JP3682165B2

JP3682165B2 - Hydraulic drive

Info

Publication number: JP3682165B2
Application number: JP22163698A
Authority: JP
Inventors: 俊弘大野; 健太郎田代
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2018-08-05
Also published as: JP2000055005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建設機械に好適な油圧駆動装置に係わり、特に、電気レバー方式の操作レバー装置を備えた油圧駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械の一例として、従来の油圧ショベルの一例を図２に示す。図２において、この油圧ショベルは、いわゆるローダタイプのものであり、多関節型のフロント装置１を構成する上下方向に回動可能なブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃと、下部走行体２及び上部旋回体３とを有している。
ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃは垂直方向にそれぞれ回動可能であり、またブーム１ａの基端は、上部旋回体３の前部に支持されている。
下部走行体２は、履帯２Ａを左・右に備えており、上部旋回体３は、オペレータが搭乗する運転室３Ａと、この運転室３Ａの後方に位置し原動機（図示せず、後述の図３参照）、油圧ポンプ（同）、コントロールバルブグループ（同）等の各種の機器を内蔵した機械室３Ｂとを備え、下部走行体２の上部に旋回可能に搭載されている。
ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃは、それぞれブーム用の油圧シリンダ４、アーム用の油圧シリンダ５、及びバケット用の油圧シリンダ６により駆動される。またバケット１ｃは、開閉シリンダ（図示せず）によって駆動され、開閉動作する。また、下部走行体２は、左・右走行用油圧モータ（図示せず）により駆動されて走行し、上部旋回体３は旋回用油圧モータ（図示せず、後述の図３参照）により駆動されて下部走行体２に対し旋回するようになっている。
運転室３Ａ内には操作レバー装置（図示せず、後述の図３参照）や操作ペダル（図示せず）等の操作手段が設けられており、この運転室３Ａに搭乗したオペレータは、これら各操作手段を適宜操作することにより、前述した油圧モータ及び油圧シリンダ等の油圧アクチュエータを駆動し、油圧ショベルを走行させたり、所要の作業を行ったりすることができるようになっている。
【０００３】
ここで、フロント装置１の先端には、バケット１ｃ以外のアタッチメントを設けることもできるが、上記のようにバケット１ｃを用いる場合には、土砂の掘削等の作業を行うことができる。ここで、鉱山における露天掘り等の大規模掘削作業を行う場合においては、作業の効率化を図る等のために、バケット１ｃとして例えば積載容量が７０トン〜３００トンを超えるような大型バケットを備えたいわゆる超大型油圧ショベルが用いられる。このような油圧ショベルでは、バケット１ｃを駆動するバケット用の油圧シリンダ６やブーム１ａを駆動するブーム用の油圧シリンダ４は極めて大きな駆動力が必要となり、それらには大流量の圧油を供給しなければならない。そのため、それらのシリンダ径を大きくしたり、あるいはそれぞれを複数本の油圧シリンダで構成したりすることが多い。
このような超大型油圧ショベルの場合には、各油圧アクチュエータを備えた油圧駆動装置としては、従来の考え方に基づけば、例えば図３に示したような構成とすることが考えられる。なお、図３では、図示の煩雑防止と説明の便宜のために、一部の油圧アクチュエータ、例えば左・右走行用油圧モータ等に関する回路構成部分は省略している。
【０００４】
図３において、原動機（例えばエンジン、あるいは電動モータでもよい）７ａによって駆動される第１油圧ポンプ８ａ及び第２油圧ポンプ８ｂと、原動機７ｂによって駆動される第３油圧ポンプ９ａ及び第４油圧ポンプ９ｂと、第１〜第４油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂからの吐出油により駆動される上記ブーム用の油圧シリンダ４及び上記バケット用の油圧シリンダ６と、第１及び第３油圧ポンプ８ａ，９ａからの吐出油により駆動される上記アーム用の油圧シリンダ５と、第２及び第４油圧ポンプ８ｂ，９ｂからの吐出油により駆動される旋回用の油圧モータ１０とを備えている。なお上述したように、大流量圧油を供給可能とするために、ブーム用油圧シリンダ４は、２つの油圧シリンダ４ａ，４ｂから構成されている。
【０００５】
第１油圧ポンプ８ａは、第１ブーム用コントロールバルブ１１ａ、第１アーム用コントロールバルブ１１ｂ、及び第１バケット用コントロールバルブ１１ｃを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ４ａ，４ｂ、アーム用油圧シリンダ５、及びバケット用油圧シリンダ６に接続されている。これらコントロールバルブ１１ａ〜１１ｃは、第１コントロールバルブグループ１１を構成している。
第２油圧ポンプ８ｂは、第２ブーム用コントロールバルブ１２ａ、第２バケット用コントロールバルブ１２ｂ、及び第１旋回用コントロールバルブ１２ｃを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ４ａ，４ｂ、バケット用油圧シリンダ６、及び旋回用油圧モータ１０に接続されている。これらコントロールバルブ１２ａ〜１２ｃは、第２コントロールバルブグループ１２を構成している。
第３油圧ポンプ９ａは、第３ブーム用コントロールバルブ１３ａ、第２アーム用コントロールバルブ１３ｂ、及び第３バケット用コントロールバルブ１３ｃを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ４ａ，４ｂ、アーム用油圧シリンダ５、及びバケット用油圧シリンダ６に接続されている。これらコントロールバルブ１３ａ〜１３ｃは、第３コントロールバルブグループ１３を構成している。
第４油圧ポンプ９ｂは、第４ブーム用コントロールバルブ１４ａ、第４バケット用コントロールバルブ１４ｂ、及び第２旋回用コントロールバルブ１４ｃを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ４ａ，４ｂ、バケット用油圧シリンダ６、及び旋回用油圧モータ１０に接続されている。これらコントロールバルブ１４ａ〜１４ｃは、第４コントロールバルブグループ１４を構成している。
なお、上記コントロールバルブグループ１１，１２，１３，１４は、対応する油圧アクチュエータの数や種類、また作用する荷重等に応じて、必要な数のコントロールバルブをユニット化したものである。但し、上記図３に示した油圧回路では、駆動される油圧アクチュエータとして、ブーム１ａを駆動するブーム用の油圧シリンダ４ａ，４ｂと、アーム１ｂを駆動するアーム用の油圧シリンダ５と、バケット１ｃを駆動するバケット用の油圧シリンダ６と、上部旋回体３を駆動する旋回モータ１０とを例にとって説明したため、各コントロールバルブグループ１１〜１４は、それぞれ３個のコントロールバルブで１つのユニットを構成している。しかし、実際上は、それらのほかにも左・右走行用油圧モータ等が設けられる関係から、各コントロールバルブグループを構成する方向切換弁の数はさらに多くなる（後述の図４、図５参照）。
【０００６】
上記のような接続構造により、アーム用の油圧シリンダ５には、第１コントロールバルブグループ１１の第１アーム用コントロールバルブ１１ｂを介した第１油圧ポンプ８ａからの圧油と、第３コントロールバルブグループ１３の第２アーム用コントロールバルブ１３ｂを介した第３油圧ポンプ９ａからの圧油とが合流されて供給されるようになっている。また、旋回モータ１０には、第２コントロールバルブグループ１２の第１旋回用コントロールバルブ１２ｃを介した第２油圧ポンプ８ｂからの圧油と、第４コントロールバルブグループ１４の第２旋回用コントロールバルブ１４ｃを介した第４油圧ポンプ９ｂからの圧油とが合流されて供給されるようになっている。
また、ブーム用の油圧シリンダ４ａ，４ｂと、バケット用の油圧シリンダ６には、４つの油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂからの圧油が合流されて供給されるようになっている。すなわち、ブーム用の油圧シリンダ４ａ，４ｂについては、第１コントロールバルブグループ１１の第１ブーム用コントロールバルブ１１ａと第２コントロールバルブグループ１２の第２ブーム用コントロールバルブ１２ａを介した圧油を合流させると共に、第３コントロールバルブグループ１３の第３ブーム用コントロールバルブ１３ａと第４コントロールバルブグループ１４の第４ブーム用コントロールバルブ１４ａを介した圧油を合流させ、さらにこれら２つを合流させて、ブーム用の油圧シリンダ４ａ，４ｂに供給する。また、バケット用の油圧シリンダ６についても、第１コントロールバルブグループ１１の第１バケット用コントロールバルブ１１ｃと第２コントロールバルブグループ１２の第２バケット用コントロールバルブ１２ｂを介した圧油を合流させると共に、第３コントロールバルブグループ１３の第３バケット用コントロールバルブ１３ｃと第４コントロールバルブグループ１４の第４バケット用コントロールバルブ１４ｂを介した圧油を合流させ、さらにこれら２つを合流させて、バケット用の油圧シリンダ６に供給するようになっている。
【０００７】
