特許 7377022 建設機械の油圧システム

(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】2023-10-31

(45)【発行日】2023-11-09

(54)【発明の名称】建設機械の油圧システム

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/08 20060101AFI20231101BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20231101BHJP

【ＦＩ】

F15B11/08 A

F15B11/08 B

E02F9/22 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019152661

(22)【出願日】2019-08-23

(65)【公開番号】P2021032318

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-08-09

(73)【特許権者】

【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】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 哲弘

(72)【発明者】

【氏名】畑 直希

(72)【発明者】

【氏名】木下 敦之

【審査官】古▲瀬▼ 裕介

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５７０９０８３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１０６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４３１７３３１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １１／０８

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回モータと、
圧油が供給されたときに、前記旋回モータの出力軸の回転を禁止するブレーキ状態から前記出力軸の回転を許容するブレーキ解除状態に切り換えられるメカニカルブレーキと、
主ポンプと前記旋回モータとの間に介在する、第１旋回操作用の第１パイロットポートおよび第２旋回操作用の第２パイロットポートを有する旋回制御弁と、
第１パイロットラインにより前記第１パイロットポートと接続された第１電磁比例弁と、
第２パイロットラインにより前記第２パイロットポートと接続された第２電磁比例弁と、
一次圧ラインにより前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁と接続された副ポンプと、
前記副ポンプと前記メカニカルブレーキとの間に介在する切換弁であって、切換パイロットラインにより前記第１パイロットラインと接続されたパイロットポートを有し、このパイロットポートに導かれるパイロット圧が設定値以上となったときに閉位置から開位置に切り換わる切換弁と、
前記第１旋回操作を受けたときにその操作量に応じた第１旋回電気信号を出力し、前記第２旋回操作を受けたときにその操作量に応じた第２旋回電気信号を出力する旋回操作装置と、
前記第１旋回電気信号および前記第２旋回電気信号に基づいて前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１旋回操作と前記第２旋回操作のどちらが行われたときでも前記第１電磁比例弁が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁を制御する、建設機械の油圧システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１旋回操作と前記第２旋回操作のどちらが行われたときでも前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁の双方が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁を制御する、請求項１に記載の建設機械の油圧システム。

【請求項3】

前記建設機械は、自走式の油圧ショベルであり、
前記制御装置は、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作のいずれかが行われたときに、前記第１電磁比例弁が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁を制御する、請求項１に記載の建設機械の油圧システム。

【請求項4】

前記建設機械は、自走式の油圧ショベルであり、
前記制御装置は、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作のいずれかが行われたときに、前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁の双方が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁を制御する、請求項２に記載の建設機械の油圧システム。

【請求項5】

前記切換弁のパイロットポートは、前記切換パイロットラインにより、前記第１パイロットラインだけでなく前記第２パイロットラインにも接続されており、
前記切換パイロットラインは、前記第１電磁比例弁の二次圧と前記第２電磁比例弁の二次圧のうちの高い方を前記切換弁のパイロットポートへ導くように構成されている、請求項１～４の何れか一項に記載の建設機械の油圧システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械の油圧システムに関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械では、油圧システムによって各部が駆動される。例えば、油圧システムは、油圧アクチュエータとして、旋回体を旋回させる旋回モータや旋回体に設けられたブームを俯仰させるブームシリンダなどを含み、これらの油圧アクチュエータには、制御弁を介して主ポンプから作動油が供給される。

【0003】

一般的に、各制御弁は、ハウジング内に配置されたスプールと、スプールを作動させるための一対のパイロットポートを有する。各制御弁を作動させるための操作装置として電気信号を出力する操作装置が用いられる場合、制御弁の各パイロットポートには電磁比例弁が接続され、この電磁比例弁により制御弁が駆動される。

【0004】

旋回モータには、例えば斜面などでの駐車時に旋回体が旋回するのを防止するために、メカニカルブレーキ（自走式の建設機械では、駐車ブレーキと呼ばれることもある）が設けられることがある（例えば、特許文献１参照）。メカニカルブレーキは、圧油が供給されたときに、旋回モータの出力軸の回転を禁止するブレーキ状態から出力軸の回転を許容するブレーキ解除状態に切り換えられる。メカニカルブレーキには、電磁切換弁を介して副ポンプから圧油が供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－２３４０９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、上述したような構成では、制御弁を駆動するための電磁弁（電磁比例弁）に加えて、メカニカルブレーキに専用の電磁弁（電磁切換弁）が必要である。

