(57)【要約】  【課題】簡単な回路構成で、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに、メインリリーフ圧よりも高圧の圧油を供給できるようにする。  【解決手段】容量可変型のメインポンプ３１と、メインポンプ３１の吐出圧を設定するメインリリーフ弁３３と、メインポンプ３１の吐出油を切換えてアクチュエータ３６へ給排するコントロール弁３５とを備えた油圧回路において、アクチュエータ３６の負荷圧を検出する圧力センサ６５と、メインリリーフ圧よりも高圧の油圧源６１と、アクチュエータ３６の負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに、前記高圧の油圧源６１からコントロール弁３５を介して前記アクチュエータ３６に圧油を供給する電磁弁６３およびコントローラ６０を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量可変型のメインポンプと、メインポンプの吐出圧を設定するメインリリーフ弁と、メインポンプの吐出油を切換えてアクチュエータへ給排するコントロール弁とを備えた油圧回路において、
アクチュエータの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、メインリリーフ圧よりも高圧の油圧源と、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに前記高圧の油圧源から前記コントロール弁を介して前記アクチュエータに圧油を供給する高圧油供給手段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】
上記高圧油供給手段の供給回路と上記メインポンプの吐出回路との接続点は、上記メインリリーフ弁の接続点よりも上記コントロール弁に近い箇所とし、かつ双方の接続点間に前記高圧油供給手段の供給回路からメインポンプ方向への流れを阻止するチェック弁を介装し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】
上記負荷圧検出手段は、上記高圧油供給手段の供給回路に設けた圧力センサもしくは圧力スイッチである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。
【請求項４】
上記高圧油供給手段は、上記油圧源の供給回路に介装した電磁弁と、上記負荷圧検出手段によりアクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたこと検出したときに前記電磁弁を開放させるコントローラとから構成されることを特徴とする請求項１，２または３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】
本発明は建設機械の油圧回路に関するものであり、特に、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに、メインリリーフ圧よりも高圧の圧油を供給できるようにした油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の此種建設機械の一般的な油圧回路図であり、エンジン３０の動力で可変容量型のメインポンプ３１を駆動し、該メインポンプ３１の吐出回路３２には、メインポンプ３１から吐出される圧油を一定圧に制御するメインリリーフ弁３３が設けられてタンク３４に接続されている。前記吐出回路３２の途中にはコントロール弁３５が設けられ、該コントロール弁３５を介して圧油が油圧シリンダや油圧モータなどのアクチュエータ３６へ給排される。
【０００３】
前記吐出回路３２は、コントロール弁３５のセンターバイパスを通り、タンク３４に連通している。また、前記コントロール弁３５を切り換えてアクチュエータ３６を制御する手段として、操作レバー４１を備えたリモコン弁４２を設け、該リモコン弁４２の１次側ポートを油圧源４３とタンク３４に接続する。該リモコン弁４２の２次側ポートは、一方のパイロット回路４４を介して前記コントロール弁３５の一方のパイロットポート４５に接続されるとともに、他方のパイロット回路４６を介して前記コントロール弁３５の他方のパイロットポート４７に接続されている。
【０００４】
前記コントロール弁３５とアクチュエータ３６を接続する給排回路４８，４９には、アクチュエータの最大負荷圧を設定する負荷リリーフ弁（ポートリリーフ弁）５０，５１が設けられている。該負荷リリーフ弁５０，５１が設定する負荷リリーフ圧は、前述したメインリリーフ弁３３が設定するメインリリーフ圧よりもやや高圧に設定されている。例えば、メインリリーフ圧が３５MPaに設定されている場合、負荷リリーフ圧は３７MPa程度に設定する。
【０００５】
図示は省略するが、操作レバー４１が操作されるとコントロール弁３５が何れかの位置に切り換わり、メインポンプ３１から吐出回路３２に吐出された圧油が、コントロール弁３５を通り供給回路４８，４９を介してアクチュエータ３６へ給排される。メインポンプ３１の吐出圧はメインリリーフ弁３３で最高圧が設定される。
【０００６】
ここで、作業中にアクチュエータ３６にかかる負荷が増大し、負荷圧がメインリリーフ圧よりも高くなった場合は、より高圧の圧油をアクチュエータ３６に供給してやる必要があるが、吐出回路３２の圧油はメインリリーフ弁３３で設定されるメインリリーフ圧以上の高圧にはならない。
【０００７】
