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技術 建設機械

出願人 コベルコ建機株式会社
発明者 早乙女吉美
出願日 2012年6月21日 (8年6ヶ月経過) 出願番号 2012-139984
公開日 2013年2月14日 (7年10ヶ月経過) 公開番号 2013-032687
状態 特許登録済
技術分野 掘削機械の作業制御
主要キーワード 合流ライン 優先回路 ポンプライン 旋回トルク 旋回圧力 サイドバ ポンプ油 アーム押し
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年2月14日)のものです。
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図面 (6)

課題

ブーム上げ操作旋回操作とが同時に行われるときの合流弁の切換わりによる旋回ショックを有効に抑止することが可能な建設機械を提供する。

解決手段

建設機械であって、下部走行体に対して上部旋回体旋回駆動する旋回モータと、ブームブームシリンダアーム及びアームシリンダ有する作業アタッチメントと、ブームシリンダ及びブーム用コントロールバルブを含む第1回路と、アームシリンダ及びアーム用コントロールバルブを含む第2回路と、旋回モータ及び旋回用コントロールバルブを含む第3回路と、各第1〜第3回路の油圧源である第1〜第3ポンプと、第3ポンプ油を第1回路に合流させて第3回路のアンロード通路タンクに接続する第1位置と当該合流を阻止する第2位置とを有する合流弁と、旋回操作のみが行われる時、及び、旋回操作中にブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても合流弁を第1位置に保持する合流切換制御部と、を備える。

概要

背景

本発明の背景技術を、図5に示す油圧ショベルを例にとって説明する。

この油圧ショベルは、クローラ式下部走行体1と、その上に地面に対して鉛直な軸Xのまわりに旋回自在に搭載される上部旋回体2と、この上部旋回体2に装着されるアタッチメント9と、を備え、このアタッチメント9は、ブーム3、アーム4、バケット5、及びこれらをそれぞれ作動させる油圧アクチュエータであるブームシリンダ6、アームシリンダ7及びバケットシリンダ8を有する。さらに、この油圧ショベルは、その他の油圧アクチュエータとして、前記下部走行体1に含まれる左右のクローラをそれぞれ駆動して当該下部走行体1を走行させる左右の走行モータと、前記上部旋回体2を旋回駆動する旋回モータと、を有する。

このような油圧ショベルにおいて、旋回動作と他のアクチュエータ動作との独立性を確保するための駆動方式として、特許文献1に示されるような三回路/三ポンプ方式が知られている。この方式では、前記駆動のための油圧回路が、i)前記左右両側走行モータのうち一方の走行モータと前記ブームシリンダ6とが属する第1回路と、ii)他方の走行モータと前記アームシリンダ8とが属する第2回路と、iii)前記旋回モータが属する第3回路とに分けられ、これら第1〜第3回路にそれぞれ第1〜第3ポンプが与えられる。

さらに、前記特許文献1が開示する回路は、前記第3ポンプが吐出する作動油油路切換え合流弁を備える。この合流弁は、中立位置である第1位置と、第2位置とを有し、ブーム上げ操作旋回操作とが同時に行われる複合操作時に前記第1位置から前記第2位置に切換わり、この第2位置では、前記第3ポンプが吐出する作動油である第3ポンプ油を旋回モータとパラレルにブームシリンダに供給する、すなわち第3ポンプ油を第1ポンプが吐出する作動油である第1ポンプ油と合流させる、ための油路を形成する。

概要

ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるときの合流弁の切換わりによる旋回のショックを有効に抑止することが可能な建設機械を提供する。建設機械であって、下部走行体に対して上部旋回体を旋回駆動する旋回モータと、ブーム、ブームシリンダ、アーム及びアームシリンダ有する作業アタッチメントと、ブームシリンダ及びブーム用コントロールバルブを含む第1回路と、アームシリンダ及びアーム用コントロールバルブを含む第2回路と、旋回モータ及び旋回用コントロールバルブを含む第3回路と、各第1〜第3回路の油圧源である第1〜第3ポンプと、第3ポンプ油を第1回路に合流させて第3回路のアンロード通路タンクに接続する第1位置と当該合流を阻止する第2位置とを有する合流弁と、旋回操作のみが行われる時、及び、旋回操作中にブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても合流弁を第1位置に保持する合流切換制御部と、を備える。

目的

本発明は、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるときの合流弁の切換わりによる旋回のショックを有効に抑止することが可能な建設機械を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

建設機械であって、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載される上部旋回体と、この上部旋回体を油圧により旋回駆動する旋回モータと、前記上部旋回体に取付けられる作業アタッチメントであって、起伏可能なブームと、このブームを油圧により起伏させるブームシリンダと、前記ブームの先端に回動可能に連結されるアームと、このアームを油圧により回動させるアームシリンダとを有するものと、油圧アクチュエータ回路であって、前記ブームシリンダ及びこのブームの作動を制御するためのブーム用コントロールバルブを含む第1回路と、前記アームシリンダ及びこのアームシリンダの作動を制御するためのアーム用コントロールバルブを含む第2回路と、前記旋回モータ及びこの旋回モータの作動を制御するための旋回用コントロールバルブを含む第3回路と、を含むものと、前記第1回路の油圧源である第1ポンプと、前記第2回路の油圧源である第2ポンプと、前記第3回路の油圧源である第3ポンプと、第1位置及び第2位置を有し、前記第1位置では前記第3ポンプ油を前記旋回モータとパラレルで前記第1回路に合流させる油路を形成し、前記第2位置では前記第1回路への前記第3ポンプ油の合流を阻止する合流弁と、この合流弁の位置の切換を制御する合流切換制御部と、を備え、この合流切換制御部は、前記旋回モータについての操作である旋回操作のみが行われる時、及び、当該旋回操作中に前記ブームを上げ方向に動かす操作であるブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても、前記合流弁を前記第1位置に保持する、建設機械。

