JP3126571B2 - 土木建設機械の作業シリンダ用流体回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、土木建設機械、例え
ば油圧ショベル等に装着されているバケットシリンダ等
の作業シリンダを作動させる流体回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、土木建設機械、例えば油圧ショ
ベルは土砂の掘り起こし、地固め、杭打ち作業などを行
う際に用いられているが、このような作業は、該油圧シ
ョベルのブーム、アーム、バケットシリンダを適宜作動
させてバケットにより土砂をすくい取りあるいは地面、
杭を押し付けることにより行っている。ここで、前述の
ように土砂を掘り起こしているときにバケットが大きな
石に突き当たると、該バケットに高周波の振動を与えて
掘削力を増大させてやれば、大きな石であってもこれを
簡単に掘り出せることが経験的に知られており、また、
地固め、杭打ちを行うときあるいはバケットに付着して
いる土砂を振り落とすときにも、バケットに高周波の振
動を与えればこれらの作業が迅速かつ良好に行えること
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
土木建設機械にあっては、作業シリンダ、即ちブームシ
リンダ、アームシリンダ、バケットシリンダが制御弁を
介して流体源、排出源に接続されているだけであるた
め、これらのシリンダのピストンロッドは大ストローク
で円滑に突出、引っ込みを行うだけで、高周波で振動す
ることができないという問題点があった。

【０００４】この発明は、構造が簡単でありながら作業
シリンダを確実に高周波で振動させることができる土木
建設機械の作業シリンダ用流体回路を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、第１
に、ピストンによってヘッド側室とロッド側室とに仕切
られたシリンダ室を内部に有する土木建設機械の作業シ
リンダと、流体源および排出源に接続された切換弁と、
切換弁と作業シリンダのヘッド側室とを接続し、切換弁
の切換えによって流体源からの流体をヘッド側室に供給
あるいはヘッド側室からの流体を排出源に排出する一方
の給排通路と、切換弁と作業シリンダのロッド側室とを
接続し、前記一方の給排通路と対をなすとともに、切換
弁の切換えによって流体源からの流体をロッド側室に供
給あるいはロッド側室からの流体を排出源に排出する他
方の給排通路と、一対の接続通路と流体源、排出源との
間に介装され、前記一方の接続通路と流体源同士および
他方の接続通路と排出源同士が接続した状態と、一方の
接続通路と排出源同士および他方の接続通路と流体源同
士が接続した状態とに交互に高周波で繰り返し切換える
切換え手段と、他方の給排通路の途中に介装されるとと
もに、前記一対の接続通路が接続された制御弁と、作業
シリンダのヘッド側室と制御弁とを接続する一方の連通
通路と、作業シリンダのロッド側と制御弁とを接続し、
前記一方の連通通路と対をなす他方の連通通路と、を備
え、前記制御弁は、他方の給排通路を連通するととも
に、接続通路、連通通路間を遮断する通常位置と、他方
の給排通路を遮断するとともに、接続通路、連通通路同
士を連通する振動位置とに位置することができる土木建
設機械の作業シリンダ用流体回路により、第２に、ピス
トンによってヘッド側室とロッド側室とに仕切られたシ
リンダ室を内部に有する土木建設機械の作業シリンダ
と、流体源および排出源に接続された切換弁と、切換弁
と作業シリンダのヘッド側室とを接続し、切換弁の切換
えによって流体源からの流体をヘッド側室に供給あるい
はヘッド側室からの流体を排出源に排出する一方の給排
通路と、切換弁と作業シリンダのロッド側室とを接続
し、前記一方の給排通路と対をなすとともに、切換弁の
切換えによって流体源からの流体をロッド側室に供給あ
るいはロッド側室からの流体を排出源に排出する他方の
給排通路と、一対の接続通路と流体源、排出源との間に
介装され、前記一方の接続通路と流体源同士および他方
の接続通路と排出源同士が接続した状態と、一方の接続
通路と排出源同士および他方の接続通路と流体源同士が
接続した状態とに交互に高周波で繰り返し切換える切換
え手段と、一方の給排通路の途中に介装されるととも
に、前記一対の接続通路が接続された制御弁と、作業シ
リンダのヘッド側室と制御弁とを接続する一方の連通通
路と、作業シリンダのロッド側と制御弁とを接続し、前
記一方の連通通路と対をなす他方の連通通路と、を備
え、前記制御弁は、一方の給排通路を連通するととも
に、接続通路、連通通路間を遮断する通常位置と、一方
の給排通路を遮断するとともに、接続通路、連通通路同
士を連通する振動位置とに位置することができる土木建
設機械の作業シリンダ用流体回路により達成することが
できる。

【０００６】

【作用】今、例えば、作業シリンダが油圧ショベル（土
木建設機械）のバケットシリンダであり、この作業シリ
ンダでバケットを回動させ土砂を掘り起こしているとす
る。このとき、流体源からの高圧流体は切換弁、一方の
給排通路を通じて作業シリンダのヘッド側室に流入し、
ピストンを突出側に移動させるとともに、作業シリンダ
のロッド側室から流出した低圧の戻り流体は、他方の給
排通路、通常位置の制御弁、切換弁を通じて排出源に排
出されている。このような状態においてバケットが大き
な石に突き当たり、掘り起こしが簡単にできないような
場合には、制御弁を振動位置に切換え、他方の給排通路
を途中で遮断するとともに、接続通路、連通通路同士を
連通する。このとき、切換え手段は、一方の接続通路と
流体源同士および他方の接続通路と排出源同士が接続し
た状態と、一方の接続通路と排出源同士および他方の接
続通路と流体源同士が接続した状態と、に交互に高周波
で繰り返し切換えているため、一方の接続通路、一方の
連通通路、作業シリンダのヘッド側室と、他方の接続通
路、他方の連通通路、作業シリンダのロッド側室と、に
交互に流体源からの高圧流体が繰り返し供給される。こ
の結果、作業シリンダのピストンに突出側および引っ込
み側に向かう流体力が繰り返し作用し、結果として、該
ピストンは突出側に移動する状態で前後に高周波で振
動、即ちバケットは石を押し付けながら高周波で振動す
ることになる。これにより、バケットの掘削力が増大
し、大きな石であっても容易に掘り起こすことができ
る。ここで、バケットにより地固めを行っているとき
に、制御弁を前述と同様に振動位置に切換えると、バケ
ットは地固めを行いながら振動し、前記地固めを迅速か
つ良好に行うことができるのである。また、作業シリン
ダがアームシリンダで、バケットにより斜面を地固めし
ているとき、あるいは、作業シリンダがブームシリンダ
で、バケットにより杭打ちを行っているときに、制御弁
を前述のように振動位置に切換えると、これらアームシ
リンダ、ブームシリンダのピストンは突出側に移動する
状態で振動し、前記地固め、杭打ちを迅速かつ良好に行
うことができる。

