(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一及び第二の油圧ポンプと、その油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向を制御して各アクチュエータに供給する複数の方向制御弁と、前記アクチュエータとは別のアクチュエータをオプション装置として追加し得る構成の建設機械の油圧回路において、前記第一の油圧ポンプから前記方向制御弁に通じる主油路であってその方向制御弁の手前から分岐され前記オプション装置に接続される分岐油路と、切換制御手段とを有し、この切換制御手段は、前記分岐油路に介設され遮断位置と連通位置とを有する第一の切換弁と、前記第一油圧ポンプから前記方向制御弁に通じる主油路に介設され遮断位置と連通位置とを有する第二の切換弁と、オプション使用モードに切り換えられた際に前記第二の切換弁を閉じて前記第一の切換弁を開く制御部とから構成され、前記第一及び第二両切換弁により、
(ａ)前記分岐油路を遮断し、且つ前記第一油圧ポンプからの圧油を前記方向制御弁に通じる主油路に流す状態と、
(ｂ)前記分岐油路を開通させ、且つ前記第一油圧ポンプからの圧油をその分岐油路にのみ流すとともに、前記第二油圧ポンプからの圧油を前記主油路に流す状態と
の間で切り換わるように構成されていることを特徴とする建設機械の油圧回路。
【請求項２】
運転席にオプション使用モードを選択するスイッチが備えられている請求項１記載の建設機械の油圧回路。
【請求項３】
前記複数の方向制御弁が複数のセンターバイパスライン上に分けて配列され、前記第二の切換弁は、圧油を左右の走行アクチュエータのみに供給する第一切換位置及び左右の走行アクチュエータとそれ以外のアクチュエータへ分配供給する第二切換位置を有する走行直進弁にさらに第三切換位置として付加されたものである請求項２記載の建設機械の油圧回路。
【請求項４】
前記各センターバイパスライン上に圧油をタンクに逃がすカット弁がそれぞれ設けられ、前記アクチュエータを操作する際に、操作対象のアクチュエータを制御するための方向制御弁が配置されていない側のセンターバイパスラインを閉じて圧抜けを防止するように構成されている請求項３記載の建設機械の油圧回路。
【請求項５】
前記カット弁が前記アクチュエータの操作指令値に比例して開閉するように構成されている請求項４記載の建設機械の油圧回路。
【請求項６】
前記第一及び第二油圧ポンプが可変容量形油圧ポンプからなり、ポンプ吐出流量を調整する流量操作部が備えられている請求項１〜５のいずれかに記載の建設機械の油圧回路。
【請求項７】
前記第一の切換弁は前記別のアクチュエータの操作指令値に比例して開閉するように構成されている請求項１〜６のいずれかに記載の建設機械の油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は破砕機やブレーカ等のアクチュエータをオプションとして装着することのできる建設機械の油圧回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、油圧ショベル等の油圧式建設機械の用途は多様化しており、作業機に標準装備されているバケットに代えて破砕機、ブレーカ等のアクチュエータ（以下、オプション装置と呼ぶ）を用いることがある。
【０００３】
この種のオプション装置はバケット用アクチュエータとは異なり、一般に油圧ポンプの最大流量を必要としない低容量型である。このようなオプション装置をフロントアタッチメントに装着した状態で、可変容量形油圧ポンプから吐出される圧油を標準装備のアクチュエータとオプション装置との間でやりとりすると、標準装備のアクチュエータの操作がオプション装置の駆動に影響を及ぼし不安定となる。従って、オプション装置専用に安定した圧源を確保する必要がある。
【０００４】
