JPS6311492B2

JPS6311492B2 -

Info

Publication number: JPS6311492B2
Application number: JP13378581A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoshimatsu
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1981-08-25
Filing date: 1981-08-25
Publication date: 1988-03-14
Also published as: JPS5833652A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、旋回制御性の秀れた油圧シヨベルの
油圧回路に関する。

従来、油圧シヨベルの油圧回路は、一般に第１
図に示すように、油圧ポンプP₁，P₂に、主リリ
ーフ弁１１および左走行用、ブーム１速用、バケ
ツト用、アーム２速用の各方向制御弁１２，１
３，１４，１５を備えた主制御弁１と、主リリー
フ弁２１および右走行用、旋回用、アーム１速
用、ブーム２速用の各方向制御弁２２，２３，２
４，２５を備えた主制御弁２とを介して左走行モ
ータM₁、ブームシリンダC₁、バケツトシリンダ
C₂および右走行モータM₂、旋回モータM₃、アー
ムシリンダC₃を接続して構成されている。３は
ブレーキ弁で、カウンタバランス弁３１と、オー
バーロードリリーフ弁３２，３３を有する。Ｔは
油タンクである。

上記従来回路による旋回では、主制御弁２中の
旋回用方向制御弁２３のON−OFF的な切換えに
よつて、該方向制御弁２３とカウンタバランス弁
３１とによる方向制御と、主リリーフ弁２１とオ
ーバーロードリリーフ弁３２，３３による圧力制
御で旋回体の加速および減速を制御している。こ
の場合、前記各リリーフ弁２１，３２，３３が一
定高圧力に設定されているため、旋回加速および
減速時に急激に圧力上昇し、旋回体にシヨツクが
発生するおそれがあつた。とくに、旋回の減速、
停止時には、旋回減速をゆつくり行わせるため
に、前記方向制御弁２３のスプールをゆつくり戻
しても、カウンタバランス弁３１のスプールは急
激に応答して旋回モータM₃の戻り側が必要以上
に圧力上昇し、そのため、旋回体に急激に大きな
ブレーキ力が作用し、大きなシヨツクが発生す
る。また、旋回停止の瞬間に、アタツチメントや
作動油に蓄えられた弾性エネルギーにより旋回体
が反対側に揺れ戻り、さらに交互に数度揺れ動く
ことになり、スムーズな停止が困難である。つま
り、従来のように、カウンタバランス弁を使用し
たのでは、減速、停止の制御性が悪い。また、カ
ウンタバランス弁３１のパイロツト圧力は通常５
〜10Kg／cm²であるため、その作動の安全性を考慮
して弁本体とスプールのクリアランスを大きくと
つてある。このため、リーク量が大きくなり、傾
斜地での旋回の保持性能が悪いという問題もあつ
た。

なお、従来回路において、上記の欠点を解消す
るために、カウンタバランス弁３１を省略し、旋
回用方向制御弁２３をABブロツクとしたものが
あるが、このような回路では旋回加速もしくは停
止時の急激な圧力上昇およびシヨツク等によつて
旋回モータM₃と旋回用方向制御弁２３との間の
ホース３４，３５が廃裂したり、継手部が外れた
りする場合があり、このような場合、旋回が停止
できなくなり、非常に危険である。

また、旋回とアーム下げ（アームシリンダC₃
は伸長）、旋回とブーム上げ等の同時作業時に、
油圧ポンプP₂からの吐出油を旋回回路に供給し
ながら、この余剰油を下流のアーム回路またはブ
ーム回路に供給する際、上記従来回路では、旋回
回路とアーム回路およびブーム回路を単にパラレ
ルに接続したにすぎないため、上記同時作業時に
は、旋回回路の圧力が下流のアーム回路またはブ
ーム回路の影響を受け、下流が低圧のときは旋回
も低圧となり、そのため作業内容によつては旋回
がスムーズに行われない場合があつた。

