パイロット切換機構付き流量制御弁
【課題】 流量制御弁に入力されるパイロット圧を切換指令信号に応じて切換え、かつ切換えた後も、操作手段の操作量に応じて前記パイロット圧が変わるパイロット切換機構を提供する。
【解決手段】 パイロット切換機構３０は、バケット用制御弁１８に設けられ、主通路４２と副通路４５と第２のパイロット通路４７とを有する。主通路４２は、操作レバー３１の操作量に応じた流量の圧油が流れる。副通路４５には、入力される切換指令信号に応じて副通路４５に流れる圧油を止める電磁弁３３が接続され、主通路４２の油圧に応じて副通路４５の油圧を減圧する減圧弁３４が介在している。主通路４２と副通路４５と第２のパイロット通路４７とが接続されているパイロット用方向切換弁３５は、副通路４５に流れる圧油の有無により、第２のパイロット通路４７に接続される通路を副通路４５又は主通路４２に切換える。
【解決手段】 パイロット切換機構３０は、バケット用制御弁１８に設けられ、主通路４２と副通路４５と第２のパイロット通路４７とを有する。主通路４２は、操作レバー３１の操作量に応じた流量の圧油が流れる。副通路４５には、入力される切換指令信号に応じて副通路４５に流れる圧油を止める電磁弁３３が接続され、主通路４２の油圧に応じて副通路４５の油圧を減圧する減圧弁３４が介在している。主通路４２と副通路４５と第２のパイロット通路４７とが接続されているパイロット用方向切換弁３５は、副通路４５に流れる圧油の有無により、第２のパイロット通路４７に接続される通路を副通路４５又は主通路４２に切換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータを駆動するための第１の操作手段の操作量に応じて操作弁から出力される油圧をパイロットポートに入力し、前記パイロットポートのパイロット圧に応じて前記油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変えるパイロット切換機構付き流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、公知のショベル１０を示す右側面図である。建設機械であるショベル１０は、ブーム１３、アーム１４及びバケット１１を備える。ブーム１３、アーム１４及びバケット１１の各々には、油圧シリンダ２０，２１，２２が設けられている。各油圧シリンダ２０，２１，２２には、操作レバー３１，４６の操作に応じて、油圧ポンプから油圧シリンダ２０，２１，２２に流れる圧油の方向及び流量を切換える方向流量制御弁が設けられている。運転者は、操作レバー３１，４６を操作することで油圧シリンダに流れる圧油の方向を切換えて油圧シリンダ２０，２１，２２を伸縮させて、ブーム１３、アーム１４及びバケット１１の各々を動かす。
【０００３】
油圧シリンダ２０，２１，２２には、１つの油圧ポンプから吐出され圧油を分流させて供給されている。ブーム１３とバケット１１とを同時に動かす際、ブーム１３を優先的に可動させる必要がある。そのため、バケット１１及びブーム１３の動かす油圧回路は、ブーム１３及びバケット１１を同時に動かす際、ブーム１１が優先的に動くように構成されている。
【０００４】
図５（ａ）は、第１の従来技術の油圧回路１Ａの一部を示す回路図である。油圧回路１Ａ及び後述する油圧回路１Ｂは、バケット用油圧シリンダ２１に関するものである。油圧回路１Ａは、バケット用油圧シリンダ２１と、流量方向制御弁３Ａと、流量調整弁４とを備える。流量調整弁４は、図示しない油圧ポンプと流量方向制御弁３Ａとを繋ぐポンプ通路５に介在している。流量調整弁４には、ブーム用油圧シリンダ２０が駆動すると出力される油圧式の切換指令信号が入力される。流量調整弁４は、切換指令信号が入力されると、前記ポンプ通路５を流れる圧油の流量を制限する。制限された分の流量の圧油がブーム用油圧シリンダにまわされる。これにより、ブーム用油圧シリンダ２０に流れる圧油の流量がバケット用油圧シリンダ２１より多くなり、ブーム用油圧シリンダ２０が優先的に駆動される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図５（ｂ）は、第２の従来技術の油圧回路１Ｂの一部を示す回路図である。油圧回路１Ｂは、バケット用油圧シリンダ２１と、流量方向制御弁３Ｂとを備える。流量方向制御弁３Ｂは、運転者が操作する操作レバーに応じてスプール３ａが移動し、スプール３ａの位置に応じてバケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の方向及び流量が変わるように構成されている。流量方向制御弁３Ｂには、スプール３ａのストロークを規制するための規制部材６が設けられている。規制部材６は、ブーム用油圧シリンダ２０が駆動すると出力される油圧式の切換指令信号が入力されることで、スプール３ａのストロークを規制する。これにより、バケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の流量が制限され、油圧回路１Ａと同様に、ブーム用油圧シリンダ２０に流れる圧油の流量がバケット用油圧シリンダ２１より多くなる。従って、ブーム用油圧シリンダ２０が優先的に駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９８７２７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ショベル１０では、操作レバーの操作量に応じてバケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の流量が変化し、前記流量の変化によりバケット１１の可動速度が変化する。油圧回路１Ａ，１Ｂでは、共に、切換指令信号が流量調整弁４及び規制部材６に夫々入力されたときにバケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の流量の上限量を制限するような構成となっている。そのため、切換指令信号が入力された後、操作レバーの操作量が一定量を越えると、操作量が増加してもバケットの可動速度が変化せず、操作レバー３１の操作量に応じた応答性を得ることができなくなる。
【０００８】
また、油圧回路１Ａは、ポンプ通路５に流量調整弁４を介在させる必要があり、油圧回路１Ｂは、スプール３ａのストロークが規制されるように規制部材６を設ける必要がある。そのため流量方向切換弁３Ａ，３Ｂを構成するバルブブロックに設けられる部品の点数が増加し、前記バルブブロックの構造が複雑化する。また複数の油圧シリンダが設けられる場合、優先的に駆動させない全ての油圧シリンダ２０，２１，２２に関して、流量調整弁４又は規制部材６に設ける必要があり、これによりバルブブロックの構造がますます複雑化する。
【０００９】
本発明の目的は、油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量制御弁に入力されるパイロット圧を切換指令信号に応じて切換え、かつ切換えた後も操作手段の操作量に応じて操作手段の操作量に応じて油圧アクチュエータの駆動速度を変化させることができるパイロット切換機構付き流量制御弁を提供することである。
【００１０】
また本発明の別の目的は、第３の油通路を流量制御弁のパイロット通路に接続することで、指令信号に応じてパイロット圧を切換えることができるパイロット切換機構付き流量制御弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のパイロット切換機構付き流量制御弁は、油圧アクチュエータを操作するための第１の操作手段の操作量に応じて操作弁から出力される油圧をパイロットポートに入力し、前記パイロットポートのパイロット圧に応じて前記油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変えるパイロット切換機構付き流量制御弁であって、パイロット用油圧ポンプからの油圧を、前記操作弁からの油圧に応じた圧力に減圧して出力する減圧弁と、切換指令部から前記切換指令信号が出力されると、前記パイロットポートに入力される油圧を前記減圧弁から出力される油圧に切換えるパイロット圧切換弁とを備えるものである。
【００１２】
本発明に従えば、切換指令部からの切換指令信号の出力に応じて、パイロットポートに入力される油圧を、操作弁から流れる油圧から減圧弁から流れる油圧に切換える。これにより、切換指令信号が出力されると、減圧弁により減圧された圧油がパイロットポートに入力されるので、切換指令信号の有無に応じてパイロット圧が切換わる。
【００１３】
また本発明では、減圧弁から出力される油圧が操作弁からの油圧に応じた圧力に減圧されている。そのため、切換指令信号の有無により、操作手段の操作量とパイロット圧との関係が２段階に切換可能であって、切換指令信号が出力された後も、パイロット圧が第１の操作手段の操作量に応じて変わるように構成される。従って、切換指令信号が出力された後も、第１の操作手段の操作量に応じた流量の圧油が油圧アクチュエータに流され、第１の操作手段の操作量に応じた駆動速度で油圧アクチュエータを駆動させることができる。
【００１４】
