JP2016109272A - 建設機械の油圧駆動システム - Google Patents
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Abstract
【課題】旋回減速時に旋回用のポンプ動力を低減することができる建設機械の油圧駆動システムを提供する。
【解決手段】建設機械の油圧駆動システムは、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプと、旋回制御弁と旋回モータとを接続する一対の旋回供給ラインと、一対の旋回供給ライン同士を接続する橋架路に互いに逆向きに設けられた一対の電磁リリーフ弁と、旋回減速時以外はリリーフ圧が基準圧となり、旋回減速時は、排出側の旋回供給ラインから作動油を逃す電磁リリーフ弁のリリーフ圧が、旋回操作弁から出力される旋回信号が大きくなるほど基準圧から大きく低下するように、一対の電磁リリーフ弁を制御する制御装置と、を備え、旋回制御弁は、旋回減速時以外は旋回信号に応じて移動し、旋回減速時には中立位置に戻されるように構成されている。
【選択図】図1
【解決手段】建設機械の油圧駆動システムは、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプと、旋回制御弁と旋回モータとを接続する一対の旋回供給ラインと、一対の旋回供給ライン同士を接続する橋架路に互いに逆向きに設けられた一対の電磁リリーフ弁と、旋回減速時以外はリリーフ圧が基準圧となり、旋回減速時は、排出側の旋回供給ラインから作動油を逃す電磁リリーフ弁のリリーフ圧が、旋回操作弁から出力される旋回信号が大きくなるほど基準圧から大きく低下するように、一対の電磁リリーフ弁を制御する制御装置と、を備え、旋回制御弁は、旋回減速時以外は旋回信号に応じて移動し、旋回減速時には中立位置に戻されるように構成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、建設機械の油圧駆動システムに関する。
油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械では、油圧駆動システムによって各部が駆動される。このような油圧駆動システムでは、エンジンによって駆動されるポンプから、旋回モータを含む種々のアクチュエータに作動油が供給される。
旋回モータに対する作動油の供給および排出は、旋回制御弁によって制御される(例えば、特許文献1参照)。通常、旋回制御弁は、一対のパイロットラインにより旋回操作弁と接続され、旋回操作弁の操作レバーの傾倒角に応じて移動する。
ところで、旋回制御弁は、当該旋回制御弁の移動量が大きくなるほど、ポンプから旋回モータへ作動油を供給するためのメータインの開口面積と旋回モータからタンクへ作動油を排出するためのメータアウトの開口面積が共に増加するように構成されている。しかしながら、このような構成では、メータアウトの開口面積を減少させてブレーキをかけようとする旋回減速時にも、メータインの開口を通じて、ポンプから吐出された作動油が旋回モータへ供給される。換言すれば、旋回減速時には、旋回モータを回転させるエネルギが不要であるにも拘らず、ポンプが比較的に大きな仕事をする。そのため、ポンプ動力が無駄に消費される。
そこで、本発明は、旋回減速時に旋回用のポンプ動力を低減することができる建設機械の油圧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、本発明の建設機械の油圧駆動システムは、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプと、旋回モータに対する作動油の供給および排出を制御する旋回制御弁と、前記旋回制御弁と前記旋回モータとを接続する一対の旋回供給ラインと、前記一対の旋回供給ライン同士を接続する橋架路と、前記橋架路に互いに逆向きに設けられた、指令電流によってリリーフ圧が変更される一対の電磁リリーフ弁と、前記一対の電磁リリーフ弁のそれぞれをバイパスする、逆止弁が設けられたバイパス路と、前記橋架路における前記一対の電磁リリーフ弁の間の部分に接続されたタンクラインと、旋回操作用の操作レバーを含み、前記操作レバーの傾倒角に応じた大きさの旋回信号を出力する旋回操作弁と、旋回減速時以外は前記一対の電磁リリーフ弁のリリーフ圧が基準圧となり、旋回減速時は、排出側の旋回供給ラインから