WO2013005393A1

WO2013005393A1 - 建設機械

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Publication number: WO2013005393A1
Application number: PCT/JP2012/004160
Authority: WO
Inventors: 吉美早乙女
Original assignee: コベルコ建機株式会社
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-01-10
Also published as: US20140123640A1; JP2013032687A; EP2728204A1; JP6015157B2; CN103649553B; US9481975B2; CN103649553A; EP2728204A4; EP2728204B1

Abstract

　建設機械であって、下部走行体に対して上部旋回体を旋回駆動する旋回モータと、ブーム、ブームシリンダ、アーム及びアームシリンダ有する作業アタッチメントと、油圧アクチュエータ回路であって、ブームシリンダ及びブーム用コントロールバルブを含む第１回路と、アームシリンダ及びアーム用コントロールバルブを含む第２回路と、旋回モータ及び旋回用コントロールバルブを含む第３回路と、を含むものと、各第１～第３回路の油圧源である第１～第３ポンプと、第３ポンプ油を第１回路に合流させて第３回路のアンロード通路をタンクに接続する第１位置と当該合流を阻止する第２位置とを有する合流弁と、旋回操作のみが行われる時、及び、ブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても合流弁を第１位置に保持する合流切換制御部と、を備える。

Description

建設機械

　本発明は、第１、第２及び第３ポンプと、これらのポンプにそれぞれ対応する回路と、を有する建設機械に関するものである。

　本発明の背景技術を、図５に示す油圧ショベルを例にとって説明する。

　この油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１と、その上に地面に対して鉛直な軸Ｘのまわりに旋回自在に搭載される上部旋回体２と、この上部旋回体２に装着されるアタッチメント９と、を備え、このアタッチメント９は、ブーム３、アーム４、バケット５、及びこれらをそれぞれ作動させる油圧アクチュエータであるブームシリンダ６、アームシリンダ７及びバケットシリンダ８を有する。さらに、この油圧ショベルは、その他の油圧アクチュエータとして、前記下部走行体１に含まれる左右のクローラをそれぞれ駆動して当該下部走行体１を走行させる左右の走行モータと、前記上部旋回体２を旋回駆動する旋回モータと、を有する。

　このような油圧ショベルにおいて、旋回動作と他のアクチュエータ動作との独立性を確保するための駆動方式として、特許文献１に示されるような三回路／三ポンプ方式が知られている。この方式では、前記駆動のための油圧回路が、ｉ）前記左右両側走行モータのうち一方の走行モータと前記ブームシリンダ６とが属する第１回路と、ｉｉ）他方の走行モータと前記アームシリンダ７とが属する第２回路と、ｉｉｉ）前記旋回モータが属する第３回路とに分けられ、これら第１～第３回路にそれぞれ第１～第３ポンプが与えられる。

　さらに、前記特許文献１が開示する回路は、前記第３ポンプが吐出する作動油の油路を切換える合流弁を備える。この合流弁は、中立位置である第１位置と、第２位置とを有し、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われる複合操作時に前記第１位置から前記第２位置に切換わり、この第２位置では、前記第３ポンプが吐出する作動油である第３ポンプ油を旋回モータとパラレルにブームシリンダに供給する、すなわち第３ポンプ油を第１ポンプが吐出する作動油である第１ポンプ油と合流させる、ための油路を形成する。

　しかし、前記合流弁は、前記第１位置から第２位置に切換わることについて応答遅れを有し、この応答遅れが、旋回動作にショックを与えるおそれがある。例えば、旋回操作が行われている間にブーム上げ操作が開始された場合において、そのブーム上げ操作開始と同時に合流弁が第１位置から第２位置に切換えられれば、旋回モータの最高圧力（旋回圧力）は前記ブーム上げ操作に伴って次第に低下するが、前記ブーム上げ操作の開始から遅れて合流弁が第２位置に切換わると（つまり、ブーム上げ操作がある程度進行した状態で合流弁が第２位置に切換わると）、前記第３ポンプ油が前記旋回モータのみに供給される状態から当該旋回モータと前記ブームシリンダとにパラレルに供給される状態に急に切換えられるために、前記旋回モータの最高圧力（旋回圧力）がリリーフ圧からブーム作動圧に急変し、これにより旋回動作に著しいショックが与えられるおそれがある。このようなショックは、操作性の低下の要因となり得る。

