(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータの負荷圧の変動に伴う増速効果の低下を抑えることができる建設機械の油圧駆動装置を提供する。【解決手段】可変容量型の油圧ポンプ２９からの圧油が供給される方向切換弁群３２と、固定容量型の油圧ポンプ３０からの圧油が供給される方向切換弁群３３と、方向切換弁群３３のセンタバイパス最下流側を方向切換弁群３２のうちのアーム用方向切換弁３５のセンタバイパス上流側に合流するように接続したセンタバイパスラインとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、方向切換弁群３３のセンタバイパス最下流側から分岐するように接続され、油圧ポンプ３０からの圧油をタンクに流出する戻り流路４４と、この戻り流路４４に設けられた圧力補償機能付き流量制御弁４５とを備え、流量制御弁４５は、入口側圧力と出口側圧力との差圧に関係なく、油圧ポンプ３０から吐出された流量のうち予め設定された設定流量をタンクに導く。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって駆動される可変容量型の第一油圧ポンプ及び固定容量型の第二油圧ポンプと、主として前記第一油圧ポンプからの圧油が供給されて複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数のセンタバイパス形の方向切換弁からなる第一方向切換弁群と、前記第二油圧ポンプからの圧油が供給されて複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数のセンタバイパス形の方向切換弁からなる第二方向切換弁群と、前記第二方向切換弁群のセンタバイパス最下流側を前記第一方向切換弁群のうちの特定の方向切換弁のセンタバイパス上流側に合流するように接続したセンタバイパスラインとを備え、前記特定の方向切換弁に前記第一油圧ポンプからの圧油と前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させて供給する建設機械の油圧駆動装置において、
前記第二方向切換弁群のセンタバイパス最下流側から分岐するように接続され、前記第二油圧ポンプからの圧油をタンクに流出する戻り流路と、
前記戻り流路に設けられた圧力補償機能付き流量制御弁とを備え、
前記流量制御弁は、前記流量制御弁の入口側圧力と出口側圧力との差圧に関係なく、前記第二油圧ポンプから吐出された流量のうち予め設定された設定流量を前記タンクに導くことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、前記流量制御弁は、可変絞りと、前記流量制御弁の入口側圧力を導入して前記可変絞りの開口面積を小さくする方向に作用させる第一受圧部と、前記流量制御弁の出口側圧力を導入して前記可変絞りの開口面積を大きくする方向に作用させる第二受圧部と、前記可変絞りの開口面積を大きくする方向に作用させるバネとを有し、前記バネの付勢力の調整によって前記設定流量を変更可能としたことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセンタバイパス形の方向切換弁群を備えた建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、特定の方向切換弁に複数の油圧ポンプからの圧油を合流させて供給する建設機械の油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば建設機械の一つである油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この油圧駆動装置は、エンジンによって駆動される第一油圧ポンプ、第二油圧ポンプ、及び第三油圧ポンプと、第一油圧ポンプからの圧油が供給されて複数の油圧アクチュエータ（詳細には、左の走行用油圧モータ、ブーム用シリンダ、バケット用油圧シリンダ）への圧油の流れをそれぞれ制御する複数のセンタバイパス形（オープンセンタ形）の方向切換弁（詳細には、左走行用方向切換弁、ブーム用方向切換弁、及びバケット用方向切換弁）からなる第一方向切換弁群と、主として第二油圧ポンプからの圧油が供給されて複数の油圧アクチュエータ（詳細には、右の走行用油圧モータ、スイング用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ）への圧油の流れをそれぞれ制御する複数のセンタバイパス形の方向切換弁（詳細には、右走行用方向切換弁、スイング用方向切換弁、アーム用方向切換弁）からなる第二方向切換弁群と、第三油圧ポンプからの圧油が供給されて複数の油圧アクチュエータ（詳細には、ブレード用油圧シリンダ及び旋回用油圧モータ）への圧油の流れをそれぞれ制御する複数のセンタバイパス形形の方向切換弁（詳細には、ブレード用方向切換弁及び旋回用方向切換弁）からなる第三方向切換弁群とを備えている。
