JP4384977B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents

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Description

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の複合操作が可能な油圧駆動装置に関する。
建設機械に備えられ、複数の油圧シリンダの複合操作を実施する油圧駆動装置としては、例えば特許文献１に示される油圧駆動装置が公知である。この油圧駆動装置は油圧ショベルに備えられるものである。図４は、この特許文献１に示される油圧駆動装置の要部構成を示す油圧回路図、図５は図４に示す油圧駆動装置が備えられる油圧ショベルを示す側面図である。
図５に示す油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に設けられる旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に装着されるブーム３と、このブーム３に上下方向の回動可能に装着されるアーム４と、このアーム４に上下方向の回動可能に装着されるバケット５とを備えている。ブーム３、アーム４、バケット５はフロント作業機を構成している。また、ブーム３を駆動する例えば第１油圧シリンダであるブームシリンダ６と、アーム４を駆動する例えば第２油圧シリンダであるアームシリンダ７と、バケット５を駆動するバケットシリンダ８とを備えている。
図４は、上述した油圧ショベルに備えられる油圧駆動装置のうちのブームシリンダ６、アームシリンダ７を駆動するセンタバイパス型の方向制御弁をそれぞれ備えた油圧駆動装置を示している。
この図４に示すように、ブームシリンダ６はボトム側室６ａ、ロッド側室６ｂを備え、ボトム側室６ａに圧油が供給されることにより、当該ブームシリンダ６が伸長してブーム上げが実施され、ロッド側室６ｂに圧油が供給されることにより、当該ブームシリンダ６が収縮してブーム下げが実施される。アームシリンダ７もボトム側室７ａ、ロッド側室７ｂを備え、ボトム側室７ａに圧油が供給されることにより、アームクラウドが実施され、ロッド側室７ｂに圧油が供給されることによりアームダンプが実施される。
このようなブームシリンダ６、アームシリンダ７を含む油圧駆動装置は、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と、この主油圧ポンプ２１からブームシリンダ６に供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁であるブーム用方向制御弁２３と、主油圧ポンプ２１からアームシリンダ７に供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁であるアーム用方向制御弁２４と、ブーム用方向制御弁２３を遠隔切換え制御する第１操作装置であるブーム用操作装置２５と、アーム用方向制御弁２４を遠隔切換え制御する第２操作装置であるアーム用操作装置２６と、エンジン２０によって駆動されるパイロットポンプ２２とを備えている。
主油圧ポンプ２１の吐出管路に連なる管路２８中にブーム用方向制御弁２３が設けられ、上述の吐出管路に連なる管路２７中にアーム用方向制御弁２４が設けられている。
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で接続され、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で接続されている。同様に、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で接続され、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で接続されている。
ブーム用操作装置２５はパイロットポンプ２２に接続され、操作に応じて発生したパイロット圧をパイロット管路２５ａ，２５ｂのいずれかを介してブーム用方向制御弁２３の制御室に供給し、このブーム用方向制御弁２３を同図４の左位置、あるいは右位置に切換える。同様に、アーム用操作装置２６もパイロットポンプ２２に接続され、操作に応じて発生したパイロット圧をパイロット管路２６ａ，２６ｂのいずれかを介してアーム用方向制御弁２４の制御室に供給し、このアーム用方向制御弁２４を同図４の左位置、あるいは右位置に切換える。
このように構成される油圧駆動装置を備えた油圧ショベルでは、土砂の掘削時等には、図４に示すブーム用操作装置２５が操作され、例えばパイロット管路２５ａにパイロット圧が発生し、ブーム用方向制御弁２３が同図４の左位置に切換えられる。これに伴って、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、ロッド側室６ｂの圧油が主管路２９ｂ、ブーム用方向制御弁２３を介してタンク４３に戻される。これによってブームシリンダ６は図５の矢印１３に示すように伸長し、ブーム３が同図５の矢印１２に示すように回動して、ブーム上げがおこなわれる。
また、このブーム上げ操作とともに、アーム用操作装置２６が操作され、例えばパイロット管路２６ａにパイロット圧が発生し、アーム用方向制御弁２４が図４の左位置に切換えられると、主油圧ポンプ２１から吐出された圧油が管路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。また、ロッド側室７ｂの圧油が、主管路３０ｂ、アーム用方向制御弁２４を介してタンク４３に戻される。これによってアームシリンダ７は図５の矢印９に示すように伸長し、アーム４が同図５の矢印１１に示すように回動して、アームクラウド操作がおこなわれる。
