JP3955521B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、複数の油圧シリンダによる複合操作時、その複合操作に係る油圧シリンダのうちのいずれかの油圧シリンダの増速を実現させることのできる油圧駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、建設機械に備えられる油圧駆動装置として、アームシリンダの収縮と、ブームシリンダの収縮とを同時に実施するアームクラウド・ブーム下げの複合操作時にあって、ブームシリンダのボトム圧がアームシリンダの駆動圧よりも高い時に、ブームシリンダのロッド側の圧油の一部をアームシリンダのロッド側に供給し、アームシリンダの収縮作動速度を増速させるようにした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
また、上述の従来技術とほとんど同様であるが、アームシリンダを伸長あるいは収縮させるとともに、ブームシリンダを収縮させる複合操作に際し、ブームシリンダのボトム圧がアームシリンダの駆動圧よりも高い場合に、ブームシリンダのロッド側の圧油の一部をアームシリンダに供給し、アームシリンダの作動速度を増速させるようにした技術が提案されている(例えば、特許文献2。)。
【0004】
すなわち、上述した技術はいずれも、建設機械に備えられる主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する例えばブームシリンダすなわち第1油圧シリンダと、アームシリンダすなわち第2油圧シリンダを備えるとともに、第1油圧シリンダ及び第2油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、第1油圧シリンダと第2油圧シリンダとを連通させ、第1油圧シリンダ及び第2油圧シリンダのうちの一方側からの圧油を、他方側の油圧シリンダに供給して、この他方側の油圧シリンダの作動速度を増速させる連通制御手段を備えたものである。
【0005】
【特許文献1】
実開平6−34063号公報(段落番号0020,0021、図2)
【0006】
【特許文献2】
実開平6−34064号公報(段落番号0023,0024、図2)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献1,2には示されていないが、この種の建設機械に備えられる油圧駆動装置には、一般に、主油圧ポンプの吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁と、上述した第1,第2油圧シリンダそれぞれの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁とが設けられている。
【0008】
このような主リリーフ弁、オーバロードリリーフ弁を備えた油圧駆動装置において、上述した第1,第2油圧シリンダの複合操作により当該建設機械で実施される作業時、例えば掘削作業等に、掘削抵抗の増加により第2油圧シリンダの駆動圧が主リリーフ弁のリリーフ圧と同圧となることがある。このような状態に至ると、主油圧ポンプから第2油圧シリンダへの圧油の流入は途絶えるが、第1油圧シリンダ側から第2油圧シリンダへの圧油は供給され続ける。その結果、第2油圧シリンダは、主リリーフ弁のリリーフ圧以上の圧力で駆動することになる。このような状態は、第1油圧シリンダ側から供給される圧油がさらに高圧となり、第1油圧シリンダに関連して設けられるオーバロードリリーフ弁が開放されるまで続いてしまう。
【0009】
この種の建設機械の上述した第1油圧シリンダ、第2油圧シリンダによって駆動される駆動体、例えばブーム、アーム等を含むフロント構造物は、一般に第1,第2油圧シリンダが主リリーフ弁のリリーフ圧で駆動することを条件に製作されている。したがって、上述のように通常の作業時に頻繁に主リリーフ弁のリリーフ圧以上の圧力、すなわちオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧で第1油圧シリンダ、あるいは第2油圧シリンダが駆動すると、設計時に想定される以上の負荷がフロント構造物にかかってしまう。これにより、フロント構造物に破損を生じる懸念がある。
【0010】
なお、このような懸念を解消するために、上述ように第1油圧シリンダと第2油圧シリンダとを連通させた際の圧力上昇を許容させる堅牢なフロント構造物とすることが考えられる。すなわち、構造物強度を高めるように製作することが考えられる。しかし、このように構造物強度を高めるように製作すると、材料費が高くなり、製作原価の高騰化を招いてしまう。
【0011】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、いずれかの油圧シリンダの増速を実現できる複合操作に際し、これらの油圧シリンダによって駆動される駆動体に対する負荷を軽減させることができる油圧駆動装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、建設機械に備えられ、建設機械に備えられ、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する第1油圧シリンダ、第2油圧シリンダと、上記第1油圧シリンダ及び上記第2油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第1油圧シリンダと上記第2油圧シリンダとを連通させ、上記第1油圧シリンダ及び上記第2油圧シリンダのうちの所定圧力以上の高圧となっていない一方側の油圧シリンダからの圧油を、所定圧力以上の高圧となった他方側の油圧シリンダに供給可能な連通制御手段を備えた油圧駆動装置において、上記油圧ポンプの吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁と、上記第1油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁と、上記第2油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁とを備えるとともに、上記連通制御手段による上記第1油圧シリンダと上記第2油圧シリンダの連通時に、上記他方側の油圧シリンダの駆動圧の最大圧を、上記一方側の油圧シリンダに係る上記オーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えたことを特徴としている。
【0013】
このように構成した本発明は、第1,第2油圧シリンダの複合操作時には、主油圧ポンプから第1,第2油圧シリンダのそれぞれに圧油が供給され、これらの第1,第2油圧シリンダが駆動する。このような複合操作時に、第1,第2油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧になったとき、例えば第2油圧シリンダの駆動圧が所定圧以上となったとき、連通制御手段を介して、第1,第2油圧シリンダのうちの一方側、例えば第1油圧シリンダから流出される圧油が、他方側すなわち第2油圧シリンダに供給される。これにより第2油圧シリンダの増速を実現できる。
【0014】
また、このようにして第2油圧シリンダが増速されているときの第2油圧シリンダの駆動圧の最大圧は、第1油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定されている。したがって、第1油圧シリンダ、第2油圧シリンダによって駆動される駆動体に対する負荷は、第1油圧シリンダがオーバロードリリーフ圧によって駆動するときの駆動体に対する負荷に比べて軽減される。
【0015】
また本発明は、上記発明において、上記連通制御手段が、上記第2油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上となったときに、上記第1油圧シリンダのロッド側室と上記第2油圧シリンダのボトム側室とを連通させるものから成ることを特徴としている。
【0016】
このように構成した本発明は、第1,第2油圧シリンダの複合操作時に第2油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧となったとき、連通制御手段を介して、第1油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が第2油圧シリンダのボトム側室に供給され、第2油圧シリンダの伸長作動速度を増速させることができる。
【0017】
また本発明は、上記発明において、上記連通制御手段が、上記第1油圧シリンダのロッド側室と、上記第2油圧シリンダのボトム側室を連通可能な連通路と、この連通路中に設けられ、上記第2油圧シリンダのボトム側室から上記第1油圧シリンダのロッド側室方向への圧油の流れを阻止する逆止弁と、上記第2油圧シリンダのボトム圧が上記所定圧より低いときには上記連通路を遮断し、上記所定圧以上となったときに上記連通路を連通状態に切換える切換弁とを含むことを特徴としている。
【0018】
このように構成した本発明は、第1,第2油圧シリンダの複合操作時、第2油圧シリンダのボトム圧が所定圧より低いときには、第1油圧シリンダのロッド側室と第2油圧シリンダのボトム側室を連通可能な連通路が切換弁によって遮断される。したがって、第1油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が、第2油圧シリンダのボトム側室に供給されることはない。すなわち、第2油圧シリンダの伸長作動速度の増速は実施されない。
【0019】
上述の複合操作中に、第2油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上になると、切換弁が作動して連通路が連通し、この切換弁及び連通路を介して、第1油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が第2油圧シリンダのボトム側室に供給される。これにより第2油圧シリンダの伸長作動速度の増速が実現される。なお、このように第2油圧シリンダが増速される間、第2油圧シリンダのボトム側室から第1油圧シリンダのロッド側室に向かって圧油が流れようとすることがあっても、そのような圧油の流れは、連通路に設けた逆止弁で阻止される。したがって、第1油圧シリンダのロッド側室に流入することはない。
【0020】
また本発明は、上記発明において、上記逆止弁を上記切換弁の内部に設けたことを特徴としている。
【0021】
このように構成した本発明は、逆止弁を切換弁の内部に設けたので、部品点数を少なくすることができる。
【0022】
また本発明は、上記発明において、上記圧力設定手段が、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分から分岐し、タンクに連通する管路中に配置したリリーフ弁から成ることを特徴としている。
【0023】
このように構成した本発明は、第2油圧シリンダが増速されているときの第2油圧シリンダの駆動圧の最大圧は、第1油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも低い圧力、すなわち連通路から分岐した管路中に設けたリリーフ弁のリリーフ圧に制限される。
