JPH093960A - 油圧ショベルのロードセンシング油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロードセンシング油圧回路によりアーム及び
ブームを駆動する油圧ショベルに於いて、バケット爪先
を容易に水平移動させることができるようにして、床掘
作業の操作性を向上させる。 【構成】 アーム閉じ用パイロット油路２１に減圧弁２
３を介装する。また、ブーム上げ用パイロット油路２２
の分岐油路２２ａを前記減圧弁２３に接続する。そし
て、ブーム上げ操作を行うと前記分岐油路２２ａの圧力
上昇に伴って前記減圧弁２３の設定圧が降下するように
構成する。これにより、アーム閉じ及びブーム上げ複合
操作時には、ブーム上げ操作量に反比例してアーム閉じ
用パイロット油路２１の減圧弁２３を通過した後の２次
圧が減圧され、可変絞り１０の開口度が小さくなり、ア
ームシリンダ５への作動油量が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、負荷圧変動に応じて
ポンプ吐出圧を制御するロードセンシング油圧回路に関
するものであり、特に、油圧ショベルに於ける床掘作業
に適応するロードセンシング油圧回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルの土質掘削作業の一つに床
掘と呼ばれる作業がある。図６に図示する如く、床掘と
はバケット１の爪先を機体２方向へ水平に掻き寄せる作
業をいう。かかる動作を実行するためにはアーム３を閉
じると同時にブーム４を上げなければならない。即ち、
アームシリンダ５の伸長とブームシリンダ６の伸長とが
同時に行われる必要がある。

【０００３】一方、床掘に限らず土質掘削作業は、一般
的に油圧ショベルに作用する負荷圧の変動が極めて激し
い。この負荷圧変動に対応する手段として、従来ロード
センシング油圧回路が用いられている。図７はアームシ
リンダ５及びブームシリンダ６を駆動する油圧回路とし
て、此種ロードセンシング油圧回路を用いた従来例であ
る。同図に於いて、可変容量形の油圧ポンプ７の作動油
路は、アームシリンダ用作動油路８とブームシリンダ用
作動油路９とに分岐した後、夫々可変絞り１０，１１及
び圧力補償弁１２，１３を介して、前記アームシリンダ
５及びブームシリンダ６に接続している。また、これら
の作動油路８，９は夫々アームシリンダ５及びブームシ
リンダ６の直近前段にて、アームシリンダ負荷圧油路１
４及びブームシリンダ負荷圧油路１５を分岐するととも
に、該アームシリンダ負荷圧油路１４及びブームシリン
ダ負荷圧油路１５は夫々シャトル弁１６の左右の入口ポ
ートに接続している。

【０００４】従って、該シャトル弁１６を介することに
より、アームシリンダ５の負荷圧とブームシリンダ６の
負荷圧とのうち、高圧側が該シャトル弁１６の出口ポー
トから出力されることになる。そしてその出力は、左右
の圧力補償弁調節油路１７，１８並びにレギュレータ油
路１９の３方向に分岐し、圧力補償弁調節油路１７，１
８は夫々圧力補償弁１２，１３の設定圧を調節するとと
もに、レギュレータ油路１９はポンプレギュレータ２０
へ導入され、該ポンプレギュレータ２０により前記油圧
ポンプ７の吐出圧が調節される。斯くして、作業中の負
荷圧変動が吸収されることになる。