さらに、このようなブーム上げ・アームクラウド操作とともに、図示しないバケット用操作装置を操作して、バケット用方向制御弁を切換えて図５に示すバケットシリンダ８を同図５の矢印１０方向に伸長させると、バケット５が矢印１１方向に回動して所望の土砂の掘削作業等がおこなわれる。
図６は上述した複合操作におけるパイロット圧特性及びシリンダ圧特性を示す特性図である。この図６の下図は、横軸に掘削作業時間を、縦軸に操作装置によって発生するパイロット圧をとってある。図６の下図中の３１は、図４に示すアーム用操作装置２６によって発生し、パイロット管路２６ａに供給されるパイロット圧、すなわちアームクラウド時のパイロット圧を示し、図６の下図中の３２は、図４に示すブーム用操作装置２５によって発生しパイロット管路２５ａに供給されるパイロット圧、すなわちブーム上げ時のパイロット圧を示している。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、ブーム上げ操作が実施された時点を示している。
また、図６の上図は、横軸に掘削作業時間を、縦軸に油圧シリンダ６，７に発生する負荷圧、すなわちシリンダ圧をとってある。図６の上図中の３３は、アームシリンダ７のボトム側室７ａに発生するボトム圧、すなわちアームシリンダボトム圧を示し、３４はブームシリンダ６のロッド側室６ｂに発生するロッド圧、すなわちブームシリンダロッド圧を示している。このようなブーム上げ・アームクラウド複合操作がおこなわれると、バケット５が土砂を掘削する際の反力によってブーム３に図５の矢印１２方向の力が伝えられる。したがってブームシリンダ６は同図５の矢印１３方向に引っ張られる傾向となり、これによって図６の上図のブームロッド圧３４で示すように、このブームシリンダ６のロッド側室６ｂに高い圧力が発生する。
特開２０００−３３７３０７号公報
上述した従来技術においても、ブーム上げ・アームクラウド複合操作を介して土砂の掘削作業等を支障なく実施できるが、例えばアームクラウド単独操作によって土砂の掘削を行うような場合に次のような不具合が生じることがある。
すなわち、地盤が非常に硬い場合、あるいは、土中に大きな岩石が存在しているような状況でアームクラウド単独操作を行うと、アームシリンダ７のボトム圧が非常に高くなる。一方、ブーム３は、旋回体２に回動可能に接続されていることから、アーム４による掘削反力が図５に矢印１２で示す方向に作用し、ブームシリンダ６には矢印１３の方向に引張力が作用する。この状態では、ブーム用方向制御弁２３は回路を閉じた状態となっているため、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂ内の圧油は逃げ場がなく、圧力が非常に高くなる。すなわち、アームクラウド単独操作にも関らず、ブームシリンダ６のロッド側室の圧が非常に高くなり、アーム４による掘削反力をブームシリンダ６で支えきれず、図７に示すように油圧ショベルの車体が持ち上がることがある。このような状況は操作者にとっては不快であり、作業効率の低下の要因になり得る。
このような問題に対し、例えば図８に示すように第１油圧シリンダであるブームシリンダ６のロッド側室６ｂとタンク４３とを連絡する管路を設け、この管路上に所定の圧力以上になると圧油をタンク４３にリリーフさせるオーバーロードリリーフ弁８０を設ける油圧回路が提案されている。しかし、このような回路では、オーバーロードリリーフ弁８０がリリーフし続ける状態が生じたとき、油圧回路の発熱量が大きくなり、エネルギ効率上極めて不利なものとなる。
本発明は、上述した従来技術における実状に鑑みてなされたもので、その目的は、第２油圧シリンダのボトム側室に圧油が供給される操作時に、第１油圧シリンダの過大なロッド圧を逃がすことができるとともに、そのロッド側室の圧油を有効に活用できる油圧駆動装置を提供することにある。
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、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し、ロッド側室、ボトム側室をそれぞれ有する第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダと、上記主油圧ポンプから上記第１油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁、上記主油圧ポンプから上記第２油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁と、上記第１方向制御弁を切換え制御する第１操作装置と、上記第２方向制御弁を切換え制御する第２操作装置とを備えた油圧駆動装置において、上記第２操作装置により上記第２方向制御弁が切換え制御され、上記主油圧ポンプの圧油が上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室に供給されて上記第１油圧シリンダの上記ロッド側室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第１油圧シリンダの上記ロッド側室と上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室とを連通させて、上記主油圧ポンプから吐出され上記第２方向制御弁を介して上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室に供給される圧油に上記第１油圧シリンダの上記ロッド側室の圧油を合流させる連通制御手段を備えたことを特徴とする。
