JP6671753B2 - 油圧作業車の油圧回路 - Google Patents

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Description

本発明は、アタッチメントを装着し、第1ブームと第2ブームからなるブームを備える油圧ショベル等の油圧作業車の油圧回路に関する。
従来、作業装置の可動範囲を広げるために、ブームを第1ブームと第2ブームとに二分割した2ピースブーム仕様の油圧作業車は知られている。この2ピースブームは基部側の第1ブームの基端側が上部旋回体に連結ピンを介して回動可能に連結され、先端側の第2ブームの基端側が第1ブームの先端に連結ピンを介して回動可能に連結され、第1ブームはブームシリンダにより俯仰動され、第2ブームはポジショニングシリンダにより俯仰動される構成となっている(例えば特許文献1参照)。
特公平6−37779号公報
前記特許文献1の技術において、第二ブームの先端にはアームが連結され、該アームに油圧作業アタッチメントが装着され、該油圧作業アタッチメントとブームは同時に作動できないようにしており、同時に操作されたときには一方の油圧作業アタッチメントを優先して作動させるように自動的に選択切換弁が操作される制御回路を設けていた。
しかし、油圧作業アタッチメントを作動させているときでも、作業をさせながら高さ等の位置を変えたい場合があり、両方を作動可能な油圧回路が望まれていた。また、油圧作業アタッチメントと第2ブームを同時に操作できる油圧回路を実現するためにはコントロール弁ユニットを新作する必要があり、コストアップが避けられなかった。そこで、油圧回路を改良することにより、油圧作業アタッチメントと第2ブームを同時に操作できる油圧回路を提供しようとする。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、作業部の油圧アクチュエータや上部旋回体や走行部に設けられる油圧アクチュエータを作動させる第1のコントロール弁ユニットと、第2ブームと油圧作業アタッチメントの油圧アクチュエータを作動させる第2のコントロール弁ユニットと、前記第2ブームと油圧作業アタッチメントを操作する操作手段を備え、前記第1のコントロール弁ユニットと第2のコントロール弁ユニットはそれぞれ前記油圧アクチュエータに送油するための複数のパイロット式切換弁を備え、前記操作手段の操作時に前記第1のコントロール弁ユニットの最下流側に配置される切換弁および第2コントロール弁ユニットの切換弁にパイロット油圧信号を送油するパイロット油圧制御部を備え、前記第1のコントロール弁ユニットの最下流側に配置される切換弁の出力ポートが前記第2のコントロール弁ユニットの入力ポートと連通し、前記パイロット油圧制御部は第1シャトル弁と第2シャトル弁と第3シャトル弁を備え、前記第1シャトル弁の二つの入力ポートは第2シャトル弁と第3シャトル弁の出力ポートと接続され、前記操作手段の操作により第2コントロール弁ユニットの切換弁の操作制御部へのパイロット油圧信号が前記第2シャトル弁と前記第3シャトル弁の何れかの入力ポートに入力され、前記第1シャトル弁の出力ポートから出力され、前記第1コントロール弁ユニットの最下流コントロール弁の操作制御部にパイロット油圧信号が入力されるものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
油圧作業アタッチメントと第2ブームを同時に操作できるようになる。また、油圧作業アタッチメントと第2ブームを同時に操作できるコントロールユニットを新作することなく、従来のコントロール弁ユニットに後付けするコントロール弁ユニットを製作すればよく、コストアップは最小限で済むのである。
本発明の油圧回路を備える油圧作業車の全体構成を示した側面図。 油圧作業車の油圧回路図。 本発明の油圧回路図。 油圧作業アタッチメントを作動させたときの油圧回路図。 第二ブームを作動させたときの油圧回路図。 油圧作業アタッチメントと第2ブームを作動させたときの油圧回路図。 1ピースブーム仕様の油圧作業車の全体構成を示した側面図。 1ピースブーム仕様の油圧作業車の油圧回路図。 2ピースブーム仕様専用の油圧作業車の油圧回路図。