請求項2

請求項1記載の建設機械であって、前記アームシリンダは、その伸長により前記アームを後方に移動させるものであり、前記第2位置は、前記第3ポンプ油を前記第2回路に合流させる位置であり、前記合流切換制御部は、前記アームを動かすための操作であって少なくとも前記アームを後方に移動させるためのアーム引き操作時には、前記旋回操作の有無及び前記ブーム上げ操作の有無にかかわらず前記合流弁を前記第2位置に切換える、建設機械。

請求項3

請求項2記載の建設機械であって、さらに、前記合流切換制御部は、前記アームを前方に移動させるためのアーム押し操作時には前記合流弁を前記第1位置に保持する、建設機械。

請求項4

請求項3記載の建設機械であって、前記アームの先端に取付けられるバケットと、このバケットを作動させるバケットシリンダと、このバケットシリンダの作動を制御するバケット用コントロールバルブと、をさらに備え、当該バケットシリンダ及び当該バケット用コントロールバルブが前記第2回路に含まれ、前記合流切換制御部は、前記アームについての操作及び前記バケットについての操作が同時に行われる場合には当該アームの操作の方向にかかわらず前記合流弁を前記第1位置に保持する、建設機械。

請求項5

請求項1〜4のいずれかに記載の建設機械であって、前記合流弁切換制御部は、ブームを下げ方向に動かすためのブーム下げ操作が行われている時には前記合流弁を前記第2位置に切換える、建設機械。

請求項6

請求項5記載の建設機械であって、前記合流弁がパイロットポートを有するパイロット切換弁である場合、前記合流切換制御部は、前記ブーム用コントロールバルブをブーム下げ方向に作動させるために当該ブーム用コントロールバルブに入力されるブーム下げパイロット圧を前記合流弁のパイロットポートに導くことにより当該合流弁を前記第2位置に切換える、建設機械。

請求項7

請求項1〜6のいずれかに記載の建設機械であって、前記合流弁は、前記第1位置において前記第3ポンプ油を前記第1回路に合流させるための通路絞りを有する、建設機械。

請求項8

請求項1〜7のいずれかに記載の建設機械であって、前記合流切換制御部は、旋回操作が行われずにブーム上げ操作が単独で行われる場合に前記合流弁を前記第1位置に保持し、前記合流弁は、前記第1位置では前記第3回路のアンロード通路タンクに接続する、建設機械。

請求項9

請求項8記載の建設機械であって、前記合流弁は、前記第1位置で前記第3回路のアンロード通路を直接タンクに接続する、建設機械。

技術分野

0001

本発明は、第1、第2及び第3ポンプと、これらのポンプにそれぞれ対応する回路と、を有する建設機械に関するものである。

背景技術

0002

本発明の背景技術を、図5に示す油圧ショベルを例にとって説明する。

0003

この油圧ショベルは、クローラ式下部走行体1と、その上に地面に対して鉛直な軸Xのまわりに旋回自在に搭載される上部旋回体2と、この上部旋回体2に装着されるアタッチメント9と、を備え、このアタッチメント9は、ブーム3、アーム4、バケット5、及びこれらをそれぞれ作動させる油圧アクチュエータであるブームシリンダ6、アームシリンダ7及びバケットシリンダ8を有する。さらに、この油圧ショベルは、その他の油圧アクチュエータとして、前記下部走行体1に含まれる左右のクローラをそれぞれ駆動して当該下部走行体1を走行させる左右の走行モータと、前記上部旋回体2を旋回駆動する旋回モータと、を有する。

0004

このような油圧ショベルにおいて、旋回動作と他のアクチュエータ動作との独立性を確保するための駆動方式として、特許文献1に示されるような三回路/三ポンプ方式が知られている。この方式では、前記駆動のための油圧回路が、i)前記左右両側走行モータのうち一方の走行モータと前記ブームシリンダ6とが属する第1回路と、ii)他方の走行モータと前記アームシリンダ8とが属する第2回路と、iii)前記旋回モータが属する第3回路とに分けられ、これら第1〜第3回路にそれぞれ第1〜第3ポンプが与えられる。

0005

さらに、前記特許文献1が開示する回路は、前記第3ポンプが吐出する作動油油路切換え合流弁を備える。この合流弁は、中立位置である第1位置と、第2位置とを有し、ブーム上げ操作旋回操作とが同時に行われる複合操作時に前記第1位置から前記第2位置に切換わり、この第2位置では、前記第3ポンプが吐出する作動油である第3ポンプ油を旋回モータとパラレルにブームシリンダに供給する、すなわち第3ポンプ油を第1ポンプが吐出する作動油である第1ポンプ油と合流させる、ための油路を形成する。

