JP2015175491A5

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Publication number: JP2015175491A5
Application number: JP2014054196A
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Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-11-12
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Description

（３）上記（１）において、また好ましくは、前記第２ポンプ装置の容量を制御する第２ポンプ制御装置を更に備え、前記第１ポンプ装置は、前記ロードセンシング制御部と、前記第１ポンプ装置の吐出圧が導かれ、前記第１ポンプ装置の吐出圧と容量の少なくとも一方が増加して、前記第１ポンプ装置の吸収トルクが増加するとき、前記第１ポンプ装置の吸収トルクが第１所定値を超えないように前記第１ポンプ装置の容量を制限制御する第１トルク制御部とを有し、前記第２ポンプ制御装置は、前記第２ポンプ装置の吐出圧が導かれ、前記第２ポンプ装置の吐出圧が増加して、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが増加するとき、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが第２所定値以下であるときは、前記第２ポンプ装置の容量を最大に維持し、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが前記第２所定値まで上昇すると、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが第２所定値を超えないように前記第２ポンプ装置の容量を制限制御する第２トルク制御部を有し、前記第１ポンプ制御装置は、前記第２ポンプ装置の吐出圧が導かれ、前記第２ポンプ装置の吐出圧が前記第２トルク制御部の容量制限制御の開始圧力以下であるときは、前記第２ポンプ装置の吐出圧をそのまま出力し、前記第２ポンプ装置の吐出圧が前記第２トルク制御部の容量制限制御の開始圧力よりも上昇すると、前記第２ポンプ装置の吐出圧を前記第２トルク制御部の容量制限制御の開始圧力に減圧して出力する減圧弁と、前記減圧弁の出力圧が導かれ、前記減圧弁の出力圧が高くなるにしたがって前記第１所定値が減少するよう前記第１ポンプ装置の容量を減少させる減トルク制御アクチュエータとを更に有する。

ブームシリンダ３ａのメイン駆動用の流量制御弁６ａは、スプールストロークが不感帯０−Ｓ１を超えて増加するにしたがって開口面積が増加し、最大のスプールストロークＳ３に達する前にそれぞれ最大開口面積Ａ４，Ａ５となるようにメータイン通路及びメータアウト通路の開口面積特性が設定されている。ただし、メータイン通路の開口面積特性は最大開口面積Ａ４がメータアウト通路の開口面積特性の最大開口面積Ａ５よりも大きくなるように設定され、かつスプールストロークが中間ストロークＳ２を超えて増加するときは、それまでよりも開口面積の増加割合が大きくなるように設定されている。また、ブームシリンダ３ａのメイン駆動用の流量制御弁６ａは、スプールストロークが０であるとき最大開口面積Ａ４であり、スプールストロークがゼロから増加するにしたがって開口面積が減少し、中間ストロークＳ２で開口面積がゼロになるようにブリードオフ通路の開口面積特性が設定されている。ただし、ブリードオフ通路の開口面積特性はスプールストロークが不感帯０−Ｓ１を超えて増加するときは、それまでよりも開口面積の減少割合が小さくなるように設定されている。

図１に戻り、コントロールバルブユニット４は、上流側が絞り４３を介してパイロット圧油供給路３１ｂ（後述）に接続され下流側が操作検出弁８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｆ，８ｇ，８ｉ，８ｊを介してタンクに接続された走行複合操作検出油路５３と、この走行複合操作検出油路５３によって生成される操作検出圧に基づいて切り換わる第１切換弁４０，第２切換弁１４６及び第３切換弁２４６とを更に備えている。

流量検出弁５０は通過流量（パイロットポンプ３０の吐出流量）が増大するにしたがって開口面積を大きくする可変絞り部５０ａを有している。パイロットポンプ３０の吐出油は流量検出弁５０の可変絞り部５０ａを通過してパイロット圧油供給路３１ｂ側へと流れる。このとき、流量検出弁５０の可変絞り部５０ａには通過流量が増加するにしたがって大きくなる前後差圧が発生し、差圧減圧弁５１はその前後差圧を絶対圧Pgrとして出力する。パイロットポンプ３０の吐出流量は原動機１の回転数によって変化するため、可変絞り部５０ａの前後差圧を検出することにより、パイロットポンプ３０の吐出流量を検出することができ、原動機１の回転数を検出することができる。原動機回転数検出弁１３（差圧減圧弁５１）が出力する絶対圧Pgrは目標LS差圧としてレギュレータ１１２に導かれる。以下において、差圧減圧弁５１が出力する絶対圧Pgrを、適宜、出力圧Pgr或いは目標LS差圧Pgrという。

