JP2020026819A - 作業機の油圧システム及び作業機の油圧制御方法 - Google Patents

作業機の油圧システム及び作業機の油圧制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】油圧アクチュエータの応答性を低下させることなく制御源の切換時の衝撃を低減することができるようにする。【解決手段】作業機の油圧システムは、第1供給位置と第1停止位置とに移動可能なスプールを有し、且つ、スプールの移動によって第1油路に供給する作動油の流量を変更可能な第1制御弁と、第2油圧ポンプと第1油路とを接続する第2油路と、第2油路の作動油を第1油路に供給する第2供給位置と、第2油路の作動油を第1油路に供給しない第2停止位置とに切換え可能な第2制御弁と、第2制御弁が第2供給位置である場合において、スプールが第1供給位置から第1停止位置に移動する移動速度を第1移動速度、第2制御弁が第2停止位置である場合においてスプールが第1供給位置から第1停止位置に移動する移動速度を第2移動速度とした場合に、第1移動速度を第2移動速度よりも低下させる制御装置と、を備えている。【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ、バックホー等の作業機の油圧システム及び作業機の油圧制御方法に関するものである。
従来、作業機において油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を増加させる技術として特許文献1が知られている。作業機の油圧システムは、油圧アクチュエータに作動油を供給するメインポンプと、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を増量させるためのサブポンプと、メインポンプから油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御する制御弁と、この制御弁から油圧アクチュエータへと作動油を供給する作動油流通路にサブポンプからの作動油を供給するための増量油路と、この増量油路に設けられていて作動油流通路に供給されるサブポンプからの作動油の流量を制御するハイフロー弁とを備えている。
特開2009−293631号公報
特許文献1の作業機の油圧システムでは、ハイフロー弁を作動させることによって油圧アクチュエータへの作動油の流量を増加させることができる。ハイフロー弁によって作動油の流量を増加させている状況において、制御弁を、作動油を油圧アクチュエータに供給する供給位置から作動油の供給を油圧アクチュエータに供給しない停止位置(中立位置)に切り換えた場合、当該制御弁の切換時の衝撃(負荷)が大きくなることから、原動機の回転数を低下させることが考えられる。しかしながら、原動機の回転数を低下させた場合、他の油圧アクチュエータの応答性が低下する虞がある。
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、油圧アクチュエータの応答性を低下させることなく制御弁の切換時の衝撃を低減することができる作業機の油圧システム及び作業機の油圧制御方法を提供することを目的とする。
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下の通りである。
作業機の油圧システムは、 定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第1油圧ポンプと、定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第2油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記第1油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとを接続する第1油路と、前記第1油圧ポンプから前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給する第1供給位置と前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給しない第1停止位置とに移動可能なスプールを有し、且つ、前記スプールの移動によって前記第1油路に供給する作動油の流量を変更可能な第1制御弁と、前記第2油圧ポンプと前記第1油路とを接続する第2油路と、前記第2油圧ポンプから前記第2油路に吐出された作動油を前記第1油路に供給する第2供給位置と、前記第2油路に吐出された作動油を第1油路に供給しない第2停止位置とに切換え可能な第2制御弁と、前記第2制御弁が第2供給位置である場合において、前記スプールが第1供給位置から前記第1停止位置に移動する移動速度を第1移動速度、前記第2制御弁が第2停止位置である場合において、前記スプールが第1供給位置から前記第1停止位置に移動する移動速度を第2移動速度とした場合に、前記第1移動速度を前記第2移動速度よりも低下させる制御装置と、を備えている。
作業機の油圧システムは、作動油であるパイロット油を流すパイロット油路と、前記パイロット油路に接続された比例弁と、を備え、前記1制御弁は、前記パイロット油路のパイロット油を受圧する受圧部を有し、前記スプールは、前記受圧部に供給されたパイロット油によって前記第1供給位置と前記第1停止位置とに移動可能であり、前記制御装置は、前記比例弁の開度を変更することで前記第1移動速度を前記第2移動速度よりも低下させる。
