(57)【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、上記主油圧ポンプから第１油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁、上記主油圧ポンプから上記第２油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁と、上記第１方向制御弁を切換え制御する第１操作装置と、上記第２方向制御弁を切換え制御する第２操作装置とを備えた油圧駆動装置において、
上記第１操作装置により上記第１方向制御弁が上記主油圧ポンプから吐出される圧油を上記第１油圧シリンダのボトム側室に供給するように切り換えられ、上記第２操作装置により上記第２方向制御弁が上記主油圧ポンプから吐出される圧油を上記第２油圧シリンダのボトム側室に供給するように切り換えられている状態にあって、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の圧油が、上記第２方向制御弁を介して上記第２油圧シリンダのボトム側室に供給される圧油と合流して上記第２油圧シリンダのボトム側室へ導かれるように、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連通制御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タンクに連絡させ、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保持する切換弁とを含む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】
上記第２油圧シリンダのボトム圧を検出する検出手段を設け、この検出手段で検出される上記第２油圧シリンダのボトム圧に応じて、上記切換弁を作動させる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】
一端が、上記切換弁の上流側に接続され、他端が、上記タンクに連絡される管路と、
この管路中に設けられ、上記第１操作装置の所定の操作に応じて当該管路を開く開閉弁を設けたことを特徴とする請求項２記載の油圧駆動装置。
【請求項５】
上記第１操作装置がパイロット圧を発生させるパイロット式操作装置であるとともに、上記開閉弁がパイロット式逆止弁であることを特徴とする請求項４記載の油圧駆動装置。
【請求項６】
上記切換弁が可変絞り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７】
上記第２操作装置の操作量に応じて上記連通路を流れる流量を制御する第１流量制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の油圧駆動装置。
【請求項８】
上記第１流量制御手段が可変絞りを含むことを特徴とする請求項７記載の油圧駆動装置。
【請求項９】
上記第１操作装置の操作量に応じて上記連通路を流れる流量を制御する第２流量制御手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の油圧駆動装置。
【請求項１０】
上記第２流量制御手段が可変絞りを含むことを特徴とする請求項９記載の油圧駆動装置。
【請求項１１】
上記第１操作装置がパイロット圧を発生させるパイロット式操作装置であり、上記切換弁が可変絞りを含むパイロット式切換弁であるとともに、
上記第２流量制御手段が、上記第１操作装置と上記パイロット式切換弁の制御室とを連通させる制御管路を含むことを特徴とする請求項９記載の油圧駆動装置。
【請求項１２】
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ための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２記載の油圧駆動装置。
【請求項１３】
上記第２操作装置の操作量を検出し、電気信号を出力する第１操作量検出器を備えるとともに、
上記コントローラが、
上記第２油圧シリンダの上記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関数発生器と、
上記第２操作装置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関数発生器と、
上記第１関数発生器から出力される信号と上記第２関数発生器から出力される信号とに応じて上記制御信号を出力するための掛け算をおこなう第１乗算器とを含むことを特徴とする請求項１２記載の油圧駆動装置。
【請求項１４】
上記第１操作装置の操作量を検出し、電気信号を出力する第２操作量検出器を備えるとともに、
上記コントローラが、
上記第１操作装置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関数発生器と、
上記第１乗算器から出力される信号と上記第３関数発生器から出力される信号とに応じて上記制御信号を出力するための掛け算をおこなう第２乗算器とを含むことを特徴とする請求項１３記載の油圧駆動装置。
【請求項１５】
上記切換弁がパイロット式切換弁であるとともに、
上記コントローラ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・油圧変換器と、
この電気・油圧変換器と上記パイロット式切換弁の制御室とを連絡する制御管路とを備えたことを特徴とする請求項１２記載の油圧駆動装置。
【請求項１６】
上記第１油圧シリンダ、上記第２油圧シリンダのそれぞれがブームシリンダ、アームシリンダから成り、
上記第１方向制御弁、上記第２方向制御弁のそれぞれが、センタバイパス型のブーム用方向制御弁、アーム用方向制御弁から成り、
上記第１操作装置、第２操作装置のそれぞれが、ブーム用操作装置、アーム用操作装置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１７】
上記建設機械が油圧ショベルであることを特徴とする請求項１〜１６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の複合操作が可能な油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械に備えられ、複数の油圧シリンダの複合操作を実施する油圧駆動装置としては、例えば特開２０００−３３７３０７号公報に示される油圧駆動装置が公知である。この油圧駆動装置は油圧ショベルに備えられるものである。図１１は、この特開２０００−３３７３０７号公報に示される油圧駆動装置の要部構成を示す油圧回路図、図１２は図１１に示す油圧駆動装置が備えられる油圧ショベルを示す側面図である。
【０００３】
図１２に示す油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に設けられる旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に装着されるブーム３と、このブーム３に上下方向の回動可能に装着されるアーム４と、このアーム４に上下方向の回動可能に装着されるバケット５とを備えている。ブーム３、アーム４、バケット５はフロント作業機を構成している。また、ブーム３を駆動する第１油圧シリンダを構成するブームシリンダ６と、アーム４を駆動する第２油圧シリンダを構成するアームシリンダ７と、バケット５を駆動するバケットシリンダ８とを備えている。
【０００４】
図１１は、上述した油圧ショベルに備えられる油圧駆動装置のうちのブームシリンダ６、アームシリンダ７を駆動するセンタバイパス型の油圧駆動装置を示している。
【０００５】
この図１１に示すように、ブームシリンダ６はボトム側室６ａ、ロッド側室６ｂを備え、ボトム側室６ａに圧油が供給されることにより、当該ブームシリンダ６が伸長してブーム上げが実施され、ロッド側室６ａに圧油が供給されることにより、当該ブームシリンダ６が収縮してブーム下げが実施される。アームシリンダ７もボトム側室７ａ、ロッド側室７ｂを備え、ボトム側室７ａに圧油が供給されることにより、アームクラウドが実施され、ロッド側室７ｂに圧油が供給されることによりアームダンプが実施される。
【０００６】
このようなブームシリンダ６、アームシリンダ７を含む油圧駆動装置は、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と、この主油圧ポンプ２１からブームシリンダ６に供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁であるブーム用方向制御弁２３と、主油圧ポンプ２１からアームシリンダ７に供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁であるアーム用方向制御弁２４と、ブーム用方向制御弁２３を切換え制御する第１操作装置であるブーム用操作装置２５と、アーム用方向制御弁２４を切換え制御する第２操作装置であるアーム用操作装置２６と、エンジン２０によって駆動されるパイロットポンプ２２とを備えている。
