JPH0244964B2 - Seigyobensochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、建設機械等の制御弁装置に係り、特
に油圧シヨベルの旋回およびアーム等を制御する
制御弁装置に関する。

一般に油圧シヨベルにおいて、掘削作業中は作
業能率の向上あるいは正確な作業を行なうために
各アクチユエータの複合動作を行なうことが望ま
しい。

しかし、従来の一般的な油圧シヨベルの油圧回
路では、旋回用切換弁およびアーム用切換弁はパ
ラレル回路で構成されているため、旋回およびア
ームを同時に操作した場合アームの負荷が軽い
（アームシリンダ伸し）では旋回に必要な圧力ま
でポンプ圧が上昇せず、したがつて旋回作動が不
能となつたり壁面にバケツトを押し付けながらア
ームを操作する作業では旋回モータの押し付け力
が不足する欠点があつた。

この欠点を解決するため、油圧シヨベルの旋回
およびアーム等を制御する制御弁装置には、該制
御弁の弁体内にアームシリンダおよび旋回モータ
をそれぞれ制御するアーム用スプールおよび旋回
用スプールを有しており、前記旋回用スプールの
上流側には前記旋回用スプールから旋回モータへ
供給される油量を制御する可変分流弁を設け、旋
回モータでの余剰油をアーム用スプールに分流し
旋回モータへの油量および圧力を優先しつつアー
ムを作動させる形式のものがある。

このような制御弁装置は、旋回用スプールを切
換えると、旋回モータに供給されるポンプからの
油量は旋回モータに付勢する負荷に影響されず、
旋回用スプールに削成したメータリングノツチに
よつて必要量が旋回モータに供給され、かつ旋回
モータへの必要量以外の油量がアーム用スプール
に流れて旋回モータおよびアームシリンダの同時
操作が可能となる。

しかしながら通常、側溝掘りと呼ばれる作業で
は、壁面が傾斜にならないように旋回モータを駆
動してアームに連結されたバケツト等を側溝の壁
面に押付けてアームで掘削を行ため、旋回モータ
にはアームで掘削するときの反力を補正する圧力
のみ必要で、流量はほとんど必要としない。

しかし前記可変分流弁は旋回用スプールに設け
られたメータリングノツチの開口面積により定め
られた流量が旋回モータに流入した後その余剰油
がアーム用スプールに流れる構造であるため、側
溝が壁面による外力で旋回モータの回転が阻止さ
せられた場合にはポンプ圧力は旋回モータ用リリ
ーフ圧力まで達し、リリーフした油量が旋回用ス
プールに設けられたメータリングノツチの開口面
積により定められた流量に達した後アーム用スプ
ールに余剰油が流入しアームシリンダによる掘削
作業が行われる。

かかる掘削作業において、能率を高めるのに旋
回モータの旋回単独操作時および起動時の加速ス
ピードを上げるため旋回モータ用のリリーフ弁の
旋回リリーフ設定圧はかなり高圧に調整されてい
る。（通常200Kg／cm²前後）このように調整された
状態で、側溝掘削を行なうと前述の如くポンプ圧
は旋回リリーフ圧まで上昇する。

しかしながら側溝掘削のときに、前述したよう
にアームの壁面への押付力はアーム掘削による壁
面からの反力を補正する程度で充分（通常100
Kg／cm²前後の押付力）であり、旋回モータ用リリ
ーフ圧が旋回リリーフ圧まで上昇することのみな
らず、多量の流量をリリーフ弁にて消費すること
は熱および音の発生あるいは非常に多大なエネル
ギ損失の要因となる。

本発明はかかる点にかんがみなされたもので、
油圧シヨベルの旋回およびアームを制御する制御
弁の弁体内にアームシリンダおよび旋回モータを
それぞれ制御するアーメ用スプールおよび旋回用
スプールを有し、旋回用スプールの上流側に旋回
用スプールから旋回モータへ供給される油量を制
御する可変分流弁を有する制御弁装置において、
可変分流弁をアンロードするリリーフ弁と、同リ
リーフ弁の油室をタンクへ連通・遮断すべく設け
られアーム用スプールと連動して切換えられ、掘
削作業時の位動位置で連通しその他の位置で遮断
するセレクタ弁と、可変分流弁の分流を旋回用ス
プールの下流でセンタバイパス通路に連通する回
路を設けたことを特徴とする制御弁装置を提供す
るものである。

