JP2021148213A - Construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関し、特に、油圧ポンプで油圧アクチュエータを直接駆動する油圧閉回路を用いた建設機械に関する。 The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to a construction machine using a hydraulic closing circuit for directly driving a hydraulic actuator with a hydraulic pump.
近年、油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械において、省エネ化が重要な開発項目になっている。建設機械の省エネ化には油圧システム自体の省エネ化が重要であり、油圧ポンプにより油圧アクチュエータを閉回路接続して直接に制御する油圧閉回路システムの適用が検討されている。このシステムは、制御弁による圧損がなく、必要な流量のみをポンプが吐出するため流量損失もない。また、アクチュエータの位置エネルギや減速時のエネルギを回生することもできる。このため省エネ化が可能となる。 In recent years, energy saving has become an important development item in construction machinery such as hydraulic excavators and wheel loaders. It is important to save energy in the hydraulic system itself in order to save energy in construction machinery, and the application of a hydraulic closed circuit system that directly controls a hydraulic actuator by connecting it to a closed circuit with a hydraulic pump is being studied. In this system, there is no pressure loss due to the control valve, and there is no flow loss because the pump discharges only the required flow rate. It is also possible to regenerate the potential energy of the actuator and the energy during deceleration. Therefore, energy saving is possible.
油圧閉回路を組み合わせた建設機械の背景技術として、特許文献1には、油圧閉回路システムを搭載し、複数のアクチュエータを同時に動作させても、良好な操作性を確保できる構成が記載されている。
As a background technology of a construction machine combining a hydraulic closing circuit,
油圧ショベルに用いられる作動油は、温度が低下すると粘度が高くなる。そのため、作動油温度が低い状態で油圧ショベルを始動させると、油圧機器の応答遅れにより操作性が損なわれる。従って、寒冷地などで油圧ショベルを始動させる際は、アクチュエータを動かさずに油圧ポンプを稼働させて作動油を温める初期暖機運転を行い、作動油がある程度温まった後にアクチュエータを動かして作動油を更に温めるという手順を踏んでいる。 The hydraulic oil used in flood control excavators becomes more viscous as the temperature decreases. Therefore, if the hydraulic excavator is started while the hydraulic oil temperature is low, the operability is impaired due to the response delay of the hydraulic equipment. Therefore, when starting the hydraulic excavator in a cold region, the hydraulic pump is operated without moving the actuator to perform the initial warm-up operation to warm the hydraulic oil, and after the hydraulic oil has warmed up to some extent, the actuator is moved to release the hydraulic oil. We are taking steps to warm it up further.
ここで、特許文献1に記載の油圧回路では、アクチュエータの非操作時は、閉回路ポンプとアクチュエータとを接続する切換弁が閉じ、閉回路用油圧ポンプ(以下、閉回路ポンプ)の吐出流量をゼロにする。これは、閉回路ポンプの吐出流量をゼロにしなければ、閉回路ポンプの吐出圧力がリリーフ圧力に達して閉回路ポンプに高負荷が作用してエンジンへの負荷が増加し、省エネ性が低下するためである。しかし、閉回路ポンプが流量を吐出しなければ、閉回路内の作動油が循環せず、閉回路内の作動油を温めることができない。このように、油圧閉回路システムを搭載した油圧ショベルでは、アクチュエータを動かすことなく閉回路ポンプで作動油を循環させることができないため、初期暖機運転に必要な時間が延び、作業効率が悪化するという課題がある。
Here, in the hydraulic circuit described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧アクチュエータを油圧ポンプで直接駆動する油圧閉回路システムを搭載し、寒冷地などで効率的に暖機を行うことが可能な建設機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to mount a hydraulic closed circuit system in which a hydraulic actuator is directly driven by a hydraulic pump, and it is possible to efficiently warm up in a cold region or the like. It is to provide various construction machinery.
