JP2831423B2 - 土木・建設機械の油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧シヨベル等の土木・建設機械に備えら
れ、アクチユエータの駆動を制御するクローズドセンタ
形方向切換弁を備えロードセンシングシステムを形成す
る油圧回路に係り、特別仕様のために追加の方向切換弁
を設ける必要がある場合に好適な土木・建設機械の油圧
回路に関する。

〔従来の技術〕

土木・建設機械の油圧回路には、中立状態でセンタブ
ロツクされるクローズドセンタ形方向切換弁を備える油
圧回路と、中立状態でセンタが導通状態に保たれるオー
プンセンタ形方向切換弁を備える油圧回路がある。オー
プンセンタ形方向切換弁を備える油圧回路はかなり以前
から知られており、その方向切換弁はごく一般的なもの
になつている。最近、省エネ、操作性の向上という観点
からクローズドセンタ形の方向切換弁が具備されるよう
になつてきているが、オープンセンタ形方切換弁に比較
すると現時点では一般的とは言えない。

第４図は上述のクローズドセンタ形方向切換弁を備え
る従来の土木・建設機械、例えば油圧シヨベルの油圧回
路の要部構成を示す回路図である。

この第４図に示す従来技術は、原動機１と、この原動
機１によつて駆動されるロードセンシング用レギユレー
タを有する油圧源２を備えている。油圧源２は、原動機
１によつて駆動される油圧ポンプ、例えば可変容量油圧
ポンプ３と、この油圧ポンプ３の押しのけ容積を制御す
る制御用アクチユエータ５、及び制御用アクチユエータ
５の駆動を制御する流量調整弁６から成るロードセンシ
ング用のレギユレータとを備えている。そして、この油
圧源２から供給される圧油、すなわち油圧ポンプ３から
吐出される圧油によつて駆動するアクチユエータ７、８
と、これらのアクチユエータ７、８に供給される圧油の
流れを制御するクローズドセンタ形方向切換弁９、10
と、これらの方向切換弁９、10の上流圧と下流圧の差圧
すなわち前後差圧を制御する圧力制御弁11、12と、アク
チユエータ７、８の負荷圧のうちの最大負荷圧を油圧源
２の供給流量を制御する制御圧として油圧源２、すなわ
ち流量調整弁６の一方の駆動部を形成するばね室側に伝
える伝達手段を構成する管路13、14、シヤトル弁15、1
6、及び管路17、18とを備えている。なお、流量調整弁
６の他方の駆動部には管部19を介してポンプ圧が与えら
れる。