【0024】
また本発明は、上記発明において、上記圧力設定手段が、上記主リリーフ弁から成るとともに、この主リリーフ弁の上流の管路部分と、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分とを連絡する管路を設けたことを特徴としている。
【0025】
このように構成した本発明は、第2油圧シリンダが増速されているときの第2油圧シリンダの駆動圧の最大圧は、第1油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも低い圧力、すなわち主リリーフ弁のリリーフ圧に制限される。
【0026】
また本発明は、上記発明において、上記連通制御手段が、上記第2油圧シリンダのボトム圧を検出し、電気信号を出力するボトム圧検出器と、このボトム圧検出器から出力される信号に応じて上記切換弁を切換え制御する制御信号を出力するコントローラとを含むことを特徴としている。
【0027】
このように構成した本発明は、第1,第2油圧シリンダの複合操作時にボトム圧検出器によって第2油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧であることが検出されると、これに応じてコントローラから切換弁に、第1油圧シリンダのロッド側室と、第2油圧シリンダのボトム側室とを連絡可能な連通路を、連通状態に切換える制御信号が出力される。これにより、第1油圧シリンダのロッド側室から流出される圧油が、切換弁、連通路を介して第2油圧シリンダのボトム側室に供給され、第2油圧シリンダの伸長作動速度の増速が実現される。
【0028】
また本発明は、上記発明において、上記建設機械が油圧ショベルから成り、上記第1油圧シリンダがブームシリンダであり、上記第2油圧シリンダがアームシリンダであることを特徴としている。
【0029】
このように構成した本発明は、ブーム・アーム複合操作時に、例えばアームシリンダの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、連通制御手段を介して、例えばブームシリンダから流出される圧油が、アームシリンダに供給され、これによりアームシリンダの増速を実現できる。
【0030】
このときのアームシリンダの駆動圧の最大圧は、ブームシリンダに係るオーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定されている。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の油圧駆動装置に係る実施形態を図に基づいて説明する。
【0032】
図1は本発明の第1実施形態を示す油圧回路図である。
【0033】
この第1実施形態は、建設機械、例えば油圧ショベルに備えられるものである。駆動体を構成するフロント構造物を作動させる第1油圧シリンダ、第2油圧シリンダは、それぞれ例えばブームシリンダ6、アームシリンダ7から成っている。ブームシリンダ6はボトム側室6aとロッド側室6bとを備え、アームシリンダ7もボトム側室7aとロッド側室7bとを備えている。
【0034】
また、エンジン20と、このエンジン20によって駆動される主油圧ポンプ21及びパイロットポンプ22と、ブームシリンダ6に供給される圧油の流れを制御するセンタバイパス型のブーム用方向制御弁23、アームシリンダ7に供給される圧油の流れを制御するセンタバイパス型のアーム用方向制御弁24とを備えている。さらに、ブーム用方向制御弁23を切換え制御するブーム用操作装置25と、アーム用方向制御弁24を切換え制御するアーム用操作装置26とを備えている。
【0035】
主油圧ポンプ21の吐出管路に、管路27,28が接続され、管路27中にアーム用方向制御弁24を設けてあり、管路28中にブーム用方向制御弁23を設けてある。
【0036】
ブーム用方向制御弁23とブームシリンダ6のボトム側室6aとは主管路29aで接続してあり、ブーム用方向制御弁23とブームシリンダ6のロッド側室6bとは主管路29bで接続してある。アーム用方向制御弁24とアームシリンダ7のボトム側室7aとは主管路30aで接続してあり、アーム用方向制御弁24とアームシリンダ7のロッド側室7bとは主管路30bで接続してある。
【0037】
ブーム用操作装置25、アーム用操作装置26は、例えばパイロット圧を発生させるパイロット式操作装置から成り、パイロットポンプ22に接続してある。また、ブーム用操作装置25は、パイロット管路25a,25bを介してブーム用方向制御弁23の制御室にそれぞれ接続され、アーム用操作装置26はパイロット管路26a,26bを介してアーム用方向制御弁24の制御室にそれぞれ接続してある。
【0038】
また、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧以上の高圧となったときに、ブームシリンダ6のロッド側室6bとアームシリンダ7のボトム側室7aとを連通させる連通制御手段を備えている。この連通制御手段は例えば、ブームシリンダ6のロッド側室6bとアームシリンダ7のボトム側室7aとを連通可能な連通路40と、この連通路40中に設けられ、アームシリンダ7のボトム側室7aからブームシリンダ6のロッド側室6b方向への圧油の流れを阻止する逆止弁41と、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧より低いときには連通路40を遮断し、所定圧以上の高圧となったときに連通路40を連通状態に切換える切換弁64とを含んでいる。この切換弁64は例えば、制御圧により切換えられるパイロット式切換弁から成っている。
