(57)【要約】【課題】ブームの下げ操作がなされた後のブームの下げ動作の初期段階において、油圧ポンプの吐出量が不必要に増大することを防止して、適切に燃費の向上を図る。【解決手段】ブーム８４の下げ操作を検出するブーム下げ操作検出手段２６、３０と、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力を検出するブームシリンダ圧検出手段２８と、油圧ポンプ１２の吐出量を制御する吐出量制御手段２２と、ブーム用切換弁１４の中立位置Ｂを貫通するセンタバイパス油路１６においてブーム用切換弁１４よりも下流側に設けられた開閉制御可能なカット弁１８と、を備え、ブーム８４の下げ操作が検出され、かつ、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力が所定の閾値より小さい状態が所定の時間継続したとき、油圧ポンプ１２の吐出量を増大させるとともに、センタバイパス油路１６の開口面積が小さくなるようにカット弁１８を切り換える。【選択図】図１
2011127727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプに接続され、ブームを駆動するブームシリンダへ供給される圧油の方向と流量を切り換えるためのブーム用切換弁が備えられ、また、該ブーム用切換弁のブーム下げ位置に、前記ブームシリンダのボトム側からの戻り油を前記ブームシリンダのロッド側へ再生する再生油路が設けられた建設機械の油圧回路において、
前記ブームの下げ操作を検出するブーム下げ操作検出手段と、
前記ブームシリンダのボトム側の圧油の圧力を検出するブームシリンダ圧検出手段と、
前記油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、
前記ブーム用切換弁の中立位置を貫通するセンタバイパス油路において前記ブーム用切換弁よりも下流側に設けられた開閉制御可能なカット弁と、を備え、
前記ブームの下げ操作が検出され、かつ、前記ブームシリンダのボトム側の圧油の圧力が所定の閾値より小さい状態が所定の時間継続したとき、前記油圧ポンプの吐出量を増大させるとともに、前記センタバイパス油路の開口面積が小さくなるように前記カット弁を切り換えることを特徴とする建設機械の油圧回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記油圧ポンプは、ポジティブコントロール制御がなされることを特徴とする建設機械の油圧回路。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ブーム用切換弁のブーム下げ位置のセンタバイパス油路の開口面積は、前記カット弁を閉じる制御がなされないとき、前記ブームシリンダのロッド側に供給すべき圧油が不足することがあるほど大きくされていることを特徴とする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、油圧ショベル等の建設機械の油圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の油圧ショベルのブーム操作系の回路の一例を図６に示す。ブームシリンダ１１２を制御する方向制御弁１１４はセンタバイパスを有し、ネガティブコントロール式の油圧ポンプ１１６を備えている。方向制御弁１１４が中立位置（イ）にあるときは、センタバイパス油路１１８の最下流に設けたネガティブコントロール絞り１２０によってネガティブコントロール油路１２２の信号圧が高くなり、レギュレータ１２４の作用によって油圧ポンプ１１６の吐出量が減少するように制御される。
【０００３】
ここで、方向制御弁１１４においては、ブーム下げ位置（ロ）に、ブームボトム側１１２ａのタンク戻り油路１３０に絞り１３２が設けられているとともに、ブームロッド側１１２ｂへの供給油路１３４に絞り１３６が設けられている。そして、タンク戻り油路１３０から供給油路１３４に連通する再生油路１３８が設けられ、この再生油路１３８にチェック弁１４０を介装してブーム下げ再生回路が構成されている。ブーム下げ時には、ブームボトム側１１２ａからの戻り油が絞り１３２によって圧力を高められ、再生油路１３８を通過してブームロッド側１１２ｂへ再生されるので、油圧ポンプ１１６からの供給油を減少させることができる。
【０００４】
通常ブーム下げ動作では、ブーム、アーム、バケットなどの自重が掛かるので油圧ポンプ１１６からの供給油は殆ど必要なく、再生油だけでブームシリンダ１１２が作動するはずであるが、図６において方向制御弁１１４をブーム下げ位置（ロ）に切り換えるとセンタバイパス油路１１８が絞られるため、ネガティブコントロール絞り１２０を通過する流量が少なくなり、ネガティブコントロール油路１２２の信号圧が小さくなって、ネガティブコントロールにより油圧ポンプ１１６の吐出量が増加する。
【０００５】
このため、単なる自重落下動作であっても油圧ポンプ１１６の吐出量が増えて燃費が悪くなる。
【０００６】
