(57)【要約】【課題】いずれかの油圧シリンダの増速を実現できる複合操作に際し、これらの油圧シリンダによって駆動する駆動体に対する負荷を軽減できる油圧駆動装置の提供。【解決手段】油圧ショベルに備えられ、主油圧ポンプ２１と、ブームシリンダ６、アームシリンダ７と、アームシリンダ７の駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂとアームシリンダ７のボトム側室７ａとを連通させ、ロッド側室６ｂからボトム側室７ａに圧油を供給可能な切換弁６４、逆止弁４１、及び連通路４０を含む連通制御手段と、主リリーフ弁８０と、ブームシリンダ６に係るオーバロードリリーフ弁８４とを備えるとともに、ブームシリンダ６とアームシリンダ７の連通時に、アームシリンダ７の駆動圧を、オーバロードリリーフ弁８４のリリーフ圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械に備えられ、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダと、
上記第１油圧シリンダ及び上記第２油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第１油圧シリンダと上記第２油圧シリンダとを連通させ、上記第１油圧シリンダ及び上記第２油圧シリンダのうちの一方側からの圧油を他方側の油圧シリンダに供給可能な連通制御手段を備えた油圧駆動装置において、
上記油圧ポンプの吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁と、上記第１油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁と、上記第２油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁とを備えるとともに、
上記連通制御手段による上記第１油圧シリンダと上記第２油圧シリンダの連通時に、上記他方側の油圧シリンダの駆動圧の最大圧を、上記一方側の油圧シリンダに係る上記オーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えたことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
上記連通制御手段が、上記第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第１油圧シリンダのロッド側室と上記第２油圧シリンダのボトム側室とを連通させるものから成ることを特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
【請求項３】
上記連通制御手段が、
上記第１油圧シリンダのロッド側室と、上記第２油圧シリンダのボトム側室を連通可能な連通路と、
この連通路中に設けられ、上記第２油圧シリンダのボトム側室から上記第１油圧シリンダのロッド側室方向への圧油の流れを阻止する逆止弁と、
上記第２油圧シリンダのボトム圧が上記所定圧より低いときには上記連通路を遮断し、上記所定圧以上となったときに上記連通路を連通状態に切換える切換弁とを含むことを特徴とする請求項２記載の油圧駆動装置。
【請求項４】
上記逆止弁を上記切換弁の内部に設けたことを特徴とする請求３記載の油圧駆動装置。
【請求項５】
上記圧力設定手段が、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分から分岐し、タンクに連通する管路中に配置したリリーフ弁から成ることを特徴とする請求項３または４記載の油圧駆動装置。
【請求項６】
上記圧力設定手段が、上記主リリーフ弁から成るとともに、この主リリーフ弁の上流の管路部分と、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分とを連絡する管路を設けたことを特徴とする請求項３または４記載の油圧駆動装置。
【請求項７】
上記連通制御手段が、
上記第２油圧シリンダのボトム圧を検出し、電気信号を出力するボトム圧検出器と、
このボトム圧検出器から出力される信号に応じて上記切換弁を切換え制御する制御信号を出力するコントローラとを含むことを特徴とする請求項３記載の油圧駆動装置。
【請求項８】
上記建設機械が油圧ショベルから成り、上記第１油圧シリンダがブームシリンダであり、上記第２油圧シリンダがアームシリンダであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、複数の油圧シリンダによる複合操作時、その複合操作に係る油圧シリンダのうちのいずれかの油圧シリンダの増速を実現させることのできる油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設機械に備えられる油圧駆動装置として、アームシリンダの収縮と、ブームシリンダの収縮とを同時に実施するアームクラウド・ブーム下げの複合操作時にあって、ブームシリンダのボトム圧がアームシリンダの駆動圧よりも高い時に、ブームシリンダのロッド側の圧油の一部をアームシリンダのロッド側に供給し、アームシリンダの収縮作動速度を増速させるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、上述の従来技術とほとんど同様であるが、アームシリンダを伸長あるいは収縮させるとともに、ブームシリンダを収縮させる複合操作に際し、ブームシリンダのボトム圧がアームシリンダの駆動圧よりも高い場合に、ブームシリンダのロッド側の圧油の一部をアームシリンダに供給し、アームシリンダの作動速度を増速させるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２。）。
【０００４】
