量、切換えると、第１の油圧ポンプの圧油がアーム
用方向切換弁に供給され、第２の油圧ポンプの圧油のう
ちの一部、すなわち前述した通常の掘削作業の場合に比
べて少ない流量がブーム用方向切換弁を介してブームシ
リンダに供給されるとともに、第２の油圧ポンプの圧油
の相当量、すなわち前述した通常の掘削作業の場合に比
べて多い流量が接続管路、絞り手段、逆止弁を介してア
ーム用方向切換弁に供給される。つまり、アームシリン
ダには第１の油圧ポンプの圧油と、第２の油圧ポンプの
圧油のうちの相当量の、絞り手段の大きな開口面積に相
当する比較的多い流量との合流された流量が供給され
る。この動作により、アームシリンダの作動速度を比較
的速くし、ブームシリンダの作動速度を比較的遅くし
て、アームを速くブームをゆっくり動かす水平引き込み
作業に適合する複合操作を実施することができる。

【００１８】このように、本発明では接続管路の絞り手
段の絞り量を考慮することにより、アーム用方向切換
弁、ブーム用方向切換弁をともにフル操作量に切換え操
作しても、アームの作業速度を比較的速くし、ブームの
作業速度を比較的遅くするアーム・ブーム複合操作を実
現させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の作業機械の油圧回
路の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明
の作業機械の油圧回路の第１の実施形態を示す回路図で
ある。

【００２０】この図１は前述した図３に示す油圧回路に
対応させて描いてある。すなわち、この図１に示す第１
の実施形態も、例えばミニショベルに備えられるもので
あり、エンジン１と、第１の油圧ポンプ２、第２の油圧
ポンプ３、及び第３の油圧ポンプ３ａと、排土板用シリ
ンダ４、旋回モータ５、左走行モータ６、アームシリン
ダ７、バケットシリンダ９、スイングシリンダ１０、ブ
ームシリンダ１１、右走行モータ１２とを備えている。

【００２１】また、第１の油圧ポンプ２に連通するバイ
パスライン上には、左走行用方向切換弁６ａ、アーム用
方向切換弁７ａ、及び予備用方向切換弁８ａが接続され
ている。また、第２の油圧ポンプ３のセンタバイパスラ
インには、右走行用方向切換弁１２ａ、ブーム用方向切
換弁１１ａ、スイング用方向切換弁１０ａ、バケット用
方向切換弁９ａが接続されている。また、第３の油圧ポ
ンプ３ａのセンタバイパスラインには、排土板用方向切
換弁４ａ、旋回用方向切換弁５ａが接続されている。以
上の構成については、前述した図３に示すものと同等で
ある。

【００２２】この第１の実施形態にあっては特に、ブー
ム用方向切換弁１１ａの上流部分と、ロードチェック弁
２５の下流のアーム用方向切換弁７ａの入力ポートとを
接続する接続管路２６を備えるとともに、この接続管路
２６に設けた絞り手段、例えば絞り弁２７と、この絞り
弁２７とアーム用方向切換弁７ａの入力ポートとの間に
位置する接続管路２６部分に設けられ、絞り弁２７から
アーム用方向切換弁７ａの入力ポート方向への油の流れ
は許容させ、その逆方向への油の流れは阻止する逆止弁
２８とを備えている。