特許第３６８１８３３号

　本発明は、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるときの合流弁の切換わりによる旋回のショックを有効に抑止することが可能な建設機械を提供することを目的とする。本発明が提供する建設機械は、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載される上部旋回体と、この上部旋回体を油圧により旋回駆動する旋回モータと、前記上部旋回体に取付けられる作業アタッチメントであって、起伏可能なブームと、このブームを油圧により起伏させるブームシリンダと、前記ブームの先端に回動可能に連結されるアームと、このアームを油圧により回動させるアームシリンダとを有するものと、油圧アクチュエータ回路であって、前記ブームシリンダ及びこのブームの作動を制御するためのブーム用コントロールバルブを含む第１回路と、前記アームシリンダ及びこのアームシリンダの作動を制御するためのアーム用コントロールバルブを含む第２回路と、前記旋回モータ及びこの旋回モータの作動を制御するための旋回用コントロールバルブを含む第３回路と、を含むものと、前記第１回路の油圧源である第１ポンプと、前記第２回路の油圧源である第２ポンプと、前記第３回路の油圧源である第３ポンプと、第１位置及び第２位置を有する合流弁と、この合流弁の位置の切換を制御する合流切換制御部と、を備える。前記合流弁は、前記第１位置では前記第３ポンプ油を前記旋回モータとパラレルで前記第１回路に合流させる油路を形成し、前記第２位置では前記第１回路への前記第３ポンプ油の合流を阻止する。前記合流切換制御部は、前記旋回モータについての操作である旋回操作のみが行われる時、及び、当該旋回操作中に前記ブームを上げ方向に動かす操作であるブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても、前記合流弁を前記第１位置に保持する。

本発明の第１実施形態を示す油圧回路図である。第１実施形態における合流弁の拡大図である。本発明の第２実施形態を示す油圧回路の一部を示す図である。本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。本発明が適用される建設機械の例である油圧ショベルの概略側面図である。

　本発明の各実施形態を、図１～図５を参照しながら説明する。これらの実施形態は、いずれも、本発明が図５に示す油圧ショベルに適用されたものである。

　図１は、第１実施形態に係る油圧回路を示す。この油圧回路は、油圧アクチュエータ回路と、その油圧源である第１ポンプ１３、第２ポンプ１４及び第３ポンプ１５と、合流弁２２と、を備える。

　前記油圧アクチュエータ回路は、第１回路Ｃ１、第２回路Ｃ２及び第３回路Ｃ３を含む。第１回路Ｃ１は、油圧アクチュエータとして、左走行モータ１０と、図５に示す前記ブームシリンダ６及び前記バケットシリンダ８と、を含む。第２回路Ｃ２は、油圧アクチュエータとして、右走行モータ１１と、図５に示すアームシリンダ７と、を含む。第３回路Ｃ３は、油圧アクチュエータとして、旋回モータ１２のみを含む。前記第１ポンプ１３は、前記第１回路Ｃ１の油圧源であって、これに属する前記左走行モータ１０、前記ブームシリンダ６及び前記バケットシリンダ８に作動油を供給する。前記第２ポンプ１４は、前記第２回路Ｃ２の油圧源であって、これに属する前記右走行モータ１１及び前記アームシリンダ７に作動油を供給する。第３ポンプ１５は、前記第３回路Ｃ３の油圧源であって、これに属する前記旋回モータ１２に作動油を供給する。各ポンプ１３～１５の吐出口にはポンプラインがつながり、これらのポンプラインにはそれぞれ図示されないリリーフ弁が設けられている。

　前記各回路Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、前記各油圧アクチュエータごとに設けられて当該油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブを含み、各コントロールバルブは、この実施の形態では、油圧パイロット式のスプール弁である方向切換弁により構成されている。具体的に、前記第１回路Ｃ１は、ブームシリンダ用コントロールバルブ１６、バケットシリンダ用コントロールバルブ１７、及び左走行モータ用コントロールバルブ１８を含み、第２回路Ｃ２はアームシリンダ用コントロールバルブ１９及び右走行モータ用コントロールバルブ２０を含み、第３回路Ｃ３は旋回用コントロールバルブ２１を含む。

　前記旋回用コントロールバルブ２１以外の各コントロールバルブ１６，１７，１８，１９及び２０は、それぞれサイドバイパス部１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ及び２０ａを有する。これらのサイドバイパス部は、当該サイドバイパス部が設けられたコントロールバルブの主弁を構成するスプールの動きに連動して位置が切換わる、いわゆる子弁であり、その内容については後述する。

　前記第１及び第２回路Ｃ１，Ｃ２においては、前記油圧ショベルの走行駆動を優先するために、走行用コントロールバルブ１８，２０がそれぞれ他のコントロールバルブよりも作動油の流れの上流側に位置し、走行操作時においては、第１ポンプ１３から吐出される作動油である第１ポンプ油が左走行モータ１０に、第２ポンプ１４から吐出される作動油である第２ポンプ油が右走行モータ１１に、それぞれ優先的に供給される。従って、両走行モータ１０，１１が同時に駆動される両走行時に第１及び第２ポンプ１３，１４が吐出する作動油の全量をそれぞれ各走行モータ１０，１１に供給するような操作が前記走行用コントロールバルブ１８，２０に対して行われた場合、第１、第２両回路Ｃ１，Ｃ２における走行モータ以外の油圧アクチュエータには前記第１及び第２ポンプ１３，１４からは作動油が供給されないことになる。

　前記合流弁２２は、このような両走行時に前記走行モータ１０，１１以外の油圧アクチュエータの動作を確保するためのものであり、当該両走行時に、第３ポンプ１５から第３回路Ｃ３（旋回モータ１２）に向けて吐出される第３ポンプ油を、第１及び第２両回路Ｃ１，Ｃ２に対して第３回路Ｃ３とタンデムまたはパラレルな流れで合流させるように構成されている。その詳細を図２を併せて参照しながら説明する。

