JPH09158248A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流モータ始動時のパイロット圧の立上げを
助けることにより、操作信号入力から油圧アクチュエー
タ作動までの応答性を向上させる。 【解決手段】 建設機械の自装バッテリにより直流モー
タ23を始動し、この直流モータ23により油圧ポンプ24を
駆動し、この油圧ポンプ24によって油圧タンク27より作
動油の供給をうけるパイロット弁54を電磁操作する。こ
のパイロット弁54により主制御弁56に供給されるパイロ
ット圧を制御し、主制御弁56により油圧アクチュエータ
57に供給される作動油を制御する。油圧ポンプ24とパイ
ロット弁54との間の管路51に対し電磁弁61を介してアキ
ュムレータ62を設ける。そして、操作信号のオンにより
電磁弁61を開いてアキュムレータ62内に蓄圧された油圧
を管路51に供給する。これにより、直流モータ起動時の
油圧ポンプ24からパイロット弁54への立上り圧の遅れを
補い、主制御弁56の速応性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリを動力源
とする油圧ショベル、ブルドーザ、ローダなどの建設機
械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルなどの建設機械は、エンジ
ンを動力源とするものが一般的である。すなわち、エン
ジンにより油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで発生
した油圧を油圧バルブによりコントロールして、作業機
の油圧シリンダなどを作動させるようにしている。

【０００３】図５は、従来の油圧ショベルの一例を示
し、オペレータスペース１の後部にエンジン、ラジエー
タなどのエンジン関連機器を配置してエンジンフード２
で覆い、オペレータスペース１の側部に油圧タンク、油
圧ポンプ、油圧バルブなどの油圧関連機器を配置してサ
イドカバー３により覆っている。

【０００４】また、オペレータスペース１では、座席４
の周囲に作業機５を操作するための操作レバー６、走行
レバー７、旋回用のスイングペダル８などの各種レバ
ー、ペダルおよびスイッチ類が配置されている。

【０００５】このように、従来の油圧ショベルは、エン
ジンを動力源としているため、エンジンから発生する騒
音、排気ガスなどの環境上の問題があり、市街地、夜
間、トンネル内などでの作業に制限を受けている。

【０００６】図６は、このような油圧ショベルの油圧回
路を示し、エンジン91により駆動される油圧ポンプ92の
吸込側を油圧タンク93に挿入し、吐出側の管路にフィル
タ94、圧力設定用のリリーフ弁95およびパイロット弁96
を設け、このパイロット弁96をオペレータのレバー操作
などにより作動し、パイロット弁96から出力したパイロ
ット圧により主制御弁97を操作し、油圧ポンプ92または
別個の油圧ポンプからこの主制御弁97を経てアクチュエ
ータ98に供給される作動油を方向制御および流量制御す
るようにしている。

【０００７】このようにエンジン91により油圧ポンプ92
を駆動する場合は、燃料の補給が容易であることから、
操作レバー６、走行レバー７、旋回用のスイングペダル
８などを操作しない場合でもエンジン91の回転を停止す
る必要はない。

【０００８】このため、操作レバー６などによりパイロ
ット弁96を操作すると、エンジン91により常時駆動され
ている油圧ポンプ92から常に圧油の供給を受けているパ
イロット弁96は、直ちにパイロット圧を出力することが
できる。

【０００９】一方、本発明に係る出願人は、従来の騒音
や排気ガスなどの環境上の問題があるエンジンに替え
て、機械本体に搭載された大型のバッテリにより電動モ
ータを起動し、この電動モータにより油圧回路の油圧ポ
ンプを駆動する建設機械を提案している。

【００１０】この種の電動油圧式の建設機械は、充電に
時間を要するバッテリの消費を作業能率の面から最小限
に抑える必要があり、油圧アクチュエータを操作しない
ときは、電動モータを停止させておき、油圧アクチュエ
ータを作動させる操作信号により電動モータを起動する
ことが望ましい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、電動油圧
式の建設機械は、油圧アクチュエータを作動させる操作
信号により電動モータを起動しても、非操作時に停止し
た電動モータの回転数の立上りにはある程度の時間を要
し、パイロット圧が直ちに上昇しない。