【０００７】
主油圧ポンプ２１の吐出管路に連なる管路２８中にブーム用方向制御弁２３が設けられ、上述の吐出管路に連なる管路２７中にアーム用方向制御弁２４が設けられている。
【０００８】
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で接続され、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で接続されている。同様に、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で接続され、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で接続されている。
【０００９】
ブーム用操作装置２５はパイロットポンプ２２に接続され、操作に応じて発生したパイロット圧をパイロット管路２５ａ，２５ｂのいずれかを介してブーム用方向制御弁２３の制御室に供給し、このブーム用方向制御弁２３を同図１１の左位置、あるいは右位置に切換える。同様に、アーム用操作装置２６もパイロットポンプ２２に接続され、操作に応じて発生したパイロット圧をパイロット管路２６ａ，２６ｂのいずれかを介してアーム用方向制御弁２４の制御室に供給し、このアーム用方向制御弁２４を同図１１の左位置、あるいは右位置に切換える。
【００１０】
このように構成される油圧駆動装置を備えた油圧ショベルでは、土砂の掘削時等には、図１１に示すブーム用操作装置２５が操作され、例えばパイロット管路２５ａにパイロット圧が発生し、ブーム用方向制御弁２３が同図１１の左位置に切換えられると、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、ロッド側室６ｂの圧油が主管路２９ｂ、ブーム用方向制御弁２３を介してタンク４３に戻される。これによってブームシリンダ６は図１２の矢印１３に示すように伸長し、ブーム３が同図１２の矢印１２に示すように回動して、ブーム上げがおこなわれる。
【００１１】
また、このブーム上げ操作とともに、アーム用操作装置２６が操作され、例えばパイロット管路２６ａにパイロット圧が発生し、アーム用方向制御弁２４が図１１の左位置に切換えられると、主油圧ポンプ２１から吐出された圧油が管路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、ロッド側室７ｂの圧油が、主管路３０ｂ、アーム用方向制御弁２４を介してタンク４３に戻され、これによってアームシリンダ７は図１２の矢印９に示すように伸長し、アーム４が同図１２の矢印１１に示すように回動して、アームクラウド操作がおこなわれる。
【００１２】
さらに、このようなブーム上げ・アームクラウド操作とともに、図示しないバケット用操作装置を操作して、バケット用方向制御弁を切換えて図１２に示すバケットシリンダ８を同図１２の矢印１０方向に伸長させると、バケット５が矢印１１方向に回動して所望の土砂の掘削作業等がおこなわれる。
【００１３】
図１３は上述した複合操作におけるパイロット圧特性及びシリンダ圧特性を示す特性図である。この図１３の下図は、横軸に掘削作業時間を、縦軸に操作装置によって発生するパイロット圧をとってある。図１３の下図中の３１は、図１１に示すアーム用操作装置２６によって発生し、パイロット管路２６ａに供給されるパイロット圧、すなわちアームクラウド時のパイロット圧を示し、図１３の下図中の３２は、図１１に示すブーム用操作装置２５によって発生しパイロット管路２５ａに供給されるパイロット圧、すなわちブーム上げ時のパイロット圧を示している。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、ブーム上げ操作が実施された時点を示している。
【００１４】
また、図１３の上図は、横軸に掘削作業時間を、縦軸に油圧シリンダ６，７に発生する負荷圧、すなわちシリンダ圧をとってある。図１３の上図中の３３は、アームシリンダ７のボトム側室７ａに発生するボトム圧、すなわちアームシリンダボトム圧を示し、３４はブームシリンダ６のロッド側室６ｂに発生するロッド圧、すなわちブームシリンダロッド圧を示している。このようなブーム上げ・アームクラウド複合操作がおこなわれると、バケット５が土砂を掘削する際の反力によってブーム３に図１２の矢印１２方向の力が伝えられ、ブームシリンダ６は同図１２の矢印１３方向に引っ張られる傾向となり、これによって図１３の上図のブームロッド圧３４で示すように、このブームシリンダ６のロッド側室６ｂに高い圧力が発生する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においても、ブーム上げ・アームクラウド複合操作を介して土砂の掘削作業等を支障なく実施できるが、より効率の良い作業の実現が望まれている。
【００１６】
本発明者は、上述したブーム上げ・アームクラウド複合操作時、すなわちブームシリンダ６である第１油圧シリンダ、アームシリンダ７である第２油圧シリンダのそれぞれのボトム側室６ａ，７ａに圧油が供給され、これに伴ってブームシリンダ６である第１油圧シリンダのロッド圧が高くなる操作が実施されたとき、ブームシリンダ６である第１油圧シリンダのロッド側室６ｂの圧油が、今まではタンク４３にそのまま捨てられていて活用されていない現状に着目した。
【００１７】
本発明は、上述した従来技術における実状に鑑みてなされたもので、その目的は、第１油圧シリンダと第２油圧シリンダのそれぞれのボトム側室に圧油が供給されて実施される複合操作時に、第２油圧シリンダのボトム圧が高くなった際、従来はタンクに捨てられていた第１油圧シリンダのロッド側室の圧油を有効に活用できるようにした油圧駆動装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、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、上記主油圧ポンプから第１油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁、上記主油圧ポンプから上記第２油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁と、上記第１方向制御弁を切換え制御する第１操作装置と、上記第２方向制御弁を切換え制御する第２操作装置とを備えた油圧駆動装置において、上記第１操作装置により上記第１方向制御弁が上記主油圧ポンプから吐出される圧油を上記第１油圧シリンダのボトム側室に供給するように切り換えられ、上記第２操作装置により上記第２方向制御弁が上記主油圧ポンプから吐出される圧油を上記第２油圧シリンダのボトム側室に供給するように切り換えられている状態にあって、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の圧油が、上記第２方向制御弁を介して上記第２油圧シリンダのボトム側室に供給される圧油と合流して上記第２油圧シリンダのボトム側室へ導かれるように、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連通制御手段を備えた構成にしてある。
【００１９】
このように構成した本願請求項１に係る発明では、第１操作装置、第２操作装置の操作によって第１方向制御弁、第２方向制御弁をそれぞれ切換え、主油圧ポンプの圧油を第１方向制御弁、第２方向制御弁を介して第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダのそれぞれのボトム側室に供給し、これらの第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダの複合操作を実施する際、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧になったときには連通制御手段が作動して、第１油圧シリンダのロッド側室の圧油が第２油圧シリンダのボトム側室に供給される。すなわち、第２油圧シリンダのボトム側室には、主油圧ポンプから吐出され、第２方向制御弁を介して供給される圧油と、第１油圧シリンダのロッド側室から供給される圧油とが合流して供給され、これにより、第２油圧シリンダの伸長方向の増速を実施できる。このように、従来ではタンクに捨てられていた第１油圧シリンダのロッド側室の圧油を選択的に第２油圧シリンダの増速に有効に活用させることができる。
【００２０】
