JP3250417B2 - 油圧ショベルの油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土砂の掘削等の作業を
行う油圧ショベルの油圧回路に関し、特にこの油圧ショ
ベルにおける各種のアクチュエータのうち、バケット用
アクチュエータの駆動をより効率的かつ円滑に行えるよ
うにした油圧ショベルの油圧回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルは、図３に示したように、
下部走行体１上に上部旋回体２が旋回可能に設置されて
おり、上部旋回体２にはフロント作業機構３が取り付け
られている。フロント作業機構３は、上部旋回体２に俯
仰動作可能に連結したブーム４と、このブーム４の先端
に上下方向に回動可能に設けたアーム５と、このアーム
５の先端にフロントアタッチメントを着脱可能に連結し
てなるものであり、図示のものは、フロントアタッチメ
ントとして土砂の掘削等の作業を行うためのバケット６
が示されている。以上の構成を有する油圧ショベルは、
下部走行体１における走行、上部旋回体２の旋回が可能
であり、これらを駆動するためのアクチュエータとして
は油圧モータが用いられる。また、ブーム４，アーム５
及びバケット６は油圧シリンダにより駆動される。これ
ら各油圧アクチュエータの作動制御は、上部旋回体２に
設置した運転室７内に設けた操作レバーや操作ペダル等
の操作手段により行われる。

【０００３】図４に従来技術による各種油圧アクチュエ
ータの作動を制御するための油圧回路を示す。同図にお
いて、１０ａ，１０ｂは左右の走行モータ、１１は旋回
モータ、１２はブームシリンダ、１３はアームシリン
ダ、１４はバケットシリンダである。これら各アクチュ
エータに圧油を供給するために、第１，第２の可変容量
型の油圧ポンプ１５ａ，１５ｂが設けられ、これら第
１，第２の油圧ポンプ１５ａ，１５ｂには第１，第２の
方向切換弁群１６ａ，１６ｂが接続されている。第１の
方向切換弁群１６ａは４個の方向切換弁１７〜２０から
なり、また第２の方向切換弁群１６ｂは５個の方向切換
弁２１〜２５を備えている。

【０００４】以上のように、第１，第２の方向切換弁群
１６ａ，１６ｂは合計９個の方向切換弁１７〜２５から
構成されるが、方向切換弁１７及び方向切換弁２５は左
右の走行モータ１０ａ，１０ｂにそれぞれ接続されてお
り、また方向切換弁１８はバケットシリンダ１４に接続
されている。ブームシリンダ１２及びアームシリンダ１
３は大流量を必要とすることから、第１，第２の油圧ポ
ンプ１５ａ，１５ｂからの圧油を合流させるようになっ
ており、このためにブームシリンダ１２は方向切換弁１
９，２３に接続され、またアームシリンダ１３には方向
切換弁２０，２４が接続されている。さらに、方向切換
弁２１は旋回モータ１１に接続されている。第２の油圧
ポンプ１５ｂにおける上流側から２番目の方向切換弁２
２は、バケット６に代えて他のフロントアタッチメント
が装着された時に、そのアクチュエータに接続されるも
のである。

【０００５】第１，第２の油圧ポンプ１５ａ，１５ｂは
可変容量型のものであり、その吐出流量を制御するため
にレギュレータ２６ａ，２６ｂを備えている。また、第
１，第２の方向切換弁群１６ａ，１６ｂにおけるセンタ
ーバイパス流路２７ａ，２７ｂの最下流側には、絞り２
８ａ，２８ｂと、この絞り２８ａ，２８ｂと並行して設
けたリリーフ弁２９ａ，２９ｂを備えている。そして、
絞り２８ａ，２８ｂの上流側には圧力導入路３０ａ，３
０ｂが接続されており、この圧力導入路３０ａ，３０ｂ
の他端はレギュレータ２６ａ，２６ｂに接続されてい
る。従って、レギュレータ２６ａ，２６ｂには、センタ
ーバイパス流路２７ａ，２７ｂにおける絞り２８ａ，２
８ｂの上流側の圧力が導かれ、この圧力が小さくなれば
なるほど、油圧ポンプ１５ａ，１５ｂの吐出流量が増大
するように、所謂ネガティブコントロール（ネガコン）
方式で制御されるようになっている。

