JP3659873B2 - バックホウの油圧装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートアイドリングシステムを備えたバックホウの油圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オートアイドリングシステムは、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータ群の全てが停止している非作業状態では、エンジン回転数を所定のアイドリング回転数まで自動的に落し、油圧アクチュエータ群のうちのいずれかが作動される作業状態では、エンジン回転数をアクセルレバー等によって任意に設定された回転速度にまで自動的に上昇させるようにエンジンのガバナを制御することで、非作業中の騒音低減と燃費の向上を図るとともに、作業時には十分なエンジン出力をもたらすことができるものである。
【０００３】
そして、このオートアイドリングシステムにおいては、油圧アクチュエータ群が作動しているか否かを判別する手段が必要であり、種々の手段が提案されている。例えば、特開平９−１９５８３３号公報では、油圧アクチュエータ操作用の制御バルブに供給されるパイロット圧昇を圧力スイッチ（公報中の符号２５）で検出することで、制御バルブ群の切換え作動状態を検知して油圧アクチュエータが作動されてか否かを判別している。また、ロードセンシングシステムが導入されている機種では、特開平９- ２０９４１２号公報に開示されているように、ポンプ吐出流量制御用の切換えバルブに印加される最高負加圧を圧力スイッチ（公報中の符号２３）で検知し、圧が立てば作業状態と判断し、圧が立たなければ非作業状態と判断している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者の判別手段において、制御バルブに与えられるパイロット圧はバルブ開度を設定するために種々変更されるので、このバルブ操作用のパイロット圧から油圧アクチュエータの作動を判断するためには、圧力スイッチを感度の高いものにする必要があった。また、後者の判別手段においては、最高負加圧の範囲は相当幅広いものとなるために、これに対応できる耐久性を有する圧力スイッチが必要となるものであった。
【０００５】
本発明は、圧力の安定したパイロット元圧を利用してバルブ作動状態を的確に検知できるとともに、制御バルブ操作用のパイロットバルブへのパイロット圧を安定して供給できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成、作用および効果は以下のようである。
【０００７】
（構成） 本発明に係るバックホウの油圧装置は、パイロットポンプからのパイロット元圧をパイロットバルブに供給し、パイロットバルブから供給されるパイロット圧によって制御バルブを任意の開度で切換え操作するよう構成したバックホウの油圧装置において、前記パイロットポンプから導出された油路から分岐した油路を、オートアイドリングシステムにおけるバルブ作動検出用油路に接続し、このバルブ作動検出用油路を全ての制御バルブに連通接続して、いずれかの制御バルブが切換え作動されると、前記バルブ作動検出用油路が遮断されてパイロット圧が上昇し、このパイロット圧の上昇を圧力スイッチで検知してアクセルアップ制御するとともに、全ての制御バルブが中立にあると、前記バルブ作動検出用油路が排油路に連通されてパイロット圧が下降し、このパイロット圧の下降を前記圧力スイッチで検知してアクセルダウン制御するよう構成し、前記バルブ作動検出用油路に接続する油路を分岐させた箇所よりもパイロットバルブ側の油路に、パイロットポンプからの圧油のパイロットバルブ側への流動のみを許容するロードチェックバルブを介在するとともに、このロードチェックバルブの下流側にアキュムレータを接続し、前記バルブ作動検出用油路における全ての制御バルブの上手側に絞りを介装し、この絞りよりも下流側で、かつ前記全ての制御バルブよりも上手側に前記圧力スイッチを介装してあることを特徴とする。
【０００８】
（作用） 上記構成によると、パイロットポンプからの圧油の一部はロードチェックバルブを経てパイロットバルブの元圧油路に供給され、かつ、その内の一部はアキュムレータに蓄積される。また、パイロットポンプからの圧油の他の一部は、オートアイドリングシステムにおけるバルブ作動検出用油路に供給される。
【０００９】
この場合、一旦エンジンを作動させてアキュムレータにパイロット圧が蓄積されると、その後に故障等によってエンジンが停止して、パイロットポンプからの圧油の供給が断たれても、アキュムレータに蓄積したパイロット圧によって制御バルブを操作して、持上げられているフロント作業装置を自重で下降させることができる。
【００１０】
また、バルブ作動検出用油路は、全ての制御バルブが中立にある時には排油路に連通するので、そのパイロット圧は極低圧となり、このパイロット圧の下降を圧力スイッチで検知してアクセルダウン制御が実行される。また、いずれかの制御バルブが切換え操作されるとバルブ作動検出用油路は遮断されてそのパイロット圧はパイロットポンプの元圧近くまで立ち上がり、このパイロット圧の上昇を検知してアクセルアップ制御が実行される。
【００１１】