このような場合に、切換スイッチの操作によってメインリリーフ弁の設定圧を高圧に変更して、高い負荷圧がかかったときはメインリリーフ弁がリリーフ作動せずに、より高圧の圧油をアクチュエータに供給できるようにした油圧回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２７２５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図５の構成では、アクチュエータ３６の負荷圧が増大した場合、メインリリーフ圧よりも高圧の圧油を供給することができず、アクチュエータの給排回路４８，４９は、負荷リリーフ弁５０，５１が設定する負荷リリーフ圧でリリーフしてしまい、エネルギーロスが大であった。
【０００９】
特許文献１記載の発明では、切換スイッチの操作によってメインリリーフ弁のリリーフ圧が高圧と低圧に切換え可能であるため、負荷圧が高いときはメインポンプの吐出量を増大して、リリーフロスを低減できる。しかし、メインリリーフ弁の設定圧を切り換えるために、複数の電磁弁やアンロード弁などが必要であり、回路構成が複雑化してコストアップの要因となる。
【００１０】
そこで、簡単な回路構成で、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに、メインリリーフ圧よりも高圧の圧油を供給できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、容量可変型のメインポンプと、メインポンプの吐出圧を設定するメインリリーフ弁と、メインポンプの吐出油を切換えてアクチュエータへ給排するコントロール弁とを備えた油圧回路において、アクチュエータの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、メインリリーフ圧よりも高圧の油圧源と、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに前記高圧の油圧源から前記コントロール弁を介して前記アクチュエータに圧油を供給する高圧油供給手段を設けたことを特徴とする建設機械の油圧回路を提供する。
【００１２】
この構成によれば、負荷圧検出手段はアクチュエータの負荷圧を検出し、負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときは、高圧油供給手段がメインリリーフ圧よりも高圧の圧油を油圧源からコントロール弁を介してアクチュエータに供給する。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記高圧油供給手段の供給回路と上記メインポンプの吐出回路との接続点は、上記メインリリーフ弁の接続点よりも上記コントロール弁に近い箇所とし、かつ双方の接続点間に前記高圧油供給手段の供給回路からメインポンプ方向への流れを阻止するチェック弁を介装し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を提供する。
【００１４】
この構成によれば、高圧油供給手段の供給回路はメインリリーフ弁の接続点よりもコントロール弁に近い箇所にあり、かつメインリリーフ弁の接続点との間にチェック弁が介装されているので、油圧源から高圧油供給手段の供給回路に導出される高圧の圧油は、メインリリーフ弁側に流れることはなく、コントロール弁を介してアクチュエータに供給される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、上記負荷圧検出手段は、上記高圧油供給手段の供給回路に設けた圧力センサもしくは圧力スイッチである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を提供する。
【００１６】
この構成によれば、負荷圧検出手段が圧力センサもしくは圧力スイッチにて構成されているので、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときは、負荷圧の上昇を確実に検出できる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、上記高圧油供給手段は、上記油圧源の供給回路に介装した電磁弁と、上記負荷圧検出手段によりアクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたこと検出したときに前記電磁弁を開放させるコントローラとから構成されることを特徴とする請求項１，２または３記載の建設機械の油圧回路を提供する。
【００１８】
この構成によれば、高圧油供給手段が電磁弁とコントローラにて構成されており、負荷圧検出手段の検出信号はコントローラに入力される。アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたとの検出信号がコントローラに入力されたときは、コントローラは電磁弁を開放する指令信号を出力する。したがって、油圧源からメインリリーフ圧よりも高圧の圧油が供給回路に導出され、コントロール弁を介してアクチュエータに高圧の圧油が供給される。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明は、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに、メインリリーフ圧よりも高圧の圧油をアクチュエータに供給するので、当該アクチュエータの高負荷駆動が可能になる。アクチュエータの駆動圧を高圧化することにより、シリンダの受圧面積を小さくして、圧油の流量を減少して圧損を低減することができる。
