JP2006194321A - Hydraulic drive mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、ロードセンシングシステムとエンジンのオートアイドル機能とを備えた油圧駆動装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic drive apparatus for a construction machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to a hydraulic drive apparatus having a load sensing system and an engine auto-idle function.
油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置において、ロードセンシングシステムとエンジンのオートアイドル機能とを備えたものとして、例えば特開平9−209409号公報に記載のものがある。 A hydraulic drive device for a construction machine such as a hydraulic excavator has a load sensing system and an auto-idle function of an engine, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-209409.
この従来技術によれば、ロードセンシングシステムにおいて、複数のアクチュエータの負荷圧力のうち最も高い圧力である最高負荷圧力を検出し、それを信号圧力として油圧ポンプのレギュレータに導き、油圧ポンプの吐出圧力がその信号圧力(最高負荷圧力)よりも所定値だけ高くなるよう油圧ポンプの押しのけ容積を制御している。 According to this prior art, in the load sensing system, the highest load pressure, which is the highest pressure among the load pressures of a plurality of actuators, is detected and led to the regulator of the hydraulic pump as a signal pressure. The displacement of the hydraulic pump is controlled so as to be higher than the signal pressure (maximum load pressure) by a predetermined value.
また、オートアイドル機能においては、全ての方向制御弁が中立位置にあるときはロードセンシングシステムの信号圧力がタンク圧になることを利用し、その信号圧力がタンク圧になるとエンジンの回転数を下げている。 The auto idle function uses the fact that the signal pressure of the load sensing system becomes the tank pressure when all the directional control valves are in the neutral position. When the signal pressure becomes the tank pressure, the engine speed is reduced. ing.
従来技術において、そのオートアイドル機能では、ロードセンシングシステムの最高負荷圧を直接圧力センサで検出している。そのため、圧力センサの仕様はメイン回路の設定定格圧力値(メインリリーフ圧)の耐圧性能が必要となり、圧力センサとしては高価なものとならざるを得ない。 In the prior art, in the auto idle function, the maximum load pressure of the load sensing system is directly detected by a pressure sensor. For this reason, the pressure sensor requires pressure resistance performance of the set rated pressure value (main relief pressure) of the main circuit, and the pressure sensor must be expensive.
また、オートアイドル機能の作動時である操作レバー中立時(方向制御弁中立時)において、信号圧力(最高負荷圧力)はメイン戻り管路のタンク戻り圧になる。メイン戻り管路のタンク近傍には、オイルクーラやリターンフィルタ等圧損を生じる油圧機器が設置されいる。このため、操作レバー中立解除時(方向制御弁中立解除時)の信号圧力(最高負荷圧力)はその圧損の影響を受け、常温時より低温時の方が高くなる。よって、オートアイドル機能解除のしきい値を設定する場合は、低温時の信号圧力で弁装置が確実に切り換わるように、しきい値を高い値に設定する必要がある。 In addition, when the operation lever is neutral (when the directional control valve is neutral) when the auto idle function is activated, the signal pressure (maximum load pressure) is the tank return pressure of the main return line. In the vicinity of the tank of the main return pipe, hydraulic equipment that causes pressure loss such as an oil cooler and a return filter is installed. For this reason, the signal pressure (maximum load pressure) when the control lever neutral is released (when the directional control valve neutral is released) is affected by the pressure loss, and becomes higher at low temperatures than at normal temperature. Therefore, when setting the threshold value for canceling the auto idle function, it is necessary to set the threshold value to a high value so that the valve device is reliably switched by the signal pressure at the low temperature.
しかし、低温時の圧損増大を考慮して、オートアイドル機能解除のしきい値を高い値に設定すると、常温でのオートアイドル機能解除のタイミングがオペレータの意図した動作タイミング(操作レバーを入力操作したタイミング)より遅れる場合が想定され、オペレータは違和感を感じてしまう。 However, considering the increase in pressure loss at low temperatures, if the auto-idle function release threshold is set to a high value, the auto-idle function release timing at room temperature will be the operation timing that the operator intended (the operating lever was It is assumed that the timing is later than the timing, and the operator feels uncomfortable.
本発明の第1の目的は、ロードセンシングシステムでその信号圧力を利用してオートアイドル機能の動作、解除を切り換えることができ、かつ安価なシステム構成とすることができる油圧駆動装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a hydraulic drive device capable of switching the operation and release of an auto idle function using the signal pressure in a load sensing system and having an inexpensive system configuration. It is.
本発明の第2の目的は、ロードセンシングシステムでその信号圧力を利用してオートアイドル機能の動作、解除を切り換えることができ、かつ信号圧力に対する圧損の影響をキャンセルし、常温時、低温時のいずれの場合も、方向制御弁の中立を解除すると速やかにオートアイドル機能が解除され、円滑な起動操作を可能とする油圧駆動装置を提供することである。 The second object of the present invention is to switch the operation and release of the auto-idle function using the signal pressure in the load sensing system, and cancel the influence of pressure loss on the signal pressure. In any case, when the neutral of the direction control valve is released, the auto-idle function is quickly released, and a hydraulic drive device that enables a smooth starting operation is provided.