以下本発明の実施例を示す第１図ないし第３図
により詳細に説明する。１は制御弁装置、２は制
御弁装置の弁体であり、同弁体２にはアームシリ
ンダ３を制御するアーム用スプール６、ブームシ
リンダを制御するブーム用スプール７、旋回モー
タ５を制御する旋回用スプール８および同旋回用
スプール８の上流側に設けた可変分流弁９が装着
されている。そして前記旋回用スプール８にはメ
ータリングノツチ２３ａ，２３ｂが形成されてい
る。

前記可変分流弁９は弁体２に摺動可能に装着さ
れたスプール２８と、弁体２に液密的に螺着され
たリリーフキヤツプ２９およびキヤツプ３０と、
スプール２８とリリーフキヤツプ２９間に嵌装さ
れスプール２８を押圧するバネ３７と、リリーフ
キヤツプ２９に装着したリリーフ弁３８を主たる
構成にしている。

１０はポンプＰに接続して弁体２に成形された
入口ポート、１１はタンクＴに通じて弁体２に形
成した出口ポートである。１２は弁体２に形成し
たセンタバイパス通路（以下、単にバイパス通路
と称する）で、スプール６ないし８が中立位置に
あるとき入口ポート１０と出口ポート１１とを連
通している。１３ａ，１３ｂは可変分流弁９を介
して入口ポート１０と連通する側路で、側路１３
ａはスプール２８に形成した第２の制御室３２と
スプール２８に穿設した軸方向通路３６により環
状室１７ａに連通し、側路１３ｂは一側が可変分
流弁９のスプール２８および他側が旋回用スプー
ル８の下流側でバイパス通路１２と連通してい
る。１４はスプール６ないし８の戻り通路で、タ
ンクＴに連通している。１５，１６は旋回モータ
５に接続する管路に連通するポートである。１
７，１８は環状室１７ａに連通する液圧室、１
９，２０はアームシリンダ３に接続する管路に連
通するポート、２１，２２は逆止弁５１を介して
バイパス通路１２に連通する液圧室である。

前記スプール２８およびリリーフキヤツプ２９
間に形成された第１の制御室３１は絞り３３およ
びシヤツトル弁３４を設けた通路３５を介してポ
ート１５，１６に接続されている。なお前記スプ
ール２８は第１、第２の制御室３１，３２の圧力
差およびバネ３７により所定位置に制御される。
前記リリーフ弁３８はリリーフキヤツプ２９およ
び同キヤツプ２９に螺着されたキヤツプ２７間に
形成されるドレーン油室４０に装着したバネ４２
と、軸部をバネ４２に挿着し肩部をバネ４２に突
設するとともに円錐面の先端を第１の制御室３１
とドレーン油室４０とを連通する通路３９に嵌入
するポペツト４３を有しており、第１の制御室３
１の圧力が最大許容値（リリーフ弁３８のバネ４
２による設定圧と同等もしくは大になつた値）に
達したときにバネ４２に抗して制御室３１の圧油
がキヤツプ２７に設けた後述するセレクタ弁４６
に連通するドレーン管路４１へ流れるようになつ
ている。

前記セレクタ弁４６は弁体２に取着してアーム
用スプール６を摺動自在に嵌挿した弁体４４と、
肩部がアーム用スプール６に係合し該アーム用ス
プール６に遊嵌して弁体４４に装着された一対の
スリーブ４５と、同スリーブ４５の外周に挿着さ
れたバネ４７構成され、スリーブ４５およびバネ
４７によつてアーム用スプール６を中立位置に保
持する機構になつている。４９は弁体４４に設け
て戻り通路１４に接続した通路で、弁体４４に設
けた環状室５０に連通している。４８は弁体４４
に設けた環状室で、前述したドレーン管路４１に
接続しており、アーム用スプール６の左・右行の
移動時に環状室４８および５０の連通・遮断が行
われる。