【０００６】以上のように構成される油圧回路におい
て、バケットシリンダ１４の操作手段としては、運転室
７内に操作レバー装置３１が設けられており、この操作
レバー装置３１を操作して、第１の方向切換弁群１６ａ
における方向切換弁１８を切り換えることにより行われ
る。この操作レバー装置３１は、その操作により方向切
換弁１８の切り換え制御を行うものであり、その切換信
号としては、以下に示す油圧パイロット信号の他、電気
信号等が用いられる。なお、図示は省略するが、全ての
方向切換弁１７〜２５は同様の構成を有する操作レバー
装置により単独もしくは連動して操作されるようになっ
ている。

【０００７】操作レバー装置３１は、レバー３１ａとパ
イロットバルブ３１ｂとから構成され、パイロットバル
ブ３１ｂにはパイロット配管３２ａ，３２ｂが接続され
ている。これら各パイロット配管３２ａ，３２ｂの他端
は方向切換弁１８における両パイロット部に接続されて
おり、レバー３１ａを矢印Ａ方向に倒すと、パイロット
配管３２ａ内に圧力が発生して、方向切換弁１８が中立
位置（イ）から左側の切換位置（ロ）に切り換わり、矢
印Ｂ方向に倒すと、右側の切換位置（ハ）に切り換わ
る。方向切換弁１８の切換位置（ロ）では、第１の油圧
ポンプ１５ａからの圧油がバケットシリンダ１４のボト
ム室１４ａ側に供給され、ロッド室１４ｂはタンク３３
に通じるようになり、バケットシリンダ１４が伸長し
て、バケットクラウド動作が行われる。また、切換位置
（ハ）においては、第１の油圧ポンプ１５ａからの圧油
はバケットシリンダ１４のロッド室１４ｂ側に供給さ
れ、ボトム室１４ａはタンク３３に通じることから、バ
ケットシリンダ１４は縮小することになり、この時の動
作はバケットダンプ動作と呼ばれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バケット６
の操作時には、バケットシリンダ１４の負荷が同じであ
れば、そのダンプ動作時及びクラウド動作時にほぼ同じ
動作速度となるのが、操作性等の点で好ましい。しかし
ながら、バケットシリンダ１４におけるボトム室１４ａ
とロッド室１４ｂとを比較すると、ロッド室１４ｂの方
がロッドの断面積分だけ受圧面積が小さくなっている。
このために、方向切換弁１８の切換位置（ロ）及び切換
位置（ハ）への切換時に同じ流量の圧油が供給される
と、受圧面積の大きいボトム室１４ａ側に圧油を供給す
るバケットクラウド動作時の方が、受圧面積の小さいロ
ッド室１４ｂ側が油圧ポンプ１５ａと接続されるバケッ
トダンプ動作時より動作速度が遅くなる。従って、バケ
ットダンプ動作時とバケットクラウド動作時との間で速
度バランスが失われることになり、バケット操作の効率
性及び円滑性が損なわれる。

【０００９】そこで、バケットクラウド動作時にバケッ
ト６を増速して、バケットダンプ動作時の速度とのバラ
ンスを良くするために、第２の油圧ポンプ１５ｂからの
圧油を合流させる構成としたものも知られている。即
ち、第２の方向切換弁群１６ｂにおけるセンターバイパ
ス流路２７ｂの絞り２８ｂより上流側の位置と方向切換
弁１８が切換位置（ロ）での圧油流入口となる部位との
間に合流流路３４を接続する構成としたものである。こ
れによって、バケット単独動作時に、切換弁１８を切換
位置（ロ）に切り換えると、バケットシリンダ１４のボ
トム室１４ａは、第１の油圧ポンプ１５ａからの圧油に
加えて、第２の油圧ポンプ１５ｂからの圧油が補給され
るから、バケット６の動きを増速できることになる。な
お、例えばアーム５やブーム６等、他のアクチュエータ
との複合動作時には、第２の油圧ポンプ１５ｂからの圧
油の補給は行われない。

