JPS6317973B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油圧シヨベルの旋回を優先させ、か
つ、旋回のトルクコントロールを可能にした油圧
回路に関する。

従来、油圧シヨベルの油圧回路は、一般に、２
個の油圧ポンプの吐出油を２個のメインコントロ
ールバルブで制御するダブルポンプ回路となつて
おり、一方の油圧ポンプの吐出油を左走行用、ブ
ーム１速用、バケツト用とし、他方の油圧ポンプ
の吐出油を右走行用、旋回用、アーム１速用、ブ
ーム２速用として用いるようになつている。

上記従来の油圧回路によれば、旋回加速時に、
旋回回路の圧力が油圧ポンプに接続されたメイン
リリーフ弁によつて決められ、該リリーフ弁が一
定高圧力に設定されているため、旋回加速時に急
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。

また、旋回とアーム引き（アームシリンダは伸
長）、旋回とブーム上げ等の同時作業時には、油
圧ポンプからの吐出油を旋回回路に供給しなが
ら、その余剰油を下流のアーム回路またはブーム
回路に供給するが、この従来回路では、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、アーム回路またはブーム回路
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。たとえば、掘削後、旋回とブーム上げ
の同時作業により土砂をダンプカーに積込む場
合、積込み高さつまりブーム上げ角度は一定であ
るが、ダンプカーの位置によつて旋回角度が異な
り、ある時間内で動く旋回角度とブーム角度の関
係が変り、作業がアンバランスになる。なお、必
要な高さまでバケツトを上昇させた後にブーム上
げ動作を止めて旋回だけ行う方法もあるが、作業
能率が悪い。このような欠点を補うために、従来
では、操縦者が各方向制御弁のスプール開度を制
御することによつて各回路への供給油量を制御
し、両方の動きを適合させるように操作している
が、この操作は非常に難かしく、操縦者の期待通
りに機械を運転することは至難のわざである。

本発明は、上記の点に鑑み、旋回加速時に、レ
バー操作によるトルクコントロールを可能にし、
シヨツクを緩和してスムーズに旋回加速できるよ
うにすると共に、旋回とアームあるいは旋回とブ
ーム等の同時作業時に、旋回がアームあるいはブ
ーム等の回路圧力に影響を受けずに、旋回優先で
適正に作業できるようにし、かつ、作業内容に応
じて旋回加速の優先度（旋回圧力の最大値）を任
意に調節できるようにし、上記同時作業をバラン
スよく行わせて作業能率を向上できる油圧シヨベ
ルの油圧回路を提供するものである。

本発明の特徴とするところは、油圧シヨベルの
油圧回路において、旋回優先の圧力補償付流量制
御弁により旋回回路に優先的に圧油を導いて旋回
を常に適正に行えるようにすると共に、該圧力補
償付流量制御弁によりブリードオフした余剰油を
アーム、ブーム等のアクチユエータに導いて有効
に利用できるようにし、かつ、圧力補償付流量制
御弁の設定圧力を旋回用リモコン弁の二次圧力に
よつて制御することにより、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、さらに、該
リモコン弁から圧力補償付流量制御弁の圧力設定
用可変リリーフ弁に導く二次圧力の最大値を可変
減圧弁により自由に調節できるようにし、以つ
て、旋回と他のアクチユエータとの同時作業時
に、作業内容に応じて旋回圧力の最高値を自由に
調節し他の作業とのマツチングをよくし、作業能
率を向上できるようにした点にある。

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。

まず、第１図において、油圧ポンプP₁の吐出
回路１０には、従来回路と同様に、メインリリー
フ弁１１と、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１２，１３，１
４，１５を備えたメインコントロールバルブV₁
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C₃，アームシリンダC₂を接続
している。

他方の油圧ポンプP₂の吐出回路２０には、従
来と異つたメインコントロールバルブV₂を介し
て右走行モータM₂，旋回モータM₃，アームシリ
ンダC₂，ブームシリンダC₁を接続している。す
なわち、メインコントロールバルブV₂には、入
口側にメインリリーフ弁２１および圧力補償付流
量制御弁３０を配置し、その下流側に旋回用、右
走行用、アーム１速用、ブーム２速用の各方向制
御弁２２，２３，２４，２５を順次配置してい
る。