以下では、図1および図2を用いて本発明に係る油圧回路を具備する油圧作業車の実施例であるバックホー(油圧ショベル)1の全体構成について説明する。なお、図1において矢印F方向を前方とする。
図1に示す如く、バックホー1は主に走行部2、上部旋回体3、作業部5等を具備している。本体部は前記走行部2と上部旋回体3とからなる。
走行部2はクローラ式走行装置からなり、バックホー1の下部構造体を成す部材であり、左右一対のクローラ11・11がそれぞれ駆動輪と従動輪との間に巻回され、駆動輪と従動輪を支持するトラックフレームの左右中央から前方にブレード12、および、該ブレード12を上下方向に回動させるための油圧アクチュエータであるブレードシリンダ13が設けられている。前記駆動輪はトラックフレームに取り付けられた走行油圧モータ63・64により駆動される。つまり、走行部2は油圧アクチュエータとして右走行油圧モータ63と左走行油圧モータ64により走行駆動される。
上部旋回体3は上部構造体を成す部材である旋回フレーム4上にエンジン15や操縦部を収納したキャビン10等を備え、トラックフレームの前後左右中央より旋回ベアリングを介して走行部2の上部に旋回可能に取り付けられる。旋回フレーム4上には旋回油圧モータ62が取り付けられ、該旋回油圧モータ62の出力軸上に固設した旋回駆動ギヤはトラックフレームに固設されたリングギヤと歯合され、旋回油圧モータ62を作動させることにより上部旋回体3を左右旋回させることができる。
旋回フレーム4の後部上には駆動源たるエンジン15と、該エンジン15により駆動される第一ポンプP1、第二ポンプP2、第三ポンプP3、第四ポンプP4が配設される。旋回フレーム4の前上部は操縦部とされ、エンジン15の上方に座席6が配置され、該座席6の左右に作業操作レバー7・8、前方に走行レバー9L・9R、アタッチメント操作スイッチ45、第2ブーム操作ペダル46等が配設される。操縦部はキャビン10により覆われる。旋回フレーム4の左右中央前部に作業部5を取り付けるためのブームブラケット19が配設される。
作業部5は主にアーム17、第1ブーム71、第2ブーム72、ブームブラケット19、バケット16、バケットシリンダ20、アームシリンダ23、第1ブームシリンダ21、第2ブームシリンダ22、スイングシリンダ25等を具備し、バックホー1の旋回フレーム4の前部に設けられる。
アーム17の先端にはバケット16が取り付けられ、アーム17の基部が第2ブーム72の先端部に上下回動可能に枢着される。ブームは第1ブーム71と第2ブーム72からなり、第1ブーム71の基部は前記ブームブラケット19にピンを介して俯仰回動可能に枢着され、第1ブーム71の先端に第2ブーム72の基部がピンを介して俯仰回動可能に支持され、第2ブーム72の先端にアーム17の基部がピンを介して俯仰可能に支持される。ブームブラケット19は作業部5の基部を成す部材であり、その後端部が旋回フレーム4の前端部に左右回動可能に枢着される。
バケットシリンダ20はバケット16をアーム17に対して前後回動させるための油圧シリンダである。バケットシリンダ20のシリンダ端部はアーム17の基部に設けられたブラケット17aに回動可能に枢着される。また、バケットシリンダ20のロッド端部はリンクを介してバケット16に回動可能に枢着される。なお、バケット16の代わりに油圧作業アタッチメントとして、クラムシェルバケットやグラップルやブレーカ等が装着されたときに、本発明の油圧回路により制御される。
アームシリンダ23はアーム17を第2ブーム72に対して回動させるための油圧シリンダである。アームシリンダ23のシリンダ端部は第2ブーム72の基部側上面に設けられたブラケット72aに回動可能に枢着される。また、アームシリンダ23のロッド端部は、ブラケット17aに回動可能に枢着される。
第1ブームシリンダ21は第1ブーム71を回動させるための油圧シリンダである。第1ブームシリンダ21のシリンダ端部はブームブラケット19の前端部に回動可能に枢着される。また、第1ブームシリンダ21のロッド端部は第1ブーム71の先端部前面に設けられたブラケット71aに回動可能に枢着される。第2ブームシリンダ22は第2ブーム72を回動させるための油圧シリンダである。第2ブームシリンダ22のシリンダ端部は第1ブーム71の後面に回動可能に枢着される。また、第2ブームシリンダ22のロッド端部は第2ブーム72の基部に設けられたブラケット72aに回動可能に枢着される。
