(57)【要約】      （修正有）【課題】  アームなどの作業装置が中立にある時には作動油の漏出による作業装置の自然落下現象を防止するホールディングバルブ機能を奏すると共に、作業装置が駆動される時には流量制御弁の機能を果たすことができるホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路。【解決手段】  第１油圧ポンプに連結されるブームシリンダと、第２油圧ポンプに連結され駆動されるアームシリンダと、アームシリンダ又はブームシリンダが負荷圧力により自然落下されることを防止するホールディングバルブと、ホールディングバルブの下流側に設けられ、パイロット信号の印加時に切り換えられ、アームシリンダ又はブームシリンダの負荷を解除させる補助スプールと、ホールディングバルブの上流側ラインと補助スプールの下流側ラインとの間に設けられ、補助スプールの切換時、アームシリンダ又はブームシリンダから油圧タンクにドレンされる流量を一定に制御する流量制御弁とを含む。【選択図】  図３
2006349165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、２油圧ポンプと
前記第１油圧ポンプに連結され、ブームシリンダ用制御弁が切り換えられると、前記第１油圧ポンプから作動油を供給されて駆動されるブームシリンダと、
前記第２油圧ポンプに連結され、アームシリンダ用制御弁が切り換えられると、前記第２油圧ポンプから作動油を供給されて駆動されるアームシリンダと、
前記アームシリンダ用制御弁と前記アームシリンダとの間の流路と、前記ブームシリンダ用制御弁と前記ブームシリンダとの間の流路のうち、何れかの一側に設けられ、負荷圧力により前記アームシリンダ又は前記ブームシリンダに発生される自然下降現象を防止するホールディングバルブと、
前記ホールディングバルブの下流側に設けられ、外部からのパイロット信号の印加により切り換えられ、前記アームシリンダ又は前記ブームシリンダの負荷を解除させる補助スプール及び、
前記ホールディングバルブの上流側ラインと前記補助スプールの下流側ラインとの間に設けられ、前記補助スプールが切り換えられ、前記アームシリンダ又は前記ブームシリンダから油圧タンクにドレンされる流量を一定に制御する流量制御弁とを含むホールディングバルブ持つ圧力補償型油圧回路。
【請求項２】
前記流量制御弁は、
前記ホールディングバルブを通過する流量が増加することにより、圧力が増加すると、前記流量制御弁の開口面積を縮小させるオリフィスを含む第１チェンバーと、前記ホールディングバルブを通過する流量が減少することにより、圧力が減少すると、前記流量制御弁の開口面積を拡大させる第２チェンバーとを含むことを特徴する請求項１に記載のホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブーム、アームなどのような作業装置の負荷圧力のいかんに関わらず、同様なパイロット圧力では、同じ作業速度を保持し得るようにしたホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、アームなどのような作業装置が中立にある時には、作動油の漏出による作業装置の自然落下現象を防止する本来のホールディングバルブ機能を奏すると共に、作業装置が駆動される時には流量制御弁機能を奏するホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
図１は、一般のホイール型掘削機の外観図である。
図示されたように、ホイール型掘削機は、走行モータの駆動により走行する下部走行体１と、下部走行体１上に３６０度旋回自在に装着され、運転室２が搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３の前方に組み合わされ、ブームシリンダ４の駆動により上下方向に回動するブーム５と、ブーム５の先端に組み合わされ、アームシリンダ６の駆動により回動するアーム７と、アーム７の先端に組み合わされ、バケットシリンダ８の駆動により回動するバケット９とを備える。
【０００４】
掘削機は、前述したブーム、アーム、バケットの装置を駆動し、掘削、積込みなどのような作業を行う。この際、作業装置の自重及び被引上げ物の荷重により、油圧シリンダと流量制御弁とを連結する油圧ホース内部のオイルが流量制御弁のスプールとハウジングとの隙間を介して一部漏出される。それにより、作業装置が中立にある時、前述したオイルの漏出により作業装置が自然落下するものの、掘削機にはこれを防止すべく、ホールディングバルブが採用される。
【０００５】
図２は、従来技術によるホールディングバルブを持つ油圧回路図である。
