(57)【要約】【課題】油圧ショベルにおいて、著しい圧力損失を伴うことなく、ブーム、アーム及びバケットをその複合操作時においても適正な速度で動かす。【解決手段】油圧ショベルは、ブーム用及びバケット用アクチュエータ２４，２８にパラレルに接続される第１ポンプ３１と、アーム用及びブーム用アクチュエータ２６，２４にパラレルに接続される第２ポンプ３２と、アーム用アクチュエータ２６に接続される第３ポンプ３３と、第１ポンプ３１とブーム用アクチュエータ２４との間に介在するブーム制御弁５４と、第２ポンプ３２とアーム用アクチュエータ２６との間に介在するアーム制御弁５６と、第１ポンプ３１とバケット用アクチュエータ２８との間に介在するバケット制御弁５８と、第２ポンプ３２とブーム用アクチュエータ２４との間に介在する、増速用のブーム合流弁５５と、第３ポンプ３３とアーム用アクチュエータ２６との間に介在する、増速用のアーム合流弁５７と、を備える。【選択図】図２
2014190137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ショベルであって、
ベースと、
このベースに起伏可能に装着されるブームと、
このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、
このアームの先端に回動可能に連結されるバケットと、
作動油の供給を受けることにより前記ブームを起伏させるように作動するブーム用油圧アクチュエータと、
作動油の供給を受けることにより前記ブームに対して前記アームを回動させるように作動するアーム用油圧アクチュエータと、
作動油の供給を受けることにより前記アームに対して前記バケットを回動させるように作動するバケット用油圧アクチュエータと、
作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記ブーム用油圧アクチュエータと前記バケット用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第１ポンプと、
作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータと前記ブーム用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第２ポンプと、
作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータに接続される第３ポンプと、
前記ブーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるブーム用操作部材と、
前記アーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるアーム用操作部材と、
前記バケット用油圧アクチュエータを動かすために操作されるバケット用操作部材と、
前記第１ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作量に応じて開弁することで前記第１ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するブーム制御弁と、
前記第２ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するアーム制御弁と、
前記第１ポンプと前記バケット用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記バケット用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第１ポンプから前記バケット用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するバケット制御弁と、
前記第２ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作量が予め設定されたブーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第２ポンプが吐出する作動油が前記第１ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するブーム合流弁と、
前記第３ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作量が予め設定されたアーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第３ポンプが吐出する作動油が前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するアーム合流弁と、を備える、油圧ショベル。
【請求項２】
請求項１記載の油圧ショベルであって、前記第３ポンプが可変容量型油圧ポンプにより構成されるとともに、当該第３ポンプの吐出する作動油を前記アーム合流弁よりも上流側でタンクに逃がすためのブリードオフ通路と、このブリードオフ通路に設けられるブリードオフ弁と、アーム用操作部材の操作量が前記アーム増速開始操作量以下の領域では前記第３ポンプのポンプ容量を最小にし、前記アーム用操作部材の操作量が前記アーム増速開始操作量を上回る領域では前記アーム合流弁のメータイン開口を最大にして前記ブリードオフ弁の開口を最小にするとともに前記アーム用操作部材の操作量に応じて前記第３ポンプのポンプ容量を変化させる制御部と、をさらに備える、油圧ショベル。
【請求項３】
請求項２記載の油圧ショベルであって、前記アーム制御弁及び前記アーム合流弁はパイロット圧の入力を受けて作動するパイロット切換弁により構成され、前記制御部は、前記アーム用操作部材の操作量に応じたアーム用パイロット圧を出力するアーム用リモコン弁と、このアーム用リモコン弁が出力するアーム用パイロット圧を前記アーム合流弁にそのパイロット圧として導くアーム合流用パイロットラインと、を含み、前記アーム合流弁のメータイン開口が、前記アーム用パイロット圧が前記アーム増速開始操作量に対応するアーム増速開始パイロット圧以下のときは最小となり、前記アーム用パイロット圧がアーム増速開始パイロット圧を上回るときに最大となるような特性を有する、油圧ショベル。
【請求項４】
油圧ショベルであって、
ベースと、このベースに起伏可能に装着されるブームと、
このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、
このアームの先端に回動可能に連結されるバケットと、
作動油の供給を受けることにより前記ブームを起伏させるように作動するブーム用油圧アクチュエータと、
作動油の供給を受けることにより前記ブームに対して前記アームを回動させるように作動するアーム用油圧アクチュエータと、
作動油の供給を受けることにより前記アームに対して前記バケットを回動させるように作動するバケット用油圧アクチュエータと、
作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータと前記バケット用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第１ポンプと、
作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータと前記ブーム用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第２ポンプと、
作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記ブーム用油圧アクチュエータに接続される第３ポンプと、
前記ブーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるブーム用操作部材と、
前記アーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるアーム用操作部材と、
前記バケット用油圧アクチュエータを動かすために操作されるバケット用操作部材と、
前記第３ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第３ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するブーム制御弁と、
前記第２ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するアーム制御弁と、
前記第１ポンプと前記バケット用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記バケット用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第１ポンプから前記バケット用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するバケット制御弁と、