すなわち、上述した技術はいずれも、建設機械に備えられる主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する例えばブームシリンダすなわち第１油圧シリンダと、アームシリンダすなわち第２油圧シリンダを備えるとともに、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、第１油圧シリンダと第２油圧シリンダとを連通させ、第１油圧シリンダ及び第２油圧シリンダのうちの一方側からの圧油を、他方側の油圧シリンダに供給して、この他方側の油圧シリンダの作動速度を増速させる連通制御手段を備えたものである。
【０００５】
【特許文献１】
実開平６−３４０６３号公報（段落番号００２０，００２１、図２）
【０００６】
【特許文献２】
実開平６−３４０６４号公報（段落番号００２３，００２４、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１，２には示されていないが、この種の建設機械に備えられる油圧駆動装置には、一般に、主油圧ポンプの吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁と、上述した第１，第２油圧シリンダそれぞれの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁とが設けられている。
【０００８】
このような主リリーフ弁、オーバロードリリーフ弁を備えた油圧駆動装置において、上述した第１，第２油圧シリンダの複合操作により当該建設機械で実施される作業時、例えば掘削作業等に、掘削抵抗の増加により第２油圧シリンダの駆動圧が主リリーフ弁のリリーフ圧と同圧となることがある。このような状態に至ると、主油圧ポンプから第２油圧シリンダへの圧油の流入は途絶えるが、第１油圧シリンダ側から第２油圧シリンダへの圧油は供給され続ける。その結果、第２油圧シリンダは、主リリーフ弁のリリーフ圧以上の圧力で駆動することになる。このような状態は、第１油圧シリンダ側から供給される圧油がさらに高圧となり、第１油圧シリンダに関連して設けられるオーバロードリリーフ弁が開放されるまで続いてしまう。
【０００９】
この種の建設機械の上述した第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダによって駆動される駆動体、例えばブーム、アーム等を含むフロント構造物は、一般に第１，第２油圧シリンダが主リリーフ弁のリリーフ圧で駆動することを条件に製作されている。したがって、上述のように通常の作業時に頻繁に主リリーフ弁のリリーフ圧以上の圧力、すなわちオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧で第１油圧シリンダ、あるいは第２油圧シリンダが駆動すると、設計時に想定される以上の負荷がフロント構造物にかかってしまう。これにより、フロント構造物に破損を生じる懸念がある。
【００１０】
なお、このような懸念を解消するために、上述ように第１油圧シリンダと第２油圧シリンダとを連通させた際の圧力上昇を許容させる堅牢なフロント構造物とすることが考えられる。すなわち、構造物強度を高めるように製作することが考えられる。しかし、このように構造物強度を高めるように製作すると、材料費が高くなり、製作原価の高騰化を招いてしまう。
【００１１】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、いずれかの油圧シリンダの増速を実現できる複合操作に際し、これらの油圧シリンダによって駆動される駆動体に対する負荷を軽減させることができる油圧駆動装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、建設機械に備えられ、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダと、上記第１油圧シリンダ及び上記第２油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第１油圧シリンダと上記第２油圧シリンダとを連通させ、上記第１油圧シリンダ及び上記第２油圧シリンダのうちの一方側からの圧油を他方側の油圧シリンダに供給可能な連通制御手段を備えた油圧駆動装置において、上記油圧ポンプの吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁と、上記第１油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁と、上記第２油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁とを備えるとともに、上記連通制御手段による上記第１油圧シリンダと上記第２油圧シリンダの連通時に、上記他方側の油圧シリンダの駆動圧の最大圧を、一方側の油圧シリンダに係る上記オーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成した本発明は、第１，第２油圧シリンダの複合操作時には、主油圧ポンプから第１，第２油圧シリンダのそれぞれに圧油が供給され、これらの第１，第２油圧シリンダが駆動する。このような複合操作時に、第１，第２油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧になったとき、例えば第２油圧シリンダの駆動圧が所定圧以上となったとき、連通制御手段を介して、第１，第２油圧シリンダのうちの一方側、例えば第１油圧シリンダから流出される圧油が、他方側すなわち第２油圧シリンダに供給される。これにより第２油圧シリンダの増速を実現できる。
【００１４】
また、このようにして第２油圧シリンダが増速されているときの第２油圧シリンダの駆動圧の最大圧は、第１油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定されている。したがって、第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダによって駆動される駆動体に対する負荷は、第１油圧シリンダがオーバロードリリーフ圧によって駆動するときの駆動体に対する負荷に比べて軽減される。
【００１５】
