(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型油圧ポンプと、
電気的制御信号の入力により駆動されて前記可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプにそれぞれ接続されるアームシリンダ及び旋回モータと、
操作量に応じた制御信号をそれぞれ出力するアーム操作装置及び旋回操作装置と、
前記可変容量型油圧ポンプの出口側圧力を検出する圧力検出手段と、
前記アーム操作装置の操作量を検出するアーム操作量検出手段と、
前記旋回操作装置の操作量を検出する旋回操作量検出手段と、
前記アーム操作装置からの制御信号によって切り換えられるとき、前記アームシリンダの起動、停止及び方向転換を制御するアーム制御弁と、
前記旋回操作装置からの制御信号によって切り換えられるとき、前記旋回モータの起動、停止及び方向転換を制御する旋回制御弁と、
アームの自然下降時に再生流路を介して前記アームシリンダのスモールチャンバ側の流量がヘッドチャンバ側に供給できるように前記アーム制御弁の上流側リターン流路の圧力を制御するアーム再生弁と、
電気的制御信号の入力により駆動されて前記アーム再生弁を切り換えさせるように２次信号圧を出力する電子比例制御弁と、
前記圧力検出手段、前記アーム操作量検出手段及び旋回操作量検出手段から入力される検出信号に対応して前記制御弁及び前記電子比例制御弁に電気的制御信号をそれぞれ出力して２次信号圧を発生させるように制御する制御器と、を備えることを特徴とする建設機械用油圧システム。
【請求項２】
前記旋回操作装置の操作量に応じた検出信号と、前記アーム操作装置の操作量に応じた検出信号とが前記制御器にそれぞれ入力される場合、前記アーム再生弁の開口面積を減らして旋回優先機能を行うことができるように前記制御器から前記電子比例制御弁に制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の建設機械用油圧システム。
【請求項３】
前記可変容量型油圧ポンプの吐出側で感知された圧力の検出信号が前記制御器に入力される場合、前記検出信号が設定値を超えた時に、前記アーム再生弁の開口面積を増大させるように前記制御器から前記電子比例制御弁に制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の建設機械用油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械用油圧システムに係り、より詳細には、アームと旋回装置を同時に操作する複合動作に際して、電子比例制御弁の駆動によってアーム再生弁の開度を制御できるようにした建設機械用油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、再生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）とは、一つの油圧アクチュエータのリターン側で帰還される流量を還流して供給側の流路に補充供給することによって、供給側で流量不足による空洞現象を防止し、油圧アクチュエータの円滑な作動速度を確保することを意味する。
【０００３】
図１に示された従来技術に係る建設機械用油圧システムは、可変容量型油圧ポンプ１（以下、「油圧ポンプ」と称する）と、
油圧ポンプ１に各々接続されるアームシリンダ２及び旋回モータ３と、
操作量に応じた制御信号を各々出力するアーム操作装置４及び旋回操作装置５と、
油圧ポンプ１の出口側圧力を検出する圧力検出手段６と、
アーム操作装置４の操作量を検出するアーム操作量検出手段７と、
旋回操作装置５の操作量を検出する旋回操作量検出手段８、８ａと、
アーム操作装置４からの制御信号により切り換えられる時、アームシリンダ２の起動、停止及び方向転換を制御するアーム制御弁９と、
旋回操作装置５からの制御信号により切り換えられる時、旋回モータ３の起動、停止及び方向転換を制御する旋回制御弁１０と、
アーム制御弁９の上流側リターン流路９ａに設けられ、アームの自然下降時に再生流路９ｂを介してアームシリンダ２のスモールチャンバ（ｓｍａｌｌ  ｃｈａｍｂｅｒ）側の流量がヘッドチャンバ（ｈｅａｄ  ｃｈａｍｂｅｒ）側に供給されるようにリターン流路９ａの圧力を制御するアーム再生弁１１と、
