JP2013148175A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】ブーム上げ旋回時の合流弁の切換わりによる旋回ショックの発生を防止して良好な操作性を維持する。
【解決手段】回路全体を第１〜第３ポンプ１９〜２１で駆動される第１〜第３回路Ａ，Ｂ，Ｃに分け、第３ポンプ２１から吐出される第３ポンプ油を第１回路Ａまたは第２回路Ｂに送って第１ポンプ１９または第２ポンプ２０からの油と合流させる合流弁２９を備えた油圧回路において、合流弁２９に、中立の第１位置イと、第２位置ロと、第３位置ハと、タンク遮断位置としての第４位置ニを設け、第１位置イで、合流通路３３を第３ポンプ２１に、タンク通路３５をアンロード通路３１にそれぞれ接続し、ブーム上げ操作時に第４位置ニに切換えて、合流通路３３を第３ポンプ２１に接続する一方、タンク通路３５をアンロード通路３１に対して遮断するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は三回路／三ポンプ方式をとる建設機械の油圧回路に関するものである。
油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。
油圧ショベルは、図４に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して鉛直な軸Ｘのまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、アーム４、作業装置としてのバケット５、及びこれらを作動させるブーム、アーム、バケット各シリンダ６,７,８から成る作業アタッチメント９が装着されて構成される。
また、他の油圧アクチュエータとして、下部走行体１（左右のクローラ）を走行駆動する左右の走行モータ、及び上部旋回体２を旋回駆動する旋回モータ(いずれも図示省略)が設けられる。
この油圧ショベルにおいて、特許文献１に示されているように、旋回動作と他のアクチュエータ動作の独立性を確保することを主眼として、回路全体を、
ｉ 左右両側走行モータのうち一方の走行モータとブームシリンダとが属する第１回路と、
ｉｉ 他方の走行モータとアームシリンダとが属する第２回路と、
ｉｉｉ 旋回モータが属する第３回路と
に分け、この三つの回路を基本的には別ポンプ(第１〜第３ポンプ)で駆動する三回路／三ポンプ方式をとるものが公知である。
この公知技術においては、たとえばブーム上げと旋回が同時に行われるブーム上げ／旋回操作時のブーム上げ動作を速やかに行わせることを目的として、第３回路の上流側に合流弁を設けている。
この合流弁は、中立の第１位置と、第２位置とを有し、ブーム上げ／旋回時に第１位置から第２位置に切換わり、この第２位置で、第３ポンプから吐出される第３ポンプ油を旋回モータとパラレルにブームシリンダに供給する(第１ポンプ油と合流させる)ように構成されている。
特許第３６８１８３３号
ところが、ブーム上げ／旋回操作時点と、合流弁が第１位置から第２位置に切換わる時点の間に合流弁の応答遅れによってタイムラグが生じる。
これを旋回モータから見ると、過渡的に、第３ポンプ油が単独供給される状態からブームシリンダとパラレルに供給される状態に変化し、旋回モータの最高圧力(旋回圧力)がリリーフ圧からブーム作動圧に急変するため、旋回ショックが生じ、操作性が悪いものとなっていた。
そこで本発明は、ブーム上げ／旋回時の合流弁の切換えによる旋回ショックの発生を防止して良好な操作性を維持することができる建設機械の油圧回路を提供するものである。
上記課題を解決する手段として、本発明においては、次の(Ａ)〜(Ｈ)のすべての要件を具備するものである。
(Ａ) 下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載され旋回モータによって旋回駆動される上部旋回体と、この上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントを有すること。
(Ｂ) 上記作業アタッチメントは、ブームシリンダによって作動するブームと、アームシリンダによって作動するアームと、このアームの先端に着脱自在に取付けられた作業装置とを有すること。
(Ｃ) 油圧アクチュエータ回路として、上記ブームシリンダが属する第１回路と、上記アームシリンダが属する第２回路と、上記旋回モータが属する第３回路を備え、上記第１〜第３各回路は油圧アクチュエータごとに作動を制御するための、ブーム用、アーム用、旋回用を含むコントロールバルブを有すること。
(Ｄ) 上記第１回路の油圧源としての第１ポンプと、上記第２回路の油圧源としての第２ポンプと、上記第３回路の油圧源としての第３ポンプとを有すること。
(Ｅ) 上記第３ポンプから吐出される第３ポンプ油を上記第１回路に供給する合流通路と、上記第３ポンプ油のうち旋回用コントロールバルブを通ってアンロード通路に流入するアンロード油をタンクに戻すタンク通路を有すること。
(Ｆ) 上記第３ポンプと上記合流通路、及び上記アンロード通路と上記タンク通路を接続／遮断する合流弁を備えていること。
