JP2010014244A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】リーク発生箇所を追加することなく、腕体を自由落下させる際に腕体の動作速度が大きくなり過ぎるのを防止しながらも、その腕体を反自重方向に駆動したり自重方向に積極駆動したりする際に余分な圧力損失を発生させないようにした建設機械を提供すること。
【解決手段】
油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油を油圧シリンダ９に流入させ、かつ、油圧シリンダ９から圧油タンク２２に圧油を排出させて、油圧シリンダ９を伸縮させながら腕体６を動作させる建設機械１は、制御弁１５Ｒと圧油タンク２２との間に配置され、油圧シリンダ９から圧油タンク２２に排出される圧油が流れる管路１５６の開口面積を調整するメータアウト制御弁１５８を備え、メータアウト制御弁１５８は、腕体６を自由落下方向に動かす場合であって、ヘッドチャンバ９１の圧力が所定値以上となったときに開口面積を最大とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、油圧ポンプの吐出する圧油を油圧シリンダに供給し、一方で、その油圧シリンダから圧油タンクに圧油を排出して、その油圧シリンダを伸縮させながら、ブーム、アーム又はバケット等の腕体を動作させる建設機械に関し、特に、腕体を自重方向に動かす際に腕体の動作速度が大きくなり過ぎるのを防止しながらも、負荷に逆らってその腕体を自重方向に積極駆動させる際には圧油管路で余分な圧力損失を発生させないようにする建設機械に関する。

従来、掘削等の作業を行わせることなくアームを自重方向（抱き込み方向）に動作させる場合（自由落下させる場合）にアームの動作速度が大きくなり過ぎないようアーム用流量制御弁のメータアウト絞りによってアームシリンダから圧油タンクへ流れる戻り油の流量を制限し、一方で、掘削等の作業のために負荷に逆らってアームを自重方向（抱き込み方向）に積極駆動させる場合にそのメータアウト絞りで余分な圧力損失を発生させないよう分岐ラインを介してその戻り油にメータアウト絞りをバイパスさせる油圧制御装置を備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

係る構成により、この油圧制御装置は、アームを自由落下させる際にアームの動作速度が大きくなり過ぎキャビテーションが発生してしまうのを防止するためのメータアウト絞りが、そのアームを積極駆動させる際には、余分な圧力損失を発生させる原因となってしまうのを回避できるようにしている。
特開２００３−２８１０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の油圧制御装置は、アーム用流量制御弁におけるメータアウト絞りの他に、メータアウト絞りをバイパスするための分岐ラインの開閉を行う制御弁をその分岐ライン上に配置する必要があるので、圧油の漏れが発生し得る箇所（以下、「リーク発生箇所」とする。）を追加することとなり、アームの操作性に悪影響を及ぼす圧油漏れの発生確率を増大させてしまう。

上述の点に鑑み、本発明は、リーク発生箇所を追加することなく、腕体を自由落下させる際に腕体の動作速度が大きくなり過ぎるのを防止しながらも、その腕体を反自重方向に駆動したり自重方向に積極駆動したりする際に余分な圧力損失を発生させないようにした建設機械を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、第一の発明に係る建設機械は、油圧ポンプの吐出する圧油を油圧シリンダに流入させ、かつ、該油圧シリンダから圧油タンクに圧油を排出させて、該油圧シリンダを伸縮させながら腕体を動作させる建設機械であって、前記油圧ポンプ又は前記圧油タンクと前記油圧シリンダとの間を流れる圧油の流量及び流れ方向を制御する制御弁と、前記制御弁と前記圧油タンクとの間に配置され、前記油圧シリンダから前記圧油タンクに排出される圧油が流れる管路の開口面積を調整するメータアウト制御弁と、を備え、前記メータアウト制御弁は、前記腕体を自重方向に動かす場合であって、前記腕体に対応する前記油圧シリンダにおける、体積が増大する側の圧力室の圧力が所定値以上となったときに、開口面積を最大とすることを特徴とする。

