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油圧ショベルに見る油圧技術の進化

　機械式ショベルから油圧ショベルへ

1947年、世界初の油圧ショベルが誕生した。（イタリア　ブルネリ社）それまでの機械式ショベル（ウィンチとワイヤ、歯車伝動により駆動）に対して、著しく操作が簡単な油圧ショベルの時代の幕開けとなった。
その後1950年代には、油圧ショベルの快適な操作性が認められ、欧米で多くの建機メーカが油圧ショベルに参入した。

（世界初の油圧ショベル（ブルネリ社製)）

　日本での油圧ショベルの国産化の始まり 1

1960年代に入り、欧米の先進メーカとの技術提携や独自の国産技術開発により、国産の油圧ショベルが次々に開発された。国産の１号機はフランスのシカム社との技術提携による新三菱重工業の「Y35」であった。（質量8.3t, バケット容量 0.25m3, エンジン 36PS, 油圧 9.5MPa, 流量120L/min, ギアポンプによる１ポンプ１バルブシステム）

（国産初の油圧ショベル Y35）

　日本での油圧ショベルの国産化の始まり 2

さらに、1965年には純国産技術による最初の油圧ショベルUH03 が日立製作所（現日立建機）から発売された。（質量9.4t, バケット容量 0.35m3, エンジン 58PS, 油圧 14MPa, 流量 104×2L/min, ギアポンプによる2ポンプ2バルブシステム）新開発の2ポンプ2バルブシステムは性能、操作性に優れ、欧米からの技術提携モデルを凌駕するものであった。

（純国産技術による初の油圧ショベル UH03）

　国産ショベルの成長期

1960年代後半から1970年代へかけて、日本の油圧ショベルメーカは市場ニーズに合わせて技術改良を進め、油圧ショベル技術開発の中心として世界をリードする立場となり、1970年代の終わりには、欧米メーカとの技術提携は解消されていった。国産ショベルの台頭は、高度成長期の日本のインフラ整備に広く活用されに大きく寄与した。また、1970代には国産各社のシリーズ化も進み、質量6t未満のミニショベルから、質量が100tを超える大型の油圧ショベルまでラインアップされた。
写真は1979年に発売された日立建機製のuh50（質量157t, バケット容量：ローダ 8.4m3, バックホウ 5.0m3）である。

（UH50）

　油圧システムの進化

１つのエンジンで６つのアクチュエータ（ブーム、アーム、バケット、旋回、走行右・左）を油圧で駆動させるための油圧システムは、燃費低減と操作性向上のために進化してきた。これらのシステム開発によって、日本は世界の油圧ショベル開発のリーダ的存在となっている。下表に代表的な進化の変遷を示す。

発表年	システム・制御技術	特徴
1961	固定容量１ポンプ１バルブ	１台の固定容量ポンプと１台の制御バルブ同時に複数操作時の相互干渉が大きい
1965	固定容量２ポンプ２バルブ	２台の固定容量ポンプと２台の制御弁複合操作性を格段に改善
1968	可変容量２ポンプ２バルブ	馬力制御によりエンジン馬力有効活用
1968	外部コンペン	非操作時のエネルギー損失を大幅低減
1983	オープンセンタシステム (パラレル・タンデム組合せ)	パラレル・タンデム回路組合せ，２ポンプ合流回路などの採用により、さらなる複合操作性の向上
1984	電子制御オープンセンタシステム	コンピュータによる馬力制御、外部コンペン制御、リリーフカットオフ制御
	リリーフカットオフ	リリーフ流量損失のカット
	スピードセンシング	馬力制御の高精度化
1985	エンジン-ポンプ連携制御システム	エンジンとポンプとの連携制御作業モード選択、オートアイドルによる損失低減、低騒音
1990	電子制御ロードセンシングシステム	電子制御ロードセンシングシステム負荷に依らず操作通りの流量を保つ
2006	掘削再生回路	ブーム戻り流量をアーム掘削に利用し、掘削の速度を向上する
2010	ハイブリッドシステム	旋回減速時の制動エネルギを電気エネルギに変換して蓄え、必要な時に再生する
2011	３ポンプ３バルブシステム	３ポンプ化により複合操作性とエネルギ損失の低減

　油圧の高圧化の推移

油圧の圧力を高圧化することで動力密度があがり、機器の小型化や小流量化による損失低減が可能となる。国産油圧ショベルは1961年に9.5MPaからスタートしたが、現在では４倍の38MPaに達している。下図の油圧力の推移を示す。

【日本工業出版刊　岡部信也著「油圧ショベル大全」より引用・加筆】

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