上記課題を解決するため本発明は以下のような構成を採用する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
すなわち、本発明は、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記油圧ポンプの吐出油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、前記複数のアクチュエータの負荷圧力のうち最も高い圧力である最高負荷圧力を検出し信号圧力とする第1検出手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力が前記信号圧力よりも高くなるよう前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するロードセンシング制御のレギュレータと、前記複数の方向制御弁が全て中立位置にあるときにオートアイドル機能を動作させ前記エンジンの回転数を下げるオートアイドル手段とを備える油圧駆動装置において、パイロット圧を生成するパイロット圧生成回路と、前記信号圧力により作動し、出力側の圧力を前記パイロット圧とこのパイロット圧より低い圧力に切り換える弁装置と、前記弁装置の出力側の圧力を検出する第2検出手段と、前記第2検出手段により検出した圧力の変化に基づいて前記オートアイドル機能の動作及び解除を切り換える制御手段とを備えるものとする。 That is, the present invention provides a variable displacement hydraulic pump, an engine that drives the hydraulic pump, a plurality of actuators that are driven by the oil discharged from the hydraulic pump, and the hydraulic pump that supplies the plurality of actuators. A plurality of directional control valves for controlling the flow of pressure oil, a first detection means for detecting a highest load pressure, which is the highest pressure among the load pressures of the plurality of actuators, as a signal pressure, and a discharge pressure of the hydraulic pump A load sensing control regulator that controls the displacement of the hydraulic pump so that the pressure is higher than the signal pressure, and the engine idle speed is activated when the plurality of directional control valves are all in the neutral position. A pilot pressure generator for generating a pilot pressure in a hydraulic drive device comprising an auto idle means for lowering A circuit, a valve device that is operated by the signal pressure and switches the pressure on the output side to the pilot pressure and a pressure lower than the pilot pressure, second detection means for detecting the pressure on the output side of the valve device, And control means for switching the operation and release of the auto-idle function based on a change in pressure detected by the two detecting means.
このように構成することにより、信号圧力により弁装置が切り換わり、弁装置の出力側の圧力が変化して第1検出手段の検出圧力が変化すると、オートアイドル機能の動作及び解除が切り換わるので、全ての方向制御弁が中立となって信号圧力が低下した場合は、オートアイドル機能を動作させてエンジン回転数を下げ、いずれかの方向制御弁の中立が解除された場合は、オートアイドル機能を解除してエンジン回転数を上げることが可能となる。つまり、ロードセンシングシステムでその信号圧力を利用してオートアイドル機能の動作、解除を切り換えることができる。 With this configuration, when the valve device is switched by the signal pressure and the pressure on the output side of the valve device changes and the detection pressure of the first detection means changes, the operation and release of the auto idle function are switched. When all the directional control valves are neutral and the signal pressure decreases, the auto idle function is activated to lower the engine speed, and when any directional control valve is neutral, the auto idle function It is possible to increase the engine speed by canceling. That is, the load sensing system can switch the operation and release of the auto idle function using the signal pressure.
また、第2検出手段は信号圧力を直接検出するのではなく、弁装置の出力側の圧力であるパイロット圧かそれよりも低い圧力を検出するので、第2検出手段の耐圧性能・検出性能とも、信号圧力(最高負荷圧力)を直接検出する場合に比べて低く抑えることができ、第2検出手段(圧力センサ)を安価なものとすることができ、安価なシステム構成が可能となる。 Further, the second detection means does not directly detect the signal pressure, but detects the pilot pressure that is the pressure on the output side of the valve device or a pressure lower than that, so both the pressure resistance performance and detection performance of the second detection means are The signal pressure (maximum load pressure) can be kept lower than when directly detected, the second detection means (pressure sensor) can be made inexpensive, and an inexpensive system configuration is possible.
また、本発明は、上記油圧駆動装置において、前記第1検出手段は、前記複数の方向制御弁が全て中立位置にあるときにメイン戻り管路に連絡するよう構成され、前記メイン戻り管路はオイルクーラとリターンフィルタを備え、前記弁装置は、前記信号圧力が導かれる第1受圧部と、前記信号圧力が作用する方向に対向して設けられた付勢手段と、この付勢手段と同じ側に設けられ、前記メイン戻り管路の前記オイルクーラとリターンフィルタの上流側の圧力が導かれる第2受圧部とを有し、前記信号圧力と前記メイン戻り管路の前記オイルクーラとリターンフィルタの上流側の圧力との差圧が前記付勢手段の設定値よりも低くなると、前記出力側の圧力を前記パイロット圧力から前記低圧に切り換えるものとする。 In the hydraulic drive device according to the present invention, the first detection unit is configured to communicate with a main return line when the plurality of directional control valves are all in a neutral position, and the main return line is The valve device includes an oil cooler and a return filter, and the valve device includes a first pressure receiving portion to which the signal pressure is guided, an urging unit provided facing the direction in which the signal pressure acts, and the urging unit. The oil cooler of the main return pipe and a second pressure receiving portion to which the pressure upstream of the return filter is guided, the signal pressure, the oil cooler of the main return pipe, and the return filter When the pressure difference from the upstream pressure becomes lower than the set value of the biasing means, the output pressure is switched from the pilot pressure to the low pressure.
このように弁装置に第1受圧部と第2受圧部を設け、信号圧力に対向してオイルクーラとリターンフィルタの上流側の圧力を導くことにより、オイルクーラとリターンフィルタによる圧損の影響がキャンセルされ、その結果、常温時、低温時のいずれの場合も、方向制御弁の中立を解除すると速やかにオートアイドル機能が解除されてエンジン回転数が上昇し、円滑な起動操作が可能となる。 In this way, the valve device is provided with the first pressure receiving portion and the second pressure receiving portion, and the upstream side of the oil cooler and the return filter is guided opposite to the signal pressure, thereby canceling the influence of the pressure loss due to the oil cooler and the return filter. As a result, in both cases of normal temperature and low temperature, when neutralization of the directional control valve is canceled, the auto-idle function is quickly released, the engine speed increases, and a smooth start-up operation becomes possible.
本発明によれば、ロードセンシングシステムでその信号圧力を利用してオートアイドル機能の動作、解除を切り換えることができ、かつ安価なシステム構成が可能となる。 According to the present invention, operation and cancellation of the auto idle function can be switched using the signal pressure in the load sensing system, and an inexpensive system configuration is possible.
