(57)【要約】  【課題】作動油の圧力損失を抑制した旋回型機械を提供する。  【解決手段】コントロールバルブ14により制御した作動油を、スイベルジョイント20を経て給排することで作動する走行モータ2L，2Rの前進回転時あるいは後進回転時のいずれかの場合には、切換弁77により作動油の流路を切換えて、スイベルジョイント20を経た走行モータ2L，2Rからの戻り油を、コントロールバルブ14をバイパスするバイパス油路33を経てタンク15に直接戻す。戻り油がコントロールバルブ14を経由する際の戻り回路での圧力損失をなくし、作動油の圧力損失を抑制できる。  【選択図】図１
2007032162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対的に旋回可能な一方の本体および他方の本体と、
一方の本体と他方の本体とのいずれか一方に設けられ、駆動により作動流体を吐出するポンプと、
一方の本体に設けられ、ポンプから吐出された作動流体を制御するコントロールバルブと、
このコントロールバルブをバイパスしてタンクに連通されたバイパス通路と、
一方の本体と他方の本体との旋回中心に設けられ、コントロールバルブと接続されたスイベルジョイントと、
他方の本体に設けられ、コントロールバルブにより制御された作動流体がスイベルジョイントを経て給排されることで作動する作動部と、
所定条件時には、スイベルジョイントを経た作動部からの戻り流体を、バイパス通路を経てタンクに直接戻すように流路を切換える切換部と
を具備したことを特徴とする旋回型機械。
【請求項２】
作動部としての流体圧アクチュエータの動作を操作する操作部を具備し、
切換部は、操作部から出力されたパイロット信号により操作されることでスイベルジョイントを経た流体圧アクチュエータからの戻り流体の流路を切換える切換弁である
ことを特徴とする請求項１記載の旋回型機械。
【請求項３】
切換部は、スイベルジョイントに一体に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の旋回型機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに相対的に旋回可能な一方の本体および他方の本体を備えた旋回型機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の旋回型機械として、例えば作業機械である油圧ショベルでは、走行モータにより走行可能な下部旋回体の上部に上部旋回体が旋回可能に設けられ、この上部旋回体には、キャブ、および、各種油圧シリンダにより作動する作業装置などがそれぞれ設けられている。
【０００３】
また、この上部旋回体には、作動油を貯留するタンク、作動油を吐出するポンプを駆動するエンジン、および、ポンプから吐出された作動油を方向および流量制御するコントロールバルブなどが搭載されている。さらに、この上部旋回体の旋回中心には、上部旋回体側のコントロールバルブから下部走行体の走行モータなどへと作動油を供給可能とするためのスイベルジョイントが設けられている。
【０００４】
そして、この油圧ショベルでは、ポンプ、コントロールバルブおよびスイベルジョイントを順次経由して走行モータへと作動油が供給されているとともに、走行モータからの戻り油は、スイベルジョイントおよびコントロールバルブを介してタンクへと戻される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−３２８５９９号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、油圧ショベルなどの走行系においては、走行中に作動油の流れにより発生する圧力損失が比較的大きい。
【０００６】
このため、このような油圧ショベルでは、走行速度の高速化を図る際に作動油の流量を増加させると、増大する圧力損失のために、出力が大きいエンジンが必要になるという問題点を有している。
【０００７】