（効果） 従って、本発明によると、オートアイドリングシステムにおけるバルブ作動検出用油路の圧力は、極低圧か元圧に近い所定圧かのいずれか２段階に変動するだけであるので、これを検知する圧力スイッチは、特に感度の高いもの、あるいは、特に耐久性の高いものにする必要はなく、安価な検知手段で的確にバルブ作動を判別することができる。
【００１２】
また、バルブ操作を司るパイロットバルブの元圧油路にアキュムレータが接続されているので、エンジントラブルなどのよってパイロットポンプからのパイロット圧の供給が途絶えても、蓄圧したパイロット圧で一次的に制御バルブを操作することができ、フロント装置を安定した接地状態にまで下降させることができ、機能面で優れたバックホウを提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、バックホウの全体側面図が示されている。このバックホウは、左右一対のクローラ型走行装置１Ｌ，１Ｒを装備した走行機台２の上部に、エンジン３および搭乗運転部４が装備された旋回台５が縦軸心Ｘ1 周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台５の前部に、ブーム６、アーム７、および、バケット８を順次連結してなるフロント作業装置９が装備されるとともに、走行機台２の前部にドーザ作業用の排土板１０が装備されている。
【００１４】
左右の走行装置１Ｌ，１Ｒは、それぞれ走行用油圧モータＭＬ，ＭＲによって正逆転駆動されるとともに、旋回台３は旋回用油圧モータＭＴによって左右に旋回駆動されるようになっている。フロント作業装置６のブーム６、アーム７、および、バケット８は、それぞれブームシリンダＣ1 、アームシリンダＣ2 、および、バケットシリンダＣ3 によって駆動されるとともに、フロント作業装置９全体がスイングシリンダＣ4 によって、旋回台３に対して縦軸心Ｘ2 周りに左右に揺動駆動されるようになっている。また、排土板１０は、ドーザシリンダＣ5 によって上下駆動されるようになっている。
【００１５】
図２に、上記した各種の油圧アクチュエータを駆動する油圧回路の全体が、また、図３にその概略がそれぞれ示されている。図において、Ｖ1 は旋回用の制御バルブ、Ｖ2 は左走行用の制御バルブ、Ｖ3 は右走行用の制御バルブ、Ｖ4 はドーザ用の制御バルブ、Ｖ5 はアーム用の制御バルブ、Ｖ6 はブーム用の制御バルブ、Ｖ7 はバケット用の制御バルブ、Ｖ8 はスイング用の制御バルブ、Ｖ9 は補助作業用の制御バルブであり、左右の走行用の制御バルブＶ2 ，Ｖ3 は運転座席１１前方の操縦塔１２に配備された左右の走行レバー１３Ｌ，１３Ｒによってそれぞれ直接にスプールを切換え操作する人為操作式のものが採用されるとともに、ドーザ用、スイング用、および、補助作業用の各制御バルブＶ4 ，Ｖ8 ，Ｖ9 はレバー操作やペダル操作によって直接にスプールを操作する人為操作式のものが採用され、また、旋回用、アーム用、ブーム用、および、バケット用の各制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 は、油圧パイロット操作式のものが採用され、操縦塔１２に十字操作可能に配備された左右一対の作業用レバー１４Ｌ，１４Ｒによって操作されるパイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 から供給されるパイロット圧によって、レバー操作量に応じた開度に操作されるようになっている。なお、前記制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のバルブブロック群は、インレット用ブロックＢ1 、アウトレット用ブロックＢ2 とともに並列されて互いに連結されて内部油路によって接続されている。
【００１６】
作業用の主ポンンＰ1 と、パイロット圧供給用のパイロットポンプＰ2 とを備えた圧油供給部１５がエンジン３によって駆動されるようになっている。この主ポンンＰ1 は、斜板の角度変更によって吐出量を変更可能な可変容量型のものが使用されており、その吐出油が油路ａを介してインレットブロックＢ1 に供給されたのち、各制御バルブＶ1 〜Ｖ９に供給される。また、パイロットポンプＰ2 は、定容量のギヤポンプが使用されており、その吐出圧が油路ｂを介してアンロード部１９に供給されたのち、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃにパイロット元圧として供給されている。
【００１７】
アンロード部１９は、レバーロック用のアンロードバルブＶ１０と、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ１１とが並列配備されている。アンロードバルブＶ1 ０は、搭乗運転部４への乗降通路を横切って開閉する牽制レバー２７に電気的に連係されており、牽制レバー２７を振り上げて乗降通路を開放した状態では、図示のようにアンロード位置の付勢保持され、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃがドレンされて、作業用レバー１４Ｌ，１４Ｒを操作しても制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 を切換え操作することができない状態、つまり、レバーロック状態がもたらされる。また、作業者が運転座席１１に搭乗した後、乗降通路を横切る位置にまで牽制レバー２７を降ろすと、これが電気的に検出されて図示と逆の位置に切換えられ、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃへのパイロット元圧の供給が行われ、制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 の切換え操作が可能となる。
