JPH0640410U - パワーショベル等の油圧回路 - Google Patents

パワーショベル等の油圧回路

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JPH0640410U
JPH0640410U JP8138792U JP8138792U JPH0640410U JP H0640410 U JPH0640410 U JP H0640410U JP 8138792 U JP8138792 U JP 8138792U JP 8138792 U JP8138792 U JP 8138792U JP H0640410 U JPH0640410 U JP H0640410U
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正 三好
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Abstract

(57)【要約】 【構成】パワーショベル本体を駆動する第1油圧シリン
ダ26とこれを制御する方向制御弁Cとを連結する2本
の管路9,12にそれぞれ三方切換弁A,Bを介在さ
せ、第1ポートA1,B1を方向制御弁C側に接続し、
第2ポートA2,B2を第1油圧シリンダ26に連結
し、第3ポートA3,B3をソルブバケット用の第2油
圧シリンダ8に連結すると共に両方の三方切換弁A,B
を共通のパイロット回路で作動させる構成。 【効果】三方切換弁の流路断面を大きくできるので、圧
力降下が少ない。また既存のパワーショベルに簡単に通
用できる。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案はパワーショベル等の油圧回路に関する。さらに詳しくは、パワーショ ベルの既設の油圧駆動機構に別個の機能を追加するときなどに、既設の油圧回路 に追加する油圧回路およびそれに適する三方切換弁ならびにそのような油圧回路 を適用したパワーショベルに関する。
【0002】
【従来の技術】
パワーショベル等の建設機械は旋回やアームの昇降、バケットの傾動動作にパ ワーの大きい油圧アクチュエータを用いており、その油圧発生源はエンジンの回 転を利用している。一方、前記複数のアクチュエータは通常は同時に作動させる ことが少なく、オペレータは旋回、アームの昇降などを順次行う。そのため少な い油圧ポンプから多数のアクチュエータを駆動することが要望され、そのために 種々の工夫も提案されている(例えば特開昭57−127026号、特開昭58 −33649号、特開昭61−83728号各公報参照)。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】
ところで最近のパワーショベルには、単にバケットで土砂をダンプトラックな どに積み込むだけでなく、木材やコンクリート片を挟んで搬送したり、家屋を解 体するなどのためにバケット本体に向き合うソルブバケットを有するもの、さら にバケットをリスト回転(手首の捻りのように回転させる)させるものがある。 このような付加的な機能は、別個に油圧ユニットや制御弁を設けて制御すること もできるが、前述のように油圧ポンプなどを増加せずにできるだけ基本的なパワ ーショベルと共用化を図ることが望まれる。
【0004】 その場合、たとえば基本的なパワーショベルにおけるバケット傾動動作用の方 向制御弁と並列的にもう1個の方向制御弁を介在させ、2個の方向制御弁を切り 換えてバケットの傾動動作とソルブバケットの開閉とを制御することも考えられ る。 しかしそのようにすると、操作手段が増加して複雑になり、しかも同時に操作 すると送油量が不足し、それぞれの作動部を迅速に運転できないなどの問題があ る。 