作動油を逃す電磁リリーフ弁のリリーフ圧が、前記旋回信号が大きくなるほど前記基準圧から大きく低下するように、前記一対の電磁リリーフ弁を制御する制御装置と、を備え、前記旋回制御弁は、旋回減速時以外は前記旋回信号に応じて移動し、旋回減速時には前記一対の旋回供給ラインをブロックする中立位置に戻されるように構成されている、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、旋回減速時には、旋回制御弁によって排出側の旋回供給ラインがブロックされるので、排出側の旋回供給ラインから作動油を逃す電磁リリーフ弁のリリーフ圧によってブレーキがかけられる。しかも、そのときの電磁リリーフ弁のリリーフ圧は旋回信号が小さくなるほど大きくなるので、操作レバーの傾倒角に応じた適切なブレーキ力を得ることができる。一方、供給側の旋回供給ラインも旋回制御弁によってブロックされるが、供給側の旋回供給ラインには、排出側の旋回供給ラインから電磁リリーフ弁を通過した作動油が他方の電磁リリーフ弁をバイパスするバイパス路を通って供給され、さらに旋回モータの内部漏れに相当する若干の流量の作動油がタンクから供給されるので、旋回モータに流入する作動油が不足することがない。さらに、旋回減速時には、供給側の旋回供給ラインがブロックされることによってポンプから旋回モータに作動油が供給されなくなるので、旋回用のポンプ動力を低減することができる。
前記一対の電磁リリーフ弁は、指令電流が大きくなるほどリリーフ圧が低下する逆比例型であり、前記制御装置は、旋回減速時に、排出側の旋回供給ラインから作動油を逃す電磁リリーフ弁へ指令電流を送給してもよい。この構成によれば、電気系統の寸断等のフェール時にはリリーフ圧が最大となるので、ブレーキ力についてフェールセーフを確立することができる。
前記旋回操作弁は、前記旋回信号としてパイロット圧を出力するパイロット式操作弁であり、前記旋回制御弁は、左旋回パイロットラインによって前記旋回操作弁と接続された第1パイロットポートと、右旋回パイロットラインによって前記旋回操作弁と接続された第2パイロットポートを有し、上記の油圧駆動システムは、前記左旋回パイロットラインに設けられた、カット電流が送給されたときに前記左旋回パイロットラインを閉じ、カット電流が送給されないときは前記左旋回パイロットラインを開放する第1電磁弁と、前記右旋回パイロットラインに設けられた、カット電流が送給されたときに前記右旋回パイロットラインを閉じ、カット電流が送給されないときは前記右旋回パイロットラインを開放する第2電磁弁と、をさらに備え、前記制御装置は、左旋回減速時には前記第1電磁弁へカット電流を送給し、右旋回減速時には前記第2電磁弁へカット電流を送給してもよい。この構成によれば、電気系統の寸断等のフェール時には、旋回制御弁が常に旋回操作弁の操作レバーに応じて移動するので、旋回操作についてフェールセーフを確立することができる。
前記旋回制御弁は、メータアウトの開口面積がメータインの開口面積よりも大きくなるように構成されていてもよい。この構成によれば、旋回加速時および等速旋回時に、排出側の旋回供給ラインからタンクまで作動油をスムーズに排出することができる。
上記の油圧駆動システムは、前記ポンプの傾転角を調整するレギュレータをさらに備え、前記旋回制御弁は、前記ポンプから延びるブリードライン上に配置されており、前記レギュレータは、油圧により作動するものであり、前記レギュレータには、前記ブリードラインにおける絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧が導かれてもよい。特に、旋回操作だけを行っている場合には、ネガティブコントロール方式であれば、旋回減速時に旋回制御弁が中立位置に戻されてネガティブコントロール圧が上昇するため、シンプルな機械的構成で、旋回減速時にポンプからの旋回モータ用の吐出流量をゼロとすることができる。また、旋回モータと同時に他のアクチュエータを操作している場合には、本発明により低減できた旋回モータ用の吐出流量を同時操作されている他のアクチュエータに利用することができる。あるいは、旋回モータと同時に他のアクチュエータを操作している場合に、ネガティブコントロール方式とは別の方法で、旋回モータ用の吐出流量を低減した分だけポンプの吐出流量を低減してもよい。
