(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022189137
(43)【公開日】2022-12-22
(54)【発明の名称】制御弁装置、及びそれを備える油圧駆動システム
(51)【国際特許分類】
F15B 11/02 20060101AFI20221215BHJP
【ＦＩ】
F15B11/02 F
F15B11/02 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021097534
(22)【出願日】2021-06-10
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100135220
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 祥二
(72)【発明者】
【氏名】青木 誠司
(72)【発明者】
【氏名】田中 良和
(72)【発明者】
【氏名】稲澤 求
(72)【発明者】
【氏名】畑 直希
【テーマコード（参考）】
3H089
【Ｆターム（参考）】
3H089AA72
3H089BB27
3H089CC01
3H089CC12
3H089DA03
3H089DA07
3H089DA13
3H089DA14
3H089DB46
3H089DB49
3H089DB50
3H089DB54
3H089DB63
3H089DB75
3H089EE36
3H089GG02
3H089JJ02
(57)【要約】
【課題】フロート機能を有し且つコンパクトな制御弁装置を提供する。
【解決手段】制御弁装置は、油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御するものであって、第１スプールの位置を変えることによって油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第１制御弁と、第２スプールの位置を変えることによって油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第２制御弁と、を備え、第１スプールは、中立位置において第１油圧ポンプと、タンクと、ヘッド側ポートと、ロッド側ポートとを互い切断し、第１位置においてヘッド側ポートと第１油圧ポンプとを繋ぎ且つロッド側ポートとタンクとを繋ぎ、第２スプールは、中立位置において第２油圧ポンプと、タンクと、ヘッド側ポートと、ロッド側ポートとを互い切断し、第２位置においてヘッド側ポートと第２油圧ポンプとを繋ぎ、フロート位置においてヘッド側ポート及びロッド側ポートを第２油圧ポンプから切断し且つタンクに繋ぐ。
【選択図】 図１
【解決手段】制御弁装置は、油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御するものであって、第１スプールの位置を変えることによって油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第１制御弁と、第２スプールの位置を変えることによって油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第２制御弁と、を備え、第１スプールは、中立位置において第１油圧ポンプと、タンクと、ヘッド側ポートと、ロッド側ポートとを互い切断し、第１位置においてヘッド側ポートと第１油圧ポンプとを繋ぎ且つロッド側ポートとタンクとを繋ぎ、第２スプールは、中立位置において第２油圧ポンプと、タンクと、ヘッド側ポートと、ロッド側ポートとを互い切断し、第２位置においてヘッド側ポートと第２油圧ポンプとを繋ぎ、フロート位置においてヘッド側ポート及びロッド側ポートを第２油圧ポンプから切断し且つタンクに繋ぐ。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する制御弁装置であって、
中立位置から第１位置に移動できる第１スプールを有し、前記第１スプールの位置を変えることによって前記油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第１制御弁と、
中立位置から第２位置及びフロート位置に夫々移動できる第２スプールを有し、前記第２スプールの位置を変えることによって前記油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第２制御弁と、を備え、
前記第１制御弁は、第１油圧ポンプと、タンクと、前記油圧シリンダのヘッド側ポート及びロッド側ポートと接続され、
前記第２制御弁は、第２油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートと接続され、
前記第１スプールは、中立位置において前記第１油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポートと、前記ロッド側ポートとを互い切断し、第１位置において前記ヘッド側ポートと前記第１油圧ポンプとを繋ぎ且つ前記ロッド側ポートと前記タンクとを繋ぎ、
前記第２スプールは、中立位置において前記第２油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポートと、前記ロッド側ポートとを互い切断し、第２位置において前記ヘッド側ポートと前記第２油圧ポンプとを繋ぎ、フロート位置において前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートを前記タンクに繋ぎ且つ前記第２油圧ポンプから切断する、制御弁装置。