本考案はこのような状況のもとで、パワーショベルに新しい機能を追加する場 合に、充分な作業能率を確保することができ、しかも簡単に基本的な油圧回路に 追加しうるパワーショベル等の油圧回路を提供すること、およびそれに用いる三 方切換弁を提供することを技術課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本考案の油圧回路は 2本の管路のうち一方に圧油を送り、他方から戻すことによりそれぞれ往復動作 をする第1および第2の油圧アクチュエータと、 第1出口と第2出口をそれぞれ圧油源または戻り管に選択的に交互に連通させる 方向制御弁と、 前記方向制御弁の第1出口と連通する第1ポート、第1の油圧アクチュエータの 一方の管路と連通する第2ポートおよび第2の油圧アクチュエータの一方の管路 と連通する第3ポートを有し、第1ポートを第2ポートまたは第3ポートに選択 的に連通させる第1の三方切換弁と、 前記方向制御弁の第2出口と連通する第1ポート、第1の油圧アクチュエータの 他方の管路と連通する第2ポートおよび第2の油圧アクチュエータの他方の管路 と連通する第3ポートとを有し、第1ポートを第2ポートまたは第3ポートに選 択的に連通させる第2の三方切換弁と、 前記第1の三方切換弁と第2の三方切換弁とを同調させながら切り換えるための 連動切り換え機構とから構成される。
【0006】 前記油圧回路においては、第2の油圧アクチュエータの一方の管路および他方 の管路がそれぞれ開閉弁を介してドレン管路に接続される分岐管路を有しており 、前記第1および第2の三方切換弁を第2の油圧アクチュエータを作動させるよ うに切り換えたとき、前記開閉弁が一定時間だけ開になるように構成されている ものが好ましい。
【0007】 また、本考案の三方切換弁は、 弁室と、該弁室と連通する第1ポートと、前記弁室の互いに対向する内壁にそれ ぞれ開口する空洞と連通する第2および第3ポートを備えたボデーと、 前記第2および第3ポートと連通する空洞の開口を交互に選択的に閉じるべく弁 室内に移動自在に設けられた弁体とから構成される。
【0008】 また本考案の連動三方切換弁は、前記三方切換弁を2個を組み合わせると共に 、それぞれの弁体を駆動するパイロット油圧回路を共通にしたことを特徴として いる。
【0009】 さらに本考案のパワーショベルの第1の態様は、前記第1の油圧アクチュエー タがバケット本体の傾動動作を行うものであり、前記第2の油圧アクチュエータ がソルブバケットの開閉動作を行うものである。
【0010】 また本考案のパワーショベルの第2の態様は、前記第1の油圧アクチュエータ が本体の旋回動作を行うものであり、前記第2の油圧アクチュエータがバケット のリスト回転動作を行うものである。
【0011】
【作用】
〈本考案の油圧回路(請求項1の作用)〉 第1の油圧アクチュエータを駆動させる場合は、連動切り換え機構(請求項1 の(e))によりそれぞれの三方切換弁(請求項1の(c))、(請求項1の( d))の第1ポートを第2ポートに連動させておく。 それにより第1の油圧アクチュエータの2本の管路が方向制御弁の第1出口お よび第2出口に連通する。この状態で方向制御弁を切り換え操作すると、第1の 油圧アクチュエータの一方の管路が給油側で他方が戻り側になる状態と、他方の 管路が給油側で一方が戻り側になる状態とを切り換えることができ、第1の油圧 アクチュエータを往復駆動できる。 いずれの状態でも、第2の油圧アクチュエータのいずれの管路も三方切換弁に よって塞がれている。 なお、ここで油圧アクチュエータとは、油圧シリンダ、油圧モータ、ロータリ アクチュエータ等の油圧作動機構を含む概念である。
【0012】 第2の油圧アクアチュエータを作動させる場合は、それぞれの三方切換弁(請 求項1の(c)、(d))の第1ポートを第3ポートに連通させる。これにより 前記第1の油圧アクチュエータの場合と同じように、方向制御弁の切り換えで第 2の油圧アクチュエータを往復駆動し得る。 前記三方切換弁は、いわばそれぞれ1本の管路ごとに設けられるので、有効内 径を大きくすることができ、しかも構造を簡易化し得る。
【0013】 〈本考案の油圧回路(請求項2の作用)〉 請求項2の油圧回路においては、第2の油圧アクチュエータを作動可能となる ように第1および第2の三方切換弁を切り換えたとき、一時的に第1の油圧アク チュエータの管路がドレン管路に開放される。そのため第1の油圧アクチュエー タを作動していたときの残圧を逃がすことができ、第2の油圧アクチュエータの 作動に影響を与えない。
【0014】 〈本考案の三方切換弁(請求項3)の作用〉 弁体が一方に動くとその方向のシート(空洞の開口部、以下において同じ)に当 接し、第2ポートまたは第3ポートのいずれか一方を閉じると共に他方を第1ポ ートに連通させる。そのとき連通する側のシートは弁室に対して完全に開放され ているので、流れの抵抗および圧力降下がきわめて少ない。
