JPH0749665B2 - ショベルローダのブーム昇降制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ショベルローダのブーム昇降制御装置に係
り、詳しくはブームの上昇作動時にバケットを自動的に
水平姿勢に保持するためのセルフレベリングバルブを備
えた制御装置に関する。

（従来の技術） 従来のショベルローダにおいて、ブームの昇降時にバケ
ットの水平位置を保つように同バケットを自動的に傾斜
させる最も一般的な自動水平調整装置としては、平行リ
ンク機構を利用した機械式のリンケージ装置が知られて
いる。このリンケージ装置は、昇降機構部分が大型化あ
るいは増量化するという問題を含むことから、同問題の
解決策として油圧式の自動水平調整装置、具体的にはセ
ルフレベリングバルブによる調整装置が提案されてお
り、その方式は、たとえば米国特許第4,561,342号明細
書及び図面に開示されている。第６図はこの米国特許明
細書に開示された油圧式の自動水平調整装置を回路図化
したものである。

これは、リフトシリンダ用方向切換弁51とダンプシリン
ダ用方向切換弁52と他のアタッチメント用方向切換弁53
との３つの方向切換弁を直列回路の形で含むコントロー
ルバルブ54の下流に、サーボ付き分流弁55を含むセルフ
レベリングバルブ56を設置したものであって、このサー
ボ付き分流弁55は、リフトシリンダ57の上昇時にロッド
側油室からの排出油を分流すべく機能する第１の位置ａ
と、下降時にリフトシリンダ用方向切換弁52からの作動
油の全量をリフトシリンダ57のロッド側油室にバイパス
すべく機能する第２の位置ｂとにサーボ手段により切換
えられるようになっている。

すなわち、リフトシリンダ用切換弁52を上昇側に切換え
たときは、リフトシリンダ57のロッド側油室から排出さ
れる油の一部を分流弁55の第１の位置ａを経てバケット
シリンダ58のボトム側油室に送る一方、残りの油をリフ
トシリンダ用方向切換弁52を経てタンク59に戻すことに
よって、バケットをリフト量に対応して前傾方向に傾動
させて同バケットを水平状態に保持するものであり、ま
た、リフトシリンダ用方向切換弁52を下降側に切換えた
ときは、分流弁55の第２の位置ｂを経てリフトシリンダ
57のロッド側油室に供給するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したサーボ付き分流弁55による方式のものは、第１
の位置ａと第２の位置ｂとに切換えることによって同分
流弁55に分流機能とバイパス機能との２つの機能を持た
せたものであることから、バケット下降時の下降速度が
遅くなるという点に問題がある。すなわち、バケット下
降時において、リフトシリンダ用方向切換弁52から送ら
れた作動油は、分流弁55の“絞り”作用を受けてその流
量を制限されるため、リフトシリンダ57の作動速度が低
下し、作業能率が悪化することになる。

そこで本発明は、以上の問題に鑑み、ブームの下降速度
を速くすることを、その目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題を解決するための本発明は、リフトシリンダ用
方向切換弁及びダンプシリンダ用方向切換弁を直列回路
の形で含むコントロールバルブの下流側にセルフレベリ
ングバルブを備え、このセルフレベリングバルブの分流
弁によりリフトシリンダのロッド側油室からの排出油を
所定の比率で調整流量と余剰流量とに分流し、調整分流
油をダンプシリンダのボトム側に送ることによりバケッ
トの自動水平調整を可能としたブーム昇降制御装置にお
いて、前記分流弁の流入口側と調整流出口側とをバイパ
ス管路により連絡するとともに、このバイパス管路には
開閉用の切換弁を設け、同切換弁を、リフトシリンダの
下降作動時には開放位置に保持し、上昇作動時には閉止
位置に切換える構成としたことを要旨とする。

（作用） リフトシリンダ用方向切換弁を上昇位置へ操作したとき
は、油圧ポンプからの作動油がリフトシリンダのボトム
側油室に送られ、それに対応してバイパス管路の切換弁
が閉止位置に切換え作動される。従って、ロッド側油室
からの排出油は、分流弁によって予め設定された調整流
量がダンプシリンダのボトム側油室に送られ、余剰油が
タンクに戻される。このことによりバケットはその上昇
量に対応した分だけ前傾方向に傾動され、水平位置に保
持される。

