JP6817244B2

JP6817244B2 - 建設機械

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Publication number: JP6817244B2
Application number: JP2018048643A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　稔; 稔伊藤; 稲元　昭; 昭稲元
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP2019158077A

Description

本発明は、種々の油圧アクチュエータ付きのアタッチメントが作業機に装着される建設機械に関し、特に機種毎に異なる仕様に柔軟に対応して種々のアタッチメントを装着して作業することができる建設機械に係る。

油圧ショベルやホイールローダ等の建設機械には作業機に様々なアタッチメントが装着される。作業機に装着されるアタッチメントには、バケットのようにそれ自身は作動しない非作動型のものもあるが、破砕機やブレーカ等のように油圧アクチュエータを搭載して自身が作動する作動型のもの（油圧アタッチメント）も多い。作動型のアタッチメントを駆動する建設機械のアタッチメント駆動回路として、アタッチメントの油圧アクチュエータを駆動した作動油をオイルクーラに通し、昇温した作動油を冷却してからオイルタンクに戻すように構成したものがある（特許文献１参照）。

特開２００６−１１８１５０号公報

建設機械に装着される作動型のアタッチメントにも様々なものがあり、例えばブレーカのようにチゼル部から油圧系統に異物が混入し得るものもあり、また駆動するために大流量の作動油を要するものもあれば、小流量の作動油で駆動できるものもある。油圧系統に混入した異物は油圧機器に有害であるため除去する必要がある。また、小流量の作動油で駆動できるアタッチメントの場合、その油圧アクチュエータを駆動した作動油の温度上昇の程度が軽微で、オイルタンクに戻す前に冷却する必要性は必ずしもない。この場合、油圧アクチュエータからの戻り油を一律にオイルクーラに導く構成では、油圧アクチュエータの背圧によってはオイルクーラの強度との兼ね合いでオイルクーラの傷みを必要以上に早め兼ねない。

本発明の目的は、機種毎に異なる仕様に柔軟に対応して種々のアタッチメントを装着して作業することができる建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、機体本体、前記機体本体に取り付けられ油圧アクチュエータを搭載したアタッチメントを装着した作業機、前記機体本体に設けた原動機、前記機体本体に設けた作動油タンク、前記原動機で駆動されて前記作動油タンクから作動油を吸い込んで圧油として吐出する少なくとも１つの油圧ポンプ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記油圧アクチュエータに供給するコントロール弁を有する建設機械において、前記コントロール弁を経由して前記作動油タンクに接続するタンク管路と、前記コントロール弁及び前記作動油タンクの間に位置するように前記タンク管路に設けたオイルクーラと、前記コントロール弁をバイパスする第１バイパス管路と、前記油圧アクチュエータの戻り油管路の接続先を前記タンク管路及び前記第１バイパス管路のいずれかに切り換える電磁駆動式の第１切換弁と、前記第１切換弁を切り換え操作する第１操作装置と、前記第１バイパス管路に設けたフィルタと、前記フィルタの下流側から前記オイルクーラをバイパスして前記作動油タンクに接続する第２バイパス管路と、前記オイルクーラの上流側で前記フィルタの下流側から前記タンク管路に合流する合流管路と、前記フィルタの下流側に位置するように前記第１バイパス管路に設けられ、前記第１バイパス管路の接続先を前記合流管路及び前記第２バイパス管路のいずれかに切り換える電磁駆動式の第２切換弁と、前記第２切換弁を切り換え操作する第２操作装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、装着するアタッチメントを駆動するための作動油の流量の大小、つまり油圧アクチュエータから排出された戻り油の昇温の程度に応じて、オイルクーラをバイパスする回路と経由する回路を選択することができる。例えば要求流量の小さい作動型アタッチメントを用いる場合、作動油温の上昇の程度が小さいためオイルクーラを迂回して油圧アクチュエータから作動油タンクに戻り油を導く回路が選択できる。作動油タンクを迂回することで油圧アクチュエータの背圧を低減できるので、許容背圧が小さなアタッチメントでも使用することができる。オイルクーラをバイパスして油圧アクチュエータからの戻り油を作動油タンクに戻すことで、オイルクーラの傷みの進行を抑制できる。反対に、要求流量が大きな作動型アタッチメントを用いる場合は作動油温の上昇の程度が大きいが、この場合にはオイルクーラを経由して油圧アクチュエータから作動油タンクに戻り油を導く回路が選択できる。これにより要求流量の大きなアタッチメントを使用する場合でも作動油温の上昇を抑制できる。また、第１切換弁によりコントロール弁をバイパスさせて第１バイパス管路に油圧アクチュエータの戻り油を導くことで、戻り油をフィルタに通すことができる。これによりアタッチメントに例えばブレーカを用いた場合、チゼル部から油圧系統に混入した異物をフィルタで除去することができ、油圧系統に混入した異物から油圧機器を保護することができる。よって、機種毎に異なる仕様に柔軟に対応して種々のアタッチメントを装着して作業することができる。

本発明の一実施形態に係る建設機械の側面図図１の建設機械に備えられた作業機の側面図図１の建設機械に備えられたアタッチメント駆動回路の油圧回路図図３の油圧回路でオイルクーラを迂回させた場合の背圧の変化を表す図

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

−建設機械−
図１は本発明の一実施形態に係る建設機械の側面図である。以降、運転席に座った操作者の前方（図１における左側）を旋回体１２の前方とする。同図では運転室を一部透視して作業機を図示してある。図１にはいわゆるショートリーチ型油圧ショベル（以下、ショートリーチ）を建設機械として例示している。図示した建設機械は、機体本体１０及び作業機２０を備えている。機体本体１０は走行体１１及び旋回体１２からなる。