【0015】 〈本考案の連動三方切換弁(請求項4)の作用〉 2個の三方切換弁の弁体は共通のパイロット油圧回路で駆動されるので、パイロ ット油圧回路を切り換えると2個の三方切換弁の弁体は同時に一方のシートを塞 ぐ状態に切り換わる。 したがって2個の油圧アクチュエータを選択的に駆動させる切換弁として用い ると、有効内径の大きい切換弁をコンパクトに構成することができる。
【0016】 〈本考案のパワーショベル(請求項5および6)の作用〉 請求項5のパワーショベルは、バケットの傾動動作用の油圧ユニットを利用して ソルブバケットの駆動を行うことができる。また基本部分の共用化を通じて、パ ワーショベルの製造コストを低減させ得る。 請求項6のパワーショベルは本体の旋回用の油圧ユニットを利用して、バケッ トのリスト回転を行わせることができる。
【0017】
【実施例】
つぎに図面を参照しながら本考案の油圧回路、三方切換弁、連動三方切換弁お よびパワーショベルを説明する。 図1は本考案の油圧回路の一実施例を示す油圧回路、図2は本考案のパワーシ ョベルの一実施例を示す概略側面図、図3は図1の油圧回路の要部を、駆動パイ ロット回路と共に示す油圧回路図、図4は本考案の三方切換弁の一実施例を示す 縦断面図、図5は図3の油圧回路の実体配置の一例を示す斜視図である。
【0018】 まず図2を参照して本考案のパワーショベルの全体を説明する。 図2の符号10はパワーショベル1の前進または後退を行う車体であり、車体1 0の上部には、車体10に対して垂直軸まわりに回転自在の本体11が設けられ ている。 本体11の前端部(図2の左側)から揺動可能な第1アーム20が伸びており 、その先端にピン23を介して第2アーム21が揺動自在に取り付けられている 。これらのアーム20,21は油圧シリンダ24(2本),25によって駆動さ れる。 第2アーム21の先端部(図2の下方)には軸37により回転バケット2が枢 着されている。回転バケットの全体は、第1油圧シリンダ26とリンク27によ って傾動駆動される。この回転バケット2は前記第2アーム21に直接連結され ている基体3と、この基体3に回転環4を介してリスト回転ができるように連結 されるバケット本体5と、バケット本体5に対してピン6により回転自在に連結 されるソルブバケット(可動ジョー)7とからなる。 回転環4はリングギアを備えており、そのリングギアと噛合するピニオンギア を油圧モータ(図示されていない)で回転させることによりいわゆるリスト回転 を行うことができる。またソルブバケット7は第2油圧シリンダ8により開閉駆 動される。 本考案の油圧回路は、たとえば前記バケットの基体3を傾動させる第1油圧シ リンダ26と、ソルブバケット7を開閉させる第2油圧シリンダ8とを切り換え て作動させるため、および本体11の旋回用の油圧モータと回転バケット全体を リスト回転させるための油圧モータとを切り換えて作動させるためなどに用いる 。
【0019】 つぎに図1を参照して、第1および第2油圧シリンダ26,8を切り換える油 圧回路を説明する。 第1油圧シリンダ26のヘッド側の管路9は第1の三方切換弁Aの第2ポート A2に連結され、ロッド側の管路12は第2の三方切換弁Bの第2ポートB2に 連結されている。また第2油圧シリンダ8のヘッド側およびロッド側の管路13 ,14はそれぞれ第1の三方切換弁Aの第3ポートA3および第2の三方切換弁 Bの第3ポートB3にそれぞれ連結されている。そしてそれらの三方切換弁A、 Bの第1ポートA1、B1は3位置4ポートの四方切換弁Cの第1出口C1およ び第2出口C2にそれぞれ連結されている。 また四方切換弁Cの第1入り口C3および第2入り口C4は、それぞれポンプ PおよびタンクTの戻り口にそれぞれ連結されている。 なお図1のFはフィルタであり、Hは逆止弁、Rは四方切換弁Cの切り換え駆 動用のパイロット回路である。四方切換弁Cはセンタークローズ型のものが好ま しい。また図1は実際の回路からリリーフ弁を省略化している。 前記第1および第2の三方切換弁A,Bは、図3の左側に示すようにパイロッ ト回路28,29を共通にしており、2位置4ポートの四方切換弁(手動切換弁 、例えばレバー等)Dにより同時に切り換えられるように構成している。すなわ ちこのような共通パイロット回路28,29が請求項1の連動切り換え機構であ る。なお連動切換機構としては、パイロット回路を共通にするものの他、レバー などで機械的に連動させるものであってもよい。