しかしながら、現状の油圧ショベルでは２ポンプ方式が主流であり、オプション装置に対して安定した圧源を確保するには、第三のポンプを追加するか、または図３に示すように、可変容量形油圧ポンプＰ１、Ｐ２の吐出ポートにフローデバイダ５０を設け、オプション装置に優先的に圧油を供給するかである。フローデバイダ５０を設けた油圧回路では、オプション装置を操作するリモコン弁からパイロット圧Ｐａが導出され切換弁５０ａのパイロットポートに作用すると、切換弁５０ａはア位置からイ位置に切り換えられ、可変容量形油圧ポンプＰ１及びＰ２から吐出される圧油が合流されてポートＣ３から流れる。従ってオプション装置に優先的に圧油が供給される。なお、図中、Ｃ１及びＣ２は標準装備のアクチュエータに圧油を供給するポートである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第三のポンプを追加すると、油圧回路のコストが高くなり、且つオプション装置は頻繁に使用するものではないにも拘わらず常にその第三のポンプを駆動させておく必要があるため、エネルギーロスが増加するという問題がある。
【０００６】
また、上記フローデバイダ５０を備えた油圧回路では、ポートＣ３からオプション装置に供給する圧油流量は小容量で足りるものであるが、両可変容量形油圧ポンプＰ１及びＰ２を常に駆動させるため、最大油量からオプション装置に必要な油量を差し引いた残りはＣ１及びＣ２ポートから下流に排出されることになる。従って、極めてエネルギーロスの多い運転をせざるを得ないという問題がある。加えて、フローデバイダ５０は、コストを低減する目的で流量が固定されていることが多く、多様なオプション装置に対応することができないという問題もある。
【０００７】
本発明は以上のような従来の油圧回路における課題を考慮してなされたものであり、主たる目的はエネルギーロスを招くことなくオプション装置に圧源を安定して供給することができる油圧回路を提供することにあり、さらに、多様なオプション装置に対応することのできる建設機械の油圧回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明は、少なくとも第一及び第二の油圧ポンプと、その油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向を制御して各アクチュエータに供給する複数の方向制御弁と、前記アクチュエータとは別のアクチュエータをオプション装置として追加し得る構成の建設機械の油圧回路において、前記第一の油圧ポンプから前記方向制御弁に通じる主油路であってその方向制御弁の手前から分岐され前記オプション装置に接続される分岐油路と、切換制御手段とを有し、この切換制御手段は、前記分岐油路に介設され遮断位置と連通位置とを有する第一の切換弁と、前記第一油圧ポンプから前記方向制御弁に通じる主油路に介設され遮断位置と連通位置とを有する第二の切換弁と、オプション使用モードに切り換えられた際に前記第二の切換弁を閉じて前記第一の切換弁を開く制御部とから構成され、前記第一及び第二両切換弁により、
(ａ)前記分岐油路を遮断し、且つ前記第一油圧ポンプからの圧油を前記方向制御弁に通じる主油路に流す状態と、
(ｂ)前記分岐油路を開通させ、且つ前記第一油圧ポンプからの圧油をその分岐油路にのみ流すとともに、前記第二油圧ポンプからの圧油を前記主油路に流す状態と
の間で切り換わるように構成されている建設機械の油圧回路である。
【０００９】
請求項２の本発明において、運転席にオプション使用モードを選択するスイッチを備えることが好ましい。
【００１０】
請求項３の本発明において、複数の方向制御弁が複数のセンターバイパスライン上に分けて配列されている構成では、通常、圧油を左右の走行アクチュエータのみに供給する第一切換位置及び左右の走行アクチュエータとそれ以外のアクチュエータへ分配供給する第二切換位置を有し、走行直線性能を高めるための走行直進弁が備えられている。この場合、その走行直進弁にさらに第三切換位置として第二の切換弁を付加することが好ましい。
【００１１】
請求項４の本発明において、各センターバイパスライン上に圧油をタンクに逃がすカット弁をそれぞれ設け、アクチュエータを操作する際に、操作対象のアクチュエータを制御するための方向制御弁が配置されていない側のセンターバイパスラインを閉じて圧抜けを防止するように構成することが好ましい。
【００１２】
請求項５の本発明において、上記カット弁はアクチュエータの操作指令値に比例して開閉するように構成することが好ましい。
【００１３】
請求項６の本発明において、第一及び第二油圧ポンプが可変容量形油圧ポンプからなり、この構成ではポンプ吐出流量を調整する流量操作部を備えることが好ましい。
【００１４】
請求項７の本発明において、上記第一の切換弁は別のアクチュエータの操作指令値に比例して開閉するように構成することが好ましい。
【００１５】
