(57)【要約】【課題】  走行操作と作業操作を同時に行う複合操作時に、作業側の油の一部を走行側に供給して急減速を防止するための連通路を、状況に応じて望ましい状態(開または閉状態)に制御する。【解決手段】  走行直進弁３２内に連通路３５とこれを開閉する制御弁３６を設け、複合操作時に、作業圧力及び走行圧力を両側パイロット圧として取り込むことにより、走行操作量が小さい走行微操作時には連通路３５を無条件で閉じ、走行操作量が大きい走行大操作時において作業圧力が走行圧力よりも高いときは連通路３５を開き、作業圧力が走行圧力よりも低いときは連通路３５を閉じるように構成した。【選択図】        図２
2006329341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体上に搭載された上部旋回体に作業アタッチメントが装着され、この作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと左右の走行モータを備えた油圧アクチュエータ群が、左右いずれか一方の走行モータを含む第１グループと、他方の走行モータを含む第２グループとに分けられるとともに、油圧源としての第１及び第２両ポンプと、ポンプ吐出油の流路を切換える走行直進弁とが設けられ、この走行直進弁は、走行操作と作業操作を別々に行う単独操作時には中立位置にあって上記第１及び第２両グループに別々のポンプの吐出油を供給し、走行操作と作業操作を同時に行う複合操作時には走行直進位置に切換わって上記両走行モータと作業アクチュエータに別々のポンプの吐出油を供給するように構成され、かつ、上記走行直進弁が中立位置から走行直進位置に切換わる過程で両ポンプのポンプラインを連通路によって連通させるように構成された作業機械の油圧制御装置において、上記連通路を開閉する制御弁を設け、複合操作時にこの制御弁により、走行直進弁の位置と、作業アクチュエータの作動圧力である作業圧力と、走行モータの作動圧力である走行圧力とに応じて上記連通路を次のパターンで制御するように構成したことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
(Ｉ)  走行操作量が小さい走行微操作時には連通路を無条件で閉じる。
(ＩＩ)  走行操作量が大きい走行大操作時において、作業圧力が走行圧力よりも高いときは連通路を開き、作業圧力が走行圧力よりも低いときは連通路を閉じる。
【請求項２】
走行直進弁が走行直進位置に切換わった状態で、連通路を無条件で閉じるように構成したことを特徴とする請求項１記載の作業機械の油圧制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の作業機械の油圧制御装置において、制御弁を油圧パイロット弁として構成し、この制御弁の一方のパイロット室に作業圧力、反対側のパイロット室に走行圧力を導入するように構成したことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の作業機械の油圧制御装置において、走行直進弁のスプールであるメインスプール内に、連通路とサブスプールとを設け、このサブスプールの両側にパイロット室を形成するとともに、上記メインスプールに、作業圧力を一方のパイロット室に導入する作業側パイロットポートと、走行圧力を反対側のパイロット室に導入する走行側パイロットポートを設けて制御弁を構成したことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の作業機械の油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
油圧ショベルは、図５に示すように、クローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、アーム４、バケット５、それにブーム起伏用、アーム作動用、バケット作動用の各シリンダ６,７,８から成る作業(掘削)アタッチメント９が装着されて構成される。
【０００４】
また、下部走行体１を走行駆動する左右の走行モータ１０,１１(図６参照)と、上部旋回体２を旋回駆動する旋回モータ１２(同)が設けられている。
【０００５】
図６は油圧ショベルの油圧制御装置を示す。
