JPH0637091Y2 - 土木・建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は油圧シヨベル等の土木・建設機械の油圧駆動装
置に備えられ、中立時には最小流量を吐出し、方向切換
弁が完全に切換えられた時に最大流量を吐出する型式の
可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によつてアクチ
ユエータを駆動するものであつて、追加アクチユエータ
の設置に関与する土木・建設機械の油圧駆動装置に関す
る。

〈従来の技術〉 土木・建設機械例えば油圧シヨベルにあつては、バツク
ホータイプとローダータイプがあるが、ローダータイプ
等の油圧シヨベルにあつては、後述するようにアクチユ
エータの追加を考慮しなければならないことがある。

この種の従来のローダータイプの油圧シヨベルに備えら
れる油圧駆動装置は、標準仕様としてブーム、アーム、
バケツトをそれぞれ回動させるブームシリンダ、アーム
シリンダ、バケツトシリンダ等のアクチユエータと、こ
れらのアクチユエータに圧油を供給する油圧ポンプ、す
なわち中立時に最小流量を吐出し、方向切換弁の完全切
換時に最大流量を吐出する可変容量油圧ポンプと、アク
チユエータの駆動を制御する方向切換弁、例えばブーム
シリンダに供給される圧油の流れを制御する第１の方向
切換弁、第２の方向切換弁を備えており、ブームシリン
ダを伸長させてブーム上げをおこなわせるときには第１
の方向切換弁、第２の方向切換弁の双方を介して可変容
量油圧ポンプの圧油をブームシリンダのヘツド側に供給
し、一方、ブームシリンダを収縮させてブーム下げをお
こなわせるときは、第２の方向切換弁のみを介して可変
容量油圧ポンプの圧油をブームシリンダのロツド側に供
給するように構成してある。

上記した可変容量油圧ポンプは各方向切換弁が中立位置
にあるときは、そのレギユレータ部分にセンタバイパス
を流れる流量に伴つて発生する所定の大きさの信号圧が
付加されることにより最小の流量を吐出し、方向切換弁
が切換えられるに伴つてそのレギユレータに対する上記
信号圧の大きさが減少すると、それに応じて流量を増加
し、方向切換弁が完全に切換えられレギユレータに対す
る信号圧の供給が停止すると最大流量を吐出する型式
（ネガテイブコントロールタイプと呼ばれることもあ
る）のもので、この型式の可変容量油圧ポンプは、方向
切換弁の作動すなわち操作装置の操作に対する流量変化
の応答が速く、しかも関連する部品点数が少ないことか
らこの種の油圧シヨベルにおいて広く活用されている。

また、上述のアクチユエータ等の駆動を制御する各方向
切換弁は、１つ、あるいは複数のコントロールバルブ内
に一般に多連に設けられており、これらの方向切換弁の
うちの特定の方向切換弁は、アクチユエータの動作に関
係しない空位置を備えている。例えば、上述したブーム
シリンダの駆動を制御する第１の方向切換弁は、ブーム
上げに関係するがブーム下げには関係せず、すなわちブ
ーム下げに対応する位置は空位置（ダミー）に形成して
あつて何ら機能しない。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところで、上述のようなローダータイプ等の油圧シヨベ
ルにあつては、顧客の要望や特別な作業を考慮して、バ
ケツト開閉シリンダとか、ブレーカ用シリンダとか、別
のブームをさらに設けるハイリフト用のシリンダとかの
追加のアクチユエータを設ける場合がある。このような
事態に対処するために、標準仕様ではコントロールバル
ブ内に予備の方向切換弁は有しないので、追加のアクチ
ユエータの駆動を制御する方向切換弁を新たに設けると
ともに、この方向切換弁に先に設けられている可変容量
油圧ポンプとは別に新たに油圧ポンプを設けて連絡し、
この油圧ポンプからの圧油によつて追加のアクチユエー
タを駆動する構成にすることが多い。

