JP3853314B2 - 油圧式作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等油圧式作業機械に係わり、特に、いわゆる超大型の建設機械に好適な油圧式作業機械に関する。

油圧式作業機械の一例として例えば７０ｔクラスの超大型油圧ショベルの場合、超大型機であるため、複数備えられる油圧シリンダの特にボトム側を駆動するためには大量の作動油を供給する必要がある。このような通常よりも大流量供給に配慮した従来の油圧式作業機械としては、原動機によって駆動される一の油圧ポンプ及びこれとは別の他の油圧ポンプと、それら２つの油圧ポンプからの吐出油により駆動されるブーム用の油圧シリンダと、一の油圧ポンプとブーム用の油圧シリンダとの間に接続された一のコントロールバルブと、他の油圧ポンプとブーム用の油圧シリンダとの間に接続された他のコントロールバルブと、一のコントロールバルブ及び他のコントロールバルブとブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側とをそれぞれ接続する油圧管路とを備えたものがある（例えば、特許文献１）。

この従来技術では、 一の油圧ポンプから吐出され一のコントロールバルブを介した圧油と他の油圧ポンプから吐出され他のコントロールバルブを介した圧油とを合流させて、ブーム用油圧シリンダのボトム側又はロッド側に供給すると共に、その戻り油を分流して一のコントロールバルブ及び他のコントロールバルブを介しタンクへ排出するようになっている。

特開昭５６−１１５４２８号（第１図）

上記従来技術は、一の油圧ポンプより一のコントロールバルブを介しブーム用油圧シリンダに圧油を供給する通常の構成に対して、他の油圧ポンプ、他のコントロールバルブを介した圧油を合流させて加えることで、約２倍の流量の圧油を供給可能となっている。

ここで、このように通常よりも超高圧・超大流量の圧油を供給するためには超大口径のホースや鋼管等で主管路を構成することが必要となるが、実用的に現在の市場に存在するホースは最大口径が２インチ程度でありこれを多数（例えば２本または３本ずつ）並べて対応せざるを得ない。したがって、油圧アクチュエータが要求する給排流量に対する主管路としての許容量が制約され各ホースにおいて比較的大きな圧力損失が生じる。よって、超大型機のホースや鋼管等で構成される長い管路及びコントロールバルブ(流量制御切換弁)等を含む油圧回路全体では、非常に大きな圧力損失が生じ、エネルギー損失が増大し、また油圧アクチュエータの作動速度が落ち作業効率が悪くなる問題がある。また超大型機において、このように多数のホース等を並べて構成される１つの主管路を、上記のように例えばブーム用の油圧シリンダに２本ずつ配置すること自体、容易ではなく、また油圧ショベル等の作業機の側方や後方の視界を悪くするような問題もある。

本発明の目的は、超大型機に適用した場合もホース数や鋼管等の管路の総延長を減らして全体の圧力損失を低減することができる油圧式作業機械を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明によれば、作業機本体である車体、及びこの作業機本体に上下方向に回動可能に連結された複数のフロント部材から構成されるフロント装置を備えた油圧式作業機において、
前記車体側には、少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油を制御する複数の流量制御切換弁と、少なくとも１つの他の油圧ポンプと、前記他の油圧ポンプから吐出された圧油が導かれる吐出管路とを設け、
前記フロント装置側には、前記複数のフロント部材をそれぞれ駆動する複数の油圧シリンダと、前記流量制御切換弁と対応する油圧シリンダのボトム側及びロッド側のうちいずれか一方とをそれぞれ接続する複数の第１接続管路と、一方側が前記他のポンプの吐出管路に接続された第２接続管路と、前記第2接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されると共に、反対側が前記複数の第１接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第１管路と、前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように前記複数の第１管路にそれぞれ設けられ、前記他の油圧ポンプから前記対応する油圧シリンダのボトム側へ向かう圧油の流れを制御する複数の第１流量制御手段とを設け、
前記フロント装置側で、前記他の油圧ポンプからの圧油を共通の供給管路である第２接続管を介して複数の油圧シリンダのボトム側に導くよう構成したことを特徴とする油圧式作業機械が提供される。

すなわち、まず例えば各油圧シリンダの伸び動作時を考えると、少なくとも１つの油圧ポンプ（車体側）から吐出された圧油は、車体側に設けた複数の流量制御切換弁を介し、フロント側に設けた各第１接続管路のうち各油圧シリンダのボトム側に接続されるものに供給される。このとき同時に、少なくとも１つの他の油圧ポンプから吐出された圧油も、車体側に設けた吐出管路、フロント側に設けた共通の供給管路である第２接続管路、分岐点、及び第１接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された第１管路を介し、かつその流量を、フロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように第１管路に設けられた第１流量制御手段で調整されて、流量制御切換弁を介すことなく、そのボトム側に接続される各第１接続管路に供給される。これによって、例えば超大型機における対応する油圧シリンダのボトム側に超大流量の圧油を導いて油圧シリンダを伸び動作方向に駆動しフロント部材をそれぞれ動作させることができる。

ここで、例えば単純に、少なくとも車体側に１つの油圧ポンプ、複数の流量制御切換弁、フロント装置側に複数の第１接続管路を加え、この加えた第１接続管路の下流側をもともとある第１接続管路に接続しても、例えば超大流量の超大型機における上記のような各油圧シリンダの伸び動作・縮み動作に対応することができる。しかしながらこの場合、フロント装置側において作業機本体側からブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダの順で設けられた各油圧シリンダのボトム側に高圧ラインである第１接続管路として第１の流量制御切換弁グループからと、第２の流量制御切換弁グループからとを合わせ、例えば２本ずつ設けられることになる。よって、フロント装置側の車体側から各油圧シリンダ、すなわちブームシリンダ・アームシリンダ・バケットシリンダのボトム側までの高圧ラインの管路（供給管路）の数は、フロント装置側のうちブームシリンダより手前では、ブームシリンダのボトム側への第１接続管路２本、アームシリンダのボトム側への第１接続管路２本、バケットシリンダのボトム側への第１接続管路２本の合計６本であり、フロント装置側のうちブームシリンダを超えてアームシリンダより手前では、アームシリンダのボトム側への第１接続管路２本、バケットシリンダのボトム側への第１接続管路２本の合計４本であり、フロント装置側のうちアームシリンダを超えてバケットシリンダより手前では、バケットシリンダのボトム側への第１接続管路２本となる。