中立位置から第１位置に移動できる第１スプールを有し、前記第１スプールの位置を変えることによって前記油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第１制御弁と、
中立位置から第２位置及びフロート位置に夫々移動できる第２スプールを有し、前記第２スプールの位置を変えることによって前記油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第２制御弁と、を備え、
前記第１制御弁は、第１油圧ポンプと、タンクと、前記油圧シリンダのヘッド側ポート及びロッド側ポートと接続され、
前記第２制御弁は、第２油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートと接続され、
前記第１スプールは、中立位置において前記第１油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポートと、前記ロッド側ポートとを互い切断し、第１位置において前記ヘッド側ポートと前記第１油圧ポンプとを繋ぎ且つ前記ロッド側ポートと前記タンクとを繋ぎ、
前記第２スプールは、中立位置において前記第２油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポートと、前記ロッド側ポートとを互い切断し、第２位置において前記ヘッド側ポートと前記第２油圧ポンプとを繋ぎ、フロート位置において前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートを前記タンクに繋ぎ且つ前記第２油圧ポンプから切断する、制御弁装置。
【請求項2】
前記第１スプールは、第３位置に移動でき、第３位置において前記ロッド側ポートと前記第１油圧ポンプとを繋ぎ且つ前記ヘッド側ポートと前記タンクとを切断し、
前記第２スプールは、第４位置に移動することができ、第４位置において前記ヘッド側ポートと前記タンクとを繋ぐ、請求項１に記載の制御弁装置。
前記第２スプールは、第４位置に移動することができ、第４位置において前記ヘッド側ポートと前記タンクとを繋ぐ、請求項１に記載の制御弁装置。
【請求項3】
前記第２スプールは、第４位置に移動することができ、第４位置において前記ロッド側ポート、前記ヘッド側ポート、及び前記タンクを互いに繋ぎ且つ前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートと前記タンクとの間の開度を絞る、請求項１に記載の制御弁装置。
【請求項4】
前記第１制御弁は、第１電磁比例制御弁を有し、
前記第１電磁比例制御弁は、入力される第１操作信号に応じたパイロット圧を出力して前記第１スプールの位置を変え、
前記第２制御弁は、第２電磁比例制御弁を有し、
前記第２電磁比例制御弁は、入力される第２操作信号に応じたパイロット圧を出力して前記第２スプールの位置を変える、請求項１乃至３の何れか１つに記載の制御弁装置。
前記第１電磁比例制御弁は、入力される第１操作信号に応じたパイロット圧を出力して前記第１スプールの位置を変え、
前記第２制御弁は、第２電磁比例制御弁を有し、
前記第２電磁比例制御弁は、入力される第２操作信号に応じたパイロット圧を出力して前記第２スプールの位置を変える、請求項１乃至３の何れか１つに記載の制御弁装置。
【請求項5】
油圧ショベルのブームを動かすブームシリンダに作動油を給排して前記ブームシリンダを駆動する油圧駆動システムであって、
作動油を吐出する前記第１油圧ポンプと、
作動油を吐出する前記第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダへの作動油の流れを制御するブーム用制御弁装置と、を備え、
前記ブーム用制御弁装置は、請求項１乃至４の何れか１つに記載の前記制御弁装置であり、
前記ブームシリンダは、前記油圧シリンダであり、
前記第１制御弁は、前記第１スプールの位置を変えることによって前記ブームシリンダに給排される作動油の流れを制御し、
前記第２制御弁は、前記第２スプールの位置を変えることによって前記ブームシリンダに給排される作動油の流れを制御する、油圧駆動システム。
作動油を吐出する前記第１油圧ポンプと、
作動油を吐出する前記第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダへの作動油の流れを制御するブーム用制御弁装置と、を備え、
前記ブーム用制御弁装置は、請求項１乃至４の何れか１つに記載の前記制御弁装置であり、
前記ブームシリンダは、前記油圧シリンダであり、
前記第１制御弁は、前記第１スプールの位置を変えることによって前記ブームシリンダに給排される作動油の流れを制御し、
前記第２制御弁は、前記第２スプールの位置を変えることによって前記ブームシリンダに給排される作動油の流れを制御する、油圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する制御弁装置、及びそれを備える油圧駆動システムに関する。
【背景技術】
【0002】
油圧ショベルは、油圧シリンダに作動油を供給すべく制御弁装置を備えている。制御弁装置では、油圧シリンダの大型化に伴って、２つのポンプから吐出される作動油を合流して１つの油圧シリンダに供給することが求められる。また、油圧ショベルは、フロート機能を備えており、均平整地作業を行う際にブームを地面の起伏に応じて上下に動かすことができる。フロート機能を有する油圧ショベルでは、例えば特許文献１のようなフローティングバルブを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平７―２５９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述するような油圧ショベルにおいて、制御弁装置は、ポンプ毎に設けられる２つの方向制御弁に加えて特許文献１のフローティングバルブを備えることになる。そうすると、制御弁装置が大型化する。
