JP5985276B2 - 建設機械の油圧回路及びその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の油圧回路及びその制御装置に関する。

建設機械には、油圧ポンプから吐出された圧油の一部（例えば余剰分）を作動油タンクに戻す制御（ブリードオフ制御）を行うものがある。ブリードオフ制御を行うために、建設機械では、圧油を戻すための隙間（例えば図７のブリード開口Ｓｂｏ）を方向制御弁のスプールに備えるものがある。建設機械は、このブリード開口の開口面積を変化させることによって、ブリードオフ制御を行う（例えば、特許文献１）。

特開平１１−２５７３０２号公報

油圧アクチュエータに供給する圧油（作動油）の量は作業目的に応じて異なるため、複数の油圧ポンプを備える建設機械では、合流回路を用いて油圧ポンプから吐出した圧油を合流させることによって、油圧アクチュエータに供給する圧油の量を確保するものがある。

しかしながら、特許文献１に開示されている技術に合流回路を追加した場合では、例えば図６に示すように、カット弁Ｖｃｔ及び出力ポートＰｏｕｔを設けて圧油を流出させ、入力ポートＰｉｎを更に設けて圧油を流入（合流）させる必要がある。このため、油圧回路の通路（例えば出力ポートＰｏｕｔと入力ポートＰｉｎとを連通する外部通路）が複雑になり、圧油の圧力損失が増加する場合があった。また、特許文献１に開示されている技術に合流回路を追加した場合で、双方向に圧油を合流させることを可能にするために、もう１組のカット弁Ｖｃｔ及び出力ポートＰｏｕｔ等を設ける必要があった。すなわち、特許文献１に開示されている技術に合流回路を追加した場合では、カット弁Ｖｃｔ及び出力ポートＰｏｕｔ等により、建設機械の油圧回路が大型化する場合があった。

本発明は、このような事情の下に為され、複数の油圧ポンプから吐出される圧油が夫々供給される複数のセンターバイパス通路を有し、センターバイパス通路に供給された圧油を合流させる合流回路を備え、合流させる圧油の流入方向を制御することができる建設機械の油圧回路又はその制御装置を提供することを課題とする。

本発明の一の態様によれば、複数の油圧ポンプから吐出された圧油が夫々供給される複数のセンターバイパス通路を備える建設機械の油圧回路であって、前記センターバイパス通路にタンデムに配置された複数の方向制御弁からなる方向制御弁グループと、前記方向制御弁グループの下流の該センターバイパス通路に配置されたブリードオフ弁と、複数の前記センターバイパス通路の一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に合流させる合流回路とを有し、前記方向制御弁は、該方向制御弁に供給された圧油を前記センターバイパス通路に流出する第１の内部通路と、該方向制御弁に供給された圧油を前記建設機械の油圧アクチュエータに供給する第２の内部通路とを備え、前記第１の内部通路は、前記油圧ポンプから吐出された圧油を該方向制御弁に対して下流の該センターバイパス通路に流出させることにより、該センターバイパス通路と該第１の内部通路とによってパラレル通路を形成し、前記ブリードオフ弁は、該ブリードオフ弁の開口面積を変化させることによって、前記パラレル通路を介して供給される圧油をブリードオフ制御し、前記合流回路は、合流させる圧油の流入方向を制御する合流方向制御弁を備える、ことを特徴とする建設機械の油圧回路が提供される。また、前記第１の内部通路は、前記方向制御弁のスプール位置に関わらず略同一の通路面積を有し、該通路面積に対応する前記パラレル通路を形成し、前記方向制御弁グループは、前記パラレル通路のみから圧油の供給を受ける、ことを特徴とする、建設機械の油圧回路が提供される。

また、本発明の他の態様によれば、複数の油圧ポンプから吐出された圧油が夫々供給される複数のセンターバイパス通路を備える建設機械の油圧回路であって、前記センターバイパス通路にタンデムに配置された複数の方向制御弁からなる方向制御弁グループと、前記方向制御弁グループの下流の該センターバイパス通路に配置されたブリードオフ弁と、複数の前記センターバイパス通路の一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に合流させる合流回路とを有し、前記方向制御弁は、該方向制御弁に供給された圧油を前記センターバイパス通路に流出する第１の内部通路と、該方向制御弁に供給された圧油を前記建設機械の油圧アクチュエータに供給する第２の内部通路とを備え、前記第１の内部通路は、前記油圧ポンプから吐出された圧油を該方向制御弁に対して下流の該センターバイパス通路に流出させることにより、該センターバイパス通路と該第１の内部通路とによってパラレル通路を形成し、前記ブリードオフ弁は、該ブリードオフ弁の開口面積を変化させることによって、前記パラレル通路を介して供給される圧油をブリードオフ制御し、前記合流回路は、合流させる圧油の流入方向を制御する合流方向制御弁を備える、ことを特徴とする建設機械の油圧回路であって、複数の前記油圧ポンプは、２つの油圧ポンプであり、複数の前記センターバイパス通路は、２つのセンターバイパス通路であり、前記合流方向制御弁は、前記流入方向を切り換えることによって、前記２つのセンターバイパス通路に夫々供給された圧油のいずれか一方の圧油を他方の圧油が供給されたセンターバイパス通路に供給する、ことを特徴とする、建設機械の油圧回路が提供される。また、前記合流回路は、前記流入方向に対応する逆止弁を更に有し、前記逆止弁は、前記流入方向に対して逆方向の圧油の流れを防止する、ことを特徴とする、建設機械の油圧回路が提供される。