これに対して、特許文献１には、図７に示すように、方向制御弁１１４のブーム下げ位置（ロ）のセンタバイパス油路１５２に可変絞り弁１５４を介装し、可変絞り弁１５４の操作をブームボトム圧またはブームロッド圧にて行う技術が記載されている。この技術では、ブームシリンダ１１２のブームボトム圧がある程度以上大きくなる（例えば、ブームが自重落下するとき、ブームシリンダのボトム側には、ブームを保持する保持圧程度の圧力が発生している。）と、可変絞り弁１５４が開放位置へ切り換わるようにされている（これによりネガコン圧が大きくなり、油圧ポンプ１１６の吐出量は減少する。）。また、ブームシリンダ１１２のブームロッド圧が大きくなる（例えば、フロントアタッチメントが地面から反力を受ける転圧作業等を行うとき、ブームロッド圧が大きくなる。）と、可変絞り弁１５４が絞り位置へ切り換わるようにされている（これによりネガコン圧は小さくなり、油圧ポンプ１１６の吐出量は増大する。）。
【０００７】
このようにして、特許文献１に記載の技術では、ブームが自重で落下する状態では油圧ポンプ１１６の吐出量が減少するように制御されて燃費の向上が図られるとともに、転圧作業等においては、油圧ポンプ１１６の吐出量が増加するように制御され、ブームシリンダのロッド側への圧油の供給が不足しないようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−８９３１７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、ブーム本体の慣性が非常に大きいため、特許文献１に記載の技術において、ブーム用の方向制御弁１１４をブーム下げ位置（ロ）に切り換えても、ブームは即座には動き出さない。
【００１０】
このため、ブームボトム側１１２ａが油路１３０を介してタンクと接続された瞬間、短時間ではあるがブームボトム側の回路圧がタンク圧まで低下して可変絞り弁１５４が絞り位置に切り換わり、ネガコン圧が小さくなり、油圧ポンプ１１６の吐出量が増大してしまう。このため、可変絞り弁１５４の開度調整をブームボトム圧で行う場合、ブームを自重で落下させるブーム下げ操作であっても、ブームの下げ動作の初期段階で油圧ポンプ１１６の吐出量が不必要に増大してしまい、その結果、燃費向上効果が低減してしまうという問題があった。
【００１１】
また、可変絞り弁１５４の開度調整をブームロッド圧で行う場合においても、ブームロッド側１１２ｂが油路１３４を介して油圧ポンプ１１６と接続された瞬間、短時間ではあるがブームロッド側１１２ｂの回路圧が油圧ポンプ１１６から供給される圧油により上昇して可変絞り弁１５４が絞り位置に切り換わり、ネガコン圧が小さくなり、油圧ポンプ１１６の吐出量が増大してしまう。このため、可変絞り弁１５４の開度調整をブームロッド圧で行う場合であっても、ブームボトム圧で開度調整を行う場合と同様に、ブームが自重で落下するブームの下げ動作の初期段階で油圧ポンプ１１６の吐出量が不必要に増大してしまい、その結果、燃費向上効果が低減してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ブームの下げ操作がなされた後のブームの下げ動作の初期段階において、油圧ポンプの吐出量が不必要に増大することを防止して、適切に燃費の向上を図ることができる建設機械の油圧回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、油圧ポンプに接続され、ブームを駆動するブームシリンダへ供給される圧油の方向と流量を切り換えるためのブーム用切換弁が備えられ、また、該ブーム用切換弁のブーム下げ位置に、前記ブームシリンダのボトム側からの戻り油を前記ブームシリンダのロッド側へ再生する再生油路が設けられた建設機械の油圧回路において、前記ブームの下げ操作を検出するブーム下げ操作検出手段と、前記ブームシリンダのボトム側の圧油の圧力を検出するブームシリンダ圧検出手段と、前記油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、前記ブーム用切換弁の中立位置を貫通するセンタバイパス油路において前記ブーム用切換弁よりも下流側に設けられた開閉制御可能なカット弁と、を備え、前記ブームの下げ操作が検出され、かつ、前記ブームシリンダのボトム側の圧油の圧力が所定の閾値より小さい状態が所定の時間継続したとき、前記油圧ポンプの吐出量を増大させるとともに、前記センタバイパス油路の開口面積が小さくなるように前記カット弁を切り換えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１４】
また、本発明においては、必要時にはカット弁で絞れるため、その分、ブーム用切換弁のブーム下げ位置のセンタバイパス油路の開口面積を大きくとれることから、ブームシリンダのロッド側へ供給される圧油量は制限され、ブーム用切換弁をブーム下げ位置に切り換えた状態でブームが自重で落下している場合、ブームシリンダのロッド側へ供給される無駄な圧油の量が減り、燃費が向上する。一方、ブームの下げ操作が検出され、かつ、ブームシリンダのボトム側の圧油の圧力が所定の閾値より小さい状態が所定の時間継続したとき（ブームシリンダのロッド側に積極的に圧油を供給しなければならない場合（例えば転圧作業等））は、油圧ポンプの吐出量を増大させるとともに、センタバイパス油路の開口面積が小さくなるようにカット弁を絞り位置に切り換えて、ブームシリンダのロッド側への圧油の供給不足を防止する。
【００１５】