スイングシリンダ25は作業部5を旋回フレーム4に対して左右に回動させるための油圧シリンダである。スイングシリンダ25はブームブラケット19と旋回フレーム4の間に介装される。
次に、図2を用いて本発明に係る油圧回路の実施例である油圧回路100の構成について説明する。油圧回路100は前記エンジン15にて駆動される第一ポンプP1、第二ポンプP2、第三ポンプP3から吐出される圧油が各コントロールバルブを介して各油圧アクチュエータに送油されて駆動され、エンジン15にて駆動される第四ポンプP4から吐出される圧油が各リモコンバルブを介してコントロールバルブの操作制御部に送油されてコントロールバルブを切り換える。コントロールバルブは油圧パイロット式の切換弁からなり、パイロット油圧を操作制御部に送油することで切り換えられて、第1コントロール弁ユニット101と第2コントロール弁ユニット102にそれぞれ備えられる。第1コントロール弁ユニット101は右走行コントロールバルブ31、第1ブームコントロールバルブ32、バケットコントロールバルブ33、左走行コントロールバルブ34、スイングコントロールバルブ35、PTOコントロールバルブ36、アームコントロールバルブ37、旋回コントロールバルブ38、ブレードコントロールバルブ39、外部取出コントロールバルブ41からなり、第2コントロール弁ユニット102はアタッチメントコントロールバルブ42と第2ブームコントロールバルブ43と流路制御部80からなる。
第一ポンプP1からは吐出油路26より右走行コントロールバルブ31を介して油圧アクチュエータとしての左走行油圧モータ63、第1ブームコントロールバルブ32を介して油圧アクチュエータとしての第1ブームシリンダ21、バケットコントロールバルブ33を介して油圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ20にそれぞれ送油可能に油圧回路が形成される。
更に、第一ポンプP1から圧油が供給される流路の最下流に配置される外部取出コントロールバルブ41からアタッチメントコントロールバルブ42を介して油圧作業アタッチメントの油圧アクチュエータとして油圧モータ24、第2ブームコントロールバルブ43を介して油圧アクチュエータとしての第2ブームシリンダ22に送油可能としている。この送油制御については後述する。
第二ポンプP2からは吐出油路27より左走行コントロールバルブ34を介して油圧アクチュエータとしての左走行油圧モータ64、スイングコントロールバルブ35を介して油圧アクチュエータとしてのスイングシリンダ25にそれぞれ送油可能に油圧回路が形成され、更に、合流用コントロールバルブ40を連通状態に切り換えたときに、PTOコントロールバルブ36を介して油圧アクチュエータとしてのPTO油圧モータ65、アームコントロールバルブ37を介して油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ23にそれぞれ送油可能に油圧回路が形成される。
第三ポンプP3からは吐出油路28より旋回コントロールバルブ38を介して油圧アクチュエータとしての旋回油圧モータ62、ブレードコントロールバルブ39を介して油圧アクチュエータとしてのブレードシリンダ13、PTOコントロールバルブ36を介してPTO油圧モータ65に、アームコントロールバルブ37を介してアームシリンダ23にそれぞれ送油可能に油圧回路が形成される。
第四ポンプP4からは吐出油路29から右リモコンバルブ51と左リモコンバルブ52とPTOリモコンバルブ53とスイングリモコンバルブ54と走行リモコンバルブ55とブレードリモコンバルブ58とアタッチメントリモコンバルブ56と第2ブームリモコンバルブ57にパイロット圧を送油可能としている。
