(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主油圧ポンプと、この主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段と、上記油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動するブームシリンダ及びアームシリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、上記主油圧ポンプから上記油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁と、これらの流量制御弁の作動を制御するブーム用パイロット弁及びアーム用パイロット弁を含む複数の操作手段と、上記リリーフ圧を増圧させるように上記リリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力可能な制御装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、
上記制御装置が、
上記ブーム用パイロット弁の操作量を検出する圧力センサから出力される圧力信号Ｐａの値と、上記リリーフ圧の増圧を実行する時限に相応するしきい値ＰＡＯとの関係が設定され、上記圧力信号Ｐａの値が上記しきい値ＰＡＯを越えたときに、上記リリーフ圧を増圧させる増圧指令信号を出力する第１信号生成部と、
上記アーム用パイロット弁の操作量を検出する圧力センサから出力される圧力信号Ｐｂの値と、上記リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相応するしきい値ＰＢＯとの関係が設定され、上記圧力信号Ｐｂの値が上記しきい値ＰＢＯを越えるまでは上記増圧指令信号を出力し、上記しきい値ＰＢＯを越えたときに上記リリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号を出力する第２信号生成部と、
上記第１信号生成部から出力される信号と上記第２信号生成部から出力される信号が共に増圧指令信号であるときに、増圧指令信号を上記リリーフ圧変更手段に出力し、上記第１信号生成部から出力される信号と上記第２信号生成部から出力される信号のうちの少なくとも一方が増圧指令信号でないときに、増圧を取り消す取消指令信号を出力するアンド回路とを備えるとともに、
上記第１信号生成部の上記しきい値ＰＡＯを、軽負荷の作業のときの上記ブーム用パイロット弁の操作量よりも大きい操作量に相応する値に設定し、
上記第２信号生成部の上記しきい値ＰＢＯを、大きなパワーを必要とする作業のときの上記アーム用パイロット弁の操作量よりも大きい操作量に相応する値に設定したことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
上記リリーフ圧を増圧させる指示信号を上記制御装置に出力可能な増圧指示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
上記増圧指示手段が、オン・オフスイッチから成り、上記指示信号が、当該オン・オフスイッチから出力されるオン信号であることを特徴とする請求項２記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
上記制御装置がタイマ部を備え、このタイマ部は、上記指示信号に対応する増圧指令信号を出力するとともに、この増圧指令信号を出力する時間を所定時間内に制限するものであることを特徴とする請求項２または３記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項５】
上記増圧指示手段が、上記油圧アクチュエータの作動を介して実施される作業モードの種類に応じて選択的に上記指示信号を出力可能なモード切換スイッチから成ることを特徴とする請求項２記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項６】
当該建設機械が油圧ショベルから成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械の油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられる油圧駆動装置に係り、特に主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段とを備えた建設機械の油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の建設機械の油圧駆動装置の第１の例を示す油圧回路図、図９は図８に示す第１の例に備えられるリリーフ圧の昇圧系統を示すブロック図である。
【０００３】
この従来の第１の例は、図８に示すように、主油圧ポンプ３１と、この主油圧ポンプ３１の吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁３２と、この可変リリーフ弁３２で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段、例えば電磁弁４１とを備えている。この電磁弁４１はパイロット油圧ポンプ４０に連絡され、パイロット油圧ポンプ４０から吐出される圧油を選択的に可変リリーフ弁３２のばね室に供給し、これによって可変リリーフ弁３２のリリーフ圧を変更可能になっている。
【０００４】
また、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータ、例えば油圧シリンダ３３、油圧モータ３４等と、主油圧ポンプ３１から上述の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁を含む主コントロール弁回路３５と、この主コントロール弁回路３５の流量制御弁の作動を制御する複数の操作手段、例えば油圧パイロット弁３６等と、これらの操作手段が操作状態にあるかどうかを検出する操作状態検出手段、例えば油圧パイロット弁３６等が操作されたときに圧力信号を出力する圧力スイッチ３９とを備えている。
【０００５】
