(57)【要約】【課題】構成を複雑にすることなく、ブーム下げ動作時のキャビテーションを更に抑制できる油圧作業機械を提供する。【解決手段】ボトム側シリンダ室５ａからの排出油は、第１再生回路３０の第１再生油路３３から分岐した油路４２（第１油路）、ポート４１、油路２９（第２油路）、ポート６１を介して方向制御弁１３に導かれ、方向制御弁１３の中立スプール内に設けられた第２再生油路６３（第３油路）を経由し、ポート６２、アクチュエータ油路２４を介して、第１再生回路３０のアクチュエータ油路２２内の圧油に合流し、ロッド側シリンダ室５ｂに供給される。また、第２再生回路６０内の圧油の一部は、油路２９から分岐した油路４４（第４油路）、ポート４３、油路２６を介してタンク８に導かれる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１油圧ポンプと、
この第１油圧ポンプの吐出油により駆動され、ボトム側シリンダ室とロッド側シリンダ室とを有する、油圧アクチュエータと、
前記第１油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁と、
前記油圧アクチュエータに対応して設けられ、この第１方向制御弁を操作する操作手段と、
前記第１方向制御弁内に設けられた第１再生油路を有し、前記油圧アクチュエータに負荷が作用して前記油圧アクチュエータが収縮するときに、ボトム側シリンダ室から排出する圧油をロッド側シリンダ室に供給する第１再生回路と、
第２油圧ポンプと、
前記第１方向制御弁を介して前記第１油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油と前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油とが合流するように、前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁と、
前記第１方向制御弁と前記第2方向制御弁とを収納するハウジングとを備え、
前記第２方向制御弁は、前記第１再生回路が作動しているときは中立位置にある油圧作業機において、
前記第２方向制御弁内に設けられた第２再生油路を有し、前記第１再生回路から分岐し、この第２再生油路を経由し、前記第１再生回路と合流して、ボトム側シリンダ室から排出する圧油をロッド側シリンダ室に供給する第２再生回路を更に備えることを特徴とする油圧作業機。
【請求項２】
請求項１記載の油圧作業機において、
前記第２再生回路は、
前記第１方向制御弁内に設けられ、前記第１再生油路から分岐する第１油路と、
前記ハウジング内に設けられ、前記第１油路からの圧油を前記第２方向制御弁に導く第２油路と、
前記第２方向制御弁内に設けられた前記第２再生油路であり、前記第２油路からの圧油を前記第１再生回路と合流する油路に導く第３油路と、
前記第３油路に設けられたチェック弁と、
前記第２油路から分岐し、タンクに連通する第４油路とを有することを特徴とする油圧作業機。
【請求項３】
請求項２記載の油圧作業機において、
前記第４油路は、前記第１方向制御弁内に設けられていることを特徴とする油圧作業機。
【請求項４】
請求項２記載の油圧作業機において、
前記第４油路は、前記ハウジングに形成されていることを特徴とする油圧作業機。
【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などを複動式のシリンダで駆動する油圧ショベル等の油圧作業機に係り、特に、ブーム下げ動作時に作動する再生回路を備えた油圧作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の油圧作業機は、油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、これらの方向制御弁を収納するハウジングと、複数の油圧アクチュエータに対応して設けられ、方向制御弁をそれぞれ操作する複数の操作手段を備えている。
【０００３】
油圧ショベルのブームは、油圧アクチュエータのひとつであるブームシリンダを伸縮させることにより、上下に回動される。ブーム上げ動作時には、ブームシリンダのボトム側シリンダ室に圧油を供給してブームシリンダを伸長させる。ブーム下げ動作時には、ブームシリンダのロッド側シリンダ室に圧油を供給してブームシリンダを収縮させる。ブーム下げ動作時にはブームの自重落下によってブームシリンダが強制的に収縮側へ駆動されるため、メータイン側であるロッド側シリンダ室では圧油の供給油量が不足して負圧になり、キャビテーションが発生する可能性がある。
【０００４】
これに対し、ブーム下げ動作時にブームシリンダのボトム側シリンダ室からの排出油をロッド側シリンダ室に供給して再生させ、キャビテーションを抑制する技術がある。更に、このような再生回路を方向制御弁内に設けた再生油路を用いて構成する技術が知られている（特許文献１）。
【０００５】
一方、ブーム上げ動作時のブームシリンダの増速を目的として、複数の油圧ポンプと、それぞれの油圧ポンプから供給される圧油の流れを制御する方向制御弁を備え、それぞれの油圧ポンプからの圧油を合流させてブームシリンダに供給する技術が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００４／０７０２１１号