また、本願請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、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と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タンクに連絡させ、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保持する切換弁とを含む構成にしてある。
【００２１】
このように構成した請求項２に係る発明では、主油圧ポンプの圧油が、第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダのそれぞれのボトム側室に供給されて、これらの第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダの複合操作が実施される際、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は、切換弁が連通路を連通状態に保つように切換えられ、これにより第１油圧シリンダのロッド側室の圧油が連通路、逆止弁を介して、第２油圧シリンダのボトム側室に供給される。すなわち、第２油圧シリンダのボトム側室に、第２方向制御弁を介して供給される圧油と、第１油圧シリンダのロッド側室から供給される圧油とが合流して供給され、これにより、第２油圧シリンダの伸長方向の増速を実現できる。
【００２２】
また、上述のように第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダの複合操作が実施される際、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧に至らない低いときには、切換弁が連通路をタンクに連絡するように保持され、これにより第１油圧シリンダのロッド側室の圧油がタンクに逃がされる。この場合には、第２油圧シリンダのボトム側室には、第２方向制御弁を介してのみの圧油が供給され、これにより、第２油圧シリンダの伸長方向の増速はおこなわれない。
【００２３】
また、本願請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、上記第２油圧シリンダのボトム圧を検出する検出手段を設け、この検出手段で検出される上記第２油圧シリンダのボトム圧に応じて、上記切換弁を作動させる構成にしてある。
【００２４】
このように構成した請求項３に係る発明では、検出手段で第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧になったことが検出されると、切換弁が連通路を連通状態に保つように切換えられ、これにより第１油圧シリンダのロッド側室の圧油が連通路、逆止弁を介して第２油圧シリンダのボトム側室に供給される。
【００２５】
また、本願請求項４に係る発明は、請求項２に係る発明において、一端が、上記切換弁の上流側に接続され、他端が、上記タンクに連絡される管路と、この管路中に設けられ、上記第１操作装置の所定の操作に応じて当該管路を開く開閉弁を設けた構成にしてある。
【００２６】
このように構成した請求項４に係る発明では、第１操作装置の所定の操作が、第１油圧シリンダのロッド側室に圧油を供給する操作である場合には、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧であって切換弁が連通路を連通状態に保つように切換えられたときでも、開閉弁の作動によって連通路が開閉弁を介してタンクに連通する。したがって、第１油圧シリンダのボトム側室の圧油が連通路を介して第２油圧シリンダのボトム側室に供給されるような事態は阻止される。
【００２７】
また、本願請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、上記第１操作装置がパイロット圧を発生させるパイロット式操作装置であるとともに、上記開閉弁がパイロット式逆止弁から成る構成にしてある。
【００２８】
このように構成した請求項５に係る発明では、パイロット式操作装置の操作に応じてパイロット式逆止弁が作動し、連通路がパイロット式逆止弁を介してタンクに連通する。
【００２９】
また、本願請求項６に係る発明は、請求項２に係る発明において、上記切換弁が可変絞りを含む構成にしてある。
【００３０】
このように構成した請求項６に係る発明では、第２油圧シリンダのボトム圧の高低に応じて切換弁に含まれる可変絞りの開口量が変化する。すなわち、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ものの比較的低いときには、切換弁の可変絞りの開口量が小さくなり、この可変絞りを介して連通路に供給する第１油圧シリンダのロッド側室からの圧油の流量を少なくし、また、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧であって比較的高いときには、切換弁の可変絞りの開口量が大きくなり、この可変絞りを介して連通路に供給する第１油圧シリンダのロッド側室からの圧油の流量を多くすることができる。
【００３１】
また、本願請求項７に係る発明は、請求項２に係る発明において、上記第２操作装置の操作量に応じて上記連通路を流れる流量を制御する第１流量制御手段を設けた構成にしてある。
【００３２】
このように構成した請求項７に係る発明では、切換弁の切換え量だけに依存することなく、第１流量制御手段を介して、第２油圧シリンダを操作する第２操作装置の操作量に応じて連通路を流れる流量を制御できる。すなわち、第２操作装置の操作量に応じて増速状態にある第２油圧シリンダの速度を制御できる。
【００３３】
また、本願請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、上記第１流量制御手段が可変絞りを含む構成にしてある。
【００３４】
このように構成した請求項８に係る発明では、第２操作装置の操作量が比較的小さいときには、可変絞りの開口量が比較的小さくなり、この小さな開口量を介して比較的少ない流量を連通路から第２油圧シリンダのボトム側室に供給でき、これにより増速状態にある第２油圧シリンダの速度を比較的緩やかにすることができる。また、第２操作装置の操作量が比較的大きくなり、可変絞りの開口量が大きくなると、この大きな開口量を介して比較的多くの流量を連通路から第２油圧シリンダのボトム側室に供給でき、これにより増速状態にある第２油圧シリンダの速度を比較的速くすることができる。
【００３５】
また、本願請求項９に係る発明は、請求項７に係る発明において、上記第１操作装置の操作量に応じて上記連通路を流れる流量を制御する第２流量制御手段を設けた構成にしてある。
【００３６】
このように構成した請求項９に係る発明では、第２の流量制御手段を介して、第１油圧シリンダを操作する第１操作装置の操作量に応じても連通路を流れる流量を制御できる。すなわち、第１操作装置の操作量に応じても、増速状態にある第２油圧シリンダの速度を制御することができる。
【００３７】
また、本願請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明において、上記第２流量制御手段が可変絞りを含む構成にしてある。
【００３８】
このように構成した請求項１０に係る発明では、第１操作装置の操作量が比較的小さいときには、この第１操作装置の操作に関連する可変絞りの開口量が比較的小さくなり、この小さな開口量を介して、第１操作装置の操作に関連しては比較的少ない流量を連通路から第２油圧シリンダのボトム側室に供給でき、これにより増速状態にある第２油圧シリンダの速度を比較的緩やかにすることが可能となる。また、第１操作装置の操作量が比較的大きいときには、この第１操作装置の操作に関連する可変絞りの開口量が比較的大きくなり、この大きな開口量を介して、第１操作装置の操作に関連しては比較的多くの流量を連通路から第２油圧シリンダのボトム側室に供給でき、これにより増速状態にある第２油圧シリンダの速度を比較的速くすることができる。
【００３９】
また、本願請求項１１に係る発明は、請求項９に係る発明において、上記第１操作装置がパイロット圧を発生させるパイロット式操作装置であり、上記切換弁が可変絞りを含むパイロット式切換弁であるとともに、上記第２流量制御手段が、上記第１操作装置と上記パイロット式切換弁の制御室とを連通させる制御管路を含む構成にしてある。
【００４０】
