JP2008014440A - Hydraulic control system of working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、昇降する作業部を備えた作業機械において、作業部の有する位置エネルギーを回収、再利用することができる作業機械における油圧制御システムの技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of a hydraulic control system in a working machine that can recover and reuse the potential energy of the working part in a working machine that includes a working part that moves up and down.
一般に、油圧ショベルやクレーン等の作業機械は、昇降自在な作業部を備えると共に、該作業部の昇降は、油圧ポンプから圧油供給される油圧シリンダの伸縮作動に基づいて行うように構成されているが、このものにおいて、従来、作業部の下降時に油圧シリンダの重量保持側油室から油タンクに排出される油は、作業部の自重による急激な落下を防止するため、油圧シリンダの油供給排出制御を行うコントロールバルブに設けられた絞りによってメータアウト制御されるように構成されている。つまり、地面より上方に位置している作業部は位置エネルギーを有しているが、該位置エネルギーは、前記コントロールバルブの絞りを通過するときに熱エネルギーに変換され、さらに該熱エネルギーはオイルクーラーによって大気中に放出されることになって、無駄なエネルギー損失となる。
そこで、作業部の有する位置エネルギーを回収、再利用するために、通常の油圧シリンダに加えて補助油圧シリンダ(アシストシリンダ)を設け、作業部の下降時に、補助油圧シリンダの重量保持側油室から排出される油をアキュムレータに蓄圧すると共に、作業部の上昇時に、アキュムレータに蓄圧された圧油を補助油圧シリンダの重量保持側に供給するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。このものでは、補助油圧シリンダの重量保持側油室とアキュムレータとのあいだにパイロット式チェック弁が配されており、該パイロット式チェック弁によって、作業部の下降時には補助油圧シリンダからアキュムレータへの油の流れを許容する一方、作業部の停止時にはアキュムレータから補助油圧シリンダへの油の流れを阻止し、また、作業部の上昇時にはアキュムレータから補助油圧シリンダへの油の流れを許容するように構成されている。
尚、特許文献1には、パイロット式チェック弁に代えてスプール切換弁を用いた技術も開示されているが、スプール切換弁は、滑り弁の一種であって微小のリークを避けることはできず、作業部の停止時にアキュムレータから補助油圧シリンダ側に油が漏れてしまうことを確実には阻止できないという問題がある。
Therefore, in order to recover and reuse the potential energy of the working unit, an auxiliary hydraulic cylinder (assist cylinder) is provided in addition to the normal hydraulic cylinder, and when the working unit is lowered, the auxiliary hydraulic cylinder is moved from the weight holding side oil chamber. A technique is disclosed in which the discharged oil is accumulated in an accumulator and the pressure oil accumulated in the accumulator is supplied to the weight holding side of the auxiliary hydraulic cylinder when the working unit is raised (for example, Patent Document 1). reference.). In this device, a pilot type check valve is arranged between the weight holding side oil chamber of the auxiliary hydraulic cylinder and the accumulator, and the pilot type check valve allows the oil from the auxiliary hydraulic cylinder to the accumulator when the working part is lowered. It is configured to prevent flow of oil from the accumulator to the auxiliary hydraulic cylinder when the working unit is stopped while allowing flow of oil from the accumulator to the auxiliary hydraulic cylinder when the working unit is raised. Yes.
Patent Document 1 discloses a technique using a spool switching valve in place of the pilot check valve. However, the spool switching valve is a kind of slip valve, and a minute leak cannot be avoided. There is a problem that oil cannot be reliably prevented from leaking from the accumulator to the auxiliary hydraulic cylinder when the working unit is stopped.
ところで、パイロット式チェック弁の弁体は、一般的に、上流側圧力によって弁路開側に押圧される一方、下流側圧力とバネの押圧力とによって弁路閉側に押圧されると共に、パイロット圧の入力によって弁体を弁路開側に移動させることができるように構成されている。この様なパイロット式チェック弁を、前記特許文献1のように油圧シリンダとアキュムレータとのあいだに配した場合、作業部の下降時に油圧シリンダから排出されてアキュムレータに蓄圧される油は、アキュムレータ圧力およびバネ押圧力に抗しながら弁路を開いてパイロット式チェック弁を通過することになって、小さくない圧力損失を生じ、油圧シリンダの排出油を効率よくアキュムレータに蓄圧できないという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。 By the way, the valve body of the pilot type check valve is generally pressed to the valve path opening side by the upstream pressure, while being pressed to the valve path closing side by the downstream pressure and the pressing force of the spring. The valve body can be moved to the valve path opening side by the input of pressure. When such a pilot type check valve is arranged between the hydraulic cylinder and the accumulator as in Patent Document 1, the oil discharged from the hydraulic cylinder and accumulated in the accumulator when the working unit is lowered is stored in the accumulator pressure and the accumulator. There is a problem that the valve path is opened while resisting the spring pressing force and passes through the pilot type check valve, causing a small pressure loss, and the oil discharged from the hydraulic cylinder cannot be efficiently accumulated in the accumulator. There is a problem to be solved by the present invention.
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、昇降する作業部の下降時に油圧シリンダから排出される油をアキュムレータに蓄圧する一方、該アキュムレータに蓄圧された油を作業部の上昇時に油圧シリンダに供給するように構成してなる作業機械の油圧制御システムにおいて、前記アキュムレータを、アキュムレータへの油流入およびアキュムレータからの油流出の流路となる流入出油路に対してアキュムレータチェックバルブを介して接続すると共に、該アキュムレータチェックバルブバルブを、アキュムレータと流入出油路とのあいだを開閉する弁路を有し、且つ、流入出油路圧力がアキュムレータ圧力よりも所定圧以上高圧のときに流入出油路からアキュムレータへの油流入は許容するが、アキュムレータから流入出油路への油流出は阻止する逆止状態と、外部信号に基づいて弁路閉側に働く力を低減あるいは弁路開側に働く力を増大せしめることで流入出油路からアキュムレータへの油流入およびアキュムレータから流入出油路への油流出を許容する開状態とに切換自在に構成すると共に、作業部の停止時にはアキュムレータチェックバルブを逆止状態にしてアキュムレータから流入出油路への油流出を阻止する一方、作業部の昇降時にはアキュムレータチェックバルブを開状態にしてアキュムレータから流入出油路への油流出、或いは流入出油路からアキュムレータへの油流入を行うように構成したことを特徴とする作業機械における油圧制御システムである。
そして、この様にすることにより、作業部の停止時は、逆止状態のアキュムレータチェックバルブによってアキュムレータから流入出油路への油の流出が阻止され、アキュムレータに蓄圧された高圧油を確実に保持することができる一方、作業部の上昇時には、開状態のアキュムレータチェックバルブによってアキュムレータから流入出油路への油の流出が許容されて、アキュムレータに蓄圧された油を油圧シリンダに供給することができ、さらに、作業部の下降時には、アキュムレータチェックバルブを開状態にすることによって、油圧シリンダから排出された油を殆ど抵抗のない状態でアキュムレータチェックバルブを通過せしめることができることになって、油圧シリンダの排出油を効率よくアキュムレータに蓄圧することができる。
請求項2の発明は、アキュムレータチェックバルブは、アキュムレータと流入出油路とのあいだを開閉する弁路を有し、且つ、流入出油路圧力とアキュムレータ圧力とによって弁路開側に押圧される一方、バネの押圧力と導入油路を経由してバネ室に導入されるアキュムレータ圧力とによって弁路閉側に押圧されるポペット弁と、外部信号に基づいて前記導入油路を開閉する制御弁とを用いて構成されると共に、前記制御弁を開いてアキュムレータ圧力をバネ室に導入することで逆止状態となる一方、制御弁を閉じてバネ室へのアキュムレータ圧力導入を絶ち、且つバネ室の圧油をドレンすることで弁路閉側に働く力が低減して開状態になることを特徴とする請求項1に記載の作業機械における油圧制御システムである。
