JP2005265002A - 作業機械の油圧制御回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】 通常制御をいかしつつ、リリーフ損失を低減して、エネルギー効率を向上させることのできる作業機械の油圧制御回路を提供する。
【解決手段】 この油圧制御回路は、油圧モータ２にコントロール弁３を介して作動油を供給する油圧ポンプ１と、メインリリーフ弁４と、コントローラ１５とを備え、このコントローラ１５は、さらに圧力センサ９で検出した油圧ポンプ１の吐出圧に基づく圧力フィードバック制御を行うように油圧ポンプ１にポンプ流量指令を発する第１指令部と、圧力センサ１３で検出したパイロット圧に基づくポジティブ制御を行うように油圧ポンプ１にポンプ流量指令を発する第２指令部と、油圧ポンプ１の吐出流量が小さくなる方のポンプ流量指令を選択する選択部とを備え、その選択されたポンプ流量指令で油圧ポンプ１を制御することにより、メインリリーフ弁４の開閉制御を行うように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の油圧制御回路に関するものである。
一般的な作業機械の油圧回路では、油圧アクチュエータにコントロール弁を介して作動油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出側に設置され、ポンプ吐出圧がリリーフ圧を超えたときに開状態となり、ポンプ吐出圧がリリーフ圧以下となったときに閉状態となるリリーフ弁とを備えている。
そして、油圧アクチュエータに大きな負荷が作用して油圧回路内の圧力が上昇した場合に、リリーフ弁より作動油をタンクに放出することにより圧力が過大となることを防ぎ、油圧機器の破損を防止する。
かかる回路構成では、リリーフ弁作動時に油圧ポンプより供給される作動油の多くが油圧アクチュエータに供給されずにリリーフ弁より直接タンクに放出されるため、ポンプ動力の多くがリリーフ弁の損失として消費され、エネルギー効率が低下するといった問題があった。
例えば図１３は従来のポジティブ制御のみを行ったときの圧力と流量との応答を示す説明図であるが、ここでは図１３（ａ）のように、操作レバーを操作してリモコン弁からコントロール弁に供給されるパイロット圧ＰＩをステップ状にフルまで入れた場合、図１３（ｃ）のように、ポンプ流量Ｑｐもステップ的に最大流量となる。ところが、油圧アクチュエータが例えば旋回モータである場合などには、旋回体の慣性の影響により旋回モータの速度が直ぐには増速しないため、旋回モータの供給側配管内への流入流量の方が吐出側配管からの流出流量よりも大きくなり、図１３（ｂ）のように、その供給側配管内の圧力、すなわちポンプ圧Ｐｐがリリーフ圧Ｐｒまで上昇し、図１３（ｄ）のように、リリーフ弁から余剰流量がリリーフ流量Ｑｒとして排出される。
そこで、特許文献１では、上記ポジティブ制御において、ポンプ吐出圧が高くなるほどポンプ吐出量を減少させている。また、特許文献２では、ネガティブ制御において、リリーフ弁の下流側に絞りを設置しておき、リリーフ量を増加させて絞りの上流側圧力が増大した場合に、ポンプ流量を減少させることにより、リリーフ流量を減少させている。さらに、特許文献３では、ネガティブ制御において、リリーフ弁の上・下流側の作動油の温度を検出し、この温度差が大きくなった場合にポンプ流量を減少させることにより、リリーフ流量を減少させている。
特開平８−２１９１０４号公報 特開平１０−２４６２０４号公報 特開２００２−０３８５３６号公報
ところが、上記特許文献１の技術では、ポンプ吐出量をリリーフ流量に見合った量だけ減少させるように制御することができないため、ポンプ吐出量の減少分がリリーフ流量に見合った分より小さいと、ポンプ吐出圧がリリーフ圧を越えてリリーフ弁が作動し、大きなリリーフ流量が発生してエネルギー効率が低下するといった問題があった。また、ポンプ吐出圧の減少量がリリーフ流量に見合った分より大きいと、リリーフ弁は作動しなくなる一方、ポンプ吐出圧が低下しすぎるため加速力が損なわれるといった問題もあった。したがって、この従来技術では、ポンプ吐出圧を所定圧に制御して必要な加速力を維持しつつリリーフ流量を小さく制御することが困難であった。
