(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の油圧アクチュエータを第１および第２両グループに分け、上記第１グループを第１油圧ポンプによって、上記第２グループを第２油圧ポンプによってそれぞれ駆動し、かつ、合流位置と合流解除位置との間で切換わる合流制御弁を、合流指令信号に基づき合流位置に切換えることにより、上記第２油圧ポンプの吐出油を上記第１油圧ポンプの吐出油に合流させて、上記第１グループ中の特定の油圧アクチュエータに供給するように構成された油圧作業機械の油圧回路において、合流制御手段を具備し、この合流制御手段は、上記合流時に、上記特定油圧アクチュエータに対する指令速度に応じて、上記合流油量を、指令速度が高いほど増加させる方向に制御するとともに、合流中に第２グループ中の油圧アクチュエータが操作されたときに合流制御弁を合流解除位置に切換えて合流を解除するように構成されたことを特徴とする油圧作業機械の油圧回路。
【請求項２】
請求項１記載の油圧作業機械の油圧回路において、合流制御弁として油圧パイロット式切換弁が用いられ、合流制御手段が、特定油圧アクチュエータに対する指令速度を検出する指令速度検出手段と、この指令速度検出手段によって検出された指令速度に応じた信号を出力するコントローラと、このコントローラの出力信号に応じて合流制御弁を制御する電磁比例弁とを具備することを特徴とする油圧作業機械の油圧回路。
【請求項３】
請求項１または２記載の油圧作業機械の油圧回路において、合流制御弁として、第１および第２両油圧ポンプの吐出油を合流させる合流ラインに、合流制御手段からの制御信号に基づいて合流位置と合流解除位置との間で切換わる合流切換弁が設けられるとともに、第２グループの各油圧アクチュエータを個別に制御するコントロールバルブを縦貫して設けられたバイパスラインの最下流に、バイパスラインをタンクに連通させる合流解除位置とタンクに対して遮断する合流位置との間で切換わるカット弁が設けられ、合流時に、上記合流制御手段により、上記合流切換弁およびカット弁がそれぞれ合流位置に向かって作動し、このときの合流切換弁およびカット弁の少なくとも一方の開度が制御されるように構成されたことを特徴とする油圧作業機械の油圧回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の油圧作業機械の油圧回路において、第１および第２両油圧ポンプとして可変容量ポンプが用いられるとともに、両油圧ポンプの吐出油量がそれぞれネガティブコントロール手段によって自動制御されるように構成され、合流制御手段が、合流時に、上記ネガティブコントロール手段に代わって第２油圧ポンプの吐出油量を制御し得るように構成されたことを特徴とする油圧作業機械の油圧回路。
【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油圧作業機械において二つの油圧ポンプの吐出油を必要に応じ合流させて大流量を要する油圧アクチュエータに供給するようにした油圧回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の好適例である油圧ショベルを例にとって従来の上記合流式の油圧回路とその問題点を説明する。
【０００３】
油圧ショベルの場合、油圧アクチュエータとして、掘削アタッチメントを構成するブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動する油圧シリンダ（第１および第２両ブームシリンダ、第１および第２両アームシリンダ、バケットシリンダ）と、旋回用油圧モータ、それに左右の走行用油圧モータが用いられる。
【０００４】
このアクチュエータ群は二つのグループに分けられ、この両グループのアクチュエータが基本的に別々の油圧ポンプによって駆動される。
【０００５】
たとえば、
第１グループ：  左走行モータ、第１ブームシリンダ、第２アームシリンダ、バケットシリンダ
第２グループ：  右走行モータ、第１アームシリンダ、第２ブームシリンダ、旋回モータ
とし、第１グループが第１油圧ポンプによって、第２グループが第２油圧ポンプによってそれぞれ駆動される。
【０００６】
また、油圧ショベルにおいては、バケットによる掘削／排土作用を高速で行う必要がある場合に、第２油圧ポンプの吐出油を第１油圧ポンプの吐出油に合流させてバケットシリンダに供給し、同シリンダを高速で作動させ得るように構成されている。
【０００７】
このような油圧ショベルの油圧回路構成を図７によって具体的に説明する。
【０００８】
同図においては、合流油を供給されるバケットシリンダＢｃ以外のアクチュエータの図示を省略し、これらの作動を個別に制御するコントロールバルブのみを示している。
