JPS5935668Y2 - 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を回動するためのパケット油圧シリンダ、
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、１
０．２０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
４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
、２２はブーム油圧シリンダ７０に接続されたブーム増
連用切換弁で、ブーム増連用切換弁２２とブーム切換弁
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．
９０は省略しである。

この油圧回路において、各切換弁１１〜１３．２１〜〜
２４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。

これらの場合には、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とは並列
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。

たとえば、モータ５０で旋回力を出してパケット９７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、各アクチュエータたとえば、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。

また、旋回油圧モータ５０の速度を大きくしたい場合も
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とタンデムに接続されたアーム増速用切換弁１
４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の出力ポートを管路ｕ、 ｖを介し
て管路ｓ、 ｔ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Ｕまたは■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でいる。

しかし、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、リリーフ弁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低下させなければなら
ない。

また、アーム単独操作時にはアーム９８を増速すること
ができるが、旋回単独操作時には旋回の増速をすること
ができない。

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、さらにアーム単独操作時
および旋回単独操作時のアーム速度、旋回速度が大きい
油圧ショベルの油圧回路を提供することを目的とする。

この目的を遠戚するため、この考案においては１つの原
動機で駆動される複数のポンプを設け、それぞれのポン
プに複数の切換弁を有する切換弁グループを接続し、上
記各切換弁を油圧ショベルの各アクチュエータに接続し
た油圧ショベルの油圧回路において、上記１つの原動機
で駆動される追加ポンプを追加して設け、１つの切換弁
グループの切換弁を並列に接続し、その切換弁グループ
の最下流の切換弁を第１のアクチュエータに接続し、最
下流から２番目の切換弁を第２のアクチュエータに接続
し、上記第２のアクチュエータが作動したときに作動位
置に切換わる追加切換弁を上記追加ポンプに接続し、こ
の追加切換弁の上流側に上記第１のアクチュエータが作
動したときに作動位置に切換わる優先切換弁を接続し、
その優先切換弁が作動位置のときには、上記追加切換弁
の位置にかかわらず、上記追加ポンプの圧油が上記追加
切換弁の第１の出口ポートを介して上記第１のアクチュ
エータに供給され、上記優先切換弁が中立位置であり、
かつ上記追加切換弁が作動位置のときには、上記追加ポ
ンプの圧油が上記追加切換弁の第２の出口ポートを介し
て上記第２のアクチュエータに供給されるように構成す
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。

図において３ａは原動機４に追加接続された追加ポンプ
、３０ａは追加ポンプ３ａに接続された追加切換弁グル
ープ、３２ａは追加切換弁で、追加切換弁３２ａは絞り
Ｅの前後の差圧によって切換制御される。

３１ａは追加切換弁３２ａの上流側に接続された優先切
換弁で、優先切換弁３１ａは、旋回油圧モータ５０の管
路ｍ、ｎ間に設けられたシャトル弁Ｆを介して、モータ
５０の作動圧によって切換制御される。

また、切換弁グループ２０の切換弁２１〜２４は並列管
路２によって並列に接続されており、切換弁グループ２
０の最下流に旋回切換弁２１が接続され、最下流から２
番目にアーム切換弁２３が接続されている。

そして、並列管路Ｚの切換弁２１と切換弁２３とを接続
する部分ｚ１に、管路０により追加切換弁３２ａの出口
ポートＰ１が接続されていて、部分Ｚ１の出口ポートＰ
１との接続点より上流側に、上流側への流れを阻止する
チェック弁Ｊが設けられており、また並列管路２の切換
弁２３とその上流に位置するブーム増連用切換弁２２と
を接続する部分Ｚ２に、管路ｐにより追加切換弁３２ａ
の出口ポートＰ２が接続されていて、部分Ｚ２の出口ポ
ー）Ｐ２との接続点より上流側に、上流側への流れを阻
止するチェック弁Ｇが設けられており、優先切換弁３１
ａが作動位置のときには、追加切換弁３２ａの位置にか
かｈらず、追加ポンプ３ａの圧油が出口ポートＰ１を介
して切換弁２１に供給され、優先切換弁３１ａが中立位
置であり、かつ追加切換弁３２ａが作動位置のときには
、追加ポンプ３ａの圧油が出口ポートＰ２を介して切換
弁２３に供給されるように構成されている。

