JP7252917B2

JP7252917B2 - 建設機械

Info

Publication number: JP7252917B2
Application number: JP2020053380A
Authority: JP
Inventors: 和繁森; 究高橋; 宥輝古東
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2023-04-05
Anticipated expiration: 2040-03-24
Also published as: JP2021152393A

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械、特に油圧シリンダと油圧ポンプとが閉回路を形成する建設機械に関する。

特許文献１には、第１ポート及び第２ポートから択一的に圧油を吐出できる油圧ポンプを用い、片ロッドの油圧シリンダのロッド側油室に第１ポート、ボトム側油室に第２ポートを接続した閉回路の油圧システムを採用した建設機械が開示されている。油圧ポンプからロッド側油室に圧油が供給されると油圧シリンダが収縮し、ボトム側油室から流出した圧油が油圧ポンプに循環する。反対にボトム側油室に圧油が供給されると油圧シリンダが伸長し、ロッド側油室から流出した圧油が油圧ポンプに循環する。

同文献において、第１ポートとロッド側油室を繋ぐボトム側供給ラインは第１タンクラインを介してタンクに接続され、第２ポートとボトム側油室を繋ぐボトム側供給ラインは第１タンクラインを介してタンクに接続されている。片ロッドの油圧シリンダの両油室には受圧面積差があるため、油圧シリンダが収縮する際にロッド側油室に流入する圧油に対してボトム側油室から多くの圧油が流出するが、この余剰分の圧油が第２タンクラインを介してタンクに排出される。油圧シリンダが伸長する際にはボトム側油室に流入する圧油に対してロッド側油室から流出する圧油が不足するが、この不足分の圧油が第１タンクラインを介してタンクから補充される。

特許第６４６７４７９号公報

油圧システムに備わったタンクには、内部の作動油の液量の増減に伴って空気が出入りする。そのため、粉塵の多い環境では大気中の塵埃等のコンタミネーションがタンクに吸い込まれ、コンタミネーションが油圧回路に混入して油圧機器の不具合の要因となり得る。仮に空気が出入りしないようにタンクを気密構造とした場合、作動油の吸排に伴ってタンクの圧力が変化するため、タンクが破損したりキャビテーションが発生したりする恐れがある。

本発明の目的は、油圧回路へのコンタミネーションの混入を抑制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、片ロッドの油圧シリンダと、第１ポート及び第２ポートを有する油圧ポンプと、前記第１ポートを前記油圧シリンダのロッド側室と接続するロッド側供給ラインと、前記第２ポートを前記油圧シリンダのボトム側室と接続するボトム側供給ラインとを備えた建設機械において、前記ロッド側供給ラインから分岐した第１アキュムレータラインと、前記ボトム側供給ラインから分岐した第２アキュムレータラインと、前記第１アキュムレータライン及び前記第２アキュムレータラインに接続し、前記ロッド側油室及び前記ボトム側油室の面積差による容積差分の作動油を蓄えるアキュムレータと、前記第１アキュムレータラインに設けられ、前記アキュムレータから前記ロッド側供給ラインへの圧油の流れを許容すると共に前記ロッド側供給ラインから前記アキュムレータへの圧油の流れを禁止する逆止弁と、前記ロッド側供給ラインに設けられ、前記油圧ポンプから前記ロッド側油室への圧油の流れを許容すると共に前記ロッド側油室から前記油圧ポンプへの圧油の流れを禁止する第１作動式チェック弁と、前記油圧シリンダの伸長操作に連動して前記第１作動式チェック弁を開ける第１チェック弁駆動機構と、前記ボトム側供給ラインに設けられ、前記油圧ポンプから前記ボトム側油室への圧油の流れを許容すると共に前記ボトム側油室から前記油圧ポンプへの圧油の流れを禁止する第２作動式チェック弁と、前記油圧シリンダの収縮操作に連動して前記第２作動式チェック弁を開ける第２チェック弁駆動機構と、前記第２アキュムレータラインに設けられ、前記アキュムレータから前記ボトム側供給ラインへの圧油の流れを許容すると共に前記ボトム側供給ラインから前記アキュムレータへの圧油の流れを禁止する第３作動式チェック弁と、前記油圧シリンダの収縮操作に連動して前記第３作動式チェック弁を開ける第３チェック弁駆動機構とを備えた建設機械を提供する。

本発明によれば、油圧回路へのコンタミネーションの混入を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る建設機械の表す側面図本発明の一実施形態に係る建設機械に備わった油圧システムの要部を抜き出した回路図本発明の一実施形態に係る建設機械に備わった油圧システムのエア抜き作業の説明図

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表す側面図である。以降、運転席に座った操作者が正対する方向（図１中の左方向）を旋回体１２の前方とする。図１に示した建設機械は油圧ショベルであり、車体１０及び車体１０に連結されたフロント作業機２０を備えている。車体１０は、走行体１１及び旋回体１２を備えているが、走行体１１と旋回体１２とに分けない構成とする場合もある。

走行体１１は建設機械の基部構造体をなすものであり、左右の履帯１３を備えたクローラ式の走行体である。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。走行体１１のフレーム（トラックフレーム）の前部にはブレード（排土装置）１０ａが取り付けられている。ブレード１０ａはブレードシリンダ１０ｂにより上下動する。走行体１１の上部には、旋回輪１５を介して旋回体１２が設けられており、旋回輪１５を旋回モータ１５ａ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に対して旋回体１２が旋回する。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。なお、本実施形態ではクローラ式の走行体１１を備えた建設機械を例示したが、走行体１１をホイール式とすることもできる。

