JP2006070970A - 建設機械の油圧制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 重量物を上下動させる油圧シリンダと、油圧供給源となる油圧ポンプと、油圧シリンダに対する油供給排出制御を行う制御バルブと、重量物の下動操作時に重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給する再生用油路とを備えた油圧制御回路において、再生油量を、エンジン回転数に伴うポンプ流量の増減や、重量物の重量により油圧シリンダにかかる負荷圧の増減に対応して調整できるようにする。
【解決手段】 ブーム、スティック再生用油路Ｃ、Ｆに、ブーム用、スティック用電磁比例圧力制御弁２８、３９から出力されるパイロット信号圧により開度量調整されるブーム、スティック再生用開閉弁２６、３８を配すると共に、上記パイロット信号圧は、コントローラ２９から出力される制御信号によりエンジン回転数や重量物の重量に対応するように制御される構成にした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、重量物を上下動させるための油圧シリンダを備えた建設機械の油圧制御回路の技術分野に属するものである。

一般に、油圧ショベル等の建設機械には、重量物を上下動させるための油圧シリンダ等の各種油圧アクチュエータや、これら油圧アクチュエータの油供給排出制御を行う制御バルブ、圧油供給源となる油圧ポンプ等が設けられているが、油圧アクチュエータが例えば油圧ショベルのブームを上下動せしめるためのブームシリンダの場合、該ブームシリンダは、重量保持側油室であるヘッド側油室への油供給および重量非保持側油室であるロッド側油室からの油排出で伸長してブームを上動させ、またロッド側油室への油供給およびヘッド側油室からの油排出で縮小してブームを下動させるように構成されている。
ところで、前記ブームを下動させる場合、該ブームにかかっている重量（フロント作業機の総重量）がシリンダを縮小させる力として作用するため、ヘッド側油室の圧力はロッド側油室の圧力よりも高圧となる。そこで従来、ブームの下動操作時にヘッド側油室からの排出油を再生油としてロッド側油室に供給する再生用油路を設け、ヘッド側油室の圧力がロッド側油室の圧力よりも高圧のあいだは油圧ポンプからの供給圧油に加えて上記再生油がロッド側油室に供給されるように構成し、これによりロッド側油室が減圧状態になることなくブームシリンダの下動速度を速くすることができると共に、ブームシリンダと圧油供給源を共用する他の油圧アクチュエータ（例えばバケットシリンダ）との連動操作時に、再生によって得られた余剰のポンプ流量を他の油圧アクチュエータに供給できるようにしたものが知られている。また、この様な再生用油路が設けられているものにおいて、ブームの下動操作時に、ブーム下降速度選択スイッチの選択に基づいてヘッド側油室からの排出油量を増減できるようにし、これによりブームの下動速度を調整できるようにしたものもある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２０６５１０号公報