【0007】

そこで、本発明は、電磁弁の数を低減することができる建設機械の油圧システム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】

前記課題を解決するために、本発明の建設機械の油圧システムは、旋回モータと、圧油が供給されたときに、前記旋回モータの出力軸の回転を禁止するブレーキ状態から前記出力軸の回転を許容するブレーキ解除状態に切り換えられるメカニカルブレーキと、主ポンプと前記旋回モータとの間に介在する、第１旋回操作用の第１パイロットポートおよび第２旋回操作用の第２パイロットポートを有する旋回制御弁と、第１パイロットラインにより前記第１パイロットポートと接続された第１電磁比例弁と、第２パイロットラインにより前記第２パイロットポートと接続された第２電磁比例弁と、一次圧ラインにより前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁と接続された副ポンプと、前記副ポンプと前記メカニカルブレーキとの間に介在する切換弁であって、切換パイロットラインにより前記第１パイロットラインと接続されたパイロットポートを有し、このパイロットポートに導かれるパイロット圧が設定値以上となったときに閉位置から開位置に切り換わる切換弁と、を備える、ことを特徴とする。

【0009】

上記の構成によれば、第１電磁比例弁と旋回制御弁との間の第１パイロットラインにメカニカルブレーキ用の切換弁のパイロットポートが接続されているので、第１電磁比例弁が切換弁の設定値以上の二次圧を出力すれば、切換弁が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキによるブレーキが解除される。つまり、メカニカルブレーキ用の切換弁としてパイロット式の切換弁を用いることができ、その切換弁を旋回制御弁の駆動用の第１電磁比例弁を利用して操作することができる。従って、電磁弁の数を低減することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、電磁弁の数を低減することができる建設機械の油圧システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る建設機械の油圧システムの概略構成図である。

【図2】建設機械の一例である油圧ショベルの側面図である。

【図3】旋回制御弁のパイロット圧と開口面積との関係を示すグラフである。

【図4】旋回操作が単独で行われたときの、第１電磁比例弁および第２電磁比例弁が出力するパイロット圧の経時的変化を示すグラフである。

【図5】作業系操作の継続中に旋回操作が行われたときの、第１電磁比例弁および第２電磁比例弁が出力するパイロット圧の経時的変化を示すグラフである。

【図6】本発明の第２実施形態において、旋回操作が単独で行われたときの、第１電磁比例弁および第２電磁比例弁が出力する二次圧の経時的変化を示すグラフである。

【図7】前記第２実施形態において、作業系操作の継続中に旋回操作が行われたときの、第１電磁比例弁および第２電磁比例弁が出力する二次圧の経時的変化を示すグラフである。

【図8】その他の実施形態に係る建設機械の油圧システムの概略構成図である。

【図9】前記その他の実施形態において、作業系操作の継続中に第１旋回操作が行われたときの、第１電磁比例弁および第２電磁比例弁が出力する二次圧の経時的変化の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る建設機械の油圧システム１Ａを示し、図２に、その油圧システム１Ａが搭載された建設機械１０を示す。図２に示す建設機械１０は油圧ショベルであるが、本発明は油圧クレーンなどの他の建設機械にも適用可能である。

【0013】

図２に示す建設機械１０は自走式であり、走行体１１を含む。また、建設機械１０は、走行体１１に旋回可能に支持された旋回体１２と、旋回体１２に対して俯仰するブームを含む。ブームの先端には、アームが揺動可能に連結されており、アームの先端には、バケットが揺動可能に連結されている。旋回体１２には、運転席が設置されたキャビン１６が設けられている。本実施形態では、走行体１１の走行手段がクローラであるが、走行体１１の走行手段は車輪であってもよい。なお、建設機械１０は自走式でなくてもよい。

【0014】

油圧システム１Ａは、油圧アクチュエータ２０として、図２に示すブームシリンダ１３、アームシリンダ１４およびバケットシリンダ１５を含むとともに、図１に示す旋回モータ８１および図示しない一対の走行モータ（左走行モータおよび右走行モータ）を含む。ブームシリンダ１３はブームを俯仰させ、アームシリンダ１４はアームを揺動させ、バケットシリンダ１５はバケットを揺動させる。また、旋回モータ８１は旋回体１２を旋回させ、左走行モータは走行体１１の左クローラを回転させ、右走行モータは走行体１１の右クローラを回転させる。