【0005】
そこで本発明は、フロート機能を有し且つコンパクトな制御弁装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の制御弁装置は、油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御するものであって、中立位置から第１位置に移動できる第１スプールを有し、前記第１スプールの位置を変えることによって前記油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第１制御弁と、中立位置から第２位置及びフロート位置に夫々移動できる第２スプールを有し、前記第２スプールの位置を変えることによって前記油圧シリンダに給排される作動油の流れを制御する第２制御弁と、を備え、前記第１制御弁は、第１油圧ポンプと、タンクと、前記油圧シリンダのヘッド側ポート及びロッド側ポートと接続され、前記第２制御弁は、第２油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートと接続され、前記第１スプールは、中立位置において前記第１油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポートと、前記ロッド側ポートとを互い切断し、第１位置において前記ヘッド側ポートと前記第１油圧ポンプとを繋ぎ且つ前記ロッド側ポートと前記タンクとを繋ぎ、前記第２スプールは、中立位置において前記油圧ポンプと、前記タンクと、前記ヘッド側ポートと、前記ロッド側ポートとを互い切断し、第２位置において前記ヘッド側ポートと前記第２油圧ポンプとを繋ぎ、フロート位置において前記ヘッド側ポート及び前記ロッド側ポートを前記タンクに繋ぎ且つ前記ポンプから切断するものである。
【0007】
本発明に従えば、第１スプールを中立位置に配置し且つ第２スプールをフロート位置に移動させることによってフロート機能を達成することができる。それ故、コンパクトな制御弁装置を構成することができる。
【0008】
本発明の油圧駆動システムは、油圧ショベルのブームを動かすブームシリンダに作動油を給排して前記ブームシリンダを駆動する油ものであって、作動油を吐出する第１油圧ポンプと、作動油を吐出する第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダへの作動油の流れを制御するブーム用制御弁装置と、を備え、前記ブーム用制御弁装置は、前述する前記制御弁装置であり、前記ブームシリンダは、前記油圧シリンダであり、前記第１制御弁は、前記第１スプールの位置を変えることによって前記ブームシリンダに給排される作動油の流れを制御し、前記第２制御弁は、前記第２スプールの位置を変えることによって前記ブームシリンダに給排される作動油の流れを制御するものである。
【0009】
本発明に従えば、前述するような機能を有する油圧駆動システムを実現することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、フロート機能を有する制御弁装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係る第１及び第２実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ、及び制御弁装置２，２Ａについて前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する油圧駆動システム１，１Ａ、及び制御弁装置２，２Ａは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、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。
【0013】
［第１実施形態］
油圧ショベルは、その先端にアタッチメントを有している。そして、油圧ショベルは、アタッチメントを用いて様々な作業を行うことができる。アタッチメントは、油圧ショベルにおいてブーム及びアームを介して車両本体に設けられている。そして、アタッチメントは、ブーム及びアームによって上下及び前後に動かすことができる。アタッチメントとしては、例えばバケット、グラップル、及びブレーカ等がある。本実施形態において、アタッチメントは、バケットである。そして、油圧ショベルは、バケットを動かすことによって掘削や均平整地を行う。また、バケット、ブーム及びアームの各々には、それらを動かすべく図１に示すような油圧シリンダ３～５が設けられている。そして、油圧シリンダ３～５に作動油を給排することによってバケット、ブーム及びアームを動かすことができる。本実施形態において、油圧シリンダ３～５は、例えばブームシリンダ３、バケットシリンダ４、及びアームシリンダ５である。なお、油圧ショベルには、油圧シリンダ３～５の他に、走行用の油圧モータ及び旋回用の油圧モータも搭載されているが、それらの油圧モータの図示及び説明は省略する。