更に、本発明のその他の態様によれば、複数の油圧ポンプから吐出された圧油が夫々供給される複数のセンターバイパス通路を備える建設機械の油圧回路の制御装置であって、前記センターバイパス通路にタンデムに配置された複数の方向制御弁からなる方向制御弁グループと、前記方向制御弁グループの下流の該センターバイパス通路に配置されたブリードオフ弁と、複数の前記センターバイパス通路の一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に合流させる合流回路とを有し、前記方向制御弁は、該方向制御弁に供給された圧油を前記センターバイパス通路に流出する第１の内部通路と、該方向制御弁に供給された圧油を前記建設機械の油圧アクチュエータに供給する第２の内部通路とを備え、前記第１の内部通路は、前記油圧ポンプから吐出された圧油を該方向制御弁に対して下流の該センターバイパス通路に流出させることにより、該センターバイパス通路と該第１の内部通路とによってパラレル通路を形成し、前記ブリードオフ弁は、該ブリードオフ弁の開口面積を変化させることによって、前記パラレル通路を介して供給される圧油をブリードオフ制御し、前記合流回路は、合流させる圧油の流入方向を制御する合流方向制御弁を備える、ことを特徴とする建設機械の油圧回路を制御する建設機械の油圧回路の制御装置が提供される。また、前記建設機械に入力された操作情報に応じて、前記流入方向を変更する、ことを特徴とする、建設機械の油圧回路の制御装置が提供される。また、前記合流回路を用いて圧油を合流させる場合に、前記ブリードオフ弁の前記開口面積を減少させる、ことを特徴とする、建設機械の油圧回路の制御装置が提供される。更に、前記合流回路を用いて圧油を合流させることによって、合流した圧油が供給される前記方向制御弁に対応する油圧アクチュエータの操作を優先する、ことを特徴とする、建設機械の油圧回路の制御装置が提供される。

本発明に係る建設機械の油圧回路又はその制御装置によれば、合流回路及び合流方向制御弁を用いて、合流させる圧油の流入方向を制御することができる。

本発明の実施形態に係る建設機械の一例を説明する概略外観図である。 本発明の実施形態に係る建設機械の油圧回路の一例を説明する油圧回路図である。 本発明の実施形態に係る建設機械の油圧回路の方向制御弁の一例を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る建設機械の油圧回路の方向制御弁の断面（図３（ａ）のＡＡ断面）の一例を説明する概略断面図である。 本発明の実施形態に係る建設機械の油圧回路の合流方向制御弁の一例を説明する合流回路図である。 建設機械の油圧回路のその他の例を説明する油圧回路図である。 建設機械の油圧回路のその他の例の方向制御弁を説明する説明図である。 油圧回路の方向制御弁のその他の例の断面（図７（ａ）のＢＢ断面）の一例を説明する概略断面図である。

添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

以後に、本発明の実施形態に係る油圧回路２０及び制御装置３０を備える建設機械１００を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施形態以外でも、複数のセンターバイパス通路（センターバイパスライン）を備える建設機械であって、カット弁（ブリードオフ弁、流量制御弁など）を用いて圧油の一部をタンクに還流（ブリードオフ制御）するもので、複数のセンターバイパス通路の一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に供給する（合流させる）ものあれば、いずれのものにも用いることができる。また、本発明を用いることができる建設機械には、油圧ショベル、クレーン車、ブルドーザ、ホイールローダ及びダンプトラック、並びに、杭打ち機、杭抜き機、ウォータージェット、泥排水処理設備、グラウトミキサ、深礎工用機械及びせん孔機械などが含まれる。

（建設機械の構成）
本発明を用いることができる建設機械１００の概略構成を、図１を用いて説明する。ここで、建設機械とは、本実施形態では、油圧アクチュエータを用いて、所望の作業を実施する機械である。

図１に示すように、建設機械１００は、油圧アクチュエータとして、上部旋回体１０Ｕｐに基端部を軸支されたブーム１１と、ブーム１１の先端に軸支されたアーム１２と、アーム１２の先端に軸支されたバケット１３とを備える。

建設機械１００は、ブーム１１のブームシリンダ１１ｃに作動油（圧油）を供給することによって、ブームシリンダ１１ｃを長手方向に伸縮する。このとき、ブーム１１は、ブームシリンダ１１ｃの伸縮によって、上下方向に駆動される。また、建設機械１００は、オペレータ（運転者、作業者）の操作レバーの操作量（及び操作方向）に応じて制御されるブーム用方向制御弁（例えば後述する図２のＶｂ１及びＶｂ２）によって、ブームシリンダ１１ｃに供給される作動油を制御する。この結果、建設機械１００は、オペレータの操作レバーの操作量等に応じて、所望の作業を実施する。

また、建設機械１００は、ブーム１１の場合と同様に、アームシリンダ１２ｃ及びバケットシリンダ１３ｃの伸縮によって、アーム１２及びバケット１３を駆動する。建設機械１００は、ブームシリンダ１１ｃの場合と同様に、アーム用方向制御弁（例えば図２のＶａ１及びＶａ２）及びバケット用方向制御弁（例えば図２のＶｂｋ）によって、アームシリンダ１２ｃ及びバケットシリンダ１３ｃに供給される作動油を制御する。