本発明は、上記の点に鑑み、旋回加速時および
減速時の制御性能を向上させ、シヨツクを緩和し
てスムーズに旋回加速および減速できるようにす
ると共に、旋回加速時に自由にトルクコントロー
ルできるようにし、かつ、傾斜地等での旋回体の
保持性能を向上させて安全性を高め、さらに旋回
とアーム引きあるいはブーム上げ等の同時作業時
に、旋回が下流の回路圧力の影響を受けずに旋回
優先で適正に作業できるようにし、かつ、走行時
の偏行を防止できるようにしたものである。

以下、本発明を第２図以降に示す実施例に基づ
いて説明する。

第２図において、油圧ポンプP₁には従来の主
制御弁１と同様の主制御弁１を介して左走行用モ
ータM₁、ブームシリンダC₁、バケツトシリンダ
C₃、アームシリンダC₂を接続する。たゞし、第
２図では該主制御弁１および各アクチユエータ
M₁，C₁，C₃，C₂は図示省略している。

一方、油圧ポンプP₂には、管路４０，５０を
介して従来の主制御弁２とは異なる主制御弁４
と、旋回制御弁５とをパラレルに接続している。
該主制御弁４は、主リリーフ弁４１と、可変シー
ケンス弁７と、右走行用方向制御弁４２と、アー
ム１速用方向制御弁４３と、ブーム２速用方向制
御弁４４とを具備している。

旋回制御弁５は、弁ブロツクに旋回用方向制御
弁５１と、オーバーロードリリーフ弁５２，５３
と、ロードチエツク弁５４と、アンチキヤビテー
シヨンチエツク弁５５，５６とを組込んでなるも
ので、アンロード通路はなく、旋回モータM₃に
直結している。

旋回制御弁５中の旋回用方向制御弁５１は、旋
回用リモコン弁６によつて切換えられるもので、
該リモコン弁６は、レバー６１の矢印イまたは
イ′方向の操作角に応じて油圧源（図示省略）か
ら導入した一次側圧力に対して二次側管路６２，
６３に導出する圧力を制御し、該管路６２，６３
に導出した二次出力を前記旋回用方向制御弁５１
の両側パイロツトポートに導いて同弁５１を中立
位置から図面左または右位置に切換えるようにし
ている。また、旋回用方向制御弁５１にはパイロ
ツト型スプール弁を用い。そのパイロツトポート
に導かれるリモコン弁６の二次圧力に応じてスプ
ールのストロークが制御され、かつ、該スプール
のストロークに応じてスプールの開口面積が制御
され、同弁５１の各ポートへの流れの方向、圧
力、流量をれぞれメータアウト制御し得るものを
用いる。

なお、走行以外の他の各方向制御弁も旋回用方
向制御弁５１と同様に、それぞれのリモコン弁
（図示省略）からの二次圧力によつて切換えられ
るようになつている。

前記可変シーケンス弁には、たとえば第３図に
示すような外部パイロツト式のバランスピストン
型リリーフ弁構造のものを用いる。すなわち、第
３図において、７１は弁本体、７２はバランスピ
ストン、７２ａは同ピストン背面のパイロツト
室、７３はばね、７４はパイロツト弁シート、７
５はパイロツト弁、７５ａはその背面のパイロツ
ト室、７６はパイロツト調整ばね、７７はプツシ
ユロツド、７７ａはその背面のパイロツト室を示
し、また、７０ａは入口ポート、７０ｂは出口ポ
ート、７０ｃは設定圧力制御用パイロツトポー
ト、７０ｄは外部パイロツトポート、７０ｅはド
レーン通路を示す。

この可変シーケンス弁７の入口ポート７０ａに
は前記油圧ポンプP₂側の管路４０を接続し、出
口ポート７０ｂには通路４５を介してこの弁７の
下流側の各方向制御弁４２，４３，４４のアンロ
ード通路４６ａ，４６ｂ，４６ｃおよびパラレル
通路４７ａ，４７ｂ，４７ｃを第２図に示すよう
に接続し、該可変シーケンス弁７にてブリードオ
フした油を下流の各方向制御弁４２，４３，４４
に流入できるようにし、かつ、前記旋回用リモコ
ン弁６の二次側管路６２，６３に導出された二次
圧力のうち高圧側の圧力をシヤトル弁６４および
管路６５を介して設定圧力制御用パイロツトポー
ト７０ｃに導入することにより、該可変シーケン
ス弁７の設定圧力を制御できるようにし、さら
に、前記旋回用方向制御弁５１の入力側ポートか
ら旋回回路の回路圧力を取出し、その圧力を管路
６６により外部パイロツトポート７０ｄに導入す
ることによつてこの可変シーケンス弁７の外部ド
レーンを少なくし、走行偏向を防止できるように
している。

