WO2013141037A1

WO2013141037A1 - 走行制御バルブ

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Publication number: WO2013141037A1
Application number: PCT/JP2013/056329
Authority: WO
Inventors: 武藤原
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2014-09-23
Also published as: JP2013199977A; JP5901378B2; KR101643069B1; CN104204548B; US9551361B2; CN104204548A; KR20140125876A; DE112013001699B4; DE112013001699T5; US20150128583A1

Abstract

　走行制御バルブはバルブ本体とスプールとを備える。バルブ本体は、駆動用制御弁より上流側に接続される第１ポンプポートと、駆動用制御弁より下流側に接続される第１接続ポートと、第２ポンプに接続される第２ポンプポートと、第２回路系統に接続される第２接続ポートと、を有する。走行制御バルブは、第１ポンプポートと第１接続ポートとの連通開度を、第２ポンプポートと第２接続ポートとの連通開度よりも小さく保つ大開度絞り位置と、大開度絞り位置よりも小さく保つ小開度絞り位置と、に切り換え可能である。

Description

走行制御バルブ

　本発明は、パワーショベルの走行制御バルブに関する。

　パワーショベルの走行体として、クローラ式走行体及びＪＰ２００６－３４１７３２Ａに開示されたホイール式走行体が知られている。

　クローラ式走行体を備えるパワーショベルでは、パワーショベルの両側に設けられたクローラのそれぞれに流体圧モータが接続され、これら流体圧モータが独立して各クローラを駆動する。

　ホイール式走行体を備えるパワーショベルでは、パワーショベルの両側に設けられた駆動ホイールのそれぞれに流体圧モータが接続され、これら流体圧モータが独立して各駆動ホイールを駆動する。

　各パワーショベルの流体圧回路は、第１ポンプ及び第２ポンプを備え、第１ポンプには第１回路系統が接続され、第２ポンプには第２回路系統が接続される。一方の流体圧モータは、第１回路系統に設けられた駆動用制御弁を介して第１ポンプに接続される。他方の流体圧モータは、第２回路系統に設けられた駆動用制御弁を介して第２ポンプに接続される。

　クローラ式走行体を備えるパワーショベルには、走行制御バルブが設けられる。パワーショベルが直進走行している場合、走行制御バルブによって流路が切り換えられ、２つの流体圧モータを第１ポンプに対してパラレルに接続して、１つのポンプで２つの流体圧モータを駆動することで、流体圧モータ間に圧力差が生じることが防止される。

　一方、ホイール式走行体を備えるパワーショベルにも、走行制御バルブが設けられる。この走行制御バルブは、第１ポンプと第１回路系統とを接続する通路を絞るとともに第２ポンプと第２回路系統とを絞ることなく接続する。これにより、第１回路系統に設けられる負荷の大きいアクチュエータの駆動によって、第１回路系統の流体圧モータに供給される圧力流体が不足して流体圧モータ間に圧力差が生じることが防止される。

　これらクローラ式パワーショベルとホイール式パワーショベルとで、アクチュエータを作動させるための制御回路を、同一のバルブブロックに組み込むことで、クローラ式パワーショベルとホイール式パワーショベルとに互換性を持たせることが考えられる。

　この場合、クローラ式パワーショベルでは、走行制御バルブを、バルブ本体とバルブ本体に組み込まれたスプールとから構成し、スプールの移動に応じて流路が切り換えられるようにすればよい。

　また、ホイール式パワーショベルでは、走行制御バルブを、バルブ本体とバルブ本体に組み込まれ移動しない固定スプールとから構成すればよい。

　しかし、上記ホイール式パワーショベルでは、走行中は常に、第１ポンプが作業機系の制御弁に対して走行制御バルブの絞りを介して連通する。これにより、走行中に負荷の大きいアクチュエータに圧力流体が供給されにくくなる。例えば、旋回モータの負荷は、走行用の流体圧モータの負荷よりも大きいので、走行中に旋回モータを駆動しようとした場合、旋回モータに圧力流体が供給されにくくなる。

