JPH08200305A - 慣性体駆動油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 衝撃力自体を抑制する慣性体駆動油圧回路を
提供する。 【構成】 操作レバー４ａが押し込まれると、ＭＩ側の
主油圧管路に導出される流量が増大し、旋回体８の大き
な慣性負荷のためＭＩ側の圧力ＰI は急速に増大するか
ら、低圧選択弁３のスプール３Ａは右方に移動して、Ｍ
Ｏ側の主油圧管路は油タンク９に連通してＭＯ側の圧力
ＰO はほぼ０になり、その後、操作レバー４ａが引き戻
されるに連れてＭＩ側の流量が減少して急速に圧力ＰI
が低下してＭＯ側の圧力ＰO と等しくなるから、低圧選
択弁３のスプール３Ａはバネ３Ｃによって押し戻され
て、中立位置に移動する。さらに流量制御弁４の流出側
が一層絞られてＭＯ側の圧力ＰO が急速に増大すること
により圧力検出用流路３Ｄ，３Ｅに導かれる油圧の大小
関係が逆転し、低圧選択弁３のスプール３Ａは左方にＭ
Ｉ側の圧力ＰI はほぼ０になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は操作レバーの操作により
流量制御弁の開口量を制御して大きな慣性体を駆動する
油圧アクチュエーターの回転速度を制御すると共に、調
整器を制御して容量可変油圧ポンプの吐出流量を制御す
るようにした慣性体駆動油圧回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来例に係る油圧ショベルの旋回
体８を駆動するための油圧回路図である。即ち、旋回モ
ーター１は操作レバー４ａによって切替え可能な流量制
御弁４を介して容量可変油圧ポンプ５と油タンク９に接
続され得るようになっている。旋回モーター１のメータ
イン（ＭＩ）側の主油圧管路とメータアウト（ＭＯ）側
の主油圧管路との間には、それぞれの一方の油圧が所定
圧を越えた時に開路する２つのリリーフ弁２Ａ，２Ｂが
並列に接続されている。原動機６により駆動される容量
可変油圧ポンプ５は操作レバー４ａの操作量に応じて調
整機７により傾転量が制御されることによって旋回モー
ター１が必要とする流量の圧油が供給されるようになっ
ている。

【０００３】ところで、旋回体８は大きな慣性負荷を有
するので、これを効果的に制動し得る様にするために、
流量制御弁４の旋回モーター１のＭＩ側の流量は図８に
示すように、操作レバー４ａの操作量に対して線型に増
減するのに対し、ＭＯ側の開口面積の操作レバー４ａの
操作量に対する制御特性は、図９に示すような下側に凸
の特性曲線で表されるように、操作レバー４ａの操作量
が最大値から減少すると急激に低下するように設定され
ている。

【０００４】図１０は従来例に係る油圧ショベルの操作
レバー４ａをややゆっくり押し込んだ後、ややゆっくり
引き戻した時の旋回モーター１のＭＩ側の圧力ＰI とＭ
Ｏ側の圧力ＰO の時間変化を示した圧力特性図である。
操作レバー４ａの押し込みに連れてＭＩ側の流量が増大
するが、上述のように旋回体８は大きな慣性負荷を有す
るため、ＭＩ側の圧力ＰI は急速に増大してリリーフ圧
ＲＰに達し（ａ）、リリーフ弁２Ａによる放圧動作より
その値を維持し続ける。そして、操作レバー４ａが引き
戻されると、ＭＩ側の流量の低下に連れてＭＩ側の圧力
ＰI はリリーフ圧ＲＰから低下して減少する。この間、
旋回体８は加速し続ける（ｂ）。

【０００５】一方、旋回モーター１のＭＯ側では、上述
のように流量制御弁４の開口面積が図９に示す応答特性
を有しているため、操作レバー４ａが引き戻されると、
ＭＯ側の流量が急速に減少し始めるから、ＭＯ側に慣性
負荷圧が発生する。従って、旋回体８にはＭＩ側の押し
込み圧力とＭＯ側の慣性負荷圧の差圧が実効的な加速圧
ＰA として作用する。操作レバー４ａの引き戻しに連れ
てＭＩ側の圧力ＰI が急速に落ち込む一方、ＭＯ側の圧
力ＰO が増大し、やがて、ＭＩ側の圧力ＰI の値とＭＯ
側の圧力ＰO の値が逆転して（ｃ）、旋回体８に対して
加速圧ＰA に替わって減速圧ＰB が作用する（ｄ）。