前記第２ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作量が予め設定されたブーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第２ポンプが吐出する作動油が前記第３ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するブーム合流弁と、
前記第１ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作量が予め設定されたアーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第１ポンプが吐出する作動油が前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するアーム合流弁と、を備える、油圧ショベル。
【請求項５】
請求項４記載の油圧ショベルであって、前記第３ポンプが可変容量型油圧ポンプにより構成されるとともに、当該第３ポンプの吐出する作動油を前記ブーム制御弁よりも上流側でタンクに逃がすブリードオフ通路と、このブリードオフ通路の途中に設けられるブリードオフ弁と、ブーム用操作部材の操作量が前記ブーム用油圧アクチュエータを始動させるためのブーム始動操作量以下の領域では前記第３ポンプのポンプ容量を最小にし、前記ブーム用操作部材の操作量が前記ブーム始動操作量を上回る領域では前記ブーム制御弁のメータイン開口を最大にして前記ブリードオフ弁の開口を最小にする制御部と、をさらに備える、油圧ショベル。
【請求項６】
請求項５記載の油圧ショベルであって、前記ブーム制御弁はパイロット圧の入力を受けて作動するパイロット切換弁により構成され、前記制御部は、前記ブーム用操作部材の操作量に応じたブーム用パイロット圧を出力するブーム用リモコン弁と、このブーム用リモコン弁が出力するブーム用パイロット圧を前記ブーム制御弁にそのパイロット圧として導くブーム制御用パイロットラインを含み、前記ブーム制御弁のメータイン開口が、前記ブーム用パイロット圧が前記ブーム始動操作量に対応するブーム始動パイロット圧以下のときは最小となり、前記ブーム用パイロット圧がブーム始動パイロット圧を上回るときに最大となるような特性を有する、油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブーム、アーム及びバケットと、これらをそれぞれ動かすための油圧アクチュエータと、を備えた油圧ショベルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のような油圧ショベルにおいて、各油圧アクチュエータの駆動のために複数の油圧ポンプを具備したものが、知られている。例えば特許文献１には、図９に示すような油圧回路を備えた油圧ショベルが開示されている。
【０００３】
具体的に、図９に示す回路は、それぞれがエンジン１００により駆動される油圧ポンプである第１ポンプ１０１、第２ポンプ１０２及び第３ポンプ１０３と、ブーム、アーム及びバケットのそれぞれについての油圧アクチュエータであるブームシリンダ１１１、アームシリンダ１１２及びバケットシリンダ１１３と、前記ブーム等が搭載される上部旋回体を旋回させるための旋回モータ１１４と、前記ブーム、アーム及びバケットのそれぞれを操作するためのブーム用リモコン弁１２１、アーム用リモコン弁１２２及びバケット用リモコン弁１２３と、前記ブーム用リモコン弁１２１の操作に応じて前記ブームシリンダ１１１の作動を制御するための第１ブーム用コントロールバルブＢ１及び第２ブーム用コントロールバルブＢ２と、前記アーム用リモコン弁１２２の操作に応じて前記アームシリンダ１１２の作動を制御するための第１アーム用コントロールバルブＡ１及び第２アーム用コントロールバルブＡ２と、前記バケット用リモコン弁１２３の操作に応じて前記バケットシリンダ１１３の作動を制御するためのバケット用コントロールバルブＢＵと、前記旋回モータ１１４の作動を制御するための旋回用コントロールバルブＳＬと、を備える。
【０００４】
前記第１〜第３ポンプ１０１〜１０３の吐出口には、当該吐出口からタンクに至る第１、第２及び第３センターバイパスライン１４１，１４２，１４３が接続されている。このうち第１センターバイパスライン１４１には、これに沿って上流側から順に前記第１アーム用コントロールバルブＡ１及び前記第２ブーム用コントロールバルブＢ２がタンデムに並ぶようにして接続され、前記第２センターバイパスライン１４２には、これに沿って上流側から順に前記バケット用コントロールバルブＢＵ、第１ブーム用コントロールバルブＢ１及び第２アーム用コントロールバルブＡ２がタンデムに並ぶようにして接続され、前記第３センターバイパスライン１４３には前記旋回用コントロールバルブＳＬが接続されている。
【０００５】
前記各コントロールバルブは、中立位置とその両側の作動位置とを有する３位置油圧パイロット切換弁からなり、当該コントロールバルブに対応するリモコン弁の操作により前記中立位置からいずれかの作動位置にシフトする。各コントロールバルブは、前記中立位置では当該コントロールバルブが接続されているセンターバイパスラインをそのまま開通する油路を形成し、前記各作動位置では当該センターバイパスラインを流れる作動油の一部を当該コントロールバルブに対応する油圧アクチュエータ（例えばブームシリンダ１１１）に導く油路を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示す回路では、第１及び第２センターバイパスライン１４１，１４２に沿ってそれぞれ複数のコントロールバルブがタンデムに配置されているから、上流側のコントロールバルブが大きなストロークで操作されたときにその下流側のコントロールバルブに対応する油圧アクチュエータに対して十分な流量で作動油が供給されず、当該油圧アクチュエータの動きが遅くなるという不都合がある。例えば、前記第２センターバイパスライン１４２において、これに接続される第１ブーム用コントロールバルブＢ１についてフル操作またはこれに近い操作が行われた場合、その下流側に位置する第２アーム用コントロールバルブＡ２には十分な流量の作動油が与えられず、その分だけ当該第２アーム用コントロールバルブＡ２に接続されているアームシリンダ１１２の動きが遅くなる、という不都合がある。
【０００８】
この不都合を回避するための手段として、例えば前記第１ブーム用コントロールバルブＢ１の上流側で前記第２センターバイパスライン１４２から分岐して当該第１ブーム用コントロールバルブＢ１をバイパスして第２アーム用コントロールバルブＡ２に至るパラレルラインを設けることが考えられる。しかし、この場合、ブームシリンダ１１１の駆動負荷に比べてアームシリンダ１１２の駆動負荷が著しく軽くなるような作業（例えばブーム上げ動作とアーム引き動作との複合によりバケットを空中または地面上で後退させる作業）では作動油の流量が第２アーム用コントロールバルブＡ２及びアームシリンダ１１２に偏ってしまい、逆にブームシリンダ１１１の動きに支障が生じるおそれがある。これを回避するには前記パラレルラインに流量制限の大きな絞りを設ける必要があり、当該絞りの付加はメータイン側の圧力損失の著しい増大を伴う。
【０００９】
なお、図９に示す回路は前記第１ポンプ１０１及び前記第２ポンプ１０２に加えて第３ポンプ１０３を具備するが、この第３ポンプ１０３は専ら旋回駆動に用いられるものであって、ブーム、アーム及びバケットの適正な駆動に寄与するものではない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、著しい圧力損失を伴うことなく、ブーム、アーム及びバケットをその複合操作時においても適正な速度で動かすことが可能な油圧ショベル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】
【００１１】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、共通の技術的特徴を有する第１及び第２の油圧ショベルを提供する。
【００１２】