旋回体１２は、旋回フレーム１６、運転室（キャノピ）１７、機械室１８、カウンタウェイト１９等を備えている。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。旋回フレーム１６の前部には鉛直な軸を介してスイングポスト１６ａが連結されている。運転室１７は旋回フレーム１６の上部に搭載されている。運転室１７の内部には、操作者が座る運転席１７ａ、操作者が操作する操作装置１７ｘ等が配置されている。操作装置１７ｘは例えば電気レバー装置であり、運転席１７ａの左右に備わっている。例えば右の操作装置１７ｘのレバーを前に操作すればブーム下げ動作、後に操作すればブーム上げ動作、左に操作すればバケットクラウド動作、右に操作すればバケットダンプ動作がされる。左の操作装置１７ｘのレバーを前に操作すれば右旋回動作、後に操作すれば左旋回動作、左に操作すればアームダンプ動作、右に操作すればアームクラウド動作がされる。機械室１８は旋回フレーム１６における運転室１７の後側に配置されている。図１及び図２では図示していないが、機械室１８には、原動機としての電動モータＭａ～Ｍｃ（図２）、電動モータＭａ～Ｍｃにより駆動される油圧ポンプＰａ～Ｐｃ（図２）、熱交換器類等が収容されている。カウンタウェイト１９はフロント作業機２０との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。

－フロント作業機－
フロント作業機２０は多関節型の作業装置であり、作業腕２１とバケット２２とを含んで構成されている。作業腕２１は、ブーム２３、アーム２４、ブームシリンダ２５、アームシリンダ２６及びバケットシリンダ２７を含んで構成されている。ブームシリンダ２５、アームシリンダ２６及びバケットシリンダ２７は、いずれも片ロッドの複動式油圧シリンダであり、フロント作業機２０を駆動する。ブームシリンダ２５はブーム２３の腹側に、アームシリンダ２６はブーム２３の背側に、バケットシリンダ２７はアーム２４の背側に配置されている。腹側とは、アーム２４の先端を前方に向けた姿勢の作業腕２１の下側であり、背側とは、同姿勢の作業腕２１の上側である。

ブーム２３は、車体１０（スイングポスト１６ａ）に、左右に延びるピンａを介して上下に回動可能に連結されている。本実施形態のブーム２３は側面視でＬ字型をしており、基部側に対して先端側が前傾している。アーム２４はこのブーム２３の先端に左右に延びるピンｂを介して回動可能に連結されている。アーム２４の先端には左右に延びるピンｃを介してバケット２２が連結されている。バケット２２はアタッチメントであり、グラップル等の他のアタッチメントに交換可能である。

ブームシリンダ２５は、左右に延びるピンｄを介して車体１０（スイングポスト１６ａ）に対して基端が連結されており、左右に延びるピンｅを介してブーム２３の腹側面に対して先端が連結されている。アームシリンダ２６は、左右に延びるピンｆを介してブーム２３の背側面に対して基端が連結されており、左右に延びるピンｇを介してアーム２４の基端部に対して先端が連結されている。バケットシリンダ２７は、左右に延びるピンｈを介してアーム２４の背側面に基端が連結されており、左右に延びるピンｉを介してバケットリンク２２ａに先端が連結されている。

－油圧システム－
図２は本実施形態に係る建設機械に備わった油圧システムの要部を抜き出した回路図である。同図ではブームシリンダ２５、アームシリンダ２６及びバケットシリンダ２７の駆動回路を抜き出して表してある。ブームシリンダ２５、アームシリンダ２６及びバケットシリンダ２７の駆動回路はいずれも構成が等しいため、ここではブームシリンダ２５の駆動回路について説明し、アームシリンダ２６及びバケットシリンダ２７の駆動回路については説明を省略する。但し、以下のブームシリンダ２５の駆動回路の説明において同回路の要素には符号に添え字ａを添える。ブームシリンダ２５の駆動回路の説明は、ブームシリンダ２５をアームシリンダ２６と読み替え、符号の添え字ａをｂと読み替えることで、アームシリンダ２６の駆動回路の説明に代えることができる。同様に、ブームシリンダ２５の駆動回路の説明は、ブームシリンダ２５をバケットシリンダ２７と読み替え、符号の添え字ａをｃと読み替えることで、バケットシリンダ２７の駆動回路の説明に代えることができる。

ブームシリンダ２５の駆動回路は、油圧ポンプＰａ、電動モータＭａ、ロッド側供給ラインＬ１ａ、ボトム側供給ラインＬ２ａ、第１アキュムレータラインＬ４ａ、第２アキュムレータラインＬ３ａ及びアキュムレータＡを含んで構成されている。この他、ブームシリンダ２５の駆動回路には、第１作動式チェック弁Ｖ１ａ、第２作動式チェック弁Ｖ２ａ、第３作動式チェック弁Ｖ３ａ、逆止弁（チェック弁）Ｖ４ａが含まれている。

