JP2015137474A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング操作が行われたときに大きなポンプロス低減効果が得られる作業車両を提供すること。【解決手段】作業装置５０の駆動に係る油圧アクチュエータ１１ａ，１１ｂに対して可変容量式の油圧ポンプ４から供給される圧油の流量を制御するためのオープンセンタ式の第１制御弁１０ａ，１０ｂと、車輪６１の操舵に係るステアリングシリンダ９に対して油圧ポンプから供給される圧油の流量を制御するための第２制御弁８と、第２制御弁に優先的に圧油を供給するためのプライオリティ弁６と、第１制御弁のセンターバイパスラインの下流に設けられた絞り１２と、第１制御弁のスプール位置を変更するための操作レバー１４ａ，１４ｂと、操作レバーの非操作時には、操作レバーの操作時より小さくかつステアリングシリンダの駆動が可能な範囲で、油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置５と、を作業車両に備える。【選択図】図２

Description

本発明は油圧ポンプから吐出された作動油をステアリングアクチュエータに優先的に供給し得る油圧回路を備える作業車両に関する。

ホイールローダなどの作業車両に関する技術として、特許第４４４６８２２号公報に示された油圧駆動装置がある。

当該油圧駆動装置は、可変容量油圧ポンプと、当該油圧ポンプからステアリングに係る油圧アクチュエータ（ステアリングアクチュエータ：例えば、ステアリングシリンダ）に供給される圧油（作動油）の流量を制御するためのステアリング用制御弁（コントロールバルブ）と、当該油圧ポンプから作業装置に係る油圧シリンダに供給される圧油の流量を制御するためのオープンセンタ式（センターバイパス型）の作業装置用制御弁（コントロールバルブ）と、ステアリング操作時に当該油圧ポンプからの圧油を当該ステアリング制御弁に優先的に分流するためのプライオリティ弁と、当該作業装置用制御弁のセンターバイパスラインの下流に設けられた絞りを備えており、当該絞りによって発生する圧力の増加に伴って前記油圧ポンプの吐出する圧油の流量（ポンプ吐出流量）が減少するように制御する構成となっている。

これにより、上記文献に係る油圧駆動装置は、ステアリングに係る油圧アクチュエータの駆動に必要な圧油流量を他の油圧アクチュエータよりも優先的に確保しながら、油圧ポンプの駆動により生じる損失（ポンプロス）の軽減を図っている。

特許第４４４６８２２号公報

上記文献に係る油圧駆動装置では、絞りの圧力は当該絞りを通過する圧油の流量（絞り通過流量）の増加とともに増加する特性となっており、絞りの圧力とポンプ吐出流量の関係（絞り特性とポンプ制御特性）は、絞りの圧力の増加とともにポンプ吐出流量が減少する特性となっている。

また、ポンプ吐出流量と絞り通過流量との差は、ステアリングシリンダを含む作業装置等の油圧アクチュエータの駆動に使われる圧油の流量を示す。上記文献に係る油圧駆動装置では、ステアリングと作業装置の操作レバーがともに非操作状態では、油圧アクチュエータの駆動に使われる流量が無いので（すなわち、各油圧アクチュエータには圧油が供給されないので）、ポンプ吐出流量と絞り通過流量との差がゼロ、すなわち、ポンプ吐出流量と絞り通過流量が一致した状態でバランスする。このとき、絞り通過流量と絞りの圧力はそれぞれ最大値であり、ポンプ吐出流量は最小に設定される。この状態からステアリング操作が行われると、プライオリティ弁によりステアリングアクチュエータに必要な圧油が優先的に導かれることで絞り通過流量と絞りの圧力が最大値から減少し、ポンプ吐出流量は最小値から増加される。絞り通過流量は油圧アクチュエータの駆動に寄与しないため余剰流量でありポンプロスの一因となるが、上記文献に係る油圧駆動装置では、ステアリング操作によりステアリングアクチュエータへの流量が増加すると絞り通過流量が減少するように動作するので、絞り通過流量の観点からはポンプロス低減効果が一応はあると言える。

しかしながら、上記文献のホイールローダも含め通常の作業車両における「絞りの圧力の変化」に対する「ポンプ流量変化」の特性は、大流量の圧油を必要とする作業装置にも対応可能な設定となっており、具体的には絞りの圧力の微小な減少に対してポンプ吐出流量が顕著に増大するような設定となっている。そのため、作業装置の油圧アクチュエータと比較して相対的に小さな流量しか必要としないステアリングアクチュエータに圧油を供給する場合の絞り通過流量の減少量は僅かであり、絞りの圧力に応じてポンプ吐出流量を制御するだけではポンプロス低減効果は限定的である。そこでステアリング操作時のポンプロスの改善が望まれる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ステアリング操作が行われたときに大きなポンプロス低減効果が得られる作業車両を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、可変容量式の油圧ポンプと、作業装置を駆動するための油圧アクチュエータに対して前記油圧ポンプから供給される圧油の流量を制御するためのオープンセンタ式の第１制御弁と、車輪を操舵するためのステアリングアクチュエータに対して前記油圧ポンプから供給される圧油の流量を制御するための第２制御弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記第２制御弁に優先的に供給するための優先弁と、前記第１制御弁におけるセンターバイパスラインの下流に設けられた絞りと、前記第１制御弁のスプール位置を変更するための操作装置とを備える作業車両において、前記操作装置の非操作時には、前記操作装置の操作時より小さく、かつ、前記ステアリングアクチュエータの駆動が可能な範囲で、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置を備えるものとする。