また本発明は、上記発明において、上記連通制御手段が、上記第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上となったときに、上記第１油圧シリンダのロッド側室と上記第２油圧シリンダのボトム側室とを連通させるものから成ることを特徴としている。
【００１６】
このように構成した本発明は、第１，第２油圧シリンダの複合操作時に第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧となったとき、連通制御手段を介して、第１油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が第２油圧シリンダのボトム側室に供給され、第２油圧シリンダの伸長作動速度を増速させることができる。
【００１７】
また本発明は、上記発明において、上記連通制御手段が、上記第１油圧シリンダのロッド側室と、上記第２油圧シリンダのボトム側室を連通可能な連通路と、この連通路中に設けられ、上記第２油圧シリンダのボトム側室から上記第１油圧シリンダのロッド側室方向への圧油の流れを阻止する逆止弁と、上記第２油圧シリンダのボトム圧が上記所定圧より低いときには上記連通路を遮断し、上記所定圧以上となったときに上記連通路を連通状態に切換える切換弁とを含むことを特徴としている。
【００１８】
このように構成した本発明は、第１，第２油圧シリンダの複合操作時、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧より低いときには、第１油圧シリンダのロッド側室と第２油圧シリンダのボトム側室を連通可能な連通路が切換弁によって遮断される。したがって、第１油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が、第２油圧シリンダのボトム側室に供給されることはない。すなわち、第２油圧シリンダの伸長作動速度の増速は実施されない。
【００１９】
上述の複合操作中に、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上になると、切換弁が作動して連通路が連通し、この切換弁及び連通路を介して、第１油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が第２油圧シリンダのボトム側室に供給される。これにより第２油圧シリンダの伸長作動速度の増速が実現される。なお、このように第２油圧シリンダが増速される間、第２油圧シリンダのボトム側室から第１油圧シリンダのロッド側室に向かって圧油が流れようとすることがあっても、そのような圧油の流れは、連通路に設けた逆止弁で阻止される。したがって、第１油圧シリンダのロッド側室に流入することはない。
【００２０】
また本発明は、上記発明において、上記逆止弁を上記切換弁の内部に設けたことを特徴としている。
【００２１】
このように構成した本発明は、逆止弁を切換弁の内部に設けたので、部品点数を少なくすることができる。
【００２２】
また本発明は、上記発明において、上記圧力設定手段が、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分から分岐し、タンクに連通する管路中に配置したリリーフ弁から成ることを特徴としている。
【００２３】
このように構成した本発明は、第２油圧シリンダが増速されているときの第２油圧シリンダの駆動圧の最大圧は、第１油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも低い圧力、すなわち連通路から分岐した管路中に設けたリリーフ弁のリリーフ圧に制限される。
【００２４】
また本発明は、上記発明において、上記圧力設定手段が、上記主リリーフ弁から成るとともに、この主リリーフ弁の上流の管路部分と、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分とを連絡する管路を設けたことを特徴としている。
【００２５】
このように構成した本発明は、第２油圧シリンダが増速されているときの第２油圧シリンダの駆動圧の最大圧は、第１油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも低い圧力、すなわち主リリーフ弁のリリーフ圧に制限される。
【００２６】
また本発明は、上記発明において、上記連通制御手段が、上記第２油圧シリンダのボトム圧を検出し、電気信号を出力するボトム圧検出器と、このボトム圧検出器から出力される信号に応じて上記切換弁を切換え制御する制御信号を出力するコントローラとを含むことを特徴としている。
【００２７】
このように構成した本発明は、第１，第２油圧シリンダの複合操作時にボトム圧検出器によって第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧であることが検出されると、これに応じてコントローラから切換弁に、第１油圧シリンダのロッド側室と、第２油圧シリンダのボトム側室とを連絡可能な連通路を、連通状態に切換える制御信号が出力される。これにより、第１油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が、切換弁、連通路を介して第２油圧シリンダのボトム側室に供給され、第２油圧シリンダの伸長作動速度の増速が実現される。
【００２８】
また本発明は、上記発明において、上記建設機械が油圧ショベルから成り、上記第１油圧シリンダがブームシリンダであり、上記第２油圧シリンダがアームシリンダであることを特徴としている。
【００２９】
このように構成した本発明は、ブーム・アーム複合操作時に、例えばアームシリンダの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、連通制御手段を介して、例えばブームシリンダから流出される圧油が、アームシリンダに供給され、これによりアームシリンダの増速を実現できる。
【００３０】
