JP2010169204A - 油圧作業機の油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧作業機のアイドリング待機中における、ポンプのエネルギーロスを減らし、省エネを図ることができる油圧回路を提供する。
【解決手段】ネガコンリリーフ弁６に並列に設けられた電磁バイパス弁７と、エンジンの回転数設定器２５と、パイロット圧油が連結された電磁比例減圧弁２０と、ネガコン油路に設けられネガコンリリーフ弁６あるいは電磁比例減圧弁２０の高圧側を選択して容量制御器２ａに供給するシャトル弁２１と、コントローラ２４を備え、回転数設定器２５で設定した回転数が規定回転数以下で一定時間継続すると、電磁バイパス弁７を開にしてメインポンプ２をアンロードにし、さらに電磁比例減圧弁２０の出力をメインポンプの最小流量を規定する圧力に設定しメインポンプ２の吐出量を最小流量にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧作業機の油圧回路、さらに詳しくは、油圧力によって駆動され操作される油圧ショベルのような油圧作業機の、作業待機時における省エネを図ることができる油圧回路に関する。

油圧ショベルのような油圧作業機は、作業機を運転操作していない、例えば作業待機の状態が一定時間継続すると、エンジンの回転数を自動的に下げ、省エネを図る、オートアイドル手段を備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２１９７５３号公報（図４）

従来のオートアイドル手段は、エンジンの回転数を下げアイドリング状態にするが、油圧作業機を駆動するためのメインポンプの吐出量は、周知のネガティブ制御によって制御されている、すなわち油圧装置を操作する制御弁のセンタバイパス通路の出口側に設けられたネガコンリリーフ弁によって生成されるネガコン圧によって制御されているので、ポンプの吐出油は常時リリーフされており、アンロードすなわち負荷のない状態にはなっていない。

また、運転操作のための、例えば制御弁を操作するためのパイロット油を出力するパイロットポンプは、所定の圧力を維持するために常時リリーフ状態になっている。

したがって、作業待機中のような油圧作業機のアイドリング状態においても、メインポンプおよびパイロットポンプは所定の圧力で作動油を吐出しているので、燃料が消費されエネルギーロスが発生する。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、油圧作業機のアイドリング待機中における、メインポンプ、パイロットポンプのエネルギーロスを減らし、省エネを図ることができる油圧回路を提供することである。

本発明の一局面によれば、上記技術的課題を解決する油圧作業機の油圧回路として、エンジンにより駆動される可変容量型のメインポンプの容量を制御するためのネガコン圧を生成するネガコンリリーフ弁に並列に設けられた常時閉の電磁バイパス弁と、該エンジンの回転数を規定する回転数設定器と、該エンジンによって駆動されるパイロットポンプのパイロット圧油が連結された常時は出力零の電磁比例減圧弁と、該ネガコンリーフ弁の上流側をメインポンプに接続するネガコン油路に設けられ、ネガコンリリーフ弁のネガコン圧あるいは電磁比例減圧弁の出力圧の高圧側を選択してメインポンプに供給するシャトル弁と、コントローラと、を備え、該コントローラは、該回転数設定器で設定した回転数が規定回転数以下で一定時間継続すると、該電磁バイパス弁を開にしてメインポンプをアンロードにするとともに、該電磁比例減圧弁の出力を、該アンロード状態のネガコン圧よりも高い、メインポンプの最小流量を規定する圧力に設定し、メインポンプの吐出量を最小流量にする、ことを特徴とする油圧作業機の油圧回路が提供される。

本発明の他の局面によれば、上記技術的課題を解決する油圧作業機の油圧回路として、可変容量型のメインポンプを駆動するエンジンの回転数を規定する回転数設定器と、該エンジンによって駆動されるパイロットポンプとその吐出油が供給されるパイロット回路とを結ぶ油路に設けられた常時開の電磁遮断弁と、該パイロットポンプと電磁遮断弁の間に設けられたチェック弁およびチェック弁とパイロットポンプの間に設けられたパイロット圧を規定するパイロットリリーフ弁、ならびにチェック弁と電磁遮断弁の間に設けられたアキュムレータおよびその圧力を検出する圧力検出器と、該パイロットリリーフ弁の圧力設定を解除する設定圧解除手段と、コントローラと、を備え、該コントローラは、該回転数設定器で設定した回転数が規定回転数以下で該電磁遮断弁の閉状態が一定時間継続し、さらに圧力検出器の圧力がパイロットリリーフ弁により規定された圧力以上であると、該設定圧解除手段によってリリーフ弁の圧力設定を解除して、パイロットポンプをアンロードにする、ことを特徴とする油圧作業機の油圧回路が提供される。

