JPS5830856Y2 - 油圧ショベルの油圧回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は油圧ショベルの油圧回路に関するものである
。

第１図は油圧ショベルを示す正面図、第２図は同じく平
面図である。

図において９１．９２は履帯、９３は履帯９１，９２を
有する走行体に回転可能に支持された旋回体、９９は旋
回体９３に回動可能に支持されたブーム、９８はブーム
９９に回動可能に取付けられたアーム、９７はアーム９
８に回動可能に支持されたパケット、８０，９０は履帯
９１，９２を駆動するための走行油圧モータ、５０は旋
回体９３を旋回するための旋回油圧モータ、７０はブー
ム９９を回動するためのブーム油圧シリンダ、４０はア
ーム９８を回動するためのアーム油圧シリンダ、６０は
パケット９７を回動するためのバケツＩ・油圧シリンダ
、４は旋回体９３に取付けられた原動機で、この原動機
４でアーム油圧シリンダ４０等のアクチュエータを駆動
する。

第３図は従来の油圧ショベルの油圧回路を示す図である
。

図において１，２は原動機４に接続されたポンプ、１０
．２０はそれぞれポンプ１，２に接続された切換弁グル
ープ、１１は走行油圧モータ８０に接続された左走行切
換弁、１２はパケット油圧シリンダ６０に接続されたパ
ケット切換弁、１３はブーム油圧シリンダ７０に接続さ
れたブーム切換弁で、切換弁１１〜１３は並列に接続さ
れている。

２１は旋回油圧モータ５０に接続された旋回切換弁、２
２は走行油圧モータ９０に接続された右走行切換弁、２
３はアーム油圧シリンダ４０に接続されたアーム切換弁
、２４はブーム油圧シリンダ７０に接続されたブーム増
速用切換弁で、ブーム増速用切換弁２４とブーｊ、切換
弁１３とは連動操作できるようになっている。

また、切換弁２１〜２４は並列に接続されている。

１００はタンク、Ａ、Ｂはそれぞれポンプ１，２に接続
されたリリーフ弁、Ｅはアーム切換弁２３とアーム油圧
シリンダ４０とを接続する管路Ｓに設けられた絞りであ
る。

なお、ブーム油圧シリンダ７０走行油圧モータ８０．９
０は省略しである。

この油圧回路において、各切換弁１１〜１３゜２１〜２
４を操作しなければ、ポンプ１，２の吐出油はそれぞれ
管路ａ、ｅ、管路す、ｆを経てタンク１００に戻される
。

この状態から、アーム切換弁２３のみを操作すると、ポ
ンプ２の吐出油は、管路ｂ、アーム切換弁２３、管路Ｓ
またはｔを経由して、アーム油圧シリンダ４０に供給さ
れる。

また、旋回切換弁２１のみを操作すると、ポンプ２の吐
出油は、管路ｂ、旋回切換弁２１、管路ｍまたはｎを経
由して、旋回油圧モータ５０に供給される。

こ芽゛七らの場合には、いずれもポンプ２の吐出油が１
つのアクチュエータにのみ供給されるので、ポンプ２は
それぞれのアクチュエータの負荷に応じた圧力の圧油を
供給することができる。

つぎに、旋回切換弁２１とアーム切換弁２３とを同時に
操作すると、モータ５０とシリンダ４０とに圧油が供給
されるが、旋回切換弁２１とアーム切換弁２３とはポ列
接続管路２によって並列に接続されているから、各アク
チュエータへの圧油流量の分割比は、各アクチュエータ
の負荷の大きさによって決まってしまう。

たとえば゛、シリンダ４０の負荷がモータ５０の負荷よ
り小さい場合には、ポンプ２の圧油が作動圧の低いシリ
ンダ４０の方にのみ流れてしまい、モータ５０はシリン
ダ４０の作動圧で保持されるだけで、モータ５０が作動
しない現象を生ずる。