また、本発明によれば、信号圧力に対する圧損の影響がキャンセルされ、常温時、低温時のいずれの場合も、方向制御弁の中立を解除すると速やかにオートアイドル機能が解除され、円滑な起動操作が可能となる。 Further, according to the present invention, the influence of pressure loss on the signal pressure is canceled, and the auto-idle function is quickly released when the neutral of the directional control valve is released at both normal temperature and low temperature, and smooth start-up operation is performed. Is possible.
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係わる油圧駆動装置を示す図である。 FIG. 1 is a view showing a hydraulic drive apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1において、本実施の形態の油圧駆動装置は、エンジン1と、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプ2及び固定容量型のパイロットポンプ3と、油圧ポンプ2から吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータ5a,5b,5c,5c,5eと、油圧ポンプ2から複数のアクチュエータ5a〜5eに供給される圧油の流れをそれぞれ制御するクローズドセンタタイプの複数の方向制御弁7a,7b,7c,7d,7eと、複数の方向制御弁7a〜7eの前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁12,13,14,15,16と、方向制御弁7a〜7eと圧力補償弁12〜16との間に配置され、圧油の逆流を防止するロードチェック弁17a〜17eと、油圧ポンプ2の吐出圧力が複数のアクチュエータ5a〜5eの最高負荷圧より所定値だけ高くなるよう油圧ポンプ2の傾転(押しのけ容積)を制御するロードセンシング制御用のポンプレギュレータ18と、油圧ポンプ2の吸収トルク制限用のポンプレギュレータ19とを備えている。
In FIG. 1, the hydraulic drive apparatus according to the present embodiment includes an
本実施の形態に係わる建設機械は例えば油圧ショベルであり、アクチュエータ5a〜5dは例えば油圧ショベルのブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ、ブレードシリンダであり、アクチュエータ5eは例えば油圧ショベルの旋回モータである。
The construction machine according to the present embodiment is, for example, a hydraulic excavator, the
また、図示はしないが、アクチュエータ5a〜5eのそれぞれに対して、操作指令信号を出力する操作レバー手段が設けられ、複数の方向制御弁7a〜7eはその操作指令信号により切り換え操作される。
Although not shown, operation lever means for outputting an operation command signal is provided for each of the
方向制御弁7a〜7eは流量制御弁を兼ねており、メータイン絞りを内蔵している。方向制御弁7a〜7eは自己負荷圧の検出ライン20〜24を備え、これら検出ライン20〜24で検出された負荷圧のうちの最高負荷圧が信号ライン25〜29、シャトル弁30〜33及び信号ライン34〜36を介して検出され、信号圧力として信号ライン37に導出される。
The direction control valves 7a to 7e also serve as flow rate control valves and incorporate meter-in throttles. The directional control valves 7a to 7e include self-load
方向制御弁7a〜7eが非中立位置(作動位置)にあるとき、アクチュエータ5a〜5eからの戻り油は、方向制御弁7a〜7eのタンクポート8a〜8eからそれぞれの戻り油路9a〜9eとメイン戻り管路10を介してタンク11に戻される。メイン戻り管路10のタンク11の手前にはオイルクーラ38とリターンフィルタ39が設けられている。方向制御弁7a〜7eの検出ライン20〜24は、方向制御弁7a〜7eが中立位置にあるときタンクポート8a〜8eに連通し、その結果全ての方向制御弁7a〜7eが中立位置にあるとき信号ライン37の信号圧力がメイン戻り管路10のオイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力になるよう構成されている。
When the direction control valves 7a to 7e are in the non-neutral position (operating position), the return oil from the
ロードセンシング制御用のポンプレギュレータ18は、油圧ポンプ2の容量可変部材である斜板2aに連結されその傾転角を調整するサーボピストン40と、このサーボピストン40の油圧室40aとパイロットポンプ3の吐出油路3b及びタンク11との接続を切換制御するロードセンシング制御弁(以下、LS制御弁という)41とを有している。吐出油路3bにはパイロットリリーフ弁42が設けられ、吐出油路3bの圧力はパイロットリリーフ弁42の設定圧力に保たれる。パイロットリリーフ弁42の設定圧力(吐出油路3bのパイロット圧力)は例えば40Kg/cm2程度である。
The pump regulator 18 for load sensing control is connected to a swash plate 2 a that is a variable capacity member of the hydraulic pump 2, and adjusts the tilt angle thereof, and the
