JP2020139573A - 油圧ショベル駆動システム - Google Patents

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Abstract

【課題】パイロット式の再生弁、切換弁および逃し弁を用いたときの電磁弁の数を低減することができる油圧ショベル駆動システムを提供する。【解決手段】１つの側面からの油圧ショベル駆動システム１Ａは、アームシリンダ１４とアーム制御弁３の間のアーム押し供給ライン３２をアーム引き供給ライン３１と接続する再生ライン５１を含む。再生ライン５１には再生弁５２および切換弁５３が設けられている。再生弁５２と切換弁５３との間で再生ライン５１から分岐する逃しライン５４には逃し弁５５が設けられている。再生弁５２のパイロットポートには、アーム引き時に再生弁５２が開くように第１電磁比例弁７３からの二次圧が接続され、逃し弁５５のパイロットポートには、アーム押し時に逃し弁５３が開くように第２電磁比例弁７１からの二次圧が接続される。切換弁５３のパイロットポートには、アーム制御弁３の作動用のアーム押しパイロット圧が導かれる。【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル駆動システムに関する。
一般に、油圧ショベルでは、旋回体に対して俯仰するブームの先端にアームが揺動可能に連結され、アームの先端にバケットが揺動可能に連結される。この油圧ショベルに搭載される駆動システムは、ブームを俯仰させるブームシリンダ、アームを揺動させるアームシリンダおよびバケットを揺動させるバケットシリンダなどを含み、これらの油圧アクチュエータには、ポンプから制御弁を介して作動油が供給される。
例えば、特許文献１には、図９に示すような油圧ショベル駆動システム１００が開示されている。この駆動システム１００では、アームシリンダ１３０がアーム引き供給ライン１３１およびアーム押し供給ライン１３２によりアーム制御弁１２０と接続されており、アーム制御弁１２０はポンプライン１１１によりポンプ１１０と接続されるとともにタンクライン１１２によりタンクと接続されている。
アーム制御弁１２０は一対のパイロットポートを有し、これらのパイロットポートにはパイロット操作弁であるアーム操作装置１６０からアーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧が出力される。アーム制御弁１２０はアーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動し、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧が高くなるほどアーム制御弁１２０の開口面積が増大する。
さらに、図９に示す駆動システム１００では、アーム引き時にはアームシリンダ１３０から排出される作動油をアーム制御弁１２０の上流で再生し、アーム押し時にはアームシリンダ１３０の背圧を低減するための構成が採用されている。
具体的には、アーム押し供給ライン１３２が再生ライン１４０によりアーム引き供給ライン１３１と接続されている。再生ライン１４０には再生弁１４１が設けられている。さらに、再生ライン１４０には、再生弁１４１とアーム引き供給ライン１３１との間に切換弁１４２が設けられている。また、再生弁１４１と切換弁１４２の間では再生ライン１４０から逃しライン１５０が分岐しており、この逃しライン１５０はタンクへつながっている。逃しライン１５０には逃し弁１５１が設けられている。
再生弁１４１は、アーム引き時に開かれ、アーム押し時に閉じられる。図例では、再生弁１４１が、電気信号に応じて開口面積が変化する電磁式のものである。
切換弁１４２は、アーム引き時に再生位置（図９の上側位置）に切り換えられ、アーム押し時に非再生位置（図９の下側位置）に切り換えられる。再生位置では、切換弁１４２は、アーム引き供給ライン１３１から再生弁１４１へ向かう流れを禁止するとともに再生弁１４１からアーム引き供給ライン１３１へ向かう流れを許容する。非再生位置では、切換弁１４２は、アーム引き供給ライン１３１から再生弁１４１へ向かう流れを許容する。図例では、切換弁１４２が、電気信号に応じて再生位置と非再生位置との間で切り換えられる電磁式のものである。
逃し弁１５１は、アーム引き時に閉じられ、アーム押し時に開かれる場合もあるし、アーム引き時およびアーム押し時の双方で開かれる場合もある。図例では、逃し弁１５１が、電気信号に応じて開口面積が変化する電磁式のものである。
特開２０１８−１０５３３４号公報
図９に示す駆動システム１００において、再生弁１４１、切換弁１４２および逃し弁１５１をパイロットポートに導かれる圧力に応じて作動するパイロット式のものにすることも可能である。この場合、再生弁１４１のパイロットポートと接続された電磁比例弁と、切換弁１４２のパイロットポートと接続された電磁開閉弁と、逃し弁１５１のパイロットポートと接続された電磁比例弁の３つの電磁弁が必要である。