【０００９】
１は可変容量形の第１油圧ポンプで、この第１油圧ポンプ１の吐出管路に油圧パイロット式の合流切換弁２が設けられ、この合流切換弁２の一方の出口ポートにタンクＴに通じるセンターバイパスライン３が接続されている。
【００１０】
このセンターバイパスライン３上に、上流側（図の下側）から順に、図示しないリモコン弁によって個別に操作される左走行モータ用、第１ブームシリンダ用、第２アームシリンダ用、バケットシリンダＢｃ用の油圧パイロット式の各コントロールバルブ４，５，６，７が設けられるとともに、最下流側に油圧パイロット式のカット弁８が設けられている。
【００１１】
また、このカット弁８のさらに下流側にネガティブコントロール手段としてのネガコン絞り９が設けられ、このネガコン絞り９の入口圧（以下、ネガコン圧という）Ｐｎ１がネガコンライン１０を通して第１油圧ポンプ１のレギュレータ１ａに導かれることによって同ポンプ１がネガティブコントロールされる。
【００１２】
すなわち、ネガコン圧Ｐｎ１が低ければタンク流量（ネガコン絞り９を経てタンクＴに戻る流量）が少なくてアクチュエータ所要流量が多いとしてポンプ吐出量を増加させ、逆にネガコン圧Ｐｎが高ければ上記タンク流量が多くてアクチュエータ所要流量が少ないとしてポンプ吐出量を減少させる制御が行われる。
【００１３】
合流切換弁２のもう一方の出口ポートには、油供給ライン１１が接続されて、その先端がカット弁８の入口側でバイパスライン３に接続され、この油供給ライン１１に、第１ブームシリンダ用、第２ブームシリンダ用、バケットシリンダ用の各コントロールバルブ５，６，７ごとに油を供給する分岐管路１２，１３，１４が接続されるとともに、左走行モータ用コントロールバルブ４の下流側でセンターバイパスライン３と油供給ライン１１が合流管路１５によって接続されている。１６は油供給ライン１１に設けられた第１グループ用のリリーフ弁である。
【００１４】
一方、第２グループについても基本回路は上記第１グループと同様に構成されている。
【００１５】
すなわち、可変容量形の第２油圧ポンプ１７の吐出管路にセンターバイパスライン１８が接続され、このセンターバイパスライン１８上に、上流側から順に、図示しないリモコン弁によって操作される右走行モータ用、第１アームシリンダ用、第２ブームシリンダ用、旋回モータ用の油圧パイロット式の各コントロールバルブ１９，２０，２１，２２が設けられるとともに、最下流側に、バイパスライン１８をタンクＴに対して連通させる合流解除位置ａと、タンクＴに対して遮断する合流位置ｂとの間で切換わる油圧パイロット式のカット弁２３が設けられている。
【００１６】
また、このカット弁２３のさらに下流側にネガコン絞り２４が設けられ、このネガコン絞り２４の入口圧（ネガコン圧）Ｐｎ２がネガコンライン２５を通して第２油圧ポンプ１７のレギュレータ１７ａに導かれることにより、同ポンプ１７が第１油圧ポンプ１同様にネガティブコントロールされる。
【００１７】
センターバイパスライン１８には、右走行モータ用コントロールバルブ１９の下流側とカット弁２３の上流側を短絡する形で油供給ライン２６が並列に接続され、この油供給ライン２６から、第１ブームシリンダ用、第２アームシリンダ用、旋回モータ用の各コントロールバルブ２０，２１，２２ごとに油を供給する分岐管路２７，２８，２９が接続されている。３０は油供給ライン２６に設けられた第２グループ用のリリーフ弁である。
【００１８】
また、第２油圧ポンプ１７の吐出管路には、右走行モータ用コントロールバルブ２０よりも上流側で合流ライン３１が分岐接続され、この合流ライン３１が合流切換弁２の一方の入口ポートに接続されている。
【００１９】
合流切換弁２は、合流解除（単流）位置ａと、合流位置ｂとを有し、図の合流解除位置ａでは第１油圧ポンプ１の吐出油のみがセンターバイパスライン３に供給される。
【００２０】
バケットシリンダＢｃ用のコントロールバルブ７を操作する図示しないバケット用リモコン弁からのリモコン圧Ｐｂは、パイロットライン３２または３３を通して同コントロールバルブ７のパイロットポートに送られ、コントロールバルブ７を切換える。
【００２１】
また、このリモコン圧Ｐｂは、合流時（運転中、常時でもよいし、オペレータのスイッチ操作等による合流操作時のみでもよい）に、シャトル弁３４を介して油圧パイロット式のハイドロ弁３５のパイロットポートに導かれ、このハイドロ弁３５が図の合流解除位置ａから合流位置ｂに切換わる。
【００２２】
すると、パイロット圧Ｐｉがハイドロ弁３５、合流切換弁用パイロットライン３６およびカット弁用パイロットライン３７を通して合流切換弁２および第２グループ用のカット弁２３の各パイロットポートに送られ、合流切換弁２およびカット弁２３がそれぞれ合流位置ｂに切換わる。
