JP5091034B2 - 建設機械の油圧回路装置 - Google Patents
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<第1の実施の形態>
<構成>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる建設機械の油圧回路装置を示す油圧回路図であり、図2は図1に示される配管破断制御弁の拡大図である。
<油圧ショベル>
図3は、本発明の油圧回路装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。
<開口面積特性>
図4は、コントロールバルブ4のメータアウト側の開口面積特性(符号X)、配管破断制御弁10の合成開口面積特性(符号Y)、開閉弁22が開位置にあり、絞り要素23が機能するときの並列メータアウト回路40の開口面積特性(符号Z)、それらを合成したメータアウト合成開口面積特性(符号R)を示す図である。図中、横軸は操作レバー装置6からパイロット管路7aに出力される制御パイロット圧(符号Pi)であり、縦軸は開口面積(符号A)である。
A2:配管破断制御弁10の開口面積(A2>A1)
Aa:並列メータアウト回路40の開口面積
ATOTAL:合成開口面積
開口面積A1,A2,Aaとそれらの合成開口面積ATOTALとは下記の関係にある。
1/ATOTAL 2=(1/A22)+(1/(A1+Aa)2)・・・(1)
合成開口面積ATOTALは上記の関係式(1)から求めることができ、メータアウト合成開口面積特性Rは図4に破線で示すようになる。すなわち、制御パイロット圧PiがPia以上になると(Pi≧Piaになると)、A2≧Aaであり、メータアウト合成開口面積特性Rは関係式(1)から求まる曲線となる。
<配管破断制御弁10の合成開口面積特性Y>
配管破断制御弁10の合成開口面積特性Yは、ポペット弁11の開口面積特性と、スプール弁12の第1及び第2可変絞り部12a,12bの開口面積特性と、ポペット弁体11a内の絞り要素(固定絞り要素)11fの開口面積特性との合成である。
<動作>
以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
操作レバー装置6をパイロット管路7bに制御パイロット圧が発生するよう操作すると、その制御パイロット圧がパイロット管路7bを介してコントロールバルブ4の受圧室4bに供給され、コントロールバルブ4は図示左側の位置に切り換えられる。コントロールバルブ4が図示左側の位置に切り換えられると、油圧ポンプ1から吐出された圧油はコントロールバルブ4を介して第1油圧管路5aへと供給される。また、このとき、開閉弁22の受圧室22cにもその制御パイロット圧が導かれ、開閉弁22は閉位置に切り換えられ、並列油路21は閉じられる。その結果、第1油圧管路5aに供給された圧油は、配管破断制御弁10のポペット弁11のポペット弁体11aを押し開き、ブームシリンダ2のボトム側室2aに供給される。ブームシリンダ2のロッド側室2bの圧油は第2油圧管路5b、コントロールバルブ4を介してタンク8へと排出される。これによりブームシリンダ2は伸長方向に駆動され、ブーム103(図3)は上げ方向に駆動される。
操作レバー装置6をパイロット管路7aに制御パイロット圧が発生するよう操作したときは、そのパイロット圧がコントロールバルブ4の受圧室4a及び配管破断制御弁10のスプール弁12の受圧室12dに供給される。コントロールバルブ4はその制御パイロット圧により図示右側の位置に切り換えられ、油圧ポンプ1から吐出された圧油は、コントロールバルブ4及び第2油圧管路5bを介してブームシリンダ2のロッド側室2bに供給される。また、配管破断制御弁10のスプール弁12は受圧室12dに与えられたパイロット圧により開弁し、これに伴って配管破断制御弁10のポペット弁11も開弁する。そしてこのときは、開閉弁22はバネ22bの付勢力で図示上側の開位置(絞り開位置)に保持されており、第1油圧管路5aは開閉弁22及びコントロールバルブ4の両方を介してタンク8に連通し、ブームシリンダ2のボトム側室2aの圧油は配管破断制御弁10のポペット弁11、第1油圧管路5a、コントロールバルブ4及び並列メータアウト回路20(開位置にある開閉弁22)を介してタンク8へと排出される。これによりブームシリンダ2は収縮方向に駆動され、ブーム103(図3)は下げ方向に駆動される。
操作レバー装置6を操作せず、コントロールバルブ4を中立位置にして負荷を保持する場合は、ブームシリンダ2のボトム側室2aに負荷圧が発生して高圧となり、その高圧が絞り要素11fを介して背圧室11dに導かれ、ポペット弁体11aが背圧室11dの高圧により図示下方に付勢されることにより、ポペット弁11は遮断位置に保持される(チェック弁機能)。これによりブームシリンダ2のボトム側の負荷圧を保持し、リーク量を減少させる。
ブーム下げ動作中(正常時)は、上記のように配管破断制御弁10とコントロールバルブ4が開弁し、第1油圧管路5aにブームシリンダ2のボトム側の圧力(負荷圧)を作用させつつ、コントロールバルブ4と配管破断制御弁10と並列メータアウト回路20の合成開口面積に応じて排出流量を制御し、速度調整を行う。このような状況下で、万一、第1油圧管路5aがバーストした場合は、第1油圧管路5a内の圧力はほぼ大気圧に低下するため、配管破断制御弁10のポペット弁11のポペット弁体11aが背圧室11dの高圧により図示下方に付勢されて、ポペット弁11は遮断位置へと押し戻される。これにより、オペレータが操作レバー装置6の操作レバーを中立に戻して制御パイロット圧をタンク圧(0)とし、配管破断制御弁10のスプール弁12を図示左側の閉位置に戻すことにより、ブームシリンダ2のボトム側室2aからの圧油の流出は阻止され、それ以上のブームの落下が防止される。
