(57)【要約】【課題】ロードセンシングシステムを備えたバックホウの油圧回路構造の簡素化を図る。【解決手段】第１ポンプＰ1 および第２ポンプＰ2 からの圧油を左右走行用のセクションに独立供給するとともに、左右走行用のセクションからのセンター排油を合流して、フロント作業装置用のセクションに並列供給するよう構成し、第３ポンプＰ3 からの圧油を旋回用のセクションを経てフロント作業装置用のセクションに常時供給するよう構成し、かつ、フロント作業系の検出負荷に応じて前記第１ポンプＰ1 および第２ポンプＰ2 を流量制御するロードセンシングシステムを備えてある。【選択図】        図２
2004204909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油を左右走行用のセクションに独立供給するとともに、左右走行用のセクションからのセンター排油を合流して、フロント作業装置用のセクションに供給するよう構成し、第３ポンプからの圧油を旋回用のセクションを経てフロント作業装置用のセクション群に常時供給するよう構成し、かつ、フロント作業系の検出負荷に応じて前記第１ポンプおよび第２ポンプを流量制御するロードセンシングシステムを備えてあることを特徴とするバックホウの油圧回路構造。
【請求項２】
前記第３ポンプのリリーフ圧を、前記第１ポンプおよび第２ポンプのリリーフ圧以上に設定してある請求項１記載のバックホウの油圧回路構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出負荷に応じてポンプ流量を制御するロードセンシングシステムを備えたバックホウの油圧回路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロードセンシングシステムを備えたバックホウの油圧回路構造としては、走行のみを行う時には、第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油を左右走行用のセクションに独立供給し、走行を停止して掘削用のフロント作業装置のみを作動させる時には、第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油を合流してフロント作業装置のセクションに供給するとともに、検出した作業負荷に応じて第１ポンプおよび第２ポンプの流量制御を行い、また、走行しながらフロント作業装置を作動させる時には、第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油を左右走行用のセクションに独立供給するとともに、旋回およびドーザ用に備えられた第３ポンプからの圧油をフロント作業装置のセクションに供給するよう構成したものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０６２５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の油圧回路構造によると、第１ポンプおよび第２ポンプを合流した流量がフロント作業用に供給されるので、第１ポンプおよび第２ポンプ各々の最大流量は通常のフロント作業に必要な最大流量の半分となる。例えば、５トンクラスのバックホウでは、フロント作業に要求される最大流量は１３０ （リットル/ 分）程度であるので、第１ポンプおよび第２ポンプ各々の最大流量は６５（リットル/ 分）となり、このクラスでの走行用に必要とされる流量〔一般に４５〜５０（リットル/ 分）〕より多くなる。
【０００５】
従って、走行のみが行われる場合に、第１ポンプおよび第２ポンプが馬力制御に基づく流量制御によって必要以上の流量を吐出することになり、オーバーヒートや作動油の温度上昇が発生しやすくなるものであった。また、走行しながらフロント作業装置を作動させる時に第３ポンプからの圧油をフロント作業装置のセクションに合流供給するための切換えバルブを必要とし、コスト高になるきらいがあった。
【０００６】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、流量制御される第１ポンプおよび第２ポンプと、旋回用の第３ポンプとを用いるとともに、フロント作業をロードセンシングシステムの下で作動させる構成において、第１ポンプおよび第２ポンプの小型化を可能にするとともに、走行用の流量を適量にすることができ、しかも、第３ポンプ合流用のパイロット式切換えバルブを省略して回路構造の簡素化およびコスト低減を図ることのできる油圧回路構造を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用、および効果〕
【０００８】