走行体１１は建設機械の基部構造体をなすものであり、ホイール式の走行体でも良いが本実施形態では左右の履帯１３を備えたクローラ式の走行体が用いてある。基部構造体としては、走行体に限らず、船体や地面に固定された架台が用いられる場合もある。左右の履帯１３はそれぞれ左右の走行駆動装置１４により駆動される。走行駆動装置１４は油圧モータと減速機からなる。旋回体１２は、走行体１１上に旋回輪１５を介して設けられており、旋回輪１５を旋回モータ（不図示）で駆動することによって、鉛直に延びる軸を中心にして走行体１１に対して旋回する。旋回モータは油圧モータであるが、電動モータが用いられる場合の他、油圧モータと電動モータが併用される場合もある。

旋回体１２は、旋回フレーム１６、運転室１７、機械室１８、カウンタウェイト１９等を含んで構成されている。旋回フレーム１６は旋回体１２のベースフレームであり、旋回体１２に搭載される各機器を支持している。運転室１７は旋回フレーム１６の前部における左右方向の一方側に位置し、本例では左側に位置しているが右側に配置される場合もある。運転室１７内には、操作者が座る運転席（不図示）、操作者が操作する操作装置（例えば図３の操作装置６）等が配置されている。カウンタウェイト１９は作業機２０との重量バランスをとる錘であり、旋回フレーム１６の後端に支持されている。旋回体１２の前後方向と走行体１１の走行方向が一致した状態（図１に示した状態）で、カウンタウェイト１９は走行体１１の後端よりも前方に位置している。これにより旋回体１２の最大旋回半径が、例えば走行体１１の車幅と同程度かそれよりも若干（例えば２０％）大きい程度に抑えられている。そのため制限された狭い作業空間で旋回体１２を旋回させたときに、旋回体１２の後端が車幅と同程度の旋回半径で旋回して小回りが利き、周囲の障害物との接触が抑えられるようになっている。こうした油圧ショベルを後方小旋回機と呼んでいる。このように旋回体１２の後部の寸法が制限されていることから旋回体１２上に配置される機器レイアウトは密であり、例えば原動機１は上から見て旋回輪１５に一部重なるように配置されている。

機械室１８は旋回フレーム１６における運転室１７の後側（運転室１７とカウンタウェイト１９の間の位置）に配置されている。機械室１８には、原動機１、油圧ポンプ２、コントロール弁（図３のコントロール弁３ａ，３ｂ等）、熱交換器類等が収容されている。また、図示していないが旋回フレーム１６の前部における作業機２０を挟んで運転室１７と反対側にタンク類が配置してある。タンク類には、燃料タンク、作動油タンク４（図３）等が含まれる。原動機１にはエンジン（内燃機関）が用いられるが、電動モータが用いられる場合もある。油圧ポンプ２は少なくとも１つ（図３では２つの油圧ポンプ２ａ，２ｂを図示）設けられ、原動機１により駆動され、作動油タンク４から作動油を吸い込んで圧油として吐出する。コントロール弁は、油圧ポンプ２から吐出された圧油の方向や流量を制御して、対応する油圧アクチュエータに供給する。熱交換器類には、エンジン冷却水を冷却するラジエータや作動油を冷却するオイルクーラ５（図３）等が含まれる。

−作業機−
図２は作業機の側面図である。作業機２０は、ブーム２１、アーム２２、アタッチメント２３、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、及びアタッチメントシリンダ２６を含む多関節型のフロント作業装置であり、機体本体１０に取り付けられている。

ブーム２１は作業機２０の基礎構造体であり、後部２１ａ（基端側の部分）に対して屈曲部２１ｂを介して前部２１ｃ（先端側の部分）が前傾するように折れ曲がっており、側面視で上に凸のブーメラン型に構成されている。このブーム２１は、旋回フレーム１６の前部における運転室１７の側方（本例では右側）の位置に設けたブラケット１６ａに、左右に延びるピン２１ｐを介して上下方向に回動自在に連結されている。本実施形態では運転室１７の右側にブーム２１が配置されているが、運転室１７が旋回体１２の前部における右側に配置され、運転室１７の左側にブーム２１が配置される場合もある。アーム２２はブーム２１と異なり全体として直線的な形状をしており、左右に延びるピン２２ｐを介してブーム２１の先端に前後に回動可能に連結されている。アタッチメント２３はアーム２２の先端に左右に延びるピン２３ｐを介して回動可能に連結されている。アタッチメント２３は油圧アクチュエータ２７を搭載した作動型の作業具（油圧アタッチメント）であり、図１及び図２では解体対象物をカニ鋏のように挟んで砕く破砕機をアタッチメント２３としてアーム２２に装着した場合を例示している。アタッチメント２３はブレーカ等の油圧アクチュエータ付きの他の作動型アタッチメントの他、バケット等の油圧アクチュエータを搭載していない非作動型アタッチメントとも交換可能である。

なお、以下の説明において、ブーム２１の外壁面のうち作業機２０を前に延ばした姿勢で上を向く面（ブーム上げ方向を向いた面）をブーム２１の背側面、下を向く面（ブーム下げ方向を向いた面）をブーム２１の腹側面と適宜記載する。また、アーム２２の外壁面のうち作業機２０を前に延ばした姿勢で上を向く面（アームダンプ方向を向いた面）をアーム２２の背側面、下を向く面（アームクラウド方向を向いた面）をアーム２２の腹側面と適宜記載する。ブーム２１の前部２１ｃの左右の側面には、左右から見て前部２１ｃの背側面と腹側面との間に全部が位置するように前照灯２８（図２）が設けられている。

ブームシリンダ２４はブーム２１を駆動して上下に回動させる油圧シリンダであり、ブーム２１の左右に１本ずつ設けられている。これら左右のブームシリンダ２４の基端部（本例ではボトム側の端部）は、左右に延びるピン２４ｐを介して旋回フレーム１６のブラケット１６ａに回動自在に連結されている。ブームシリンダ２４の先端部（本例ではロッド側の端部）は、左右に延びるピン２４ｑを介してブーム２１の前部２１ｃの中間部（前照灯２８よりも基端側）の側面に回動自在に連結されている。