本発明によれば、作業装置用の操作装置が非操作の間のポンプロスを低減できる。

本発明の実施の形態に係るホイールローダの側面図。 図１に示したホイールローダに搭載された油圧駆動装置の油圧回路の概略図。 シャトル弁１７の出力する圧力と油圧ポンプ４の吐出流量の関係を示す特性と、絞り１２で発生する圧力と絞り通過流量の関係を示す特性を１つのグラフ上に示した図。 図３のグラフ上に操作レバー１４が操作されている場合の３つのバランス点Ｕ，Ｖ，Ｗを示した図。

まず、本発明の実施の形態を説明する前に、本発明の実施の形態に係る作業車両に含まれる主な特徴について説明する。

（１）後述する本発明の実施の形態に係る作業車両（例えば、ホイールローダ）は、可変容量式の油圧ポンプと、作業装置（例えば、フロント作業装置）を駆動するための油圧アクチュエータ（例えば、リフトシリンダおよびバケットシリンダ）に対して前記油圧ポンプから供給される圧油の流量を制御するためのオープンセンタ式の第１制御弁と、当該第１制御弁のスプール位置を変更するための操作装置（例えば、操作レバー）と、車輪を操舵するためのステアリングアクチュエータ（例えば、ステアリングシリンダ）に対して前記油圧ポンプから供給される圧油の流量を制御するための第２制御弁と、当該第２制御弁のスプール位置を変更するための操舵装置（例えば、ステアリングホイール）と、当該操舵装置の操作時に前記油圧ポンプからの圧油を前記第２制御弁に優先的に供給するための優先弁（例えば、プライオリティ弁）と、前記第１制御弁におけるセンターバイパスラインの下流に設けられた絞りとを備える作業車両において、前記操作装置の非操作時には、前記操作装置の操作時より小さく、かつ、前記ステアリングアクチュエータの駆動が可能な範囲で、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置を備えるものとする。

前記絞りの圧力に応じて油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置と、前記優先弁とを備える作業車両では、前記操舵装置を操作すると前記優先弁により前記第２制御弁に優先的に圧油が供給されるので、前記操作装置が非操作状態であっても前記第１制御弁のセンターバイパスラインを流れる圧油の流量が減少して前記絞りで発生する圧力が減少する。この点に関し、当該絞りの圧力の減少に伴って油圧ポンプの吐出流量を増加する制御（いわゆるネガティブコントロール制御（ネガコン制御））が行われる従来の作業車両では、「絞りの圧力の変化」に対する「ポンプ吐出流量の変化」の特性は、大流量の圧油を必要とする作業装置の油圧アクチュエータにも対応可能な設定となっており、具体的には当該絞りの圧力の微小な減少に対してポンプ吐出流量が顕著に増大するような設定となっている。そのため、作業装置の油圧アクチュエータと比較して相対的に小さな流量しか必要としないステアリングアクチュエータに圧油を供給する場合の絞り通過流量の減少量は僅かであり（例えば、後述する図３の例では、Ａ点の状態からステアリングアクチュエータの駆動に必要な流量（ｑｓ）の分だけポンプ吐出流量が増加してＢ’点（従来技術でのバランス点）に移動しても、絞り通過流量の減少量はΔｑに過ぎない。）、当該絞りの圧力に応じてポンプ吐出流量を制御するだけではポンプロス低減効果は限定的だった。

これに対して、前記流量制御装置を備える本実施の形態に係る作業車両によれば、前記操作装置の非操作時に、前記操作装置の操作時より小さく、かつ、前記ステアリングアクチュエータ（例えば、ステアリングシリンダ）の駆動が可能な範囲で前記油圧ポンプの吐出流量が制御されるので、前記操作装置の非操作時に前記油圧ポンプの吐出流量を大きく増加させないようにでき、ステアリング動作の良好な始動性を確保しながら、前記操作装置の非操作時の余剰流量が低減されポンプロスを顕著に低減できる。

なお、前記操作装置が非操作時のときの前記油圧ポンプの吐出流量としては、前記操作装置の操作時より小さく、かつ、前記ステアリングアクチュエータの駆動が可能な値であれば、前記絞りで発生する圧力値に応じて前記油圧ポンプの吐出流量を適宜変化させても良い。

