JP2005220544A - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】よりそのときの作業状況に合った操作性能を選択可能とし、オペレータにとって不満の少ない操作性能を実現する。
【解決手段】油圧アクチュエータ４は例えば油圧ショベルのブームを駆動するブームシリンダであり、コントロールバルブ６はブームシリンダ４用のセクションとして開口面積特性（操作特性）の異なる２つの方向切換弁２１，２２を備えている。方向切換弁２１，２２はそれぞれオープンセンタータイプであり、センターバイパスライン２３に直列（タンデム）に接続されている。手動スイッチ４５の操作により電磁切換弁４２，４３を切り換え、方向切換弁２１と方向切換弁２２の一方を選択する。方向切換弁２１と方向切換弁２２とでは、ブーム下げ側のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積特性が異なる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧式ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特にコントロールバルブにオープンセンタータイプの方向切換弁を有する建設機械の油圧駆動装置に関する。

建設機械の代表例である油圧ショベルの油圧駆動装置は、通常、オープンセンタータイプの方向切換弁を備えたコントロールバルブを有し、方向切換弁を操作することにより油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される圧油の流れ（方向及び流量）が制御される。油圧ショベルの油圧アクチュエータは複数あり、コントロールバルブは油圧アクチュエータのセクション毎に１つの方向切換弁を有している。オープンセンタータイプの方向切換弁は各操作側にセンターバイパス油路、メータイン油路、メータアウト油路の３つの油路を有し、これら油路の可変絞りの開口面積特性により方向切換弁の操作特性が定まり、油圧アクチュエータにより駆動される操作部材の操作性能が決定される。このため、１つの方向切換弁の操作性能は、数々ある特性のうちポイントを絞った味付けとなっている。

例えば、油圧ショベルの油圧駆動装置において、例えば特開平９−１６５７９４号公報に記載のように、方向切換弁のフルストローク位置近傍でセンターバイパス油路の可変絞りが全閉する設定とし、油圧ポンプの吐出油を全量油圧アクチュエータに供給するようにしている。これにより操作部材の力強い操作が可能となる。これに対し、例えば特開平９−１６５７９１号公報に記載のように、旋回のコントロールバルブをフルストローク位置でセンターバイパス油路の可変絞りが全閉しない設定とするものもあり、これにより他のアクチュエータとの複合駆動に際して旋回速度の急変を押さえる操作性能が得られる。

特開平９−１６５７９４号公報 特開平９−１６５７９１号公報

油圧ショベルはブーム、アーム、バケットや旋回、走行等の複数の操作部或いは操作部材があり、これらの操作部材は用途（作業状況）に応じて異なる性能が求められる。特にブームについては、その操作は油圧ショベルの操作で重要度の占める割合が高いため、その役割も大きく、要求項目も多岐に渡る。しかし、従来の油圧駆動装置ではコントロールバルブのブームセクションには１つの方向切換弁しか配置されていないため、要求される項目を全て満たすことはできず、操作性能の何れかに妥協した設定とならざるを得ない。このためオペレータによってはその設定に不満を持つ場合がある。

例えばブーム下げ操作を考える。この場合、ブーム下げ起動時のショックを低減し、ソフトな操作を行いたいという要求と、ブーム下げ操作でバケットを地面に押し付け、機体を持ち上げるジャッキアップ操作を行う場合などのように力強いブーム下げ操作を行いたいという要求がある。前者の操作性能は、特開平９−１６５７９１号公報に記載の旋回の方向切換弁と同様、ブームの方向切換弁をブーム下げ側のフルストローク位置でセンターバイパス油路の可変絞りが全閉しない設定とすることにより実現できる。しかし、この場合は、センターバイパス油路の可変絞りがフルストローク位置で全閉しない影響として、圧力降下が不可避となり、その結果、機体のジャッキアップ操作では力不足となってしまう。反対に、特開平９−１６５７９４号公報に記載の方向切換弁と同様、ブームの方向切換弁をブーム下げ側のフルストローク位置でセンターバイパス油路の可変絞りが全閉する設定とした場合は、力強い操作性能は得られるが、ブーム下げ起動時のショックは大きくなり、操作性の悪化は必至である。

よって、実際の設定に際しては、要求される操作性能のどちらかを優先した設定とならざるを得ない。また、両方の操作性能を可能な限り満足させるため、ある程度（微少量）センターバイパス油路の可変絞りを開状態に設定することも考えられる。しかしながら、この場合は、いずれか一方の操作性能を強く求めるオペレータの要求を満足させることができない。また、センターバイパス油路の可変絞りは油温の影響を受けやすいため、開口面積が微小な場合は性能が定まらない問題も残ってしまう。

ブームの上げ操作についても同様に、その一義的な性能の味付けに不満を持つオペレータが存在する。

本発明の目的は、そのときの作業状況に合った操作性能を選択可能とし、オペレータにとって不満の少ない操作性能を実現することのできる建設機械の油圧駆動装置を提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油により駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するオープンセンタータイプの方向切換弁を備えたコントロールバルブと、前記方向切換弁を切り換え操作する操作レバー装置とを有する建設機械の油圧駆動装置において、前記コントロールバルブは、前記油圧アクチュエータのセクションに操作性能の異なる２つの方向切換弁を有し、前記操作レバー装置の操作信号を前記２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換える信号切換手段を設けたものとする。

