JP2016114142A - 油圧駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる油圧駆動システムを提供する。【解決手段】建設機械１に搭載される油圧駆動システム２Ａは、レギュレータ２２により傾転角が変更される油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１からタンク３２へ延びる循環ライン３１を含む。循環ライン３１における作業回路３４と絞り３３の間の部分は、パイロットライン５１によりレギュレータ２２と接続されている。パイロットライン５１には切換弁５２が設けられ、この切換弁５２へは、外部パイロットライン５３により、ネガティブコントロール圧の最低値よりも高い外部パイロット圧が導かれる。切換弁５２は、ネガティブコントロール圧をレギュレータ２２へ導く第１位置と、外部パイロット圧をレギュレータ２２へ導く第２位置との間で切り換えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械に搭載される油圧駆動システムに関する。

複数の車輪を含む産業用車両（例えば、ホイールローダ）やクローラを含む油圧ショベルなどの建設機械には、油圧駆動システムが搭載されている。この油圧駆動システムは、作業用の油圧アクチュエータと可変容量型の油圧ポンプを含み、油圧ポンプの傾転角はレギュレータにより変更される（例えば、特許文献１参照）。

例えば、油圧ポンプの傾転角は、ネガティブコントロールにより調整される。具体的に、油圧ポンプからは、作業用の油圧アクチュエータを駆動するための作業回路のセンターバイパスラインを構成する循環ラインがタンクへ延びており、循環ラインには、作業回路の下流側に絞りが設けられる。そして、レギュレータには、循環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パイロットラインを通じて導かれる。

また、産業用車両では、油圧駆動システムが進行方向変更用の一対のステアリングシリンダを含み、このステアリングシリンダには前記循環ラインにおける前記作業回路の上流側から作動油が分配される。

特開平６−１１７４１１号公報

ネガティブコントロールでは、通常、操縦者が、作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダ（産業用車両の場合のみ）を動かすための操作手段（操作レバーやステアリングホイール）を操作していないときは、ネガティブコントロール圧が高くなり、油圧ポンプの吐出流量が小さく抑えられる。一方、操縦者が操作手段を操作すると、ネガティブコントロール圧が低下して油圧ポンプの吐出流量が増大する。これにより、動かそうとした作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダに多くの作動油が供給される。

しかしながら、寒冷地などで作動油の温度が低い場合には、操縦者が操作手段を操作しても、作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダが直ちに動かないことがある（いわゆる、応答遅れ）。

そこで、本発明は、作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる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、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、作動油の温度が低い場合の応答遅れは、作動油の粘度が低いことなどの影響で、操作手段が操作された直後は油圧ポンプの吐出圧が若干低下することに起因することを突き止めた。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、本発明の油圧駆動システムは、建設機械に搭載される油圧駆動システムであって、レギュレータにより傾転角が変更される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからタンクへ延びる、作業用の油圧アクチュエータを駆動するための作業回路のセンターバイパスラインを構成する循環ラインであって、前記作業回路の下流側に絞りが設けられた循環ラインと、前記循環ラインにおける前記作業回路と前記絞りの間の部分と前記レギュレータとを接続するパイロットラインと、前記パイロットラインに設けられた切換弁と、前記切換弁へ、前記循環ラインにおける前記絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧の最低値よりも高い外部パイロット圧を導く外部パイロットラインと、を備え、前記切換弁は、前記ネガティブコントロール圧を前記レギュレータへ導く第１位置と、前記外部パイロット圧を前記レギュレータへ導く第２位置との間で切り換えられる、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、作動油の温度が低いときに切換弁を第２位置に維持しておけば、操縦者が操作手段を操作する前から、油圧ポンプの吐出圧をある程度高く保持することができる。これにより、操縦者が操作手段を操作したときには、作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダに当初から多くの作動油が供給され、それらが直ちに動くようになる。その結果、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

前記建設機械は、複数の車輪を含む産業用車両であり、上記の油圧駆動システムは、進行方向変更用の一対のステアリングシリンダを駆動するためのステアリング回路と、前記切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記油圧ポンプが稼働している間であって、ステアリング操作および前記油圧アクチュエータを駆動するための特定操作が行われておらず、かつ、作動油の温度が所定温度よりも低いときに、前記切換弁を第２位置に維持してもよい。この構成によれば、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