図示されたように、可変容量型第１、２油圧ポンプ１０、１１と、第１油圧ポンプ１０に連結され、それぞれの制御弁１２、１３、１４が切り換えられると、作動油を供給されて駆動されるアクチュエータ（左側走行モータ１５、バケットシリンダ１６、ブームシリンダ１７）と、第２油圧ポンプ１１に連結され、それぞれの制御弁１８、１９、２０が切り換えられると、作動油を供給されて駆動されるアクチュエータ（右側走行モータ２１、アームシリンダ２２、スイングモータ２３）と、アームシリンダ用制御弁１９とアクチュエータ２２（アームシリンダをいう）のスモールチェンバー２２ａとの間に設けられ、作業装置が自重による負荷圧力により落下することを防止するホールディングバルブ２４と、外部からパイロット信号が印加されて切り換えられ、アクチュエータ２２の負荷を解除する補助スプール２５とを備える。
【０００６】
一方、前述したホールディングバルブ２４は、ブームの下降を防止すべく、ブームシリンダ１７側に設けられることもある。
【０００７】
アーム−アウト（ａｒｍ−ｏｕｔ）の駆動を説明すると、運転者が、図示されていないリモトコントロール弁（ＲＣＶ）を操作することにより、制御弁１９の左側端へパイロット信号が印加され、内部スプールが、図面上、右側方向に切り換えられる。従って、第２油圧ポンプ１１から吐出される作動油は、アームシリンダ用制御弁１９とホールディングバルブ２４とを順次に経由し、アクチュエータ２２のスモールチェンバー２２ａに供給され、これによりアクチュエータ２２が収縮駆動されることから、アーム−アウトの駆動が成される。
【０００８】
この際、制御弁１９内部のスプール移動量によって、制御弁１９の制御面積が増加され、アーム駆動速度が調節される。一方、アクチュエータ２２のラージチェンバー２２ｂから排出される作動油は、制御弁１９を経由し、油圧タンクへドレンされる。
【０００９】
アーム−イン（ａｒｍ−ｉｎ）駆動を説明すると、運転者が図示されていないリモトコントロールバルブを操作することにより、アームシリンダ用制御弁１９の右側端にパイロット信号が印加され（図２に示された状態である）、内部スプールが、図面上、左側方向に切り換えられる。これと同時に、パイロット信号は補助スプール２５に供給され、補助スプール２５は、図面上、左側方向に切り換えられる。
【００１０】
従って、第２油圧ポンプ１１から吐出される作動油が、制御弁１９を経由し、アクチュエータ２２のラージチェンバー２２ｂに供給されることにより、アクチュエータ２２が伸長され、アーム−インの駆動がなされる。この際、アクチュエータ２２のスモールチェンバー２２ａから排出される作動油は、ホールディングバルブ２４のオリフィス２４ａと、背圧室と、補助スプール２５と、制御弁１９とを順次に経由し、油圧タンクにドレンされる。
【００１１】
そこで、アクチュエータ２２を通過した作動油が油圧タンクに帰還する際、ホールディングバルブ２４のオリフィス２４ａから圧力損失が生じ、オリフィス２４ａを通過した圧力は通過前の圧力に比べて低圧となっていることから、ホールディングバルブ２４は、図面上、上向きに移動することになる。そのため、アクチュエータ２２のスモールチェンバー２２ａ側の作動油は、ホールディングバルブ２４と制御弁１９とを経由し、油圧タンクにドレンされる。
【００１２】
一方、前述した制御弁１９に設けられたオリフィス１９ａは、負荷圧力によりアーム−イン駆動が急速に行われることを防ぐ機能を果たす。
【００１３】
従来のホールディングバルブを持つ油圧回路は、アームの自重及び被引上げ物の荷重による負荷圧力により、アクチュエータ２２から油圧タンクに排出される流量が不規則に変わるため、アーム駆動速度の変化も大きい。これにより、ブーム、スイングモータなどの作業装置と共にアームを操作する複合作業を行う場合、アームの駆動速度と、ブーム、スイングモータのような作業装置の駆動速度との調和が図りにくいことから、作業性及び操作性が劣るという問題を抱えていた。
【００１４】
即ち、建設機械の標準作業装置であるバケットの代わりに、他のオプション装置（例えば、ブレーカー）を取り付けたり、実際に作業を行うことになる場合、負荷圧力が変化する。例えば、建設機械が作業を行う間、作業装置の自重が増加すると、アームシリンダのスモールチェンバー側圧力とブームシリンダのラージチェンバー側圧力とが増加することになる。
【００１５】
アクチュエータに供給される流量（Ｑ）＝Ｃｄ×Ａ×（△Ｐ）１／２
（上記式中、Ｑは流量、Ｃｄは流量計数、Ａは制御弁スプール開口面積、△Ｐは開口面積における入力圧力と出力圧力との差圧をいう）。
【００１６】
前述した公式によれば、制御弁に印加されるパイロット信号が同様である場合にも、△Ｐが可変的であるため、作業装置の駆動速度が変わる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、かかる従来技術の問題点等に鑑みてなされたものであり、該目的は、作業装置が中立にある場合には、作動油漏出による作業装置の自然落下現象を防止するホールディングバルブの機能を奏すると共に、作業装置が駆動される時には流量制御弁機能を奏するホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、アクチュエータの負荷圧力のいかんに関わらず、同様なパイロット圧力では同じ作業速度を保つことができるため、建設機械を容易に操作することができるようにしたホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路を提供することにある。