LS制御弁41には制御圧として油圧ポンプ2の吐出圧力と信号ライン37の信号圧(最高負荷圧)とが対向して作用する。ポンプ吐出圧力が信号圧力(最高負荷圧力)とバネ41aの設定値(目標LS差圧)との合計圧力よりも高くなると、サーボピストン40の油圧室40aをパイロットポンプ3の吐出油路3bに接続し、油圧室40aに吐出油路3bの圧力を導くことでピストン40bをバネ40cの力に打ち勝って図示左方に移動し、斜板2aの傾転を減少させて油圧ポンプ2の吐出流量を減らす。逆に、ポンプ吐出圧力が信号圧力(最高負荷圧力)とバネ41aの設定値(目標LS差圧)との合計圧力よりも低くなると、サーボピストン40の油圧室40aをタンク11に接続し、油圧室40aを減圧することでバネ40cの力でピストン40bを図示右方に移動し、斜板2aの傾転を増加させて油圧ポンプ2の吐出流量を増やす。このようなLS制御弁の動作により、ポンプ吐出圧力が最高負荷圧力よりバネ41aの設定値(目標LS差圧)だけ高くなるように、つまり油圧ポンプ2の吐出圧と最高負荷圧力との差圧が目標LS差圧に保たれるように、油圧ポンプ2の傾転(押しのけ容積)が制御される。
The discharge pressure of the hydraulic pump 2 and the signal pressure of the signal line 37 (maximum load pressure) act on the
吸収トルク制限用のポンプレギュレータ19は油圧ポンプ2の吐出圧力を入力し、油圧ポンプ2の吸収トルクが制限値を超えないよう油圧ポンプ2の斜板2aの傾転を制御する。
The
圧力補償弁12〜16は、それぞれ、対向する1対の受圧部12a,12b,13a,13b,14a,14b,15a,15b,16a,16bともう1対の受圧部12c,12d,13c,13d,14c,14d,15c,15d,16c,16dとを有し、受圧部12a,12c,13a,13c,14a,14c,15a,15c,16a,16cは各圧力補償弁を閉じ方向に作動する側に設けられ、受圧部12b,12d,13b,13d,14b,14d,15b,15d,16b,16dは各圧力補償弁を開け方向に作動する側に設けられている。
The
圧力補償弁12の受圧部12a,12bには、方向制御弁7aのメータイン絞り部の上流側の圧力と下流側の圧力(検出ライン20に検出された走行モータ2の負加圧)が導かれ、受圧部12c,12dには信号ライン37に導出した最高負荷圧力と油圧ポンプ2の吐出圧が導かれ、圧力補償弁12は受圧部12c,12dに導かれる油圧ポンプ2の吐出圧と最高負荷圧力との差圧を目標補償差圧として受圧部12a,12bに導かれる方向制御弁7aのメータイン絞り部の上流側と下流側の圧力との差圧(メータイン絞り部の前後差圧)を制御する。圧力補償弁13〜16も同様である。
The
圧力補償弁12〜16の目標補償差圧は全て油圧ポンプ2の吐出圧と最高負荷圧力との差圧の同じ値となり、油圧ポンプ2の吐出圧と最高負荷圧力との差圧は、上記のようにポンプレギュレータ18により目標LS差圧に保たれるように制御される。このようにポンプレギュレータ18により制御される油圧ポンプ2の吐出圧と最高負荷圧力との差圧の同じ値を圧力補償弁12〜16の目標補償差圧として方向制御弁7a〜7eの前後差圧を制御することにより、負荷圧の大小に係わらず、方向制御弁7a〜7eの開口面積の比で油圧ポンプ2の吐出する圧油を分流することができる。また、油圧ポンプ2の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になると、油圧ポンプ2の吐出圧と最高負荷圧力との差圧はその供給不足の比率に応じて低下するので、この場合も方向制御弁7a〜7eの開口面積の比で油圧ポンプ2の吐出する圧油を分流することができる。
The target compensation differential pressures of the
本実施の形態の油圧駆動装置は、更に、オートアイドル手段を備えたエンジン制御系として、スロットルダイヤル51と、弁装置52と、圧力センサ53と、コントローラ54とを備え、エンジン1に電子ガバナ55が設けられている。
The hydraulic drive device according to the present embodiment further includes a
スロットルダイヤル51はオペレータにより操作され、エンジン1の目標回転数を設定するものであり、その操作信号がコントローラ54に入力される。弁装置52は信号ライン37の信号圧力(最高負荷圧力)により作動し、出力側の圧力をパイロットポンプ3の吐出油路3bの圧力(パイロット圧)とこの圧力より低い圧力に切り換えるものであり、信号ライン37に接続されその信号圧力が導かれる第1受圧部52aと、この信号圧力が作用する方向に対向して設けられた付勢手段であるバネ52bと、このバネ52bと同じ側に設けられ、油路56を介してメイン戻り管路10のオイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側に接続され、メイン戻り管路10の当該部分の圧力(オイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)が導かれる第2受圧部52cとを有している。弁装置52の入力ポートはパイロットポンプ3の吐出油路3aに接続され、出力ポートは圧力センサ53に接続されている。圧力センサ53は弁装置52の出力ポートの圧力を検出する。
The
信号ライン37の信号圧力と油路56の圧力(メイン戻り管路10のオイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧がバネ52bの設定値より高いときは弁装置52は図示の位置にあり、当該差圧がバネ52bの設定値より低くなると弁装置52は図示の位置から切り換えられる。弁装置52が図示の位置にあるときは、吐出油路3bを出力ポートにつなげ、弁装置52が図示の位置から切り換えられると、出力ポートをタンク11につなげる。これにより弁装置52は、信号ライン37の信号圧力と油路56の圧力(メイン戻り管路10のオイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧がバネ52bの設定値よりも低くなると、出力ポートの圧力を吐出油路3aの圧力(パイロット圧)からタンク11の圧力(定圧)に切り換え、圧力センサ53が検出する圧力をパイロット圧からタンク圧に切り換える。
When the differential pressure between the signal pressure of the signal line 37 and the pressure of the oil passage 56 (the pressure on the upstream side of the oil cooler 38 and the return filter 39 of the main return pipe 10) is higher than the set value of the spring 52b, the
バネ52bに代え、所定圧力が導かれる受圧部等、その他の付勢手段を設けてもよい。 Instead of the spring 52b, other urging means such as a pressure receiving portion to which a predetermined pressure is guided may be provided.
