特許 6292037 建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6292037

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】建設機械

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/02 20060101AFI20180305BHJP

   F15B 11/024 20060101ALI20180305BHJP

   F15B 21/14 20060101ALI20180305BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20180305BHJP

【ＦＩ】

   F15B11/02 W

   F15B11/02 L

   F15B21/14 A

   E02F9/22 E

   E02F9/22 M

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-117508(P2014-117508)

(22)【出願日】2014年6月6日

(65)【公開番号】特開2015-230074(P2015-230074A)

(43)【公開日】2015年12月21日

【審査請求日】2016年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100168321

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 敦

(72)【発明者】

【氏名】但馬 一治

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１３７０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３８０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１４２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１７７０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １１／００−１１／２２

Ｆ１５Ｂ ２１／１４

Ｅ０２Ｆ ３／４２− ３／４３

Ｅ０２Ｆ ３／８４− ３／８５

Ｅ０２Ｆ ９／２０− ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建設機械であって、
機体と、
前記機体に起伏可能に取り付けられたブームと、
押し動作及び引き動作可能となるように前記ブームの先端部に回転可能に取り付けられたアームと、
アームの先端部に回転可能に取り付けられたバケットと、
作動油を吐出可能な油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの作動油により伸縮可能な油圧シリンダであって、当該油圧シリンダの縮み動作により前記アームの押し動作が行われ、かつ、前記油圧シリンダの伸び動作により前記アームの引き動作が行われるように前記ブームと前記アームとの間に設けられた油圧シリンダと、
前記油圧シリンダから導出された作動油が導かれるタンクと、
前記油圧ポンプから前記油圧シリンダへの作動油の供給及び前記油圧シリンダから前記タンクへの作動油の導出を調整することにより前記油圧シリンダの動作を制御する制御弁と、
前記油圧シリンダの伸び動作時に前記油圧シリンダから導出される作動油が前記タンクに導かれるように前記制御弁と前記タンクとを接続する主リターン油路に設けられた背圧弁と、
前記油圧シリンダの縮み動作時に前記油圧シリンダのボトム側室から導出される作動油を、前記背圧弁を迂回して前記タンクに案内可能なクイックリターン油路と、
前記クイックリターン油路と前記油圧シリンダのロッド側室とを接続する再生油路と、
前記再生油路に設けられ、前記クイックリターン油路から前記油圧シリンダのロッド側室に向けた作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制するチェック弁と、
前記クイックリターン油路の前記再生油路の接続点よりも前記タンク側の位置に設けられているとともに、前記接続点における作動油の圧力を上昇可能な圧力上昇手段と、
前記油圧シリンダの縮み速度を検出するための検出手段と、を備え、
前記圧力上昇手段は、開口面積を調整可能な電磁式の開口調整弁と、前記油圧シリンダのキャビテーションが発生する可能性が高い条件として予め設定されたキャビテーション発生条件が成立した場合に、前記キャビテーション発生条件が不成立の場合の開口面積よりも小さな開口面積に調整するための指令を前記開口調整弁に出力するコントローラとをさらに備え、
前記キャビテーション発生条件は、前記検出手段により検出された前記油圧シリンダの縮み速度が予め設定された基準速度以上である条件に設定されている、建設機械。

【請求項2】

前記圧力上昇手段は、前記クイックリターン油路の断面積よりも小さな開口面積を有する固定絞りを有する、請求項１に記載の建設機械。

【請求項3】

前記開口調整弁は、開口面積が最小に設定された位置と、開口面積が最大に設定された全開位置と、を有し、
前記コントローラは、前記キャビテーション発生条件が成立した場合に前記開口面積が最小に設定された位置に前記開口調整弁を切り換えるための指令を出力する一方、前記キャビテーション発生条件が不成立の場合に前記全開位置に前記開口調整弁を切り換えるための指令を出力する、請求項１又は２に記載の建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧シリンダを有する建設機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、前記建設機械として、特許文献１に記載の油圧ショベルが知られている。

【0003】

特許文献１に記載の油圧ショベルは、ブームの先端部に対して回転可能に取り付けられたアームと、アームを回転駆動するアームシリンダと、アームシリンダに対する作動油の給排を調整することによりアームシリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、制御弁とタンクとを接続する導出油路に設けられた背圧弁とを備えている。

