JP2007218405A

JP2007218405A - 建設機械の油圧回路

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Publication number: JP2007218405A
Application number: JP2006042792A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Aoki; 要一青木; Toru Yamakawa; 徹山川
Original assignee: Ishikawajima Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kato Heavy Industries Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】アームの引き動作に息つぎが生じないようにする。
【解決手段】油圧ポンプ２４からの圧油供給ライン２６とタンク２７への圧油回収ライン２８との間に、アームシリンダ８にヘッド側圧油給排ライン１９及び逆止弁４０ａ付きシーケンス弁３６を備えたロッド側圧油給排ライン１９を介し接続してなる３位置切換弁２９ａと、他の油圧機器制御用の３位置切換弁２９ｂを並列接続し、更に、アンロード弁３２を設ける。各３位置切換弁２９ａ，２９ｂに作用する負荷圧ＬＰをパイロット圧としてアンロード弁３２を閉作動させると共に、油圧ポンプ２４の吐出流量を適正流量に調整できるようにしてＬＳシステムを構築する。ショベルＩのアーム６の引き動作時に、アームシリンダ６より回収される圧油にシーケンス弁３６により背圧を発生させて、アーム６の自重落下を防止すると共に常に負荷圧を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ショベルのアームをアームシリンダにより押し引き動作させるようにしてなる形式の建設機械の油圧回路に関するものである。

ショベルを具備する建設機械の一般的なショベルＩの構成は、図４に示す如く、建設機械本体１の前部に、長手方向中間部で前方に屈曲するくの字形状のブーム２の基端部を、ブラケット３を介して起伏可能に連結し、上記ブラケット３の前端部と、上記ブーム２の屈曲部付近の下面側に設置したブラケット４との間に介装するよう設けたブームシリンダ（ブーム起伏用シリンダ）５の伸縮作動により、上記ブーム２を起伏動作させるようにしてある。

上記ブーム２の先端部には、アーム６の基端寄り位置の下面側を上下方向に揺動自在に連結して、上記ブーム２の屈曲部付近の上面側に設けたブラケット７と、上記アーム６の基端部との間に介装するよう設けたアームシリンダ（アーム揺動用シリンダ）８の収縮作動と伸長作動により、上記ブーム２の先端側の支点を中心に上記アーム６を、押し動作（アーム６を建設機械本体１より離反させる方向の動作）と引き動作（アーム６を建設機械本体１側へ近接させる方向の動作）させるようにしてある。

更に、上記アーム６の先端部には、所要のアタッチメント、たとえば、バケット９の基端部を、上下方向に回動（揺動）可能に取り付け、上記アーム６の基端部上面のブラケット１０にヘッド側端部を支持させてなるアタッチメント用シリンダ（バケット揺動用シリンダ）１１のロッド側端部を、上記アーム６の先端寄りの所要個所と上記バケット９の基端寄りの所要個所とにリンク１２，１３を介してそれぞれ連結してある。これにより、上記アタッチメント用シリンダ１１の伸長作動と収縮作動により、上記アーム６の先端側にて上記バケット９が前後方向へ駆動されるようにしてある。１４は、上記ブームシリンダ５のロッド部分を保護するためのカバーであり、上端部をブームシリンダ５のロッド側端部付近に固定し、下端側をブームシリンダ５のシリンダに摺動できるようにしてある。

上記構成としてあるショベルＩによれば、ブームシリンダ５によるブーム２の起伏動作と、アームシリンダ８によるアーム６の押し引き動作と、アタッチメント用シリンダ１１によるバケット９の前後方向への駆動とを適宜組み合わせることにより、上記バケット９による地面の掘削等の作業を行うことができるようにしてある。

なお、上記アーム６の先端側に取り付けるアタッチメントは、たとえば、舗装されている地面や岩盤を掘削する場合には、上記バケット９に代えて、油圧ブレーカをアーム６の先端側に取り付ける等、実施すべき作業内容に応じて所要のアタッチメントに適宜交換できるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

上記のようなショベルＩのアーム６に引き動作と押し動作を行わせるべく上記アームシリンダ８を伸縮作動させるための油圧回路の基本構成は、図５に示す如く、ポンプ１５より圧油を導く圧油供給ライン１６、及び、タンク１７へ圧油を回収する圧油回収ライン１８に、上記アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａに接続したヘッド側圧油給排ライン１９、及び、ロッド側圧力室８ｂに接続したロッド側圧油給排ライン２０を、コントロール弁としての３位置切換弁２１を介して接続してなる構成としてある。かかる油圧回路によれば、上記３位置切換弁２１のスプールを、上記ヘッド側及びロッド側の各圧油給排ライン１９及び２０が上記圧油供給ライン１６及び圧油回収ライン１８のいずれからも遮断される中立状態とすることにより、上記アームシリンダ８の伸縮作動を共に停止させて、ショベルＩのアーム６（図４参照）を所要姿勢に保持できるようにしてある。