本発明において、前記パイロット用油圧ポンプに接続される第１の油通路と、前記操作弁に接続される第２の油通路と、前記パイロットポートに接続される第３の油通路と、前記切換指令部から出力される前記切換指令信号に応じて、パイロット用油圧ポンプからの圧油を前記第１の油通路に流す方向切換弁とを有し、前記減圧弁は、前記第１の油通路に介在し、前記第２の油通路の油圧に応じて前記第１の油通路の油圧を減圧し、前記パイロット切換弁は、前記第１の油通路に圧油が流れると、前記第１の油通路と前記第３の油通路とを接続し、前記第１の油通路に流れる圧油が止められると、前記第２の油通路と前記第３の油通路とを接続するように構成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明に従えば、切換指令信号が出力されていない状態では、パイロット用油圧ポンプから第１の油通路への圧油の流れが止められる。そのため、パイロット切換弁は、第２の油通路と第３の油通路とを接続する。これにより第２の油通路の油圧がパイロット圧としてパイロットポートに入力される。切換指令信号が出力されると、パイロット用油圧ポンプからの圧油が第１の油通路に流される。第１の油通路に油圧が流れることにより、パイロット切換弁は、第１の油通路と第３の油通路とを接続する。第１の油通路の油圧が減圧弁により減圧され、この減圧された油圧がパイロット圧としてパイロットポートに入力される。減圧された油圧がパイロットポートに入力されることにより、パイロット圧に応じて油圧アクチュエータに供給される圧油の流量が変わる。このように、切換指令信号に応じて、パイロット圧が切換えられる。
【００１６】
また本発明では、第２の油通路の油圧が操作弁に接続されているため、第２の油通路の圧油が第１の操作手段の操作量に応じて変わる。そのため、減圧弁により第２の油通路の油圧に応じて減圧される第１の油通路の油圧もまた、第１の操作手段の操作量に応じた圧力に減圧される。これにより、切換指令信号の有無により、第１の操作手段の操作量とパイロット圧との関係が２段階に切換可能であって、かつ切換指令信号が出力された後も、パイロット圧が第１の操作手段の操作量に応じて変えることができるように構成されることとなる。従って、切換指令信号が出力された後も、第１の操作手段の操作量に応じた流量の圧油が油圧アクチュエータに流され、第１の操作手段の操作量に応じた駆動速度で油圧アクチュエータが駆動する。
【００１７】
さらに本発明に従えば、パイロット切換機構の第３の油通路を流量制御弁のパイロットポートに接続することで、第１の操作手段の操作量とパイロット圧との関係を切換可能なものにすることができる。そのため、流量制御弁の構成を複雑化させることがなく、流量制御弁が設けられるバルブブロックの構成が複雑化しない。
【００１８】
本発明の建設機械は、請求項１又は２に記載のパイロット切換機構付き流量制御弁と、少なくとも２つ前記油圧アクチュエータと、前記少なくとも２つの油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータを操作するための第２の操作手段と、前記切換指令信号を出力する切換指令部とを備え、前記パイロット切換機構付き流量制御弁は、前記複数の油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータに夫々設けられ、前記切換指令部は、前記第２の操作手段が操作されると、切換指令信号を出力するように構成されるものである。
【００１９】
本発明に従えば、第２の操作手段が操作されると、切換指令部が切換指令信号を出力する。このときに第１の操作手段が操作されると、優先的に駆動すべき油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量がパイロット切換機構付き流量制御弁により制限される。そのため、前記優先的に駆動すべき油圧アクチュエータに供給される圧油の流量が、それ以外の油圧アクチュエータよりも多くなる。これにより、複数の油圧アクチュエータを同時に駆動させる時であっても、前記優先的に駆動すべき油圧アクチュエータが優先的に駆動される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量制御弁に入力されるパイロット圧を切換指令信号に応じて切換え、かつ切換えた後も第１の操作手段の操作量に応じて油圧アクチュエータの駆動速度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態のショベルを示す右側面図である。
【図２】油圧装置の油圧回路の一部を示す油圧回路図である。
【図３】パイロット切換機構の油圧回路を示す回路図である。
【図４】操作レバーの操作量に対する第２のパイロットポートに入力されるパイロット圧の変化を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、第１の従来技術の油圧回路の一部を示す回路図であり、（ｂ）は、第２の従来技術の油圧回路の一部を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態のショベル１０を示す右側面図である。ショベル１０は、バケット１１で土砂等を掬い上げる建設機械である。ショベル１０は、走行可能な車両本体１２に上下方向に揺動可能なブーム１３が設けられている。ブーム１３の先端部には、アーム１４の基端部が揺動可能に取付けられている。アーム１４の先端部には、バケット１１が揺動可能に取付けられている。さらにショベル１０には、油圧装置１５が設けられている。油圧装置１５は、ブーム用シリンダ２０、バケット用シリンダ２１及びアーム用シリンダ２２を夫々駆動させて、ブーム１３、アーム１４及びバケット１１を夫々動かすように構成されている。ブーム用油圧シリンダ２０は、車両本体１２とブーム１３とに渡されて設けられている。バケット用油圧シリンダ２１は、アーム１４とバケット１１とに渡されて設けられている。アーム用油圧シリンダ２２は、アーム１４とバケット１１とに渡されて設けられている。以下では、油圧装置１５の構成を更に詳しく説明する。
【００２３】
図２は、油圧装置１５の油圧回路の一部を示す油圧回路図である。以下では、図１も参照しつつ説明する。油圧装置１５は、油圧ポンプ１６、ブーム用方向流量制御弁（以下、単に「ブーム用制御弁」ともいう）１７、バケット用方向流量制御弁（以下、単に「バケット用制御弁」ともいう）１８、アーム用方向流量制御弁（以下、単に「アーム用制御弁」ともいう）１９、ブーム用油圧シリンダ２０、バケット用油圧シリンダ２１及びアーム用油圧シリンダ２２を備える。油圧ポンプ１６は、例えばアキシャルポンプであり、吐出ポート１６ａからポンプ通路２３に圧油を吐出可能に構成されている。ポンプ通路２３は、その下流側が４つの通路２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに分かれており、第１の通路２３ａに逆止弁２４が介在している。この逆止弁２４は、その上流側から下流側への圧油の流れを許容し、その反対方向の流れを阻止する。第１及び第２の通路２３ａ，２３ｂは、共にブーム用制御弁１７に接続されている。第３の通路２３ｃは、バケット用制御弁１８に接続され、第４の通路２３ｄは、アーム用制御弁１９に接続されている。
【００２４】
ブーム用制御弁１７は、センターオープン型の５ポート切換弁である。５つのポートは、第１及び第２の通路２３ａ，２３ｂ以外に、ブーム用油圧シリンダ２０に形成される２つのシリンダ室２０ａ、２０ｂ及びバケット用連通路２５に接続されている。ブーム用制御弁１７は、後述するブーム用操作レバー４６の操作量に応じて与えられるブーム用パイロット圧に応じてストロークが変わるスプール１７ａを備える。
【００２５】
ブーム用制御弁１７は、スプール１７ａが中立位置にあるとき、第２の通路２３ｂとバケット用連通路２５と接続するように構成されている。このとき、第１の通路２３ａ及び２つのシリンダ室２０ａ、２０ｂは、遮断されている。ブーム用制御弁１７は、スプール１７ａが移動すると、スプール１７ａの位置に応じて第１の通路２３ａの接続先を２つのシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちのいずれか一方に切換えるように構成されている。そしてブーム用制御弁１７は、スプール１７ａのストロークに応じた流量の圧油をシリンダ室２０ａ，２０ｂに供給するように構成されている。このとき、２つのシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの他方は、バケット用連通路２５に接続され、第２の通路２３ｂは遮断されている。
【００２６】
ブーム用油圧シリンダ２０は、ブーム用制御弁１７からの圧油の方向に応じて、つまり２つのシリンダ室２０ａ，２０ｂの何れに圧油が供給されるかに応じて伸縮するように構成されている。このとき、ブーム用油圧シリンダ２０は、供給される流量に応じた駆動速度で伸縮するように構成されている。従って、ブーム用油圧シリンダ２０は、ブーム用操作レバー４６（図１参照）の操作量に応じた駆動速度で伸縮し、前記駆動速度に応じた揺動速度でブーム１３を上下方向に揺動させる。
【００２７】
第３の通路２３ｃには、逆止弁２６が介在している。この逆止弁２６は、その上流側から下流側への圧油の流れを許容し、その反対方向の流れを阻止する。第３の通路２３ｃ及びバケット用連通路２５は、共にバケット用制御弁１８に接続されている。
【００２８】
