JPH02253002A - 作業機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、油圧により作業部材を駆動して所期の作業を
行なう作業機械の油圧回路に関する。

［従来の技術］ 油圧により駆動される作業機械には種々のものがある。

それらの１つとして、油圧ショベルを例示して説明する
。

第６図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ油圧ショベルの側面図
および平面図である。各回で、１は下部走行体、２は下
部走行体１に旋回可能に設けられた上部旋回体、２ａは
上部旋回体２上の運転室である。３は上部旋回体２に可
回動に取付けられたブーム、４はブーム３に可回動に取
付けられたアーム、５はアーム４に可回動に取付られた
パケットである。

６はブーム３を駆動するブームシリンダ、７はアーム４
を駆動するアームシリンダ、８はパケット５を駆動する
パケットシリンダである。運転室２ａにはブーム３、ア
ーム４、パケット５等を操作する操作レバーが備えられ
、オペレータがこれら操作レバーを操作することにより
、ブーム３、アーム４、パケット５等を任意に駆動して
所期の作業を実施することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記油圧ショベルの作業中、ブームシリンダ６、アーム
シリンダ７、パケットシリンダ８はしばしばそのストロ
ークエンドまで駆動される。その場合、ピストンがシリ
ンダケースに衝突して衝撃が発生するが、駆動速度が速
い場合、衝撃は極めて大きくなる。例えば、油圧ショベ
ルで数多〈実施される作業として、上部旋回体２を旋回
させながら同時にブーム３を上昇させ、掘削した土砂を
トラックの荷台真上位置まで運んで放土する積込作業が
ある。この作業を行なう場合、上部旋回体２の旋回速度
に整合させるため、オペレータはブームレバーを最大速
度位置まで操作し、ブーム３を高速で上昇させる。この
ため、ブームシリンダ６も高速駆動され、ストロークエ
ンドにおける＊撃は極めて大きくなり、油圧ショベルに
揺れを発生させ、又、オペレータにも不快感を与え操作
性を悪化させることになる。

さらに、上記の衝撃はストロークエンドにおける衝突ば
かりでなく、例えば、高速駆動していた油圧シリンダを
急激に停止させた場合にも生じる。

この場合も同様に油圧ショベルに揺れを発生させ、オペ
レータに不快感を与えるが、特にオペレータが予期しな
い急停止が発生する場合、その不快感は大きい。このよ
うな急停止の一例を以下に述へる。一般に、油圧ショベ
ルはその作業性の観点から、アーム４には寸法の長いも
のが用いられている。このようなアーム４を使用した場
合、ブーム３をブームシリンダ６のストロークエンド近
辺まで上昇させ、かつ、同時にアーム４をアームシリン
ダ７のストロークエンド近辺まで巻込むと、第６図（ａ
）に示すパケット５と上部旋回体２との間隔ｇがＯとな
り、両者が衝突して甚だしい場合には運転室２ａに破損
を生じる。これを防止するため、オペレータがブームレ
バー、アームレバーを操作状態としていても、上記両者
の衝突前にブームシリンダ６およびアームシリンダ７の
作動を停止させる手段が種々講じられている。このよう
な手段による停止は、オペレータの予期しない急停止と
なり、オペレータにとって不快感が極めて大きくなる。

このような問題は、油圧ショベルに限らず、他の作業機
械においても生じる問題である。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
油圧シリンダ停止による衝撃を緩和することができ、ひ
いては操作性を向上せしめることができる作業機械の油
圧回路を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 」二記の目的を達成するため、本発明は、１又は複数の
作業部材と、この作業部材を駆動する油圧アクチュエー
タと、この油圧アクチュエータを制御する方向切換弁と
、前記作業部材の操作手段の操作に応じて前記方向切換
弁に接続されたパイロット管路にパイロット圧を出力す
る操作装置とを備えた作業機械の油圧回路において、前
記油圧アクチュエータの作動位置が作動端からの所定領
域にあるときこれを検出する領域検出手段と、この領域
検出手段により前記所定領域が検出されたとき前記パイ
ロット管路のパイロット圧を減圧する減圧手段を設けた
ことを特徴とする。