このようにコントロールバルブの１つのアクチュエータセクションに２つの方向切換弁を設け、その２つの方向切換弁で操作性能を異ならせるとともに、操作レバー装置の操作信号を２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換える信号切換手段を設けることにより、そのときの作業状況に合った操作性能が選択可能となり、オペレータにとって不満の少ない操作性能を実現することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記２つの方向切換弁の一方は、フルストローク位置でセンターバイバス油路の可変絞りを全閉しない開口面積特性を有し、前記２つの方向切換弁の他方は、フルストローク位置近傍でセンターバイパス油路の可変絞りを全閉する開口面積特性を有する。

これにより２つの方向切換弁の一方を選択したときは、起動時にショックの少ない操作性能が得られ、２つの方向切換弁の他方を選択したときは力強い操作性能が得られる。

（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記２つの方向切換弁の一方は、メータイン油路Ｂ２及びメータアウト油路Ｃ２の最大開口面積が小さく、中間ストローク領域での開口面積とその変化が比較的小さい開口面積特性を有し、前記２つの方向切換弁の他方は、メータイン油路Ｂ２及びメータアウト油路Ｃ２の最大開口面積が比較的大きく、中間ストローク領域での開口面積及びその変化が比較的大きい開口面積特性を有する。

これにより２つの方向切換弁の一方を選択したときは、微操作性に優れた操作性能が得られ、２つの方向切換弁の他方を選択したときは応答性の良いきびきびした操作性能が得られる。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記建設機械は油圧ショベルであり、前記油圧アクチュエータは前記油圧ショベルのブームを駆動するブームシリンダであり、前記２つの方向切換弁はブーム下げ側の操作性能が異なる。

これにより油圧ショベルの操作で重要度の占める割合が高いブームについて、そのときの作業状況に合った操作性能が選択可能となり、オペレータにとって不満の少ない操作性能を実現することができる。

（５）上記（４）において、好ましくは、前記２つの方向切換弁の一方は、ブーム下げ側のフルストローク位置でセンターバイバス油路の可変絞りを全閉しない開口面積特性を有し、前記２つの方向切換弁の他方は、ブーム下げ側のフルストローク位置近傍でセンターバイパス油路の可変絞りを全閉する開口面積特性を有する。

これにより２つの方向切換弁の一方を選択したときは、ブーム下げ起動時にショックの少ない操作性能が得られ、２つの方向切換弁の他方を選択したときはブーム下げによるジャッキアップ操作時に力強い操作性能が得られる。

（６）また、上記（１）において、好ましくは、前記操作レバー装置は前記油圧アクチュエータの駆動方向に対応した２つの操作信号を選択的に出力し、前記信号切換手段は、前記２つの操作信号毎に設けられ、それぞれの操作信号を前記２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換える２つの切換弁と、この２つの切換弁を切り換える手動スイッチとを有する。

これにより手動スイッチを操作することにより２つの切換弁が切り換わり、２つの操作信号を２つの方向切換弁のいずれに導くかが切り換えられる。

（７）また、上記（１）において、好ましくは、前記操作レバー装置は前記油圧アクチュエータの駆動方向に対応した２つの操作信号を選択的に出力し、前記信号切換手段は、前記２つの操作信号毎に設けられ、それぞれの操作信号を前記２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換える２つの切換弁と、この２つの切換弁を個別に切り換える２つの手動スイッチとを有する。

これにより２つの手動スイッチを個別に操作することにより２つの切換弁が個別に切り換わり、２つの操作信号を２つの方向切換弁のいずれに導くかが個別に切り換えられる。

（１）そのときの作業状況に合った操作性能が選択可能となり、オペレータにとって不満の少ない操作性能を実現することができる。

（２）２つの方向切換弁の一方を選択したときは、起動時にショックの少ない操作性能が得られ、２つの方向切換弁の他方を選択したときは力強い操作性能が得られる。

（３）２つの方向切換弁の一方を選択したときは、微操作性に優れた操作性能が得られ、２つの方向切換弁の他方を選択したときは応答性の良いきびきびした操作性能が得られる。

（４）油圧ショベルの操作で重要度の占める割合が高いブームについて、そのときの作業状況に合った操作性能が選択可能となり、オペレータにとって不満の少ない操作性能を実現することができる。

（５）２つの方向切換弁の一方を選択したときは、ブーム下げ起動時にショックの少ない操作性能が得られ、２つの方向切換弁の他方を選択したときはジャッキアップ操作時に力強い操作性能が得られる。

（６）手動スイッチを操作することにより２つの切換弁が切り換わり、１つの操作で２つの操作信号を２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換えることができる。

（７）２つの手動スイッチを個別に操作することにより２つの切換弁が個別に切り換わり、２つの操作信号を２つの方向切換弁のいずれに導くかを個別に切り換えることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる建設機械の油圧駆動装置を示す図である。

