(57)【要約】      （修正有）【課題】第３油圧ポンプを介して提供される油圧により旋回独立制御が可能であると共に、旋回用油圧ポンプが作業装置用流路に合流し、旋回複合動作時に油量が不足せず、各アクチュエータの速度を維持できる。【解決手段】第１油圧ポンプ３０１の下流側から第１センターバイパスライン２０に沿って順次に設けられる第１走行制御弁及３０２び第１ブーム制御弁３０３、第２油圧ポンプ３０６の下流側から第２センターバイパスライン３０に沿って順次に設けられる第２走行制御弁３０７及び第２ブーム制御弁３０８を有し、外部より入力される弁切換信号に応じて、旋回モータ４０３の駆動を制御する旋回制御弁４０２の中立位置で第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油が合流するように第３センターバイパスライン４０と第２ブーム制御弁３０８の供給流路との間に連結設置される合流ライン３６を包含して構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機用油圧駆動システムにおいて、
第１油圧ポンプ、第２油圧ポンプ及び第３油圧ポンプ、
前記第１油圧ポンプの下流側から第１センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第１走行制御弁及び第１ブーム制御弁、
前記第２油圧ポンプの下流側から第２センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第２走行制御弁及び第２ブーム制御弁、
前記第３油圧ポンプと旋回モータとの間に連結設置され、外部より入力される弁切換信号に応じて前記旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁、及び、
前記旋回制御弁の中立位置で前記第３油圧ポンプから吐き出される圧油が合流するように第３センターバイパスラインと前記第２ブーム制御弁の供給流路との間に連結設置される合流ラインを包含して構成されたことを特徴とする掘削機用油圧駆動システム。
【請求項２】
前記合流ラインの一側にチェック弁がさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載の掘削機用油圧駆動システム。
【請求項３】
前記第２油圧ポンプの下流で、前記第２センターバイパスラインから分岐した供給流路に連結設置され、外部より入力される弁切換弁に応じて切り換えられ、前記バケットシリンダに供給される圧油を制御するバケット制御弁をさらに包含して構成されたことを特徴とする請求項２に記載の掘削機用油圧駆動システム。
【請求項４】
掘削機用油圧駆動システムにおいて、
第１油圧ポンプ、第２油圧ポンプ及び第３油圧ポンプ、
前記第１油圧ポンプの下流側から第１センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第１走行制御弁及びアーム制御弁、
前記第２油圧ポンプの下流側から第２センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第２走行制御弁及びブーム制御弁、
前記第３油圧ポンプに連結の第３センターバイパスラインの一側に設けられ、外部より入力される弁切換信号に応じて旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁、及び、
前記旋回制御弁に連結の第３センターバイパスラインの下流に設けられ、前記旋回制御弁の中立位置時、外部より入力される弁切換信号に応じて前記第３油圧ポンプから吐き出される圧油を前記アーム制御弁の出口ポートに合流させるアーム合流制御弁を包含して構成されたことを特徴とする掘削機用油圧駆動システム。
【請求項５】
前記第２油圧ポンプの下流で、前記第２センターバイパスラインから分岐した供給流路に連結設置され、外部より入力される弁切換信号に応じて切り換えられ、前記バケットシリンダに供給される圧油を制御するバケット制御弁をさらに包含して構成されたことを特徴とする請求項４に記載の掘削機用油圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回独立油圧回路を具備した掘削機用油圧駆動システムに関するものであって、さらに詳しくは旋回モータを独立的に制御するばかりでなく、ブームやアームなどの作業装置の複合駆動時、旋回油圧ポンプから供給される油圧が作業装置側に合流するように構成することによって、旋回駆動システムの油圧能力を効率よく活用することができるように改良した旋回独立油圧回路を具備した掘削機用油圧駆動システムに係る。
