(57)【要約】【課題】バルブセクション群の負荷圧の内の最高圧を制御信号圧として取り出し、この制御信号圧とポンプ吐出圧との差圧が予め設定した値となるように可変容量型のポンプの吐出流量を制御するアフターオリフィス型のロードセンシングシステムを備えたバックホウの油圧装置において、負荷圧検出用の専用油路と高圧選択弁が不要にするとともに、正確な最高の負荷圧を制御信号圧として取り出してロードセンシングシステムを適正に機能させるようにする。【解決手段】メインスプール３１の下手に配備した圧力補償弁ＣＶのポペット２５が閉じ付勢用のバネ２６に抗して全開位置まで変位した際に、メインスプール３１に連通した圧油供給用の油路ｈが圧力降下なくポペット２５の裏圧室ｉに連通する連通路２７をポペット２５の外周面に凹入形成してある。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブセクション群の負荷圧の内の最高圧を制御信号圧として取り出し、この制御信号圧とポンプ吐出圧との差圧が予め設定した値となるように可変容量型のポンプの吐出流量を制御するアフターオリフィス型のロードセンシングシステムを備えたバックホウの油圧装置であって、
各バルブセクションにおけるメインスプールの下手に配備した圧力補償弁のポペットが閉じ付勢用のバネに抗して全開位置まで変位した際に、メインスプールに連通した圧油供給用の油路が圧力降下なくポペットの裏圧室に連通する連通路をポペットの外周面に凹入形成し、各バルブセクションにおける圧力補償弁の裏圧室に並列接続された油路の圧を前記制御信号圧として取り出すよう構成してあることを特徴とするバックホウの油圧装置。
【請求項２】
前記ポペットの外周面に凹入形成された前記連通路を、ポペットの外周全周に亘って環状に形成してある請求項１記載のバックホウの油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブセクション群のうちの最高負荷圧とポンプ吐出圧とに基づいて可変容量型のポンプの吐出流量を制御するよう構成したアフターオリフィス型のロードセンシングシステムを備えたバックホウの油圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記ロードセンシングシステムを装備したバックホウの油圧装置においては、バルブセクション群に発生する負荷圧の内の最大のものを制御信号圧として取り出すために、各セクションの負荷圧検出用油路を高圧選択弁を介して直列に接続する回路構造を採用するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、高圧選択弁を用いないで最高負荷圧を取り出す手段として、圧力補償弁のポペットが閉じ付勢用のバネに抗して変位した際に裏圧室に連通する流路をポペットの内部に形成したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２０６２５６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平６−５８３０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に示された油圧回路構造においては、各バルブセクショには負荷圧検出用の専用油路と高圧選択弁を組み込む必要があるため、バルブ構成部品が多くなるとともに、油路構造が複雑になって加工工数も多くなるものであった。
【０００７】
これに対して、特許文献２に示された油圧回路構造では、負荷圧検出用の専用油路と高圧選択弁が不要となるために、バルブ構成部品が少なくなるとともに、油路構造が簡素化されて加工工数も少なくなる利点を備えるものであるが、圧力補償弁のポペットが最大ストローク変位した際に背圧室に連通する連通路をポペットの内部に形成するために、この連通路は断面積の小さい絞りのかかった流路となり、この構造では、取り出された制御信号圧が厳密には最高の負荷圧より低いものとなっていた。
【０００８】
もちろん、前記連通路の径を大きくして断面積を大きくすれば絞り機能を低減することができるのであるが、ポペットの内部に大径の連通路を形成すると、ポペット自体の機械的な強度が低下してしまい、耐久性が損なわれてしまうことが予想され、むやみに連通路を大径化することはできないものであった。