逆の場合も同様である。これがこの油圧回路の第１の問
題点である。

第２の問題点は、旋回切換弁２１とアーム切換弁２３と
を同時に操作した場合に、片方のアクチュエータに十分
な力を出したくとも、それが不可能なことで゛ある。

たとえは゛、モータ５０で゛旋回力を出してパケット９
７を壁面に押付けながら、アーム９８を動かして掘削す
る場合には、旋回運動は阻止されているから、シリンダ
４０は作動するが、旋回切換弁２１とアーム切換弁２３
とは並列に接続されているから、このときのポンプ２の
吐出圧力はシリンダ４０の負荷によって決められ、シリ
ンダ４０の負荷が大きいと、ポンプ２の吐出圧力が高く
なり、旋回力が大きくなるが、シリンダ４０の負荷が小
さいと、ポンプ２の吐出圧力が低くなって、旋回による
押付は力を十分に出すことができない。

第３の問題点は、原動機４の馬力を有効に利用できない
ことである。

すなわち、第３図の油圧回路では、ポンプ１，２の吐出
圧力がリリーフ弁Ａ、Ｂの設定圧になったときに、原動
機４の馬力を一杯に使うようになっているので゛、１つ
のポンプに接続される切換弁グループの各アクチュエー
タを単独または複合操作したとき、１、つのポンプで
は原動機４の馬力の半分しか使えないから、原動機４の
馬力を有効に利用で゛きない。

第４の問題点は、アーム油圧シリンダ４０の速度を大き
くすることができないことである。

すなわち、アーム油圧シリンダ４０は、掘削力を増大す
るために、シリンダ内径を大きくする必要があり、また
アーム９８の可動範囲を大きくするために、シリンダス
トロークを大きくする必要があるから、１つのポンプに
よってアーム油圧シリンダ４０を駆動する第３図の油圧
回路では、アーム油圧シリンダ４０の速度を大きくする
ことができず、作業性が悪い。

さらに、１つのポンプ２で旋回油圧モータ５０を駆動し
たのでは、旋回速度が遅すぎ、旋回速度を増速したい場
合もある。

第４図は従来の他の油圧ショベルの油圧回路を示す図で
ある。

この油圧回路は、ブーム切換弁１３の下流に、ブーム切
換弁１３とタンテ゛ムに接続されたア・−ム増速用切換
弁１４を追加して設け、アーム増速用切換弁１４とアー
ム切換弁２３とを両引き機構Ｘにより連動させ、かつア
ーム増速用切換弁１４の出カポー用−を管路ｕ、ｖを介
して管路Ｓ、ｉに接続したものである。

この油圧回路においては、両引き機構Ｘによって切換弁
１４．２３を操作すると、ポンプ１の圧油は管路ａ、切
換弁１４、管路１１またはＶを経てシリンダ４０に供給
され、ポンプ２の圧油は管路ｂ、切換弁２３、管路Ｓま
たはｔを介してシリンダ４０に供給される。

したがって、シリンダ４０は第３図の油圧回路の場合よ
り２倍の速度で作動するから、原動機４も２倍の仕事を
することになり、上述の第３．４の問題点は解消されて
いる。

しかし、切換弁２１．２３が並列に接続されているから
、シリンダ４０とモータ５０とを同時に操作したときに
は、作動圧の低いアクチュエータのみが作動し、他方の
アクチュエータは作動されず、また一方のアクチュエー
タの作動圧を大きくすることができない。

すなわち、上述の第１．２の問題点は解消されていない
。

第５図は従来の他の油圧ショベルの油圧回路を示す図で
ある。

図において３は原動機４に接続されたポンプ、３０はポ
ンプ３に接続された切換弁グループ、３１は旋回油圧モ
ータ５０に接続された旋回切換弁で、旋回切換弁３１は
第３，４図の旋回切換弁２１に相当するものである。

３２はアーム油圧シリンダ４０に接続されたアーム増速
用切換弁で、アーム増速用切換弁３２は第４図のアーム
増速用切換弁１４に相当する。

そして、旋回切換弁３１とアーム増速用切換弁３２とは
タンデムに接続され、またアーム増速用切換弁３２とア
ーム切換弁２３とは両引き機構Ｙによって連動されてい
る。

また、Ｄはポンプ３に接続されたリリーフ弁である。

この油圧回路において、切換弁２３．３２と切換弁３１
とを同時に操作すると、ポンプ２の圧油は管路ｂ、切換
弁２３、管路Ｓまたはｔを経てシリンダ４０に供給され
、一方ポンプ３の圧油は管路Ｃ１切換弁３１、管路ｍま
たはｎを経て、吐出圧油全量がモータ５０に供給される
。