【０００２】
掘削機やローダーなどの建設重装備機械において、エンジンの馬力や油圧を効率よく制御することが試みられており、旋回駆動とブームやアーム、バケットなどの作業装置とを複合操作する場合は、エンジンの制御だけでなく油圧システムを効率的に制御しなければならない。
【０００３】
通常、油圧ポンプと走行装置及び各作業装置を連結するための合流回路を備えた掘削機用油圧駆動システムが公開されているものの、この種の合流回路は、各作業装置の動作速度と操作性を高めるべく、走行装置につながっている油圧ポンプの油圧が作業装置側に合流するように構成することによって、油圧回路が複雑化するという課題が知られている。
【背景技術】
【０００４】
図１は、従来の建設機械用掘削機を概略的に示した図面であり、図２は、図１に図示の掘削機用油圧システムを概略的に示した図面である。
図１を参照すると、一般の掘削機は、下部走行体２の上部に上部旋回体１が搭載され、上部旋回体１にはエンジンルーム４の前方に設置の運転室３と、ブーム５、アーム６、バケット７を含めた作業装置が装着されている。
【０００５】
通常、エンジンルーム４には、エンジンとラジエータ、ラジエータファン、オイルクーラー、オイルクーラーファンが設けられ、オイルクーラーファン及びラジエータファンを駆動するための小型ポンプとメインポンプは、エンジン回転により油圧タンクＴから作動油をパンピングする。また、ブームシリンダ９やアームシリンダ１１、バケットシリンダ１３、旋回モータなどを包含する多数のアクチュエータは、油圧ポンプ２０１、２０２から吐き出される作動油の油圧により駆動することになる。
【０００６】
図２を参照すると、第１油圧ポンプ２０１は、第１走行制御弁２０２、第１ブーム制御弁２０３、第１旋回制御弁２０４、第１アーム制御弁２０５に作動油を供給する。
【０００７】
また、第２油圧ポンプ２０６は、第２走行制御弁２０７、第２ブーム制御弁２０８、第２バケット制御弁２０９、第２アーム制御弁２１０に作動油を供給する。従って、前記第１油圧ポンプ２０１から提供される油圧により第１走行制御弁２０２は、左側の走行モータ２１１を制御し、第２油圧ポンプ２０７から提供される油圧により右側走行モータ２１２を制御し、且つ、第２バケットシリンダ２０９は、バケットシリンダ１３を制御する。ブームシリンダ９は、それぞれのブーム制御弁２０３、２０８によりコントロールされ、アームシリンダ１２は、それぞれのアーム制御弁２０５、２０８によりコントロールされる。
【０００８】
このような二つの油圧ポンプによる並列油圧回路(Ｐａｒａｌｌｅｌ  
ｃｉｒｃｕｉｔ)では、圧油による抵抗が少ない方に作動油が流れるため、抵抗の大きい回路には相対的に油圧が少なく現れるおそれがあり、それによって旋回とアーム又は旋回とブームなどの複合動作時にアクチュエータが円滑に作動せず、アクチュエータの駆動速度が遅くなるという不都合があった。
【０００９】
特に、旋回動作に油圧が必要なとき、他の作業装置用アクチュエータを動かすと、旋回モータに供給される油圧が少ないため、本来の旋回速度を出すことができない。したがって、効率の良い複合動作を行うには、旋回モータが他のアクチュエータから影響を受けないように別の油圧ポンプから油圧を受けることが可能な旋回独立油圧駆動システムが望ましい。
【００１０】
しかしながら、図３に示したような従来の旋回独立油圧駆動システムは、たとえ旋回モータ２０４の独立制御が可能であることにより旋回複合動作性能が改善されたとしても、流量制御やエンジン馬力の観点からは、不都合である。即ち、掘削動作をしている時には、旋回モータ２０４を使わないので、第３油圧ポンプ２１３は遊んでおり、そのため流量制御性能が劣化することになる。
【００１１】