　この発明の目的は、ホイール式走行体を備えるパワーショベルにおいて、走行中であっても負荷の大きいアクチュエータをより確実に作動させることが可能な走行制御バルブを提供することである。

　本発明のある態様によれば、アクチュエータを操作する一つ以上の制御弁が接続され、最上流にホイール式走行体を駆動する流体圧モータを制御するための駆動用制御弁が接続される第１回路系統と、第１回路系統に接続され作動流体を供給する第１ポンプと、アクチュエータを操作する一つ以上の制御弁が接続された第２回路系統と、第２回路系統に接続され作動流体を供給する第２ポンプと、を備えるパワーショベルに用いられる走行制御バルブであって、バルブ本体と、バルブ本体内に摺動可能に設けられるスプールと、を備え、バルブ本体は、駆動用制御弁より上流側において第１ポンプに接続される第１ポンプポートと、第１ポンプポートに連通するとともに第１回路系統の駆動用制御弁より下流側に接続される第１接続ポートと、第２ポンプに接続される第２ポンプポートと、第２ポンプポートに連通するとともに第２回路系統に接続される第２接続ポートと、を有し、スプールの摺動位置に応じて、第１ポンプポートと第１接続ポートとの連通開度を、第２ポンプポートと第２接続ポートとの連通開度よりも小さく保つ大開度絞り位置と、大開度絞り位置よりもさらに連通開度を小さく保つ小開度絞り位置と、に切り換え可能である、走行制御バルブが提供される。

　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るパワーショベルの回路図である。図２は、図１の走行制御バルブの断面図である。図３は、比較例におけるクローラ式走行体を備えたパワーショベルの回路図である。図４は、図３の走行制御バルブの断面図である。図５は、比較例におけるホイール式走行体を備えたパワーショベルの回路図である。図６は、図５の走行制御バルブの断面図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

　図１は、本実施形態におけるパワーショベルの制御回路を示す回路図である。バルブブロックＶＢには、ポンプ通路２１及びポンプ通路２２が設けられる。ポンプ通路２１には第１ポンプＰ１が接続され、ポンプ通路２２には第２ポンプＰ２が接続される。第１ポンプＰ１はポンプ通路２１を介して第１回路系統に接続され、第２ポンプＰ２はポンプ通路２２を介して第２回路系統に接続される。

　第１回路系統には、上流側から順に、一方の流体圧モータを制御する駆動用制御弁２３、予備のアクチュエータを制御する予備用制御弁２４、旋回モータを制御する旋回用制御弁２５、ブームシリンダを制御するブーム２速用制御弁２６及びアームシリンダを制御するアーム１速用制御弁２７、が接続される。以下、駆動用制御弁２３以外の制御弁２４～２７を、まとめて「作業機系の制御弁２４～２７」と称する。なお、作業機系の制御弁２４～２７に接続した各アクチュエータの図示は省略する。

　駆動用制御弁２３及び作業機系の制御弁２４～２７は、センターバイパス通路２８を介してタンデムに接続される。さらに、作業機系の制御弁２４～２７はそれぞれパラレル通路２９を介して並列に接続される。

　駆動用制御弁２３と予備用制御弁２４との間におけるセンターバイパス通路２８は、通路３０によってパラレル通路２９に連通される。通路３０にはセンターバイパス通路２８からパラレル通路２９への流通のみを許容するチェック弁３１が設けられる。ポンプ通路２１には迂回通路３２が接続され、迂回通路３２には走行制御バルブＶが接続される。

　走行制御バルブＶは、第１ポンプポート３３及び第２ポンプポート３４と、第１接続ポート３５及び第２接続ポート３６と、を有する。走行制御バルブＶは、スプリング３７のばね力によって図面右側の中立位置に保持される一方、スプリング３７とは反対側に設けたパイロット室３８にパイロット圧が作用した時、図面左側の切換位置に切り換わる。

