NACHITECHNICALREPORT
Components

13B2

Vol.

June/2007■ 新商品・適用事例紹介
コンパクトで高機能「ユーティリティ建機用油圧機器シリーズ紹介」
機能部品事業
工具ロボットSeries of High-function,Compact
Hydraulic Equipment for Utility Machines〈キーワード〉ミニショベル・後方小旋回機・走行モーター
旋回モーター・ピストンポンプ

部品事業部／技術二部

江尻 誠
Makoto Ejiriコンパクトで高機能「ユーティリティ建機用油圧機器シリーズ紹介」

要旨

NACHIの油圧事業は、省エネ・コンパクト・ハイパ
ワーというつよみを活かし、一般産業機械用（構成比約45％）、建設機械用（40％）、自動車用（カーコントロールバルブ）（15％）、各分野で確固たるポジショ

ピストンポンプにおいて、世界トップシェア（約50％）を1.コンパクト化が求められるユーティリティ建機用油圧機器有し、世界のほとんどのミニ建機メーカーに納入してユーティリティ建機の中心であるミニショベルはンを築いている。
ミニショベルを中心としたユーティ建設機械用では、リティ建機（6ｔ未満）の走行モーター、旋回モーター、高い評価を得ている。

1990年代から、狭所での作業性と安全性を向上さ

近年、建機メーカーのニーズは後方小旋回機の日本市場を中心に、その形態が機体後方せるため、さらなるコンパクト化、開発と性能向上を目的として、への張り出しが大きい「標準機」から、機体後方へ走行自動変速化など、技術的難易度が高くなっての張り出しが小さく、上部旋回体が回転しても機体NACHIは開発・いる。これらのニーズに対応するため、後方部がクローラー幅からはみ出ない「後方小旋回改良を重ね、常にミニショベルを中心としたユーティリ機（図１）」に変化してきた。
「後方小旋回機」は欧ティ建機に対して最適なパフォーマンスを提供できる州でも拡大傾向にあり、世界的にもミニショベルの主油圧機器を市場投入している。

流となりつつある。

Abstract
NACHI has established a firm position in its Hydraulic Equipment business with the strong product features such as energy saving, compactness
and high power, achieving approximately 45%
share in General Industrial Machine sector, 40%
in Construction Machine sector and 15% in Automobile Control Valve sector.
In the application for Utility Machines, each market share of a wheel motor, a swing motor and apiston pump for a mini-excavator of 6 tons or lessaccounts for approximately 50% of the several total. These products are delivered to almost allmini-excavator makers around the world and arehighly reputable.
Recently construction machine makers have been
aiming for a development of Zero Tail Swing andthe performance improvement, requiring furthercompactness of the unit and automatic transmission, raising the level of the technology.
In order to satisfy these needs, NACHI has been
constantly developing and improving our products and has been introducing hydraulic units
with optimum performance for Utility Machines
1※1「後方小旋回機」は、その形状から油圧機器の取り付け部分が狭小化しており、建機メーカーからは油圧機器に対して「従来品と同等性能を維持しながら、さらなるコンパクト化を実現して欲しい。」というニーズがさらに高まってきている。
NACHIは、ミニショベルの主流である「後方小旋回機」に最適なパフォーマンスを提供できる油圧機器をシリーズ化し、市場投入している。
現在、シリーズ化しているユーティリティ建機用油圧機器の中で主力商品である 走行モーター「PHVピストンポシリーズ」、旋回モーター「PCRシリーズ」、ンプ「PVDシリーズ」について、建機メーカーのニーズとそれに対する商品の特長、仕様を紹介する。
旋回ベアリング

旋回モーター

油圧ポンプ

機体後方への張り出しが小さい

走行モーター

旋回モータークローラー

図1 ミニショベル（後方小旋回機）

2. 高速と高トルク

走行モーター「PHVシリーズ」

1）走行モーターへのニーズ
ミニショベルはあらゆる路面での走行性能を要求

ａ）油圧モーター※3（流体エネルギーを回転運動に変換する。）

されるためクローラー駆動方式であり、走行モーター

斜板形ピストンモーターを採用しており、高効率ではクローラー駆動用モーターとして使用される。

油温による効率変化が少ない上に、形状がケース

走行モーターは岩石その他の障害物にぶつかり、コンパクトなサイズとしている。
内に内蔵しやすく、ボディや油圧配管が破損するという事故を防止する

また、斜板角度を変更することにより、建機メーカーため、走行装置としての必要な機能を1つのケースが要求する容量に容易に あわせることができる。

内に一体化してクローラーの幅内に収納できるサイズであることが要求される。

ｂ）減速機※4（油圧モーターで得られた高速低トルクを低速高トルクに変換する。）

また、油圧ショベルの作業効率をあげるために作遊星歯車減速機を採用しており、コンパクト＆軽業現場では高速移動のニーズが高まり、走行モーター量化のために内歯車と減速機本体、遊星ピンとにはパイロット圧力でモーター容量を2段階に切り替油圧モーターボディ2を一体構造にしている。主軸（低えられる機能を持ち、作業に合わせて1速モード