【0015】

また、油圧システム１Ａは、図１に示すように、上述した油圧アクチュエータ２０へ作動油を供給する主ポンプ２２を含む。なお、図１では、図面の簡略化のために、旋回モータ８１以外の油圧アクチュエータ２０を省略している。

【0016】

主ポンプ２２は、エンジン２１により駆動される。ただし、主ポンプ２２は電動機によって駆動されてもよい。また、エンジン２１は、副ポンプ２３も駆動する。主ポンプ２２は、複数設けられてもよい。

【0017】

主ポンプ２２は、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプ（斜板ポンプまたは斜軸ポンプ）である。主ポンプ２２の吐出流量は、電気ポジティブコントロール方式で制御されてもよいし、油圧ネガティブコントロール方式で制御されてもよい。あるいは、主ポンプ２２の吐出流量はロードセンシング方式で制御されてもよい。

【0018】

主ポンプ２２と油圧アクチュエータ２０との間には、複数の制御弁４が介在する。本実施形態では、全ての制御弁４が３位置弁であるが、制御弁４のうちの１つ又はいくつかは２位置弁であってもよい。

【0019】

全ての制御弁４は、供給ライン３１により主ポンプ２２と接続されるとともに、タンクライン３３によりタンクと接続されている。また、各制御弁４は、対応する油圧アクチュエータ２０と一対の給排ラインにより接続されている。なお、主ポンプ２２が複数設けられる場合、制御弁４も主ポンプ２２と同数のグループに分けられ、それらのグループごとに制御弁４が供給ライン３１により主ポンプ２２と接続される。

【0020】

例えば、制御弁４は、ブームシリンダ１３に対する作業油の供給および排出を制御するブーム制御弁と、アームシリンダ１４に対する作業油の供給および排出を制御するアーム制御弁と、バケットシリンダ１５に対する作業油の供給および排出を制御するバケット制御弁を含む。また、制御弁４は、旋回モータ８１に対する作動油の供給および排出を制御する旋回制御弁４ｔを含む。

【0021】

上述した供給ライン３１は、主ポンプ２２から延びる主流路と、主流路から分岐して制御弁４へつながる複数の分岐路を含む。本実施形態では、供給ライン３１の主流路からセンターバイパスライン３２が分岐しており、このセンターバイパスライン３２がタンクまで延びている。そして、センターバイパスライン３２上に制御弁４が配置されている。ただし、センターバイパスライン３２は省略されてもよい。

【0022】

また、供給ライン３１の主流路からはリリーフライン３４が分岐しており、このリリーフライン３４に主ポンプ２２用のリリーフ弁３５が設けられている。なお、リリーフライン３４は、全ての制御弁４の上流側でセンターバイパスライン３２から分岐してもよい。

【0023】

各制御弁４は、ハウジング内に配置されたスプールと、スプールを作動させるための一対のパイロットポートを有する。例えば、全ての制御弁４のハウジングが一体となってマルチ制御弁ユニットが構成されてもよい。全ての制御弁４のパイロットポートは、パイロットライン５により複数の電磁比例弁６とそれぞれ接続されている。

【0024】

各電磁比例弁６は、指令電流と二次圧が正の相関を示す正比例型である。ただし、各電磁比例弁６は、指令電流と二次圧が負の相関を示す逆比例型であってもよい。

【0025】

全ての電磁比例弁６は、一次圧ライン４１により副ポンプ２３と接続されている。一次圧ライン４１は、副ポンプ２３から延びる主流路と、主流路から分岐して電磁比例弁６へつながる複数の分岐路を含む。一次圧ライン４１の主流路からはリリーフライン４２が分岐しており、このリリーフライン４２に副ポンプ２３用のリリーフ弁４３が設けられている。

【0026】

上述したキャビン１６内には、制御弁４を作動させるための複数の操作装置７が配置されている。各操作装置７は、対応する油圧アクチュエータ２０を可動させるための操作を受ける操作部（操作レバーまたはフットペダル）を含み、操作部の操作量（例えば、操作レバーの傾倒角）に応じた電気信号を出力する。

【0027】

具体的に、操作装置７は、操作レバーを含むブーム操作装置７ａ、アーム操作装置７ｂ、バケット操作装置７ｃおよび旋回操作装置７ｄと、フットペダルを含む走行左操作装置７ｅおよび走行右操作装置７ｆを含む。なお、操作装置７のうちのいくつかは操作レバーを共通として組み合わされてもよい。例えば、ブーム操作装置７ａとバケット操作装置７ｃとが組み合わされ、アーム操作装置７ｂと旋回操作装置７ｄとが組み合わされてもよい。

