JP5113449B2 - 走行直進用油圧回路 - Google Patents

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Description

本発明は、走行と作業装置とを同時に駆動させるにあたり、装備の片寄り走行を防止し得るような走行直進用油圧回路に関する。
さらに詳しくは、走行時、作業装置を同時に駆動させることにより複合作業を行う場合、ブームなどの作業装置に過負荷発生による装備の片寄り走行を防止し得るようになっている走行直進用油圧回路に関するものである。
図１に示されたように、従来技術による走行直進油圧回路は、可変型第１、２油圧ポンプ１５、１８と、第１油圧ポンプ１５に連結され、作動油の供給時に駆動される左側走行モータ２、アームなどの第１作業装置(図示せず)と、第１油圧ポンプ１５の流路１に設けられ、パイロット信号圧ａ１、ｂ１の供給によりそれぞれ切り換えられると、左側走行モータ２又は第１作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁１２、２６と、第２油圧ポンプ１８に連結され、作動油の供給時に駆動される右側走行モータ３と、ブームなどの第２作業装置(図示せず)と、第２油圧ポンプ１８の流路９に設けられ、パイロット信号圧ａ２、ｂ２の供給によりそれぞれ切り換えられると、右側走行モータ３又は第２作業装置(図示せず)に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁１１、２８と、前述した流路９に設けられ、パイロット信号圧ａ３の供給により切り換えられると、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油を左・右側走行モータ２、３にそれぞれ供給し、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油一部を流路３２を介して第１作業装置用切換弁２６に供給すると同時に、第２油圧ポンプ１８の作動油一部を流路７を通じて第２作業装置用切換弁２８にそれぞれ供給する走行直進弁４とを含む。
図に於いて、説明されていない符号１０は、油圧回路内に設定されていた圧力を超えるような過負荷発生時、作動油一部を油圧タンク１６にドレーンさせることによって、油圧システムを保護するメインリリーフ弁である。
(１)単独で走行操作を行う場合について述べる。
左側走行モータ用切換弁１２にパイロット信号圧ａ１の印加に応じて内部スプールが、図に於いて、左側方向に切り換えられる。これにより、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油は、流路１、切換弁１２、そして流路１４を経て左側走行モータ２に供給される。
右側走行モータ用切換弁１１にパイロット信号圧ａ２の印加に応じて内部スプールが、図において、右側方向に切り換えられる。これにより、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油は、流路９、切換弁１１、そして流路２０を経て右側走行モータ３に供給される。
即ち、左側走行モータ２又は右側走行モータ３を単独で操作する場合、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油は、左側走行モータ２に供給され、且つ、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油は右側走行モータ３に供給される。
(２)走行と共に作業装置を同時に駆動せしめ、複合操作する場合について述べる。
パイロット信号圧ａ３が走行直進弁４に印加され、内部スプールが、図に於いて、右側方向に切り換えられる。同時にパイロット信号圧ｂ１が第１作業装置用切換弁２６に印加され、内部スプールが、図に於いて、左側方向に切り換えられる。第１センターバイパス弁２２に信号圧ｃ１が印加され、内部スプールを、図に於いて、左側方向に切え換させることから、第１センターバイパス流路に圧力を形成する。
したがって、第１油圧ポンプ１５からの作動油一部は、流路１、切換弁１２、流路１４を経て、左側走行モータ２に供給される。同時に第１油圧ポンプ１５の作動油一部は、流路８、走行直進弁４、切換弁１１、流路２０を経て、右側走行モータ３に供給される。
