(57)【要約】【課題】複数の油圧ポンプのうち一つをアキュムレータの蓄圧源として兼用する構成を前提として、アキュムレータの蓄圧によるトルク消費を減らすとともに、蓄圧作用による他のポンプへの影響を抑える。【解決手段】第３ポンプ３のポンプライン１６に分配弁１７を介してアクチュエータライン１８と蓄圧ライン１９とを接続し、分配弁１７の蓄圧位置ロで第３ポンプ油をアキュムレータ回路Ｂと主回路Ａとにパラレルに供給する一方、蓄圧が完了状態で第３ポンプ油を主回路Ａのみに供給する構成とする。これを前提として、第１、第２ポンプ１，２のうちから高圧選択された圧油を減圧弁１２の一次側に導入してアキュムレータ１１の蓄圧に利用することにより、第３ポンプ３による蓄圧の機会を減らすようにした。【選択図】図１
2013036495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の油圧アクチュエータと、リモコン弁からのパイロット圧により作動して上記各油圧アクチュエータの作動を制御する複数のコントロールバルブとによって主回路を構成するとともに、この主回路の油圧源として複数の油圧ポンプを設け、かつ、上記リモコン弁のパイロット油圧源としてのアキュムレータを有するアキュムレータ回路を設けた建設機械の油圧回路において、上記複数の油圧ポンプのうち一つを上記アキュムレータの蓄圧源を兼ねる兼用ポンプとして定め、この兼用ポンプのポンプラインに、圧油を上記アキュムレータ回路と上記主回路とにパラレルに供給する蓄圧位置と上記アキュムレータ回路への供給を停止して主回路のみに供給する蓄圧停止位置とを備えた分配弁を設け、かつ、上記アキュムレータの蓄圧完了で閉じる蓄圧制御弁を上記分配弁と直列状態で上記アキュムレータ回路に設けるとともに、上記兼用ポンプ以外の油圧ポンプから高圧選択された圧油を上記分配弁と蓄圧制御弁との間に導入する補助蓄圧ラインを設けたことを特徴とする建設機械の油圧回路。
【請求項２】
上記蓄圧制御弁として、ポンプ圧を減圧して上記アキュムレータに供給する減圧弁を用いたことを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧回路。
【請求項３】
分配弁として油圧パイロット式の切換弁を用いるとともに、この分配弁のパイロットラインに、上記アキュムレータの圧力に応じて開閉作動する油圧パイロット式の開閉弁を設け、上記アキュムレータの蓄圧完了時に上記開閉弁を開いて上記パイロットラインをタンクに連通させることにより、上記分配弁を上記蓄圧停止位置に切換えるように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の油圧回路。
【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建設機械において、主回路の油圧ポンプをアキュムレータの蓄圧源として兼用するポンプ兼用型の油圧回路に関するものである。
に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプ兼用型の油圧回路として、特許文献１に示されているように、一つの油圧ポンプからの圧油を分配弁を介してアクチュエータ回路とアキュムレータ回路とにパラレルに供給し、アキュムレータの蓄圧完了で分配弁を切換えてアキュムレータへの圧油の供給を停止する構成のものが公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第２５７７８７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際の建設機械では、複数の油圧アクチュエータと、各油圧アクチュエータの作動を個別に制御する複数のコントロールバルブを複数のグループに分け、グループごとに別々の油圧ポンプで駆動し、かつ、全ポンプのトータルで馬力制御する構成がとられている。
【０００５】
たとえば油圧ショベルでは、左走行モータとそのコントロールバルブを含む第１グループと、右走行モータとそのコントロールバルブを含む第２グループと、残りの油圧アクチュエータとそのコントロールバルブを備えた第３グループに分け、各グループを第１、第２、第３の三台の油圧ポンプで駆動する構成がとられる。