前記第1制御弁は、前記第1油路が接続され且つ前記第1油圧ポンプから吐出した作動油が供給される入力ポートと、前記第1油路が接続され且つ前記油圧アクチュエータに作動油を供給する出力ポートと、作動油を排出するタンクポートと、を含み、前記スプールは、前記入力ポート、前記出力ポート、前記タンクポートの閉鎖及び連通のいずれかを前記第1供給位置から前記第1停止位置の移動時に行い、前記入力ポートと前記タンクポートとが閉鎖されている状態をPT閉鎖、前記入力ポートと前記タンクポートとが連通している状態をPT開放、前記出力ポートと前記タンクポートとが連通している状態をCT開放、前記出力ポートと前記タンクポートとが閉鎖している状態をCT閉鎖とした場合、前記制御装置は、前記PT開放且つCT開放の位置から前記PT開放且つCT閉鎖する位置までの第1速度推移を、前記PT閉鎖からPT開放及びCT開放する位置までの第2速度推移よりも緩やかにする。
定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第1油圧ポンプと、定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第2油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記第1油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとを接続する第1油路と、前記第1油圧ポンプから前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給する第1供給位置と前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給しない第1停止位置とに移動可能なスプールを有し、且つ、前記スプールの移動によって前記第1油路に供給する作動油の流量を変更可能な第1制御弁と、前記第2油圧ポンプと前記第1油路とを接続する第2油路と、前記第2油圧ポンプから前記第2油路に吐出された作動油を前記第1油路に供給する第2供給位置と、前記第2油路に吐出された作動油を第1油路に供給しない第2停止位置とに切換え可能な第2制御弁と、制御装置とを備えた作動油の油圧システムを制御する油圧制御方法であって、前記制御装置が、前記第2制御弁が第2供給位置であるか否かを判断するステップと、前記制御装置が、前記スプールを前記第1供給位置から前記第1停止位置に移動させる要求があったか否かを判断するステップと、前記制御装置が、前記第2制御弁が第2供給位置であり且つ前記要求があったと判断した場合に、前記スプールを前記第1供給位置から前記第1停止位置に移動させる第1移動速度を、前記第2制御弁が第2停止位置である場合に前記スプールを前記第1供給位置から前記第1停止位置に移動させる第2移動速度よりも低下させるステップと、を備えている。
本発明によれば、油圧アクチュエータの応答性を低下させることなく制御弁の切換時の衝撃を低減することができる。
作業機の油圧システムの概略図である。 スプールの移動推移W1、W2を示す図である。 制御装置等の動作(作業機の油圧制御方法)を示す図である。 作業機の油圧システムの変形例である。 作業機の油圧システムの変形例である。 作業機の一例であるスキッドステアローダを示す側面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図5は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図5では、作業機の一例として、スキッドステアローダを示している。但し、本発明に係る作業機はスキッドステアローダに限定されず、例えば、コンパクトトラックローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
作業機1は、図5に示すように、作業機1は、機体2と、キャビン3と、作業装置4と、走行装置5とを備えている。本発明の実施形態において、作業機1の運転席8に着座した運転者の前側(図5の左側)を前方、運転者の後側(図5の右側)を後方、運転者の左側を左方、運転者の右側を右方として説明する。また、前後の方向に直交する方向である水平方向を機体幅方向として説明する。機体2の中央部から右部或いは左部へ向かう方向を機体外方として説明する。言い換えれば、機体外方とは、機体幅方向であって、機体2から離れる方向である。機体外方とは反対の方向を、機体内方として説明する。言い換えれば、機体内方とは、機体幅方向であって、機体2に近づく方向である。
キャビン3は、機体2に搭載されている。このキャビン3には運転席8が設けられている。作業装置4は機体2に装着されている。走行装置5は、機体2の外側に設けられている。機体2内の後部には、原動機32が搭載されている。原動機32は、電気モータ、エンジン等から構成されている。この実施形態では、原動機32はエンジンである。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、バケットシリンダ15とを有している。
ブーム10は、キャビン3の右側及び左側に上下揺動自在に設けられている。作業具11は、例えば、バケットであって、当該バケット11は、ブーム10の先端部(前端部)に上下揺動自在に設けられている。リフトリンク12及び制御リンク13は、ブーム10が上下揺動自在となるように、ブーム10の基部(後部)を支持している。ブームシリンダ14は、伸縮することによりブーム10を昇降させる。バケットシリンダ15は、伸縮することによりバケット11を揺動させる。
左側及び右側の各ブーム10の前部同士は、異形の連結パイプで連結されている。各ブーム10の基部(後部)同士は、円形の連結パイプで連結されている。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16(第1枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17(第2枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第2枢支軸17は、第1枢支軸16の下方に設けられている。