【0004】

この油圧ショベルは、アームシリンダのボトム側室と制御弁とを接続する油路から分岐して、制御弁（背圧弁）を介さずにタンクに接続されたクイックリターン油路と、クイックリターン油路に設けられたクイックリターンバルブとを有する。クイックリターンバルブは、アームシリンダの縮み側操作時のみにクイックリターン油路における作動油の流れを許容する。クイックリターンバルブにより作動油の流れが許容されると、背圧弁を有する導出油路よりも低圧のクイックリターン油路を通じて作動油がタンクに導かれる。したがって、アームシリンダの縮み側の動作時に、アームシリンダのボトム側室とロッド側室との断面積の差によりボトム側室からの戻り油の流量がロッド側室への作動油の供給流量よりも多くなり、高圧側の導出油路における戻り油の圧力損失が大きくなるのを抑制することができる。

【0005】

また、前記油圧ショベルは、クイックリターン油路におけるクイックリターンバルブの下流側の部分から分岐するとともにアームシリンダのロッド側室に接続された再生油路と、再生油路に設けられたチェック弁とを有する。チェック弁は、クイックリターン油路からアームシリンダのロッド側室に向けた作動油の流れのみを許容する。これにより、例えば、アームの自重が作用する方向のアームシリンダの縮み動作時（アーム押し動作時）におけるアームシリンダのキャビテーションを抑制することができる。具体的に、上述の縮み動作時にはアームシリンダのロッド側室の圧力が低下するが、再生油路及びチェック弁を通じてクイックリターン油路からアームシリンダのロッド側室に作動油が供給されるため、キャビテーションの発生を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−１３７０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の油圧ショベルでは、クイックリターン油路のクイックリターンバルブの下流側の部分を通じて再生油路がタンクに直接接続されているため、再生油路内におけるチェック弁の一次側の圧力が低い。

【0008】

したがって、アームシリンダのロッド側室内の圧力がこのように低い再生油路内の圧力を下回らなければクイックリターン油路からロッド側室へ作動油が供給されず、アームシリンダのキャビテーションを有効に防止することができない。

【0009】

本発明の目的は、油圧シリンダの縮み動作時における作動油の圧損を低減しつつ油圧シリンダのキャビテーションをより有効に防止することができる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】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明は、建設機械であって、機体と、前記機体に起伏可能に取り付けられたブームと、押し動作及び引き動作可能となるように前記ブームの先端部に回転可能に取り付けられたアームと、アームの先端部に回転可能に取り付けられたバケットと、作動油を吐出可能な油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油により伸縮可能な油圧シリンダであって、当該油圧シリンダの縮み動作により前記アームの押し動作が行われ、かつ、前記油圧シリンダの伸び動作により前記アームの引き動作が行われるように前記ブームと前記アームとの間に設けられた油圧シリンダと、前記油圧シリンダから導出された作動油が導かれるタンクと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダへの作動油の供給及び前記油圧シリンダから前記タンクへの作動油の導出を調整することにより前記油圧シリンダの動作を制御する制御弁と、前記油圧シリンダの伸び動作時に前記油圧シリンダから導出される作動油が前記タンクに導かれるように前記制御弁と前記タンクとを接続する主リターン油路に設けられた背圧弁と、前記油圧シリンダの縮み動作時に前記油圧シリンダのボトム側室から導出される作動油を、前記背圧弁を迂回して前記タンクに案内可能なクイックリターン油路と、前記クイックリターン油路と前記油圧シリンダのロッド側室とを接続する再生油路と、前記再生油路に設けられ、前記クイックリターン油路から前記油圧シリンダのロッド側室に向けた作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制するチェック弁と、前記クイックリターン油路の前記再生油路の接続点よりも前記タンク側の位置に設けられているとともに、前記接続点における作動油の圧力を上昇可能な圧力上昇手段と、前記油圧シリンダの縮み速度を検出するための検出手段と、を備え、前記圧力上昇手段は、開口面積を調整可能な電磁式の開口調整弁と、前記油圧シリンダのキャビテーションが発生する可能性が高い条件として予め設定されたキャビテーション発生条件が成立した場合に、前記キャビテーション発生条件が不成立の場合の開口面積よりも小さな開口面積に調整するための指令を前記開口調整弁に出力するコントローラとをさらに備え、前記キャビテーション発生条件は、前記検出手段により検出された前記油圧シリンダの縮み速度が予め設定された基準速度以上である条件に設定されている、建設機械を提供する。