更に、建設機械１００は、車輪及び旋回装置等（例えば下部走行体１０Ｄｗ）を用いて、建設機械１００本体の走行（前後左右の移動）及び回転（旋回など）を行う。建設機械１００は、例えば走行用の方向制御弁など（例えば図２のＶｔ１、Ｖｔ２及びＶｓｔ）を用いて、オペレータの操作レバーの操作量などに応じて、建設機械１００の走行などを実施する。

本発明を用いることができる建設機械１００は、油圧ポンプから油圧アクチュエータに作動油（圧油）を供給する油圧回路（後述）２０と、建設機械１００の各構成の動作を制御する制御装置（後述）３０と、を更に備える。

以下に、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０及び制御装置３０を具体的に説明する。

（建設機械の油圧回路）
本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０を、図２を用いて説明する。ここで、図２に記載した実線は、油路（圧油の通路）を示す。また、／／を付加している実線は、電気制御系を示す。

なお、本発明を適用することができる油圧回路は、図２に示すものに限定されない。すなわち、複数のセンターバイパス通路を備え、複数の方向制御弁（方向制御弁グループ）の下流側のセンターバイパス通路にカット弁（ブリードオフ弁）を配置している油圧回路であれば、いずれの油圧回路にも本発明を適用することができる。また、図２に示す油圧回路２０は２個の油圧ポンプを備えるが、本発明を適用することができる油圧回路は２個の油圧ポンプを備えるものに限定されない。すなわち、３個以上の油圧ポンプを備える油圧回路（建設機械）に本発明を用いてもよい。

図２に示すように、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、図示しない動力源（原動機、エンジン、モータなど）の出力軸に機械的に接続された２個の油圧ポンプＰ（第１の油圧ポンプＰ１及び第２の油圧ポンプＰ２）と、２個の油圧ポンプＰから夫々吐出された圧油を供給される２個のセンターバイパス通路ＲＣ（第１のセンターバイパス通路ＲＣ１及び第２のセンターバイパス通路ＲＣ２）と、油圧アクチュエータ（図１のブーム１１等）を制御する方向制御弁（第１の走行用方向制御弁Ｖｔ１等）と、走行直進用の方向制御弁（走直弁）Ｖｓｔと、を有する。また、油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣの下流（例えば最下流）に配置されたブリードオフ弁Ｖｂｏ（第１のブリードオフ弁Ｖｂｏ１及び第２のブリードオフ弁Ｖｂｏ２）を有する。更に、油圧回路２０は、複数のセンターバイパス通路の一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に供給（以下、「合流」という。）する合流回路ＲＪを有する。

本実施形態に係る油圧回路２０は、方向制御弁（Ｖｔ１等）をセンターバイパス通路ＲＣに直列に配置し、センターバイパス通路ＲＣの下流にブリードオフ弁Ｖｂｏを配置している。具体的には、油圧回路２０は、第１の油圧ポンプＰ１に対応する第１のセンターバイパス通路ＲＣ１に、第１の走行用方向制御弁（例えば左走行用方向制御弁）Ｖｔ１、予備用方向制御弁Ｖｏｐ、旋回用方向制御弁Ｖｓｗ、第２のブーム用方向制御弁Ｖｂ２及び第１のアーム用方向制御弁Ｖａ１、並びに、第１のブリードオフ弁Ｖｂｏ１を直列に配置している。また、油圧回路２０は、第２の油圧ポンプＰ２に対応する第２のセンターバイパス通路ＲＣ２に、第２の走行用方向制御弁（例えば右走行用方向制御弁）Ｖｔ２、バケット用方向制御弁Ｖｂｋ、第１のブーム用方向制御弁Ｖｂ１及び第２のアーム用方向制御弁Ｖａ２、並びに、第２のブリードオフ弁Ｖｂｏ２を直列に配置している。更に、油圧回路２０は、第２のセンターバイパス通路ＲＣ２の上流側に、走直弁Ｖｓｔを配置している。

すなわち、油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣに複数の方向制御弁を直列に配置している。また、油圧回路２０は、２つのセンターバイパス通路ＲＣ１、ＲＣ２に複数の方向制御弁を夫々直列に配置することで、方向制御弁をタンデムに配置している。なお、以後の説明において、センターバイパス通路ＲＣにタンデムに配置された複数の方向制御弁からなるグループを「方向制御弁グループ」という。

本実施形態に係る油圧回路２０は、オペレータの操作レバーの操作に対応する操作情報（例えば、操作量に関する情報、操作方向に関する情報、以下、「操作情報」という。）に応じて生成されたリモコン圧（リモコン弁の二次圧）を、操作された操作レバーに対応する方向制御弁（Ｖｔ１等）に入力する。このとき、方向制御弁は、スプール（流量制御スプール）の両端に導入されるリモコン圧に応じて、スプールの位置を切り替え、圧油（作動油）の流量（操作量）及び方向（操作方向）を制御する。

また、本実施形態に係る油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣ（例えばＲＣ１）の下流に配置したブリードオフ弁Ｖｂｏ（例えばＶｂｏ１）を用いて、油圧ポンプＰ（例えばＰ１）から吐出された圧油の一部（余剰分）を作動油タンクＴｎｋに還流する（ブリードオフ制御する）。これにより、建設機械１００は、油圧シリンダ（例えば１１ｃ）に供給される作動油（圧油）の流量を制御し、油圧アクチュエータ（例えば図１の１１）の駆動（動作）を制御することができる。

