JP2010242306A

JP2010242306A - 建設機械の油圧制御装置

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Publication number: JP2010242306A
Application number: JP2009088961A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shimizu; 宏一清水
Original assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Takeuchi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】車両本体を微速で旋回させる場合に、エンジン等油圧ポンプの駆動装置にかかる負荷を低減させることが可能な建設機械の油圧制御装置を提供する。
【解決手段】旋回自在に設けられた旋回体と、旋回体を旋回駆動させる旋回モータ１９とを備えたパワーショベル車の油圧制御装置１８であって、作動油を供給する第１油圧ポンプＰ１及び第２油圧ポンプＰ２と、第１油圧ポンプＰ１から吐出される作動油により駆動される第１油圧アクチュエータと、第２油圧ポンプから吐出される作動油により駆動される上記旋回モータ１９を含む第２油圧アクチュエータと、第１油圧ポンプと第１油圧アクチュエータとを繋ぐメイン流路２０と、第２油圧ポンプＰ２と第２油圧アクチュエータとを繋ぐサブ流路３０とを連通させる流路を開閉可能な流路制御弁５０と、流路制御弁５０の流路の開閉を操作する微速旋回スイッチ５４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧アクチュエータを駆動させて所要の作業を行う建設機械の油圧制御装置に関し、さらには、水平方向への旋回作動において所定速度以上での旋回を規制する微速旋回モードと通常旋回モードの切り替えが可能な建設機械の油圧制御装置に関する。

油圧アクチュエータを駆動させて所要の作業を行う作業機の一例として、建設機械が挙げられる。建設機械は、駆動装置として例えばディーゼルエンジンを備えており、このエンジンにより油圧ポンプを回転駆動させて、油圧ポンプから吐出される作動油（圧油）を油圧アクチュエータに伝達して、所要の作業を行わせるようにその油圧回路が構成されている。このような建設機械の一例として掘削作業を行うパワーショベル車があり、走行装置の上に旋回油圧モータの駆動により水平旋回される車両本体が設けられ、車両本体の前部にパワーショベル機構が取り付けられて構成される。

ここで、パワーショベル車に搭載された従来の油圧制御装置２１８を、図６（ａ）に示す。油圧制御装置２１８は、エンジン２１１の駆動により第１油圧ポンプＰ２１及び第２油圧ポンプＰ２２が作動油を貯留する作動油タンク２４０から作動油を得て当該作動油により各油圧アクチュエータの作動を制御する装置である。油圧制御装置２１８は、各油圧アクチュエータ（左右のクローラを駆動させる左右の走行モータ２０９Ｌ，２０９Ｒ、ブーム、アーム、バケット、及びブレードを作動させるブームシリンダ２１３ａ、アームシリンダ２１４ａ、バケットシリンダ２１５ａ、ブレードシリンダ２０８ａ、及び車両本体の上部旋回体を旋回させる旋回モータ２１９）と、第１コントロールバルブ２２１及び第２コントロールバルブ２２２と、旋回制御バルブ２３１と、ブレード制御バルブ２３２等により構成されている。第１油圧ポンプＰ２１及び第２油圧ポンプＰ２２から供給される作動油は、メイン流路２２０及びサブ流路２３０を経て各油圧アクチュエータに供給されるように構成されている。

このように構成された油圧制御装置２１８を用いて行われる各アクチュエータの作動について以下で説明する。まず、エンジン２１１の駆動により第１油圧ポンプＰ２１及び第２油圧ポンプＰ２２はそれぞれ作動油を作動油タンク２４０から得て、第１油圧ポンプＰ２１は第１及び第２コントロールバルブ２２１，２２２、第２油圧ポンプＰ２２は旋回制御バルブ２３１及びブレード制御バルブ２３２に、それぞれ作動油を供給する。そして、第１コントロールバルブ２２１は、各アクチュエータの作動を操作可能な操作装置（図示せず）により操作された操作内容に応じて供給量及び供給方向を制御して、左走行モータ２０９Ｌ、ブームシリンダ２１３ａ、及びバケットシリンダ２１５ａに作動油を供給する。第２コントロールバルブ２２２、旋回制御バルブ２３１、及びブレード制御バルブ２３２も同様の制御に応じて、それぞれ、アームシリンダ２１４ａ、旋回モータ２１９、ブレードシリンダ２０８ａに作動油を供給するように構成されている。このように、複数の油圧ポンプが設けられ、それぞれの油圧ポンプから吐出された作動油を制御バルブによる流量等の制御を行って各アクチュエータに供給することにより、各アクチュエータを作動させる油圧回路構造が周知となっている（例えば、特許文献１を参照）。