また、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプによるブームやアームなどの複合動作時には性能を保持できるが、旋回とブーム又は旋回とアームなどの複合動作時にアクチュエータに必要な第３油圧ポンプの油圧を利用できない欠点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、こうした問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、旋回独立制御が可能であると共に、旋回のための油圧ポンプの油圧を利用することによって、作業装置の複合操作性能をさらに向上することができる旋回独立油圧回路を具備した掘削機用油圧システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成すべく、本発明の一実施例によれば、
掘削機用油圧駆動システムにおいて、
第１油圧ポンプ、第２油圧ポンプ及び第３油圧ポンプ、
前記第１油圧ポンプの下流側から第１センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第１走行制御弁及び第１ブーム制御弁、
前記第２油圧ポンプの下流側から第２センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第２走行制御弁及び第２ブーム制御弁、
前記第３油圧ポンプと旋回モータとの間に連結設置され、外部より入力される弁切換信号に応じて前記旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁、及び、
前記旋回制御弁の中立位置で前記第３油圧ポンプから吐き出される圧油が合流するように第３センターバイパスラインと前記第２ブーム制御弁の供給流路との間に連結設置される合流ラインを包含して構成された掘削機用油圧駆動システムを特徴とする。
【００１４】
本発明による掘削機用油圧駆動システムは、前記合流ラインの一側にチェック弁がさらに設けられることを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の実施例によれば、
掘削機用油圧駆動システムにおいて、
第１油圧ポンプ、第２油圧ポンプ及び第３油圧ポンプ、
前記第１油圧ポンプの下流側から第１センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第１走行制御弁及びアーム制御弁、
前記第２油圧ポンプの下流側から第２センターバイパスラインに沿って順次に設けられる第２走行制御弁とブーム制御弁、
前記第３油圧ポンプに連結の第３センターバイパスラインの一側に設けられ、外部より入力される弁切換信号に応じて旋回モータの駆動を制御する旋回制御弁、及び、
前記旋回制御弁に連結の第３センターバイパスラインの下流に設けられ、前記旋回制御弁の中立位置時、外部より入力される弁切換信号に応じて前記第３油圧ポンプから吐き出される圧油を前記アーム制御弁の出口ポートに合流させるアーム合流制御弁を包含して構成された掘削機用油圧駆動システムを特徴とする。
【００１６】
また、前記第２油圧ポンプの下流で、前記第２センターバイパスラインから分岐した供給流路に連結設置され、外部より入力される弁切換信号に応じて切り換えられ、前記バケットシリンダに供給される圧油を制御するバケット制御弁をさらに包含して構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による掘削機用油圧駆動システムは、第３油圧ポンプを介して提供される油圧により旋回独立制御が可能であると共に、旋回のための油圧ポンプの油圧がブームやアームなどの作業装置用流路に合流することによって、旋回複合動作時、油量が不足することなく、それぞれのアクチュエータの速度を維持することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の掘削機を概略的に示した図面である。
【図２】従来の掘削機において一般に適用される２ポンプ方式の油圧回路図である。
【図３】従来の掘削機において旋回独立式油圧システムを示した油圧回路図である。
【図４】本発明の一実施例によりブーム制御弁に合流する掘削機用油圧駆動システムを示した油圧回路図である。
【図５】本発明の他の実施例によりアーム制御弁に合流する掘削機用油圧駆動システムを示した油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明による実施例を添付図面に基づいて詳述する。先ず、全図面に亘って同じ機能を奏するか、又は類似した部分には同じ図面符号を付する。
【００２０】