電気的制御信号の入力により駆動されて、油圧ポンプ１の吐出流量を制御するように２次信号圧を出力する制御弁１５と、
前記圧力検出手段６、アーム操作量検出手段７、及び旋回操作量検出手段８、８ａから入力される検出信号に対応するように制御弁１５に電気的制御信号を出力することによって、パイロット油圧ポンプ１６から吐出されて制御弁１５により生成される２次信号圧力によって油圧ポンプ１の吐出流量を制御する制御器１２と、を備える。
【０００４】
従って、前記旋回操作装置の操作により、旋回制御弁１０が、図１に示すように、左側または右側方向に切り換えられることによって、油圧ポンプ１から供給される作動油により旋回モータ３が正回転または逆回転で駆動することになる。この際、旋回操作装置５の操作量は、これを検出する旋回操作量検出手段８、８ａにより制御器１２に入力される。また、油圧ポンプ１の吐出側圧力は、これを検出する圧力検出手段６により制御器１２に入力される。
【０００５】
これと同時に、アーム操作装置４の操作量に応じて、アーム制御弁９が、図１において右側方向に切り換えられるため、油圧ポンプ１から供給される作動油によってアームシリンダ２が伸張駆動する。この際、アーム操作装置４の操作量は、これを検出するアーム操作量検出手段７により制御器１２に入力される。
【０００６】
これによって、平坦整地作業等のようにアームと旋回装置とを同時に駆動させて複合動作を円滑に行うことができる。
【０００７】
この際、アームが自然下降する場合は、アーム再生弁１１の開口面積が小さくなるように設計したため、アーム制御弁９の上流側リターン流路９ａの圧力が上昇し、これによってアーム制御弁９に備えられた再生流路９ｂを介して再生流量がアームシリンダ２のヘッド側に円滑に供給される。
【０００８】
一方、アームによって掘削作業を行う場合、アームシリンダ２の下流側の背圧が上昇するため、掘削作業を行うアームの掘削力が悪くなる問題点が生じる。
これに鑑みて、上流側供給流路１３からの制御信号によりアーム再生弁１１を切り換えることによって、アーム制御弁９の上流側圧力が上昇すると、アーム再生弁１１の開口面積を増大させ、下流側背圧が上昇する時に生じる問題点を解消することができる。
【０００９】
また、旋回装置とアームとを同時に駆動する複合動作の時、旋回モータ３の作動圧力がアームシリンダ２の駆動圧力より大きいため、アーム再生弁１１に旋回操作装置５の操作による圧力を、シャトル弁１４を介して供給して操作性を向上させる。
【００１０】
前記したように旋回装置とアームとを同時に駆動する複合動作の時、アーム再生弁１１の開口面積を大きくすると、空洞現象（キャビテーション）が発生する等の不都合が生じる。これにより、圧力損失が発生して効率が低下すると共に、アーム再生弁１１によりアームの駆動速度を制御できるが、様々な作業条件を全て満足させるには限界があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、アームと旋回装置とを同時に操作する複合動作の時、電子式制御弁によってアーム再生弁の開度を多様な作業条件に合わせて制御して多様な作業を行うと共に、アーム再生弁の開度を増大させて圧力損失を低減できるようにした建設機械用油圧システム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】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る建設機械用油圧システムは、
可変容量型油圧ポンプと、
電気的制御信号の入力により駆動されて前記可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプにそれぞれ接続されるアームシリンダ及び旋回モータと、
操作量に応じた制御信号をそれぞれ出力するアーム操作装置及び旋回操作装置と、
前記可変容量型油圧ポンプの出口側圧力を検出する圧力検出手段と、
前記アーム操作装置の操作量を検出するアーム操作量検出手段と、
前記旋回操作装置の操作量を検出する旋回操作量検出手段と、
前記アーム操作装置からの制御信号によって切り換えられるとき、前記アームシリンダの起動、停止及び方向転換を制御するアーム制御弁と、
