JP7026657B2 - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の油圧回路に関する。

この種の建設機械、例えば油圧ショベルは、クローラを備えた下部走行体上に旋回装置を介して上部旋回体が設けられ、上部旋回体には掘削用の作業フロントが備えられている。作業フロントを構成するブーム、アーム及びバケットはそれぞれ油圧シリンダにより駆動され、クローラや旋回装置は油圧モータにより駆動される。これらの油圧アクチュエータを作動させるための油圧回路には、エンジンにより駆動されるメイン油圧ポンプ及びパイロット油圧ポンプが備えられ、オペレータの操作に応じて電磁比例弁を制御して、パイロット油圧ポンプからの作動油の圧力をパイロット圧として切換制御弁に入力している。そして、パイロット圧に応じて切換制御弁によりメイン油圧ポンプからの作動油を切り換えて油圧アクチュエータを作動させている。

このような油圧ショベルの稼働を開始する場合には、まずエンジンを始動すべくスタータモータによりクランキングするが、このときにはエンジンに連結されている油圧ポンプも回転駆動される。例えば－50℃以下のような極低温環境では作動油の温度が低く、その高い粘度が回転負荷として油圧ポンプに作用しているため、エンジンを円滑にクランキングして始動することが困難になる。また、エンジンの始動後にも、極低温環境では油圧回路の作動油の昇温に時間を要し、作動油の温度が通常の温度域に達するまでは油圧回路を構成する油圧機器が正常に機能しない場合がある。例えば作動油が低温で粘度が高い場合、電磁比例弁の制御応答性が悪化し、油圧ショベルの車体全体にハンチング現象が生じる等の不具合が生じる。

作動油の昇温を促進する対策として、例えば特許文献１に記載の油圧回路では、作動油の温度が設定温度未満で、且つ油圧ロックレバーがロック操作されている場合に、メイン油圧ポンプの容量を最大にすると共に、エンジン回転数を最大にする暖気運転制御を行なっている。メイン油圧ポンプが最大吐出量に制御されることにより、最大流量の作動油が中立位置の切換制御弁を経て作動油タンクに戻される。作動油が作動油タンクに回収されるまでの管路や切換制御弁を流通する際に圧力損失を生じ、このときに発生した熱量により作動油の昇温を図っている。

特開２０１２－４７２５２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、圧力損失により昇温したメイン油圧ポンプからの作動油を作動油タンクに戻しているため、作動油タンク内の低温の作動油と混じって温度低下してしまう。また、暖気運転制御が実行される油圧ロックレバーのロック操作中には、油圧アクチュエータの作動を禁止すべくパイロット油圧ポンプからの作動油を油圧ロック切換弁により遮断している。このため、パイロット油圧ポンプからの全ての作動油も、リリーフ弁を介して作動油タンクに戻されて温度低下してしまう。従って、極低温時に作動油を迅速に昇温できず、油圧回路を構成する油圧機器が正常に機能するまでの暖機時間が長くなるという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、極低温時に作動油を迅速に昇温して、油圧機器が正常に機能するまでの暖機時間を短縮することができる建設機械の油圧回路を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の建設機械の油圧回路は、エンジンによりメイン油圧ポンプ及びパイロット油圧ポンプを駆動してそれぞれ作動油を吐出させ、操作信号に応じて制御装置により電磁式のパイロット弁を制御して、前記パイロット油圧ポンプからポンプ管路を経て前記パイロット弁に供給される作動油の圧力をパイロット圧として切換制御弁に入力し、パイロット圧に応じて前記切換制御弁により前記メイン油圧ポンプからの作動油の方向を切り換えて油圧アクチュエータを駆動する一方、ゲートロックスイッチのオフ操作に応じて、前記パイロット油圧ポンプからの作動油の前記パイロット弁への供給をゲートロック弁により阻止するようにした建設機械の油圧回路において、前記ゲートロック弁と前記メイン油圧ポンプ及び前記パイロット油圧ポンプの吸込側とを接続するサクション管路と、前記サクション管路内の作動油を昇温する加熱装置と、前記パイロット弁の１次圧ポートに作用する作動油の圧力を検出する油圧検出部とを備え、前記ゲートロック弁は、前記ポンプ管路を経て供給される前記パイロット油圧ポンプからの作動油を前記サクション管路に案内して、前記サクション管路、前記パイロット油圧ポンプ、前記ポンプ管路及び前記ゲートロック弁からなる環状油路を循環させる作動油循環位置を有し、前記制御装置は、前記エンジンが始動操作されたときに、前記加熱装置を作動させ、前記ゲートロック弁を作動油循環位置に切り換えるように構成されると共に、前記エンジンの始動後において前記油圧検出部により検出された油圧が予め前記切換制御弁のクラッキング圧に基づき設定された圧力判定値まで低下すると、前記パイロット弁のソレノイドを励磁することを特徴とする。