【０００３】
また、特許文献１に記載の油圧駆動装置では、第三方向切換弁群のセンタバイパス最下流側（言い換えれば、最下流側の旋回用方向切換弁のセンタバイパス下流側）は、合流流路を介して第二方向切換弁群のうちのアーム用方向切換弁のセンタバイパス上流側に合流するように接続されている。そして、例えばアームの単独操作時（言い換えれば、第三方向切換弁群におけるブレード用方向切換弁及び旋回用方向切換弁、並びに第二方向切換弁群における右走行用方向切換弁及びスイング用方向切換弁が中立位置にある場合）、第三油圧ポンプからの圧油が第二油圧ポンプからの圧油と合流してアーム用方向切換弁に供給され、アーム用油圧シリンダに供給される。これにより、第三油圧ポンプから吐出された圧油を有効利用して、アームの増速効果が得られるようになっている。
【０００４】
ところで、第三油圧ポンプは、固定容量型のポンプであり、ブレード用油圧シリンダや旋回用油圧モータに対応して吐出容量が設定されている。そのため、特に小型の油圧ショベル等において、第三油圧ポンプからの圧油の全てを第二油圧ポンプからの圧油と合流させてアーム用油圧シリンダに供給すると、その合流流量が多すぎてしまい、アームの動作速度が速くなりすぎることがある。そこで、特許文献１に記載の油圧駆動装置では、第三方向切換弁群のセンタバイパス最下流側から分岐接続するように戻り流路を設け、この戻り流路に固定絞り（絞り弁）を設けている。これにより、第三油圧ポンプからの圧油の一部が戻り流路を介してタンクに流出し、残りの圧油が合流流路を介して第二油圧ポンプからの圧油と合流してアーム用方向切換弁に供給される。したがって、アーム用方向切換弁への合流流量を抑えて、アームの動作速度が速くなりすぎないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８８６２７号公報（図１０等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。すなわち、上記従来技術では、アーム用方向切換弁への合流流量を抑えるため、第三方向切換弁群のセンタバイパス最下流側から分岐接続するように戻り流路を設け、この戻り流路に固定絞りを設けている。ところが、例えばアーム用油圧シリンダの負荷圧が上昇すると、合流流路を介して第三方向切換弁群のセンタバイパス最下流側の圧力が上昇し、これに伴い、戻り流路の流量が増加して合流流路の流量が減少するため、アームの増速効果が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、油圧アクチュエータの負荷圧の変動に伴う増速効果の低下を抑えることができる建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンによって駆動される可変容量型の第一油圧ポンプ及び固定容量型の第二油圧ポンプと、主として前記第一油圧ポンプからの圧油が供給されて複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数のセンタバイパス形の方向切換弁からなる第一方向切換弁群と、前記第二油圧ポンプからの圧油が供給されて複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れをそれぞれ制御する複数のセンタバイパス形の方向切換弁からなる第二方向切換弁群と、前記第二方向切換弁群のセンタバイパス最下流側を前記第一方向切換弁群のうちの特定の方向切換弁のセンタバイパス上流側に合流するように接続したセンタバイパスラインとを備え、前記特定の方向切換弁に前記第一油圧ポンプからの圧油と前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させて供給する建設機械の油圧駆動装置において、前記第二方向切換弁群のセンタバイパス最下流側から分岐するように接続され、前記第二油圧ポンプからの圧油をタンクに流出する戻り流路と、前記戻り流路に設けられた圧力補償機能付き流量制御弁とを備え、前記流量制御弁は、前記流量制御弁の入口側圧力と出口側圧力との差圧に関係なく、前記第二油圧ポンプから吐出された流量のうち予め設定された設定流量を前記タンクに導く。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記流量制御弁は、可変絞りと、前記流量制御弁の入口側圧力を導入して前記可変絞りの開口面積を小さくする方向に作用させる第一受圧部と、前記流量制御弁の出口側圧力を導入して前記可変絞りの開口面積を大きくする方向に作用させる第二受圧部と、前記可変絞りの開口面積を大きくする方向に作用させるバネとを有し、前記バネの付勢力の調整によって前記設定流量を変更可能とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、油圧アクチュエータの負荷圧の変動に伴う増速効果の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の適用対象である小型の油圧ショベルの構造を表す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態における油圧ショベルの油圧駆動装置の構成を表す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本発明の適用対象である小型の油圧ショベルの構造を表す側面図である。なお、以降、油圧ショベルが図１に示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００１４】