アームシリンダ２５はアーム２２を駆動して前後に回動させる油圧シリンダであり、ブーム２１及びアーム２２の腹側面側（下側）に配置されている。このアームシリンダ２５の基端部（本例ではボトム側の端部）は、左右に延びるピン２５ｐを介してブーム２１の後部２１ａの腹側面に設けたブラケット２１ｘに回動自在に連結されている。アームシリンダ２５の先端部（本例ではロッド側の端部）は、左右に延びるピン２５ｑを介してアーム２２の腹側面に設けたブラケット２２ｘに回動自在に連結されている。アームシリンダ２５はシリンダの受圧面積の比較で出力的に有利な伸長動作時に負荷の大きなアームクラウド動作が行われるようにすることが一般的であるところ、あえて収縮動作によりアームクラウド動作が行われる構成としてある。制約された作業空間で作業範囲を拡大するためである。アームシリンダ２５がトンネルの天井等の上方の障害物に干渉することがなく、トンネルの天井付近を掘削する際等にアームシリンダ２５が邪魔にならない。またブーム２１及びアーム２２の腹側面側に配置することで、ブーム２１やアーム２２によって作業時の落下物からアームシリンダ２５が保護される。

アタッチメントシリンダ２６はアタッチメント２３を駆動して回動させる油圧シリンダであり、本実施形態ではアーム２２の背側面側に配置されている。アタッチメントシリンダ２６の基端部（本例ではボトム側の端部）は、アーム２２の基部側の背側面に左右に延びるピン２６ｐを介して回動自在に連結されている。アタッチメントシリンダ２６の基端側を支持するこのピン２６ｐは、アーム２２とブーム２１とを連結するピン２２ｐよりもアーム２２の基端側に位置する。アタッチメントシリンダ２６の先端部（本例ではロッド側の端部）は、リンク２９を介してアーム２２の先端及びアタッチメント２３に連結されている。アタッチメントシリンダ２６の先端とリンク２９は左右に延びるピン２６ｑで連結されている。図示していないが、アーム２２の背側面側には、アタッチメントシリンダ２６の左右両側及び上側（アーム２２と反対側）を覆い保護するカバーが設けられる場合もある。

本実施形態における作業機２０はショートリーチ仕様であり、同程度の車格の一般的な油圧ショベルの作業機に比べて特にブーム２１及びアーム２２を短尺にすることでリーチが短くしてある。例えば、ブーム２１の全長（ピン２１ｐ，２２ｐ間距離）は、機体本体１０の全長（走行体１１の前後長）より短い。同じくアーム２２の全長（ピン２２ｐ，２３ｐ間距離）も機体本体１０の全長より短い。また、ブームシリンダ２４の最伸長状態でもブーム２１の後部２１ａが鉛直を越えて後傾することがないように、ブーム２１の動作範囲が限定される場合がある。またブーム２１の前部２１ｃの背側面を水平にした姿勢で、この前部２１ｃの背側面が運転室１７の上面と同程度の高さとなるように旋回体１２上におけるブーム２１と運転室１７との位置関係が設定されている。ブーム２１やアーム２２が上方の障害物に干渉し難くするためである。

−油圧回路−
図３はアタッチメント駆動回路の油圧回路図である。本実施形態において、アタッチメント駆動回路とは、アタッチメント２３に搭載された油圧アクチュエータ２７を駆動する油圧回路のことをいう。このアタッチメント駆動回路は、油圧ポンプ２ａ，２ｂ、パイロットポンプ２ｃ、コントロール弁３ａ、作動油タンク４、オイルクーラ５、操作装置６、第１切換弁Ｖ１、フィルタ７、第２切換弁Ｖ２、アキュムレータ８ａ，８ｂ等で構成されている。なお、図３に示した要素は、アタッチメント２３の油圧アクチュエータ２７とこれに接続する油圧配管（供給管路Ｌ２７ａ及び戻り油管路Ｌ２７ｂ）の一部を除いて旋回体１２に搭載されている。

・ポンプ
油圧ポンプ２ａ，２ｂ及びパイロットポンプ２ｃは、原動機１の出力軸に駆動軸が連結されており、原動機１により回転駆動される。油圧ポンプ２ａ，２ｂは作動油タンク４から吸い込んだ作動油を圧油として吐出管路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに吐出する油圧ポンプである。これら油圧ポンプ２ａ，２ｂは本実施形態では可変容量型のポンプである。油圧ポンプ２ａ，２ｂが吐出する圧油により対応する油圧アクチュエータ（図３の回路図では油圧アクチュエータ２７のみ図示）が駆動される。パイロットポンプ２ｃは作動油タンク４から吸い込んだ作動油を吐出管路Ｌ２ｃに吐出する固定容量型の油圧ポンプである。パイロットポンプ２ｃが吐出する作動油により対応するコントロール弁（同図の回路図ではコントロール弁３ａ，３ｂ）が駆動される。

・コントロール弁
コントロール弁３ａは、圧油を遮断する中立位置及び互いに異なる方向に圧油を流通させる２つの切換位置を有する３位置切換弁であるが、圧油の遮断及び流通が切り換えられれば足りる（流通方向の切り換えが不要な）場合には２位置切換弁でも良い。コントロール弁３ａのポンプポートＰには、油圧ポンプ２ａの吐出管路Ｌ２ａが接続している。コントロール弁３ａの二次側のポートＡは、供給管路Ｌ２７ａを介してアタッチメント２３の油圧アクチュエータ２７の一方側のポートＣに接続している。コントロール弁３ａの二次側のポートＢは、戻り油管路Ｌ２７ｂ及びタンク管路ＬＴ１介して油圧アクチュエータ２７の他方側のポートＤに接続している。但し、戻り油管路Ｌ２７ｂは油圧アクチュエータ２７のポートＤに、タンク管路ＬＴ１はコントロール弁３ａのポートＢに接続している。コントロール弁３ａのタンクポートＴは、タンク管路ＬＴ２を介して作動油タンク４に接続している。つまり、タンク管路ＬＴ１，ＬＴ２はコントロール弁３ａを経由して作動油タンク４に接続している。なお、図１及び図２ではアタッチメント２３として破砕機を図示したが、図３ではチゼルで対象物を打撃して破砕するブレーカを例示している。