　合流弁２２は、その一方の側に第１及び第２両パイロットポート２２ａ，２２ｂを有する三位置油圧パイロット切換弁により構成され、中立位置であって第１回路Ｃ１に第３ポンプ油を合流させる第１位置Ｐ１と、第１回路Ｃ１には第３ポンプ油を合流させない第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３と、を有する。具体的に、この合流弁２２は、前記両パイロットポート２２ａ，２２ｂのいずれにもパイロット圧が導入されない状態では前記第１位置Ｐ１にセットされ、第１パイロットポート２２ａにパイロット圧が導入されると第２位置Ｐ２に、第２パイロットポート２２ｂにパイロット圧が導入されると第３位置Ｐ３にそれぞれ切換わる。

　合流弁２２は、第１及び第２の入力ポートと第１，第２及び第３の出力ポートを有する。前記第１及び第２入力ポートは、パラレル通路２５及びアンロード通路２４にそれぞれ接続されている。前記アンロード通路２４は、前記第３ポンプ１５のポンプライン２３から分岐して旋回用コントロールバルブ２１のブリードオフ通路を構成し、前記パラレル通路２５は前記ポンプライン２３から前記アンロード通路２４とは別に分岐する。前記第１の出力ポートは第１合流ライン２６を介して第１回路Ｃ１に接続され、前記第２の出力ポートは第２合流ライン２７を介して第２回路Ｃ２に接続され、第３の出力ポートはタンクＴに通じるタンクライン２８に接続されている。

　図２に示すように、前記合流弁２２は、前記第１位置Ｐ１では、前記第１及び第２入力ポートをそれぞれ前記第１出力ポートおよび第３出力ポートに接続する油路を形成し、前記第２出力ポートをブロックする。また、前記第１入力ポートと前記第１出力ポートとを接続する油路の途中には絞り３６が設けられている。合流弁２２は、前記第２位置Ｐ２では、前記第２入力ポートと前記第２出力ポートとを接続する油路を形成し、第１入力ポート並びに第１及び第３出力ポートをブロックする。また、合流弁２２は、前記第３位置Ｐ３では、前記第２入力ポートを前記第１及び第２出力ポートにそれぞれ絞りを介して接続する油路を形成し、前記第１入力ポートおよび前記第３出力ポートをブロックする。

　前記合流弁２２の第１パイロットポート２２ａは、シャトル弁２９を介してブーム下げパイロットライン３０とパイロット一次圧ライン３２とに接続される一方、第２パイロットポート２２ｂは、直接、パイロット一次圧ライン３２に接続されている。前記パイロット一次圧ライン３２はパイロット油圧源３１に通じている。このパイロット一次圧ライン３２は、第１及び第２両サイドバイパスライン３３，３４に分岐している。第１サイドバイパスライン３３は、前記シャトル弁２９に接続されるとともに、アーム用コントロールバルブ１９のサイドバイパス部１９ａのみを通って、タンクＴに通じるドレン通路３５に接続されている。これに対し、第２サイドバイパスライン３４は、前記アーム用コントロールバルブ１９以外の各コントロールバルブ、すなわち、図１の上から順に右走行用、左走行用、ブーム用、バケット用の各コントロールバルブ２０，１８，１６，１７のサイドバイパス部２０ａ，１８ａ，１６ａ，１７ａを直列に通ってドレン通路３５に接続されている。また、前記第２サイドバイパスライン３４の途中部分から前記第２パイロットポート２２ｂに至るラインが分岐している。さらに、各サイドバイパスライン３３，３４の上流側端部であって両サイドバイパスライン３３，３４の分岐点よりも下流側の部位にはそれぞれ絞り３３ａ，３４ａが設けられ、これらの絞り３３ａ，３４ａの開口面積は、両サイドバイパスライン３３，３４の一方がタンクに連通されても他方のパイロット圧を維持することが可能な程度に設定されている。

　前記各コントロールバルブ１６～２０のサイドバイパス部１６ａ～２０ａは、当該コントロールバルブ１６～２０の３つの位置にそれぞれ対応する位置を有する。これらのサイドバイパス部のうち、右走行用及び左走行用コントロールバルブ２０，１８のサイドバイパス部２０ａ，１８ａは、同コントロールバルブ２０，１８の位置に関係なく常に前記第２サイドバイパスライン３４を開通し、さらに、当該コントロールバルブ２０，１８が中立位置にあるときは前記第２サイドバイパスライン３４を直接タンクライン３５に連通する油路を形成する。アーム用コントロールバルブ１９のサイドバイパス部１９ａは、当該アーム用コントロールバルブ１９が中立位置にあるときは前記第１サイドバイパスライン３３を開通し、当該アーム用コントロールバルブ１９が作動位置にあるときは前記第１サイドバイパスライン３３をブロックする。同様に、ブーム用及びバケット用コントロールバルブ１６，１７のサイドバイパス部１６ａ，１７ａは、当該コントロールバルブ１６，１７が中立位置にあるときはそれぞれ前記第２サイドバイパスライン３４を開通し、当該コントロールバルブ１６，１７が作動状態にあるときは当該第２サイドバイパスライン３４をブロックする。こうして、旋回用コントロールバルブ２１以外の各コントロールバルブ１９，２０，１８，１６，１７の操作状況に応じて、合流弁２２の第１及び第２両パイロットポート２２ａ，２２ｂに対するパイロット一次圧の供給及び供給遮断の切換が行われる。