受には専用の高負荷容量のアンギュラ玉軸受を（高速低トルク）を選択できる速高トルク）と2速モード使用して外形は小さくても車体質量を支えるだけ2速タイプが採用され、エンジン出力を変えることなくでなく、外力に対しても十分な耐久性を有するも高速化を実現している。のとなっている。

※2

ミニショベルはクローラー回りの小さなスペースに2ｃ）油圧バルブ（流体エネルギーを制御する。）

速タイプ走行モーターを納めなければならないため、走行モーター専用カウンターバランスバルブを標準建機メーカーから走行モーターに対するコンパクト化装備しており、停止時の速度を制御してショックをのニーズが高い。

低減する。油圧バルブのボディを油圧モーターと2）特長一体構造にしてコンパクト化を実現している。

①コンパクトサイズ
走行モーターは大きく分けて3つの構成要素（油②2速モーター

圧モーター、減速機、油圧バルブ）から構成されてPHVシリーズは斜板形ピストンモーターを採用して、（図2） PHVシリーズは各々の構成部品にいる。

パイロット圧力で斜板の傾転角度を変えることでモーついて機能を追及し、1つの部品に複数の機能ター容量を2段階（大容量と小容量）に切り替えるを持たせることを積極的に行ない、全体をコンパ（図3）ことのできる構造を持ったものとしている。

クトなものに仕上げている。

これによりエンジン出力を変えることなく、力強い減速機

油圧モーター（遊星歯車減速機） （斜板形ピストンモーター）
遊星ピン

内歯車

図2

ボディ2

斜板

油圧バルブ

傾転角度（大）走行モーター構造図（PHV−2B）

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.

13 B2

傾転角度（小）走行モーター専用
カウンターバランスバルブ

アンギュラ玉軸受

減速機本体

作業から高速移動まで幅広い用途に対応できる。

1速：大容量
図3

斜板方式

2速：小容量2速モーター
2コンパクトで高機能「ユーティリティ建機用油圧機器シリーズ紹介」③充実したオプション機能
PHVシリーズは4つのオプション機能を装備すること多様なカスタマーニーズに対応できる。
が可能であり、ａ）自動1速バルブ
平地における高速走行時は走行負荷圧力が低く、モーターは2速（小容量）で高速（低トルク）回転している。例えば、この状態からドーザー作業などで走行負荷圧力が上昇した場合、自動1速バルブ
はその圧力を検知してモーターは1速（大容量）に

走
行
負荷

前進時
（ドーザー負荷有り）

走行
速度

2速

後進時
（ドーザー負荷無し）

2速

1速

▲

◆：2速→1速設定圧力を超えた時、1速に切り換わる

走◆行
駆◇
動圧力

ドーザー負荷の増大に伴い駆動圧力が上昇◇：1速→2速設定圧力を下回った時、2速に切り換わる自動的に切換わる。これにより走行モーターは低▲：メインリリーフ圧力 ◆：2速→1速設定圧力 ◇：1速→2速設定圧力

速（高トルク）で回転するので、トルク不足で停止

図4 自動1速作動状態（ドーザー作業）することがなく、オペレーターはストレスのない連続（図4）した作業ができる。

走行モーター専用
カウンターバランスバルブｂ）パーキングブレーキ

自動1速バルブ

パーキングブレーキ

油圧モー
走行モーターの外観寸法を変えることなく、※5

ターにメカニカルブレーキを内蔵することが可能であり、作業時の足回りの保持力をアップさせ、安定した掘削作業が可能となる。
※6ｃ）サージキラーリリーフバルブ
実機の使用条件によりモーターが停止した瞬間※7に車体の慣性力によって発生するサージ圧力から、ショックレスリリーフバルブ

