JP4678096B2 - Hydraulic circuit for construction machinery - Google Patents

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキ制動回路やリモコン回路等のように比較的低圧の制御圧を補助圧源から供給する建設機械の油圧回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動機で油圧ポンプを駆動する建設機械では、図５に示すように、２方向流れ２方向回転形の油圧ポンプ５０を電動機５１で駆動しており、この油圧ポンプ５０の両側吐出口は、給排路５２及び５３を介して油圧シリンダ５４のロッド側油室５４ａ及びヘッド側油室５４ｂに接続されている。図中５５，５６はリリーフ弁、５７はタンク、５８ａ，５８ｂはオペレートチェック弁、５９は各給排路５２，５３を接続している油路に設けられた手動開閉弁である。
【０００３】
この油圧回路では、油圧ポンプ５０が正転すると、圧油がオペレートチェック弁５８ｂを通じてヘッド側油室５４ｂに送られ、それにより、油圧シリンダ５４が伸長する。このとき、ロッド側油室５４ａ内の圧油は、給排路５３の圧力上昇によって開かれたオペレートチェック弁５８ａを通じて油圧ポンプ５０の吸引側に送られる。
【０００４】
一方、油圧ポンプ５０が逆転すると、オペレートチェック弁５８ａ、給排路５２を通じて圧油がロッド側油室５４ａに供給され、それにより、油圧シリンダ５４が縮小する。上述した電動油圧回路は重掘削が行えるよう高圧の圧油を制御する。
【０００５】
これに対し、例えば上部旋回体の旋回モータに制動を与えるような油圧ブレーキは低圧で制御される。この低圧制御用の圧源としてアキュムレータを用いることがあり、必要な流量を放出してアキュムレータの圧力が低下すると、油圧シリンダが停止しているときに蓄圧ポンプを駆動させて圧油を補充する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の油圧回路では、アキュムレータを蓄圧する蓄圧ポンプ駆動用として専用の電動機を設置しなければならない。通常、電動油圧回路の電動機は、バッテリの消耗を少なくするためにエンジン駆動の油圧回路と違って常時駆動させることはない。そしてアクチュエータ単位に電動機を設置することが常であるからである。そのため、アキュムレータ蓄圧用として電動機の設置が避けられず、コストダウンが図れないばかりか省スペース化の妨げにもなっていた。
【０００７】
本発明は以上のような従来の電動油圧回路における課題を考慮してなされたものであり、専用の電動機を設置せずにアキュムレータを蓄圧することができ、それにより、コストダウンと省スペース化が図れるようにした建設機械の油圧回路を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る建設機械の油圧回路は、電動機によって駆動されアクチュエータに対して圧油を供給する電動油圧ポンプと、補助油圧源としての圧油を蓄積するアキュムレータとを有する建設機械の油圧回路において、上記電動油圧ポンプと上記アクチュエータとを接続するアクチュエータ回路に、上記アキュムレータにつながるアキュムレータ回路を接続し、上記アクチュエータ回路に使用されない圧油を上記アキュムレータ回路を介して上記アキュムレータに供給するように構成し、上記アクチュエータ回路に、同回路の余剰油をタンクに戻すブリードオフ回路を接続し、上記ブリードオフ回路には、流量制御弁と、この流量制御弁と上記タンクとの間に配置されるとともに上記アキュムレータ内の圧力が設定圧を超えると開くリリーフ弁とが設けられ、上記アキュムレータ回路は、上記流量制御弁と上記リリーフ弁との間で上記ブリードオフ回路に接続されるように構成されている。
【０００９】
この油圧回路に従えば、蓄圧用のポンプ及びそのポンプを駆動させる電動機を設置することなく、アキュムレータの蓄圧が可能になる。
【００１０】
また、流量制御弁は、アクチュエータの非操作時に電動油圧ポンプからの圧油を全量ブリードオフさせ、アクチュエータを微速操作した時にはブリードオフを徐々に閉じていきアクチュエータ回路の圧力を高めていくように構成することができる。それにより、負荷の影響を受けずにインチング操作が可能になると同時にブリードオフされる圧油を蓄圧に利用することができる。
【００１１】
また、上記アクチュエータを操作するための指令を出力する操作部と、上記操作部からの指令に応じて上記流量制御弁を制御する制御部とをさらに備えた構成とすることができる。
【００１２】
また、上記アクチュエータ回路は、上記アクチュエータとしての油圧シリンダのヘッド側に接続されるヘッド側油路と、上記油圧シリンダのロッド側に接続されるロッド側油路とを有し、上記電動油圧ポンプは、上記ヘッド側油路に接続されるとともに上記電動機の正逆回転に応じて圧油の吐出方向が変化する２方向吐出し型のヘッド側ポンプと、上記ロッド側油路に接続されるとともに上記電動機の正逆回転に応じて圧油の突出方向が変化する２方向吐出し型のロッド側ポンプとを有し、上記ヘッド側油路、ロッド側油路のうちの上記油圧シリンダへ圧油を供給する油路と上記ブリードオフ回路とが接続されるように、上記ブリードオフ回路の接続先を切り換える切換手段をさらに備えている構成とすることができる。それにより、蓄圧流量を増加させることができる。
【００１３】
また、上記電動機とは別の第２電動機によって駆動され上記アクチュエータとは別の第２アクチュエータに対して圧油を供給する第２電動油圧ポンプと、上記第２電動油圧ポンプと同軸に設けられた上記アキュムレータ蓄圧用の補助ポンプとをさらに備え、上記第２電動油圧ポンプの回転時に上記補助ポンプを連動させ、上記アキュムレータを蓄圧する圧油をその補助ポンプを介して補充するように構成し、上記補助ポンプから引き出された蓄圧用の油路と、上記アキュムレータ回路とを合流させて蓄圧用の圧油を一つの上記アキュムレータに導くことができる。
【００１４】
このようにすれば、稼働率の高いアクチュエータには蓄圧効率の高い油圧回路を配置することができ、油圧回路全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００１５】
また、補助ポンプとして第２電動機の正逆回転に応じて圧油の吐出方向が変化する２方向吐出し形のポンプを用いれば、第２電動機の回転方向に関係なくアキュムレータの蓄圧が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る建設機械の油圧回路について第一の形態を示したものである。
【００１８】
同図において、１はアクチュエータとしての油圧シリンダ（例えば油圧ショベルであればフロントアタッチメントに取り付けられているブームシリンダ）であり、ヘッド側油室１ａとロッド側油室１ｂを有し、各油室１ａ，１ｂに対して圧油を給排することによりロッド１ｃを伸縮させるようになっている。
【００１９】
２は上記ヘッド側油室１ａに圧油を供給するための２方向流れのヘッド側油圧ポンプ（電動油圧ポンプ）である。３は上記ロッド側油室１ｂに圧油を供給するためのロッド側油圧ポンプであり、２方向流れ、可変容量形からなる。
【００２０】
