JPS62160323A - 油圧ショベルのフリー旋回油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、慣性力の大きい油圧駆動回転体のフリー旋
回を選択的に行うことのできる油圧システムに関する。

従来の技術 従来から油圧ノヨヘルはそのフロントアクノチメントを
取かえることにより本来の用途であるバックホウ、ロー
ディングショベルなどの土工機械としてのみならず、移
動式クレーンの性格を有する荷役作業機域としても巾広
く利用されることが多いが、上部旋回体の旋回駆動シス
テムの機能は、最も汎用的に使用される土工機械に適し
た性能を付与していた。すなわち、旋回操作レバを旋回
位置から中立位置に復帰させると、自動的に旋回体の慣
性工２ルギを油圧モータの油圧ブレーキ１−ルりにより
吸収し、強制的に停止、保持せしめる方式の油圧回路方
式を採用し、土工作業の安全性とサイクルタイムの向上
に役立たせている。この種の油圧回路の実施例は第６図
に示すようなもので、旋回用油圧モータ５操作用手動レ
バ操作式油圧切換弁４を、図のＡ位置またはＢ位置に切
換えることにより、旋回モータ５は正または逆の方向に
回転し、旋回ピニオン、ギヤなどにより上部旋回体を旋
回せしめる。油圧切換弁４を、旋回イ１動中に中立位置
すなわちＣ位置にすると、メインポンプ２からの圧油供
給は断たれ、旋回モータ５の油の流入、流出口に通ずる
油路６．７は共に油圧切換弁４のスプールで閉止される
が、上部旋回体の回転慣性により、旋回モータ５は強制
的に回転されるので、一方のポートから油を吸入し、高
圧となって他方のポートから吐出される。この吐出した
高圧油はリリーフ弁８′または８を通り低圧側の油路６
または７にリリーフし、再び油圧モータ５の反対側のポ
ートから吸入される。この動作を反復し、圧油がリリー
フ弁８．８′を通過し低圧となる間に、上部旋回体の回
転慣性エネルギが消費され次第に速度は低下し、遂には
停止しその位置を保持するようになる。すなわち、油圧
ショベルの上部旋回体を旋回させた状態から油圧切換弁
４をＣ位置に切換えると油圧モータ５には自動的に油圧
制動トルクが発生し、上部旋回体の旋回速度を減速し、
短時間で停止させる能力を与えである。なお、油圧モー
タ５が制動トルクを発生するためには、該油圧モータ５
の作動部油室に油が充満していなければならず、制動中
に油密部から洩れ、回転中の油が不足すると制動トルク
を発揮し得なくなるので、これを防止するため、油路６
および７にはチェック弁９．９゛を介して旋回モータそ
の他のアクチュエータからの主戻り回路１０の油を油路
１１を経て常時補給を行い、また反面、油圧切換弁４が
中立位置Ｃとなったとき、何等かの原因で油路６．７に
異常高圧が閉込められないようリリーフ弁１２．１２゛
が設けである。

以上のような油圧回路構成の上部旋回体駆動システムに
おいては、土工機械または一部の荷投機械としては長所
となるが、反面フロントアタッチメントを変更し、他の
用途に利用するときは、作業操作上短所となることも往
々にしである。例えば、第２図に示すプーム３４、アー
ム３５、バックホウパケット３６を備えた一般の油圧バ
ックホウでは、プーム３４、アーム３５、バックホウパ
ケット３６を操作して土砂を掬い込み、旋回をして土砂
をｉｉｓ車または所定の位置に移動させるときには、旋
回操作レバを中立にするのみで自動的に旋回ブレーキが
かかり、所定の位置に停止させることは容易であり、ま
た停止後は車体が成程度傾斜しているような場合でも、
何等の操作をすることなく小時間定位置を保つこともで
きるので有効である。反面、第３図に示すように、アー
ム３５の先端にウィンチボックス３７を取付ｋＪ、ワイ
ヤロープ４０によりフックブロック３８をつるし、つり
荷３９の荷役をする作業においては、つり荷３９をつり
上げ上部旋回体を旋回して所定の位置に移動させ、旋回
操作レバを中立に戻すと、上部旋回体と一体となって動
くウィンチボックス３７は旋回ブレーキ力により大きい
減速度をもって停止しようとし、つり荷３９は慣性力に
より振子運動を起す結果となり、所定の位置決めは至難
である。従来、このようなアク・７チメントを装備した
機械には熟練した運転員が慎重に、ゆっくりと旋回の加
速、減速をして、つり荷３９に振子運動が起らないよう
な運転をしたり、また、つり荷３９の振子運動に合わせ
て旋回動作を追随させて振れを止めるなど、高度の技量
が必要で、さもなくばサイクルタイムの低下にもなって
いた。