また、上記特許文献２の技術では、リリーフ弁の下流側に設けた絞りにより圧力損失が発生し、エネルギー効率の改善が図れない。上記特許文献３の技術では、リリーフ弁の熱容量によりリリーフ流量発生とリリーフ弁の温度上昇との間に非常に大きなタイムラグがあるため、リリーフ流量発生時点からポンプ流量のカットオフがかかるまでに過大なタイムラグが発生し、リリーフ損失が十分に低減されない。また、リリーフ流量が０となった時点以降も余熱を検出するためにポンプ流量がカットオフされ、必要な駆動力が得られなくなる。
なお、ポジティブ制御やネガティブ制御に代えて圧力フィードバック制御のみを用いた場合には、例えばレバー操作量を小さくすると、コントロール弁のメータインの開度が小さくなるように制御される。この場合、圧力フィードバック制御では、レバー操作量に応じてポンプ流量が制御されていないため、常にポンプ吐出圧をリリーフ圧近傍の高い圧力で一体に制御しようとする。その結果、メータインでの差圧が非常に大きくなり、極めて大きなメータイン損失が発生して、操作性が低下する。このため、ポジティブ制御などの通常制御に代えて圧力フィードバック制御のみが用いられることはなかった。
本発明は以上のような従来技術における課題を考慮してなされたものであり、通常制御をいかしつつ、リリーフ損失を低減して、エネルギー効率を向上させることのできる作業機械の油圧制御回路を提供するものである。
本発明は、油圧アクチュエータにコントロール弁を介して作動油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出側に設置され、上記油圧ポンプのポンプ流量に応じて変化するポンプ吐出圧が所定圧を超えたときに開状態となり、上記ポンプ吐出圧が所定圧以下となったときに閉状態となるリリーフ機構とを備えた作業機械の油圧制御回路において、作業情報に基づいて上記ポンプ流量を制御する通常制御手段と、上記ポンプ吐出圧に基づいて上記ポンプ流量を制御する圧力フィードバック制御手段とを備え、上記両制御手段による制御のうち上記ポンプ流量が小さくなる方の制御を選択することにより、上記リリーフ機構の開閉制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。
なお、上記通常制御には、ポジティブ制御、ネガティブ制御、ロードセンシング制御などが含まれる。
請求項２記載の発明のように、上記リリーフ機構はリリーフ弁であり、上記ポンプ吐出圧についての所定圧は、リリーフ弁のクラッキング圧以下であることとしてもよい。
請求項３記載の発明のように、上記リリーフ機構はリリーフ弁であり、ポンプ吐出圧についての所定圧は、上記リリーフ弁の最大リリーフ圧とクラッキング圧との間の圧力であることとしてもよい。
請求項４記載の発明のように、上記リリーフ機構はリリーフ弁であって、油圧アクチュエータの加速時には上記リリーフ弁のクラッキング圧が上昇し、油圧アクチュエータの減速時には上記リリーフ弁のクラッキング圧が低下するように構成してもよい。
請求項５記載の発明のように、上記通常制御手段を複数種類備え、上記圧力フィードバック制御手段をオンオフ選択可能であることとしてもよい。
請求項６記載の発明のように、第１のモードと第２のモードとを切替えるためのモード切替スイッチを備え、上記第１のモードに切替えられたときには上記圧力フィードバック制御手段をオン選択し、上記第２のモードに切替えられたときには上記圧力フィードバック制御手段をオフ選択するように構成してもよい。
請求項７記載の発明のように、車体の傾斜角を検出する角度検出手段を備え、この傾斜角が設定値以下のときには上記圧力フィードバック制御手段をオン選択し、上記傾斜角が設定値を超えるときには上記圧力フィードバック制御手段をオフ選択するように構成してもよい。
本発明によれば、通常制御手段により作業情報に基づいて油圧ポンプのポンプ流量が制御され、圧力フィードバック制御手段により油圧ポンプのポンプ吐出圧に基づいてポンプ流量が制御され、上記両制御手段による制御のうち上記ポンプ流量が小さくなる方の制御が選択されることにより、油圧ポンプの吐出側に設置されたリリーフ機構の開閉制御が行われるので、ポンプ吐出量をリリーフ流量に見合った量だけ減少させるように制御することができるようになる。したがって、リリーフ流量が減少して、リリーフ損失が低減されるためエネルギー効率が改善される。また、ポンプ吐出圧が低下しすぎることがなくなるため、加速性や駆動力が損なわれることもない。また、本発明では、レバー操作量を小さくした場合には通常制御が選択されるので、操作性が低下することもない。