【0011】

本発明によれば、クイックリターン油路によって油圧シリンダからの戻り油を、背圧弁を迂回してタンクに案内可能であるため、油圧シリンダの縮み動作時に背圧弁における戻り油の圧損を回避することができる。

【0012】

また、圧力上昇手段によってクイックリターン油路の再生油路との接続点における作動油の圧力を上昇可能であるため、圧力上昇手段を有しない従来の場合と比較してチェック弁の一次側の圧力を上げることができる。これにより、油圧シリンダのロッド側室内の圧力が比較的に高い状況で積極的にクイックリターン油路内の作動油をロッド側室に導くことができる。

【0013】

したがって、本発明によれば、油圧シリンダの縮み動作時における作動油の圧損を防止しつつ油圧シリンダのキャビテーションをより有効に防止することができる。
具体的に、前記建設機械は、機体と、前記機体に起伏可能に取り付けられたブームと、押し動作及び引き動作可能となるように前記ブームの先端部に回転可能に取り付けられたアームと、アームの先端部に回転可能に取り付けられたバケットとをさらに備え、前記油圧シリンダは、当該油圧シリンダの縮み動作により前記アームの押し動作が行われ、かつ、前記油圧シリンダの伸び動作により前記アームの引き動作が行われるように前記ブームと前記アームとの間に設けられている。
そのため、ブームに対してアームが引き寄せられた状態からアームが押し動作される場合のように、アームの自重が作用した状態でアームの押し動作（油圧シリンダが縮み動作）が行われる場合に、アームの押し動作の速度増加に伴う油圧シリンダのキャビテーションを有効に防止することができる。
このようなアーム押し動作は、バケットによる掘削時の準備動作として高い頻度で行われるため、この準備動作中にキャビテーションを有効に防止できることにより掘削作業の操作性を格段に向上することができる。

【0014】

本発明における前記圧力上昇手段は、開口面積を調整可能な開口調整弁である。

【0015】

これにより、キャビテーションが発生する可能性が高い場面とキャビテーションが発生する可能性が低い場面とで開口面積を変更することができる。そのため、キャビテーションが発生する可能性が低い場面において圧損を低減するというクイックリターン油路の本来の機能を維持しながら、キャビテーションが発生する可能性が高い場面においてキャビテーションの発生を有効に防止することができる。

【0016】

具体的に、前記開口調整弁は、電磁弁であり、前記圧力上昇手段は、前記油圧シリンダのキャビテーションが発生する可能性が高い条件として予め設定されたキャビテーション発生条件が成立した場合に、前記キャビテーション発生条件が不成立の場合の開口面積よりも小さな開口面積に調整するための指令を前記開口調整弁に出力するコントローラをさらに備えている。

【0017】

これにより、キャビテーション発生条件が成立した場合に、開口調整弁の開口面積が小さく調整されることによりチェック弁の一次側の圧力を上げて、キャビテーションの発生を有効に防止することができる。一方、キャビテーション発生条件が不成立の場合にはキャビテーション発生条件が成立した場合と比較して大きな開口面積に調整されることにより、戻り油の圧損を低減するというクイックリターン油路の本来の機能を果たすことができる。

【0018】

また、作動油の圧損防止とキャビテーションの発生防止との両立を図ることができる場合には、前記圧力上昇手段は、前記クイックリターン油路の断面積よりも小さな開口面積を有する固定絞りを有していてもよい。

【0019】

この態様によれば、開口面積を調整するための構成（上述した開口調整弁を作動するための構成）を省略することにより、建設機械の構成をさらに簡素化することができる。

【0020】

前記建設機械において、前記開口調整弁は、開口面積が最小に設定された位置と、開口面積が最大に設定された全開位置と、を有し、前記コントローラは、前記キャビテーション発生条件が成立した場合に前記開口面積が最小に設定された位置に前記開口調整弁を切り換えるための指令を出力する一方、前記キャビテーション発生条件が不成立の場合に前記全開位置に前記開口調整弁を切り換えるための指令を出力することが好ましい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、油圧シリンダの縮み動作時における作動油の圧損を防止しつつ油圧シリンダのキャビテーションをより有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。

【図2】図１に示す油圧ショベルに設けられた油圧回路を示す回路図である。

【図3】図２に示すコントローラにより実行される処理を示すフローチャートである。

【図4】本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルのコントローラの指令電流とロッド側室の圧力との関係を示すグラフである。