これに対し、本発明においては、油圧ポンプ、流量制御切換弁、他の油圧ポンプ、及び吐出管路は車体側（作業機本体）に設けられており、第１接続管路、共通の供給管路である第２接続管路、分岐点、第１管路、第１流量制御手段、及び油圧シリンダはフロント装置側に設置されている。すなわち、フロント装置側で、第１流量制御手段をフロント部材の1つに設置するとともに分岐点よりも前記対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように前記第１管路に設けることにより、第１流量制御手段及び分岐点を対応する油圧シリンダに近づけるように配置し、他の油圧ポンプからの圧油を共通の供給管路である第２接続管を介して複数の油圧シリンダのボトム側に導くよう構成した。このようにフロント装置側において、各油圧シリンダのボトム側に近づけた各分岐点まで共通の供給管路である第２接続管路を設ければ良いのでその分高圧ライン全体のホース数（あるいは鋼管数）を減らしその延長を短くすることができ高圧ライン全体の圧力損失を低減することができる。
例えば、フロント装置側で、共通の供給管路である第２接続管路のブームシリンダ近い位置からブームシリンダのボトム側への第１管路を分岐させ、さらに先へ進んで第２接続管路のアームシリンダに近い位置からアームシリンダのボトム側への第１管路を分岐させ、さらに先へ進んで第２接続管路のバケットシリンに近い位置からバケットシリンダのボトム側への第１管路を分岐させることとすれば、圧力損失を考える上で特に問題となる各油圧シリンダボトム側までの高圧ラインの管路数が、フロント装置側の大部分において従来構造を応用した場合よりも減少する。具体的には、高圧ラインの数は、フロント装置側のうちブームシリンダへの第１管路の分岐点より手前では、ブームシリンダボトム側への第１接続管路１本、アーアームシリンダボトム側への第１接続管路１本、バケットシリンダボトム側への第１接続管路１本、及び第２接続管路１本の合計４本であり、フロント装置側のうちブームシリンダを超えてアームシリンダへの第１管路の分岐点より手前では、アームシリンダボトム側への第１接続管路１本、バケットシリンダボトム側への第１接続管路１本、及び第２接続管路１本の合計３本であり、ここまでは各油圧シリンダボトム側への高圧ライン管路数をいずれも減少させることができる。よって、その分高圧ライン全体のホース数（あるいは鋼管数）を減らしその延長を短くすることができるので、高圧ライン全体の圧力損失を低減することができる。なお、フロント装置側のうちアームシリンダを超えてバケットシリンダへの第１管路の分岐点より手前では、バケットシリンダボトム側への第１接続管路１本と第２接続管路の合計２本となり、従来と同一本数であるが、従来より本数が増加することはないので圧力損失が増加することはない。

好ましくは、前記油圧式作業機において、前記車体側には、油圧タンクと、圧油を前記油圧タンクへと導くタンク管路とを設け、前記フロント装置側には、一方側が前記タンク管路に接続された第３接続管路と、前記第３接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されるとともに、反対側が前記複数の第３接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第２管路と、前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように前記複数の第２管路にそれぞれ設けられ、前記対応する油圧シリンダから前記第３接続管路へ向かう圧油の流れを制御する複数の第２流量制御手段とを設け、前記フロント装置側で、前記複数の油圧シリンダのボトム側からの圧油を共通の排出管路である第３接続管を介して前記油圧タンクへ導くよう構成したことを特徴とする油圧式作業機械が提供される。
また上記目的を達成するために、本発明によれば、作業機本体である車体、及びこの作業機本体に上下方向に回動可能に連結された複数のフロント部材から構成されるフロント装置を備えた油圧式作業機において、前記車体側には、少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油を制御する複数の流量制御切換弁と、少なくとも１つの他の油圧ポンプと、前記他の油圧ポンプから吐出された圧油が導かれる吐出管路と、油圧タンクと、圧油を前記油圧タンクへと導くタンク管路とを設け、前記フロント装置側には、前記複数のフロント部材をそれぞれ駆動する複数の油圧シリンダと、前記流量制御切換弁と対応する油圧シリンダのボトム側及びロッド側のうちいずれか一方とをそれぞれ接続する複数の第１接続管路と、一方側が前記吐出管路に接続された第２接続管路と、前記第2接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されるとともに、反対側が前記複数の第１接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第１管路と、前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダ側のボトム側に位置するように前記複数の第１管路にそれぞれ設けられ、前記他の油圧ポンプから前記油圧シリンダへ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともに、前記油圧シリンダから前記他の油圧ポンプへ向かう圧油の流れを遮断する複数の第１流量制御手段と、一方側が前記タンク管路に接続された第３接続管路と、前記第３接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されるとともに、反対側が前記複数の第３接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第２管路と、前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように前記複数の第２管路にそれぞれ設けられ、前記油圧シリンダから前記第３接続管路へ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともに、前記第３接続管路から前記油圧シリンダへ向かう圧油の流れを遮断する複数の第２流量制御手段とを設け、前記フロント装置側で、前記他の油圧ポンプからの圧油を共通の供給管路である第２接続管を介して複数の油圧シリンダのボトム側に導くとともに前記複数の油圧シリンダのボトム側からの圧油を共通の排出管路である第３接続管を介して前記油圧タンクへ導くよう構成したことを特徴とする油圧式作業機械が提供される。

本発明によれば、フロント装置の大部分での供給側管路数が、従来構造を応用した場合よりも減少する。よって、その分全体のホース数を減らしホース延長を短くすることができる。したがって、全体の圧力損失を低減することができるので、エネルギー損失を低減しまた油圧シリンダの作動速度を増加し作業効率を向上することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。この実施形態は、本発明を例えば７０ｔクラスの超大型油圧ショベルに適用した場合の実施形態である。

まず、本実施形態による油圧式作業機械に備えられる油圧駆動装置の構成を表す油圧回路を、その制御装置と共に図１に示す。

すなわち、図１に示す油圧駆動装置は、原動機４ａによって駆動される第１油圧ポンプ１ａ及び第２油圧ポンプ１ｂと、原動機４ｂによって駆動される第３油圧ポンプ３ａ及び第４油圧ポンプ３ｂと、第１及び第２油圧ポンプ１ａ，１ｂからの吐出油により駆動されるブーム用の油圧シリンダ５ａ，５ｂ及びアーム用の油圧シリンダ６と、第１油圧ポンプ１ａからの吐出油により駆動されるバケット用の油圧シリンダ７と、第２油圧ポンプ１ｂからの吐出油により駆動される旋回用の油圧モータ８とを備えている。

第１油圧ポンプ１ａは、第１ブーム用コントロールバルブ１０ｃ、第１アーム用コントロールバルブ１０ｂ、及び第１バケット用コントロールバルブ１０ａを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ、アーム用油圧シリンダ６、及びバケット用油圧シリンダ７に接続され、第２油圧ポンプ１ｂは、第２ブーム用コントロールバルブ１０ｄ、第２アーム用コントロールバルブ１０ｅ、及び旋回用コントロールバルブ１０ｆを介してそれぞれブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ、アーム用油圧シリンダ６、及び旋回用油圧モータ８に接続されている。なおこれらコントロールバルブ１０ａ〜１０ｆは、コントロールバルブグループ１０を構成している。
ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側と、第１及び第２ブーム用コントロールバルブ１０ｃ，１０ｄとは第１接続管路としての主管路１０５で接続されており、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのロッド側と、第１及び第２ブーム用コントロールバルブ１０ｃ，１０ｄとは第１接続管路としての主管路１１５で接続されている。また、アーム用油圧シリンダ６のボトム側と、第１及び第２アーム用コントロールバルブ１０ｂ，１０ｅとは第１接続管路としての主管路１１６で接続されており、アーム用油圧シリンダ６のロッド側と、第１及び第２アーム用コントロールバルブ１０ｂ，１０ｅとは第１接続管路としての主管路１０６で接続されている。さらに、バケット用油圧シリンダ７のボトム側とバケット用コントロールバルブ１０ａとは第１接続管路としての主管路１０７で接続されており、バケット用油圧シリンダ７のロッド側と、第１バケット用コントロールバルブ１０ａとは第１接続管路としての主管路１１７で接続されている。また、旋回用油圧モータ８と旋回用コントロールバルブ１０ｆとは第１接続管路としての主管路１０８，１１８で接続されている。