次に本発明の動作について説明する。まず、ア
ーム用スプール６、ブーム用スプール７および旋
回用スプール８が図示の中立位置にあるとき旋回
用スプール８のメータリングノツチ２３ａ，２３
ｂの上・下流側に圧力差は発生しないので、可変
分流弁９のスプール２８はバネ３７の押圧力にて
図示の位置にあり、ポンプＰから圧油は入口ポー
ト１０、側路１３ａを経てバイパス通路１２を介
して出口ポート１１よりタンクＴに放出される。

いま、旋回用スプール８を図示の中立位置から
左方位置に切換えると、スプール８の中央ランド
により側路１３ａとアーム側のバイパス通路１２
が閉じられ、ポンプＰからの圧油は側路１３ａ、
環状室１７ａ、液圧室１８、ポート１６を介して
旋回モータ５の供給側に供給され、他方、旋回モ
ータ５の戻り油はポート１５、戻り通路１４を介
して出口ポート１１からタンクＴに排出されるた
め旋回モータ５は回転する。

ここで旋回モータ５へ流入する流量は液圧室１
８から旋回用スプール８に設けられたメータリン
グノツチ２３ｂを通過してポート１６に至るがメ
ータリングノツチ２３ｂの開口面積によりその
上・下流側に圧力差が発生する。上流側圧力は第
２制御室３２へ、また下流側圧力は第１制御室３
１にシヤトル弁３４、通路３５、絞り３３を介し
て接続されているため、この圧力差による力が、
バネ３７の設定圧力より大きくなつた場合に可変
分流弁９のスプール２８は左方に押され、通路１
０と通路１３ａとを遮断し、側路１３ａ→環状室
１７ａ→液圧室１８→ポート１６への流量を減じ
ると共に通路１０と側路１３ｂとを連通させ、ア
ーム用スプール６側へと圧油を供給する。

反対にバネ３７の力よりメータリングノツチ２
３ｂ（２３ａ）の上・下流側の圧力差によるスプ
ール２８への力が小さい場合はスプール２８はバ
ネ３７により押し戻され旋回用スプール８側に流
量を供給するよう作用するため、旋回用スプール
８への供給流量は旋回モータ５の負荷に関係なく
メータリングノツチ２３ｂ（２３ａ）の開口面積
により決定され、また旋回用スプール８の余剰油
はアーム用スプール６側へ流れる。

さらに第１制御室３１に連通したリリーフ弁３
８の設定圧は後述するように旋回用リリーフ弁５
５，５６の設定圧よりかなり低い値に設定されて
いるが、前述の如くリリーフ３８のドレーン油室
４０はアーム用スプール６の中立位置（またはア
ームシリンダ３の縮み方向への操作）ではタンク
１４に接続していないため作動しない。

なお、アーム用スプール６を単独で図示の中立
位置から左方位置に切換えると、ポンプＰの圧油
はバイパス通路１２、液圧室２０を介してアーム
シリンダ３に供給される状態になつてアームを作
動させる。

次に側溝を掘削する際にアームに連結されたバ
ケツト等を側溝の壁面に押付けてアームで掘削す
る場合に、旋回用スプール８を操作してバケツト
等を壁面に押付けるのであるが、旋回作動は壁面
によつて阻止されているので旋回モータ５は回転
せず、ポンプＰからの圧油は側路１３ａ、液圧室
１８を介してポート１６に流れないため、メータ
リングノツチ２３ａ，２３ｂによる圧力差も発生
せず、さらに可変分流弁９の第１の制御室３１お
よび第２の制御室３２に作用する圧力差も当然発
生しないので、スプール２８はバネ３７の押圧力
にてその右端がキヤツプ３０に突設した状態にな
る。このため旋回モータ５の供給側の圧力は上昇
するがこのとき、アーム用スプール６は左方位置
掘削状態にあるので環状室４８と５０が連通して
おり、リリーフ弁３８の油室４０はドレーン管路
４１、環状室４８，５０、通路４９を介してタン
クＴに接続されタンク圧になり、リリーフ弁３８
が作動可能になつている。このときリリーフ弁３
８の設定圧は旋回用リリーフ弁５５，５６よりも
かなり低圧（100Kg／cm²）に設定されており、こ
の設定圧力に第１の制御室３１の圧力は保持され
る。なお絞り３３は第１の制御室３１の圧力をリ
リーフ弁３８の設定圧に保持するとともに旋回モ
ータ５の供給側圧力はリリーフ弁３８の設定圧以
上に成り得る作用を持たせるために設けている。