バケット用制御弁１８は、センターオープン型の５ポート切換弁である。５つのポートは、第３の通路２３ｃ及びバケット用連通路２５以外に、バケット用油圧シリンダ２１に形成される２つのシリンダ室２１ａ、２１ｂ及びアーム用連通路２７に接続されている。バケット用制御弁１８は、第１及び第２のパイロットポート１８ｂ，１８ｃを有する。バケット用制御弁１８は、第１及び第２のパイロットポート１８ｂ，１８ｃのパイロット圧に応じてストロークが変わるスプール１８ａを備える。
【００２９】
バケット用制御弁１８は、スプール１８ａが中立位置にあるとき、バケット用連通路２５とアーム用連通路２７と接続するように構成されている。このとき、第３の通路２３ｃ及び２つのシリンダ室２１ａ、２１ｂは、遮断されている。またバケット用制御弁１８は、第１のパイロットポート１８ｂにパイロット圧が入力されてスプール１８ａが移動すると、第３の通路２３ｃの接続先を第１のシリンダ室２１ａに切換え、第２のパイロットポート１８ｃにパイロット圧が入力されてスプール１８ａが移動すると、第３の通路２３ｃの接続先を第２のシリンダ室２１ｂに切換えるように構成されている。なお、２つのシリンダ室２１ａ，２１ｂのうち接続されていない方は、アーム用連通路２７に接続され、バケット用連通路２５は遮断されている。またバケット用制御弁１８は、スプール１８ａの位置に応じた流量の圧油をシリンダ室２１ａ，２１ｂに供給するように構成されている。
【００３０】
バケット用油圧シリンダ２１は、バケット用制御弁１８からの圧油の方向に応じて伸縮するように構成されている。具体的には、第１のシリンダ室２１ａに圧油が供給されると収縮し，第２のシリンダ室２１ｂに圧油が供給されると伸張するように構成されている。またバケット用油圧シリンダ２１は、各シリンダ室２１ａ，２１ｂに供給される圧油の流量に応じた駆動速度で伸縮するように構成されている。換言すると、バケット用油圧シリンダ２１は、入力されたパイロット圧に応じた駆動速度で伸張し、前記駆動速度に応じた揺動速度でバケット１１を揺動させる。なお、本実施形態では、バケット用油圧シリンダ２１は、第２のシリンダ室２１ｂに圧油が供給されると、バケット１１を巻き込み方向に揺動させるように構成されている。
【００３１】
第４の通路２３ｄには、逆止弁２８が介在している。この逆止弁２８は、その上流側から下流側への圧油の流れを許容し、その反対方向の流れを阻止する。第４の通路２３ｄ及びアーム用連通路２７は、共にアーム用制御弁１９に接続されている。
【００３２】
アーム用制御弁１９は、バケット用制御弁１８と接続されている通路が異なるだけで、それらの構成は略同一である。またアーム用油圧シリンダ２２もまた、バケット用油圧シリンダと配置が異なるだけで、それらの構成は略同一である。以下では、異なる点についてだけ説明する。
【００３３】
アーム用制御弁１９の５つのポートは、第４の通路２３ｄ及びアーム用連通路２７以外に、アーム用油圧シリンダ２２に形成される２つのシリンダ室２２ａ、２２ｂ及びタンク２９に接続されている。また、アーム用制御弁１９のスプール１９ａは、第１のパイロットポート１９ｂ及び第２のパイロットポート１９ｃのパイロット圧に応じて移動するように構成されている。アーム用油圧シリンダ２２は、第１のシリンダ室２２ａに圧油が供給されると、収縮してアーム１４を上方に揺動させ，第２のシリンダ室２２ｂに圧油が供給されると、伸張してアーム１４を下方に揺動させるように構成されている。
【００３４】
またポンプ通路２３の分岐点より上流側には、リリーフ弁５０が設けられている。リリーフ弁５０は、タンク２９に接続されており、ポンプ通路２３が所定圧を越えると、ポンプ通路２３を流れる圧油をタンク２９へと排出するように構成されている。
【００３５】
図３は、パイロット切換機構３０の油圧回路を示す回路図である。パイロット切換機構３０は、バケット用制御弁１８及びアーム用制御弁１９に夫々設けられている。各パイロット切換機構３０は、略同一の構成であり、入力するパイロットポートがバケット用制御弁１８の第１及び第２のパイロットポート１８ｂ、１８ｃか、アーム用制御弁１９の第１及び第２のパイロットポート１９ｂ、１９ｃかの違いである。以下では、バケット用制御弁１８に設けられるパイロット切換機構３０について説明し、アーム用制御弁１９に設けられるパイロット切換機構３０について説明を省略する。
【００３６】
パイロット切換機構３０は、操作レバー３１の傾倒操作の操作量に応じたパイロット圧をバケット用制御弁１８の第１又は第２のパイロットポート１８ｂ，１８ｃに入力するものである。またパイロット切換機構３０は、ブーム用操作レバー４６の操作に応じて出力される切換指令信号に応じて、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧と操作レバー３１の操作量との対応関係を切換え、かつ切換えた後も前記操作量に応じたパイロット圧を第２のパイロットポート１８ｃに入力するように構成されたものである。
【００３７】
パイロット切換機構３０は、パイロット用ポンプ通路４１と、操作レバー３１と、操作弁３２、電磁弁３３と、減圧弁３４と、パイロット用方向切換弁３５とを備えている。パイロット用ポンプ通路４１には、例えばギアポンプであるパイロット用油圧ポンプ４０の吐出ポート４０ａが接続されている。パイロット用ポンプ通路４１は、下流側で２つに分かれており、一方が操作弁３２に接続され、他方が電磁弁３３に接続されている。
【００３８】
操作弁３２には、バケット１１を動かすための操作レバー３１が設けられている。操作レバー３１は、操作弁３２に前後方向に傾倒可能に車両本体１２の運転席に設けられている。また、操作弁３２は、第１のパイロットポート１８ｂに接続される第１のパイロット通路４３と、主通路４２とに接続されている。操作弁３２は、操作レバー３１の傾倒操作に応じて、パイロット用ポンプ通路４１の接続先を主通路４２及び第１のパイロット通路４３のうちの何れか一方に切換えるように構成されている。例えば、後方に傾倒させると、前記接続先が第１のパイロット通路４３に切換わり、前方に傾倒させると、前記接続先が主通路４２に切換わるように構成されている。また操作弁３２は、操作レバー３１の傾倒角θに応じた圧力の圧油を接続先の通路に出力するように構成されている。
【００３９】
電磁弁３３は、パイロット用ポンプ通路４１と共に副通路４５に接続されている。方向切換弁である電磁弁３３は、ソレノイド３３ａを有する所謂ソレノイド弁である。ソレノイド３３ａには、ブーム用操作レバー４６の傾倒操作を検出する検出手段４６ａが電気的に接続されている。切換指令部である検出手段４６ａは、ブーム用操作レバー４６の傾倒操作を検出すると、電流である切換指令信号を出力するように構成されている。検出手段４６ａは、例えばリミットスイッチである。電磁弁３３は、ソレノイド３３ａに入力される切換指令信号に応じてパイロット用ポンプ通路４１と副通路４５との接続状態を切換えるように構成されている。つまり、電磁弁３３は、ブーム用操作レバー４６が操作されると、パイロット用ポンプ通路４１から副通路４５に圧油を流し、ブーム用操作レバー４６の操作が止められてブーム操作レバー４６が中立位置に戻されると、パイロット用ポンプ通路４１から副通路４５への圧油の流れを止めるように構成される。
【００４０】
また副通路４５には、その途中に減圧弁３４が介在している。この減圧弁３４は、減圧弁３４の二次側の油圧と主通路４２の油圧との差圧に応じた圧力に副通路４５の油圧を減圧するように構成されている。本実施形態では、減圧弁３４は、副通路４５の油圧が主通路４２より低い圧力まで減圧される。
【００４１】
主通路４２及び副通路４５は、それらの下流側がパイロット用方向切換弁３５に接続されている。更にパイロット用方向切換弁３５は、第２のパイロット通路４７を介して、バケット用制御弁１８の第２のパイロットポート１８ｃに接続されている。パイロット切換弁であるパイロット用方向切換弁３５は、副通路４５の減圧弁３４より上流側の油圧に応じて、第２のパイロット通路４７の接続先を、主通路４２及び副通路４５のうち何れか一方に切換えるように構成されている。
【００４２】
このように構成されたパイロット切換機構３０において、ブーム用操作レバー４６が操作される前では、切換指令信号が電磁弁３３に出力されず、電磁弁３３によりパイロット用ポンプ通路４１から副通路４５への圧油の流れが止められている。そのため、副通路４５の油圧が低く、パイロット用方向切換弁３５により主通路４２と第２のパイロット通路４７とが接続される。この状態で、操作レバー３１が前方に操作されると、操作弁３２から主通路４２に供給される圧油が、パイロット用方向切換弁３５及び第２のパイロット通路４７を通過して、第２のパイロットポート１８ｃに供給される。即ち、第２のパイロットポート１８ｃにパイロット圧が入力される。これにより、第３の通路２３ｃが第２のシリンダ室２１ｂに接続され、バケット１１が巻き込み方向に揺動する。なお、操作レバー３１の操作量に応じて主通路４２に供給される流量が変化するため、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧は、操作レバー３１の操作量に応じて変わる。
【００４３】