請求項２記載の発明によれば、リリーフ機構はリリーフ弁であり、ポンプ吐出圧についての所定圧は、リリーフ弁のクラッキング圧以下であるので、リリーフ流量が０となる。
請求項３記載の発明によれば、リリーフ機構はリリーフ弁であり、ポンプ吐出圧についての所定圧は、リリーフ弁の最大リリーフ圧とクラッキング圧との間の圧力であるので、油圧ポンプの吐出圧を高めて、加速性能や登坂力を確保できるようになる。
請求項４記載の発明によれば、リリーフ機構はリリーフ弁であって、油圧アクチュエータの加速時にはリリーフ弁のクラッキング圧が上昇し、油圧アクチュエータの減速時にはリリーフ弁のクラッキング圧が低下するので、油圧ポンプの吐出圧が上昇して油圧アクチュエータの供給側の圧力を高く保つことができる。これにより、加速性能や坂道での登坂能力が向上する。一方、油圧アクチュエータの減速時には、クラッキング圧が低下するので、油圧ポンプの吐出圧が低下して油圧アクチュエータの供給側の圧力が低くなる。これにより、旋回減速機などに過大トルクが作用して機器を破損するおそれがなくなる。
請求項５記載の発明によれば、通常制御手段を複数種類備え、圧力フィードバック制御手段をオンオフ選択可能であるので、モード切替等によりオン選択をすることにより、カットオフ流量を高くして省エネルギー効果を高めることができる。また、オフ選択をすることにより、カットオフ流量を減らすかあるいは０として旋回加速力や登坂力を高めることができる。
請求項６記載の発明によれば、モード切替スイッチにより第１のモードに切替えられたときには圧力フィードバック制御手段がオン選択され、第２のモードに切替えられたときには圧力フィードバック制御手段がオフ選択されるので、第１のモードではカットオフ流量を大きくすることで、省エネルギーを図ることができる。また、第２のモードではカットオフ流量を小さくするか０とすることで加速性や坂道での登坂力を高めることができる。
請求項７記載の発明によれば、車体の傾斜角が検出され、この傾斜角が設定値以下のときには圧力フィードバック制御手段がオン選択され、上記傾斜角が設定値を超えるときには圧力フィードバック制御手段がオフ選択されるので、平地ではカットオフ流量を大きくすることで、省エネルギーを図ることができる。また、坂道ではカットオフ流量を小さくするか０とすることで登坂力を高めることができる。
（実施形態１）
図１は本発明の第１の実施形態にかかる作業機械の油圧制御回路図、図２はコントローラの構成図である。
図１において、１は可変容量式の油圧ポンプ、２は油圧アクチュエータの一例としての油圧モータ、３は油圧モータ２の作動油の給排制御を行うコントロール弁、４はリリーフ機構の一例としてのメインリリーフ弁、５ａ，５ｂはポートリリーフ弁、６はメークアップ用チェック弁、７は背圧チェック弁、８はオイルクーラ、９は圧力センサであって、これらの要素はいずれもメインライン１０（１０ａ，１０ｂ）に接続されている。また、１１は操作レバーであり、１２はレバー操作量に応じてパイロットライン１４ａ，１４ｂにパイロット圧を発生させるリモコン弁、１３ａ，１３ｂはパイロットライン１４ａ，１４ｂのパイロット圧をそれぞれ検出する圧力センサ、１５はコントローラである。
そして、油圧ポンプ１の吐出した作動油が、上記パイロット圧で作動するコントロール弁３を介して油圧モータ２に供給されるようになっている。油圧ポンプ１の吐出側のメインライン１０にはメインリリーフ弁４及び圧力センサ９が設置され、また油圧モータ２の両ポートに接続されるメインライン１０ａ，１０ｂにはポートリリーフ弁５ａ，５ｂがそれぞれ設置されているが、このうちメインリリーフ弁４は、油圧ポンプ１の吐出圧が同リリーフ弁４の設定圧を超えたときに開状態となり、それが設定圧以下となったときに閉状態となるようになっている。ポートリリーフ弁５ａ，５ｂについては後述する。