圧力補償付流量制御弁３０は、旋回優先型で、
その入口側回路３１を前記油圧ポンプP₂の吐出
回路２０に接続し、出口側には優先回路３２とブ
リードオフ回路３３を有し、該優先回路３２に旋
回用方向制御弁２２の入力側ポートを接続し、ブ
リードオフ回路３３に下流の各方向制御弁２３，
２４，２５に対するアンロード回路２６およびパ
ラレル回路２７を接続しており、優先回路３２か
らパイロツト回路３４により導いた一次圧力と、
旋回用方向制御弁２２からパイロツト回路３５お
よび絞り弁３６により導いた旋回回路の二次圧力
とによつて、入口側回路３１から導入した油圧ポ
ンプP₂の吐出油を優先回路３２を経て旋回用方
向制御弁２２に優先的に流入させ、その余剰油を
ブリードオフ回路３３を経て下流の各方向制御弁
２３，２４，２５に導くようにしている。また、
前記パイロツト回路３５に設けた絞り弁３６の後
に可変リリーフ弁３７を接続することによつて、
当該流量制御弁３０が圧力制御弁としての機能を
発揮するようにし、かつ、この可変リリーフ弁３
７の設定圧力を旋回用リモコン弁４０の二次圧力
によつて制御できるようにし、この設定圧力によ
つて旋回圧力を制御できるようにしている。

旋回用リモコン弁４０は、レバー４１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）から導入した一次圧力に対して二次側回路４
２，４３に導出する二次圧力を制御するもので、
該回路４２，４３に導出した二次圧力を前記旋回
用方向制御弁２２の両側パイロツトポートに導い
て同弁２２を切換え、旋回モータM₃への油の流
入を制御するようになし、かつ、該二次圧力の高
圧側の圧力をシヤトル弁４４およびパイロツト回
路４５を介して前記圧力補償付流量制御弁３０に
対する可変リリーフ弁３７の設定圧力制御用パイ
ロツトポート３８に導くことにより、該可変リリ
ーフ弁３７の設定圧力を制御できるようにし、さ
らに、該パイロツト回路４５の途中に設定圧力調
節自在の可変減圧弁４６を設け、この可変減圧弁
４６の設定圧力を、操縦者が作業内容に応じて調
節することによつて、前記リモコン弁４０から可
変リリーフ弁３７に導く二次圧力の最大値を調節
し、可変リリーフ弁３７の設定圧力の最大値を調
節できるようにしている。

なお、走行以外の他の各方向制御弁１３，１
４，１５，２４，２５も旋回用方向制御弁２２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。

また、旋回回路には、カウンタバランス弁５１
およびオーバーロードリリーフ弁５２，５３を設
けてある。

上記油圧回路において、リモコン弁４０の二次
圧力はレバー４１のイまたはイ′方向の操作角度
に応じて制御され、圧力補償付流量制御弁３０に
付設した可変リリーフ弁３７の設定圧力は該リモ
コン弁４０の二次圧力によつて制御されるもの
で、該可変リリーフ弁３７の可変減圧弁４６によ
つて決められる最高設定圧力はオーバーロードリ
リーフ弁５２，５３の設定圧力よりも小さく、か
つ、メインリリーフ弁２１の設定圧力よりも小さ
くなるように設定する。さらに具体的には、たと
えばメインリリーフ弁２１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とし、リモコン弁４０の二
次圧力をレバー４１のイまたはイ′方向の操作角
度に応じて０〜30Kg／cm²の範囲で制御し、このリ
モコン弁４０の二次圧力に応じて可変リリーフ弁
３７の設定圧力を０〜210Kg／cm²の範囲で制御す
る。

次に、作用について説明する まず、旋回用リモコン弁４０のレバー４１を矢
印イ方向に操作すると、その二次側回路４２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、旋回用方向制御弁２２が図面上位置に切
換えられる。なお、圧力補償付流量制御弁３０
は、当初、ばね３０′により図示の上位置に保持
されている。そのため、油圧ポンプP₃の吐出油
は、前記方向制御弁２２の切換えによつて、ハ，
ニ，ホ方向に導かれ、該流量制御弁３０の優先回
路３２、前記方向制御弁２２、カウンタバランス
弁５１を経て旋回モータM₃に流入し、該モータ
M₃の吸込側の圧力が次第に上昇して旋回が加速
される。