先行技術

0006

特許第3681833号

発明が解決しようとする課題

0007

前記合流弁は、前記第1位置から第2位置に切換わることについて応答遅れを有し、この応答遅れが、旋回動作にショックを与えるおそれがある。例えば、旋回操作が行われている間にブーム上げ操作が開始された場合において、そのブーム上げ操作開始と同時に合流弁が第1位置から第2位置に切換えられれば、旋回モータの最高圧力旋回圧力)は前記ブーム上げ操作に伴って次第に低下するが、前記ブーム上げ操作の開始から遅れて合流弁が第2位置に切換わると(つまり、ブーム上げ操作がある程度進行した状態で合流弁が第2位置に切換わると)、前記第3ポンプ油が前記旋回モータのみに供給される状態から当該旋回モータと前記ブームシリンダとにパラレルに供給される状態に急に切換えられるために、前記旋回モータの最高圧力(旋回圧力)がリリーフ圧からブーム作動圧急変し、これにより旋回動作に著しいショックが与えられるおそれがある。このようなショックは、操作性の低下の要因となり得る。

0008

そこで、本発明は、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるときの合流弁の切換わりによる旋回のショックを有効に抑止することが可能な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

0009

本発明が提供する建設機械は、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載される上部旋回体と、この上部旋回体を油圧により旋回駆動する旋回モータと、前記上部旋回体に取付けられる作業アタッチメントであって、起伏可能なブームと、このブームを油圧により起伏させるブームシリンダと、前記ブームの先端に回動可能に連結されるアームと、このアームを油圧により回動させるアームシリンダとを有するものと、油圧アクチュエータ回路であって、前記ブームシリンダ及びこのブームの作動を制御するためのブーム用コントロールバルブを含む第1回路と、前記アームシリンダ及びこのアームシリンダの作動を制御するためのアーム用コントロールバルブを含む第2回路と、前記旋回モータ及びこの旋回モータの作動を制御するための旋回用コントロールバルブを含む第3回路と、を含むものと、前記第1回路の油圧源である第1ポンプと、前記第2回路の油圧源である第2ポンプと、前記第3回路の油圧源である第3ポンプと、第1位置及び第2位置を有する合流弁と、この合流弁の位置の切換を制御する合流切換制御部と、を備える。前記合流弁は、前記第1位置では前記第3ポンプ油を前記旋回モータとパラレルで前記第1回路に合流させる油路を形成し、前記第2位置では前記第1回路への前記第3ポンプ油の合流を阻止する。前記合流切換制御部は、前記旋回モータについての操作である旋回操作のみが行われる時、及び、当該旋回操作中に前記ブームを上げ方向に動かす操作であるブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても、前記合流弁を前記第1位置に保持する。

0010

この建設機械では、前記旋回操作のみが行われる場合に加え、当該旋回操作中にブーム上げ操作が同時に行われる時も合流弁は第1位置に維持され、ブームシリンダを含む第1回路(ブームシリンダ)に第3ポンプ油を合流させるから、従来技術のように旋回操作のみが行われる時とブーム上げ操作及び旋回操作が同時に行われる時との間で合流弁の位置が切換えられるものと異なり、その位置切換の遅れに起因する旋回圧力の急変、すなわち旋回ショックが生じない。

0011

前記アームシリンダは、その伸長により前記アームを後方に移動させるものであり、前記第2位置は、前記第3ポンプ油を前記第2回路に合流させる位置であり、前記合流切換制御部は、前記アームを動かすための操作であって少なくとも前記アームを後方に移動させるためのアーム引き操作時には、前記旋回操作の有無及び前記ブーム上げ操作の有無にかかわらず前記合流弁を前記第2位置に切換えるのが望ましい。この第2回路への合流は、アーム引き方向へのアームシリンダの動作の増速を可能にして作業効率を向上させる。

0012

さらに、前記合流切換制御部は、前記アームを前方に移動させるためのアーム押し操作時には前記合流弁を前記第1位置に保持するのが、よい。前記アームシリンダは、前記アームを押し方向に動作させるために収縮し、このとき前記合流がなされると当該アームシリンダのヘッド側室断面積ロッド側室の断面積の差による戻り側流量の増大が著しくなるが、前記のようにアーム押し操作時には合流させないことで前記戻り側流量の増大による圧力損失の増大が抑止される。

0013

本発明において、前記アームの先端に取付けられるバケットと、このバケットを作動させるバケットシリンダと、このバケットシリンダの作動を制御するバケット用コントロールバルブと、をさらに備える場合、当該バケットシリンダ及び当該バケット用コントロールバルブが前記第2回路に含まれ、前記合流切換制御部は、前記アームについての操作及び前記バケットについての操作が同時に行われる場合には当該アームの操作の方向にかかわらず前記合流弁を前記第1位置に保持するのが望ましい。

0014

掘削作業はアームとバケットの協同作業であり、この掘削時に、アーム操作のみに基いて合流切換制御部が合流弁を第2位置に切換えると、第2回路での合流油がリリーフされた場合にバケットシリンダへの供給流量が減少してバケットの動きが悪くなるが、この場合に合流弁を第1位置に維持して第2回路への合流を止めることにより、バケットの良好な動きを確保し、サイクルタイムを短くすることができる。