ここで、図３に示したコントロール弁３ｂは、作業機２０に搭載された油圧アクチュエータ２７以外の油圧アクチュエータ（例えばアタッチメントシリンダ２６）に供給する圧油の方向や流量を制御する３位置切換弁である。コントロール弁３ｂには油圧ポンプ２ｂの吐出管路Ｌ２ｂが接続されるが、この吐出管路Ｌ２ｂから分岐した分岐管路Ｌ２ｂ２が油圧ポンプ２ａの吐出管路Ｌ２ａに合流している。分岐管路Ｌ２ｂ２には合流遮断弁Ｖ３が設けられている。合流遮断弁Ｖ３はノーマルクローズタイプであり、分岐管路Ｌ２ｂ２の開通及び遮断を切り換えて油圧ポンプ２ａの吐出油への油圧ポンプ２ｂの吐出油の合流及び遮断を切り換える。合流遮断弁Ｖ３は、通常は分岐管路Ｌ２ｂ２の流路を遮断しており、油圧信号が入力されると分岐管路Ｌ２ｂ２の流路を開通し吐出管路Ｌ２ａを流れる油圧ポンプ２ａの吐出油に油圧ポンプ２ｂの吐出油を合流させる。このように油圧ポンプ２ａの吐出油に油圧ポンプ２ｂの吐出油を合流させることで、油圧アクチュエータ２７として要求流量が大きなものがアタッチメント駆動回路に接続された場合に対応できるようになっている。合流遮断弁Ｖ３への油圧信号の入り切りはノーマルクローズタイプの電磁弁ＳＶで切り換えられる。電磁弁ＳＶはパイロット弁６ａ（後述）からコントロール弁３ａのパイロット室に繋がるパイロットラインＬ６ａから分岐して合流遮断弁Ｖ３のパイロット室に接続するパイロットラインＬ６ａ２に設けられている。操作装置ＳＷ３を入り操作しておくことで電気信号が入力されて電磁弁ＳＶが開通位置に切り換わる。これにより、操作部材６ｃ（後述）が操作されてパイロット弁６ａから油圧信号が出力されると合流遮断弁Ｖ３のパイロット室が加圧され、合流遮断弁Ｖ３が開通位置に切り換わる。操作装置ＳＷ３は運転室１７の内部に配置され得るが、運転中に操作できるようにする必要がなければ運転室１７の外部（旋回体１２の適宜の場所）に設けることもできる。操作装置ＳＷ３が切り操作されれば電磁弁ＳＶが遮断位置に切り換わり、パイロット室への加圧が停止されてばね力によって合流遮断弁Ｖ３が遮断位置に戻る。なお、油圧ポンプ２ａ，２ｂの吐出管路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂには、吐出管路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの最大圧を規定するリリーフ弁Ｖ２ａ，Ｖ２ｂが設けられている。

・操作装置
操作装置６はアタッチメント２３の油圧アクチュエータ２７を操作するための操作装置であり、一対のパイロット弁（減圧弁）６ａ，６ｂとこれらを操作するための操作部材６ｃを備えている。パイロット弁６ａ，６ｂの一次側にはパイロットポンプ２ｃが接続しており、二次側はコントロール弁３ａのパイロット室に接続している。操作部材６ｃが操作されると、操作方向に対応してパイロット弁６ａ，６ｂのいずれかでパイロットポンプ２ｃから吐出された作動油の圧力（一次圧）が操作量に応じて減圧されて油圧信号（二次圧）が生成される。この油圧信号はコントロール弁３ａの対応するパイロット室に作用する。例えば操作部材６ｃによりパイロット弁６ａが操作されると、操作量に応じた油圧信号がコントロール弁３ａのパイロット室に作用し、コントロール弁３ａが図中の右側の切換位置に切り換わる。これによりコントロール弁３ａのポンプポートＰがポートＡに接続し、油圧ポンプ２ａから吐出された圧油が油圧アクチュエータ２７のポートＣに供給されてアタッチメント２３が作動する。その際、操作装置ＳＷ３が入り操作されて電磁弁ＳＶが開通位置に切り換わっている場合には、パイロット弁６ａで生成された油圧信号が合流遮断弁Ｖ３のパイロット室にも作用する。この場合、合流遮断弁Ｖ３が開通位置に切り換わり、油圧ポンプ２ｂから吐出された圧油も油圧ポンプ２ａから吐出された圧油に合流し、コントロール弁３ａを介して油圧アクチュエータ２７のポートＣに供給される圧油の流量が増す。

・オイルクーラ
オイルクーラ５は油圧アクチュエータ２７からの戻り油を冷却するものであり、コントロール弁３ａ及び作動油タンク４の間に位置するようにタンク管路ＬＴ２に設けられている。上記の通りオイルクーラ５は機械室１８に配置されており、原動機１により駆動されるファン（不図示）による冷却風で作動油を冷却する。前述したリリーフ弁Ｖ２ａ，Ｖ２ｂは、本実施形態ではタンク管路ＬＴ２に対してオイルクーラ５よりも上流側の位置で接続している。