ところで、前記油圧アクチュエータの油圧供給源となる油圧ポンプは、一般的に、エンジン動力により駆動する構成となっていて、エンジン回転数と作業負荷に対応するような流量制御が行われる。つまり、エンジン回転数が低い場合にはポンプ流量を少なくし、エンジン回転数が高い場合にはポンプ流量を多くするように制御される。而して、前述したブーム下動操作時において、エンジン回転数が低いときには、油圧ポンプからブーム用制御バルブを介してブームシリンダのロッド側油室に供給されるポンプ流量が少なくなるため、再生油量を多くしてロッド側圧力が負圧にならないようにしなければならないが、該再生油量を多くするためには、再生用油路に配設される再生用開閉弁の開度量を大きく設定すると共に、ブーム用制御バルブに形成されるヘッド側排出用弁路（ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油を油タンクに流す弁路）の開度量を小さく設定する必要がある。
しかるに、この様にエンジン回転数が低いとき、つまりポンプ流量が少ないときにロッド側圧力が負圧にならないように再生用開閉弁の開度量を大きく、且つブーム用制御バルブの排出用弁路の開度量を小さく設定すると、エンジン数が高いとき、つまりポンプ流量が多いときにはロッド側油室への圧油供給量が増加して、ブームの下動速度が増加すると共に、ヘッド側油室からの排出油が排出用弁路を通過するときの排出抵抗が大きくなって、油圧ポンプの負荷圧力が上がり、油圧効率、燃費を悪化させる許りか、排出抵抗による発熱が増加するという問題がある。
また、ブームシリンダには、フロント作業部の総重量が負荷圧としてかかるため、該ブームシリンダの負荷圧は、フロント作業機に装着されるアタッチメントの重さによって異なることになる。このため、標準装備されるバケットに対応して再生用開閉弁の開度量およびブーム用制御バルブの排出用弁路の開度量が設定されていると、例えば高強度用のバケットや油圧ブレーカ等の重量の重いアタッチメントを装着した場合に、ブームシリンダのヘッド側油室に加わる負荷圧が高いため、ブームの下動速度が増加して、ロッド側圧力が負圧になってしまうと共に、ヘッド側油室からの排出油が排出用弁路を通過するときの排出抵抗が大きくなって、油圧ポンプの負荷圧力が上がり、油圧効率、燃費を悪化させる許りか、排出抵抗による発熱が増加するという、前述したエンジン回転数が高い場合と同様の問題が生じる。
しかしながら、前述した従来のものでは、この様なエンジン回転数に伴うポンプ流量の変化や、フロント作業機に装着されるアタッチメントの重量によって異なるシリンダ負荷圧の変化に対応することはできず、更なる改善が望まれ、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、エンジンを動力源として駆動し、上記油圧シリンダの圧油供給源となる油圧ポンプと、操作具操作に基づいて油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する油供給排出制御を行う制御バルブと、重量物の下動操作時に重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給する再生用油路とを備えた建設機械の油圧制御回路において、前記再生用油路に、該再生用油路を開閉する開度量調整自在な開閉弁を配すると共に、該開閉弁は、エンジン回転数の高低に伴うポンプ流量の増減に対応して開度量調整されることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、エンジンを動力源として駆動し、上記油圧シリンダの圧油供給源となる油圧ポンプと、操作具操作に基づいて油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する油供給排出制御を行う制御バルブと、重量物の下動操作時に重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給する再生用油路とを備えた建設機械の油圧制御回路において、前記再生用油路に、該再生用油路を開閉する開度量調整自在な開閉弁を配すると共に、該開閉弁は、重量物の重量により油圧シリンダにかかる負荷圧の増減に対応して開度量調整されることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、エンジンを動力源として駆動し、上記油圧シリンダの圧油供給源となる油圧ポンプと、操作具操作に基づいて油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する油供給排出制御を行う制御バルブと、重量物の下動操作時に重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給する再生用油路とを備えた建設機械の油圧制御回路において、前記再生用油路に、該再生用油路を開閉する開度量調整自在な開閉弁を配すると共に、該開閉弁は、エンジン回転数の高低に伴うポンプ流量の増減、および重量物の重量により油圧シリンダにかかる負荷圧の増減に対応して開度量調整されることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかにおいて、開閉弁は、電磁比例圧力制御弁から出力されるパイロット信号圧により開度量調整されるスプール弁であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項４において、電磁比例圧力制御弁は、コントローラからの制御信号に基づいて出力パイロット信号圧が制御される一方、上記コントローラは、エンジン回転数を判定するエンジン回転数判定手段または／および重量物の重量を判定する重量判定手段からの信号を入力し、該入力信号に基づいて電磁比例圧力制御弁に対する制御信号値を演算することを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項５において、建設機械の運転室に、オペレータが重量物の下動速度を任意に設定するための下動速度設定手段を設ける一方、コントローラは、エンジン回転数判定手段または／および重量判定手段と、前記下動速度設定手段とからの信号を入力し、これら入力信号に基づいて電磁比例圧力制御弁に対する制御信号値を演算することを特徴とするものである。