一方、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂは、これら油圧ポンプ３ａ，３ｂから吐出された圧油が導かれる吐出管路１０２と、フロント装置１４に設けられ一方側（図示左側）がこの吐出管路１０２に接続された第２接続管路としての供給管路１００と、フロント装置１４に設けられ供給管路１００の他方側から分岐するようにそれぞれ接続される第１管路としての分岐管路１５０Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを介し、それぞれ主管路１０５，１１５，１１６，１０６，１０７，１１７に接続されている。これら分岐管路１５０Ａ〜Ｆのうち分岐管路１５０Ａ，Ｃ，Ｅには、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂから油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のボトム側へ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともにその逆の流れを遮断する第１流量制御手段、例えば圧力補償機能つき電磁比例弁からなる流量制御弁１５，１７，１９がそれぞれ設けられており、分岐管路１５０Ｂ，Ｄ，Ｆには、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂから油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のロッド側へ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともにその逆の流れを遮断する第１流量制御手段、例えば圧力補償機能つき電磁比例弁からなる流量制御弁６５，６７，６９がそれぞれ設けられている。

なおこのとき、各分岐管路１５０Ａ〜Ｆの供給管路１００からの分岐位置は対応する油圧シリンダ近傍に配置されている（後述する図２も参照）。すなわち、供給管路１００のブームシリンダ５ａ，５ｂ近傍位置からブームシリンダ５ａ，５ｂへの分岐管路１５０Ａ，Ｂが分岐し、さらに先へ進んで供給管路１００のアームシリンダ６近傍位置からアームシリンダ６への分岐管路１５０Ｃ，Ｄが分岐し、さらに先へ進んで供給管路１００のバケットシリンダ７近傍位置からバケットシリンダ７への分岐管路１５０Ｅ，Ｆが分岐する。

また、油圧タンク２は、戻り油を油圧タンク２へと導くタンク管路１０３、フロント装置１４に設けられ一方側（図示左側）がこのタンク管路１０３に接続された低圧の第３接続管路としての排出管路１０１と、フロント装置１４に設けられ排出管路１０１の他方側から分岐するようにそれぞれ接続される第２管路としての分岐管路１５１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを介し、それぞれ主管路１０５，１１５，１１６，１０６，１０７，１１７に接続されている。これら分岐管路１５１Ａ〜Ｆのうち分岐管路１５１Ａ，Ｃ，Ｅには、油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のボトム側から油圧タンク２へ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともにその逆の流れを遮断する３つの第２流量制御手段、例えば電磁比例弁からなる流量制御弁１６，１８，２０が設けられており、分岐管路１５１Ｂ，Ｄ，Ｆには、油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のロッド側から油圧タンク２へ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともにその逆の流れを遮断する３つの第２流量制御手段、例えば電磁比例弁からなる流量制御弁６６，６８，７０が設けられている。

なおこのとき、各分岐管路１５１Ａ〜Ｆの排出管路１０１からの分岐位置は対応する油圧シリンダ近傍に配置されている（後述する図２も参照）。すなわち、バケットシリンダ７からの分岐管路１５１Ｅ，Ｆは排出管路１０１のバケットシリンダ７近傍位置で合流し、さらに車体１３側に戻ってアームシリンダ６からの分岐管路１５１Ｃ，Ｄは排出管路１０１のアームシリンダ６近傍位置で合流し、さらに戻ってブームシリンダ５ａ，５ｂからの分岐管路１５１Ａ，Ｂは排出管路１０１のブームシリンダ５ａ，５ｂ近傍位置で合流する。

なお、以上の流量制御弁１５〜２０及び６５〜７０は、比較的近接配置される流量制御弁１５，１６、流量制御弁１７，１８、流量制御弁１９，２０、流量制御弁６５，６６、流量制御弁６７，６８、流量制御弁６９，７０がそれぞれ、流量制御弁装置５１，６１，７１，（後述する図２参照）及び５２，６２，７２を構成している。

さらに、吐出管路１０２には管路１０４が分岐し、この管路１０４には、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，ｂから吐出された圧油のうち所望の量を供給管路１００に供給し、残りを油圧タンク２に戻す、第３流量制御手段、例えば圧力補償機能を備えた電磁比例弁からなるバイパス弁２１が設けられている。なお、吐出管路１０２とタンク管路１０３との間には、高圧ラインである供給管路１００の最高圧力を規定するリリーフバルブ２２が設けられている。
なお、第１〜第４油圧ポンプ１ａ，１ｂ，３ａ，３ｂ、コントロールバルブグループ１０、吐出管路１０２、タンク管路１０３、管路１０４、及びバイパス弁２１、リリーフ弁２２等は、図１に示すように車体１３に設けられており、油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７、供給管路１００、排出管路１０１、分岐管路１５０Ａ〜Ｆ及び１５１Ａ〜Ｆ等は図１に示すようにフロント装置１４に設けられている。また、上記構成のうち、第３及び第４ポンプ３ａ，３ｂは、第１及び第２油圧ポンプ１ａ，１ｂとは別に車体１３に設けられた他の油圧ポンプを構成する。

なお、上記図１に示される構成において、低圧ラインに関しては、２本のホース（又は鋼管）とせずに大径の１本のホース（又は鋼管）とすることもできる。

以上のような油圧駆動装置の駆動対象である、本発明の油圧式作業機械の一実施の形態としての油圧ショベルの全体構造を表す側面図を図２に示す。この図２において、油圧ショベルは、作業機本体である車体１３及びこの車体１３に上下方向に回動可能に連結された複数のフロント部材、すなわちブーム７５、アーム７６、バケット７７から構成されるフロント装置１４を備えている。そして上述したブーム用油圧シリンダ５、アーム用油圧シリンダ６及びバケット用油圧シリンダ７は、これらブーム７５、アーム７６及びバケット７７に図示するように装架されており、それぞれ伸長動作により、ブーム上げ、アームクラウド、及びバケットクラウドを行うようになっている。また、図１で示した旋回用油圧モータ８は、旋回台７８の内部に装架され、旋回台７８の旋回を行う。また図１では図示していないが、第１及び第２油圧ポンプ１ａ，１ｂには、油圧ショベルの走行装置７９を駆動する走行用油圧モータがそれぞれコントロールバルブを介して接続されている。

なお、主管路１０５，１１５，１０６，１１６，１０７，１１７、供給管路１００、排出管路１０１、及び流量制御弁装置５１，６１，７１，５２，６２，７２は、それぞれフロント装置１４に併設されている（但し主管路１０５及び流量制御弁装置５１，５２，６２，７２は煩雑防止のために図示せず）。

図１に戻り、上記油圧駆動装置の制御装置としては、演算器１３１が設けられている。この演算器１３１は、操作レバー３２，３３から出力された操作信号を入力し、コントロールバルブ１０ａ〜ｆ、流量制御弁１５〜２０，６５〜７０、及びバイパス弁２１に指令信号を出力する。操作レバー３２，３３は、それぞれ直交する２方向に動かされるようになっており、例えば操作レバー３２の各方向の操作により旋回用の操作信号とアーム用の操作信号が出力され、操作レバー３３の各方向の操作によりブーム用の操作信号及びバケット用の操作信号が出力されるようになっている。

