JP2018035620A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】走行モータの速度に関するモードの切り換えと、アクチュエータ間における作動油の供給の優先度に関するモードの切り換えとを、簡素な構成で安価に実現できる建設機械を提供する。【解決手段】油圧ショベル１０は、油圧源１３からの作動油によって駆動される第１アクチュエータ１１及び第２アクチュエータ１２と、作動油の供給量に関して第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ１２との間で優先度をコントロールする優先モード制御部１９と、走行モータの速度をコントロールする走行モード制御部５２と、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２に供給されるパイロット圧油をコントロールする第１モード切換弁３３ａとを備える。第１パイロット圧油供給回路２１及び第２パイロット圧油供給回路２２は、モード切換弁に接続される共有の共通パイロット圧油回路２３を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、油圧によって駆動される複数のアクチュエータ及び走行モータを備える建設機械に関する。

油圧ショベル等の建設機械は、一般に、共通の油圧源から供給される作動油を利用して複数の機器を駆動する方式を採用する。すなわちディーゼルエンジン等の動力源から得られる動力が、油圧ポンプにおいて作動油を媒体とした油圧力に変換され、その油圧力を利用して走行駆動、旋回駆動、及びブーム、アーム及びバケット等の各種アクチュエータが駆動される。

例えば特許文献１は、低速モード又は高速モードで走行可能な油圧ショベルを開示する。この油圧ショベルにおいて、低速モード及び高速モードの切り換えは、運転者によって操作可能な切換スイッチを介して行われる。この切換スイッチからの指示信号及び圧力スイッチからの検出信号に基づいて電磁弁が駆動制御されて、容量制御弁に対するパイロット圧の導入及び遮断が切り換えられることで、走行用油圧モータの容量可変部を大容量側又は小容量側に傾転駆動することができる。

特開２０１１−００１９７０号公報

建設機械が具備するアクチュエータは、複数の作動モードに従って駆動されることが可能であり、必要に応じてその作動モードが切り換えられる。そのような作動モードの切り換えが可能なアクチュエータは、走行用油圧モータに限定されず、各種機器においてその作動特性に応じた様々なタイプの作動モードの切り換えが可能である。

例えば旋回用油圧モータ、ブーム及びアーム等のアクチュエータを備える油圧ショベルでは、作動状況に応じて、これらのアクチュエータに対する作動油の供給量に優先度を設定することができる。すなわち、特定のアクチュエータに対して優先的に作動油を供給することで、その特定のアクチュエータの作動パワーを確保することができ、所望の作動を的確に実行することが可能である。

「油圧モータの速度に関するモードの切り換え」や「アクチュエータに供給される作動油の優先度に関するモードの切り換え」は、モードの切り換えを制御する弁に付与されるパイロット圧をコントロールすることで実行できる。そのようなパイロット圧の付与のコントロールは、ソレノイド等の電磁弁を介して行われることが多い。例えば特許文献１に開示の建設機械では、容量制御弁に対するパイロット圧の導入の有無が電磁弁によって切り換えられることにより、走行用油圧モータの駆動モードが高速モード又は低速モードに切り換えられる。

また１つの建設機械において、複数タイプのモードの切り換えを行うことが可能である。例えば、走行用の油圧モータを高速モード又は低速モードで作動させることを可能にしつつ、旋回用油圧モータをアームよりも優先的に作動させることを可能にしたり、ブームをアームよりも優先的に作動させることを可能にしたりすることもできる。複数タイプのモードの切り換えを行うことが可能な場合には、タイプ毎にモード切り換え用の電磁弁及び制御弁が設けられる。例えば「走行用油圧モータの速度モードを切り換えるための電磁弁及び制御弁」、「旋回用油圧モータとアームとの間における作動油供給量の優先度を切り換えるための電磁弁及び制御弁」及び「ブームとアームとの間における作動油供給量の優先度を切り換えるための電磁弁及び制御弁」を別個に設けることによって、モード切り換えを柔軟且つ確実に行うことが可能である。

しかしながらタイプ毎にモード切り換え用の電磁弁が設けられる場合には、モード切り換えのタイプが増えるに従って、モード切り換え用の電磁弁の数が比例的に増える。モード切り換え用の電磁弁の数が増えると、建設機械の構成が複雑化して製造コストも増大する。そのため、低コストでの製造が求められている建設機械にそのような複数タイプのモード切り換え機能を搭載することは、実際的には難しい場合がある。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、走行モータの速度に関するモードの切り換えと、アクチュエータ間における作動油の供給量の優先度に関するモードの切り換えとを、簡素な構成で安価に実現できる建設機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、油圧源から供給される作動油によって駆動される第１アクチュエータ及び第２アクチュエータであって、油圧源から第１アクチュエータに至る作動油の経路及び油圧源から第２アクチュエータに至る作動油の経路は共通の油圧回路を含む第１アクチュエータ及び第２アクチュエータと、共通の油圧回路からの作動油の供給量に関して第１アクチュエータと第２アクチュエータとの間で優先度をコントロールする優先モード制御部であって、パイロット圧油源からのパイロット圧油に応じて優先度をコントロールする優先モード制御部と、油圧源から供給される作動油によって駆動される走行モータと、パイロット圧油源からのパイロット圧油に応じて、走行モータの速度をコントロールする走行モード制御部と、パイロット圧油源に接続され、第１パイロット圧油供給回路を介して優先モード制御部に接続され、第２パイロット圧油供給回路を介して走行モード制御部に接続されるモード切換弁であって、優先モード制御部に供給されるパイロット圧油及び走行モード制御部に供給されるパイロット圧油をコントロールするモード切換弁と、を備え、第１パイロット圧油供給回路及び第２パイロット圧油供給回路は、モード切換弁に接続される共有の共通パイロット圧油回路を含む建設機械に関する。