前記制御装置は、前記ステアリング操作または前記特定操作が行われてから所定時間経過後に前記切換弁を第２位置から第１位置に切り換えてもよい。この構成によれば、外部パイロット圧に基づく画一的な制御からネガティブコントロールに切り換えることができる。

前記建設機械はブームを含み、前記油圧アクチュエータは、前記ブームを作動させるブームシリンダであり、前記荷役回路は、前記ブームシリンダ用のコントロールバルブであって、前記ブームを上昇または下降させ続けるデテント操作中に前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達したときに中立位置に戻されるコントロールバルブを含み、上記の油圧駆動システムは、前記切換弁を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達する前に、前記切換弁を第１位置から第２位置に切り換えてもよい。

ところで、作業用の油圧アクチュエータがブームシリンダである場合、建設機械によっては、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達するまで上昇または下降させ続けるデテント操作が行われることがある。例えば、最上昇位置および最下降位置は、ブームシリンダの機械的ストロークの範囲内で任意に設定可能である。このデテント操作では、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達すると、コントロールバルブが直ちに中立位置に戻される。これにより、ブームシリンダへの作動油の供給が急激に停止されて、停止ショックが引き起こされることがある。なお、デテント操作は、ブームを上昇させるときに行われることが多い。

これに対し、上記の構成によれば、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達する前に、油圧ポンプの吐出流量を強制的に低減させることができる。その結果、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達したときの停止ショックを緩和することができる。

前記外部パイロットラインには、二次圧として前記外部パイロット圧を出力する電磁比例弁が設けられており、前記制御装置は、前記切換弁を第２位置に切り換えてからは、前記外部パイロット圧が徐々に増加するように前記電磁比例弁を制御してもよい。この構成によれば、ブームを最上昇位置または最下降位置に向かって滑らかに停止することができる。

前記油圧ポンプはメインポンプであり、上記の油圧駆動システムは、前記メインポンプと共通のエンジンにより駆動されるアクセサリポンプをさらに備え、前記外部パイロットラインは、前記アクセサリポンプから吐出される作動油を導く供給ラインに接続されていてもよい。この構成によれば、アクセサリポンプの吐出圧を圧力源として合理的に利用することができる。

前記外部パイロットラインは、前記循環ラインにおける前記作業回路の上流側部分に接続されており、前記外部パイロットラインには、上流側から順に、逆止弁およびアキュムレータが設けられていてもよい。この構成によれば、循環ラインでの圧力履歴のうちでの最高圧を圧力源として合理的に利用することができる。

本発明によれば、作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる。

本発明の一実施形態に係る油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。 図１に示す建設機械の側面図である。 ステアリング操作または荷役操作時のメインポンプの吐出圧の経時的変化を示すグラフである。 荷役回路の概略構成図である。 ステアリング操作または荷役操作時の切換弁の制御に関するフローチャートである。 上げデテント操作時の切換弁の制御に関するフローチャートである。 第１変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。 第２変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。 第３変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。 第４変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。

図２に、本発明の一実施形態に係る油圧駆動システム２Ａを搭載した建設機械１を示し、図１に、建設機械１の概略構成を模式的に示す。図２に示す建設機械１は産業用車両の１つであるホイールローダであるが、本発明は、ショベルローダ、フォークリフト、トラッククレーンなどの車輪を含む他の産業用車両にも適用可能であるし、例えばクローラを含む油圧ショベルなどの産業用車両以外の建設機械にも適用可能である。

＜構成＞
図２に示すように、建設機械１は、互いに水平方向に揺動可能に連結された前側車体１０Ａおよび後側車体１０Ｂを含む。前側車体１０Ａには前車輪１５Ａが取り付けられ、後側車体１０Ｂには後車輪１５Ｂが取り付けられている。なお、図示は省略するが、前側車体１０Ａと後側車体１０Ｂの間には、進行方向変更用の左右一対のステアリングシリンダ２８が配置されている。

後側車体１０Ｂには、運転室１７が設けられているとともに、エンジン１１が搭載されている。前側車体１０Ａには、ブーム１８が鉛直方向に揺動可能に連結され、ブーム１８の先端にはバケット１９が鉛直方向に揺動可能に連結されている。また、前側車体１０Ａには、ブーム１８を作動させる左右一対のブームシリンダ２４と、バケット１９を作動させるバケットシリンダ２５が設けられている。ブームシリンダ２４およびバケットシリンダ２５は、本発明の作業用の油圧アクチュエータに相当する。

