(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧シリンダ（２２・・）や油圧モータ（６２・・）より構成される、複数の油圧アクチュエータと、駆動源（１５）の回転軸（１５ａ）により駆動され、前記複数の油圧アクチュエータへ作動油を圧送する複数の油圧ポンプ（３１・・）と、前記各油圧アクチュエータと、該各油圧ポンプ（３１・・）との間に配置され、各油圧シリンダ（２２・・）や油圧モータ（６２・・）の動作をそれぞれ切り換える動作切換弁（３２・・・）とを備えた油圧回路において、前記少なくとも一つの油圧アクチュエータを油圧シリンダ（２２）として、該油圧シリンダ（２２）に油圧を圧送する油圧ポンプ（３１）の吐出ポート（３１ａ）側の圧力（Ｐ１）と、動作切換弁（３２）の油圧シリンダ（２２）の給油ポート側の圧力（Ｐ２）との差圧（ΔＰ）を所定の値に調整し、油圧シリンダ（２２）にかかる負荷の大きさに関わらず、該油圧シリンダ（２２）に供給される作動油の流量を略一定に保持する機能を具備させた油圧調整機構（３７）と、該油圧シリンダ（２２）の排油ポートから、該動作切換弁（３２）に戻された作動油を該油圧ポンプに供給する回生配管（３６）とを備え、該油圧シリンダ（２２）と前記動作切換弁（３２）との間に配置され、該油圧シリンダ（２２）のボトム室およびロッド室のうち圧力が低い方と、ドレン配管と、を連通する連通機構（５５）と、該回生配管（３６）と作動油タンク（４６）を連通する吸入配管との間に配置して、不足分の作動油を補給するオイル補給回路（４７）とを設け、該オイル補給回路（４７）は、前記回生配管（３６）と吸入配管（５０）の間の配管（４８）に設けられるチェック弁（４９）を具備し、前記油圧ポンプ（３１）には、該油圧シリンダ（２２）により「圧送された」作動油が回生配管（３６）を経て供給されて、前記動作切換弁（３２）が「中立状態」のときは、該油圧ポンプ（３１）と動作切換弁（３２）のポート（３２ａ）との間を連通する送り配管（３３）と、前記回生配管（３６）の間の油圧に所定圧以上の差が生じて、該送り配管（３３）とドレン配管となる排出配管（５６）との間に並列に接続した切換弁（２６）が切り換えられ、該油圧ポンプ（３１）から圧送される作動油は、該送り配管（３３）と切換弁（２６）を経て、該オイル排出配管（５６）から作動油タンク（４６）に戻され、該油圧ポンプ（３１）はモータとして機能し、前記全体の油圧回路（１００・２００）の他の油圧アクチュエータに作動油を供給する他の油圧ポンプ（１３１・・）の駆動を、該油圧ポンプ（３１）が一部又は全部を負担することを特徴とする油圧回路。
【請求項２】
請求項１記載の油圧回路において、前記連通機構（５５）を、前記油圧シリンダ（２２）のボトム室に連通する配管（５４）と、ロッド室に連通する配管（３５）と、ドレン配管（５６）の連通を切り換える余剰流排出弁（５７）と、該余剰流排出弁（５７）のドレン側のポート（５７ａ）とドレン配管（５６）の間に配置する、並列接続した絞り（６６）とチェック弁（６７）とにより構成したことを特徴とする油圧回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の油圧回路において、前記油圧アクチュエータが、ブームシリンダ、及びアームシリンダ、及び旋回モータであることを特徴とする油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧回路の技術に関する。より詳細には、油圧回路を循環する作動油のエネルギーを回生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧シリンダと、駆動源により駆動され、該油圧シリンダに作動油を圧送する油圧ポンプと、該油圧シリンダと該油圧ポンプとの間に配置され、該油圧シリンダの動作を切り換える切換弁と、を具備する油圧回路は公知となっている。
【０００３】
このような油圧回路は、一般的には、油圧ポンプから圧送される作動油を切換弁により切り換えて油圧シリンダのボトム室またはロッド室のいずれかに供給し、油圧シリンダを伸長または収縮させるものである。また、このような油圧回路は、油圧シリンダのボトム室またはロッド室の一方に作動油が供給された結果、他方から排出される作動油は、戻り配管を経て一度作動油タンクに戻され、上記油圧ポンプは該作動油タンクから作動油を吸入する構成となっている。
【０００４】
また、いわゆる「ロードセンシング機能」を付与した油圧回路も公知となっている。ここで、ロードセンシング機能とは、前記切換弁を挟んで、油圧ポンプの吐出ポート側の圧力と油圧アクチュエータの給油ポート側の圧力との差を所定の範囲内に調整することにより、油圧アクチュエータにかかる負荷の大きさに関わらず油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を略一定に保持する（油圧アクチュエータの動作速度を略一定に保持する）機能を指す。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００５】
さらにまた、上記戻り配管の中途部に配置され、戻り配管を通過する作動油により駆動される油圧モータと、該油圧モータにより駆動される発電機と、該発電機と接続されたバッテリーと、を具備し、戻り配管を通過する作動油のエネルギー（運動エネルギーおよび位置エネルギー）を電気エネルギーとして回収する機能、いわゆる「エネルギー回生機能」を有する油圧回路も公知となっている。例えば、特許文献２に記載の如くである。
【特許文献１】特開２０００−２５７７１２号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、油圧シリンダを駆動し、ロードセンシング機能を有する油圧回路において、エネルギー回生を行うものはなかった。また、上記「エネルギー回生機能」を有する油圧回路は、該エネルギー回生機能を達成するために油圧モータ、発電機、バッテリー等を追加的に具備する必要があり、製造コストが増大するという問題がある。また、油圧モータ、発電機、バッテリー等を追加的に具備する結果、油圧回路が複雑化・大型化するという問題がある。
【０００７】
本発明は以上の如き問題に鑑み、簡素な構成で作動油のエネルギーを回収可能な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】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
請求項１においては、油圧シリンダ（２２・・）や油圧モータ（６２・・）より構成される、複数の油圧アクチュエータと、駆動源（１５）の回転軸（１５ａ）により駆動され、前記複数の油圧アクチュエータへ作動油を圧送する複数の油圧ポンプ（３１・・）と、前記各油圧アクチュエータと、該各油圧ポンプ（３１・・）との間に配置され、各油圧シリンダ（２２・・）や油圧モータ（６２・・）の動作をそれぞれ切り換える動作切換弁（３２・・・）とを備えた油圧回路において、前記少なくとも一つの油圧アクチュエータを油圧シリンダ（２２）として、該油圧シリンダ（２２）に油圧を圧送する油圧ポンプ（３１）の吐出ポート（３１ａ）側の圧力（Ｐ１）と、動作切換弁（３２）の油圧シリンダ（２２）の給油ポート側の圧力（Ｐ２）との差圧（ΔＰ）を所定の値に調整し、油圧シリンダ（２２）にかかる負荷の大きさに関わらず、該油圧シリンダ（２２）に供給される作動油の流量を略一定に保持する機能を具備させた油圧調整機構（３７）と、該油圧シリンダ（２２）の排油ポートから、該動作切換弁（３２）に戻された作動油を該油圧ポンプに供給する回生配管（３６）とを備え、該油圧シリンダ（２２）と前記動作切換弁（３２）との間に配置され、該油圧シリンダ（２２）のボトム室およびロッド室のうち圧力が低い方と、ドレン配管と、を連通する連通機構（５５）と、該回生配管（３６）と作動油タンク（４６）を連通する吸入配管との間に配置して、不足分の作動油を補給するオイル補給回路（４７）とを設け、該オイル補給回路（４７）は、前記回生配管（３６）と吸入配管（５０）の間の配管（４８）に設けられるチェック弁（４９）を具備し、前記油圧ポンプ（３１）には、該油圧シリンダ（２２）により「圧送された」作動油が回生配管（３６）を経て供給されて、前記動作切換弁（３２）が「中立状態」のときは、該油圧ポンプ（３１）と動作切換弁（３２）のポート（３２ａ）との間を連通する送り配管（３３）と、前記回生配管（３６）の間の油圧に所定圧以上の差が生じて、該送り配管（３３）とドレン配管となる排出配管（５６）との間に並列に接続した切換弁（２６）が切り換えられ、該油圧ポンプ（３１）から圧送される作動油は、該送り配管（３３）と切換弁（２６）を経て、該オイル排出配管（５６）から作動油タンク（４６）に戻され、該油圧ポンプ（３１）はモータとして機能し、前記全体の油圧回路（１００・２００）の他の油圧アクチュエータに作動油を供給する他の油圧ポンプ（１３１・・）の駆動を、