【図5】図４に示す指令電流と開口調整弁の開口面積との関係を示すグラフである。

【図6】本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路を示す回路図である。

【図7】図６に示す油圧シリンダのロッド側室の圧力と開口調整弁のストロークとの関係を示すグラフである。

【図8】図７に示す開口調整弁のストロークと開口調整弁の開口面積との関係を示すグラフである。

【図9】本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

【0024】

＜第１実施形態（図１〜図３）＞
図１を参照して、本発明の実施形態に係る建設機械の一例としての油圧ショベル１は、一対のクローラ２ａを有する下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に対して変位可能に取り付けられた作業機４とを備えている。下部走行体２及び上部旋回体３は、作業機４が取り付けられた機体に相当する。

【0025】

作業機４は、上部旋回体３に対して上げ下げ可能（起伏可能）に取り付けられたブーム５と、押し動作及び引き動作可能となるようにブーム５の先端部に対して回転可能に取り付けられたアーム６と、アーム６の先端部に回転可能に取り付けられたバケット７とを備えている。

【0026】

また、作業機４は、上部旋回体３に対してブーム５を上げ下げ駆動するブームシリンダ８と、ブーム５に対してアーム６を回転駆動するアームシリンダ（油圧シリンダの一例）９と、アーム６に対してバケット７を回転駆動するバケットシリンダ１０とを備えている。アームシリンダ９は、当該アームシリンダ９の縮み動作によりアーム６の押し動作が行われ、かつ、アームシリンダ９の伸び動作によりアーム６の引き動作が行われるようにブーム５とアーム６との間に設けられている。

【0027】

図２に示すように、上部旋回体３は、下部走行体２に対して上部旋回体３を旋回駆動するための旋回モータ１１と、この旋回モータ１１及び前記シリンダ８〜１０（図２ではアームシリンダ９のみを示す）を含む油圧回路１２と、油圧回路１２を制御するコントローラ（圧力上昇手段）１３とを備えている。

【0028】

油圧回路１２は、作動油を吐出可能な油圧ポンプ１４と、旋回モータ１１の駆動を制御する旋回用制御弁１５と、アームシリンダ９の駆動を制御するアーム用制御弁１６と、旋回モータ１１及びアームシリンダ９から導出された作動油が導かれるタンク１７とを備えている。

【0029】

油圧ポンプ１４は、タンデム油路Ｒ１を介して旋回用制御弁１５及びアーム用制御弁１６に設けられたセンターバイパス通路に接続されているとともに、リターン油路Ｒ４を介してタンク１７に接続されている。リターン油路Ｒ４には、両制御弁１５、１６の二次側に背圧を立てるための背圧弁１８が設けられている。

【0030】

旋回用制御弁１５は、油圧ポンプ１４に対し、パラレル油路Ｒ２を介してアーム用制御弁１６と並列に接続されている。同様に、アーム用制御弁１６は、油圧ポンプ１４に対し、パラレル油路Ｒ３を介して旋回用制御弁１５と並列に接続されている。したがって、油
圧ポンプ１４から吐出された作動油は、パラレル油路Ｒ２、Ｒ３を介して両制御弁１５、１６に供給可能である。

【0031】

旋回用制御弁１５は、旋回モータ１１に対する作動油の給排を調整することにより当該旋回モータ１１の旋回駆動を制御する。具体的に、旋回用制御弁１５は、中立位置（図の中央位置）と、旋回モータ１１を右方向に旋回駆動するための右旋回位置（図の右側位置）と、旋回モータ１１を左方向に旋回駆動するための左旋回位置（図の左側位置）との間で切換可能である。なお、旋回用制御弁１５は、通常中立位置に付勢され、パイロット圧が供給されることにより右旋回位置又は左旋回位置に切り換えられるパイロット式の切換弁である。