この場合、切換弁３２は管路ＵまたはＶを介して、シリ
ンダ４０からの戻り油のみを通油し、シリンダ４０の背
圧低下の役目のみを果すことになる。

このように、シリンダ４０とモータ５０とは、同時操作
時に完全に独立制御されるから、作動圧の低いアクチュ
エータのみが作動されることはなく、また一方のアクチ
ュエータの作動圧を大きくすることができる。

すなわち、上述の第１．２の問題点が解消されている。

しかし、切換弁２３．３２を両引き機構Ｙによって操作
したとき、すなわちシリンダ４０の単独操作時には、ポ
ンプ２，３の圧油が合流してシリンダ４０に供給され、
シリンダ４０はポンプ３の油量分だけ増速されるが、切
換弁３１を操作したとき、すなわち旋回単独操作時には
、モータ５０はポンプ３の油量に比例した速度でしか作
動しないので、旋回速度を増速することができない。

さらに、原動機４の馬力を第３図の回路の場合と同一に
すると、ポンプ３を設けた分だけポンプ１，２の容量を
小さくするか、ＩＪ ＩＪ−フ弁Ａ、Ｂの設定圧を下げ
る必要がある。

このため、ポンプ１，２に接続された各アクチュエータ
の出力を第３図の回路の場合よりイ氏下させなければな
らない。

この考案は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、旋回油圧モータとアーム油圧シリンダとを同時に操
作したときに、アームの負荷が小さくとも旋回動作が行
なわれ、かつアームの負荷に関係なく、必要とするある
一定以上の旋回力を得ることができ、また原動機の馬力
を有効に利用することができ、またアーム単独操作時の
アーム速度および旋回単独操作時の旋回速度が大きく、
さらに従来回路を変更することなく形成できる油圧ショ
ベルの油圧回路を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、この考案においては１つの原
動機に３つの第１〜第３ポンプを接続し、その第１〜第
３ポンプにそれぞれ接続された切換弁グループ内の各切
換弁を介して油圧ショベルの各アクチュエータを駆動す
る油圧ショベルの油圧回路において、上記第１ポンプに
接続された切換弁グループ内に走行切換弁、パケット切
換弁およびブーム切換弁を並列に接続し、上記第２ポン
プに接続された切換弁グループ内に旋回切換弁、走行切
換弁５．アーム切換弁およびブーム切換弁を並列に接続
し、上記第３ポンプに接続された切換弁グループ内の圧
油供給回路の上流側に旋回増速用切換弁を設け、その下
流にアーム増速用切換弁を設け、上記旋回増速用切換弁
と上記アーム増速用切換弁とを、同時操作時に上記第３
ポンプの圧油が旋回油圧モータに供給されるようにタン
デムに接続し、かつ上記第３ポンプの圧油供給回路に、
上記第１、第２ポンプの圧油によって上記第３ポンプを
アンロードするアンロード弁を設ける。

第６図はこの考案に係る油圧ショベルの油圧回路を示す
図である。

この油圧回路においては、ポンプ１に左走行切換弁１１
．パケツト切換弁１２およびブーム切換弁１３が並列に
接続されており、ポンプ２に旋回切換弁２１．右走行切
換弁２２、アーム切換弁２３およびブーム増速用切換弁
２４が並列に接続され、またポンプ３に旋回増速用切換
弁３１ ａおよびアーム増速用切換弁３２が接続されて
おり、旋回増速用切換弁３１ ａと旋回切換弁２１とは
両引き機構Ｚによって連動される。

そして、旋回増速用切換弁３１ ａはアーム増速用切換
弁３２の上流側に位置しており、旋回増速用切換弁３１
ａが優先して切換わるように、すなわち旋回増速用切
換弁３１ ａとアーム増速用切換弁３２とを同時に操作
したときには、ポンプ３の圧油が旋回油圧モータ５０に
優先的に供給されるようにタンテ゛ムに接続されている
。

さらに、管路ａ、ｌ）の油圧の加算圧をパイロワ１〜圧
として作動する切換弁４１と、ポンプ３の圧油供給回路
に設けられたアンロード弁４２どを有しており、アンロ
ード弁４２は切換弁４１が作動したとき（こポンプ３を
アシロードする。