上記のようにブーム用の油圧シリンダ４ａ，４ｂ及びバケットシリンダ６を駆動するために４個の油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂからの圧油を合流させているのは、ブーム１ａ及びバケット１ｃには大きな負荷が作用するためこれらを駆動する油圧アクチュエータは大流量の圧油を必要とするからである。但し、以上の油圧アクチュエータとコントロールバルブとの接続関係は、一例を示したものであり、既に説明したように、前述以外の油圧アクチュエータが接続されることもある。また例えばバケット１ｃの容量の大きさによっては、バケット用の油圧シリンダ６に圧油の合流を行わない場合もある等、油圧ショベルの寸法、仕様等に応じて、適宜の回路構成が採用される。さらに、上記のように２つの原動機７ａ，７ｂで駆動される４個の油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂを用いるのではなく、単一の駆動源で駆動される３個の油圧ポンプを用いた油圧駆動装置を備えた油圧ショベルもあり、この場合には、ブーム用の油圧シリンダ、バケット用の油圧シリンダを含めた各油圧アクチュエータは、１つの油圧ポンプからの圧油が供給されるか、または２個や３個の油圧ポンプからの圧油を合流させて供給するように構成される。
【０００８】
ところで、図３に示した４個の油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂからの圧油を合流させて油圧アクチュエータに供給する場合に、この油圧アクチュエータに対する圧油の給排御御を行うために、４つのコントロールバルブグループ１１，１２，１３，１４からそれぞれ１個のコントロールバルブが選択されることになる。従って、１つの油圧アクチュエータを駆動するのに、４個のコントロールバルブの切り換え操作が必要となる。そこで、４個の油圧ポンプからの圧油を合流させて油圧アクチュエータに供給するものとして、例えばバケット用の油圧シリンダ６の駆動用の油圧回路の構成の一例を図４に示す。なお、図４の油圧回路図においては、各コントロールバルブグループ１１，１２，１３，１４がそれぞれ４個のコントロールバルブ１１ａ〜ｄ，１２ａ〜ｄ，１３ａ〜ｄ，１４ａ〜ｄで構成される場合を例にとって説明している。
図４において、バケットシリンダ６に圧油を供給するために選択されるコントロールバルブは、第１〜第４コントロールバルブグループ１１，１２，１３，１４のコントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄである。そして、これらコントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄを含みコントロールバルブグループ１１〜１４を構成する全てのコントロールバルブは、それぞれ、操作レバー装置１５からの駆動信号とパイロットポンプ１６からパイロットライン１７ａ，１７ｂを介した１次パイロット圧とが入力され前記駆動信号に応じた２次パイロット圧を出力する電気油圧変換手段例えば電磁比例弁Ｓ1,Ｓ2と、これら電磁比例弁Ｓ1，Ｓ2からの２次パイロット圧が与えられるパイロット操作部Ｐ1，Ｐ2とを両端に備えており、このパイロット操作部Ｐ1，Ｐ2に与えられる２次パイロット圧により駆動されるようになっている。すなわち、パイロットポンプ１６からのパイロットライン１７は途中で分岐して２本のパイロットライン１７ａ，１７ｂとなり、各パイロットライン１７ａ及び１７ｂはさらに４本のパイロットライン１７ａ1，１７ａ2，１７ａ3，１７ａ4及び１７ｂ1，１７ｂ2，１７ｂ3，１７ｂ4に分岐して４つのコントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄのパイロット操作部Ｐ1又はＰ2にそれぞれ接続されている。
【０００９】
コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄの切り換え制御は、上記操作レバー装置１５によって行われる。操作レバー装置１５は、いわゆる電気レバー方式であり、中立位置を挾んだ図４中Ａ方向及びＢ方向のいずれにも操作可能な操作レバー１５Ａと、この操作レバー１５Ａの操作量に応じた電気信号を発生する出力手段、例えばポテンショメータ１５Ｂとを備えている。通常は、操作レバー装置１５の操作レバー１５ａは図４に示すような中立位置にあり各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄは中立位置に保持されているが、この状態から操作レバー１５Ａを図４中Ａ方向（又はＢ方向、以下、かっこ内が対応する）に操作すると、ポテンショメータ１５Ｂからその操作量に応じた電気信号が出力され、各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄの電磁比例弁Ｓ1（又はＳ2）に入力される。電磁比例弁Ｓ1（又はＳ2）はこの電気信号に応じた開度でパイロットライン１７ａ1〜ａ4（又は１７ｂ1〜ｂ4）とパイロット操作部Ｐ1（又はＰ2）とを連通させる。このとき、パイロットライン１７ａ1〜ａ4，１７ｂ1〜ｂ4には、リリーフ弁１８で最高圧が規定されたパイロットポンプ１６からの１次パイロット圧がパイロットライン１７及び１７ａ，１７ｂを介し供給されているので、電気信号に応じた２次パイロット圧が電磁比例弁Ｓ1（又はＳ2）からパイロット操作部Ｐ1（又はＰ2）に与えられることとなる。一方このとき、反対側の電磁切換弁Ｓ2（又はＳ1）には電気信号が入力されず閉じ状態に維持され、パイロットライン１７ｂ1〜ｂ4（又は１７ａ1〜ａ4）とパイロット操作部Ｐ2（又はＰ1）とを遮断する。そのため、パイロット操作部Ｐ2（又はＰ1）には２次パイロット圧は供給されない。この結果、各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄは図４中左側位置（又は右側位置）に一斉に切り換えられ、バケット用油圧シリンダ６のボトム側６Ａ（又はロッド側６Ｂ）に第１〜第４油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂから吐出される圧油が供給され、バケット用油圧シリンダ６は操作レバー１５ＡのＡ方向（又はＢ方向）への操作量に相応した速度で伸び動作（又は縮み動作）する。すなわち、操作レバー１５Ａを最大の角度傾けると、大きな流量が油圧シリンダ６に供給され、油圧シリンダ６は高速で変位する。これに対して、操作レバー１５Ａの操作角度を小さくすると、その分だけ油圧シリンダ６に供給される流量が少なくなり、油圧シリンダ６の動きの速度も遅くなる。なお、上記リリーフ弁１８に加えて、油圧パイロット信号の最高圧を規定する低圧リリーフ弁を回路に設けることも可能である。
【００１０】
一方、バケット用の油圧シリンダ６の駆動用の油圧回路の構成のもう１つの例を図５に示す。図４と共通の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。図５では、コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄを含みコントロールバルブグループ１１〜１４を構成する全てのコントロールバルブは油圧パイロット方式のバルブであり、パイロットポンプ１６からパイロットライン１７，１７ａ及び１７ｂ，１７ａ1〜ａ4及び１７ｂ1〜ｂ4を介し導かれたパイロット圧が入力されるパイロット操作部Ｐ1，Ｐ2のみを両端に備えており、このパイロット操作部Ｐ1，Ｐ2に与えられるパイロット圧により駆動されるようになっている。そして、パイロットライン１７ａ，１７ｂには、操作レバー装置１５からの電気信号に応じた開度でパイロットライン１７ａ，１７ｂを連通させる電磁比例弁Ｓ1′，Ｓ2′が設けられている。
通常は、操作レバー１５Ａは図５に示す中立位置にあり各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄは中立位置に保持されているが、この状態から操作レバー１５Ａを図５中Ａ方向（又はＢ方向、以下、かっこ内が対応する）に操作すると、ポテンショメータ１５Ｂからその操作量に応じた電気信号が出力され、電磁比例弁Ｓ1′（又はＳ2′）に入力される。電磁比例弁Ｓ1′（又はＳ2′）はこの電気信号に応じた開度でパイロットライン１７ａ（又は１７ｂ）を連通させる。パイロットライン１７ａ（又は１７ｂ）の電磁比例弁Ｓ1′，Ｓ2′上流側には１次パイロット圧が供給されているので、電気信号に応じた２次パイロット圧が電磁比例弁Ｓ1′（又はＳ2′）からパイロットライン１７ａ1〜ａ4（又は１７ｂ1〜ｂ4）を介し各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄのパイロット操作部Ｐ1（又はＰ2）に与えられる。またこのとき、もう一方の電磁切換弁Ｓ2′（又はＳ1′）には電気信号が入力されずばねの付勢力で閉じ状態に維持され、パイロットライン１７ｂ（又は１７ａ）を遮断しタンク１９に連通させる。これにより、パイロット操作部Ｐ2（又はＰ1）の圧力はタンク圧となる。この結果、各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄは図５中左側位置（又は右側位置）に一斉に切り換えられ、バケット用油圧シリンダ６のボトム側６Ａ（又はロッド側６Ｂ）に第１〜第４油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂから吐出される圧油が供給され、バケット用油圧シリンダ６は操作レバー１５ＡのＡ方向（又はＢ方向）への操作量に相応した速度で伸び動作（又は縮み動作）する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、それぞれ以下の課題が存在する。
図４の従来技術では、各コントロールバルブグループ１１，１２，１３，１４に４つずつ合計１６個のコントロールバルブのそれぞれに２つの電磁比例弁Ｓ1，Ｓ2が設けられるため、総数で３２個の電磁比例弁が必要となる。電磁比例弁は非常に高価なものであるため、このような多数の電磁比例弁を用いるとその分だけコストが大幅に上昇するという問題がある。
【００１２】