ブームシリンダ14の上部は、枢支軸18(第3枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第3枢支軸18は、各ブーム10の基部であって、当該基部の前部に設けられている。ブームシリンダ14の下部は、枢支軸19(第4枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第4枢支軸19は、機体2の後部の下部寄りであって第3枢支軸18の下方に設けられている。
制御リンク13は、リフトリンク12の前方に設けられている。この制御リンク13の一端は、枢支軸20(第5枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第5枢支軸20は、機体2であって、リフトリンク12の前方に対応する位置に設けられている。制御リンク13の他端は、枢支軸21(第6枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第6枢支軸21は、ブーム10であって、第2枢支軸17の前方で且つ第2枢支軸17の上方に設けられている。
ブームシリンダ14を伸縮することにより、リフトリンク12及び制御リンク13によって各ブーム10の基部が支持されながら、各ブーム10が第1枢支軸16回りに上下揺動し、各ブーム10の先端部が昇降する。制御リンク13は、各ブーム10の上下揺動に伴って第5枢支軸20回りに上下揺動する。リフトリンク12は、制御リンク13の上下揺動に伴って第2枢支軸17回りに前後揺動する。
ブーム10の前部には、バケット11の代わりに別の作業具が装着可能とされている。別の作業具としては、例えば、油圧圧砕機、油圧ブレーカ、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等のアタッチメント(予備アタッチメント)である。
左側のブーム10の前部には、接続部材50が設けられている。接続部材50は、予備アタッチメントに装備された予備アクチュエータに接続されたパイプ等の管材が接続される部材である。
バケットシリンダ15は、各ブーム10の前部寄りにそれぞれ配置されている。バケットシリンダ15を伸縮することで、バケット11が揺動される。
左側及び右側の各走行装置5は、本実施形態では前輪5F及び後輪5Rを有する車輪型の走行装置5A,5Bが採用されている。なお、走行装置5A,5Bとしてクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置5A,5Bを採用してもよい。
図1に示すように、作業機の油圧システムは、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2と、第3油圧ポンプP3とを備えている。
第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2及び第3油圧ポンプP3は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、作動油タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。第1油圧ポンプP1は、主に油圧アクチュエータを作動させる作動油を吐出する。第1油圧ポンプP1において作動油を吐出する吐出口(吐出ポート)には、第1油路40が設けられている。
第2油圧ポンプP2も、作動油タンク22に貯留された作動油を吐出可能であって、油圧アクチュエータに対して作動油を増量させるポンプである。第2油圧ポンプP2において作動油を吐出する吐出口(吐出ポート)には、第2油路41が設けられている。
第3油圧ポンプP3も、作動油タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。第3ポンプにおいて作動油を吐出する吐出口(吐出ポート)には、第3油路43が設けられている。特に、第3油圧ポンプP3は、主に制御に用いる作動油を吐出する。説明の便宜上、第3油圧ポンプP3から吐出した作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧という。
第1油路40には、ブーム制御弁56A、バケット制御弁(作業具制御弁)56B、予備制御弁56Cである。ブーム制御弁56Aは、ブームを制御する油圧シリンダ(ブームシリンダ)14を制御する弁である。バケット制御弁56Bは、バケットを制御する油圧シリンダ(バケットシリンダ)15を制御する弁である。予備制御弁56Cは、油圧圧砕機、油圧ブレーカ、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等の予備アタッチメントに装着された予備アクチュエータ(油圧シリンダ、油圧モータ)を制御する弁である。
ブーム制御弁56A、バケット制御弁56Bは、それぞれパイロット方式の直動スプール形3位置切換弁である。ブーム制御弁56A、バケット制御弁56Bは、パイロット圧によって、中立位置、中立位置とは異なる第1位置、中立位置及び第1位置とは異なる第2位置に切り換わる。
ブーム制御弁56Aには、油路を介してブームシリンダ14が接続され、バケット制御弁56Bには、油路を介してバケットシリンダ15が接続されている。
ブーム10、バケット11の操作は、運転席8の周囲に設けられた操作レバー58によって行うことができる。操作レバー58は、中立位置から、前後、左右、斜め方向に傾動可能に支持されている。操作レバー58を傾動操作することにより、操作レバー58の下部に設けられた複数のパイロット弁(操作弁)59A、59B、59C、59Dを操作することができる。パイロット弁59A、59B、59C、59Dと第3油圧ポンプP3とは、第3油路43によって接続されている。