即ち、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油は、左側走行モータ２と右側走行モータ３とを駆動させるように用いられる。
一方、第２油圧ポンプ１８からの作動油は、流路９、走行直進弁４、流路３２を経て第１作業装置用切換弁２６に供給され、当該作業装置(アームなどをいう)を駆動させる。
即ち、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油は、第１作業装置用切換弁２６に供給され、当該作業装置を駆動させるように用いられる。
前述したような走行直進条件下で、第１作業装置用切換弁２６を切え換させる圧力を徐々に増加させ、内部スプールがフルストローク(ｆｕｌｌ ｓｔｒｏｋｅ)状態に切り換えられると、メインリリーフ弁１０の設定圧力まで上昇する。この際、第２油圧ポンプ１８からの作動油は、第１作業装置用切換弁２６にそれ以上供給されない。
即ち、切換弁２６に供給される作動油一部は、流路３２、走行直進弁４、流路９、流路７を経てから、チェック弁５及びオリフィス６を経由し右側走行モータ３に供給される。切換弁２６に供給される作動油一部は、流路８を経て左側走行モータ２に供給される。
この時、走行モータ用切換弁１１、１２は、パイロット信号圧ａ１、ａ２の印加に応じて切り換えられる。複合操作時、走行側パイロット信号圧は、１０〜１２Ｋ程度を保ちつつ、切換弁１１、１２を切り換えさせる。これにより、走行モータ用切換弁１１、１２は、中間ほどの切換区間である場合には、Ｐ-Ｎノッチ(油圧ポンプから油圧タンクに流れる作動油を制御するノッチ)と、Ｐ-Ｃノッチ(油圧ポンプから油圧シリンダに流れる作動油を制御するノッチ)と、Ｃ-Ｔノッチ(油圧シリンダから油圧タンクに流れる作動油を制御するノッチ)とにより制御可能となる。
従来技術の油圧回路構造において、切換弁２６と第１センターバイパス弁２２が切り換えられた場合には、Ｐ-Ｎノッチにより通油する作動油はない。これにより、切換弁１１、１２では、Ｐ-Ｃノッチ又はＣ-Ｔノッチにより制御可能である。
この際、走行モータ用切換弁１１、１２のスプールノッチは同一構造である。しかし、スプールを加工する累積公差及び加工条件の相違により同じ断面積を維持するには不都合があった。
即ち、スプールを通過する流量は断面積に比例するから、スプールノッチの断面積が相違した場合、走行モータ用切換弁１１、１２を通過する流量も相違となる。つまり、走行モータ用切換弁１１、１２を通過する流量が相違した場合、相対的に多くの流量が通過する方の走行モータの駆動速度は急に速くなり、反対に流量が少なく供給される方の走行モータの駆動速度は遅くなる。
前述したように、走行モータ用切換弁１１、１２のスプールを中間ほどに切り換えさせ、走行モータ２、３を駆動させる(この際、走行直進弁４のスプールは完全に切り換えられた状態)と同時に、ブームなどの作業装置を操作する複合操作時、作業装置に過負荷が生じることにより装備の片寄り走行が発生してしまう。
本発明の一実施例は、走行時、作業装置を同時に駆動せしめ、複合操作を行う場合、ブームなどの作業装置に過負荷発生による装備の片寄り走行を防止し、操作性を向上させることが可能となるようにした走行直進用油圧回路に関する。
本発明の一実施例による走行直進用油圧回路は、可変型第１、２油圧ポンプと、
第１油圧ポンプに連結される左側走行モータと第１作業装置と、
第１油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、左側走行モータ又は第１作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁と、
第２油圧ポンプに連結される右側走行モータと第２作業装置と、
第２油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、右側走行モータ又は第２作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁と、
第２油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、第１油圧ポンプより吐き出される作動油を左側走行モータと右側走行モータにそれぞれ供給し、第２油圧ポンプから吐き出される作動油を第１作業装置と第２作業装置にそれぞれ供給する走行直進弁と、