【００１９】
本発明のさらに他の目的は、油圧回路を単純化しコンパクトに形成できると共に、製造コストを低減し得るようにしたホールディングバルブを持つ圧力補償型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】
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明は、第１、２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプに連結され、ブームシリンダ用制御弁が切り換えられることにより、第１油圧ポンプから作動油を供給されて駆動されるブームシリンダと、第２油圧ポンプに連結され、アームシリンダ用制御弁が切り換えられることにより、第２油圧ポンプから作動油を供給されて駆動されるアームシリンダと、アームシリンダ用制御弁とアームシリンダとの間の流路と、ブームシリンダ用制御弁とブームシリンダとの間の流路のうち、何れかの一側に設けられ、負荷圧力によりアームシリンダ又はブームシリンダに発生される自然落下現象を防止するホールディングバルブと、ホールディングバルブの下流側に設けられ、外部よりパイロット信号が印加されると切り換えられ、アームシリンダ又はブームシリンダの負荷を解除させる補助スプールと、ホールディングバルブの上流側ラインと補助スプールの下流側ラインとの間に設けられ、補助スプールの切換えにより、アームシリンダ又はブームシリンダから油圧タンクにドレンされる流量を一定に制御する流量制御弁とを含むホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路を提供することによって達成される。
【００２１】
望ましい実施例によれば、前述した流量制御弁は、ホールディングバルブを通過した流量が増加することにより、圧力が増加する場合、流量制御弁の開口面積を縮小せしめるオリフィスを含む第１チェンバーと、ホールディングバルブを通過する流量が減少することにより、圧力が減少する場合、流量制御弁の開口面積を拡大せしめる第２チェンバーとを含む。
【発明の効果】
【００２２】
前述したような本発明によれば、作業装置が中立にある時、作動油の漏出により作業装置が自然落下することを防止し得るホールディングバルブ機能を奏すると共に、作業装置の駆動時には流量制御弁の機能をも果たすことができる。
【００２３】
また、アクチュエータの負荷圧力のいかんに関わらず、同様なパイロット圧力では同じ作業速度を保持するため、建設機械を容易に操作することができ、作業性を向上させることができる。
【００２４】
さらに、油圧回路を単純化して部品のコンパクト化を図り、製造コストを低減し得ることから価格競争力が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて、本発明による建設機械の油圧回路の構成及び作用をより詳しく説明する。また、本発明は、該発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施し得る程度内にて詳細に説明するためのものであって、これにより、本発明の技術的思想及び範疇に限定されるものではない。
【００２６】
図３に示されたように、本発明によるホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路は、可変容量型第１、２油圧ポンプ１０、１１と、可変容量型第１油圧ポンプ１０に連結され、外部からパイロット信号が印加されることにより制御弁１２、１３、１４が切り換えられると、第１油圧ポンプ１０から作動油を供給されてそれぞれ駆動される走行モータ１５と、バケットシリンダ１６と、ブームシリンダ１７と、
可変容量型第２油圧ポンプ１１に連結され、外部からパイロット信号が印加されることにより制御弁１８、１９、２０が切り換えられると、第２油圧ポンプ１１から作動油を供給されてそれぞれ駆動される走行モータ２１と、アームシリンダ２２と、スイングモータ２３と、
アームシリンダ用制御弁１９と、アームシリンダ２２のスモールチェンバー２２ａとの間に設けられ、アームシリンダ２２に発生される負荷圧力及び作業装置の自重によりアームが自然落下することを防止するホールディングバルブ２４と、
ホールディングバルブ２４の下流側に設けられ、外部からのパイロット信号の印加により切り換えられると、アームシリンダ２２の負荷を解除（ホールディングバルブ２４のチェック弁機能を解除させることをいう）させる補助スプール２５と、
ホールディングバルブ２４の上流側ラインと補助スプール２５の下流側ラインとの間に設けられ、パイロット信号の印加による補助スプール２５の切換時、アームシリンダ２２のスモールチェンバー２２ａから油圧タンクにドレンされる流量を一定にして制御する流量制御弁２６とを備える。
【００２７】
