JP2010096289A

JP2010096289A - 建設機械のパイロット油圧源

Info

Publication number: JP2010096289A
Application number: JP2008268236A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kubo; 隆久保; Kiminori Sano; 公則佐野; Hiroshi Ishiyama; 寛石山
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】パイロット油圧源は油圧ポンプの吐出油を直接利用しており、減圧弁によってパイロット圧にまで減圧しているために油圧エネルギーを無駄に消費しているというという課題があった。
【構成】油圧ポンプのセンタ油路に１又は複数の制御弁とネガコン用絞りと油タンクを設けた建設機械の油圧回路において、前記ネガコン用絞りの上流から分岐油路を設け、該分岐油路にリリーフ弁を接続すると共に、該分岐油路にロードホールドチェック弁とアキュムレータを接続し、該アキュムレータに蓄積された圧油をリモコン弁等のパイロット油圧源としたことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

この発明は建設機械のパイロット回路を有する油圧回路に関するものである。更に詳細には、パイロット用油圧ポンプを使用しないパイロット油圧源の技術に関する。

従来の建設機械の油圧回路においては、メインポンプにカップリングを介して駆動軸同士が連結された低圧かつ小容量のパイロットポンプより吐出されたパイロット圧油を油圧リモコン弁に供給し、制御弁のパイロットポートに供給されるパイロット圧油で、操作レバーなどの操作量に応じた制御弁の制御が行われていた。しかし、このような従来の油圧回路では、オペレータが休んでいる間も、エンジンが回転している状態ではパイロットポンプがパイロット圧油を吐出し続け、パイロットリリーフ弁の設定圧力を超えた圧油を油タンクにブリードするので、無駄なエネルギーを浪費するという問題があった。また、小容量ではあるが比較的コストの高いパイロットポンプを設置するコストも発生していた。

このような問題を解決するためにパイロット用油圧ポンプを不要とする油圧回路が提案されている。この種の油圧回路としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
特開２００１−２０９０３、流体回路

図３はこの油圧回路を示した図である。以下これについて簡単に説明する。図３において、エンジン５１にメイン油圧ポンプ５２が連結されている。メイン油圧ポンプ５２のセンタ油路５３にはリリーフ弁５４などが接続され、更に制御弁５５が接続されている。制御弁５５のパイロットポートには操作弁５６が接続され、制御弁５５の出力側に油圧シリンダ５７が接続されている。センタ油路５３に分岐油路５８を設け、分岐油路５８からパイロット圧油を得る圧油源としている。この回路では、先ず、分岐油路５８を減圧弁６０の入口に接続している。

減圧弁６０の本体６１の下半部にはスプール嵌合穴６３が設けられ、嵌合穴６３にスプール６４が摺動自在に嵌合されている。嵌合穴６３の上部には圧油の入口部６５が設けられ、下部には出口穴６６が設けられている。出口穴６６の下方底部には平穴６７が設けられ、縦穴６８を介して出口穴と連通している。更にスプール６４の上側にスプリング室７０が設けられ、平穴６７とスプリング室７０を連通させる細穴６９がスプール６４の内部に設けられている。スプリング室７０にはスプール６４を下方向きに付勢するスプリング７１が装着されている。スプリング室７０の上壁にはドレン室７２に通じるドレン孔７３が設けられている。ドレン室７２の上方に調節ネジ７４が螺号して設けられている。ドレン室７２の底部にはドレン孔７３が設けられ、ドレン孔７３を開閉自在にするポペット７５が付勢バネ７６により下向きに（閉じる向きに）付勢されて設けられている。ポペット７５のドレン孔７３を閉じる付勢力は調節ネジ７４により調節可能になっている。

嵌合穴６３と出口穴６６に連通する油路８０との間にスプール６４により絞り部８１が形成されるように構成されている。油路８０の下流にはロードホールドチェック弁８５が設けられている。ロードホールドチェック弁８５は、油路８０と油路８６との間を開閉するポペット８７と、ポペット８７と調節用ネジ８９との間に設けられ、ポペット８７を付勢するバネ９０とから構成されている。また油路８７にはパイロット油圧を平滑するためのアキュムレータ９１が設けられると共に操作弁５６等にパイロット圧油を供給する分岐油路９２が設けられている。