また、上述したような油圧回路構造はミニショベル車で一般的となっており、油圧回路としてはいわゆるオープンセンタ式及びロードセンシング式が周知となっている。なお、ミニショベル車より大きな建設機械については、可変容量型の油圧ポンプにより旋回モータに作動油を供給するものも周知となっており、ミニショベル、小型ショベルとしては、土砂を移動させるブレードが有るものと無いものがある。

特開２００６−１６１５１０号公報

ところで、図６（ａ）に示すような従来の油圧回路構造を備えた油圧制御装置を用いた場合における車両本体の水平方向への旋回作動について、穴掘り作業や土砂のダンプカーへの積み込み作業等を行う際には素早い作動が必要になるため、旋回モータ２１９に作動油を供給する第２油圧ポンプＰ２２の容量を大きくする必要がある。しかし、吊り作業や土砂を大量に積み込んだバケットを旋回させる作業等を行う時は微速で旋回させる方が望ましい。

このような場合上記のように第２油圧ポンプＰ２２の容量を大きくすると、図６（ｂ）に示すように、旋回操作レバーの操作量に応じて第２油圧ポンプＰ２２の吐出油量が大きくなり、また旋回の速度が高速になるため、作業者は、車両本体を高速で旋回作動させないように操作を精細に行わなければならず、作業負担を増大させることになる。また、旋回モータ２１９に大量の作動油が供給されないように、第２油圧ポンプＰ２２と旋回モータ２１９の間に絞りを介して、第２油圧ポンプＰ２２から吐出された作動油の一部を作動油タンク２４０に導くことも可能ではある。しかし、このような構成にしても、第２油圧ポンプＰ２２は大量の作動油を吐出し続け、当該吐出された作動油をブリードオフすることにより旋回モータ２１９へ供給される油量を減らすようにしているため、無駄なエネルギー損失が発生しているという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、車両本体を微速で旋回させる場合に、エンジン等油圧ポンプの駆動装置にかかる負荷を低減させることが可能な建設機械の油圧制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る建設機械の油圧制御装置は、基台（例えば、実施形態における走行フレーム３ｄ）と、基台に旋回動自在に支持された旋回台（例えば、実施形態における旋回機構５）と、旋回台を旋回動させる旋回油圧アクチュエータ（例えば、実施形態における旋回モータ１９）とを備えた建設機械において、旋回油圧アクチュエータを作動するために用いられる作動油を吐出する第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプにより吐出された作動油を旋回油圧アクチュエータへ供給する制御を行う作動油制御弁（例えば、実施形態における旋回制御バルブ３１，１３１）と、第２油圧ポンプと作動油制御弁とを繋ぐ第２油圧ポンプ用供給路（例えば、実施形態におけるサブ流路３０，１３０）と、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプ用供給路とを繋ぐ第１油圧ポンプ用供給路（例えば、実施形態におけるメイン流路２０，１２０）と、第１油圧ポンプ用供給路の開閉制御を行う開閉制御弁（例えば、実施形態における流路制御弁５０，１５０）と、作動油制御弁の作動制御を行うために操作される旋回操作手段と、開閉制御弁の作動制御を行うために操作される開閉操作手段（例えば、実施形態における微速旋回スイッチ５４，１５４）とを備えたことを特徴とする。

また、第１油圧ポンプ用供給路における第１油圧ポンプに対して開閉制御弁の下流側に設けられ、開閉制御弁から第２油圧ポンプ用供給路への作動油の流入を許可するが、第２油圧ポンプ用供給路から開閉制御弁への作動油の流入を禁止するチェック弁（例えば、実施形態におけるチェックバルブ６０，１６０）を備えることが好ましい。

以上、本発明に係る建設機械の油圧制御装置においては、微速で車両本体を旋回させる場合は第２油圧ポンプから吐出された作動油のみが旋回モータに供給され、通常時（素早い作動が必要な場合）は第１油圧ポンプから吐出された作動油が合流して、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプの両方から吐出された作動油が旋回モータに供給されるように構成される。このため、通常時は車両本体を素早く旋回することが可能であるとともに第２油圧ポンプの容量が車両本体を微速で旋回させるだけの量で足りるようになるため、従来のように第２油圧ポンプの容量を大きくする必要がなくなる。また、微速旋回時は、第２油圧ポンプから供給された作動油のみで旋回モータが駆動するため、操作装置の操作量に拘わらず車両本体の旋回速度を微速にすることができ作業者への操作負担の増大を防止することが可能になるとともに、エンジン等、油圧ポンプの駆動装置にかかる負荷を低減させることができる。