【0032】

また、旋回用制御弁１５は、右側油路Ｒ５を介して旋回モータ１１の右側ポートに接続されているとともに、左側油路Ｒ６を介して旋回モータ１１の左側ポートに接続されている。右側油路Ｒ５及び左側油路Ｒ６は、連結油路Ｒ７を介して互いに連結され、この連結油路Ｒ７には２つの補給チェック弁１９ａ、１９ｂが設けられている。連結油路Ｒ７の補給チェック弁１９ａ、１９ｂの間の位置とリターン油路Ｒ４の背圧弁１８の上流側の位置との間には、リターン油路Ｒ４内の作動油を油路Ｒ５、Ｒ６内に補給するための補給油路Ｒ８が設けられている。補給チェック弁１９ａは、補給油路Ｒ８から右側油路Ｒ５に向かう作動油の流れを許容し、補給用チェック弁１９ｂは、補給油路Ｒ８から左側油路Ｒ６に向かう作動油の流れを許容する。したがって、旋回用制御弁１５が中立位置に切り換えられた旋回制動時に、旋回モータ１１の吸入側の油路（右側油路Ｒ５又は左側油路Ｒ６）に対し、補給油路Ｒ８を介してリターン油路Ｒ４から作動油を補給することができる。ここで、リターン油路Ｒ４には背圧弁１８による背圧が発生しているため、旋回制動時に速やかに作動油を補給することが可能となる。なお、旋回用制御弁１５とリターン油路Ｒ４との間には、右旋回位置又は左旋回位置に切り換えられた状態で戻り側の油路（右側油路Ｒ５又は左側油路Ｒ６）に接続されるリターン油路が設けられている。

【0033】

アーム用制御弁１６は、油圧ポンプ１４からアームシリンダ９への作動油の供給及びアームシリンダ９からタンク１７への作動油の導出を調整することによりアームシリンダ９の動作を制御する。具体的に、アーム用制御弁１６は、中立位置（図の中央位置）と、アームシリンダ９の縮み動作（アーム６による押し動作）を実行するための縮み位置（図の右側位置）と、アームシリンダ９の伸び動作（アーム６による引き動作）を実行するための伸び位置（図の左側位置）との間で切換可能である。なお、アーム用制御弁１６は、通常中立位置に付勢され、パイロット圧が供給されることにより縮み位置又は伸び位置に切り換えられるパイロット式の切換弁である。アーム用制御弁１６のパイロット回路には、アーム用制御弁１６を縮み動作するためのパイロット圧を検出可能なパイロットセンサ１６ａが設けられている。パイロットセンサ１６ａによる検出信号は、後述するコントローラ１３に出力される。

【0034】

また、アーム用制御弁１６は、ボトム側油路Ｒ９を介してアームシリンダ９のボトム側室に接続されているとともに、ロッド側油路Ｒ１０を介してアームシリンダ９のロッド側室に接続されている。ロッド側油路Ｒ１０には、アームシリンダ９のロッド側室内の圧力（ロッド側油路Ｒ１０の圧力）を検出するための圧力センサ２０が設けられている。圧力センサ２０による検出信号は、後述するコントローラ１３に出力される。

【0035】

さらに、アーム用制御弁１６には、当該アーム用制御弁１６が伸び位置に切り換えられた状態で戻り側の油路（ロッド側油路Ｒ１０）に接続されるリターン油路Ｒ１１が接続されている。リターン油路Ｒ１１は、リターン油路Ｒ４の背圧弁１８の上流の位置に接続されている。リターン油路Ｒ４及びＲ１１は、アームシリンダ９の伸び動作時にアームシリンダ９から導出される作動油がタンク１７に導かれるようにアーム用制御弁１６とタンク１７とを接続する主リターン油路に相当する。

【0036】

また、アーム用制御弁１６には、当該アーム用制御弁１６が縮み位置に切り換えられた状態で戻り側の油路（ボトム側油路Ｒ９）に接続されるクイックリターン油路Ｒ１２が接続されている。クイックリターン油路Ｒ１２は、アームシリンダ９の縮み動作時にアームシリンダ９のボトム側室から導出される作動油を、背圧弁１８迂回してタンク１７に案内可能である。具体的に、クイックリターン油路Ｒ１２は、リターン油路Ｒ４を介さずにタンク１７に接続されている。

【0037】

クイックリターン油路Ｒ１２及びアームシリンダ９のロッド側油路Ｒ１０は、再生油路Ｒ１３によって互いに接続されている。再生油路Ｒ１３には、クイックリターン油路Ｒ１２からロッド側油路Ｒ１０に向けた作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制するチェック弁２２が設けられている。したがって、アームシリンダ９の縮み動作時であってアーム６の自重が作用する動作時に、クイックリターン油路Ｒ１２からロッド側油路Ｒ１０に対して作動油を補給することができ、これによりアームシリンダ９のキャビテーションを防止することができる。