請求項１の発明とすることにより、再生油量を、エンジン回転数の高低に伴うポンプ流量の増減に対応して調整できることになり、而して、エンジン回転数が低くポンプ流量が少ないときでも重量非保持側圧力が負圧になることなく、重量物の下動を所期のスピードで行うことができると共に、制御バルブに形成される排出用弁路の開度量を小さく設定する必要がなくなって、エンジン回転数が高くポンプ流量が多いときに排出用弁路通過時の排出抵抗を小さくすることができ、油圧効率、燃費の向上を図れると共に、排出抵抗による発熱を低減することができる。
請求項２の発明とすることにより、再生油量を、重量物の重量により油圧シリンダにかかる負荷圧の増減に対応して調整できることになり、而して、重量物の重量が重い場合に下動スピードが速くなりすぎて重量非保持側の圧力が負圧になってしまう不具合を回避でき、もって負圧による油圧シリンダの損傷や、作動油のディーゼル燃焼による劣化を防止できる。
請求項３の発明とすることにより、再生油量を、エンジン回転数の高低に伴うポンプ流量の増減、および重量物の重量により油圧シリンダにかかる負荷圧の増減に対応して調整できることになり、而して、エンジン回転数が低くポンプ流量が少ないときでも重量非保持側圧力が負圧になることなく、重量物の下動を所期のスピードで行うことができると共に、制御バルブに形成される排出用弁路の開度量を小さく設定する必要がなくなって、エンジン回転数が高くポンプ流量が多いときに排出用弁路通過時の排出抵抗を小さくすることができ、油圧効率、燃費の向上を図れると共に、排出抵抗による発熱を低減することができ、さらに、重量物の重量が重い場合に下動スピードが速くなりすぎて重量非保持側の圧力が負圧になってしまう不具合を回避でき、もって負圧による油圧シリンダの損傷や、作動油のディーゼル燃焼による劣化を防止できる。
請求項４の発明とすることにより、電磁比例圧力制御弁から出力されるパイロット信号圧によって、開閉弁の開度量調整を行うことができる。
請求項５の発明とすることにより、エンジン回転数判定手段または／および重量判定手段からの入力信号に基づいて、電磁比例圧力制御弁から出力されるパイロット信号圧を制御することができる。
請求項６の発明とすることにより、電磁比例圧力制御弁から出力されるパイロット信号圧は、エンジン回転数判定手段または／および重量判定手段と、下動速度設定手段とからの入力信号に基づいて制御されることになり、而して、オペレータが設定した下動速度に対応する再生油量となるように開閉弁の開度量を調整できることになって、オペレータの希望する下動速度を得ることができ、操作性が向上する。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等から構成されており、さらに該フロント作業機４は、基端部が上部旋回体３に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に着脱自在に装着されるアタッチメント７等の各部から構成されており、さらに、図示しない左右の走行用モータや旋回用モータ、ブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０等の各種の油圧アクチュエータが設けられている等の基本的構成は従来通りである。尚、図１では、アタッチメント７として、一般的に標準装備されるバケットを示したが、該バケットに代えて、高強度を有する重量の重い高強度用バケットや、油圧ブレーカ等の各種アタッチメントを着脱自在に装着できるようになっている。また、図１において、１ａはオペレータの運転室となるキャブである。

扨、油圧ショベル１には、前記各種油圧アクチュエータや油圧ポンプ、油タンク等から構成される油圧制御回路が設けられているが、該油圧制御回路を図２に示すと、該図２において、１１、１２はエンジン３７の回転により駆動する可変容量型の第一、第二油圧ポンプ、１１ａ、１２ａは第一、第二油圧ポンプ１１、１２の容量可変装置、１３は定容量型の油圧ポンプ、１４は油タンク、１５は左走行用モータ、１６は旋回用モータ、９はスティックシリンダ、１７は右走行用モータ、１０はバケットシリンダ、８はブームシリンダ、１８は左走行用制御バルブ、１９は旋回用制御バルブ、２０はスティック用制御バルブ、２１は右走行用制御バルブ、２２はバケット以外のアタッチメント７を装着したときに用いられるアタッチメント用制御バルブ、２３はバケット用制御バルブ、２４はブーム用制御バルブであるが、本実施の形態では、ブームシリンダ８およびスティックシリンダ９の回路に本発明が実施されているため、まず、ブームシリンダ８の回路について説明する。

前記ブームシリンダ８は、ヘッド側油室８ａへの油供給およびロッド側油室８ｂからの油排出で伸長してブーム５を上動せしめ、またロッド側油室８ｂへの油供給およびヘッド側油室８ａからの油排出で縮小してブーム５を下動せしめるように構成されているが、該ブームシリンダ８においては、ヘッド側油室８ａがフロント作業機４全体の重量を保持することになって本発明の重量保持側油室に相当し、またロッド側油室８ｂが本発明の重量非保持側油室に相当する。

