JPH08270020A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクチュエータの負荷圧力に拘らず２以上の
アクチュエータを確実に複合動作させることができるよ
うにする。 【構成】 油圧ポンプ１４の吐出油により駆動される第
１および第２の油圧アクチュエータ１２，１０と、第１
および第２の操作部材３ａ，１ａの操作に応じて切換わ
り、その切換量に応じた量の圧油を第１，第２のアクチ
ュエータ１２，１０に導く第１および第２の制御弁９，
７と、制御弁９，７の上流側にそれぞれ設けられ、各制
御弁９，７の入口側圧力と出口側圧力との差に応じて各
制御弁９，７に導かれる圧油の流量をそれぞれ制御する
第１および第２の圧力補償弁６，４とを備え、第１の油
圧アクチュエータ１２に第２の油圧アクチュエータ１０
よりも高負荷が作用する状態で両アクチュエータ１２，
１０を複合動作させるようにした油圧回路において、複
合動作時に第２の制御弁７の切換量を制限する制限手段
２０，２４を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単一の油圧ポンプによ
り２以上のアクチュエータを複合動作させる建設機械の
油圧回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の油圧回路は、例えば図４
に示すように構成されている。図４において、操作レバ
ー１ａ〜３ａを操作すると、パイロット油圧ポンプ１３
の吐出圧力がパイロット弁１〜３を介して制御弁７〜９
のパイロットポートに作用し、制御弁７〜９がレバー操
作量に応じた量だけ切換わる。これにより可変容量油圧
ポンプ１４の吐出油が圧力補償弁４〜６および制御弁７
〜９を経由して各アクチュエータ１０〜１２にそれぞれ
導かれ、アクチュエータ１０〜１２が駆動される。アク
チュエータ１０〜１２に導かれる流量は制御弁７〜９の
切換量に比例しており、その流量に応じた速度でアクチ
ュエータ１０〜１２が駆動される。

【０００３】圧力補償弁４〜６は、アクチュエータ１０
〜１２の作動を独立に補償するものであり、それぞれ制
御弁７〜９の出口側圧力と入口側圧力との差が所定値以
下のときに油圧ポンプ１４からの圧油を各アクチュエー
タ１０〜１２に供給し、上記圧力差が所定値を越える場
合には油圧ポンプ１４と各アクチュエータ１０〜１２と
を遮断する。この圧力補償弁４〜６の作用により、アク
チュエータ１０〜１２を同時に駆動（複合動作）させる
際に各アクチュエータ１０〜１２の駆動に見合った量の
圧油をアクチュエータに供給することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】今、上述した油圧回路
を図５に示すような建設機械に適用した場合を考える。
この建設機械は油圧ショベルをベースにしたもので、油
圧ショベル本体５１と、本体５１に連結されたブーム５
２と、ブーム５２の先端に連結されたアーム５３と、ア
ーム５３の先端に連結された予備アタッチメントとして
の破砕機５４とを有している。この場合、図４のアクチ
ュエータ１２がブーム５２を昇降するブームシリンダ
に、アクチュエータ１１がアーム５３を昇降するアーム
シリンダに、アクチュエータ１０が破砕機５４を開閉す
る破砕機用シリンダに相当する。

【０００５】このような建設機械では、ブーム５２を上
昇させながら破砕機５４を開くといった複合動作が頻繁
に行われる。このとき、破砕機５４の重量は通常のアタ
ッチメント（例えばバケット）より大きいため、ブーム
上昇回路はかなり高圧となり、一方、破砕機５４の開動
作は負荷が小さいため破砕機側の回路は低圧となる。圧
力補償弁４は、破砕機用制御弁７に導かれる圧油を絞る
べく流量調整を行うが、完全に絞ることはできず、この
ため圧油はまず低圧の破砕機用シリンダ１０に導かれ、
高圧のブームシリンダ１２には導かれない。したがっ
て、当所は破砕機５４のみが駆動されることになる。そ
の後、破砕機５４が完全に開き切ると初めてブームシリ
ンダ１２に圧油が導かれ、ブーム５２が上昇を開始す
る。このように重量の重い破砕機などの予備アタッチメ
ントを装着した場合には、複合操作を行ってもブーム５
２の上昇動作と破砕機５４の開閉動作が同期して行われ
ず、作業効率が悪い。

