JPH07133806A - 建設機械の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フロントの種類に応じてその油圧アクチュエ
ータに適切な流量の圧油を供給できる建設機械の油圧制
御装置を提供する。 【構成】 油圧ポンプ１のレギュレータ１２のパイロッ
ト管路１３をシャトル弁３０と接続し、シャトル弁３０
の一方の入力ポートにはコントロールバルブ２から絞り
１０の一次側に導かれた作動油の圧力Ｐａを導く。電磁
式切換弁３１及びパイロット制御弁３２がＡ位置のとき
に圧力調整弁３３の出力圧Ｐｃをシャトル弁３０の他方
の入力ポートに導く。圧力Ｐｃを絞り１０の一次側圧力
Ｐａの最小圧よりも高く設定し、電磁式切換弁３１の切
り替え位置に応じてパイロット管路１３の最小圧をタン
ク圧と圧力Ｐｃの２段に切り替え、油圧ポンプ１の吐出
容量の上限値を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フロントを交換して種
々の作業を行う建設機械の油圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルに用いる油圧制御装置の一
例として図６に示すものがある。図において１は不図示
の原動機で駆動される可変容量形の油圧ポンプ、２は油
圧ポンプ１の吐出油を油圧ショベルの各所に設けた油圧
アクチュエータへ配分するコントロールバルブであり、
コントロールバルブ２は複数（図では３つ）のスプール
３，４，５を内蔵する。６は第１のスプール３の位置を
切り替え操作するリモコン弁であり、その操作レバー６
ａをＡ方向またはＢ方向へ操作すると、パイロット用の
油圧ポンプ７の吐出油がパイロット弁６ａ，６ｂのいず
れか一方から吐出され、パイロット管路８ａ，８ｂのい
ずれかに操作レバー６ａの操作量に応じた圧力が立ち上
がる。このときの管路８ａ，８ｂの圧力差に応じて第１
のスプール３は中立位置からＡ位置またはＢ位置へ移動
し、油圧ポンプ１の吐出油がスプール３の移動量に応じ
た流量だけポートＰ１またはＰ２へ導かれる。ポートＰ
１，Ｐ２のいずれかに導かれた圧油は不図示のフロント
を駆動する油圧シリンダ９の油室９ａ，９ｂのいずれか
一方に供給され、リモコン弁６の操作レバー６ｓの操作
方向及び操作量に応じて油圧シリンダ９のロッド９ｃが
伸縮する。

【０００３】リモコン弁６の操作レバー６ｓが中立位置
のときは第１のスプール３も中立位置となり、油圧ポン
プ１の吐出油は油圧シリンダ９へ供給されることなく、
第２，第３のスプール４，５側へ導かれる。第２，第３
のスプール４，５が中立位置からＡ位置またはＢ位置へ
移動すると、その移動量に応じた流量だけ油圧ポンプ１
の吐出油がポートＰ３〜Ｐ６へ供給され、ポートＰ３〜
Ｐ６に接続される油圧アクチュエータの動作が制御され
る。

【０００４】ポートＰ１〜Ｐ６に導かれることなくコン
トロールバルブ２を通過した作動油は絞り１０を介して
タンクライン１１へ排出され、絞り１０の一次側の圧力
Ｐａは油圧ポンプ１の吐出容量を制御するレギュレータ
１２のパイロット管路１３に導かれる。レギュレータ１
２はパイロット管路１３の圧力が高くなるほど油圧ポン
プ１の傾転角を減少させて油圧ポンプ１の吐出容量を低
減する。