図３は、第１トルク制御部（トルク制御ピストン１１２ｄ，１１２ｅ、バネ１１２ｕ、減圧弁１１２ｇ及び減トルク制御ピストン１１２ｆ）により得られるトルク制御特性（ＰＱ特性）と減トルク制御ピストン１１２ｆによる減トルク制御の効果を示す図である。図３中、横軸のP12は、第１及び第２圧油供給路１０５，２０５の圧力P1，P2の合計P1＋P2（メインポンプ１０２の吐出圧）であり、縦軸のq12はメインポンプ１０２の斜板の傾転角（容量）であり、q12maxはメインポンプ１０２の構造で決まる最大傾転角である。メインポンプ１０２の吸収トルクは、メインポンプ１０２の吐出圧P12（P1＋P2）と傾転角q12との積で表される。また、横軸のP12maxはメインリリーフ弁１１４，２１４の設定圧力によって得られるメインポンプ１０２の最大吐出圧力である。

図４Ａは、第２トルク制御部（トルク制御ピストン２１２ｄとバネ２１２ｅ）により得られるトルク制御特性をＰＱ特性で示す図であり、図４Ｂは同トルク制御特性を、縦軸をポンプトルクに置き換えて示す図である。図４Ａ及び図４Ｂ中、横軸のP3はメインポンプ２０２の吐出圧であり、縦軸のq3，T3はそれぞれメインポンプ２０２の斜板の傾転角（容量）及び吸収トルクであり、q3maxはメインポンプ２０２の構造で決まる最大傾転角である。メインポンプ２０２の吸収トルクは、メインポンプ２０２の吐出圧P3と傾転角q3との積で表される。また、横軸のP3maxはメインリリーフ弁３１４の設定圧力によって得られるメインポンプ２０２の最大吐出圧力である。

図７において、作業機械としてよく知られている油圧ショベルは、下部走行体１０１と、上部旋回体１０９と、スイング式のフロント作業機１０４を備え、フロント作業機１０４は、ブーム１０４ａ、アーム１０４ｂ、バケット１０４ｃから構成されている。上部旋回体１０９は下部走行体１０１に対して旋回モータ３ｃによって旋回可能である。上部旋回体１０９の前部にはスイングポスト１０３が取り付けられ、このスイングポスト１０３にフロント作業機１０４が上下動可能に取り付けられている。スイングポスト１０３はスイングシリンダ３ｅの伸縮により上部旋回体１０９に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機１０４のブーム１０４ａ、アーム１０４ｂ、バケット１０４ｃはブームシリンダ３ａ，アームシリンダ３ｂ，バケットシリンダ３ｄの伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体１０１の中央フレームには、ブレードシリンダ３ｈ（図１参照）の伸縮により上下動作を行うブレード１０６が取り付けられている。下部走行体１０１は、走行モータ３ｆ，３ｇの回転により左右の履帯１０１ａ，１０１ｂ（図７では左側のみ図示）を駆動することによって走行を行う。

（ａ）全ての操作レバーが中立の場合
全ての操作装置の操作レバーが中立なので、全ての流量制御弁６ａ〜６ｊが中立位置となる。全ての流量制御弁６ａ〜６ｊが中立位置なので、第１及び第２圧油供給路１０５，２０５に接続された流量制御弁６ｂ〜６ｄ，６ｆ，６ｇ，６ｉ，６ｊに係わる第１負荷圧検出回路１３１及び第２負荷圧検出回路１３２は、それぞれ、最高負荷圧Plmax1，Plmax2としてタンク圧を検出する。この最高負荷圧Plmax1，Plmax2は、それぞれ、アンロード弁１１５，２１５と差圧減圧弁１１１，２１１に導かれる。