(Ｇ) 上記合流弁は中立位置とタンク遮断位置とを有し、上記中立位置で、上記合流通路を上記第３ポンプに、上記タンク通路を上記アンロード通路にそれぞれ接続し、上記タンク遮断位置で、上記合流通路を上記第３ポンプに接続する一方、上記タンク通路を上記アンロード通路に対して遮断するように構成されていること。
(Ｈ) ブーム上げ操作時に上記合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるブーム上げ時合流弁切換手段を具備すること。
この構成によれば、ブーム上げ操作があれば合流弁がタンク遮断位置に切換わり、第３ポンプ油が合流通路を通じて第１回路のブーム用コントロールバルブに送られる。
つまり、ブーム上げ／旋回時、及びブーム上げ単独操作時の双方でブームシリンダに対する第３ポンプ油の合流が行われる。
ここで、合流弁の中立位置とタンク遮断位置とでは、アンロード通路とタンク通路が接続されるか(中立位置)遮断されるか(タンク遮断位置)だけが異なり、ブーム上げ合流機能は同じであって両位置に機能の差がないため、ブーム上げ／旋回時に合流弁の応答遅れがあっても回路状態に変化がない。
従って、旋回圧力の急変、すなわち旋回ショックが生じない。
また、ブーム上げ単独操作時にブームシリンダに対する合流作用が行われることにより、ブーム上げ動作が高速で行われる。
このため、深掘り作業時のような高速でのブーム動作が求められる作業時のサイクルタイムを短縮し、作業能率を向上させることができる。
しかも、合流弁が増速弁機能を果たすため、独立した増速弁をバルブブロックに追加する必要がなく、バルブブロックの大形化及びコストアップを招くおそれがない。
本発明において、上記合流弁を、パイロットポートにパイロット圧が導入されることによって切換わる油圧パイロット切換弁として構成するとともに、この合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるためのタンク遮断位置用パイロットポートと、このタンク遮断位置用パイロットポートにパイロット圧を導入するタンク遮断位置用パイロットラインを設け、上記ブーム上げ時合流弁切換手段として、ブーム上げ操作時に発生するブーム上げパイロット圧を上記タンク遮断位置用パイロットラインに導くブーム上げパイロットラインと、上記タンク遮断位置用パイロットラインをタンクに接続するパイロットドレンラインを設けるとともに、上記ブーム上げパイロットライン及び上記パイロットドレンラインにそれぞれ絞りを設けるのが望ましい(請求項２)。
この構成によれば、ブーム上げパイロット圧が絞りによって低減されるため、ブーム上げ操作中に他の操作が行われた場合に、ブーム上げパイロット圧が邪魔になって合流弁がタンク遮断位置から他の位置に切換わらないという事態の発生を回避することができる。
一方、本発明において、上記合流通路が接続される第１回路のコントロールバルブを、中立位置で油圧アクチュエータへの油の供給を遮断する中立ブロック構成とする一方、クイックヒッチシリンダを駆動源として上記作業装置を上記アームに対して着脱するためのクイックヒッチ装置を有し、上記クイックヒッチシリンダを上記第３ポンプに、上記第３回路に対してパラレルに接続するとともに、上記第３ポンプとクイックヒッチシリンダを結ぶ管路に、クイックヒッチシリンダを作業装置取付状態に保持する保持弁を設け、かつ、上記作業装置の着脱時に上記合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるクイックヒッチ時合流弁切換手段を設けるのが望ましい(請求項３〜５)。
油圧ショベルにおいて、バケットまたは他の作業装置(ブレーカ等)の交換を含めた着脱作業を助ける手段として、図５に示すようにアーム４の先端部にクイックヒッチ装置１０が設けられる場合がある。
このクイックヒッチ装置１０は、固定、可動両フック１１，１２と、可動フック１２を回動させるクイックヒッチシリンダ(油圧シリンダ)１３とを備え、バケット５(作業装置)に設けられたアーム取付用及びリンク取付用の両ピン１４，１５の一方に固定フック１１を引っ掛けた状態で、クイックヒッチシリンダ１３を伸長作動させることにより、可動フック１２を他方のピンに係合させてバケット５をアーム先端に取付け、またこれと逆の操作によってアーム先端から取外すように構成されている。
このクイックヒッチ装置１０を三ポンプ方式の油圧ショベルに採用する場合、クイックヒッチシリンダ１３を、いずれかのポンプラインの上流側に、メイン回路に対してパラレルの状態で接続し、回路の圧損による圧力で作動させる構成をとることができる。
ところが、上記のように回路の圧損のみでクイックヒッチシリンダ１３を作動させる構成では、同シリンダ１３の作動圧力が低くなるため、シリンダ負荷が大きい場合(たとえば同シリンダ１３や可動フック１２の回動支点部分に泥等が付着した場合)にクイックヒッチシリンダ１３が圧力不足で十分作動しなくなるおそれがある。