さらに、油圧パイロット弁３６の操作レバー３７の握り部には、押圧動作に応じてオン・オフ信号を出力するレバートップスイッチ３８が備えられている。上述した圧力スイッチ３９とレバートップスイッチ３８から出力される信号は、図９に示すアンド回路４３を内蔵する制御装置、すなわちコントローラ４２に入力される。図９に示されるように、アンド回路４３を有するコントローラ４２は、圧力スイッチ３９とレバートップスイッチ３８の双方からの信号を入力したとき、上述した可変リリーフ弁３２のリリーフ圧を増圧させるように電磁弁４１を作動させる制御信号Ｙを出力する。
【０００６】
この従来の第１の例にあっては、例えば油圧パイロット弁３６等を操作して油圧シリンダ３３等を作動させ、所望の作業を実施させている状態において、レバートップスイッチ３８を操作すると、図９に示すように、油圧パイロット弁３６等の操作に伴って圧力スイッチ３９から信号値「１」が出力されている状態において、レバートップスイッチ３８から信号値「１」が出力されることから、コントローラ４２のアンド回路４３から電磁弁４１に制御信号Ｙが出力される。これにより、図８に示す電磁弁４１が同図８の上段位置に切換えられ、油圧パイロットポンプ４０から吐出されるパイロット圧が、可変リリーフ弁３２のばね室に与えられる。これにより、可変リリーフ弁３２はリリーフ圧を増圧させるように作動する。したがって、主油圧ポンプ３１の吐出圧は、それまでに比べて高くなる。
【０００７】
また、このような状態から、すなわち、油圧パイロット弁３６等の操作状態を維持したまま、レバートップスイッチ３８の操作を解除すると、図９に示すように、レバートップスイッチ３８の信号値が「０」になり、これによりアンド回路４３から制御信号Ｙが出力されなくなる。これに伴って、図８に示す電磁弁４１は、ばねの力により同図８の下段位置に切換えられ、可変リリーフ弁３２のばね室が、この電磁弁４１を介してタンクに連通する。これにより、上述のようにリリーフ圧を高く設定した可変リリーフ弁３２は、リリーフ圧を低くするように作動する。これに伴って、主油圧ポンプ３１の吐出圧が上述の場合に比べて低くなるように変化する。
【０００８】
これらの図８，９に示す従来の第１の例に相応する技術は、特開平８−６０７０４号公報に示されている。
【０００９】
図１０は従来の建設機械の油圧駆動装置の第２の例を示す油圧回路図、図１１は図１０に示す第２の例に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１０】
この従来の第２の例も、主油圧ポンプ５１と、この主油圧ポンプ５１の吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁５２と、この可変リリーフ弁５２で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段、例えば電磁弁６２とを備えている。この電磁弁６２はパイロット油圧ポンプ６１に連絡され、パイロット油圧ポンプ６１から吐出される圧油を選択的に可変リリーフ弁５２のばね室に供給し、これによって可変リリーフ弁５２のリリーフ圧を変更可能になっている。
【００１１】
また、主油圧ポンプ５１から吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータ、例えばブームシリンダ５３、アームシリンダ５４等と、主油圧ポンプ５１から上述の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れを制御するブーム用流量制御弁５５、アーム用流量制御弁５６と、ブーム用流量制御弁５５の作動を制御するブーム用操作手段、例えばブーム用パイロット弁５７、アーム用流量制御弁５６の作動を制御するアーム用操作手段、例えばアーム用パイロット弁５８とを備えている。また、ブーム用パイロット弁５７、アーム用パイロット弁５８が操作状態にあるかどうかを検出する操作状態検出手段、例えばブーム用パイロット弁５７の操作量を検出し圧力信号Ｐａを出力するブーム用圧力センサ５９と、アーム用パイロット弁５８の操作量を検出し圧力信号Ｐｂを出力するアーム用圧力センサ６０とを備えている。
【００１２】
さらに、ブーム用圧力センサ５９から出力される圧力信号Ｐａ、アーム用圧力センサ６０から出力される圧力信号Ｐｂに応じて、上述した可変リリーフ弁５２のリリーフ圧を増圧させるように電磁弁６２を作動させる制御信号Ｙを出力する制御装置６３を備えている。この制御装置６３は、図１１に示すように、ブーム用パイロット弁５７の操作量、すなわち圧力センサ５９から出力される圧力信号Ｐａの値と、リリーフ圧の増圧を実行する時限に相応するしきい値ＰａＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐａの値がしきい値ＰａＯを越えたときに、増圧指令信号すなわちオン信号を出力するブーム用信号生成部６４と、アーム用パイロット弁５８の操作量すなわち圧力センサ６０から出力される圧力信号Ｐｂの値と、リリーフ圧の増圧を実行する時限に相応するしきい値ＰｂＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐｂの値がしきい値ＰｂＯを越えたときに、増圧指令信号すなわちオン信号を出力するアーム用信号生成部６５と、これらのブーム用信号生成部６４、アーム用信号生成部６５のいずれかから増圧指令信号が出力されたときに、前述した電磁弁６２を駆動する制御信号Ｙを出力するオア回路６６とを含む構成になっている。
【００１３】
この従来の第２の例にあつては、例えばブームシリンダ５３の作動を介して所望の作業をおこなうために、ブーム用パイロット弁５７のみを操作すると、ブーム用パイロット弁５７の操作量に応じて出力される油圧パイロツトポンプ５１からのパイロット圧が、ブーム用流量制御弁５５のいずれかの制御部に与えられ、これによりブーム用流量制御弁５５が中立位置から作動位置に切換えられ、主油圧ポンプ５１から吐出される圧油が当該ブーム用流量制御弁５５を介してブームシリンダ５３に供給される。これによりブームシリンダ５３が作動し、所望の作業がおこなわれる。
【００１４】