前記第１の油圧ショベルは、ベースと、このベースに起伏可能に装着されるブームと、このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、このアームの先端に回動可能に連結されるバケットと、作動油の供給を受けることにより前記ブームを起伏させるように作動するブーム用油圧アクチュエータと、作動油の供給を受けることにより前記ブームに対して前記アームを回動させるように作動するアーム用油圧アクチュエータと、作動油の供給を受けることにより前記アームに対して前記バケットを回動させるように作動するバケット用油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記ブーム用油圧アクチュエータと前記バケット用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第１ポンプと、作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータと前記ブーム用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第２ポンプと、作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータに接続される第３ポンプと、前記ブーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるブーム用操作部材と、前記アーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるアーム用操作部材と、前記バケット用油圧アクチュエータを動かすために操作されるバケット用操作部材と、前記第１ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第１ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するブーム制御弁と、前記第２ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するアーム制御弁と、前記第１ポンプと前記バケット用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記バケット用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第１ポンプから前記バケット用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するバケット制御弁と、前記第２ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作量が予め設定されたブーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第２ポンプが吐出する作動油が前記第１ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するブーム合流弁と、前記第３ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作量が予め設定されたアーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第３ポンプが吐出する作動油が前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するアーム合流弁と、を備える。
【００１３】
前記第２の油圧ショベルは、ベースと、このベースに起伏可能に装着されるブームと、このブームの先端に回動可能に連結されるアームと、このアームの先端に回動可能に連結されるバケットと、作動油の供給を受けることにより前記ブームを起伏させるように作動するブーム用油圧アクチュエータと、作動油の供給を受けることにより前記ブームに対して前記アームを回動させるように作動するアーム用油圧アクチュエータと、作動油の供給を受けることにより前記アームに対して前記バケットを回動させるように作動するバケット用油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータと前記バケット用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第１ポンプと、作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記アーム用油圧アクチュエータと前記ブーム用油圧アクチュエータとにパラレルに接続される第２ポンプと、作動油を吐出する油圧ポンプからなり、前記ブーム用油圧アクチュエータに接続される第３ポンプと、前記ブーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるブーム用操作部材と、前記アーム用油圧アクチュエータを動かすために操作されるアーム用操作部材と、前記バケット用油圧アクチュエータを動かすために操作されるバケット用操作部材と、前記第３ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第３ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するブーム制御弁と、前記第２ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するアーム制御弁と、前記第１ポンプと前記バケット用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記バケット用操作部材の操作に応じて開弁することで前記第１ポンプから前記バケット用油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するバケット制御弁と、前記第２ポンプと前記ブーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記ブーム用操作部材の操作量が予め設定されたブーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第２ポンプが吐出する作動油が前記第３ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するブーム合流弁と、前記第１ポンプと前記アーム用油圧アクチュエータとの間に介在し、前記アーム用操作部材の操作量が予め設定されたアーム増速開始操作量を上回る場合にのみ開弁して前記第１ポンプが吐出する作動油が前記第２ポンプから前記アーム用油圧アクチュエータに供給される作動油に合流するのを許容するアーム合流弁と、を備える。
【００１４】
つまり、本発明に係る第１及び第２の油圧ショベルは、ｉ）第１ポンプがバケット制御弁を介してバケット用油圧アクチュエータにバケット駆動用ポンプとして接続される点、及び、ｉｉ）第２ポンプがブーム合流弁を介してブーム用油圧アクチュエータにブーム増速用ポンプとして接続されるとともにアーム制御弁を介してアーム用油圧アクチュエータにアーム主駆動用ポンプとして接続される点、で共通するのに加え、ｉｉｉ）第１ポンプ及び第３ポンプのうちのいずれか一方のポンプがブーム制御弁を介してブーム用油圧アクチュエータにブーム主駆動用ポンプとして接続されるとともに他方のポンプがアーム合流弁を介してアーム用油圧アクチュエータにアーム増速用ポンプとして接続される点、で共通するものである。
【００１５】
第１及び第２の油圧ショベルにおける前記各第１〜第３ポンプの機能をまとめると、第１ポンプはブーム主駆動（いわゆるブーム１速）またはアーム増速（いわゆるアーム２速）とバケット駆動のためのポンプとして機能し、第２ポンプはブーム増速（いわゆるブーム２速）とアーム主駆動（いわゆるアーム１速）のためのポンプとして機能し、第３ポンプはアーム増速（いわゆるアーム２速）またはブーム主駆動（いわゆるブーム１速）のためのポンプとして機能する。
【００１６】
このように、本発明に係る油圧ショベルでは、ブーム主駆動（ブーム１速）、アーム主駆動（アーム１速）、及びアーム増速（アーム２速）がそれぞれ独立した３つのポンプに割り当てられているので、ブーム主駆動とアーム増速の双方を同時に行う際に作動油供給流量が一方の側に著しく偏ることがなく、よって、大きな圧力損失を招く絞りを要することなくブーム及びアームの双方に適正な流量で作動油を供給することが可能である。
【００１７】
なお、第２ポンプはアーム主駆動（アーム１速）とブーム増速（ブーム２速）とに兼用されるが、ブームの駆動負荷に比べてアームの駆動負荷が著しく軽くなるような作業、例えばブーム上げ動作とアーム引き動作との複合によりバケットを空中または地面上で後退させるような作業、では、当該ブーム上げ動作に高い速度は要求されず、よって第２ポンプがブーム増速（ブーム２速）用ポンプとして機能することは要求されないから、第２ポンプが吐出する作動油が駆動負荷の軽いアームに偏って供給されてもブームの動作に支障はない。また、第１ポンプはアーム増速（アーム２速）またはブーム主駆動（ブーム１速）とバケット駆動とに兼用されるが、作業初期の段階ではバケット駆動はほとんど行われないから、ここでも第１ポンプからアームまたはブームへの作動油の供給流量の著しい減少は生じない。
【００１８】
本発明において、前記第１の油圧ショベルのように前記第１ポンプが前記ブーム制御弁を介して前記ブーム用油圧アクチュエータに接続されるとともに前記第３ポンプが前記アーム合流弁を介して前記アーム用油圧アクチュエータに接続される場合、前記第３ポンプを可変容量型油圧ポンプにより構成するとともに、当該第３ポンプの吐出する作動油を前記アーム合流弁よりも上流側でタンクに逃がすためのブリードオフ通路と、このブリードオフ通路に設けられるブリードオフ弁と、アーム用操作部材の操作量が前記アーム増速開始操作量以下の領域では前記第３ポンプのポンプ容量を最小にし、前記アーム用操作部材の操作量が前記アーム増速開始操作量を上回る領域では前記アーム合流弁のメータイン開口を最大にして前記ブリードオフ弁の開口を最小にするとともに前記アーム用操作部材の操作量に応じて前記第３ポンプのポンプ容量を変化させる制御部と、を備えることが、好ましい。
【００１９】