この場合、メイン回路の油圧アクチュエータを作動させて第３ポンプの圧力を上げることが考えられるが、油圧アクチュエータの作動によってクイックヒッチ装置１０の位置が変わってしまい、掴み損ないや作業装置の不測の動きが発生するため、好ましくない。
つまり、油圧アクチュエータを作動させずにポンプ圧を上げることが必要となる。
この点の対策として、二ポンプ方式の油圧回路に一般に採用されているカット弁を用い、このカット弁を閉じてポンプ圧を上げた状態でクイックヒッチシリンダ１３を作動させるように構成することが考えられる。
しかし、カット弁を追加すると、このカット弁を含めたバルブブロック全体が大型化し、かつ、コストアップするため、とくにミニショベルのようにバルブスペースとコストに制限を受けるショベルには適用困難となる。
この点、請求項３の構成によると、作業装置の着脱時に合流弁をタンク遮断位置に切換えることにより、合流通路が接続される第１回路のアクチュエータ操作（たとえば、ブーム上げ操作）が行われないことを前提として、第３ポンプ油のクイックヒッチシリンダ以外への流出先を遮断するブロック状態を形成するようにしたから、クイックヒッチシリンダを、第３回路の最高圧力で作動させることができる。
従って、クイックヒッチ装置に泥等が付着した、シリンダ負荷が高い状態でもクイックヒッチシリンダを高圧で力強く作動させてクイックヒッチ動作を完遂させることができる。
しかも、合流弁がカット弁機能を果たすため、カット弁をバルブブロックに追加する必要がない。
従って、バルブブロックの大形化及びコストアップを招くおそれがなく、ミニショベルにも容易に適用することができる。
この場合、上記合流弁を、パイロットポートにパイロット圧が導入されることによって切換わる油圧パイロット切換弁として構成するとともに、この合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるためのタンク遮断位置用パイロットポートと、このタンク遮断位置用パイロットポートにパイロット圧を導入するタンク遮断位置用パイロットラインを設け、上記クイックヒッチ時合流弁切換手段として、上記タンク遮断位置用パイロットラインにパイロット油圧源からのパイロット一次圧を導く位置と上記タンク遮断位置用パイロットラインをタンクに接続する位置との間で切換わり作動する電磁切換弁である位置切換弁と、位置切換スイッチと、この位置切換スイッチの操作に基づいて上記位置切換弁を切換制御する制御手段を設けるのが望ましい(請求項４，５)。
この構成によると、上記合流弁によるブロック状態とその解除の切換えをスイッチ操作のみによって簡単に行うことができる。
また、上記ブーム上げ時合流弁切換手段として、ブーム上げ操作時に発生するブーム上げパイロット圧を上記タンク遮断位置用パイロットラインに導くブーム上げパイロットラインと、上記タンク遮断位置用パイロットラインをタンクに接続するパイロットドレンラインを設けるとともに、上記ブーム上げパイロットライン及び上記パイロットドレンラインにそれぞれ絞りを設け、上記位置切換弁からのパイロット一次圧と、上記ブーム上げパイロットラインからのブーム上げパイロット圧を高圧選択して上記タンク遮断位置用パイロットラインに導くように構成するのが望ましい(請求項５)。
この構成によれば、ブーム上げ合流用のパイロット系とクイックヒッチ用のパイロット系を完全に独立してパラレルに設ける場合と比較して、パイロット構成を簡素化することができる。
本発明によると、ブーム上げ／旋回時の合流弁の切換わりによる旋回ショックの発生を防止して良好な操作性を維持することができる。
本発明の第１実施形態を示す回路図である。 第１実施形態の合流弁の拡大図である。 本発明の第２実施形態を示す回路図である。 本発明の適用対象である油圧ショベルの概略側面図である。 クイックヒッチ装置の概略構成を示す図である。
第１実施形態(図１，２参照)
第１実施形態に係る油圧回路においては、油圧アクチュエータ回路として、左走行モータ１６とブームシリンダ６とバケットシリンダ８が属する第１回路Ａと、右走行モータ１７とアームシリンダ７が属する第２回路Ｂと、旋回モータ１８が属する第３回路Ｃとを備えるとともに、第１回路Ａの油圧源としての第１ポンプ１９と、第２回路Ｂの油圧源としての第２ポンプ２０と、第３回路Ｃの油圧源としての第３ポンプ２１が設けられている。
各回路Ａ，Ｂ，Ｃには、油圧アクチュエータごとに、図示しないリモコン弁の操作によりストローク作動してアクチュエータ作動を制御する油圧パイロット式のスプール弁であるコントロールバルブ(方向切換弁)が設けられている。
すなわち、第１回路Ａには、ブーム用、バケット用、左走行用の各コントロールバルブ２２，２３，２４、第２回路Ｂにはアーム用と右走行用の両コントロールバルブ２５，２６、第３回路Ｃには旋回用のコントロールバルブ２７がそれぞれ設けられている。
２８は第３ポンプ２１用のリリーフ弁である。
なお、図の簡素化のため、他の各ポンプラインに設けられるリリーフ弁等、本発明とは直接関係のない要素、部分の図示を省略している。
また、実機では第２回路Ｂに予備アクチュエータとそのコントロールバルブ、第３回路にドーザシリンダとそのコントロールバルブがそれぞれ設けられるが、ここでは図示省略している。
