JP5102656B2 - 建設機械用油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、掘削機などのような建設機械の作業装置を駆動しない場合、エンジンの回転数を自動に減速させ、オートアイドル機能を具現することが可能な建設機械用油圧回路に係る。

さらに詳しくは、ブームなどのような作業装置を駆動しない場合、エンジンの回転数を自動に減速させ、油圧システムにおける省エネルギー化を図ることができるようにした建設機械用油圧回路に係る。

以下、添付図面において、オートアイドル機能に係るパイロット信号ラインの構成に対してのみ示している。当該切換弁の切換時、パイロット信号ラインが遮断され、切換弁のスプールの切換状態、切換弁と作業装置との間の流路は別度に表記しなかった。

図１に示したように、従来技術によるオートアイドル機能を持つ建設機械用油圧回路は、第１、２、３油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３と、第１油圧ポンプＰ１の流路に設けられ、切換時、アーム、ブーム、バケットなどの作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第１切換弁Ａと、第２油圧ポンプＰ２の流路に設けられ、切換時、アーム、ブーム、オプション装置などの作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第２切換弁Ｂと、第３油圧ポンプＰ３の流路に設けられ、切換時、旋回装置などに供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第３切換弁Ｃと、第１、２油圧ポンプＰ１、Ｐ２の流路上流側にそれぞれ設けられ、切換時、左側及び右側の走行装置に供給される作動油をそれぞれ制御する弁からなる第４切換弁Ｄと、第３油圧ポンプＰ３の流路下流側に設けられ、パイロット信号圧Ｐｉ１の供給により、切換時、第３油圧ポンプＰ３の作動油を第１油圧ポンプＰ１側の作業装置又は第２油圧ポンプＰ２側の作業装置のうち、何れかの一つに供給する合流切換弁８とを含める。

一般に、小型掘削機において、走行時、第１油圧ポンプＰ１から吐き出される作動油は、右側走行モータに供給されることで走行モータを駆動し、且つ、第２油圧ポンプＰ２から吐き出される作動油は、左側走行モータに供給されることで走行モータを駆動する。走行中、ブームなどのような他の作業装置を駆動させる場合、第３油圧ポンプＰ３から吐き出される作動油を使用するために合流切換弁８を用いる。

パイロットポンプから信号ライン３に供給される信号圧Ｐｉ１により合流切換弁８の切換時、第３油圧ポンプＰ３からの作動油を第１油圧ポンプＰ１側の作業装置又は第２油圧ポンプＰ２側の作業装置に供給する。

前述した信号ライン３に接続する信号ライン４は、作業装置用第１、２切換弁Ａ、Ｂを通過する信号ライン５と、走行装置用第４切換弁Ｄを通過する信号ライン８とを含めてなされる。この際、第１、２切換弁Ａ、Ｂ又は第４切換弁Ｄのみ切り換えられる場合には信号ライン３に信号圧力が形成されない。

作業装置用第１、２切換弁Ａ、Ｂと走行装置用第４切換弁Ｄを同時に切り換えさせる場合、信号ライン３に形成のパイロット信号圧Ｐｉ１により合流切換弁８は切り換わる。これにより、第３油圧ポンプＰ３からの作動油は、第１油圧ポンプＰ１側の作業装置又は第２油圧ポンプ側の作業装置に供給される。

前述した合流機能とオートアイドル機能を同時に具現したい場合、第１、２切換弁Ａ、Ｂ及び第４切換弁Ｄが切り換わる時、これを感知し得るような信号ラインを別度に備えなければならない。つまり、第１、２切換弁Ａ、Ｂと第４切換弁Ｄのうち、何れかの一つを切り換えさせると、信号ライン３に信号圧力が形成できない。それゆえ、信号ライン３の圧力をオートアイドル信号圧として使用し得ない。

したがって、第１、２切換弁Ａ、Ｂ又は第４切換弁Ｄを切り換えさせる場合、これを感知し得るような別度の信号ライン７が必要となる。信号ライン７は、信号ライン３に接続し、第２絞縮部２が設けられている流路に接続するようになっている。信号ライン７は、作業装置用第１、２、３切換弁Ａ、Ｂ、Ｃ及び走行装置用第４切換弁Ｄを通るようになっている。

