JP2004068975A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】建設機械の運転の安全性を高める。
【解決手段】走行用、旋回用等の油圧モータやブーム、アーム、バケット等の作動用の油圧シリンダなどのアクチュエータ１５に圧油を供給するメイン油圧ポンプ２と、それらの油圧機器の操作用の油圧回路に使用されるコントロール弁等のパイロットポートに圧油を供給するパイロット油圧ポンプ５とを備えた建設機械において、メイン油圧ポンプ２はエンジン１によって駆動され、パイロット油圧ポンプ５は電動モータ９によって駆動されている。エンジン１が止まってもパイロット油圧ポンプ５を動かせるので、安全性が向上する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベルや走行クレーンなどの建設機械の操作用の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は建設機械の一種である油圧ショベルの側面図であり、いわゆる、超小旋回機といわれるものである。図において、ａはクローラ式走行装置、ｂは旋回台軸受、ｃは上部旋回体である。ｄは運転室、ｅは基端側ブーム、ｆは中間ブーム、ｋは先端ブーム、ｇはアーム、ｈはバケット、ｊは排土板である。ｉは作業機またはアタッチメントと呼ばれる。
【０００３】
かかる油圧ショベルは、通常、ディーゼルエンジンによって駆動される。図３は建設機械の油圧回路図の一部分である。図において、１はディーゼルエンジン、２は可変容量型のメイン油圧ポンプで、通常は、アキシャル・プランジャポンプを使用し、斜板の傾斜角度を変えて吐出量を変化させる。
【０００４】
３は油圧タンク、４はフィルタ、５はパイロット油圧ポンプで、定容量型のポンプである。６はリリーフ弁である。メイン油圧ポンプ２およびパイロット油圧ポンプ５は、共にエンジン１にシリーズに直結して駆動されている。
【０００５】
メイン油圧ポンプ２からの圧油は種々のアクチュエータ、たとえば、クローラ走行装置ａの駆動用の油圧モータ、旋回台ｂの駆動用の油圧モータ、基端ブームｅの昇降用の油圧シリンダｅ_１、先端ブームｋのオフセット用の油圧シリンダｆ_１、アームｇの作動用の油圧シリンダｇ_１、バケットｈの作動用の油圧シリンダｈ_１などに送られる。
【０００６】
油圧ポンプ２と上記のアクチュエータとの油圧回路には、２位置３ポート切換弁、３位置４ポート切換弁、３位置６ポート切換弁、減圧弁、リリーフ弁、運転士が操作するリモートコントロール弁など種々のコントロール弁が使用されており、それらの弁を操作するための圧油はパイロット油圧ポンプ５により供給される。
【０００７】
エンジン１には交流を直流に変換するＩＣレギュレータを内蔵した交流発電機７が接続されており、直流電気をバッテリ８に供給する。バッテリ８に蓄電された電気は、エンジン１のスタータや電磁弁などの電源として使用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたような油圧回路を有する従来の建設機械において、ブームｅが高く上がった状態でエンジン１が止まってしまった場合には、そのままにしておくと危険なので、何らかの方法でエンジンが止まった状態でブームｅを下げ、バケットｈを地上まで下ろしたい場合がある。しかし、切換弁のパイロットポートに油圧をかけることができないので、切換弁を動かすことはできない。
【０００９】
図４はスプリングセンタ形３位置４ポート切換弁の図面であり、（Ａ）は構造を示す断面図、（Ｂ）は記号である。作動は、２個のパイロットポート（接続口）のいずれか一方から圧油が入ってパイロット圧力が加わったときに他方は油圧タンク３に逃げるようになっていて、スプールが移動して油路を切り替える。パイロット圧力を抜くと、ばねによってスプールは中立位置に戻る。油圧シリンダを作動させる切換弁は中立の位置では、図４（Ｂ）に示すように、すべてのポートがブロックするようになっていて、油圧シリンダに外力がかかっても油圧シリンダが動かないようになっている。また、２位置弁では、必ずどちらかにパイロット圧力を加えて切り替える弁や、パイロット接続口が片側だけでパイロット圧が抜けたときに、ばね力でもとの位置に戻るスプリングオフセット形などがある。
【００１０】
ブームｅが上がった状態では、昇降用油圧シリンダｅ_１などに外力としてアタッチメントｉの重力がかかっているので、その作動用の切換弁のスプールを中立位置から他の位置に動かしてやれば、シリンダ側の油が油タンクに戻って、ピストンロッドが収縮し、ブームｅを下降させることができる。
【００１１】
