特許 6096002 油圧制御装置とその油圧制御装置を搭載した建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6096002

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】油圧制御装置とその油圧制御装置を搭載した建設機械

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/08 20060101AFI20170306BHJP

   F15B 11/00 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   F15B11/08 B

   F15B11/00 D

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-31610(P2013-31610)

(22)【出願日】2013年2月21日

(65)【公開番号】特開2014-159864(P2014-159864A)

(43)【公開日】2014年9月4日

【審査請求日】2015年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064012

【弁理士】

【氏名又は名称】浜田 治雄

(72)【発明者】

【氏名】田島 豊三

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−０９１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１４４４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４９−１３８２９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭５１−０４５８０８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５２−１４４５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１９５１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １１／０８

Ｆ１５Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧油供給通路、シリンダポート及びタンクポートを含む複数の油室を備えたバルブボディと、前記バルブボディ内に摺動自在液密的に挿入され、前記圧油供給通路から供給される圧油を、前記シリンダポートを介してアクチュエータへ供給するとともに、前記アクチュエータからの戻り油を、タンクポートよりタンクラインへ排出するよう油の給排を切換える切換スプールと、前記切換スプールの移動により前記圧油供給通路からの圧力の供給を受ける中間室と、前記シリンダポートと前記圧油供給通路との間に設けられ前記中間室から前記シリンダポートへ圧油を供給する通路と、前記中間室と前記シリンダポートとの間で前記通路上に設けた逆止弁と、を備えた方向制御弁において、前記アクチュエータである油圧シリンダがそのロッドの伸縮方向が鉛直方向に対して水平方向より下側向きに配設される方向であり、切換スプールの肩部が前記通路のシリンダポート側に配置して前記通路を遮断する中立近傍のときに、切換スプールの中間室と油圧シリンダを伸ばす側ではなく縮める側のシリンダポートを繋ぐ肩部にノッチを設けることを特徴とする建設機械の油圧制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の油圧制御装置を搭載する建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧ドーザ等の鉛直方向に伸縮する油圧アクチュエータを有する建設機械に搭載する油圧制御装置とそれを搭載した建設機械に係るもので、特に停止時の姿勢保持精度を向上させる油圧制御装置とそれを搭載した建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の技術について図３、４を用いて説明する。

【0003】

図３は従来の建設機械の油圧制御装置における方向制御弁の横断面図である。

【0004】

これらの切換弁１は、図示せぬポンプラインを介して同じく図示せぬ油圧ポンプに接続すると共にタンクポート２０ａ、２０ｂをタンクラインを介して図示せぬタンクに接続する。

【0005】

切換弁１は、基本的には、バルブボディ１０内にポンプからの圧油を受ける共通の圧油供給通路１２ａと、バルブボディ１０に摺動自在に嵌挿された切換スプール１３と、この切換スプール１３の移動により圧油供給通路１２ａからの圧油の供給を受ける中間室１４と、シリンダポート１５ａ、１５ｂと、これらのシリンダポート１５ａ、１５ｂと前記圧油供給通路１２ａとの間に設けられ前記中間室１４からシリンダポート１５ａまたは１５ｂへ圧油を供給する通路１６と、通路１６上に設けられた逆止弁１７と、前記切換スプール１３の移動によりシリンダポート１５ａ，１５ｂの圧油をタンクポート２０ａ、２０ｂへ排出する補助ポート１８ａ、１８ｂと、これらの補助ポート１８ａ、１８ｂとを連通接続する圧力補償通路１９と、前記補助ポート１８ａ、１８ｂの外側に位置する前記タンクポート２０ａ、２０ｂおよびタンク通路２１と、このタンク通路２１と前記圧力補償通路１９との間に設けられた流量調整手段２５とをそれぞれ内蔵した構成からなる。