図１において、本実施の形態に係わる油圧駆動装置は、エンジン１と、このエンジン１により駆動されるメインポンプとしての可変容量型の油圧ポンプ２及び固定容量型のパイロットポンプ３と、メインの油圧ポンプ２から吐出された圧油により駆動される油圧アクチュエータ４と、油圧ポンプ２から伸びる供給ライン５に接続され、油圧ポンプ２からアクチュエータ４に供給される圧油の流量と方向をそれぞれ制御するコントロールバルブ６と、油圧ポンプ２の傾転（容量）を制御する馬力制御傾転アクチュエータ７と、供給ライン５の最高圧力（油圧ポンプ２の最高吐出圧）を規制するメインリリーフ弁８と、アクチュエータ７が駆動する部材の動作方向と速度を指令する操作レバー装置９と、パイロットポンプ３の吐出圧を一定値に保ち、パイロット回路１０にパイロット一次圧を生成するパイロットリリーフ弁１１とを備えている。

油圧アクチュエータ４は例えば油圧ショベルのブームを駆動するブームシリンダであり、コントロールバルブ６はブームシリンダ４用のセクション（ブームセクション）として開口面積特性（操作特性）の異なる２つの方向切換弁２１，２２を備えている。方向切換弁２１，２２はそれぞれオープンセンタータイプであり、油路２３ａ，２３ｂ，２３ｃからなるセンターバイパスライン２３に直列（タンデム）に接続されている。センターバイパスライン２３の最上流の油路２３ａは供給ライン５に接続され、最下流の油路２３ｃはタンクライン２４を介してタンクＴに接続されている。

また、方向切換弁２１，２２はそれぞれセンターバイパス油路Ａ１，Ａ２と、メータイン油路Ｂ１，Ｂ２と、メータアウト油路Ｃ１，Ｃ２の各油路を有するスプール弁である。油路Ａ１，Ｂ１，Ｃ１は方向切換弁２１，２２が図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）に操作されたときに可変絞りとして機能する油路であり、油路Ａ２，Ｂ２，Ｃ２は方向切換弁２１，２２が図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）に操作されたときに可変絞りとして機能する油路である。

方向切換弁２１において、センターバイパス油路Ａ１，Ａ２の入側はセンターバイパスライン２３の油路２３ａに接続され、出側はセンターバイパスライン２３の油路２３ｂに接続され、メータイン油路Ｂ１，Ｂ２の入側は供給ライン５に接続され、メータアウト油路Ｃ１，Ｃ２の出側はタンクライン３３を介してタンクＴに接続されている。また、メータイン油路Ｂ１の出側とメータアウト油路Ｃ１の入側は方向切換弁２１が図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）に操作されたときにアクチュエータライン３１，３２にそれぞれ接続され、メータイン油路Ｂ２の出側とメータアウト油路Ｃ２の入側は方向切換弁２１が図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）に操作されたときにアクチュエータライン３１，３２にそれぞれ接続される。

同様に、方向切換弁２２において、センターバイパス油路Ａ１，Ａ２の入側はセンターバイパスライン２３の油路２３ｂに接続され、出側はセンターバイパスライン２３の油路２３ｃに接続され、メータイン油路Ｂ１，Ｂ２の入側はセンターバイパスライン２３の油路２３ｂに接続され、メータアウト油路Ｃ１，Ｃ２の出側はタンクライン３６を介してタンクＴに接続されている。また、メータイン油路Ｂ１の出側とメータアウト油路Ｃ１の入側は方向切換弁２２が図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）に操作されたときにアクチュエータライン３４，３５にそれぞれ接続され、メータイン油路Ｂ２の出側とメータアウト油路Ｃ２の入側は方向切換弁２２が図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）に操作されたときにアクチュエータライン３４，３５にそれぞれ接続される。

方向切換弁２１，２２のセンターバイパス油路Ａ１，Ａ２、メータイン油路Ｂ１，Ｂ２、メータアウト油路Ｃ１，Ｃ２は、スプールストロークに応じて開口面積を変化させる可変絞りを構成する。センターバイパス油路Ａ１，Ａ２により構成される可変絞りはセンターバイパスー可変絞り或いはブリードオフ可変絞りと呼ばれ、メータイン油路Ｂ１，Ｂ２により構成される可変絞りはメータイン可変絞りと呼ばれ、メータアウト油路Ｃ１，Ｃ２により構成される可変絞りはメータアウト可変絞りと呼ばれる。また、方向切換弁２１，２２は油圧パイロット切り換え弁であり、スプールの両端に受圧部２１ａ，２１ｂ及び２２ａ，２２ｂを備えている。

操作レバー装置９は、パイロット回路１０のパイロット一次圧を元圧として、操作レバー９ａの操作方向と操作量に応じて操作パイロット圧（操作信号）を生成する複数の減圧弁を内蔵しており、操作レバー９ａが例えば図示左方向に操作されるとパイロットライン１３に操作パイロット圧を出力し、操作レバー９ａが例えば図示右方向に操作されるとパイロットライン１４に操作パイロット圧を出力する。