この演算器１３１の詳細機能を表す機能ブロック図を図３に示す。

この図に示すように、演算器１３１は、操作レバー３２，３３からの操作信号を入力し、それを切換・選択して出力するマルチプレクサ３４と、マルチプレクサ３４を通して出力された操作信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３５と、これら信号等を一時的に記憶するＲＡＭ３６と、後述する処理手順を実行するための制御プログラムを格納しているＲＯＭ３７と、操作信号をＲＯＭ３７に格納されている制御プログラムに従って処理する中央演算処理装置すなわちＣＰＵ３８と、コントロールバルブ１０ａ〜ｆ、流量制御弁１５〜２０，６５〜７０、及びバイパス弁２１にＣＰＵ３８からの出力を増幅して出力する出力ポート３９とからなっている。
ＲＯＭ３７には、操作レバー３２，３３の操作信号に応じてコントロールバルブ１０ａ〜１０ｆを制御する一般的な制御プログラムのほか、本発明に従って後述する図４及び図５に示すような、流量制御弁１５〜２０，６５〜７０及びバイパス弁２１を制御する制御プログラムが格納されている。
次に、このように構成された油圧駆動装置を備えた本実施形態の油圧ショベルの動作を図４及び図５に示すフローチャートを参照して説明する。
図２に示すような油圧ショベルにおいては、フロント装置１４を構成するブーム７５、アーム７６及びバケット７７は、それぞれの油圧シリンダ５〜７の伸長動作に対応するブーム上げ、アームクラウド、及びバケットクラウドの各動作が、一般的に要求流量が大きくまた負荷も大きくなる方向の動作である。このようなことから、演算器１３１においては、操作レバー３２，３３から出力されるフロント装置１４用の操作信号については、ブーム上げの操作信号、アームクラウドの操作信号、バケットクラウドの操作信号とその他の操作信号、即ちフロント用油圧シリンダ５〜７の伸長動作を指示する操作信号とその他の操作信号とに分けて処理される。
即ち、まず、操作レバー３２，３３が操作されると、その操作信号がブーム上げの操作信号（操作信号(1)と略記する）、アームクラウドの操作信号（以下操作操作(2)と略記する）、バケットクラウドの操作信号（以下操作信号(3)と略記する）の各操作信号の１つであるかどうか、またはブーム下げの操作信号（操作信号(4)と略記する）、アームダンプの操作信号（以下操作操作(5)と略記する）、バケットダンプの操作信号（以下操作信号(6)と略記する）の各操作信号の１つであるかどうかが判断される（ステップＳ1）。

操作信号が上記操作信号(1)(2)(3)(4)(5)(6)の１つである場合には、それが操作信号(1)(2)(3)(4)(5)(6)のいずれであるかによって異なった処理が行われる。

即ち、操作信号(1)のときは、バイパス弁２１は閉じられ、流量制御弁１５，６６は開けられ、他の流量制御弁１６〜２０，６５，６７〜７０は閉じられる（ステップＳ2）。これにより、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側には、第１及び第２油圧ポンプ１ａ，１ｂからの吐出油に加えて、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂからの吐出油が合流して供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ５ａ，ｂのロッド側からの戻り油が、主管路１１５及びコントロールバルブ１０ｃ，ｄを介して油圧タンク２に排出されるのに加え、分岐管路１５１Ｂ及び排出管路１０１を介しても油圧タンク２に排出される。これによって、油圧シリンダ５ａ，５ｂの伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。

また、操作信号(2)または(3)のときは、同様に、バイパス弁２１は閉じられ、流量制御弁１７，６８または１９，７０が開けられ、他の流量制御弁が閉じられる（ステップＳ3，Ｓ4）。これにより、やはりアーム用油圧シリンダ６またはバケット用油圧シリンダ７のボトム側に第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂからの吐出油が合流して供給されるとともに、アーム用油圧シリンダ６又はバケット用油圧シリンダ７のロッド側からの戻り油が、主管路１０６又は１１７及びコントロールバルブ１０ｂ，１０ｅ又は１０ａを介して油圧タンク２に排出されるのに加え、分岐管路１５１Ｄ又は１５１Ｆと排出管路１０１とを介しても油圧タンク２に排出される。これによって、油圧シリンダ６又は７の伸長動作の増速または高負荷運転が可能となる。

さらに、操作信号(4)のときは、バイパス弁２１は閉じられ、対応する流量制御弁１６，６５は開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ5）。これにより、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのロッド側には、第１及び第２油圧ポンプ１ａ，１ｂからの吐出油に加えて、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂからの吐出油が合流して供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側からの戻り油が、コントロールバルブ１０ｃ，１０ｄを介して油圧タンク２に排出されるのに加え、排出管路１０１及びタンク管路１０３を介しても油圧タンク２に排出される。これによって、油圧シリンダ５ａ，５ｂの縮み動作の増速が可能となる。

さらに、操作信号(5)または(6)のときは、同様に、バイパス弁２１は閉じられ、流量制御弁１８，６７または２０，６９は開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ6 ，Ｓ7）。これにより、やはりアーム用油圧シリンダ６またはバケット用油圧シリンダ７のロッド側に第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂからの吐出油が合流して供給されるとともに、アーム用油圧シリンダ６またはバケット用油圧シリンダ７のボトム側からの戻り油が、コントロールバルブ１０ｂ，１０ｅまたは１０ａを介して油圧タンク２に排出されるのに加え、排出管路１０１及びタンク管路１０３を介しても油圧タンク２に排出される。これによって、油圧シリンダ６又は７の縮み動作の増速が可能となる。
次に、操作信号が上記操作信号(1)(2)(3)(4)(5)(6)のうち２つ以上である場合には、それら操作信号が２つであるかどうかが判断され（ステップＳ8）、２つである場合は、それらが操作信号(1)(2)(3)(4)(5)(6)のいずれの組み合わせであるかによって異なった処理が行われる。
すなわち、操作信号(1)(2)のときは、まずそれぞれの操作信号(1)(2)が示す操作量の差が一定値以上であるかどうかが判断され（ステップＳ9）、一定値未満の場合には、バイパス弁２１を閉じるとともに、流量制御弁１５，６６及び１７，６８を、それらの開度がそれぞれ操作信号(1)(2)の操作量に比例した開度となるよう比例制御し、他の流量制御弁は閉じる（ステップＳ10）。これにより、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ及びアーム用油圧シリンダ６のボトム側には第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が操作信号(1)(2)の操作量の比に応じて配分された流量で合流して供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ及びアーム用油圧シリンダ６のロッド側からの戻り油も操作信号(1)(2)の操作量の比に応じて配分された流量で分岐して排出される。よって、操作信号(1)(2)が示す操作量の比に適合したブーム上げとアームクラウドの複合操作を、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油をも利用して行なうことができる。
操作信号(1)(2)の操作量の差が一定値以上で操作信号(1)が(2)より大きい場合は、バイパス弁２１を閉じるとともに流量制御弁１５，６６が開かれ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ11）。これにより第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油がブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのみのボトム側に合流して供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのみのロッド側からの戻り油が分岐して油圧タンク２に排出される。このようにする理由は次のようである。