【0006】

なお、切換スプール１３には、この切換スプール１３の移動に伴い圧油供給通路１２ａを中間室１４に接続するためのノッチ２２ａ、２２ｂと、補助ポート１８ａ、１８ｂの各々をシリンダポート１５ａ、１５ｂまたはタンクポート２０ａ、２０ｂに連通接続するためのノッチ２３ａ、２３ｂおよび２４ａ、２４ｂが設けられている。ここで、ノッチ２２ａ、２２ｂは、ポンプの吐出量を制御するポンプ吐出流量制御用、ノッチ２３ａ、２３ｂは、アクチュエータ３８からの戻り圧油量を制御するアクチュエータ戻り油制御用、ノッチ２４ａ、２４ｂは、圧力補償通路１９の圧油をタンクポート２０ａ、２０ｂに戻る圧油量を制御する圧力補償用の機能を有する。

【0007】

また、流量調整手段２５は、スプール２６とばね２７とを備え、スプール２６はバルブボディ１０に形成されたスプール穴２８に摺動自在に嵌挿されると共に、その一端をカバー２９により囲繞する。そして、スプール２６に設けた内部通路４１の一端は逆止弁３１および通路３２を介してバルブボディ１０内に設けた背室３４に連通接続すると共に、その他端は前室３３に開口する。

【0008】

上記、構成の流量調整手段２５は、スプール２６がばね２７の弾発力に抗して上方へ移動するに伴い、スプール２６の肩部２６ａがスプール穴２８に係合しつつ、その開度Ａはスプール２６に設けたノッチ３６によって規制されて次第に小さくなる。一方、前室３３は、通路３５を介して中間室１４に連通接続され、前室３３内にばね２７を収納して、スプール２６の他端を弾力的に保持している。さらに、背室３４は、連通路３７（図示せず）を経由し他方の切換弁１の背室３４′（図示せず）に連通接続している。なお、通路３５は中間室１４の圧力検出としての機能を有し、逆止弁３１は、通路３５により検出された圧力のうち最高圧力を検出する機能を有する。

【0009】

かかる構成の切換弁１では、切換スプール１３の移動量によって、ノッチ２２ａ、２２ｂの開度が調整され油圧ポンプの吐出流量が決定される。よって、アクチュエータ３８の面積比が既知となれば、必然的に、切換スプール１３の操作量に応じた前記アクチュエータ３８からの戻り油量も既知となる。このため、ノッチ２４ａ、２４ｂは、アクチュエータ３８からの戻りの油量が全て通過するとした場合に、切換スプール１３の移動量に応じた任意の補償圧力が得られる絞り特性に設定することが出来る。また、流量調整手段２５において、ノッチ３６が閉じ方向（図３で上方向）に動いたときには、スプール穴２８とノッチ３６と開度を零にすることも出来る。

【0010】

以上のように構成される場合の油圧制御装置では、以下のように作用する。単独操作時に、例えば、切換弁１の切換スプール１３を図３で右方向に操作した場合には、その移動量によりノッチ２２ａに応じた圧油が油圧ポンプより吐出され、中間室１４へ導かれた後、逆止弁１７、通路１６よりシリンダポート１５ａを経てアクチュエータ３８に供給される。一方、アクチュエータ３８からの戻り圧油は、シリンダポート１５ｂ、ノッチ２３ｂを介して圧力補償通路１９に至る。

【0011】

ところで、前記アクチュエータ３８は中立時にそのシリンダの両端に戻り油と吐出油とを移動させずに固定することでアクチュエータの姿勢が保持されている。

【0012】

続いて、図４は、従来の可動に取り付けられた用具を有する地表面改変機械であるドーザ―を示す。用具６２が可動に取り付けられた地表面改変機械６０の実施の形態の側面図が開示される。この実施の形態では、地表面改変機械は履帯式トラクターであり、用具は地面をならすのに使用する細長いブレードである。地表面改変機械６０は、フレーム６４、フレーム６４に結合した車台６６、内燃エンジン等の原動機６８を有する。原動機６８は、通常の公知の方法で車台６６のエンドレス履帯７０に動力を伝達するように接続される。原動機はエンドレス履帯７０を回転させ、地表面改変機械６０を下の地面の上を進ませる。隔離した第１、第２プッシュアーム７２、７４が、それぞれその反対側端部で用具６２とフレーム６４にピボット軸等の従来の方法でピボット（旋回）可能に接続され、用具６２をフレーム６４にピボット可能に接続する。プッシュアームはほぼ同じ長さであり、運転室６５から見て用具を地表面改変機械６０の前端部に横方向に保持する。