つぎに、この油圧回路の動作について説明する。

まず、切換弁２３と切換弁３２とを両引き機構Ｙによっ
て操作し７たとき、すなわちデー１８油圧シリンダ４０
の単独操作時には、ポンプ２の圧油が管路す、Ｚを介し
て切換弁２３に送られ、管路Ｓまたはｔを通ってシリン
ダ４０に供給される。

また、ポンプ３の圧油は管路Ｃを介して切換弁３２に送
られ、管路Ｕまたは■を通って管路Ｓまたはｔに合流し
てシリンダ４０に送られる。

したがって、シリンダ４０はポンプ２とポンプ３の吐出
量の和の流量による速い速度で動作させることができる
。

また、切換弁２１と切換弁３１ ａとを両引き機構Ｚに
よって操作したとき、すなわち旋回油圧モータ５０の単
独操作時には、ポンプ２の圧油が管路すを介して切換弁
２１に送られ、管路ｍまたはｎを通ってモータ５０に供
給され、ポンプ３の圧油は管路Ｃを介して切換弁３１
ａに送られ、管路ｑまたはｒを通って管路ｍまたはｎに
合流してモータ５０に供給される。

したがって、モータ５０はポンプ２とポンプ３の吐出量
の和の流量による速い速度で動作させることができる。

つぎに、切換弁２３．３２と切換弁２１，３１ａとを同
時に操作したとき、すなわちシリンダ４０とモータ５０
とを同時に操作した場合について説明する。

この場合において、シリンダ４０の作動圧がモータ５０
の作動圧よりも小さいとき、たとえばパケット９７を壁
面に押付けながら掘削するときには、並列管路２の圧力
はシリンダ４０の作動圧によって決まり、シリンダ４０
とモータ５０の作動圧の差が大きい場合には、ポンプ２
の圧油はすべてシリン゛ダ４０に供給されることになる
。

一方、ポンプ３の圧油は切換弁３１ａ、３２がタンテ゛
ム接続されているため、管路ｑまたはｒおよび管路ｍま
たはｎを通ってモータ５０に供給される。

このため、モータ５０の圧力をリリーフ弁りの設定圧ま
で上昇させることができ、旋回による押付力を十分に出
しながら、アーム９８をポンプ２の吐出量に比例した速
度で作動させ押付は掘削ができる。

なお、ポンプ３からモータ５０に圧油が送られるときの
切換弁２１を通っての逆流は、逆止弁Ｇによ−って防止
されている。

また、シリンダ４０の作動圧がモータ５０の作動圧より
も大きいときは、掘削作業−Ｌ頻度が少ないのでほとん
ど問題はない。

さらに、シリンダ４０とモータ５０の作動圧が等しいと
きには、従来と同様であり特に問題はない。

つぎに、原動機の馬力の有効利用について説明する。

ポンプ１，２の吐出出力を加算した圧力が所定値になる
と、切換弁４１が位動し、ポンプ１，２の圧油が管路１
ｘ、１２、切換弁４１．管路ｌを介してアンロード弁４
２を作動するから、ポンプ３の圧油は管路ｄ、アフロ１
ド弁４２、管路りは介してタンク１００に戻り、ポンプ
３はアン口・−ドされる。

また、ポンプ１，２の吐出圧力を加算した圧力が所定値
以下の場合には、切換弁４１は作動せず、したがってア
ンロード弁４２が作動せず、ポンプ３の圧油は切換弁グ
ループ３０に供給される。

このため、ポンプ１．２に接続された各アクチュエータ
は、従来の機能を低下することなく、かつ原動機４の出
力に余裕がある場合、ポンプ３の圧油を利用することが
でき、油圧ショベルの従来機能を改良することができる
とともに、従来回路に比べて原動機出力をより有効に利
用することかで゛きる。