本発明の建設機械の油圧回路によれば、極低温時に作動油を迅速に昇温して、油圧機器が正常に機能するまでの暖機時間を短縮することができる。

実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。 ブームシリンダを作動させるための油圧回路を示す図である。 ゲートロック弁の切換状態を示す説明図である。 コントローラによる暖機運転制御の実行状況を示す作動説明図である。 図４の実施の形態の変形例を示す作動説明図である。

以下、本発明を鉱山等で稼働する超大型油圧ショベルに具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。
油圧ショベル１の下部走行体２にはクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には旋回装置４を介して上部旋回体５が設けられ、旋回装置４の図示しない旋回用油圧モータの駆動により上部旋回体５が旋回する。上部旋回体５の旋回フレーム６上の前部にはオペレータが搭乗する運転室７が設けられ、運転室７の後側には建屋８が設けられ、建屋８の後部にはカウンタウエイト９が固定されている。

上部旋回体５の運転室７の右側には掘削用の作業フロント１０が前方に向けて取り付けられ、作業フロント１０はブーム１１、アーム１２及びバケット１３から構成されている。ブーム１１はブームシリンダ１４（本発明の油圧アクチュエータ、油圧シリンダに相当）により角度変更され、アーム１２はアームシリンダ１５により角度変更され、バケット１３はバケットシリンダ１６により角度変更される。

建屋８内には、エンジン２１により駆動される油圧ポンプ２２，２３（図２に示す）等の油圧回路を構成する各種油圧機器が搭載され、運転室７内には、各種操作装置（代表として図２に電気レバー２９及びゲートロックスイッチ７４を示す）が設けられている。操作装置がオペレータにより操作されると、油圧ポンプ２２，２３から吐出された作動油の流路や流量が切り換えられて走行用及び旋回用油圧モータや各油圧シリンダ１４～１６等に供給され、これらの油圧アクチュエータが作動する。

図２はブームシリンダ１４を作動させるための油圧回路を示す図である。以下、同図に基づき油圧回路の構成を説明するが、アームシリンダ１５或いはバケットシリンダ１６についても同様の油圧回路が適用される。

エンジン２１には可変容量型のメイン油圧ポンプ２２及びパイロット油圧ポンプ２３が連結され、各油圧ポンプ２２，２３はエンジン２１により駆動されて作動油を吐出する。メイン油圧ポンプ２２の吐出側にはポンプ管路２４の一端が接続され、ポンプ管路２４は２つに分岐して、その内の１つは、メイン油圧ポンプ２２のポンプ制御用のレギュレータ２５に接続され、他の１つは、ブームシリンダ制御用のコントロール弁３１（本発明の切換制御弁に相当）に接続されている。ポンプ制御用のレギュレータ２５は、電磁比例弁２６（本発明のパイロット弁に相当）、コントロール弁２７（本発明の切換制御弁に相当）及びサーボシリンダ２８（本発明の油圧アクチュエータに相当）からなり、電気レバー２９（本発明の操作装置に相当）の操作に応じて後述するコントローラ３０から入力される制御信号に基づき、メイン油圧ポンプ２２の傾転角、ひいては作動油の吐出量を制御する。

コントロール弁３１には２本のシリンダ管路３２，３３の一端がそれぞれ接続され、両シリンダ管路３２，３３は再生弁３４（本発明の切換制御弁に相当）を介して互いに接続されている。一方のシリンダ管路３２の他端はスローリターン弁３５を介してブームシリンダ１４のボトム室１４ａに接続され、他方のシリンダ管路３３の他端はブームシリンダ１４のロッド室１４ｂに接続されている。

コントロール弁３１の一対の受圧室３１ａ，３１ｂには、後述するブームシリンダ制御用の電磁比例弁６２，６３からパイロット圧が入力され、それに応じてコントロール弁３１がＮ位置、Ｘ位置及びＹ位置の間で切り換えられる。コントロール弁３１のＮ位置では、メイン油圧ポンプ２２からの作動油がタンク管路３６を経て作動油のメインタンク３７に戻され、ブームシリンダ１４のボトム室１４ａ及びロッド室１４ｂが遮断されてブーム１１が現在の位置に保持される。

コントロール弁３１のＸ位置では、メイン油圧ポンプ２２からの作動油がブームシリンダ１４のボトム室１４ａに供給され、ロッド室１４ｂの作動油がメインタンク３７に戻され、ブームシリンダ１４の伸張によりブーム１１が上昇する。なお、ブームシリンダ１４に供給される最大油圧はメインリリーフ弁４０により制限される。