【0013】

伸張可能な隔離した流体作動第１、第２傾きジャッキ７８、８０（油圧シリンダーが好ましいがそれに限らない）を含む傾きジャッキ手段７６が、フレーム６４に対して用具６２をベース位置から第１，第２方向に傾けるため設けられる。ベース位置は、地表面改変機械６０がほぼ平らな水平表面に支持されるとき、用具がほぼ水平の位置である。第１傾きジャッキ７８のロッド端部８２は、Ｕリンクとピボットピン等の通常の方法で用具６２にピボット可能に取り付けられている。同様に、第２傾きジャッキ８０のロッド端部８４は、Ｕリンクとピボットピン等の通常の方法で用具６２にピボット可能に取り付けられている。第１傾きジャッキ７８のヘッド端部８６は、Ｕリンクとピボットピン等の通常の方法で第１プッシュアーム７２にピボット可能に取り付けられている。同様に、第２傾きジャッキ８０のヘッド端部８８は、Ｕリンクとピボットピン等の通常の方法で第２プッシュアーム７４にピボット可能に取り付けられている。なお、ロッドとヘッド端部の接続は、反対にすることができる。第１，第２傾きジャッキ７８、８０のどちらかのロッド端部８２、８４をヘッド端部８６、８８に対して伸張または収縮すると、用具６２が傾く。これに関連して、地面をならす傾斜は傾き角度θを制御することにより制御できる。運転室６５から見た傾き角度θは、用具６２の右又は左のコーナーを相対的に下げることにより現れる。

【0014】

隔離した流体作動第１、第２リフトジャッキ９０、９２が、フレーム６４に対して用具を上へ動かすために設けられる。流体作動リフトジャッキは、公知の構成の油圧作動流体作動リフトシリンダーが好ましい。第１リフトジャッキ９０は、フレーム６４にピボット可能に接続された第１端部９４を有し、第２リフトジャッキ９２は、フレーム６４にピボット可能に接続された第１端部９６を有する。第１リフトジャッキ９０は、用具６２にピボット可能に接続された第２端部９８を有し、第２リフトジャッキ９２は、用具６２にピボット可能に接続された第２端部１００を有する。このようなフレーム６４と用具６２へのピボット可能な接続は、Ｕリンクとピボットピン配置等通常の方法で行われる。第２端部９８、１００は、それぞれの第１端部９４、９６に対して伸張するように動くことができる。（第１，第２プッシュアーム７２、７４のピボット接続の周りの）用具６２のフレーム６４に対する上昇動きは、この伸張動きに対応するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２００８−２０２７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

ところで実際に中立時であっても圧油供給通路１２ａに圧力が生じていると、圧油はバルブボディ１０と切換スプール１３との間に生じる隙間を通過して圧油供給通路１２ａ、通路１６を通り、シリンダポート１５ａ、１５ｂを通過して前記アクチュエータ３８に到達し、その結果としてアクチュエータの姿勢が保持されない。このため、制止時にアクチュエータ３８を固定できないという課題が生じていた。

【0017】

そこで、本発明は前記の課題を解決するためになされたものでアクチュエータの姿勢が中立である際に、圧油供給通路で圧力が生じている場合に、アクチュエータの姿勢を保持することのできる油圧制御装置とそれを搭載した建設機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