モード切換弁は、パイロット圧油源から共通パイロット圧油回路へのパイロット圧油の供給のオンオフを切り換え、共通パイロット圧油回路にパイロット圧油を供給する場合には第１パイロット圧油供給回路及び第２パイロット圧油供給回路を介して優先モード制御部及び走行モード制御部の両者にパイロット圧油が供給され、共通パイロット圧油回路にパイロット圧油を供給しない場合には優先モード制御部及び走行モード制御部の両者にパイロット圧油が供給されなくてもよい。

優先モード制御部は、第１パイロット圧油供給回路を介してパイロット圧油が供給される場合には、パイロット圧油が供給されない場合よりも、共通の油圧回路から第１アクチュエータに供給される作動油の供給量の優先度を高くし、走行モード制御部は、第２パイロット圧油供給回路を介してパイロット圧油が供給される場合には、パイロット圧油が供給されない場合よりも、走行モータの速度を速くしてもよい。

油圧源から第１アクチュエータに至る作動油の経路は、共通の油圧回路と第１アクチュエータとの間に設けられる第１個別回路を含み、油圧源から第２アクチュエータに至る作動油の経路は、共通の油圧回路と第２アクチュエータとの間に設けられる第２個別回路を含み、優先モード制御部は、第２個別回路の一部の開口面積をコントロールし、パイロット圧油が供給される場合にはパイロット圧油が供給されない場合よりも第２個別回路の一部の開口面積を小さくし、第２個別回路における作動油の流路の一部を絞る。

第１個別回路には第１方向切換弁が設けられ、第２個別回路には第２方向切換弁が設けられ、第１方向切換弁は、第１アクチュエータに向かって作動油を通過させるモードと、第１アクチュエータに向かって作動油を通過させないモードとを有し、第２方向切換弁は、第２アクチュエータに向かって作動油を通過させるモードと、第２アクチュエータに向かって作動油を通過させないモードとを有してもよい。

油圧源から走行モータに至る作動油の経路には第３方向切換弁が設けられ、第３方向切換弁は、走行モータに向かって作動油を通過させるモードと、走行モータに向かって作動油を通過させないモードとを有してもよい。

モード切換弁は、パイロット圧油源からのパイロット圧油が流れるパイロット圧油供給管、及び共通パイロット圧油回路からのパイロット圧油が排出されるドレーン管のうちのいずれか一方と、共通パイロット圧油回路とを接続する電磁弁であってもよい。

建設機械は、下部フレームと、下部フレームに対して旋回可能に設けられる上部フレームと、上部フレームを旋回させる旋回モータと、を備え、第１アクチュエータは、旋回モータを駆動するアクチュエータであってもよい。

建設機械は、上部フレームに取り付けられるブーム及びアームを備え、第２アクチュエータは、アームを駆動するアクチュエータであってもよい。

建設機械は、下部フレームと、下部フレームに対して旋回可能に設けられる上部フレームと、上部フレームを旋回させる旋回モータと、上部フレームに取り付けられるブーム及びアームと、を備え、第１アクチュエータは、ブームを駆動するアクチュエータであってもよい。

第２アクチュエータは、アームを駆動するアクチュエータであってもよい。

本発明によれば、優先モード制御部及び走行モード制御部に供給されるパイロット圧油が共通のモード切換弁によってコントロールされる。そのため、アクチュエータ間における作動油の供給量の優先度に関するモードの切り換えと、走行モータの速度に関するモードの切り換えとを、簡素な構成の建設機械によって安価に実現できる。

図１は、油圧ショベルの典型的な構成例の概略を示す外観図である。 図２は、図３に示す第１実施形態に係る油圧ショベルと比較される従来技術に基づく油圧ショベルの機能構成の一部を例示する回路図である。 図３は、第１実施形態に係る油圧ショベルの機能構成の一部を例示する回路図である。 図４は、走行モータ、走行モード制御部及び油圧源の構成例を示すブロック図である。 図５は、第２実施形態に係る油圧ショベルの機能構成の一部を例示する回路図である。

図１は、油圧ショベル１０の典型的な構成例の概略を示す外観図である。以下では、油圧ショベル１０を例にして本発明に係る建設機械を説明する。ただし、本発明を適用可能な対象は図１に示す油圧ショベル１０に限定されず、走行モータ及び複数のアクチュエータを備える建設機械に対して本発明を適用することが可能である。

油圧ショベル１０は、一般に、クローラを具備する下部フレーム４４と、下部フレーム４４に対して旋回可能に設けられる上部フレーム４５と、上部フレーム４５に取り付けられるブーム４７と、ブーム４７に取り付けられるアーム４８と、アーム４８に取り付けられるバケット４９とを備える。アクチュエータとしての油圧シリンダ６７、６８、６９は、ブーム用、アーム用、バケット用の油圧シリンダであり、それぞれブーム４７、アーム４８及びバケット４９を駆動する。旋回モータ４６によって上部フレーム４５が旋回させられるように、上部フレーム４５には旋回モータ４６からの回転駆動力が伝達される。また走行モータ５１によりクローラが駆動されて油圧ショベル１０が走行するように、下部フレーム４４のクローラには走行モータ５１からの回転駆動力が伝達される。

本件発明者は、複数のアクチュエータ（旋回モータ４６、ブーム用油圧シリンダ６７、アーム用油圧シリンダ６８及びバケット用油圧シリンダ６９等）及び走行モータ５１を備える建設機械（油圧ショベル１０）の作動に関する特性に注目し、従来の建設機械と比べて簡素且つ安価な構成を持つが従来の建設機械と実質的にほぼ同等の機能を果たすことができる建設機械を新たに見出した。