また、前記操作装置の非操作時には、前記操作装置の操作時より小さく、かつ、前記ステアリングアクチュエータの駆動が可能な一定の値に前記油圧ポンプの吐出流量を保持しても良い。この場合にも前記操作装置の非操作時に前記油圧ポンプの吐出流量を前記操作装置の操作時よりも小さい値に保持できるので、ポンプロスを低減できる。また、「前記一定の値」として利用可能な値の具体例としては、前記ステアリングアクチュエータの駆動に必要な流量（ｑｓ）と、前記操作装置および前記操舵装置の非操作時に作業車両の稼働維持に最低限必要な流量（必要最小流量）ｑｍとの合計値がある。このように設定すれば、作業車両の稼働を維持しながらポンプロスを最小化できる。

（２）上記（１）においては、前記流量制御装置は、前記操作装置の操作時には、前記操作装置の操作量の増加とともに増加するように前記油圧ポンプの吐出流量の値を制御することが好ましい。このように前記操作装置の操作量の増加とともに前記油圧ポンプの吐出流量の値を増加すると、前記操作装置の操作量の増加に応じて前記油圧ポンプの吐出流量が増加されるので、前記操作装置を介して前記作業装置を操作する場合の前記油圧アクチュエータの良好な応答性を確保できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて具体的に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るホイールローダの側面図である。なお、各図において同じ部分には同じ符号を付しており、当該同じ部分の説明は省略することがある。

図１のホイールローダ１００は、車体１１０と、この車体１１０の前方に取り付けた油圧駆動の作業装置（フロント作業装置）５０とを備えている。車体１１０は、アーティキュレート操舵式（車体屈折式）を採用しており、それぞれ左右に車輪６１（１組の前輪６１ａと、１組の後輪６１ｂ）を装着した前部車体（フロントフレーム）１１１と後部車体（リアフレーム）１１２を、略鉛直方向の軸心を有するピン１１５で連結している。図１には示されていないが、ピン１１５の左右両側には前部車体１１１と後部車体１１２を連結するようにステアリングシリンダ９（図２参照）がそれぞれ配置されている。ステアリングシリンダ９は、車輪６１を操舵するために伸縮駆動される１対の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）である。運転室（キャブ）１１６内に設置された操舵装置であるステアリングホイール２０（図２参照）を中立位置から操作すると、２つのステアリングシリンダ９の一方が伸びて他方が縮むことで後部車体１１２と前部車体１１１はピン１１５を中心にして屈折（旋回）する。なお、図２ではステアリングシリンダ９は簡略して１つだけ図示している。

なお、ここではアーティキュレート操舵式のホイールローダを例に挙げて説明するが、車輪６１の操舵に油圧アクチュエータを利用しているもの（例えば、全油圧式の前輪操舵式や後輪操舵式）であれば、アーティキュレート操舵式以外の操舵方式でも本発明の適用は可能である。

後部車体１１２上には、前方に運転室１１６、後方にエンジン室１１７が搭載されている。エンジン室１１７には、原動機であるディーゼルエンジン（図示せず）によって駆動される可変容量式の油圧ポンプ４（図２参照）等が収納されている。

作業装置５０は、リフトアーム１２１と、バケット１２２と、リフトアーム１２１を駆動するために伸縮駆動される油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）であるリフトシリンダ１１ａと、バケット１２２を駆動するために伸縮駆動される油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）であるバケットシリンダ１１ｂとを備えている。なお、リフトアーム１２１とリフトシリンダ１１ａはそれぞれ前部車体１１１の左右に１つずつ装備されているが、図１で隠れている右側のリフトアーム１２１とリフトシリンダ１１ａは省略して説明する。

リフトアーム１２１は、リフトシリンダ１１ａの伸縮駆動に伴って上下方向に回動（俯仰動）する。バケット１２２は、バケットシリンダ１１ｂの伸縮駆動に伴って上下方向に回動（ダンプ動作又はクラウド動作）する。なお、図示したホイールローダ１００は、バケット１２２を作動させるためのリンク機構として、Ｚリンク式（ベルクランク式）のものを備えている。

