(57)【要約】      （修正有）【課題】シリンダの短縮時にも再生ラインを利用することができる液圧システムを提供する。【解決手段】液圧システム１は、ポンプライン２１によりポンプ２と接続されるとともに、タンクライン２２によりタンクと接続された制御弁３と、ロッド側供給ライン４２およびヘッド側供給ライン４１により制御弁と接続されたシリンダ５と、ロッド側供給ラインをヘッド側供給ラインと接続する再生ライン７と、再生ラインに設けられた、シリンダの伸長時に開かれ、シリンダの短縮時に閉じられる再生弁７１と、再生弁とヘッド側供給ラインとの間で再生ラインに設けられた、シリンダの伸長時には第１状態に切り換わり、シリンダの短縮時には第２状態に切り換わる切換弁７２と、再生弁と切換弁との間で再生ラインから分岐してタンクへつながる逃しライン８と、逃しラインに設けられた、シリンダの伸長時に閉じられ、シリンダの短縮時に開かれる逃し弁８１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された制御弁と、
ロッド側供給ラインおよびヘッド側供給ラインにより前記制御弁と接続されたシリンダと、
前記ロッド側供給ラインを前記ヘッド側供給ラインと接続する再生ラインと、
前記再生ラインに設けられた、前記シリンダの伸長時に開かれ、前記シリンダの短縮時に閉じられる再生弁と、
前記再生弁と前記ヘッド側供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、前記シリンダの伸長時には前記再生弁から前記ヘッド側供給ラインへ向かう作動液の流れは許容するが前記ヘッド側供給ラインから前記再生弁へ向かう作動液の流れは禁止する第１状態に切り換わり、前記シリンダの短縮時には前記ヘッド側供給ラインから前記再生弁へ向かう作動液の流れを許容する第２状態に切り換わる切換弁と、
前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、
前記逃しラインに設けられた、前記シリンダの伸長時に閉じられ、前記シリンダの短縮時に開かれる逃し弁と、
を備える、液圧システム。
【請求項２】
前記液圧システムは、油圧ショベルに組み込まれるものであり、
前記シリンダは、アームシリンダであり、当該アームシリンダの伸長によってアームをキャビンに近づけるアーム引きが行われる、請求項１に記載の液圧システム。
【請求項３】
前記逃し弁は、前記シリンダの伸長時であっても、前記ポンプの吐出圧力が第１閾値よりも高い場合または前記シリンダのヘッド室の圧力が第２閾値よりも高い場合には、開かれる、請求項１または２に記載の液圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建設機械や産業機械などでは液圧アクチュエータを含む液圧システムが用いられている。例えば、特許文献１には、図２に示すような油圧ショベルに組み込まれた液圧システム１００が開示されている。
【０００３】
具体的に、液圧システム１００が組み込まれた油圧ショベルは、地面を深く掘削するためのものであり、伸縮アームによってバケットが鉛直方向に沿って上昇および下降される。伸縮アームは、ブームの先端に揺動可能に連結されており、アームシリンダ（図示せず）によって揺動されるとともに、アーム伸縮シリンダ１４０によって伸縮される。
【０００４】
アーム伸縮シリンダ１４０は、ヘッド側供給ライン１３１およびロッド側供給ライン１３２により制御弁１２０と接続されている。制御弁１２０は、ポンプライン１１１によりポンプ１１０と接続されるとともに、タンクライン１１２によりタンクと接続されている。
【０００５】
さらに、液圧システム１００には、ロッド側供給ライン１３２をヘッド側供給ライン１３１と接続する再生ライン１５０と、ヘッド側供給ライン１３１から分岐してタンクへつながる逃しライン１６０が設けられている。
【０００６】
再生ライン１５０には、アーム伸縮シリンダ１４０の短縮時に閉じられ、アーム伸縮シリンダ１４０の伸長時に開かれる再生弁１５１が設けられている。また、再生ライン１５０には、再生弁１５１とロッド側供給ライン１３２の間に、ロッド側供給ライン１３２からヘッド側供給ライン１３１へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁１５２が設けられている。このため、アーム伸縮シリンダ１４０の伸長時には、ロッド室１４２から排出される作動液が、制御弁１２０およびタンクライン１１２を通ってタンクへ戻る。このとき、ヘッド室１４１の圧力がロッド室１４２の圧力よりも低い場合は、ロッド室１４２から排出される作動液の一部が、再生ライン１５０を通ってヘッド室１４１に供給されて再生される。