油圧ショベルは、その先端にアタッチメントを有している。そして、油圧ショベルは、アタッチメントを用いて様々な作業を行うことができる。アタッチメントは、油圧ショベルにおいてブーム及びアームを介して車両本体に設けられている。そして、アタッチメントは、ブーム及びアームによって上下及び前後に動かすことができる。アタッチメントとしては、例えばバケット、グラップル、及びブレーカ等がある。本実施形態において、アタッチメントは、バケットである。そして、油圧ショベルは、バケットを動かすことによって掘削や均平整地を行う。また、バケット、ブーム及びアームの各々には、それらを動かすべく図１に示すような油圧シリンダ３～５が設けられている。そして、油圧シリンダ３～５に作動油を給排することによってバケット、ブーム及びアームを動かすことができる。本実施形態において、油圧シリンダ３～５は、例えばブームシリンダ３、バケットシリンダ４、及びアームシリンダ５である。なお、油圧ショベルには、油圧シリンダ３～５の他に、走行用の油圧モータ及び旋回用の油圧モータも搭載されているが、それらの油圧モータの図示及び説明は省略する。
【0014】
＜油圧駆動システム＞
油圧駆動システム１は、油圧シリンダ３～５及び油圧モータに作動油を給排してそれらを駆動する。より詳細に説明すると、油圧駆動システム１は、図１に示すとおり、主に２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌと、制御弁装置２と、複数の制御弁１２，１３と、複数の操作装置１６～１８と、フロート選択装置１９と、制御装置２０と、を備えている。２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの各々は、詳しくは図示しないがエンジン又は電動機等の駆動源に繋がっている。そして、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、駆動源によって駆動されて作動油を吐出する。２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、例えば可変容量型の斜板ポンプであって、斜板１１Ｒａ，１１Ｌａを有している。斜板１１Ｒａ，１１Ｌａは、図示しないレギュレータによって傾転角を変えることができる。そして、斜板１１Ｒａ，１１Ｌａの傾転角を変えることによって油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの吐出流量が変わる。また、油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、第１及び第２ポンプ通路２１Ｒ，２１Ｌに夫々接続されている。そして、油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、各ポンプ通路２１Ｌ，２１Ｒに作動油を吐出する。
油圧駆動システム１は、油圧シリンダ３～５及び油圧モータに作動油を給排してそれらを駆動する。より詳細に説明すると、油圧駆動システム１は、図１に示すとおり、主に２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌと、制御弁装置２と、複数の制御弁１２，１３と、複数の操作装置１６～１８と、フロート選択装置１９と、制御装置２０と、を備えている。２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの各々は、詳しくは図示しないがエンジン又は電動機等の駆動源に繋がっている。そして、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、駆動源によって駆動されて作動油を吐出する。２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、例えば可変容量型の斜板ポンプであって、斜板１１Ｒａ，１１Ｌａを有している。斜板１１Ｒａ，１１Ｌａは、図示しないレギュレータによって傾転角を変えることができる。そして、斜板１１Ｒａ，１１Ｌａの傾転角を変えることによって油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの吐出流量が変わる。また、油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、第１及び第２ポンプ通路２１Ｒ，２１Ｌに夫々接続されている。そして、油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌは、各ポンプ通路２１Ｌ，２１Ｒに作動油を吐出する。
【0015】
＜制御弁装置＞
ブーム用制御弁装置の一例である制御弁装置２は、第１ブーム用制御弁１４と、第２ブーム用制御弁１５とを備えている。そして、制御弁装置２は、ブームシリンダ３に給排される作動油の流れを制御する。より詳細に説明すると、制御弁装置２は、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌに接続されている。また、制御弁装置２は、ブームシリンダ３に接続されている。そして、制御弁装置２は、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの各々からブームシリンダ３に供給される作動油の供給量を制御すると共に、ブームシリンダ３から排出される作動油の排出量を制御する。
ブーム用制御弁装置の一例である制御弁装置２は、第１ブーム用制御弁１４と、第２ブーム用制御弁１５とを備えている。そして、制御弁装置２は、ブームシリンダ３に給排される作動油の流れを制御する。より詳細に説明すると、制御弁装置２は、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌに接続されている。また、制御弁装置２は、ブームシリンダ３に接続されている。そして、制御弁装置２は、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの各々からブームシリンダ３に供給される作動油の供給量を制御すると共に、ブームシリンダ３から排出される作動油の排出量を制御する。
