JP2000282514A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オプション装置に圧源を安定して供給するこ
とができ、多様なオプション装置に対応することのでき
る建設機械の油圧回路を提供する。 【解決手段】第一及び第二の油圧ポンプ2,3と、複数の
方向制御弁5〜10と、アクチュエータとは別のアクチュ
エータをオプション装置として追加し得る構成の建設機
械の油圧回路において、第一の油圧ポンプ2から方向制
御弁に通じる主油路であってその方向制御弁の手前から
分岐されオプション装置に接続される分岐油路L5と、切
換制御手段とを有し、切換制御手段は、(a)分岐油路L5
を遮断し、且つ第一油圧ポンプ2からの圧油を方向制御
弁に通じる主油路L3に流す状態と、(b)分岐油路L5を開
通させ、且つ第一油圧ポンプ2からの圧油をその分岐油
路L5にのみ流すとともに、第二油圧ポンプ3からの圧油
を主油路L1，L2に流す状態との間で切り換わるように構
成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建設機械の油圧回路
に関し、より詳しくは破砕機やブレーカ等のアクチュエ
ータをオプションとして装着することのできる建設機械
の油圧回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、油圧ショベル等の油圧式建設機械
の用途は多様化しており、作業機に標準装備されている
バケットに代えて破砕機、ブレーカ等のアクチュエータ
（以下、オプション装置と呼ぶ）を用いることがある。

【０００３】この種のオプション装置はバケット用アク
チュエータとは異なり、一般に油圧ポンプの最大流量を
必要としない低容量型である。このようなオプション装
置をフロントアタッチメントに装着した状態で、可変容
量形油圧ポンプから吐出される圧油を標準装備のアクチ
ュエータとオプション装置との間でやりとりすると、標
準装備のアクチュエータの操作がオプション装置の駆動
に影響を及ぼし不安定となる。従って、オプション装置
専用に安定した圧源を確保する必要がある。

【０００４】しかしながら、現状の油圧ショベルでは２
ポンプ方式が主流であり、オプション装置に対して安定
した圧源を確保するには、第三のポンプを追加するか、
または図３に示すように、可変容量形油圧ポンプＰ１、
Ｐ２の吐出ポートにフローデバイダ５０を設け、オプシ
ョン装置に優先的に圧油を供給するかである。フローデ
バイダ５０を設けた油圧回路では、オプション装置を操
作するリモコン弁からパイロット圧Ｐａが導出され切換
弁５０ａのパイロットポートに作用すると、切換弁５０
ａはア位置からイ位置に切り換えられ、可変容量形油圧
ポンプＰ１及びＰ２から吐出される圧油が合流されてポ
ートＣ３から流れる。従ってオプション装置に優先的に
圧油が供給される。なお、図中、Ｃ１及びＣ２は標準装
備のアクチュエータに圧油を供給するポートである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
三のポンプを追加すると、油圧回路のコストが高くな
り、且つオプション装置は頻繁に使用するものではない
にも拘わらず常にその第三のポンプを駆動させておく必
要があるため、エネルギーロスが増加するという問題が
ある。

【０００６】また、上記フローデバイダ５０を備えた油
圧回路では、ポートＣ３からオプション装置に供給する
圧油流量は小容量で足りるものであるが、両可変容量形
油圧ポンプＰ１及びＰ２を常に駆動させるため、最大油
量からオプション装置に必要な油量を差し引いた残りは
Ｃ１及びＣ２ポートから下流に排出されることになる。
従って、極めてエネルギーロスの多い運転をせざるを得
ないという問題がある。加えて、フローデバイダ５０
は、コストを低減する目的で流量が固定されていること
が多く、多様なオプション装置に対応することができな
いという問題もある。