【0020】 図3の左側の回路において、ソルブバケット7を開閉させる第2油圧シリンダ 8のヘッド側の管路9およびロッド側の管路12からは、それぞれ管路9a,1 2aが分岐している。そしてそれらの管路は2位置4ポートの電磁弁SVを介し てドレン回路に接続されている。その電磁弁SVはレバー駆動の四方切換弁Dを 操作して、第1油圧シリンダ26を駆動させる状態から第2油圧シリンダ8を駆 動させる状態に切り換えたとき、直ちに管路9a,12aをドレン回路に接続す るように「開」に切り換わり、一定時間経過後にタイマーにより元の「閉」(ク ローズ状態)に戻るようにしている。それによりバケット本体駆動用の第1油圧 シリンダ26の残圧を逃がしてソルブバケットの側に影響を与えない。
【0021】 図3の右側は、本体(図2の11)の旋回用油圧モータに連通する管路15と 、バケットのリスト回転用の油圧モータに連通する管路16とを、2個の三方切 換弁E,Gにより切り換えるものである。 なお17はリリーフ弁18と逆止弁19とを組み合わせたダブルセフティーユ ニットであり、回転バケット2ないし本体11が左右の旋回端に達したときに油 圧モータを保護するものである。また符号Jはパイロット用の四方切換弁である 。
【0022】 つぎに上記のごとく構成される油圧回路の作用を説明する。 まず図3を参照して、パイロット管路28,29用の四方切換弁Dを操作してい ない場合を説明する。 この場合は、ポンプPからの圧油は一方のパイロット管路13を通って三方切 換弁A,Bのスプールを図3においてそれぞれ右向きに付勢する。それにより第 1の三方切換弁Aの第1ポートA1と第2ポートA2とが連通し、第3ポートA 3が遮断される。同時に第2の三方切換弁Bの第1ポートB1と第2ポートB2 が連通し、第3ポートB3が遮断される。したがってソルブバケット用の油圧シ リンダ8はその位置で拘束されると共に、バケット本体5の傾動用の油圧シリン ダ26のヘッド側およびロッド側の管路9,12は、図1に示すように四方切換 弁Cに連結されることになる。 したがってこの状態で四方切換弁Cをパイロット回路Rを介して、中立位置か ら第1出口C1がポンプPと連結される第1の状態(第2出口C2はタンクT側 )と、第1出口C1がタンクTと連結される第2の状態(第2出口C2はポンプ P側)とを切り換えることにより、バケット本体5を上向きに傾けたり下向きに 傾けたり自由に操作できる。
【0023】 つぎに図3のパイロット管路28,29用の四方切換弁Dを操作し、管路29 を圧油側、管路28を戻り側とするときは、第1および第2の三方切換弁A,B のスプールを同時に左向きに付勢する。それにより三方切換弁A,Bの第1ポー トA1,B1が、それぞれ第3ポートA3,B3に連通し、第2ポートA2,B 2が遮断される。 したがってバケット本体5の傾動用の第1油圧シリンダ26がその位置で拘束 され、ソルブバケット開閉用の第2シリンダ8が四方切換弁Cを介して油圧ポン プPおよびタンクTに連結される。これにより四方切換弁Cの操作でソルブバケ ットの開閉を行うことができる。 なお図1の油圧回路図には、ソルブバケットを設けない場合の回路を想像線S で示している。すなわちソルブバケットを設けない基本的なパワーショベルでは 、バケット本体5の傾動用の油圧シリンダ26を直接四方切換弁Cに接続すれば よい。逆に基本的なパワーショベルをソルブバケット付きに改良する場合は、そ れぞれのアクチュエータ(油圧シリンダ、油圧モータ等)を設けると共に2個( または4個)の三方切換弁を備えた図5に示すような油圧回路ユニットを追加す ればよい。
【0024】 つぎに図4を参照して本考案の三方切換弁の一実施例を説明する。この三方切 換弁は図1および図3の三方切換弁A,Bとしてとくに好ましいものである。 図4において、31は角柱状のボデーであり、その内部に軸心方向に伸びる円 柱状の空洞32を有している。 空洞32内には、弁室33となる中心部を残して、2個の円筒状のスリーブ3 4,35が挿入され、固定されている。ボデー31の両端の開口はエンドキャッ プ36,37により閉じられている。
