(57)【要約】【課題】旋回優先を確保しながらエネルギーロスを低減する。【解決手段】旋回用コントロールバルブ２０とこれよりも下流側のコントロールバルブ２１，２２の間のパラレル接続と、旋回優先のための絞りを廃止し、旋回モータ１５と、これよりも下流側の油圧アクチュエータ１６，１７の複合操作時に、第１ポンプ１１の油を旋回モータ１５に供給する一方、下流側アクチュエータ１６，１７に対しては第２ポンプ１２の油を合流弁２８及び合流ライン２７を介して供給する構成とした。【選択図】図１
2015166533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の(Ａ)〜(Ｆ)の要件を具備することを特徴とする建設機械の油圧回路。
(Ａ)  上部旋回体を旋回駆動する旋回モータを含む複数の油圧アクチュエータと、油圧源としての第１及び第２両ポンプと、上記油圧アクチュエータごとに作動を制御する複数のコントロールバルブを備えていること。
(Ｂ)  上記各コントロールバルブのブリードオフ通路を、旋回用コントロールバルブが最上流側となる状態でセンターバイパスラインによってタンデムに接続すること。
(Ｃ)  上記第１ポンプを、上記旋回用コントロールバルブの入力ポートと上記センターバイパスラインの最上流端に接続すること。
(Ｄ)  上記タンデム接続された油圧アクチュエータのうち、上記旋回用コントロールバルブよりも下流側の各コントロールバルブを合流ラインによってパラレル接続すること。
(Ｅ)  上記合流ラインの一端を上記旋回用コントロールバルブよりも下流側で上記センターバイパスラインに、他端を合流弁を介して上記第２ポンプにそれぞれ接続すること。
(Ｆ)  上記合流弁は、旋回と、上記パラレル接続された他の油圧アクチュエータの複合操作時のみに、上記第２ポンプからの油を上記合流ラインに供給するように構成したこと。
【請求項２】
上記上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントのブームを作動させるブームシリンダと、このブームシリンダの油圧源となる第３ポンプと、上記ブームシリンダの作動を制御するブーム用コントロールバルブと、上記第１ポンプから吐出される第１ポンプ油を上記第３ポンプから吐出される第３ポンプ油と合流させて上記ブーム用コントロールバルブに供給する合流位置と合流を遮断する遮断位置の間で切換わるバイパスカット弁を備え、上記バイパスカット弁は、旋回操作時に上記合流位置にセットされるように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧回路。
【請求項３】
上記バイパスカット弁は、旋回操作の有無に関係なくブーム下げ操作時に上記遮断位置にセットされるように構成したことを特徴とする請求項２記載の建設機械の油圧回路。
【請求項４】
上記バイパスカット弁は、旋回操作によって発生する旋回パイロット圧が導入される第１パイロットポートと、ブーム下げ操作によって発生するブーム下げパイロット圧が上記旋回パイロット圧に対抗して導入される第２パイロットポートを備えた油圧パイロット弁であって、旋回とブーム下げの複合操作時に、上記旋回パイロット圧の大小にかかわらず上記ブーム下げパイロット圧によって上記遮断位置にセットされるように構成したことを特徴とする請求項３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】
本発明は旋回モータを含む複数の油圧アクチュエータを共通の油圧ポンプで駆動し、かつ、旋回を含む複合操作時に旋回モータの供給流量を確保する旋回優先の回路構成をとる建設機械の油圧回路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、クローラ式の下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体にブーム、アーム、バケット及びこれらを作動させる油圧シリンダを備えた作業アタッチメントが装着されて構成される。