また、ブーム用制御バルブ２４は、伸長側、縮小側のパイロットポート２４ａ、２４ｂを備え、これらパイロットポート２４ａ、２４ｂに入力されるパイロット信号圧により後述の供給用、排出用弁路２４ｃ〜２４ｆの開度量が調整されるスプール弁で構成されている。つまりブーム用制御バルブ２４は、両パイロットポート２４ａ、２４ｂにパイロット信号圧が入力されていない状態では、中立位置Ｎに位置していてブームシリンダ８に対する油の給排を行わないが、伸長側パイロットポート２４ａにパイロット信号圧が入力されることにより伸長側位置Ｘに変位して、第二油圧ポンプ１２からの圧油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給するための供給用弁路２４ｃを開き、且つロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１４に流すための排出用弁路２４ｄを開くようになっている。さらにブーム用制御バルブ２４は、縮小側パイロットポート２４ｂにパイロット信号圧が入力されることにより縮小側位置Ｙに変位して、第二油圧ポンプ１２からの圧油をロッド側油室８ｂに供給するための供給用弁路２４ｅを開き、且つヘッド側油室８ａからの排出油を絞り２４ｇを介して油タンク１４に排出するための排出用弁路２４ｆを開くように構成されている。

一方、２５はブーム用パイロットバルブであって、該ブーム用パイロットバルブ２５は、ブーム用操作具２５ａが操作されていない状態ではパイロット信号圧を出力しないが、ブーム用操作具２５ａがブーム上動側に操作されることに基づいて前記ブーム用制御バルブ２４の伸長側パイロットポート２４ａにパイロット信号圧を出力し、またブーム下動側に操作されることに基づいて縮小側パイロットポート２４ｂにパイロット信号圧を出力するように構成されている。

さらに、Ａはブーム用制御バルブ２４とブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを連結するブームヘッド側油路、またＢはブーム用制御バルブ２４とブームシリンダ８のロッド側油室８ｂとを連結するブームロッド側油路であって、これらブームヘッド側油路Ａ、ブームロッド側油路Ｂを経由してブーム用制御バルブ２４とブームシリンダ８とのあいだの油の給排がなされるが、該ブームヘッド側油路Ａとブームロッド側油路Ｂとは、ブーム再生用油路Ｃを介して連結されている。

上記ブーム再生用油路Ｃには、ブーム再生用開閉弁２６とチェック弁２７とが配されているが、該チェック弁２７は、ブームヘッド側油路Ａからブームロッド側油路Ｂへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するように構成されている。また、ブーム再生用開閉弁２６は、パイロットポート２６ａを備えたスプール弁で構成されており、パイロットポート２６ａにパイロット信号圧が入力されていない状態では、ブーム再生用油路Ｃを閉じる閉位置Ｎに位置しているが、パイロットポート２６ａにパイロット信号圧が入力されることにより、ブーム再生用油路Ｃを絞り２６ｂを介して開く開位置Ｘに変位するように構成されている。この場合、開位置Ｘのブーム再生用開閉弁２６は、パイロットポート２６ａに入力されるパイロット信号圧の高低に対応して開度量調整されるようになっている。

一方、２８は前記ブーム再生用開閉弁２６のパイロットポート２６ａにパイロット信号圧を出力するためのブーム用電磁比例圧力制御弁であって、該ブーム用電磁比例圧力制御弁２８は、後述するコントローラ２９からの制御信号に基づいてパイロット信号圧を出力する。

前記コントローラ２９は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、このものは、図３のブロック図に示す如く、後述するブーム用圧力センサ３０、アクセルダイヤル３１、アタッチメント設定スイッチ３２、ブーム下動スピード調整ダイヤル（本発明の下動速度設定手段に相当する）３３からの信号を入力し、これら入力信号に基づいてブーム用演算部３５で演算を行い、該演算結果に基づいて前記ブーム用電磁比例圧力制御弁２８に制御信号を出力するように構成されている。

ここで、前記ブーム用圧力センサ３０は、ブーム用操作具２５ａをブーム下動側に操作したときにブーム用パイロットバルブ２５からブーム用制御バルブ２４の縮小側パイロットポート２４ｂに出力されるパイロット信号圧を検出するための圧力センサであって、該ブーム用圧力センサ３０からの入力信号により、コントローラ２９は、ブーム下動側操作に伴うパイロット信号圧を判定する。

また、アクセルダイヤル３１は、エンジン３７の回転数を設定するためにキャブ１ａ内に配設されるダイヤルであって、エンジン３７は、図示しないエンジン用コントローラにより、上記アクセルダイヤル３１で設定された回転数となるように制御される。そして、コントローラ２９は、アクセルダイヤル３１からの入力信号によって、エンジン回転数を判定する。