又、上記３位置切換弁２１のスプールを、上記圧油供給ライン１６にロッド側圧油給排ライン２０が連通接続され、且つヘッド側圧油給排ライン１９が圧油回収ライン１８に連通接続されるように図５の右側のポートに切り換えることにより、ポンプ１５より圧油供給ライン１６を通して導かれる圧油を、ロッド側圧油給排ライン２０を経て上記アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂへ供給すると共に、ヘッド側圧力室８ａより排出される圧油をヘッド側圧油給排ライン１９、圧油回収ライン１８を経てタンク１７へ回収して、該アームシリンダ８を収縮作動させることができ、上記アーム６（図４参照）を押し動作させることができるようにしてある。

一方、上記３位置切換弁２１のスプールを、上記圧油供給ライン１６にヘッド側圧油給排ライン１９が連通接続され、且つロッド側圧油給排ライン２０が圧油回収ライン１８に連通接続されるように図５の左側のポートに切り換えることにより、ポンプ１５より圧油供給ライン１６を通して導かれる圧油を、ヘッド側圧油給排ライン１９を経て上記アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ供給すると共に、ロッド側圧力室８ｂより排出される圧油をロッド側圧油給排ライン２０、圧油回収ライン１８を経てタンク１７へ回収して、該アームシリンダ８を伸長作動させることができ、上記アーム６（図４参照）を引き動作させることができるようにしてある。

上記図４に示した如きショベルＩのアーム６を前方へ回動させてブーム２の先端部よりも前方へ突出する姿勢とさせているときには、アーム６の自重（アーム６の先端部に取り付けてあるアタッチメントとしてのバケット１０の重量を含む）により、該アーム６の先端側に、基端側のブーム２との連結個所を中心として下方へ回転させようとする力が作用することになる。又、このアーム６の先端側に作用する下向きの力は、上記アーム６先端側の位置が該アーム６の基端側の位置に対して相対的に高いほど大きくなる。これらのことに鑑みて、アーム６がブーム２の先端部より前方へ水平に近い角度姿勢で突出した状態から該アーム６の引き動作を行わせるときに、下向きに所要角度回転する間はアーム６の自重による落下（自由落下）を利用して引き動作を行わせるようにすることが従来一般的に行なわれてきている。更に、上記アーム６の自重による落下を利用した該アーム６の引き動作を行わせるときには、アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂよりもヘッド側圧力室８ａの方が低圧となるため、この際、上記アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂよりロッド側圧油給排ライン２０へ排出される圧油の一部を逆止弁２２、再生弁２３を経てヘッド側圧油給排ライン１９へ導いて上記アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ流入させるようにすることにより、該アームシリンダ８の伸長作動速度を速くさせて、アーム６の引き動作速度をより速めることも考えられてきている（たとえば、特許文献２参照）。

ところで、上述した如きショベルＩを具備した従来の建設機械では、ショベルＩを動作させるために、上記アームシリンダ８への圧油供給を行うポンプ１５と、上記ブームシリンダ５及びアタッチメント用シリンダ１１への圧油供給を行う油圧ポンプと、ショベルＩ全体を旋回させたり、スイングさせるための図示しない駆動機構へ圧油の供給を行う油圧ポンプとを個別に設けるようにしていた。

しかし、上記のように、ショベルＩのアームシリンダ８と、上記ブームシリンダ５及びアタッチメント用シリンダ１１と、ショベルＩ全体を旋回やスイングさせるための駆動機構に対しそれぞれ個別に圧油供給を行うための油圧ポンプとして、少なくとも３基の油圧ポンプを装備する必要がある。又、複数の油圧ポンプを設けるために、個々の油圧ポンプの容量をあまり大きく設定することができず、このために、思い通りのスピードを出すことが難しい。

そのために、近年では、ショベルＩを具備した建設機械に設ける油圧ポンプの数を削減して、たとえば、１基とすることができるようにするために、アームシリンダ８、ブームシリンダ５、アタッチメント用シリンダ１１、ショベルＩ全体を旋回あるいはスイングさせるための駆動機構等、ショベルＩに装備される各種油圧機器に対し共用の油圧ポンプから圧油供給を行なうことが考えられてきている。更に、上記各種油圧機器側で発生する負荷に応じて油圧ポンプより吐出させる圧油の圧力や流量を制御するロードセンシングシステム（ＬＳシステム）が開発されてきている（たとえば、特許文献３参照）。

