JPH056201U - 油圧装置のエネルギー再生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この考案の目的は、ブームＢ下げ、アームＡ
上げの最適関連動作が行われるよう、自由にセレクタ弁
の開度を選定することができる、油圧装置のエネルギー
再生回路を提供することである。 【構成】 この考案による油圧装置のエネルギー再生回
路は、可変容量ポンプの吐出油路に接続されて、アクチ
ュエータを制御する方向制御弁を備え、方向制御弁の非
負荷側室作用位置においてエネルギーの再生が行われる
第１の油圧回路と、第１の油圧回路に並列接続された第
２の油圧回路とを含んでいる。第２の油圧回路には、可
変容量ポンプの吐出圧油を、他のアクチュエータを制御
する他の方向制御弁に分流するセレクタ弁が設けられて
いる。セレクタ弁はフルオープン位置への切り換えが可
能であり、同位置への切り換えは、方向制御弁の非負荷
側室作用位置への切り換えと同期して行われるよう構成
されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、掘削機（ショベル）、クレーン車等の作業機の油圧装置に適用さ れる油圧装置のエネルギー再生回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば図２に示すように、掘削機においては、ブームＢ、アームＡ、バケット Ｂ１、アームシリンダＣ１及びバケットシリンダＣ２等の作業装置Ｓが、旋回す る車両本体Ｈ側に設けられている。ブームＢは、アクチュエータであるブームシ リンダＣ３により操作されるよう、車両本体Ｈ側に支持されている。ブームシリ ンダＣ３のピストンによって分けられる下方の室すなわち負荷側室には、作業装 置Ｓの荷重Ｗが負荷されている。なお符号Ｔは、掘削機の走行装置を示す。ブー ムシリンダＣ３の上方の室すなわち非負荷側室に、油圧ポンプの圧油を供給して ブームＢを下げる場合、負荷側室に負荷保持圧油として作用している作業装置Ｓ の位置エネルギーを有効に利用しようとする技術は、従来より知られている（例 えば、実開昭６３−２４４０２号公報参照）。また、本出願人も、実願平１−１ ２０５９９号として、同公報に開示された技術の改良案を出願している。

【０００３】 この考案は、このようなエネルギー再生機能を含む油圧装置のエネルギー再生 回路の改良に関するもので、以下、この考案に関する従来技術を図１により説明 する。なお、図１は、この考案に従って構成された油圧装置のエネルギー再生回 路の一実施例を示す図であるが、ここでは、同図に含まれる従来技術の部分につ いて説明する。

【０００４】 図１に示す油圧装置のエネルギー再生回路は、第１の油圧回路Ｅと、第１の油 圧回路Ｅに並列接続された第２の油圧回路Ｆとを含んでいる。

【０００５】 先ず、第１の油圧回路Ｅについて説明する。第１の油圧回路Ｅは、容量制御機 構２により制御される可変容量ポンプ４の吐出油路６に接続されて、前記ブーム Ｂ用アクチュエータ８を制御する方向制御弁１０を備えている。吐出油路６は、 油路１２を介して容量制御機構２の馬力制御Ｐ側に接続されている。吐出油路６ はまた、方向制御弁１０、バケットＢ１用アクチュエータ１４を制御する方向制 御弁１６、バイパス油路開閉弁１８及びオリフィス２０を有するバイパス油路２ ２を介して油タンクＴに接続されるとともに、油路２４を介して容量制御機構２ のネガティブ制御Ｎ側に接続されている。

【０００６】 ブームＢ用アクチュエータ８は、この例ではブームシリンダＣ３であり、その 内部は、ピストン２６によって負荷側室２８と非負荷側室３０とに分けられてい る。ピストン２６のピストンロッドは、ブームＢ等、作業装置Ｓの荷重を支持し ている。荷重Ｗは、負荷側室２８に負荷保持圧油として作用する。方向制御弁１ ０は、図示のブームＢ中立位置と、ブームＢ用アクチュエータ８の非負荷側室作 用位置（ブームＢ下げ位置）と、ブームＢ用アクチュエータ８の負荷側室作用 位置（ブームＢ上げ位置）とに、それぞれ選択的に切り換えられるよう構成さ れている。