前記の課題を解決するために、本発明に係る建設機械の油圧制御装置は、圧油供給通路、シリンダポート及びタンクポートを含む複数の油室を備えたバルブボディと、このバルブボディ内に摺動自在液密的に挿入され、前記圧油供給通路から供給される圧油を、前記シリンダポートを介してアクチュエータへ供給するとともに、このアクチュエータからの戻り油を、タンクポートよりタンクラインへ排出するよう油の給排を切換える切換スプールと、前記圧油供給通路とシリンダポートとの間に設けた中間室と、この中間室とシリンダポートとの間に設けた逆止弁を有する方向制御弁において、アクチュエータである油圧シリンダがそのロッドの伸縮方向が鉛直方向に対して水平方向より下側向きに配設される方向である方向制御弁の場合において、当該部位の切換スプールが中立近傍に配設されるときに、切換スプールの中間室と油圧シリンダを縮める側のシリンダポートを繋ぐ部分にノッチを設けることを特徴とする。

【0019】

前記の課題を解決するために、本発明に係る建設機械は、前記油圧制御装置を搭載する。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る油圧制御装置によれば、圧油供給通路、シリンダポート及びタンクポートを含む複数の油室を備えたバルブボディと、このバルブボディ内に摺動自在液密的に挿入され、前記圧油供給通路から供給される圧油を、前記シリンダポートを介してアクチュエータへ供給するとともに、このアクチュエータからの戻り油を、タンクポートよりタンクラインへ排出するよう油の給排を切換える切換スプールと、前記圧油供給通路とシリンダポートとの間に設けた中間室と、この中間室とシリンダポートとの間に設けた逆止弁を有する方向制御弁において、アクチュエータである油圧シリンダがそのロッドの伸縮方向が鉛直方向に対して水平方向より下側向きに配設される方向である方向制御弁の場合において、当該部位の切換スプールが中立近傍に配設されるときに、切換スプールの中間室と油圧シリンダを縮める側のシリンダポートを繋ぐ部分にノッチを設けることにより、アクチュエータの姿勢が中立である際に、圧油供給通路で圧力が生じている場合であって、アクチュエータの姿勢を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る油圧制御装置の実施例における方向制御弁の横断面図である。

【図2】本発明に係る油圧制御装置の実施例における方向制御弁の肩部の拡大図である。

【図3】従来の方向制御弁の横断面図である。

【図4】従来のドーザの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１乃至２を用いて、本発明に係る油圧制御システムの構成について２つの実施例を通して説明する。

【実施例1】

【0023】

図１に、本発明に係る建設機械の油圧制御装置における方向制御弁の横断面図を示す。

【0024】

図１に示す切換弁１は、図示せぬポンプラインを介して同じく図示せぬ油圧ポンプに接続すると共にタンクポート２０ａ、２０ｂをタンクラインを介して図示せぬタンクに接続する。

【0025】

切換弁１は、基本的には、バルブボディ１０内にポンプからの圧油を受ける共通の圧油供給通路１２ａと、バルブボディ１０に摺動自在で液密的に嵌挿された切換スプール１３と、この切換スプール１３の移動により圧油供給通路１２ａからの圧油の供給を受ける中間室１４と、シリンダポート１５ａ、１５ｂと、これらのシリンダポート１５ａ、１５ｂと前記圧油供給通路１２ａとの間に設けられ前記中間室１４からシリンダポート１５ａまたは１５ｂへ圧油を供給する通路１６と、通路１６上に設けられた逆止弁１７と、前記切換スプール１３の移動によりシリンダポート１５ａ、１５ｂの圧油をタンクポート２０ａ、２０ｂへ排出する補助ポート１８ａ、１８ｂと、これらの補助ポート１８ａ、１８ｂとを連通接続する圧力補償通路１９と、前記補助ポート１８ａ、１８ｂの外側に位置する前記タンクポート２０ａ、２０ｂおよびタンク通路２１と、このタンク通路２１と前記圧力補償通路１９との間に設けられた流量調整手段２５とをそれぞれ内蔵した構成からなる。

