JP3774149B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御しかつ複数の方向切換弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により制御する油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特にエンジン駆動中での非操作時にアクチュエータをロックし、誤動作を防止する安全装置を備えた油圧駆動装置に関する。
背景技術
油圧ショベル等の建設機械には、エンジン駆動中でオペレータが搭乗していない時や、オペレータが搭乗していても作業しない時などに機械が誤動作しないよう、操作レバーを操作してもアクチュエータが動かなくする安全装置が備えられている。この安全装置としては、方向切換弁のスプールをパイロット駆動方式としている場合には、パイロットポンプと操作レバー装置のパイロットバルブとの間にパイロットロック切換弁を設け、これを切り換えることにより操作レバー装置のパイロットパルブヘの圧油の供給を遮断し、方向切換弁をロックするのが一般的である。この種のパイロットロック切換弁としては、例えば特許第2567720号公報に開示されているものがある。
また、油圧ポンプの制御方式として、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう制御するロードセンシングシステム(以下、適宜LSシステムという)と呼ばれるものがある。このLSシステムでは、通常、複数の方向切換弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により制御し、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に負荷圧の大小に係わらず方向切換弁の開口面積に応じた比率で圧油を供給できるようにしている。LSシステムを備える油圧駆動装置としては例えば特開昭60−11706号公報や特開平10−196604号公報に記載されているものがある。このようなLSシステムを備えた油圧駆動装置においても、方向切換弁のスプールをパイロット駆動としている場合には、安全装置として上記のようなパイロットロック切換弁を設けるのが一般的である。
発明の開示
以上のように従来の油圧駆動装置の安全装置(パイロットロック切換弁)は、方向切換弁がパイロット切換方式であることを前提とし、操作レバー装置のパイロットパルブヘの圧油の供給を遮断し、方向切換弁をロックすることでアクチュエータをロックしている。しかし、方向切換弁としてはパイロット切換方式だけでなく、操作レバーの動きを直接スプールに伝えて駆動する機械切換方式がある。
例えば、ミニショベルなどのように旋回体が小さい小型の油圧ショベルでは、走行用の方向切換弁は機械切換方式が多い。また、油圧ショベルの場合、作業機のフロントアタッチメントとしては、通常、バケットが取り付けられている。しかし、作業の多様化に伴い、破砕機等のバケット以外のフロントアタッチメントに交換できるようにするのが一般的であり、この場合、バケット以外のフロントアタッチメントに対する方向切換弁としては機械切換方式とする例が多い。また、バケット以外のフロントアタッチメントに対する方向切換弁は、バルブユニットに予め組み込まれている場合と後から追加する場合の両方がある。
このように油圧駆動装置が機械切換方式の方向切換弁を備える場合や油圧駆動装置に機械切換方式の方向切換弁を追加する場合には、従来の安全装置では方向切換弁をロックできず、アクチュエータをロックすることができない。
機械切換方式の方向切換弁をロックする方法としては操作レバーを機械的に固定する方法も考えられるが、その場合は機構が複雑になる。
本発明の目的は、LSシステムで圧力補償弁を備えた油圧駆動装置において、機械切換方式の方向切換弁を含む場合でも、或いは機械切換方式の方向切換弁が追加される場合でも、簡単な構成でアクチュエータをロックでき、エンジン駆動中の非操作時に誤動作を防止できるものを提供することである。
(1)上記目的を達成するために、本発明は、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量をそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するポンプ制御手段とを備え、前記複数の圧力補償弁は、前記複数の方向切換弁のうちの特定の方向切換弁に対応して設けられた第1圧力補償弁と、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応して設けられた第2圧力補償弁とを含む油圧駆動装置において、第1及び第2の切換位置を有し、第1位置から第2位置に切り換えられると油圧供給源の圧力を出力する第1ロック切換弁と、前記第1圧力補償弁の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第1ロック切換弁の出力側に接続された第1受圧部とを備え、前記第1ロック切換弁が前記第2位置に切り換えられ、前記第1受圧部に前記油圧供給源の圧力が導かれると前記第1圧力補償弁を全閉にするものとする。
このように第1ロック切換弁を設けかつ第1圧力補償弁に第1ロック切換弁の出力側に接続された第1受圧部を設け、第1ロック切換弁を第2位置に切り換えたときに第1受圧部に油圧供給源の圧力を導き、第1圧力補償弁を全閉にすることにより、特定の方向切換弁が機械切換方式であっても、その特定の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックでき、エンジン駆動中の非操作時に誤動作を防止できる。また、第1受圧部として通常の圧力補償弁に元々備わっているドレン通路の受圧部を利用できるので、簡単な構成でアクチュエータをロックできる。更に、第1圧力補償弁によりアクチュエータに圧油を供給するメイン通路を遮断するので、確実にロックできる。
また、破砕機等のアタッチメントを使用するためアタッチメント用の機械切換方式の方向切換弁を追加する場合でも、対応する圧力補償弁の受圧部に第1ロック切換弁の出力圧を導くことにより、簡単な構成でアタッチメント用のアクチュエータをロックする機能を付加できる。
(2)上記(1)において、好ましくは、前記特定の方向切換弁は機械切換方式であり、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁はパイロット制御圧により駆動されるパイロット切換方式である。
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、上記油圧駆動装置は、パイロット油圧源と、このパイロット油圧源にパイロットラインを介して接続され、前記パイロット油圧源の油圧を基に前記パイロット制御圧を生成し、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁を駆動するパイロットバルブを備えた操作手段と、前記パイロットラインに設置され、第3及び第4の切換位置を有し、第3位置から第4位置に切り換えられると前記パイロットラインを遮断するオペレータ操作の第2ロック切換弁と、この第2ロック切換弁が前記第3位置から第4位置に切り換えられるとそれに連動して前記第1ロック切換弁を前記第1位置から第2位置に切り換える連動切換手段とを更に備える。
これにより第2ロック切換弁を第3位置から第4位置に切り換えるとパイロットラインが遮断されるため、操作手段はパイロット制御圧を生成できなくなり、特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックできる。また、これと同時に、第2ロック切換弁の切り換えに連動して第1ロック切換弁が第1位置から第2位置に切り換えられるため、上記(1)で述べたように特定の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックできる。
(4)上記(3)において、好ましくは、上記油圧駆動装置は、前記第2圧力補償弁の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第1ロック切換弁の出力側に接続された第2受圧部とを更に備える。
これにより特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータに対しては当該方向切換弁と第2圧力補償弁の双方をロックすることでアクチュエータをロックする2重のロック機能が得られ、より確実にアクチュエータをロックできる。
(5)また、上記(3)において、好ましくは、前記連動切換手段は、前記第1ロック切換弁の第1位置作動側の端部に設けられ、前記第2ロック切換弁の出力側で前記パイロットラインに接続される第3受圧部を有する。
これにより第2ロック切換弁が第4位置に切り換えられるとそれに連動して第1ロック切換弁を第2位置に切り換えることができる。
(6)また、上記(1)又は(2)において、好ましくは、上記油圧駆動装置は、パイロット油圧源と、このパイロット油圧源にパイロットラインを介して接続され、前記パイロット油圧源の油圧を基にパイロット制御圧を生成し、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁を駆動するパイロットバルブを備えた操作手段と、前記パイロットラインに設置され、第3、第4、第5の切換位置を有するオペレータ操作の第2ロック切換弁と、前記第1ロック切換弁に設けられ、前記パイロット油圧源の圧力が導かれると前記第1ロック切換弁を前記第2位置から第1位置に切り換える第3受圧部とを備え、前記第2ロック切換弁は、前記第3位置にあるときは前記パイロットラインを前記パイロットバルブ及び第3受圧部の両方に接続し、前記第4位置にあるときは前記パイロットラインと前記パイロットバルブ及び第3受圧部の両方との接続を遮断し、前記第5位置にあるときは前記パイロットラインと前記パイロットバルブの接続を遮断し、前記パイロットラインを前記第3受圧部に接続する。