次に、ブーム用操作レバー４６が操作されると、切換指令信号が検出手段４６ａから出力されて、電磁弁３３によりパイロット用ポンプ通路４１と副通路４５とが接続される。これにより、パイロット用ポンプ通路４１から副通路４５に圧油が流れて、副通路４５の油圧が上昇する。副通路４５の油圧が上昇することで、パイロット用方向切換弁３５が第２のパイロット通路４７の接続先を副通路４５に切換える。この状態で、操作レバー３１を前方に操作すると、操作弁３２から主通路４２に圧油が供給され、減圧弁３４の一次側と二次側とが接続される。これにより、減圧弁３４で減圧された圧油が二次側からパイロット用方向切換弁３５に供給される。この減圧された圧油は、第２のパイロット通路４７を通過して、第２のパイロットポート１８ｃに入力される。これにより、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が、ブーム用操作レバー４６が操作される前より小さくなる。即ち、切換指令信号の有無により、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が大小２通りの圧力に切換る。
【００４４】
また、減圧弁３４は、減圧弁３４の二次側に流す圧油を主通路４２の油圧と減圧弁３４の二次側の油圧との差圧に応じた油圧に減圧する。そのため、減圧弁３４の二次側の油圧は、主通路４２の油圧に応じた圧力となる。従って、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧は、操作レバー３１の操作量に応じて変わる。
【００４５】
図４は、操作レバー３１の操作量に対する第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧の変化を示すグラフである。ブーム用操作レバー４６が操作される前のパイロット圧の変化が実線で示され、ブーム用操作レバー４６が操作された後の変化が一点鎖線で示されている。なお、二点鎖線は、ブーム用操作レバー４６と操作レバー３１とを同時に操作したときに、ブーム用制御弁１７に入力されるパイロット圧である。
【００４６】
図４に示されているように、切換指令信号の有無に関係なく、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が操作レバー３１の操作量に応じて変化する。そして、切換指令信号の有無により、操作レバー３１の操作量と第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧との対応関係が切換わる。具体的には、操作レバー３１の操作量に対するパイロット圧の増加量が変わる。このように、パイロット切換機構３０は、操作レバー３１の操作量と第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧との対応関係を、切換指令信号の有無により２段階に切換可能であって、かつ操作レバー３１の操作量に応じて第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が変わるように構成されている。
【００４７】
従って、切換指令信号が出力されると、操作レバー３１の操作量が、切換指令信号が入力されない場合と同じ量であっても、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が小さくなり、スプール１８ａのストロークが短くなる。これにより、第３の通路２３ｃから第２のシリンダ室２１ｂに流れる圧油の流量が制限される。これに対して、ブーム用制御弁１７のスプール１７ａに与えられるパイロット圧は、切換指令信号が出力された後も略変わりない。そのため、前記パイロット圧は、ブーム用操作レバー４６の操作量に応じて変化し（図４の２点鎖線参照）、スプール１７ａのストロークの変化も略変わらない。従って、各油圧シリンダ２０，２１に分流される圧油のうち、バケット用方向流量制御弁で制限された分の流量の圧油がブーム用油圧シリンダ２０に流れる。そのため、ブーム用油圧シリンダ２０の方がバケット用油圧シリンダ２１よりも多く流れ、ブーム１３がバケット１１よりも優先的に駆動される。
【００４８】
パイロット切換機構３０は、ブーム用油圧シリンダ２０、バケット用油圧シリンダ２１及びアーム用油圧シリンダ２２の３つを同時に駆動させた時も、ブーム用油圧シリンダ２０及びバケット用油圧シリンダ２１を同時に駆動させた時と同様に作動する。つまり、パイロット切換機構３０は、切換指令信号に基づいて第２のパイロットポート１８ｃ，１９ｃのパイロット圧を切換えてブーム用油圧シリンダ２０に多くの圧油を流させて、ブーム用油圧シリンダ２０を優先的に駆動させる。
【００４９】
このように構成されるパイロット切換機構３０は、第１及び第２のパイロットル通路４３，４７をバケット用方向流量制御弁１８の第１及び第２のパイロットポート１８ｂ、１８ｃに接続することで、操作レバー３１の操作量とパイロット圧との関係を切換可能なバケット用方向流量制御弁１８にすることができる。そのため、バケット用方向流量制御弁１８の構成を複雑化させることがなく、バケット用方向流量制御弁１８が設けられる図示しないバルブブロックの構成が複雑化しない。
【００５０】
本実施の形態によれば、ブーム用操作レバー４６の操作に応じて切換指令信号を出力するように構成されているけれども、異なる操作手段、例えばスイッチを操作することにより出力するように構成してもよい。具体的には、スイッチにより急操作モードと微調整モードとを切換え可能に構成する。スイッチが操作されて微調整モードから急操作モードに切換えられると、切換指令信号が電磁弁３３に入力されるように構成する。減圧弁３４は、その二次側の油圧が主通路４２の油圧より高くなるように構成されている。
【００５１】
このように構成されることで、切換指令信号が電磁弁３３に入力されて急操作モードに切換わると、スプール１９ａのストロークが大きくなる。そのため、急操作モードに切換ると、微調整モードより操作レバー３１の操作量に対するパイロット圧の増加量が大きくなる。これにより、アーム１４を下方に素早く揺動させてバケット１１により地面を叩きつけるドハ打ちが可能となる。また微調整モードに戻すと、アーム１４をゆっくりと揺動させてバケット１１を地面に擦りつけながら水平に動かす水平引きが可能となる。
【００５２】
本実施の形態において、電磁弁３３は、電磁方向切換弁により構成されているけれども、方向切換弁の一種である電磁開閉弁であってもよい。また電磁弁３３に代えてパイロット式の方向切換弁を採用してもよい。この場合、ブーム用制御弁１７からブーム用油圧シリンダ２０に導かれる圧油を、切換指令信号であるパイロット油として前記パイロット式の方向切換弁に入力することにより、実現することができる。
【００５３】
また本実施の形態では、駆動用の油圧ポンプ１６とパイロット用油圧ポンプ４０とを備えているけれども、駆動用の油圧ポンプ１６により、パイロット用油圧ポンプ４０との機能も果たすように構成しても良い。これにより、パイロット用油圧ポンプ４０が省かれ、ショベルの部品点数が削減される。従って、ショベルの構成が簡単になる。
【００５４】
また、本実施の形態では、油圧アクチュエータとして油圧シリンダを用いているが、油圧モータであってもよい。
【００５５】
また本実施の形態では、ショベルについて説明しているけれども、ブルドーザ及びホイルローダ等の建設機械に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ ショベル
１６ 油圧ポンプ
１７ ブーム用方向流量制御弁
１８ バケット用方向流量制御弁
１８ｂ 第１のパイロットポート
１８ｃ 第２のパイロットポート
１９ アーム用方向流量制御弁
１９ｂ 第１のパイロットポート
１９ｃ 第２のパイロットポート
２０ ブーム用油圧シリンダ
２１ バケット用油圧シリンダ
２２ アーム用油圧シリンダ
３０ パイロット切換機構
３１ 操作レバー
３３ 電磁弁
３４ 減圧弁
３５ パイロット用方向切換弁
４２ 主通路
４５ 副通路
４６ａ 検出手段
４７ 第２のパイロット通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータを駆動するための第１の操作手段の操作量に応じて操作弁から出力される油圧をパイロットポートに入力し、前記パイロットポートのパイロット圧に応じて前記油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変えるパイロット切換機構付き流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、公知のショベル１０を示す右側面図である。建設機械であるショベル１０は、ブーム１３、アーム１４及びバケット１１を備える。ブーム１３、アーム１４及びバケット１１の各々には、油圧シリンダ２０，２１，２２が設けられている。各油圧シリンダ２０，２１，２２には、操作レバー３１，４６の操作に応じて、油圧ポンプから油圧シリンダ２０，２１，２２に流れる圧油の方向及び流量を切換える方向流量制御弁が設けられている。運転者は、操作レバー３１，４６を操作することで油圧シリンダに流れる圧油の方向を切換えて油圧シリンダ２０，２１，２２を伸縮させて、ブーム１３、アーム１４及びバケット１１の各々を動かす。
【０００３】
油圧シリンダ２０，２１，２２には、１つの油圧ポンプから吐出され圧油を分流させて供給されている。ブーム１３とバケット１１とを同時に動かす際、ブーム１３を優先的に可動させる必要がある。そのため、バケット１１及びブーム１３の動かす油圧回路は、ブーム１３及びバケット１１を同時に動かす際、ブーム１１が優先的に動くように構成されている。
【０００４】