第２油圧ポンプの流路から分岐され、走行直進弁の入口側と出口側とを連結せしめる分岐流路に設けられ、走行と作業装置とを同時に駆動させる複合操作時に切り換えられ、且つ、第２油圧ポンプからの作動油が走行直進弁を経て走行モータに供給されることを阻止する制御弁とを含む。
ここで、前述した制御弁は、走行用切換弁の入口側流路と連通する流路が形成され、分岐流路を開閉するポペットと、外部より信号圧が供給されると分岐流路を遮断するようにポペットを加圧するピストンと、ポペットとピストンとの間に弾性支持され、ポペットを加圧し、分岐流路を遮断したことを初期状態で弾性バイアスする弾性部材を含むメインバルブと、パイロット信号圧の供給により切り換えられ、走行直進弁の入口側作動油をピストンに加圧用信号圧として供給するスプールと、走行直進弁の入口側の作動油がピストンに信号圧として供給されないように阻止することを初期状態で弾性バイアスする弁ばねを含める補助弁とを備える。
前述したメインバルブのポペット外周縁に形成され、ポペットをシートに接触させ、分岐流路を遮断するに際し、ダンピング機能を奏する少なくとも一つ以上のオリフィスをさらに包含する。
前述した走行直進弁の入口側流路から分岐され、メインバルブのピストンに信号圧を供給する流路に設けられるチェック弁をさらに包含する。
前述した走行直進弁の出口側流路とメインバルブとの間の分岐流路に設けられるオリフィスをさらに包含する。
以上で述べたように、本発明の一実施例による走行直進用油圧回路は、次のような効果を奏する。
走行時、作業装置を同時に駆動させ、複合操作を行う場合、ブームなどの作業装置に過負荷が生じると、装備の片寄り走行を防止し、操作性及び安全性を向上させることができる。
以下、本発明の望ましい一実施例を添付図面に基づいて説明するが、これは、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施しえる程度に詳しく説明するためのものであって、これにより本発明の技術的思想及び範疇に限られるものではない。
図２乃至図７に示されたように、本発明の一実施例による走行直進用油圧回路は、可変型第１、２油圧ポンプ１５、１８と、
第１油圧ポンプ１５に連結される左側走行モータ２とアーム(図示せず)などの第１作業装置と、
第１油圧ポンプ１５の流路１に設けられ、パイロット信号圧ａ１、ｂ１の供給により切り換えられる際、左側走行モータ２又は第１作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁１２、２６と、
第２油圧ポンプ１８に連結される右側走行モータ３とブーム(図示せず)などの第２作業装置と、
第２油圧ポンプ１８の流路９に設けられ、パイロット信号圧ａ２、ｂ２の供給により切り換えられる際、右側走行モータ３又は第２作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁１１、２８と、
第２油圧ポンプ１８の流路９に設けられ、パイロット信号圧ａ３の供給により切り換えられる際、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油を左側走行モータ２と右側走行モータ３にそれぞれ供給し、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油を第１作業装置と第２作業装置にそれぞれ供給する走行直進弁４と、
第２油圧ポンプ１８の流路８から分岐し、走行直進弁４の入口側と出口側とを連結させた分岐流路７−１に設けられ、走行と作業装置とを同時に駆動させる複合操作時、パイロット信号圧ａ４の供給により切り換えられ、第２油圧ポンプ１８からの作動油が走行直進弁４を経て左側走行モータ２又は右側走行モータ３に供給されることを阻止する制御弁３１とを含める。
この際、前述した制御弁３１は、
走行用切換弁１１の入口側流路に連通する流路が内部に形成され、分岐流路を開閉するポペット４７と、外部より信号圧の供給時、分岐流路７-１を遮断するようにポペット４７を加圧するピストン３８と、ポペット４７とピストン３８との間に弾性支持され、ポペット４７を加圧し、分岐流路７-１を遮断することを初期状態として弾性バイアスする弾性部材４６(圧縮コイルバネ)を含むメインバルブ３１ａと、