［作用］ １つの作業部材がこれを駆動する油圧アクチュエータの
作動端からある範囲内の所定領域に対応する位置に移行
すると、領域検出手段がこれを検出し減圧手段を作動さ
せる。これにより、方向切換弁のパイロット圧が低下し
て方向切換弁が中立方向に戻り、油圧アクチュエータの
速度が低下する。この結果、油圧アクチュエータがその
作動端に達したときの衝撃は大幅に緩和される。

又、作業部材が複数あり、それらが、それらに対応する
油圧アクチュエータの作動端からある範囲内の所定領域
に対応する位置に、同時に移行すると、各領域検出手段
かこれを検出し減圧手段を作動させる。これにより、各
方向切換弁のパイロット圧が低下して各方向切換弁が中
立方向に戻り、各油圧アクチュエータの速度が低下する
。この結果、各油圧アクチュエータが作動端に達する前
に停止しても、その停止のｆｉ撃は大幅に緩和される。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの油
圧回路の一部の回路図である。図で、１０は第６図（ａ
）に示すブームシリンダ６を原動制御する方向切換弁、
１０ａ、１０ｂはそのパイロットポー１〜である。パイ
ロン１−ポート１０ａはブーム下げ、パイロットポー１
−１０　ｂはブーム上げを行なう側のパイロットポー１
〜である。１１は方向切換弁１０の操作装置を示し、１
．１　ａはブームレバー、１　ｌ　ｂはブームレバー１
．１　ａの操作に応じて駆動されるパイロット弁、］、
　１　ｃは油圧ショベルの各パイロツト回路にパイロッ
ト圧を供給するパイロットポンプ、１−］ｄはパイロツ
ト回路の最高圧力を規定するリリーフ弁である。］、２
ａ、１．２ｂはそれぞれパイロットボート１０ａ、１０
ｂと操作装置とを連結するパイロット管路である。

１３はパイコツ１〜管路１２ｂから分岐して接続された
パイロット管路、１４はパイロット管路１３に介在する
可変リリーフ弁、１５は可変リリーフ弁１４を駆動する
カムである。カム１５は同一円周を有する通常作動領域
（角度θ。で表わされている）、およびこの通常作動領
域に連続するスＩ・ローフエンド領域（角度Ｏ０で表わ
されている）を有する。ストロークエンド領域０１は、
ブームシリンダｂのストロークエンドからのある定めら
れた長さに対応する領域であり、その周縁は徐々に径が
大きくなる形状となっている。カム１５はブーム３の回
動又はブームシリンダ６のストロークに連動し、ブーム
３が上昇方向に回動するとカム１５は図示矢印方向に回
動する。

次に、本実施例の動作を説明する。ブームレバー１１ａ
が操作され、その操作量に応じてパイロット管路１２ｂ
にパイロット圧が供給されると、このパイロット圧はパ
イロットポート１０ｂに現れ、方向切換弁１０を駆動す
る。これにより、図示しない油圧ポンプからの圧油が方
向切換弁１０の駆動量（開口面積）に応じてブームシリ
ンダ６に供給され、ブームシリンダ６は供給された流量
に比例した速度で伸長し、ブーム３を上昇せしめる。

ブーム３の上昇がカム１５における通常作動領域Ｏ０に
あるとき、可変リリーフ弁１４は遮断状態にあり、パイ
ロット管路１３とタンクとは遮断されている。ブーム３
の上昇が継続され、カム】５におけるストロークエンド
領域θ、に入ると、可変リリーフ弁１４はカム１５の周
縁により押され、それに応じた絞りをもってパイロン１
〜管路」３とタンクとを連通させる。これにより、パイ
ロットポート１０ｂのパイロット圧は減少し、方向切換
弁１０はそれまでの位置から中立位置方向に戻される。

