(57)【要約】  【課題】重量負荷の自重降下を抑え、油圧ポンプを駆動する原動機の動力損失を低減するとともにシリンダの動作速度を高め、原動機が低出力状態でもシリンダ動作を確保し、さらには、可変開口弁の開口制御動作を、より確実に行わせる。  【解決手段】油圧シリンダ６のロッド側油室６ｂに連通するロッド側管路５ｂから分岐されタンク４に連絡されるメータアウト管路７にパイロット可変開口弁８を介在させ、電磁比例減圧弁１３からのパイロット制御圧に応じてパイロット可変開口弁８における開口の広狭を制御するように構成した。【選択図】図１
2006177402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機で回転駆動される油圧ポンプと、ロッド側油室及びヘッド側油室を備えた油圧シリンダと、前記ロッド側油室に連通するロッド側管路及び前記ヘッド側油室に連通するヘッド側管路を介して前記油圧シリンダに対し前記油圧ポンプからの圧油の供給排出制御を行う方向制御弁とを有する建設機械の油圧回路において、
前記ロッド側管路から分岐されタンクに連絡されるメータアウト管路にパイロット可変開口弁を介在させ、電磁比例減圧弁からのパイロット制御圧に応じて前記パイロット可変開口弁における開口の広狭を制御するように構成してなることを特徴とする建設機械の油圧回路。
【請求項２】
上記油圧シリンダにおける上記ロッド側油室の保持圧を検出する圧力センサと、上記原動機の回転数を検出する回転数センサと、前記圧力センサで検出された前記ロッド側油室の保持圧が所定圧より低いときは上記電磁比例減圧弁を介して上記パイロット可変開口弁の開口を広げ、前記保持圧が前記所定圧より高いときは前記回転数センサで検出された前記原動機の回転数が所定回転数よりも低いほど前記電磁比例減圧弁を介して前記パイロット可変開口弁の開口を絞り込むように制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の油圧回路に関するものであり、特に、油圧ショベルに適用した場合において、重量負荷の自重降下を抑え、原動機の動力損失を低減し得るとともにシリンダの動作速度を高め、さらには原動機が低出力状態でもシリンダ動作を確保し得る建設機械の油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の油圧回路に関連する従来技術として、例えば次のような油圧駆動回路が知られている。この従来技術は、原動機で駆動される可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプに接続される油圧シリンダと、該可変容量油圧ポンプと油圧シリンダとの間に配置され、油圧シリンダの駆動を制御する方向切換機能を持つ電磁比例式の流量調整弁と、該流量調整弁で調整される負荷流量を検出する流量計とを備えている。前記流量調整弁は、流量指令手段からの流量指令値に基づいて弁制御装置から出力される駆動信号により動作する。
【０００３】
また、流量調整弁と油圧シリンダとの間のメータアウト側管路を形成する主管路に分岐点が設けられ、該分岐点とタンクを連絡する分岐管路が設けられている。該分岐管路中には、前記流量調整弁で調整された流量を二次的に微調整可能な電磁切換弁からなる可変調整弁が設けられている。該可変調整弁は、前記流量指令手段からの流量指令値が基準値より小さいときに、該流量指令値の大きさに応じて外部指令手段から出力される駆動信号により動作する。
【０００４】
そして、前記油圧シリンダの微操作時には、前記流量指令値の大きさに応じて可変調整弁の開度が制御され、これにより主管路に導かれる流量の一部が前記分岐管路を経てタンクに逃され、微操作時の油圧シリンダへの供給流量を良好に微調整できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−４７０５号公報（第５〜７頁、図１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術においては、主管路からの分岐管路中に、流量調整弁で調整された流量を二次的に微調整可能な可変調整弁が設けられている。そして、該可変調整弁は、外部指令手段から出力される駆動信号で動作して油圧シリンダの微操作を可能としている。
【０００６】
ところで、油圧シリンダを含む油圧回路は、油圧ショベルにおけるアームシリンダ及びバケットシリンダ等の作動用として多く適用される。この適用例において、アームやバケット等は、油圧シリンダにとって、かなりの重量負荷である。このため、作業精度及び作業性を高める上で、その重量負荷の自重降下を抑え得るとともにシリンダの動作速度を高め得る油圧回路が望まれ、さらには、省エネを図る上で、原動機の動力損失を低減させ得るとともに原動機が低出力状態でもシリンダ動作を確保し得るものが望まれる。