コントロール弁３１のＹ位置では、メイン油圧ポンプ２２からの作動油がブームシリンダ１４のロッド室１４ｂに供給され、ボトム室１４ａの作動油がメインタンク３７に戻され、ブームシリンダ１４の縮小によりブーム１１が下降する。このとき再生弁３４は、後述する再生弁制御用の電磁比例弁６８からのパイロット圧が受圧室３４ａに入力されて開弁し、ボトム室１４ａ内の作動油の一部をスローリターン弁３５を経てロッド室１４ｂに供給する。なお、オーバーロードリリーフバルブ３８，３９は作業フロント１０に外力が加わった場合にブームシリンダ１４への過負荷を防止する。

次いで、パイロット油圧回路の構成を説明する。
パイロット油圧ポンプ２３の吐出側はポンプ管路４１を介して３位置切換電磁弁であるゲートロック弁４２に接続され、ポンプ管路４１には、作動油を濾過するパイロットフィルタ４３、最大油圧を制限するパイロットリリーフ弁４４、及びパイロット油圧ポンプ２３からゲートロック弁４２への作動油の流れを許容し、逆方向の流れを阻止するロードチェック弁４５が介装されている。

ゲートロック弁４２は、サクション管路４６を介して作動油のサブタンク４７に接続され、サブタンク４７はサクション管路４８，４９を介してメイン油圧ポンプ２２及びパイロット油圧ポンプ２３のそれぞれの吸込側に接続されている。サブタンク４７にはタンク管路５０を介してメインタンク３７が接続され、メインタンク３７内にはヒータ５１が配設され、サブタンク４７内にはヒータ５２（本発明の加熱装置に相当）が配設されている。

ゲートロック弁４２にはアキュムレータ５３及び供給管路５４の一端が接続され、供給管路５４の他端は、ポンプ側供給管路５５、コントロール弁側供給管路５６及び再生弁側供給管路５７の３本に分岐している。ポンプ側供給管路５５はポンプ制御用のレギュレータ２５に接続され、シャトル弁５８が介装されている。シャトル弁５８には分岐管路５９の一端が接続され、分岐管路５９の他端は、ポンプ管路４１のパイロットリリーフ弁４４とロードチェック弁４５との間の箇所に接続されている。シャトル弁５８の切換に応じて、ポンプ側供給管路５５からの作動油または分岐管路５９からの作動油がレギュレータ２５に供給され、メイン油圧ポンプ２２の傾点角の調整に利用される。

コントロール弁側供給管路５６は、ブームシリンダ制御用の電磁比例弁ユニット６１を構成する一対の電磁比例弁６２，６３（本発明のパイロット弁に相当）にそれぞれ接続されている。各電磁比例弁６２，６３には戻り管路６４の一端がそれぞれ接続され、戻り管路６４の他端はサブタンク４７に接続されている。一方の電磁比例弁６２は制御管路６５を介してブームシリンダ制御用のコントロール弁３１の一方の受圧室３１ａに接続され、他方の電磁比例弁６３は制御管路６６を介してコントロール弁３１の他方の受圧室３１ｂに接続されている。

ゲートロック弁４２の切換状態の詳細は後述するが、パイロット油圧ポンプ２３からの作動油がゲートロック弁４２の切換に応じて供給管路５４及びコントロール弁側供給管路５６を経て各電磁比例弁６２，６３にそれぞれ供給される。ソレノイド６２ａ，６３ａの非励磁時には、電磁比例弁６２，６３が図中に示す切換位置に保たれてゲートロック弁４２からの作動油を遮断し、コントロール弁３１の受圧室３１ａ，３１ｂにパイロット圧は入力されない。

電気レバー２９の操作に基づきコントローラ３０に操作信号が入力され、コントローラ３０から各電磁比例弁６２，６３のソレノイド６２ａ，６３ａに制御信号が入力されると、ソレノイド６２ａ，６３ａが励磁されて各電磁比例弁６２，６３が切り換えられる。この切換状態に応じて、ゲートロック弁４２を経た作動油の圧力が各電磁比例弁６２，６３からコントロール弁３１の受圧室３１ａ，３１ｂにパイロット圧として選択的に入力され、上記のようにコントロール弁３１が切り換えられる。結果として電気レバー２９の操作に対応してブームシリンダ１４が駆動され、ブーム１１が昇降する。ゲートロック弁４２の近傍の供給管路５４の箇所には油圧センサ６７（本発明の油圧検出部に相当）が設けられ、この油圧センサ６７により電磁比例弁６２，６３の１次圧ポートに作用する作動油の圧力Ｐsが検出される。