たとえば゛、ポンプ１，２の吐出流量が１００１ ／ｍ
ｉｎで、ポンプ１，２の吐出圧力が１００ ｋｇ／ｃｍ
２のときに、原動機４の馬力が一杯だとすると、従来の
油圧回路のようにアンロード弁４２等を設けないときに
は、吐出流量５０１ ／ｍｉｎ、吐出圧力１００ ｋｇ
／ｃｍ２のポンプ３を追加したときには、ポンプ１，２
の吐出圧力を７５ｋｇ／ｃｍ”に低下させる必要がある
が、アンロー ド弁４２等を設けて、切換弁４１の設定
圧を１５０ ｋｇ／ｃｍ２にしたときには、ポンプ１，
２の吐出圧力（リリーフ弁Ａ、Ｂの設定圧力）を従来通
り１００ ｋｇ／Ｃｍ２のままとすることかで゛き、か
つポンプ１，２の吐出圧力の加算圧が１５０ ｋｇ／Ｃ
ｒ１１２にならないときには、ポンプ３の圧油を有効に
利用することができる。

なお、第６図の油圧回路においては、ポンプ１，２の吐
出圧力の加算圧が所定値以上になったときに、ポンプ３
をアンロードしたが、第７，８図に示すように、ポンプ
１またはポンプ２の吐出圧力が所定値組りになったとき
に、ポンプ３をアンロードするようにしてもよい。

この場合には第６図の油圧回路に比べて回路が簡単にな
る。

また、アンロード弁４２の作動によってシリンダ４０、
モータ５０の速度変化が生ずるが、アンロード弁４２の
作動は原動機４の馬力限界付近で発生するから、オペレ
ータは負荷に対応した原動機４の発生音の変化によって
アンロード弁４２の作動を感知することができ、適当に
制御することができる。

なお、両引き機構Ｚは、機械的、油圧的、電気的機構の
いずれでもよく、またこれらを組合わせた機構でもよい
。

以上説明したように、この考案に係る油圧ショベルの油
圧回路においては、旋回油圧モータとアーム油圧シリン
ダとを同時に操作したときに、アームの負荷が小さくと
も旋回動作が行なわれ、かつアームの負荷に関係なく、
必要とするある一定以上の旋回力を得ることができ、原
動機の馬力を有効に利用することができ、またアーム単
独操作時のアーム速度および旋回単独操作時の旋回速度
が大きく、さらに従来回路を変更することなく形成する
ことができる。

このように、この考案の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は油圧ショベルを示す正面図、第２図は同じく平
面図、第３〜５図はそれぞれ従来の油圧ショベルの油圧
回路を示す図、第６図はこの考案に係る油圧回路を示す
図、第７，８図はそれぞれこの考案に係る他の油圧ショ
ベルの油圧回路の一部を示す図である。 １〜３・・・・・・ポンプ、４・・・・・・原動機、１
０，２０．３０・・・・・・切換弁グループ、１１・・
・・・・左走行切換弁、１２・・・・・・パケット切換
弁、１３・・・・・・ブーム切換弁、２１・・・・・・
旋回切換弁、２２・・・・・・右走行切換弁、２３・・
・・・・アーム切換弁、２４・・・・・・ブーム増連用
切換弁、３１ ａ・・・・・・旋回増速用切換弁、３２
・・・・・・アーム増連用切換弁、４０・・・・・・ア
ーム油圧シリンダ、４１・・・・・・切換弁、４２・・
・・・・アンロード弁、５０・・・・・・旋回油圧モー
タ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １つの原動機に３つの第１〜第３ポンプを接続し、その
   第１〜第３ポンプにそれぞれ接続された切換弁グループ
   内の各切換弁を介して油圧ショベルの各アクチュエータ
   を駆動する油圧ショベルの油圧回路において、上記第１
   ポンプに接続された切換弁グループ内に走行切換弁、パ
   ケット切換弁およびブーム切換弁を並列に接続し、上記
   第２ポンプに接続された切換弁グループ内に旋回切換弁
   、走行切換弁、アーム切換弁およびブーム切換弁を並列
   に接続し、上記第３ポンプに接続された切換弁グループ
   内の圧油供給回路の上流側に旋回増速用切換弁を設け、
   その下流にブーム増速用切換弁を設け、上記旋回増速用
   切換弁と上記ブーム増速用切換弁とを、同時操作時に上
   記第３ポンプの圧油が旋回油圧モータに供給されるよう
   にタンテ゛ムに接続し、かつ上記第３ポンプの圧油供給
   回路に、上記第１、第２ポンプの圧油によって上記第３
   ポンプをアンロードするアンロード弁を設けたことを特
   徴とする油圧ショベルの油圧回路。