【００２０】
アクチュエータにかかる負荷が同じ場合は、高圧化による受圧面積の減少により作動圧力が高くなり、作業効率を向上させることができる。また、低負荷のアクチュエータの場合は、負荷圧差を小さくして低圧側の絞り量を減少することができ、より一層省エネを図ることができる。
【００２１】
メインリリーフ圧は従来と同様で、特定のアクチュエータのみを高圧化することも可能であり、油圧回路全体ではなく当該アクチュエータが高圧のときだけの耐久性を考慮すればよく、油圧機器の高圧化による寿命低下などへの影響を抑止することができる。
【００２２】
また、バケットシリンダ用油圧回路に適用することにより、作業のスピードアップを図ることができ、省エネにも寄与することができる。
【００２３】
請求項２記載の発明は、高圧油供給手段の供給回路がメインリリーフ弁の接続点よりもコントロール弁に近い箇所にあり、かつメインリリーフ弁の接続点との間にチェック弁が介装されているので、請求項１記載の発明の効果に加えて、高圧油供給手段から供給される高圧の圧油がメインリリーフ弁に影響を与えずに、効率よくアクチュエータに供給することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、負荷圧検出手段が圧力センサもしくは圧力スイッチにて構成されているので、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、アクチュエータが高負荷圧になったことを確実に検出することができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、高圧油供給手段が電磁弁とコントローラにて構成されているので、請求項１，２または３記載の発明の効果に加えて、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたとの検出信号に基づき、コントローラが電磁弁を開いて高圧の油圧源からアクチュエータへ高圧の圧油を確実に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る建設機械の油圧回路について、好適な実施例をあげて説明する。簡単な回路構成で、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに、メインリリーフ圧よりも高圧の圧油を供給できるようにするという目的を達成するために、本発明は、容量可変型のメインポンプと、メインポンプの吐出圧を設定するメインリリーフ弁と、メインポンプの吐出油を切換えてアクチュエータへ給排するコントロール弁とを備えた油圧回路において、アクチュエータの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、メインリリーフ圧よりも高圧の油圧源と、アクチュエータの負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときに前記高圧の油圧源から前記コントロール弁を介して前記アクチュエータに圧油を供給する高圧油供給手段を設けたことにより実現した。
【実施例１】
【００２７】
図１は建設機械の一例として油圧ショベル１０を示し、下部走行体１１の上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３にはその前方一側部にキャブ１４が設けられ、且つ、前方中央部にブーム１５が俯仰可能に取り付けられている。更に、ブーム１５の先端にアーム１６が上下回動自在に取り付けられ、該アーム１６の先端にバケット１７が取り付けられている。
【００２８】
前記ブーム１５、アーム１６、バケット１７等のアタッチメントを駆動する油圧アクチュエータとして、ブームシリンダ１８、アームシリンダ１９、バケットシリンダ２０が夫々設けられており、上部旋回体に設けられているエンジン３０によりメインポンプ３１を駆動して、各油圧シリンダや油圧モータへ圧油を給排する。
【００２９】
図２は油圧回路図であり、説明の都合上、図５に示した従来の油圧回路と同一構成部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図５と異なる構成部分は、メインリリーフ弁３３で設定されるメインリリーフ圧よりも高圧の油圧源６１を設けてある。該油圧源６１の供給回路６２には電磁弁６３が介装され、該電磁弁６３の２次側に油圧源６１方向への逆流を阻止するチェック弁６４が設けられ、さらに、チェック弁６４の下流位置に圧力センサ６５を設けてある。
【００３０】
後述するように、コントロール弁３５を切換えて、メインポンプ３１から吐出した圧油をアクチュエータ３６へ供給しているとき、アクチュエータ３６の負荷圧を前記圧力センサ６５で検出し、その検出信号をコントローラ６０へ入力する。この圧力センサ６５にてアクチュエータ３６の負荷圧検出手段が構成される。なお、図示は省略するが、圧力センサ６５に代えて圧力スイッチにて負荷圧検出手段を構成することもできる。
【００３１】
前記圧力センサ６５で検出された負荷圧がメインリリーフ圧を超えたときは、コントローラ６０からの指令信号で前記電磁弁６３が開放され、メインリリーフ圧よりも高圧の圧油が、前記油圧源６１から供給回路６２およびコントロール弁３５を介してアクチュエータ３６に供給される。前記電磁弁６３とコントローラ６０にて、高圧の油圧源６１からの圧油をアクチュエータに供給する高圧油供給手段が構成される。