【０００６】
この実機構成を前提として公知技術を実施する場合、たとえば第３ポンプを兼用ポンプとして機能させることになる。いいかえれば、第３ポンプのみがアキュムレータの蓄圧を担うことになる。
【０００７】
ところが、そもそも、蓄圧のためにわざわざ大容量の兼用ポンプの圧力を上げることで大きなトルクを消費するため、この蓄圧のためのトルク消費が頻繁に繰り返されることでエネルギーロスが大きくなる。
【０００８】
また、兼用ポンプ(第３ポンプ)のトルクが上がることで、トータルの馬力制御によって第１、第２ポンプの流量が減少するため、たとえば走行中(とくに登坂時)に蓄圧作用が行われると速度が低下し、蓄圧終了で速度が上がる等、ハンチングに似た現象が発生する。
【０００９】
このため、操作性及びオペレータの体感の面で好ましくない。
【００１０】
そこで本発明は、複数の油圧ポンプを備え、うち一つをアキュムレータの蓄圧源として兼用する構成を前提として、アキュムレータの蓄圧によるトルク消費を減らして省エネルギーを実現できるとともに、蓄圧作用による他のポンプへの影響を抑えることができる建設機械の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】
【００１１】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、複数の油圧アクチュエータと、リモコン弁からのパイロット圧により作動して上記各油圧アクチュエータの作動を制御する複数のコントロールバルブとによって主回路を構成するとともに、この主回路の油圧源として複数の油圧ポンプを設け、かつ、上記リモコン弁のパイロット油圧源としてのアキュムレータを有するアキュムレータ回路を設けた建設機械の油圧回路において、上記複数の油圧ポンプのうち一つを上記アキュムレータの蓄圧源を兼ねる兼用ポンプとして定め、この兼用ポンプのポンプラインに、圧油を上記アキュムレータ回路と上記主回路とにパラレルに供給する蓄圧位置と上記アキュムレータ回路への供給を停止して主回路のみに供給する蓄圧停止位置とを備えた分配弁を設け、かつ、上記アキュムレータの蓄圧完了で閉じる蓄圧制御弁を上記分配弁と直列状態で上記アキュムレータ回路に設けるとともに、上記兼用ポンプ以外の油圧ポンプから高圧選択された圧油を上記分配弁と蓄圧制御弁との間に導入する補助蓄圧ラインを設けたものである。
【００１２】
この構成によれば、兼用ポンプのみでなく、他の油圧ポンプの圧力(油圧アクチュエータを作動させることによって発生する圧力)をアキュムレータの蓄圧に利用できるため、兼用ポンプによる蓄圧の機会(回数または１回当たりの所要時間)を減らしてトルク消費を減少させ、省エネルギーを実現することができる。
【００１３】
また、兼用ポンプによる蓄圧の機会を減らすことで、他のポンプに対する影響、たとえば走行中に走行用ポンプの流量が変化することによるハンチング様の動き等を抑制することができる。
【００１４】
本発明において、上記蓄圧制御弁として、ポンプ圧を減圧して上記アキュムレータに供給する減圧弁を用いるのが望ましい(請求項２)。
【００１５】
このようにコンパクトかつ構造が簡単で安価な減圧弁を用いることにより、回路の小型化、コストダウンを実現することができる。
【００１６】
ところで、減圧弁は、他の弁と比較して、構造上、油の漏れが発生し易いという難点がある。このため、兼用ポンプ油を直接、減圧弁の一次側に導入する構成とすると、油漏れによるエネルギーロスが大きいという弊害が生じる。
【００１７】
この点、本発明によると、分配弁と蓄圧制御弁を直列に接続し、アキュムレータの蓄圧完了状態では兼用ポンプ油を分配弁でブロックする構成としているため、蓄圧制御弁として減圧弁を用いながら、減圧弁からの油の漏れを防止でき、この点でも省エネルギーとなる。
【００１８】
また、本発明においては、分配弁として油圧パイロット式の切換弁を用いるとともに、この分配弁のパイロットラインに、上記アキュムレータの圧力に応じて開閉作動する油圧パイロット式の開閉弁を設け、上記アキュムレータの蓄圧完了時に上記開閉弁を開いて上記パイロットラインをタンクに連通させることにより、上記分配弁を上記蓄圧停止位置に切換えるように構成するのが望ましい(請求項３)。