第１及び第２両回路Ａ，Ｂは、図示のように走行用コントロールバルブ２４，２６がポンプ油の流れの最上流側に位置し、走行操作時に第１ポンプ１９から吐出された第１ポンプ油が左走行モータ１６に、第２ポンプ２０から吐出された第２ポンプ油が右走行モータ１７にそれぞれ優先的に供給される。
従って、両走行モータ１６，１７が同時に駆動される両走行時に、ポンプ流量を両走行モータ１６，１７に全量供給する操作が行われた場合、第１、第２両回路Ａ，Ｂにおける走行モータ以外の油圧アクチュエータにはポンプ流量が供給されない。
そこで、両走行時に他のアクチュエータ動作を確保する手段として、第３回路Ｃに合流弁２９が設けられ、両走行時に、第３ポンプ２１から第３回路Ｃ(旋回モータ１８)に向けて吐出される第３ポンプ油を、第１、第２両回路Ａ，Ｂに供給するように構成されている。
この合流弁２９とその関連構成を図２を併用して説明する。
合流弁２９は、片側に第１及び第２両パイロットポート２９ａ，２９ｂ、反対側に第３パイロットポート(タンク遮断位置用パイロットポート)２９ｃを備え、パイロット圧の導入／停止、パイロット圧の種類により中立の第１位置イと、第２位置ロと、第３位置ハと、第４位置(タンク遮断位置)ニの間で切換わる四位置油圧パイロット切換弁として構成されている。
すなわち、第１〜第３各パイロットポート２９ａ，２９ｂ，２９ｃのいずれにもパイロット圧が導入されない状態では、合流弁２９は第１位置イにセットされ、第１パイロットポート２９ａにパイロット圧が導入されると第２位置ロに、第２パイロットポート２９ｂにパイロット圧が導入されると第３位置ハに、第３パイロットポート２９ｃにパイロット圧が導入されると第４位置ニにそれぞれ切換わる。
この合流弁２９は、二つの入力ポートと三つの出力ポートを備え、二つの入力ポートの一方が、第３ポンプ２１のポンプライン３０から分岐して旋回用コントロールバルブ２７のブリードオフ通路を通るアンロード通路３１に、他方が、ポンプライン３０から分岐したパラレル通路３２にそれぞれ接続されている。
また、三つの出力ポートのうち、第１の出力ポートは第１合流通路３３を介して第１回路Ａに、第２の出力ポートは第２合流通路３４を介して第２回路Ｂに、第３の出力ポートはタンク通路３５を介して、タンクＴに通じるタンクライン３６にそれぞれ接続されている。
合流弁２９の第１パイロットポート２９ａは、シャトル弁３７を介してブーム下げパイロットライン３８と、パイロット油圧源３９に通じるパイロット一次圧ライン４０とに接続されている。
一方、第２パイロットポート２９ｂは、直接、パイロット一次圧ライン４０に接続されている。
また、パイロット一次圧ライン４０には、第１及び第２両サイドバイパスライン４１，４２が接続され、第１サイドバイパスライン４１はアーム用コントロールバルブ２５のサイドバイパス部２５ａを通って、タンクＴに通じるドレン通路４３に接続されている。
これに対し、第２サイドバイパスライン４２は、アーム用以外の各コントロールバルブ(図１の上から順に右走行用、左走行用、ブーム用、バケット用の各コントロールバルブ)２６，２４，２２，２３のサイドバイパス部２６ａ，２４ａ，２２ａ，２３ａを直列に通ってドレン通路４３に接続されている。
ここで、右、左両走行用コントロールバルブ２６，２４のサイドバイパス部２６ａ，２４ａは、同コントロールバルブ２６，２４の位置に関係なく常に開通状態となり、他のコントロールバルブ(アーム用、ブーム用、バケット用各コントロールバルブ２５，２２，２３)のサイドバイパス部２５ａ，２２ａ，２３ａは中立で開通、作動状態でブロックとなるように構成されている。
こうして、旋回以外の各コントロールバルブ２５，２６，２４，２２，２３の操作状況に応じて、合流弁２９の第１及び第２両パイロットポート２９ａ，２９ｂに対してパイロット一次圧が供給／遮断されるように構成されている。
なお、合流弁２９において、第３ポンプ油を第１合流通路３３に導く通路４４に絞り４４ａが設けられ、この絞り４４ａにより、後述するようにブーム上げ／旋回時に旋回圧力を高め、旋回加速性能を確保するように構成されている。
一方、合流弁２９の第３パイロットポート２９ｃに第４位置用パイロットライン(タンク遮断位置用パイロットライン)４５が接続され、ブーム上げ操作時に合流弁２９を第４位置ニに切換えるためのブーム上げ時合流弁切換手段として、この第４位置用パイロットライン４５に、ブーム上げ操作時にブーム上げパイロット圧が導入されるブーム上げパイロットライン４６と、タンクＴに通じるパイロットドレンライン４７が分岐接続されている。
これにより、ブーム上げ操作時に、合流弁２９が第４位置ニに切換わるように構成されている。
ブーム上げパイロットライン４６及びパイロットドレンライン４７にはそれぞれ絞り４８，４９が設けられ、この絞り４８，４９により、ブーム上げパイロット圧が低減されて第３パイロットポート２９ｃに加えられるように構成されている。
すなわち、第３パイロットポート２９ｃには第１、第２両パイロットポート２９ａ，２９ｂに加えられるパイロット圧よりも低いパイロット圧が加えられるように構成されている。