すなわち建設機械（特に油圧ショベル１０等の掘削機）の走行時には、建設機械のアクチュエータ（例えば、旋回モータ４６、ブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８等）の作動自体やアクチュエータの作動モードの切り換えを行うことは原則的に必要とされない。一方、建設機械（特に油圧ショベル１０等の掘削機）のアクチュエータの作動時には、建設機械の走行自体や走行モードの切り換えを行うことは原則的に必要とされない。このように建設機械の走行自体や走行モードの切り換えを行う必要がある期間（すなわち建設機械の走行期間及び走行準備期間）と、建設機械のアクチュエータの作動自体やアクチュエータの作動モードの切り換えを行う必要がある期間（すなわち建設機械の作業期間）とは基本的には相互に重ならず、走行モードの切り換えとアクチュエータの作動モードの切り換えとを個別的に同じタイミングで行うことは必要とされていない。

本件発明者は、建設機械のこの動作特性を考慮し、走行モードを切り換えるためのモード切換弁（電磁弁）と、アクチュエータの作動モードを切り換えるためのモード切換弁とを共通化した建設機械を新たに見出した。この新たな建設機械によれば、構成を簡素化して製造コストを低減できる一方で、走行モードの切り換え及びアクチュエータの作動モードの切り換えに関しては実質的な悪影響がない。

例えば、建設機械を走行させる際には走行モード（例えば高速モード及び低速モード）の切り換えが求められるが、旋回モータ、ブーム用油圧シリンダ及びアーム用油圧シリンダ等のアクチュエータは走行時には使用されない。そのため建設機械が走行している間は、これらのアクチュエータに対する作動油の供給に関する作動モード（優先度）はどのようなモードであっても構わない。一方、建設機械の停止時において旋回モータ、ブーム用油圧シリンダ及びアーム用油圧シリンダ等のアクチュエータを作動させて所望の作業を行う際には、これらのアクチュエータに対する作動油の供給に関する作動モード（優先度）の切り換えは求められるが、走行モータは使用されない。そのため建設機械のアクチュエータが作動している間は、走行モードの切り換えは基本的に必要とされない。したがって従来の建設機械において走行モードを切り換えるためのモード切換弁は、建設機械を走行させる際に機能するものであって、建設機械が走行していない間は実質的に機能しない。

特に上述のような建設機械では、「走行モードを切り換えるための弁等の装置（後述の図２及び図３の第１モード切換弁３３ａ及び第２モード切換弁３３ｂ参照）」とは別個に「建設機械の走行及び非走行を切り換えるための弁等の装置（後述の図４の第３方向切換弁５３参照）」が設けられるのが一般的である。また「アクチュエータの作動モードを切り換えるための弁等の装置（後述の第１モード切換弁３３ａ参照）」とは別個に「アクチュエータの作動及び非作動を切り換えるための弁等の装置（後述の図２及び図３の第１方向切換弁１４及び第２方向切換弁１５参照）」が設けられるのが一般的である。そのため、例えば建設機械の走行時に「アクチュエータの作動及び非作動を切り換えるための弁等の装置」によってアクチュエータが停止状態に置かれている限りは、アクチュエータの作動モードがどのようなモードであっても、建設機械の動作に対して実質的な影響はない。同様に、アクチュエータの作動時に「建設機械の走行及び非走行を切り換えるための弁等の装置」によって建設機械の走行が停止状態に置かれている限りは、走行モードがどのようなモードであっても、建設機械の動作に対して実質的な影響はない。

このような建設機械の動作特性に基づいて、以下の実施形態では、アクチュエータの作動モードを切り換える優先モード制御部にパイロット圧油が供給される場合には、走行モードを切り換える走行モード制御部にもパイロット圧油が供給される。すなわち走行モード制御部にパイロット圧油が供給される場合には、優先モード制御部にもパイロット圧油が供給される。一方、優先モード制御部へのパイロット圧油の供給が停止される場合には、走行モード制御部へのパイロット圧油の供給も停止される。すなわち走行モード制御部へのパイロット圧油の供給が停止される場合には、優先モード制御部へのパイロット圧油の供給も停止される。

この構成によれば、建設機械の走行時に走行モードを切り換えるために走行モード制御部に対するパイロット圧油の供給の有無を切り換えると、優先モード制御部に対するパイロット圧油の供給の有無も同様に切り換えられる。ただし上述のように、建設機械の走行時に優先モード制御部によってアクチュエータの作動モードの切り換えが行われても、建設機械の動作に対して実質的な悪影響はない。同様に、建設機械の停止時にアクチュエータの作動モードを切り換えるために優先モード制御部に対するパイロット圧油の供給の有無を切り換えると、走行モード制御部に対するパイロット圧油の供給の有無も同様に切り換えられる。ただし上述のように、建設機械の停止時に走行モード制御部によって走行モードの切り換えが行われても、建設機械の動作に対して実質的な悪影響はない。

以下、上述の建設機械の動作特性を応用した具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図２は、図３に示す第１実施形態に係る油圧ショベル１０と比較される従来技術に基づく油圧ショベル１０の機能構成の一部を例示する回路図である。図３は、第１実施形態に係る油圧ショベル１０の機能構成の一部を例示する回路図である。

図２及び図３に示す油圧ショベル１０では、第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ１２との間における作動油の供給量の優先度が優先モード制御部１９によってコントロールされる。具体的には「第１アクチュエータ１１及び第２アクチュエータ１２の両者にほぼ均等に作動油が供給されるモード（図２及び図３に示す優先モード制御部１９の左側ブロック参照）」及び「第２アクチュエータ１２よりも第１アクチュエータ１１の方に作動油が優先的に供給されるモード（図２及び図３に示す優先モード制御部１９の右側ブロック参照）」のうちのいずれかが、優先モード制御部１９によって選択される。なお図２及び図３に示す油圧ショベル１０において、第１アクチュエータ１１は旋回モータ４６であり、第２アクチュエータ１２はアーム用油圧シリンダ６８である。そのため、旋回モータ４６及びアーム用油圧シリンダ６８の両者に油圧源１３からほぼ均等に作動油が供給されるモード及びアーム用油圧シリンダ６８よりも旋回モータ４６の方に油圧源１３からの作動油が優先的に供給されるモードのうちのいずれかが、優先モード制御部１９によって選択される。

