JP2016169818A - Hydraulic driving system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば建設機械などに搭載される油圧駆動システムに関する。 The present invention relates to a hydraulic drive system mounted on, for example, a construction machine.
産業機械や建設機械などでは、エンジンにより駆動される可変容量型のポンプを含む油圧駆動システムが搭載されたものがある。例えば、特許文献1には、油圧ショベルの油圧駆動システムが開示されている。 Some industrial machines and construction machines are equipped with a hydraulic drive system including a variable displacement pump driven by an engine. For example, Patent Document 1 discloses a hydraulic drive system for a hydraulic excavator.
特許文献1に開示された油圧駆動システムは、複数の油圧アクチュエータへ作動油を供給するための可変容量型の第1メインポンプおよび第2メインポンプと、第1メインポンプおよび第2メインポンプを駆動するエンジンを含む。第1メインポンプの傾転角は第1レギュレータにより変更され、第2メインポンプの傾転角は第2レギュレータにより変更される。 The hydraulic drive system disclosed in Patent Document 1 drives a variable capacity first main pump and a second main pump, and a first main pump and a second main pump for supplying hydraulic oil to a plurality of hydraulic actuators. Including the engine to do. The tilt angle of the first main pump is changed by the first regulator, and the tilt angle of the second main pump is changed by the second regulator.
第1レギュレータおよび第2レギュレータのそれぞれは、ポジティブ傾転制御用の第1サーボ弁と、全馬力制御用の第2サーボ弁を含む。第1サーボ弁は、第1電磁比例弁から出力される二次圧に応じて作動し、第2サーボ弁は、第1メインポンプの吐出圧、第2メインポンプの吐出圧および第2電磁比例弁から出力される二次圧に応じて作動する。第1電磁比例弁および第2電磁比例弁は、上記のエンジンにより駆動されるサブポンプと接続されている。 Each of the first regulator and the second regulator includes a first servo valve for positive tilt control and a second servo valve for full horsepower control. The first servo valve is operated according to the secondary pressure output from the first electromagnetic proportional valve, and the second servo valve is the discharge pressure of the first main pump, the discharge pressure of the second main pump, and the second electromagnetic proportional. Operates according to the secondary pressure output from the valve. The first electromagnetic proportional valve and the second electromagnetic proportional valve are connected to a sub-pump driven by the engine.
上記の第2電磁比例弁は、第1レギュレータの第2サーボ弁と第2レギュレータの第2サーボ弁の双方へ二次圧を出力する。第2電磁比例弁は、エンジン回転数に応じて第1および第2メインポンプの吸収(負荷)トルクを調整するためのものである。 The second electromagnetic proportional valve outputs a secondary pressure to both the second servo valve of the first regulator and the second servo valve of the second regulator. The second electromagnetic proportional valve is for adjusting the absorption (load) torque of the first and second main pumps according to the engine speed.
一般に、油圧駆動システムには、操縦者が基準エンジン回転数を何段階かで選択するための回転数選択装置が設けられる。図7に、基準エンジン回転数ごとに定まる直線状のエンジンドループ線EL2を示す。運転時のエンジントルクは、選択された基準エンジン回転数に対応するエンジンドループ線EL2とエンジン最大出力トルク線EL1とで規定される曲線上を推移する。 Generally, the hydraulic drive system is provided with a rotation speed selection device for the operator to select a reference engine rotation speed in several stages. FIG. 7 shows a linear engine droop line EL2 determined for each reference engine speed. The engine torque during operation changes on a curve defined by the engine droop line EL2 and the engine maximum output torque line EL1 corresponding to the selected reference engine speed.
上述した第2電磁比例弁は、図7に示す、馬力制御によるポンプ吸収(負荷)トルク線PLを定める。すなわち、第2電磁比例弁は、エンジン回転数が低下したときに、第1および第2メインポンプの吸収トルクも低下するように、制御装置により制御される。ポンプ吸収トルク線PLとエンジン最大出力トルク線EL1またはエンジンドループ線EL2との交点が、実際の運転点である。 The second electromagnetic proportional valve described above determines a pump absorption (load) torque line PL by horsepower control shown in FIG. That is, the second electromagnetic proportional valve is controlled by the control device so that the absorption torque of the first and second main pumps also decreases when the engine speed decreases. The intersection of the pump absorption torque line PL and the engine maximum output torque line EL1 or the engine droop line EL2 is an actual operating point.