油圧モーターが破損しないように保護することが

図5

走行モーター油圧回路図（オプション機能）できる。
ショックレスリリーフバルブｄ）
モーターが高速回転する場合には停止する時にショックが発生しやすいため、ショックレスリリーフバ
ルブを装着して速度変化をやわらげてショックを低減することができる。
表1形

ＰＨＶシリーズは適用ミニショベルサイズに合わせて４サイズで構成している。

走行モーター「PHVシリーズ」の仕様式

減速比

走行モーター
油圧モーターバルブ
質量 適応ショベル
T：自動1速バルブ
重量最大等価容量
最大出力
トルク
最高回転数
最高回転数
駐車ブレーキ
S：ショックレス （オプション無し）（Lo／Hi）
最高圧力
（参考）
（Lo）
（Lo）
（Hi）
（Hi）
リリーフバルブトルク

油圧モーター容量cm3／rev

1／25.26
1／36.96
1／31.00
1／39.00
1／36.51
1／45.20
1／36.80
1／47.5333）仕様

9.5／4.7
10.9／5.6
11.4／5.8
12.4／6.2
16.1／8.4
16.1／9.1
17.2／8.6
17.2／9.5
20.7／10.9
21.4／12.9
23.6／12.0
23.6／12.9
23.6／15.7
25.1／14.2
28.6／17.4
29.7／18.3
34.2／19.1
35.3／21.3

cm3／rev

N-m理論

min-1理論

Mpamin-1理論

R：サージキラーリリーフバルブ

Kgton

17〜1.5N-m

458.3

1,51080

24.5

19.6
T
3,000（オプション） （オプション）

670.8

2,42075

24.5

30.4
T
3,000 （オプション） （オプション）

24〜2.01134.5

4,114

70

24.5

36.3
T・S・R
3,500 （オプション） （オプション）

36〜3.51677.8

6,893

65

24.5

86.3
T・S・R
3,500 （オプション） （オプション）

56〜6.03. コンパクトでメンテナンスフリー
旋回モーター「PCRシリーズ 」

1）旋回モーターへのニーズ
ミニショベルにおいて旋回モーターは上部旋回体

油圧バルブ※8を回す目的で使用される。出力回転はピニオン軸で外へ取り出す構造で、実機フレームに固定された旋油圧モーター

トン（斜板形ピスモーター ）回ベアリングにその回転運動を伝達し、上部旋回体

ショックレス
リリーフバルブを旋回させる。
旋回モーターは受ける慣性力が大きく、停止時には油圧モーターに高圧が発生して破損する恐れがある。

（減速機パーキングブレーキ）

遊星歯車
減速機

そのため、リリーフバルブが標準的に内蔵されている。

ピニオン軸

ミニショベルでは旋回モーターはオペレーターの足下付近に取り付けるため、従来から高さ寸法につい

図6

旋回モーター構造図（PCR−1B）てコンパクト化のニーズが高かった。後方小旋回機になると機体の後方部が小さくなり、旋回モーターは配置できるスペースがさらに限定されることから設置ピストン

さらにコンパクト化す
場所の自由度を広げるために、※9

ポペットるように求められている。
IN2）特長①コンパクトサイズ
旋回モーターは走行モーターと同様に3つの構成OUT要素から構成されている。PCRシリーズはその構

図7 ショックレスリリーフバルブ構造図

成要素の配置から見直し、高さ寸法を短縮することで運転席足元の床下に搭載可能としている。
また、減速機に油圧作動油による潤滑方式を採用することでギヤ油交換を不要としたメンテナンス設定圧力フリーと部品点数縮減によるコンパクト化を同時に（図6）実現している。
②ショックレスリリーフバルブ

圧力

旋回モーターは実機の慣性力により起動および停止時にショックが発生しやすいため、PCRシリーを標準装備
ズはショックレスリリーフバルブ（図7）している。旋回起動・停止時のリリーフ圧力を二一次圧力段制御（一次圧力、設定圧力）して、モーターの速度変化をやわらげてショックを低減することがで
（図8）
きる。

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時間

ショックレス時間

図8 ショックレスリリーフバルブ動特性

Vol.