前記油圧ポンプがポジティブコントロールで制御がなされるように、前記油圧回路を構成してもよい。
【００１６】
また、本発明においては前記カット弁が設けられているので、前記ブーム用切換弁のブーム下げ位置のセンタバイパス油路の開口面積は、前記カット弁を閉じる制御がなされないとき、前記ブームシリンダのロッド側に供給すべき圧油が不足することがあるほど大きくすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ブームの下げ操作がなされた後のブームの下げ動作の初期段階において、油圧ポンプの吐出量が不必要に増大することを防止できるため、適切に燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路の構成を示す図
【図２】前記実施形態において、ブーム用切換弁１４の切り換え位置Ａを拡大して示す図
【図３】ブーム用切換弁１４のブーム下げ位置Ａ側への切換量と、各油路の開口面積との関係を示すグラフ
【図４】本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路の動作を示すフローチャート
【図５】本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路の構成を示す図
【図６】従来の油圧ショベルのブーム操作系の回路の一例を示す図（特許文献１の図４）
【図７】特許文献１に記載された油圧回路を示す図（特許文献１の図１）
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面に基づいて、本発明に係る油圧ショベルの油圧回路の好適な実施形態の例について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路の構成を示す図である。
【００２１】
この油圧回路１０は、油圧ポンプ１２と、ブーム用切換弁１４と、センタバイパス油路１６と、カット弁１８と、ネガコン絞り２０と、レギュレータ２２と、ブーム用リモコンレバー装置２４と、パイロット圧センサ２６と、ブームシリンダボトム圧センサ２８と、コントローラ３０と、電磁比例弁３２と、を備えている。また、ブーム用切換弁１４以外にもアーム用切換弁等の複数の切換弁を備えているが、図１では図示の都合上、ブーム用切換弁１４以外の切換弁については切換弁３６で代表させて描いている。油圧回路１０はブームシリンダ８２等に圧油を供給してブーム８４等を作動させて、各種作業を油圧ショベル８０に行わせる。符号８６はアーム、符号８８はバケットである。
【００２２】
ブーム用切換弁１４は、３位置６ポートの切換弁であり、３つの切り換え位置Ａ、Ｂ、Ｃを備えており、油圧ポンプ１２からブームシリンダ８２へ向かう圧油の方向と流量を制御する。ブーム用切換弁１４のスプールの両端には、それぞれパイロットポート１４ａ、１４ｂが設けられており、それぞれパイロット油路２４ｂ、２４ｃからパイロット圧が供給される。
【００２３】
ブーム用切換弁１４のスプールは、オペレータがブーム用リモコンレバー装置２４の操作レバー２４Ａを操作することによって移動し、油圧ポンプ１２からブームシリンダ８２に供給される圧油の方向と流量を制御する。油圧ポンプ１２からブームシリンダ８２に供給される圧油は、センタバイパス油路１６から、ブーム用切換弁１４を経て、ブーム用油路８２ｃ、８２ｄを通ってブームシリンダ８２に供給される。
【００２４】
また、図２に拡大して示すように、ブーム用切換弁１４には、ブーム下げ位置である切り換え位置Ａにおいて、センタバイパス油路５０、供給油路５２、タンク戻り油路５４、再生油路５６が備えられており、また、センタバイパス油路５０には絞り５０ａが設けられ、供給油路５２には絞り５２ａが設けられ、タンク戻り油路５４には絞り５４ａが設けられ、再生油路５６には絞り５６ａが設けられている。再生油路５６には、さらにチェック弁５６ｂが介装されている。
【００２５】
供給油路５２はブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂへ圧油を供給する油路であり、タンク戻り油路５４はブームシリンダ８２のボトム側８２Ａからの戻り油をタンクＴに導く油路である。再生油路５６は、タンク戻り油路５４の地点５４ｂと供給油路５２の地点５２ｂとを連通しており、タンク戻り油路５４をタンクＴへ向かって流れる戻り油を供給油路５２に流れ込ませて再生するための油路である。
【００２６】
ブーム用切換弁１４の切り換え位置Ａのセンタバイパス油路５０には絞り５０ａが設けられているが、その開口面積はある程度の大きさ、例えば、ブーム用切換弁１４が切り換え位置Ａに切り換わった場合に、（後述するカット弁１８が閉じていないときには）ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに供給すべき圧油が不足することがあるほどセンタバイパス油路１６の開口面積が確保される大きさを有しており、ブーム下げの切り換え位置Ａ側への切換量が大きくなったときでも、センタバイパス油路１６の開口面積ＰＴはある程度確保されており、センタバイパス油路１６を下流側に流れていく圧油量はある程度確保され、ネガコン絞り２０を通過する流量もある程度確保され得るようになっている。