上記目的を達成するために、本発明は、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバーと、両傾転可変容量ポンプからなる閉回路ポンプと、前記油圧アクチュエータの一方の油室と前記閉回路ポンプの一方の入出力ポートである第1入出力ポートとを接続する第1流路と、前記油圧アクチュエータの他方の油室と前記閉回路ポンプの他方の入出力ポートである第2入出力ポートとを接続する第2流路と、前記第1流路および前記第2流路を開閉可能な切換弁と、作動油を貯留するタンクと、前記タンクの作動油を吸い込んで吐出するチャージポンプと、前記チャージポンプの吐出ポートに接続されたチャージラインと、前記チャージラインと前記タンクとを接続する第1分岐流路に設けられ、前記チャージポンプの吐出圧を規制するチャージリリーフ弁と、前記チャージラインと前記第1入出力ポートおよび前記第2入出力ポートとを接続する第2分岐流路に設けられ、前記チャージラインから前記第1入出力ポートおよび前記第2入出力ポートへの作動油の流れを許容する第1チェック弁と、前記操作レバーの操作有無に応じて前記切換弁を開閉すると共に、前記操作レバーの操作量に応じて前記閉回路ポンプの傾転を制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記第1入出力ポートと前記チャージラインとを接続する第3分岐流路と、前記コントローラからの制御信号に応じて前記第3分岐流路の開度を調整可能な制御弁とを備え、前記コントローラは、前記タンクの作動油を温める動作モードである暖機モードにおいて、前記操作レバーの非操作時に、前記制御弁を開き、かつ前記第1入出力ポートから作動油を吐出するように前記閉回路ポンプの傾転を制御するものとする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a hydraulic actuator, an operation lever for instructing the operation of the hydraulic actuator, a closed circuit pump including a bi-tilt variable capacitance pump, and oil of one of the hydraulic actuators. A first flow path connecting the chamber and one input / output port of the closed circuit pump, and the other oil chamber of the hydraulic actuator and the other input / output port of the closed circuit pump. A second flow path connecting the second input / output port, a switching valve capable of opening and closing the first flow path and the second flow path, a tank for storing hydraulic oil, and the hydraulic oil of the tank are sucked in. A charge relief that is provided in the first branch flow path that connects the charge pump to be discharged, the charge line connected to the discharge port of the charge pump, and the charge line and the tank, and regulates the discharge pressure of the charge pump. A valve is provided in a second branch flow path connecting the charge line, the first input / output port, and the second input / output port, and the first input / output port and the second input / output port are provided from the charge line. The first check valve that allows the flow of hydraulic oil to the port and the switching valve are opened and closed according to the presence or absence of operation of the operation lever, and the tilt of the closed circuit pump is controlled according to the operation amount of the operation lever. In a construction machine equipped with a controller, the opening degree of the third branch flow path connecting the first input / output port and the charge line and the opening degree of the third branch flow path according to a control signal from the controller. The controller includes an adjustable control valve, and the controller opens the control valve and opens the first input / output port when the operation lever is not operated in the warm-up mode, which is an operation mode for warming the hydraulic oil of the tank. The tilt of the closed circuit pump shall be controlled so as to discharge the hydraulic oil from the port.
以上のように構成した本発明によれば、操作レバーの非操作時に、チャージラインを介して閉回路ポンプとタンクとの間で作動油を循環させることにより、エンジンの始動直後からタンク内および閉回路内の作動油を温めることができる。これにより、油圧アクチュエータを閉回路ポンプで駆動する油圧閉回路システムを搭載した建設機械を寒冷地などで効率的に暖機することが可能となる。 According to the present invention configured as described above, when the operating lever is not operated, the hydraulic oil is circulated between the closed circuit pump and the tank via the charge line, so that the tank and the tank are closed immediately after the engine is started. The hydraulic oil in the circuit can be warmed. This makes it possible to efficiently warm up a construction machine equipped with a hydraulic closed circuit system in which a hydraulic actuator is driven by a closed circuit pump in a cold region or the like.
本発明によれば、油圧アクチュエータを油圧ポンプで直接駆動する油圧閉回路システムを搭載した建設機械を寒冷地などで効率的に暖機することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently warm up a construction machine equipped with a hydraulic closing circuit system in which a hydraulic actuator is directly driven by a hydraulic pump in a cold region or the like.
以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として大型の油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。 Hereinafter, a large-sized hydraulic excavator will be taken as an example of the construction machine according to the embodiment of the present invention, and will be described with reference to the drawings. In each figure, the same members are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate.
図1は、本実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。 FIG. 1 is a side view of the hydraulic excavator according to the present embodiment.