該油圧ポンプ（３１）が一部又は全部を負担するものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１記載の油圧回路において、前記連通機構（５５）を、前記油圧シリンダ（２２）のボトム室に連通する配管（５４）と、ロッド室に連通する配管（３５）と、ドレン配管（５６）の連通を切り換える余剰流排出弁（５７）と、該余剰流排出弁（５７）のドレン側のポート（５７ａ）とドレン配管（５６）の間に配置する、並列接続した絞り（６６）とチェック弁（６７）とにより構成したものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項１または請求項２記載の油圧回路において、前記油圧アクチュエータが、ブームシリンダ、及びアームシリンダ、及び旋回モータであるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、油圧シリンダ（２２・・）や油圧モータ（６２・・）より構成される、複数の油圧アクチュエータと、駆動源（１５）の回転軸（１５ａ）により駆動され、前記複数の油圧アクチュエータへ作動油を圧送する複数の油圧ポンプ（３１・・）と、前記各油圧アクチュエータと、該各油圧ポンプ（３１・・）との間に配置され、各油圧シリンダ（２２・・）や油圧モータ（６２・・）の動作をそれぞれ切り換える動作切換弁（３２・・・）とを備えた油圧回路において、前記少なくとも一つの油圧アクチュエータを油圧シリンダ（２２）として、該油圧シリンダ（２２）に油圧を圧送する油圧ポンプ（３１）の吐出ポート（３１ａ）側の圧力（Ｐ１）と、動作切換弁（３２）の油圧シリンダ（２２）の給油ポート側の圧力（Ｐ２）との差圧（ΔＰ）を所定の値に調整し、油圧シリンダ（２２）にかかる負荷の大きさに関わらず、該油圧シリンダ（２２）に供給される作動油の流量を略一定に保持する機能を具備させた油圧調整機構（３７）と、該油圧シリンダ（２２）の排油ポートから、該動作切換弁（３２）に戻された作動油を該油圧ポンプに供給する回生配管（３６）とを備え、該油圧シリンダ（２２）と前記動作切換弁（３２）との間に配置され、該油圧シリンダ（２２）のボトム室およびロッド室のうち圧力が低い方と、ドレン配管と、を連通する連通機構（５５）と、該回生配管（３６）と作動油タンク（４６）を連通する吸入配管との間に配置して、不足分の作動油を補給するオイル補給回路（４７）とを設け、該オイル補給回路（４７）は、前記回生配管（３６）と吸入配管（５０）の間の配管（４８）に設けられるチェック弁（４９）を具備し、前記油圧ポンプ（３１）には、該油圧シリンダ（２２）により「圧送された」作動油が回生配管（３６）を経て供給されて、前記動作切換弁（３２）が「中立状態」のときは、該油圧ポンプ（３１）と動作切換弁（３２）のポート（３２ａ）との間を連通する送り配管（３３）と、前記回生配管（３６）の間の油圧に所定圧以上の差が生じて、該送り配管（３３）とドレン配管となる排出配管（５６）との間に並列に接続した切換弁（２６）が切り換えられ、該油圧ポンプ（３１）から圧送される作動油は、該送り配管（３３）と切換弁（２６）を経て、該オイル排出配管（５６）から作動油タンク（４６）に戻され、該油圧ポンプ（３１）はモータとして機能し、前記全体の油圧回路（１００・２００）の他の油圧アクチュエータに作動油を供給する他の油圧ポンプ（１３１・・）の駆動を、該油圧ポンプ（３１）が一部又は全部を負担するので、簡素な構成で油圧シリンダから戻ってくる作動油のエネルギーを油圧ポンプの駆動力として回収することが可能である。
また、油圧ポンプから圧送される作動油により作動する油圧シリンダを、負荷の大きさに関わらず略一定の速度で作動させることが可能である。
そして、油圧ポンプの吸入側の作動油が不足した場合には、チェック弁を介して容易に補給することが可能となり、この補給構造がチェック弁により簡単な構成とすることができ、油路構成も簡素化できて、安価に構成することができたのである。
【００１４】
請求項２においては、請求項１記載の油圧回路において、前記連通機構（５５）を、前記油圧シリンダ（２２）のボトム室に連通する配管（５４）と、ロッド室に連通する配管（３５）と、ドレン配管（５６）の連通を切り換える余剰流排出弁（５７）と、該余剰流排出弁（５７）のドレン側のポート（５７ａ）とドレン配管（５６）の間に配置する、並列接続した絞り（６６）とチェック弁（６７）とにより構成したので、余剰の作動油が発生した場合に、連通機構によりタンク側へ排出されるが、このとき、負荷変動等により余剰油圧が変化した場合でも、絞りによりキャビテーションが発生することを抑えることができ、安定して作業が可能となる。
【００１５】
請求項３においては、請求項１または請求項２記載の油圧回路において、前記油圧アクチュエータが、ブームシリンダ、及びアームシリンダ、及び旋回モータとしたので、ブームシリンダだけでなくアームシリンダ、及び旋回モータの作動油のエネルギーを油圧ポンプの駆動力として回収することが可能となる。
また、油圧アクチュエータを、負荷の大きさに関わらず略一定の速度で作動させることが可能であるとともに、駆動源の過負荷を防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下では、図１および図２を用いて本発明に係る油圧回路を具備する掘削作業車の実施例であるバックホー１の全体構成について説明する。なお、図１において矢印方向を前方とする。また、本発明に係る油圧回路は、油圧シリンダその他の油圧アクチュエータに広く適用可能であって、その適用範囲が本実施例の如き掘削作業車に限定されるものではない。
【００１７】
図１に示す如く、バックホー１は、主にクローラ式走行装置２、旋回フレーム３、キャビン４、作業機５等を具備している。
【００１８】
クローラ式走行装置２は、バックホー１の下部構造体を成す部材であり、左右一対のクローラ１１・１１（図１では機体左側のクローラ１１のみ図示）が設けられている。また、本実施例のクローラ式走行装置２の前部には、排土板１２、および、該排土板１２を上下方向に回動させるための油圧シリンダである排土板シリンダ１３（図２に図示）、が設けられている。
【００１９】
旋回フレーム３は、バックホー１の上部構造体を成す部材であり、旋回ベアリング１４を介してクローラ式走行装置２の上部に旋回可能に取り付けられる。旋回フレーム３には駆動源たるエンジン１５（図２に図示）その他の部材が収容されるとともに、キャビン４および作業機５が設けられる。
【００２０】
キャビン４は旋回フレーム３の上部に設けられる。キャビン４はバックホー１の操作を行う作業者を風雨や直射日光から保護するものであり、その内部には作業者が着座する座席や、バックホー１の種々の操作に係るレバー群（図示せず）が設けられる。
【００２１】
作業機５は、主にバケット１６、アーム１７、ブーム１８、ブームブラケット１９、バケットシリンダ２０、アームシリンダ２１、ブームシリンダ２２、スイングシリンダ２５（図２に図示）等を具備し、バックホー１の旋回フレーム３の前部に設けられる。
【００２２】
バケット１６は作業機５の先端部を成す掘削作業用のアタッチメントであり、その基部がアーム１７の先端部に回動可能に枢着される。
【００２３】
アーム１７は作業機５の構造体を成す棒状の部材であり、その基部がブーム１８の先端部に回動可能に枢着される。
【００２４】
ブーム１８は作業機５の構造体を成す部材であり、ブーム１８は中途部で機体前方に屈曲した形状を成し、その基部はブームブラケット１９に回動可能に枢着される。
【００２５】
ブームブラケット１９は作業機５の基部を成す部材であり、その後端部が旋回フレーム３の前端部に回動可能に枢着される。また、図示せぬスイングシリンダのロッド端部がブームブラケット１９の右側部に回動可能に枢着され、シリンダ側端部が旋回フレーム３に回動可能に枢着される。該スイングシリンダは、作業機５を旋回フレーム３に対して左右に回動させるための油圧シリンダである。
【００２６】
バケットシリンダ２０は、バケット１６をアーム１７に対して回動させるための油圧シリンダである。バケットシリンダ２０のシリンダ端部は、アーム１７の基部に設けられたブラケット１７ａに回動可能に枢着される。また、バケットシリンダ２０のロッド端部は、リンク２３およびロッド２４を介してバケット１６に回動可能に枢着される。
【００２７】
アームシリンダ２１は、アーム１７をブーム１８に対して回動させるための油圧シリンダである。アームシリンダ２１のシリンダ端部は、ブーム１８の中途部かつキャビン４に対向する面に設けられたブラケット１８ａに回動可能に枢着される。また、アームシリンダ２１のロッド端部は、ブラケット１７ａに回動可能に枢着される。
【００２８】