　第１ポンプポート３３は、迂回通路３２及びポンプ通路２１を介して第１ポンプＰ１に接続され、第２ポンプポート３４はポンプ通路２２を介して第２ポンプＰ２に接続される。第１接続ポート３５は通路３９を介して第１回路系統のパラレル通路２９に接続され、第２接続ポート３６は通路４０を介して第２回路系統に接続される。

　第２回路系統には、上流側から順に、他方の流体圧モータを制御する駆動用制御弁４１、バケットシリンダを制御するバケット用制御弁４２、ブームシリンダを制御するブーム１速用制御弁４３及びアームシリンダを制御するアーム２速用制御弁４４、が接続される。以下、駆動用制御弁４１以外の制御弁４２～４４を、まとめて「作業機系の制御弁４２～４４」と称する。なお、作業機系の制御弁４２～４４に接続した各アクチュエータの図示は省略する。

　駆動用制御弁４１及び作業機系の制御弁４２～４４は、センターバイパス通路４５を介してタンデムに接続される。作業機系の制御弁４２～４４はパラレル通路４６を介して並列に接続される。

　ポンプ通路２２とパラレル通路４６とは、接続通路４７によって常時連通する。通路４０とパラレル通路４６とは通路４８によって接続される。通路４８には、パラレル通路４６から通路４０への流通のみを許容するチェック弁４９が設けられる。

　タンク通路５０は、第１回路系統に設けた各制御弁２３～２７のタンクポートをタンクに導く。タンク通路５１は、第２回路系統に設けた各制御弁４１～４４のタンクポートをタンクに導く。

　図２は、走行制御バルブＶの断面図である。

　走行制御バルブＶのバルブ本体５２にはスプール５３が摺動可能に組み込まれ、スプール５３の一端をパイロット室３８に臨ませている。パイロット室３８は、キャップ５５内に形成され、キャップ５５に形成したパイロットポート５６からパイロット圧が導かれる。パイロット室３８には、旋回モータを制御する旋回用制御弁２５を切り換える場合のパイロット圧が導かれる。

　スプール５３の他端側にはキャップ５７が設けられ、キャップ５７内に設けたスプリング３７のばね力がスプール５３に作用する。スプール５３は、スプリング３７のばね力の作用によって図１に示す右側位置に保たれる。

　また、バルブ本体５２には、スプール５３の軸線方向に互いに間隔を有する第１～６環状溝５９～６４が形成される。

　第１環状溝５９は図１に示す第１ポンプポート３３に連通され、第２環状溝６０は第２ポンプポート３４に連通される。

　第１環状溝５９を挟んで、第２環状溝６０とは反対側に第３環状溝６１が形成される。第１環状溝５９及び第３環状溝６１は、スプール５３に形成された第１環状凹部６５を介して常時連通している。したがって、第３環状溝６１も第１ポンプポート３３に常時連通する。

　第２環状溝６０を挟んで第１環状溝５９とは反対側に第４環状溝６２が形成される。第４環状溝６２は、バルブ本体５２に形成したブリッジ通路６６を介して第３環状溝６１と常時連通している。したがって、第４環状溝６２は、ブリッジ通路６６、第３環状溝６１、第１環状凹部６５及び第１環状溝５９を介して、図１に示す第１ポンプポート３３に常時連通する。

　第２環状溝６０と第４環状溝６２との間には第５環状溝６３が形成される。第５環状溝６３は図１に示す第１接続ポート３５に連通される。

　さらに、スプール５３には、一対のランド６８、６９が形成され、一対のランド６８、６９の間に第２環状凹部６７が形成される。ランド６８の外周面には、複数の長ノッチ７０と複数の短ノッチ７１とが形成される。長ノッチ７０及び短ノッチ７１は、第４環状溝６２に常時連通する。また、スプール５３が図示のノーマル位置にある場合、長ノッチ７０は第５環状溝６３に連通し、短ノッチ７１は第５環状溝６３に対して閉状態に保たれる。

　スプール５３がパイロット室３８に導かれたパイロット圧の作用で、スプリング３７のばね力に抗して移動すると、長ノッチ７０に加えて短ノッチ７１も第５環状溝６３に対して連通する。