一方、リフトシリンダ用方向切換弁を下降側に操作した
ときは、バイパス管路の切換弁は開放位置に保持され、
油圧ポンプからの作動油はこのバイパス管路を通ってリ
フトシリンダのロッド側油室に供給される。従って、こ
の場合のリフトシリンダの下降速度は、セルフレベリン
グバルブの分流弁の“絞り”の影響を全く受けないた
め、従来に比較して速くなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。第２図はショベルローダの概略を示し、車両本体１
のピラー２に基端部を上下回動可能に支持されたブーム
３はリフトシリンダ４により昇降作動されるようになっ
ており、また、ブーム３の先端に取付けられたバケット
５はダンプシリンダ６により前後方向に傾動されるよう
になっている。

第１図は本発明の制御装置の第１の実施例を示してい
る。油圧ポンプ７によりタンク８から汲み上げられて吐
出された作動油は、リフトシリンダ用方向切換弁９、ダ
ンプシリンダ用方向切換弁10、たとえば孔掘り作業に使
用されるアースオーガのようなアタッチメント用方向切
換弁11を直列回路として含むコントロールバルブ12によ
り流れ方向を制御される。このコントロールバルブ12
と、その下流側アクチュエータである、前記リフトシリ
ンダ４及びダンプシリンダ６とを接続する回路にはセル
フレベリングバルブ13が組込まれている。具体的にはリ
フトシリンダ用方向切換弁９はオープンセンタタイプの
４位置形であり、上昇位置ｃ、中立位置ｂ、下降位置
ａ、フロート位置ｄとを有し、管路14,15によりリフト
シリンダ４と接続される。また、ダンプシリンダ用方向
切換弁10はオープンセンタタイプの３位置形であり、前
傾位置ａ、中立位置ｂ、後傾位置ｃとを有し、管路16,1
7によりダンプシリンダ６と接続されている。

しかして、バケット５の自動水平調整用のセルフレベリ
ングバルブ13は、この実施例にあっては分流弁18と、２
つの切換弁19,20と、リリーフ弁21と、チェック弁22と
を含んで構成される。分流弁18は、その流入口がリフト
シリンダ４のロッド側油室と接続され、調整流出口が管
路23を介してダンプシリンダ６のボトム側油室に通じる
管路16に接続され、また、余剰流出口がリフトシリンダ
用方向切換弁９を介してタンク８に連通するよう組込ま
れる。なお、管路23には前記チェック弁22が挿入される
とともに、リリーフ弁21により設定圧に保持される。ま
た、分流弁18はパイロットライン24を経て作用する余剰
流出口側の圧力により調整流出口側の管路23を閉じる位
置に切換可能な構造を有する。

そして、分流弁18の流入口側と余剰流出口側とはバイパ
ス管路25によって連絡され、このバイパス管路25に前記
１つの切換弁19が挿入されている。この切換弁19は常に
はスプリングにより開放位置に保持されるとともにパイ
ロットライン26を経て開放側に管路15の圧力が作用する
ようになっており、そしてパイロットライン27を経て作
用するリフトシリンダ４のボトム側油室の圧力によって
閉止位置に切換えられるようになっている。また、他の
１つの切換弁20は、ダンプシリンダ６のロッド側油室と
リフトシリンダ用方向切換弁９とをつないでいる管路17
と、前記分流弁18の余剰流出口側とを接続する管路28に
組込まれており、常には閉止位置に保持され、パイロッ
トライン29を経て作用する分流弁18の調整流出口側の圧
力により開放位置に切換えられるようになっている。

本実施例は上述のように構成したものであり、以下その
作用を説明する。

（ブーム上昇時） リフトシリンダ用方向切換弁９を上昇位置ｃに切換える
と、油圧ポンプ７から吐出された作動油は管路14を経て
リフトシリンダ４のボトム側油室に送られ、ブーム３が
上昇される。このとき、ボトム側油室の圧力がパイロッ
トライン27を経てバイパス管路25の切換弁19に作用して
同切換弁19を閉止位置に切換えるため、リフトシリンダ
４のロッド側油室からの排出油はセルフレベリングバル
ブ13における分流弁18に入り、バケット５の角度を一定
に保持すべく予め設定された比率で分流される。