【０００６】
油圧アクチュエータ群は、右走行モータ１１、バケットシリンダ８、ブームシリンダ６を備えた第１グループＧ１と、左走行モータ１０、旋回モータ１２、アームシリンダ７を備えた第２グループＧ２とに分けられている。
【０００７】
この両グループＧ１,Ｇ２の各油圧アクチュエータは、それぞれ走行モータ１１,１０を最上流側にしてセンターバイパスラインＣ１,Ｃ２によりタンデムに接続される一方、走行モータ以外の各油圧アクチュエータ(作業アクチュエータ)６,７,８,１２については、センターバイパスラインＣ１,Ｃ２とは別に設けられた圧油供給管路Ｌにパラレルに接続されている。Ｔはタンクである。
【０００８】
また、油圧アクチュエータごとに、作動を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ１３〜１８と、これらを切換操作する操作手段としてのリモコン弁１９〜２４が設けられている。
【０００９】
一方、油圧アクチュエータ群に対する圧油供給源として第１、第２両ポンプ２５,２６が設けられ、この両ポンプ２５,２６の吐出油が油圧パイロット式の走行直進弁(以下、一般的な略称に従って走直弁という)２７を介して両グループＧ１,Ｇ２に供給される。
【００１０】
走直弁２７は、中立位置イと走行直進位置ロとを有し、かつ、二つのポンプポートＰ１,Ｐ２と、二つのアクチュエータポートＡ,Ｂを備えた二位置４ポート切換弁として構成され、コントローラ２８からの指令に基づく電磁比例式の切換制御弁２９の二次圧によって切換制御される。３０は切換制御弁２９の一次油圧源である。
【００１１】
コントローラ２８には、各リモコン弁１９〜２４の操作量に応じた操作信号(たとえばリモコン弁パイロット圧を検出する圧力センサからの信号)が入力され、走行操作と、作業操作(作業アクチュエータ６,７,８,１２の操作)が別々に行なわれる単独操作時には走直弁２７が図示の中立位置イとなる。
【００１２】
この状態では、第１ポンプ２５の吐出油が、走直弁２７の通路Ｐ１−Ｂを通って第１グループＧ１に、第２ポンプ２６の吐出油が直接、第２グループＧ２にそれぞれ供給される(この状態を第１圧油供給状態という)。
【００１３】
一方、走行操作と作業操作が同時に行なわれる複合操作時には、走直弁２７が中立位置イから走行直進位置ロに切換えられる。
【００１４】
この状態では、第１ポンプ２５の吐出油が走直弁２７の通路Ｐ１−Ａ及び圧油供給管路Ｌを通って両走行モータ１０,１１以外の油圧アクチュエータ６,７,８,１２に供給される一方、第２ポンプ２６の吐出油が両走行モータ１０,１１に分配供給される(この状態を第２圧油供給状態という)。
【００１５】
この第２圧油供給状態で、両走行モータ１０,１１が共通の第２ポンプ２６によって駆動されるため、左右同量ずつ走行操作されれば両走行モータ５，６に同量の油が供給されてこれらが同速で回転する。すなわち、走行直進性が確保される。
【００１６】
この場合、両走行モータ１０,１１に対する圧油供給量が第１圧油供給状態と比べて半減するため、速度も半減(急減速)してショックが発生する。
【００１７】
そこで、このショックを緩和する手段として、走直弁２７に連通路３１を設け、第２圧油供給状態で両ポンプ２５,２６のポンプラインをこの連通路３１で連通させることにより、第１ポンプ２５の吐出油の一部を走行側に送るように構成している(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２０００−１７６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、公知技術によると、連通路３１を設けたことに伴って次のような問題が生じていた。
【００１９】
(ｉ)  低速走行中(走行用リモコン弁１９,２２を微操作する所謂ハーフレバーでの走行中)に作業操作が行なわれた場合。
【００２０】
この場合、作業アクチュエータ６,７,８,１２の作動圧力(作業圧力)が走行モータ１０,１１の圧力(走行圧力)よりも高いと、第１ポンプ２５の吐出油(作業側の油)が走行側に流入し、オペレータの意に反して増速されてしまう。
【００２１】
逆に、作業圧力が走行圧力よりも低いと、第２ポンプ２６の吐出油(走行側の油)が作業側に流入し、走行がさらに減速または停止してしまう。