【0025】 なおエンドキャップ36,37にはパイロット回路(図3の28,29)を連 結するための配管用テーパネジを備えた孔38,39が形成されている。 さらに前記ボデー3の中心部には、前記弁室33と連通する第1ポート40が 形成されている。また2個のスリーブ34,35の内部は、スリーブ34,35 に半径方向に形成した孔41,42を介して、ボデー31に形成した第2ポート 43および第3ポート44と連通している。
【0026】 前記スリーブ34,35の内部および弁室33にわたって、スプール45が軸 心方向にスライド自在に収容されている。スプール45の両端には各スリーブ3 4,35内を摺動する円柱状のガイド部46,47が設けられている。このガイ ド部46,47はパイロット操作のときのピストンの作用をも行う。 スプール45の中央部にはスリーブ34,35の内径よりも外径が大きい円柱 状の弁体48が設けられている。そして弁体48と各ガイド部46,47とは棒 体49,49によって連結されている。 前記弁体48の両端の角はテーパ面50にされており、それらのテーパ面50 がスリーブ34,35の内側の開口部(弁室33に向かって開口する部分)の内 周縁の角部51と当接するようにされている。すなわち角部51は弁体48が当 接したとき、弁室33とスリーブ34,35の内部との間をシールするバルブシ ート(シート)である。 このようなバルブシートの役割を果たすため、およびスプール45を摺動自在 に案内するため、各スリーブ34,35は軟鋼などの比較的軟質の金属とし、ス プール45をスリーブ34,35よりも硬質の鋼(例えば焼入れ鋼)などとする のが好ましい。 なお図4において符号52はボデー31を他の三方切換弁およびベースプレー ト(図5の55)などに固定するためのボルト孔であり、53,54などはシー ル用の0リングである。 上記のごとく構成される三方切換弁は、右側のパイロット接続用の孔39にパ イロット圧を加えている状態ではスプール45が図4に示すように左側に移動す る。(実線の矢印)そして弁体48の左端のテーパ面50が左側のスリーブ34 の角部51と当接し、弁室33と左側のスリーブ34の内部空洞34aとの連通 を遮断する。それにより第1ポート40と第2ポート43の連通が遮断される。
【0027】 一方、弁体48の右端のテーパ面50は右側のスリーブ35の角部51から離 れているので、弁室33と右側のスリーブ35の内部空洞35aとが連通し、そ れにより第1ポート40と第3ポート44が連通する。 逆に左側のパイロット接続用の孔38からパイロット圧力を加えると、スプー ル48が破線の矢印のごとく右側に移動し、右側のスリーブ35の開口を塞ぐ。 それにより第1ポート40と第3ポート43とが連通する。 上記のように図4の三方切換弁は、スリーブ34,35内の空洞34a,35 aのたがいに対向する開口を弁体48のテーパ面50が塞ぐようにしているので 、開口時の流路断面積をきわめて大きくすることができる利点がある。 したがって図1または図3の油圧回路のように、四方切換弁Cと直列に接続す る場合に圧力降下などをもたらさず、迅速な油圧アクチュエータの作動を確保し 得る。
【0028】 つぎに図5を参照して、図4の三方切換弁を用いて図3の回路をユニット化し た場合を説明する。 図5のユニットは、四角の枠状のベースプレート55の手前側に4個の三方切 換弁A,B,E,Gを各2段で取り付け、他端にパイロット作動用の四方切換弁 D,Jを2個取り付けたものである。さらにベースプレート53の右奥には、2 個のリリーフバルブ18を備えたダブルセフティーユニット17が取り付けられ ている。このようにソルブバケット用の油圧回路とバケットの手首回転用の油圧 回路をユニット化することにより、既存の基本タイプのパワーショベルをソルブ バケットおよび手首回転の機能を付与したパワーショベルに簡単に改造すること ができる。とくに三方切換弁A,B,E,Gは2個一対で用いるので、図5に示 すように上下に重ねるようにするとスペースの節減の作用効果がある。 また枠状のベースプレート55を用いることにより、中央部に油圧ユニット側 への配管をまとめ、外側に油圧アクチュエータ側への配管をまとめることができ る利点がある。
【0029】
【考案の効果】