ブームシリンダ２４、バケットシリンダ２５およびステアリングシリンダ２８は、図１に示す油圧駆動システム２Ａの構成要素である。エンジン１１の出力は、走行に利用されるとともに、油圧駆動システム２Ａの動力源として利用される。

具体的に、エンジン１１は、図１および図２に示すように、トルクコンバータ１２、トランスミッション１３およびアクスル１４Ａ，１４Ｂを介して車輪１５Ａ，１５Ｂと連結されている。なお、トランスミッション１３は、入力軸と出力軸の速度比を変更することができるとともに、車両の前進と後進を切り換えるために出力軸の回転方向を入力軸と同方向にするか逆方向にするかを切り換えることができる。

図１に示す油圧駆動システム２Ａは、トルクコンバータ１２に連結されたメインポンプ（油圧ポンプ）２１およびアクセサリポンプ２３を含む。つまり、メインポンプ２１およびアクセサリポンプ２３は、共通のエンジン１１により駆動される。また、油圧駆動システム２Ａは、ブームシリンダ２４およびバケットシリンダ２５を駆動するための荷役回路（本発明の作業回路に相当）３４と、ステアリングシリンダ２８を駆動するためのステアリング回路３６を含む。

メインポンプ２１から吐出される作動油は、荷役回路３４およびステアリング回路３６に供給される。具体的に、油圧ポンプ２１からは循環ライン３１がタンク３２へ延びている。循環ライン３１は、荷役回路３４のセンターバイパスライン３４ａを構成する。また、循環ライン３１からは、荷役回路３４の上流側で分岐ライン３５が分岐しており、この分岐ライン３５がステアリング回路３６につながっている。

メインポンプ２１は、可変容量型のポンプであり、その傾転角はレギュレータ２２により変更される。メインポンプ２１は、斜板ポンプであってもよいし、斜軸ポンプであってもよい。

荷役回路３４は、図４に示すように、ブームシリンダ２４用のコントロールバルブ７２と、バケットシリンダ２５用のコントロールバルブ７１を含む。上述したセンターバイパスライン３４ａは、これらのコントロールバルブ７１，７２を貫通するように延びている。ブームシリンダ２４用のコントロールバルブ７２へは、ブーム操作弁８２からパイロット圧が出力され、バケットシリンダ２５用のコントロールバルブ７１へは、バケット操作弁８１からパイロット圧が出力される。ブーム操作弁８２およびバケット操作弁８１は、運転室１７内に配置されている。また、ブーム操作弁８２およびバケット操作弁８１は、操作レバーを含み、その操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を出力する。

本実施形態では、ブーム操作弁８２およびバケット操作弁８１のそれぞれが、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を直接的に出力する油圧式パイロット弁である。ただし、ブーム操作弁８２およびバケット操作弁８１のそれぞれは、コントロールバルブ（７２または７１）のパイロットポートと接続された一対の電磁比例弁を含み、操作レバーの操作量に応じた電気信号が電磁比例弁へ送給される電気式パイロット弁であってもよい。

ステアリング回路３６は、図示は省略するが、ステアリングシリンダ２８に対する作動油の給排を制御するステアリングバルブを含む。このステアリングバルブへは、例えば、オービットロール（登録商標）などの操舵信号出力装置から操舵信号（パイロット流）が出力される。操舵信号出力装置は、ステアリングシャフトを介して、運転室１７内に配置されたステアリングホイールと連結される。

図１に戻って、循環ライン３１には、荷役回路３４の下流側に絞り３３が設けられている。また、図示は省略するが、循環ライン３１には、絞り３３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にリリーフ弁が設けられている。そして、循環ライン３１における荷役回路３４と絞り３３の間の部分は、パイロットライン５１によりレギュレータ２２と接続されている。

ブームシリンダ２４およびバケットシリンダ２５ならびにステアリングシリンダ２８が駆動されていないときには、メインポンプ２１から吐出される作動油の全量が絞り３３を通過するため、循環ライン３１における絞り３３の上流側の圧力であるネガティブコントロール圧Ｐｎが高くなる。一方、ブームシリンダ２４、バケットシリンダ２５およびステアリングシリンダ２８の少なくとも１つが駆動されているときは、メインポンプ２１から吐出される作動油の一部のみが絞り３３を通過するため、ネガティブコントロール圧Ｐｎが低くなる。