このとき、前記リモコン弁４０の二次圧力は回
路４２からシヤトル弁４４、回路４５および可変
減圧弁４６を経て矢印へ方向に導かれ、可変リリ
ーフ弁３７の設定圧力制御用パイロツトポート３
８に導かれて該可変リリーフ弁３７の設定圧力が
制御され、かつ、前記旋回モータM₃の吸込側の
圧力が矢印ト方向に導かれて可変リリーフ弁３７
の設定圧力に対応する圧力まで上昇し、以下、こ
の可変リリーフ弁３７の設定圧力に対応する圧力
で旋回が加速される。

この旋回加速時において、前記レバー４１の操
作角によつてリモコン弁４０の二次側回路４２に
導出される二次圧力が制御され、この二次圧力に
よつて旋回用方向制御弁２２のスプール開口面積
が制御され、旋回モータM₃に流入する流量が制
御され、かつ、該二次圧力によつて可変リリーフ
弁３７の設定圧力が制御され、この設定圧力によ
つて前記旋回モータM₃に吸込側の圧力が制御さ
れる。従つて、レバー４１を矢印イ方向に徐々に
倒すことにより、旋回用方向制御弁２２のスプー
ル開口面積を徐々に大きくして旋回モータM₃に
流入する流量を徐々に増大でき、かつ、可変リリ
ーフ弁３７の設定圧力を徐々に大きくして旋回モ
ータM₃の吸込側の圧力を徐々に大きくでき、シ
ヨツクが小さくスムーズに旋回加速でき、レバー
操作によつて旋回加速時のトルクコントロールと
最大スピードのコントロールを行うことができ
る。さらにこの場合、作業内容に応じて操縦者が
可変減圧弁４６の子弁のプツシユロツド等を調節
して同弁４６の設定圧力の最高値を調節すること
により、前記リモコン弁４０から可変リリーフ弁
３７に導かれる二次圧力の最大値を調節し、可変
リリーフ弁３７の設定圧力の最大値を調節し、以
つて、旋回モータM₃に供給される圧力（旋回圧
力）の最大値を任意に設定することができる。

一方、上記旋回加速時には、圧力補償付流量制
御弁３０に対し、優先回路３２に導かれる油圧ポ
ンプP₂の吐出圧力が一次圧力として回路３４に
より矢印チ方向に導かれると共に、前記可変リリ
ーフ弁３７によつて制御される旋回モータM₃の
吸込側の圧力が二次圧力として回路３５および絞
り弁３６を経て矢印リ方向に導かれ、双方の圧力
バランスによつて該流量制御弁３０が制御され、
油圧ポンプP₂の吐出油が該流量制御弁３０の優
先回路に優先的に流入し、かつ、前記レバー操作
によつて制御される方向制御弁２２のスプール開
口面積に対応した流量の油が旋回モータM₃に常
に優先的に流入する。そして、その余剰油は該流
量制御弁３０によつてブリードオフされ、回路３
３を経て矢印ル方向に導かれる。このとき、下流
の各方向制御弁２３，２４，２５が中立位置、す
なわち旋回加速のみの場合は前記余剰油はアンロ
ード通路３２を経て油タンクＴに還流される。

次に、上記旋回と同時にアーム作業を行う場
合、アーム１速用方向制御弁４４を図面上または
下位置に切換えることにより、前記流量制御弁３
０にてブリードオフした余剰油を通路３３から矢
印ヌ，ル方向および矢印ヲまたはワ方向に導き、
アームシリンダC₂に流入させることができ、前
記油圧ポンプP₂の吐出油を有効に利用してエネ
ルギーロスをなくすことができる。なお、旋回と
アーム引きの同時作業時には、アーム２速用方向
制御弁１５を図面下位置に切換えることによつて
油圧ポンプP₁の吐出油を前記油圧ポンプP₂の余
剰油と合流させてアームシリンダC₂の押側油室
に流入させることができる。