本発明に従えば、第一の油圧ポンプから方向制御弁に通じる主油路が遮断されて分岐油路が連通し、その分岐油路に接続されたオプション装置が操作可能になる。従って２ポンプ方式の油圧回路では、一方の油圧ポンプをオプション装置専用として確保することができ、オプション装置を安定操作することができる。
【００１６】
この場合、第１の切換弁を、第一の油圧ポンプから方向制御弁に通じる主油路に直接取り付けず分岐油路に介設したため、第１の切換弁を、油圧ポンプから複数の方向制御弁に至る間の狭いスペースに設ける必要がなく回路設計が容易になる。
【００１７】
請求項２の本発明に従えば、オプション使用モードの切り換えが運転席で簡便に行える。
【００１８】
請求項３の本発明に従えば、第二の切換弁を走行直進弁に付加しているため、回路構成を簡略化することができる。
【００１９】
請求項４の本発明に従えば、オプション装置と建設機械に標準装備されているアクチュエータとを併用する場合に、圧抜けを防止して操作対象となるアクチュエータに所定の油圧力を供給することができる。
【００２０】
請求項５の本発明に従えば、アクチュエータの操作指令値に比例してカット弁を開閉させることができ、アクチュエータの操作性を高めることができる。
【００２１】
請求項６の本発明に従えば、オプション装置の許容流量を超えないようにして可変容量形油圧ポンプの流量を抑制することができる。
【００２２】
請求項７の本発明に従えば、別のアクチュエータの操作指令値に比例して第一の切換弁を開閉させることができ、オプション装置の操作性を高めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る建設機械の油圧回路を油圧ショベルに適用した場合の一実施形態を示したものである。なお、本実施形態では、フロントアタッチメントのバケットに代えてオプション装置としての破砕機を取り付ける場合を例に取り説明する。
【００２５】
エンジン１の駆動によって第一油圧ポンプ２、第二油圧ポンプ３及びパイロットポンプ４がそれぞれ作動する。第一及び第二油圧ポンプ２，３は可変容量形油圧ポンプであって、斜板の傾斜角変位に基づいて吐出流量が変化する斜板式アキシャルピストンポンプで構成されている。２ａ，３ａは斜板の傾斜を制御するレギュレータである。
【００２６】
第一及び第二油圧ポンプ２，３から吐出される圧油は、図中左側のセンターバイパスラインＬＣＢ上に配設された方向制御弁、具体的には左走行モータ用制御弁５、旋回モータ用制御弁６、アームシリンダ用制御弁７に供給されるとともに、図中右側のセンターバイパスラインＲＣＢ上に配設された方向制御弁、具体的には右走行モータ用制御弁８、バケットシリンダ用制御弁９、ブームシリンダ用制御弁１０に供給される。また、パイロットポンプ４から吐出されるパイロット圧は制御圧用の圧源Ｐａとして利用される。
【００２７】
第一油圧ポンプ２から旋回モータ用制御弁６に通じる油路Ｌ３及び上記第二油圧ポンプ３から右走行モータ用制御弁８に通じる油路Ｌ１には走行直進弁１１が介設されている。この走行直進弁１１は、通常、第一切換位置（ア位置）及び第二切換位置（イ位置）から構成されているものであるが、本実施形態では第三切換位置（ウ位置）を第二の切換弁として付加している。
【００２８】
この走行直進弁１１は、左右の走行モータのみ操作する場合にはイ位置にあり、従って第一油圧ポンプ２から吐出される圧油は右側のセンターバイパスラインＲＣＢ側に供給され、第二油圧ポンプ３から吐出される圧油は油路Ｌ２を通じて左側センターバイパスラインＬＣＢ側に供給される。それにより、右走行モータ用制御弁１１及び左走行モータ用制御弁５には、それぞれ第一油圧ポンプ２及び第二油圧ポンプ３から個別に圧油が供給される。
【００２９】
ところが、左右走行レバーを同一位置に操作した状態で、例えばブームやアームを起伏操作すると、走行直進弁１１はイ位置からア位置に切り換わり、第一油圧ポンプ２から吐出される圧油は、油路Ｌ３を通じて旋回モータ用制御弁６、アームシリンダ用制御弁７或いはブームシリンダ用制御弁１０に分配供給される。このとき、第２ポンプ３から吐出される圧油は油路Ｌ１とＬ２にパラレルに流れ、左右走行モータ用制御弁５，８に供給される。それにより、例えば走行モータを駆動しつつブームを起伏させるような複合操作を行う場合であっても、第２ポンプ３から吐出される圧油は左右の走行モータに等しく供給され走行直進性を保つことができるようになっている。
【００３０】