そこで、本発明は、パイロット式の再生弁、切換弁および逃し弁を用いたときの電磁弁の数を低減することができる油圧ショベル駆動システムを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の第１の側面からの油圧ショベル駆動システムは、ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、アーム引き時に前記再生弁が開くように前記再生弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第１電磁比例弁と、アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第２電磁比例弁と、を備え、前記切換弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム押しパイロット圧が導かれる、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、アーム引き時には第１電磁比例弁の二次圧によって再生弁が作動し、アーム押し時にはアーム制御弁の作動用のアーム押しパイロット圧によって切換弁が作動するとともに第２電磁比例弁の二次圧によって逃し弁が作動する。つまり、アーム押し時にはアーム制御弁の作動用のアーム押しパイロット圧を利用して切換弁を作動させることができる。従って、パイロット式の再生弁、切換弁および逃し弁を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。
第１の側面からの油圧ショベル駆動システムにおいて、前記第２電磁比例弁は、アーム引き時にも前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力してもよい。この構成によれば、アーム引き時に逃し弁を開いて再生をカットすることができる。
また、本発明の第２の側面からの油圧ショベル駆動システムは、ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、アーム引き時に前記再生弁が開くように前記再生弁のパイロットポートへ二次圧を出力するとともに、アーム引き時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第１電磁比例弁と、アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第２電磁比例弁と、を備え、前記切換弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム押しパイロット圧が導かれる、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、アーム引き時には第１電磁比例弁の二次圧によって再生弁が作動し、アーム押し時にはアーム制御弁の作動用のアーム押しパイロット圧によって切換弁が作動するとともに第２電磁比例弁の二次圧によって逃し弁が作動する。つまり、アーム押し時にはアーム制御弁の作動用のアーム押しパイロット圧を利用して切換弁を作動させることができる。従って、パイロット式の再生弁、切換弁および逃し弁を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。さらに、上記の構成では、アーム引き時に第１電磁比例弁の二次圧によって逃し弁も作動するので、逃し弁が開き始めるパイロット圧を再生弁が開き始めるパイロット圧よりも高く設定すれば、第１電磁比例弁の二次圧を高くしたときに逃し弁を開いて再生をカットすることができる。
また、本発明の第３の側面からの油圧ショベル駆動システムは、ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、アーム引き時に前記再生弁が開くように前記再生弁のパイロットポートへ二次圧を出力するとともに、アーム引き時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第１電磁比例弁と、アーム押し時に前記切換弁が再生位置から非再生位置へ切り換えられるように前記切換弁のパイロットポートへ二次圧を出力するとともに、アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第２電磁比例弁と、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、アーム引き時には第１電磁比例弁の二次圧によって再生弁が作動し、アーム押し時には第２電磁比例弁の二次圧によって切換弁および逃し弁が作動する。つまり、アーム押し時には１つの第２電磁比例弁で切換弁および逃し弁の双方を作動させることができる。従って、パイロット式の再生弁、切換弁および逃し弁を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。さらに、上記の構成では、アーム引き時に第１電磁比例弁の二次圧によって逃し弁も作動するので、逃し弁が開き始めるパイロット圧を再生弁が開き始めるパイロット圧よりも高く設定すれば、第１電磁比例弁の二次圧を高くしたときに逃し弁を開いて再生をカットすることができる。