複数のパイロット弁(操作弁)59A、59B、59C、59Dと、ブーム制御弁56A及びバケット制御弁(作業具制御弁)56Bとは、複数の油路45a、45b、45c、45dによって互いに接続されている。具体的には、パイロット弁59Aは、油路45aを介してブーム制御弁56Aに接続されている。パイロット弁59Bは、油路45bを介してブーム制御弁56Aに接続されている。パイロット弁59Cは、油路45cを介してバケット制御弁56Bに接続されている。パイロット弁59Dは、油路45dを介してバケット制御弁56Bに接続されている。パイロット弁(操作弁)59A、59B、59C、59Dは、それぞれ操作レバー58の操作に応じて出力する作動油の圧力が設定可能である。
詳しくは、操作レバー58を前側に傾動させると、下降用パイロット弁(操作弁)59Aが操作されて当該下降用パイロット弁59Aから出力されるパイロット油のパイロット圧が設定される。このパイロット圧は、ブーム制御弁56Aの受圧部に作用し、ブームシリンダ14が収縮して、ブーム10は下降する。
操作レバー58を後側に傾動させると、上昇用パイロット弁(操作弁)59Bが操作されて当該上昇用パイロット弁59Bから出力されるパイロット油のパイロット圧が設定される。このパイロット圧は、ブーム制御弁56Aの受圧部に作用し、ブームシリンダ14が伸長して、ブーム10は上昇する。
操作レバー58を右側に傾動させると、バケットダンプ用のパイロット弁(操作弁)59Cが操作されて当該パイロット弁59Cから出力されるパイロット油のパイロット圧が設定される。このパイロット圧は、バケット制御弁56Bの受圧部に作用し、バケットシリンダ15は伸長して、バケット11がダンプ動作する。
操作レバー58を左側に傾動させると、バケットスクイ用のパイロット弁(操作弁)59Dが操作され当該パイロット弁59Dから出力されるパイロット油のパイロット圧が設定される。このパイロット圧は、バケット制御弁56Bの受圧部に作用し、バケットシリンダ15は収縮して、バケット11がスクイ動作する。
さて、作業機の油圧システムは、第1油路40から油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御する第1制御弁を備えている。この実施形態では、第1制御弁は、予備制御弁56Cであり、油圧アクチュエータは予備アクチュエータである。以降、第1制御弁は予備制御弁56Cであるとして説明を進める。
第1油路40は、第1油圧ポンプP1と予備制御弁56Cとを接続する第1区間40aと、予備制御弁56Cに接続された少なくとも2つの第2区間40b、40cとを含んでいる。
予備制御弁56Cは、入力ポート(第1入力ポート)70と、入力ポート(第2入力ポート)100と、出力ポート71と、タンクポート(第1タンクポート)72と、タンクポート(第2タンクポート)101とを含んでいる。入力ポート70は、第1油路40の第1区間40aが接続され且つ第1油圧ポンプP1から吐出した作動油が供給されるポートである。入力ポート100は、入力ポート70と同様に第1油路40の第1区間40aが接続され且つ第1油圧ポンプP1から吐出した作動油が供給されるポートであって、入力ポート70とは異なるポートである。出力ポート71は、第1油路40の第2区間40b、40cが接続され且つ予備アクチュエータに作動油を供給するポートである。タンクポート72は、作動油を排出するポートであって、予備アクチュエータから予備制御弁56Cに戻ってきた作動油を排出するポートである。タンクポート72は、排出油路54が接続されている。排出油路54は、作動油タンク22に接続されていて、少なくとも予備制御弁56Cのタンクポート72から排出された作動油を作動油タンク22に排出する。
タンクポート101は、作動油を排出するポートであって、入力ポート100から予備制御弁56Cに導入された作動油の少なくとも一部を排出するポートである。タンクポート101は、排出油路54に接続されている。
また、予備制御弁56Cは、スプールを有する切換弁であって、例えば、パイロット方式の直動スプール形3位置切換弁である。予備制御弁56Cのスプールは、受圧部61a、61bのそれぞれに作用したパイロット圧によって、予備アクチュエータへの作動油を供給する第1供給位置62a、62bと、予備アクチュエータへの作動油の供給を停止する第1停止位置(中立位置)62cとに移動可能である。予備制御弁56Cのスプールが、第1供給位置62a、62bのいずれかに移動することによって、当該予備制御弁56Cから第1油路40の出力ポート71から出力される作動油の流量を変更することができる。
予備制御弁56Cの受圧部61a、61bのそれぞれには、パイロット油路86a、86bが接続されている。パイロット油路86a、86bには、比例弁(第1比例弁60A、第2比例弁60B)が接続されている。比例弁(第1比例弁60A、第2比例弁60B)は、励磁によって開度が変更可能な電磁弁である。第1比例弁60A及び第2比例弁60Bには、第3油路43が接続されている。第1比例弁60A及び第2比例弁60Bには、第3油圧ポンプP3から、パイロット油が供給される。第1比例弁60A及び第2比例弁60Bの開度を変更することによって、予備制御弁56Cの受圧部61a、61bに作用するパイロット圧が変化し、これにより、予備制御弁56Cのスプールが任意の方向に移動する。
例えば、第1比例弁60Aを開くと、パイロット油はパイロット油路86aを介して予備制御弁56Cの受圧部61aに作用し、当該第1比例弁60Aの開度によって受圧部61aに付与(作用)するパイロット圧が決まる。受圧部61aに付与されたパイロット圧が所定値以上になると、予備制御弁56Cのスプールは、第1停止位置62cから第1供給位置62a側へ移動する。また、第2比例弁60Bを開くと、パイロット油はパイロット油路86bを介して予備制御弁56Cの受圧部61bに作用し、当該第2比例弁60Bの開度によって受圧部61bに付与(作用)するパイロット圧が決まる。受圧部61bに付与されたパイロット圧が所定値以上になると、予備制御弁56Cのスプールは、第1停止位置62cから第1供給位置62b側へ移動する。