各油圧ポンプ２，３は電動機４を駆動源として回転するようになっており、この電動機４の回転数は、操作レバー（或いは操作ペダル：操作部）５の操作に基づいて制御を行うコントローラ（制御部）６により、低速回転域（例えば100rpm）〜高速回転域（例えば3,000rpm）まで増減するようになっている。
【００２１】
ヘッド側油圧ポンプ２の吐出側ポートから一方に分岐する油路７には、開閉動作する電磁切換弁（切換手段）８及び電磁切換弁（切換手段）９が直列に配設されており、さらに電磁切換弁９は給排路（アクチュエータ回路）１０及び保持弁１１を介して油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂに接続されている。一方、ヘッド側油圧ポンプ２の吐出側ポートから他方に分岐する給排路（アクチュエータ回路）１２は、保持弁１３を介してヘッド側油室１ａに接続されている。
【００２２】
また、上記電磁切換弁８と電磁切換弁９との間から分岐油路１４が引き出されている。この分岐油路１４には電磁比例弁（流量制御弁）１５が介設され、その電磁比例弁１５における出口側油路１６にリリーフ弁１７が接続され、このリリーフ弁１７の出口側油路１８はタンクＴに接続されている。上記分岐油路１４，出口側油路１６，１８及び後述する油路２６はブリードオフ回路を構成する。
【００２３】
上記電磁比例弁１５とリリーフ弁１７の間からは分岐路（アキュムレータ回路）１９が引き出され、この分岐路１９はチェック弁２０を介して補助圧源としてのアキュムレータ２１に接続されている。
【００２４】
また、上記給排路１０から分岐して油路２２が設けられており、この油路２２はロッド側油圧ポンプ３を経由した後、油路２３を通じてタンクＴに接続されている。
【００２５】
また、出口側油路１６における分岐路１９上流部分で、油路７に接続されている油路７ａと油路２２に接続されている油路２２ａが合流しており、各油路７ａ，２２ａにはチェック弁７ｂ，２２ｂがそれぞれ設けられている。なお、図中２４，２５はリリーフ弁である。
【００２６】
次に、上記油圧回路の動作について説明する。
【００２７】
(ａ) 油圧シリンダ１の伸長
操作レバー５をシリンダ伸長側に操作し始めると、例えばリミットスイッチ（図示しない）がレバー中立位置から外れたことを検知し、操作有り信号をコントローラ６に与える。コントローラ６はその操作有り信号を受けて電磁比例弁１５を遮断位置ａから連通位置ｂに切り換えて全開とし、同時に電磁切換弁８を閉位置ｃから開位置ｄに切り換える。
【００２８】
図２は操作レバー５の操作量（レバー変位）に対する電磁比例弁１５の開口面積特性と電動機４の回転数特性の関係を示したものである。同図において、コントローラ６は、電磁比例弁１５及び電磁切換弁８の開弁動作を待って（ｔ秒後）電動機４を駆動させ、回転数Ｎ1で定速回転させる。
【００２９】
この回転数Ｎ1は、油圧シリンダ１のロッド１ｃに作用する負荷が高くとも所定のポンプ流量が確保できる値、具体的には低速回転域の100rpmに設定される。
【００３０】
そしてさらに操作レバー５が深く操作されると、その操作量に応じて電磁比例弁１５の開口面積を徐々に閉じていく。なお、当初、電磁比例弁１５を全開にしている時は、ヘッド側ポンプ容量ｑ1に基づいて求められる
流量Ｑ1＝ｑ1×Ｎ1×容積効率
を十分低い圧力で流せるだけの開口面積を開けている。その開口面積を操作レバー５の操作量に応じて徐々に閉じていくことにより、ヘッド側の給排路１２の圧力が高められる。
【００３１】
この給排路１２の圧力が高まればロッド側の給排路１０に設けられた保持弁１１が開く。この状態で、ヘッド側の給排路１２の圧力が負荷圧よりも高くなれば、油圧シリンダ１が伸長動作を開始することになる。この制御内容は、バイパス回路で流量を制御するいわゆるブリードオフ制御であり、油圧シリンダ１の滑らかな始動が保証される。
【００３２】
油圧シリンダ１の伸長動作中、電磁比例弁１５を通過した圧油は油路２２ａ→２２を流れ、ロッド側油圧ポンプ３を経由し、油路２３を通じてタンクＴに戻る。
【００３３】
ヘッド側油圧ポンプ２とロッド側油圧ポンプ３は電動機４によって連動しているため、ロッド側油圧ポンプ３には当初、ヘッド側油圧ポンプ２の吐出量Ｑ1の全量が電磁比例弁１５を通過する。この電磁比例弁１５を通過した圧油はロッド側油圧ポンプの吸い込み側に入り、残りの圧油は、油路１９を通じてアキュムレータ２１に供給される。その結果、アキュムレータ２１が蓄圧される。次いでアキュムレータ２１内の圧力が設定圧を超えるとリリーフ弁１７が開き、余剰の圧油は油路１８→２６を通じてタンクＴに戻される。
【００３４】
そもそも上記油圧回路は、油圧シリンダ１を微操作するにあたり、電動機４を低速回転していると負荷が作用することによってポンプ流量が変化してしまうという電動油圧回路固有の問題を解消するように構成されたものである。そのため、所定のポンプ流量を確保できるように電動機４を回転させておき、この状態でヘッド側油圧ポンプ２から吐出される圧油を電磁比例弁１５を通じてブリードオフさせておく。そして操作レバー５をゆっくりと操作すると、それに連動してブリードオフが閉じられていき、油圧シリンダ１の給排路の圧力が高められる。従って、負荷に影響されず油圧シリンダ１を微操作することができるようになっている。
【００３５】
その油圧シリンダ１が伸長動作を始める前または油圧シリンダ１の停止時において、電磁比例弁１５を通じてブリードオフされている圧油の一部をアキュムレータ２１に導けば、蓄圧用のポンプ及びそのポンプを駆動する電動機を設けることなく蓄圧することが可能になる。
【００３６】
(ｂ) 油圧シリンダ１の縮小
操作レバー５をシリンダ縮小側に操作し始めると、リミットスイッチから出力される信号を受けてコントローラ６は電磁比例弁１５を遮断位置ａから連通位置ｂに切り換えて全開とし、今度は電磁切換弁９を閉位置ｅから開位置ｆに切り換える。
【００３７】
次いで操作レバー５の操作量に応じて電磁比例弁１５の開口面積を閉じていく。その開口面積をレバー操作量に応じて徐々に閉じていくことにより、給排路１０の圧力が高まる。ロッド側の給排路１０の圧力が高まればヘッド側の給排路１２に設けられた保持弁１３が開き、油圧シリンダ１が縮小し始める。このときもブリードオフ制御が行なわれ、滑らかな始動が保証される。もちろん、油圧シリンダ１が縮小動作を開始する前においても電磁比例弁１５が開いて圧油がブリードオフされている期間は、油圧シリンダ伸長時と同様にアキュムレータ２１を蓄圧することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態ではロッド側油圧ポンプ３を、２方向流れ１方向回転のポンプで構成したが、２方向流れ、２方向回転の両傾転ポンプを使用すると、アキュムレータ２１への蓄圧流量を増加させることができる。
【００３９】
すなわち、油圧シリンダ１のヘッド側容量をｑ１とし、ロッド側容量をｑ２とすると、２方向流れ１方向回転の場合では蓄圧流量がＮ×（ｑ１−ｑ２）×ηvとなるが、２方向流れ２方向回転にすると、蓄圧流量がＮ×（ｑ１＋ｑ２）×ηvとなるからである。ただし、Ｎは電動機４の回転数、ηvはポンプの容積効率である。
【００４０】
図３は本発明に係る油圧回路の第二の形態を示したものである。なお、以下の説明において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図３に示す油圧回路では、電動機４の出力軸にシリンダ伸縮用のポンプ２，３とアキュムレータ２１を蓄圧するための蓄圧ポンプ（補助ポンプ）３０とを取り付けている。