一方、図５の従来技術では、１つの油圧アクチュエータあたり２つの電磁比例弁Ｓ1′，Ｓ2′のみで足りるため、上記のような大幅なコスト高を招くことはない。しかしながら、一般に、電磁比例弁は、その構造上容量が比較的小さく、制御可能な圧油流量が小さい。図５の構造においては、各電磁比例弁Ｓ1′，Ｓ2′の下流側でパイロットライン１７ａ，１７ｂがそれぞれ４つに分岐しパイロットライン１７ａ1〜ａ4，１７ｂ1〜ｂ4となってコントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄのパイロット操作部Ｐ1，Ｐ2に接続される。そのため、パイロット操作部Ｐ1，Ｐ2には、電磁比例弁Ｓ1′，Ｓ2′からの小流量圧油がさらに１／４ずつになって導かれることとなるため、油圧パイロット信号の伝達に時間がかかり、操作レバー１５Ａを操作してからコントロールバルブが切り換わるまでの応答性が悪くなる。
【００１３】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の油圧ポンプからの圧油を複数のコントロールバルブを介し複数の油圧アクチュエータへ導く油圧駆動装置において、大幅なコスト高を招くことなく、良好な応答性を確保できる構成を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数の主油圧ポンプと、これら複数の主油圧ポンプから供給される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、パイロット操作部を備え前記複数の主油圧ポンプから前記複数の油圧アクチェエータヘの圧油の給排を制御する油圧パイロット方式の複数のコントロールバルブと、これら複数のコントロールバルブを切り換えるための電気制御信号をそれぞれ出力する電気レバー方式の複数の操作レバー装置と、油圧パイロット信号を生成するパイロット油圧ポンプとを有し、前記電気レバー装置の電気制御信号をパイロット圧信号に変換し、前記パイロット油圧ポンプで生成したパイロット圧を前記操作レバー装置の操作量に応じて前記コントロールバルブのパイロット操作部へ供給する操作信号油圧変換供給手段を備えた油圧駆動装置において、前記複数のアクチュエータの少なくとも１つは３つ以上の主油圧ポンプからの圧油を各主油圧ポンプに接続された３つ以上のコントロールバルブを介して供給される大流量駆動のアクチュエータであり、前記大流量駆動のアクチュエータに係わる前記操作信号油圧変換供給手段は、前記パイロットポンプの圧油を前記電気レバー装置の電気信号に比例したパイロット圧信号に変換して出力する電磁比例弁と、前記電磁比例弁から出力されたパイロット圧信号に比例して圧油容量を増幅した油圧操作信号を前記 3 つ以上のコントロールバルブのパイロット操作部に供給する圧力制御弁とを備え、前記圧力制御弁を前記パイロット油圧ポンプと前記３つ以上のコントロールバルブのパイロット操作部との間を接続する第１パイロット配管の途中に設け、前記電磁比例弁を前記パイロット油圧ポンプと前記圧力制御弁のパイロット操作部とを接続する第２パイロット配管の途中に設ける。
複数の主油圧ポンプからの圧油を複数のコントロールバルブを介し複数の油圧アクチュエータへ導く場合、コントロールバルブは、各主油圧ポンプに接続される複数のコントロールバルブごとにユニット化されたコントロールバルブグループとして構成することが多い。このような構成では、あるアクチュエータを駆動させるときには、すべてのコントロールバルブグループ（又はそのうちのいくつかのコントロールバルブグループ）からそれぞれ所望のコントロールバルブを選択選択してそれらを一斉に切り換えて、それら複数のコントロールバルブを介して導かれた圧油を合流させた後、対応する油圧アクチュエータに供給する。
このような場合に対応すべく、本発明においては、まず、電気レバー方式の操作レバー装置から出力される電気制御信号で電磁比例弁を制御することにより、電磁比例弁を開き状態にし、パイロットポンプからの油圧パイロット信号を第２パイロット配管を介し圧力制御弁のパイロット操作部に導くことができる。これによって、油圧パイロット方式の圧力制御弁を開き状態にして、パイロットポンプからの油圧パイロット信号を第１パイロット配管を介しコントロールバルブのパイロット操作部に導き、コントロールバルブを切り換えることができる。
このような構成とすることで、例えば各コントロールバルブの一方側と他方側に設けられるパイロット操作部に対応して各コントロールバルブあたり２つずつの第１パイロット配管を接続し、これらを一方側への第１パイロット配管と他方側への第１パイロット配管との２つに集約し、集約した位置にそれぞれの側の第１パイロット配管内の油圧パイロット信号を制御する圧力制御弁を設ければ、あるアクチュエータに対応する複数のコントロールバルブの切り換えを２つの圧力制御弁で制御することができる。このとき、これら２つの圧力制御弁はパイロット方式の弁であることにより、電磁比例弁と異なり、容量を比較的大きなものとすることができる。したがって、前記のように各コントロールバルブからの第１パイロット配管を集約して圧力制御弁を設け各圧力制御弁を介した圧油が各コントロールバルブのパイロット操作部へ分流していく場合でも、圧力制御弁の容量を十分に大きくとることで、第１パイロット配管内を伝達する油圧パイロット信号の伝達速度を十分に早くすることができる。
以上のように、操作レバー装置からの電気制御信号で電磁比例弁を素早く切り換え、この電磁比例弁の切り換えによって第２パイロット配管内の油圧パイロット信号を介し圧力制御弁を素早く切り換え、この圧力制御弁の切り換えによって第１パイロット配管内の油圧パイロット信号を介しコントロールバルブを素早く切り換えることができる。したがって、パイロットポンプからコントロールバルブのパイロット操作部までのパイロットラインに、操作レバー装置からの信号で開閉する電磁比例弁を直接配置した従来構造より応答性を向上し、高い応答性を確保することができる。
【００１５】
（２）好ましくは、上記（１）において、前記３つ以上の主油圧ポンプのそれぞれに、前記コントロールバルブを複数個連接したコントロールバルブグループを接続し、これらコントロールバルブグループのうち３つ以上のコントロールバルブグループから駆動する前記大流量駆動の油圧アクチュエータに対応した３つ以上のコントロールバルブを選択し、前記圧力制御弁の下流側の前記第１パイロット配管を分岐させて前記選択された３つ以上のコントロールバルブのパイロット操作部にそれぞれ接続する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。前述した従来技術で説明したものと同一または均等な構成部材については、それらと同一の符号を付し、説明は適宜省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態による油圧駆動装置のうち、バケット用の油圧シリンダ６の駆動用の油圧回路の構成を示す回路図であり、従来技術を説明した図４や図５に相当する図である。この図１において、前述した図５と異なるのは、パイロットポンプ１６のパイロットライン１７から分岐して設けた２本のパイロットライン１７ａ，１７ｂの途中に、電磁比例弁Ｓ1′，Ｓ2′の代わりに、パイロット操作部２０ａＡ，２０ｂＡを備えた油圧パイロット方式の圧力御御弁２０ａ，２０ｂを設け、パイロットポンプ１６とパイロット操作部２０ａＡ，２０ｂＡとの間を、パイロットライン１７から分岐して設けたパイロットライン２１及びそれがさらに分岐したパイロットライン２１ａ，２１ｂによってそれぞれ接続し、さらにそれらパイロット配管２１ａ，２１ｂの途中に電磁比例弁２２ａ，２２ｂを設け、操作レバー装置１５からの電気信号でそれら電磁比例弁２２ａ，２２ｂの駆動を制御するようにしたことである。
【００１８】
なお、上記において、パイロットライン１７、パイロットライン１７ａ，１７ｂ、及びパイロットライン１７ａ1〜ａ4，１７ｂ1〜ｂ4が、パイロット油圧ポンプとコントロールバルブのパイロット操作部との間を接続し、このパイロット操作部に油圧パイロット信号を導く第１パイロット配管を構成し、パイロットライン１７、パイロットライン２１、及びパイロットライン２１ａ，２１ｂが、パイロットポンプと圧力制御弁のパイロット操作部との間を接続し、このパイロット操作部に油圧パイロット信号を導く第２パイロット配管を構成する。
【００１９】
上記構成において、通常は、操作レバー１５Ａは図１に示す中立位置にあり各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄは中立位置に保持されている。この状態から操作レバー１５Ａを図１中Ａ方向（又はＢ方向、以下、かっこ内が対応する）に操作すると、ポテンショメータ１５Ｂからその操作量に応じた電気信号が出力され、電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）に入力される。電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）はこの電気信号に応じた開度でパイロットライン２１ａ（又は２１ｂ）を連通させる。パイロットライン２１ａ（又は２１ｂ）の電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）上流側にはパイロットライン１７，２１を介し油圧パイロット信号が供給されているので、電気信号に応じた油圧パイロット信号が電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）から圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）のパイロット操作部２０ａＡ（又は２０ｂＡ）に与えられる。この結果、圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）は図１中上側位置に切り換えられる。このとき、一般に電磁比例弁は比較的容量が小さく制御可能な圧油流量が小さいが、電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）はパイロットライン２１ａ（又は２１ｂ）を介し１つの圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）を切り換えるのみであるため、少ない圧油流量でも、パイロットライン２１ａ（又は２１ｂ）を伝達する油圧パイロット信号の伝達速度を十分に早くすることができる。