また、第１ポンプ２から走行直進弁１１に通じる油路Ｌ４には分岐油路Ｌ５が分岐されており、この分岐油路Ｌ５には第一の切換弁としてのカット弁１２、チェック弁１３を介してオプション装置１４を制御するためのオプション用制御弁１５が接続されている。なお、上記油路Ｌ３及びＬ４は主油路とみなすことができる。
【００３１】
上記カット弁１２はオプション装置１４を使用しない通常のショベル作業時には分岐油路Ｌ５を閉じ、オプション装置１４を使用する場合には切換弁１６から導出されるパイロット圧を受けて分岐油路Ｌ５を開くようになっている。なお、切換弁１６は、制御部としてのコントローラ１７から出力される制御信号Ｓ１によって制御される。制御信号Ｓ１は、キャビン内に設けられたモード切換スイッチ（モード切換操作部）１８が閉じられた場合にコントローラ１７から出力されるようになっている。上記コントローラ１７、切換弁１６、カット弁１２は切換制御手段とみなすことができる。
【００３２】
１９はオプション装置１４を操作するためのリモコン弁であり、図に示す中立位置からＡ方向またはＢ方向に操作すると、圧力センサ２０によって操作圧が検出され、操作量に応じた信号Ｓ２がコントローラ１７に与えられる。
【００３３】
また、２１は第一油圧ポンプ２の吐出流量を調整するための調整ノブ（流量操作部）であり、調整ノブ２１を矢印Ｃ方向に回動させると、回転量に応じた信号Ｓ３がコントローラ１７に与えられ、コントローラ１７は電磁比例減圧弁２２に対して流量制御信号Ｓ４を出力し、レギュレータ２ａの傾転角を調整することができるようになっている。
【００３４】
具体的には、流量が最大流量設定値Ｑmaxである上限値と、流量がスタンバイ流量設定値Ｑ１である下限値の間で吐出流量を調整することができる。
【００３５】
また、センターバイパスＬＣＢにおけるアームシリンダ用制御弁７の下流側にはカット弁２３が設けられ、一方、センターバイパスＲＣＢ上におけるブームシリンダ用制御弁１０の下流側にはカット弁２４が設けられている。
【００３６】
走行直進弁１１がウ位置に切り換えられると、第１ポンプ２から吐出される圧油は遮断され、第２ポンプ３から吐出される圧油のみ油路Ｌ１と油路Ｌ２にパラレルに供給される。この状態ではセンターバイパスＬＣＢ側のいずれかの制御弁を操作しても、センターバイパスＲＣＢ側から圧油がタンクＴに抜けるため回路圧が立たない。従ってセンターバイパスＬＣＢ側のいずれかの制御弁を操作する場合にはカット弁２４を閉じて圧油をセンターバイパスＬＣＢ側に流し、この逆にセンターバイパスＲＣＢ側のいずれかの制御弁を操作する場合にはカット弁２３を閉じて圧油をセンターバイパスＲＣＢ側に流すようにしている。
【００３７】
なお、図中、２５はブーム合流弁、２６はアーム合流弁、２７は第２ポンプの流量を調整するための電磁比例減圧弁である。２８は走行直進弁１１をウ位置に切り換えるためのパイロット圧を導出するための切換弁であり、モード切換スイッチ１８を閉じたときにエ位置からオ位置に切り換わり、パイロット圧を走行直進弁１１の右側受圧部に作用させるようになっている。
【００３８】
次に、上記構成を有する油圧回路の動作について説明する。なお、以下の説明ではオプション装置１４が装着されていることを前提とする。
【００３９】
まず、オペレータがモード切換スイッチ１８を投入すると、切換弁１６がエ位置からオ位置に切り換わり、切換弁１６と連動して切換弁２８がエ位置からオ位置に切り換わる。
【００４０】
切換弁１６を介してパイロット圧源からパイロット圧が導出されるとカット弁１２が開弁する。一方、走行直進弁１１はイ位置からウ位置に切り換わる。それにより、第１ポンプ２と油路Ｌ３は遮断され第１ポンプ２から吐出される圧油は全量油路Ｌ５に流れる。従って、カット弁１２、チェック弁１３、オプション用制御弁１５を通じてオプション装置の操作が可能になる。
【００４１】
この状態でリモコン弁１９が操作されると、圧力センサ２０から操作量に応じた信号Ｓ２がコントローラ１７に与えられ、コントローラ１７はリモコン弁１９の操作量に比例して切換弁１６の開度を制御する。切換弁１６から導出されるパイロット圧の特性は、第１ポンプ２から吐出される圧油流量が低容量のオプション装置１４の動作に適応できるよう設定されている。
【００４２】