前記旋回操作装置からの制御信号によって切り換えられるとき、前記旋回モータの起動、停止及び方向転換を制御する旋回制御弁と、
アームの自然下降時に再生流路を介して前記アームシリンダのスモールチャンバ側の流量がヘッドチャンバ側に供給できるように前記アーム制御弁の上流側リターン流路の圧力を制御するアーム再生弁と、
電気的制御信号の入力により駆動されて前記アーム再生弁を切り換えさせるように２次信号圧を出力する電子比例制御弁と、
前記圧力検出手段、前記アーム操作量検出手段及び前記旋回操作量検出手段から入力される検出信号に対応して前記制御弁及び前記電子比例制御弁に電気的制御信号をそれぞれ出力して２次信号圧を発生させるように制御する制御器と、を備える。
【００１３】
望ましい実施形態によると、前記旋回操作装置の操作量に応じた検出信号と、前記アーム操作装置の操作量に応じた検出信号とが前記制御器にそれぞれ入力される場合、前記アーム再生弁の開口面積を減らして旋回優先機能を行うことができるように前記制御器から前記電子比例制御弁に制御信号を出力する。
【００１４】
また、前記可変容量型油圧ポンプの吐出側で感知された圧力の検出信号が前記制御器に入力される場合、前記検出信号が設定値を超えた時に、前記アーム再生弁の開口面積を増大させるように前記制御器から前記電子比例制御弁に制御信号を出力する。
【発明の効果】
【００１５】
前記のように構成される本発明の実施形態に係る建設機械用油圧システムは、下記のようなメリットを有する。
アームと旋回装置とを同時に操作する複合動作の時、電子式制御弁によりアーム再生弁の開度を様々な作業条件に合わせて制御し、多様な作業を行うため、操作性を向上させることができ、油圧ポンプの吐出側圧力が設定値を超えると、アーム再生弁の開度を増大させて圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術に係る建設機械用油圧システムの油圧回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る建設機械用油圧システムの油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述するが、これは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されるものではない。
【００１８】
図２に示す本発明の一実施形態に係る建設機械用油圧システムは、
可変容量型油圧ポンプ１（以下「油圧ポンプ」という）と、
油圧ポンプ１にそれぞれ接続されるアームシリンダ２及び旋回モータ３と、
操作量に応じた制御信号をそれぞれ出力するアーム操作装置４及び旋回操作装置５と、
油圧ポンプ１の出口側圧力を検出する圧力検出手段６と、
アーム操作装置４の操作量を検出するアーム操作量検出手段７と、
旋回操作装置５の操作量を検出する旋回操作量検出手段８、８ａと、
アーム操作装置４からの制御信号によって切り換えられるとき、アームシリンダ２の起動、停止及び方向転換を制御するアーム制御弁９と、
旋回操作装置５からの制御信号によって切り換えられるとき、旋回モータ３の起動、停止及び方向転換を制御する旋回制御弁１０と、
アーム制御弁９の上流側リターン流路９ａに設けられ、アームの自然下降時に再生流路９ｂを介してアームシリンダ２のスモールチャンバ側の流量がヘッドチャンバ側に供給できるように上流側リターン流路９ａの圧力を制御するアーム再生弁１１と、
電気的制御信号の入力により駆動されて油圧ポンプ１の吐出流量を制御する制御弁１５と、
電気的制御信号の入力により駆動されてアーム再生弁１１を切換えさせるように２次信号圧を出力する電子比例制御弁１７と、
圧力検出手段６、アーム操作量検出手段７及び旋回操作量検出手段８、８ａから入力される検出信号に対応するように制御弁１５及び電子比例制御弁１７に電気的制御信号をそれぞれ出力して２次信号圧を発生させるように制御する制御器１２と、を備える。
【００１９】
前記旋回操作装置５の操作量に応じた検出信号と、アーム操作装置４の操作量に応じた検出信号とが、制御器１２にそれぞれ入力される場合、アーム再生弁１１の開口面積を減少させ、旋回優先機能を行うことができるように制御器１２から電子比例制御弁１７に制御信号を出力する。