【0038】

ここで、従来のように、クイックリターン油路Ｒ１２を介して再生油路Ｒ１３がタンク１７に直接接続されている場合、チェック弁２２の一次側の圧力が低い。そのため、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力がこのように低い再生油路Ｒ１３内の圧力を下回らなければクイックリターン油路Ｒ１２からロッド側油路Ｒ１０へ作動油が供給されず、アームシリンダ９のキャビテーションを有効に防止することができない。

【0039】

そこで、クイックリターン油路Ｒ１２の再生油路Ｒ１３の接続点よりもタンク１７側の位置には、前記接続点における作動油の圧力を上昇可能な開口調整弁（圧力上昇手段）２１が設けられている。開口調整弁２１は、開口面積を調整可能な電磁弁である。具体的に、開口調整弁２１は、通常時に全開位置（図の左側位置）に付勢され、後述するコントローラ１３からの指令電流により全開位置から絞り位置（図の右側位置）に切り換えられる。また、開口調整弁２１は、コントローラ１３からの指令電流が大きくなることに応じて開口面積が小さく調整される比例弁である。

【0040】

コントローラ１３は、アームシリンダ９の縮み動作時においてキャビテーションの発生を防止するように開口調整弁２１の動作を制御する。具体的に、コントローラ１３は、アームシリンダ９のキャビテーションが発生する可能性が高い状況において、キャビテーションが発生する可能性が低い状況よりも開口面積が小さくなるように開口調整弁２１を制御する。

【0041】

以下、図２及び図３を参照して、コントローラ１３により実行される処理について説明する。

【0042】

まず、パイロットセンサ１６ａによる検出結果に基づいて、図外の操作レバーによるアーム押し操作が行われたか否か（アーム用制御弁１６が縮み位置に切り換えられたか否か）が判定される（ステップＳ１）。アーム押し操作が行われていないと判定された場合、クイックリターン油路Ｒ１２はアーム用制御弁１６により閉鎖されるため（使用されないため）、開口調整弁２１は絞り位置に切り換えられる（指令電流の最大値を出力する：ステップＳ３）。

【0043】

一方、ステップＳ１において、アーム押し操作が行われたと判定されると、アームシリンダ９においてキャビテーションが発生する可能性が高い条件として予め設定されたキャビテーション発生条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ２）。

【0044】

キャビテーション発生条件は、アームシリンダ９のロッド側油路Ｒ１０内の圧力が予め設定された基準圧力以下である条件に設定されている。コントローラ１３は、ステップＳ２において、圧力センサ２０により検出されたロッド側油路Ｒ１０内の圧力が前記基準圧力以下であるか否かを判定する。なお、キャビテーション発生条件は、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力に限定されず、例えば、アームシリンダ９の縮み速度が予め設定された基準速度以上である条件に設定することもできる。この場合、圧力センサ２０に代えて、アームシリンダ９の縮み速度を検出するための手段（ストロークセンサ又はポテンショセンサ）が必要となる。

【0045】

そして、キャビテーション発生条件が成立していると判定された場合（ステップＳ２でＹＥＳ）には、ステップＳ３において開口調整弁２１が絞り位置に切り換えられる（ステップＳ３）。つまり、ステップＳ３では、開口面積が最小に設定され、これにより、クイックリターン油路Ｒ１２内に背圧が発生する（チェック弁２２の一次側の圧力が上がる）。その結果、作動油が不足する傾向にあるロッド側油路Ｒ１０に対し、クイックリターン油路Ｒ１２から作動油が導かれる。したがって、アームシリンダ９のキャビテーションを有効に防止することができる。

【0046】

一方、ステップＳ２においてキャビテーション発生条件が成立していないと判定されると、開口調整弁２１が全開位置に切り換えられる（指令電流の最小値を出力する：ステップＳ４）。つまり、開口面積が最大に設定される。これにより、アームシリンダ９の縮み動作時に戻り油の圧損を低減するというクイックリターン油路Ｒ１２の本来の機能を実現することができる。

【0047】

前記ステップＳ３及びＳ４の実行後、当該処理はステップＳ１にリターンする。

【0048】

以上説明したように、クイックリターン油路Ｒ１２によってアームシリンダ９からの戻り油を、背圧弁１８を迂回してタンク１７に案内可能であるため、アームシリンダ９の縮み動作時に背圧弁１８における戻り油の圧損を回避することができる。