【０００５】パイロット管路１３の圧力は、絞り１０の
一次側に導かれる作動油の流量が増加するほど高くな
る。したがって、コントロールバルブ２のスプール３〜
５のすべてが中立位置にあるときにパイロット管路１３
の圧力が最大となって油圧ポンプ１の吐出容量が最小と
なり、スプール３〜５がＡ位置またはＢ位置に向けて移
動するほどパイロット管路１３の圧力が低下して油圧ポ
ンプ１の吐出容量が増加する。なお、図において１４〜
１９はポートＰ１〜Ｐ６から吐出される作動油の圧力を
規制するリリーフ弁である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した装置では、作
業目的に応じて複数のフロントが選択的に使用される
が、これらフロントを駆動する油圧アクチュエータの定
格流量が互いに異なるため、ポートＰ１，Ｐ２へ導く圧
油の最大流量をフロントの交換ごとに調整する必要があ
る。

【０００７】ポートＰ１，Ｐ２への最大流量を制限する
には、第１のスプール３の中立位置からＡ位置またはＢ
位置への移動量を制限するか、原動機の回転数を下げて
油圧ポンプ１の吐出容量そのものを低減させることが考
えられる。しかし、前者によれば、第１のスプール３を
最大限に移動させたときでもスプール４，５側へ圧油が
バイパスされるので、ポートＰ１，Ｐ２の吐出圧がリリ
ーフ弁１４，１５の設定圧力まで上がらず、フロントの
定格出力が得られないことがある。

【０００８】後者の場合には、フロントの作動時のみ原
動機の回転数を下げるか、フロントの動作に係わりなく
原動機の回転数を下げるかで異なる問題がある。フロン
トの作業時のみ低下させたときには、原動機の回転数が
頻繁に増減するので騒音が耳障りとなる。また、原動機
の噴き上がりの応答性も良くする必要があり、ターボチ
ャージャ付エンジンでは対応が難しい。フロントの動作
に関係なく原動機の回転数を下げた場合は、原動機の定
格馬力が得られないのでフロント出力が低下する。

【０００９】フロント用油圧アクチュエータへの圧油流
量を変更する手段として、図７及び図８に示すように、
油圧ポンプ１からコントロールバルブ２を経由してタン
クライン１１に至る系統を２系統用意し、標準バケット
要の油圧シリンダ９Ａに対しては各系統のコントロール
バルブ２から出力された圧油を供給し、定格流量が小さ
い油圧シリンダ９Ｂに対しては１系統のコントロールバ
ルブ２から出力される圧油のみを供給することもでき
る。しかし、この手段は油圧シリンダ９Ｂのシリンダ径
が油圧シリンダ９Ａのほぼ１／２のときに有効なだけ
で、それ以外の場合には対応できない。

【００１０】本発明の目的は、油圧アクチュエータに供
給される圧油の流量をコントロールバルブ側での圧油バ
イパス量によって変化させたり、原動機の回転数を調整
しなくても、フロントの種類に応じてその油圧アクチュ
エータに適切な流量の圧油を供給できる油圧制御装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、原動機で駆動される可変容量形の油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプからフロント駆動用の油圧アク
チュエータへの圧油の供給を制御する制御弁と、この制
御弁が中立位置にあるときは最大圧が発生し、中立位置
から切り替えられるほど最小値に向けて圧力が低下する
パイロットラインと、このパイロットラインの圧力に基
づいて、当該圧力が低下するほど前記油圧ポンプの吐出
容量を増加させるポンプ容量制御手段とを備えた建設機
械の油圧制御装置において、前記パイロットラインの最
小圧を少なくとも２段に切り替える電磁式切換弁を設け
たことを特徴としている。

【００１２】

【作用】定格流量が大きい油圧アクチュエータを取り付
けるときはパイロットラインの最小圧を低く設定し、定
格流量が小さい油圧アクチュエータを取り付けるときに
はパイロットラインの最小圧を高く設定する。パイロッ
トラインの最小圧が高くなると油圧ポンプの吐出容量の
上限値が小さくなり、油圧アクチュエータへ供給される
圧油の最大流量が低下する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を
用いて説明する。なお、上述した図６に示す例と同様の
部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