このように構成された従来技術にあつては、方向切換
弁９、10の中立保持状態では、これらの方向切換弁９、
10がセンタブロツクされることにより油圧ポンプ３から
の吐出油はアクチユエータ７、８に供給されず、これら
のアクチユエータ７、８は停止保持される。また、方向
切換弁９、10を適宜切換えることにより、これらの方向
切換弁９、10の上流側と下流側との間に前後差圧を発生
し、その前後差圧が圧力制御弁11、12の駆動部に与えら
れ、該前後差圧が圧力制御弁11、12のばねの力につり合
うように保たれ、したがつて方向切換弁９、10を流れる
流量が一定に保たれ、これにより各方向切換弁９、10の
開口面積に応じた流量をアクチユエータ７、８に互いの
他のアクチユエータの負荷変動にかかわらず供給するこ
とができ、これらのアクチユエータ７、８の良好な複合
駆動を実現させることができる。また各アクチユエータ
７、８の負荷圧が管路13、14から取出され、その最大負
荷圧がシヤトル弁15、16、管路17、18を介してレギユレ
ータを構成する流量調整弁６の一方の駆動部に与えら
れ、この流量調整弁６の他方の駆動部には管路19を介し
てポンプ圧が与えられ、これにより流量調整弁６はポン
プ圧と最大負荷圧の差圧による力がそのばねの力とつり
合うように駆動し、これに応じてポンプ３の吐出流量の
一部が制御用アクチユエータ５のボトム側に与えられ、
そのピストンがばねの力に抗して移動して油圧ポンプ３
の押しのけ容積が変化し、これによりポンプ圧がアクチ
ユエータ７、８の最大負荷圧よりも流量調整弁６のばね
の力に相応するだけ大きくなるように油圧ポンプ３の流
量が制御され、ロードセンシングシステムが実施され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、油圧シヨベルのような土木・建設機械にあ
つては、本来の作業の他に特別な作業をおこないたい場
合がある。例えば油圧シヨベルでは、通常、掘削作業等
が意図されるが、時によつては岩石の破砕作業や把持作
業を実施したい場合があり、このような場合には該当す
る作業を実施するための作業具、この作業具を駆動する
アクチユエータ、このアクチユエータを駆動制御する方
向切換弁を特別仕様として設けることが要求される。こ
のような要求に際し、設計、製作者サイドでは上述した
ようにより一般的で、入手しやすいオープンセンタ形方
向切換弁を設けたいという要望があるが、このオープン
センタ形方向切換弁を単に設ける場合にはロードセンシ
ングシステムを実施できなくなり、したがつて、このよ
うな場合でも従来にあつては、一般的でなく入手の比較
的難しいクローズドセンタ形方向切換弁を設けざるを得
ず、このような特別仕様に際して生産性の向上を見込み
難い問題があつた。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、クローズドセンタ形方向切
換弁を含みロードセンシングシステムを実施可能な回路
にあつて、オープンセンタ形方向切換弁を容易に装着す
ることができる土木・建設機械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〕

この目的を達成するために、本発明は、原動機と、こ
の原動機によつて駆動されるロードセンシング用のレギ
ユレータを有する油圧源と、この油圧源から供給される
圧油によつて駆動する複数のアクチユエータと、油圧源
とアクチユエータとの間にそれぞれ設けられ、アクチユ
エータに供給される圧油の流れを制御するクローズドセ
ンタ形方向切換弁と、アクチユエータの負荷圧のうちの
最大負荷圧を油圧源の供給流量を制御する制御圧として
油圧源に伝える伝達手段とを備えた土木・建設機械の油
圧回路において、油圧源の供給管路に接続され、該供給
管路からの圧油の流入をしや断可能で、しかも最大開口
量が調節可能な可変絞り弁と、この可変絞り弁の上流圧
と下流圧の差圧である前後差圧を一定値以下に制御する
圧力制御弁とを有する複合型バルブを設けるとともに、
上述の伝達手段に接続され、複合型バルブの出口圧であ
る可変絞り弁の出口圧を検出する検出手段を設けた構成
にしてある。

〔作用〕

本発明は上記の構成にしてあることから、複合型バル
ブを形成する圧力制御弁により可変絞り弁の前後差圧が
一定に保たれ、したがつて可変絞り弁の開口面積に依存
する流量を可変絞り弁の出口ポート、すなわち複合型バ
ルブの出口ポートから供給することが可能となり、しか
も検出手段を介して可変絞り弁の出口圧を伝達手段に供
給して、この出口圧を含む制御圧によつて油圧源を形成
するレギユレータを駆動させることができ、すなわち複
合型バルブによりロードセンシングシステムを形成する
クローズドセンタ形方向切換弁と同等の機能を確保する
ことができる。これにより、複合型バルブの出口ポー
ト、すなわち可変絞り弁の出口ポートにオープンセンタ
形方向切換弁を接続してロードセンシングシステムを形
成することが可能となり、しかも可変絞り弁の出口ポー
トとオープンセンタ形方向切換弁との接続は容易であ
り、したがつて、クローズドセンタ形方向切換弁を容易
に装着することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の土木・建設機械の油圧回路の一実施例
を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の要部構成を示す回路図である。この
第１の実施例は例えば油圧シヨベルの油圧回路を示すも
ので、前述した第４図に示すものと同様の原動機１と、
流量調整弁６及び制御用アクチユエータ５からなるレギ
ユレータ、及び原動機１によつて駆動される可変容量油
圧ポンプ３からなる油圧源２と、油圧ポンプ３から供給
される圧油によつて駆動するアクチユエータ７、８と、
これらのアクチユエータ７、８の駆動を制御するクロー
ズドセンタ形方向切換弁９、10と、これらの方向切換弁
９、10の前後差圧を制御する圧力制御弁11、12と、アク
チユエータ７、８の負荷圧のうちの最大負荷圧を制御圧
として流量調整弁６の一方の駆動部に伝える管路13、1
4、シヤトル弁15、16、管路17、18と、ポンプ圧を流量
調整弁６の他方の駆動部に伝える管路19とを備えてい
る。