一般に、油圧ショベルには、土砂掘削後、バケット７７を本体側に引き寄せて山積みする山積み作業がある。このとき、バケット７７を本体側に引き寄せるには、ブーム７５を上げながらアーム７６をクラウドするが、このときのブーム上げの負荷圧力は極めて大きく、一方アームクラウドの負荷圧力はそれに比べて小さい。従って、油圧ポンプの吐出油が負荷の軽いアーム用油圧シリンダのみに供給され、ブーム上げが行えなくなるのを避けるために、ブーム用操作レバーの操作量を最大とし、アーム用操作レバーの操作量を微少量とする。そしてこのような複合操作においては、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂにできるだけ多くの圧油を供給し、迅速にバケット７７の引き寄せを行うことが望まれる。従って、操作信号(1)(2)の操作量の差が一定値以上で操作信号(1)が(2)より大きい場合には、この複合操作が行われるものと判断し、上述のように第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油をブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのみのボトム側に供給する。これにより迅速なブーム上げが行われ、山積み作業においてバケットを短時間で本体側に引き寄せ、作業の合理化が図られる。
また、操作信号(1)(3)または(2)(3)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１５，１９，６６，７０または１７，１９，６８，７０が、それらの開度がそれぞれ操作信号(1)(3)または(2)(3)の操作量に比例した開度となるよう比例制御され、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ12またはＳ13）。これにより、ブーム用油圧シリンダ５及びバケット用油圧シリンダ７またはアーム用油圧シリンダ６及びバケット用油圧シリンダ７のボトム側には、第３及び第４の油圧ポンプ３の吐出油が操作信号(1)(3)または(2)(3)の操作量の比に応じて配分された流量で合流して供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ５及びバケット用油圧シリンダ７又はアーム用油圧シリンダ６及びバケット用油圧シリンダ７のロッド側からの戻り油も操作信号(1)(3)又は(2)(3)の操作量の比に応じて配分された流量で分岐して排出される。したがって、操作信号(1)(3)または(2)(3)が示す操作量の比に適合したブーム上げとバケットクラウドまたはアームクラウドとバケットクラウドの複合操作を、第３及び第４の油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油をも利用して行うことができる。
ここで、特に操作信号(2)(3)の複合操作は、アームクラウドとバケットクラウドによる軽掘削を行うときであり、この作業においては負荷の変動にかかわらずバケットクラウドを確実に行うことが望まれる。本実施形態によれば、バケット用油圧シリンダ７の負荷圧力がアーム用油圧シリンダ６の負荷圧力よりも小さなときは、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が比例配分されてバケット用油圧シリンダ７にも供給されることにより、軽掘削作業の高速化が可能となり、バケット用油圧シリンダ７の負荷圧力の方が大きいときでも、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの圧油が確実にこの油圧シリンダ７に供給されるので、油圧シリンダ７が動かなくなるという事態を避けることができる。
次に、操作信号(1)(5)または(1)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１５，１８，６６，６７または１５，２０，６６，６９が開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ14 ，Ｓ15）。これにより、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側には第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が合流して供給されるとともにブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのロッド側からの戻り油は分岐して油圧タンク２に排出される。そして、アーム用油圧シリンダ６又はバケット用油圧シリンダ７のロッド側には第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が合流して供給されるとともにアーム用油圧シリンダ６又はバケット用油圧シリンダ７のボトム側からの戻り油がコントロールバルブ１０ｂ，１０ｅ又は１０ａのみならず排出管路１０１及びタンク管路１０３を介しても油圧タンク２に排出される。よって、ブーム上げとアームダンプ又はバケットダンプの複合動作を圧力損失の少ない高効率かつ高速で行うことができる。
以下同様に、操作信号(2)(4)または(2)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１６，１７，６５，６８または１７，２０，６８，６９が開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ16 ，Ｓ17）。操作信号(3)(4)または(3)(5)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１６，１９，６５，７０または１８，１９，６７、７０が開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ18 ，Ｓ19）。これにより、対応する油圧シリンダのボトム側又はロッド側には第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が合流して供給され、ロッド側又はボトム側からの戻り油が対応するコントロールバルブ１０のみならず排出管路１０１及びタンク管路１０３を介しても油圧タンク２に排出されるので、意図する複合動作を圧力損失を少なく高効率かつ高速で行うことができる。
また、操作信号(4)(5)または(4)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１６，１８，６５，６７または１６，２０，６５，６９が、それらの開度がそれぞれ操作信号(4)(5)または(4)(6)の操作量に比例した開度となるよう比例制御され、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ20 ，Ｓ21）。これにより、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ、及びアーム用油圧シリンダ６又はバケット用油圧シリンダ７のロッド側には、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が操作信号(4)(5)または(4)(6)の操作量の比に応じて配分された流量で合流して供給される。そしてまた、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ、及びアーム用油圧シリンダ６又はバケット用油圧シリンダ７のボトム側からの戻り油はコントロールバルブ１０ｃ，１０ｄ、及び１０ｂ，１０ｅ又は１０ａを介し油圧タンク２に排出されるとともに、(4)(5)又は(4)(6)の操作量の比に応じて配分された流量で排出管路１０１及びタンク管路１０３を介し油圧タンク２に排出される。よって、ブーム下げとアームダンプ又はバケットダンプの複合動作を圧力損失の少ない高効率かつ高速で行うことができる。
同様に、操作信号(5)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１８，２０，６７，６９がそれらの開度がそれぞれ操作信号(5)(6)の操作量に比例した開度となるよう比例制御され、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ22）。これにより、アーム用油圧シリンダ６及びバケット用油圧シリンダ７のロッド側には、第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が操作信号(5)(6)の操作量の比に応じて配分された流量で合流して供給される。そしてまた、アーム用油圧シリンダ６及びバケット用油圧シリンダ７のボトム側からの戻り油はコントロールバルブ１０ｂ，１０ｅ及び１０ａを介し油圧タンク２に排出されるとともに、(5)(6)の操作量の比に応じて配分された流量で排出管路１０１及びタンク管路１０３を介しても油圧タンク２に排出され、アームダンプとバケットダンプとの複合動作を圧力損失の少ない高効率かつ高速で行うことができる。
操作信号が上記操作信号(1)(2)(3)(4)(5)(6)のうち３つである場合には、それらが操作信号(1)(2)(3)(4)(5)(6)のいずれの組み合わせであるかによって異なった処理が行われる。

即ち、操作信号(1)(2)(3)のときは、バイパス弁２１は閉じられ、流量制御弁１５，６６は開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ23）。

この操作信号(1)(2)(3)の複合操作には、掘削表面を水平にならすために、ブーム７５を上げながら、アーム７６をクラウドし、バケット７７をクラウドして行う水平引き作業がある。この作業においては、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂの負荷圧力はアーム用及びバケット用油圧シリンダ６，７の負荷圧力に比べて極端に大きくなる。従って、上述のように第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油をブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂのボトム側専用に供給することにより、負荷の大きなブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂに確実に圧油を供給し、水平引き作業を円滑に行うことを可能とする。
また操作信号(1)(2)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１５，１７，２０，６６，６８，６９が開かれ、他の流量制御弁が閉じられる（ステップＳ24）。これにより、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ及びアーム用油圧シリンダ６のボトム側には第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が合流して供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ５ａ，５ｂ及びアーム用油圧シリンダ６のロッド側からの戻り油は、主管路１１５，１０６と分岐管路１５１Ｂ，１５１Ｄ及び排出管路１０１に分岐して油圧タンクに排出される。そしてまた、バケット用油圧シリンダ７のロッド側には第３及び第４油圧ポンプ３ａ，３ｂの吐出油が合流して供給されるとともに、バケット用油圧シリンダ７のボトム側からの戻り油はコントロールバルブ１０ａのみならず排出管路１０１及びタンク管路１０３を介しても油圧タンク２に排出される。よって、ブーム上げ、アームクラウド、及びバケットダンプの複合動作を圧力損失の少ない高効率かつ高速で行うことができる。
上記と同様に、操作信号(1)(3)(5)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１５，１８，１９，６６，６７，７０が開かれ、他の流量制御弁が閉じられる（ステップＳ25）。また操作信号(1)(5)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１５，１８，２０，６６，６７，６９が開かれ、他の流量制御弁が閉じられる（ステップＳ26）。また操作信号(2)(3)(4)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１６，１７，１９，６５，６８，７０が開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ27）。また操作信号(2)(4)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１６，１７，２０，６５，６８，６９が開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ28）。また操作信号(3)(4)(5)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１６，１８，１９，６５，６７，７０が開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ29）。また操作信号(4)(5)(6)のときは、バイパス弁２１が閉じられるとともに、流量制御弁１６，１８，２０，６５，６７，６９が開けられ、他の流量制御弁は閉じられる（ステップＳ30）。