また、損失したエネルギは熱に変換されるため、油圧回路の効率および全体のヒートバランス性能が良好でないという問題点もある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、作動流体の圧力損失を抑制した旋回型機械を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、互いに相対的に旋回可能な一方の本体および他方の本体と、一方の本体と他方の本体とのいずれか一方に設けられ、駆動により作動流体を吐出するポンプと、一方の本体に設けられ、ポンプから吐出された作動流体を制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブをバイパスしてタンクに連通されたバイパス通路と、一方の本体と他方の本体との旋回中心に設けられ、コントロールバルブと接続されたスイベルジョイントと、他方の本体に設けられ、コントロールバルブにより制御された作動流体がスイベルジョイントを経て給排されることで作動する作動部と、所定条件時には、スイベルジョイントを経た作動部からの戻り流体を、バイパス通路を経てタンクに直接戻すように流路を切換える切換部とを具備した旋回型機械である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の旋回型機械において、作動部としての流体圧アクチュエータの動作を操作する操作部を具備し、切換部が、操作部から出力されたパイロット信号により操作されることでスイベルジョイントを経た流体圧アクチュエータからの戻り流体の流路を切換える切換弁であるものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の旋回型機械において、切換部が、スイベルジョイントに一体に設けられているものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、所定条件時には切換部により流路を切換えて、スイベルジョイントを経た作動部からの戻り流体を、コントロールバルブをバイパスするバイパス通路を経てタンクに直接戻すため、戻り流体がコントロールバルブを経由する際の圧力損失をなくし、作動流体の圧力損失を抑制できる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、切換部を、流体圧アクチュエータの動作を操作する操作部から出力されたパイロット信号により操作されることでスイベルジョイントを経た流体圧アクチュエータからの戻り流体の流路を切換える切換弁とすることにより、切換部を安価に製造できるとともに、流体圧アクチュエータの動作に対応して戻り流体の流路を切換えできる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、切換部をスイベルジョイントに一体に設けることで、切換部とスイベルジョイントとをユニット化し、組付け性を向上できるとともに、省スペース化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図７を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図２および図３は旋回型機械としての作業機械である油圧ショベル１を示し、この油圧ショベル１は、作動部としての流体圧アクチュエータすなわち油圧モータである走行モータ2L，2Rにより走行面上を走行可能な一方の本体としての走行体である下部走行体３の上部に、旋回部４を介して他方の本体としての旋回体である上部旋回体５が旋回可能に設けられた旋回型機械本体としての作業機械本体６を有し、上部旋回体５の前部中央に作業装置７が作動可能に突設されている。
【００１７】
そして、上部旋回体５は、フレーム板部としての板状のフレーム底板11を備え、このフレーム底板11上には、燃料タンク12、オペレータの運転区間を覆うキャブ13、コントロールバルブ14およびタンク15が配設され、さらに、このタンク15の後方に冷却用のクーリングパッケージ16が配設され、このクーリングパッケージ16の側方に、作動油を吐出するポンプ17を駆動させるエンジン18、および、冷却用のファン19などがそれぞれ配設されている。さらに、フレーム底板11上の上部旋回体５の回転中心の位置には、スイベルジョイント20が配設されている。
【００１８】
また、フレーム底板11の外周縁部には、スカート部21が全周に亘って取付けられている。このフレーム底板11のスカート部21の上部には、コントロールバルブ14およびタンク15などを覆う図示されないサイドカバーと、エンジン18などを覆うリアカバー23と、これらサイドカバーおよびリアカバー23などとともにキャブ13を除くフレーム底板11の上部全体を覆うフード24とが設けられている。