【００１０】ところで、第２の油圧ポンプ１５ｂからの
補給流量は絞り２８ｂの口径により定まる所謂ネガコン
圧に依存するものであり、例えばバケット６に大きな負
荷が作用している状態等、バケット速度の増速を図るの
に必要な流量が供給されない場合が多い。そこで、絞り
２８ｂの口径を小さくして、ネガコン圧を上げることも
考えられるが、ネガコン圧は第一義的に油圧ポンプ１５
ｂの流量制御を行うために設定されているものであり、
このネガコン圧を変化させると、油圧ポンプ１５ｂの流
量制御特性そのものが変化してしまうという不都合を生
じる。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、油圧ポンプの流量制
御特性を変化させることなく、バケットクラウド動作時
にバケットの動きを増速できるようにすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、第１の方向切換弁群を構成する各方
向切換弁のうちの一つの方向切換弁を、各油圧アクチュ
エータのうちのバケット用油圧シリンダに圧油の供給制
御を行うバケット用方向切換弁となし、バケット用油圧
シリンダのボトム室側に圧油が供給された時に、バケッ
トがクラウド方向に動作し、ロッド室側に圧油が供給さ
れた時には、バケットがダンプ方向に動作するようにな
し、バケット用方向切換弁の圧油流入口と第２のセンタ
ーバイパス流路の絞り手段より上流側との間に合流流路
を設け、またこの第２のセンターバイパス流路の合流流
路接続部より下流側の位置にバケット操作手段の操作に
連動して切り換わる流路開閉手段を設け、この流路開閉
手段は、常時には流路開放位置に保持され、バケット操
作手段がバケットクラウド方向に操作された時に流路遮
断位置に切り換わる構成としたことをその特徴とするも
のである。

【００１３】

【作用】他のアクチュエータとの複合動作時はともかく
として、バケット操作手段の単独操作によりバケットク
ラウド動作が行われると、バケット用方向切換弁が切り
換わって、第１の油圧ポンプからの圧油がバケット用ア
クチュエータに供給される。この時に、バケット操作手
段に連動して、第２の油圧ポンプと連通状態にある第２
のセンターバイパス流路における流路開閉手段が、この
第２のセンターバイパス流路のタンクとの接続を遮断す
る位置に切り換わる。一方、第２のセンターバイパス流
路に絞りと並行にリリーフ弁が設けられている。ただ
し、このリリーフ弁の設定圧は弁等の破損を防止するた
めのものであり、絞りによるネガコン圧よりは高くなっ
ている。従って、バケットクラウド時のシリンダボトム
圧がこのリリーフ設定圧より高くならない限り、第２の
油圧ポンプの全流量が合流流路を介してバケット用方向
切換弁の圧油流入口に流入して、バケットクラウド動作
時に、第２の油圧ポンプからの圧油の補給が行われるこ
とになり、バケットの動きが増速されて、作業効率の向
上が図られると共に、バケットダンプ動作時との間の速
度バランスが取れて、バケットの動きがより円滑にな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。而して、図１は本発明の油圧回路の第１の
実施例を示し、また図２は第２の実施例を示す。これら
の図において、図４に示した従来技術の油圧回路と同一
または均等な構成部材については、同一の符号を付し
て、その説明は省略する。

【００１５】バケット６のクラウド動作時に増速するた
めに、第２の油圧ポンプ１５ｂに接続されている第２の
方向切換弁群１６ｂの第２のセンターバイパス流路２７
ｂとバケットシリンダ１３の制御を行う方向切換弁１８
の圧油流入口との間には合流流路３４が設けられている
点は、前述した従来技術のものと同様である。然るに、
第２のセンターバイパス流路２７ｂにおけるこの合流流
路３４の接続位置と絞り２８ｂとの間の位置に流路開閉
手段としての開閉弁４０が設けられている。また、第２
のセンターバイパス流路２７ｂには絞り２８ｂと並行し
てリリーフ弁２９ｂが設けられているが、開閉弁４０の
配設位置はこれら絞り２８ｂとリリーフ弁２９ｂとの分
岐点より下流側となっている。

【００１６】開閉弁４０は、常時には、復帰ばね４１の
作用によって、第２のセンターバイパス流路２７ｂを絞
り２８ｂを介してタンク３３に接続する切換位置（ニ）
に保持されており、この状態では、第２のセンターバイ
パス流路２７ｂは絞り２８ｂと連通する状態に保持され
る。そして、油圧パイロット部４２には導圧路４３が接
続されており、この導圧路４３は操作レバー装置３１に
おけるパイロット配管３２ａに通じている。従って、操
作レバー装置３１のレバー３１ａが矢印Ａ方向に倒され
て、パイロット配管３２ａに圧力が発生すると、この圧
力が導圧路４３を介して開閉弁４０の油圧パイロット部
４２に導かれて、この開閉弁４０は復帰ばね４１に抗し
て切換位置（ホ）に切り換わり、第２のセンターバイパ
ス流路２７ｂと絞り２８ｂとの間の連通を遮断する。

