JP5768181B2

JP5768181B2 - パワーショベルの制御弁装置

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Publication number: JP5768181B2
Application number: JP2014507733A
Authority: JP
Inventors: 武藤原; 中村　雅之; 雅之中村; 中華肖
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2033-03-18
Also published as: CN104204546B; EP2833002A1; EP2833002B1; CN104204546A; WO2013146420A1; EP2833002A4; US9702378B2; KR20140131569A; JPWO2013146420A1; KR101728596B1; US20150089935A1

Description

本発明は、バケットシリンダとアームシリンダとが備えられたパワーショベルの制御弁装置に関する。

ＪＰ２００７−０３２５８９Ａには、パワーショベルの制御弁装置が開示されている。パワーショベルの制御弁装置では、バルブブロックに、第１ポンプに接続された第１ポンプポートと、第２ポンプに接続された第２ポンプポートと、が形成される。さらに、バルブブロックには、第１ポンプポートに連通する第１回路系統と、第２ポンプポートに連通する第２回路系統と、が組み込まれる。

第１回路系統には、上流側から順に、一方の走行モータを制御する走行用制御弁、複数の作業用制御弁が設けられる。第２回路系統には、上流側から順に、走行直進弁、他方の走行モータを制御する走行用制御弁、複数の作業用制御弁が設けられる。

第１回路系統には、第１ポンプポートに接続された供給通路と、各制御弁が中立位置にある場合、供給通路をタンクポートに連通させる中立流路と、が設けられる。供給通路は、走行用制御弁の上流側において、分流通路に接続している。この分流通路は、第２回路系統の走行直進弁に接続している。走行直進弁には、第２ポンプポートに接続した供給通路が接続される。

走行直進弁がノーマル位置にある場合、分流通路は走行直進弁を経由して第１回路系統のパラレル通路に連通する。パラレル通路は、作業用制御弁を並列に接続し、作業用制御弁の上流側に接続した分岐通路を介して中立流路と連通する。

第２回路系統には、第２ポンプポートに接続された供給通路と、各制御弁が中立位置にある場合、供給通路をタンクポートに連通させる中立流路と、が設けられる。供給通路は、走行直進弁の上流側においてパラレル通路に接続される。パラレル通路は、作業用制御弁を並列に接続する。

走行直進弁がノーマル位置にある場合、第２ポンプポートは、走行直進弁の下流側に設けられた中立流路に連通する。

走行直進弁が切換位置に切り換わると、第１ポンプポートに対して、第１回路系統の走行用制御弁と、走行直進弁を介して第２回路系統の走行用制御弁と、が並列に接続される。一方、第１回路系統及び第２回路系統の各パラレル通路は、第２ポンプポートに対して並列に接続される。

上記従来の制御弁装置では、第２回路系統に設けられる作業用制御弁には、走行直進弁の位置にかかわらず、第２ポンプポートからの圧力流体のみが導かれる。

したがって、上記作業用制御弁に接続される作業用アクチュエータに対して、第１ポンプポートＰ１及び第２ポンプポートＰ２の供給流体を合流させて供給する、いわゆる増速制御を行うことができない。

この発明の目的は、第２回路系統に設けられる作業用制御弁に接続される作業用アクチュエータを増速制御することが可能なパワーショベルの制御弁装置を提供することである。

本発明のある態様によれば、第１ポンプに接続された第１ポンプポートに連通される第１回路系統と、第２ポンプに接続された第２ポンプポートに連通される第２回路系統と、第１回路系統に設けられ、第１作業用アクチュエータを制御する第１作業用制御弁と、第２回路系統に設けられ、第２作業用アクチュエータを制御する第２作業用制御弁と、を備えるパワーショベルの制御弁装置であって、第１回路系統に設けられ、第１作業用制御弁と並列に接続された第２作業用アクチュエータ増速用制御弁を備え、第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は、第１作業用制御弁を切り換えるためのパイロット圧が導かれる一方のパイロット室と、第２作業用制御弁を切り換えるためのパイロット圧が導かれる他方のパイロット室と、第１ポンプポートからの圧力流体を第２作業用制御弁の導入ポート側に導く流通路と、を有し、一方のパイロット室のパイロット圧の作用によって、第２作業用制御弁より第１作業用制御弁に優先して圧力流体を導く第１優先位置と、他方のパイロット室のパイロット圧の作用によって、第１作業用制御弁より第２作業用制御弁に優先して圧力流体を導く第２優先位置と、に切り換え可能である、パワーショベルの制御弁装置が提供される。