図２は図１に示したホイールローダに搭載された油圧駆動装置の油圧回路の概略図である。この図に示す油圧駆動装置は、可変容量式の油圧ポンプ４と、油圧ポンプ４の押しのけ容量（傾転角）を変化させ、油圧ポンプ４の吐出流量の制御を行う流量制御装置（ポンプ流量制御ピストン）５と、油圧ポンプ４の吐出側に接続され、優先出力ポートおよび非優先出力ポートを有するプライオリティ弁（ステアリング優先弁）６と、油圧ポンプ４の吐出圧力が規定圧力を超えないように制御するリリーフ弁７と、プライオリティ弁６の優先出力ポートに接続され、ステアリングシリンダ９に対して油圧ポンプ４から供給される圧油の流量を制御するステアリング用制御弁（パイロット切換方式の流量・方向を制御する方向切換弁）８と、ステアリング用制御弁８で駆動制御されるステアリングシリンダ（ステアリングアクチュエータ）９と、ステアリング用制御弁８のスプール位置を変更するためのステアリングホイール（操舵装置）３０と、プライオリティ弁６の非優先出力ポートに接続され、リフトシリンダ１１ａおよびバケットシリンダ１１ｂに対して油圧ポンプ４から供給される圧油の流量をそれぞれ制御するセンターバイパス型（オープンセンタ式）の２つの作業装置用制御弁（パイロット切換方式の流量・方向を制御する方向切換弁）１０ａ，１０ｂと、各作業装置用制御弁１０ａ，１０ｂでそれぞれ駆動制御されるリフトシリンダ１１ａおよびバケットシリンダ１１ｂ（複数の作業装置アクチュエータ）と、操作量に応じた圧力（パイロット圧）を発生し、当該圧力により作業装置用制御弁１０ａのスプール位置を変更する操作レバー（操作装置）１４ａと、操作量に応じた圧力を発生し、当該圧力により作業装置用制御弁１０ｂのスプール位置を変更する操作レバー（操作装置）１４ｂと、２つの作業装置用制御弁１０ａ，１０ｂのセンターバイパスラインの下流に配置され、ポンプ流量制御装置５に対して反比例制御用の制御圧力であるネガコン圧力（ネガティブコントロール圧力）を発生する絞り１２と、絞り１２と並列に接続され、絞り１２で発生するネガコン圧力が規定圧力を超えないように規制するリリーフ弁１３とを備えている。

シャトル弁１５は、２つの操作レバー１４ａ，１４ｂから出力されるパイロット圧のうち最大のものを選択し、当該最大圧を減圧弁１６に出力している。減圧弁１６は、シャトル弁１５から出力される圧力の大きさに応じて油圧源（例えばパイロットポンプ）からのパイロット圧を減圧して、当該減圧後の圧力をシャトル弁１７に出力している。減圧弁１６がシャトル弁１７に出力する圧力はシャトル弁１５から出力される圧力が大きいほど小さくなるように設定されている。シャトル弁１７は、減圧弁１６と絞り１２から出力される圧力のうちより高圧のものを選択し、当該高圧側の圧力を制御圧力として流量制御装置５に出力している。流量制御装置５は、シャトル弁１７から出力される圧力の大きさに対応する値に油圧ポンプ４の吐出流量が制御されるように、油圧ポンプ４の傾転角を制御する。次に本実施の形態においてシャトル弁１７から出力される圧力の値と油圧ポンプ４の吐出流量の関係について図３を用いて説明する。

図３は、シャトル弁１７の出力する圧力と油圧ポンプ４の吐出流量の関係を示す特性と、絞り１２で発生する圧力と絞り通過流量の関係を示す特性を１つのグラフ上に示した図である。この図に示すように、絞り１２の圧力は絞り通過流量の増加に応じて増加する特性となっており、ポンプ吐出流量はシャトル弁１７の出力圧力の増加に応じて減少する特性となっている。

ポンプ吐出流量と絞り通過流量との差が作業装置５０等に係る油圧アクチュエータ１１ａ，１１ｂ，９の駆動に使われる流量を示し、操作レバー１４ａ，１４ｂ（作業装置用制御弁１０ａ，１０ｂ）およびステアリングホイール２０（ステアリング用制御弁８）が中立状態では当該油圧アクチュエータ１１ａ，１１ｂ，９の駆動に使われる流量がないので、ポンプ吐出流量は絞り通過流量の曲線と交差する点Ａでバランスする。

このように作業装置用制御弁１０ａ，１０ｂとステアリング用制御弁８が中立位置にあるときには、作業装置用制御弁１０ａ，１０ｂに係るセンターバイパスラインを通過する流量（絞り通過流量）は最大で、それとともに絞り１２で発生する圧力Ｐ１２（以下、ネガコン圧と称することがある）も最大となっている。また、操作レバー１４ａ，１４ｂが中立位置にあると、シャトル弁１５から出力される圧力は最小であり、その結果、減圧弁１６からの出力圧Ｐ１６は最大となっている。すなわち、図３において「Ｐｓ＝Ｐ１２＝Ｐ１６」となっている。

点Ａにおけるポンプ吐出流量Ｑｓは、スタンバイ流量であり、本実施の形態では、ステアリングアクチュエータの駆動に必要な流量ｑｓと、操作レバー１４ａ，１４ｂおよびステアリングホイール２０の非操作時に作業車両の稼働維持に最低限必要な流量（必要最小流量）ｑｍの合計値より大きい所定の値に設定している。スタンバイ流量Ｑｓは、ｑｓとｑｍの合計値以上であれば良いが、ポンプロスを低減する観点からは合計値に近い値の方が好ましい。

図３のグラフが示すように、絞り通過流量は、絞り１２の圧力の増加に応じて徐々に増加し、圧力Ｐｓでスタンバイ流量Ｑｓを通過し、最終的にスタンバイ流量Ｑｓより少し大きい値に漸近して収束するように設定されている。

