JP4279230B2

JP4279230B2 - 建設機械の走行油圧回路

Info

Publication number: JP4279230B2
Application number: JP2004302379A
Authority: JP
Inventors: 隆久保; 寛石山; 公則佐野
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: JP2006112575A

Description

本発明は建設機械の走行油圧回路に関するものであり、特に、油圧モータの速度制御の改善を図った建設機械の走行油圧回路に関するものである。

従来、油圧ポンプと油圧モータを結ぶ主管路にコントロール弁を介装し、操作レバーの操作により該コントロール弁を切り換えて油圧モータに圧油を給排するように構成した建設機械において、操作レバーが中立位置にあるときに油圧モータが不慮の慣性回転により車両が坂道等を逸走する危険があり、これを防止するために、油圧モータとコントロール弁の間の主管路にカウンタバランス弁を設けた構成が広く知られている。

一般的なカウンタバランス弁は、逆流を阻止するためのチェック弁と、常時はばねにより閉位置に付勢された開閉弁と、弁の開閉速度を調整するための絞りとから構成されているが、開弁速度を早くした場合は、車両の停止時や降坂時に油圧モータが慣性回転し始めたときに、主管路が急激に遮断されて衝撃が大となる。また、開弁速度を遅くした場合は、主管路内の圧油が不足して、キャビテーションが発生するという不具合がある。

この不具合を解消すべく、油圧モータとカウンタバランス弁との間で各主管路に逆流防止手段として一対のチェック弁を配設し、油圧モータの容量可変アクチュエータに供給する圧油を切り換え制御している容量制御弁の制御回路を前記チェック弁を介して各主管路に接続した建設機械の制御回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１１５６２４号公報

特許文献１記載の発明は、油圧モータとカウンタバランス弁との間の各主管路に一対のチェック弁を設けて、キャビテーションの発生を防止するものである。しかし、カウンタバランス弁は絞りの設定により動特性が悪化するため速度制御が良好に行い難く、開口面積をあまり大きくすることができなので、走行駆動時のロスが大きいという問題がある。

そこで、カウンタバランス弁を用いずに油圧モータの速度制御を良好に行うことができ、且つ、油圧モータの停止時にキャビテーションを発生することなく慣性回転を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、油圧ポンプと油圧モータを結ぶ主管路にコントロール弁を介装し、操作レバーの操作により該コントロール弁を切り換えて前記油圧モータに圧油を給排するように構成した建設機械において、前記主管路に前記操作レバーの操作に連動してノーマル位置とオフセット位置に切り換わる切換弁を設け、該切換弁のノーマル位置では前記主管路を遮断するとともにアキュムレータと前記油圧モータの両側ポートを接続し、該切換弁のオフセット位置では前記主管路を連通するとともにパイロット油路の圧油がチェック弁を介して前記アキュムレータへ供給されるように構成した建設機械の走行油圧回路を提供する。

この構成によれば、主管路に設けられた切換弁は操作レバーの操作に連動して切り換わり、操作レバーが中立位置のときは切換弁がノーマル位置で主管路を遮断するとともに、アキュムレータと走行モータの両側ポートを接続する。従って、アキュムレータに蓄えられた圧油が走行モータの両側ポートに補給され、走行モータに油圧ブレーキがかかって慣性回転を防止する。操作レバーが操作位置に操作されたときは切換弁がオフセット位置に切り換わり、主管路が連通してコントロール弁からの圧油が走行モータへ給排されるとともに、パイロット油路からの圧油がチェック弁を介してアキュムレータへ供給される。アキュムレータへ供給された圧油はチェック弁があるため、パイロット油路には戻らずにアキュムレータに蓄えられる。

請求項２記載の発明は、上記切換弁の入口ポートに接続される上記パイロット油路から上記切換弁のパイロットポートに分岐する分岐油路を設けるとともに、前記パイロット油路に開閉弁を介装し、上記操作レバー操作時は該開閉弁をパイロットポンプの圧油供給位置に切り換えて、前記パイロット油路と前記パイロットポンプを連通し、上記操作レバー非操作時は該開閉弁を前記パイロットポンプの圧油遮断位置に切り換えて、前記パイロット油路をタンクへ連通させるように構成した請求項１記載の建設機械の走行油圧回路を提供する。