そして、この様にすることにより、アキュムレータチェックバルブを、外部信号に基づいて逆止状態と開状態とに切換自在に構成することができる。
請求項3の発明は、油圧制御システムは、作業部の上昇時にアキュムレータに蓄圧された油を吸込んで油圧シリンダに供給する油圧ポンプを備える一方、流入出油路は、油圧シリンダから排出される油をアキュムレータに導く回収油路、およびアキュムレータに蓄圧された油を油圧ポンプの吸入側に導くサクション油路に接続されることを特徴とする請求項1または2に記載の作業機械における油圧制御システムである。
そして、この様にすることにより、作業部の下降時に油圧シリンダからの排出油をアキュムレータに蓄圧するときのアキュムレータへの油流入、作業部の上昇時にアキュムレータの蓄圧油を油圧ポンプを介して油圧シリンダに供給するときのアキュムレータからの油流出、および作業部の停止時におけるアキュムレータの蓄圧油の流出防止を、アキュムレータチェックバルブによって制御することができる。
The present invention has been created in order to solve these problems in view of the above situation, and the invention of claim 1 is directed to the oil discharged from the hydraulic cylinder when the working unit that moves up and down is lowered. In the hydraulic control system for a work machine configured to store oil accumulated in the accumulator while supplying the oil accumulated in the accumulator to the hydraulic cylinder when the working unit is raised, the accumulator is connected to the oil flowing into the accumulator and from the accumulator. The accumulator check valve valve is connected to the inflow / outflow oil passage that becomes the oil outflow passage of the accumulator, and has a valve passage that opens and closes between the accumulator and the inflow / outflow oil passage, In addition, when the inflow / outflow passage pressure is higher than the accumulator pressure by a predetermined pressure or higher, the The oil is allowed to flow into the motor, but the non-return state that prevents the oil from flowing into the inflow / outflow oil passage from the accumulator and the force acting on the valve closing side based on the external signal is reduced or the valve opening is operated By increasing the force, it is possible to switch between an open state allowing oil inflow from the inflow / outflow oil passage to the accumulator and oil outflow from the accumulator to the inflow / outflow oil passage, and an accumulator check valve is provided when the working part is stopped. While preventing the oil outflow from the accumulator to the inflow / outflow oil passage in the non-return state, the accumulator check valve is opened when the working part is raised and lowered, and the oil outflow from the accumulator to the inflow / outflow oil passage It is the hydraulic control system in the working machine characterized by performing the oil inflow to the accumulator.
By doing so, when the working part is stopped, the check-out accumulator check valve prevents oil from flowing out from the accumulator to the inflow / outflow oil path, and reliably holds the high-pressure oil accumulated in the accumulator. On the other hand, when the working part is raised, the accumulator check valve in the open state allows the oil to flow out from the accumulator to the inflow / outflow oil passage, and the oil accumulated in the accumulator can be supplied to the hydraulic cylinder. Furthermore, when the working unit is lowered, by opening the accumulator check valve, the oil discharged from the hydraulic cylinder can pass through the accumulator check valve with almost no resistance. The discharged oil can be efficiently accumulated in the accumulator.
According to a second aspect of the present invention, the accumulator check valve has a valve path that opens and closes between the accumulator and the inflow / outflow oil path, and is pressed toward the valve path side by the inflow / outflow oil path pressure and the accumulator pressure. On the other hand, a poppet valve that is pressed to the valve path closing side by a pressing force of the spring and an accumulator pressure that is introduced into the spring chamber via the introduction oil path, and a control valve that opens and closes the introduction oil path based on an external signal The control valve is opened and the accumulator pressure is introduced into the spring chamber, and the check valve is brought into a non-return state, while the control valve is closed to stop introducing the accumulator pressure into the spring chamber, and the
In this manner, the accumulator check valve can be configured to be switchable between a check state and an open state based on an external signal.
According to a third aspect of the present invention, the hydraulic control system includes a hydraulic pump that sucks oil accumulated in the accumulator when the working unit is raised and supplies the hydraulic cylinder to the hydraulic cylinder, while the inflow / outflow oil passage is oil discharged from the hydraulic cylinder. The hydraulic control system for a work machine according to claim 1 or 2, wherein the hydraulic control system is connected to a recovery oil passage that guides oil to an accumulator, and a suction oil passage that guides oil accumulated in the accumulator to the suction side of the hydraulic pump. is there.
And by doing in this way, when the working part descends, the hydraulic oil flows into the accumulator when accumulating the oil discharged from the hydraulic cylinder in the accumulator, and when the working part rises, the accumulator accumulated oil is fed through the hydraulic pump via the hydraulic pump. The accumulator check valve can control the oil outflow from the accumulator when supplied to the engine and the prevention of the accumulator pressure oil outflow when the working unit is stopped.