パイロット信号圧ａ４の供給により切り換えられ、且つ、走行直進弁４の入口側作動油をピストン３８に加圧用信号圧として供給するスプール４２と、走行直進弁４の入口側作動油がピストン３８に信号圧として供給されないように遮断することを初期状態として弾性バイアスする弁ばね３３を含める補助弁３１ｂとを備える。
前述したメインバルブ３１ａのポペット４７の外周縁に階段形状に形成され、ポペット４７をシートＳＴに接触させ、分岐流路７-１を遮断するに際し、ダンピング機能を奏する少なくとも一つ以上のオリフィス４７ａを含める。
前述した走行直進弁４の入口側流路から分岐され、メインバルブ３１ａのピストン３８に信号圧を供給する流路７-３に設けられるチェック弁４８を含める。
前述した走行直進弁４の出口側流路とメインバルブ３１ａとの間の分岐流路７-１に設けられるオリフィス６を含める。
この際、図１に図示のものと重複するものについては同一符号を付し、これらに対する詳しい説明は略する。
以下では、本発明の一実施例による走行直進用油圧回路の使用例を添付図面に基づいて詳述する。
(１)単独で走行操作を行う場合について述べる。
左側走行モータ用切換弁１２に供給されるパイロット信号圧ａ１により内部スプールが、図に於いて、左側方向に切り換えられる。これにより、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油は、流路１、切換弁１２、そして流路１４を経て左側走行モータ２に供給される。
一方、右側走行モータ用切換弁１１に供給されるパイロット信号圧ａ２により内部スプールが、図に於いて、右側方向に切り換えられる。これにより、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油は、流路９、切換弁１１、そして流路２０を経て右側走行モータ３に供給される。
即ち、左側走行モータ２又は右側走行モータ３を単独で操作する場合、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油により左側走行モータ２を駆動させ、且つ、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油により右側走行モータ３を駆動させるようになっている。
(２)走行と共に作業装置を同時に駆動せしめ、複合操作する場合について述べる。
走行直進弁４に供給される４０ｋ程度のパイロット信号圧ａ３により内部スプールが、図に於いて、右側方向に切り換えられる。同時に第１作業装置用切換弁２６に供給されるパイロット信号圧ｂ１により内部スプールが、図に於いて、左側方向に切り換えられる。第１センターバイパス弁２２に供給される信号圧ｃ１により内部スプールが、図に於いて、左側方向に切り換えられることから、第１センターバイパス流路に圧力を形成するようになる。
また、補助弁３１ｂに供給される４０ｋ程度のパイロット信号圧ａ４により内部スプール４２が、図７に於いて、右側方向に切り換えられる(図５では、スプール４２が左側方向に切り換えられるように示されている)。この際、弁ばね３３は、圧縮力を受けるようになっている。
したがって、第１油圧ポンプ１５からの作動油一部は、流路１、切換弁１２、流路１４を経て、左側走行モータ２に供給される。同時に第１油圧ポンプ１５の作動油一部は、流路８、走行直進弁４、切換弁１１、流路２０を経て、右側走行モータ３に供給される。
即ち、第１油圧ポンプ１５から吐き出される作動油は、左側走行モータ２と右側走行モータ３とを駆動させるように用いられる。
これと同時に第２油圧ポンプ１８からの作動油は、流路９、走行直進弁４、流路３２を経て第１作業装置用切換弁２６に供給され、当該作業装置(アームなどをいう)を駆動させるようになっている。
即ち、第２油圧ポンプ１８から吐き出される作動油は、第１作業装置用切換弁２６に供給され、当該作業装置を駆動させるように用いられる。
前述したような走行直進条件下で、第１作業装置用切換弁２６を切え換させる圧力を徐々に増加させ、内部スプールがフルストローク状態に切り換えられると、メインリリーフ弁１０の設定圧力まで上昇される。この際、第２油圧ポンプ１８からの作動油は、第１作業装置用切換弁２６にもう供給されない。