この構成に寄れば、操作レバーを操作位置に操作したときに発生するパイロット圧を受けて開閉弁がパイロットポンプの圧油供給位置に切り換わり、パイロットポンプの圧油が切換弁の入口ポートに供給されるとともに、分岐油路から切換弁のパイロットポートに圧油が供給される。従って、操作レバーの操作に連動して、切換弁がノーマル位置からオフセット位置に切り換わり、主管路が連通する。また、操作レバーを中立位置に戻したときはパイロット圧がなくなって開閉弁がパイロットポンプの圧油遮断位置に戻され、パイロットポンプの圧油が切換弁の入口ポート及び分岐油路に供給されず、切換弁がノーマル位置に復帰して主管路が遮断される。

請求項１記載の発明は、操作レバーの操作に連動して切換弁が切り換わり、操作位置では切換弁をオフセット位置に切り換えて主管路を連通するため、コントロール弁からの圧油を走行モータへ給排して車両を走行させることができる。従来のようにカウンタバランス弁を使用しないため、走行モータの速度制御をコントロール弁のスプールのみで制御するため、カウンタバランス弁の動特性を含まない制御系となり、走行モータ停止時のキャビテーションや降坂時のハンチングを防止することができる。また、前記切換弁は操作性に無関係に開口面積を大きくして圧損を低減できるため、走行駆動時のロスが減少して省エネルギーに貢献できる。

一方、操作レバーの中立位置では切換弁をノーマル位置に切り換えて主管路が遮断されるとともに、アキュムレータに蓄えられた圧油が走行モータに油圧ブレーキをかけるため、走行油圧ホースのバーストや急降坂でのフルレバー操作による車両の逸走を防止することができる。

請求項２記載の発明は、操作レバーの操作により発生するパイロット圧（２次圧）により、開閉弁をパイロットポンプの圧油供給位置に切り換えてパイロット油路に圧油を供給するため、操作レバーの操作に確実に連動して上記切換弁を切り換えることができる。また、パイロット１次圧を用いることも可能であり、アキュムレータの容量は空の走行モータ内部を充満するだけの僅かな容量でよい。従って、構成が簡単でコンパクト且つコストダウンを図ることができる。

万一、パイロット油路のホースがバーストした場合であっても、パイロット油路の圧力が低下すれば上記切換弁がノーマル位置に復帰するため、走行モータの慣性回転を直ちに停止させることができて安全性の向上に寄与できる。

以下、本発明に係る建設機械の走行油圧回路について、好適な実施例をあげて説明する。カウンタバランス弁を用いずに油圧モータの速度制御を良好に行うことができ、且つ、油圧モータの停止時にキャビテーションを発生することなく慣性回転を防止するという目的を、主管路に操作レバーの操作に連動してノーマル位置とオフセット位置に切り換わる切換弁を設け、切換弁のノーマル位置で主管路を遮断するとともにアキュムレータと走行モータの両側ポートを接続し、切換弁のオフセット位置で主管路を連通するとともにパイロット油路から圧油をチェック弁を介してアキュムレータへ供給するように構成したことにより実現した。

図１は建設機械の一例として油圧ショベル１０を示し、下部走行体１１の上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３にはその前方一側部にキャブ１４が設けられ、且つ、前方中央部にブーム１５が俯仰可能に取り付けられている。更に、ブーム１５の先端にアーム１６が上下回動自在に取り付けられ、該アーム１６の先端にバケット１７が取り付けられている。前記下部走行体１１には油圧モータ（以下、走行モータという）２０が設けられており、該走行モータ２０は後述する走行油圧回路にて駆動制御される。

図２は走行油圧回路図であり、油圧ポンプ（以下、主ポンプという）２１と走行モータ２０を結ぶ主管路２２ａ，２２ｂにコントロール弁２３を介装し、操作レバー２４を備えたリモコン弁２５のパイロット油路２６ａ，２６ｂがコントロール弁２３のパイロットポート２３ａ，２３ｂに接続されている。また、前記リモコン弁２５からパイロット油路２６ａまたは２６ｂへ発生するパイロット圧はシャトル弁２７で高圧選択される。