【００１９】
そして、油圧ショベル１の内部構成を図１に示す。
【００２０】
走行モータ2L，2Rは、それぞれ一対のメイン油路31L1，31L2とメイン油路31R1，31R2とによりスイベルジョイント20を介してコントロールバルブ14およびポンプ17に連通されている。また、これら走行モータ2L，2R間には、これら走行モータ2L，2Rから漏れた作動油をドレンするドレン通路であるドレン油路Ｄが設けられている。このドレン油路Ｄは、コントロールバルブ14からタンク15へと戻し油を戻す戻し通路としての戻し油路32に接続されるか、または、直接タンク15に接続され、コントロールバルブ14をバイパスするバイパス通路としてのバイパス油路33に接続される。すなわち、走行モータ2L，2Rから漏れた作動油は、ドレン油路Ｄを経て、スイベルジョイント20を介してコントロールバルブ14を経由せずにバイパス油路33および戻し油路32を経てタンク15に直接連通されている。
【００２１】
また、キャブ13（図３）内には、作業機械本体６（図３）の進行方向を制御するための操向用の左走行用および右走行用の操作部としての走行レバー34L，34Rが設けられ、これら走行レバー34L，34Rは、フィルタ35を介してパイロットポンプ36からパイロット油の供給を受ける左走行用パイロットバルブ37Lおよび右走行用パイロットバルブ37Rがそれぞれ設けられている。これら走行用パイロットバルブ37L，37Rは、左走行用および右走行用のパイロット圧信号をコントロールバルブ14に対しそれぞれ出力する。
【００２２】
左走行用パイロットバルブ37Lの前進用出力ポート41LFおよび後進用出力ポート41LBは、左走行用パイロットライン42LF，42LBにより、コントロールバルブ14内に設けられた図示されない左走行用スプールの前進用パイロットポートおよび後進用パイロットポートにそれぞれ接続されている。
【００２３】
右走行用パイロットバルブ37Rの前進用出力ポート41RFおよび後進用出力ポート41RBは、右走行用パイロットライン42RF，42RBにより、コントロールバルブ14内に設けられた図示されない右走行用スプールの前進用パイロットポートおよび後進用パイロットポートにそれぞれ接続されている。
【００２４】
また、スイベルジョイント20は、図４に示されるように、略有底円筒状のハウジング44内に、略円柱状のロータ45が回転自在に挿入されている。
【００２５】
ハウジング44は、下部走行体３（図２）側に底部側が固定され、側面部に、接続ポート48L1，48L2，48R1，48R2、および、タンク用ポート49が穿設されている。さらに、このハウジング44の内周部には、各ポート48L1、48L2，48R1，48R2，49のそれぞれに対応して円環状の溝部51，52，53，54，55が設けられている。また、これら溝部51，52，53，54，55のそれぞれの上下には、ハウジング44とロータ45との間で液密性を保つ円環状のシール56がそれぞれ嵌着されている。
【００２６】
接続ポート48L1，48L2，48R1，48R2は、図１に示されるように、走行モータ2L，2R側にてメイン油路31L1，31L2とメイン油路31R1，31R2とにそれぞれ接続されている。
【００２７】
タンク用ポート49は、走行モータ2L，2R側にてドレン油路Ｄに接続されている。
【００２８】
図４に戻って、ロータ45は、ハウジング44内に位置するロータ本体58と、このロータ本体58の上部に一体に設けられハウジング44の上方に位置するロータ接続部59とを有している。
【００２９】
ロータ本体58は、略円柱状に形成され、ハウジング44の内周部に対向する外周部に、各溝部51，52，53，54，55に対応する円環状のロータ溝部61，62，63，64，65が設けられ、かつ、これらロータ溝部61，62，63，64，65のそれぞれに連通して、油路66，67，68，69，70（図１）が穿設されている。これら油路66，67，68，69，70のそれぞれは、ロータ接続部59に亘って連続してロータ接続部59を上下に貫通して設けられ、これら油路66，67，68，69，70のロータ接続部59の上側の開口が、図５に示されるように、それぞれコントロールバルブ14（図１）側に接続される接続ポート71L1，71L2，71R1，71R2およびタンク用接続ポート72となっている。