これにより第2ロック切換弁を第3位置から第4位置に切り換えるとパイロットラインとパイロットバルブとの接続が遮断されるため、操作手段はパイロット制御圧を生成できなくなり、特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックできる。また、これと同時に、パイロットラインと第1ロック切換弁の第3受圧部との接続が遮断されるため、第1ロック切換弁が第1位置から第2位置に切り換えられ、上記(1)で述べたように特定の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックできる。
また、第2ロック切換弁を第5位置に切り換えたときは、パイロットラインとパイロットバルブの接続が遮断されるため、上記のように特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックできる一方、パイロットラインは第1ロック切換弁の第3受圧部に接続されるため、第1ロック切換弁は第1位置をとり、第1圧力補償弁の第1受圧部に油圧供給源の圧力が導かれなくなる。このため、第1圧力補償弁は全閉せずに通常通り動作可能となり、特定の方向切換弁に対応するアクチュエータのみのロックを解除できる。つまり、特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータはロックし、特定の方向切換弁に対応するアクチュエータのみ選択的にロックを解除することができる。
(7)上記(6)において、好ましくは、上記油圧駆動装置は、前記第2圧力補償弁の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第1ロック切換弁の出力側に接続された第2受圧部とを更に備える。
これにより上記(4)で述べたように、特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータに対しては当該方向切換弁と第2圧力補償弁の双方をロックする2重のロック機能が得られる。
(8)更に、上記(1)又は(2)において、好ましくは、上記油圧駆動装置は、パイロット油圧源と、このパイロット油圧源にパイロットラインを介して接続され、前記パイロット油圧源の油圧を基にパイロット制御圧を生成し、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁を駆動するパイロットバルブを備えた操作手段と、前記パイロットラインに設置され、第3及び第4の切換位置を有し、第3位置から第4位置に切り換えられると前記パイロットラインを遮断するオペレータ操作の第2ロック切換弁と、前記第2ロック切換弁が前記第4位置にあるとき、前記第1ロック切換弁を前記第1及び第2位置間で切り換え可能とするロック操作手段とを更に備える。
これによりロック操作手段により第2ロック切換弁を第3位置から第4位置に切り換えるとパイロットラインが遮断されるため、操作手段はパイロット制御圧を生成できなくなり、特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックできる。また、このとき、第1ロック弁を第1位置から第2位置に切り換えると、上記(1)で述べたように特定の方向切換弁に対応するアクチュエータをロックできる。
また、第2ロック切換弁が第4位置にあるときは、ロック操作手段により第1ロック切換弁を第1位置に切り換えると、第1圧力補償弁の第1受圧部に油圧供給源の圧力が導かれなくなる。このため第1圧力補償弁は全閉せずに通常通り動作可能となり、特定の方向切換弁に対応するアクチュエータのみのロックを解除できる。つまり、特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータはロックし、特定の方向切換弁に対応するアクチュエータのみ選択的にロックを解除することができる。
(9)上記(8)において、好ましくは、上記油圧駆動装置は、第6及び第7の切換位置を有し、第6位置から第7位置に切り換えられると油圧供給源の圧力を出力する第3ロック切換弁と、前記第2ロック切換弁が前記第3位置から第4位置に切り換えられるとそれに連動して前記第3ロック切換弁を前記第6位置から第7位置に切り換える連動切換手段と、前記第2圧力補償弁の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第3ロック切換弁の出力側に接続された第2受圧部とを更に備える。
これにより上記(4)で述べたように、特定の方向切換弁以外の方向切換弁に対応するアクチュエータに対しては当該方向切換弁と第2圧力補償弁の双方をロックする2重のロック機能が得られる。
(10)また、上記(8)において、好ましくは、前記第1及び第2ロック切換弁は、操作レバーにより直接切り換えられる機械切換方式であり、前記ロック操作手段は前記操作レバーを有する。
(11)上記(8)において、前記第1及び第2ロック切換弁は、電気信号により切り換えられる電磁切換方式であってもよく、この場合、前記ロック操作手段は前記電気信号を生成するコントローラを有する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態による油圧駆動装置を示すものである。
図1において、本実施の形態の油圧駆動装置は、エンジン1と、油圧源2と、弁装置3と、複数のアクチュエータ4a,4bとを備えている。
油圧源2は、エンジン1により駆動される可変容量型の油圧ポンプ10及び固定容量型のパイロットポンプ11と、油圧ポンプ10の傾転(容量)を制御するLS制御レギュレータ12とを有し、LS制御レギュレータ12は、油圧ポンプ10の吐出圧が複数のアクチュエータ4a,4bの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するLS制御弁12a及びLS制御傾転アクチュエータ12bとを備えている。
LS制御弁12aは、アクチュエータ12bを減圧し油圧ポンプ10の傾転を増やす側の端部に目標LS差圧設定用のバネ12dを有し、アクチュエータ12bを増圧し油圧ポンプ10の傾転を減らす側の端部に受圧部12eを有し、受圧部12eにはLS差圧発生弁34(後述)の出力圧(油圧ポンプ10の吐出圧と最高負荷圧との差圧、つまりLS差圧)がロードセンシング制御信号圧として導かれる。
弁装置3は、クローズドセンタ型の複数の方向切換弁20a,20b、複数の圧力補償弁21a,21b、方向切換弁20a,20bと圧力補償弁21a,21b間に位置するロードチェック弁24a,24b、最高負荷圧検出回路の一部を構成するシャトル弁22と、上記のLS差圧発生弁34を有している。
方向切換弁20a,20bは油圧ポンプ2の吐出ライン7につながる圧油供給ライン8に接続され、油圧ポンプ10からアクチュエータ4a,4bに供給される圧油の流量と方向をそれぞれ制御する。また、方向切換弁20a,20bには、それぞれ、アクチュエータ4a,4bの駆動時にそれらの負荷圧を取り出す負荷ポート23a,23bが設けられ、これら負荷ポート23a,23bに取り出された負荷圧がシャトル弁22の入力ポートにそれぞれ導かれ、シャトル弁22の出力ポートに接続された最高負荷圧ライン35に最高負荷圧が信号圧として検出される。
LS差圧発生弁34は圧油供給ライン8の圧力(油圧ポンプ10の吐出圧)と最高負荷圧ライン35の圧力(最高負荷圧)との差圧を絶対圧として出力する差圧検出弁であり、増圧方向作動側の端部に受圧部34aを有し、減圧方向作動側の端部に受圧部34b,34cを有し、受圧部34aに圧油供給ライン8の圧力が導かれ、受圧部34b,34cにそれぞれ最高負荷圧ライン35の圧力(最高負荷圧)と自己の出力圧が導かれ、これらの圧力のバランスで油圧ポンプ10の吐出圧力を基に圧油供給ライン8の圧力と最高負荷圧ライン35の圧力との差圧(LS差圧)に等しい圧力を生成し、信号圧ライン36に出力する。このLS差圧発生弁34の出力圧は更に信号圧ライン36aを介してLS制御弁12bの受圧部12eに、また信号圧ライン36b,36cを介して圧力補償弁21a,21bの受圧部25a,25bに導かれる。
なお、LS差圧発生弁34によりLS差圧を絶対圧として出力する構成は特開平10−89304号公報に記載の発明に基づいている。
圧力補償弁21a,21bは方向切換弁20a,20bのメータイン絞りの上流側に配置され、それらのメータイン絞り部の前後差圧を同じにするよう制御するものである。この目的のため、圧力補償弁21a,21bは、それぞれ、開方向作動側の端部に上記の受圧部25a,25bともう1つの受圧部26a,26bを有し、閉方向作動側の端部に受圧部27a,27bを有し、受圧部25a,25bにはLS差圧発生弁34の出力圧(LS差圧)が導かれ、受圧部26a,26bに方向切換弁20a,20bの上記負荷ポート23a,23bに取り出されたアクチュエータ4a,4bの負荷圧(方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の下流側の圧力)が導かれ、受圧部27a,27bには方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の上流側の圧力が導かれ、受圧部25a,25bに導かれるLS差圧発生弁34の出力圧(LS差圧)に基づきこの出力圧を目標補償差圧として、方向切換弁20a,20bの前後差圧を当該目標補償差圧に等しくするよう制御する。