【００２３】
これにより、図７中破線で示すように、第２油圧ポンプ１７の吐出油が合流ライン３１、合流切換弁２、センターバイパスライン３、合流管路１５を通って合流点Ｋで第１油圧ポンプ１の吐出油と合流し、バケットシリンダ用コントロールバルブ７経由でバケットシリンダＢｃに供給されてバケットが高速で作動する。
【００２４】
なお、ハイドロ弁３５は反対側にもパイロットポートを有し、上記合流中に第２グループの右走行モータ用コントロールバルブ１９を除く各コントロールバルブ２０，２１，２２の少なくとも一つ（ブーム、アームまたは旋回）が操作されたときに、そのリモコン圧ＰａまたはＰｔにより合流解除位置ａに復帰して合流作用が停止するように構成されている。これにより、第２グループのアクチュエータの作動が保証される。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の油圧回路構成によると、合流時に、常に、第２油圧ポンプ１７の最大吐出量が第１油圧ポンプ１の吐出油と合流されるため、場合（機械や作業の種類、オペレータの好み等）によっては流量過剰となってバケットの作動が速くなり過ぎ、かえって操作性が悪くなる事態が発生していた。
【００２６】
そこで本発明は、合流油量を適量に制御して、合流油を供給されるアクチュエータの操作性を良くすることができる油圧作業機械の油圧回路を提供するものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、の油圧アクチュエータを第１および第２両グループに分け、上記第１グループを第１油圧ポンプによって、上記第２グループを第２油圧ポンプによってそれぞれ駆動し、かつ、合流位置と合流解除位置との間で切換わる合流制御弁を、合流指令信号に基づき合流位置に切換えることにより、上記第２油圧ポンプの吐出油を上記第１油圧ポンプの吐出油に合流させて、上記第１グループ中の特定の油圧アクチュエータに供給するように構成された油圧作業機械の油圧回路において、合流制御手段を具備し、この合流制御手段は、上記合流時に、上記特定油圧アクチュエータに対する指令速度に応じて、合流油量を、指令速度が高いほど増加させる方向に制御するとともに、合流中に第２グループ中の油圧アクチュエータが操作されたときに合流制御弁を合流解除位置に切換えて合流を解除するように構成されたものである。
【００２８】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、合流制御弁として油圧パイロット式切換弁が用いられ、合流制御手段が、特定油圧アクチュエータに対する指令速度を検出する指令速度検出手段と、この指令速度検出手段によって検出された指令速度に応じた信号を出力するコントローラと、このコントローラの出力信号に応じて合流制御弁を制御する電磁比例弁とを具備するものである。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、合流制御弁として、第１および第２両油圧ポンプの吐出油を合流させる合流ラインに、合流制御手段からの制御信号に基づいて合流位置と合流解除位置との間で切換わる合流切換弁が設けられるとともに、第２グループの各油圧アクチュエータを個別に制御するコントロールバルブを縦貫して設けられたバイパスラインの最下流に、バイパスラインをタンクに連通させる合流解除位置とタンクに対して遮断する合流位置との間で切換わるカット弁が設けられ、合流時に、上記合流制御手段により、上記合流切換弁およびカット弁がそれぞれ合流位置に向かって作動し、このときの合流切換弁およびカット弁の少なくとも一方の開度が制御されるように構成されたものである。
【００３０】
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、第１および第２両油圧ポンプとして可変容量ポンプが用いられるとともに、両油圧ポンプの吐出油量がそれぞれネガティブコントロール手段によって自動制御されるように構成され、合流制御手段が、合流時に、上記ネガティブコントロール手段に代わって第２油圧ポンプの吐出油量を制御し得るように構成されたものである。
【００３１】
上記構成によると、合流時に、合流制御手段により、第２油圧ポンプの吐出油の合流油量が、特定アクチュエータ（合流油を供給されるアクチュエータ）に対する指令速度に応じて制御され、この合流油量が、指令速度が高いほど多く、低いほど少なくなるため、特定アクチュエータの速度の変化の仕方がオペレータの要求に適応したものとなる。
【００３２】