一方、ポジティブコントロール方式であれば、旋回操作を単独で行う場合と、旋回モータを他のアクチュエータと同時に操作する場合のいずれにおいても、旋回減速時にはポンプから旋回モータ用の吐出流量が吐出されないようにレギュレータを制御してもよい。
本発明によれば、旋回減速時に旋回用のポンプ動力を低減することができる。
図1に、本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧駆動システム1を示し、図2に、その油圧駆動システム1が搭載された建設機械10を示す。図2に示す建設機械10は油圧ショベルであるが、本発明は、油圧クレーンなどの他の建設機械にも適用可能である。
油圧駆動システム1は、油圧アクチュエータとして、図2に示すブームシリンダ11、アームシリンダ12およびバケットシリンダ13を含むとともに、図1に示す旋回モータ14および図示しない左右一対の走行モータを含む。また、油圧駆動システム1は、それらのアクチュエータへ作動油を供給するポンプ16と、ポンプ16を駆動するエンジン15を含む。なお、図1では、図面の簡略化のために、旋回モータ14以外のアクチュエータを省略している。
本実施形態では、建設機械10が自走式の油圧ショベルであるが、建設機械10が船舶に搭載される油圧ショベルである場合には、運転室を含む旋回体が船体に旋回可能に支持される。
ポンプ16は、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプ(斜板ポンプまたは斜軸ポンプ)である。ポンプ16の傾転角は、レギュレータ17により調整される。本実施形態では、ポンプ16の吐出流量がネガティブコントロール方式で制御される。すなわち、レギュレータ17は、油圧により作動する。ただし、ポンプ16の吐出流量は、ポジティブコントロール方式で制御されてもよい。この場合、レギュレータ17は、電気信号により作動してもよい。
具体的に、ポンプ16からは、ブリードライン21がタンク26まで延びている。ブリードライン21上には、旋回制御弁3を含む複数の制御弁(旋回制御弁3以外は図示せず)が配置されている。旋回制御弁3は、旋回モータ14に対する作動油の供給および排出を制御し、その他の制御弁も個々のアクチュエータに対する作動油の供給および排出を制御する。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を通じて全ての制御弁へ作動油が導かれる。
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。また、ブリードライン21には、絞り22をバイパスするバイパスラインが接続されており、このバイパスライン上に、リリーフ圧が一定のリリーフ弁23が配置されている。上述したレギュレータ17は、パイロットライン28により、ブリードライン21における絞り22の上流側部分に接続されている。すなわち、レギュレータ17には、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ネガティブコントロール圧が導かれる。
レギュレータ17は、パイロットライン28を通じて導かれるネガティブコントロール圧が高ければポンプ16の傾転角を小さくし、パイロットライン28を通じて導かれるネガティブコントロール圧が低ければポンプ16の傾転角を大きくする。ポンプ16の傾転角が小さくなると、ポンプ16の吐出流量が減少し、ポンプ16の傾転角が大きくなると、ポンプ16の吐出流量が増大する。
旋回制御弁3は、左旋回供給ライン51および右旋回供給ライン52により旋回モータ14と接続されている。また、旋回制御弁3には、タンクライン25が接続されている。左旋回時、左旋回供給ライン51が供給側であり、右旋回供給ライン52が排出側である。逆に、右旋回時、右旋回供給ライン52が供給側であり、左旋回供給ライン51が排出側である。
左旋回供給ライン51および右旋回供給ライン52同士は、橋架路53によって接続されている。橋架路53には、互いに逆向きに第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55が設けられている。第1電磁リリーフ弁54は、左旋回供給ライン51の圧力が高くなりすぎたときに、左旋回供給ライン51から作動油を逃すためのものである。第2電磁リリーフ弁55は、右旋回供給ライン52の圧力が高くなりすぎたときに、右旋回供給ライン52から作動油を逃すためのものである。