また、本実施の形態に係わる油圧駆動装置は、操作レバー装置９の油圧アクチュエータ４の駆動方向に対応した２つの操作パイロット圧（操作信号）を２つの方向切換弁２１，２２のいずれに導くかを切り換える信号切換装置４１を備えている。信号切換装置４１は、２つの電磁切換弁４２，４３と、電源（バッテリ）４４と、電磁切換弁４２，４３のソレノイド４２ａ，４３ａと電源４４との間に設けられた手動スイッチ４５とを有している。手動スイッチ４５は運転席近傍に設けられ、オペレータにより操作される。

電磁切換弁４２は、手動スイッチ４５がＯＦＦ位置にあり、ソレノイド４２ａが通電されていないときは図示上側の位置にあり、この位置ではパイロットライン１３をパイロットライン４６を介して方向切換弁２２の受圧部２２ａに接続する。手動スイッチ４５がＯＮ位置に操作され、ソレノイド４２ａが通電されると図示の位置から下側の位置に切り換えられ、この位置ではパイロットライン１３をパイロットライン４８を介して方向切換弁２１の受圧部２１ａに接続する。同様に、電磁切換弁４３は、手動スイッチ４５がＯＦＦ位置にあり、ソレノイド４３ａが通電されていないときは図示上側の位置にあり、この位置ではパイロットライン１４をパイロットライン４７を介して方向切換弁２２の受圧部２２ｂに接続し、手動スイッチ４５がＯＮ位置に操作され、ソレノイド４３ａが通電されると図示の位置から下側の位置に切り換えられ、この位置ではパイロットライン１４をパイロットライン４９を介して方向切換弁２１の受圧部２１ｂに接続する。これにより手動スイッチ４５をＯＮしたときには方向切換弁２１が選択され、手動スイッチ４５をＯＦＦのままとすると方向切換弁２２が選択される。

図２は、本実施の形態の油圧駆動装置が備えられる油圧ショベルの外観を示す図である。本実施の形態の油圧駆動装置は例えば図示のごとき油圧ショベルに搭載されるものであり、この油圧ショベルは、下部走行体１０１と、下部走行体１０１に旋回可能に搭載された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２に上下方向に回動可能に装備されたブーム１０３ａ、アーム１０３ｂ、バケット１０３ｃからなるフロント作業機１０３とを有している。ブーム１０３ａ、アーム１０３ｂ、バケット１０３ｃはそれぞれブームシリンダ１０８、アームシリンダ１０９、バケットシリンダ１１０で駆動される。上部旋回体１０２上には運転席１０５が配置され、運転席１０５はキャノピータイプの屋根１０６で覆われている。運転席１０５の両脇には操作レバー１０７（片側のみ図示）が設けられている。

図１に示した油圧アクチュエータ４は例えばブームシリンダ１０７であり、操作レバー装置９の操作レバー９ａは例えば操作レバー１０７である。油圧ショベルの油圧駆動装置にはブームシリンダ以外のアクチュエータ（アームシリンダ１０９、バケットシリンダ１１０等）と、それらの方向切換弁が備えられているが、図１では、図示の都合上それらを省略し、アクチュエータ４（ブームシリンダ１０７）及びブーム用の方向切換弁２１，２２のみを示している。

図３は、方向切換弁２２の図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）のスプール開口面積特性を示す図であり、５１がセンターバイパス油路Ａ１、５２がメータイン油路Ｂ１、５３がメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性である。

方向切換弁２２のセンターバイパス油路Ａ１は、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が最大（全開）であり、スプールが図示左側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を減少させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が０、つまり全閉となる開口面積特性を有している。

方向切換弁２２のメータイン油路Ｂ１は、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が０（全閉）であり、スプールが図示左側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を増大させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が最大となる開口面積特性を有している。

方向切換弁２２のメータアウト油路Ｃ１も、メータイン油路Ｂ１と同様、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が０（全閉）であり、スプールが図示左側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を増大させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が最大となる開口面積特性を有している。

図４は、方向切換弁２１の図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）のスプール開口面積特性を示す図であり、５５がセンターバイパス油路Ａ１、５６がメータイン油路Ｂ１、５７がメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性である。

方向切換弁２１のセンターバイパス油路Ａ１は、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が最大（全開）であり、スプールが図示左側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を減少させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が最小（＞０）となり、その後スプールストロークが最大（Full）となるまで全閉せず、最小の開口面積Ａminが維持される開口面積特性を有している。

方向切換弁２２のメータイン油路Ｂ１及びメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性は方向切換弁２１のメータイン油路Ｂ１及びメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性と実質的に同じである。

方向切換弁２１，２２の図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）のスプール開口面積特性は通常の特性であり、センターバイパス油路Ａ２、メータイン油路Ｂ２、メータアウト油路Ｃ２は、図３の特性と同様、スプールストロークに応じて増減し、かつセンターバイパス油路Ａ２はスプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が０、つまり全閉となる。

