JPS6311491B2 - - 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、アーム２速用とし、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なわれない場
合があつた。このような欠点を補うために、従来
では、操縦者が各回路への供給油量を各方向制御
弁の開度を制御することによつて制御し、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、旋回加速時および
減速時のシヨツクを緩和し、スムーズに旋回加速
および減速できるようにすると共に、旋回とアー
ム引きあるいはブーム上げ等の同時作業時に、旋
回が下流の回路圧力の影響を受けずに、旋回優先
で適正に作業できるようにし、さらに走行時の偏
向を防止できるようにしたものである。

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。

第１図において、油圧ポンプP₁には、前記従
来回路と同様に、メインリリーフ弁１０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１１，１２，１３，１４を備えた
コントロールバルブV₁を介して左走行用モータ
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。

一方、油圧ポンプP₂には、従来のコントロー
ルバルブとは異なつたコントロールバルブV₂を
介して旋回モータM₃、右走行モータM₂、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、コントロールバルブV₂は、メインリ
リーフ弁２０と、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２１，２２，２
３，２４と、可変シーケンス弁４０とを具備して
いる。

旋回用方向制御弁２１は、旋回用リモコン弁５
０によつて切換えられるもので、該リモコン弁５
０は、レバー５１の矢印ＡまたはＢ方向への操作
角に応じて、油圧源５２から導入した一次側の圧
力に対して二次側管路５３，５４に導出する二次
圧力が制御される一対の可変減圧弁（図示省略）
を有し、該管路５３，５４に導出した二次圧力を
旋回用方向制御弁２１の両側パイロツト室に導い
て該弁２１を切換えるようにしている。

なお、走行以外の他の各方向制御弁１２，１
３，１４，２３，２４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。

可変シーケンス弁４０には、たとえば第２図に
示すような外部パイロツト式のバランスピストン
型リリーフ弁構造のものを用いる。すなわち、第
２図において、４１は弁本体、４２はバランスピ
ストン、４２ａは同ピストン背面のパイロツト
室、４３はばね、４４はパイロツト弁シート、４
５はパイロツト弁、４５ａはその背面のパイロツ
ト室、４６はパイロツト調整ばね、４７はプツシ
ユロツド、４７ａはその背面のパイロツト室を示
し、また、４０ａは入口ポート、４０ｂは出口ポ
ート、４０ｃは設定圧力制御用パイロツトポー
ト、４０ｄは外部パイロツトポート、４０ｅはド
レーン通路を示す。

この可変シーケンス弁４０の入口ポート４０ａ
には前記旋回用方向制御弁２１の入口側通路３１
から分岐させたパラレル通路３２を接続し、出口
ポート４０ｂには通路３３を介して旋回より下流
側の各方向制御弁２２，２３，２４のアンロード
通路３５およびパラレル通路３４，３６，３７を
接続し、該可変シーケンス弁４０にてブリードオ
フした油を下流の各方向制御弁２２，２３，２４
に流入できるようにし、かつ、前記旋回用リモコ
ン弁５０の二次側管路５３，５４に導出された二
次圧力のうち高圧側の圧力をシヤトル弁５５およ
び管路５６を介して設定圧力制御用パイロツトポ
ート４０ｃに導入することにより、該可変シーケ
ンス弁４０の設定圧力を制御できるようにし、さ
らに、旋回回路の両側管路６１，６２のうち高圧
側の圧力をシヤトル弁６３および通路６４を介し
て外部パイロツトポート４０ｄに導入することに
より、該可変シーケンス弁４０の外部ドレーンに
よる走行偏向を防止できるようにしている。

旋回モータM₃の両側管路と前記管路６１，６
２の間には、カウンタバランス弁６５と、オーバ
ーロードリリーフ弁６６，６７とを具備したブレ
ーキ弁を設けている。

上記回路において、リモコン弁５０の二次圧力
はレバー５１のＡまたはＢ方向への操作角度θに
応じて制御され、可変シーケンス弁４０の設定圧
力は該リモコン弁５０の二次圧力によつて制御さ
れるもので、該可変シーケンス弁４０の設定圧力
は常にオーバーロードリリーフ弁６６，６７の設
定圧力よりも小さく、かつ、該可変シーケンス弁
４０の最高設定圧力はメインリリーフ弁２０の設
定圧力よりも小さくなるように制御される。