このように構成した本発明は、第２操作装置の操作によって第２方向制御弁を切換え、主油圧ポンプの圧油を第２方向制御弁を介して第２油圧シリンダのボトム側室に供給し、第２油圧シリンダの単独操作を実施したときに、第２油圧シリンダの駆動に伴う反力により第１油圧シリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧になったときには連通制御手段が作動して、第１油圧シリンダのロッド側室の圧油が第２油圧シリンダのボトム側室に供給される。すなわち、第２油圧シリンダのボトム側室には、主油圧ポンプから吐出され、第２方向制御弁を介して供給される圧油と、第１油圧シリンダのロッド側室から供給される圧油とが合流して供給される。これにより、第１油圧シリンダのロッド側室の圧は、第２油圧シリンダのボトム側室の圧とほぼ同等の圧力に抑えられ、かつ、第２油圧シリンダの伸長方向の増速を実施できる。このように、第１油圧シリンダのロッド側室の圧が過大に増加することを抑えることができる。また、従来ではリリーフさせることによってタンクに捨てられていた第１油圧シリンダのロッド側室の圧油を、選択的に第２油圧シリンダの増速に有効に活用させることができる。
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と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油圧シリンダの上記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流防止手段と、上記第1油圧シリンダのロッド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保持する切換弁とを含む構成にしてある。
このように構成した本発明は、主油圧ポンプの圧油が、第２油圧シリンダのボトム側室に供給されて、第２油圧シリンダの単独操作が実施される際、第２油圧シリンダの駆動に伴う反力により第１油圧シリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧となったときには、切換弁が連通路を連通状態に保つように切換えられ、これにより第１油圧シリンダのロッド側室の圧油が連通路、逆流防止手段を介して、第２油圧シリンダのボトム側室に供給される。すなわち、第２油圧シリンダのボトム側室に、第２方向制御弁を介して供給される圧油と、第１油圧シリンダのロッド側室から供給される圧油とが合流して供給される。これにより、第１油圧シリンダのロッド側室の圧は、ほぼ第２油圧シリンダのボトム側室の圧と同等の圧力に抑えられ、かつ、第２油圧シリンダの伸長方向の増速を実現できる。
また、本発明は、上記発明において、上記切換弁が、上記第１油圧シリンダのロッド側室の圧に応じて絞り量が変化する可変絞りを含む構成にしている。
これにより、第１油圧シリンダのロッド側室から第２油圧シリンダのボトム側室に供給される圧油の量は第１油圧シリンダのロッド側室の圧に応じて制限され、特に切換弁が遮断状態から連通する状態に切り換わる際のショックを低減できる。
また、本発明は、上記発明において、上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室と上記逆止弁とを結ぶ連通路上に、上記第２操作装置の操作量に応じて絞り量が変化する可変絞り手段を備えた構成にしている。
このように構成した本発明は、第２油圧シリンダの駆動に伴う反力によって第１油圧シリンダのロッド圧が高くなり、切換弁が連通状態となっても、第２操作装置の操作量に応じて可変絞り弁の絞り量が決定されるため、第１油圧シリンダ側から第２油圧シリンダ側に供給される圧油の量が制限される。したがって操作者の意図しない第２油圧シリンダの極端な増速を抑えることができる。
また、本発明は、上記発明において、上記切換弁の弁位置を制御するためのパイロット油圧信号を生成する電磁弁と、上記第１油圧シリンダのロッド側室の圧を検出する圧力検出手段と、上記第２操作装置の操作量を検出する操作量検出手段と、上記圧力検出手段からの圧力信号及び上記操作量検出手段からの操作信号を入力し、所定の演算処理を実行し、上記電磁弁へ駆動信号を出力するコントローラとを備えた構成にしている。
このように構成した本発明によっても、第２油圧シリンダの極端な増速あるいは切換弁の切換時に生じるショックを低減することができる。
また、本発明は、上記発明において、上記建設機械が、旋回体と、この旋回体に回動可能に装着されるブームと、このブームに回動可能に装着されるアームとを有する油圧ショベルであり、上記第１油圧シリンダが上記ブームを駆動するブームシリンダであり、上記第２油圧シリンダが上記アームを駆動するアームシリンダであって、上記ブームシリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記ブームシリンダのロッド側室と上記アームシリンダのボトム側室とを連通させる連通制御手段を備えたことを特徴とする。
このように構成した本発明は、アームシリンダのボトム側室に圧油を供給し、アームクラウド操作を実施する際、その掘削反力によってブームシリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧になったときには連通制御手段が作動して、ブームシリンダのロッド側室の圧油がアームシリンダのボトム側室に供給される。すなわち、アームシリンダのボトム側室には、主油圧ポンプから吐出され、アーム用の方向制御弁を介して供給される圧油と、ブームシリンダのロッド側室から供給される圧油とが合流して供給される。これにより、アームシリンダの伸長方向の増速、すなわちアームクラウドの増速を実現できる。また、ブームシリンダのロッド側室から圧油が排出されるために、ブームシリンダのロッド側室の圧が過大に増加することを抑制できる。さらに、ブームシリンダが自動的に伸長することにより油圧ショベルの車体が浮き上がることが防止される。
また、本発明は、上記発明において、上記建設機械が、旋回体と、この旋回体に回動可能に装着されるブームと、このブームに回動可能に装着されるアームと、このアームに回動可能に装着されるバケットとを有する油圧ショベルであり、上記第１油圧シリンダが上記ブームを駆動するブームシリンダであり、上記第２油圧シリンダが上記バケットを駆動するバケットシリンダであって、上記ブームシリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記ブームシリンダのロッド側室と上記バケットシリンダのボトム側室とを連通させる連通制御手段を備えたことを特徴とする。