　すなわち、この第１実施形態（さらには後述の第２及び第３実施形態）では、合流弁２２の各パイロットポート２２ａ，２２ｂに接続されるパイロット回路であって、パイロット油圧源３１と、旋回用コントロールバルブ２１以外の各コントロールバルブ１６～２０に設けられたサイドバイパス部１６ａ～２０ａと、を含むパイロット回路が、前記合流弁２２の位置の切換を制御する合流切換制御部を構成している。

　次に、この油圧回路の作用を説明する。

（１）初期状態
　全ての油圧アクチュエータについて操作が無い初期状態では、合流弁２２のパイロットポート２２ａ，２２ｂのいずれにもパイロット圧が供給されないため、当該合流弁２２は図示の第１位置Ｐ１に保持される。合流弁２２は、この第１位置Ｐ１では、第３ポンプ油が第１合流ライン２６を介して第１回路Ｃ１のブーム用及びバケット用コントロールバルブ１６，１７に供給されるのを許容する油路を形成する。

（２）旋回操作及びブーム・シリンダ単独操作
　前記合流弁２２は、前記第１位置Ｐ１ではアンロード通路２４をタンクライン２８に接続するから、旋回操作がない場合、第３ポンプ１５のポンプ圧は上昇しない。従って、この状態でブームシリンダ６がブーム上げ方向に操作され、あるいはバケットシリンダ８が操作されてもこれらのシリンダ６，８について前記合流はなされない。逆に、旋回用コントロールバルブ２１のみが操作されたときは、旋回モータ１２は駆動されるが、合流弁２２は中立位置である第１位置Ｐ１に保持されたままである。

（３）ブーム上げ／旋回操作
　図１に示す状態でブーム上げ操作及び旋回操作が行われると、ブーム用コントロールバルブ１６のサイドバイパス部１６ａが第２バイパスライン３４を遮断するが、左右走行モータ１０，１１について走行用コントロールバルブ２０，１８が操作されない限り、当該コントロールバルブ２０，１８が中立位置に保持されてそのサイドバイパス部２０ａ，１８ａが第２バイパスライン３４を直接タンクライン３５に連通するから、第２パイロットポート２２ｂにはパイロット圧が供給されない。また、アーム用コントロールバルブ１９が操作されない限り第１バイパスライン３３は開通されたままでドレン通路３５に通じているから、第１パイロットポート２２ａにもパイロット圧は供給されない。従って、合流弁２２は、ブーム上げ操作にかかわらず第１位置Ｐ１に保持される。つまり、仮に旋回操作中にブーム上げ操作が追加されても、合流弁２２は第１位置Ｐ１を維持したままで、その位置切換は生じない。

　この第１位置Ｐ１において、合流弁２２は、第３ポンプ油が旋回モータ１２とパラレルにブームシリンダ６に供給されるのを許容する。ここで、加速時の旋回圧力はブーム保持圧よりも大きいから、低圧側のブーム保持圧に同調してブーム上げ／旋回が行われる。また、当該第１位置Ｐ１において第３ポンプ油を前記第１回路に合流させる通路に設けられている前記絞り３６は、ブーム上げ操作及び旋回操作の複合操作時における旋回圧力を高めて旋回加速性能を確保する機能を果たす。

（４）アーム操作
　図１に示す状態でアーム用コントロールバルブ１９がアーム引き方向またはアーム押し方向に操作されると、そのサイドバイパス部１９ａが第１サイドバイパスライン３３を遮断し、パイロット一次圧がシャトル弁２９を通じて合流弁２２の第１パイロットポート２２ａに供給されるのを許容し、これにより当該合流弁２２を第２位置Ｐ２に切換える。これにより、第３ポンプ油が第１合流ライン２６を通じて第１回路Ｃ１側に流れることが阻止される一方、アンロード通路２４を流れる第３ポンプ油が第２合流ライン２７を通じて第２回路Ｃ２における第２ポンプ油すなわち第２ポンプ１４から吐出される作動油に合流することが許容される。この合流は、アームシリンダ７の動作を増速する。

（５）ブーム下げ操作
　図１の状態からブーム下げ操作が行われると、ブーム下げパイロット圧が合流弁２２の第１パイロットポート２２ａに供給されるため、合流弁２２が第２位置Ｐ２に切換わり、パラレル通路２５と第１合流ライン２６との間を遮断する一方、アンロード通路２４を第２合流ライン２７に接続する。この第２合流ライン２７を流れる作動油は、アーム用コントロールバルブ１９が操作されていなければそのままタンクＴに流れる。従って、ブーム下げ操作があれば第３ポンプ油はブームシリンダ６には供給されず、ブーム下げ／旋回時には、ブーム上げ／旋回時と異なり合流は行われないため、旋回圧力が、ブーム下げ圧力に同調して低下することがない。このことは、良好な旋回加速性能の確保を可能にする。また、ブーム下げパイロット圧を合流弁２２の第１パイロットポート２２ａに導くだけで合流弁２２を第２位置Ｐ２に切換えることができるため、合流弁２２を第２位置に切換えるための回路構成が簡単ですむ。