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は作業機械の一例である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の上方に旋回自在に支持される上部旋回体3、該上部旋回体3のフロントに装着される作業部4等の各部から構成され、さらに該作業部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アーム6、該アーム6の先端部に取付けられるバケット7等から構成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a hydraulic excavator that is an example of a work machine. The hydraulic excavator 1 includes a crawler-type lower
8は前記ブーム5を上下揺動せしめるべく伸縮作動する左右一対のブームシリンダ(本発明の油圧シリンダに相当する)であって、該ブームシリンダ8は、ヘッド側油室8aの圧力によって作業部4の重量を保持すると共に、該ヘッド側油室8aへの圧油供給およびロッド側油室8bからの油排出により伸長してブーム5を上昇せしめ、また、ロッド側油室8bへの圧油供給およびヘッド側油室8aからの油排出により縮小してブーム5を下降せしめるように構成されている。そして、前記ブーム5の上昇に伴い、作業部4の有する位置エネルギーが増加するが、該位置エネルギーは、後述する油圧制御システムによってブーム5の下降時に回収される一方、該回収されたエネルギーは、ブーム5の上昇時に利用されるようになっている。
次いで、前記油圧制御システムについて、図2、図3の回路図に基づいて説明するが、これらの図面において、9、10は油圧ショベル1に搭載のエンジンEにポンプドライブギア部Gを介して連結される第一、第二メインポンプであって、これら第一、第二メインポンプ9、10は、油タンク11から作動油を吸込んで第一、第二ポンプ油路12、13に吐出するように構成されている。尚、図2、図3中、丸付きの数字は結合子記号であって、対応する丸付き数字同士が接続される。
Next, the hydraulic control system will be described with reference to the circuit diagrams of FIGS. 2 and 3. In these drawings,
14、15は前記第一、第二メインポンプ9、10の吐出流量制御を行う第一、第二レギュレータであって、該第一、第二レギュレータ14、15は、後述するコントローラ16によって制御されるメインポンプ制御用電磁比例減圧弁17からの制御信号圧を受けて、エンジン回転数と作業負荷に対応したポンプ出力にするべく作動すると共に、第一、第二メインポンプ9、10の吐出圧力を受けて定馬力制御を行う。さらに第一、第二レギュレータ14、15は、後述する第一、第二コントロールバルブ18、19のスプールの移動ストロークに対応してポンプ流量を増減せしめるネガティブコントロール流量制御も行うように構成されている。
一方、前記第一、第二コントロールバルブ18、19は、第一、第二ポンプ油路12、13にそれぞれ接続される方向切換弁であって、これら第一、第二コントロールバルブ18、19は、第一、第二メインポンプ9、10の吐出油をブームシリンダ8に供給するべく作動する。尚、前記第一、第二メインポンプ9、10は、ブームシリンダ8だけでなく、油圧ショベル1に設けられる他の複数の油圧アクチュエータ(図示しないが、走行モータ、旋回モータ、アームシリンダ、バケットシリンダ等)の圧油供給源となると共に、第一、第二ポンプ油路12、13には他の油圧アクチュエータ用のコントロールバルブも接続されるが、これらについては省略する。
On the other hand, the first and
前記第一コントロールバルブ18は、上昇側、下降側パイロットポート18a、18bを備えたスプール弁で構成されており、そして、両パイロットポート18a、18bにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ8に対する油給排を行わない中立位置Nに位置しているが、上昇側パイロットポート18aにパイロット圧が入力されることによりスプールが移動して、第一メインポンプ9の圧油をシリンダヘッド側油路20を経由してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給する一方、ロッド側油室8bからシリンダロッド側油路21に排出された油をリターン油路22を経由して油タンク11に流す上昇側位置Xに切換わる。また、下降側パイロットポート18bにパイロット圧が入力されることにより、前記上昇側位置Xとは反対側にスプールが移動して、ヘッド側油室8aからシリンダヘッド側油路20に排出された油を、再生用弁路18cを経由してシリンダロッド側油路21からロッド側油室8bに供給する下降側位置Yに切換るように構成されている。尚、前記シリンダヘッド側油路20は、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aに油を給排するべくヘッド側油室8aに接続される油路であり、シリンダロッド側油路21は、ブームシリンダ8のロッド側油室8bに油を給排するべくロッド側油室8bに接続される油路である。
The
ここで、前記下降側位置Yの第一コントロールバルブ18に設けられる再生用弁路18cは、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aとロッド側油室8bとを連通する弁路であって、該再生用弁路18cには、ヘッド側油室8aからロッド側油室8bへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁18dと、絞り18eとが配されている。而して、前述したように、第一コントロールバルブ18が下降側位置Yのとき、ヘッド側油室8aから排出された油は、再生用弁路18cを介してロッド側油室8bに供給されるが、その流量は、再生用弁路18cに配された絞り18eの開口特性(該絞り18eの開口特性は、第一コントロールバルブ18のスプール移動ストロークに応じて設定される)と、ヘッド側油室8aとロッド側油室8bの差圧とによって変化するようになっている。
Here, the
一方、第二コントロールバルブ19は、上昇側パイロットポート19aを備えたスプール弁で構成されており、そして、上昇側パイロットポート19aにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ8に対する油給排を行わない中立位置Nに位置しているが、上昇側パイロットポート19aにパイロット圧が入力されることによりスプールが移動して、第二メインポンプ10の圧油をシリンダヘッド側油路20を経由してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給する上昇側位置Xに切換るように構成されている。
On the other hand, the
また、23、24、25は第一上昇側、第一下降側、第二上昇側電磁比例減圧弁であって、これら各電磁比例減圧弁23、24、25は、コントローラ16からの制御信号に基づいて、前記第一コントロールバルブ18の上昇側パイロットポート18a、下降側パイロットポート18b、第二コントロールバルブ19の上昇側パイロットポート19aにそれぞれパイロット圧を出力するべく作動する。そして、これら第一上昇側、第一下降側、第二上昇側電磁比例減圧弁23、24、25から出力されるパイロット圧の圧力の増減に対応して第一、第二コントロールバルブ18、19のスプールの移動ストロークが増減するようになっており、これによって、第一、第二コントロールバルブ18、19からブームシリンダ8への給排油の流量制御がなされるように構成されている。尚、図2、図3中、26はパイロット油圧源となるパイロットポンプである。
さらに、第一、第二コントロールバルブ18、19には、第一、第二メインポンプ9、10の圧油を第一、第二ネガティブコントロールバルブ27、28を介して油タンク11に流すセンタバイパス弁路18f、19bが形成されている。該センタバイパス弁路18f、19bの開口量は、第一、第二コントロールバルブ18、19が中立位置Nのときに最も大きく、上昇側位置Xに切換わったスプールの移動ストロークが大きくなるほど小さくなるように制御されるが、下降側位置Yの第一コントロールバルブ18のセンタバイパス弁路18fは、スプールの移動ストロークに拠らず大きな開口を維持する特性を有しており、これにより、下降側位置Yの第一コントロールバルブ18のセンタバイパス弁路18fの通過流量は、中立位置Nのときの通過流量から変化しないように設定されている。そして、上記センタバイパス弁路18f、19bの通過流量は、ネガティブコントロール制御信号として前記第一、第二レギュレータ14、15に入力されて、センタバイパス弁路18f、19bの通過流量が少なくなるほど第一、第二メインポンプ9、10の吐出流量が増加する、所謂ネガティブコントロール流量制御が行われるようになっている。ここで、前述したように、第一コントロールバルブ18のセンタバイパス弁路18fの通過流量は、下降側位置Yに切換わっても中立位置Nのときと変化せず、而して、第一コントロールバルブ18が下降側位置Yのときの第一メインポンプ9の吐出流量は、ネガティブコントロール流量制御によって最小となるように制御されるようになっている。
Further, the first and
また、29は前記シリンダヘッド側油路20に配されるドリフト低減弁、30はコントローラ16からのON信号に基づいてOFF位置NからON位置Xに切換わるドリフト低減弁用電磁切換弁であって、上記ドリフト低減弁29は、前記第一、第二コントロールバルブ18、19および後述する第三コントロールバルブ37からブームシリンダ8のヘッド側油室8aへの油の流れは常時許容するが、逆方向の流れは、ドリフト低減弁用電磁切換弁30がOFF位置Nのときには阻止し、ON位置Xのときのみ許容するように構成されている。尚、31はシリンダヘッド側油路20に接続されるリリーフ弁であって、該リリーフ弁31によって、シリンダヘッド側油路20の最高圧力が制限されている。