ここで、ブリードオフ弁Ｖｂｏは、本実施形態では、その開口面積が最大となるアンロード位置と、開口面積がゼロとなるブロック位置とを備える。ブリードオフ弁Ｖｂｏは、後述する制御装置３０によって制御されるパイロットポンプＰｐの圧油（の圧力）を用いて、アンロード位置からブロック位置に切り換えられ、その開口面積を変化される。これにより、ブリードオフ弁Ｖｂｏは、変化された開口面積に対応する所望の流量の圧油を作動油タンクに還流する（戻す）ことができる。

本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、合流回路ＲＪを用いて、一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に合流させる。ここで、合流回路ＲＪは、本実施形態では、図２に示すように、合流回路ＲＪ内に供給された圧油の流れ方向（以下、「流入方向」という。）を制御する合流方向制御弁Ｖｊを備える。また、合流回路ＲＪは、本実施形態では、パイロットポンプＰｐ（第１のパイロットポンプＰｐ１及び第２のパイロットポンプＰｐ２）を用いて生成した圧油を、合流方向制御弁Ｖｊのパイロットポート（制御ポート）に入力する。これにより、油圧回路２０（合流回路ＲＪ）は、合流方向制御弁Ｖｊを制御する。

具体的には、本実施形態に係る合流回路ＲＪは、オペレータが操作レバーを用いて入力した操作情報に基づいて、合流方向制御弁Ｖｊを用いて、センターバイパス通路ＲＣ１に供給された圧油をセンターバイパス通路ＲＣ２に合流させること、又は、センターバイパス通路ＲＣ２に供給された圧油をセンターバイパス通路ＲＣ１に合流させることを選択（制御）することができる。すなわち、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０（合流回路ＲＪ）は、センターバイパス通路ＲＣ１及びＲＣ２の双方向に圧油を合流させることができる。

なお、油圧回路２０が合流回路ＲＪ等を用いて圧油を合流する動作の詳細は、後述する（圧油を合流する動作）で説明する。また、本発明を用いることができる建設機械１００の油圧回路２０（合流回路ＲＪ）は、例えばセンターバイパス通路ＲＣ１又はＲＣ２の一方のみに圧油を合流させる構成としてもよい。

（方向制御弁の内部通路）
本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０に配置された方向制御弁の内部通路ＲＶを、下記に説明する。

本実施形態に係る油圧回路２０は、方向制御弁グループ（複数の方向制御弁）を備える。また、本実施形態に係る方向制御弁は、内部通路ＲＶとして、供給された圧油をセンターバイパス通路ＲＣに流出する第１の内部通路と、供給された圧油を油圧アクチュエータに供給する第２の内部通路とを備える。すなわち、方向制御弁グループを構成する複数の方向制御弁は、第１の内部通路及び第２の内部通路を夫々備える。

更に、第１の内部通路は、本実施形態では、方向制御弁のスプール位置が切り替えられた場合でも、その通路の開口を全閉されない。すなわち、第１の内部通路は、本実施形態では、方向制御弁のスプール位置に関わらず略同一の通路面積を有する。なお、略同一の通路面積とは、スプール位置変位により変化する通路面積の増減量に比して圧油が実際に通過する有効通路面積が実質的に大きく変化しないことを意味する。

これにより、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣと第１の内部通路とによって、パラレル通路を形成することができる。また、本実施形態に係る油圧回路２０は、第１の内部通路の通路面積に対応するパラレル通路を形成することができる。更に、本実施形態に係る油圧回路２０は、形成されたパラレル通路のみから方向制御弁グループ（複数の方向制御弁）に圧油を供給することができる。

なお、複数の方向制御弁のうちの走行用方向制御弁（例えば図２のＶｔ１、Ｖｔ２）は、第１の内部通路の開口を全閉される構成（例えば図２のＲＶ１ｔ）としてもよい。これにより、建設機械１００（の油圧回路２０）は、走行時に、走行の安定性（走行に必要な作動油の流量）を確保することができる。

また、本実施形態に係る方向制御弁の第１の内部通路（のスプール）は、作動油タンクに圧油を戻すための隙間（以下、「ブリード開口」という。）を備えない。なお、本実施形態に係る油圧回路２０は、前述の通り、センターバイパス通路ＲＣの最下流側に配置したブリードオフ弁Ｖｂｏを用いて、ブリードオフ制御（統一ブリードオフ制御）を実施することができる。

本発明の実施形態に係る第２の内部通路は、油圧シリンダ（例えば図２のアームシリンダ１２ｃ）に圧油を供給するための内部通路（例えば図２のＲＶ２）である。第２の内部通路は、油圧ポンプＰから吐出された圧油を、油圧シリンダ（図２のアームシリンダ１２ｃ等）に供給する。本実施形態に係る第２の内部通路は、入力されたリモコン圧によって方向制御弁のスプール位置を切り替えられた場合に、その内部通路の経路を変化させ、油圧シリンダに供給する圧油（作動油）の流量（操作量）及び方向（操作方向）を変化させる。これにより、方向制御弁（建設機械１００）は、油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）の動作を制御することができる。

本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０に配置された方向制御弁の内部通路ＲＶ（スプールの形状）等の一例を、図３を用いて具体的に説明する。なお、本発明に用いることができる方向制御弁（スプールの形状等）は図３に示すものに限定されるものではない。