実開平６−５７９５１号公報特開平１１−２３０１０７号公報特開平１１−３６３７４号公報

ところが、上記図４に示した如き従来のショベルＩを具備した建設機械のアームシリンダ８への圧油供給を行うための油圧ポンプを、ブームシリンダ５、アタッチメント用シリンダ１１、ショベルＩ全体を旋回あるいはスイングさせるための駆動機構等、ショベルＩに装備される他の油圧機器と共用する油圧回路としてＬＳシステムを採用すると、アーム６の引き動作時に息継ぎが発生するという問題がある。

すなわち、図６は、上記建設機械におけるショベルＩのアームシリンダ８を含む複数の油圧機器を制御するＬＳシステムとして本発明者等が検討しているもので、エンジン２５で駆動される１基の油圧ポンプ２４から圧油を導く各油圧機器共用の圧油供給ライン２６と、各油圧機器より回収される圧油をタンク２７へ導く共通の圧油回収ライン２８との間に、上記アームシリンダ８と他の油圧機器（図示せず）に個別に対応するコントロール弁としての８ポート３位置の３位置切換弁２９ａ，２９ｂを並列に接続する（図６では、便宜上、アームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａと、他の図示しない１つの油圧機器に対応する３位置切換弁２９ｂのみを記載してある）。

上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂは、スプールを中立位置とするときには上記圧油供給ライン２６と圧油取出ライン３０とを遮断する一方、スプール両端側の作動位置では共に圧油供給ライン２６に圧油取出ライン３０を接続するよう切り換えられて、上記圧油供給ライン２６より圧油取出ライン３０へ圧油を取り出すことができるようにするための３方弁として機能する部分と、上記圧油取出ライン３０及び上記圧油回収ライン２８と２つの負荷接続ポートＡ，Ｂとの接続を切り換えるセンタバイパスタイプの４方弁として機能する部分とを一体に備え、更に、上記４方弁として機能する部分において上記圧油取出ライン３０に接続されることとなる圧油供給側の流路に作用する負荷圧ＬＰを取り出す負荷圧取出ポート３１を備えてなる構成としてある。上記アームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａでは、２つの負荷接続ポートＡとＢに、アームシリンダ８に接続したヘッド側圧油給排ライン１９とロッド側圧油給排ライン２０をそれぞれ接続した構成としてある。

更に、上記圧油供給ライン２６と圧油回収ライン２８との間に、アンロード弁３２を介装するように接続し、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂの負荷圧取出ポート３１に接続してある負荷圧取出ライン３３を、閉止作動側のパイロットラインとして接続する。

更に又、上記負荷圧取出ライン３３と、上記圧油供給ライン２６の所要位置に接続したポンプ吐出圧取出ライン３４とを、ポンプ２４に装備されたＬ／Ｓ制御弁３５に接続する。且つ該Ｌ／Ｓ制御弁３５は、上記ポンプ２４の運転中に圧油供給ライン２６からポンプ吐出圧取出ライン３４を経て伝えられるポンプ吐出圧Ｐと、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂより上記負荷圧取出ライン３３を経て伝えられるアームシリンダ８及び他の油圧機器にて発生する負荷圧ＬＰとの差が、常に一定（Ｐ−ＬＰ＝ΔＰ：ΔＰは一定）となるように、ポンプ２４の斜板に取り付けたピストン３６の制御を介して該油圧ポンプ２４の吐出流量を調整できるようにしてある。３７は圧油取出ライン３０の途中位置に設けた内部パイロット型の流量制御弁であり、上記３位置切換弁２９ａ，２９ｂのスプール中立位置からの作動に伴って圧油供給ライン２６に上記圧油取出ライン３０が接続されることによって該圧油取出ライン３０へ取り出される圧油の量が増加すると、上記圧油取出ライン３０における流路の絞りを解消するようにしてある。又、３８は圧油供給ライン２６におけるリリーフ弁、３９は上記ヘッド側及びロッド側の各圧油給排ライン１９及び２０に設けたアーム６の過負荷防止のためのオーバーロードリリーフ弁である。その他、図４に示したものと同一のものには同一符号が付してある。