このときのアームシリンダの駆動圧の最大圧は、ブームシリンダに係るオーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定されている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の油圧駆動装置に係る実施形態を図に基づいて説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１実施形態を示す油圧回路図である。
【００３３】
この第１実施形態は、建設機械、例えば油圧ショベルに備えられるものである。駆動体を構成するフロント構造物を作動させる第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダは、それぞれ例えばブームシリンダ６、アームシリンダ７から成っている。ブームシリンダ６はボトム側室６ａとロッド側室６ｂとを備え、アームシリンダ７もボトム側室７ａとロッド側室７ｂとを備えている。
【００３４】
また、エンジン２０と、このエンジン２０によって駆動される主油圧ポンプ２１及びパイロットポンプ２２と、ブームシリンダ６に供給される圧油の流れを制御するセンタバイパス型のブーム用方向制御弁２３、アームシリンダ７に供給される圧油の流れを制御するセンタバイパス型のアーム用方向制御弁２４とを備えている。さらに、ブーム用方向制御弁２３を切換え制御するブーム用操作装置２５と、アーム用方向制御弁２４を切換え制御するアーム用操作装置２６とを備えている。
【００３５】
主油圧ポンプ２１の吐出管路に、管路２７，２８が接続され、管路２７中にアーム用方向制御弁２４を設けてあり、管路２８中にブーム用方向制御弁２３を設けてある。
【００３６】
ブーム用方向制御弁２３とブームシリンダ６のボトム側室６ａとは主管路２９ａで接続してあり、ブーム用方向制御弁２３とブームシリンダ６のロッド側室６ｂとは主管路２９ｂで接続してある。アーム用方向制御弁２４とアームシリンダ７のボトム側室７ａとは主管路３０ａで接続してあり、アーム用方向制御弁２４とアームシリンダ７のロッド側室７ｂとは主管路３０ｂで接続してある。
【００３７】
ブーム用操作装置２５、アーム用操作装置２６は、例えばパイロット圧を発生させるパイロット式操作装置から成り、パイロットポンプ２２に接続してある。また、ブーム用操作装置２５は、パイロット管路２５ａ，２５ｂを介してブーム用方向制御弁２３の制御室にそれぞれ接続され、アーム用操作装置２６はパイロット管路２６ａ，２６ｂを介してアーム用方向制御弁２４の制御室にそれぞれ接続してある。
【００３８】
また、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧となったときに、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂとアームシリンダ７のボトム側室７ａとを連通させる連通制御手段を備えている。この連通制御手段は例えば、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂとアームシリンダ７のボトム側室７ａとを連通可能な連通路４０と、この連通路４０中に設けられ、アームシリンダ７のボトム側室７ａからブームシリンダ６のロッド側室６ｂ方向への圧油の流れを阻止する逆止弁４１と、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧より低いときには連通路４０を遮断し、所定圧以上の高圧となったときに連通路４０を連通状態に切換える切換弁６４とを含んでいる。この切換弁６４は例えば、制御圧により切換えられるパイロット式切換弁から成っている。
【００３９】
逆止弁４１とアームシリンダ７のボトム側室７ａとの間に位置する連通路４０部分に、アームシリンダ７のボトム圧を検出する制御管路５８を設けてあり、この制御管路５８で検出されるアームシリンダ７のボトム圧に相応する制御圧に応じて切換弁６４を切換え制御するようにしてある。
【００４０】
また、切換弁６４の上流側に位置するタンク通路４２部分と、切換弁６４の下流側に位置するタンク通路４２部分とを連絡するバイパス管路６１と、このバイパス管路６１中に設けた開閉弁、例えばパイロット式逆止弁６２と、一端がブーム操作系のパイロット管路２５ｂに接続され、他端がパイロット式逆止弁６２に接続される制御管路６３とを備えている。
【００４１】
また、アーム用操作装置２６の操作量に応じて連通路４０を流れる流量を制御する第１流量制御手段を備えている。この第１流量制御手段は、逆止弁４１とアームシリンダ７のボトム側室７ａとの間に位置する連通路４０部分に介設した可変絞り５４と、この可変絞り５４とアーム操作系のパイロット管路２６ａとを連絡する制御管路５５とを含んでいる。また、ブーム用操作装置２５の操作量に応じて連通路４０を流れる流量を制御する第２流量制御手段を備えている。この第２流量制御手段は、切換弁６４に設けた可変絞り６４ａと、ブーム操作系のパイロット管路２５ａと切換弁６４の制御室とを連絡する制御管路６５とを含んでいる。
【００４２】
また、この第１実施形態は、主油圧ポンプ２１の吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁８０と、アームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁８１と、アームシリンダ７のロッド側室７ｂに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁８２と、ブームシリンダ６のボトム側室６ａに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁８３と、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁８４とを備えている。
【００４３】
特に、この第１実施形態は、上述した連通制御手段によるブームシリンダ６とアームシリンダ７の連通時に、他方側の油圧シリンダ、すなわちアームシリンダ７の駆動圧の最大圧を、一方側の油圧シリンダすなわちブームシリンダに係るオーバロードリリーフ弁８４の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えている。この圧力設定手段は、逆止弁４１の上流に位置する連通路４０の部分から分岐させた管路８８中に配置され、前述の主リリーフ弁８０とは別体に設けたリリーフ弁８５から成っている。このリリーフ弁８５のリリーフ圧は、ブームシリンダ６に係るオーバロードリリーフ弁８４のリリーフ圧よりも低く設定してある。例えば、主リリーフ弁８０のリリーフ圧と同等のリリーフ圧となるように設定してある。