【００１４】本実施例は標準バケットと高所解体用フロ
ントとを交換可能な油圧ショベルを対象とするもので、
高所解体用フロントを取り付けた状態を図５に示す。図
において１００は油圧ショベルの上部旋回体であり、そ
の前部に高所解体用フロント１０１が取り付けられる。
高所解体用フロント１０１は、ブーム１０２、アーム１
０３，１０４及びグリッパ１０５を互いに回動自在に連
結したもので、油圧シリンダ１０６ａ〜１０６ｄでグリ
ッパ１０５の姿勢を制御しつつ、グリッパ１０５に内蔵
した油圧アクチュエータ（不図示）でフィンガ１０５
ａ，１０５ｂを開閉させて建築物の壁等を把握し、解体
作業を行う。

【００１５】図１及び図２は本実施例の油圧回路を示す
ものである。本実施例では、油圧ポンプ１のレギュレー
タ（ポンプ容量制御手段）１２のパイロット管路１３が
シャトル弁３０の出力側と接続される。シャトル弁３０
は、その入力ポートに導かれる絞り１０の一次側圧力Ｐ
ａと電磁式切換弁３１の出力圧Ｐｂのうち、いずれか大
きい圧力を選択してパイロット管路１３に出力する。

【００１６】電磁式切換弁３１は、運転室内等に設けら
れたスイッチ３６によって切り替えられ、スイッチ３６
がＯＦＦのとき（図１参照）その出力圧Ｐｂは電磁式切
換弁３１及びパイロット制御弁３２の切換位置に基づい
て変化する。電磁式切換弁３１及びパイロット制御弁３
２がともにＢ位置にあるとき（図１参照）には、油圧ポ
ンプ７から吐出されて圧力調整弁３３で減圧された作動
油の圧力Ｐｃが電磁式切換弁３１から出力される。電磁
式切換弁３１及びパイロット制御弁３２のいずれか一方
でもＡ位置に切り替えられたときは、電磁式切換弁３１
の出力側がタンクに開放されて、出力圧Ｐｂがタンク圧
に等しくなる。

【００１７】パイロット制御弁３２は、リモコン弁６の
操作レバー６ｓの操作に応じて切り替え制御される。操
作レバー６ｓが操作されてパイロット管路８ａ，８ｂの
いずれか一方に圧力が立ち上がると、この圧力がシャト
ル弁３４で選択されてパイロット管路３５へ導かれ、パ
イロット制御弁３２がＢ位置に切り替わる。操作レバー
６ｓが中立位置にあるときにはパイロット管路３５の圧
力がタンク圧となり、パイロット制御弁３２がＡ位置に
切り替わる。

【００１８】圧力調整弁３３は、そのパイロット管路３
３ａの圧力が一定値を越えると油圧ポンプ７からパイロ
ット制御弁３２への圧油の通過を阻止し、出力圧Ｐｃを
一定値に制限する。出力圧Ｐｃは、原動機を所定の作業
回転数で回転させたときの絞り１０の一次側圧力Ｐａの
最大値Ｐｍａｘよりも低く、タンク圧よりも高い値に設
定される。

【００１９】以上の構成の油圧制御装置において標準バ
ケットを使用する場合には、電磁式切換弁３１をＡ位置
に切り替える。これにより、電磁式切換弁３１の出力圧
Ｐｂがタンク圧に等しくなるので、シャトル弁３０から
は常に絞り１０の一次側の圧力Ｐａが出力されてパイロ
ット管路１３に導かれる。従って、コントロールバルブ
２のスプール３〜５がすべて中立位置にあるときにパイ
ロット管路１３の圧力が最大となって油圧ポンプ１の吐
出容量が最小となり、スプール３〜５がＡ位置またはＢ
位置に向けて移動するほどパイロット管路１３の圧力が
低下して油圧ポンプ１の吐出容量が増加する。

【００２０】高所解体用フロント１０１を装着し、コン
トロールバルブ２のポートＰ１，Ｐ２に接続する油圧シ
リンダ９を定格流量の小さいものに変更したときは、図
２に示すように、電磁式切換弁３１をＢ位置に切り替え
る。この状態でフロントを操作すべくリモコン弁６を操
作すると、これに応じて第１のスプール３がＡ位置また
はＢ位置側へ移動し、ポートＰ１，Ｐ２に接続した油圧
シリンダ９が作動を開始する。同時に、パイロット制御
弁３２がＢ位置に切り替わり、圧力調整弁３３の出力圧
Ｐｃがシャトル弁３０に導かれる。

