(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧アクチュエータ群をグループ分けし、両グループを共通のポンプの吐出油で駆動する回路構成をとる場合に、統一ブリードオフ弁のフェール時に、リリーフによる発熱を防止しながら油圧アクチュエータの作動を確保する。【解決手段】油圧アクチュエータ群を二つのグループＡ,Ｂに分けるとともに、第１及び第２両油圧ポンプ７,８の吐出ライン１５,１６に統一ブリードオフ弁２７,２８を設ける。一方、両グループＡ,Ｂの各コントロールバルブ１〜３,４〜６にセンターバイパス通路２１,２２を設けるとともに、これらをタンデムにつないでセンターバイパスライン２３,２４を構成し、このセンターバイパスライン２３,２４に、統一ブリードオフ弁２７,２８の作動停止時に自動的に切換わってセンターバイパスライン２３,２４を開くバイパスカット弁３５,３６を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の要件を具備することを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
(ｉ)  操作手段によって切換操作される複数のコントロールバルブと、このコントロールバルブによって個別に制御される複数の油圧アクチュエータが複数のグループに分けられ、各グループに共通の油圧ポンプの吐出油が供給される状態を有すること。
(ｉｉ)  上記操作手段の操作による制御手段からの信号に基づいてグループごとに統一ブリードオフ作用を行なう統一ブリードオフ弁が設けられていること。
(ｉｉｉ)  各グループにおいて、各コントロールバルブにセンターバイパス通路が設けられるとともに、このセンターバイパス通路同士がタンデムに接続されてアンロード作用を行なうセンターバイパスラインが構成されていること。
(ｉｖ)  上記センターバイパスラインの最下流側に、センターバイパスラインを開閉するバイパスカット弁が設けられていること。
(ｖ)  上記バイパスカット弁は、制御手段からの信号に基づいて切換わり作動する自動切換弁として構成され、上記統一ブリードオフ弁の作動停止状態でセンターバイパスラインを開くように構成されていること。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械の油圧制御装置において、左右のクローラを駆動する走行モータが互いに別グループに属するように油圧アクチュエータ群がグループ分けされるとともに、両グループに対する油の供給を制御する流路切換弁が設けられ、この流路切換弁は、同じグループに属する走行用コントロールバルブと他の油圧アクチュエータ用のコントロールバルブの同時操作時に、両グループに共通の油圧ポンプの吐出油が供給される同時操作位置にセットされるように構成されたことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の作業機械の油圧制御装置において、バイパスカット弁は、各グループのセンターバイパスラインを同時に開閉する共通の一つの弁として構成されたことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の作業機械の油圧制御装置において、バイパスカット弁は、統一ブリードオフ弁と共通の信号に基づいて切換わり作動し、統一ブリードオフ弁の作動停止状態で開くように構成されたことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の作業機械の油圧制御装置において、バイパスカット弁は、最下流側のコントロールバルブにサブスプールとして組み込まれたことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の作業機械の油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば油圧ショベルにおいて、ポンプから吐出された油の一部(余剰分)をタンクに戻すブリードオフ制御が行なわれる。
【０００３】
このブリードオフ制御は、一般的にはアクチュエータごとに設けられたコントロールバルブにブリードオフ通路を設け、このブリードオフ通路の開口面積を操作手段の操作量に応じて変化させることによって行なわれる。
【０００４】
ところが、このブリードオフ通路を設ける分、コントロールバルブがスプール軸方向に長くなるため、コスト面及び実機への組み込みの面で不利となる。
【０００５】
そこで従来、各コントロールバルブのブリードオフ通路を無くする一方、複数のコントロールバルブ(油圧アクチュエータ)に対して共通の統一ブリードオフ弁を設ける技術が提案されている。
【０００６】
また、この統一ブリードオフ方式において、統一ブリードオフ弁として油圧パイロット弁を用い、コントローラによって制御される電磁比例弁の二次圧でこの統一ブリードオフ弁を制御する電子制御方式が公知となっている(たとえば特許文献１参照)。
【０００７】
この電子制御方式によると、操作量に応じたパイロット圧を直接、統一ブリードオフ弁に送る油圧制御方式と比較して、制御の自由度が高い等の利点を有する。