0015

また、前記合流弁切換制御部は、ブームを下げ方向に動かすためのブーム下げ操作が行われている時には前記合流弁を前記第2位置に切換えることが、望ましい。ブームシリンダには、通常、ブームの自重がブーム下げ方向に作用するため、ブーム下げ時のブームシリンダの圧力は低い。このため、旋回操作とブーム下げ操作とが行われている時に、ブームシリンダを含む第1回路(ブームシリンダ)に第3ポンプ油を合流させると旋回圧力が低下して旋回加速性能が悪くなるおそれがある。これに対し、ブーム下げ操作時には合流弁を第2位置に切換えて第3ポンプ油の第1回路への合流を遮断することにより、ブーム下げ/旋回時の旋回加速性能を良くすることができる。また、第3ポンプ油が第2回路に導かれるから、第2回路に含まれる油圧アクチュエータが操作された場合はその油圧アクチュエータの動作が増速され、操作されなければ第3ポンプ油がタンクに導かれる。

0016

ここで、前記合流弁がパイロットポートを有するパイロット切換弁である場合、前記合流切換制御部は、前記ブーム用コントロールバルブをブーム下げ方向に作動させるために当該ブーム用コントロールバルブに入力されるブーム下げパイロット圧を前記合流弁のパイロットポートに導くことにより当該合流弁を前記第2位置に切換えるものが、好適である。このような合流切換制御部は、簡単な回路構成で合流弁を第2位置に切換えることができる。

0017

前記合流弁は、前記第1位置において前記第3ポンプ油を前記第1回路に合流させるための通路絞りを有するのが望ましい。この絞りは、ブーム上げ操作及び旋回操作が行われている時に第1回路へ合流する作動油の流量を抑えることで旋回圧力を高め、これにより旋回加速性能を確保することを可能にする。

0018

なお、旋回操作が行われずにブーム上げ操作が単独で行われる場合の合流弁の位置は特に限定されない。ブーム上げ操作が単独で行われる場合の合流弁の位置が第1位置であっても、前記第1位置では第3回路のアンロード通路をタンクに接続するように合流弁が構成されていれば、前記旋回用コントロールバルブが操作されないときに第3ポンプ油を前記アンロード通路及び当該合流弁を通じてタンクに落とすことで、第1回路への第3ポンプ油の合流を阻止することが可能である。このことは、旋回操作が行われずにブーム上げ操作が単独で行われた時に合流が行われることによるブーム上げ動作の増速を防ぎ、オペレータが通常通りの感覚、動きで操作することを可能にする。

0019

さらに、前記合流弁は、前記第1位置で前記第3回路のアンロード通路を直接タンクに接続するものであるのが、望ましい。この合流弁は、旋回操作及びブーム操作のいずれも行われていない時に、前記第1位置において第3ポンプ油を第1回路や第2回路を介さずにタンクに直接落とすことができるため、無操作時の戻り側の圧力損失を小さくすることができる。

発明の効果

0020

以上のように、本発明によれば、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるときの合流弁の切換わりによる旋回トルクのショックを有効に抑止することが可能な建設機械を提供することができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の第1実施形態を示す油圧回路図である。
第1実施形態における合流弁の拡大図である。
本発明の第2実施形態を示す油圧回路の一部を示す図である。
本発明の第3実施形態を示す油圧回路図である。
本発明が適用される建設機械の例である油圧ショベルの概略側面図である。

実施例

0022

本発明の各実施形態を、図1図5を参照しながら説明する。これらの実施形態は、いずれも、本発明が図5に示す油圧ショベルに適用されたものである。

0023

図1は、第1実施形態に係る油圧回路を示す。この油圧回路は、油圧アクチュエータ回路と、その油圧源である第1ポンプ13、第2ポンプ14及び第3ポンプ15と、合流弁22と、を備える。

0024

前記油圧アクチュエータ回路は、第1回路C1、第2回路C2及び第3回路C3を含む。第1回路C1は、油圧アクチュエータとして、左走行モータ10と、図5に示す前記ブームシリンダ6及び前記バケットシリンダ8と、を含む。第2回路C2は、油圧アクチュエータとして、右走行モータ11と、図5に示すアームシリンダ7と、を含む。第3回路C3は、油圧アクチュエータとして、旋回モータ12のみを含む。前記第1ポンプ13は、前記第1回路C1の油圧源であって、これに属する前記左走行モータ10、前記ブームシリンダ6及び前記バケットシリンダ8に作動油を供給する。前記第2ポンプ14は、前記第2回路C2の油圧源であって、これに属する前記右走行モータ11及び前記アームシリンダ7に作動油を供給する。第3ポンプ15は、前記第3回路C3の油圧源であって、これに属する前記旋回モータ12に作動油を供給する。各ポンプ13〜15の吐出口にはポンプラインつながり、これらのポンプラインにはそれぞれ図示されないリリーフ弁が設けられている。