このようにスプールを動かしてやるには、運転士が操作するリモートコントロール弁の上流にアキュムレータを設けておき、リモートコントロール弁を作動すると、圧油が切換弁のパイロット接続口に送られるようにしてやればよいが、容量が小さくて作動時間が短く、途中で作動できない状態になることが多い。
【００１２】
油圧作動の切換弁を手動で動かすようにしてもよい。すなわち、図４のケーシングのばねの入っている部分の外側にねじ孔を穿設し、そこに点線で示すように、ボルトを挿入して、ボルトの先端がスプールに当接するようにしてやり、スプールを動かしたいときには、ボルトをねじ込むようにしてもよい。しかし、配管の林立する中で、手を突っ込んで切換弁に設けたボルトを回してやるのはかなり困難がともなう。
【００１３】
また、寒冷時にエンジンを始動すると、油圧回路に使用しているオイルが冷えていて粘度が高いため、操作レバーロックスイッチを入れていないのに、運転士が操作するリモートコントロール弁が操作できるようになってしまい、安全上問題になることがある。以下、その問題について図面を参照して説明する。
【００１４】
図６は油圧ショベルの油圧回路図の一部であり、（Ａ）はレバーロックをかけて安全装置が働いた状態を示しており、（Ｂ）はレバーロックを解除して運転できる状態を示している。なお、図６において、図３と共通する部分については、同一の符号を付している。図において、１はエンジン、２はメイン油圧ポンプ、３は油圧タンク、４はフィルタ、５はパイロット油圧ポンプ、６はリリーフ弁、８はバッテリである。１１は３ポート２位置の方向切換弁、１２は操作レバーロックスイッチ、１３は運転士が操作するリモートコントロール弁である。１４は３位置６ポートの切換弁であり、油圧シリンダなどのアクチュエータ１５の操作のために使用する。１６は戻り油配管である。
【００１５】
エンジン１を始動すると、パイロット油圧ポンプも始動し、圧油を送る。始動時にはレバーロックをかけた状態（図６（Ａ））なので、圧油は切換弁１１で遮断されてリモートコントロール弁１３まで送られず、リリーフ弁６を通ってタンク３に戻る。この状態ではリモートコントロール弁１３を操作しても、アクチュエータ１５は作動しないはずである。ところが、寒冷時においては、作動油の粘度が高く、戻り油配管１６内に背圧が発生し、このため切換弁１１の戻り油配管１６側を通ってリモートコントロール弁１３に圧油が流入する。
【００１６】
切換弁１４は、図４に示すような構造である。図５はかかる切換弁１４のパイロット圧ＰとスプールのストロークＳとの関係を示すグラフである。今、戻り油配管１６内の背圧が図５のＰ_ｍｉｎを越える状態にあると、以上述べた理由で、操作レバーロックスイッチ１２がオフの状態であるにもかかわらず、背圧が働いて、リモートコントロール弁１３が操作できてしまうので、操作レバーロックスイッチ１２が機能しないことになり安全上問題がある。
【００１７】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、アキュームレ−タを設けたり、切換弁を手で動かしてやることなしに、エンジンが停止したときでも切換弁のパイロットポートに圧油を供給することができ、エンジン停止中でも油圧回路中の圧油をタンクに戻してやることができ、寒冷地のエンジン始動時でも操作レバーロック装置が働いて安全性の高い建設機械を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の建設機械は、アクチュエータの作動用に圧油を供給するメイン油圧ポンプと、それらのアクチュエータの作動用の油圧回路に使用されるコントロール弁等のパイロットポートに圧油を供給するパイロット油圧ポンプとを備えた建設機械において、メイン油圧ポンプはエンジンによって駆動され、パイロット油圧ポンプは電動モータによって駆動されている。
【００１９】
次に本発明の作用を説明する。油圧ショベルなどの建設機械は、エンジンのスタータ駆動用のバッテリを有しており、パイロット油圧ポンプ駆動用の電動モータは、バッテリから直流電流を供給される。したがって、エンジンが停止していても、パイロット油圧ポンプを駆動することができ、切換弁などのパイロットポート（接続口）に圧油を供給できるので、外力のかかった状態の油圧シリンダについては、外力の作用で油圧シリンダを動かすことができる。また、油圧回路中の圧油を油圧タンクに戻すことができるので、修理などの際に圧油が噴出すこともない。さらに、エンジンを始動する前にパイロット油圧ポンプを動かしておけば、作動油が昇温して粘性も低下して戻り油配管内の背圧もＰ_ｍｉｎよりも低下するので、操作レバーロックスイッチも確実に働き、安全性が向上する。なお、パイロット油圧ポンプ駆動用の電動モータは、０．３７ＫＷ程度の小型モータでよいので、バッテリをそのために大きくする必要はない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の建設機械の油圧回路図の一部分である。本図において、図３と共通する部分については、同一の符号を付している。図において１はディーゼルエンジン、２はメイン油圧ポンプ、３は油圧タンク、４はフィルタ、５はパイロット油圧ポンプ、６はリリーフ弁、７は発電機、８はバッテリである。