【０００６】本発明の目的は、アクチュエータの負荷圧
力に拘らず２以上のアクチュエータを確実に複合動作さ
せることが可能な建設機械の油圧回路を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、油圧ポンプ１４と、こ
の油圧ポンプ１４の吐出油により駆動される第１および
第２の油圧アクチュエータ１２，１０と、第１および第
２の操作部材３ａ，１ａの操作に応じて切換わり、その
切換量に応じた量の圧油を第１，第２のアクチュエータ
１２，１０にそれぞれ導く第１および第２の制御弁９，
７と、第１，第２の制御弁９，７の上流側にそれぞれ設
けられ、各制御弁９，７の入口側圧力と出口側圧力との
差に応じて各制御弁９，７に導かれる圧油の流量をそれ
ぞれ制御する第１および第２の圧力補償弁６，４とを備
え、第１の油圧アクチュエータ１２に第２の油圧アクチ
ュエータ１０よりも高負荷が作用する状態で第１，第２
の油圧アクチュエータ１２，１０を複合動作させるよう
にした建設機械の油圧回路に適用される。そして、複合
動作時に第２の制御弁７の切換量を制限する制限手段２
０，２４を備え、これにより上記問題点を解決する。請
求項２の発明は、所定操作に応答して制限手段２０，２
４の作動／非作動を切換えるスイッチ手段ＳＷ（図２）
を更に備えたものである。請求項３の発明では、第１，
第２の油圧アクチュエータが、それぞれ建設機械本体５
１（図５）に対して回動式に昇降可能なアーム式アタッ
チメント５２を駆動する第１のシリンダ１２、およびア
ーム式アタッチメント５２の先端側に連結されたアタッ
チメント５４を駆動する第２のシリンダ１０から構成さ
れる。請求項４の発明では、第１，第２の制御弁が、パ
イロット油圧ポンプによって発生するパイロット圧力に
よってそれぞれ切換えられる油圧パイロット式制御弁
９，７で構成されるとともに、制限手段が次のように構
成される。すなわち制限手段は、第２の制御弁７に導か
れるパイロット圧力を減少させる減圧弁２２とパイロッ
ト圧力を減圧弁２２を迂回させて第２の制御弁７のパイ
ロットポートに導く通常位置、およびパイロット圧力を
減圧弁２２を通過させて第２の制御弁７のパイロットポ
ートに導く減圧位置に切換可能な切換弁２１と、第１の
操作部材３ａにてアーム式アタッチメントの上昇操作が
なされたことを検出して、切換弁２１を通常位置から減
圧位置に切換える切換制御手段２４とから構成される。
請求項５の発明では、切換制御手段が、アーム式アタッ
チメント５２の上昇操作によって所定値以上のパイロッ
ト圧力が発生すると減圧信号を出力する圧力スイッチ２
４にて構成され、切換弁が、減圧信号の出力に応答して
通常位置から減圧位置に切換わる電磁式切換弁２１にて
構成される。請求項６の発明では、乗員の操作に応じて
第１および第２の状態をとり得る手動操作スイッチＳＷ
が設けられ、電磁式切換弁２１は、手動操作スイッチＳ
Ｗが第１の状態で、かつ減圧信号が出力された場合に通
常位置から減圧位置に切換わる。