【００２２】
従って、こういう状況では連通路３１はむしろ閉じているのが望ましい。
【００２３】
(ｉｉ)  高速走行中(走行用リモコン弁１９,２２を大きく操作する所謂フルレバーでの走行中)に作業操作が行なわれた場合。
【００２４】
この場合、作業圧力が走行圧力よりも高い状況では、本来の目的通り、作業側の油の一部が走行側に供給されるため、急減速を防止することができる。しかし、逆に作業圧力が走行圧力よりも低い状況では、走行側の油が作業側に回り、より以上に急減速してしまう。
【００２５】
つまり、連通路３１は、上記(ｉ)のケースでは無条件に閉じ、(ｉｉ)のケースでは作業圧力及び走行圧力に応じて開閉するのが望ましいが、連通路３１が常に開いた公知技術ではこのような要請に応えることができなかった。
【００２６】
そこで本発明は、連通路を、状況に応じて望ましい状態(開または閉状態)に制御することができる作業機械の油圧制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
請求項１の発明は、下部走行体上に搭載された上部旋回体に作業アタッチメントが装着され、この作業アタッチメントを作動させる作業アクチュエータと左右の走行モータを備えた油圧アクチュエータ群が、左右いずれか一方の走行モータを含む第１グループと、他方の走行モータを含む第２グループとに分けられるとともに、油圧源としての第１及び第２両ポンプと、ポンプ吐出油の流路を切換える走行直進弁とが設けられ、この走行直進弁は、走行操作と作業操作を別々に行う単独操作時には中立位置にあって上記第１及び第２両グループに別々のポンプの吐出油を供給し、走行操作と作業操作を同時に行う複合操作時には走行直進位置に切換わって上記両走行モータと作業アクチュエータに別々のポンプの吐出油を供給するように構成され、かつ、上記走行直進弁が中立位置から走行直進位置に切換わる過程で両ポンプのポンプラインを連通路によって連通させるように構成された作業機械の油圧制御装置において、上記連通路を開閉する制御弁を設け、複合操作時にこの制御弁により、走行直進弁の位置と、作業アクチュエータの作動圧力である作業圧力と、走行モータの作動圧力である走行圧力とに応じて上記連通路を次のパターンで制御するように構成したものである。
【００２８】
(Ｉ)  走行操作量が小さい走行微操作時には連通路を無条件で閉じる。
【００２９】
(ＩＩ)  走行操作量が大きい走行大操作時において、作業圧力が走行圧力よりも高いときは連通路を開き、作業圧力が走行圧力よりも低いときは連通路を閉じる。
【００３０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、走行直進弁が走行直進位置に切換わった状態で、連通路を無条件で閉じるように構成したものである。
【００３１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、制御弁を油圧パイロット弁として構成し、この制御弁の一方のパイロット室に作業圧力、反対側のパイロット室に走行圧力を導入するように構成したものである。
【００３２】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、走行直進弁のスプールであるメインスプール内に、連通路とサブスプールとを設け、このサブスプールの両側にパイロット室を形成するとともに、上記メインスプールに、作業圧力を一方のパイロット室に導入する作業側パイロットポートと、走行圧力を反対側のパイロット室に導入する走行側パイロットポートを設けて制御弁を構成したものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によると、連通路を開閉する制御弁を設け、この制御弁により、走行操作量が小さい走行微操作時(ハーフレバー走行時＝低速走行時)には連通路を無条件で閉じ、走行操作量が大きい走行大操作時(フルレバー走行時＝高速走行時)において、作業圧力が走行圧力よりも高いときは連通路を開き、低いときは連通路を閉じるように構成したから、次の効果を得ることができる。
【００３４】
(１)  ハーフレバー走行時に、作業側の油が走行側に流入して増速されたり、走行側の油が作業側に流入して走行がさらに減速または停止してしまったりする弊害が生じない。