図1において、油圧ショベル100は、下部走行体101と、下部走行体101上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体102と、上部旋回体102の前側に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント装置103とを備えている。下部走行体101は図示しない走行モータによって駆動され、上部旋回体102は図示しない旋回モータによって駆動される。
In FIG. 1, the
フロント装置103は、上部旋回体102の前側に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム1と、ブーム1の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム2と、アーム2の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたバケット3とを含む。ブーム1はブームシリンダ4によって駆動され、アーム2はアームシリンダ5によって駆動され、バケット3はバケットシリンダ6によって駆動される。
The
本実施の形態に係る油圧ショベル100には、以下の各実施例で説明する油圧閉回路システムが搭載される。
The
図2は、本発明の第1の実施例における油圧閉回路システムの回路図である。なお、図2では、ブームシリンダ4およびアームシリンダ5の駆動に関わる部分のみを図示し、その他のアクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。
FIG. 2 is a circuit diagram of a hydraulically closed circuit system according to a first embodiment of the present invention. Note that, in FIG. 2, only the parts related to the driving of the
図2において、動力源であるエンジン9は、動力を配分する動力伝達装置10に接続されている。動力伝達装置10には、チャージポンプ11、両傾転可変容量ポンプからなる閉回路ポンプ12,14、および片傾転可変容量ポンプからなる開回路ポンプ13,15が接続されている。
In FIG. 2, the engine 9, which is a power source, is connected to a
閉回路ポンプ12は、入出力ポート12a,12bのうち一方の入出力ポートで作動油を吸い込み、他方の入出力ポートから吐出する。閉回路ポンプ12の吐出方向は傾転方向に応じて変化し、吐出流量はエンジン回転数およびポンプ傾転量に応じて変化する。閉回路ポンプ12の一方の入出力ポート12aは、切換弁43aおよび流路91aを介してブームシリンダ4のロッド側油室4aに接続されており、切換弁43bおよび流路91bを介してアームシリンダ5のロッド側油室5aに接続されている。閉回路ポンプ12の他方の入出力ポート12bは、切換弁43aおよび流路92aを介してブームシリンダ4のボトム側油室4bに接続されており、切換弁43bおよび流路92bを介してアームシリンダ5のボトム側油室5bに接続されている。切換弁43aが連通位置にありかつ切換弁43bが遮断位置にあるときは、閉回路ポンプ12とブームシリンダ4との間に閉回路が形成され、切換弁43aが遮断位置にありかつ切換弁43bが連通位置にあるときは、閉回路ポンプ12とアームシリンダ5との間に閉回路が形成される。
The
閉回路ポンプ14は、入出力ポート14a,14bのうち一方の入出力ポートで作動油を吸い込み、他方の入出力ポートから吐出する。閉回路ポンプ14の吐出方向は傾転方向に応じて変化し、吐出流量はエンジン回転数およびポンプ傾転量に応じて変化する。閉回路ポンプ14の一方の入出力ポート14aは、切換弁45aおよび流路91aを介してブームシリンダ4のロッド側油室4aに接続されており、切換弁45bおよび流路92aを介してアームシリンダ5のロッド側油室5aに接続されている。閉回路ポンプ14の他方の入出力ポート14bは、切換弁45aおよび流路91bを介してブームシリンダ4のボトム側油室4bに接続されており、切換弁45bおよび流路91bを介してアームシリンダ5のボトム側油室5bに接続されている。切換弁45aが連通位置にありかつ切換弁45bが遮断位置にあるときは、閉回路ポンプ14とブームシリンダ4との間に閉回路が形成され、切換弁45aが遮断位置にありかつ切換弁45bが連通位置にあるときは、閉回路ポンプ14とアームシリンダ5との間に閉回路が形成される。
The
開回路ポンプ13は、吸込ポートでタンク25の作動油を吸い込み、吐出ポートから吐出する。開回路ポンプ13の吐出流量は、エンジン回転数およびポンプ傾転量に応じて変化する。開回路ポンプ13の吐出ポートは、切換弁44aおよび流路91aを介してブームシリンダ4のボトム側油室4bに接続されており、切換弁44bおよび流路92bを介してアームシリンダ5のボトム側油室5bに接続されており、流量制御弁64を介してタンク25に接続されている。
The
開回路ポンプ15は、吸込ポートでタンク25の作動油を吸い込み、吐出ポートから吐出する。開回路ポンプ15の吐出流量は、エンジン回転数およびポンプ傾転量に応じて変化する。開回路ポンプ15の吐出ポートは、切換弁46aを介してブームシリンダ4のボトム側油室4bに接続されており、切換弁46bを介してアームシリンダ5のボトム側油室5bに接続されており、流量制御弁65を介してタンク25に接続されている。
The