【0016】
第１制御弁の一例である第１ブーム用制御弁１４は、第１スプール１４ａを有している。そして、第１ブーム用制御弁１４は、第１スプール１４ａの位置を変えることによってブームシリンダ３に給排される作動油の流れを制御する。より詳細に説明すると、第１ブーム用制御弁１４は、ブームシリンダ３のヘッド側ポート３ａ及びロッド側ポート３ｂに接続されている。また、第１ブーム用制御弁１４は、第１ポンプ通路２１Ｒ（より詳しくは、第１ポンプ通路２１Ｒと第１ブーム用制御弁１４とを繋ぐ油通路２３）を介して第１油圧ポンプ１１Ｒに接続され、更にタンク２２にも接続されている。そして、第１ブーム用制御弁１４は、第１スプール１４ａの位置を変えることによって、それらの接続状態を切換えることができる。
【0017】
より詳細に説明すると、第１スプール１４ａは、中立位置Ｍ１から第１オフセット位置Ａ１及び第２オフセット位置Ａ２に夫々移動することができる。中立位置Ｍ１では、第１スプール１４ａが、第１油圧ポンプ１１Ｒと、タンク２２と、ヘッド側ポート３ａと、ロッド側ポート３ｂとを互い切断する。第１位置の一例である第１オフセット位置Ａ１では、第１スプール１４ａが、ヘッド側ポート３ａと第１油圧ポンプ１１Ｒとを繋ぎ、ロッド側ポート３ｂとタンク２２とを繋ぐ。他方、第３位置の一例である第２オフセット位置Ａ２では、第１スプール１４ａが、ロッド側ポート３ｂと第１油圧ポンプ１１Ｒとを繋ぎ、且つヘッド側ポート３ａとタンク２２とを互いに切断する。
【0018】
また、第１ブーム用制御弁１４は、電磁式のスプール弁であって、第１電磁比例制御弁１４ｂ，１４ｃを有している。第１電磁比例制御弁１４ｂ，１４ｃは、入力される第１操作信号に応じた第１パイロット圧ｐ１ａ，ｐ１ｂを出力する。第１パイロット圧ｐ１ａ，ｐ１ｂは、互いに抗するように第１スプール１４ａに作用している。そして、第１電磁比例制御弁１４ｂ，１４ｃは、出力するパイロット圧ｐ１ａ，ｐ１ｂ（又はそれらの差圧｜ｐ１ａ－ｐ１ｂ｜）に応じて第１スプール１４ａの位置を変える。これにより、第１油圧ポンプ１１Ｒと、タンク２２と、ブームシリンダ３のヘッド側ポート３ａ及びロッド側ポート３ｂとの接続状態が切換えられる。また、第１電磁比例制御弁１４ｂ，１４ｃは、出力するパイロット圧ｐ１ａ，ｐ１ｂ（又はそれらの差圧｜ｐ１ａ－ｐ１ｂ｜）に応じた移動量で第１スプール１４ａを移動させる。これにより、ポート３ａ，３ｂが夫々繋がる第１油圧ポンプ１１Ｒ及びタンク２２の各々との間の開度が制御される。
【0019】
第２制御弁の一例である第２ブーム用制御弁１５は、第２スプール１５ａを有している。そして、第２ブーム用制御弁１５は、第２スプール１５ａの位置を変えることによってブームシリンダ３に給排される作動油の流れを制御する。より詳細に説明すると、第２ブーム用制御弁１５は、ブームシリンダ３のヘッド側ポート３ａ及びロッド側ポート３ｂに接続されている。また、第２ブーム用制御弁１５は、第２ポンプ通路２１Ｌ（より詳しくは、第２ポンプ通路２１Ｌと第２ブーム用制御弁１５とを繋ぐ油通路２４）を介して第２油圧ポンプ１１Ｌに接続され、更にタンク２２にも接続されている。そして、第２ブーム用制御弁１５は、第２スプール１５ａの位置を変えることによって、それらの接続状態を切換えることができる。
【0020】
より詳細に説明すると、第２スプール１５ａは、中立位置Ｍ２から第１オフセット位置Ｂ１、第２オフセット位置Ｂ２、及びフロート位置Ｂ３に夫々移動することができる。中立位置Ｍ２では、第２スプール１５ａが、第２油圧ポンプ１１Ｌと、タンク２２と、ヘッド側ポート３ａと、ロッド側ポート３ｂとを互い切断する。第２位置の一例である第１オフセット位置Ｂ１では、第２スプール１５ａが、ヘッド側ポート３ａと第２油圧ポンプ１１Ｌとを繋ぎ、ロッド側ポート３ｂとタンク２２とを切断する。他方、第４位置の一例である第２オフセット位置Ｂ２では、第２スプール１５ａが、ヘッド側ポート３ａとタンク２２とを繋ぎ、且つロッド側ポート３ｂと第２油圧ポンプ１１Ｌとを切断する。更に、フロート位置Ｂ３では、第２スプール１５ａが、ヘッド側ポート３ａ及びロッド側ポート３ｂをタンク２２に接続し、且つヘッド側ポート３ａ及びロッド側ポート３ｂを第２油圧ポンプ１１Ｌから切断する。
【0021】
また、第２ブーム用制御弁１５は、電磁式のスプール弁であって、第２電磁比例制御弁１５ｂ，１５ｃを有している。第２電磁比例制御弁１５ｂ，１５ｃは、入力される第２操作信号に応じた第２パイロット圧ｐ２ａ，ｐ２ｂを出力する。第２パイロット圧ｐ２ａ，ｐ２ｂは、互いに抗するように第２スプール１５ａに作用している。そして、第２電磁比例制御弁１５ｂ，１５ｃは、出力するパイロット圧ｐ２ａ，ｐ２ｂ（又はそれらの差圧｜ｐ２ａ－ｐ２ｂ｜）に応じて第２スプール１５ａの位置を変える。これにより、第２油圧ポンプ１１Ｌと、タンク２２と、ブームシリンダ３のヘッド側ポート３ａ及びロッド側ポート３ｂとの接続状態が切換えられる。また、第２電磁比例制御弁１５ｂ，１５ｃは、出力するパイロット圧ｐ２ａ，ｐ２ｂ（又はそれらの差圧｜ｐ２ａ－ｐ２ｂ｜）に応じた移動量で第２スプール１５ａを移動させる。これにより、第１オフセット位置Ｂ１及び第２オフセット位置Ｂ２において、ポート３ａ，３ｂに夫々繋がる第２油圧ポンプ１１Ｌ及びタンク２２の各々との間の開度が制御される。
【0022】
