特許ウォッチ

公開番号2025015350
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118712
出願日2023-07-20
発明の名称建設機械の油圧回路システム及びポンプ装置
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 11/17 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】複数の吐出ポートの流量を独立して制御可能な2台の油圧ポンプを配置したタンデムポンプと複数の切換弁を用いた油圧回路システム及びポンプ装置において,操作性を向上し,かつポンプ装置の小型化と油圧ホースの削減により搭載性を向上できるようにする。
【解決手段】吐出ポートから吐出される圧油の流量を独立に制御可能な4つのポンプ要素を内包し,シャフト14の軸方向に並置してタンデムポンプ30を構成する第1及び第2油圧ポンプ11,12は,共有部品であるポートブロック13のブロック表面に吐出ポートを開口させ,ブロック表面に,切換弁41a～41d,42a～42dを搭載し,サービスポート43,44を形成したマニホールドブロック40が結合されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
原動機と，
前記原動機により駆動されるポンプ装置と，
前記ポンプ装置から吐出された圧油により駆動される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へ供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁とを備え，
前記ポンプ装置は，
前記原動機により駆動されて回転するシャフトの軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプを有するタンデムポンプとを備えた建設機械の油圧回路システムであって，
複数の第１切換弁及び複数の第２切換弁を搭載し，複数のサービスポートを形成したマニホールドブロックを更に備え，
前記第１油圧ポンプは，複数の第１吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第１ポンプ要素を内包し，
前記第２油圧ポンプは，複数の第２吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第２ポンプ要素を内包し，
前記第１及び第２油圧ポンプは，前記第１及び第２油圧ポンプの共有部品として構成され，前記複数の第１吐出ポートと前記複数の第２吐出ポートを側部に開口させたポートブロックを有し，
前記マニホールドブロックは，前記ポートブロックの前記複数の第１及び第２吐出ポートから流入した圧油の流れ方向を前記複数の第１及び第２切換弁によって切り換え，当該圧油を前記複数のサービスポートのいずれかに導くように構成され，
前記マニホールドブロックは，前記複数の第１及び第２吐出ポートが開口する前記ポートブロックの前記側部に結合され，
前記マニホールドブロックの複数のサービスポートは，前記複数の方向制御弁をバルブハウジング内に納めたコントロールバルブに複数の配管を介して接続されていることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記マニホールドブロックの複数のサービスポートは前記コントロールバルブに設けられた複数のポンプポートに前記複数の配管を介して接続され，
前記複数のサービスポートと前記複数のポンプポートの数が前記タンデムポンプの第１及び第２油圧ポンプの数と同じであることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記複数のアクチュエータは操作される頻度が比較的高い特定の第１アクチュエータと特定の第２アクチュエータを含み，
前記複数の方向制御弁は，前記コントロールバルブ内において，前記特定の第１アクチュエータ用の２つの方向制御弁を含む第１バルブグループと，前記特定の第２アクチュエータ用の２つの方向制御弁を含む第２バルブグループとに分けられ，
前記複数のサービスポートは第１及び第２サービスポートを含み，前記複数の配管は第１及び第２配管を含み，
前記コントロールバルブは，前記第１及び第２バルブグループにそれぞれ接続された第１及び第２ポンプポートを有し，前記第１及び第２ポンプポートは前記第１及び第２配管を介して前記第１及び第２サービスポートに接続されていることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記複数のサービスポートは第１及び第２サービスポートを含み，
前記複数の第１及び第２切換弁は，初期位置である第１位置と非初期位置である第２位置とに切り換え可能であり，
前記複数の第１切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，
前記複数の第２切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記第１及び第２油圧ポンプの前記複数の第１及び第２ポンプ要素は，それぞれ，４つの第１及び第２ポンプ要素であり，前記複数の第１及び第２吐出ポートは，それぞれ，４つの第１及び第２吐出ポートであり，
前記マニホールドブロックの前記複数の第１及び第２切換弁は，それぞれ，４つの第１及び第２切換弁であることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記第１油圧ポンプは，前記シャフトの軸方向に間隔をあけて配置された複数の第１ラジアルピストンポンプを有し，
前記２つの第１ラジアルピストンポンプは，それぞれ，前記シャフトに対して放射状に配置された複数のピストンポンプを有し，前記複数のピストンポンプの前記複数のピストンポンプは複数のグループに分けられ，グループ毎にグループ内の各ピストンポンプから吐出された圧油を合流して前記第１油圧ポンプの前記複数のポンプ要素の１つを構成し，
前記第２油圧ポンプは，前記シャフトの軸方向に間隔をあけて配置された複数の第２ラジアルピストンポンプを有し，
前記２つの第２ラジアルピストンポンプは，それぞれ，前記シャフトに対して放射状に配置された複数のピストンポンプを有し，前記複数のピストンポンプの前記複数のピストンポンプは複数のグループに分けられ，グループ毎にグループ内の各ピストンポンプから吐出された圧油を合流して前記第２油圧ポンプの前記複数のポンプ要素の１つを構成することを特徴とする建設機械の油圧回路システム。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記複数の第１吐出ポートは，前記ポートブロックの前記側部の第１表面に形成され，前記複数の第２吐出ポートは，前記ポートブロックの前記側部の第１表面又は前記第１表面に平行な第２表面に形成されていることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。