一方、ポンプ吐出流量は、シャトル弁１７の出力圧がＰｓより低い圧力Ｐ１以下のときに最大値をとり、Ｐ１からＰ２（Ｐ２＞Ｐｓ）までの間で単調に減少し、Ｐ２以上の圧力で最小値を保持するように設定されている。ＰｓはＰ２より小さい値であり、先述のように操作レバー１４ａ，１４ｂおよびステアリングホイール２０の非操作時のシャトル弁１７の出力圧はＰｓとなるため、圧力がＰｓを超えることは無く、本実施の形態における実質的なポンプ吐出流量の最小値はＱｓとなる。

既述のとおり、ポンプ吐出流量はシャトル弁１７の出力圧に基づいて決定される。つまり、シャトル弁１７に入力される絞り１２の圧力Ｐ１２と減圧弁１６の出力圧Ｐ１６の２つの圧力のうち大きい方によってポンプ吐出流量が決定される。例えば、絞り１２の圧力Ｐ１２がＰｓ未満でも、減圧弁１６の出力圧Ｐ１６の方がＰｓであれば、ポンプ吐出流量はＱｓに保持されることになる。

次に上記のように構成される作業車両の動作について説明する。図２に示す油圧駆動装置において、油圧ポンプ４から吐出される圧油は、プライオリティ弁６に流れる。プライオリティ弁６は、２つの出力ポート（優先出力ポートおよび非優先出力ポート）に接続されたステアリング用油圧回路７０と作業機用油圧回路６０のうち、優先出力ポートに接続されたステアリング用油圧回路７０に優先して圧油を分流させるステアリング優先の公知の分流弁であり、ステアリングホイール２０が操作されると、車輪６１の操舵に必要な流量の圧油をステアリング用油圧回路７０に優先的に流し、それ以外の圧油を作業機用油圧回路６０に流すようになっている。また、ステアリングホイール２０が操作されないとき（すなわちステアリングホイール２０が中立位置のとき）には、プライオリティ弁６は、圧油の全量を作業機用油圧回路６０に流すようになっている。

各作業機用制御弁（各方向切換弁）１０ａ，１０ｂは、操作レバー１４ａ，１４ｂから出力されるパイロット圧によってスプール位置が変更されるパイロット切換方式のバルブであり、操作レバー１４ａ，１４ｂが中立位置（作業装置５０の非操作時）のときには、各作業装置用制御弁１０ａ，１０ｂは中立位置にあり、センターバイパスラインを通過する流量が最大となり、それとともにネガコン圧Ｐ１２も最大となる。操作レバー１４ａ，１４ｂが中立位置のときには、さらに、シャトル弁１５からの出力圧が最小となり、減圧弁１６からの出力圧Ｐ１６は最大となる。

この状態から操作レバー１４ａ，１４ｂの少なくとも１つが操作されると、その操作量に応じた圧力が作業機用制御弁１０に出力されスプール位置が切り換えられてセンターバイパスラインを通過する流量（絞り通過流量）が減少し、操作レバー１４ａ，１４ｂが中立位置にあった場合よりもネガコン圧Ｐ１２が低下する。これと同時に、操作量に応じて操作レバー１４ａ，１４ｂからシャトル弁１５に出力される圧力が増加するので、減圧弁１６からの出力圧Ｐ１６が低下する。そして、その操作量が最大（フルストローク）になるとセンターバイパスラインが遮断され、ネガコン圧Ｐ１２は零となり、減圧弁１６からの出力圧Ｐ１６は最小となる。

このとき、シャトル弁１７により、ネガコン圧Ｐ１２と出力圧Ｐ１６のうち高圧のものが選択され、ポンプ制御圧としてポンプ流量制御装置５に送られる。前述したように、減圧弁１６からの出力圧Ｐ１６は、操作レバー１４ａ，１４ｂが中立状態で最大で、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作量が増えるに従い減少し、操作量が最大のとき最小となり、絞り１２によるネガコン圧Ｐ１２と同じ傾向の推移を示す。このことから、本実施の形態では、油圧ポンプ４の吐出流量は、操作レバー１４ａ，１４ｂが中立状態のとき最小で、その操作量に応じて増加し、当該操作量の増加とともに最終的に所定の値（最大値）に収束する傾向があることが分かる。このように操作量の増加とともにポンプ吐出流量を増加させると、操作レバー１４ａ，１４ｂを介して作業装置５０を操作する場合の油圧アクチュエータ１１ａ，１１ｂの良好な応答性を確保できる。

次に本発明の特徴である、操作レバー１４ａ，１４ｂ（作業装置５０）が操作されずにステアリングホール３０の操作のみが行われた場合のポンプ吐出流量の変化について説明する。