【０００４】
この油圧ショベルにおいては、図２に示すように、上部旋回体の駆動源である旋回モータを含む複数の油圧アクチュエータを共通の油圧ポンプ１で駆動する構成がとられる。
【０００５】
図では、油圧アクチュエータとして、上部旋回体を旋回させる旋回モータ２と、アームを作動させるアームシリンダ３のみを示す。
【０００６】
４は旋回モータ２の作動を制御する旋回用コントロールバルブ、５はアームシリンダ３の作動を制御するアーム用コントロールバルブ５で、この両コントロールバルブ４，５は、互いのブリードオフ通路がセンターバイパスライン６によってタンデム接続されるとともに、互いの入力ポートがパラレル回路７によってパラレル接続された状態で油圧ポンプ１に接続される。Ｔはタンクである。
【０００７】
これにより、油圧ポンプ１から吐出された油(以下、ポンプ油という)が両コントロールバルブ４，５を通じて旋回モータ２及びアームシリンダ３にパラレルに供給される。
【０００８】
しかし、この構成のみでは、旋回／アーム複合操作時に、ポンプ吐出油の多くが低負荷側であるアームシリンダ３に流れて旋回モータ２が流量不足となり、旋回速度が低下するという不都合が生じる。
【０００９】
そこで、図示のようにアーム用コントロールバルブ５の入力側に絞り８を設け、旋回を含む複合操作時に、自動的にアームシリンダ３に対する供給流量を絞って旋回に必要な流量を確保する、旋回優先の回路構成がとられる(特許文献１，２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２９５８０４号公報
【特許文献２】特開２００２−８９５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上記公知技術によると、絞り８を設けることによる弊害として、旋回モータ２以外の油圧アクチュエータ(図ではアームシリンダ３)の作動圧が、実際に必要な作動圧よりも高くなる。
【００１２】
このため、他の油圧アクチュエータ回路の圧損が高くなり、エネルギーロスが大きくなる。
【００１３】
そこで本発明は、旋回優先を確保しながらエネルギーロスを低減することができる建設機械の油圧回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、次の(Ａ)〜(Ｆ)の要件を具備するものである。
【００１５】
(Ａ)  上部旋回体を旋回駆動する旋回モータを含む複数の油圧アクチュエータと、油圧源としての第１及び第２両ポンプと、上記油圧アクチュエータごとに作動を制御する複数のコントロールバルブを備えていること。
【００１６】
(Ｂ)  上記各コントロールバルブのブリードオフ通路を、旋回用コントロールバルブが最上流側となる状態でセンターバイパスラインによってタンデムに接続すること。
【００１７】
(Ｃ)  上記第１ポンプを、上記旋回用コントロールバルブの入力ポートと上記センターバイパスラインの最上流端に接続すること。
【００１８】
(Ｄ)  上記タンデム接続された油圧アクチュエータのうち、上記旋回用コントロールバルブよりも下流側の各コントロールバルブを合流ラインによってパラレル接続すること。
【００１９】
(Ｅ)  上記合流ラインの一端を上記旋回用コントロールバルブよりも下流側で上記センターバイパスラインに、他端を合流弁を介して上記第２ポンプにそれぞれ接続すること。
【００２０】
(Ｆ)  上記合流弁は、旋回と、上記パラレル接続された他の油圧アクチュエータの複合操作時のみに、上記第２ポンプからの油を上記合流ラインに供給するように構成したこと。
【００２１】
このように、旋回用コントロールバルブとこれよりも下流側のコントロールバルブの間のパラレル接続と旋回優先のための絞りを廃止し、旋回モータと、これよりも下流側の油圧アクチュエータの複合操作時に、第１ポンプ油を旋回モータに供給する一方、下流側アクチュエータに対しては第２ポンプ油を供給する構成としているため、旋回優先を確保しながら、下流側のアクチュエータ回路に絞りによる余分な圧が立たない。