この場合、可変シーケンス弁７の設定圧力は前
記リモコン弁６の二次側管路６２，６３に導かれ
る二次圧力のうち高圧側の圧力によつて制御され
るが、その設定圧力は常にメインリリーフ弁４１
の設定圧力未満で、かつ、オーバーロードリリー
フ弁５２，５３の設定圧力未満とする。たとえば
主リリーフ弁４１の設定圧力を250Kg／cm²とし、
オーバーロードリリーフ弁５２，５３の設定圧力
を220Kg／cm²とすると、リモコン弁６の二次圧力
をレバー６１の矢印イまたはイ′方向の操作角度
に応じて第４図に示すように０〜30Kg／cmの範囲
で制御し、このリモコン弁６の二次圧力に応じて
可変シーケンス弁７の設定圧力を第５図に示すよ
うに０〜210Kg／cm²の範囲で制御する。

次に、作動について説明する。

まず、旋回用リモコン弁６のレバー６１を矢印
イ方向に操作すると、レバー操作角に応じてリモ
コン弁６の二次側管路６２に二次圧力が導出さ
れ、その二次圧力が矢印ロ方向に導かれ、旋回制
御弁５中の方向制御弁５１が中立位置から図面左
位置に切換えられ、油圧ポンプP₂の吐出油が矢
印ハ方向に導かれて旋回モータM₃に流入する。
このとき油圧ポンプP₂の吐出油は主制御弁４に
も流入するが、前記リモコン弁６の二次圧力が管
路６２からシヤトル弁６４および管路６５を経て
矢印ニ方向にも導かれ、可変シーケンス弁７の設
定圧力が高くなるように制御されているので、該
主制御弁４に流入した前記油圧ポンプP₂の吐出
油はこの主制御弁４の入口で可変シーケンス弁７
によりブロツクされると共に、該油圧ポンプP₂
の吐出油が該可変シーケンス弁７の設定圧力に対
応する圧力まで上昇し、この圧力で旋回を加速す
ることになる。

この場合、レバー６１の矢印イ方向への操作角
度に応じてリモコン弁６の二次圧力が制御され、
この二次圧力によつて可変シーケンス弁７の設定
圧力が制御され、さらに、この設定圧力によつて
油圧ポンプP₂の吐出圧力が制御される。従つて、
レバー６１の矢印イ方向への操作角度が小さいと
きは油圧ポンプP₂の吐出圧力が低圧となり、低
圧で旋回を加速し、該操作角度を大きくすれば、
油圧ポンプP₂の吐出圧力が高圧となり、高圧で
旋回を加速でき、さらに、該操作角度を中立から
次第に大きくすることによつて旋回を徐々に加速
し、シヨツクが少なく、スムーズに加速でき、レ
バー６１の操作によつて旋回加速時のトルクコン
トロールを行うことができる。

ところで、上記旋回加速時において、レバー６
１をその操作角度θの最大値θmaxまで倒すと、
第４図に示すようにその最大値θmaxの少し手前
からリモコン弁６の二次圧力が制御範囲を外れて
一次圧力P_aと同じになる。これはリモコン弁６
のレバーストロークエンドでのドレーン量をなく
すためである。しかし、このときの二次圧力つま
り一次圧力P_aはエンジン回転数に影響され、変
動する。

従つて、今仮りに直動型のシーケンス弁を用い
てその設定圧力を前記リモコン弁６の二次圧力で
制御した場合、第８図に示すような制御特性を示
し、レバー操作角度の最大値近くで導出されるリ
モコン弁の不安定な二次圧力によつてこのシーケ
ンス弁の設定圧力の最大値も不安定となり、旋回
加速時の最大圧力も不安定となつて正確な制御が
できなくなる。