このとき、ブーム用パイロット弁５７の操作量がブーム用圧力センサ５９で検出され、その圧力信号Ｐａが制御装置６３に入力される。図１１に示すように、その圧力信号Ｐａの値がしきい値ＰａＯを越えない範囲にあるときは、増圧を指令しない信号、すなわちオフ信号がブーム用信号生成部６４から出力される。ここで今の状態は、アーム用パイロット弁５８は操作されていないので、アーム用圧力センサ６０から出力される圧力信号Ｐｂの値は、ほぼ０であり、アーム用信号生成部６５のしきい値ＰｂＯに至ることがなく、したがって、このアーム用信号生成部６５からも、増圧を指令しない信号、すなわちオフ信号が出力される。すなわち、ブーム用信号生成部６４、アーム用信号生成部６５のいずれからも増圧指令信号が出力されていないので、オア回路６６から電磁弁６２に制御信号Ｙは出力されない。この場合、電磁弁６２は図１０の下段位置に保たれ、可変リリーフ弁５２のばね室はタンクに連通する。これに伴い、可変リリーフ弁５２のリリーフ圧は比較的低く設定され、主油圧ポンプ５１から吐出される圧力は比較的低い圧力となり、当該圧力の圧油がブームシリンダ５３に供給される。
【００１５】
このような状態から、ブーム用パイロット弁５７の操作量が大きくなり、ブーム用圧力センサ５９から出力される圧力信号Ｐａの値が、前述した図１１に示すブーム用信号生成部６４のしきい値ＰａＯを越えるようになると、増圧指令信号、すなわちオン信号がブーム用信号生成部６４からオア回路６６に出力され、このオア回路６６から電磁弁６２に制御信号Ｙが出力され、上述のようにリリーフ圧の増圧が実行される。
【００１６】
これらの図１０，１１に示す従来の第２の例に相応する技術は、特開平９−１８４１７０号公報に示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の第１の例、第２の例が適用される建設機械の一例として、例えば吊荷作業、掘削作業、ならし作業を実施する油圧ショベルを考えると、この油圧ショベルで実施される作業のうち一般的に吊荷作業は、特に大きなパワーを必要とするので増圧させることが好ましく、土砂を掘削する通常の掘削作業、すなわち堅い地盤等を掘削する大きなパワーを要する重掘削作業を除く掘削作業とか、地面を平坦にならす軽負荷のならし作業の場合には、本来、増圧させない方が好ましい。また、上述の作業のうち掘削作業は、他の吊荷作業とか、ならし作業などに比べて実施される頻度が著しく高いのが現状である。
【００１８】
このように主に掘削作業が実施されやすい油圧ショベルに、例えば上述した図８，９に示す第１の例を適用し、油圧シリンダ３３等を駆動して当該掘削作業を実施しようとする場合、オペレータがレバートップスイッチ３８を押した状態で油圧パイロット弁３６等を操作すると、上述のように可変リリーフ弁３２で設定されるリリーフ圧が高くなり、増圧がおこなわれる。したがって、その掘削作業が継続される間、油圧シリンダ３３等に供給される圧油の圧力が必要以上に高くなることが起こり得る。そのような状態においては、当該油圧ショベルに備えられる油圧回路の各部は常時高圧にさらされることになり、この油圧回路に含まれる油圧機器の耐久性が劣化する問題を生じる。この場合、例えば通常の掘削作業中は、レバートップスイッチ３８を押さない方が良いという認識がオペレータにあればよいが、配置的に考えてもレバートップスイッチ３８はオペレータが容易に押圧し得る状態のものであるので、強い規制力とはならない。したがって、上述した第１の例にあっては、通常の掘削作業中でも増圧させてしまい、これに伴って図８，９に示される油圧回路に含まれる油圧機器の耐久性が劣化する懸念が大きい。
【００１９】
また、上述の油圧ショベルに、上述した図１０，１１に示す第２の例を適用し、ブームシリンダ５３、アームシリンダ５４を複合操作して、土砂等の掘削作業、すなわち通常の掘削作業を実施しようとする場合、ブーム用パイロット弁５７、アーム用パイロット弁５８の操作量を大きくすることは普通に考えられる。しかし、このようにブーム用パイロット弁５７、アーム用パイロット弁５８の操作量を大きくすると、ブーム用圧力センサ５９の圧力信号Ｐａの値が図１１に示すしきい値ＰａＯを越えたり、あるいはアーム用圧力センサ６０の圧力信号Ｐｂの値が同図１１に示すしきい値ＰｂＯを越える事態が起こる。すなわち、同図１１に示すオア回路６６に増圧指令信号が与えられ、制御装置６３から電磁弁６２に制御信号Ｙが与えられ、この電磁弁６２が切換えられ、上述したように可変リリーフ弁３２で設定されるリリーフ圧が高くなり、増圧が実施されてしまう。
【００２０】
つまり、この第２の例にあっては、通常の掘削作業時に常時増圧がおこなわれ、油圧回路の各部は高圧にさらされ続ける。このため、この第２の例にあっても、上述した第１の例とは別の観点から、当該油圧ショベルに備えられる油圧回路に含まれる油圧機器の耐久性が劣化する問題がある。
【００２２】
本発明は、上述した従来技術における実状に鑑みてなされたもので、その目的は、作業頻度の高い通常掘削作業中におけるリリーフ圧の増圧を抑えることができる建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段と、上記油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動するブームシリンダ及びアームシリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、上記主油圧ポンプから上記油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁と、これらの流量制御弁の作動を制御するブーム用パイロット弁及びアーム用パイロット弁を含む複数の操作手段と、上記リリーフ圧を増圧させるように上記リリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力可能な制御装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、上記制御装置が、上記ブーム用パイロット弁の操作量を検出する圧力センサから出力される圧力信号Ｐａの値と、上記リリーフ圧の増圧を実行する時限に相応するしきい値ＰＡＯとの関係が設定され、上記圧力信号Ｐａの値が上記しきい値ＰＡＯを越えたときに、上記リリーフ圧を増圧させる増圧指令信号を出力する第１信号生成部と、上記アーム用パイロット弁の操作量を検出する圧力センサから出力される圧力信号Ｐｂの値と、上記リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相応するしきい値ＰＢＯとの関係が設定され、上記圧力信号Ｐｂの値が上記しきい値ＰＢＯを越えるまでは上記増圧指令信号を出力し、上記しきい値ＰＢＯを越えたときに上記リリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号を出力する第２信号生成部と、上記第１信号生成部から出力される信号と上記第２信号生成部から出力される信号が共に増圧指令信号であるときに、増圧指令信号を上記リリーフ圧変更手段に出力し、上記第１信号生成部から出力される信号と上記第２信号生成部から出力される信号のうちの少なくとも一方が増圧指令信号でないときに、増圧を取り消す取消指令信号を出力するアンド回路とを備えるとともに、上記第１信号生成部の上記しきい値ＰＡＯを、軽負荷の作業のときの上記ブーム用パイロット弁の操作量よりも大きい操作量に相応する値に設定し、上記第２信号生成部の上記しきい値ＰＢＯを、大きなパワーを必要とする作業のときの上記アーム用パイロット弁の操作量よりも大きい操作量に相応する値に設定したことを特徴としている。
【００３４】
このように構成した請求項１に係る発明では、通常掘削作業時には、ブーム用パイロット弁及びアーム用パイロット弁の操作量が大きくなることから、ブーム用パイロット弁の操作量に相応する圧力センサの信号値は、しきい値ＰＡＯを越える大きな値となり、第１信号生成部から増圧指令信号がアンド回路に出力される。また、この通常掘削作業時には、アーム用パイロット弁の操作量に相応する圧力センサの信号値も、しきい値ＰＢＯを越える大きな値となることから、第２信号生成部から増圧を取り消す取消指令信号がアンド回路に出力される。したがって、この通常掘削作業時にはアンド回路から増圧を取り消す取消指令信号がリリーフ圧変更手段に出力され、この通常掘削作業時のリリーフ圧が比較的低い値に保たれ、所望の通常掘削作業を実施することができる。
【００３５】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、上記リリーフ圧を増圧させる指示信号を上記制御装置に出力する増圧指示手段を備えたことを特徴としている。
【００３６】
このように構成した請求項２に係る発明では、一時的な増圧が必要な事態を生じたときなど、増圧指示手段を操作することにより、所望の増圧を実施できる。このとき、増圧指示手段から出力される指示信号に応じて制御装置からリリーフ圧変更手段に制御信号が出力され、これにより可変リリーフ弁がリリーフ圧を増圧するように作動する。したがって、主油圧ポンプの吐出圧は増圧されていなかった状態に比べて高い圧力となり、この高い圧力の圧油が該当する流量制御弁を介して該当するアクチュエータに供給され、所望の増圧を必要とする作業を実施させることができる。
【００３７】
また、本願の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、上記増圧指示手段が、オン・オフスイッチから成り、上記指示信号が、当該オン・オフスイッチから出力されるオン信号であることを特徴としている。
【００３８】
このように構成した請求項３に係る発明では、オン・オフスイッチを操作すると、オン信号が出力され、このオン信号に応じて制御装置からリリーフ圧変更手段に制御信号が出力され、これにより可変リリーフ弁がリリーフ圧を増圧するように作動する。
【００３９】
また、本願の請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の発明において、上記制御装置がタイマ部を備え、このタイマ部は、上記指示信号に対応する増圧指令信号を出力するとともに、この増圧指令信号を出力する時間を所定時間内に制限するものであることを特徴としている。
【００４０】
このように構成した請求項４に係る発明では、増圧指示手段を操作すると、この増圧指示手段から出力される指示信号がタイマ部に入力され、このタイマ部から増圧指令信号が出力される。制御装置は、この増圧指令信号に応じて制御信号をリリーフ圧変更手段に出力する。これにより可変リリーフ弁がリリーフ圧を増圧するように作動する。そして、この状態がタイマ部で設定される所定時間を越えると、タイマ部からの増圧指令信号の出力が停止する。したがって、増圧指示手段の操作を続けていても、制御装置からの制御信号がリリーフ圧変更手段に出力されなくなり、可変リリーフ弁は、そのリリーフ圧が低くなるように作動する。
【００４１】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項２に記載の発明において、上記増圧指示手段が、上記油圧アクチュエータの作動を介して実施される作業モードの種類に応じて選択的に上記指示信号を出力可能なモード切換スイッチから成ることを特徴としている。
【００４２】
このように構成した請求項５に係る発明では、作業モードとしては例えば掘削作業、ならし作業、吊荷作業などが挙げられるが、このような各作業モードに対し、あらかじめ指示信号を出力するかどうか定められる。例えばモード切換えスイッチによってならし作業の作業モードが選択されたときはリリーフ圧を増圧させる指示信号を出力しないように定め、吊荷作業の作業モードが選択されたときはリリーフ圧を増圧させる指示信号を出力するように定めておく。このように定めた場合には、モード切換えスイッチが操作されて、ならし作業が選択されたときには、制御装置からの制御信号がリリーフ圧変更手段に出力されず、可変リリーフ弁は、そのリリーフ圧が低くなるように作動する。
【００４３】
また、モード切換えスイッチが操作されて吊荷作業が選択されたときには、制御装置から制御信号がリリーフ圧変更手段に出力され、これにより可変リリーフ弁がリリーフ圧を増圧するように作動する。
【００４４】
また、本願の請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、当該建設機械が油圧ショベルから成ることを特徴としている。