再生弁側供給管路５７は、再生弁制御用の電磁比例弁６８（本発明のパイロット弁に相当）及びブリードオフ用の電磁比例弁６９（本発明のブリードオフ弁に相当）にそれぞれ接続されている。各電磁比例弁６８，６９には戻り管路７０の一端がそれぞれ接続され、戻り管路７０の他端は戻り管路６４と合流してサブタンク４７に接続されている。再生弁制御用の電磁比例弁６８は制御管路７１を介して再生弁３４の受圧室３４ａに接続され、ブリードオフ用の電磁比例弁６９は戻り管路７２を介して戻り管路７０に接続されている。戻り管路７２には油温センサ７３（本発明の油温検出部に相当）が設けられ、この油温センサ７３により戻り管路７２内の作動油の温度Ｔsが検出される。

ソレノイド６８ａの非励磁時には、電磁比例弁６８が図中に示す切換位置に保たれてゲートロック弁４２からの作動油を遮断し、再生弁３４の受圧室３４ａにパイロット圧は入力されない。電気レバー２９のブーム下げ操作に基づきコントローラ３０から電磁比例弁６８のソレノイド６８ａに制御信号が入力されると、ソレノイド６８ａが励磁されて電磁比例弁６８が開弁される。これにより、ゲートロック弁４２を経た作動油の圧力が再生弁３４の受圧室３４ａにパイロット圧として入力され、再生弁３４が開弁される。

また、ソレノイド６９ａの非励磁時には、電磁比例弁６９が図中に示す切換位置に保たれてゲートロック弁４２からの作動油を遮断している。コントローラ３０から電磁比例弁６９のソレノイド６９ａに制御信号が入力されると、ソレノイド６９ａの励磁により電磁比例弁６９が開弁されて、ゲートロック弁４２からの作動油が戻り管路７２，７０，６４及びサクション管路４６を経てサブタンク４７に戻される。

以上の電磁比例弁２６，６２，６３，６８，６９やゲートロック弁４２等を制御するコントローラ３０（本発明の制御装置に相当）は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等により構成されている。

コントローラ３０の入力側には、油圧センサ６７、油温センサ７３、電気レバー２９及びゲートロックスイッチ７４等の各種センサ・スイッチ類が接続され、コントローラ３０にセンサ検出情報や電気レバー２９やゲートロックスイッチ７４の操作情報等が入力される。また、コントローラ３０の出力側には、ヒータ５１，５２、ポンプ制御用の電磁比例弁２６、ゲートロック弁４２、コントロール弁制御用の電磁比例弁６２，６３、再生弁制御用の電磁比例弁６８、及びブリードオフ用の電磁比例弁６９等の各種デバイス類が接続され、コントローラ３０からの制御信号に基づき作動する。

次に、ゲートロック弁４２の詳細を説明する。
図３はゲートロック弁４２の切換状態を示す説明図である。
ゲートロック弁４２は、ポンプ管路４１を介してパイロット油圧ポンプ２３の吐出側と接続されるＰポート、サクション管路４６を介してサブタンク４７と接続されるＴポート、アキュムレータ５３と接続されるＢポート、及び供給管路５４を介して各電磁比例弁２６，６２，６３，６８，６９と接続されるＡポートを有し、Ｐポートには絞り７５が備えられている。

またゲートロック弁４２は、コントローラ３０からの制御信号が入力されずにソレノイド４２ａ，４２ｂが非励磁のときには、Ｎ位置（本発明の作動油循環位置に相当）に切り換えられ、ソレノイド４２ａが励磁されるとＸ位置に切り換えられ、ソレノイド４２ｂが励磁されるとＹ位置に切り換えられる。

ゲートロック弁４２がＮ位置に切り換えられると、Ｐ，Ｔ，Ａポートが互いに連通する。このとき各電磁比例弁２６，６２，６３，６８，６９が図２に示すゲートロック弁４２からの作動油を遮断する位置に切り換えられていると、パイロット油圧ポンプ２３からＰポートに供給された作動油は、Ａポートから供給管路５４側に流れることなく、Ｔポートを経てサクション管路４６側へと案内される。

例えば特許文献１に記載された暖機運転制御では、パイロット油圧ポンプからの作動油を油圧ロック切換弁により遮断しているため、全ての作動油がリリーフ弁を介して作動油タンクに戻されてしまう。これに対して本実施形態では、作動油を遮断することなくゲートロック弁４２を経てサクション管路４６へと案内しており、且つ、サクション管路４６のサブタンク４７は大気開放されているため、作動油は大きな抵抗を受けることなくサクション管路４６及びサブタンク４７内を流通する。このため、サブタンク４７からタンク管路５０を経てメインタンク３７に戻される作動油は僅かであり、大部分の作動油はサクション管路４８を経てメイン油圧ポンプ２２に戻されると共に、サクション管路４９を経てパイロット油圧ポンプ２３に戻される。