コントローラ１５は、図２に示すように、圧力センサ９によって検出される油圧ポンプ１の吐出圧やメインリリーフ弁４の上流側の圧力、圧力センサ１３ａ，１３ｂによって検出されるパイロット圧等を取り込む入力部１５１と、この取り込んだメインリリーフ弁４の上流側の圧力に基づく圧力フィードバック制御を行うようにポンプ流量指令を発する第１指令部（圧力フィードバック制御手段）１５２と、上記取り込んだパイロット圧に基づくポジティブ制御を行うようにポンプ流量指令を発する第２指令部（通常制御手段の一例）１５３と、上記取り込んだ油圧ポンプ１の吐出圧に基づくＰＱ制御を行うようにポンプ流量指令を発する第３指令部（通常制御手段の他の例）１５４と、各ポンプ流量指令を比較して油圧ポンプ１の吐出流量が最も小さくなる方のポンプ流量指令を選択（低位選択）する選択部１５５と、この選択されたポンプ流量指令を油圧ポンプ１の図示しないレギュレータに出力する出力部１５６と、各種プログラムやデータを記憶しておくためのメモリ１５７とを備え、本実施形態１では、上記出力されたポンプ流量指令に従って油圧ポンプ１の吐出流量が調整されることにより、その吐出圧が変化する結果、メインリリーフ弁４が開閉制御されるようになっている。
図３は圧力フィードバック制御の説明図、図４はポジティブ制御におけるパイロット圧とポンプ流量指令値との関係を示す説明図、図５はＰＱ制御におけるポンプ吐出圧とポンプ流量指令値との関係を示す説明図である。
コントローラ１５の第１指令部１５２による圧力フィードバック制御では、図３に示すような、フィードバックループ２０１、制御ゲイン要素２０２、飽和要素２０３、油圧ポンプ１及び油圧回路２０４からなるフィードバック回路が用いられる。そして、入力部１５１は圧力センサ９により検出されるメインリリーフ弁４の上流側の圧力Ｐｐを取り込み、第１指令部１５２はこの取り込んだ圧力Ｐｐをフィードバックループ２０１を通して圧力設定値と比較することで偏差を計算し、その偏差に対して制御ゲイン要素２０２で制御ゲインを与えた後、飽和要素２０３を用いてポンプ流量指令値Ｑ２を決定する。
第２指令部１５３によるポジティブ制御では、入力部１５１は圧力センサ１３ａ，１３ｂにより検出されるパイロット圧を取り込み、図４に示すような関係（ポジコンマップ）を用いてパイロット圧ＰＩに対するポンプ流量指令値Ｑ１を計算する。ここではパイロット圧ＰＩ１〜ＰＩ２の範囲内では、それに比例したポンプ流量Ｑ１１〜Ｑ１２が計算される。
第３指令部１５４によるＰＱ制御では、入力部１５１は圧力センサ９により検出される油圧ポンプ１の吐出圧を取り込み、図５に示すような関係（ＰＱ制御マップ）を用いて吐出圧Ｐｐに対するポンプ流量指令値Ｑ３を計算する。ここでは吐出圧Ｐｐ１〜Ｐｐ２の範囲内では、それに反比例したポンプ流量指令値Ｑ３１〜Ｑ３２が計算される。
なお、圧力センサ９は、メインリリーフ弁４の上流側の圧力を検出するセンサであり、ポンプ圧力を検出するセンサでもあるが、両センサを別個に設けてもよい。
図６はコントローラの動作を示すフローチャートである。
同図において、入力部１５１で各センサによる検出値を取り込むと（ステップＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ）、第２指令部１５３によるポジティブ制御でのポンプ流量指令値Ｑ１、第１指令部１５２による圧力フィードバック制御でのポンプ流量指令値Ｑ２、第３指令部１５４によるＰＱ制御でのポンプ流量指令値Ｑ３をそれぞれ上記の方法で計算する（ステップＳ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃ）。そして、選択部１５５でこれらのポンプ流量指令値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３について低位選択を行うことによりポンプ流量指令値の最終値を決定し（ステップＳ３）、出力部１５６からその最終値を油圧ポンプ１に出力する（ステップＳ４）。
油圧ポンプ１の図示しないレギュレータは、上記出力された最終値に従ってポンプ流量を調整する。このときの圧力と流量との応答を図７に示す。