特許文献1に開示された油圧駆動システムでは、電磁比例弁を使用して第1および第2メインポンプの吸収(負荷)トルクが調整されている。しかしながら、電磁比例弁を用いた場合には、特に使用環境が過酷な地域では、電気部品(コネクタ、ハーネスなど)の接触不良などによる故障が発生し易い。 In the hydraulic drive system disclosed in Patent Document 1, the absorption (load) torque of the first and second main pumps is adjusted using an electromagnetic proportional valve. However, when an electromagnetic proportional valve is used, a failure due to poor contact of electrical components (connectors, harnesses, etc.) is likely to occur, particularly in regions where the usage environment is severe.
このような観点からは、特許文献1に開示された油圧駆動システムから第2電磁比例弁を削除することが考えられる。この場合には、図8に示すように、馬力制御によるポンプ吸収トルクが一定となる(換言すれば、ポンプ吸収トルク線PLが水平となる)。このため、どの基準エンジン回転数が選択されても運転点がエンジン最大出力トルク線EL1上の最高トルク点に到達しないようにするために、ポンプ吸収トルクを低く抑える必要がある。 From such a viewpoint, it is conceivable to delete the second electromagnetic proportional valve from the hydraulic drive system disclosed in Patent Document 1. In this case, as shown in FIG. 8, the pump absorption torque by the horsepower control is constant (in other words, the pump absorption torque line PL is horizontal). For this reason, it is necessary to keep the pump absorption torque low in order to prevent the operating point from reaching the maximum torque point on the engine maximum output torque line EL1 no matter which reference engine speed is selected.
しかしながら、エンジン最大出力トルク線EL1の端部同士を比べると、エンジン回転数の中間領域から高い領域の端部はエンジン回転数の低い方の端部よりもトルクが大きいため、エンジン回転数の中間領域から高い領域では運転点からエンジン最大出力トルク線EL1まで余裕がある。 However, when the ends of the engine maximum output torque line EL1 are compared with each other, the end of the region higher than the intermediate region of the engine speed has a larger torque than the end of the lower engine speed, so In a region higher than the region, there is a margin from the operating point to the engine maximum output torque line EL1.
そこで、本発明は、電磁比例弁を用いずに、エンジン回転数の中間領域から高い領域で運転点をエンジン最大出力トルク線に近づけ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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hydraulic drive system that can bring the operating point close to the engine maximum output torque line in a region higher than the intermediate region of the engine speed without using an electromagnetic proportional valve.
前記課題を解決するために、本発明の油圧駆動システムは、油圧アクチュエータへ作動油を供給するための、エンジンにより駆動される可変容量型のメインポンプと、前記エンジンにより駆動される固定容量型のサブポンプと、前記サブポンプから延びるサブポンプ吐出ラインに設けられた絞りと、前記絞りの下流側で前記サブポンプ吐出ラインに設けられたリリーフ弁と、前記メインポンプの傾転角を変更するレギュレータであって、前記メインポンプの吐出圧を受ける馬力制御ピストン、および前記サブポンプ吐出ラインにおける前記絞りの上流側の圧力を受けて前記馬力制御ピストンに抗して作動する反力ピストン、を含む、レギュレータと、を備える、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a hydraulic drive system according to the present invention includes a variable displacement main pump driven by an engine for supplying hydraulic oil to a hydraulic actuator, and a fixed displacement drive driven by the engine. A sub-pump, a throttle provided in a sub-pump discharge line extending from the sub-pump, a relief valve provided in the sub-pump discharge line downstream of the throttle, and a regulator that changes a tilt angle of the main pump, A regulator including a horsepower control piston that receives the discharge pressure of the main pump, and a reaction force piston that operates against the horsepower control piston by receiving pressure on the upstream side of the throttle in the sub-pump discharge line. It is characterized by that.