【0039】
逆止弁41とアームシリンダ7のボトム側室7aとの間に位置する連通路40部分に、アームシリンダ7のボトム圧を検出する制御管路58を設けてあり、この制御管路58で検出されるアームシリンダ7のボトム圧に相応する制御圧に応じて切換弁64を切換え制御するようにしてある。
【0040】
また、切換弁64の上流側に位置するタンク通路42部分と、切換弁64の下流側に位置するタンク通路42部分とを連絡するバイパス管路61と、このバイパス管路61中に設けた開閉弁、例えばパイロット式逆止弁62と、一端がブーム操作系のパイロット管路25bに接続され、他端がパイロット式逆止弁62に接続される制御管路63とを備えている。
【0041】
また、アーム用操作装置26の操作量に応じて連通路40を流れる流量を制御する第1流量制御手段を備えている。この第1流量制御手段は、逆止弁41とアームシリンダ7のボトム側室7aとの間に位置する連通路40部分に介設した可変絞り54と、この可変絞り54とアーム操作系のパイロット管路26aとを連絡する制御管路55とを含んでいる。また、ブーム用操作装置25の操作量に応じて連通路40を流れる流量を制御する第2流量制御手段を備えている。この第2流量制御手段は、切換弁64に設けた可変絞り64aと、ブーム操作系のパイロット管路25aと切換弁64の制御室とを連絡する制御管路65とを含んでいる。
【0042】
また、この第1実施形態は、主油圧ポンプ21の吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁80と、アームシリンダ7のボトム側室7aに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁81と、アームシリンダ7のロッド側室7bに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁82と、ブームシリンダ6のボトム側室6aに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁83と、ブームシリンダ6のロッド側室6bに供給される駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁84とを備えている。
【0043】
特に、この第1実施形態は、上述した連通制御手段によるブームシリンダ6とアームシリンダ7の連通時に、他方側の油圧シリンダ、すなわちアームシリンダ7の駆動圧の最大圧を、一方側の油圧シリンダすなわちブームシリンダに係るオーバロードリリーフ弁84の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えている。この圧力設定手段は、逆止弁41の上流に位置する連通路40の部分から分岐させた管路88中に配置され、前述の主リリーフ弁80とは別体に設けたリリーフ弁85から成っている。このリリーフ弁85のリリーフ圧は、ブームシリンダ6に係るオーバロードリリーフ弁84のリリーフ圧よりも低く設定してある。例えば、主リリーフ弁80のリリーフ圧と同等のリリーフ圧となるように設定してある。
【0044】
このように構成した第1実施形態において実施されるブームシリンダ6とアームシリンダ7の複合操作は、以下のとおりである。
【0045】
[ブーム上げ・アームクラウド複合操作]
ブーム用操作装置25を操作してパイロット管路25aにパイロット圧を供給し、同図1に示すように、ブーム用方向制御弁23を左位置に切換えるとともに、アーム用操作装置26を操作してパイロット管路26aにパイロット圧を供給して、アーム用方向制御弁24を左位置に切換えると、主油圧ポンプ21から吐出される圧油が管路28、ブーム用方向制御弁23、主管路29aを介してブームシリンダ6のボトム側室6aに供給され、また、主油圧ポンプ21から吐出される圧油が管路27、アーム用方向制御弁24、主管路30aを介してアームシリンダ7のボトム側室7aに供給される。これにより、ブームシリンダ6、アームシリンダ7が共に伸張する方向に作動し、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【0046】
上述の複合操作の間、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧よりも低い状態にあっては、ブーム用操作装置25の操作に伴ってパイロット管路25aに供給されるパイロット圧が、制御管路65を介して制御圧として切換弁64の制御室に与えられるものの、連通路40、制御管路58を介して切換弁64の同じ制御室に与えられる制御圧による力が弱い。すなわち、制御管路58,65により導かれる制御圧による力の合力がばね力よりも小さく、切換弁64は同図1に示す左位置に保持される。この状態では連通路40は遮断される。したがって、ブームシリンダ6のロッド側室6bの圧油がアームシリンダ7のボトム側室7aに供給されることはない。
【0047】
このような状態から、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧以上の高圧となると、連通路40、制御管路58を介して切換弁64の制御室に与えられる制御圧による力が大きくなり、これによって制御管路58,65より導かれる制御圧による力の合力がばね力よりも大きくなり、切換弁64は同図1の右位置に切換えられる。この状態になると、タンク通路42が切換弁64によって遮断されるとともに、連通路40が連通し、ブームシリンダ6のロッド側室6bから流出する圧油が、主管路29b、分岐管路56を介して連通路40に供給される。この連通路40に供給された圧油は、主管路30aを介してアームシリンダ7のボトム側室7aに供給される。すなわち、アームシリンダ7のボトム側室7aには、主油圧ポンプ21から吐出され、アーム用方向制御弁24を介して供給される圧油と、ブームシリンダ6のロッド側室6bから供給される圧油とが合流して供給され、これにより、アームシリンダ6の伸長作動速度の増速を実現できる。すなわち、アームクラウドの操作速度を速くすることができる。