【特許文献２】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】
特許文献１記載の油圧作業機械は、ハウジング内に新しい油路を追加することなく、再生することができる。しかし、再生油路を方向制御弁内に設けており、再生油路の断面積を充分大きくすることができないため、再生流量が充分でなく、キャビテーション抑制に限界があった。
【０００８】
再生流量を増やすために、ブーム下げ動作時にポンプからの圧油をロッド側シリンダ室に供給することも考えられるが、ポンプの消費動力が大きくなってしまい好ましくない。
【０００９】
前述の通り、再生油路は方向制御弁内に設けられており、再生油路の断面積を充分大きくすることはできない。再生油路をハウジング内であって方向制御弁外に設ければ、スプールの大きさの制限を受けず断面積を大きくすることはできる。しかし、ハウジング内には既に複数の方向制御弁が収納されて複数の油路が複雑に配置されており、ハウジング内に長い再生油路を追加すると、複雑なハウジング内の構成を更に複雑にするという問題が生じる。
【００１０】
なお、特許文献２記載の油圧作業機械は、キャビテーション抑制を目的とするものではない。一方、ブーム下げ動作時に再生回路が作動するときは、もう一つのポンプからの圧油の流れを制御するもう一つの方向制御弁へのパイロット圧は遮断され、この方向制御弁は中立位置を維持している。つまり、もう一つ方向制御弁は、再生時は全く機能しておらず、当然、再生にも関与していない。
【００１１】
本発明の目的は、構成を複雑にすることなく、ブーム下げ動作時のキャビテーションを更に抑制できる油圧作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、第１油圧ポンプと、この第１油圧ポンプの吐出油により駆動され、ボトム側シリンダ室とロッド側シリンダ室とを有する、油圧アクチュエータと、前記第１油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁と、前記油圧アクチュエータに対応して設けられ、この第１方向制御弁を操作する操作手段と、前記第１方向制御弁内に設けられた第１再生油路を有し、前記油圧アクチュエータに負荷が作用して前記油圧アクチュエータが収縮するときに、ボトム側シリンダ室から排出する圧油をロッド側シリンダ室に供給する第１再生回路と、第２油圧ポンプと、前記第１方向制御弁を介して前記第１油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油と前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油とが合流するように、前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁と、前記第１方向制御弁と前記第2方向制御弁とを収納するハウジングとを備え、前記第２方向制御弁は、前記第１再生回路が作動しているときは中立位置にある油圧作業機において、前記第２方向制御弁内に設けられた第２再生油路を有し、前記第１再生回路から分岐し、この第２再生油路を経由し、前記第１再生回路と合流して、ボトム側シリンダ室から排出する圧油をロッド側シリンダ室に供給する第２再生回路を更に備えるものとする。
【００１３】
このように、第１再生回路に加えて第２再生回路を備えるため、充分な再生流量を確保して、ボトム側シリンダ室から排出する圧油をロッド側シリンダ室に供給する。これにより、第１再生回路のみ備える油圧作業機に比べ、ブーム下げ動作時のキャビテーションを更に抑制できる。
【００１４】
第２再生回路を構成する第２再生油路は、従来からある第２方向制御弁内に設けられるため、第２再生油路を追加するためのハウジング内の加工は不要であり、ハウジング内の構成を更に複雑にすることはない。また、第２方向制御弁内に第２再生油路を設ける加工技術は、第１方向制御弁内に第１再生油路を設ける加工技術を転用するものであり、複雑な加工技術は不要である。
【００１５】
つまり、構成を複雑にすることなく、ブーム下げ動作時のキャビテーションを更に抑制できる。
【００１６】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第２再生回路は、前記第１方向制御弁内に設けられ、前記第１再生油路から分岐する第１油路と、前記ハウジング内に設けられ、前記第１油路からの圧油を前記第２方向制御弁に導く第２油路と、前記第２方向制御弁内に設けられた前記第２再生油路であり、前記第２油路からの圧油を前記第１再生回路と合流する油路に導く第３油路と、前記第３油路に設けられたチェック弁と、前記第２油路から分岐し、タンクに連通する第４油路とを有する。
【００１７】
このように、第１油路、第２油路、第３油路（第２再生油路）を有することにより、第２再生回路を形成することができる。
【００１８】
