特許ウォッチ

公開番号2025015347
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118707
出願日2023-07-20
発明の名称建設機械
出願人ダンフォス・スコットランド・リミテッド,DANFOSS SCOTLAND LIMITED,日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類F15B 11/00 20060101AFI20250123BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】アクチュエータの必要速度を確保しつつ複合操作時の分流ロスを低減することを可能とした建設機械を提供する。
【解決手段】第1アクチュエータ1用の方向切換弁23,27は、第1バイパスライン51を共有する第1バルブグループ20aに属し、第2アクチュエータ3用の方向切換弁24,26は、第2バイパスライン52を共有する第2バルブグループ20bに属し、建設機械は、第1バルブグループ20aの下流で第1バイパスライン51を開閉可能な第1カット弁31と、第2バルブグループ20bの下流で第2バイパスライン52を開閉可能な第2カット弁32と、ポンプ装置11,12が有する複数の吐出ポートの各接続先を第1バイパスライン51または第2バイパスライン52に切換可能な複数の切換弁41a～41d,42a～42dとを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
原動機と、
吐出流量を個別に制御可能な複数の吐出ポートを有し、前記原動機によって駆動されるポンプ装置と、
複数のアクチュエータと、
前記ポンプ装置から前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向切換弁と、
前記複数のアクチュエータを駆動するための操作信号を生成する複数の操作装置と、
前記複数の操作装置の入力に応じて前記ポンプ装置および前記複数の方向切換弁を制御するコントローラとを備え、
前記複数の方向切換弁は、それぞれ、第１バイパスラインまたは第２バイパスライン上に配置され、
前記複数の方向切換弁のうち前記第１バイパスライン上に配置された方向切換弁が第１バルブグループを構成し、
前記複数の方向切換弁のうち前記第２バイパスライン上に配置された方向切換弁が第２バルブグループを構成する建設機械において、
前記複数のアクチュエータは、第１アクチュエータと第２アクチュエータとを含み、
前記複数の方向切換弁のうち前記第１アクチュエータ用の方向切換弁は前記第１バルブグループに属し、
前記複数の方向切換弁のうち前記第２アクチュエータ用の方向切換弁は前記第２バルブグループに属し、
前記建設機械は、
前記第１バルブグループの下流で前記第１バイパスラインを開閉可能な第１カット弁と、
前記第２バルブグループの下流で前記第２バイパスラインを開閉可能な第２カット弁と、
前記複数の吐出ポートの各接続先を前記第１バイパスラインまたは前記第２バイパスラインに切換可能な複数の切換弁とを備え、
前記コントローラは、前記複数の操作装置の入力に応じて、前記第１カット弁、前記第２カット弁、および前記複数の切換弁を制御する
ことを特徴とする建設機械。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記コントローラは、前記第１カット弁、前記第２カット弁、前記複数の切換弁、および前記ポンプ装置から前記第１バイパスラインおよび前記第２バイパスラインのそれぞれへの圧油の流れを、前記複数の操作装置の入力に応じて協調して制御する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記ポンプ装置が前記第１バルブグループに圧油を供給するように制御される前に、前記第１バルブグループの下流側の前記第１バイパスラインを閉じるように前記第１カット弁を制御する、および／または、
前記ポンプ装置が前記第２バルブグループに圧油を供給するように制御される前に、前記第２バルブグループの下流側の前記第２バイパスラインを閉じるように前記第２カット弁を制御する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記第１アクチュエータに対する前記複数の操作装置の入力量である第１操作信号量が第１閾値を超えた場合に前記第１カット弁を閉じ、
前記第１操作信号量が前記第１閾値よりも大きい第２閾値を超えた場合に、前記複数の吐出ポートのうち前記第１バルブグループに接続された１つ以上の吐出ポートの吐出流量と前記第１操作信号量に応じて設定された前記第１アクチュエータの必要流量とが一致するように前記ポンプ装置を制御し、
前記第２アクチュエータに対する前記複数の操作装置の入力量である第２操作信号量が前記第１閾値を超えた場合に前記第２カット弁を閉じ、
前記第２操作信号量が前記第２閾値を超えた場合に、前記複数の吐出ポートのうち前記第２バルブグループに接続された１つ以上の吐出ポートの吐出流量と前記第２操作信号量に応じて設定された前記第２アクチュエータの必要流量とが一致するように前記ポンプ装置を制御する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記複数の方向切換弁は、複数のオープンセンタ方式の方向切換弁である
ことを特徴とする建設機械。
【請求項６】
請求項５に記載の建設機械において、
前記第１バイパスラインおよび前記第２バイパスラインは、それぞれ、センタバイパスラインで構成されている
ことを特徴とする建設機械。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記第１カット弁および前記第２カット弁は、それぞれ、比例流量弁またはオンオフ弁で構成されている
ことを特徴とする建設機械。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の建設機械において、
前記ポンプ装置を制御するポンプコントローラを備え、
前記ポンプ装置は、ポンプシャフトと、前記ポンプシャフトの回転に伴って周期的に作動容積が変化する作動室を３つ以上有し、
前記作動室は、前記作動室と低圧マニホールドとの間の作動油の流れを制御する低圧弁と、前記作動室と高圧マニホールドとの間の作動油の流れを制御する高圧弁とを有し、