【００３２】
前記供給回路６２とメインポンプ３１の吐出回路３２との接続点６６は、メインリリーフ弁３３と吐出回路３２との接続点６７よりもコントロール弁３５に近い箇所とし、かつ双方の接続点６６，６７の間に、前記供給回路６２からメインポンプ３１方向への圧油の流れを阻止するチェック弁６８を介装する。
【００３３】
なお、メインリリーフ弁３３が設定するメインリリーフ圧は、従来の油圧回路と同様に３５MPaに設定されているが、負荷リリーフ弁（ポートリリーフ弁）５０，５１が設定する負荷リリーフ圧は、従来よりも高圧の４２MPa程度に設定されている。これは、後述するように、アクチュエータ３６が高い負荷圧でも十分に駆動できるようにするためである。
【００３４】
次に、本発明の油圧回路の動作について説明する。図２に示すように、操作レバー４１が非操作状態すなわちコントロール弁３５の切換操作を行わないときは、メインポンプ３１から吐出された圧油が、コントロール弁３５のセンターバイパスを通ってタンク３４へ戻る。
【００３５】
この状態では、前記供給回路６２に設けた圧力センサ６５は、メインリリーフ圧以下の圧力を検出するので、コントローラ６０は電磁弁６３を閉止状態に保持して、油圧源６１の圧油は無負荷でタンク３４に戻る。したがって、油圧源６１のエネルギーロスも低い。
【００３６】
これに対して、図３に示すように、操作レバー４１が操作状態すなわちコントロール弁の切換操作が行われると、リモコン弁４２が開いて、パイロット回路４４または４６にパイロット圧が発生する。例えば同図に示すように、このパイロット圧がコントロール弁３５のパイロットポート４５へ導出され、コントロール弁３５の切換操作が行われて、アクチュエータ３６が矢印方向へ駆動される。アクチュエータ３６の負荷圧は前記圧力センサ６５によって検出される。
【００３７】
図４に示すように、前記圧力センサ６５の検出信号はコントローラ６０へ入力され、アクチュエータ３６の負荷圧がメインリリーフ圧を超えたことを検出したときは、コントローラ６０から前記電磁弁６３へ指令信号を出力し、電磁弁６３を開いて油圧源６１の圧油を前記供給回路６２へ導出する。
【００３８】
前記油圧源６１は、メインリリーフ圧よりも高圧であるため、この高圧の圧油がコントロール弁３５を介してアクチュエータ３６へ供給され、高圧に設定されている負荷リリーフ弁５０，５１により、アクチュエータ３６に高負荷がかかった状態であっても、負荷リリーフ弁５０，５１がリリーフすることなく、十分な駆動力を発揮することができる。
【００３９】
なお、前記供給回路６２の接続点６６がメインリリーフ弁３３の接続点６７よりもコントロール弁３５に近い箇所にあり、かつ双方の接続点６６，６７間に、メインポンプ３１方向への流れを阻止するチェック弁６８を介装してあるので、供給回路６２に導出される高圧の圧油は、メインリリーフ弁３３側に流れることはなく、コントロール弁３５を介してアクチュエータ３６に供給される。したがって、油圧源６１から供給される高圧の圧油がメインリリーフ弁３３に影響を与えずに、効率よくアクチュエータ３６に供給することができる。
【００４０】
このように、アクチュエータ３６の駆動圧を高圧化することにより、シリンダの受圧面積を小さくして、圧油の流量を減少して圧損を低減することができる。一方、アクチュエータ３６にかかる負荷が同じ場合は、高圧化による受圧面積の減少により作動圧力が高くなり、作業効率を向上させることができる。また、低負荷のアクチュエータ３６の場合は、負荷圧差を小さくして低圧側の絞り量を減少することができ、より一層省エネを図ることができる。
【００４１】
そして、メインリリーフ圧は従来と同様で、特定のアクチュエータ３６のみを高圧化することも可能であり、油圧回路全体ではなく当該アクチュエータ３６が高圧のときだけの耐久性を考慮すればよく、油圧機器の高圧化による寿命低下などへの影響を抑止することができる。また、バケットシリンダ用油圧回路に適用することにより、作業のスピードアップを図ることができ、省エネにも寄与することができる。
【００４２】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明が適用された油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明に係る油圧回路で操作レバーが非操作状態の説明図。
【図３】図２の状態から操作レバーが操作状態になったときの説明図。
【図４】図３の状態から負荷圧が高圧になったときの説明図。
【図５】従来の油圧回路で操作レバーが非操作状態の説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１０  油圧ショベル
３１  メインポンプ
３２  吐出回路
３３  メインリリーフ弁
３５  コントロール弁
３６  アクチュエータ
４１  操作レバー
４２  リモコン弁
５０  負荷リリーフ弁
５１  負荷リリーフ弁
６０  コントローラ（高圧油供給手段）
６１  油圧源
６２  供給回路
６３  電磁弁（高圧油供給手段）
６５  圧力センサ（負荷圧検出手段）
６６  接続点
６７  接続点
６８  チェック弁 
【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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