【０００８】

【作用】第１，第２の油圧アクチュエータ１２，１０の
複合動作時に第２の制御弁７の切換量が制限される。し
たがって、第２のアクチュエータ１０に導かれる流量が
通常よりも多く絞られ、その絞られた分の圧油を第１の
油圧アクチュエータ１２に導くことができ、これにより
第１，第２の油圧アクチュエータ１２，１０の複合動作
が可能となる。特に請求項４においては、第１の操作部
材３ａにてアーム式アタッチメント５２の上昇操作がな
されたことが検出されると、切換弁２１が通常位置から
減圧位置に切換えられる。これによりパイロット圧力が
減圧弁２２で減圧されて第２の制御弁７に導かれるの
で、このとき第２の操作部材１ａを操作しても第２の制
御弁７の切換量は通常よりも少なくなる。したがって上
述と同様の作用効果が得られる。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】図１により本発明の一実施例を説明する。図
１の油圧回路は図５の建設機械に搭載されるもので、図
４と同様の構成要素には同一の符号を付し、相違点を中
心に説明する。破砕機用パイロット弁１の直ぐ上流のパ
イロット回路には、電磁式切換弁（以下、電磁弁と呼
ぶ）２１と、減圧弁２２と、シャトル弁２３とを有する
流量制御回路２０が設けられている。電磁弁２１は、パ
イロット油圧ポンプ１３の吐出圧力を減圧弁２２に導く
Ａ位置（減圧位置）と、パイロット油圧ポンプ１３の圧
力を減圧弁２２を迂回させてシャトル弁２３の一方の入
力側に導くＢ位置（通常位置）とに切換可能とされ、そ
の切換えは圧力スイッチ２４のオン・オフによって制御
される。

【００１１】減圧弁２２は、電磁弁２１から導かれた圧
力を減圧してシャトル弁２３の他方の入力側に導き、シ
ャトル弁２３は、入力圧力のうち高圧側の圧力を破砕機
用パイロット弁１に導く。圧力スイッチ２４は、ブーム
５２（図５）の上昇側操作回路６０の圧力が所定値未満
のときにオン状態を保持し、この圧力が所定値以上にな
るとオフする。ここで、圧力スイッチ２４のオフが減圧
信号の出力に相当する。

【００１２】次に、実施例の動作を説明する。 （１）破砕機単独操作 ブーム用操作レバー３ａが操作されていないときには、
ブーム上昇側操作回路６０が低圧なので、圧力スイッチ
２４はオン状態を保持し、このため電磁弁２１は通電状
態を保持してＢ位置に切換わっている。したがって、パ
イロット油圧ポンプ１３の吐出圧力（パイロット圧力）
は、電磁弁２１およびシャトル弁２３を介して、すなわ
ち減圧弁２２を迂回して破砕機用パイロット弁１に導か
れる。

【００１３】操作レバー１ａによりパイロット弁１が操
作されると、パイロット弁１で減圧されたパイロット圧
力が制御弁７のパイロットポートに作用し、制御弁７が
レバー操作に応じた量だけ切換わる。このとき、パイロ
ット圧力が減圧弁２２で減圧されていないから、操作レ
バー１ａの操作に応じて制御弁７は通常通りに切換わ
る。すなわち操作レバー１ａをフルに切換えれば、制御
弁７はストロークエンドまで切換わる。このとき、圧力
補償弁４の絞り作用により破砕機用シリンダ１０に適量
の圧油を供給することができる。そして、制御弁７の切
換えにより可変容量油圧ポンプ１４の吐出油が圧力補償
弁４および制御弁７を介して破砕機用シリンダ１０に導
かれ、破砕機５４が開閉駆動される。破砕機５４の開閉
速度は制御弁７の切換量に依存する。

【００１４】（２）破砕機開閉およびブーム上昇の複合
操作 例えば破砕機５４を開きながらブーム５２を上昇させる
べく両レバー１ａ，３ａを共に操作すると、ブーム用パ
イロット弁３の二次圧力によりブーム上昇側操作回路６
０の圧力が上昇し、圧力スイッチ２４がオフして電磁弁
２１への通電が断たれ、電磁弁２１がＡ位置に切換わ
る。このためパイロット油圧ポンプ１３の吐出圧力は、
電磁弁２１を通過して減圧弁２２で減圧された後、シャ
トル弁２３を介してパイロット弁１に導かれる。したが
って、操作レバー１ａの操作によって制御弁７のパイロ
ットポートに作用する圧力は上述よりも低く、制御弁７
の切換量は上述よりも少ない。すなわち操作レバー１ａ
をフルに操作しても制御弁７はストロークエンドまで切
換わらない。