第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55のそれぞれは、指令電流によってリリーフ圧が変更されるように構成されている。第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55は、制御装置6により制御される。すなわち、制御装置6は、第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55へ指令電流を送給する。なお、図1では、図面の簡略化のために、一部の制御線のみを描いている。
本実施形態では、第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55が、図4に示すように、指令電流が大きくなるほどリリーフ圧が低下する逆比例型である。すなわち、。第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55へ指令電流が送給されないときは、第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55のリリーフ圧は、共に最大値である基準圧P0である。
図1に戻って、橋架路53における第1電磁リリーフ弁54と第2電磁リリーフ弁55の間の部分は、第1バイパス路56によって左旋回供給ライン51と接続されているとともに、第2バイパス路58によって右旋回供給ライン52と接続されている。すなわち、第1バイパス路56は、第1電磁リリーフ弁54をパイパスし、第2バイパス路58は、第2電磁リリーフ弁55をパイパスする。
第1バイパス路56には、橋架路53から左旋回供給ライン51に向かう流れは許容する一方でその逆の流れを禁止する逆止弁57が設けられている。第2バイパス路58には、橋架路53から右旋回供給ライン52に向かう流れは許容する一方でその逆の流れを禁止する逆止弁59が設けられている。
さらに、橋架路53における第1電磁リリーフ弁54と第2電磁リリーフ弁55の間の部分には、タンクライン27が接続されている。本実施形態では、タンクライン27が橋架路53の近傍で第1バイパス路56および第2バイパス路58と合流して一本の合流路を構成している。
建設機械10の運転室には、旋回操作用の操作レバーを含む旋回操作弁41が設けられている。旋回操作弁41は、操作レバーの傾倒角に応じた大きさの旋回信号を出力する。本実施形態では、旋回操作弁41が、旋回信号としてパイロット圧(左旋回パイロット圧および右旋回パイロット圧)を出力するパイロット式操作弁である。このため、旋回操作弁41には、補助ポンプ18から供給ライン46を通じて作動油が供給される。ただし、旋回操作弁41は、旋回信号として電気信号を出力する電気式操作弁であってもよい。
旋回制御弁3は、当該旋回制御弁3を左旋回位置(図1の右側位置)に移動させるための第1パイロットポート3aと、当該旋回制御弁3を右旋回位置(図1の左側位置)に移動させるための第2パイロットポート3bを有している。第1パイロットポート3aは、左旋回パイロットライン42により旋回操作弁41と接続されており、第2パイロットポート3bは、右旋回パイロットライン43により旋回操作弁41と接続されている。
左旋回パイロットライン42には、第1電磁弁44が設けられており、右旋回パイロットライン43には、第2電磁弁45が設けられている。第1電磁弁44は、カット電流が送給されたときに左旋回パイロットライン42を閉じるとともに第1パイロットポート3aをタンク26と連通させる。逆に、カット電流が送給されないときは、第1電磁弁44は、左旋回パイロットライン42を開放して左旋回パイロットライン42を第1パイロットポート3aと連通させる。同様に、第2電磁弁45は、カット電流が送給されたときに右旋回パイロットライン43を閉じるとともに第2パイロットポート3bをタンク26と連通させる。逆に、カット電流が送給されないときは、第2電磁弁45は、右旋回パイロットライン43を開放して右旋回パイロットライン43を第2パイロットポート3bと連通させる。
第1電磁弁44および第2電磁弁45は、制御装置6により制御される。より詳しくは、制御装置6は、第1電磁弁44および第2電磁弁45へ上述したカット電流を送給したりしなかったりする。