上記の構成によれば、エンジン回転数が増大すればサブポンプの吐出流量も増大し、サブポンプ吐出ラインにおける絞りの上流側の圧力が上昇する。このようにエンジン回転数の増大に伴って上昇する圧力が、馬力制御ピストンに抗して作動する反力ピストンに作用するため、馬力制御ピストンによるポンプ馬力の制限がエンジン回転数が増大するほど緩和される。これにより、エンジン回転数と比例関係となるポンプ吸収トルク線を得ることができる。その結果、エンジン回転数の中間領域から高い領域で運転点をエンジン最大出力トルク線に近づけることができる。 According to the above configuration, when the engine speed increases, the discharge flow rate of the sub pump also increases, and the pressure upstream of the throttle in the sub pump discharge line increases. Since the pressure that rises as the engine speed increases in this way acts on the reaction force piston that operates against the horsepower control piston, the restriction of the pump horsepower by the horsepower control piston is reduced as the engine speed increases. Is done. As a result, a pump absorption torque line that is proportional to the engine speed can be obtained. As a result, the operating point can be brought close to the engine maximum output torque line in a region higher than the intermediate region of the engine speed.
上記の油圧駆動システムは、前記メインポンプからタンクまで延びる循環ライン上に配置された、前記油圧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制御弁と、前記制御弁を操作するためのパイロット操作弁と、前記絞りの下流側で前記サブポンプ吐出ラインから分岐して前記パイロット操作弁につながる操作弁供給ラインをさらに備えてもよい。この構成によれば、サブポンプがパイロットポンプとして機能するため、パイロットポンプを利用して、エンジン回転数の増大に伴って上昇する圧力を発生させることができる。従って、反力ピストン専用のポンプを設ける必要がない。 The hydraulic drive system includes a control valve that is disposed on a circulation line that extends from the main pump to the tank and that controls supply and discharge of hydraulic oil to and from the hydraulic actuator, and a pilot operation valve that operates the control valve. And an operation valve supply line branched from the sub-pump discharge line downstream of the throttle and connected to the pilot operation valve. According to this configuration, since the sub pump functions as a pilot pump, the pilot pump can be used to generate a pressure that increases as the engine speed increases. Therefore, there is no need to provide a pump dedicated to the reaction force piston.
前記循環ラインには、前記制御弁の下流側に絞りが設けられており、前記レギュレータは、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を受ける流量制御ピストンを含んでもよい。この構成によれば、メインポンプの吐出流量を油圧ネガティブコントロール方式で制御できるため、流量制御に電磁比例弁が必要な電気ポジティブコントロール方式に比べて、電気部品が少ない。従って、コストを削減することができるとともに、過酷な環境下で油圧駆動システムを安定して稼働させることができる。 The circulation line may be provided with a throttle on the downstream side of the control valve, and the regulator may include a flow control piston that receives a negative control pressure that is a pressure upstream of the throttle in the circulation line. According to this configuration, since the discharge flow rate of the main pump can be controlled by the hydraulic negative control method, there are fewer electrical components than the electrical positive control method that requires an electromagnetic proportional valve for flow rate control. Therefore, the cost can be reduced and the hydraulic drive system can be stably operated in a harsh environment.
前記レギュレータは、前記馬力制御ピストンに面する第1馬力制御チャンバおよび第2馬力制御チャンバを含み、前記第1馬力制御チャンバには、前記メインポンプの吐出圧が導かれ、上記の油圧駆動システムは、前記第2馬力制御チャンバと前記サブポンプ吐出ラインにおける前記絞りと前記リリーフ弁の間の部分とを接続する中継ラインと、前記中継ラインに設けられた、パイロット圧が所定値以下のときは前記第2馬力制御チャンバをタンクと連通させ、パイロット圧が前記所定値よりも大きいときは前記パイロット圧と比例する二次圧を前記第2馬力制御チャンバへ出力する減圧弁と、前記サブポンプ吐出ラインにおける前記絞りの上流側の圧力を前記パイロット圧として前記減圧弁に導く減圧弁信号入力ラインと、をさらに備えてもよい。この構成によれば、ポンプ吸収トルク線を、所定値に対応するエンジン回転数でピークとなる折れ線とすることができる。これにより、エンジン回転数の中間領域では運転点をエンジン最大出力トルク線にさらに近づけることができる。 The regulator includes a first horsepower control chamber and a second horsepower control chamber facing the horsepower control piston, and the discharge pressure of the main pump is guided to the first horsepower control chamber. A relay line connecting the second horsepower control chamber and a portion of the sub-pump discharge line between the throttle and the relief valve; and a pilot line provided in the relay line when the pilot pressure is a predetermined value or less. A two-horsepower control chamber in communication with the tank, and when the pilot pressure is greater than the predetermined value, a pressure reducing valve that outputs a secondary pressure proportional to the pilot pressure to the second horsepower control chamber; and the sub-pump discharge line A pressure reducing valve signal input line that guides the pressure upstream of the throttle to the pressure reducing valve as the pilot pressure. Good. According to this configuration, the pump absorption torque line can be a broken line that peaks at the engine speed corresponding to the predetermined value. As a result, the operating point can be made closer to the engine maximum output torque line in the intermediate region of the engine speed.