第１、２、３、４切換弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの中立状態では、信号ライン７に信号圧力が形成されない。そのことから、作業装置が作動していないものと判断し、エンジンの回転数を自動減速し得る。

また、第１、２、３、４切換弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、何れかの一つを切換させる場合、信号ライン７に信号圧力が形成されることから、その信号圧力によりエンジン回転数を加速させることが可能となる。

図２に示すように、従来技術の他の実施例によるオートアイドル機能を持つ建設機械用油圧回路は、パイロットポンプ(図示せず)から信号ライン１３に供給される信号圧Ｐｉ１により、切換時、第３油圧ポンプＰ３からの作動油を第１油圧ポンプＰ１側の作業装置又は第２油圧ポンプＰ２側の作業装置に供給する合流切換弁８と、信号ライン１３に接続され、走行装置用第４切換弁Ｄの切換時、信号圧力が形成される信号ライン１６と、信号ライン１６に接続され、作業装置用第１、２切換弁Ａ、Ｂの切換時、信号圧力が形成される信号ライン１５と、第４絞縮部１２が設けられ、パイロット信号圧Ｐｉ２が供給される信号ラインに接続され、作業装置用の第１、２、３切換弁Ａ、Ｂ、Ｃ 及び走行装置用の第４切換弁Ｄを切り換える時に信号圧力が形成される信号ライン１７とを備える。

前述した第１、２、３油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３と、第１油圧ポンプＰ１の流路に設けられる第１切換弁Ａと、第２油圧ポンプＰ２の流路に設けられる第２切換弁Ｂと、第３油圧ポンプＰ３の流路に設けられる第３切換弁Ｃなどを含める油圧回路は、図１に示したものと実質的に同様に適用されるため、これらに対する説明は省略し、同じ構成要素には同じ符号を付する。

図１及び図２に示すように、従来技術のオートアイドル機能を持つ油圧回路は、合流切換弁８を含める合流回路と、別度のオートアイドル用信号ライン７、１７とを必要とするから、その分パイロット信号ラインの構造が複雑となっていた。特に、図２に図示の油圧回路ではパイロット信号ラインがさらに複雑に構成されている。

前述した信号ライン７、１７は作業装置用第１、２、３切換弁Ａ、Ｂ、Ｃ及び走行装置用第４切換弁Ｄのスプールをそれぞれ通過するようになっている。これにより、第１、２、３、４切換弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの接合面からの油漏れが生じる。特に、高温環境の作業条件である場合には、漏油によりオートアイドル形成圧力が不安定となる問題点を抱えている。

本発明の実施例は、合流回路とオートアイドル信号ラインを持つ油圧回路において信号ラインの構成を簡略化することができる建設機械用油圧回路に係る。

また、本発明の実施例は、作業装置用切換弁及び走行装置用切換弁の接合面からの油漏れを最小限に抑止し、オートアイドル形成圧力を安定的に保つことができる建設機械用油圧回路に係る。

本発明の一実施例による建設機械用油圧回路は、第１、２、３油圧ポンプと、第１油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第１切換弁と、第２油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第２切換弁と、第３油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第３切換弁と、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの流路上流側にそれぞれ設けられ、切換時、左側及び右側の走行装置に供給される作動油をそれぞれ制御する弁からなる第４切換弁と、第３油圧ポンプの流路下流側に設けられ、信号ラインに供給される信号圧により切り換えられる際、第３油圧ポンプの作動油を第１油圧ポンプ側の作業装置と、第２油圧ポンプ側の作業装置のうち、何れかの一つに供給する合流切換弁と、合流切換弁用信号ラインに接続され、第４切換弁の切換時、信号圧力が形成される走行装置用信号ラインと、合流切換弁用信号ラインに接続され、第１、２、３切換弁のうち、何れかの一つを切り換える際に信号圧力が形成される作業装置用信号ラインと、走行装置用信号ラインと合流切換弁用信号ラインに接続する信号ラインに接続される流路と、合流切換弁用信号ラインと作業装置用信号ラインに分岐接続される流路との交差点に設けられ、走行装置用信号ラインに形成の信号圧力と、作業装置用信号ラインに形成の信号圧力のうち、何れかの一つを選択するシャトル弁とを含む。