前記作動室は、複数のポンプ要素に形成され、
前記複数のポンプ要素は、それぞれ、前記作動室を１つ以上内包し、内包している前記作動室に共通しかつ吐出ポートに連通している前記高圧マニホールドに接続されており、
前記ポンプコントローラは、前記高圧マニホールドを経由して前記吐出ポートに至るまでの前記作動容積の変化が、前記吐出ポートから吐出される作動油の要求流量に応じて制御されるように、前記作動容積の各サイクルにおいて、前記作動室が、前記低圧マニホールドと前記高圧マニホールドとの間の作動油の移動を伴う有効サイクル、または、前記低圧マニホールドと前記高圧マニホールドとの間の作動油の移動を伴わない無効サイクルのいずれを経るかを決定するために、前記作動容積のサイクルと位相的に相関して、前記作動室の少なくとも前記低圧弁を能動的に制御するように構成されている
ことを特徴とする建設機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル向けの油圧回路装置として、２台の油圧ポンプと、２つのバルブグループからなるコントロールバルブとを備えた２ポンプ２バルブの油圧回路装置が広く普及している。また、油圧回路装置は、コントロールバルブの構造に由来し、オープンセンタ方式とクローズドセンタ方式とに分類される。
【０００３】
２ポンプ２バルブのオープンセンタ方式の油圧回路装置を開示する先行技術文献として、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１には、ブーム、アーム、バケットの３複合動作において円滑にブームを上げられるようにした構成が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の油圧回路装置では、ブーム用方向切換弁とアーム用の方向切換弁が各々２個設けられており、第１ポンプに接続される第１のバルブグループと、第２ポンプに接続される第２のバルブグループの両方にブーム用方向切換弁とアーム用方向切換弁が配置されている。これにより、ブームシリンダとアームシリンダにはいずれも最大でポンプ２台分の流量を供給することができるため高速動作が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平８－１３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の油圧回路装置では、ブームとアームを複合動作させる場合に、第１の油圧ポンプの吐出油が第１のブーム用方向切換弁を経由してブームシリンダに供給されると同時に、第１のアーム用方向切換弁を経由してアームシリンダに供給され、第２の油圧ポンプの吐出油が第２のブーム用方向切換弁を経由してブームシリンダに供給されると同時に、第２のアーム用方向切換弁を経由してアームシリンダに供給される。ここで、ブームシリンダの負荷圧力を２０ＭＰａ、アームシリンダの負荷圧を５ＭＰａとすると、第１及び第２の油圧ポンプはいずれも高い方の負荷圧力に合わせて２０ＭＰａ以上で作動油を吐出する必要があり、アームシリンダに供給される圧油はアーム用方向切換弁のメータイン通路を絞ることで２０ＭＰａ以上から５ＭＰａまで減圧される。この絞りによるエネルギロスが分流ロスであり、油圧ショベルの省エネ性を阻害する要因となっている。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータの必要速度を確保しつつ複合操作時の分流ロスを低減することを可能とした建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、吐出流量を個別に制御可能な複数の吐出ポートを有し、前記原動機によって駆動されるポンプ装置と、複数のアクチュエータと、前記ポンプ装置から前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向切換弁と、前記複数のアクチュエータを駆動するための操作信号を生成する複数の操作装置と、前記複数の操作装置の入力に応じて前記ポンプ装置および前記複数の方向切換弁を制御するコントローラとを備え、前記複数の方向切換弁は、それぞれ、第１バイパスラインまたは第２バイパスライン上に配置され、前記複数の方向切換弁のうち前記第１バイパスライン上に配置された方向切換弁が第１バルブグループを構成し、前記複数の方向切換弁のうち前記第２バイパスライン上に配置された方向切換弁が第２バルブグループを構成する建設機械において、前記複数のアクチュエータは、第１アクチュエータと第２アクチュエータとを含み、前記複数の方向切換弁のうち前記第１アクチュエータ用の方向切換弁は前記第１バルブグループに属し、前記複数の方向切換弁のうち前記第２アクチュエータ用の方向切換弁は前記第２バルブグループに属し、前記建設機械は、前記第１バルブグループの下流で前記第１バイパスラインを開閉可能な第１カット弁と、前記第２バルブグループの下流で前記第２バイパスラインを開閉可能な第２カット弁と、前記複数の吐出ポートの各接続先を前記第１バイパスラインまたは前記第２バイパスラインに切換可能な複数の切換弁とを備え、前記コントローラは、前記複数の操作装置の入力に応じて、前記第１カット弁、前記第２カット弁、および前記複数の切換弁を制御するものとする。
【０００９】
以上のように構成した本発明によれば、ポンプ装置の各吐出ポートから吐出される圧油を複数の切換弁を介して第１バイパスラインまたは第２バイパスラインに合流させることにより、各アクチュエータの必要速度を確保することができる。また、第１アクチュエータ１用の方向切換弁を第１バルブグループに集約し、第２アクチュエータ用の方向切換弁を第２バルブグループに集約したことにより、１つの吐出ポートから吐出される圧油が第１アクチュエータ１と第２アクチュエータ３とで分配されることがないため、第１アクチュエータと第２アクチュエータとを同時に駆動する複合操作時の分流ロスを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、建設機械において、アクチュエータの必要速度を確保しつつ複合操作時の分流ロスを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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