0025

前記各回路C1,C2,C3は、前記各油圧アクチュエータごとに設けられて当該油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブを含み、各コントロールバルブは、この実施の形態では、油圧パイロット式スプール弁である方向切換弁により構成されている。具体的に、前記第1回路C1は、ブームシリンダ用コントロールバルブ16、バケットシリンダ用コントロールバルブ17、及び左走行モータ用コントロールバルブ18を含み、第2回路C2はアームシリンダ用コントロールバルブ19及び右走行モータ用コントロールバルブ20を含み、第3回路C3は旋回用コントロールバルブ21を含む。

0026

前記旋回用コントロールバルブ21以外の各コントロールバルブ16,17,18,19及び20は、それぞれサイドバパス部16a,17a,18a,19a及び20aを有する。これらのサイドバイパス部は、当該サイドバイパス部が設けられたコントロールバルブの主弁を構成するスプールの動きに連動して位置が切換わる、いわゆる子弁であり、その内容については後述する。

0027

前記第1及び第2回路C1,C2においては、前記油圧ショベルの走行駆動優先するために、走行用コントロールバルブ18,20がそれぞれ他のコントロールバルブよりも作動油の流れの上流側に位置し、走行操作時においては、第1ポンプ13から吐出される作動油である第1ポンプ油が左走行モータ10に、第2ポンプ14から吐出される作動油である第2ポンプ油が右走行モータ11に、それぞれ優先的に供給される。従って、両走行モータ10,11が同時に駆動される両走行時に第1及び第2ポンプ13,14が吐出する作動油の全量をそれぞれ各走行モータ10,11に供給するような操作が前記走行用コントロールバルブ18,20に対して行われた場合、第1、第2両回路C1,C2における走行モータ以外の油圧アクチュエータには前記第1及び第2ポンプ13,14からは作動油が供給されないことになる。

0028

前記合流弁22は、このような両走行時に前記走行モータ10,11以外の油圧アクチュエータの動作を確保するためのものであり、当該両走行時に、第3ポンプ15から第3回路C3(旋回モータ12)に向けて吐出される第3ポンプ油を、第1及び第2両回路C1,C2に対して第3回路C3とタンデムまたはパラレルな流れで合流させるように構成されている。その詳細を図2を併せて参照しながら説明する。

0029

合流弁22は、その一方の側に第1及び第2両パイロットポート22a,22bを有する三位置油圧パイロット切換弁により構成され、中立位置であって第1回路C1に第3ポンプ油を合流させる第1位置P1と、第1回路C1には第3ポンプ油を合流させない第2位置P2および第3位置P3と、を有する。具体的に、この合流弁22は、前記両パイロットポート22a,22bのいずれにもパイロット圧が導入されない状態では前記第1位置P1にセットされ、第1パイロットポート22aにパイロット圧が導入されると第2位置P2に、第2パイロットポート22bにパイロット圧が導入されると第3位置P3にそれぞれ切換わる。

0030

合流弁22は、第1及び第2の入力ポートと第1,第2及び第3の出力ポートを有する。前記第1及び第2入力ポートは、パラレル通路25及びアンロード通路24にそれぞれ接続されている。前記アンロード通路24は、前記第3ポンプ15のポンプライン23から分岐して旋回用コントロールバルブ21のブリードオフ通路を構成し、前記パラレル通路25は前記ポンプライン23から前記アンロード通路24とは別に分岐する。前記第1の出力ポートは第1合流ライン26を介して第1回路C1に接続され、前記第2の出力ポートは第2合流ライン27を介して第2回路C2に接続され、第3の出力ポートはタンクTに通じるタンクライン28に接続されている。

0031

図2に示すように、前記合流弁22は、前記第1位置P1では、前記第1及び第2入力ポートをそれぞれ前記第1出力ポートおよび第3出力ポートに接続する油路を形成し、前記第2出力ポートをブロックする。また、前記第1入力ポートと前記第1出力ポートとを接続する油路の途中には絞り36が設けられている。合流弁22は、前記第2位置P2では、前記第2入力ポートと前記第2出力ポートとを接続する油路を形成し、第1入力ポート並びに第1及び第3出力ポートをブロックする。また、合流弁22は、前記第3位置P3では、前記第2入力ポートを前記第1及び第2出力ポートにそれぞれ絞りを介して接続する油路を形成し、前記第1入力ポートおよび前記第3出力ポートをブロックする。

0032

前記合流弁22の第1パイロットポート22aは、シャトル弁29を介してブーム下げパイロットライン30とパイロット一次圧ライン32とに接続される一方、第2パイロットポート22bは、直接、パイロット一次圧ライン32に接続されている。前記パイロット一次圧ライン32はパイロット油圧源31に通じている。このパイロット一次圧ライン32は、第1及び第2両サイドバイパスライン33,34に分岐している。第1サイドバイパスライン33は、前記シャトル弁29に接続されるとともに、アーム用コントロールバルブ19のサイドバイパス部19aのみを通って、タンクTに通じるドレン通路35に接続されている。これに対し、第2サイドバイパスライン34は、前記アーム用コントロールバルブ19以外の各コントロールバルブ、すなわち、図1の上から順に右走行用、左走行用、ブーム用、バケット用の各コントロールバルブ20,18,16,17のサイドバイパス部20a,18a,16a,17aを直列に通ってドレン通路35に接続されている。また、前記第2サイドバイパスライン34の途中部分から前記第2パイロットポート22bに至るラインが分岐している。さらに、各サイドバイパスライン33,34の上流側端部であって両サイドバイパスライン33,34の分岐点よりも下流側の部位にはそれぞれ絞り33a,34aが設けられ、これらの絞り33a,34aの開口面積は、両サイドバイパスライン33,34の一方がタンクに連通されても他方のパイロット圧を維持することが可能な程度に設定されている。