前述した走行装置用信号ラインに形成の信号圧力を走行昇圧用又は走行報知用信号圧として用いることができるように走行装置用信号ラインに設けられる信号圧排出用ポートを含める。

前述した第４切換弁の切換時、走行装置用信号ラインに信号圧力が形成されるように走行装置用信号ラインと合流切換弁用信号ラインに分岐接続される信号ラインに設けられるチェック弁を含める。

前述した第１、２切換弁のうち、何れかの一つを切り換える時、作業装置用信号ラインに信号圧力が形成されるように合流切換弁用信号ラインと作業装置用信号ラインに接続する流路に設けられるチェック弁を含める。

以上述べたように、本発明の実施例による建設機械用油圧回路は、次のような利点を奏する。合流回路とオートアイドル信号ラインを持つ油圧回路において、信号ラインの構成を簡略化することによって、コスト削減を図る。

また、作業装置用切換弁及び走行装置用切換弁の接合面からの油漏れを最小限に防止することによって、オートアイドル形成圧力を安定して保持することができる。

以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて述べるが、これは、本発明の属する技術分野において通常の技術を有する者が発明を容易に実施し得る程度に詳細に説明するためのものであって、これにより本発明の技術的思想及び範疇が限定されることを意味するのではない。

図３に示すように、本発明の一実施例による建設機械用油圧回路は、第１、２、３の油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３と、第１油圧ポンプＰ１の流路に設けられ、切換時、作業装置(アーム、ブーム、バケットなど)に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第１切換弁Ａと、第２油圧ポンプＰ２の流路に設けられ、切換時、作業装置(アーム、ブーム、オプション装置など)に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第２切換弁Ｂと、第３油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、作業装置(旋回装置など)に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第３切換弁Ｃと、第１、２油圧ポンプＰ１、Ｐ２の流路上流側にそれぞれ設けられ、切換時、左側及び右側の走行装置に供給される作動油をそれぞれ制御する弁からなる第４切換弁Ｄと、第３油圧ポンプＰ３の流路下流側に設けられ、信号ライン３１に供給される信号圧Ｐｉ１により切り換えられる際、第３油圧ポンプＰ３の作動油を第１油圧ポンプＰ１側の作業装置と、第２油圧ポンプＰ２側の作業装置のうち、何れかの一つに供給する合流切換弁８と、合流切換弁用信号ライン３１に接続され、第４切換弁Ｄの切換時、信号圧力が形成される走行装置用信号ライン３４と、合流切換弁用信号ライン３１に接続され、第１、２、３切換弁Ａ、Ｂ、Ｃのうち、何れかの一つを切り換える際に信号圧力が形成される作業装置用信号ライン３２、３３と、走行装置用信号ライン３４と合流切換弁用信号ライン３１に接続する信号ライン３５に接続される流路５０と、合流切換弁用信号ライン３１と作業装置用信号ライン３２に分岐接続される流路６０の交差点に設けられ、走行装置用信号ライン３４に形成の信号圧力と、作業装置用信号ライン３２、３３に形成の信号圧力のうち、何れかの一つを選択するシャトル弁４１とを含む。

前述した走行装置用信号ライン３４に形成の信号圧力を、走行昇圧用又は走行報知用信号圧として用いることができるように走行装置用信号ライン３４に設けられる信号圧排出用ポート７０を含める。

前述した第４切換弁Ｄの切換時、走行装置用信号ライン３４に信号圧力が形成されるように走行装置用信号ライン３４と合流切換弁用信号ライン３１に分岐接続される信号ライン３５に設けられるチェック弁４３を含める。

前述した第１、２切換弁Ａ、Ｂのうち、何れかの一つを切り換える際、作業装置用信号ライン３３に信号圧力が形成されるように合流切換弁用信号ライン３１と作業装置用信号ライン３３に接続する流路に設けられるチェック弁４２を含める。

前述した合流切換弁用信号ライン３１に第２、３絞縮部２２、２３が設けられる。

走行装置用信号ライン３４は、合流切換弁用信号ライン３１に設置の第２絞縮部２２の上流側に接続し、信号圧力は、第１絞縮部２１を通過して第４切換弁Ｄのスプールを通るようになっている。