即ち、第２油圧ポンプ１８から吐き出され、切換弁２６に供給される作動油は、流路３２、走行直進弁４、流路９を順次に経て流路７に移動する。流路７に移動した作動油は、走行直進弁４の出口側と流路７とを連通させた分岐流路７-１に設置の制御弁３１のポペット４７、オリフィス６を順次に通過する。
即ち、第２油圧ポンプ１８からの作動油が流路７を経て、分岐流路７-１に移動した場合、図３に図示のポペット４７を上向きに押し上げて分岐流路７-１を開放する。前述した流路７から分岐した流路７-２の作動油は、図４に図示のチェック弁４８を通過し、流路７-３につながる。この際、流路７-３の作動油は、図３に図示のスプール４２により遮断されている。
即ち、第２油圧ポンプ１８からの作動油一部は、走行用切換弁１１を経て右側走行モータ３に供給されると同時に、第２油圧ポンプ１８からの作動油一部は流路８を介して左側走行モータ２に供給される。
この際、パイロット信号圧ａ４がポート４１を介して補助弁３１ｂに供給され、内部スプール４２を、図７に於いて、右側方向に切り換えさせる(図５に於いては、スプール４２が左側方向に切り換えられたものと示されている)。これにより、第２油圧ポンプ１８からの作動油は、制御弁３１、走行直進弁４、流路９を順次に通過し、流路７に移動する。
この際、流路７から分岐した７-１は、制御弁３１により遮断される。即ち、流路７に移動した第２油圧ポンプ１８の作動油は、制御弁３１により左側走行モータ２又は右側走行モータ３に供給されることが阻止される。
前述したように、走行と作業装置とを同時に駆動させることにより複合操作する場合、第１油圧ポンプ１５からの作動油を左側走行モータ２と右側走行モータ３に供給することによって装備を走行させ、且つ、第２油圧ポンプ１８からの作動油は、左側走行モータ２又は右側走行モータ３に供給しない。
前述した制御弁３１の作動について詳しく説明する。
図３、図５及び図７に示されたように、ポート４１にパイロット信号圧ａ４を供給する場合、スプール４２が、図に於いて、左側方向に切り換えられる(図５では、スプールが右側方向に切り換えられるように示されている)。この際、流路７-３に待機中の作動油は、スプール４２のノッチ５３により流路４５を通過し、ピストン３８を加圧するから、図に於いて、下側方向に移動させる。
即ち、ピストン３８が加圧される場合、ポペット４７も、図に於いて、下側方向に移動され、分岐流路７-１を遮断する。これにより、分岐流路７-１から走行用切換弁１１の入口側につながる流路は遮断される(図５に示される)。
一方、図６に示されたように、前述したポペット４７の外周縁に階段形状のオリフィス４７ａが少なくとも一つ以上形成される(図６には、二つのオリフィスが形成される)。これにより、ピストン３８に加わる強い圧力によりポペット４７がシートＳＴに接触すると、衝撃によるポペット４７の損傷を防止することができる。
即ち、ピストン３８及びポペット４７がほぼ中間程度の距離でストロークされる場合、図６に示したポペット４７の外周縁に形成のオリフィス４７ａ(シートＳＴの内径Ｄとポペット４７の第１外径Ｄ１との間の隙間、又はシートＳＴの内径Ｄとポペット４７の第２外径Ｄ２との間の隙間により形成される)の構造により、分岐流路７-１の圧力がメインリリーフ弁１０の設定圧力まで上昇する。これにより、ポペット４７の下降時における圧力に対抗するようにオリフィス４７ａにより分岐流路７-１に上向きに形成される反力によりダンピング機能を奏するようになっている。
したがって、前述したシートＳＴに接するポペット４７にほぼ中間ほどのダンピング機能を付与したのちにシートＳＴに接触させることによって、分岐流路７-１を遮断したり、シートＳＴから微細に開放し、ごく一部分の流量だけを通過させ、シートＳＴにポペット４７を接触することにより生じられる衝撃を減らし、ポペット４７の破損を防止することができる。
一方、走行モータ用切換弁１１、１２は、パイロット信号圧ａ１、ａ２の印加に応じて切り換えられる。複合操作時、走行側パイロット信号圧は、１０〜１２Ｋ程度を保ちながら、切換弁１１、１２を切え換させる。これにより、走行モータ用切換弁１１、１２は、中間程度の切換区間である場合には、Ｐ-Ｎノッチ(油圧ポンプから油圧タンクに流れる作動油を制御するノッチ)と、Ｐ-Ｃノッチ(油圧ポンプから油圧シリンダに流れる作動油を制御するノッチ)と、Ｃ-Ｔノッチ(油圧ポンプから油圧タンクに流れる作動油を制御するノッチ)とにより制御可能となる。