【００２７】
カット弁１８は、２位置２ポートの切換弁であり、２つの切り換え位置Ｄ、Ｅを備えており、ブーム用切換弁１４の中立位置Ｂを貫通するセンタバイパス油路１６の下流側出口に設けられている。ここで、センタバイパス油路の下流側出口とは、それよりも下流側には油圧アクチュエータ用の切換弁がない位置のことであり、カット弁１８よりもセンタバイパス油路１６の下流側には油圧アクチュエータ用の切換弁はない。切り換え位置Ｄのときセンタバイパス油路１６を連通し、切り換え位置Ｅのときセンタバイパス油路１６を遮断する。
【００２８】
カット弁１８よりも下流側には油圧アクチュエータ用の切換弁はないので、カット弁１８を閉じてカット弁１８よりも下流のセンタバイパス油路に圧油が供給されないようにしても、各油圧アクチュエータが作動できなくなるということはなく、むしろカット弁１８を閉じることによりカット弁１８よりも上流側のセンタバイパス油路１６の回路圧が上昇するので、各油圧アクチュエータによる作業を問題なく行うことができる。例えば、油圧ショベルの場合、カット弁１８を閉じても、ブーム８４、アーム８６、バケット８８を操作することが可能である。
【００２９】
また、カット弁１８は、後述するパイロット圧センサ２６によってブーム８４の下げ操作が検出され、かつ、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力が所定の閾値より小さい状態が所定の時間Δｔ継続したとき（ブームシリンダのロッド側に積極的に圧油を供給しなければならない場合（例えば転圧作業等））にセンタバイパス油路１６を遮断して、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂへの圧油の供給量を増加させる。
【００３０】
ここで、ブーム用切換弁１４をブーム下げ位置Ａに切り換えた直後は、（大きな慣性により）ブーム８４は瞬時に自重落下を開始するわけではないため、（実際は自重落下操作であっても）ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａは一瞬タンク圧まで低下してしまう。しかしながら、本実施形態では、前記所定の時間Δｔとして、この瞬間的な圧力低下の状態がなくなるのに要する時間（例えば０．１秒）をカウントしており、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力が所定の閾値より小さい状態が所定の時間Δｔ継続しなければ、カット弁１８はセンタバイパス油路１６を遮断しないので、ブーム８４の自重落下時に不必要に油圧ポンプ１２の吐出量を増大させることがない。
【００３１】
なお、ブーム８４が自重で落下している場合、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａには通常の保持圧程度の圧力が発生しているが、バケット８８が地面に接触した瞬間に反力によりロッド側８２Ｂが高圧となり、ボトム側８２Ａはタンク圧レベルまで低下する。
【００３２】
カット弁１８の一端にはパイロットポート１８ａが設けられ、他端はバネ１８ｂで付勢されている。このため、パイロット油路３４ａからパイロットポート１８ａへパイロット圧の供給がなければ、カット弁１８は開放位置である切り換え位置Ｄを維持する。なお、カット弁１８は油圧制御方式の弁に限られず、カット弁１８に電気制御方式の電磁弁、電磁比例弁を用いることもできる。電磁比例弁を用いた場合、切り換えがより滑らかになり、切り換え時の違和感を防止することができる。
【００３３】
ネガコン絞り２０は、センタバイパス油路１６の最下流に設けられており、センタバイパス油路１６を絞って、ネガコン油路２０ａに信号圧を発生させる役割を有する。ネガコン油路２０ａに発生した信号圧はレギュレータ２２に送られる。
【００３４】
レギュレータ（吐出量制御手段）２２は、送られた信号圧が大きいときには吐出量を減少させるように油圧ポンプ１２を制御し、送られた信号圧が小さいときには吐出量を増加させるように油圧ポンプ１２を制御する。
【００３５】
パイロット圧センサ２６は、ブーム用リモコンレバー装置２４からパイロット油路２４ｂを介してブーム用切換弁１４のパイロットポート１４ａに送られるパイロット圧（ブーム用切換弁１４をブーム下げ位置側である切り換え位置Ａ側に切り換えるパイロット圧）を検出する役割を有する。パイロット圧センサ２６が検出した圧力データは、電気信号線２６ａを介してコントローラ３０に送られ、ブーム下げのためのレバー操作が行われたか否かの判断がなされる。したがって、パイロット圧センサ２６およびコントローラ３０は、ブーム下げ操作検出手段ということができる。
【００３６】
ブームシリンダボトム圧センサ（ブームシリンダ圧検出手段）２８は、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力を検出する役割を有する。ブームシリンダボトム圧センサ２８が検出した圧力データは、電気信号線２８ａを介してコントローラ３０に送られる。ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力から、ブーム８４が自重落下動作をしているのか、あるいは地面から反力を受ける作業（例えば転圧作業等）を行っているのかを判断することができる。前述したように、ブーム８４が自重落下動作をしているときには、ボトム側８２Ａには通常の保持圧程度の圧力が発生する。一方、転圧作業等を行ってバケット８８が地面に接触した瞬間には、反力によりロッド側８２Ｂが高圧となり、ボトム側８２Ａはタンク圧レベルまで低下する。