このため、方向切換弁１０の開口面積が減少し、ブーム
シリンダ６の駆動速度（ブーｌｘ　３の上昇速度）が低
下する。さらにブーム３が」二昇してゆくと、カム１５
のストロークエンド領域Ｏ□の周縁の径も大きくなり、
可変リリーフ弁１４はさらに押されてその絞り量は小さ
くなる。このためパイロットポート１０ｂのパイロット
圧はさらに減少し、ブームシリンダ６の駆動速度もさら
に低下する。このようにして、ブームシリンダ６の駆動
速度はストロークエン１〜に近付くにしたがって徐々に
低下してゆき、ストロークエンド到達時には低速となっ
ていて、そのときの衝撃は極めて小さくなる。

このように１本実施例では、ブーム又はブームシリンダ
と連動するカムの動きにより可変リリフ弁の絞りを小さ
くしてゆき、方向切換弁のパイロット圧を低下させてゆ
くようにしたので、ストロークエンドに到達する前にブ
ームシリンダの駆動速度を低下させることができ、スト
ロークエンド時の衝撃を緩和して油圧ショベルの揺れを
抑制することができ、操作性を向上せしめることができ
る。

第２図は本発明の第２の実施例に係る油圧ショベルの油
圧回路の一部の回路図である、図で、第１図に示す部分
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。なお
、操作装置の詳細図示も省略されている（以下の各実施
例におい、て同じ。）１７はブーム上昇側のパイロット
管路１２ｂに挿入された制御弁、１８は制御弁１７のパ
イロンＩ・ポート１７ａのパイロット圧を制御する減圧
弁である。なお、減圧弁１８は操作装置１１のパイロッ
トポンプｌｌｃと接続されるが、理解を容易にするため
にパイロンＩ・ポンプ１１．　ｃは図示のようにとり出
して描かれている。

カム１５が通常作動領域Ｏｏにあるとき、減圧弁１８は
駆動されず、制御弁１７のパイロットポ］１ −ト」−７ａはほぼタンク圧にあり、方向切換弁１０の
パイロン１へポート］、　Ｏｂのパイロット圧はブーム
レバー１１ａの操作量に応じた圧力となっている。ブー
ム３が上昇してゆき、カム１５がス１へロークエント領
域θ１に入ってゆくと、減圧弁１８が駆動されてその下
流側圧力が一ヒ昇してゆき、パイロットポート１７ａの
圧力も上昇してゆく。このため、制御弁１７はこれに応
した絞りをもってタンクに接続され、パイロットポー１
−１０　ｂの圧力は低下してゆく。これにより、方向切
換弁１０は中立方向に戻されてゆき、ブームシリンダ６
はそのストロークエン１−に到達する前に減速されてゆ
く。本実施例の効果も第１の実施例の効果と同じである
。

第３図は本発明の第３の実施例に係る油圧ショベルの油
圧回路の一部の回路図である。図で、第２図に示す部分
と同一部分には同一符号を何して説明を省略する。２０
は切換弁、２１は固定絞りである。カム］−５が通常作
動領域Ｏ１にあるときには切換弁２０は駆動されず、制
御弁１７のパイ０ツトポート１７ａはほぼタンク圧にあ
り、又、カム１５がストロークエンド領域０１に入って
ゆくと切換弁２０が駆動されてパイロットポー１へ１７
ａの圧力が上昇してゆき、制御弁１７が駆動され、方向
切換弁１０が中立位置方向に戻され、ブームシリンダ６
は減速されてゆく。本実施例もさぎの各実施例と同じ効
果を奏する。