チャージポンプ11は、吸込ポートでタンク25の作動油を吸い込み、吐出ポートから吐出する。開回路ポンプ15の吐出流量は、エンジン回転数に応じて変化する。チャージポンプ11の吐出ポートは、チャージライン90に接続されている。チャージライン90は、分岐流路93を介してタンク25に接続されており、分岐流路93にはチャージリリーフ弁20が配置されている。チャージリリーフ弁20は、チャージライン90の圧力(チャージポンプ11の吐出圧)を略一定の圧力に保つ。チャージリリーフ弁20の設定圧は、コントローラ57からの制御信号により調整可能である。
The
チェック弁30a,30bは、閉回路ポンプ12に内蔵されており、下流側がそれぞれ入出力ポート12a,12bに接続され、上流側が分岐流路94aを介してチャージライン90に接続されている。チェック弁30a,30bは、閉回路ポンプ12を含む閉回路の圧力がチャージライン90の圧力を下回ると、チャージライン90から閉回路に作動油を補充し、キャビテーションを防止する。
The
チェック弁31a,31bは、閉回路ポンプ14に内蔵されており、下流側がそれぞれ入出力ポート14a,14bに接続され、上流側が分岐流路94bを介してチャージライン90に接続されている。チェック弁31a,31bは、閉回路ポンプ14を含む閉回路の圧力がチャージライン90の圧力を下回ると、チャージライン90から閉回路に作動油を補充し、キャビテーションを防止する。
The
チェック弁37a,37bは、下流側がそれぞれ流路91a,91bに接続され、上流側が分岐流路95aを介してチャージライン90に接続されている。チェック弁37a,37bは、ブームシリンダ4を含む閉回路の圧力がチャージライン90の圧力を下回ると、チャージライン90から閉回路に作動油を補充し、キャビテーションを防止する。
The
チェック弁38a,38bは、下流側がそれぞれ流路92a,92bに接続され、上流側が分岐流路95bを介してチャージライン90に接続されている。チェック弁38a,38bは、アームシリンダ5を含む閉回路の圧力がチャージライン90の圧力を下回ると、チャージライン90から閉回路に作動油を補充し、キャビテーションを防止する。
The
低圧選択弁からなるフラッシング弁34は、流路91a,91bの低圧側を分岐流路96aを介してチャージライン90に連通する。フラッシング弁34は、ブームシリンダ4を含む閉回路の油量が余剰となった場合は余剰分をチャージライン90に排出し、油量が不足した場合は不足分をチャージライン90から閉回路に補充することにより、閉回路内の油量の収支を保つ。
The flushing
低圧選択弁からなるフラッシング弁35は、流路92a,92bの低圧側を分岐流路96bを介してチャージライン90に連通する。フラッシング弁35は、アームシリンダ5を含む閉回路内の油量が余剰となった場合は余剰分をチャージライン90に排出し、油量が不足した場合は不足分をチャージライン90から閉回路に補充することにより、閉回路内の油量の収支を保つ。
The flushing
閉回路ポンプ12の一方の入出力ポート12aは、分岐流路97aを介してチャージライン90に接続されており、分岐流路97aには制御弁70が設けられている。閉回路ポンプ14の一方の入出力ポート14aは、分岐流路97bを介してチャージライン90に接続されており、分岐流路97bには制御弁71が設けられている。制御弁70,71の開度は、コントローラ57からの制御信号により調整可能である。
One input /
閉回路ポンプ12の入出力ポート12aには、油温センサ80が設けられている。油温センサ80は、入出力ポート12aの作動油の温度を温度信号に変換し、コントローラ57に出力する。閉回路ポンプ14の入出力ポート14aには、油温センサ81が設けられている。油温センサ81は、入出力ポート14aの作動油の温度を温度信号に変換し、コントローラ57に出力する。
An
閉回路ポンプ12,14の傾転量、開回路ポンプ13,15の傾転量、および流量制御弁64,65の開度は、コントローラ57からの制御信号により調整される。切換弁43a〜46bは、コントローラ57から制御信号が入力されていないときは流路を遮断する位置(遮断位置)にあり、コントローラ57から制御信号が入力されると流路を連通する位置(連通位置)に切り換わる。
The tilt amount of the closed circuit pumps 12 and 14, the tilt amount of the open circuit pumps 13 and 15, and the opening degree of the flow
ブーム操作レバー56aは、ブーム1の動作を指示するための操作装置であり、オペレータによって操作され、その操作方向および操作量に応じた操作信号をコントローラ57に出力する。アーム操作レバー56dは、アーム2の動作を指示するための操作装置であり、オペレータによって操作され、その操作方向および操作量に応じた操作信号をコントローラ57に出力する。
The
コントローラ57は、通常運転時の制御を行う通常モード制御部57aと初期暖機運転時の制御を行う暖機モード制御部57bとを有する。コントローラ57は、CPU等の演算装置とROMおよびRAMなどの記憶装置とを備えており、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで通常モード制御部57aおよび暖機モード制御部57bの機能を実現する。
The
通常モード制御部57aは、ブーム操作レバー56aおよびアーム操作レバー56dから入力される操作信号、各部に配置された圧力センサ(図示せず)から入力される圧力信号、エンジン回転数信号等に応じて各種演算を行い、閉回路ポンプ12,14、開回路ポンプ13,15、切換弁43a〜46b、および流量制御弁64,65に制御信号を出力する。