この油圧回路の作用を説明する。
一切のアクチュエータ操作が無い状態では、合流弁２９は図示の第１位置イにある。
この第１位置では、第３ポンプ油が第１合流通路３３を介して第１回路Ａのブーム用、バケット用両コントロールバルブ２２，２３に供給可能となる。
但し、このとき旋回操作がなければアンロード通路３１がタンク通路３５に接続されるため、第３ポンプ２１のポンプ圧が上昇せず、ブームまたはバケット操作があってもアクチュエータ(ブーム、バケット両シリンダ６，８)は合流されない。
(１) ブーム下げ操作が行われたとき
図１の状態からブーム下げ操作が行われると、ブーム下げパイロット圧が合流弁２９の第１パイロットポート２９ａに供給されるため、合流弁２９が第２位置ロに切換わる。
この第２位置ロでは、アンロード通路３１が第１、第２両合流通路３３，３４に接続される。
ここで、図示のように第１合流通路３３に対しては絞り４４ａによる絞り作用が働くため、第３ポンプ油は絞り作用を受けない第２合流通路３４に優先的に流れてアーム用コントロールバルブ２５に供給され、このときアーム非操作であればタンクＴに流れる。
つまり、第３ポンプ油はブームシリンダ６には供給されず、ブーム下げ／旋回時には、合流は行われないため、旋回圧力が、ブーム下げ圧力に同調して低下することがない。このため、良好な旋回加速性能を確保することができる。
また、ブーム下げパイロット圧を合流弁２９の第１パイロットポート２９ａに導くだけで合流弁２９を第２位置ロに切換えることができるため、合流弁２９を第２位置ロに切換えるための回路構成が簡単ですむ。
一方、上記合流弁２９の第２位置ロでアーム操作があれば、第３ポンプ油がアームシリンダ７に優先的に供給され、アームの動きが増速される。
(２) 両走行操作と他のアクチュエータ操作が行われたとき
左右両走行用コントロールバルブ２４，２６が操作され、他のコントロールバルブは非操作であれば、サイドバイパスライン４１，４２がいずれもドレン通路４３を通じてタンクＴに連通するため、パイロット一次圧は合流弁２９の両パイロットポート２９ａ，２９ｂのいずれにも導入されず、合流弁２９は第１位置イにある。
この状態で他のアクチュエータ操作が行われると、サイドバイパスライン４１，４２が、操作されたコントロールバルブのサイドバイパス部によってドレン通路４３から遮断されるため、パイロット一次圧が第２パイロットポート２９ｂに導入され、合流弁２９が第３位置ハに切換わる。
この第３位置ハでは、第３ポンプ油が、アンロード通路３１を通り、第１、第２両合流通路３３，３４を介して第１、第２両回路Ａ，Ｂに流れる。
これにより、両走行時に走行以外のアクチュエータ動作を確保することができる。
(３) ブーム上げ単独操作が行われたとき
ブーム用コントロールバルブ２２がブーム上げ側に操作されると、ブーム上げパイロット圧が合流弁２９の第３パイロットポート２９ｃに導入される。
このとき、ブーム下げパイロットライン３８は図示しないブーム用リモコン弁を介してタンクＴに連通し、第１、第２両サイドバイパスライン４１，４２もドレン通路４３に接続されるため、合流弁２９の第１、第２両パイロットポート２９ａ，２９ｂには、ブーム上げパイロット圧に対抗するパイロット圧は導入されない。
これにより、合流弁２９が第４位置ニに切換わる。
この第４位置ニでは、アンロード通路３１がタンク通路３５に対して遮断されるため、旋回非操作でも第３ポンプ油が第１合流通路３３を通り、第１ポンプ油と合流してブームシリンダ６に供給される。
これにより、ブーム上げ単独動作が高速で行われる。
このため、深掘り作業時のような高速でのブーム動作が求められる作業時のサイクルタイムを短縮し、作業能率を向上させることができる。
しかも、合流弁２９に第４位置ニを加えただけであるため、つまり合流弁２９が増速弁機能を果たすため、独立した増速弁をバルブブロックに追加する必要がない。
このため、とくにミニショベルのようなスペース、コスト面の制約を受ける建設機械において有利となる。
ところで、ブーム上げ単独操作中に走行操作等の他の操作が行われた場合、第３パイロットポート２９ｃのブーム上げパイロット圧が高いと、合流弁２９が第１位置イまでしか戻らず、第２位置ロまたは第３位置ハに切換わらない事態が発生するおそれがある。
この点、実施形態では、ブーム上げパイロット圧が絞り４８，４９によって低減されるため、第４位置側に付勢するバネ力を合算しても、第１パイロットポート２９ａまたは第２パイロットポート２９ｂに加えられるパイロット圧よりは低い(そのように圧力及びバネ力が設定されている)ことから、合流弁２９が第２位置ロまたは第３位置ハに確実に切換わる。
なお、ブーム上げパイロット圧の最高値そのものを規制する構成をとる場合には、パイロットドレンライン４７も絞り４８，４９も不要となる。
(４) ブーム上げ／旋回操作が行われたとき
合流弁２９は、上記のように第１、第２両パイロットポート２９ａ，２９ｂにパイロット圧が導入される操作がない限り、ブーム上げ操作があれば、ブーム上げ単独操作かブーム上げ／旋回操作かを問わず第４位置ニに切換わる。