【０００７】本発明は以上のような従来の油圧回路にお
ける課題を考慮してなされたものであり、主たる目的は
エネルギーロスを招くことなくオプション装置に圧源を
安定して供給することができる油圧回路を提供すること
にあり、さらに、多様なオプション装置に対応すること
のできる建設機械の油圧回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、少
なくとも第一及び第二の油圧ポンプと、その油圧ポンプ
から吐出される圧油の流量及び方向を制御して各アクチ
ュエータに供給する複数の方向制御弁と、アクチュエー
タとは別のアクチュエータをオプション装置として追加
し得る構成の建設機械の油圧回路において、第一の油圧
ポンプから方向制御弁に通じる主油路であってその方向
制御弁の手前から分岐されオプション装置に接続される
分岐油路と、切換制御手段とを有し、該切換制御手段
は、(a)分岐油路を遮断し、且つ第一油圧ポンプからの
圧油を方向制御弁に通じる主油路に流す状態と、(b)分
岐油路を開通させ、且つ第一油圧ポンプからの圧油をそ
の分岐油路にのみ流すとともに、第二油圧ポンプからの
圧油を主油路に流す状態との間で切り換わるように構成
されている建設機械の油圧回路である。

【０００９】請求項２の本発明において、切換制御手段
は、分岐油路に介設され遮断位置と連通位置とを有する
第一の切換弁と、第一油圧ポンプから方向制御弁に通じ
る主油路に介設され遮断位置と連通位置とを有する第二
の切換弁と、オプション使用モードに切り換えられた際
に、第二の切換弁を閉じて第一の切換弁を開く制御部と
から構成することができる。

【００１０】請求項３の本発明において、運転席にオプ
ション使用モードを選択するスイッチを備えることが好
ましい。

【００１１】請求項４の本発明において、複数の方向制
御弁が複数のセンターバイパスライン上に分けて配列さ
れている構成では、通常、圧油を左右の走行アクチュエ
ータのみに供給する第一切換位置及び左右の走行アクチ
ュエータとそれ以外のアクチュエータへ分配供給する第
二切換位置を有し、走行直線性能を高めるための走行直
進弁が備えられている。この場合、その走行直進弁にさ
らに第三切換位置として第二の切換弁を付加することが
好ましい。

【００１２】請求項５の本発明において、各センターバ
イパスライン上に圧油をタンクに逃がすカット弁をそれ
ぞれ設け、アクチュエータを操作する際に、操作対象の
アクチュエータを制御するための方向制御弁が配置され
ていない側のセンターバイパスラインを閉じて圧抜けを
防止するように構成することが好ましい。

【００１３】請求項６の本発明において、上記カット弁
はアクチュエータの操作指令値に比例して開閉するよう
に構成することが好ましい。

【００１４】請求項７の本発明において、第一及び第二
油圧ポンプが可変容量形油圧ポンプからなり、この構成
ではポンプ吐出流量を調整する流量操作部を備えること
が好ましい。

【００１５】請求項８の本発明において、上記第一の切
換弁は別のアクチュエータの操作指令値に比例して開閉
するように構成することが好ましい。

【００１６】請求項１の本発明に従えば、第一の油圧ポ
ンプから方向制御弁に通じる主油路が遮断されて分岐油
路が連通し、その分岐油路に接続されたオプション装置
が操作可能になる。従って２ポンプ方式の油圧回路で
は、一方の油圧ポンプをオプション装置専用として確保
することができ、オプション装置を安定操作することが
できる。

【００１７】請求項２の本発明に従えば、第１の切換弁
を、第一の油圧ポンプから方向制御弁に通じる主油路に
直接取り付けず分岐油路に介設したため、第１の切換弁
を、油圧ポンプから複数の方向制御弁に至る間の狭いス
ペースに設ける必要がなく回路設計が容易になる。

【００１８】請求項３の本発明に従えば、オプション使
用モードの切り換えが運転席で簡便に行える。

【００１９】請求項４の本発明に従えば、第二の切換弁
を走行直進弁に付加しているため、回路構成を簡略化す
ることができる。

【００２０】請求項５の本発明に従えば、オプション装
置と建設機械に標準装備されているアクチュエータとを
併用する場合に、圧抜けを防止して操作対象となるアク
チュエータに所定の油圧力を供給することができる。