ブームシリンダ２２は、ブーム１８を旋回フレーム３（より厳密には、ブームブラケット１９）に対して回動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ２２のシリンダ端部は、ブームブラケット１９の前端部に回動可能に枢着される。また、ブームシリンダ２２のロッド端部は、ブーム１８の中途部かつ前記ブラケット１８ａが設けられた面の反対側の面等に設けられたブラケット１８ｂに回動可能に枢着される。スイングシリンダ２５はブームブラケット１９と旋回フレーム３の間に介装され、作業機５を本機に対して左右に回動させるための油圧シリンダである。
【００２９】
以下では、図２を用いて本発明に係る油圧回路の実施例である油圧回路１００の構成について説明する。
【００３０】
油圧回路１００は、図１に示すバックホー１に具備される油圧回路であり、図２に示す如く、主にブームシリンダ２２、油圧ポンプ３１、動作切換弁（コントロールバルブ）３２、送り配管３３、配管３４、配管３５、回生配管３６、油圧調整機構３７、オイル補給回路４７、落下防止回路５１、配管５４、連通機構５５、等を具備する。
【００３１】
ブームシリンダ２２は、前述の如くブーム１８を旋回フレーム３（より厳密には、ブームブラケット１９）に対して回動させるための油圧シリンダである。本発明のロードセンシング機能を備える回生可能な油圧回路について、ブームシリンダ２２を用いて説明する。図３に示すように、ブームシリンダ２２は内部に空間が形成されたシリンダと、該シリンダの一端からシリンダの内部に挿入されたシリンダロッドと、該シリンダロッドの一端に固設され、シリンダ内部に配置されるピストンと、を具備する。該シリンダの内部の空間は、シリンダロッドの一端に設けられ、シリンダの内周面に気密的かつ摺動可能に当接するピストンによりボトム室とロッド室の二つに区画される。ここで、ボトム室はシリンダの基部、すなわち、シリンダロッドが突出していない方の端部側の空間であり、ロッド室はシリンダの先端部、すなわち、シリンダロッドが突出している方の端部側の空間を指す。
【００３２】
ブームシリンダ２２のシリンダの外周面には、それぞれ、ボトム室と外部とを連通する開口部であるシリンダポート２２ａ、およびロッド室と外部とを連通する開口部であるシリンダポート２２ｂが設けられる。ここで、ブームシリンダ２２が伸長する場合には、ボトム室に作動油が供給され、ロッド室から作動油が排出されるので、ボトム室側のシリンダポート２２ａが給油ポート、ロッド室側のシリンダポート２２ｂが排油ポートとなる。また、ブームシリンダ２２が収縮する場合には、ロッド室に作動油が供給され、ボトム室から作動油が排出されるので、ロッド室側のシリンダポート２２ｂが給油ポート、ボトム室側のシリンダポート２２ａが排油ポートとなる。
【００３３】
なお、本実施例のブームシリンダ２２は、シリンダの一端からロッドが突出している形式の油圧シリンダ、すなわち「片側ロッド式の油圧シリンダ」であるが、本発明の油圧回路はシリンダの両端からロッドが突出している形式の油圧シリンダ、すなわち「両側ロッド式の油圧シリンダ」に対しても適用可能である。
【００３４】
油圧ポンプ３１はブームシリンダ２２に作動油を圧送するものである。油圧ポンプ３１は駆動源たるエンジン１５により駆動される。図４に示すように、本実施例の油圧ポンプ３１には、作動油を吐出する開口部である吐出ポート３１ａと、作動油を吸入する開口部である吸入ポート３１ｂとが設けられる。また、油圧ポンプ３１はいわゆる斜板式のアキシャルピストンポンプであり、ケースに揺動可能に取り付けられた斜板３１ｃの板面と回転軸１５ａの軸線方向との成す角度を変更することにより、回転軸１５ａを一回転させたときの作動油の吐出量、ひいては単位時間当たりの作動油の吐出量を変更することができる。なお、本出願における「駆動源」は、電気式のモータ等、油圧ポンプ３１を駆動可能であればエンジン以外の他の構成としても良い。また、本実施例の油圧ポンプ３１はアキシャルピストンポンプであるが、回転軸１５ａを一回転させたときの作動油の吐出量を変更可能とする可変容量型のポンプであれば他の構成でも良い。
【００３５】
図２、図３に示すように、動作切換弁３２は、ブームシリンダ２２と油圧ポンプ３１との間に配置され、油圧ポンプ３１からブームシリンダ２２に圧送される作動油の流路を切り換えることにより、ブームシリンダ２２の動作を切り換える切換弁である。
【００３６】
本実施例の動作切換弁３２は、一次側のポート３２ａ・３２ｂと二次側のポート３２ｃ・３２ｄの計４つのポートを具備し、内部に設けられたスプールを摺動させることにより動作切換弁３２の内部を通過する作動油の流路を変更して、（Ａ）ポート３２ａとポート３２ｃとポート３２ｄとを閉塞し、ポート３２ｂをパイロット配管４１と連通する「中立状態」と、（Ｂ）ポート３２ａとポート３２ｃとを連通し、ポート３２ｂとポート３２ｄとを連通した「シリンダ伸長状態」と、（Ｃ）ポート３２ａとポート３２ｄとを連通し、ポート３２ｂとポート３２ｃとを連通した「シリンダ収縮状態」と、を切り換えることが可能である。
【００３７】
送り配管３３は、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａと、動作切換弁３２のポート３２ａと、を接続する配管である。油圧ポンプ３１から圧送される作動油は、送り配管３３を経て動作切換弁３２の一次側に供給される。配管３４は、動作切換弁３２の二次側のポート３２ｃと、落下防止回路５１、配管５４を介してブームシリンダ２２のボトム室側のシリンダポート２２ａと、を接続する配管である。配管３５は、動作切換弁３２の二次側のポート３２ｄと、ブームシリンダ２２のロッド室側のシリンダポート２２ｂと、を接続する配管である。回生配管３６は、ブームシリンダ２２の排油ポートから動作切換弁３２に戻された作動油を油圧ポンプ３１に供給する配管である。２８はリリーフ弁である。
【００３８】
動作切換弁３２が（Ａ）の「中立状態」のとき、ポート３２ａが閉塞され、ポート３２ｂがパイロット配管４１と連通される。油圧ポンプ３１とポート３２ａとの間を連通する送り配管３３と、作動油タンク４６に連通されるドレン配管となる排出配管５６との間には切換弁２６とリリーフ弁２７が並列に接続され、送り配管３３と回生配管３６の間の油圧が所定圧以上作業が生じると切換弁２６が切り換えられて、油圧ポンプ３１から圧送される作動油は、送り配管３３、切換弁２６を経てオイル排出配管５６から作動油タンク４６に戻される。また、ポート３２ｃおよびポート３２ｄは閉塞され、ブームシリンダ２２のボトム室およびロッド室に充填された作動油は閉じ込められる。結果として、ブームシリンダ２２のシリンダロッドがシリンダに対して所定の突出量で固定され、ブームシリンダ２２が所定の長さで保持される。また、リリーフ弁２７は伸長または縮小時に過負荷がかかった場合等、設定油圧以上になるとオイル排出配管５６から作動油タンク４６に戻される。
【００３９】
動作切換弁３２が（Ｂ）の「シリンダ伸長状態」のとき、ポート３２ａとポート３２ｃとが連通され、油圧ポンプ３１から圧送される作動油は、送り配管３３、動作切換弁３２、配管３４、落下防止回路５１、配管５４を経てブームシリンダ２２のボトム室に供給される。また、ポート３２ｂとポート３２ｄとが連通され、ブームシリンダ２２のロッド室に充填されている作動油は、配管３５、動作切換弁３２、回生配管３６を経て油圧ポンプ３１に供給される。結果として、ブームシリンダ２２のシリンダロッドがシリンダから突出し、ブームシリンダ２２は伸長する。
【００４０】
動作切換弁３２が（Ｃ）の「シリンダ収縮状態」のとき、ポート３２ａとポート３２ｄとが連通され、油圧ポンプ３１から圧送される作動油は、送り配管３３、動作切換弁３２、配管３５を経てブームシリンダ２２のロッド室に供給される。また、ポート３２ｂとポート３２ｃとが連通され、ブームシリンダ２２のボトム室に充填されている作動油は、配管５４、落下防止回路５１、配管３４、動作切換弁３２、回生配管３６を経て油圧ポンプ３１に供給される。結果として、ブームシリンダ２２のシリンダロッドがシリンダに没入し、ブームシリンダ２２は収縮する。
【００４１】
以下では、図２、図４を用いて油圧調整機構３７の構成について説明する。油圧調整機構３７は、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１と、ブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２と、の差ΔＰを所定の値に調整するものである。本実施例の油圧調整機構３７は、油圧調整弁３８、配管３９、パイロット配管４０、パイロット配管４１、調整シリンダ４２、配管４３、戻り配管４４等を具備する。
【００４２】
油圧調整弁３８は、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力（換言すれば、送り配管３３の圧力）と、動作切換弁３２が中立の時はポート３２ｂ側の圧力、動作切換弁３２がシリンダ作動時の時は動作切換弁３２に設けた絞りを挟んで、ブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力（換言すれば、ブームシリンダ２２の伸長時における配管３４、または、ブームシリンダ２２の収縮時における配管３５の圧力）と、の差に基づいて内部を通過する作動油の流路を切り換えるパイロット式の切換弁である。