ハウジング内に第２油路を新たに形成する必要があるが、第１方向制御弁と第２方向制御弁とは隣り合うようにハウジング内に収納されており、第１方向制御弁からの排出油を第２方向制御弁に導く第２油路を形成することは、ハウジング内に長い再生油路を追加することに比べて、非常に簡易な構成である。すなわち、第２油路を追加することは、ハウジング内の構成を更に複雑にするものではない。
【００１９】
第１油路は、第１再生回路から分岐し、第４油路は、第２油路から分岐している。言い換えれば、第２再生回路の第１再生回路からの分岐は、第４油路の第２油路からの分岐の上流にある。したがって、第１再生回路に供給されなかった圧油は、第２再生回路に優先的に供給され、第２再生回路に供給されなかった圧油が、タンクに戻る。これにより、第１再生回路および第２再生回路は、充分な再生流量を確保できる。
【００２０】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記第４油路は、前記第１方向制御弁内に設けられている。
【００２１】
このような第４油路は、従来からある第１方向制御弁内に設けられるため、第４油路を追加するためのハウジング内の加工は不要であり、ハウジング内の構成を更に複雑にすることはない。
【００２２】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記第４油路は、前記ハウジングに形成されている。
【００２３】
このような第４油路をハウジングに形成する加工技術は、方向制御弁内に油路を形成するような加工技術に比べて簡易である。一方、短い油路を形成するのみでよく、非常に簡易な構成であり、ハウジング内の構成を更に複雑にするものではない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、構成を複雑にすることなく、ブーム下げ動作時のキャビテーションを更に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】油圧作業機が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。
【図２】基本油圧回路図である。
【図３】第１実施形態における再生回路を含む油圧回路図である。
【図４】第１実施形態における再生回路を有する方向制御弁の構造を示す断面図である。
【図５】従来技術における再生回路を含む油圧回路図である。
【図６】従来技術における再生回路を有する方向制御弁の構造を示す断面図である。
【図７】第２実施形態における再生回路を含む油圧回路図である。
【図８】第２実施形態における再生回路を有する方向制御弁の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２７】
〜第１実施形態〜
＜構成＞
図１は本発明の油圧作業機が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。
【００２８】
油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、旋回モータにより旋回駆動される。フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６、キャビン（運転室）１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にエンジンや油圧機器が配置され、キャビン１０７内には操作レバー等の操作装置が配置されている。
【００２９】
フロント作業機１０２はブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３を有する多関節構造であり、ブーム１１１はブームシリンダ５の伸縮により上下方向に回動し、アーム１１２はアームシリンダ６の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット１１３はバケットシリンダ７の伸縮により上下、前後方向に回動する。
【００３０】
図２は、本発明の第１実施形態における基本油圧回路図である。
【００３１】
本実施形態に係わる油圧作業機は、エンジン１によって駆動される複数の油圧ポンプ（メインポンプ）、例えば第１及び第２油圧ポンプ２，３と、第１及び第２油圧ポンプ２，３から吐出された圧油により駆動される油圧アクチュエータ５，６，７を含む複数の油圧アクチュエータと、第１油圧ポンプ２から油圧アクチュエータ５，６に供給される圧油の流量及び方向を制御する方向制御弁１１，１２及び第２油圧ポンプ３から油圧アクチュエータ５，６，７に供給される圧油の流れ（流量及び方向）を制御する方向制御弁１３，１４，１５と、複数の方向制御弁１１〜１５を収納するコントロールバルブユニットのハウジング８０と、パイロットポンプ４と、方向制御弁１１〜１５を操作するための操作パイロット圧力を生成する操作レバー１８，１９を備えている。
【００３２】