この従来装置は以上のように構成され、以下の様に機能する。即ち油圧ポンプ５２からの高圧の圧油が嵌合穴６３に供給され、この圧油は縦穴６８，底部の平穴６７，細穴６９を通ってスプリング室７０に誘導される。スプリング室７０内の圧油が一杯になり、油圧が上昇するとドレン孔７３を通って油タンクＴに流出しようとする。このときドレン孔７３はポペット７５に塞がれ、付勢バネ７６によって付勢されている。従って、ドレン孔７３から圧油が流出している状態では出口穴６６の油圧又は底部の平穴６７の油圧はスプリング室７０の油圧より高くなる。底部の平穴６７の油圧力がスプリング７１のバネ力及びスプリング室７０の油圧力の合力よりも大きくなるとスプール６４が上方に変位し、絞り部８１は絞られた状態になる。このため、嵌合穴６３から油路８０に流れる油圧は減圧された状態になる。

減圧弁６０により減圧された圧油は油路８０の右端に設けられているポペット８７を押して、この力が付勢バネ９０の力より大きくなるとポペット８７が右方に変位し、油路８０の圧油は油路８６に流出する。油路８６に流入した圧油はアキュムレータ９１によって油圧が平滑にされると共に、この平滑にされた圧油は油路９２を通って操作弁５６等に流れ、操作弁５６の操作量に応じて制御弁５５のパイロットポートに流れ、制御弁５５の操作が行われる。従って、油路９２のパイロット圧油は減圧弁７０によって減圧され、かつ、ロードホールドチェック弁８５によるチェック圧よりも高い油圧となっている。

上記した従来発明はパイロット油圧ポンプの設置を不要にしている。しかし、パイロット油圧源の圧油を油圧ポンプの吐出油を直接利用しており、減圧弁によってパイロット圧にまで減圧しているために油圧エネルギーを無駄に消費しているというという問題がある。また、減圧弁も高圧な圧油を対象とするために材料費も高くなり、加工費も高くなり、コスト高になるという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するための手段として以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、油圧ポンプのセンタ油路に１又は複数の制御弁とネガコン用絞りと油タンクを設けた建設機械の油圧回路において、前記ネガコン用絞りの上流から分岐油路を設け、該分岐油路にリリーフ弁を接続すると共に、該分岐油路にロードホールドチェック弁とアキュムレータを接続し、該アキュムレータに蓄積された圧油をリモコン弁等のパイロット油圧源としたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、２個の油圧ポンプを具備し、前記各油圧ポンプのセンタ油路に１又は複数の制御弁とネガコン用絞りと油タンクを設けた建設機械の油圧回路において、前記各ネガコン絞りの上流から第２分岐油路を設けて合流させ、該合流油路にリリーフ弁を接続すると共に、該合流油路にロードホールドチェック弁とアキュムレータを接続し、該アキュムレータに蓄積された圧油をリモコン弁等のパイロット油圧源としたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記油圧回路におけるブームシリンダ又はアームシリンダの操作時に、前記ブームシリンダ又はアームシリンダの保持側の圧油を前記分岐油路又は前記合流油路に合流させたことを特徴としている。

本発明は油タンクに戻す帰還油を利用しているために無駄なエネルギー消費が少なくなり、エネルギー効率が改良されるという効果が得られる。また、パイロットポンプが不要になり、エンジンの燃費の改良という効果が得られる。また、シリンダの保持圧力を合流させた場合は操作レバーの操作中でネガコン圧が低いときにもパイロット圧油が得られるのでアキュムレータの大型化は必要でなくなるという効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図２は、本発明を実施した建設機械の油圧回路例を示し、図１は本発明を実施した構成例を示す。図２において、油圧ポンプ１１、１２は吐出量可変の油圧ポンプで、エンジン１０の出力軸に連結されている。油圧ポンプ１１のセンタ油路１３，油圧ポンプ１２のセンタ油路１４には各々複数（４個）の制御弁（１３ａ〜１３ｄ）、（１４ａ〜１４ｄ）がカスケード接続され、最下流端にネガコン絞り１５、１６が設けられ、ネガコン絞り１５，１６の下流の油路１５ａ、１６ａは合流し、合流路１７にはチェック弁１８が挿入され、油タンクＴに接続されている。また、合流路１７にはチェック弁１８と並列なバイパス回路１９が設けられ、バイパス回路１９に冷却器２０が挿入されている。チェック弁１８を設けたことにより合流油路１７及びネガコン絞り１５，１６の下流の油路１５ａ、１６ａの油圧は何れも油タンク圧より大きい油圧となっている。なお、チェック弁１８は前後の差圧が調節できるものを使用する事が望ましい。又、チェック弁１８の代わりにポペット弁を使用してもよい。