操作レバー１４ａ，１４ｂとステアリングホイール２０が非操作（中立状態）のときには、油圧ポンプ４から吐出される圧油は全て作業装置用制御弁１０ａ，１０ｂに係るセンターバイパスラインを通過するため絞り通過流量は最大で、それとともに絞り１２で発生するネガコン圧Ｐ１２も最大値Ｐｓとなる。また、操作レバー１４ａ，１４ｂが中立位置にあると、シャトル弁１５から出力される圧力は最小であり、その結果、減圧弁１６からの出力圧Ｐ１６は最大値Ｐｓとなる。これによりポンプ吐出流量は図２に示す点Ａでバランスしている。

Ａ点でバランスしている状態からステアリング操作が行われると、プライオリティ弁６により油圧ポンプ４からの圧油がステアリング用制御弁８を介してステアリングシリンダ９へ送られるため、作業装置用制御弁１０のセンターバイパスラインを通過する流量が減少し、絞り１２で発生するネガコン圧Ｐ１２が低下する。この場合、シャトル弁１５，１７を備えず、ネガコン圧のみに従ってポンプ吐出流量を制御する流量制御装置５を備える従前の作業車両であれば、ネガコン圧Ｐ１２の低下により流量制御装置５が油圧ポンプ４の吐出流量を増加させるはずである。具体例で説明すれば、図３のＡ点の状態からステアリング操作がされると、油圧ポンプ４の吐出流量は、ステアリングに必要な流量ｑｓ分だけ増加されて、図３中の点Ｂ’でバランスすることになる。つまり、操作レバー１４ａ，１４ｂが非操作でも、ステアリング操作によってネガコン圧がＰｓよりも小さい値まで低下するので、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作時と同様にポンプ吐出流量が流量Ｑｓよりも大きい値に変化してしまう。

これに対して、本実施の形態では、シャトル弁１７から流量制御装置５に出力される制御圧は、絞り１２で発生するネガコン圧Ｐ１２と減圧弁１６からの出力圧Ｐ１６（この場合は最大値Ｐｓ）のうち高圧側のＰ１６（最大値Ｐｓ）が選択されるので、ネガコン圧Ｐ１２がＰｓから低下しても制御圧はＰｓより小さくはならず、油圧ポンプ４の吐出流量は対応する流量Ｑｓより大きくはならない。つまり、ステアリング操作の有無に関わらず、操作レバー１４ａ，１４ｂの非操作時にはＰ１６は常に最大値Ｐｓに保持されるので、シャトル弁１７からの出力圧がＰｓより小さくなることはなく、ポンプ吐出流量は操作レバー１４ａ，１４ｂの操作時より小さい値に保持される。そしてこのとき、吐出流量Ｑｓのうち流量ｑｓがステアリングアクチュエータ９に供給されてポンプ吐出流量は図３中の点Ｂでバランスし、作業装置用制御弁１０に係るセンターバイパスラインを通過する流量（絞り通過流量）を従前よりも顕著に減少させることができる。図３の例では、従前と比較して絞り通過流量をΔＱも低減できるのでポンプロスを顕著に低減できる。

以上のように、本実施の形態では、操作レバー１４ａ，１４ｂが非操作状態のときには、ステアリングホイール２０を操作しても、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作時の値（つまり、図３のグラフ上で圧力がＰｓ未満のときにポンプ吐出流量として設定される値（つまり、Ｑｓより大きい値））よりも小さく、かつ、ステアリング操作の可能な値（つまり、Ｑｓ）に保持されるので、ステアリング動作の良好な始動性を確保しながらも、ステアリング操作時の余剰流量を従前よりも低減できポンプロスを低減できる。

なお、上記の例では、操作レバー１４ａ，１４ｂが非操作のときにポンプ吐出流量を一定の値Ｑｓに保持する場合について説明したが、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作時より小さく、かつ、ステアリングシリンダ９の駆動が可能な範囲であれば、その範囲内で油圧ポンプの吐出流量を適宜変化させても、上記と同様にポンプロス低減効果が得られる。さらに、その際、ネガコン圧Ｐ１２に応じてポンプ吐出流量を適宜変化させても良い。

ところで、上記で説明してきた本発明のポイントは、「２つの操作レバー１４ａ，１４ｂが非操作のときには油圧ポンプ４の吐出流量を必要以上に増加させない」という点にあるため、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作状態を検出し、当該検出結果が非操作の間は油圧ポンプ４の吐出流量を変化する制御を中断することが可能な構成であれば、上記以外の構成でも同様の効果が得られる。操作レバー１４ａ，１４ｂの操作状態の検出手段としては、例えば、ポテンショメータ等の操作レバー１４ａ，１４ｂの変位検出器、操作レバー１４ａ，１４ｂが油圧信号を出力する場合には圧力センサ、または、操作レバー１４ａ，１４ｂが電気信号を出力する場合には電流／電圧センサの利用が可能である。そして、ポンプ吐出流量制御の中断手段としては、例えば、操作レバー１４ａ，１４ｂの非操作中に流量制御装置５への制御信号を遮断する制御または装置、または、操作レバー１４ａ，１４ｂの非操作中に油圧ポンプ４の傾転を機械的に固定する装置（メカストッパ）の利用が可能である。

