JPH0732603Y2 - 油圧ショベルの油圧回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、油圧ショベルのブームシリンダおよびアーム
シリンダを操作制御する油圧回路に係り、殊に、前記油
圧回路がタンデム回路を構成する複数のセンタバイパス
型方向切換弁（以降、単に方向切換弁と称する場合があ
る）を有する場合に、ポンプ吐出流量が変動しても、方
向切換弁の流量制御を円滑に行うことができる油圧回路
に関する。

〔従来の技術〕

一般に、２ポンプ油圧回路においては、一方（第１）の
単位油圧回路にアーム用方向切換弁が設けられ、他方
（第２）の単位油圧回路にブーム用方向切換弁とアーム
用合流方向切換弁とが設けられ、アーム用方向切換弁に
対してアーム用合流方向切換弁を介して第２単位油圧回
路の余剰油が合流されるよう構成されている。

また、一般に、方向切換弁によるメータリング（流量調
整）は、方向切換弁のセンタバイパス通路をスプールに
より閉じて行くことによりセンタバイパス通路に流れる
流量を減少させ、ブームシリンダあるいはアームシリン
ダ（以降、アクチュエータと称する場合がある）に連通
するシリンダポートへの流量を増大させていくことによ
り行うよう構成されている。

ところで、このような構成において、従来の油圧回路で
は、ポンプが固定容量式に構成されていた（以降、固定
容量油圧回路と称する）ため、アクチュエータに用いら
れる以外の流量に対するポンプ駆動動力が浪費されてい
た。そこで、近年、前記浪費エネルギを回避するため、
ポンプを可変容量式に構成し、油圧回路の流量をアクチ
ュエータの使用流量に対応して制御する油圧回路（以
降、可変容量油圧回路と称する）が推賞されるに至って
いる。なお、このような可変容量油圧回路においては、
ポンプの必要流量に対応した最低吐出流量は、方向切換
弁のセンタバイパス通路部のスプールノッチによって制
御するよう設計されているので、その開口面積は非常に
小さく設定されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のこのような可変容量油圧回路は次
に述べるような難点を有していた。

すなわち、タンデム油圧回路における下流側方向切換弁
（第２の単位油圧回路における合流用方向切換弁）のス
プールを全ストロークで操作中に（この場合第２の単位
油圧回路のポンプ吐出流量は最大に設定される）上流側
方向切換弁（ブーム用方向切換弁）のスプールを操作す
ると、上流側方向切換弁のメータリング開始時点におい
て、ポンプ全吐出流量がセンタバイパス通路部に設けら
れた非常に小さい開口面積のスプールノッチを通過する
ため、ポンプ吐出圧力が急激に上昇する。この結果、単
位油圧回路の上流側供給路に必要以上の圧力が発生し、
方向切換弁のシリンダポートに過大流量が流入する。す
なわち、上流側方向切換弁のメータリング特性が悪化さ
れる。従ってこれと同時に、単位油圧回路の下流側に流
れる流量は急激に減少し、下流側方向切換弁のメータリ
ング特性も悪化される。また一方、このような状態にお
いて、上流側方向切換弁のスプールを中立状態に戻す
と、この時上流側供給路には必要以上の高圧が発生され
ているので、下流側切換弁のシリンダポートに過大流量
が流入する。すなわち、下流側方向切換弁のメータリン
グ特性が悪化される。このように、従来のこの種の可変
容量油圧回路においては、方向切換弁の流量制御を円滑
に行えない難点があった。

因みに、固定容量油圧回路においては、前述のような難
点は発生されない。すなわち、固定容量油圧回路におい
ては、方向切換弁の中立時においてもポンプ最大流量
（固定容量流量）がセンタバイパス通路部を通過するの
で、前記センタバイパス通路部が充分の大きさの開口面
積に設定されており、前述のような操作時においても、
油圧回路内に必要以上の高圧が発生されることがない。