また図２及び図３に示す油圧ショベル１０では、作動油によって駆動される後述の走行モータの走行速度が走行モード制御部５２によってコントロールされている。具体的には、走行モード制御部５２によって走行モードが「走行モータが高トルクで低速回転する低速モード」及び「走行モータが低トルクで高速回転する高速モード」のうちのいずれかに決められる。

これらの優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２の制御は、図２及び図３のいずれの油圧ショベル１０においても、パイロット圧油の供給の有無に基づいて行われる。

ただし図２に示す従来技術に基づく油圧ショベル１０では、優先モード制御部１９に対するパイロット圧油の供給の有無が第１モード切換弁３３ａによってコントロールされ、走行モード制御部５２に対するパイロット圧油の供給の有無が第２モード切換弁３３ｂによってコントロールされる。すなわち図２に示す油圧ショベル１０では、別個に設けられる電磁弁（第１モード切換弁３３ａ及び第２モード切換弁３３ｂ）によって、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２に対するパイロット圧油の供給の有無がコントロールされている。

一方、図３に示す本実施形態に係る油圧ショベル１０では、第１モード切換弁３３ａのみによって、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２の両者に対するパイロット圧油の供給の有無がコントロールされており、第２モード切換弁３３ｂは設けられていない。

他の構成は、図２に示す従来技術に基づく油圧ショベル１０と図３に示す本実施形態の油圧ショベル１０との間で基本的に共通する。

すなわち油圧ショベル１０は、油圧源１３、旋回モータ４６（第１アクチュエータ１１）、アーム用油圧シリンダ６８（第２アクチュエータ１２）、優先モード制御部１９、走行モータ（後述の図４の符号「５１」参照）、走行モード制御部５２、及びモード切換弁３３（第１モード切換弁３３ａ、第２モード切換弁３３ｂ、第３モード切換弁３３ｃ）を備える。

旋回モータ４６及びアーム用油圧シリンダ６８は、油圧源１３から供給される作動油によって駆動される。

油圧源１３から旋回モータ４６に至る作動油の経路及び油圧源１３からアーム用油圧シリンダ６８に至る作動油の経路は、共通の油圧回路１６を含む。油圧源１３から旋回モータ４６に至る作動油の経路は、共通の油圧回路１６と旋回モータ４６との間に設けられる第１個別回路１７を更に含む。一方、油圧源１３からアーム用油圧シリンダ６８に至る作動油の経路は、共通の油圧回路１６とアーム用油圧シリンダ６８との間に設けられる第２個別回路１８を更に含む。図２及び図３に示す例では、共通の油圧回路１６から第１個別回路１７及び第２個別回路１８が分岐し、油圧源１３から共通の油圧回路１６に供給される作動油は、第１個別回路１７及び第２個別回路１８に分岐して流入する。

第１個別回路１７には６ポート弁の第１方向切換弁１４が設けられ、第２個別回路１８には６ポート弁の第２方向切換弁１５が設けられている。第１方向切換弁１４は、旋回モータ４６に向かって作動油を通過させるモード（図示の第１方向切換弁１４の左ブロック（逆方向駆動）及び右ブロック（順方向駆動）参照）と、旋回モータ４６に向かって作動油を通過させないモード（図示の第１方向切換弁１４の真ん中のブロック（中立状態）参照）とを有する。第２方向切換弁１５は、アーム用油圧シリンダ６８に向かって作動油を通過させるモード（図示の第２方向切換弁１５の左ブロック（逆方向駆動）及び右ブロック（順方向駆動）参照）と、アーム用油圧シリンダ６８に向かって作動油を通過させないモード（図示の第２方向切換弁１５の真ん中のブロック（中立状態）参照）とを有する。このような第１方向切換弁１４及び第２方向切換弁１５の具体的な構成は特に限定されないが、典型的にはスプール弁によって構成可能である。

優先モード制御部１９は、油圧源１３及び共通の油圧回路１６からの作動油の供給量に関して、旋回モータ４６とアーム用油圧シリンダ６８との間で優先度をコントロールする。具体的には、優先モード制御部１９は、第２個別回路１８の一部の開口面積を変えることができ、パイロット圧油が供給される場合にはパイロット圧油が供給されない場合よりも第２個別回路１８の一部の開口面積を小さくし、第２個別回路１８における作動油の流路の一部を絞る。これにより共通の油圧回路１６からの作動油は、第２個別回路１８よりも第１個別回路１７に流入しやすくなり、第２個別回路１８よりも第１個別回路１７の方に優先的に作動油が供給される。

このような優先モード制御部１９による作動油供給量の優先度のコントロールは、パイロット圧油源３０から優先モード制御部１９へのパイロット圧油の供給の有無に応じて行われる。すなわち優先モード制御部１９は、第１パイロット圧油供給回路２１を介してパイロット圧油が供給される場合には、パイロット圧油が供給されない場合よりも、共通の油圧回路１６から第１個別回路１７及び旋回モータ４６に供給される作動油の供給量の優先度を高くする。例えば上部フレーム４５を旋回させながらバケット４９を掘削対象に押しつけてその掘削対象を削ろうとする場合に、旋回モータ４６に対する作動油の供給量の優先度を高くすることで、旋回モータ４６のパワーを確保して、バケット４９によって掘削対象を効率良く削ることができる。