【0028】

ブーム操作装置７ａの操作レバーはブーム上げ操作およびブーム下げ操作を受け、アーム操作装置７ｂの操作レバーはアーム引き操作およびアーム押し操作を受け、バケット操作装置７ｃの操作レバーはバケット掘削操作およびバケットダンプ操作を受ける。また、旋回操作装置７ｄの操作レバーは第１旋回操作および第２旋回操作を受け、走行左操作装置７ｅおよび走行右操作装置７ｆのフットペダルのそれぞれは、前進操作および後進操作を受ける。

【0029】

第１旋回操作と第２旋回操作の一方は左旋回操作であり、他方は右旋回操作である。左旋回操作は、第１旋回操作と第２旋回操作のどちらであってもよい。旋回操作装置７ｄは、操作レバーが第１旋回操作を受けたとき（すなわち、第１旋回方向に傾倒されたとき）にその操作量（すなわち、操作レバーの傾倒角）に応じた大きさの第１旋回電気信号を出力し、操作レバーが第２旋回操作を受けたとき（すなわち、第２旋回方向に傾倒されたとき）にその操作量（すなわち、操作レバーの傾倒角）に応じた大きさの第２旋回電気信号を出力する。

【0030】

各操作装置７から出力される電気信号は制御装置７０へ入力される。制御装置７０は、操作装置７から出力される電気信号に基づいて電磁比例弁６を制御する。ただし、図１では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。例えば、制御装置７０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。

【0031】

次に、主ポンプ２２と旋回モータ８１との間に介在する旋回制御弁４ｔについてより詳しく説明する。

【0032】

旋回制御弁４ｔは、第１旋回操作用の第１パイロットポートと、第２旋回操作用の第２パイロットポートを有する。第１パイロットポートは、第１パイロットライン５ａ（上述したパイロットライン５の１つ）により第１電磁比例弁６ａ（上述した電磁比例弁６の１つ）と接続されており、第２パイロットポートは、第２パイロットライン５ｂ（上述したパイロットライン５の１つ）により第２電磁比例弁６ｂ（上述した電磁比例弁６の１つ）と接続されている。

【0033】

上述した制御装置７０は、旋回操作装置７ｄから第１旋回電気信号が出力されるときは、第１電磁比例弁６ａへ指令電流を送給し、その指令電流を第１旋回電気信号が大きくなるほど大きくする。同様に、旋回操作装置７ｄから第２旋回電気信号が出力されるときは、制御装置７０は、第２電磁比例弁６ｂへ指令電流を送給し、その指令電流を第２旋回電気信号が大きくなるほど大きくする。

【0034】

旋回制御弁４ｔは、一対の給排ライン９１，９２により旋回モータ８１と接続されている。給排ライン９１，９２は、橋架路９３によって互いに接続されている。橋架路９３には、互いに逆向きに一対のリリーフ弁９４が設けられている。橋架路９３におけるリリーフ弁９４の間の部分は、メークアップライン９７によりタンクと接続されている。給排ライン９１，９２のそれぞれは、バイパスライン９５によってメークアップライン９７と接続されている。ただし、各リリーフ弁９４をバイパスするように一対のバイパスライン９５が橋架路９３に設けられてもよい。各バイパスライン９５には、逆止弁９６が設けられている。

【0035】

旋回モータ８１には、斜面などでの駐車時に旋回体１２が旋回するのを防止するために、メカニカルブレーキ８３が設けられている。メカニカルブレーキ８３は、スプリングによって旋回モータ８１の出力軸８２の回転が阻止される構造となっており、これを解除するために油圧が用いられる。つまり、メカニカルブレーキ８３は、圧油が供給されたときに、旋回モータ８１の出力軸８２の回転を禁止するブレーキ状態から出力軸８２の回転を許容するブレーキ解除状態に切り換えられる。メカニカルブレーキ８３からは、ドレンライン８４が旋回モータ８１を経由してタンクまで延びている。

【0036】

メカニカルブレーキ８３は、給排ライン５３により切換弁５２と接続されている。切換弁５２は、ポンプライン５１により副ポンプ２３と接続されているとともに、タンクライン５４によりタンクと接続されている。ポンプライン５１と上述した一次圧ライン４１の上流側部分は互いに合流して共通の流路となっている。