本発明に係る油圧制御装置を適用させた建設機械の一例として示すパワーショベル車の斜視図である。本発明に係る油圧制御装置を示す第１実施例のオープンセンタ式の油圧回路である。上記油圧回路における、旋回操作レバーの操作量と旋回モータに供給される作動油の流量との関係を示すグラフである。本発明に係る油圧制御装置を示す第２実施例のロードセンシング式の油圧回路である。可変容量ポンプを用いたときと固定容量ポンプを用いたときのＰ−Ｑ特性の差を示したグラフである。従来の油圧制御装置の一例として示す油圧回路図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図１を参照しながら説明する。本発明に係る油圧制御装置を搭載した建設機械の一例としてクローラ型パワーショベル車１（以下、パワーショベル車１と称する）について説明する。パワーショベル車１は、図１に示すように、左右一対のクローラ走行機構を有した走行装置３と、走行装置３の上部に設けられた旋回機構５により水平旋回可能に設けられた上部旋回体を有する車両本体２と、車両本体２の前部に水平旋回（水平揺動）可能に取り付けられたパワーショベル機構４と、車両本体２の後部に上下に揺動自在に設けられたブレード８（排土板）から構成されている。

走行装置３は、駆動輪３ａ、従動輪３ｂ、及びこれらの駆動輪３ａ、従動輪３ｂに巻き掛けられた履帯３ｃからなるクローラ機構を走行フレーム３ｄの左右に設けて構成されている。右側に設けられた駆動輪３ａは右走行モータ９Ｒにより駆動され、左側に設けられた駆動輪３ａは左走行モータ９Ｌにより駆動されるように構成されている。また、上記走行フレーム３ｄの中央上部には旋回機構５が設けられており、旋回機構５は、後述する操作装置１７（図１参照）の旋回操作レバー（図示せず）を傾動操作することにより、後述する旋回モータ１９により旋回機構５を介して車両本体２の上部旋回体を旋回駆動することが可能になっている。

旋回機構５の上部には車体フレーム６が設けられ、車体フレーム６の上部には運転キャビン７及びディーゼルエンジンであるエンジン１１が搭載されたエンジンルーム１０等が配設されている。運転キャビン７には、図１に示すように、作業者が搭乗するためのオペレータシート１６と、パワーショベル車１の各種動作を操作するための操作装置１７とが設けられており、作業者は、運転キャビン７のオペレータシート１６に搭乗して操作装置１７を操作することにより、パワーショベル車１の作動を操作することが可能になっている。

パワーショベル機構４は、車体フレーム６の前方に突出して形成された本体枢結部（図示せず）に対して水平旋回若しくは揺動自在に枢結されたブーム１３と、ブーム１３の先端に同一垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたアーム１４と、アーム１４の先端に同一垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたバケット１５とから構成されている。また、車体フレーム６の前端から前方に突出してスイング側枢結部１２及び揺動シリンダ（図示せず）が設けられ、スイング側枢結部１２を揺動シリンダにより揺動させることが可能になっている。また、ブーム１３を上下に揺動させるブームシリンダ１３ａがスイング側枢結部１２とブーム１３とを繋いで配設され、アーム１４を上下に揺動させるアームシリンダ１４ａがブーム１３とアーム１４とを繋いで配設され、バケット１５を上下に揺動させるバケットシリンダ１５ａ及びリンク１５ｂが、アーム１４とバケット１５とを繋いで配設される。なお、ブレード８は、ブレードシリンダ８ａ（図２参照）により上下に揺動されるようになっている。

上述したように、本実施形態におけるパワーショベル車１では、旋回モータ１９を回転させることにより旋回機構５を介して車両本体２の上部旋回体を旋回させることが可能になっている。ところで、この上部旋回体を旋回させる速度について、パワーショベル車１が行う作業内容によっては、微速で旋回させたい場合がある。例えば、バケット１５に満杯に土砂が積まれた状態でバケット１５を旋回させながら別の場所に移動させるような作業を行う場合、上部旋回体を高速で旋回させると上記土砂がバケット１５からこぼれることがあるので、一定速度以上で旋回しないように旋回速度が規制される構成が望まれる。また、パワーショベル車１を用いて荷物の吊り上げ作業を行う場合、高重量の荷物を吊り上げている状態で不用意に上部旋回体を旋回させると、吊り上げられている荷物が大きく揺れて周囲の作業者や物体に衝突する虞がある等といった問題がある。そこで、作業者に旋回操作レバーの操作量を微量にさせることで旋回速度を低速にすることも可能ではあるが、これでは、作業者に精細な操作を強いる負担を与えることになる。