【０００７】
そこで、重量負荷の自重降下を抑え、原動機の動力損失を低減するとともにシリンダの動作速度を高め、原動機が低出力状態でもシリンダ動作を確保し、さらには、可変開口弁の開口制御動作を、より確実に行わせるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、原動機で回転駆動される油圧ポンプと、ロッド側油室及びヘッド側油室を備えた油圧シリンダと、前記ロッド側油室に連通するロッド側管路及び前記ヘッド側油室に連通するヘッド側管路を介して前記油圧シリンダに対し前記油圧ポンプからの圧油の供給排出制御を行う方向制御弁とを有する建設機械の油圧回路において、前記ロッド側管路から分岐されタンクに連絡されるメータアウト管路にパイロット可変開口弁を介在させ、電磁比例減圧弁からのパイロット制御圧に応じて前記パイロット可変開口弁における開口の広狭を制御するように構成してなる建設機械の油圧回路を提供する。
【０００９】
この構成によれば、本建設機械の油圧回路は、例えば油圧ショベルにおけるアームシリンダ又はバケットシリンダ等の作動用油圧回路に適用される。油圧シリンダにとって重量負荷であるアーム及びバケットの自重により自重降下傾向が生じる。このとき、電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を絞り、ロッド側油室の保持圧の低下を防止することで、その自重降下が抑えられる。また、原動機の高回転時の圧油をへッド側油室へ供給して油圧シリンダを作動させているとき、電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を適宜に広げることで、ロッド側油室にブースト圧の発生するのが抑えられる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記油圧シリンダにおける上記ロッド側油室の保持圧を検出する圧力センサと、上記原動機の回転数を検出する回転数センサと、前記圧力センサで検出された前記ロッド側油室の保持圧が所定圧より低いときは上記電磁比例減圧弁を介して上記パイロット可変開口弁の開口を広げ、前記保持圧が前記所定圧より高いときは前記回転数センサで検出された前記原動機の回転数が所定回転数よりも低いほど前記電磁比例減圧弁を介して前記パイロット可変開口弁の開口を絞り込むように制御する制御手段とを有する建設機械の油圧回路を提供する。
【００１１】
この構成によれば、ヘッド側油室への圧油供給状態でロッド側油室の保持圧が所定圧より低いときは、油圧ショベルのバケットによる掘削動作中等と判断される。このとき、電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を広げることで、ロッド側油室の背圧がさらに低下する。また、ロッド側油室への圧油供給状態でロッド側油室の保持圧が所定圧より高いときは、原動機の回転数が所定回転数よりも低いほど電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を絞り込むことで、前記原動機が低出力状態でも油圧シリンダの動作が確保される。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明は、ロッド側管路から分岐されタンクに連絡されるメータアウト管路にパイロット可変開口弁を介在させ、電磁比例減圧弁からのパイロット制御圧に応じて前記パイロット可変開口弁における開口の広狭を制御するように構成したので、電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を絞ることで、重量負荷であるアーム及びバケット等の自重降下を抑えることができる。また、ヘッド側油室への原動機の高回転時の圧油の供給時に、電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を適宜に広げることで、ロッド側油室にブースト圧の発生するのを抑えることができて、原動機の動力損失を低減させることができるとともに油圧シリンダの動作速度を高めることができる。さらに、パイロット可変開口弁の開口の広狭を電磁比例減圧弁からのパイロット制御圧に応じて制御することで、開口制御動作を、より確実に行わせることができるという利点がある。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記油圧シリンダにおける上記ロッド側油室の保持圧を検出する圧力センサと、上記原動機の回転数を検出する回転数センサと、前記圧力センサで検出