13 B2

4

コンパクトで高機能「ユーティリティ建機用油圧機器シリーズ紹介」

P／Bタイマーバルブ③充実したオプション機能

パーキング
ブレーキ

PCRシリーズは3つのオプション機能を装備すること多様なカスタマーニーズに対応できる。
が可能であり、ａ）パーキングブレーキ
油圧モー
旋回モーターの外観寸法を変えることなく、ターにメカブレーキを内蔵することが可能であり、駐車時および走行時の上部旋回体が振れないようにすることができる。
※10ｂ）P／Bタイマーバルブ

反転防止弁

ショックレスリリーフバルブ

パーキングブレーキとセットで使用し、旋回停止時

図9旋回モーター油圧回路図（オプション機能）

スムーにパーキングブレーキを一定時間解除して、ズな減速フィーリングを確保することができる。

3）仕様

ｃ）反転防止弁
旋回停止時の閉じ込み圧力を反対ポートへバイパスして、反転動作を減少させることができる。
表2形

PCRシリーズは適用ミニショベルサイズに合わせて3サイズで構成している。

旋回モーター「PCRシリーズ」の仕様
式

減速比

旋回モーター
油圧モーターバルブ
質量 適応ショベル
F：P／Bタイマー
重量バルブ
最大等価容量
最大出力
トルク
最高回転数
最高回転数
駐車ブレーキ（オプション無し）（Lo／Hi）
最高圧力（参考）
G：反転防止弁
（Lo）
（Lo）
（Hi）
（Hi）
トルク

油圧モーター容量cm3／rev

cm3／rev

N-m理論

min-1理論Mpa

1／10.0

18.1
20.0
22.1
23.6

236

627

100

21.6

1／21.5

12.5
13.3
14.5
16.0

344

1,000

100

21.6

1／21.5

18.1
20.0
22.1
23.6507

1,39910021.6

min-1理論

N-m

S：ショックレス
リリーフバルブS（標準装備）
68.4
1,000F（オプション）（オプション）S（標準装備）
68.4
2,200 （オプシFョン）（オプション）S（標準装備）
68.4
2,200F・G（オプション）（オプション）Kg

ton

24〜2.534〜3.537〜5.04. 定馬力制御

可変ピストンポンプ「PVDシリーズ」

1）可変ピストンポンプへのニーズ
油圧ショベルは走行モーターによる自走機能を有

ミニショベルでは油圧ポンプをエンジンルームの限する機械であり、走行直進性を確保するために油圧られたスペースに納めなければならないため、従来システムには左右の走行モーターに油圧を供給するから油圧ポンプに対してコンパクト化のニーズが高かっ同容量の２台のポンプが必要となる。

た。 後方小旋回機では機体の後部分が小さくなりまた、走行速度の高速化とエンジン馬力の有効利用のために定馬力制御を有する2連の可変ピストンポンプが必要となった。
5

機器を搭載するフレームが小さくなるため、さらにそのニーズが高まった。

2）特長

吸収トルク T（Nm）

吐出流量 Q1、Q2（ ／min）

吐出流量（ P×Q＝一定 の定馬力特性）①コンパクトサイズ
吐出圧力 P1＋P2（MPa）

スプリット
ＰＶＤシリーズは偶数本のピストンを持ち、※11

図11

フローと呼ばれるシリンダバレルから内と外に配置

吸収トルク定馬力制御特性（PVD−1B）

したバルブプレートの吐出溝へ交互に油を吐き出

傾転支持部にボール構造採用

１連の可変ポンプの長さ寸法
す機構（図１０）で、１９８で２連の可変ピストンポンプの機能を実現し、８年に市場投入を行なっている。
ミニショベルの狭いエンジンルームに納まるコンパクト性で、高い評価を得ており、後方小旋回機においても、そのコンパクト性は市場での優位性を確保している。

図12②定馬力制御
PVDシリーズは定馬力制御機構を標準装備して定馬力制御構造（PVD−1B）

3○充実したオプション機能おり、定馬力特性（図11）が基本となっている。軽

PVDシリーズは3つのオプション機能を装備するこ

負荷時には作業速度が早く、重負荷時にはゆるとが可能であり、多様なカスタマーニーズに対応でやかな速度となって、その間のエンジン出力を有きる。

効に利用することができる。

ａ）
ギヤポンプ

※12

また、この定馬力制御は2個分のポンプの馬力合旋回モーター駆動用およびパイロット用ギヤポンプ計を一定にするように行なわれるので、片側のポをピストンポンプの後に取り付けることができる。

ンプのみ負荷がかかる場合でも、エンジン出力を（全馬力制御）ｂ）パワーシフト最大限に利用することができる。

旋回モーター駆動用ギヤポンプの圧力をピストンこれにより、エンジンは定吐出量のギヤポンプを使ポンプの斜板傾転制御機構に導くことにより、ギ用する場合より出力の小さなものを使うこともできる。