方向切換弁２２の図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）の開口面積特性（図３）及び方向切換弁２１の図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）の開口面積特性（図４）では、それぞれ、次のような操作性能が得られる。
１．図３の開口面積特性
方向切換弁２２のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積はスプールストロークが最大のFull近傍になると全閉するため、ジャッキアップ操作等、バケットを下方に押し付ける作業をするときに力強い操作性能が得られる。ジャッキアップ操作とは、ブーム下げ操作でバケットを地面に押し付け、機体を持ち上げる操作である。つまり、例えばジャッキアップ操作時に方向切換弁２２を最大のフルストローク位置近くまで操作すると、センターバイパス油路Ａ１は全閉する。このとき方向切換弁２２に供給された圧油は全て油圧アクチュエータ（ブームシリンダ）４に供給されるため、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ）４のロッド側に供給された圧油は油圧アクチュエータ（ブームシリンダ）４のロッドを押し下げ、バケットを地面に押し付けつつブームを下げ、機体を持ち上げることができる。
２．図４の開口面積特性
方向切換弁２１のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積はスプールストロークが最大のFull近傍になっても全閉しないため、ブーム下げ起動時にショックの少ないスムーズな操作性能が得られる。つまり、ブーム下げ起動時に方向切換弁２１を最大のフルストローク位置近くまで操作したとき、センターバイパス油路Ａ１は全閉せず、最小開口面積Ａminが保たれる。このとき方向切換弁２１に供給された圧油の一部はセンターバイパス油路Ａ１よりブリードするので、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ）４のロッド側に供給された圧油の圧力が必要以上に高圧になることが防止され、ブームはショックなくスムーズに下がる。

以上のように構成した本実施の形態においては、オペレータが手動スイッチ４５をＯＮにすると、電磁切換弁４２，４３は図示の位置から下側の位置に切り換わり、操作レバー装置９からの操作パイロット圧が方向切換弁２１の受圧部２１ａ，２１ｂに伝達可能となる。これにより方向切換弁２１が選択され、ブーム下げ操作の起動時にショックの少ないスムーズな操作性能が得られる。

ジャッキアップ操作等、ブーム下げ操作で力が必要な操作を行うときは、オペレータは手動スイッチ４５をＯＦＦ位置のままとする。手動スイッチ４５がＯＦＦ位置にあると、電磁切換弁４２，４３は図示の位置に保たれ、操作パイロット圧が方向切換弁２２の受圧部２２ａ，２２ｂに伝達可能となる。これにより方向切換弁２２が選択され、ブーム下げ操作時に力強い操作性能が得られる。

以上のように本実施の形態によれば、方向切換弁２１と方向切換弁２２とで、ブーム下げ側のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積特性を異ならせ、手動スイッチ４５により方向切換弁２１と方向切換弁２２の一方を選択可能としたので、そのときの作業状況に合った操作性能が選択可能となり、オペレータにとって不満の少ない操作性能を実現することができる。

また、手動スイッチ４５をＯＮし、方向切換弁２１を選択したときは、ブーム下げ起動時にショックの少ない操作性能が得られ、手動スイッチ４５をＯＦＦのままとし、方向切換弁２２を選択したときは、ジャッキアップ操作時に力強い操作性能が得られる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図５〜図７を用いて説明する。図５中、図１に示したものと同等のものには同じ符号を付している。

図５において、コントロールバルブ６Ａはブームシリンダ４用のセクション（ブームセクション）として開口面積特性（操作特性）の異なる２つの方向切換弁２１Ａ，２２Ａを備えている。方向切換弁２１Ａ，２２Ａの図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）の開口面積特性は第１の実施の形態の方向切換弁２１，２２と同じであり、図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）の開口面積特性は第１の実施の形態の方向切換弁２１，２２と異なっている。

信号切換装置４１Ａは、２つの電磁切換弁４２，４３のそれぞれに対して電磁切換弁４２，４３のソレノイド４２ａ，４３ａと電源４４との間に位置する手動スイッチ４５Ａ−１，４５Ａ−２を有し、手動スイッチ４５Ａ−１，４５Ａ−２により電磁切換弁４２，４３をそれぞれ個別に切り換え可能となっている。電磁切換弁４２は、手動スイッチ４５Ａ−１がＯＦＦ位置にあるときは、ソレノイド４２ａが通電されず、図示上側の位置にあり、手動スイッチ４５Ａ−１がＯＮ位置に操作されると、ソレノイド４２ａが通電され、図示の位置から下側の位置に切り換えられる。電磁切換弁４３は、手動スイッチ４５Ａ−２がＯＦＦ位置にあるときは、ソレノイド４３ａが通電されず、図示上側の位置にあり、手動スイッチ４５Ａ−２がＯＮ位置に操作されると、ソレノイド４３ａが通電され、図示の位置から下側の位置に切り換えられる。

図６は、方向切換弁２２の図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）のスプール開口面積特性を示す図であり、６１がセンターバイパス油路Ａ２、６２がメータイン油路Ｂ２、６３がメータアウト油路Ｃ２の開口面積特性である。

方向切換弁２２のセンターバイパス油路Ａ２は、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が最大（全開）であり、スプールが図示右側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を減少させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が０、つまり全閉となる開口面積特性を有している。