【００３０】
そして、ロータ溝部61，62，63，64，65は、ロータ45がハウジング44に対して任意に回転した状態で常に各溝部51，52，53，54，55に連通することで、接続ポート71L1，71L2，71R1，71R2，72と接続ポート48L1，48L2，48R1，48R2，49とを互いに常時連通させている。
【００３１】
ロータ接続部59は、偏平な略円柱状に形成され、内部に、タンク用接続ポート72と各接続ポート71L1，71L2，71R1，71R2とを連通する空間部75が設けられ、この空間部75内には、スプール76が摺動自在に設けられている。したがって、これらロータ接続部59とスプール76とにより、切換部としての切換弁77が構成されている。すなわち、この切換弁77は、スイベルジョイント20と一体に設けられている。
【００３２】
空間部75は、接続ポート71L1，71R2間、および、接続ポート71L2，71R1間をそれぞれ接続する接続部81，82と、これら接続部81，82間をタンク用接続ポート72に接続する接続空間部83とを備えている。また、空間部75には、取付凹部85，86が外周部に穿設され、これら取付凹部85，86のそれぞれには、筒状のパイロット接続用ポート部材87，88がそれぞれ取付けられ、これらパイロット接続用ポート部材87，88の外側の開口がパイロット接続用ポート89，90となっている。
【００３３】
パイロット接続用ポート89，90には、図１に示されるように、各走行用パイロットライン42LF，42RF間に接続された高圧選択弁としてのシャトル弁92と各走行用パイロットライン42LB，42RB間に接続された高圧選択弁としてのシャトル弁93がそれぞれ接続されている。
【００３４】
接続部81，82は、それぞれ細長直線状に形成され、接続空間部83は、これら接続部81，82間を連通するように、ロータ接続部59の平面視での中心部であるタンク接続用ポート72を経由してこれら接続部81，82に略直交する方向に細長直線状に設けられている。
【００３５】
スプール76は、接続空間部83の幅寸法に対応した直径寸法を有する細長略円柱状に形成され、パイロット接続用ポート部材87，88との間に取付けられたばね94，95により両端部がロータ接続部59の中心側へとそれぞれ付勢されている。また、このスプール76の軸方向中央部には、中心軸に向けて幅狭となるように切欠連通部96が全周に亘って切欠き形成されている。
【００３６】
したがって、スプール76は、シャトル弁92，93により高圧選択された各パイロットバルブ37L，37Rからのパイロット圧により、図５乃至図７に示されるように、中立位置では、接続部81の接続ポート71L1，71R2間および接続部82の接続ポート71L2，71R1間をそれぞれ遮断するとともに、接続部81および接続部82をタンク用接続ポート72に対して遮断し、図６に示される前進位置では、切欠連通部96により接続部81の接続ポート71L1，71R2間および接続部81と接続空間部83との間を連通させ、図７に示される後進位置では、接続部82の接続ポート71L2，71R1間および接続部82と接続空間部83との間を連通させる。
【００３７】
次に、上記一実施の形態の作用効果を説明する。
【００３８】
キャブ13に乗込んだオペレータが走行レバー34L，34Rを操作すると、この操作に対応して油圧ショベル１が走行する。
【００３９】
すなわち、走行レバー34L，34Rのいずれか一方、あるいはこれら走行レバー34L，34Rの双方を前進側に操作すると、この操作に伴って各走行用パイロットバルブ37L，37Rのいずれか一方、あるいは双方からパイロット圧信号が出力され、この出力されたパイロット圧信号がコントロールバルブ14の前進用パイロットポートに供給されて、各走行用スプールが前進側に移動する。
【００４０】
同時に、各走行用パイロットバルブ37L，37Rから出力されたパイロット圧信号は、シャトル弁92により高圧選択されてパイロット接続用ポート89からスプール76に供給され、図６に示されるように、ばね94が伸張しばね95が収縮してスプール76が前進位置へと移動し、接続ポート71L2，71R1が接続空間部83およびタンク用接続ポート72を介してバイパス油路33と連通する。