【０００７】次に、バケットを反転し、すくい上げられ
た土砂をバケットから排出する場合には、切換弁を切換
えて流体源と他方の給排通路、排出源と一方の給排通路
を接続し、作業シリンダのロッド側室に流体源からの高
圧流体を供給するとともに、ヘッド側室からの戻り流体
を排出源に排出し、ピストンを引っ込み側に移動させ
る。ここで、土砂が軟弱でバケットに多量の土砂が付着
しているような場合には、該付着している土砂を振り落
とすために、バケットに高周波の振動を付与するが、こ
の場合には、制御弁を通常位置から振動位置に切換え、
他方の給排通路を遮断して作業シリンダのロッド側室に
流体源からの流体を供給できなくするとともに、連通通
路を通じて作業シリンダのロッド側室、ヘッド側室に交
互に高圧流体を高周波で繰り返し供給し、ピストンを当
該停止位置を中心として前後に高周波で振動させる。こ
の結果、バケットに付着していた土砂は確実に振り落と
される。なお、前記切換弁が中立位置に切換えられ作業
シリンダのロッド側室に流体源からの高圧流体が供給さ
れていないときに、制御弁を通常位置から振動位置に切
換えても、前述と同様にピストンを停止位置を中心とし
て前後に高周波で振動させることができる。このよう
に、既に設置されている作業シリンダに振動機能を付与
させるようにしたので、振動用の特別なシリンダを設置
する必要はなく、流体回路の構造が簡単となる。

【０００８】次に、請求項３に記載の流体回路の場合に
は、切換弁を切換えて他方の給排通路から作業シリンダ
のロッド側室に高圧流体を供給し、ピストンを引っ込み
側に移動させているときに、制御弁を通常位置から振動
位置に切換えると、連通通路を通じて高圧流体が作業シ
リンダのヘッド側室、ロッド側室に交互に繰り返し供給
され、これにより、ピストンは高周波で前後に振動す
る。これにより、バケットが振動するため、該バケット
に土砂が付着していても、この土砂は確実に振り落とさ
れる。

【０００９】また、請求項２に記載のように構成すれ
ば、ピストンが引っ込み側に移動しているときに制御弁
が通常位置から振動位置に切換わるのを阻止することが
できるので、ピストンの突出側への移動時のみの振動付
与に特殊化することができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の第１実施例を図面に基づい
て説明する。図１において、10は土木建設機械としての
油圧ショベルであり、この油圧ショベル10はクローラ12
が走行することにより前進あるいは後退する走行フレー
ム11を有する。この走行フレーム11上には水平面内で旋
回することができる旋回フレーム13が支持され、この旋
回フレーム13にはブームシリンダ14によって上下に揺動
するブーム15の基端が連結されている。このブーム15の
先端にはアームシリンダ16によって上下に揺動するアー
ム17の基端部が連結され、このアーム17の先端にはピン
18を介して土砂の掘り起こし等を行うバケット19が連結
されている。20はヘッド側がアーム17の基端に連結され
た作業シリンダとしてのバケットシリンダであり、この
バケットシリンダ20のピストンロッド21の先端は、一端
がピン22を介してアーム17の先端部に連結されたブラケ
ット23の他端部にピン24を介して連結されている。25は
ブラケット23とバケット19との間に介装された連結ロッ
ドであり、この連結ロッド25の基端は前記ピン24に連結
され、その先端部はピン26を介してバケット19に連結さ
れている。そして、このバケット19は前記バケットシリ
ンダ20が作動することにより、ピン18を中心として上下
に揺動する。

【００１１】図２において、30は油圧ショベル10の旋回
フレーム13の運転台に設置された手動の４ポート３位置
切換弁であり、この切換弁30と旋回フレーム13に設置さ
れた流体源としての流体ポンプ31および排出源としての
タンク32とはそれぞれ供給通路33および排出通路34によ
って接続されている。なお、35は流体ポンプ31とタンク
32とを接続する吸込通路、36は供給通路33とタンク32と
の間に介装されたリリーフ弁である。また、前記バケッ
トシリンダ20は内部にシリンダ室38が形成され、このシ
リンダ室38は該シリンダ室38内に摺動可能に収納される
とともに前記ピストンロッド21が連結されたピストン39
によってヘッド側室38ａとロッド側室38ｂとに仕切られ
ている。前記切換弁30とバケットシリンダ20のヘッド側
室38ａとは一方の給排通路41によって接続され、切換弁
30の切換えによって流体ポンプ31からの流体をヘッド側
室38ａに供給あるいはヘッド側室38ａからの流出流体を
タンク32に排出する。また、前記切換弁30とバケットシ
リンダ20のロッド側室38ｂとは一方の給排通路41と対を
なす他方の給排通路42によって接続され、切換弁30の切
換えによって流体ポンプ31からの流体をロッド側室38ｂ
に供給あるいはロッド側室38ｂからの流出流体をタンク
32に排出する。