好適実施形態においては、上記の一局面と他の局面とを備えたことを特徴とする油圧作業機の油圧回路が提供される。

本発明の油圧回路によれば、従来の省エネ手段は待機時にエンジンの回転数をアイドリング状態に下げるのみであるが、メインポンプおよびパイロットポンプをアンロード状態にするので、エネルギーロスを減らし、省エネを図ることができる。

本発明に従って構成された油圧作業機の油圧回路図。 図１に示すコントローラの制御ブロック図。 コントローラの圧力判定器の特性線図。

以下、本発明に従って構成された油圧作業機の油圧回路について、代表的な油圧作業機である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

なお、本実施の形態における油圧ショベルは、メインポンプを一対備え、それぞれの吐出回路に関連してネガコンリリーフ弁、シャトル弁等がそれぞれ備えられているが、メインポンプは１個の場合でも本発明の構成、またその作用は同じである。したがって、以下においては説明が煩雑になるのを避けて、例えばメインポンプは２，２のように同一の符号で示し、特に断りのない限り説明においては単にメインポンプ２と呼ぶこととする。

図１を参照して説明する。全体を番号１で示す油圧作業機の油圧回路は、エンジンＥにより駆動される可変容量型のメインポンプ２の容量を制御するためのネガコン圧を生成するネガコンリリーフ弁６に並列に設けられた常時閉の電磁バイパス弁７と、エンジンＥの回転数を規定する回転数設定器としてのアクセルダイヤル２５と、エンジンＥによって駆動されるパイロットポンプ４のパイロット圧油が連結された常時は出力零の電磁比例減圧弁２０と、ネガコンリーフ弁６の上流側をメインポンプの容量制御器２ａに接続するネガコン油路３に設けられ、ネガコンリリーフ弁６のネガコン圧あるいは電磁比例減圧弁２０の出力圧の高圧側を選択して容量制御器２ａに供給するシャトル弁２１を備えている。

油圧回路１はさらに、エンジンＥによって駆動されるパイロットポンプ４とその吐出油が供給されるパイロット回路１９とを結ぶ油路に設けられた常時開の電磁遮断弁１８と、パイロットポンプ４と電磁遮断弁１８の間に設けられたチェック弁１５およびチェック弁１５とパイロットポンプ４の間に設けられたパイロット圧を規定するパイロットリリーフ弁１３、ならびにチェック弁１５と電磁遮断弁１８の間に設けられたアキュムレータ１６およびその圧力を検出する圧力検出器１７と、パイロットリリーフ弁１３の圧力設定を解除する設定圧解除手段としてのパイロットリリーフ弁１３のベント回路に設けられた常時閉の電磁切換弁１４と、コントローラ２４を備えている。

ネガコン圧を生成するネガコンリリーフ弁６は、メインコントロール弁５のセンタバイパス通路５ａのタンク２２につながる出口側に設けられている周知のものである。メインコントロール弁５も周知のものであり、複数の方向制御弁を備え、方向制御弁それぞれによってメインポンプ２，２の吐出油が、複数の油圧アクチュエータである、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０、旋回モータ１１、走行モータ１２ａ、１２ｂ等に給排される。

ネガコンリリーフ弁６に並列に設けられた常時閉の電磁バイパス弁７は、コントローラ２４からの出力信号によって開けられる開閉２位置の電磁弁である。

パイロットポンプ４とその吐出油が供給されるパイロット回路１９とを結ぶ油路に設けられた常時開の電磁遮断弁１８は、例えばオペレータによって操作される油圧ロックスイッチ２６の出力信号によって閉じられる開閉２位置の電磁弁である。パイロット回路１９は、メインコントロール弁５の複数の方向制御弁を操作するパイロット油の流れを操作レバーなどによって制御する回路である。例えば作業待機時にオペレータが油圧ロックスイッチ２６を操作し電磁遮断弁１８を閉にすると、パイロット回路１９へのパイロット油は遮断され、またパイロット回路１９のパイロット油はタンク２２に開放されるので、オペレータが操縦レバーなどを操作しても、あるいは万一触れても、メインコントロール弁５の方向制御弁は操作されない。