【００４２】
この蓄圧ポンプ３０は２方向流れの定容量形の油圧ポンプからなり、回転することによってタンクＴから油路３１を通じて圧油を取り込み、給排路３２、切換弁３３、油路３４を通じてアキュムレータ２１に圧油を供給するようになっている。
【００４３】
油圧シリンダ伸長方向にヘッド側油圧ポンプ２が回転すると、そのヘッド側油圧ポンプ２と連動する蓄圧ポンプ３０から圧油が吐出され、給排路３２ａ内の圧が上昇し、この回路圧によって切換弁３３がｇ位置からｈ位置に切り換わり、圧油がアキュムレータ２１に供給される。一方、油圧シリンダ縮小方向にヘッド側油圧ポンプ２が回転すると、給排路３２ｂ内の圧が上昇し、この回路圧によって切換弁３３がｇ位置からｉ位置に切り換わり、圧油がアキュムレータ２１に供給される。要するに電動機４がどちらの方向に回転しても蓄圧ができるようになっている。
【００４４】
そしてアキュムレータ２１内の圧力が上昇して設定圧に達すると、電磁弁３５が遮断位置ｊから連通位置ｋに切り換えられ、蓄圧ポンプ３０をアンロードする。
【００４５】
この油圧回路では、図１に示した油圧回路に比べるとブリードオフがない分、エネルギーロスが少ないため蓄圧効率を高めることができるという利点がある。
【００４６】
また、図４は、本発明に係る油圧回路の第三の形態を示したものである。
【００４７】
同図に示す構成は、上記第一実施形態に示した油圧回路４１と、第二実施形態に示した油圧回路４２，４３を複数組み合わせて各アクチュエータ４１ａ，４２ａ，４３ａを動作させるようにしたものである。
【００４８】
このような構成において、複数の操作レバーが接続されているコントローラ６は、各油圧回路４１〜４３の電動機を制御してアクチュエータ４１ａ，４２ａ，４３ａの伸縮動作を制御するようになっており、各油圧回路４１〜４３から引き出された蓄圧用の油路４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは合流点４４で合流し、アキュムレータ２１に供給されるようになっている。このアキュムレータ２１に蓄圧された圧油は例えば旋回ネガティブブレーキ用の補助圧源として利用される。
【００４９】
また、油圧回路４２，４３は稼働率が高いアクチュエータに適用され、油圧回路４１は稼働率の低いアクチュエータに適用される。すなわち、稼働率の高いアクチュエータに蓄圧効率の高い油圧回路を多く配置すれば、全体の油圧回路のエネルギーロスを少なくすることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１の本発明によれば、アクチュエータ回路に使用されない圧油をアクチュエータ回路から取り込んでアキュムレータに供給するように構成したため、蓄圧用のポンプ及びそのポンプを駆動させる電動機も設置することなくアキュムレータを蓄圧することができる。
【００５１】
また、ブリードオフ流量の一部をアキュムレータに供給するように構成したため、アクチュエータ回路に比べて設定圧の低いアキュムレータに対して蓄圧することができる。
【００５２】
さらに、流量制御弁を通じてブリードオフされた圧油の一部をアキュムレータに供給するように構成したため、アキュムレータへの蓄圧を円滑に行うことができる。
【００５３】
請求項２の本発明によれば、流量制御弁が、アクチュエータの非操作時に油圧ポンプからの圧油を全量ブリードオフさせ、アクチュエータを微速操作した時にはブリードオフを徐々に閉じていき給排路の圧力を高めるように構成されているため、負荷の影響を受けずにインチング操作が可能になると同時にブリードオフされる圧油を蓄圧に利用することができる。
【００５４】
請求項４の本発明によれば、ロッド用ポンプの吐出し方向を逆方向にすれば蓄圧流量を増加させることができる。
【００５５】
請求項５の本発明によれば、油圧ポンプと同軸にアキュムレータ蓄圧用の補助ポンプを設け、アキュムレータを蓄圧する圧油をその補助ポンプを介して補充するように構成したため、補助ポンプを駆動する電動機を設置することなく、アキュムレータの蓄圧が可能になる。
【００５６】
また、補助ポンプから引き出された蓄圧用の油路と、アキュムレータ回路とを合流させて蓄圧用の圧油を一つのアキュムレータに導いたため、稼働率の高いアクチュエータには蓄圧効率の高い油圧回路を配置することができ、油圧回路全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００５７】
請求項６の本発明によれば、補助ポンプを、電動機の正逆回転に応じて圧油の吐出方向が変化する２方向吐出し形で構成したため、電動機の回転方向に関係なくアキュムレータの蓄圧が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る油圧回路の第一実施形態を示す回路図である。
【図２】 操作量に対する電磁比例弁の開口特性及び電動機回転数特性を示すグラフである。
【図３】 本発明に係る油圧回路の第二実施形態を示す回路図である。
【図４】 本発明に係る油圧回路の第三実施形態を示す回路図である。
【図５】 従来の電動油圧回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
２ ヘッド側油圧ポンプ
３ ロッド側油圧ポンプ
４ 電動機
５ 操作レバー
６ コントローラ
８ 電磁切換弁
９ 電磁切換弁
１１ 保持弁
１３ 保持弁
１５ 電磁比例弁
１６ 吐出側油路
１７ リリーフ弁
１８ 吐出側油路
２０ チェック弁
２１ アキュムレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic circuit of a construction machine that supplies a relatively low control pressure from an auxiliary pressure source such as a brake braking circuit and a remote control circuit.
[0002]
[Prior art]
In a construction machine that drives a hydraulic pump with an electric motor, as shown in FIG. 5, a two-way flow and two-way rotation type hydraulic pump 50 is driven by an electric motor 51. The passages 52 and 53 are connected to the rod-side oil chamber 54a and the head-side oil chamber 54b of the hydraulic cylinder 54. In the figure, 55 and 56 are relief valves, 57 is a tank, 58a and 58b are operation check valves, and 59 is a manual on-off valve provided in an oil passage connecting the supply and discharge passages 52 and 53.