然るに、本発明では、可変シーケンス弁７にバ
ランスピストン型リリーフ弁構造のものを用い、
第５図に示すように、リモコン弁６の二次圧力が
30Kg／cm²以上となつた場合には可変シーケンス弁
７の設定圧力が該二次圧力に影響されず、その設
定圧力の最大値を210Kg／cm²に特定してあるので、
該可変シーケンス弁７の設定圧力の制御すなわち
旋回加速時の圧力の制御を正確に行うことができ
る。なお、この場合の可変シーケンス弁７の設定
圧力の最大値は、第３図に示すようにパイロツト
調整ばね７６のストロークｌを、プツシユロツド
７７のストロークをストツパーにより調節するこ
とによつて容易に決定できる。

上記旋回加速時において、旋回御御弁５中の方
向制御弁５１のスプール開口面積は、前記リモコ
ン弁６の二次圧力によつて制御され、油圧ポンプ
P₂の吐出油のうち該弁５１のスプール開口面積
と可変シーケンス弁７の設定圧力に見合つた流量
および圧力の吐出油が前記旋回モータM₃に優先
的に流入し、その余剰油が矢印ホ方向に導かれ、
可変シーケンス弁７により同弁の設定圧力でブリ
ードオフされ、通路４５を経てアンロード通路４
６ａおよびパラレル通路４７ａに流入する。この
とき下流の各方向制御弁４２，４３，４４が中立
位置にあれば、該余剰油はアンロード通路４６
ｂ，４６ｃを経て油タンクＴに還流される。

次に、上記旋回加速と同時に、アーム１速用方
向制御弁４４を上位置に切換えると、前記可変シ
ーケンス弁７にてブリードオフされた余剰油が矢
印ト方向に導かれてアームシリンダに流入し、以
つて、油圧ポンプP₂の吐出油を旋回加速とアー
ム押し（シリンダ縮み）の双方に有効に利用で
き、エネルギーロスをなくすことができる。さら
にこの場合、アーム回路圧力が低くても、主制御
弁４の入口側に可変シーケンス弁７を設けてある
ので、油圧ポンプP₂の吐出油は下流のアーム回
路の圧力の影響を受けずに、可変シーケンス弁７
の設定圧力に対応する圧力で旋回回路に優先的に
流入し、適正に旋回加速でき、旋回加速とアーム
引きの同時作業を効率よく行わせることができ
る。なお、アーム回路の圧力が高い場合には、前
記可変シーケンス弁７はその機能を失い、前記ポ
ンプP₂の吐出圧力は下流のアーム回路圧力に対
応して上昇するが、このときの旋回圧力の最大値
は旋回ブレーキ弁５中のオーバーロードリリーフ
弁５３の設定値で決まる最高圧力によつて保証さ
れる。

また、旋回加速とブーム上げの同時作業時に、
ブーム２速用方向制御弁４４を操作しても、上記
旋回加速とアーム引きの同時作業時と同様に、前
記可変シーケンス弁７により油圧ポンプP₂の吐
出油が旋回回路に優先的に流入し、かつ、該弁７
にてブリードオフされた余剰油がブーム回路に流
入し、該ポンプP₂の吐出油を有効に利用でき、
しかも、ブーム回路圧力に影響されることなく、
旋回回路を優先させて、前記弁４２の設定圧力に
対応する圧力で旋回を加速できる。

次に、上記旋回を停止するときは、レバー６１
を中立位置に戻すことにより、リモコン弁６の二
次圧力が０となり、旋回用方向制御弁５１が中立
位置に戻され、油圧ポンプP₂から旋回モータM₃
への圧油の供給が停止されると共に、戻り側の通
路５８がブロツクされ、旋回モータM₃はオーバ
ーロードリリーフ弁５２によりブレーキがかけら
れやがて停止する。これと同時に可変シーケンス
弁７の圧力は最低値になり、油圧ポンプP₂はア
ンロードする。