請求項１に係る発明のバックホウの油圧回路構造は、第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油を左右走行用のセクションに独立供給するとともに、左右走行用のセクションからのセンター排油を合流して、フロント作業装置用のセクションに供給するよう構成し、第３ポンプからの圧油を旋回用のセクションを経てフロント作業装置用のセクション群に常時供給するよう構成し、かつ、フロント作業系の検出負荷に応じて前記第１ポンプおよび第２ポンプを流量制御するロードセンシングシステムを備えてあることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によると、フロント作業装置用のセクション群が作動操作される時には、第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油と第３ポンプからの圧油が合流供給されることになり、この合流された圧油の最大流量をフロント作業に必要な最大流量に設定しておけばよい。例えば、フロント作業に必要な最大流量が１３０ （リットル/ 分）である場合、第３ポンプの流量を３０（リットル/ 分）とすると、第１ポンプおよび第２ポンの最大流量はそれぞれ５０（リットル/ 分）でよいことになる。
【００１０】
従って、請求項１の発明によると、第１ポンプおよび第２ポンプの小型化を可能にするとともに、走行用の流量を適量にすることができる。また、第３ポンプからの圧油を常にフロント作業装置用のブセクションに常時供給するので、従来のように、第３ポンプ合流用の切換えバルブが不要となり、回路構造の簡素化およびコスト低減を図ることのできる。
【００１１】
〔請求項２に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１２】
請求項２に係る発明のバックホウの油圧回路構造は、請求項１の発明において、前記第３ポンプのリリーフ圧を、前記第１ポンプおよび第２ポンプのリリーフ圧以上に設定してあるものである。
【００１３】
上記構成によると、第３ポンプからの圧油をリリーフさせることなく第１ポンプおよび第２ポンプからの圧油に合流して、フロント作業用のセクションに供給することができる。
【００１４】
因みに、第３ポンプのリリーフ圧が、第１ポンプＰ１ および第２ポンプのリリーフ圧より低く設定されていると、第１〜第３ポンプからの全油量でフロント作業用のセクションを作動させている際に、第３ポンプのリリーフ圧よりも高く、かつ、第１ポンプおよび第２ポンプのリリーフ圧より低い負荷圧で作業する場合、第３ポンプからの圧油がリリーフ流出してしまって作動速度が遅くなってしまうが、上記のような設定によって、このような不具合を未然に回避することができるのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、バックホウの全体側面図が示されている。このバックホウは、左右一対のクローラ型走行装置１Ｌ，１Ｒを装備した走行機台２の上部に、エンジン３および運転部４が装備された旋回台５が縦軸心Ｘ１周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台５の前部に、ブーム６、アーム７、および、バケット８を順次連結してなるフロント装置９が装備されるとともに、走行機台２の前部にドーザ作業用の排土板１０が装備されている。
【００１６】
左右の走行装置１Ｌ，１Ｒは、それぞれ走行用の油圧モータＭＬ，ＭＲによって正逆転駆動されるとともに、旋回台３は旋回用の油圧モータＭＴによって左右に旋回駆動されるようになっている。フロント装置６のブーム６、アーム７、および、バケット８は、それぞれブームシリンダＣ１ 、アームシリンダＣ２ 、および、バケットシリンダＣ３ によって駆動されるとともに、フロント装置９全体がスイングシリンダＣ４ によって縦軸心Ｘ２周りに左右にスイング（揺動）駆動されるようになっている。また、排土板１０が、ドーザシリンダＣ５ によって上下駆動されるようになっている。
【００１７】
図２に、上記した各種の油圧アクチュエータを駆動する油圧回路が示されている。図において、Ｖ１ は走行（左）用の制御バルブ、Ｖ２ は走行（右）用の制御バルブ、Ｖ３ はブーム用の制御バルブ、Ｖ４ はアーム用の制御バルブ、Ｖ５はバケット用の制御バルブ、Ｖ６ はスイング用の制御バルブ、Ｖ７ はサービスポート用の制御バルブ、Ｖ８ は旋回用の制御バルブ、Ｖ９ はドーザ用の制御バルブであり、左右の走行用の制御バルブＶ１ ，Ｖ２ は操縦座席１１前方の操縦塔１２に備えられた左右の走行レバー１３によってそれぞれ直接にスプールを切換え操作する人為操作式のものが採用されるとともに、スイング用、サービスポート用、および、ドーザ用の各制御バルブＶ６ ，Ｖ７ ，Ｖ９ はレバー操作やペダル操作によって直接にスプールを操作する人為操作式のものが採用され、また、ブーム用、アーム用、バケット用、および、旋回用の各制御バルブＶ３ ，Ｖ４ ，Ｖ５ ，Ｖ８ は、油圧パイロット操作式のものが採用され、操縦塔１２に十字操作可能に配備された左右一対の作業用レバー１４によって操作されるパイロットバルブ（図示せず）から供給されるパイロット圧によって、レバー操作量に応じた開度に操作されるようになっている。
【００１８】
この油圧回路における圧油供給源としては、エンジン３によって駆動される第１ポンプＰ１ ，第２ポンプＰ２ ，第３ポンプＰ３ 、および、パイロットポンプＰ４ が備えられており、第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ は主として走行系とフロント作業系に使用されるものであり、斜板の角度変更によって吐出量を変更可能な可変容量型のアキシャルプランジャポンプで構成されて、後述するロードセンシングシステムによって流量制御されるようになっている。第３油圧ポンプＰ３ は主として旋回用およびドーザ作業用に使用されるものであり、定容量のギヤポンプが使用されている。また、パイロットポンプＰ４ は定容量のギヤポンプからなるパイロット圧供給用ポンプであり、図示しないパイロットバルブにパイロット元圧を供給するとともに、バルブ操作検知用の３本のパイロット油路ａ１ ，ａ２ ，ａ３ にパイロット圧を供給している。