【００１８】
また、図３に示すように、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃは、旋回用モータＭＴに備えたネガティブ・ブレーキＮＢの解除用の油路ｅにも連通されており、レバーロック用のアンロードバルブＶ１０がアンロード位置にあるレバーロック時には、ネガティブ・ブレーキＮＢの解除用油路ｅがドレンされるので、旋回台５も旋回不能にロックされることになる。
【００１９】
また、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ11は、移動走行の際に走行用モータＭＬ，ＭＲを高速状態に切換えるためのものであり、常態では図示のようにアンロード位置にある。左右の走行用モータＭＬ，ＭＲは、の斜板角の変更によって高低２段の変速が可能なアキシャルプランジャ型の可変容量モータが利用されており、モータケーシングに組込んだシリンダ２８Ｌ，２８Ｒに圧油を供給することで「高速」が、また、シリンダ２８Ｌ，２８Ｒから排油することで「低速」がもたらされるよう構成されている。そして、シリンダ２８Ｌ，２８Ｒを作動制御する流路切換えバルブＶ12，Ｖ13の操作用パイロット油路ｆがアンロードバルブＶ11に連通接続されている。
【００２０】
これによると、通常は、アンロードバルブＶ11は図示のアンロード位置に付勢保持されており、パイロット油路ｆがドレンされることで流路切換えバルブＶ12，Ｖ13は図示した「低速」にある。そして、操縦塔１２の横側下部に配備した増速ペダル２９を踏み込み操作すると、これが電気的に検出されてアンロードバルブＶ11が逆位置に切換えられ、パイロット油路ｆに圧が立って流路切換えバルブＶ12，Ｖ13が図示に位置から逆位置に切換えられる。流路切換えバルブＶ12，Ｖ13が逆位置に切換えられた状態では、モータ駆動用の高圧側油路の油圧によってシリンダ２８Ｌ，２８Ｒが駆動されて、モータ斜板が高速位置に操作されるのである。
【００２１】
主ポンンＰ1 は、ロードセンシングシステムによって吐出流量が制御されるようになっており、その流量制御部１６が圧油供給部１５に隣接して備えられている。流量制御部１６には流量補償用バルブＶ14が装備されるとともに、圧油供給部１５には、ポンプＰ1 を流量調節するための流量補償用ピストンＡｃが備えられ、流量補償用バルブＶ12によって流量補償用ピストンＡｃが作動制御されるようになっている。そして、主ポンプＰ1 の吐出圧ＰＰＳと、各セクションにおける負荷検出ラインのうちの最高負加圧を取出した制御信号圧ＰＬＳとが、それぞれインレットブロックＢ1 から導出された信号ラインＬ1 ，Ｌ2 を介して流量補償用バルブＶ14に印加されるようになっており、周知のように、吐出圧ＰＰＳと制御信号圧ＰＬＳとの差が設定値（制御差圧）に維持されるように、流量補償用ピストンＡｃを介してポンプＰ1 の吐出流量が制御される。
【００２２】
ロードセンシングシステムは、作業負荷圧に応じてポンプ吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができるシステムであり、この例では、各制御バルブＶ1 〜Ｖ９のスプールの後にそれぞれ圧力補償弁ＣＶ1 〜ＣＶ9 が接続されたアフターオリフィス型のロードセンシングシステムが利用されている。
【００２３】
なお、この例では、ロードセンシングシステムのアンロードバルブＶ15と主リリーフバルブＶ16が、インレット用ブロックＢ1 に組込まれている。また、流量制御部１６における流量補償用バルブＶ14に設定される制御差圧は、図３中に示すように、バネ１７と差圧ピストン１８とによって与えられるようになっており、エンジン３の回転速度が高くなってパイロットポンプＰ2 の吐出量が多いなると、差圧ピストン１８によって与えられる制御差圧成分が大きくなって、ポンプＰ1 の流量が多い目に制御され、逆に、エンジン３の回転速度が低くなってパイロットポンプＰ2 の吐出量が少なくなると、差圧ピストン１８によって与えられる制御差圧成分が小さくなって、ポンプＰ1 の流量が少ない目に制御されるのである。
【００２４】
また、このバックホウでは、エンジン３のアクセル装置を自動的に操作するオートアイドリング制御システムが備えられている。すなわち、図４に示すように、エンジン３のガバナ２１は、電磁ソレノイドやモータなどの電気アクチュエータ２２によって操作されるようになっており、この電気アクチュエータ２２を作動制御する制御装置２３に、搭乗運転部４に備えたポテンショメータ利用のアクセル設定器２４と、バルブ作動検出用油路ｇの圧を検知する圧力スイッチ２５とが接続されている。
【００２５】