このように構成した本発明は、バケットシリンダのボトム側室に圧油を供給し、バケットによる掘削操作を実施する際、その掘削反力によってブームシリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧になったときには連通制御手段が作動して、ブームシリンダのロッド側室の圧油がバケットシリンダのボトム側室に供給される。すなわち、バケットシリンダのボトム側室には、主油圧ポンプから吐出され、バケット用の方向制御弁を介して供給される圧油と、ブームシリンダのロッド側室から供給される圧油とが合流して供給される。これにより、バケットシリンダの伸長方向の増速を実現できる。また、ブームシリンダのロッド圧が、過大に増加することを抑制することができる。
本発明によれば、第２油圧シリンダのボトム側室に圧油が供給されて実施される操作時において、第２油圧シリンダの駆動に伴う反力によって第１油圧シリンダのロッド側室の圧が高くなった際、第１油圧シリンダのロッド側室の圧を第２油圧シリンダのボトム側室に逃がすことができ、また、従来はタンクに捨てられていた第１油圧シリンダのロッド側室の圧油を第２油圧シリンダの伸長方向の増速に有効に活用できる。
以下，本発明の油圧駆動装置の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の油圧駆動装置の第１実施形態を示す回路図である。
この図１において、前述した図４及び図８に示したものと同等のものは同じ符号で示してある。なお、この図１に示す第１実施形態及び後述の第２実施形態も、建設機械、例えば前述した図５に示す油圧ショベルに備えられるものである。したがって、以下にあっては必要に応じて図５に示した符号を用いて説明する。
図１に示す第１実施形態も、例えば第１油圧シリンダであるブームシリンダ６、第２油圧シリンダであるアームシリンダ７を駆動するセンタバイパス型の方向制御弁をそれぞれ備えた油圧駆動装置から形成されている。図４における説明と重複するが、この図１に示す第１実施形態も、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。
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第１方向制御弁、すなわち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第２方向制御弁、すなわち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を遠隔切換え制御する第１操作装置、すなわちブーム用操作装置２５と、アーム用方向制御弁２４を遠隔切換え制御する第２操作装置、すなわちアーム用操作装置２６とを備えている。
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。
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。
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。
以上の構成については、前述した図４に示すものと同等である。
この第１実施形態では特に、アーム４を掘削方向に、すなわちアームクラウド操作を行っている状態で、第１油圧シリンダを構成するブームシリンダ６のロッド側室６ｂの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と第２油圧シリンダを構成するアームシリンダ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、例えば同図１に示すように、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とを連通可能な連通路４０と、この連通路４０中に設けられ、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの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を連通状態に保持する切換弁５７とを含んでいる。また、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流防止手段、例えば逆止弁４１と、アーム用操作装置２６によってアームクラウド操作が行われたときにその操作量に応じて開口面積が制御される可変絞り手段、例えば可変絞り弁５４とを含んでいる。そして、切換弁５７はブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧により切換えられるパイロット式切換弁であり、可変絞り弁５４には、アーム用操作装置２６のパイロット管路２６からのパイロット圧が制御管路５５を介して付与される。
また、前述した従来技術を示す図８同様に、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂとタンク４３とを結ぶ管路５６上にはオーバーロードリリーフ弁８０が設けられている。そして、切換弁５７を遮断位置から連通位置に切り換えるためのばね５７ａによる設定圧は、オーバーロードリリーフ弁８０の設定圧よりも低く設定されている。
このように構成した第１実施形態で実施されるアームクラウド単独操作における動作は次のとおりである。
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、アームシリンダ７が伸長する方向に作動し、図５に示すアーム４が矢印１１方向に回動し、アームクラウド操作が実施される。