図５（ａ）は、第１の従来技術の油圧回路１Ａの一部を示す回路図である。油圧回路１Ａ及び後述する油圧回路１Ｂは、バケット用油圧シリンダ２１に関するものである。油圧回路１Ａは、バケット用油圧シリンダ２１と、流量方向制御弁３Ａと、流量調整弁４とを備える。流量調整弁４は、図示しない油圧ポンプと流量方向制御弁３Ａとを繋ぐポンプ通路５に介在している。流量調整弁４には、ブーム用油圧シリンダ２０が駆動すると出力される油圧式の切換指令信号が入力される。流量調整弁４は、切換指令信号が入力されると、前記ポンプ通路５を流れる圧油の流量を制限する。制限された分の流量の圧油がブーム用油圧シリンダにまわされる。これにより、ブーム用油圧シリンダ２０に流れる圧油の流量がバケット用油圧シリンダ２１より多くなり、ブーム用油圧シリンダ２０が優先的に駆動される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図５（ｂ）は、第２の従来技術の油圧回路１Ｂの一部を示す回路図である。油圧回路１Ｂは、バケット用油圧シリンダ２１と、流量方向制御弁３Ｂとを備える。流量方向制御弁３Ｂは、運転者が操作する操作レバーに応じてスプール３ａが移動し、スプール３ａの位置に応じてバケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の方向及び流量が変わるように構成されている。流量方向制御弁３Ｂには、スプール３ａのストロークを規制するための規制部材６が設けられている。規制部材６は、ブーム用油圧シリンダ２０が駆動すると出力される油圧式の切換指令信号が入力されることで、スプール３ａのストロークを規制する。これにより、バケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の流量が制限され、油圧回路１Ａと同様に、ブーム用油圧シリンダ２０に流れる圧油の流量がバケット用油圧シリンダ２１より多くなる。従って、ブーム用油圧シリンダ２０が優先的に駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９８７２７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ショベル１０では、操作レバーの操作量に応じてバケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の流量が変化し、前記流量の変化によりバケット１１の可動速度が変化する。油圧回路１Ａ，１Ｂでは、共に、切換指令信号が流量調整弁４及び規制部材６に夫々入力されたときにバケット用油圧シリンダ２１に流れる圧油の流量の上限量を制限するような構成となっている。そのため、切換指令信号が入力された後、操作レバーの操作量が一定量を越えると、操作量が増加してもバケットの可動速度が変化せず、操作レバー３１の操作量に応じた応答性を得ることができなくなる。
【０００８】
また、油圧回路１Ａは、ポンプ通路５に流量調整弁４を介在させる必要があり、油圧回路１Ｂは、スプール３ａのストロークが規制されるように規制部材６を設ける必要がある。そのため流量方向切換弁３Ａ，３Ｂを構成するバルブブロックに設けられる部品の点数が増加し、前記バルブブロックの構造が複雑化する。また複数の油圧シリンダが設けられる場合、優先的に駆動させない全ての油圧シリンダ２０，２１，２２に関して、流量調整弁４又は規制部材６に設ける必要があり、これによりバルブブロックの構造がますます複雑化する。
【０００９】
本発明の目的は、油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量制御弁に入力されるパイロット圧を切換指令信号に応じて切換え、かつ切換えた後も操作手段の操作量に応じて操作手段の操作量に応じて油圧アクチュエータの駆動速度を変化させることができるパイロット切換機構付き流量制御弁を提供することである。
【００１０】
また本発明の別の目的は、第３の油通路を流量制御弁のパイロット通路に接続することで、指令信号に応じてパイロット圧を切換えることができるパイロット切換機構付き流量制御弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のパイロット切換機構付き流量制御弁は、油圧アクチュエータを操作するための第１の操作手段の操作量に応じて操作弁から出力される油圧をパイロットポートに入力し、前記パイロットポートのパイロット圧に応じて前記油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変えるパイロット切換機構付き流量制御弁であって、パイロット用油圧ポンプからの油圧を、前記操作弁からの油圧に応じた圧力に減圧して出力する減圧弁と、切換指令部から前記切換指令信号が出力されると、前記パイロットポートに入力される油圧を前記減圧弁から出力される油圧に切換えるパイロット圧切換弁とを備えるものである。
【００１２】
本発明に従えば、切換指令部からの切換指令信号の出力に応じて、パイロットポートに入力される油圧を、操作弁から流れる油圧から減圧弁から流れる油圧に切換える。これにより、切換指令信号が出力されると、減圧弁により減圧された圧油がパイロットポートに入力されるので、切換指令信号の有無に応じてパイロット圧が切換わる。
【００１３】
また本発明では、減圧弁から出力される油圧が操作弁からの油圧に応じた圧力に減圧されている。そのため、切換指令信号の有無により、操作手段の操作量とパイロット圧との関係が２段階に切換可能であって、切換指令信号が出力された後も、パイロット圧が第１の操作手段の操作量に応じて変わるように構成される。従って、切換指令信号が出力された後も、第１の操作手段の操作量に応じた流量の圧油が油圧アクチュエータに流され、第１の操作手段の操作量に応じた駆動速度で油圧アクチュエータを駆動させることができる。
【００１４】
本発明において、前記パイロット用油圧ポンプに接続される第１の油通路と、前記操作弁に接続される第２の油通路と、前記パイロットポートに接続される第３の油通路と、前記切換指令部から出力される前記切換指令信号に応じて、パイロット用油圧ポンプからの圧油を前記第１の油通路に流す方向切換弁とを有し、前記減圧弁は、前記第１の油通路に介在し、前記第２の油通路の油圧に応じて前記第１の油通路の油圧を減圧し、前記パイロット切換弁は、前記第１の油通路に圧油が流れると、前記第１の油通路と前記第３の油通路とを接続し、前記第１の油通路に流れる圧油が止められると、前記第２の油通路と前記第３の油通路とを接続するように構成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明に従えば、切換指令信号が出力されていない状態では、パイロット用油圧ポンプから第１の油通路への圧油の流れが止められる。そのため、パイロット切換弁は、第２の油通路と第３の油通路とを接続する。これにより第２の油通路の油圧がパイロット圧としてパイロットポートに入力される。切換指令信号が出力されると、パイロット用油圧ポンプからの圧油が第１の油通路に流される。第１の油通路に油圧が流れることにより、パイロット切換弁は、第１の油通路と第３の油通路とを接続する。第１の油通路の油圧が減圧弁により減圧され、この減圧された油圧がパイロット圧としてパイロットポートに入力される。減圧された油圧がパイロットポートに入力されることにより、パイロット圧に応じて油圧アクチュエータに供給される圧油の流量が変わる。このように、切換指令信号に応じて、パイロット圧が切換えられる。
【００１６】
また本発明では、第２の油通路の油圧が操作弁に接続されているため、第２の油通路の圧油が第１の操作手段の操作量に応じて変わる。そのため、減圧弁により第２の油通路の油圧に応じて減圧される第１の油通路の油圧もまた、第１の操作手段の操作量に応じた圧力に減圧される。これにより、切換指令信号の有無により、第１の操作手段の操作量とパイロット圧との関係が２段階に切換可能であって、かつ切換指令信号が出力された後も、パイロット圧が第１の操作手段の操作量に応じて変えることができるように構成されることとなる。従って、切換指令信号が出力された後も、第１の操作手段の操作量に応じた流量の圧油が油圧アクチュエータに流され、第１の操作手段の操作量に応じた駆動速度で油圧アクチュエータが駆動する。
【００１７】
さらに本発明に従えば、パイロット切換機構の第３の油通路を流量制御弁のパイロットポートに接続することで、第１の操作手段の操作量とパイロット圧との関係を切換可能なものにすることができる。そのため、流量制御弁の構成を複雑化させることがなく、流量制御弁が設けられるバルブブロックの構成が複雑化しない。
【００１８】
本発明の建設機械は、請求項１又は２に記載のパイロット切換機構付き流量制御弁と、少なくとも２つ前記油圧アクチュエータと、前記少なくとも２つの油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータを操作するための第２の操作手段と、前記切換指令信号を出力する切換指令部とを備え、前記パイロット切換機構付き流量制御弁は、前記複数の油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータに夫々設けられ、前記切換指令部は、前記第２の操作手段が操作されると、切換指令信号を出力するように構成されるものである。
【００１９】