以上の構成としてあるＬＳシステムを採用した油圧回路によれば、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂを、図６に示す如く、スプールを中立位置とするときには、３方弁機能部分にて圧油供給ライン２６に対し圧油取出ライン３０が接続されないため、油圧ポンプ２４より圧油供給ライン２６を通して供給される圧油は、各３位置切換弁２９ａ，２９ｂにて圧油取出ライン３０へ取り出されることはない。又、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂの４方弁機能部分では、圧油取出ライン３０に圧油回収ライン２８がバイパスされて、２つの負荷接続ポートＡ，Ｂは遮断されることから、負荷への圧油供給は行われない。このために、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂの負荷圧取出ポート３１より負荷圧ＬＰが取り出されないことから、上記Ｌ／Ｓ制御弁３５により、ポンプ吐出圧Ｐが最低となるように油圧ポンプ２４の吐出流量が最低流量に調整される。又、上記アンロード弁３２にも負荷圧ＬＰが作用しないため、該アンロード弁３２は開放状態に保持されて、上記油圧ポンプ２４より圧油供給ライン２６へ供給される圧油は、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂへ供給されることなくすべて上記アンロード弁３２へ逃げ、圧油回収ライン２８を経てタンク２７へ直接回収されるようになる。この際、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂには、上記該アンロード弁３２の復帰ばねによって予め設定されている所要の設定圧力がかかることとなる。したがって、上記アームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａが中立位置にあるときには、該３位置切換弁２９ａの負荷ポートＡ，Ｂよりアームシリンダ８のヘッド側及びロッド側の各圧力室８ａ，８ｂへの圧油の供給が行われないため伸縮作動することはなく、ショベルＩのアーム６は押し引き動作されることなく所要姿勢に保持される。

上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂのうちのいずれか、たとえば、アームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａを、図７に示す如く、スプールを中立位置より一方（図上、上方位置）へ移動させるように切り換えると、３方弁機能部分では圧油供給ライン２６への圧油取出ライン３０の接続が行われると同時に、４方弁機能部分では、上記圧油取出ライン３０に上記他方の負荷接続ポートＢが、又、圧油回収ライン２８に上記一方の負荷接続ポートＡがそれぞれ連通させられる。これにより、上記圧油供給ライン２６へ供給されている圧油が、圧油取出ライン３０へ取り出された後、上記他方の負荷接続ポートＢより、負荷となる油圧機器としてのアームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂへ、ロッド側圧油給排ライン２０を経て供給可能になると共に、該アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａより排出される圧油が、ヘッド側圧油給排ライン１９、上記３位置切換弁２９ａの一方の負荷接続ポートＡ、圧油回収ライン２８を経てタンク２７へ回収可能となる。このため、上記３位置切換弁２９ａを介してアームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂへ圧油を供給しようとする際に発生する負荷圧ＬＰが、図７に一点鎖線で示す如く、上記３位置切換弁２９ａの負荷圧取出ポート３１より取り出されて、上記アンロード弁３２にパイロット圧として作用するようになると同時に、上記Ｌ／Ｓ制御弁３５に作用するようになる。したがって、上記アンロード弁３２が閉止させられると共に、油圧ポンプ２４からの圧油の吐出流量が、ポンプ吐出圧Ｐと上記負荷圧ＬＰとの差（ΔＰ）が一定に保持される必要流量となるように直ちに調整される。このために、上記油圧ポンプ２４より圧油供給ライン２６へ導かれる圧油は、上記アンロード弁３２を介して圧油回収ライン２８へバイパスされることなく、負荷圧ＬＰが発生している３位置切換弁２９ａ，２９ｂへ供給されるようになる。以上により、上記アームシリンダ８は収縮作動させられるようになるため、ショベルＩにてアーム６の押し動作が行われるようになる。

一方、上記各３位置切換弁２９ａ，２９ｂのうちのいずれか、たとえば、アームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａを、図８に示す如く、スプールを中立位置より他方（図上、下方位置）へ移動させるように切り換えると、３方弁機能部分では、上記と同様に、圧油供給ライン２６への圧油取出ライン３０の接続が行われると同時に、４方弁機能部分では、上記圧油取出ライン３０に一方の負荷接続ポートＡが、又、圧油回収ライン２８に他方の負荷接続ポートＢがそれぞれ連通させられる。これにより、上記圧油供給ライン２６へ供給されている圧油が、圧油取出ライン３０へ取り出された後、上記一方の負荷接続ポートＡより、アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ、ヘッド側圧油給排ライン１９を経て供給可能になると共に、該アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂより排出される圧油が、ロッド側圧油給排ライン２０、上記３位置切換弁２９ａの他方の負荷接続ポートＢ、圧油回収ライン２８を経てタンク２７へ回収可能となる。このため、３位置切換弁２９ａを介してアームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ圧油を供給しようとする際に発生する負荷圧ＬＰが、上記と同様に、上記３位置切換弁２９ａの負荷圧取出ポート３１より取り出されて、上記アンロード弁３２にパイロット圧として作用するようになると同時に、上記Ｌ／Ｓ制御弁３５に作用するようになる。したがって、上記アンロード弁３２が閉止させられると共に、油圧ポンプ２４からの圧油の吐出流量が、ポンプ吐出圧Ｐと上記負荷圧ＬＰとの差（ΔＰ）が一定に保持される必要流量となるように直ちに調整されることから、この場合にも、上記油圧ポンプ２４より圧油供給ライン２６へ導かれる圧油は、上記アンロード弁３２を介してバイパスされずに負荷圧ＬＰが発生している３位置切換弁２９ａ，２９ｂへ供給されるようになる。以上により、上記アームシリンダ８は伸長作動させられるようになるため、ショベルＩにてアーム６の引き動作が行われるようになる。