（６）両走行操作／他のアクチュエータ操作
　左右両走行用コントロールバルブ１８，２０が操作された場合、これらのコントロールバルブ１８，２０のサイドバイパス部１８ａ，２０ａが第２サイドバイパスライン３４を直接タンクライン３５に連通する油路は解消されるが、このときそれ以外の全てのコントロールバルブ１９，１６，１７が操作されなければ、第１及び第２サイドバイパスライン３３，３４がいずれもドレン通路３５を通じてタンクＴに連通するため、パイロット一次圧は合流弁２２の両パイロットポート２２ａ，２２ｂのいずれにも導入されず、合流弁２２は第１位置Ｐ１に保たれる。

　しかし、この状態で走行モータ以外の油圧アクチュエータに対応する前記コントロールバルブ１９，１６，１７について操作が行われると、その操作されたコントロールバルブのサイドバイパス部がサイドバイパスライン３３または３４をドレン通路３５から遮断し、これによりパイロット一次圧が第２パイロットポート２２ｂに導入されるのを許容して、合流弁２２を第３位置Ｐ３に切換える。合流弁２２は、この第３位置Ｐ３では、第３ポンプ油がアンロード通路２４及びパラレル通路２５を通り、さらに第１及び第２合流ライン２６，２７をそれぞれ通って第１及び第２回路Ｃ１，Ｃ２にそれぞれ流れることを許容する油路を形成する。これにより、左右両走行モータによる走行時に当該走行モータ以外の油圧アクチュエータの動作が確保される。

　この油圧回路によると、合流弁２２は、旋回操作のみが行われるとき、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるとき、のいずれにおいても第１位置Ｐ１に保持され、この第１位置Ｐ１で第３ポンプ油を旋回モータとブームシリンダ６とにパラレル供給するような合流油路を形成するから、旋回操作中にブーム上げ操作が行われても、旋回用コントロールバルブ２１に加えてブーム用コントロールバルブ１６が作動するのみで合流弁２２は動かない。従って、特許文献１に記載される従来技術のようにブーム上げ／旋回操作時に合流弁が切換えられるものと異なり、その切換わり（合流）の遅れによる旋回圧力の急変、すなわち旋回ショックが生じない。

　また、合流弁２２が第１位置Ｐ１にあるときに旋回操作及びブーム操作のいずれも行われなければ、第３ポンプ油ぱ第１回路Ｃ１は第２回路Ｃ２を介さずに直接タンクライン２８からタンクＴに落ちるため、無操作時の戻り側の圧損が小さくなる。

　さらに、旋回操作がないとき、旋回用コントロールバルブ２１は中立位置にあってポンプライン２３をアンロード通路２４に接続するから、第３ポンプ油は第１回路Ｃ１には合流しない。つまり、ブーム上げ単独操作時には合流作用がないから、ブーム上げ動作は増速されない。従って、オペレータは通常と同じ感覚、動きで操作することができる。

　一方、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるとき、前記第１位置Ｐ１における合流弁２２の絞り３６が旋回圧力を高めることにより旋回加速性能の確保することを可能にする。

　次に、本発明の第２実施形態を、図３を参照しながら説明する。図３はアーム用コントロールバルブ１９とその近辺の構成である第２および第３回路Ｃ２，Ｃ３の構成のみを示し、第１回路Ｃ１の図示を省略している。

　この第２実施形態は、前記第１実施形態と対比して、図３に破線で囲まれた部分においてのみ相違する。すなわち、この第２実施形態に係る装置では、アームシリンダ用コントロールバルブ１９のサイドバイパス部１９ａの各位置のうち、中立位置だけでなくアーム押し方向（アームシリンダ７を収縮させる方向）の操作に対応する位置も第２サイドバイパスライン３４を開通する油路を形成するように設定されている。その理由は次のとおりである。

　掘削作業において、アームシリンダ７を伸長させて図５に示すアーム４を後方に動かすアーム引き操作時には、第３ポンプ油を第２ポンプ１４から吐出される作動油である第２ポンプ油に合流させることで前記アーム４を増速することが望ましい。その一方、アームシリンダ７を収縮させて前記アーム４を前方に動かすアーム押し操作時には、前記アームシリンダ７のヘッド側室の断面積とロッド側室の断面積との差のために、前記合流による戻り側流量の増大及びこれによる圧力損失の増大が著しくなるため、当該合流は好ましくない。

　ここで、前記のようなサイドバイパス部１９ａの油路の設定は、アーム引き操作時には前記合流を行ってアーム４の増速を行う一方、アーム押し操作時には当該合流を阻止して戻り流量の増大による圧損の抑止を可能にする。具体的に、前記サイドバイパス部１９ａは、アームシリンダ用コントロールバルブ１９がアーム引き方向に操作されるとき（図３の左位置に操作されるとき）は、第１実施形態と同じく第１サイドバイパスライン３３をブロックすることにより合流弁２２を第２位置に切換えて第３ポンプ油が第１回路Ｃ１側に合流することを阻止するとともにアンロード通路２４を流れる第３ポンプ油が第２合流ライン２７を通じて第２ポンプ油に合流することを許容する。これによりアームシリンダ７の伸長動作を増速する。これに対し、前記サイドバイパス部１９ａは、アームシリンダ用コントロールバルブ１９がアーム押し方向に操作されるとき（図３の右位置に操作されるとき）は、中立位置と同じく第１サイドバイパスライン３３を開通することで前記合流弁２２を第１位置に保持し、第３ポンプ油が第２ポンプ油に合流するのを阻止する。これによりアームシリンダ７からの作動油の戻り流量を抑止して圧力損失を減らす。