本発明に従えば、第２の操作手段が操作されると、切換指令部が切換指令信号を出力する。このときに第１の操作手段が操作されると、優先的に駆動すべき油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量がパイロット切換機構付き流量制御弁により制限される。そのため、前記優先的に駆動すべき油圧アクチュエータに供給される圧油の流量が、それ以外の油圧アクチュエータよりも多くなる。これにより、複数の油圧アクチュエータを同時に駆動させる時であっても、前記優先的に駆動すべき油圧アクチュエータが優先的に駆動される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量制御弁に入力されるパイロット圧を切換指令信号に応じて切換え、かつ切換えた後も第１の操作手段の操作量に応じて油圧アクチュエータの駆動速度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態のショベルを示す右側面図である。
【図２】油圧装置の油圧回路の一部を示す油圧回路図である。
【図３】パイロット切換機構の油圧回路を示す回路図である。
【図４】操作レバーの操作量に対する第２のパイロットポートに入力されるパイロット圧の変化を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、第１の従来技術の油圧回路の一部を示す回路図であり、（ｂ）は、第２の従来技術の油圧回路の一部を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態のショベル１０を示す右側面図である。ショベル１０は、バケット１１で土砂等を掬い上げる建設機械である。ショベル１０は、走行可能な車両本体１２に上下方向に揺動可能なブーム１３が設けられている。ブーム１３の先端部には、アーム１４の基端部が揺動可能に取付けられている。アーム１４の先端部には、バケット１１が揺動可能に取付けられている。さらにショベル１０には、油圧装置１５が設けられている。油圧装置１５は、ブーム用シリンダ２０、バケット用シリンダ２１及びアーム用シリンダ２２を夫々駆動させて、ブーム１３、アーム１４及びバケット１１を夫々動かすように構成されている。ブーム用油圧シリンダ２０は、車両本体１２とブーム１３とに渡されて設けられている。バケット用油圧シリンダ２１は、アーム１４とバケット１１とに渡されて設けられている。アーム用油圧シリンダ２２は、アーム１４とバケット１１とに渡されて設けられている。以下では、油圧装置１５の構成を更に詳しく説明する。
【００２３】
図２は、油圧装置１５の油圧回路の一部を示す油圧回路図である。以下では、図１も参照しつつ説明する。油圧装置１５は、油圧ポンプ１６、ブーム用方向流量制御弁（以下、単に「ブーム用制御弁」ともいう）１７、バケット用方向流量制御弁（以下、単に「バケット用制御弁」ともいう）１８、アーム用方向流量制御弁（以下、単に「アーム用制御弁」ともいう）１９、ブーム用油圧シリンダ２０、バケット用油圧シリンダ２１及びアーム用油圧シリンダ２２を備える。油圧ポンプ１６は、例えばアキシャルポンプであり、吐出ポート１６ａからポンプ通路２３に圧油を吐出可能に構成されている。ポンプ通路２３は、その下流側が４つの通路２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに分かれており、第１の通路２３ａに逆止弁２４が介在している。この逆止弁２４は、その上流側から下流側への圧油の流れを許容し、その反対方向の流れを阻止する。第１及び第２の通路２３ａ，２３ｂは、共にブーム用制御弁１７に接続されている。第３の通路２３ｃは、バケット用制御弁１８に接続され、第４の通路２３ｄは、アーム用制御弁１９に接続されている。
【００２４】
ブーム用制御弁１７は、センターオープン型の５ポート切換弁である。５つのポートは、第１及び第２の通路２３ａ，２３ｂ以外に、ブーム用油圧シリンダ２０に形成される２つのシリンダ室２０ａ、２０ｂ及びバケット用連通路２５に接続されている。ブーム用制御弁１７は、後述するブーム用操作レバー４６の操作量に応じて与えられるブーム用パイロット圧に応じてストロークが変わるスプール１７ａを備える。
【００２５】
ブーム用制御弁１７は、スプール１７ａが中立位置にあるとき、第２の通路２３ｂとバケット用連通路２５と接続するように構成されている。このとき、第１の通路２３ａ及び２つのシリンダ室２０ａ、２０ｂは、遮断されている。ブーム用制御弁１７は、スプール１７ａが移動すると、スプール１７ａの位置に応じて第１の通路２３ａの接続先を２つのシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちのいずれか一方に切換えるように構成されている。そしてブーム用制御弁１７は、スプール１７ａのストロークに応じた流量の圧油をシリンダ室２０ａ，２０ｂに供給するように構成されている。このとき、２つのシリンダ室２０ａ，２０ｂのうちの他方は、バケット用連通路２５に接続され、第２の通路２３ｂは遮断されている。
【００２６】
ブーム用油圧シリンダ２０は、ブーム用制御弁１７からの圧油の方向に応じて、つまり２つのシリンダ室２０ａ，２０ｂの何れに圧油が供給されるかに応じて伸縮するように構成されている。このとき、ブーム用油圧シリンダ２０は、供給される流量に応じた駆動速度で伸縮するように構成されている。従って、ブーム用油圧シリンダ２０は、ブーム用操作レバー４６（図１参照）の操作量に応じた駆動速度で伸縮し、前記駆動速度に応じた揺動速度でブーム１３を上下方向に揺動させる。
【００２７】
第３の通路２３ｃには、逆止弁２６が介在している。この逆止弁２６は、その上流側から下流側への圧油の流れを許容し、その反対方向の流れを阻止する。第３の通路２３ｃ及びバケット用連通路２５は、共にバケット用制御弁１８に接続されている。
【００２８】
バケット用制御弁１８は、センターオープン型の５ポート切換弁である。５つのポートは、第３の通路２３ｃ及びバケット用連通路２５以外に、バケット用油圧シリンダ２１に形成される２つのシリンダ室２１ａ、２１ｂ及びアーム用連通路２７に接続されている。バケット用制御弁１８は、第１及び第２のパイロットポート１８ｂ，１８ｃを有する。バケット用制御弁１８は、第１及び第２のパイロットポート１８ｂ，１８ｃのパイロット圧に応じてストロークが変わるスプール１８ａを備える。
【００２９】
バケット用制御弁１８は、スプール１８ａが中立位置にあるとき、バケット用連通路２５とアーム用連通路２７と接続するように構成されている。このとき、第３の通路２３ｃ及び２つのシリンダ室２１ａ、２１ｂは、遮断されている。またバケット用制御弁１８は、第１のパイロットポート１８ｂにパイロット圧が入力されてスプール１８ａが移動すると、第３の通路２３ｃの接続先を第１のシリンダ室２１ａに切換え、第２のパイロットポート１８ｃにパイロット圧が入力されてスプール１８ａが移動すると、第３の通路２３ｃの接続先を第２のシリンダ室２１ｂに切換えるように構成されている。なお、２つのシリンダ室２１ａ，２１ｂのうち接続されていない方は、アーム用連通路２７に接続され、バケット用連通路２５は遮断されている。またバケット用制御弁１８は、スプール１８ａの位置に応じた流量の圧油をシリンダ室２１ａ，２１ｂに供給するように構成されている。
【００３０】
バケット用油圧シリンダ２１は、バケット用制御弁１８からの圧油の方向に応じて伸縮するように構成されている。具体的には、第１のシリンダ室２１ａに圧油が供給されると収縮し，第２のシリンダ室２１ｂに圧油が供給されると伸張するように構成されている。またバケット用油圧シリンダ２１は、各シリンダ室２１ａ，２１ｂに供給される圧油の流量に応じた駆動速度で伸縮するように構成されている。換言すると、バケット用油圧シリンダ２１は、入力されたパイロット圧に応じた駆動速度で伸張し、前記駆動速度に応じた揺動速度でバケット１１を揺動させる。なお、本実施形態では、バケット用油圧シリンダ２１は、第２のシリンダ室２１ｂに圧油が供給されると、バケット１１を巻き込み方向に揺動させるように構成されている。
【００３１】
第４の通路２３ｄには、逆止弁２８が介在している。この逆止弁２８は、その上流側から下流側への圧油の流れを許容し、その反対方向の流れを阻止する。第４の通路２３ｄ及びアーム用連通路２７は、共にアーム用制御弁１９に接続されている。
【００３２】
アーム用制御弁１９は、バケット用制御弁１８と接続されている通路が異なるだけで、それらの構成は略同一である。またアーム用油圧シリンダ２２もまた、バケット用油圧シリンダと配置が異なるだけで、それらの構成は略同一である。以下では、異なる点についてだけ説明する。
【００３３】
アーム用制御弁１９の５つのポートは、第４の通路２３ｄ及びアーム用連通路２７以外に、アーム用油圧シリンダ２２に形成される２つのシリンダ室２２ａ、２２ｂ及びタンク２９に接続されている。また、アーム用制御弁１９のスプール１９ａは、第１のパイロットポート１９ｂ及び第２のパイロットポート１９ｃのパイロット圧に応じて移動するように構成されている。アーム用油圧シリンダ２２は、第１のシリンダ室２２ａに圧油が供給されると、収縮してアーム１４を上方に揺動させ，第２のシリンダ室２２ｂに圧油が供給されると、伸張してアーム１４を下方に揺動させるように構成されている。
【００３４】
またポンプ通路２３の分岐点より上流側には、リリーフ弁５０が設けられている。リリーフ弁５０は、タンク２９に接続されており、ポンプ通路２３が所定圧を越えると、ポンプ通路２３を流れる圧油をタンク２９へと排出するように構成されている。
【００３５】