【００４４】
このように構成した第１実施形態において実施されるブームシリンダ６とアームシリンダ７の複合操作は、以下のとおりである。
【００４５】
［ブーム上げ・アームクラウド複合操作］
ブーム用操作装置２５を操作してパイロット管路２５ａにパイロット圧を供給し、同図１に示すように、ブーム用方向制御弁２３を左位置に切換えるとともに、アーム用操作装置２６を操作してパイロット管路２６ａにパイロット圧を供給して、アーム用方向制御弁２４を左位置に切換えると、主油圧ポンプ２１から吐出される圧油が管路２８、ブーム用方向制御弁２３、主管路２９ａを介してブームシリンダ６のボトム側室６ａに供給され、また、主油圧ポンプ２１から吐出される圧油が管路２７、アーム用方向制御弁２４、主管路３０ａを介してアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される。これにより、ブームシリンダ６、アームシリンダ７が共に伸張する方向に作動し、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【００４６】
上述の複合操作の間、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧よりも低い状態にあっては、ブーム用操作装置２５の操作に伴ってパイロット管路２５ａに供給されるパイロット圧が、制御管路６５を介して制御圧として切換弁６４の制御室に与えられるものの、連通路４０、制御管路５８を介して切換弁６４の同じ制御室に与えられる制御圧による力が弱い。すなわち、制御管路５８，６５により導かれる制御圧による力の合力がばね力よりも小さく、切換弁６４は同図１に示す左位置に保持される。この状態では連通路４０は遮断される。したがって、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油がアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されることはない。
【００４７】
このような状態から、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧となると、連通路４０、制御管路５８を介して切換弁６４の制御室に与えられる制御圧による力が大きくなり、これによって制御管路５８，６５より導かれる制御圧による力の合力がばね力よりも大きくなり、切換弁６４は同図１の右位置に切換えられる。この状態になると、タンク通路４２が切換弁６４によって遮断されるとともに、連通路４０が連通し、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから流出する圧油が、主管路２９ｂ、分岐管路５６を介して連通路４０に供給される。この連通路４０に供給された圧油は、主管路３０ａを介してアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される。すなわち、アームシリンダ７のボトム側室７ａには、主油圧ポンプ２１から吐出され、アーム用方向制御弁２４を介して供給される圧油と、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから供給される圧油とが合流して供給され、これにより、アームシリンダ６の伸長作動速度の増速を実現できる。すなわち、アームクラウドの操作速度を速くすることができる。
【００４８】
なお、このようにアームクラウドの増速がおこなわれる間、ブーム操作系のパイロット管路２５ｂにはパイロット圧が供給されずタンク圧となるので、制御管路６３はタンク圧となりパイロット式逆止弁６２は閉じられた状態に保たれ、バイパス管路６１を介してのタンク連通路４２とタンク４３との連通は遮断される。
【００４９】
また、アーム用操作装置２６の操作によりパイロット管路２６ａにパイロット圧が供給され、そのパイロット圧が制御管路５５に導かれることにより、連通路４０に設けた可変絞り５４が作動する。すなわち、アーム用操作装置２６の操作量に応じた開口量となるように可変絞り５４が作動し、アームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される流量が制御される。
【００５０】
同様に、ブーム用操作装置２５の操作によりパイロット管路２５ａにパイロット圧が供給され、そのパイロット圧が制御管路６５に導かれ、切換弁６４が切換えられたときには、切換弁６４に含まれる可変絞り６４ａが作動する。すなわち、ブーム用操作装置２５の操作量に応じた開口量となるように可変絞り６４ａが作動し、アームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される流量が制御される。
【００５１】
そして特に、上述のような複合操作によりアームシリンダ７の伸長作動速度の増速がおこなわれている間、ブームとアームを介して実施される掘削作業に伴って、アームシリンダ７の駆動圧が上昇したとしても、その駆動圧が主リリーフ弁８０のリリーフ圧に至ると、主油圧ポンプ１からの圧油はアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されなくなる。また、上述のようにその駆動圧が主リリーフ弁８０のリリーフ圧まで上昇すると、リリーフ弁８５が作動し、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから連通路４０に導かれる圧油は、アームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されなくなる。したがって、アームシリンダ７は伸長動作を停止することになる。
【００５２】
［ブーム下げ・アームクラウド操作］