このとき、レバー６１をゆつくり中立位置に戻
すと、リモコン弁６の二次圧力が徐々に低下し、
旋回用方向制御弁５１が徐々に中立位置に戻さ
れ、旋回モータM₃の吸込側への油の流れに対す
るスプール開口面積および出口側から油タンクＴ
への油の流れに対するスプール開口面積が徐々に
小さくなり、旋回モータM₃に対して徐々にブレ
ーキ力を働かせ、旋回モータM₃をスムーズに停
止させることができる。なお、上記レバー６１を
急速に中立位置に戻すと、旋回用方向制御弁５１
が急速に中立位置に戻され、モータ出口側通路５
８内の圧力が急上昇するが、この通路５８は旋回
モータM₃に直結した旋回制御弁５の弁ブロツク
内に設けてあるので、前述した従来のホースで接
続した場合のようにホースが破裂する等のおそれ
がなく、旋回モータM₃を確実に停止させること
ができる。

然る後、前記レバー６１を中立位置に保持すれ
ば、前記旋回用方向制御弁５１を中立位置に保持
し、この弁５１にて旋回モータM₃の停止状態を
保持する。このとき、前記旋回用方向制御弁５１
を用いることにより、従来のカウンタバランス弁
に比べてパイロツト圧力を大きくすることができ
るためスプールクリアランスを小さくしてリーク
量を少なくでき、傾斜地等における旋回停止時の
保持性能を向上でき、安全性を向上できる。

また、前記レバー６１を中立位置に保持すれ
ば、旋回用方向制御弁５１が中立位置に保持され
ると同時に、可変シーケンス弁７の設定圧力が０
となるので、油圧ポンプP₂の吐出油は旋回回路
に流入せず、可変シーケンス弁７に流入し、その
全量がブリードオフされ、通路４５を経て通路４
６ａまたは４７ａに流入し、その下流の右走行、
アーム１速、ブーム２速を従来回路と同様に使用
できる。とくにこの場合、可変シーケンス弁７に
外部パイロツト式のバランスピストン型のものを
用いているので、走行偏向が生じるおそれがな
い。

すなわち、可変シーケンス弁７のパイロツトポ
ート７０ｄに対し、その入口側つまりポンプ側の
管路４０からパイロツト圧を導く内部パイロツト
式とした場合、ポンプ圧力が上昇すると常に外部
ドレーンが発生する。とくに走行時には、たとえ
ば回路流量が100／min、外部ドレーンが１
／minだとすると、シーケンス弁のある側の走
行流量は99／min、他の側の走行流量は100
／minとなり、走行偏向が１％だけ余分に発生
し、直進性が悪くなる。

然るに、本発明では前記可変シーケンス弁７の
パイロツトポート７０ｄに対し、旋回回路中の回
路圧力を導入する外部パイロツト式としてあるの
で、旋回を使用していないときの外部ドレーンは
僅少であり、かつ、可変シーケンス弁７の設定圧
力がポンプ圧力の影響を受けることなく、従つて
この走行時には偏向を防止でき、直進性を向上で
きる。

なお、第２図では、旋回制御弁５中の旋回用方
向制御弁５１の入力側ポートから旋回回路中の回
路圧力を取出して可変シーケンス弁７の外部パイ
ロツトポート７０ｄに導くようにしているが、第
６図に示すように、旋回制御弁５中に選択弁５９
を設け、この選択弁５９により旋回モータM₃の
両側通路５７，５８の高圧側の圧力を取出して管
路６７により前記外部パイロツトポート７０ｄに
導くようにしてもよい。また、第７図に示すよう
に主制御弁４中に選択弁８０を設け、レバー６１
を矢印イまたはイ′方向に操作したときにのみ、
旋回用リモコン弁６の二次側管路６２，６３に導
出された二次圧力の高圧側の圧力をシヤトル弁６
４および管路８１により選択弁８０に導いて該選
択弁８０を切換え、油圧ポンプP₂の吐出圧力を
パイロツト圧力として管路８２，８３を経て前記
可変シーケンス弁７の外部パイロツトポート７０
ｄに導くようにしてもよい。