方向制御弁１１〜１５はセンターバイパス型であり、方向制御弁１１，１２はセンターバイパスライン１６上に配置され、方向制御弁１３，１４，１５はセンターバイパスライン１７上に配置されている。すなわち、センターバイパスライン１６は方向制御弁１１，１２を貫通して伸び、センターバイパスライン１７は方向制御弁１３，１４，１５を貫通して伸びている。センターバイパスライン１６の上流側は第１油圧ポンプ２の吐出油路２ａに接続され、下流側はタンク８に接続され、センターバイパスライン１７の上流側は第２油圧ポンプ３の吐出油路３ａに接続され、下流側はタンク８に接続されている。また、方向制御弁１１，１２は第１油圧ポンプ２の吐出油路２ａにパラレルに接続され、方向制御弁１３，１４，１５は第２油圧ポンプ３の吐出油路３ａにパラレルに接続されている。
【００３３】
油圧アクチュエータ５は油圧ショベルのブーム１１１を上下させるブームシリンダであり、油圧アクチュエータ６はアーム１１２を押し引きするアームシリンダであり、油圧アクチュエータ７はバケット１１３を押し引きするバケットシリンダであり、方向制御弁１１，１３は共にブーム用であり、方向制御弁１２，１４は共にアーム用であり、方向制御弁１５はバケット用である。
【００３４】
ブームシリンダ５は方向制御弁１１にアクチュエータ油路２１，２２を介して接続され、方向制御弁１３にアクチュエータ油路２１，２２，２３，２４を介して接続されている。ブームシリンダ５はボトム側及びロッド側の２つのシリンダ室５ａ，５ｂを有し、ボトム側シリンダ室５ａがアクチュエータ油路２１に接続され、ロッド側シリンダ室５ｂがアクチュエータ油路２２に接続されている。アクチュエータ油路２１はアクチュエータ油路２３に接続され、アクチュエータ油路２２はアクチュエータ油路２４に接続され、これによりブームシリンダ５には方向制御弁１１，１３を介して第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油が合流して供給される。
【００３５】
操作レバー１８はブーム用およびバケット用であり、操作レバー１９はアーム用である。エンジン１により駆動されるパイロットポンプ４の吐出圧力に基づいて操作レバー１８の操作方向に応じたブーム下げ指令の操作パイロット圧力Ｐ５ａまたはブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ｐ５ｂを生成する減圧弁を有しており、生成された操作パイロット圧力Ｐ５ａ又はＰ５ｂは方向制御弁１１，１３の対応する受圧部１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂに導かれ、方向制御弁１１，１３はその操作パイロット圧力Ｐ５ａ又はＰ５ｂによりブーム下げ方向（図示右方向）又はブーム上げ方向（図示左方向）に切り換えられる。
【００３６】
また、アームシリンダ６には方向制御弁１２，１４を介して第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出油が合流して供給され、バケットシリンダ７には方向制御弁１５を介して第２油圧ポンプ３の吐出油が供給される。方向制御弁１２，１４は操作レバー１９によりに切り換えられ、方向制御弁１５は操作レバー１８によりに切り換えられる。以下、ブームシリンダ５に関する油圧回路のみ説明する。
【００３７】
ブーム上げ動作時は、方向制御弁１１，１３は図示左方向に切り換り、油圧ポンプ２からの圧油は油路２５およびアクチュエータ油路２１を介してブームシリンダ５のボトム側シリンダ室５ａに供給され、油圧ポンプ３からの圧油は油路２７およびアクチュエータ油路２３を介して油圧ポンプ２からの圧油と合流し、アクチュエータ油路２１を介してブームシリンダ５のボトム側シリンダ室５ａに供給される。
【００３８】
ブーム下げ動作時は、方向制御弁１１，１３は図示右方向に切り換り、油圧ポンプ２からの圧油は油路２５およびアクチュエータ油路２２を介してブームシリンダ５のロッド側シリンダ室５ｂに供給され、油圧ポンプ３からの圧油は油路２７およびアクチュエータ油路２４を介して油圧ポンプ２からの圧油と合流し、アクチュエータ油路２２を介してブームシリンダ５のロッド側シリンダ室５ｂに供給される。
【００３９】
ブーム下げ動作時にはブームの自重落下によってブームシリンダ５が強制的に収縮側へ駆動されるため、メータイン側であるロッド側シリンダ室５ｂでは圧油の供給油量が不足して負圧になり、キャビテーションが発生する可能性がある。このため本実施形態に係わる油圧作業機は、再生回路を備えている。
【００４０】
図３は、本実施形態における再生回路を含む油圧回路図である。再生回路以外の構成については適宜省略している。基本油圧回路図と共通の構成には同じ符号を付している。本実施形態に係わる油圧作業機は、従来からある第１再生回路３０と、本発明の特徴的な構成である第２再生回路６０と、連通切換弁９０とを備えている。
【００４１】
第１再生回路３０は、ボトム側シリンダ室５ａと方向制御弁１１のメータイン側のポート３１を接続するアクチュエータ油路２１と、ロッド側シリンダ室５ｂと方向制御弁１１のメターアウト側のポート３２を接続するアクチュエータ油路２２と、方向制御弁１１のブーム下げ側（図示左側）スプール内に設けられ、ポート３１とポート３２を連通する第１再生油路３３と、第１再生油路３３上に設けられた絞り３４および逆流を防止するためのチェック弁３５とを有している。
【００４２】