ヤポンプとピストンポンプの馬力全体を一定馬力

特に車重の軽いクラス用のPVD−00B〜1Bは斜板支持部にボール構造を採用し、斜板垂直荷重とスプリング荷重（F2）をバランスさせる構造（F1）内に制御することができる。

※13ｃ）バルブブロック※14油圧ジョイスティックへ導かれるパイロット圧力を制さらなるコンパで良好な定馬力特性を有しながら、御することなどに使用されるバルブブロックをオプショクト化を実現している。
（図12）ン装備することが可能であり、実機の油圧配管を少なくすることができる。
バルブブロック

図10 スプリットフロー 原理

定馬力制御（全馬力制御） ギヤポンプ
パワーシフト

図13 ピストンポンプ油圧回路図（オプション機能）
NACHI TECHNICAL REPORTVol.

13 B263）主仕様
表3 ピストンポンプ「PVDシリーズ」の仕様
回転数
形式

最大容量 最高使用圧力cm3／rev

min-1

min-1

8×2

2,800

2,600

12×2

2,800

2,600

2,700

2,500

22.5×2

2,600

2,400

33×2

2,400

2,200

17×2

バルブ

最高回転数 定格回転数 最低回転数 定馬力制御

MPa

24.5

min-1

900

質量

適応ショベル
重量9〜1.5

13〜2.515〜3.520〜5.527〜6.0

G：ギヤポンプ（ギヤポンプ無し） （参考）
P：パワーシフト
B：バルブブロック
Kg
ton

標準装備

G・P
（オプション）
G・P・B（オプション）
G・P・B（オプション）
G・P・B（オプション）
G・P・B（オプション）

5. さらなるコンパクト化と信頼性向上
地球的な規模で高まる環境問題に対して、建設

どBRICs諸国では建設機械の1日の稼働時間が日本、機械においても例外ではなく、なんらかの対応・改さらなる欧州より長く、過酷な使用条件が予想され、善を迫られている。

信頼性向上の取り組みが求められる。

直近の課題として年々厳しくなる排ガス規制に対今後の商品開発およびモデルチェンジにおいて、応しなければならないため、建機メーカーはアメリカ「さらなるコンパクト化」と「さらなる信頼性向上」を実の排ガス規制「Tier4」を目標にエンジンの電子制御現するための様々な技術課題に挑戦するとともに、化および排ガス後処理装置の開発をすすめている。

機械加工工程や、組立・検査工程において、自社これにより将来的にエンジンの大型化は避けられな製ロボット中心のセル型生産システムを採用し、ライ

いため、油圧機器に対する「さらなるコンパクト化」のンの無人化と寸法測定自動フィードバックによる自工ニーズは益々高まると思われる。

程完結型の全数品質保証体制を確立し、変種変今後、建設機械需要の拡大が見込まれる中国な量生産にもフレキシブルに対応する。

用語解説※1 ミニショベル※8 ピニオン軸

油圧ショベルの中で車重6.0ｔ以下のクラスは一般的にミニショベルと呼ばれている。

※2 パイロット圧力先端が歯車形状となっている出力軸。

※9 ポペット
弁体が弁座シート面から直角方向に移動する方式のバルブにおける弁体。

パイロット方式で作動させるための作動流体の圧力。

※10 P／Bタイマーバルブ※3 流体エネルギー

パーキングブレーキとセットで使用し、旋回停止時に、パーキングブレーキを一定時間解除する油圧バルブ。

作動流体のエネルギー。

※11 シリンダバレル※4トルク

数個のピストンが入る一体部品。

物体を回転させる能力の大きさ。

※12 パイロット用ギヤポンプ※5 メカニカルブレーキ

パイロット圧力を発生させるためのギヤポンプ。

機械式のブレーキ装置。

※13 バルブブロック※6 サージキラーリリーフバルブ
油圧回路中にサージ圧力を発生させないように、流体の一部、または、全部を逃がす圧力制御弁。

※7 サージ圧力

複数の油圧制御バルブのひとつにまとめたブロック。

※14 油圧ジョイスティック
ミニショベルで手動のレバー操作をパイロット圧力の増減に変換する機器。

系統内の流れの過渡的な変動の結果生じる圧力。

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.13 B2June / 2007〈発行〉 2007年6月20日
株式会社 不二越 開発本部 開発企画部
富山市不二越本町1-1-1 〒930-8511
Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213