ブーム用操作装置２５を操作してパイロット管路２５ｂにパイロット圧を供給し、ブーム用方向制御弁２３を同図１の右位置に切換えるとともに、アーム用操作装置２６を操作してパイロット管路２６ａにパイロット圧を供給し、アーム用方向制御弁２４を左位置に切換えると、主油圧ポンプ２１から吐出される圧油が管路２８、ブーム用方向制御弁２３、主管路２９ｂを介してブームシリンダ６のロッド側室６ｂに供給される。また前述したように、主油圧ポンプ２１から吐出される圧油が管路２７、アーム用方向制御弁２４、主管路３０ａを介してアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される。これにより、ブームシリンダ６が収縮し、アームシリンダ７が伸長し、ブーム下げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【００５３】
このような複合操作の間、ブーム操作系のパイロット管路２５ｂにパイロット圧が供給されることに伴い、制御管路６３に制御圧が導かれ、パイロット式逆止弁６２が作動してバイパス管路６１が開かれる。これによりタンク通路４２がタンク４３に連通する。
【００５４】
また、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になって制御管路５８を介して切換弁６４の制御室に制御圧が導かれたとしても、ブーム用操作系のパイロット管路２５ａには圧が立っていないことから、制御管路６５を介して切換弁６４の制御室に制御圧が導かれることがなく、制御管路５８，６５の制御圧による合力に比べて切換弁６４のばね力が優勢となり、切換弁６４は同図１に示す左位置に保持される。したがって、連通路４０は遮断状態に保持され、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油が連通路４０に供給されることはない。すなわち、このブーム下げ・アームクラウド複合操作に際しては、アームクラウドの増速は実施されない。
【００５５】
なお、アームシリンダ７のロッド側室７ｂに圧油が供給されるアームダンプに係るブーム・アーム複合操作時には、アームシリンダ７のボトム側室７ａがアーム用方向制御弁２６を介してタンク４３に連通することから、連通路４０に圧が立たず、アームシリンダ７の増速は実施されない。
【００５６】
このように構成した第１実施形態にあっては、土砂の掘削作業などにおいて頻繁に実施されるブーム上げ・アームクラウド複合操作において、アームシリンダ７の駆動圧が所定圧以上になったときには、アームシリンダ７のボトム側室７ａにブームシリンダ６のロッド側室６ａの圧油を供給させることができる。これにより、アームシリンダ７の増速を実現でき、この油圧ショベルで実施される作業の能率を向上させることができる。
【００５７】
また、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧であっても、ブームシリンダ６を収縮させるブーム下げを実施する場合には、連通路４０が遮断され、アームシリンダ７の増速は実施されない。すなわち、アームクラウドの操作速度を抑え、ブーム下げ・アームクラウド複合操作による所定の作業形態を維持できる。
【００５８】
そして特に、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に伴って、アームシリンダ７の伸長作動速度の増速を実現させている間に、アームシリンダ７の駆動圧が上昇しても、連通路４０から分岐させた管路８８に設けたリリーフ弁８５により、その駆動圧の最大圧は主リリーフ弁８０のリリーフ圧程度に抑えられ、オーバロードリリーフ弁８４のリリーフ圧に至ることがない。これにより、ブームシリンダ６、アームシリンダ７で駆動されるブーム、アーム、すなわちフロント構造物に対する負荷を軽減でき、このような負荷によるフロント構造物の破損を防止することができる。
【００５９】
なお、上記第１実施形態では、切換弁６４と、アームシリンダ７のボトム側室７ａとの間に位置する連通路４０部分に、アームシリンダ７のボトム側室７ａからブームシリンダ６のロッド側室６ｂ方向への圧油の流れを阻止する逆止弁４１を設けてあるが、図２，３に示すように、切換弁６４の内部に逆止弁４１を設けてもよい。
【００６０】
図２に示す切換弁６４は、可変絞り６４ａの下流側に逆止弁４１を設けてあるとともに、一端が可変絞り６４ａと逆止弁４１との間の油路に接続される分岐路６４ｂを設けてある。この分岐路６４ｂの他端は、リリーフ弁８５が設けられる管路８８に接続可能になっている。
【００６１】
図３に示す切換弁６４は、可変絞り６４ａの上流側に逆止弁４１を設けてあるとともに、上述と同様の分岐路６４ｂを設けてある。
【００６２】
これらの図２，３に示すように、切換弁６４内に逆止弁４１を設けた構成にしたものでは、部品点数を少なくすることができ、これにより製作工数の低減に貢献する。
【００６３】
図４は本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。
【００６４】
この第２実施形態は、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂとアームシリンダ７のボトム側室７ａとの連通時に、アームシリンダ７の駆動圧の最大圧を、オーバロードリリーフ弁８４の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を、主油圧ポンプ２１の吐出圧を規定する主リリーフ弁８０によって構成してある。
【００６５】
これに伴い、主リリーフ弁８０の上流の管路部分と、逆止弁４１の上流に位置する連通路４０の部分とを連絡する管路８６を設けてある。また、この管路８６中に、主リリーフ弁８０側から連通路４０側への圧油の流れを阻止する逆止弁８７を設けてある。その他の構成は、前述した図１に示す第１実施形態と同じである。
【００６６】
このように構成した第２実施形態におけるブーム・アーム複合操作については、前述した第１実施形態と同じである。
【００６７】
