JP2015086958A - 油圧ショベル駆動システム - Google Patents

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Abstract

【課題】アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、アームシリンダとブームシリンダのうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入することを防止でき、かつ、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる油圧ショベル駆動システムを提供する。【解決手段】油圧ショベル駆動システム１Ａは、アームシリンダ１４への作動油の供給を制御するためのアーム主制御弁５１およびアーム副制御弁５２と、ブームシリンダ１３への作動油の供給を制御するためのブーム主制御弁４１およびブーム副制御弁４２を含み、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときには、一対のアーム側規制弁７２，７３がアーム副制御弁５２へパイロット圧を出力せず、ブーム側規制弁７１がブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力しない。【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル駆動システムに関する。
油圧ショベル駆動システムは、一般に、油圧アクチュエータとして旋回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダを含み、これらの油圧アクチュエータには、２つの油圧ポンプから作動油が供給される。通常、旋回モータおよびバケットシリンダへの作動油の供給はそれぞれ１つの制御弁により制御されるが、ブームシリンダ（少なくともブーム上げ時）およびアームシリンダへの作動油の供給はそれぞれ２つの制御弁により制御される。
例えば、特許文献１には、図９に示すような油圧ショベル駆動システム１００が開示されている。この駆動システム１００では、第１油圧ポンプ１０１から延びる第１ブリードライン１０２上にアーム主制御弁１２１およびブーム副制御弁１３２が配置され、第２油圧ポンプ１０３から延びる第２ブリードライン１０４上にアーム副制御弁１２２、バケット制御弁１１０およびブーム主制御弁１３１が配置されている。
アーム主制御弁１２１はアーム引きパイロットライン１２３によりアーム操作弁１２０と接続されており、ブーム主制御弁１３１はブーム上げパイロットライン１３３によりブーム操作弁１３０と接続されている。アーム引きパイロットライン１２３からは副パイロットライン１２４が分岐してアーム副制御弁１２２へつながっている。同様に、ブーム上げパイロットライン１３３からは副パイロットライン１３４が分岐してブーム副制御弁１３２へつながっている。副パイロットライン１２４，１３４には、電磁比例弁１２５，１３５がそれぞれ設けられている。
電磁比例弁１２５，１３５のそれぞれは、操作弁（１２０または１３０）から出力されるパイロット圧が高いほど副制御弁（１２２または１３２）へ低いパイロット圧を出力する。すなわち、電磁比例弁から副制御弁へ主力されるパイロット圧は、操作弁から主制御弁へ出力されるパイロット圧と反比例の関係にある。副制御弁へ導かれるパイロット圧が低くされると、副制御弁の開度が絞られる。特許文献１には、この構成によりアーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行ったときにアームシリンダ１２６とブームシリンダ１３６の一方へ作動油を優先的に供給することができる、と記載されている。アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行ったときとは、バケットをショベル本体に近づけるように水平に移動させるときである。
特開２００６−２９４６８号公報
ところで、図９に示す駆動システム１００では、アーム副制御弁１２２およびブーム副制御弁１３２が、アーム操作弁１２０およびブーム操作弁１３０から出力されるパイロット圧に応じて作動するのであって、アームシリンダ１２６およびブームシリンダ１３６の負荷圧力に応じて作動するわけではない。しかも、双方の副制御弁１２２，１３２の開度は絞られるもののゼロとされることはなく、第１油圧ポンプ１０１および第２油圧ポンプ１０２のどちらからもアームシリンダ１２６とブームシリンダ１３６へ作動油が供給される。このため、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われたときに双方の副制御弁１２２，１３２の開度が絞られることで、アームシリンダ１２６とブームシリンダ１３６のうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入するという点はある程度改善される。
しかしながら、図９に示す駆動システム１００では、副制御弁１２２，１３２の開度の絞りによってシリンダ１２６，１３６への作動油供給経路の途中で不必要な圧力損失が発生する。このため、エネルギーが無駄に消費されることになる。