しかしながら、追加のアクチユエータの要求流量が大き
いものであると新たに設ける油圧ポンプは先に設けられ
ている標準仕様の可変容量油圧ポンプと同等の容量のも
のが要求され、このために、特に先に設けられている可
変容量油圧ポンプの駆動に関係する減速機等の周辺機器
の改造が大がかりとなり、改造作業工数がかかり改造
費、すなわち追加のアクチユエータの設置費用が高くな
る問題がある。また、追加のアクチユエータと先に設け
られているアクチユエータの複合操作等を良好に実現さ
せるための馬力配分が複雑化し、制御が難しくなる問題
がある。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、新たに油圧ポンプを設けるこ
となく追加のアクチユエータの駆動を実現させることの
できる土木・建設機械の油圧駆動装置を提供することに
ある。

〈課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本考案は、可変容量油圧ポ
ンプと、この可変容量油圧ポンプから供給される圧油に
よつて駆動するアクチユエータと、上記可変容量油圧ポ
ンプから上記アクチユエータに供給される圧油の流れを
制御する第１の方向切換弁及び第２の方向切換弁とを備
え、上記アクチユエータの一方向の駆動は第１の方向切
換弁と第２の方向切換弁の双方を介して上記可変容量油
圧ポンプの圧油を供給することによりおこない、上記ア
クチユエータの他方向の駆動は上記第２の方向切換弁の
みを介して上記可変容量油圧ポンプの圧油を供給するこ
とによりおこない、上記第１の方向切換弁が上記アクチ
ユエータの他方向の駆動に関与しない空位置を有する土
木・建設機械の油圧駆動装置において、上記アクチユエ
ータとは異なる別のアクチユエータと、この別のアクチ
ユエータの駆動を制御する第３の方向切換弁と、一端を
上記可変容量油圧ポンプと上記第１の方向切換弁との間
の管路部分に連絡され、他端を上記第３の方向切換弁に
連絡される管路と、上記第３の方向切換弁の駆動を制御
する操作装置と、この操作装置の操作に伴つて上記可変
容量油圧ポンプの押しのけ容積を変更可能な制御手段
と、上記操作装置の操作に応じて上記第１の方向切換弁
を空位置に切換える切換手段と、上記第１の方向切換弁
及び第２の方向切換弁の双方の切換時に上記切換手段の
動作を無効にする無効手段とを備えるとともに、上記空
位置を上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油の流
れを阻止する閉位置に形成した構成にしてある。

〈作用〉 本考案は上記のように構成してあるので、追加のアクチ
ユエータの駆動を意図して操作装置が操作されると、第
３の方向切換弁が切換えられるとともに、切換手段が作
動し、これにより第１の方向切換弁が空位置、すなわち
閉位置により、可変容量油圧ポンプの圧油はこの閉位置
で阻止されて第３の方向切換弁に連絡される管路側に流
れ、当該第３の方向切換弁を介して追加のアクチユエー
タに供給され、当該追加のアクチユエータが駆動する。
また、上述した操作装置の操作に応じて制御手段が作動
し、可変容量油圧ポンプの押しのけ容積が変更され、追
加のアクチユエータの駆動に必要とされる要求流量を満
たす流量が可変容量油圧ポンプから吐出される。また、
第１の方向切換弁と第２方向切換弁の双方を介しておこ
なわれる先に設けられているアクチユエータの一方向の
駆動時には、無効手段が作動して切換手段の動作が無効
になることから、先に設けられているアクチユエータの
一方向の駆動のための第１の方向切換弁の切換え動作を
支障なくおこなわせることができる。このようにして、
追加のアクチユエータの駆動を何ら新たな油圧ポンプを
設けることなく、先に設けられている可変容量油圧ポン
プの圧油によつておこなうことができる。