このため、機械に応じて、あるいは作業の種類やオペレータの好み等に応じて、上記合流制御特性を設定しておくことにより、適正な速度でアクチュエータを作動させることができ、操作性が良いものとなる。
【００３３】
しかも、合流中に第２グループ中のアクチュエータが操作されたときには合流を解除し、第２グループのアクチュエータの作動を保証することができる。
【００３４】
この場合、請求項３の構成によると、合流制御弁として合流切換弁とカット弁が用いられ、合流時にこれらの少なくとも一方の開度が制御されることによって合流油量が制御される。
【００３５】
一方、請求項４の構成によると、ネガティブコントロール方式をとる油圧回路において、合流時に、第２油圧ポンプの吐出量が制御されることによって合流油量が制御される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００３７】
第１実施形態（図１〜図３参照）
この第１実施形態において、図７に示す従来回路と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００３８】
バケットシリンダＢｃ用のコントロールバルブ７を制御する図示しないバケット用リモコン弁が操作されると、そのレバー操作量に比例したリモコン圧（以下、バケットリモコン圧という）Ｐｂが、シャトル弁３４に接続された圧力センサ（指令速度検出手段）３８により検出されて、合流制御手段を構成するコントローラ３９に向けて出力される（図２参照）。
【００３９】
そして、コントローラ３９から、検出されたリモコン圧Ｐｂに比例した大きさの信号が電磁比例弁４０に送られる（図３参照）。
【００４０】
すると、同比例弁４０がバケットリモコン圧Ｐｂに応じた開度で開き、その開度に応じた二次圧が合流切換弁用パイロットライン４１およびカット弁用パイロットライン４２を通して合流切換弁２および第２グループ用のカット弁２３の各パイロットポートに送られることにより、合流切換弁２およびカット弁２３がそれぞれ合流位置ｂに向かって入力信号に応じたストロークで作動する。
【００４１】
これにより、第２油圧ポンプ１７の吐出油が合流ライン３１、合流切換弁２、センターバイパスライン３、合流管路１５を通って合流点Ｋで第１油圧ポンプ１の吐出油と合流し、バケットシリンダ用コントロールバルブ７経由でバケットシリンダＢｃに供給されてバケットが高速で作動する。
【００４２】
この場合、上記のように合流切換弁２およびカット弁２３がバケットリモコン弁の操作量に応じた量だけストローク作動し、バケットリモコン弁がフル操作されたときにのみ、第２油圧ポンプ１７の吐出量の全量が第１油圧ポンプ１の吐出量に合流する。
【００４３】
いいかえれば、リモコン弁のフル操作時以外は、カット弁２３および合流切換弁２によって第２油圧ポンプ１７からの合流油量が絞られる。
【００４４】
このため、合流時に常に第２油圧ポンプ１７の全吐出量が合流する構成をとった場合のように、機械や作業の種類、オペレータの好み等によっては合流油量が多過ぎてバケット作動が速くなり過ぎるという事態が発生するおそれがない。
【００４５】
しかも、合流油量が、バケットリモコン圧Ｐｂ、すなわち、オペレータによるバケット指令速度に応じて制御され、指令速度が高いほど多く、低いほど少なくなるため、バケットシリンダＢｃの速度の変化の仕方がオペレータの要求に適応したものとなる。このため、操作性がより一層良いものとなる。
【００４６】
なお、上記合流中に第２グループの右走行モータ用コントロールバルブ１９を除く各コントロールバルブ２０，２１，２２の少なくとも一つ（ブーム、アームまたは旋回）が操作されたときには、そのリモコン圧ＰａまたはＰｔがコントローラ３９に入力されて電磁比例弁４０に対する信号出力が停止し、アームまたは旋回動作が支障なく行われる。
【００４７】
第２実施形態（図４〜図６参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４８】
第２実施形態においては、合流時に第２油圧ポンプ１７の吐出量を制御しうる構成をとっている。
【００４９】
この第２実施形態の場合、合流切換弁２および第２グループのカット弁２３は、第１実施形態の場合のような開度制御でなく、両位置ａ，ｂ間で完全に切換わる位置制御が行われる。
【００５０】
この位置制御、すなわち、合流時に合流切換弁２およびカット弁２３を合流位置ｂに切換えるための電磁比例弁４０とは別に、第２油圧ポンプ制御用の電磁比例弁４３（以下、前者を第１比例弁、後者を第２比例弁という）が設けられ、コントローラ３９からの出力信号がこの両比例弁４０，４３に同時に送られるようになっている。
【００５１】