そして、調整流出口側の分流油は管路23から管路16に至
るが、このとき管路16の一端はダンプシリンダ用方向切
換弁10が中立位置にあって塞がれているため、ダンプシ
リンダ６のボトム側油室に送られ、バケット６が前傾方
向に傾動される。つまり、バケット５はブーム３の上昇
に対応して水平姿勢を保持するように自動調整される。
なお、このとき調整流出口側の分流油が通る管路23内の
圧力がパイロットライン29を経て切換弁20に作用するた
め、同切換弁20は開放位置に切換えられる。一方、余剰
流出口からの分流油は管路15を通り、リフトシリンダ用
方向切換弁９を経てタンク８に戻る。また、ダンプシリ
ンダ６のロッド側油室の油は管路17を通って排出される
が、同管路17の一端はダンプシリンダ用方向切換弁10が
中立位置ｂにあって塞がれていることから、管路28から
前記の如く開放位置に切換えられた切換弁20を経由して
管路15に至り、これよりリフトシリンダ用方向切換弁９
を経てタンク８に戻る。

なお、ブーム５の上昇中において、ダンプシリンダ６が
バケット５内重量のためにオーバースピードになった場
合には、同ダンプシリンダ６のボトム側油室が負圧状態
を起こしそうになると、リフトシリンダ４のロッド側油
室の圧力が０に降下し、その圧力降下によりパイロット
ライン29の圧力が無くなり切換弁20はスプリングにより
閉止位置に切換えられて管路28の流れを遮断するため、
リフトシリンダ４のロッド側油室からの油の排出が阻止
される。そのため、ダンプシリンダ６のボトム側油室の
圧力が十分に上がるまで同ダンプシリンダ６の作動は一
時停止し、圧力が上昇した時点で再び元の動作に戻る。

また、ダンプシリンダ６がリフトシリンダ４の上昇途中
でストロークエンドに達したような場合には、分流弁18
の調整流出口側からの分流油は管路23,16の油流れが阻
止されることに伴い、リリーフ弁21を経てタンク８に戻
る。

（ブーム下降時） リフトシリンダ用方向切換弁９を下降位置ａに切換える
と、油圧ポンプ７から吐出された作動油は管路15を経て
セルフレベリングバルブ13の切換弁19に至る。このと
き、パイロットライン27の圧力は０であるため、同切換
弁19はスプリング及びパイロットライン26を経て管路15
内圧力を受け、開放位置に保持されるため、作動油はバ
イパス管路25を通ってリフトシリンダ４のロッド側油室
に送られ、ブーム３が下降する。一方、リフトシリンダ
４のボトム側油室の排出油は管路14を通り、リフトシリ
ンダ用方向切換弁９を経てタンク８に戻る。すなわち、
バケット５の下降時には、油圧ポンプ７からの作動油を
バイパス管路25を経由してリフトシリンダ４のロッド側
油室に送ることから、セルフレベリングバルブ13が無い
場合と同等の速い下降速度を得ることができる。

要するに、この実施例によれば、ブーム上昇時にはセル
フレベリングバルブ13によってバケット５の自動水平調
整を行なうことができ、またブーム上昇時及び下降時に
は分流弁18を通ることなく、バイパス管路25を通ってリ
フトシリンダ４に送られることから、セルフレベリング
バルブ13が無い場合と同等の速い速度で上昇及び下降す
ることが可能となる。

つぎに、本発明の他の実施例を第３図に基づいて説明す
る。前述の実施例はブーム上昇時に限り自動水平調整を
行なう例であるが、この第３図に示した実施例をブーム
上昇時のみならずブーム下降時にも自動水平調整が行な
われるようにしたものである。すなわち、セルフレベリ
ングバルブ13は、前述の実施例に示す構成に加え、リフ
トシリンダ４のボトム側回路に、分流弁30と、２つの切
換弁31,32と、リリーフ弁33と、チェック弁34とを含む
構成となっている。しかして、分流弁30はその流入口が
リフトシリンダ４のボトム側油室と管路35により接続さ
れ、調整流出口がチェック弁34を挿入した管路36を介し
て管路28に接続され、また、余剰流出口がリフトシリン
ダ用方向切換弁９側の管路14に通じている。なお、管路
36内の圧力を設定圧に保持するためのリリーフ弁33は、
同管路36と油圧ポンプ７の吸込み管路7aとを接続した管
路43に設けられている。また、分流弁30はパイロットラ
イン37を経て作用する余剰流出口側の圧力により調整流
出口側の管路36を閉じる位置に切換可能な構造を有す
る。

