特許 7362412 制御回路及び建設機械

(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】

(24)【登録日】2023-10-06

(45)【発行日】2023-10-17

(54)【発明の名称】制御回路及び建設機械

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/00 20060101AFI20231010BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20231010BHJP

【ＦＩ】

F15B11/00 Q

E02F9/22 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019191301

(22)【出願日】2019-10-18

(65)【公開番号】P2021067293

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-09-16

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 仁

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２７１８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００６１９２６（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １１／００－２１／１２；２１／１４

Ｅ０２Ｆ ３／４２－ ３／４３； ３／８４－ ３／８５； ９／２０－ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧回路の下流に設けられたネガティブコントロール用の検出回路と、
前記検出回路の油路の下流の端部に設けられ、前記油圧回路に追加されるオプション弁を接続する接続ポートと、を備え、
前記検出回路は、前記接続ポートが遮断された状態ではポンプからタンクへ作動油を流通させる、
制御回路。

【請求項2】

前記検出回路は、前記接続ポートに前記オプション弁が接続されている状態では前記ポンプから前記オプション弁を経由して前記タンクへ作動油を流通させる、
請求項１に記載の制御回路。

【請求項3】

前記接続ポートに接続された前記オプション弁を有し、
前記オプション弁は、前記ポンプにより駆動されるアクチュエータを備えると共に、前記接続ポートに接続される油路と、を有する、
請求項２に記載の制御回路。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載された制御回路を備える、建設機械。

【請求項5】

油圧回路の下流に設けられたネガティブコントロール用の検出回路と、
前記油圧回路に接続されたオプション弁と、
前記検出回路の油路の下流の端部に設けられ、前記オプション弁を接続する接続ポートと、
前記オプション弁に設けられポンプにより駆動されるアクチュエータを備えると共に、前記接続ポートに接続される油路と、を有し、
前記検出回路は、前記接続ポートが遮断された状態では前記ポンプからタンクへ作動油を流通させ、前記接続ポートに前記オプション弁が接続されている状態では前記ポンプから前記オプション弁を経由して前記タンクへ作動油を流通させる、
制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御回路及び建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベルは、標準的に取り付けられている掘削用のバケットを交換し、アタッチメント用の破砕用のブレーカが取り付けられて使用される場合がある。この場合、油圧システムのコア弁にブレーカに対応するオプション弁を追加することが行われる。

【0003】

ところで、油圧ショベル等の建設機械には、ネガティブコントロールシステムを用いるものがある。ネガティブコントロールを用いた油圧システムでは、作動油の流量制御を行うために油圧システムの最下流に制御圧を発生させるリリーフ弁が設けられている。ネガティブコントロールを用いた油圧システムにオプション弁を追加できるように油圧システムに拡張性を持たせる場合、リリーフ弁を油圧システムの最下流に設置する必要があるので、リリーフ弁が内蔵されたエンドカバーがコア弁本体部から分籬されて設けられている。

【0004】

このため、ネガティブコントロールを用いた油圧システムのコア弁本体部にオプション弁を追加する際には、オプション弁がコア弁本体部とエンドカバーとの間に挟み込まれて設置される構造となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－０２５７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、オプション用の弁をコア弁本体部とエンドカバーとの間に挟み込むように本体部を設計すると、アタッチメントを持たない標準機にもネガティブコントロール用のリリーフ弁が内蔵されたエンドカバーを取り付けなくてはならない為、標準機の製造コストが上昇する。従来の技術（例えば、特許文献１）によれば、エンドカバーが用いられており、エンドカバーを廃止することについては検討されていなかった。

【0007】

本発明は、コア弁本体部にアタッチメント用の弁装置を簡便に取り付けることができる制御回路及び建設機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る制御回路は、油圧回路の下流に設けられたネガティブコントロール用の検出回路と、前記検出回路の油路の下流の端部に設けられ、前記油圧回路に追加されるオプション弁を接続する接続ポートと、を備え、前記検出回路は、前記接続ポートが遮断された状態ではポンプからタンクへ作動油を流通させる。