一方、走行モード制御部５２は、パイロット圧油源３０からのパイロット圧油に応じて、走行モータの速度をコントロールする。図２に示す従来技術に基づく油圧ショベル１０では、走行モード制御部５２に対するパイロット圧油の供給の有無が第２モード切換弁３３ｂによってコントロールされる。一方、図３に示す本実施形態の油圧ショベル１０では、第１モード切換弁３３ａによって走行モード制御部５２に対するパイロット圧油の供給の有無がコントロールされる。なお、走行モード制御部５２にパイロット圧油が供給される場合には走行モータが高速モードで作動し、走行モード制御部５２にパイロット圧油が供給されない場合には走行モータが低速モードで作動する。

モード切換弁３３（第１モード切換弁３３ａ、第２モード切換弁３３ｂ及び第３モード切換弁３３ｃ）は、ソレノイドにより構成される電磁弁であり、パイロット圧油供給管３１を介してパイロット圧油源３０に接続され、ドレーン管３２を介して圧油ドレーン部３４が接続される。

図２に示す従来技術に基づく油圧ショベル１０では、第１パイロット圧油供給回路２１が第１モード切換弁３３ａを介してパイロット圧油供給管３１又はドレーン管３２に連通され、第２パイロット圧油供給回路２２が第２モード切換弁３３ｂを介してパイロット圧油供給管３１又はドレーン管３２に連通される。一方、図３に示す本実施形態の油圧ショベル１０では、第１モード切換弁３３ａには共通パイロット圧油回路２３が接続され、共通パイロット圧油回路２３は第１モード切換弁３３ａを介してパイロット圧油供給管３１又はドレーン管３２に連通される。共通パイロット圧油回路２３からは第１分岐回路３６及び第２分岐回路３７が分岐し、共通パイロット圧油回路２３は、第１分岐回路３６を介して優先モード制御部１９に接続され、第２分岐回路３７を介して走行モード制御部５２に接続される。すなわち「優先モード制御部１９に接続される第１パイロット圧油供給回路２１」及び「走行モード制御部５２に接続される第２パイロット圧油供給回路２２」の各々の一部が共通パイロット圧油回路２３によって構成され、この共通パイロット圧油回路２３が第１モード切換弁３３ａに接続される。

なお図２及び図３に示す油圧ショベル１０のいずれにおいても、第３モード切換弁３３ｃを介して第３パイロット圧油供給回路２８がパイロット圧油供給管３１又はドレーン管３２に連通され、第３モード切換弁３３ｃは第３パイロット圧油供給回路２８を介して油圧ロック制御部７１に接続されている。油圧ロック制御部７１は、各種アクチュエータの停止状態を保持する。油圧ロック制御部７１にパイロット圧油が供給される場合、その各種アクチュエータの停止状態の保持が解除され、油圧ロック制御部７１にパイロット圧油が供給されない場合、その保持を維持する。

これらのモード切換弁３３（第１モード切換弁３３ａ、第２モード切換弁３３ｂ及び第３モード切換弁３３ｃ）を介してパイロット圧油供給管３１と連通された第１パイロット圧油供給回路２１、第２パイロット圧油供給回路２２、共通パイロット圧油回路２３及び／又は第３パイロット圧油供給回路２８には、パイロット圧油源３０からのパイロット圧油が供給される。一方、モード切換弁３３（第１モード切換弁３３ａ、第２モード切換弁３３ｂ及び第３モード切換弁３３ｃ）を介してドレーン管３２と連通された第１パイロット圧油供給回路２１、第２パイロット圧油供給回路２２、共通パイロット圧油回路２３及び／又は第３パイロット圧油供給回路２８の流路内のパイロット圧油は、ドレーン管３２を介して圧油ドレーン部３４に排出される。

したがって図３に示す本実施形態の第１モード切換弁３３ａが油圧ショベル１０の運転者等によってオンの状態（図３の第１モード切換弁３３ａの上側ブロック参照）にされると、パイロット圧油供給管３１と共通パイロット圧油回路２３とがつながれ、パイロット圧油源３０及びパイロット圧油供給管３１からのパイロット圧油が優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２に送られる。一方、図３に示す本実施形態の第１モード切換弁３３ａがオフの状態（図３の第１モード切換弁３３ａの下側ブロック参照）にされると、ドレーン管３２と共通パイロット圧油回路２３とがつながれ、パイロット圧油供給管３１と共通パイロット圧油回路２３とのつながりが断たれ、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２におけるパイロット圧は解放される。

一方、走行モード制御部５２へのパイロット圧油の供給に関し、図２に示す従来技術に基づく油圧ショベル１０では、第２モード切換弁３３ｂを介して第２パイロット圧油供給回路２２がパイロット圧油供給管３１につながれることで、走行モード制御部５２がパイロット圧油源３０に連通される。それに対して図３に示す本実施形態の油圧ショベル１０では、第１モード切換弁３３ａを介して共通パイロット圧油回路２３がパイロット圧油供給管３１につながれることで、走行モード制御部５２がパイロット圧油源３０に連通される。

このように優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２を制御するためのモード切換弁として、図２に示す従来技術に基づく油圧ショベル１０では別個に設けられる第１モード切換弁３３ａ及び第２モード切換弁３３ｂが必要とされるのに対し、図３に示す本実施形態の油圧ショベル１０では単一の第１モード切換弁３３ａのみで足りる。すなわち本実施形態の油圧ショベル１０では、第１パイロット圧油供給回路２１及び第２パイロット圧油供給回路２２が共有の共通パイロット圧油回路２３を含み、第１モード切換弁３３ａが、優先モード制御部１９に供給されるパイロット圧油及び走行モード制御部５２に供給されるパイロット圧油の両方をコントロールする。このように第１モード切換弁３３ａは、パイロット圧油源３０から共通パイロット圧油回路２３へのパイロット圧油の供給のオンオフを切り換える。第１モード切換弁３３ａを介して共通パイロット圧油回路２３にパイロット圧油を供給する場合には、第１パイロット圧油供給回路２１及び第２パイロット圧油供給回路２２を介し、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２の両者にパイロット圧油が供給される。一方、第１モード切換弁３３ａを介して共通パイロット圧油回路２３にパイロット圧油を供給しない場合には、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２の両者にパイロット圧油が供給されない。