Further, 29 is a drift reduction valve disposed in the cylinder head
一方、32は専用ポンプ(本発明の油圧ポンプに相当する)であって、このものもポンプドライブギア部Gを介してエンジンEに連結されているが、該専用ポンプ32は、サクション油路33から供給される油を吸込んで専用ポンプ油路34に吐出すると共に、専用ポンプ32の吐出流量制御は、コントローラ16から出力される制御信号に基づいて作動する専用ポンプ用レギュレータ35によって行われるように構成されている。
On the other hand, 32 is a dedicated pump (corresponding to the hydraulic pump of the present invention), which is also connected to the engine E via the pump drive gear portion G. The
ここで、前記サクション油路33には、後述するように、アキュムレータ36の蓄圧油あるいはブームシリンダ8のヘッド側油室8aからの排出油が導かれるようになっており、而して、専用ポンプ32は、アキュムレータ36の蓄圧油あるいはブームシリンダ8のヘッド側油室8aからの排出油を吸込んで、専用ポンプ油路34に吐出するようになっている。
Here, as will be described later, the accumulated oil of the
37は前記専用ポンプ油路34に接続される第三コントロールバルブであって、該第三コントロールバルブ37は、コントローラ16からの制御信号に基づいて、専用ポンプ32から吐出される圧油を、ブームシリンダ8に供給するべく作動する。
前記第三コントロールバルブ37について詳細に説明すると、該第三コントロールバルブ37は、コントローラ16からの制御信号が入力される第三上昇側、第三下降側電油変換弁38、39の作動に基づいてスプールが移動する方向切換弁であって、両電油変換弁38、39に作動信号が入力されていない状態では、ブームシリンダ8に対する油給排を行わない中立位置Nに位置しているが、第三上昇側電油変換弁38に作動信号が入力されることによりスプールが移動して、専用ポンプ32の吐出油をシリンダヘッド側油路20を経由してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給する一方、ロッド側油室8bからシリンダロッド側油路21に排出された油をリターン油路22を経由して油タンク11に流す上昇側位置Xに切換わる。また、第三下降側電油変換弁39に作動の制御信号が入力されることにより、前記上昇側位置Xとは反対側にスプールが移動して、専用ポンプ32の吐出油をシリンダロッド側油路21を経由してブームシリンダ8のロッド側油室8bに供給する下降側位置Yに切換るように構成されている。
The
前記第三コントロールバルブ37のスプールの移動ストロークは、コントローラ16から第三上昇側、第三下降側電油変換弁38、39に入力される作動信号の信号値によって増減制御されるようになっており、そして該スプールの移動ストロークの増減制御によって、第三コントロールバルブ37からブームシリンダ8への給排油の流量制御がなされるように構成されている。
The movement stroke of the spool of the
さらに、40は前記シリンダヘッド側油路20から分岐形成される回収油路であって、該回収油路40には、回収用バルブ41が配されていると共に、該回収用バルブ41の下流側で前記サクション油路33に接続され、さらに後述する流入出油路62を介してアキュムレータ油路42に接続されている。また、回収油路40には、シリンダヘッド側油路20からアキュムレータ油路42およびサクション油路33への油の流れは許容するが、逆方向の流れは阻止するチェック弁43が配されている。而して、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aからシリンダヘッド側油路20に排出された油を、回収油路40を経由して、アキュムレータ油路42およびサクション油路33に導くことができるようになっている。
Further,
前記回収用バルブ41は、コントローラ16からの制御信号が入力される回収用電油変換弁44の作動に基づいてスプールが移動する開閉弁であって、回収用電油変換弁44に作動信号が入力されていない状態では、回収油路40を閉じる閉位置Nに位置しているが、回収用電油変換弁44に作動信号が入力されることによりスプールが移動して、回収油路40を開く開位置Xに切換わるように構成されている。
The
前記回収用バルブ41のスプールの移動ストロークは、コントローラ16から回収用電油変換弁44に入力される作動信号の信号値によって増減制御されるようになっており、そして、該スプールの移動ストロークの増減制御によって、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aから回収油路40を経由してアキュムレータ油路42およびサクション油路33に流れる油の流量制御がなされるように構成されている。
The movement stroke of the spool of the
一方、前記流入出油路62は、一端側が前記回収油路40およびサクション油路33に接続され、他端側が後述するアキュムレータチェックバルブ45に接続される油路であり、また、アキュムレータ油路42は、上記アキュムレータチェックバルブ45からアキュムレータ36に至る油路であるが、該アキュムレータ油路42の最高圧力は、アキュムレータ油路42に接続されるリリーフ弁46によって制限されている。尚、本実施の形態において、アキュムレータ36は、油圧エネルギー蓄積用として最適なブラダ型のものが用いられているが、これに限定されることなく、例えばピストン型のものであっても良い。
On the other hand, the inflow /
前記アキュムレータチェックバルブ45は、流入出油路62からアキュムレータ36への油流入およびアキュムレータ36から流入出油路62への油流出を制御するためのバルブであって、後述するポペット弁47と、コントローラ16から出力される信号(本発明の外部信号に相当する)に基づいてOFF位置NからON位置Xに切換わるアキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁(本発明の制御弁に相当する)48とを用いて構成されている。
The
前記ポペット弁47は、図4に示す如く、ポペット47aと、流入出油路62に接続される第一ポート47bと、アキュムレータ油路42に接続される第二ポート47cと、これら第一ポート47bと第二ポート47cとのあいだを開閉する弁路(本発明のアキュムレータと流入出油路とのあいだを開閉する弁路に相当する)47dと、バネ47eと、該バネ47eが収納されるバネ室47fと、第二ポート47cから入力されるアキュムレータ油路42の圧力をバネ室47fに導入する導入油路47gとを備えると共に、上記ポペット47aは、第一ポート47bから入力される流入出油路62の圧力(受圧面積A)と第二ポート47cから入力されるアキュムレータ油路42の圧力(受圧面積B)とによって弁路47dが開く側に押圧される一方、バネ47eの押圧力とバネ室47fの圧力(受圧面積C)とによって弁路47dが閉じる側に押圧されるようになっている。この場合、ポペット47aは、弁路開側に働く油圧力の受圧面積(A+B)と弁路閉側に働く油圧力の受圧面積Cとが等しくなる(C=A+B)ように設計されている。
As shown in FIG. 4, the
一方、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48は、前記導入油路47gの中途部に配されており、コントローラ16から出力されるON信号に基づいてOFF位置NからON位置Xに切換わる。そして、該アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48がOFF位置Nに位置している状態では、導入油路47gを開く、つまりアキュムレータ油路42の圧力がバネ室47fに導入されるようになっているが、ON位置Xに切換ることにより、導入油路47gを閉じると共にバネ室47fを油タンク11に連通せしめる、つまりアキュムレータ油路42の圧力がバネ室47fに導入されないと共に、バネ室47fの圧油がドレンされるようになっている。
On the other hand, the accumulator check valve
そして、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48が導入油路47gを開くOFF位置Nに位置している状態では、バネ室47fに導入されたアキュムレータ油路42の圧力がポペット47aを弁路閉側に押圧する力として働く。これにより、アキュムレータチェックバルブ45は、流入出油路62の圧力がアキュムレータ油路42の圧力よりも所定圧以上(該所定圧は、受圧面積Aとバネ47eの押圧力とによって定まる)高圧のときには弁路47dを開いて流入出油路62からアキュムレータ油路42への油の流入を許容するが、アキュムレータ油路42の圧力が流入出油路62の圧力よりも高圧のとき(および流入出油路62の圧力がアキュムレータ油路42の圧力よりも所定圧以上高圧でないとき)には弁路47dを閉じ、これによりアキュムレータ油路42から流入出油路62への油の流出を阻止する逆止状態となる。