【００１５】制御弁７の切換量が少ない分だけ油圧ポン
プ１４の吐出油が制御弁７で絞られる流量が増加する。
本実施例では、制御弁７での絞り流量が圧力補償弁４に
よる絞り流量よりも多くなるように制御弁７の切換量、
すなわち減圧弁２２の減圧特性が設定されており、した
がって、複合操作時に破砕機用シリンダ１０に導かれる
流量は従来よりも少なくなる。破砕機用シリンダ１０に
導かれる流量が減少しても、破砕機シリンダ１０は低負
荷なのでその開閉に支障はない。一方、油圧ポンプ１４
の吐出油は圧力補償弁６を介して制御弁９（操作レバー
３ａの操作によりブーム上昇位置に切換わっている）に
導かれるが、その流量は制御弁７での絞り流量が増加し
た分だけ従来よりも多くなり、これにより破砕機５４の
開閉に同期してブーム５２を上昇させることができる。

【００１６】以上の実施例の構成において、シリンダ１
２，１０が第１および第２の油圧アクチュエータ１２，
１０を、操作レバー３ａ，１ａが第１および第２の操作
部材を、制御弁９，７が第１および第２の制御弁を、圧
力補償弁６，４が第１および第２の圧力補償弁を、流量
制御回路２０および圧力スイッチ２４が制限手段を、ブ
ーム５２がアーム式アタッチメントを、破砕機５４がア
タッチメントをそれぞれ構成する。

【００１７】図２は手動式スイッチ（スイッチ手段）Ｓ
Ｗを圧力スイッチ２４と直列で設けた別実施例を示して
いる。スイッチＳＷがオンのときには図１で説明したと
同様の動作が行われるが、スイッチＳＷがオフされる
と、圧力スイッチ２４のオン・オフに拘らず電源２１が
通電されないので、油圧ポンプ１３からのパイロット圧
力は常に減圧弁２２で減圧されてパイロット弁１に導か
れる。換言すれば、操作レバー１ａ，３ａの複合操作時
は勿論、レバー１ａが単独操作された場合でも制御弁７
の切換量が制限されることになる。これによれば、破砕
機５４に代えて低流量で作動するアタッチメントを装着
した場合に操作性の向上が図れる。

【００１８】以上では、ブーム５２と破砕機５４との複
合動作について説明したが、アーム５３と破砕機５４の
複合動作にも対応させるようにしてもよい。これを実現
するには、例えば図３に示すように、アーム上昇操作回
路５０の圧力に応じてオン・オフする圧力スイッチ２５
を上述した圧力スイッチ２４と並列で設ければよい。

【００１９】なお以上では、パイロット弁１の上流側に
流量制御装置２０を設けた例を示したが、パイロット弁
１と制御弁７とを結ぶ両パイロット回路にそれぞれ流量
制御装置２０を設けても上述と同様の効果が得られる。
また電気回路を用いて電磁弁２１を切換えるようにした
が、電磁弁２１に代えてブームまたはアーム上昇操作回
路の圧力により直接切換わる油圧パイロット式切換弁を
用いてもよい。さらに、破砕機５４に代えてバイブロハ
ンマを用いた場合にも本発明を適用できる他、第１の油
圧アクチュエータに第２の油圧アクチュエータよりも高
負荷が作用する状態で第１，第２の油圧アクチュエータ
を複合動作させるようにした油圧回路全般に本発明を適
用できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、第１，第２の油圧アク
チュエータの複合動作時に第２の制御弁の切換量を制限
するようにしたので、第２のアクチュエータに導かれる
流量を通常よりも多く絞ってその絞られた分の圧油を第
１の油圧アクチュエータに導くことができる。したがっ
て、第１の油圧アクチュエータの負荷圧が第２の油圧ア
クチュエータの負荷圧と比べてかなり高い場合でも、両
アクチュエータの複合動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る建設機械の油圧回路を
示す図。