すなわち、本実施形態１では、図７（ａ）のように、パイロット圧ＰＩをステップ的にフルに入れた場合、図７（ｃ）のように、ポジティブ制御により計算されるポンプ流量指令値Ｑ１は、従来例と同様にステップ的に最大流量となり、図７（ｂ）のようにポンプ圧Ｐｐもリリーフ圧Ｐｒまで上昇する。しかし、本実施形態１では、これによりメインリリーフ弁４の上流側の圧力センサ９による検出値も上昇するため、圧力フィードバック制御のポンプ流量指令値Ｑ２は図７（ｄ）のように最小流量近辺まで減少する。
一方、ＰＱ制御は掘削作業など負荷が大きな場合にポンプ流量をカットする制御であり、空中での旋回操作などでは、図７（ｅ）のように、ポンプ流量指令値Ｑ３は最大流量となっている。ポンプ流量指令値の最終値は上記のようにＱ１，Ｑ２，Ｑ３の低位選択により決まるため、ここではポンプ流量指令値Ｑ２が選択され、図７（ｆ）のように、ポンプ流量Ｑｐは最小流量近くまで減少する。
したがって、油圧モータ２の供給側配管に対する流入流量と流出流量とがほぼ等しくなるため、リリーフ流量Ｑｒは、図７（ｇ）のようになり、上記図１３（ｄ）で示した従来例と比較して大幅に減少する。この結果、メインリリーフ弁４における損失が低減し、機械の省エネルギー性が大きく改善される。さらに、操作レバー１１をフルから中立に戻した場合は、ポジティブ制御の流量指令値Ｑ１が、図７（ｃ）のように、最小流量まで減少するため、上記低位選択によりポジコン流量指令値Ｑ１が選択され、図７（ｆ）のように、ポンプ流量Ｑｐは減少する。したがって、圧力フィードバック制御のみを行った場合は、操作レバー１１が中立であってもポンプ圧Ｐｐを設定圧まで高めようとする結果、ポンプ流量Ｑｐが増大し、リリーフ流量Ｑｒが発生するが、この方法を用いることで操作レバー１１が中立であってポンプ流量Ｑｐが増大し、リリーフ圧Ｐｒが増加するといった問題を解消することができる。なお、ポンプ制御方式は上記ポジティブ制御以外のネガティブ制御、ロードセンシング制御であっても同様の効果が得られる。
図８はメインリリーフ弁のオーバーライド特性を示しており、リリーフ流量Ｑｒが増加するに従い、リリーフ圧Ｐｒは上昇する傾向をもっている。２０は圧力フィードバック制御における圧力設定値をＰｒ１とし、メインリリーフ弁４のクラッキング圧Ｐｃｒよりも小さくとったポイントであり、この場合のリリーフ流量Ｑｒは０となる。したがって、リリーフ損失はまったくなくなり、最大の省エネルギー効果が得られることになる。
しかしながら、リリーフ流量Ｑｒの最大値がＱｒ３となることと、メインリリーフ弁４のオーバーライド特性とから、通常の圧力設定値はＰｒ３（ポイント２２）とされるのに対して、上記ポイント２０では、その圧力設定値がＰｒ１と低くなるため、加速性や坂道での登坂性がやや低下する。
一方、２１は圧力フィードバック制御における圧力設定値をクラッキング圧Ｐｃｒよりやや高い値であるＰｒ２としたポイントである。この場合には、リリーフ流量Ｑｒの最大値はＱｒ２となり、０ではなくなるため、省エネルギー効果はポイント２０よりも低下するものの、圧力の低下量はポイント２０と比較して少なくなるため、加速性や坂道での登坂性を確保できるようになる。
したがって、上記圧力設定値は、作業機械に要求される性能に応じて決定するのが好ましい。
ところで、上記実施形態１では、メインリリーフ弁４について説明したが、以下の実施形態２ではリリーフ機構の他の例としてのポートリリーフ弁５ａ，５ｂについて説明する。
（実施形態２）
図９は本発明の実施形態２にかかる作業機械の油圧制御回路図、図１０はポートリリーフ弁の圧力と流量との応答を示す説明図である。なお、上記実施形態１と共通する要素については同一番号を付してその重複説明を省略する。
この実施形態２にかかる油圧制御回路では、図９に示すように、パイロットライン１４ａ，１４ｂをそれぞれ分岐してポートリリーフ弁５ａ，５ｂのバネ室に連通するパイロットライン１４ｃ，１４ｄを設けている。以下、この回路構成での動作について説明する。
図９では操作レバー１１の操作によりパイロットライン１４ａ側にパイロット圧がたち、コントロール弁３が右側に切替えられることにより、メインライン１０ａが作動油の供給側となり、メインライン１０ｂが作動油の排出側となっている状態を示している。