以上のようにして、対応する油圧シリンダのボトム側（又はロッド側）へ供給の圧油は、コントロールバルブ１０のみならず供給管路１００及び対応する分岐管路１５０Ａ〜Ｅを介しても供給され、また対応する油圧シリンダのロッド側（又はボトム側）からの戻り油は、コントロールバルブ１０のみならず排出管路１０１及びタンク管路１０３を介しても油圧タンク２に排出される。したがって、オペレータの意図する複合動作を圧力損失の少ない高効率かつ高速で行うことができる。

なお、上記のような種々の複合動作を行うことに関連し、演算器１３１は、コントロールバルブ１０ａ〜ｆ及び流量制御弁１５，１７，１９，６５，６７，６９の駆動を以下のように関連づけて制御する制御手段としての機能を果たす。すなわち、ＲＯＭ３７（図３参照）に格納された、操作レバー３２，３３の操作信号に応じコントロールバルブ１０ａ〜１０ｆを制御する一般的な制御プログラムに基づき、図６に操作レバー−流量特性の一例を示すように、まず、操作レバー３２，３３の操作量が相対的に小さい領域（第１操作量領域）において、操作量の増加量に対し相対的に小さい割合でコントロールバルブ１０ａ〜ｆのみがストロークされ対応する主管路１０５〜１０７，１１５〜１１７に圧油を供給する。その後、操作レバー３２，３３の操作量が相対的に大きい領域（第２操作量領域）、すなわちコントロールバルブ１０ａ〜ｆによる流量がレバー操作量の増大とともに急激に立ち上がる位置以降においては、コントロールバルブ１０ａ〜ｆが操作量の増加量に対し相対的に大きい割合でストロークされ、対応する主管路１０５〜１０７，１１５〜１１７に圧油を供給する。と同時に、流量制御弁１５，１７，１９，６５，６７，６９が、操作量の増加量に対しコントロールバルブ１０ａ〜ｆとほぼ同じ割合でストロークされ、操作レバー−流量特性曲線がコントロールバルブ１０ａ〜ｆとクラッキングするように駆動される。これによって、対応する分岐管路１５０Ａ〜Ｆを介して対応する主管路１０５〜１０７，１１５〜１１７に圧油を供給する。したがって、コントロールバルブ１０ａ〜ｆを介した圧油が、十分に対応する主管路１０５，１１６，１０７又は１１５，１０６，１１７に供給されるようになった後に、対応する流量制御弁１５，１７，１９又は６５，５７，６９を介した圧油が分岐管路１００Ａ，Ｃ，Ｆ又は１００Ｂ，Ｄ，Ｅから主管路１０５，１１６，１０７又は１１５，１０６，１１７に供給開始されることとなり、流量制御弁１５，１７，１９又は６５，５７，６９が切り替わった時のショック発生を防止することができる。
以上のように、本実施形態においては、流量制御弁１５〜２０，６５〜７０及びバイパス弁２１の開閉制御により、各種複合動作を圧力損失の少ない高効率かつ高速で行うことができるが、本実施形態の最も大きな特徴は、超大型機におけるホース数や鋼管等で構成する油圧回路の総延長を減らし全体の圧力損失を低減することにある。この主たる作用効果を、以下詳細に説明する。
すなわち、本実施形態の油圧ショベルにおいては、各油圧シリンダの伸び方向動作時には、油圧ポンプ１ａ，１ｂから吐出された圧油は、コントロールバルブグループ１０を介して対応する主管路１０５，１１６，１０７に供給される。一方このとき、油圧ポンプ３ａ，３ｂから吐出された圧油も、吐出管路１０２、供給管路１００、および分岐管路１５０Ａ，Ｃ，Ｅを介し、かつその流量を、バイパス弁２１及び分岐管路１５０Ａ，Ｃ，Ｅの流量制御弁１５，１７，１９で適宜調整されて、コントロールバルブグループ１０を介すことなく、主管路１０５，１１６，１０７に供給される。そして、これら主管路１０５，１１６，１０７に供給された圧油は、対応する油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のボトム側に導かれてそれらを駆動し、フロント部材７５，７６，７７をそれぞれ動作させる。一方このとき、これら油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のロッド側の戻り油が、主管路１１５，１０６，１１７からコントロールバルブグループ１０を介して油圧タンク２に排出されるのに加え、分岐管路１５１Ｂ，Ｄ，Ｆ及び排出管路１０１を介し、かつその流量を、分岐管路１５１Ｂ，Ｄ，Ｆの流量制御弁６６，６８，７０で適宜調整されて、コントロールバルブグループ１０を介すことなく、油圧タンク２に排出される。

一方、次に、例えば油圧シリンダの縮み動作時には、油圧ポンプ１ａ，１ｂから吐出された圧油が、コントロールバルブグループ１０を介し、対応する主管路１１５，１０６，１１７に供給される。このとき同時に、油圧ポンプ３ａ，３ｂから吐出された圧油も、吐出管路１０２、供給管路１００、及び分岐管路１５０Ｂ，Ｄ，Ｆを介し、かつその流量を、バイパス弁２１、及び分岐管路１５０Ｂ，Ｄ，Ｆの流量制御弁６５，６７，６９で調整されて、コントロールバルブグループ１０を介すことなく、主管路１１５，１０６，１１７に供給される。そして、これら主管路１１５，１０６，１１７に供給された圧油は、対応する油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のロッド側に導かれてそれらを駆動し、フロント部材７５，７６，７７をそれぞれ動作させる。一方このとき各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のボトム側からの戻り油の一部は、主管路１０５，１１６，１０７からコントロールバルブグループ１０を介してタンク管路１０３に導かれる。同時に、戻り油の残りは、主管路１０５，１１６，１０７、分岐管路１５１Ａ，Ｃ，Ｅ、及び排出管路１０１を介し、かつその流量を、分岐管路１５１Ａ，Ｃ，Ｅに設けられた流量制御弁１６，１８，２０で調整されて、タンク管路１０３に導かれる。これら２つの戻りルートを用いることで、油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のボトム側から超大流量の圧油を排出して各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７を縮み方向に駆動し、フロント部材７５，７６，７７をそれぞれ動作させることができる。

ここで、本実施形態のような超大型機の超大流量に対応する方策として従来構成を応用し、単純に、２系統の油圧ポンプからの圧油を２つのコントロールバルブグループそれぞれを経た後、コントロールバルブ下流側からの油圧管路を各シリンダごとに合流させて最終的に各油圧シリンダへ接続する構成としても、超大流量化は可能である。しかしながらこの場合、フロント装置の車体側から各シリンダまでの高圧ラインの管路の数は、フロント装置のうちブームシリンダより手前の領域では、ブームシリンダのボトム側・ロッド側への油圧管路が２本ずつ合わせて４本、アームシリンダのボトム側・ロッド側への油圧管路が２本ずつ合わせて４本、バケットシリンダのボトム側・ロッド側への油圧管路が２本ずつ合わせて４本の合計１２本がはい回されることとなり、またフロント装置のうちブームシリンダを超えてアームシリンダより手前の領域では、アームシリンダのボトム側・ロッド側への油圧管路が２本ずつ合わせて４本、バケットシリンダのボトム側・ロッド側への油圧管路が２本ずつ合わせて４本の合計８本がはい回されることとなり、フロント装置のうちアームシリンダを超えてバケットシリンダより手前の領域では、バケットシリンダのボトム側・ロッド側への油圧管路が２本ずつ合わせて４本がはい回されることとなる。