された前記ロッド側油室の保持圧が所定圧より低いときは上記電磁比例減圧弁を介して上記パイロット可変開口弁の開口を広げ、前記保持圧が前記所定圧より高いときは前記回転数センサで検出された前記原動機の回転数が所定回転数よりも低いほど前記電磁比例減圧弁を介して前記パイロット可変開口弁の開口を絞り込むように制御する制御手段とを具備させたので、ヘッド側油室への圧油供給状態でロッド側油室の保持圧が所定圧より低いときに電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を広げることで、ロッド側油室の背圧がさらに低下して原動機の動力損失を低減させることができるとともに油圧シリンダの動作速度を高めることができる。また、ロッド側油室への圧油供給状態でロッド側油室の保持圧が所定圧より高いときに、原動機の回転数が所定回転数よりも低いほど電磁比例減圧弁で制御されるパイロット可変開口弁の開口を絞り込むことで、原動機が低出力状態でも油圧シリンダの動作を確保することができるとともに、その動作速度を高めることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
重量負荷の自重降下を抑え、原動機の動力損失を低減するとともにシリンダの動作速度を高め、原動機が低出力状態でもシリンダ動作を確保し、さらには、可変開口弁の開口制御動作を、より確実に行わせるという目的を、原動機で回転駆動される油圧ポンプと、ロッド側油室及びヘッド側油室を備えた油圧シリンダと、前記ロッド側油室に連通するロッド側管路及び前記ヘッド側油室に連通するヘッド側管路を介して前記油圧シリンダに対し前記油圧ポンプからの圧油の供給排出制御を行う方向制御弁とを有する建設機械の油圧回路において、前記ロッド側管路から分岐されタンクに連絡されるメータアウト管路に介在されたパイロット可変開口弁と、該パイロット可変開口弁における開口の広狭をパイロット制御圧に応じて制御する電磁比例減圧弁と、前記油圧シリンダにおける前記ロッド側油室の保持圧を検出する圧力センサと、前記原動機の回転数を検出する回転数センサと、前記圧力センサで検出された前記ロッド側油室の保持圧が所定圧より低いときは前記電磁比例減圧弁を介して前記パイロット可変開口弁の開口を広げ、前記保持圧が前記所定圧より高いときは前記回転数センサで検出された前記原動機の回転数が所定回転数よりも低いほど前記電磁比例減圧弁を介して前記パイロット可変開口弁の開口を絞り込むように制御する制御手段とを具備させることにより実現した。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。図１は、油圧回路図、図２は、パイロット可変開口弁の開口特性を示す図である。本実施例は、油圧ショベルにおけるアームシリンダ又はバケットシリンダ等の作動用油圧回路に適用されている。
【００１６】
まず、図１を用いて、本実施例に係る建設機械の油圧回路の構成を説明する。原動機としてのエンジン１で回転駆動される可変容量油圧ポンプ２の吐出口が方向制御弁３の給油ポートに連通されている。該方向制御弁３の排油ポートはタンク４に連通されている。該方向制御弁３は、四ポート三位置弁からなり、中立位置３ａ、伸張側位置３ｂ及び縮小側位置３ｃを備えている。
【００１７】
該方向制御弁３の一方の出力ポートは、ヘッド側管路５ａを介して油圧シリンダ６におけるヘッド側油室６ａに連通し、該方向制御弁３の他方の出力ポートは、ロッド側管路５ｂを介して油圧シリンダ６におけるロッド側油室６ｂに連通している。該油圧シリンダ６は、油圧ショベルにおけるアームシリンダ又はバケットシリンダ等として機能する。
【００１８】
前記方向制御弁３は、常時は中立位置３ａへの切換え状態となているが、伸張側位置３ｂに切換えられると、可変容量油圧ポンプ２からの圧油がヘッド側管路５ａを経由してヘッド側油室６ａに供給されるとともに、ロッド側油室６ｂからの排出油がロッド側管路５ｂを経由してタンク４に排出され、ロッド６ｃが前進する。また、縮小側位置３ｃに切換
えられると、可変容量油圧ポンプ２からの圧油がロッド側管路５ｂを経由してロッド側油室６ｂに供給されるとともに、ヘッド側油室６ａからの排出油がヘッド側管路５ａを経由してタンク４に排出され、ロッド６ｃは後退する。このように、方向制御弁３は、油圧シリンダ６に対し可変容量油圧ポンプ２からの圧油の供給排出制御を行うように構成されている。
【００１９】
本実施例では、上記構成に加えてさらに、前記ロッド側管路５ｂから分岐されてタンク４に連絡されたメータアウト管路７が設けられ、該メータアウト管路７にパイロット可変開口弁８が介在されている。図２に示すように、該パイロット可変開口弁８は、そのスプールストロークに応じて開口面積が指数関数的に増加する開口特性を持っている。
【００２０】
一方、前記エンジン１の回転数を検出する回転数センサ９、前記油圧シリンダ６におけるロッド側油室６ｂの保持圧を検出する保持圧圧力センサ１０及び前記可変容量油圧ポンプ２の吐出圧を検出する吐出圧圧力センサ１１が配設されている。そして、これらの回転数センサ９及び両圧力センサ１０，１１からの各検出信号が制御手段としてのコントローラ１２に入力されている。