また、本発明の第４の側面からの油圧ショベル駆動システムは、ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する電磁比例弁と、を備え、前記再生弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム引きパイロット圧が導かれ、前記切換弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム押しパイロット圧が導かれる、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、アーム引き時にはアーム制御弁の作動用のアーム引きパイロット圧によって再生弁が作動し、アーム押し時にはアーム制御弁の作動用のアーム押しパイロット圧によって切換弁が作動するとともに電磁比例弁の二次圧によって逃し弁が作動する。つまり、アーム引き時にはアーム制御弁の作動用のアーム引きパイロット圧を利用して再生弁を作動させることができ、アーム押し時にはアーム制御弁の作動用のアーム押しパイロット圧を利用して切換弁を作動させることができる。従って、パイロット式の再生弁、切換弁および逃し弁を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。
第４の側面からの油圧ショベル駆動システムにおいて、前記電磁比例弁は、アーム引き時にも前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力してもよい。この構成によれば、アーム引き時に逃し弁を開いて再生をカットすることができる。
本発明によれば、パイロット式の再生弁、切換弁および逃し弁を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。
本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。 油圧ショベルの側面図である。 第１実施形態におけるアーム押し操作量とアーム制御弁の開口面積との関係を示すグラフである。 （ａ）はアーム引き操作量と再生弁および逃し弁の開口面積との関係を示すグラフ、（ｂ）はアーム押し操作量と逃し弁の開口面積との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。 第４実施形態におけるアーム引き操作量とアーム制御弁、再生弁および逃し弁の開口面積との関係を示すグラフである。 従来の油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ａを示し、図２に、その駆動システム１Ａが搭載された油圧ショベル１０を示す。
図２に示す油圧ショベル１０は自走式であり、走行体１１を含む。また、油圧ショベル１０は、走行体１１に旋回可能に支持された旋回体１２と、旋回体１２に対して俯仰するブームを含む。ブームの先端には、アームが揺動可能に連結されており、アームの先端には、バケットが揺動可能に連結されている。旋回体１２には、運転席が設置されたキャビン１６が設けられている。なお、油圧ショベル１０は自走式でなくてもよい。
駆動システム１Ａは、油圧アクチュエータとして、図２に示すブームシリンダ１３、アームシリンダ１４およびバケットシリンダ１５を含むとともに、図示しない旋回モータおよび左右一対の走行モータを含む。ブームシリンダ１３はブームを俯仰させ、アームシリンダ１４はアームを揺動させ、バケットシリンダ１５はバケットを揺動させる。なお、図１では、アームシリンダ１４以外の油圧アクチュエータの作図を省略している。
本実施形態では、アームシリンダ１４の伸長によってアームをキャビン１６に近づけるアーム引きが行われる。ただし、アームシリンダ１４の伸長によってアームをキャビン１６から遠ざけるアーム押しが行われてもよい。
また、駆動システム１Ａは、上述した油圧アクチュエータへ作動油を供給する主ポンプ２１を含む。アームシリンダ１４へは、アーム制御弁３を介して主ポンプ２１から作動油が供給される。図示は省略するが、その他の各油圧アクチュエータへも制御弁を介して主ポンプ２１から作動油が供給される。主ポンプ２１の数は、１つであっても複数であってもよい。
アーム制御弁３は、アームシリンダ１４に対する作動油の供給および排出を制御する。具体的に、アーム制御弁３は、ポンプライン２２により主ポンプ２１と接続されるとともに、タンクライン２３によりタンクと接続されている。また、アーム制御弁３は、アーム引き供給ライン３１によりアームシリンダ１４のヘッド室１４ａと接続されるとともに、アーム押し供給ライン３２によりアームシリンダ１４のロッド室１４ｂと接続されている。
主ポンプ２１は、図略のエンジンにより駆動される。エンジンは、副ポンプ２４も駆動する。エンジンの回転数は、操縦者により選択された一定の回転数に保たれる。図示は省略するが、ポンプライン２２は、リリーフ弁が設けられたリリーフラインによりタンクと接続されている。
主ポンプ２１は、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプ（斜板ポンプまたは斜軸ポンプ）である。主ポンプ２１の傾転角は図略のレギュレータにより調整される。例えば、主ポンプ２１の吐出流量は電気ポジティブコントロール方式で制御される。あるいは、主ポンプ２１の吐出流量は、油圧ネガティブコントロール方式で制御されてもよいし、ロードセンシング方式で制御されてもよい。