そして、パイロット油圧ポンプ２３に戻された作動油は再びポンプ管路４１へと吐出され、ポンプ管路４１、ゲートロック弁４２、サクション管路４６、サブタンク４７、サクション管路４９及びパイロット油圧ポンプ２３からなる環状の油路（以下、環状油路７６と称する）を循環する。

一方、ゲートロック弁４２がＸ位置に切り換えられると、Ｐ，Ａ，Ｂポートが互いに連通する。このためパイロット油圧ポンプ２３からＰポートに供給された作動油が、Ｂポートを経てアキュムレータ５３に蓄圧される。また、コントローラ３０からの制御信号に基づき何れかの電磁比例弁２６，６２，６３，６８，６９が切り換えられると、それに応じてパイロット油圧ポンプ２３からの作動油がＡポートを経て供給管路５４側に供給されて、電磁比例弁２６，６２，６３，６８，６９からコントロール弁２７，３１や再生弁３４の受圧室２７ａ，３１ａ，３４ａにパイロット圧が入力される。従って、レギュレータ２５によりメイン油圧ポンプ２２の傾点角が調整されると共に、電気レバー２９の操作に応じてコントロール弁３１及び再生弁３４が切り換えられて、ブームシリンダ１４によりブーム１１の昇降が行われる。

ゲートロック弁４２がＹ位置に切り換えられると、Ｐ，Ｔポートが互いに連通すると共に、Ｂ，Ａポートが互いに連通する。このためパイロット油圧ポンプ２３からＰポートに供給された作動油が、Ｔポートを経てサクション管路４６側へと案内される。従って、Ｎ位置の場合と同様に、作動油はパイロット油圧ポンプ２３とゲートロック弁４２との間に形成された環状油路７６を循環する。

またＹ位置では、アキュムレータ５３がＢ，Ａポートを経て供給管路５４と接続されている。このため、コントローラ３０により電磁比例弁２６，６２，６３，６８，６９が切り換えられると、Ｘ位置の場合のパイロット油圧ポンプ２３からの作動油に代えて、アキュムレータ５３に蓄圧された作動油が供給管路５４側に供給され、メイン油圧ポンプ２２の傾点角の調整やブーム１１の昇降が行われる。

次に、極低温環境でのエンジン始動の際にコントローラ３０により実行される油圧回路の暖機運転制御について説明する。
図４は暖機運転制御の実行状況を示す作動説明図である。
極低温環境でエンジン２１が始動操作されると、コントローラ３０により暖機運転制御が開始される。エンジン２１の始動時は図中のNo.1に示すように、油温センサ７３により検出された油温Ｔsが-20℃（本発明の温度判定値に相当）未満、例えば-50℃であるから、パイロット油圧ポンプ２３は停止しており、油圧Ｐsは発生しない。また、ゲートロックスイッチ７４はオフされ、ゲートロック弁４２はＮ位置に保持され、ポンプ制御用の電磁比例弁２６、ブームシリンダ制御用の電磁比例弁６２，６３、再生弁制御用の電磁比例弁６８及びブリードオフ用の電磁比例弁６９は全て非励磁状態であり、電気レバー２９は非操作状態にある。

このような極低温環境では作動油の粘度が高いことから、エンジン２１を円滑にクランキングして始動することが困難である。このときコントローラ３０は、図示しない外部電源からの電力を利用してメインタンク３７及びサブタンク４７のヒータ５１，５２を作動させる。サブタンク４７内のヒータ５２により、サブタンク４７及びサクション管路４６，４８，４９の内部に滞留している作動油が昇温されて粘度が低下する。

エンジン２１を始動できる下限温度、例えば-20℃に油温Ｔsが到達すると、No.2に示すようにコントローラ３０は、ヒータ５１，５２の作動を継続しながら、エンジン２１を始動すべくクランキングする。なお、このときゲートロック弁４２がＮ位置以外の場合には、コントローラ３０はＮ位置への切換を行う。クランキングによりエンジン２１と共にメイン及びパイロット油圧ポンプ２２，２３も回転駆動され、サブタンク４７及びサクション管路４６，４８，４９内の粘度低下した作動油がメイン油圧ポンプ２２及びパイロット油圧ポンプ２３に吸い込まれる。