本発明によれば、電磁比例弁を用いずに、エンジン回転数の中間領域から高い領域で運転点をエンジン最大出力トルク線に近づけることができる。 According to the present invention, the operating point can be brought close to the engine maximum output torque line in a region higher than the intermediate region of the engine speed without using an electromagnetic proportional valve.
(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態に係る建設機械の油圧駆動システム1Aを示し、図2に、その油圧駆動システム1A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。また、本発明は、建設機械だけでなくその他の機械(例えば、産業機械)にも適用可能である。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a
油圧駆動システム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1Aは、それらのアクチュエータへ作動油を供給するための第1メインポンプ15および第2メインポンプ17と、第1メインポンプ15および第2メインポンプ17を駆動するエンジン51を含む。なお、図1では、図面の簡略化のために、ブームシリンダ11および旋回モータ14以外のアクチュエータを省略している。
The
エンジン51は燃料噴射弁を含み、この燃料噴射弁はガバナ52により制御される。ガバナ52には、操縦者が基準エンジン回転数を何段階かで選択するための回転数選択装置53が接続されている。換言すれば、回転数選択装置53は、基準エンジン回転数の選択を受け付ける。ガバナ52は、選択された基準エンジン回転数に応じて、燃料噴射弁を制御する。
The
第1メインポンプ15からは、第1循環ライン21がタンクまで延びている。第1循環ライン21上には、旋回制御弁41を含む複数の制御弁(旋回制御弁41以外は図示せず)が配置されている。旋回制御弁41以外の制御弁は、例えば、アーム制御弁、走行左制御弁である。旋回制御弁41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。第1循環ライン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循環ライン21上の全ての制御弁へ第1メインポンプ15から吐出される作動油が導かれる。また、第1循環ライン21上の制御弁のそれぞれには、タンクライン25が接続されている。
A
同様に、第2メインポンプ17からは、第2循環ライン31がタンクまで延びている。第2循環ライン31上には、ブーム制御弁43を含む複数の制御弁(ブーム制御弁43以外は図示せず)が配置されている。ブーム制御弁43以外の制御弁は、例えば、バケット制御弁、走行右制御弁である。ブーム制御弁43は、ブームシリンダ11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。第2循環ライン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循環ライン31上の全ての制御弁へ第2メインポンプ17から吐出される作動油が導かれる。また、第2循環ライン31上の制御弁のそれぞれには、タンクライン35が接続されている。
Similarly, the
さらに、油圧駆動システム1Aは、旋回制御弁41を操作するためのパイロット操作弁である旋回操作弁42と、ブーム制御弁43を操作するためのパイロット操作弁であるブーム操作弁44を含む。旋回操作弁42およびブーム操作弁44のそれぞれは、操作レバーを有し、操作レバーの傾倒角(操作量)に応じた大きさのパイロット圧を旋回制御弁41またはブーム制御弁43へ出力する。
Further, the hydraulic drive system 1 </ b> A includes a
旋回操作弁42およびブーム操作弁44には、エンジン51により駆動される固定容量型のサブポンプ19から一次圧が供給される。図3に示すように、サブポンプ19からは、タンクまでサブポンプ吐出ライン61が延びている。サブポンプ吐出ライン61には、絞り62が設けられているとともに、絞り62の下流側にリリーフ弁63が設けられている。サブポンプ吐出ライン61における絞り62とリリーフ弁63の間の部分からは、操作弁供給ライン64が分岐しており、この操作弁供給ライン64が旋回操作弁42およびブーム操作弁44につながっている。
The primary pressure is supplied to the
図1に戻って、第1メインポンプ15および第2メインポンプ17のそれぞれは、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。第1メインポンプ15の傾転角は、第1レギュレータ16により変更され、第2メインポンプ17の傾転角は、第2レギュレータ18により変更される。本実施形態では、第1メインポンプ15および第2メインポンプ17の吐出流量が油圧ネガティブコントロール方式で制御される。ただし、第1および第2メインポンプ15,17の吐出流量は、ロードセンシング方式で制御されてもよい。