【００４３】
本実施例の油圧調整弁３８は３つのポート３８ａ・３８ｂ・３８ｃを具備し、内部に設けられたスプールを摺動させることにより油圧調整弁３８の内部の作動油の流路を変更して、（ａ）ポート３８ａとポート３８ｂとを連通し、ポート３８ｃを閉塞する「状態Ａ」と、（ｂ）ポート３８ａとポート３８ｃとを連通し、ポート３８ｂを閉塞する「状態Ｂ」と、を切り換えることが可能である。また、油圧調整弁３８のスプールの両端の操作部には、それぞれパイロット配管４０、パイロット配管４１が接続される。
【００４４】
配管３９は、油圧調整弁３８のポート３８ｂと、送り配管３３の中途部と、を接続する配管である。
【００４５】
パイロット配管４０は、油圧調整弁３８のスプール操作部の一端と、送り配管３３の中途部と、を接続する配管である。従って、パイロット配管４０の圧力（より厳密には、パイロット配管４０内の作動油の圧力）は、送り配管３３の圧力、ひいては油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１と略同じである。
【００４６】
パイロット配管４１は、油圧調整弁３８のスプール操作部の他端と、動作切換弁３２の内部においてポート３２ａと他のポート（ポート３２ｂ、ポート３２ｃまたはポート３２ｄ）とを連通する経路の中途部と、を接続する配管である。従って、パイロット配管４１の圧力（より厳密には、パイロット配管４１内の作動油の圧力）は、動作切換弁３２が（Ｂ）のシリンダ伸長状態にあるときは、配管３４の圧力、（Ｃ）のシリンダ収縮状態にあるときは、配管３５の圧力、ひいてはブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２と略同じである。また、パイロット配管４１の圧力は、動作切換弁３２が（Ａ）の中立状態にあるときは、回生配管３６の圧力、ひいては油圧ポンプ３１の吸入ポート３１ｂ側の圧力と略同じである。
【００４７】
調整シリンダ４２は単動式の油圧シリンダであり、調整シリンダ４２のシリンダの外周面には、ボトム室と外部とを連通する開口部であるシリンダポート４２ｃが設けられる。シリンダロッド４２ｂの先端部は、油圧ポンプ３１の斜板３１ｃと接続され、調整シリンダ４２の伸長・収縮により油圧ポンプ３１の斜板３１ｃの板面と回転軸１５ａの軸線方向との成す角度が変化する。
【００４８】
配管４３は、油圧調整弁３８のポート３８ａと、調整シリンダ４２のシリンダポート４２ｃとを接続する配管である。戻り配管４４は、油圧調整弁３８のポート３８ｃと、吸入配管５０とを接続する配管である。吸入配管５０は、その一端がポンプ３１・１３１・７１の吸入側に接続され、他端が作動油タンク４６の内部に配置される配管である。作動油タンク４６は作動油を貯溜する容器である。
【００４９】
以下では、図２、図４を用いて油圧調整機構３７の動作について説明する。油圧調整弁３８の内部に設けられたスプール操作部の一端にはパイロット配管４０が接続され、スプール操作部の他端にはパイロット配管４１が接続されており、パイロット配管４０およびパイロット配管４１の圧力差に基づいて該スプールが摺動する。また、バネ３８ｄは、該スプールを、パイロット配管４１の圧力によりスプールが摺動する方向と同じ方向に付勢している。
【００５０】
油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１と、ブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２との差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）が、「所定の値」よりも大きくなると、パイロット配管４０の圧力によりスプールを押す力が、バネ３８ｄおよびパイロット配管４１の圧力によりスプールを押す力よりも大きくなる。そして、油圧調整弁３８の内部に設けられたスプールは（ａ）の「状態Ａ」となる方向に摺動する。
【００５１】
油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１と、ブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２との差ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）が、「所定の値」よりも小さくなると、パイロット配管４０の圧力によりスプールを押す力が、バネ３８ｄおよびパイロット配管４１の圧力によりスプールを押す力よりも小さくなる。そして、油圧調整弁３８の内部に設けられたスプールは（ｂ）の「状態Ｂ」となる方向に摺動する。
【００５２】
このように、バネ３８ｄによりスプールを押す力は、上記「所定の値」に対応する。従って、該バネ３８ｄのバネ定数を調整することにより、「所定の値」を調整することが可能である。
【００５３】
油圧調整弁３８が（ａ）の「状態Ａ」のとき、ポート３８ａとポート３８ｂとが連通され、送り配管３３内の作動油の一部が、配管３９、油圧調整弁３８、配管４３を経て調整シリンダ４２のボトム室に供給される。その結果、調整シリンダ４２は伸長し、油圧ポンプ３１の斜板３１ｃは、その板面が回転軸１５ａの軸線方向に対して直交する方向、すなわち油圧ポンプ３１の単位時間当たりの作動油の吐出量を小さくする方向、に傾転する。そして、油圧ポンプ３１の単位時間当たりの作動油の吐出量を小さくすると、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１とブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２との差ΔＰは小さくなる。
【００５４】
油圧調整弁３８が（ｂ）の「状態Ｂ」のとき、ポート３８ａとポート３８ｃとが連通され、調整シリンダ４２のボトム室に充填された作動油が、配管４３、油圧調整弁３８、戻り配管４４、吸入配管５０を経て油圧ポンプに吸入される。その結果、調整シリンダ４２は収縮し、油圧ポンプ３１の斜板３１ｃは、その板面が回転軸１５ａの軸線方向に対して平行となる方向、すなわち油圧ポンプ３１の単位時間当たりの作動油の吐出量を大きくする方向、に傾転する。そして、油圧ポンプ３１の単位時間当たりの作動油の吐出量を大きくすると、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１とブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２との差ΔＰは大きくなる。
【００５５】
以上の如く油圧調整機構３７が動作することにより、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１とブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２との差ΔＰは、所定の値に調整される。
【００５６】
ブームシリンダ２２の伸長または収縮の速度は、ブームシリンダ２２のボトム室またはロッド室に供給される作動油の流量Ｑに比例する。そして、作動油の圧送経路（本実施例の場合、油圧ポンプ３１から動作切換弁３２を経てブームシリンダ２２のボトム室またはロッド室までの経路）の中途部にいわゆる「絞り」が設けられ、該絞りの上流側と下流側で圧力の差ΔＰが生じているときは、以下の式（１）が成立する。
Ｑ＝α×Ａ×（ΔＰ／ρ）０．５    式（１）
ここで、αは係数、Ａは「絞り」部分の断面積、ρは作動油の密度である。上記式（１）のうち、αは油圧回路１００に固有の定数であり、ρは使用される作動油の種類に固有の定数である。
【００５７】
なお、油圧調整機構３７の構成は本実施例に限定されるものではなく、動作切換弁３２を挟んで、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１と、ブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２と、の差ΔＰを所定の値に調整可能であれば、別の構成でも良い。
【００５８】
以下では、図２、図４を用いてオイル補給回路４７の構成について説明する。オイル補給回路４７は、油圧回路１００の内部を循環する作動油の不足分を補給するものである。オイル補給回路４７は前記回生配管３６と吸入配管５０の間の配管４８に設けられるチェック弁４９等を具備する。
【００５９】
配管４８は、回生配管３６の中途部に接続され、他端が吸入配管５０の中途部に接続される配管である。この配管５０の途中にチェック弁４９が配置され、該チェック弁４９は回生配管３６側の圧力が吸入配管５０側の圧力よりも低い場合のみ開く弁であり、吸入時の流入抵抗はできるだけ小さくなるようにしている。
【００６０】