0033

前記各コントロールバルブ16〜20のサイドバイパス部16a〜20aは、当該コントロールバルブ16〜20の3つの位置にそれぞれ対応する位置を有する。これらのサイドバイパス部のうち、右走行用及び左走行用コントロールバルブ20,18のサイドバイパス部20a,18aは、同コントロールバルブ20,18の位置に関係なく常に前記第2サイドバイパスライン34を開通し、さらに、当該コントロールバルブ20,18が中立位置にあるときは前記第2サイドバイパスライン34を直接タンクライン35に連通する油路を形成する。アーム用コントロールバルブ19のサイドバイパス部19aは、当該アーム用コントロールバルブ19が中立位置にあるときは前記第1サイドバイパスライン33を開通し、当該アーム用コントロールバルブ19が作動位置にあるときは前記第1サイドバイパスライン33をブロックする。同様に、ブーム用及びバケット用コントロールバルブ16,17のサイドバイパス部16a,17aは、当該コントロールバルブ16,17が中立位置にあるときはそれぞれ前記第2サイドバイパスライン34を開通し、当該コントロールバルブ16,17が作動状態にあるときは当該第2サイドバイパスライン34をブロックする。こうして、旋回用コントロールバルブ21以外の各コントロールバルブ19,20,18,16,17の操作状況に応じて、合流弁22の第1及び第2両パイロットポート22a,22bに対するパイロット一次圧の供給及び供給遮断の切換が行われる。

0034

すなわち、この第1実施形態(さらには後述の第2及び第3実施形態)では、合流弁22の各パイロットポート22a,22bに接続されるパイロット回路であって、パイロット油圧源31と、旋回用コントロールバルブ21以外の各コントロールバルブ16〜20に設けられたサイドバイパス部16a〜20aと、を含むパイロット回路が、前記合流弁22の位置の切換を制御する合流切換制御部を構成している。

0035

次に、この油圧回路の作用を説明する。

0036

(1)初期状態
全ての油圧アクチュエータについて操作が無い初期状態では、合流弁22のパイロットポート22a,22bのいずれにもパイロット圧が供給されないため、当該合流弁22は図示の第1位置P1に保持される。合流弁22は、この第1位置P1では、第3ポンプ油が第1合流ライン26を介して第1回路C1のブーム用及びバケット用コントロールバルブ16,17に供給されるのを許容する油路を形成する。

0037

(2)旋回操作及びブーム・シリンダ単独操作
前記合流弁22は、前記第1位置P1ではアンロード通路24をタンクライン28に接続するから、旋回操作がない場合、第3ポンプ15のポンプ圧は上昇しない。従って、この状態でブームシリンダ6がブーム上げ方向に操作され、あるいはバケットシリンダ8が操作されてもこれらのシリンダ6,8について前記合流はなされない。逆に、旋回用コントロールバルブ21のみが操作されたときは、旋回モータ12は駆動されるが、合流弁22は中立位置である第1位置P1に保持されたままである。

0038

(3)ブーム上げ/旋回操作
図1に示す状態でブーム上げ操作及び旋回操作が行われると、ブーム用コントロールバルブ16のサイドバイパス部16aが第2バイパスライン34を遮断するが、左右走行モータ10,11について走行用コントロールバルブ20,18が操作されない限り、当該コントロールバルブ20,18が中立位置に保持されてそのサイドバイパス部20a,18aが第2バイパスライン34を直接タンクライン35に連通するから、第2パイロットポート22bにはパイロット圧が供給されない。また、アーム用コントロールバルブ19が操作されない限り第1バイパスライン33は開通されたままでドレン通路35に通じているから、第1パイロットポート22aにもパイロット圧は供給されない。従って、合流弁22は、ブーム上げ操作にかかわらず第1位置P1に保持される。つまり、仮に旋回操作中にブーム上げ操作が追加されても、合流弁22は第1位置P1を維持したままで、その位置切換は生じない。

0039

この第1位置P1において、合流弁22は、第3ポンプ油が旋回モータ12とパラレルにブームシリンダ6に供給されるのを許容する。ここで、加速時の旋回圧力はブーム保持圧よりも大きいから、低圧側のブーム保持圧に同調してブーム上げ/旋回が行われる。また、当該第1位置P1において第3ポンプ油を前記第1回路に合流させる通路に設けられている前記絞り36は、ブーム上げ操作及び旋回操作の複合操作時における旋回圧力を高めて旋回加速性能を確保する機能を果たす。