アーム制御弁３は、スプールを有するスプール弁であり、スプールを一方向（図１では右方向）に移動させるためのアーム引きパイロットポートと、スプールを逆方向（図１では左方向）に移動させるためのアーム押しパイロットポートを有する。アーム制御弁３は、アーム引きパイロットポートに導かれるアーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロットポートに導かれるアーム押しパイロット圧に応じて作動する。
より詳しくは、アーム制御弁３は、中立位置では当該制御弁につながる全てのライン２２，２３，３１，３２をブロックする。アーム引きパイロット圧が所定値よりも高くなると、アーム制御弁３はポンプライン２２をアーム引き供給ライン３１と連通させるとともにアーム押し供給ライン３２をタンクライン２３と連通させる。逆に、アーム押しパイロット圧が所定値よりも高くなると、アーム制御弁３はポンプライン２２をアーム押し供給ライン３２と連通させるとともにアーム引き供給ライン３１をタンクライン２３と連通させる。どちらの場合も、パイロット圧（アーム引きパイロット圧またはアーム押しパイロット圧）が高くなるほどアーム制御弁３のメータイン側（ポンプライン２２側）およびメータアウト側（タンクライン２３側）の開口面積が増大する。
上述したキャビン１６内には、アーム操作装置４が配置されている。アーム操作装置４は、アーム引き操作およびアーム押し操作を受ける操作レバーを含み、アーム引き操作量およびアーム押し操作量（すなわち、操作レバーの傾倒角）に応じた大きさのアーム操作信号（アーム引き操作信号およびアーム押し操作信号）を出力する。
本実施形態では、アーム操作装置４がアーム操作信号として電気信号を出力する電気ジョイスティックである。このため、アーム制御弁３のアーム引きパイロットポートは引き側パイロットライン６２により引き側電磁比例弁６１と接続されており、アーム押しパイロットポートは押し側パイロットライン６４により押し側電磁比例弁６３と接続されている。引き側電磁比例弁６１および押し側電磁比例弁６３は、一次圧ライン２５により上述した副ポンプ２４と接続されている。図示は省略するが、一次圧ライン２５は、リリーフ弁が設けられたリリーフラインによりタンクと接続されている。
ただし、アーム操作装置４は、アーム操作信号としてパイロット圧を出力するパイロット操作弁であってもよい。この場合、アーム制御弁３のアーム引きパイロットポートおよびアーム押しパイロットポートは、引き側パイロットライン６２および押し側パイロットライン６４によりアーム操作装置４と接続されてもよい。また、この場合、アーム引き操作量およびアーム押し操作量としてアーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧を検出する圧力センサが引き側パイロットライン６２および押し側パイロットライン６４に設けられる。
引き側電磁比例弁６１および押し側電磁比例弁６３のそれぞれは、指令電流と二次圧が正の相関を示す正比例型である。ただし、電磁比例弁６１，６３のそれぞれは、指令電流と二次圧が負の相関を示す逆比例型であってもよい。
引き側電磁比例弁６１および押し側電磁比例弁６３は、制御装置８により制御される。ただし、図１では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。例えば、制御装置８は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
制御装置８へは、アーム操作装置４から出力されるアーム操作信号が入力される。制御装置８は、アーム操作装置４からアーム引き操作信号が出力されるときは、そのアーム引き操作信号に応じた指令電流を引き側電磁比例弁６１へ送給する。逆に、アーム操作装置４からアーム押し操作信号が出力されるときは、そのアーム押し操作信号に応じた指令電流を押し側電磁比例弁６３へ送給する。これにより、図３に示すように、アーム制御弁３のメータイン側およびメータアウト側の開口面積は、アーム引き操作量およびアーム押し操作量が大きくなるにつれて増大する。
本実施形態では、アーム押し時はメータアウト側の開口面積がメータイン側の開口面積よりも大きいが、アーム引き時はメータアウト側の開口面積がメータイン側の開口面積よりも小さい。ただし、アーム引き時でもメータアウト側の開口面積がメータイン側の開口面積よりも大きくてもよい。
さらに、本実施形態では、アーム押し供給ライン３２が再生ライン５１によりアーム引き供給ライン３１と接続されている。再生ライン５１には、再生弁５２が設けられている。本実施形態では、再生弁５２がスプール弁であるが、再生弁５２はポペット弁であってもよい。
再生弁５２は、パイロットポートに導かれる圧力（パイロット圧）に応じて作動するパイロット式のものである。再生弁５２は、中立位置では再生ライン５１をブロックし、パイロット圧が所定値以上となると再生ライン５１を開放する。つまり、再生弁５２の開口面積は、パイロット圧が高くなるほど増大する。
再生弁５２のパイロットポートは、パイロットライン７４により第１電磁比例弁７３と接続されている。つまり、第１電磁比例弁７３は、再生弁５２のパイロットポートへ二次圧を出力する。第１電磁比例弁７３は、上述した一次圧ライン２５により副ポンプ２４と接続されている。
第１電磁比例弁７３は、指令電流と二次圧が正の相関を示す正比例型である。ただし、第１電磁比例弁７３は、指令電流と二次圧が負の相関を示す逆比例型であってもよい。