方向切換弁２２のメータイン油路Ｂ２は、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が０（全閉）であり、スプールが図示右側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を増大させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が最大となる開口面積特性を有している。ただし、最大の開口面積は、センターバイパス油路Ｃ２の最大開口面積より小さく設定され、結果として、後述する方向切換弁２１の図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）の開口面積特性（図７）のものより小さくなっている。また、スプールストロークに応じて開口面積を増大させるとき、ハーフ操作領域（中間領域）を超えるあたりまでは緩やかに開口面積を増大させ、最大開口面積の直前付近で急峻に開口面積を増大させる設定とされ、その結果、ハーフ操作領域（スプールストロークの中間領域）での開口面積とその変化が比較的小さくなっている。

方向切換弁２２のメータアウト油路Ｃ２も、メータイン油路Ｂ２と同様、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が０（全閉）であり、スプールが図示右側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を増大させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が最大、つまり全開となる開口面積特性を有している。

図７は、方向切換弁２１の図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）のスプール開口面積特性を示す図であり、６５がセンターバイパス油路Ａ２、６６がメータイン油路Ｂ２、６７がメータアウト油路Ｃ２の開口面積特性である。

方向切換弁２１のセンターバイパス油路Ａ２は、方向切換弁２２のセンターバイパス油路Ａ２とほぼ同じ開口面積特性を有している。

方向切換弁２１のメータイン油路Ｂ２は、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が０（全閉）であり、スプールが図示右側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を増大させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が最大となる開口面積特性を有している。ただし、最大の開口面積は、センターバイパス油路Ｃ２の最大開口面積とほぼ同等に設定され、結果として、上述した方向切換弁２２の図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）の開口面積特性（図６）のものより大きくなっている。また、スプールストロークに応じて開口面積を増大させるとき、比較的小さいスプールストロークからハーフ操作領域（スプールストロークの中間領域）付近まで急峻に開口面積を増大させ、その後緩やかに開口面積を増大させる設定とされ、その結果、ハーフ操作領域（中間領域）での開口面積及びその変化が比較的大きくなっている。

方向切換弁２１のメータアウト油路Ｃ２も、メータイン油路Ｂ２と同様、スプールが中立位置にあり、スプールストロークが０のときは開口面積が０（全閉）であり、スプールが図示右側に操作されスプールストロークが増えるに従って開口面積を増大させ、スプールストロークが最大のFull近傍まで増加すると開口面積が最大となる開口面積特性を有している。ただし、メータアウト油路Ｃ２はメータイン油路Ｂ２に比べ全体的に開口面積は小さくなっている。

方向切換弁２２の図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）の開口面積特性（図６）及び方向切換弁２２の図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）の開口面積特性（図７）では、それぞれ、次のような操作性能が得られる。
１．図６の開口面積特性
方向切換弁２２のブーム上げ側のメータイン油路Ｂ２及びメータアウト油路Ｃ２は、最大開口面積が小さく、ハーフ操作領域（スプールストロークの中間領域）での開口面積とその変化も比較的小さくなるように設定されているため、方向切換弁２２をブーム上げ方向に操作したときハーフ操作領域でのアクチュエータ４の駆動速度及びその変化も比較的小さく、微操作性に優れた操作性能が得られる。
２．図７の開口面積特性
方向切換弁２１のブーム上げ側のメータイン油路Ｂ２及びメータアウト油路Ｃ２は、最大開口面積が比較的大きく、ハーフ操作領域（スプールストロークの中間領域）での開口面積及びその変化も比較的大きくなるように設定されているため、方向切換弁２１をブーム上げ方向に操作したときメータイン油路Ｂ２の開口面積は速やかに最大付近まで増大し、アクチュエータ４の駆動速度は速やかに上昇し、応答性の良いきびきびした操作性能が得られる。

方向切換弁２１，２２の図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）の開口面積特性により得られる操作性能は第１の実施の形態で説明した通りである。

以上のように構成した本実施の形態では、手動スイッチ４５Ａ−１，４５Ａ−２により電磁切換弁４２，４３をそれぞれ個別に切り換え可能とし、方向切換弁２１と方向切換弁２２とで、ブーム下げ側のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積特性とブーム上げ側のメータイン油路Ｂ２及びメータアウト油路Ｃ２の開口面積特性を異ならせることにより、次のような４種類の特性の組み合わせが得られる。
１．手動スイッチ４５Ａ−１、４５Ａ−１がともにＯＮ：
図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）：方向切換弁２１（図４）
図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）：方向切換弁２１（図７）
２．手動スイッチ４５Ａ−１がＯＦＦで、手動スイッチ４５Ａ−２がＯＮ：
図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）：方向切換弁２２（図３）
図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）：方向切換弁２１（図７）
３．手動スイッチ４５Ａ−１がＯＮで、手動スイッチ４５Ａ−２がＯＦＦ
図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）：方向切換弁２１（図４）
図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）：方向切換弁２２（図６）
４．手動スイッチ４５Ａ−１、４５Ａ−１がともにＯＦＦ
図示左側（アクチュエータ４の縮み側；ブーム下げ側）：方向切換弁２２（図３）
図示右側（アクチュエータ４の伸び側；ブーム上げ側）：方向切換弁２２（図６）
つまり、オペレータが手動スイッチ４５Ａ−１，４５Ａ−２をともにＯＮにすると、電磁切換弁４２，４３は図示の位置から下側の位置に切り換わり、操作レバー装置９からの操作パイロット圧は、ブーム下げ側、上げ側ともに方向切換弁２１の受圧部２１ａ，２１ｂに伝達可能となる。これによりブーム下げ側、上げ側とも方向切換弁２１が選択され（上記１）、ブーム下げ操作時は起動時にショックの少ないスムーズな操作性能が得られ、ブーム上げ操作時は応答性の良いきびきびした操作性能が得られる。