【００１２】このため、主制御弁の作動を直ちに行なえ
ず、操作信号を入力してから油圧アクチュエータが作動
するまでの応答性がよくない。

【００１３】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、電動モータにより油圧回路の油圧ポンプを駆動す
る建設機械において、電動モータ始動時のパイロット圧
を急速に立上げることができるようにして、操作信号を
入力してから油圧アクチュエータが作動するまでの応答
性を向上させることを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、走行装置を備えた機械本体に作業機を装着してな
る建設機械において、前記機械本体に搭載されたバッテ
リを動力源として走行装置および作業機の少なくとも一
方の油圧アクチュエータを操作する操作信号により起動
する電動モータと、この電動モータにより駆動される油
圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された作動油圧を
前記操作信号に応じたパイロット油圧に変換するパイロ
ット弁と、このパイロット弁から供給されるパイロット
油圧により作動して油圧ポンプから油圧アクチュエータ
に供給される作動油を制御する主制御弁と、前記油圧ポ
ンプとパイロット弁との間の管路に対して設けられたア
キュムレータとを具備した構成の建設機械である。

【００１５】そして、操作信号のオンによる電動モータ
起動時のモータ回転数の漸増による油圧ポンプからパイ
ロット弁への立上り圧の遅れをアキュムレータに蓄圧さ
れた油圧により補い、主制御弁の速応性を確保する。

【００１６】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載の建設機械において、アキュムレータと管路との間
に電磁弁を介在させたものである。

【００１７】そして、操作信号のオンによる電動モータ
の起動と同時に電磁弁を開いて、アキュムレータ内に蓄
圧された油圧を管路に放出し、操作信号のオフから一定
時間電動モータに給電を継続して油圧ポンプを一定時間
稼働することによりアキュムレータ内での蓄圧を確保し
てから電磁弁を閉じる。

【００１８】請求項３に記載された発明は、請求項１に
記載の建設機械において、油圧ポンプとパイロット弁と
の間の管路中であってアキュムレータを接続した部分よ
りポンプ側に、このポンプ側への作動油の逆流を防止す
る逆止弁を介在させたものである。

【００１９】そして、電動モータ起動時の油圧ポンプ吐
出圧が十分でないときは、逆止弁によりアキュムレータ
からポンプ側への逆流を防止する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態
を、図１乃至図４を参照しながら詳細に説明する。

【００２１】図３および図４は、本発明に係る電動油圧
ショベルを示し、履帯11を装着した走行装置12に旋回軸
受13により機械本体（旋回台）14を旋回可能に設ける。
走行装置12の前部にアーム15によりブレード16を取付
け、また、機械本体14の前部に作業機17を装着する。

【００２２】図３に示すように、機械本体14の上部で
は、旋回中心21上から一側部上にわたって一つのバッテ
リボックス22を配置する。このバッテリボックス22は、
上面部に開閉自在の蓋板22a を設けた箱体であり、内部
に直列および並列に接続された多数のバッテリ22b を収
納している。

【００２３】このバッテリボックス22は、クレーンやフ
ォークリフトにより機械本体14上に搭載し、バッテリ22
b の消耗時にはバッテリボックス22ごと充電済みのもの
と交換できるように、図示されないボルトなどにより脱
着可能に取付ける。

【００２４】このバッテリボックス22の後部にバッテリ
22b により作動する電動モータとしての直流モータ23
と、この直流モータ23により駆動される油圧ポンプ24
と、油圧回路における油温の上昇を抑えるためのオイル
クーラ25とを配置し、これらを開閉自在のフード26によ
り覆う。

【００２５】さらに、機械本体14の他側部上に油圧タン
ク27および油圧バルブ28を配置する。この油圧バルブ28
は、前記油圧ポンプ24によって油圧タンク27より走行
系、旋回系および作業機系（以下、旋回系および作業機
系を作業系という）の多数の油圧アクチュエータ（油圧
モータ、油圧シリンダ）に供給される作動油をそれぞれ
制御する多数の油圧バルブから構成され、後で説明する
ように機械本体14の外部から入力された指令信号により
操作される。

【００２６】図４に示すように、作業機17は、ブーム用
油圧シリンダ31により上下方向に回動されるブーム32
と、アーム用油圧シリンダ33により回動されるアーム34
と、バケット用油圧シリンダ35によりバケットリンケー
ジ36を介して回動されるバケット37とを順次連結したも
のである。

【００２７】この作業機17は、機械本体14の前部にて水
平方向へ首振り可能に取付ける。すなわち、機械本体14
から突設されたスイングフレーム41に、ほぼコ字形に形
成されたスイングポスト42を水平方向へ回動自在に軸支
し、このスイングポスト42に前記ブーム用油圧シリンダ
31およびブーム32の基端をそれぞれ上下方向回動自在に
軸支する。