【0048】
なお、このようにアームクラウドの増速がおこなわれる間、ブーム操作系のパイロット管路25bにはパイロット圧が供給されずタンク圧となるので、制御管路63はタンク圧となりパイロット式逆止弁62は閉じられた状態に保たれ、バイパス管路61を介してのタンク連通路42とタンク43との連通は遮断される。
【0049】
また、アーム用操作装置26の操作によりパイロット管路26aにパイロット圧が供給され、そのパイロット圧が制御管路55に導かれることにより、連通路40に設けた可変絞り54が作動する。すなわち、アーム用操作装置26の操作量に応じた開口量となるように可変絞り54が作動し、アームシリンダ7のボトム側室7aに供給される流量が制御される。
【0050】
同様に、ブーム用操作装置25の操作によりパイロット管路25aにパイロット圧が供給され、そのパイロット圧が制御管路65に導かれ、切換弁64が切換えられたときには、切換弁64に含まれる可変絞り64aが作動する。すなわち、ブーム用操作装置25の操作量に応じた開口量となるように可変絞り64aが作動し、アームシリンダ7のボトム側室7aに供給される流量が制御される。
【0051】
そして特に、上述のような複合操作によりアームシリンダ7の伸長作動速度の増速がおこなわれている間、ブームとアームを介して実施される掘削作業に伴って、アームシリンダ7の駆動圧が上昇したとしても、その駆動圧が主リリーフ弁80のリリーフ圧に至ると、主油圧ポンプ1からの圧油はアームシリンダ7のボトム側室7aに供給されなくなる。また、上述のようにその駆動圧が主リリーフ弁80のリリーフ圧まで上昇すると、リリーフ弁85が作動し、ブームシリンダ6のロッド側室6bから連通路40に導かれる圧油は、アームシリンダ7のボトム側室7aに供給されなくなる。したがって、アームシリンダ7は伸長動作を停止することになる。
【0052】
[ブーム下げ・アームクラウド操作]
ブーム用操作装置25を操作してパイロット管路25bにパイロット圧を供給し、ブーム用方向制御弁23を同図1の右位置に切換えるとともに、アーム用操作装置26を操作してパイロット管路26aにパイロット圧を供給し、アーム用方向制御弁24を左位置に切換えると、主油圧ポンプ21から吐出される圧油が管路28、ブーム用方向制御弁23、主管路29bを介してブームシリンダ6のロッド側室6bに供給される。また前述したように、主油圧ポンプ21から吐出される圧油が管路27、アーム用方向制御弁24、主管路30aを介してアームシリンダ7のボトム側室7aに供給される。これにより、ブームシリンダ6が収縮し、アームシリンダ7が伸長し、ブーム下げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【0053】
このような複合操作の間、ブーム操作系のパイロット管路25bにパイロット圧が供給されることに伴い、制御管路63に制御圧が導かれ、パイロット式逆止弁62が作動してバイパス管路61が開かれる。これによりタンク通路42がタンク43に連通する。
【0054】
また、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧以上の高圧になって制御管路58を介して切換弁64の制御室に制御圧が導かれたとしても、ブーム用操作系のパイロット管路25aには圧が立っていないことから、制御管路65を介して切換弁64の制御室に制御圧が導かれることがなく、制御管路58,65の制御圧による合力に比べて切換弁64のばね力が優勢となり、切換弁64は同図1に示す左位置に保持される。したがって、連通路40は遮断状態に保持され、ブームシリンダ6のロッド側室6bの圧油が連通路40に供給されることはない。すなわち、このブーム下げ・アームクラウド複合操作に際しては、アームクラウドの増速は実施されない。
【0055】
なお、アームシリンダ7のロッド側室7bに圧油が供給されるアームダンプに係るブーム・アーム複合操作時には、アームシリンダ7のボトム側室7aがアーム用方向制御弁26を介してタンク43に連通することから、連通路40に圧が立たず、アームシリンダ7の増速は実施されない。
【0056】
このように構成した第1実施形態にあっては、土砂の掘削作業などにおいて頻繁に実施されるブーム上げ・アームクラウド複合操作において、アームシリンダ7の駆動圧が所定圧以上になったときには、アームシリンダ7のボトム側室7aにブームシリンダ6のロッド側室6aの圧油を供給させることができる。これにより、アームシリンダ7の増速を実現でき、この油圧ショベルで実施される作業の能率を向上させることができる。
【0057】
また、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧以上の高圧であっても、ブームシリンダ6を収縮させるブーム下げを実施する場合には、連通路40が遮断され、アームシリンダ7の増速は実施されない。すなわち、アームクラウドの操作速度を抑え、ブーム下げ・アームクラウド複合操作による所定の作業形態を維持できる。
【0058】