本実施形態では、第1電磁弁44および第2電磁弁45として、指令電流が大きくなるほど小さな二次圧を出力する逆比例型の電磁比例減圧弁が採用されている。そして、第1電磁弁44および第2電磁弁45へは、制御装置6から指令電流が送給される。すなわち、電磁比例減圧弁の二次圧がゼロとなる指令電流が上述したカット電流である。ただし、第1電磁弁44および第2電磁弁45は、単なる電磁切換弁であってもよい。本実施形態では、制御装置6が、電磁比例減圧弁である第1電磁弁44および第2電磁弁45への指令電流を、時間の経過と共に徐々に増大または減少させる。これにより、旋回制御弁3の動作が徐々に行われ、油圧の急激な上昇および下降を防ぐことができる。その結果、ショックの発生を防ぐことができる。
旋回制御弁3は、第1パイロットポート3aおよび第2パイロットポート3bへパイロット圧が導かれないときは、スプリング3c,3dの付勢力によって、ブリードライン21における作動油の流通を制限せず、かつ、パラレルライン24、タンクライン25および旋回供給ライン51,52をブロックする中立位置に維持される。第1パイロットポート3aおよび第2パイロットポート3bのどちらかへパイロット圧が導かれると、旋回制御弁3は、そのパイロット圧に応じて移動し、ブリードライン21における作動油の流通を制限するとともに、ポンプ16から吐出された作動油の旋回モータ14への供給および旋回モータ14からの作動油の排出を可能とする。
旋回制御弁3は、当該旋回制御弁3の移動量が大きくなるほど、ポンプ16から旋回モータ14へ作動油を供給するためのメータインの開口面積と、旋回モータ14からタンク26へ作動油を排出するためのメータアウトの開口面積が、共に増加するように構成されている。本実施形態では、図5(a)に示すように、旋回制御弁3が、メータアウトの開口面積がメータインの開口面積よりも大きくなるように構成されている。
図1に戻って、制御装置6には、第1圧力計61および第2圧力計62が接続されている。第1圧力計61は、左旋回パイロットライン42の圧力を計測し、第2圧力計62は、右旋回パイロットライン43の圧力を計測する。
次に、制御装置6による、第1および第2電磁弁44,45ならびに第1および第2電磁リリーフ弁54,55の制御を具体的に説明する。
(1)旋回減速時以外
制御装置6は、旋回減速時(左旋回減速時および右旋回減速時)以外はカット電流を第1電磁弁44および第2電磁弁45へ送給しない。このため、旋回減速時以外は、旋回操作弁41から出力されるパイロット圧が第1パイロットポート3aまたは第2パイロットポート3bに導かれ、そのパイロット圧(旋回信号)に応じて旋回制御弁3が左旋回位置または右旋回位置へ移動する。これにより、旋回減速時以外では、図5(a)中に実線で示すように、旋回制御弁3のメータインの開口面積およびメータアウトの開口面積が、旋回操作弁41の操作レバーの傾倒角と比例する。
制御装置6は、旋回減速時(左旋回減速時および右旋回減速時)以外はカット電流を第1電磁弁44および第2電磁弁45へ送給しない。このため、旋回減速時以外は、旋回操作弁41から出力されるパイロット圧が第1パイロットポート3aまたは第2パイロットポート3bに導かれ、そのパイロット圧(旋回信号)に応じて旋回制御弁3が左旋回位置または右旋回位置へ移動する。これにより、旋回減速時以外では、図5(a)中に実線で示すように、旋回制御弁3のメータインの開口面積およびメータアウトの開口面積が、旋回操作弁41の操作レバーの傾倒角と比例する。
なお、制御装置6は、左旋回減速時か否かを、第1圧力計61で計測される圧力(すなわち、左旋回パイロット圧)が減少するか否かにより判定し、右旋回減速時か否かを、第2圧力計62で計測される圧力(すなわち、右旋回パイロット圧)が減少するか否かにより判定する。
旋回制御弁3が左旋回位置または右旋回位置へ移動すると、ブリードライン21における作動油の流通が制限されるため、ネガティブコントロール圧が低下する。これにより、レギュレータ17がポンプ16の傾転角を大きくし、図5(b)中に実線で示すようにポンプ16の吐出流量が増大する。図5(b)は、旋回操作が単独で行われた場合の、操作レバーの傾倒角とポンプ吐出流量の関係を示すが、旋回操作が他の操作(例えば、ブーム上げ操作またはブーム下げ操作)と同時に行われてもよいことは言うまでもない。
また、制御装置6は、旋回減速時以外は、第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55へ指令電流を送給しない。このため、図3中に実線で示すように、旋回減速時以外では、旋回操作弁41の操作レバーの傾倒角が変わっても、第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55のリリーフ圧は、基準圧P0に維持される。