上記のような問題を回避するため、本実施形態におけるパワーショベル車１においては、運転キャビン７の操作装置１７にオン／オフ操作が可能な微速旋回スイッチ５４が設けられ、微速旋回スイッチ５４をオン操作をすることにより、重量物の吊作業等に備え旋回速度を微速にするか（以下、微速旋回モードと称する）、通常の穴掘り作業や土砂のダンプカーへの積み込み等素早い操作が必要な場合に備え旋回速度を高速にするか（以下、通常旋回モードと称する）を選択することが可能になっている。以下で、上述した各油圧アクチュエータ(左右の走行モータ９Ｌ，９Ｒ、ブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１４ａ、バケットシリンダ１５ａ、ブレードシリンダ８ａ、旋回モータ１９)を油圧により作動させるとともに、上述した微速旋回スイッチ５４を操作することにより微速旋回モード及び通常旋回モードを切替可能な油圧制御装置の構成及び作動について、２つの実施例を挙げて説明する。

第１実施例における油圧制御装置１８は、全てのアクチュエータが作動油を必要としない待機状態において作動油を全て作動油タンク４０に戻すオープンセンタ方式と称される油圧回路に構成されている。油圧制御装置１８は、エンジン１１と、作動油を貯留する作動油タンク４０と、後述する流路制御弁５０及びチェックバルブ６０と共にエンジンルーム１０の内部に設けられており、図２に示すように、上述した各油圧アクチュエータと、第１及び第２コントロールバルブ２１，２２と、旋回制御バルブ３１と、ブレード制御バルブ３２と、第１ないし第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３とにより構成されている。

第１ないし第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、図２に示すように、エンジン１１の図示省略する出力軸と接続されており、エンジン１１により駆動できるようになっている。第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２は、図示省略する斜板を有するいわゆる斜板式ピストンポンプであり、当該斜板の角度を制御することにより、吐出する作動油の吐出量を制御することが可能になっている。第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２は、パワーショベル車１のメインとなる作動である車両本体２の走行、パワーショベル機構４の作動を行うために設けられた油圧ポンプであり、図２に示すように、エンジン１１の駆動に伴い、作動油タンク４０から得た作動油をそれぞれ吐出するように構成されている。第３油圧ポンプＰ３は、旋回モータ１９による車両本体２の旋回、ブレード８の揺動等の作動をさせるために設けられた固定容量型の油圧ポンプであり、その容量は第１油圧ポンプＰ１及び第２油圧ポンプＰ２と比較して小さくなっている。なお、本実施例においては、図２に示すように、上記第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２は、左右の走行モータ９Ｌ，９Ｒ、ブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１４ａ、及びバケットシリンダ１５ａに作動油を供給し、第３油圧ポンプＰ３は、ブレードシリンダ８ａ及び旋回モータ１９に作動油を供給するように構成されている。

以上のように構成される第１実施例の油圧制御装置１８においては、図２に示すように、メイン流路２０及びサブ流路３０を供給路として各油圧アクチュエータに作動油が供給されるようになっている。メイン流路２０には、第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２、第１及び第２コントロールバルブ２１，２２が設けられ、左右の走行モータ９Ｌ，９Ｒ、ブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１４ａ、バケットシリンダ１５ａへの作動油の供給を制御することが可能になっている。また、サブ流路３０には、第３油圧ポンプＰ３、旋回制御バルブ３１及びブレード制御バルブ３２が設けられ、旋回モータ１９及びブレードシリンダ８ａへの作動油の供給を制御することが可能になっている。

なお、ブレードシリンダ８ａ及びブレード制御バルブ３２が、サブ流路３０に設けられている理由は、ブレード８は車両本体２を走行させながら使用する場合が多く（走行させながら土砂を移動させる等）、左右の走行モータ９Ｌ，９Ｒが設けられているメイン流路２０の第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２に作動油を供給させると、作動油の油量が少なくなった際にブレード８の作動、または左右の走行モータ９Ｌ，９Ｒに影響を及ぼし、車両本体２の左右の走行装置３に速度差が発生する可能性があるからである。