このように圧力補償弁21a,21bを構成することにより、複数のアクチュエータ4a,4bを同時に駆動する複合操作時に負荷圧の大小に係わらず方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率で圧油を供給できるようになる。また、複合動作時に、油圧ポンプ10の吐出流量が方向切換弁20a,20bの要求する流量に満たないサチュレーション状態になっても、サチュレーションの程度に応じてLS差圧が低下し、これに伴って圧力補償弁21a,21bの目標補償差圧も小さくなるので、油圧ポンプ10の吐出流量をそれぞれのアクチュエータ4a,4bが要求する流量の比に再分配できる。
また、圧力補償弁21a,21bは閉方向作動側端部にアクチュエータロックのための受圧部28a,28bを有している(後述)。
また、油圧ポンプ10の吐出ライン7には、油圧ポンプ10の吐出圧の上限を規制するメインリリーフ弁30及び油圧ポンプ10の吐出圧と最高負荷圧との差圧をバネ31aが設定する目標LS差圧よりも若干大きい値に制限するアンロード弁31が接続されている。
アクチュエータ4aは例えば走行モータ、或いはバケット以外のフロントアタッチメントのアクチュエータであり、方向切換弁20aは操作レバー40で直接スプールを駆動する機械切換方式である。アクチュエータ4bは例えばアームシリンダであり、方向切換弁20bはスプールの両端に受圧部20b1,20b2を有し、操作レバー装置41からのパイロット制御圧により駆動されるパイロット切換方式である。
操作レバー装置41は操作レバー41aと1対のパイロットバルブ(減圧弁)41b,41cを有し、パイロットバルブ41b,41cの一次側ポートはパイロットポンプ11にパイロットライン42a、パイロットロック切換弁43、パイロットライン42bを介して接続され、二次側ポートはパイロットライン44,45を介して方向切換弁20bの受圧部20b1,20b2に接続されている。パイロットライン42aにはパイロットポンプ11の吐出圧を一定に保つリリーフ弁46が設けられている。操作レバー41aを操作すると、その操作方向に応じてパイロットバルブ41b,41cのいずれかが作動し、パイロットポンプ11の吐出圧を基に操作レバー41aの操作量に応じた圧力をパイロット制御圧として出力する。
パイロットロック切換弁43は、パイロットライン42a,42b間に設置された2方向の開閉弁であり、図示下側の開位置A(ロック解除位置)と図示上側の閉位置B(ロック位置)の2位置に切り換え可能である。パイロットロック切換弁43が図示下側の開位置Aにあるときはパイロットライン42a,42b間を連通し、図示下側の開位置Aから図示上側の閉位置Bに切り換えられるとパイロットライン42a,42b間の連通を遮断する。このパイロットロック切換弁43は通常は図示下側の開位置Aにあり、これによりパイロットライン42bにはパイロットポンプ11の吐出圧が供給され、上記の如く操作レバー装置41は操作レバー41aの操作でパイロット制御圧を生成し、方向切換弁20bを駆動できるようになっている。
また、パイロットロック切換弁43は操作レバー43aで直接スプールを駆動する機械切換方式であり、操作レバー43aを図示しない錠止機構に保持しておくことにより図示下側の開位置Aに保持されており、これによりパイロットライン42bにはパイロットポンプ11の吐出圧が供給され、上記の如く操作レバー装置41は操作レバー41aの操作でパイロット制御圧を生成し、方向切換弁20bを駆動できる。
また、操作レバー43aは、例えば油圧ショベルの運転席の出入口に開閉可能に設けられたゲートロックレバーであり、図示下側の開位置Aはゲートロックレバーを下げた状態(出口をさえぎる状態)に対応し、図示上側の閉位置Bはゲートロックレバーを上げた状態(出口を解放した状態)に対応する。
そして本実施の形態の油圧駆動装置は上記構成に加え、更にアクチュエータロック切換弁50を備えている。アクチュエータロック切換弁50は、パイロットライン51及びドレンライン52とパイロットライン53間に配置された3ポート2位置切換弁であり、図示の左側の位置C(ロック解除位置)と図示右側の位置D(ロック位置)の2位置に切り換え可能である。アクチュエータロック切換弁50が図示の左側の位置Cにあるときはパイロットライン51,53間の連通を遮断し、ドレンライン52とパイロットライン53間を連通し、図示右側の位置Dに切り換えられるとパイロットライン51,53間を連通し、ドレンライン52とパイロットライン53間の連通を遮断する。パイロットライン51は油圧ポンプ10の吐出ライン7に接続され、ドレンライン52はタンク54に接続されている。パイロットライン53はパイロットライン53a,53bに分岐し、それぞれ圧力補償弁21a,21bの閉方向作動側の端部に設けられた受圧部28a,28bに接続されている。
また、アクチュエータロック切換弁50は、図示左側の位置C側の端部に受圧部55を有し、図示右側の位置D側の端部にバネ56を有し、受圧部55はパイロットライン42bに信号圧ライン57を介して接続されている。受圧部55とバネ56は、受圧部55にパイロットポンプ11の吐出圧が供給されるとアクチュエータロック切換弁50を図示左側の位置Cに切り換え、信号圧ライン57の圧力がタンク圧になるとアクチュエータロック切換弁50を図示右側の位置Dに切り換えるよう受圧面積とバネ定数が設定されている。
次に、以上のように構成した本実施の形態の油圧駆動装置の動作を説明する。
パイロットロック切換弁43が図示下側の位置Aにあるときは、パイロットライン42bにパイロットポンプ11の吐出圧が供給されており、操作レバー装置41はパイロット制御圧を出力可能な状態にあり、操作レバー41aを操作すると、その操作方向と操作量に応じて方向切換弁20bが切り換え操作される。
また、アクチュエータロック切換弁50は図示左側の位置Cにあり、圧力補償弁21a,21bの受圧部28a,28bはタンク圧となっている。このため、方向切換弁20a,20bが同時操作されたときは、エンジン1によって駆動される油圧ポンプ10から吐出された圧油は、上記の如くアクチュエータ4a,4bの負荷圧の大小に係わらずかつ油圧ポンプ10の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になっても、方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率で分配されてアクチュエータ4a,4bに供給され、良好な複合操作が可能となる。
パイロットロック切換弁43を図示上側の位置Bに切り換えると、パイロットポンプ11からパイロットライン42bへの圧油の供給は遮断され、操作レバー装置41は操作レバー41aを操作しても操作パイロット圧を出力できなくなる。また、パイロットライン42bの圧力は時間の経過と共に、或いは操作レバー装置41の操作レバー41aを操作すると低下し、アクチュエータロック切換弁50は図示右側の位置Dに切り換えられ、圧力補償弁21a,21bの受圧部28a,28bには油圧ポンプ10の吐出圧が供給される。
ここで、圧力補償弁21aにおいて、受圧部25aに作用するLS差圧発生弁34の出力圧(LS差圧)をPs、受圧部26aに作用するアクチュエータ4aの負荷圧(方向切換弁20aのメータイン絞り部の下流側の圧力)をPl、受圧部27aに作用する方向切換弁20aのメータイン絞り部の上流側の圧力をPi、受圧部28aに作用するアクチュエータロック切換弁50の出力圧をPr、油圧ポンプ10の吐出圧をPpとすると、Pr=Ppであるので、圧力補償弁21aに作用する圧力は開方向作動側の端部で(Ps+Pl)、閉方向作動側の端部で(Pi+Pp)となる。このとき、最高負荷圧をPLmaxとすると、Ps=Pp−PLmax、PLmax≧0より、Ps≦Ppである。また、方向切換弁20aのメータイン絞り部の圧損によりPl<Piなので、圧力補償弁21aのスプールに作用する圧力の関係は、(Ps+Pl)<(Pi+Pp)となる。従って、圧力補償弁21aは全閉するため、アクチュエータ4aには圧油が流入せず、方向切換弁20aを操作してもアクチュエータ4aは駆動しない。つまり、圧力補償弁21aをロックすることでアクチュエータ4aをロックできる。
圧力補償弁21b側も同様であり、圧力補償弁21bは全閉する。従って、アクチュエータ4b側は、上記のように操作レバー装置41がパイロット制御圧を出力できないため、方向切換弁20bが切り換え不能となると共に、万一方向切換弁20bが動いたとしても、圧力補償弁21bは全閉するため、アクチュエータ4bには圧油が流入せず、アクチュエータ4bは駆動しない。つまり、方向切換弁20bと圧力補償弁21bの双方をロックする2重のロック機能によりアクチュエータ4bをロックできる。
また、以上の説明ではPl<Piであるとしたが、機械切換方式の方向切換弁20a側については、アクチュエータ4aが走行モータのように停止時に保持圧が立つ可能性のあるアクチュエータであり、停止時に保持圧が高い場合(例えば傾斜地に停車中で走行モータの保持圧が高い場合)は、誤って操作レバー40を操作し方向切換弁20aを中立位置から切り換えたとき、ロードチェック弁24aにより受圧部26aだけにその保持圧が負荷圧Plとして作用し、Pl>Piとなる可能性がある。このような場合でも、本実施の形態では受圧部28aにロードセンシング制御される油圧ポンプ10の吐出圧が導かれ、Pl+Ps=Ppの関係があるので、(Ps+Pl)<(Pi+Pp)となり、圧力補償弁21aは全閉する。