コントローラ54は、スロットルダイヤル51の操作信号と圧力センサ53の検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、電子ガバナ55に目標回転数信号を出力する。また、コントローラ54は圧力センサ53により検出された圧力の変化に基づいてエンジン1の回転数を下げるオートアイドル機能を実現する(後述)。
The
図2は弁装置52の機能を示す特性図である。図1の第1象限は信号ライン37の信号圧力(最高負荷圧力)と油路56の圧力(オイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧(以下、修正信号圧力という)と弁装置52のスプールストローク(バネ52bの変位に対応)との関係を示し、第2象限は弁装置52のスプールストロークと入力ポート側(パイロット油圧力側)のスプール開口面積との関係を示し、第3象限は弁装置52の入力ポート側(パイロット油圧力側)のスプール開口面積と出力ポート側(圧力センサ側)の圧力との関係を示し、第4象限は修正信号圧力と弁装置52の出力ポート側(圧力センサ側)の圧力との関係を示す。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the function of the
図2の第1象限において、修正信号圧力が低下するに従って弁装置52のスプールストローク(バネ52bの変位に対応)はSmaxから0へと減少する。第2象限において、弁装置52のスプールストロークがSa付近より大きいときは入力ポート側(パイロット油圧力側)のスプール開口面積は最大Amaxであり、弁装置52のスプールストロークがSa付近以下に減少すると、入力ポート側(パイロット油圧力側)のスプール開口面積は0(閉)となる。第3象限において、弁装置52の入力ポート側(パイロット油圧力側)のスプール開口面積が最大Amaxであるときは、出力ポート側(圧力センサ側)の圧力は吐出油路3aの圧力(パイロット圧)であり、弁装置52の入力ポート側(パイロット油圧力側)のスプール開口面積がSaに対応するAa以下になると出力ポート側(圧力センサ側)の圧力はタンク11の圧力(低圧)となる。第4象限において、修正信号圧力がSaに対応するPcaより高いときは出力ポート側(圧力センサ側)の圧力は吐出油路3aの圧力(パイロット圧)であり、修正信号圧力がSa以下になると出力ポート側(圧力センサ側)の圧力はタンク11の圧力(低圧)となる。
In the first quadrant of FIG. 2, the spool stroke of the valve device 52 (corresponding to the displacement of the spring 52b) decreases from Smax to 0 as the correction signal pressure decreases. In the second quadrant, when the spool stroke of the
このように弁装置52の圧力制御特性は、バネ52bとスプール開口特性により2値的に変化するものとなる。
Thus, the pressure control characteristic of the
図3はコントローラ54の処理内容を示す機能ブロック図である。コントローラ54は、目標回転数設定部54aと、オートアイドル回転数設定部54bと、オートアイドル判定部54cと、目標回転数切換部54dの各機能を有している。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the processing contents of the
目標回転数設定部54aはスロットルダイヤル51からの操作信号を入力し、この操作信号に対応したエンジン1の目標回転数を設定する。目標回転数設定部54aで設定される回転数にはアイドル回転数と、最大回転数と、その中間の回転数があり、中間の回転数にはアイドル回転数から最大回転数へと可変的に増大する。
The target rotational speed setting unit 54a inputs an operation signal from the
オートアイドル回転数設定部54bはオートアイドル制御の目標回転数を設定するものであり、オートアイドル制御の目標回転数としてアイドル回転数が記憶されている。 The auto idle speed setting unit 54b sets a target speed for auto idle control, and the idle speed is stored as the target speed for auto idle control.
オートアイドル判定部54cは圧力センサ53の検出信号を入力し、オートアイドル制御の要否を判定し、オートアイドル制御が要と判定されたときに目標回転数切換部54dを図示の位置から切り換えるものであり、圧力センサ53の検出圧力(弁装置52の出力ポート側の圧力)が吐出油路3aの圧力(パイロット圧)であるときはOFFの判定信号を出力し、検出圧力がタンク11の圧力(低圧)となると、ONの判定信号を出力する。
The auto
目標回転数切換部54dはオートアイドル判定部の判定信号がOFFのときは図示の位置を保持し、目標回転数設定部54aで設定された目標回転数を選択し、オートアイドル判定部の判定信号がONになると図示の位置から切り換えられ、オートアイドル回転数設定部54bに設定された目標回転数(アイドル回転数)を選択する。 When the determination signal of the auto idle determination unit is OFF, the target rotation number switching unit 54d holds the position shown in the figure, selects the target rotation number set by the target rotation number setting unit 54a, and determines the determination signal of the auto idle determination unit. When is turned ON, the position is switched from the illustrated position, and the target rotational speed (idle rotational speed) set in the auto idle rotational speed setting unit 54b is selected.
目標回転数切換部54dで選択された目標回転数は目標回転数信号として電子ガバナ55に出力される。電子ガバナ55はその目標回転数信号に基づき、エンジン1の回転数がその目標回転数となるよう燃料料噴射量を制御する。
The target rotational speed selected by the target rotational speed switching unit 54d is output to the
なお、オートアイドル判定部の判定信号がOFFからONに切り換わり、目標回転数切換部54dが選択した目標回転数が、目標回転数設定部54aで設定された目標回転数からオートアイドル回転数設定部54bに設定されたオートアイドル制御の目標回転数(アイドル回転数)に切り換わる場合(オートアイドル機能が動作する場合)は、直ちにオートアイドル制御の目標回転数(アイドル回転数)を出力するのではなく、一定時間(例えば4〜5秒)の遅れをもって出力してもよい。これによりオペレータが操作レバー手段を中立に戻してから短時間で操作レバー手段を操作して作業を続行する場合にはエンジン回転数の低下することが防止され、不要なエンジン回転数の低下を防止できる。 The determination signal of the auto idle determination unit is switched from OFF to ON, and the target rotation number selected by the target rotation number switching unit 54d is set from the target rotation number set by the target rotation number setting unit 54a to the auto idle rotation number setting. When switching to the target rotational speed (idle rotational speed) of the automatic idle control set in the unit 54b (when the automatic idle function operates), the target rotational speed (idle rotational speed) of the automatic idle control is immediately output. Instead, it may be output with a delay of a certain time (for example, 4 to 5 seconds). As a result, when the operator operates the control lever means in a short time after the operator returns the control lever means to the neutral state and the work is continued, the engine speed is prevented from decreasing and unnecessary engine speed reduction is prevented. it can.