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るパワーショベルの制御弁装置を示す回路図である。図２は、図１のバケット増速用制御弁を拡大して示す拡大図である。図３は、比較例におけるパワーショベルの制御弁装置を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態におけるパワーショベルの制御弁装置を示す回路図である。バルブブロックＢには、図示しない第１ポンプに接続された第１ポンプポートＰ１と、図示しない第２ポンプに接続された第２ポンプポートＰ２と、が形成される。さらに、バルブブロックＢには、第１ポンプポートＰ１に連通する第１回路系統と、第２ポンプポートＰ２に連通する第２回路系統と、が組み込まれる。

第１回路系統は、上流側から順に、一方の走行モータを制御する走行用制御弁１、第２作業用アクチュエータとしてのバケットシリンダの増速制御を行う第２作業用アクチュエータ増速用制御弁としてのバケット増速用制御弁１９、旋回モータを制御する旋回用制御弁３、ブームシリンダを増速制御するブーム２速用制御弁４、及び第１作業用アクチュエータとしてのアームシリンダを制御する第１作業用制御弁としてのアーム用制御弁５、を備える。

第２回路系統は、上流側から順に、走行直進弁６、他方の走行モータを制御する走行用制御弁７、バケットシリンダを制御する第２作業用制御弁としてのバケット用制御弁８、ブームシリンダを制御するブーム用制御弁９、及びアームシリンダを制御するアーム２速用制御弁１０、を備える。

第１回路系統はさらに、第１ポンプポートＰ１に接続された供給通路１１と、各制御弁１〜５が中立位置にある場合、供給通路１１をタンクポートＴ１に連通させる中立流路１２と、を備える。

供給通路１１は、走行用制御弁１の上流側において、分流通路１３に接続している。分流通路１３は、第２回路系統の走行直進弁６に接続している。走行直進弁６には、第２ポンプポートＰ２に接続した供給通路１４が接続される。走行直進弁６が図示のノーマル位置にある場合、分流通路１３は走行直進弁６を経由して、第１回路系統のパラレル通路１５に連通する。パラレル通路１５は、バケット増速用制御弁１９、旋回用制御弁３、ブーム２速用制御弁４及びアーム用制御弁５のそれぞれを並列に接続する。

中立流路１２は、バケット増速用制御弁１９の上流側に接続した分岐通路１６を介してパラレル通路１５と連通する。分岐通路１６には、中立流路１２からパラレル通路１５への流通のみを許容するチェック弁２０が設けられる。

したがって、走行用制御弁１が図示の中立位置にあって、走行用制御弁１の下流側における制御弁１９、３〜５のいずれかを切り換えた場合には、第１ポンプポートＰ１からの供給流体は、走行用制御弁１から中立流路１２及び分岐通路１６を経由してパラレル通路１５に導かれる。

また、第２ポンプポートＰ２に接続した供給通路１４は、走行直進弁６の上流側においてパラレル通路１７に接続される。パラレル通路１７は、制御弁７〜１０のそれぞれを並列に接続する。

したがって、走行直進弁６が図示のノーマル位置にあり、走行用制御弁７が図示の中立位置にあって、走行用制御弁７の下流側における制御弁８〜１０のいずれかを切り換えた場合には、第２ポンプポートＰ２から供給通路１４に供給された圧力流体は、パラレル通路１７に供給される。

さらに、走行直進弁６が図示のノーマル位置にある場合、供給通路１４は走行直進弁６の下流側に設けた中立流路１８にも連通する。中立流路１８は、走行直進弁６が図示のノーマル位置にあって各制御弁７〜１０が中立位置にある場合、供給通路１４をタンクポートＴ２に連通させる。

パラレル通路１７と中立流路１８とは分岐通路２１を介して連通し、分岐通路２１にはチェック弁２２が設けられる。チェック弁２２はパラレル通路１７から中立流路１８への流通のみを許容する。

走行直進弁６が図面左側位置に切り換わると、第１ポンプポートＰ１に対して、第１回路系統の走行用制御弁１と、走行直進弁６を介して接続される第２回路系統の走行用制御弁７と、が並列に接続される。また、パラレル通路１５、１７は、第２ポンプポートＰ２に対して並列に接続される。

ここで、図３を参照して、比較例におけるパワーショベルの制御弁装置について説明する。なお、比較例の説明において、本実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いて説明する。

図３に示すように、パワーショベルの制御弁装置には、バルブブロックＢに、図示しない第１ポンプに接続された第１ポンプポートＰ１と、図示しない第２ポンプに接続された第２ポンプポートＰ２と、が形成される。バルブブロックＢには、第１ポンプポートＰ１に連通する第１回路系統と、第２ポンプポートＰ２に連通する第２回路系統と、が組み込まれる。