この制御部は、前記アーム用操作部材の操作量がアーム増速開始操作量以下であるときは前記第３ポンプのポンプ容量を最小にすることで、アームの増速を要しないときに第３ポンプから作動油が吐出されることによるエネルギー損失を最小に抑えることができるとともに、前記アーム用操作部材の操作量が前記アーム増速開始操作量を上回るときは前記アーム合流弁のメータイン開口を最大にして前記ブリードオフ弁の開口を最小にすることで、前記アーム合流弁のメータイン開口及び前記ブリードオフ弁の開口における圧力損失を最小に抑えることができる。また、第３ポンプからアーム合流弁を通じてアーム用油圧アクチュエータに供給される作動油の流量は当該第３ポンプの容量の操作によって制御されることが可能である。
【００２０】
より具体的には、前記アーム制御弁及び前記アーム合流弁がパイロット圧の入力を受けて作動するパイロット切換弁により構成されるものであり、前記制御部が、前記アーム用操作部材の操作量に応じたアーム用パイロット圧を出力するアーム用リモコン弁と、このアーム用リモコン弁が出力するアーム用パイロット圧を前記アーム合流弁にそのパイロット圧として導くアーム合流用パイロットラインと、を含むものであり、前記アーム合流弁のメータイン開口が、前記アーム用パイロット圧が前記アーム増速開始操作量に対応するアーム増速開始パイロット圧以下のときは最小となり、前記アーム用パイロット圧がアーム増速開始パイロット圧を上回るときに最大となるような特性を有するものが、好適である。この構成は、特別な制御回路を用いることなく、アーム用リモコン弁が出力するアーム用パイロット圧をアーム合流弁に導くだけの簡単な構成で、当該アーム合流弁のメータイン開口を適正に制御することを可能にする。
【００２１】
同様に、前記第２の油圧ショベルのように前記第１ポンプが前記アーム合流弁を介して前記アーム用油圧アクチュエータに接続されるとともに前記第３ポンプが前記ブーム制御弁を介して前記ブーム用油圧アクチュエータに接続される場合、前記第３ポンプを可変容量型油圧ポンプにより構成するとともに、当該第３ポンプの吐出する作動油を前記ブーム制御弁よりも上流側でタンクに逃がすブリードオフ通路と、このブリードオフ通路の途中に設けられるブリードオフ弁と、ブーム用操作部材の操作量が前記ブーム用油圧アクチュエータを始動させるためのブーム始動操作量以下の領域では前記第３ポンプのポンプ容量を最小にし、前記ブーム用操作部材の操作量が前記ブーム始動操作量を上回る領域では前記ブーム制御弁のメータイン開口を最大にして前記ブリードオフ弁の開口を最小にする制御部と、を備えることが、好ましい。
【００２２】
この油圧ショベルでは、前記ブーム用操作部材の操作量がブーム始動操作量以下であるとき、すなわち当該ブーム用操作部材が実質上操作されていないに等しいとき、は前記制御部が前記第３ポンプのポンプ容量を最小にすることで、ブームの駆動を要しないときに第３ポンプから作動油が吐出されることによるエネルギー損失を最小に抑えることができるとともに、前記ブーム用操作部材の操作量が前記ブーム始動操作量を上回るときは前記ブーム制御弁のメータイン開口を最大にするとともに前記ブリードオフ弁の開口を最小にすることで、前記ブーム制御弁のメータイン開口及び前記ブリードオフ弁の開口における圧力損失を最小に抑えることができる。
【００２３】
具体的には、前記ブーム制御弁がパイロット圧の入力を受けて作動するパイロット切換弁により構成されるものであり、前記制御部が、前記ブーム用操作部材の操作量に応じたブーム用パイロット圧を出力するブーム用リモコン弁と、このブーム用リモコン弁が出力するブーム用パイロット圧を前記ブーム制御弁にそのパイロット圧として導くブーム制御用パイロットラインを含むものであり、前記ブーム制御弁のメータイン開口が、前記ブーム用パイロット圧が前記ブーム始動操作量に対応するブーム始動パイロット圧以下のときは最小となり、前記ブーム用パイロット圧がブーム始動パイロット圧を上回るときに最大となるような特性を有するものが、好適である。この構成は、特別な制御回路を用いることなく、ブーム用リモコン弁が出力するブーム用パイロット圧をブーム制御弁に導くだけの簡単な構成で、当該ブーム制御弁のメータイン開口を適正に制御することを可能にする。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、著しい圧力損失を伴うことなく、ブーム、アーム及びバケットをその複合操作時においても適正な速度で動かすことが可能な油圧ショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の各実施の形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。
【図３】前記油圧回路に含まれるブームシリンダ及びこれに接続される各油圧機器を示す油圧回路図である。
【図４】前記油圧回路に含まれるアームシリンダ及びこれに接続される各油圧機器を示す油圧回路図である。
【図５】前記第１の実施の形態のバケット合流に関する変形例を示す回路図である。
【図６】前記油圧回路に含まれるアーム合流弁のメータイン開口面積の、アームレバー操作量に対する特性と、当該アームレバー操作量に基づいて制御される第３ポンプの容量及び第３ブリードオフ弁の開口面積と、を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。
【図８】前記油圧回路に含まれるブーム制御弁のメータイン開口面積の、ブームレバー操作量に対する特性と、当該ブームレバー操作量に基づいて制御される第３ポンプの容量及び第３ブリードオフ弁の開口面積と、を示すグラフである。
【図９】従来の油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態を、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明の各実施の形態にかかる油圧ショベル１０の外観を示す図である。この油圧ショベルは、下部走行体１２と、その上に縦軸回りに旋回可能に搭載される上部旋回体１４と、この上部旋回体１４に装着される作業アタッチメント１６と、を備え、前記下部走行体１２及び上部旋回体１４がベースを構成する。前記作業アタッチメント１６は、前記上部旋回体１４に起伏可能に装着されるブーム１８と、このブーム１８の先端に回動可能に連結されるアーム２０と、このアーム２０の先端に回動可能に連結されるバケット２１と、を備える。
【００２８】
前記ブーム作業アタッチメントには、ブーム用油圧アクチュエータであるブームシリンダ２４と、アーム用油圧アクチュエータであるアームシリンダ２６と、バケット用油圧アクチュエータであるバケットシリンダ２８と、が装着され、これらのシリンダは伸縮可能な油圧シリンダにより構成される。前記ブームシリンダ２４は、作動油の供給を受けることにより伸縮して前記ブーム１８を起伏方向に回動させるように当該ブーム１８と前記上部旋回体１４との間に介在する。前記アームシリンダ２６は、作動油の供給を受けることにより伸縮して前記アーム２０を前記ブーム１８に対して水平軸回りに回動させるように当該アーム２０と当該ブーム１８との間に介在する。バケットシリンダ２８は、作動油の供給を受けることにより伸縮して前記バケット２１を前記アーム２０に対して水平軸回りに回動させるように当該バケット２１と当該アーム２０との間に介在する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す。この油圧回路は、前記各シリンダ２４，２６，２８と、前記上部旋回体１４を旋回させるための油圧モータである旋回モータ２２と、を含む複数の油圧アクチュエータをそれぞれ駆動するためのものであって、複数の油圧ポンプと、複数の操作装置と、複数の制御弁と、を備える。
【００３０】
前記複数の油圧ポンプには、第１ポンプ３１、第２ポンプ３２及び第３ポンプ３３が含まれる。これらはそれぞれ可変容量型油圧ポンプにより構成され、共通のエンジン３０に連結されて当該エンジン３０により駆動される。具体的に、前記第１〜第３ポンプ３１〜３３にはそれぞれレギュレータ３４〜３６が付設され、各レギュレータ３４〜３６は後述の容量指令信号の入力を受けることにより各ポンプ３１〜３３の容量を前記容量指令信号に対応した容量に調節する。
【００３１】
前記第１〜第３ポンプ３１〜３３は、この実施の形態では、前記旋回モータ２２の駆動、前記ブームシリンダ２４の主駆動（ブーム１速）及び増速（ブーム２速）、前記アームシリンダ２６の主駆動（アーム１速）及び増速（アーム２速）、及び前記バケットシリンダ２８の主駆動（バケット１速）及び増速（バケット２速）を分担するようにこれらの油圧アクチュエータに接続される。具体的に、前記第１ポンプ３１は前記ブームシリンダ２４と前記バケットシリンダ２８とにパラレルに接続され、前記第２ポンプ３２は前記アームシリンダ２６と前記ブームシリンダ２４と前記旋回モータ２２とにパラレルに接続され、前記第３ポンプ３３は前記アームシリンダ２６に接続される。また、図面には示されていないが、前記第１ポンプ３１は左走行制御弁を介して左走行モータに接続され、前記第２ポンプ３２は右走行制御弁を介して右走行モータに接続される。
【００３２】