図4は、信号ライン37の信号圧力と油路56の圧力(メイン戻り管路10のオイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧、つまり修正信号圧力とオートアイドル制御との関係を示す動作説明図である。横軸は修正信号圧力であり、縦軸はエンジン1の目標回転数である。
4 shows a differential pressure between the signal pressure of the signal line 37 and the pressure of the oil passage 56 (the pressure on the upstream side of the oil cooler 38 and the return filter 39 of the main return pipe 10), that is, the corrected signal pressure and the auto idle control. It is operation | movement explanatory drawing which shows these relationships. The horizontal axis represents the corrected signal pressure, and the vertical axis represents the target rotational speed of the
修正信号圧力がバネ52bの設定圧(しきい値)よりも高いときは、コントローラ54では目標回転数設定部54aで設定された目標回転数が選択されるため、オートアイドル機能は解除され、エンジン1の回転数がスロットルダイヤル51の設定に応じた回転数となるよう制御される。
When the correction signal pressure is higher than the set pressure (threshold value) of the spring 52b, the
修正信号圧力がバネ52bの設定圧(しきい値)よりも低くなると、コントローラ54ではオートアイドル回転数設定部54bに設定された目標回転数(アイドル回転数)が選択されるため、オートアイドル機能が動作し、エンジン1の回転数がアイドル回転数に低下する。
When the correction signal pressure becomes lower than the set pressure (threshold value) of the spring 52b, the
以上において、パイロットポンプ3の吐出油路3aとパイロットリリーフ弁42はパイロット圧を生成するパイロット圧生成回路を構成し、このパイロット圧生成回路と、弁装置52 、圧力センサ53、コントローラ54は、複数の方向制御弁7a〜7eが全て中立位置にあるときにオートアイドル機能を動作させエンジン1の回転数を下げるオートアイドル手段を構成する。
In the above, the discharge oil passage 3a of the pilot pump 3 and the
また、コントローラ54のオートアイドル回転数設定部54b、オートアイドル判定部54c、目標回転数切換部54dは、圧力センサ53により検出した圧力の変化に基づいて前記オアイドル機能の動作及び解除を切り換える制御手段を構成する。
In addition, the auto idle speed setting unit 54 b, the auto
図5に上記油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体100と上部旋回体101とフロント作業機102を備えている。下部走行体100は左右のクローラ式走行装置103a,103bを有し、左右の走行モータ104a,104bにより駆動される。また、下部走行体の前部にはブレード105が設けられ、ブレードシリンダ5d(図1参照)により上下動される。上部旋回体101は旋回モータ5e(図1参照)により下部走行体100上に軸Oを中心に旋回駆動される。フロント作業機102は上部旋回体101の前部で上下動可能である。フロント作業機102はブーム110、アーム111、バケット112を有する多関節構造であり、ブーム110、アーム111、バケット112はそれぞれブームシリンダ5a、アームシリンダ5b、バケットシリンダ5c(図1参照)に軸Oを含む平面内を回転駆動される。図1では左右の走行モータ103a,103bの図示を省略している。
FIG. 5 is a view showing an appearance of a hydraulic excavator on which the hydraulic drive device is mounted. The hydraulic excavator includes a
次に、以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
任意の方向制御弁(例えば方向制御弁7a)を操作して行う任意のアクチュエータ(例えばアクチュエータ5a)の駆動中は、信号ライン37の信号圧力(最高負荷圧力)と油路56の圧力(オイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧、つまり修正信号圧力はバネ52bの設定圧(しきい値)よりも高いため、図4に示したようにオートアイドル機能が解除され、エンジン1はスロットルダイヤル51の設定に応じた回転数となるよう制御される。
During driving of an arbitrary actuator (for example, the
上記のような状態から、操作レバー手段を中立に戻して、方向制御弁(例えば方向制御弁7a)を中立位置に戻すと、油圧ポンプ2からアクチュエータ(例えばアクチュエータ5a)への圧油の供給が停止し、アクチュエータの駆動が停止する。これと同時に方向制御弁(例えば方向制御弁7a)の検出ライン(例えば検出ライン20)はタンクポート(例えばタンクポート8a)に連絡するため、信号ライン37の信号圧力も低下する。この信号ライン37の信号圧力は弁装置52の受圧部52aに導かれ、信号ライン37の信号圧力と油路56の圧力(オイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧(修正信号圧力)がバネ52bの設定圧(10Kg/cm2)よりも低くなると、図4に示したようにオートアイドル機能が動作し、エンジン1がアイドル回転数となるよう制御される。つまり、エンジン回転数はスロットルダイヤル51の設定回転数からアイドル回転数へと自動的に低下する。
From the above state, when the operation lever means is returned to the neutral position and the direction control valve (for example, the direction control valve 7a) is returned to the neutral position, the pressure oil is supplied from the hydraulic pump 2 to the actuator (for example, the
その後、作業の再開を意図して任意の操作レバー手段を操作し、方向制御弁7a〜7eの対応するもの(例えば方向制御弁7a)を中立位置から切り換えると、油圧ポンプ2から対応するアクチュエータ(例えばアクチュエータ5a)に圧油が供給され、そのアクチュエータが駆動される。これと同時に方向制御弁(例えば方向制御弁7a)の検出ライン(例えば検出ライン20)には対応するアクチュエータ(例えばアクチュエータ5a)の負荷圧が検出され、信号ライン37の信号圧力は上昇する。この信号ライン37の信号圧力は弁装置52の受圧部52aに導かれ、信号ライン37の信号圧力と油路56の圧力(オイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧(修正信号圧力)がバネ52bの設定圧(10Kg/cm2)よりも高くなると、図4に示したようにオートアイドル機能が解除され、エンジン1が目標回転数設定部54aで設定された目標回転数となるよう制御される。つまり、エンジン回転数はアイドル回転数からスロットルダイヤル51の設定に応じた回転数へと自動的に上昇する。
Thereafter, by operating any operating lever means with the intention of resuming the work and switching the corresponding one of the direction control valves 7a to 7e (for example, the direction control valve 7a) from the neutral position, the corresponding actuator ( For example, pressure oil is supplied to the