【0037】

副ポンプ２３とメカニカルブレーキ８３との間に介在する切換弁５２は、パイロットポートを有し、このパイロットポートに導かれるパイロット圧が設定値α以上となったときに中立位置である閉位置から開位置に切り換わる。切換弁５２は、閉位置ではポンプライン５１を遮断するとともに給排ライン５３をタンクライン５４と連通させ、開位置ではポンプライン５１を給排ライン５３と連通させる。切換弁５２のパイロットポートは、切換パイロットライン６１により上述した第１パイロットライン５ａと接続されている。

【0038】

次に、図３～５を参照して、制御装置７０による第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂの制御を詳細に説明する。なお、図３～図５では、旋回制御弁４ｔの第１パイロットポート側をＡ側、第２パイロットポート側をＢ側と記載している。

【0039】

図３に示すように、旋回制御弁４ｔは、第１パイロットポートと第２パイロットポートの一方のパイロット圧がゼロのときは、他方のパイロット圧が所定値βとなったときに開き始める（給排通路の少なくとも一方がポンプ通路と連通し始める）。所定値βは、切換弁５２の設定値αよりも大きな値である。

【0040】

第１旋回操作が行われたとき（すなわち、旋回操作装置７ｄから第１旋回電気信号が出力されている間）、制御装置７０は、第２電磁比例弁６ｂへは指令電流を送給しないが、第１電磁比例弁６ａへは、上述したように第１旋回電気信号に応じた大きさの指令電流を送給する。ただし、制御装置７０は、図４中に実線で示すように、第１電磁比例弁６ａが切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力するように、第１電磁比例弁６ａを制御する。より詳しくは、制御装置７０は、旋回操作開始時に、第１電磁比例弁６ａの二次圧が所定値β（旋回制御弁４ｔが開き始めるときのパイロット圧）まで上昇するように第１電磁比例弁６ａへ指令電流を送給する。これにより、切換弁５２が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキ８３によるブレーキが解除される。

【0041】

一方、第２旋回操作が行われたとき（すなわち、旋回操作装置７ｄから第２旋回電気信号が出力されている間）、制御装置７０は、図４中に二点鎖線で示すように、第１電磁比例弁６ａの二次圧が所定値εとなるように第１電磁比例弁６ａへ指令電流を送給するとともに、第２電磁比例弁６ｂへは、上述したように第２旋回電気信号に応じた大きさの指令電流を送給する。所定値εは、切換弁５２の設定値α以上であり、上述した所定値β未満である。

【0042】

旋回制御弁４ｔの第１パイロットポートの圧力が所定値εであるので、旋回制御弁４ｔは、第２パイロットポートの圧力が所定値γ（＝β＋ε）となるまでは開口しない。このため、制御装置７０は、旋回操作開始時に、第２電磁比例弁６ｂの二次圧が所定値γまで上昇するように第２電磁比例弁６ｂへ指令電流を送給する。これにより、切換弁５２が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキ８３によるブレーキが解除される。

【0043】

このように、制御装置７０は、第１旋回操作と前記第２旋回操作のどちらが行われたときでも、第１電磁比例弁６ａが切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力するように、第１電磁比例弁６ａを制御する。

【0044】

さらに、本実施形態では、制御装置７０が、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作のいずれか（以下、作業系操作と呼ぶ）が行われたときにも、第１電磁比例弁６ａが切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力するように、第１電磁比例弁６ａを制御する。ブーム操作が行われたか否かは、ブーム操作装置７ａがブーム電気信号を出力しているか否かにより判定され、アーム操作が行われたか否かは、アーム操作装置７ｂがアーム電気信号を出力しているか否かにより判定され、バケット操作が行われたか否かは、バケット操作装置７ｃがバケット電気信号を出力しているか否かにより判定される。

【0045】

より詳しくは、図５に示すように、制御装置７０は、作業系操作開始時に、第１電磁比例弁６ａの二次圧が所定値εまで上昇するように第１電磁比例弁６ａへ指令電流を送給する。これにより、切換弁５２が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキ８３によるブレーキが解除される。第１電磁比例弁６ａの二次圧は、作業系操作が継続中は所定値εに維持され、作業系操作終了時にゼロとなる。