このように構成した請求項１１に係る発明では、第１操作装置の操作量が比較的小さいときには、第１操作装置から制御管路を介してパイロット式切換弁の制御室に与えられるパイロット圧は比較的低く、これに伴ってパイロット式切換弁に含まれる可変絞りの開口量が比較的小さくなり、この小さな開口量を介して、第１操作装置の操作に関連しては比較的少ない流量を連通路から第２油圧シリンダのボトム側室に供給でき、これにより増速状態にある第２油圧シリンダの速度を比較的緩やかにすることが可能になる。また、第１操作装置の操作量が比較的大きいときには、第１操作装置から制御管路を介してパイロット式切換弁の制御室に与えられるパイロット圧は比較的高く、これに伴ってパイロット式切換弁に含まれる可変絞りの開口量が比較的大きくなり、この大きな開口量を介して、第１操作装置の操作に関連しては比較的多くの流量を連通路から第２油圧シリンダのボトム側室に供給でき、これにより増速状態にある第２油圧シリンダの速度を比較的速くすることが可能となる。
【００４１】
また、本願請求項１２に係る発明は、請求項２に係る発明において、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ための制御信号を出力するコントローラとを含む構成にしてある。
【００４２】
このように構成した請求項１２に係る発明では、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧になったことがボトム圧検出器で検出されると、このボトム圧検出器から出力される電気信号がコントローラに入力される。これに伴いコントローラから切換弁を切換えるための制御信号が出力され、切換弁が連通路を連通状態に保つように切換えられる。これにより、第１油圧シリンダのロッド側室の圧油が連通路、逆止弁を介して第２油圧シリンダのボトム側室に供給される。
【００４３】
また、本願請求項１３に係る発明は、請求項１２に係る発明において、上記第２操作装置の操作量を検出し、電気信号を出力する第１操作量検出器を備えるとともに、上記コントローラが、上記第２油圧シリンダの上記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関数発生器と、上記第２操作装置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関数発生器と、上記第１関数発生器から出力される信号と上記第２関数発生器から出力される信号とに応じて上記制御信号を出力するための掛け算をおこなう第１乗算器とを含む構成にしてある。
【００４４】
このように構成した請求項１３に係る発明では、第２油圧シリンダのボトム圧が高くなるに従って次第に大きくなる値が第１関数発生器から出力されるとともに、第１操作量検出器によって第２操作装置の操作量に応じた値が第２関数発生器から出力されると、第１乗算器は、これらの第１，第２関数発生器から出力される値を掛け合せる演算をおこなう。この演算値に応じた制御信号がコントローラから出力され、切換弁の切換え量が制御される。すなわち、第２操作装置の操作量に応じて増速状態にある第２油圧シリンダの速度を制御することができる。
【００４５】
また、本願請求項１４に係る発明は、請求項１３に係る発明において、上記第１操作装置の操作量を検出し、電気信号を出力する第２操作量検出器を備えるとともに、上記コントローラが、上記第１操作装置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関数発生器と、上記第１乗算器から出力される信号と上記第３関数発生器から出力される信号とに応じて上記制御信号を出力するための掛け算をおこなう第２乗算器とを含む構成にしてある。
【００４６】
このように構成した請求項１４に係る発明では、第２操作量検出器によって第１操作装置の操作量に応じた値が第３関数発生器から出力されると、第２乗算器は、第１乗算器から出力される値と第３関数発生器から出力される値とを掛け合わせる演算をおこなう。この演算値に応じた制御信号がコントローラから出力され、切換弁の切換え量が制御される。すなわち、第１操作装置の操作量に応じても、増速状態にある第２油圧シリンダの速度を制御することができる。
【００４７】
また、本願請求項１５に係る発明は、請求項１２に係る発明において、上記切換弁がパイロット式切換弁であるとともに、上記コントローラ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・油圧変換器と、この電気・油圧変換器と上記パイロット式切換弁の制御室とを連絡する制御管路とを備えた構成にしてある。
【００４８】
このように構成した請求項１５に係る発明は、コントローラから出力された制御信号が電気・油圧変換器に与えられると、制御信号の値に応じた大きさのパイロット圧が電気・油圧変換器から制御管路を介してパイロット式切換弁の制御室に与えられ、そのパイロット圧の高低に応じて切換弁の切換え量が制御される。
【００４９】
また、本願請求項１６に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記第１油圧シリンダ、上記第２油圧シリンダのそれぞれがブームシリンダ、アームシリンダから成り、上記第１方向制御弁、上記第２方向制御弁のそれぞれが、センタバイパス型のブーム用方向制御弁、アーム用方向制御弁から成り、上記第１操作装置、第２操作装置のそれぞれが、ブーム用操作装置、アーム用操作装置から成る構成にしてある。
【００５０】
このように構成した請求項１６に係る発明では、ブーム用操作装置、アーム用操作装置の操作によってブーム用方向制御弁、アーム用方向制御弁をそれぞれ切換え、主油圧ポンプの圧油をブーム用方向制御弁、アーム用方向制御弁を介してブームシリンダ、アームシリンダのそれぞれのボトム室に供給し、これらのブームシリンダ、アームシリンダの複合操作、すなわちブーム上げ・アームクラウド複合操作を実施する際、アームシリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧になったときには連通制御手段が作動して、ブームシリンダのロッド側室の圧油がアームシリンダのボトム側室に供給される。すなわち、アームシリンダのボトム側室には、主油圧ポンプから吐出され、アーム用方向制御弁を介して供給される圧油と、ブームシリンダのロッド側室から供給される圧油とが合流して供給され、これにより、アームシリンダの伸長方向の増速、すなわちアームクラウドの増速を実現できる。
【００５１】
また、本願請求項１７に係る発明は、請求項１〜１６のいずれかに係る発明において、建設機械が油圧ショベルから成る構成にしてある。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の油圧駆動装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【００５３】
図１は本発明の油圧駆動装置の第１実施形態を示す回路図である。
【００５４】
この図１において、また後述の図３〜７，９において、前述した図１１に示すものと同等のものは同じ符号で示してある。なお、この図１に示す第１実施形態及び後述の第２〜７実施形態も、建設機械例えば前述した図１２に示す油圧ショベルに備えられるものである。したがって、以下にあっては必要に応じて図１２に示した符号を用いて説明する。
【００５５】
図１に示す第１実施形態も、例えば第１油圧シリンダであるブームシリンダ６、第２油圧シリンダであるアームシリンダ７を駆動するセンタバイパス型の油圧駆動装置から成っている。図１１における説明と重複するが、この図１に示す第１実施形態も、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。
【００５６】
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第１方向制御弁、すなわち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第２方向制御弁、すなわち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を切換え制御する第１操作装置、すなわちブーム用操作装置２５と、アーム用方向制御弁２４を切換え制御する第２操作装置、すなわちアーム用操作装置２６とを備えている。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
以上の構成については、前述した図１１に示すものと同等である。
【００６１】
この第１実施形態では特に、第２油圧シリンダを構成するアームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧となったときに、第１油圧シリンダを構成するブームシリンダ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。
【００６２】