以下では、図２、図４を用いてオイル補給回路４７の動作について説明する。油圧回路１００の内部を循環する作動油が不足すると、通常はブームシリンダ２２のシリンダポート２２ａ側の圧力またはシリンダポート２２ｂ側の圧力（配管３４の圧力または配管３５の圧力）が低くなる。
【００６１】
例えば、ブームシリンダ２２のシリンダポート２２ａ側の圧力が該所定の値以下になると、チェック弁４９が開き、作動油タンク４６に貯溜された作動油が、吸入配管５０、配管４８、チェック弁４９を介して吸入され補給される。つまり自給式となっている。油圧回路１００の回生配管３６内の圧力が所定値以上の場合にはチェック弁４９は閉じたままとなり、作動油の流失を防止する。
【００６２】
なお、油圧回路１００の内部を循環する作動油が不足する状況が起こる主な理由としては、ブームシリンダ２２が片側ロッド式の油圧シリンダであるために、シリンダロッドの摺動量が同じでも、シリンダポート２２ａを通過する作動油の量とシリンダポート２２ｂを通過する作動油の量と、が異なるためである。
【００６３】
落下防止回路５１の構成について図３より説明する。落下防止回路５１はロジックバルブ５２と切換バルブ５３等を具備し、配管３４・５４の間に配設される。
【００６４】
ロジックバルブ５２の一次側のポート５２ａは配管３４に連通され、二次側のポート５２ｂは配管５４を介してシリンダポート２２ａに連通される。
【００６５】
切換バルブ５３は３ポート２位置切換のパイロット式の切換弁であり、ポート５３ａ・５３ｂ・５３ｃを有し、ポート５３ａと５３ｃを連通してポート５３ｂをブロックする位置と、ポート５３ａとポート５３ｂを連通し、かつ、チェック弁を介してポート５３ｃと接続する位置に切り換えられるようにしている。ポート５３ａは前記ロジックバルブ５２の背圧側とパイロット油路で連通され、ポート５３ｂは配管５４とパイロット油路で連通される。ポート５３ｃはパイロット油路で作動油タンク４６に連通される。スプール両側の操作部の一端はパイロット油路を介して下げ側の操作バルブ８０に接続され、操作部の他端は作動油タンク４６に接続される。
【００６６】
落下防止回路５１の作動について説明する。ブーム１８を上昇回動するときは、操作レバーの操作により操作バルブ８０が切り換えられて、パイロット油路より圧油が動作切換弁３２の操作部に送油されてスプールを押して切り換えられると、配管３４に圧油が送油されて、ロジックバルブ５２のポート５２ａに入り弁体を押してポート５２ｂより配管５４を介してブームシリンダ２２のシリンダポート２２ａに送油されて、ブームシリンダ２２を伸長せる。そして、操作レバーを中立位置としてこの伸長した状態を維持すると、配管５４からパイロット油路を介して切換バルブ５３のポート５３ｂからポート５３ａを介してロジックバルブ５２の背圧側に油圧がかかり、ロジックバルブ５２が閉じられ、ブームシリンダ２２の縮小が阻止され、自然落下を防止することができるのである。
【００６７】
そして、ブーム１８を下降回動するために、操作レバーの操作により操作バルブ８０が切り換えられて、パイロット油路より圧油が動作切換弁３２の操作部と切換バルブ５３の操作部にそれぞれ送油されてスプールを押して切り換えられると、配管３４は回生配管３６と連通され、同時に、ロジックバルブ５２の背圧側はドレンされて、ロジックバルブ５２は開き、ボトム室側のシリンダポート２２ａからの作動油が、配管５４・３４を介して油圧ポンプ３１の吸入ポート３１ｂに流れて、ブームシリンダ１８を縮小することができる。
【００６８】
次に、図２、図３を用いて連通機構５５の構成について説明する。連通機構５５は、ブームシリンダ２２と動作切換弁３２との間に配置され、シリンダボトム室およびシリンダロッド室のうち圧力が低い方と、オイル排出配管５６と、を連通するものである。ここで、オイル排出配管５６は、その一端が連通機構５５と接続され、他端が戻り配管４５と接続される配管である。連通機構５５は、主に、余剰流排出弁５７、配管５８、配管５９、配管６５、パイロット配管６０、パイロット配管６１、絞り６６とチェック弁６７とを並列接続した吸排回路、配管５６等を具備する。
【００６９】
余剰流排出弁５７は、ブームシリンダ２２のボトム室の圧力とロッド室の圧力とに基づいて、内部の作動油の流路を切り換えるパイロット式の切換弁である。
【００７０】
本実施例の余剰流排出弁５７は３つのポート５７ａ・５７ｂ・５７ｃを具備し、内部に設けられたスプールを摺動させることにより余剰流排出弁５７内部の作動油の流路を変更して、（α）ポート５７ａ・５７ｂ・５７ｃをいずれも閉塞する「閉塞状態」と、（β）ポート５７ａとポート５７ｂとを連通し、ポート５７ｃを閉塞する「ボトム室開放状態」と、（γ）ポート５７ａとポート５７ｃとを連通し、ポート５７ｂを閉塞する「ロッド室開放状態」と、を切り換えることが可能である。余剰流排出弁５７のスプールの両端の操作部にはそれぞれパイロット配管６０、パイロット配管６１が接続され、バネにより中立方向に付勢されている。
【００７１】
配管５８は、ポート５７ｂと、配管３４の中途部と、を接続する配管である。また、配管５９は、ポート５７ｃと、配管３５の中途部と、を接続する配管である。絞り６６とチェック弁６７は並列接続され、この並列回路の一端は配管６５を介してポート５７ａと接続され、並列回路の他端はオイル排出配管５６と接続されている。
【００７２】
パイロット配管６０は余剰流排出弁５７のスプール操作部の一端と、配管３４とを接続する配管である。従って、パイロット配管６０の圧力は、配管３４の圧力、ひいてはブームシリンダ２２のボトム室の圧力と略同じである。パイロット配管６１は余剰流排出弁５７のスプール操作部の他端と、配管３５とを接続する配管である。従って、パイロット配管６１の圧力は、配管３５の圧力、ひいてはブームシリンダ２２のロッド室の圧力と略同じである。
【００７３】
ブームシリンダ２２のボトム室の圧力とロッド室の圧力とが略同じのとき、余剰流排出弁５７は（α）の閉塞状態となる。本実施例において、ブームシリンダ２２のボトム室の圧力とロッド室の圧力とが略同じ状態が起こるケースとしては、作業機５に負荷がかかっておらず、ブームシリンダ２２が停止している状態が挙げられる。
【００７４】
ブームシリンダ２２のボトム室の圧力がロッド室の圧力よりも低いときは、パイロット油路６１からの圧油によりスプールを押して余剰流排出弁５７は（β）のボトム室開放状態となり、「シリンダ収縮状態」の場合は、ブームシリンダ２２のボトム室に充填されている作動油は、配管３４から動作切換弁３２を介して油圧ポンプ３１の吸入ポート３１ｂ側に送油されるとともに、余剰流が配管５８、余剰流排出弁５７、配管６５、オイル排出配管５６を経て作動油タンク４６に戻される。また、「シリンダ伸長状態」の場合は、ブームシリンダ２２のロッド室に充填されている作動油は配管３５から動作切換弁３２を介して油圧ポンプ３１の吸入ポート３１ｂ側に送油されるとともに、不足流が作動油タンク４６からオイル排出配管５６、配管配管６５、余剰流排出弁５７、配管５８を経て、配管３４に吸入（補給）される。
【００７５】
この絞り６６を具備する吸排回路は余剰流排出弁５７とオイル排出配管５６の間に配設することにより、キャビテーションを防止することができる。即ち、ブームシリンダ２２の伸長または縮小時には、配管３４または配管３５の圧力が高くなり、パイロット配管６０またはパイロット配管６１の圧も高くなってドレン配管となるオイル排出配管５６と連通されるが、負荷が変動すると、配管３４と配管３５との圧が逆転することがあり、余剰流排出弁５７が急激に往復動してキャビテーションが生じてしまうことがあるが、ドレン配管に繋がる油路に絞り６６を設けることにより流れが制限されて、配管５８または配管５９の油圧変動が小さくなり、キャビテーションを抑えることができるのである。
【００７６】
前記ブームシリンダ２２のボトム室の圧力がロッド室の圧力よりも低い状態が起こるケースとしては、例えば、通常の掘削作業において、バケット１６で溝を掘り起こしたり、山を崩したりするときにブームシリンダ２２を収縮させる場合であり、ボトム室に充填されている作動油は、余剰流排出弁５７やオイル排出配管５６を経て作動油タンク４６に戻される。または、段差から降ろすときや、メンテナンス作業するためにバケットを側方へ回転させて片側のクローラを持ち上げた状態から降ろす場合において、ブームシリンダ２２を伸長させる場合があり、ロッド側室から排出される作動油量よりもボトム側室に入る量が多くなる。このとき、不足分は前記チェック弁４９より補給することができないので、オイル排出配管５６、チェック弁６７、配管６５、余剰流排出弁５７、配管５８、配管３４を介してボトム室に不足分が補給される。
【００７７】