【０００９】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、負荷圧検出用の専用油路と高圧選択弁が不要にするとともに、正確な最高の負荷圧を制御信号圧として取り出してロードセンシングシステムを適正に機能させるようにすること目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、バルブセクション群の負荷圧の内の最高圧を制御信号圧として取り出し、この制御信号圧とポンプ吐出圧との差圧が予め設定した値となるように可変容量型のポンプの吐出流量を制御するアフターオリフィス型のロードセンシングシステムを備えたバックホウの油圧装置であって、
各バルブセクションにおけるメインスプールの下手に配備した圧力補償弁のポペットが閉じ付勢用のバネに抗して全開位置まで変位した際に、メインスプールに連通した圧油供給用の油路が圧力降下なくポペットの裏圧室に連通する連通路をポペットの外周面に凹入形成し、各バルブセクションにおける圧力補償弁の裏圧室に並列接続された油路の圧を前記制御信号圧として取り出すよう構成してあることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によると、作動状態にある複数のバルブセクションのうち、ポペットが閉じ付勢用のバネに抗して最大開度まで変位した圧力補償弁の裏圧室と、メインスプールに連通した圧油供給用の油路とが、ポペット外周の連通路を介して圧力降下なく連通し、この裏圧室に印加された裏圧がこのときの最高負荷圧となる。そして、この圧が各バルブセクションにおける圧力補償弁の裏圧として作用するとともに、ポンプ吐出量制御用の制御信号圧として利用される。
【００１３】
この場合、メインスプールに連通した圧油供給用の油路と圧力補償弁の裏圧室とを連通する連通路は、圧力補償弁のポペットの外周面に形成するので、ポペット内に連通路を穿設する場合に比較して断面積の大きい連通路を形成しやすいものとなる。
【００１４】
従って、請求項１の発明によると、ポペットの強度を低下させることなく断面積の大きい連通路を形成して、正確な最高負荷圧を取り出すことができ、負荷圧検出用の専用油路と高圧選択弁が不要になる効果を発揮させるとともに、正確な最高の負荷圧を制御信号圧として取り出してロードセンシングシステムを適正に機能させることができるものとなる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記ポペットの外周面に凹入形成された前記連通路を、ポペットの外周全周に亘って環状に形成してあるものである。
【００１６】
上記構成によると、ポペットの外周全周を使って環状の連通路を形成するので、浅い凹入加工で大きい断面積の連通路を形成することができる。
【００１７】
従って、請求項２の発明によると、請求項１の発明の上記効果をもたらすとともに、連通路の形成に伴うポペットの強度低下を一層効果的に抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に、バックホウの全体側面図が示されている。このバックホウは、左右一対のクローラ型走行装置１Ｌ，１Ｒを装備した走行機台２の上部に、エンジン３および運転部４が装備された旋回台５が縦軸心Ｘ１  周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台５の前部に、ブーム６、アーム７、および、バケット８を順次連結してなるフロント装置９が装備されるとともに、走行機台２の前部にドーザ作業用の排土板１０が装備されている。
【００１９】
左右の走行装置１Ｌ，１Ｒは、それぞれ走行用油圧モータＭＬ，ＭＲによって正逆転駆動されるとともに、旋回台３は旋回用油圧モータＭＴによって左右に旋回駆動されるようになっている。フロント装置９のブーム６、アーム７、および、バケット８は、それぞれブームシリンダＣ１、アームシリンダＣ２、および、バケットシリンダＣ３によって駆動されるとともに、フロント装置９全体がスイングシリンダＣ４によって、旋回台３に対して縦軸心Ｘ２  周りに左右に揺動駆動されるようになっている。また、排土板１０は、ドーザシリンダＣ５によって上下駆動されるようになっている。
【００２０】