この際、第１作業装置用切換弁２６と第１センターバイパス弁２２が切り換えられた場合には、Ｐ-Ｎノッチにより通油される作動油はない。これにより、走行モータ用切換弁１１、１２では、Ｐ-Ｃノッチ又はＣ-Ｔノッチにより制御可能となる。
この際、走行モータ用切換弁１１、１２のスプールノッチは、同じ構造からなる。反面、スプールを加工する累積公差及び加工条件の相違により同じ断面積を保持し得ない場合、制御弁３１により第２油圧ポンプ１８から左側走行モータ２又は右側走行モータ３側に作動油が供給されることを阻止することによって装備の片寄り走行発生を防止することができる。
従来技術による走行直進用油圧回路図である。 本発明の一実施例による走行直進用油圧回路図である。 本発明の一実施例による走行直進用油圧回路における制御弁の断面図である。 図３に図示のＡ-Ａ線における断面図である。 図３に図示の制御弁の使用状態図である。 図３に図示のオリフィス部の詳細図である。 本発明の一実施例による走行直進用油圧回路の要部図である。
符号の説明
１、７、８、９、１４、２０ 流路
２ 左側走行モータ
３ 右側走行モータ
４ 走行直進弁
１１、１２ 走行モータ用切換弁
１５ 第１油圧ポンプ
１８ 第２油圧ポンプ
２６、２８ 作業装置用切換弁
３１ 制御弁

Claims (4)

  1. 可変型第１、２油圧ポンプと、
    前記第１油圧ポンプに連結される左側走行モータと第１作業装置と、
    前記第１油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、左側走行モータ又は第１作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁と、
    前記第２油圧ポンプに連結される右側走行モータと第２作業装置と、
    前記第２油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、右側走行モータ又は第２作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の切換弁と、
    前記第２油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、前記第１油圧ポンプより吐き出される作動油を左側走行モータと右側走行モータにそれぞれ供給し、前記第２油圧ポンプから吐き出される作動油を第１作業装置と第２作業装置にそれぞれ供給する走行直進弁と、
    前記第２油圧ポンプの流路から分岐され、前記走行直進弁の入口側と出口側とを連結せしめた分岐流路に設けられ、走行と作業装置とを同時に駆動させる複合操作時に切り換えられ、且つ、第２油圧ポンプからの作動油が走行直進弁を経て走行モータに供給されることを阻止する制御弁とを含み、
    前記制御弁は、
    前記走行用切換弁の入口側流路と連通する流路が形成され、前記分岐流路を開閉するポペットと、外部より信号圧の供給時、分岐流路を遮断するようにポペットを加圧するピストンと、前記ポペットとピストンとの間に弾性支持され、ポペットを加圧し、分岐流路を遮断したことを初期状態として弾性バイアスする弾性部材を含むメインバルブと、
    パイロット信号圧の供給により切り換えられ、前記走行直進弁の入口側作動油を前記ピストンに加圧用信号圧として供給するスプールと、走行直進弁の入口側の作動油がピストンに信号圧として供給されないように遮断したことを初期状態として弾性バイアスする弁ばねを有する補助弁とを包含することを特徴とする走行直進用油圧回路。
  2. 前記メインバルブのポペット外周縁に形成され、前記ポペットをシートに接触させることにより前記分岐流路を遮断する際、ダンピング機能を奏する少なくとも一つ以上のオリフィスをさらに包含することを特徴とする請求項１に記載の走行直進用油圧回路。
  3. 前記走行直進弁の入口側流路から分岐され、前記メインバルブのピストンに信号圧を供給する流路に設けられるチェック弁をさらに包含することを特徴とする請求項１に記載の走行直進用油圧回路。
  4. 前記走行直進弁の出口側流路と前記メインバルブとの間の分岐流路に設けられるオリフィスをさらに包含することを特徴とする請求項１に記載の走行直進用油圧回路。
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