第４図は本発明の第４の実施例に係る油圧ショベルの油
圧回路の一部の回路図である。図で、第３図に示す部分
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。２３
はパイロット管路１２ｂに挿入された制御弁、２３ａは
そのパイロットポート、２４はカム１５により即動され
る切換弁である。制御弁２３および切換弁２４は第３図
に示す制御弁１７、切換弁２０と等価である。本実施例
の作用は第３の実施例の作用に準じ、かつ、その効果は
第３の実施例の効果と同じである。

第５図は本発明の第５の実施例に係る油圧ショベルの油
圧回路の一部の回路図である。図で、第２図に示す部分
と同一部分又は等価な部分には同−符号を付して説明を
省略する。１０’、１１’はそれぞれアームシリンダ７
の方向切換弁および操作装置、１７′は方向切換弁１０
′の制御弁、１５′はアーム４又はアームシリンダ７と
連動するカム、］−８′はカム１５′により駆動される
減圧弁である。各制御弁１７．１７’は並列に接続され
、又、各減圧弁１８．１８’は直列に接続されている。

カム１５．１５’は第２図に示すカム］−５と同し通常
作動領域０゜を有するが、これに継続して危険領域０２
が形成されている。この危険領域θ２はさきのストロー
クエンド領域Ｏ４と同じく周縁の径が徐々に大きくされ
た部分であるが、危険領域θ２の最終位置ｅはブームシ
リンダ６、アームシリンダ７のストロークエンドより手
前の予め定められた位置に相当する位置であり、カム１
５．１５’は、当該最終位置ｅにおいて、減圧弁１８，
１．８’　がほぼ導通状態となるように設計されている
。なお、最終位置ｅ以降の周縁の径は等しくされている
。又、前記予め定められた位置は、ブーム３が上昇し、
同時にアーム４が巻込まれたとき、パケット５が上部旋
回体２又は運転室２ａに衝突する直前の位置に相当する
ブームシリンダ６およびアームシリンダ７のス１〜ロー
ク位置である。

カム１５又はカム１５′のいずれか一方が危険領域０□
に入っても、各制御弁１７．１７’のパイロットポート
１７ａ、１７ａ’はほぼタンク圧にあり、各方向切換弁
１０，１．０’は通常状態で駆動される。一方、カム１
５およびカム１５′の両者が同時に危険領域０２に入っ
ている場合、減圧弁１８．１８’　が駆動され、減圧弁
１８の下流側の圧力が大きくなり、制御弁１７，１．７
’　が駆動されて各パイロットポート１０ｂ、１０’　
ｂのパイロット圧が減少し、この結果、ブームシリンダ
６およびアームシリンダ７は減速してゆく。カム１５又
はカム１５′の両者が危険領域０□の最終位置ｅ以降に
入ると、減圧弁１８の下流側圧力はパイロットポンプｌ
ｌｃの吐出圧力とほぼ等しくなり、パイロットボート１
７ａ、１７ａ’　にこの圧力が導入されると、制御弁１
７．１７’はり＝１５ ンクに導通する。したがって、方向切換弁］０゜１０’
　は中立位置に戻り、ブーム３およびアーム４はその位
置で停止せしめられ、バケツ１〜５が」−部旋回体２又
は運転室２ａに衝突するのを回避することができる。

なお、本実施例では、減圧弁を直列接続する例について
説明したが、第１図に示す回路において各方向切換弁の
パイロット管路にそれぞれ制御弁を接続するとともに可
変リリーフ弁を２つ直列に接続し、又は第３，４図に示
す回路において切換弁を２つ直列に接続して本実施例に
準しる動作を行なわせることができるのは明らかである
。

このように、本実施例では、ブームシリンダの方向切換
弁およびアームシリンダの方向切換弁を制御する制御弁
を並列に接続し、この並列とされた油圧回路に、予め定
められた形状を有するカムにより即動される減圧弁を直
列に接続した油圧回路を接続したので、ブームの上昇と
アームの巻込みによるパケットと上部旋回体又は運転室
との衝突を防止することができる。又、カムに形成され
た危険領域によりブームシリンダおよびアームシリンダ
の駆動速度が減速されるので、衝突防止のため、オペレ
ータの予期しない停止が生しても。