〈実施例〉 以下、本考案の土木・建設機械の油圧駆動装置の実施例
を図に基づいて説明する。

第１図は本考案の一実施例を示す回路図で、例えば油圧
シヨベルに備えられるものである。この実施例は、中立
時最小流量を吐出する前述のネガテイブコントロールタ
イプの可変容量油圧ポンプ１、２と、油圧ポンプ１に対
してパラレルに接続される第１の方向切換弁５を含む複
数の方向切換弁と、油圧ポンプ２に対してパラレルに接
続される第２の方向切換弁5aを含む方向切換弁と、油圧
ポンプ１、２から吐出される圧油によつて作動するアク
チユエータ４を含む複数のアクチユエータを備えてい
る。上記した第１の方向切換弁５、第２の方向切換弁5a
を含む複数の方向切換弁は、例えば１つの構造体を形成
するコントロールバルブ３に内蔵されており、またアク
チユエータ４は第１の方向切換弁５、第２の方向切換弁
5aの双方によつてその駆動を制御される。すなわち、ア
クチユエータ４の一方向の駆動時、例えば伸長する方向
の駆動時には第１の方向切換弁５、第２の方向切換弁5a
の双方を介して油圧ポンプ１、２の圧油がアクチユエー
タ４に供給されてこのアクチユエータ４が伸長する方向
に駆動し、アクチユエータ４の他方向の駆動時、つまり
収縮する方向の駆動時には第２の方向切換弁5aのみを介
して油圧ポンプ２の圧油がアクチユエータ４に供給され
てこのアクチユエータ４が収縮する方向に駆動する。そ
して、第１の方向切換弁５のアクチユエータ４の駆動に
関与しない空位置、すなわち図示位置は、油圧ポンプ１
から吐出される圧油の流れを阻止する閉位置5cに形成し
てある。なお、アクチユエータ４のヘツド側と第１の方
向切換弁５との間にはヘツド側から第１の方向切換弁５
側への圧油の逆流を防止する逆止弁６を設けてある。ま
た、油圧ポンプ１とタンク14とを連絡する管路16の下流
位置に絞り14aを設けてあり、この絞り14aの上流の圧を
信号圧として取出す管路13aを設けてある。

上記した油圧ポンプ１、２、第１の方向切換弁５、第２
の方向切換弁5aを含むコントロールバルブ３、アクチユ
エータ４を含む複数のアクチユエータ等は、標準仕様と
して配備されるものである。

そして、この実施例では上述した標準仕様の装備とは別
に以下のものが設けられている。すなわち、上記したア
クチユエータ４を含む複数のアクチユエータ等とは異な
る新たに追加される別のアクチユエータ７と、この別の
アクチユエータ７を作動させる操作装置、すなわちパイ
ロツトバルブ９と、このパイロツトバルブ９によつて発
生したパイロツト圧によつて駆動し、別のアクチユエー
タ７に供給される圧油の流れを制御する第３の方向切換
弁８と、一端が前述した第１の方向切換弁５と油圧ポン
プ１の間に位置する管路16の部分に連絡され、他端が第
３の方向切換弁８に連絡される管路16aとを備えてい
る。また、パイロツトバルブ９で発生したパイロツト圧
を取出すシヤトル弁10と、上述した管路13a端に連絡し
たシヤトル弁13と、これらのシヤトル弁10、13を連絡す
る管路16bを備えている。また、管路16b中に介設され、
当該管路16bを導通させる位置との２つの位置に切換え
可能な２位置切換弁11と、この２位置切換弁11とシヤト
ル弁13との間の管路16b部分に介設した減圧弁12とを備
えている。さらに、一端を２位置切換弁11と減圧弁12と
の間に位置する管路16b部分に連絡され、他端を第１の
方向切換弁５を閉位置5cに切換える駆動部に連絡される
管路15と、シヤトル弁13で取出された圧を油圧ポンプ１
の押しのけ容積を制御するレギユレータ21に導く管路16
cと、アクチユエータ４を伸長させるために第１の方向
切換弁５と第２の方向切換弁5aの双方を切換えるパイロ
ツト圧を２位置切換弁11の駆動部に導く管路17とを備え
ている。

なお、上述の油圧ポンプ１の押しのけ容積を制御するレ
ギユレータ21は、第２図に示すように構成されている。
すなわち、油圧ポンプ１の吐出管路つまり管路16に連絡
される流量調整弁21aと、この流量調整弁21aにばね21b
を介して連結される制御用アクチユエータ21cとを備え
ており、制御用アクチユエータ21cとのロツド側すなわ
ち小径室21dは管路21eを介して管路16に連通させてあ
り、制御用アクチユエータ21cのヘツド側すなわち大径
室21fは管路21gを介して流量調整弁21aのタンクポート
に対して反対側に位置するポートに連絡させてある。