また、第二の発明は、第一の発明に係る建設機械であって、前記メータアウト制御弁は、前記腕体を自重方向に動かす場合であって、前記腕体に対応する前記油圧シリンダにおける、体積が増大する側の圧力室の圧力が所定値未満のときに、開口面積を絞ることを特徴とする。

また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る建設機械であって、前記メータアウト制御弁は、開口面積を少なくとも二段階で切り換えることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、リーク発生箇所を追加することなく、腕体を自由落下させる際に腕体の動作速度が大きくなり過ぎるのを防止しながらも、その腕体を反自重方向に駆動したり自重方向に積極駆動したりする際に余分な圧力損失を発生させないようにした建設機械を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る建設機械の構成例を示す図であり、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載する油圧ショベルである。

また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧シリンダとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。

図２は、本発明に係る建設機械に搭載される油圧ポンプ制御装置の油圧回路図であり、ポンプ制御装置１００は、エンジン又は電動モータによって駆動される、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である二つの油圧ポンプ１０L、１０Rから、切換弁１２L、１３Ｌ、１４Ｌ及び１５Ｌを連通するセンターバイパス管路３０L、又は、切換弁１１、１２R、１３Ｒ、１４Ｒ及び１５Ｒを連通するセンターバイパス管路３０Rを経て圧油タンク２２まで圧油を循環させる。

切換弁１１は、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２L、４２Rと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９又は旋回用油圧モータ４４である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために油圧ポンプ１０Ｌのみから左右の走行用油圧モータ４２L、４２Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１２L、１２Rはそれぞれ、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２L、４２Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１３Ｌ、１３Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１３Ｒは、ブーム操作レバー５１が操作された場合に常に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム切換弁１３Ｒ」とする。）であり、切換弁１３Ｌは、ブーム操作レバー５１が所定操作量以上で操作された場合にのみ作動するスプール弁（以下、「第二速ブーム切換弁１３Ｌ」とする。）である。

また、切換弁１４Ｌ、１４Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１４Ｌは、アーム操作レバー５０が操作された場合に常に作動するスプール弁（以下、「第一速アーム切換弁１４Ｌ」とする。）であり、切換弁１４Ｒは、アーム操作レバー５０が所定操作量以上で操作された場合にのみ作動するスプール弁（以下、「第二速アーム切換弁１４Ｒ」とする。）である。

また、切換弁１５Ｌは、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ４４で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１５Ｒは、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油を圧油タンク２２へ排出するためのスプール弁である。

センターバイパス管路３０L、３０Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁１５L、１５Rと圧油タンク２２との間にネガティブコントロール絞り２０L、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流において、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる圧油管路である。

破線で示される制御圧管路３２L、３２Rは、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生させたネガコン圧を油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rに伝達するための制御圧管路である。

油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rはそれぞれ、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を制御すべく、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒのポンプ容量を変化させるための斜板（ヨーク）を傾転駆動する圧油の流れを切り換えるためのシリンダとこのシリンダ内を摺動可能に設けられシリンダを二つの室に画成するピストンとからなる駆動機構である。

ピストンにはシリンダ軸線に沿って外部に突出するロッドが設けられ、ピストンの変位がこのロッドを介して油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの斜板を傾転駆動する。

シリンダの一方の室にはピストンを常時付勢するスプリングが設けられており、他方の室に導入される制御圧とこのスプリングの付勢力とのバランスによりピストンの位置が決定される。

油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、導入される制御圧が大きいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を減少させ、導入される制御圧が小さいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させるようにする。

図２に示すように、油圧ショベル１における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０L、３０Rを通ってネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至り、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。

一方、油圧ショベル１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、ポンプ制御装置１００は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０L、１０Rにおける無駄なエネルギー消費（油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。

バケット操作レバー５０は、バケット６の開閉を操作するための装置であり、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、バケット切換弁１５Ｒの左右何れかのパイロットポートに導入させる。