その停止の衝撃を緩和することができ、油圧ショベルの
揺れを抑制し、操作性を向」二せしめることができる。

なお、上記各実施例の説明では、油圧ショベルを例示し
て説明したが、油圧ショベルに限ることはなく、他の作
業機械にも適用できるのは明らかである。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明では、油圧アクチュエータが
その作動端からのある所定領域に入ったとき、当該油圧
アクチュエータの方向切換弁のパイロット圧を減圧する
ようにしたので、油圧アクチュエータのストロークエン
ド又はストロークエンド前の停止時における衝撃を緩和
することができ、作業機械の揺れを抑制し、オペレータ
の不快感を減少させて操作性を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図および第５図はそれぞ
れ本発明の第１、第２、第３、第４、第５の実施例に係
る油圧ショベルの油圧回路の一部の回路図、第６図（ａ
）、（ｂ）は油圧ショベルの側面図および平面図である
。 １０．１０’　　・・・方向切換弁、」−１・自操作装
置、１４・・・・・・可変リリーフ弁、１５．１５’カ
ム、］、７，１．７’　、２３・・・制御弁、１８゜１
８′・・・・・減圧弁、２０．２４　　・切換弁。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　１又は複数の作業部材と、この作業部材を駆動
   する油圧アクチユエータと、この油圧アクチユエータを
   制御する方向切換弁と、前記作業部材の操作手段の操作
   に応じて前記方向切換弁に接続されたパイロツト管路に
   パイロツト圧を出力する操作装置とを備えた作業機械の
   油圧回路において、前記油圧アクチユエータの作動位置
   が作動端からの所定領域にあるときこれを検出する領域
   検出手段と、この領域検出手段により前記所定領域が検
   出されたとき前記パイロツト管路のパイロツト圧を減圧
   する減圧手段とを設けたことを特徴とする作業機械の油
   圧回路。
2. （２）　請求項（１）において、前記領域検出手段は、
   前記作業部材又は前記油圧アクチユエータと連動するカ
   ムであることを特徴とする作業機械の油圧回路。
3. （３）　請求項（１）において、前記減圧手段は、前記
   パイロツト管路に分岐接続され、かつ、前記領域検出手
   段により駆動される可変リリーフ弁であることを特徴と
   する作業機械の油圧回路。
4. （４）　請求項（１）において、前記減圧手段は、複数
   の方向切換弁のパイロツト管路に挿入された制御弁、お
   よび前記各領域検出手段により操作され前記各駆動弁を
   駆動する直列接続された複数の可変リリーフ弁で構成さ
   れていることを特徴とする作業機械の油圧回路。
5. （５）　請求項（１）において、前記減圧手段は、前記
   パイロツト管路に挿入された制御弁、および前記領域検
   出手段により操作され前記制御弁を駆動する減圧弁で構
   成されていることを特徴とする作業機械の油圧回路。
6. （６）　請求項（１）において、前記減圧手段は、複数
   の方向切換弁のパイロツト管路に挿入された各制御弁、
   および前記各領域検出手段により操作され前記各制御弁
   を駆動する直列接続された複数の減圧弁で構成されてい
   ることを特徴とする作業機械の油圧回路。
7. （７）　請求項（１）において、前記減圧手段は、前記
   パイロツト管路に挿入された制御弁、および前記領域検
   出手段により操作され前記制御弁を駆動する切換弁で構
   成されていることを特徴とする作業機械の油圧回路。
8. （８）　請求項（１）において、前記減圧手段は、複数
   の方向切換弁のパイロツト管路に挿入された各制御弁、
   および前記各領域検出手段により操作され前記各制御弁
   を駆動する直列接続された複数の切換弁で構成されてい
   ることを特徴とする作業機械の油圧回路。