[0003]
In this hydraulic circuit, when the hydraulic pump 50 rotates in the forward direction, pressure oil is sent to the head side oil chamber 54b through the operation check valve 58b, whereby the hydraulic cylinder 54 extends. At this time, the pressure oil in the rod side oil chamber 54 a is sent to the suction side of the hydraulic pump 50 through the operation check valve 58 a opened by the pressure increase in the supply / discharge passage 53.
[0004]
On the other hand, when the hydraulic pump 50 reverses, the pressure oil is supplied to the rod side oil chamber 54a through the operation check valve 58a and the supply / discharge passage 52, whereby the hydraulic cylinder 54 is reduced. The electrohydraulic circuit described above controls high pressure oil so that heavy excavation can be performed.
[0005]
On the other hand, for example, a hydraulic brake that applies braking to the swing motor of the upper swing body is controlled at a low pressure. An accumulator may be used as a pressure source for this low-pressure control. When a necessary flow rate is released and the accumulator pressure decreases, the accumulator pump is driven to replenish the pressure oil when the hydraulic cylinder is stopped.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional hydraulic circuit, a dedicated electric motor must be installed for driving an accumulator pump that accumulates accumulators. Usually, the electric motor of the electric hydraulic circuit is not always driven unlike the engine-driven hydraulic circuit in order to reduce battery consumption. This is because it is usual to install an electric motor for each actuator. For this reason, the installation of an electric motor for accumulator pressure accumulation is unavoidable, which not only reduces costs but also hinders space saving.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional electrohydraulic circuit as described above, and can accumulate an accumulator without installing a dedicated electric motor, thereby reducing cost and saving space. The present invention provides a hydraulic circuit for a construction machine that can be designed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A hydraulic circuit for a construction machine according to the present invention includes an electric hydraulic pump that is driven by an electric motor to supply pressure oil to an actuator, and an accumulator that accumulates pressure oil as an auxiliary hydraulic source. An accumulator circuit connected to the accumulator is connected to an actuator circuit that connects the electric hydraulic pump and the actuator, and pressure oil that is not used in the actuator circuit is supplied to the accumulator via the accumulator circuit , The actuator circuit is connected to a bleed-off circuit for returning excess oil of the circuit to the tank. The bleed-off circuit is disposed between the flow control valve, the flow control valve and the tank, and the accumulator. Relief valve that opens when the internal pressure exceeds the set pressure Is provided, the accumulator circuit is configured to be connected to the bleed-off circuit between the flow control valve and the relief valve.