【００１２】45は吸い込み通路46を介してタンク47に接
続された流体源としての流体ポンプあり、この流体ポン
プ45と手動の３ポート２位置切換弁48との間は供給通路
49により接続され、この供給通路49の途中とタンク47と
の間にはリリーフ弁50が介装されている。53は切換え手
段であり、この切換え手段53と前記切換弁48とは供給路
54によって接続され、この供給路54の途中にはパイロッ
ト式の流量調節弁55（パイロット式の流量調整弁でもよ
い）が介装されている。また、前記切換弁48と流量調節
弁55との間の供給路54には途中にパイロット式の流量調
節弁56（パイロット式の流量調整弁でもよい）が介装さ
れた枝分れ路57の一端が接続され、この枝分れ路57の他
端は前記切換え手段53に接続されている。そして、これ
らの流量調節弁55、56はパイロット路58、59からのパイ
ロット圧によって、後述する流体モータ75に流体ポンプ
45からの流体が先立って流入するように調節している。
また、60は切換え手段53と排出源としてのタンク61とを
接続する排出路であり、62、63は前記切換え手段53に接
続された一対の接続通路である。この結果、前記切換え
手段53は、これら一対の接続通路62、63と前記流体ポン
プ45、タンク61との間に介装されることになり、この切
換え手段53は、一方の接続通路62と流体ポンプ45同士お
よび他方の接続通路63とタンク61同士が接続した状態
と、一方の接続通路62とタンク61同士および他方の接続
通路63と流体ポンプ45同士が接続した状態とに交互に高
周波で繰り返し切換える。

【００１３】図２、３、４、５、６、７、８、９、１
０、１１、１２において、前記切換え手段53は、ケース
本体67の収納穴68内に収納され軸方向長さが収納穴68よ
り短い中間ブロック69を有し、この中間ブロック69内に
は先端側に向かって延びている断面円形の弁室70が形成
されている。中間ブロック69より基端側の収納穴68内に
は、中央に貫通した接続孔71が形成された円板状の仕切
りプレート72が配置され、この仕切りプレート72より基
端側の収納穴68内には円板状の固定プレート73が収納さ
れている。ここで、固定プレート73は仕切りプレート72
から所定距離だけ離れており、この結果、これら仕切り
プレート72、固定プレート73間の収納穴68は空間となっ
てモータ室74を構成する。この結果、このモータ室74と
前記弁室70とは接続孔71を介して接続されていることに
なる。

【００１４】このモータ室74内には内接歯車型流体モー
タ75が収納され、この流体モータ75は、内周に複数、こ
こでは５個の内歯76が形成された略円筒状の内歯車77
と、この内歯車77内に収納され、外周に内歯車77の内歯
76に噛み合う複数、ここでは内歯76より１枚だけ少ない
４枚の外歯78が形成され、内歯車77の軸線を中心として
偏心回転（公転）する外歯車79と、から構成され、この
外歯車79の中央部には内周にスプライン内歯80を有する
貫通したスプライン孔81が形成されている。82は収納穴
68の基端開口を閉止するカバーであり、このカバー82は
ケース本体67の基端に固定されている。84は中間ブロッ
ク69、仕切りプレート72、内歯車77、固定プレート73を
貫通するピンであり、このピン84の両端部はケース本体
67およびカバー82にそれぞれ挿入固定されている。この
結果、中間ブロック69、仕切りプレート72、内歯車77、
固定プレート73はケース本体67およびカバー82に回り止
めされながら固定されていることになる。前述したケー
ス本体67、中間ブロック69、仕切りプレート72、固定プ
レート73、カバー82は全体として、内部にモータ室74、
該モータ室74と同軸の弁室70およびこれらモータ室74と
弁室70とを接続する接続孔71が形成されたケーシング85
を構成する。

【００１５】前記弁室70内にはスラストベアリング88お
よび内部に貫通孔89が形成された円筒状の回転弁体90と
が収納され、この回転弁体90は流体モータ75の内歯車77
と同軸関係を保持しながら軸線回りに回転することがで
きる。そして、この回転弁体90の貫通孔89の内周にはス
プライン内歯91が形成されている。95は接続孔71を貫通
する連結ロッドであり、この連結ロッド95の先端側は貫
通孔89内に挿入され、基端側がスプライン孔81内に挿入
されている。そして、この連結ロッド95の先端外周に形
成されたスプライン外歯96は前記スプライン内歯91に噛
み合い、また、その基端外周に形成されたスプライン外
歯97は前記スプライン内歯80に噛み合い、これにより、
連結ロッド95は回転弁体90と流体モータ75の外歯車79と
を連結する。そして、この連結ロッド95は外歯車79が偏
心回転すると、この外歯車79の回転を先端部を中心とす
る歳差運動をしながら回転弁体90に伝達し、該回転弁体
90を軸線回りに回転させる。