また、上記では、２つの操作レバー１４ａ，１４ｂが非操作のときにはネガコン圧Ｐ１２に基づくポンプ吐出流量の増加制御を中断することでポンプロスを低減する場合について説明したが、本実施の形態によれば操作レバー１４ａ，１４ｂの操作時にも上記と同様の作用によりポンプロスを低減できる可能性がある。より具体的には、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作量を大きくしていく場合にも、ネガコン圧Ｐ１２よりも減圧弁の出力圧Ｐ１６（以下、ポジコン圧（ポジティブコントロール圧力）と称することがある）の方が大きくなれば、ネガコン圧Ｐ１２に基づくネガコン制御よりもポジコン圧Ｐ１６に基づくポジコン制御が優先的に実行されて、上記と同様の作用によりポンプロスを低減できる可能性がある。そこで、次に、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作量を大きくしていく場合の２つの圧力Ｐ１２，Ｐ１６の大小関係について考察する。なお、以下の説明では、２つの操作レバー１４ａ，１４ｂのいずれか一方のみを示す場合には、添字のａ，ｂを省略して「操作レバー１４」と表記することがある。

操作レバー１４の操作量を大きくしていく場合、ポジコン圧Ｐ１６は、その操作量が大きくなるに従い低下するため、ポンプ吐出流量は増大する。一方、ネガコン圧Ｐ１２については、操作レバー１４の操作量が大きくなるに従い制御弁１０ａ，１０ｂに設けられたセンターバイパス流路の面積が絞られるため、絞り１２を通過するバイパス流量が減少してネガコン圧Ｐ１２は低下し、ポンプ吐出流量は増大する。操作レバー１４を操作する場合には、ポジコン圧Ｐ１６とネガコン圧Ｐ１２のどちらが高いかについては、原則、一義的には決まらない。しかし、ある条件下（後述する３つの条件）では明確化できる。

ここでは、その条件下での考察の前に、まず図４について説明する。図４は、本実施の形態に係るホイールローダにおいて操作レバー１４が操作されている場合の圧力Ｐ１２，Ｐ１６の関係を説明するために、図３のグラフ上に３つのバランス点Ｕ，Ｖ，Ｗを示した図である。

この図において、あるレバー操作量でポジコン圧Ｐ１６がＰｕとなるバランス点をＵとし、そのときのポンプ吐出流量をＱ１とする。Ｕ点では、ポンプ吐出流量はＱ１以下に制限され、Ｑ１より多くならない。このときネガコン制御を支配するバイパス流量（図４の絞り通過流量）はＱｂであり、ここではＱ１−Ｑｂの流量で作業装置５０が動作するものとする。以下では、ポンプ吐出流量からバイパス流量を減じた流量（例えば、Ｑ１−Ｑｂ）を動作流量と称することがある。このとき、まず、「バイパス流量（絞り通過流量）は、操作レバー１４の操作量に応じて一義的に決まる」と考えると、ネガコン圧Ｐ１２もＰｕとなり、結局はポジコン圧Ｐ１６に従ってポンプ吐出流量は制御されることになる。

しかし、バイパス流量も含め、圧油の流量は、操作レバー１４ａ，１４ｂの操作量で規定される制御弁１０ａ，１０ｂの絞り開度（センターバイパス流路の開口面積）のみでは決まらず、圧力（負加圧）の状態によっても変化する。

例えば、操作レバー１４の操作量が同じでも、負荷圧が高くポンプ圧が高い場合には、バイパス流量は多くなり、ネガコン圧Ｐ１２は相対的に高くなる。Ｕ点を基準とすれば、負荷圧が高い場合には、ポジコン圧Ｐ１６（Ｐｕ）よりもネガコン圧Ｐ１２が上昇してＵ点からＶ点側に移動し、ポンプ吐出流量が少なくなり動作流量も少なくなる。以下ではこの例を「例示Ｖ」と称することがある。

これとは反対に、操作レバー１４の操作量が同じでも、負荷圧が低くポンプ圧が低い場合には、バイパス流量が少なくなり、ネガコン圧Ｐ１２は相対的に低くなる。Ｕ点を基準とすれば、負荷圧が低い場合には、ネガコン圧Ｐ１２がＰｕから低下してバイパス流量（絞り通過流量）は減少するが、ネガコン圧Ｐ１２より高いポジコン圧１６（Ｐｕ）によりポンプ流量がＱ１に制限されるので、バイパス流量の減少分だけ動作流量が相対的に増加することになる。このときは、ネガコン制御のみを行う場合ほどのポンプ吐出流量の増加は無いため、設計によっては本実施の形態により作業操作５０の操作時についてもポンプロスを低減できる可能性がある。以下ではこの例を「例示Ｗ」と称することがある。