【０００７】
逃しライン１６０には、アーム伸縮シリンダ１４０の伸長時に閉じられ、アーム伸縮シリンダ１４０の短縮時に開かれる切換弁１６１が設けられている。このため、アーム伸縮シリンダ１４０の短縮時には、アーム伸縮シリンダ１４０のヘッド室１４１から排出される作動液が、逃しライン１６０を通ってタンクへ戻るとともに、制御弁１２０およびタンクライン１１２を通ってタンクへ戻る。これにより、アーム伸縮シリンダ１４０の背圧が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−５６５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図２に示す液圧システム１００では、再生ライン１５０がアーム伸縮シリンダ１４０の短縮時には機能せずに無駄になっている。しかも、逃しライン１６０がヘッド側供給ライン１３１から分岐しているために、追加の作動液通路のためのスペースが必要になり、液圧システム１００の弁類を収容するケーシングのサイズが大きくなる、という問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、シリンダの短縮時にも再生ラインを利用することができる液圧システム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に、本発明の液圧システムは、ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された制御弁と、ロッド側供給ラインおよびヘッド側供給ラインにより前記制御弁と接続されたシリンダと、前記ロッド側供給ラインを前記ヘッド側供給ラインと接続する再生ラインと、前記再生ラインに設けられた、前記シリンダの伸長時に開かれ、前記シリンダの短縮時に閉じられる再生弁と、前記再生弁と前記ヘッド側供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、前記シリンダの伸長時には前記再生弁から前記ヘッド側供給ラインへ向かう作動液の流れは許容するが前記ヘッド側供給ラインから前記再生弁へ向かう作動液の流れは禁止する第１状態に切り換わり、前記シリンダの短縮時には前記ヘッド側供給ラインから前記再生弁へ向かう作動液の流れを許容する第２状態に切り換わる切換弁と、前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、前記逃しラインに設けられた、前記シリンダの伸長時に閉じられ、前記シリンダの短縮時に開かれる逃し弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、シリンダの伸長時には、シリンダのロッド室から排出される作動液が、制御弁およびタンクラインを通ってタンクへ戻る。このとき、ヘッド室の圧力がロッド室の圧力よりも低い場合は、シリンダのロッド室から排出される作動液の一部が、再生ライン（再生弁および切換弁）を通ってヘッド室に供給されて再生される。一方、シリンダの短縮時には、シリンダのヘッド室から排出される作動液が、再生ラインの一部（切換弁を含む部分）および逃しライン（逃し弁）を通ってタンクへ戻るとともに、制御弁およびタンクラインを通ってタンクへ戻る。従って、シリンダの短縮時には再生ラインを利用してシリンダの背圧を低減することができる。
【００１３】
例えば、前記液圧システムは、油圧ショベルに組み込まれるものであり、前記シリンダは、アームシリンダであり、当該アームシリンダの伸長によってアームをキャビンに近づけるアーム引きが行われてもよい。
【００１４】