Returning to FIG. 1, each of the first
具体的に、第1循環ライン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、第1循環ライン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弁23が配置されている。同様に、第2循環ライン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。また、第2循環ライン31には、絞り32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弁33が配置されている。
Specifically, the
上述した第1レギュレータ16には、第1流量制御ライン27を通じて、第1循環ライン21における絞り22の上流側の圧力である第1ネガティブコントロール圧が導かれる。また、第1レギュレータ16には、第1馬力制御ライン26を通じて、第1メインポンプ15の吐出圧が導かれる。本実施形態では、クロスセンシングが採用されておらず、第1レギュレータ16に第2メインポンプ17の吐出圧は導かれない。ただし、クロスセンシングが採用されており、第1レギュレータ16に第2メインポンプ17の吐出圧が導かれてもよい。
A first negative control pressure, which is a pressure upstream of the
同様に、第2レギュレータ18には、第2流量制御ライン37を通じて、第2循環ライン31における絞り32の上流側の圧力である第2ネガティブコントロール圧が導かれる。また、第2レギュレータ18には、第2馬力制御ライン36を通じて、第2メインポンプ17の吐出圧が導かれる。本実施形態では、クロスセンシングが採用されておらず、第2レギュレータ18に第1メインポンプ15の吐出圧は導かれない。ただし、クロスセンシングが採用されており、第2レギュレータ18に第1メインポンプ15の吐出圧が導かれてもよい。
Similarly, a second negative control pressure that is a pressure upstream of the
なお、本明細書では、通例に従い、ポンプのトルク制御という意味で、馬力制御という用語を用いている。 In the present specification, the term “horsepower control” is used in the sense of torque control of the pump, as usual.
第1レギュレータ16は、流量制御として、第1ネガティブコントロール圧が高ければ第1メインポンプ15の傾転角を小さくし、第1ネガティブコントロール圧が低ければ第1メインポンプ15の傾転角を大きくする。また、第1レギュレータ16は、馬力制御として、第1メインポンプ15の吐出圧が高ければ第1メインポンプ15の傾転角を小さくし、第1メインポンプ15の吐出圧が低ければ第1メインポンプ15の傾転角を大きくする。第1メインポンプ15の傾転角が小さくなると、第1メインポンプ15の吐出流量が減少し、第1メインポンプ15の傾転角が大きくなると、第1メインポンプ15の吐出流量が増大する。
As the flow rate control, the
同様に、第2レギュレータ18は、流量制御として、第2ネガティブコントロール圧が高ければ第2メインポンプ17の傾転角を小さくし、第2ネガティブコントロール圧が低ければ第2メインポンプ17の傾転角を大きくする。また、第2レギュレータ18は、馬力制御として、第2メインポンプ17の吐出圧が高ければ第2メインポンプ17の傾転角を小さくし、第2メインポンプ17の吐出圧が低ければ第2メインポンプ17の傾転角を大きくする。第2メインポンプ17の傾転角が小さくなると、第2メインポンプ17の吐出流量が減少し、第2メインポンプ17の傾転角が大きくなると、第2メインポンプ17の吐出流量が増加する。
Similarly, as the flow rate control, the
第1レギュレータ16および第2レギュレータ18は、図3に示す互いに同様の構成を有している。このため、以下では第1レギュレータ16の構成を代表して説明する。
The
第1レギュレータ16は、第1メインポンプ15の傾転角を決定するサーボシリンダ72と、サーボシリンダ72を操作する切換弁76を含む。例えば、第1メインポンプ15が斜板ポンプである場合、サーボシリンダ72は第1メインポンプ15の斜板71と、斜板71の角度に連動して当該サーボシリンダ72が軸方向に摺動するように連結される。第1レギュレータ16は、サーボシリンダ72の小径側の端部に面する第1サーボチャンバ73と、サーボシリンダ72の大径側の端部に面する第2サーボチャンバ74を含む。第1サーボチャンバ73には第1メインポンプ15の吐出圧が導かれ、第2サーボチャンバ74は切換弁76と接続されている。
The
切換弁76は、第2サーボチャンバ74の第1循環ライン21に対する開口面積とタンクに対する開口面積を制御する。具体的に、切換弁76は、第1レバー75によりサーボシリンダ72と連結されたスリーブ78と、スリーブ78に収容されたスプール77を有する。例えば、スリーブ78およびスプール77の軸方向は、サーボシリンダ72の軸方向と平行である。スリーブ78は、第1レバー75の姿勢に連動して軸方向に摺動し、サーボシリンダ72の両側から作用する力(圧力×サーボシリンダ受圧面積)が釣り合うように、スプール77に対するスリーブ78の相対位置が調整される。