[0009]
According to the hydraulic circuit of this, without installing an electric motor for driving the pump and pump for the accumulator, allowing accumulated pressure in the accumulator.
[0010]
The flow control valve is configured to bleed off the entire amount of hydraulic oil from the electric hydraulic pump when the actuator is not operated, and gradually close the bleed off when the actuator is operated at a slow speed to increase the pressure in the actuator circuit. can do. Thereby, the inching operation can be performed without being affected by the load, and at the same time, the pressure oil that is bleed off can be used for accumulating pressure.
[0011]
Moreover, it can be set as the structure further provided with the operation part which outputs the instruction | command for operating the said actuator, and the control part which controls the said flow control valve according to the instruction | command from the said operation part.
[0012]
The actuator circuit includes a head side oil passage connected to a head side of a hydraulic cylinder as the actuator, and a rod side oil passage connected to the rod side of the hydraulic cylinder, and the electric hydraulic pump is , a two-way discharge type head-side pump which changes the discharge direction of the pressure oil in accordance with the normal and reverse rotation of the electric motor together when connected to the head side oil passage is connected to the rod side oil passage And a two-way discharge type rod side pump in which the protruding direction of the pressure oil changes according to the forward and reverse rotation of the electric motor, and pressure is applied to the hydraulic cylinder in the head side oil passage and the rod side oil passage. as the oil is an oil passage and the bleed-off circuit supplies are connected, it can be configured to further comprises a switching means for switching the connection destination of the bleed-off circuit. Thereby, the pressure accumulation flow can be increased.
[0013]
Also, a second electric hydraulic pump supplying pressure oil to another second actuator and the actuator is driven by a separate second motor and said electric motor, provided coaxially with said second electric hydraulic pump An accumulator pressure-accumulating auxiliary pump , wherein the auxiliary electric pump is interlocked when the second electric hydraulic pump rotates, and is configured to replenish pressure oil for accumulating the accumulator via the auxiliary pump , The accumulator circuit and the accumulator circuit drawn from the auxiliary pump can be joined to guide the accumulator pressure oil to one accumulator .
[0014]
If it does in this way, a hydraulic circuit with high pressure accumulation efficiency can be arranged in an actuator with a high operation rate, and the energy efficiency of the whole hydraulic circuit can be raised.
[0015]
Further , if a two-way discharge pump that changes the discharge direction of the pressure oil according to the forward and reverse rotation of the second electric motor is used as the auxiliary pump, the accumulator can accumulate pressure regardless of the rotation direction of the second electric motor. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
[0017]
FIG. 1 shows a first embodiment of a hydraulic circuit of a construction machine according to the present invention.
[0018]
In the figure, reference numeral 1 denotes a hydraulic cylinder as an actuator (for example, a boom cylinder attached to a front attachment in the case of a hydraulic excavator), which has a head side oil chamber 1a and a rod side oil chamber 1b, and each oil chamber 1a. The rod 1c is expanded and contracted by supplying and discharging pressure oil to and from 1b.
[0019]
Reference numeral 2 denotes a head-side hydraulic pump (electric hydraulic pump) having a two-way flow for supplying pressure oil to the head-side oil chamber 1a. Reference numeral 3 denotes a rod-side hydraulic pump for supplying pressure oil to the rod-side oil chamber 1b.
[0020]
Each of the hydraulic pumps 2 and 3 is rotated by using the electric motor 4 as a drive source, and the number of rotations of the electric motor 4 is controlled based on the operation of the operation lever (or operation pedal : operation unit ) 5 ( The controller 6 increases or decreases from a low speed rotation range (for example, 100 rpm) to a high speed rotation range (for example, 3,000 rpm).
[0021]
An oil switching valve (switching means) 8 and an electromagnetic switching valve (switching means) 9 that open and close are arranged in series in an oil passage 7 that branches from the discharge side port of the head side hydraulic pump 2 to one side. The electromagnetic switching valve 9 is connected to the rod-side oil chamber 1 b of the hydraulic cylinder 1 through a supply / discharge path (actuator circuit) 10 and a holding valve 11. On the other hand, a supply / discharge path (actuator circuit) 12 that branches from the discharge side port of the head side hydraulic pump 2 to the other side is connected to the head side oil chamber 1 a via a holding valve 13.
[0022]
A branch oil passage 14 is drawn from between the electromagnetic switching valve 8 and the electromagnetic switching valve 9. This branch oil passage 14 is provided with an electromagnetic proportional valve (flow control valve) 15, and a relief valve 17 is connected to an outlet side oil passage 16 in the electromagnetic proportional valve 15, and an outlet side oil passage 18 of the relief valve 17. Is connected to the tank T. The branch oil passage 14, the outlet side oil passages 16, 18 and an oil passage 26 described later constitute a bleed-off circuit.
[0023]
A branch path (accumulator circuit) 19 is drawn from between the electromagnetic proportional valve 15 and the relief valve 17, and this branch path 19 is connected to an accumulator 21 as an auxiliary pressure source via a check valve 20.
[0024]
An oil passage 22 is provided by branching from the supply / discharge passage 10, and the oil passage 22 is connected to the tank T through the oil passage 23 after passing through the rod-side hydraulic pump 3.
[0025]
Moreover, the oil path 7a connected to the oil path 7 and the oil path 22a connected to the oil path 22 are merged in the upstream portion of the branch path 19 in the outlet side oil path 16, and each oil path 7a, 22a is joined. Are provided with check valves 7b and 22b, respectively. In the figure, 24 and 25 are relief valves.