【００１６】99は弁室70の内周と回転弁体90の外周との
間、詳しくは回転弁体90の外周に形成された周方向に連
続して延びる排出環状溝であり、この排出環状溝99の底
面には貫通孔89に連通する半径方向に延びた連通孔 100
が形成されている。 101は連結ロッド95の中央部外周に
一端が開口した排出孔であり、この排出孔 101の他端は
該連結ロッド95の基端面に開口している。 102はケーシ
ング85内、詳しくは固定プレート73、カバー82内に形成
され、一端がスプライン孔81に連通し他端がカバー82の
外周に開口した排出通路であり、この排出通路 102の他
端開口は前記排出路60に接続されている。そして、この
排出通路 102は排出環状溝99から連通孔100、貫通孔8
9、排出孔 101を通じてスプライン孔81に流出した流体
を切換え手段90からタンク61に排出する。 104、 105は
弁室70の内周と回転弁体90の外周との間、ここでは回転
弁体90の外周で排出環状溝99の軸方向両側にそれぞれ設
けられた第１、第２供給環状溝であり、これらの第１、
第２供給環状溝 104、 105は共に周方向に連続して延び
ている。 106はケーシング85内、詳しくは中間ブロック
69、仕切りプレート72、内歯車77、固定プレート73、カ
バー82内に形成された第１供給通路であり、この第１供
給通路 106の一端は前記第１供給環状溝 104に連通し、
他端はカバー82の外周に開口している。そして、この第
１供給通路 106の他端開口は前記枝分れ路57に接続さ
れ、これにより、この第１供給通路 106は流体ポンプ45
からの高圧流体を第１供給環状溝 104に供給することが
できる。 108はケーシング85内、詳しくは中間ブロック
69、仕切りプレート72、内歯車77、固定プレート73、カ
バー82内に形成されるとともに、前記第１供給通路 106
から周方向に所定角度だけ離れて配置された第２供給通
路であり、この第２供給通路108の一端は前記第２供給
環状溝 105に連通し、他端はカバー82の外周に開口して
いる。そして、第２供給通路 108の他端開口は前記供給
路54に接続され、これにより、この第２供給通路 108は
流体ポンプ45からの流体を第２供給環状溝 105に供給す
ることができる。

【００１７】110は回転弁体90の外周に周方向に等距離
離れて形成された複数の第１凹溝であり、これらの第１
凹溝 110は第１供給環状溝 104から排出環状溝99に向か
って軸方向に延びている。 111は回転弁体90の外周に周
方向に等距離離れて形成された複数の第２凹溝であり、
これらの第２凹溝 111は第２供給環状溝 105から排出環
状溝99に向かって軸方向に延びている。 112は回転弁体
90の外周に周方向に等距離離れて形成されるとともに、
第１凹溝 110と周方向に交互に配置された複数の第３凹
溝であり、これらの第３凹溝 112は排出環状溝99から第
１供給環状溝 104に向かって軸方向に延びるとともに、
第１供給環状溝 104に近接する先端部が第１凹溝 110の
排出環状溝99に近接する先端部に周方向に重なり合って
いる。 113は回転弁体90の外周に周方向に等距離離れて
形成されるとともに、第２凹溝 111と周方向に交互に配
置された複数の第４凹溝であり、これらの第４凹溝 113
は排出環状溝99から第２供給環状溝 105に向かって軸方
向に延びるとともに、第２供給環状溝 105に近接する先
端部が第２凹溝 111の排出環状溝99に近接する先端部に
周方向に重なり合っている。

【００１８】116はケーシング85内、詳しくは中間ブロ
ック69、仕切りプレート72内に周方向に等距離離れて形
成された複数、ここでは内歯車77の内歯76と同数の給排
通路であり、これらの給排通路 116の一端は前記第１、
第３凹溝 110、 112同士の重なり合い部に対向するよう
弁室70の内周に開口し、その他端は内歯車77と外歯車79
との間の流体室117に内歯76間においてそれぞれ連通し
ている。そして、これら給排通路 116は第１凹溝 110か
ら流体室 117に流体を供給あるいは流体室 117から第３
凹溝 112に流体を排出する。 119、 120はケーシング85
内、詳しくは中間ブロック69内に周方向に離れて形成さ
れた複数、ここでは２本の誘導通路であり、これらの誘
導通路 119、 120の一端は第２凹溝 111、第４凹溝 113
同士の重なり合い部に対向するよう弁室70の内周に開口
し、その他端が中間ブロック69の先端面に開口してい
る。そして、これらの誘導通路 119、 120は第２凹溝 1
11からの流体を誘導するとともに第４凹溝 113への流体
を誘導する。

【００１９】図２、３において、前記中間ブロック69よ
り先端側のケース本体67内には制御弁 124が設けられ、
この制御弁 124は、ケース本体67内に形成されキャップ
126によって一端開口が閉止された半径方向に延びるス
プール室 125と、このスプール室 125内に移動可能に収
納されたスプール 127と、スプール 127の他端とスプー
ル室 125の他端面（底面）との間に介装され、前記スプ
ール 127を一端側に向かって付勢する弾性体としてのス
プリング 128と、から構成されている。そして、前記ス
プール 127には一端から他端に向かって順次第１、第
２、第３、第４ランド 129、 130、 131、 132が形成さ
れ、この結果、これら第１、第２、第３、第４ランド 1
29、 130、 131、 132間には第１、第２、第３環状溝 1
33、 134、135が設けられる。