図３（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る油圧回路２０の方向制御弁Ｖは、センターバイパス通路ＲＣを介して圧油を供給される入口ポートＰＩｐｒｔと、入口ポートＰＩｐｒｔから供給された圧油をセンターバイパス通路ＲＣに流出する出口ポートＰＯｐｒｔと、方向制御弁Ｖに供給された圧油を油圧シリンダに供給するシリンダポートＣｐｒｔと、油圧シリンダから排出された圧油を作動油タンクに排出するタンクポートＴｐｒｔと、を有する。また、本実施形態に係る油圧回路２０は、圧油を供給される第２の内部通路ＲＶ２の入口に逆止弁Ｖｃｈを配置している。

図３（ｂ）に示すように、本実施形態に係る方向制御弁Ｖは、スプール変位時（例えば図中のＭｂ）に、センターバイパス通路ＲＣから供給された圧油（作動油）Ｏｃを逆止弁Ｖｃｈ及び第２の内部通路ＲＶ２を介して、シリンダポートＣｐｒｔＢから油圧シリンダ（例えば図１及び図２の１１ｃ等）に供給する。このとき、油圧シリンダからシリンダポートＣｐｒｔＡに排出された圧油（作動油）Ｏｔは、タンクポートＴｐｒｔから作動油タンクに排出される。

また、図３（ｃ）に示すように、本実施形態に係る方向制御弁Ｖは、スプール変位時（例えば図中のＭｃ）に、センターバイパス通路ＲＣから供給された圧油（作動油）Ｏｃを逆止弁Ｖｃｈ及び第２の内部通路ＲＶ２を介して、シリンダポートＣｐｒｔＢから油圧シリンダ（例えば図１及び図２の１１ｃ等）に供給する。このとき、油圧シリンダからシリンダポートＣｐｒｔＡに排出された圧油（作動油）Ｏｔは、タンクポートＴｐｒｔから作動油タンクに排出される。

本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、図３に示すように、方向制御弁Ｖにおいてブリードオフ制御をしないため（方向制御弁Ｖにブリード開口を有しないため）、方向制御弁Ｖの第１の内部通路ＲＶ１の開口面積を大きくすることができる。これにより、本実施形態に係る方向制御弁Ｖは、方向制御弁Ｖの第１の内部通路ＲＶ１の開口面積を大きくすることができるので、センターバイパス通路ＲＣを通過する圧油の圧力損失を低減することができる。

また、本実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣに複数の方向制御弁Ｖを直列に配置することによって、センターバイパス通路ＲＣと複数の第１の内部通路ＲＶ１（方向制御弁Ｖ）とで形成される通路をパラレル通路として機能させることができる。このため、本実施形態に係る油圧回路２０は、パラレル通路を別に設ける必要がなく、方向制御弁Ｖを小型化（スプールの軸方向及び径方向の大きさを小さく）することができる。本実施形態に係る油圧回路２０は、例えばブリッジ通路Ｒｂ（図３（ａ））を小型化することができる。

本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、複数の方向制御弁グループＶを用いて、センターバイパス通路ＲＣに圧油を流出する。すなわち、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、方向制御弁グループＧｖを用いて、センターバイパス通路ＲＣ（パラレル通路）に圧油を流出する。

具体的には、図４に示すように、方向制御弁グループＧｖ（複数の方向制御弁Ｖ）を配置した油圧回路２０は、方向制御弁のスプール位置に関わらず略同一の通路面積を有する第１の内部通路とセンターバイパス通路ＲＣとによってパラレル通路を形成することができる。ここで、油圧回路２０は、方向制御弁Ｖの第１の内部通路ＲＶ１を経由して、入口ポートＰＩｐｒｔから供給された圧油Ｏｐを出口ポートＰＯｐｒｔに流出し、センターバイパス通路ＲＣに流出する。また、油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣの最下流側に配置したブリードオフ弁Ｖｂｏを用いて、ブリードオフ制御（統一ブリードオフ制御）を実施する。

これにより、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、複数の方向制御弁Ｖ（方向制御弁グループＧｖ）のスプールに複数のブリード開口を夫々設ける必要がないため、センターバイパス通路ＲＣの形状を単純にすることができる。また、本実施形態に係る油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣの曲がり部等を少なくすることができるので、センターバイパス通路ＲＣを通過する圧油の圧力損失を低減することができる。

また、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、センターバイパス通路ＲＣと第１の内部通路ＲＶ１とによって形成される通路をパラレル通路として機能させること、及び、センターバイパス通路ＲＣ（パラレル通路）の形状を単純にすることでセンターバイパス通路ＲＣを通過する圧油の圧力損失を低減することができるので、合流回路ＲＪによって合流された圧油を所望の方向制御弁に供給するための通路として、上記センターバイパス通路ＲＣ（パラレル通路）を用いることができる。

（圧油を合流する動作）
本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０は、合流回路ＲＪ及びブリードオフ弁Ｖｂｏ（図２）を用いて、一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に合流させる。ここで、本実施形態に係る合流回路ＲＪは、合流方向制御弁Ｖｊを備える。また、本実施形態に係る合流回路ＲＪは、合流方向制御弁Ｖｊのスプールの位置（流入方向）に対応した逆止弁Ｖｊｃを更に備える。

なお、本発明に用いることができる合流回路ＲＪは、図２に示すブリードオフ弁Ｖｂｏの上流側に配置される合流回路に限定されるものではない。すなわち、本発明に用いることができる合流回路ＲＪは、油圧ポンプＰとブリードオフ弁Ｖｂｏ（カット弁）との間隙のセンターバイパス通路ＲＣの任意の位置（方向制御弁グループの任意の方向制御弁の上流側又は下流側）に配置することができる。