さらに、再生ライン５１には、再生弁５２とアーム引き供給ライン３１との間に切換弁５３が設けられている。例えば、切換弁５３はポペット弁である。切換弁５３は、パイロットポートに導かれる圧力（パイロット圧）に応じて作動するパイロット式のものである。
より詳しくは、切換弁５３は、パイロット圧が設定圧よりも低いときに再生位置Ａ（図１の上側位置）に切り換えられ、パイロット圧が設定圧よりも高いときに非再生位置Ｂ（図１の下側位置）に切り換えられる。再生位置では、切換弁５３は、アーム引き供給ライン３１から再生弁５２へ向かう流れを禁止するとともに再生弁５２からアーム引き供給ライン３１へ向かう流れを許容する。非再生位置では、切換弁５３は、アーム引き供給ライン３１から再生弁５２へ向かう流れを許容する。換言すれば、切換弁５３は、再生位置では逆止弁として機能し、非再生位置では再生ライン５１を開放する。
切換弁５３のパイロットポートは、パイロットライン７５により上述した押し側パイロットライン６４と接続されている。つまり、切換弁５３のパイロットポートには、アーム制御弁３の作動用のアーム押しパイロット圧が導かれる。
図３に示すように、切換弁５３が再生位置Ａから非再生位置Ｂへ切り換わるときの設定圧は、アーム押し時にアーム制御弁３が開き始めるパイロット圧以下であることが望ましい。
再生ライン５１からは、再生弁５２と切換弁５３の間で逃しライン５４が分岐している。この逃しライン５４は、タンクへつながっている。
逃しライン５４には、逃し弁５５が設けられている。本実施形態では、逃し弁５５がスプール弁であるが、逃し弁５５はポペット弁であってもよい。逃し弁５５は、パイロットポートに導かれる圧力（パイロット圧）に応じて作動するパイロット式のものである。逃し弁５５は、中立位置では逃しライン５４をブロックし、パイロット圧が所定値以上となると逃しライン５４を開放する。つまり、逃し弁５５の開口面積は、パイロット圧が高くなるほど増大する。
逃し弁５５のパイロットポートは、パイロットライン７２により第２電磁比例弁７１と接続されている。つまり、第２電磁比例弁７１は、逃し弁５５のパイロットポートへ二次圧を出力する。第２電磁比例弁７１は、上述した一次圧ライン２５により副ポンプ２４と接続されている。
第２電磁比例弁７１は、指令電流と二次圧が正の相関を示す正比例型である。ただし、第２電磁比例弁７１は、指令電流と二次圧が負の相関を示す逆比例型であってもよい。
第１電磁比例弁７３および第２電磁比例弁７１も、引き側電磁比例弁６１および押し側電磁比例弁６３と同様に、制御装置８により制御される。具体的に、制御装置８は、アーム引き時に再生弁５２が開くように第１電磁比例弁７３を制御するとともに、アーム押し時に逃し弁５５が開くように第２電磁比例弁７１を制御する。さらに、本実施形態では、制御装置８が、アーム引き時にも逃し弁５５が開くように第２電磁比例弁７１を制御する。
より詳しくは、アーム引き時、制御装置８は、図４（ａ）に示すように、アーム引き操作量（すなわち、アーム引き操作信号）が大きくなるにつれて再生弁５２の開口面積が増大するように、第１電磁比例弁７３へ指令電流を送給する。また、制御装置８は、アーム引き操作量が大きくなるにつれて逃し弁５５の開口面積が増大するように、第２電磁比例弁７１へ指令電流を送給する。
逃し弁５５が開き始めるときのアーム引き操作量βは、再生弁５２が開き始めるときのアーム引き操作量αよりも大きいことが望ましい。また、逃し弁５５の開口面積は、再生弁５２の開口面積よりも小さいことが望ましい。
一方、アーム押し時、制御装置８は、図４（ｂ）に示すように、アーム押し操作量が大きくなるにつれて逃し弁５５の開口面積が増大するように、第２電磁比例弁７１へ指令電流を送給する。
逃し弁５５が開き始めるときのアーム押し操作量γは、特に限定されるものではない。例えば、逃し弁５５が開き始めるときのアーム押し操作量γは、アーム制御弁３が開き始めるときのアーム押し操作量と等しくてもよいし、それよりも小さくても大きくてもよい。
次に、駆動システム１Ａの動作を説明する。
アーム引き時、アーム引き操作量が図４（ａ）中のβよりも小さいときは、逃し弁５５は閉じられたままで再生弁５２が開く。一方、アーム押しパイロット圧はゼロなので、切換弁５３は再生位置に維持される。このため、アームシリンダ１４のヘッド室１４ａの圧力がロッド室１４ｂの圧力よりも低い場合は、アームシリンダ１４のロッド室１４ｂから排出される作動油の一部が再生ライン５１（再生弁５２および切換弁５３）を通ってヘッド室１４ａに供給されて再生される。アーム引き操作量が図４（ａ）中のβよりも大きくなると、逃し弁５５が開かれて再生がカットされる。
アーム押し時、押し側電磁比例弁６３から出力されるアーム押しパイロット圧によって切換弁５３が非再生位置に切り換えられる。アーム押し操作量が図４（ｂ）中のγよりも小さいときは逃し弁５５は閉じられたままであるが、アーム押し操作量がγよりも大きくなると逃し弁５５が開かれる。これにより、アームシリンダ１４のヘッド室１４ａから排出される作動油が、再生ライン５１の一部（アーム引き供給ライン３１から逃しライン５４の分岐点までの部分）および逃しライン５４（逃し弁５５）を通ってタンクへ戻るとともに、アーム制御弁３およびタンクライン２３を通ってタンクへ戻る。従って、アームシリンダ１４の背圧を低減することができる。