【００２１】請求項６の本発明に従えば、アクチュエー
タの操作指令値に比例してカット弁を開閉させることが
でき、アクチュエータの操作性を高めることができる。

【００２２】請求項７の本発明に従えば、オプション装
置の許容流量を超えないようにして可変容量形油圧ポン
プの流量を抑制することができる。

【００２３】請求項８の本発明に従えば、別のアクチュ
エータの操作指令値に比例して第一の切換弁を開閉させ
ることができ、オプション装置の操作性を高めることが
できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施の形態に
基づいて本発明を詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明に係る建設機械の油圧回路
を油圧ショベルに適用した場合の一実施形態を示したも
のである。なお、本実施形態では、フロントアタッチメ
ントのバケットに代えてオプション装置としての破砕機
を取り付ける場合を例に取り説明する。

【００２６】エンジン１の駆動によって第一油圧ポンプ
２、第二油圧ポンプ３及びパイロットポンプ４がそれぞ
れ作動する。第一及び第二油圧ポンプ２，３は可変容量
形油圧ポンプであって、斜板の傾斜角変位に基づいて吐
出流量が変化する斜板式アキシャルピストンポンプで構
成されている。２ａ，３ａは斜板の傾斜を制御するレギ
ュレータである。

【００２７】第一及び第二油圧ポンプ２，３から吐出さ
れる圧油は、図中左側のセンターバイパスラインＬＣＢ
上に配設された方向制御弁、具体的には左走行モータ用
制御弁５、旋回モータ用制御弁６、アームシリンダ用制
御弁７に供給されるとともに、図中右側のセンターバイ
パスラインＲＣＢ上に配設された方向制御弁、具体的に
は右走行モータ用制御弁８、バケットシリンダ用制御弁
９、ブームシリンダ用制御弁１０に供給される。また、
パイロットポンプ４から吐出されるパイロット圧は制御
圧用の圧源Ｐａとして利用される。

【００２８】第一油圧ポンプ２から旋回モータ用制御弁
６に通じる油路Ｌ３及び上記第二油圧ポンプ３から右走
行モータ用制御弁８に通じる油路Ｌ１には走行直進弁１
１が介設されている。この走行直進弁１１は、通常、第
一切換位置（ア位置）及び第二切換位置（イ位置）から
構成されているものであるが、本実施形態では第三切換
位置（ウ位置）を第二の切換弁として付加している。

【００２９】この走行直進弁１１は、左右の走行モータ
のみ操作する場合にはイ位置にあり、従って第一油圧ポ
ンプ２から吐出される圧油は右側のセンターバイパスラ
インＲＣＢ側に供給され、第二油圧ポンプ３から吐出さ
れる圧油は油路Ｌ２を通じて左側センターバイパスライ
ンＬＣＢ側に供給される。それにより、右走行モータ用
制御弁１１及び左走行モータ用制御弁５には、それぞれ
第一油圧ポンプ２及び第二油圧ポンプ３から個別に圧油
が供給される。

【００３０】ところが、左右走行レバーを同一位置に操
作した状態で、例えばブームやアームを起伏操作する
と、走行直進弁１１はイ位置からア位置に切り換わり、
第一油圧ポンプ２から吐出される圧油は、油路Ｌ３を通
じて旋回モータ用制御弁６、アームシリンダ用制御弁７
或いはブームシリンダ用制御弁１０に分配供給される。
このとき、第２ポンプ３から吐出される圧油は油路Ｌ１
とＬ２にパラレルに流れ、左右走行モータ用制御弁５，
８に供給される。それにより、例えば走行モータを駆動
しつつブームを起伏させるような複合操作を行う場合で
あっても、第２ポンプ３から吐出される圧油は左右の走
行モータに等しく供給され走行直進性を保つことができ
るようになっている。

【００３１】また、第１ポンプ２から走行直進弁１１に
通じる油路Ｌ４には分岐油路Ｌ５が分岐されており、こ
の分岐油路Ｌ５には第一の切換弁としてのカット弁１
２、チェック弁１３を介してオプション装置１４を制御
するためのオプション用制御弁１５が接続されている。
なお、上記油路Ｌ３及びＬ４は主油路とみなすことがで
きる。