そこで、本発明は、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、アームシリンダとブームシリンダのうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入することを防止でき、かつ、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる油圧ショベル駆動システムを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、アーム副制御弁からアームシリンダへの供給ラインを遮断するとともにブーム副制御弁からブームシリンダへの供給ラインを遮断すれば、一方の油圧ポンプをアームシリンダ専用、他方の油圧ポンプをブームシリンダ専用として使用できることを見出した。しかも、この場合は、双方の油圧ポンプの吐出圧を異ならせることができるため、双方の油圧ポンプを単独で馬力制御すれば（独立馬力制御）、個々の油圧ポンプの馬力制御特性によってアームシリンダおよびブームシリンダへ供給される作動油の量を定めることができる。すなわち、通常の油圧ショベル駆動システムでは、双方の油圧ポンプが自己の吐出圧および相手側の吐出圧に基づいて制御される、いわゆる全馬力制御が行われており、この全馬力制御では、双方の油圧ポンプの傾転角が常に同じ角度に保たれる。これに対し、双方の油圧ポンプが相手側の吐出圧に基づかずに自己の吐出圧に基づいて制御される独立馬力制御では、双方の油圧ポンプの傾転角が互いに独立して制御可能である。本発明は、このような観点からなされたものである。
すなわち、本発明の油圧ショベル駆動システムは、傾転角に応じた流量の作動油を吐出する、前記傾転角が互いに独立して制御可能な第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、アームシリンダへの作動油の供給を制御するための、前記第１油圧ポンプから延びる第１ブリードライン上に配置されたアーム主制御弁および前記第２油圧ポンプから延びる第２ブリードライン上に配置されたアーム副制御弁と、ブームシリンダへの作動油の供給を制御するための、前記第２ブリードライン上に配置されたブーム主制御弁および前記第１ブリードライン上に配置されたブーム副制御弁と、前記アーム主制御弁へパイロット圧を出力するアーム操作弁と、前記ブーム主制御弁へパイロット圧を出力するブーム操作弁と、ブーム上げ操作が行われないときにアーム引き操作およびアーム押し操作に応じて前記アーム副制御弁へパイロット圧を出力し、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記アーム副制御弁へパイロット圧を出力しない一対のアーム側規制弁と、アーム引き操作が行われないときにブーム上げ操作に応じて前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力し、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力しないブーム側規制弁と、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、アーム副制御弁とブーム副制御弁が作動しない。このため、第１油圧ポンプをアームシリンダ専用、第２油圧ポンプをブームシリンダ専用として使用することができる。その結果、アームシリンダとブームシリンダのうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入することを防止することができる。しかも、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの傾転角は互いに独立して制御可能である、換言すれば双方の油圧ポンプに対して独立馬力制御が行われるので、第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプの馬力制御特性によってアームシリンダおよびブームシリンダへ供給される作動油の量を定めることができる。これにより、第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプからアームシリンダおよびブームシリンダまでの経路の途中で不必要な圧力損失を生じることがなく、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。
前記一対のアーム側規制弁のそれぞれは、ブーム上げ操作が行われないときに前記アーム操作弁から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧を前記アーム副制御弁へ出力する電磁比例弁であり、前記ブーム側規制弁は、アーム引き操作が行われないときに前記ブーム操作弁から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧を前記ブーム副制御弁へ出力する電磁比例弁であってもよい。この構成によれば、ブーム上げ操作が行われないときにアーム副制御弁をアーム主制御弁と同様に作動させることができるとともに、アーム引き操作が行われないときにブーム副制御弁をブーム主制御弁と同様に作動させることができる。
前記一対のアーム側規制弁のそれぞれは、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記アーム副制御弁用のパイロットラインを遮断する電磁開閉弁であり、前記ブーム側規制弁は、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁用のパイロットラインを遮断する電磁開閉弁であってもよい。この構成によれば、規制弁として電磁比例弁を採用する場合よりも、構成および制御ロジックを簡単にすることができる。