なお、アクチュエータ4aがフロントアタッチメントのアクチュエータのように常にPl<Piになるアクチュエータの場合は、Ps≦Prであれば(Ps+Pl)<(Pi+Pr)の関係になり、圧力補償弁21aは全閉する。従って、この場合は、アクチュエータロックのため圧力補償弁21aの受圧部28aに導く圧力としては、Ps≦Ppとなるような油圧ポンプ10の吐出圧以外の圧油供給源の圧力を用いてもよい。例えば、LS差圧Psは通常15Kg/cm2程度であり、パイロットポンプ11の吐出圧は50Kg/cm2程度であるので、当該圧力としてパイロットポンプ11の吐出圧を用いることもできる。また、アクチュエータ4b側については、基本的に操作レバー装置41が操作不能となり、方向切換弁20bが中立位置に保持されPl<Piとなるので、パイロットポンプ11の吐出圧等のその他の油圧供給源を用いても問題はない。
以上のように本実施の形態によれば、アクチュエータ4aの方向切換弁20aが機械切換方式であっても、アクチュエータ4aをロックでき、エンジン1の駆動中のアクチュエータ4a,4bの非操作時に誤動作を防止できる。また、圧力補償弁21a,21bの受圧部28a,28bは圧力補償弁に元々備わっているドレン通路の受圧部を利用できるので、アクチュエータロック切換弁50を追加するだけの簡単な構成でアクチュエータ4aをロックできる。更に、アクチュエータ4aに圧油を供給するメイン通路を遮断するので、確実にロックできる。
また、アクチュエータ4bに対しては方向切換弁20bと圧力補償弁21bの双方をロックする2重のロック機能が得られ、より確実にアクチュエータ4bをロックできる。
更に、破砕機等のアタッチメントを使用するためアタッチメント用の機械切換方式の方向切換弁を追加する場合でも、その圧力補償弁にアクチュエータロック切換弁50の出力圧を導くことにより、簡単な構成でアタッチメント用のアクチュエータをロックする機能を付加できる。
また、機械切換方式の方向切換弁20a側のアクチュエータ4aが走行モータのように停止時に保持圧が立ち、Pl>Piとなるよううな場合でも、アクチュエータ4aをロックでき、エンジン1の駆動中のアクチュエータ4a,4bの非操作時に誤動作を防止できる。
本発明の第2の実施の形態を図2により説明する。図中、図1に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。本実施の形態は、機械切換方式の方向切換弁側のアクチュエータがフロントアタッチメントのアクチュエータのように停止時に保持圧が立たず、Pl<Piとなるアクチュエータの場合のものである。
図2において、本実施の形態の油圧駆動装置は、油圧源2Aと弁装置3Aとアクチュエータロック切換弁50Aを有し、これらの構成が第1の実施の形態のものと異なっている。
つまり、油圧源2Aは、LS制御レギュレータ12AのLS制御弁12fの構成が第1の実施の形態のものと異なり、LS制御弁12fは、アクチュエータ12bを減圧し油圧ポンプ10の傾転を増やす側の端部に目標LS差圧設定用のバネ12d及び受圧部12gを有し、アクチュエータ12bを増圧し油圧ポンプ10の傾転を減らす側の端部に受圧部12hを有し、受圧部12gにはシャトル弁22で最高負荷圧ライン35に検出された最高負荷圧が信号圧ライン35aを介して導かれ、受圧部12hには油圧ポンプ10の吐出圧が導かれる。
弁装置3Aは、第1の実施の形態にあったLS差圧発生弁34を備えておらず、また圧力補償弁71a,71bの受圧部に導かれる信号圧力が第1の実施の形態と異なっている。つまり、圧力補償弁71a,71bの開方向作動側の端部の受圧部26a,26bにアクチュエータ4a,4bの負荷圧(方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の下流側の圧力)が導かれ、閉方向作動側の端部の受圧部27a,27bに方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の上流側の圧力が導かれるのは第1の実施の形態と同じであるが、開方向作動側の端部の受圧部75a,75bには油圧ポンプ10の吐出圧が導かれ、閉方向作動側の端部の受圧部78a,78bにはアクチュエータロック切換弁50Aの出力圧が導かれている。
アクチュエータロック切換弁50Aはパイロットライン51とパイロットライン35b,53間に配置された3ポート2位置切換弁であり、図示の左側の位置Eにあるときはパイロットライン51,53間の連通を遮断し、パイロットライン35bとパイロットライン53間を連通し、図示右側の位置Fに切り換えられるとパイロットライン51,53間を連通し、パイロットライン35bとパイロットライン53間の連通を遮断する。パイロットライン35bは最高負荷圧ライン35から分岐した信号圧ラインである。アクチュエータロック切換弁50Aが、図示左側の位置E側の端部に受圧部55を有し、図示右側の位置F側の端部にバネ56を有する点、及び受圧部55がパイロットライン42bに信号圧ライン57を介して接続されている点は、第1の実施の形態と同じである。
以上のように構成した本実施の形態の油圧駆動装置において、パイロットロック切換弁43が図示下側の位置Aにあるときは、パイロットライン42bにパイロットポンプ11の吐出圧が供給されており、操作レバー装置41はパイロット制御圧を出力可能な状態にあり、操作レバー41aを操作すると、その操作方向と操作量に応じて方向切換弁20bが切り換え操作される。
また、アクチュエータロック切換弁50Aは図示左側の位置Eにあり、圧力補償弁71a,71bの受圧部78a,78bには最高負荷圧が導かれている。このため、圧力補償弁71a,71bの受圧部75a,75bに導かれるポンプ吐出圧と受圧部78a,78bに導かれる最高負荷圧との差圧、すなわちLS差圧が目標補償差圧として設定され、方向切換弁20a,20bが同時操作されたときは、エンジン1によって駆動される油圧ポンプ10から吐出された圧油は、第1の実施の形態と同様、アクチュエータ4a,4bの負荷圧の大小に係わらずかつ油圧ポンプ10の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になっても、方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率で分配されてアクチュエータ4a,4bに供給され、良好な複合操作が可能となる。
パイロットロック切換弁43を図示上側の位置Bに切り換えると、パイロットポンプ11からパイロットライン42bへの圧油の供給は遮断され、操作レバー装置41は操作レバー41aを操作しても操作パイロット圧を出力できなくなる。また、パイロットライン42bの圧力は時間の経過と共に、或いは操作レバー装置41の操作レバー41aを操作すると低下し、アクチュエータロック切換弁50Aは図示右側の位置Fに切り換えられる。このため、圧力補償弁71a,71bの受圧部78a,78bには油圧ポンプ10の吐出圧が供給される。
ここで、圧力補償弁71aにおいて、第1の実施の形態と同様、受圧部75a,78aに作用するポンプ吐出圧をPp、受圧部26aに作用するアクチュエータ4aの負荷圧(方向切換弁20aのメータイン絞り部の下流側の圧力)をPl、受圧部27aに作用する方向切換弁20aのメータイン絞り部の上流側の圧力Pi、受圧部78aに作用するアクチュエータロック切換弁50Aの出力圧をPrとすると、Pr=Ppであるので、圧力補償弁71aに作用する圧力は開方向作動側の端部で(Pp+Pl)、閉方向作動側の端部で(Pi+Pp)となる。このとき、方向切換弁20aのメータイン絞り部の圧損によりPl<Piなので、圧力補償弁71aのスプールに作用する圧力の関係は、(Pp+Pl)<(Pi+Pp)となる。従って、圧力補償弁71aは全閉するため、アクチュエータ4aには圧油が流入せず、方向切換弁20aを操作してもアクチュエータ4aは駆動しない。つまり、圧力補償弁71aをロックすることでアクチュエータ4aをロックできる。
圧力補償弁71b側も同様であり、圧力補償弁71bは全閉する。従って、アクチュエータ4b側は、操作レバー装置41がパイロット制御圧を出力できないため、方向切換弁20bが切り換え不能となると共に、万一方向切換弁20bが動いたとしても、圧力補償弁71bは全閉するため、アクチュエータ4bには圧油が流入せず、アクチュエータ4bは駆動しない。つまり、方向切換弁20bと圧力補償弁71bの双方をロックする2重のロック機能によりアクチュエータ4bをロックできる。
従って、本実施の形態によっても、機械切換方式の方向切換弁20a側のアクチュエータ4aがフロントアタッチメントのアクチュエータのように停止時に保持圧が立たず、Pl<Piとなるような油圧駆動装置において、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
本発明の第3の実施の形態を図3により説明する。図中、図1及ぴ図2に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。第1及ぴ第2の実施の形態では、圧力補償弁として方向切換弁のメータイン絞りの上流側に配置されるビフォワーオリフィスタイプを用いたが、本実施の形態は方向切換弁のメータイン絞りの下流側には位置されるアフターオリフィスタイプの圧力補償弁を用いるものである。
図3において、3Bは本実施の形態で用いる弁装置であり、この弁装置3Bは、クローズドセンタ型の複数の方向切換弁80a,80b、複数の圧力補償弁81a,81b、ロードチェック弁24a,24b、シャトル弁22とを有している。
方向切換弁80a,80bは、メータイン絞りを持つ流量制御部82a,82bとその下流側に位置する方向切換部83a,83bとを別々に有し、流量制御部82a,82bと方向切換弁部83a,83bをフィーダ通路84a,84bで接続した構成であり、流量制御部82a,82bの下流側であるフィーダ通路84a,84bに圧力補償弁81a,81bが接続されている。
また、方向切換弁80a,80bには、それぞれ、負荷ポート23a,23bが設けられ、これら負荷ホート23a,23bに取り出された負荷圧の高圧側がシャトル弁22により取り出され、最高負荷圧ライン35に信号圧として検出される。この点は上記の実施の形態と同じである。