レギュレータ２２は、パイロットライン５１を通じて導かれる圧力が高ければメインポンプ２１の傾転角を小さくし、パイロットライン５１を通じて導かれる圧力が低ければメインポンプ２１の傾転角を大きくする。メインポンプ２１の傾転角が小さくなると、メインポンプ２１の吐出流量が減少し、メインポンプ２１の傾転角が大きくなると、メインポンプ２１の吐出流量が増大する。

パイロットライン５１には、切換弁５２が設けられている。この切換弁５２については、後述にて詳細に説明する。

アクセサリポンプ２３から吐出される作動油は、供給ライン４を通じて、ファン回路４２、走行ブレーキ４５およびパーキングブレーキ４６に導かれる。アクセサリポンプ２３は、本実施形態では固定容量型のポンプであるが、可変容量型のポンプであってもよい。

ファン回路４２は、エンジン１１用のラジエータ１６（図２参照）へ風を送るファンモータ２６（図２参照）を駆動するためのものである。すなわち、ファン回路４２は、エンジン１１の冷却用の回路である。

供給ライン４には、アンローダバルブ４１が設けられており、このアンローダバルブ４１でアクセサリポンプ２３から吐出された作動油がブレーキ４５，４６側とファン回路４２側とに分配される。すなわち、供給ライン４は、アクセサリポンプ２３をアンローダバルブ４１と接続する主流路４ａと、アンローダバルブ４１を走行ブレーキ４５およびパーキングブレーキ４６と接続する第１支流４ｂと、アンローダバルブ４１をファン回路４２と接続する第２支流４ｃを含む。

アンローダバルブ４１は、走行ブレーキ４５またはパーキングブレーキ４６の作動によって第１支流４ｂの圧力が設定圧Ｐｂを下回ったときは第１支流４ｂに優先的に作動油を供給し、第１支流４ｂの圧力が設定圧Ｐｂを上回ったときは第２支流４ｃに作動油を供給するように構成されている。

第１支流４ｂには、上流側から順に、逆止弁４３およびアキュムレータ４４が設けられている。第１支流４ｂのアキュムレータ４４が設けられた位置から下流側部分は、さらに走行ブレーキ４５につながる第１末端流路４ｄとパーキングブレーキ４６につながる第２末端流路４ｅに分かれている。

第２末端流路４ｅには、パーキングブレーキ４６を作動させるか否かを切り換える切換弁４７が設けられている。切換弁４７は、運転室１７内に配置されたパーキングブレーキスイッチ（図示せず）と電気的に接続されている。そして、切換弁４７は、パーキングブレーキスイッチがオフのときは第２末端流路４ｅを開放してパーキングブレーキ４６をブレーキ解除状態に保ち、パーキングブレーキスイッチがオンとなったときに第２末端流路４ｅを遮断してパーキングブレーキ４６を作動させる。

なお、供給ライン４からは、上述したブーム操作弁８２およびバケット操作弁８１にも作動油が導かれる。

上述したパイロットライン５１に設けられた切換弁５２には、外部パイロットライン５３が接続されている。外部パイロットライン５３は、切換弁５２へ、ネガティブコントロール圧Ｐｎの最低値（例えば、０．８ＭＰａ）よりも高い外部パイロット圧Ｐｏを導く。本実施形態では、外部パイロットライン５３が供給ライン４に接続されている。このように外部パイロットライン５３が供給ライン４に接続されていれば、アクセサリポンプ２３の吐出圧を圧力源として合理的に利用することができる。

より詳しくは、外部パイロットライン５３は、第１支流４ｂにおける逆止弁４３の下流側部分に接続されている。図例では、外部パイロットライン５３が第１支流４ｂのパーキングブレーキ４６側の第２末端流路４ｅに接続されているが、外部パイロットライン５３は、走行ブレーキ４５側の第１末端流路４ｄに接続されていてもよいし、第１支流４ｂにおける逆止弁４３とアキュムレータ４４の間の部分に接続されていてもよい。

アクセサリポンプ２３の吐出圧は、ネガティブコントロール圧Ｐｎの最低値よりも遥かに高く設定されている。このため、本実施形態では、外部パイロットライン５３に、アクセサリポンプ２３の吐出圧を一次圧とし、上述した外部パイロット圧Ｐｏを二次圧として出力する電磁比例弁５４が設けられている。ただし、電磁比例弁５４の代わりに、固定絞りや減圧弁が設けられていてもよい。