さらに、アタッチメント設定スイッチ３２およびブーム下動スピード調整ダイヤル３３は、共にキャブ１ａ内に配設のモニタ３４に配置されているが、アタッチメント設定スイッチ３２は、バケット以外のアタッチメント７をフロント作業機４に装着した場合に操作されるスイッチであって、該アタッチメント設定スイッチ３２により、各々のアタッチメント７に対応した各種制御の設定がなされる。そして、コントローラ２９は、アタッチメント設定スイッチ３２からの入力信号により、装着されたアタッチメント７の重量を判定する。この場合、アタッチメント７の正確な重量を判定するのではなく、例えば、装着されたアタッチメント７が標準装備のバケットの場合には「軽」、高強度用のバケットや油圧ブレーカの場合には「重」と判定する等の二段階程度の判定であっても良い。尚、アタッチメント設定スイッチ３２が操作されていない場合には、コントローラ２９は、標準装備のバケットが装着されているとしてアタッチメント７の重量を判定する。

またさらに、ブーム下動スピード調整ダイヤル３３は、オペレータがブーム５の下動スピードを任意に設定するためのダイヤルである。そして、コントローラ２９は、ブーム下動スピード調整ダイヤル３３からの入力信号により、オペレータが設定したブーム下動スピードを判定する。
尚、前述したブーム用圧力センサ３０、アクセルダイヤル３１、アタッチメント設定スイッチ３２、ブーム下動スピード調整ダイヤル３３からの入力信号に基づくコントローラ２９の判定は、例えば、予め設定された演算関数や演算テーブルを用いて行う。

そして、ブーム用演算部３５は、前記ブーム用圧力センサ３０、アクセルダイヤル３１、アタッチメント設定スイッチ３２、ブーム下動スピード調整ダイヤル３３からの入力信号によって判定された結果に基づき、ブーム用電磁比例圧力制御弁２８に出力する制御信号値を演算する。つまり、ブーム用演算部３５は、ブーム下動操作に伴うパイロット信号圧、エンジン回転数、アタッチメント７の重さ、オペレータが設定したブーム下動スピードの四つの要素を掛合わせてブーム用電磁比例圧力制御弁２８に出力する制御信号値を演算するが、この場合、パイロット信号圧が低い（ブーム用操作具２５ａの操作量が小さい）と制御信号値を小さくする一方、パイロット信号圧が高い（ブーム用操作具２５ａの操作量が大きい）と制御信号値を大きくし、またエンジン回転数が低いと制御信号値を大きくする一方、エンジン回転数が高いと制御信号値を小さくし、さらにアタッチメント７の重量が軽いと制御信号値を大きくする一方、アタッチメント７の重量が重いと制御信号値を小さくし、さらにまたオペレータにより設定されたブーム下動スピードが遅いと制御信号値を小さくする一方、設定されたブーム下動スピードが速いと制御信号値を大きくするように演算する。そしてブーム用電磁比例圧力制御弁２８は、コントローラ２９から出力される制御信号値が大きくなるほど、ブーム再生用開閉弁２６のパイロットポート２６ａに出力するパイロット信号圧が高くなるように制御される。

次いで、スティックシリンダ９の回路について説明する。
スティックシリンダ９は、ヘッド側油室９ａへの油供給およびロッド側油室９ｂからの油排出で伸長してスティック６をイン側（機体に近づく方向）に揺動せしめ、またロッド側油室９ｂへの油供給およびヘッド側油室９ａからの油排出で縮小してスティック６をアウト側（機体から遠ざかる方向）に揺動せしめるように構成されているが、該スティックシリンダ９においては、殆どの場合、ロッド側油室９ｂがスティック６およびアタッチメント７の重量を保持することになって本発明の重量保持側油室に相当し、またヘッド側９ａが本発明の重量非保持側油室に相当する。

また、スティック用制御バルブ２０は、前述したブーム用制御弁２４と同様に、伸長側、縮小側のパイロットポート２０ａ、２０ｂを備え、これらパイロットポート２０ａ、２０ｂに入力されるパイロット信号圧により供給用、排出用弁路２０ｃ〜２０ｆの開度量が調整されるスプール弁で構成されている。そして、伸長側、縮小側パイロットポート２０ａ、２０ｂにパイロット信号圧が入力されることにより、中立位置Ｎから伸長側位置Ｘ、縮小側位置Ｙに変位することもブーム用制御バルブ２４と同様であるが、スティック用制御バルブ２０には、第一ポンプ１１からの圧油が供給されるようになっていると共に、絞り２０ｇは伸長側位置Ｘの排出用弁路２０ｄに設けられている。