そして、油圧源２の供給管路2a、すなわち油圧ポンプ
３の吐出管路に接続して複合型バルブ20を設けてある。
この複合型バルブ20は供給管路2aからの圧油の流入をし
や断可能な可変絞り弁21と、この可変絞り変21の上流圧
と下流圧の差圧すなわちその前後差圧を、そのばね21a
の力に応じた一定値以下に保つ圧力制御弁22とを備えて
いる。上記した可変絞り弁21は同第１図に示すように中
立状態にあつてばね21aの力により図示上方位置を保
ち、タンク管路2bを介してタンクに連通する。そして、
可変絞り弁21が上方に移動するに伴つてその開口面積が
大きくなり、その開口面積を決める移動量すなわちスト
ロークはストローク調整装置23によつて調整可能になつ
ている。ストローク調整装置23はねじ棒23aと、このね
じ棒23aを固定するロツクナツト23bからなり、ロツクナ
ツト23bをゆるめることによりねじ棒23aが移動可能にな
り、これにより可変絞り弁21のストロークは調整可能に
なつている。さらに、上述の伝達手段に接続して可変絞
り弁21の出口圧を検出する管路24、シヤトル弁25、管路
26からなる検出手段を設けてある。

なお、複合型バルブ20の出口ポート、すなわち可変絞
り弁21の出口ポート21cはめくら板により閉塞してあ
り、可変絞り弁21の駆動部21bに連絡されるパイロツト
管路27の端部28もめくら板により閉塞してあり、タンク
管路2bの端部29もめくら板により閉塞してある。

このように構成した第１の実施例では、複合型バルブ
20が動作しないブロツク状態に保たれているので、特別
仕様のための方向切換弁を別に設ける必要がない場合に
は、前述した第４図に示す回路構成と同等であり、クロ
ーズドセンタ形方向切換弁９、10を切換えることにより
アクチユエータ７、８の複合駆動を実施することができ
る。

そして、特別仕様のための方向切換弁を別に設ける必
要のある場合には、複合型バルブ20を形成する可変絞り
弁21の駆動時にはその前後差圧が圧力制御弁22によつて
制御されることから、クローズドセンタ形方向切換弁に
おけるのと同様に一定の流量を出口ポート21cから供給
可能になり、したがつて方向切換弁としてオープンセン
タ形方向切換弁を出口ポート21cに接続し、該当する特
別仕様の作業具を駆動するアクチユエータの制御をおこ
なうことができる。なお、ストローク調整装置23を適宜
調整することにより、可変絞り弁21の開口面積が制限さ
れ、これによつて特別仕様のためのアクチユエータに供
給される流量を当該アクチユエータに応じた必要最小限
の流量とすることができる。また、その該当するアクチ
ユエータの負荷圧には、可変絞り弁21の出口圧として検
出でき、その出口圧が管路24、シヤトル弁25を介して伝
達手段に選択的に制御圧として導かれ、流量調整弁６の
駆動に貢献し、ロードセンシングシステムを形成する。
なお、特別仕様のオープンセンタ形方向切換弁を設ける
場合には、パイロツト管路27の端部28は可変絞り弁21を
駆動させるパイロツト圧を導く駆動手段に接続され、ま
たタンク管路2bの端部29はオープンセンタ形方向切換弁
のセンタバイパス、タンクポートにそれぞれ接続され
る。このように構成した第１の実施例にあつては、特別
仕様のための方向切換弁としてオープンセンタ形方向切
換弁を接続でき、この場合、複合型バルブ20の出口ポー
ト21cのめくら板を除いて該当するオープンセンタ形方
向切換弁に接続し、パイロツト管路27の端部28のめくら
板を除いて駆動手段に接続し、タンク管路2bのめくら板
を除いてオープンセンタ形方向切換弁のセンタバイパ
ス、タンクポートに接続するだけであるので、簡単にこ
のオープンセンタ形方向切換弁を装着させることがで
き、このようなオープンセンタ形方向切換弁は一般的で
入手が容易であることから、特別仕様の装備にあたり生
産性を向上させることができる。