そして特に、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に伴って、アームシリンダ7の伸長作動速度の増速を実現させている間に、アームシリンダ7の駆動圧が上昇しても、連通路40から分岐させた管路88に設けたリリーフ弁85により、その駆動圧の最大圧は主リリーフ弁80のリリーフ圧程度に抑えられ、オーバロードリリーフ弁84のリリーフ圧に至ることがない。これにより、ブームシリンダ6、アームシリンダ7で駆動されるブーム、アーム、すなわちフロント構造物に対する負荷を軽減でき、このような負荷によるフロント構造物の破損を防止することができる。
【0059】
なお、上記第1実施形態では、切換弁64と、アームシリンダ7のボトム側室7aとの間に位置する連通路40部分に、アームシリンダ7のボトム側室7aからブームシリンダ6のロッド側室6b方向への圧油の流れを阻止する逆止弁41を設けてあるが、図2,3に示すように、切換弁64の内部に逆止弁41を設けてもよい。
【0060】
図2に示す切換弁64は、可変絞り64aの下流側に逆止弁41を設けてあるとともに、一端が可変絞り64aと逆止弁41との間の油路に接続される分岐路64bを設けてある。この分岐路64bの他端は、リリーフ弁85が設けられる管路88に接続可能になっている。
【0061】
図3に示す切換弁64は、可変絞り64aの上流側に逆止弁41を設けてあるとともに、上述と同様の分岐路64bを設けてある。
【0062】
これらの図2,3に示すように、切換弁64内に逆止弁41を設けた構成にしたものでは、部品点数を少なくすることができ、これにより製作工数の低減に貢献する。
【0063】
図4は本発明の第2実施形態を示す油圧回路図である。
【0064】
この第2実施形態は、ブームシリンダ6のロッド側室6bとアームシリンダ7のボトム側室7aとの連通時に、アームシリンダ7の駆動圧の最大圧を、オーバロードリリーフ弁84の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を、主油圧ポンプ21の吐出圧を規定する主リリーフ弁80によって構成してある。
【0065】
これに伴い、主リリーフ弁80の上流の管路部分と、逆止弁41の上流に位置する連通路40の部分とを連絡する管路86を設けてある。また、この管路86中に、主リリーフ弁80側から連通路40側への圧油の流れを阻止する逆止弁87を設けてある。その他の構成は、前述した図1に示す第1実施形態と同じである。
【0066】
このように構成した第2実施形態におけるブーム・アーム複合操作については、前述した第1実施形態と同じである。
【0067】
この第2実施形態では、ブーム上げ・アームクラウド複合操作によりアームシリンダ7の伸長作動速度の増速がおこなわれている間に、アームシリンダ7の駆動圧が上昇し、その駆動圧が主リリーフ弁80のリリーフ圧に至ると、主油圧ポンプ21からの圧油はアームシリンダ7のボトム側室7aに供給されなくなる。また、このとき連通路40を介してのアームシリンダ7のボトム側室7aへの圧油の供給も停止する。これらにより、アームシリンダ7は伸長動作を停止する。
【0068】
このように構成した第2実施形態も、上述した第1実施形態におけるのと同様に、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際してアームシリンダ7が増速しているとき、アームシリンダ7の駆動圧が上昇しても、その駆動圧を主リリーフ弁80のリリーフ圧程度に抑えることができる。これにより、フロント構造物に対する負荷を軽減でき、このような負荷によるフロント構造物の破損を防止することができる。
【0069】
また、主リリーフ弁80に、連通路40の圧を規定するリリーフ弁を兼ねさせたことから、リリーフ弁の数を低減でき、製作費を抑えることに貢献する。
【0070】
図5は本発明の第3実施形態を示す油圧回路図、図6は図5に示す第3実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【0071】
この第3実施形態は、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧以上の高圧になったときに、ブームシリンダ6のロッド側室6bとアームシリンダ7のボトム側室7aとを連通させる連通制御手段が、連通路40、逆止弁41、及び選択的に連通路40を連通、遮断する切換弁57の他に次のものを含んでいる。すなわち、連通路40に設けられ、アームシリンダ7のボトム圧を検出して電気信号を出力するアームボトム圧検出器66と、このアームボトム圧検出器60から出力される信号に応じて切換弁57を切換え制御する制御信号を出力するコントローラ68と、このコントローラ68から出力される制御信号の値に応じた制御圧を出力する電気・油圧変換器69と、この電気・油圧変換器69と切換弁57の制御室とを連絡する制御管路57aとを含む構成にしてある。
【0072】
また、アーム操作系のパイロット管路26aに、アーム用操作装置26の操作量を検出し、電気信号を出力するアームパイロット圧検出器67を備えるとともに、ブーム操作系のパイロット管路25aに、ブーム用操作装置25の操作量を検出し、電気信号を出力するブームパイロット圧検出器70を備えた構成にしてある。
【0073】
コントローラ68は、図6に示すように、アームシリンダ7のボトム圧が高くなるに従って次第に大きくなる値を出力する第1関数発生器68aと、アーム操作装置26の操作量が大きくなるに従って1を上限とする次第に大きくなる値を出力する第2関数発生器86bと、ブーム用操作装置25の操作量が大きくなるに従って1を上限とする次第に大きくなる値を出力する第3関数発生器68dとを含んでいる。
【0074】