【0046】

従って、作業系操作の継続中に第１旋回操作が行われたときは、図５中に実線で示すように、旋回操作開始時に、第１電磁比例弁６ａの二次圧は所定値εから所定値βまで上昇する。一方、作業系操作の継続中に第２旋回操作が行われたときは、第２電磁比例弁６ｂは図４に示す第２旋回操作が単独で行われたときと同様に制御される。

【0047】

以上説明したように、本実施形態の油圧システム１Ａでは、第１電磁比例弁６ａと旋回制御弁４ｔとの間の第１パイロットライン５ａにメカニカルブレーキ８３用の切換弁５２のパイロットポートが接続されているので、第１電磁比例弁６ａが切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力すれば、切換弁５２が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキ８３によるブレーキが解除される。つまり、メカニカルブレーキ８３用の切換弁としてパイロット式の切換弁５２を用いることができ、その切換弁５２を旋回制御弁４ｔの駆動用の第１電磁比例弁６ａを利用して操作することができる。従って、電磁弁の数を低減することができる。

【0048】

（第２実施形態）
次に、図６および図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧システムを説明する。本実施形態の油圧システムが第１実施形態の油圧システムと異なるのは、第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂの制御のみである。すなわち、本実施形態の油圧システムの構成は、図１に示す通りである。

【0049】

本実施形態では、制御装置７０が、第１旋回操作と第２旋回操作のどちらが行われたときでも第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂの双方が切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力するように、第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂを制御する。

【0050】

より詳しくは、第１旋回操作が行われたとき（すなわち、旋回操作装置７ｄから第１旋回電気信号が出力されている間）、制御装置７０は、図６中に実線で示すように、第２電磁比例弁６ｂの二次圧が所定値εとなるように第２電磁比例弁６ｂへ指令電流を送給するとともに、第１電磁比例弁６ａへは、上述したように第１旋回電気信号に応じた大きさの指令電流を送給する。所定値εは、第１実施形態で説明した通り、切換弁５２の設定値α以上である。本実施形態では、所定値εは、上述した所定値β（第１パイロットポートと第２パイロットポートの一方のパイロット圧がゼロの場合に旋回制御弁４ｔが開き始めるときの他方のパイロット圧）未満である必要はないが、所定値β未満であることが望ましい。

【0051】

旋回制御弁４ｔの第２パイロットポートの圧力が所定値εであるので、旋回制御弁４ｔは、第１パイロットポートの圧力が所定値γ（＝β＋ε）となるまでは開口しない。このため、制御装置７０は、旋回操作開始時に、第１電磁比例弁６ａの二次圧が所定値γまで上昇するように第１電磁比例弁６ａへ指令電流を送給する。これにより、切換弁５２が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキ８３によるブレーキが解除される。

【0052】

第２旋回操作が行われたとき（すなわち、旋回操作装置７ｄから第２旋回電気信号が出力されている間）の第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂの制御は、図６中に二点鎖線で示すように、第１実施形態で説明した制御と同じである。

【0053】

さらに、本実施形態では、制御装置７０が、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作のいずれか（作業系操作）が行われたときにも、第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂの双方が切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力するように、第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂを制御する。

【0054】

より詳しくは、図７に示すように、制御装置７０は、作業系操作開始時に、第１電磁比例弁６ａの二次圧が所定値εまで上昇するように第１電磁比例弁６ａへ指令電流を送給するとともに、第２電磁比例弁６ｂの二次圧が所定値εまで上昇するように第２電磁比例弁６ｂへ指令電流を送給する。これにより、切換弁５２が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキ８３によるブレーキが解除される。第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂの二次圧は、作業系操作が継続中は所定値εに維持され、作業系操作終了時にゼロとなる。

【0055】

従って、作業系操作の継続中に第１旋回操作が行われたときは、図７中に実線で示すように、旋回操作開始時に、第１電磁比例弁６ａの二次圧は所定値εから所定値γまで上昇する。一方、作業系操作の継続中に第２旋回操作が行われたときは、図７中に二点鎖線で示すように、旋回操作開始時に、第２電磁比例弁６ｂの二次圧は所定値εから所定値γまで上昇する。