【００３７】
コントローラ３０は、パイロット圧センサ２６から送られた圧力データに基づき、オペレータがブーム下げのためのレバー操作を行ったか否かを判断するとともに、パイロット圧センサ２６から送られた圧力データおよびブームシリンダボトム圧センサ２８から送られた圧力データに基づき、ブーム８４の動作状況（ブーム下げ操作がなされた場合、ブーム８４が自重落下動作を行っているか否か）を判断する。そして、その判断結果に基づき電気信号線３０ａを介して電磁比例弁３２を操作して、パイロット油路３４ａの開度を調整し、カット弁１８のパイロットポート１８ａにパイロット油圧ポンプ３４から供給されるパイロット圧を調整して、カット弁１８の切り換え位置を調整し、センタバイパス油路１６の連通の程度を調整する。具体的には例えば、パイロット油路２４ｂのパイロット圧が所定の閾値を超え、かつ、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力が所定の閾値を下回っている状態が所定の時間Δｔ継続したときに、コントローラ３０は、ブーム８４は下向き動作をしているが自重落下状態ではないと判断し、カット弁１８を位置Ｅ側に切り換えてセンタバイパス油路１６の連通を遮断して、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ｂに十分な量の圧油を供給する。
【００３８】
このように、本実施形態では、ブーム下げ操作をパイロット圧センサ２６で検出後、即座にはカット弁１８を位置Ｅに切り換えず、ブームシリンダボトム圧センサ２８の値が所定の閾値を下回っている状態が所定の時間Δｔ継続してはじめて、カット弁１８を位置Ｅ側に切り換えるようにしたため、前述した従来技術のようにブーム下げ操作がなされた後のブームの下げ動作の初期段階で不必要に吐出量が増大することは防止され、燃費低減効果がより得やすくなる。
【００３９】
電磁比例弁３２は、コントローラ３０からの指令を受けて、パイロット油路３４ａの開度を調整して、カット弁１８のパイロットポート１８ａに供給するパイロット圧を調整し、カット弁１８の切換位置を調整する役割を有する。電磁比例弁３２のソレノイド部３２ａにコントローラ３０から電気信号線３０ａを介して電気信号が送られると、電磁比例弁３２はその電気信号に応じて電磁比例弁３２のスプールを切り換え、パイロット油路３４ａの開度を調整する。これにより、カット弁１８のパイロットポート１８ａに供給されるパイロット圧が調整され、カット弁１８の切換位置が調整され、センタバイパス油路１６の連通の程度が調整される。
【００４０】
ここで、ブーム用切換弁１４の切り換え位置Ａ側への切換量と各油路の開口面積との関係について図３を用いて説明し、そして、本発明の特徴の１つであるカット弁１８の役割についてさらに詳細に説明する。
【００４１】
図３は、ブーム用切換弁１４のスプールの位置Ａ側（ブーム下げ位置側）への切換量と、センタバイパス開口面積ＰＴ（ブーム用切換弁１４によって絞られたセンタバイパス油路１６の開口面積）、ブームロッド側開口面積ＰＣ（ブーム用切換弁１４によって絞られたロッド側８２Ｂへのブーム用油路８２ｄの開口面積）、ブームボトム側開口面積ＣＴ（ブーム用切換弁１４によって絞られたボトム側８２ＡからタンクＴへのブーム用油路８２ｃの開口面積）、再生開口面積Ｒ（ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａからロッド側８２Ｂへ通じる再生油路の開口面積）との関係を示すグラフである。
【００４２】
図３に示すように、ブーム用切換弁１４のスプールの位置Ａ側への切換量が大きくなるにつれて、センタバイパス開口面積ＰＴは小さくなるが、ブームロッド側開口面積ＰＣ、ブームボトム側開口面積ＣＴ、再生開口面積Ｒは共に大きくなる。このため、ブーム用切換弁１４のスプールの位置Ａ側への切換量が大きくなるにつれて、ブーム用切換弁１４のセンタバイパス油路５０を通過してセンタバイパス油路１６を下流側に向かって流れる圧油は減少していく一方、供給油路５２を通過してブーム用油路８２ｄを経てブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに供給される圧油量は増加していく。
【００４３】
また、図３において、ブーム用切換弁１４のスプールの位置Ａ側（ブーム下げ位置側）への切換量とセンタバイパス開口面積ＰＴとの関係については実線で示し、従来のブーム用切換弁を用いた場合のセンタバイパス開口面積ＰＴとの関係については破線で示している。これからわかるように、本実施形態のブーム用切換弁１４を用いた場合、位置Ａ側（ブーム下げ位置側）への切換量がある程度以上大きくなるとそれ以上切換量が大きくなってもセンタバイパス開口面積ＰＴが減少しないようになっており、従来のブーム用切換弁を用いた場合よりも、ブーム下げ位置側への切換量が大きい領域でのセンタバイパス開口面積ＰＴが大きくなっている。
【００４４】