すなわち、図２の流量特性Ｓに示されるように、リモコン圧がＰ１からＰ２（操作範囲）まで変化する場合に、流量Ｑがリモコン圧に比例してＱ１（スタンバイ設定流量）からＱ２（オプション装置に必要とされる流量）まで増加するように設定されている。カット弁１２の動作をこのように制御することにより、リモコン弁１９の操作に対するオプション装置１４の追従性が高まり、操作性が良好になる。なお、Ｑ１（スタンバイ設定流量）は装着されるオプション装置によって最大Ｑmaxまで高めることができる。
【００４３】
また、調整ノブ２１は、第１ポンプ２を特殊アタッチメント専用の圧源として確保した場合に、ポンプ流量を調整することができ、従って、低容量のオプション装置１４のみ操作する場合には吐出流量を減少させることができる。
【００４４】
オプション装置１４を操作しつつ左走行モータ、旋回モータ、アームシリンダのうちのいずれかを操作すると、カット弁２４が閉じて第２ポンプ３から吐出される圧油はセンターバイパスＬＣＢ側に供給される。
【００４５】
また、オプション装置１４を操作しつつ右走行モータ、バケットシリンダ、ブームシリンダのうちのいずれかを操作すると、カット弁２５が閉じて第２ポンプ３から吐出される圧油はセンターバイパスＲＣＢ側に供給される。
【００４６】
なお、モード切換スイッチ１８が押下されない場合は、第一油圧ポンプ２は右走行モータ、バケットシリンダ、ブームシリンダ、アームシリンダの操作量に比例して制御され、第二油圧ポンプ３は左走行モータ、旋回モータ、アームシリンダ、ブームシリンダの操作量に比例して制御されることになる。このとき、カット弁２４はアーム合流操作量に比例して制御され、カット弁２３はブーム合流操作量に比例して制御される。
【００４７】
なお、本実施形態では、カット弁１２に対してパイロット圧を導入する切換弁１６、及び走行直進弁１１の右側パイロットポートにパイロット圧を導入する切換弁２８を別構成としたが、一つの切換弁から切換弁１６及び走行直進弁１１に対しパラレルにパイロット圧を導入する構成であってもよい。
【００４８】
また、本発明の切換制御手段は、本実施形態では分岐油路Ｌ５、カット弁１２、走行直進弁１１の第三の切換位置ウ及び切換弁２８で構成したが、スペースに余裕がある場合には油路Ｌ４に直接切換弁を介設することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、一つの油圧ポンプをオプション装置専用として確保することができ、オプション装置を安定操作させることができる。
【００５０】
この場合、第１の切換弁を、ポンプから複数の方向制御弁に至る狭いスペースに設ける必要がないため、回路設計が容易になる。
【００５１】
請求項２の本発明によれば、オプション使用モードの切り換えが運転席で簡便に行える。
【００５２】
請求項３の本発明によれば、第二の切換弁が走行直進弁に付加されているため、回路構成を簡略化することができる。
【００５３】
請求項４の本発明によれば、オプション装置と建設機械に標準装備されているアクチュエータとを併用する場合に、圧抜けを防止して操作対象となるアクチュエータに所定の油圧力を供給することができる。
【００５４】
請求項５の本発明によれば、アクチュエータの操作指令値に比例してカット弁を開閉させることができるため、アクチュエータの操作性を高めることができる。
【００５５】
請求項６の本発明によれば、可変容量形油圧ポンプの流量を増減させることができるため、オプション装置の許容流量を超えないようにしてポンプ流量を抑制することができる。
【００５６】
請求項７の本発明によれば、別のアクチュエータの操作指令値に比例して第一の切換弁を開閉させることができるため、オプション装置の操作性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建設機械の油圧回路図である。
【図２】オプション使用モードにおけるリモコン圧−ポンプ流量特性を示すグラフである。
【図３】フローデバイダを用いた従来の油圧回路図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  第一油圧ポンプ
３  第二油圧ポンプ
４  パイロットポンプ
５〜１０  制御弁
１１  走行直進弁
１２  カット弁
１６  切換弁
１７  コントローラ
１８  オプション切換スイッチ
１９  リモコン弁
【図１】
0003621601.tif 000002
【図２】
0003621601.tif 000003
【図３】
0003621601.tif 000004