流量制御弁６ｂが図１中で下方向に切り換わると、アームシリンダ３ｂのボトム側の負荷圧が流量制御弁６ｂの負荷ポートを介して第２負荷圧検出回路１３２によって最高負荷圧Plmax2として検出され、アンロード弁２１５と差圧減圧弁２１１に導かれる。最高負荷圧Plmax2がアンロード弁２１５に導かれることによって、アンロード弁２１５のセット圧は、最高負荷圧Plmax2（アームシリンダ３ｂのボトム側の負荷圧）にバネの設定圧力Punspを加算した圧力に上昇し、第２圧油供給路２０５の圧油をタンクに排出する油路を遮断する。また、最高負荷圧Plmax2が差圧減圧弁２１１に導かれることによって、差圧減圧弁２１１は第２圧油供給路２０５の圧力P2と最高負荷圧Plmax2との差圧（LS差圧）を絶対圧Pls2として出力し、このPls2はレギュレータ１１２の低圧選択弁１１２ａに導かれる。低圧選択弁１１２ａはPls1とPls2の低圧側を選択する。

また、このときは、メインポンプ２０２に係わるアクチュエータは駆動されていないので、全ての操作レバーが中立である場合と同様、メインポンプ２０２の吐出圧は極めて低く、この低い圧力が減圧弁１１２ｇによって減圧されることなく、減トルク制御ピストン１１２ｆに導かれ、図３のメインポンプ１０２の最大トルクは図３の曲線５０２のT12maxに維持される。

また、このときも、メインポンプ２０２に係わるアクチュエータは駆動されていないので、全ての操作レバーが中立である場合と同様、メインポンプ２０２の吐出圧は極めて低く、この低い圧力が減圧弁１１２ｇによって減圧されることなく、減トルク制御ピストン１１２ｆに導かれ、図３のメインポンプ１０２の最大トルクは図３の曲線５０２のT12maxに維持される。

図１に示した第１の実施の形態との差異は、可変容量型のメインポンプ２０２に代えて固定容量型のメインポンプ２０２Ａを備えること、それに伴ってメインポンプ２０２Ａはメインポンプ２０２にあったレギュレータ２１２を備えておらず、メインポンプ１０２のレギュレータ１１２Ａは減圧弁１１２ｇを備えていないことである。

１原動機
１０２可変容量型メインポンプ（第１ポンプ装置）
１０２ａ，１０２ｂ第１及び第２吐出ポート
１１２レギュレータ（第１ポンプ制御装置）
１１２ａ低圧選択弁
１１２ｂＬＳ制御弁
１１２ｃＬＳ制御ピストン
１１２ｄ，１１２ｅトルク制御ピストン
１１２ｆ減トルク制御ピストン
１１２ｇ減圧弁
１１２ｔバネ
１１２ｕバネ
２０２可変容量型メインポンプ（第２ポンプ装置）
２０２ａ第３吐出ポート
２１２レギュレータ（第２ポンプ制御装置）
２１２ｄトルク制御ピストン
２１２ｅバネ
１１５アンロード弁
２１５アンロード弁
１１１，２１１差圧減圧弁
１４６，２４６第２及び第３切換弁
３ａ〜３ｈ複数のアクチュエータ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｆ，３ｇ複数の第１アクチュエータ
３ａ，３ｅ，３ｈ複数の第２アクチュエータ
３ａブームシリンダ（第１特定アクチュエータ）
３ｂアームシリンダ（第２特定アクチュエータ）
４コントロールバルブユニット
６ａ，６ｅ，６ｈオープンセンタ型の流量制御弁
６ａブームシリンダのメイン駆動用流量制御弁（第１流量制御弁）
６ｂ〜６ｄ，６ｆ，６ｇ，６ｉ，６ｊクローズドセンタ型の流量制御弁
６ｉブームシリンダのアシスト駆動用流量制御弁（第２流量制御弁）
７ｂ〜７ｄ，７ｆ，７ｇ，７ｉ、７ｊ圧力補償弁
８ｂ〜８ｄ，８ｆ，８ｇ，８ｉ、８ｊ操作検出弁
９ｄ，９ｆ，９ｉ，９ｊシャトル弁
９ｂ，９ｃ，９ｇシャトル弁
１３原動機回転数検出弁
２４ゲートロックレバー
３０パイロットポンプ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃパイロット圧油供給路
３２パイロットリリーフバルブ
４０第１切換弁
５３走行複合操作検出油路
１００ゲートロック弁
１２２，１２３，１２４ａ，１２４ｂ操作装置
１３１第１負荷圧検出回路
１３２第２負荷圧検出回路
１０５第１圧油供給路
２０５第２圧油供給路
３０５第３圧油供給路