ジャッキアップ操作等、ブーム下げ操作で力が必要な操作を行うときは、オペレータは手動スイッチ４５Ａ−１をＯＦＦ位置のままとする。手動スイッチ４５Ａ−１がＯＦＦ位置にあると、電磁切換弁４２は図示の位置に保たれ、操作レバー装置９からのブーム下げ側の操作パイロット圧が方向切換弁２２の受圧部２２ａに伝達可能となる。これによりブーム下げ側は方向切換弁２２が選択され（上記２，４）、ブーム下げ操作時に力強い操作性能が得られる。

均し作業等、微操作を要求される作業を行うときは、オペレータは手動スイッチ４５Ａ−２をＯＦＦ位置のままとする。手動スイッチ４５Ａ−２がＯＦＦ位置のままにあると、電磁切換弁４３は図示の位置に保たれ、操作レバー装置９からのブーム上げ側の操作パイロット圧は方向切換弁２２の受圧部２２ｂに伝達可能となる。これによりブーム上げ側は方向切換弁２２が選択され（上記３，４）、微操作性に優れた操作性能が得られる。

以上のように本実施の形態によれば、電磁切換弁４２，４３を別々に切り換えることにより、操作特性の組み合わせを増やすことが可能となり、その分、更に多様な操作性能の選択が可能となる。

また、手動スイッチ４５Ａ−２をＯＮし、ブーム上げ操作で方向切換弁２１を選択したときは、応答性の良いきびきびした操作性能が得られ、手動スイッチ４５Ａ−２をＯＦＦのままとし、ブーム上げ操作で方向切換弁２２を選択したときは、微操作性に優れた操作性能が得られる。
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図８を用いて説明する。図中、図１に示したものと同等のものには同じ符号を付している。

図８において、信号切換装置４１Ｂは、１つの電磁切換弁７１と、電源（バッテリ）４４及び手動スイッチ４５とを有している。

電磁切換弁７１は、手動スイッチ４５がＯＦＦ位置にあり、ソレノイド７１ａが通電されていないときは図示上側の位置にあり、この位置ではパイロットライン１３，１４をパイロットライン４６，４７を介して方向切換弁２２の受圧部２２ａ，２２ｂに接続する。手動スイッチ４５がＯＮ位置に操作され、ソレノイド７１ａが通電されると図示の位置から下側の位置に切り換えられ、この位置ではパイロットライン１３，１４をパイロットライン４８，４９を介して方向切換弁２１の受圧部２１ａ，２１ｂに接続する。

本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、信号切換装置の電磁切換弁を１つの弁７１で構成したので、部品点数が減り、製造コストを低減できる効果がある。
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図９を用いて説明する。図中、図１に示したものと同等のものには同じ符号を付している。

図９において、信号切換装置４１Ｃは、１つの手動切換弁７２を有している。手動切換弁７２は、図８に示した電磁切換弁と同様、図示上側の位置ではパイロットライン１３，１４をパイロットライン４６，４７を介して方向切換弁２２の受圧部２２ａ，２２ｂに接続し、図示下側の位置ではパイロットライン１３，１４をパイロットライン４８，４９を介して方向切換弁２１の受圧部２１ａ，２１ｂに接続する。

本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、信号切換装置の切換弁を手動切換弁にしたので、部品点数が更に減り、製造コストを低減できる効果がある。