【０００５】ここで、前述した床掘を行う際は、アーム
用操作レバー（図示せず）にてアーム閉じ用パイロット
油路２１にパイロット油を導入し、可変絞り１０を開口
する。これにより、アームシリンダ５が伸長してアーム
３がブーム４との枢着部を回動支点として機体２方向へ
回動する。しかし、それだけではバケット１の爪先は下
回してしまうので、同時にブーム用操作レバー（図示せ
ず）にてブーム上げ用パイロット油路２２にもパイロッ
ト油を導入し、可変絞り１１を開口する。これにより、
ブームシリンダ６が伸長してブーム４が機体２との枢着
部を回動支点として上方へ回動するため、前記アーム３
とブーム４との枢着部も上方へ移動する。従って、アー
ム用操作レバーとブーム用操作レバーとをうまく複合操
作すれば、アーム３の閉じ動作に伴うバケット１の爪先
の下回量を、ブーム４の上げ動作に伴うアーム３とブー
ム４との枢着部の上昇量により相殺でき、バケット１の
爪先は機体２方向へ水平移動することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のロードセンシン
グ油圧回路に於いては、図７に図示した如く可変絞り１
０の開口度はアーム用操作レバーの操作量にのみ依存
し、可変絞り１１の開口度はブーム用操作レバーの操作
量にのみ依存する。そして、アームシリンダ５及びブー
ムシリンダ６に導入される作動油量はこれらの可変絞り
１０，１１の開口度に依存する。即ち、アーム３はアー
ム用操作レバーによってのみ操作され、ブーム４はブー
ム用操作レバーによってのみ操作される。かかる構成に
あっては、双方の操作レバーを巧みに複合操作し、バケ
ット１の爪先を正確に水平移動させるのは極めて困難で
ある。

【０００７】そこで、ロードセンシング油圧回路により
アーム及びブームを駆動する油圧ショベルに於いて、床
掘作業の際の操作性を向上させ、バケット爪先を容易に
水平移動させることができるようにするために解決すべ
き技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を
解決することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたものであり、油圧ポンプの作動油
路を分岐して、夫々の作動油路に流量制御弁と圧力制御
弁とを順次介装するとともに、一方の作動油路にはアー
ムシリンダを接続し、他方の作動油路にはブームシリン
ダを接続し、且つ、夫々の流量制御弁はパイロット油路
にて操作され、更に、前記アームシリンダの負荷圧とブ
ームシリンダの負荷圧とを比較して何れか一方の大なる
圧力を出力する方向制御弁を設け、該方向制御弁の出力
にて夫々の圧力制御弁の設定圧及び油圧ポンプの吐出圧
を調節する油圧ショベルのロードセンシング油圧回路に
於いて、アーム閉じ用パイロット油路に減圧弁を介装
し、且つ、ブーム上げ用パイロット油路の圧力上昇に応
じて、前記減圧弁の設定圧が降下するように構成した油
圧ショベルのロードセンシング油圧回路、及びブームシ
リンダ用流量制御弁の前後を短絡するバイパス油路を設
け、且つ、該バイパス油路はブーム上げ用パイロット油
路が正圧のとき開口するとともに、アーム閉じ用パイロ
ット油路の圧力上昇に応じて、その開口度が増大するよ
うに構成した油圧ショベルのロードセンシング油圧回
路、及びアームシリンダ用流量制御弁の前後を短絡する
バイパス油路を設け、且つ、該バイパス油路はアーム閉
じ用パイロット油路が正圧のとき開口するとともに、ブ
ーム上げ用パイロット油路の圧力上昇に応じて、その開
口度が減少するように構成した油圧ショベルのロードセ
ンシング油圧回路、並びにアームシリンダ用圧力制御弁
に設定圧加重調節手段を付設し、且つ、アーム閉じ用パ
イロット油路が正圧のとき、ブーム上げ用パイロット油
路の圧力上昇に応じて、前記設定圧加重調節手段により
アームシリンダ用圧力制御弁の設定圧が降下するように
構成した油圧ショベルのロードセンシング油圧回路を提
供するものである。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明は、アーム閉じ用パイロッ
ト油路に減圧弁を配設している。そして、アーム閉じ及
びブーム上げ複合操作を行うと、ブーム上げ用パイロッ
ト油路の圧力上昇に伴って前記減圧弁を通過した後のア
ーム閉じ用パイロット油路の２次圧が減圧される。従っ
て、アームシリンダ用流量制御弁の開口度が小さくな
り、アームシリンダへの作動油量がより減少する。

【００１０】請求項２記載の発明は、ブームシリンダ用
流量制御弁の前後を短絡するバイパス油路を設けてい
る。そして、アーム閉じ及びブーム上げ複合操作を行う
と、アーム閉じ用パイロット油路の圧力上昇に伴って前
記バイパス油路は閉止状態から次第に開口度が大きくな
る。従って、ブームシリンダへの作動油量がより増大す
る。