【００２０】前記ケース本体67内には前記切換え手段5
3、詳しくは誘導通路 119、 120に基端がそれぞれ接続
された一対の通路が形成されているが、これらの通路は
前述した接続通路62、63であり、これらの接続通路62、
63の先端は前記制御弁 124に接続、詳しくは、スプール
室 125の軸方向中央部に軸方向に離れて開口している。
137はケース本体67内に形成され、一端が接続通路62、6
3より他端側のスプール室 125に、他端がケース本体67
の外周に開口した第１通路、また、 138はケース本体67
内に形成され、一端が第１通路 137に対向するスプール
室 125に、他端がケース本体67の先端面に開口した第２
通路であり、これらの第１、第２通路 137、 138は前記
他方の給排通路42の一部を構成している。この結果、前
記制御弁 124は他方の給排通路42の途中に介装されてい
ることになる。 139、 140はケース本体67内に形成さ
れ、一端が接続通路62、63に対向したスプール室 125に
開口し、他端がケース本体67の先端面に開口した第３、
第４通路であり、これらの第３、第４通路 139、 140は
それぞれ、一端が制御弁 124に他端が一方および他方の
給排通路41、42の途中に連結された対をなす連通通路 1
41、 142の一部を構成する。この結果、一方の連通通路
141は一方の給排通路41を介してバケットシリンダ20の
ヘッド側室38ａと制御弁 124とを接続し、他方の連通通
路 142は他方の給排通路42を介してバケットシリンダ20
のロッド側室38ｂと制御弁 124とを接続することにな
る。また、 143はケーシング85、詳しくはケース本体6
7、カバー82内に形成され、一端が接続通路62、63より
一端側のスプール室 125に開口し、他端がカバー82の外
周に開口する第５通路であり、この第５通路 143は前記
切換弁48と制御弁 124とを接続するパイロット通路 144
の一部を構成する。そして、切換弁48が流れ位置に切換
えられたとき、流体ポンプ45から吐出された高圧流体は
該パイロット通路 144を通じてスプール 127の一端面よ
り一方側のスプール室 125に流入し、該スプール 127に
他側に向かう流体力を付与する。この結果、スプール 1
27はスプリング 128に対抗しながら他側に移動し、制御
弁 124は通常位置Ｔから振動位置Ｓに切換えられる。こ
こで、前記切換弁 124が通常位置Ｔに位置しているとき
には、第１、第２通路 137、 138、即ち他方の給排通路
42はスプール127の第３環状溝 135を通じて連通すると
ともに、接続通路62、63と連通通路 141、 142（第３、
第４通路 139、 140）とはスプール 127の第３、第２ラ
ンド 131、 130によってそれぞれ遮断され、一方、切換
弁 124が振動位置Ｓに位置しているときには、第１、第
２通路 137、 138、即ち他方の給排通路42はスプール 1
27の第３ランド 131によって遮断され、接続通路62、63
と連通通路 141、 142（第３、第４通路 139、 140）と
はスプール 127の第２、第１環状溝 134、 133を通じて
それぞれ連通する。なお、 150はケース本体67に形成さ
れたエア抜き孔である。

【００２１】次に、この発明の第１実施例の作用につい
て説明する。今、油圧ショベル10のバケット19によって
土砂を掘り起こしているとする。このときには切換弁30
は交差流れ位置に切換えられており、一方、制御弁 124
は通常位置Ｔに位置し、他方の給排通路42を連通すると
ともに、接続通路62、63と連通通路 141、 142とを遮断
している。この結果、流体ポンプ31から吐出された高圧
流体は切換弁30、一方の給排通路41を通じてバケットシ
リンダ20のヘッド側室38ａに流入し、ピストン39、ピス
トンロッド21を突出側に移動させ、バケット19を前述の
ように掘り起こし側に回動させる。このとき、バケット
シリンダ20のロッド側室38ｂから流出した低圧の戻り流
体は、制御弁 124が通常位置Ｔであるため連通している
他方の給排通路42、切換弁30、排出通路34を通じてタン
ク32に排出される。

【００２２】このような掘り起こし時において、バケッ
ト19が大きな石に突き当たり掘り起こしが簡単にできな
いような場合には、切換弁48を遮断位置から流れ位置に
切換え、流体ポンプ45から吐出された高圧流体をパイロ
ット通路 144（第５通路 143）を通じて制御弁 124のス
プール 127の一端に導き、該スプール 127をスプリング
128に対抗して他側へ移動させる。これにより、制御弁
124は通常位置Ｔから振動位置Ｓに切換わり、他方の給
排通路42が第３ランド 131によって途中で遮断され、一
方、接続通路62、63と連通通路 141、 142とは第２、第
１環状溝 134、133を通じてそれぞれ連通される。

【００２３】また、前記切換弁48の流れ位置への切換え
によって、流体ポンプ45からの高圧流体は供給路54、枝
分かれ路57、第１、第２供給通路 106、 108を通じて第
１、第２供給環状溝 104、 105に供給される。このと
き、ある給排通路 116が第１凹溝 110に、誘導通路 119
が第２凹溝 111にそれぞれ連通するとともに、残りの給
排通路 116が第３凹溝 112に、誘導通路 120が第４凹溝
113にそれぞれ連通しているとすると、前述したある給
排通路 116を通じて流体モータ75の流体室 117の一部に
第１供給環状溝 104から高圧流体が供給される。これに
より、流体モータ75の外歯車79は流入した流体から駆動
力を受けて内歯車77の軸線を中心として偏心回転（公
転）するが、このとき、該外歯車79は歯数が１枚だけ多
い内歯車77に噛み合っているので、外歯車79は公転の他
に自身の軸線回りに自転もする。ここで、連結ロッド95
のスプライン外歯96、97が回転弁体90、外歯車79のスプ
ライン内歯91、80にそれぞれ噛み合っているため、この
流体モータ75の外歯車79の自転に基づく回転駆動力が歳
差運動をする連結ロッド95を介して回転弁体90に伝達さ
れ、該回転弁体90を軸線回りに回転させる。このとき、
流体モータ75の流体室 117の残部から戻り流体が残りの
給排通路 116に押し出されるが、この流体は第３凹溝 1
12、排出環状溝99、連通孔 100、貫通孔89、排出孔 10
1、排出通路 102、排出路60を通じてタンク61に排出さ
れる。一方、第２供給環状溝 105に供給された高圧流体
は誘導通路 119、接続通路62、制御弁 124の第２環状溝
134、連通通路 141（第３通路 139）、一方の給排通路
41を通じてバケットシリンダ20のヘッド側室38ａに供給
されるとともに、バケットシリンダ20のロッド側室38ｂ
が他方の給排通路42、連通通路 142（第４通路 140）、
制御弁 124の第１環状溝 133、接続通路63、誘導通路 1
20、第４凹溝 113、排出環状溝99、連通孔 100、貫通孔
89、排出孔 101、排出通路 102、排出路60を通じてタン
ク61に排出される。この結果、バケットシリンダ20のヘ
ッド側室38ａには、常時供給されている流体ポンプ31か
らの高圧流体の他に流体ポンプ45からの高圧流体も流入
し、ピストン39およびピストンロッド21が通常より僅か
に多く突出する。