【００４５】
このように構成した請求項６に係る発明では、当該油圧ショベルで実施される作業には、増圧が好ましい吊荷作業と、増圧しない方が好ましい掘削作業が含まれるので、有効に適用できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の建設機械の油圧駆動装置の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の建設機械の油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図、図２は図１に示す第１実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態は、例えば油圧ショベルに備えられるものであるが、制御装置の構成を除けば、前述した図８に示すものとほぼ同等の構成にしてある。
【００４７】
すなわち、この第１実施形態も、主油圧ポンプ１と、この主油圧ポンプ１の吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁２と、この可変リリーフ弁２で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段、例えば電磁弁１２とを備えている。この電磁弁１２はパイロット油圧ポンプ１１に連絡され、パイロット油圧ポンプ１１から吐出されるパイロット圧を選択的に可変リリーフ弁２のばね室に供給し、これによって可変リリーフ弁２のリリーフ圧を変更可能になっている。
【００４８】
また、主油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータ、例えばブームシリンダ３、アームシリンダ４と、主油圧ポンプ１からブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれに供給される圧油の流れを制御するブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６と、ブーム用流量制御弁５の作動を制御するブーム用操作手段、例えばブーム用パイロット弁７、アーム用流量制御弁６の作動を制御するアーム用操作手段、例えばアーム用パイロット弁８とを備えている。また、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８が操作状態にあるかどうかを検出する操作状態検出手段、例えばブームシリンダ３を伸長（ブーム上げ）させるようにブーム用流量制御弁５を作動させるときのブーム用パイロット弁７の操作量を検出し、圧力信号Ｐａを出力するブーム用圧力センサ９と、アームシリンダ４を伸長（アームクラウド）させるようにアーム用流量制御弁６を作動させるときのアーム用パイロット弁８の操作量を検出し圧力信号Ｐｂを出力するアーム用圧力センサ１０とを備えている。
【００４９】
さらに、ブーム用圧力センサ９から出力される圧力信号Ｐａ、アーム用圧力センサ１０から出力される圧力信号Ｐｂに応じて、上述した可変リリーフ弁２のリリーフ圧を増圧させるように電磁弁１２を作動させる制御信号Ｙを出力する制御装置１３を備えている。
【００５０】
この第１実施形態では、制御装置１３が図２に示す構成を備えている。同図２に示すように、制御装置１３は、ブーム用パイロット弁７の操作量、すなわち圧力センサ９から出力される圧力信号Ｐａの値と、リリーフ圧の増圧を実行する時限に相応するしきい値ＰＡＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐａの値がしきい値ＰＡＯを越えたときに、増圧指令信号すなわちオン信号を出力する第１信号生成部１４と、アーム用パイロット弁８の操作量、すなわち圧力センサ１０から出力される圧力信号Ｐｂの値と、リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相応するしきい値ＰＢＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐｂの値がしきい値ＰＢＯを越えたときに、リリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号、すなわちオフ信号を出力する第２信号生成部１５とを備えている。
【００５１】
上述した第１信号生成部１４のしきい値ＰＡＯは、例えばならし作業時に経験的に実施されるブーム用パイロット弁７の操作量よりも、わずかに大きい操作量に相当する圧力センサ９の信号値に設定してある。また、上述した第２信号生成部１５のしきい値ＰＢＯは、例えば吊荷作業時に経験的に実施されるアーム用パイロット弁８の操作量よりも、わずかに大きい操作量に相応する圧力センサ１０の信号値に設定してある。掘削作業時には、ブーム用パイロット弁７及びアーム用パイロット弁８の操作量が大きくなることから、ブーム用パイロット弁７の操作量に相応する圧力センサ９の信号値も、しきい値ＰＡＯを越える大きな値となり、また、アーム用パイロット弁８の操作量に相応する圧力センサ１０の信号値も、しきい値ＰＢＯを越える大きな値となることが経験的に知られている。すなわち、第１信号生成部１４のしきい値ＰＡＯ、及び第２信号生成部１５のしきい値ＰＢＯは、ブーム用パイロット弁７及びアーム用パイロット弁８の操作に伴って実施させる作業が、掘削作業であることを検出する検出手段を構成している。
【００５２】
また、上述した第２信号生成部１５は、リリーフ圧の増圧を抑制する信号を電磁弁１２に出力可能な増圧抑制手段、すなわち、ブーム用圧力センサ９、アーム用圧力センサ１０から成る操作状態検出手段から出力される信号が、掘削作業に相当する信号であるときに、リリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号であるオフ信号を出力可能な増圧取消指令手段を構成している。
【００５３】
また、図２に示す制御装置１３は、第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号が出力されたときに駆動信号を出力するアンド回路１６と、このアンド回路１６から出力される駆動信号に応じて電磁弁１２を作動させる制御信号Ｙを出力する出力部１７とを備えている。