さらに、上記旋回とアームの同時作業時におい
て、アーム回路圧力が旋回圧力よりも低く、たと
えば50Kg／cm²とすると、前記余剰油は50Kg／cm²で
アームシリンダC₂に流入し、また、アーム回路
圧力が旋回圧力よりも高く、たとえば230Kg／cm²
とすると、前記油圧ポンプP₂の吐出圧力が230
Kg／cm²に前記流量制御弁３０の圧力損失分だけ加
算した圧力まで上昇し、前記余剰油が230Kg／cm²
でアームシリンダC₂に流入する。しかし、旋回
モータM₃に流入する油は、前記の如く旋回優先
型の圧力補償付流量制御弁３０の存在によつて、
アーム回路圧力に全く影響されることなく、該弁
３０に付設した可変リリーフ弁３７の設定圧力に
対応する圧力となつて旋回モータM₃に優先的に
流入し、かつ、その最高圧力は、操縦者によつて
任意に調節される可変減圧弁４６の設定圧力の最
大値によつて決定され、最高210Kg／cm²となり、
最大流量は前記方向制御弁２２のスプール開口面
積により決定される。

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２５を操作しても、上記
旋回加速とアームの同時作業時と同様に、前記流
量制御弁３０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、該流量制御弁３
０にてブリードオフし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、
旋回回路を独立させて前記リモコン弁４０の二次
圧力によつて制御される可変リリーフ弁３７の設
定圧力に対応する圧力および方向制御弁５１のス
プール開口面積に応じた流量で旋回を加速でき
る。

とくに、掘削後、旋回とブームの同時作業によ
つて土砂をダンプカーに積込む場合において、ダ
ンプカーの位置が異なり旋回角度が異なる場合、
この発明の油圧回路では、基本的には旋回優先型
となつているため、旋回用リモコン弁４０のレバ
ー４１の操作角度を制御して旋回加速特性を制御
することにより、旋回加速をブーム上げとマツチ
ングさせることは理論的には可能であるが、実際
上、レバー４１の位置をストローク途中で止めて
リモコン弁４０の二次圧力、可変リリーフ弁３７
の設定圧力、旋回圧力を所望の値に保持すること
は、そのレバー４１の中間位置での拘束手段がな
くその位置の再現性がないために難かしく、安定
して一定の旋回作業を反復、継続することは困難
である。従つて、このような場合には、旋回角度
の大小等の作業内容に応じて、予め可変減圧弁４
６の設定圧力を調節して可変リリーフ弁３７の設
定圧力の制御範囲の最大値を制限する如く設定し
ておくことにより、旋回圧力の最大値を容易に選
定でき、旋回加速特性をブーム上げに対して常に
マツチングさせることができ、作業性、制御性を
向上できる。

次に、上記旋回を停止するときは、レバー４１
を中立位置に戻すことにより、リモコン弁４０の
二次圧力が０となり、可変リリーフ弁３７の設定
圧力が０となつて旋回モータM₃の吸入側の圧力
が０となると共に、旋回用方向制御弁２２が中立
位置に戻されて旋回モータM₃への圧油の供給が
停止され、かつ、カウンタバランス弁が中立位置
に戻つて戻り側の通路がブロツクされ、旋回モー
タM₃はオーバーロードリリーフ弁５３によりブ
レーキがかけられる。

ところで、上記実施例では、右走行用方向制御
弁２３を旋回用方向制御弁２２の下流側に配置し
たが、第２図に示すように、走行用方向制御弁２
３を下流側に対してタンデム回路として圧力補償
付流量制御弁３０の上流側に配置してもよい。こ
の場合にはもう一方のメインコントロールバルブ
も同様に走行が下流側に対してタンデム回路で最
上流に配置した方がよい。

また、第３図に示すように、旋回用方向制御弁
をコントロールバルブから取出して旋回モータ
M₃に直結してもよい。この場合、旋回回路にお
いて、カウンタバランス弁を省き、旋回用方向制
御弁２２′は中立ブロツク型とし、この弁２２′
と、ロードチエツク弁５６ａと、アンチキヤビテ
ーシヨンチエツク弁５６ｂ，５６ｃと、オーバー
ロードリリーフ弁５２，５３とを一体的に組合わ
せて旋回制御弁V₃を構成し、この旋回制御弁V₃
を旋回モータM₃に直結し、コントロールバルブ
V₂に組込んだ圧力補償付流量制御弁３０の優先
回路３２を該バルブV₂から取出して配管により
前記旋回用方向制御弁２２′の入力ポートに接続
し、以下、各弁を第１図の場合と同様に接続す
る。