この連通制御手段は、例えば同図１に示すように、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をタンクに連通させ、所定圧以上の高圧となったときに連通路４０を連通状態に保持する切換弁４４とを含んでいる。この切換弁４４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。
【００６３】
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検出手段、例えば制御管路４５を設けてあり、この制御管路４５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４４を作動、すなわち切換え制御するようにしてある。
【００６４】
また、一端が、逆止弁４１の上流側に位置する連通路４０部分に接続され、他端が、タンク４３に連絡される管路４６と、この管路４６中に設けられ、第１操作装置であるブーム用操作装置の所定の操作に応じて、例えばブーム下げを実施させるために、パイロット管路２５ｂに圧油を供給する操作に応じて、当該管路４６を開く開閉弁、例えばパイロット式逆止弁４７を設けてある。上述のパイロット管路２５ｂとパイロット式逆止弁４７とは、制御管路４８によって接続してある。
【００６５】
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。
【００６６】
［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、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が共に伸長する方向に作動し、図１２に示すブーム３が矢印１２方向に回動し、アーム４が矢印１１方向に回動し、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【００６７】
上述の複合操作の間、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４８はタンク圧となりパイロット式逆止弁４７は閉じられた状態に保たれ、管路４６を介しての連通路４０とタンク４３との連通は阻止される。
【００６８】
また、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、連通路４０、制御管路４５を介して切換弁４４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４４は同図１に示す右位置に保持される。この状態では、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂは、主管路２９ｂ、ブーム用方向制御弁２３、タンク通路４２、切換弁４４を介してタンク４３に連通する。したがって、ブームシリンダ６の伸長動作の間、このブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油はタンク４３に戻され、このロッド側室６ｂの圧油が連通路４０に供給されることはない。
【００６９】
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４５を介して切換弁４４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４４は、同図１の左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４４によって遮断され、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから主管路２９ｂ、ブーム用方向制御弁２３、タンク通路４２に導かれた圧油が、逆止弁４１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の伸長方向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。
【００７０】
図２は図１に示す第１実施形態におけるパイロット圧特性及びシリンダ流量特性を示す特性図である。
【００７１】
この図２中、下図は前述した図１３に示すものと同等である。上図の４９はブームシリンダロッド流量、５０は第１実施形態によって得られるアームシリンダボトム流量、５１は前述した図１１〜１３に示す従来技術におけるアームシリンダボトム流量を示している。この図２から明らかなように、従来技術に比べてアームシリンダボトム流量を多くすることができ、上述したようにアームクラウドの増速を実現できる。
【００７２】
［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、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が収縮する方向に作動し、アームシリンダ７が伸長する方向に作動し、ブーム３が図１２の矢印１２と反対の下げ方向に回動し、アーム４が矢印１１方向に回動し、ブーム下げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【００７３】
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４８に制御圧が導かれ、パイロット式逆止弁４７が作動して管路４６が開かれる。これにより、切換弁４４の上流側の連通路４０部分がタンク４３に連通する。
【００７４】
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ると、前述したように切換弁４４は、同図１の左位置に切換えられ、ブーム用方向制御弁２３を介してブームシリンダ６のボトム側室６ａと連通路４０とが連通する。しかし、上述のように連通路４０部分はパイロット式逆止弁４７、管路４６を介してタンク４３に連通しているので、結局、ブームシリンダ６のボトム側室６ａはタンク４３に連通した状態となる。
【００７５】
この状態にあっては、ブームシリンダ６のボトム側室６ａの圧油は、主管路２９ａ、ブーム用方向制御弁２３を介してタンク４３に戻されるので、連通路４０を介してアームシリンダ７のボトム側室７ａにブームシリンダ６のボトム側室６ａの圧油が供給されることはなく、アームクラウドの増速は実施されない。
【００７６】
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複合操作時には、アームシリンダ７のボトム側室７ａがタンク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。
【００７７】
このように構成した第１実施形態にあっては、土砂の掘削作業時等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時において、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の圧油を合流させることができ、従来ではタンク４３に捨てられていたブームシリンダ６のロッド側室６ａの圧油をアームシリンダ７の増速に有効に活用させることができ、作業の能率向上を実現できる。
【００７８】
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、パイロット式逆止弁４７を開くことによりアームシリンダ７の増速、すなわちアームクラウドの操作速度の増速を抑えることができ、ブーム下げ・アームクラウド複合操作による所望の作業形態を維持できる。
【００７９】
図３は本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。
【００８０】
この第２実施形態は特に、第２油圧シリンダであるアームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧となったときに連通路４０を連通状態に保持する切換弁５２が可変絞り５３を含む構成になっている。その他の構成要素については、前述した図１に示す第１実施形態と同等である。
【００８１】
このように構成した第２実施形態では、前述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、特に、アームシリンダ７のボトム圧の高低に応じて切換弁５２に含まれる可変絞り５３の開口量が変化する。すなわち、アームシリンダ７のボトム圧が所定以上の高圧であるものの比較的低いときには、切換弁５２の可変絞り５３の開口量が大きくなり、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂからの圧油の大部分が可変絞り５３を介してタンク４３に戻される。換言すれば、連通路４０に供給されるブームシリンダ６のロッド側室６ｂからの圧油の流量は少なく、アームシリンダ７の速度は微増するにとどまる。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比較的高いときには、切換弁５２の可変絞り５３の開口量が小さくなり、連通路４０に供給されるブームシリンダ６のロッド側室６ｂからの圧油の流量が多くなり、アームシリンダ７の速度はより速くなる。