しかし、上記油圧回路では、上述のようにアームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａのスプールを上記図８に示したように作動させてショベルＩのアーム６の引き動作を行わせるときに、ショベルＩのアーム６が水平に近い角度配置でブーム２の前方へ突出する姿勢となっている状態から、従来一般的に行なわれているように、アーム６の自重による落下動作を行わせると、このアーム６の自重による落下動作の間は、アームシリンダ８が受動的に伸長作動させられてロッド側圧力室８ｂよりもヘッド側圧力室８ａの方が低圧となることに起因して、上記３位置切換弁２９ａの負荷接続ポートＡに接続されたヘッド側圧油給排ライン１９に負荷圧ＬＰが発生しない。そのために、上記３位置切換弁２９ａの負荷圧取出ポート３１より取り出される負荷圧ＬＰが、アンロード弁３２にパイロット圧として作用しないと共に、Ｌ／Ｓ制御弁３５にも伝えられない。よって、上記アンロード弁３２は開状態のまま保持されると共に、上記Ｌ／Ｓ制御弁３５によって本来行なわれるべき上記したような油圧ポンプ２４の吐出流量の必要流量への調整が実際には行なわれないこととなり、油圧ポンプ２４より圧油供給ライン２６へ導かれる圧油は、必要流量に達しないと共に、ほぼ全量が上記アンロード弁３２を経て圧油回収ライン２８へバイパスされてしまうことから、上記３位置切換弁２９ａを介した上記アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへの能動的な圧油供給を行うことができない。その後、上記アーム６が、自重による落下動作を行えない角度姿勢まで下向きに回転すると、上記アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａの内圧が上昇し始める。これにより、上記３位置切換弁２９ａよりアームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ圧油を供給する際に負荷圧ＬＰが発生して、上記３位置切換弁２９ａの負荷圧取出ポート３１より取り出される負荷圧ＬＰが、パイロット圧として上記アンロード弁３２に作用するようになると共に、上記Ｌ／Ｓ制御弁３５に伝えられることから、該アンロード弁３２が閉止されると共に、油圧ポンプ２４からの圧油の吐出流量が必要流量となるように調整され、圧油供給ライン２６より上記３位置切換弁２９ａを介したアームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへの能動的な圧油の供給が開始されて、該アームシリンダ８の伸長作動に伴うアーム６の引き動作が行われるようになる。

そのために、上記アーム６を水平に近い角度姿勢から引き動作するときには、先ず、該アーム６の自重による落下の受動的な引き動作が行われた後、上記アーム６の自重による落下が利用できなくなると、その時点から上記アームシリンダ６の能動的な伸長作動によるアーム６の引き動作が開始されるようになるため、アーム６の引き動作の途中でスピードが変化したり、ショックが発生して、アーム６の動きに、スムーズに連続しない部分、所謂息つぎが発生してしまうのである。更に、上記アーム６の自重による落下を利用した受動的な引き動作を行わせる際には、アーム先端側に取り付けられるバケット９と他のアタッチメントとの重量の相違や、たとえば、バケットに保持された土砂の荷重の変化等、アーム６に作用している負荷の変化が、該アーム６の引き動作速度に影響する虞があり、これらのことから、ショベルＩの操縦性が悪化する虞が懸念される。

上記アーム６の引き動作時の息つぎを防止するための手段としては、たとえば、ヘッド側又はロッド側の各圧油給排ライン１９，２０等、上記アームシリンダ８に対して圧油の給排を行う回路内に絞りを設けることが考えられる。しかし、この場合には、高速作動時に上記絞り部分にて背圧が過大となる虞が生じるためスピードを出すことが困難になると共に、熱が発生するため、ヒートバランス上好ましくなく、実際に採用することは困難である。