また、もう一方の電磁切換弁２２ｂ（又は２２ａ）には電気信号が入力されずばねの付勢力で図１中左側位置に維持され、パイロットライン２１ｂ（又は２１ａ）を遮断しタンク１９に連通させる。これにより、パイロット操作部２０ｂＡ（又は２０ａＡ）の圧力はタンク圧となる。この結果、圧力制御弁２０ｂ（又は２０ａ）はばねの付勢力で図１中下側位置に維持される。
【００２０】
このような圧力制御弁２０ａ，２０ｂの状態に対して、このとき、パイロットライン１７ａ（又は１７ｂ）の圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）上流側にはパイロットライン１７，１７ａを介しパイロットポンプ１６からの油圧パイロット信号が供給されている。したがって、パイロットライン２１ａ（又は２１ｂ）を介した電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）からの油圧パイロット信号に応じた油圧パイロット信号が圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）からパイロットライン１７ａ及び１７ａ1〜ａ4（又は１７ｂ及び１７ｂ1〜ｂ4）を介し各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄのパイロット操作部Ｐ1（又はＰ2）に与えられる。ここで、この圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）はパイロット方式の弁であることにより、電磁比例弁と異なり、容量を比較的大きなものとすることができる。したがって、圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）を介した圧油がパイロットライン１７ａ（又は１７ｂ）から４つに分かれパイロットライン１７ａ1〜ａ4（又は１７ｂ1〜ｂ4）を介し各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄのパイロット操作部Ｐ1（又はＰ2）へと伝達されるときにも、圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）の容量を十分に大きくとることで、各パイロット操作部Ｐ1（又はＰ2）へと分流し伝達していく油圧パイロット信号の伝達速度を十分に早くすることができる。
ここで、もう一方の圧力制御弁２０ｂ（又は２０ａ）は図１中下側位置に維持されるため、パイロットライン１７ｂ（又は１７ａ）を遮断しタンク１９に連通させる。これにより、各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄのパイロット操作部Ｐ2（又はＰ1）の圧力はタンク圧となる。
この結果、各コントロールバルブ１１ａ，１２ｂ，１３ｃ，１４ｄは図１中左側位置（又は右側位置）に切り換えられる。これにより、バケット用油圧シリンダ６のボトム側６Ａ（又はロッド側６Ｂ）に第１〜第４油圧ポンプ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂから吐出される圧油が供給され、バケット用油圧シリンダ６は操作レバー１５ＡのＡ方向（又はＢ方向）への操作量に相応した速度で伸び動作（又は縮み動作）する。
【００２１】
以上のように、操作レバー装置１５からの電気信号で電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）を素早く切り換え、この電磁比例弁２２ａ（又は２２ｂ）の切り換えによってパイロットライン２１ａ（又は２１ｂ）内の油圧パイロット信号を介し圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）を素早く切り換え、この圧力制御弁２０ａ（又は２０ｂ）の切り換えによってパイロットライン１７ａ及び１７ａ1〜ａ4（又は１７ｂ及び１７ｂ1〜ｂ4）内の油圧パイロット信号を介しコントロールバルブ１１，１２，１３，１４を図１中左側位置（又は右側位置）に素早く切り換えることができる。したがって、パイロットポンプからコントロールバルブのパイロット操作部までのパイロットラインに、操作レバー装置からの信号で開閉する電磁比例弁を直接配置した従来構造よりも応答性を向上し、高い応答性を確保することができる。
また、電磁比例弁としては、上記したように、コントロールバルブグループの数に関係なく、１つの油圧アクチュエータに対し２つずつ（図１の例ではバケット用油圧シリンダ６に対して電磁比例弁２２ａ，２２ｂ）設ければ足りるので、各コントロールバルブのパイロット操作部ごとに電磁比例弁が必要であった従来構造のように著しいコスト増を招くのを防止できる。
【００２２】
なお、以上の説明においては、油圧ショベルにおける被駆動部材をそれぞれ油圧アクチュエータで駆動するにあたって、これら油圧アクチュエータの駆動制御を行うために設けられるコントロールバルブを、コントロールバルブグループとして構成した。これは、コントロールバルブグループを構成する各コントロールバルブは同じ構造のものとするのが、その製造上好ましく、またコントロールバルブグループの量産性の観点からは、複数の油圧ポンプからの圧油の方向を制御するために油圧ポンプと同数設けられるコントロールバルブグループを、同一の構成とするのがさらに好ましいからである。
これに対して、それぞれの油圧アクチュエータに必要な流量は各被駆動部材の負荷等に応じて異なってくるため、コントロールバルブを介して流れる圧油の流量はそれぞれの油圧アクチュエータに応じて変える必要がある。すなわち、大流量が必要な場合には、要求される流量に応じた数のコントロールバルブを介した圧油を合流させることによって、油圧ショベルに設置されるコントロールバルブは全て同じ構成のものであっても、各油圧アクチュエータに対して必要な流量の供給が可能となる。その上で、本発明においては、圧油の合流を行わせるために選択されるコントロールバルブの数が多い場合であっても、それらを運転室に設けた操作レバー装置により切り換え制御するにあたって、低コストで、操作レバー装置の操作に対する応答性をより良くなるようにしたものである。従って、図１に示した油圧回路に限定されるものではなく、例えば設けられる油圧ポンプ及びコントロールバルブグループの数は任意であり、またどの油圧アクチュエータにどのコントロールバルブからの圧油を合流させるか、そのための配管をどのように構成するか、等については、様々な回路設計が可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の油圧ポンプからの圧油を複数のコントロールバルブを介し複数の油圧アクチュエータへ導く油圧駆動装置において、大幅なコスト高を招くことなく、良好な応答性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による油圧駆動装置の油圧回路図である。
【図２】建設機械の一例としての油圧ショベルの外観図である。
【図３】従来技術による油圧駆動装置の油圧回路図である。
【図４】図３の油圧回路図のうち、バケット用の油圧シリンダを駆動するための回路部分を抽出して示す油圧回路構成図である。
【図５】他の従来技術による油圧駆動装置の油圧回路図のうち、バケット用の油圧シリンダを駆動するための回路部分を抽出して示す油圧回路構成図である。
【符号の説明】
４ブーム用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
５アーム用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
６バケット用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
８ａ第１油圧ポンプ（主油圧ポンプ）
８ｂ第２油圧ポンプ（主油圧ポンプ）
９ａ第３油圧ポンプ（主油圧ポンプ）
９ｂ第４油圧ポンプ（主油圧ポンプ）
１０旋回用油圧モータ（油圧アクチュエータ）
１１第１コントロールバルブグループ
１２第２コントロールバルブグループ
１３第３コントロールバルブグループ
１４第４コントロールバルブグループ
１５操作レバー装置
１６パイロットポンプ（パイロット油圧ポンプ）
１７パイロットライン（第１パイロット配管、第２パイロット配管）
１７ａ，ｂパイロットライン（第１パイロット配管）
１７ａ1〜ａ4 パイロットライン（第１パイロット配管）
１７ｂ1〜ｂ4 パイロットライン（第１パイロット配管）
２０ａ，ｂ圧力制御弁
２０ａＡ，ｂＡパイロット操作部
２１パイロットライン（第２パイロット配管）
２１ａ，ｂパイロットライン（第２パイロット配管）
２２ａ，ｂ電磁比例弁
Ｐ1，Ｐ2 コントロールバルブのパイロット操作部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic drive device suitable for, for example, a construction machine, and more particularly to a hydraulic drive device including an electric lever type operation lever device.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional excavator is shown in FIG. 2 as an example of a construction machine. In FIG. 2, this hydraulic excavator is of a so-called loader type, and includes a boom 1 a, an arm 1 b, a bucket 1 c, which constitutes an articulated front device 1, and a lower traveling body 2. And an upper revolving unit 3.