第１回路系統は、上流側から順に、一方の走行モータを制御する走行用制御弁１、予備用アクチュエータを制御する予備用制御弁２、旋回モータを制御する旋回用制御弁３、ブームシリンダを２速制御するブーム２速用制御弁４及びアームシリンダを制御するアーム用制御弁５、を備える。

第２回路系統は、上流側から順に、走行直進弁６、他方の走行モータを制御する走行用制御弁７、バケットシリンダを制御するバケット用制御弁８、ブームシリンダを制御するブーム用制御弁９及びアームシリンダを２速制御するアーム２速用制御弁１０、を備える。

供給通路１１は、走行用制御弁１の上流側において、分流通路１３に接続する。分流通路１３は、第２回路系統の走行直進弁６に接続している。走行直進弁６には、第２ポンプポートＰ２に接続した供給通路１４が接続される。走行直進弁６が図示のノーマル位置にある場合、分流通路１３は走行直進弁６を経由して第１回路系統のパラレル通路１５に連通する。パラレル通路１５は、予備用制御弁２、旋回用制御弁３、ブーム２速用制御弁４及びアーム用制御弁５のそれぞれに並列に接続される。

中立流路１２は、予備用制御弁２の上流側に接続した分岐通路１６を介してパラレル通路１５と連通する。

第２ポンプポートＰ２に接続した供給通路１４は、走行直進弁６の上流側においてパラレル通路１７に接続される。パラレル通路１７は、制御弁７〜１０のそれぞれに並列に接続される。

走行直進弁６が図示のノーマル位置にある場合、第２ポンプポートＰ２は、走行直進弁６の下流側に設けられた中立流路１８にも連通する。中立流路１８は、走行直進弁６が図示のノーマル位置にあって、各制御弁７〜１０が中立位置にある場合、供給通路１４をタンクポートＴ２に連通させる。

したがって、バケット用制御弁８には、走行直進弁６の位置にかかわらず、第２ポンプポートＰ２からの圧力流体のみが導かれる。これにより、バケット用制御弁８に接続したバケットシリンダに対して、第１ポンプポートＰ１及び第２ポンプポートＰ２の供給流体を合流させて供給する増速制御を行うことができない。よって、バケットの回動動作スピードを上げることができない。

そこで、本実施形態では、比較例において予備用制御弁２が設けられる位置に、予備用制御弁に代えてバケット増速用制御弁１９を設けた。

図２は、バケット増速用制御弁１９を拡大して示す拡大図である。

バケット増速用制御弁１９は、両側にパイロット室２３、２４とセンタリングスプリング２５、２６とをそれぞれ有する。

一方のパイロット室２３は、図示しないパイロット通路を経由してアーム用制御弁５のパイロット室５ａ、５ｂに連通する。よって、アーム用制御弁５を切り換えるためにパイロット室５ａ、５ｂにパイロット圧が導かれると、バケット増速用制御弁１９の一方のパイロット室２３にもパイロット圧が導かれる。

他方のパイロット室２４は、図示しないパイロット通路を介してバケット用制御弁８のパイロット室８ａ、８ｂに連通する。よって、バケット用制御弁８を切り換えるためにパイロット室８ａ、８ｂにパイロット圧が導かれると、バケット増速用制御弁１９の他方のパイロット室２４にもパイロット圧が導かれる。

また、バケット増速用制御弁１９は３位置６ポート弁であり、一方の側に第１〜第３ポート２７〜２９を有し、他方の側に第４〜第６ポート３０〜３２を有する。

第１ポート２７及び第４ポート３０は中立流路１２を開閉するポートであり、バケット増速用制御弁１９が図示の中立位置にある場合、第１ポート２７と第４ポート３０とが連通する。一方、バケット増速用制御弁１９が図示の左右いずれかの切換位置にある場合、第１ポート２７と第４ポート３０との連通は遮断される。

第２ポート２８は、バケット増速用制御弁１９が図示の中立位置にある場合、第５ポート３１と連通し、その連通過程に流通路３３ａが形成される。一方、バケット増速用制御弁１９が図面右側位置に切り換わると、第２ポート２８は流通路３３ｂを介して第５ポート３１と連通する。

なお、中立位置は第１優先位置としてのアーム優先位置であり、図面右側位置は第２優先位置としてのバケット優先位置である。中立位置であるアーム優先位置では第１絞り部３４が形成され、右側位置であるバケット優先位置では第２絞り部３５が形成される。第１絞り部３４の開度は、第２絞り部３５の開度よりも小さく設定される。