一方、３６はスティック用パイロットバルブであって、該スティック用パイロットバルブ３６は、スティック用操作具３６ａが操作されていない状態ではパイロット信号圧を出力しないが、スティック用操作具３６ａがスティックイン側に操作されることに基づいて前記スティック用制御バルブ２０の伸長側パイロットポート２０ａにパイロット信号圧を出力し、またスティックアウト側に操作されることに基づいて縮小側パイロットポート２０ｂにパイロット信号圧を出力するように構成されている。

さらに、Ｄはスティック用制御バルブ２０とスティックシリンダ９のヘッド側油室９ａとを連結するスティックヘッド側油路、またＥはスティック用制御バルブ２０とスティックシリンダ９のロッド側油室９ｂとを連結するスティックロッド側油路であって、これらスティックヘッド側油路Ｄ、ブームロッド側油路Ｅを経由してスティック用制御バルブ２０とスティックシリンダ９とのあいだの油の給排がなされるが、これらスティックヘッド側油路Ｄとスティックロッド側油路Ｅとは、スティック再生用油路Ｆを介して連結されている。

上記スティック再生用油路Ｆは、前述したブーム再生用油路Ｃと同様に、スティック再生用開閉弁３８とチェック弁３９とが配されているが、該チェック弁３９は、スティックロッド側油路Ｅからスティックヘッド側油路Ｄへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するように構成されている。また、スティック再生用開閉弁３８は、ブーム再生用開閉弁２６と同様のものであって、パイロットポート３８ａにパイロット信号圧が入力されることにより、スティック再生用油路Ｆを閉じる閉位置Ｎから、スティック再生用油路Ｆを絞り３８ｂを介して開く開位置Ｘに変位するように構成されていると共に、開位置Ｘのスティック再生用開閉弁３８は、パイロットポート３８ａに入力されるパイロット信号圧の高低に対応して開度量調整されるようになっている。

また、３９は前記スティック再生用開閉弁３８のパイロットポート３８ａにパイロット信号圧を出力するためのスティック用電磁比例圧力制御弁であって、該スティック用電磁比例圧力制御弁３９は、前述したブーム用電磁比例圧力制御弁２８と同様に、コントローラ２９からの制御信号に基づいてパイロット信号圧を出力する。

一方、コントローラ２９は、スティック用演算部４２において、前記スティック用電磁比例圧力制御弁３９に対する制御信号値を演算するが、該演算は前述したブーム用電磁比例圧力制御弁２８に対する制御信号値の演算と同様であるため簡単に説明すると、スティック用演算部４２は、図３のブロック図に示す如く、スティック用操作具３６ａをスティックイン側に操作したときにスティック用パイロットバルブ３６からスティック用制御バルブ伸長側パイロットポート２０ａに出力されるパイロット信号圧を検出するスティック用圧力センサ４０、前述のアクセルダイヤル３１およびアタッチメント設定スイッチ３２、オペレータがスティックインのスピードを任意に設定するためのスティックインスピード調整ダイヤル（本発明の下動速度設定手段に相当する）４１からの信号を入力し、これら入力信号から判定されるスティックイン操作に伴うパイロット信号圧、エンジン回転数、アタッチメント７の重さ、オペレータが設定したスティックインスピードの四つの要素を掛合わせてスティック用電磁比例圧力制御弁３９に出力する制御信号値を演算する。この場合、パイロット信号圧が低い（スティック用操作具３６ａの操作量が小さい）と制御信号値を小さくする一方、パイロット信号圧が高い（スティック用操作具３６ａの操作量が大きい）と制御信号値を大きくし、またエンジン回転数が低いと制御信号値を大きくする一方、エンジン回転数が高いと制御信号値を小さくし、さらにアタッチメント７の重量が軽いと制御信号値を大きくする一方、アタッチメント７の重量が重いと制御信号値を小さくし、さらにまたオペレータにより設定されたスティックインスピードが遅いと制御信号値を小さくする一方、設定されたスティックインスピードが速いと制御信号値を大きくするように演算する。そしてスティック用電磁比例圧力制御弁３９は、コントローラ２９から出力される制御信号値が大きくなるほど、スティック再生用開閉弁３８のパイロットポート３８ａに出力するパイロット信号圧が高くなるように制御される。