本発明に用いることができる合流回路ＲＪは、例えば、図５（ｂ）に示すような予備用方向制御弁Ｖｏｐの直上流側のセンターバイパス通路ＲＣ１とバケット用方向制御弁Ｖｂｋの直上流側のセンターバイパス通路ＲＣ２との間に、あるいは、図５（ｃ）に示すような予備用方向制御弁Ｖｏｐの直下流側のセンターバイパス通路ＲＣ１とバケット用方向制御弁Ｖｂｋの直下流側のセンターバイパス通路ＲＣ２との間に、合流回路ＲＪを配置してもよい。このとき、合流回路ＲＪは、図２のような油圧回路の場合ならば、予備用方向制御弁Ｖｏｐと旋回用方向制御弁Ｖｓｗの位置を入れ替えて、予備用方向制御弁Ｖｏｐとバケット用方向制御弁Ｖｂｋとが隣接するような位置関係にするとよい。

本実施形態に係る合流回路ＲＪは、合流方向制御弁Ｖｊのスプールの位置を変化することによって、合流回路ＲＪ内の圧油の流入方向を制御する。また、合流回路ＲＪは、パイロットポンプＰｐ（図２）を用いて生成した圧油を合流方向制御弁Ｖｊのパイロットポート（制御ポート）に入力することによって、合流方向制御弁Ｖｊのスプールの位置を制御する。更に、合流回路ＲＪは、ブリードオフ弁Ｖｂｏの開口面積を小さくすることで上昇した一のセンターバイパス通路内の圧油の圧力を用いて、他のセンターバイパス通路に圧油を供給する（合流させる）。

具体的には、図５（ａ）に示すように、本実施形態に係る合流回路ＲＪは、建設機械１００に入力された操作情報に基づいて生成されたパイロット圧（パイロットポンプＰｐの吐出圧）Ａ、Ｂを合流方向制御弁Ｖｊの制御ポートに夫々入力する。このとき、合流方向制御弁Ｖｊは、パイロット圧Ａ、Ｂ及びバネＳｐｒａ、Ｓｐｒｂの負勢力に応じて、スプールの位置を（例えば図中の位置ＰＡ又は位置ＰＢに）変位する。これにより、合流方向制御弁Ｖｊは、合流回路ＲＪ内の圧油の流入方向を制御する。また、本実施形態に係る合流回路ＲＪは、逆止弁Ｖｊｃを用いて、流入方向に対して逆方向の圧油の流れを防止する。

合流回路ＲＪは、例えばセンターバイパス通路ＲＣ１に供給された圧油をセンターバイパス通路ＲＣ２に合流させるために、ブリードオフ弁Ｖｂｏ１の開口面積を小さくすることでセンターバイパス通路ＲＣ１内の圧油の圧力を上昇させること、及び、合流方向制御弁Ｖｊのスプールを位置ＰＡに変位（Ｒａ）させることができる。また、合流回路ＲＪは、例えばセンターバイパス通路ＲＣ２に供給された圧油をセンターバイパス通路ＲＣ１に合流させるために、ブリードオフ弁Ｖｂｏ２の開口面積を小さくすることでセンターバイパス通路ＲＣ２内の圧油の圧力を上昇させること、及び、合流方向制御弁Ｖｊのスプールを位置ＰＢに変位（Ｒｂ）させることができる。

なお、合流方向制御弁Ｖｊのスプールの位置を切り換える方法は、上記方向（加圧方法）に限定されるものではない。合流方向制御弁Ｖｊは、例えばソレノイド弁（ＯＮ／ＯＦＦ切換）又はその他の（油圧パイロットの）機械的機構の組合せを用いてもよい。また、合流方向制御弁Ｖｊのスプールの位置は、上記位置（位置ＰＡ及び位置ＰＢ）に限定されるものではない。合流方向制御弁Ｖｊは、例えばレバー操作量と無関係で比例的に切り換えて合流ショックをなくす構成でもよい。更に、逆止弁Ｖｊｃは、合流方向制御弁Ｖｊに内蔵されない構成でもよい。

（建設機械の制御装置）
建設機械１００の制御装置３０は、本実施形態では、建設機械１００全体の動作を制御するために搭載されているコントローラ３０Ｃ（図２）を用いる。ここで、コントローラ３０Ｃ（制御装置３０）は、建設機械１００の各構成に動作を指示し、各構成の動作を制御する装置である。コントローラ３０Ｃ（制御装置３０）は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）等を含む演算処理装置で構成することができる。

コントローラ３０Ｃは、図２に示すように、本実施形態では、建設機械１００に入力された操作情報（操作レバーの操作量、操作方向など）に基づいて、レギュレータＲ（Ｒ１、Ｒ２）の動作を制御する。これにより、油圧ポンプＰ（Ｐ１、Ｐ２）は、レギュレータＲによって、その吐出量を制御される。

また、コントローラ３０Ｃは、建設機械１００に入力された操作情報に基づいて、リモコン弁等を用いて、リモコン圧を生成する。次いで、コントローラ３０Ｃは、リモコン回路（不図示）を用いて、生成したリモコン圧を方向制御弁（Ｖｔ１等）に入力する。これにより、方向制御弁は、入力されたリモコン圧を用いて、スプール位置を切り換え、油圧アクチュエータに供給する作動油を制御することができる。