なお、図２及び図３に示す油圧ショベル１０では、その他に、第１個別回路１７（特に第１方向切換弁１４よりも上流側）に第１逆止弁２４が設けられ、第２個別回路１８（特に第２方向切換弁１５よりも上流側）に第２逆止弁２５が設けられ、第１個別回路１７及び第２個別回路１８を流れる作動油の逆流が防がれている。また作動油ドレーン部２６が設けられ、旋回モータ４６及びアーム用油圧シリンダ６８から排出される作動油が作動油ドレーン部２６に回収される。

次に、油圧源１３から供給される作動油によって駆動される走行モータの一例について説明する。

図４は、走行モータ５１、走行モード制御部５２及び油圧源１３の構成例を示すブロック図である。

上述のようにパイロット圧油源３０からのパイロット圧油は、第１モード切換弁３３ａを介して走行モード制御部５２に供給される。本例の走行モード制御部５２は、パイロット圧油の供給の有無に応じてモータレギュレータ５４を制御し、モータレギュレータ５４は、走行モータ５１の容量を調整する。

例えば走行モード制御部５２にパイロット圧油が供給されない場合には、走行モータ５１の容量を調整する斜板等の部材がモータレギュレータ５４により調節されて走行モータ５１が大容量化されるように、走行モード制御部５２はモータレギュレータ５４を制御する。一方、走行モード制御部５２にパイロット圧油が供給される場合には、斜板等の部材がモータレギュレータ５４により調節されて走行モータ５１が小容量化されるように、走行モード制御部５２はモータレギュレータ５４を制御する。走行モータ５１が大容量化されると、走行モータ５１は低速モードに移行され、高トルクで低速回転することが可能になる。一方、走行モータ５１が小容量化されると、走行モータ５１は高速モードに移行され、低トルクで高速回転することが可能になる。

なお油圧源１３から走行モータ５１に至る作動油の経路には第３方向切換弁５３が設けられている。第３方向切換弁５３は、油圧源１３から走行モータ５１に向かって作動油を通過させるモードと、油圧源１３から走行モータ５１に向かって作動油を通過させないモードとを有する。したがって、第３方向切換弁５３が「油圧源１３から走行モータ５１に向かって作動油を通過させないモード」にある間は、走行モード制御部５２によってコントロールされる走行モードが高速モードであっても低速モードであっても、走行モータ５１は作動せず、油圧ショベル１０は走行しない。油圧ショベル１０を走行させるには、第３方向切換弁５３を「油圧源１３から走行モータ５１に向かって作動油を通過させるモード」に移行する必要がある。

以上説明したように本実施形態の油圧ショベル１０によれば、共通のモード切換弁（すなわち図３に示す第１モード切換弁３３ａ）によって、アクチュエータ間における作動油の供給に関する優先度を適切にコントロールしつつ、走行モードを適切にコントロールでき、構成の簡素化及び低コスト化を効果的に行うことができる。すなわち従来技術に基づく図２に示す油圧ショベル１０では、優先モード制御部１９用の第１モード切換弁３３ａに加えて走行モード制御部５２用の第２モード切換弁３３ｂを設ける必要があるため、構成が複雑化して製造コストの上昇を招いていたが、本実施形態の油圧ショベル１０ではそのような不都合がない。

また従来技術に基づく図２に示す油圧ショベル１０では、走行時には優先モード制御部１９用の第１モード切換弁３３ａが実質的に機能しておらず、また停止時には走行モード制御部５２用の第２モード切換弁３３ｂが実質的に機能していなかった。一方、本実施形態の油圧ショベル１０では、走行時及び停止時の両者において第１モード切換弁３３ａが実質的に機能しており、機能的な無駄をなくすことができる。すなわち本実施形態の油圧ショベル１０によれば、従来技術に基づく油圧ショベル１０では走行時にしか使用されていなかった走行速度切換ソレノイドを用いて、非走行時におけるアクチュエータ（ブーム用油圧シリンダ６７、アーム用油圧シリンダ６８或いはバケット用油圧シリンダ６９等）の優先度を変更することができる。このように走行モードの切り換え及びアクチュエータの優先度の切り換えの両方に対して１つのモード切換弁３３（第１モード切換弁３３ａ）を兼用することで、モード切換弁３３の数を増やすことなく、作業効率を向上できる。

なお上述の本実施形態の構成は、モード切換弁３３（切換ソレノイド）の追加によるコスト増大の割合が大きい小型の油圧ショベル１０に対して特に有効であるが、大型の油圧ショベル１０においてもコストを過度に増大させることなく実質的な機能向上及び作業効率の向上を図ることができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態において、上述の第１実施形態に係る油圧ショベル１０と同一又は類似の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５は、第２実施形態に係る油圧ショベル１０の機能構成の一部を例示する回路図である。なお図５における矢印は、主として、各回路における作動油の流れの方向を示す。

本実施形態において、第１アクチュエータ１１はブーム用油圧シリンダ６７であり、第２アクチュエータ１２はアーム用油圧シリンダ６８であり、ブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８は共通の油圧源１３から供給される作動油によって駆動される。

油圧源１３からブーム用油圧シリンダ６７に至る作動油の経路は共通の油圧回路１６及び第１個別回路１７を含み、油圧源１３からアーム用油圧シリンダ６８に至る作動油の経路は共通の油圧回路１６及び第２個別回路１８を含む。したがって、油圧源１３からブーム用油圧シリンダ６７に至る作動油の経路及び油圧源１３からアーム用油圧シリンダ６８に至る作動油の経路は共通の油圧回路１６を含む。