従って、第３ポンプ油が旋回モータ１８とブームシリンダ６にパラレルに供給され、ブーム３の高速上げ動作を伴う旋回動作が行われる。
ここで、合流弁２９の第１(中立)位置イと第４(タンク遮断位置)とでは、アンロード通路３１とタンク通路３５が接続されるか(第１位置イ)遮断されるか(第４位置ニ)だけが異なり、ブーム上げ合流機能は同じであって両位置イ，ニに機能の差がないため、ブーム上げ／旋回時に合流弁２９の応答遅れがあっても回路状態に変化がない。
従って、旋回圧力の急変、すなわち旋回ショックが生じない。
また、ブーム上げ／旋回時に、絞り４４ａによって旋回圧力を高め、旋回加速性能を確保することができる。
第２実施形態(図３参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。
第２実施形態においては、第１実施形態の回路にクイックヒッチシリンダ回路が組み込まれ、図４のアーム４に対するバケット５等の作業装置の着脱時にも合流弁２９が第４位置ニに切換わり、クイックヒッチシリンダ１３を高圧で作動させるように構成されている。
詳述すると、第３ポンプ２１のポンプライン３０の最上流側にクイックヒッチシリンダ１３が電磁切換弁である掴み／外し切換弁５０を介して接続されている。
掴み／外し切換弁５０は、非励磁で掴み位置イ、励磁で外し位置ロとなり、掴み位置イでクイックヒッチシリンダ１３が伸長作動して図５の可動フック１２を押し出し、外し位置ロで同シリンダ１３が縮小作動して同フック１２を引っ張る。
すなわち、掴み位置イで掴み動作が行われてバケット５等の作業装置をアーム先端に取付け、外し位置ロで外し動作が行われて作業装置をアーム先端から取外すことができる。
ここで、クイックヒッチシリンダ１３と第３ポンプ２１を結ぶ管路に、同シリンダ１３を伸長状態(作業装置取付状態)に保持するパイロットチェック弁である保持弁５１が設けられている。
一方、作業装置着脱時に合流弁２９を第４位置ニに切換えるためのクイックヒッチ時合流弁切換手段として、第４位置用パイロットライン４５に、シャトル弁５２を介してブーム上げパイロットライン４６と、パイロット油圧源３９からのパイロット一次圧を導くパイロット一次圧ライン５３が接続されている。
ブーム上げパイロットライン４６にパイロットドレンライン４７が接続される点、及び両ライン４６，４７に絞り４８，４９が設けられる点は第１実施形態と同じである。
パイロット一次圧ライン５３には、電磁切換弁である位置切換弁５４が設けられ、この位置切換弁５４が励磁されたときに、図示のタンク位置イからパイロット圧供給位置ロに切換わって第３パイロットポート２９ｃにパイロット圧(パイロット油圧源３９の一次圧)が供給され、合流弁２９が第４位置ニに切換わる。
また、位置、掴み／外し両切換弁５０，５４を制御するための要素として、掴み／外し切換スイッチ５５と、位置切換スイッチ５６が設けられるとともに、この両スイッチ５５，５６の操作に基づいて両切換弁５０，５４を励磁／非励磁する制御手段としてのコントローラ５７が設けられている。
このコントローラ５７により、位置切換スイッチ５６がＯＮ操作されたときに位置切換弁５４がパイロット圧供給位置ロに切換わって合流弁２９が第４位置ニに切換わるとともに、掴み／外し切換スイッチ５５の切換操作に応じて掴み／外し切換弁５０が掴み位置イと外し位置ロの間で切換わるように構成されている。
このコントローラ５７の作用とクイックヒッチ動作を含めたこの回路の作用を説明する。
オペレータは、上述したように、作業装置をアーム先端に取り付けたいとき、あるいは作業装置をアーム先端から取り外したいときには、掴み／外し切換スイッチ５５を操作する。
たとえば、作業装置をアーム先端に取り付けたいときは、掴み／外し切換スイッチ５５を掴み側に切り換える。
コントローラ５７は、掴み／外し切換スイッチ５５が掴み側に切り換わったことを検出すると、掴み／外し切換弁５０を非励磁として掴み位置イとする。
この状態で、第３ポンプ油がクイックヒッチシリンダ１３のヘッド側に流入して同シリンダ１３が伸長作動し、掴み動作が行われる。
このとき、クイックヒッチ装置に泥等が付着した、シリンダ負荷が高い状態にあるときには、掴み動作がスムーズに動作しないときがある。
この場合、オペレータは位置切換スイッチ５６をＯＮ操作する。この位置切換スイッチ５６のＯＮ操作によって、位置切換弁５４を励磁してパイロット圧供給位置ロに切換える。
これにより、合流弁２９の第３パイロットポート２９ｃにパイロット圧が供給されて合流弁２９が第４位置ニに切換わる。
このとき、第１合流通路３３−ブーム用及びバケット用両コントロールバルブ２２，２３のラインは生かされるが、両コントロールバルブ２２，２３は中立ブロックであるため、ブーム操作またはバケット操作が行われない限り、第３ポンプ油は上記ラインには流れず、事実上、第３ポンプ油のクイックヒッチシリンダ１３以外への流れが遮断される「ブロック状態」となる。