・第１切換弁
第１切換弁Ｖ１は、油圧アクチュエータ２７の戻り油管路Ｌ２７ｂの接続先をタンク管路ＬＴ１及び第１バイパス管路Ｌ１のいずれかに切り換える例えば電磁駆動式の三方切換弁である。第１バイパス管路Ｌ１はコントロール弁３ａをバイパスする管路である。第１切換弁Ｖ１は通常時は（消磁状態では）戻り油管路Ｌ２７ｂをタンク管路ＬＴ１に接続し、操作装置ＳＷ１が入り操作されて電気信号が入力される（ソレノイドが励磁される）と作動し、戻り油管路Ｌ２７ｂを第１バイパス管路Ｌ１に接続する。操作装置ＳＷ１が切り操作されてソレノイドが消磁されると、第１切換弁Ｖ１は通常の状態に復帰し、戻り油管路Ｌ２７ｂの接続先をタンク管路ＬＴ１に戻す。操作装置ＳＷ１は運転室１７の内部に配置され得るが、運転中に操作できるようにする必要がなければ運転室１７の外部（旋回体１２の適宜の場所）に設けることもできる。第１切換弁Ｖ１の操作方法や機能、操作を要する場面については、運転室１７又は操作装置ＳＷ１の設置場所、或いは建設機械の取扱説明書等に必要に応じて模式的な油圧配線図と共に記載しておくことが望ましい。

・フィルタ
フィルタ７は油圧アクチュエータ２７からの戻り油に混入した塵埃等の異物を捕集して除去する例えばラインフィルタであり、作動油タンク４の内部でタンク管路ＬＴ２の出口付近に設けたフィルタ４ａとは別に、第１バイパス管路Ｌ１に設けられている。例えば図３のようにアタッチメント２３にブレーカを用いた場合、油圧アクチュエータ２７にはチゼル部を介して異物が混入し易い。このような異物が混入し易いアタッチメントを用いる場合、前述した操作装置ＳＷ１を入り操作して戻り油管路Ｌ２７ｂを第１バイパス管路Ｌ１に接続することで、戻り油がフィルタ７を通る回路に切り換わる。

・第２切換弁
第２切換弁Ｖ２は第１バイパス管路Ｌ１の接続先を合流管路Ｌ３及び第２バイパス管路Ｌ２のいずれかに切り換える例えば電磁駆動式の三方切換弁である。この第２切換弁Ｖ２は、フィルタ７の下流側に位置するように第１バイパス管路Ｌ１に設けられている（第１バイパス管路Ｌ１の下流端に接続されている）。上記合流管路Ｌ３はオイルクーラ５の上流側の位置でフィルタ７の下流側からタンク管路ＬＴ２に合流する管路である。また、上記第２バイパス管路Ｌ２はフィルタ７の下流側からオイルクーラ５をバイパスして作動油タンク４に接続する管路である。第２切換弁Ｖ２は通常時は（消磁状態では）第１バイパス管路Ｌ１を第２バイパス管路Ｌ２に接続し、操作装置ＳＷ２が入り操作されて電気信号が入力される（ソレノイドが励磁される）と作動し、第１バイパス管路Ｌ１を合流管路Ｌ３に接続する。操作装置ＳＷ２が切り操作されてソレノイドが消磁されると、第２切換弁Ｖ２は通常の状態に復帰し、第１バイパス管路Ｌ１の接続先を第２バイパス管路Ｌ２に戻す。操作装置ＳＷ２は運転室１７の内部に配置され得るが、運転中に操作できるようにする必要がなければ運転室１７の外部（旋回体１２の適宜の場所）に設けることもできる。第２切換弁Ｖ２の操作方法や機能、操作を要する場面については、運転室１７又は操作装置ＳＷ２の設置場所、或いは建設機械の取扱説明書等に必要に応じて模式的な油圧配線図と共に記載しておくことが望ましい。

・アキュムレータ
アキュムレータ８ａは油圧アクチュエータ２７への圧油の供給管路Ｌ２７ａに例えばストップ弁（不図示）を介して設けた高圧アキュムレータである。例えばアタッチメント２３がブレーカである場合に、ストップ弁を開放してアキュムレータ８ａを供給管路Ｌ２７ａに接続することで、ブレーカの作動により供給管路Ｌ２７ａを流れる圧油に生じる脈動が吸収される。これにより油圧アクチュエータ２７への圧油の供給経路上に配置されたコントロール弁３ａ等の油圧機器の損傷が抑制される。

アキュムレータ８ｂはフィルタ７及び第２切換弁Ｖ２の間に位置するように第１バイパス管路Ｌ１に例えばストップ弁（不図示）を介して設けた低圧アキュムレータである。例えばアタッチメント２３がブレーカである場合に、ストップ弁を開放してアキュムレータ８ｂを第１バイパス管路Ｌ１に接続することで、ブレーカの作動により第１バイパス管路Ｌ１を流れる戻り油に生じる脈動が吸収される。これにより戻り油の流通経路上に配置された第１切換弁Ｖ１、フィルタ７、第２切換弁Ｖ２、オイルクーラ５等の油圧機器の損傷が抑制される。

−動作−
（Ａ）小要求流量、低許容背圧のブレーカの装着時の例
油圧ポンプ２ａの吐出油のみで駆動可能で許容背圧が小さな（例えばオイルクーラ５による戻り油の圧力損失よりも低い）ブレーカをアタッチメント２３として作業機２０に取り付けて使用する場合を説明する。この場合、まず事前の回路設定作業として、ブレーカの要求流量が小さく油圧ポンプ２ａの吐出流量のみで油圧アクチュエータ２７を駆動することができるので、操作装置ＳＷ３は切り操作して電磁弁ＳＶ及び合流遮断弁Ｖ３を遮断位置にしておく。また、コントロール弁３ａをバイパスしてフィルタ７に油圧アクチュエータ２７の戻り油を導くべく、操作装置ＳＷ１は入り操作して第１切換弁Ｖ１により油圧アクチュエータ２７の戻り油管路Ｌ２７ｂを第１バイパス管路Ｌ１に接続しておく。更には、油圧アクチュエータ２７は要求流量が小さいことから圧力損失が小さく、戻り油の昇温の程度が小さい。そのため油圧アクチュエータ２７の戻り油をオイルクーラ５に通す必要性は低い。またブレーカの許容背圧も小さい。従ってオイルクーラ５を迂回して油圧アクチュエータ２７からの戻り油を作動油タンク４に導くべく、操作装置ＳＷ２は切り操作して第２切換弁Ｖ２により第１バイパス管路Ｌ１を第２バイパス管路Ｌ２に接続しておく。