一方、ブーム操作系のパイロット管路２５ａ，２５ｂにはパイロット圧が供給されず、タンク圧となり、ブーム用方向制御弁２３は中立位置を保持する。
また、連通路４０上に設けられた可変絞り弁５４には、パイロット管路２６ａからのパイロット圧Ｐａが、制御管路５５を介して付与され、このパイロット圧Ｐａに応じた面積で開口された状態となっている。一方、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧、すなわち上述したばね５７ａによる設定圧よりも低い状態にあっては、切換弁５７の制御室に与えられる制御圧による力がばね５７ａのばね力よりも小さく、切換弁５７は同図１に示す左位置に保持される。この状態では、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂは、完全にブロックされた状態となり、アームシリンダ７の伸長動作の間、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。
このような状態から、アーム４による掘削反力によってブーム３に図５に矢印１２で示す回動力が作用すると、ブームシリンダ６が矢印１３で示す方向に引っ張られる。この引張力によりブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧以上の高圧になると、切換弁５７の制御室に与えられる制御圧による力がばね５７ａのばね力よりも大きくなり、切換弁５７は、同図１の右位置に切換えられる。この状態になると、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂからの圧油が切換弁５７、逆止弁４１、可変絞り弁５４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る。また、この時ブームシリンダ６のボトム側室６ａにはタンク４３から逆止弁及び主管路２９ａを介して油が補給されることから、ボトム側室６ａ内が負圧状態になることが防止される。
このように、この第１実施形態では、アームクラウド単独操作時にブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧よりも高くなったとき、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂ内の圧油をアームシリンダ７のボトム側室７ａに送ることができ、ブームシリンダ６が伸張し、アームクラウド操作による掘削反力を逃がすことができ、車体の浮き上がりを防止することができる。また、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから流出した圧油がアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されることから、アームシリンダ６の伸長方向の増速を実現でき、アームクラウドの操作速度を速くすることができる。
一方、ブーム上げとアームクラウドの複合操作が行われた場合には、ブーム用方向制御弁２３が図１に示す弁位置から左側の弁位置に移行し、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂとタンク４３とが連通し、ロッド側室６ｂ内の圧油はタンク４３に戻される。仮に、何らかの原因によりブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧よりも高くなり切換弁５７が連通状態になった場合には、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂ内の圧油がアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されるため、アームシリンダ６の伸張方向速度が速くなる。
また、ブーム下げとアームクラウドの複合操作が行われた場合には、ブームシリンダ６のボトム側室６ａがブーム用方向制御弁２３を介しタンク４３と連通する。このとき、ブームシリンダ６のロッド圧が所定圧よりも高くなり、切換弁５７が連通状態になった場合には、従来よりもブーム３による掘削力が低下するが、その分アーム４の掘削力が増加するため結果として従来技術と同程度の掘削力となる。
さらに、アームダンプ操作とブーム３との複合操作、もしくは、アームダンプ単独操作が行われたときには、可変絞り弁５４に対しパイロット圧Ｐａが付与されないために可変絞り弁５４は閉じたままとなり、従来技術と同様の動作となる。
以上、説明したように、この第１実施形態によれば、アームクラウド単独操作時に掘削反力によってブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧よりも高くなると、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂ内の圧油をアームシリンダ７のボトム側室７ａに送ることができ、ブームシリンダ６が伸張し、アームクラウド操作による掘削反力を逃がすことができ、車体の浮き上がりを防止することができる。また、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂから流出した圧油がアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されることから、アームシリンダ６の伸長方向の増速を実現でき、アームクラウドの操作速度を速くすることができる。このように、従来はタンクに捨てられていたブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油を有効に活用することができる。また、アーム用操作装置２６によるアームダンプ操作量に応じて可変絞り弁５４の絞り量が制御されるため、操作者が予期しないようなアームシリンダ７の極端な増速を抑えることができる。