【００３２】上記カット弁１２はオプション装置１４を
使用しない通常のショベル作業時には分岐油路Ｌ５を閉
じ、オプション装置１４を使用する場合には切換弁１６
から導出されるパイロット圧を受けて分岐油路Ｌ５を開
くようになっている。なお、切換弁１６は、制御部とし
てのコントローラ１７から出力される制御信号Ｓ１によ
って制御される。制御信号Ｓ１は、キャビン内に設けら
れたモード切換スイッチ（モード切換操作部）１８が閉
じられた場合にコントローラ１７から出力されるように
なっている。上記コントローラ１７、切換弁１６、カッ
ト弁１２は切換制御手段とみなすことができる。

【００３３】１９はオプション装置１４を操作するため
のリモコン弁であり、図に示す中立位置からＡ方向また
はＢ方向に操作すると、圧力センサ２０によって操作圧
が検出され、操作量に応じた信号Ｓ２がコントローラ１
７に与えられる。

【００３４】また、２１は第一油圧ポンプ２の吐出流量
を調整するための調整ノブ（流量操作部）であり、調整
ノブ２１を矢印Ｃ方向に回動させると、回転量に応じた
信号Ｓ３がコントローラ１７に与えられ、コントローラ
１７は電磁比例減圧弁２２に対して流量制御信号Ｓ４を
出力し、レギュレータ２ａの傾転角を調整することがで
きるようになっている。

【００３５】具体的には、流量が最大流量設定値Ｑmax
である上限値と、流量がスタンバイ流量設定値Ｑ１であ
る下限値の間で吐出流量を調整することができる。

【００３６】また、センターバイパスＬＣＢにおけるア
ームシリンダ用制御弁７の下流側にはカット弁２３が設
けられ、一方、センターバイパスＲＣＢ上におけるブー
ムシリンダ用制御弁１０の下流側にはカット弁２４が設
けられている。

【００３７】走行直進弁１１がウ位置に切り換えられる
と、第１ポンプ２から吐出される圧油は遮断され、第２
ポンプ３から吐出される圧油のみ油路Ｌ１と油路Ｌ２に
パラレルに供給される。この状態ではセンターバイパス
ＬＣＢ側のいずれかの制御弁を操作しても、センターバ
イパスＲＣＢ側から圧油がタンクＴに抜けるため回路圧
が立たない。従ってセンターバイパスＬＣＢ側のいずれ
かの制御弁を操作する場合にはカット弁２４を閉じて圧
油をセンターバイパスＬＣＢ側に流し、この逆にセンタ
ーバイパスＲＣＢ側のいずれかの制御弁を操作する場合
にはカット弁２３を閉じて圧油をセンターバイパスＲＣ
Ｂ側に流すようにしている。

【００３８】なお、図中、２５はブーム合流弁、２６は
アーム合流弁、２７は第２ポンプの流量を調整するため
の電磁比例減圧弁である。２８は走行直進弁１１をウ位
置に切り換えるためのパイロット圧を導出するための切
換弁であり、モード切換スイッチ１８を閉じたときにエ
位置からオ位置に切り換わり、パイロット圧を走行直進
弁１１の右側受圧部に作用させるようになっている。

【００３９】次に、上記構成を有する油圧回路の動作に
ついて説明する。なお、以下の説明ではオプション装置
１４が装着されていることを前提とする。

【００４０】まず、オペレータがモード切換スイッチ１
８を投入すると、切換弁１６がエ位置からオ位置に切り
換わり、切換弁１６と連動して切換弁２８がエ位置から
オ位置に切り換わる。

【００４１】切換弁１６を介してパイロット圧源からパ
イロット圧が導出されるとカット弁１２が開弁する。一
方、走行直進弁１１はイ位置からウ位置に切り換わる。
それにより、第１ポンプ２と油路Ｌ３は遮断され第１ポ
ンプ２から吐出される圧油は全量油路Ｌ５に流れる。従
って、カット弁１２、チェック弁１３、オプション用制
御弁１５を通じてオプション装置の操作が可能になる。