【００３５】
(２)  フルレバー走行時に、作業圧力が走行圧力よりも高い状況では、本来の目的通り、作業側の油が走行側に供給されるため、急減速を防止することができる。しかし、逆の状況では、走行側と作業側の油の流通が阻止されるため、より以上に急減速してしまう弊害を防止することができる。
【００３６】
こうして、連通路を状況に応じて望ましい状態(開または閉状態)に制御し、複合操作性を向上させることができる。
【００３７】
また、請求項２の発明によると、走行直進位置では走行操作が作業操作に対して完全に独立する走行独立機能が得られるため、たとえば吊荷走行時の荷振れを防止することができる。
【００３８】
さらに、請求項３,４の発明によると、制御弁を油圧パイロット弁として構成し、この制御弁の一方のパイロット室に作業圧力、反対側のパイロット室に走行圧力をそれぞれ導入するように構成したから、フルレバー走行時の制御弁の開閉を自動的に、そして作業圧力及び走行圧力に応じて的確に行わせることができる。
【００３９】
ところで、請求項３の構成を具現化する方法として、連通路を走行直進弁の外部に引き出して制御弁を設け、この制御弁を外部で上記のように作動させることは可能である。
【００４０】
ただし、この外部制御弁方式によると、制御弁を新たに外部に設置しなければならないため、その制御回路を増設することと合わせて大幅なコストアップとなるとともに、限られたスペース内に制御弁スペースを作り出さなければならない等の問題が生じる。
【００４１】
この点、請求項４の発明によると、走行直進弁のスプールであるメインスプール内に、連通路とサブスプールとを設け、このサブスプールの両側パイロット室に作業圧力、走行圧力を導入する構成、すなわち走行直進弁に制御弁を内蔵する構成としたから、制御弁用のスペース及び制御回路を増設する必要がない。このため、制御弁を搭載し易く、かつ、コストを安くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００４３】
図１にこの油圧制御装置の全体構成を示す。図１において、図６に示す従来の油圧制御装置と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００４４】
実施形態において、走直弁３２は、図左端の中立位置イと同右端の走行直進位置ニ、それに中間第１及び第２位置ロ,ハとを有し、かつ、二つのポンプポートＰ１,Ｐ２と、二つのアクチュエータポートＡ,Ｂを備えた四位置４ポート切換弁として構成され、操作信号等に基づくコントローラ３３からの指令に応じて、電磁比例式の切換制御弁２９の二次圧によって切換制御される。
【００４５】
すなわち、走直弁３２は、走行／作業の単独操作時には中立位置イにセットされる。
【００４６】
この状態(第１圧油供給状態)では、図６における走直弁２７の中立位置イと同様に、第１ポンプ２５の吐出油が、走直弁２７の通路Ｐ１−Ｂを通って第１グループＧ１に、第２ポンプ２６の吐出油が直接、第２グループＧ２にそれぞれ供給される。
【００４７】
一方、走行独立スイッチ３４が操作されると、走直弁３２が走行直進位置ニに切換わる。
【００４８】
この状態(第２圧油供給状態)では、第１ポンプ２５の吐出油が走直弁３２の通路Ｐ１−Ａ及び圧油供給管路Ｌを通って作業アクチュエータ６,７,８,１２に供給される一方、第２ポンプ２６の吐出油が両走行モータ１０,１１に分配供給され、走行直進性が確保される。
【００４９】
また、走行系が作業系から完全に切り離されて独立走行状態が得られるため、たとえば吊荷走行時の荷振れを防止することができる。
【００５０】
この場合、上記第１圧油供給状態から第２圧油供給状態にいきなり切換える構成をとると、両走行モータ１０,１１に対する圧油供給量が急減して急減速され、ショックが発生する。
【００５１】
この点の対策として、走直弁３２に、従来の走直弁２７と同様に、第１ポンプ２５の吐出油の一部を走行側に供給するための連通路３５が設けられている。
【００５２】
ただし、連通路３５が常時開通していると、前記のようにハーフレバー走行中及びフルレバー走行中に作業圧力と走行圧力の関係によっては好ましくない事態が発生する。
【００５３】