前記複数の操作装置には、旋回用操作装置４２と、ブーム用操作装置４４と、アーム用操作装置４６と、バケット用操作装置４８と、が含まれる。各操作装置４２，４４，４６，４８は、回動操作を受ける操作レバー４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａと、当該操作レバーの操作量に対応した大きさのパイロット圧を操作方向に対応したポートから出力するリモコン弁４２ｂ，４４ｂ，４６ｂ，４８ｂと、をそれぞれ有する。このうち、旋回用操作装置４２の操作レバー（旋回レバー）４２ａは、前記旋回モータ２２を動かすために操作される旋回用操作部材に相当する。同様に、前記ブーム用操作装置４４の操作レバー（ブームレバー）４４ａは、前記ブームシリンダ２４を動かすために操作されるブーム用操作部材に相当し、前記アーム用操作装置４６の操作レバー（アームレバー）４６ａは前記アームシリンダ２６を動かすために操作されるアーム用操作部材に相当し、前記バケット用操作装置４８の操作レバー（バケットレバー）４８ａは前記バケットシリンダ２８を動かすために操作されるバケット用操作部材に相当する。
【００３３】
前記複数の制御弁には、走行直進弁５０と、旋回制御弁５２と、ブーム制御弁５４と、ブーム合流弁５５と、アーム制御弁５６と、アーム合流弁５７と、バケット制御弁５８と、第１ブリードオフ弁６１と、第２ブリードオフ弁６２と、第３ブリードオフ弁６３と、が含まれる。
【００３４】
前記旋回制御弁５２は、前記第２ポンプ３２と前記旋回モータ２２との間に介在し、前記旋回用操作装置４２が出力するパイロット圧の入力を受けて開弁作動することにより、前記第２ポンプ３２から前記旋回モータ２２への作動油の供給を制御する。この旋回制御弁５２は、例えば後述のブーム制御弁５４及びアーム制御弁５６と同様に３位置のパイロット油圧切換弁により構成されることが可能である。
【００３５】
前記ブーム制御弁５４は、前記第１ポンプ３１と前記ブームシリンダ２４との間に介在し、前記ブーム用操作装置４４の出力するパイロット圧の入力を受けて開弁することにより、前記第１ポンプ３１から前記ブームシリンダ２４への作動油の供給を制御する。
【００３６】
具体的に、この実施の形態に係るブーム制御弁５４は、図３に示すような一対のパイロットポート５４ａ，５４ｂを有する３位置パイロット切換弁により構成される。ブーム制御弁５４は、図の中央に示される中立位置と、その左側及び右側にそれぞれ示される伸長操作位置及び収縮操作位置と、を有し、前記両パイロットポート５４ａ，５４ｂに所定圧以上のパイロット圧、具体的にはブームレバー４４ａの操作量について予め設定されたブーム始動操作量に対応するブーム始動パイロット圧以上のパイロット圧、が入力されないときには前記中立位置を保持して第１ポンプ３１とブームシリンダ２４とを遮断するとともに第１ポンプ３１の吐出する作動油をタンクに逃がす油路を形成し、前記パイロットポート５４ａに前記ブーム始動パイロット圧を上回るパイロット圧、が入力されると前記伸長操作位置に切換えられて第１ポンプ３１が吐出する作動油をブームシリンダ２４のヘッド側室２４ｈに導く油路を形成し、前記パイロットポート５４ｂに前記ブーム始動パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記収縮操作位置に切換えられて第１ポンプ３１が吐出する作動油をブームシリンダ２４のロッド側室２４ｒに導く油路を形成する。
【００３７】
前記ブーム合流弁５５は、前記第２ポンプ３２と前記ブームシリンダ２４との間に介在し、前記ブーム用操作装置４４の出力するパイロット圧のうちブームシリンダ２４を伸長させるためのパイロット圧（ブーム上げ操作のためのパイロット圧）が一定の圧力を上回った場合にのみ開弁することにより、前記第２ポンプ３２が吐出する作動油が前記第１ポンプ３１から前記ブームシリンダ２４のヘッド側室２４ｈに供給される作動油に合流するのを許容する。
【００３８】
具体的に、この実施の形態に係るブーム合流弁５５は、図３に示すようなパイロットポート５５ａを有する２位置パイロット切換弁により構成される。ブーム合流弁５５は、図の右側及び左側にそれぞれ示される合流阻止位置及び合流許容位置を有し、前記パイロットポート５５ａに入力されるパイロット圧が所定圧（具体的には前記ブームレバー４４ａの操作量について予め設定された操作量であって前記ブーム始動操作量よりも大きいブーム増速開始操作量に対応するブーム増速開始パイロット圧）以下のときには前記合流阻止位置を保持して第２ポンプ３２とブームシリンダ２４とを遮断するとともに第２ポンプ３２の吐出する作動油をタンクに逃がす油路を形成し、前記パイロットポート５５ａに前記ブーム増速開始パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記合流許容位置に切換えられて第２ポンプ３２が吐出する作動油が前記第１ポンプ３１から前記ブームシリンダ２４のヘッド側室２４ｈに供給される作動油に合流するのを許容する油路を形成する。
【００３９】
前記ブーム用リモコン弁４４ｂはブーム上げ用出力ポート及びブーム下げ用出力ポートを有し、ブームレバー４４ａがブーム上げ方向に操作されるとその操作量に対応した大きさのパイロット圧をブーム上げ用出力ポートから出力し、ブームレバー４４ａがブーム下げ方向に操作されるとその操作量に対応した大きさのパイロット圧をブーム下げ用出力ポートから出力する。前記ブーム上げ用出力ポートは、ブーム上げ制御用パイロットライン４５Ａを介して前記ブーム制御弁５４のパイロットポート５４ａに接続されるとともに当該ブーム上げ制御用パイロットライン４５Ａから分岐するブーム上げ合流用パイロットライン４５Ｃを介して前記ブーム合流弁５５のパイロットポート５５ａに接続される。一方、ブーム下げ用出力ポートは、ブーム下げ制御用パイロットライン４５Ｂを介して前記ブーム制御弁５４のパイロットポート５４ｂに接続される。
【００４０】
前記アーム制御弁５６は、前記第２ポンプ３２と前記アームシリンダ２６との間に介在し、前記アーム用操作装置４６の出力するパイロット圧の入力を受けて開弁することにより、前記第２ポンプ３２から前記ブームシリンダ２６への作動油の供給を制御する。
【００４１】
具体的に、この実施の形態に係るアーム制御弁５６は、図４に示すような一対のパイロットポート５６ａ，５６ｂを有する３位置パイロット切換弁により構成される。アーム制御弁５６は、図の中央に示される中立位置と、その左側及び右側にそれぞれ示される伸長操作位置及び収縮操作位置と、を有し、前記両パイロットポート５６ａ，５６ｂに所定圧以上のパイロット圧、具体的には、前記アームレバー４６ａの操作量について予め設定されたアーム始動操作量に対応するアーム始動パイロット圧以上のパイロット圧、が入力されないときには前記中立位置を保持して第２ポンプ３２とアームシリンダ２６とを遮断するとともに第２ポンプ３２の吐出する作動油をタンクに逃がす油路を形成し、前記パイロットポート５６ａに前記アーム始動パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記伸長操作位置に切換えられて第２ポンプ３２が吐出する作動油をアームシリンダ２６のヘッド側室２６ｈに導く油路を形成し、前記パイロットポート５６ｂに前記アーム始動パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記収縮操作位置に切換えられて第２ポンプ３２が吐出する作動油をアームシリンダ２６のロッド側室２６ｒに導く油路を形成する。
【００４２】
前記アーム合流弁５７は、前記第３ポンプ３３と前記アームシリンダ２６との間に介在し、前記アーム用操作装置４６の出力するパイロット圧が一定の圧力を上回った場合にのみ開弁することにより、前記第３ポンプ３２が吐出する作動油が前記第２ポンプ３２から前記アームシリンダ２６に供給される作動油に合流するのを許容する。
【００４３】
具体的に、この実施の形態に係るアーム合流弁５７は、図４に示すような一対のパイロットポート５７ａ，５７ｂを有する３位置パイロット切換弁により構成される。アーム合流弁５７は、図の中央に示される合流阻止位置と、その左側及び右側にそれぞれ示される伸長合流許容位置及び収縮合流許容位置と、を有し、前記両パイロットポート５７ａ，５７ｂに入力されるパイロット圧が所定圧（アームレバー４６ａの操作量について予め設定された操作量であって前記アーム始動操作量よりも大きいアーム増速開始操作量に対応するパイロット圧）以下のときには前記中立位置を保持して第３ポンプ３３とアームシリンダ２６とを遮断するとともに第３ポンプ３３の吐出する作動油をタンクに逃がす油路を形成し、前記パイロットポート５７ａに前記アーム増速開始パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記伸長合流許容位置に切換えられて第３ポンプ３３が吐出する作動油が前記第１ポンプ３１から前記アームシリンダ２６のヘッド側室２６ｈに供給される作動油に合流するのを許容する油路を形成し、前記パイロットポート５７ｂに前記アーム増速開始パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記収縮合流許容位置に切換えられて第３ポンプ３３が吐出する作動油が前記第１ポンプ３１から前記アームシリンダ２６のロッド側室２４ｒに供給される作動油に合流するのを許容する油路を形成する。
【００４４】