【０００６】図１０に示すように、旋回体８の加速域か
ら減速域に変わる転換点ではＭＯ側に既に所定の慣性負
荷圧が発生する一方でＭＩ側の圧力ＰI が急速に落ち込
むため、旋回体８に対する加速圧ＰA が減速圧ＰB に変
化する際には不連続的な圧力変動が起き、このため、旋
回体８には大きな衝撃力が伝わる。逆に、操作レバー４
ａを引き戻して旋回体８に制動力を加えて旋回体８を減
速させている時に、操作レバー４ａを押し込んで旋回体
８を加速させる操作を行った時にも同様の不連続的な圧
力変動が起き、旋回体８に大きな衝撃力が生じる。

【０００７】かかる衝撃力は油圧ショベルを運転する操
作者に不快感を与えるばかりでなく、旋回モーター１等
の油圧回路の回路要素に損傷を与え、油圧ショベルの寿
命を縮めてしまう。そこで、かかる不具合を解消するた
めの従来技術としては、例えば、実開平６−３０２５５
号公報にはアクチュエーターに至る２本の主管路間に横
断的に配設した２つの設定圧可変式のリリーフ弁の昇圧
手段に選択弁を介して前記主管路からの圧油を導くこと
により、起動時や制動時には一定の時間だけ前記リリー
フ弁の設定圧を低圧状態に保って、油圧モーターに伝達
される衝撃力を緩和するようにした駆動回路が提案され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
は起動時や制動時に生じる衝撃力をリリーフ弁を介して
放圧することにより緩和するものであり、衝撃力の発生
原因に対して対策を講じるものではないので、衝撃力の
発生自体を抑えることができない。本発明は従来技術に
おける不具合を根本原因に遡って緩和しようとするもの
であり、衝撃力自体を抑制することにより、慣性体駆動
装置の操作性を著しく向上させると共に、油圧回路の回
路要素に損傷を与えるのを防止して、慣性体駆動装置の
寿命を増大させることができる慣性体駆動油圧回路を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、操作レバーの操作により容量可変油圧ポン
プの傾転角を調整する調整器が制御されて容量可変油圧
ポンプの吐出流量が制御されると共に操作レバーの操作
により、その流出流量が制御される流量制御弁と、メー
タイン側およびメータアウト側の油圧管路間に接続さ
れ、流量制御弁の下流に接続される大きな慣性体を駆動
する油圧アクチュエーターのメータイン側およびメータ
アウト側の油圧管路の油圧の中、低圧側の油圧を選択し
て油タンクに導く低圧選択弁を具えたものである。

【００１０】

【作用】操作レバーの操作により流量制御弁の流出流量
を増大させると共に調整器を制御して容量可変油圧ポン
プの吐出流量を増大させると、大きな慣性負荷によりメ
ータイン側の油圧管路の油圧はメータアウト側の油圧管
路の油圧より大きくなるから、低圧選択弁はメータアウ
ト側の油圧管路を油タンクに連通させ、メータアウト側
の油圧をタンク圧に保持させる。その後、操作レバーの
逆操作により流量制御弁の流出流量を減少させると、メ
ータイン側の油圧管路の油圧が急速に低下して殆ど０に
なる一方、メータアウト側の油圧管路に慣性負荷圧が発
生して、メータイン側とメータアウト側の油圧が逆転し
て、メータアウト側の油圧管路の油圧の方がメータイン
側の油圧より大きくなるから、低圧選択弁はメータイン
側の油圧管路を油タンクに連通させ、メータイン側の油
圧をタンク圧に保持させる。

【００１１】

【実施例】 以下、図面を参照して本発明の一実施例を
詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係る油圧ショ
ベルの旋回モーター駆動油圧回路図である。従来例と同
一または同一と見做せる箇所には同一の符号を付し、そ
の重複する説明を省略する。本実施例では流量制御弁４
から旋回モーター１に至る主油圧管路間に、低圧側の主
油圧管路の圧油を選択して油タンクに導く低圧選択弁３
が接続されている。即ち、低圧選択弁３の左右のスプー
ル駆動ポートにはそれぞれ左右の主油圧管路に連通する
圧力検出用流路３Ｄ，３Ｅが接続され、油タンク９に接
続されるタンクポート３Ｆに対向する流入側ポート３Ｇ
には左右の主油圧管路からの分岐流路が接続される。低
圧選択弁３のスプール３Ａは左右のバネ３Ｂ，３Ｃによ
ってそれぞれ互いに対向する側に付勢されており、圧力
検出用流路３Ｄ，３Ｅに導かれる油圧が等しい時に図１
に示す中立位置に位置するように設定されている。

【００１２】次に、実施例の動作を説明する。従来例の
説明と対応させて、操作レバー４ａをややゆっくり押し
込んだ後、ややゆっくり引き戻した時の動作を説明す
る。図２、図３および図４はそれぞれ操作レバー４ａの
押し込み時と引き戻し始めた時の旋回体８の加速時の低
圧選択弁３のスプール位置、加速から減速に転換する時
点での低圧選択弁３のスプール位置および減速に転換し
た後の減速時の低圧選択弁３のスプール位置をそれぞれ
示す説明図、図５は旋回モーター１のＭＩ側の圧力ＰI
とＭＯ側の圧力ＰO の時間変化を示した圧力特性図であ
る。