【００２１】ここで、図３に示すように、絞り１０の一
次側圧力Ｐａはスプール３の移動量が増すほど低下して
最大移動量Ｓｍａｘのときに最小値Ｐｔ（タンク圧）と
なり、電磁式切換弁３１の出力圧Ｐｂは圧力調整弁３３
の出力圧Ｐｃで一定となる。このため、電磁式切換弁３
１がＢ位置のとき、パイロット管路１３の圧力は、スプ
ール３が移動を開始してからその移動量が所定値Ｓｃに
達するまでは絞り１０の一次側圧力Ｐａにしたがって降
下し、移動量がＳｃを越えて最大移動量Ｓｍａｘに達す
るまでは一定圧力Ｐｃに保たれる。このため、油圧ポン
プ１の吐出容量は、スプール３の移動量がＳｃに達する
までは圧力Ｐａの低下に応じて増減し、スプール３の移
動量がＳｃを越えた後は圧力Ｐｃに応じた一定値に維持
される。

【００２２】以上のように油圧ポンプ１の吐出容量が変
化する場合、スプール３の移動量と油圧シリンダ９に供
給される圧油の流量との関係は図４に示す通りになる。
図においてＱ１は電磁式切換弁３１がＡ位置にあると
き、Ｑ２は電磁式切換弁３１がＢ位置にあるときの変化
を示す。

【００２３】電磁式切換弁３１がＡ位置にあるときは、
スプール３の移動量の増加に対する油圧ポンプ１の吐出
容量の増加と、油圧ポンプ１からコントロールバルブ２
のポートＰ１，Ｐ２へ通じる流路の開度の増加とがあい
まって油圧シリンダ９への圧油流量が増加し、スプール
３の移動量が最大Ｓｍａｘに達したとき（スプール３が
Ａ位置またはＢ位置に完全に切り替わったとき）最大流
量Ｑｍａｘとなる。

【００２４】電磁式切換弁３１がＢ位置にあるときは、
スプール３の移動量がＳｃに達するまで、電磁式切換弁
３１がＡ位置にあるときの変化曲線Ｑ１に沿って油圧シ
リンダ９への圧油流量が増加する。スプール３の移動量
がＳｃを越えると油圧ポンプ１の吐出容量が一定値に固
定されるので、油圧シリンダ９への圧油流量は油圧ポン
プ１からコントロールバルブ２のポートＰ１，Ｐ２へ通
じる流路の開度に依存して増加する。したがって、スプ
ール３の移動量が最大量Ｓｍａｘに達したときの油圧シ
リンダ９への圧油流量Ｑｃは、油圧ポンプ１の吐出容量
が固定された分だけ最大流量Ｑｍａｘよりも少なくな
る。

【００２５】最大流量Ｑｍａｘと流量Ｑｃとの比率は、
圧力調整弁３３の設定圧Ｐｃを調整することにより、標
準バケットの油圧シリンダと高所解体用フロントの油圧
シリンダの定格流量の比と等しくされる。たとえば、高
所解体用フロントの油圧シリンダのシリンダ径が標準バ
ケットの油圧シリンダのシリンダ径の４０％のときは、
ＱｃがＱｍａｘの４０％となるように圧力Ｐｃが定めら
れる。このため、電磁式切換弁３１がＡ位置のときには
スプール３の移動量が最大値Ｓｍａｘになった時点でポ
ートＰ１またはＰ２から標準バケット容の油圧シリンダ
の定格流量に等しい流量の圧油が吐出され、電磁式切換
弁３１がＢ位置のときにはポートＰ１またはＰ２から高
所解体用フロントの油圧シリンダの定格流量に等しい流
量の圧油が吐出される。