油圧ポンプＰａは、ブームシリンダ２５を駆動する圧油を吐出するポンプであり、電動モータＭａにより駆動される。電動モータＭａはサーボモータであり、操作装置１７ｘの操作方向に応じた方向に操作量に応じた速度で回転する。油圧ポンプＰａはまた、第１ポートＰ１ａ及び第２ポートＰ２ａを有している。第１ポートＰ１ａはロッド側供給ラインＬ１ａを介してブームシリンダ２５のロッド側油室Ｃ１ａと接続されている。第２ポートＰ２ａはボトム側供給ラインＬ２ａを介してブームシリンダ２５のボトム側油室Ｃ２ａと接続されている。こうして油圧ポンプＰａはブームシリンダ２５と閉回路を構成している。第１ポートＰ１ａ及び第２ポートＰ２ａはいずれも入出力ポートである。電動モータＭａにより油圧ポンプＰａの回転方向を切り換えることで、第１ポートＰ１ａから圧油が吸引されて第２ポートＰ２ａから吐出されたり、第２ポートＰ２ａから圧油が吸引されて第１ポートＰ１ａから吐出されたりする。油圧ポンプＰａの圧油の吐出流量は電動モータＭａの回転数で制御される。

第１アキュムレータラインＬ４ａは、ロッド側供給ラインＬ１ａから分岐している。第２アキュムレータラインＬ３ａは、ボトム側供給ラインＬ２ａから分岐している。第１アキュムレータラインＬ４ａ及び第２アキュムレータラインＬ３ａには、脱着ポートＸ３ａ（後述）を介してアキュムレータＡが接続している。このアキュムレータＡにより、ブームシリンダ２５のロッド側油室Ｃ１ａ及びボトム側油室Ｃ２ａの面積差による量油室の最大容積の差分の作動油を加圧状態で蓄えることができる。また、第１アキュムレータラインＬ４ａには逆止弁Ｖ４ａが設けられている。この逆止弁Ｖ４ａにより、アキュムレータＡからロッド側供給ラインＬ１ａへの圧油の流れが許容されると共に、ロッド側供給ラインＬ１ａからアキュムレータＡへの圧油の流れが禁止される。

第１作動式チェック弁Ｖ１ａは、ロッド側供給ラインＬ１ａに設けられ、油圧ポンプＰａからロッド側油室Ｃ１ａへの圧油の流れを許容すると共に、ロッド側油室Ｃ１ａから油圧ポンプＰａへの圧油の流れを禁止する。作動式チェック弁とは、通常時は禁止する向きの流体の流れをチェック弁駆動機構の作用により一定条件下で許容するものである。本実施形態において、第１作動式チェック弁Ｖ１ａにはパイロット駆動式のチェック弁が用いてあり、これを駆動する第１チェック弁駆動機構Ｄ１ａは第１絞りＴ１ａ及び第１パイロットラインＱ１ａを含んで構成されている。第１チェック弁駆動機構Ｄ１ａは、ブームシリンダ２５の伸長操作に連動して第１作動式チェック弁Ｖ１ａを開けるものである。

第１絞りＴ１ａはボトム側供給ラインＬ２ａに設けられており、固定絞りであっても良いが本実施形態では可変絞りが用いてある。本実施形態において、第１絞りＴ１ａはボトム側油室Ｃ２ａ及び第２作動式チェック弁Ｖ２ａの間に位置しているが、例えば油圧ポンプＰａと第２作動式チェック弁Ｖ２ａの間に配置することもできる。

第１パイロットラインＱ１ａは、第１絞りＴ１ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａの間でボトム側供給ラインＬ２ａから分岐して第１作動式チェック弁Ｖ１ａに接続している。第１パイロットラインＱ１ａを第１絞りＴ１ａ及び第２作動式チェック弁Ｖ２ａの間でボトム側供給ラインＬ２ａから分岐させた構成を例示しているが、例えば第２作動式チェック弁Ｖ２ａ及び油圧ポンプＰａの間で分岐させる構成としても良い。加えて、第１パイロットラインＱ１ａは、第１絞りＴ１ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａの間であれば第２アキュムレータラインＬ３ａから分岐して第１作動式チェック弁Ｖ１ａに接続する構成としても良い。第１パイロットラインＱ１ａを介して第１絞りＴ１ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａの間の圧力がパイロット圧として第１作動式チェック弁Ｖ１ａに導かれ、これにより第１作動式チェック弁Ｖ１ａが開く構成である。

第２作動式チェック弁Ｖ２ａは、ボトム側供給ラインＬ２ａに設けられ、油圧ポンプＰａからボトム側油室Ｃ２ａへの圧油の流れを許容すると共に、ボトム側油室Ｃ２ａから油圧ポンプＰａへの圧油の流れを禁止する。第２作動式チェック弁Ｖ２ａは第１作動式チェック弁Ｖ１ａと同様のパイロット駆動式のチェック弁であり、これを駆動する第２チェック弁駆動機構Ｄ２ａは第２絞りＴ２ａ及び第２パイロットラインＱ２ａを含んで構成されている。第２チェック弁駆動機構Ｄ２ａは、ブームシリンダ２５の収縮操作に連動して第２作動式チェック弁Ｖ２ａを開けるものである。

第２絞りＴ２ａはロッド側供給ラインＬ１ａに設けられており、固定絞りであっても良いが本実施形態では可変絞りが用いてある。本実施形態において、第２絞りＴ２ａはロッド側油室Ｃ１ａ及び第１作動式チェック弁Ｖ１ａの間に位置しているが、例えば油圧ポンプＰａと第１作動式チェック弁Ｖ１ａの間に配置することもできる。