【００４１】
この結果、図１に示されるように、ポンプ17から吐出された作動油が、コントロールバルブ14の各走行用スプールを介して制御されて、接続ポート71L1，71R2から油路66，69および接続ポート48L1，48R2を介してメイン油路31L1，31R2により走行モータ2L，2Rに供給され、かつ、走行モータ2L，2Rからの戻り油がメイン油路31L2，31R1から接続ポート48L2，48R1、油路67，68および接続ポート71L2，71R1を介して、タンク用接続ポート72からバイパス油路33および戻し油路32を経てタンク15に直接戻されることで、走行モータ2L，2Rのいずれか一方、あるいは双方が油圧ショベル１の前進方向に回転する。
【００４２】
同様に、走行レバー34L，34Rのいずれか一方、あるいはこれら走行レバー34L，34Rの双方を後進側に操作すると、この操作に伴って各走行用パイロットバルブ37L，37Rのいずれか一方、あるいは双方からパイロット圧信号が出力され、この出力されたパイロット圧信号がコントロールバルブ14の後進用パイロットポートに供給されて、各走行用スプールが後進側に移動する。
【００４３】
同時に、各走行用パイロットバルブ37L，37Rから出力されたパイロット圧信号は、シャトル弁93により高圧選択されてパイロット接続用ポート90からスプール76に供給され、図７に示されるように、ばね95が伸張しばね94が収縮してスプール76が後進位置へと移動し、接続ポート71L1，71R2がバイパス油路33と連通する。
【００４４】
この結果、ポンプ17から吐出された作動油が、コントロールバルブ14の各走行用スプールを介して制御されて、接続ポート71L2，71R1から油路67，68および接続ポート48L2，48R1を介してメイン油路31L2，31R1により走行モータ2L，2Rに供給され、かつ、走行モータ2L，2Rからの戻り油がメイン油路31L1，31R2から接続ポート48L1，48R2、油路66，69および接続ポート71L1，71R2を介して、タンク用接続ポート72からバイパス油路33および戻し油路32を経てタンク15に直接戻されることで、走行モータ2L，2Rのいずれか一方、あるいは双方が前進時と反対方向、すなわち油圧ショベル１の後進方向に回転する。
【００４５】
さらに、走行レバー34L，34Rを互いに反対方向に操作すると、この操作に伴って各走行用パイロットバルブ37L，37Rからパイロット圧信号が出力され、コントロールバルブ14の前進用パイロットポートと後進用パイロットポートとのそれぞれに供給されて、各走行用スプールが前進側および後進側に移動し、かつ、シャトル弁92，93により高圧選択されたパイロット圧信号が各パイロット接続用ポート89，90からスプール76に供給され、図５に示されるように、スプール76が中立位置に保持され、接続ポート71L1，71L2，71R1，71R2のいずれもタンク用接続ポート72に接続されない。
【００４６】
この結果、ポンプ17から吐出された作動油が、コントロールバルブ14の各走行用スプールを介して制御されて、例えば接続ポート71L1，71R1から油路66，68および接続ポート48L1，48R1を介してメイン油路31L1，31R1により走行モータ2L，2Rに供給され、かつ、走行モータ2L，2Rからの戻り油がメイン油路31L2，31R2から接続ポート48L2，48R2、油路67，69および接続ポート71L2，71R2を介してコントロールバルブ14および戻し油路32を経てタンク15に戻されることで、走行モータ2L，2Rの一方が油圧ショベル１の前進方向に他方が油圧ショベル１の後進方向にそれぞれ回転して、油圧ショベル１が定位置で旋回すなわちスピンターンをする。
【００４７】
上述したように、上記一実施の形態によれば、所定条件時、すなわち走行モータ2L，2Rの前進回転時あるいは後進回転時のいずれかの場合には、切換弁77により作動油の流路を切換えて、スイベルジョイント20を経た走行モータ2L，2Rからの戻り油を、コントロールバルブ14をバイパスするバイパス油路33を経てタンク15に直接戻すため、戻り油がコントロールバルブ14を経由する際の戻り回路での圧力損失をなくし、作動油の圧力損失を抑制できる。
【００４８】
このため、油圧回路でのエネルギ損失が少なくなり、その分のエネルギを走行モータ2L，2Rによる油圧ショベル１の走行速度の高速化に充てることが可能となる。