【００２１】
９はパイロット油圧ポンプ５の駆動用の直流モータであり、バッテリ８から電気が供給される。１０はスイッチである。パイロット油圧ポンプ５は、従来のようにエンジン１に接続されておらず、直流モータ９によって駆動されている。
【００２２】
エンジン１に接続されたメイン油圧ポンプ２からの圧油は、クローラ走行装置ａの駆動用の左右の油圧モータ、旋回台軸受ｂの駆動用の油圧モータ、基端ブームｅの昇降用の油圧シリンダｅ_１、先端ブームｋのオフセット用の油圧シリンダｆ_１、アームｇの作動用の油圧シリンダｇ_１、バケットｈの作動用の油圧シリンダｈ_１などのアクチュエータ１５に送られる。
【００２３】
メイン油圧ポンプ２と上記のアクチュエータ１５との油圧回路には、２位置２ポート切換弁、３位置４ポート切換弁、３位置６ポート切換弁、減圧弁、リリーフ弁、手動のリモートコントロール弁など種々のコントロール弁が使用されており、それらの弁を操作するための圧油はモータ９により駆動されるパイロット油圧ポンプ５により供給される。
【００２４】
エンジン１にはＩＣレギュレータを内蔵した交流発電機７が接続されており、直流電気をバッテリ８に供給する。バッテリ８に蓄電された電気は、エンジン１のスタータや電磁弁などの電源として使用されるとともに、パイロット油圧ポンプ５の駆動用の直流モータ９の電源として使用される。
【００２５】
次に本実施形態の作用を説明する。油圧ショベルなどの建設機械は、エンジン１のスタータ駆動用のバッテリ８を有しており、パイロット油圧ポンプ５の駆動用の電動モータ９は、バッテリ８から直流電流を供給される。したがって、エンジン１が停止していても、パイロット油圧ポンプ５を駆動することができ、切換弁などのパイロットポートに圧油を供給できるので、外力のかかった状態の油圧シリンダについては、外力の作用で油圧シリンダを動かすことができる。また、油圧回路中の圧油をタンク３に戻すことができるので、修理などの際に圧油が噴出すこともない。さらに、エンジン１を始動する前にパイロット油圧ポンプ５を動かしておけば、作動油が昇温して粘性も低下して戻り油配管１６内の背圧もＰ_ｍｉｎよりも低下するので、操作レバーロックスイッチ１２も確実に働き、安全性が向上する。なお、パイロット油圧ポンプ５の駆動用の電動モータ９は、０．３７ＫＷ程度の小型モータでよいので、バッテリ８をそのために大きくする必要はない。
【００２６】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の建設機械は、以上述べたように、パイロット油圧ポンプをエンジンから切り離して電動モータにより駆動しているので、次のような優れた効果を有する。
（１）作業中、たとえば、ブームを上げたままエンジンが停止しても操作回路が作動するので、自重でブームを下げることができる。
（２）エンジンが停止しても油圧回路内の残圧を抜くことができるので、メンテナンス時に油が噴出するおそれがない。
（３）パイロット油圧ポンプをエンジンで駆動しないので、その分の馬力をメイン油圧ポンプにシフトすることができ、エンジンパワーを節約することができる。
（４）エンジン始動前にパイロット油圧ポンプを始動しておけば、寒冷時でも作動油の粘性が低下してリモートコントロール弁に背圧がかかる状態は解消して、操作レバーロックスイッチが確実に働き、安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の油圧回路の部分回路図である。
【図２】油圧ショベルの側面図である。
【図３】従来の建設機械の油圧回路図の一部分である。
【図４】油圧切換弁の断面図（Ａ）および記号（Ｂ）である。
【図５】油圧切換弁のパイロットポートの圧力とスプールのストロークの関係を示すグラフである。
【図６】従来の油圧ショベルの油圧回路図の一部分である。
【符号の説明】
１　　　エンジン
２　　　メイン油圧ポンプ
５　　　パイロット油圧ポンプ
９　　　電動モータ

Claims (1)

1. アクチュエータの作動用に圧油を供給するメイン油圧ポンプと、それらのアクチュエータの作動用の油圧回路に使用されるコントロール弁等のパイロットポートに圧油を供給するパイロット油圧ポンプとを備えた建設機械において、メイン油圧ポンプはエンジンによって駆動され、パイロット油圧ポンプは電動モータによって駆動されていることを特徴とする建設機械。

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