このため、本実施形態では、ブーム下げの切り換え位置Ａ側への切換量が大きくなったときでも、センタバイパス開口面積ＰＴはある程度確保されており、センタバイパス油路１６を下流側に流れていく圧油量はある程度確保され、ネガコン絞り２０を通過する流量もある程度確保される。このため、ネガコン油路２０ａの信号圧はある程度の値を維持するので、ブーム用切換弁１４を切り換え位置Ａ側に切り換えてのブーム下げの動作時に油圧ポンプ１２の吐出量が大きく増大することはなく、自重落下のブーム下げ動作時において、油圧ポンプ１２からの不必要な圧油の吐出を低減させることができ、エネルギ損失を低減させることができる。
【００４５】
ただし、本実施形態のように、ブーム用切換弁のブーム下げ位置Ａ側への切換量がある程度以上大きくなるとそれ以上はセンタバイパス油路１６の開口面積ＰＴが減少しないようにすると、それに対する対策を取らないと、転圧作業等のように、ブーム用切換弁１４をブーム下げ位置Ａ側に切り換えてブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに積極的に圧油を供給しなければならない場合に、ロッド側８２Ｂへの油圧ポンプ１２からの圧油の供給が不足することがある。
【００４６】
これに対しては、本実施形態では、センタバイパス油路１６にカット弁１８を設けており、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに積極的に圧油を供給しなければならない場合には、カット弁１８によりセンタバイパス油路１６を遮断するとともに、油圧ポンプ１２の吐出量を増加させるようにしている。
【００４７】
センタバイパス油路１６をカット弁１８により遮断すれば、ネガティブコントロール油路２０ａの信号圧が小さくなって、油圧ポンプ１２の吐出量が増加し、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに供給される圧油は増加する。また、センタバイパス油路１６をカット弁１８により遮断すれば、カット弁１８よりも下流には圧油は流れなくなり、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに供給される圧油量は増加するので、この点でもブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに供給される圧油は増加する。
【００４８】
このため、本実施形態では、自重落下のブーム下げ動作時において、油圧ポンプ１２からの不必要な圧油の吐出を低減させることができる一方、カット弁１８によりセンタバイパス油路１６を遮断することができるので、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに積極的に圧油を供給しなければならない場合（例えば転圧作業等）でも、圧油の供給不足は発生しにくい。
【００４９】
次に、上述のように構成された実施形態に係る油圧回路１０の動作および作用について、図４のフローチャートも参照しつつ説明する。
【００５０】
オペレータが、図１において、ブーム用リモコンレバー装置２４の操作レバー２４Ａを左に傾けて、パイロット油路２４ｂを介してパイロットポート１４ａにパイロット圧を加えると、ブーム用切換弁１４は位置Ａ側に切り換わる。これにより、油圧ポンプ１２からの圧油は、センタバイパス油路１６からブーム用切換弁１４（切り換え位置Ａ）の供給油路５２を経て、ブーム用油路８２ｄを通ってブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに供給される。これにより、ブームシリンダ８２のロッドは収縮して、ブーム８４は下げ動作を行う。
【００５１】
このとき、パイロット圧センサ２６は、パイロット油路２４ｂのパイロット圧データを測定して電気信号線２６ａを介してコントローラ３０に送り、ブームシリンダボトム圧センサ２８は、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力データを測定して電気信号線２８ａを介してコントローラ３０に送る。
【００５２】
コントローラ３０は、ブーム用切換弁１４のパイロットポート１４ａに加わるパイロット圧（パイロット油路２４ｂのパイロット圧）が所定の閾値αを超えているか否かを判断し、パイロット油路２４ｂのパイロット圧が所定の閾値αを超えていれば、オペレータがブーム下げ操作を行ったと判断する（ステップＳ１）。
【００５３】
ステップＳ１でオペレータがブーム下げ操作を行ったとコントローラ３０が判断した場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力が所定の閾値βを下回っている状態が所定の時間Δｔ継続したか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００５４】