また、上述した第1関数発生器68から出力される信号と第2関数発生器68bから出力される信号を掛け合わせる第1乗算器68cと、この第1乗算器68cから出力される信号と第3関数発生器68dから出力される信号を掛け合わせる第2乗算器68eとを含んでいる。第2乗算器68eから出力される制御信号により電気・油圧変換器69の駆動が制御される。
【0075】
その他の構成は、前述した第1実施形態と同等である。
【0076】
このように構成した第3実施形態も、ブーム上げ・アームクラウド複合操作に際して、ブーム用操作装置25を操作してブーム用方向制御弁23を左位置に切換えるとともに、アーム用操作装置26を操作してアーム用方向制御弁24を左位置に切換えると、ブームシリンダ6、アームシリンダ7が伸長し、ブーム上げ・アームクラウド複合操作が実施される。
【0077】
このような複合操作の間、アームシリンダ7のボトム圧が所定圧よりも低い状態にあっては、アームボトム圧検出器66で検出される信号値が小さく、図6に示すコントローラ68の第1関数発生器68aから第1乗算器68cに出力される信号値は小さくなる。
【0078】
また、このとき仮に、アーム用操作装置26の操作量、ブーム用操作装置25の操作量が小さい場合には、アームパイロット圧検出器67、ブームパイロット圧検出器70のそれぞれで検出される信号値が小さくなる。したがって、第1乗算器68c及び第2乗算器68eでは、それぞれ小さな信号値どうしが掛け合わされ、その結果得られる比較的小さな値の制御信号がコントローラ68から電気・油圧変換器69に出力される。
【0079】
電気・油圧変換器69は、上述の制御信号に応じて比較的小さな制御圧を制御管路57aに出力する。この状態では、切換弁57の制御室に与えられる制御圧による力がばね力よりも小さく、切換弁57は図5に示す左位置に保持される。したがって、連通路40は切換弁57によって遮断され、ブームシリンダ6のロッド側室6bの圧油がアームシリンダ7のボトム側室7aに供給されることはない。
【0080】
このような状態からアームシリンダ7のボトム圧が所定圧以上の高圧となると、アームボトム圧検出器66で検出される信号値が大きくなり、図6に示すコントローラ68の第1関数発生器68aから第1乗算器68cに出力される信号値は大きくなる。
【0081】
このとき、アーム用操作装置26の操作量、ブーム用操作装置25の操作量が大きくなると、アームパイロット圧検出器67、ブームパイロット圧検出器70のそれぞれで検出される信号値が大きくなる。したがって、第1乗算器68c及び第2乗算器68eでは、それぞれ大きな信号値どうしが掛け合わされる状態となり、その結果得られる大きな値の制御信号がコントローラ68から電気・油圧変換器69に出力される。
【0082】
この制御信号に応じて、電気・油圧変換器69は、大きな制御圧を制御管路57aに出力する。これにより、切換弁57の制御室に与えられる制御圧による力がばね力よりも大きくなり、切換弁57は図5の右位置に切換えられる。すなわち、連通路40が連通する。これに伴って、ブームシリンダ6のロッド側室6bから流出する圧油が、分岐管路56、連通路40を介してアームシリンダ7のボトム側室7aに供給される。これにより、アームシリンダ7のボトム側室7aには、アーム用方向制御弁24を介して供給される主油圧ポンプ21からの圧油と、ブームシリンダ6のロッド側室6bからの圧油とが合流して供給され、アームシリンダ6を増速させることができる。
【0083】
なお、このようにアームシリンダ6を増速させている間、アームシリンダ6の駆動圧が上昇し、主リリーフ弁80のリリーフ圧に至ったときには、前述の第1実施形態におけるのと同様に、連通路40から分岐させた管路88に設けたリリーフ弁85により、その駆動圧の最大圧は主リリーフ弁80のリリーフ圧程度に抑えられ、オーバロードリリーフ弁84のリリーフ圧まで上昇することがない。したがって、前述したように、ブーム、アーム、すなわちフロント構造物に対する負荷を軽減でき、このような負荷によるフロント構造物の破損を防止することができる。
【0084】
また、コントローラ68に含まれる第2関数発生器68bの関数関係に基づいて、アーム用操作装置26の操作量に応じてブームシリンダ7の増速を実現でき、また第3関数発生器68dの関数関係に基づいて、ブーム用操作装置25の操作量に応じてブームシリンダ6を駆動させることができ、オペレータの操作感覚に合うように、アームシリンダ7の円滑な増速と、ブームシリンダ6の駆動を実現させることができる。これにより、ブーム上げ・アームクラウド複合操作の良好な操作性を確保できる。
【0085】
なお上記各実施形態では、第1油圧シリンダをブームシリンダ6に設定し、第2油圧シリンダをアームシリンダ7に設定してあるが、例えば第2油圧シリンダをバケットシリンダに設定してもよい。このように構成した場合には、バケットリンダの増速を実現できる。
【0086】
また上記では、センタバイパス型の油圧駆動装置に適用させてあるが、本発明は、これに限られず、クローズドセンタ型の方向制御弁を備えた油圧駆動装置に適用させる構成にしてもよい。
【0087】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、連通制御手段による第1油圧シリンダと第2油圧シリンダの連通時に、第1,第2油圧シリンダのいずれか他方側の油圧シリンダの駆動圧を、一方側の油圧シリンダに係るオーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えたことから、いずれかの油圧シリンダの増速を実現できる複合操作に際し、これらの油圧シリンダによって駆動される駆動体に対する負荷を従来に比べて軽減させることができ、従来懸念されていた上述のような負荷による当該駆動体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の油圧駆動装置の第1実施形態を示す油圧回路図である。