【００２４】次に、前述した流体モータ75からの回転駆
動力を受けて回転弁体90が若干回転すると、給排通路 1
16と第１、第３凹溝 110、 112との連通形態が周方向に
ずれて高圧流体が供給される位置が周方向に移動し、こ
れにより、流体モータ75の外歯車79は同一方向に回転を
継続する。なお、このときも、流体モータ75から排出さ
れた戻り流体は排出環状溝99、排出通路 102、排出路60
を通じてタンク61に排出される。一方、前述した回転弁
体90の回転により、今まで第２凹溝 111に連通していた
誘導通路 119は第４凹溝 113に、また、第４凹溝 113に
連通していた誘導通路 120は第２凹溝 111に連通するよ
うになり、流体ポンプ45からの高圧流体が第２供給環状
溝 105、誘導通路 120、接続通路63、制御弁 124の第１
環状溝 133、連通通路 142（第４通路 140）、他方の給
排通路42を通じてバケットシリンダ20のロッド側室38ｂ
に流入するようになる。このとき、バケットシリンダ20
のヘッド側室38ａはタンク61に接続され、該ヘッド側室
38ａ内の流体が一方の給排通路41、連通通路 141、制御
弁 124の第２環状溝 134、接続通路62、誘導通路 119、
第４凹溝 113、排出環状溝99、連通孔 100、貫通孔89、
排出孔 101、排出通路 102、排出路60を通じてタンク61
に排出される。この結果、バケットシリンダ20のヘッド
側室38ａは流体ポンプ31から高圧流体が供給されている
にも拘らず圧力が低下するとともに、ロッド側室38ｂは
高圧となってピストン39およびピストンロッド21が僅か
に引っ込む。

【００２５】次に、流体モータ75により回転弁体90が同
一方向にさらに若干回転すると、給排通路 116と第１、
第３凹溝 110、 112との連通形態がさらに周方向にず
れ、また第２凹溝 111が誘導通路 119に、第４凹溝 113
が誘導通路 120にそれぞれ連通するようになり、再び、
流体ポンプ45からの高圧流体がバケットシリンダ20のヘ
ッド側室38ａに流入するようになる。このように切換弁
48を流れ位置に切換えると、一方の接続通路62と流体ポ
ンプ45同士を接続するとともに、他方の接続通路63とタ
ンク61同士を接続した状態と、一方の接続通路62とタン
ク61同士を接続するとともに、他方の接続通路63と流体
ポンプ45同士を接続した状態と、に交互に高周波で繰り
返し切換えられ、一方の接続通路62、一方の連通通路 1
41、バケットシリンダ20のヘッド側室38ａと、他方の接
続通路63、他方の連通通路 142、バケットシリンダ20の
ロッド側室38ｂとに交互に流体ポンプ45からの高圧流体
が繰り返し供給される。この結果、バケットシリンダ20
のピストン39に突出側および引っ込み側に向かう流体力
が繰り返し作用し、結果として、該ピストン39は突出側
に移動する状態で前後に高周波で振動する。これによ
り、バケット19は石に押し付けられながら高周波で振動
して掘削力が増大し、大きな石に突き当たっていても、
これを容易に掘り起こすことができるようになるのであ
る。ここで、ピストン39、バケット19は、油圧ショベル
10と共振を起こさないよう、油圧ショベル10の共振周波
数をある程度超えた高周波で振動させるようにしてい
る。このようにして大きな石を掘り起こすと、切換弁48
を流れ位置から遮断位置に切換えて制御弁 124を振動位
置Ｓから通常位置Ｔに切換え、バケットシリンダ20に流
体ポンプ31からの流体のみを供給するようにする。

【００２６】このようにしてバケット19により土砂をす
くい取ると、旋回フレーム13を適宜旋回させるととも
に、ブームシリンダ14、アームシリンダ16を適宜作動さ
せ、バケット19を排出位置の直上まで移動させる。次
に、バケット19を反転してすくい上げられた土砂をバケ
ット19から排出するが、この場合には、切換弁30を平行
流れ位置に切換え、流体ポンプ31と他方の給排通路42と
を接続するとともに、タンク32と一方の給排通路41とを
接続し、バケットシリンダ20のロッド側室38ｂに流体ポ
ンプ31からの高圧流体を他方の給排通路42、通常位置Ｔ
の制御弁 124を通じて供給してピストン39、ピストンロ
ッド21を引っ込み側に移動させる。このとき、バケット
シリンダ20のヘッド側室38ａから流出した低圧の戻り流
体は一方の給排通路41を通じてタンク32に排出される。

【００２７】このような反転の途中において、前記すく
い上げた土砂が軟弱でバケット19に多量に付着している
ような場合には、該付着している土砂をバケット19から
振り落とす作業を行う。このような場合には、バケット
19が適当な位置まで回動したとき、切換弁48を遮断位置
から流れ位置に切換えて制御弁 124を通常位置Ｔから振
動位置Ｓに切換える。これにより、今までバケットシリ
ンダ20のロッド側室38ｂに高圧を供給していた他方の給
排通路42は、制御弁 124のスプール 127の第３ランド 1
31によって途中で遮断され、ロッド側室38ｂに流体ポン
プ31からの流体が供給できなくなる。このとき、流体ポ
ンプ45からの高圧流体は切換え手段53の前述と同様の作
動によって連通通路 141、 142を通じてバケットシリン
ダ20のヘッド側室38ａおよびロッド側室38ｂに交互に高
周波で繰り返し供給される。この結果、ピストン39は前
述のように突出側に移動する状態ではなく、当該停止し
た位置を中心として前後に高周波で振動し、バケット19
から土砂を振り落すのである。なお、このような振り落
とし作業は、ピストン39が引っ込み側のストロークエン
ドまで到達した後、切換弁30を中立位置に切換えた後に
切換弁48を流れ位置に切換えることによって行うことも
できる。このように、既に設置されているバケットシリ
ンダ20に振動機能を付与するようにしたので、振動用の
特別なシリンダを設置する必要はなく、流体回路の構造
が簡単となる。そして、このような土砂の振り落とし作
業が終了すると、切換弁48を流れ位置から遮断位置に切
換える。