一方、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48が導入油路47gを閉じるON位置Xに位置している状態では、バネ室47fにアキュムレータ油路42の圧力が導入されないと共に、バネ室47fの圧油はドレンされ、而して、アキュムレータ油路42の圧力がポペット47aを弁路閉側に押圧する力として働かないことになる。これにより、アキュムレータチェックバルブ45は、弁路閉側に働く力が低減する(弁路閉側に働く力はバネ47eの押圧力のみとなる)一方、アキュムレータ油路42および流入出油路62の圧力は共に弁路開側に働くことになり、而して、アキュムレータ油路42から流入出油路62へ、或いは流入出油路62からアキュムレータ油路42への両方向の流れが許容される開状態となる。
ここで、流入出油路62からアキュムレータ油路42への油の流れは、流入出油路62の圧力がアキュムレータ油路42の圧力よりも所定圧以上高圧のときには、アキュムレータチェックバルブ45が逆止状態であっても開状態であっても許容されるが、前述したように、アキュムレータチェックバルブ45が逆止状態のときには、アキュムレータ油路42の圧力がポペット47aを弁路閉側に押圧する力として働く一方、開状態のときは、アキュムレータ油路42の圧力がポペット47aを弁路閉側に押圧する力として働かない。このため、アキュムレータチェックバルブ45を開状態にすることによって、弁路閉側に働く力が低減し、殆ど抵抗のない状態、つまり圧力損失を殆ど生じない状態で、流入出油路62からアキュムレータ油路42に油を流すことができる。
In the state where the accumulator check valve
On the other hand, in the state where the accumulator check valve
Here, the flow of the oil from the inflow /
さらに、49は前記サクション油路33から分岐形成されて油タンク11に至る排出油路であって、該排出油路49には、タンクチェックバルブ50が配されている。
Further, 49 is a discharge oil passage that is branched from the
前記タンクチェックバルブ50は、ポペット弁51と、コントローラ16から出力されるON信号に基づいてOFF位置NからON位置Xに切換わるタンクチェックバルブ用電磁切換弁52とを用いて構成されている。上記ポペット弁51は、サクション油路33から油タンク11への油の流れを、タンクチェックバルブ用電磁切換弁52がON位置Xに位置しているときのみ許容し、OFF位置Nに位置しているときには阻止するようになっている。そして、例えば、油圧ショベル1の作業終了時やメンテナンス時等に、前記アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48およびタンクチェックバルブ用電磁切換弁52を共にON位置Xに切換えることにより、アキュムレータ36に蓄圧された圧油を油タンク11に放出することができるようになっている。
The
一方、前記コントローラ16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、図5のブロック図に示すごとく、図示しないブーム用操作レバーの操作方向および操作量を検出するブーム操作検出手段53、第一メインポンプ9の吐出圧を検出するべく第一ポンプ油路12に接続される第一吐出側圧力センサ54、第二メインポンプ10の吐出圧を検出するべく第二吐出側ポンプ油路13に接続される第二吐出側圧力センサ55、専用ポンプ32の吐出圧を検出するべく専用ポンプ油路34に接続される第三吐出側圧力センサ56、専用ポンプ32の吸入側の圧力を検出するべくサクション油路33に接続される吸入側圧力センサ57、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aの圧力を検出するべくシリンダヘッド側油路20に接続されるシリンダヘッド側圧力センサ58、ブームシリンダ8のロッド側油室8bの圧力を検出するべくシリンダロッド側油路21に接続されるシリンダロッド側圧力センサ59、アキュムレータ36の圧力を検出するべくアキュムレータ油路42に接続されるアキュムレータ用圧力センサ60等からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前述のメインポンプ制御用電磁比例減圧弁17、第一上昇側電磁比例減圧弁23、第一下降側電磁比例減圧弁24、第二上昇側電磁比例減圧弁25、ドリフト低減弁用電磁切換弁30、専用ポンプ用レギュレータ35、第三上昇側電油変換弁38、第三下降側電油変換弁39、回収用電油変換弁44、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48、タンクチェックバルブ用電磁切換弁52等に制御信号を出力する。
On the other hand, the
ここで、61はコントローラ16に設けられる蓄圧状態演算部であって、該蓄圧状態演算部61は、アキュムレータ用圧力センサ60(本発明の蓄圧状態検出手段に相当する)から入力されるアキュムレータ油路42の圧力に基づいて、現在のアキュムレータ36の蓄圧状態(%)を演算する。該蓄圧状態(%)は、例えば、アキュムレータ油路42の圧力が、アキュムレータ36のプレチャージ圧(蓄圧開始設定圧)と等しければ0%、アキュムレータ36に充分に蓄圧されているとして予め設定される設定圧力以上ならば100%、プレチャージ圧と設定圧力とのあいだならば、アキュムレータ油路42の圧力が大きくなるほどパーセンテイジが高くなるように演算されるが、該蓄圧状態の演算には、必要に応じて、温度補正を行う。
Here, 61 is a pressure accumulation state calculation unit provided in the
次いで、ブーム用操作レバーがブーム上昇側に操作された場合、つまりブーム操作検出手段53からブーム上昇側操作の検出信号が入力された場合のコントローラ16の制御について説明する。この場合、前記蓄圧状態演算部61によって演算されるアキュムレータ36の蓄圧状態によってコントローラ16の制御が異なるため、まず、蓄圧状態100%、つまりアキュムレータ36に充分に蓄圧されている場合について説明する。
Next, the control of the
アキュムレータ36の蓄圧状態100%でブーム上昇側に操作された場合、コントローラ16は、メインポンプ制御用電磁比例減圧弁17に対し、エンジン回転数に対応したポンプ出力になるよう制御信号を出力すると共に、第二上昇側電磁比例減圧弁25に対し、第二コントロールバルブ19の上昇側パイロットポート19aに、ブーム用操作レバーの操作量に対応したパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより第二コントロールバルブ19は、ブーム用操作レバーの操作量に対応したストローク分スプールが移動して、上昇側位置Xに切換わる。而して、第二メインポンプ10の吐出油が、上昇側位置Xの第二コントロールバルブ19を経由してシリンダヘッド側油路20に流れて、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給される。
When the
さらにコントローラ16は、専用ポンプ用レギュレータ35に対し、専用ポンプ32の吐出流量がブーム用操作レバーの操作量に対応した流量となるように制御指令を出力すると共に、第三上昇側電油変換弁38に対して、ブーム操作レバーの操作量に対応した信号値の作動信号を出力する。これにより第三コントロールバルブ37は、ブーム用操作レバーの操作量に対応したストローク分スプールが移動して、上昇側位置Xに切換わる。而して、専用ポンプ32の吐出油が上昇側位置Xの第三コントロールバルブ37を経由してシリンダヘッド側油路20に流れ、該シリンダヘッド側油路20において前述した第二メインポンプ10の吐出油と合流して、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給される。一方、ブームシリンダ8のロッド側油室8bの油は、上昇側位置Xの第三コントロールバルブ37を経由して油タンク11に排出される。
Furthermore, the
さらにコントローラ16は、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48に対し、ON位置Xに切換わるようON信号を出力する。これにより、アキュムレータチェックバルブ45が開状態となって、アキュムレータ油路42から流入出油路62を介してサクション油路33に油が流出する。而して、アキュムレータ36に蓄圧された圧油がサクション油路33を経由して、専用ポンプ32の吸入側に供給される。
Further, the
また、蓄圧状態100%でブーム用操作レバーがブーム上昇側に操作された場合、コントローラ16から第一上昇側、第一下降側電磁比例減圧弁23、24にパイロット圧出力の制御信号は出力されず、第一コントロールバルブ18は中立位置Nに保持される。これにより、第一メインポンプ9の吐出油はブームシリンダ8に供給されないと共に、ネガティブコントロール流量制御によって、第一メインポンプ9の流量は最小となるように制御される。
Further, when the boom control lever is operated to the boom raising side in the pressure accumulation state 100%, a control signal for pilot pressure output is output from the
さらに、コントローラ16から回収用電油変換弁44に作動信号は出力されず、回収用バルブ41は、回収油路40を閉じる閉位置Nに位置している。これにより、前述した第二コントロールバルブ19および第三コントロールバルブ37からの供給圧油がアキュムレータ油路42およびサクション油路33に流れることなく、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給されるようになっている。
