JPH0452481Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、パワーシヨベル、ローデイングシヨ
ベル、クレーン等の建設機械において、重力など
の加重が負荷されるアクチユエータに蓄積される
位置エネルギーを駆動力として再生することに特
徴を有するエネルギー再生機構付き油圧回路に関
するものである。

（従来の技術） パワーシヨベルについて従来例を説明すると、
第３図に示すように旋回用モータｃによつて旋回
される走行車ａ上の旋回体ｂに、ブームｅ、アー
ムｆおよびバケツトｇ等からなるフロント作業機
をブームシリンダｄで操作可能に突設した構造に
なつており、ブームシリンダｄには、フロント作
業機の重量が負荷され重力に抗し同フロント作業
機を持上げて起伏操作するようになつていて、加
重負荷により常に位置エネルギーが蓄積される。

さらに、前記ブームシリンダおよび前記旋回用
モータの油圧回路の従来例を第２図によつて説明
すると、制御機構Ａで容量制御される可変容量ポ
ンプ１の吐出管路５０に、同制御機構Ａで切換え
制御される切換弁２を介して重量負荷Ｗされるア
クチユエータ４（前記ブームシリンダｄ）の油圧
管路５２，５２ａ，５３を連結し、同じく切換弁
３を介してアクチユエータ５（前記旋回用モータ
ｃ）の油圧管路５４ａ，５４ｂを連結した構造に
なつており、制御機構Ａの操作レバー６を図示右
側へ操作すると、減圧弁６ｂの二次圧が上昇、パ
イロツト管路５６のパイロツト圧上昇により切換
弁２がフアンクシヨン２ｃに切換えられて、可変
容量ポンプ１の吐出圧油が、吐出管路５０から切
換弁３，２、油圧管路５２、逆止弁１３ａ，油圧
管路５２ａを経てアクチユエータ４の負荷側室４
ａに供給され、非負荷側室４ｂ内の作動油が油圧
管路５３、切換弁２を経てタンクT₁へ排出され
て、アクチユエータ４が重力Ｆに抗して伸張され
負荷側室４ａ側に重力Ｆに抗してロツド４ｃがス
トロークした相当分の位置エネルギーが蓄積され
るとともに、操作レバー６を図示左側に操作する
と、減圧弁６ａの二次圧が上昇、パイロツト管路
５５のパイロツト圧上昇により切換弁２がフアン
クシヨン２ａに切換り、可変容量ポンプ１の吐出
圧油が油圧管路５３側から非負荷側室４ｂに供給
され、負荷側室４ａ内の圧油が、油圧管路５２
ａ、絞り１３ｂ、油圧管路５２、切換弁２を経て
タンクT₁へ排出されて、アクチユエータ４が短
縮されて重量負荷Ｗの位置が下降し、前記絞り１
３ｂは、負荷側室４ａ内の圧油戻り流出量を規制
してアクチユエータ４の暴走を防止する構造にな
つている。

また、操作レバー７によつて同様に切換弁３が
切換えられ、可変容量ポンプ１の吐出圧油が油圧
管路５４ａまたは５４ｂからアクチユエータ５に
供給されて正、逆駆動される。

（考案が解決しようとする問題点） 従来の前記油圧回路は、加重負荷を受けるアク
チユエータの暴走を防止するために負荷側室の圧
油戻り流出量が絞りで規制されるため、同絞りの
前後で大きい圧力損失を生じ、また、負荷側室内
に油圧として蓄積される位置エネルギーがタンク
へ全量放出され大きいエネルギー浪費になつてい
るなどの問題点がある。

（問題点の解決手段） 本考案は、前記のような問題点に対処するため
の建設機械のエネルギー再生機構付き油圧回路で
あつて、制御機構で容量制御される可変容量ポン
プの吐出管路に、前記制御機構で切換え制御され
る切換弁を介して加重が負荷されるアクチユエー
タの油圧管路を連結した建設機械の油圧回路にお
いて、前記アクチユエータの負荷側室に連結され
た前記油圧管路に、前記負荷側室の圧油排出時に
前記制御機構で切換え制御され同負荷側室の排出
圧油を分流し前記吐出管路と前記アクチユエータ
の非負荷側室の前記油圧管路に合流させるエネル
ギー再生弁を設け、該エネルギー再生弁の切換と
同時に前記可変容量ポンプと前記制御機構間に設
けた減圧信号弁を切換えるようにしたことによ
り、加重負荷を受けるアクチユエータに蓄積され
ている位置エネルギーの再生を可能にし動力負担
を軽減して、省エネルギーとともに駆動効率を高
めて前記のような問題点を解消している。

（作用） 加重負荷されるアクチユエータの負荷側室の圧
油排出時に、制御機構でエネルギーの再生弁が自
動的に切換えられ、同エネルギー再生弁で負荷側
室の圧油が可変容量ポンプの吐出管路とアクチユ
エータの非負荷側室の油圧管路に合流され駆動力
として再生されるとともに、減圧信号弁により可
変容量ポンプの容量、吐出流量が低減され、位置
エネルギーの再生により動力負担が軽減され駆動
効率が高められて作動が円滑になつている。