前記逃し弁は、前記シリンダの伸長時であっても、前記ポンプの吐出圧力が第１閾値よりも高い場合または前記シリンダのヘッド室の圧力が第２閾値よりも高い場合には、開かれてもよい。この構成によれば、シリンダ伸長時であって再生が不要なときにシリンダのロッド室の圧力上昇を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シリンダの短縮時にも再生ラインを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る液圧システムの概略構成図である。
【図２】従来の液圧システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に、本発明の一実施形態に係る液圧システム１を示す。この液圧システム１は、シリンダ５の伸長時に、シリンダ５のロッド室５２から排出される作動液をヘッド室５１に供給して再生するためのものである。作動液は、典型的には油であるが、その他の液体（例えば、水）であってもよい。
【００１８】
液圧システム１は、油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械に組み込まれてもよいし、産業機械に組み込まれてもよい。例えば、液圧システム１が油圧ショベルに組み込まれる場合、作動液の再生対象であるシリンダ５はアームを揺動させるアームシリンダであってもよい。この場合、アームシリンダの伸長によってアームをキャビン（旋回体の一部）に近づけるアーム引きが行われることが望ましい。ただし、アームシリンダの伸長によってアームをキャビンから遠ざけるアーム押しが行われてもよい。あるいは、液圧システム１が油圧ショベルに組み込まれる場合、作動液の再生対象であるシリンダ５はバケットを揺動させるバケットシリンダであってもよい。
【００１９】
シリンダ５へは、ポンプ２から制御弁３を介して作動液が供給される。制御弁３は、シリンダ５に対する作動液の供給および排出を制御する。ポンプ２は、図例では可変容量型ポンプであるが、固定容量型ポンプであってもよい。
【００２０】
具体的に、制御弁３は、ポンプライン２１によりポンプ２と接続されるとともに、タンクライン２２によりタンクと接続されている。また、制御弁３は、ヘッド側供給ライン４１によりシリンダ５のヘッド室５１と接続されるとともに、ロッド側供給ライン４２によりシリンダ５のロッド室５２と接続されている。
【００２１】
制御弁３は、当該制御弁３につながる全てのライン２１，２２，４１，４２をブロックする中立位置と、ヘッド側供給ライン４１をポンプライン２１と連通させるとともにロッド側供給ライン４２をタンクライン２２と連通させる第１位置（図１の右側位置）と、ロッド側供給ライン４２をポンプライン２１と連通させるとともにヘッド側供給ライン４１をタンクライン２２と連通させる第２位置（図１の左側位置）との間で切り換えられる。なお、シリンダ５の用途によっては、制御弁３は、中立位置でヘッド側供給ライン４１およびロッド側供給ライン４２をタンクライン２２と連通させてもよい。
【００２２】
より詳しくは、制御弁３は、当該制御弁３を中立位置から第１位置へ切り換えるためのシリンダ伸長用の第１パイロットポート３１と、当該制御弁３を中立位置から第２位置へ切り換えるためのシリンダ短縮用の第２パイロットポート３２を有している。制御弁３は、操作装置６により中立位置から第１位置または第２位置へ切り換えられる。
【００２３】
操作装置６は、操縦者からシリンダ伸長操作およびシリンダ短縮操作を受ける操作レバーを含む。本実施形態では、操作装置６が、操作信号として操作レバーの傾倒角に応じたパイロット圧を出力するパイロット操作弁である。このため、制御弁３の第１パイロットポート３１が伸長信号パイロットライン６１により操作装置６と接続され、制御弁３の第２パイロットポート３２が短縮信号パイロットライン６２により操作装置６と接続されている。
【００２４】
ただし、操作装置６は、操作信号として操作レバーの傾倒角に応じた電気信号を出力する電気ジョイスティックであってもよい。この場合、制御弁３の第１パイロットポート３１および第２パイロットポート３２のそれぞれは電磁比例弁と接続される。
【００２５】
制御弁３は、操作装置６から第１パイロットポート３１または第２パイロットポート３２へ出力されるパイロット圧が大きくなるにつれて、メータイン側の開口面積およびメータアウト側の開口面積が大きくなるように構成されている。伸長信号パイロットライン６１および短縮信号パイロットライン６２には、操作装置６から出力されるパイロット圧を検出する圧力センサ９１，９２がそれぞれ設けられている。ただし、操作装置６が電気ジョイスティックである場合には、圧力センサ９１，９２が設けられなくてもよい。