また、荷役作業においても第４図に示す如く、アーム４
１の先端に木材その他の掴み具４２を直接取付けた形式
の荷投機械では、旋回ブレーキ力が働いても振子運動は
起り難く、むしろ成程度強制的に旋回停止をさせたほう
がサイクルタイムの向上、荷物の位置決めが容易となる
ものである。

発明が解決しようとする問題点 上述の如く、油圧ショベルのフロントアタッチメントを
装備がえして種々な用途に使用する場合、その作業内容
により旋回操作レバを中立にしたとき、旋回ブレーキ力
が作用することが長所であったり、短所であったりする
ことがあるので、１台の油圧ショベルにおいて、旋回操
作レバ中立時の自動ブレーキ性能とフリー旋回性能とを
、Ｎ単な操作のみで自由に選択操作ができる油圧回路シ
ステムを実現しようとするものである。

問題を解決するための手段 以上の機能を持たせるため、この発明は次のような油圧
・電気回路構成としている。

すなわち、油圧モータの圧油流人・流出ポートに連なる
１対の作動油路の間にシャトル弁と、該シャトル弁の出
口ポートから上記油圧モータの作動油路への油の補給回
路に連通ずる油路を構成する。そうして、杉油路の途中
には、常時は内部油路は開路されているがパイロット正
によって閉路されるパイロット切換弁（以下旋回フリー
弁と呼称する。）と、電気信号、油圧信号または手動に
より内部油路を開閉する切換弁とを設ける。また、上記
パイロット切換弁のパイロット油室には、油圧モータ作
動用手動操作レバ式油圧切換弁の操作レバに連動し、該
操作レバが中立位置のときにのみ電気回路が開路する如
きリミットスイッチからの電気信号により内部油路を開
閉する電磁切換弁を経て、パイロットポンプの吐出圧油
を導く。

作用 １対の油圧モータ作動油路の間に設けたシャトル弁の出
口ポートと油の補給回路との連通油路の途中にある切換
弁を、電気信号、油圧信号または手動により切換え開路
状態にする。

この状態で、旋回操作レバが中立位置でリミットスイッ
チの電気回路が開路されているとき、すなわち、旋回操
作をしていないときは、電磁切換弁は励磁されず、内部
油路はパイロ７）ポンプからの圧油を遮断し、旋回フリ
ー弁のパイロット油室に圧油が供給されないので開路状
態を保持しており、油圧モータ作動油路の一方の油路は
シャトル弁、旋回フリー弁、切換弁および補給回路用の
チェック弁を通り他方の油圧モータ作動油路に連通ずる
。その結果、油圧モータに圧油を供給する１対の作動油
路は、相互に連通し、油圧モータは外力により容易に回
転させられる。

次いで、旋回操作レバに連動するりミントスイッチの電
気回路が閉路されたとき、すなわち、旋回操作を開始す
ると、電磁切換弁が励磁され、パイロットポンプからの
圧油は該電磁弁の内部油路を通り旋回フリー弁のパイロ
ット油室に流入し該旋回フリー弁を閉じ、１対の油圧モ
ータ作動回路は相互に、前記シャトル弁により遮断され
、それぞれ独立回路状態となるので、旋回モータ作動時
は通常の旋回加速がなされる。旋回起動後において、操
作レバを中立に戻すと再び旋回フリー弁が開路し、フリ
ー旋回状態の回路に復帰する。