左右走行レバー、ブーム操作レバー、アーム操作レバー及び旋回レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体２の走行、ブーム４の起伏、アーム５の上げ下げ、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための装置であり、バケット操作レバー５０と同様、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、それぞれに対応する切換弁１２Ｌ、１２Ｒ、１３Ｌ、１３Ｒ、１４Ｌ、１４Ｒ、１５Ｌの左右何れかのパイロットポートに導入させる。

次に、図３〜図６を参照しながら、本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置１００を用いたバケット６の操作について説明する。

図３は、図２におけるポンプ制御装置１００の一部を拡大した詳細図であり、制御弁１５Ｒは、６ポート３ポジションのスプール弁を有するバケット操作用の制御弁である。なお、図中の括弧内の数字は、制御弁１５Ｒのポート番号を示し、図中の括弧内の英字は、制御弁１５Ｒのポジションを示す。

パイロットポート１５０は、バケット操作レバー５０が上げ方向（図中左方向）に傾倒された場合に、バケット操作レバー５０からの制御圧を受けるバルブであり、パイロットポート１５２は、バケット操作レバー５０が下げ方向（図中右方向）に傾倒された場合に、バケット操作レバー５０からの制御圧を受けるバルブである。

圧油管路１５４は、制御弁１５Ｒの第１ポートとバケットシリンダ９のロッドチャンバ９０とを繋ぐ管路であり、圧油管路１５５は、制御弁１５Ｒの第２ポートとバケットシリンダ９のヘッドチャンバ９１とを繋ぐ管路であり、圧油管路１５６は、制御弁１５Ｒの第４ポートと圧油タンク２２とを繋ぐ管路である。

電磁弁１５８は、制御弁１５Ｒと圧油タンク２２との間に配置され、バケットシリンダ９から圧油タンク２２に排出される圧油が流れる圧油管路１５６の開口面積を調整するメータアウト制御弁であり、例えば、メインコントローラ５４が出力する制御電流に応じて圧油管路１５６上の絞りの開口面積を変化させるようにする。

圧力センサＳ１は、バケット操作レバー５０の上げ方向の制御圧を測定するためのセンサであり、圧力センサＳ２は、バケット操作レバー５０の下げ方向の制御圧を測定するためのセンサであり、圧力センサＳ３は、バケットシリンダ９のロッドチャンバ９０内の圧力を測定するためのセンサである。

メインコントローラ５４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータであり、例えば、圧力センサＳ１、Ｓ２の出力に基づいてバケット６を動かすためのレバー操作が行われたか否かを監視し、かつ、圧力センサＳ３の出力に基づいてバケット６を自重方向に動かす際の負荷圧の大きさを監視して、バケット６を自重方向に動かすためのレバー操作が行われ、かつ、その負荷圧が所定圧未満となった場合（バケット６を自由落下させる場合）に、電磁弁１５８に制御電流を供給して圧油管路１５６上の絞りの開口面積を低減させるようにする。バケット６を自由落下させる際にバケット６の動作速度が大きくなり過ぎるのを防止するためである。

また、図３は、バケット操作レバー５０が傾倒されていないときのポンプ制御装置１００の状態を示し、制御弁１５Ｒは、パイロットポート１５０、１５２の何れにも制御圧を受けることなくスプールを中立位置に戻すスプリング力によってポジションＢを維持し、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を第６ポートから流入させ、バケットシリンダ９にその圧油を供給することなく、そのままその圧油を第３ポートからセンターバイパス管路３０Ｒに流出させるようにする。