【０００７】 方向制御弁１０の非負荷側室作用位置において、負荷側室２８は、その負荷 保持圧油の一部が、方向制御弁１０において、可変容量ポンプ４の吐出圧油が非 負荷側室３０へ供給される油路に合流加算されるよう接続されている。具体的に 説明すると、方向制御弁１０が非負荷側室作用位置に切り換えられると、可変 容量ポンプ４の吐出圧油は、方向制御弁１０内の絞り３２を通って非負荷側室３ ０に供給される。一方、負荷側室２８の負荷保持圧油の一部は、方向制御弁１０ 内の他の絞り３４及びバイパス油路２２を通って油タンクＴに戻され、他の一部 は、方向制御弁１０内のチェック弁３６を通って、可変容量ポンプ４の吐出圧油 に合流加算され、非負荷側室３０に供給される。バイパス油路開閉弁１８が、可 変容量ポンプ４の吐出油路６を閉じるよう切り換えられると、油路２４が閉じら れ、容量制御機構２のネガティブ制御Ｎ側への圧油の供給がゼロとなり、可変容 量ポンプ４は、容量制御機構２の馬力制御Ｐ側により制御されるよう構成されて いる。方向制御弁１０又は１６がそれぞれ又はに切り換えられて、吐出油路 ６を閉じた場合にも同様な制御が行われる。

【０００８】 次に、前記第１の油圧回路Ｅに並列接続された第２の油圧回路Ｆについて説明 する。第２の油圧回路Ｆは、可変容量ポンプ４の吐出油路６の分岐油路３８に接 続されたセレクタ弁４０を備えている。セレクタ弁４０は、可変容量ポンプ４の 吐出圧油を、油路４２を介してアームＡ用アクチュエータ４４を制御する方向制 御弁４６に分流できるよう構成されている。アームＡ用アクチュエータ４４は、 この例ではアームシリンダＣ１である。セレクタ弁４０は、従来においては、分 岐油路３８を所定の絞り４１を通して連通する図示の絞り位置と、分岐油路３ ８を閉じる閉じ位置とに選択的に切り換えできよう構成され、通常は、絞り位 置に切り換えられている。方向制御弁４６は、図示のアームＡ中立位置と、ア ームＡ上げ位置と、アームＡ下げ位置とに選択的に切り換えできよう構成さ れている。

【０００９】 分岐油路３８は、セレクタ弁４０の上流側において、油路４８を介して、バケ ットＢ１用アクチュエータ１４を制御する方向制御弁１６に接続されている。バ ケットＢ１用アクチュエータ１４は、この例ではバケットシリンダＣ２である。 方向制御弁１６は、図示のバケットＢ１中立位置と、バケットＢ１開き作用位置 と、バケットＢ１閉じ作用位置とに選択的に切り換えできよう構成されてい る。

【００１０】 前記第１の油圧回路Ｅ及び第２の油圧回路Ｆとは独立して、第３の油圧回路Ｇ が設けられている。第３の油圧回路Ｇは、他の容量制御機構５０により制御され る他の可変容量ポンプ５２の吐出油路５４に接続されて、車両本体Ｈ旋回用アク チュエータ５６を制御する方向制御弁５８を備えている。アクチュエータ５６は 、この例では図示しない油圧モータから構成されている。方向制御弁５８は、油 圧モータを停止させる図示の中立位置と、油圧モータを一方向に回転させる位置 と、油圧モータを他方向に回転させる位置とに選択的に切り換えできよう構 成されている。吐出油路５４は、油路５５を介して他の容量制御機構５０の馬力 制御Ｐ側に接続されている。吐出油路５４はまた、方向制御弁５８、方向制御弁 ４６、バイパス油路開閉弁６０及びオリフィス６２を有するバイパス油路６４を 介して油タンクＴに接続されるとともに、油路６６を介して他の容量制御機構５ ０のネガティブ制御Ｎ側に接続されている。バイパス油路開閉弁６０、方向制御 弁５８又は４６のいずれか一つが吐出油路５４を閉じたときの機能は、実質的に 前記第１の油圧回路Ｅにおいて説明したものと同じであるので、説明は省略する 。

【００１１】 以上のように構成された従来の油圧装置のエネルギー再生回路を備えた作業機 （図２参照）において、例えば、掘削された土をバケットＢ１により掬い、ダン プトラック等の荷台に排土した後、再びバケットＢ１を掘削位置に復帰させる作 業を行う場合がある。バケットＢ１を掘削位置に復帰させる作業においては、車 両本体Ｈを旋回させながら、ブームＢ下げ、アームＡ上げの連動動作が行われる 。この復帰作業を、前記従来の油圧装置のエネルギー再生回路により具体的に説 明する。