前述した作業装置用信号ライン３２、３３は、第２、３絞縮部２２、２３間の合流切換弁用信号ライン３１に接続する。信号圧力は、第２絞縮部２２を通過し、信号ライン３２に沿って第３切換弁Ｃのスプールを経てから、信号ライン３３に沿って第２切換弁Ｂと第１切換弁Ａを順次に通るようになっている。

前述した第１、２、３油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３と、第１油圧ポンプＰ１の流路に設けられる第１切換弁Ａと、第２油圧ポンプＰ２の流路に設けられる第２切換弁Ｂと、第３油圧ポンプＰ３の流路に設けられる第３切換弁Ｃと、第１、２油圧ポンプＰ１、Ｐ２の流路に設けられる第４切換弁Ｄと、第３油圧ポンプＰ３の流路下流側に設けられる合流切換弁８などを含める油圧回路は、図１に図示の油圧回路の構成と実質的に同一に適用されるから、これらに対する説明は略し、同一構成要素には同一図面符号を付する。

次いで、本発明の一実施例による建設機械用油圧回路の使用例を添付図面に基づいて説明する。

図３に示すように、走行時、第１油圧ポンプＰ１から吐き出される作動油は、右側走行モータに供給されることで駆動し、且つ、第２油圧ポンプＰ２から吐き出される作動油は、左側走行モータに供給されることで駆動する。走行中、アームなどの作業装置を駆動させる場合、第３油圧ポンプＰ３から吐き出される作動油を使用するために合流切換弁８を利用する。

合流切換弁８は、パイロット信号圧Ｐｉ１が合流切換弁用信号ライン３１に設置の第２、３絞縮部２２、２３を通過して供給される際に切り換わる。合流切換弁８の切換時、第３油圧ポンプＰ３からの作動油は、第１油圧ポンプＰ１側の作業装置と第２油圧ポンプＰ２側の作業装置のうち、いずれかの一つに供給される。

前述した走行装置用第４切換弁Ｄを切り換えさせる場合、信号ライン３５に設置のチェック弁４３により走行装置用信号ライン３４に信号圧力が形成される。これにより、信号ライン３４に分岐接続される流路５０に設けられるシャトル弁４１を介してオートアイドル機能を具現するための信号圧力の使用が可能である。

前述した第３油圧ポンプＰ３につながっている第３切換弁Ｃを切り換えさせる場合、第３絞縮部２３により作業装置用信号ライン３２に信号圧力が形成される。これにより、信号ライン３２に分岐接続される流路６０に設置のシャトル弁４１を介してオートアイドル機能を具現するための信号圧力の使用が可能である。

合流切換弁用信号ライン３１は、チェック弁４２を通じて作業装置用信号ライン３３に接続する。つまり、第１切換弁Ａ又は第２切換弁Ｂを切り換えさせない場合、信号ライン３１に信号圧力が形成されない。それゆえ、合流切換弁８は、切り換えられない。

前述した第１切換弁Ａ又は第２切換弁Ｂを切り換えさせる場合、信号ライン３２、３３に信号圧力が形成される。これにより、信号ライン３２に分岐接続される流路６０に設けられるシャトル弁４１を介してオートアイドル機能を具現するための信号圧力の使用が可能となる。

合流切換弁用信号ライン３１と連通する信号ライン３５は、走行装置用信号ライン３４に接続する。第４切換弁Ｄが切り換えられない場合、信号ライン３１に信号圧力が形成されない。それゆえ、合流切換弁８は切り換えられない。

一方、走行装置用第４切換弁Ｄと作業装置用第１、２切換弁Ａ、Ｂを同時に切り換えさせる場合、信号ライン３１及び信号ライン３２、３３、３４に信号圧力がそれぞれ形成されることによって、合流切換弁８が切り換わる。

これにより、第３油圧ポンプＰ３からの作動油は、第１油圧ポンプＰ１側の作業装置又は第２油圧ポンプＰ２側の作業装置を駆動させるように供給される。

前述した第１、２、３油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３にそれぞれ連結されている第１、２、３切換弁Ａ、Ｂ、Ｃを切り換えさせる場合に、オートアイドル機能具現のための信号圧力を確保することができる。