【００１３】操作レバー４ａが押し込まれると、調整機
７により傾転量が制御される容量可変油圧ポンプ５から
吐出される圧油の流量が増大すると共にＭＩ側の流量が
増大するため、流量制御弁４のスプールは右方に移動し
て容量可変油圧ポンプ５から吐出された作動圧油を図１
で左側の主油圧管路に導出させると共に、右側の主油圧
管路の作動圧油を油タンク９に導く。即ち、操作レバー
４ａが押し込まれるに連れてＭＩ側の流量が増大する
が、旋回体８の大きな慣性負荷のためＭＩ側の圧力ＰI
は急速に増大してリリーフ圧ＲＰに達する一方（ａ）、
ＭＯ側の流量はＭＩ側の流量に較べて小さな値を維持し
ているので、ＭＯ側の圧力ＰO は小さい。従って、ＭＩ
側の圧力検出用流路３ＥにはＭＯ側の圧力検出用流路３
Ｄに較べて遙に大きな油圧が作用するから、低圧選択弁
３のスプール３Ａは右方に移動して図２に示す状態にな
る。

【００１４】これにより、ＭＯ側（右側）の主油圧管路
は油タンク９に連通するから、ＭＯ側の圧力ＰO はほぼ
０になる。従って、その後、操作レバー４ａが引き戻さ
れるに連れて流量制御弁４の流出側の開口面積が急速に
縮小、即ち、絞られても、ＭＩ側の圧力ＰI がＭＯ側の
圧力ＰO に勝っている間は図２に示すスプール３Ａの状
態が維持される（ｂ）。その後、操作レバー４ａの引き
戻しに連れて、ＭＩ側の流量が減少し、旋回する旋回体
８がその旋回速度を維持するのに必要な流量に近付く
と、急速に圧力ＰI が低下し、やがてほぼ０になる。こ
の時、ＭＩ側の圧力ＰI とＭＯ側の圧力ＰO が等しくな
るから、低圧選択弁３のスプール３Ａはバネ３Ｃによっ
て押し戻されて、図３に示す中立位置に移動する
（ｃ）。この位置では油タンク９に至る流路は何れの主
油圧管路からも遮断される。

【００１５】さらに操作レバー４ａが引き戻されると、
ＭＩ側の流量が一層減少して負圧になると共に、流量制
御弁４の流出側の開口面積が一層縮小してＭＯ側の圧力
ＰOが急速に増大する（ｄ）。これにより圧力検出用流
路３Ｄ，３Ｅに導かれる油圧の大小関係が逆転するか
ら、低圧選択弁３のスプール３Ａは左方に移動して図４
に示す状態になる。これにより、ＭＩ側（左側）の主油
圧管路は油タンク９に連通するから、ＭＩ側の圧力ＰI
はほぼ０になる。

【００１６】このように、操作レバー４ａが押し込まれ
て旋回体８が加速している間はＭＯ側の圧力ＰO はほぼ
０であり、その後、操作レバー４ａが引き戻されて流量
制御弁４の流出側の開口面積が縮小することにより流量
制御弁４の流出流量が減少しても、ＭＯ側の余剰の作動
圧油は油タンク９に流れ、ＭＯ側の圧力ＰO はほぼ０に
維持される。従って、ＭＯ側にはＭＩ側の圧力ＰI が低
下して０になるまで制動圧は立たず、ＭＩ側の圧力ＰI
がほぼ０になった後、ＭＯ側の圧力ＰO が増大するか
ら、旋回体８が加速状態から減速状態に転換する過程で
不連続的な圧力変動を生ぜず、旋回体８に衝撃力が発生
することがなく、旋回体８の円滑な減速制御を行うこと
ができる。

【００１７】図６は他の実施例に係る低圧選択弁３を示
す構成図である。本実施例では低圧選択弁３の圧力検出
用流路３Ｄ，３Ｅに絞りが設けられている。かかる構成
により、低圧選択弁３のスプール３Ａの動きを緩慢に
し、旋回体８が加速状態から減速状態に転換する過程に
所定の時間差を設けて、旋回体８に対する加速圧が減速
圧に変化する際の圧力変化を一層緩やかにすることがで
きる。

【００１８】なお、上述の説明では旋回体８の加速制御
中に緩やかな減速制御を行った場合を説明したが、逆
に、減速制御中に緩やかな加速制御を行った場合にも、
減速制御中はＭＯ側の大きな圧力ＰO により低圧選択弁
３のスプール３Ａは左方に移動して図４に示す状態にな
り、ＭＩ側の圧力ＰI は０になるから、旋回体８が減速
状態から加速状態に転換する過程で不連続的な圧力変動
が生ぜず、旋回体８に衝撃力が発生しない。従って、油
圧回路の回路要素に損傷を与えて油圧ショベルの寿命を
縮めることがなく、良好な操作性が得られる外に、例え
ば、バケットで土砂を運搬している途中で加減速を行っ
た時に衝撃力により土砂を零してしまうのを防止するこ
とができる。