ところで、前記ブームシリンダ８、スティックシリンダ９は、可変容量型の第一、第二油圧ポンプ１１、１２を圧油供給源とするが、該第一、第二油圧ポンプ１１、１２の容量可変装置１１ａ、１２ａは、操作具操作量に対応したネガティブコントロール信号に基づく流量制御、エンジン３７から供給される馬力が一定となるように流量を制御する定馬力制御、および作業負荷とエンジン回転数に対応した制御信号に基づく流量制御を行う。これらの流量制御は、周知の技術であるため詳細な説明は省略するが、第一、第二油圧ポンプ１１、１２は、エンジン回転数が低い場合にはポンプ流量が少なく、エンジン回転数が高くなるとポンプ流量が多くなるように流量制御される。

叙述の如く構成されたものにおいて、ブームシリンダ８、スティックシリンダ９の回路には、重量保持側油室（ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａ、スティックシリンダ９のロッド側油室９ｂ）からの排出油を重量非保持側油室（ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂ、スティックシリンダ９のヘッド側油室９ａ）に供給するためのブーム再生用油路Ｃ、スティック再生用油路Ｆが形成されていると共に、これらブーム再生用油路Ｃ、スティック再生用油路Ｆを開閉するブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８が設けられているが、該ブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８は、コントローラ２９からの制御信号に基づいて作動するブーム用電磁比例圧力制御弁２８、スティック用電磁比例圧力制御弁３９から出力されるパイロット信号圧によって、ブーム下動操作、スティックイン操作に伴うパイロット信号圧、エンジン回転数、アタッチメント７の重量、およびオペレータが設定したブーム下動スピード、スティックインスピードに対応するように開度量調整されることになる。

この結果、エンジン回転数が低くポンプ流量が少ない場合には、ブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８の開度量が大きくなるように調整されて再生油量が増加する一方、エンジン回転数が高くポンプ流量が多い場合には、ブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８の開度量が小さくなるように調整されて再生油量が減少することになり、而して、エンジン回転数が低いときでも重量非保持側圧力が負圧になることなく、ブーム下動、スティックインを所期のスピードで行うことができると共に、ブーム用制御バルブ２４、スティック用制御バルブ２０の各排出用弁路２４ｆ、２０ｄの開度量を小さく設定する必要がなくなる。もって、排出用弁路２４ｆ、２０ｄの開度量を小さく設定することによって生じる不具合、つまりエンジン回転数が高くポンプ流量が多いときに重量保持側油室からの排出油が排出用弁路２４ｆ、２０ｄを通過するときの排出抵抗が大きくなって第一、第二、油圧ポンプ１１、１２の負荷圧力が高くなってしまうという不具合を回避できることになって、油圧効率、燃費の向上を図れると共に、排出抵抗による発熱を低減することができる。

また、フロント作業機４に装着されるアタッチメント７の重量が軽くブームシリンダ８、スティックシリンダ９にかかる負荷圧が小さい場合には、ブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８の開度量が大きくなるように調整されて再生油量が増加する一方、アタッチメント７の重量が重くブームシリンダ８、スティックシリンダ９にかかる負荷圧が大きい場合には、ブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８の開度量が小さくなるように調整されて再生油量が減少することになり、而して、重量の重いアタッチメント７を装着した場合にブーム下動スピード、スティックインスピードが速くなりすぎて重量非保持側の圧力が負圧になってしまう不具合を回避でき、もって負圧によるブームシリンダ８、スティックシリンダ９の損傷や、作動油のディーゼル燃焼による劣化を防止できる。

さらにこのものでは、ブーム下動操作、スティックイン操作に伴うパイロット信号圧が高いほどブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８の開度量が大きくなるように調整されるため、ブーム用操作具２５ａ、スティック用操作具３６ａの操作量が大きくなるほど再生油量が増加することになって、操作具操作量に対応したブーム下動スピード、スティックインスピードを得られることは勿論のこと、オペレータがブーム下動スピード調整ダイヤル３３、スティックインスピード調整ダイヤル４１によってブーム下動スピード、スティックインスピードを任意に設定することにより、該設定したスピードに対応する再生油量となるようにブーム再生用開閉弁２６、スティック再生用開閉弁３８の開度量が調整されることになって、オペレータの希望するブーム下動スピード、スティックインスピードとすることができ、操作性が大幅に向上する。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、エンジン回転数を判定するにあたり、エンジン回転数を検出する回転数検出センサを設け、該回転数検出センサの検出値をコントローラに入力するように構成しても良い。
さらに、上記実施の形態では、ブームシリンダおよびスティックシリンダの両回路に本発明が実施されているが、何れか一方の回路にのみ実施しても良く、また、ブームシリンダ、スティックシリンダに限らず、重量物を上下動せしめる各種油圧シリンダの油圧制御回路にも実施できる。