【0026】

なお、切換スプール１３には、この切換スプール１３の移動に伴い圧油供給通路１２ａを中間室１４に接続するためのノッチ２２ａ、２２ｂと、補助ポート１８ａ、１８ｂの各々をシリンダポート１５ａ、１５ｂまたはタンクポート２０ａ、２０ｂに連通接続するためのノッチ２３ａ、２３ｂおよび２４ａ、２４ｂが設けられている。ここで、ノッチ２２ａ、２２ｂは、ポンプの吐出量を制御するポンプ吐出流量制御用、ノッチ２３ａ、２３ｂは、アクチュエータ３８からの戻り圧油量を制御するアクチュエータ戻り油制御用、ノッチ２４ａ、２４ｂは、圧力補償通路１９の圧油をタンクポート２０ａ、２０ｂに戻る圧油量を制御する圧力補償用の機能を有する。

【0027】

ここで、切換スプール１３の中間室１４とアクチュエータ３８を縮める側のシリンダポート１５ａを繋ぐ部分である肩部５０にノッチ５０ａが刻設される。図２にその詳細図を示す。

【0028】

以上のように構成される場合の油圧制御装置では、以下のように作用する。

【0029】

切換スプール１３は、圧油信号ポートからの信号によって、シリンダポート１５ａから圧油が流れる状態から、シリンダポート１５ｂから圧油が流れる状態に遷移する。この２つのいずれでもない中立の状態において、圧油供給通路１２ａの圧油はバルブボディ１０と切換スプール１３の隙間を通り、中間室１４、ノッチ５０ａを通り、アクチュエータ３８のピストンロッド３９を縮める側のシリンダポート１５ａに作用する。ピストンロッド３９先端部には排土板等の重量物が設けられており、ノッチ５０ａはアクチュエータ３８が姿勢を保持する開口となっている。

【0030】

前記の通り、切換弁１の切換スプール１３の中間室１４とアクチュエータ３８のピストンロッド３９を縮める側のシリンダポート１５aを繋ぐ部分にノッチ５０ａを設けることで、切換スプール１３が中立状態で圧油供給通路１２ａに圧油があった場合でもアクチュエータ３８の姿勢保持精度を向上することができる。

【0031】

前記実施形態は、建設機械用油圧制御装置のドーザ用油圧制御弁部について説明したが、本発明は建設機械用油圧制御装置のドーザ用油圧制御弁部に限らず、油圧シリンダのロッドが下向きに取り付けられている機構でのシリンダ姿勢保持にも適用することができる。

【符号の説明】

【0032】

１ 切換弁
１０ バルブボディ
１２ａ 圧油供給通路
１２ｂ タンクポート
１３ 切換スプール
１４ 中間室
１５ａ シリンダポート
１５ｂ シリンダポート
１６ 通路
１７ 逆止弁
１８ａ、１８ｂ 補助ポート
１９ 圧力補償通路
２０ａ、２０ｂ タンクポート
２１ タンク通路
２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ ノッチ
２５ 流量調整手段
２６ スプール
２６ａ 肩部
２７ ばね
２８ スプール穴
２９ カバー
３１ 逆止弁
３２ 通路
３３ 前室
３４ 背室
３５ 通路
３６ ノッチ
３７ 連通路
３８ アクチュエータ
３９ ピストンロッド
４１ フレーム
５０ 肩部
５０ａ ノッチ
６０ 地表面改変機械
６２ 用具
６４ フレーム
６５ 運転室
６６ 車台
６８ 原動機
７０ エンドレス履帯
７２ 第１プッシュアーム
７４ 第２プッシュアーム
７６ 傾きジャッキ手段
７８ 第１傾きジャッキ
８０ 第２傾きジャッキ
８２ ロッド端部
８４ ロッド端部
８８ ヘッド端部
９０ 第１リフトジャッキ
９２ 第２リフトジャッキ
９４ 第１端部
９６ 第１端部
９８ 第２端部
１００ 第２端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】