【００１１】請求項３記載の発明は、アームシリンダ用
流量制御弁の前後を短絡するバイパス油路を設けてい
る。そして、アーム閉じ及びブーム上げ複合操作を行う
と、前記バイパス油路はアーム閉じ用パイロット油路の
正圧により開口するが、ブーム上げ用パイロット油路の
圧力が上昇すればする程、その開口度は小さくなる。従
って、アームシリンダへの作動油量がより減少する。

【００１２】請求項４記載の発明は、アームシリンダ用
圧力制御弁に設定圧加重調節手段を付設している。そし
て、アーム閉じ及びブーム上げ操作を行うと、ブーム上
げ用パイロット油路の圧力上昇に伴って、前記設定圧加
重調節手段によりアームシリンダ用圧力制御弁の設定圧
が降下する。従って、アームシリンダの作動油圧がより
減勢する。

【００１３】斯くして、何れの請求項に於いても、アー
ム閉じ及びブーム上げ複合操作時には、ブーム上げ操作
に伴ってアーム閉じ速度が減速することになる。これに
より、床掘作業が容易になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５に従っ
て詳述する。尚、従来例と重複する構成部分については
同一符号を付してその説明を省略する。

【００１５】図１は請求項１記載の発明の一実施例を示
し、アーム閉じ用パイロット油路２１には減圧弁２３が
介装されるとともに、ブーム上げ用パイロット油路２２
からの分岐油路２２ａが該減圧弁２３に接続している。
通常時に於ける該減圧弁２３の設定圧は、アーム閉じ用
パイロット油路２１の圧力を減勢しない程度に設定され
ているが、前記分岐油路２２ａの圧力が作用すると、そ
れに比例して降下していくように形成されている。而し
て、床掘作業のためにアーム閉じ及びブーム上げ複合操
作を行うと、アーム閉じ用パイロット油路２１の１次圧
が上昇するとともに、ブーム上げ用パイロット油路２２
の圧力が上昇し、これに併せてその分岐油路２２ａの圧
力も上昇することになる。従って、前記減圧弁２３を通
過した後のアーム閉じ用パイロット油路２１の２次圧
は、ブーム上げ用パイロット油路２２の圧力上昇に反比
例して減圧していく。これにより、可変絞り１０の開口
度はアーム閉じ操作のみを行った時よりも小さくなり、
アームシリンダ５に導入される作動油量が減少して、そ
れだけブームシリンダ６への分流比が増加する。

【００１６】即ち、アーム閉じ及びブーム上げ複合操作
を行うと、アーム３の閉じ速度はアーム閉じ操作のみを
行った時よりも遅くなり、その減速程度はブーム用操作
レバーの操作量が大きければ大きい程、より大きく減速
することになる。一方、ブームシリンダ６へ導入される
作動油量は増加してブーム４が上がり易くなる。このた
め、アーム３の閉じ動作によりバケット１の爪先が下回
していく速度は遅くなるうえに、その下回量を補正する
ためのブーム上げ動作性能は良好になる。斯くして、バ
ケット１の爪先を極めて容易に機体２方向へ水平移動さ
せることができ、此種油圧ショベルに於ける床掘作業の
操作性が向上するのである。

【００１７】図２は請求項１記載の発明の他の実施例を
示したものである。本実施例が前記図１による実施例と
異なる所は、前記減圧弁２３に替えて電磁比例減圧弁２
４を配設するとともに、ブーム上げ用パイロット油路２
２の分岐油路２２ａに替えて該ブーム上げ用パイロット
油路２２の圧力を検知するプレッシャーセンサ２５を設
け、且つ、その検出値から演算した出力をコントローラ
２６から前記電磁比例減圧弁２４のソレノイド２４ａに
配線したことである。これにより、ブーム上げ用パイロ
ット油路２２の圧力が上昇すれば、それに併せて前記ソ
レノイド２４ａが励磁されることにより電磁比例減圧弁
２４の設定圧が降下する。斯くして、前記図１による実
施例の場合と等価な作用を奏することとなり、床掘作業
の操作性が向上する。