【００２６】本実施例では、電磁式切換弁３１の切り替
え操作により、パイロット管路１３の最小圧が変化して
油圧ポンプ１の吐出容量の上限値が変更され、これによ
り油圧シリンダ９へ供給される圧油の最大流量が増減す
るので、油圧シリンダ９の定格流量が小さいときにスプ
ール３の移動量を規制したり原動機の回転数を低下させ
る必要がない。このため、フロントの出力不足や原動機
の回転数の変動による騒音を抑えることができる。標準
バケットと高所解体用フロントとを交互に使い分ける建
設機械では、その本体上に高圧配管やパイロット配管が
複雑に配置された状態の中で、切り替え作業を強いられ
ることとなるが、電磁式切換弁３１を切り替えるための
配線は、配管等に比べ、スペースを取らずかつフレキシ
ブルであるため、せまいスペース内でもあまり邪魔にな
らずに作業が行うことができる。

【００２７】なお、本実施例では、パイロット管路１３
の最小圧をタンク圧Ｐｔと圧力調整弁３３の設定圧Ｐｃ
の２段に切り替え可能としたが、本発明はこれに限るも
のではなく、３段あるいはそれ以上に変更可能としても
良い。このためには、たとえば圧力調整弁３３を可変式
とし、油圧シリンダの定格流量に応じて設定値を変更す
ればよい。また、実施例では油圧シリンダ９の定格流量
の変化に応じて電磁式切換弁３１を手動で切り替えた
が、フロントの交換に連動して電磁式切換弁３１が切り
替わるようにしても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の建設機械
の油圧制御装置によれば、フロント駆動用の油圧アクチ
ュエータが定格流量の小さいものに変更されたとき、油
圧ポンプの吐出容量を制御するためのパイロットライン
の最小圧を高めることで、油圧ポンプの吐出容量の上限
値が低下して、油圧アクチュエータへの圧油流量が低減
されるので、制御弁によって油圧ポンプの吐出油をバイ
パスして油圧アクチュエータへの圧油流量を制限した
り、原動機の回転数を油圧アクチュエータの定格流量に
応じて増減させる必要がない。これによって、フロント
の出力を低下させることがないとともに、原動機の回転
数が頻繁に変化することがないので騒音の発生も抑える
ことができる。さらに、電磁式切換弁を用いたことによ
り、切り替え作業を運転席の操作がしやすい所で行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す油圧制御装置の油圧回
路図である。

【図２】図１の油圧回路において、電磁式切換弁が切り
替わった状態を示す図である。

【図３】図１のコントロールバルブに内蔵したスプール
の移動量と油圧ポンプのレギュレータのパイロット圧と
の関係を示す図である。

【図４】図１のコントロールバルブに内蔵したスプール
の移動量とフロント駆動用油圧シリンダへの圧油流量と
の関係を示す図である。

【図５】油圧ショベルに高所解体用フロントを取り付け
た状態を示す図である。

【図６】従来の油圧制御装置の油圧回路図である。

【図７】従来の他の油圧回路図である。

【図８】図７の油圧回路において、油圧シリンダの定格
流量の低下に対処した状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ コントロールバルブ ９ フロント駆動用の油圧シリンダ １２ レギュレータ ３０ シャトル弁 ３１ 電磁式切換弁 ３２ パイロット制御弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機で駆動される可変容量形の油圧ポ
   ンプと、この油圧ポンプからフロント駆動用の油圧アク
   チュエータへの圧油の供給を制御する制御弁と、この制
   御弁が中立位置にあるときは最大圧が発生し、中立位置
   から切り替えられるほど最小圧に向けて圧力が低下する
   パイロットラインと、このパイロットラインの圧力に基
   づいて、当該圧力が低下するほど前記圧力ポンプの吐出
   容量を増加させるポンプ容量制御手段とを備えた建設機
   械の油圧制御装置において、前記パイロットラインの最
   小圧を少なくとも２段に切り替える電磁式切換弁を設け
   たことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。