【００２２】
また、上記下流側アクチュエータに対する第２ポンプ油の供給は、旋回モータと下流側アクチュエータの複合操作時のみに行われ、それ以外では合流弁によって遮断されるため、第２油圧ポンプが無駄に作動してエネルギーロスとなるおそれがない。
【００２３】
本発明において、上記上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントのブームを作動させるブームシリンダと、このブームシリンダの油圧源となる第３ポンプと、上記ブームシリンダの作動を制御するブーム用コントロールバルブと、上記第１ポンプから吐出される第１ポンプ油を上記第３油圧ポンプから吐出される第３ポンプ油と合流させて上記ブーム用コントロールバルブに供給する合流位置と合流を遮断する遮断位置の間で切換わるバイパスカット弁を備え、上記バイパスカット弁は、旋回操作時に上記合流位置にセットされるように構成するのが望ましい(請求項２)。
【００２４】
この構成によれば、たとえば旋回／ブーム上げの複合操作時において、第１ポンプ油を第３ポンプ油と合流させてブームシリンダに供給することができるため、旋回起動時に発生する高圧油をブームシリンダに逃がしてショックを低減できるとともに、ブーム上げを増速して旋回／ブーム上げの作業能率を上げることができる。
【００２５】
この場合、上記バイパスカット弁は、旋回操作の有無に関係なくブーム下げ操作時に上記遮断位置にセットされるように構成するのが望ましい(請求項３，４)。
【００２６】
ブーム下げは、ブーム自重が作用する方向の動作であるため、元々増速の必要がない一方、合流させるとブーム下げ側の圧力が上昇して圧損が高くなり、エネルギーロスとなる。
【００２７】
この点、請求項３，４の構成によるとブーム下げ操作があれば合流停止となるため、上記問題を解消することができる。
【００２８】
また、請求項３の構成において、上記バイパスカット弁は、旋回操作によって発生する旋回パイロット圧が導入される第１パイロットポートと、ブーム下げ操作によって発生するブーム下げパイロット圧が上記旋回パイロット圧に対抗して導入される第２パイロットポートを備えた油圧パイロット弁であって、旋回とブーム下げの複合操作時に、上記旋回パイロット圧の大小にかかわらず上記ブーム下げパイロット圧によって上記遮断位置にセットされるように構成するのが望ましい(請求項４)。
【００２９】
具体策としては、たとえばバイパスカット弁の第２パイロットポートの受圧面積を第１パイロットポートのそれよりも大きくし、あるいはこれに代えて、または加えて第２パイロットポートの付勢バネのバネ定数を高く設定すればよい。
【００３０】
こうすれば、旋回／ブーム下げの複合操作時に、バイパスカット弁を確実に遮断位置にセットし、ブーム下げ合流を回避することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、旋回優先を確保しながらエネルギーロスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る油圧回路図である。
【図２】従来の油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態を図１によって説明する。
【００３４】
実施形態では、油圧源として、アクチュエータ油圧源となる二つのメインポンプ１１，１３と副ポンプ１２を有するとともに、パイロット油圧源となるパイロットポンプ１４を具備する。
【００３５】
また、油圧アクチュエータとして、旋回モータ１５と、アームシリンダ１６と、オプションシリンダ１７と、ドーザシリンダ１８と、ブームシリンダ１９を備え、基本的には一方のメインポンプ１１によって旋回モータ１５とアームシリンダ１６とオプションシリンダ１７が、他方のメインポンプ１３によってブームシリンダ１９が、副ポンプ１２によってドーザシリンダ１８がそれぞれ駆動される。