【００５４】
このように構成した第１実施形態では、例えばブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを収縮させるような動作のときは、ブーム用圧力センサ９、アーム用圧力センサ１０からの信号は出力されず、したがって、図２に示す第１信号生成部１４からアンド回路１６にオフ信号が出力され、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、出力部１７から制御信号Ｙは出力されない。また、アームシリンダ４のみを伸長させる動作のときはアーム用パイロット弁８の操作量に応じて圧力センサ１０から信号が出力され、その信号値が第２信号生成部１５のしきい値ＰＢＯよりも小さい値であるときはオン信号がアンド回路１６に出力されるものの、第１信号生成部１４からオフ信号がアンド回路１６に出力されるので、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、このときも出力部１７から制御信号Ｙは出力されない。
【００５５】
このような場合には、図１に示す電磁弁１２が同図１の下段位置に保たれ、可変リリーフ弁１２のばね室はタンクに連通し、リリーフ圧が比較的低い値に保たれる。したがって、主油圧ポンプ１の吐出圧が比較的低い圧力となる。
【００５６】
また、例えば吊荷作業の実施に際し、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるために、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を操作すると、その操作量は上述したように掘削作業における操作量よりも小さいことが経験上知られている。その結果、圧力センサ９から出力される信号Ｐａの値は、第１信号生成部１４のしきい値ＰＡＯを越え、また、圧力センサ１０から出力される信号Ｐｂの値は、第２信号生成部１５のしきい値ＰＢＯに至らない程度の値に保たれる。このため、第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号がアンド回路１６に出力される。アンド回路１６は、これに応じて駆動信号を出力部１７に出力し、出力部１７から制御信号Ｙが電磁弁１２に出力される。
【００５７】
これにより、電磁弁１２は図１の上段位置に切換えられ、パイロット油圧ポンプ７から吐出されるパイロット圧が、電磁弁１２を介して可変リリーフ弁２のばね室に与えられる。これにより可変リリーフ弁２が作動してリリーフ圧が高い値に変更され、すなわち増圧され、これに伴って主油圧ポンプ１の吐出圧が高くなる。この高い吐出圧の圧油が主油圧ポンプ１から、ブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、所望の吊荷作業を実施することができる。
【００５８】
なお、ブームシリンダ３のみを伸長させるような動作（ブーム上げ単独操作）の場合であって、ブーム用パイロット弁７の操作量が大きく、その結果、圧力センサ９から出力される圧力信号Ｐａの値が第１信号生成部１４のしきい値ＰＡＯを越えるときも、上述と同様に第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号がアンド回路１６に出力されるので、リリーフ圧の増圧が実施され、主油圧ポンプ１の吐出圧は高い圧力に保たれる。
【００５９】
また、例えばブームを動かさず、あるいはせいぜい微操作するにとどめた状態で、主にアームとバケットを操作して地面を平坦にならすならし作業の実施に際し、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるように操作するときは、ブームシリンダ３の操作量が小さく、したがって圧力センサ９で検出される信号値が小さい。このときは、その信号値が第１信号生成部１４のしきい値ＰＡＯに至らず、第１信号生成部１４からオフ信号がアンド回路１６に出力される。この場合は、前述したアームシリンダ４の単独操作などと同様に、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、このときにも出力部１７から制御信号Ｙが出力されない。
【００６０】
したがって、図１に示す電磁弁１２が同図１の下段位置に保たれ、可変リリーフ弁１２のばね室はタンクに連通し、リリーフ圧が比較的低い値に保たれる。これにより、主油圧ポンプ１の吐出圧が比較的低い圧力となる。この比較的低い圧力の圧油が主油圧ポンプ１から、ブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、所望のならし作業を実施することができる。
【００６１】
そして特に、掘削作業の実施に際し、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるために、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を大きく操作すると、その大きな操作量がブーム用圧力センサ９、アーム用圧力センサ１０で検出され、これらの信号値も大きな値となる。すなわち、ブーム用圧力センサ９から出力される信号値は、図２に示す第１信号生成部１４のしきい値ＰＡＯを越える値となり、アーム用圧力センサ１０から出力される信号値は、同図２に示す第２信号生成部１５のしきい値ＰＢＯを越える値となる。このため第１信号生成部１４からオン信号が出力されるものの、第２信号生成部１５からはオフ信号がアンド回路１６に出力される。したがって、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、このときにも出力部１７から制御信号Ｙが出力されない。
【００６２】
この場合には上述したように、図１に示す電磁弁１２が下段位置となり、可変リリーフ弁１２のリリーフ圧は比較的低い値に保たれ、主油圧ポンプ１の吐出圧が比較的低い圧力となる。この比較的低い圧力の圧油が主油圧ポンプ１から、ブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、所望の掘削作業を実施することができる。