複数の制御弁１２，１３は、各シリンダ４，５に対応付けて接続されている。なお、油圧駆動システム１では、油圧シリンダ４，５と同数又はそれ以上の数の制御弁１２，１３が備わっている。なお、油圧駆動システム１は、３つ以上の制御弁を備えてもよい。本実施形態において、油圧駆動システム１は、バケット用制御弁１２及びアーム用制御弁１３を備えている。
【0023】
バケット用制御弁１２は、バケットシリンダ４に接続されている。また、バケット用制御弁１２は、第１ブーム用制御弁１４に並列するように第１ポンプ通路２１Ｒに接続されている。そして、バケット用制御弁１２は、第１ポンプ通路２１Ｒを介して第１油圧ポンプ１１Ｒに接続されている。また、バケット用制御弁１２は、ブーム用制御弁１４，１５と同様に電磁式のスプール弁であって、入力される信号に応じた位置へとスプール１２ａを動かす。これにより、バケットシリンダ４に給排される作動油の流れを制御し、バケットシリンダ４を作動させることができる。
【0024】
アーム用制御弁１３は、アームシリンダ５に接続されている。アーム用制御弁１３は、第２ブーム用制御弁１５に並列するように第２ポンプ通路２１Ｌに接続されている。そして、アーム用制御弁１３は、第２ポンプ通路２１Ｌを介して第２油圧ポンプ１１Ｌに接続されている。また、アーム用制御弁１３は、ブーム用制御弁１４，１５と同様に電磁式のスプール弁であって、入力される信号に応じた位置へとスプール１３ａを動かす。これにより、アームシリンダ５に給排される作動油の流れを制御し、アームシリンダ５を作動させることができる。
【0025】
各操作装置１６～１８は、各シリンダ３～５に夫々対応付けられている。更に詳細に説明すると、油圧駆動システム１には、シリンダ３～５と同数の操作装置１６～１８が備わっている。本実施形態において、操作装置１６～１８は、ブーム用操作装置１６、アーム用操作装置１７、及びバケット用操作装置１８である。そして、操作装置１６～１８は、例えば電気ジョイスティック又はリモートコントロール弁等である。更に詳細に説明すると、操作装置１６～１８は、操作レバー１６ａ～１８ａを有している。そして、操作装置１６～１８は、操作レバー１６ａ～１８ａの操作方向及び操作量に応じた操作信号を出力する。なお、油圧駆動システム１において操作装置は、シリンダ３～５と同数備わっている必要はなく、１つ又は２つであってもよい。この場合、操作装置は、複数のシリンダを作動させることができるように構成される。
【0026】
フロート選択装置１９は、制御装置２０と電気的に接続されている。フロート選択装置１９は、例えばスイッチである。但し、選択装置１９は、スイッチに限定されず操作パネル及びタッチパネルであってもよい。フロート選択装置１９は、操作されることによってフロート選択指令を制御装置２０に出力する。
【0027】
制御装置２０は、操作装置１６～１８の各々に電気的に接続されている。そして、制御装置２０には、操作装置１６～１８の各々から出力される操作信号が入力される。また、制御装置２０は、操作信号に応じて制御弁装置２（より詳しくはブーム用制御弁１４，１５）及び各制御弁１２，１３を制御する。更に詳細に説明すると、制御装置２０は、各電磁比例制御弁１２ｂ～１５ｂ，１２ｃ～１５ｃに電気的に接続されている。そして、制御装置２０は、操作信号に応じた信号を各電磁比例制御弁１２ｂ～１５ｂ，１２ｃ～１５ｃに夫々出力する。これにより、各電磁比例制御弁１２ｂ～１５ｂ，１２ｃ～１５ｃからパイロット圧が出力される。そうすると、対応する制御弁１２～１５のスプール１２ａ～１５ａが移動し、シリンダ３～５が作動する。また、制御装置２０は、フロート選択装置１９からフロート選択指令を受けると、フロート機能を達成すべく制御弁装置２の動作を制御する。
【0028】
＜油圧駆動システムの動作＞
油圧駆動システム１では、操作装置１６～１８の操作レバー１６ａ～１８ａを操作することによって、対応するシリンダ３～５を動かすことができる。以下では、ブームを動かす場合を例に挙げて説明する。例えば、ブームを上昇させる（即ち、ブームシリンダ３を伸長させる）べくブーム用操作装置１６の操作レバー１６ａが操作されると、制御装置２０は、電磁比例制御弁１４ｂ，１５ｂに信号を出力する。これにより、第１及び第２ブーム用制御弁１４，１５のスプール１４ａ，１５ａは、図２に示すように第１オフセット位置Ａ１，Ｂ１に移動する。そうすると、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌからブームシリンダ３のヘッド側ポート３ａに作動油が供給される。また、ロッド側ポート３ｂからは、第１ブーム用制御弁１４を介してタンク２２に作動油が排出される（図２の太線参照）。これにより、ブームシリンダ３が伸長し、ブームが上昇する。このように油圧駆動システム１では、ブームを上昇させる際、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの作動油を合流させてブームシリンダ３に供給することができる。
油圧駆動システム１では、操作装置１６～１８の操作レバー１６ａ～１８ａを操作することによって、対応するシリンダ３～５を動かすことができる。以下では、ブームを動かす場合を例に挙げて説明する。例えば、ブームを上昇させる（即ち、ブームシリンダ３を伸長させる）べくブーム用操作装置１６の操作レバー１６ａが操作されると、制御装置２０は、電磁比例制御弁１４ｂ，１５ｂに信号を出力する。これにより、第１及び第２ブーム用制御弁１４，１５のスプール１４ａ，１５ａは、図２に示すように第１オフセット位置Ａ１，Ｂ１に移動する。そうすると、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌからブームシリンダ３のヘッド側ポート３ａに作動油が供給される。また、ロッド側ポート３ｂからは、第１ブーム用制御弁１４を介してタンク２２に作動油が排出される（図２の太線参照）。これにより、ブームシリンダ３が伸長し、ブームが上昇する。このように油圧駆動システム１では、ブームを上昇させる際、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの作動油を合流させてブームシリンダ３に供給することができる。