【００３６】
以下、特許請求の範囲の記載との整合をとるために、一方のメインポンプ１１を「第１ポンプ」、副ポンプ１２を「第２ポンプ」、他方のメインポンプ１３を「第３ポンプ」という。
【００３７】
また、旋回モータ１５、アームシリンダ１６、オプションシリンダ１７を「油圧アクチュエータ」と総称する場合、及びアームシリンダ１６、オプションシリンダ１７を「下流側アクチュエータ」と総称する場合がある。
【００３８】
各油圧アクチュエータ１５〜１９とポンプ及びタンクＴの間には、パイロットポンプ１４を圧源とする図示しないリモコン弁からのパイロット圧によって切換わり作動する旋回用、アーム用、オプション用、ドーザ用、ブーム用の各コントロールバルブ２０，２１，２２，２３，２４が設けられ、この各コントロールバルブ２０〜２４によって各油圧アクチュエータ１５〜１９の作動が個別に制御される。
【００３９】
旋回用、アーム用、オプション用の各コントロールバルブ２０〜２２は、旋回用コントロールバルブ２０が最上流側となる状態で互いのブリードオフ通路がセンターバイパスライン２５によってタンデムに接続されている。
【００４０】
また、第１ポンプ１１のポンプライン(第１ポンプライン)２６は、旋回用コントロールバルブ２０の入力ポートと、センターバイパスライン２５の最上流端に接続されている。
【００４１】
一方、タンデム接続されたアーム用及びオプション両コントロールバルブ２１，２２は、第１合流ライン２７によって互いの入力ポート同士がパラレルに接続されている。
【００４２】
第１合流ライン２７は、一端が、旋回用コントロールバルブ２０よりも下流側でセンターバイパスライン２５に接続され、他端が、第１合流弁２８を介して第２ポンプ１２のポンプライン(第２ポンプライン)２９に接続されている。
【００４３】
また、第２ポンプライン２９は、第１合流ライン２７とパラレル状態でドーザ用コントロールバルブ２３の入力ポートに接続されている。
【００４４】
第１合流弁２８は、パイロット圧によって遮断位置イと合流位置ロの間で切換わる油圧パイロット弁として構成され、旋回と、下流側アクチュエータ(アームシリンダ１６またはオプションシリンダ１７)の動作が同時に行われる旋回／アーム(またはオプション)の複合操作時のみに、図示の遮断位置イから合流位置ロに切換わって、第２ポンプ油を第１合流ライン２７に供給するように構成されている。
【００４５】
詳述すると、第１合流弁２８の切換えのためのパイロット回路構成として、各コントロールバルブ２０〜２４のうち、旋回用、アーム用、オプション用の各コントロールバルブ２０〜２２にサイドバイパス部(子弁)２０ａ，２１ａ，２２ａが設けられている。
【００４６】
各サイドバイパス部２０ａ，２１ａ，２２ａには第１サイドバイパスライン３０が通され、この第１バイパスライン３０の一端が第１パイロット一次圧ライン３１を介してパイロットポンプ１４に、他端がタンクＴにそれぞれ接続されている。
【００４７】
また、第１パイロット一次圧ライン３１に合流切換パイロットライン３２が接続され、この合流切換パイロットライン３２が第１合流弁２８のパイロットポート２８ａに接続されている。
【００４８】
各サイドバイパス部２０ａ，２１ａ，２２ａは、旋回／アーム(またはオプション)の複合操作時のみに、第１サイドバイパスライン２９、すなわち第１パイロット一次圧ライン３１に圧力を立てるように通路構成され、この立った圧力(パイロット一次圧)が第１合流弁２８のパイロットポート２８ａに加えられる。
【００４９】
これにより、第１合流弁２８が合流位置ロに切換わって、第２ポンプ油が第１合流ライン２７に供給される。
【００５０】
この構成により、旋回／アーム(またはオプション)の複合操作時に、旋回モータ１５には第１ポンプ１１から吐出された第１ポンプ油が、アームシリンダ１６またはオプションシリンダ１７には第２ポンプ１２から吐出された第２ポンプ油がそれぞれ供給される。
【００５１】