そこで、連通路３５を開閉制御するための制御弁３６が走直弁３２内に組み込まれている。
【００５４】
図２(ａ)〜(ｄ)は、この制御弁３６付きの走直弁３２の構成を油圧記号として各位置イ〜ニ別に拡大して示す。
【００５５】
図３はこの走直弁３２の具体的弁構造(半部断面)を示す。同図に示すように、走直弁３２のスプールであるメインスプール３７内にサブスプール３８が図の左右方向にストローク作動し得る状態で設けられている。
【００５６】
このサブスプール３８は、図示のように中間部が左右両端部(図３の左右両端部。以下にいう各部の左右の方向性について同じ)よりも小径とされ、このサブスプール中間部とメインスプール３７の内周面との間に連通路３５が形成されている。３９,４０はこの連通路３５をポンプポートＰ１,Ｐ２に連通させるための連通口である。
【００５７】
また、サブスプール３８の右側に作業側パイロット室４１、左側に走行側パイロット室４２が設けられるとともに、メインスプール３７に、作業圧力(第１ポンプ２５の圧力)を作業側パイロット室４１に導入する作業側パイロットポート４３,４４と、走行圧力(第２ポンプ２６の圧力)を走行側パイロット室４２に導入する走行側パイロットポート４５とが設けられている。図３中、Ｔｐはタンクポート、Ｄrはドレンポートである。
【００５８】
なお、二つの作業側パイロットポート４３,４４を設けたのは、図２,３(ａ)の走直弁中立状態、及び同(ｂ)の複合操作時におけるハーフレバー走行操作状態で作業側パイロット室４１をタンクポートＴｐまたはドレンポートＤrに連通させる一方で、同(ｃ)のフルレバー走行操作状態では同パイロット室４１をポンプポートＰ１に連通させるためである。
【００５９】
４６は走行側パイロット室４２内に設けられたバネで、サブスプール３８は、このバネ４６の力と走行側パイロット室４２に導入される走行圧力とを合わせた力によって図３の右方向(連通路３５を閉じる方向)に押され、作業側パイロット室４１に導入される作業圧力によって左方向(同、開く方向)に押される。
【００６０】
こうして、サブスプール３８、両側パイロット室４１,４２、パイロットポート４３〜４５、バネ４６等によって制御弁３６が構成され、この制御弁３６により、連通路３５が走直弁３２の位置と作業圧力及び走行圧力とに応じて次のように開閉制御される。
【００６１】
走直弁３２が中立位置イにあるときは、図３(ａ)に示すように作業側パイロット室４１はタンク、ドレン両ポートＴｐ,Ｄrに連通し、走行側パイロット室４２は走行側パイロットポート４５を介して走行側ポンプポートＰ２に連通している。
【００６２】
従って、走行側パイロット室４２のみに圧力(走行圧力)が導入されるため、サブスプール３８が右側に押されて連通路３５(制御弁３６)が閉じた状態となる。このため、両ポンプポートＰ１,Ｐ２間が遮断され、第１ポンプ２５の吐出油が第１グループＧ１に、第２ポンプ２６の吐出油が第２グループＧ２に別々に供給される第１圧油供給状態となる。
【００６３】
この状態から複合操作が行なわれると、走行操作量に応じて図３(ｂ)または(ｃ)の状態に移行する。
【００６４】
まず、走行操作量が小さいハーフレバー走行段階では、図３(ｂ)に示すように作業側パイロット室４１はドレンポートＤrに連通し、走行側パイロット室４２は走行側パイロットポート４４を通じてポンプポートＰ２につながった状態のままとなるため、依然として連通路３５が閉じている。
【００６５】
つまり、ハーフレバー走行時には、連通路３５は作業圧力及び走行圧力に関係なく無条件に閉じる。
【００６６】
従って、作業圧力が走行圧力よりも高い場合に、第１ポンプ２５の吐出油が走行側に流入し、低速で走行したいというオペレータの意に反して増速されてしまったり、逆に走行圧力が作業圧力よりも高い場合に第２ポンプ２６の吐出油(走行側の油)が作業側に流入して走行がさらに減速または停止してしまったりする好ましくない事態の発生を防止することができる。
【００６７】
次に、このハーフレバー走行状態から、オペレータが高速走行するという意思を持ってフルレバー走行操作すると、図３(ｃ)に示すように、走行圧力が走行側パイロット室４２に導入される一方で、作業圧力がポンプポートＰ１、作業側パイロットポート４３を介して作業側パイロット室４１に導入され、この両側パイロット室４１,４２の圧力の拮抗作用によってサブスプール３８の位置が決まる。