切換弁５２は、パイロットライン５１の下流側部分を上流側部分と連通する第１位置と、パイロットライン５１の下流側部分を外部パイロットライン５３と連通する第２位置との間で切り換えられる。すなわち、切換弁５２は、第１位置ではネガティブコントロール圧Ｐｎをレギュレータ２２へ導き、第２位置では外部パイロット圧Ｐｏをレギュレータ２２へ導く。

本実施形態では、切換弁５２は、通常は第１位置に維持され、ソレノイドが励磁されたときに第２位置に切り換えられる。ただし、切換弁５２は、通常は第２位置に維持され、ソレノイドが励磁されたときに第１位置に切り換えられてもよい。

切換弁５２および電磁比例弁５４は、制御装置６に接続されている。また、制御装置６には、温度センサ６１、圧力センサ６２および角度センサ６３が接続されている。温度センサ６１は、作動油の温度を検出するためのものであり、例えばタンク３２に設けられる。圧力センサ６２は、メインポンプ２１の吐出圧を検出するためのものであり、例えば循環ライン３１における分岐ライン３５の分岐点よりも上流側部分に設けられる。角度センサ６３は、ブーム１８の角度を検出するためのものである。

制御装置６による切換弁５２の制御によって、操縦者による図略のステアリングホイールの操作（以下、ステアリング操作）または操縦者によるブーム操作弁８２およびバケット操作弁８１の少なくとも一方の操作レバーの操作（以下、荷役操作（本発明の特定操作に相当））が行われたときの、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

また、本実施形態の油圧駆動システム２Ａは、詳しくは後述するが、ブーム１８を上昇させ続ける上げデテント操作と、ブーム１８を下降させ続ける下げデテント操作が可能な構成を有する。そして、本実施形態では、制御装置６による切換弁５２の制御によって、上げデテント操作中にブーム１８が最上昇位置に到達したときの停止ショックを緩和することができる。

以下、制御装置６による切換弁５２の制御を、ステアリング操作または荷役操作時と上げデテント操作時とに分けて詳しく説明する。

＜ステアリング操作または荷役操作時＞
制御装置６は、メインポンプ２１が稼働している間であって、ステアリング操作および荷役操作が行われておらず、かつ、作動油の温度が所定温度Ｔ１よりも低いときに、切換弁５２を第２位置に維持する。これにより、レギュレータ２２には、電磁比例弁５４から出力された外部パイロット圧Ｐｏが導かれる。

具体的には、図５に示すように、制御装置６は、作動油の温度が低温であるか否かを判定するために、温度センサ６１で検出される作動油の温度を所定温度Ｔ１（例えば、０℃）と比較する（ステップＳ１）。作動油の温度が所定温度Ｔ１よりも低い場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。一方、作動油の温度が所定温度Ｔ１以上である場合には（ステップＳ１でＮＯ）、制御装置６は、切換弁５２のソレノイドを励磁せずに切換弁５２を第１位置に保持し、ネガティブコントロール圧Ｐｎをレギュレータ２２に導く。すなわち、作動油の温度が低温でない場合には、ステアリング操作または荷役操作が行われたときに、通常のネガティブコントロールで油圧ポンプ２１の傾転角が調整される。

ステップＳ２では、制御装置６は、切換弁５２のソレノイドを励磁して切換弁５２を第２位置に切り換える。その後、制御装置６は、ステアリング操作または荷役操作が行われるまで、その状態を維持する（ステップＳ３でＮＯ）。その間に、もし温度センサ６１で検出される作動油の温度が所定温度Ｔ１以上となれば（ステップＳ１でＮＯ）、制御装置６は切換弁５２のソレノイドを消磁して切換弁５２を第１位置に戻す。

ステップＳ２では、制御装置６は、ステアリングシリンダ２８または荷役シリンダ（ブームシリンダ２４および／またはバケットシリンダ２５）の動き始めに必要な流量を確保し得るポンプ容量となる外部パイロット圧Ｐｏを電磁比例弁５４が出力するように、電磁比例弁５４へ電流を送給する。例えば、外部パイロット圧Ｐｏは、ポンプ容量を最大とするネガティブコントロール圧Ｐｎの最低値（例えば、０．８ＭＰａ）と、ポンプ容量を最小とするネガティブコントロール圧Ｐｎの最大値（例えば、３．１２ＭＰａ）との間の範囲を三等分したときの、中央の領域内の値である（例えば、２．２ＭＰａ）。