ブームシリンダ２２のロッド室の圧力がボトム室の圧力よりも低いとき、余剰流排出弁５７は（γ）のロッド室開放状態となり、ブームシリンダ２２のロッド室に充填されている作動油は、配管３５、配管５９、余剰流排出弁５７、配管６５、絞り６６、オイル排出配管５６を経て作動油タンク４６に戻される。このブームシリンダ２２のロッド室の圧力がボトム室の圧力よりも低くなるケースとしては、例えば、通常の掘削作業において、持ち上げるためにブームシリンダ２２が伸長される場合、ロッド側室から排出される作動油量だけではボトム室への流入量が不足するため、吸入配管５０、チェックバルブ４９、配管４８を介して回生配管３６に不足分が補給される。あるいは、ブーム１８を下降させるためにブームシリンダ２２を収縮させる場合等では、余剰流排出弁５７が切り換えられて、配管３５、配管５９、余剰流排出弁５７、絞り６６、オイル排出配管５６を介して余剰分が排出される。
【００７８】
以上の如く連通機構５５が動作することは、以下の如き効果を奏する。すなわち、ブームシリンダ２２は片側ロッド式の油圧シリンダであるため、ブームシリンダ２２のシリンダロッドの摺動量が同じでも、シリンダポート２２ａを通過する作動油の量とシリンダポート２２ｂを通過する作動油の量と、が異なる。一方、作動油は非圧縮性流体（流体の密度が時間、場所によらず一定な流体）であるため、油圧ポンプ３１の動作中のある時刻における作動油の吐出量と吸入量は略同じである。従って、従来の油圧回路の如く油圧シリンダから排出された作動油を一度作動油タンクに戻し、該作動油タンクから油圧ポンプが作動油を吸入する場合には特に問題とはならないが、本実施例の如く、ブームシリンダ２２から排出された作動油を作動油タンクに戻さず、回生配管３６により直接供給する場合には油圧回路１００の内部で作動油の流量の不均衡が生じ、結果として、油圧回路１００の内部の圧力の不均衡を増長することとなる。本実施例の場合、油圧回路１００に連通機構５５を具備していることから、油圧回路１００の内部を循環する作動油の一部を油圧回路１００の外部に排出または補給し、またチェック弁４９から不足分を補給することにより、油圧回路１００の内部における作動油の流量の不均衡を解消することが可能である。
【００７９】
なお、連通機構５５の構成は本実施例に限定されるものではなく、ブームシリンダ２２と動作切換弁３２との間に配置され、該ボトム室および該ロッド室のうち圧力が低い方と、オイル補給回路４７またはオイル排出配管５６と、を連通可能であれば、別の構成でも良い。
【００８０】
以上の如く、本実施例の油圧回路１００は、ブームシリンダ２２と、エンジン１５により駆動され、ブームシリンダ２２に作動油を圧送する油圧ポンプ３１と、ブームシリンダ２２と油圧ポンプ３１との間に配置され、ブームシリンダ２２の動作を切り換える動作切換弁３２と、動作切換弁３２を挟んで、油圧ポンプ３１の吐出ポート３１ａ側の圧力Ｐ１とブームシリンダ２２の給油ポート側の圧力Ｐ２との差を所定の値に調整する油圧調整機構３７と、ブームシリンダ２２の排油ポートから動作切換弁３２に戻された作動油を油圧ポンプ３１に供給する回生配管３６と、を具備するものである。
【００８１】
このように構成することにより、油圧ポンプ３１には、ブームシリンダ２２により「圧送された」作動油が、回生配管３６を経て供給されることとなる。この結果、油圧ポンプ３１は、前記の高圧の作動油によってモータとして機能し、後述する油圧回路２００の油圧アクチュエータ１３、２０、２１、２５、６２、６３、６４に作動油を供給する油圧ポンプ１３１の駆動を一部又は全部負担する。従って、油圧回路１００及び２００の油圧ポンプ３１、１３１を同一のエンジンで駆動する場合に、油圧ポンプ３１のモータ作動により、油圧ポンプ１３１の駆動負荷が軽減されるので、エンジンの全体的な仕事量を低減でき、燃費が改善される。すなわち、簡素な構成でブームシリンダ２２から戻ってくる作動油のエネルギー（運動エネルギー、位置エネルギー）の一部または全部を油圧ポンプの駆動力として回収することが可能である。また、油圧回路１００は、油圧ポンプ３１から圧送される作動油により作動する油圧シリンダを、負荷の大きさに関わらず略一定の速度で作動させることが可能である。
【００８２】
また、本実施例の油圧回路１００は、ブームシリンダ２２が片側ロッド式の油圧シリンダであって、ブームシリンダ２２と動作切換弁３２との間に配置され、該ボトム室および該ロッド室のうち圧力が低い方と、オイル排出配管５６と、を連通する連通機構を具備するものである。このように構成することにより、ブームシリンダ２２が片側ロッド式の油圧シリンダであっても、油圧回路１００における作動油の流量の不均衡を解消することが可能である。
【００８３】
また、前記動作切換弁３２は後述する油圧回路２００の動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７と一体的に構成されている。つまり、各動作切換弁３２・２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７は略同じ構成となっており、それぞれバルブケースに収納され、積層状に配置してボルト等により一体的に組付けられて、コンパクトな構成として、操縦部のダッシュボードやステップ下方等に収納されている。
【００８４】
具体的には、動作切換弁３２はバルブケース９０に収納され、前記切換弁２６とリリーフ弁２７はバルブケース９８に収納され、動作切換弁２０１はバルブケース９１に収納され、動作切換弁２０２はバルブケース９２に収納され、動作切換弁２０３はバルブケース９３に収納され、動作切換弁２０４はバルブケース９４に収納され、動作切換弁２０５はバルブケース９５に収納され、動作切換弁２０６はバルブケース９６に収納され、動作切換弁２０７はバルブケース９７に収納されている。そしてこれらバルブケース９０・９１・９２・９３・９４・９５・９６・９７・９８が左右方向または上下方向に積層状に配置されて、一体的に構成されているのである。
【００８５】
さらに、前記バルブケース９０には連通機構５５を構成する余剰流排出弁５７や絞り６６やチェック弁６７、落下防止回路５１を構成するロジックバルブ５２や切換弁５３等も一体的に構成することも可能である。つまり、動作切換弁３２と連通機構５５と落下防止回路５１とその他のアクチュエータの動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７を一体的に構成することもできるのである。
【００８６】
このように構成することにより、コンパクトにバルブケースを配置できるとともに油圧配管も簡単に行え、ドレン油路やポンプからの油路等を共通にすることが可能となり、配管経路も短くでき、損失も低減できるのである。
【００８７】
以下では、図２を用いて油圧回路２００の構成について説明する。油圧回路２００は、油圧回路１００と同じくバックホー１に具備される油圧回路であり、図２に示す如く、主に油圧アクチュエータとなる排土板シリンダ１３、バケットシリンダ２０、アームシリンダ２１、スイングシリンダ２５、旋回モータ６２、左走行モータ６３、右走行モータ６４と、油圧ポンプ１３１と、吸入配管１３６ａ・１３６ｂと、動作切換弁ユニット１３２と、送り配管１３３と、動作切換弁ユニット１３２とアクチュエータを繋ぐ配管と、油圧調整機構１３７、吐出量抑制機構７０等を具備する。ここで、排土板シリンダ１３、バケットシリンダ２０、アームシリンダ２１等の油圧シリンダ、および、旋回モータ６２、左走行モータ６３、右走行モータ６４等の油圧モータは、いずれも油圧により作動するものであり、本出願における「油圧アクチュエータ」に含まれる。
【００８８】
排土板シリンダ１３は、前述の如く排土板１２を上下方向に回動させるための油圧シリンダであり、バケットシリンダ２０は、前述の如くバケット１６をアーム１７に対して回動させるための油圧シリンダであり、アームシリンダ２１は、前述の如くアーム１７をブーム１８に対して回動させるための油圧シリンダである。そして各シリンダのシリンダの外周面には、それぞれ、ボトム室と外部とを連通する開口部であるシリンダポート、およびロッド室と外部とを連通する開口部であるシリンダポートが設けられる。
【００８９】
旋回モータ６２は、クローラ式走行装置２に対して旋回フレーム３を旋回させる油圧モータであり、旋回モータ６２には二つのポートが設けられており、いずれのポートから作動油を供給するかを変更することにより、旋回フレーム３の旋回方向を変更することが可能である。
【００９０】
左走行モータ６３と右走行モータ６４は、クローラ式走行装置２に設けられ、バックホー１の機体左右両側のクローラ１１を回転駆動する油圧モータであり、それぞれの走行モータにはそれぞれ二つのポートが設けられており、いずれのポートから作動油を供給するかを変更することにより、バックホー１の機体左右両側のクローラ１１の回転方向を変更することが可能である。
【００９１】