ステップＳ２でブームシリンダ８２のボトム側の圧油の圧力が所定の閾値βを下回っている状態が所定の時間Δｔ継続したとコントローラ３０が判断した場合、コントローラ３０は、ブーム８４は自重落下状態ではないと判断し、コントローラ３０は電気信号線３０ａを介して電磁比例弁３２のソレノイド部３２ａに指令を送り、パイロット油路３４ａの開度を大きくして、カット弁１８のパイロットポート１８ａに加えるパイロット圧を大きくして、カット弁１８を遮断位置である位置Ｅ側へ切り換える（ステップＳ３ａ）。カット弁１８が位置Ｅ側へ切り換えられると、センタバイパス油路１６は遮断され、カット弁１８を通過してセンタバイパス油路１６を下流側に流れる圧油量が減少し、ネガコン油路２０ａの信号圧が低下する。これにより、レギュレータ２２は油圧ポンプ１２の吐出量を増加させるように制御する。また、カット弁１８が位置Ｅ側へ切り換えられると、カット弁１８よりもセンタバイパス油路１６を下流側に流れる圧油量が減少するので、この点でもブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに十分な量の圧油が供給されやすくなる。このため、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに積極的に圧油を供給しなければならない場合（例えば転圧作業等）でも、圧油の供給不足は発生しない。
【００５５】
一方、ステップＳ１でパイロット油路２４ｂのパイロット圧が所定の閾値αを超えず、オペレータがブーム下げ操作を行ったと判断されなかった場合、および、ステップＳ１でパイロット油路２４ｂのパイロット圧が所定の閾値αを超えたが、ステップＳ２でブームシリンダ８２のボトム側の圧油の圧力が所定の閾値βを下回っている状態が所定の時間Δｔ継続していないとコントローラ３０が判断した場合（ブーム８４が自重落下動作をしていると判断した場合）、コントローラ３０は電磁比例弁３２に指令を発せず、カット弁１８はバネ１８ｂの付勢力により開放位置である切り換え位置Ｄを維持する（ステップＳ３ｂ）。このため、センタバイパス油路１６はカット弁１８により遮断されず、切換弁１４、３６等の切り換え状況に応じたネガコン制御がなされることとなる。
【００５６】
そして、図３を用いて前述したように、カット弁１８が切り換え位置Ｄにあるときは、ブーム用切換弁１４のスプールが位置Ａ側に大きく切り換わっても、センタバイパス油路１６の開口面積ＰＴはある程度確保されており、ネガコン油路２０ａの信号圧はある程度の値を維持するので、油圧ポンプ１２の吐出量が大きく増大することはなく、自重落下のブーム下げ動作時において、油圧ポンプ１２からの不必要な圧油の吐出を低減させることができ、エネルギ損失を低減させることができる。
【００５７】
なお、カット弁１８が切り換え位置Ｄを維持してセンタバイパス油路１６が遮断されない場合は、オペレータがブーム下げ操作を行っていないか、あるいはブーム８４が自重落下動作をしているときであるので、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂへの圧油の供給は積極的には不要であり、センタバイパス油路１６がカット弁１８により遮断されなくても本実施形態において圧油供給不足の問題は生じない。
【００５８】
そして、本実施形態では、以上説明したステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを油圧ショベル８０による作業が終了するまで繰り返す（ステップＳ４）。
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路６０について説明する。
【００６０】
図５は、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路６０の構成を示す図である。第１実施形態に係る油圧回路１０と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６１】
第１実施形態のポンプ制御方式はネガティブコントロール制御であったが、第２実施形態のポンプ制御方式はポジティブコントロール制御である。第１実施形態ではネガコン圧でレギュレータ２２を制御して油圧ポンプ１２の吐出量を制御するようにし、そのネガコン圧は、コントローラ３０がパイロット圧センサ２６およびブームシリンダボトム圧センサ２８から送られる圧力データに基づいてカット弁１８の切り換え位置を制御することにより制御していたが、第２実施形態では、コントローラ６２からの指令により変動させるパイロット圧（パイロット油路６６ａのパイロット圧）と、ブーム用リモコンレバー装置２４のパイロット圧（パイロット油路２４ｂ、２４ｃのパイロット圧のうち大きい方のパイロット圧）とをレギュレータ２２に入力することより、レギュレータ２２を制御して、油圧ポンプ１２の吐出量を制御するようにしている。
【００６２】
第２実施形態に係る油圧回路６０において、第１実施形態に係る油圧回路１０に付け加えられた主な構成は、電磁比例弁６４およびパイロットポンプ６６である。
【００６３】