上記の油圧ショベル駆動システムは、前記第１油圧ポンプの吐出圧およびパワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を制御する第１レギュレータと、前記第２油圧ポンプの吐出圧および前記パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を制御する第２レギュレータと、前記第１レギュレータおよび前記第２レギュレータへ前記パワーシフト圧を出力する電磁比例弁と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、１つの電磁比例弁で第１油圧ポンプと第２油圧ポンプに対してパワーシフト制御を行うことができる。
上記の油圧ショベル駆動システムは、前記第１油圧ポンプの吐出圧および第１パワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を制御する第１レギュレータと、前記第１レギュレータへ前記第１パワーシフト圧を出力する第１電磁比例弁と、前記第２油圧ポンプの吐出圧および第２パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を制御する第２レギュレータと、前記第２レギュレータへ前記第２パワーシフト圧を出力する第２電磁比例弁と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプに対して互いに独立したパワーシフト制御を行うことができる。
例えば、上記の油圧ショベル駆動システムは、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、前記第１パワーシフト圧が上昇して前記第１油圧ポンプの吐出流量が減少するように前記第１電磁比例弁を制御し、かつ、前記第２パワーシフト圧が低下して前記第２油圧ポンプの吐出流用が増大するように前記第２電磁比例弁を制御するコントローラをさらに備えてもよい。
本発明によれば、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、アームシリンダとブームシリンダのうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入することを防止でき、かつ、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。
本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの油圧回路図である。 油圧ショベルの側面図である。 レギュレータの構成を示す油圧回路図である。 アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われないときのアーム側規制弁およびブーム側規制弁である電磁比例弁からのパイロット圧の関係を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、第１実施形態における第２油圧ポンプおよび第１油圧ポンプの馬力制御特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの油圧回路図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、第２実施形態における第２油圧ポンプおよび第１油圧ポンプの馬力制御特性を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの油圧回路図である。 従来の油圧ショベル駆動システムの油圧回路図である。
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ａを示し、図２に、その駆動システム１Ａが搭載された油圧ショベル１０を示す。
駆動システム１Ａは、油圧アクチュエータとして、図２に示すバケットシリンダ１５、アームシリンダ１４およびブームシリンダ１３を含むとともに、図示しない旋回モータおよび左右一対の走行モータを含む。また、駆動システム１Ａは、上記の油圧アクチュエータに作動油を供給する第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２を含む。なお、図１では、アームシリンダ１４およびブームシリンダ１３以外の油圧アクチュエータおよびその油圧アクチュエータ用の制御弁の作図を省略している。
アームシリンダ１４への作動油の供給は、アーム主制御弁５１およびアーム副制御弁５２により制御され、ブームシリンダ１３への作動油の供給は、ブーム主制御弁４１およびブーム副制御弁４２により制御される。第１油圧ポンプ１１からは第１ブリードライン２１がタンクまで延びており、第２油圧ポンプ１２からは第２ブリードライン３１がタンクまで延びている。第１ブリードライン２１上には、ブーム副制御弁４２とアーム主制御弁５１が直列に配置されており、第２ブリードライン３１上には、ブーム主制御弁４１とアーム副制御弁５２が直列に配置されている。
なお、図示は省略するが、第１ブリードライン２１上には、旋回モータへの作動油の供給を制御する旋回制御弁が配置され、第２ブリードライン３１上には、バケットシリンダ１５への作動油の供給を制御するバケット制御弁が配置される。また、第１ブリードライン２１および第２ブリードライン３１上には、左右一対の走行モータへの作動油の供給を制御する一対の走行制御弁も配置される。
上述した制御弁のうち、ブーム副制御弁４２は２位置弁であるが、その他の制御弁は３位置弁である。