【0056】

第１実施形態のように第１旋回操作が行われたときに第２電磁比例弁６ｂの二次圧はゼロであってもよいが、この場合には、切換弁５２を切り換えるためのパイロット圧（図４中の所定値ε）と、旋回制御弁が開き始めるときのパイロット圧（図４中の所定値β）との間の圧力差が小さい。このため、誤作動を防止するために、旋回制御弁４ｔ内のリターンスプリングを強化するなどの対策を取ることが望ましい。これに対し、本実施形態のように第１旋回操作が行われたときに第２電磁比例弁６ｂも切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力すれば、切換弁５２を切り換えるためのパイロット圧（図６中の所定値ε）と、旋回制御弁４ｔが開き始めるときのパイロット圧（図６中の所定値γ）との間の圧力差が大きくなり、そのような対策を取る必要がない。

【0057】

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0058】

例えば、制御装置７０は作業系操作が行われたときに、第１電磁比例弁６ａへ指令電流を送給しなくてもよい。ただし、前記第１実施形態および前記第２実施形態のように作業系操作が行われたときに第１電磁比例弁６ａの二次圧が切換弁５２の設定値α以上となれば、旋回操作時だけでなく、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作時にもメカニカルブレーキ８３がブレーキ解除状態に切り換えられる。そのため、ブーム操作、アーム操作またはバケット操作中に地面等から旋回体１２を旋回させようとする力が働いたとき、メカニカルブレーキ８３が力を受けることがない。従って、メカニカルブレーキ８３に過大な力が作用して破損することが防止される。つまり、メカニカルブレーキ８３のトルク容量を静止専用のトルク容量に限定することができ、メカニカルブレーキ８３を小型化することができる。

【0059】

また、図８に示す油圧システム１Ｂのように、切換弁５２のパイロットポートは、切換パイロットライン６１により第１パイロットライン５ａだけでなく第２パイロットライン５ｂにも接続されてもよい。図８に示す例では、切換パイロットライン６１は、高圧選択弁６４と、高圧選択弁６４の一対の入力ポートを第１パイロットライン５ａおよび第２パイロットライン５ｂとそれぞれ接続する一対の入力ライン６２，６３と、高圧選択弁６４の出力ポートを切換弁５２のパイロットポートと接続する出力ライン６５を含む。換言すれば、切換パイロットライン６１は、第１電磁比例弁６ａの二次圧と第２電磁比例弁６ｂの二次圧のうちの高い方を切換弁５２のパイロットポートへ導くように構成されている。この構成であれば、第１電磁比例弁６ａが故障したときでも第２電磁比例弁６ｂを利用してメカニカルブレーキ８３をブレーキ解除状態に切り換えることができる。

【0060】

なお、切換弁５２は、図８に示すように、タンクライン５４によりメカニカルブレーキ８３のドレンライン８４に接続されてもよい。

【0061】

さらに、図８に示す構成では、第１実施形態および第２実施形態と同様に、第１旋回操作と第２旋回操作のどちらが行われたときでも第１電磁比例弁６ａが切換弁５２の設定値α以上の二次圧を出力してもよいが、次のような制御を行えば、メカニカルブレーキ８３によるブレーキの解除後の第１電磁比例弁６ａおよび第２電磁比例弁６ｂの制御が簡素化される。

【0062】

例えば、図９に示すように、第１旋回操作が行われたときは、旋回操作開始後に第２電磁比例弁６ｂの二次圧をゼロとしてもよい。また、第２旋回操作が行われたときは、図９とは逆に、旋回操作開始後に第１電磁比例弁６ａの二次圧をゼロとしてもよい。このようにすれば、旋回操作開始後は、第１電磁比例弁６ａと第２電磁比例弁６ｂのうちの旋回操作が行われた方の電磁比例弁のみを制御するという通常の制御を行うだけでよい。

【0063】

（まとめ）
以上のように、本発明の建設機械の油圧システムは、旋回モータと、圧油が供給されたときに、前記旋回モータの出力軸の回転を禁止するブレーキ状態から前記出力軸の回転を許容するブレーキ解除状態に切り換えられるメカニカルブレーキと、主ポンプと前記旋回モータとの間に介在する、第１旋回操作用の第１パイロットポートおよび第２旋回操作用の第２パイロットポートを有する旋回制御弁と、第１パイロットラインにより前記第１パイロットポートと接続された第１電磁比例弁と、第２パイロットラインにより前記第２パイロットポートと接続された第２電磁比例弁と、一次圧ラインにより前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁と接続された副ポンプと、前記副ポンプと前記メカニカルブレーキとの間に介在する切換弁であって、切換パイロットラインにより前記第１パイロットラインと接続されたパイロットポートを有し、このパイロットポートに導かれるパイロット圧が設定値以上となったときに閉位置から開位置に切り換わる切換弁と、を備える、ことを特徴とする。