第２パイロットラインＱ２ａは、第２絞りＴ２ａ及び逆止弁Ｖ４ａの間（本例では第２絞りＴ２ａ及び第１作動式チェック弁Ｖ１ａの間）でロッド側供給ラインＬ１ａから分岐して第２作動式チェック弁Ｖ２ａに接続している。第２パイロットラインＱ２ａは、第２絞りＴ２ａ及び逆止弁Ｖ４ａの間であれば第１アキュムレータラインＬ４ａから分岐して第２作動式チェック弁Ｖ２ａに接続する構成としても良い。第２パイロットラインＱ２ａを介して第２絞りＴ２ａ及び逆止弁Ｖ４ａの間の圧力がパイロット圧として第２作動式チェック弁Ｖ２ａに導かれ、これにより第２作動式チェック弁Ｖ２ａが開く構成である。

第３作動式チェック弁Ｖ３ａは、第２アキュムレータラインＬ３ａに設けられ、アキュムレータＡからボトム側供給ラインＬ２ａへの圧油の流れを許容すると共にボトム側供給ラインＬ２ａからアキュムレータＡへの圧油の流れを禁止する。この第３作動式チェック弁Ｖ３ａも第１作動式チェック弁Ｖ１ａと同様のパイロット駆動式のチェック弁であり、これを駆動する第３チェック弁駆動機構Ｄ３ａは第３パイロットラインＱ３ａ及び上記逆止弁Ｖ４ａを含んで構成されている。第３チェック弁駆動機構Ｄ３ａは、ブームシリンダ２５の収縮操作に連動して第３作動式チェック弁Ｖ３ａを開けるものである。

第３パイロットラインＱ３ａは、第２絞りＴ２ａ及び逆止弁Ｖ４ａの間（本実施形態では逆止弁Ｖ４ａ及び油圧ポンプＰａの間）で第１アキュムレータラインＬ４ａから分岐して第３作動式チェック弁Ｖ３ａに接続している。第３パイロットラインＱ３ａを介して第２絞りＴ２ａ及び逆止弁Ｖ４ａの間の圧力がパイロット圧として第３作動式チェック弁Ｖ３ａに導かれ、これにより第３作動式チェック弁Ｖ３ａが開く構成である。なお、本実施形態では第２パイロットラインＱ２ａと第３パイロットラインＱ３ａのパイロット圧を異なる位置から導入しているが、同一の位置から導入する構成としても良い。

なお、ロッド側供給ラインＬ１ａには、第１作動式チェック弁Ｖ１ａと油圧ポンプＰａとの間にリリーフ弁Ｒ１ａが、第２絞りＴ２ａとロッド側油室Ｃ１ａとの間にオーバーロードリリーフバルブＲ２ａが設けられている。ボトム側供給ラインＬ２ａには、第２作動式チェック弁Ｖ２ａと油圧ポンプＰａとの間にリリーフ弁Ｒ３ａが、第１絞りＴ１ａとボトム側油室Ｃ２ａとの間にオーバーロードリリーフバルブＲ４ａが設けられている。

以上の構成の油圧システムには、第１エア抜きポートＸ１ａ及び第２エア抜きポートＸ２ａが備わっている。第１エア抜きポートＸ１ａ及び第２エア抜きポートＸ２ａは、流体継手（例えば迅速流体継手）のプラグ又はソケットである。第１エア抜きポートＸ１ａは、ロッド側供給ラインＬ１ａ（本実施形態ではロッド側油室Ｃ１ａと第２絞りＴ２ａとの間）に設けられている。第２エア抜きポートＸ２ａは、ボトム側供給ラインＬ２ａ（本実施形態ではボトム側油室Ｃ２ａと第１絞りＴ１ａとの間）に設けられている。第１エア抜きポートＸ１ａ及び第２エア抜きポートＸ２ａには、ホースＨ（図３）を介してタンクＴ（図３）が接続可能である。ホースＨの先端には第１エア抜きポートＸ１ａ及び第２エア抜きポートＸ２ａに対応して流体継手（例えば迅速流体継手）のソケット又はプラグが取り付けられている。ホースＨを第１エア抜きポートＸ１ａに装着することで、ロッド側供給ラインＬ１ａに対してタンクＴが接続可能である。ホースＨを第２エア抜きポートＸ２ａに装着することで、ボトム側供給ラインＬ２ａに対してタンクＴが接続可能である。

先に触れた通り、第１アキュムレータラインＬ４ａ及び第２アキュムレータラインＬ３ａにはアキュムレータＡが接続している。このアキュムレータＡの接続構造について説明すると、まず本実施形態では第１アキュムレータラインＬ４ａ及び第２アキュムレータラインＬ３ａが合流しており、両者が合流した配管部分に脱着ポートＸ３ａが備わっている。脱着ポートＸ３ａは流体継手（例えば迅速流体継手）のプラグ又はソケットである。この脱着ポートＸ３ａには、アキュムレータＡから延びる配管の流体継手（例えば迅速流体継手）のソケット又はプラグが装着されている。このようにして第１アキュムレータラインＬ４ａ及び第２アキュムレータラインＬ３ａにアキュムレータＡが接続している。