【００１７】以上のように構成することによって、バケ
ット６をクラウド動作させない限りは、開閉弁４０は第
２のセンターバイパス流路２７ｂの流路を開放した切換
位置（ニ）の状態に保持されているから、この第２のセ
ンターバイパス流路２７ｂは絞り２８ｂを介してタンク
３３に連通した状態に保持される。従って、第２の切換
弁群１６ａにおける方向切換弁２１〜２５のいずれかが
操作されると、この絞り２８ｂの上流側の圧力が低下
し、この圧力が圧力導入路３０ｂを介してレギュレータ
２６ｂに導かれ、第２の油圧ポンプ１５ｂの吐出流量が
増大することになり、操作された方向切換弁に接続され
ているアクチュエータが作動する。このように、第２の
センターバイパス流路２７ｂに設けた開閉弁４０は、第
２の方向切換弁群１６ｂにおける第２の油圧ポンプ１５
ｂに対するネガティブコントロール機能に何等の影響も
与えない。

【００１８】操作レバー装置３１におけるレバー３１ａ
を矢印Ｂ方向に倒す方向に操作すれば、パイロット配管
３２ｂを介して方向切換弁１８の図１における右側のパ
イロット部に圧力が作用して、その操作量に応じてこの
方向切換弁１８は中立位置（イ）から切換位置（ハ）方
向に切り換わることになる。これによって、バケットシ
リンダ１４のロッド室１４ｂに第１の油圧ポンプ１５ａ
からの圧油が供給され、ボトム室１４ａはタンク３３に
接続される状態になり、バケットシリンダ１４は縮小し
て、バケット６はダンプ方向に所定の速度で動く。

【００１９】一方、レバー３１ａを矢印Ａ方向に倒すよ
うに操作すると、パイロット配管３２ａ側に圧力が生じ
て、方向切換弁１８の図１における左側のパイロット部
の圧力が上昇するから、方向切換弁１８は切換位置
（ロ）方向に切り換わる。この結果、バケットシリンダ
１４は、そのボトム室１４ａ側に第１の油圧ポンプ１５
ａからの圧油が供給され、またロッド室１４ｂがタンク
３３と連通することから、バケットシリンダ１４が伸長
し、バケット６はクラウド方向に動作する。

【００２０】これと同時に、パイロット配管３２ａの圧
力は導圧路４３を介して開閉弁４０の油圧パイロット部
４２にも供給されるから、この圧力が所定の値以上にな
ると、開閉弁４０は復帰ばね４１に抗して切換位置
（ホ）に切り換わり、第２のセンターバイパス流路２７
ｂから絞り２８ｂへの流れは遮断される。この時に、リ
リーフ弁２９ｂにより第２の油圧ポンプ１５ｂの吐出圧
が制御される。よって、バケットクラウド時のバケット
シリンダ１４のボトム室１４ａがリリーフ弁２９ｂの設
定圧より低い時には、第２の油圧ポンプ１５ｂからの吐
出流量は全て合流流路３４を介して方向切換弁１８の圧
油流入口に導かれることになる。その結果、バケットシ
リンダ１４におけるボトム室１４ａ側への圧油の供給流
量が増大することになり、バケットシリンダ１４の伸長
速度が速くなり、バケット６のクラウド方向の動作が増
速される。

【００２１】これによって、バケット６のクラウド動作
を高速で行うことができ、作業効率が向上すると共に、
ダンプ動作との間で速度のバランスが良好になり、バケ
ット６をクラウド動作及びダンプ動作を繰り返し行う場
合でも、その動作の円滑性が確保される。勿論、このバ
ケット増速を図るために絞り２８ｂの口径を変える必要
がないから、この絞り２８ｂの口径を第２の油圧ポンプ
１５ｂの流量制御特性にとって最適なものとなるように
設定できる。

【００２２】次に、図２は第２の実施例を示すものであ
って、この第２の実施例においては、第２のセンターバ
イパス流路２７ｂの合流流路３４の接続位置より下流側
に設けられる流路開閉手段として、第１の実施例におけ
る開閉弁４０に代えて、ネガコン絞り部を一体的に組み
込んだ切換弁５０を設けるように構成している。この切
換弁５０は、常時においては、復帰ばね５１により切換
位置（ヘ）に保持されており、この切換位置（ヘ）では
第２のセンターバイパス流路２７ｂを絞り部５２を介し
てタンク３３に接続される。また、パイロット配管３２
ａに導圧路５３を接続し、この導圧路５３の他端を切換
弁５０の油圧パイロット部５４に接続している。これに
よって、操作レバー装置３１のレバー３１ａが矢印Ａ方
向に操作されて、パイロット配管３２ａ側に圧力が生じ
た時に、切換弁５０は切換位置（ヘ）から切換位置
（ト）に切り換わることになり、この切換位置（ト）で
は第２のセンターバイパス流路２７ｂとタンク３３との
連通が遮断される。