【0064】

上記の構成によれば、第１電磁比例弁と旋回制御弁との間の第１パイロットラインにメカニカルブレーキ用の切換弁のパイロットポートが接続されているので、第１電磁比例弁が切換弁の設定値以上の二次圧を出力すれば、切換弁が開状態に切り換わり、メカニカルブレーキによるブレーキが解除される。つまり、メカニカルブレーキ用の切換弁としてパイロット式の切換弁を用いることができ、その切換弁を旋回制御弁の駆動用の第１電磁比例弁を利用して操作することができる。従って、電磁弁の数を低減することができる。

【0065】

例えば、上記の油圧システムは、前記第１旋回操作を受けたときにその操作量に応じた第１旋回電気信号を出力し、前記第２旋回操作を受けたときにその操作量に応じた第２旋回電気信号を出力する旋回操作装置と、前記第１旋回電気信号および前記第２旋回電気信号に基づいて前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記第１旋回操作と前記第２旋回操作のどちらが行われたときでも前記第１電磁比例弁が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁を制御してもよい。

【0066】

前記制御装置は、前記第１旋回操作と前記第２旋回操作のどちらが行われたときでも前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁の双方が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁を制御してもよい。第１旋回操作が行われたときに第２電磁比例弁の二次圧はゼロであってもよいが、この場合には、切換弁を切り換えるためのパイロット圧と、旋回制御弁が開き始めるときのパイロット圧との間の圧力差が小さい。このため、誤作動を防止するために、旋回制御弁内のリターンスプリングを強化するなどの対策を取ることが望ましい。これに対し、第１旋回操作が行われたときに第２電磁比例弁も切換弁の設定値以上の二次圧を出力すれば、切換弁を切り換えるためのパイロット圧と、旋回制御弁が開き始めるときのパイロット圧との間の圧力差が大きくなり、そのような対策を取る必要がない。

【0067】

前記第１旋回操作と前記第２旋回操作のどちらが行われたときでも前記第１電磁比例弁が前記設定値以上の二次圧を出力する場合、前記建設機械は、自走式の油圧ショベルであり、前記制御装置は、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作のいずれかが行われたときに、前記第１電磁比例弁が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁を制御してもよい。

【0068】

あるいは、前記第１旋回操作と前記第２旋回操作のどちらが行われたときでも前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁の双方が前記設定値以上の二次圧を出力する場合、前記建設機械は、自走式の油圧ショベルであり、前記制御装置は、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作のいずれかが行われたときに、前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁の双方が前記設定値以上の二次圧を出力するように、前記第１電磁比例弁および前記第２電磁比例弁を制御してもよい。

【0069】

これらの構成によれば、旋回操作時だけでなく、ブーム操作、アーム操作およびバケット操作時にもメカニカルブレーキがブレーキ解除状態に切り換えられるので、ブーム操作、アーム操作またはバケット操作中に地面等から旋回体を旋回させようとする力が働いたとき、メカニカルブレーキが力を受けることがない。従って、メカニカルブレーキに過大な力が作用して破損することが防止される。つまり、メカニカルブレーキのトルク容量を静止専用のトルク容量に限定することができ、メカニカルブレーキを小型化することができる。

【0070】

前記切換弁のパイロットポートは、前記切換パイロットラインにより、前記第１パイロットラインだけでなく前記第２パイロットラインにも接続されており、前記切換パイロットラインは、前記第１電磁比例弁の二次圧と前記第２電磁比例弁の二次圧のうちの高い方を前記切換弁のパイロットポートへ導くように構成されてもよい。この構成によれば、第１電磁比例弁が故障したときでも第２電磁比例弁を利用してメカニカルブレーキをブレーキ解除状態に切り換えることができる。

【符号の説明】

【0071】

１Ａ，１Ｂ 油圧システム
１０ 建設機械
２２ 主ポンプ
２３ 副ポンプ
４ｔ 旋回制御弁
４１ 一次圧ライン
５ａ 第１パイロットライン
５ｂ 第２パイロットライン
５２ 切換弁
６ａ 第１電磁比例弁
６ｂ 第２電磁比例弁
６１ 切換パイロットライン
７ｄ 旋回操作装置
７０ 制御装置
８１ 旋回モータ
８２ 出力軸
８３ メカニカルブレーキ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】