　長ノッチ７０のみが第５環状溝６３に連通する状態である場合、長ノッチ７０が、図１に示す小開度絞り７２を構成する。長ノッチ７０及び短ノッチ７１の両方が第５環状溝６３に対して連通する状態である場合、長ノッチ７０及び短ノッチ７１が図１に示す大開度絞り７３を構成する。

　第１環状溝５９と第２環状溝６０との間には、第６環状溝６４が形成される。第６環状溝６４は図１に示す第２接続ポート３６に連通される。第２環状溝６０と第６環状溝６４とは、スプール５３がいずれの位置にあっても、スプール５３に形成された第３環状凹部７４を介して常時連通する。したがって、第２ポンプポート３４は、第２環状溝６０及び第６環状溝６４を介して第２接続ポート３６に常時連通する。

　ここで、図３～図６を参照して、比較例におけるパワーショベルの制御回路について説明する。なお、比較例の説明において、本実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いて説明する。

　クローラ式走行体を備えたパワーショベルの場合は、図３に示す回路及び図４に示す走行制御バルブＶ１が使用される。

　図３に示すように、バルブブロックＶＢは第１回路系統及び第２回路系統を有する。走行制御バルブＶ１が図示の位置にある場合、第１ポンプＰ１の吐出流体は、第１回路系統に設けられた駆動用制御弁１に導かれるとともに、走行制御バルブＶ１及び第１回路系統のパラレル通路２を介して各制御弁３～６に導かれる。また、第２ポンプＰ２の吐出流体は、第２回路系統に設けられた走行制御バルブＶ１を経由して駆動用制御弁７に導かれるとともに、走行制御バルブＶ１の上流側からパラレル通路８を経由して各制御弁９～１１に導かれる。

　走行制御バルブＶ１が図面左側位置に切り換わると、２つの駆動用制御弁１、７が第１ポンプＰ１に対して並列に接続されるとともに、第１回路系統のパラレル通路２及び第２回路系統のパラレル通路８が第２ポンプＰ２に対して並列に接続される。したがって、第１ポンプＰ１の吐出流体は、２つの駆動用制御弁１、７のみに供給され、第２ポンプＰ２の吐出流体は、第１回路系統及び第２回路系統の作業機系のアクチュエータを制御する制御弁３～６及び９～１１に供給される。

　図４に示すように、走行制御バルブＶ１は、バルブ本体１２に組み込まれたスプール１３が図示の位置にある場合、図３の回路図の右側位置となり、第１回路系統の各制御弁１及び３～６に接続されたアクチュエータは、第１ポンプＰ１の吐出流体で作動される。また、第２回路系統の各制御弁７及び９～１１に接続されたアクチュエータは、第２ポンプＰ２の吐出流体で作動される。スプール１３が図面左方向に移動すると、走行制御バルブＶ１が図３の回路図の左側位置となる。

　上記のようなクローラ式パワーショベルと後述するホイール式パワーショベルとは、互換性を有するように、アクチュエータを作動させるための制御回路が同一のバルブブロックに組み込まれる。

　すなわち、ホイール系走行体を用いたパワーショベルの場合は、図５に示す回路及び図６に示す走行制御バルブＶ２が用いられ、さらに図６に示す固定スプール１４が用いられる。これにより、両者のバルブブロックＶＢの共用が可能になる。

　図５に示すように、走行制御バルブＶ２は流路の切り換え機能を有していないので、第１ポンプＰ１が第１回路系統に設けられた駆動用制御弁１とパラレル通路２とに常時連通し、第２ポンプＰ２は第２回路系統に設けられた駆動用制御弁７とパラレル通路８とに常時連通する。

　図６に示すように、走行制御バルブＶ２では、バルブ本体１２に組み込まれたスプール１４が図示の位置に固定されている。よって、走行制御バルブＶ２は、図５の回路図に示されたように、第１ポンプＰ１と第１回路系統に設けられたパラレル通路２との通路過程に絞り１５を有し、第２ポンプＰ２と第２回路系統に設けられた駆動用制御弁７との通路過程を自由流れの状態にする。