【0029】
また、ブームを下降させる（即ち、ブームシリンダ３を下降させる）べくブーム用操作装置１６の操作レバー１６ａが操作されると、制御装置２０は、電磁比例制御弁１４ｃ，１５ｃに信号を出力する。これにより、第１及び第２ブーム用制御弁１４，１５のスプール１４ａ，１５ａが図３に示すように第２オフセット位置Ａ２，Ｂ２に移動する。そうすると、第１油圧ポンプ１１Ｒからブームシリンダ３のロッド側ポート３ｂに作動油が供給され、且つヘッド側ポート３ａから第２ブーム用制御弁１５を介してタンク２２に作動油が排出される（図３の太線参照）。これにより、ブームシリンダ３が収縮し、ブームが下降する。このように油圧駆動システム１では、ブームを下降させる際、ブームシリンダ３に対する作動油の供給及び排出を夫々独立して制御することができる。
【0030】
次に、油圧駆動システム１におけるフロート機能を説明する。フロート機能は、フロート選択装置１９が操作されることによって実行される。フロート選択装置１９が操作されると、制御装置２０は、電磁比例制御弁１５ｃに信号を出力することによって第２ブーム用制御弁１５の第２スプール１５ａを図４に示すようにフロート位置Ｂ３に移動させる。また、制御装置２０は、第１ブーム用制御弁１４の第１スプール１４ａを中立位置Ｍ１に保持する。これにより、ブームシリンダ３の２つのポート３ａ，３ｂが第２ブーム用制御弁１５を介してタンク２２に繋がり、２つのポート３ａ，３ｂからタンク２２へと作動油が流れる（図４の太線参照）。そうすると、２つのポート３ａ，３ｂの圧力差が略ゼロになる（フロート状態）。
【0031】
フロート状態においてアーム用操作装置１７及びバケット用操作装置１８を操作することによって、例えば均平整地作業が行われる。即ち、制御装置２０は、アーム用操作装置１７及びバケット用操作装置１８の操作に応じて各制御弁１２，１３のスプール１２ａ，１３ａを動かす。例えば、アームシリンダ５を伸長させることによってバケットが車体本体側に引き込まれる。また、バケットシリンダ４を収縮させることによって地面の形状に合わせてバケットの姿勢が変えられる。このようにして、バケットを車体本体側に引き込み且つバケットの姿勢を変えることによって均平整地が行われる。そして、均平整地作業の際にフロート機能が実行されることによって、ブームを地面の起伏に応じて上下に動かすことができる。
【0032】
このように構成されている制御弁装置２では、第１ブーム用制御弁１４の第１スプール１４ａを中立位置Ｍ１に配置し且つ第２ブーム用制御弁１５の第２スプール１５ａをフロート位置Ｂ３に移動させることによってフロート機能を達成することができる。即ち、２つのブーム用制御弁１４，１５によってフロート機能が達成される。それゆえ、フロート機能を有する制御弁装置２をコンパクトに構成することができる。
【0033】
また、制御弁装置２は、第１ブーム用制御弁１４の第１スプール１４ａを第２オフセット位置Ａ２に移動させ且つ第２ブーム用制御弁１５の第２スプール１５ａを第２オフセット位置Ｂ２に移動させる。これにより、制御弁装置２は、ロッド側ポート３ｂに供給する作動油の流量とヘッド側ポート３ａから排出させる作動油の流量を夫々独立して制御することができる。
【0034】
更に、制御弁装置２では、２つのブーム用制御弁１４，１５が電磁式のスプール弁である。即ち、２つのブーム用制御弁１４，１５は、電磁比例制御弁１４ｂ、１４ｃ、１５ｂ、１５ｃによってスプール１４ａ，１５ａを移動させる。これにより、２つのスプール１４ａ，１５ａの位置精度を向上させることができる。
【0035】
更に、油圧駆動システム１では、前述するような機能を有するものを実現することができる。
【0036】
［第２実施形態］
第２実施形態の油圧駆動システム１Ａ及び制御弁装置２Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１及び制御弁装置２と構成が類似している。従って、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａ及び制御弁装置２Ａの構成については、主に第１実施形態の油圧駆動システム１及び制御弁装置２と異なる点が説明され、同一の構成については同一の符号を付して説明が省略される。
第２実施形態の油圧駆動システム１Ａ及び制御弁装置２Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１及び制御弁装置２と構成が類似している。従って、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａ及び制御弁装置２Ａの構成については、主に第１実施形態の油圧駆動システム１及び制御弁装置２と異なる点が説明され、同一の構成については同一の符号を付して説明が省略される。
【0037】