第２再生回路６０は、方向制御弁１１内に設けられ、第１再生油路３３の絞り３４の下流側から分岐し、方向制御弁１１のメターアウト側のポート４１に導く油路４２（第１油路）と、方向制御弁１１のメターアウト側のポート４１と方向制御弁１３のメータイン側のポート６１を接続し、油路４２からの圧油を方向制御弁１３に導く油路２９（第２油路）と、方向制御弁１３の中立スプール内に設けられ、ポート６１とポート６２を連通し、油路２９からの圧油を油路２４に導く第２再生油路６３（第３油路）と、第２再生油路６３上に設けられた逆流を防止するためのチェック弁６４と、第２再生油路６３からの圧油を第１再生回路３０のアクチュエータ油路２２内の圧油に合流させる油路２４と、油路２９から分岐し、方向制御弁１１のメターアウト側のポート４３に導く油路４４（第４油路）と、油路４４上に設けられた絞り４５と、ポート４３とタンク８を接続する油路２６とを有している。油路４４および絞り４５は方向制御弁１１内に設けられている。
【００４３】
連通切換弁９０は、パイロット油路において、操作レバー１８と方向制御弁１３の操作パイロット圧力Ｐ５ａが作用する受圧部１３ａとの間に設置され、操作パイロット圧力Ｐ５ａを連通させる連通位置と操作パイロット圧力Ｐ５ａを遮断する遮断位置の２つの切換位置を有している。また、連通切換弁９０は一端側に第１再生回路３０の上流側の圧力が導かれる受圧部９０ａを、他端にバネ９１を有している。これにより、第１再生回路３０が作動していないときは、バネ９１の付勢力により連通切換弁９０は連通位置を維持し、操作パイロット圧力Ｐ５ａは連通して方向制御弁１３の受圧部１３ａに導かれ、第１再生回路３０が作動しているときは、受圧部９０ａに導かれた圧力により連通切換弁９０は遮断位置に切替わり、操作パイロット圧力Ｐ５ａは遮断される。すなわち操作レバー１８をブーム下げ方向に操作しても、方向制御弁１３は中立位置を維持する。
【００４４】
図３は、ブーム下げ指令により方向制御弁１１は図示右方向に切り換えられ、第１再生回路３０が作動し方向制御弁１３は中立位置を維持している状態を示している。
【００４５】
図４は、再生回路３０，６０を有する方向制御弁１１，１３の構造を示す断面図である。コントロールバルブユニットのハウジング８０は複数の方向制御弁を収納し、複数の油路が配置されている。方向制御弁１１，１３も隣り合うようにハウジング８０内に収納されている。再生回路以外の構成については適宜省略している。図４でも、ブーム下げ指令により方向制御弁１１は図示右方向に切り換えられ、第１再生回路３０が作動し方向制御弁１３は中立位置を維持している。以下、ハウジング８０、方向制御弁１１のスプール５０、方向制御弁１３のスプール７０の構成について説明する。なお、スプール５０，７０はハウジング８０内で摺動するため、三者の位置関係が変わるが、図４に示す位置関係において説明する。
【００４６】
コントロールバルブユニットのハウジング８０の構成について説明する。ハウジング８０には、スプール５０を密接摺動可能に挿入するための空洞８１と、スプール７０を密接摺動可能に挿入するための空洞８２と、アクチュエータ油路２１と連通する空洞８３と、空洞８３に隣り合うように設けられタンク８への戻り油路２６に相当する空洞８４と、アクチュエータ油路２２と連通する空洞８５と、油路２９に相当する空洞８６とが形成されている。空洞８３，８４はスプール５０の一部を囲むように、空洞８５，８６はスプール５０の一部およびスプール７０の一部を囲むように形成されている。
【００４７】
スプール５０の一端には、軸方向に移動可能なキャップ９２ａ，９２ｂが装着され、キャップ９２ａ，９２ｂの間にバネ９３が介挿される。スプール７０の一端には、軸方向に移動可能なキャップ９４ａ，９４ｂが装着され、キャップ９４ａ，９４ｂの間にバネ９５が介挿される。ハウジング８０の両側に設けられたキャップ９６，９７により、スプール５０，キャップ９２ａ，９２ｂ，バネ９３，スプール７０，キャップ９４ａ，９４ｂ，バネ９５は固定される。また、キャップ９６には方向制御弁１１の受圧部１１ａ，方向制御弁１３の受圧部１３ａが、キャップ９７には方向制御弁１１の受圧部１１ｂ，方向制御弁１３の受圧部１３ｂが、形成されている。
【００４８】
方向制御弁１１のスプール５０の内部構造について説明する。スプール５０は、図４に示す位置関係において（以下スプール５０内の説明において同じ）空洞８３に相当する位置から空洞８５に相当する位置までスプール５０軸方向に形成されたスプール内油路５１と、空洞８３に相当する位置から空洞８６に相当する位置までスプール５０軸方向に形成されたスプール内油路５２と、空洞８３とスプール内油路５１とを連通するスプール内油路５３と、スプール内油路５１と空洞８５とを連通するスプール内油路５４と、スプール内油路５１からスプール内油路５４への圧油の流れのみを許容するチェック弁５５と、スプール内油路５２と空洞８６とを連通するスプール内油路５６と、空洞８６と空洞８４とを連通するスプール内油路５７とを有している。
【００４９】
方向制御弁１３のスプール７０の内部構造について説明する。スプール７０は、図４に示す位置関係において（以下スプール７０内の説明において同じ）空洞８５に相当する位置から空洞８６に相当する位置までスプール７０軸方向に形成されたスプール内油路７１と、空洞８６とスプール内油路７１とを連通するスプール内油路７２と、スプール内油路７１と空洞８５とを連通するスプール内油路７３と、スプール内油路７１からスプール内油路７３への圧油の流れのみを許容するチェック弁７４とを有している。