第２比例弁４３は、図５に示すようにコントローラ出力（レバー操作量）と反比例して二次圧Ｐｃが変化するように、すなわち、コントローラ出力が小さいほど二次圧が大きくなるように特性が設定されている。
【００５２】
この第２比例弁４３の二次圧Ｐｃは第２油圧ポンプ制御ライン４４に導かれ、この二次圧Ｐｃと、ネガコンライン２５に導かれたネガコン圧Ｐｎ２のうち高圧側がシャトル弁４５により第２油圧ポンプ１７のレギュレータ１７ａに導入されて同ポンプ１７が制御される。
【００５３】
従って、合流時には第２比例弁４３の二次圧Ｐｃがレギュレータ１７ａに導入される。
【００５４】
ここで、上記二次圧Ｐｃはレバー操作量（バケットリモコン圧Ｐｂ）と反比例し、レバー操作量が小さければこの二次圧Ｐｃが高くて第２油圧ポンプ１７の吐出量が少なく、レバー操作量の増加に従ってポンプ吐出量が増加する。
【００５５】
図６中、Ｐｃ１はレバー操作量最大時（フルレバー時）の比例弁二次圧、Ｐｃ２はレバー操作量最小時（中立レバー時）の比例弁二次圧をそれぞれ示す。
【００５６】
このような第２油圧ポンプ１７の吐出量制御を行うことにより、合流時の第１グループの合計流量を適量に制御することができる。
【００５７】
なお、図５の破線で示すように、コントローラ出力（レバー操作量）に対して比例弁二次圧Ｐｃをある値以下には低下しないように設定し、これにより図６破線で示すように第２油圧ポンプ１７の最大吐出量を制限するように特性を設定してもよい。
【００５８】
また、第２実施形態において、第１実施形態の作用（合流切換弁２およびカット弁２３の開度制御作用）を活かしつつ第２油圧ポンプ１７の吐出量制御を行う構成をとってもよい。
【００５９】
さらに、第１実施形態において、合流切換弁２とカット弁２３の一方のみについて開度制御する構成をとってもよい。
【００６０】
【発明の効果】
上記のように本発明によるときは、合流時に、合流制御手段により、第２油圧ポンプの吐出油の合流油量が、特定アクチュエータ（合流油を供給されるアクチュエータ）に対する指令速度に応じて制御され、この合流油量が、指令速度が高いほど多く、低いほど少なくなるため、特定アクチュエータの速度の変化の仕方がオペレータの要求に適応したものとなる。
【００６１】
このため、機械に応じて、あるいは作業の種類やオペレータの好み等に応じて、上記合流制御特性を設定しておくことにより、適正な速度でアクチュエータを作動させることができ、操作性が良いものとなる。
【００６２】
しかも、合流中に第２グループ中のアクチュエータが操作されたときには合流を解除し、第２グループのアクチュエータの作動を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態にかかる油圧回路を示す図である。
【図２】  第１実施形態におけるバケットリモコン圧と圧力センサの出力の関係を示す図である。
【図３】  第１実施形態におけるコントローラ入力とコントローラ出力の関係を示す図である。
【図４】  本発明の第２実施形態にかかる油圧回路を示す図である。
【図５】  第２実施形態におけるコントローラ出力と比例弁二次圧の関係を示す図である。
【図６】  第２実施形態における比例弁二次圧と第２油圧ポンプの吐出量の関係を示す図である。
【図７】  従来の油圧回路を示す図である。
【符号の説明】
１  第１油圧ポンプ
１７  第２油圧ポンプ
Ｂｃ  特定アクチュエータとしてのバケットシリンダ
７  バケットシリンダ制御用のコントロールバルブ
４，５，６  第１グループの他のアクチュエータ制御用のコントロールバルブ
３  第１グループのバイパスライン
１９，２０，２１，２２  第２グループの各アクチュエータ制御用のコントロールバルブ
１８  第２グループのバイパスライン
２  合流制御弁としての油圧パイロット式合流切換弁
２３  合流制御弁としての第２グループの油圧パイロット式カット弁
３８  指令速度検出手段としての圧力センサ
３９  合流制御手段を構成するコントローラ
４０  合流制御手段を構成する電磁比例弁
４３  合流制御手段を構成する第２油圧ポンプ制御用の電磁比例弁
９，２４  ネガティブコントロール手段としてのネガコン絞り
【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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【図６】
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【図７】
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