さらに具体的には、メインリリーフ弁２０の設
定圧力を250Kg／cm²とし、オーバーロードリリー
フ弁６６，６７の設定圧力を220Kg／cm²とし、リ
モコン弁５０の二次圧力をレバー５１のＡまたは
Ｂ方向の操作角度に応じて第３図に示すように４
〜30Kg／cm²の範囲で制御し、このリモコン弁５０
の二次圧力に応じて可変シーケンス弁４０の設定
圧力を第４図に示すように０〜210Kg／cm²の範囲
で制御する。

次に上記回路の動作について説明する。

まず、旋回用リモコン弁５０のレバー５１を矢
印Ａ方向に倒すと、リモコン弁５０の二次側管路
５３に圧力が発生し、この二次圧力が矢印A₁方
向に導かれ、旋回用方向制御弁２１が上位置に切
換えられ、油圧ポンプP₂の吐出油が矢印A₂方向
に導かれ、カウンタバランス弁６５を経て旋回モ
ータM₃に流入する通路が構成されると同時に、
リモコン弁５０の二次圧力はシヤトル弁５５を経
て矢印A₃方向にも導かれ、可変シーケンス弁４
０の設定圧力が上昇し、これに伴つて油圧ポンプ
P₂の吐出圧力が上昇し、この圧力で旋回が加速
される。

この場合、レバー５１の矢印Ａ方向への操作角
度に応じてリモコン弁５０の二次圧力が制御さ
れ、またこの二次圧力によつて可変シーケンス弁
４０の設定圧力が制御され、さらにこの設定圧力
によつて油圧ポンプP₂の吐出圧力が制御される。
従つて、レバー５１の矢印Ａ方向への操作角度が
小さいときは、油圧ポンプP₂の吐出圧力が低圧
となり、低圧で旋回を加速し、該操作角度を大き
くすれば油圧ポンプP₂の吐出圧力が高圧となり、
高圧で旋回を加速でき、さらに、該操作角度を中
立から次第に大きくすることによつて、旋回を
徐々に加速し、シヨツクが少なくスムーズに加速
でき、かつ、該レバー５１の操作によつて旋回加
速時のトルクコントロールを行なうことができ
る。

ところで、上記旋回加速時において、レバー５
１をその操作角度θの最大値θmaxの少し手前か
らリモコン弁５０の二次圧力が制御範囲を外れて
一次圧力P_aと同じになる。これはリモコン弁５
０のレバーストロークエンドでのドレーン量をな
くすためである。しかし、このときの二次圧力つ
まり一次圧力P_aはエンジン回転数に影響され変
動する。

従つて、今仮りに直動型のシーケンス弁を用い
てその設定圧力を前記リモコン弁５０の二次圧力
で制御した場合、第６図に示すような制御特性を
示し、レバー操作角度の最大値近くで導出される
リモコン弁の不安定な二次圧力によつてこのシー
ケンス弁の設定圧力の最大値も不安定となり、旋
回加速時の最大圧力も不安定となつて正確な制御
ができなくなる。

然るに、本発明では、可変シーケンス４０にバ
ランスピストン型リリーフ弁構造のものを用い、
第４図に示すように、リモコン弁５０の二次圧力
が30Kg／cm²以上となつた場合には可変シーケンス
弁４０の設定圧力が該二次圧力に影響されず、そ
の設定圧力の最大値を210Kg／cm²に特定してある
ので、該可変シーケンス弁４０の設定圧力の制御
すなわち旋回加速時の圧力の制御を正確に行うこ
とができる。なお、この場合の可変シーケンス弁
４０の設定圧力の最大値は、第２図に示すように
パイロツト調整ばね４６の最大ストロークｌを、
プツシユロツド４７のストツパによつて規制され
るストロークを調節することによつて容易に決定
できる。

次に、上記旋回加速時において、前記油圧ポン
プP₂の吐出油のうち旋回モータM₃の回転数に見
合つた流量の吐出油が該旋回モータM₃に優先的
に流入し、その余剰油が可変シーケンス弁４０に
より前記設定圧力でブリードオフされ、通路３３
を経てパラレル通路３４，３６，３７およびアン
ロード通路３５に流入する。