事前の回路設定作業を終え、アタッチメント２３を作動させる場合、操作部材６ｃによりパイロット弁６ａを操作し、コントロール弁３ａのポンプポートＰをＡポートに、タンクポートＴをＢポートに接続させる。合流遮断弁Ｖ３は閉じているため油圧ポンプ２ａから吐出された圧油のみが油圧アクチュエータ２７のポートＣに導かれ、アタッチメント２３が駆動される。油圧アクチュエータ２７からの戻り油は、第１切換弁Ｖ１を介して第１バイパス管路Ｌ１に流れ込み、コントロール弁３ａを迂回する。第１バイパス管路Ｌ１を流れる戻り油はフィルタ７を通過して異物を除去され、第２切換弁Ｖ２を介して第２バイパス管路Ｌ２に流れ込み、オイルクーラ５を迂回して作動油タンク４に戻る。また、油圧アクチュエータ２７の供給管路Ｌ２７ａを流れる圧油の脈動はアキュムレータ８ａで、第１バイパス管路Ｌ１を流れる戻り油の脈動はアキュムレータ８ｂで吸収される。

この間の作業においては、油圧アクチュエータ２７を駆動した戻り油は全て第１バイパス管路Ｌ１に流れ込み、コントロール弁３ａをバイパスしてフィルタ７を通過する。従って、作業時にチゼルから油圧系統に混入した異物がフィルタ７で除去され、戻り油の流通経路上の各油圧機器の損傷が抑制される。またブレーカの要求流量が小さく油圧アクチュエータ２７の圧力損失が小さいので、戻り油の温度上昇の程度が小さい。そのためオイルクーラ５をバイパスして油圧アクチュエータ２７の戻り油を作動油タンク４に導く回路が選択できるので、オイルクーラ５の圧力損失の分だけ油圧アクチュエータ２７の背圧を低減でき（図４）、オイルクーラ５の負担も軽減できる。油圧アクチュエータ２７の背圧が抑えられるので、許容背圧が大きなブレーカであっても支障なく使用できる。

（Ｂ）小要求流量、高許容背圧のブレーカの装着時の例
油圧ポンプ２ａの吐出油のみで駆動可能で許容背圧が大きな（例えばオイルクーラ５による戻り油の圧力損失よりも高い）ブレーカをアタッチメント２３として作業機２０に取り付けて使用する場合を説明する。この場合、油圧ポンプ２ａの吐出油のみで駆動可能なブレーカであるため、操作装置ＳＷ１，ＳＷ３の入り切り（第１切換弁Ｖ１及び合流遮断弁Ｖ３の切換位置）は上記（Ａ）の例と同じくする。但し、この例の場合、油圧アクチュエータ２７の要求流量が小さいことから油圧アクチュエータ２７の戻り油をオイルクーラ５に通す必要性は低いが、上記（Ａ）の例と異なりブレーカの許容背圧が大きい。つまり油圧アクチュエータ２７の戻り油はオイルクーラ５をバイパスさせても良いが、許容背圧の観点ではオイルクーラに通しても支障ない。従って、操作装置ＳＷ２の入り切り（第２切換弁Ｖ２の切換位置）については、作動油を冷却するメリットと作動油タンク４の負担を軽減するメリットを比較衡量して決めれば良い。

オイルクーラ５を迂回して油圧アクチュエータ２７からの戻り油を作動油タンク４に戻す場合の作動油の流れは上記の（Ａ）の例と同様である。オイルクーラ５を経由して油圧アクチュエータ２７からの戻り油を作動油タンク４に戻す場合、（Ａ）の場合に比べて作動油の温度上昇が抑えられ、油圧系統に使用されるゴム等の劣化を抑制できる。

（Ｃ）大要求流量、低許容背圧のブレーカの装着時の例
油圧ポンプ２ａの吐出油のみでは駆動不能で許容背圧が小さなブレーカをアタッチメント２３として作業機２０に取り付けて使用する場合を説明する。この場合、ブレーカの要求流量が大きいので、操作装置ＳＷ３は入り操作して電磁弁ＳＶ及び合流遮断弁Ｖ３を開通位置にしておく。操作装置ＳＷ１については入り操作して第１切換弁Ｖ１により油圧アクチュエータ２７の戻り油管路Ｌ２７ｂを第１バイパス管路Ｌ１に接続しておく。但し、油圧アクチュエータ２７は要求流量が大きいことから油圧アクチュエータ２７から第１バイパス管路Ｌ１に導かれる流量が多くなり戻り油の昇温の程度が大きくなる。この戻り油の昇温の抑制を優先する場合には、油圧アクチュエータ２７の戻り油はオイルクーラ５に通す。従って、操作装置ＳＷ２については入り操作して第２切換弁Ｖ２により第１バイパス管路Ｌ１を合流管路Ｌ３に接続しておく。周囲温度が低い作業環境で作動する場合は、特に作動の初期時等に第１バイパス管路Ｌ１の背圧が高くなるため、例えば操作装置ＳＷ２を切り操作して第２切換弁Ｖ２を消磁状態（図３の通常位置）とし、第１バイパス管路Ｌ１を第２バイパス管路Ｌ２に接続する。オイルクーラ５をバイパスして戻り油を作動油タンク４に戻すことで背圧が抑制される。