本考案の油圧回路はパワーショベル等の油圧機器に新たな油圧アクチュエータ を追加するとき、簡単に増設することができ、しかも既存の機器の機能を低下さ せない利点がある。 本考案の三方切換弁は、流路断面積を大きくとることができ、しかもボールバ ルブよりも摩耗部分が少ないという利点がある。 本考案のパワーショベルは追加的な機能を有するにも拘らず、基本的な機能を 有するパワーショベルと部品の共通化をはかることができ、また既存のパワーシ ョベルから簡単に改造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の油圧回路の一実施例を示す油圧回路図
である。
【図2】本考案のパワーショベルの一実施例を示す概略
側面図である。
【図3】図1の油圧回路の要部をパイロット回路と共に
示す油圧回路図である。
【図4】本考案の三方切換弁の一実施例を示す縦断面図
である。
【図5】図3の油圧回路の実態配置の一例を示す斜視図
である。
【符号の説明】
1… パワーショベル 2… 回転バケット 5… バケット本体 7… ソルブバケット 8… 第2油圧シリンダ 10… 車体 11… 本体 26… 第1油圧シリンダ 31… ボデー 33… 弁室 34,35… スリーブ 40… 第1ポート 43… 第2ポート 44… 第3ポート 45… スプール 48… 弁体 A… 第1の三方切換弁 B… 第2の三方切換弁

Claims (6)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)2本の管路のうち一方に圧油を送
    り、他方から戻すことによりそれぞれ往復動作をする第
    1および第2の油圧アクチュエータと、 (b)第1出口と第2出口をそれぞれ圧油源または戻り
    管に選択的に交互に連通させる方向制御弁と、 (c)前記方向制御弁の第1出口と連通する第1ポー
    ト、第1の油圧アクチュエータの一方の管路と連通する
    第2ポートおよび第2の油圧アクチュエータの一方の管
    路と連通する第3ポートを有し、第1ポートを第2ポー
    トまたは第3ポートに選択的に連通させる第1の三方切
    換弁と、 (d)前記方向制御弁の第2出口と連通する第1ポー
    ト、第1の油圧アクチュエータの他方の管路と連通する
    第2ポートおよび第2の油圧アクチュエータの他方の管
    路と連通する第3ポートとを有し、第1ポートを第2ポ
    ートまたは第3ポートに選択的に連通させる第2の三方
    切換弁と、 (e)前記第1の三方切換弁と第2の三方切換弁とを同
    調させながら切り換えるための連動切り換え機構、 とからなるパワーショベル等の油圧回路。
  2. 【請求項2】前記第2の油圧アクチュエータの一方の管
    路および他方の管路がそれぞれ開閉弁を介してドレン管
    路に接続される分岐管路を有しており、前記第1および
    第2の三方切換弁を第2の油圧アクチュエータを作動さ
    せるように切り換えたとき、前記開閉弁が一定時間だけ
    開になるように構成されている請求項1記載の油圧回
    路。
  3. 【請求項3】(a)弁室と、該弁室と連通する第1ポー
    トと、前記弁室の互いに対向する内壁にそれぞれ開口す
    る空洞と連通する第2および第3ポートを備えたボデー
    と、 (b)前記第2および第3ポートと連通する空洞の開口
    を交互に選択的に閉じるべく弁室内に移動自在に設けら
    れた弁体とからなる三方切換弁。
  4. 【請求項4】請求項3記載の三方切換弁2個を組み合わ
    せると共に、それぞれの弁体を駆動するパイロット油圧
    回路を共通にした連動三方切換弁。
  5. 【請求項5】前記第1の油圧アクチュエータがバケット
    本体の傾動動作を行うものであり、前記第2の油圧アク
    チュエータがソルブバケットの開閉動作を行うものであ
    る、請求項1記載の油圧回路を備えたパワーショベル。
  6. 【請求項6】前記第1の油圧アクチュエータが本体の旋
    回動作を行うものであり、前記第2の油圧アクチュエー
    タがバケットのリスト回転動作を行うものである、請求
    項1記載の油圧回路を備えたパワーショベル。
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