【００２３】以上のように構成することによっても、前
述した第１の実施例と同様、バケットクラウド動作時に
おける増速が図られることになり、バケットダンプ動作
時との間で速度バランスが改善される。しかも、切換弁
５０にネガコン絞り部を一体に組み込むことにより、流
路に別途絞りを設ける必要がなくなるので、回路構成の
簡略化を図ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、第２の
センターバイパス流路の絞り手段より上流側の位置とバ
ケット用方向切換弁の圧油流入口との間に合流流路を設
けると共に、この第２のセンターバイパス流路における
合流流路の接続位置の下流側の位置にバケット操作手段
に連動して切り換わる流路開閉手段を設ける構成とした
ので、油圧ポンプの流量制御特性を変化させることな
く、バケットクラウド動作時にバケットの動きを増速で
き、作業効率が向上するだけでなく、クラウド動作とダ
ンプ動作との間で速度バランスが取れることから、バケ
ットの動きが円滑になり、作業性が向上する等の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す油圧ショベルの油
圧回路図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す油圧ショベルの油
圧回路図である。

【図３】油圧ショベルの外観図である。

【図４】従来技術における油圧ショベルの油圧回路図で
ある。

【符号の説明】

６ バケット １４ バケットシリンダ １５ａ 第１の油圧ポンプ １５ｂ 第２の油圧ポンプ １６ａ 第１の方向切換弁群 １６ｂ 第２の方向切換弁群 １７〜２５ 方向切換弁 ２７ａ 第１のセンターバイパス流路 ２７ｂ 第２のセンターバイパス流路 ２８ａ，２８ｂ 絞り ３１ 操作レバー装置 ３４ 合流流路 ４０ 開閉弁 ４３，５３ 導圧路 ５０ 切換弁 ５２ 絞り部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の可変容量型油圧ポンプから複数の
   油圧アクチュエータへの圧油の供給を制御する第１の方
   向切換弁群と、第２の可変容量型油圧ポンプから複数の
   油圧アクチュエータへの圧油の供給を制御する第２の方
   向切換弁群とを備え、これら第１，第２の方向切換弁群
   の第１，第２のセンターバイパス流路の最下流位置にそ
   れぞれ絞り手段及びリリーフ弁を並行に設けて、各絞り
   手段の上流側の圧力をそれぞれ前記第１，第２の可変容
   量型油圧ポンプの流量制御信号としてレギュレータに取
   り込むようにした油圧回路であって、 前記第１の方向切換弁群には、各油圧アクチュエータの
   うちのバケット用油圧シリンダに圧油の供給制御を行う
   バケット用方向切換弁が設けられ、このバケット用油圧シリンダのボトム室側に圧油が供給
   された時に、前記バケットはクラウド方向に動作し、ロ
   ッド室側に圧油が供給された時には、前記バケットはダ
   ンプ方向に動作するようになし、 前記 バケット用方向切換弁の圧油流入口と前記第２のセ
   ンターバイパス流路の前記絞り手段より上流側との間に
   合流流路を接続させて設け、 この第２のセンターバイパス流路の合流流路接続部より
   下流側の位置にバケット操作手段の操作に連動して切り
   換わる流路開閉手段を設け、 この流路開閉手段は、常時には流路開放位置に保持さ
   れ、前記バケット操作手段がバケットクラウド方向に操
   作された時に流路遮断位置に切り換わる 構成としたこと
   を特徴とする油圧ショベルの油圧回路。
2. 【請求項２】 前記流路開閉手段は、前記第２のセンタ
   ーバイパスにおける前記絞り手段と前記合流流路の接続
   位置との間に設けた開閉弁で構成したことを特徴とする
   請求項１記載の油圧ショベルの油圧回路。
3. 【請求項３】 前記流路開閉手段は、前記第２のセンタ
   ーバイパス流路の前記合流流路接続部より下流側の位置
   に設けられ、ネガティブコントロール用の絞り部側と、
   流路切断部側とに切り換わる切換弁からなり、この切換
   弁は常時には絞り部側となり、前記バケット操作手段が
   バケットクラウド方向に操作された時に流路遮断位置に
   切り換わる構成としたことを特徴とする請求項１記載の
   油圧ショベルの油圧回路。