（実施例） 第１図に本考案の一実施例を示しており、図中
Ａは制御機構であつて、該制御機構Ａで容量制御
される可変容量ポンプ１の吐出管路５０に、制御
機構Ａで切換え制御される切換弁２を介して加重
負荷されるアクチユエータ４の油圧管路５２，５
２ａ，５３を連結し、制御機構Ａで切換え制御さ
れる切換弁３を介してアクチユエータ５の油圧管
路５４ａ，５４ｂを連結した建設機械の油圧回路
になつており、さらに、アクチユエータ４の負荷
側室４ａに連結された油圧管路５２，５２ａに、
負荷側室４ａの圧油排出時に制御機構Ａで切換え
制御されて負荷側室４ａの排出圧油を分流し吐出
管路５０とアクチユエータ４の非負荷側室４ｂの
油圧管路５３に合流させるエネルギー再生弁１８
を設け、可変容量ポンプ１と制御機構Ａ間のパイ
ロツト管路５５，５７，７０に減圧信号弁１９を
設けたエネルギー再生機構付き油圧回路になつて
いる。

前記エネルギー再生機構付き油圧回路の構成説
明を兼ねて作用を説明する。

制御機構Ａの操作レバー６を図示右側へ操作す
ると、減圧弁６ｂの二次圧が上昇、パイロツト管
路５６のパイロツト圧が上昇され切換弁２がフア
ンクシヨン２ｃに切換えられて、可変容量ポンプ
１の吐出圧油が、吐出管路５０から切換弁３，
２、油圧管路５２、エネルギー再生弁１８および
油圧管路５２ａを経てアクチユエータ４の負荷側
室４ａに供給され、非負荷側室４ｂ内の作動油は
油圧管路５３、切換弁２を経てタンクT₁へ排出
されて、アクチユエータ４が加重負荷（重量負
荷）Ｗの重力Ｆに抗して伸長されるとともに、こ
の時、パイロツト管路５６のパイロツト圧は、シ
ヤトル弁８、パイロツト管路５７、減圧信号弁１
９のフアンクシヨン１９ａ、シヤトル弁１０を経
て可変容量ポンプ１の吐出量調整装置１１に伝わ
り、操作レバー６の操作量が大きくなつてストツ
パーＳで決まる上限位置になると、減圧弁６ｂの
二次圧力がリリーフ弁１６で決まる上限値とな
り、該上限圧力がパイロツト圧となつて吐出量調
整装置１１に作用し、同吐出量調整装置１１はバ
ネ１１ｄに抗して作動され操作レバー中立時のポ
ンプ吐出量最小位置１１ａから吐出量最大となる
位置１１ｃで停止され、アクチユエータ４は加重
負荷Ｗを重力Ｆに抗して高速で持上げることがで
き、また、同時に負荷側室４ａには、重力Ｆに抗
してロツド４ｃがストロークした相当分の位置エ
ネルギーが蓄積される。

作業の必要性に応じて加重負荷Ｗの位置を下げ
る場合は、操作レバー６を図示左方へ操作する
と、減圧弁６ａの二次圧が上昇、パイロツト管路
５５のパイロツト圧が上昇して切換弁２がフアン
クシヨン２ａに切換えられ、可変容量ポンプ１の
吐出圧油が、油圧管路５３を経て非負荷側室４ｂ
に供給される。この時、パイロツト管路５５の上
昇されたパイロツト圧によつて減圧信号弁１９が
フアンクシヨン１９ｂに切換えらており、また、
パイロツト管路５７にはシヤトル弁８により高圧
選択されたパイロツト管路５５のパイロツト圧が
伝達されて、パイロツト管路５７のパイロツト圧
はフアンクシヨン１９ｂ中の２段絞り１９ｃ，１
９ｄで減圧され、パイロツト管路７０へは、パイ
ロツト管路５７つまりパイロツト管路５５のパイ
ロツト圧とタンクＴ圧力との中間圧が供給され
る。

従つて、操作レバー６をストツパＳで決まる上
限位置まで左方向に操作し、減圧弁６ａの二次圧
力が上限値に達しても、パイロツト管路７０のパ
イロツト圧は減圧された中間圧にしか到達しな
い。また、他方の操作レバー７は、中立位置にあ
つてパイロツト管路５８，５９および６０のパイ
ロツト圧は、タンクＴの圧力に等しく低圧である
ため、シヤトル弁１０からはパイロツト管路７０
の前記中間圧がポンプ吐出量調整装置１１に作用
し、該調整装置はバネ１１ｄに抗して作動する
が、ポンプ吐出量最大位置１１ｃまで到達せず、
上記中間圧に見合つた中間吐出量位置１１ｂで停
止する。また、中間圧が充分に低いと最小吐出量
位置１１ａで停止したままとなる。