0040

(4)アーム操作
図1に示す状態でアーム用コントロールバルブ19がアーム引き方向またはアーム押し方向に操作されると、そのサイドバイパス部19aが第1サイドバイパスライン33を遮断し、パイロット一次圧がシャトル弁29を通じて合流弁22の第1パイロットポート22aに供給されるのを許容し、これにより当該合流弁22を第2位置P2に切換える。これにより、第3ポンプ油が第1合流ライン26を通じて第1回路C1側に流れることが阻止される一方、アンロード通路24を流れる第3ポンプ油が第2合流ライン27を通じて第2回路C2における第2ポンプ油すなわち第2ポンプ14から吐出される作動油に合流することが許容される。この合流は、アームシリンダ7の動作を増速する。

0041

(5)ブーム下げ操作
図1の状態からブーム下げ操作が行われると、ブーム下げパイロット圧が合流弁22の第1パイロットポート22aに供給されるため、合流弁22が第2位置P2に切換わり、パラレル通路25と第1合流ライン26との間を遮断する一方、アンロード通路24を第2合流ライン27に接続する。この第2合流ライン27を流れる作動油は、アーム用コントロールバルブ19が操作されていなければそのままタンクTに流れる。従って、ブーム下げ操作があれば第3ポンプ油はブームシリンダ6には供給されず、ブーム下げ/旋回時には、ブーム上げ/旋回時と異なり合流は行われないため、旋回圧力が、ブーム下げ圧力に同調して低下することがない。このことは、良好な旋回加速性能の確保を可能にする。また、ブーム下げパイロット圧を合流弁22の第1パイロットポート22aに導くだけで合流弁22を第2位置P2に切換えることができるため、合流弁22を第2位置に切換えるための回路構成が簡単ですむ。

0042

(6)両走行操作/他のアクチュエータ操作
左右両走行用コントロールバルブ18,20が操作された場合、これらのコントロールバルブ18,20のサイドバイパス部18,20が第2サイドバイパスライン34を直接タンクライン35に連通する油路は解消されるが、このときそれ以外の全てのコントロールバルブ19,16,17が操作されなければ、第1及び第2サイドバイパスライン33,34がいずれもドレン通路35を通じてタンクTに連通するため、パイロット一次圧は合流弁22の両パイロットポート22a,22bのいずれにも導入されず、合流弁22は第1位置P1に保たれる。

0043

しかし、この状態で走行モータ以外の油圧アクチュエータに対応する前記コントロールバルブ19,16,17について操作が行われると、その操作されたコントロールバルブのサイドバイパス部がサイドバイパスライン33または34をドレン通路35から遮断し、これによりパイロット一次圧が第2パイロットポート22bに導入されるのを許容して、合流弁22を第3位置P3に切換える。合流弁22は、この第3位置P3では、第3ポンプ油がアンロード通路24及びパラレル通路25を通り、さらに第1及び第2合流ライン26,27をそれぞれ通って第1及び第2回路C1,C2にそれぞれ流れることを許容する油路を形成する。これにより、左右両走行モータによる走行時に当該走行モータ以外の油圧アクチュエータの動作が確保される。

0044

この油圧回路によると、合流弁22は、旋回操作のみが行われるとき、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるとき、のいずれにおいても第1位置P1に保持され、この第1位置P1で第3ポンプ油を旋回モータとブームシリンダ6とにパラレル供給するような合流油路を形成するから、旋回操作中にブーム上げ操作が行われても、旋回用コントロールバルブ21に加えてブーム用コントロールバルブ16が作動するのみで合流弁22は動かない。従って、特許文献1に記載される従来技術のようにブーム上げ/旋回操作時に合流弁が切換えられるものと異なり、その切換わり(合流)の遅れによる旋回圧力の急変、すなわち旋回ショックが生じない。

0045

また、合流弁22が第1位置P1にあるときに旋回操作及びブーム操作のいずれも行われなければ、第3ポンプ油ぱ第1回路C1は第2回路C2を介さずに直接タンクライン28からタンクTに落ちるため、無操作時の戻り側の圧損が小さくなる。

0046

さらに、旋回操作がないとき、旋回用コントロールバルブ21は中立位置にあってポンプライン23をアンロード通路24に接続するから、第3ポンプ油は第1回路C1には合流しない。つまり、ブーム上げ単独操作時には合流作用がないから、ブーム上げ動作は増速されない。従って、オペレータは通常と同じ感覚、動きで操作することができる。

0047

一方、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるとき、前記第1位置P1における合流弁22の絞り36が旋回圧力を高めることにより旋回加速性能の確保することを可能にする。

0048

次に、本発明の第2実施形態を、図3を参照しながら説明する。図3はアーム用コントロールバルブ19とその近辺の構成である第2および第3回路C2,C3の構成のみを示し、第1回路C1の図示を省略している。

0049

この第2実施形態は、前記第1実施形態と対比して、図3破線で囲まれた部分においてのみ相違する。すなわち、この第2実施形態に係る装置では、アームシリンダ用コントロールバルブ19のサイドバイパス部19aの各位置のうち、中立位置だけでなくアーム押し方向(アームシリンダ7を収縮させる方向)の操作に対応する位置も第2サイドバイパスライン34を開通する油路を形成するように設定されている。その理由は次のとおりである。