The boom 1a, the arm 1b, and the bucket 1c can be rotated in the vertical direction, respectively, and the base end of the boom 1a is supported by the front portion of the upper swing body 3.
The lower traveling body 2 is provided with crawler belts 2A on the left and right, and the upper swing body 3 is located in a driver's cab 3A on which an operator is boarded, and a driver (not shown in the drawings, which will be described later). 3), a machine room 3B incorporating various devices such as a hydraulic pump (same as above) and a control valve group (same as above), and is pivotably mounted on the lower traveling body 2.
The boom 1a, the arm 1b, and the bucket 1c are driven by a boom hydraulic cylinder 4, an arm hydraulic cylinder 5, and a bucket hydraulic cylinder 6, respectively. The bucket 1c is driven by an open / close cylinder (not shown) to open / close. The lower traveling body 2 travels by being driven by a left / right traveling hydraulic motor (not shown), and the upper revolving body 3 is driven by a turning hydraulic motor (not illustrated, see FIG. 3 described later). And turn with respect to the lower traveling body 2.
In the cab 3A, operating means such as an operating lever device (not shown, see FIG. 3 to be described later), an operating pedal (not shown), etc. are provided. By appropriately operating the operating means, the hydraulic actuators such as the hydraulic motor and the hydraulic cylinder described above can be driven to run the hydraulic excavator and perform necessary work.
[0003]
Here, an attachment other than the bucket 1c can be provided at the front end of the front device 1, but when the bucket 1c is used as described above, operations such as excavation of earth and sand can be performed. Here, when performing large-scale excavation work such as open-pit digging in a mine, for example, a large bucket having a loading capacity exceeding 70 to 300 tons is provided as the bucket 1c in order to improve work efficiency. A so-called ultra-large hydraulic excavator is used. In such a hydraulic excavator, the bucket hydraulic cylinder 6 that drives the bucket 1c and the boom hydraulic cylinder 4 that drives the boom 1a require a very large driving force, and supply a large amount of pressure oil to them. There must be. For this reason, these cylinder diameters are often increased, or each of them is constituted by a plurality of hydraulic cylinders.
In the case of such an ultra-large hydraulic excavator, the hydraulic drive device provided with each hydraulic actuator may be configured as shown in FIG. 3, for example, based on the conventional concept. In FIG. 3, circuit components relating to some hydraulic actuators, for example, left and right traveling hydraulic motors, are omitted for the purpose of preventing the complexity of illustration and convenience of explanation.
[0004]
In FIG. 3, a first hydraulic pump 8a and a second hydraulic pump 8b driven by a prime mover (for example, an engine or an electric motor) 7a, and a third hydraulic pump 9a and a fourth hydraulic pump 9b driven by a prime mover 7b. The boom hydraulic cylinder 4 and the bucket hydraulic cylinder 6 driven by the oil discharged from the first to fourth hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, 9b, the first and third hydraulic pumps 8a, The arm hydraulic cylinder 5 driven by oil discharged from 9a, and a turning hydraulic motor 10 driven by oil discharged from the second and fourth hydraulic pumps 8b, 9b are provided. As described above, the boom hydraulic cylinder 4 is composed of two hydraulic cylinders 4a and 4b in order to be able to supply a large flow pressure oil.
[0005]
The first hydraulic pump 8a includes boom hydraulic cylinders 4a and 4b, an arm hydraulic cylinder 5, and a first boom control valve 11a, a first arm control valve 11b, and a first bucket control valve 11c, respectively. It is connected to the bucket hydraulic cylinder 6. These control valves 11 a to 11 c constitute a first control valve group 11.
The second hydraulic pump 8b includes boom hydraulic cylinders 4a, 4b, bucket hydraulic cylinder 6, and second boom control valve 12a, second bucket control valve 12b, and first swing control valve 12c, respectively. It is connected to the turning hydraulic motor 10. These control valves 12 a to 12 c constitute a second control valve group 12.
The third hydraulic pump 9a includes boom hydraulic cylinders 4a and 4b, an arm hydraulic cylinder 5, and a third boom control valve 13a, a second arm control valve 13b, and a third bucket control valve 13c, respectively. It is connected to the bucket hydraulic cylinder 6. These control valves 13 a to 13 c constitute a third control valve group 13.
The fourth hydraulic pump 9b includes a boom hydraulic cylinder 4a, 4b, a bucket hydraulic cylinder 6, and a fourth boom control valve 14a, a fourth bucket control valve 14b, and a second swing control valve 14c, respectively. It is connected to the turning hydraulic motor 10. These control valves 14 a to 14 c constitute a fourth control valve group 14.
The control valve groups 11, 12, 13, and 14 are units in which the required number of control valves are unitized according to the number and type of corresponding hydraulic actuators, the acting load, and the like. However, in the hydraulic circuit shown in FIG. 3, as hydraulic actuators to be driven, boom hydraulic cylinders 4a and 4b for driving the boom 1a, an arm hydraulic cylinder 5 for driving the arm 1b, and a bucket 1c are provided. Since the explanation has been given by taking as an example the hydraulic cylinder 6 for the bucket to be driven and the swing motor 10 for driving the upper swing body 3, each control valve group 11 to 14 is configured by one unit with three control valves. Yes. However, in practice, the number of directional control valves constituting each control valve group is further increased due to the fact that other left and right traveling hydraulic motors are provided (see FIGS. 4 and 5 to be described later). ).
[0006]
With the connection structure as described above, the hydraulic cylinder 5 for the arm has pressure oil from the first hydraulic pump 8a via the first arm control valve 11b of the first control valve group 11 and the third control valve group. The hydraulic oil from the third hydraulic pump 9a through the 13 second arm control valve 13b is joined and supplied. Further, the swing motor 10 includes pressure oil from the second hydraulic pump 8b via the first swing control valve 12c of the second control valve group 12, and the second swing control valve 14c of the fourth control valve group 14. The pressure oil from the fourth hydraulic pump 9b is supplied through a joint.
Also, the hydraulic oil 4a, 4b for the boom and the hydraulic cylinder 6 for the bucket are supplied with pressure oil from the four hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, 9b. That is, for the hydraulic cylinders 4a and 4b for the boom, the pressure oil through the first boom control valve 11a of the first control valve group 11 and the second boom control valve 12a of the second control valve group 12 is merged. At the same time, the pressure oil via the third boom control valve 13a of the third control valve group 13 and the fourth boom control valve 14a of the fourth control valve group 14 are merged, and these two are merged, Are supplied to the hydraulic cylinders 4a and 4b. Also for the hydraulic cylinder 6 for the bucket, the pressure oil via the first bucket control valve 11c of the first control valve group 11 and the second bucket control valve 12b of the second control valve group 12 are merged, The pressure oils via the third bucket control valve 13c of the third control valve group 13 and the fourth bucket control valve 14b of the fourth control valve group 14 are merged, and these two are merged, and the bucket The hydraulic cylinder 6 is supplied.