次に、本発明による第２実施形態について図２及び図３を用い説明する。図２は、第２実施形態を示す油圧回路図であり、図３は第２実施形態に設けられるコントローラ６８の処理内容を示すブロック図である。
この第２実施形態は図２に示すように、第１油圧シリンダであるブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧以上の高圧となったときに連通路４０を連通状態に保持する切換弁５７ｂが可変絞りを含み、第１実施形態で設けた可変絞り弁５４を省いた構成になっている。この切換弁５７ｂは、制御管路６９ａを介してパイロット圧が供給される電磁弁６９からの制御圧によりその弁位置が制御され、開口面積（絞り量）が制御される。また、アーム用操作装置２６によるアームクラウド操作量を検出するためにパイロット管路２６ａの圧力を検出する操作量検出手段、例えばパイロット圧検出器６７と、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧を検出する圧力検出手段、例えばロッド圧検出器６６とを設けてある。これとともに、パイロット圧検出器６７とロッド圧検出器６６からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、電磁弁６９への駆動電流を出力するコントローラ６８を設けている。その他の構成については、第１実施形態と同様の構成となっている。
このように構成した第２実施形態では、パイロット圧検出器６７により検出されたアーム用操作装置２６によるアームクラウド側の操作量、及び、ロッド圧検出器６６により検出されたブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧がコントローラ６８に入力され、コントローラ６８では図３に示す演算処理を実行する。
この図３に示すようにコントローラ６８は、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧よりも高くなると、この信号に応じて大きな値を出力する関数発生器６８ａを備えている。また、アームクラウド操作量が所定量よりも大きくなると、１を限度として大きな値を出力する関数発生器６８ｂと、両関数発生器６８ａ，６８ｂから出力される信号を乗算する乗算器６８ｃとを備えている。この乗算器６８ｃによる乗算結果が、電磁弁６９の駆動信号（電流）として出力される。
すなわち、アーム用操作装置２６によるアームクラウド操作量が大きいほど、また、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が高いほど電磁弁６９への駆動信号が大きくなる。これに伴い、電磁弁６９から切換弁５７ｂに付与される油圧制御力も大きくなり、切換弁５７ｂの開口面積も大きくなるため、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂからアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給される圧油の量も多くなる。
したがって、この第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様に、アームクラウド単独操作時に掘削反力によってブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧が所定圧よりも高くなると、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂ内の圧油をアームシリンダ７のボトム側室７ａに送ることができる。したがってブームシリンダ６が伸張し、アームクラウド操作による掘削反力を逃がすことができ、車体の浮き上がりを防止することができる。また、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂが流出した圧油がアームシリンダ７のボトム側室７ａに供給されることから、アームシリンダ６の伸長方向の増速を実現でき、アームクラウドの操作速度を速くすることができる。このように、従来はタンクに捨てられていたブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧油を有効に活用することができる。また、切換弁５７ｂの開口面積がブームシリンダ６のロッド側室６ｂの圧及びアームクラウド操作量に応じて制御されるため、操作者が予期しないアームシリンダ７の極端な増速を抑えることができる。さらに、切換弁５７ｂが遮断状態から連通状態に切換わる際のショックを防止することができる。
なお、上記実施形態にあっては、第２油圧シリンダとしてアームシリンダ７を例に説明したが、第２油圧シリンダとして前述した図５に示すバケットシリンダ８であってもよい。この場合、ブームシリンダ６のロッド側室６ｂからの圧油がバケットシリンダ８のボトム側室に供給され、バケット８による掘削速度を増速できる点がアーム４の場合と相違するだけで、他は第１及び第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、上記では、センタバイパス型の方向制御弁を備えた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。
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。 本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。 第２実施形態で設けたコントローラによる処理内容を示すブロック図である。 従来の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。 図４に示す油圧駆動装置が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。 従来の油圧駆動装置におけるパイロット圧特性およびシリンダ圧特性を示す特性図である。 従来技術における不具合を説明する図である。 別の従来技術による油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