この際、前述した流量制御弁２６は、ホールディングバルブ２４を通過する流量の増加により圧力が増加される場合、流量制御弁２６の開口面積をオリフィス２９により縮小させる第１チェンバー２８と、ホールディングバルブ２４を通過する流量の減少により圧力が減少される場合、流量制御弁２６の開口面積を拡大させる第２チェンバー２７とを含めて形成される。
【００２８】
また、前述したホールディングバルブ２４は、ブームが落下することを防止し得るようにブームシリンダ１７側に設けられることも考えられる。
【００２９】
一方、図２に示された従来技術と同じ要素には同じ符号が付される。
【００３０】
以下では、本発明によるホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路の使用例を添付の図面を介して詳しく説明する。
【００３１】
（１）パイロット信号が印加されなかったため、作業装置が中立にある場合を説明すると、以下の通りである。
図３に示されたように、アームシリンダ２２のスモールチェンバー２２ａに働く負荷圧力がホールディングバルブ２４の背圧室に作用することによって、ホールディングバルブ２４の断面積の違いにより、ホールディングバルブ２４が閉じている状態を保持し、補助スプール２５又はブロックされた状態を維持することで（図示された状態をいう）、アームシリンダ２２のスモールチェンバー２２ａから油圧タンクへ作動由がドレンされるのを防ぐ。それによって、アームの自重及び被引上げ物の荷重による負荷圧力によりアームが自然落下することを防止することができる。
【００３２】
（２）パイロット信号の印加により、作業装置が駆動する場合を説明すると、以下の通りである。
図３に示されたように、外部からのパイロット信号がアームシリンダ用制御弁１９の右側端に印加されると、内部スプールが、図面上、左側方向に切り換えられる。これと同時に、パイロット信号が補助スプール２５の右側端に印加されるため、補助スプール２５が、図面上、左側方向に切り換えられる。従って、第２油圧ポンプ１１から吐出される作動油は制御弁１９を通過し、アームシリンダ２２のラージチェンバー２２ｂに供給される。この際、アームシリンダ２２のスモールチェンバー２２ａから吐出される作動油は、ホールディングバルブ２４を経由し、油圧タンクにドレンされる。
【００３３】
この際、ホールディングバルブ２４を通過する流量が増加することにより、圧力が増加すると、上昇された圧力が信号ラインに沿って流量制御弁２６の右側端に信号が印加され、流量制御弁２６が、図面上、左側方向に切り換えられる。第１チェンバー２８に設けられたオリフィス２９により、流量制御弁２６のスプール開口面積が縮小されることによって、ホールディングバルブ２４の背圧室の圧力が上昇する。これにより、ホールディングバルブ２４が閉じる方向、つまり、図面上、下向きに移動し、ホールディングバルブ２４を通過する流量が減少することになる。
【００３４】
前記とは反対に、ホールディングバルブ２４を通過する流量が減少することにより、圧力が減少すると、減少された圧力により流量制御弁２６が第２チェンバー２７のほうに切り換えられるため（図面に示された状態をいう）、流量制御弁２６のスプールの開口面積が拡大されて、ホールディングバルブ２４の背圧室圧力が減少することになる。これにより、ホールディングバルブ２４が開く方向、つまり、図面上、上向きに移動してホールディングバルブ２４を通過する流量が増大することになる。
【００３５】
前述したように、アームシリンダ２２のアーム−イン駆動時には、アームシリンダ２２に発生する負荷圧力のいかんに関わらず、アームシリンダ２２のスモールチェンバー２２ａから排出され、そしてホールディングバルブ２４を通過する流量が一定に制御されることができる。言い替えれば、前述したアームシリンダ２２に発生される負荷圧力のいかんに関わらず、アームシリンダ２２用の制御弁１９に印加されるパイロット信号の大きさによって、アームシリンダ２２から油圧タンクへ排出される流量が調整されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一般のホイール型掘削機の油圧回路図である。
【図２】従来技術によるホールディングバルブを持つ油圧回路図である。
【図３】本発明によるホールディングバルブを持つ圧力補償型油圧回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  第１油圧ポンプ
１１  第２油圧ポンプ
１２、１３、１４、１８、１９、２０  制御弁
１５、２１  走行モータ
１６  バケットシリンダ
１７  ブームシリンダ
２２  アームシリンダ
２３  スイングモータ
２４  ホールディングバルブ
２５  補助スプール
２６  流量制御弁
２７  第２チェンバー
２８  第１チェンバー
２９  オリフィス
【図１】
2006349165.tif 000003
【図２】
2006349165.tif 000004
【図３】
2006349165.tif 000005