【００１９】
この構成によれば、アキュムレータの蓄圧完了に伴う分配弁の切換えを、開閉弁の作動による油圧制御のみによって自動的に行うことができる。すなわち、アキュムレータ圧力をセンサで検出し、コントローラで分配弁を制御する構成をとる場合等と比較して、制御のための構成が簡単でコストが安くてすみ、しかも制御の信頼性が高いものとなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、アキュムレータの蓄圧によるトルク消費を減らして省エネルギーを実現できるとともに、蓄圧作用による他のポンプへの影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の一部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図１，２によって説明する。
【００２３】
この回路においては、複数の油圧アクチュエータと、リモコン弁により操作されてコントロールバルブの作動を個別に制御する複数の油圧パイロット式のコントロールバルブとによって主回路Ａが構成されるとともに、この主回路Ａの油圧源として複数の油圧ポンプと、リモコン弁のパイロット油圧源を確保するためのアキュムレータ回路Ｂとが設けられている。
【００２４】
実施形態では、主回路Ａを構成する油圧アクチュエータ群とコントロールバルブ群が第１〜第３の三つのグループＡ１，Ａ２，Ａ３に分けられ、グループＡ１〜Ａ３ごとに油圧ポンプ(第１〜第３ポンプ)１，２，３が設けられている。
【００２５】
なお、ここでは説明を分かり易くするために、各グループＡ１〜Ａ３について一つずつの油圧アクチュエータ４，５，６とコントロールバルブ７，８，９を示している。また、コントロールバルブ７〜９を個別に制御するリモコン弁１０についても代表として一つだけ示している。
【００２６】
アキュムレータ回路Ｂは、アキュムレータ１１と、蓄圧蓄圧制御弁としての減圧弁１２とから成り、このアキュムレータ回路Ｂにリモコン弁１０の一次側が接続されている。１３はアキュムレータ１１と減圧弁１２との間に設けられた逆流防止用のチェック弁である。
【００２７】
減圧弁１２は、導入されるポンプ圧を減圧してアキュムレータ１１に送る減圧機能と、アキュムレータ圧力が設定値(蓄圧完了となる圧力)まで上昇したときに通路を閉じて圧油の供給を停止する蓄圧制御弁としての機能を果たす。
【００２８】
第１〜第３各ポンプ１〜３のうち第１及び第２両ポンプ１，２は、基本的には主回路用ポンプとして定められ、第１ポンプ１のポンプライン(第１ポンプライン)１４は第１グループＡ１に、第２ポンプ２のポンプライン(第２ポンプライン)１５は第２グループＡ２にそれぞれ接続されている。
【００２９】
これに対し、第３ポンプ３は、アキュムレータ１１の蓄圧源を兼ねる兼用ポンプとして定められ、そのポンプライン(第３ポンプライン)１６が、分配弁１７を介して、第３グループＡ３に圧油を供給するアクチュエータライン１８とアキュムレータ回路Ｂとに接続されている。
【００３０】
詳述すると、分配弁１７は、両側パイロットポート１７ａ，１７ｂに加えられるパイロット圧に応じて第１(中立)、第２、第３各位置イ，ロ，ハの間で切換わる油圧パイロット式切換弁として構成され、この分配弁１７の各位置イ〜ハで次の状態となる。
【００３１】
第１位置イ
第３ポンプライン１６に対しアキュムレータ回路Ｂが蓄圧ライン１９によって接続される一方、アクチュエータライン１８は遮断される。従って、第３ポンプ３からの油(以下、各ポンプ１〜３からの油を第１ポンプ油、第２ポンプ油、第３ポンプ油という)はアキュムレータ回路Ｂのみに供給される。
【００３２】
図１，２中、２０は蓄圧ライン１９に設けられたチェック弁である。
【００３３】
第２位置(蓄圧位置)ロ
第３ポンプライン１６に対し、アクチュエータライン１８とアキュムレータ回路Ｂの双方が接続される。従って、第３ポンプ油は第３グループＡ３とアキュムレータ回路Ｂとにパラレルに供給される。
【００３４】