なお、以上の実施の形態ではコントロールバルブのブームセクションに２つの方向切換弁を設け、操作性能を異ならせた場合について説明したが、アームセクション、バケットセクション等、他のセクションにも２つの方向切換弁を設け、操作性能を異ならせてもよく、これによりアーム操作、バケット操作等に際しても作業状況に合った操作性能が選択可能となる。また、異なる操作性能として、ブーム下げ側では起動時にショックの少ないスムーズな操作性能と力強い操作性能の組み合わせ、ブーム上げ側では応答性の良いきびきびした操作性能と微操作性に優れた操作性能の組み合わせについて説明したが、これ以外の操作性能が得られるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係わる建設機械の油圧駆動装置を示す図である。 本実施の形態の油圧駆動装置が備えられる油圧ショベルの外観を示す図である。 一方の方向切換弁のアクチュエータ縮み側（ブーム下げ側）のスプール開口面積特性を示す図である。 他方の方向切換弁のアクチュエータ縮み側（ブーム下げ側）のスプール開口面積特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる建設機械の油圧駆動装置を示す図である。 一方の方向切換弁のアクチュエータ伸び側（ブーム上げ側）のスプール開口面積特性を示す図である。 他方の方向切換弁のアクチュエータ伸び側（ブーム上げ側）のスプール開口面積特性を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係わる建設機械の油圧駆動装置を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係わる建設機械の油圧駆動装置を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 油圧ポンプ（メインポンプ）
３ パイロットポンプ
４ 油圧アクチュエータ（ブームシリンダ）
５ 供給ライン
６；６Ａ コントロールバルブ
７ 馬力制御傾転アクチュエータ
９ 操作レバー装置
９ａ 操作レバー
２１，２２；２１Ａ，２２Ａ 方向切換弁
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ 受圧部
２３ センターバイパスライン
２４ タンクライン
３１，３２ アクチュエータライン
３３ タンクライン
３４，３５ アクチュエータライン
３６ タンクライン
４１；４１Ａ；４１Ｂ；４１Ｃ 信号切換装置
４２，４３ 電磁切換弁
４４ 電源
４５；４５Ａ−１，４５Ａ−２ 手動スイッチ
５１ 方向切換弁２２のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積特性（ブーム下げ側）
５２ 方向切換弁２２のメータイン油路Ｂ１の開口面積特性（ブーム下げ側）
５３ 方向切換弁２２のメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性（ブーム下げ側）
５５ 方向切換弁２１のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積特性（ブーム下げ側）
５６ 方向切換弁２１のメータイン油路Ｂ１の開口面積特性（ブーム下げ側）
５７ 方向切換弁２１のメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性（ブーム下げ側）
６１ 方向切換弁２２のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積特性（ブーム上げ側）
６２ 方向切換弁２２のメータイン油路Ｂ１の開口面積特性（ブーム上げ側）
６３ 方向切換弁２２のメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性（ブーム上げ側）
６５ 方向切換弁２１のセンターバイパス油路Ａ１の開口面積特性（ブーム上げ側）
６６ 方向切換弁２１のメータイン油路Ｂ１の開口面積特性（ブーム上げ側）
６７ 方向切換弁２１のメータアウト油路Ｃ１の開口面積特性（ブーム上げ側）
７１ 電磁切換弁
７２ 手動切換弁
１０１ 下部走行体
１０２ 上部旋回体
１０３ａ ブーム
１０３ｂ アーム
１０３ｃ バケット
１０５ 運転室
１０６ 屋根
１０７ 操作レバー
１０８ ブームシリンダ
１０９ アームシリンダ
１１０ バケットシリンダ
Ａ１，Ａ２ センターバイパス油路
Ｂ１，Ｂ２ メータイン油路
Ｃ１，Ｃ２ メータアウト油路

Claims (7)

1. 油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油により駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するオープンセンタータイプの方向切換弁を備えたコントロールバルブと、前記方向切換弁を切り換え操作する操作レバー装置とを有する建設機械の油圧駆動装置において、
   前記コントロールバルブは、前記油圧アクチュエータのセクションに操作性能の異なる２つの方向切換弁を有し、
   前記操作レバー装置の操作信号を前記２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換える信号切換手段を設けたことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
2. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記２つの方向切換弁の一方は、フルストローク位置でセンターバイバス油路の可変絞りを全閉しない開口面積特性を有し、前記２つの方向切換弁の他方は、フルストローク位置近傍でセンターバイパス油路の可変絞りを全閉する開口面積特性を有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
3. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記２つの方向切換弁の一方は、メータイン油路Ｂ２及びメータアウト油路Ｃ２の最大開口面積が小さく、中間ストローク領域での開口面積とその変化が比較的小さい開口面積特性を有し、前記２つの方向切換弁の他方は、メータイン油路Ｂ２及びメータアウト油路Ｃ２の最大開口面積が比較的大きく、中間ストローク領域での開口面積及びその変化が比較的大きい開口面積特性を有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
4. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記建設機械は油圧ショベルであり、
   前記油圧アクチュエータは前記油圧ショベルのブームを駆動するブームシリンダであり、
   前記２つの方向切換弁はブーム下げ側の操作性能が異なることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
5. 請求項４記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記２つの方向切換弁の一方は、ブーム下げ側のフルストローク位置でセンターバイバス油路の可変絞りを全閉しない開口面積特性を有し、前記２つの方向切換弁の他方は、ブーム下げ側のフルストローク位置近傍でセンターバイパス油路の可変絞りを全閉する開口面積特性を有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
6. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記操作レバー装置は前記油圧アクチュエータの駆動方向に対応した２つの操作信号を選択的に出力し、
   前記信号切換手段は、前記２つの操作信号毎に設けられ、それぞれの操作信号を前記２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換える２つの切換弁と、この２つの切換弁を切り換える手動スイッチとを有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
7. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記操作レバー装置は前記油圧アクチュエータの駆動方向に対応した２つの操作信号を選択的に出力し、
   前記信号切換手段は、前記２つの操作信号毎に設けられ、それぞれの操作信号を前記２つの方向切換弁のいずれに導くかを切り換える２つの切換弁と、この２つの切換弁を個別に切り換える２つの手動スイッチとを有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。

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