【００１９】また、油圧ショベルが斜面上に停止した時
には、旋回体８およびこれに搭載される作業機の重量に
よる回転モーメントによって旋回体８を回転させようと
する力が旋回体８に作用するが、この力は例えば、旋回
モーター１の左側の圧力を増大させる場合、低圧選択弁
３のスプール３Ａを左方に移動させて図４に示す状態に
位置させるので、重量により圧力が増大した左側の主油
圧管路は油タンク９の流路から遮断され、旋回体８は回
転することなく停止状態を保持することができる。本実
施例では流量制御弁４によって旋回モーター１の流量を
制御する場合の例を説明したが、これに限らず、重量の
大きな走行体を駆動する駆動モーターの流量を制御する
場合にも適用できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、操作レバーの操作により調整器を介して容量
可変油圧ポンプの吐出流量が制御されると共に、流量制
御弁の流出流量が制御され、流量制御弁の下流に接続さ
れる大きな慣性体を駆動する油圧アクチュエーターのメ
ータイン側およびメータアウト側の油圧管路の油圧の
中、低圧側の油圧を低圧選択弁により選択して油タンク
に導くようにしたので、大きな慣性体を駆動する油圧ア
クチュエーターの加速制御から減速制御への転換時、あ
るいは、減速制御から加速制御への転換時に生じる不連
続的な圧力変動によって大きな衝撃力が発生するのを確
実に防止することができるから、慣性体駆動装置の操作
性を著しく向上させると共に、油圧回路の回路要素に損
傷を与えるのを防止して慣性体駆動装置の寿命を増大さ
せることができる。

【００２１】請求項２記載の発明によれば、低圧選択弁
のスプール駆動ポートに絞りを介してメータイン側およ
びメータアウト側の油圧管路を接続したので、加速圧が
減速圧に、あるいは、減速圧が加速圧に変化する際の圧
力変化を一層緩やかにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベルの旋回モー
ター駆動油圧回路図

【図２】操作レバーの押し込み時と引き戻し始めた時の
旋回体の加速時の低圧選択弁のスプール位置を示す説明
図

【図３】加速から減速に転換する時点での低圧選択弁の
スプール位置を示す説明図

【図４】減速に転換した後の減速時の低圧選択弁のスプ
ール位置を示す説明図

【図５】ＭＩ側の圧力ＰI とＭＯ側の圧力ＰO の時間変
化を示した圧力特性図

【図６】他の実施例に係る低圧選択弁を示す構成図

【図７】従来例に係る油圧ショベルの旋回体を駆動する
ための油圧回路図

【図８】同じく、ＭＩ側の流量の操作レバーの操作量に
対する対応特性図

【図９】同じく、ＭＯ側の開口面積の操作レバーの操作
量に対する制御特性図

【図１０】同じく、ＭＩ側の圧力ＰI とＭＯ側の圧力Ｐ
O の時間変化を示した圧力特性図

【符号の説明】

１ 旋回モーター ２Ａ，２Ｂ リリーフ弁 ３ 低圧選択弁 ３Ａ スプール ３Ｂ，３Ｃ バネ ３Ｄ，３Ｅ 圧力検出用流路 ３Ｆ タンクポート ３Ｇ 流入側ポート ４ 流量制御弁 ４ａ 操作レバー ５ 容量可変油圧ポンプ ６ 原動機 ７ 調整器 ８ 旋回体 ９ 油タンク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量制御弁の開口量を制御する操作レバ
   ーの操作により、前記流量制御弁の流出流量を制御して
   前記流量制御弁の下流に接続される大きな慣性体を駆動
   する油圧アクチュエーターの回転速度を制御すると共
   に、前記流量制御弁に圧油を供給する容量可変油圧ポン
   プの傾転角を調整する調整器を制御して前記容量可変油
   圧ポンプの吐出流量を制御するようにした慣性体駆動油
   圧回路において、前記油圧アクチュエーターのメータイ
   ン側およびメータアウト側の油圧管路の油圧の中、低圧
   側の油圧を選択して油タンクに導く低圧選択弁を前記メ
   ータイン側および前記メータアウト側の油圧管路間に接
   続したことを特徴とする慣性体駆動油圧回路。
2. 【請求項２】 低圧選択弁のスプール駆動ポートには絞
   りを介してメータイン側およびメータアウト側の油圧管
   路が接続されたことを特徴とする請求項１記載の慣性体
   駆動油圧回路。