前記操縦部の座席6の右側に配置される作業操作レバー8を前後回動操作すると、右リモコンバルブ51が切り換えられて、パイロット油圧信号が第1ブームコントロールバルブ32の操作制御部に送油されて切り換えられ、第1ブームシリンダ21を伸縮して第1ブーム71を回動することができる。前記操縦部の作業操作レバー8を左右回動操作すると、右リモコンバルブ51が切り換えられて、パイロット油圧信号がバケットコントロールバルブ33の操作制御部に送油されて切り換えられ、バケットシリンダ20を伸縮してバケット16を回動可能としている。前記操縦部の左側の作業操作レバー7を前後回動操作すると、左リモコンバルブ52が切り換えられて、パイロット油圧信号が前記アームコントロールバルブ37の操作制御部に送油されて切り換えられ、アームシリンダ23を伸縮してアーム17を回動することができる。前記操縦部の作業操作レバー7を左右回動操作すると、左リモコンバルブ52が切り換えられて、パイロット油圧信号が旋回コントロールバルブ38の操作制御部に送油されて切り換えられ、旋回油圧モータ62を回転して旋回フレーム4の左右旋回を可能としている。
右走行レバー9Rを回動すると、走行リモコンバルブ55が切り換えられて、パイロット油圧信号が右走行コントロールバルブ31の操作制御部に送油されて切り換えられ、右走行油圧モータ63を前進回転または後進回転させることができる。左走行レバー9Lを回動すると走行リモコンバルブ55が切り換えられて、パイロット油圧信号が左走行コントロールバルブ34の操作制御部に送油されて切り換えられ、左走行油圧モータ64を前進回転または後進回転させることができる。こうしてバックホー1を前進や後進や左右旋回が可能となる。
操縦部に配設されたPTO操作スイッチを操作すると、PTOリモコンバルブ53が切り換えられて、パイロット油圧信号がPTOコントロールバルブ36の操作制御部に送油されて切り換えられ、PTO油圧モータ65を正回転または逆回転させることができる。操縦部に配設されたスイングペダルを踏んで操作すると、スイングリモコンバルブ54が切り換えられて、パイロット油圧信号がスイングコントロールバルブ35の操作制御部に送油されて切り換えられ、スイングシリンダ25を伸長または縮小させることができる。また、操縦部に配設されたブレードレバーを操作すると、ブレードリモコンバルブ58が切り換えられて、パイロット油圧信号がブレードコントロールバルブ39の操作制御部に送油されて切り換えられ、ブレードシリンダ13を伸長または縮小させることができる。
また、操縦部に配設されたアタッチメント操作スイッチ45または第2ブーム操作ペダル46を操作すると、第2コントロール弁ユニット102により作動油が制御されて外部作業機24または第2ブームシリンダ22が作動される。前記第2コントロール弁ユニット102は、1ピースブーム仕様の第1コントロール弁ユニット101に後付けできるようにしている。つまり、図7に示すような1ピースブーム仕様のバックホーの油圧回路は、図8に示すように、第一ポンプP1の最下流側にアタッチメントコントロールバルブ42(または外部取出コントロールバルブ41)が設けられており、油圧モータ24と接続して作動できるようにしていた。この油圧回路を2ピースブーム仕様に適用しようとすると、図9に示すように、第一ポンプP1の最下流側にアタッチメントコントロールバルブ42と第2ブームコントロールバルブ43を接続して新しくコントロール弁ユニットを製作していた。
本発明では、図3に示すように、第2コントロール弁ユニット102はアタッチメントコントロールバルブ42と第2ブームコントロールバルブ43と複数のシャトル弁からなる流路制御部80を備え、アタッチメントコントロールバルブ42と第2ブームコントロールバルブ43はパイロット油圧操作型の切換弁から構成して、1ピースブーム仕様の外部取出コントロールバルブ41をそのまま利用して、第2コントロール弁ユニット102を後付けするようにしている。つまり、前記第1のコントロール弁ユニット101の最下流側に配置される外部取出コントロールバルブ41の出力ポートが前記第2のコントロール弁ユニット102の入力ポートと連通されるようにして、簡単に後付けできるようにしている。