圧カ補償弁81a,81bは方向切換弁80a,80bの流量制御部82a,82bの下流側の圧力を共に同じにするよう制御し、流量制御部82a,82bのメータイン絞り部の前後差圧を同じにするよう制御するものであり、この目的のため、圧力補償弁81a,81bは、それぞれ、開方向作動側の端部に受圧部85a,85bを有し、閉方向作動側の端部に受圧部86a,86bを有し、受圧部85a,85bには流量制御部82a,82bの下流側の圧力が導かれ、受圧部86a,86bにアクチュエータロック切換弁50Aの出力圧が導かれている。
アクチュエータロック切換弁50Aの構成は図2に示した第2の実施の形態のものと同じである。
以上のように構成した本実施の形態の油圧駆動装置において、パイロットロック切換弁43が図示下側の位置Aにあり、アクチュエータロック切換弁50Aが図示左側の位置Eにあるときは、圧力補償弁81a,81bの受圧部86a,86bにシャトル弁22で検出された最高負荷圧が導かれ、方向切換弁80a,80bの流量制御部82a,82bの下流側の圧力を共にその最高負荷圧にほぼ等しい同じ圧力になるよう制御し、これにより流量制御部82a,82bのメータイン絞り部の前後差圧を同じになるよう制御する。ここで、その前後差圧はポンプ吐出圧と最高負荷圧との差圧、すなわちLS差圧にほぼ等しいものとなる。従って、方向切換弁80a,80bが同時操作されたときは、エンジン1によって駆動される油圧ボンプ10から吐出された圧油は、第1の実施の形態と同様、アクチュエータ4a,4bの負荷圧の大小に係わらずかつ油圧ボンプ10の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になっても、方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率で分配されてアクチュエータ4a,4bに供給され、良好な複合操作が可能となる。
パイロットロック切換弁43を図示上側の位置Bに切り換え、アクチュエータロック切換弁50Aを図示右側の位置Fに切り換えたときは、圧力補償弁81a,81bの受圧部86a,86bには油圧ポンプ10の吐出圧が導かれる。
ここで、圧力補償弁81aにおいて、上記の実施の形態と同様に、受圧部85aに作用する方向切換弁80aの流量制御部82aの下流側の圧力をPl、受圧部86aに作用するアクチュエータロック切換弁50Aの出力圧をPr、油圧ポンプ10の吐出圧をPpとすると、Pr=Ppであり、方向切換弁80aの流量制御部82aの圧損によりPl<Ppなので、圧力補償弁81aは全閉する。このため、アクチュエータ4aには圧油が流入せず、方向切換弁80aを操作してもアクチュエータ4aは駆動しない。つまり、圧力補償弁81aをロックすることでアクチュエータ4aをロックできる。
圧力補償弁81b側も同様である。
従って、本実施の形態によっても、アフターオリフィスタイプの圧力補償弁81a,81bを用いて第2の実施の形態と同様の効果が得られる。
本発明の第4の実施の形態を図4及ぴ図5により説明する。図中、図1〜図3に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。先の実施の形態ではパイロットロック切換弁43を2方向弁としたが、本実施の形態は3方向弁としたものである。
図4において、43Aは本実施の形態で用いるパイロットロック切換弁であり、このパイロットロック切換弁43Aは2つの切換位置A′,B′を持つ3方向弁であり、図示下側の位置A′にあるときはパイロットライン42a,42b間を連通し、図示上側の位置B′に切り換えられるとパイロットライン42a,42b問の連通を遮断しかつパイロットライン42bをタンク54に連通させる。それ以外の構成は図1に示した実施の形態と同じである。
このように構成した本実施の形態においては、パイロットロック切換弁43Aを図示上側の位置B′に切り換えると、パイロットポンプ11からパイロットライン42bへの圧油の供給は遮断されると共に、パイロットライン42bをタンク54に連通させるので、アクチュエータロック切換弁50は速やかに図示右側の位置Dに切り換えられ、圧力補償弁21a,21bの受圧部28a,28bに油圧ポンプ10の吐出圧が供給されるようになる。従って、本実施の形態によれぱ、図1に示した実施の形態において応答良くアクチュエータをロックすることができる。
図5は図3に示した実施の形態のパイロットロック切換弁を図4の実施の形態と同様に3方向弁43Aとしたものであり、この実施の形態によっても応答良くアクチュエータをロックすることができる。
なお、図示はしないが、図2に示した実施の形態のパイロットロック切換弁を図4の実施の形態と同様に3方向弁43Aとしてもよいことは勿論である。
本発明の第5の実施の形態を図6により説明する。図中、図1に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
今まで述べた実施の形態では、LSシステムで圧力補償弁を備えた油圧駆動装置において、方向切換弁の切換方式に係わらず簡単な構成で全てのアクチュエータをロックでき、エンジン駆動中の非操作時に誤動作を防止できる。しかし、このように全てのアクチュエータをロックできるのは安全である反面、特定のアクチュエータのロックを解除して作業を行いたい場合に、特定のアクチュエータのみのロックを解除できないという不都合がある。
例えば、小型の油圧ショベルにおいては、弁装置に予備アクチュエータポートが設けられている。この予備アクチュエータポートは、通常、油圧ショベルの作業機の先端に取り付けたバケットを破砕機等のフロントアタッチメントに交換した場合に、そのアクチュエータを駆動するのに用いられる。
一方、この予備アクチュエータポートの他の使用形態として、予備アクチュエータポートに外部作業機(例えばハンドブレーカ、ハンドカッター等)の油圧供給配管を接続し、油圧駆動装置を油圧源として用いるケースがある。この場合、通常オペレータは運転席から降りて作業を行う。しかし、先の実施の形態の構成では特定のアクチュエータのみのロックを解除することはできないため、その使用形態で作業を行う場合は全てのアクチュエータのロックを解除せざるを得ず、その他のアクチュエータの誤動作を防止できない。特に、オペレータが運転席に乗っていない状態で全てのアクチュエータのロックを解除すると、万が一誤動作を起こした場合の影響が大きい。
また、一般に、ロック切換弁は運転席の出入口に開閉可能に設けられたゲートロックレバーと連動しており、オペレータが運転席から降りるときはこのゲートロックレバーを上げて降りることで、ロック切換弁を自動的にロック位置に切り換える。このため、オペレータが運転席に乗っていない状態でアクチュエータのロックを解除するためには、オペレータが運転席の外側からゲートロックレバーを下げておかなければならず、運転席の外側から予備アクチュエータに係わる手動切り換え方式の方向切換弁の操作レバーを操作することは困難となり、操作性が低下する。また、万が一誤動作を起こした場合、操作レバーに速やかに到達できず、安全性が低下する。
本実施の形態は、LSシステムで圧力補償弁を備えた油圧駆動装置において、方向切換弁の切換方式に係わらず簡単な構成でアクチュエータをロックでき、エンジン駆動中の非操作時に誤動作を防止できるとともに、必要な場合に特定のアクチュエータのみのロックを選択的に解除できるようにしたものである。
図6において、アクチュエータ4aはバケットをそれ以外の通常のフロントアタッチメント(例えば破砕機)に交換した場合のアクチュエータである。
弁装置3はフロントアタッチメント交換のため予備アクチュエータポート100を備え、この予備アクチュエータポート100は弁装置3内において方向切換弁20aのアクチュエータポートに接続されている。また、予備アクチュエータポート100はアクチュエータ4aの油圧配管の先端に取り付けられた接続プラグ101と接続され、方向切換弁20aをアクチュエータ4aに油圧的に接続している。
方向切換弁20aは機械切換方式であり、アクチュエータ4bは油圧ショベルの例えばアームシリンダであり、方向切換弁20bは操作レバー装置41からのパイロット制御圧により駆動されるパイロット切換方式であり、これら点は第1の実施の形態と同じである。
143は本実施の形態に係わるパイロットロック切換弁である。このパイロットロック切換弁143はパイロットライン42a及びタンクライン102とパイロットライン42b及びパイロットライン57間に配置された4ポート3位置切換弁であり、図示下側のA1位置(ロック解除位置)、図示中央のB1位置(全ロック位置)、図示上側のB2位置(部分ロック位置)の3位置に切り換え可能である。パイロットロック切換弁143がA1位置にあるときはパイロットライン42b,57とタンクライン102間の連通を遮断し、パイロットライン42aとパイロットライン42b,57間を連通し、B1位置にあるときはパイロットライン42aとパイロットライン42b,57間の連通を遮断し、パイロットライン42b,57とタンクライン102間を連通し、B2位置にあるときはパイロットライン42aとパイロットライン57間を連通し、パイロットライン42bとタンクライン102間を連通する。パイロットライン57は第1の実施の形態と異なり、パイロットライン42bには接続されておらず、パイロットロック切換弁143に直接接続されている。タンクライン102はタンク54に接続されている。
パイロットロック切換弁143は操作レバー143aで直接スプールを駆動する機械切換方式でり、この点は第1の実施の形態のパイロットロック切換弁43と同じである。パイロットロック切換弁143は、通常は操作レバー143aを図示しない錠止機構に保持しておくことにより図示下側のA1位置(ロック解除位置)に保持され、上記の如く操作レバー装置41は操作レバー41aの操作でパイロット制御圧を生成し、方向切換弁20bを駆動できる。