第３図の油圧回路によれば、第１図に示した実
施例の場合と同様に、旋回優先で、旋回のトルク
コントロールが可能で、旋回圧力の最大値を任意
に選定できる等の作用効果に加えて、旋回停止時
の制御性を向上できる。すなわち、旋回を停止さ
せる場合、オン，オフ的に作動するカウンタバラ
ンス弁で制御するのではなく、任意の位置制御の
できるコントロールバルブを使用するので、減
速、停止の制御が容易となる。

また、本発明は３ポンプ方式の油圧回路にも適
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、レバー
操作によりリモコン弁の二次圧力を制御して、旋
回用方向制御弁のスプール開口面積を制御すると
共に、可変リリーフ弁の設定圧力を制御すること
によつて、旋回加速をスムーズに行わせることが
でき、かつ、旋回加速時に自由にトルクコントロ
ールでき、旋回制御性能を向上できる。しかも、
旋回加速時に圧力補償付流量制御弁によりブリー
ドオフした余剰油を下流のアーム、ブーム等のア
クチユエータに流入させて利用できるので、エネ
ルギーロスをなくし、効率よく使用でき、かつ、
旋回と他のアームまたはブームの同時作業時に、
油圧ポンプの吐出油を常に旋回回路に優先的に流
入させて、旋回回路を独立させることができるの
で、旋回圧力がアーム圧力あるいはブーム圧力に
影響されることなく、前記レバー操作により制御
させる可変リリーフ弁の設定圧力に対応した圧力
で旋回加速を常に確実にかつ効率よく行うことが
できる。さらに、可変減圧弁により可変リリーフ
弁の設定圧力の最大値すなわち旋回圧力の最大値
を任意に選定できるので、旋回とブーム等の同時
作業時に旋回角度の相違等の作業内容に応じて操
縦者が前記旋回圧力の最大値を選定し、旋回をブ
ーム等を容易にマツチングさせることができ、作
業能率を大巾に向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す油圧回路図、第
２図および第３図はそれぞれ別の実施例を示す要
部の油圧回路図である。 P₁，P₂……油圧ポンプ、V₁，P₂……メインコ
ントロールバルブ、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……アームシリンダ、C₃……
バケツトシリンダ、１１……メインリリーフ弁、
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、２１
……メインリリーフ弁、２２……旋回用方向制御
弁、２３……右走行用方向制御弁、２４……アー
ム１速用方向制御弁、２５……ブーム２速用方向
制御弁、２６……アンロード回路、２７……パラ
レル回路、３０……旋回優先型の圧力補償付流量
制御弁、３１……入口側回路、３２……優先回
路、３３……ブリードオフ回路、３４，３５……
パイロツト回路、３６……絞り弁、３７……可変
リリーフ弁、３８……設定圧力制御用パイロツト
ポート、４０……旋回用リモコン弁、４１……レ
バー、４２，４３……二次側回路、４４……シヤ
トル弁、４５……パイロツト回路、４６……可変
リリーフ弁３７の設定圧力の最大値制御用可変減
圧弁、５１……カウンタバランス弁、５２，５３
……オーバーロードリリーフ弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 油圧シヨベルの油圧回路において、油圧ポン
   プの吐出回路に、出口側に優先回路とブリードオ
   フ回路を備えた圧力補償付流量制御弁の入口側回
   路を接続し、該優先回路に旋回用方向制御弁を介
   して旋回回路を接続し、ブリードオフ回路に旋回
   以外のアクチユエータ用方向制御弁を介して旋回
   以外のアクチユエータ回路を接続し、前記圧力補
   償付流量制御弁の圧力設定用リリーフ弁に可変リ
   リーフ弁を用い、一方、レバー操作によつて両側
   の二次側回路に導出する二次圧力が制御される旋
   回用リモコン弁を設け、該リモコン弁の二次圧力
   により旋回用方向制御弁を切換えるように構成す
   ると共に、前記可変リリーフ弁の設定圧力を制御
   するように構成し、かつ、リモコン弁から可変リ
   リーフ弁に導かれる二次圧力の最大値を可変減圧
   弁により調節可能に構成したことを特徴とする油
   圧シヨベルの油圧回路。