【００２１】
該コントローラ１２からは、入力される各検出信号にそれぞれ応じた制御信号が出力され、該制御信号が電磁比例減圧弁１３における駆動部１３ａに入力されている。該電磁比例減圧弁１３は、駆動部１３ａに入力される制御信号レベルに応じて補助油圧源１４からの圧油を減圧したパイロット制御圧を出力し、該パイロット制御圧が前記パイロット可変開口弁８のパイロットポート８ａに入力されている。該パイロット可変開口弁８は、パイロットポート８ａに入力されるパイロット制御圧のレベルに応じて開口の広狭が制御されるように構成されている。また、コントローラ１２は、前記各検出信号に応じた制御信号を出力するだけでなく、該コントローラ１２に対し任意の操作を行ったとき、該任意の操作に応じたレベルの制御信号も出力する。
【００２２】
次に、上述のように構成された建設機械の油圧回路の作用を説明する。油圧シリンダ６にとって重量負荷であるアーム及びバケットの自重により自重降下傾向が生じたとき、コントローラ１２に対し所要の操作を行い、電磁比例減圧弁１３からのパイロット制御圧でパイロット可変開口弁８の開口を絞る。これにより、ロッド側油室６ｂの保持圧の降下が防止されて、その自重降下が抑えられる。
【００２３】
また、方向制御弁３を伸張側位置３ｂに切換えて、エンジン１の高回転時の圧油をヘッド側油室６ａへ供給し、ロッド６ｃを前進動作させているとき、電磁比例減圧弁１３からのパイロット制御圧でパイロット可変開口弁８の開口を適宜に広げることで、ロッド側油室６ｂにブースト圧の発生するのが抑えられる。
【００２４】
上記と同様に、方向制御弁３を伸張側位置３ｂに切換えて、ヘッド側油室６ａへの圧油供給状態でロッド６ｃを前進動作させているとき、ロッド側油室６ｂの保持圧が低いときは、油圧ショベルのバケットによる掘削動作中等と判断される。このとき、電磁比例減圧弁１３からのパイロット制御圧でパイロット可変開口弁８の開口を広げることで、ロッド側油室６ｂの背圧がさらに低下してエンジン１の動力損失が低減される。
【００２５】
また、方向制御弁３を縮小側位置３ｃに切換えたときは、パイロット可変開口弁８は遮断位置に切り換わり、可変容量油圧ポンプ２からの圧油の全てがロッド側油室６ｂに流入し、油圧シリンダ６をスピーディーに縮小する。
【００２６】
上述したように、本実施例に係る建設機械の油圧回路においては、パイロット可変開口弁８の開口を絞ることで、ロッド側油室６ｂの保持圧の降下が防止されて、重量負荷であ
るアーム及びバケット等の自重降下を抑えることができる。
【００２７】
また、ヘッド側油室６ａへのエンジン１の高回転時の圧油の供給時に、パイロット可変開口弁８の開口を適宜に広げることで、ロッド側油室６ｂにブースト圧の発生するのを抑えることができて、エンジン１の動力損失を低減させることができるとともに油圧シリンダ６におけるロッド６ｃの前進速度を高めることができる。
【００２８】
さらに、パイロット可変開口弁８の開口の広狭を電磁比例減圧弁１３からのパイロット制御圧に応じて制御することで、開口制御動作を、より確実に行わせることができる。
【００２９】
ヘッド側油室６ａへの圧油供給状態でロッド側油室６ｂの保持圧が低いときにパイロット可変開口弁８の開口を広げることで、ロッド側油室６ｂの背圧がさらに低下してエンジン１の動力損失を低減させることができるとともに油圧シリンダ６におけるロッド６ｃの前進速度を高めることができる。
【００３０】
また、ロッド側油室６ｂへの圧油供給状態では、パイロット可変開口弁８は遮断位置に切り換わり、可変容量油圧ポンプ２からの圧油の全てがロッド側油室６ｂに流入するので、油圧シリンダ６をスピーディーに縮小することができる。
【００３１】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施例に係る建設機械の油圧回路図。
【図２】図１におけるパイロット可変開口弁の開口特性を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１    エンジン（原動機）
２    可変容量油圧ポンプ
３    方向制御弁
３ｂ  伸張側位置
３ｃ  縮小側位置
４    タンク
５ａ  ヘッド側管路
５ｂ  ロッド側管路
６    油圧シリンダ
６ａ  ヘッド側油室
６ｂ  ロッド側油室
７    メータアウト管路
８    パイロット可変開口弁
９    回転数センサ
１０    保持圧圧力センサ
１２    コントローラ（制御手段）
１３    電磁比例減圧弁
【図１】
2006177402.tif 000003
【図２】
2006177402.tif 000004