更に因みに述べれば、可変容量油圧回路においても、方
向切換弁のセンタバイパス通路部の開口面積を下流側の
みを小さくし上流側（ブーム用）は大きく設定すれば、
前述のような難点は解決される。しかしながらこの場合
には、上流側方向切換弁の単独操作時、特にこの単独操
作時においてポンプ吐出流量が比較的小さい場合におい
て、方向切換弁のシリンダポートに流入する流量がスプ
ールの変位量に対応して設定されない。すなわち、上流
側方向切換弁のメータリング特性が悪化する欠点が発生
される。

そこで、本考案の目的は、２つのセンタバイパス型方向
切換弁をタンデムに接続する単位可変容量油圧回路の余
剰油をこの油圧回路の下流側方向切換弁を介して他の単
位可変容量油圧回路に合流する油圧ショベルの油圧回路
において、タンデム可変容量単位油圧回路の両方向切換
弁のメータリング特性を両方向切換弁の同時操作時にお
いても上流側切換弁の単独操作時においても良好に保持
することができる油圧ショベルの油圧回路を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

先の目的を達成するために、本考案に係る油圧ショベル
の油圧回路は、第１の可変容量ポンプの吐出油が供給さ
れる第１の単位油圧回路と第２の可変容量ポンプの吐出
油が供給される第２の単位油圧回路とからなり、前記第
１の単位油圧回路には、ポンプ吐出油供給路に接続され
てアームシリンダを操作するアーム用センタバイパス型
方向切換弁と、その下流側センタバイパスに接続されて
前記第１の可変容量ポンプの吐出量を制御する第１のパ
イロット圧発生手段とを設け、前記第２の単位油圧回路
には、ポンプ吐出油供給路に接続されてブームシリンダ
を操作するブーム用センタバイパス型方向切換弁と、そ
の下流側センタバイパスに接続されてブリード流量を前
記アーム用センタバイパス型方向切換弁に合流するアー
ム用センタバイパス型合流制御弁手段と、その下流側セ
ンタバイパスに接続され前記ブーム用センタバイパス型
方向切換弁の操作信号に連動してセンタバイパスを絞る
センタバイパス型流量切換弁と、その下流側センタバイ
パスに接続されて前記第２の可変容量ポンプの吐出量を
制御する第２のパイロット圧発生手段とを設けることを
特徴とする。

この場合、アーム用センタバイパス合流制御弁手段は、
センタバイパス型合流方向切換弁から構成しこのアーム
用センタバイパス型合流方向切換弁のシリンダポート管
路とアーム用センタバイパス型方向切換弁のシリンダポ
ート管路との間を合流管路を介して接続するか、センタ
バイパス型合流切換弁から構成しこのアーム用センタバ
イパス型合流切換弁の上流側センタバイパスとアーム用
センタバイパス型方向切換弁への供給路との間をチェッ
ク弁を介在した合流管路を介して接続するよう構成する
ことができる。あるいは、アーム用センタバイパス型合
流制御弁手段とセンタバイパス型流量切換弁とは共通の
センタバイパス型切換弁で構成しても良い。

また、ブーム用センタバイパス型方向切換弁はそのブー
ムシリンダ伸長操作におけるストロークエンド状態にお
いてセンタバイパス通路部が締切られないよう構成する
こともできる。

〔作用〕

本考案に係る油圧回路のタンデム単位油圧回路において
は、上流側のブーム用方向切換弁の操作時には、この操
作信号に連動してセンタバイパス型流量切換弁が作動さ
れる。この結果、ブーム用方向切換弁のセンタバイパス
通路部の開口面積を大きく設定しておいても、ブーム用
方向切換弁の単独操作時におけるブームシリンダポート
流入流量はスプールの変位量に対応して設定される。す
なわち、ブーム用方向切換弁のメータリング特性は単独
操作時においても悪化されることがない。