[0007]
In order to drive the hydraulic cylinders 4a and 4b and the bucket cylinder 6 for the boom as described above, the pressure oil from the four hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, and 9b is joined together in the boom 1a and the bucket 1c. This is because a large load acts on the hydraulic actuator, and the hydraulic actuator for driving them requires a large amount of pressure oil. However, the above-described connection relationship between the hydraulic actuator and the control valve is an example, and as described above, hydraulic actuators other than those described above may be connected. Further, for example, depending on the capacity of the bucket 1c, an appropriate circuit configuration may be adopted according to the dimensions and specifications of the hydraulic excavator, such as when the hydraulic oil for the bucket 6 may not be merged. . Further, instead of using the four hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, 9b driven by the two prime movers 7a, 7b as described above, three hydraulic pumps driven by a single drive source are used. There is also a hydraulic excavator equipped with a hydraulic drive device, and in this case, each hydraulic actuator including a hydraulic cylinder for a boom and a hydraulic cylinder for a bucket is supplied with pressure oil from one hydraulic pump, Alternatively, the pressure oil from two or three hydraulic pumps is joined and supplied.
[0008]
By the way, when the pressure oil from the four hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, 9b shown in FIG. 3 is merged and supplied to the hydraulic actuator, the pressure oil is supplied to and discharged from the hydraulic actuator. One control valve is selected from each of the four control valve groups 11, 12, 13, and 14. Therefore, in order to drive one hydraulic actuator, switching operation of four control valves is required. Accordingly, FIG. 4 shows an example of the configuration of a hydraulic circuit for driving a hydraulic cylinder 6 for a bucket, for example, in which pressure oils from four hydraulic pumps are joined and supplied to a hydraulic actuator. In the hydraulic circuit diagram of FIG. 4, each control valve group 11, 12, 13, and 14 is composed of four control valves 11a to d, 12a to d, 13a to d, and 14a to d. Explained for example.
In FIG. 4, the control valves selected for supplying pressure oil to the bucket cylinder 6 are the control valves 11a, 12b, 13c, and 14d of the first to fourth control valve groups 11, 12, 13, and 14. All control valves including these control valves 11a, 12b, 13c, and 14d and constituting the control valve groups 11 to 14 are connected to the drive signal from the operating lever device 15 and the pilot lines 17a and 17b from the pilot pump 16, respectively. An electrohydraulic conversion means, for example, electromagnetic proportional valves S1 and S2, and a secondary pilot pressure from the electromagnetic proportional valves S1 and S2 are inputted. Pilot operation parts P1 and P2 to be applied are provided at both ends, and driven by a secondary pilot pressure applied to the pilot operation parts P1 and P2. That is, the pilot line 17 from the pilot pump 16 is branched halfway into two pilot lines 17a and 17b, and each pilot line 17a and 17b further includes four pilot lines 17a1, 17a2, 17a3, 17a4 and 17b1, 17b2. , 17b3, 17b4 and connected to the pilot operating portions P1 or P2 of the four control valves 11a, 12b, 13c, 14d, respectively.
[0009]
Switching control of the control valves 11a, 12b, 13c, and 14d is performed by the operation lever device 15. The operation lever device 15 is a so-called electric lever system, and an operation lever 15A that can be operated in both the A direction and the B direction in FIG. 4 with a neutral position, and an electric power corresponding to the operation amount of the operation lever 15A. Output means for generating a signal, for example, a potentiometer 15B is provided. Normally, the operation lever 15a of the operation lever device 15 is in a neutral position as shown in FIG. 4, and the control valves 11a, 12b, 13c, and 14d are held in the neutral position. 4, when an operation is performed in the A direction (or B direction, hereinafter, the parenthesis corresponds), an electric signal corresponding to the operation amount is output from the potentiometer 15B, and the electromagnetic proportional valve of each control valve 11a, 12b, 13c, 14d Input to S1 (or S2). The electromagnetic proportional valve S1 (or S2) communicates the pilot lines 17a1 to a4 (or 17b1 to b4) and the pilot operating unit P1 (or P2) with an opening degree corresponding to the electric signal. At this time, the primary pilot pressure from the pilot pump 16 whose maximum pressure is regulated by the relief valve 18 is supplied to the pilot lines 17a1 to a4 and 17b1 to b4 via the pilot lines 17 and 17a and 17b. A secondary pilot pressure corresponding to the electric signal is applied from the electromagnetic proportional valve S1 (or S2) to the pilot operating unit P1 (or P2). On the other hand, at this time, the electromagnetic switching valve S2 (or S1) on the opposite side is not input with an electrical signal and is kept closed, and the pilot lines 17b1 to b4 (or 17a1 to a4) and the pilot operating unit P2 (or P1) Shut off. Therefore, the secondary pilot pressure is not supplied to the pilot operating unit P2 (or P1). As a result, the control valves 11a, 12b, 13c, and 14d are simultaneously switched to the left side position (or right side position) in FIG. 4, and the first to first positions on the bottom side 6A (or the rod side 6B) of the bucket hydraulic cylinder 6 are changed. 4 The hydraulic oil discharged from the hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, 9b is supplied, and the bucket hydraulic cylinder 6 extends at a speed corresponding to the operation amount of the operation lever 15A in the A direction (or B direction) (or (Shrinking operation). That is, when the operation lever 15A is tilted to the maximum angle, a large flow rate is supplied to the hydraulic cylinder 6, and the hydraulic cylinder 6 is displaced at high speed. On the other hand, when the operation angle of the operation lever 15A is reduced, the flow rate supplied to the hydraulic cylinder 6 is reduced correspondingly, and the movement speed of the hydraulic cylinder 6 is also reduced. In addition to the relief valve 18, a low pressure relief valve that regulates the maximum pressure of the hydraulic pilot signal can be provided in the circuit.
[0010]
On the other hand, FIG. 5 shows another example of the configuration of the hydraulic circuit for driving the bucket hydraulic cylinder 6. Portions common to FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. In FIG. 5, all control valves including the control valves 11a, 12b, 13c and 14d and constituting the control valve groups 11 to 14 are hydraulic pilot type valves, and the pilot pumps 16 to the pilot lines 17, 17a and 17b, 17a1. Are provided at both ends only with pilot operation parts P1 and P2 to which pilot pressures guided through .about.a4 and 17b1 to b4 are inputted, and are driven by the pilot pressure applied to the pilot operation parts P1 and P2. ing. The pilot lines 17a and 17b are provided with electromagnetic proportional valves S1 'and S2' for communicating the pilot lines 17a and 17b with an opening degree corresponding to an electric signal from the operation lever device 15.
Normally, the control lever 15A is in the neutral position shown in FIG. 5, and the control valves 11a, 12b, 13c, and 14d are held in the neutral position. From this state, the control lever 15A is moved in the direction A (or B) in FIG. When the operation is performed in the direction (hereinafter, the parenthesis corresponds), an electric signal corresponding to the operation amount is output from the potentiometer 15B and input to the electromagnetic proportional valve S1 '(or S2'). The electromagnetic proportional valve S1 '(or S2') communicates the pilot line 17a (or 17b) with an opening corresponding to this electric signal. Since the primary pilot pressure is supplied to the pilot line 17a (or 17b) upstream of the electromagnetic proportional valves S1 'and S2', the secondary pilot pressure corresponding to the electric signal is changed to the electromagnetic proportional valve S1 '(or S2'). ) Through the pilot lines 17a1 to a4 (or 17b1 to b4) to the pilot operating portion P1 (or P2) of each control valve 11a, 12b, 13c, 14d. At this time, no electric signal is input to the other electromagnetic switching valve S2 '(or S1') and the closed state is maintained by the urging force of the spring, the pilot line 17b (or 17a) is shut off, and the tank 19 is communicated. Let Thereby, the pressure of pilot operation part P2 (or P1) turns into tank pressure. As a result, the control valves 11a, 12b, 13c, and 14d are simultaneously switched to the left side position (or right side position) in FIG. 5, and the first to first positions on the bottom side 6A (or the rod side 6B) of the bucket hydraulic cylinder 6 are changed. 4 The hydraulic oil discharged from the hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, 9b is supplied, and the bucket hydraulic cylinder 6 extends at a speed corresponding to the operation amount of the operation lever 15A in the A direction (or B direction) (or (Shrinking operation).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the above conventional techniques has the following problems.
In the prior art of FIG. 4, since two electromagnetic proportional valves S1 and S2 are provided in each of the control valve groups 11, 12, 13, and 14, respectively, a total of 16 control valves, a total of 32 electromagnetic valves are provided. A proportional valve is required. Since the electromagnetic proportional valve is very expensive, there is a problem that when such a large number of electromagnetic proportional valves are used, the cost increases significantly.