The normal
暖機モード制御部57bは、ブーム操作レバー56aおよびアーム操作レバー56dから入力される操作信号、油温センサ80,81から入力される温度信号、エンジン回転数信号等に応じて各種演算を行い、閉回路ポンプ12,14、制御弁70,71、およびチャージリリーフ弁20に制御信号を出力する。
The warm-up
以下、通常モード制御部57aの処理について具体的に説明する。
Hereinafter, the processing of the normal
まず、ブーム操作レバー56aおよびアーム操作レバー56dが操作されていない時の処理を説明する。通常モード制御部57aは、切換弁43a〜46bを遮断位置に保持する。これにより、ブームシリンダ4およびアームシリンダ5は静止状態に保たれる。同時に、通常モード制御部57aは、閉回路ポンプ12,14の吐出流量がゼロとなるように閉回路ポンプ12,14の傾転量をゼロにすると共に、開回路ポンプ13,15の傾転量を最小とし、流量制御弁64,65を開いて開回路ポンプ13,15の最小吐出流量をタンク25に戻す。これにより、閉回路ポンプ12,14および開回路ポンプ13,15の負荷を抑えることができる。この時、開回路ポンプ13,15とタンク25との間で作動油が循環するため、流量制御弁64,65の開度を調整して圧力損失を発生させることで作動油を温めることが可能であるが、閉回路ポンプ12,14の吐出流量がゼロであるため閉回路内では作動油が循環しない。そのため、通常モード制御部57aには、寒冷地などで油圧ショベル100を始動させる際に、アクチュエータ4,5を動かさずに閉回路内の作動油を温めることができないという課題があった。この課題は、後述する暖機モード制御部57bの処理によって解決される。
First, processing when the
次に、ブーム操作レバー56aがブーム上げ方向に操作された時の処理を説明する。通常モード制御部57aは、切換弁43a,44aを連通位置に切り換え、流量制御弁64を閉じ、レバー操作量に応じて閉回路ポンプ12および開回路ポンプ13の傾転量を調整する。これにより、閉回路ポンプ12および開回路ポンプ13の吐出油がブームシリンダ4のボトム側油室4bに流入すると共に、ロッド側油室4aから排出される作動油が閉回路ポンプ12に吸収され、ブームシリンダ4が伸長動作する。
Next, processing when the
次に、ブーム操作レバー56aがブーム下げ方向に操作された時の処理を説明する。通常モード制御部57aは、切換弁43a,44aを連通位置に切り換え、開回路ポンプ13の傾転量を最小とし、レバー操作量に応じて閉回路ポンプ12の傾転量および流量制御弁64の開度を調整する。これにより、閉回路ポンプ12の吐出油がブームシリンダ4のロッド側油室4aに流入すると共に、ボトム側油室4bから排出される作動油の一部が閉回路ポンプ12に吸収され、残りの一部が流量制御弁64を介してタンク25に戻され、ブームシリンダ4が引込動作する。
Next, processing when the
次に、アーム操作レバー56dがアームクラウド方向に操作された時の処理を説明する。通常モード制御部57aは、切換弁45b,46bを連通位置に切り換え、流量制御弁65を閉じ、レバー操作量に応じて閉回路ポンプ14および開回路ポンプ15の傾転量を調整する。これにより、閉回路ポンプ14および開回路ポンプ15の吐出油がアームシリンダ5のボトム側油室5bに流入すると共に、ロッド側油室5aから排出される作動油が閉回路ポンプ14に吸収され、アームシリンダ5が伸長動作する。
Next, the process when the
次に、アーム操作レバー56dがアームダンプ方向に操作された時の処理を説明する。通常モード制御部57aは、切換弁45b,46bを連通位置に切り換え、開回路ポンプ15の傾転量を最小とし、レバー操作量に応じて閉回路ポンプ14の傾転量および流量制御弁65の開度を調整する。これにより、閉回路ポンプ14の吐出油がアームシリンダ5のロッド側油室5aに流入すると共に、ボトム側油室5bから排出される作動油の一部が閉回路ポンプ14に吸収され、残りの一部が流量制御弁65を介してタンク25に戻され、アームシリンダ5が引込動作する。
Next, processing when the
なお、上記した動作例では、閉回路ポンプ12および開回路ポンプ13でブームシリンダ4を駆動し、閉回路ポンプ14および開回路ポンプ15でアームシリンダ5を駆動する構成を前提としたが、アクチュエータ4,5を駆動するポンプは切換弁43a〜46bにより適宜変更可能である。
In the above operation example, the
図3は、暖機モード制御部57bの処理を示すフローチャートである。暖機モード制御部57bの処理は、上述した通常モード制御部57aの処理と同時並行的に実行される。以下、閉回路ポンプ12でブームシリンダ4を駆動する構成を前提として各ステップを説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the warm-up
暖機モード制御部57bは、まず、閉回路ポンプ12の入出力ポート12aの作動油温度が所定の温度より低いか否かを判定する(ステップS1)。ここでいう所定の温度は、例えば従来の油圧ショベルを寒冷地で始動する際にエンジン9を数分間アイドリングさせた後の作動油温度に設定される。ステップS1でNO(作動油温度が所定の温度以上である)と判定した場合は、初期暖機運転は完了しているため、当該フローを終了する。