【0009】

このように構成することで、ネガティブコントロール用の検出回路が設けられた本体部に検出回路を移動することなくオプション弁を接続することができ、エンドカバーを用いずに構成を簡略化することができる。そして、このような構成により、追加のオプション弁を本体部に追加してもオプション弁を含めたネガティブコントロールの制御を行うことができる。
また、チェック弁によって接続ポートが遮断されているか、或いはオプション弁が接続されているかを自動的に検出することができ、簡略化された構成でネガティブコントロールの制御を行うことができる。

【0012】

上記構成であって、前記オプション弁は、前記ポンプにより駆動されるアクチュエータを備えると共に、前記接続ポートに接続される油路と、を有する。

【0013】

このように構成することで、オプション弁を本体部に取り付けるだけで、油路が検出回路に接続される。油路に接続された検出回路では、上記チェック弁が油路を切り替えることにより、検出回路をオプション弁よりも油圧回路における下流に配置する。このため、本発明は、追加されたオプション弁を制御すると共に、ネガティブコントロールの制御を行うことができる。

【0014】

上記構成であって、建設機械は、上記制御回路を備えるようにしてもよい。

【0015】

このように構成することで、建設機械にアタッチメントを簡便に取り付けることができる。

【0016】

本発明の一態様に係る制御回路は、油圧回路の下流に設けられたネガティブコントロール用の検出回路と、前記検出回路の油路の下流側の端部に設けられ、前記油圧回路に追加されるオプション弁を接続する接続ポートと、を備え、前記検出回路は、前記接続ポートが遮断された状態ではポンプからタンクへ作動油を流通させると共に、前記オプション弁が前記接続ポートに接続されている状態では前記ポンプから前記オプション弁を経由して前記タンクへ前記作動油を流通させるチェック弁を備える、前記オプション弁は、前記ポンプにより駆動されるアクチュエータを備えると共に、前記接続ポートに接続される油路と、を有する。

【0017】

このように構成することで、制御回路は、ネガティブコントロール用の検出回路が設けられた本体部に検出回路を移動することなくオプション弁を接続することができ、エンドカバーを用いずに構成を簡略化できる。制御回路は、チェック弁により接続ポートが遮断されているか、或いはオプション弁が接続されているかを自動的に検出できる。制御回路は、追加されたオプション弁を制御すると共に、ネガティブコントロールの制御を行うことができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、コア弁本体部にアタッチメント用の弁装置を簡便に取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態における建設機械の概略構成図。

【図2】本発明の実施形態における油圧システムの概略構成図。

【図3】本発明の実施形態における制御回路の構成図。

【図4】本発明の実施形態における検出回路の構成図。

【図5】本発明の実施形態におけるオプション弁が取り付けられた検出回路の構成図。

【図6】本発明の実施形態におけるチェック弁の構成図。

【図7】本発明の実施形態における他のチェック弁の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0021】

（建設機械）
図１は、建設機械１００の概略構成図である。以下、鉛直方向に沿って下方を見ることを平面視すると記載する。下記構成の方向はこの限りでない。

【0022】

図１に示されるように、建設機械１００は、例えば油圧ショベルである。建設機械１００は、旋回体１０１と、走行体１０２とを備えている。旋回体１０１は、走行体１０２の上に旋回可能に設けられている。旋回体１０１には、油圧システム１が設けられている。

【0023】

旋回体１０１は、操作者が搭乗可能なキャブ１０３と、キャブ１０３に一端が揺動自在に連結されているブーム１０４と、ブーム１０４のキャブ１０３とは反対側の他端（先端）に揺動自在に一端が連結されているアーム１０５と、アーム１０５のブーム１０４とは反対側の他端（先端）に揺動自在に連結されているバケット１０６と、を備えている。また、キャブ１０３内には、油圧システム１が設けられている。この油圧システム１から供給される作動油によって、キャブ１０３、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６が駆動される。