脱着ポートＸ３ａからアキュムレータＡの継手を取り外すと、アキュムレータＡに代えて脱着ポートＸ３ａに対してタンクＴが接続可能である。タンクＴと脱着ポートＸ３ａとの接続構造は、第１エア抜きポートＸ１ａ（第２エア抜きポートＸ２ａ）とタンクＴとの接続構造と同様である。タンクＴと脱着ポートＸ３ａとを接続するホースは、第１エア抜きポートＸ１ａ（又は第２エア抜きポートＸ２ａ）とタンクＴとを接続するホースＨとは別に存在している。従って、同一のタンクＴを第１エア抜きポートＸ１ａ及び脱着ポートＸ３ａに接続した状態（図３）とすることもできるし、同一のタンクＴを第２エア抜きポートＸ２ａ及び脱着ポートＸ３ａに接続した状態とすることもできる。

なお、第１アキュムレータラインＬ４ａ及び第２アキュムレータラインＬ３ａに対するアキュムレータＡの接続経路は、図２に示した態様に限られず適宜変更可能である。例えばアキュムレータＡ側の配管の先端を２股に分岐させ、第１アキュムレータラインＬ４ａ及び第２アキュムレータラインＬ３ａにそれぞれ接続するような形を採用しても良い。

－動作－
・ブーム上げ動作
ブーム上げ操作を意図して運転席１７ａの右側の操作装置１７ｘのレバーを前に倒すと、油圧ポンプＰａの第２ポートＰ２ａから吐出された圧油がボトム側供給ラインＬ２ａ及び第２作動式チェック弁Ｖ２ａを通りブームシリンダ２５のボトム側油室Ｃ２ａへ流れる。このとき、第２ポートＰ２ａから圧油が吐出されることで第１絞りＴ１ａと第３作動式チェック弁Ｖ３ａの間の配管圧力が上昇し、その圧力で第１作動式チェック弁Ｖ１ａが開く。これにより、ロッド側油室Ｃ１ａから油圧ポンプＰａへの圧油の流れが許容される。また、ブームシリンダ２５のロッド側油室Ｃ１ａとボトム側油室Ｃ２ａには受圧面積差があり、ボトム側油室Ｃ２ａに流入する圧油に対してロッド側油室Ｃ１ａから流出する圧油が不足する。この不足分の圧油が、第１アキュムレータラインＬ４ａ及び逆止弁Ｖ４ａを通ってアキュムレータＡから油圧ポンプＰａに吸引される。以上によりブームシリンダ２５が伸長し、ブーム上げ動作が行われる。

・ブーム下げ動作
ブーム下げ操作を意図して運転席１７ａの右側の操作装置１７ｘのレバーを後に倒すと、油圧ポンプＰａの第１ポートＰ１ａから吐出された圧油がロッド側供給ラインＬ１ａ及び第１作動式チェック弁Ｖ１ａを通りブームシリンダ２５のロッド側油室Ｃ１ａへ流れる。このとき、第１ポートＰ１ａから圧油が吐出されることで第２絞りＴ２ａと逆止弁Ｖ４ａの間の配管圧力が上昇し、その圧力で第２作動式チェック弁Ｖ２ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａが開く。これにより、ボトム側油室Ｃ２ａから油圧ポンプＰａへの圧油の流れが許容される。また、ブームシリンダ２５のロッド側油室Ｃ１ａとボトム側油室Ｃ２ａには受圧面積差があり、ロッド側油室Ｃ１ａに流入する圧油に対してボトム側油室Ｃ２ａから流出する圧油が多くなる。この余剰分の圧油が、第２アキュムレータラインＬ３ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａを通ってボトム側供給ラインＬ２ａからアキュムレータＡに排出される。以上によりブームシリンダ２５が収縮し、ブーム下げ動作が行われる。

・ブーム保持
ブーム２３を停止させる場合、運転席１７ａの右側の操作装置１７ｘのレバーを前後に倒さずに中立位置にする。この場合、電動モータＭａと共に油圧ポンプＰａが停止する。この間、ブームシリンダ２５に圧縮荷重が掛かってボトム側油室Ｃ２ａが加圧されても、第２作動式チェック弁Ｖ２ａによりボトム側供給ラインＬ２ａの圧油の流れが遮断され、ボトム側油室Ｃ２ａから圧油が排出されることはない。反対にブームシリンダ２５に引張荷重が掛かってロッド側油室Ｃ１ａが加圧されても、第１作動式チェック弁Ｖ１ａによりロッド側供給ラインＬ１ａの圧油の流れが遮断され、ロッド側油室Ｃ１ａから圧油が排出されることはない。よって、ブーム操作がされていない状態でブーム２３が動作することはなく、ブーム２３は安定して保持される。

・アームクラウド動作
アームクラウド操作は、運転席１７ａの左側の操作装置１７ｘのレバーを右に倒して行われる。この場合の油圧回路の動作はブーム上げ動作と同様である。先述したブーム上げ動作の説明について、ブームシリンダ２５をアームシリンダ２６と、ブーム上げをアームクラウドと、各要素の符号の添え字ａをｂと読み替えることで、アームクラウド動作の説明に代えることができる。

・アームダンプ動作
アームダンプ操作は、運転席１７ａの左側の操作装置１７ｘのレバーを左に倒して行われる。この場合の油圧回路の動作はブーム下げ動作と同様である。先述したブーム下げ動作の説明について、ブームシリンダ２５をアームシリンダ２６と、ブーム下げをアームダンプと、各要素の符号の添え字ａをｂと読み替えることで、アームダンプ動作の説明に代えることができる。