図２に、上記した各種の油圧アクチュエータを駆動する油圧回路の全体が示されている。図において、Ｖ１  は旋回用の制御バルブ、Ｖ２  は右走行用の制御バルブ、Ｖ３  は左走行用の制御バルブ、Ｖ４  はドーザ用の制御バルブ、Ｖ５  はアーム用の制御バルブ、Ｖ６  はブーム用の制御バルブ、Ｖ７  はバケット用の制御バルブ、Ｖ８  はスイング用の制御バルブ、Ｖ９  は補助作業に用いる予備の制御バルブであり、左右の走行用の制御バルブＶ２  ，Ｖ３  は運転座席１１前方の操縦塔１２に配備された左右一対のの走行レバー１３によってそれぞれ直接にスプールを切換え操作する人為操作式のものが採用されるとともに、ドーザ用、スイング用、および、補助作業用の各制御バルブＶ４，Ｖ８  ，Ｖ９  は専用のレバー操作やペダル操作によって直接にスプールを操作する人為操作式のものが採用され、また、旋回用、アーム用、ブーム用、および、バケット用の各制御バルブＶ１  ，Ｖ５  ，Ｖ６  ，Ｖ７  は、油圧パイロット操作式のものが採用され、操縦塔１２に十字操作可能に配備された左右一対の作業用レバー１４ａ，１４ｂによって操作されるパイロットバルブＰＶ１  ，ＰＶ２  から供給されるパイロット圧によって、レバー操作量に応じた開度に操作されるようになっている。なお、前記制御バルブＶ１  〜Ｖ９  のバルブブロック群は、左右のエンドブロックＢ１  ，Ｂ２  とともに並列されて互いに連結されて内部油路によって接続されている。
【００２１】
作業用のポンプＰ１  と、パイロット圧供給用のパイロットポンプＰ２  とを備えた圧油供給部１５がエンジン３によって駆動されるようになっている。ポンプＰ１  は、斜板の角度変更によって吐出量を変更することが可能な可変容量型のものが使用されており、その吐出油が圧油供給用油路ａを介してエンドブロックＢ１  ，Ｂ２に供給されている。また、パイロットポンプＰ２  は、定容量のギヤポンプが使用されており、その吐出圧が油路ｂを介してアンロード部１６に供給されたのち、パイロットバルブＰＶ１  ，ＰＶ２  の一次側油路ｃにパイロット元圧として供給されている。
【００２２】
アンロード部１６は、レバーロック用のアンロードバルブＶ１０と、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ１１とが並列配備されて構成されている。アンロードバルブＶ１０は、運転部４への乗降通路を横切って開閉する牽制レバー１７に電気的に連係されており、牽制レバー１７を振り上げて乗降通路を開放した状態では、図示のようにアンロード位置に付勢保持され、パイロットバルブＰＶ１  ，ＰＶ２  の一次側油路ｃがドレンされて、作業用レバー１４ａ，１４ｂを操作しても制御バルブＶ１  ，Ｖ５  ，Ｖ６  ，Ｖ７  を切換え操作することができない状態、つまり、レバーロック状態がもたらされる。また、作業者が運転座席１１に搭乗した後、牽制レバー１７を乗降通路を横切る位置にまで降ろすと、これが電気的に検出されてアンロードバルブＶ１０は図示と逆の位置に切換えられ、パイロットバルブＰＶ１  ，ＰＶ２  の一次側油路ｃへのパイロット元圧の供給が行われ、制御バルブＶ１  ，Ｖ５  ，Ｖ６  ，Ｖ７  の切換え操作が可能となる。
【００２３】
また、図３に示すように、パイロットバルブＰＶ１  ，ＰＶ２  の一次側油路ｃは、旋回用モータＭＴに備えたネガティブ・ブレーキＮＢの解除用の油路ｅにも連通されており、レバーロック用のアンロードバルブＶ１０がアンロード位置にあるレバーロック時には、ネガティブ・ブレーキＮＢの解除用油路ｅがドレンされるので、旋回台５も旋回不能にロックされることになる。
【００２４】
また、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ１１は、移動走行の際に走行用モータＭＬ，ＭＲを高速状態に切換えるためのものであり、常態では図示のようにアンロード位置にある。左右の走行用モータＭＬ，ＭＲは、の斜板角の変更によって高低２段の変速が可能なアキシャルプランジャ型の可変容量モータが利用されており、モータケーシングに組込んだシリンダ１８Ｌ，１８Ｒに圧油を供給することで「高速」が、また、シリンダ１８Ｌ，１８Ｒから排油することで「低速」がもたらされるよう構成されている。そして、これらシリンダ１８Ｌ，１８Ｒを作動制御するパイロット操作型の流路切換えバルブＶ１２，Ｖ１３の操作用パイロット油路ｆがアンロードバルブＶ１１に連通接続されている。
【００２５】
これによると、通常は、アンロードバルブＶ１１は図示のアンロード位置に付勢保持されており、パイロット油路ｆがドレンされることで流路切換えバルブＶ１２，Ｖ１３は図示した「低速」にある。そして、操縦塔１２の横側下部に配備した増速ペダル１９を踏み込み操作すると、これが電気的に検出されてアンロードバルブＶ１１が逆位置に切換えられ、パイロット油路ｆに圧が立って流路切換えバルブＶ１２，Ｖ１３が図示の位置から逆位置に切換えられる。流路切換えバルブＶ１２，Ｖ１３が逆位置に切換えられた状態では、モータ駆動用の高圧側油路の油圧によってシリンダ１８Ｌ，１８Ｒが駆動されて、モータ斜板が高速位置に操作されるのである。