そこで、本発明は、ショベルを具備した建設機械にて、ショベルのアームを動作させるための油圧ポンプを他の油圧機器と共用するＬＳシステムを採用しても、上記ショベルのアームの引き動作に息つぎが発生する虞を未然に防止できて、ショベルの操縦性を良好なものとすることができる建設機械の油圧回路を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明に対応するものとして、油圧ポンプに接続した圧油供給ラインとタンクに接続した圧油回収ラインとの間に、ショベルのアームを押し引き動作させるためのアームシリンダへの圧油供給を制御するコントロール弁と、他の油圧機器への圧油供給を制御するコントロール弁とを配置し、且つ上記圧油供給ラインの所要個所と上記圧油回収ラインの所要個所との間にアンロード弁を備えて、上記各コントロール弁よりそれぞれ対応するアームシリンダや他の油圧機器へ圧油を供給する際に発生する負荷圧に応じて上記アンロード弁を閉作動させると共に上記油圧ポンプの吐出流量を適宜調整するようにしてあるロードセンシングシステムを備えた建設機械の油圧回路において、上記ショベルのアームの引き動作時にアームシリンダより対応するコントロール弁へ回収される圧油に所要の背圧を発生させるようにした構成とする。

又、上記構成において、ショベルのアームの引き動作時にアームシリンダより対応するコントロール弁へ回収される圧油の流路にシーケンス弁を設けるようにした構成とする。

本発明の建設機械の油圧回路によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
（１）油圧ポンプに接続した圧油供給ラインとタンクに接続した圧油回収ラインとの間に、ショベルのアームを押し引き動作させるためのアームシリンダへの圧油供給を制御するコントロール弁と、他の油圧機器への圧油供給を制御するコントロール弁とを配置し、且つ上記圧油供給ラインの所要個所と上記圧油回収ラインの所要個所との間にアンロード弁を備えて、上記各コントロール弁よりそれぞれ対応するアームシリンダや他の油圧機器へ圧油を供給する際に発生する負荷圧に応じて上記アンロード弁を閉作動させると共に上記油圧ポンプの吐出流量を適宜調整するようにしてあるロードセンシングシステムを備えた建設機械の油圧回路において、上記ショベルのアームの引き動作時にアームシリンダより対応するコントロール弁へ回収される圧油に所要の背圧を発生させるようにした構成とし、具体的には、上記構成におけるショベルのアームの引き動作時にアームシリンダより対応するコントロール弁へ回収される圧油の流路にシーケンス弁を設けるようにした構成としてあるので、アームがブームの先端よりも前方に突出している状態から引き動作する場合であっても、自重による落下を防止しながら上記アームシリンダの能動的な伸長作動によりアームの引き動作を行わせることができるため、該引き動作の途中で速度変化が生じたり、ショックが生じる等の息つぎが発生する虞を未然に防止することができる。したがって、建設機械に具備されたショベルの操縦性を良好なものとすることができる。
（２）ショベルを具備した建設機械にて、ショベルのアームを押し引き動作させるためのアームシリンダへ圧油の供給を行う油圧ポンプを、他の油圧機器と共用することが可能となるため、上記建設機械に設けるべき油圧ポンプの数の削減化を図ることが可能になることから、油圧ポンプの容量の拡大化を図ることが可能になり、ショベルのアームの押し引き動作や、他の油圧機器の作動速度の高速化を図るのに有利なものとすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図３は、本発明の建設機械の油圧回路を示すもので、図６乃至図８に示したと同様の構成において、アームシリンダ８の伸長作動に伴ってアーム６を引き動作させるときに上記アームシリンダ８から対応する３位置切換弁２９ａへの圧油の戻り側となる回路（圧油流路）、すなわち、アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂに接続してあるロッド側圧油給排ライン２０に、逆止弁４０ａ付きの内部パイロット型シーケンスバルブ４０を設けて、該シーケンスバルブ４０にて、上記アームシリンダ８の伸長作動時に、ロッド側圧力室８ｂより回収されてロッド側圧油ライン２０を経て３位置切換弁２９ａへ送られる圧油に所要の背圧を発生させることができるようにする一方、上記３位置切換弁２９ａより上記ロッド側圧油ライン２０を経て上記アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂへ供給される圧油は、逆止弁４０ａを通過させることができるようにする。

上記シーケンスバルブ４０は、所要の設定圧力として、アームシリンダ８の伸長作動時にロッド側圧力室８ｂより回収されてロッド側圧油給排ライン２０へ導かれる圧油の圧力が上記設定圧力を上回ると開作動されるようにしてある。これにより、アーム６がブーム２の前方へ突出する姿勢となっている場合においても、アームシリンダ８が上記アーム６の自重によって受動的に伸長作動されて該アーム６が自重により落下する虞を防止できるようにすると共に、上記アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂよりロッド側圧油ライン２０を経て３位置切換弁２９ａへ圧油が回収されるようになるときに、常に所要の背圧を発生させることができるようにしてある。