即ち、走行装置用第４切換弁Ｄ及び作業装置用第１、２切換弁Ａ、Ｂを同時に切り換えさせる場合、信号ライン３１に形成の信号圧力により合流切換弁８が切り換わるようになっている。それゆえ、第３油圧ポンプＰ３側の作動油を第１、２油圧ポンプＰ１、Ｐ２側の作業装置に合流させることができるように信号ラインが形成される。

前述したように、本発明の一実施例による建設機械用油圧回路では、合流回路とオートアイドル機能を具現する場合、オートアイドル信号圧力ラインを形成するために第１、２、３油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の全ての作業装置用第１、２、３切換弁Ａ、Ｂ、Ｃを経由する別度の信号ラインを必要としない。

即ち、作業装置用第３切換弁Ｃを通る信号ライン３２を、作業装置用第１、２切換弁Ａ、Ｂを経由する信号ライン３３に接続させたものである。

また、走行装置用第４切換弁Ｄに接続される走行装置用信号ライン３４が独立に形成される。これにより、信号ライン３４に形成の信号圧排出用ポート７０を介して排出される信号圧を走行昇圧用又は走行報知用信号圧として活用することができる。

従来技術によるオートアイドル機能を持つ建設機械用油圧回路図である。 従来技術によるオートアイドル機能を持つ他の油圧回路図である。 本発明の一実施例によりオートアイドル機能を持つ建設機械用油圧回路図である。

符号の説明

８ 合流切換弁
２１ 第１絞縮部
２２ 第２絞縮部
２３ 第３絞縮部
３１ 合流切換弁用信号ライン
３２、３３ 作業装置用信号ライン
３４ 走行装置用信号ライン
３５ 信号ライン
４１ シャトル弁
４２、４３ チェック弁
７０ 信号圧排出用ポート
Ｐ１ 第１油圧ポンプ
Ｐ２ 第２油圧ポンプ
Ｐ３ 第３油圧ポンプ
Ａ、Ｂ、Ｃ 作業装置用切換弁
Ｄ 走行装置用切換弁

Claims (4)

1. 第１、２、３油圧ポンプと、
   前記第１油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第１切換弁と、
   前記第２油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第２切換弁と、
   前記第３油圧ポンプの流路に設けられ、切換時、作業装置に供給される作動油をそれぞれ制御する複数の弁からなる第３切換弁と、
   前記第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの流路上流側にそれぞれ設けられ、切換時、左側及び右側の走行装置に供給される作動油をそれぞれ制御する弁からなる第４切換弁と、
   前記第３油圧ポンプの流路下流側に設けられ、信号ラインに供給される信号圧により切り換えられる際、第３油圧ポンプの作動油を第１油圧ポンプ側の作業装置と、第２油圧ポンプ側の作業装置のうち、何れかの一つに供給する合流切換弁と、
   前記合流切換弁用信号ラインに接続され、第４切換弁の切換時、信号圧力が形成される走行装置用信号ラインと、
   前記合流切換弁用信号ラインに接続され、第１、２、３の切換弁のうち、何れかの一つを切り換える際に信号圧力が形成される作業装置用信号ラインと、
   前記走行装置用信号ラインと合流切換弁用信号ラインに接続する信号ラインに接続される流路と、合流切換弁用信号ラインと作業装置用信号ラインに分岐接続される流路の交差点に設けられ、走行装置用信号ラインに形成の信号圧力と、作業装置用信号ラインに形成の信号圧力のうち、何れかの一つを選択するシャトル弁とを含むことを特徴とする建設機械用油圧回路。
2. 前記走行装置用信号ラインに形成の信号圧力を走行昇圧用又は走行報知用信号圧として用いることができるように走行装置用信号ラインに設けられる信号圧排出用ポートを含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械用油圧回路。
3. 前記第４切換弁の切換時、走行装置用信号ラインに信号圧力が形成されるように前記走行装置用信号ラインと合流切換弁用信号ラインに分岐接続される信号ラインに設けられるチェック弁を含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械用油圧回路。
4. 前記第１、２切換弁のうち、何れかの一つを切り換える時、作業装置用信号ラインに信号圧力が形成されるように前記合流切換弁用信号ラインと作業装置用信号ラインに接続する流路に設けられるチェック弁を含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械用油圧回路。

Images