【００６３】
このように構成した第１実施形態では、吊荷作業時にはリリーフ圧を増圧させ、大きなパワーを要するこの吊荷作業を実施でき、掘削作業時にはリリーフ圧の増圧を取り消して、比較的パワーを抑えながらこの掘削作業を実施でき、また、ならし作業時にはリリーフ圧を増圧させないで、このならし作業を実施できる。
【００６４】
特に、作業頻度が高い掘削作業時に、主油圧ポンプ１から過大な吐出圧をブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給することなく、所望の掘削作業を実施できるので、当該油圧回路に含まれる油圧機器の各部が高圧にさらされる頻度を低減でき、当該油圧駆動装置の耐久性を向上させることができる。
【００６５】
図３は本発明の第２実施形態を示す油圧回路図、図４は図３に示す第２実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図、図５は図４に示す制御装置に備えられるタイマ部の特性を示す図である。
【００６６】
この第２実施形態は、図３，４に示すように、可変リリーフ弁２のリリーフ圧を増圧させる指示信号を制御装置１３に出力する増圧指示手段、例えばリリーフ圧を増圧させる指示信号としてオン信号を出力するオン・オフスイッチ１８を備えている。
【００６７】
また、制御装置１３は図４に示すように、オン・オフスイッチ１８から出力されるオン信号に対応する増圧指令信号、例えばオン信号を出力するとともに、このオン信号を出力する時間を数秒程度の所定時間Ｔ１内に制限するタイマ部１９を備えている。このタイマ部１９の特性は、図５に示すとおり、オン・オフスイッチ１８からオン信号Ｓａが出力されたときに、オン信号Ｓ２の出力を開始し、所定時間Ｔ１以内にオン・オフスイッチ１８の操作が停止すれば、その時点でオン信号Ｓ２の出力を停止する。すなわち、オフ信号を出力する。また、オン・オフスイッチ１８の操作が継続して所定時間Ｔ１以上なされた場合には、所定時間Ｔ１に至った時点でオン信号Ｓ２の出力を停止し、オフ信号を出力する。
【００６８】
また、この第２実施形態では、アンド回路２０と出力部１７との間にオア回路２１を備えている。このオア回路２１は、アンド回路２０から出力される駆動信号Ｓ１と、タイマ部１９から出力されるオン信号Ｓ２のいずれかを入力したとき、電磁弁１２の駆動を指令する信号Ｓ３を出力部１７に出力する。
その他の構成については前述した第１実施形態と同等である。
【００６９】
このように構成してある第２実施形態では、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏する他、特に、ブームシリンダ４のみが収縮する側に操作され、あるいはアームシリンダ３のみが操作されてリリーフ圧の増圧がおこなわれない状態のときとか、ならし作業をおこなっていてリリーフ圧の増圧がおこなわれておらず、アンド回路２０からオン信号Ｓ１が出力されていない状態のときであっても、一時的な増圧が必要になって、オン・オフスイッチ１８が操作された場合には、図５に示す所定時間Ｔ１を越えない範囲の時間、タイマ部１９からオア回路２１にオン信号Ｓ２が出力される。これによりオア回路２１は増圧の指令信号Ｓ３を出力部１７に出力し、この出力部１７から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力される。したがって、前述したように、電磁弁１２は図３の上段位置に切換えられ、パイロット油圧ポンプ１１から吐出されるパイロット圧が、電磁弁１２を介して可変リリーフ弁２のばね室に与えられる。これにより可変リリーフ弁２が作動してリリーフ圧力が高い値に変更され、すなわち増圧され、これに伴って主油圧ポンプ１の吐出圧が高くなる。この高い吐出圧の圧油が主油圧ポンプ１からブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、パワーを要する一時的な作業を実施させることができる。なお、増圧させる時間は、数秒程度の所定時間Ｔ１に自動的に制限されるので、当該油圧回路の油圧機器の耐久性に及ぼす影響を抑えられる。
【００７０】
図６は本発明の第３実施形態を示す油圧回路図、図７は図６に示す第３実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００７１】
この第３実施形態は。図６，７に示すように、可変リリーフ弁２のリリーフ圧力を増圧させる指示信号を出力する増圧指示手段として、ブームシリンダ３、アームシリンダ４の作動を介して実施される作業モードの種類に応じて選択的にリリーフ圧を増圧させる指示信号、すなわちオン信号を出力可能なモード切換スイッチ２２を備えている。図７に示すように、このモード切換スイッチ２２を土砂等を掘削する通常の掘削作業モードに相当する切換位置Ａに切換えると、オン信号Ｓｂ１が出力され、ならし作業モードに相当する切換位置Ｂに切換えると、オフ信号Ｓｂ２が出力され、吊荷作業モードに相当する切換位置Ｃに切換えると、オン信号Ｓｂ３が出力されるようになっている。さらに、掘削作業の中でも通常の掘削作業と異なって、特別に大きいパワーを必要とし堅い地盤等を掘削する掘削作業、すなわち、重掘削作業モードに相当する切換位置Ｄに切換えると、オン信号Ｓｂ４が出力されるようになっている。
【００７２】
また、制御装置１３は、図７に示すように、アンド回路１６と出力部１７との間に、モード切換スイッチ２２から出力されるオン信号Ｓｂ１，Ｓｂ３に応じて閉路し、オフ信号Ｓｂ２に応じて開路するスイッチ部２３を設けてある。このスイッチ部２３は、アンド回路１６から駆動信号が出力されているとき、閉路となっている場合は出力部１７に増圧を指令する信号を出力し、開路となっている場合は出力部１７に増圧させない指令信号を出力する。なお、モード切換スイッチ２２から出力されるオン信号Ｓｂ４は、直接に出力部１７に入力されるようになっている。出力部１７は、このオン信号Ｓｂ４を入力したとき、増圧を指令する制御信号Ｙを電磁弁１２に出力する。