この図１において、油圧ショベルは、左右の履帯（クローラ）１を備えた下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４と、この旋回フレーム４の前部に水平方向に回動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）取り付けられた多関節型のフロント作業機６と、旋回フレーム４上の左側に設けられたキャノピータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の運転室７以外の大部分を覆う複数のカバー８とを備えている。上部旋回体３のカバー８内には、エンジン等の機器が搭載されている。
【００１５】
下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪１０と、これら左右の駆動輪１０をそれぞれ駆動する左右の走行用油圧モータ１１と、トラックフレーム９の左右両側の前端近傍に回転可能に支持され、履帯１を介し駆動輪１０の駆動力でそれぞれ回転される左右の従動輪（アイドラ）１２とを備えている。
【００１６】
トラックフレーム９の前側には、排土用のブレード１３が上下動可能に設けられており、ブレード１３は、ブレード用油圧シリンダ１４により上下動するようになっている。また、トラックフレーム９の中央部と旋回フレーム４との間には、旋回輪（図示せず）が設けられており、この旋回輪の径方向内側には、トラックフレーム９に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モータ１５が設けられている。
【００１７】
スイングポスト５は、垂直ピン（図示せず）を介して旋回フレーム４に対し水平方向に回動可能となっている。そして、スイング用油圧シリンダ１６によりスイングポスト５が水平方向に回動し、これによってフロント作業機６が左右にスイングするようになっている。
【００１８】
フロント作業機６は、スイングポスト５に回動可能に連結されたブーム１７と、このブーム１７の先端部に回動可能に結合されたアーム１８と、このアーム１８の先端部に回動可能に結合されたバケット１９とを備えている。そして、ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、ブーム用油圧シリンダ２０、アーム用油圧シリンダ２１、及びバケット用油圧シリンダ２２により動作するようになっている。なお、バケット１９は、オプションアタッチメント（例えばクラッシャ等）と交換可能になっている。
【００１９】
運転室７には、運転者が着座する運転席（座席）２３が設けられている。運転席２３の前方には、左右の走行用油圧モータ１１をそれぞれ駆動させるための手でも足でも操作可能な左右の走行用操作レバー２４が設けられている。左の走行用操作レバー２４のさらに左側の足元部分には、オプション用油圧アクチュエータ２５（例えばバケット１９に代えて取り付けられたクラッシャに内蔵された油圧シリンダ等。後述の図２参照）を駆動させるためのオプション用操作ペダル（図示せず）が設けられ、右の走行用操作レバー２４のさらに右側の足元部分には、スイング用油圧シリンダ１６を駆動させるためのスイング用操作ペダル（図示せず）が設けられている。
【００２０】
運転席２３の左側には、左右方向に操作することで旋回用油圧モータ１５を駆動させるとともに前後方向に操作することでアーム用油圧シリンダ２１を駆動させる十字操作式の旋回・アーム用操作レバー２６と、パイロットポンプ（図示せず）からの元圧を遮断可能な誤操作防止用のゲートロックレバー２７とが設けられている。運転席２３の右側には、左右方向に操作することでバケット用油圧シリンダ２２を駆動させるとともに前後方向に操作することでブーム用油圧シリンダ２０を駆動させる十字操作式のバケット・ブーム用操作レバー（図示せず）と、ブレード用油圧シリンダ１４を駆動させるためのブレード用操作レバー（図示せず）とが設けられている。
【００２１】
そして、例えば左右の走行用操作レバー２４、オプション用操作ペダル、スイング用操作ペダル、旋回・アーム用操作レバー２６、バケット・ブーム用操作レバー、又はブレード用操作レバーを操作すると、その操作方向及び操作量に応じて対応する減圧弁（図示せず）がパイロットポンプからの元圧を減圧して操作パイロット圧を生成し、この生成した操作パイロット圧を対応する方向切換弁（詳細は後述）に出力するようになっている。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態における油圧ショベルの油圧駆動装置の構成を表す油圧回路図である。