【００２６】
ポンンＰ１  は、ロードセンシングシステムによって吐出流量が制御されるようになっており、その流量制御部２１が前記圧油供給部１５に隣接して備えられている。流量制御部２１には流量補償用バルブＶ１４が装備されるとともに、圧油供給部１５には、ポンプＰ１  を流量調節するための流量補償用ピストンＡｃが備えられ、流量補償用バルブＶ１４によって流量補償用ピストンＡｃが作動制御されるようになっている。そして、ポンプＰ１  の吐出圧ＰＰＳと、各セクションにおける負荷検出ラインのうちの最高負加圧を取出した制御信号圧ＰＬＳとが、それぞれエンドブロックＢ１  ，Ｂ２  から導出された信号ラインＬ１  ，Ｌ２  を介して流量補償用バルブＶ１４に印加されるようになっており、周知のように、吐出圧ＰＰＳと制御信号圧ＰＬＳとの差が設定値（制御差圧）に維持されるように、流量補償用ピストンＡｃを介してポンプＰ１  の吐出流量が制御される。
【００２７】
ロードセンシングシステムは、作業負荷圧に応じてポンプ吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができるシステムであり、この例では、各制御バルブＶ１  〜Ｖ９  におけるメインスプールの後にそれぞれ圧力補償弁ＣＶが接続されたアフターオリフィス型のロードセンシングシステムが利用されている。
【００２８】
なお、この例では、ロードセンシングシステムのアンロードバルブＶ１５と主リリーフバルブＶ１６が、エンドブロックＢ１  に組込まれている。また、流量制御部２１における流量補償用バルブＶ１４に設定される制御差圧は、バネ２２と差圧ピストン２３とによって与えられるようになっており、エンジン３の回転速度が高くなってパイロットポンプＰ２  の吐出量が多いなると、差圧ピストン２３によって与えられる制御差圧成分が大きくなって、ポンプＰ１  の流量が多い目に制御され、逆に、エンジン３の回転速度が低くなってパイロットポンプＰ２  の吐出量が少なくなると、差圧ピストン２３によって与えられる制御差圧成分が小さくなって、ポンプＰ１  の流量が少ない目に制御されるのである。
【００２９】
本発明では、前記制御信号圧ＰＬＳを取り出すために以下のような回路構造が採用されている。すなわち、図４に示すように、各バルブセクションのバルブケーシング２４に組み込まれた圧力補償弁ＣＶは、ポペット２５と、これを閉じ側にスライド付勢するバネ２６とで構成されており、かつ、ポペッ２５の外周面の全周に亘って、メインスプール３１に連通した圧油供給用の油路ｈを裏圧室ｉに連通させるための環状溝からなる連通路２７が凹入形成されている。この場合、連通路２７は、ポペッ２５の外周面の全周に亘る環状溝となっているために、凹入深さが浅くても十分大きい流路断面積が確保されており、油路ｈの圧が圧力降下なく裏圧室ｉに印加されることになる。
【００３０】
上記構成によると、各バルブセクションにおける圧力補償弁ＣＶの裏圧室２７に並列接続された油路の圧が最大負荷圧となり、この圧が前記制御信号圧ＰＬＳとして信号ラインＬ２から取り出されて流量制御部２１に伝達される。
【００３１】
なお、上記実施例では、圧油供給用の油路ｈを裏圧室ｉに連通させるための連通路２７を、ポペット２５の外周面全周に亘る環状溝としているが、外周面の一部を凹入して形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックホウの全体側面図
【図２】全体の油圧回路図
【図３】走行および旋回セクションの油圧回路図
【図４】制御バルブの概略断面図
【符号の説明】
２５            ポペット
２６            バネ
２７            連通路
３１            メインスプール
Ｐ１              ポンプ
ＣＶ            圧力補償弁
ｈ              油路
ｉ              裏圧室
ＰＰＳ            ポンプ吐出圧
ＰＬＳ            制御信号圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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