0050

掘削作業において、アームシリンダ7を伸長させて図5に示すアーム4を後方に動かすアーム引き操作時には、第3ポンプ油を第2ポンプ14から吐出される作動油である第2ポンプ油に合流させることで前記アーム4を増速することが望ましい。その一方、アームシリンダ7を収縮させて前記アーム4を前方に動かすアーム押し操作時には、前記アームシリンダ7のヘッド側室の断面積とロッド側室の断面積との差のために、前記合流による戻り側流量の増大及びこれによる圧力損失の増大が著しくなるため、当該合流は好ましくない。

0051

ここで、前記のようなサイドバイパス部19aの油路の設定は、アーム引き操作時には前記合流を行ってアーム4の増速を行う一方、アーム押し操作時には当該合流を阻止して戻り流量の増大による圧損の抑止を可能にする。具体的に、前記サイドバイパス部19aは、アームシリンダ用コントロールバルブ19がアーム引き方向に操作されるとき(図3左位置に操作されるとき)は、第1実施形態と同じく第1サイドバイパスライン33をブロックすることにより合流弁22を第2位置に切換えて第3ポンプ油が第1回路C1側に合流することを阻止するとともにアンロード通路24を流れる第3ポンプ油が第2合流ライン27を通じて第2ポンプ油に合流することを許容する。これによりアームシリンダ7の伸長動作を増速する。これに対し、前記サイドバイパス部19aは、アームシリンダ用コントロールバルブ19がアーム押し方向に操作されるとき(図3右位置に操作されるとき)は、中立位置と同じく第1サイドバイパスライン33を開通することで前記合流弁22を第1位置に保持し、第3ポンプ油が第2ポンプ油に合流するのを阻止する。これによりアームシリンダ7からの作動油の戻り流量を抑止して圧力損失を減らす。

0052

次に、本発明の第3実施形態を、図4を参照しながら説明する。

0053

この第3実施形態に係る構成の目的は次のとおりである。図5に示す油圧ショベルによる掘削作業は、アーム4とバケット5の協同作業である。従って、この掘削時に、アーム4が操作されたことのみに基いて合流弁22を第2位置P2に切換えて第3ポンプ油をアームシリンダ7に合流させると、この合流油の一部がリリーフされた場合にバケットシリンダ8に供給される作動油の流量が減少してバケット5の動きが悪くなる。この第3実施形態は、当該バケット5の動きの低下を抑止することを目的とする。

0054

具体的に、この第3実施形態に係る回路では、前記図1に示される回路に対し、さらに図4中に太い破線で示される第3サイドバイパスライン37が付加されている。この第3サイドバイパスライン37は、第1サイドバイパスライン33において前記アーム用コントロールバルブ19のサイドバイパス部19aよりも上流側の部位から分岐し、バケット用コントロールバルブ17のサイドバイパス部17aを通ってドレン通路35に至るものである。また、この第3実施形態に係るサイドバイパス部17aは、図1に示されるサイドバイパス部17aとは逆に、バケット用コントロールバルブ17が中立位置にあるときは前記第3サイドバイパスライン37をブロックする一方、中立位置から操作されたときに第3サイドバイパスライン37を開通するように設計されている。一方、第2サイドバイパスライン34は、前記バケット用コントロールバルブ17のサイドバイパス部17aを通らずにブーム用コントロールバルブ16のサイドバイパス部16aを通ってから直接ドレン通路35に至っている。

0055

この回路では、たとえアーム用コントロールバルブ19が操作されていても、バケット用コントロールバルブ17が操作されるとそのサイドバイパス部17aが第3サイドバイパスライン37を開通して第1パイロットポート22aへのパイロット圧の供給を阻止する。従って、アーム4とシリンダ5とが同時に操作される場合は、合流弁22が第1位置P1に保持され、第3ポンプ油のアームシリンダ7への合流は阻止される。このことは、例えば掘削対象である地盤が硬くてアームシリンダ7に供給される作動油の一部がリリーフされる状況でも、バケットシリンダ8に供給される作動油の流量を確保してバケット5の良好な動きを保証することを可能にする。

0056

本発明は、以上説明した実施形態に限定されない。例えば次のような実施形態を含むことが可能である。

0057

本発明では、図1図4に示す油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが付加されてもよい。例えば、第2回路C2に予備サービスアクチュエータやブーム3を左右方向にスイングさせるスイングシリンダが追加されてもよいし、第3回路C3にドーザシリンダが追加されてもよい。

0058

また、本発明は、前記実施形態で挙げた、走行モータ10,11が第1、第2回路C1,C2の最上流側に配置された走行優先回路以外の回路構成をとる場合にも適用することができる。

0059

また、前記各実施形態では、前記合流弁22のパイロット回路であって各コントロールバルブ16〜20に設けられるサイドバイパス部16a〜20a及びパイロット油圧源31を含む回路により、当該合流弁22の位置の切換を制御する合流切換制御部が構成されているが、合流切換制御部は、各コントロールバルブの操作を検出するための操作検出器(例えばパイロット圧センサ)と、前記合流弁22へのパイロット圧の供給の切換を行う電磁切換弁と、前記操作検出器が出力する検出信号に基いて前記電磁切換弁の切換を制御する制御回路と、により構成されてもよい。

0060

さらに、本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを母体として、そのバケットに代えてブレーカ開閉式の圧砕装置を取付けて構成される破砕機解体機等にも適用することができる。

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