このため各油圧ポンプ２２，２３に作用する回転負荷が軽減され、起動に要するトルクも低減される。加えてＮ位置のゲートロック弁４２は、パイロット油圧ポンプ２３からの作動油を遮断することなく、パイロット油圧ポンプ２３との間に形成された環状油路７６を循環させている。このためパイロット油圧ポンプ２３には回転負荷がほとんど発生せず、その起動トルクが一層低減される。これらの要因により、問題なくエンジン２１をクランキングして始動することができる。

そして、環状油路７６を循環する作動油は、サブタンク４７内を流通する際にヒータ５２により加熱されて次第に昇温されると共に、ゲートロック弁４２に内蔵された絞り７５を通過する際の圧力損失によっても昇温される。このような作動油からの受熱により、環状油路７６を形成している油圧機器や油圧管路（パイロット油圧ポンプ２３、ポンプ管路４１、ゲートロック弁４２、サクション管路４６、サブタンク４７及びサクション管路４９）も昇温され、パイロット油圧ポンプ２３は作動に伴う発熱によっても昇温される。

No.2の制御状態に移行してエンジン２１が始動されると油圧Ｐsは立ち上がるが、未だ作動油が十分に昇温されずに粘度が高いため、高い油圧Ｐsが発生している。このときの油圧Ｐsは、コントロール弁２７，３１や再生弁３４のクラッキング圧Ｐ1（本発明の圧力判定値に相当）、即ちメインスプールの移動に要する下限圧力よりも高く、ゲートロック弁４２のＮ位置では、供給管路５４を介して各電磁比例弁２６，６２，６３，６８の１次圧ポートに油圧Ｐsが作用している。従って、この状態で電磁比例弁２６，６２，６３，６８が切り換えられると、コントロール弁２７，３１や再生弁３４が作動してしまう。

しかしながら、作動油が循環している環状油路７６には大気開放されたサブタンク４７が含まれるため、作動油の昇温により粘度が低下すれば、何れかの時点で油圧Ｐsはクラッキング圧Ｐ1以下まで低下する。このときコントローラ３０は、ポンプ制御用の電磁比例弁２６、ブームシリンダ制御用の電磁比例弁６２，６３及び再生弁制御用の電磁比例弁６８のソレノイド２６ａ，６２ａ，６３ａ，６８ａに最大電流を供給する。電磁比例弁６２，６３のソレノイド６２ａ，６３ａの通電に関しては、同時に実行しても順番に実行してもよい。コントロール弁２７，３１や再生弁３４の受圧室３１ａ，３１ｂ，３４ａにパイロット圧が入力されるが、クラッキング圧Ｐ1以下のため作動しない。そして、最大電流での通電によりソレノイド２６ａ，６２ａ，６３ａ，６８ａが加熱され、各電磁比例弁２６，６２，６３，６８が昇温される。

電磁比例弁６２，６３のソレノイド６２ａ，６３ａを同時に通電する場合には、油圧Ｐsがクラッキング圧Ｐ1まで低下する以前に通電しても問題ない。パイロット圧が高くても受圧室３１ａ，３１ｂにそれぞれ作用して均衡することにより、コントロール弁３１が作動しないためである。よって、例えばNo.2の制御状態に移行してエンジン２１を始動した時点で、他の電磁比例弁２６，６８に先行して電磁比例弁６２，６３のソレノイド６２ａ，６３ａを同時に通電してもよい。

以上により、環状油路７６を形成する油圧機器や油圧管路と電磁比例弁２６，６２，６３，６８との暖機はほぼ完了するが、図２に示す油圧回路中の他の構成は未だ昇温されていない。そこで本実施形態では、油圧機器同士を接続する油圧管路長を短縮する対策を講じている。
詳しくは、ゲートロック弁４２、ポンプ制御用のレギュレータ２５、ブームシリンダ制御用の電磁比例弁ユニット６１及びコントロール弁３１は、油圧ショベル１の建屋８内に収容されて互いに近接しているため、油圧機器同士を接続する油圧管路長を可能な限り短く設定している。これにより、油温Ｔsが十分に上昇していない状態であっても実用上問題のない油圧機器の応答性を確保している。

後述のように油圧ショベル１の稼働中には、ゲートロック弁４２のＸ位置またはＹ位置への切換により環状油路７６での作動油の循環が中止されるため、作動油が低温のときには電磁比例弁６２，６３等の１次圧ポートに作用する油圧Ｐsが高くなる。このため、コントローラ３０からの制御信号に基づく電磁比例弁６２，６３の制御応答性が悪化して、車体全体にハンチング現象が生じる場合があるが、このような不具合を未然に防止できる。