【００５０】
図３の再生回路３０，６０と、図４のハウジング８０，スプール５０，７０内に形成された油路の対応関係について説明する。
【００５１】
第１再生回路３０において、アクチュエータ油路２１は空洞８３に連通し、第１再生油路３３はスプール内油路５１とスプール内油路５４とから構成される油路に、絞り３４はスプール内油路５３に、チェック弁３５はチェック弁５５に相当し、アクチュエータ油路２２は空洞８５に連通する。
【００５２】
第２再生回路６０において、油路４２（第１油路）はスプール内油路５２とスプール内油路５６とから構成される油路に、油路２９（第２油路）は空洞８６に、第２再生油路６３（第３油路）はスプール内油路７２とスプール内油路７１とスプール内油路７３とから構成される油路に、チェック弁６４はチェック弁７４に相当し、油路２４は空洞８５に連通する。油路４４（第４油路）と絞り４５はスプール内油路５７に相当し、油路２６は空洞８４に連通する。
【００５３】
以上において、アクチュエータ油路２１と第１再生油路３３とチェック弁３５とアクチュエータ油路２２とは、ブームシリンダ５に自重が作用してブームシリンダ５が収縮するときに、ボトム側シリンダ室５ａから排出する圧油をロッド側シリンダ室５ｂに供給する第１再生回路を構成する。
【００５４】
油路４２（第１油路）と油路２９（第２油路）と第２再生油路６３（第３油路）と油路２４とは、第１再生回路３０から分岐し、この第２再生油路６３を経由し、第１再生回路３０と合流して、ボトム側シリンダ室５ａから排出する圧油をロッド側シリンダ室５ｂに供給する第２再生回路を構成する。更に、第２再生回路は、油路２９（第２油路）から分岐し、タンク８に連通する油路４４（第４油路）を有する。
【００５５】
＜動作＞
空中にあるブーム１１１を下げるブーム下げ動作を行う場合を考える。オペレータが、ブーム下げ動作を意図してブーム用の操作レバー１８をブーム下げ方向に操作すると、ブーム下げ指令の操作パイロット圧力Ｐ５ａが方向制御弁１１の受圧部１１ａに導かれ、方向制御弁１１はブーム下げ方向（図示右方向）に切り換えられる。油圧ポンプ２からの圧油はブームシリンダ５のロッド側シリンダ室５ｂに供給され、ブームシリンダ５が収縮し、ボトム側シリンダ室５ａから圧油が排出される。このときブーム１１１の自重落下によってブームシリンダ５が強制的に収縮側へ駆動されるため、メータイン側であるロッド側シリンダ室５ｂでは圧油の供給油量が不足して負圧になり、キャビテーションが発生する可能性がある。このため油圧作業機は、以下のように再生を行う。
【００５６】
図３の第１再生回路３０の動作について説明する。ボトム側シリンダ室５ａからの排出油の一部は、アクチュエータ油路２１、ポート３１を介して方向制御弁１１に導かれ、方向制御弁１１のブーム下げ側（図示左側）スプール内に設けられた第１再生油路３３を経由し、ポート３２、アクチュエータ油路２２を介して、ロッド側シリンダ室５ｂに供給される。
【００５７】
一方、第１再生回路３０が作動すると、連通切換弁９０により操作パイロット圧力Ｐ５ａは遮断され、方向制御弁１３は中立位置を維持する。
【００５８】
図３の第２再生回路６０の動作について説明する。ボトム側シリンダ室５ａからの排出油は、第１再生回路３０の第１再生油路３３から分岐した油路４２（第１油路）、ポート４１、油路２９（第２油路）、ポート６１を介して方向制御弁１３に導かれ、方向制御弁１３の中立スプール内に設けられた第２再生油路６３（第３油路）を経由し、ポート６２、アクチュエータ油路２４を介して、第１再生回路３０のアクチュエータ油路２２内の圧油に合流し、ロッド側シリンダ室５ｂに供給される。
【００５９】
また、第２再生回路６０内の圧油の一部は、油路２９から分岐した油路４４（第４油路）、ポート４３、油路２６を介してタンク８に導かれる。
【００６０】
上記の再生回路３０，６０の動作を、図４を用いて再度説明する。
【００６１】
第１再生回路３０の動作について説明する。スプール５０が摺動してスプール内油路５３が空洞８３と連通し、ボトム側シリンダ室５ａからの排出油の一部は、空洞８３を介してスプール５０内に導かれ、スプール内油路５３、スプール内油路５１を経由し、チェック弁５５を押し開く。そしてスプール内油路５４は空洞８５と連通し、この排出油はスプール内油路５４、空洞８５を介してロッド側シリンダ室５ｂに供給される。
【００６２】
第２再生回路６０の動作について説明する。ボトム側シリンダ室５ａからの排出油は、第１再生回路３０のスプール内油路５３から分岐したスプール内油路５２、スプール内油路５６を介して空洞８６に排出される。空洞８６はスプール内油路５６およびスプール内油路７２と連通し、この排出油は空洞８６を介して方向制御弁１３に導かれ、スプール内油路７２、スプール内油路７１を経由し、チェック弁７４を押し開く。そしてスプール内油路７３は空洞８５と連通し、この排出油はスプール内油路７３、空洞８５を介してロッド側シリンダ室５ｂに供給される。