【００１２】 車両本体Ｈの旋回のため、第３の油圧回路Ｇに含まれる方向制御弁５８は、油 圧モータである車両本体Ｈ旋回用アクチュエータ５６を一方向に回転させる位置 又は他方向に回転させる位置のいずれかに切り換えられる。他の可変容量ポ ンプ５２の吐出圧油が車両本体Ｈ旋回用アクチュエータ５６に供給され、車両本 体Ｈは、所定の方向に旋回させられる。この状態において、他の可変容量ポンプ ５２の他の容量制御機構５０は、他の可変容量ポンプ５２の吐出圧油によって制 御され、馬力制御の状態にある。

【００１３】 ブームＢ下げのため、第１の油圧回路Ｅに含まれる方向制御弁１０は、ブーム シリンダＣ３であるブームＢ用アクチュエータ８の非負荷側室作用位置に切り 換えられる。可変容量ポンプ４の吐出圧油が、方向制御弁１０内の絞り３２を介 してブームＢ用アクチュエータ８の非負荷側室３０に供給される。同時に、前記 したように、負荷側室２８の負荷保持圧油の一部が方向制御弁１０内のチェック 弁３６を通って、可変容量ポンプ４の吐出圧油に合流加算されて非負荷側室３０ に供給され、エネルギーの再生が図られる。これによりブームシリンダＣ３が縮 み方向に移動してブームＢが下げられる。この状態において、可変容量ポンプ４ の容量制御機構２は、可変容量ポンプ４の吐出圧油によって制御され、可変容量 ポンプ４の吐出流量は、馬力制御の状態にある。

【００１４】 アームＡ上げのため、第２の油圧回路Ｆに含まれるセレクタ弁４０は絞り位置 に切り換えられている。また同回路Ｆに含まれる方向制御弁４６は、アームシ リンダＣ１であるアームＡ用アクチュエータ４４のアームＡ上げ位置に切り換 えられる。可変容量ポンプ４の吐出圧油の一部が、分岐油路３８、セレクタ弁４ ０の絞り４１、方向制御弁４６を介してアームＡ用アクチュエータ４４に供給さ れる。これによりアームシリンダＣ１が縮み方向に移動してアームＡが上げられ る。以上の説明から明らかなように、可変容量ポンプ４の吐出圧油は、第１の油 圧回路Ｅに含まれるブームＢ用アクチュエータ８と、第２の油圧回路Ｆに含まれ るアームＡ用アクチュエータ４４とに分流される。

【００１５】 前述した方向制御弁の非負荷側室作用位置における弁内油圧回路は、ダンプ トラック等への排土時に作業装置Ｓが持っている位置エネルギーを、絞り３４に よって、ブームＢ用アクチュエータ８の負荷側室２８に発生する負荷保持圧油に 適度なブレーキ作用を与えながら作業装置Ｓを降下させ、同時にチェック弁３６ を介して前記負荷保持圧油の一部を非負荷側室３０に合流加算することにより、 エネルギーの再生が行われるよう構成されている。このエネルギーの再生により 生ずる可変容量ポンプ４の余裕エネルギーは、セレクタ弁４０を介して、ブーム Ｂ用アクチュエータ８と並列接続されているアームＡ用アクチュエータ４４に、 可変容量ポンプ４の吐出圧油の一部として供給される。したがって、前記油圧装 置のエネルギー再生回路における上記作動状態において、セレクタ弁４０の絞り 位置での絞り４１の開度は、前記エネルギー再生効果及びブームＢ下げ、アー ムＡ上げの連動性に大きな影響を与えるものである。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

一方、以上のように構成された従来の油圧装置のエネルギー再生回路を備えた 作業機（図２参照）において、前述の復帰作業とは異なる作業、例えば、図示し ない溝壁面にバケットＢ１を押し付けて溝掘削作業を行う場合には、旋回を用い てブームＢ、アームＡ及びバケットＢの連動動作が行われる。この場合のセレク タ弁４０の絞り位置での絞り４１の適正開度は、前記した復帰作業における、 旋回しながらブームＢ下げ、アームＡ上げの連動により作業装置Ｓを下げる場合 の適正値とは異なる。したがって、前記異なる作業において、作業装置Ｓを下げ る場合の前記絞り４１の適正開度を選定するには制約があり、ブームＢ下げ、ア ームＡ上げの最適な連動動作が行われるよう、絞り４１の開度を自由に選定する ことはできない。