また、前記連通油路の途中にある切換弁を電気信号、油
圧信号または手動により閉路位置にすると、油圧モータ
作動用の操作レバの位置如何にかかわらず、１対の油圧
モーフ作動油路は独立回路となり、第６図に示す通常の
油圧ショベルの旋回システムと同様の回路状態となる。

実施例 この発明の実施例を図面を参照しながら説明す第１図は
本発明の実施例を示す油圧・電気回路図であり、ｌはメ
インポンプ２、パイロットポンプ３を駆動するエンジン
で、タンク２１からサクションストレーナ１９を経て油
を吸入し、吐出油はリリーフ弁１７で調圧され旋回モー
タ５作動用の手動操作レバ式油圧切換弁４に通じ、該切
換弁４の操作レバ２５が中立、すなわち、Ｃ位置のとき
には、圧油はＣ位置開放油路、油路２４を通り他の油圧
切換弁（図示せず）に達し、更に他の油圧切換弁群の戻
り油路と合流して主戻り回路１０となってタンク２１へ
流入する。油圧切換弁４の操作レバ２５を押・引すると
、該油圧切換弁４のスプールが移動し、ＡまたはＢ位置
に切換わりメインポンプ２の吐出圧油は油路６、油圧モ
ータ５、油路７、油圧切換弁４のＡ位置通路を経てタン
ク２１へ、或いは油路７、油圧モーフ５、油路６、油圧
切換弁４のＢ位置通路を経てタンク２１へと流れ、油圧
モータ５を正転または逆転させる働きをする。８．８゛
はそれぞれ油路６から７へ、および油路７から６へ向は
開放されるようになっているリリーフ弁であり、慣性の
大きい油圧ショベル上部旋回体を油圧モータ５により旋
回せしめた後、急に油圧切換弁４をＣ位置にしたとき油
路６．７が閉止され高圧が発生することを防止し、更に
リリーフ動作中に一定の制動トルクを油圧モータ５に与
えるためのものである。また油路６．７に向け、それぞ
れチェック弁９．９゛が、主戻り回路ｌＯから油路１１
を通って油を補給する向きに設けであるので、油路６．
７、油圧モータ５の内部作動油室内には常に油が充満し
、油圧モータ５が外力により駆動されても空転しないよ
うになっている。更に、油路６．７にはそれぞれリリー
フ弁１２．１２’が設けてあり油圧切換弁４がＣ位置に
なったとき、作動回路に異常とじ込め圧が発生すること
を防止しており、その設定圧力は、−・般にリリーフ弁
８．８゛の設定圧よりも高くしである。

一方、バイロフトポンプ３の圧油は後述の旋回フリー弁
１４作動用のパイロット油圧源、旋回ブレーキ装置２３
を併設したときの作動油圧源その他に利用されるもので
、その回路圧を一定値に保つために、リリーフ弁１８を
有しており、フィルタ２０、油路２８を具えている。

また、１対の油路６．７を連通する如く設けた油路の中
間には、油路６が高圧となったときは、低圧側の油路７
への通路を遮断し、油路７が高圧となったときは低圧側
の油路６への通路を遮断して、高圧側の油路を出口ポー
トに通ぜしめるシャトル弁１３があり、該シャトル弁１
３の出口ポートは油路３０，３１．３２により補給油路
１１に向け、電磁切換弁１５、旋回フリー弁１４（パイ
ロット切換弁）を介して連通している。油路３０．３１
の間にある電磁切損弁１５は、スイッチ２２により内部
油路が開閉し、油路３１．３２の間にある。旋回フリー
弁１４のパイロット油室には、油圧モータ５作動用油圧
切換弁４の操作レバ２５に連動して、該操作レバ２５が
中立位置では内部電気回路を開路し、前傾または後傾さ
せると閉路となるリミットスイッチ２６の電気信号を電
線２７を経由して受信し、内部油路を開閉する電磁切換
弁１６の出口ポートが油路３３により通じている。また
、パイロット油圧源油路２８から分岐した油路２９は、
上記電磁切換弁１６の入［■ポートに通じ、該電磁切換
弁１６励磁されると油路２９．３３は連通し励磁が中断
されると油路２９は遮断され、油路３３はタンク２１に
通じる。