前記アーム用リモコン弁４６ｂはアーム引き用出力ポート及びアーム押し用出力ポートを有し、アームレバー４６ａがアーム引き方向に操作されるとその操作量に対応した大きさのパイロット圧をアーム引き用出力ポートから出力し、アームレバー４６ａがアーム押し方向に操作されるとその操作量に対応した大きさのパイロット圧をアーム押し用出力ポートから出力する。前記アーム引き用出力ポートは、アーム引き制御用パイロットライン４７Ａを介して前記アーム制御弁５６のパイロットポート５６ａに接続されるとともに当該アーム引き制御用パイロットライン４７Ａから分岐するアーム引き合流用パイロットライン４７Ｃを介して前記アーム合流弁５７のパイロットポート５７ａに接続される。一方、アーム押し用出力ポートは、アーム押し制御用パイロットライン４７Ｂを介して前記アーム制御弁５６のパイロットポート５６ｂに接続されるとともに当該アーム押し制御用パイロットライン４７Ｂから分岐するアーム押し合流用パイロットライン４７Ｄを介して前記アーム合流弁５７のパイロットポート５７ａに接続される。
【００４５】
すなわち、前記アーム用リモコン弁４６ｂ及びアーム引き及び押し合流用パイロットライン４７Ｃ，４７Ｄは、アームレバー４６ａの操作に応じてアーム合流弁５７を作動させる制御部を構成する。
【００４６】
前記バケット制御弁５８は、前記第１ポンプ３１と前記バケットシリンダ２８との間に介在し、前記バケット用操作装置４８が出力するパイロット圧の入力を受けて開弁作動することにより、前記第１ポンプ３１から前記バケットシリンダ２８への作動油の供給を制御する。このバケットシリンダ２８は、例えば前記図３及び図４にそれぞれ示されるブーム制御弁５４及びアーム制御弁５６と同様に３位置のパイロット油圧切換弁により構成されることが可能である。
【００４７】
前記走行直進弁５０は、前記第１及び第２ポンプ３１，３２にそれぞれ接続される左右走行モータの駆動時に第１ポンプ３１の吐出路と第２ポンプ３２の吐出路とを相互接続することにより直進走行を保証するものであり、本発明においては必須のものではない。この実施の形態に係る走行直進弁５０は、第２ポンプ３２から吐出される作動油が第１ポンプ３１からバケットシリンダ２８に供給される作動油に合流するのを阻止する状態と当該合流を許容して第２ポンプ３２をバケット増速用ポンプ（バケット２速用ポンプ）として機能させる状態とに切換わるバケット合流弁としても兼用される。
【００４８】
前記走行制御に関しては、図５に示すように、前記第１及び第２ポンプ３１，３２がそれぞれ個別の左走行制御弁５３Ｌ及び右走行制御弁５３Ｒを介して左走行モータ２３Ｌ及び右走行モータ２３Ｒに接続されてもよい。この場合、必要であれば、図５に示されるように、前記第２ポンプ３２と前記バケットシリンダ２８との間に介在する専用のバケット合流弁５９が付加されればよい。
【００４９】
図２では、便宜上、第１ポンプ３１がパラレルラインのみによってブーム制御弁５４とバケット制御弁５８とに接続され、第２ポンプ３２がパラレルラインのみによってブーム合流弁５５、アーム制御弁５６及び旋回制御弁５２に接続されるように描かれているが、本発明は、例えば前記図９に示す回路と同様に共通の油圧ポンプに属する制御弁がセンターバイパスライン上でタンデムに配列されることを除外しない。例えば、図２に示す油圧回路がその第１ポンプ３１の吐出口からタンクに至るセンターバイパスラインを具備していてこのセンターバイパスライン上で前記ブーム制御弁５４及び前記バケット制御弁５８がタンデムに配置されていてもよい。この場合も、両制御弁５４，５８のうちの上流側の制御弁よりも上流側の位置で前記センターバイパスラインから分岐して下流側の制御弁の入口ポートに至るパラレルラインが追加されることで、両制御弁５４，５８は第１ポンプ３１に対してパラレルに接続されることが可能である。
【００５０】
図２に示す油圧回路は、前記第１ポンプ３１が吐出する作動油を前記ブームシリンダ２４及びバケットシリンダ２８を経由せずに（図２ではブーム制御弁５４及びバケット制御弁５８の上流側の位置で）タンクに逃がすための第１ブリードオフ通路６４と、前記第２ポンプ３２が吐出する作動油を前記ブームシリンダ２４、アームシリンダ２６及び旋回モータ２２を経由せずに（図２では各制御弁５４，５８，５２弁の上流側の位置で）タンクに逃がすための第２ブリードオフ通路６５と、前記第３ポンプ３３が吐出する作動油を前記アームシリンダ２６を経由せずに（図２ではアーム合流弁５７の上流側の位置で）タンクに逃がすための第３ブリードオフ通路６６と、を有し、当該第１，第２及び第３ブリードオフ通路６４，６５，６６にそれぞれ前記第１，第２及び第３ブリードオフ弁６１，６２，６３が設けられている。
【００５１】
前記各ブリードオフ弁６１，６２，６３は、図３及び図４に示すようなパイロットポート６１ａ，６２ａ，６３ａをそれぞれが有する２位置パイロット切換弁により構成される。各ブリードオフ弁６１〜６３は、そのパイロットポートにパイロット圧が供給されないときはブリードオフ通路６４〜６６をそれぞれ遮断する閉弁位置を保持する一方、前記パイロットポートに前記パイロット圧が供給されるのに伴って開弁する。
【００５２】
この実施の形態では、前記各ブリードオフ弁６１〜６３のパイロットポート６１ａ，６２ａ，６３ａと、これらにパイロット圧を入力するための図略のパイロット油圧源と、の間にそれぞれ電磁比例減圧弁７１，７２，７３が介設される。これらの電磁比例減圧弁７１，７２，７３は、指令信号の入力を受けることにより開弁して、その指令信号に比例したパイロット圧が対応するパイロットポートに入力されるのを許容する。
【００５３】
この油圧回路には、図２〜図４に示すようなコントローラ７０が付設される。コントローラ７０は、制御回路を有し、前記各操作装置４２，４４，４６，４８における操作レバーの操作方向及び操作量に対応して第１〜第３ポンプ３１〜３３の容量及びブリードオフ弁６１〜６３の開口面積を操作する制御部を構成する。具体的に、コントローラ７０は、各リモコン弁に接続されるパイロットラインに設けられたパイロット圧センサあるいは各リモコン弁に設けられたポテンショメータによって当該リモコン弁のレバー操作量に係る情報を取り込み、その情報に基づき、前記各レギュレータ３４〜３６に指令信号を入力することにより第１〜第３ポンプ３１〜３３の容量を制御するとともに、前記各電磁比例減圧弁７１〜７３に指令信号を入力することにより前記各ブリードオフ弁６１〜６３の開口面積を制御する。
【００５４】
次に、この油圧ショベルの作用を説明する。
【００５５】
図２に示す回路において、操作装置４２，４４，４６，４８のうちのいずれかの操作レバーが操作されると、その操作されたレバーに対応するリモコン弁からパイロット圧が出力されて当該リモコン弁に対応する制御弁が前記レバーの操作方向に対応する方向に開弁作動し、当該制御弁に対応する油圧アクチュエータへの作動油の供給を可能にする。さらに、旋回レバー以外の操作レバーについては、その操作レバーが予め設定された増速開始操作量を上回った時点で当該操作レバーに対応する増速弁が開弁方向に始動し、対応する油圧アクチュエータの増速駆動を可能にする。
【００５６】
例えば、図４に示すアーム用操作装置４６の操作レバーであるアームレバー４６ａがアーム引き方向に操作されると、前記アーム制御弁５６のパイロットポート５６ａ及び前記アーム合流弁５７のパイロットポート５７ａに当該アームレバーの操作量に対応した大きさのパイロット圧が入力される。これにより、まずは前記アーム制御弁５６がその中立位置から図４の左側の伸長作動位置に切換わり、第２ポンプ３２から吐出される作動油をアームシリンダ２６のヘッド側室２６ｈに導く油路を形成する。これにより、アームシリンダ２６が伸長方向に作動し、アーム２０は引き方向（バケット２１を後退させる方向）に駆動される。さらに、前記アームレバー４６ａの操作量が予め設定されたアーム増速開始操作量を上回って前記アーム合流弁５７のパイロットポート５７ａに入力されるパイロット圧が前記アーム増速開始操作量に対応するアーム増速開始パイロット圧を上回ると、当該アーム合流弁５７もその中立位置から図４の左側の伸長合流許容位置に切換えられ、前記第２ポンプ３２から前記ヘッド側室２６ｈに供給される作動油に前記第３ポンプ３３から供給される作動油が合流するのを許容する油路を形成する。この合流によりアーム２０の引き方向の駆動が増速される。
【００５７】
ここで、前記アームレバー４６ａのアーム引き方向の操作と同時にブームレバー４４ａのブーム上げ方向の操作が行われてバケット２１を空中または地面上で後退させる複合操作が行われる場合、前記アームシリンダ２６のヘッド側室２６ｈへの作動油の供給に加えて、図３に示すブーム制御弁５４が開弁することにより第１ポンプ３１からブームシリンダ２４のへッド側室２４ｈへの作動油の供給が行われる。このとき、ブーム上げ動作のためのブームシリンダ２４の駆動負荷に比べてアーム引き動作のためのアームシリンダ２６の駆動負荷が著しく軽くなる可能性があるが、当該ブームシリンダ２４に作動油を供給する第１ポンプ３１と前記アームシリンダ２６に作動油を供給する第２及び第３ポンプ３２，３３とは互いに独立した別のポンプであるから、前記アームシリンダ２６の駆動負荷が軽くても当該アームシリンダ２６への作動油の流量が偏ってブームシリンダ２４の駆動速度が低下するおそれがない。従って、ブームシリンダ２４及びアームシリンダ２６のいずれもブームレバー４４ａ及びアームレバー４６ａの操作量に対応した適正な速度で駆動することができる。