第１コントロールバルブ２１は、図示省略する左走行制御バルブ、ブーム制御バルブ、及びバケット制御バルブにより構成されており、エンジン１１により駆動された第１油圧ポンプＰ１から吐出された作動油が左走行制御バルブ、ブーム制御バルブ、及びバケット制御バルブにより、上述した操作装置１７の操作量等に応じて供給量及び供給方向が制御され、左走行モータ９Ｌ、ブームシリンダ１３ａ、バケットシリンダ１５ａに作動油を供給するように構成されている。第２コントロールバルブ２２は、図示省略する右走行制御バルブ及びアーム制御バルブにより構成され、エンジン１１により駆動された第２油圧ポンプＰ２から吐出された作動油が、右走行制御バルブ及びアーム制御バルブにより、操作装置１７の操作量等に応じて、供給量及び供給方向が制御され、右走行モータ９Ｒ及びアームシリンダ１４ａに作動油を供給するように構成されている。

サブ流路３０においては、旋回制御バルブ３１及びブレード制御バルブ３２が設けられている。エンジン１１により駆動された第３油圧ポンプＰ３から吐出された作動油は、旋回制御バルブ３１及びブレード制御バルブ３２により、操作装置１７の操作に応じて供給方向及び供給量が制御され、旋回モータ１９及びブレードシリンダ８ａに作動油を供給するように構成されている。なお、旋回制御バルブ３１の内部にはスプールが移動自在に設けられており、操作装置１７の旋回操作レバーが操作されていない状態（傾動操作量が零の状態）においては、付勢バネ３１ｄによって、図２に示す中立位置３１ａに保持されて旋回モータ１９への作動油の供給が遮断されるようになっている。また、旋回操作レバーが一方に傾動操作されるとスプールが移動し、右旋回位置３１ｂに切り替わる。このとき、旋回モータ１９に右方向から作動油が供給されて、その供給量に応じた速度で旋回モータ１９を右方向に回転させることができるようになっている。また、旋回操作レバーが上記と反対方向に傾動操作されるとスプールが上記と反対方向に移動し、左旋回位置３１ｃに切り替わる。このとき、旋回モータ１９に左方向から作動油が供給されてその供給量に応じた速度で旋回モータ１９を左方向に回転させることができるようになっている。

流路制御弁５０は、第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２から延びたメイン流路２０に設けられており、図２に示すように、流路制御弁５０の一端には付勢ばね５１が設けられ、付勢ばね５１により、通常は図２に示す連通位置５２に位置した状態になっている。流路制御弁５０の他端には、上述した運転キャビン７内の操作装置１７に設けられたオン／オフ操作が可能な微速旋回スイッチ５４（後に詳述）及び流路制御装置５５が接続されている。微速旋回スイッチ５４がオン操作されると、流路制御装置５５から電気信号が出力されることにより、流路制御弁５０は付勢ばね５１の付勢力に抗して遮断位置５３に位置され、微速旋回スイッチ５４がオフ操作されると、上記電気信号が遮断され連通位置５２に位置するようになっている。また、チェックバルブ６０は、メイン流路２０とサブ流路３０の間に設けられ、チェックバルブ６０により、メイン流路２０からサブ流路３０への作動油への供給は許容されるがサブ流路３０からメイン流路２０への供給は規制されるようになっている。

上述したようなオープンセンタ式の油圧回路を採用している第１実施例の油圧制御装置１８において、可変容量型である第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２は、軽負荷時には最大油量の作動油を吐出し高負荷時及び固定容量型である第３油圧ポンプＰ３が高圧になった時には流量制御が働くように作動することによりエンジンストールの発生を防止することができるようになっている。また、第３油圧ポンプＰ３の容量を小さくしてサブ流路３０の作動油の流量を小さくすることで、車両本体２の旋回を減速させることができるとともに第３油圧ポンプＰ３を使用しない時のエネルギー損失の無駄を削減することができる。本実施例において、微速旋回モードでは容量を小さくした第３油圧ポンプＰ３のみから吐出された作動油により微速で車両本体２を旋回させるようにし、通常旋回モードでは第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２から吐出された作動油をサブ流路３０に合流させ、第１ないし第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３から吐出された作動油により通常の速度で車両本体２を旋回させることが可能になっている。

図３は、通常旋回モードにおける、旋回操作レバーの傾動操作量と、第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２から吐出されサブ流路３０へ合流する作動油の流量、並びに第３油圧ポンプＰ３の作動油の吐出流量との関係を示すグラフであり、図３（ａ）は上記操作量と第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２によりサブ流路３０に合流する作動油の流量との関係を示したグラフ、図３（ｂ）は操作量と第３油圧ポンプＰ３の吐出油量との関係を示したグラフ、図３（ｃ）は操作量と旋回モータ１９に供給される作動油の流量との関係を示したグラフである。図３からわかるように、通常旋回モード（微速旋回スイッチ５４がオフ操作された状態）では、操作量を零から少しずつ大きくしていくと、操作量に比例した量の作動油が固定容量型の第３油圧ポンプＰ３から吐出され旋回モータ１９に供給される。そして、第３油圧ポンプＰ３の最大容量を超えると第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２からサブ流路３０に合流する作動油の量が増え始め、操作量に応じて旋回モータ１９に供給される作動油の量が増加し、旋回モータ１９の回転速度を上げて車両本体２の上部旋回体を通常の速度で旋回させることができるようになっている。なお、微速旋回モードでは、第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２からサブ流路３０への作動油の合流がないため、第３油圧ポンプＰ３から吐出された作動油のみで旋回モータ１９が回転駆動するようになっている。