・アーム保持
アーム２４を停止させる場合、運転席１７ａの左側の操作装置１７ｘのレバーを左右に倒さずに中立位置にする。この場合の油圧回路の作用はブーム保持の場合と同様である。先述したブーム保持の説明について、ブーム２３をアーム２４と、ブームシリンダ２５をアームシリンダ２６と、ブーム操作をアーム操作と、各要素の符号の添え字ａをｂと読み替えることで、アーム保持の説明に代えることができる。

・バケットクラウド動作
バケットクラウド操作は、運転席１７ａの右側の操作装置１７ｘのレバーを左に倒して行われる。この場合の油圧回路の動作はブーム上げ動作と同様である。先述したブーム上げ動作の説明について、ブームシリンダ２５をバケットシリンダ２７と、ブーム上げをバケットクラウドと、各要素の符号の添え字ａをｂと読み替えることで、バケットクラウド動作の説明に代えることができる。

・バケットダンプ動作
バケットダンプ操作は、運転席１７ａの右側の操作装置１７ｘのレバーを右に倒して行われる。この場合の油圧回路の動作はブーム下げ動作と同様である。先述したブーム下げ動作の説明について、ブームシリンダ２５をバケットシリンダ２７と、ブーム下げをバケットダンプと、各要素の符号の添え字ａをｂと読み替えることで、バケットダンプ動作の説明に代えることができる。

・バケット保持
バケット２２を停止させる場合、運転席１７ａの右側の操作装置１７ｘのレバーを左右に倒さずに中立位置にする。この場合の油圧回路の作用はブーム保持の場合と同様である。先述したブーム保持の説明について、ブーム２３をバケット２２と、ブームシリンダ２５をバケットシリンダ２７と、ブーム操作をバケット操作と、各要素の符号の添え字ａをｂと読み替えることで、バケット保持の説明に代えることができる。

－エア抜き作業－
図３は図２の油圧システムのエア抜き作業の説明図である。図３ではブームシリンダ２５の駆動回路を抜き出して説明するが、アームシリンダ２６の駆動回路、バケットシリンダ２７の駆動回路についてのエア抜き作業も以下の説明と同様に行うことができる。以下のブームシリンダ２５の駆動回路のエア抜き作業の説明について、ブームシリンダ２５をアームシリンダ２６と、要素の符号の添え字ａをｂと読み替えれば、アームシリンダ２６の駆動回路のエア抜き作業の説明に代えることができる。同様に、ブームシリンダ２５をバケットシリンダ２７と、要素の符号の添え字ａをｃと読み替えれば、バケットシリンダ２７の駆動回路のエア抜き作業の説明に代わる。

ブームシリンダ２５の駆動回路のエア抜きをする場合、脱着ポートＸ３ａからアキュムレータＡを取り外し、タンクＴを脱着ポートＸ３ａに装着する。同時に、タンクＴを第１エア抜きポートＸ１ａにも接続する。タンクＴには必要量の圧油を貯留しておく。そして、この状態で油圧ポンプＰａの第１ポートＰ１ａから圧油を吐出する。これにより、タンクＴ、油圧ポンプＰａ、ロッド側供給ラインＬ１ａ、第１エア抜きポートＸ１ａ、及びホースＨからなる環状路を圧油が循環する。このようにして圧油を循環させることで、ロッド側供給ラインＬ１ａの内部のエアが第１エア抜きポートＸ１ａから押し出され、タンクＴに排出される。

ロッド側供給ラインＬ１ａのエア抜き作業が完了したら、第１エア抜きポートＸ１ａに装着されたホースＨを第２エア抜きポートＸ２ａに繋ぎ変える。この状態で油圧ポンプＰａの第２ポートＰ２ａから圧油を吐出することにより、タンクＴ、油圧ポンプＰａ、ボトム側供給ラインＬ２ａ、第２エア抜きポートＸ２ａ、及びホースＨからなる環状路を圧油が循環する。このようにして圧油を循環させることで、ボトム側供給ラインＬ２ａの内部のエアが第２エア抜きポートＸ２ａから押し出され、タンクＴに排出される。

ボトム側供給ラインＬ２ａのエア抜き作業を終えたら、第２エア抜きポートＸ２ａ及び脱着ポートＸ３ａからタンクＴを取り外し、脱着ポートＸ３ａにアキュムレータＡを接続してエア抜き作業を完了する。なお、ロッド側供給ラインＬ１ａのエア抜き作業とボトム側供給ラインＬ２ａのエア抜き作業の順番は、勿論順不同で行うことができる。

－効果－
（１）本実施形態によれば、油圧シリンダの受圧面積差分の圧油を貯留するのにアキュムレータＡを用いたので、回路に対する空気の出入りが実質的にない。そのため、粉塵の多い環境でも大気中の塵埃等のコンタミネーションの油圧回路への混入を抑制することができる。よってコンタミネーションの混入による油圧機器の不具合を抑制できる。また、タンクと異なりアキュムレータＡは外気の吸排を要さないため、水中で作業する建設機械にも本実施形態の油圧システムは適用できる。