以上説明したように、本実施形態の駆動システム１Ａでは、アーム引き時には第１電磁比例弁７３の二次圧によって再生弁５２が作動し、アーム押し時にはアーム制御弁３の作動用のアーム押しパイロット圧によって切換弁５３が作動するとともに第２電磁比例弁７１の二次圧によって逃し弁５５が作動する。つまり、アーム押し時にはアーム制御弁３の作動用のアーム押しパイロット圧を利用して切換弁５３を作動させることができる。従って、パイロット式の再生弁５２、切換弁５３および逃し弁５５を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。
ところで、再生弁５２および逃し弁５５は、互いに独立した単独の弁であってもよいが、再生弁５２および逃し弁５５は、アーム制御弁３と共にマルチ制御弁を構成してもよい。この場合、アーム制御弁３、再生弁５２および逃し弁５５は、それらの弁のスプールがハウジング内に互いに平行に配置される。この構成であれば、アーム制御弁３だけでなく再生弁５２および逃し弁５５を１つのマルチ制御弁に組み込むことができる。
（第２実施形態）
図５に、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ｂを示す。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態では、第１電磁比例弁７３の二次圧を再生弁５２のパイロットポートへ導くパイロットライン７４と、第２電磁比例弁７１の二次圧を逃し弁５５のパイロットポートへ導くパイロットライン７２とが中継ライン７６によって接続されている。中継ライン７６には、パイロットライン７４からパイロットライン７２へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁７７が設けられている。また、パイロットライン７２には、中継ライン７６の接合点と第２電磁比例弁７１との間に、第２電磁比例弁７１から逃し弁５５へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁７８が設けられている。なお、２つの逆止弁７７，７８の代わりに、高圧選択弁が用いられてもよい。
第１実施形態では、制御装置８がアーム引き時に逃し弁５５が開くように第２電磁比例弁７１を制御したが、本実施形態では、制御装置８はアーム引き時には第２電磁比例弁７１へ指令電流を送給しない。代わりにアーム引き時には、制御装置８が第１電磁比例弁７３へ指令電流を送給して第１電磁比例弁７３の二次圧によって逃し弁５５が開く。
本実施形態でも、第１実施形態と同様に、パイロット式の再生弁５２、切換弁５３および逃し弁５５を用いたときの電磁弁の数を低減できるという効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、アーム引き時に第１電磁比例弁７３の二次圧によって逃し弁５５も作動するので、逃し弁５５が開き始めるパイロット圧（図４（ａ）中のアーム引き操作量βに対応する圧力）を再生弁５２が開き始めるパイロット圧（図４（ａ）中のアーム引き操作量αに対応する圧力）よりも高く設定すれば、第１電磁比例弁７３の二次圧を高くしたときに逃し弁５５を開いて再生をカットすることができる。
なお、本実施形態では再生弁５２と逃し弁５５とを独立して制御できないが、第１電磁比例弁７３の二次圧のばらつきと第２電磁比例弁７１の二次圧のばらつき（指令電流に対する二次圧の個体ばらつき）によってアーム引き操作量に関する再生弁５２の開口面積と逃し弁５５の開口面積がそれぞれ影響を受けて操作フィーリングに影響が生じる、という現象を容易に防止できる利点がある。一方で、第１実施形態では再生弁５２と逃し弁５５とを独立して制御できるという利点がある。
（第３実施形態）
図６に、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ｃを示す。なお、本実施形態において、第２実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態の駆動システム１Ｃが第２実施形態の駆動システム１Ｂと異なる点は、切換弁５３のパイロットポートがパイロットライン７９により第２電磁比例弁７１と逆止弁７８の間でパイロットライン７２と接続されている点だけである。つまり、アーム押し時には、第２電磁比例弁７１の二次圧によって切換弁５３が再生位置から非再生位置へ切り換えられる。
本実施形態では、アーム引き時には第１電磁比例弁７３の二次圧によって再生弁５２が作動し、アーム押し時には第２電磁比例弁７１の二次圧によって切換弁５３および逃し弁５５が作動する。つまり、アーム押し時には１つの第２電磁比例弁７１で切換弁５３および逃し弁５５の双方を作動させることができる。従って、パイロット式の再生弁５２、切換弁５３および逃し弁５５を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。さらに、本実施形態では、アーム引き時に第１電磁比例弁７３の二次圧によって逃し弁５５も作動するので、逃し弁５５が開き始めるパイロット圧（図４（ａ）中のアーム引き操作量βに対応する圧力）を再生弁５２が開き始めるパイロット圧（図４（ａ）中のアーム引き操作量αに対応する圧力）よりも高く設定すれば、第１電磁比例弁７３の二次圧を高くしたときに逃し弁５５を開いて再生をカットすることができる。