ただし、第１絞り部３４及び第２絞り部３５の開度は、アーム優先位置とバケット優先位置との間で、図示しないスプールの移動に伴って変化する。

パラレル通路１５は、ロードチェック弁３６を介して第２ポート２８に連通される。ロードチェック弁３６は、パラレル通路１５から第２ポート２８への流通のみを許容する。

第５ポート３１は、比較例において予備用制御弁２に連通させていた一方のポート３７に連通される。ポート３７は、バルブブロックＢの外部に設けた外部配管３８を経由して、バケット用制御弁８の導入ポート３９に接続される。

第３ポート２９はタンク通路４０を経由して第１タンクポートＴ１に接続され、第６ポート３２は比較例において予備用制御弁２に連通させていた他方のポート４１に連通される。ポート４１は、バルブブロックＢの外部に設けた図示しない制御弁を介して予備用アクチュエータに接続される。

上記バケット増速用制御弁１９が図示の中立位置であるアーム優先位置にある場合、相対的に小さい第１絞り部３４が開くので、第１回路系統のパラレル通路１５から外部配管３８を介して負荷が相対的に小さいバケットシリンダへ供給される圧力流体の量が制限される。したがって、バケット増速制御のためにバケット用制御弁８に供給される流量よりも、第１回路系統に設けた制御弁３〜５側に供給される流量が優先される。

なお、バケット増速用制御弁１９が、アーム優先位置にある場合、上記のように第１絞り部３４を開く代わりに流通路３３ａを完全に閉じてもよい。流通路３３ａを閉じれば、バケットシリンダには増速制御用の流量が全く供給されなくなるので、第１回路系統に設けた制御弁３〜５側に優先的に圧力流体を供給することができる。

続いて、アームシリンダを作動させていない状態で、第２回路系統のバケット用制御弁８を切り換えるために、パイロット室８ａ、８ｂのいずれかにパイロット圧が導かれると、そのパイロット圧がバケット増速用制御弁１９のパイロット室２４に導かれる。バケット増速用制御弁１９は、このパイロット室２４のパイロット圧の作用によって、図面右側位置であるバケット優先位置に切り換わる。

バケット増速用制御弁１９がバケット優先位置に切り換わると、第１絞り部３４よりも相対的に開度が大きい第２絞り部３５が開くので、開度が大きい分、より多くの増速制御用の流量がバケット用制御弁８の導入ポート３９に供給される。

上記のようにバケット増速用制御弁１９をバケット優先位置に保った状態で、アーム用制御弁５を切り換えてアームシリンダを作動させた場合、すなわち、アームシリンダとバケットシリンダとを同時に作動させた場合、アーム用制御弁５のパイロット室５ａあるいは５ｂに導かれたパイロット圧が、バケット増速用制御弁１９のパイロット室２３に導かれる。

これにより、バケット増速用制御弁１９の両パイロット室２３、２４のそれぞれにパイロット圧が導かれるので、バケット増速用制御弁１９は、パイロット室２３、２４のパイロット圧のバランスによって、バケット優先位置とアーム優先位置との間であってパイロット室２４のパイロット圧の作用とパイロット室２３のパイロット圧の作用とがバランスする位置に切り換わる。このとき、パイロット室２３のパイロット圧がパイロット室２４のパイロット圧よりも十分に大きい場合には、バケット増速用制御弁１９は、図示の中立位置であるアーム優先位置に復帰する。このように、アームシリンダとバケットシリンダとを同時に作動させた場合には、バケット増速用制御弁１９は、パイロット室２３のパイロット圧とパイロット室２４のパイロット圧との圧力差に応じてアーム優先位置側に切り換わる。

また、バケット増速用制御弁１９をアーム優先位置に保った状態で、アーム用制御弁５を切り換えてアームシリンダを作動させた場合、バケット増速用制御弁１９は図面左側位置に切り換わる。これにより、パラレル通路１５の圧力流体が他方のポート４１を介して予備用アクチュエータに供給される。バケット用制御弁８に連通する外部配管３８内の圧力流体は、タンク通路４０を経由して第１タンクポートＴ１へと流れる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

第２回路系統に設けられたバケット用制御弁８を切り換えている場合、第１回路系統に設けられたバケット増速用制御弁１９がバケット優先位置に保たれるので、第１回路系統に供給される圧力流体を、バケット用制御弁８に合流させてバケットシリンダを増速制御することができる。

さらに、アームシリンダを作動させるために、アーム用制御弁５を切り換えると、バケット増速用制御弁１９がアーム優先位置に保たれるので、負荷の軽いバケットシリンダに優先的に作動流体が供給されることを避けることができ、アームシリンダを確実に制御することができる。