【特許文献１】特開平１１−３０３８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、統一ブリードオフ制御方式では、統一ブリードオフ弁がフェールするとアクチュエータの作動に支障を来たすという問題がある。
【０００９】
たとえば、同弁について中立状態で油をブロックする構成とすると、フェール時に、全コントロールバルブが中立状態(アクチュエータを動かさない状態)の場合にリリーフ弁が働くため、このリリーフによる発熱が避けられない。
【００１０】
逆に、統一ブリードオフ弁を中立状態でアンロードする構成とすると、常時アンロード状態となるため、アクチュエータの作動が不能となり、機械の動きが止まってしまう。
【００１１】
とくに電子制御方式をとる場合、電磁比例弁そのものの故障や、コントローラから電磁比例弁に制御信号を送る信号系の断線といった制御系の異常から統一ブリードオフ弁のフェールが発生する可能性が高いため、上記問題が深刻となる。
【００１２】
一方、油圧ショベルにおいては、各油圧アクチュエータの必要流量や複合操作関係等を考慮してポンプ総流量を各アクチュエータに合理的に振り分けるため、アクチュエータ群を二つのグループに分け、両グループを別ポンプで駆動する構成がとられる。
【００１３】
この場合、クローラ式の下部走行体を駆動する左右の走行モータ(油圧モータ)は互いに別グループに属し、基本的には別々のポンプで駆動される。
【００１４】
ここで、たとえば二台の油圧ポンプの吐出油を二つのグループに振り分ける構成をとる場合に、第１グループ内の走行用とアタッチメント用の両コントロールバルブが同時に操作されたとき(以下、同時操作時という)に、必要流量を確保するために両ポンプの吐出油を合流させて両グループに分配する状態に切換えるのが望ましい。
【００１５】
そこで、ポンプ吐出側に流路切換弁を設け、同時操作時にはこの流路切換弁により両ポンプの吐出油を合流させて両グループに分配する状態に切換えるようにしている。
【００１６】
従って、統一ブリードオフ制御方式をとる場合には、上記のような回路構成をも考慮して統一ブリードオフ弁のフェール時の問題に対処する必要がある。
【００１７】
そこで本発明は、油圧アクチュエータ群をグループ分けし、必要に応じて両グループを共通のポンプの吐出油で駆動する回路構成をとる場合に、統一ブリードオフ弁のフェール時に、リリーフによる発熱を防止しながら油圧アクチュエータの作動を確保することができる作業機械の油圧制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１の発明は、次の要件を具備するものである。
【００１９】
(ｉ)  操作手段によって切換操作される複数のコントロールバルブと、このコントロールバルブによって個別に制御される複数の油圧アクチュエータが複数のグループに分けられ、各グループに共通の油圧ポンプの吐出油が供給される状態を有すること。
【００２０】
(ｉｉ)  上記操作手段の操作による制御手段からの信号に基づいてグループごとに統一ブリードオフ作用を行なう統一ブリードオフ弁が設けられていること。
【００２１】
(ｉｉｉ)  各グループにおいて、各コントロールバルブにセンターバイパス通路が設けられるとともに、このセンターバイパス通路同士がタンデムに接続されてアンロード作用を行なうセンターバイパスラインが構成されていること。
【００２２】
(ｉｖ)  上記センターバイパスラインの最下流側に、センターバイパスラインを開閉するバイパスカット弁が設けられていること。
【００２３】
(ｖ)  上記バイパスカット弁は、制御手段からの信号に基づいて切換わり作動する自動切換弁として構成され、上記統一ブリードオフ弁の作動停止状態でセンターバイパスラインを開くように構成されていること。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、請求項１記載の作業機械の油圧制御装置において、左右のクローラを駆動する走行モータが互いに別グループに属するように油圧アクチュエータ群がグループ分けされるとともに、両グループに対する油の供給を制御する流路切換弁が設けられ、この流路切換弁は、同じグループに属する走行用コントロールバルブと他の油圧アクチュエータ用のコントロールバルブの同時操作時に、両グループに共通の油圧ポンプの吐出油が供給される同時操作位置にセットされるように構成されたものである。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、バイパスカット弁は、各グループのセンターバイパスラインを同時に開閉する共通の一つの弁として構成されたものである。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、バイパスカット弁は、統一ブリードオフ弁と共通の信号に基づいて切換わり作動し、統一ブリードオフ弁の作動停止状態で開くように構成されたものである。