【0024】

（油圧システム）
図２に示されるように、油圧システム１は、駆動源となるエンジン２と、エンジン２に駆動される油圧ポンプ３と、建設機械１００の各部を動作させる複数のアクチュエータ４と、複数のアクチュエータ４の動作を切り替える油圧弁装置５と、作動油を貯留するタンク１０と、作動油を冷却するオイルクーラ１１と、圧力調整のためのリリーフ弁１２とを備える。

【0025】

エンジン２は、ガソリンやディーゼル燃料を用いた内燃機関である。エンジン２は、出力軸２Ａを備え、出力軸２Ａは、油圧ポンプ３に連結されている。油圧ポンプ３には、油路Ｐが接続されている。油圧ポンプ３は、出力軸２Ａに駆動されて油路Ｐに作動油を流通させる。油路Ｐには油圧弁装置５が接続されている。

【0026】

油圧弁装置５には、分岐した油路Ｐを介して複数のアクチュエータ４が接続されている。油圧弁装置５は、複数の弁５Ｂを有し、油路Ｐに流通する作動油の油圧を複数の弁で切り替えて複数のアクチュエータ４に作動油を供給する。複数の弁５Ｂは、多弁連ブロックを構成している。複数のアクチュエータ４は、キャブ１０３、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６等を駆動する。また、複数の弁５Ｂは、複数のアクチュエータ４を動作させる弁と、作動油の流れを一方向にするチェック弁（不図示）とを有する。

【0027】

次に、油圧弁装置５に適用される制御回路について説明する。

【0028】

図３に示されるように、油圧弁装置５に適用される制御回路は、油圧弁装置５にオプション弁５Ｃを追加するものである。オプション弁５Ｃは、例えば、追加のアタッチメントである破砕用のブレーカに用いられる。

【0029】

油圧弁装置５は、本体部５Ａ側に複数の弁５Ｂと、ネガティブコントロール用の検出回路６と、追加のアタッチメント用のオプション弁５Ｃと、作動油を貯留するタンク１０とを備える。

【0030】

複数の弁５Ｂは、油圧ポンプ３から作動油が供給される油路Ｐに接続されたセンタ油路５Ｐと、作動油をタンク１０に戻す戻り油路５Ｑに接続されている。センタ油路５Ｐは、一対のセンタ油路５Ｐ１とセンタ油路５Ｐ２とを備える。センタ油路５Ｐには走行モータＭ１，Ｍ２を制御するための走行制御弁５Ｂ１，５Ｂ２と、旋回モータＭ３を制御するための旋回制御弁５Ｂ３と、アーム１０５を制御するためのアーム制御弁５Ｂ４とが接続されている。また、センタ油路５Ｐにはブーム１０４を制御するブーム制御弁５Ｂ５と、バケット１０６を制御するバケット制御弁５Ｂ６とが接続されている。

【0031】

また、センタ油路５Ｐ１から分岐してパラレル油路５Ｐ３が接続されており、センタ油路５Ｐ２から分岐してパラレル油路５Ｐ４が接続されている。パラレル油路５Ｐ３は、走行制御弁５Ｂ１、アーム制御弁５Ｂ４、及びブーム制御弁５Ｂ５の入力油路に接続されている。パラレル油路５Ｐ４は、走行制御弁５Ｂ２及び旋回制御弁５Ｂ３の入力油路に接続されている。バケット制御弁５Ｂ６は、センタ油路５Ｐ１，５Ｐ２に接続されている。

【0032】

本体部５Ａの一端側には、油圧回路の下流に設けられた検出回路６が本体部５Ａと一体的に設けられている。一体的とは、本体部に接続された状態を示し、構造上分割されていることを含み、必ずしも物理的に一体化されている状態を示すものではない。本体部５Ａの一端面には、オプション弁５Ｃとの接続ポートが形成されている。接続ポートは、検出回路６の油路の下流側の端部に設けられ、本体部に追加されるオプション弁５Ｃを接続する。オプション弁５Ｃは、接続ポートに作動油の油路を接続することにより、本体部５Ａの一端面に取り付けられ、追加のアタッチメントを制御することができる。