Further, no operation signal is output from the
次いで、アキュムレータ36の蓄圧状態が0%でブーム上昇側に操作された場合について説明するが、この場合、メインポンプ制御用電磁比例減圧弁17、第二上昇側電磁比例減圧弁25、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48、回収用電油変換弁44に対しては、前述した蓄圧状態100%でブーム上昇側に操作された場合と同様の制御がなされる。
Next, a case where the
さらにコントローラ16は、蓄圧状態が0%でブーム上昇側に操作された場合、第一上昇側電磁比例減圧弁23に対し、第一コントロールバルブ18の上昇側パイロットポート18aに、ブーム用操作レバーの操作量に対応したパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより第一コントロールバルブ18は、ブーム用操作レバーの操作量に対応したストローク分スプールが移動して、上昇側位置Xに切換わる。而して、第一メインポンプ9の吐出油が、上昇側位置Xの第一コントロールバルブ18を経由してシリンダヘッド側油路20に流れ、該シリンダヘッド側油路20において第二メインポンプ10の圧油と合流して、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給される。一方、ブームシリンダ8のロッド側油室8bの油は、上昇側位置Xの第一コントロールバルブ18を経由して油タンク11に排出される。
Further, when the pressure accumulation state is 0% and the
さらにコントローラ16は、専用ポンプ用レギュレータ35に対し、専用ポンプ32の吐出流量をゼロにする、つまり専用ポンプ32の圧油供給を停止するように制御指令を出力する。また、コントローラ16から第三上昇側、第三下降側電油変換弁38、39には作動指令は出力されず、第三コントロールバルブ37は中立位置Nに保持される。これにより、専用ポンプ32からブームシリンダ8のヘッド側油室8aには圧油供給されないようになっている。
Further, the
一方、アキュムレータ36の蓄圧状態が0%〜100%のあいだ(但し、0%および100%は含まず)のときにブーム上昇側に操作された場合、コントローラ16は、第一上昇側電磁比例減圧弁23および第三上昇側電油変換弁38に制御信号を出力して、第一コントロールバルブ18および第三コントロールバルブ37を上昇側位置Xに切換え、これにより、専用ポンプ32からの供給圧油および第一メインポンプ9からの供給圧油が合流してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給されるように制御するが、この場合、アキュムレータ36の蓄圧状態が少なくなるにつれて、専用ポンプ32の吐出流量および第三コントロールバルブ37のスプールの移動ストロークが小さくなる一方、第一コントロールバルブ18のスプールの移動ストロークが大きくなるように制御される。つまり、アキュムレータ36の蓄圧状態が少なくなるにつれて、専用ポンプ32からの供給流量が減少する一方、第一メインポンプ9からの供給流量が増加するようになっているが、この場合、専用ポンプ32からの供給流量と第一メインポンプ9からの供給流量とを足して一ポンプ分の流量となるように制御される。
On the other hand, when the pressure accumulation state of the
さらに、蓄圧状態が0%〜100%のあいだのときも、メインポンプ制御用電磁比例減圧弁17、第二上昇側電磁比例減圧弁25、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48、回収用電油変換弁44に対しては、前述した蓄圧状態100%でブーム上昇側に操作された場合と同様の制御がなされる。
Further, even when the pressure accumulation state is between 0% and 100%, the main pump control electromagnetic proportional
而して、ブーム5の上昇時に、アキュムレータ36の蓄圧状態が100%のときは、専用ポンプ32から供給される一ポンプ分の流量と第二メインポンプ10から供給される一ポンプ分の流量とが合流してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給され、また、アキュムレータ36の蓄圧状態が0%のときは、専用ポンプ32から圧油供給されない代わりに第一メインポンプ9から供給される一ポンプ分の流量と、第二メインポンプ9から供給される一ポンプ分の流量とが合流してヘッド側油室8aに供給され、さらにアキュムレータ36の蓄圧状態が0%〜100%のあいだのときは、専用ポンプ32および第一メインポンプ9から供給される足して一ポンプ分の流量と、第二メインポンプ10から供給される一ポンプ分の流量とが合流してヘッド側油室8aに供給されることになる。もって、ブーム5の上昇時には、アキュムレータ36の蓄圧状態に関わらず、常に二ポンプ分の流量をヘッド側油室8aに供給できることになって、作業部4の重量負荷に抗するブーム5の上昇であっても、ブーム用操作レバーの操作量に対応する所望の速度でブーム5を上昇せしめることができることになるが、この場合、上記専用ポンプ32は、アキュムレータ36に蓄圧された高圧の圧油を吸い込んで吐出するため、吸入側と吐出側との差圧が小さく、第一、第二メインポンプ9、10と比して大幅に少ない所要動力で圧油供給を行うことができる。
Thus, when the
次に、ブーム用操作レバーがブーム下降側に操作された場合、つまりブーム操作検出手段53からブーム下降側操作の検出信号が入力された場合のコントローラ16の制御について説明する。この場合は、アキュムレータ36の蓄圧状態によらずコントローラ16の制御は同一となる。
Next, the control of the
つまり、ブーム用操作レバーがブーム下降側に操作された場合、コントローラ16は、メインポンプ制御用電磁比例減圧弁17に対し、ポンプ出力を低減せしめるよう制御信号を出力すると共に、第一下降側電磁比例減圧弁24に対し、第一コントロールバルブ18の下降側パイロットポート18bに、ブーム用操作レバーの操作量に対応したパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより、第一コントロールバルブ18は、ブーム用操作レバーの操作量に対応したストローク分スプールが移動して、下降側位置Yに切換わる。而して、該下降側位置Yの再生用弁路18cを経由して、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aからの排出油がロッド側油室8bに供給されると共に、前述したように、下降側位置Yのセンタバイパス弁路18fの通過流量は変化しないため、第一メインポンプ9の吐出流量は、ネガティブコントロール流量制御によって最小となるように制御される。
尚、第二コントロールバルブ19は、ブーム5の下降時には中立位置Nに保持され、而して、ブームシリンダ8に対する油給排を行わないと共に、第二メインポンプ10の吐出流量も、ネガティブコントロール流量制御によって最小となるように制御される。
That is, when the boom operating lever is operated to the boom lowering side, the
The
さらにコントローラ16は、専用ポンプ用レギュレータ35に対し、専用ポンプ32の吐出流量がブーム用操作レバーの操作量に対応した流量となるように制御指令を出力すると共に、第三下降側電油変換弁39に対して、ブーム操作レバーの操作量に対応した信号値の作動信号を出力する。これにより第三コントロールバルブ37は、ブーム用操作レバーの操作量に対応したストローク分スプールが移動して、下降側位置Yに切換わる。而して、専用ポンプ32の吐出油が下降側位置Yの第三コントロールバルブ37を経由してシリンダロッド側油路21に流れて、ブームシリンダ8のロッド側油室8bに供給される。
Furthermore, the
さらにコントローラ16は、ドリフト低減弁用電磁比例減圧弁30に対し、ON位置Xに切換わるようON信号を出力する。これにより、ドリフト低減弁29は、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aからの油排出を許容する状態になる。
Further, the
さらにコントローラ16は、回収用電油変換弁44に対し、ブーム操作レバーの操作量に対応した信号値の作動信号を出力する。これにより回収用バルブ41は、ブーム用操作レバーの操作量に対応したストローク分スプールが移動して、回収油路40を開く開位置Xに切換わる。而して、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aから排出された油は、回収油路40を経由して、流入出油路62からアキュムレータチェックバルブ45を介してアキュムレータ油路42に流れると共に、サクション油路33に流れる。そして、アキュムレータ油路42に流れた油はアキュムレータ36に蓄圧される一方、サクション油路33に流れた油は専用ポンプ32の吸入側に供給されるようになっている。
Further, the
さらにこのとき、コントローラ16は、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48に対し、ON位置Xに切換るようON信号を出力する。これにより、アキュムレータチェックバルブ45は、弁路閉側に働く力が低減された開状態となり、而して、アキュムレータチェックバルブ45通過時における圧力損失が殆ど無い状態で、流入出油路62からアキュムレータ36に油を流入することができるようになっている。
Further, at this time, the