優先モード制御部１９は、第２個別回路１８の一部の開口面積をコントロールし、第１モード切換弁３３ａからパイロット圧油が供給される場合（図５の優先モード制御部１９の上側ブロック参照）には、パイロット圧油が供給されない場合（図５の優先モード制御部１９の下側ブロック参照）よりも、第２個別回路１８の一部の開口面積を小さくし、第２個別回路１８における作動油の流路の一部を絞る。

優先モード制御部１９により第２個別回路１８の流路が絞られると、優先モード制御部１９により第２個別回路１８の流路が絞られない場合に比べ、共通の油圧回路１６からの作動油は第２個別回路１８よりも第１個別回路１７に優先的に流入する。これにより、アーム用油圧シリンダ６８よりもブーム用油圧シリンダ６７に対して作動油が優先的に供給される。

一方、第１パイロット圧油供給回路２１は共通パイロット圧油回路２３及び第１分岐回路３６を含み、第２パイロット圧油供給回路２２は共通パイロット圧油回路２３及び第２分岐回路３７を含み、第１パイロット圧油供給回路２１及び第２パイロット圧油供給回路２２は共有の共通パイロット圧油回路２３を含む。

他の構成は、基本的に上述の第１実施形態に係る油圧ショベル１０と同様である。

例えば、第１個別回路１７には第１方向切換弁１４が設けられ、第２個別回路１８（特に優先モード制御部１９とアーム用油圧シリンダ６８との間）には第２方向切換弁１５が設けられている。ただし本実施形態の第１方向切換弁１４は図示のように９ポート弁として構成され、第２方向切換弁１５は８ポート弁として構成される。第１方向切換弁１４及び第２方向切換弁１５の各々に関し、図の真ん中のブロックは中立位置を示し、油圧源１３からブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８に作動油が供給されない状態を示す。したがって、第１方向切換弁１４及び第２方向切換弁１５の各々が中立位置にある限りは、ブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８は作動油が供給されず駆動されない。一方、図の右側のブロックは順方向の駆動状態を示し、図の左側のブロックは逆方向の駆動状態を示し、それぞれ油圧源１３からブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８に作動油が供給され、ブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８が駆動される状態を示す。

また第１個別回路１７（特に第１方向切換弁１４よりも上流側）には第１逆止弁２４が設けられ、第２個別回路１８（特に第２方向切換弁１５よりも上流側）には第２逆止弁２５が設けられている。

なお本実施形態の油圧ショベル１０では、第１実施形態に係る油圧ショベル１０とは異なり、デュアルバイパス方式の２ポンプシステムの油圧源１３が用いられている。本実施形態の油圧源１３を構成する２つのポンプから吐出された作動油は、アンロード通路５７から分岐した供給通路５６を通って、第１方向切換弁１４及び第２方向切換弁１５の各々の手前で合流した後に、ブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８の各々に供給される。なお図５に示す優先モード制御部１９は、一方のポンプから供給される作動油が流れる第２個別回路１８に設けられている。また油圧源１３を構成する２つのポンプから吐出された作動油は、アンロード通路５７にも流される。そして、ブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８から排出される作動油や、アンロード通路５７を経た作動油は、タンク通路５８を介して作動油ドレーン部２６に排出される。

以上説明したように本実施形態の油圧ショベル１０においても、第１モード切換弁３３ａが優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２へのパイロット圧油の供給の有無をコントロールし、「ブーム用油圧シリンダ６７とアーム用油圧シリンダ６８との間における作動油の供給量の優先度に関するモード」及び「走行モード」が切り換えられる。

例えば、第１モード切換弁３３ａを介して共通パイロット圧油回路２３がパイロット圧油供給管３１に接続されると、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２にパイロット圧油が送られてパイロット圧が付与される。これにより、第２個別回路１８の流路が優先モード制御部１９により絞られてアーム用油圧シリンダ６８よりもブーム用油圧シリンダ６７の方に作動油が優先的に供給され、また走行モード制御部５２によって走行モータ５１が高速モードに切り換えられる。例えば油圧ショベル１０によって積み込み作業を行う際には、このようにアーム用油圧シリンダ６８よりもブーム用油圧シリンダ６７の方を優先する方が好ましい場合がある。

一方、第１モード切換弁３３ａを介して共通パイロット圧油回路２３がドレーン管３２に接続されると、優先モード制御部１９及び走行モード制御部５２におけるパイロット圧油が第１パイロット圧油供給回路２１及び第２パイロット圧油供給回路２２を介してドレーン管３２に排出される。これにより、第２個別回路１８の流路が優先モード制御部１９により絞られない状態に復帰してブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８に均等に作動油が供給され、また走行モード制御部５２によって走行モータ５１が低速モードに切り換えられる。例えば油圧ショベル１０によって水平方向に関する均し作業を行う際には、このようにブーム用油圧シリンダ６７をアーム用油圧シリンダ６８よりも優先させることなく、ブーム用油圧シリンダ６７及びアーム用油圧シリンダ６８に均等に作動油を供給することが好ましい場合がある。

本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１０ 油圧ショベル
１１ 第１アクチュエータ
１２ 第２アクチュエータ
１３ 油圧源
１４ 第１方向切換弁
１５ 第２方向切換弁
１６ 共通の油圧回路
１７ 第１個別回路
１８ 第２個別回路
１９ 優先モード制御部
２１ 第１パイロット圧油供給回路
２２ 第２パイロット圧油供給回路
２３ 共通パイロット圧油回路
２４ 第１逆止弁
２５ 第２逆止弁
２６ 作動油ドレーン部
２８ 第３パイロット圧油供給回路
３０ パイロット圧油源
３１ パイロット圧油供給管
３２ ドレーン管
３３ モード切換弁
３３ａ 第１モード切換弁
３３ｂ 第２モード切換弁
３３ｃ 第３モード切換弁
３４ 圧油ドレーン部
３６ 第１分岐回路
３７ 第２分岐回路
４４ 下部フレーム
４５ 上部フレーム
４６ 旋回モータ
４７ ブーム
４８ アーム
４９ バケット
５１ 走行モータ
５２ 走行モード制御部
５３ 第３方向切換弁
５４ モータレギュレータ
５６ 供給通路
５７ アンロード通路
５８ タンク通路
６７ ブーム用油圧シリンダ
６８ アーム用油圧シリンダ
６９ バケット用油圧シリンダ
７１ 油圧ロック制御部