【００２７】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、バイパスカット弁は、最下流側のコントロールバルブにサブスプールとして組み込まれたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、統一ブリードオフ弁のフェール時に、ポンプ吐出油がセンターバイパスラインを通じてアンロードするため、統一ブリードオフ弁を中立ブロックとした場合でもリリーフ作動による発熱を防止できる。
【００２９】
しかも、センターバイパスラインによるアンロード作用のため、コントロールバルブが操作されると、そのセンターバイパス通路が閉じてアンロード作用が停止し、アクチュエータに油が供給される。このため、アクチュエータ作動を確保することができる。
【００３０】
ここで、たとえば第１、第２の二つのグループがあり、この両グループに共通のポンプ吐出油を分配する状態(請求項２では同時操作によって流路切換弁が同時操作位置にセットされた状態)において、第１グループの全コントロールバルブが中立であると、ポンプ吐出油が第１グループのセンターバイパスラインを通じてアンロードされるため、第２グループのアクチュエータが作動しなくなるという問題が生じる。
【００３１】
この点、本発明によると、センターバイパスラインの最下流側にバイパスカット弁を設けているため、上記の例でいうと、第１グループ側のセンターバイパスラインをバイパスカット弁で閉じることにより、第２グループへの油の供給を確保することができる。
【００３２】
すなわち、アクチュエータ群を複数のグループに分け、各グループに共通のポンプ吐出油を供給する状態を有する回路構成を前提として、統一ブリードオフ弁による統一ブリードオフ制御方式をとりながら、同弁のフェール時のリリーフ発熱を防止でき、しかもフェール時及び正常時の双方でアクチュエータの作動を確保することができる。
【００３３】
しかも、バイパスカット弁を、制御手段からの信号に基づいて切換わり作動する自動切換弁として構成したから、切換え忘れや切換えミスがなく、センターバイパスラインの適正な開閉制御が確実に行なわれる。
【００３４】
この場合、請求項３の発明によると、バイパスカット弁を、各グループのセンターバイパスラインを同時に開閉する共通の一つの弁として構成したから、複数のグループに対してバイパスカット弁が一つですむ。このため、回路構成が簡単となり、コスト等の点で有利となる。
【００３５】
また、請求項４の発明によると、バイパスカット弁が、統一ブリードオフ弁と共通の信号に基づいて切換わり作動するため、すなわち、統一ブリードオフ弁とバイパスカット弁が連動するため、統一ブリードオフ弁のフェール時にポンプ吐出油を確実にアンロードさせることができる。
【００３６】
請求項５の発明によると、バイパスカット弁を最下流側のコントロールバルブにサブスプールとして組み込んでいるため、省スペースとなるとともに管路構成が簡単となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。
【００３８】
以下の各実施形態においては、油圧ショベルを適用対象としている。
【００３９】
第１実施形態(図１,２参照)
この実施形態においては、油圧アクチュエータ群が、右走行モータとバケットシリンダとブームシリンダ(図示しない)、及びこれらを個別に作動制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ１,２,３が属する第１グループＡと、左走行モータと旋回モータとアームシリンダ(図示しない)、及びこれらを個別に作動制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ４,５,６が属する第２グループＢとに分けられ、基本的には第１油圧ポンプ７によって第１グループＡ、第２油圧ポンプ８によって第２グループＢの各アクチュエータが駆動される。９〜１４は各コントロールバルブ１〜６を操作する操作手段としてのリモコン弁である。
【００４０】
ここで、同じグループに属する走行用と他の油圧アクチュエータ用の二つ(または三つ)のコントロールバルブが同時に操作される同時操作時に、必要流量を確保することを目的として、両油圧ポンプ７,８の吐出ライン１５,１６に、パイロット圧源１７によって駆動される油圧パイロット式の流路切換弁１８が設けられている。
【００４１】
この流路切換弁１８は、通常位置イと同時操作位置ロとを有し、通常位置イでは、第１油圧ポンプ７の吐出油が右走行モータを含む第１グループＡに、第２油圧ポンプ８の吐出油が左走行モータを含む第２グループＢにそれぞれ供給される。
【００４２】
これに対し、同時操作時には、操作信号に基づくコントローラ１９からの信号Ｓに基づいて電磁比例式の切換制御弁２０から流路切換弁１８にパイロット圧が供給されることによって同弁１８が通常位置イから同時操作位置ロに切換わる。
【００４３】
この状態では、第１及び第２両油圧ポンプ７,８の吐出油が合流して両グループＡ,Ｂに分配供給される。
【００４４】