この場合、油圧モータ２の加速時にはポートリリーフ弁５ａが作動するが、パイロット圧が上記パイロットライン１４ｃを通じてポートリリーフ弁５ａのバネ室に導入されるため、図１０に示すようにポートリリーフ弁５ａのクラッキング圧がＰｒ１からＰｒ２に増大する。したがって、通常の特性では大きなリリーフ流量Ｑｒ３が発生し、リリーフ圧はＰｒ３となる。
しかし、本実施形態２の特性のように、リリーフ流量Ｑｒの最大値がＱｒ２に減少するように制御した場合でも、クラッキング圧がＰｃｒ２に上昇することにより、リリーフ圧はＰｒ３となる。
したがって、上記実施形態１で説明したように、リリーフ流量Ｑｒを減少することにより圧力が低下し、加速性や坂道での登坂性が低下する問題を解消することができる。
また、このようなクラッキング圧の変更は、ポートリリーフ弁５ａ，５ｂを電磁可変リリーフ弁とし、クラッキング圧をコントローラ１５により制御する構成することとしても同様の効果を得ることができる。
ところで、上記実施形態１，２において圧力フィードバック制御における圧力設定値を変更するのは手間である。そこで、以下の実施形態３，４では、圧力設定値の異なるモードへの切替えを手動又は自動で行えるようにした。
（実施形態３）
図１１はモード切替を用いた制御方法を示す説明図である。
本実施形態３のコントローラ１５では、第１指令部１５２による圧力フィードバック制御がオンオフ選択可能となっており、図１１に示すように、省エネルギーモード（第１のモード）での処理を行う省エネルギーモード処理部３０２と、ハイパワーモード（第２のモード）での処理を行うハイパワーモード処理部３０３と、両モードの切替えのためのモード切替スイッチ３０１とを備えている。その他の要素は上記実施形態１，２と同様である。
省エネルギーモード処理部３０２は、モード切替スイッチ３０１からの切替信号を受けて圧力フィードバック制御のオン選択のための指令信号を第１指令部１５２に発するものである。
ハイパワーモード処理部３０３は、モード切替スイッチ３０１からの切替信号を受けて圧力フィードバック制御のオフ選択のための指令信号を第１指令部１５２に発するものである。
そして、ユーザがモード切替スイッチ３０１を省エネルギーモード側に切替えると、その切替信号を受けた省エネルギーモード処理部３０２は圧力フィードバック制御のオン選択のための指令信号を第１指令部１５２に発する。すると、第１指令部１５２は圧力フィードバック制御をオンとし、上記実施形態１で述べたように、選択部１５５は第２指令部１５３によるポジティブ制御、第１指令部１５２による圧力フィードバック制御、及び第３指令部１５４によるＰＱ制御の各ポンプ流量指令を低位選択し、出力部１５６から選択されたポンプ流量指令を油圧ポンプ１に発する。これにより、油圧ポンプ１の吐出圧が変化する結果、メインリリーフ弁のリリーフ流量Ｑｒの最大値はＱｒ２（このときのリリーフ圧ＰｒはＰｒ２）に抑制され、省エネルギー効果が得られる。
一方、ユーザがモード切替スイッチ３０１をハイパワーモード側に切替えると、その切替信号を受けたハイパワーモード処理部３０３は圧力フィードバック制御のオフ選択のための指令信号を第１指令部１５２に発する。すると、第１指令部１５２は圧力フィードバック制御をオフとし、選択部１５５は第２指令部１５３によるポジティブ制御及び第３指令部１５４によるＰＱ制御の両ポンプ流量指令を低位選択し、出力部１５６から選択されたポンプ流量指令を油圧ポンプ１に発する。これにより、油圧ポンプ１の吐出圧が変化する結果、今度はメインリリーフ弁のリリーフ流量Ｑｒの最大値Ｑｒ３となり、リリーフ圧ＰｒはＰｒ３となる。したがって、省エネルギー効果は少なくなるものの、圧力が上昇し加速性、坂道での登坂性の高い制御を行うことができるようになる。
この場合、省エネルギーモードで圧力フィードバック制御の圧力設定値を低く設定するか、制御ゲインを高くし、ハイパワーモードで圧力フィードバック制御における圧力設定値を高く設定するか、制御ゲインを低くすることによって圧力フィードバック制御を実質的にオフ状態としても同様の効果を得ることができる。
（実施形態４）
図１２は車体傾斜角を用いた制御方法を示す説明図である。