【００２０】
前述した油圧ポンプ１の吐出側で感知された圧力の検出信号が制御器１２に入力される場合、検出信号が任意の設定値を超えた時に、アーム再生弁１１の開口面積を増大させるように制御器１２から電子比例制御弁１７に制御信号を出力する。
【００２１】
このとき、本発明の一実施形態に係る建設機械用油圧システムにおいて、前記アーム制御弁９の上流側リターン流路９ａに設けられ、 別途の２次信号圧によって切り換わるアーム再生弁１１と、アーム再生弁１１と制御弁１５との間の流路に配設され、制御器１２からの電気的制御信号の入力により駆動されて２次信号圧を発生させる電子比例制御弁１７の構成を除いては、図１に示す油圧システムの構成と同様であるため、これらの構成及び作動についての詳細な説明は省略し、重複する構成要素には同じ図面符号を付する。
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係る建設機械用油圧システムの使用例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図２に示すように、前記旋回操作装置５の操作により、旋回制御弁１０が、図２において左側または右側方向に切り換えられることによって、油圧ポンプ１から供給される作動油によって旋回モータ３が正回転または逆回転で駆動される。この時、旋回操作装置５の操作量は、これを検出する旋回操作量検出手段８、８ａにより制御器１２に入力される。また、油圧ポンプ１の吐出側圧力は、これを検出する圧力検出手段６により制御器１２に入力される。
【００２４】
これと同時に、アーム操作装置４の操作量によりアーム制御弁９が、図２において右側方向に切り換えられるため、油圧ポンプ１から供給される作動油によってアームシリンダ２が伸張駆動する。この時、アーム操作装置４の操作量は、これを検出するアーム操作量検出手段７により制御器１２に入力される。
【００２５】
これによって、アームと旋回装置とを同時に駆動させて平坦整地作業等の複合作業を円滑に行うことができる。
【００２６】
この時、前記旋回操作装置５の操作量に応じた検出信号と、アーム操作装置４の操作量に応じた検出信号とが、制御器１２に入力される場合、旋回モータ３の作動圧力がアームシリンダ２の駆動圧力より大きいため、アーム再生弁１１のスプール開口面積を減らすことになる（図２に示した状態をいう）（この時は電子比例制御弁１７からアーム再生弁１１に制御信号圧が供給されていない状態である）。従って、アームシリンダ２の駆動により旋回モータ３の駆動を優先的に制御することができる。
【００２７】
一方、前述した油圧ポンプ１の吐出側圧力が圧力検出手段６により感知されて、制御器１２に入力されるとき、圧力検出信号が任意の設定値を超えると、アーム再生弁１１の開口面積を増大させるように制御器１２から電子比例制御弁１７に制御信号を出力する。これによって、電子比例制御弁１７により生成される２次信号圧がアーム再生弁１１の弁バネ１１ａの対向側に伝えられるため、スプールを図２において上方に切り換えさせる。このようにアーム再生弁１１の開口面積を増大させるように制御することから、圧力損失を減らすことができる。
【００２８】
前記のように本発明の実施形態に係る建設機械用油圧システムによると、例えば、平坦整地作業のようなアームシリンダ２と旋回モータ３とを同時に操作する複合動作時には、電子式制御弁の電子比例制御弁１７によりアーム再生弁１１の開度を作業条件に合わせて多様に制御することによって、操作性を向上させると共に、油圧ポンプ１の吐出側圧力が設定値を超えると、アーム再生弁１１の開度を増大させて圧力損失を減らすことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  可変容量型油圧ポンプ（油圧ポンプ）
２  アームシリンダ
３  旋回モータ
４  アーム操作装置
５  旋回操作装置
６  圧力検出手段
７  アーム操作量検出手段
８、８ａ  旋回操作量検出手段
９  アーム制御弁
１０  旋回制御弁
１１  アーム再生弁
１２  制御器
１６  パイロット油圧ポンプ
１５  制御弁
１７  電子比例制御弁
【図１】
0005759072.tif 000002
【図２】
0005759072.tif 000003