その他の構成は図６乃至図８に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

上記構成としてあるので、図１に示す如く、アームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａのスプールを中立位置とすると、図６に示したと同様に、上記３位置切換弁２９ａにて圧油供給ライン２６に対する圧油取出ライン３０の接続は行われず、２つの負荷接続ポートＡ，Ｂはいずれも遮断される。このために、上記アームシリンダ８のヘッド側及びロッド側の各圧力室８ａ，８ｂへの圧油の供給が行われることはなく、該アームシリンダ８の伸縮作動が行われないため、ショベルＩのアーム６は、ブーム２に対して所要の角度姿勢のまま保持される。

上記３位置切換弁２９ａのスプールを、図２に示す如く、図８に示したと同様に切り換えると、図８に示したと同様に、圧油供給ライン２６に圧油取出ライン３０が接続されると共に、該圧油取出ライン３０に一方の負荷接続ポートＡが、又、圧油回収ライン２８に他方の負荷接続ポートＢがそれぞれ連通させられる。このため、上記圧油供給ライン２６より上記圧油取出ライン３０へ取り出される圧油は、上記一方の負荷接続ポートＡ、ヘッド側圧油給排ライン１９を経てアームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ供給可能となる一方、上記アームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂが、ロッド側圧油給排ライン２０、上記３位置切換弁２９ａの他方の負荷接続ポートＢを介して圧油回収ライン２８に連通接続される。この際、上記アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａに圧油が供給されることに伴ってロッド側圧力室８ｂより回収される圧油が上記ロッド側圧油給排ライン２０を通して３位置切換弁２９ａヘ送られるときには、該ロッド側圧油給排ライン２０上に設けてあるシーケンスバルブ４０によって予め設定された所要の背圧が発生し、この背圧が、上記アームシリンダ８を介して、ヘッド側圧油給排ライン１９より該アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ圧油を供給するときの負荷圧ＬＰとして常に作用するようになる。このために、上記３位置切換弁２９ａの負荷圧取出ポート３１より取り出される負荷圧ＬＰが、図２に一点鎖線で示す如く、負荷圧取出ライン３３を介してパイロット圧としてアンロード弁３２に作用させられるようになると共に、Ｌ／Ｓ制御弁３５へ伝えられるようになることから、上記アンロード弁３２が閉止されるようになると共に、油圧ポンプ２４からの圧油の吐出流量が必要流量となるように直ちに調整される。

したがって、上記の如く３位置切換弁２９ａのスプールの切り換えを行うと、常に油圧ポンプ２４より必要流量に調整された圧油が上記圧油供給ライン２６、３位置切換弁２９ａ、圧油取出ライン３０、一方の負荷接続ポートＡ、ヘッド側圧油給排ライン１９を経てアームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａへ供給されるようになるため、上記アームシリンダ８の伸長作動による能動的なショベルＩのアーム６の引き動作が直ちに行われるようになる。

一方、上記３位置切換弁２９ａのスプールを、図３に示す如く、図７に示したと同様に切り換えると、図７に示したと同様に、圧油供給ライン２６に圧油取出ライン３０が接続されると共に、該圧油取出ライン３０に他方の負荷接続ポートＢが、又、圧油回収ライン２８に一方の負荷接続ポートＡがそれぞれ連通させられる。このため、上記圧油供給ライン２６より上記圧油取出ライン３０へ取り出される圧油が、上記他方の負荷接続ポートＢ、ロッド側圧油給排ライン２０を経てアームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂへ供給可能となる一方、上記アームシリンダ８のヘッド側圧力室８ａが、ヘッド側圧油給排ライン１９、上記３位置切換弁２９ａの一方の負荷接続ポートＡを介して圧油回収ライン２８に連通接続される。この際、上記３位置切換弁２９ａの他方の負荷接続ポートＢよりロッド側圧油供給ライン２０を経てアームシリンダ８のロッド側圧力室８ｂへ圧油が供給されるときには、圧油は上記ロッド側圧油供給ライン２０上に設けてあるシーケンスバルブ４０の逆止弁４０ａ部分を通って該シーケンスバルブ４０を通過できるため、上記シーケンスバルブ４０の存在はなんら問題となることはなく、図７に示したと同様にアームシリンダ８の収縮作動が行われて、ショベルＩのアーム６の押し動作が行われるようになる。