【００５８】
例えば、図９に示す従来回路において、前記のアーム引き増速駆動とブーム上げ駆動とが同時に行われる場合、すなわち、図９に示す第１ブーム用コントロールバルブＢ１と第２アーム用コントロールバルブＡ２とが同時に開弁操作される場合、両バルブＢ１，Ａ２はタンデムに配置されていることから下流側の第２アーム用コントロールバルブＡ２には十分な流量の作動油が与えられずにアームシリンダ１１２の動きが遅くなるおそれがある。また、この不都合を回避するために同図の第１ブーム用コントロールバルブＢ１の上流側で第２センターバイパスライン１４２から分岐して当該第１ブーム用コントロールバルブＢ１をバイパスして第２アーム用コントロールバルブＡ２に至るパラレルラインを設けると、前記のようにブームシリンダ１１１の駆動負荷に比べてアームシリンダ１１２の駆動負荷が著しく軽い場合に作動油の流量が第２アーム用コントロールバルブＡ２及びアームシリンダ１１２に偏ってしまい、逆にブームシリンダ１１１の動きに支障が生じるおそれがある。これに対して図２に示す回路では、アームシリンダ２６の主駆動及び増速がそれぞれ第２及び第３ポンプ３２，３３に割り当てられ、ブームシリンダ２４の主駆動が第１ポンプ３１に割り当てられているため、両シリンダ２４，２６の適正な速度での駆動が保証される。
【００５９】
なお、図２に示す回路において、前記第２ポンプ３２はアーム制御弁５６とブーム合流弁５５とにパラレルに接続されることによりアーム主駆動（アーム１速）とブーム増速（ブーム２速）とに兼用されるが、ブーム１８の駆動負荷に比べてアーム２０の駆動負荷が著しく軽くなるような作業、例えば前記のようにブーム上げ動作とアーム引き動作との複合によりバケットを空中または地面上で後退させるような作業、では、ブーム１８に高い速度は要求されず、よって第２ポンプ３２がブーム増速（ブーム２速）用ポンプとして機能することは要求されないから、第２ポンプ３２が吐出する作動油が駆動負荷の軽いアームシリンダ２６に偏って供給されてもブームシリンダ２４の動作に支障はない。また、図２に示す第１ポンプ３１はアーム合流弁５７とバケット制御弁５８とにパラレルに接続されてアーム増速（アーム２速）とバケット駆動とに兼用されるが、作業初期の段階ではバケット２１の駆動はほとんど行われないから、ここでも第１ポンプ３１からアーム２０への作動油の供給流量の著しい減少は生じない。
【００６０】
すなわち、図２に示される第１〜第３ポンプ３１〜３３と各制御弁及び合流弁との組合せは、種々の複合操作において各油圧アクチュエータを適正な速度で駆動することを実現するきわめて合理的なものである。
【００６１】
さらに、図２に示す回路において、第３ポンプ３３をアーム増速専用のポンプとして設定することは、当該第３ポンプ３３に容量の小さい小型のポンプを用いることを可能にするとともに、当該第３ポンプ３３の容量操作のみによってアーム増速用の作動油供給流量を制御することを可能にし、これにより、アーム合流弁５７及び第３ブリードオフ弁６３の開口特性の設定の自由度を高めることができる利点がある。そして、その開口特性の設定により、アーム増速を行わないときの第３ポンプ３３の作動油の吐出によるエネルギー損失を最小に抑えるとともに、アーム増速を行うときに第３ポンプ３３が吐出する作動油の圧力損失も最小に抑えることが可能である。
【００６２】
具体的に、第１ポンプ３１及び第２ポンプ３２はいずれも複数の油圧アクチュエータの駆動に兼用されているから、当該ポンプの容量操作のみで当該ポンプに接続される油圧アクチュエータの速度を制御することはできず、よって、これらのポンプ３１，３２に接続される制御弁のメータイン開口特性は、当該制御弁に入力されるパイロット圧が大きくなるほど（つまり当該制御弁について操作される操作レバーの操作量が大きいほど）大きな流量で油圧アクチュエータに作動油を導くような開口特性に設定される必要がある。これに対して第３ポンプ３３はアーム増速のみに用いられるものであるから、当該第３ポンプ３３の容量操作のみでアーム増速のための作動油の供給流量を制御することが可能であり、その結果、当該第３ポンプ３３に関わるアーム合流弁５７のメータイン開口特性や第３ブリードオフ弁６３の開口特性は例えばオンオフ的なものに設定することができる利点がある。
【００６３】
図６は、かかる利点を利用して前記のエネルギー損失と圧力損失の双方の低減を可能にした例を示す。この図において、アーム合流弁５７すなわちアーム２速用弁のメータイン開口特性は、アームレバー操作量が予め設定されたアーム増速開始操作量に達するまでは最小（図例では０）であってアームレバー操作量がアーム増速開始操作量を上回ると最大になるように設定されている。一方、コントローラ７０により操作される第３ポンプ３３の容量は、アームレバー操作量が前記アーム増速開始操作量以下の領域では最小容量を保ち、アーム増速開始操作量を上回る領域ではアームレバー操作量の増大に伴って増大するように、設定されている。また、当該コントローラ７０により操作される第３ブリードオフ弁６３の開口特性は、アームレバー操作量が前記アーム増速開始操作量以下の領域のほぼ全域にわたって最大でかつ当該アーム増速開始操作量を上回る領域では最小となるように、設定されている。
【００６４】
この例によれば、アームレバー４６ａの操作量が前記アーム増速開始操作量に至るまでの間、すなわち、アーム増速を要しない間は、アーム合流弁５７を閉じるとともに第３ポンプ３３の容量を最小にして（好ましくは）第３ブリードオフ弁６３の開口面積を最大にすることにより、第３ポンプ３３の作動油の吐出によるエネルギー損失を最小限に抑える一方、アームレバー４６ａの操作量が前記アーム増速開始操作量を上回る領域ではアーム合流弁５７のメータイン開口を最大にしかつ第３ブリードオフ弁６３の開口面積を最小にすることにより圧力損失を最小限に抑えながら第３ポンプ３３の容量を操作することによって当該第３ポンプ３３からアームシリンダ２６に供給される増速用作動油の流量を適正に制御することができる。
【００６５】
なお、前記第３ブリードオフ弁６３のパイロットポート６３ａには前記アーム用操作装置４６が出力するパイロット圧が直接入力されてもよい。この場合、前記第３ブリードオフ弁６３の開口特性（当該第３ブリードオフ弁６３のストローク量に対する開口面積の特性）が図６の最下段に示されるグラフのように設定されればよい。この場合、本発明に係る「制御部」は、前記アーム用リモコン弁４６ｂが出力するパイロット圧を前記パイロットポート６３ａに導くブリードオフ用パイロットラインを含むことになる。
【００６６】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。この油圧回路は、下記の相違点を除いて、前記図２に示される油圧回路と全く共通している。
【００６７】
相違点１：図２に示す油圧回路では、第１ポンプ３１がブーム主駆動（ブーム１速）用ポンプ及びバケット主駆動用ポンプとして機能するが、図８に示す油圧回路では、第１ポンプ３１がアーム増速（アーム２速）用ポンプ及びバケット主駆動用ポンプとして機能する。具体的に、当該第１ポンプ３１はアームシリンダ２６とバケットシリンダ２８とにパラレルに接続され、当該第１ポンプ３１と当該アームシリンダ２６との間にアーム合流弁５７（図４に示すアーム合流弁５７と同一の制御弁）が介在する。
【００６８】
相違点２：図２に示す油圧回路では、第３ポンプ３３がアーム増速（アーム２速）用ポンプ及びバケット主駆動用ポンプとして機能するが、図８に示す油圧回路では、第３ポンプ３３がブーム主駆動（ブーム１速）用ポンプとして機能する。具体的に、当該第３ポンプ３３はブームシリンダ２４に接続されて当該第３ポンプ３３と当該ブームシリンダ２４との間にブーム制御弁５４（図３に示すブーム制御弁５４と同一の制御弁）が介在する。
【００６９】
この図７に示す回路においても、アーム用操作装置４６の操作レバーであるアームレバー４６ａがアーム引き方向に操作されると、その操作量に対応した大きさのパイロット圧がアーム制御弁５６及びアーム合流弁５７のパイロットポートに入力される。これにより、まずは前記アーム制御弁５６が開弁して第２ポンプ３２から吐出される作動油をアームシリンダ２６のヘッド側室２６ｈ（図４）に導く油路を形成してアームシリンダ２６を伸長方向に作動させる。さらに、前記アームレバー４６ａの操作量が予め設定されたアーム増速開始操作量を上回るとアーム合流弁５７も開弁して前記第２ポンプ３２から前記ヘッド側室２６ｈに供給される作動油に前記第１ポンプ３１から吐出される作動油が合流するのを許容する油路を形成する。この合流によりアーム２０の引き方向の駆動が増速される。
【００７０】