以上のような構成の油圧回路がオープンセンタ回路となっている第１実施例の油圧制御装置１８において、微速旋回スイッチ５４をオン／オフ操作し微速旋回モードまたは通常旋回モードにしたときの、旋回モータ１９等の作動について説明する。まず、微速旋回スイッチ５４をオン操作し微速旋回モードになっている場合は、流路制御弁５０が遮断位置５３に位置し、メイン流路２０とサブ流路３０は遮断された状態になる。この状態では、旋回制御バルブ３１に第３油圧ポンプＰ３から吐出された作動油のみが供給される。すなわち、第３油圧ポンプＰ３から吐出された作動油は、旋回制御バルブ３１に供給され、供給量及び供給方向が制御された後旋回モータ１９に供給され、当該作動油の旋回モータ１９への供給により旋回モータ１９が回転駆動する。このとき、旋回モータ１９は、小容量の第３油圧ポンプＰ３のみから供給された作動油により回転駆動するため、低速で車両本体２の上部旋回体を旋回させることができる。

一方、微速旋回スイッチ５４をオフ操作し通常旋回モードになっている場合は、流路制御弁５０が連通位置５２に位置し、メイン流路２０とサブ流路３０が連通された状態になっている。この状態において、第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２から吐出された作動油は、流路制御弁５０及びチェックバルブ６０を介し第３油圧ポンプＰ３から吐出された作動油と合流し、当該作動油は旋回制御バルブ３１に供給され、旋回制御バルブ３１により供給量及び供給方向が制御されて旋回モータ１９に供給され、当該作動油の旋回モータ１９への供給により旋回モータ１９が回転駆動する。このとき、旋回モータ１９は、第１ないし第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３から供給された作動油により回転駆動するため、通常の穴掘り作業や土砂のダンプカーへの積み込み等素早い操作が必要な場合に、高速で車両本体２の上部旋回体を旋回させることができる。

また、以下で第２実施例における油圧制御装置１１８について図４を参照しながら説明する。第２実施例における油圧制御装置１１８においては、第１実施例の油圧制御装置１８と構成が同じ箇所もあるため、同じ箇所については説明を省略し構成が異なる部分を中心に説明する。第２実施例における油圧制御装置１１８は、各アクチュエータの油圧を油圧ポンプへ伝達させ吐出量を制御するフィードバック制御を行うことにより、各アクチュエータの要求に応じて必要な流量のみの作動油を吐出させるロードセンシング式と称される油圧回路に構成されている。ロードセンシング式の場合は、各アクチュエータにかかっている負荷の最高圧を油圧ポンプへフィードバックし、その最高圧より一定の差圧を目標圧として油圧ポンプの流量を制御させるように構成されており、操作を行っていないときは最小限の量（待機油量）の作動油が吐出されるようになっている。

油圧制御装置１１８は、ディーゼルエンジンであるエンジン１１１と、作動油を貯留する作動油タンク１４０と、流路制御弁１５０及びチェックバルブ１６０と共にエンジンルーム１０の内部に設けられている。油圧制御装置１１８は、図４に示すように、各油圧アクチュエータと、コントロールバルブ１２１と、旋回制御バルブ１３１と、第１及び第２油圧ポンプＰ１１，Ｐ１２とにより構成されている。

第１及び第２油圧ポンプＰ１１，Ｐ１２は、第１実施例と同様にエンジン１１１により駆動できるようになっており、第１油圧ポンプＰ１１は、パワーショベル車１の車両本体２の走行、パワーショベル機構４の作動を行うために設けられ、第２油圧ポンプＰ１２は、旋回モータ１９による車両本体２の上部旋回体を旋回させるために設けられた固定容量型の油圧ポンプであり、その容量は第１油圧ポンプＰ１１と比べて小さくなっている。