Claims

可変容量型の第１ポンプ装置と、
第２ポンプ装置と、
前記第１ポンプ装置から吐出された圧油により駆動される複数の第１アクチュエータと、
前記第２ポンプ装置から吐出された圧油により駆動される複数の第２アクチュエータと、
前記第１ポンプ装置から前記複数の第１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クローズドセンタ型の流量制御弁と、
前記第２ポンプ装置から前記複数の第２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オープンセンタ型の流量制御弁と、
前記複数のクローズドセンタ型の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、
前記第１ポンプ装置の吐出圧が前記複数の第１油圧アクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記第１ポンプ装置の容量を制御するロードセンシング制御部を有する第１ポンプ制御装置とを備え、
前記複数の第１及び第２アクチュエータは、共通のアクチュエータである少なくとも１つの第１特定アクチュエータを含み、
前記複数の第１アクチュエータは、前記第１特定アクチュエータと複合操作で使用される頻度の高い第２特定アクチュエータを含み、
前記複数のオープンセンタ型の流量制御弁は、前記第２ポンプ装置から前記第１特定アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第１流量制御弁を含み、
前記複数のクローズドセンタ型の流量制御弁は、前記第１ポンプ装置から前記第１特定アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第２流量制御弁を含み、
前記第１特定アクチュエータの操作装置を操作範囲の中間領域まで操作したときは前記第１流量制御弁のみが開弁して前記第２ポンプ装置から前記第１特定アクチュエータに圧油が供給され、前記操作装置を前記中間領域から更に操作したときは前記第１及び第２流量制御弁の両方が開弁して前記第１及び第２ポンプ装置からの圧油が前記第１特定アクチュエータに合流して供給されるように前記第１及び第２流量制御弁の開口面積特性を設定したことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記第１流量制御弁は、スプールストロークが増加するにしたがって開口面積が増加し、最大のスプールストロークに達する前に最大開口面積となるように前記開口面積特性が設定され、
前記第２流量制御弁は、スプールストロークが中間ストロークになるまでは開口面積はゼロであり、前記中間ストロークで開口し、その後、スプールストロークが増加するにしたがって開口面積が増加し、最大のスプールストロークに達する前に最大開口面積となるように前記開口面積特性が設定されることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記第２ポンプ装置の容量を制御する第２ポンプ制御装置を更に備え、
前記第１ポンプ装置は、前記ロードセンシング制御部と、前記第１ポンプ装置の吐出圧が導かれ、前記第１ポンプ装置の吐出圧と容量の少なくとも一方が増加して、前記第１ポンプ装置の吸収トルクが増加するとき、前記第１ポンプ装置の吸収トルクが第１所定値を超えないように前記第１ポンプ装置の容量を制限制御する第１トルク制御部とを有し、
前記第２ポンプ制御装置は、前記第２ポンプ装置の吐出圧が導かれ、前記第２ポンプ装置の吐出圧が増加して、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが増加するとき、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが第２所定値以下であるときは、前記第２ポンプ装置の容量を最大に維持し、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが前記第２所定値まで上昇すると、前記第２ポンプ装置の吸収トルクが第２所定値を超えないように前記第２ポンプ装置の容量を制限制御する第２トルク制御部を有し、
前記第１ポンプ制御装置は、前記第２ポンプ装置の吐出圧が導かれ、前記第２ポンプ装置の吐出圧が前記第２トルク制御部の容量制限制御の開始圧力以下であるときは、前記第２ポンプ装置の吐出圧をそのまま出力し、前記第２ポンプ装置の吐出圧が前記第２トルク制御部の容量制限制御の開始圧力よりも上昇すると、前記第２ポンプ装置の吐出圧を前記第２トルク制御部の容量制限制御の開始圧力に減圧して出力する減圧弁と、前記減圧弁の出力圧が導かれ、前記減圧弁の出力圧が高くなるにしたがって前記第１所定値が減少するよう前記第１ポンプ装置の容量を減少させる減トルク制御アクチュエータとを更に有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
請求項１〜３のいずれか１項記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記第１特定アクチュエータは、油圧ショベルのブームを駆動するブームシリンダであり、前記第２特定アクチュエータは、油圧ショベルのアームを駆動するアームシリンダであることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。