[0026]
Next, the operation of the hydraulic circuit will be described.
[0027]
(a) Extension of the hydraulic cylinder 1 When the operation lever 5 is started to be operated to the cylinder extension side, for example, it is detected that a limit switch (not shown) has come out of the lever neutral position, and an operation presence signal is given to the controller 6. In response to the operation presence signal, the controller 6 switches the electromagnetic proportional valve 15 from the shut-off position a to the communication position b to fully open, and simultaneously switches the electromagnetic switching valve 8 from the closed position c to the open position d.
[0028]
FIG. 2 shows the relationship between the opening area characteristic of the electromagnetic proportional valve 15 and the rotational speed characteristic of the electric motor 4 with respect to the operation amount (lever displacement) of the operation lever 5. In the figure, the controller 6 waits for the opening operation of the electromagnetic proportional valve 15 and the electromagnetic switching valve 8 (after t seconds), and drives the motor 4 to rotate at a constant speed at the rotational speed N 1 .
[0029]
The rotational speed N 1 is set to a value that can secure a predetermined pump flow rate even when the load acting on the rod 1c of the hydraulic cylinder 1 is high, specifically, 100 rpm in the low speed rotation range.
[0030]
When the operation lever 5 is further operated deeply, the opening area of the electromagnetic proportional valve 15 is gradually closed according to the operation amount. Initially, when the electromagnetic proportional valve 15 is fully opened, an opening area sufficient to allow a flow rate Q 1 = q 1 × N 1 × volumetric efficiency obtained based on the head-side pump capacity q 1 to flow at a sufficiently low pressure. Open. By gradually closing the opening area according to the operation amount of the operation lever 5, the pressure of the supply / discharge passage 12 on the head side is increased.
[0031]
When the pressure in the supply / discharge passage 12 increases, the holding valve 11 provided in the supply / discharge passage 10 on the rod side opens. In this state, if the pressure in the supply / discharge passage 12 on the head side becomes higher than the load pressure, the hydraulic cylinder 1 starts to extend. This control content is so-called bleed-off control in which the flow rate is controlled by a bypass circuit, and a smooth start of the hydraulic cylinder 1 is guaranteed.
[0032]
During the extension operation of the hydraulic cylinder 1, the pressure oil that has passed through the electromagnetic proportional valve 15 flows through the oil passage 22 a → 22, passes through the rod-side hydraulic pump 3, and returns to the tank T through the oil passage 23.
[0033]
Since the head-side hydraulic pump 2 and the rod-side hydraulic pump 3 are interlocked by the electric motor 4, the entire discharge amount Q 1 of the head-side hydraulic pump 2 initially passes through the electromagnetic proportional valve 15 in the rod-side hydraulic pump 3. The pressure oil that has passed through the electromagnetic proportional valve 15 enters the suction side of the rod side hydraulic pump, and the remaining pressure oil is supplied to the accumulator 21 through the oil passage 19. As a result, the accumulator 21 is accumulated. Next, when the pressure in the accumulator 21 exceeds the set pressure, the relief valve 17 is opened, and excess pressure oil is returned to the tank T through the oil passages 18 → 26.
[0034]
In the first place, the hydraulic circuit is configured to solve the problem inherent in the electric hydraulic circuit in that when the hydraulic cylinder 1 is finely operated, if the electric motor 4 is rotated at a low speed, the pump flow rate changes due to the load acting. It has been done. Therefore, the electric motor 4 is rotated so as to ensure a predetermined pump flow rate, and the pressure oil discharged from the head-side hydraulic pump 2 in this state is bleed-off through the electromagnetic proportional valve 15. When the operation lever 5 is operated slowly, the bleed-off is closed in conjunction with it, and the pressure in the supply / exhaust passage of the hydraulic cylinder 1 is increased. Therefore, the hydraulic cylinder 1 can be finely operated without being affected by the load.
[0035]
If a part of the pressure oil bleed-off through the electromagnetic proportional valve 15 is introduced to the accumulator 21 before the hydraulic cylinder 1 starts to extend or when the hydraulic cylinder 1 is stopped, the pressure accumulation pump and the pump are driven. It is possible to store pressure without providing an electric motor.
[0036]
(b) Reduction of the hydraulic cylinder 1 When the operation lever 5 starts to be operated to the cylinder reduction side, the controller 6 receives the signal output from the limit switch, and the controller 6 switches the electromagnetic proportional valve 15 from the shut-off position a to the communication position b to be fully opened. This time, the electromagnetic switching valve 9 is switched from the closed position e to the open position f.
[0037]
Next, the opening area of the electromagnetic proportional valve 15 is closed according to the operation amount of the operation lever 5. By gradually closing the opening area in accordance with the lever operation amount, the pressure in the supply / discharge path 10 increases. When the pressure in the rod-side supply / discharge passage 10 increases, the holding valve 13 provided in the head-side supply / discharge passage 12 opens, and the hydraulic cylinder 1 begins to shrink. Also at this time, bleed-off control is performed to ensure a smooth start. Of course, the accumulator 21 can be accumulated during the period when the electromagnetic proportional valve 15 is opened and the pressure oil is bleed-off before the hydraulic cylinder 1 starts the contracting operation, as in the case where the hydraulic cylinder is extended.
[0038]
In the above embodiment, the rod-side hydraulic pump 3 is constituted by a two-way flow and one-way rotation pump. However, if a bi-directional flow and two-way rotation bi-tilt pump is used, the pressure accumulation flow to the accumulator 21 is increased. Can be made.