（第４実施形態）
図７に、本発明の第４実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ｄを示す。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態の駆動システム１Ｄが第１実施形態の駆動システム１Ａと大きく異なる点は、第１電磁比例弁７３が省略される代わりに、再生弁５２のパイロットポートがパイロットライン９１により引き側パイロットライン６２と接続されている点である。つまり、再生弁５２のパイロットポートには、アーム制御弁３の作動用のアーム引きパイロット圧が導かれる。
また、本実施形態では、アーム引き時にアーム制御弁３がアーム押し供給ライン３２をタンクライン２３と連通させずにブロックしてもよい。
制御装置８は、電磁比例弁７１を第１実施形態と同様に制御する。このため、アーム引き時、アーム引き操作量が小さいときにはアームシリンダ１４のロッド室１４ｂから排出される作動油の一部が再生され、アーム引き操作量が大きいときには逃し弁５５が開かれて再生がカットされる。また、アーム押し時、アーム押し操作量が大きいときには逃し弁５５が開かれてアームシリンダ１４の背圧が低減される。
本実施形態では、アーム引き時にはアーム制御弁３の作動用のアーム引きパイロット圧によって再生弁５２が作動し、アーム押し時にはアーム制御弁３の作動用のアーム押しパイロット圧によって切換弁５３が作動するとともに電磁比例弁７１の二次圧によって逃し弁５５が作動する。つまり、アーム引き時にはアーム制御弁３の作動用のアーム引きパイロット圧を利用して再生弁５２を作動させることができ、アーム押し時にはアーム制御弁３の作動用のアーム押しパイロット圧を利用して切換弁５３を作動させることができる。従って、パイロット式の再生弁５２、切換弁５３および逃し弁５５を用いたときの電磁弁の数を低減することができる。
なお、本実施形態では再生弁５２とアーム制御弁３とを独立して制御できないが、引き側電磁比例弁６１の二次圧で再生弁５２とアーム制御弁３とが共通して制御されるので、引き側電磁比例弁６１の二次圧の製造ばらつきと第１電磁比例弁７３の二次圧の製造ばらつきによってアーム引き操作量に対する再生弁５２とアーム制御弁３の開口面積の特性がばらついてしまい操作性に影響を受ける、ということがない。一方で、第１実施形態では再生弁５２とアーム制御弁３とを独立して制御できるという利点がある。
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、第１実施形態および第４実施形態において、制御装置８はアーム引き時に逃し弁５５のパイロットポートへ二次圧を出力しなくてもよい。
１Ａ〜１Ｄ 油圧ショベル駆動システム
１０ 油圧ショベル
１４ アームシリンダ
２１ 主ポンプ
２２ ポンプライン
２３ タンクライン
３ アーム制御弁
３１ アーム引き供給ライン
３２ アーム押し供給ライン
５１ 再生ライン
５２ 再生弁
５３ 切換弁
５４ 逃しライン
５５ 逃し弁
７１ 第２電磁比例弁
７３ 第１電磁比例弁

Claims (6)

  1. ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、
    アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、
    前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、
    前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、
    前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、
    前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、
    前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、
    アーム引き時に前記再生弁が開くように前記再生弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第１電磁比例弁と、
    アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第２電磁比例弁と、を備え、
    前記切換弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム押しパイロット圧が導かれる、油圧ショベル駆動システム。
  2. 前記第２電磁比例弁は、アーム引き時にも前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する、請求項１に記載の油圧ショベル駆動システム。
  3. ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、
    アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、
    前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、
    前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、
    前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、
    前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、
    前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、
    アーム引き時に前記再生弁が開くように前記再生弁のパイロットポートへ二次圧を出力するとともに、アーム引き時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第１電磁比例弁と、
    アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第２電磁比例弁と、を備え、
    前記切換弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム押しパイロット圧が導かれる、油圧ショベル駆動システム。
  4. ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、
    アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、
    前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、
    前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、
    前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、
    前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、
    前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、
    アーム引き時に前記再生弁が開くように前記再生弁のパイロットポートへ二次圧を出力するとともに、アーム引き時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第１電磁比例弁と、
    アーム押し時に前記切換弁が再生位置から非再生位置へ切り換えられるように前記切換弁のパイロットポートへ二次圧を出力するとともに、アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する第２電磁比例弁と、
    を備える、油圧ショベル駆動システム。
  5. ポンプラインによりポンプと接続されるとともに、タンクラインによりタンクと接続された、アーム引きパイロット圧およびアーム押しパイロット圧に応じて作動するアーム制御弁と、
    アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アーム制御弁と接続されたアームシリンダと、
    前記アーム押し供給ラインを前記アーム引き供給ラインと接続する再生ラインと、
    前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する再生弁と、
    前記再生弁と前記アーム引き供給ラインとの間で前記再生ラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも低いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを禁止するとともに前記再生弁から前記アーム引き供給ラインへ向かう流れを許容する再生位置に切り換えられ、パイロットポートに導かれる圧力が設定圧よりも高いときに前記アーム引き供給ラインから前記再生弁へ向かう流れを許容する非再生位置に切り換えられる切換弁と、
    前記再生弁と前記切換弁との間で前記再生ラインから分岐して前記タンクへつながる逃しラインと、
    前記逃しラインに設けられた、パイロットポートに導かれる圧力が高くなるほど開口面積が増大する逃し弁と、
    アーム押し時に前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する電磁比例弁と、を備え、
    前記再生弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム引きパイロット圧が導かれ、
    前記切換弁のパイロットポートには、前記アーム制御弁の作動用の前記アーム押しパイロット圧が導かれる、油圧ショベル駆動システム。
  6. 前記電磁比例弁は、アーム引き時にも前記逃し弁が開くように前記逃し弁のパイロットポートへ二次圧を出力する、請求項５に記載の油圧ショベル駆動システム。
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