なお、図示しないが油圧ポンプ２の押しのけ容積を制御
するレギユレータ22も同第２図に示すレギユレータ21と
同等の構成にしてある。

上述したシヤトル弁10、減圧弁12、管路16b、シヤトル
弁13、及び管路16cによつてパイロツトバルブ９の操作
に伴つて油圧ポンプ１の押しのけ容積を変更可能な制御
手段が構成され、また、上述したシヤトル弁10、２位置
切換弁11、管路16b、管路15とによつてパイロツトバル
ブ９の操作に応じて第１の方向切換弁５を空位置すなわ
ち閉位置5cに切換える切換手段が構成され、また、上述
した管路17は第１の方向切換弁５、第２の方向切換弁5a
の双方の切換時に上記の切換手段の動作を無効にする無
効手段を構成している。

なお、上記した減圧弁12で減圧されるパイロツト圧が、
油圧ポンプ１にパラレルに接続される各方向切換弁の中
立時に管路13aによつて導かれる信号圧に比べて小さい
圧となるように、当該減圧弁12のセツト圧力が設定され
ている。

上述のように構成した実施例における動作は以下のとお
りである。

コントロールバルブ３の中立時、すなわち第１図に示す
状態であつては、管路16に流れる流量に応じた比較的大
きな信号圧が例えば管路13aに導かれ、シヤトル弁13、
管路16cを介して第２図に示す流量調整弁21aの駆動部に
与えられ、第２図に示すように、流量調整弁21aがばね2
1bの力に抗して移動する。このとき、管路21gが管路16
に連通するので、ポンプ圧が制御用アクチユエータ21c
の大径室21fと小径室21dの双方に供給され、大径室21f
と小径室21dの受圧面積差により制御用アクチユエータ2
1cとピストンロツドは左方に移動し、上記受圧面積差に
応じた力とばね21bの力とがバランスし、これにより押
しのけ容積が小さくなり、油圧ポンプ１から最小流量が
管路16に吐出する。油圧ポンプ２についても同様であ
る。

また、アクチユエータ４を伸長する方向に駆動させる場
合は、図示しない操作装置の操作に伴うパイロツト圧が
第１の方向切換弁５の図示右側の駆動部、及び第２の方
向切換弁5aの図示左側の駆動部の双方に与えられ、これ
により第１の方向切換弁５が右位置に切換えられるとと
もに第２の方向切換弁5aが左位置に切換えられ、油圧ポ
ンプ１の圧油が第１の方向切換弁５を介して供給され、
油圧ポンプ２の圧油が第２の方向切換弁5aを介して供給
され、これらの合流された圧油がアクチユエータ４のヘ
ツド側に供給されて当該アクチユエータ４は伸長する方
向に駆動する。この場合、第１の方向切換弁５の切換え
により管路16に流れる流量が減少し、これに伴つて管路
13aによつて導かれる信号が中立時に比べて小さくな
り、シヤトル弁13、管路16cを介してレギユレータ21に
与えられる圧が小さくなり、第２図に示す流量調整弁21
aがばね21bの力により図示左方に移動し、これにより制
御用アクチユエータ21cの大径室21fが管路21gを介して
タンク14に連通し、一方、ポンプ圧が管路21eを介して
小径室21dに導かれており、これにより制御用アクチユ
エータ21cのピストンロツドは図示右方に移動し、制御
用アクチユエータ21cに作用するポンプ圧による力とば
ね21bの力とがバランスし、油圧ポンプ１の押しのけ容
積を大きくし、最大流量を大きくする。油圧ポンプ２に
ついても同様であり、これらによりアクチユエータ４に
は大きな流量を供給できる。

また、アクチユエータ４を収縮する方向に駆動させる場
合は、図示しない操作装置の操作に伴うパイロツト圧が
第２の方向切換弁5aの図示右側の駆動部に与えられ、こ
れにより油圧ポンプ２の圧油が第２の方向切換弁5aを介
してアクチユエータ４のロツド側に供給されて当該アク
チユエータ４は収縮する方向に駆動する。