これに対して、本実施形態の油圧ショベルによれば、油圧ポンプ１ａ，１ｂ及び３ａ，３ｂ、コントロールバルブ１０ａ〜ｆ、吐出管路１０２、タンク管路１０３、及びバイパス弁２１は、油圧ショベルの車体１３に設けられており、主管路１０５，１１５、１１６，１０６，１０７，１１７、供給管路１００、排出管路１０１、分岐管路１５０Ａ〜Ｆ及び１５１Ａ〜Ｆ、流量制御弁１５〜２０及び６５〜７０、及び油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７はフロント装置１４に設置され、しかもこのとき、各分岐管路１５０Ａ〜Ｆ又は１５１Ａ〜Ｆの供給管路１００又は排出管路１０１からの分岐位置が対応する油圧シリンダ近傍に配置されているので、圧力損失を考える上でとくに問題となる各油圧シリンダボトム側・ロッド側までの高圧ラインの管路数が、フロント装置１４の大部分において従来構造を応用した場合よりも減少する。
具体的には、排出管路１０１は低圧管路となることから、フロント装置１４のうちブームシリンダ５ａ，５ｂ近傍より手前の領域（図１中において概念的にＡで示す）での高圧ラインとなる管路数は、ブームシリンダ５ａ，５ｂのボトム側・ロッド側への主管路１０５，１１５が２本、アームシリンダ６のボトム側・ロッド側への主管路１１６，１０６が２本、バケットシリンダ７のボトム側・ロッド側への主管路１０７，１１７が２本、及び供給管路１００が１本の合計７本をはい回すだけで足り、フロント装置１４のうちブームシリンダ５ａ，５ｂ近傍を超えてアームシリンダ６近傍より手前の領域（図１中において概念的にＢで示す）では、アームシリンダ６のボトム側・ロッド側への主管路１１６，１０６が２本、バケットシリンダ７ボトム側・ロッド側への主管路１０７，１１７が２本、及び供給管路１００が１本の合計５本をはい回すだけで足り、フロント装置１４のうちアームシリンダ６近傍を超えてバケットシリンダ７近傍より手前の領域（図１中において概念的にＣで示す）では、バケットシリンダ７ボトム側・ロッド側への主管路１０７，１１７が２本、及び供給管路１００が１本の合計３本をはい回すだけで足りる。

したがって、本実施形態の油圧ショベルは、従来構造を応用したものよりも、ボトム側・ロッド側高圧ラインの管路数を大部分の領域で減少させることができるので、高圧ライン全体の圧力損失を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、従来構造を応用したものに比し、高圧ラインの管路数を減少することができるので、その分全体のホース数（鋼管数）を減らし、その延長を短くすることができる。したがって、全体の圧力損失を低減することができるので、エネルギー損失を低減しまた油圧シリンダの作動速度を増加し作業効率を向上することができる。なおこのとき、低圧ラインである排出管路１０１のホースや鋼管を極力大口径化すれば、さらに一層圧力損失を減らすことができる。

さらに、単体の弁である流量制御弁１５〜２０，６５〜７０及びバイパス弁２１は一般的に通常のコントロールバルブよりも大容量化が容易であるので、これによっても、圧力損失を大幅に減らすことが可能になる。

また、本実施形態によれば、操作レバー３２，３３が中立の時は流量制御弁１５〜２０，６５〜７０はすべて閉じられるので、バイパスバルブ２１を、ポンプ３ａ，３ｂと油圧タンク２との間の最短距離の中に設置することができ、よって、操作レバー３２，３３の中立時における損失を最小限にすることができる効果もある。
なお、上記実施形態においては、一方側が各油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７のロッド側に接続される主管路１１５，１０６，１１７に接続される、分岐管路１５０Ｂ，Ｄ，Ｆ及び１５１Ｂ，Ｄ，Ｆを設け、さらにこれら分岐管路に、流量制御弁６５，６６，６７，６８，６９，７０を設けたが、これらは必ずしも設ける必要がない。すなわち、一般に油圧シリンダは、ボトム側とロッド側には２倍の容量差があることから、超大流量化が図られる超大型機にあっても、ロッド側についてはボトム側に比しそれほど大流量を必要としない場合が多い。このような場合には、ロッド側はコントロールバルブグループ１０を介した圧油供給・排出としても足りる。また、所望の油圧シリンダのみのロッド側にのみ第３及び第４油圧ポンプの圧油を合流するようにしてもよい。さらに、各油圧シリンダのロッド側には分岐管路１５１Ｂ，１５１Ｄ，１５１Ｆと対応する流量制御弁６６，６８，７０のみを設け、各油圧シリンダを伸長動作させたときにロッド側からの戻り油をコントロールバルブ１０及び排出管路を介してタンクに戻すことによって戻り油の圧力損失を低減するようにしてもよい。その他種々の組み合わせが可能である。

また、上記実施形態においては、旋回用の油圧モータ８に関しては、通常通りのコントロールバルブ１０ｆを介しての圧油供給・排出としたが、これに限られず、他の油圧シリンダ５ａ，５ｂ，６，７と同様、供給ライン１００から圧油を合流させて供給したり、排出ライン１０１に圧油を合流させて排出したりしてもよい。この場合も、同様の効果を得る。

また、上記実施形態においては、流量制御弁１５〜２０，６５〜７０及びバイパス弁２１として指令信号に比例して弁開度が変化する電磁比例弁を用いたが、これは単なる電磁開閉弁であってもよく、この場合前述した実施形態における電磁弁の比例制御による動作（図４のＳ10，Ｓ12，Ｓ13，Ｓ20，Ｓ21，Ｓ22参照）が得られなくなるが、それ以外の動作は得ることができるので、この場合でも従来構造を応用した油圧駆動装置に比べて、ホース又は鋼管による圧力損失を低減する効果は得ることができる。また、電磁弁でなく油圧パイロット操作式の切換弁を用いても良い。この場合、コントロールバルブ１０ａ〜ｆと切換弁１５〜２０，６５〜７０及びバイパスバルブ２１の切り換えタイミングのズレが生じる場合が考えられるが、この場合、パイロット配管の大口径化やパイロット圧力の高圧化により、必要な応答性レベルを確保することができる。

また、上記実施形態においては、高圧管路について、それぞれ１本のホース又は鋼管等で構成するように記述したが、前述のように高圧ホースの制約を受けそれぞれを２本のホースや鋼管で構成する場合においても、本発明が成り立つことは明らかである。

また、上記した流量制御弁１５〜２０，６５〜７０は、流量制御切換弁１０に対し比較的圧力損失の少ないシート弁で構成することもできる。この構成例を図７及び図８により説明する。図７は、上記のうち流量制御弁１６を例にとって図１から抜き出して示した図であり、図８は図７の構成に対応するシート弁の構成を示した図である。

すなわち、図８において、ケーシング２０２に嵌装されたシート弁２０３は、主管路１０５に連通した入口管路２２１と逆止弁を介し分岐部１０１Ａに接続された吐出管路２３１とを連通・遮断するシート部２０３Ａと、吐出管路２３１の圧力を受ける端面２０３Ｃと、端面２０３Ｃの反対側に設けられケーシング２０２との間に形成される背圧室２０４の圧力を受ける端面２０３Ｂと、入口管路２２１と背圧室２０４とを連通する絞りスリット２０３Ｄとを備えている。また、ケーシング２０２には、背圧室２０４と吐出管路２３１とを連通するパイロット管路２０５が形成されており、このパイロット管路２０５上には、指令信号２０１によりパイロット管路２０５の流量を調整する比例電磁弁からなる可変絞り部２０６が設けられている。