パイロットポンプ４と電磁遮断弁１８の間に設けられたチェック弁１５は、電磁遮断弁１８が閉じられ状態においてアキュムレータ１６に蓄圧されたパイロットリリーフ弁１３によって規定されたパイロット圧を保持している。

パイロットリリーフ弁１３の圧力設定を解除する設定圧解除手段としてのパイロットリリーフ弁１３のベント回路に設けられた常時閉の電磁切換弁１４は、コントローラ２４からの出力信号によって開けられ圧力設定を解除する、開閉２位置の電磁弁である。

エンジンＥの回転数を規定する回転数設定器としてのアクセルダイヤル２５は、ローアイドル、ハイアイドルなどを調整自在に設定し規定する周知のものである。

図２を参照してコントローラ２４について説明する。コントローラ２４は、アクセルダイヤル２５の出力が入力され、入力信号が規定値以下に下がっている場合にはＯＮ信号を出力するアクセル判定器２７と、油圧ロックスイッチ２６の出力が入力され、ロック状態である場合にはＯＮ信号を出力する油圧ロック判定器２８と、アクセル判定器２７と油圧ロック判定器２８の信号の論理積演算を行い、両者の信号がＯＮである場合にはＯＮ信号を出力する論理積演算器２９と、論理積演算器２９の出力が入力され、入力信号が一定時間ＯＮ信号を継続するとＯＮ信号を出力するタイマ３０を備え、タイマ３０の出力は電磁バイパス弁７に接続されている。

タイマ３０の時間設定は、油圧作業機の種類、作業の形態などによって、例えば数秒、あるいは数分のように設定される。

コントローラ２４はまた、最大流量ネガコン圧設定器３１と、最小流量ネガコン圧設定器３２と、信号切換器３３を備え、信号切換器３３は、常時は最大流量ネガコン圧設定器３１の信号を電磁比例減圧弁２０に出力し、タイマ３０の出力のあるときには最小流量ネガコン圧設定器３２の出力を電磁比例減圧弁２０に出力する。

コントローラ２４はさらに、圧力検出器１７の信号が入力され、アキュムレータ１６の圧力を判定し圧力が規定圧以上である場合にはＯＮ信号を出力する圧力判定器３４と、圧力判定器３４とタイマ３０の信号が入力され、両者の論理積を求め電磁切換弁１４に出力する論理積演算器３５を備えている。論理積演算器３５は、アクセルダイヤル２５の設定が規定値以下で油圧ロックスイッチ２６のロック状態が規定時間継続し、かつアキュムレータ１６の圧力が規定圧以上の場合にはＯＮ信号を出力する。なお、圧力判定器３４は、図３に示すように、出力信号のチャタリングを防止するために、ＯＦＦ信号時の圧力はＯＮ信号時の圧力よりも低く設定されている。

図１、図２を参照して、油圧作業機の作業待機時におけるコントローラ２４の作用について説明する。

（１）オペレータがアクセルダイヤル２５の設定を規定回転数以下に下げ、かつパイロット回路１９の油圧ロックスイッチ２６をロック状態のＯＮにすると、油圧作業機は作業待機時のアイドリング状態になる。

（２）アクセル判定器２７は、信号が規定値以下に下がっているのでＯＮ信号を出力する。また、油圧ロック判定器２８は、油圧ロックスイッチ２６の信号がロック状態であるのでＯＮ信号を出力する。

（３）論理積演算器２９は、両者の信号がＯＮであるのでＯＮ信号をタイマ３０に出力する。タイマ３０は、アイドリング状態で、入力信号が一定時間ＯＮ信号を継続しているとＯＮ信号を出力し電磁バイパスバルブ７を励磁する。同時に信号切換器３３を切換え、最小流量ネガコン圧設定器３２の信号を出力して、ネガコン圧を制御する電磁比例減圧弁２０の出力を最小流量ネガコン圧に設定する。