第２図は本発明の第２の実施例の要部構成を示す回路
図である。この第２の実施例は、第１図に示す第１の実
施例の構成に加えて、特別仕様の図示しない作業具を駆
動するアクチユエータ30、31と、オープンセンタ形方向
切換弁32、33とを設けてあり、これらのオープンセンタ
形方向切換弁32、33を複合型バルブ20の出口ポートすな
わち可変絞り弁21の出口ポート21cに接続してある。ま
た、方向切換弁32、33のセンタバイパス、及びタンクポ
ートは管路34を介してタンク管路2bの端部29に接続して
ある。さらに、方向切換弁32、33を駆動するパイロツト
圧をシヤトル弁35、36及びシヤトル弁37によつて取出
し、このシヤトル弁37を可変絞り弁21の駆動部21bに接
続されたパイロツト管路27に接続してある。なお、上記
したシヤトル弁35,36,37は、オープンセンタ形方向切換
弁の駆動に応じて複合型バルブ20の可変絞り弁21を開口
させる駆動手段を構成している。

このように構成した第２の実施例にあつては、オープ
ンセンタ形方向切換弁32、33が操作されず、クローズド
センタ形方向切換弁９、10が操作されたときは、複合型
バルブ20は同第２図に示すようなポンプ３の供給管路2a
からの圧油の流入をしや断する状態、すなわち作動しな
い状態に保たれ、前述した第４図に示す回路と同等の回
路を形成することから、前述した第４図に示すものと同
様にアクチユエータ７、８の複合駆動をおこなうことが
できる。

また、特別仕様のためのアクチユエータ30、31の駆動
を意図して方向切換弁32、33が操作されたときは、その
操作に用いられるパイロツト圧がシヤトル弁35、あるい
はシヤトル弁36を介して取出され、さらにシヤトル弁3
7、パイロツト管路27を介して導かれ、可変絞り弁21の
駆動部21bに与えられる。これにより可変絞り弁21がば
ね21aの力に抗してストローク調整装置23によつて規制
されるまで同第２図の上方向に作動する。そして、可変
絞り弁21の前後差圧が圧力制御弁22の駆動部に与えら
れ、この前後差圧がばね22aの力につり合うように圧力
制御弁22によつて制御される。したがつて、油圧ポンプ
３から供給管路2a、圧力制御弁22を介して可変絞り弁21
を通過する流量はストローク調整装置23によつて制限さ
れたこの可変絞り弁21の開口面積に応じた一定流量とな
る。この流量が出口ポート21cを介してオープンセンタ
形方向切換弁32、33に導かれ、さらにアクチユエータ3
0、31に供給され、所望の特別仕様の図示しない作業具
を駆動することができる。そして、アクチユエータ30、
31の負荷圧は、可変絞り弁21の出口圧として管路24、シ
ヤトル弁25により検出され、アクチユエータ７、８の負
荷圧とともに制御圧に活用され、これらのアクチユエー
タ30、31、７、８の負荷圧のうちの最大負荷圧が管路18
を介して流量調整弁６の駆動部に導かれ、ロードセンシ
ングシステムを実現させることができる。