これを踏まえて、次の１〜３の３つの条件下におけるポジコン圧Ｐ１６とネガコン圧Ｐ１２の大小関係について考察する。

＜条件１：作業機のリフト、バケット複合動作＞
ポジコン圧Ｐ１６は、２つの操作レバー１４ａ，１４ｂの最大操作量によって決定されるため、２つの操作レバー１４ａ，１４ｂが共に操作される複合動作では操作量が相対的に小さい方の影響を受けない。しかし、当該操作量が小さい操作レバー１４の操作量はネガコン圧に影響を与えるため、当該操作レバー１４の操作に応じて下記（１）、（２）のことが分かる。

（１）操作量が小さい操作レバー１４の操作量がある状態（図４のＵ点と仮定する）より小さくなると、バイパス回路が開放されるため、バイパス流量が多くなる。これによりネガコン圧Ｐ１２がＰｕより高くなり、ネガコン制御が有効となりポンプ流量が減少する（つまり、例示Ｖと同じ状態となる）。

（２）上記とは反対に、操作量が小さい方の操作レバー１４の操作量が（他方の操作量より大きくならない範囲で）大きくなると、バイパス回路が絞られるため、バイパス流量が少なくなる。これによりネガコン圧Ｐ１２はＰｕより低くなるが、ポジコン制御が有効となるためポンプ流量はＱ１のまま保持され、バイパス流量が減った分だけ動作流用が増える（つまり、例示Ｗと同じ状態となる）。

＜条件２：負荷圧変動＞
次に先述のように、２つの操作レバー１４ａ，１４ｂの一方だけを所定の操作量で保持した状態で負荷圧が変動する場合には、負荷圧の増減に応じて下記（１）、（２）のことが分かる。

（１）この状態で負荷圧が高くなると、バイパス流量が多くなり、ネガコン制御が有効となりポンプ流量減少するため、例示Ｖと同じ状態となる。

（２）上記とは反対に負荷圧が低くなると、バイパス流量が少なくなるが、ポンプ流量は増えず、動作流量はバイパス流量減少分だけ増加するため、例示Ｗと同じ状態となる。

＜条件３：ステアリング操作＞
次に、２つの操作レバー１４ａ，１４ｂの一方だけを所定の操作量で保持した状態でステアリングホイール２０の操作量が変動する場合には、当該ステアリング操作に伴うステアリング流量の増減に応じて下記（１）、（２）のことが分かる。

（１）この状態でステアリング流量が増えると、バイパス流量が少なくなるが、ポンプ流量は増えず、動作流量はバイパス流量減少分だけ増加するため、例示Ｗと同じ状態となる。

（２）上記とは反対にステアリング流量が減ると、バイパス流量が多くなり、ネガコン制御によりポンプ流量減少するため、例示Ｖと同じ状態となる。

以上のように本実施の形態によれば、先に示した作業装置５０の非操作時だけでなく、作業装置５０を操作する場合にもポジコン圧Ｐ１６よりもネガコン圧Ｐ１２が小さくなるとき（例えば、条件１の（２）の場合、条件２の（２）の場合、条件３の（１）の場合）には、従前よりもポンプロスを低減できる可能性がある。

なお、上記では、ステアリングシリンダに優先的に圧油を供給するプライオリティ弁を備えるホイールローダを例に挙げて説明したが、油圧ポンプから吐出された作動油をステアリングアクチュエータに優先的に供給し得る油圧回路を備えるものであれば、他の作業車両にも本発明は適用可能である。

また、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。

４…可変容量式油圧ポンプ、５…ポンプ流量制御装置（流量制御装置）、６…プライオリティ弁（優先弁）、８…ステアリング用制御弁（第２制御弁）、９…ステアリングシリンダ（ステアリングアクチュエータ）、１０…作業装置用制御弁（第１制御弁）、１１…作業装置用油圧アクチュエータ（リフトシリンダ、バケットシリンダ）、１２…絞り、１３…リリーフ弁、１４…操作レバー（操作装置）、１５…シャトル弁、１６…減圧弁、１７…シャトル弁、２０…ステアリングハンドル、５０…作業装置、６１…車輪

Claims (2)

1. 可変容量式の油圧ポンプと、
   作業装置を駆動するための油圧アクチュエータに対して前記油圧ポンプから供給される圧油の流量を制御するためのオープンセンタ式の第１制御弁と、
   車輪を操舵するためのステアリングアクチュエータに対して前記油圧ポンプから供給される圧油の流量を制御するための第２制御弁と、
   前記油圧ポンプからの圧油を前記第２制御弁に優先的に供給するための優先弁と、
   前記第１制御弁におけるセンターバイパスラインの下流に設けられた絞りと、
   前記第１制御弁のスプール位置を変更するための操作装置とを備える作業車両において、
   前記操作装置の非操作時には、前記操作装置の操作時より小さく、かつ、前記ステアリングアクチュエータの駆動が可能な範囲で、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置を備えることを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記流量制御装置は、前記操作装置の操作時には、前記操作装置の操作量の増加とともに増加するように前記油圧ポンプの吐出流量の値を制御することを特徴とする作業車両。

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