The warm-up
ステップS1でYES(作動油温度が所定の温度より低い)と判定した場合は、ブーム操作レバー56aが中立であるか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2でNO(ブーム操作レバー56aが中立でない)と判定した場合は、当該フローを終了する。
If YES (the hydraulic oil temperature is lower than the predetermined temperature) is determined in step S1, it is determined whether or not the
ステップS2でYES(ブーム操作レバー56aが中立である)と判定した場合は、初期暖機運転を行う動作モード(暖機モード)に移行し、制御弁70を開く(ステップS3)
ステップS3に続き、閉回路ポンプ12の入出力ポート12aから作動油を吐出するように閉回路ポンプ12の傾転を制御する(ステップS4)。この結果、図4に示すように閉回路ポンプ12の入出力ポート12aから吐出された作動油が分岐流路97a、チャージライン90、およびチャージリリーフ弁20を介してタンク25に排出されると共に、チャージポンプ11からチャージライン90に吐出された作動油がチェック弁30bを介して閉回路ポンプ12の他方の入出力ポート12bに補充される。このようにチャージライン90を介して閉回路ポンプ12とタンク25との間で作動油を循環させることにより、タンク25内および閉回路ポンプ12付近の作動油を暖めることができる。この時、制御弁70の開度を小さくして圧力損失を発生させたり、閉回路ポンプ12の吐出流量を大きくして閉回路内を循環する流量を増やすことで、暖機効率を上げることも可能である。
If it is determined in step S2 that YES (the
Following step S3, the tilt of the
ここで、閉回路内を循環する流量を増やすために、閉回路ポンプ12の吐出流量をチャージポンプ11の吐出流量よりも大きくした場合、図5に示すように閉回路ポンプ12の吐出流量の一部がタンク25に排出されることなくチェック弁30bを介して閉回路内に補充される。ここで、チェック弁30bを通過する流量が増加すると図6に示すような圧力オーバーライド特性で圧力損失も増加していく。言い換えると、チェック弁30bの通過流量を増やすためには、チェック弁30bで発生する圧力損失を増加させる必要がある。しかしながら、チェック弁30bの上流側の圧力はチャージリリーフ弁20により略一定の圧力(チャージ圧力)に保たれており、チェック弁30においてチャージ圧力以上の圧力損失を発生させることができない。その結果、チェック弁30bの通過流量がチャージ圧力に応じた一定流量に制限され、閉回路ポンプ12を吐出流量もその一定流量以上に増やすことができなくなる。この課題を解決するため、暖機モード制御部57bは以下の処理を行う。
Here, when the discharge flow rate of the
ステップS4に続き、閉回路ポンプ14の吐出流量が所定の流量よりも大きいか否かを判定する(ステップS5)。ここでいう所定の流量とは、チェック弁30b通過可能流量以下の値に設定されている。ステップS5でNO(閉回路ポンプ14の吐出流量が所定の流量以下である)と判定した場合は、当該フローを終了する。ステップS1でYES(閉回路ポンプ14の吐出流量が所定の流量よりも大きい)と判定した場合は、リリーフ設定が上昇するようにチャージリリーフ弁20に制御信号を出力し(ステップS2)、当該フローを終了する。これによりチェック弁30bで発生する圧力損失が大きくなり、チェック弁30bの通過可能流量が増加する。
(効果)
本実施例では、油圧アクチュエータ4(5)と、油圧アクチュエータ4(5)の動作を指示するための操作レバー56a(56d)と、両傾転可変容量ポンプからなる閉回路ポンプ12(14)と、油圧アクチュエータ4(5)の一方の油室4a(5a)と閉回路ポンプ12(14)の一方の入出力ポートである第1入出力ポート12a(14a)とを接続する第1流路91a(92a)と、油圧アクチュエータ4(5)の他方の油室4b(5b)と閉回路ポンプ12(14)の他方の入出力ポートである第2入出力ポート12b(14b)とを接続する第2流路91b(92b)と、第1流路91a(92a)および第2流路91b(92b)を開閉可能な切換弁43a(45b)と、作動油を貯留するタンク25と、タンク25の作動油を吸い込んで吐出するチャージポンプ11と、チャージポンプ11の吐出ポートに接続されたチャージライン90と、チャージライン90とタンク25とを接続する第1分岐流路93に設けられ、チャージポンプ11の吐出圧を規制するチャージリリーフ弁20と、チャージライン90と第1入出力ポート12a(14a)および第2入出力ポート12b(14b)とを接続する第2分岐流路94a(94b)に設けられ、チャージライン90から第1入出力ポート12a(14a)および第2入出力ポート12b(14b)への作動油の流れを許容する第1チェック弁30a,30b(31a,31b)と、操作レバー56a(56d)の操作有無に応じて切換弁43a(45b)を開閉すると共に、操作レバー56a(56d)の操作量に応じて閉回路ポンプ12(14)の傾転を制御するコントローラ57とを備えた建設機械100において、第1入出力ポート12a(14a)とチャージライン90とを接続する第3分岐流路97a(97b)と、コントローラ57からの制御信号に応じて第3分岐流路97a(97b)を開閉する制御弁70(71)とを備え、コントローラ57は、タンク25の作動油を温める動作モードである暖機モードにおいて、操作レバー56a(56d)の非操作時に、制御弁70(71)を開き、かつ第1入出力ポート12a(14a)から作動油を吐出するように閉回路ポンプ12(14)の傾転を制御する。