【００１８】図３は請求項２記載の発明の一実施例を示
したものであり、ブームシリンダ用作動油路９には可変
絞り１１を短絡するバイパス油路２７が設けられ、該バ
イパス油路２７の中間には切換弁２８が配設されてい
る。該切換弁２８のスプールはバネ２８ａに付勢され、
且つ、該バネ２８ａの付勢方向と同方向にブーム下げ用
パイロット油路２９が配管されている。従って、中立時
及びブーム下げ操作時には、前記切換弁２８は閉止位置
２８ｂにあり、前記バイパス油路２７は遮断されてい
る。一方、可変絞り１０の前段にてアーム閉じ用パイロ
ット油路２１が前記切換弁２８に向けて分岐しており、
その分岐油路２１ａは前記切換弁２８のスプールをバネ
２８ａに抗して変位させる方向に配管されている。

【００１９】かかる構成に於いてアーム閉じ及びブーム
上げ複合操作を行うと、アーム閉じ用パイロット油路２
１及びブーム上げ用パイロット油路２２により夫々可変
絞り１０及び１１が開口すると同時に、前記分岐油路２
１ａの圧力上昇に比例して前記切換弁２８が開口位置２
８ｃ方向に変位していく。これにより、前記バイパス油
路２７が開通するためブームシリンダ６への分流比が増
大して、反対にアームシリンダ５への分流比は減少する
ことになる。従って、アーム３の閉じ速度は遅くなり、
一方、ブーム４の上げ動作性能は良好になる。斯くし
て、前記請求項１の実施例と同様に床掘作業の操作性が
向上する。

【００２０】尚、アーム閉じ動作のみを行った場合に
は、分岐油路２１ａにより前記切換弁２８が開口位置２
８ｃに切り換えられてバイパス油路２７が開口するが、
ブームシリンダ６直近に可変絞り３０が設けられ、且
つ、該可変絞り３０はブーム上げ用パイロット油が作用
しない限り開口しないように形成されているので、ブー
ムシリンダ６が作動することはない。

【００２１】図４は請求項３記載の発明の一実施例を示
したものであり、アームシリンダ用作動油路８には可変
絞り１０を短絡するバイパス油路３１が設けられ、該バ
イパス油路３１の中間には切換弁３２が配設されてい
る。該切換弁３２のスプール両端には夫々バネ３２ａ，
３２ａが配設されるとともに、左端にはアーム閉じ用パ
イロット油路２１からの分岐油路２１ｂが配管され、右
端にはブーム上げ用パイロット油路２２からの分岐油路
２２ｂが配管されている。そして、該切換弁３２は中立
時及びブーム下げ操作時には常に閉止位置３２ｂに位置
することにより、バイパス油路３１を遮断している。ま
た、アーム上げ操作時には開口位置３２ｃに切り換えら
れることにより、油圧ポンプ７から吐出した作動油は可
変絞り１０及びバイパス油路３１を通過してアームシリ
ンダ５に導入される。

【００２２】一方、アーム閉じ及びブーム上げ複合操作
を行うと、前記切換弁３２はアーム閉じ用パイロット油
路２１からの分岐油路２１ｂの正圧により開口はするも
のの、ブーム上げ用パイロット油路２２からの分岐油路
２２ｂの圧力が上昇すればする程、閉止側に押し戻され
てその開口度は小さくなる。従って、アーム閉じ操作の
みの場合と比較すると、アームシリンダ５に導入される
作動油量は減少する。斯くして、ブーム用操作レバーの
操作量に応じてアーム３の速度が遅くなるため、床掘作
業の操作性が向上することになる。

【００２３】尚、アームシリンダ５直近に可変絞り３３
が設けられ、且つ、該可変絞り３３はアーム閉じ用パイ
ロット油が作用しない限り開口しないように形成されて
いるので、アーム用操作レバーを操作していない時に何
らかの理由により前記切換弁３２が開口していたとして
もアームシリンダ５が作動することはない。