この第２実施形態では、ブーム上げ・アームクラウド複合操作によりアームシリンダ７の伸長作動速度の増速がおこなわれている間に、アームシリンダ７の駆動圧が上昇し、その駆動圧が主リリーフ弁８０のリリーフ圧に至ると、主油圧ポンプ２１からの圧油はアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されなくなる。また、このとき連通路４０を介してのアームシリンダ７のボトム側室７ａへの圧油の供給も停止する。これらにより、アームシリンダ７は伸長動作を停止する。
【００６８】
このように構成した第２実施形態も、上述した第１実施形態におけるのと同様に、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際してアームシリンダ７が増速しているとき、アームシリンダ７の駆動圧が上昇しても、その駆動圧を主リリーフ弁８０のリリーフ圧程度に抑えることができる。これにより、フロント構造物に対する負荷を軽減でき、このような負荷によるフロント構造物の破損を防止することができる。
【００６９】
また、主リリーフ弁８０に、連通路４０の圧を規定するリリーフ弁を兼ねさせたことから、リリーフ弁の数を低減でき、製作費を抑えることに貢献する。
【００７０】
図５は本発明の第３実施形態を示す油圧回路図、図６は図５に示す第３実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【００７１】
この第３実施形態は、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になったときに、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂとアームシリンダ７のボトム側室７ａとを連通させる連通制御手段が、連通路４０、逆止弁４１、及び選択的に連通路４０を連通、遮断する切換弁５７の他に次のものを含んでいる。すなわち、連通路４０に設けられ、アームシリンダ７のボトム圧を検出して電気信号を出力するアームボトム圧検出器６６と、このアームボトム圧検出器６０から出力される信号に応じて切換弁５７を切換え制御する制御信号を出力するコントローラ６８と、このコントローラ６８から出力される制御信号の値に応じた制御圧を出力する電気・油圧変換器６９と、この電気・油圧変換器６９と切換弁５７の制御室とを連絡する制御管路５７ａとを含む構成にしてある。
【００７２】
また、アーム操作系のパイロット管路２６ａに、アーム用操作装置２６の操作量を検出し、電気信号を出力するアームパイロット圧検出器６７を備えるとともに、ブーム操作系のパイロット管路２５ａに、ブーム用操作装置２５の操作量を検出し、電気信号を出力するブームパイロット圧検出器７０を備えた構成にしてある。
【００７３】
コントローラ６８は、図６に示すように、アームシリンダ７のボトム圧が高くなるに従って次第に大きくなる値を出力する第１関数発生器６８ａと、アーム操作装置２６の操作量が大きくなるに従って１を上限とする次第に大きくなる値を出力する第２関数発生器８６ｂと、ブーム用操作装置２５の操作量が大きくなるに従って１を上限とする次第に大きくなる値を出力する第３関数発生器６８ｄとを含んでいる。
【００７４】
また、上述した第１関数発生器６８から出力される信号と第２関数発生器６８ｂから出力される信号を掛け合わせる第１乗算器６８ｃと、この第１乗算器６８ｃから出力される信号と第３関数発生器６８ｄから出力される信号を掛け合わせる第２乗算器６８ｅとを含んでいる。第２乗算器６８ｅから出力される制御信号により電気・油圧変換器６９の駆動が制御される。
【００７５】
その他の構成は、前述した第１実施形態と同等である。
【００７６】
このように構成した第３実施形態も、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際して、ブーム用操作装置２５を操作してブーム用方向制御弁２３を左位置に切換えるとともに、アーム用操作装置２６を操作してアーム用方向制御弁２４を左位置に切換えると、ブームシリンダ６、アームシリンダ７が伸長し、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【００７７】
このような複合操作の間、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧よりも低い状態にあっては、アームボトム圧検出器６６で検出される信号値が小さく、図６に示すコントローラ６８の第１関数発生器６８ａから第１乗算器６８ｃに出力される信号値は小さくなる。
【００７８】
また、このとき仮に、アーム用操作装置２６の操作量、ブーム用操作装置２５の操作量が小さい場合には、アームパイロット圧検出器６７、ブームパイロット圧検出器７０のそれぞれで検出される信号値が小さくなる。したがって、第１乗算器６８ｃ及び第２乗算器６８ｅでは、それぞれ小さな信号値どうしが掛け合わされ、その結果得られる比較的小さな値の制御信号がコントローラ６８から電気・油圧変換器６９に出力される。
【００７９】
電気・油圧変換器６９は、上述の制御信号に応じて比較的小さな制御圧を制御管路５７ａに出力する。この状態では、切換弁５７の制御室に与えられる制御圧による力がばね力よりも小さく、切換弁５７は図５に示す左位置に保持される。したがって、連通路４０は切換弁５７によって遮断され、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油がアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されることはない。
【００８０】
このような状態からアームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧となると、アームボトム圧検出器６６で検出される信号値が大きくなり、図６に示すコントローラ６８の第１関数発生器６８ａから第１乗算器６８ｃに出力される信号値は大きくなる。
【００８１】
このとき、アーム用操作装置２６の操作量、ブーム用操作装置２５の操作量が大きくなると、アームパイロット圧検出器６７、ブームパイロット圧検出器７０のそれぞれで検出される信号値が大きくなる。したがって、第１乗算器６８ｃ及び第２乗算器６８ｅでは、それぞれ大きな信号値どうしが掛け合わされる状態となり、その結果得られる大きな値の制御信号がコントローラ６８から電気・油圧変換器６９に出力される。