このように回路を「ブロック状態」に切り換えることにより、第３ポンプ２１の吐出圧力はリリーフ弁２８で決まる最高圧力まで上昇するため、クイックヒッチシリンダ１３はストロークエンドまで伸長作動し、強い力で掴み動作を行わせることができる。
ここで、クイックヒッチシリンダ１３は、容量が小さくて短時間でストロークエンドに達する。
そこで、位置切換スイッチ５６がＯＮ操作された時点から予め設定した時間(クイックヒッチシリンダ１３がストロークエンドに達するのに必要な時間)が経過した時点で位置切換弁５４を非励磁としてタンク位置イに戻すように構成するのがよい。
この状態で、合流弁２９は、アクチュエータ操作がなければ第１位置イに復帰し、アクチュエータ操作があればその操作に応じた位置(第２位置ロまたは第３位置)に切換わる。
また、ブーム上げ操作が行われれば、シャトル弁５２を介してブーム上げパイロット圧が加えられるため第４位置ニとなる。
すなわち、回路が通常の作業状態となり、アクチュエータ操作に応じた作業を行うことができる。
この通常作業中、クイックヒッチシリンダ１３はアクチュエータ動作によって発生する圧力(「ブロック状態」のときよりも低い圧力)を加えられるため、油温低下による油の収縮やシリンダ内部漏れ等によるクイックヒッチ装置１０のがたつきが防止される。
また、クイックヒッチシリンダ１３は保持弁５１によって伸長状態、すなわち、作業装置取付状態に保持される。
一方、作業装置取外し時には、オペレータは掴み／外し切換スイッチ５５を外し側に操作する。この操作に基づいてコントローラ５７は掴み／外し切換弁５０を外し位置ロに切り換えるように指令する。これを受けて、掴み／外し切換弁４７が励磁されて外し位置ロに切換わる。
これにより、クイックヒッチシリンダ１３が縮小作動して外し動作が行われる。
また、このときに、クイックヒッチシリンダ１３が思うように動作しないときは上述した掴み動作時と同様にオペレータは位置切換スイッチ５０をＯＮ操作する。これにより掴み動作同様、回路を「ブロック状態」に切り換えて回路圧を高めることにより、スムーズな外し動作を行うことができる。
なお、位置切換弁５４の他の操作方法として、位置切換スイッチ５６を、上記設定時間に相当する時間、継続してＯＮ操作する構成をとってもよい。
他の実施形態
(１) クイックヒッチシリンダ回路を組み込む第２実施形態において、合流弁２９を第４位置ニに切換えるための第３パイロットポートを二つ設け、ブーム上げ操作時のブーム上げパイロット圧と、作業装置着脱時のパイロット一次圧を別々の第３パイロットポートに導入する構成をとってもよい。
(２) 上記両実施形態では、合流弁２９の第１位置(中立位置)イで、旋回用コントロールバルブ２７のブリードオフ通路を通るアンロード通路３１を、独立して設けたタンク通路３５に接続する構成としたが、アンロード通路３１を第２回路Ｂのアーム用及び右走行用両コントロールバルブ１９，２０のブリードオフ通路を通ってタンクＴに至るアンロード通路に接続する構成をとってもよい。
Ａ 第１回路
Ｂ 第２回路
Ｃ 第３回路
Ｔ タンク
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ ブーム
４ アーム
５ バケット
６ ブームシリンダ
７ アームシリンダ
８ バケットシリンダ
９ 作業アタッチメント
１０ クイックヒッチ装置
１３ クイックヒッチシリンダ
１６ 左走行モータ
１７ 右走行モータ
１８ 旋回モータ
１９ 第１ポンプ
２０ 第２ポンプ
２１ 第３ポンプ
２２ ブーム用コントロールバルブ
２３ バケット用コントロールバルブ
２４ 左走行用コントロールバルブ
２５ アーム用コントロールバルブ
２６ 右走行用コントロールバルブ
２７ 旋回用コントロールバルブ
２８ リリーフ弁
２９ 合流弁
２９ａ 合流弁の第１パイロットポート
２９ｂ 同、第２パイロットポート
２９ｃ 同、第３パイロットポート(タンク遮断位置用パイロットポート)
３０ ポンプライン
３１ アンロード通路
３２ パラレル通路
３３ 第１合流通路
３４ 第２合流通路
３５ タンク通路
３６ タンクライン
３９ パイロット油圧源
４４ 合流弁の通路
４５ 合流弁の第４位置(タンク遮断位置)用パイロットライン
４６ ブーム上げ時合流弁切換手段を構成するブーム上げパイロットライン
４７ 同、パイロットドレンライン
４８，４９ 同、絞り
５０ 掴み／外し切換弁
５１ 保持弁
５２ シャトル弁
５４ クイックヒッチ時合流弁切換手段を構成する位置切換弁
５５ 掴み／外し切換スイッチ
５６ クイックヒッチ時合流弁切換手段を構成する位置切換スイッチ
５７ 同、コントローラ(制御手段)

Claims (5)

  1. 次の(Ａ)〜(Ｈ)のすべての要件を具備することを特徴とする建設機械の油圧回路。
    (Ａ) 下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載され旋回モータによって旋回駆動される上部旋回体と、この上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントを有すること。