【００２８】このスイングポスト42の一側面に、機械本
体14内に設けられた首振り用油圧シリンダ43のロッド先
端をリンケージ44，45を介して連結し、首振り用油圧シ
リンダ43の伸縮動作によりスイングポスト42を左右方向
に回動する。これにより作業機17は左右方向に首振り運
動する。

【００２９】さらに、図３および図４に示すように、機
械本体14の一側部上であってバッテリボックス22の一側
面部に沿って、バッテリ22b からの電力供給を受けて各
種油圧アクチュエータ制御用の油圧バルブを制御するた
めのコントローラ48を立設する。

【００３０】このコントローラ48は、バッテリボックス
22内のバッテリ22b より供給された電力を、無線操縦装
置または有線操縦装置（共に図示せず）などの遠隔操縦
装置から入力された操作信号に基づいて制御し、直流モ
ータ23や、走行系または作業系の各種油圧アクチュエー
タを制御するための電磁作動式パイロット弁のソレノイ
ドに電流を供給する。

【００３１】また、図１に示すように、前記直流モータ
23により駆動される油圧ポンプ24の吐出管路51に、フィ
ルタ52および逆止弁53を経て、油圧ポンプ24から吐出さ
れた作動油圧を前記操作信号に応じたパイロット油圧に
変換するパイロット弁54の供給ポートを接続する。

【００３２】このパイロット弁54は、単一の電磁比例弁
でもよいし、例えば電磁作動式の比例減圧弁と方向切換
弁とを組合せた複合弁でもよい。このパイロット弁54を
経たパイロット圧管路55は主制御弁56の両側のパイロッ
ト圧作用部56a ，56b に接続する。

【００３３】主制御弁56は、パイロット弁54から供給さ
れるパイロット圧に応じて作動するスプールを内蔵し、
油圧ポンプ24または別の油圧ポンプからこのスプールを
経て走行系または作業系の油圧アクチュエータ57に供給
される作動油の方向および流量を制御する。

【００３４】このようなパイロット圧制御回路におい
て、前記油圧ポンプ24とパイロット弁54との間の管路51
に対し電磁弁61を介してアキュムレータ62を設ける。こ
のアキュムレータ62は、内蔵した圧縮性ガスの働きによ
り、管路51が高圧のときはその圧を内部に蓄え、管路51
が低圧のときは蓄えた圧を管路51に放出する機能を有す
る。

【００３５】このアキュムレータ62と管路51との間に介
在させた前記電磁弁61は、そのソレノイド61a に前記コ
ントローラ48から作動電流を供給されると、リターンス
プリング61b に抗して切換わり、管路51とアキュムレー
タ62とを連通する。

【００３６】前記逆止弁53は、油圧ポンプ24とパイロッ
ト弁54との間の管路51中であってこの管路51にアキュム
レータ62を接続した部分51a よりポンプ側に設けたの
で、アキュムレータ62からポンプ側への作動油の逆流を
防止する。

【００３７】次に、図１に示された実施形態の作用を説
明する。

【００３８】オペレータは、機械本体14の外部から無線
操縦装置または有線操縦装置の指令機によりコントロー
ラ48に走行用または作業用の操作信号を入力する。

【００３９】コントローラ48は、この操作信号の入力が
あると、バッテリボックス22内のバッテリ22b を電源と
する直流モータ23を始動し、この直流モータ23に直結さ
れた油圧源の油圧ポンプ24を駆動開始するとともに、各
種パイロット弁54のソレノイドを通電制御して、そのパ
イロット弁54から出力されたパイロット圧により主制御
弁56を制御する。

【００４０】主制御弁56は、油圧ポンプ24または別の油
圧ポンプから主制御弁56の供給ポートＰに供給された作
動油の方向および流量を制御して、走行系または作業系
（旋回系および作業機系）の油圧アクチュエータ57に供
給し、油圧アクチュエータ57の作動方向および速度を制
御する。

【００４１】図２に示すように、操作信号のオンにより
直流モータ23を起動しても、モータ回転数は急激には上
昇せず、ポンプ吐出圧も急激には上昇しないので、操作
信号のオンと同時に電磁弁61のソレノイド61a を励磁し
てこの電磁弁61を開き、アキュムレータ62内に蓄圧され
た油圧を管路51に放出する。