この構成において、入口管路２２１内の圧力は、絞りスリット２０３Ｄを介して背圧室２０４内に導かれており、この圧力によりシート弁２０３は図中下方に押圧され、シート部２０３Ａによって入口管路２２１と吐出管路２３１とが遮断されている。ここで所望の指令信号２０１を与え、可変絞り部２０６を開口すると、入口管路２２１内の流体は、絞りスリット２０３Ｄ、背圧室２０４、可変絞り部２０６、及びパイロット管路２０５を経て、吐出管路２３１に流出する。この流れにより、絞りスリット２０３Ｄ及び可変絞り部２０６の絞り効果で背圧室２０４内の圧力は低下するので、端面２０３Ｂに作用する力よりも端面２０３Ａ及び端面２０３Ｅに作用する力の方が大きくなり、シート弁２０３は図中上方に移動し、入口管路２２１の流体は、吐出管路２３１に流出する。このとき、シート弁２０３が上昇過多となると、絞りスリット２０３Ｄの絞り開度が大きくなることにより、背圧室２０４の圧力は上昇しシート弁２０３を図中下方に移動させる。

このように、可変絞り部２０６の絞り開度に見合った絞りスリット２０３Ｄの絞り開度位置で、シート弁２０３は留まることになるので、指令信号２０１に基づき、所望する入口管路２２１から吐出管路２３１への流体流量が制御できることになる。

さらに、上記の実施形態は本発明を油圧ショベルに適用した実施形態であるが、これ以外の旋回台及びフロント装置を備えた建設機械に広く適用することができる。

本発明の一実施形態による油圧式作業機械に備えられる油圧駆動装置の構成を表す油圧回路を、その制御装置と共に示した図である。 図１の油圧駆動装置の駆動対象である本発明の油圧式作業機械の一実施の形態としての油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。 図１に示した演算器の詳細機能を表す機能ブロック図である。 図１に示した演算器の制御機能を表すフローチャートである。 図１に示した演算器の制御機能を表すフローチャートである。 操作レバー−流量特性の一例を示す図である。 流量制御弁の構成を表す詳細図である。 図７の構成に対応するシート弁の構成を示した図である。

符号の説明

１ａ 第１ポンプ
１ｂ 第２ポンプ
３ａ 第３ポンプ（他の油圧ポンプ）
３ｂ 第４ポンプ（他の油圧ポンプ）
５ａ，ｂ 油圧シリンダ
６，７ 油圧シリンダ
１０ａ〜ｆ コントロールバルブ（流量制御切換弁）
１３ 車体（作業機本体）
１４ フロント装置
１５，１７，１９ 流量制御弁(第１流量制御手段)
１６，１８，２０ 流量制御弁(第２流量制御手段)
２１ バイパス弁
６５，６７，６９ 流量制御弁(第１流量制御手段)
６６，６８，７０ 流量制御弁(第２流量制御手段)
７５ ブーム
７６ アーム
７７ バケット
１００ 供給管路(第２接続管路)
１０１ 排出管路(第３接続管路)
１０３ タンク管路
１０５ 主管路(第１接続管路)
１０６ 主管路(第１接続管路)
１０７ 主管路(第１接続管路)
１１５ 主管路(第１接続管路)
１１６ 主管路(第１接続管路)
１１７ 主管路(第１接続管路)
１３１ 演算器
１５０Ａ〜Ｆ 分岐管路(第１管路)
１５１Ａ〜Ｆ 分岐管路(第２管路)

Claims (3)

1. 作業機本体である車体、及びこの作業機本体に上下方向に回動可能に連結された複数のフロント部材から構成されるフロント装置を備えた油圧式作業機において、
   前記車体側には、少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油を制御する複数の流量制御切換弁と、少なくとも１つの他の油圧ポンプと、前記他の油圧ポンプから吐出された圧油が導かれる吐出管路とを設け、
   前記フロント装置側には、前記複数のフロント部材をそれぞれ駆動する複数の油圧シリンダと、前記流量制御切換弁と対応する油圧シリンダのボトム側及びロッド側のうちいずれか一方とをそれぞれ接続する複数の第１接続管路と、一方側が前記他のポンプの吐出管路に接続された第２接続管路と、前記第2接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されると共に、反対側が前記複数の第１接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第１管路と、前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように前記複数の第１管路にそれぞれ設けられ、前記他の油圧ポンプから前記対応する油圧シリンダのボトム側へ向かう圧油の流れを制御する複数の第１流量制御手段とを設け、
   前記フロント装置側で、前記他の油圧ポンプからの圧油を共通の供給管路である第２接続管を介して複数の油圧シリンダのボトム側に導くよう構成したことを特徴とする油圧式作業機械。
2. 請求項１記載の油圧式作業機械において、
   前記車体側には、油圧タンクと、圧油を前記油圧タンクへと導くタンク管路とを設け、
   前記フロント装置側には、一方側が前記タンク管路に接続された第３接続管路と、前記第３接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されるとともに、反対側が前記複数の第３接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第２管路と、
   前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように前記複数の第２管路にそれぞれ設けられ、前記対応する油圧シリンダから前記第３接続管路へ向かう圧油の流れを制御する複数の第２流量制御手段とを設け、
   前記フロント装置側で、前記複数の油圧シリンダのボトム側からの圧油を共通の排出管路である第３接続管を介して前油圧記タンクへ導くよう構成したことを特徴とする油圧式作業機械。
3. 作業機本体である車体、及びこの作業機本体に上下方向に回動可能に連結された複数のフロント部材から構成されるフロント装置を備えた油圧式作業機において、
   前記車体側には、少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油を制御する複数の流量制御切換弁と、少なくとも１つの他の油圧ポンプと、前記他の油圧ポンプから吐出された圧油が導かれる吐出管路と、油圧タンクと、圧油を前記油圧タンクへと導くタンク管路とを設け、
   前記フロント装置側には、前記複数のフロント部材をそれぞれ駆動する複数の油圧シリンダと、前記流量制御切換弁と対応する油圧シリンダのボトム側及びロッド側のうちいずれか一方とをそれぞれ接続する複数の第１接続管路と、一方側が前記吐出管路に接続された第２接続管路と、前記第2接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されるとともに、反対側が前記複数の第１接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第１管路と、前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダ側のボトム側に位置するように前記複数の第１管路にそれぞれ設けられ、前記他の油圧ポンプから前記油圧シリンダへ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともに、前記油圧シリンダから前記他の油圧ポンプへ向かう圧油の流れを遮断する複数の第１流量制御手段と、一方側が前記タンク管路に接続された第３接続管路と、前記第３接続管路の他方側に設けた複数の分岐点と、一方側が前記分岐点の1つにそれぞれ接続されるとともに、反対側が前記複数の第３接続管路のうち少なくとも前記油圧シリンダのボトム側に接続されるものの1つにそれぞれ接続された複数の第２管路と、前記複数のフロント部材の1つにそれぞれ設置されるとともに前記分岐点よりも前記対応する油圧シリンダのボトム側に位置するように前記複数の第２管路にそれぞれ設けられ、前記油圧シリンダから前記第３接続管路へ向かう圧油の流れを所望の絞り量に制御する可変絞りを介し許容するとともに、前記第３接続管路から前記油圧シリンダへ向かう圧油の流れを遮断する複数の第２流量制御手段とを設け、
   前記フロント装置側で、前記他の油圧ポンプからの圧油を共通の供給管路である第２接続管を介して複数の油圧シリンダのボトム側に導くとともに前記複数の油圧シリンダのボトム側からの圧油を共通の排出管路である第３接続管を介して前記油圧タンクへ導くよう構成したことを特徴とする油圧式作業機械。

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