　次に、本発明の第３実施形態を、図４を参照しながら説明する。

　この第３実施形態に係る構成の目的は次のとおりである。図５に示す油圧ショベルによる掘削作業は、アーム４とバケット５の協同作業である。従って、この掘削時に、アーム４が操作されたことのみに基いて合流弁２２を第２位置Ｐ２に切換えて第３ポンプ油をアームシリンダ７に合流させると、この合流油の一部がリリーフされた場合にバケットシリンダ８に供給される作動油の流量が減少してバケット５の動きが悪くなる。この第３実施形態は、当該バケット５の動きの低下を抑止することを目的とする。

　具体的に、この第３実施形態に係る回路では、前記図１に示される回路に対し、さらに図４中に太い破線で示される第３サイドバイパスライン３７が付加されている。この第３サイドバイパスライン３７は、第１サイドバイパスライン３３において前記アーム用コントロールバルブ１９のサイドバイパス部１９ａよりも上流側の部位から分岐し、バケット用コントロールバルブ１７のサイドバイパス部１７ａを通ってドレン通路３５に至るものである。また、この第３実施形態に係るサイドバイパス部１７ａは、図１に示されるサイドバイパス部１７ａとは逆に、バケット用コントロールバルブ１７が中立位置にあるときは前記第３サイドバイパスライン３７をブロックする一方、中立位置から操作されたときに第３サイドバイパスライン３７を開通するように設計されている。一方、第２サイドバイパスライン３４は、前記バケット用コントロールバルブ１７のサイドバイパス部１７ａを通らずにブーム用コントロールバルブ１６のサイドバイパス部１６ａを通ってから直接ドレン通路３５に至っている。

　この回路では、たとえアーム用コントロールバルブ１９が操作されていても、バケット用コントロールバルブ１７が操作されるとそのサイドバイパス部１７ａが第３サイドバイパスライン３７を開通して第１パイロットポート２２ａへのパイロット圧の供給を阻止する。従って、アーム４とシリンダ５とが同時に操作される場合は、合流弁２２が第１位置Ｐ１に保持され、第３ポンプ油のアームシリンダ７への合流は阻止される。このことは、例えば掘削対象である地盤が硬くてアームシリンダ７に供給される作動油の一部がリリーフされる状況でも、バケットシリンダ８に供給される作動油の流量を確保してバケット５の良好な動きを保証することを可能にする。

　本発明は、以上説明した実施形態に限定されない。例えば次のような実施形態を含むことが可能である。

　本発明では、図１～図４に示す油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが付加されてもよい。例えば、第２回路Ｃ２に予備のサービスアクチュエータやブーム３を左右方向にスイングさせるスイングシリンダが追加されてもよいし、第３回路Ｃ３にドーザシリンダが追加されてもよい。

　また、本発明は、前記実施形態で挙げた、走行モータ１０，１１が第１、第２回路Ｃ１，Ｃ２の最上流側に配置された走行優先回路以外の回路構成をとる場合にも適用することができる。

　また、前記各実施形態では、前記合流弁２２のパイロット回路であって各コントロールバルブ１６～２０に設けられるサイドバイパス部１６ａ～２０ａ及びパイロット油圧源３１を含む回路により、当該合流弁２２の位置の切換を制御する合流切換制御部が構成されているが、合流切換制御部は、各コントロールバルブの操作を検出するための操作検出器（例えばパイロット圧センサ）と、前記合流弁２２へのパイロット圧の供給の切換を行う電磁切換弁と、前記操作検出器が出力する検出信号に基いて前記電磁切換弁の切換を制御する制御回路と、により構成されてもよい。

　さらに、本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを母体として、そのバケットに代えてブレーカや開閉式の圧砕装置を取付けて構成される破砕機や解体機等にも適用することができる。