図４は、バケット操作レバー５０が上げ方向に傾倒されたときのポンプ制御装置１００の状態を示し、制御弁１５Ｒは、パイロットポート１５０で制御圧を受けてスプールを図の左方向に移動させポジションＡを取り、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を、第５ポート、第１ポート、圧油管路１５４を経てバケットシリンダ９のロッドチャンバ９０に流入させている（この場合の圧油の流れを黒色の太線矢印で示す。なお、黒色は、その圧油の圧力が所定圧以上であることを示す。バケット６を反自重方向に上げる（開く）ために所定圧以上の圧油をロッドチャンバ９０に流入させる必要があるからである。）。

一方で、制御弁１５Ｒは、バケットシリンダ９のヘッドチャンバ９１にある圧油を、圧油管路１５５、第２ポート、第４ポート、圧油管路１５６を経て圧油タンク２２に排出させている（この場合の圧油の流れを灰色の太線矢印で示す。なお、灰色は、その圧油の圧力が所定圧未満であることを示す。）。

また、メインコントローラ５４は、圧力センサＳ２の出力に基づいてバケット６を上げ方向に動かすためのレバー操作が行われたことを検出して、電磁弁１５８に対する制御電流の供給を禁止し、圧油管路１５６上の絞りの開口面積が最大となるようにする。

バケットを反自重方向に上げる（開く）際の余分な抵抗となる、圧油管路１５６上の絞りにおける圧力損失を低減させるためである。

図５は、掘削作業のために負荷に逆らってバケット６を自重方向に積極駆動させるべくバケット操作レバー５０が下げ方向に傾倒されたときのポンプ制御装置１００の状態を示し、制御弁１５Ｒは、パイロットポート１５２で制御圧を受けてスプールを図の右方向に移動させポジションＣを取り、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を、第５ポート、第２ポート、圧油管路１５５を経てバケットシリンダ９のヘッドチャンバ９１に流入させている（この場合の圧油の流れを黒色の太線矢印で示す。バケット６を自重方向に積極駆動させるために所定圧以上の圧油をヘッドチャンバ９１に流入させる必要があるからである。）。

一方で、制御弁１５Ｒは、バケットシリンダ９のロッドチャンバ９０にある圧油を、圧油管路１５４、第１ポート、第４ポート、圧油管路１５６を経て圧油タンク２２に排出させている（この場合の所定圧未満の圧油の流れを灰色の太線矢印で示す。）。

なお、制御弁１５ＲのポジションＣは、第１ポートと第４ポートとを連通させるスプール管路（以下、「第一スプール管路」とする。）と、第２ポートと第５ポートとを連通させるスプール管路（以下、「第二スプール管路」とする。）との間に逆止弁を配して両者を接続しロッドチャンバ９０内から流出する圧油をヘッドチャンバ９１に戻す再生回路を備え、第一スプール管路内の圧力が第二スプール管路内の圧力より高い場合に、第一スプール管路から第二スプール管路への圧油の流入を許容するが、図５の状態では、第一スプール管路内の圧力が第二スプール管路内の圧力より低いので、第一スプール管路から第二スプール管路への圧油の流入を禁止している。

また、メインコントローラ５４は、圧力センサＳ２の出力に基づいてバケット６を下げ方向に動かすためのレバー操作が行われたことを検出するが、一方で、圧力センサＳ３の出力に基づいてロッドチャンバ９０内の圧力が所定圧未満であることを検出して、電磁弁１５８に対する制御電流の供給を禁止し、圧油管路１５６上の絞りの開口面積が最大となるようにする。

掘削作業のために負荷に逆らってバケット６を自重方向に積極駆動する際の余分な抵抗となる、圧油管路１５６上の絞りにおける圧力損失を低減させるためである。

図６は、バケット６を自重方向に自由落下させるべくバケット操作レバー５０が下げ方向に傾倒されたときのポンプ制御装置１００の状態を示し、制御弁１５Ｒは、パイロットポート１５２で制御圧を受けてスプールを図の右方向に移動させポジションＣを取り、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を、第５ポート、第２ポート、圧油管路１５５を経てバケットシリンダ９のヘッドチャンバ９１に流入させている（この場合の所定圧未満の圧油の流れを灰色の太線矢印で示す。バケット６が自由落下するだけなので、所定圧以上の圧油をヘッドチャンバ９１に流入させる必要がないからである。）。