The switching
また、第1レギュレータ16は、切換弁76のスプール77を駆動する流量制御ピストン81および馬力制御ピストン84を含む。流量制御ピストン81および馬力制御ピストン84は、それぞれ第2レバー83および第3レバー86を介して、第2レバー83または第3レバー86の姿勢に連動してスプール77の軸方向に摺動するようにスプール77と連結されている。さらに、第1レギュレータ16は、流量制御ピストン81に面する流量制御チャンバ82と、馬力制御ピストン84に面する馬力制御チャンバ85を含む。
The
流量制御チャンバ82には、第1ネガティブコントロール圧が導かれる。流量制御ピストン81は、第1ネガティブコントロール圧を受け、第1ネガティブコントロール圧が上昇したときにスプール77を流量減少方向(第1メインポンプ15の吐出流量が減少する方向)に移動させ、第1ネガティブコントロール圧が低下したときにスプール77を流量増加方向(第1メインポンプ15の吐出流量が増加する方向)に移動させる。馬力制御チャンバ85には、第1メインポンプ15の吐出圧が導かれる。馬力制御ピストン84は、第1メインポンプ15の吐出圧を受け、第1メインポンプ15の吐出圧が上昇したときにスプール77を流量低減方向に移動させ、第1メインポンプ15の吐出圧が低下したときにスプール77を流量増加方向に移動させる。なお、流量制御ピストン81および馬力制御ピストン84は、そのうちの第1メインポンプ15の吐出流量を制限する方(低減させる方)が優先して機能するように構成される。
A first negative control pressure is introduced into the
さらに、本実施形態では、電磁比例弁を用いずに第1メインポンプ15および第2メインポンプ17の吸収トルクを調整するための構成が採用されている。具体的に、第1レギュレータ16および第2レギュレータ18のそれぞれは、馬力制御ピストン84に抗して作動する反力ピストン87と、この反力ピストン87に面する反力チャンバ88を含む。
Furthermore, in this embodiment, the structure for adjusting the absorption torque of the 1st
反力チャンバ88は、反力ライン65により、サブポンプ吐出ライン61における絞り62の上流側部分と接続されている。このため、反力ピストン87は、サブポンプ吐出ライン61における絞り62の上流側の圧力である対抗圧Pzを受け、この対抗圧Pzに応じて馬力制御ピストン84を押し戻す。
The
サブポンプ吐出ライン61には絞り62が設けられているため、エンジン回転数が増大すれば、サブポンプ19の吐出流量も増大し、図4(b)に示すように対抗圧Pzが上昇する。このようにエンジン回転数の増大に伴って上昇する対抗圧Pzが、馬力制御ピストン84に抗して作動する反力ピストン87に作用するため、馬力制御ピストン84によるポンプ馬力の制限がエンジン回転数が増大するほど緩和される。これにより、図4(a)に示すように、エンジン回転数と比例関係となるポンプ吸収トルク線PLを得ることができる。その結果、エンジン回転数の中間領域から高い領域で運転点(選択された基準エンジン回転数に対応するエンジンドループ線EL2とポンプ吸収トルク線PLとの交点)をエンジン最大出力トルク線EL1に近づけることができる。
Since the sub
また、本実施形態では、第1メインポンプ15および第2メインポンプ17の吐出流量を油圧ネガティブコントロール方式で制御できるため、流量制御に電磁比例弁が必要な電気ポジティブコントロール方式に比べて、電気部品が少ない。従って、コストを削減することができるとともに、過酷な環境下で油圧駆動システム1Aを安定して稼働させることができる。ただし、本発明は必ずしも油圧ネガティブコントロール方式に限られるものではなく、流量制御チャンバ82へ電磁比例弁から二次圧が出力されてもよい。
In the present embodiment, the discharge flow rates of the first
前記実施形態では、サブポンプ19から操作弁42,44へ一次圧が供給されていたが、操作弁42,44専用のパイロットポンプと反力ピストン87専用のサブポンプを別々に設けてもよい。ただし、前記実施形態のような構成であれば、サブポンプ19がパイロットポンプとして機能するため、パイロットポンプを利用して、エンジン回転数の増大に伴って上昇する圧力を発生させることができる。従って、反力ピストン専用のポンプを設ける必要がない。
In the embodiment, the primary pressure is supplied from the
(第2実施形態)
次に、図5ならびに図6(a)および(b)を参照して、本発明の第2実施形態に係る油圧駆動システム1Bを説明する。なお、本実施形態において、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。
(Second Embodiment)
Next, a
油圧駆動システム1Bの全体構成は、図1と同様である。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18のそれぞれが、第1実施形態で説明した馬力制御チャンバ85を第1馬力制御チャンバ85として含むとともに、馬力制御ピストン84に面する第2馬力制御チャンバ91を含む。