切換弁５２が第２位置に維持されている間にステアリング操作または荷役操作が行われると（ステップＳ３でＹＥＳ）、制御装置６は、ステアリング操作または荷役操作が行われてから所定時間Δｔ（例えば、０．７〜１．２秒）経過後に、切換弁５２のソレノイドを消磁して切換弁５２を第２位置から第１位置に切り換える（ステップＳ４）。

なお、ステアリング操作または荷役操作が行われたか否かは、図略の操舵信号出力装置とステアリングバルブ間のパイロットラインの圧力を検出するか、ブーム操作弁８２とコントロールバルブ７２間のパイロットラインの圧力およびバケット操作弁８１とコントロールバルブ７１間のパイロットラインの圧力を検出することにより判定することができる。あるいは、ステアリングシリンダ２８およびブームシリンダ２４へ供給される作動油の圧力を検出することによっても、ステアリング操作および荷役操作が行われたか否かを判定することができる。

切換弁５２を第２位置から第１位置に切り換えるタイミングは、必ずしもステアリング操作または荷役操作が行われてから所定時間Δｔ経過後である必要はない。例えば、圧力センサ６２で検出されるメインポンプ２１の吐出圧が特定圧力となったときに、切換弁５２を第２位置から第１位置に切り換えてもよい。また、ステアリング操作または荷役操作が行われた後に、外部パイロット圧Ｐｏを変化させてもよい。

図５に示すような制御を行ったときの、メインポンプ２１の吐出圧の経時的変化を図３中に実線で示す。

図５に示すような制御を行わずに、切換弁５２が第１位置に維持され、かつ、レギュレータ２２に常にネガティブコントロール圧Ｐｎが導かれている場合には、作動油の温度が低いと、図３中に一点鎖線で示すように、操作手段（操作弁８１，８２の操作レバーや図略のステアリングホイール）が操作された直後は、メインポンプ２１の吐出圧が若干低下する。

これに対し、図５に示すような制御を行った場合には、作動油の温度が低いときに切換弁５２が第２位置に維持されるため、操縦者が操作手段を操作する前から、メインポンプ２１の吐出圧をある程度高く保持することができる。これにより、操縦者が操作手段を操作したときには、荷役シリンダ（ブームシリンダ２４および／またはバケットシリンダ２５）やステアリングシリンダ２８に当初から多くの作動油が供給され、それらが直ちに動くようになる。その結果、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

また、ステアリング操作または荷役操作が行われてから所定時間Δｔ経過後には切換弁５２が第１位置に戻されるから、外部パイロット圧Ｐｏに基づく画一的な制御からネガティブコントロールに切り換えることができる。

＜上げデテント操作時＞
図４に示すブーム操作弁８２は、ブーム操作弁８２をブーム上昇操作位置に維持するための上げデテント用コイル８３と、ブーム下降操作位置に維持するための下げデテント用コイル８４を有する。より詳しくは、ブーム操作弁８２は、操作レバーの動作に追従して互いに反対方向に上下動する一対のプッシュロッドを有し、操作レバーが上昇側または下降側に最大限に傾倒されたときには、一方のプッシュロッドに固定されたプレートが上げデテント用コイル８３または下げデテント用コイル８４に吸着される。

制御装置６は、上げデテント操作が行われたときに上げデテント用コイル８３を励磁し、上げデテント操作中にブーム１８が最上昇位置に到達したときに、上げデテント用コイル８３を消磁する。これにより、ブームシリンダ２４用のコントロールバルブ７２が直ちに中立位置に戻される。また、制御装置６は、下げデテント操作が行われたときに下げデテント用コイル８４を励磁し、下げデテント操作中にブーム１８が最下降位置に到達したときに、下げデテント用コイル８４を消磁する。これにより、ブームシリンダ２４用のコントロールバルブ７２が直ちに中立位置に戻される。

制御装置６には、ブーム１８の最上昇位置および最下降位置が、ブーム１８の角度として予め格納されている。なお、最上昇位置および最下降位置は、ブームシリンダ２４の機械的ストロークの範囲内で任意に設定可能である。