【0033】

図３（Ａ）に示されるように、オプション弁５Ｃが取り付けられる前の油圧弁装置５は、油圧回路の下流にネガティブコントロールに用の検出回路６が設けられている。ネガティブコントロールは、センタ油路５Ｐの下流側にオリフィス７Ｓ（絞り：図６、図７参照）を設け、オリフィス７Ｓを通過する作動油の漏れ流量を排圧として検出し、漏れ流量が一定となるように油圧ポンプ３にフィードバック制御するものである。図３（Ｂ）に示されるように、オプション弁５Ｃは、検出回路６の外側に追加される。

【0034】

図４に示されるように、検出回路６は、４個の接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ及び４個の接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄにそれぞれ連通する４個の油路６Ｅ，６Ｆ，６Ｇ，６Ｈと戻り油路５Ｑに連通する油路６Ｋ，６Ｌを備える。４個の接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、外部に連通する開口を有する接続ポートである。接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、例えば、本体部５Ａの下流側の一側面に形成されている。接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、後述のオプション弁５Ｃの油路に接続される。

【0035】

接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、オプション弁５Ｃが取り付けられる前の状態においてキャップＸ（栓）により塞がれて遮断されている。図のｘ印は、キャップＸにより塞がれていることを示している。キャップＸは、手動で開閉される切替弁が用いられてもよい。接続ポート６Ａは、後述のオプション弁５Ｃの油路に接続される。接続ポート６Ａは、油路６Ｇに接続されている。

【0036】

接続ポート６Ｂは、後述のオプション弁５Ｃの油路に接続される。接続ポート６Ｂは、センタ油路５Ｐ２と油路６Ｆに接続されている。そして、油路６Ｆは油路６Ｇと接続されている。油路６Ｆの途中には、チェック弁７Ｂが設けられている。チェック弁７Ｂは、油路６Ｆと油路６Ｌとの経路を切り替える逆止弁である。このような構成により、チェック弁７Ｂは、キャップが取り付けられている状態では、油圧ポンプ３からタンク１０へ作動油を流通させる。

【0037】

接続ポート６Ｃは、後述のオプション弁５Ｃの油路に接続される。接続ポート６Ｃは、センタ油路５Ｐ１と油路６Ｅに接続されている。油路６Ｅの途中には、チェック弁７Ａが設けられている。チェック弁７Ａは、油路６Ｅと油路６Ｋとの経路を切り替える逆止弁である。接続ポート６Ｄは、後述のオプション弁５Ｃの油路に接続される。接続ポート６Ｄは、油路６Ｈに接続されている。油路６Ｈは油路６Ｆと接続されている。

【0038】

図５に示されるように、接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、オプション弁５Ｃが取り付けられた状態では、オプション弁５Ｃの油路５Ｋ，５Ｌが接続される。そして、油路６Ｅと油路６Ｇの間、および油路６Ｆと油路６Ｈとの間は、それぞれキャップＹ１、Ｙ２で塞がれる。オプション弁５Ｃは、入力された作動油を出力するように構成された油路５Ｋ，５Ｌを備える。

【0039】

油路５Ｋは、接続ポート６Ａに接続される油路５Ｋ１と、接続ポート６Ｃに接続される油路５Ｋ２とを備える。油路５Ｋ１は、接続ポート６Ａに接続される接続ポート（不図示）を備える。油路５Ｋ２は、接続ポート６Ｃに接続される接続ポート（不図示）を備える。

【0040】

油路５Ｋ１は、油圧ポンプ３に接続された接続ポート６Ａから作動油を入力し、オプション弁５Ｃに接続された追加のアタッチメントに所定の動作を行わせるものであり、作動油を油路５Ｋ２に流通させる。油路５Ｋ２は、作動油を接続ポート６Ｃに出力する。