この様な状態で、第２の制御室３２（供給側圧
力）の圧力がリリーフ弁３８の設定圧＋バネ３７
の設定圧以上となると、スプール２８は左方の位
置に制御されるので、入口ポート１０の圧油は側
路１３ｂ、バイパス通路１２を介してアーム用ス
プール６に流れ、逆止弁５１を介して液圧室２
２、ポート２０を介してアームシリンダ３のヘツ
ド側に供給され、他方、ロツド側の戻り油はポー
ト１９、戻り通路１４を介してタンクＴに排出さ
れるのでアームシリンダ３は掘削時の作業効率を
十分に上げることができる。ここでバネ３７の設
定圧力は５〜10Kg／cm²程度であるためモータ供給
側圧力はリリーフ弁３８の設定圧＋５〜10Kg／cm²
となり旋回モータ５のリリーフ弁５５，５６の設
定圧は比較してかなり低い値となり旋回モータ５
の無回転時の上昇圧力を極度に低く押えることが
できる。

以上述べたように本発明によれば、可変分流弁
にリリーフ弁を設け、そのリリーフ弁のドレーン
回路をアーム用スプールと連動するセレクタ弁に
接続したことにより、旋回モータの無回転時の上
昇圧力を極度に低く押えることができ、また旋回
リリーフ弁による流量消費も無いため無駄なエネ
ルギの消費が解消でき、しかもアームシリンダの
掘削時以外は従来の操作性と変わらない効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２
図は第１図の−線による断面図、第３図は第
１図を油圧記号で示した油圧回路図である。 １……制御弁装置、２……弁体、３……アーム
シリンダ、５……旋回モータ、６……アーム用ス
プール、７……ブーム用スプール、８……旋回用
スプール、９……可変分流弁、１０……入口ポー
ト、１１……出口ポート、１２……バイパス通
路、１３ａ，１３ｂ……側路、１４……戻り通
路、１５，１６，１９，２０……ポート、１７，
１８，２１，２２……液圧室、２８……スプー
ル、２９……リリーフキヤツプ、２７，３０……
キヤツプ、３１……第１制御室、３２……第２制
御室、３５，３９，４９……通路、３６……軸方
向通路、３７，４２……バネ、３８……リリーフ
弁、４０……油室、４１……ドレーン管路、４３
……ポペツト、４４……ケーシング、４５……ス
リーブ、４６……セレクタ弁、４７……バネ、４
８，５０……環状室、５１……逆止弁、５５，５
６……旋回用リリーフ弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弁体内にアームシリンダおよび旋回モータを
   それぞれ制御するアーム用スプールおよび旋回用
   スプールを有し、前記旋回用スプールの上流側に
   前記旋回用スプールから前記旋回モータへ供給さ
   れる油量を制御する可変分流弁を備えた制御弁装
   置において、前記可変分流弁をアンロードするリ
   リーフ弁と、同リリーフ弁の油室をタンクへ連
   通・遮断すべく設けられ前記アーム用スプールと
   連動して切換えられ、掘削作業時の作動位置で連
   通しその他の位置で遮断するセレクタ弁と、前記
   可変分流弁の分流を前記旋回用スプールの下流で
   センタバイパス通路に連通する回路を設けたこと
   を特徴とする制御弁装置。