而して、ブーム5の下降時には、専用ポンプ32からの圧油がブームシリンダ8のロッド側油室8bに供給されることになるが、この場合、上記専用ポンプ32は、ヘッド側油室8aから排出された高圧の圧油を吸込んで吐出するため、吸入側と吐出側との差圧が小さく、第一メインポンプ9と比して大幅に少ない所要動力で圧油供給を行うことができる。
Thus, when the
一方、ブーム5の下降時に、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aから排出される油は、作業部4の有する位置エネルギーにより高圧となっていると共に、ピストン8cに作用する受圧面積の関係からロッド側油室8bへの供給量に対して略2倍の排出量となるが、該ヘッド側油室8aからの排出油は、専用ポンプ32の吸入側に供給されて、前述したように専用ポンプ32からロッド側油室8bに供給されると共に、アキュムレータ36に蓄圧される。そして、該アキュムレータ36に蓄圧された圧油は、前述したように、ブーム5の上昇時に専用ポンプ32からヘッド側油室8aに供給されることになる。而して、作業部4の有する位置エネルギーを、無駄にすることなく回収、再利用できるようになっている。
尚、ブーム5の下降時に、ヘッド側油室8aからの排出油のうち一部は、第一コントロールバルブ18の再生用弁路18cを経由してロッド側油室8bに供給される。
On the other hand, when the
When the
また、ブーム用操作レバーが上昇側、下降側の何れにも操作されていない場合、コントローラ16から第一上昇側、第一下降側、第二上昇側電磁比例減圧弁23、24、25、および第三上昇側、第三下降側電油変換弁38、39に信号は出力されず、第一、第二、第三コントロールバルブ18、19、37は何れも中立位置Nに保持される。これにより、ブームシリンダ8への圧油供給およびブームシリンダ8からの油排出は行われず、ブーム5は停止しているが、さらにこのとき、コントローラ16からアキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48に対しON信号は出力されず、アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48はOFF位置Nに位置している。これにより、アキュムレータチェックバルブ45は逆止状態となって、アキュムレータ油路42から流入出油路62を経由してサクション油路33に油が流出してしまうことを回避でき、而して、アキュムレータ36に蓄圧された高圧油を、確実に保持することができるようになっている。
尚、前記前記ブーム5の停止時において、コントローラ16は、専用ポンプ用レギュレータ35に対し、専用ポンプ32の吐出流量をゼロにするように制御指令を出力する。また、ドリフト低減用電磁切換弁30対するON信号は出力されず、さらに回収用電油変換弁44に対する作動信号も出力されないようになっている。
When the boom operating lever is not operated on either the ascending side or the descending side, the
When the
叙述の如く構成された本形態において、アキュムレータ36には、ブーム5の下降時にブームシリンダ8のヘッド側油室8aから排出された油が蓄圧される一方、該アキュムレータ36に蓄圧された油は、ブーム5の上昇時に専用ポンプ32を介してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給されることになり、而して、作業部4の有する位置エネルギーを有効に回収、再利用できることになって、省エネルギー化に大きく貢献できることになるが、このものにおいて、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aからの排出油は、回収油路40、流入出油路62、アキュムレータ油路42を経由してアキュムレータ36に蓄圧される一方、アキュムレータ36の蓄圧油は、アキュムレータ油路42、流入出油路62、サクション油路33を経由して専用ポンプ32の吸入側に供給され、さらに該専用ポンプ32からブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給されることになる。而して、アキュムレータ36への油流入およびアキュムレータ36からの油流出は上記流入出油路62を経由して行われることになるが、該流入出油路62に対してアキュムレータ36は、アキュムレータ36への油流入および油流出を制御するためのアキュムレータチェックバルブ45を介して接続されている。該アキュムレータチェックバルブ45は、アキュムレータ36と流入出油路62とのあいだを開閉する弁路47dを有し、且つ、流入出油路62の圧力とアキュムレータ36の圧力とによって弁路開側に押圧される一方、導入油路47gを経由してバネ室47fに導入されるアキュムレータ36の圧力とバネ47eの押圧力とによって弁路閉側に押圧されるポペット弁47と、コントローラ16から出力される信号に基づいて前記導入油路47gを開閉するアキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁48とを用いて構成されている。そして、アキュムレータチェックバルブ45は、上記導入油路47gが開いてアキュムレータ36の圧力がバネ室47fに導入されているときには、流入出油路62の圧力がアキュムレータ36の圧力よりも所定圧以上高圧のときに弁路47dを開いて流入出油路62からアキュムレータ36への油流入を許容するが、アキュムレータ36から流入出油路62への油流出は弁路47dを閉じて阻止する逆止状態となる一方、導入油路45gが閉じてバネ室47fへの圧力導入が絶たれると共にバネ室47fの圧油がドレンされると、弁路閉側に働く力が低減して弁路47dを開き、流入出油路62からアキュムレータ36への油流入およびアキュムレータ36から流入出油路62への油流出を許容する開状態になる。
In the present embodiment configured as described, the oil discharged from the head
而して、ブーム5の停止時に、前記アキュムレータチェックバルブ45を逆止状態にすることによって、アキュムレータ36から流入出油路62に圧油が流出してしまうことを回避でき、もって、アキュムレータ36に蓄圧された高圧油を、確実に保持することができる。一方、ブーム5の上昇時には、アキュムレータチェックバルブ45を開状態にすることによって、アキュムレータ36から流入出油路62を経由してサクション油路33に圧油が流出し、而して、アキュムレータ36に蓄圧された油を専用ポンプ32を介してブームシリンダ8に供給することができる。さらに、ブーム5の下降時にも、アキュムレータチェックバルブ45を開状態にすることによって、アキュムレータチェックバルブ45に働く弁路閉側の力が低減し、而して、ブームシリンダ8から排出されてアキュムレータ36に流入する油を、殆ど抵抗のない状態、つまり圧力損失を殆ど生じない状態でアキュムレータチェックバルブ45を通過せしめることができ、もって、ブームシリンダ8の排出油を効率よくアキュムレータ36に蓄圧することができる。
Thus, when the
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、上記実施の形態では、油圧ショベルのブームシリンダの油圧制御システムを例にとって説明したが、本発明は、昇降する作業部の下降時に油圧シリンダから排出される油をアキュムレータに蓄圧する一方、該アキュムレータに蓄圧された油を作業部の上昇時に油圧シリンダに供給するように構成された各種油圧制御システムに実施することができる。
さらに、アキュムレータチェックバルブについても、前記実施の形態のようなポペット弁とアキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁とを用いたものに限定されることなく、例えば、外部信号に基づくパイロット圧の入力によって弁路開側に働く力を増大せしめ、これによって開状態になるパイロット式チェックバルブを用いて構成することもできる。また、アキュムレータチェックバルブを逆止状態から開状態に切換えるための外部信号としては、コントローラからの出力信号に限らず、例えば、作業部を昇降せしめるための操作具の操作に伴い出力される電気信号、あるいは油圧信号等であっても良いことは勿論である。
Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the above-described embodiment, the boom cylinder hydraulic control system of the excavator has been described as an example. The present invention can be implemented in various hydraulic control systems configured to accumulate oil discharged from the hydraulic cylinder when descending in the accumulator while supplying the oil accumulated in the accumulator to the hydraulic cylinder when the working unit is raised.