従つて、非負荷側室４ｂに対して、可変容量ポ
ンプ１からは中間吐出量ないし最小吐出量しか供
給されず、パイロツト管路５５のパイロツト圧で
同時にエネルギー再生弁１８がフアンクシヨン１
８ａから１８ｂを経て１８ｃまで切換えられてお
り、このため、負荷側室４ａの位置エネルギーを
蓄えた圧油は、一部が絞り１８ｆからタンクT₁
へ還流され、多くがチエツク弁１８ｄを経て直接
に油圧管路５３から非負荷側室４ｂへ、また一部
がチエツク弁１８ｅから油圧管路６１より吐出管
路５０、切換弁２を経て油圧管路５３から非負荷
側室４ｃへ、可変容量ポンプ１の吐出圧油に合流
される。

従つて、アクチユエータ４のロツド４ｃの降下
スピードが低下することなく、かつ可変容量ポン
プ１の吐出量が少くて済むため、ポンプへ動力を
供給する原動機１２の負担を軽減でき、省エネル
ギーが達成可能となる。

また、アクチユエータ４の降下と同時に他のア
クチユエータ５を操作しようとして、操作レバー
７をストツパＳで決まる上限位置まで左、右何れ
かにフルに操作すると、減圧弁７ａまたは７ｂの
二次圧は上限値まで達し、切換弁３はフアンクシ
ヨン３ａまたは３ｃとなる。また、シヤトル弁９
よりパイロツト管路６０に減圧弁７ａまたは７ｂ
の二次圧の上限値が発生するので、先のパイロツ
ト管路７０に発生していた中間圧と比較して高圧
となりシヤトル弁１０より吐出量調整装置１１に
パイロツト管路６０のパイロツト圧が加わり、ポ
ンプの吐出量調整装置１１は、バネ１１ｄに抗し
て作動し、吐出量最大位置１１ｃまで到達する。

従つて、アクチユエータ４の降下だけであれば
負荷側室４ａの位置エネルギーを蓄えた戻り油の
バツクアツプにより可変容量ポンプ１の吐出油が
少くても充分な作動速度が期待できる。このシス
テムにおいて、他のアクチユエータ５を同時操作
する時の可変容量ポンプ１の吐出油の不足が自動
的に解消されることになり、また、アクチユエー
タ４へ更に負荷側室４ａの油が油圧管路６１より
吐出管路５０、切換弁３を経て合流供給されて、
両アクチユエータの作動スピードが一定値以上に
確保されエネルギ有効利用の点で画期的である。

なお、アクチユエータ４の降下操作をする際、
操作レバー６を微操作して切換弁２が完全にフア
ンクシヨン２ａになりきらず、バイパス通路２ｄ
が完全に閉止しない時、エネルギー再生弁１８が
同様に中間ポジシヨン１８ｂにあつて負荷側室４
ａの圧油が油圧管路６１より吐出管路５０へ流れ
バイパス２ｄからタンクへ捨て去られることも考
えられるが、これは中間ポジシヨン１８ｂで絞り
１８ｇの開度を充分小さく保つことにより実用上
差支えない。図中１４はパイロツト圧の油圧供給
用ポンプであり、１５はアキユムレータである。

（考案の効果） 本考案は、前述のような構成になつているの
で、加重負荷されるアクチユエータの負荷側室の
圧油排出時に、制御機構によつてエネルギー再生
弁が自動的に切換えられ、同エネルギー再生弁に
よつて負荷側室の圧油が可変容量ポンプの吐出管
路とアクチユエータの非負荷側室の油圧管路に合
流され駆動力として再生されるため、アクチユエ
ータの負荷側室に蓄積された位置エネルギー（圧
油）の再生により動力負担が著しく軽減され、減
圧信号弁により可変容量ポンプの吐出流量即ち容
量が低減、節減されて、省エネルギーとともに駆
動効率が高められ、作動性能が著しく向上されて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図は従来例の回路図、第３図はパワーシヨベルの
側視図である。 Ａ……制御機構、１……可変容量ポンプ、２…
…切換弁、４……アクチユエータ、４ａ……負荷
側室、４ｂ……非負荷側室、１８……エネルギー
再生弁、１９……減圧信号弁、５０……吐出配
管、５２，５２ａ，５３……油圧配管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 制御機構で容量制御される可変容量ポンプの吐
   出管路に、前記制御機構で切換え制御される切換
   弁を介して加重が負荷されるアクチユエータの油
   圧管路を連結した建設機械の油圧回路において、
   前記アクチユエータの負荷側室に連結された前記
   油圧管路に、前記負荷側室の圧油排出時に前記制
   御機構で切換え制御され同負荷側室の排出圧油を
   分流し前記吐出管路と前記アクチユエータの非負
   荷側室の前記油圧管路に合流させるエネルギー再
   生弁を設け、該エネルギー再生弁の切換と同時に
   前記可変容量ポンプと前記制御機構間に設けた減
   圧信号弁を切換えるようにしたことを特徴とする
   建設機械のエネルギー再生機構付き油圧回路。