なお、スイッチ２２は、運転席付近の操作し易い位置に
配置してあり、運転車の自由意志により容易に電磁切換
弁１５を切換えられるようになっている。

次に、以上の構成からなる油圧・電気回路における作動
について詳述する。

先づ、スイッチ２２が開路状態で電磁切換弁１５が励磁
されないときを説明すると、該電磁切換弁１５のスプー
ルはＤ位置であり油路３０，３１は遮断されているので
、シャトル弁１３により選択された油路６．７のうち高
圧側の圧油は補給油路１１に流入せず、従って油路６．
７は独立回路を形成する。この状態においては、旋回操
作レバ２５を操作し、油圧切換弁４がＡまたはＢ、或い
はＣ位置となり、油圧モータ５を正転または逆転させた
り、或いは上部旋回体の慣性力に抗して減速したり停止
保持をしたりするときは、先に述べた第６図の通常の油
圧ショベルと同様の旋回油圧回路状態を維持している０
次いで、スイッチ２２を閉路し、電磁切換弁１５を励磁
すると、該電磁切換弁１５はＥ位置に切換わり、旋回操
作レバ２５が中立すなわち、リミットスイッチ２６が開
路しているときは、電磁切換弁１６のスプールはＦ位置
を維持し、旋回フリー弁１４のパイロット油室はタンク
２１に通じ、該旋回フリー弁１４の内部油路は開路して
いるので、油圧モーフ５の作動油路６．７はそれぞれ、
一方の圧油がシャトル弁１３の出口ポート、油路３２、
旋回フリー弁１４、油路３１電磁切換弁１５のＥ位置通
路、油路３０、チェック弁９または９′を経て、自由に
他方の油路７または６に流入し得るものであり、油圧モ
ータ５は外力により正逆何れの方向にもフリー回転が可
能である。

この状態から、油圧モータ５を回転させようとして操作
レバ２５を前後傾させ、リミットスイ・ノチ２６の内部
電気回路が閉路となると、電磁切換弁１６は励磁され、
スプールはＦ位置から０位置に切換わるので、パイロッ
トポンプ３からの圧油は油路２ｇ、′ｒＬ磁切換弁１６
のＧ位置油路、油路３３を通り旋回フリー弁１４のパイ
ロン］・油室に流入し、該旋回フリー弁１４の内部油路
を閉路する。その結果、油圧モータ５の作動油路６．７
は、スイッチ２２を開路したときと同様の油圧回路状態
に復帰し、油圧切換弁４を経由して送られてくる圧油に
より油圧モータ５は起動を始める。油圧モータ５の回転
にともない、慣性の大きい上部旋回体も旋回し、次いで
所定の位置に停止せしめるため、操作レバ２５を中立位
置に戻すと、油圧切換弁４はＣ位置となり油圧モータ５
への送油、排出を停止し、油路６．７に通じるポートを
遮断すると同時に、操作レバ２５に連動するり、ミツト
スイッチ２６の内部電気回路は開路し、電＆”を切換弁
１６のスプールは０位置からＦ位置に切換わり、パイロ
ットポンプ３から油路２９を経て送られる圧油は遮断さ
れ、旋回フリー弁１４のパイロ７）油室は油路３３、電
磁切換弁１６のＦ位置油路を通ってタンク２１に連通ず
るので、該旋回フリー弁１４の内部油路は開路となる。

従って、油圧モータ５の作動回路は前述のフリー回転時
と同様の油圧回路構成となる。その結果として、油圧モ
ーフ５は上部旋回体の慣性によりフリー回転を続け、ブ
レーキトルクを発生しないので、第３図の如きアタッチ
メントを垂下しているときも、その先端の荷振れは起ら
ない。また惰力のついた上部旋回。