比例弁60(第1比例弁60Aと、第2比例弁60B)の励磁等は、制御装置90で行う。制御装置90は、CPU等から構成されている。制御装置90には、操作部材93が接続されている。制御装置90には、操作部材93の操作量(例えば、スライド量、揺動量等)が入力される。操作部材93は、例えば、揺動自在なシーソ型スイッチ、スライド自在なスライド型スイッチ、或いは、押圧自在なプッシュ型スイッチで構成されている。操作部材93を一方向に操作すると、一方向の操作量(第1操作量)が制御装置90に入力され、当該制御装置90は第1操作量に応じて第1比例弁60Aの開度を変更する。なお、第1操作量が最大である場合、第1比例弁60Aの開度が最大であり、第1操作量が最小である場合、第1比例弁60Aの開度が最小である。即ち、第1操作量と第1比例弁60Aの開度とが略比例関係にある。
また、操作部材93を他方向に操作すると、他方向の操作量(第2操作量)が制御装置90に入力され、当該制御装置90は第2操作量に応じて第2比例弁60Bの開度を変更する。なお、第2操作量が最大である場合、第2比例弁60Bの開度が最大であり、第2操作量が最小である場合、第2比例弁60Bの開度が最小である。即ち、第2操作量と第2比例弁60Bの開度とが略比例関係にある。
以上、作業機の油圧システムによれば、比例弁60(第1比例弁60Aと、第2比例弁60B)を操作することによって、予備制御弁56Cのスプールを移動させることで、予備アクチュエータに供給する作動油の流量を変更することができる。
さて、作業機の油圧システムでは、予備アクチュエータに供給する作動油を増量することができる。即ち、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油と、第2油圧ポンプP2から吐出した作動油とを合わせて予備アクチュエータに供給することができる。
作業機の油圧システムは、第2制御弁(ハイフロー弁)65と、切換弁(ハイフロー切換弁)66とを備えている。ハイフロー弁65は、第1油圧ポンプP1と第1油路とを接続する第2油路41の中途部に設けられている。ハイフロー弁65は、第2油路41を流れる作動油の流量を設定可能な弁である。なお、第2油路41の端部は、第1油路40の第2区間40bに接続されている。また、第2油路41において、ハイフロー弁65と、連結部(第1油路40と第2油路41との連結部)44との区間には、連結部44に向けて作動油が流れることを許容し且つ連結部44からハイフロー弁65に向けて作動油が流れることを阻止する逆止弁47が設けられている。
ハイフロー弁65は、パイロット圧で作動する2位置切換弁である。このハイフロー弁65は、パイロット圧によって2つの切換位置(第2停止位置65aと第2供給位置65b)に切り換え可能ある。ハイフロー弁65は、第2停止位置65aでは閉鎖し、第2油路41に流れる作動油の流量を零にする。また、ハイフロー弁65は、第2供給位置65bでは開口し、第2油路41に流れる作動油の流量を零から所定の流量にする。言い換えると、ハイフロー弁65は、第2停止位置65aであるときは第2油路41を遮断し、第2供給位置65bであるときは第2油路41を連通させる。
ハイフロー切換弁66は、切り換わることによってハイフロー弁65を操作する弁であって、電磁式の2位置切換弁で構成されている。ハイフロー切換弁66は、第1位置66aと第2位置66bとに切換可能である。ハイフロー切換弁66は、第3油路43に接続されている。ハイフロー切換弁66が第1位置66aである場合には、ハイフロー弁65の受圧部65cにパイロット圧を作用させず、当該ハイフロー弁65を第1位置66aにする。ハイフロー切換弁66が第2位置66bである場合には、ハイフロー弁65のソレノイド66cにパイロット圧を作用させ、当該ハイフロー弁65を第2供給位置65bにする。
ハイフロー切換弁66における第1位置66a及び第2位置66bの切換は、制御装置90で行う。制御装置90には、ON/OFF可能なスイッチ等の操作部材94が接続されている。操作部材94は、例えば、揺動自在なシーソ型スイッチ、押圧自在なプッシュ型スイッチ等である。操作部材94がOFFである場合、即ち、増量モードがOFFである場合、制御装置90は、ハイフロー切換弁66のソレノイド66cを消磁する。操作部材94がONである場合、即ち、増量モードがONである場合、制御装置90は、ハイフロー切換弁66のソレノイド66cを連続して励磁する。ハイフロー切換弁66のソレノイド66cが励磁されると、ハイフロー切換弁66が第2位置66bに切換わり、ハイフロー弁65の受圧部にパイロット圧が作用するため、ハイフロー弁65が第2供給位置65bになる。その結果、第2油圧ポンプP2から吐出した作動油がハイフロー弁65を通過して、第2油路41の端部である連結部44に作動油が流れる。そして、連結部44にて、第2油路41から流れてきた作動油と、第1油路40における第2区間40bを流れる作動油とが合流することで、予備アクチュエータへ向かう作動油が増加する。
一方、ハイフロー切換弁66を第1位置66aにすることによってハイフロー弁65の受圧部にパイロット圧を作用させない場合、ハイフロー弁65が第2停止位置65aになる。その結果、第2油圧ポンプP2から吐出した作動油がハイフロー弁65で遮断され、ハイフロー弁65を通過できない作動油は作動油タンク22に戻る。その結果、第1油路40の第2区間40bには、第2油圧ポンプP2から吐出した作動油(第2油路41の作動油)が加わることがない。