また、このように本考案のタンデム単位油圧回路におい
てはブーム用方向切換弁のセンタバイパス通路部の開口
面積を大きく設定することができるので、下流側のアー
ム用合流制御弁の操作時に上流側のブーム用方向切換弁
を操作しても、油圧回路内に急激な圧力変動が発生され
ることがない。従って、メータリング特性が悪化される
ことがない。

〔実施例〕

次に、本考案に係る油圧ショベルの油圧回路の一実施例
につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

本考案の油圧回路は、第１の可変容量ポンプ10の吐出油
が供給される第１の単位油圧回路12と、第２の可変容量
ポンプ14の吐出油が供給される第２の単位油圧回路16と
からなる。

第１の単位油圧回路10は、ポンプ吐出油供給路18に接続
されるアーム用センタバイパス型方向切換弁20と、その
下流側センタバイパス22に接続される第１のパイロット
圧発生手段24とを有する、アーム用方向切換弁20は、供
給路26ならびにシリンダポート管路28を介してアームシ
リンダ30を操作駆動する。第１のパイロット圧発生手段
24は、その上流側センタバイパス22内に発生されるポン
プコントロール圧力をパイロットライン32ならびにネガ
ティブレギュレータ34を介して第１の可変容量ポンプ10
に印加し、その吐出流量をアームシリンダ30の使用流量
に対応した最低流量に制御する。

第２の単位油圧回路16は、ポンプ吐出油供給路36に接続
されるブーム用センタバイパス型方向切換弁38と、その
下流側センタバイパス40に接続されるアーム用センタバ
イパス型合流方向切換弁42と、その下流側センタバイパ
ス40に接続されるセンタバイパス型流量切換弁44と、そ
の下流側センタバイパス40に接続される第２のパイロッ
ト圧発生手段46とを有する。ブーム用方向切換弁38は、
供給路48ならびにシリンダポート管路50を介してブーム
用シリンダ52を操作駆動する。アーム用合流方向切換弁
42は、操作弁66およびパイロットライン68を介してアー
ム用方向切換弁20と連動して駆動され、供給路54ならび
に合流管路56を介してブーム用方向切換弁38からのブリ
ード流量をアーム用方向切換弁20のシリンダポート管路
28に合流する。流量切換弁44は、操作弁58ならびにパイ
ロットライン60を介してブーム用方向切換弁38のブーム
伸長操作に連動し、センタバイパス40を絞る。第２のパ
イロット圧発生手段46は、その上流側センタバイパス40
内に発生されるポンプコントロール圧力をパイロットラ
イン62ならびにネガティブレギュレータ64を介して第２
の可変容量ポンプ14に印加し、その吐出流量をブーム用
シリンダ52ならびにアーム用合流方向切換弁42の使用流
量に対応した最低流量に制御する。なお、ブーム用方向
切換弁38のセンタバイパス通路部の開口面積は充分な大
きさに設定する。

従って、このような油圧回路においては、第１の油圧回
路12のアーム用方向切換弁20の伸長操作時には第２の油
圧回路16のアーム用合流方向切換弁42も連動して操作さ
れ、アームシリンダ30には第１の可変容量ポンプ10の吐
出流量と第２の可変容量ポンプ14のブーム用方向切換弁
38からのブリード流量が合流されて供給されるので、ア
ームシリンダ30を高速で駆動することができる。

次に、このような構成になる本考案の油圧回路の作用に
ついて説明する。なお、第１の単位油圧回路12について
は特に説明を要しないので、第２の単位油圧回路16につ
いてのみ説明する。