（２）脱着ポートＸ３ａによりアキュムレータＡをタンクＴと交換し、第１エア抜きポートＸ１ａ及び第２エア抜きポートＸ２ａを設けてロッド側供給ラインＬ１ａ及びボトム側供給ラインＬ２ａにタンクＴを接続できるようにした。これにより、ロッド側供給ラインＬ１ａ（ボトム側供給ラインＬ２ａ）とタンクＴとの間で圧油が循環する回路が構成され、ロッド側供給ラインＬ１ａ（ボトム側供給ラインＬ２ａ）からエアを押し出してタンクＴに排出することができる。このようにアキュムレータＡ及びタンクＴを脱着して圧油を循環させるだけで、容易に回路のエア抜き作業を行うことができる。エア抜き作業の作業性も良好なものとすることができる。

（３）特許第６４６７４７９号公報（特許文献１）に開示された油圧システムでは、油圧シリンダがロッド側及びボトム側のカウンターバランス弁により保持される。例えば油圧シリンダの停止時にロッド側油室に大きな負荷がかかると、ロッド側油室の負荷圧によりロッド側カウンターバランス弁が開き得る。ロッド側カウンターバランス弁が開くと、ロッド側油室から流出した圧油で油圧ポンプが回転し、油圧シリンダが伸長してしまう。そのため、地面から浮いた状態でフロント作業機を停止させる場合、例えばアームシリンダに強い引っ張り力が作用する状態では姿勢を保持することができない恐れがある。

それに対し、本実施形態によれば、前述した通り閉回路を構成する油圧シリンダの油室に負荷が掛かっても油圧シリンダの長さを安定して保持することができる。例えば停止中のブームシリンダ２５等の油圧シリンダのロッド側油室に大きな負荷がかかっても、前述した通りロッド側供給ラインに設けた第１作動式チェック弁によりロッド側油室から圧油が流出することがない。ボトム側油室に負荷がかかる場合も同様である。具体例としては、バケット２２が地面から浮いた状態でフロント作業機２０を停止させる場合、姿勢によってはフロント作業機２０の自重によりアームシリンダ２６に強い引張荷重がかかることがある。このような条件下でもフロント作業機２０の姿勢を安定して保持することができる。

（４）油圧シリンダの動作方向に荷重を受ける動作では、圧油を供給する油室が引張方向に負荷を受けることで降圧し、場合によっては負圧となる。例えばフロント作業機の自重がブームシリンダの動作方向（収縮方向）に作用するブーム下げ動作の場合、ブームシリンダのロッド側油室は油圧ポンプから圧油を供給されながらも降圧する場合がある。この場合、特許第６４６７４７９号公報（特許文献１）に記載された油圧システムでは、ブームシリンダのロッド側油室の降圧によりボトム側カウンターバランス弁が閉じ、ブーム下げ動作が停止する恐れがある。その後油圧ポンプからの圧油の供給によりロッド側油室が昇圧するとボトム側カウンターバランス弁が開き、ブーム下げ動作が再開される。ブーム下げ動作中にこうしてボトム側カウンターバランス弁が繰り返し開閉することで、ブーム下げ動作にハンチング現象が生じ得る。

それに対し、本実施形態においては各油圧シリンダの圧油の供給ラインに絞りを設け、この絞りを挟んで油圧シリンダと反対側の配管部位から作動式チェック弁のパイロット圧をとることで、このパイロット圧の低下を抑制することができる。ブーム下げ動作を例に挙げれば、ロッド側供給ラインＬ１ａに第２絞りＴ２ａが設けられている。ブーム下げ動作中にフロント作業機２０の自重でロッド側油室Ｃ１ａが降圧しても、油圧ポンプＰａから吐出される圧油により第２絞りＴ２ａと逆止弁Ｖ４ａの間の圧力が確保できる。これにより第２パイロットラインＱ２ａ及び第３パイロットラインＱ３ａを介して第２作動式チェック弁Ｖ２ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａに導かれるパイロット圧が確保できる。加えてボトム側供給ラインＬ２ａに第１絞りＴ１ａがあることで、ボトム側油室Ｃ２ａから排出される圧油による第２作動式チェック弁Ｖ２ａに加わる圧力が抑えられる。

その結果、ブーム下げ操作時には、ブームシリンダ２５に作用する負荷の作用方向に関わらず第２作動式チェック弁Ｖ２ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａの開状態を維持することができる。これにより、ハンチングを起こすことなくブーム下げ動作を円滑に行うことができる。ブーム上げ動作、アームクラウド動作、アームダンプ動作、バケットクラウド動作、バケットダンプ動作についても同様である。

（５）ブームシリンダ２５の駆動回路を例に挙げると、配管保護目的のリリーフ弁類を除き、操作装置１７ｘの操作に伴って動作する弁は、第１作動式チェック弁Ｖ１ａ、第２作動式チェック弁Ｖ２ａ、第３作動式チェック弁Ｖ３ａ、逆止弁Ｖ４ａである。これらの弁はいずれも電気的な動力を要さない。アームシリンダ２６やバケットシリンダ２７の駆動回路も同様である。このように電磁弁を用いる必要がないので、本実施形態の油圧システムでは電気的不具合が生じ難い。電磁弁を要さないので、油圧システムのコストや配線の煩雑化も抑えられる。

（６）ブームシリンダ２５の駆動回路を例に挙げると、第１絞りＴ１ａ及び第２絞りＴ２ａはいずれも可変絞りである。第１絞りＴ１ａ及び第２絞りＴ２ａは固定絞りとしても良いが、可変絞りを用いることで、フロント作業機２０の動作の調子を見ながら第１絞りＴ１ａ及び第２絞りＴ２ａの開口面積を調整し、フロント作業機２０の動作の調子を調整することができる。アームシリンダ２６やバケットシリンダ２７の駆動回路も同様である。