図１は、従来の掘削機を概略的に示した図面であり、図２は、従来の掘削機において一般的に適用する２ポンプ方式の油圧回路図であり、図３は、従来の掘削機において旋回独立式油圧システムを示した油圧回路図であり、図４は、本発明の一実施例によりブーム制御弁に合流する旋回独立式の掘削機用油圧駆動システムを示した油圧回路図であり、図５は、本発明の他の実施例によりアーム制御弁に合流する旋回独立式の掘削機用油圧駆動システムを示した油圧回路図である。
【００２１】
本発明の説明において、符号３０１は、第１油圧ポンプ、３０６は、第２油圧ポンプ、３１１は、左側走行モータ、３１２は、右側走行モータ、４０１は、第３油圧ポンプ、４０２は、旋回制御弁、４０３は、旋回モータ、５０１は、アーム合流制御弁を示したものである。
【００２２】
本発明による掘削機用油圧駆動システムは、ブームシリンダ９と、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１３を包含する多数の作業装置と、走行装置である左側及び右側の走行モータ３１１、３１２がそれぞれ第１油圧ポンプ３０１又は第２油圧ポンプ３０６につながっているが、旋回モータ４０３は、第３油圧モータ４０１から吐き出される圧油により独立して駆動するようになっている。
【００２３】
本発明の一実施例によれば、図４に示したように、
掘削機用油圧駆動システムにおいて、
第１油圧ポンプ３０１、第２油圧ポンプ３０６及び第３油圧ポンプ４０１、
前記第１油圧ポンプ３０１の下流側から第１センターバイパスライン２０に沿って順次に設けられる第１走行制御弁３０２及び第１ブーム制御弁３０３、
前記第２油圧ポンプ３０６の下流側から第２センターバイパスライン３０に沿って順次に設けられる第２走行制御弁３０７及び第２ブーム制御弁３０８、
前記第３油圧ポンプ４０１と旋回モータ４０３との間に連結設置され、外部より入力される弁切換信号に応じて前記旋回モータ４０３の駆動を制御する旋回制御弁４０２、及び、
前記旋回制御弁４０２の中立位置で前記第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油が合流するように第３センターバイパスライン４０と前記第２ブーム制御弁３０８の供給流路３３ｂとの間に連結設置される合流ライン３６を包含して構成した。
【００２４】
前記ブーム合流ライン３６は、前記第２ブーム制御弁３０８の入口ポートと第２油圧ポンプ３０６との間の供給流路３３ｂに連結設置することが望ましい。
【００２５】
本発明による掘削機用油圧駆動システムは、前記合流ライン３６の一側にチェック弁４０４がさらに設けられ、前記チェック弁４０４は、逆流防止機能を奏する。
【００２６】
望ましくは、前記第１走行制御弁３０２及び第１ブーム制御弁３０３は、前記第１センターバイパスライン２０から分岐した供給流路２３に並列連結することになる。
【００２７】
また、前記第１ブーム制御弁３０３の下流に前記供給流路２３に連結のアーム制御弁がさらに設けられることができる。前記第１走行制御弁３０２と第１ブーム制御弁３０３及びアーム制御弁３０５は、外部信号圧によるスプール切換時、多数の並列流路２３ａ、２３ｂ、２３ｃを通じて供給される第１油圧ポンプ３０１の油圧を制御する。
【００２８】
前記第２走行制御弁３０７や第２ブーム制御弁３０８又はバケット制御弁３０９は、前記第２センターバイパスライン３０から分岐した供給流路３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄにより並列連結している。
【００２９】
本発明の実施例において、前記ブーム合流ライン３６は、前記旋回モータ４０３の中立状態でブームシリンダ９を駆動するとき、前記第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油が前記第３センターバイパスライン４０及びブーム合流ライン３６を介して前記ブーム制御弁３０８の入口ポート側に供給されるように成すものである。
【００３０】
一方、他の実施例によれば、本発明による掘削機用油圧駆動システムは、
掘削機用油圧駆動システムにおいて、
第１油圧ポンプ３０１、第２油圧ポンプ３０６及び第３油圧ポンプ４０１、
前記第１油圧ポンプ３０１の下流側から第１センターバイパスライン２０に沿って順次に設けられる第１走行制御弁３０２及びアーム制御弁３０５、