一方、無操作時、旋回単独操作時、アーム及びオプションの単独または複合操作時には、第１合流弁２８が遮断位置イのままとなるため、合流作用は行われず、いずれの場合も第１ポンプ油が、操作された油圧アクチュエータに供給される。
【００５２】
このように、旋回用コントロールバルブ２０と下流側のコントロールバルブ２１，２２の間のパラレル接続と旋回優先のための絞りを廃止し、旋回／アーム(またはオプション)の複合操作時に、第１ポンプ油を旋回モータ１５に供給する一方、下流側アクチュエータ１６，１７に対しては第２ポンプ油を供給するように構成されている。
【００５３】
この構成によると、旋回優先を確保しながら、下流側アクチュエータ回路に絞りによる余分な圧が立たず、この余分な圧によるエネルギーロスがなくなる。
【００５４】
また、実施形態においては、加えて次のような構成がとられている。
【００５５】
(ｉ)  旋回／ブーム上げの複合操作時に、旋回起動ショックの低減とブーム上げ増速を行うための構成
第１ポンプライン２６と、第３ポンプ１３のポンプライン(第３ポンプライン)３３が第２合流ライン３４によって接続され、この第２合流ライン３４にバイパスカット弁３５が設けられている。
【００５６】
このバイパスカット弁３５は、第２合流ライン３４を閉じる遮断位置イと、開く合流位置ロの間で切換わる油圧パイロット弁として構成され、ブーム用リモコン弁のブーム下げ操作によって発生するブーム下げパイロット圧が第１パイロットポート３５ａに、旋回用リモコン弁の旋回操作によって発生する旋回パイロット圧が第２パイロットポート３５ｂにそれぞれ導入される。３６は左右の旋回パイロット圧を取り出すためのシャトル弁である。
【００５７】
この構成により、旋回とブーム上げが同時に行われる旋回／ブーム上げの複合操作時に、旋回パイロット圧によってバイパスカット弁３５が合流位置ロに切換わり、第１ポンプ油が第３ポンプ油に合流してブームシリンダ１９のブーム上げ側に供給されるように構成されている。
【００５８】
この合流作用により、ブーム上げ動作が増速され、旋回／ブーム上げの作業能率を上げることができる。
【００５９】
一方、ブーム下げは、ブーム自重が作用する方向の動作であるため、元々増速の必要がない一方、合流させるとブーム下げ側の圧力が上昇して圧損が高くなり、エネルギーロスとなる。
【００６０】
そこで、ブーム下げ操作時にはブーム下げパイロット圧によってバイパスカット弁３５が遮断位置ロにセットされ、合流作用が停止するように構成されている。
【００６１】
ここで、図示のようにバイパスカット弁３５の第１パイロットポート３５ａの受圧面積が第２パイロットポート３５ｂのそれよりも大きく設定されている。
【００６２】
これにより、第１パイロットポート３５ａにブーム下げパイロット圧が導入されれば、たとえ第２パイロットポート３５ｂに同圧程度の旋回パイロット圧が導入されても遮断位置イに切換わり、旋回操作の有無に関係なく、ブーム下げ操作時の合流停止作用が確実に行われるように構成されている。
【００６３】
なお、受圧面積に代えて、あるいは加えて、第１パイロットポート３５ａを付勢するバネのバネ定数を高く設定してよい。
【００６４】
(ｉｉ)  アーム増速のための構成
第３ポンプライン３３に、ブーム用コントロールバルブ２４のブリードオフ通路を通る第３合流ライン３７が接続され、この第３合流ライン３７がアクチュエータ合流弁３８を介してタンクＴまたは第１合流ライン２７に接続されるように構成されている。
【００６５】
アクチュエータ合流弁３８は、第３合流ライン３７をタンクＴに接続するタンク位置イと、同ライン３７を第１合流ライン２７に接続する合流位置ロを有する油圧パイロット弁として構成され、アーム操作またはオプション操作が行われたときに合流位置ロに切換わり、第３ポンプ油の一部(ブーム用コントロールバルブ２４のブリードオフ流量)を第１合流ライン２７(アームシリンダ１６またはオプションシリンダ１７)に合流させるように構成されている。
【００６６】