前記主管路２２ａ，２２ｂにはコントロール弁２３の下流に切換弁２８を設け、この切換弁２８の入口ポートに主管路２２ａ，２２ｂと、アキュムレータ２９からの油路３０と、パイロットポンプ３１からのパイロット油路３２とを接続する。このパイロット油路３２には、パイロットポンプ３１側への逆流を阻止するチェック弁３３を介装する。

また、前記主管路２２ａ，２２ｂに対応する切換弁２８の出口ポートに走行モータ２０の両側ポート２０ａ，２０ｂを接続し、該切換弁２８の出口ポート側の主管路２２ａ，２２ｂを補助油路３４にて連通する。そして、アキュムレータ２９からの油路３０に対応する切換弁２８の出口ポートに前記補助油路３４を接続し、該補助油路３４に切換弁２８側への逆流を阻止する一対のチェック弁３５ａ，３５ｂを介装する。

前記切換弁２８のスプールの一端はバネ２８ａで付勢され、通常時はノーマル位置Ｎで主管路２２ａ，２２ｂを遮断するとともに前記油路３０と前記補助油路３４とを接続する。スプールの他端にはパイロットポート２８ｂを設けるとともに、該パイロットポート２８ｂに前記パイロット油路３２から分岐する分岐油路３６を接続し、該パイロットポート２８ｂに所定圧以上のパイロット圧を受けたときはオフセット位置Ｏに切り換わって、前記主管路２２ａ，２２ｂを連通するとともに前記油路３０とパイロット油路３２とを接続する。

また、前記パイロット油路３２には開閉弁３７が介装され、この開閉弁３７のスプールの一端はバネ３７ａで付勢され、通常時はパイロットポンプ３１の圧油遮断位置イに保持されてパイロット油路３２をタンク３８へ連通する。スプールの他端にはパイロットポート３７ｂを設け、前記シャトル弁２７にて高圧選択されたパイロット圧を受けたときは、前記開閉弁３７はパイロットポンプ３１の圧油供給位置ロに切り換わって、パイロットポンプ３１の圧油をパイロット油路３２に導出する。

次に、走行油圧回路の動作について説明する。図２に示すように、操作レバー２４が非操作時で中立位置にあるときは、リモコン弁２５からパイロット圧が発生しないので、コントロール弁２３は中立位置Ａに保持されて、主ポンプ２１から吐出される圧油は主管路２２ａ，２２ｂには導出されない。また、シャトル弁２７に２次圧が発生しないので、前記開閉弁３７はパイロットポンプ３１の圧油遮断位置イに保持されてパイロットポンプ３１の圧油は遮断される。従って、前記切換弁２８のパイロットポート２８ｂにパイロット圧がかからず、該切換弁２８はノーマル位置Ｎを保持して走行モータ２０は駆動されない。

前記操作レバー２４を例えば図中左方向へ操作すれば、図３に示すように、リモコン弁２５から一方のパイロット油路２６ａに圧油が導出され、前記パイロットポート２３ａにパイロット圧がかかってコントロール弁２３が一方の作動位置Ｂに切り換わる。また、シャトル弁２７が一方のパイロット油路２６ａのパイロット圧を高圧選択し、シャトル弁２７の２次圧を前記パイロットポート３７ｂに受けて、前記開閉弁３７がパイロットポンプ３１の圧油供給位置ロに切り換わる。従って、パイロットポンプ３１の圧油がパイロット油路３２に導出され、前記分岐油路３６を経てパイロットポート２８ｂにパイロット圧がかかり、同図に示すように、前記切換弁２８がオフセット位置Ｏに切り換わる。

即ち、操作レバー２４の操作に連動して切換弁２８がノーマル位置Ｎからオフセット位置Ｏに切り換わり、主ポンプ２１から吐出される圧油がコントロール弁２３を介して一方の主管路２２ａへ導出され、前記切換弁２８のオフセット位置Ｏを通過して走行モータ２０の一方のポート２０ａへ供給される。走行モータ２０の他方のポート２０ｂから排出された圧油は他方の主管路２２ｂへ導出され、前記切換弁２８のオフセット位置Ｏを通過してコントロール弁２３を介してタンク３８に戻される。