（４）圧力判定器３４は、圧力センサ１７の信号が規定圧以上であるのでＯＮ信号を出力する。

（５）論理積演算器３５は、圧力判定器３４とタイマ３０のＯＮ信号、かつ圧力センサ１７の信号が規定圧以上のであるのでＯＮ信号を出力し、電磁切換バルブ１４を励磁し、リリーフバルブ１３をアンロードにする。

（６）かくして、電磁バイパス弁７は励磁され、メインコントロールバルブ５のセンタバイパス回路５ａはタンク２２に導かれ、メインポンプ２はアンロード状態になる。同時に、電磁比例減圧弁２０は最小流量ネガコン圧に設定されるので、シャトルバルブ２１を介して、メインポンプ２のネガコン圧は最小流量ネガコン圧に保持され、メインポンプ２は最小流量に設定される。さらに、電磁切換弁１４が励磁されリリーフバルブ１３の圧力設定が解放されるので、パイロットポンプ４はアンロード状態になる。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、下記のように変形あるいは修正ができるものである。

すなわち、本発明の実施の形態においては、メインポンプをアンロード状態にするとともにメインポンプの吐出量を最小にし、さらにパイロットポンプをアンロード状態にしたが、詳述するまでもなく、メインポンプのアンロード、最小吐出量状態と、パイロットポンプのアンロード状態を別個に単独で実施してもよい。

１：油圧回路
２：メインポンプ
３：ネガコン油路
４：パイロットポンプ
６：ネガコンリリーフ弁
７：電磁バイパス弁
１３：パイロットリリーフ弁
１４：電磁切換弁（設定圧解除手段）
１５：チェック弁
１６：アキュムレータ
１７：圧力検出器
１８：電磁遮断弁
１９：パイロット回路
２０：電磁比例減圧弁
２１：シャトル弁
２４：コントローラ
２５：アクセルダイヤル（回転数設定器）
Ｅ：エンジン

Claims (3)

1. エンジンにより駆動される可変容量型のメインポンプの容量を制御するためのネガコン圧を生成するネガコンリリーフ弁に並列に設けられた常時閉の電磁バイパス弁と、
   該エンジンの回転数を規定する回転数設定器と、
   該エンジンによって駆動されるパイロットポンプのパイロット圧油が連結された常時は出力零の電磁比例減圧弁と、
   該ネガコンリーフ弁の上流側をメインポンプに接続するネガコン油路に設けられ、ネガコンリリーフ弁のネガコン圧あるいは電磁比例減圧弁の出力圧の高圧側を選択してメインポンプに供給するシャトル弁と、
   コントローラと、を備え、
   該コントローラは、
   該回転数設定器で設定した回転数が規定回転数以下で一定時間継続すると、
   該電磁バイパス弁を開にしてメインポンプをアンロードにするとともに、
   該電磁比例減圧弁の出力を、該アンロード状態のネガコン圧よりも高い、メインポンプの最小流量を規定する圧力に設定し、メインポンプの吐出量を最小流量にする、
   ことを特徴とする油圧作業機の油圧回路。
2. 可変容量型のメインポンプを駆動するエンジンの回転数を規定する回転数設定器と、
   該エンジンによって駆動されるパイロットポンプとその吐出油が供給されるパイロット回路とを結ぶ油路に設けられた常時開の電磁遮断弁と、
   該パイロットポンプと電磁遮断弁の間に設けられたチェック弁およびチェック弁とパイロットポンプの間に設けられたパイロット圧を規定するパイロットリリーフ弁、ならびにチェック弁と電磁遮断弁の間に設けられたアキュムレータおよびその圧力を検出する圧力検出器と、
   該パイロットリリーフ弁の圧力設定を解除する設定圧解除手段と、
   コントローラと、を備え、
   該コントローラは、
   該回転数設定器で設定した回転数が規定回転数以下で該電磁遮断弁の閉状態が一定時間継続し、さらに圧力検出器の圧力がパイロットリリーフ弁により規定された圧力以上であると、
   該設定圧解除手段によってリリーフ弁の圧力設定を解除して、パイロットポンプをアンロードにする、
   ことを特徴とする油圧作業機の油圧回路。
3. 請求項１記載の油圧回路と、請求項２記載の油圧回路と、を備えている、
   ことを特徴とする油圧作業機の油圧回路。

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