【００４９】
また、大きなエンジン出力が必要なくなり、エネルギが変換される熱の発生も抑制できるので、油圧回路の効率および油圧ショベル１全体のヒートバランス性能を確保できる。
【００５０】
さらには、エンジン出力を抑制でき、放熱構造を簡略化できるので、油圧ショベル１の小型化にも容易に対応できる。
【００５１】
しかも、バイパス油路33は、各走行モータ2L，2Rから漏れた作動油をドレン油路Ｄからタンク15へとドレンする既設の油路であるから、この既設のバイパス油路33を有効に利用して、新たに配管などを増やすことなく上記の各効果を得ることができ、製造性を向上でき、かつ、製造コストを抑制できる。
【００５２】
そして、切換部として、走行モータ2L，2Rの動作を操作する走行レバー34L，34Rから出力されたパイロット圧信号により操作されることでスイベルジョイント20を経た走行モータ2L，2Rからの戻り油の流路を切換える切換弁77を用いることにより、切換部を安価に製造できるとともに、走行レバー34L，34Rで設定した走行モータ2L，2Rの動作に対応して戻り油の流路を切換弁77により切換えでき、例えば油圧ショベル１の走行速度の高速化などにも容易に対応できる。
【００５３】
また、切換弁77をスイベルジョイント20に一体に設けることで、切換弁77とスイベルジョイント20とをユニット化し、組付け性を向上できるとともに、省スペース化できる。
【００５４】
なお、上記一実施の形態において、下部走行体３を一方の本体、下部走行体３に対して旋回する上部旋回体５を他方の本体としたが、上部旋回体５を一方の本体、下部走行体３を他方の本体として各種部品の配置を入れ替えても、同様の作用効果を奏し得ることは言うまでもない。
【００５５】
また、コントロールバルブとポンプとを同じ本体側に設ける構成だけでなく、コントロールバルブと作動部とを同じ本体側に設ける構成とすることも可能である。
【００５６】
さらに、切換部としては、パイロット圧信号により切換えられる切換弁77以外にも、任意の構成を用いることが可能である。
【００５７】
そして、走行モータ2L，2Rを操作する操作部は、走行レバー34L，34Rの他に、例えば走行ペダルなど、任意の構成とすることができる。
【００５８】
また、走行モータ2L，2R以外の任意の走行系、流体圧アクチュエータの作動系、あるいは、流体圧アクチュエータ以外の作動部用の系にも対応させて用いることが可能である。この場合には、作動流体の流路を切換える所定条件および操作部などを、それぞれの系に対応させて適宜設定する。
【００５９】
さらに、油圧ショベル１などの作業機械だけでなく、互いに相対的に旋回する一方の本体と他方の本体とを有する任意の旋回型機械にも対応させて用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る旋回型機械の一実施の形態を示す流体圧回路図である。
【図２】同上旋回型機械を示す平面図である。
【図３】同上旋回型機械を示す側面図である。
【図４】同上旋回型機械のスイベルジョイントを示す縦断面図である。
【図５】同上旋回型機械の切換弁の中立位置を示す平面図である。
【図６】同上切換弁の前進位置を示す横断面図である。
【図７】同上切換弁の後進位置を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    旋回型機械としての油圧ショベル
2L，2R    作動部としての流体圧アクチュエータである走行モータ
３    一方の本体としての下部走行体
５    他方の本体としての上部旋回体
14    コントロールバルブ
15    タンク
17    ポンプ
20    スイベルジョイント
33    バイパス通路としてのバイパス油路
34L，34R    操作部としての走行レバー
77    切換部としての切換弁
【図１】
2007032162.tif 000003
【図２】
2007032162.tif 000004
【図３】
2007032162.tif 000005
【図４】
2007032162.tif 000006
【図５】
2007032162.tif 000007
【図６】
2007032162.tif 000008
【図７】
2007032162.tif 000009