【0041】

油路５Ｌは、接続ポート６Ｂに接続される油路５Ｌ１と、接続ポート６Ｄに接続される油路５Ｌ２とを備える。油路５Ｌ１は、接続ポート６Ｂに接続される接続ポート（不図示）を備える。油路５Ｌ２は、接続ポート６Ｄに接続される接続ポート（不図示）を備える。

【0042】

油路５Ｌ１は、油圧ポンプ３に接続された接続ポート６Ｂから作動油を入力し、オプション弁５Ｃに接続された追加のアタッチメントに所定の動作を行わせるものであり、作動油を油路５Ｌ２に流通させる。油路５Ｌ２は、作動油を接続ポート６Ｄに出力する。

【0043】

次に、キャップＹ１、Ｙ２について説明する。

【0044】

図６に示されるように、オプション弁５Ｃが取り付けられる場合には、キャップＹ１が油路６Ｅを遮断するように取り付けられる。

【0045】

キャップＹ１が油路６Ｅに取り付けられたことにより、油圧ポンプ３に接続されたセンタ油路５Ｐ１から入力された作動油が油路６Ｅを流通した場合に、接続ポート６Ａ，６Ｃにオプション弁５Ｃの油路５Ｋ１，５Ｋ２が接続され、油圧ポンプ３に接続されたセンタ油路５Ｐ１から入力された作動油が油路５Ｋ１，５Ｋ２を経由して油路６Ｇを流通した場合に、油路６Ｋに作動油を流通させる。

【0046】

図７に示されるように、オプション弁５Ｃが取り付けられる場合には、キャップＹ２が油路６Ｆを遮断するように取り付けられる。

【0047】

キャップＹ２が油路６Ｆに取り付けられたことにより、油圧ポンプ３に接続されたセンタ油路５Ｐ２から入力された作動油が油路６Ｆを流通した場合に、接続ポート６Ｂ，６Ｄにオプション弁５Ｃの油路５Ｌ１，５Ｌ２が接続され、油圧ポンプ３に接続されたセンタ油路５Ｐ２から入力された作動油が油路５Ｌ１，５Ｌ２を経由して油路６Ｈを流通した場合に、油路６Ｌに作動油を流通させる。

【0048】

上述したように、油圧弁装置５によれば、本体部５Ａ側にネガティブコントロール用の検出回路６が設けられていることにより、本体部５Ａにオプション弁５Ｃを追加する場合に、キャップＸを取り除いて接続ポート６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄにオプション弁５Ｃの接続ポートを接続することで、オプション弁５Ｃを追加することができる。油圧弁装置５は、上記構成により、エンドカバーを省略し構成を簡略化することができる。

【符号の説明】

【0049】

１…油圧システム、２…エンジン、２Ａ…出力軸、３…油圧ポンプ、４…アクチュエータ、５…油圧弁装置、５Ａ…本体部、５Ｂ…弁、５Ｂ１、５Ｂ２…走行制御弁、５Ｂ３…旋回制御弁、５Ｂ４…アーム制御弁、５Ｂ５…ブーム制御弁、５Ｂ６…バケット制御弁、５Ｃ…オプション弁、５Ｋ、５Ｋ１、５Ｋ２…油路、５Ｌ、５Ｌ１、５Ｌ２…油路、５Ｐ、５Ｐ１、５Ｐ２…センタ油路、５Ｐ３、５Ｐ４…パラレル油路、５Ｑ…油路、６…検出回路、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ…接続ポート、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ、６Ｈ、６Ｋ、６Ｌ…油路、７Ａ、７Ｂ…チェック弁、７Ｓ…オリフィス、１０…タンク、１１…オイルクーラ、１２…リリーフ弁、１００…建設機械、１０１…旋回体、１０２…走行体、１０３…キャブ、１０４…ブーム、１０５…アーム、１０６…バケット、Ｍ１…走行モータ、Ｍ２…走行モータ、Ｍ３…旋回モータ、Ｐ…油路、Ｘ…キャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】