アタッチメントコントロールバルブ42の入力ポートとなる一次側(ポンプポートとタンクポート)は前記外部取出コントロールバルブ41の出力ポートとなる二次側と接続され、アタッチメントコントロールバルブ42の二次側は油圧作業アタッチメントのアクチュエータとなる油圧モータ24と接続される。アタッチメントコントロールバルブ42の操作制御部はパイロット油路74・75を介してアタッチメントリモコンバルブ56と接続されている。アタッチメントリモコンバルブ56は電磁比例バルブで構成され、アタッチメント操作スイッチ45を操作することにより、第四ポンプP4からの圧油をアタッチメントコントロールバルブ42の操作制御部に送油して切り換え可能としている。
前記パイロット油路74・75には油路76・77を介して流路制御部80と接続される。流路制御部80は第1シャトル弁81と第2シャトル弁82と第3シャトル弁83からなり、各シャトル弁は二つの入力ポートと一つの出力ポートを備え、第1シャトル弁81の二つの入力ポートは第2シャトル弁82と第3シャトル弁83の出力ポートと接続され、第1シャトル弁81の出力ポートは油路78を介して外部取出コントロールバルブ41の操作制御部と接続されている。
前記第2シャトル弁82の入力ポートは前記油路76・77と接続されている。第3シャトル弁83の入力ポートは油路86・87を介して第2ブームリモコンバルブ57と第2ブームコントロールバルブ43の操作制御部とを接続するパイロット油路84・85とそれぞれ接続される。こうして、第1シャトル弁81と第2シャトル弁82と第3シャトル弁83は同じ構成のシャトル弁を用いて左右対称に配置した簡単な構成で流路制御部80を構成している。
前記第2ブームコントロールバルブ43の一次側は外部取出コントロールバルブ41の二次側と接続され、第2ブームコントロールバルブ43の二次側は第2ブームシリンダ22と接続されている。第2ブームリモコンバルブ57は第2ブーム操作ペダル46を操作することにより切り換えられ、第四ポンプP4からの圧油を第2ブームコントロールバルブ43の操作制御部に送油して第2ブームシリンダ22を伸縮可能としている。
例えば、油圧作業アタッチメントのアクチュエータを油圧モータ24とし、アタッチメント操作スイッチ45を操作すると、図4に示すように、アタッチメントリモコンバルブ56のソレノイドに作動信号が送られて、正回転または逆回転の一方のリモコンバルブが開弁される。この開弁により第四ポンプP4からの圧油が油路74(または油路75)を介してアタッチメントコントロールバルブ42の操作制御部にパイロット油圧信号が送油されて切り換えられる。そして、同時に、油路74(または油路75)から分岐した油路76(または油路77)を介してパイロット油圧制御部80の第2シャトル弁82に送油され、このパイロット油圧信号により第1シャトル弁81が開かれて油路78を介して外部取出コントロールバルブ41の操作制御部に送油されて、外部取出コントロールバルブ41を切り換え、油圧モータ24に第一ポンプP1からの圧油が送油されて回転駆動される。
また、第2ブーム操作ペダル46を操作した場合には第2ブームリモコンバルブ57の一方が切り換えられて、図5に示すように、第四ポンプP4からの圧油が油路84(または油路85)を介して第2ブームコントロールバルブ43の操作制御部にパイロット油圧信号が送油されて切り換えられる。そして、同時に、油路84(または油路85)から分岐した油路86(または油路87)を介してパイロット油圧制御部80の第3シャトル弁83に送油され、このパイロット油圧信号により第1シャトル弁81が開かれて油路78を介して外部取出コントロールバルブ41の操作制御部に送油されて、外部取出コントロールバルブ41を切り換え、第2ブームシリンダ22に第一ポンプP1からの圧油が送油されて伸長(または縮小)駆動される。
また、アタッチメント操作スイッチ45と第2ブーム操作ペダル46を同時に操作した場合にはアタッチメントリモコンバルブ56及び第2ブームリモコンバルブ57のそれぞれの一方が切り換えられて、図6に示すように、第四ポンプP4からの圧油が油路74(または油路75)を介してアタッチメントコントロールバルブ42の操作制御部にパイロット油圧信号が送油されて切り換えられ、同様に、第2ブームコントロールバルブ43も切り換えられる。そして、同時に、油路76(または油路77)と油路86(または油路87)を介してパイロット油圧制御部80の第2シャトル弁82と第3シャトル弁83に送油され、第1シャトル弁81が開かれて油路78を介して外部取出コントロールバルブ41の操作制御部に送油されて、外部取出コントロールバルブ41を切り換え、油圧モータ24及び第2ブームシリンダ22に第一ポンプP1からの圧油が送油されて駆動される。