このとき、下流のたとえばアーム１速用方向制
御弁２３を上位置に切換えれば、前記弁４０にて
ブリードオフされた余剰油が矢印A₄方向に導か
れ、アームシリンダC₂に流入し、アーム押し用
として利用でき、前記油圧ポンプP₂の吐出油を
有効に利用でき、エネルギーロスをなくすことが
できる。さらにこの場合、可変シーケンス弁４０
の存在により、油圧ポンプP₂の吐出油は下流の
アーム回路の圧力の影響を受けずに、可変シーケ
ンス弁４０の設定圧力に対応する圧力で旋回回路
に優先的に流入し、適正に旋回加速でき、旋回加
速とアーム引きの同時作業を効率よく行なわせる
ことができる。

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２４を操作しても、上記
旋回加速とアーム引きの同時作業時と同様に、前
記可変シーケンス弁４０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、該弁
４０にてブリードオフされ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、前記弁４０の設定圧
力に対応する圧力で旋回を加速できる。

なお、上記旋回加速時において、下流の右走
行、アーム１速およびブーム２速を使わない場合
は、前記可変シーケンス弁４０でブリードオフさ
れた余剰油は通路３３からアンロード通路３５を
経てタンクＴに環流される。

次に、上記旋回を停止する時は、レバー５１を
中立位置に戻すことにより、前記二次圧力が０と
なり、旋回用方向制御弁２１が中立位置に戻さ
れ、油圧ポンプP₂から旋回モータM₃への圧油の
供給は停止され、旋回モータM₃はカウンタバラ
ンス弁６５とオーバーロードリリーフ弁６６によ
つてブレーキがかけられる。

次に、前記レバー５１を中立位置に保持してお
けば、リモコン弁５０の二次圧力が０で、旋回用
方向制御弁２１が中立位置にあり、可変シーケン
ス弁４０の設定圧力は０である。従つて、油圧ポ
ンプP₂の吐出油は旋回回路には流れず、可変シ
ーケンス弁４０に流入し、その全量がブリードオ
フされて通路３３または３５に流入し、右走行、
アーム１速、ブーム２速を従来回路と同様に使用
できる。しかもこの場合、可変シーケンス弁４０
に外部パイロツト式のバランスピストン型のもの
を用いているので、走行偏向を生じるおそれがな
い。

すなわち、可変シーケンス弁４０のパイロツト
ポート４０ｄに対し、その入口側つまりポンプ側
の通路３２からパイロツト圧を導く内部パイロツ
ト式とした場合、ポンプ圧力が上昇すると常に外
部ドレーンが発生する。とくに走行時には、たと
えば回路流量が100／min、外部ドレーンが１
／minだとすると、シーケンス弁のある側の走
行流量は99／min、他の側の走行流量は100
／minとなり、走行偏向が１％だけ余分に発生
し、直進性が悪くなる。

然るに、本発明では、前記可変シーケンス弁４
０のパイロツトポート４０ｄに対し、旋回回路の
両側管路６１，６２の高圧側の圧力をシヤトル弁
６３により選択して導入する外部パイロツト式と
してあるので、旋回を使用していないときの外部
ドレーンは僅少であり、かつ、ポンプ圧力に影響
を受けることなく、従つて、走行偏向を防止でき
る。

第５図は、本発明の別の実施例を示すもので、
設定圧力可変のオーバーロードリリーフ弁６６′，
６７′を用い、この弁６６′，６７′の設定圧力制
御用パイロツトポート６６′ａ，６７′ａに、前記
旋回用リモコン弁５０の二次圧力を管路５３，５
４から管路５７，５８を経て導入し、リモコン弁
５０の二次圧力に応じて前記可変シーケンス弁４
０の設定圧力を制御すると同時に、当該オーバー
ロードリリーフ弁６６′，６７′の設定圧力をも制
御するようになつている。ただしこの場合、リモ
コン弁５０の二次圧力が０〜30Kg／cm²で制御され
るに伴つて、可変シーケンス弁４０の設定圧力が
０〜210Kg／cm²の範囲で正比例式に制御されるの
に対し、オーバーロードリリーフ弁６６′，６
７′の設定圧力は220〜30Kg／cm²の範囲で反比例式
に制御される。