その後アタッチメント２３を作動させる場合、（Ａ）の例と同じく操作部材６ｃによりパイロット弁６ａを操作し、コントロール弁３ａのポンプポートＰをＡポートに、タンクポートＴをＢポートに接続させる。その際、パイロット弁６ａで生成された油圧信号は電磁弁ＳＶを介して合流遮断弁Ｖ３のパイロット室にも入力され、合流遮断弁Ｖ３が開通する。これにより油圧ポンプ２ａ，２ｂの吐出油が合流して油圧アクチュエータ２７のポートＣに導かれ、大流量の圧油でアタッチメント２３が駆動される。油圧アクチュエータ２７から排出された戻り油は、第１切換弁Ｖ１、フィルタ７、第２切換弁Ｖ２、オイルクーラ５を経由して作動油タンク４に戻る。

この作業においては、油圧アクチュエータ２７を駆動した戻り油は全てフィルタ７及びオイルクーラ５を通過する。（Ａ）の例と異なりブレーカの要求流量が大きく油圧アクチュエータ２７の圧力損失が大きいが、オイルクーラ５を経由することで戻り油の温度上昇が抑えられる。

（Ｄ）破砕機等（ブレーカ以外のアタッチメント）の装着時の例
例えばアタッチメント２３として作業機２０に破砕機や小割り機等、ブレーカ以外のアタッチメント（以下、破砕機で代表する）を取り付けた場合、操作装置ＳＷ１を切り操作して油圧アクチュエータ２７の戻り油管路Ｌ２７ｂをタンク管路ＬＴ１に接続しておく。操作装置ＳＷ３については、油圧アクチュエータ２７の要求流量が特に大きくなければ切り操作して合流遮断弁Ｖ３を閉じておく。またアキュムレータ８ａ，８ｂによる油圧脈動の吸収の必要がなければ、ブレーカの場合と異なりアキュムレータ８ａ，８ｂのストップ弁（不図示）は閉止しておく。

その後破砕機を作動させる場合、操作部材６ｃによりパイロット弁６ａ，６ｂを適宜操作する。これにより油圧ポンプ２ａ（又は油圧ポンプ２ａ，２ｂ）の吐出油が油圧アクチュエータ２７のポートＣ及びポートＤのいずれかに選択的に供給される。ポートＣ，Ｄのどちらから油圧アクチュエータ２７に圧油が供給されても、油圧アクチュエータ２７からの戻り油はコントロール弁３ａ及びタンク管路ＬＴ２を介してオイルクーラ５に導かれ、オイルクーラ５を通過して作動油タンク４に戻る。

この間の作業においては、油圧アクチュエータ２７を駆動した戻り油は全てコントロール弁３ａを介してタンク管路ＬＴ２に流れ込み、オイルクーラ５を通過して作動油タンク４に戻る。作動油の温度上昇が抑制できるので、油圧系統のゴム等の寿命減少が抑えられる。

−効果−
（１）本実施形態によれば、装着するアタッチメント２３を駆動するための作動油の流量の大小、つまり油圧アクチュエータ２７から排出された戻り油の昇温の程度に応じて、オイルクーラ５をバイパスする回路と経由する回路を選択することができる。上記（Ａ）の例のように要求流量の小さいアタッチメント２３の場合、作動油温の上昇の程度が小さいためオイルクーラ５を迂回して油圧アクチュエータ２７から作動油タンク４に戻り油を導く回路が選択できる。作動油タンク４を迂回することで油圧アクチュエータ２７の背圧を低減できるので、許容背圧が小さなアタッチメント２３でも使用することができる。オイルクーラ５をバイパスして油圧アクチュエータ２７からの戻り油を作動油タンク４に戻すことで、オイルクーラ５の傷みの進行を抑制できる。反対に、上記（Ｃ）の例のように要求流量が大きなアタッチメント２３の場合は作動油温の上昇の程度が大きいが、この場合にはオイルクーラ５を経由して油圧アクチュエータ２７から作動油タンク４に戻り油を導く回路が選択できる。これにより要求流量の大きなアタッチメント２３を使用する場合でも作動油温の上昇を抑制できる。

また、第１切換弁Ｖ１によりコントロール弁３ａをバイパスさせて第１バイパス管路Ｌ１に油圧アクチュエータ２７の戻り油を導くことで、戻り油をフィルタ７に通すことができる。これによりアタッチメント２３に例えばブレーカを用いた場合、チゼル部から油圧系統に混入した異物をフィルタ７で除去することができ、油圧系統に混入した異物から油圧機器を保護することができる。

従って、アタッチメント２３の機種毎に異なる油圧アクチュエータ２７の要求流量や背圧制限等の仕様に柔軟に対応することができ、種々のアタッチメント２３を装着して作業することができる。

図３の油圧回路は、一般的な油圧ショベルやホイールローダを含め、油圧アクチュエータ２７を搭載した作動型のアタッチメント２３（油圧アタッチメント）を作業機２０に装着し得る建設機械に適用できるが、特にショートリーチに適用する意義が大きい。ショートリーチは、建築物の地下空間内やトンネル内等、高さが制約された空間での作業に用いられる。ショートリーチはブーム２１やアーム２２の長さを抑えて作業機を短くすることで、例えばトンネルの壁面、剥き出しの梁や柱の鉄筋等、周囲の様々な障害物との干渉を避けつつ、硬い地山を力強く掘削したり建物等を解体したりすることができる。ショートリーチは小型機種であるが、岩盤掘削、構造物の破砕や解体等の負荷の大きな作業に用いられることが少なくない。そのため、トンネル内の掘削作業等の高負荷作業を効率良く実施したいとの要望から、アタッチメント２３として車格に相応したものよりも大型のものを用いる場合がある。アタッチメント２３を車格に相応したサイズより大型のものに交換すると、一般的には油圧アクチュエータ２７の許容背圧が原因で作動させられない場合が多い。このような実情を抱えるショートリーチにあっては、上記の通りオイルクーラ５をバイパスし、アタッチメント駆動回路における油圧アクチュエータ２７の背圧を下げることで大型のアタッチメント２３が作動させられることの有用性が大きい。