【請求項８】
原動機により駆動されて回転するシャフトの軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプを備えたタンデムポンプを備えた建設機械のポンプ装置であって，
複数の第１切換弁及び複数の第２切換弁を搭載し，複数のサービスポートを形成したマニホールドブロックを更に備え，
前記第１油圧ポンプは，複数の第１吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第１ポンプ要素を内包し，
前記第２油圧ポンプは，複数の第２吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第２ポンプ要素を内包し，
前記第１及び第２油圧ポンプは，前記第１及び第２油圧ポンプの共有部品として構成され，前記複数の第１吐出ポートと前記複数の第２吐出ポートを側部に開口させたポートブロックを有し，
前記マニホールドブロックは，前記ポートブロックの前記複数の第１及び第２吐出ポートから流入した圧油の流れ方向を前記複数の第１及び第２切換弁によって切り換え，当該圧油を前記複数のサービスポートのいずれかに導くように構成され，
前記マニホールドブロックは，前記複数の第１及び第２吐出ポートが開口する前記ポートブロックの前記側部に結合されることを特徴とする建設機械のポンプ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の建設機械のポンプ装置において，
前記複数のサービスポートは第１及び第２サービスポートを含み，
前記複数の第１及び第２切換弁は，初期位置である第１位置と非初期位置である第２位置とに切り換え可能であり，
前記複数の第１切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，
前記複数の第２切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させることを特徴とする建設機械のポンプ装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の建設機械のポンプ装置において，
前記第１及び第２油圧ポンプの前記複数の第１及び第２ポンプ要素は，それぞれ，４つの第１及び第２ポンプ要素であり，前記複数の第１及び第２吐出ポートは，それぞれ，４つの第１及び第２吐出ポートであり，
前記マニホールドブロックの前記複数の第１及び第２切換弁は，それぞれ，４つの第１及び第２切換弁であることを特徴とする建設機械のポンプ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は，複数の吐出ポートの流量をそれぞれ独立して制御可能なポンプ装置を搭載した建設機械の油圧回路システム及びポンプ装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルに代表される建設機械の油圧回路システムに用いられるポンプ装置として，特許文献１に，フロントポンプとリアポンプの２台のポンプを軸方向に間隔をあけて配置した（すなわちタンデム配置した）タンデムポンプと呼ばれるポンプ装置が記載されている。このタンデムポンプにおいては，フロントポンプとリアポンプは，それぞれ，２つの吐出流量を生成する２フロータイプのピストンポンプとして構成されている。また，フロントポンプとリアポンプの間にポートブロックを介在させ，ポートブロックの異なる側面に４つの吐出ポートを２つずつに分けて開口させることで，４つの吐出流量を取り出すことができる。
【０００３】
また，特許文献２には，４つの吐出ポートの流量をそれぞれ独立して制御可能な油圧ポンプを備えた油圧回路システムが記載されている。４つの吐出ポートは１６個の切換弁を介して４つの負荷ポート油路に接続され，切換弁を切り換えることでアクチュエータの要求に応じた数の吐出ポートを負荷ポート油路に接続し，要求に応じた流量の圧油をアクチュエータに供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５０２７８７８号公報
米国２０１９／０２１１８４９Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のタンデムポンプは，フロントポンプとリアポンプの間に配置されたポートブロックの異なる側面に４つの吐出ポートを２つずつに分けて開口させ，４つの吐出流量を取り出せるようにしたことで，ポートブロックを小型化し，タンデムポンプ全体の小型化を図っている。しかし，フロントポンプとリアポンプはそれぞれ２つの吐出ポートを備えたスプリットフローポンプと呼ばれるポンプであり，２つの吐出流量を独立して制御することはできない。
【０００６】
特許文献２に記載の油圧回路システムは，１台のポンプから４つの吐出流量を取り出せ，かつ４つの吐出流量を独立して制御可能である。また，アクチュエータの要求に応じて切換弁を切り換え，アクチュエータに接続される吐出ポートの数を変更することで，要求に応じた流量の圧油をアクチュエータに供給することができる。
【０００７】
しかし，特許文献２に記載の油圧回路システムにおいては，１台のポンプが４つの吐出ポートを備え，この４つの吐出ポートから４つの吐出流量を取り出すため，４つの吐出ポートを１６個の切換弁を含む切換弁ブロックに４本の油圧ホースで接続する必要がある。このためポンプが大型化しかつホースレイアウトが複雑となり，建設機械への搭載性が低下するという課題がある。
【０００８】
この課題は，ポンプ（吐出ポート）の数を増やして操作性を向上させる場合に特に顕著となる。
【０００９】
すなわち，油圧ショベルのように複数のアクチュエータを駆動する建設機械においては，アクチュエータ駆動時の操作性を向上するために，アクチュエータに接続されるポンプ（吐出ポート）数を増やすことが必要であり，これを実現するためには，特許文献２に記載のような複数の吐出ポートの流量を独立に制御できる油圧ポンプを複数台用いることが好適である。例えば油圧ポンプを２台を用いてタンデムポンプとした場合，独立に流量制御できる吐出ポート数が８個に増えるので，アクチュエータに必要な吐出ポート数を細かく変更することができ，切換に伴うアクチュエータの速度変動も滑らかになるので，アクチュエータ駆動時の操作性の向上につながる。
【００１０】
しかし，特許文献２に記載の油圧ポンプを例えば２台用いてタンデム配置した場合，吐出ポートの数が８個に増え，かつ８個の吐出ポートを切換弁に接続する油圧ホースの数も８本に増えるため，油圧源（ポンプ装置）が大型化し，かつホースレイアウトが複雑となり，ポンプ装置の搭載性が著しく低下する。
（【００１１】以降は省略されています）

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