斯くして、走行モータ２０が一方向へ回転駆動され、車両が前進方向または後進方向へ走行する。また、前記パイロット油路３２に導出されたパイロットポンプ３１の圧油は、チェック弁３３を通過して切換弁２８のオフセット位置Ｏから油路３０を経てアキュムレータ２９へ供給される。アキュムレータ２９へ供給された圧油はチェック弁３３があるため、パイロット油路３２には戻らずにアキュムレータ２９に蓄えられる。

一方、図３に示す走行状態から前記操作レバー２４を中立位置に戻せば、リモコン弁２５からパイロット圧が発生しないので、図２に示すように、コントロール弁２３は中立位置Ａに復帰し、主ポンプ２１から吐出される圧油が遮断されて主管路２２ａ，２２ｂには導出されない。また、シャトル弁２７に２次圧が発生しないので、前記開閉弁３７はパイロットポンプ３１の圧油遮断位置イに戻されてパイロットポンプ３１の圧油が遮断され、前記切換弁２８がノーマル位置Ｎに復帰する。

然るときは、前記アキュムレータ２９の油路３０と補助油路３４が連通し、アキュムレータ２９に蓄えられた圧油が走行モータ２０の両側ポート２０ａ，２０ｂに補給されるため、走行モータ２０に油圧ブレーキがかかって慣性回転を防止することができる。このように、カウンタバランス弁を使用せず、走行モータ２０の速度制御をコントロール弁２３のスプールのみで制御するため、カウンタバランス弁の動特性を含まない制御系となり、走行モータ２０が停止したときのキャビテーションや降坂時のハンチングを防止することができる。また、前記切換弁２８は操作性に無関係に開口面積を大きくして圧損を低減できるため、走行駆動時のロスが減少して省エネルギーに貢献できる。

更に、パイロット油路３２のホースがバーストした場合は、分岐油路３６の圧力が低下し、切換弁２８がノーマル位置Ｎに復帰するため、前述したように、走行モータ２０に油圧ブレーキがかかって慣性回転を直ちに停止させることができる。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明が適用された油圧ショベルの側面図。操作レバーの中立時における本発明に係る走行油圧回路図。操作レバーの操作時における本発明に係る走行油圧回路図。

符号の説明

１０油圧ショベル
２０油圧モータ（走行モータ）
２０ａ，２０ｂ両側ポート
２１油圧ポンプ（主ポンプ）
２２ａ，２２ｂ主管路
２３コントロール弁
２４操作レバー
２５リモコン弁
２６ａ，２６ｂパイロット油路
２７シャトル弁
２８切換弁
３０油路
３１パイロットポンプ
３２パイロット油路
３３チェック弁
３６分岐油路
３７開閉弁

Claims

油圧ポンプと油圧モータを結ぶ主管路にコントロール弁を介装し、操作レバーの操作により該コントロール弁を切り換えて前記油圧モータに圧油を給排するように構成した建設機械において、
前記主管路に前記操作レバーの操作に連動してノーマル位置とオフセット位置に切り換わる切換弁を設け、該切換弁のノーマル位置では前記主管路を遮断するとともにアキュムレータと前記油圧モータの両側ポートを接続し、該切換弁のオフセット位置では前記主管路を連通するとともにパイロット油路の圧油がチェック弁を介して前記アキュムレータへ供給されるように構成したことを特徴とする建設機械の走行油圧回路。
上記切換弁の入口ポートに接続される上記パイロット油路から上記切換弁のパイロットポートに分岐する分岐油路を設けるとともに、前記パイロット油路に開閉弁を介装し、上記操作レバー操作時は該開閉弁をパイロットポンプの圧油供給位置に切り換えて、前記パイロット油路と前記パイロットポンプを連通し、上記操作レバー非操作時は該開閉弁を前記パイロットポンプの圧油遮断位置に切り換えて、前記パイロット油路をタンクへ連通させるように構成した請求項１記載の建設機械の走行油圧回路。