(2)旋回減速時
制御装置6は、左旋回減速時には第1電磁弁44へカット電流を送給し、右旋回減速時には第2電磁弁45へ上述したカット電流を送給する。上述したように、本実施形態では、制御装置6が、第1電磁弁44および第2電磁弁45への指令電流を徐々に増大または減少させる。このため、旋回制御弁3は、左旋回減速時には左旋回位置から徐々に中立位置に戻され、右旋回減速時には右旋回位置から徐々に中立位置に戻される。これにより、旋回減速時には、図5(a)中に破線で示すように、旋回制御弁3のメータインの開口面積およびメータアウトの開口面積が、旋回操作弁41の操作レバーの傾倒角によらずにゼロとなる。
制御装置6は、左旋回減速時には第1電磁弁44へカット電流を送給し、右旋回減速時には第2電磁弁45へ上述したカット電流を送給する。上述したように、本実施形態では、制御装置6が、第1電磁弁44および第2電磁弁45への指令電流を徐々に増大または減少させる。このため、旋回制御弁3は、左旋回減速時には左旋回位置から徐々に中立位置に戻され、右旋回減速時には右旋回位置から徐々に中立位置に戻される。これにより、旋回減速時には、図5(a)中に破線で示すように、旋回制御弁3のメータインの開口面積およびメータアウトの開口面積が、旋回操作弁41の操作レバーの傾倒角によらずにゼロとなる。
旋回制御弁3が中立位置へ戻ると、ブリードライン21における作動油の流通が制限されなくなるため、ネガティブコントロール圧が上昇する。これにより、レギュレータ17が、ポンプ16からの旋回モータ14用の吐出流量がゼロとなるようにポンプ16の傾転角を小さくする。例えば、旋回操作が単独で行われている場合は、図5(b)中に破線で示すように、ポンプ16の吐出流量が最低値となる。
左旋回減速時に旋回制御弁3が中立位置に戻ると、旋回制御弁3によって排出側の右旋回供給ライン52がブロックされるので、排出側の右旋回供給ライン52から作動油を逃す第2電磁リリーフ弁55のリリーフ圧によってブレーキがかけられる。一方、供給側の左旋回供給ライン51も旋回制御弁3によってブロックされるが、供給側の左旋回供給ライン51には、排出側の右旋回供給ライン52から第2電磁リリーフ弁55を通過した作動油が第1バイパス路56を通って供給され、さらに旋回モータ14の内部漏れに相当する若干の流量の作動油がタンクライン27を通じてタンク26から供給されるので、旋回モータ14に流入する作動油が不足することがない。
同様に、右旋回減速時に旋回制御弁3が中立位置に戻ると、旋回制御弁3によって排出側の左旋回供給ライン51がブロックされるので、排出側の左旋回供給ライン51から作動油を逃す第1電磁リリーフ弁54のリリーフ圧によってブレーキがかけられる。一方、供給側の右旋回供給ライン52も旋回制御弁3によってブロックされるが、供給側の右旋回供給ライン52には、排出側の左旋回供給ライン51から第1電磁リリーフ弁54を通過した作動油が第2バイパス路58を通って供給され、さらに旋回モータ14の内部漏れに相当する若干の流量の作動油がタンクライン27を通じてタンク26から供給されるので、旋回モータ14に流入する作動油が不足することがない。
第1および第2電磁リリーフ弁54,55に関しては、制御装置6は、左旋回減速時には、排出側の右旋回供給ライン52から作動油を逃す第2電磁リリーフ弁55へ指令電流を送給し、右旋回減速時には、排出側の左旋回供給ライン51から作動油を逃す第1電磁リリーフ弁54へ指令電流を送給する。
より詳しくは、制御装置6は、左旋回減速時には、図3中に破線で示すように、第1圧力計61で計測される圧力(すなわち、左旋回パイロット圧)が大きくなるほどリリーフ圧が基準圧P0から大きく低下する(換言すれば、リリーフ圧が操作レバーの傾倒角と負の相関を示す)ように、第2電磁リリーフ弁55へ指令電流を送給する。これにより、ブレーキ力を決定する第2電磁リリーフ弁55のリリーフ圧は左旋回パイロット圧(旋回信号)が小さくなるほど大きくなるので、操作レバーの傾倒角に応じた適切なブレーキ力を得ることができる。