そして、追加のアクチユエータを単独駆動させる場合
は、パイロツトバルブ９を操作すればよく、これにより
発生したパイロツト圧が第３の方向切換弁８の駆動部に
与えられて当該第３の方向切換弁８が切換えられ、これ
とともに、シヤトル弁10を介して上記パイロツト圧が管
路16bに導かれ、当該パイロツト圧が２位置切換弁11、
管路15を介して第１の方向切換弁５の図示左側の駆動部
に与えられて第１の方向切換弁５が左位置すなわち閉位
置5cに切換えられ、この第１の方向切換弁５によつて油
圧ポンプ１から吐出される圧油の流れが阻止され、管路
16aを介して第３の方向切換弁８に導かれる。さらに上
記したパイロツト圧が減圧弁12を介して減圧されてシヤ
トル弁13に与えられるとともに、上記した第１の方向切
換弁５の閉位置5cへの切換えに伴つて圧の小さくなつた
信号圧が管路13aを介してシヤトル弁13に与えられる。
この間、管路16cを介して導かれ油圧ポンプ１の押しの
け容積を変更させるレギユレータ21に与えられる圧の大
きさは、油圧ポンプ１にパラレルに接続される各方向切
換弁の中立時に管路13aを介して取出される信号圧に相
当する大きさから徐々に減じ、信号圧の大きさが管路16
bによつて導かれる圧の大きさ、すなわち比較的小さい
圧の大きさに一致したとき、この圧の大きさに規制さ
れ、これに伴つて第２図に示すレギユレータ21の流量調
整弁21aが同第２図の左方に前述のように移動して管路2
1gがタンク14に連通し、制御用アクチユエータ21cのピ
ストンロツドは同第２図の右方に移動し、ばね21bの力
とバランスする位置で停止し、これにより油圧ポンプ１
から吐出される流量は上記の中立時の最小流量よりも大
きく、例えばアクチユエータ４の駆動時の最大流量より
は小さい最大流量となり、この流量が管路16a、第３の
方向切換弁８を介して追加のアクチユエータ７に供給さ
れ、当該アクチユエータ７が駆動する。また、このよう
な追加のアクチユエータ７と標準仕様のアクチユエータ
４の収縮動作との複合駆動に際しては、上述のようにし
て油圧ポンプ１の圧油により追加のアクチユエータ７を
駆動するとともに、第２の方向切換弁5aを右位置に切換
えて油圧ポンプ２の圧油をアクチユエータ４のロツド側
に供給することによりおこなわせることができる。

さらに、追加のアクチユエータ７の駆動中にアクチユエ
ータ４の伸長動作をおこなわせるために、第１の方向切
換弁５を右位置に第２の方向切換弁5aを左位置にそれぞ
れ切換えるパイロツト圧を発生させると、このパイロツ
ト圧が管路17を介して２位置切換弁11の駆動部に与えら
れ、これにより２位置切換弁11が図示右位置に切換えら
れて管路16bがタンク14に連通し、すなわち管路15がタ
ンク14に連通し、第１の方向切換弁５を閉位置5cに切換
えていた動作が無効にされ、これにより第２の方向切換
弁5aの左位置への切換えとともに第１の方向切換弁５の
右位置への切換えをおこなわせることができ、油圧ポン
プ１、２の合流された流量をアクチユエータ４のヘツド
側に供給することができる。そして、このとき管路16b
がタンク14に連通することから、シヤトル弁13を介して
管路16cに導かれる圧の大きさは、第１の方向切換弁５
の切換えに伴つて徐々にタンク圧付近まで減じ、これに
伴つて油圧ポンプ１に係るレギユレータ21は、油圧ポン
プ１の押しのけ容積を徐々に大きくし、油圧ポンプ１か
ら吐出される最大流量は追加のアクチユエータ７の駆動
時の最大流量に比べて大きくなり、アクチユエータ４の
良好な駆動を実現させることができる。