【００１９】
ロードセンシングシステムは、作業負荷圧に応じてポンプ吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができるシステムであり、ブームセクション、アームセクション、バケットセクション、スイングセクション、および、サービスポートのフロント作業セクションに対して機能するよう構成されている。そして、ここでは、各セクションにおける各制御バルブＶ３ 〜Ｖ７ のスプールの後に圧力補償弁ＣＶがそれぞれ接続されたアフターオリフィス型のロードセンシングシステムが利用されている。また、このロードセンシング系に属するフロント作業セクションの圧油供給油路ｂの終端にアンロードバルブＶ１０とシステムリリーフバルブＶ１１が接続されている。
【００２０】
第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ の流量制御用として流量補償用バルブＶ１２が装備されるとともに、第１ポンプＰ１ ，第２ポンプＰ２ の斜板角度を調節するための流量補償用ピストンＡｃと馬力制御用ピストンＡｐが備えられており、各セクションにおける負荷検出ラインのうちの最大の負加圧が制御用の信号圧ＰLSとして流量補償用バルブＶ１２に伝達され、信号圧ＰLSと第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ の吐出圧ＰＰＳとの差が流量補償用バルブＶ１２に与えられた制御差圧に維持されるように第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ の吐出流量が制御されるようになっている。なお、第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ の吐出圧ＰＰＳは、後述するように、左右の走行セクションのセンター排油路ｅ１ ，ｅ２ を合流した油路ｆの圧力として検知される。
【００２１】
ここで、前記流量補償用バルブＶ１２にかけられる制御差圧は、図１中に示すように、バネ１５と差圧ピストン１６とによって与えられるようになっており、エンジン３の回転速度が高くなってパイロットポンプＰ４ の吐出量が多くなると、差圧ピストン１６によって与えられる制御差圧成分が大きくなって、その分だけ第１ポンプＰ１ ，第２ポンプＰ２ の吐出流量が多くなるように制御され、逆に、エンジン３の回転速度が低くなってパイロットポンプＰ４ の吐出量が少なくなると、差圧ピストン１６によって与えられる制御差圧成分が小さくなって、その分だけ第１ポンプＰ１ ，第２ポンプＰ２ の吐出流量が少なくなるように制御されるようになっている。
【００２２】
また、上記のように、フロント作業装置９の各セクションがロードセンシング系に属しているのに対して、走行、旋回、および、ドーザの各セクションは、オープン回路で構成されており、左右の走行セクションのセンター排油路ｅ１ ，ｅ２ が油路ｆに合流されるとともに、この油路ｆがフロント作業セクションの圧油供給油路ｂにパイロット式の流路切換えバルブＶ１３を介して接続されている。さらに、旋回およびドーザセクションのセンター排油路ｇがフロント作業セクションの圧油供給油路ｂに接続されている。
【００２３】
前記流路切換えバルブＶ１３が走行状態に応じて切換えられることで、以下のような圧油供給状態が現出される。
【００２４】
〔定置作業〕
走行していない状態では、図３に示すように、パイロット油路ａ１ に圧が立たないために、流路切換えバルブＶ１３は圧油供給状態にあり、第１ポンプＰ１および第２ポンプＰ２ からのセンター排油は合流油路ｆおよび流路切換えバルブＶ１３を介してロードセンシング系である作業用セクションの圧油供給油路ｂに供給される。また、第３ポンプＰ３ からの圧油も旋回およびドーザセクションのセンター排油路ｇを経て作業用セクションの圧油供給油路ｂに合流供給される。つまり、走行していない状態では、第１〜第３ポンプＰ１ ，Ｐ２ ，Ｐ３ からの全油量がフロント作業セクションの圧油供給油路ｂに供給されることになる。
【００２５】
従って、例えば、フロント作業に必要な最大流量が１３０ （リットル/ 分）である場合、第３ポンプＰ３ の流量を３０（リットル/ 分）とすると、第１ポンプＰ１ と第２ポンプＰ２ の合流油量は１００ （リットル/ 分）必要となり、第１ポンプＰ１ と第２ポンプＰ２ の最大流量はそれぞれ５０（リットル/ 分）でよいことになる。
【００２６】
そして、フロント作業装置９が作動操作されると、ロードセンシングシステムによって第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ の流量制御がなされ、負荷に応じた流量での圧油供給が行われる。
【００２７】