【００６８】
すなわち、走行圧力が作業圧力よりも高ければ、サブスプール３８が右側に押され、逆に走行圧力が作業圧力よりも低ければサブスプール３８が左側に押されるため、連通路３５は、走行圧力の方が高いときに閉じ、低いときに開く。
【００６９】
こうして、走行圧力が低い状況では連通路３５が開くため、連通路３５を設けた本来の目的通り、作業側の油の一部が走行側に供給され、これによって走行急減速を防止することができる。
【００７０】
一方、走行圧力の方が高い状況では連通路３５が閉じるため、走行側の油が作業側に回ってより以上に急減速してしまうという弊害を防止することができる。
【００７１】
なお、図１中に示す走行独立スイッチ３４のＯＮ操作によって走直弁３２が走行直進位置ニに切換わると、図３(ｄ)に示すようにポンプ吐出油の流路がＰ１−Ａ、Ｐ２−Ｂに切換わると同時に連通路３５が遮断され、前記の走行直進状態(走行独立状態)となる。
【００７２】
このように、連通路３５を状況(ハーフレバー走行とフルレバー走行の別、及びフルレバー走行時の作業圧力と走行圧力)に応じて制御弁３６で開閉制御することにより、複合操作時の油の流れを望ましい状態とし、複合操作性を向上させることができる。
【００７３】
しかも、走行直進弁３２に制御弁３６を内蔵した構成、すなわち、走行直進弁３２のスプールであるメインスプール３７内に、連通路３５と、この連通路３５を開閉するサブスプール３８とを設け、このサブスプール３８を作業圧力及び走行圧力によって作動させる構成としたから、制御弁用のスペース及び制御回路を増設する必要がない。このため、制御弁３６を搭載し易く、かつ、コストを安くすることができる。
【００７４】
他の実施形態
図４に示すように、複合操作時のフルレバー走行状態で両側パイロット室４１,４２をポンプポートＰ１,Ｐ２に連通させるパイロットポート４３,４５をそれぞれ絞り付きとするとともに、作業側及び走行側双方にタンクポートＴｐに通じる絞り付きのパイロットポート４７,４８を追加してもよい。
【００７５】
こうすれば、作業側及び走行側双方においてパイロット室４１,４２に発生する圧力を、二つのパイロットポート４３,４７及び４５,４８の絞りサイズによって任意に設定することができるため、たとえば走行側のバネ４６についてサイズ選択の自由度が広がり、また両側パイロット圧力を安定化させることができる等の利点がある。
【００７６】
なお、上記二段絞り式のパイロット構造は作業側と走行側の一方のみに設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態にかかる油圧制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】(ａ)〜(ｄ)は同装置における走行直進弁の切換わり状況を油圧記号として示す図である。
【図３】(ａ)〜(ｄ)は同弁の構造と切換わり状況を示す半部断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる走行直進弁の構造を示す半部断面図である。
【図５】油圧ショベルの概略側面図である。
【図６】従来の油圧制御装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  下部走行体
２  上部旋回体
９  作業アタッチメント
６,７,８,１２  作業アクチュエータ
１０,１１  走行モータ
Ｇ１  第１グループ
Ｇ２  第２グループ
２５  第１ポンプ
２６  第２ポンプ
３２  走行直進弁
３５  連通路
３６  制御弁
３７  走行直進弁のメインスプール
３８  同サブスプール
４１  作業側パイロット室
４２  走行側パイロット室
４３,４４  作業側パイロットポート
４５  走行側パイロットポート
４６  バネ
【図１】
2006329341.tif 000003
【図２】
2006329341.tif 000004
【図３】
2006329341.tif 000005
【図４】
2006329341.tif 000006
【図５】
2006329341.tif 000007
【図６】
2006329341.tif 000008