このように、上記構成としてある建設機械の油圧回路によれば、ショベルＩのアーム６を押し引き動作させるためのアームシリンダ８へ圧油の供給を行う油圧ポンプ２４を、圧油供給ライン２６と圧油回収ライン２８との間に接続する他の油圧機器と共用することが可能なＬＳシステムを構築することができる。

又、ショベルＩのアーム６の引き動作を行うべくアームシリンダ８に対応する３位置切換弁２９ａを図２に示すように操作すると、アーム６をブーム２の先端より水平に近い角度姿勢で前方に突出した状態から引き動作する場合であっても、自重による落下を防止しながら上記アームシリンダ８の能動的な伸長作動によるアーム６の引き動作を直ちに行わせることができる。したがって、アーム６の引き動作は、該アーム６の姿勢にかかわらず、常にアームシリンダ８の能動的な伸長作動によって行なわせることができるため、該引き動作の途中で速度変化が生じたり、ショックが生じて息つぎが発生する虞を未然に防止することができる。このため、ショベルＩを具備した建設機械におけるショベルＩの操縦性を良好なものとすることができる。

しかも、上記のようにアームシリンダ８へ圧油の供給を行う油圧ポンプ２４を、他の油圧機器と共用可能とすることによって、ショベルＩを具備した建設機械に設けるべき油圧ポンプの数の削減化を図ることが可能になることから、油圧ポンプの容量の拡大化を図ることが可能になり、ショベルＩのアーム６の押し引き動作や、他の油圧機器の作動速度の高速化を図るのに有利なものとすることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、油圧ポンプ２４から圧油を導く圧油供給ライン２６とタンク２７への圧油回収ライン２８との間に、アームシリンダ８に対応するコントロール弁としての３位置切換弁２９ａと、複数の他の油圧機器への圧油供給の制御を個別に行う複数のコントロール弁としての３位置切換弁を設けてなる構成としてもよい。又、ショベルＩに装備されるアームシリンダ８とその他の油圧機器を制御するコントロール弁を備え、上記アームシリンダ８やその他の油圧機器側で発生する負荷圧ＬＰに応じてアンロード弁３２と、油圧ポンプ２４からの圧油の供給圧力が適正になるよう吐出流量を制御できるようにしてあるＬＳシステムを形成する建設機械の油圧回路であれば、圧油流路や各種弁の配置、コントロール弁や各種弁の構造を多少変更したものにも適用できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の建設機械の油圧回路の実施の一形態を示す概要図である。図１の油圧回路を用いてショベルのアームに引き動作を行わせる状態を示す概要図である。図１の油圧回路を用いてショベルのアームに押し動作を行わせる状態を示す概要図である。ショベルを具備した建設機械のショベル部分を示す概略側面図である。ショベルのアームを押し引き動作させるために従来用いられている油圧回路の一例を示す概要図である。ショベルのアームシリンダへ圧油供給を行う油圧ポンプを他の油圧機器と共用可能とするために本発明者等が検討した油圧回路を示す概要図である。図６の油圧回路を用いてショベルのアームに引き動作を行わせる状態を示す概要図である。図６の油圧回路を用いてショベルのアームに押し動作を行わせる状態を示す概要図である。

符号の説明

Ｉショベル
６アーム
８アームシリンダ
２０ロッド側圧油給排ライン
２４油圧ポンプ
２６圧油供給ライン
２７タンク
２８圧油回収ライン
２９ａ，２９ｂ３位置切換弁（コントロール弁）
３２アンロード弁
３６シーケンス弁
３６ａ逆止弁

Claims

油圧ポンプに接続した圧油供給ラインとタンクに接続した圧油回収ラインとの間に、ショベルのアームを押し引き動作させるためのアームシリンダへの圧油供給を制御するコントロール弁と、他の油圧機器への圧油供給を制御するコントロール弁とを配置し、且つ上記圧油供給ラインの所要個所と上記圧油回収ラインの所要個所との間にアンロード弁を備えて、上記各コントロール弁よりそれぞれ対応するアームシリンダや他の油圧機器へ圧油を供給する際に発生する負荷圧に応じて上記アンロード弁を閉作動させると共に上記油圧ポンプの吐出流量を適宜調整するようにしてあるロードセンシングシステムを備えた建設機械の油圧回路において、上記ショベルのアームの引き動作時にアームシリンダより対応するコントロール弁へ回収される圧油に所要の背圧を発生させるようにした構成を有することを特徴とする建設機械の油圧回路。
ショベルのアームの引き動作時にアームシリンダより対応するコントロール弁へ回収される圧油の流路にシーケンス弁を設けるようにした請求項１記載の建設機械の油圧回路。