The overall configuration of the
第2馬力制御チャンバ91は、中継ライン92により、サブポンプ吐出ライン61における絞り62とリリーフ弁63の間の部分と接続されている。なお、中継ライン92の一端は、必ずしもサブポンプ吐出ライン61に直接的につながれている必要はなく、操作弁供給ライン64を介してサブポンプ吐出ライン61につながれていてもよい。
The second
中継ライン92には、減圧弁93が設けられているとともに、減圧弁93とサブポンプ吐出ライン61の間に、操作弁42,44用の一次圧を確保するための絞り94が設けられている。減圧弁93にはタンクライン95が接続されており、減圧弁93は、パイロット圧に応じて作動するように構成されている。具体的に、減圧弁93は、パイロット圧が所定値α以下のときは作動せずに、第2馬力制御チャンバ91をタンクと連通させる。一方、パイロット圧が所定値αよりも大きいときは、減圧弁93は、図6(b)に示すように、パイロット圧と比例する二次圧Pfを第2馬力制御チャンバ91へ出力する。
The
減圧弁93のパイロットポートは、減圧弁信号入力ライン96により、サブポンプ吐出ライン61における絞り62の上流側部分と接続されている。すなわち、減圧弁93のパイロットポートには、サブポンプ吐出ライン61における絞り62の上流側の圧力である対抗圧Pzがパイロット圧として導かれる。
The pilot port of the
本実施形態では、馬力制御ピストン84に作用する圧力として、メインポンプ(第1メインポンプ15または第2メインポンプ17)の吐出圧Pdに、減圧弁93から出力される二次圧Pfを重畳させることができる。その結果、図6(a)に示すように、ポンプ吸収トルク線PLを、所定値αに対応するエンジン回転数でピークとなる折れ線とすることができる。すなわち、図6(a)中の破線の左側では、ポンプ吸収トルク線PLの傾きがPz−C1×Pdという係数に比例し(C1は定数)、破線の右側では、ポンプ吸収トルク線PLの傾きがPz−(C1×Pd+C2×Pf)という係数に比例する(C2は定数)。これにより、エンジン回転数の中間領域では運転点をエンジン最大出力トルク線EL1にさらに近づけることができる。
In the present embodiment, as the pressure acting on the
(その他の実施形態)
本発明は上述した第1および第2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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1A,1B 油圧駆動システム
11 ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
14 旋回モータ(油圧アクチュエータ)
15,17 メインポンプ
16,18 レギュレータ
19 サブポンプ
21,31 循環ライン
22,32 絞り
41,43 制御弁
42,44 パイロット操作弁
61 サブポンプ吐出ライン
62 絞り
63 リリーフ弁
64 操作弁供給ライン
81 流量制御ピストン
83 馬力制御ピストン
85 馬力制御チャンバ、第1馬力制御チャンバ
87 反力ピストン
91 第2馬力制御チャンバ
92 中継ライン
93 減圧弁
96 減圧弁信号入力ライン
1A, 1B
14 Swing motor (hydraulic actuator)
15, 17
Claims (4)
前記エンジンにより駆動される固定容量型のサブポンプと、
前記サブポンプから延びるサブポンプ吐出ラインに設けられた絞りと、
前記絞りの下流側で前記サブポンプ吐出ラインに設けられたリリーフ弁と、
前記メインポンプの傾転角を変更するレギュレータであって、前記メインポンプの吐出圧を受ける馬力制御ピストン、および前記サブポンプ吐出ラインにおける前記絞りの上流側の圧力を受けて前記馬力制御ピストンに抗して作動する反力ピストン、を含む、レギュレータと、
を備える、油圧駆動システム。 A variable displacement main pump driven by an engine for supplying hydraulic oil to a hydraulic actuator;
A fixed displacement sub-pump driven by the engine;
A throttle provided in a sub-pump discharge line extending from the sub-pump;
A relief valve provided in the sub-pump discharge line downstream of the throttle;
A regulator for changing the tilt angle of the main pump, which resists the horsepower control piston by receiving a pressure on the upstream side of the throttle in the sub pump discharge line and a horsepower control piston receiving the discharge pressure of the main pump. A regulator including a reaction force piston,