また、操作レバー143aは、例えば油圧ショベルの運転席の出入口に開閉可能に設けられたゲートロックレバーであり、A1位置(ロック解除位置)はゲートロックレバーを下げた状態(出口をさえぎる状態)に対応し、B1位置(全ロック位置)及びB2位置(部分ロック位置)はゲートロックレバーを上げた状態(出口を解放した状態)に対応する。また、B1位置(全ロック位置)とB2位置(部分ロック位置)とでは操作レバー143aを上げた場合のレバー角度を異ならせている。
次に、以上のように構成した本実施の形態の油圧駆動装置の動作を説明する。
パイロットロック切換弁143がA1位置(ロック解除位置)にあるとき、パイロットロック切換弁143がB1位置(全ロック位置)に切り換えられるときは、第1の実施の形態でパイロットロック切換弁43を開位置A及び閉位置Bに切り換えたときと同様に動作する。
つまり、パイロットロック切換弁143がA1位置(ロック解除位置)にあるときは、パイロットライン42b,57にパイロットポンプ11の吐出圧が供給されており、操作レバー装置41はパイロット制御圧を出力可能な状態にあり、アクチュエータロック切換弁50はC位置(ロック解除位置)にある。このため、操作レバー41aを操作すると、その操作方向と操作量に応じて方向切換弁20bが切り換え操作され、アクチュエータ4bを駆動できる。また、方向切換弁20a,20bが同時操作されると、油圧ポンプ10から吐出された圧油はサチュレーション状態であっても、方向切換弁20a,20bのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率で分配されてアクチュエータ4a,4bに供給され、良好な複合操作が可能となる。
パイロットロック切換弁143がB1位置(全ロック位置)に切り換えられると、パイロットポンプ11からパイロットライン42b,57への圧油の供給は遮断され、パイロットライン42b,57はタンクライン102に連通するため、パイロットライン42b,57はタンク圧となる。このため、操作レバー装置41は操作レバー41aを操作しても操作パイロット圧を出力できなくなる。また、アクチュエータロック切換弁50はD位置(ロック位置)に切り換えられ、圧力補償弁21a,21bの受圧部28a,28bには油圧ポンプ10の吐出圧が閉弁ロック圧として供給される。
このため、第1の実施の形態で説明したように、圧力補償弁21aは全閉し閉弁位置にロックされるため、アクチュエータ4aには圧油が流入せず、方向切換弁20aを操作してもアクチュエータ4aは駆動しない。つまり、圧力補償弁21aを閉弁位置にロックすることでアクチュエータ4aをロックできる。また、アクチュエータ4b側に対しては、方向切換弁20bと圧力補償弁21bの双方をロックする2重のロック機能によりアクチュエータ4bをロックできる。
一方、予備アクチュエータポート100からアクチュエータ4aの配管を取り外し、代わりに外部作業機(例えばハンドブレーカ、ハンドカッター等)の油圧供給配管を接続し、油圧駆動装置を油圧源として用いる場合は、パイロットロック切換弁143をB2位置(部分ロック位置)に切り換える。この場合は、パイロットライン42aはパイロットライン57に連通し、パイロットポンプ11からパイロットライン57へパイロットポンプ11の吐出圧が供給されるとともに、パイロットライン42bはタンクライン102に連通し、パイロットライン42bはタンク圧となる。
このため、一方において、アクチュエータロック切換弁50はC位置(ロック解除位置)に切り換えられ、圧力補償弁21a,21bの受圧部28a,28bには閉弁ロック圧(油圧ポンプ10の吐出圧)は供給されず、受圧部28a,28bはタンク圧となる。その結果、外部作業機のアクチュエータ側(図示アクチュエータ4a側)では、操作レバー40を操作し方向切換弁20aを中立位置から切り換えると、圧力補償弁21aは通常通り開弁し、外部作業機のアクチュエータには方向切換弁20aのメータイン絞り部の開口面積に応じた流量が供給され、操作レバー40の操作による外部作業機のアクチュエータの駆動が可能となり、外部作業機を操作できる。
また一方、アクチュエータ4b側では、上記のようにパイロットライン42bがタンク圧となるため、操作レバー装置41は操作レバー41aを操作してもパイロット制御圧を出力できず、方向切換弁20bは切り換え不能となり、アクチュエータ4bをロックできる。
以上のように本実施の形態によれば、アクチュエータ4aの方向切換弁20aが機械切換方式であっても、アクチュエータ4aを含め全てのアクチュエータ4a,4bをロックできるなど、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
また、パイロットロック切換弁143をB2位置(部分ロック位置)に切り換えると、アクチュエータ4bはロックし、方向切換弁20a側のアクチュエータのみ選択的にロックを解除できる。このため、予備アクチュエータポート100からアクチュエータ4aの配管を取り外し、代わりに外部作業機(例えばハンドブレーカ、ハンドカッター等)の油圧供給配管を接続し、油圧駆動装置を油圧源として用いて作業を行う場合は、パイロットロック切換弁143を図示上側の位置B2に切り換えることによりアクチュエータ4bを誤動作させることなく作業を行える。このため、オペレータは運転席から降りて安全に作業を行うことができる。
本発明の第6の実施の形態を図7により説明する。図中、図1及び図6に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。本実施の形態は、パイロットロック切換弁とは別にロック切換弁を設け、機械切換方式の方向切換弁側のアクチュエータを個別にロックできるようにしたものである。
図7において、本実施の形態の油圧駆動装置は、図1に示した実施の形態におけるパイロットロック切換弁43の代わりにパイロットロック切換弁43とアクチュエータロック切換弁110の2つの切換弁を備えている。また、アクチュエータロック切換弁50の出力側のパイロットライン53は圧力補償弁21bの閉方向作動側端部に設けられた受圧部28bのみに接続され、圧力補償弁21aの閉方向作動側端部に設けられた受圧部28aにはパイロットライン113が接続され、このパイロットライン113はアクチュエータロック切換弁110の出力側に接続されている。
パイロットロック切換弁43は図1に示した第1の実施の形態のものと同じであり、アクチュエータロック切換弁50の受圧部55cに対するパイロットライン57はパイロットライン42bに接続されている。
アクチュエータロック切換弁110は、パイロットライン51から分岐したパイロットライン111及びドレンライン52から分岐したドレンライン112とパイロットライン113との間に配置された、アクチュエータロック切換弁50と同様な3ポート2位置切換弁であり、図示の左側のG位置(ロック解除位置)と図示右側のH位置(ロック位置)の2位置に切り換え可能である。アクチュエータロック切換弁110がG位置にあるときはパイロットライン111,113間の連通を遮断し、パイロットライン113とドレンライン112間を連通し、H位置に切り換えられるとパイロットライン111,113間を連通し、パイロットライン113とドレンライン112間の連通を遮断する。
アクチュエータロック切換弁110、操作レバー110aで直接スプールを駆動する機械切換方式であり、通常は操作レバー110aを図示しない錠止機構に保持しておくことによりG位置(ロック解除位置)に保持されており、これにより圧力補償弁21aの受圧部28aはタンク圧となっており、圧力補償弁21aは閉弁位置にロックされることなく動作可能となる。
操作レバー110aは、パイロットロック切換弁43の操作レバー(ゲートロックレバー)43aと独立していてもよいが、好ましくは、操作レバー43aと連動可能となっている。この場合、例えば、操作レバー(ゲートロックレバー)43aを下げ、パイロットロック切換弁43をA位置(ロック解除位置)にしたときアクチュエータロック切換弁110もG位置(ロック解除位置)にあり、操作レバー(ゲートロックレバー)43aを上げパイロットロック切換弁43をB位置(ロック位置)に切り換えると、アクチュエータロック切換弁110もH位置(ロック位置)に切り換えられ、操作レバー(ゲートロックレバー)43aを更に上げると、パイロットロック切換弁43をB位置(ロック位置)に保持したままアクチュエータロック切換弁110をG位置(ロック解除位置)に切り換えるようにする。
以上のように構成した本実施の形態においては、パイロットロック切換弁43及びアクチュエータロック切換弁110がそれぞれA位置、G位置のロック解除位置にあるときは、上述したように操作レバー装置41はパイロット制御圧を出力可能な状態にあり、かつ圧力補償弁21a,21bは閉弁位置にロックされておらず、操作レバー40,41aの操作方向と操作量に応じてアクチュエータ4a,4bを駆動することができる。
パイロットロック切換弁43及びアクチュエータロック切換弁110をそれぞれB位置、H位置のロック位置に切り換えると、操作レバー装置41はパイロット制御圧を出力不能となり、方向切換弁20bが切り換え不能となるとともに、圧力補償弁21a,21bの受圧部28a,28bに油圧ポンプ10の吐出圧が閉弁ロック圧として供給され、圧力補償弁21a,21bは閉弁位置にロックされる。このため、アクチュエータ4a側では圧力補償弁21aを閉弁位置にロックすることでアクチュエータ4aをロックでき、アクチュエータ4b側では、方向切換弁20bを操作不能としかつ圧力補償弁21bを閉弁位置にロックする2重のロック機能によりアクチュエータ4bをロックできる。