一方で、制御弁１５Ｒは、バケットシリンダ９のロッドチャンバ９０にある圧油を、圧油管路１５４、第１ポート、第４ポート、圧油管路１５６を経て圧油タンク２２に排出させている（この場合の圧油の流れを黒色の太線矢印で示す。バケット６の自重によってロッドチャンバ９０内から圧油が勢いよく流出し、その圧油の流れが電磁弁１５８の絞りによって制限されることで、その圧油の圧力が所定圧以上となるからである。なお、電磁弁１５８を通過した後の圧油の圧力は、所定圧未満となっている。）。

なお、制御弁１５ＲのポジションＣは、第一スプール管路と第二スプール管路との間に逆止弁を配して両者を接続しロッドチャンバ９０内から流出する圧油をヘッドチャンバ９１に戻す再生回路を備え、第一スプール管路内の圧力が第二スプール管路内の圧力より低いので、第一スプール管路から第二スプール管路への圧油の流入を許容し、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油に合流させ、ヘッドチャンバ９１へ流入させる圧油が不足してしまうのを防止する。

また、メインコントローラ５４は、圧力センサＳ２の出力に基づいてバケット６を下げ方向に動かすためのレバー操作が行われたことを検出し、かつ、圧力センサＳ３の出力に基づいてロッドチャンバ９０内の圧力が所定圧以上であることを検出して、電磁弁１５８に対する制御電流の供給を開始し、バケット操作レバー５０のレバー操作量に応じて圧油管路１５６上の絞りの開口面積を変化させるようにする（レバー操作量が小さいほど開口面積を小さくする。）。

バケット６を自由落下させる際の落下速度がバケット操作レバー５０のレバー操作量に対して大きくなり過ぎないよう、圧油管路１５６上の絞りで適度な圧力損失を発生させ、その落下速度を抑えるようにするためである。

以上の構成により、ポンプ制御装置１００を備えた油圧ショベル１は、圧油の漏れが発生し得る電磁弁１５８を制御弁１５Ｒと圧油タンク２２との間に配置することでリーク発生箇所を追加することなく、バケット６を自由落下させる際にバケット６の動作速度が大きくなり過ぎるのを防止しながらも、バケット６を反自重方向に上げたり（開いたり）、自重方向に積極駆動させる際に余分な圧力損失が発生するのを抑制することができる。

次に、図７〜図１０を参照しながら、本発明に係る建設機械に搭載される別のポンプ制御装置２００を用いたバケット６の操作について説明する。

図７は、ポンプ制御装置２００の一部を拡大した詳細図であり、ポンプ制御装置２００は、制御弁１５Ｒの代わりに７ポート３ポジションの制御弁１５ＲＸを有し、かつ、電磁弁１５８の代わりに油圧弁１５８Ｘを有しながら、メインコントローラ５４、圧力センサＳ１〜Ｓ３を省略する点においてポンプ制御装置１００と相違するが、他の点において共通する。従って、共通する構成要素については同じ参照符号を用いて説明を行うものとする。

制御弁１５ＲＸは、制御弁１５Ｒと同様、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油を圧油タンク２２へ排出するためのスプール弁であり、制御弁１５における各ポート間の連通に加え、ポジションＡにおいて、第１ポート及び第７ポートと第５ポートとを連通させ、ポジションＢにおいて、第７ポートと第４ポートとを連通させ、ポジションＣにおいて、第７ポート及び第２ポートと第５ポートとを連通させる。各ポジションにおける圧油の流れについては後述するものとする。

制御圧管路１５３は、制御弁１５ＲＸの第７ポートと油圧弁１５８Ｘのパイロットポートとを接続する管路であり、バケットシリンダ９に向かって流れる圧油の圧力を制御圧として油圧弁１５８Ｘのパイロットポートに導入させる。