体をゆっくりと停止させるときは、旋回操作レバを逆旋
回の方向に徐々に或いは断続的に操作するか、または第
１図の油圧・電気回路図に付記したように、旋回モータ
５軸上に設けた油圧リリーズ式などの旋回ブレーキ装置
２３を備えておき操作する方法をとってもよい。

第５図は本発明の第２実施例を示す油圧・電気回路図で
あり、旋回フリー回路に切換える操作を油圧パイロット
方式にしたものである。すなわち、電磁切換弁１５にか
えてパイロット切換弁１５゛を、スイッチ２２にかえて
ディテントタイプの２位置手動切換弁２２゛を使用し、
油圧源はパイロットポンプ３の吐出側油路２８から分岐
した油路２９を経て切換弁２２゛へ、また、該切換弁２
２″の出口ポートとパイロット切換弁１５゛のパイロッ
ト油室とを油路により連通させる。第２実施例において
も、操作方法、作用、効果とも第１実施例と全く同様で
ある。

なお、第１実施例、第２実施例における旋回フリー回路
に切換える操作をするスイッチ１５または切換弁１５′
は、必ずしも電気・油圧により操作する方式の切換弁で
ある必要はなく、切換操作可能位置が運転席付近の操作
し易い場所にあれば、手動操作方式の切換弁であっても
一向にさしつかえはない。

発明の効果 油圧ショベル上部旋回体の旋回システムに、この発明に
係る旋回油圧回路を具備しておくと、フロントアタッチ
メントを変更し、作業内容が異った場合においても、同
一機械で、旋回自動ブレーキ機能、フリー旋回機能のど
ちらのｍ能をも、運転席近くのスイッチなどの操作のみ
で自由に選択できるので、各種作業条件に応じて最も安
全で、しかも能率のよい作業が不馴れな運転者にも容易
である。

４、図面のｆｉＪ　ｊｔＬな説明 第１図は本発明の第１実施例を示す油圧・電気回路図、
第２図は油圧式ハックホウの側面図、第３図は油圧ショ
ベルのフロントアタッチメントにクレーンを装備したと
きの側面図、第４図は油圧ショベルのフロントアタッチ
メントに掴み具を装着したときの側面図、第５図は本発
明の第２実施例を示す油圧・電気回路図、第６図は従来
の油圧ショベルの旋回システムの油圧回路図である。

３　・・・・・・・・パイロットポンプ４　・・・・・
・・・油圧切換弁 ８．８゛・・・・・・　リリーフ弁 ９．９”・・・・・・チェック弁 １２．１２゛・・・　リリーフ弁 １３・・・・・・・シャトル弁 １４・・・・・・・旋回フリー弁（パイロット切換弁）
１５・・・・・・・電磁切換弁 １５’・・・・・・・パイロット切換弁２２・・・・・
・・スイッチ ２２°・・・・・・・切換弁 ２５・・・・・・・操作レバ ２６・・・・・・・リミットスイッチ 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 手動操作レバを操作して油圧切換弁を切換えて油圧モー
   タを正転・逆転・停止させ、その回転力によって上部旋
   回体を旋回させる旋回駆動システムにおいて、該油圧モ
   ータの圧油流入・流出ポートに通ずる１対の作動油路の
   間にシャトル弁と、該シャトル弁の出口ポートと上記油
   圧モータに通ずる作動油路に油を補給する補給回路との
   間に油路を設け、該油路の中間には、常時は内部油路は
   開放され、パイロット圧により閉路するパイロット切換
   弁と、電気信号、油圧信号または手動操作により、内部
   油路を開閉する切換弁とを直列に配置すると共に、油圧
   モータ作動用手動レバ操作式油圧切換弁の操作レバに連
   動して、該操作レバが中立位置以外のときに電気回路を
   閉じるリミットスイッチからの電気信号により、パイロ
   ットポンプからの油路を開路し、常時は閉路となってい
   る電磁切換弁の出口ポートと前記パイロット切換弁のパ
   イロット油室との間に油路を設けたことを特長とする油
   圧ショベルのフリー旋回システム。