パイロットロック切換弁43をB位置(ロック位置)に切り換え、アクチュエータロック切換弁110をG位置(ロック解除位置)のままとした場合は、アクチュエータ4a側では圧力補償弁21aは閉弁位置にロックされないため、機械切換方式の方向切換弁20aの操作レバー40を操作し方向切換弁20aを操作することによりアクチュエータ4aは駆動でき、アクチュエータ4b側では、上記の通り、方向切換弁20bを操作不能としかつ圧力補償弁21bを閉弁位置にロックする2重のロック機能によりアクチュエータ4bをロックできる。
したがって、本実施の形態においても、LSシステムで圧力補償弁21a,21bを備えた油圧駆動装置において、機械切換方式の方向切換弁20aを含む場合でも、簡単な構成で全てのアクチュエータ4a,4bをロックでき、エンジン駆動中の非操作時に誤動作を防止できるとともに、必要な場合に特定のアクチュエータ4aのみのロックを選択的に解除でき、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、図7に示した第6の実施の形態ではパイロットロック切換弁43を2ポート2位置弁としたが、図4及び図5に示した第4の実施の形態と同様、3ポート2位置弁43Aとしてもよいことは勿論である。この場合、前述したように、応答良くアクチュエータをロックすることができる。
本発明の第7の実施の形態を図8及び図9により説明する。図中、図1、図6及び図7に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。本実施の形態は、第6の実施の形態におけるパイロットロック切換弁及びアクチュエータロック切換弁を電磁切換方式としたものである。
図8において、本実施の形態の油圧駆動装置は、図7に示した実施の形態と同様、図6に示した実施の形態におけるパイロットロック切換弁143の代わりにパイロットロック切換弁43Dとアクチュエータロック切換弁110Dの2つの切換弁を備えている。
パイロットロック切換弁43Dとアクチュエータロック切換弁110Dはそれぞれソレノイド切換部150,151を有する電磁切換方式であり、ソレノイド切換部150,151にはコントローラ152から電気信号が与えられる。また、パイロットロック切換弁43Dとアクチュエータロック切換弁110Dの切り換えのためオペレータが操作するスイッチSW1,SW2が設けられ、スイッチSW1,SW2の信号がコントローラ152に入力される。スイッチSW1は全てのアクチュエータ4a,4bのロック/ロック解除を切り換える全ロック解除スイッチであり、スイッチSW2は特定のアクチュエータ、つまりアクチュエータ4aのロック/ロック解除を切り換える部分ロック解除スイッチである。
コントローラ152はスイッチSW1,SW2の信号に応じて所定の演算処理を行い、その演算結果に基づいてソレノイド切換部150,151に電気信号を出力する。
図9にコントローラ152の演算処理内容を示す。パイロットロック切換弁43D及びアクチュエータロック切換弁110Dの切り換え位置は第6の実施の形態におけるパイロットロック切換弁43及びアクチュエータロック切換弁110の切り換え位置と同じであり、パイロットロック切換弁43D及びアクチュエータロック切換弁110DはそれぞれA位置及びG位置がロック解除位置、B位置及びH位置がロック位置である。
全ロック解除スイッチSW1がONになっている場合は、部分ロック解除スイッチSW2の状態に係わらず、パイロットロック切換弁43D及びアクチュエータロック切換弁110Dの両方をA位置、G位置のロック解除位置とし、全てのアクチュエータのロックを解除する。全ロック解除スイッチSW1がOFFになっている場合は、パイロットロック切換弁43DをB位置、つまりロック位置とし、アクチュエータロック切換弁110Dは部分ロック解除スイッチSW2の位置に応じて次のように切り換える。
以上のように本実施の形態においても、全ロック解除スイッチSW1をONにすると、全てのアクチュエータのロックが解除され、操作レバー40,41aの操作方向と操作量に応じてアクチュエータ4a,4bを駆動することができる。
全ロック解除スイッチSW1をOFFにし、部分ロック解除スイッチSW2もOFFにすると、パイロットロック切換弁43D及びアクチュエータロック切換弁110Dは共にB位置、H位置のロック位置となり、アクチュエータ4a側では圧力補償弁21aを閉弁位置にロックすることでアクチュエータ4aをロックでき、アクチュエータ4b側では、方向切換弁20bを操作不能としかつ圧力補償弁21bを閉弁位置にロックする2重のロック機能によりアクチュエータ4bをロックできる。
全ロック解除スイッチSW1をOFFにし、部分ロック解除スイッチSW2をONにすると、パイロットロック切換弁43DはB位置のロック位置となり、アクチュエータロック切換弁110DはG位置のロック解除位置となり、アクチュエータ4a側では圧力補償弁21aは閉弁位置にロックされないため、機械切換方式の方向切換弁20aの操作レバー40を操作し方向切換弁20aを操作することによりアクチュエータ4aは駆動でき、アクチュエータ4b側では、上記の通り2重のロック機能によりアクチュエータ4bをロックできる。
したがって、本実施の形態においても、LSシステムで圧力補償弁21a,21bを備えた油圧駆動装置において、機械切換方式の方向切換弁20aを含む場合でも、簡単な構成で全てのアクチュエータ4a,4bをロックでき、エンジン駆動中の非操作時に誤動作を防止できるとともに、必要な場合に特定のアクチュエータ4aのみのロックを選択的に解除でき、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施の形態においても、電磁切換方式のパイロットロック切換弁43Dは2ポート2位置弁としたが、図4及び図5に示した第4の実施の形態と同様、3ポート2位置弁43Aとしてもよいことは勿論である。
本発明の第8の実施の形態を図10により説明する。図中、図1、図2及び図6に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。本実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対する図2に示した第2の実施の形態の変更と同様の変更を図6に示した第5の実施の形態に行うものである。
つまり、図10において、本実施の形態の油圧駆動装置は、油圧源2Aと弁装置3Aとアクチュエータロック切換弁50Aを有し、これらの構成が図6に示した第5の実施の形態のものと異なっている。油圧源2A、弁装置3A、アクチュエータロック切換弁50Aは図2に示した第2の実施の形態のものと同じである。
本実施の形態によれば、機械切換方式の方向切換弁20a側のアクチュエータ4aが停止時に保持圧が立たず、Pl<Piとなるような油圧駆動装置において、第5の実施の形態と同様の効果が得られる。
本発明の第9の実施の形態を図11により説明する。図中、図1、図3及び図6に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。第5〜第8の実施の形態では、圧力補償弁として方向切換弁のメータイン絞りの上流側に配置されるビフォワーオリフィスタイプを用いたが、本実施の形態は方向切換弁のメータイン絞りの下流側に配置されるアフターオリフィスタイプの圧力補償弁を用いるものである。
図11において、本実施の形態に係わる油圧駆動装置は弁装置3Bを有し、この構成が図10にし目下第8の実施の形態と異なっている。弁装置3Bは図3に示した第3の実施の形態のものと同じであり、クローズドセンタ型の複数の方向切換弁80a,80b、複数の圧力補償弁81a,81b、ロードチェック弁24a,24b、シャトル弁22とを有している。圧カ補償弁81a,81bは方向切換弁80a,80bのメータイン絞りの下流側に配置されるアフターオリフィスタイプの圧力補償弁である。
本実施の形態によれば、アフターオリフィスタイプの圧力補償弁81a,81bを用いて第5及び第8の実施の形態と同様の効果が得られる。
なお、図11は図10に示す実施の形態でビフォワーオリフィスタイプの圧力補償弁をアフターオリフィスタイプの圧力補償弁に変更したものであるが、図6、図7及び図8に示す実施の形態でも同様にアフターオリフィスタイプの圧力補償弁に変更できるものである。
また、以上の実施の形態では、アクチュエータ4b側は方向切換弁20bによるロック(パイロットロック)と圧力補償弁21bによるロックの二重ロックとしたが、それら一方のみのロックであってもよい。
また、機械切換方式の方向切換弁20aに係わるアクチュエータ4a及びそれ以外のアクチュエータ4bをそれぞれ1個づつとした場合について説明したが、これらはそれぞれ複数個づつあってもよいことは勿論であり、その場合は、それに応じてそれぞれの方向切換弁及び圧力補償弁も複数個あり、アクチュエータ4a側の複数のアクチュエータは圧力補償弁でロックし、アクチュエータ4b側の複数のアクチュエータは方向切換弁(パイロット圧)かつ/又は圧力補償弁でロックすればよい。
産業上の利用可能性
本発明によれば、アクチュエータの方向切換弁が機械切換方式であっても、アクチュエータをロックでき、エンジン駆動中の非操作時に誤動作を防止できる。また、圧力補償弁に元々備わっているドレン通路の受圧部を利用できるので、簡単な構成でアクチュエータをロックできる。更に、アクチュエータに圧油を供給するメイン通路を遮断するので、確実にロックできる。
また、破砕機等のアタッチメントを使用するためアタッチメント用の機械切換方式の方向切換弁を追加する場合でも、その圧力補償弁に第1ロック切換弁の出力圧を導くことにより、簡単な構成でアタッチメント用のアクチュエータをロックすることができる。
また、本発明によれば、方向切換弁がパイロット駆動方式のアクチュエータに対しては方向切換弁と圧力補償弁の双方をロックする2重のロック機能が得られ、より確実にアクチュエータをロックできる。