【図2】図1に示す第1実施形態に備えられる切換弁部分の別の構成を示す要部拡大図である。
【図3】図1に示す第1実施形態に備えられる切換弁部分のさらに別の構成を示す要部拡大図である。
【図4】本発明の第2実施形態を示す油圧回路図である。
【図5】本発明の第3実施形態を示す油圧回路図である。
【図6】図5に示す第3実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
6 ブームシリンダ(第1油圧シリンダ)
6a ボトム側室
6b ロッド側室
7 アームシリンダ(第2油圧シリンダ)
7a ボトム側室
7b ロッド側室
20 エンジン
21 主油圧ポンプ
22 パイロットポンプ
23 ブーム用方向制御弁
24 アーム用方向制御弁
25 ブーム用操作装置
25a パイロット管路
25b パイロット管路
26 アーム用操作装置
26a パイロット管路
26b パイロット管路
27 管路
28 管路
29a 主管路
29b 主管路
30a 主管路
30b 主管路
40 連通路(連通制御手段)
41 逆止弁(連通制御手段)
42 タンク通路
43 タンク
54 可変絞り
55 制御管路
56 分岐管路
57 切換弁(連通制御手段)
57a 制御管路(連通制御手段)
58 制御管路(連通制御手段)
61 バイパス管路
62 パイロット逆止弁
63 制御管路
64 切換弁(連通制御手段)
64a 可変絞り
64b 分岐路
65 制御管路
66 アームボトム圧検出器(連通制御手段)
67 アームパイロット圧検出器
68 コントローラ(連通制御手段)
68a 第1関数発生器
68b 第2関数発生器
68c 第1乗算器
68d 第3関数発生器
68e 第2乗算器
69 電気・油圧変換器
70 ブームパイロット圧検出器
80 主リリーフ弁(圧力設定手段)
81 オーバロードリリーフ弁
82 オーバロードリリーフ弁
83 オーバロードリリーフ弁
84 オーバロードリリーフ弁
85 リリーフ弁(圧力設定手段)
86 管路
87 逆止弁
88 管路
Claims (8)
- 建設機械に備えられ、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する第1油圧シリンダ、第2油圧シリンダと、
上記第1油圧シリンダ及び上記第2油圧シリンダのいずれかの駆動圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第1油圧シリンダと上記第2油圧シリンダとを連通させ、上記第1油圧シリンダ及び上記第2油圧シリンダのうちの所定圧力以上の高圧となっていない一方側の油圧シリンダからの圧油を、所定圧力以上の高圧となった他方側の油圧シリンダに供給可能な連通制御手段を備えた油圧駆動装置において、
上記油圧ポンプの吐出圧の最大圧を規定する主リリーフ弁と、上記第1油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁と、上記第2油圧シリンダの駆動圧の最大圧を規定するオーバロードリリーフ弁とを備えるとともに、
上記連通制御手段による上記第1油圧シリンダと上記第2油圧シリンダの連通時に、上記他方側の油圧シリンダの駆動圧の最大圧を、上記一方側の油圧シリンダに係る上記オーバロードリリーフ弁の設定圧よりも低く設定する圧力設定手段を備えたことを特徴とする油圧駆動装置。 - 上記連通制御手段が、上記第2油圧シリンダのボトム圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第1油圧シリンダのロッド側室と上記第2油圧シリンダのボトム側室とを連通させるものから成ることを特徴とする請求項1記載の油圧駆動装置。
- 上記連通制御手段が、
上記第1油圧シリンダのロッド側室と、上記第2油圧シリンダのボトム側室を連通可能な連通路と、
この連通路中に設けられ、上記第2油圧シリンダのボトム側室から上記第1油圧シリンダのロッド側室方向への圧油の流れを阻止する逆止弁と、
上記第2油圧シリンダのボトム圧が上記所定圧より低いときには上記連通路を遮断し、上記所定圧以上となったときに上記連通路を連通状態に切換える切換弁とを含むことを特徴とする請求項2記載の油圧駆動装置。 - 上記逆止弁を上記切換弁の内部に設けたことを特徴とする請求3記載の油圧駆動装置。
- 上記圧力設定手段が、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分から分岐し、タンクに連通する管路中に配置したリリーフ弁から成ることを特徴とする請求項3または4記載の油圧駆動装置。
- 上記圧力設定手段が、上記主リリーフ弁から成るとともに、この主リリーフ弁の上流の管路部分と、上記逆止弁の上流に位置する上記連通路の部分とを連絡する管路を設けたことを特徴とする請求項3または4記載の油圧駆動装置。
- 上記連通制御手段が、
上記第2油圧シリンダのボトム圧を検出し、電気信号を出力するボトム圧検出器と、
このボトム圧検出器から出力される信号に応じて上記切換弁を切換え制御する制御信号を出力するコントローラとを含むことを特徴とする請求項3記載の油圧駆動装置。 - 上記建設機械が油圧ショベルから成り、上記第1油圧シリンダがブームシリンダであり、上記第2油圧シリンダがアームシリンダであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の油圧駆動装置。
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