【００６３】
また、第２再生回路６０内の圧油の一部は、空洞８６からスプール内油路５７を経由して空洞８４へ導かれ、タンク８に戻る。
【００６４】
再生回路３０，６０の動作により、ボトム側シリンダ室５ａから排出する圧油はロッド側シリンダ室５ｂに供給され、キャビテーションを抑制することができる。
【００６５】
＜効果＞
本実施形態の効果を従来技術の油圧作業機と比較しながら説明する。図５は、従来の油圧作業機の再生回路を含む油圧回路図である。図３と同等の構成には同じ符号を付している。図６は、第１再生回路３０を有する方向制御弁１１および方向制御弁１３の構造を示す断面図である。図４と同等の構成には同じ符号を付している。基本油圧回路図は図２に示すものと同じである。
【００６６】
本実施形態の油圧作業機は、第１再生回路３０に加えて第２再生回路６０を備えるのに対し、従来技術の油圧作業機は第１再生回路３０のみを備える。つまり、本実施形態は、従来の構成に加えて、スプール７０内にスプール内油路７１〜７３が形成され、ハウジング８０内に空洞８６が形成されている。
【００６７】
また、本実施形態は、油路２９から分岐する油路４４（第４油路）と油路４４上に設けられた絞り４５を有するのに対し、従来技術は、第１再生油路から分岐する油路４６と油路４６上に設けられた絞り４７を有する点で相違している。タンク８へ戻る圧油の流れの相違を説明する。本実施形態では、第２再生回路６０内の圧油の一部が、空洞８６からスプール内油路５７を経由して空洞８４へ導かれ、タンク８に戻るのに対し、従来技術では、第１再生回路３０内の圧油の一部が、スプール内油路５２、スプール内油路５８を経由して空洞８４へ導かれ、タンク８に戻る点で相違している。
【００６８】
従来技術においても、第1再生回路３０の動作により、ボトム側シリンダ室５ａから排出する圧油の一部はロッド側シリンダ室５ｂに供給される。しかし、第1再生油路３３（スプール内油路５１，５４）を方向制御弁１１内に設けており、第1再生油路３３の断面積を充分大きくすることができないため、再生流量が充分でなく、キャビテーション抑制に限界があった。つまり、ボトム側シリンダ室５ａから排出する圧油の多くは、油路４６、ポート４３、戻り油路２６（スプール内油路５２，５８、空洞８４）を介してタンク8に戻る。
【００６９】
再生流量を増やすために、ポンプ２からの圧油をロッド側シリンダ室５ｂに供給することも考えられるが、ポンプ２の消費動力が大きくなってしまい好ましくない。また、第1再生油路３３の断面積をこれ以上大きくすることはできない。第1再生油路３３に相当する回路をハウジング８０内であって方向制御弁１１外に設ければ、スプール５０の大きさの制限を受けず断面積を大きくすることはできる。しかし、ハウジング８０内には既に複数の方向制御弁が収納されて複数の油路が複雑に配置されており、ハウジング８０内に長い再生油路を追加すると、複雑なハウジング８０内の構成を更に複雑にするという問題が生じる。
【００７０】
一方、ブーム下げ動作時に第１再生回路３０が作動すると、連通切換弁９０により操作パイロット圧力Ｐ５ａは遮断され、方向制御弁１３は中立位置を維持する。つまり、方向制御弁１３は、再生時は全く機能しておらず、当然、再生にも関与していない。
【００７１】
本実施形態の特徴は、従来技術では再生に全く関与していなかった方向制御弁１３内に第２再生油路６３を設けて、第２再生回路６０を構成することである。
【００７２】
本実施形態の油圧作業機は、第１再生回路３０に加えて第２再生回路６０を備えるため、充分な再生流量を確保して、ボトム側シリンダ室５ａから排出する圧油をロッド側シリンダ室５ｂに供給する。これにより、ブーム下げ動作時のキャビテーションを従来技術より更に抑制できる。
【００７３】
第２再生回路６０を構成する第２再生油路６３（スプール内油路７２，７１，７３）は、従来からある方向制御弁１３のスプール７０内に設けられるため、第２再生油路６３を追加するためのハウジング８０内の加工は不要であり、ハウジング８０内の構成を更に複雑にすることはない。また、方向制御弁１３のスプール７０内に第２再生油路６３を設ける加工技術は、方向制御弁１１のスプール５０内に第１再生油路３３を設ける加工技術を転用するものであり、複雑な加工技術は不要である。
【００７４】
ハウジング８０内に空洞８６（油路２９）を新たに形成する必要があるが、方向制御弁１１，１３は隣り合うようにハウジング８０内に収納されており、空洞８６をスプール５０およびスプール７０を囲むように形成することは、ハウジング８０内に長い再生油路を追加することに比べて、非常に簡易な構成である。すなわち、空洞８６（油路２９）を追加することは、ハウジング８０内の構成を更に複雑にするものではない。
【００７５】
第２再生回路６０の油路４２（第１油路）は、第１再生回路３０から分岐し、絞り４５を設けた油路４４（第４油路）は、油路２９（第２油路）から分岐している。すなわち、第２再生回路６０内の圧油の一部が、空洞８６からスプール内油路５７を経由して空洞８４へ導かれ、タンク８に戻る。言い換えれば、第２再生回路６０の第１再生回路３０からの分岐は、油路４４（第４油路）の油路２９（第２油路）からの分岐の上流にある。したがって、第１再生回路３０に供給されなかった圧油は、第２再生回路６０に優先的に供給され、第２再生回路６０に供給されなかった圧油が、タンク８に戻る。これにより、再生回路３０，６０は充分な再生流量を確保できる。