A hydraulic drive system comprising:
前記制御弁を操作するためのパイロット操作弁と、
前記絞りの下流側で前記サブポンプ吐出ラインから分岐して前記パイロット操作弁につながる操作弁供給ラインをさらに備える、請求項1に記載の油圧駆動システム。 A control valve disposed on a circulation line extending from the main pump to the tank and controlling supply and discharge of hydraulic oil to and from the hydraulic actuator;
A pilot operated valve for operating the control valve;
2. The hydraulic drive system according to claim 1, further comprising an operation valve supply line branched from the sub-pump discharge line downstream of the throttle and connected to the pilot operation valve.
前記レギュレータは、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を受ける流量制御ピストンを含む、請求項2に記載の油圧駆動システム。 The circulation line is provided with a throttle on the downstream side of the control valve,
The hydraulic drive system according to claim 2, wherein the regulator includes a flow control piston that receives a negative control pressure that is a pressure upstream of the throttle in the circulation line.
前記第2馬力制御チャンバと前記サブポンプ吐出ラインにおける前記絞りと前記リリーフ弁の間の部分とを接続する中継ラインと、
前記中継ラインに設けられた、パイロット圧が所定値以下のときは前記第2馬力制御チャンバをタンクと連通させ、パイロット圧が前記所定値よりも大きいときは前記パイロット圧と比例する二次圧を前記第2馬力制御チャンバへ出力する減圧弁と、
前記サブポンプ吐出ラインにおける前記絞りの上流側の圧力を前記パイロット圧として前記減圧弁に導く減圧弁信号入力ラインと、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駆動システム。 The regulator includes a first horsepower control chamber and a second horsepower control chamber facing the horsepower control piston, and a discharge pressure of the main pump is guided to the first horsepower control chamber,
A relay line connecting the second horsepower control chamber and a portion of the sub-pump discharge line between the throttle and the relief valve;
When the pilot pressure is less than or equal to a predetermined value, the second horsepower control chamber provided in the relay line communicates with the tank, and when the pilot pressure is greater than the predetermined value, a secondary pressure proportional to the pilot pressure is set A pressure reducing valve that outputs to the second horsepower control chamber;
The hydraulic drive system according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a pressure reducing valve signal input line that guides the pressure upstream of the throttle in the sub-pump discharge line to the pressure reducing valve as the pilot pressure.
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