油圧ショベルの斜視図である。 油圧ショベルの油圧制御回路図である。 コントローラの制御ブロック図である。

符号の説明

４ フロント作業機
５ ブーム
６ スティック
７ アタッチメント
８ ブームシリンダ
８ａ ヘッド側油室
８ｂ ロッド側油室
９ スティックシリンダ
９ａ ヘッド側油室
９ｂ ロッド側油室
１１ 第一油圧ポンプ
１２ 第二油圧ポンプ
２０ スティック用制御バルブ
２４ ブーム用制御バルブ
２５ａ ブーム用操作具
２６ ブーム再生用開閉弁
２８ ブーム用電磁比例圧力制御弁
２９ コントローラ
３５ ブーム用演算部
３６ａ スティック用操作具
３７ エンジン
３８ スティック再生用開閉弁
３９ スティック用電磁比例圧力制御弁
４２ スティック用演算部
Ｃ ブーム再生用油路
Ｆ スティック用再生用油路

Claims (6)

1. 上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、
   エンジンを動力源として駆動し、上記油圧シリンダの圧油供給源となる油圧ポンプと、
   操作具操作に基づいて油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する油供給排出制御を行う制御バルブと、
   重量物の下動操作時に重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給する再生用油路とを備えた建設機械の油圧制御回路において、
   前記再生用油路に、該再生用油路を開閉する開度量調整自在な開閉弁を配すると共に、
   該開閉弁は、エンジン回転数の高低に伴うポンプ流量の増減に対応して開度量調整されることを特徴とする建設機械の油圧制御回路。
2. 上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、
   エンジンを動力源として駆動し、上記油圧シリンダの圧油供給源となる油圧ポンプと、
   操作具操作に基づいて油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する油供給排出制御を行う制御バルブと、
   重量物の下動操作時に重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給する再生用油路とを備えた建設機械の油圧制御回路において、
   前記再生用油路に、該再生用油路を開閉する開度量調整自在な開閉弁を配すると共に、
   該開閉弁は、重量物の重量により油圧シリンダにかかる負荷圧の増減に対応して開度量調整されることを特徴とする建設機械の油圧制御回路。
3. 上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、
   エンジンを動力源として駆動し、上記油圧シリンダの圧油供給源となる油圧ポンプと、
   操作具操作に基づいて油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する油供給排出制御を行う制御バルブと、
   重量物の下動操作時に重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給する再生用油路とを備えた建設機械の油圧制御回路において、
   前記再生用油路に、該再生用油路を開閉する開度量調整自在な開閉弁を配すると共に、
   該開閉弁は、エンジン回転数の高低に伴うポンプ流量の増減、および重量物の重量により油圧シリンダにかかる負荷圧の増減に対応して開度量調整されることを特徴とする建設機械の油圧制御回路。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、開閉弁は、電磁比例圧力制御弁から出力されるパイロット信号圧により開度量調整されるスプール弁であることを特徴とする建設機械の油圧制御回路。
5. 請求項４において、電磁比例圧力制御弁は、コントローラからの制御信号に基づいて出力パイロット信号圧が制御される一方、上記コントローラは、エンジン回転数を判定するエンジン回転数判定手段または／および重量物の重量を判定する重量判定手段からの信号を入力し、該入力信号に基づいて電磁比例圧力制御弁に対する制御信号値を演算することを特徴とする建設機械の油圧制御回路。
6. 請求項５において、建設機械の運転室に、オペレータが重量物の下動速度を任意に設定するための下動速度設定手段を設ける一方、コントローラは、エンジン回転数判定手段または／および重量判定手段と、前記下動速度設定手段とからの信号を入力し、これら入力信号に基づいて電磁比例圧力制御弁に対する制御信号値を演算することを特徴とする建設機械の油圧制御回路。

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