しかしながら、ゲートロック弁４２と再生弁制御用の電磁比例弁６８とを接続する油圧管路（再生弁側供給管路５７及び戻り管路７０）については、油圧管路長を短縮する対策を適用できない。ブームシリンダ１４に内蔵された再生弁３４の近接位置に電磁比例弁６８が配置されるため、必然的にゲートロック弁４２と電磁比例弁６８とが大きく離間し（図２中にＡで示す分断箇所）、互いを接続する油圧管路５７，７０を長くせざるを得ないためである。

そこで、別の対策としてブリードオフ用の電磁比例弁６９が設けられている。
油圧ショベル１の作業を開始すべくオペレータによりゲートロックスイッチ７４がオン操作されると、No.3に示すようにコントローラ３０は、ヒータ５１，５２の作動を中止した上でゲートロック弁４２をＸ位置に切り換え、ブリードオフ用の電磁比例弁６９のソレノイド６９ａを励磁して開弁する。ゲートロック弁４２のＸ位置では、パイロット油圧ポンプ２３からの作動油が供給管路５４側に供給されており、その作動油は既に昇温されている。電磁比例弁６９が開弁することにより、作動油は供給管路５４、再生弁側供給管路５７、電磁比例弁６９及び戻り管路７２，７０を経てゲートロック弁４２へと戻される。

作動油からの受熱により、長い管路長を有する再生弁側供給管路５７及び戻り管路７０が昇温される。これと並行して、パイロット油圧ポンプ２３からの作動油の一部はアキュムレータ５３に畜圧される。結果として、No.3の制御状態の時点で油圧回路全体の暖機が完了し、油圧回路を構成する油圧機器が正常に機能する状態となる。

そして、ブーム１１を昇降させるべくオペレータにより電気レバー２９が操作されると、コントローラ３０はブリードオフ用の電磁比例弁６９を閉弁し、No.4及びNo.5の制御状態に移行する。これらの制御状態は、油圧ショベル１の稼働中に油圧Ｐsとフルストローク圧Ｐ2との比較に基づき交互に実行される。フルストローク圧Ｐ2とは、コントロール弁２７，３１や再生弁３４のメインスプールをフルストロークさせることができる圧力である。なお、No.4及びNo.5の制御状態が継続される何れかの時点で、油温Ｔsは通常の温度域である20℃以上に到達する。

No.4の制御状態では、ゲートロック弁４２のＸ位置への切換により、パイロット油圧ポンプ２３からの作動油が供給管路５４側に供給されており、この作動油により電気レバー２９の操作に応じてブーム１１の昇降が行われる。これと並行して作動油の一部がアキュムレータ５３に畜圧され、次第に上昇する畜圧力が油圧Ｐsとして油圧センサ６７により検出される。

油圧Ｐsがフルストローク圧Ｐ2未満のときには、アキュムレータ５３に畜圧された作動油でコントロール弁２７，３１や再生弁３４を作動させることができない。このためアキュムレータ５３へのさらなる畜圧が継続され、油圧Ｐsがフルストローク圧Ｐ2に達すると、コントローラ３０はNo.5の制御状態として、ゲートロック弁４２をＹ位置に切り換える。パイロット油圧ポンプ２３からの作動油に代えて、アキュムレータ５３内の作動油が放圧されて供給管路５４側に供給され、この作動油により電気レバー２９の操作に応じてブーム１１の昇降が行われる。アキュムレータ５３からの放圧により油圧Ｐsが低下してフルストローク圧Ｐ2未満になると、コントローラ３０は再びNo.4の制御状態に切り換わってアキュムレータ５３を畜圧する。

No.4及びNo.5の何れの制御状態でも、電気レバー２９の操作に応じてブーム１１を昇降できる。そしてNo.5の制御状態では、Ｙ位置のゲートロック弁４２を経て作動油が環状油路７６を循環することから、パイロット油圧ポンプ２３がアンロード状態となる。従って、パイロット油圧ポンプ２３を駆動するエンジン負荷を軽減して、燃料消費量を節減することができる。
なお、作業を中断または終了すべくゲートロックスイッチ７４がオフ操作されると、ゲートロック弁４２がＹ位置に切り換えられる。パイロット油圧ポンプ２３からの作動油の各電磁比例弁２６，６２，６３，６８，６９への供給が阻止され、意図しないブームシリンダ１４等の作動が防止される。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、油圧ショベル１の作業フロント１０のブームシリンダ１４を作動させるための油圧回路として具体化したが、これに限るものではなく、例えばアームシリンダ１５やバケットシリンダ１６の油圧回路に適用したり、油圧ショベル１以外の建設機械に備えられた油圧アクチュエータの油圧回路に適用したりしてもよい。
さらに実施の形態の変形例として、コントローラ３０による暖機運転制御中にオペレータが誤って電気レバー２９を操作してしまう事態に備えて、図５に示すようにNo.3以前の制御状態では電気レバー２９の操作信号をコントローラ３０が無効化するようにしてもよい。