【００８２】
すなわち、アームシリンダ７のボトム圧の高低に応じた流量を連通路４０を介してアームシリンダ７の増速のために供給でき、増速時のアームシリンダ６の急激な速度変化に伴うショックの発生を防止することができる。
【００８３】
図４は本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。
【００８４】
この第３実施形態は特に、第２操作装置であるアーム用操作装置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、例えば逆止弁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とを含む構成にしてある。その他の構成要素については前述した図１に示す第１実施形態と同等である。
【００８５】
このように構成した第３実施形態では、前述した第１実施形態と同等の作用効果が得られる他、特に、切換弁４４の切換え量だけに依存することなく、可変絞り５４を介して、アームシリンダ６を操作するアーム用操作装置２６の操作量に応じて連通路４０を流れる流量を制御できる。例えば、アームクラウド操作時に、アーム用操作装置２６の操作量が比較的小さいときには、パイロット管路２６ａ、制御管路５５を介して可変絞り５４に与えられる制御圧が小さく、これに応じて可変絞り５４の開口量が比較的小さくなる。この小さな開口量を介して比較的少ない流量が連通路４０からアームシリンダ６のボトム側室６ａに供給される。これにより、増速状態にあるアームシリンダ６の速度を比較的緩やかにすることができる。また、アームクラウド操作時に、アーム用操作装置２６の操作量が比較的大きくなると、可変絞り５４に与えられる制御圧が大きくなり、これに応じて可変絞り５４の開口量が大きくなる。この大きな開口量を介して多くの流量が連通路４０からアームシリンダ６のボトム側室６ａに供給される。これにより、増速状態にあるアームシリンダ６の速度を速くすることができる。
【００８６】
すなわち、アーム用操作装置２６の操作量に応じてアームシリンダ７の増速を実現でき、オペレータの操作感覚に合うようにこのアームシリンダ７を円滑に増速させアームクラウド操作を実施させることができる。
【００８７】
図５は本発明の第４実施形態を示す回路図である。
【００８８】
この第４実施形態は特に、第１操作装置であるブーム用操作装置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た構成にしてある。この第２流量制御手段は、例えば、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とを連絡する主管路２９ｂに一端を接続され、他端を切換弁５７に接続される分岐管路５６と、この分岐管路５６中に設けた可変絞り５９と、一端がブーム操作系のパイロット管路２５ａに接続され、他端が可変絞り５９に接続される制御管路６０とを含む構成にしてある。
【００８９】
また、切換弁５７は、タンク通路４２中に介設されるとともに、分岐管路５６と連通路４０との接続部分に介設されるようになっている。
【００９０】
さらに、切換弁５７の上流側に位置するタンク通路４２部分と、切換弁５７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。なお、同図５中、５８はアームシリンダ７のボトム圧を検出する検出手段を構成する制御管路である。
【００９１】
その他の構成要素については前述した図４に示す第３実施形態と同等である。
【００９２】
このように構成した第４実施形態では、前述した図４に示す第３実施形態と同様の作用効果が得られる他、特に、ブームシリンダ６を操作するブーム用操作装置２５の操作量に応じても連通路４０を流れる流量を制御できる。例えばブーム上げ・アームクラウド複合操作時、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になり、切換弁５７が同図５の右位置に切換えられ、分岐管路５６と連通路４０とが切換弁５７を介して連通する状態にあって、ブーム用操作装置２５の操作量が比較的小さいときには、このブーム用操作装置２５の操作に伴ってパイロット管路２５ａ、制御管路６０を介して可変絞り５９に与えられる制御圧が比較的小さく、これに応じて可変絞り５９の開口量が比較的小さくなり、この小さな開口量を介して、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油のうちの比較的少ない流量を分岐管路５６、可変絞り５９、切換弁５７、逆止弁４１、連通路４０を経てアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給でき、これにより増速状態にあるアームシリンダ７の速度を比較的緩やかにすることが可能になる。
【００９３】
また、上述したブーム上げ・アームクラウド複合操作時、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になり、切換弁５７が同図５の右位置に切換えられている状態にあって、ブーム用操作装置２５の操作量が比較的大きいときには、このブーム用操作装置２５の操作に伴って可変絞り５９に与えられる制御圧が大きくなり、これに応じて可変絞り５９の開口量が大きくなり、この大きな開口量を介して、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油のうちの多くの流量を、分岐管路５６、可変絞り５９、切換弁５７、逆止弁４１、連通路４０を経てアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給でき、これにより増速状態にあるアームシリンダ７の速度を速くすることが可能となる。
【００９４】
すなわち、この第４実施形態では、アーム用操作装置２６の操作量と共に、ブーム用操作装置２５の操作量に応じてもアームシリンダ７の増速を実現でき、よりオペレータの操作感覚に合うようにこのアームシリンダ７を円滑に増速させ、アーム上げ・アームクラウド複合操作を実施させることができる。
【００９５】
なお、ブーム下げ・アームクラウド複合操作時、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になり、切換弁５７が図５の右位置に切換えられる状態にあって、ブーム用操作装置２５が操作されて、パイロット管路２５ｂ、制御管路６３を介して制御圧がパイロット式可変絞り６２に与えられると、このパイロット式可変絞り６２が開かれ、ブームシリンダ６のボトム側室６ａの圧油が主管路２９ａ、ブーム用方向制御弁２３、タンク通路４２、管路６１、パイロット式逆止弁６２を介してタンク４３に戻され、所望のブームシリンダ６の収縮動作、すなわちブーム下げ動作をおこなわせることができる。
【００９６】
またこの場合、ブーム操作系のパイロット管路２５ａはタンク圧となるので制御管路６０もタンク圧となり、可変絞り５９が閉じられるので、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に合流されることはない。
【００９７】
図６は本発明の第５実施形態を示す油圧回路図である。
【００９８】
この第５実施形態は特に、第１操作装置であるブーム用操作装置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流量制御手段が、例えば切換弁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とを含む構成にしてある。その他の構成要素については前述した図５に示す第４実施形態と同等である。
【００９９】
このように構成した第５実施形態も、図５に示す第４実施形態におけるのと同様に、ブームシリンダ６を操作するブーム用操作装置２５の操作量に応じて連通路４０を流れる流量を制御できる。
【０１００】
すなわち、ブーム上げ・アームクラウド複合操作時、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になり、切換弁６４が同図６の右位置に切換えられる直前の状態にあって、ブーム用操作装置２５の操作量が比較的小さいときには、このブーム用操作装置２５の操作に伴ってパイロット管路２５ａ、制御管路６５を介して切換弁６４の制御室に与えられる制御圧が比較的小さく、これにより切換弁６４の切換え量が少なく、この切換弁６４に含まれる可変絞り６４ａの開口量が比較的小さくなる。この小さな開口量を介して、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油のうちの比較的少ない流量を、分岐管路５６、切換弁６４の可変絞り６４ａ、逆止弁４１、連通路４０を経てアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給でき、これにより増速状態にあるアームシリンダ７の速度を比較的緩やかにすることが可能となる。