Following step S4, it is determined whether or not the discharge flow rate of the
(effect)
In this embodiment, the hydraulic actuator 4 (5), the
以上のように構成した本実施例によれば、操作レバー56a,56dの非操作時に、チャージライン90を介して閉回路ポンプ12,14とタンク25との間で作動油を循環させることにより、エンジンの始動直後からタンク25内および閉回路内の作動油を温めることができる。これにより、油圧アクチュエータ4,5を閉回路ポンプ12,14で駆動する油圧閉回路システム200を搭載した建設機械100を寒冷地などで効率的に暖機することが可能となる。
According to the present embodiment configured as described above, when the operating levers 56a and 56d are not operated, the hydraulic oil is circulated between the closed circuit pumps 12 and 14 and the
なお、分岐流路97a(97b)の閉回路側の接続点は、切換弁43a,43b(45a,45b)のできるだけ近くに配置することが望ましい。それにより、閉回路において作動油が循環する流路が長くなるため、閉回路の暖機効率を上げることができると共に、切換弁43a,43b(45a,45b)近傍の作動油温度が上昇することで切換弁43a,43b(45a,45b)の暖機効果が期待できる。
It is desirable that the connection point on the closed circuit side of the
また、本実施例に係る建設機械100は、チャージライン90と第1流路91a(92a)および第2流路91b(92b)とを接続する第4分岐流路95a(95b)に設けられ、チャージライン90から第1流路91a(92a)および前記第2流路91b(92b)への作動油の流れを許容する第2チェック弁37a,37b(38a,38b)と、チャージライン90と第1流路91a(92a)および第2流路91b(92b)とを接続する第5分岐流路96a(96b)に設けられ、チャージライン90と第1流路91a(92a)および第2流路91b(92b)の低圧側とを連通するフラッシング弁34(35)とを備え、チャージライン90において、第4分岐流路95a(95b)の接続点P2(P5)および第5分岐流路96a(96b)の接続点P3(P6)は、第3分岐流路97a(97b)の接続点P4と第1分岐流路93の接続点P1との間に配置されている。
Further, the
このように構成することにより、暖機モード時に第3分岐流路97a(97b)を介してチャージライン90に排出される作動油が、チャージリリーフ弁20を介してタンク25に排出される前に、チェック弁37a,37b(38a,38b)に通じる第4分岐流路95a(95b)との接続点P2(P5)およびフラッシング弁34(35)に通じる第5分岐流路96a(96b)との接続点P3(P6)を通過するため、チャージライン90の接続点P2,P3(P5,P6)付近の作動油温度が上昇する。これにより、ブームシリンダ4(アームシリンダ5)を駆動する際に、チェック弁37a,37b(38a,38b)およびフラッシング弁34(35)を介して温かい作動油を閉回路内に流入させることができるため、閉回路全体を速やかに暖機することが可能となる。
With this configuration, the hydraulic oil discharged to the
また、本実施例において、チャージリリーフ弁20は、コントローラ57からの制御信号に応じてリリーフ設定圧を調整可能であり、コントローラ57は、暖機モードにおいて、閉回路ポンプ12(14)の吐出流量が所定の流量を超えた場合にリリーフ設定圧を上昇させる。
Further, in the present embodiment, the
このように構成することにより、チェック弁30bで発生する圧力損失を増大させてチェック弁の通過流量を増やすことができるため、暖機モード時に閉回路ポンプ12(14)の吐出流量を大きくして閉回路内の作動油の循環流量を増やすことにより、閉回路の暖機効率を高めることが可能となる。
With this configuration, the pressure loss generated by the
また、本実施例に係る建設機械100は、第1入出力ポート12a(14a)の作動油の温度を検出する油温センサ80(81)を備え、コントローラ57は、油温センサ80(81)で検出した油温が所定の温度よりも低い場合に暖機モードに移行する。
Further, the
このように構成することにより、作動油温度が低い場合に、オペレータの操作を介することなく暖機モードに移行することが可能となる。 With this configuration, when the hydraulic oil temperature is low, it is possible to shift to the warm-up mode without the intervention of an operator.