さらに、４１は管路ａ。ｂの油圧の加算圧をパイロット
圧として作動する切換弁、４２は追加ポンプ３ａに接続
されたアンロード弁で、アンロード弁４２は切換弁４１
が作動したときに作動する。

つぎに、動作について説明する。

まず、切換弁１１〜１３．２１〜２４を操作しないとき
には、ポンプ１． ２． ３ａの圧油はそれぞれ切換弁
グループ１０．２０．３０ａを介してタンク１００に戻
される。

つぎに、切換弁２３のみを操作すると、ポンプ２の圧油
は管路すを介して切換弁２３に送られ、管路Ｓまたはｔ
を経てシリンダ４０に供給される。

この場合、シリンダ４０の作動によって絞りＥの前後に
差圧が生じるから、追加切換弁３２ａが中立位置以外の
位置すなわち作動位置に切換わり、ポンプ３ａの圧油が
管路ｐを介して切換弁２３に送られ、ポンプ２の圧油と
合流して、シリンダ４０を増速する。

なお、追加切換弁３２ａは左右位置が同じ構造の３位置
切換弁であり、左右位置のどちらに切換わっても、管路
Ｃと管路ｐとが接続されるので、シリンダ４０の伸縮両
動作ともポンプ３ａの圧油によって増速される。

また、追加切換弁３２ａはシリンダ４０の動きによって
制御されるから、切換弁２３が中立位置に戻ってシリン
ダ４０の動きが止まるか、あるいはリリーフ弁Ｂが作動
してシリンダ４０の動きが遅くなった場合には、絞りＥ
の前後の差圧が零もしくは追加切換弁３２ａのバネ力の
制御域に入るような小さな差圧になり、追加切換弁３２
ａが中立位置に戻り、ポンプ３ａの圧油は管路ｇを経由
してタンク１００に戻る。

つぎに、切換弁２１のみを操作した場合について説明す
る。

この場合には、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を介してモータ５０に供
給される。

すると、モータ５０の作動圧がシャトル弁Ｆ、パイロッ
ト管路ｑを介して優先切換弁３１ａに送られ、優先切換
弁３１ａが右位置すなわち作動位置に切換わる。

このため、ポンプ３ａの圧油は管路Ｏを介して切換弁２
１に送られ、ポンプ２の圧油と合流して、モータ５０が
増速される。

そして、切換弁２１を中立位置に戻すと、パイロット管
路ｑのパイロット圧が零となり、優先切換弁３１ａはバ
ネ力により元の位置すなわち左位置に戻り、ポンプ３ａ
の圧油は管路ｇを介してタンク１００に戻る。

このようにして、旋回単独操作時お・よびアーム単独操
作時には、いずれもポンプ３ａの圧油によってモータ５
０、シリンダ４０が増速される。

そして、ポンプ３ａの圧油は管路ｏ、ｐを介して切換弁
２１゜２３に送られており、またポンプ３ａの圧油はチ
ェック弁Ｊ、 Ｇがあるため切換弁２２．２４に流れる
ことはないので、ポンプ３ａの圧油によってシリンダ７
０、モータ９０が増速されることはないから、ポンプ３
ａの圧油によってモータ５０、シリンダ４０を増速しで
いるときに、切換弁２２．２４を操作したとしても、ポ
ンプ３ａからモータ５０、シリンダ４０に送られる流量
が変化することはない。

つぎに、切換弁２１と切換弁２３とを同時に操作したと
きには、ポンプ２の圧油がモータ５ｏとシリンダ４０に
供給される。

そして、優先切換弁３１ａ、追加切換弁３２ａが作動位
置に切換わるから、ポンプ３ａの圧油は管路０を介して
全量がモータ５ｏに供給される。

この場合、チェック弁Ｊが設けられているからポンプ３
ａの圧油がシリンダ４ｏに供給されることはない。

このため、油圧ショベルの掘削作業時、とくにパケット
９７を壁面に押付けて掘削するときには、ポンプ３ａの
圧油の圧力がリリーフ弁りの設定圧まで上がり、この状
態ではポンプ２の圧油が全量シリンダ４０に流入するか
ら、旋回による押付は力を出しながら、ポンプ２の流量
に比例する速度で掘削することができる。

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の吐出圧力を加算した圧力が所定値になる
と、切換弁４１が作動し、ポンプ１゜２の圧油が管路ｎ
１． Ｉ２、切換弁４１．管路ｌを介してアンロード弁
４２を作動するがら、ポンプ３ａの圧油は管路ｄ、アン
ロード弁４２、管路りを介してタンク１００に戻り、ポ
ンプ３ａはアンロードされる。