その他の構成は、前述した第１実施形態と同等である。なお、上述したモード切換スイッチ２２のならし作業モードに相応する切換位置Ｂは、リリーフ圧の増圧を抑制する信号を出力可能な別の増圧抑制手段を構成している。このモード切換スイッチ２２は、リリーフ圧の増圧を指示する増圧指示手段と、リリーフ圧の増圧を抑制する増圧抑制手段とを兼ねるものである。
【００７３】
このように構成した第３実施形態では、通常の掘削作業あるいは吊荷作業に際して、モード切換スイッチ２２が、切換位置ＡあるいはＣに切換えられたときには、このモード切換スイッチ２２からオン信号Ｓｂ１あるいはＳｂ３が出力され、これによりスイッチ部２３が閉じられる。この状態は前述した第１実施形態と同等である。すなわち、吊荷作業がおこなわれる間は増圧が実施され、通常の掘削作業がおこなわれる際は、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８の操作量が小さいときは増圧するものの、アーム用圧力センサ１０から出力される信号Ｐｂの値が第２信号生成部１５のしきい値ＰＢＯを越えた時点で増圧が取り消される。
【００７４】
また、ならし作業に際して、モード切換スイッチ２２が切換位置Ｂに切換えられたときは、このモード切換スイッチ２２からオフ信号Ｓｂ２が出力され、スイッチ部２３が開かれる。したがって、このときは当該ならし作業の間、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８の操作量がどのようであっても、リリーフ圧の増圧がなされることはない。さらに、重掘削作業に際して、モード切換スイッチ２２が切換位置Ｄに切換えられたときは、このモード切換スイッチ２２からオン信号Ｓｂ４が出力され、このオン信号Ｓｂ４に応じて出力部１７から電磁弁１２を図６の上段位置に切換える制御信号Ｙが出力される。
【００７５】
このように構成した第３実施形態は、前述した第１実施形態とほぼ同等の作用効果を奏する他、特に、ならし作業などのように増圧が全く不要な作業の場合には、強制的に増圧させない状態として主油圧ポンプ１の吐出圧を低くし、また逆に、通常の掘削作業と異なる大きなパワーを必要とする重掘削作業の場合には、強制的に増圧させる状態として、主油圧ポンプ１の吐出圧を高くすることができる。
【００７６】
なお、土砂等を掘削する通常の掘削作業の際には、前述したようにスイッチ部２３が閉じられることから、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８の操作に伴って、アーム用圧力センサ１０から吐出される圧力信号Ｐｂの値が第２信号生成部１５で設定されるしきい値ＰＢＯを越えるまでは、アンド回路１６から駆動信号が出力され、出力部１７から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力されてリリーフ圧が増圧されるが、当該圧力信号Ｐｂの値がしきい値ＰＢＯを越えたときに、この第２信号生成部１５から出力されるオフ信号に伴って、アンド回路１６から駆動信号が出力されなくなり、これにより出力部１７から制御信号Ｙが出力されなくなる。したがって、可変リリーフ弁２のリリーフ圧は比較的低い圧力に保たれる。
【００７７】
なお、上記第２実施形態に備えられるタイマ部１９と同様のものを、第３実施形態の制御装置１３内の、モード切換スイッチ２２の切換位置Ｄと、出力部１７との間の位置に設ける構成にしてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、大きなパワーを必要とする作業におけるリリーフ圧の増圧を確保でき、軽負荷作業におけるリリーフ圧を比較的低く抑えることができるとともに、作業頻度の高い通常の掘削作業中におけるリリーフ圧の増圧を抑えることができ、この建設機械に備えられる油圧回路に含まれる油圧機器の各部が高圧にさらされる頻度をより確実に低減でき、従来技術に比べて当該油圧駆動装置の耐久性を顕著に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】図３に示す第２実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す制御装置に備えられるタイマ部の特性を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。
【図７】図６に示す第３実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の建設機械の油圧駆動装置の第１の例を示す油圧回路図である。
【図９】図８に示す第１の例に備えられるリリーフ圧の昇圧系統を示すブロック図である。
【図１０】従来の第２の例を示す油圧回路図である。
【図１１】図１０に示す第２の例に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    主油圧ポンプ
２    可変リリーフ弁
３    ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
４    アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
５    ブーム用流量制御弁
６    アーム用流量制御弁
７    ブーム用パイロット弁（ブーム用操作手段）
８    アーム用パイロット弁（アーム用操作手段）
９    ブーム用圧力センサ（ブーム用操作量検出手段）〔操作状態検出手段〕
１０  アーム用圧力センサ（アーム用操作量検出手段）〔操作状態検出手段〕
１１  パイロット油圧ポンプ
１２  電磁弁（リリーフ圧変更手段）
１３  制御装置
１４  第１信号生成部
１５  第２信号生成部（増圧取消指令手段）〔増圧抑制手段〕
１６  アンド回路
１７  出力部
１８  オン・オフスイッチ（増圧指示手段）
１９  タイマ部
２０  アンド回路
２１  オア回路
２２  モード切換スイッチ（増圧指示手段）〔増圧抑制手段〕
２３  スイッチ部
ＰＡＯ  しきい値
ＰＢＯ  しきい値
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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