上述したように、本実施形態では、制御装置６による切換弁５２の制御によって、上げデテント操作中にブーム１８が最上昇位置に到達したときの停止ショックが緩和される。すなわち、制御装置６は、ブーム１８が最上昇位置に到達する前に、切換弁５２を第１位置から第２位置に切り換える。

より詳しくは、図６に示すように、制御装置６は、上げデテント操作が行われるまで待機する（ステップＳ１１でＮＯ）。上げデテント操作が行われると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、制御装置６は、角度センサ６３で検出されるブーム角度が、最上昇位置よりも小さな所定角度θ以上となるまでは（ステップＳ１２でＮＯ）、切換弁５２のソレノイドを励磁せずに切換弁５２を第１位置に保持する。所定角度θは、最上昇位置を示す最大角度θmaxに一定の比率を掛けて算出してもよいし、最大角度θmaxから一定の値を差し引いて算出してもよい。

角度センサ６３で検出されるブーム角度が所定角度θ以上になると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置６は、切換弁５２のソレノイドを励磁して切換弁５２を第２位置に切り換える（ステップＳ１３）。このとき、制御装置６は、例えば、ネガティブコントロール圧Ｐｎと等しい外部パイロット圧Ｐｏを電磁比例弁５４が出力するように、電磁比例弁５４へ電流を送給する。

切換弁５２を第２位置に切り換えてからは、制御装置６は、外部パイロット圧Ｐｏが徐々に増加するように電磁比例弁５４を制御する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４は、ブーム１８が最上昇位置に到達する（すなわち、角度センサ６３で検出されるブーム角度が最大角度θmaxとなる）まで継続される（ステップＳ１５でＮＯ）。例えば、外部パイロット圧Ｐｏは、ブーム１８が最上昇位置に到達したときにポンプ容量が最小となるように増加される。

ブーム１８が最上昇位置に到達すると（ステップＳ１５でＹＥＳ）、制御装置６は、切換弁５２のソレノイドを消磁して切換弁５２を第１位置に戻す。

図６に示すような制御を行えば、ブーム１８が最上昇位置に到達する前に、メインポンプ２１の吐出流量を強制的に低減させることができる。その結果、ブーム１８が最上昇位置に到達したときの停止ショックを緩和することができる。

また、切換弁５２が第２位置に切り換えられてからは、外部パイロット圧Ｐｏが徐々に増加するように電磁比例弁５４が制御されるため、ブーム１８を最上昇位置に向かって滑らかに停止することができる。

なお、図６に示す制御を下げデテント操作時に適用すれば、下げデテント操作中にブーム１８が最下降位置に到達したときの停止ショックを緩和することもできる。具体的には、制御装置６が、ブーム１８が最下降位置に到達する前に、切換弁５２を第１位置から第２位置に切り換えればよい。

ブーム操作弁８２が一対の電磁比例弁を含む電気式パイロット弁である場合は、デテント用コイル８３，８４の代わりに、操作レバーが上昇側または下降側に所定の角度以上（例えば、操作レバーの最大操作角度の８０％以上）に傾倒されたときに、ブーム１８が最上昇位置または最下降位置に到達するまで電磁比例弁へ送給する電気信号を維持するプログラムを採用すればよい。

（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。

例えば、図７に示す第１変形例の油圧駆動システム２Ｂのように、外部パイロットライン５３は、供給ライン４の第２支流４ｃに接続されていてもよい。あるいは、図８に示す第３変形例の油圧駆動システム２Ｃのように、外部パイロットライン５３は、供給ライン４の主流路４ａに接続されていてもよい。この場合、外部パイロットライン５３には、上流側から順に、逆止弁５５およびアキュムレータ５６が設けられることが望ましい。

さらに、外部パイロットライン５３は、必ずしもアクセサリポンプ２３から延びる供給ライン４に接続されている必要はない。例えば、図９に示す第４変形例の油圧駆動システム２Ｄのように、外部パイロットライン５３は、循環ライン３１における荷役回路３４の上流側部分に接続されていてもよい。この場合、外部パイロットライン５３には、上流側から順に、逆止弁５５およびアキュムレータ５６が設けられる。

循環ライン３１の圧力は変動するが、外部パイロットライン５３には逆止弁５５およびアキュムレータ５６が設けられているため、アキュムレータ５６には、循環ライン３１の最も高い圧力が蓄積される。これにより、循環ライン３１での圧力履歴のうちでの最高圧を圧力源として合理的に利用することができる。