【００２３】
この図２において、油圧駆動装置は、エンジン（図示せず）によって駆動する可変容量型の油圧ポンプ２８，２９（但し、油圧ポンプ２９のみ図示）及び固定容量型の油圧ポンプ３０と、油圧ポンプ２８からの圧油が供給されるセンタバイパス形（オープンセンタ形）の方向切換弁群３１（図示せず）と、主として油圧ポンプ２９からの圧油が供給されるセンタバイパス形の方向切換弁群３２と、油圧ポンプ３０からの圧油が供給されるセンタバイパス形の方向切換弁群３３とを備えている。
【００２４】
油圧ポンプ２８，２９には馬力制御アクチュエータ（図示せず）が設けられており、この馬力制御アクチュエータは、油圧ポンプ２８，２９の馬力が一定となるように、油圧ポンプ２８，２９の吐出圧力に応じて油圧ポンプ２８，２９の傾転（容量）を可変制御するようになっている。
【００２５】
方向切換弁群３１は、詳細を図示しないが、センタバイパス形の左走行用方向切換弁、ブーム用方向切換弁、及びバケット用方向切換弁で構成されており、これら左走行用方向切換弁のセンタバイパス部、ブーム用方向切換弁のセンタバイパス部、及びバケット用方向切換弁のセンタバイパス部は、センタバイパス流路を介し直列接続されている。
【００２６】
左走行用方向切換弁は、左の走行用操作レバー２４の操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ２８から左の走行用油圧モータ１１への圧油の流れを制御する。ブーム用方向切換弁は、バケット・ブーム用操作レバーの前後方向の操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ２８からブーム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御する。バケット用方向切換弁は、バケット・ブーム用操作レバーの左右方向の操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ２８からバケット用油圧シリンダ２２への圧油の流れを制御するようになっている。
【００２７】
方向切換弁群３２は、センタバイパス形の右走行用方向切換弁３４、アーム用方向切換弁３５、及びオプション用方向切換弁３６で構成されており、右走行用方向切換弁３４のセンタバイパス部、アーム用方向切換弁３５のセンタバイパス部、及びオプション用方向切換弁３６のセンタバイパス部は、その順序でセンタバイパス流路３７を介し直列接続されている。右走行用方向切換弁３４のメータイン部は、アーム用方向切換弁３５のメータイン部及びオプション用方向切換弁３６のメータイン部より優先するように、センタバイパス流路３７の上流側にて接続されている。また、アーム用方向切換弁３５のメータイン部及びオプション用方向切換弁３６のメータイン部は、センタバイパス流路３７における右走行用方向切換弁３４の下流側にて互いに並列に接続されている。
【００２８】
方向切換弁群３３は、センタバイパス形のブレード用方向切換弁３８、旋回用方向切換弁３９、及びスイング用方向切換弁４０で構成されており、ブレード用方向切換弁３８のセンタバイパス部、旋回用方向切換弁３９のセンタバイパス部、及びスイング用方向切換弁４０のセンタバイパス部は、その順序でセンタバイパス流路４１を介し直列接続されている。ブレード用方向切換弁３８のメータイン部、旋回用方向切換弁３９のメータイン部、及びスイング用方向切換弁４０のメータイン部は、センタバイパス流路４１の上流側にて互いに並列に接続されている。
【００２９】
センタバイパス流路４１におけるスイング用方向切換弁４０の下流側は、合流流路４２を介してセンタバイパス流路３７におけるアーム用方向切換弁３５の上流側に合流するように接続されており、合流流路４２には逆止弁４３が設けられている。これにより、例えば方向切換弁群３３におけるブレード用方向切換弁３８、旋回用方向切換弁３９、及びスイング用方向切換弁４０、並びに方向切換弁群３２における右走行用方向切換弁３４が中立位置にある場合、油圧ポンプ３０からの圧油が油圧ポンプ２９からの圧油と合流して、アーム用方向切換弁３５及びオプション用方向切換弁３６に供給されるようになっている。これにより、油圧ポンプ３０から吐出された圧油を有効利用して、アーム１８等の増速効果が得られるようになっている。
【００３０】
右走行用方向切換弁３４は、右の走行用操作レバー２４の操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ２９から右の走行用油圧モータ１１への圧油の流れを制御する。アーム用方向切換弁３５は、旋回・アーム用操作レバー２６の前後方向の操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ２９（及び油圧ポンプ３０）からアーム用油圧シリンダ２１への圧油の流れを制御する。オプション用方向切換弁３６は、オプション用操作ペダルの操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ２９（及び油圧ポンプ３０）からオプション用油圧アクチュエータ２５への圧油の流れを制御するようになっている。