以上のように、作業部5の油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ20・21・23や上部旋回体3や走行部2に設けられる油圧アクチュエータとしての油圧モータ62・63・64や油圧シリンダ13・25を作動させる第1のコントロール弁ユニット101と、第2ブームと油圧作業アタッチメントの油圧アクチュエータとなる第2ブームシリンダ22と油圧モータ24を作動させる第2のコントロール弁ユニット102と、前記第2ブーム72と油圧作業アタッチメントを操作する操作手段となるアタッチメント操作スイッチ45と第2ブーム操作ペダル46を備え、前記第1のコントロール弁ユニット101と第2のコントロール弁ユニット102はそれぞれ前記油圧アクチュエータに送油するための複数のパイロット式切換弁を備え、前記操作手段の操作時に、前記第1のコントロール弁ユニット101の最下流側に配置される切換弁となる外部取出コントロールバルブ41および第2コントロール弁ユニット102の切換弁となるアタッチメントコントロールバルブ42と第2ブームコントロールバルブ43にパイロット油圧信号を送油するパイロット油圧制御部80が備えられるので、第2ブームシリンダ22と油圧作業アタッチメントを同時に作動させることが可能となる。従って、別々に作動させるよりも作業効率を高めることが可能となる。
また、前記パイロット油圧制御部80は複数のシャトル弁81・82・83を備え、該シャトル弁は、前記操作手段の操作により第2コントロール弁ユニット102の切換弁の操作制御部へのパイロット油圧信号が分岐されて、前記第1コントロール弁ユニット101の最下流コントロール弁となる外部取出コントロールバルブ41の操作制御部にパイロット油圧信号が入力されるので、第1コントロール弁ユニット101に第2コントロール弁ユニット102とシャトル弁を組み合わせた簡単な構造のパイロット油圧制御部80を追加するだけで、第2ブームシリンダ22と油圧作業アタッチメントを同時に作動させる油圧回路を実現することができる。
2 走行部
3 上部旋回体
5 作業部
24 油圧モータ
41 外部取出コントロールバルブ
45 アタッチメント操作スイッチ
46 2ブーム操作ペダル
72 第2ブーム
80 パイロット油圧制御部
101 第1のコントロール弁ユニット
102 第2コントロール弁ユニット

Claims (1)

  1. 作業部の油圧アクチュエータや上部旋回体や走行部に設けられる油圧アクチュエータを作動させる第1のコントロール弁ユニットと、第2ブームと油圧作業アタッチメントの油圧アクチュエータを作動させる第2のコントロール弁ユニットと、前記第2ブームと油圧作業アタッチメントを操作する操作手段を備え、
    前記第1のコントロール弁ユニットと第2のコントロール弁ユニットはそれぞれ前記油圧アクチュエータに送油するための複数のパイロット式切換弁を備え、
    前記操作手段の操作時に前記第1のコントロール弁ユニットの最下流側に配置される切換弁および第2コントロール弁ユニットの切換弁にパイロット油圧信号を送油するパイロット油圧制御部を備え、
    前記第1のコントロール弁ユニットの最下流側に配置される切換弁の出力ポートが前記第2のコントロール弁ユニットの入力ポートと連通し、
    前記パイロット油圧制御部は第1シャトル弁と第2シャトル弁と第3シャトル弁を備え、
    前記第1シャトル弁の二つの入力ポートは第2シャトル弁と第3シャトル弁の出力ポートと接続され、
    前記操作手段の操作により第2コントロール弁ユニットの切換弁の操作制御部へのパイロット油圧信号が前記第2シャトル弁と前記第3シャトル弁の何れかの入力ポートに入力され、前記第1シャトル弁の出力ポートから出力され、前記第1コントロール弁ユニットの最下流コントロール弁の操作制御部にパイロット油圧信号が入力される
    ことを特徴とする油圧作業車の油圧回路。
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