【0049】

また、開口調整弁２１によってクイックリターン油路Ｒ１２の再生油路Ｒ１３との接続点における作動油の圧力を上昇可能であるため、開口調整弁２１を有しない従来の場合と比較してチェック弁２２の一次側の圧力を上げることができる。これにより、アームシリンダ９のロッド側室内の圧力が比較的に高い状況で積極的にクイックリターン油路Ｒ１２内の作動油をロッド側室に導くことができる。

【0050】

したがって、縮み動作時における作動油の圧損を防止しつつアームシリンダ９のキャビテーションをより有効に防止することができる。

【0051】

また、第１実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

【0052】

開口調整弁２１が設けられているため、キャビテーションが発生する可能性が高い場面とキャビテーションが発生する可能性が低い場面とで開口面積を変更することができる。したがって、キャビテーションが発生する可能性が低い場面において圧損を低減するというクイックリターン油路の本来の機能を維持しながら、キャビテーションが発生する可能性が高い場面においてキャビテーションの発生を有効に防止することができる。

【0053】

具体的に、キャビテーション発生条件が成立した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）に、開口調整弁２１の開口面積が小さく調整されることによりチェック弁２２の一次側の圧力を上げて、キャビテーションの発生を有効に防止することができる。一方、キャビテーション発生条件が不成立の場合（ステップＳ２でＮＯ）にはキャビテーション発生条件が成立した場合と比較して大きな開口面積に調整されることにより、戻り油の圧損を低減するというクイックリターン油路Ｒ１２の本来の機能を果たすことができる。

【0054】

第１実施形態では、クイックリターン油路Ｒ１２がブームシリンダ８に対して設けられている。そのため、ブーム５に対してアーム６が引き寄せられた状態からアーム６が押し動作される場合のように、アーム６の自重が作用した状態でアーム６の押し動作（油圧シリンダが縮み動作）が行われる場合に、アーム６の押し動作の速度増加に伴うアームシリンダ９のキャビテーションを有効に防止することができる。

【0055】

このようなアーム押し動作は、バケット７による掘削時の準備動作として高い頻度で行われるため、この準備動作中にキャビテーションを有効に防止できることにより掘削作業の操作性を格段に向上することができる。

【0056】

＜第２実施形態（図４及び図５）＞
第１実施形態では、キャビテーション発生条件が成立した場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）に、ステップＳ３において開口調整弁２１を絞り位置に切り換えているが、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力に応じて開口調整弁２１の開口面積を設定することもできる。

【0057】

具体的に、第２実施形態に係るコントローラ１３は、図４に示すように、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力が大きくなるほど小さな指令電流を出力する。これにより、図５に示すように、指令電流が大きくなるほど、つまり、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力が小さくなるほど開口調整弁２１の開口面積を小さくすることができる。

【0058】

したがって、第２実施形態においてもクイックリターン油路Ｒ１２での圧損を可及的に低減しながらアームシリンダ９のキャビテーションの発生を有効に防止することができる。

【0059】

なお、図４において指令電流Ｉ１よりも小さい指令電流Ｉ０、及び指令電流Ｉ２よりも大きい指令電流Ｉ３を出力しているのは、開口調整弁２１の個体差を考慮しても、全開位置に切り換えられた状態及び絞り位置に切り換えられた状態を確実に担保するためである。

【0060】

つまり、上記『ロッド側油路Ｒ１０内の圧力が大きくなるほど小さな指令電流を出力する』とは、図４に示す場合も含み、逆に、開口調整弁２１の個体差を無視できるのであれば、コントローラ１３は、指令電流Ｉ１〜Ｉ２の指令電流を出力すればよい。

【0061】

＜第３実施形態（図６〜図８）＞
第１及び第２実施形態では、電磁式の開口調整弁２１について説明したが、図６に示すようにパイロット式の開口調整弁（圧力上昇手段）２３を採用することもできる。

【0062】

第３実施形態に係る開口調整弁２３は、通常時に絞り位置（図の左側位置）に付勢されているとともに、パイロット圧が供給されることにより全開位置（図の右側位置）に切換可能である。

【0063】

開口調整弁２３のパイロットポート及びアームシリンダ９のロッド側油路Ｒ１０は、パイロット油路Ｒ１４によって互いに接続されている。これにより、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力をパイロット圧として利用して開口調整弁２３を切り換えることができる。