先ず、本考案の油圧回路においては、ブーム用シリンダ
52を伸長操作すべく操作弁58を介してブーム用方向切換
弁38を操作すると、この操作信号によりパイロットライ
ン60を介して流量切換弁44も同時に作動される。そして
この時、供給路48、シリンダポート管路50を介してブー
ムシリンダ52に供給される流量は、ブーム用方向切換弁
38においては、そのセンタバイパス通路部開口面積が大
きいために、ブーム用方向切換弁38のスプール変位量に
対応した流量に制御され難いが、しかるにこの時、流量
切換弁44が下流側のセンタバイパス40を絞るので、前記
対応した流量制御が達成される。すなわち、単独操作時
におけるブーム用方向切換弁38のメータリング特性が良
好に保持される。

一方、アーム用合流方向制御弁42の操作時、すなわち第
２油圧回路16の油が第１油圧回路12のアーム用方向切換
弁20に合流されている時、上流側のブーム用方向切換弁
38を操作すると、従来のこの種の油圧回路においては、
前述したように、ブーム用方向切換弁38のメータリング
開始時点においてポンプ吐出圧力が急激に上昇し、シリ
ンダポート管路28に過大流量が流入してメータリング特
性を悪化するが、本考案の油圧回路においては、ブーム
用方向切換弁38のセンタバイパス通路部の開口面積が充
分大きく設定されているので、油圧回路内に前述のよう
な急激な圧力変動が発生されることがなく、メータリン
グ特性が良好に保持される。更に言い換えると、本考案
の油圧回路においては、このように上流側のブーム用方
向切換弁38のセンタバイパス通路部が大きな開口面積に
設定されていることから、ブーム用方向切換弁38のスプ
ールの微操作範囲ではアーム用合流方向切換弁42へのブ
リード流量が大きく保持されるので、アーム用合流方向
切換弁42による合流量の制御が円滑に行われる。すなわ
ち、メータリング特性が良好に保持される。また、アー
ム用合流方向制御弁42のスプールの最大ストローク時点
では、この時第２の可変容量ポンプ14の吐出流量は最大
となりこの最大吐出流量がブーム用方向切換弁38のセン
タバイパス通路部を経てアーム用合流方向切換弁42のス
プールに流れているが、この時ブーム用方向切換弁38の
スプールを微操作しても、急激にアーム用合流方向切換
弁42側へ流れる流量が遮断されることがないので、両方
向切換弁38,42の流量制御が円滑に行われる。すなわ
ち、同時操作時においてもメータリング特性が良好に保
持される。

このように、本考案の油圧回路においては、上流側のブ
ーム用方向切換弁の単独操作時においても、上、下流の
ブーム用ならびにアーム用合流用の両方向切換弁の同時
操作時においても、これら両方向切換弁のメータリング
特性を共に良好に保持することができる。

なお、本考案の油圧回路は、第１、第２の２つの単位油
圧回路だけでなく更に別の単位油圧回路を有するものに
対しても適用可能であり、また、アクチュエータもアー
ム用およびブーム用シリンダに限定されず別のアクチュ
エータに対しても適用できることは勿論である。更に、
単位油圧回路の構成は、例えば、可変容量ポンプの制御
をネガティブ制御方式に代えてポジティブ制御方式に構
成するなど、適宜に変更することが可能である。また、
流量切換弁はブーム用方向切換弁のブーム伸長操作に連
動されるよう構成されているが、このことは、この種の
油圧回路においては、水平ならし作業、すなわちアーム
を手前に操作しブームを少しづつ伸ばす作業において前
記連動が必要とされるからであって、別のアクチュエー
タの場合に、例えば、前記連動を方向切換弁の両方向操
作に対応して行うよう構成することは、適宜行えること
である。