両グループＡ,Ｂにおいて、各コントロールバルブ１〜３,４〜６にはセンターバイパス通路２１…,２２が設けられ、グループごとにこのセンターバイパス通路２１…,２２…同士が、走行用コントロールバルブ１,４を最上流側としてタンデムに接続されてセンターバイパスライン２３,２４が構成されている。
【００４５】
このセンターバイパスライン２３,２４は、第１グループＡでは上流側が流路切換弁１８を介して第１油圧ポンプ７の吐出ライン１５に、第２グループＢでは上流側が第２油圧ポンプ８の吐出ライン１６に直接、それぞれ接続されるとともに、下流側がともにタンクＴに接続されている。
【００４６】
一方、両油圧ポンプ７,８の吐出ライン１５,１６とタンクＴとの間に統一ブリードオフ管路２５,２６が設けられ、同管路２５,２６に、各グループについて一括してリモコン弁操作量に応じたブリードオフ制御を行なうための油圧パイロット式の統一ブリードオフ弁２７,２８が設けられている。
【００４７】
この統一ブリードオフ弁２７,２８は、開口面積が最大となるアンロード位置イと、開口面積が０になるブロック位置ロとを有し、この両位置イ,ロ間でブリードオフ制御を行なう。
【００４８】
また、この統一ブリードオフ弁２７,２８においては、非作動(中立)位置としてのフェールセーフ位置ハが設けられ、このフェールセーフ位置ハでアンロード通路が全閉(＝開口面積０の中立ブロック)の状態となるように構成されている。
【００４９】
この統一ブリードオフ弁２７,２８のパイロットライン２９,３０には、コントローラ１９によって制御される電磁比例弁３１,３２が設けられ、この電磁比例弁３１,３２の二次圧が統一ブリードオフ弁２７,２８のパイロットポートにパイロット圧として供給される。３３,３４は両電磁比例弁３１,３２の一次圧源である。
【００５０】
また、両センターバイパスライン２３,２４の最下流側に、電磁比例弁３１,３２の二次圧をパイロット圧として入力される油圧パイロット式のバイパスカット弁３５,３６が設けられている。
【００５１】
このバイパスカット弁３５,３６は、パイロット圧の入力がないとき、つまり電磁比例弁３１,３２から二次圧が出ていないときに図示のアンロード位置イとなり、パイロット圧の入力時にブロック位置ロに切換わる。
【００５２】
ここで、電磁比例弁３１,３２から二次圧が出ていないときとは、統一ブリードオフ弁２７,２８がフェール状態にあるときを含み、この状態でバイパスカット弁３５,３６がアンロード位置イにセットされてセンターバイパスライン２３,２４が開く。
【００５３】
この構成において、正常時には、リモコン弁９〜１１,１２〜１４が操作されると、対応するコントロールバルブが作動して油圧アクチュエータが作動するとともに、操作信号に基づいてコントローラ１９から電磁比例弁３１,３２に信号が出力され、その二次圧により統一ブリードオフ弁２７,２８がアンロード位置イとブロック位置ロとの間で作動してブリードオフ流量が変化する。
【００５４】
また、電磁比例弁３１,３２の二次圧はバイパスカット弁３５,３６にも送られるため、同弁３５,３６がブロック位置ロにセットされる。
【００５５】
ところで、流路切換弁１８が同時操作位置ロにセットされると、両油圧ポンプ７,８からの吐出油が合流して両グループＡ,Ｂに分配供給される。
【００５６】
このとき、バイパスカット弁３５,３６がブロック位置ロにあってセンターバイパスライン２３,２４が閉じているため、たとえば第１グループＡのセンターバイパスライン２３によりポンプ吐出油がアンロードされて、第２グループＢのアクチュエータ作動ができなくなるというおそれがない。
【００５７】
一方、たとえばコントローラ１９と電磁比例弁３１,３２を結ぶ制御系の断線等の異常(フェール)が発生し、電磁比例弁３１,３２が制御不能になると、統一ブリードオフ弁２７,２８がフェールセーフ位置ハに切換わる。
【００５８】
この状態では、統一ブリードオフ弁２７,２８のアンロード通路が全閉となるため、フェール時にも両グループＡ,Ｂに対する油の供給が維持される。
【００５９】
この場合、両グループＡ,Ｂについてのブリードオフ作用は、各コントロールバルブ１〜６のセンターバイパス通路２１…,２２…によって行なわれる。
【００６０】
すなわち、統一ブリードオフ弁２７,２８のフェール時に、同弁２７,２８が閉じてアクチュエータ作動が確保されるとともに、各コントロールバルブ１〜６によってブリードオフ作用(アンロード作用)も確保される。
【００６１】
なお、各コントロールバルブ１〜６に必要かつ十分なブリードオフ機能を確保しようとすると、スプール軸方向長さが大きくなってコントロールバルブ１〜６が大型化するため、同バルブ１〜６のコンパクト化という、統一ブリードオフ弁２７,２８を設けたことの本来の目的が達成できなくなる。
【００６２】
そこで、各コントロールバルブ１〜６のスプールがストローク作動し始めるとすぐにセンターバイパス通路２１,２２が閉じ、その前後に統一ブリードオフ弁２７,２８のブリードオフ作用が開始されるようにコントロールバルブ１〜６及び統一ブリードオフ弁２７,２８の開口特性が設定される。
【００６３】