更に、コントローラ３０Ｃは、本発明の実施形態では、建設機械１００に入力された情報に基づいて、合流方向制御弁Ｖｊ及びブリードオフ弁Ｖｂｏを制御する。コントローラ３０Ｃは、例えば予め決められた特定の操作状況に応じて、合流方向制御弁Ｖｊ及びブリードオフ弁Ｖｂｏに入力するパイロットポンプＰｐの吐出圧を制御することにより、合流方向制御弁Ｖｊのスプールの位置及びブリードオフ弁Ｖｂｏの開度（開口面積）を制御する。これにより、コントローラ３０Ｃは、合流回路ＲＪの流入方向及び流入する圧油の圧力を制御することができる。

コントローラ３０Ｃの制御を以下に例示する。

（１）コントローラ３０Ｃ（制御装置３０）は、例えば予備優先時に、動作を優先させる油圧アクチュエータに対応する方向制御弁（例えば図２の予備用方向制御弁Ｖｏｐ）が配置されたセンターバイパス通路（例えば図２のＲＣ１）に他のセンターバイパス通路（例えば図２のＲＣ２）に供給された圧油を合流させることができる。これにより、コントローラ３０Ｃは、予備用の油圧アクチュエータの動作を優先させることができる。

（２）コントローラ３０Ｃ（制御装置３０）は、例えば複合動作時に、動作を優先させる油圧アクチュエータ（例えば図１のバケット１３）に対応する方向制御弁（図２のＶｂｋ）が配置されたセンターバイパス通路（図２のＲＣ２）に他のセンターバイパス通路（図２のＲＣ１）に供給された圧油を合流させることができる。これにより、コントローラ３０Ｃは、任意の油圧アクチュエータ（バケット１３）の動作を優先させること（動作の速度を増加すること）ができる。

以上により、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、方向制御弁でブリードオフ制御をしないで、方向制御弁の第１の内部通路を用いて、油圧ポンプＰから吐出された圧油をセンターバイパス通路ＲＣの下流に供給することができるので、センターバイパス通路ＲＣを通過する圧油の圧力損失を低減することができる。また、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、合流回路を形成する場合に、カット弁（ブリードオフ弁）の上流側に出力ポート及びセンターバイパス通路ＲＣに合流する側に入力ポート並びに出力ポートと入力ポートとを連通する外部通路を設ける必要がなく、油圧回路を小型化することができ、その製作を容易化することができる。更に、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、合流方向制御弁Ｖｊ及びブリードオフ弁Ｖｂｏを用いて合流回路ＲＪ内の圧油の流入方向を制御することができるので、複数のセンターバイパス通路ＲＣにおいて双方向に圧油を合流させることができる。

また、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、センターバイパス通路ＲＣの下流に配置したブリードオフ弁Ｖｂｏを用いて、方向制御弁でブリードオフ制御をしないで（各方向制御弁にブリード開口を備えないで）、センターバイパス通路ＲＣの下流でブリードオフ制御をすることができる。これにより、本実施形態に係る油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、複数の方向制御弁で夫々ブリードオフ制御する場合と比較して、方向制御弁の内部通路（例えば第１の内部通路）の開口面積を大きくすることができるので、センターバイパス通路ＲＣを通過する圧油の圧力損失を低減することができる。また、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、方向制御弁にブリード開口を備えないので、方向制御弁の長手方向の大きさを小さくすることができる。これにより、本実施形態に係る油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、方向制御弁にブリード開口を備える場合と比較して、方向制御弁を小型化することができ、その製作を容易化することができる。

更に、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、センターバイパス通路ＲＣに複数の方向制御弁Ｖを直列に配置することによって、センターバイパス通路ＲＣと第１の内部通路ＲＶ１（方向制御弁Ｖ）とで形成される通路をパラレル通路として機能させることができる。また、本実施形態に係る油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、センターバイパス通路ＲＣと複数の第１の内部通路ＲＶ１とで形成される通路をパラレル通路として機能させることができるので、パラレル通路を別に設ける必要がなく、方向制御弁Ｖを小型化することができる。更に、本実施形態に係る油圧回路２０又はその制御装置３０によれば、ブリードオフ弁Ｖｂｏを合流回路ＲＪのためのカット弁（中立カット弁）として機能させることができるので、新たにカット弁を備える必要がない。これにより、本発明の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０又はその制御装置３０は、建設機械１００全体の小型化、製作容易化及び低コスト化について有利な効果を有する。

なお、図６に、建設機械の油圧回路のその他の例を示す。図６の油圧回路では、ブリードオフ制御を実施するために、方向制御弁（図６のＶａ１等）のスプールにブリード開口（例えば図７のＳｂｏ）を夫々設けることができる。すなわち、図６の油圧回路を備える建設機械は、このブリード開口の開口面積を変化させることによって、ブリードオフ制御を行うことができる。

ここで、図６の油圧回路を備える建設機械では、方向制御弁のスプールに夫々ブリード開口を設けているため、本発明に係る油圧回路（図４）の場合と比較して、センターバイパス通路（図８のＲＣｍ）を通過する圧油の圧力損失が増加する場合がある。