【００２８】図１３はこの発明の第２実施例を示す図で
ある。この実施例においては、前記第１実施例のもの
に、切換弁30と制御弁 124との間の他方の給排通路42と
制御弁 124とを接続するパイロット通路 153を追加した
ものであり、具体的には、図示していないが、前記第１
通路 137の途中からスプール 127の他端より他側のスプ
ール室 125まで延びる通路を形成するとともに、エア抜
き孔 150を省略したものである。そして、このようなパ
イロット通路 153を設けると、他方の給排通路42が高圧
であるとき、該他方の給排通路42内の高圧流体が制御弁
124に供給されてスプール 127の他端に作用するので、
該制御弁 124を通常位置Ｔに流体的にロックされるので
ある。この結果、ピストン39が引っ込み側に移動してい
るときに制御弁 124が通常位置Ｔから振動位置Ｓに切換
わるのを阻止することができ、流体回路をピストン39の
突出側への移動時のみの振動付与に特殊化することがで
きる。

【００２９】図１４はこの発明の第３実施例を示す図で
ある。この実施例においては、前記連通通路 141を一方
の給排通路41の途中に接続せず、バケットシリンダ20の
ヘッド側室38ａに直接接続するとともに、その接続位置
を一方の給排通路41の接続位置からほぼ半周離れた位置
としている。このようにすれば切換弁30が交差流れ位置
に切換えられているとき、流体ポンプ31から吐出された
高圧流体を、一旦バケットシリンダ20のヘッド側室38ａ
に流入させることができる。なお、他の構成、作用は前
記第２実施例と同様である。

【００３０】図１５はこの発明の第４実施例を示す図で
ある。この実施例においては、切換弁30とバケットシリ
ンダ20のヘッド側室38ａとを接続する一方の給排通路 1
55の途中に一対の接続通路62、63が接続された制御弁 1
56を介装するとともに、該制御弁 156が通常位置Ｔに位
置しているときには、一方の給排通路 155を連通すると
ともに、接続通路62、63と連通通路 141、 142とを遮断
し、逆に、振動位置Ｓに位置しているときには、一方の
給排通路 155を遮断するとともに、接続通路62、63と連
通通路 141、 142とをそれぞれ連通させるようにしてい
る。このように構成すれば、切換弁30が交差流れ位置に
切換えられてバケットシリンダ20のロッド側室38ｂに流
体ポンプ31からの高圧流体が供給され、ピストン39が引
っ込み側に移動する状態のとき、該バケット19に付着し
ている土砂を迅速かつ確実に振り落とすことができるの
である。即ち、このときには、制御弁 156を通常位置Ｔ
から振動位置Ｓに切換えて、接続通路62、63と連通通路
141、 142とを連通させるとともに、流体ポンプ45から
吐出された高圧流体を切換え手段53によってバケットシ
リンダ20のヘッド側室38ａ、ロッド側室38ｂに交互に繰
り返し供給し、これによりピストン39を引っ込み側に移
動させる状態で前後に高周波で振動させるのである。こ
れによりバケット19が振動して該バケット19に付着して
いる土砂が迅速かつ確実に振り落とされる。他の構成、
作用は前記第２実施例と同様である。なお、この実施例
においては、切換弁30を平行流れ位置に切換えてバケッ
トシリンダ20のヘッド側室38ａに流体を供給し、ピスト
ン39を突出側に移動させているとき、即ち、バケット19
によって土砂を掘り起こしているとき、切換弁48を流れ
位置に切換えて制御弁 156を通常位置Ｔから振動位置Ｓ
に切換えようとしても、一方の給排通路 155内の高圧流
体がパイロット通路 153を通じて制御弁 156に導かれ該
制御弁 156を通常位置Ｔに流体的にロックしているの
で、振動位置Ｓに切換わることはない。しかしながら、
前記パイロット通路 153を省略した場合には、前述のよ
うにすると制御弁 156は振動位置Ｓに切換わり、バケッ
トシリンダ20のピストン39は突出側あるいは引っ込み側
に移動することなく、当該停止位置において前後に振動
する。

【００３１】図１６はこの発明の第５実施例を示す図で
ある。この実施例においては連通通路 142をバケットシ
リンダ20のロッド側室38ｂに直接連結するとともに、他
方の給排通路 157を連通通路 142から約半周離した位置
においてロッド側室38ｂに接続するようにしている。こ
のようにすれば、流体ポンプ31からの高圧流体を一旦バ
ケットシリンダ20のロッド側室38ｂに流入させることが
できる。