また、バイパスカット弁３５,３６は、上記センターバイパス通路２１,２２に合わせて、コントロールバルブ１〜６のスプールストローク初期に閉じるようにその開口特性が設定される。
【００６４】
この統一ブリードオフ弁２７,２８とバイパスカット弁３５,３６の開口特性を図２に示す。図２中、横軸はリモコン弁操作によるパイロット圧、つまりコントロールバルブ１〜６のスプールストロークを表す。
【００６５】
第２実施形態(図３参照)
以下の実施形態では、第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００６６】
第１実施形態では、統一ブリードオフ弁２７,２８を制御する電磁比例弁３１,３２の二次圧をそのままバイパスカット弁３５,３６のパイロット圧として用いる構成としたのに対し、第２実施形態においては、流路切換弁１８を制御する切換制御弁２０の二次圧Ｐｐをバイパスカット弁３５,３６のパイロット圧として用いる構成としている。
【００６７】
この場合、コントローラ１９には、電磁比例弁３１,３２に対する出力信号系の断線等の異常発生を電圧や電流の減少等に基づいて検出する異常検出部１９ａが設けられ、異常が検出されたときにコントローラ１９から切換制御弁２０への信号出力が停止して同切換弁２０の二次圧Ｐｐが低下する(０になる)ように構成されている。
【００６８】
この構成において、流路切換弁１８が同時操作位置ロに切換わったときに、バイパスカット弁３５,３６がブロック位置ロに切換わってセンターバイパスライン２３,２４が閉じる。このため、両油圧ポンプ７,８の吐出油が両グループＡ,Ｂに分配される状態で、アンロード作用を停止してアクチュエータ作動を確保することができる。
【００６９】
一方、統一ブリードオフ弁２７,２８にフェールが発生すると、前記のようにコントローラ１９からの切換制御弁２０への信号出力が停止して同切換弁２０の二次圧Ｐｐが低下するため、この二次圧Ｐｐで作動するバイパスカット弁３５,３６がアンロード位置イに戻り、センターバイパスライン２３,２４によるアンロード作用が行なわれる。
【００７０】
第３実施形態(図４参照)
第３実施形態においては、両グループＡ,Ｂのセンターバイパスライン２３,２４の最下流側に、両ライン２３,２４を一括して開閉する共通のバイパスカット弁３７が設けられている。
【００７１】
このバイパスカット弁３７は、第２実施形態と同様に切換制御弁２０の二次圧Ｐｐによって制御され、統一ブリードオフ弁２７,２８のフェール時にバイパスカット弁３７がブロック位置ロからアンロード位置イに切換わってアンロード作用が行なわれる。
【００７２】
この構成によると、第１及び第２両グループＡ,Ｂで一つのバイパスカット弁３７を共用するため、回路構成が簡単となり、コスト等の点で有利となる。
【００７３】
なお、バイパスカット弁３７を制御するパイロット圧として、第１実施形態と同様に電磁比例弁３１,３２の二次圧を用いる構成をとってもよい。
【００７４】
第４実施形態(図５参照)
第４実施形態においては、バイパスカット弁３８,３９が両グループＡ,Ｂの最下流側のコントロールバルブ３,６にサブスプールとして組み込まれ、電磁比例弁３１,３２の二次圧をパイロット圧として切換わり作動するように構成されている。
【００７５】
こうすれば、独立したバイパスカット弁が不要となるため、省スペースとなるとともに、管路構成が簡単となる。
【００７６】
ところで、上記各実施形態では、統一ブリードオフ弁２７,２８について中立状態でポンプ吐出油をブロックする構成としたが、中立状態でアンロード通路が開く構成とし、このアンロード通路をセンターバイパスライン２３,２４に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路構成図である。
【図２】第１実施形態における統一ブリードオフ弁とバイパスカット弁の開口特性を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す回路構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す回路構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ａ  第１グループ
Ｂ  第２グループ
１〜６  コントロールバルブ
７,８  油圧ポンプ
９〜１４  操作手段としてのリモコン弁
１８  流路切換弁
１９  制御手段を構成するコントローラ
２１,２２  コントロールバルブのセンターバイパス通路
２３,２４  センターバイパスライン
２７,２８  統一ブリードオフ弁
３１,３２  統一ブリードオフ弁を制御する電磁比例弁
３５,３６  バイパスカット弁
３７  両グループ共通のバイパスカット弁
３８,３９  最下流側のコントロールバルブにサブスプールとして組み込まれたバイパスカット弁
【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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