また、上記各実施例では、主制御弁４の中で可
変シーケンス弁７を最上流に配置してあるが、本
発明は上記実施例に限らず、走行を最上流にして
タイデム回路とし、その下流に可変シーケンス
弁、旋回、アーム１速、ブーム２速の各方向制御
弁を配置し、アーム１速とブーム２速とをパラレ
ル回路に接続してもよい。また、本発明は、たと
えばアーム合流用等の第３油圧ポンプを設けた油
圧回路にも適用できるものである。

以上説明したように、本発明によれば旋回加速
ならびに減速をスムーズに行わせることができ、
旋回制御性能を向上できる。しかも、旋回加速時
にはレバー操作によつて旋回を自由にトルクコン
トロールでき、かつ、減速停止時に旋回モータの
出口側の圧力が急上昇してもホースが破裂したり
継手部が外れたりするおそれがなく、旋回を確実
に減速停止させることができると共に、傾斜地等
での旋回体の保持性能を向上でき、安全性を大巾
に向上できる。また、旋回とアームおよびブーム
の同時作業時には、旋回回路をアーム回路および
ブーム回路に対して優先させ、旋回を常に適正に
行わせることができ、上記同時作業を効率よく行
うことができる。

さらに、外部パイロツト式でバランスピストン
型の可変シーケンス弁を用いているので、この可
変シーケンス弁の設定圧力を容易に安定させるこ
とができ、上記旋回の制御を常に適正に行うこと
ができ、かつ、走行時には、走行偏向を防止して
直進性を向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油圧シヨベルの油圧回路図、第
２図は本発明の実施例を示す主要部の油圧回路
図、第３図は外部パイロツト式のバランスピスト
ン型可変シーケンス弁の一例を示す断面図、第４
図は旋回用リモコン弁の制御特性図、第５図は前
記可変シーケンス弁の制御特性図、第６図および
第７図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す主要
部の油圧回路図、第８図は直動型の可変シーケン
ス弁を用いた場合の制御特性図である。 P₁，P₂……油圧ポンプ、M₁……左走行モータ、
M₂……右走行モータ、M₃……旋回モータ、C₁…
…ブームシリンダ、C₂……バケツトシリンダ、
C₃……アームシリンダ、１，４……主制御弁、
１１……主リリーフ弁、１２……左走行モータ用
方向制御弁、１３……ブーム１速用方向制御弁、
１４……バケツト用方向制御弁、１５……アーム
２速用方向制御弁、４１……主リリーフ弁、４２
……右走行モータ用方向制御弁、４３……アーム
１速用方向制御弁、４４……ブーム２速用方向制
御弁、５……旋回制御弁、５１……旋回用方向制
御弁、５２，５３……オーバーロードリリーフ
弁、６……リモコン弁、６１……レバー、７……
外部パイロツト式のバランスピストン型可変シー
ケンス弁、７０ａ……入口ポート、７０ｂ……出
口ポート、７０ｃ……設定圧力制御用パイロツト
ポート、７０ｄ……外部パイロツトポート、７２
……バランスピストン、７５……パイロツト弁、
７７……プツシユロツド。

Claims

【特許請求の範囲】

１油圧シヨベルの油圧回路において、油圧ポン
プに対し、旋回制御弁と主制御弁とをパラレルに
接続し、旋回制御弁はアンロード通路なしに構成
して旋回モータに直結し、主制御弁は上流に外部
パイロツト式のバランスピストン型リリーフ弁か
らなる可変シーケンス弁を有し、その下流に旋回
以外のアクチユエータ用制御弁を具備して前記可
変シーケンス弁によりブリードオフした油を旋回
の下流に設けた旋回以外のアクチユエータ用方向
制御弁に導くように構成し、一方、レバー操作に
よつて二次圧力が制御される旋回用リモコン弁の
該二次圧力により、前記旋回用制御弁を切換えて
旋回モータへの油の流入を制御すると共に、該二
次圧力を前記可変シーケンス弁のプツシユロツド
背面のパイロツト室に導いて該可変シーケンス弁
の設定圧力を制御するように構成し、かつ、旋回
レバーを操作したときのみ前記可変シーケンス弁
のバランスピストン背面の外部パイロツト室にパ
イロツト圧力を導くように構成したことを特徴と
する油圧シヨベルの油圧回路。