そして、分流弁30の流入口側と余剰流出口側とはバイパ
ス管路38によって連絡され、このバイパス管路38に前記
１つの切換弁31が挿入されている。この切換弁31は常に
はスプリングにより開放位置に保持されるとともにパイ
ロットライン39を経て開放側に管路14の圧力が作用する
ようになっており、そしてパイロットライン40を経て作
用するリフトシリンダ４のロッド側油室の圧力によって
閉止位置に切換えられるようになっている。また、他の
１つの切換弁32は、リフトシリンダ４のロッド側回路に
おける分流弁18の調整流出口側の管路23と、ボトム側回
路における分流弁30の調整流出口側の管路14とを接続す
る管路41に設けられ、常には閉止位置に保持され、パイ
ロットライン42を経て作用する分流弁30の調整流出口側
の圧力により開放位置に切換えられるようになってい
る。

この実施例は上述のように構成したものであり、従っ
て、ブーム３を上昇すべくリフトシリンダ用方向切換弁
９を上昇位置ｃに切換えると、油圧ポンプ７から吐出さ
れた作動油は管路14を経てセルフレベリングバルブ13に
おけるボトム側回路の切換弁31に至る。このとき、パイ
ロットライン40の圧力は０であるため、同切換弁30はス
プリング及びパイロットライン39を経て管路14内圧力を
受け、開放位置に保持されるため、作動油はバイパス管
路38から管路35を通ってリフトシリンダ４のボトム側油
室に送られ、ブーム３が上昇する。

このとき、ボトム側油室の圧力がパイロットライン27を
通してロッド側回路におけるバイパス管路25の切換弁19
に作用して同切換弁19を閉止位置に切換えるため、リフ
トシリンダ４のロッド側油室からの排出油はセルフレベ
リングバルブ13における分流弁18に入り、所定の比率で
分流され、その後は前述の実施例と同様に作用してバケ
ット５の自動水平調整が行なわれる。なお、このときリ
フトシリンダ４のロッド側油室の油はバケットシリンダ
６を作動させるために中圧となっており、これがパイロ
ットライン40を通して前記切換弁31を閉止する向きに作
用することになるが、同切換弁31は開放方向にスプリン
グ力のほかリフトシリンダ４のボトム側の高圧をパイロ
ットライン39を通して受けているため、開放位置に保持
される。

一方、ブーム３を下降すべくリフトシリンダ用方向切換
弁９を下降位置ａに切換えた場合には、油圧ポンプ７か
ら吐出された作動油は前述の実施例と同様の経路を通っ
てリフトシリンダ４のロッド側油室に送られ、ブーム３
が下降することになるが、リフトシリンダ４のボトム側
油室の排出油は管路35を通り、ボトム側回路の分流弁30
に入り、上昇時と同様に所定の比率で分流され、調整流
出口側の分流油は管路36からチェック弁34、管路17を経
てダンプシリンダ６のロッド側油室に送られ、バケット
５が後方に傾動される。すなわち、バケット５は下降し
ながら自動水平調整されることになる。なお、余剰流出
口側の分流油は管路14を通り、リフトシリンダ用方向切
換弁９を経てタンク８に戻る。また、このとき、切換弁
30にはリフトシリンダ４のボトム側の圧力がパイロット
ライン27を通して閉止方向に作用するが、そのとき開放
方向にはそれよりも高圧のロッド側油室圧力がパイロッ
トライン40を通して作用しているので、切換弁30は開放
位置に保持される。

以上の如く、第３図に示した実施例によれば、ブーム３
の上昇時と下降時との両方に関して自動水平調整を行な
うことが可能であり、そしてそのときのブーム３の昇降
は、油圧ポンプ７からリフトシリンダ４に送られる作動
油がバイパス管路38あるいは25を通ることから、セルフ
レベリングバルブ13が無い場合と同等の速い速度で行な
うことができる。

つぎに、本発明のさらに他の実施例を第４図に基づいて
説明する。

この実施例は、前述の第３図に示した実施例におけるセ
ルフレベリングバルブ13の内部回路の一部に変更を加え
たものである。図示のように、ダンプシリンダ６のロッ
ド側油室に通じる管路17に接続された切換弁20用の管路
28の一端を、リフトシリンダ４におけるボトム側回路の
リリーフ弁33の出口側に接続し、また、ダンプシリンダ
６のボトム側油室に通じる管路16に接続された切換弁32
用の管路41の一端を、リフトシリンダ４におけるロッド
側回路のリリーフ弁21の出口側に接続したものであり、
その他の構成については第３図に示した実施例と全く同
一となっている。

従って、第４図に示す実施例によれば、ブーム３の昇降
とバケット５の前後傾とを同時に操作する場合におい
て、“上昇・後傾”と、“下降・前傾”の同時操作時の
みならず、“上昇・前傾”と、“下降・後傾”との同時
操作時にも自動水平調整をキャンセルすることができ
る。