前記第２油圧ポンプ３０６の下流側から第２センターバイパスライン３０に沿って順次に設けられる第２走行制御弁３０７及びブーム制御弁３０８、
前記第３油圧ポンプ４０１と旋回モータ４０３との間に連結設置され、外部より入力される弁切換信号に応じて前記旋回モータ４０３の駆動を制御する旋回制御弁４０２、及び、
前記旋回制御弁４０２に連結の第３センターバイパスライン４０の下流に設けられ、前記旋回制御弁４０２の中立位置時、外部から入力される弁切換信号に応じて第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油を前記アーム制御弁３０５の出口ポートに合流させるアーム合流制御弁５０１を包含して構成される。
【００３１】
この場合、前記アーム制御弁３０５の出口ポートで、前記第１油圧ポンプ３０１から吐き出される圧油と第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油とが合流することができる。
【００３２】
即ち、前記旋回制御弁４０２が中立位置にあるとき、前記アーム制御弁３０５が外部のパイロット信号圧によりスプール切換すると同時に、アーム合流制御弁５０１がスプール切換し、そのことからアームシリンダ１１は、前記第１油圧ポンプ３０１から吐き出される圧油と第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油との合流油量により伸縮及び収縮駆動することになるものである。
【００３３】
前記第２油圧ポンプ３０６の下流には、前記第２センターバイパスライン３０から分岐した供給流路３３、３３ｄに連結設置され、外部より入力される弁切換信号に応じて切り換えられ、前記バケットシリンダ１３に供給の圧油を制御するバケット制御弁３０９をさらに包含して構成できるのは、もちろんのことである。
【００３４】
一方、前記アーム合流制御弁５０１の出口ポートに繋がっている合流ライン(５０１ａ及び５０１ｂ)は、前記アーム制御弁３１０の出口ポートと前記アームシリンダ１１との間の流路に連結設置するのが好ましいが、第２油圧ポンプ３０６の油圧と第３油圧４０１の油圧とを合流させるためにバケットシリンダ１３を制御するバケット制御弁３０９とバケットシリンダ１３との間の流路に接続する変形が可能である。
【００３５】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例による掘削機用油圧駆動システムの作用及び効果について詳述する。
先ず、本発明による掘削機用油圧駆動システムは、旋回駆動のために外部より提供される弁切換信号の入力時、例えば、ペダルやジョイスティック(図示せず)によるパイロット信号の入力時、旋回制御弁４０２のスプールが左側及び右側に切り換わり、それに応じて第３油圧ポンプ４０１からの油圧が流路３７又は３８を介して旋回モータ４０３に提供される、旋回独立式の油圧制御が行われる。
【００３６】
図４に示したように、本発明による掘削機用油圧駆動システムは、旋回モータ４０３は、第３油圧ポンプ４０１から別途の油圧を受けることによって旋回独立制御が可能となり、この際、左側及び右側走行装置３１１、３１２は、第３油圧ポンプ４０１の影響を受けることなく、第１油圧ポンプ３０１及び第２油圧ポンプ３０６により油圧を受けるようにそれぞれの走行制御弁３０２、３０７のスプール切換により制御される。
【００３７】
特に、ブームの起伏や引揚げのためにブームアクチュエータの速度を高めたい場合、外部から弁切換信号により第１及び第２ブーム制御弁３０３、３０８のスプールが、図において左側又は右側に切り換わり、それぞれの第１油圧ポンプ３０１及び第２油圧ポンプ３０６の圧油は、スプール切換に応じて流路３４、３５を介してブームシリンダ９のラージチェンバー又はスモールチェンバーに供給される。
【００３８】
この際、第３油圧ポンプ４０１の圧油が、旋回制御弁４０２の中立位置にて第３センターバイパスライン４０及び供給流路３３ｂに連結した合流ライン３６を介して第２ブーム制御弁３０８の入口ポートの方へ供給されることによって、ブームシリンダ９には、第２油圧ポンプ３０６の圧油と第３油圧ポンプ４０１の圧油とが合流し、供給されることになる。そのことから、高負荷が加わってもアクチュエータの速度を最大にすることができる。
【００３９】