　上記のように、ホイール式パワーショベルでは、走行中は常に、第１ポンプＰ１が作業機系の制御弁３～６に対して走行制御バルブＶ２の絞り１５を介して連通する。これにより、走行中に、負荷の大きいアクチュエータに圧力流体が供給されにくくなる。例えば、旋回モータの負荷は、走行用の流体圧モータの負荷よりも大きいので、走行中に旋回モータを制御する旋回用制御弁４が切り換えられると、旋回モータに圧力流体が供給されにくくなる。

　そこで、本実施形態では、図１及び図２に示すように、走行制御バルブＶが図示の中立位置と切換位置とを切り換え可能とした。

　第２ポンプからの吐出流体は、走行制御バルブＶの切り換え位置にかかわらず、常に、駆動用制御弁４１及びパラレル通路４６に導かれる。

　一方、第１ポンプからの吐出流体は、駆動用制御弁２３に導かれるとともに、走行制御バルブＶが中立位置にある場合、小開度絞り７２を介してパラレル通路２９に導かれ、走行制御バルブＶが切換位置にある場合、大開度絞り７３を介してパラレル通路２９に導かれる。

　次に、走行制御バルブＶの作用について説明する。

　走行制御バルブＶが図１に示す右側位置、すなわちスプール５３が図２に示すノーマル位置にある場合、第１ポンプポート３３は、第１環状溝５９、第１環状凹部６５、第３環状溝６１、ブリッジ通路６６、第４環状溝６２、第２環状凹部６７、ランド６８に形成された長ノッチ７０及び第５環状溝６３を介して第１接続ポート３５に連通する。

　この場合、短ノッチ７１は第５環状溝６３には連通しないので、第１ポンプポート３３と第１接続ポート３５とは、図１に示す小開度絞り７２を介して連通する。つまり、走行制御バルブＶは図１の右側位置である小開度絞り位置となる。

　第１ポンプポート３３と第１接続ポート３５とが小開度絞り７２を介して連通している場合、通路３９及びパラレル通路２９を経由して供給される吐出流体の流量は相対的に少なくなるので、第１ポンプＰ１の吐出流体が、駆動用制御弁２３に接続した流体圧モータに優先的に供給される。

　なお、駆動用制御弁２３が中立位置に保たれている場合、すなわち走行用の流体圧モータに圧力流体を供給せず、パワーショベルが停車している場合には、第１ポンプＰ１の吐出流体は、通路３０を通ってパラレル通路２９に導かれる。よって、作業機系の制御弁２４～２７への吐出流体の供給にとって、走行制御バルブＶによる圧力損失は問題にならない。

　一方、パワーショベルが走行中に、例えば旋回モータを制御する旋回用制御弁２５が切り換えられると、この時のパイロット圧が走行制御バルブＶのパイロット室３８に導かれ、スプール５３はスプリング３７のばね力に抗して図２の右方向に移動する。

　スプール５３の移動によって、ランド６８に形成した短ノッチ７１も、長ノッチ７０とともに第５環状溝６３に連通する。したがって、走行制御バルブＶは、図１に示す左側位置である大開度絞り位置に切り換わる。

　走行制御バルブＶが大開度絞り位置に切り換われば、第１ポンプＰ１の吐出流体は、大開度絞り７３を経由して通路３９及びパラレル通路２９に流れるので、通路３９及びパラレル通路２９には小開度絞り７２を経由する場合よりも多くの吐出流体が供給される。