１ 油圧ショベル（建設機械）
１０ 作業フロント
１４ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ、油圧シリンダ）
１４ａ ボトム室
１４ｂ ロッド室
２１ エンジン
２２ メイン油圧ポンプ
２３ パイロット油圧ポンプ
２６，６２，６３，６８ 電磁比例弁（パイロット弁）
２６ａ，６２ａ，６３ａ，６８ａ ソレノイド
２７，３１ コントロール弁（切換制御弁）
２８ サーボシリンダ（油圧アクチュエータ）
２９ 電気レバー（操作装置）
３０ コントローラ（制御装置）
３１ａ，３１ｂ 受圧室
３４ 再生弁（切換制御弁）
４１ ポンプ管路
４２ ゲートロック弁
４６，４８，４９ サクション管路
５２ ヒータ（加熱装置）
６７ 油圧センサ（油圧検出部）
６９ 電磁比例弁（ブリードオフ弁）
７４ ゲートロックスイッチ
７３ 油温センサ（油温検出部）
７６ 環状油路

Claims (6)

1. エンジンによりメイン油圧ポンプ及びパイロット油圧ポンプを駆動してそれぞれ作動油を吐出させ、操作信号に応じて制御装置により電磁式のパイロット弁を制御して、前記パイロット油圧ポンプからポンプ管路を経て前記パイロット弁に供給される作動油の圧力をパイロット圧として切換制御弁に入力し、パイロット圧に応じて前記切換制御弁により前記メイン油圧ポンプからの作動油の方向を切り換えて油圧アクチュエータを駆動する一方、ゲートロックスイッチのオフ操作に応じて、前記パイロット油圧ポンプからの作動油の前記パイロット弁への供給をゲートロック弁により阻止するようにした建設機械の油圧回路において、
   前記ゲートロック弁と前記メイン油圧ポンプ及び前記パイロット油圧ポンプの吸込側とを接続するサクション管路と、
   前記サクション管路内の作動油を昇温する加熱装置と、
   前記パイロット弁の１次圧ポートに作用する作動油の圧力を検出する油圧検出部と
   を備え、
   前記ゲートロック弁は、前記ポンプ管路を経て供給される前記パイロット油圧ポンプからの作動油を前記サクション管路に案内して、前記サクション管路、前記パイロット油圧ポンプ、前記ポンプ管路及び前記ゲートロック弁からなる環状油路を循環させる作動油循環位置を有し、
   前記制御装置は、前記エンジンが始動操作されたときに、前記加熱装置を作動させ、前記ゲートロック弁を作動油循環位置に切り換えるように構成されると共に、前記エンジンの始動後において前記油圧検出部により検出された油圧が予め前記切換制御弁のクラッキング圧に基づき設定された圧力判定値まで低下すると、前記パイロット弁のソレノイドを励磁する
   ことを特徴とする建設機械の油圧回路。
2. 前記ゲートロック弁の作動油循環位置には、前記環状油路を循環する作動油を圧力損失させる絞りが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の油圧回路。
3. 作動油の温度を検出する油温検出部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記油温検出部により検出された油温が予め前記エンジンを始動できる下限温度として設定された温度判定値未満のときには、前記エンジンを始動する前に前記加熱装置を作動させ、油温が前記温度判定値に達したときに前記エンジンを始動すべくクランキングする
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械の油圧回路。
4. 前記切換制御弁は一対の受圧室を有し、各受圧室にそれぞれ接続されたパイロット弁からパイロット圧を入力されて切り換えられ、
   前記制御装置は、前記エンジンの始動後において前記各パイロット弁のソレノイドを同時に励磁する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の建設機械の油圧回路。
5. 前記油圧アクチュエータとして、油圧ショベルの作業フロントを駆動する油圧シリンダを備えると共に、前記切換制御弁として、前記油圧シリンダの縮小時にボトム室内の作動油をロッド室に供給する再生弁を備え、
   前記再生弁にパイロット圧を入力する再生弁制御用のパイロット弁に、前記パイロット油圧ポンプから前記再生弁制御用のパイロット弁に供給される作動油をタンク側に戻すブリードオフ弁を併設し、
   前記制御装置は、前記ゲートロックスイッチがオン操作されたときに前記ブリードオフ弁を作動させる
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の建設機械の油圧回路。
6. 前記制御装置は、オペレータにより操作される操作装置からの操作信号に基づき前記パイロット弁を制御し、前記ゲートロック弁を作動油循環位置に切り換えているときには、前記操作装置からの操作信号を無効化する
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の建設機械の油圧回路。

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