    (Ｂ) 上記作業アタッチメントは、ブームシリンダによって作動するブームと、アームシリンダによって作動するアームと、このアームの先端に着脱自在に取付けられた作業装置とを有すること。
    (Ｃ) 油圧アクチュエータ回路として、上記ブームシリンダが属する第１回路と、上記アームシリンダが属する第２回路と、上記旋回モータが属する第３回路を備え、上記第１〜第３各回路は油圧アクチュエータごとに作動を制御するための、ブーム用、アーム用、旋回用を含むコントロールバルブを有すること。
    (Ｄ) 上記第１回路の油圧源としての第１ポンプと、上記第２回路の油圧源としての第２ポンプと、上記第３回路の油圧源としての第３ポンプとを有すること。
    (Ｅ) 上記第３ポンプから吐出される第３ポンプ油を上記第１回路に供給する合流通路と、上記第３ポンプ油のうち旋回用コントロールバルブを通ってアンロード通路に流入するアンロード油をタンクに戻すタンク通路を有すること。
    (Ｆ) 上記第３ポンプと上記合流通路、及び上記アンロード通路と上記タンク通路を接続／遮断する合流弁を備えていること。
    (Ｇ) 上記合流弁は中立位置とタンク遮断位置とを有し、上記中立位置で、上記合流通路を上記第３ポンプに、上記タンク通路を上記アンロード通路にそれぞれ接続し、上記タンク遮断位置で、上記合流通路を上記第３ポンプに接続する一方、上記タンク通路を上記アンロード通路に対して遮断するように構成されていること。
    (Ｈ) ブーム上げ操作時に上記合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるブーム上げ時合流弁切換手段を具備すること。
  2. 上記合流弁を、パイロットポートにパイロット圧が導入されることによって切換わる油圧パイロット切換弁として構成するとともに、この合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるためのタンク遮断位置用パイロットポートと、このタンク遮断位置用パイロットポートにパイロット圧を導入するタンク遮断位置用パイロットラインを設け、上記ブーム上げ時合流弁切換手段として、ブーム上げ操作時に発生するブーム上げパイロット圧を上記タンク遮断位置用パイロットラインに導くブーム上げパイロットラインと、上記タンク遮断位置用パイロットラインをタンクに接続するパイロットドレンラインを設けるとともに、上記ブーム上げパイロットライン及び上記パイロットドレンラインにそれぞれ絞りを設けたことを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧回路。
  3. 上記合流通路が接続される上記第１回路のコントロールバルブを、中立位置で油圧アクチュエータへの油の供給を遮断する中立ブロック構成とする一方、クイックヒッチシリンダを駆動源として上記作業装置を上記アームに対して着脱するためのクイックヒッチ装置を有し、上記クイックヒッチシリンダを上記第３ポンプに、上記第３回路に対してパラレルに接続するとともに、上記第３ポンプとクイックヒッチシリンダを結ぶ管路に、クイックヒッチシリンダを作業装置取付状態に保持する保持弁を設け、かつ、上記作業装置の着脱時に上記合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるクイックヒッチ時合流弁切換手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の油圧回路。
  4. 上記合流弁を、パイロットポートにパイロット圧が導入されることによって切換わる油圧パイロット切換弁として構成するとともに、この合流弁を上記タンク遮断位置に切換えるためのタンク遮断位置用パイロットポートと、このタンク遮断位置用パイロットポートにパイロット圧を導入するタンク遮断位置用パイロットラインを設け、上記クイックヒッチ時合流弁切換手段として、上記タンク遮断位置用パイロットラインにパイロット油圧源からのパイロット一次圧を導く位置と上記タンク遮断位置用パイロットラインをタンクに接続する位置との間で切換わり作動する電磁切換弁である位置切換弁と、位置切換スイッチと、この位置切換スイッチの操作に基づいて上記位置切換弁を切換制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の建設機械の油圧回路。
  5. 上記ブーム上げ時合流弁切換手段として、ブーム上げ操作時に発生するブーム上げパイロット圧を上記タンク遮断位置用パイロットラインに導くブーム上げパイロットラインと、上記タンク遮断位置用パイロットラインをタンクに接続するパイロットドレンラインを設けるとともに、上記ブーム上げパイロットライン及び上記パイロットドレンラインにそれぞれ絞りを設け、上記位置切換弁からのパイロット一次圧と、上記ブーム上げパイロットラインからのブーム上げパイロット圧を高圧選択して上記タンク遮断位置用パイロットラインに導くように構成したことを特徴とする請求項４記載の建設機械の油圧回路。
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