さて、制御装置90は、増量モードである場合と、増量モードでない場合とで、予備制御弁56Cの切り換え、即ち、予備制御弁56Cにおけるスプールの移動速度を異ならせている。図2は、ハイフロー弁65が第2供給位置65bである場合(増量モードである場合)における予備制御弁56Cのスプールの移動推移W1と、ハイフロー弁65が第2停止位置65aである場合(増量モードでない場合)における予備制御弁56Cのスプールの移動推移W2との関係を示した図である。
図2の時点P10よりも前においては、例えば、操作部材93の操作量を最大にすることで、予備制御弁56Cのスプールが第1供給位置62a、62bのいずれかに移動している状態である。図2の時点P10において、操作部材93の操作量を最大から零にしたとする(操作部材93の操作が停止される)と、制御装置90は、当該時点P10において、増量モードでない場合は、第1比例弁60A及び第2比例弁60Bに出力している電流(励磁した電流)を急峻に零にすることで、移動推移W2に示すように、予備制御弁56Cのスプールを一挙に第1供給位置62a、62bのいずれかから第2停止位置62cに移動させる。
一方、制御装置90は、当該時点P10において、増量モードである場合は、第1比例弁60A及び第2比例弁60Bに出力している電流(励磁した電流)を徐々に零にすることで、移動推移W1に示すように、予備制御弁56Cのスプールを徐々に第1供給位置62a、62bのいずれかから第1停止位置62cに移動させる。つまり、制御装置90は、増量モードにおいて、予備制御弁56Cのスプールが第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動する移動速度を第1移動速度V1、増量モードでない場合において、予備制御弁56Cのスプールが第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動する移動速度を第2移動速度V2とした場合、第1移動速度V1を第2移動速度V2よりも低下させている。
より詳しくは、予備制御弁56Cにおいて、入力ポート100とタンクポート101とが閉鎖されている状態をPT閉鎖、入力ポート100とタンクポート101とが連通している状態をPT開放、出力ポート71とタンクポート72とが連通している状態をCT開放、出力ポート71とタンクポート72とが閉鎖している状態をCT閉鎖としたとする。この場合、予備制御弁56Cのスプールが第1供給位置62a、62bである場合は、PT閉鎖且つCT開放の状態であり、予備制御弁56Cのスプールが第1停止位置62cである場合は、PT開放且つCT閉鎖の状態である。なお、予備制御弁56Cのスプールを第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動させた場合、所定の位置において、PT閉鎖からPT開放に変化し、CT開放からCT閉鎖に変化する。
制御装置90は、時点P10において、増量モードである場合は、第1比例弁60A及び第2比例弁60Bに出力している電流を調整することによって、図2のスプールの移動推移W1に示されるように、PT開放且つCT開放の位置R10からPT開放且つCT閉鎖する位置R11までの第1速度推移W1aを、PT閉鎖R12からPT開放及びCT開放する位置R10までの第2速度推移W1bよりも緩やかにする。即ち、予備制御弁56Cのスプールは、時点P10において、PT閉鎖及びCT開放から、一挙にPT開放及びCT開放まで移動して、その後、PT開放及びCT開放から徐々にPT開放及びCT閉鎖に移動する。つまり、第1速度推移W1aの傾きを第2速度推移W1bよりも緩やかにする。なお、図2に示すように、スプールがPT開放且つCT閉鎖する位置R11になった後においても、位置R11以降の速度推移(第3速度推移)W1cも第2速度推移W1bよりも緩やかにしてもよい。例えば、位置R11から位置(所定位置)R13までの第3速度推移W1cを第2速度推移W1bよりも緩やかにした後、所定位置R13からPT開放且つCT閉鎖(第1停止位置)までの第4速度推移W1dを、第2速度推移W1bと同じにする。
図3は、制御装置90等の動作を示す図である。
図3に示すように、操作部材93を一方向及び他方向のいずれかに操作され、予備アクチュエータが作動している状態において、制御装置90は、ハイフロー弁65が第2供給位置65bであるか否か、即ち、増量モードであるか否かを判定する(S1)。また、制御装置90は、予備制御弁56Cのスプールを第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動させる要求があったか否か、即ち、操作部材93が一方向及び他方向のいずれかに操作された状態から中立の位置に戻されたか否かを判定する(S2)。制御装置90は、ハイフロー弁65が第2供給位置65bであり(S1、Yes)且つスプールを第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動させる要求があった(S2、Yes)の場合、予備制御弁56Cのスプールの第1移動速度V1を、第2移動速度V2よりも低下させる(S3:移動処理)。例えば、移動処理では、制御装置90は、比例弁への出力する電流を調整することで、予備制御弁56Cのスプールの移動推移を図2に示すような移動推移W1に設定する。なお、制御装置90は、ハイフロー弁65が第2停止位置65aであり(S1、No)且つスプールを第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動させる要求があった(S2、Yes)の場合、図2の移動推移W2に示すように、予備制御弁56Cのスプールを急激に第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動させる。