符号の説明
３ ブーム
４ アーム
５ バケット
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
８ バケットシリンダ（第２油圧シリンダ）
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（第１方向制御弁）
２４ アーム用方向制御弁（第２方向制御弁）
２５ ブーム用操作装置（第１操作装置）
２６ アーム用操作装置（第２操作装置）
４０ 連通路（連通制御手段）
４１ 逆止弁（逆流防止手段）〔連通制御弁〕
５４ 可変絞り弁（可変絞り手段）〔連通制御弁〕
５７ 切換弁（連通制御手段）
５７ｂ 切換弁（連通制御手段）
６６ パイロット圧検出器（操作量検出手段）
６７ ロッド圧検出器（圧力検出手段）
６８ コントローラ
６９ 電磁弁

Claims (7)

  1. 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し、ロッド側室、ボトム側室をそれぞれ有する第１油圧シリンダ、第２油圧シリンダと、上記主油圧ポンプから上記第１油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第１方向制御弁、上記主油圧ポンプから上記第２油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する第２方向制御弁と、上記第１方向制御弁を切換え制御する第１操作装置と、上記第２方向制御弁を切換え制御する第２操作装置とを備えた油圧駆動装置において、
    上記第２操作装置により上記第２方向制御弁が切換え制御され、上記主油圧ポンプの圧油が上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室に供給されて上記第１油圧シリンダの上記ロッド側室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記第１油圧シリンダの上記ロッド側室と上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室とを連通させて、上記主油圧ポンプから吐出され上記第２方向制御弁を介して上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室に供給される圧油に上記第１油圧シリンダの上記ロッド側室の圧油を合流させる連通制御手段を備えたことを特徴とする油圧駆動装置。
  2. 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と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油圧シリンダの上記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流防止手段と、上記第１油圧シリンダのロッド側室の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保持する切換弁とを含むことを特徴とする請求項１に記載の油圧駆動装置。
  3. 上記切換弁が、上記第１油圧シリンダのロッド側室の圧に応じて絞り量が変化する可変絞りを含むことを特徴とする請求項２に記載の油圧駆動装置。
  4. 上記第２油圧シリンダの上記ボトム側室と上記逆流防止手段とを結ぶ上記連通路上に、上記第２操作装置の操作量に応じて絞り量が変化する可変絞り手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の油圧駆動装置。
  5. 上記切換弁の弁位置を制御するためのパイロット油圧信号を生成する電磁弁と、上記第１油圧シリンダのロッド側室の圧を検出する圧力検出手段と、上記第２操作装置の操作量を検出する操作量検出手段と、上記圧力検出手段からの圧力信号及び上記操作量検出手段からの操作信号を入力し、所定の演算処理を実行し、上記電磁弁へ駆動信号を出力するコントローラとを備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の油圧駆動装置。
  6. 上記建設機械が、旋回体と、この旋回体に回動可能に装着されるブームと、このブームに回動可能に装着されるアームとを有する油圧ショベルであり、上記第１油圧シリンダが上記ブームを駆動するブームシリンダであり、上記第２油圧シリンダが上記アームを駆動するアームシリンダであって、
    上記ブームシリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記ブームシリンダのロッド側室と上記アームシリンダのボトム側室とを連通させる連通制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の油圧駆動装置。
  7. 上記建設機械が、旋回体と、この旋回体に回動可能に装着されるブームと、このブームに回動可能に装着されるアームと、このアームに回動可能に装着されるバケットとを有する油圧ショベルであり、上記第１油圧シリンダが上記ブームを駆動するブームシリンダであり、上記第２油圧シリンダが上記バケットを駆動するバケットシリンダであって、
    上記ブームシリンダのロッド側室の圧が所定圧以上の高圧となったときに、上記ブームシリンダのロッド側室と上記バケットシリンダのボトム側室とを連通させる連通制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の油圧駆動装置。
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