また、本発明によれば、必要な場合に特定のアクチュエータのみのロックを選択的に解除することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の第1の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図2は、本発明の第2の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図3は、本発明の第3の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図4は、本発明の第4の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図5は、本発明の第4の実施の形態の他の例による油圧駆動装置を示す図である。
図6は、本発明の第5の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図7は、本発明の第6の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図8は、本発明の第7の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図9は、図8に示した第7の実施の形態による油圧駆動装置で用いるコントローラの演算処理内容を示す図である。
図10は、本発明の第8の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
図11は、本発明の第9の実施の形態による油圧駆動装置を示す図である。
Claims (11)
- 可変容量型の油圧ポンプ(10)と、この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータ(4a.4b)と、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量をそれぞれ制御する複数の方向切換弁(20a,20b)と、前記複数の方向切換弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁(21a,21b)と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するポンプ制御手段(12)とを備え、前記複数の圧力補償弁は、前記複数の方向切換弁のうちの特定の方向切換弁(20a)に対応して設けられた第1圧力補償弁(21a)と、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁(20b)に対応して設けられた第2圧力補償弁(21b)とを含む油圧駆動装置において、
第1及び第2の切換位置(C,D;E,F;G,H)を有し、第1位置から第2位置に切り換えられると油圧供給源の圧力を出力する第1ロック切換弁(50;50A;110;110D)と、
前記第1圧力補償弁(21a)の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第1ロック切換弁の出力側に接続された第1受圧部(28a)とを備え、
前記第1ロック切換弁が前記第2位置に切り換えられ、前記第1受圧部に前記油圧供給源の圧力が導かれると前記第1圧力補償弁を全閉にすることを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1記載の油圧駆動装置において、前記特定の方向切換弁(20a)は機械切換方式であり、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁(20b)はパイロット制御圧により駆動されるパイロット切換方式であることを特徴とする油圧駆動装置。
- 請求項1又は2記載の油圧駆動装置において、
パイロット油圧源(11)と、
このパイロット油圧源にパイロットライン(42a,42b)を介して接続され、前記パイロット油圧源の油圧を基に前記パイロット制御圧を生成し、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁(20b)を駆動するパイロットバルブ(41b,41c)を備えた操作手段(41)と、
前記パイロットラインに設置され、第3及び第4の切換位置(A,B;A',B';A1,B1)を有し、第3位置から第4位置に切り換えられると前記パイロットラインを遮断するオペレータ操作の第2ロック切換弁(43;43A;143)と、
この第2ロック切換弁が前記第3位置から第4位置に切り換えられるとそれに連動して前記第1ロック切換弁(50:50A)を前記第1位置から第2位置に切り換える連動切換手段(55,57)とを更に備えることを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項3記載の油圧駆動装置において、
前記第2圧力補償弁(21b)の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第1ロック切換弁(50,50A)の出力側に接続された第2受圧部(28b)とを更に備えることを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項3記載の油圧駆動装置において、
前記連動切換手段は、前記第1ロック切換弁(50,50A)の第1位置作動側の端部に設けられ、前記第2ロック切換弁(43;43A)の出力側で前記パイロットライン(42b)に接続される第3受圧部(55)を有することを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1又は2記載の油圧駆動装置において、
パイロット油圧源(11)と、
このパイロット油圧源にパイロットライン(42a,42b)を介して接続され、前記パイロット油圧源の油圧を基にパイロット制御圧を生成し、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁(20b)を駆動するパイロットバルブ(41b,41c)を備えた操作手段(41)と、
前記パイロットラインに設置され、第3、第4、第5の切換位置(A1,B1,B2)を有するオペレータ操作の第2ロック切換弁(143)と、
前記第1ロック切換弁に設けられ、前記パイロット油圧源の圧力が導かれると前記第1ロック切換弁を前記第2位置から第1位置に切り換える第3受圧部(55)とを備え、
前記第2ロック切換弁は、前記第3位置にあるときは前記パイロットラインを前記パイロットバルブ及び第3受圧部の両方に接続し、前記第4位置にあるときは前記パイロットラインと前記パイロットバルブ及び第3受圧部の両方との接続を遮断し、前記第5位置にあるときは前記パイロットラインと前記パイロットバルブの接続を遮断し、前記パイロットラインを前記第3受圧部に接続することを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項6記載の油圧駆動装置において、
前記第2圧力補償弁(21b)の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第1ロック切換弁(50;50A)の出力側に接続された第2受圧部(28b)とを更に備えることを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1又は2記載の油圧駆動装置において、
パイロット油圧源(11)と、
このパイロット油圧源にパイロットライン(42a,42b)を介して接続され、前記パイロット油圧源の油圧を基にパイロット制御圧を生成し、前記特定の方向切換弁以外の方向切換弁(20b)を駆動するパイロットバルブ(41b,41c)を備えた操作手段(41)と、
前記パイロットラインに設置され、第3及び第4の切換位置(A,B)を有し、第3位置から第4位置に切り換えられると前記パイロットラインを遮断するオペレータ操作の第2ロック切換弁(43;43D)と、
前記第2ロック切換弁が前記第4位置にあるとき、前記第1ロック切換弁を前記第1及び第2位置間で切り換え可能とするロック操作手段(43a,110a;150,151,152)とを更に備えることを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項8記載の油圧駆動装置において、
第6及び第7の切換位置(C,D)を有し、第6位置から第7位置に切り換えられると油圧供給源の圧力を出力する第3ロック切換弁(50)と、
前記第2ロック切換弁(43,43D)が前記第3位置から第4位置に切り換えられるとそれに連動して前記第3ロック切換弁を前記第6位置から第7位置に切り換える連動切換手段(55,57)と、
前記第2圧力補償弁(21b)の閉方向作動側の端部に設けられ、前記第3ロック切換弁の出力側に接続された第2受圧部(28b)とを更に備えることを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項8記載の油圧駆動装置において、
前記第1及び第2ロック切換弁(110,43)は、操作レバー(110a,43a)により直接切り換えられる機械切換方式であり、前記ロック操作手段は前記操作レバー(110a,43a)を有することを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項8記載の油圧駆動装置において、
前記第1及び第2ロック切換弁(110D,43D)は、電気信号により切り換えられる電磁切換方式であり、前記ロック操作手段は前記電気信号を生成するコントローラ(152)を有することを特徴とする油圧駆動装置。
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