以上のように構成される第２実施例の油圧制御装置１１８においては、図４に示すように、メイン流路１２０及びサブ流路１３０を供給路として各油圧アクチュエータに作動油が供給されるようになっている。メイン流路１２０には、第１油圧ポンプＰ１１及びコントロールバルブ１２１が設けられ、また、サブ流路１３０には、第２油圧ポンプＰ１２、旋回制御バルブ１３１が設けられ、各油圧アクチュエータへの作動油の供給制御を行うことが可能になっている。

第２実施例の油圧制御装置１１８においても、第１実施例の油圧制御装置１８と同じように、流路制御弁１５０及びチェックバルブ１６０が設けられており、これらは、第１実施例の流路制御弁５０及びチェックバルブ６０と同じ役割を果たす。すなわち、流路制御弁１５０の一端に付勢ばね１５１が設けられ、通常は図４に示す連通位置１５２に位置した状態になっており、操作装置１７に設けられたオン／オフ操作が可能な微速旋回スイッチ１５４及び流路制御装置１５５が接続されている。そして、第１実施例と同じように微速旋回スイッチ１５４がオン操作され流路制御装置１５５から電気信号が出力されることにより、流路制御弁１５０は遮断位置１５３に位置され、オフ操作されると連通位置１５２に位置するようになっている。また、チェックバルブ１６０によりメイン流路１２０からサブ流路１３０への作動油の供給のみが許可されるようになっている。

上述したような構成の第２実施例の油圧制御装置１１８においては、ロードセンシング式の油圧回路を採用し可変容量型の第１油圧ポンプＰ１１を用いているため、負荷に合わせて圧力と流量の両方を制御することが可能になり、省エネルギー効果が高くなるという利点を得られる。また、繊細な操作が必要な車両本体２の上部旋回体の旋回作動（旋回モータ１９の回転駆動）においてはオープンセンタ式としている（旋回独立回路とも称する）。ここで、旋回作動に用いられる第２油圧ポンプＰ１２は固定容量型であるため常に最大量の作動油を吐出するが、この第２油圧ポンプＰ１２として小容量の油圧ポンプを使用することで、車両本体２の旋回を微速にすることができるとともに無駄な作動油の吐出を防止することができ省エネルギー効果が得られる。本実施例では、この容量を小さくした第２油圧ポンプＰ１２のみから吐出された作動油により微速で車両本体２の上部旋回体を旋回させる状態を微速旋回モードとし、第１油圧ポンプＰ１１から吐出された作動油をサブ流路１３０に合流させることにより通常の速度で上部旋回体を旋回させる状態を通常旋回モードとしている。

以上のような構成のロードセンシング式の油圧回路における第２実施例の油圧制御装置１１８において、微速旋回スイッチ１５４を操作し微速旋回モードまたは通常旋回モードにしたときの、旋回モータ１９等の作動について以下で説明する。まず、微速旋回スイッチ１５４をオン操作し微速旋回モードになっている場合は、流路制御弁１５０が遮断位置１５３に位置し、メイン流路１２０とサブ流路１３０は遮断される。この状態では、旋回制御バルブ１３１には第２油圧ポンプＰ１２から吐出された作動油のみが供給される。すなわち、第２油圧ポンプＰ１２から吐出された作動油は、旋回供給バルブ１３１に供給され、供給量及び供給方向が制御された後旋回モータ１９に供給され、これにより旋回モータ１９は回転駆動する。このとき、旋回モータ１９は、小容量の第２油圧ポンプＰ１２のみから供給された作動油により回転駆動するため、低速で車両本体２の上部旋回体を旋回させることが可能となる。

また、微速旋回スイッチ１５４をオフ操作し通常旋回モードになっている場合は、流路制御弁１５０は連通位置１５２に位置し、メイン流路１２０とサブ流路１３０が連通された状態になっている。この状態において、第１及び第２油圧ポンプＰ１１，Ｐ１２から吐出された作動油は、流路制御弁１５０及びチェックバルブ１６０を介して第２油圧ポンプＰ１２から吐出された作動油と合流し、当該作動油が旋回制御バルブ１３１に供給され、旋回制御バルブ１３１により供給量及び供給方向が制御されて旋回モータ１９に供給され、当該作動油の旋回モータ１９への供給により旋回モータ１９が回転駆動する。このとき、旋回モータ１９は、第１及び第２油圧ポンプＰ１１，Ｐ１２から供給された作動油により回転駆動するため、通常時の速度で車両本体２の上部旋回体を旋回させることができる。