このように構成した実施例にあつては、標準仕様のアク
チユエータ４の他に追加のアクチユエータ７を設けるに
際し、追加のアクチユエータ７の油圧源として新たに油
圧ポンプを設ける必要がなく、すなわち標準仕様の油圧
ポンプ１の圧油によつて追加のアクチユエータ７の駆動
を実現させることができ、したがつて油圧ポンプ１の駆
動に関係する減速機等の周辺機器の改造を含めた大がか
りな改造を要せず、改造作業工数が少なくて済み、追加
のアクチユエータ７の設置費用を少なく抑えることがで
きる。また、新たな油圧ポンプを設けることを要しない
ので馬力配分は標準仕様における油圧ポンプ１、２にお
いて設定される馬力配分で済み、制御を容易におこなう
ことができる。

また、上記した実施例では、追加のアクチユエータ７を
操作するパイロツトバルブ９の操作に伴つて油圧ポンプ
１の押しのけ容積を変更可能な制御手段が管路16bに設
けられる減圧弁12を含む構成となつているが、本考案の
制御手段はこの減圧弁12を設けることには限定されず、
管路16bを流れるパイロツト圧を、油圧ポンプ１にパラ
レルに接続される各方向切換弁の中立時に管路13aを経
て導かれる信号圧の大きさよりも小さい一定圧を供給し
うる構成にしてあればよく、このような構成は種々のも
のを取りうる。

また、上記の実施例では追加のアクチユエータが１つの
場合についての構成であるが、追加のアクチユエータを
複数個設けた場合であつても、同様に構成することがで
きる。

〈考案の効果〉 本考案の土木・建設機械の油圧駆動装置は上記のように
構成したことから、新たに油圧ポンプを設けることな
く、標準仕様とは異なる追加のアクチユエータの駆動を
実現させることができ、したがつて新たに油圧ポンプを
設けることによる改造作業工数、改造費を抑えることが
でき、従来に比べて追加のアクチユエータの設置費用を
安くでき、合わせて馬力配分の煩雑さを生じることがな
く制御が容易な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の土木・建設機械の油圧駆動装置の一実
施例を示す回路図、第２図はこの実施例に備えられるレ
ギユレータを示す説明図である。 １、２……可変容量油圧ポンプ、３……コントロールバ
ルブ、４……アクチユエータ（標準仕様）、５……第１
の方向切換弁、5a……第２の方向切換弁、5c……閉位
置、７……別のアクチユエータ（追加のアクチユエー
タ）、８……第３の方向切換弁、９……操作装置（パイ
ロツトバルブ）、10……シヤトル弁、11……２位置切換
弁、12……減圧弁、13……シヤトル弁、13a……管路、1
4……タンク、14a……絞り、15、16、16a、16b、16c、1
7……管路、21……レギユレータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧
   ポンプから供給される圧油によつて駆動するアクチユエ
   ータと、上記可変容量油圧ポンプから上記アクチユエー
   タに供給される圧油の流れを制御する第１の方向切換弁
   及び第２の方向切換弁とを備え、上記アクチユエータの
   一方向の駆動は上記第１の方向切換弁と第２の方向切換
   弁の双方を介して上記可変容量油圧ポンプの圧油を供給
   することによりおこない、上記アクチユエータの他方向
   の駆動は上記第２の方向切換弁のみを介して上記可変容
   量油圧ポンプの圧油を供給することによりおこない、上
   記第１の方向切換弁が上記アクチユエータの他方向の駆
   動に関与しない空位置を有する土木・建設機械の油圧駆
   動装置において、上記アクチユエータとは異なる別のア
   クチユエータと、この別のアクチユエータの駆動を制御
   する第３の方向切換弁と、一端を上記可変容量油圧ポン
   プと上記第１の方向切換弁との間の管路部分に連絡さ
   れ、他端を上記第３の方向切換弁に連絡される管路と、
   上記第３の方向切換弁の駆動を制御する操作装置と、こ
   の操作装置の操作に伴つて上記可変容量油圧ポンプの押
   しのけ容積を変更可能な制御手段と、上記操作装置の操
   作に応じて上記第１の方向切換弁を空位置に切換える切
   換手段と、上記第１の方向切換弁及び第２の方向切換弁
   の双方の切換時に上記切換手段の動作を無効にする無効
   手段とを備えるとともに、上記空位置を上記可変容量油
   圧ポンプから吐出される圧油の流れを阻止する閉位置に
   形成したことを特徴とする土木・建設機械の油圧駆動装
   置。