さらに、バケット増速用制御弁１９のアーム優先位置における流通路３３ａに第１絞り部３４を設け、バケット優先位置における流通路３３ｂに第２絞り部３５を設けることで、流通路３３ａ、３３ｂの開度を制御するので、第１絞り部３４及び第２絞り部３５の開度に応じた制御が可能になる。

さらに、バケット増速用制御弁１９の両パイロット室２３、２４にパイロット圧が作用した場合、バケット増速用制御弁１９が一方のパイロット室２３及び他方のパイロット室２４のパイロット圧に応じてアーム優先位置とバケット優先位置との間でバランスする位置に切り換わるのでアーム用制御弁５とバケット用制御弁８の操作状況に応じた優先位置にて制御が可能となる。

さらに、比較例の予備用制御弁２をバケット増速用制御弁１９に置き換えているので、比較例のバルブブロックＢを流用することができ、バケット増速用制御弁１９を設ける場合のコストを大幅に下げることができる。

しかも、バケット増速用制御弁１９には、予備用アクチュエータを制御するための切換位置が備えられるので、バケットシリンダの増速制御とともに、予備用アクチュエータの制御を行うこともできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本願は２０１２年３月２９日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−０７６８４３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

第１ポンプに接続された第１ポンプポートに連通される第１回路系統と、
第２ポンプに接続された第２ポンプポートに連通される第２回路系統と、
前記第１回路系統に設けられ、第１作業用アクチュエータを制御する第１作業用制御弁と、
前記第２回路系統に設けられ、第２作業用アクチュエータを制御する第２作業用制御弁と、
を備えるパワーショベルの制御弁装置であって、
前記第１回路系統に設けられ、前記第１作業用制御弁と並列に接続された第２作業用アクチュエータ増速用制御弁を備え、
前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は、
前記第１作業用制御弁を切り換えるためのパイロット圧が導かれる一方のパイロット室と、
前記第２作業用制御弁を切り換えるためのパイロット圧が導かれる他方のパイロット室と、
前記第１ポンプポートからの圧力流体を前記第２作業用制御弁の導入ポート側に導く流通路と、
を有し、
前記一方のパイロット室のパイロット圧の作用によって、前記第２作業用制御弁より前記第１作業用制御弁に優先して圧力流体を導く第１優先位置と、前記他方のパイロット室のパイロット圧の作用によって、前記第１作業用制御弁より前記第２作業用制御弁に優先して圧力流体を導く第２優先位置と、に切り換え可能である、
パワーショベルの制御弁装置。
請求項１に記載のパワーショベルの制御弁装置であって、
前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は、前記第１優先位置である場合の前記流通路に設けられる第１絞り部と、前記第２優先位置である場合の前記流通路に設けられる第２絞り部と、を有し、
前記第１絞り部の開度は前記第２絞り部の開度よりも小さい、
パワーショベルの制御弁装置。
請求項１に記載のパワーショベルの制御弁装置であって、
前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁の一方のパイロット室及び他方のパイロット室の両方にパイロット圧が作用した場合、前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は前記第１優先位置に切り換わる、
パワーショベルの制御弁装置。
請求項１に記載のパワーショベルの制御弁装置であって、
前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁の一方のパイロット室及び他方のパイロット室の両方にパイロット圧が作用した場合、前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は、前記第１優先位置と前記第２優先位置との間であって、前記一方のパイロット室のパイロット圧の作用と前記他方のパイロット室のパイロット圧の作用とがバランスする位置に切り換わる、
パワーショベルの制御弁装置。
請求項１に記載のパワーショベルの制御弁装置であって、
前記第１回路系統及び前記第２回路系統の制御弁が組み込まれるバルブブロックと、
前記バルブブロックに設けられ、予備用アクチュエータに接続されるポートと、
をさらに備え、
前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は、前記ポートに連通する前記バルブブロック内のポジションに設けられ、
前記流通路は、前記ポート及び前記ポートに接続された外部配管を介して、前記第２作業用制御弁の前記導入ポート側に接続される、
パワーショベルの制御弁装置。
請求項１に記載のパワーショベルの制御弁装置であって、
前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は、前記第１優先位置と、前記第２優先位置と、予備用アクチュエータに圧力流体を供給する予備用位置と、の３つの位置に切換可能であり、
前記一方のパイロット室及び他方のパイロット室の両方にパイロット圧が導かれた場合、前記第２作業用アクチュエータ増速用制御弁は前記第１優先位置に切り換わる、
パワーショベルの制御弁装置。