図３は、パイロット切換機構３０の油圧回路を示す回路図である。パイロット切換機構３０は、バケット用制御弁１８及びアーム用制御弁１９に夫々設けられている。各パイロット切換機構３０は、略同一の構成であり、入力するパイロットポートがバケット用制御弁１８の第１及び第２のパイロットポート１８ｂ、１８ｃか、アーム用制御弁１９の第１及び第２のパイロットポート１９ｂ、１９ｃかの違いである。以下では、バケット用制御弁１８に設けられるパイロット切換機構３０について説明し、アーム用制御弁１９に設けられるパイロット切換機構３０について説明を省略する。
【００３６】
パイロット切換機構３０は、操作レバー３１の傾倒操作の操作量に応じたパイロット圧をバケット用制御弁１８の第１又は第２のパイロットポート１８ｂ，１８ｃに入力するものである。またパイロット切換機構３０は、ブーム用操作レバー４６の操作に応じて出力される切換指令信号に応じて、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧と操作レバー３１の操作量との対応関係を切換え、かつ切換えた後も前記操作量に応じたパイロット圧を第２のパイロットポート１８ｃに入力するように構成されたものである。
【００３７】
パイロット切換機構３０は、パイロット用ポンプ通路４１と、操作レバー３１と、操作弁３２、電磁弁３３と、減圧弁３４と、パイロット用方向切換弁３５とを備えている。パイロット用ポンプ通路４１には、例えばギアポンプであるパイロット用油圧ポンプ４０の吐出ポート４０ａが接続されている。パイロット用ポンプ通路４１は、下流側で２つに分かれており、一方が操作弁３２に接続され、他方が電磁弁３３に接続されている。
【００３８】
操作弁３２には、バケット１１を動かすための操作レバー３１が設けられている。操作レバー３１は、操作弁３２に前後方向に傾倒可能に車両本体１２の運転席に設けられている。また、操作弁３２は、第１のパイロットポート１８ｂに接続される第１のパイロット通路４３と、主通路４２とに接続されている。操作弁３２は、操作レバー３１の傾倒操作に応じて、パイロット用ポンプ通路４１の接続先を主通路４２及び第１のパイロット通路４３のうちの何れか一方に切換えるように構成されている。例えば、後方に傾倒させると、前記接続先が第１のパイロット通路４３に切換わり、前方に傾倒させると、前記接続先が主通路４２に切換わるように構成されている。また操作弁３２は、操作レバー３１の傾倒角θに応じた圧力の圧油を接続先の通路に出力するように構成されている。
【００３９】
電磁弁３３は、パイロット用ポンプ通路４１と共に副通路４５に接続されている。方向切換弁である電磁弁３３は、ソレノイド３３ａを有する所謂ソレノイド弁である。ソレノイド３３ａには、ブーム用操作レバー４６の傾倒操作を検出する検出手段４６ａが電気的に接続されている。切換指令部である検出手段４６ａは、ブーム用操作レバー４６の傾倒操作を検出すると、電流である切換指令信号を出力するように構成されている。検出手段４６ａは、例えばリミットスイッチである。電磁弁３３は、ソレノイド３３ａに入力される切換指令信号に応じてパイロット用ポンプ通路４１と副通路４５との接続状態を切換えるように構成されている。つまり、電磁弁３３は、ブーム用操作レバー４６が操作されると、パイロット用ポンプ通路４１から副通路４５に圧油を流し、ブーム用操作レバー４６の操作が止められてブーム操作レバー４６が中立位置に戻されると、パイロット用ポンプ通路４１から副通路４５への圧油の流れを止めるように構成される。
【００４０】
また副通路４５には、その途中に減圧弁３４が介在している。この減圧弁３４は、減圧弁３４の二次側の油圧と主通路４２の油圧との差圧に応じた圧力に副通路４５の油圧を減圧するように構成されている。本実施形態では、減圧弁３４は、副通路４５の油圧が主通路４２より低い圧力まで減圧される。
【００４１】
主通路４２及び副通路４５は、それらの下流側がパイロット用方向切換弁３５に接続されている。更にパイロット用方向切換弁３５は、第２のパイロット通路４７を介して、バケット用制御弁１８の第２のパイロットポート１８ｃに接続されている。パイロット切換弁であるパイロット用方向切換弁３５は、副通路４５の減圧弁３４より上流側の油圧に応じて、第２のパイロット通路４７の接続先を、主通路４２及び副通路４５のうち何れか一方に切換えるように構成されている。
【００４２】
このように構成されたパイロット切換機構３０において、ブーム用操作レバー４６が操作される前では、切換指令信号が電磁弁３３に出力されず、電磁弁３３によりパイロット用ポンプ通路４１から副通路４５への圧油の流れが止められている。そのため、副通路４５の油圧が低く、パイロット用方向切換弁３５により主通路４２と第２のパイロット通路４７とが接続される。この状態で、操作レバー３１が前方に操作されると、操作弁３２から主通路４２に供給される圧油が、パイロット用方向切換弁３５及び第２のパイロット通路４７を通過して、第２のパイロットポート１８ｃに供給される。即ち、第２のパイロットポート１８ｃにパイロット圧が入力される。これにより、第３の通路２３ｃが第２のシリンダ室２１ｂに接続され、バケット１１が巻き込み方向に揺動する。なお、操作レバー３１の操作量に応じて主通路４２に供給される流量が変化するため、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧は、操作レバー３１の操作量に応じて変わる。
【００４３】
次に、ブーム用操作レバー４６が操作されると、切換指令信号が検出手段４６ａから出力されて、電磁弁３３によりパイロット用ポンプ通路４１と副通路４５とが接続される。これにより、パイロット用ポンプ通路４１から副通路４５に圧油が流れて、副通路４５の油圧が上昇する。副通路４５の油圧が上昇することで、パイロット用方向切換弁３５が第２のパイロット通路４７の接続先を副通路４５に切換える。この状態で、操作レバー３１を前方に操作すると、操作弁３２から主通路４２に圧油が供給され、減圧弁３４の一次側と二次側とが接続される。これにより、減圧弁３４で減圧された圧油が二次側からパイロット用方向切換弁３５に供給される。この減圧された圧油は、第２のパイロット通路４７を通過して、第２のパイロットポート１８ｃに入力される。これにより、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が、ブーム用操作レバー４６が操作される前より小さくなる。即ち、切換指令信号の有無により、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が大小２通りの圧力に切換る。
【００４４】
また、減圧弁３４は、減圧弁３４の二次側に流す圧油を主通路４２の油圧と減圧弁３４の二次側の油圧との差圧に応じた油圧に減圧する。そのため、減圧弁３４の二次側の油圧は、主通路４２の油圧に応じた圧力となる。従って、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧は、操作レバー３１の操作量に応じて変わる。
【００４５】
図４は、操作レバー３１の操作量に対する第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧の変化を示すグラフである。ブーム用操作レバー４６が操作される前のパイロット圧の変化が実線で示され、ブーム用操作レバー４６が操作された後の変化が一点鎖線で示されている。なお、二点鎖線は、ブーム用操作レバー４６と操作レバー３１とを同時に操作したときに、ブーム用制御弁１７に入力されるパイロット圧である。
【００４６】
図４に示されているように、切換指令信号の有無に関係なく、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が操作レバー３１の操作量に応じて変化する。そして、切換指令信号の有無により、操作レバー３１の操作量と第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧との対応関係が切換わる。具体的には、操作レバー３１の操作量に対するパイロット圧の増加量が変わる。このように、パイロット切換機構３０は、操作レバー３１の操作量と第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧との対応関係を、切換指令信号の有無により２段階に切換可能であって、かつ操作レバー３１の操作量に応じて第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が変わるように構成されている。
【００４７】
従って、切換指令信号が出力されると、操作レバー３１の操作量が、切換指令信号が入力されない場合と同じ量であっても、第２のパイロットポート１８ｃのパイロット圧が小さくなり、スプール１８ａのストロークが短くなる。これにより、第３の通路２３ｃから第２のシリンダ室２１ｂに流れる圧油の流量が制限される。これに対して、ブーム用制御弁１７のスプール１７ａに与えられるパイロット圧は、切換指令信号が出力された後も略変わりない。そのため、前記パイロット圧は、ブーム用操作レバー４６の操作量に応じて変化し（図４の２点鎖線参照）、スプール１７ａのストロークの変化も略変わらない。従って、各油圧シリンダ２０，２１に分流される圧油のうち、バケット用方向流量制御弁で制限された分の流量の圧油がブーム用油圧シリンダ２０に流れる。そのため、ブーム用油圧シリンダ２０の方がバケット用油圧シリンダ２１よりも多く流れ、ブーム１３がバケット１１よりも優先的に駆動される。
【００４８】