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３ａの圧油は切換弁グ
ループ３０ａ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３ａ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
利有することができる。

たとえば、ポンプ１，２の吐出流量が１００、ｐ／ｍｉ
ｎで、ポンプ１，２の吐出圧力が１００ｋｇ／ｃｒｒ？
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５（Ｒ？／ｍｉｎ、吐出圧力１００ｋｇ／ｃ
ｍ２のポンプ３ａを追加したときには、ポンプ１．２の
吐出圧力を７５ｋｇ／ｃｍ２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
１５０ｋｇ ７ｃｍ２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１
００ｋｇ ７ｃｍ２のままとすることができ、かつポン
プ１，２の吐出圧力の加算圧が１５０ｋｇ／ｃｍ２にな
らないときには、ポンプ３ａ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３ａ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以上になっ
たときに、ポンプ３ａ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の作動ノによってシリンダ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
に制御すすることかできる。

なお・、上述実施例においては、２つのポンプ１２にポ
ンプ３ａを追加した場合について説明したが、３つ以上
のポンプが原動機４に接続されたものに、追加ポンプ３
ａを取付けることも可能であることはいうまでもない。

また、上述実施例においてはアーム油圧シリンダ４０と
旋回油圧モータ５゜の場合について説明したが、他のア
クチュエータの場合にも同様の効果が得られる。

さらに、上述の実施例においては、切換弁グループ１ｏ
の各切換弁１１〜１３を並列に接続した例についで述べ
たが、シリーズ接続、またはタンデム接続してもよい。

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、さらにアーム
単独操作時および旋回単独操作時のアーム速度、旋回速
度が大きい。

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。 １．２・・・・・・ポンプ、３ａ・・・・・・追加ポン
プ、４・・・・・・原動機、１０．２０・・・・・・切
換弁グループ、２１・・曲旋回切換弁、２３・・・・・
・アーム切換弁、３０ａ・・間追加切換弁グループ、３
１ａ・・・・・・優先切換弁、３２ａ・・曲追加切換弁
、４０・・・・・・アーム油圧シリンダ、４１・曲・切
換弁、４２・・・・・・アンロード弁、５ｏ・曲・旋回
油圧モータ、Ｅ・・・・・・絞り、Ｆ・曲・シャトル弁
、Ｇ、Ｊ・・曲チェック弁。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）１つの原動機で駆動される複数のポンプを設け、
   それぞれのポンプに複数の切換弁を有する切換弁グルー
   プを接続し、上記各切換弁を油圧ショベルの各アクチュ
   エータに接続した油圧ショベルの油圧回路において、上
   記１つの原動機で駆動される追加ポンプを追加して設け
   、１つの切換弁グループの切換弁を並列管路により並列
   に接続し、その切換弁グループの最下流の第１の切換弁
   を第１のアクチュエータに接続し、最下流から２番目の
   第２の切換弁を第２のアクチュエータに接続し、上記第
   ２のアクチュエータが作動したときに作動位置に切換わ
   る追加切換弁を上記追加ポンプに接続し、この追加切換
   弁の上流側に上記第１のアクチュエータを作動したとき
   に作動位置に切換わる優先切換弁を接続し、その優先切
   換弁が作動位置のときには、上記追加切換弁の位置にか
   かわらず、上記追加ポンプの圧油が上記追加切換弁の第
   １の出口ポートを介して上記第１のアクチュエータ、に
   供給され、上記優先切換弁が中立位置であり、かつ上記
   追加切換弁が作動位置のときには、上記追加ポンプの圧
   油が上記追加切換弁の第２の出口ポートを介して上記第
   ２のアクチュエータに供給されるように構成したことを
   特徴とする油圧ショベルの油圧回路。
2. （２）上記追加切換弁の上記第１、第２の出口ポートを
   それぞれ、上記並列管路の上記第１の切換弁と上記第２
   の切換弁とを接続する第１の部分、上記第２の切換弁と
   その上流側に位置する切換弁とを接続する第２の部分に
   接続し、上記並列管路の上記第１、第２の部分の上記第
   １．第２の出口ポートとの接続点より上流側にそれぞれ
   上流側への流れを阻止するチェック弁を設けたことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の油圧ショ
   ベルの油圧回路。