【００２６】
さらに、液圧システム１は、ロッド側供給ライン４２をヘッド側供給ライン４１と接続する再生ライン７を含む。再生ライン７には、再生弁７１が設けられている。再生弁７１は、再生ライン７をブロックする閉状態と、再生ライン７を開放する開状態との間で切り換えられる。本実施形態では、再生弁７１が電磁式であり、後述する制御装置９から開信号が送信されたときに、中立状態である閉状態から開状態に切り換わる。なお、再生弁７１は、油圧パイロット信号を受けて位置が切り換わる切換弁であり、その油圧パイロット信号が電磁比例弁により制御されてもよい。
【００２７】
本実施形態では、再生弁７１が、任意の開度に調整可能な弁（可変絞り）である。ただし、再生弁７１は、オンオフ弁であってもよい。
【００２８】
さらに、再生ライン７には、再生弁７１とヘッド側供給ライン４１との間に切換弁７２が設けられている。切換弁７２は、再生弁７１からヘッド側供給ライン４１へ向かう作動液の流れは許容するがヘッド側供給ライン４１から再生弁７１へ向かう作動液の流れは禁止する第１状態と、ヘッド側供給ライン４１から再生弁７１へ向かう作動液の流れを許容する第２状態との間で切り換えられる。換言すれば、切換弁７２は、第１状態では逆止弁として機能し、第２状態では再生ライン７を開放する。本実施形態では、切換弁７２が電磁式であり、制御装置９から開信号が送信されたときに、中立状態である第１状態から第２状態に切り換わる。
【００２９】
例えば、切換弁７２は、逆止弁と、これをバイパスするバイパスラインに設けられた開閉弁で構成されてもよい。あるいは、切換弁７２は、パイロット圧により開状態が保持される逆止弁と、この逆止弁へパイロット圧を出力するか否かを切り換える開閉弁で構成されてもよい。さらに、切換弁７２は、油圧パイロット信号を受けて位置が切り換わる単一の切換弁であり、その油圧パイロット信号が電磁比例弁により制御されてもよい。
【００３０】
再生ライン７からは、再生弁７１と切換弁７２の間で逃しライン８が分岐している。この逃しライン８は、タンクへつながっている。
【００３１】
逃しライン８には、逃し弁８１が設けられている。逃し弁８１は、逃しライン８をブロックする閉状態と、逃しライン８を開放する開状態との間で切り換えられる。本実施形態では、逃し弁８１が電磁式であり、制御装置９から開信号が送信されたときに、中立状態である閉状態から開状態に切り換わる。なお、逃し弁８１は、油圧パイロット信号を受けて位置が切り換わる切換弁であり、その油圧パイロット信号が電磁比例弁により制御されてもよい。
【００３２】
本実施形態では、逃し弁８１が、任意の開度に調整可能な弁（可変絞り）である。ただし、逃し弁８１は、オンオフ弁であってもよい。
【００３３】
上述した再生弁７１、切換弁７２および逃し弁８１は、制御装置９と電気的に接続されている。また、制御装置９は、上述した圧力センサ９１，９２とも電気的に接続されている。ただし、図１では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。例えば、制御装置９は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵを有し、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
【００３４】
制御装置９は、シリンダ伸長時（本実施形態では、圧力センサ９１で検出される圧力が第１閾値よりも大きいとき）に、再生弁７１へ開信号を送信し、それ以外のときは再生弁７１へ開信号を送信しない。つまり、再生弁７１は、シリンダ伸長時に開かれ、シリンダ停止時およびシリンダ短縮時に閉じられる。
【００３５】
上述したように、本実施形態では、再生弁７１が、任意の開度に調整可能な弁である。従って、制御装置９は、再生弁７１を開くときは、操作装置６から出力されるパイロット圧、ポンプ２の吐出圧力、シリンダ５の負荷圧力またはシリンダ５のストローク量などの少なくとも１つの状態量に応じて再生弁７１の開度を調整する。ポンプ２の吐出圧力は、ポンプライン２１に設けられるポンプ圧力センサ９３により検出できる。シリンダ伸長時のシリンダ５の負荷圧力は、シリンダ５のヘッド室５１の圧力であり、ヘッド側供給ライン４１またはヘッド室５１に設けられる圧力センサ９４により検出できる。シリンダ５のストローク量は、シリンダ５に設けられるストロークセンサ（図示せず）により検出できる。