【００２４】図５は請求項４記載の発明の一実施例を示
し、アームシリンダ用作動油路８に配設されている圧力
補償弁１２のバネ１２ａにはシリンダ３４が延設されて
おり、該シリンダ３４の作動油路３５の基端部には切換
弁３６が配設されている。該切換弁３６は平常時に於い
てはバネ３６ａに付勢されることにより戻り位置３６ｂ
に位置しているため、前記シリンダ３４は作動しない。
一方、アーム閉じ用パイロット油路２１は可変絞り１０
に至る主回路から分岐油路２１ｃを分岐しており、該分
岐油路２１ｃにて前記切換弁３６が進み位置３６ｃに切
換えられるように形成されている。更に、ブーム上げ用
パイロット油路２２からもその主回路より分岐油路２２
ｃが分岐しており、該分岐油路２２ｃは前記切換弁３６
の右下入口ポートに配管されている。

【００２５】而して、アーム閉じ及びブーム上げ複合操
作を行うと、アーム閉じ用パイロット油路２１の分岐油
路２１ｃが正圧になることにより、前記切換弁３６が進
み位置３６ｃに切り換えられ、ブーム上げ用パイロット
油路２２のパイロット油がブーム上げ操作量に応じてそ
の分岐油路２２ｃから切換弁３６を介してシリンダ作動
油路３５を通過し、シリンダ３４の油室に導入される。
これにより、該シリンダ３４のピストンが圧力補償弁１
２のバネ１２ａを付勢するため、該圧力補償弁１２の設
定圧はブーム上げ操作量に反比例して降下することにな
る。従って、該圧力補償弁１２を通過してアームシリン
ダ５へ導入される作動油圧が減勢される。斯くして、ブ
ーム用操作レバーの操作量に応じてアーム３の速度がよ
り遅くなり、床掘作業の操作性が向上することになる。

【００２６】尚、図３乃至図５に示した請求項２乃至請
求項４記載の発明の各実施例に於いても、図２に示した
請求項１記載の発明の他の実施例の如く、パイロット操
作機構をコントローラを用いた電気信号処理に置換して
も良い。また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限
り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改
変されたものに及ぶことは当然である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上記実施例にて詳述した如く、
請求項１乃至請求項４記載の発明の何れに於いても、ア
ーム閉じ及びブーム上げ複合操作を行うと、ブーム上げ
操作に応じてアーム閉じ速度が減速する。これにより、
アーム閉じ動作に伴うバケット爪先の下回速度は遅くな
り、且つ、その下回量を補正するためのブーム上げ動作
性能は良好になる。斯くして、バケット爪先を容易に機
体方向へ水平移動させることができ、此種油圧ショベル
に於ける床掘作業の操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例を示し、その油
圧回路図。