すなわち、“上昇・前傾”の同時操作時、つまりリフト
シリンダ用方向切換弁９を上昇位置ｃに、またダンプシ
リンダ用方向切換弁10を前傾位置ａに操作した場合に
は、リフトシリンダ４のロッド側油室からの排出油は分
流弁18によって所定の比率で分流されるが、一方の調整
流出口側の分流油は、管路23を経て管路16に至り、ま
た、他方の余剰流出口側の分流油は管路15からリフトシ
リンダ用方向切換弁９を経てダンプシリンダ用方向切換
弁10に送られ、これより管路16に至り、結果として両分
流油は管路16において合流してダンプシリンダ６のボト
ム側油室に送られる。つまり、リフトシリンダ４のロッ
ド側油室からの排出油は、その全量がダンプシリンダ６
のボトム側油室に送られるため、ダンプシリンダ６は自
動水平調整時よりも大きいストロークで作動し、バケッ
ト５を前傾することができる。

また、“下降・後傾”同時操作時、つまりリフトシリン
ダ用方向切換弁９を下降位置ａに、またダンプシリンダ
用方向切換弁10を後傾位置ｃに操作した場合には、油の
流れ方向が上述と全く逆になるだけであって、作動自体
は“上昇・前傾”時と同様となる。すなわち、リフトシ
リンダ４のボトム側油室からの排出油は、その全量がダ
ンプシリンダ６のロッド側油室に送られるため、ダンプ
シリンダ６は自動水平調整時よりも大きいストロークで
作動し、バケット５を後傾することができる。

そして、上述の作動時におけるブーム３の昇降速度は、
油圧ポンプ７からの作動油がバイパス管路38あるいは25
を通してリフトシリンダ４に送られることから、セルフ
レベリングバルブ13の影響を受けない速い速度となり、
また、通常のリフトシリンダ用方向切換弁９を単独で操
作する昇降操作時におけるバケット５の自動水平調整作
用ならびにブーム３の昇降速度については前述の実施例
と同様である。

なお、第１図、第３図及び第４図に示した各実施例で
は、リリーフ弁21,33を経由した油を油圧ポンプの吸込
み側又はタンク８への戻り側に送る回路に構成したが、
これを第５図に示すように、コントロールバルブ12にお
ける３連目のアタッチメント用方向切換弁11のポンプポ
ートに送る油圧回路に変更しても良い。そして、このよ
うな油圧回路としたときは、同時操作時において、アタ
ッチメントのアクチュエータ、たとえばアースオーガ回
転駆動用の油圧モータを作動させることが可能となる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ショベルローダ
のブーム昇降制御装置において、ブームの上昇作業のみ
ならず、下降作業をセルフレベリングバルブが無い場合
と同等の速い速度で行ない得るので、作業能率を向上す
る上で大きく役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブーム昇降制御装置の実施例を示す油
圧回路図、第２図はショベルローダの概略側面図、第３
図は本発明の他の実施例を示す油圧回路図、第４図は本
発明のさらに他の実施例を示す油圧回路図、第５図はリ
リーフ弁を経由する油の戻り回路に関する変更例を示す
油圧回路図、第６図は従来例を示す油圧回路図である。 ３……ブーム、４……リフトシリンダ ５……バケット、６……ダンプシリンダ ７……油圧ポンプ ９……リフトシリンダ用方向切換弁 10……ダンプシリンダ用方向切換弁 12……コントロールバルブ 13……セルフレベリングバルブ 18……分流弁、19……切換弁 25……バイパス管路、30……分流弁 31……切換弁、38……バイパス管路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リフトシリンダ用方向切換弁及びダンプシ
   リンダ用方向切換弁を直列回路の形で含むコントロール
   バルブの下流側にセルフレベリングバルブを備え、この
   セルフレベリングバルブの分流弁によりリフトシリンダ
   のロッド側油室からの排出油を所定の比率で調整流量と
   余剰流量とに分流し、調整分流油をダンプシリンダのボ
   トム側に送ることによりバケットの自動水平調整を可能
   としたブーム昇降制御装置において、前記分流弁の流入
   口側と調整流出口側とをバイパス管路により連絡すると
   ともに、このバイパス管路には開閉用の切換弁を設け、
   同切換弁を、リフトシリンダの下降作動時には開放位置
   に保持し、上昇作動時には閉止位置に切換える構成とし
   たショベルローダのブーム昇降制御装置。