　以上のように、本発明は、ブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われるときの合流弁の切換わりによる旋回トルクのショックを有効に抑止することが可能な建設機械を提供する。この建設機械は、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載される上部旋回体と、この上部旋回体を油圧により旋回駆動する旋回モータと、前記上部旋回体に取付けられる作業アタッチメントであって、起伏可能なブームと、このブームを油圧により起伏させるブームシリンダと、前記ブームの先端に回動可能に連結されるアームと、このアームを油圧により回動させるアームシリンダとを有するものと、油圧アクチュエータ回路であって、前記ブームシリンダ及びこのブームの作動を制御するためのブーム用コントロールバルブを含む第１回路と、前記アームシリンダ及びこのアームシリンダの作動を制御するためのアーム用コントロールバルブを含む第２回路と、前記旋回モータ及びこの旋回モータの作動を制御するための旋回用コントロールバルブを含む第３回路と、を含むものと、前記第１回路の油圧源である第１ポンプと、前記第２回路の油圧源である第２ポンプと、前記第３回路の油圧源である第３ポンプと、第１位置及び第２位置を有する合流弁と、この合流弁の位置の切換を制御する合流切換制御部と、を備える。前記合流弁は、前記第１位置では前記第３ポンプ油を前記旋回モータとパラレルで前記第１回路に合流させる油路を形成し、前記第２位置では前記第１回路への前記第３ポンプ油の合流を阻止する。前記合流切換制御部は、前記旋回モータについての操作である旋回操作のみが行われる時、及び、当該旋回操作中に前記ブームを上げ方向に動かす操作であるブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても、前記合流弁を前記第１位置に保持する。

　この回路では、前記旋回操作のみが行われる場合に加え、当該旋回操作中にブーム上げ操作が同時に行われる時も合流弁は第１位置に維持され、ブームシリンダを含む第１回路（ブームシリンダ）に第３ポンプ油を合流させるから、従来技術のように旋回操作のみが行われる時とブーム上げ操作及び旋回操作が同時に行われる時との間で合流弁の位置が切換えられるものと異なり、その位置切換の遅れに起因する旋回圧力の急変、すなわち旋回ショックが生じない。

　前記アームシリンダは、その伸長により前記アームを後方に移動させるものであり、前記第２位置は、前記第３ポンプ油を前記第２回路に合流させる位置であり、前記合流切換制御部は、前記アームを動かすための操作であって少なくとも前記アームを後方に移動させるためのアーム引き操作時には、前記旋回操作の有無及び前記ブーム上げ操作の有無にかかわらず前記合流弁を前記第２位置に切換えるのが望ましい。この第２回路への合流は、アーム引き方向へのアームシリンダの動作の増速を可能にして作業効率を向上させる。

　さらに、前記合流切換制御部は、前記アームを前方に移動させるためのアーム押し操作時には前記合流弁を前記第１位置に保持するのが、よい。前記アームシリンダは、前記アームを押し方向に動作させるために収縮し、このとき前記合流がなされると当該アームシリンダのヘッド側室の断面積とロッド側室の断面積の差による戻り側流量の増大が著しくなるが、前記のようにアーム押し操作時には合流させないことで前記戻り側流量の増大による圧力損失の増大が抑止される。

　本発明において、前記アームの先端に取付けられるバケットと、このバケットを作動させるバケットシリンダと、このバケットシリンダの作動を制御するバケット用コントロールバルブと、をさらに備える場合、当該バケットシリンダ及び当該バケット用コントロールバルブが前記第２回路に含まれ、前記合流切換制御部は、前記アームについての操作及び前記バケットについての操作が同時に行われる場合には当該アームの操作の方向にかかわらず前記合流弁を前記第１位置に保持するのが望ましい。

　掘削作業はアームとバケットの協同作業であり、この掘削時に、アーム操作のみに基いて合流切換制御部が合流弁を第２位置に切換えると、第２回路での合流油がリリーフされた場合にバケットシリンダへの供給流量が減少してバケットの動きが悪くなるが、この場合に合流弁を第１位置に維持して第２回路への合流を止めることにより、バケットの良好な動きを確保し、サイクルタイムを短くすることができる。

　また、前記合流弁切換制御部は、ブームを下げ方向に動かすためのブーム下げ操作が行われている時には前記合流弁を前記第２位置に切換えることが、望ましい。ブームシリンダには、通常、ブームの自重がブーム下げ方向に作用するため、ブーム下げ時のブームシリンダの圧力は低い。このため、旋回操作とブーム下げ操作とが行われている時に、ブームシリンダを含む第１回路（ブームシリンダ）に第３ポンプ油を合流させると旋回圧力が低下して旋回加速性能が悪くなるおそれがある。これに対し、ブーム下げ操作時には合流弁を第２位置に切換えて第３ポンプ油の第１回路への合流を遮断することにより、ブーム下げ／旋回時の旋回加速性能を良くすることができる。また、第３ポンプ油が第２回路に導かれるから、第２回路に含まれる油圧アクチュエータが操作された場合はその油圧アクチュエータの動作が増速され、操作されなければ第３ポンプ油がタンクに導かれる。

　ここで、前記合流弁がパイロットポートを有するパイロット切換弁である場合、前記合流切換制御部は、前記ブーム用コントロールバルブをブーム下げ方向に作動させるために当該ブーム用コントロールバルブに入力されるブーム下げパイロット圧を前記合流弁のパイロットポートに導くことにより当該合流弁を前記第２位置に切換えるものが、好適である。このような合流切換制御部は、簡単な回路構成で合流弁を第２位置に切換えることができる。

　前記合流弁は、前記第１位置において前記第３ポンプ油を前記第１回路に合流させるための通路に絞りを有するのが望ましい。この絞りは、ブーム上げ操作及び旋回操作が行われている時に第１回路へ合流する作動油の流量を抑えることで旋回圧力を高め、これにより旋回加速性能を確保することを可能にする。