【００４２】この状態でリモコン弁１９が操作される
と、圧力センサ２０から操作量に応じた信号Ｓ２がコン
トローラ１７に与えられ、コントローラ１７はリモコン
弁１９の操作量に比例して切換弁１６の開度を制御す
る。切換弁１６から導出されるパイロット圧の特性は、
第１ポンプ２から吐出される圧油流量が低容量のオプシ
ョン装置１４の動作に適応できるよう設定されている。

【００４３】すなわち、図２の流量特性Ｓに示されるよ
うに、リモコン圧がＰ１からＰ２（操作範囲）まで変化
する場合に、流量Ｑがリモコン圧に比例してＱ１（スタ
ンバイ設定流量）からＱ２（オプション装置に必要とさ
れる流量）まで増加するように設定されている。カット
弁１２の動作をこのように制御することにより、リモコ
ン弁１９の操作に対するオプション装置１４の追従性が
高まり、操作性が良好になる。なお、Ｑ１（スタンバイ
設定流量）は装着されるオプション装置によって最大Ｑ
maxまで高めることができる。

【００４４】また、調整ノブ２１は、第１ポンプ２を特
殊アタッチメント専用の圧源として確保した場合に、ポ
ンプ流量を調整することができ、従って、低容量のオプ
ション装置１４のみ操作する場合には吐出流量を減少さ
せることができる。

【００４５】オプション装置１４を操作しつつ左走行モ
ータ、旋回モータ、アームシリンダのうちのいずれかを
操作すると、カット弁２４が閉じて第２ポンプ３から吐
出される圧油はセンターバイパスＬＣＢ側に供給され
る。

【００４６】また、オプション装置１４を操作しつつ右
走行モータ、バケットシリンダ、ブームシリンダのうち
のいずれかを操作すると、カット弁２５が閉じて第２ポ
ンプ３から吐出される圧油はセンターバイパスＲＣＢ側
に供給される。

【００４７】なお、モード切換スイッチ１８が押下され
ない場合は、第一油圧ポンプ２は右走行モータ、バケッ
トシリンダ、ブームシリンダ、アームシリンダの操作量
に比例して制御され、第二油圧ポンプ３は左走行モー
タ、旋回モータ、アームシリンダ、ブームシリンダの操
作量に比例して制御されることになる。このとき、カッ
ト弁２４はアーム合流操作量に比例して制御され、カッ
ト弁２３はブーム合流操作量に比例して制御される。

【００４８】なお、本実施形態では、カット弁１２に対
してパイロット圧を導入する切換弁１６、及び走行直進
弁１１の右側パイロットポートにパイロット圧を導入す
る切換弁２８を別構成としたが、一つの切換弁から切換
弁１６及び走行直進弁１１に対しパラレルにパイロット
圧を導入する構成であってもよい。

【００４９】また、本発明の切換制御手段は、本実施形
態では分岐油路Ｌ５、カット弁１２、走行直進弁１１の
第三の切換位置ウ及び切換弁２８で構成したが、スペー
スに余裕がある場合には油路Ｌ４に直接切換弁を介設す
ることもできる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１の本発明によれば、一つの油圧ポンプをオプシ
ョン装置専用として確保することができ、オプション装
置を安定操作させることができる。

【００５１】請求項２の本発明によれば、第１の切換弁
を、ポンプから複数の方向制御弁に至る狭いスペースに
設ける必要がないため、回路設計が容易になる。

【００５２】請求項３の本発明によれば、オプション使
用モードの切り換えが運転席で簡便に行える。

【００５３】請求項４の本発明によれば、第二の切換弁
が走行直進弁に付加されているため、回路構成を簡略化
することができる。

【００５４】請求項５の本発明によれば、オプション装
置と建設機械に標準装備されているアクチュエータとを
併用する場合に、圧抜けを防止して操作対象となるアク
チュエータに所定の油圧力を供給することができる。

【００５５】請求項６の本発明によれば、アクチュエー
タの操作指令値に比例してカット弁を開閉させることが
できるため、アクチュエータの操作性を高めることがで
きる。