油圧弁１５８Ｘは、制御弁１５ＲＸと圧油タンク２２との間に配置され、バケットシリンダ９から圧油タンク２２に排出される圧油が流れる圧油管路１５６の開口面積を調整するメータアウト制御弁であり、例えば、第７ポートにおける制御圧が所定圧以上となった場合に圧油管路１５６上の絞りの開口面積を最大とし、第７ポートにおける制御圧が所定圧未満の場合には、その制御圧の大きさに応じて圧油管路１５６上の絞りの開口面積を変化させる（制御圧が小さいほど開口面積を小さくする。）。

なお、図７は、バケット操作レバー５０が傾倒されていないときのポンプ制御装置１００の状態を示し、制御弁１５ＲＸは、パイロットポート１５０、１５２の何れにも制御圧を受けることなくスプールを中立位置に戻すスプリング力によってポジションＢを維持し、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を第６ポートから流入させ、バケットシリンダ９にその圧油を供給することなく、そのままその圧油を第３ポートからセンターバイパス管路３０Ｒに流出させるようにする。

このとき、制御弁１５ＲＸは、第７ポートと第４ポートとを連通させ、油圧弁１５８Ｘのパイロットポートに対して制御圧を導入させる圧油が存在すれば、その圧油を圧油タンク２２に流出させてその制御圧を低減させ、圧油管路１５６上の絞りの開口面積が最小となるようにする。

図８は、バケット操作レバー５０が上げ方向に傾倒されたときのポンプ制御装置２００の状態を示し、制御弁１５ＲＸは、パイロットポート１５０でバケット操作レバー５０からの制御圧を受けてスプールを図の左方向に移動させポジションＡを取り、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を、第５ポート、第１ポート、圧油管路１５４を経てバケットシリンダ９のロッドチャンバ９０に流入させている（この場合の圧油の流れを黒色の太線矢印で示す。なお、黒色は、その圧油の圧力が所定圧以上であることを示す。バケット６を反自重方向に上げる（開く）ために所定圧以上の圧油をロッドチャンバ９０に流入させる必要があるからである。）。

一方で、制御弁１５ＲＸは、バケットシリンダ９のヘッドチャンバ９１にある圧油を、圧油管路１５５、第２ポート、第４ポート、圧油管路１５６を経て圧油タンク２２に排出させている（この場合の圧油の流れを灰色の太線矢印で示す。なお、灰色は、その圧油の圧力が所定圧未満であることを示す。）。

同時に、制御弁１５ＲＸは、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する所定圧以上の圧油を、第５ポート、第７ポート、制御圧管路１５３を経て油圧弁１５８Ｘのパイロットポートに流入させ、圧油管路１５６上の絞りの開口面積を最大にする。

バケットを反自重方向に上げる（開く）際の余分な抵抗となる、圧油管路１５６上の絞りにおける圧力損失を低減させるためである。

図９は、掘削作業のために負荷に逆らってバケット６を自重方向に積極駆動させるべくバケット操作レバー５０が下げ方向に傾倒されたときのポンプ制御装置２００の状態を示し、制御弁１５ＲＸは、パイロットポート１５２でバケット操作レバー５０からの制御圧を受けてスプールを図の右方向に移動させポジションＣを取り、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を、第５ポート、第２ポート、圧油管路１５５を経てバケットシリンダ９のヘッドチャンバ９１に流入させている（この場合の圧油の流れを黒色の太線矢印で示す。バケット６を自重方向に積極駆動させるために所定圧以上の圧油をヘッドチャンバ９１に流入させる必要があるからである。）。

一方で、制御弁１５ＲＸは、バケットシリンダ９のロッドチャンバ９０にある圧油を、圧油管路１５４、第１ポート、第４ポート、圧油管路１５６を経て圧油タンク２２に排出させている（この場合の所定圧未満の圧油の流れを灰色の太線矢印で示す。）。