第２図に、本考案の油圧回路の別の実施例を示す。本実
施例は、アーム用センタバイパス型合流制御弁を、第１
図に示す実施例におけるセンタバイパス型合流方向制御
弁に代えて、センタバイパス型合流切換弁に構成したも
のである。すなわち、第２図において、アーム用センタ
バイパス型合流制御弁手段は、ブーム用方向切換弁38の
下流側センタバイパス40に接続されるセンタバイパス型
合流切換弁70と、その上流側センタバイパス40とアーム
用センタバイパス型方向切換弁20への供給路26との間を
チェック弁72を介して接続する連絡管路74とから構成さ
れている。なお、本実施例においては、アーム用センタ
バイパス型合流切換弁70はセンタバイパス型流量切換弁
44の下流側に配置されているが、この両切換弁70,44の
配置は上、下流の何れ側であっても同様の機能を発揮す
る。また、本実施例の場合においても、ブーム用方向切
換弁38のセンタバイパス通路部の開口面積は充分な大き
さに設定されており、ブーム用方向切換弁38のメータリ
ング特性ならびにアーム用合流切換弁70による合流特性
は、第１図に示す実施例の場合と同様に、良好に達成さ
れる。

第３図は、本考案の油圧回路の更に別の実施例である
が、本実施例は、第２図に示す実施例におけるアーム用
センタバイパス型合流切換弁70とセンタバイパス型流量
切換弁44とを、これら両切換弁70,44は共にセンタバイ
パスを切換える同一の機能を有するものであるので、共
通のセンタバイパス型切換弁76で構成したものである。
本実施例においても、前述の第１図、第２図に示す実施
例の場合と同様の作用が達成される。なお、本実施例に
おいては、構成が簡単となり、しかも、従来のこの種の
油圧回路機構に簡単且つ安価に適用できる利点を有す
る。

次に、第４図は、本考案の油圧回路に使用するブーム用
方向切換弁の特定の構造を示したものである。すなわ
ち、第４図に示されるブーム用センタバイパス型方向切
換弁78は、ブーム伸長操作側の切換位置78aにおいてセ
ンタバイパス通路80を設けられている。このように構成
すると、ブーム用切換弁38のスプールのストロークエン
ドにおいてもブーム用切換弁38からはブリード流量が下
流側センタバイパス40に流入されるので、ブーム用シリ
ンダ52の駆動スピードに支障を来たさない範囲におい
て、第２の油圧回路16のブリード流量によって常時、ア
ーム用シリンダ30の駆動スピードを増大することができ
る。なお、第４図に示す油圧回路は、第３図に示す油圧
回路に構成されているが、第１図あるいは第２図に示す
油圧回路に構成できることは勿論である。

以上、本考案を好適な実施例につき説明したが、本考案
はその精神を逸脱することなく多くの設計変更が可能で
ある。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案に係る油圧ショベルの油圧
回路は、２つのセンタバイパス型方向切換弁をタンデム
に接続する単位可変容量油圧回路の余剰油をこのタンデ
ム単位油圧回路の下流側方向切換弁を介して他の単位可
変容量油圧回路に供給する油圧ショベルの油圧回路にお
いて、タンデム単位油圧回路内の下流側所定の位置に上
流側方向切換弁の操作信号に連動して回路内センタバイ
パスを絞るセンタバイパス型流量切換弁を設けたので、
上流側方向切換弁のセンタバイパス通路部の開口面積
を、従来のこの種の油圧回路とは異なり、充分な大きさ
に設定することができる。