第１ブリードライン２１からはパラレルライン２４が分岐しており、このパラレルライン２４を通じて第１ブリードライン２１上の全ての制御弁へ第１油圧ポンプ１１から吐出される作動油が導かれる。同様に、第２ブリードライン３１からはパラレルライン３４が分岐しており、このパラレルライン３４を通じて第２ブリードライン３１上の全ての制御弁へ第２油圧ポンプ１２から吐出される作動油が導かれる。第１ブリードライン２１上のブーム副制御弁４２以外の制御弁はタンクライン２５によりタンクと接続されている一方、第２ブリードライン３１上の全ての制御弁はタンクライン３５によりタンクと接続されている。
第１ブリードライン２１および第２ブリードライン３１上に配置された全ての制御弁は、オープンセンター型の弁である。すなわち、ブリードライン（２１または３１）上の全ての制御弁が中立位置にあるときには制御弁によって当該ブリードラインにおける作動油の流通が制限されることがなく、いずれかの制御弁が作動して中立位置から移動するとその制御弁によって当該ブリードラインにおける作動油の流通が制限される。
本実施形態では、第１油圧ポンプ１１の吐出流量および第２油圧ポンプ１２の吐出流量がネガティブコントロール（以下、「ネガコン」という）方式で制御される。すなわち、第１ブリードライン２１には全ての制御弁の下流側に絞り２２が設けられているとともに、この絞り２２をバイパスするライン上にリリーフ弁２３が配置されている。同様に、第２ブリードライン３１には全ての制御弁の下流側に絞り３２が設けられているとともに、この絞り３２をバイパスするライン上にリリーフ弁３３が配置されている。
第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２は、図略のエンジンにより駆動されて、傾転角およびエンジン回転数に応じた流量の作動油を吐出する。本実施形態では、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２として、斜板１１ａ（図３参照）の角度により傾転角が規定される斜板ポンプが採用されている。ただし、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２は、斜軸の角度により傾転角が規定される斜軸ポンプであってもよい。
第１油圧ポンプ１１の傾転角は、第１レギュレータ１６により制御され、第２油圧ポンプ１２の傾転角は、第２レギュレータ１７により制御される。第１レギュレータ１６には、第１油圧ポンプ１１の吐出圧が導かれ、第２レギュレータ１７には、第２油圧ポンプ１２の吐出圧が導かれる。また、第１レギュレータ１６および第２レギュレータ１７へは、電磁比例弁９１からパワーシフト圧が出力される。
電磁比例弁９１は、一次圧ライン９２により補助ポンプ１８と接続されており、補助ポンプ１８は、上述した図略のエンジンにより駆動される。また、電磁比例弁９１は、コントローラ８により、例えば図略のエンジンの回転数に基づいて制御される。例えば、エンジンの回転数が複数の稼動領域に区分けされ、それらの稼動領域ごとに電磁比例弁９１から出力されるパワーシフト圧が設定される。
図３に示すように、第１レギュレータ１６は、第１油圧ポンプ１１の斜板１１ａと連結されたサーボシリンダ１６ａと、サーボシリンダ１６ａを制御するためのスプール１６ｂと、スプール１６ｂを付勢するスプリング１６ｅと、スプリング１６ｅの付勢力に抗してスプール１６ｂを押圧するネガコン用ピストン１６ｃおよび馬力制御用ピストン１６ｄと、を含む。
サーボシリンダ１６ａは、ネガコン用ピストン１６ｃまたは馬力制御用ピストン１６ｄによってスプール１６ｂが押圧されると第１油圧ポンプ１１の傾転角を小さくし、スプリング１６ｅの付勢力によってスプール１６ｂが移動させられると第１油圧ポンプ１１の傾転を大きくする。第１油圧ポンプ１１の傾転角が小さくなれば第１油圧ポンプ１１の吐出流量が減少し、第１油圧ポンプ１１の傾転角が大きくなれば第１油圧ポンプ１１の吐出流量が増大する。
第１レギュレータ１６には、ネガコン用ピストン１６ｃにスプール１６ｂを押圧させるための受圧室が形成されている。ネガコン用ピストン１６ｃの受圧室には、第１ブリードライン２１における絞り２２の上流側の圧力である第１ネガコン圧Ｐｎ１が導かれる。第１ネガコン圧Ｐｎ１は第１ブリードライン２１における制御弁（４２，５１）による作動油の流通の制限度合によって定まり、第１ネガコン圧Ｐｎ１が大きくなればネガコン用ピストン１６ｃが進出（図の左方へ移動）して第１油圧ポンプ１１の傾転角が小さくなり、第１ネガコン圧Ｐｎ１が小さくなればネガコン用ピストン１６ｃが後退（図の右方へ移動）して第１油圧ポンプ１１の傾転角が大きくなる。
馬力制御用ピストン１６ｄは、第１油圧ポンプ１１の吐出圧およびパワーシフト圧に基づいて第１油圧ポンプ１１の傾転角を制御するためのものである。具体的に、第１レギュレータ１６には、馬力制御用ピストン１６ｄにスプール１６ｂを押圧させるための２つの受圧室が形成されている。馬力制御用ピストン１６ｄの２つの受圧室には、それぞれ、第１油圧ポンプ２１の吐出圧および電磁比例弁９１からのパワーシフト圧が導かれる。
なお、ネガコン用ピストン１６ｃと馬力制御用ピストン１６ｄは、そのうちの第１油圧ポンプ１１の吐出流量を制限する方（減少させる方）が優先してスプール１６ｂを押圧するように構成される。
第２レギュレータ１７の構成は、第１レギュレータ１６の構成と同様である。すなわち、第２レギュレータ１７は、ネガコン用ピストン１６ｃにより、第２ネガコン圧Ｐｎ２に基づいて第２油圧ポンプ１２の傾転角を制御する。また、第２レギュレータ１７は、馬力制御用ピストン１６ｄにより、第２油圧ポンプ１２の吐出圧および電磁比例弁９１からのパワーシフト圧に基づいて第２油圧ポンプ１２の傾転角を制御する。