　なお、旋回操作が行われずにブーム上げ操作が単独で行われる場合の合流弁の位置は特に限定されない。ブーム上げ操作が単独で行われる場合の合流弁の位置が第１位置であっても、前記第１位置では第３回路のアンロード通路をタンクに接続するように合流弁が構成されていれば、前記旋回用コントロールバルブが操作されないときに第３ポンプ油を前記アンロード通路及び当該合流弁を通じてタンクに落とすことで、第１回路への第３ポンプ油の合流を阻止することが可能である。このことは、旋回操作が行われずにブーム上げ操作が単独で行われた時に合流が行われることによるブーム上げ動作の増速を防ぎ、オペレータが通常通りの感覚、動きで操作することを可能にする。

　さらに、前記合流弁は、前記第１位置で前記第３回路のアンロード通路を直接タンクに接続するものであるのが、望ましい。この合流弁は、旋回操作及びブーム操作のいずれも行われていない時に、前記第１位置において第３ポンプ油を第１回路や第２回路を介さずにタンクに直接落とすことができるため、無操作時の戻り側の圧力損失を小さくすることができる。

Claims

　建設機械であって、
　下部走行体と、
　この下部走行体上に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
　この上部旋回体を油圧により旋回駆動する旋回モータと、
　前記上部旋回体に取付けられる作業アタッチメントであって、起伏可能なブームと、このブームを油圧により起伏させるブームシリンダと、前記ブームの先端に回動可能に連結されるアームと、このアームを油圧により回動させるアームシリンダとを有するものと、
　油圧アクチュエータ回路であって、前記ブームシリンダ及びこのブームの作動を制御するためのブーム用コントロールバルブを含む第１回路と、前記アームシリンダ及びこのアームシリンダの作動を制御するためのアーム用コントロールバルブを含む第２回路と、前記旋回モータ及びこの旋回モータの作動を制御するための旋回用コントロールバルブを含む第３回路と、を含むものと、
　前記第１回路の油圧源である第１ポンプと、
　前記第２回路の油圧源である第２ポンプと、
　前記第３回路の油圧源である第３ポンプと、
　第１位置及び第２位置を有し、前記第１位置では前記第３ポンプ油を前記旋回モータとパラレルで前記第１回路に合流させる油路を形成し、前記第２位置では前記第１回路への前記第３ポンプ油の合流を阻止する合流弁と、
　この合流弁の位置の切換を制御する合流切換制御部と、を備え、この合流切換制御部は、前記旋回モータについての操作である旋回操作のみが行われる時、及び、当該旋回操作中に前記ブームを上げ方向に動かす操作であるブーム上げ操作が行われる時のいずれにおいても、前記合流弁を前記第１位置に保持する、建設機械。
　請求項１記載の建設機械であって、前記アームシリンダは、その伸長により前記アームを後方に移動させるものであり、前記第２位置は、前記第３ポンプ油を前記第２回路に合流させる位置であり、前記合流切換制御部は、前記アームを動かすための操作であって少なくとも前記アームを後方に移動させるためのアーム引き操作時には、前記旋回操作の有無及び前記ブーム上げ操作の有無にかかわらず前記合流弁を前記第２位置に切換える、建設機械。
　請求項２記載の建設機械であって、さらに、前記合流切換制御部は、前記アームを前方に移動させるためのアーム押し操作時には前記合流弁を前記第１位置に保持する、建設機械。
　請求項３記載の建設機械であって、前記アームの先端に取付けられるバケットと、このバケットを作動させるバケットシリンダと、このバケットシリンダの作動を制御するバケット用コントロールバルブと、をさらに備え、当該バケットシリンダ及び当該バケット用コントロールバルブが前記第２回路に含まれ、前記合流切換制御部は、前記アームについての操作及び前記バケットについての操作が同時に行われる場合には当該アームの操作の方向にかかわらず前記合流弁を前記第１位置に保持する、建設機械。
　請求項１～４のいずれかに記載の建設機械であって、前記合流弁切換制御部は、ブームを下げ方向に動かすためのブーム下げ操作が行われている時には前記合流弁を前記第２位置に切換える、建設機械。
　請求項５記載の建設機械であって、前記合流弁がパイロットポートを有するパイロット切換弁である場合、前記合流切換制御部は、前記ブーム用コントロールバルブをブーム下げ方向に作動させるために当該ブーム用コントロールバルブに入力されるブーム下げパイロット圧を前記合流弁のパイロットポートに導くことにより当該合流弁を前記第２位置に切換える、建設機械。
　請求項１～６のいずれかに記載の建設機械であって、前記合流弁は、前記第１位置において前記第３ポンプ油を前記第１回路に合流させるための通路に絞りを有する、建設機械。
　請求項１～７のいずれかに記載の建設機械であって、前記合流切換制御部は、旋回操作が行われずにブーム上げ操作が単独で行われる場合に前記合流弁を前記第１位置に保持し、前記合流弁は、前記第１位置では前記第３回路のアンロード通路をタンクに接続する、建設機械。
　請求項８記載の建設機械であって、前記合流弁は、前記第１位置で前記第３回路のアンロード通路を直接タンクに接続する、建設機械。