この結果、本考案のタンデム単位油圧回路においては、
両方向切換弁を同時に操作しても、回路内に急激な圧力
あるいは流量の変動が発生されることがなく、両方向切
換弁のメータリング特性が良好に保持される。一方、上
流側方向切換弁の単独操作時には、そのメータリングは
流量切換弁の絞り作用により良好に保持される。このよ
うに、本考案によれば、従来のこの種の油圧回路におい
て殊に難点とされていた、方向切換弁の同時操作時にお
けるメータリング特性の悪化が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る油圧ショベルの油圧回路の一実施
例を示す油圧回路図、第２図は本考案に係る油圧ショベ
ルの油圧回路の別の実施例を示す油圧回路図、第３図は
本考案に係る油圧ショベルの油圧回路の更に別の実施例
を示す油圧回路図、第４図は本考案に係る油圧ショベル
の油圧回路における第２の単位油圧回路の上流側（ブー
ム用）センタバイパス型方向切換弁を示す油圧回路図で
ある。 10…第１の可変容量ポンプ 12…第１の単位油圧回路 14…第２の可変容量ポンプ 16…第２の単位油圧回路 18…ポンプ吐出油供給路 20…アーム用センタバイパス型方向切換弁 22…センタバイパス 24…第１のパイロット圧発生手段 26…供給路 28…シリンダポート管路 30…アームシリンダ 32…パイロットライン 34…ネガティブレギュレータ 36…ポンプ吐出油供給路 38…ブーム用センタバイパス型方向切換弁 40…センタバイパス 42…アーム用センタバイパス型 合流方向切換弁 44…センタバイパス型流量切換弁 46…第２のパイロット圧発生手段 48…供給路 50…シリンダポート管路 52…ブームシリンダ 54…供給路 56…合流管路 58,66…操作弁 60,62,68…パイロットライン 64…ネガティブレギュレータ 70…センタバイパス型合流切換弁 72…チェック弁 74…合流管路 76…センタバイパス型切換弁 78…ブーム用センタバイパス型方向切換弁 78a…切換位置 80…センタバイパス通路

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の可変容量ポンプの吐出油が供給され
   る第１の単位油圧回路と第２の可変容量ポンプの吐出油
   が供給される第２の単位油圧回路とからなり、 前記第１の単位油圧回路には、ポンプ吐出油供給路に接
   続されてアームシリンダを操作するアーム用センタバイ
   パス型方向切換弁と、その下流側センタバイパスに接続
   されて前記第１の可変容量ポンプの吐出量を制御する第
   １のパイロット圧発生手段とを設け、 前記第２の単位油圧回路には、ポンプ吐出油供給路に接
   続されてブームシリンダを操作するブーム用センタバイ
   パス型方向切換弁と、その下流側センタバイパスに接続
   されてブリード流量を前記アーム用センタバイパス型方
   向切換弁に合流するアーム用センタバイパス型合流制御
   弁手段と、その下流側センタバイパスに接続され前記ブ
   ーム用センタバイパス型方向切換弁の操作信号に連動し
   てセンタバイパスを絞るセンタバイパス型流量切換弁
   と、その下流側センタバイパスに接続されて前記第２の
   可変容量ポンプの吐出量を制御する第２のパイロット圧
   発生手段とを設けることを特徴とする油圧ショベルの油
   圧回路。
2. 【請求項２】アーム用センタバイパス型合流制御弁手段
   は、センタバイパス型合流方向切換弁から構成し、この
   アーム用センタバイパス型合流方向切換弁のシリンダポ
   ート管路とアーム用センタバイパス型方向切換弁のシリ
   ンダポート管路との間を合流管路を介して接続する請求
   項１記載の油圧ショベルの油圧回路。
3. 【請求項３】アーム用センタバイパス型合流制御弁手段
   は、センタバイパス型合流切換弁から構成し、このアー
   ム用センタバイパス型合流切換弁の上流側センタバイパ
   スとアーム用センタバイパス型方向切換弁への供給路と
   の間をチェック弁を介在した合流管路を介して接続する
   請求項１記載の油圧ショベルの油圧回路。
4. 【請求項４】アーム用センタバイパス型合流制御弁手段
   とセンタバイパス型流量切換弁とを共通のセンタバイパ
   ス型切換弁で構成し、このセンタバイパス型切換弁の上
   流側センタバイパスとアーム用センタバイパス型方向切
   換弁への供給路との間をチェック弁を介在した合流管路
   を介して接続する請求項１記載の油圧ショベルの油圧回
   路。
5. 【請求項５】ブーム用センタバイパス型方向切換弁は、
   そのブームシリンダ伸長操作におけるストロークエンド
   状態においてセンタバイパス通路が締切られないよう構
   成される請求項１記載の油圧ショベルの油圧回路。