また、図１０に示す第５変形例の油圧駆動システム２Ｅのように、油圧駆動システム２Ｅが、メインポンプ２１およびアクセサリポンプ２３に加えて、補助ポンプ２７を含み、外部パイロットライン５３が補助ポンプ２７に接続されていてもよい。

図１０に示す構成では、外部パイロットライン５３からリリーフライン５７が分岐しており、このリリーフライン５７にリリーフ弁５８が設けられている。リリーフ弁５８の設定圧は、ネガティブコントロール圧Ｐｎの最低値よりも高く設定されている。

図１０に示す構成では、補助ポンプ２７の吐出圧をある程度小さく設定することができるので、外部パイロットライン５３に必ずしも電磁比例弁５４が設けられている必要はない。

本発明の油圧駆動システムは、種々の建設機械に有用である。

１ 建設機械
２Ａ〜２Ｅ 油圧駆動システム
２１ メインポンプ（油圧ポンプ）
２２ レギュレータ
２３ アクセサリポンプ
２４ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
２５ バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
２８ ステアリングシリンダ
３１ 循環ライン
３２ タンク
３３ 絞り
３４ 荷役回路（作業回路）
３４ａ センターバイパスライン
４ 供給ライン
５１ パイロットライン
５２ 切換弁
５３ 外部パイロットライン
５４ 電磁比例弁
５５ 逆止弁
５６ アキュムレータ
６ 制御装置
６１ 温度センサ
６２ 圧力センサ
６３ 角度センサ

Claims (7)

1. 建設機械に搭載される油圧駆動システムであって、
   レギュレータにより傾転角が変更される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからタンクへ延びる、作業用の油圧アクチュエータを駆動するための作業回路のセンターバイパスラインを構成する循環ラインであって、前記作業回路の下流側に絞りが設けられた循環ラインと、
   前記循環ラインにおける前記作業回路と前記絞りの間の部分と前記レギュレータとを接続するパイロットラインと、
   前記パイロットラインに設けられた切換弁と、
   前記切換弁へ、前記循環ラインにおける前記絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧の最低値よりも高い外部パイロット圧を導く外部パイロットラインと、を備え、
   前記切換弁は、前記ネガティブコントロール圧を前記レギュレータへ導く第１位置と、前記外部パイロット圧を前記レギュレータへ導く第２位置との間で切り換えられる、油圧駆動システム。
2. 前記建設機械は、複数の車輪を含む産業用車両であり、
   進行方向変更用の一対のステアリングシリンダを駆動するためのステアリング回路と、
   前記切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、
   前記制御装置は、前記油圧ポンプが稼働している間であって、ステアリング操作および前記油圧アクチュエータを駆動するための特定操作が行われておらず、かつ、作動油の温度が所定温度よりも低いときに、前記切換弁を第２位置に維持する、請求項１に記載の油圧駆動システム。
3. 前記制御装置は、前記ステアリング操作または前記特定操作が行われてから所定時間経過後に前記切換弁を第２位置から第１位置に切り換える、請求項２に記載の油圧駆動システム。
4. 前記建設機械はブームを含み、
   前記油圧アクチュエータは、前記ブームを作動させるブームシリンダであり、
   前記荷役回路は、前記ブームシリンダ用のコントロールバルブであって、前記ブームを上昇または下降させ続けるデテント操作中に前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達したときに中立位置に戻されるコントロールバルブを含み、
   前記切換弁を制御する制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達する前に、前記切換弁を第１位置から第２位置に切り換える、請求項１に記載の油圧駆動システム。
5. 前記外部パイロットラインには、二次圧として前記外部パイロット圧を出力する電磁比例弁が設けられており、
   前記制御装置は、前記切換弁を第２位置に切り換えてからは、前記外部パイロット圧が徐々に増加するように前記電磁比例弁を制御する、請求項４に記載の油圧駆動システム。
6. 前記油圧ポンプはメインポンプであり、
   前記メインポンプと共通のエンジンにより駆動されるアクセサリポンプをさらに備え、
   前記外部パイロットラインは、前記アクセサリポンプから吐出される作動油を導く供給ラインに接続されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の油圧駆動システム。
7. 前記外部パイロットラインは、前記循環ラインにおける前記作業回路の上流側部分に接続されており、前記外部パイロットラインには、上流側から順に、逆止弁およびアキュムレータが設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の油圧駆動システム。
   

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