　したがって、走行中であっても、負荷が走行モータよりも大きい旋回モータに十分に圧力流体が供給され、旋回モータを確実に作動させることができる。

　よって、本実施形態によれば、クローラ式走行体を備えたパワーショベルのバルブブロックＶＢと、ホイール式走行体を備えたパワーショベルのバルブブロックＶＢと、の互換性を維持しながら、比較的負荷の大きな旋回モータを、走行中であっても確実に作動させることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１２年３月２３日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－０６８１５３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　アクチュエータを操作する一つ以上の制御弁が接続され、最上流にホイール式走行体を駆動する流体圧モータを制御するための駆動用制御弁が接続される第１回路系統と、
　前記第１回路系統に接続され作動流体を供給する第１ポンプと、
　アクチュエータを操作する一つ以上の制御弁が接続された第２回路系統と、
　前記第２回路系統に接続され作動流体を供給する第２ポンプと、
を備えるパワーショベルに用いられる走行制御バルブであって、
　バルブ本体と、
　前記バルブ本体内に摺動可能に設けられるスプールと、
を備え、
　前記バルブ本体は、
　前記駆動用制御弁より上流側において前記第１ポンプに接続される第１ポンプポートと、
　前記第１ポンプポートに連通するとともに前記第１回路系統の前記駆動用制御弁より下流側に接続される第１接続ポートと、
　前記第２ポンプに接続される第２ポンプポートと、
　前記第２ポンプポートに連通するとともに前記第２回路系統に接続される第２接続ポートと、
を有し、
　前記スプールの摺動位置に応じて、前記第１ポンプポートと前記第１接続ポートとの連通開度を、前記第２ポンプポートと前記第２接続ポートとの連通開度よりも小さく保つ大開度絞り位置と、前記大開度絞り位置よりもさらに連通開度を小さく保つ小開度絞り位置と、に切り換え可能である、
走行制御バルブ。
　請求項１に記載の走行制御バルブであって、
　前記スプールには複数のノッチが形成され、前記スプールの摺動によって変化する前記ノッチの合計開度に応じて、前記小開度絞り位置における絞りの開度と、前記大開度位置における絞りの開度と、が規定される、
走行制御バルブ。
　請求項１に記載の走行制御バルブであって、
　前記バルブ本体は、
　前記第１ポンプポートに連通される第１環状溝と、
　前記第２ポンプポートに連通される第２環状溝と、
　前記第１環状溝を挟んで前記第２環状溝とは反対側に設けられる第３環状溝と、
　前記第２環状溝を挟んで前記第１環状溝とは反対側に設けられる第４環状溝と、
　前記第２環状溝と第４環状溝との間に設けられ、前記第１接続ポートに連通する第５環状溝と、
　前記第１環状溝と前記第２環状溝との間に設けられ、前記第２接続ポートに連通する第６環状溝と、
　前記第３環状溝と前記第４環状溝とを連通するブリッジ通路と、
を有し、
　前記スプールは、前記第１環状溝と前記第３環状溝とを前記スプールの摺動位置にかかわらず連通する環状凹部と、前記第４環状溝と前記第５環状溝とを連通する複数のノッチと、を有する、
走行制御バルブ。
　請求項３に記載の走行制御バルブであって、
　前記スプールは、
　前記環状凹部としての第１環状凹部と、
　前記第４環状溝と前記第５環状溝とを連通する第２環状凹部と、
　前記第２環状凹部を画成する一対のランドと、
　前記一対のランドのうち前記第５環状溝側のランドの周囲に形成され、前記第２環状凹部側から前記スプールの軸方向に延びる複数の長ノッチと、
　前記長ノッチが形成されるランドに形成され、前記長ノッチよりも軸方向の長さが短い短ノッチと、
　前記スプールがノーマル位置にある場合、前記長ノッチのみが前記第５環状溝に開口して小開度絞りを形成し、前記スプールがパイロット圧の作用によって摺動して切換位置に切り換わった場合、前記長ノッチ及び前記短ノッチの両方が前記第５環状溝に開口して大開度絞りを形成する、
走行制御バルブ。
　請求項１に記載の走行制御バルブであって、
　前記スプールの一端が臨むとともに前記アクチュエータを操作する制御弁を切り換えるためのパイロット圧が導かれるパイロット室をさらに備え、
　前記パイロット室にパイロット圧が作用することで、前記スプールが摺動して前記大開度絞り位置に切り替わる、
走行制御バルブ。