すなわち、第３グループＡ３の油圧アクチュエータ６の駆動とアキュムレータ１１の蓄圧が同時に可能となる。
【００３５】
なお、分配弁１７の、アクチュエータライン１８及び蓄圧ライン１９に通じる両通路２１，２２に絞り２１ａ，２２ａが設けられ(図２のみに符号を付している)、この絞り２１ａ，２２ａにより、通常、第３ポンプ油がアキュムレータ回路Ｂよりもアクチュエータライン１８に多く流れるように流量調整される。
【００３６】
第３位置(蓄圧停止位置)ハ
第３ポンプライン１６に対し、アクチュエータライン１８は接続されたまま、アキュムレータ回路Ｂ(蓄圧ライン１９)が遮断される。
【００３７】
従って、アキュムレータ蓄圧作用は停止し、油圧アクチュエータ６のみが駆動可能となる。
【００３８】
この分配弁１７の入口側には絞り２３が設けられ、この絞り２３の前後の差圧によって分配弁１７が第２、第３両位置ロ，ハ間で切換わる。
【００３９】
すなわち、分配弁１７の片側のパイロットポート(第１パイロットポート)１７ａに絞り２３の入口側圧力、反対側のパイロットポート(第２パイロットポート)１７ｂに出口側圧力がそれぞれ導入され、絞り２３の前後差圧が一定以上に達すると、分配弁１７が第１位置イから第２位置ロに切換わるように構成されている。
【００４０】
また、第２パイロットポート１７ｂはパイロットライン２４を介してタンクＴに接続され、このパイロットライン２４に油圧パイロット式の開閉弁２５が設けられている。
【００４１】
この開閉弁２５は、アキュムレータ圧力とパイロットライン２４の圧力とが対向して導入され、アキュムレータ圧力が設定値(蓄圧完了値)に達すると、開閉弁２５が開いてパイロットライン２４がタンクＴに連通するように構成されている。
【００４２】
この状態では、分配弁１７の第２パイロットポート１７ｂに導入される圧力が低下するため、分配弁１７が第２位置ロから第３位置ハに切換わる。
【００４３】
ここまでの構成において、機械の運転開始前は、図１に示すように開閉弁２５が閉じ、分配弁１７が中立の第１位置イにある。
【００４４】
この状態で運転が開始され、絞り２３の前後差圧が一定値に達すると、分配弁１７が第２位置ロに切換わり、第３ポンプ油が第３グループＡ３の油圧アクチュエータ６とアキュムレータ回路Ｂとにパラレルに供給可能な状態となる。
【００４５】
従って、このときアキュムレータ１１の圧力が低ければ(蓄圧を必要とする状態であれば)、第３ポンプ油が減圧弁１２を介してアキュムレータ回路Ｂに導入され、アキュムレータ１１が蓄圧される。
【００４６】
この蓄圧作用によってアキュムレータ圧力が設定値まで回復すると、前記のように減圧弁１２が閉じてアキュムレータ１１の蓄圧作用が停止する一方、開閉弁２５が開いて分配弁１７が第３位置ハに切換わるため、第３ポンプ油の全量が第３グループＡ３の油圧アクチュエータ６に供給される。
【００４７】
ここで、アキュムレータ蓄圧時に、第３グループＡ３の油圧アクチュエータ６が非作動状態であれば、第３ポンプ油の多く(アキュムレータ蓄圧に用いられる以外の油)が第３グループＡ３のコントロールバルブ９のアンロード通路を通ってアンロードされる。
【００４８】
つまり、蓄圧のためだけに、大トルクを消費して大容量の第３ポンプ３の圧力を上げなければならず、これが頻繁に行われることで大きなエネルギーロスとなる。
【００４９】
また、第１、第２両ポンプ油により走行モータを駆動する走行時(とくに登坂時。このとき、通常、第３グループＡ３の油圧アクチュエータ６は非作動状態となる)に上記蓄圧／蓄圧停止が繰り返されると、トータルの馬力制御によってその都度第１、第２ポンプの流量が変化するため、走行速度が変動し、ハンチング様の動きが発生する。
【００５０】
この回路においては、このような問題を解消する手段として、第１、第２両ポンプ１，２のポンプライン１５，１６に補助蓄圧ライン２６，２７が分岐接続され、この補助蓄圧ライン２６，２７がそれぞれチェック弁２８，２９を介して減圧弁１２の一次側、すなわち蓄圧ライン１９に接続されている。
【００５１】
この構成によると、アクチュエータ作動によって第１、第２両ポンプ１，２の少なくとも一方に圧力が立っている状態では、そのポンプ圧(両ポンプ１，２ともに圧力が立っていれば高い方の圧力)が減圧弁１２で減圧されてアキュムレータ回路Ｂに導入される。