（２）コントロール弁３ａをバイパスさせた場合、油圧アクチュエータ２７の戻り油は第２切換弁Ｖ２の切り換え状態によらず第１バイパス管路Ｌ１を通る。この第１バイパス管路Ｌ１にアキュムレータ８ｂを設けるに当たってフィルタ７と第２切換弁Ｖ２との間に配置することで、第２切換弁Ｖ２の切り換え状態によらず戻り油が必ず通る経路において極力下流の領域にアキュムレータ８ｂを設けることができる。これによりアキュムレータ８ｂを作動油タンク４の近くに配置することができる。作動油タンク４に近い程戻り油の圧力損失が小さくなるので、アキュムレータ８ｂに容量が小さいものを用いても効率的に油圧脈動を抑えることができる。但し、本質的な上記効果（１）を得る上では、アキュムレータ８ｂの位置は必ずしも限定されず、例えばフィルタ７よりも上流側に設けても良い。

（３）操作装置ＳＷ１〜ＳＷ３の操作場面やその際の油圧配線図等を運転室１７や取扱説明書等のオペレータが参照できるところに表記しておくことで、装着するアタッチメント２３の種類や仕様に応じてオペレータ等が油圧回路を適正に設定することができる。このように油圧回路な適正な設定を支援することで、アタッチメント２３や油圧回路の保護にも繋がる。

−変形例−
第１切換弁Ｖ１及び第２切換弁Ｖ２には単純な２位置切換弁を用いることができるが、油圧信号の大きさに応じて段階的又は連続的に開度が変化する比例式の切換弁を用いても良い。例えば操作装置ＳＷ２をオンオフスイッチの代わりに３つ以上の切り換えポジションを備えたスイッチを用い、第２切換弁Ｖ２に比例電磁切換弁を用いた場合、第２切換弁Ｖ２を中間開度にすることで第２バイパス管路Ｌ２と合流管路Ｌ３に戻り油を分流できる。この場合、例えば許容背圧が比較的低いものの戻り油の一部をオイルクーラ５に通しても作動させられる仕様のアタッチメント２３を用いる場合に、背圧が許容値を超えない範囲で戻り油をオイルクーラ５に通し作動油温の上昇を抑制できる。

また、油圧アクチュエータ２７の要求流量に応じて油圧ポンプ２ａの吐出油に油圧ポンプ２ｂの吐出油を合流させたり遮断したりできる構成を図３に例示したが、常時油圧ポンプ２ａの吐出油のみで油圧アクチュエータ２７を駆動する回路構成としても良い。例えば油圧ポンプ２ａの吐出流量の可変範囲で油圧アクチュエータの種々の要求流量に対応できる場合には、油圧ポンプ２ｂの吐出油を油圧ポンプ２ａの吐出油に合流させる回路（合流遮断弁Ｖ３を含む）は省略しても良い。この場合、必要に応じてロードセンシングを適用することもできる。

１…原動機、２，２ａ，２ｂ…油圧ポンプ（第１油圧ポンプ、第２油圧ポンプ）、３ａ，３ｂ…コントロール弁、４…作動油タンク、５…オイルクーラ、７…フィルタ、８ａ，８ｂ…アキュムレータ、１０…機体本体、２０…作業機、２３…アタッチメント、２７…油圧アクチュエータ、Ｌ１…第１バイパス管路、Ｌ２…第２バイパス管路、Ｌ３…合流管路、Ｌ２７ｂ…戻り油管路、ＬＴ１，ＬＴ２…タンク管路、Ｖ１…第１切換弁、Ｖ２…第２切換弁、Ｖ３…合流遮断弁

Claims

機体本体、前記機体本体に取り付けられ油圧アクチュエータを搭載したアタッチメントを装着した作業機、前記機体本体に設けた原動機、前記機体本体に設けた作動油タンク、前記原動機で駆動されて前記作動油タンクから作動油を吸い込んで圧油として吐出する少なくとも１つの油圧ポンプ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記油圧アクチュエータに供給するコントロール弁を有する建設機械において、
前記コントロール弁を経由して前記作動油タンクに接続するタンク管路と、
前記コントロール弁及び前記作動油タンクの間に位置するように前記タンク管路に設けたオイルクーラと、
前記コントロール弁をバイパスする第１バイパス管路と、
前記油圧アクチュエータの戻り油管路の接続先を前記タンク管路及び前記第１バイパス管路のいずれかに切り換える電磁駆動式の第１切換弁と、
前記第１切換弁を切り換え操作する第１操作装置と、
前記第１バイパス管路に設けたフィルタと、
前記フィルタの下流側から前記オイルクーラをバイパスして前記作動油タンクに接続する第２バイパス管路と、
前記オイルクーラの上流側で前記フィルタの下流側から前記タンク管路に合流する合流管路と、
前記フィルタの下流側に位置するように前記第１バイパス管路に設けられ、前記第１バイパス管路の接続先を前記合流管路及び前記第２バイパス管路のいずれかに切り換える電磁駆動式の第２切換弁と、
前記第２切換弁を切り換え操作する第２操作装置と
を備えたことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記油圧ポンプは第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプであり、
前記第１油圧ポンプの吐出油への前記第２油圧ポンプの吐出油の合流及び遮断を切り換える合流遮断弁とを備えていることを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、前記フィルタ及び前記第２切換弁の間に位置するように前記第１バイパス管路にアキュムレータが設けられていることを特徴とする建設機械。