【図２】請求項１記載の発明の他の実施例を示し、その
油圧及び制御回路図。

【図３】請求項２記載の発明の一実施例を示し、その油
圧回路図。

【図４】請求項３記載の発明の一実施例を示し、その油
圧回路図。

【図５】請求項４記載の発明の一実施例を示し、その油
圧回路図。

【図６】床掘作業を行っている油圧ショベルの側面図で
あり、図中実線は操作前の状態を示し、二点鎖線は操作
後の状態を示す。

【図７】ロードセンシング油圧回路の従来例である。

【符号の説明】

５ アームシリンダ ６ ブームシリンダ ８ アームシリンダ用作動油路 ９ ブームシリンダ用作動油路 １０，１１ 可変絞り １２，１３ 圧力補償弁 ２１ アーム閉じ用パイロット油路 ２２ ブーム上げ用パイロット油路 ２３ 減圧弁 ２４ 電磁比例減圧弁 ２５ プレッシャーセンサ ２６ コントローラ ２７，３１ バイパス油路 ２８，３２，３６ 切換弁 ３４ シリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプの作動油路を分岐して、夫々
   の作動油路に流量制御弁と圧力制御弁とを順次介装する
   とともに、一方の作動油路にはアームシリンダを接続
   し、他方の作動油路にはブームシリンダを接続し、且
   つ、夫々の流量制御弁はパイロット油路にて操作され、
   更に、前記アームシリンダの負荷圧とブームシリンダの
   負荷圧とを比較して何れか一方の大なる圧力を出力する
   方向制御弁を設け、該方向制御弁の出力にて夫々の圧力
   制御弁の設定圧及び油圧ポンプの吐出圧を調節する油圧
   ショベルのロードセンシング油圧回路に於いて、アーム
   閉じ用パイロット油路に減圧弁を介装し、且つ、ブーム
   上げ用パイロット油路の圧力上昇に応じて、前記減圧弁
   の設定圧が降下するように構成したことを特徴とする油
   圧ショベルのロードセンシング油圧回路。
2. 【請求項２】 油圧ポンプの作動油路を分岐して、夫々
   の作動油路に流量制御弁と圧力制御弁とを順次介装する
   とともに、一方の作動油路にはアームシリンダを接続
   し、他方の作動油路にはブームシリンダを接続し、且
   つ、夫々の流量制御弁はパイロット油路にて操作され、
   更に、前記アームシリンダの負荷圧とブームシリンダの
   負荷圧とを比較して何れか一方の大なる圧力を出力する
   方向制御弁を設け、該方向制御弁の出力にて夫々の圧力
   制御弁の設定圧及び油圧ポンプの吐出圧を調節する油圧
   ショベルのロードセンシング油圧回路に於いて、ブーム
   シリンダ用流量制御弁の前後を短絡するバイパス油路を
   設け、且つ、該バイパス油路はブーム上げ用パイロット
   油路が正圧のとき開口するとともに、アーム閉じ用パイ
   ロット油路の圧力上昇に応じて、その開口度が増大する
   ように構成したことを特徴とする油圧ショベルのロード
   センシング油圧回路。
3. 【請求項３】 油圧ポンプの作動油路を分岐して、夫々
   の作動油路に流量制御弁と圧力制御弁とを順次介装する
   とともに、一方の作動油路にはアームシリンダを接続
   し、他方の作動油路にはブームシリンダを接続し、且
   つ、夫々の流量制御弁はパイロット油路にて操作され、
   更に、前記アームシリンダの負荷圧とブームシリンダの
   負荷圧とを比較して何れか一方の大なる圧力を出力する
   方向制御弁を設け、該方向制御弁の出力にて夫々の圧力
   制御弁の設定圧及び油圧ポンプの吐出圧を調節する油圧
   ショベルのロードセンシング油圧回路に於いて、アーム
   シリンダ用流量制御弁の前後を短絡するバイパス油路を
   設け、且つ、該バイパス油路はアーム閉じ用パイロット
   油路が正圧のとき開口するとともに、ブーム上げ用パイ
   ロット油路の圧力上昇に応じて、その開口度が減少する
   ように構成したことを特徴とする油圧ショベルのロード
   センシング油圧回路。
4. 【請求項４】 油圧ポンプの作動油路を分岐して、夫々
   の作動油路に流量制御弁と圧力制御弁とを順次介装する
   とともに、一方の作動油路にはアームシリンダを接続
   し、他方の作動油路にはブームシリンダを接続し、且
   つ、夫々の流量制御弁はパイロット油路にて操作され、
   更に、前記アームシリンダの負荷圧とブームシリンダの
   負荷圧とを比較して何れか一方の大なる圧力を出力する
   方向制御弁を設け、該方向制御弁の出力にて夫々の圧力
   制御弁の設定圧及び油圧ポンプの吐出圧を調節する油圧
   ショベルのロードセンシング油圧回路に於いて、アーム
   シリンダ用圧力制御弁に設定圧加重調節手段を付設し、
   且つ、アーム閉じ用パイロット油路が正圧のとき、ブー
   ム上げ用パイロット油路の圧力上昇に応じて、前記設定
   圧加重調節手段によりアームシリンダ用圧力制御弁の設
   定圧が降下するように構成したことを特徴とする油圧シ
   ョベルのロードセンシング油圧回路。