【００２３】この第１の実施形態では、例えば通常の掘
削作業のように、ブームの作業速度も比較的速くしたい
場合には、絞り弁２７の絞り量をあらかじめ大きくし
て、その開口面積を小さめに設定しておけばよい。な
お、通常の掘削作業や後述の水平引き込み掘削作業で
は、一般にアーム側の負荷圧がブーム側の負荷圧よりも
低くなることが経験的に知られている。したがって、上
述の状態において、アーム用方向切換弁７ａを操作する
アーム用レバーと、ブーム用方向切換弁１１ａを操作す
るブーム用レバーとをそれぞれフルレバー（フル操作
量）に切換えると、第１の油圧ポンプ２の圧油がアーム
用方向切換弁７ａに供給される。第２の油圧ポンプ３の
圧油のうちの相当量は、ブーム用方向切換弁１１ａを介
してブームシリンダ１１に供給される。また、第２の油
圧ポンプ３の圧油のうちのブームシリンダ１１に供給さ
れない残りの量、すなわち比較的少ない流量が接続管路
２６、絞り弁２７、逆止弁２８を介してアーム用方向切
換弁７ａに供給される。すなわち、アームシリンダ７に
は第１の油圧ポンプ２の圧油と、第２の油圧ポンプ３の
圧油のうちの一部の、絞り弁２７の小さな開口面積に相
当する比較的少ない流量との合流された流量が供給され
る。これにより、アームシリンダ７、ブームシリンダ１
１のそれぞれの作動速度を比較的速くし、アームとブー
ムのそれぞれを通常の掘削作業に適合する比較的速い作
業速度で駆動する複合操作を実施することができる。

【００２４】また、上述した通常の掘削作業とは異な
り、水平引き込み掘削作業のように、アームの作業速度
を比較的速くし、ブームの作業速度を通常の掘削作業に
比べて遅くするアーム・ブーム複合操作を実施する場合
には、絞り弁２７の絞り量をあらかじめ小さくして、そ
の開口面積を前述した通常の掘削作業の場合よりも大き
くなるように設定しておけばよい。この状態において、
アーム用レバーと、ブーム用レバーとをそれぞれフルレ
バーに切換えると、第１の油圧ポンプ２の圧油がアーム
用方向切換弁７ａに供給される。第２の油圧ポンプ３の
圧油のうちの一部、すなわち前述した通常の掘削作業の
場合に比べて少ない流量がブーム用方向切換弁１１ａを
介してブームシリンダ１１に供給される。また、第２の
油圧ポンプ３の圧油の相当量、すなわち前述した通常の
掘削作業の場合に比べて多い流量が接続管路２６、絞り
弁２７、逆止弁２８を介してアーム用方向切換弁７ａに
供給される。つまり、アームシリンダ１１には第１の油
圧ポンプ２の圧油と、第２の油圧ポンプ３の圧油うちの
相当量の、絞り弁２７の大きな開口面積に相当する比較
的多い流量との合流された流量が供給される。この動作
により、アームシリンダ７の作動速度を比較的速くし、
ブームシリンダ１１の作動速度を比較的遅くして、アー
ムを速く引き込み、ブームをゆっくり上げる水平引き込
み掘削作業に適合する複合操作を実施することができ
る。

【００２５】このように、第１の実施形態では、接続管
路２６の絞り弁２７の絞り量の設定を作業の種類に対応
させて考慮することにより、アーム用方向切換弁７ａ、
ブーム用方向切換弁１１ａをともにフル操作量に切換え
操作しても、アームの作業速度を比較的速くし、ブーム
の作業速度を比較的遅くすることができ、水平引き込み
掘削作業を実現させることができる。したがって、この
水平引き込み掘削作業におけるアーム・ブームの複合操
作に際し、ブーム用方向切換弁１１ａを切換えるブーム
用レバーをハーフレバーに保つ必要がないことから、第
２の油圧ポンプ３の圧油をタンクに捨てることがなく、
したがって、エネルギロスを少なくし経済的である。

【００２６】また、水平引き込み掘削作業に際し、ブー
ム用レバーもアーム用レバーと同様にフルレバーに保て
ばよいので、このような水平引き込み掘削作業を実施す
る間、ブーム用レバーの操作量が変化する懸念がほとん
どなく、これに伴ってアーム用方向切換弁７ａを介して
アームシリンダ７に供給される流量の変化によるアーム
３４の作業速度の急変を生じることがなく、この水平引
き込み掘削作業の実施が容易になり、高い作業精度を得
ることができる。

【００２７】図２は本発明の第２の実施形態を示す回路
図である。この第２の実施形態では、接続管路２６に配
置する絞り手段を可変絞り２７ａによって構成してあ
る。その他の構成は、前述した図１に示す第１の実施形
態と同等である。