－変形例－
以上においては、油圧ポンプＰａ－Ｐｃを駆動する原動機として電動モータＭａ－Ｍｃを用いた場合を例示したが、エンジン（内燃機関）が用いられる場合もある。この場合、油圧ポンプＰａ－Ｐｃを両傾転斜板機構と両傾転斜板の傾斜角を調整するレギュレータを備えた構造のものを用い、操作装置１７ｘでレギュレータを操作して圧油の吐出方向及び吐出流量を制御する構成とすれば良い。

また、図２及び図３の油圧システムの適用対象としてフロント作業機２０の油圧シリンダを例に挙げて説明したが、ブレード１０ａのブレードシリンダ１０ｂにも同システムは適用可能である。更には、図２及び図３の油圧システムの適用対象として油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ホイールローダ等の他の建設機械にも同システムは適用可能である。

また、油圧シリンダの保持力向上やハンチング現象の抑制を狙って第１作動式チェック弁Ｖ１ａ、第２作動式チェック弁Ｖ２ａ及び第３作動式チェック弁Ｖ３ａを備える閉回路を例に挙げて説明した。しかし、コンタミネーションの混入抑制の基本的効果を得る上では、特許文献１やその他の先行技術に開示された公知構成の閉回路を対象としてアキュムレータＡを接続することもできる。エア抜き作業の作業性の観点で設けた第１エア抜きポートＸ１ａ、第２エア抜きポートＸ２ａ及び脱着ポートＸ３ａも同様である。

１０ｂ…ブレードシリンダ（油圧シリンダ）、２５…ブームシリンダ（油圧シリンダ）、２６…アームシリンダ（油圧シリンダ）、２７…バケットシリンダ（油圧シリンダ）、Ａ…アキュムレータ、Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ１ｃ…ロッド側油室、Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ２ｃ…ボトム側油室、Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ１ｃ…第１チェック弁駆動機構、Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ，Ｄ２ｃ…第２チェック弁駆動機構、Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ３ｃ…第３チェック弁駆動機構、Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ…ロッド側供給ライン、Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ…ボトム側供給ライン、Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃ…第２アキュムレータライン、Ｌ４ａ，Ｌ４ｂ，Ｌ４ｃ…第１アキュムレータライン、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ…第１ポート、Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ…第２ポート、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ…油圧ポンプ、Ｔ…タンク、Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ…第１作動式チェック弁、Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ，Ｖ２ｃ…第２作動式チェック弁、Ｖ３ａ，Ｖ３ｂ，Ｖ３ｃ…第３作動式チェック弁、Ｖ４ａ，Ｖ４ｂ，Ｖ４ｃ…逆止弁、Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ，Ｘ１ｃ…第１エア抜きポート、Ｘ２ａ，Ｘ２ｂ，Ｘ２ｃ…第２エア抜きポート、Ｘ３ａ，Ｘ３ｂ，Ｘ３ｃ…脱着ポート

Claims

片ロッドの油圧シリンダと、
第１ポート及び第２ポートを有する油圧ポンプと、
前記第１ポートを前記油圧シリンダのロッド側油室と接続するロッド側供給ラインと、
前記第２ポートを前記油圧シリンダのボトム側油室と接続するボトム側供給ラインと
を備えた建設機械において、
前記ロッド側供給ラインから分岐した第１アキュムレータラインと、
前記ボトム側供給ラインから分岐した第２アキュムレータラインと、
前記第１アキュムレータライン及び前記第２アキュムレータラインに接続し、前記ロッド側油室及び前記ボトム側油室の面積差による容積差分の作動油を蓄えるアキュムレータと、
前記第１アキュムレータラインに設けられ、前記アキュムレータから前記ロッド側供給ラインへの圧油の流れを許容すると共に前記ロッド側供給ラインから前記アキュムレータへの圧油の流れを禁止する逆止弁と、
前記ロッド側供給ラインに設けられ、前記油圧ポンプから前記ロッド側油室への圧油の流れを許容すると共に前記ロッド側油室から前記油圧ポンプへの圧油の流れを禁止する第１作動式チェック弁と、
前記油圧シリンダの伸長操作に連動して前記第１作動式チェック弁を開ける第１チェック弁駆動機構と、
前記ボトム側供給ラインに設けられ、前記油圧ポンプから前記ボトム側油室への圧油の流れを許容すると共に前記ボトム側油室から前記油圧ポンプへの圧油の流れを禁止する第２作動式チェック弁と、
前記油圧シリンダの収縮操作に連動して前記第２作動式チェック弁を開ける第２チェック弁駆動機構と、
前記第２アキュムレータラインに設けられ、前記アキュムレータから前記ボトム側供給ラインへの圧油の流れを許容すると共に前記ボトム側供給ラインから前記アキュムレータへの圧油の流れを禁止する第３作動式チェック弁と、
前記油圧シリンダの収縮操作に連動して前記第３作動式チェック弁を開ける第３チェック弁駆動機構と
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、
前記ロッド側供給ラインに設けられた第１エア抜きポートと、
前記ボトム側供給ラインに設けられた第２エア抜きポートと、
前記第１アキュムレータライン及び前記第２アキュムレータラインに対して前記アキュムレータを脱着可能に接続する脱着ポートと
を備えたことを特徴とする建設機械。