JPS5830855Y2 - 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バケツＩ〜、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、１０
．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に接続されたバ
ケツ１〜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はアース８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１１〜１３．２１〜２
４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・−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
を壁面に押し付けながら、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かで゛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
タを中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、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。

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Ｖ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、第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．第２の問題点が解消されている
。

しかし、シリンダ４０とモータ５０とを同時に作動した
ときには、シリンダ４０（アーム９８）を増速できない
。

さらに、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。

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、さらにアームの単独操作
時の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。

この目的を達成するため、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、そ
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りかつ上記第２のアクチ
ュエータに接続する回路に絞りを有する優先切換弁を接
続し、上記第１．のアクチュエータを作動したときには
、上記追加ポンプの圧油がタンクに戻され、−上記第２
のアクチュエータを作動したときには、上記追加ポンプ
の圧油が上記第２のアクチュエータに供給され、±７記
第１．第２のアクチュエータを同時に作動し７たときに
は、上記追加ポンプの圧油が一ヒ記第１．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
、３０ ａは追加ポンプ３ａに接続された追加切換弁グ
ループ、３２ ａは追加切換弁で、追加切換弁３２ ａ
は絞１） Ｅの前後の差圧によって切換制御される。

３１ ａ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３１ ａは、旋回油圧モータ５０
の管路ｍ、ｎ間に設けられたシャＩ〜ル弁Ｆを介し７て
、モータ５０の作動圧によって切換制御され、かつ優先
切換弁３１ ａの切換弁２３（シリンダ４０）に接続す
る回路に絞りＫが設けろｔ＋−ている。

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の最ド流に旋回切換弁２１が接続さ１１．最下流から
２番目にデー１８切換弁２３が接続されている。

そして、切換弁２１ど切換弁２３とを接続する並列回路
２にチェック弁Ｊが設けられており、切換弁２３とその
上流に位置するブーム増速用切換弁２２とを接続する並
列管路Ｚにチェック弁Ｇが設けられている。

さらに、４１は管路ａ、ｌ）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４
１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１，２，３ ａの圧油はそれぞれ切換弁グ
ループ１０，２０，３０ ａ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３２ ａ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に送らメ七、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３２ ａ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
縮画動作ともポンプ３ａの圧油によって増速される。

また、追加切換弁３２ ａはシリンダ４０の動きによっ
て制御されるがら、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、紋り
Ｅの前後の差圧が零もしくは追加切換弁３２ ａ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のみを操作しま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１ｎまたはｎを介してモータ５０に
供給される。

すると、モ・−夕５０の作動圧がシャＩ・ル弁Ｆ、パイ
ロワ１−管路ｑを介して優先切換弁３１ ａに送られ、
１憂先切換弁３１ ａに送ｔ、れ、優先切換弁３１ ａ
が右位置すなわち作動位置に切換わる。

しかし、追加切換弁３２ ａは中立位置でタンク１００
に油を導く管路ｇに接続しているから、追加切換弁３２
ａが左右いずれかの位置すなわち作動位置に作動しな
い限り、すなわちシリンダ４０が作動しない限り、ポン
プ３ａの圧油はタンク１００に戻される。

このようにして、アーム単独操作時には、ポンプ３ａの
圧油によりシリンダ４０が増速されるが、旋回単独操作
時には、旋回速度は従来の油圧回路と同様になる。

なお、管路Ｏ９ｐを介して切換弁２１゜２３に送られる
圧油は、チェック弁Ｊ、Ｇがあるために、切換弁２２
、２４に流れることはないので、シリンダ７０、モータ
９０が増速さｔＬることはなく、モータ５０、シリンダ
４０とシリンダ７０、モータ９０の複合操作時に、アク
チュエータの作動圧の大小によってポンプ３ａの流量が
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５０とシリンダ４０
に供給される。

そして、優先切換弁３１ ａ、追加切換弁３２ ａが作
動位置に切換わるから、管路Ｃと管路ｐとは絞りＫを介
して接続され、また管路Ｃと管路Ｏとは絞りのない状態
で接続され、がつ管路ｐ、０は管路Ｃと並列に接続され
る。

このため、モータ５０の作動圧が小さいときには、ポン
プ３ａの圧油は抵抗の小さい管路Ｏに流れ、モータ５０
に供給される。

そして、モータ５０の作動圧が絞りＫの抵抗に相当する
圧力より大きくなると、絞りＫの抵抗に相当する圧力で
モータ５０を保持しながら、ポンプ３ａの圧油でシリン
ダ４０を増速することができる。

したがって、パケット９７を壁面に押付けながら、アー
ム９８を作動させて掘削を行なうことができる。

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ｌ
１． ｌ ２．切換弁４１．管路ｌを介してアンロー
ド弁４２を作動するから、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３０ ａ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
利用することができる。

たとえば、ポンプ１，２の吐出流量が１００ ｌ ／ｍ
ｉｎで、ポンプ１，２の吐出圧力が１００ｋｇ／ｃｍ２
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５０１ ／ｍｉｎ、吐出圧力１００ ｋｇ／
ｃｍ２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７５ ｋｇ／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１５０ ｋｇ／Ｃｍ２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１００ｋｇ／ｃｍ２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３
ａ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
制御することができる。

なお、上述実施例においては、２つのポンプ１，２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５０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、上述実施例においては、切換弁グループ１０の
各切換弁１１〜１３を並列に接続した例について述べた
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
の単独操作時の速度が大きい。

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・・・・・・旋回切換弁、２３・・
・・・・アーム切換弁、３０ ａ・・・・・・追加切換
弁グループ、３１ ａ・・・・・・優先切換弁、３２
ａ・・・・・・追加切換弁、４０・・・・・・アーム油
圧シリンダ、４１・・・・・・切換弁、４２・・・・・
・アンロード弁、５０・・・・・・旋回油圧モータ、Ｅ
、Ｋ・・・・・・絞り、Ｆ・・・・・・シャトル弁、Ｇ
、Ｊ・・・・・・チェック弁。

Claims (5)

【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、そ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りかつ上
   記第２のアクチュエータに接続する回路に絞りを有する
   優先切換弁を接続し、上記第１のアクチュエータを作動
   したときには、上記追加ポンプの圧油がタンクに戻され
   、上記第２のアクチュエータを作動したときには」１記
   追加ポンプの圧油が上記第２のアクチュエータに供給さ
   れ、上記第１４第、２のアクチュエータを同時に作動し
   たときには、上記追加ポンプの圧油が上記第１，１２の
   アクチェ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）上記第１のアクチュエータを旋回油圧モータとし
   、上記第２のアクチュエータをデー１８油圧シリンダと
   し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ＩＥ’ｊｌ路。
3. （３）上記第１のアクチュエータ用切換弁ど上記第２の
   アクチュエータ用切換弁とを接続する並列管路および上
   記第２のアクチュエータ用切換弁とその上流に位置する
   切換弁とを接続する並列管路に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項または第２
   項記載の油圧ショベルの油圧回路。
4. （４）上記第２のアクチュエータの圧油供給管路に絞り
   を設け、その絞りの前後の差圧によって上記追加切換弁
   を切換制御することを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項、第２項または第３項記載の油圧ショベルの油
   圧回路。
5. （５）上記ポンプの吐出圧力が所定値以上になったとき
   上記追加ポンプをアンロードするアンロード弁を設けた
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項、第２
   項、第３項または第４項記載の油圧ショベルの油圧回路
   。