【図２】別実施例を示す油圧回路図。

【図３】更なる別実施例を示す油圧回路図。

【図４】従来例を示す油圧回路図。

【図５】建設機械の一例を示す側面図。

【符号の説明】

１〜３ パイロット弁 １ａ〜３ａ 操作レバー ４〜６ 圧力補償弁 ７〜９ 制御弁 １０ 破砕機駆動用シリンダ １１ アーム駆動用シリンダ １２ ブーム駆動用シリンダ ２０ 流量制御回路 ２１ 電磁弁 ２２ 減圧弁 ２４，２５ 圧力スイッチ ＳＷ 手動操作スイッチ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油
   により駆動される第１および第２の油圧アクチュエータ
   と、第１および第２の操作部材の操作に応じて切換わ
   り、その切換量に応じた量の圧油を前記第１，第２のア
   クチュエータにそれぞれ導く第１および第２の制御弁
   と、前記第１，第２の制御弁の上流側にそれぞれ設けら
   れ、各制御弁の入口側圧力と出口側圧力との差に応じて
   各制御弁に導かれる圧油の流量をそれぞれ制御する第１
   および第２の圧力補償弁とを備え、前記第１の油圧アク
   チュエータに前記第２の油圧アクチュエータよりも高負
   荷が作用する状態で前記第１，第２の油圧アクチュエー
   タを複合動作させるようにした建設機械の油圧回路にお
   いて、 前記複合動作時に前記第２の制御弁の切換量を制限する
   制限手段を備えたことを特徴とする建設機械の油圧回
   路。
2. 【請求項２】 所定操作に応答して前記制限手段の作動
   ／非作動を切換えるスイッチ手段を更に備えたことを特
   徴とする請求項１に記載の建設機械の油圧回路。
3. 【請求項３】 前記第１の油圧アクチュエータは、建設
   機械本体に対して回動式に昇降可能なアーム式アタッチ
   メントを駆動する第１のシリンダであり、前記第２のア
   クチュエータは、前記アーム式アタッチメントの先端側
   に連結されたアタッチメントを駆動する第２のシリンダ
   であることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の油
   圧回路。
4. 【請求項４】 前記第１，第２の制御弁は、パイロット
   油圧ポンプによって発生するパイロット圧力によってそ
   れぞれ切換えられる油圧パイロット式制御弁とされ、 前記制限手段は、前記第２の制御弁に導かれるパイロッ
   ト圧力を減少させる減圧弁と、前記パイロット圧力を前
   記減圧弁を迂回させて前記第２の制御弁のパイロットポ
   ートに導く通常位置、および前記パイロット圧力を前記
   減圧弁を通過させて前記第２の制御弁のパイロットポー
   トに導く減圧位置に切換可能な切換弁と、前記第１の操
   作部材にて前記アーム式アタッチメントの上昇操作がな
   されたことを検出して、前記切換弁を前記通常位置から
   前記減圧位置に切換える切換制御手段とから構成されて
   いることを特徴とする請求項３に記載の建設機械の油圧
   回路。
5. 【請求項５】 前記切換制御手段は、前記アーム式アタ
   ッチメントの上昇操作によって所定値以上のパイロット
   圧力が発生すると減圧信号を出力する圧力スイッチであ
   り、 前記切換弁は、前記減圧信号の出力に応答して前記通常
   位置から前記減圧位置に切換わる電磁式切換弁であるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の建設機械の油圧回路。
6. 【請求項６】 乗員の操作に応じて第１および第２の状
   態をとり得る手動操作スイッチを更に備え、前記電磁式
   切換弁は、前記手動操作スイッチが第１の状態で、かつ
   前記減圧信号が出力された場合に前記通常位置から前記
   減圧位置に切換わるよう構成されていることを特徴とす
   る請求項５に記載の建設機械の油圧回路。