前記したネガコン絞り１５，１６の上流側から分岐油路を設けてこの油路を記号（２１）及び（２２）で表す。図１において、分岐油路２１及び２２を合流させた合流油路２４にリリーフ弁２５設けて、合流油路２４の油圧が所定の油圧以上にならないようにする。更に、合流油路２４の下流にチェック弁２６を設ける。チェック弁２６はロードホールドチェック弁２６とするのが望ましい。即ち、パイロット圧油として利用できる一定の油圧以上の圧油のみを下流の油路２７に流すのが望ましい。油路２７にはアキュムレータ２８が接続されており、油圧の変動分を吸収して油圧を平滑している。平滑された圧油はリモコン弁２９に操作圧油として供給される。

以上の実施形態ではパイロット油圧源の圧油として絞り弁１５，１６の上流側から分岐した圧油のみを利用している。しかし、この圧油だけではパイロット圧油として十分な油圧が得られないときは、図１の点線で示したように、ブームシリンダやアームシリンダの保持圧力をパイロット油圧の油圧源として合流させてもよい。即ち、図１に示すように、制御弁３１の出力側に接続されたブームシリンダ３０の操作時にヘッド側３０ａ（保持側）の油圧を合流させて油路２５の油圧を増大するようにしてパイロット油圧源として構成してもよい。なお、操作時のヘッド側３０ａの油圧を合流させるために、ヘッド側３０ａの油路と合流用チェック弁との間に切換弁３２を挿入し、リモコン弁２９ｂの左右のパイロット油路にシャトル弁３３を介してパイロット圧を求め、該パイロット圧を切換弁３２の操作ポートに接続する。

以上に説明したように、本実施形態によれば、パイロット油圧ポンプを設ける必要もなく、更に、油圧回路の油タンクに戻す廃油を利用しているので油圧エネルギーを有効に利用でき、その結果燃費が良くなり、大きな省エネ効果が期待できる。また、シリンダの保持圧力を合流させた場合は、操作レバーの使用中で、ネガコン圧が低いときにも必要なパイロット圧油を供給できるので、アキュムレータ２８を大型にする必要がなくなるという効果が期待できる。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

本発明を実施した回路図を示す。本発明を実施する建設機械の油圧回路図の例を示す。従来装置の回路図を示す。

符号の説明

１１、１２油圧ポンプ
１５、１６ネガコン絞り
２１、２２パイロット油圧源用の圧油供油路
２５リリーフ弁
２６チェック弁
２８アキュムレータ
３０ブームシリンダ
３１制御弁
３２切換弁

Claims

油圧ポンプのセンタ油路に１又は複数の制御弁とネガコン用絞りと油タンクを設けた建設機械の油圧回路において、前記ネガコン用絞りの上流から分岐油路を設け、該分岐油路にリリーフ弁を接続すると共に、該分岐油路にロードホールドチェック弁とアキュムレータを接続し、該アキュムレータに蓄積された圧油をリモコン弁等のパイロット油圧源としたことを特徴とする建設機械のパイロット油圧源
２個の油圧ポンプを具備し、前記各油圧ポンプのセンタ油路に１又は複数の制御弁とネガコン用絞りと油タンクを設けた建設機械の油圧回路において、前記各ネガコン絞りの上流から第２分岐油路を設けて合流させ、該合流油路にリリーフ弁を接続すると共に、該合流油路にロードホールドチェック弁とアキュムレータを接続し、該アキュムレータに蓄積された圧油をリモコン弁等のパイロット油圧源としたことを特徴とする建設機械のパイロット油圧源
前記油圧回路におけるブームシリンダ又はアームシリンダの操作時に、前記ブームシリンダ又はアームシリンダの保持側の圧油を前記分岐油路又は前記合流油路に合流させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の建設機械のパイロット油圧源。