一方、図示してはいないが、前記合流ライン３６を前記第１ブーム制御弁３０３の入口ポート側に連結設置する場合には、第３油圧ポンプ４０１の圧油が第１油圧ポンプ３０１の圧油と合流し、第１ブーム制御弁３０３のスプール切換によりブームシリンダ９のラージチェンバー及びスモールチェンバーに供給されることによって、アクチュエータの速度を増加させるものと理解することができる。
【００４０】
本発明による掘削機用油圧駆動システムは、旋回駆動のために外部より弁切換信号が入力されるとき、前記旋回制御弁４０２のスプールが右側又は左側に切り換わり、第３センターバイパスライン４０に連通している合流ライン３６が遮断される。この際、第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油は、流路３７、３８を通じて前記旋回モータ４０３に供給されるので、旋回モータ４０３の駆動が第１油圧ポンプ３０１又は第２油圧ポンプ３０６に影響されることがなく、独立的に制御されることができる。
【００４１】
図５を参照して、本発明の他の実施例による掘削機用油圧駆動システについて詳述する。
外部より入力される弁切換信号により前記第２アーム制御弁３１０のスプールが、図において左側又は右側に切り換えられることによって、アームシリンダ１１の駆動が制御される。この時、前記第２油圧ポンプ３０６の油圧は、前記第２アーム制御弁３１０の出口ポートとアームシリンダ１１との間に連結した流路２７、２８を介して供給される。そこで、本発明による合流制御弁５０１のスプール切換に応じて、アームシリンダ１１の駆動速度を高めることができる。
【００４２】
即ち、旋回制御弁４０２が中立位置にあると共に、外部より入力される弁切換信号に応じて合流制御弁５０１のスプールを、図において左側又は右側に切り換えるとき、第３油圧ポンプ４０１から圧油が合流ライン５０１ａ及び５０１ｂを介して前記第２アーム制御弁３１０の出口ポートとアームシリンダ１１との間に連結した流路２７、２８に合流し、アームシリンダ１１のラージチェンバー及びスモールチェンバーに供給される。
【００４３】
したがって、アームシリンダ１１は、第２油圧ポンプ３０６から提供される圧油と第３油圧ポンプ４０１から吐き出される圧油とが合流し、充分に供給されることによって、高負荷が加わっても油量の不足やハンチング現象を発生せず、アクチュエータの駆動速度を最大にすることができるようになっている。
【００４４】
一方、本発明による合流回路を除外し、外部より入力される弁切換信号によりそれぞれの走行制御弁３０２、３０７が切り換わると、それぞれの第１油圧ポンプ３０１及び第２油圧ポンプ３０６から吐き出される油圧が、それぞれの流路２２ａ、２２ｂ、３１ａ、３１ｂを介して走行装置３１１、３１２に供給されることによって、機械の直進や左右走行制御が行われる。また、機械の旋回制御時には、第３油圧ポンプ４０１の圧油が流路３７、３８を介して旋回モータ４０３側に供給され、旋回制御弁４０２と合流制御弁５０１が全て中立位置に切り換えられた場合、第３油圧ポンプ４０１の圧油は、油圧タンクＴに戻ることになる。
【００４５】
本発明の実施例において、バケット制御弁３０９のスプール切換に応じて第２油圧ポンプ３０６から吐き出される圧油がそれぞれの流路２９ａ、２９ｂを経てバケットシリンダ１２のラージチェンバー及びスモールチェンバーに供給され、中立位置時には油圧タンクＴへ戻るという作動原理は、通常の建設重装備機械における油圧システムの駆動原理と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【符号の説明】
【００４６】
３      運転室
４      エンジンルーム
９      ブームシリンダ
１１    アームシリンダ
１３    バケットシリンダ
２０    第１センターバイパスライン
３０    第２センターバイパスライン
３６    ブーム合流ライン
３０１  第１油圧ポンプ
３０６  第２油圧ポンプ
４０１  第３油圧ポンプ
４０３  旋回モータ
【図１】
2010013927.tif 000003
【図２】
2010013927.tif 000004
【図３】
2010013927.tif 000005
【図４】
2010013927.tif 000006
【図５】
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