油圧ポンプ１３１は排土板シリンダ１３、バケットシリンダ２０、アームシリンダ２１、スイングシリンダ２５、旋回モータ６２、左走行モータ６３および右走行モータ６４に作動油を圧送するものである。油圧ポンプ１３１は駆動源たるエンジン１５により駆動される。本実施例の油圧ポンプ１３１には、作動油を吐出する開口部である吐出ポート１３１ａと、作動油を吸入する開口部である吸入ポート１３１ｂとが設けられる。また、油圧ポンプ１３１はいわゆる斜板式のアキシャルピストンポンプであり、ケースに揺動可能に取り付けられた斜板１３１ｃの板面と回転軸１５ａの軸線方向との成す角度を変更することにより、回転軸１５ａを一回転させたときの作動油の吐出量、ひいては単位時間当たりの作動油の吐出量を変更することができる。なお、本実施例の油圧ポンプ１３１はアキシャルピストンポンプであるが、回転軸１５ａを一回転させたときの作動油の吐出量を変更可能する可変容量型のポンプであれば他の構成でも良い。
【００９２】
吸入配管１３６ａは、その一端が油圧ポンプ１３１の吸入ポート１３１ｂに接続され、他端が吸入配管１３６ｂの中途部に接続される配管である。吸入配管１３６ｂは、その一端が後述する油圧ポンプ７１の吸入ポート７１ｂに接続され、他端が作動油タンク４６の内部に配置される配管である。
【００９３】
動作切換弁ユニット１３２は、本実施例の場合は、前記動作切換弁３２と略同じ構成の動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７の集合体であり、それぞれ排土板シリンダ１３、バケットシリンダ２０、アームシリンダ２１、スイングシリンダ２５、旋回モータ６２、左走行モータ６３および右走行モータ６４の動作を切り換える。動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７の内部にそれぞれ設けられたスプールの摺動量の調整は、作業者がキャビン４の内部に設けられた操作レバー（図示せず）を操作することにより行われる。
【００９４】
送り配管１３３は、その一端が油圧ポンプ１３１の吐出ポート１３１ａに接続され、他端が分岐してそれぞれ動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７に接続される配管である。
【００９５】
戻り配管４５は、前述の如くその一端が動作切換弁ユニット１３２（より厳密には、動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７）に接続され、他端が作動油タンク４６の内部に配置される配管である。
【００９６】
油圧ポンプ１３１から圧送される作動油は、送り配管１３３を経て動作切換弁ユニット１３２を構成する動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７にそれぞれ供給される。
【００９７】
以下では、動作切換弁２０１の状態と排土板シリンダ１３の動作との関係について説明する。
【００９８】
動作切換弁２０１は「中立状態」のとき、動作切換弁２０１の内部で送り配管１３３と戻り配管４５とを連通し、配管１３４ａおよび配管１３４ｂの動作切換弁２０１側の端部を閉塞する。そのため、油圧ポンプ１３１が作動油タンク４６から吸入配管１３６ｂ、吸入配管１３６ａを経て吸入し、圧送する作動油は、送り配管１３３、動作切換弁２０１、戻り配管４５を経て作動油タンク４６に戻される。また、排土板シリンダ１３のボトム室およびロッド室に充填された作動油は閉じ込められる。結果として、排土板シリンダ１３のシリンダロッドがシリンダに対して所定の突出量で固定され、排土板シリンダ１３が所定の長さで保持される。
【００９９】
動作切換弁２０１は「シリンダ伸長状態」のとき、動作切換弁２０１の内部で送り配管１３３と配管１３４ａとを連通し、配管１３４ｂと戻り配管４５とを連通する。そのため、油圧ポンプ１３１が作動油タンク４６から吸入配管１３６ｂ、吸入配管１３６ａを経て吸入し、圧送する作動油は、送り配管１３３、動作切換弁２０１、配管１３４ａを経て排土板シリンダ１３のボトム室に供給される。また、排土板シリンダ１３のロッド室に充填されている作動油は、配管１３４ｂ、動作切換弁２０１、戻り配管４５を経て作動油タンク４６に戻される。結果として、排土板シリンダ１３のシリンダロッドがシリンダから突出し、排土板シリンダ１３は伸長する。
【０１００】
動作切換弁２０１は「シリンダ収縮状態」のとき、動作切換弁２０１の内部で送り配管１３３と配管１３４ｂとを連通し、配管１３４ａと戻り配管４５とを連通する。そのため、油圧ポンプ１３１が作動油タンク４６から吸入配管１３６ｂ、吸入配管１３６ａを経て吸入し、圧送する作動油は、送り配管１３３、動作切換弁２０１、配管１３４ｂを経て排土板シリンダ１３のロッド室に供給される。また、排土板シリンダ１３のボトム室に充填されている作動油は、配管１３４ａ、動作切換弁２０１、戻り配管４５を経て作動油タンク４６に戻される。結果として、排土板シリンダ１３のシリンダロッドがシリンダに没入し、排土板シリンダ１３は収縮する。
【０１０１】
動作切換弁２０２の状態とバケットシリンダ２０の動作との関係、動作切換弁２０３の状態とアームシリンダ２１の動作との関係、及び動作切換弁２０７とスイングシリンダ２５との関係は、上記動作切換弁２０１の状態と排土板シリンダ１３の動作との関係と略同じである。
【０１０２】
以下では、動作切換弁２０４の状態と旋回モータ６２の動作との関係について説明する。
【０１０３】
動作切換弁２０４は「中立状態」のとき、動作切換弁２０４の内部で送り配管１３３と戻り配管４５とを連通し、配管１３５ａおよび配管１３５ｂの動作切換弁２０４側の端部を閉塞する。そのため、油圧ポンプ１３１が作動油タンク４６から吸入配管１３６ｂ、吸入配管１３６ａを経て吸入し、圧送する作動油は、送り配管１３３、動作切換弁２０４、戻り配管４５を経て作動油タンク４６に戻される。また、旋回モータ６２の内部に充填された作動油は閉じ込められる。結果として、旋回モータ６２の回転軸が固定され、旋回フレーム３はクローラ式走行装置２に対して所定の旋回角度で保持される。
【０１０４】
動作切換弁２０４は「左旋回状態」のとき、動作切換弁２０４の内部で送り配管１３３と配管１３５ａとを連通し、配管１３５ｂと戻り配管４５とを連通する。そのため、油圧ポンプ１３１が作動油タンク４６から吸入配管１３６ｂ、吸入配管１３６ａを経て吸入し、圧送する作動油は、送り配管１３３、動作切換弁２０４、配管１３５ａを経てポート６２ａから旋回モータ６２に供給される。また、ポート６２ｂから旋回モータ６２の外部に排出される作動油は、配管１３５ｂ、動作切換弁２０４、戻り配管４５を経て作動油タンク４６に戻される。結果として、旋回モータ６２は、旋回フレーム３をクローラ式走行装置２に対して左旋回（平面視で反時計回りに回転）させる。
【０１０５】
動作切換弁２０４は「右旋回状態」のとき、動作切換弁２０４の内部で送り配管１３３と配管１３５ｂとを連通し、配管１３５ａと戻り配管４５とを連通する。そのため、油圧ポンプ１３１が作動油タンク４６から吸入配管１３６ｂ、吸入配管１３６ａを経て吸入し、圧送する作動油は、送り配管１３３、動作切換弁２０４、配管１３５ｂを経てポート６２ｂから旋回モータ６２に供給される。また、ポート６２ａから旋回モータ６２の外部に排出される作動油は、配管１３５ａ、動作切換弁２０４、戻り配管４５を経て作動油タンク４６に戻される。結果として、旋回モータ６２は、旋回フレーム３をクローラ式走行装置２に対して右旋回（平面視で時計回りに回転）させる。
【０１０６】
動作切換弁２０５の状態と左走行モータ６３の動作との関係、および動作切換弁２０６の状態と右走行モータ６４の動作との関係は、上記動作切換弁２０４の状態と旋回モータ６２の動作との関係と略同じである。
【０１０７】
以下では、図２、図４を用いて油圧調整機構１３７の構成について説明する。本実施例の油圧調整機構１３７は、油圧調整弁１３８、配管１３９、パイロット配管１４０、パイロット配管１４１、調整シリンダ１４２、配管１４３、戻り配管４４ａ等を具備する。各部の構成およびその動作は、基本的には上記油圧調整機構３７と略同じである。本実施例の油圧調整機構１３７が油圧調整機構３７と異なる点は、油圧調整機構１３７は、計７個の動作切換弁２０１・２０２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７の集合体たる動作切換弁ユニット１３２に対して、一個の油圧調整弁１３８で対応することである。より具体的には、パイロット配管１４１の圧力は、排土板シリンダ１３、バケットシリンダ２０、アームシリンダ２１、スイングシリンダ２５、旋回モータ６２、左走行モータ６３および右走行モータ６４の給油ポート側の圧力のうち、最も高圧のものと略同じとなる。従って、油圧調整機構１３７は、動作切換弁ユニット１３２を挟んで油圧ポンプ１３１の吐出ポート１３１ａ側の圧力と、排土板シリンダ１３、バケットシリンダ２０、アームシリンダ２１、スイングシリンダ２５、旋回モータ６２、左走行モータ６３および右走行モータ６４の給油ポート側の圧力のうち最も高圧のものとの差を所定の値に調整する。
【０１０８】