【００５６】請求項７の本発明によれば、可変容量形油
圧ポンプの流量を増減させることができるため、オプシ
ョン装置の許容流量を超えないようにしてポンプ流量を
抑制することができる。

【００５７】請求項８の本発明によれば、別のアクチュ
エータの操作指令値に比例して第一の切換弁を開閉させ
ることができるため、オプション装置の操作性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械の油圧回路図である。

【図２】オプション使用モードにおけるリモコン圧−ポ
ンプ流量特性を示すグラフである。

【図３】フローデバイダを用いた従来の油圧回路図であ
る。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 第一油圧ポンプ ３ 第二油圧ポンプ ４ パイロットポンプ ５〜１０ 制御弁 １１ 走行直進弁 １２ カット弁 １６ 切換弁 １７ コントローラ １８ オプション切換スイッチ １９ リモコン弁 ２１ 調整ノブ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも第一及び第二の油圧ポンプ
   と、その油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向
   を制御して各アクチュエータに供給する複数の方向制御
   弁と、前記アクチュエータとは別のアクチュエータをオ
   プション装置として追加し得る構成の建設機械の油圧回
   路において、 前記第一の油圧ポンプから前記方向制御弁に通じる主油
   路であってその方向制御弁の手前から分岐され前記オプ
   ション装置に接続される分岐油路と、切換制御手段とを
   有し、該切換制御手段は、 (a)前記分岐油路を遮断し、且つ前記第一油圧ポンプか
   らの圧油を前記方向制御弁に通じる主油路に流す状態
   と、(b)前記分岐油路を開通させ、且つ前記第一油圧ポ
   ンプからの圧油をその分岐油路にのみ流すとともに、前
   記第二油圧ポンプからの圧油を前記主油路に流す状態と
   の間で切り換わるように構成されていることを特徴とす
   る建設機械の油圧回路。
2. 【請求項２】 前記切換制御手段は、前記分岐油路に介
   設され遮断位置と連通位置とを有する第一の切換弁と、
   前記第一油圧ポンプから前記方向制御弁に通じる主油路
   に介設され遮断位置と連通位置とを有する第二の切換弁
   と、オプション使用モードに切り換えられた際に、前記
   第二の切換弁を閉じて前記第一の切換弁を開く制御部と
   から構成される請求項１記載の建設機械の油圧回路。
3. 【請求項３】 運転席にオプション使用モードを選択す
   るスイッチが備えられている請求項１または２に記載の
   建設機械の油圧回路。
4. 【請求項４】 前記複数の方向制御弁が複数のセンター
   バイパスライン上に分けて配列され、前記第二の切換弁
   は、圧油を左右の走行アクチュエータのみに供給する第
   一切換位置及び左右の走行アクチュエータとそれ以外の
   アクチュエータへ分配供給する第二切換位置を有する走
   行直進弁にさらに第三切換位置として付加されたもので
   ある請求項２記載の建設機械の油圧回路。
5. 【請求項５】 前記各センターバイパスライン上に圧油
   をタンクに逃がすカット弁がそれぞれ設けられ、前記ア
   クチュエータを操作する際に、操作対象のアクチュエー
   タを制御するための方向制御弁が配置されていない側の
   センターバイパスラインを閉じて圧抜けを防止するよう
   に構成されている請求項４記載の建設機械の油圧回路。
6. 【請求項６】 前記カット弁が前記アクチュエータの操
   作指令値に比例して開閉するように構成されている請求
   項５記載の建設機械の油圧回路。
7. 【請求項７】 前記第一及び第二油圧ポンプが可変容量
   形油圧ポンプからなり、ポンプ吐出流量を調整する流量
   操作部が備えられている請求項１〜６のいずれかに記載
   の建設機械の油圧回路。
8. 【請求項８】 前記第一の切換弁は前記別のアクチュエ
   ータの操作指令値に比例して開閉するように構成されて
   いる請求項２〜７のいずれかに記載の建設機械の油圧回
   路。