第２実施形態に係る油圧回路６０の動作を具体的に説明すると、例えば、パイロット油路２４ｂのパイロット圧が所定の閾値を超え（ブーム下げ操作が検出され）、かつ、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力が所定の閾値を下回っている状態が所定の時間Δｔ継続したときに、コントローラ６２は、ブーム８４は下向き動作をしているが自重落下状態ではないと判断し、電気信号線６２ａを介して電磁比例弁６４に指令を発し、パイロット油路６６ａを連通させてパイロットポンプ６６からのパイロット圧をレギュレータ２２に伝達して、油圧ポンプ１２の吐出量を増加させるとともに、電気信号線３０ａを介して電磁比例弁３２に指令を発し、パイロット油路３４ａを連通させてパイロットポンプ３４からのパイロット圧をパイロットポート１８ａに伝達して、カット弁１８を位置Ｅ側に切り換えてセンタバイパス油路１６の連通を遮断して、カット弁１８よりもセンタバイパス油路１６を下流側に流れる圧油量を減少させ、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに十分な量の圧油が供給されるように制御する。
【００６４】
したがって、第２実施形態にかかる油圧回路６０は、コントローラ６２からの指令により油圧ポンプ１２の吐出量を増大させることができるとともにカット弁１８によりセンタバイパス油路１６を遮断することができるので、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに積極的に圧油を供給しなければならない場合（例えば転圧作業等）でも、やはり圧油の供給不足は発生しない。
【００６５】
また、第２実施形態にかかる油圧回路６０においても、ブーム用切換弁１４のスプールの位置Ａ側（ブーム下げ位置側）への切換量と、センタバイパス油路１６の開口面積ＰＴとの関係は、第１実施形態に係る油圧回路１０の場合と同様である。したがって、第２実施形態に係る油圧回路６０においても、自重落下のブーム下げ動作時において、油圧ポンプ１２からの不必要な圧油の吐出を低減させることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、センタバイパス油路１６において、ブーム用切換弁１４を他の切換弁３６の上流側に設けたが、ブーム用切換弁１４のセンタバイパス油路１６における位置は、カット弁１８よりも上流側であればよく、他の切換弁３６との位置関係は限定されず、他の切換弁３６よりも下流側であってもよい。また、カット弁１８の位置も、センタバイパス油路１６の下流側出口でなければならないということではなく、センタバイパス油路１６においてブーム用切換弁１４よりも下流側に設けられていればよい。
【００６７】
また、ブームシリンダボトム圧センサ２８を備えさせて、ブームシリンダ８２のボトム側８２Ａの圧油の圧力を検出するようにしたが、ブームシリンダボトム圧センサ２８に替えてブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂの圧油の圧力を検出するセンサ（ブームシリンダ圧検出手段）を備えさせて、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂの圧油の圧力を検出するようにしてもよい。この場合、パイロット油路２４ｂのパイロット圧が所定の閾値を超え、かつ、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂの圧油の圧力が所定の閾値を上回っている状態が所定の時間Δｔ２継続したときに、コントローラ３０、６２は、ブーム８４は下向き動作をしているが自重落下状態ではないと判断する。この手法は、ロッド側の圧油の圧力を検出することによって、（ブーム下げ時の）ボトム側の圧油の圧力を間接的に検出していると捉えることができるものである。勿論、ブームシリンダボトム圧センサ２８と、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂの圧油の圧力を検出するセンサの両方を備えさせてもよい。
【００６８】
また、ブームシリンダ８２のロッド側８２Ｂに積極的に圧油を供給しなければならない場合（例えば転圧作業等）において、作業時の動作特性を重んじる設計をする場合には、必ずしも、ブーム下げ位置側への切換量が大きい領域で、センタバイパス開口面積ＰＴを従来よりも大きくする必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
例えば、ブーム、アーム、バケットを備えた油圧ショベルの油圧回路に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０、６０…油圧回路
１２…油圧ポンプ
１４…ブーム用切換弁
１６…センタバイパス油路
１８…カット弁
２０…ネガコン絞り
２２…レギュレータ（吐出量制御手段）
２４…ブーム用リモコンレバー装置
２４Ａ…ブーム用操作レバー
２６…パイロット圧センサ
２８…ブームシリンダボトム圧センサ（ブームシリンダ圧検出手段）
３０、６２…コントローラ
３２、６４…電磁比例弁
３４、６６…パイロット油圧ポンプ
３６…他の切換弁
５０…センタバイパス油路
５２…供給油路
５４…タンク戻り油路
５６…再生油路
５０ａ、５２ａ、５４ａ、５６ａ…絞り
８０…油圧ショベル
８２…ブームシリンダ
８２Ａ…ボトム側
８２Ｂ…ロッド側
８４…ブーム
８６…アーム
８８…バケット
Δｔ、Δｔ２…所定の時間
α、β…所定の閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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