【０１０１】
また、ブーム用操作装置２５の操作量が比較的大きいときには、このブーム用操作装置２５の操作に伴って切換弁６４の制御室に与えられる制御圧が大きくなり、これに応じて切換弁６４の可変絞り６４ａの開口量が大きくなる。この大きな開口量を介して、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油のうちの多くの流量を、アームシリンダ７のボトム側室７ａの供給でき、これにより増速状態にあるアームシリンダ７の速度を速くすることが可能となる。
【０１０２】
このように構成した第５実施形態も、前述した第４実施形態におけるのと同様の作用効果が得られる。
【０１０３】
なお、この第５実施形態の場合、ブーム下げ・アームクラウド複合操作時には、アームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になり、切換弁６４が図６の右位置に切換えられる直前の状態となっていても、ブーム操作系のパイロット管路２５ａはタンク圧となるので、制御管路６５もタンク圧となり、切換弁６４の可変絞り６４ａが閉じられるので、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に合流されることはない。
【０１０４】
図７は本発明の第６実施形態を示す油圧回路図、図８は図７に示す第６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。
【０１０５】
これらの図７，８に示す第６実施形態は、第２油圧シリンダであるアームシリンダ７のボトム圧が所定圧以上の高圧になったときに、第１油圧シリンダであるブームシリンダ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ボトム圧検出器６６と、このボトム圧検出器６６から出力される信号に応じて切換弁４４を切換え制御するための制御信号を出力するコントローラ６８と、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４４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。
【０１０６】
また、アーム操作系のパイロット管路２６ａに、第２操作装置であるアーム用操作装置２６の操作量を検出し、電気信号を出力する第１操作量検出器、すなわちアームパイロット圧検出器６７を備えている。
【０１０７】
コントローラ６８は図８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６８ｂと、第１関数発生器６８ａ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８ｃとを含んでいる。
【０１０８】
その他の構成要素については、前述した図１に示す第１の実施形態と同等である。
【０１０９】
このように構成した第６実施形態では、特に、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を操作してパイロット管路２５ａにパイロット圧を供給し、図７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、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ブームシリンダ６のボトム側室６ａ、及びアームシリンダ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が共に伸長する方向に作動し、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【０１１０】
この複合操作の間、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４８はタンク圧となり、パイロット式逆止弁４７は閉じられた状態に保たれ、管路４６を介しての連通路４０とタンク４３との連通は阻止される。
【０１１１】
ここで、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８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。またこのとき仮に、アーム用操作装置２６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で検出される信号値が小さくなる。第１乗算器６８ｃでは、比較的小さな信号値どうしが掛け合わされ、その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。電気・油圧変換器６９は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４４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４４は図７に示す右位置に保持される。したがって、ブームシリンダ６の伸長動作の間、このブームシリンダ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。
【０１１２】
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８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。このときアーム用操作装置２６の操作量が大きくなると、アームパイロット圧検出器６７で検出される信号値が大きくなり、第２関数発生器６８ｂから第１乗算器６８ｃに出力される信号値は大きくなる。したがって、第１乗算器６８ｃでは、大きな信号値どうしが掛け合わされ、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。これに応じて電気・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４４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４４は図７の左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４４によって遮断され、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから主管路２９ａ、ブーム用方向制御弁２３、タンク通路４２に導かれた圧油が、逆止弁４１を介して連通路４０に供給される。この連通路４０から供給された圧油は、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、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の伸長方向の増速を実現し、アームクラウド操作速度を速くすることができる。
【０１１３】
このように構成した第６実施形態にあっても、前述した図１に示す第１実施形態におけるのと同様に、従来ではタンク４３に捨てられていたブームシリンダ６のロッド側室６ａの圧油を、アームシリンダ７の増速に有効に活用させることができ、作業の能率向上を実現できる。
【０１１４】
また、この第６実施形態では、コントローラ６８の第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の操作量に応じてアームシリンダ７の増速を実現でき、オペレータの操作感覚に合うようにこのアームシリンダ７を円滑に増速させ、アームクラウド操作を実施させることができる。
【０１１５】
図９は本発明の第７実施形態を示す油圧回路図、図１０は図９に示す第７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。
【０１１６】
これらの図９，１０に示す第７実施形態は、第６実施形態で述べたと同様のボトム圧検出器６６と、電気・油圧変換器６９と、第１操作量検出器を構成するアームパイロット圧検出器６７とを備えるとともに、ブーム操作系のパイロット管路２５ａに、第１操作装置であるブーム用操作装置２５の操作量を検出し、電気信号を出力する第２操作量検出器、すなわちブームパイロット圧検出器７０を備えている。
【０１１７】