ここで、第３ポンプＰ３ の吐出油路に接続されたリリーフバルブＶ１４のリリーフ圧は、第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ の吐出油路に接続されたリリーフバルブＶ１５のリリーフ圧以上に設定されている。これによると、第３ポンプＰ３ からの圧油をリリーフさせることなく第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ からの圧油に合流して、フロント作業セクションに供給することができる。
【００２８】
因みに、第３ポンプＰ３ のリリーフ圧が、第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ のリリーフ圧より低く設定されていると、第１〜第３ポンプＰ１ ，Ｐ２ ，Ｐ３ からの全油量でフロント作業セクションを作動させている際に、第３ポンプＰ３ のリリーフ圧よりも高く、かつ、第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ のリリーフ圧より低い負荷圧で作業する場合、第３ポンプＰ３ からの圧油がリリーフ流出してしまって作動速度が遅くなってしまうが、上記のような設定によって、このような不具合を未然に回避することができるのである。
【００２９】
〔走行〕
フロント作業用のセクションを使用することなく走行セクションを使用すると、図５に示すように、パイロット油路ａ１ に圧が立って流路切換えバルブＶ１３が切換えられて油路ｆと圧油供給油路ｂとの連通が断たれるとともに、油路ｆがドレン油路ｄに連通する排油状態となり、第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ からの圧油はそれぞれ独立して右走行用の油圧モータＭＲのセクションと左走行用の油圧モータＭＬのセクションにのみ供給される。
【００３０】
この場合、流路切換えバルブＶ１３の上流に位置する油路ｆの圧が、この時のポンプ吐出圧ＰＰＳとして検知されているので、流路切換えバルブＶ１３が排油状態に切換えられると油路ｆの圧、つまり、ロードセンシングシステムにおけるポンプ吐出圧ＰＰＳは零となり、第１ポンプＰ１ および第２ポンプＰ２ は最大流量を吐出するよう斜板角が制御される。
【００３１】
〔走行・作業〕
走行しながらフロント作業装置９を作動操作すると、パイロット油路ａ１ に圧が立って流路切換えバルブＶ１３が排油状態に切換えられ、走行用セクションからフロント作業用のセクションへの圧油供給が阻止され、第３ポンプＰ３ からの圧油のみがフロント作業用のセクションに供給される。
【００３２】
なお、この例では、エンジン３のアクセル装置を自動的に操作するオートアイドリング制御システムが備えられている。すなわち、図１中に示すように、エンジン３のガバナ２１は、電気アクチュエータ２２によって操作されるようになっており、この電気アクチュエータ２２を作動制御する制御装置２３に、操縦部４に備えたポテンショメータを利用したアクセル設定器２４と、前記パイロット油路ａ１ ，ａ２ ，ａ３ のいずれかの昇圧を検知するよう配備した圧力スイッチ２５とが接続されており、運転者がアクセル設定器２４を任意に設定することで作業時のアクセル設定がなされる。そして、制御バルブＶ１ 〜Ｖ９ の全てが中立にある状態では、前記パイロット油路ａ１ ，ａ２ ，ａ３ の全てがドレンされているために圧力スイッチ２５は感圧作動することがなく、この状態では、ガバナ２１は予め設定されているアイドリング位置にまで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルダウン制御される。そして、制御バルブＶ１ 〜Ｖ９ のうちのいずれか一つでも操作されると、パイロット油路ａ１ ，ａ２ ，ａ３ のいずれかに圧が立ち、これが圧力スイッチ２５で検知される。圧力スイッチ２５が感圧作動すると、ガバナ２１はアクセル設定器２４で設定されたアクセル位置まで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルアップ制御される。つまり、フロント作業あるいは走行が行われていない非作業時には、エンジン３の回転数を自動的に所定のアイドリング回転にまで落として騒音の低減および燃費の向上を図り、作業あるいは走行の少なくともいずれかが行われるとエンジン３の回転速度を設定した回転数にまで自動的に上げて、必要な油圧動力を供給して所望の作業あるいは走行を効率よく行うことができるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックホウの全体側面図
【図２】全体の油圧回路図
【図３】一部を省略した油圧回路図
【図４】ロードセンシング系の油圧回路図
【図５】走行のみを行っている状態の油圧回路図
【符号の説明】
Ｐ１                 第１ポンプ
Ｐ２                 第２ポンプ
Ｐ３                 第３ポンプ
【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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