本実施形態４のコントローラ１３では、第１指令部１５２による圧力フィードバック制御がオンオフ可能となっており、図１２に示すように、上記実施形態３のモード切替スイッチ３０１に代えて、車体傾斜角を検出する傾斜角センサ（角度検出手段）４０１を備えている。そして、入力部１５１はこの検出値を取り込んで、傾斜角と設定値とを大小比較し、その比較結果により、低傾斜角モード（第１のモード）での処理を行う低傾斜角モード処理部４０２と、高傾斜角モード（第２のモード）での処理を行う高傾斜角モード処理部４０３のいずれか一方を自動的に選択するようになっている。
本実施形態４のコントローラ１５では、第１指令部１５２による圧力フィードバック制御がオンオフ選択可能となっており、図１２に示すように、車体傾斜角を検出する傾斜角センサ（角度検出手段）４０１と、車体傾斜角が設定値以下の低傾斜角モード（第１のモード）での処理を行う低傾斜角モード処理部４０２と、車体傾斜角が設定値以上の高傾斜角モード（第２のモード）での処理を行う高傾斜角モード処理部４０３とを備えている。その他の要素は上記実施形態３と同様である。なお、傾斜角センサ１４１で検出した車体傾斜角の取り込みや、その取り込んだ車体傾斜角と設定値との大小比較は、例えば入力部１５１で行う。
低傾斜角モード処理部４０２は、傾斜角センサ４０１で検出された車体傾斜角が設定値以下のときには圧力フィードバック制御のオン選択のための指令信号を第１指令部１５２に発するものである。
高傾斜角モード処理部４０３は、傾斜角センサ４０１で検出された車体傾斜角が設定値を超えたときには圧力フィードバック制御のオフ選択のための指令信号を第１指令部１５２に発するものである。
そして、傾斜角センサ４０１で検出された車体傾斜角が設定値以下のときは、低傾斜角モード処理部４０２は圧力フィードバック制御のオン選択のための指令信号を第１指令部１５２に発する。すると、第１指令部１５２は圧力フィードバック制御をオンとし、上記実施形態１で述べたように、選択部１５５は第２指令部１５３によるポジティブ制御、第１指令部１５２による圧力フィードバック制御、及び第３指令部１５４によるＰＱ制御の各ポンプ流量指令を低位選択し、出力部１５６から選択されたポンプ流量指令を油圧ポンプ１に発する。これにより、油圧ポンプ１の吐出圧が変化する結果、車体が例えば平地に置かれている場合には、メインリリーフ弁のリリーフ流量Ｑｒの最大値はＱｒ２（このときのリリーフ圧ＰｒはＰｒ２）に抑制され、省エネルギー効果が得られる。
一方、傾斜角センサ４０１で検出された車体傾斜角が設定値を超えたときには、高傾斜角モード処理部４０３は圧力フィードバック制御のオフ選択のための指令信号を第１指令部１５２に発する。すると、第１指令部１５２は圧力フィードバック制御をオフとし、選択部１５５は第２指令部１５３によるポジティブ制御及び第３指令部１５４によるＰＱ制御の両ポンプ流量指令を低位選択し、出力部１５６から選択されたポンプ流量指令を油圧ポンプ１に発する。これにより、油圧ポンプ１の吐出圧が変化する結果、今度はメインリリーフ弁のリリーフ流量Ｑｒの最大値Ｑｒ３となり、リリーフ圧ＰｒはＰｒ３となる。したがって、省エネルギー効果は少なくなるものの、圧力が上昇し、坂道での登坂性の高い制御を行うことができるようになる。
この場合、低傾斜角モードで圧力フィードバック制御の圧力設定値を低く設定するか、制御ゲインを高くし、高傾斜角モードで圧力フィードバック制御における圧力設定値を高く設定するか、制御ゲインを低くすることによってすることによって圧力フィードバック制御を実質的にオフ状態としても同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施形態１〜４では、通常制御手段による制御はポジティブ制御及びＰＱ制御であるが、それぞれ他の種類の制御を適用することとしてもよいし、その種類の数も限定されない。
本発明の実施形態１にかかる作業機械の油圧制御回路図である。 コントローラの構成図である。 圧力フィードバック制御の説明図である。 ポジティブ制御におけるパイロット圧とポンプ流量指令値との関係を示す説明図である。 ＰＱ制御におけるポンプ吐出圧とポンプ流量指令値との関係を示す説明図である。 本実施形態１の動作を示すフローチャートである。 本実施形態１の油圧制御回路における圧力と流量との応答を示す説明図である。 メインリリーフ弁のリリーフ流量とリリーフ圧との関係を示す説明図である。 本発明の実施形態２にかかる作業機械の油圧制御回路図である。 ポートリリーフ弁のリリーフ流量とリリーフ圧との関係を示す説明図である。 本発明の実施形態３にかかるモード切替を用いた制御方法示す説明図である。 本発明の実施形態４にかかる車体傾斜角を用いた制御方法を示す説明図である。 従来のポジティブ制御を行ったときの圧力と流量との応答を示す説明図である。