【0064】

具体的に、図４に示すように、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力が高くなるほど開口調整弁
２３の絞り位置から全開位置に向けたストロークが大きくなる。そして、図５に示すように、開口調整弁２３のストロークが大きくなるほど開口調整弁２３の開口面積は大きくなり、その結果、ロッド側油路Ｒ１０内の圧力が低いほど開口調整弁２３の開口面積が小さくなる。

【0065】

なお、図８において、開口調整弁２３のストロークがＳＴ１よりも小さい領域及びＳＴ２よりも大きい領域において開口面積が一定となる領域が設けられているのは、開口調整弁２３の設計上の誤差を考慮しても、開口面積が最大の状態及び開口面積が最小の状態を確実に担保するためである。

【0066】

つまり、上記『ロッド側油路Ｒ１０内の圧力が低いほど開口調整弁２３の開口面積が小さくなる』とは、図８に示す場合も含み、逆に、開口調整弁２３の設計上の誤差を無視できるのであれば、開口調整弁２３の開口面積は、ストロークが０からＦＵＬＬまでの間で連続的に増加すればよい。

【0067】

第３実施形態によれば、アームシリンダ９のロッド側室の圧力が低いほど、つまり、キャビテーションが発生する可能性が高いほど、開口調整弁２３の開口面積を小さくすることによりチェック弁２２の一次側の圧力を上げて、キャビテーションの発生を有効に防止することができる。また、上述したコントローラ１３が不要となるため油圧ショベル１の構成を簡素化することができる。

【0068】

＜第４実施形態（図９）＞
第１〜第３実施形態では、圧力上昇手段として開口面積を調整可能な開口調整弁２１、２３を例示したが、作動油の圧損防止とキャビテーションの発生防止との両立を図ることができる場合には、図９に示すように圧力上昇手段として固定絞り２４を採用することもできる。

【0069】

この場合、固定絞り２４の開口面積は、クイックリターン油路Ｒ１２の断面積よりも小さく設定されている。

【0070】

第４実施形態によれば、開口面積を調整するための構成（上述した開口調整弁２１、２３を作動するための構成）を省略することにより、油圧ショベル１の構成をさらに簡素化することができる。

【0071】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば以下の態様を採用することもできる。

【0072】

アームシリンダ９の縮み動作時にアーム用制御弁１６の縮み位置（例えば、図２の右側位置）を通じてアームシリンダ９の戻り油をクイックリターン油路Ｒ１２に流す構成について説明したが、特開２０１３−１３７０６２号公報に開示されるようにクイックリターン油路を開閉するためのバルブを別途設けてもよい。この場合、アーム用制御弁１６の縮み位置は、ボトム側油路Ｒ９とリターン油路Ｒ１１との接続を許容し、クイックリターン油路Ｒ１２は、アーム用制御弁１６の上流側の位置でボトム側油路Ｒ９から分岐する。また、クイックリターン油路Ｒ１２の再生油路Ｒ１３との接続点の上流側の位置には、クイックリターン油路Ｒ１２を通じた作動油の流れを許容する状態とこの流れを規制する状態との間で切換可能なバルブが設けられている。

【0073】

油圧シリンダとしてアームシリンダ９を例示したが、油圧シリンダは、当該油圧シリンダの縮み動作時に、位置エネルギーによって移動する可能性のある駆動対象物を駆動する油圧シリンダであれば特に限定されない。

【0074】

建設機械として油圧ショベル１を例示したが、本発明は、他の建設機械（クレーン、解体機等）に適用することもできる。

【符号の説明】

【0075】

Ｒ４、Ｒ１１ リターン油路（主リターン油路の一例）
Ｒ１２ クイックリターン油路
Ｒ１３ 再生油路
１ 油圧ショベル（建設機械の一例）
２ 下部走行体（機体の一例）
３ 上部旋回体（機体の一例）
５ ブーム
６ アーム
７ バケット
９ アームシリンダ（油圧シリンダの一例）
１３ コントローラ（圧力上昇手段の一例）
１４ 油圧ポンプ
１６ アーム用制御弁（制御弁の一例）
１７ タンク
１８ 背圧弁
２１、２３ 開口調整弁（圧力上昇手段の一例）
２２ チェック弁
２４ 固定絞り（圧力上昇手段の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】