【００４２】これにより、操作信号のオンによる直流モ
ータ起動時のモータ回転数の漸増に原因する油圧ポンプ
24からパイロット弁54への立上り圧の遅れをアキュムレ
ータ62に蓄圧された油圧により補い、操作信号のオンと
同時にパイロット圧を急速に立上げることにより、主制
御弁56の速応性を確保し、主制御弁56から作業機などの
油圧アクチュエータ57に供給される作動圧力の応答性を
良くする。

【００４３】図２において、２点鎖線はアキュムレータ
がない場合の特性曲線を示し、実線はアキュムレータを
設けた場合の特性曲線を示す。

【００４４】前記逆止弁53は、直流モータ起動時の油圧
ポンプ24の吐出圧が十分でないときに、アキュムレータ
62からポンプ24側への逆流を防止する。

【００４５】操作信号をオフにしたときは、パイロット
弁54が中立位置に復帰し、管路51を閉じるが、操作信号
オフから直流モータ23への給電をタイマなどにより一定
時間継続して油圧ポンプ24を一定時間稼働するととも
に、電磁弁61への通電も一定時間継続することにより、
管路51からアキュムレータ62に圧油を供給し、アキュム
レータ62内での蓄圧を確保してから電磁弁61への通電を
停止して電磁弁61を閉じる。

【００４６】なお、バッテリ22b が消耗した場合は、バ
ッテリボックス22を機械本体14から取外して、充電済み
のバッテリを内蔵したバッテリボックスと交換する。

【００４７】最後に、本発明は、油圧ショベルに限定さ
れるものではなく、ブルドーザ、ローダなどの他の建設
機械にも適用できるものである。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、油
圧ポンプとパイロット弁との間の管路に対してアキュム
レータを設けたから、操作信号のオンによる電動モータ
起動時のモータ回転数の漸増による油圧ポンプからパイ
ロット弁への立上り圧の遅れを、アキュムレータに蓄圧
された油圧により補い、主制御弁の速応性を確保するこ
とができる。

【００４９】請求項２に記載された発明によれば、アキ
ュムレータと管路との間に電磁弁を介在させたから、こ
の電磁弁の開閉により、アキュムレータ内から管路への
油圧の放出と、アキュムレータ内での蓄圧保持とを確実
に制御できる。

【００５０】請求項３に記載された発明によれば、アキ
ュムレータ接続部分よりポンプ側に逆止弁を介在させた
から、電動モータ起動時の油圧ポンプ吐出圧が十分でな
いときの、アキュムレータからポンプ側への逆流を逆止
弁により防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械における油圧回路の一実
施形態を示す回路図である。

【図２】同上建設機械における油圧回路の効果を示す特
性図である。

【図３】同上建設機械の平面図である。

【図４】同上建設機械の斜視図である。

【図５】従来の建設機械を示す平面図である。

【図６】従来の油圧回路を示す回路図である。

【符号の説明】

12 走行装置 14 機械本体 17 作業機 22b バッテリ 23 電動モータとしての直流モータ 24 油圧ポンプ 51 管路 53 逆止弁 54 パイロット弁 56 主制御弁 57 油圧アクチュエータ 61 電磁弁 62 アキュムレータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行装置を備えた機械本体に作業機を装
   着してなる建設機械において、 前記機械本体に搭載されたバッテリを動力源として走行
   装置および作業機の少なくとも一方の油圧アクチュエー
   タを操作する操作信号により起動する電動モータと、 この電動モータにより駆動される油圧ポンプと、 この油圧ポンプから吐出された作動油圧を前記操作信号
   に応じたパイロット油圧に変換するパイロット弁と、 このパイロット弁から供給されるパイロット油圧により
   作動して油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給され
   る作動油を制御する主制御弁と、 前記油圧ポンプとパイロット弁との間の管路に対して設
   けられたアキュムレータとを具備したことを特徴とする
   建設機械。
2. 【請求項２】 アキュムレータと管路との間に電磁弁を
   介在させたことを特徴とする請求項１に記載の建設機
   械。
3. 【請求項３】 油圧ポンプとパイロット弁との間の管路
   中であってアキュムレータを接続した部分よりポンプ側
   に、このポンプ側への作動油の逆流を防止する逆止弁を
   介在させたことを特徴とする請求項１に記載の建設機
   械。