バルブ作動検出用油路ｇは、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の各スプールに直列に連通されてその下流が排油路ｄに連通接続されるとともに、バルブ作動検出用油路ｇの上流は、パイロットポンプＰ2 の油路ｂから分岐導出された油路ｈに絞りｓを介して接続されている。従って、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の全てが中立にある状態では、バルブ作動検出用油路ｇは排油路ｄに連通されて、その圧力がほとんど零にまで低下するとともに、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のうちのいずれか一つでも操作されると、バルブ作動検出用油路ｇの排油路ｄへの連通が断たれて、油路ｇの圧力がパイロットポンプＰ2 の元圧近くにまで上昇することになり、このバルブ作動検出用油路ｇに圧が立っているか否かを圧力スイッチ２５で検知することで、制御バルブが操作されているかどうかを判別している。
【００２６】
従って、運転者がアクセル設定器２４を作業用の任意の高速位置に設定した状態において、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の全てが中立にあると、バルブ作動検出用油路ｇ圧油が排油路ｄに流出して大きく低下するために、圧力スイッチ２５は感圧作動することがなく、この状態では、ガバナ２１は予め設定されているアイドリング位置にまで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルダウン制御される。そして、作業が開始されて制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のうちのいずれか一つでも操作されると、バルブ作動検出用油路ｇに圧が立ち、これが圧力スイッチ２５で検知される。圧力スイッチ２５が感圧作動すると、ガバナ２１はアクセル設定器２４で設定された高速位置まで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルアップ制御される。つまり、フロント作業および走行が行われていない非作業時には、エンジン３の回転数を自動的に所定のアイドリング回転にまで落として騒音の低減および燃費の向上を図り、フロント作業あるいは走行が行われるとエンジン３の回転速度を設定した回転数にまで自動的に上げて、必要な油圧動力を供給してフロント作業あるいは走行を効率よく行うことができるようになっているのである。
【００２７】
また、パイロットポンプＰ2 の油路ｂから油路ｈが導出される分岐点ｉよりアンロード部１９側の油路ｊは、アンロード部１９側への流動のみを許容するロードチェックバルブＶ1 ７が介在されるとともに、このロードチェックバルブＶ17の下流側にアキュムレータ３０接続されている。このアキュムレータ３０は、エンジン３が稼動している間に、油路ｂ，ｊからのパイロット元圧を蓄積するものであり、万一、エンジントラブルなどによってパイロットポンプＰ2 からパイロット元圧の供給が途絶えても、アキュムレータ３０に蓄積した圧をパイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 に供給して一時的に制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ６，Ｖ７を切換え操作することが可能となる。
【００２８】
なお、アンロード部１９を構成するバルブブロック内には、インラインフィルター３１と短絡用リリーフバルブＶ18とが組込まれて、アンロードバルブＶ10，Ｖ11と内部油路で連通接続されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 バックホウの全体側面図
【図２】 全体の油圧回路図
【図３】 走行セクションおよび旋回セクションの油圧回路図
【図４】 全体の油圧回路図の概略図
【符号の説明】
３０ アキュムレータ
Ｐ2 パイロットポンプ
ＰＶ1 、ＰＶ2 パイロットバルブ
Ｖ1 〜Ｖ9 制御バルブ
Ｖ17 ロードチェックバルブ
ｂ 油路
ｄ 排油路
ｇ バルブ作動検出用油路
ｈ 油路
ｉ 分岐点

Claims (1)

1. パイロットポンプからのパイロット元圧をパイロットバルブに供給し、パイロットバルブから供給されるパイロット圧によって制御バルブを任意の開度で切換え操作するよう構成したバックホウの油圧装置において、
   前記パイロットポンプから導出された油路から分岐した油路を、オートアイドリングシステムにおけるバルブ作動検出用油路に接続し、このバルブ作動検出用油路を全ての制御バルブに連通接続して、いずれかの制御バルブが切換え作動されると、前記バルブ作動検出用油路が遮断されてパイロット圧が上昇し、このパイロット圧の上昇を圧力スイッチで検知してアクセルアップ制御するとともに、全ての制御バルブが中立にあると、前記バルブ作動検出用油路が排油路に連通されてパイロット圧が下降し、このパイロット圧の下降を前記圧力スイッチで検知してアクセルダウン制御するよう構成し、
   前記バルブ作動検出用油路に接続する油路を分岐させた箇所よりもパイロットバルブ側の油路に、パイロットポンプからの圧油のパイロットバルブ側への流動のみを許容するロードチェックバルブを介在するとともに、このロードチェックバルブの下流側にアキュムレータを接続し、
   前記バルブ作動検出用油路における全ての制御バルブの上手側に絞りを介装し、この絞りよりも下流側で、かつ前記全ての制御バルブよりも上手側に前記圧力スイッチを介装してあることを特徴とするバックホウの油圧装置。

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