作業機の油圧システムは、定容量型のポンプであって作動油を吐出する第1油圧ポンプP1と、定容量型のポンプであって作動油を吐出する第2油圧ポンプP2と、油圧アクチュエータと、第1油圧ポンプP1と油圧アクチュエータとを接続する第1油路40と、油圧アクチュエータへの作動油を供給する第1供給位置62a、62bと油圧アクチュエータへの作動油の供給を停止する第1停止位置62cとに移動可能なスプールを有し、且つ、スプールの移動によって第1油路40に供給する作動油の流量を変更可能な第1制御弁(予備制御弁56C)と、第2油圧ポンプP2と第1油路40とを接続する第2油路41と、第2油路41の作動油を第1油路40に供給する第2供給位置65bと、第2油路41の作動油を第1油路40に供給しない第2停止位置65aとに切換え可能な第2制御弁(ハイフロー弁65)と、第2制御弁が第2供給位置65bである場合において、スプールが第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動する移動速度を第1移動速度V1、第2制御弁が第2停止位置65aである場合においてスプールが第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動する移動速度を第2移動速度V2とした場合に、第1移動速度V1を第2移動速度V2よりも低下させる制御装置90と、を備えている。これによれば、第2制御弁が第2供給位置65bである場合、即ち、増量モードである場合において、第1制御弁(予備制御弁56C)によって油圧アクチュエータを作動させている状態から停止させる状態に変化させたとしても(第1制御弁を停止位置に切り換えたとしても)、第1制御弁(予備制御弁56C)の切換時の衝撃を低減することができる。
作業機の油圧システムは、作動油であるパイロット油を流すパイロット油路86a、86bと、パイロット油路86a、86bに接続された比例弁(第1比例弁60A、第2比例弁60B)と、を備え、第1制御弁は、パイロット油路86a、86bのパイロット油を受圧する受圧部61a、61bを有し、スプールは、受圧部61a、61bに供給されたパイロット油によって第1供給位置62a、62bと第1停止位置62cとに移動可能であり、制御装置90は、比例弁の開度を変更することで第1移動速度V1を第2移動速度V2よりも低下させる。これによれば、比例弁(第1比例弁60A、第2比例弁60B)の開度を変更することで簡単にスプールの第1移動速度V1を第2移動速度V2よりも低くすることができる。
第1制御弁は、第1油路40が接続され且つ第1油圧ポンプP1から吐出した作動油が供給される入力ポート70、100と、第1油路40が接続され且つ油圧アクチュエータに作動油を供給する出力ポート71と、作動油を排出するタンクポート72、101と、を含み、スプールは、入力ポート70、100、出力ポート71、タンクポート72、101の閉鎖及び連通のいずれかを第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cの移動時に行い、入力ポート100とタンクポート101とが閉鎖されている状態をPT閉鎖、入力ポート100とタンクポート101とが連通している状態をPT開放、出力ポート72とタンクポート72とが連通している状態をCT開放、出力ポート72とタンクポート72とが閉鎖している状態をCT閉鎖とした場合、制御装置90は、PT開放且つCT開放の位置からPT開放且つCT閉鎖する位置までの第1速度推移W1aを、PT閉鎖からPT開放及びCT開放する位置までの第2速度推移W1bよりも緩やかにする。これによれば、第1速度推移W1aによって、第1制御弁から供給される作動油の流量をある程度短い時間で減少させつつ、第2速度推移W1bによって作動油の減少による衝撃を緩和することができる。
作動油の油圧システムを制御する油圧制御方法であって、制御装置90が、第2制御弁が第2供給位置65bであるか否かを判断するステップと、制御装置90が、スプールを第1供給位置62a、62bから第1停止位置62cに移動させる要求があったか否かを判断するステップと、制御装置90が、第2制御弁が第2供給位置65bであり且つ要求があったと判断した場合に、第1移動速度V1を第2移動速度V2よりも低下させるステップと、を備えている。これによれば、第2制御弁が第2供給位置65bである場合、即ち、増量モードである場合において、第1制御弁(予備制御弁56C)によって油圧アクチュエータを作動させている状態から停止させる状態に変化させたとしても(第1制御弁を停止位置に切り換えたとしても)、第1制御弁(予備制御弁56C)の切換時の衝撃を低減することができる。
なお、上述した実施形態では、作動油を増量するための第2油路41が第1油路40の第2区間40bに接続されていたが、図4Aに示すように、第2油路41が第1油路40の第1区間40aに接続されていてもよい。詳しくは、図4Aに示すように、第2油路41の端部は、第1油路40において、逆止弁48と入力ポート70との間に接続されている。この場合も第2油路41には逆止弁47が設けられている。
また、予備制御弁56Cの受圧部61a、61bと、比例弁(第1比例弁60A、第2比例弁60B)と、を別体に構成していたが、図4Bに示すように、予備制御弁56Cの受圧部61a、61bと、比例弁(第1比例弁60A、第2比例弁60B)とを一体化してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 作業機
8 運転席
14 ブームシリンダ
15 バケットシリンダ
22 タンク(作動油タンク)
32 原動機
40 第1油路
40a 第1区間
40b、40c 第2区間
41 第2油路
43 第3油路
56A ブーム制御弁
56B バケット制御弁
56C 予備制御弁(第1制御弁)
58 操作レバー
59A、59B、59C、59D 操作弁
60A 第1比例弁
60B 第2比例弁
61a 受圧部
61b 受圧部
62a、62b 第1供給位置
62c 第1停止位置
65 ハイフロー弁(第2制御弁)