上述したように、第１レギュレータ１６は第２油圧ポンプ１２の吐出圧に基づかずに第１油圧ポンプ１１の傾転角を制御し、第２レギュレータ１７は第１油圧ポンプ１１の吐出圧に基づかずに第２油圧ポンプ１２の傾転角を制御する。このため、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２の傾転角は、互いに独立して制御可能である。
図１に戻って、ブーム主制御弁４１は、ブーム上げ供給ライン１３ａおよびブーム下げ供給ライン１３ｂによりブームシリンダ１３と接続されている。ブーム副制御弁４２は、副供給ライン１３ｃによりブーム上げ供給ライン１３ａと接続されている。
また、ブーム主制御弁４１のパイロットポートは、ブーム上げパイロットライン４３およびブーム下げパイロットライン４４によりブーム操作弁６１と接続されている。ブーム操作弁６１は、操作レバーを含み、操作レバーの操作量に応じた大きさのパイロット圧をブーム主制御弁４１へ出力する。ブーム上げパイロットライン４３には、ブーム上げ操作時のパイロット圧を検出するための第１圧力センサ８１が設けられている。
一方、ブーム副制御弁４２のパイロットポートは、ブーム上げパイロットライン４５によりブーム側規制弁７１に接続されている。本実施形態では、ブーム側規制弁７１が電磁比例弁である。ブーム側規制弁７１は、一次圧ライン７４により補助ポンプ１８と接続されている。
アーム主制御弁５１は、アーム引き供給ライン１４ａおよびアーム押し供給ライン１４ｂによりアームシリンダ１４と接続されている。アーム副制御弁５２は、副供給ライン１４ｃによりアーム引き供給ライン１４ａと接続され、副供給ライン１４ｄによりアーム押し供給ライン１４ｂと接続されている。
また、アーム主制御弁５１のパイロットポートは、アーム引きパイロットライン５３およびアーム押しパイロットライン５４によりアーム操作弁６２と接続されている。アーム操作弁６２は、操作レバーを含み、操作レバーの操作量に応じた大きさのパイロット圧をアーム主制御弁５１へ出力する。アーム引きパイロットライン５３には、アーム引き操作時のパイロット圧を検出するための第２圧力センサ８２が設けられており、アーム押しパイロットライン５４には、アーム押し操作時のパイロット圧を検出するための第３圧力センサ８３が設けられている。
一方、アーム副制御弁５２のパイロットポートは、アーム押しパイロットライン５６およびアーム引きパイロットライン５５により一対のアーム側規制弁７２，７３に接続されている。本実施形態では、アーム側規制弁７２，７３のそれぞれが電磁比例弁である。アーム側規制弁７２，７３は、一次圧ライン７５により補助ポンプ１８と接続されている。
ブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３は、コントローラ８により制御される。具体的に、コントローラ８は、アーム側規制弁７２，７３を、ブーム上げ操作が行われないときにアーム引き操作およびアーム押し操作に応じてアーム副制御弁５２へパイロット圧を出力し、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときにアーム副制御弁５２へパイロット圧を出力しないように制御する。また、コントローラ８は、ブーム側規制弁７１を、アーム引き操作が行われないときにブーム上げ操作に応じてブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力し、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときにブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力しないように制御する。
まず、ブーム側規制弁７１の制御について、詳しく説明する。
電磁比例弁であるブーム側規制弁７１は、コントローラ８から電流が送給されなければ、ブーム上げパイロットライン４５をタンクと連通させる。このとき、ブーム副制御弁４２は、中立位置に維持される。コントローラ８は、アーム引き操作が行われないとき、すなわち第２圧力センサ８２で検出されるアーム引きパイロットライン５３のパイロット圧が閾値未満のときには、第１圧力センサ８１で検出されるブーム上げパイロットライン４３のパイロット圧に応じた大きさの電流をブーム側規制弁７１へ送給する。これにより、ブーム側規制弁７１は、図４に示すように、ブーム操作弁６１から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧をブーム副制御弁４２へ出力する。
一方、コントローラ８は、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われる場合、すなわち、第１圧力センサ８１で検出されるブーム上げパイロットライン４３のパイロット圧が閾値以上となり、かつ、第２圧力センサ８２で検出されるアーム引きパイロットライン５３のパイロット圧が閾値以上となったときは、ブーム側規制弁７１へ電流を送給しない。その結果、ブーム副制御弁４２が作動しない。
次に、アーム側規制弁７２，７３の制御について、詳しく説明する。