ここで、前記アームレバーの引き方向の操作と同時にブームレバーのブーム上げ方向の操作が行われてバケット２１を空中または地面上で後退させる複合操作が行われる場合、前記アームシリンダ２６のヘッド側室２６ｈへの作動油の供給に加えてブーム制御弁５４が開弁することにより第３ポンプ３３からブームシリンダ２４のへッド側室２４ｈ（図３）への作動油の供給が行われる。このとき、ブーム上げ動作のためのブームシリンダ２４の駆動負荷に比べてアーム引き動作のためのアームシリンダ２６の駆動負荷が著しく軽くなる可能性があるが、この図７に示す回路においても、当該ブームシリンダ２４に作動油を供給する第３ポンプ３３と前記アームシリンダ２６に作動油を供給する第２及び第１ポンプ３２，３１とは互いに独立した別のポンプであるから、前記アームシリンダ２６の駆動負荷が軽くても当該アームシリンダ２６への作動油の流量が偏ってブームシリンダ２４の駆動速度が低下するおそれがない。従って、図２に示す回路と同様、ブームシリンダ２４及びアームシリンダ２６のいずれもブームレバー４４ａ及びアームレバー４６ａの操作量に対応した適正な速度で駆動されることができる。
【００７１】
なお、前記第２ポンプ３２はアーム制御弁５６とブーム合流弁５５とにパラレルに接続されることによりアーム主駆動（アーム１速）とブーム増速（ブーム２速）とに兼用されるが、ブーム上げ動作とアーム引き動作との複合によりバケットを空中または地面上で後退させるような作業において第２ポンプ３２がブーム増速（ブーム２速）用ポンプとして機能することは要求されないからブームシリンダ２４の動作に支障はないことは、図２に示す回路について述べたとおりである。また、第１ポンプ３１がブーム制御弁５４とバケット制御弁５８とにパラレルに接続されてブーム主駆動（ブーム１速）とバケット駆動とに兼用されるが、作業初期の段階ではバケット２１の駆動はほとんど行われないから、第１ポンプ３１からブーム１８への作動油の供給流量の著しい減少が生じないことも、図２に示す回路と同様である。
【００７２】
さらに、図７に示す回路においても、第３ポンプ３３をブーム主駆動専用のポンプとして設定することにより、当該第３ポンプ３３に容量の小さい小型のポンプを用いることを可能にするとともに、当該第３ポンプ３３の容量操作のみによってブーム主駆動用の作動油供給流量を制御することを可能にし、これにより、ブーム制御弁５４及び第３ブリードオフ弁６３の開口特性の設定の自由度を高めることができる利点がある。そして、その開口特性の設定により、ブーム主駆動を行わないときの第３ポンプ３３の作動油の吐出によるエネルギー損失を最小に抑えるとともに、ブーム主駆動を行うときに第３ポンプ３３が吐出する作動油の圧力損失も最小に抑えることが可能である。
【００７３】
その例を図８に示す。この図において、ブーム制御弁５４すなわちブーム１速用弁のメータイン開口特性は、ブームレバー操作量が予め設定されたブーム始動操作量に達するまでは最小（図例では０）であってブームレバー操作量がブーム始動操作量を上回ると最大になるように設定されている。一方、コントローラ７０により操作される第３ポンプ３３の容量は、ブームレバー操作量が前記ブーム始動操作量以下の領域では最小容量を保ち、ブーム始動操作量を上回る領域ではブームレバー操作量の増大に伴って増大するように、設定されている。また、当該コントローラ７０により操作される第３ブリードオフ弁６３の開口特性は、ブームレバー操作量が前記ブーム始動操作量以下の領域のほぼ全域にわたって最大でかつ当該ブーム始動操作量を上回る領域では最小となるように、設定されている。
【００７４】
この例によれば、ブームレバー４４ａの操作量が前記ブーム始動操作量に至るまでの間、すなわち、実質的にブームレバー４４ａが操作されていない間は、ブーム制御弁５４を閉じるとともに第３ポンプ３３の容量を最小にして（好ましくは）第３ブリードオフ弁６３の開口面積を最大にすることにより、第３ポンプ３３の作動油の吐出によるエネルギー損失を最小限に抑える一方、ブームレバー４４ａの操作量が前記ブーム始動操作量を上回る領域ではブーム制御弁５４のメータイン開口を最大にしかつ第３ブリードオフ弁６３の開口面積を最小にすることにより圧力損失を最小限に抑えながら第３ポンプ３３の容量を操作することによって当該第３ポンプ３３からブームシリンダ２４に供給される主駆動用作動油の流量を適正に制御することができる。
【００７５】
この第２の実施の形態では、図４に示す第３ブリードオフ弁６３のパイロットポート６３ａに前記ブーム用操作装置４４が出力するパイロット圧が直接入力されてもよい。この場合、前記第３ブリードオフ弁６３の開口特性（当該第３ブリードオフ弁６３のストローク量に対する開口面積の特性）が図８の最下段に示されるグラフのように設定されればよい。この場合、本発明に係る「制御部」は、前記ブーム用リモコン弁４６ｂが出力するパイロット圧を前記パイロットポート６３ａに導くブリードオフ用パイロットラインを含むことになる。
【符号の説明】
【００７６】
１０    油圧ショベル
１２    下部走行体
１４    上部旋回体
１６    作業アタッチメント
１８    ブーム
２０    アーム
２１    バケット
２４    ブームシリンダ
２６    アームシリンダ
２８    バケットシリンダ
３０    エンジン
３１    第１ポンプ
３２    第２ポンプ
３３    第３ポンプ
４４    ブーム用操作装置
４４ａ  ブームレバー（ブーム用操作部材）
４４ｂ  ブーム用リモコン弁
４５Ａ，４５Ｂ  ブーム制御用パイロットライン
４５Ｃ  ブーム合流用パイロットライン
４６    アーム用操作装置
４６ａ  アームレバー（アーム用操作部材）
４６ｂ  アーム用リモコン弁
４７Ａ，４７Ｂ  アーム制御用パイロットライン
４７Ｃ，４７Ｄ  アーム合流用パイロットライン
４８    バケット用操作装置
４８ａ  バケットレバー（バケット用操作部材）
５４    ブーム制御弁
５５    ブーム合流弁
５６    アーム制御弁
５７    アーム合流弁
５８    バケット制御弁
６３    第３ブリードオフ弁
６６    ブリードオフ通路
７０    コントローラ（制御部を構成）
【図１】
2014190137.tif 000003
【図２】
2014190137.tif 000004
【図３】
2014190137.tif 000005
【図４】
2014190137.tif 000006
【図５】
2014190137.tif 000007
【図６】
2014190137.tif 000008
【図７】
2014190137.tif 000009
【図８】
2014190137.tif 000010
【図９】
2014190137.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月28日(2014.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
具体的に、この実施の形態に係るアーム合流弁５７は、図４に示すような一対のパイロットポート５７ａ，５７ｂを有する３位置パイロット切換弁により構成される。アーム合流弁５７は、図の中央に示される合流阻止位置と、その左側及び右側にそれぞれ示される伸長合流許容位置及び収縮合流許容位置と、を有し、前記両パイロットポート５７ａ，５７ｂに入力されるパイロット圧が所定圧（アームレバー４６ａの操作量について予め設定された操作量であって前記アーム始動操作量よりも大きいアーム増速開始操作量に対応するパイロット圧）以下のときには前記中立位置を保持して第３ポンプ３３とアームシリンダ２６とを遮断するとともに第３ポンプ３３の吐出する作動油をタンクに逃がす油路を形成し、前記パイロットポート５７ａに前記アーム増速開始パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記伸長合流許容位置に切換えられて第３ポンプ３３が吐出する作動油が前記第２ポンプ３２から前記アームシリンダ２６のヘッド側室２６ｈに供給される作動油に合流するのを許容する油路を形成し、前記パイロットポート５７ｂに前記アーム増速開始パイロット圧を上回るパイロット圧が入力されると前記収縮合流許容位置に切換えられて第３ポンプ３３が吐出する作動油が前記第２ポンプ３２から前記アームシリンダ２６のロッド側室２６ｒに供給される作動油に合流するのを許容する油路を形成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
相違点１：図２に示す油圧回路では、第１ポンプ３１がブーム主駆動（ブーム１速）用ポンプ及びバケット主駆動用ポンプとして機能するが、図７に示す油圧回路では、第１ポンプ３１がアーム増速（アーム２速）用ポンプ及びバケット主駆動用ポンプとして機能する。具体的に、当該第１ポンプ３１はアームシリンダ２６とバケットシリンダ２８とにパラレルに接続され、当該第１ポンプ３１と当該アームシリンダ２６との間にアーム合流弁５７（図４に示すアーム合流弁５７と同一の制御弁）が介在する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
相違点２：図２に示す油圧回路では、第３ポンプ３３がアーム増速（アーム２速）用ポンプ及びバケット主駆動用ポンプとして機能するが、図７に示す油圧回路では、第３ポンプ３３がブーム主駆動（ブーム１速）用ポンプとして機能する。具体的に、当該第３ポンプ３３はブームシリンダ２４に接続されて当該第３ポンプ３３と当該ブームシリンダ２４との間にブーム制御弁５４（図３に示すブーム制御弁５４と同一の制御弁）が介在する。