【００３２】なお、前述の実施例においては、バケット
19によって大きな石を掘り起こす際に該バケット19を振
動させるようにしたが、この発明においては、バケット
19によって地固めを行う際に該バケット19を振動させて
地固めを迅速かつ良好に行うようにしてもよい。また、
この発明においては、作業シリンダをアームシリンダ16
とし、バケット19によって斜面の地固めを行っていると
き、アームシリンダ16のピストンを振動させることによ
り、該斜面の地固めを迅速かつ良好に行うようにしても
よく、あるいは、作業シリンダをブームシリンダ14と
し、バケット19によって杭打ちを行っているとき、ブー
ムシリンダ14のピストンを振動させて杭打ちを迅速かつ
良好に行うようにしてもよい。なお、このとき、ブーム
シリンダ14は通常２本設置されているので、前述のよう
な流体回路を２組並列に設け、これら２本のブームシリ
ンダ14を別々に制御してもよく、あるいは、前述のよう
な流体回路を１組設けるとともに、途中から分岐させて
２本のブームシリンダ14を一括して制御するようにして
もよい。さらに、前述の実施例おいては、流体ポンプ3
1、45およびタンク32、47、61をそれぞれ別体とした
が、まとめて１個の流体ポンプ、タンクとしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、簡単な構造でありながら作業シリンダを確実に高周
波で振動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を油圧ショベルに適用し
た状態を示す概略全体正面図である。

【図２】その回路図である。

【図３】切換え手段の正面断面図である。

【図４】切換え手段の平面図である。

【図５】図３のＡーＡ矢視断面図である。

【図６】図３のＢーＢ矢視断面図である。

【図７】図３のＣーＣ矢視断面図である。

【図８】図３のＤーＤ矢視断面図である。

【図９】図３のＥーＥ矢視断面図である。

【図１０】図３のＦーＦ矢視断面図である。

【図１１】図３のＧーＧ矢視断面図である。

【図１２】図３のＨーＨ矢視断面図である。

【図１３】この発明の第２実施例の回路図である。

【図１４】この発明の第３実施例を示す制御弁近傍の回
路図である。

【図１５】この発明の第４実施例の回路図である。

【図１６】この発明の第５実施例を示す制御弁近傍の回
路図である。

【符号の説明】

20…作業シリンダ 30…切換弁 31、45…流体源 32、47、61…排出源 38…シリンダ室 38ａ…ヘッド側室 38ｂ…ロッド側室 39…ピストン 41、155…一方の給排通路 42、157…他方の給排通路 53…切換え手段 62、63…接続通路 124…制御弁 141…一方の連通通路 142…他方の連通通路 153…パイロット通路 Ｔ…通常位置 Ｓ…振動位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 21/12 E02F 9/22 E02F 3/42 F15B 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンによってヘッド側室とロッド側室
   とに仕切られたシリンダ室を内部に有する土木建設機械
   の作業シリンダと、流体源および排出源に接続された切
   換弁と、切換弁と作業シリンダのヘッド側室とを接続
   し、切換弁の切換えによって流体源からの流体をヘッド
   側室に供給あるいはヘッド側室からの流体を排出源に排
   出する一方の給排通路と、切換弁と作業シリンダのロッ
   ド側室とを接続し、前記一方の給排通路と対をなすとと
   もに、切換弁の切換えによって流体源からの流体をロッ
   ド側室に供給あるいはロッド側室からの流体を排出源に
   排出する他方の給排通路と、一対の接続通路と流体源、
   排出源との間に介装され、前記一方の接続通路と流体源
   同士および他方の接続通路と排出源同士が接続した状態
   と、一方の接続通路と排出源同士および他方の接続通路
   と流体源同士が接続した状態とに交互に高周波で繰り返
   し切換える切換え手段と、他方の給排通路の途中に介装
   されるとともに、前記一対の接続通路が接続された制御
   弁と、作業シリンダのヘッド側室と制御弁とを接続する
   一方の連通通路と、作業シリンダのロッド側と制御弁と
   を接続し、前記一方の連通通路と対をなす他方の連通通
   路と、を備え、前記制御弁は、他方の給排通路を連通す
   るとともに、接続通路、連通通路間を遮断する通常位置
   と、他方の給排通路を遮断するとともに、接続通路、連
   通通路同士を連通する振動位置とに位置することができ
   ることを特徴とする土木建設機械の作業シリンダ用流体
   回路。
2. 【請求項２】前記切換弁と制御弁との間の他方の給排通
   路内の流体を制御弁に導くパイロット通路をさらに設
   け、該他方の給排通路内が高圧であるとき、該高圧によ
   って制御弁を通常位置に流体的にロックするようにした
   請求項１記載の土木建設機械の作業シリンダ用流体回
   路。
3. 【請求項３】ピストンによってヘッド側室とロッド側室
   とに仕切られたシリンダ室を内部に有する土木建設機械
   の作業シリンダと、流体源および排出源に接続された切
   換弁と、切換弁と作業シリンダのヘッド側室とを接続
   し、切換弁の切換えによって流体源からの流体をヘッド
   側室に供給あるいはヘッド側室からの流体を排出源に排
   出する一方の給排通路と、切換弁と作業シリンダのロッ
   ド側室とを接続し、前記一方の給排通路と対をなすとと
   もに、切換弁の切換えによって流体源からの流体をロッ
   ド側室に供給あるいはロッド側室からの流体を排出源に
   排出する他方の給排通路と、一対の接続通路と流体源、
   排出源との間に介装され、前記一方の接続通路と流体源
   同士および他方の接続通路と排出源同士が接続した状態
   と、一方の接続通路と排出源同士および他方の接続通路
   と流体源同士が接続した状態とに交互に高周波で繰り返
   し切換える切換え手段と、一方の給排通路の途中に介装
   されるとともに、前記一対の接続通路が接続された制御
   弁と、作業シリンダのヘッド側室と制御弁とを接続する
   一方の連通通路と、作業シリンダのロッド側と制御弁と
   を接続し、前記一方の連通通路と対をなす他方の連通通
   路と、を備え、前記制御弁は、一方の給排通路を連通す
   るとともに、接続通路、連通通路間を遮断する通常位置
   と、一方の給排通路を遮断するとともに、接続通路、連
   通通路同士を連通する振動位置とに位置することができ
   ることを特徴とする土木建設機械の作業シリンダ用流体
   回路。