電磁比例弁であるアーム側規制弁７２，７３は、コントローラ８から電流が送給されなければ、パイロットライン５５，５６をタンクと連通させる。このとき、アーム副制御弁５２は、中立位置に維持される。コントローラ８は、ブーム上げ操作が行われないとき、すなわち第１圧力センサ８１で検出されるブーム上げパイロットライン４３のパイロット圧が閾値未満のときには、第２圧力センサ８２で検出されるアーム引きパイロットライン５３のパイロット圧に応じた大きさの電流をアーム側規制弁７２へ送給するか、第３圧力センサ８３で検出されるアーム押しパイロットライン５４のパイロット圧に応じた大きさの電流をアーム側規制弁７３へ送給する。これにより、アーム側規制弁７２，７３の一方は、図４に示すように、アーム操作弁６２から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧をアーム副制御弁５２へ出力する。
一方、コントローラ８は、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われる場合は、アーム側規制弁７２，７３へ電流を送給しない。その結果、アーム副制御弁５２が作動しない。
以上説明したように、本実施形態の駆動システム１Ａでは、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、アーム副制御弁５２とブーム副制御弁４２が作動しない。このため、第１油圧ポンプ１１をアームシリンダ１４専用、第２油圧ポンプ１２をブームシリンダ１３専用として使用することができる。その結果、アームシリンダ１４とブームシリンダ１３のうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入することを防止することができる。なお、ここでいう「専用」とは、アームシリンダ１４とブームシリンダ１３の一方のみを排除する趣旨であり、その他の油圧アクチュエータ（例えば、バケットシリンダ１５）が必ずしも排除されるわけではない。
しかも、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２の傾転角は互いに独立して制御可能である、換言すれば双方の油圧ポンプ１１，１２に対して独立馬力制御が行われるので、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２の馬力制御特性によって、アームシリンダ１４およびブームシリンダ１３へ供給される作動油の量を、アームシリンダ１４およびブームシリンダ１３の負荷圧力に応じて定めることができる。
例えば、図５（ａ）に、第２レギュレータ１７によって規定される第２油圧ポンプ１２の馬力制御特性を示し、図５（ｂ）に、第１レギュレータ１６によって規定される第１油圧ポンプ１１の馬力制御特性を示す。アーム引き操作とブーム上げ操作を同時に行ったとき、換言すればバケットをショベル本体に近づけるように水平に移動させるときは、通常は、アームシリンダ１４の負荷圧力である第１油圧ポンプ１１の吐出圧が相対的に低くなり、ブームシリンダ１３の負荷圧力である第２油圧ポンプ１２の吐出圧が相対的に高くなる。第１油圧ポンプ１１の吐出流量は、第１油圧ポンプ１１の吐出圧に応じて図５（ｂ）に示す馬力制御特性に沿って推移し、第２油圧ポンプ１２の吐出流量は、第２油圧ポンプ１２の吐出圧に応じて図５（ａ）に示す馬力制御特性に沿って推移する。なお、第１および第２レギュレータ１６，１７は、図５（ｂ）および（ａ）に示す馬力制御特性がエンジンの出力の１／２に相当するように構成されてもよい。本実施形態の油圧ショベル駆動システム１Ａでは、第１油圧ポンプ１１からアームシリンダ１４までの経路、および第２油圧ポンプ１２からブームシリンダ１３までの経路の途中で不必要な圧力損失を生じることがなく、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。
また、本実施形態では、第１レギュレータ１６および第２レギュレータ１７へ電磁比例弁９１からパワーシフト圧が出力されるので、１つの電磁比例弁で第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２に対してパワーシフト制御を行うことができる。すなわち、パワーシフト圧を変更することによって、図５（ａ）および（ｂ）に示す馬力制御特性を同時に図中に矢印で示すようにシフトさせることができる。
さらに、本実施形態では、ブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３の全てが操作弁６１，６２から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧を副制御弁４２，５２に出力する電磁比例弁である。このため、ブーム上げ操作が行われないときにアーム副制御弁５２をアーム主制御弁５１と同様に作動させることができるとともに、アーム引き操作が行われないときにブーム副制御弁４２をブーム主制御弁４１と同様に作動させることができる。
また、本実施形態では、電気系統の故障により電磁比例弁であるブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３に電流が流れなくなっても、ブーム主制御弁４１およびアーム主制御弁５１は継続して作動可能であるので、ブームシリンダ１３およびアームシリンダ１４をある程度の速度で稼動させることができる。
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ｂを示す。なお、本実施形態ならびに後述する第３実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態では、パワーシフト制御用の電磁比例弁として、第１電磁比例弁９３と第２電磁比例弁９５が採用されている。第１電磁比例弁９３は、一次圧ライン９４により補助ポンプ１８と接続されており、第２電磁比例弁９５は、一次圧ライン９６により補助ポンプ１８と接続されている。第１電磁比例弁９３は、第１レギュレータ１６へ第１パワーシフト圧を出力し、第２電磁比例弁９５は、第２レギュレータ１７へ第２パワーシフト圧を出力する。そして、第１レギュレータ１６は、第１油圧ポンプ１１の吐出圧および第１パワーシフト圧に基づいて第１油圧ポンプ１１の傾転角を制御し、第２レギュレータ１７は、第２油圧ポンプ１２の吐出圧および第２パワーシフト圧に基づいて第２油圧ポンプ１２の傾転角を制御する。