Claims (11)

1. 油圧源から供給される作動油によって駆動される第１アクチュエータ及び第２アクチュエータであって、前記油圧源から第１アクチュエータに至る前記作動油の経路及び前記油圧源から第２アクチュエータに至る前記作動油の経路は共通の油圧回路を含む第１アクチュエータ及び第２アクチュエータと、
   前記共通の油圧回路からの前記作動油の供給量に関して前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータとの間で優先度をコントロールする優先モード制御部であって、パイロット圧油源からのパイロット圧油に応じて前記優先度をコントロールする優先モード制御部と、
   前記油圧源から供給される前記作動油によって駆動される走行モータと、
   前記パイロット圧油源からの前記パイロット圧油に応じて、前記走行モータの速度をコントロールする走行モード制御部と、
   前記パイロット圧油源に接続され、第１パイロット圧油供給回路を介して前記優先モード制御部に接続され、第２パイロット圧油供給回路を介して前記走行モード制御部に接続されるモード切換弁であって、前記優先モード制御部に供給される前記パイロット圧油及び前記走行モード制御部に供給される前記パイロット圧油をコントロールするモード切換弁と、を備え、
   前記第１パイロット圧油供給回路及び前記第２パイロット圧油供給回路は、前記モード切換弁に接続される共有の共通パイロット圧油回路を含む建設機械。
2. 前記モード切換弁は、前記パイロット圧油源から前記共通パイロット圧油回路への前記パイロット圧油の供給のオンオフを切り換え、前記共通パイロット圧油回路に前記パイロット圧油を供給する場合には前記第１パイロット圧油供給回路及び前記第２パイロット圧油供給回路を介して前記優先モード制御部及び前記走行モード制御部の両者に前記パイロット圧油が供給され、前記共通パイロット圧油回路に前記パイロット圧油を供給しない場合には前記優先モード制御部及び前記走行モード制御部の両者に前記パイロット圧油が供給されない請求項１に記載の建設機械。
3. 前記優先モード制御部は、前記第１パイロット圧油供給回路を介して前記パイロット圧油が供給される場合には、前記パイロット圧油が供給されない場合よりも、前記共通の油圧回路から前記第１アクチュエータに供給される前記作動油の供給量の優先度を高くし、
   前記走行モード制御部は、前記第２パイロット圧油供給回路を介して前記パイロット圧油が供給される場合には、前記パイロット圧油が供給されない場合よりも、前記走行モータの速度を速くする請求項１又は２に記載の建設機械。
4. 前記油圧源から前記第１アクチュエータに至る前記作動油の経路は、前記共通の油圧回路と前記第１アクチュエータとの間に設けられる第１個別回路を含み、
   前記油圧源から前記第２アクチュエータに至る前記作動油の経路は、前記共通の油圧回路と前記第２アクチュエータとの間に設けられる第２個別回路を含み、
   前記優先モード制御部は、前記第２個別回路の一部の開口面積をコントロールし、前記パイロット圧油が供給される場合には前記パイロット圧油が供給されない場合よりも前記第２個別回路の一部の開口面積を小さくし、前記第２個別回路における前記作動油の流路の一部を絞る請求項１〜３のいずれか一項に記載の建設機械。
5. 前記第１個別回路には第１方向切換弁が設けられ、
   前記第２個別回路には第２方向切換弁が設けられ、
   前記第１方向切換弁は、前記第１アクチュエータに向かって前記作動油を通過させるモードと、前記第１アクチュエータに向かって前記作動油を通過させないモードとを有し、
   前記第２方向切換弁は、前記第２アクチュエータに向かって前記作動油を通過させるモードと、前記第２アクチュエータに向かって前記作動油を通過させないモードとを有する請求項４に記載の建設機械。
6. 前記油圧源から前記走行モータに至る前記作動油の経路には第３方向切換弁が設けられ、
   前記第３方向切換弁は、前記走行モータに向かって前記作動油を通過させるモードと、前記走行モータに向かって前記作動油を通過させないモードとを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の建設機械。
7. 前記モード切換弁は、前記パイロット圧油源からの前記パイロット圧油が流れるパイロット圧油供給管、及び前記共通パイロット圧油回路からの前記パイロット圧油が排出されるドレーン管のうちのいずれか一方と、前記共通パイロット圧油回路とを接続する電磁弁である請求項１〜６のいずれか一項に記載の建設機械。
8. 下部フレームと、
   前記下部フレームに対して旋回可能に設けられる上部フレームと、
   前記上部フレームを旋回させる旋回モータと、を備え、
   前記第１アクチュエータは、前記旋回モータを駆動するアクチュエータである請求項１〜７のいずれか一項に記載の建設機械。
9. 前記上部フレームに取り付けられるブーム及びアームを備え、
   前記第２アクチュエータは、前記アームを駆動するアクチュエータである請求項８に記載の建設機械。
10. 下部フレームと、
    前記下部フレームに設けられる上部フレームと、
    前記上部フレームに取り付けられるブーム及びアームと、を備え、
    前記第１アクチュエータは、前記ブームを駆動するアクチュエータである請求項１〜７のいずれか一項に記載の建設機械。
11. 前記第２アクチュエータは、前記アームを駆動するアクチュエータである請求項１０に記載の建設機械。

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