<配管破断制御弁10を装着しない場合>
図6は、配管破断制御弁10を装着しない場合の油圧回路装置の図1と同様な油圧回路図である。負荷側の第1油圧管路5aはブームシリンダ2のボトム側室2aに直接接続され、オペレータが図示しない接続金具を操作することによりパイロット管路18はバルブユニット40の内部通路45から分離され、内部通路45の開口端部はプラグ21eにより閉じられる。並列メータアウト回路20においても、並列油路21の上流側通路21a及び下流側通路21bから、オペレータが接続金具を操作することにより接続管路(ホース)21eが分離され、上流側通路21aと下流側通路21bの開口端部はプラグ21f,21gにより閉じられる。
<効果>
以上のように本実施の形態によれば、配管破断制御弁10とコントロールバルブ4とを備えた油圧回路装置において、配管破断制御弁10とコントロールバルブ4間に開弁タイミングの不整合があっても、ブームシリンダ2のボトム側室2aからの圧油をスムーズに排出することが可能となり、配管破断制御弁10とコントロールバルブ4の開弁タイミングのチューニングが不要となる。また、コントロールバルブ4の切換スプールには特別な細工を施すことが不要であり、コントロールバルブ4の長大化が回避される。
<第2の実施の形態>
図7は、本発明の第2の実施の形態に係わる建設機械の油圧回路装置を示す油圧回路図である。
<第3の実施の形態>
図8は、本発明の第3の実施の形態に係わる建設機械の油圧回路装置を示す油圧回路図である。
2 ブームシリンダ
2a ロッド側室
2b ボトム側室(負荷側)
3 ポンプライン
4 コントロールバルブ
4a,4b 受圧室
5a,5b 油圧管路
6 操作レバー装置
7a,7b パイロット管路
8 タンク
9 タンクライン
10,10B 配管破断制御弁
11 ポペット弁(主弁)
11a ポペット弁体
11b 配管接続室
11c シリンダ接続室
11d 背圧室
11e 通路
11f 絞り要素(固定絞り要素)
12 スプール弁(パイロット弁)
12a 第1可変絞り部
12b 第2可変絞り部
12c バネ
12d 受圧室
15,16,17 パイロット通路
18 パイロット管路
20,20A,20B 並列メータアウト回路
21,21A 並列油路
21a 上流側通路
21b 下流側通路
21e 中間通路(接続管路)(第2開閉手段)
21f,21g プラグ(第2開閉手段)
22,22B 開閉弁(第1開閉手段)
22a 弁体
22b バネ
22c 受圧室
23 絞り要素(固定絞り要素)
40,40A,40B バルブユニット
41,42,43a,43b,44a,44b 内部通路
45,46 内部通路
48 手動開閉弁(第2開閉手段)
100 下部走行体
101 上部走行体
102 フロント作業機
103 ブーム
104 アーム
105 バケット
Claims (6)
- 操作手段からの制御パイロット圧によって操作されるコントロールバルブと、このコントロールバルブに第1及び第2油圧管路を介して接続された油圧アクチュエータとを備え、前記第1油圧管路は前記油圧アクチュエータの被駆動体の自重が作用する側に接続された油圧管路である建設機械の油圧回路装置において、
前記第1油圧管路に配置され、前記油圧パイロット操作手段からの制御パイロット圧に応じて開口面積を変化させる配管破断制御弁と、
前記コントロールバルブに対し並列に接続された並列メータアウト回路とを備え、
前記並列メータアウト回路は、
上流側が前記第1油圧管路に連通するよう接続され、下流側がタンクラインに連通するよう接続された並列油路と、
前記並列油路に配置され、前記第1油圧管路に圧油を供給するよう前記コントロールバルブが操作されたときに前記並列油路を閉じる第1開閉手段とを有することを特徴とする建設機械の油圧回路装置。 - 請求項1記載の建設機械の油圧回路装置において、前記並列メータアウト回路は、前記並列油路に配置され、外部操作により前記並列油路を閉じることを可能とする第2開閉手段を更に有することを特徴とする建設機械の油圧回路装置。
- 請求項1又は2記載の建設機械の油圧回路装置において、前記並列メータアウト回路は、前記第1開閉手段が開位置にあるときに機能する絞り要素を更に有することを特徴とする建設機械の油圧回路装置。
- 請求項1又は2記載の建設機械の油圧回路装置において、前記並列メータアウト回路の前記第1開閉手段が開位置にあるときの通路面積は、前記コントロールバルブ及び前記配管破断制御弁の最大開口面積に等しいか、それよりも大きいことを特徴とする建設機械の油圧回路装置。
- 請求項2記載の建設機械の油圧回路装置において、前記第2開閉手段は、前記並列油路の一部を構成する着脱式の接続管路と、この着脱式の接続管路を取り外したときに、前記並列油路の開口端部を閉じるプラグとを有することを特徴とする建設機械の油圧回路装置。
- 請求項2記載の建設機械の油圧回路装置において、前記第2開閉手段は、前記並列油路に設けられた手動開閉弁を有することを特徴とする建設機械の油圧回路装置。
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