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２に対して互いに独立したパワーシフト制御を行うことができる。このため、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２のパワーシフト制御を利用して、アームシリンダ１４およびブームシリンダ１３へ供給される作動油の量を操作することができる。
例えば、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、コントローラ８が、第１パワーシフト圧が上昇して第１油圧ポンプ１１の吐出流量が減少するように第１電磁比例弁９３を制御し、かつ、第２パワーシフト圧が低下して第２油圧ポンプ１２の吐出流用が増大するように第２電磁比例弁９５を制御してもよい。
（第３実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ｃを説明する。本実施形態では、ブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３として、電磁開閉弁が採用されている。
ブーム側規制弁７１は、中継ライン４６により、ブーム操作弁６１からブーム主制御弁４１のパイロットポートまで延びるブーム上げパイロットライン４３と接続されている。一方、アーム側規制弁７２は、第１中継ライン５８により、アーム操作弁６２からアーム主制御弁５１のパイロットポートまで延びるアーム押しパイロットライン５４と接続されており、アーム側規制弁７３は、第２中継ライン５７により、アーム操作弁６２からアーム主制御弁５１のパイロットポートまで延びるアーム引きパイロットライン５３と接続されている。
コントローラ８は、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われる場合以外は、電磁開閉弁であるブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３へ電流を送給しない。これにより、ブーム側規制弁７１が、ブーム副制御弁４２用のブーム上げパイロットライン４５を中継ライン４６を通じてブーム主制御弁４１用のブーム上げパイロットライン４３に連通し、アーム側規制弁７２，７３が、アーム副制御弁５２用のアーム押しパイロットライン５６およびアーム引きパイロットライン５５をそれぞれ第１中継ライン５８および第２中継ライン５７を通じてアーム主制御弁５１用のアーム押しパイロットライン５４およびアーム引きパイロットライン５３に連通する。すなわち、ブーム側規制弁７１は、ブーム上げ操作に応じてブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力し、アーム側規制弁７２，７３は、アーム引き操作およびアーム押し操作に応じてアーム副制御弁５２へパイロット圧を出力する。
一方、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときは、コントローラ８は、ブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３へ電流を送給する。これにより、ブーム側規制弁７１がブーム上げパイロットライン４５を遮断し、アーム側規制弁７２，７３がそれぞれアーム押しパイロットライン５６およびアーム引きパイロットライン５５を遮断する。すなわち、ブーム側規制弁７１はブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力せず、アーム側規制弁７２，７３はアーム副制御弁５２へパイロット圧を出力しない。
本実施形態の構成によれば、ブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３として電磁比例弁を採用する場合よりも、構成および制御ロジックを簡単にすることができる。
また、本実施形態では、ブーム操作弁６１およびアーム操作弁６２の未操作時にブーム副制御弁４２およびアーム副制御弁５２へパイロット圧が出力されることがないため、ブームシリンダ１３およびアームシリンダ１４の誤作動を防止することができる。
なお、図８に示す油圧回路において、ブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３として第１実施形態で説明したような電磁比例弁を採用することも可能である。あるいは、ブーム側規制弁７１およびアーム側規制弁７２，７３の一方が電磁開閉弁であり、他方が電磁比例弁であってもよい。
また、第２実施形態と同様に、第１レギュレータ１６および第２レギュレータ１７へパワーシフトを出力する電磁比例弁９１に代えて、第１レギュレータ１６へ第１パワーシフト圧を出力する第１電磁比例弁９３と第２レギュレータ１７へ第２パワーシフト圧を出力する第２電磁比例弁９５を採用してもよい。
（その他の実施形態）
前記第１〜第３実施形態において、第１および第２油圧ポンプ１１，１２の吐出流量の制御方式は、必ずしもネガコン方式である必要はなく、ポジティブコントロール方式であってもよい。すなわち、第１および第２レギュレータ１６，１７はネガコン用ピストン１６ｃに代替する構造を有してもよい。また、第１および第２油圧ポンプ１１，１２の吐出流量の制御方式は、ロードセンシング方式であってもよい。