[0012]
On the other hand, in the prior art of FIG. 5, only two electromagnetic proportional valves S1 ′ and S2 ′ are required for one hydraulic actuator, so that the above-described significant cost increase is not caused. However, in general, an electromagnetic proportional valve has a relatively small capacity due to its structure, and a controllable pressure oil flow rate is small. In the structure of FIG. 5, the pilot lines 17a and 17b are respectively branched into four on the downstream side of the electromagnetic proportional valves S1 'and S2' to form pilot lines 17a1 to a4 and 17b1 to b4. 13c and 14d are connected to pilot operating sections P1 and P2. Therefore, since the small flow rate pressure oil from the electromagnetic proportional valves S1 'and S2' is further guided to the pilot operating parts P1 and P2 by 1/4, it takes time to transmit the hydraulic pilot signal. The response from when the control lever 15A is operated until the control valve is switched is deteriorated.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to greatly increase the cost of a hydraulic drive device that guides pressure oil from a plurality of hydraulic pumps to a plurality of hydraulic actuators via a plurality of control valves. It is providing the structure which can ensure favorable responsiveness.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention includes a plurality of main hydraulic pumps, a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil supplied from the plurality of main hydraulic pumps, and a pilot operation unit. A plurality of hydraulic pilot type control valves that control the supply and discharge of pressure oil to and from the plurality of hydraulic actuators from a plurality of main hydraulic pumps, and an electric lever type that outputs electric control signals for switching the plurality of control valves, respectively. A plurality of operating lever devices and a pilot hydraulic pump for generating a hydraulic pilot signal;An operation signal hydraulic pressure that converts an electric control signal of the electric lever device into a pilot pressure signal and supplies a pilot pressure generated by the pilot hydraulic pump to a pilot operation portion of the control valve according to an operation amount of the operation lever device. With conversion supply meansIn hydraulic drive,At least one of the plurality of actuators is a large flow rate drive actuator that supplies pressure oil from three or more main hydraulic pumps via three or more control valves connected to each main hydraulic pump, The operation signal hydraulic pressure conversion supply means relating to the large flow rate drive actuator converts the pressure oil of the pilot pump into a pilot pressure signal proportional to the electric signal of the electric lever device, and outputs the electromagnetic proportional valve. The hydraulic operation signal obtained by amplifying the pressure oil capacity in proportion to the pilot pressure signal output from the valve Three A first pilot pipe that connects the pilot hydraulic pump and the pilot operation portions of the three or more control valves to each other. The electromagnetic proportional valve is provided in the middle of the second pilot pipe connecting the pilot hydraulic pump and the pilot operating portion of the pressure control valve.
  When directing pressure oil from multiple main hydraulic pumps to multiple hydraulic actuators via multiple control valves, the control valves are grouped as control valve groups for multiple control valves connected to each main hydraulic pump. Often configured. In such a configuration, when a certain actuator is driven, all control valve groups (or some of the control valve groups) each have a desired control value.LeThe valves are selected and selected, are switched at once, and the pressure oil guided through the plurality of control valves is merged and then supplied to the corresponding hydraulic actuator.
  In order to cope with such a case, in the present invention, first, the electromagnetic proportional valve is controlled by the electric control signal output from the electric lever type operation lever device, so that the electromagnetic proportional valve is opened, and the pilot pump Can be guided to the pilot operating portion of the pressure control valve via the second pilot pipe. As a result, the hydraulic pilot type pressure control valve is opened, and the hydraulic pilot signal from the pilot pump is guided to the pilot operating portion of the control valve via the first pilot pipe, and the control valve can be switched.
  By adopting such a configuration, for example, two first pilot pipes are connected to each control valve corresponding to the pilot operation portions provided on one side and the other side of each control valve, and these are connected to one side. If the pressure control valve that controls the hydraulic pilot signal in the first pilot pipe on each side is provided at the aggregated position, the first pilot pipe and the first pilot pipe to the other side Switching of a plurality of control valves corresponding to a certain actuator can be controlled by two pressure control valves. At this time, since these two pressure control valves are pilot-type valves, the capacity can be made relatively large unlike the electromagnetic proportional valve. Therefore, even when the first pilot pipes from the respective control valves are aggregated and the pressure control valves are provided as described above, and the pressure oil via each pressure control valve is diverted to the pilot operating portion of each control valve, By sufficiently increasing the capacity of the control valve, the transmission speed of the hydraulic pilot signal transmitted through the first pilot pipe can be sufficiently increased.
  As described above, the electromagnetic proportional valve is quickly switched by the electric control signal from the operation lever device, and the pressure control valve is quickly switched by the switching of the electromagnetic proportional valve via the hydraulic pilot signal in the second pilot pipe. By switching the control valve, the control valve can be quickly switched via the hydraulic pilot signal in the first pilot pipe. Therefore, it is possible to improve responsiveness and ensure high responsiveness compared to the conventional structure in which an electromagnetic proportional valve that opens and closes by a signal from the operating lever device is directly arranged in the pilot line from the pilot pump to the pilot operating part of the control valve it can.
[0015]
(2) Preferably, in (1) above,3 or moreConnected to each of the main hydraulic pumps is a control valve group in which a plurality of the control valves are connected.3 or moreDrive from control valve groupLarge flow driveThree or more control valves corresponding to the hydraulic actuator are selected, and the first pilot pipe on the downstream side of the pressure control valve is branched and connected to the pilot operation portions of the selected three or more control valves. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Constituent members that are the same or equivalent to those described in the above-described prior art are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0017]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a hydraulic circuit for driving a hydraulic cylinder 6 for a bucket in the hydraulic drive device according to the present embodiment, and is a diagram corresponding to FIGS. 4 and 5 for explaining the prior art. is there. 1 differs from FIG. 5 described above in place of the proportional solenoid valves S1 'and S2' in the middle of two pilot lines 17a and 17b that are branched from the pilot line 17 of the pilot pump 16. A pilot line provided with a pilot pressure control valve 20a, 20b having a pilot operation section 20aA, 20bA and branched from the pilot line 17 between the pilot pump 16 and the pilot operation sections 20aA, 20bA. 21 and the pilot lines 21a and 21b which are further branched, and further provided with electromagnetic proportional valves 22a and 22b in the middle of the pilot pipes 21a and 21b. , 22b is controlled.
[0018]
In the above, the pilot line 17, the pilot lines 17a and 17b, and the pilot lines 17a1 to a4 and 17b1 to b4 connect between the pilot hydraulic pump and the pilot operating part of the control valve. A first pilot pipe for guiding a pilot signal is configured, and the pilot line 17, the pilot line 21, and the pilot lines 21a and 21b connect between the pilot pump and the pilot operating part of the pressure control valve, A second pilot pipe for guiding the hydraulic pilot signal is configured.
[0019]
In the above configuration, the operation lever 15A is normally in the neutral position shown in FIG. 1, and the control valves 11a, 12b, 13c, and 14d are held in the neutral position. When the operation lever 15A is operated in the direction A in FIG. 1 (or in the direction B, hereinafter, the parenthesis corresponds) from this state, an electric signal corresponding to the operation amount is output from the potentiometer 15B, and the electromagnetic proportional valve 22a (or 22b). The electromagnetic proportional valve 22a (or 22b) communicates the pilot line 21a (or 21b) with an opening corresponding to the electrical signal. Since the hydraulic pilot signal is supplied via the pilot lines 17 and 21 to the upstream side of the electromagnetic proportional valve 22a (or 22b) of the pilot line 21a (or 21b), the hydraulic pilot signal corresponding to the electric signal is supplied to the electromagnetic proportional valve 22a. (Or 22b) is applied to the pilot operating portion 20aA (or 20bA) of the pressure control valve 20a (or 20b). As a result, the pressure control valve 20a (or 20b) is switched to the upper position in FIG. At this time, the electromagnetic proportional valve generally has a relatively small capacity and a controllable pressure oil flow rate, but the electromagnetic proportional valve 22a (or 22b) is connected to the single pressure control valve 20a (or 20b) via the pilot line 21a (or 21b). ) Only by switching, the transmission speed of the hydraulic pilot signal for transmitting the pilot line 21a (or 21b) can be sufficiently increased even with a small pressure oil flow rate.
In addition, an electric signal is not input to the other electromagnetic switching valve 22b (or 22a) and is maintained at the left position in FIG. 1 by the urging force of the spring, and the pilot line 21b (or 21a) is shut off and communicated with the tank 19. . Thereby, the pressure of pilot operation part 20bA (or 20aA) turns into a tank pressure. As a result, the pressure control valve 20b (or 20a) is maintained at the lower position in FIG. 1 by the biasing force of the spring.