このように構成した第２の実施例では、前述した第１
の実施例と同様の作用効果を奏する他、シヤトル弁35、
36、37を介して方向切換弁32、33の操作と連動して可変
絞り弁21を駆動することができ、可変絞り弁21の動作を
簡単、かつ確実におこなわせることができる。

第３図は本発明の第３の実施例の要部構成を示す回路
図である。

この第３の実施例は複合型バルブ20の可変絞り弁41の
構成のみを第１の実施例と異ならせてある。前述した第
１の実施例における可変絞り弁21は、当該可変絞り弁21
の下流圧、及び出口ポート21cを経て導かれる特別仕様
のためのアクチユエータの負荷圧を取出す管路の分岐点
を当該可変絞り弁21内に設けてあるが、同第３図に示す
第３の実施例ではその分岐点を可変絞り弁41の外部に設
けてある。このように構成した第３の実施例では、第１
の実施例と同様の作用効果を奏する他、可変絞り弁41の
構造が簡単で製作が容易となる。

〔発明の効果〕

本発明の土木・建設機械の油圧回路は以上のように構
成したことから、クローズドセンタ形方向切換弁を含み
ロードセンシングシステムを実施可能な回路にあつて、
オープンセンタ形方向切換弁を容易に装着することがで
き、このオープンセンタ形方向切換弁は従来から良く知
られ一般的で入手が容易であり、したがつて特別仕様の
作業具やアクチユエータを追加する際等にオープンセン
タ形方向切換弁を採用することができてこの特別仕様等
のための生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の土木・建設機械の油圧回路の第１の実
施例の容部構成を示す回路図、第２図は本発明の第２の
実施例の要部構成を示す回路図、第３図は本発明の第３
の実施例の要部構成を示す回路図、第４図は従来の土木
・建設機械の油圧回路の要部構成を示す回路図である。 １……原動機、２……油圧源、３……可変容量油圧ポン
プ、５……制御用アクチユエータ、６……流量調整弁、
７、８……アクチユエータ、９、10……クローズドセン
タ形方向切換弁、17、18……管路、19……管路、20……
複合型バルブ、21……可変絞り弁、22……圧力制御弁、
23……ストローク調整装置、24……管路、25……シヤト
ル弁、26……管路、27……パイロツト管路、30、31……
アクチユエータ、32、33……オープンセンタ形方向切換
弁、34……管路、35、36、37……シヤトル弁、41……可
変絞り弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 玄六 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 村上 志朗 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭59−85040（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 9/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動機と、この原動機によつて駆動される
   ロードセンシング用のレギユレータを有する油圧源と、
   この油圧源から供給される圧油によつて駆動する複数の
   アクチユエータと、上記油圧源と上記アクチユエータと
   の間にそれぞれ設けられ、該アクチユエータに供給され
   る圧油の流れを制御するクローズドセンタ形方向切換弁
   と、上記アクチユエータの負荷圧のうちの最大負荷圧を
   上記油圧源の供給流量を制御する制御圧として該油圧源
   に伝えられる伝達手段とを備えた土木・建設機械の油圧
   回路において、上記油圧源の供給管路に接続され、該供
   給管路からの圧油の流入をしや断可能で、しかも最大開
   口量が調節可能な可変絞り弁と、この可変絞り弁の上流
   圧と、下流圧の差圧である前後差圧を一定値以下に制御
   する圧力制御弁とを有する複合型バルブを設けるととも
   に、上記伝達手段に接続され、上記複合型バルブの出口
   圧である上記可変絞り弁の出口圧を検出する検出手段を
   設けたことを特徴とする土木・建設機械の油圧回路。
2. 【請求項２】複合型バルブの出口ポートにオープンセン
   タ形方向切換弁を接続するとともに、該オープンセンタ
   形方向切換弁の駆動に応じて可変絞り弁を開口させる駆
   動手段を設けたことを特徴とする請求項（１）記載の土
   木・建設機械の油圧回路。