【００１７】 したがってこの考案の目的は、ブームＢ下げ、アームＡ上げの最適連動動作が 行われるよう、自由にセレクタ弁の開度を選定することができる、改良された油 圧装置のエネルギー再生回路を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この考案によれば、 容量制御機構により制御される可変容量ポンプの吐出油路に接続されて、アク チュエータを制御する方向制御弁を備え、該方向制御弁のアクチュエータ非負荷 側室作用位置において、該アクチュエータの負荷側室は、その負荷保持圧油の一 部が、該方向制御弁において、該可変容量ポンプの吐出圧油が該アクチュエータ の非負荷側室へ供給される油路に合流加算されるよう接続された第１の油圧回路 と、該第１の油圧回路に並列接続された第２の油圧回路とを含み、該第２の油圧 回路は、該可変容量ポンプの該吐出油路の分岐油路に接続されたセレクタ弁を備 え、該セレクタ弁は、該可変容量ポンプの吐出圧油を、他のアクチュエータを制 御する他の方向制御弁に分流できるよう構成された、油圧装置のエネルギー再生 回路において、 該セレクタ弁は、フルオープン位置と、絞り位置と、閉じ位置とに選択的に切 り換えできるよう構成され、 該セレクタ弁の該フルオープン位置への切り換えは、パイロット信号圧により 、該方向制御弁の該非負荷側室作用位置への切り換えと同期して行われるよう構 成されたことを特徴とする油圧装置のエネルギー再生回路、が提供される。

【００１９】

【実施例】

以下、この考案に従って構成された油圧装置のエネルギー再生回路の実施例を 、図１により説明する。なお、図１に示す油圧装置のエネルギー再生回路のうち 、従来技術に関する部分は前述した通りであるので、ここでは、主として改良さ れた部分について説明する。セレクタ弁４０は、前記した、分岐油路３８を所定 の絞り４１を通して連通する絞り位置と、分岐油路３８を閉じる閉じ位置の 他に、新たに、分岐油路３８を所定の開度をもって連通するフルオープン位置 とに選択的に切り換えできるよう構成されている。セレクタ弁４０のフルオープ ン位置においては、弁内の図示しないスプールとボデイのポート間のスキマ（ 可変）によって形成されるフルオープン位置の絞りの開度は、ブームＢ下げと アームＡ上げの連動動作を最適とするフルオープンとなるよう、あらかじめ選定 される。すなわち、セレクタ弁４０のフルオープン位置における絞りの開度は 、第１の油圧回路Ｅにおけるエネルギー再生効果による可変容量ポンプ４の余裕 分を含めて、その吐出圧油を、第１の油圧回路Ｅ及び第２の油圧回路Ｆのそれぞ れのアクチュエータの連動性を良くするように効果的に利用できるよう調整され る。

【００２０】 更に、セレクタ弁４０のフルオープン位置への切り換えは、パイロット信号 圧により、方向制御弁１０の非負荷側室作用位置への切り換えと同期して行わ れるよう構成されている。すなわち、セレクタ弁４０のパイロットポート６８に 作用して、セレクタ弁４０をフルオープン位置へシフトするパイロット油圧を 、方向制御弁１０のパイロットポート７０に作用して、方向制御弁１０を非負荷 側室作用位置へシフトするパイロット油圧と同期して供給するよう構成される 。具体的には、ブームＢ用アクチュエータ８を操作するための図示しない操作弁 を操作することにより、図示しないパイロットポンプからのパイロット油圧が、 セレクタ弁４０のパイロットポート６８及び方向制御弁１０のパイロットポート ７０に同時に供給されるよう構成することにより行われる。