【００８２】
この制御信号に応じて、電気・油圧変換器６９は、大きな制御圧を制御管路５７ａに出力する。これにより、切換弁５７の制御室に与えられる制御圧による力がばね力よりも大きくなり、切換弁５７は図５の右位置に切換えられる。すなわち、連通路４０が連通する。これに伴って、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから流出する圧油が、分岐管路５６、連通路４０を介してアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される。これにより、アームシリンダ７のボトム側室７ａには、アーム用方向制御弁２４を介して供給される主油圧ポンプ２１からの圧油と、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂからの圧油とが合流して供給され、アームシリンダ６を増速させることができる。
【００８３】
なお、このようにアームシリンダ６を増速させている間、アームシリンダ６の駆動圧が上昇し、主リリーフ弁８０のリリーフ圧に至ったときには、前述の第１実施形態におけるのと同様に、連通路４０から分岐させた管路８８に設けたリリーフ弁８５により、その駆動圧の最大圧は主リリーフ弁８０のリリーフ圧程度に抑えられ、オーバロードリリーフ弁８４のリリーフ圧まで上昇することがない。したがって、前述したように、ブーム、アーム、すなわちフロント構造物に対する負荷を軽減でき、このような負荷によるフロント構造物の破損を防止することができる。
【００８４】
また、コントローラ６８に含まれる第２関数発生器６８ｂの関数関係に基づいて、アーム用操作装置２６の操作量に応じてブームシリンダ７の増速を実現でき、また第３関数発生器６８ｄの関数関係に基づいて、ブーム用操作装置２５の操作量に応じてブームシリンダ６を駆動させることができ、オペレータの操作感覚に合うように、アームシリンダ７の円滑な増速と、ブームシリンダ６の駆動を実現させることができる。これにより、ブーム上げ・アームクラウド複合操作の良好な操作性を確保できる。
【００８５】
なお上記各実施形態では、第１油圧シリンダをブームシリンダ６に設定し、第２油圧シリンダをアームシリンダ７に設定してあるが、例えば第２油圧シリンダをバケットシリンダに設定してもよい。このように構成した場合には、バケットリンダの増速を実現できる。
【００８６】
また上記では、センタバイパス型の油圧駆動装置に適用させてあるが、本発明は、これに限られず、クローズドセンタ型の方向制御弁を備えた油圧駆動装置に適用させる構成にしてもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、連通制御手段による第１油圧シリンダと第２油圧シリンダの連通時に、第１，第２油圧シリンダのいずれか他方側の油圧シリンダの駆動圧を、一方側の油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えたことから、いずれかの油圧シリンダの増速を実現できる複合操作に際し、これらの油圧シリンダによって駆動される駆動体に対する負荷を従来に比べて軽減させることができ、従来懸念されていた上述のような負荷による当該駆動体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられる切換弁部分の別の構成を示す要部拡大図である。
【図３】図１に示す第１実施形態に備えられる切換弁部分のさらに別の構成を示す要部拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。
【図６】図５に示す第３実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
６      ブームシリンダ（第１油圧シリンダ）
６ａ    ボトム側室
６ｂ    ロッド側室
７      アームシリンダ（第２油圧シリンダ）
７ａ    ボトム側室
７ｂ    ロッド側室
２０    エンジン
２１    主油圧ポンプ
２２    パイロットポンプ
２３    ブーム用方向制御弁
２４    アーム用方向制御弁
２５    ブーム用操作装置
２５ａ  パイロット管路
２５ｂ  パイロット管路
２６    アーム用操作装置
２６ａ  パイロット管路
２６ｂ  パイロット管路
２７    管路
２８    管路
２９ａ  主管路
２９ｂ  主管路
３０ａ  主管路
３０ｂ  主管路
４０    連通路（連通制御手段）
４１    逆止弁（連通制御手段）
４２    タンク通路
４３    タンク
５４    可変絞り
５５    制御管路
５６    分岐管路
５７    切換弁（連通制御手段）
５７ａ  制御管路（連通制御手段）
５８    制御管路（連通制御手段）
６１    バイパス管路
６２    パイロット逆止弁
６３    制御管路
６４    切換弁（連通制御手段）
６４ａ  可変絞り
６４ｂ  分岐路
６５    制御管路
６６    アームボトム圧検出器（連通制御手段）
６７    アームパイロット圧検出器
６８    コントローラ（連通制御手段）
６８ａ  第１関数発生器
６８ｂ  第２関数発生器
６８ｃ  第１乗算器
６８ｄ  第３関数発生器
６８ｅ  第２乗算器
６９    電気・油圧変換器
７０    ブームパイロット圧検出器
８０    主リリーフ弁（圧力設定手段）
８１    オーバロードリリーフ弁
８２    オーバロードリリーフ弁
８３    オーバロードリリーフ弁
８４    オーバロードリリーフ弁
８５    リリーフ弁（圧力設定手段）
８６    管路
８７    逆止弁
８８    管路
【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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