[0039]
That is, assuming that the head side capacity of the hydraulic cylinder 1 is q 1 and the rod side capacity is q 2 , the accumulated flow rate is N × (q 1 −q 2 ) × ηv in the case of two-way flow and one-way rotation. This is because, when the two-way flow and the two-way rotation are performed, the pressure accumulation flow rate is N × (q 1 + q 2 ) × ηv. However, N is the rotation speed of the electric motor 4, and ηv is the volumetric efficiency of the pump.
[0040]
FIG. 3 shows a second embodiment of the hydraulic circuit according to the present invention. In the following description, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0041]
In the hydraulic circuit shown in FIG. 3, cylinder expansion / contraction pumps 2 and 3 and an accumulator (auxiliary pump) 30 for accumulating the accumulator 21 are attached to the output shaft of the electric motor 4.
[0042]
The accumulator pump 30 is a two-way flow constant displacement hydraulic pump, and rotates to take in pressure oil from the tank T through the oil passage 31, and to the accumulator 21 through the supply / discharge passage 32, the switching valve 33, and the oil passage 34. Pressure oil is supplied.
[0043]
When the head-side hydraulic pump 2 rotates in the direction in which the hydraulic cylinder extends, pressure oil is discharged from the accumulator pump 30 that is linked to the head-side hydraulic pump 2, and the pressure in the supply / discharge path 32a rises. 33 switches from the g position to the h position, and pressure oil is supplied to the accumulator 21. On the other hand, when the head-side hydraulic pump 2 rotates in the direction of reducing the hydraulic cylinder, the pressure in the supply / discharge passage 32b increases, and this circuit pressure switches the switching valve 33 from the g position to the i position, so that the pressure oil is transferred to the accumulator 21. Supplied. In short, pressure accumulation is possible regardless of which direction the motor 4 rotates.
[0044]
When the pressure in the accumulator 21 increases and reaches a set pressure, the electromagnetic valve 35 is switched from the shut-off position j to the communication position k, and the pressure accumulation pump 30 is unloaded.
[0045]
This hydraulic circuit has an advantage that the pressure accumulation efficiency can be increased because there is less energy loss because there is no bleed-off compared to the hydraulic circuit shown in FIG.
[0046]
FIG. 4 shows a third embodiment of the hydraulic circuit according to the present invention.
[0047]
The configuration shown in the figure is a combination of the hydraulic circuit 41 shown in the first embodiment and the hydraulic circuits 42 and 43 shown in the second embodiment to operate the actuators 41a, 42a and 43a. It is.
[0048]
In such a configuration, the controller 6 to which a plurality of operation levers are connected controls the electric motors of the hydraulic circuits 41 to 43 to control the expansion and contraction operations of the actuators 41a, 42a, 43a. The pressure accumulating oil passages 41 b, 42 b, 43 b drawn from the hydraulic circuits 41 to 43 join at a joining point 44 and are supplied to the accumulator 21. The pressure oil accumulated in the accumulator 21 is used as an auxiliary pressure source for a turning negative brake, for example.
[0049]
The hydraulic circuits 42 and 43 are applied to an actuator having a high operating rate, and the hydraulic circuit 41 is applied to an actuator having a low operating rate. That is, if a large number of hydraulic circuits with high pressure accumulation efficiency are arranged in an actuator with a high operating rate, the energy loss of the entire hydraulic circuit can be reduced.
[0050]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention of claim 1, since the pressure oil not used in the actuator circuit is taken from the actuator circuit and supplied to the accumulator, the pressure accumulating pump and the pump are provided. The accumulator can be accumulated without installing an electric motor to be driven.
[0051]
In addition , since a part of the bleed-off flow rate is supplied to the accumulator, the accumulator having a lower set pressure than that of the actuator circuit can be accumulated.
[0052]
Furthermore , since a part of the pressure oil bleed-off through the flow control valve is supplied to the accumulator, the accumulator can be smoothly accumulated.
[0053]
According to the second aspect of the present invention, the flow control valve bleeds off all of the hydraulic oil from the hydraulic pump when the actuator is not operated, and gradually closes the bleed off when the actuator is operated at a very low speed. Since the pressure is increased, the inching operation can be performed without being affected by the load, and at the same time, the pressure oil that is bleed-off can be used for accumulating pressure.
[0054]
According to the fourth aspect of the present invention, the accumulated flow rate can be increased if the discharge direction of the rod pump is reversed.
[0055]
According to the fifth aspect of the present invention, the auxiliary pump for accumulator accumulation is provided coaxially with the hydraulic pump, and the pressure oil for accumulating the accumulator is replenished via the auxiliary pump. Accumulator pressure accumulation can be achieved without installing.
[0056]
The accumulator circuit and the accumulator circuit drawn from the auxiliary pump are joined to guide the accumulator pressure oil to a single accumulator. It is possible to increase the energy efficiency of the entire hydraulic circuit.