なお、制御弁１５ＲＸのポジションＣは、制御弁１５と同様、第一スプール管路と第二スプール管路との間に逆止弁を配して両者を接続しロッドチャンバ９０内から流出する圧油をヘッドチャンバ９１に戻す再生回路を備え、第一スプール管路内の圧力が第二スプール管路内の圧力より高い場合に、第一スプール管路から第二スプール管路への圧油の流入を許容するが、図９の状態では、第一スプール管路内の圧力が第二スプール管路内の圧力より低いので、第一スプール管路から第二スプール管路への圧油の流入を禁止している。

同時に、制御弁１５ＲＸは、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する所定圧以上の圧油を、第５ポート、第７ポート、制御圧管路１５３を経て油圧弁１５８Ｘのパイロットポートに流入させ、圧油管路１５６上の絞りの開口面積を最大にする。

掘削作業のために負荷に逆らってバケット６を自重方向に積極駆動する際の余分な抵抗となる、圧油管路１５６上の絞りにおける圧力損失を低減させるためである。

図１０は、バケット６を自重方向に自由落下させるべくバケット操作レバー５０が下げ方向に傾倒されたときのポンプ制御装置２００の状態を示し、制御弁１５ＲＸは、パイロットポート１５２でバケット操作レバー５０からの制御圧を受けてスプールを図の右方向に移動させポジションＣを取り、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を、第５ポート、第２ポート、圧油管路１５５を経てバケットシリンダ９のヘッドチャンバ９１に流入させている（この場合の所定圧未満の圧油の流れを灰色の太線矢印で示す。バケット６が自由落下するだけなので、所定圧以上の圧油をヘッドチャンバ９１に流入させる必要がないからである。）。

一方で、制御弁１５ＲＸは、バケットシリンダ９のロッドチャンバ９０にある圧油を、圧油管路１５４、第１ポート、第４ポート、圧油管路１５６を経て圧油タンク２２に排出させている（この場合の所定圧以上の圧油の流れを黒色の太線矢印で示す。バケット６の自重によってロッドチャンバ９０内から圧油が勢いよく流出し、その圧油の流れが油圧弁１５８Ｘの絞りによって制限されることで、その圧油の圧力が所定圧以上となるからである。なお、油圧弁１５８Ｘを通過した後の圧油の圧力は、所定圧未満となっている。）。

なお、制御弁１５ＲＸのポジションＣは、第一スプール管路と第二スプール管路との間に逆止弁を配して両者を接続しロッドチャンバ９０内から流出する圧油をヘッドチャンバ９１に戻す再生回路を備え、第一スプール管路内の圧力が第二スプール管路内の圧力より低いので、第一スプール管路から第二スプール管路への圧油の流入を許容し、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油に合流させ、ヘッドチャンバ９１へ流入させる圧油が不足してしまうのを防止する。

同時に、制御弁１５ＲＸは、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する所定圧未満の圧油を、第５ポート、第７ポート、制御圧管路１５３を経て油圧弁１５８Ｘのパイロットポートに流入させ、その圧油の圧力（制御圧）に応じて圧油管路１５６上の絞りの開口面積を変化させるようにする（制御圧が低いほど開口面積を小さくする。）。

バケット６を自由落下させる際の落下速度がバケット操作レバー５０のレバー操作量に対して大きくなり過ぎないよう、圧油管路１５６上の絞りで適度な圧力損失を発生させ、その落下速度を抑えるようにするためである。