同様に、制御装置6は、右旋回減速時には、図3中に破線で示すように、第2圧力計62で計測される圧力(すなわち、右旋回パイロット圧)が大きくなるほどリリーフ圧が基準圧P0から大きく低下する(換言すれば、リリーフ圧が操作レバーの傾倒角と負の相関を示す)ように、第1電磁リリーフ弁54へ指令電流を送給する。これにより、ブレーキ力を決定する第1電磁リリーフ弁54のリリーフ圧は右旋回パイロット圧(旋回信号)が小さくなるほど大きくなるので、操作レバーの傾倒角に応じた適切なブレーキ力を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態の油圧駆動システム1では、旋回減速時には、供給側の旋回供給ライン(51または52)がブロックされることによってポンプ16から旋回モータ14に作動油が供給されなくなるので、旋回用のポンプ動力を低減することができる。また、旋回モータ14と他のアクチュエータ(ブームシリンダ11、アームシリンダなど)を同時に操作する場合に、従来旋回モータ14に供給していた流量を他のアクチュエータに利用することができる。
ところで、従来の油圧駆動システムであれば、旋回減速時には、作動油が旋回制御弁のメータインの減少した開口面積を通過することによって、換言すれば作動油が旋回制御弁で絞られることによって、エネルギが熱に変換されていた。これに対し、本実施形態の油圧駆動システム1では、そのような旋回減速時の作動油の絞りによるエネルギの熱への変換がなく、冷却のための機器を簡略化あるいは小型化することができる。従って、冷却のための機器に関するコストを低減できるという効果もある。
また、本実施形態では、旋回制御弁3のメータアウトの開口面積がメータインの開口面積よりも大きいので、旋回加速時および等速旋回時に、排出側の旋回供給ライン(51または52)からタンク26まで作動油をスムーズに排出することができる。
さらに、本実施形態では、レギュレータ17にネガティブコントロール圧が導かれるネガティブコントロール方式が採用されている。特に、旋回操作だけを行っている場合には、ネガティブコントロール方式であれば、旋回減速時に旋回制御弁3が中立位置に戻されてネガティブコントロール圧が上昇するため、シンプルな機械的構成で、旋回減速時にポンプ16からの旋回モータ14用の吐出流量をゼロとすることができる。また、旋回モータ14と同時に他のアクチュエータを操作している場合には、本実施形態により低減できた旋回モータ14用の吐出流量を同時操作されている他のアクチュエータに利用することができる。あるいは、旋回モータ14と同時に他のアクチュエータを操作している場合に、ネガティブコントロール方式とは別の方法で、旋回モータ14用の吐出流量を低減した分だけポンプ16の吐出流量を低減してもよい。
一方、ポジティブコントロール方式であれば、旋回操作を単独で行う場合と、旋回モータ14を他のアクチュエータと同時に操作する場合のいずれにおいても、旋回減速時にはポンプ16から旋回モータ14用の吐出流量が吐出されないようにレギュレータ17を制御してもよい。
このようにすることで、旋回減速時に旋回用のポンプ動力を低減することができる。
また、本実施形態では、左旋回パイロットライン42および右旋回パイロットライン43に、カット電流が送給されたときにそれらを閉じる第1電磁弁44および第2電磁弁45が設けられている。それ故に、電気系統の寸断等のフェール時には、旋回制御弁3が常に旋回操作弁41の操作レバーに応じて移動するので、旋回操作についてフェールセーフを確立することができる。
(変形例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55は、指令電流が大きくなるほどリリーフ圧が増加する正比例型であってもよい。ただし、前記実施形態のように第1電磁リリーフ弁54および第2電磁リリーフ弁55が指令電流が大きくなるほどリリーフ圧が低下する逆比例型であれば、電気系統の寸断等のフェール時にはリリーフ圧が最大となるので、ブレーキ力についてフェールセーフを確立することができる。
また、第1電磁弁44および第2電磁弁45としては、指令電流が大きくなるほど大きな二次圧を出力する正比例型の電磁比例弁が採用されてもよい。ただし、フェールセーフの観点からは、前記実施形態のように逆比例型の電磁比例弁が採用されることが望ましい。
さらに、前記実施形態では、第1電磁弁44および第2電磁弁45の一次圧として旋回操作弁41の出力を用いているが、補助ポンプ18の吐出圧を一次圧としてもよい。ただし、フェールセーフの観点からは、前記実施形態のように旋回操作弁41の出力を用いることが望ましい。