【００５２】
従って、この導入された圧力によりアキュムレータ１１の蓄圧作用が行われてアキュムレータ１１が蓄圧完了またはそれに近い状態となるため、それだけ第３ポンプ３による蓄圧の機会(回数または１回当たりの所要時間)を減らすことができる。
【００５３】
これにより、トルク消費を減少させ、省エネルギーを実現することができる。
【００５４】
また、第３ポンプ３による蓄圧作用が行われる機会を減らすことで、第１、第２両ポンプ１，２に対する影響、たとえば前記のように走行中に両ポンプ１，２の流量が変化することによるハンチング様の動き等を抑制することができる。
【００５５】
なお、第１、第２両ポンプ１，２からアキュムレータ１１に供給される油量そのものは、アキュムレータ１１の洩れを補償するだけの少量であるため、この両ポンプ１，２による蓄圧作用によって走行時の直進性が阻害されるおそれがない。
【００５６】
また、実施形態によると、次の効果を得ることができる。
【００５７】
(Ｉ)  アキュムレータ１１の蓄圧完了で閉じる蓄圧制御弁として、コンパクトかつ構造が簡単で安価な減圧弁１２を用いているため、回路の小型化、コストダウンを実現することができる。
【００５８】
ここで、減圧弁１２は、他の弁と比較して、構造上、油の漏れが発生し易いため、第３ポンプ油を直接、減圧弁１２の一次側に導入する構成とすると、油漏れによるエネルギーロスが大きいという弊害が生じる。
【００５９】
この点、実施形態では、分配弁１７と減圧弁１２を蓄圧ライン１９によって直列に接続し、アキュムレータ１１の蓄圧完了状態で分配弁１７が第３位置ハに切換わって第３ポンプ油を分配弁１７でブロックする構成としているため、蓄圧制御弁として減圧弁１２を用いながら、減圧弁１２からの油の漏れを防止でき、この点でも省エネルギーとなる。
【００６０】
(ＩＩ)  分配弁１７として油圧パイロット式の切換弁を用い、この分配弁１７のパイロットライン２４に、アキュムレータ圧力に応じて開閉作動する油圧パイロット式の開閉弁２５を設け、アキュムレータの蓄圧完了時に開閉弁２５を開いてパイロットライン２４をタンクＴに連通させることにより、分配弁１７を第３位置(蓄圧停止位置)ハに切換えるように構成したから、アキュムレータ１１の蓄圧完了に伴う分配弁１７の切換えを、開閉弁２５の作動による油圧制御のみによって自動的に行うことができる。すなわち、制御のための構成が簡単でコストが安くてすみ、しかも制御の信頼性が高いものとなる。
【００６１】
他の実施形態
(１)  蓄圧制御弁として、減圧弁１２に代えて、アキュムレータ圧力に応じて開閉する開閉弁のような減圧機能を持たない弁を用いてもよい。
【００６２】
(２)  分配弁１７として、電磁式の切換弁を用い、アキュムレータ圧力をセンサで検出し、コントローラで電磁切換式の分配弁を制御する構成をとってもよい。
【００６３】
(３)  上記実施形態では第３ポンプ３を兼用ポンプとして用いる構成をとったが、第１ポンプ１または第２ポンプ２を兼用ポンプとして用いる構成をとってもよい。
【００６４】
(４)  本発明はショベルのほか、ショベルを母体として構成される解体機や破砕機等、主回路の油圧源として複数の油圧ポンプを設け、かつ、リモコン弁のパイロット油圧源としてのアキュムレータを有するアキュムレータ回路を設けた建設機械に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ  主回路
Ａ１，Ａ２，Ａ３  主回路を構成する油圧アクチュエータのグループ
１  第１ポンプ
２  第２ポンプ
３  第３ポンプ
４，５，６  油圧アクチュエータ
７，８，９  コントロールバルブ
１０  リモコン弁
Ｂ  アキュムレータ回路
１１  アキュムレータ
１２  減圧弁
１５，１６，１７  各ポンプのポンプライン
１７  分配弁
２４  分配弁のパイロットライン
２５  開閉弁
２６  第１、第２ポンプ油をアキュムレータに導く補助蓄圧ライン
２８，２９  チェック弁
【図１】
2013036495.tif 000003
【図２】
2013036495.tif 000004