[0020]
With respect to the state of the pressure control valves 20a and 20b, at this time, the pressure control valve 20a (or 20b) upstream of the pilot line 17a (or 17b) is connected to the pilot pump 16 via the pilot lines 17 and 17a. Hydraulic pilot signal is supplied. Therefore, the hydraulic pilot signal corresponding to the hydraulic pilot signal from the electromagnetic proportional valve 22a (or 22b) via the pilot line 21a (or 21b) is transmitted from the pressure control valve 20a (or 20b) to the pilot lines 17a and 17a1 to a4 (or 17b and 17b1 to b4) are provided to the pilot operating portion P1 (or P2) of each control valve 11a, 12b, 13c, 14d. Here, the pressure control valve 20a (or 20b) is a pilot-type valve, so that the capacity can be made relatively large unlike the electromagnetic proportional valve. Therefore, the pressure oil via the pressure control valve 20a (or 20b) is divided into four parts from the pilot line 17a (or 17b), and the control valves 11a, 12b, 13c, respectively, via the pilot lines 17a1 to a4 (or 17b1 to b4). Even when it is transmitted to the pilot operation section P1 (or P2) of 14d, the pressure control valve 20a (or 20b) is divided to each pilot operation section P1 (or P2) by taking a sufficiently large capacity of the pressure control valve 20a (or 20b). The transmission speed of the hydraulic pilot signal to be transmitted can be sufficiently increased.
Here, since the other pressure control valve 20 b (or 20 a) is maintained at the lower position in FIG. 1, the pilot line 17 b (or 17 a) is shut off and communicated with the tank 19. Thereby, the pressure of the pilot operation part P2 (or P1) of each control valve 11a, 12b, 13c, 14d becomes a tank pressure.
As a result, each control valve 11a, 12b, 13c, 14d is switched to the left position (or right position) in FIG. Thereby, the pressure oil discharged from the first to fourth hydraulic pumps 8a, 8b, 9a, 9b is supplied to the bottom side 6A (or the rod side 6B) of the bucket hydraulic cylinder 6, and the bucket hydraulic cylinder 6 is operated. The lever 15A extends (or contracts) at a speed corresponding to the amount of operation in the A direction (or B direction).
[0021]
As described above, the electromagnetic proportional valve 22a (or 22b) is quickly switched by the electric signal from the operation lever device 15, and the hydraulic pilot signal in the pilot line 21a (or 21b) is switched by switching the electromagnetic proportional valve 22a (or 22b). The pressure control valve 20a (or 20b) is quickly switched via the pressure control valve 20a (or 20b) by switching the pressure control valve 20a (or 20b) via the hydraulic pilot signal in the pilot lines 17a and 17a1 to a4 (or 17b and 17b1 to b4). 11, 12, 13, and 14 can be quickly switched to the left position (or right position) in FIG. Therefore, responsiveness is improved and higher responsiveness is ensured compared to the conventional structure in which an electromagnetic proportional valve that opens and closes in response to a signal from the operating lever device is directly arranged in the pilot line from the pilot pump to the pilot operating part of the control valve. Can do.
In addition, as described above, two proportional solenoid valves are provided for each hydraulic actuator regardless of the number of control valve groups (in the example of FIG. 1, the proportional solenoid valves 22a, 22a, 22b) Since it is sufficient to provide, it is possible to prevent a significant increase in cost as in the conventional structure in which an electromagnetic proportional valve is required for each pilot operating portion of each control valve.
[0022]
In the above description, when the driven members of the hydraulic excavator are driven by the hydraulic actuators, the control valves provided for controlling the driving of the hydraulic actuators are configured as a control valve group. It is preferable from the viewpoint of manufacturing that each control valve constituting the control valve group should have the same structure, and from the viewpoint of mass productivity of the control valve group, the direction of the pressure oil from a plurality of hydraulic pumps is determined. This is because it is more preferable that the same number of control valve groups are provided in the same number as the hydraulic pumps for control.
On the other hand, the flow rate required for each hydraulic actuator differs depending on the load of each driven member, etc. Therefore, the flow rate of the pressure oil flowing through the control valve needs to be changed according to each hydraulic actuator. is there. In other words, when a large flow rate is required, all the control valves installed in the hydraulic excavator have the same configuration by merging the pressure oils through the number of control valves corresponding to the required flow rate. In addition, a necessary flow rate can be supplied to each hydraulic actuator. In addition, in the present invention, even when there are a large number of control valves selected for causing the joining of the pressure oil, it is necessary to perform the switching control with the operation lever device provided in the cab. The responsiveness to the operation of the operation lever device is improved with cost. Therefore, it is not limited to the hydraulic circuit shown in FIG. 1, for example, the number of hydraulic pumps and control valve groups provided is arbitrary, and which hydraulic oil is combined with which hydraulic oil to which hydraulic actuator, Various circuit designs are possible as to how to configure the piping for that purpose.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a hydraulic drive device that guides pressure oil from a plurality of hydraulic pumps to a plurality of hydraulic actuators via a plurality of control valves, a satisfactory response is achieved without incurring a significant cost increase. Can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external view of a hydraulic excavator as an example of a construction machine.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive device according to the prior art.
4 is a hydraulic circuit configuration diagram showing an extracted circuit portion for driving a bucket hydraulic cylinder in the hydraulic circuit diagram of FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a hydraulic circuit configuration diagram showing an extracted circuit portion for driving a bucket hydraulic cylinder in a hydraulic circuit diagram of another conventional hydraulic drive device.
[Explanation of symbols]
4 Boom hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
5 Hydraulic cylinder for arm (hydraulic actuator)
6 Bucket hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
8a 1st hydraulic pump (main hydraulic pump)
8b Second hydraulic pump (main hydraulic pump)
9a Third hydraulic pump (main hydraulic pump)
9b Fourth hydraulic pump (main hydraulic pump)
10 Hydraulic motor for turning (hydraulic actuator)
11 First control valve group
12 Second control valve group
13 Third control valve group
14 Fourth control valve group
15 Operation lever device
16 Pilot pump (pilot hydraulic pump)
17 Pilot line (1st pilot piping, 2nd pilot piping)
17a, b Pilot line (first pilot piping)
17a1-a4 Pilot line (first pilot piping)
17b1-b4 pilot line (first pilot piping)
20a, b Pressure control valve
20aA, bA Pilot operation section
21 Pilot line (second pilot piping)
21a, b Pilot line (second pilot piping)
22a, b Solenoid proportional valve
Pilot operating part of P1, P2 control valve

Claims

A plurality of main hydraulic pumps, a plurality of hydraulic actuators driven by the pressure oil supplied from the plurality of main hydraulic pumps, and a pilot operating section; A plurality of hydraulic pilot-type control valves for controlling supply and discharge, a plurality of electric lever-type operation lever devices for outputting electric control signals for switching the plurality of control valves, and a pilot hydraulic pressure for generating a hydraulic pilot signal And a pilot pressure signal generated by the pilot hydraulic pump to the pilot operating portion of the control valve according to the operation amount of the operating lever device. hydraulic drive instrumentation with an operation signal hydraulic pressure conversion means for supplying In,
At least one of the plurality of actuators is a large flow rate drive actuator that supplies pressure oil from three or more main hydraulic pumps via three or more control valves connected to each main hydraulic pump,
The operation signal hydraulic pressure conversion supply means related to the large flow rate drive actuator,
An electromagnetic proportional valve that converts the pressure oil of the pilot pump into a pilot pressure signal proportional to the electric signal of the electric lever device and outputs the pilot pressure signal;
A pressure control valve for supplying a hydraulic operation signal obtained by amplifying a pressure oil capacity in proportion to a pilot pressure signal output from the electromagnetic proportional valve to a pilot operation unit of the three or more control valves;
The pressure control valve is provided in the middle of a first pilot pipe that connects between the pilot hydraulic pump and a pilot operating portion of the three or more control valves,
The hydraulic drive apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic proportional valve is provided in the middle of a second pilot pipe connecting the pilot hydraulic pump and a pilot operating portion of the pressure control valve .

2. The hydraulic drive apparatus according to claim 1, wherein a control valve group in which a plurality of the control valves are connected is connected to each of the three or more main hydraulic pumps, and three or more control valve groups of these control valve groups are connected. The three or more control valves corresponding to the hydraulic actuator driven by the large flow rate are selected, and the first pilot pipe on the downstream side of the pressure control valve is branched to select the three or more selected control valves. A hydraulic drive device characterized in that it is connected to each pilot operating section.