更に、図６の油圧回路では、合流回路を形成するために、カット弁Ｖｃｔ及び出力ポートＰｏｕｔを設けて圧油を流出させ、入力ポートＰｉｎを更に設けて圧油を流入（合流）させる。このため、油圧回路の通路（例えば出力ポートＰｏｕｔと入力ポートＰｉｎとを連通する通路）が複雑になり、圧油の圧力損失が増加する場合がある。また、図６の油圧回路では、双方向に圧油を合流させることを可能にするためには、もう１組のカット弁Ｖｃｔ及び出力ポートＰｏｕｔ等を設ける必要がある。すなわち、カット弁Ｖｃｔ及び出力ポートＰｏｕｔ等により、図６の場合では、本発明に係る油圧回路（図４）の場合と比較して、油圧回路が大型化する場合がある。

以上、建設機械の油圧回路又はその制御装置を含む本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。

１００ ： 建設機械
１１ ： ブーム
１１ｃ ： ブームシリンダ
１２ ： アーム
１２ｃ ： アームシリンダ
１３ ： バケット
１３ｃ ： バケットシリンダ
２０ ： 油圧回路
３０ ： 制御手段
３０Ｃ ： コントローラ
Ｇｖ ： 方向制御弁グループ
Ｖ ： 方向制御弁（コントロールバルブ）
Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂｋ，Ｖｓｗ，Ｖｏｐ，Ｖｔ１，Ｖｔ２：油圧アクチュエータ用方向制御弁
Ｖｓｔ ： 走行直進用方向制御弁（走直弁）
Ｖｂｏ ： ブリードオフ弁（カット弁）
Ｖｃｈ，Ｖｊｃ ： 逆止弁
Ｖｊ ： 合流方向制御弁（切換弁、比例切換弁など）
ＲＪ，ＲＪａ，ＲＪｂ： 合流回路
ＲＣ，ＲＣ１，ＲＣ２： センターバイパス通路（センターバイパスライン）
ＲＶ１ ： 第１の内部通路（ブリードオフ用内部通路，ＰＴ開口用内部通路）
ＲＶ２ ： 第２の内部通路（シリンダポート用内部通路）
ＰＩｐｒｔ：入口ポート
ＰＯｐｒｔ：出口ポート
Ｔｐｒｔ ：タンクポート
Ｃｐｒｔ，ＣｐｒｔＡ，ＣｐｒｔＢ ：シリンダポート
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２： 油圧ポンプ
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２： レギュレータ
Ｔｎｋ ： 作動油タンク（タンク）
Ｐｐ，Ｐｐ１，Ｐｐ２： パイロットポンプ

Claims (8)

1. 複数の油圧ポンプから吐出された圧油が夫々供給される複数のセンターバイパス通路を備える建設機械の油圧回路であって、
   前記センターバイパス通路にタンデムに配置された複数の方向制御弁からなる方向制御弁グループと、
   前記方向制御弁グループの下流の該センターバイパス通路に配置されたブリードオフ弁と、
   複数の前記センターバイパス通路の一のセンターバイパス通路に供給された圧油を他のセンターバイパス通路に合流させる合流回路と
   を有し、
   前記方向制御弁は、該方向制御弁に供給された圧油を前記センターバイパス通路に流出する第１の内部通路と、該方向制御弁に供給された圧油を前記建設機械の油圧アクチュエータに供給する第２の内部通路とを備え、
   前記第１の内部通路は、前記油圧ポンプから吐出された圧油を該方向制御弁に対して下流の該センターバイパス通路に流出させることにより、該センターバイパス通路と該第１の内部通路とによってパラレル通路を形成し、
   前記ブリードオフ弁は、該ブリードオフ弁の開口面積を変化させることによって、前記パラレル通路を介して供給される圧油をブリードオフ制御し、
   前記合流回路は、前記一のセンターバイパス通路の圧油により、前記他のセンターバイパス通路に配置された前記方向制御弁の前記パラレル通路を通じて該方向制御弁に対応する油圧アクチュエータを優先動作させるよう、前記一のセンターバイパス通路の圧油を前記他のセンターバイパス通路に合流させる圧油の流入方向を制御する合流方向制御弁を前記ブリードオフ弁の上流に備える、
   ことを特徴とする建設機械の油圧回路。
2. 前記第１の内部通路は、前記方向制御弁のスプール位置に関わらず略同一の通路面積を有し、該通路面積に対応する前記パラレル通路を形成し、
   前記方向制御弁グループは、前記パラレル通路のみから圧油の供給を受ける、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の建設機械の油圧回路。
3. 複数の前記油圧ポンプは、２つの油圧ポンプであり、
   複数の前記センターバイパス通路は、２つのセンターバイパス通路であり、
   前記合流方向制御弁は、前記流入方向を切り換えることによって、前記２つのセンターバイパス通路に夫々供給された圧油のいずれか一方の圧油を他方の圧油が供給されたセンターバイパス通路に供給する、
   ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の建設機械の油圧回路。
4. 前記合流回路は、前記流入方向に対応する逆止弁を更に有し、
   前記逆止弁は、前記流入方向に対して逆方向の圧油の流れを防止する、
   ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の建設機械の油圧回路。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の建設機械の油圧回路を制御する建設機械の油圧回路の制御装置。
6. 前記建設機械に入力された操作情報に応じて、前記流入方向を変更する、ことを特徴とする、請求項５に記載の建設機械の油圧回路の制御装置。
7. 前記合流回路を用いて圧油を合流させる場合に、前記ブリードオフ弁の前記開口面積を減少させる、ことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の建設機械の油圧回路の制御装置。
8. 前記合流回路を用いて圧油を合流させることによって、合流した圧油が供給される前記方向制御弁に対応する油圧アクチュエータの操作を優先する、ことを特徴とする、請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の建設機械の油圧回路の制御装置。

Images