以下では、図２、図４を用いて吐出量抑制機構７０について説明する。吐出量抑制機構７０は駆動源たるエンジン１５の負荷が所定の値以上となった場合に、該エンジン１５により駆動される油圧ポンプ（本実施例の場合、特にエンジン１５の負荷に大きく寄与している油圧ポンプ３１および油圧ポンプ１３１）の吐出量を抑制するものである。
【０１０９】
本実施例の吐出量抑制機構７０は、主に油圧ポンプ７１、圧力調整弁７２、配管７３、配管７４、パイロット配管７５、制御装置７６、配線７８等を具備する。
【０１１０】
以下では、図２、図４、を用いて吐出量抑制機構７０の構成について説明する。油圧ポンプ７１は、駆動源たるエンジン１５により駆動され、作動油を圧送する。油圧ポンプ７１には、作動油を吐出する開口部である吐出ポート７１ａと、作動油を吸入する開口部である吸入ポート７１ｂとが設けられる。吸入ポート７１ｂには、吸入配管１３６ｂの一端が接続される。
【０１１１】
圧力調整弁７２は、後述する制御装置７６からの信号に基づいて配管７５の油圧を制御するソレノイド式の電磁比例弁である。圧力調整弁７２は２つのポート７２ａ・７２ｂを具備し、制御装置７６の指令信号によって内部に設けられたスプールを摺動させ圧力調整弁７２の内部を通過する作動油の流路面積を変更して、配管７５の油圧を調整する。圧力調整弁７２は、通常時（後述する制御装置７６からの信号がないとき）には配管７５に油圧を付加しないようにスプールが閉塞状態にされている。
【０１１２】
配管７３は、その一端が油圧ポンプ７１の吐出ポート７１ａに接続され、他端が操作バルブ８０に接続される配管である。配管７４は、配管７３の中途部と、圧力調整弁７２のポート７２ａと、を接続する配管である。２９は油圧を設定するリリーフバルブである。
【０１１３】
パイロット配管７５は、その一端が圧力調整弁７２のポート７２ｂに接続され、中途部で分岐して、他端がそれぞれ、油圧調整弁３８および油圧調整弁１３８のスプールの端部のうち、パイロット配管７５の圧力によりスプールを押す力が、該スプールを（ａ）の「状態Ａ」とする方向に押す方の端部と接続される配管である。
【０１１４】
制御装置７６は、エンジン１５の負荷に基づいて圧力調整弁７２に信号を出力するものであり、より具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等がバスで接続される構成であっても良く、あるいは、ワンチップのＬＳＩ等からなる構成であっても良い。または、単に過負荷を検知したときのみ出力するセンサとしてもよい。また、制御装置７６は、バックホー１の他の構成部材を制御するための他の制御装置に該制御装置７６の機能を具備することにより、省略することも可能である。
【０１１５】
配線７８は、制御装置７６と、圧力調整弁７２、より厳密には圧力調整弁７２のスプールを摺動させるソレノイドと、を接続する配線である。
【０１１６】
吐出量抑制機構７０の動作ついて説明する。本実施例では、エンジン１５のラック位置を検出する位置センサ、およびエンジン１５の回転数を検出するエンジン回転数センサ、をエンジン負荷検出手段として用いている。制御装置７６は、該エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン１５の回転数およびラック位置に基づき負荷率を算出する。そして、エンジン１５のラック位置が限界ラック位置以上である場合には、エンジン１５が過負荷の状態であると判断して、圧力調整弁７２に信号を出力する。
【０１１７】
その結果、図２に示す如く、油圧ポンプ７１が作動油タンク４６から吸入配管１３６ｂを経て吸入し、圧送する作動油は、配管７３、配管７４、圧力調整弁７２、パイロット配管７５を経て油圧調整弁３８および油圧調整弁１３８のスプール操作部の一端に到達し、該スプールはいずれも（ａ）の「状態Ａ」とする方向に押され、油圧ポンプ３１および油圧ポンプ１３１の作動油の吐出量が抑制される（吐出量が減少する）。そして、油圧ポンプ３１および油圧ポンプ１３１の作動油の吐出量が抑制されると、エンジン１５の負荷が軽減される。
【０１１８】
また、油圧回路１００はブームシリンダ２２の回生油圧回路だけでなく、アームシリンダ２１、及び旋回モータ６２の回生油圧回路にも適用できる。即ち、図５に示すように、ブームシリンダ２２を駆動する油圧回路１００と同様に、アームシリンダ駆動油圧回路及び旋回モータ駆動油圧回路を構成している。アームシリンダ駆動油圧回路は、エンジン１５の回転軸１５ａに油圧ポンプ２３１の駆動軸を連結して駆動可能に構成し、該油圧ポンプ２３１の作動により作動油を片ロッド式のアームシリンダ２１に圧送可能としている。該アームシリンダ２１と油圧ポンプ２３１との間には、アームシリンダ２２の伸縮動作を切り換える動作切換弁２０３を配置している。そして、該油圧ポンプ２３１の吐出ポート側の圧力と、動作切換弁２０３のアームシリンダ２１への給油ポート側の圧力との差を所定の値に調整する油圧調整機構２３７を設けている。また、アームシリンダ２１と前記動作切換弁２０３との間には、該アームシリンダ２１のボトム室およびロッド室のうち圧力が低い方と、ドレン配管（オイル排出配管）５６とを連通する連通機構２５６を配置している。
【０１１９】
前記アームシリンダ２１の排油ポートから該動作切換弁２０３に戻された作動油を油圧ポンプ２３１に供給するために回生配管２３６が設けられている。更に、該回生配管２３６と作動油タンク４６に連通する吸入配管５０との間には不足分の作動油を補給可能とするチェック弁２４９が配設されている。
【０１２０】
また、アームシリンダ２１の駆動油圧回路と同様に旋回モータ６２の駆動油圧回路も構成できる。即ち、エンジン１５の回転軸１５ａに油圧ポンプ３３１の駆動軸を連結して駆動可能に構成し、該油圧ポンプ３３１の作動により作動油を油圧モータからなる旋回モータ６２に圧送可能としている。該旋回モータ６２と油圧ポンプ３３１との間には、旋回モータ６２の回転方向を切り換える動作切換弁２０４を配置している。そして、該油圧ポンプ３３１の吐出ポート側の圧力と、動作切換弁２０４の旋回モータ６２への給油ポート側の圧力との差を所定の値に調整する油圧調整機構３３７を設けている。また、旋回モータ６２と前記動作切換弁２０４との間には、圧力が低い方と、ドレン配管（オイル排出配管）５６とを連通する連通機構３５６を配置している。
【０１２１】
前記旋回モータ６２の排油ポートから該動作切換弁２０４に戻された作動油を油圧ポンプ３３１に供給するために回生配管３３６が設けられている。更に、該回生配管３３６と作動油タンク４６に連通する吸入配管５０との間には不足分の作動油を補給可能とするチェック弁３４９が配設されている。
【０１２２】
従って、アームシリンダ駆動油圧回路の油圧ポンプ２３１及び旋回モータ駆動油圧回路の油圧ポンプ３３１を同一のエンジンで駆動する場合に、油圧ポンプ２３１・３３１のモータ作動により、油圧ポンプ２３１・３３１の駆動負荷が軽減されるので、エンジンの全体的な仕事量を低減でき、燃費が改善される。すなわち、簡素な構成でアームシリンダ２１及び旋回モータ６２から戻ってくる作動油のエネルギー（運動エネルギー、位置エネルギー）の一部または全部を油圧ポンプの駆動力として回収することが可能である。また、駆動油圧回路は、油圧ポンプ２３１・３３１から圧送される作動油により作動する油圧シリンダ及び油圧モータを、負荷の大きさに関わらず略一定の速度で作動させることが可能である。
【０１２３】
また、前記同様に、アームシリンダ２１の駆動油圧回路と旋回モータ６２の駆動油圧回路の動作切換弁２０３・２０４及び連通機構２５６・３５６の余剰流排出弁をそれぞれ一つのバルブケース内に一体的に設けて、他のバルブケースと積層配置して一体的に構成することもでき、コンパクトなバルブケースとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明に係る油圧回路を具備するバックホーの左側面図。
【図２】本発明に係る油圧回路の実施例を示す模式図。
【図３】動作切換弁と連通機構の油圧回路を示す図。
【図４】油圧調整機構の油圧回路を示す図。
【図５】ブームシリンダ、アームシリンダ、旋回モータの油圧を回生可能とする油圧回路を示す図。
【符号の説明】
【０１２５】
１５    エンジン（駆動源）
２１    アームシリンダ
２２    ブームシリンダ（油圧シリンダ）
３１    油圧ポンプ
３２    動作切換弁
３６    回生配管
３７    油圧調整機構
４９    チェック弁
５０    吸入配管
６２    旋回モータ
６６    絞り
６７    チェック弁
１００  油圧回路
【図１】
0004820128.tif 000002
【図２】
0004820128.tif 000003
【図３】
0004820128.tif 000004
【図４】
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【図５】
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