65a 第2停止位置
65b 第2供給位置
66 ハイフロー切換弁
66a 第1位置
66b 第2位置
66c ソレノイド
70 入力ポート
71 出力ポート
72 タンクポート
86a、86b パイロット油路
90 制御装置
93 操作部材
94 操作部材
P1 第1油圧ポンプ
P2 第2油圧ポンプ
P3 第3油圧ポンプ
P10 時点
R10 位置
R11 位置
W1 移動推移
W1a 第1速度推移
W1b 第2速度推移
W2 移動推移

Claims (4)

  1. 定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第1油圧ポンプと、
    定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第2油圧ポンプと、
    油圧アクチュエータと、
    前記第1油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとを接続する第1油路と、
    前記第1油圧ポンプから前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給する第1供給位置と前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給しない第1停止位置とに移動可能なスプールを有し、且つ、前記スプールの移動によって前記第1油路に供給する作動油の流量を変更可能な第1制御弁と、
    前記第2油圧ポンプと前記第1油路とを接続する第2油路と、
    前記第2油圧ポンプから前記第2油路に吐出された作動油を前記第1油路に供給する第2供給位置と、前記第2油路に吐出された作動油を第1油路に供給しない第2停止位置とに切換え可能な第2制御弁と、
    前記第2制御弁が第2供給位置である場合において、前記スプールが第1供給位置から前記第1停止位置に移動する移動速度を第1移動速度、前記第2制御弁が第2停止位置である場合において、前記スプールが第1供給位置から前記第1停止位置に移動する移動速度を第2移動速度とした場合に、前記第1移動速度を前記第2移動速度よりも低下させる制御装置と、
    を備えている作業機の油圧システム。
  2. 作動油であるパイロット油を流すパイロット油路と、
    前記パイロット油路に接続された比例弁と、
    を備え、
    前記1制御弁は、前記パイロット油路のパイロット油を受圧する受圧部を有し、
    前記スプールは、前記受圧部に供給されたパイロット油によって前記第1供給位置と前記第1停止位置とに移動可能であり、
    前記制御装置は、前記比例弁の開度を変更することで前記第1移動速度を前記第2移動速度よりも低下させる請求項1に記載の作業機の油圧システム。
  3. 前記第1制御弁は、前記第1油路が接続され且つ前記第1油圧ポンプから吐出した作動油が供給される入力ポートと、前記第1油路が接続され且つ前記油圧アクチュエータに作動油を供給する出力ポートと、作動油を排出するタンクポートと、を含み、
    前記スプールは、前記入力ポート、前記出力ポート、前記タンクポートの閉鎖及び連通のいずれかを前記第1供給位置から前記第1停止位置の移動時に行い、
    前記入力ポートと前記タンクポートとが閉鎖されている状態をPT閉鎖、前記入力ポートと前記タンクポートとが連通している状態をPT開放、前記出力ポートと前記タンクポートとが連通している状態をCT開放、前記出力ポートと前記タンクポートとが閉鎖している状態をCT閉鎖とした場合、前記制御装置は、前記PT開放且つCT開放の位置から前記PT開放且つCT閉鎖する位置までの第1速度推移を、前記PT閉鎖からPT開放及びCT開放する位置までの第2速度推移よりも緩やかにする請求項1又は2に記載の作業機の油圧システム。
  4. 定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第1油圧ポンプと、
    定容量型のポンプであって、作動油を吐出する第2油圧ポンプと、
    油圧アクチュエータと、
    前記第1油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとを接続する第1油路と、
    前記第1油圧ポンプから前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給する第1供給位置と前記第1油路に吐出された作動油を前記油圧アクチュエータに供給しない第1停止位置とに移動可能なスプールを有し、且つ、前記スプールの移動によって前記第1油路に供給する作動油の流量を変更可能な第1制御弁と、
    前記第2油圧ポンプと前記第1油路とを接続する第2油路と、
    前記第2油圧ポンプから前記第2油路に吐出された作動油を前記第1油路に供給する第2供給位置と、前記第2油路に吐出された作動油を第1油路に供給しない第2停止位置とに切換え可能な第2制御弁と、
    制御装置とを備えた作動油の油圧システムを制御する油圧制御方法であって、
    前記制御装置が、前記第2制御弁が第2供給位置であるか否かを判断するステップと、
    前記制御装置が、前記スプールを前記第1供給位置から前記第1停止位置に移動させる要求があったか否かを判断するステップと、
    前記制御装置が、前記第2制御弁が第2供給位置であり且つ前記要求があったと判断した場合に、前記スプールを前記第1供給位置から前記第1停止位置に移動させる第1移動速度を、前記第2制御弁が第2停止位置である場合に前記スプールを前記第1供給位置から前記第1停止位置に移動させる第2移動速度よりも低下させるステップと、
    を備えている作業機の油圧制御方法。
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