[0057]
According to the sixth aspect of the present invention, since the auxiliary pump is configured in a two-way discharge type in which the discharge direction of the pressure oil changes according to the forward and reverse rotations of the electric motor, the accumulator pressure is accumulated regardless of the rotation direction of the electric motor. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a hydraulic circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing an opening characteristic of an electromagnetic proportional valve and a motor rotational speed characteristic with respect to an operation amount.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of a hydraulic circuit according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of a hydraulic circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional electrohydraulic circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic cylinder 2 Head side hydraulic pump 3 Rod side hydraulic pump 4 Electric motor 5 Operation lever 6 Controller 8 Electromagnetic switching valve 9 Electromagnetic switching valve 11 Holding valve 13 Holding valve 15 Electromagnetic proportional valve 16 Discharge side oil path 17 Relief valve 18 Discharge side oil Road 20 Check valve 21 Accumulator

Claims (6)

電動機によって駆動されアクチュエータに対して圧油を供給する電動油圧ポンプと、補助油圧源としての圧油を蓄積するアキュムレータとを有する建設機械の油圧回路において、
上記電動油圧ポンプと上記アクチュエータとを接続するアクチュエータ回路に、上記アキュムレータにつながるアキュムレータ回路を接続し、上記アクチュエータ回路に使用されない圧油を上記アキュムレータ回路を介して上記アキュムレータに供給するように構成し、
上記アクチュエータ回路に、同回路の余剰油をタンクに戻すブリードオフ回路を接続し、
上記ブリードオフ回路には、流量制御弁と、この流量制御弁と上記タンクとの間に配置されるとともに上記アキュムレータ内の圧力が設定圧を超えると開くリリーフ弁とが設けられ、
上記アキュムレータ回路は、上記流量制御弁と上記リリーフ弁との間で上記ブリードオフ回路に接続されることを特徴とする建設機械の油圧回路。In a hydraulic circuit of a construction machine having an electric hydraulic pump that is driven by an electric motor and supplies pressure oil to an actuator, and an accumulator that accumulates pressure oil as an auxiliary hydraulic source,
An accumulator circuit connected to the accumulator is connected to an actuator circuit that connects the electric hydraulic pump and the actuator, and pressure oil that is not used in the actuator circuit is supplied to the accumulator via the accumulator circuit ,
A bleed-off circuit for returning the excess oil of the circuit to the tank is connected to the actuator circuit,
The bleed-off circuit is provided with a flow control valve and a relief valve that is disposed between the flow control valve and the tank and opens when the pressure in the accumulator exceeds a set pressure,
The hydraulic circuit for a construction machine, wherein the accumulator circuit is connected to the bleed-off circuit between the flow control valve and the relief valve . 上記流量制御弁は、上記アクチュエータの非操作時に上記電動油圧ポンプからの圧油を全量ブリードオフさせ、上記アクチュエータを微速操作した時にはブリードオフを徐々に閉じていき上記アクチュエータ回路の圧力を高めていくように構成されている請求項１記載の建設機械の油圧回路。The flow control valve bleeds off all of the hydraulic fluid from the electric hydraulic pump when the actuator is not operated, and gradually closes the bleed off when the actuator is operated at a slow speed to increase the pressure of the actuator circuit. the hydraulic circuit for a construction machine configured claim 1, wherein as. 上記アクチュエータを操作するための指令を出力する操作部と、上記操作部からの指令に応じて上記流量制御弁を制御する制御部とをさらに備えている請求項２に記載の建設機械の油圧回路。The hydraulic circuit for a construction machine according to claim 2, further comprising: an operation unit that outputs a command for operating the actuator; and a control unit that controls the flow rate control valve in accordance with a command from the operation unit. . 上記アクチュエータ回路は、上記アクチュエータとしての油圧シリンダのヘッド側に接続されるヘッド側油路と、上記油圧シリンダのロッド側に接続されるロッド側油路とを有し、
上記電動油圧ポンプは、上記ヘッド側油路に接続されるとともに上記電動機の正逆回転に応じて圧油の吐出方向が変化する２方向吐出し型のヘッド側ポンプと、上記ロッド側油路に接続されるとともに上記電動機の正逆回転に応じて圧油の突出方向が変化する２方向吐出し型のロッド側ポンプとを有し、
上記ヘッド側油路、ロッド側油路のうちの上記油圧シリンダへ圧油を供給する油路と上記ブリードオフ回路とが接続されるように、上記ブリードオフ回路の接続先を切り換える切換手段をさらに備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路。 The actuator circuit has a head side oil passage connected to the head side of the hydraulic cylinder as the actuator, and a rod side oil passage connected to the rod side of the hydraulic cylinder,
The electric hydraulic pump, a two-way discharge type head-side pump which changes the discharge direction of the pressure oil in accordance with the normal and reverse rotation of the electric motor together when connected to the head side oil passage, the rod-side oil A two-way discharge type rod-side pump that is connected to the road and changes the protruding direction of the pressure oil according to the forward and reverse rotation of the electric motor ,
Switching means for switching the connection destination of the bleed-off circuit so that the oil path for supplying pressure oil to the hydraulic cylinder of the head-side oil path and the rod-side oil path is connected to the bleed-off circuit. The hydraulic circuit of the construction machine of any one of Claims 1-3 provided . 上記電動機とは別の第２電動機によって駆動され上記アクチュエータとは別の第２アクチュエータに対して圧油を供給する第２電動油圧ポンプと、
上記第２電動油圧ポンプと同軸に設けられた上記アキュムレータ蓄圧用の補助ポンプとをさらに備え、
上記第２電動油圧ポンプの回転時に上記補助ポンプを連動させ、上記アキュムレータを蓄圧する圧油をその補助ポンプを介して補充するように構成し、
上記補助ポンプから引き出された蓄圧用の油路と、上記アキュムレータ回路とを合流させて蓄圧用の圧油を一つの上記アキュムレータに導く請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路。 A second electric hydraulic pump supplying pressure oil to another second actuator and the actuator is driven by a separate second motor and the electric motor,
Further comprising an auxiliary pump for the accumulator accumulating provided in the second electric hydraulic pump coaxially,
The auxiliary pump is interlocked at the time of rotation of the second electric hydraulic pump, and is configured to replenish the pressure oil for accumulating the accumulator via the auxiliary pump ,
The construction machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressure accumulation oil passage drawn from the auxiliary pump and the accumulator circuit are joined to guide pressure accumulation oil to one accumulator . Hydraulic circuit. 上記補助ポンプとして上記第２電動機の正逆回転に応じて圧油の吐出方向が変化する２方向吐出し形のポンプを用いた請求項５記載の建設機械の油圧回路。6. The hydraulic circuit for a construction machine according to claim 5, wherein a two-way discharge type pump in which a discharge direction of the pressure oil changes according to forward and reverse rotation of the second electric motor is used as the auxiliary pump.
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