また、本実施の形態では、信号ライン37の信号圧力だけで弁装置52を切り換えるのではなく、信号ライン37の信号圧力と油路56の圧力(オイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧(修正信号圧力)により弁装置52を切り換えており、これにより次のような効果が得られる。
Further, in the present embodiment, the
まず、比較例を説明する。図6は、比較例として、弁装置52に第2受圧部52cがなく、弁装置52を信号ライン37の信号圧力のみで切り換える場合の図4と同様な動作説明図である。横軸は、信号ライン37の信号圧力であり、縦軸はエンジン1の目標回転数である。
First, a comparative example will be described. FIG. 6 is an operation explanatory view similar to FIG. 4 in the case where the
オイルクーラ38及びリターンフィルタ39による圧損は作動油の温度により変化する。つまり、常温時であって、作動油の粘性抵抗が低い場合は、オイルクーラ38及びリターンフィルタ39による圧損は図6のΔPLOSSLと小さい(例えば2Kg/cm2)のに対して、低温時であって、作動油の粘性抵抗が高い場合は、オイルクーラ38及びリターンフィルタ39による圧損は図6のΔPLOSSHと増大する(例えば12Kg/cm2)。このため、操作レバー中立解除時(方向制御弁中立解除時)の信号圧力(最高負荷圧力)はその圧損の影響を受けて、常温時より低温時の方が高くなる。よって、オートアイドル機能解除のしきい値(弁装置のバネの設定圧)を設定する場合は、低温時の信号圧力で弁装置が確実に切り換わるように、しきい値を高い値に設定する必要がある。 The pressure loss due to the oil cooler 38 and the return filter 39 varies depending on the temperature of the hydraulic oil. In other words, when the viscous resistance of the hydraulic oil is low at normal temperature, the pressure loss due to the oil cooler 38 and the return filter 39 is as small as ΔPLOSSL in FIG. 6 (for example, 2 Kg / cm 2), and at low temperatures. When the viscosity resistance of the hydraulic oil is high, the pressure loss due to the oil cooler 38 and the return filter 39 increases to ΔPLOSSH in FIG. 6 (for example, 12 kg / cm 2). For this reason, the signal pressure (maximum load pressure) at the time of neutralization of the control lever (at the time of neutralization of the directional control valve) is affected by the pressure loss, and becomes higher at low temperature than at normal temperature. Therefore, when setting the threshold value for canceling the auto idle function (set pressure of the spring of the valve device), set the threshold value to a high value so that the valve device can be switched reliably with the signal pressure at low temperature. There is a need.
例えば、オートアイドル機能解除時のオイルクーラ38及びリターンフィルタ39による圧損の影響のないしきい値(図6の一点鎖線A)を本実施の形態と同様10Kg/cm2とし、常温時の圧損を2Kg/cm2、低温時の圧損を12Kg/cm2とすると、常温時にける操作レバー中立解除時の信号圧力は2Kg/cm2+10Kg/cm2=12Kg/cm2(図6の点線B)であるのに対して、低温時における操作レバー中立解除時の信号圧力は12Kg/cm2+10Kg/cm2=22Kg/cm2(図6の点線C)となる。よって、オートアイドル機能解除のしきい値(弁装置のバネの設定圧)は22Kg/cm2(図6の点線C)以上と高い値に設定する必要がある。 For example, the threshold value that is not affected by pressure loss due to the oil cooler 38 and the return filter 39 when the auto idle function is canceled (the chain line A in FIG. 6) is set to 10 kg / cm 2 as in the present embodiment, and the pressure loss at room temperature is set to 2 kg / cm 2. When the pressure loss at low temperature is 12 kg / cm 2, the signal pressure at the time of releasing the operation lever neutral at normal temperature is 2 kg / cm 2 +10 kg / cm 2 = 12 kg / cm 2 (dotted line B in FIG. 6), whereas at low temperature The signal pressure at the time of releasing the control lever neutral at is 12 kg / cm 2 +10 kg / cm 2 = 22 kg / cm 2 (dotted line C in FIG. 6). Therefore, the threshold value for canceling the auto idle function (the set pressure of the spring of the valve device) needs to be set to a high value of 22 kg / cm 2 (dotted line C in FIG. 6) or more.
しかし、低温時を考慮してオートアイドル機能解除のしきい値を高い値に設定すると、常温では、オートアイドル機能解除時の信号圧力が12kg/cm2(図6の点線B)と低い分、信号圧力がしきい値の22Kg/cm2まで上昇するのに時間を要し、常温でのオートアイドル機能解除のタイミングがオペレータの意図した動作タイミング(操作レバー手段を操作したタイミング)より遅れる場合が想定され、オペレータは違和感を感じ、起動操作に円滑性を欠く懸念がある。 However, if the threshold value for canceling the auto idle function is set to a high value in consideration of the low temperature, the signal pressure when the auto idle function is canceled is as low as 12 kg / cm 2 (dotted line B in FIG. 6) at room temperature. It takes time for the pressure to rise to the threshold value of 22 kg / cm 2, and it is assumed that the auto-idle function release timing at room temperature is delayed from the operation timing intended by the operator (the timing when the operating lever means is operated). The operator feels uncomfortable and there is a concern that the startup operation is not smooth.