【００３１】
ブレード用方向切換弁３８は、ブレード用操作レバーの操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ３０からブレード用油圧シリンダ１４への圧油の流れを制御する。旋回用方向切換弁３９は、旋回・アーム用操作レバー２６の左右方向の操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ３０から旋回用油圧モータ１５への圧油の流れを制御する。スイング用方向切換弁４０は、スイング用操作ペダルの操作に応じたパイロット操作圧が入力されて切り換えられ、油圧ポンプ３０からスイング用油圧シリンダ１６への圧油の流れを制御するようになっている。
【００３２】
ここで本実施形態の大きな特徴として、センタバイパス流路４１におけるスイング用方向切換弁４０の下流側には戻り流路４４が分岐接続されており、この戻り流路４４は、油圧ポンプ３０からの圧油をタンクに流出するようになっている。また、戻り流路４４には圧力補償機能付き流量制御弁４５が設けられており、この流量制御弁４５は、流量制御弁４５の入口側圧力と出口側圧力との差圧に関係なく、油圧ポンプ３０から吐出された流量のうち予め設定された設定流量をタンクに導くようになっている。
【００３３】
流量制御弁４５は、可変絞り４５ａと、入口側圧力を導入して可変絞り４５ａの開口面積を小さくする方向に作用させる受圧部４５ｂと、出口側圧力を導入して可変絞り４５ａの開口面積を大きくする方向に作用させる受圧部４５ｃと、可変絞り４５ａの開口面積を大きくする方向に作用させるバネ４５ｄとを有している。そして、例えば流量制御弁４５の入口側圧力が上昇しても、可変絞り４５ａの開口面積を小さくすることで、流量を一定に保つようになっている。なお、流量制御弁４５の設定流量を変更可能とするため、バネ４５ｄの付勢力は手締め等で調整可能としている。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態の作用効果を説明する。例えばアームの単独操作時（言い換えれば、ブレード用方向切換弁３８、旋回用方向切換弁３９、スイング用方向切換弁４０、及び右走行用方向切換弁３４が中立位置にある場合）、油圧ポンプ３０からの圧油の一部が戻り流路４４を介してタンクに流出し、残りの圧油が合流流路４２を介して油圧ポンプ２９からの圧油と合流してアーム用方向切換弁３５に供給される。これにより、油圧ポンプ３０から吐出された圧油を有効利用して、アーム１８の増速効果を得ることができる。また、アーム用方向切換弁３５への合流流量を抑えて、アーム１８の動作速度が速くなりすぎないようにすることができる。そして、アーム用油圧シリンダ２１の負荷圧が上昇し、合流流路４２を介してスイング用方向切換弁４０のセンタバイパス下流側の圧力が上昇しても、戻り流路４４には圧力補償機能付き流量制御弁４５が設けられているから、戻り流路４４の流量は変動することなく、合流流路４２の流量を安定させることができる。したがって、アーム用油圧シリンダ２１の負荷圧の変動に伴うアーム１８の増速効果の低下を抑えることができる。
【００３５】
なお、上記一実施形態においては、流量制御弁４５は、設定流量を変更可能とするためにバネの付勢力を手締め等で調整可能とした機械的な構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、操作者が操作可能な操作部と、この操作部の操作に応じた電気信号を生成する信号生成部と、この信号生成部からの電気信号の大きさに比例して可変絞りの開口面積を小さく又は大きくする方向に作用させる力を生成するソレノイド部とを有するような電気的な構成としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
２９    油圧ポンプ（第一油圧ポンプ）
３０    油圧ポンプ（第二油圧ポンプ）
３２    方向切換弁群（第一方向切換弁群）
３３    方向切換弁群（第二方向切換弁群）
３４    右走行用方向切換弁
３５    アーム用方向切換弁
３６    オプション用方向切換弁
３７    センタバイパス流路
３８    ブレード用方向切換弁
３９    旋回用方向切換弁
４０    スイング用方向切換弁
４１    センタバイパス流路
４２    合流流路
４４    戻り流路
４５    圧力補償機能付き流量制御弁
４５ａ  可変絞り
４５ｂ  受圧部（第一受圧部）
４５ｃ  受圧部（第二受圧部）
４５ｄ  バネ
【図１】
2010261196.tif 000003
【図２】
2010261196.tif 000004