Further, the accumulator check valve is not limited to the one using the poppet valve and the electromagnetic switching valve for the accumulator check valve as in the above-described embodiment. For example, the valve path is obtained by inputting a pilot pressure based on an external signal. It can also be configured using a pilot type check valve that increases the force acting on the open side and thereby opens. In addition, the external signal for switching the accumulator check valve from the non-return state to the open state is not limited to the output signal from the controller, for example, an electric signal output in accordance with the operation of the operation tool for moving the working unit up and down. Of course, it may be a hydraulic signal or the like.
4 作業部
8 ブームシリンダ
32 専用ポンプ
33 サクション油路
36 アキュムレータ
40 回収油路
45 アキュムレータチェックバルブ
47 ポペット弁
47d 弁路
47f バネ
47g 導入油路
48 アキュムレータチェックバルブ用電磁切換弁
62 流入出油路
4 Working
Claims (3)
前記アキュムレータを、アキュムレータへの油流入およびアキュムレータからの油流出の流路となる流入出油路に対してアキュムレータチェックバルブを介して接続すると共に、
該アキュムレータチェックバルブバルブを、
アキュムレータと流入出油路とのあいだを開閉する弁路を有し、且つ、流入出油路圧力がアキュムレータ圧力よりも所定圧以上高圧のときに流入出油路からアキュムレータへの油流入は許容するが、アキュムレータから流入出油路への油流出は阻止する逆止状態と、
外部信号に基づいて弁路閉側に働く力を低減あるいは弁路開側に働く力を増大せしめることで流入出油路からアキュムレータへの油流入およびアキュムレータから流入出油路への油流出を許容する開状態とに切換自在に構成すると共に、
作業部の停止時にはアキュムレータチェックバルブを逆止状態にしてアキュムレータから流入出油路への油流出を阻止する一方、作業部の昇降時にはアキュムレータチェックバルブを開状態にしてアキュムレータから流入出油路への油流出、或いは流入出油路からアキュムレータへの油流入を行うように構成したことを特徴とする作業機械における油圧制御システム。 Hydraulic control of a working machine configured to accumulate oil discharged from the hydraulic cylinder when the working unit that moves up and down descends in the accumulator while supplying the oil accumulated in the accumulator to the hydraulic cylinder when the working unit ascends In the system,
The accumulator is connected via an accumulator check valve to an inflow / outflow oil passage which is a flow path of oil inflow to the accumulator and oil outflow from the accumulator,
The accumulator check valve valve,
It has a valve path that opens and closes between the accumulator and the inflow / outflow oil path, and permits oil inflow from the inflow / outflow oil path to the accumulator when the inflow / outflow oil path pressure is higher than the accumulator pressure by a predetermined pressure or more. However, a non-return state that prevents oil outflow from the accumulator to the inflow and outflow passages,
Allowing oil inflow from the inflow / outflow oil passage to the accumulator and oil outflow from the accumulator to the inflow / outflow oil passage by reducing the force acting on the valve closing side or increasing the force acting on the valve opening side based on the external signal It is configured to be switchable to an open state, and
When the working part is stopped, the accumulator check valve is set in a non-return state to prevent oil from flowing out from the accumulator to the inflow / outflow oil passage, while when the working part is raised or lowered, the accumulator check valve is opened to enter the inflow / outflow oil passage A hydraulic control system for a work machine, characterized in that an oil outflow or an oil inflow from an inflow / outflow oil passage to an accumulator is performed.
アキュムレータと流入出油路とのあいだを開閉する弁路を有し、且つ、流入出油路圧力とアキュムレータ圧力とによって弁路開側に押圧される一方、バネの押圧力と導入油路を経由してバネ室に導入されるアキュムレータ圧力とによって弁路閉側に押圧されるポペット弁と、
外部信号に基づいて前記導入油路を開閉する制御弁とを用いて構成されると共に、
前記制御弁を開いてアキュムレータ圧力をバネ室に導入することで逆止状態となる一方、制御弁を閉じてバネ室へのアキュムレータ圧力導入を絶ち、且つバネ室の圧油をドレンすることで弁路閉側に働く力が低減して開状態になることを特徴とする請求項1に記載の作業機械における油圧制御システム。 The accumulator check valve
It has a valve path that opens and closes between the accumulator and the inflow / outflow oil path, and is pressed against the valve path open side by the inflow / outflow oil path pressure and the accumulator pressure, while passing through the spring pressing force and the introduction oil path A poppet valve that is pressed to the valve closing side by the accumulator pressure introduced into the spring chamber,
It is configured using a control valve that opens and closes the introduction oil passage based on an external signal,
Opening the control valve and introducing the accumulator pressure into the spring chamber results in a non-return state, while closing the control valve to stop introducing the accumulator pressure into the spring chamber and draining the pressure oil in the spring chamber 2. The hydraulic control system for a work machine according to claim 1, wherein a force acting on the road closing side is reduced to be in an open state.
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- 2006-07-07 JP JP2006187499A patent/JP2008014440A/en active Pending
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