パイロット切換機構３０は、ブーム用油圧シリンダ２０、バケット用油圧シリンダ２１及びアーム用油圧シリンダ２２の３つを同時に駆動させた時も、ブーム用油圧シリンダ２０及びバケット用油圧シリンダ２１を同時に駆動させた時と同様に作動する。つまり、パイロット切換機構３０は、切換指令信号に基づいて第２のパイロットポート１８ｃ，１９ｃのパイロット圧を切換えてブーム用油圧シリンダ２０に多くの圧油を流させて、ブーム用油圧シリンダ２０を優先的に駆動させる。
【００４９】
このように構成されるパイロット切換機構３０は、第１及び第２のパイロットル通路４３，４７をバケット用方向流量制御弁１８の第１及び第２のパイロットポート１８ｂ、１８ｃに接続することで、操作レバー３１の操作量とパイロット圧との関係を切換可能なバケット用方向流量制御弁１８にすることができる。そのため、バケット用方向流量制御弁１８の構成を複雑化させることがなく、バケット用方向流量制御弁１８が設けられる図示しないバルブブロックの構成が複雑化しない。
【００５０】
本実施の形態によれば、ブーム用操作レバー４６の操作に応じて切換指令信号を出力するように構成されているけれども、異なる操作手段、例えばスイッチを操作することにより出力するように構成してもよい。具体的には、スイッチにより急操作モードと微調整モードとを切換え可能に構成する。スイッチが操作されて微調整モードから急操作モードに切換えられると、切換指令信号が電磁弁３３に入力されるように構成する。減圧弁３４は、その二次側の油圧が主通路４２の油圧より高くなるように構成されている。
【００５１】
このように構成されることで、切換指令信号が電磁弁３３に入力されて急操作モードに切換わると、スプール１９ａのストロークが大きくなる。そのため、急操作モードに切換ると、微調整モードより操作レバー３１の操作量に対するパイロット圧の増加量が大きくなる。これにより、アーム１４を下方に素早く揺動させてバケット１１により地面を叩きつけるドハ打ちが可能となる。また微調整モードに戻すと、アーム１４をゆっくりと揺動させてバケット１１を地面に擦りつけながら水平に動かす水平引きが可能となる。
【００５２】
本実施の形態において、電磁弁３３は、電磁方向切換弁により構成されているけれども、方向切換弁の一種である電磁開閉弁であってもよい。また電磁弁３３に代えてパイロット式の方向切換弁を採用してもよい。この場合、ブーム用制御弁１７からブーム用油圧シリンダ２０に導かれる圧油を、切換指令信号であるパイロット油として前記パイロット式の方向切換弁に入力することにより、実現することができる。
【００５３】
また本実施の形態では、駆動用の油圧ポンプ１６とパイロット用油圧ポンプ４０とを備えているけれども、駆動用の油圧ポンプ１６により、パイロット用油圧ポンプ４０との機能も果たすように構成しても良い。これにより、パイロット用油圧ポンプ４０が省かれ、ショベルの部品点数が削減される。従って、ショベルの構成が簡単になる。
【００５４】
また、本実施の形態では、油圧アクチュエータとして油圧シリンダを用いているが、油圧モータであってもよい。
【００５５】
また本実施の形態では、ショベルについて説明しているけれども、ブルドーザ及びホイルローダ等の建設機械に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ ショベル
１６ 油圧ポンプ
１７ ブーム用方向流量制御弁
１８ バケット用方向流量制御弁
１８ｂ 第１のパイロットポート
１８ｃ 第２のパイロットポート
１９ アーム用方向流量制御弁
１９ｂ 第１のパイロットポート
１９ｃ 第２のパイロットポート
２０ ブーム用油圧シリンダ
２１ バケット用油圧シリンダ
２２ アーム用油圧シリンダ
３０ パイロット切換機構
３１ 操作レバー
３３ 電磁弁
３４ 減圧弁
３５ パイロット用方向切換弁
４２ 主通路
４５ 副通路
４６ａ 検出手段
４７ 第２のパイロット通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータを駆動するための第１の操作手段の操作量に応じて操作弁から出力される油圧をパイロットポートに入力し、前記パイロットポートのパイロット圧に応じて前記油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変えるパイロット切換機構付き流量制御弁であって、
パイロット用油圧ポンプからの油圧を、前記操作弁からの油圧に応じた圧力に減圧して出力する減圧弁と、
切換指令部から切換指令信号が出力されると、前記パイロットポートに入力される油圧を前記減圧弁から出力される油圧に切換えるパイロット圧切換弁とを備えることを特徴とするパイロット切換機構付き流量制御弁。
【請求項２】
前記パイロット用油圧ポンプに接続される第１の油通路と、
前記操作弁に接続される第２の油通路と、
前記パイロットポートに接続される第３の油通路と、
前記切換指令部から出力される前記切換指令信号に応じて、パイロット用油圧ポンプからの圧油を前記第１の油通路に流す方向切換弁とを有し、
前記減圧弁は、前記第１の油通路に介在し、前記第２の油通路の油圧に応じて前記第１の油通路の油圧を減圧し、
前記パイロット切換弁は、前記第１の油通路に圧油が流れると、前記第１の油通路と前記第３の油通路とを接続し、前記第１の油通路に流れる圧油が止められると、前記第２の油通路と前記第３の油通路とを接続するように構成されていることを特徴とするパイロット切換機構付き流量制御弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパイロット切換機構付き流量制御弁と、
少なくとも２つの前記油圧アクチュエータと、
前記少なくとも２つの油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータを駆動するための第２の操作手段と、
前記切換指令信号を出力する切換指令部とを備え、
前記パイロット切換機構付き流量制御弁は、前記複数の油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータに夫々設けられ、
前記切換指令部は、前記第２の操作手段が操作されると、切換指令信号を出力するように構成されることを特徴とするショベル等の建設機械。
【請求項１】
油圧アクチュエータを駆動するための第１の操作手段の操作量に応じて操作弁から出力される油圧をパイロットポートに入力し、前記パイロットポートのパイロット圧に応じて前記油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変えるパイロット切換機構付き流量制御弁であって、
パイロット用油圧ポンプからの油圧を、前記操作弁からの油圧に応じた圧力に減圧して出力する減圧弁と、
切換指令部から切換指令信号が出力されると、前記パイロットポートに入力される油圧を前記減圧弁から出力される油圧に切換えるパイロット圧切換弁とを備えることを特徴とするパイロット切換機構付き流量制御弁。
【請求項２】
前記パイロット用油圧ポンプに接続される第１の油通路と、
前記操作弁に接続される第２の油通路と、
前記パイロットポートに接続される第３の油通路と、
前記切換指令部から出力される前記切換指令信号に応じて、パイロット用油圧ポンプからの圧油を前記第１の油通路に流す方向切換弁とを有し、
前記減圧弁は、前記第１の油通路に介在し、前記第２の油通路の油圧に応じて前記第１の油通路の油圧を減圧し、
前記パイロット切換弁は、前記第１の油通路に圧油が流れると、前記第１の油通路と前記第３の油通路とを接続し、前記第１の油通路に流れる圧油が止められると、前記第２の油通路と前記第３の油通路とを接続するように構成されていることを特徴とするパイロット切換機構付き流量制御弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパイロット切換機構付き流量制御弁と、
少なくとも２つの前記油圧アクチュエータと、
前記少なくとも２つの油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータを駆動するための第２の操作手段と、
前記切換指令信号を出力する切換指令部とを備え、
前記パイロット切換機構付き流量制御弁は、前記複数の油圧アクチュエータのうち優先的に駆動すべき油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータに夫々設けられ、
前記切換指令部は、前記第２の操作手段が操作されると、切換指令信号を出力するように構成されることを特徴とするショベル等の建設機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８５４７２（Ｐ２０１０−１８５４７２Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１８４（Ｐ２００９−２８１８４）
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（５９２２１６１８８）株式会社カワサキプレシジョンマシナリ (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（５９２２１６１８８）株式会社カワサキプレシジョンマシナリ (67)
【Ｆターム（参考）】
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