また、コントローラ６８は、前述した第６実施形態における第１関数発生器６８ａ、第２関数発生器６８ｂ、第１乗算器６８ｃとともに、第１操作装置であるブーム用操作装置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、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とを掛け合わせる第２乗算器６８ｅとを含んでいる。
【０１１８】
その他の構成要素については前述した図５に示す第４実施形態におけるのと同様である。
【０１１９】
このように構成した第７実施形態にあっても、前述した図５に示す第４実施形態、あるいは図７に示す第６実施形態と同等の作用効果が得られる他、特に、コントローラ６８の第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の操作量に応じてもアームシリンダ７の増速を実現でき、よりオペレータの操作感覚に合うように、このアームシリンダ７を円滑に増速させ、アーム上げ・アームクラウド複合操作を実現させることができる。
【０１２０】
なお、上記実施形態にあっては、第１油圧シリンダがブームシリンダ６から成り、第２油圧シリンダがアームシリンダ７から成っているが、第２油圧シリンダが前述した図１２に示すバケットシリンダ８から成っていてもよい。この場合には、バケットシリンダ８の増速を実現できる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
【発明の効果】
本願の各請求項に係る発明によれば、第１油圧シリンダと第２油圧シリンダのそれぞれのボトム側室に圧油が供給されて実施される複合操作時において、第２油圧シリンダのボトム圧が高くなった際、従来はタンクに捨てられていた第１油圧シリンダのロッド側室の圧油を第２油圧シリンダの伸長方向の増速に有効に活用でき、これらの第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダの複合操作を介して実施される作業の能率向上を実現できる。
【０１２３】
また、請求項４，５に係る発明によれば、第２油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧のときでも、第１油圧シリンダを収縮させる動作の場合には、第２油圧シリンダの増速を抑えることができ、第２油圧シリンダの増速を要しない所望の作業形態を維持できる。
【０１２４】
また、請求項６に係る発明によれば、第２油圧シリンダのボトム圧の高低に応じた流量を、連通路を介して第２油圧シリンダの増速に供給でき、増速時の第２油圧シリンダの急激な速度変化に伴うショックの発生を防止することができる。
【０１２５】
また、請求項７，８に係る発明によれば、第２油圧シリンダを操作する第２操作装置の操作量に応じて第２油圧シリンダの増速を実現でき、第２油圧シリンダを円滑に増速させることができる。
【０１２６】
また、請求項９，１０，１１に係る発明によれば、第１油圧シリンダを操作する第１操作装置の操作量に応じても第２油圧シリンダの増速を実現でき、第２油圧シリンダを円滑に増速させることができる。
【０１２７】
また、請求項１２に係る発明によれば、電気制御による第２油圧シリンダの増速を実現させることができる。
【０１２８】
また、請求項１３に係る発明によれば、電気制御するものにあって、第２操作装置の操作量に応じて第２油圧シリンダの増速を実現でき、第２油圧シリンダを円滑に増速させることができる。
【０１２９】
また、請求項１４に係る発明によれば、電気制御するものにあって、第１操作装置の操作量に応じても第２油圧シリンダの増速を実現でき、第２油圧シリンダを円滑に増速させることができる。
【０１３０】
また、請求項１６に係る発明によれば、ブームシリンダとアームシリンダのそれぞれのボトム側室に圧油が供給されて実施されるブーム上げ・アームクラウド複合操作時に、アームシリンダのボトム圧が高くなった際、従来はタンクに捨てられていたブームシリンダのロッド側室の圧油をアームシリンダの伸長方向の増速、すなわちアームクラウドの増速に有効に活用でき、このブーム上げ・アームクラウド複合操作を介しておこなわれる土砂の掘削作業等を能率良くおこなうことができる。
【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実施形態におけるパイロット圧特性及びシリンダ流量特性を示す特性図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す油圧回路図である。
【図６】本発明の第５実施形態を示す油圧回路図である。
【図７】本発明の第６実施形態を示す油圧回路図である。
【図８】図７に示す第６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。
【図９】本発明の第７実施形態を示す油圧回路図である。
【図１０】図９に示す第７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。
【図１１】従来の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
【図１２】図１１に示す油圧駆動装置が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。
【図１３】従来の油圧駆動装置におけるパイロット圧特性およびシリンダ圧特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１      走行体
２    旋回体
３    ブーム
４    アーム
５    バケット
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
８    バケットシリンダ
９    矢印
１０  矢印
１１  矢印
１２  矢印
１３  矢印
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（第１方向制御弁）
２４  アーム用方向制御弁（第２方向制御弁）
２５  ブーム用操作装置（第１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（第２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
３１    アームクラウド時のパイロット圧
３２    ブーム上げ時のパイロット圧
３３    アームシリンダボトム圧
３４    ブームシリンダロッド圧
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
４４    切換弁（連通制御手段）
４５    制御管路（検出手段）〔連通制御手段〕
４６    管路
４７    パイロット式逆止弁（開閉弁）
４８    制御管路
４９    ブームシリンダロッド流量
５０    アームシリンダボトム流量
５１    従来のアームシリンダボトム流量
５２    切換弁（連通制御手段）
５３    可変絞り
５４    可変絞り（第１流量制御手段）
５５    制御管路（第１流量制御手段）
５６    分岐管路（連通制御手段）
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）
５９    可変絞り（第２流量制御手段）
６０    制御管路（第２流量制御手段）
６１    バイパス管路
６２    パイロット逆止弁（開閉弁）
６３    制御管路
６４    切換弁（連通制御手段）
６４ａ  可変絞り（第２流量制御手段）
６５    制御管路（第２流量制御手段）
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（第１操作量検出器）
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（連通制御手段）
７０    ブームパイロット圧検出器（第２操作量検出器）
【図１】
0004562948.tif 000002
【図２】
0004562948.tif 000003
【図３】
0004562948.tif 000004
【図４】
0004562948.tif 000005
【図５】
0004562948.tif 000006
【図６】
0004562948.tif 000007
【図７】
0004562948.tif 000008
【図８】
0004562948.tif 000009
【図９】
0004562948.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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