本発明は、自走式の油圧ショベルだけでなく種々の形式の油圧ショベルに有用である。
１Ａ〜１Ｃ 油圧ショベル駆動システム
１１ 第１油圧ポンプ
１２ 第２油圧ポンプ
１３ ブームシリンダ
１４ アームシリンダ
１６ 第１レギュレータ
１７ 第２レギュレータ
２１ 第１ブリードライン
３１ 第２ブリードライン
４１ ブーム主制御弁
４２ ブーム副制御弁
５１ アーム主制御弁
５２ アーム副制御弁
６１ ブーム操作弁
６２ アーム操作弁
７１ ブーム側規制弁
７２，７３ アーム側規制弁
８ コントローラ
９１ 電磁比例弁
９３ 第１電磁比例弁
９５ 第２電磁比例弁

Claims (6)

  1. 傾転角に応じた流量の作動油を吐出する、前記傾転角が互いに独立して制御可能な第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、
    アームシリンダへの作動油の供給を制御するための、前記第１油圧ポンプから延びる第１ブリードライン上に配置されたアーム主制御弁および前記第２油圧ポンプから延びる第２ブリードライン上に配置されたアーム副制御弁と、
    ブームシリンダへの作動油の供給を制御するための、前記第２ブリードライン上に配置されたブーム主制御弁および前記第１ブリードライン上に配置されたブーム副制御弁と、
    前記アーム主制御弁へパイロット圧を出力するアーム操作弁と、
    前記ブーム主制御弁へパイロット圧を出力するブーム操作弁と、
    ブーム上げ操作が行われないときにアーム引き操作およびアーム押し操作に応じて前記アーム副制御弁へパイロット圧を出力し、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記アーム副制御弁へパイロット圧を出力しない一対のアーム側規制弁と、
    アーム引き操作が行われないときにブーム上げ操作に応じて前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力し、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力しないブーム側規制弁と、
    を備える、油圧ショベル駆動システム。
  2. 前記一対のアーム側規制弁のそれぞれは、ブーム上げ操作が行われないときに前記アーム操作弁から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧を前記アーム副制御弁へ出力する電磁比例弁であり、
    前記ブーム側規制弁は、アーム引き操作が行われないときに前記ブーム操作弁から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧を前記ブーム副制御弁へ出力する電磁比例弁である、
    請求項１に記載の油圧ショベル駆動システム。
  3. 前記一対のアーム側規制弁のそれぞれは、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記アーム副制御弁用のパイロットラインを遮断する電磁開閉弁であり、
    前記ブーム側規制弁は、アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁用のパイロットラインを遮断する電磁開閉弁である、
    請求項１に記載の油圧ショベル駆動システム。
  4. 前記第１油圧ポンプの吐出圧およびパワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を制御する第１レギュレータと、
    前記第２油圧ポンプの吐出圧および前記パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を制御する第２レギュレータと、
    前記第１レギュレータおよび前記第２レギュレータへ前記パワーシフト圧を出力する電磁比例弁と、
    をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧ショベル駆動システム。
  5. 前記第１油圧ポンプの吐出圧および第１パワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を制御する第１レギュレータと、
    前記第１レギュレータへ前記第１パワーシフト圧を出力する第１電磁比例弁と、
    前記第２油圧ポンプの吐出圧および第２パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を制御する第２レギュレータと、
    前記第２レギュレータへ前記第２パワーシフト圧を出力する第２電磁比例弁と、
    をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧ショベル駆動システム。
  6. アーム引き操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、前記第１パワーシフト圧が上昇して前記第１油圧ポンプの吐出流量が減少するように前記第１電磁比例弁を制御し、かつ、前記第２パワーシフト圧が低下して前記第２油圧ポンプの吐出流用が増大するように前記第２電磁比例弁を制御するコントローラをさらに備える、請求項５に記載の油圧ショベル駆動システム。
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