【００２８】この第２の実施形態では、可変絞りの絞り
量の調整が簡単であり、通常の掘削作業、水平引き込み
掘削作業をはじめ、各種の作業モードに好適なアームシ
リンダ７とブームシリンダ１１の作動速度の関係を容易
に得ることができ、１つの特定の作業例えば通常の掘削
作業から、他の特定の作業例えば水平引き込み作業への
変更を短時間でおこなわせることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、アームの作業速度を比
較的速くし、ブームの作業速度を比較的遅くするアーム
・ブーム複合操作を、アーム用方向切換弁、ブーム用方
向切換弁の操作量をフル操作量とすることによっても実
現させることができ、したがって、水平引き込み掘削作
業におけるアーム・ブームの複合操作に際し、ブーム用
方向切換弁をハーフ操作量に保つ必要がないことから、
この水平引き込み掘削作業の間、第２の油圧ポンプの圧
油がタンクに捨てられることがなく、従来に比べてエネ
ルギロスが少なくて経済的である。また、水平引き込み
掘削作業に際し、ブーム用方向切換弁もフル操作量に保
てばよいので、このような水平引き込み掘削作業の間、
このブーム用方向切換弁の操作量が変化する懸念がほと
んどなく、これに伴ってアームシリンダに供給される流
量の変化によるアームの作業速度の急変を生じることも
ほとんどなく、この水平引き込み掘削作業の実施が容易
になり、従来に比べて高い作業精度を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作業機械の油圧回路の第１の実施形態
を示す回路図である。

【図２】本発明の第２の実施形態を示す回路図である。

【図３】従来の作業機械の油圧回路の第１の例を示す回
路図である。

【図４】図３に示す油圧回路が備えられる作業機械すな
わちミニショベルを示す側面図である。

【図５】従来の第２の例を示す回路図である。

【符号の説明】

２ 第１の油圧ポンプ ３ 第２の油圧ポンプ ７ アームシリンダ ７ａ アーム用方向切換弁 １１ ブームシリンダ １１ａ ブーム用方向切換弁 ２６ 接続管路 ２７ 絞り弁（絞り手段） ２７ａ 可変絞り（絞り手段） ２８ 逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/22 F15B 11/04 F15B 11/17

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１，第２及び第３の油圧ポンプと、上
   記第１の油圧ポンプからの圧油の供給を受けるアームシ
   リンダ，上記第２の油圧ポンプからの圧油の供給を受け
   るブームシリンダ及び上記第３の油圧ポンプからの圧油
   の供給を受ける旋回モータと、 上記第１の油圧ポンプに連なるセンタバイパスライン上
   に配置され、上記アームシリンダに供給される圧油の流
   れを制御するアーム用方向切換弁と、 上記第２の油圧ポンプに連なるセンタバイパスライン上
   に配置され、上記ブームシリンダに供給される圧油の流
   れを制御するブーム用方向切換弁と、 上記第３の油圧ポンプに連なるセンタバイパスライン上
   に配置され、上記旋回モータに供給される圧油の流れを
   制御する旋回用方向切換弁とを備え、 アーム・ブーム複合操作が可能な作業機械の油圧回路に
   おいて、 上記ブーム用方向切換弁の上流部分と、上記アーム用方
   向切換弁の入力ポートとを接続する接続管路を備えると
   ともに、 上記接続管路に設けた絞り手段と、 この絞り手段と上記アーム用方向切換弁の入力ポートと
   の間に位置する上記接続管路部分に設けられ、上記絞り
   手段側から上記アーム用方向切換弁の入力ポート方向へ
   の油の流れは許容させ、その逆方向への油の流れは阻止
   する逆止弁とを備え、 上記アーム用方向切換弁を上記絞り手段と上記逆止弁と
   を介在させた上記接続管路を介して上記第２の油圧ポン
   プに接続し たことを特徴とする作業機械の油圧回路。
2. 【請求項２】 上記絞り手段が絞り弁であることを特徴
   とする請求項１記載の作業機械の油圧回路。
3. 【請求項３】 上記絞り手段が可変絞りであることを特
   徴とする請求項１記載の作業機械の油圧回路。