これに対し、本実施の形態では、弁装置52の信号圧力が導かれる受圧部52aに対向してオイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力を受圧部52cに導いて、オイルクーラ38及びリターンフィルタ39による圧損の影響をキャンセルし、信号ライン37の信号圧力と油路56の圧力(オイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力)との差圧(修正信号圧力)により弁装置52を切り換えている。これによりオートアイドル機能解除時は、常温時、低温時のいずれの場合も、修正圧力が設定圧力より高くなると(信号圧力が圧損+バネ52bの設定圧(上記数値例では、常温時は12Kg/cm2、低温時は22Kg/cm2)り高くなると)、図4に示したようにオートアイドル機能が解除され、作業の再開時は操作レバー手段の中立を解除することで、速やかにオートアイドル機能が解除されてエンジン回転数が上昇し、円滑な起動操作が可能となる。
In contrast, in the present embodiment, the pressure on the upstream side of the oil cooler 38 and the return filter 39 is guided to the pressure receiving portion 52c so as to face the
以上のように本実施の形態によれば、ロードセンシングシステムを備えた油圧駆動装置でロードセンシングシステムの制御圧力を利用してオートアイドル機能の動作、解除を切り換えることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to switch between the operation and the release of the auto idle function using the control pressure of the load sensing system in the hydraulic drive device including the load sensing system.
また、圧力センサ53は信号ライン37の信号圧力を直接検出するのではなく、弁装置52の出力側の圧力であるパイロット圧かそれよりも低い圧力(タンク圧)を検出するので、圧力センサ53の耐圧性能・検出性能とも、信号圧力(最高負荷圧力)を直接検出する場合に比べて低く抑えることができ、圧力センサ53を安価なものとすることができ、安価なシステム構成が可能となる。
Further, the
更に、弁装置52に第1受圧部52aと第2受圧部52cを設け、信号ライン37の信号圧力に対向してオイルクーラ38とリターンフィルタ39の上流側の圧力を導くことにより、オイルクーラ38とリターンフィルタ39による圧損の影響がキャンセルされるため、常温時、低温時のいずれの場合も、方向制御弁7a〜7eの中立を解除すると速やかにオートアイドル機能が解除されてエンジン回転数が上昇し、円滑な起動操作が可能となる。
Further, the
1 エンジン
2 油圧ポンプ
3 パイロットポンプ
5a〜5e アクチュエータ
7a〜7e 方向制御弁
10 メイン戻り管路
11 タンク
12〜16 圧力補償弁
18 ロードセンシング制御用のポンプレギュレータ
19 吸収トルク制限用のポンプレギュレータ
20〜24 検出ライン
25〜29 信号ライン
30〜33 シャトル弁
34〜36 信号ライン
37 信号ライン
38 オイルクーラ
39 リターンフィルタ
40 サーボピストン
41 LS制御弁
51 スロットルダイヤル
52 弁装置
52a 第1受圧部
52b バネ
52c 第2受圧部
53 圧力センサ
54 コントローラ
55 電子ガバナ
56 油路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
パイロット圧力を生成するパイロット圧力生成回路と、
前記信号圧力により作動し、出力側の圧力を前記パイロット圧とこのパイロット圧より低い圧力に切り換える弁装置と、
前記弁装置の出力側の圧力を検出する第2検出手段と、
前記第2検出手段により検出した圧力の変化に基づいて前記オートアイドル機能の動作及び解除を切り換える制御手段とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。 A variable displacement hydraulic pump, an engine for driving the hydraulic pump, a plurality of actuators driven by oil discharged from the hydraulic pump, and a flow of pressure oil supplied from the hydraulic pump to the plurality of actuators are controlled. A plurality of directional control valves, a first detection means for detecting a highest load pressure, which is the highest pressure among the load pressures of the plurality of actuators, as a signal pressure, and a discharge pressure of the hydraulic pump being higher than the signal pressure A load sensing control regulator that controls the displacement of the hydraulic pump so as to increase, and an auto idle means that operates an auto idle function to reduce the engine speed when all of the plurality of directional control valves are in a neutral position; In a hydraulic drive comprising:
A pilot pressure generating circuit for generating the pilot pressure;
A valve device that operates by the signal pressure and switches the pressure on the output side to the pilot pressure and a pressure lower than the pilot pressure;
Second detection means for detecting pressure on the output side of the valve device;
A hydraulic drive apparatus comprising: control means for switching between operation and release of the auto idle function based on a change in pressure detected by the second detection means.
前記第1検出手段は、前記複数の方向制御弁が全て中立位置にあるときにメイン戻り管路に連絡するよう構成され、
前記メイン戻り管路はオイルクーラとリターンフィルタを備え、
前記弁装置は、前記信号圧力が導かれる第1受圧部と、前記信号圧力が作用する方向に対向して設けられた付勢手段と、この付勢手段と同じ側に設けられ、前記メイン戻り管路の前記オイルクーラとリターンフィルタの上流側の圧力が導かれる第2受圧部とを有し、前記信号圧力と前記メイン戻り管路の前記オイルクーラとリターンフィルタの上流側の圧力との差圧が前記付勢手段の設定値よりも低くなると、前記出力側の圧力を前記パイロット圧力から前記低圧に切り換えることを特徴とする油圧駆動装置。 The hydraulic drive device according to claim 2, wherein
The first detection means is configured to communicate with a main return line when all of the plurality of directional control valves are in a neutral position;
The main return line includes an oil cooler and a return filter,
The valve device is provided with a first pressure receiving portion to which the signal pressure is guided, an urging means provided in a direction opposite to the direction in which the signal pressure acts, and provided on the same side as the urging means, and the main return A difference between the signal pressure and the pressure on the upstream side of the oil cooler on the main return line and the return filter; and a second pressure receiving portion to which the pressure on the upstream side of the return line is guided. The hydraulic drive apparatus according to claim 1, wherein when the pressure becomes lower than a set value of the urging means, the pressure on the output side is switched from the pilot pressure to the low pressure.
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