【００７６】
スプール内油路５７（油路４４（第４油路），絞り４５）は、従来からある方向制御弁１１のスプール５０内に設けられるため、スプール内油路５７を追加するためのハウジング８０内の加工は不要であり、ハウジング８０内の構成を更に複雑にすることはない。
【００７７】
以上のように本実施形態によれば、ハウジング８０内の構成を複雑にすることなく、複雑な加工技術を必要とすることなく、ブーム下げ動作時のキャビテーションを従来技術に比べて更に抑制できる。
【００７８】
〜第２の実施の形態〜
本発明の第２実施形態を図７及び図８を用いて説明する。図７は本実施形態における再生回路を含む油圧回路図である。図３と同等の構成には同じ符号を付している。図８は再生回路３０，６０を有する方向制御弁１１，１３の構造を示す断面図である。図４と同等の構成には同じ符号を付している。基本油圧回路図は図２に示すものと同じである。
【００７９】
第１実施形態の、油路４４（第４油路）および絞り４５は方向制御弁１１内に設けられているのに対し、第２実施形態の、油路４８（第４油路）および絞り４９はハウジング８０に形成されている点で相違している。
【００８０】
タンク８へ戻る圧油の流れの相違を説明する。第１実施形態では、第２再生回路６０内の圧油の一部が、空洞８６からスプール内油路５７（油路４４，絞り４５）を経由して空洞８４へ導かれ、タンク８に戻るのに対し、第２実施形態では、第２再生回路６０内の圧油の一部が、空洞８６から空洞８７（油路４８，絞り４９）を経由して空洞８４へ導かれ、タンク８に戻る点で相違している。
【００８１】
第１実施形態において、スプール内油路５７（油路４４（第４油路），絞り４５）は、従来からある方向制御弁１１のスプール５０内に設けられるため、スプール内油路５７を追加するためのハウジング８０内の加工は不要であり、ハウジング８０内の構成を更に複雑にすることはない。しかし、スプール５０内にスプール内油路５２と隣り合うようにスプール内油路５７を追加して設ける場合、多少の加工技術が必要である。
【００８２】
これに対し、第２実施形態において、ハウジング８０に空洞８７を形成する場合、スプール内に油路を形成するような加工技術は不要である。一方、空洞８７を追加するためのハウジング８０内の加工は必要であるが、空洞８６と空洞８４を隣り合うように形成しており、空洞８６と空洞８４を連通する短い空洞を形成するのみでよく、非常に簡易な構成であり、ハウジング８０内の構成を更に複雑にするものではない。
【００８３】
上記以外の構成は、第１実施形態と同じである。したがって、以上のように構成した第２実施形態によっても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  エンジン
２  第１油圧ポンプ
３  第２油圧ポンプ
４  パイロットポンプ
５  油圧アクチュエータ（ブームシリンダ）
５ａ  ボトム側シリンダ室
５ｂ  ロッド側シリンダ室
６  油圧アクチュエータ（アームシリンダ）
７  油圧アクチュエータ（バケットシリンダ）
８  タンク
１１  方向制御弁（ブーム用）
１１ａ，１１ｂ  受圧部
１２  方向制御弁（アーム用）
１３  方向制御弁（ブーム用）
１３ａ，１３ｂ  受圧部
１４  方向制御弁（アーム用）
１５  方向制御弁（バケット用）
１６，１７  センターバイパスライン
１８，１９  操作レバー
２１〜２４  アクチュエータ油路
２５〜２８  油路
２９  油路（第２油路）
３０  第１再生油路
３１，３２  ポート
３３  第１再生油路
３４  絞り
３５  チェック弁
４１，４３  ポート
４２  油路（第１油路）
４４，４８  油路（第４油路）
４６  油路
４５，４７，４９  絞り
５０  スプール
５１〜５４，５６〜５８  スプール内油路
５５  チェック弁
６０  第２再生回路
６１，６２  ポート
６３  第２再生油路（第３油路）
６４  チェック弁
５０  スプール
７１〜７３  スプール内油路
７４  チェック弁
８０  ハウジング
８１〜８７  空洞
９０  連通切換弁
９０ａ  受圧部
９１  バネ
９２ａ，９２ｂ，９４ａ，９４ｂ  キャップ
９３，９５  バネ
９６，９７  キャップ
１００  下部走行体
１０１  上部旋回体
１０２  フロント作業機
１０３ａ，１０３ｂ  クローラ式走行装置
１０４ａ，１０４ｂ  走行モータ
１０６  エンジンルーム
１０７  キャビン（運転室）
１１１  ブーム
１１２  アーム
１１３  バケット
【図１】
2011002018.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011002018.tif 000007
【図６】
2011002018.tif 000008
【図７】
2011002018.tif 000009
【図８】
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