【００２１】 したがって、作業装置ＳがブームＢ下げとアームＡ上げの連動動作を行う場合 には、方向制御弁１０の非負荷側室作用位置への切り換えとセレクタ弁４０の フルオープン位置への切り換えが同期して行われる。そして従来技術では得ら れない、ブームＢ下げとアームＡ上げの最適連動動作が行われる。すなわち、前 記した従来技術においては、絞り４１により制約された流量しかアームＡ用アク チュエータ４４に供給されなかったが、この考案においては、セレクタ弁４０の フルオープン位置におけるフルオープン開度により、充分かつ適正な流量の圧 油がアームＡ用アクチュエータ４４に供給されて、アームＡの上げスピードが向 上される。方向制御弁１０が中立位置（ブームＢ中立）の場合には、セレクタ弁 ４０は絞り位置に切り換えられ、また、方向制御弁１０が負荷側室作用位置 （ブームＢ上げ）の場合には、セレクタ弁４０は閉じ位置に切り換えられるよ う制御される。

【００２２】 以上、この考案を、実施例に基づいて詳細に説明したが、この考案は上記実施 例に限定されるものではなく、この考案の範囲内において、さまざまな変形ある いは修正ができるものである。

【００２３】

【考案の効果】

セレクタ弁が、分岐油路を所定の開度をもって連通するフルオープン位置と、 分岐油路を所定の絞りを通して連通する絞り位置と、分岐油路を閉じる閉じ位置 とに選択的に切り換えできるよう構成され、更に、セレクタ弁のフルオープン位 置への切り換えは、パイロット信号圧により、該方向制御弁の非負荷側室作用位 置への切り換えと同期して行われるよう構成されているので、セレクタ弁のフル オープン位置における絞りの開度を、ブームＢ下げとアームＡ上げの最適連動動 作が行われるよう、自由に選択することができる。したがって、従来技術におい ては、セレクタ弁の絞り位置における絞りにより制限された流量の圧油しかアー ムＡ用アクチュエータに供給されなかったが、この考案においては、セレクタ弁 のフルオープン位置におけるフルオープン開度により、充分かつ適正な流量の圧 油がアームＡ用アクチュエータに供給され、アームＡ上げスピードがアップされ る。その結果、ブームＢの下げエネルギーの再生効果を図りながら、作業機の掘 削・積込作業のサイクルタイムを短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に従って構成された油圧装置のエネル
ギー再生回路の一実施例を示す図。

【図２】この考案が適用される掘削機の斜視概略図。

【符号の説明】

２ 容量制御機構 ４ 可変容量ポンプ ８ ブームＢ用アクチュエータ １０ 方向制御弁 １４ バケットＢ１用アクチュエータ １６ 方向制御弁 １８ バイパス油路開閉弁 ２８ 負荷側室 ３０ 非負荷側室 ４０ セレクタ弁 ４４ アームＡ用アクチュエータ ４６ 方向制御弁 ５０ 他の容量制御機構 ５２ 他の可変容量ポンプ ５６ 車両本体Ｈ旋回用アクチュエータ ５８ 方向制御弁 ６０ バイパス油路開閉弁 Ａ アーム Ｂ ブーム Ｂ１ バケット Ｅ 第１の油圧回路 Ｆ 第２の油圧回路 Ｇ 第３の油圧回路

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 容量制御機構により制御される可変容量
   ポンプの吐出油路に接続されて、アクチュエータを制御
   する方向制御弁を備え、該方向制御弁のアクチュエータ
   非負荷側室作用位置において、該アクチュエータの負荷
   側室は、その負荷保持圧油の一部が、該方向制御弁にお
   いて、該可変容量ポンプの吐出圧油が該アクチュエータ
   の非負荷側室へ供給される油路に合流加算されるよう接
   続された第１の油圧回路と、該第１の油圧回路に並列接
   続された第２の油圧回路とを含み、該第２の油圧回路
   は、該可変容量ポンプの該吐出油路の分岐油路に接続さ
   れたセレクタ弁を備え、該セレクタ弁は、該可変容量ポ
   ンプの吐出圧油を、他のアクチュエータを制御する他の
   方向制御弁に分流できるよう構成された、油圧装置のエ
   ネルギー再生回路において、 該セレクタ弁は、フルオープン位置と、絞り位置と、閉
   じ位置とに選択的に切り換えできるよう構成され、 該セレクタ弁の該フルオープン位置への切り換えは、パ
   イロット信号圧により、該方向制御弁の該非負荷側室作
   用位置への切り換えと同期して行われるよう構成された
   ことを特徴とする油圧装置のエネルギー再生回路。