以上、上述した第１及び第２実施例における油圧制御装置１８，１１８においては、微速旋回スイッチ５４（１５４）をオン操作し微速旋回モードにしたときは、サブ流路３０（１３０）をメイン流路２０（１２０）から独立させ、旋回モータ１９への作動油の流量を抑えることが可能になるため、旋回速度を減速させることができ、作業者に精細な操作を強いることなく低速で車両本体２を旋回作動させることができる。一方、微速旋回スイッチ５４（１５４）をオフ操作して通常旋回モードにしたときはメイン流路２０（１２０）からサブ流路３０（１３０）へ作動油を合流させることにより、旋回モータ１９に作動油を供給するための油圧ポンプが吐出する作動油の供給量を増加させる必要がなくなり、上記油圧ポンプの容量を小さくしても通常の旋回速度を得ることができる。なお、第１実施例におけるオープンセンタ式、第２実施例におけるロードセンシング式のどちらの油圧回路においても同様の効果を得ることができる。

以上、本発明は上記の実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜改良可能である。例えば、上述した実施形態では、各油圧アクチュエータに作動油を供給するための油圧ポンプの数を２つまたは３つにした例について説明したが４つ以上の油圧ポンプを用いるようにしてもよい。

また、上述の第１及び第２実施例では、メイン流路２０（１２０）へ作動油を吐出する油圧ポンプとして可変容量型の油圧ポンプを用いた例について説明したが、可変容量型でない固定容量型の油圧ポンプを使用することも理論的には可能である。ただし、図５に示すように、固定容量型の油圧ポンプはポンプ吐出圧が小さくなってもポンプ吐出油量が不変であるのに対し、可変容量型の油圧ポンプはポンプ吐出油量を変えることができる。このため、ポンプ吐出圧が小さい時はポンプ吐出油量を多くして、ポンプ吐出圧が大きい時はポンプ吐出油量を少なくすることが可能となる。このように、可変容量型の油圧ポンプを用いる場合、油圧ポンプを駆動させるエンジンの出力を有効に使うことができるという利点がある。

なお、上述の実施形態では油圧ポンプを駆動させる駆動装置として、ディーゼルエンジンであるエンジン１１（１１１）を用いた例について説明したが、これに限定されることなく、例えば、電動モータを用いてこれらのポンプを駆動させるようにしてもよい。

そして、上述の実施形態では、車両本体２を旋回させる機器として、旋回モータ１９を用いた例について説明したが、モータに限定されることはなく、別の油圧アクチュエータにより車両本体２を旋回させるようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、建設機械の一例としてクローラ型のパワーショベル車１を用いた例について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ショベルローダ、油圧クレーン等他の建設機械に本発明を適用させてもよい。

Ｐ１第１油圧ポンプ（第１実施例、可変容量型）
Ｐ２第２油圧ポンプ（第１実施例、可変容量型）
Ｐ３第３油圧ポンプ（第１実施例、固定容量型）
Ｐ１１第１油圧ポンプ（第２実施例、可変容量型）
Ｐ１２第２油圧ポンプ（第２実施例、固定容量型）
１パワーショベル車（建設機械）
３走行装置
３ｄ走行フレーム（基台）
５旋回機構（旋回台）
１９旋回モータ（旋回油圧アクチュエータ）
２０，１２０メイン流路（第１油圧ポンプ用供給路）
３０，１３０サブ流路（第２油圧ポンプ用供給路）
３１，１３１旋回制御バルブ（作動油制御弁）
５０，１５０流路制御弁（開閉制御弁）
５４，１５４微速旋回スイッチ（開閉操作手段）
６０，１６０チェックバルブ（チェック弁）

Claims

基台と、前記基台に旋回動自在に支持された旋回台と、前記旋回台を旋回動させる旋回油圧アクチュエータとを備えた建設機械において、
前記旋回油圧アクチュエータを作動するために用いられる作動油を吐出する第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプにより吐出された作動油を前記旋回油圧アクチュエータへ供給する制御を行う作動油制御弁と、
前記第２油圧ポンプと前記作動油制御弁とを繋ぐ第２油圧ポンプ用供給路と、
前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプ用供給路とを繋ぐ第１油圧ポンプ用供給路と、
前記第１油圧ポンプ用供給路の開閉制御を行う開閉制御弁と、
前記作動油制御弁の作動制御を行うために操作される旋回操作手段と、
前記開閉制御弁の作動制御を行うために操作される開閉操作手段とを備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
前記第１油圧ポンプ用供給路における前記第１油圧ポンプに対して前記開閉制御弁の下流側に設けられ、前記開閉制御弁から前記第２油圧ポンプ用供給路への作動油の流入を許可するが、前記第２油圧ポンプ用供給路から前記開閉制御弁への作動油の流入を禁止するチェック弁を備えることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の油圧制御装置。