また、フェールセーフを重視する場合には、旋回制御弁3は、メータアウトの開口面積がメータインの開口面積と等しくなるまたはメータインの開口面積よりも小さくなるように構成されていてもよい。
1 油圧駆動システム
14 旋回モータ
16 ポンプ
17 レギュレータ
3 旋回制御弁
3a 第1パイロットポート
3b 第2パイロットポート
41 旋回操作弁
42 左旋回パイロットライン
43 右旋回パイロットライン
44 第1電磁弁
45 第2電磁弁
51,52 旋回供給ライン
53 橋架路
54,55 電磁リリーフ弁
56,58 バイパス路
57,59 逆止弁
6 制御装置
14 旋回モータ
16 ポンプ
17 レギュレータ
3 旋回制御弁
3a 第1パイロットポート
3b 第2パイロットポート
41 旋回操作弁
42 左旋回パイロットライン
43 右旋回パイロットライン
44 第1電磁弁
45 第2電磁弁
51,52 旋回供給ライン
53 橋架路
54,55 電磁リリーフ弁
56,58 バイパス路
57,59 逆止弁
6 制御装置
Claims (5)
- 傾転角が変更可能な可変容量型のポンプと、
旋回モータに対する作動油の供給および排出を制御する旋回制御弁と、
前記旋回制御弁と前記旋回モータとを接続する一対の旋回供給ラインと、
前記一対の旋回供給ライン同士を接続する橋架路と、
前記橋架路に互いに逆向きに設けられた、指令電流によってリリーフ圧が変更される一対の電磁リリーフ弁と、
前記一対の電磁リリーフ弁のそれぞれをバイパスする、逆止弁が設けられたバイパス路と、
前記橋架路における前記一対の電磁リリーフ弁の間の部分に接続されたタンクラインと、
旋回操作用の操作レバーを含み、前記操作レバーの傾倒角に応じた大きさの旋回信号を出力する旋回操作弁と、
旋回減速時以外は前記一対の電磁リリーフ弁のリリーフ圧が基準圧となり、旋回減速時は、排出側の旋回供給ラインから作動油を逃す電磁リリーフ弁のリリーフ圧が、前記旋回信号が大きくなるほど前記基準圧から大きく低下するように、前記一対の電磁リリーフ弁を制御する制御装置と、を備え、
前記旋回制御弁は、旋回減速時以外は前記旋回信号に応じて移動し、旋回減速時には前記一対の旋回供給ラインをブロックする中立位置に戻されるように構成されている、建設機械の油圧駆動システム。 - 前記一対の電磁リリーフ弁は、指令電流が大きくなるほどリリーフ圧が低下する逆比例型であり、
前記制御装置は、旋回減速時に、排出側の旋回供給ラインから作動油を逃す電磁リリーフ弁へ指令電流を送給する、請求項1に記載の建設機械の油圧駆動システム。 - 前記旋回操作弁は、前記旋回信号としてパイロット圧を出力するパイロット式操作弁であり、
前記旋回制御弁は、左旋回パイロットラインによって前記旋回操作弁と接続された第1パイロットポートと、右旋回パイロットラインによって前記旋回操作弁と接続された第2パイロットポートを有し、
前記左旋回パイロットラインに設けられた、カット電流が送給されたときに前記左旋回パイロットラインを閉じ、カット電流が送給されないときは前記左旋回パイロットラインを開放する第1電磁弁と、
前記右旋回パイロットラインに設けられた、カット電流が送給されたときに前記右旋回パイロットラインを閉じ、カット電流が送給されないときは前記右旋回パイロットラインを開放する第2電磁弁と、をさらに備え、
前記制御装置は、左旋回減速時には前記第1電磁弁へカット電流を送給し、右旋回減速時には前記第2電磁弁へカット電流を送給する、請求項2に記載の建設記載の油圧駆動システム。 - 前記旋回制御弁は、メータアウトの開口面積がメータインの開口面積よりも大きくなるように構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
- 前記ポンプの傾転角を調整するレギュレータをさらに備え、
前記旋回制御弁は、前記ポンプから延びるブリードライン上に配置されており、
前記レギュレータは、油圧により作動するものであり、前記レギュレータには、前記ブリードラインにおける絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧が導かれる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
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