第２実施形態の油圧駆動システム１Ａは、図５に示すように主に２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌと、制御弁装置２Ａと、複数の制御弁１２，１３と、複数の操作装置１６～１８と、フロート選択装置１９と、制御装置２０と、を備えている。制御弁装置２Ａは、第１ブーム用制御弁１４と、第２ブーム用制御弁１５Ａとを備えている。そして、制御弁装置２は、２つの油圧ポンプ１１Ｒ，１１Ｌの各々からブームシリンダ３に供給される作動油の供給量を制御すると共に、ブームシリンダ３から排出される作動油の排出量を制御する。また、制御弁装置２Ａは、作動油を再生できる機能を有している。より詳細に説明すると、制御弁装置２Ａは、ブームシリンダ３のヘッド側ポート３ａから排出される作動油をロッド側ポート３ｂに戻す再生機能を有している。
【0038】
第２ブーム用制御弁１５Ａは、第２スプール１５ａを有している。第２ブーム用制御弁１５Ａは、第２スプール１５ａの位置を変えることによってブームシリンダ３に給排される作動油の流れを制御する。より詳細に説明すると、第２スプール１５ａは、中立位置Ｍ２から第１オフセット位置Ｂ１、第２オフセット位置Ｂ２Ａ、及びフロート位置Ｂ３に夫々移動することができる。そして、第２スプール１５ａは、第２オフセット位置Ｂ２Ａにおいて、ヘッド側ポート３ａ、ロッド側ポート３ｂ、及びタンク２２を互いに繋ぎ、且つ第２油圧ポンプ１１Ｌを切断する。また、第２スプール１５ａは、第２オフセット位置Ｂ２Ａにおいて移動量に応じてヘッド側ポート３ａとタンク２２及びロッド側ポート３ｂとタンク２２との開度を絞る。ここで絞るとは、第２オフセット位置Ｂ２Ａにおいて、ヘッド側ポート３ａとヘッド側タンク２２との間の開度及びロッド側ポート３ｂとヘッド側タンク２２との間の開度が、ヘッド側ポート３ａ及びロッド側ポート３ｂとの間の開度より小さくなることである。これにより、ヘッド側タンク２２に作動油が流れにくくなる。そうすると、ヘッド側ポート３ａから排出される作動油の一部がロッド側ポート３ｂに戻される（即ち再生される）と共に、余剰流量の作動油がタンク２２に排出される。
【0039】
このように構成されている油圧駆動システム１Ａでは、ブームを下降させるべくブーム用操作装置１６の操作レバー１６ａが操作されると、制御装置２０が第２ブーム用制御弁１５の第２スプール１５ａを第２オフセット位置Ｂ２Ａに移動させる。他方、第１ブーム用制御弁１４の第１スプール１４ａは、中立位置Ｍ１にて保持される。そうすると、ヘッド側ポート３ａからタンク２２に排出される作動油の流量が制限される。これにより、ヘッド側ポート３ａから排出される作動油の一部分が第２ブーム用制御弁１５を介してロッド側ポート３ｂに供給される。これにより、制御弁装置２Ａでは、ヘッド側ポート３ａとロッド側ポート３ｂとの間で作動油の再生が行われる。このように動作する油圧駆動システム１Ａでは、ブームを下降させる際にブームシリンダ３から排出される作動油を再生することができる。それ故、油圧駆動システム１Ａでは、ブーム下降時におけるエネルギーを有効に活用することができる。
【0040】
その他、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａ及び制御弁装置２Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１及び制御弁装置２と同様の作用効果を奏する。
【0041】
［その他の実施形態］
第１及び第２実施形態の油圧駆動システム１，１Ａが適用される油圧機器は、必ずしも油圧ショベルに限定されない。適用される油圧機械は、フロート機能を有する油圧機械であればよく、また油圧機械以外の油圧機器であってもよい。また、制御弁装置２，２Ａでは、ブーム用制御弁１４，１５として電磁式のスプール弁が用いられているが、必ずしも電磁式である必要はない。即ち、ブーム用制御弁１４，１５は、パイロット式のスプール弁であってもよく、その方式は問わない。また、制御弁装置２，２Ａは、ブームシリンダ３に適用されているが、バケットシリンダ４やアームシリンダ５等に適用されてもよく、またその他の油圧シリンダに適用されてもよい。
第１及び第２実施形態の油圧駆動システム１，１Ａが適用される油圧機器は、必ずしも油圧ショベルに限定されない。適用される油圧機械は、フロート機能を有する油圧機械であればよく、また油圧機械以外の油圧機器であってもよい。また、制御弁装置２，２Ａでは、ブーム用制御弁１４，１５として電磁式のスプール弁が用いられているが、必ずしも電磁式である必要はない。即ち、ブーム用制御弁１４，１５は、パイロット式のスプール弁であってもよく、その方式は問わない。また、制御弁装置２，２Ａは、ブームシリンダ３に適用されているが、バケットシリンダ４やアームシリンダ５等に適用されてもよく、またその他の油圧シリンダに適用されてもよい。
【符号の説明】
【0042】
１，１Ａ 油圧駆動システム
２，２Ａ 制御弁装置（ブーム用制御弁装置）
３ ブームシリンダ
３ａ ヘッド側ポート
３ｂ ロッド側ポート
１１Ｒ 第１油圧ポンプ
１１Ｌ 第２油圧ポンプ
１４ 第１ブーム用制御弁（第１制御弁）
１４ａ 第１スプール
１４ｂ，１４ｃ 第１電磁比例制御弁
１５，１５Ａ 第２ブーム用制御弁（第２制御弁）
１５ａ 第２スプール
１５ｂ，１５ｃ 第２電磁比例制御弁
２２ タンク
２，２Ａ 制御弁装置（ブーム用制御弁装置）
３ ブームシリンダ
３ａ ヘッド側ポート
３ｂ ロッド側ポート
１１Ｒ 第１油圧ポンプ
１１Ｌ 第２油圧ポンプ
１４ 第１ブーム用制御弁（第１制御弁）
１４ａ 第１スプール
１４ｂ，１４ｃ 第１電磁比例制御弁
１５，１５Ａ 第２ブーム用制御弁（第２制御弁）
１５ａ 第２スプール
１５ｂ，１５ｃ 第２電磁比例制御弁
２２ タンク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】