【００３６】
また、制御装置９は、シリンダ短縮時（本実施形態では、圧力センサ９２で検出される圧力が第２閾値よりも大きいとき）に、切換弁７２および逃し弁８１へ開信号を送信し、それ以外のときは切換弁７２および逃し弁８１へ開信号を送信しない。つまり、切換弁７２は、シリンダ短縮時に再生ライン７を開放する第２状態に切り換わり、シリンダ停止時およびシリンダ伸長時に逆止弁として機能する第１状態に切り換わる。また、逃し弁８１は、シリンダ短縮時に開かれ、シリンダ停止時およびシリンダ伸長時に閉じられる。
【００３７】
上述したように、本実施形態では、逃し弁８１が、任意の開度に調整可能な弁である。従って、制御装置９は、逃し弁８１を開くときは、操作装置６から出力されるパイロット圧に応じて逃し弁８１の開度が徐々に大きくなるように逃し弁８１の開度を調整する。さらに、制御装置９は、ポンプ２の吐出圧力が第３閾値より小さくならない範囲で、あるいは、シリンダ５のロッド室５２の圧力が第４閾値より小さくならない範囲で、逃し弁８１の開度をできるだけ大きくなるように調整してもよい。
【００３８】
以上説明した構成の本実施形態の液圧システム１では、シリンダ５の伸長時には、シリンダ５のロッド室５２から排出される作動液が、制御弁３およびタンクライン２２を通ってタンクへ戻る。また、シリンダ５の伸長時には、再生弁７１が開かれ、逃し弁８１が閉じられ、切換弁７２が逆止弁として機能する。従って、ヘッド室５１の圧力がロッド室５２の圧力よりも低い場合は、シリンダ５のロッド室５２から排出される作動液の一部が、再生ライン７（再生弁７１および切換弁７２）を通ってヘッド室５１に供給されて再生される。一方、シリンダ５の短縮時には、再生弁７１が閉じられ、切換弁７２が再生ライン７を開放し、逃し弁８１が開かれる。従って、シリンダ５のヘッド室５１から排出される作動液が、再生ライン７の一部（切換弁７２を含む部分）および逃しライン８（逃し弁８１）を通ってタンクへ戻るとともに、制御弁３およびタンクライン２２を通ってタンクへ戻る。従って、シリンダ５の短縮時には再生ライン７を利用してシリンダ５の背圧を低減することができる。
【００３９】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４０】
例えば、シリンダ伸長時であっても、シリンダ５のロッド室５２から排出される作動液の再生が不要である場合には、逃し弁８１を所定の開口面積または最大開口面積となるように開いて、シリンダ５のロッド室５２から排出される作動液の一部を再生ライン７の一部（再生弁７１を含む部分）および逃しライン８（逃し弁８１）を通ってタンクへ戻してもよい。
【００４１】
例えば、シリンダ伸長時であっても、ポンプ２の吐出圧力が第１閾値よりも高い場合またはシリンダ５のヘッド室５１の圧力が第２閾値（例えば、ロッド室５２の圧力）よりも高い場合には、逃し弁８１が開かれてもよい。つまり、シリンダ伸長時には、ポンプ２の吐出圧力が第１閾値よりも低い場合またはシリンダ５のヘッド室５１の圧力が第２閾値よりも低い場合に、逃し弁８１が閉じられる。この構成によれば、シリンダ伸長時であって再生が不要なときにシリンダ５のロッド室５２の圧力上昇を防ぐことができる。
【００４２】
また、シリンダ伸長時であっても、ポンプ２の吐出圧力が第５閾値よりも高い場合またはシリンダ５のヘッド室の圧力が第６閾値よりも高い場合は、再生弁７１を閉じてもよい。つまり、シリンダ伸長時には、ポンプ２の吐出圧力が第５閾値よりも低い場合またはシリンダ５のヘッド室の圧力が第６閾値よりも低い場合に、再生弁７１が開かれる。
【符号の説明】
【００４３】
１    液圧システム
２    ポンプ
２１  ポンプライン
２２  タンクライン
３    制御弁
４１  ヘッド側供給ライン
４２  ロッド側供給ライン
５    シリンダ
７    再生ライン
７１  再生弁
８    逃しライン
８１  逃し弁
【図１】
2018105334.tif 000003
【図２】
2018105334.tif 000004