このアクチュエータ合流弁３８を合流位置ロに切換えるためのパイロット回路構成として、アーム用及びオプション用の両コントロールバルブ２１，２２のサイドバイパス部２１ａ，２２ａを通る第２サイドバイパスライン３９が設けられている。
【００６７】
この第２サイドバイパスライン３９は、一端が第２パイロット一次圧ライン４０を介してパイロットポンプ１４に、他端がタンクＴにそれぞれ接続されている。
【００６８】
また、第１パイロット一次圧ライン４０は、合流切換パイロットライン４１を介してアクチュエータ合流弁３８のパイロットポート３８ａに接続されている。
【００６９】
こうして、アーム用及びオプション用両コントロールバルブ２１，２２の一方が操作されたときに、アクチュエータ合流弁３８が合流位置ロに切換わり、ブーム上げと、アームまたはオプションの複合操作時に、第３ポンプ油のうちブーム用コントロールバルブ２４のブリードオフ分がアクチュエータ合流弁３８を介して第１合流ライン２７に合流し、操作された油圧アクチュエータに供給されるように構成されている。
【００７０】
これにより、とくにブーム上げ／アーム引きの複合操作時(所謂水平引き時)に、アームの動きが増速され、作業能率を上げることができる。
【００７１】
(ｉｉｉ)  ブーム上げ増速のための構成
センターバイパスライン２５の最下流位置にブーム上げ合流弁４２が設けられている。
【００７２】
このブーム上げ合流弁４２は三つの入力ポートを有し、第１入力ポートがセンターバイパスライン２５に、第２入力ポートが第１合流ライン２７に、第３入力ポートがブーム上げ合流ライン４３を介して第３ポンプライン３３にそれぞれ接続され、出力ポートがタンクＴに接続されている。
【００７３】
ブーム上げ合流弁４２は、パイロット圧の導入／遮断によってタンク位置イと合流位置ロの間で切換わる油圧パイロット弁として構成され、タンク位置イで、第１ポンプ油、つまり、センターバイパスライン２５または第１合流ライン２７を流れる第１ポンプ油をタンクＴに戻し、合流位置ロで上記第１ポンプ油をブーム上げ合流ライン４３経由でブーム用コントロールバルブ２４に供給するように構成されている。
【００７４】
このブーム上げ合流弁４２のパイロットポート４２ａは、切換パイロットライン４４を介してブーム用コントロールバルブ２４のブーム上げパイロットポートに接続され、ブーム上げ操作時に発生するパイロット圧によって同合流弁４２が合流位置ロに切換わる。
【００７５】
こうして、ブーム上げ操作時に、第１ポンプ油を第３ポンプ油と合流させてブームシリンダ１９に供給することにより、ブーム上げを増速して作業能率を上げるように構成されている。
【００７６】
ここで、ブーム上げ合流弁４２はブーム下げ操作時にはタンク位置イのままとなって上記合流作用は行われないため、無駄な圧損が生じない。
【００７７】
なお、同合流弁４２には、合流位置ロでブリードオフ油が第１合流ライン２７側に流れないように、同ライン２７に通じる通路に絞り４２ｂが設けられている。
【００７８】
また、この回路全体において、図示のように必要個所に逆流防止用のチェック弁及び絞り(符号省略)が設けられている。
【００７９】
ところで、本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルと同様の油圧回路構成をとる破砕機や解体機等、他の建設機械にも上記同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１１  第１ポンプ
１２  第２ポンプ
１３  第３ポンプ
１５  旋回モータ
１６  アームシリンダ
１７  オプションシリンダ
１８  ドーザシリンダ
１９  ブームシリンダ
２０〜２４  コントロールバルブ
２５  センターバイパスライン
２６  第１ポンプライン
２７  合流ライン
２８  合流弁
３５  バイパスカット弁
３５ａ，３５ｂ  バイパスカット弁のパイロットポート
【図１】
2015166533.tif 000003
【図２】
2015166533.tif 000004