以上の構成により、ポンプ制御装置２００を備えた油圧ショベル１は、圧油の漏れが発生し得る油圧弁１５８Ｘを制御弁１５ＲＸと圧油タンク２２との間に配置することでリーク発生箇所を追加することなく、バケット６を自由落下させる際にバケット６の動作速度が大きくなり過ぎるのを防止しながらも、バケット６を反自重方向に上げたり（開いたり）、自重方向に積極駆動させる際に余分な圧力損失が発生するのを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００、２００は、電磁弁１５８、油圧弁１５８Ｘにより、圧油管路１５６上の開口面積（絞り）を無段階で調整できるようにするが、圧油管路１５６上の開口面積を最大設定と最小設定との二段階で切り換えるようにしてもよく、より多くの段階で段階的に調整できるようにしてもよい。

また、上述の実施例は、バケット６の動きについて説明するが、同様の説明がブーム４及びアーム５の動きにも適用されるものとする。

本発明に係る建設機械の構成例を示す図である。 本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置の油圧回路図である。 ポンプ制御装置の詳細図（その１）である。 バケットの上げ操作したときのポンプ制御装置の状態を示す図（その１）である。 バケットを自重方向へ積極駆動下ときのポンプ制御装置の状態を示す図（その１）である。 バケットを自由落下させたときのポンプ制御装置の状態を示す図（その１）である。 ポンプ制御装置の詳細図（その２）である。 バケットの上げ操作したときのポンプ制御装置の状態を示す図（その２）である。 バケットを自重方向へ積極駆動したときのポンプ制御装置の状態を示す図（その２）である。 バケットを自由落下させたときのポンプ制御装置の状態を示す図（その２）である。

符号の説明

１・・・油圧ショベル ２・・・下部走行体 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０L、１０R・・・油圧ポンプ １１・・・走行直進弁 １２Ｌ、１２Ｒ・・・走行モータ切換弁 １３Ｌ・・・第二速ブーム切換弁 １３Ｒ・・・第一速ブーム切換弁 １４Ｌ・・・第一速アーム切換弁 １４Ｒ・・・第二速アーム切換弁 １５Ｌ・・・旋回モータ切換弁 １５Ｒ、１５ＲＸ・・・バケット切換弁 ２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り ２２・・・圧油タンク ３０Ｌ、３０Ｒ・・・センターバイパス管路 ３２Ｌ、３２Ｒ、１５３・・・制御圧管路 ４０Ｌ、４０Ｒ・・・油圧ポンプ用レギュレータ ４２Ｌ、４２Ｒ・・・走行用油圧モータ ４４・・・旋回用油圧モータ ５０・・・バケット操作レバー ５２・・・コントロールポンプ ５４・・・メインコントローラ ９０・・・ロッドチャンバ ９１・・・ヘッドチャンバ １００・・・ポンプ制御装置 １５０、１５２・・・パイロットポート １５４〜１５６・・・圧油管路 １５８・・・電磁弁 １５８Ｘ・・・油圧弁 Ｓ１〜Ｓ３・・・圧力センサ

Claims (3)

1. 油圧ポンプの吐出する圧油を油圧シリンダに流入させ、かつ、該油圧シリンダから圧油タンクに圧油を排出させて、該油圧シリンダを伸縮させながら腕体を動作させる建設機械であって、
   前記油圧ポンプ又は前記圧油タンクと前記油圧シリンダとの間を流れる圧油の流量及び流れ方向を制御する制御弁と、
   前記制御弁と前記圧油タンクとの間に配置され、前記油圧シリンダから前記圧油タンクに排出される圧油が流れる管路の開口面積を調整するメータアウト制御弁と、を備え、
   前記メータアウト制御弁は、前記腕体を自重方向に動かす場合であって、前記腕体に対応する前記油圧シリンダにおける、体積が増大する側の圧力室の圧力が所定値以上となったときに、開口面積を最大とする、
   ことを特徴とする建設機械。
2. 前記メータアウト制御弁は、前記腕体を自重方向に動かす場合であって、前記腕体に対応する前記油圧シリンダにおける、体積が増大する側の圧力室の圧力が所定値未満のときに、開口面積を絞る、
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 前記メータアウト制御弁は、開口面積を少なくとも二段階で切り換える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械。