符号の説明
１ 油圧ポンプ
２ 油圧モータ（油圧アクチュエータ）
３ コントロール弁
４ メインリリーフ弁（リリーフ機構）
５ａ，５ｂ ポートリリーフ弁（リリーフ機構）
９ 圧力センサ
１０，１０ａ，１０ｂ メインライン
１１ 操作レバー
１２ リモコン弁
１３ａ，１３ｂ 圧力センサ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ パイロットライン
１５ コントローラ
１５１ 入力部
１５２ 第１指令部（圧力フィードバック制御手段）
１５３ 第２指令部（通常制御手段の一例）
１５４ 第３指令部（通常制御手段の他の例）
１５５ 選択部
１５６ 出力部
１５７ メモリ
３０１ モード切替スイッチ
３０２ 省エネルギーモード処理部
３０３ ハイパワーモード処理部
４０１ 傾斜角センサ（角度検出手段）
４０２ 低傾斜角モード処理部
４０３ 高傾斜角モード処理部

Claims (7)

  1. 油圧アクチュエータにコントロール弁を介して作動油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出側に設置され、上記油圧ポンプのポンプ流量に応じて変化するポンプ吐出圧が所定圧を超えたときに開状態となり、上記ポンプ吐出圧が所定圧以下となったときに閉状態となるリリーフ機構とを備えた作業機械の油圧制御回路において、
    作業情報に基づいて上記ポンプ流量を制御する通常制御手段と、
    上記ポンプ吐出圧に基づいて上記ポンプ流量を制御する圧力フィードバック制御手段とを備え、
    上記両制御手段による制御のうち上記ポンプ流量が小さくなる方の制御を選択することにより、上記リリーフ機構の開閉制御を行うように構成されていることを特徴とする作業機械の油圧制御回路。
  2. 上記リリーフ機構はリリーフ弁であり、上記ポンプ吐出圧についての所定圧は、リリーフ弁のクラッキング圧以下であることを特徴とする請求項１記載の作業機械の油圧制御回路。
  3. 上記リリーフ機構はリリーフ弁であり、ポンプ吐出圧についての所定圧は、上記リリーフ弁の最大リリーフ圧とクラッキング圧との間の圧力であることを特徴とする請求項１又は２記載の作業機械の油圧制御回路。
  4. 上記リリーフ機構はリリーフ弁であって、油圧アクチュエータの加速時には上記リリーフ弁のクラッキング圧が上昇し、油圧アクチュエータの減速時には上記リリーフ弁のクラッキング圧が低下するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械の油圧制御回路。
  5. 上記通常制御手段を複数種類備え、上記圧力フィードバック制御手段をオンオフ選択可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の油圧制御回路。
  6. 第１のモードと第２のモードとを切替えるためのモード切替スイッチを備え、上記第１のモードに切替えられたときには上記圧力フィードバック制御手段をオン選択し、上記第２のモードに切替えられたときには上記圧力フィードバック制御手段をオフ選択するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の作業機械の油圧制御回路。
  7. 車体の傾斜角を検出する角度検出手段を備え、この傾斜角が設定値以下のときには上記圧力フィードバック制御手段をオン選択し、上記傾斜角が設定値を超えるときには上記圧力フィードバック制御手段をオフ選択するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の作業機械の油圧制御回路。
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