この実施例によれば、旋回加速時にはオーバー
ロードリリーフ弁６６′，６７′の設定圧力が低圧
（最低で30Kg／cm²）となるように制御され、旋回
減速時には該弁６６′，６７′の設定圧力が高圧と
なるように制御され、この圧力で旋回モータM₃
にブレーキをかけることになる。また、該弁６
６′，６７′の設定圧力すなわちブレーキ圧力は、
前記二次圧力によつて制御されるので、レバー５
１を徐々に中立位置に戻して前記二次圧力を徐々
に小さくすることにより、旋回を徐々に減速で
き、シヨツクが少なくスムーズに減速でき、か
つ、該レバー５１の操作によつて旋回減速時のト
ルクコントロールを行なうこともできる。

上記実施例では、メインコントロールバルブ
V₂における各方向制御弁２１，２２，２３がパ
ラレル回路で、旋回を最上流にしたが、走行を最
上流としてタンデム回路とし、他をパラレル回路
としても同様に実施できるものである。

また、上記実施例では、２ポンプ方式の油圧回
路について説明したが、本発明は、３ポンプ方式
の油圧回路にも適用できることはいうまでもな
い。

以上説明したように、本発明によれば、旋回と
アームおよびブームの同時作業時に、旋回回路を
アーム回路およびブーム回路に対して優先させ
て、旋回を常に適正に行なわせることができ、上
記同時作業を効率よく行なうことができる。ま
た、旋回加速時に自由にトルクコントロールで
き、シヨツクを緩和してスムーズに旋回加速でき
る。とくに、外部パイロツト式のバランスピスト
ン型の可変シーケンス弁を用いているので、この
可変シーケンス弁の設定圧力の最高値すなわち旋
回圧力の最高値を容易に安定させることができ、
上記旋回の制御を常に適正に行なうことができ
る。さらに、走行偏向を防止でき、直進性を向上
させることもできる。

【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図は外部パイロツト式のバランスピストン型可
変シーケンス弁の一例を示す断面図、第３図は旋
回用リモコン弁の制御特性図、第４図は前記可変
シーケンス弁の制御特性図、第５図は本発明の別
の実施例を示す要部の油圧回路図、第６図は直動
型の可変シーケンス弁を用いた場合の制御特性図
である。 P₁，P₂……油圧ポンプ、M₁，M₂……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、Ｔ……油タンク、１０……メインリリーフ
弁、１１……左走行用方向制御弁、１２……ブー
ム１速用方向制御弁、１３……バケツト用方向制
御弁、１４……アーム２速用方向制御弁、２０…
…メインリリーフ弁、２１……旋回用方向制御
弁、２２……右走行用方向制御弁、２３……アー
ム１速用方向制御弁、２４……ブーム２速用方向
制御弁、３１……入力側通路、３２，３４，３
６，３７……パラレル通路、３３……ブリードオ
フ通路、３５……アンロード通路、４０……外部
パイロツト式のバランスピストン型可変シーケン
ス弁、４０ａ……入口側ポート、４０ｂ……出口
側ポート、４０ｃ……設定圧力制御用パイロツト
ポート、４０ｄ……外部パイロツトポート、４２
……バランスピストン、４５……パイロツト弁、
４７……プツシユロツド、５０……旋回用リモコ
ン弁、５１……レバー、５２……油圧源、５３，
５４……二次側管路、５５……シヤトル弁、５６
……管路、６１，６２……旋回回路の両側管路、
６３……シヤトル弁、６５……カウンタバランス
弁、６６，６７，６６′，６７′……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
   プに接続した旋回用方向制御弁の入力側通路から
   分岐させたパラレル通路に外部パイロツト式のバ
   ランスピストン型リリーフ弁からなる可変シーケ
   ンス弁を接続し、該可変シーケンス弁によりブリ
   ードオフした油を旋回の下流に設けたブームシリ
   ンダ、アームシリンダ等のアクチユエータ用方向
   制御弁に導くように構成し、一方、旋回用方向制
   御弁を切換える旋回用リモコン弁の二次圧力のう
   ち高圧側の圧力をシヤトル弁を介して前記可変シ
   ーケンス弁のプツシユロツド背面のパイロツトポ
   ートに導いて該可変シーケンス弁の設定圧力を制
   御するように構成し、かつ、旋回回路の両側管路
   のうち高圧側の圧力をシヤトル弁を介して前記可
   変シーケンス弁のバランスピストン背面の外部パ
   イロツトポートに導くように構成したことを特徴
   とする油圧シヨベルの油圧回路。