本発明の第2の実施例について図7および図8を用いて説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
図7は本実施例における油圧閉回路システム200の回路図である。図7において、第1の実施例における油圧閉回路システム200(図2に示す)との相違点を説明する。
FIG. 7 is a circuit diagram of the hydraulic
本実施例における油圧閉回路システム200は、暖機モード許可スイッチ58とモニタ59とを更に備える。暖機モード許可スイッチ58は、オペレータによりON/OFF操作され、コントローラ57に対して暖機モードへの移行可否を指示する。モニタ59は、タッチパネルおよびスピーカーを備えており、コントローラ57から出力される各種情報を画像出力または音声出力すると共に、オペレータからの指示をコントローラ57に入力する。
The hydraulic
図8は、本実施例におけるコントローラ57の暖機モード制御部57bの処理を示すフローチャートである。図8において、第1の実施例における暖機モード制御部57bの処理(図3に示す)との相違点を説明する。
FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the warm-up
暖機モード制御部57bは、まず、暖機モード許可スイッチ58からON信号が入力されているか否かを判定する(ステップS0)。ステップS0でYES(暖機モード許可スイッチ58からON信号が入力されている)と判定した場合はステップS1に進み、ステップS0でNO(暖機モード許可スイッチ58からON信号が入力されていない)と判定した場合は当該フローを終了する。
The warm-up
ステップS1でNO(作動油温度が所定の温度以上である)と判定した場合は、モニタ59を介してオペレータに初期暖機運転が完了した旨の通知を行い(ステップS7)、当該フローを終了する。これにより、オペレータは、初期暖機が完了したことを把握し、暖機モード許可スイッチ58をOFF位置に戻した後、閉回路ポンプ12でブームシリンダ4を駆動することにより閉回路全体の暖機を行う。
If NO (the hydraulic oil temperature is equal to or higher than the predetermined temperature) is determined in step S1, the operator is notified via the
ステップS2でNO(ブーム操作レバー56aが中立でない)と判定した場合は、モニタ59を介して閉回路内の作動油が低温である旨の通知を行い(ステップS7)、当該フローを終了する。これにより、オペレータは、閉回路内の作動油温度が低いことを把握した上で慎重なレバー操作を心掛けることができる。
(効果)
本実施例に係る建設機械100は、コントローラ57に暖機モード許可信号を出力可能な暖機モード許可スイッチ58を備え、コントローラ57は、暖機モード許可信号が入力されていないときは暖機モードへの移行を不能とし、暖機モード許可信号が入力されているときは暖機モードへの移行を可能とする。
If NO (the
(effect)
The
以上のように構成した本実施例においても、第1の実施例と同様の効果を達成することができる。また、暖機モード許可スイッチ58によりコントローラ57に対して暖機モードへの移行可否を指示することができるため、オペレータの意図に反して初期暖機動作が行われることを防止することが可能となる。
In the present embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be achieved. Further, since the warm-up mode permission switch 58 can instruct the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations. It is also possible to add a part of the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment, delete a part of the configuration of one embodiment, or replace it with a part of another embodiment. It is possible.
1…ブーム、2…アーム、3…バケット、4…ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)、4a…ロッド側油室、4b…ボトム側油室、5…アームシリンダ(油圧アクチュエータ)、5a…ロッド側油室、5b…ボトム側油室、6…バケットシリンダ(油圧アクチュエータ)、9…エンジン、10…動力伝達装置、11…チャージポンプ、12,14…閉回路ポンプ、12a,14a…入出力ポート(第1入出力ポート)、12b,14b…入出力ポート(第2入出力ポート)、13,15…開回路ポンプ、20…チャージリリーフ弁、25…タンク、30a,30b,31a,31b…チェック弁(第1チェック弁)、37a,37b,38a,38b…チェック弁(第2チェック弁)、34,35…フラッシング弁、43a,43b,44a,44b,45a,45b,46a,46b…切換弁、56a…ブーム操作レバー、56d…アーム操作レバー、57…コントローラ、58…暖機モード許可スイッチ、59…モニタ、64,65…流量制御弁、70,71…制御弁、80,81…油温センサ、90…チャージライン、91a,92a…流路(第1流路)、91b,92b…流路(第2流路)、93……分岐流路(第1分岐流路)、94a,94b…分岐流路(第2分岐流路)、95a,95b…分岐流路(第4分岐流路)、96a,96b…分岐流路(第5分岐流路)、97a,97b…分岐流路(第3分岐流路)、100…油圧ショベル(建設機械)、101…下部走行体、102…上部旋回体、103…フロント装置、200…油圧閉回路システム、P1〜P7…接続点。
1 ... Boom, 2 ... Arm, 3 ... Bucket, 4 ... Boom cylinder (hydraulic actuator), 4a ... Rod side oil chamber, 4b ... Bottom side oil chamber, 5 ... Arm cylinder (hydraulic actuator), 5a ... Rod
Claims (5)
前記油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバーと、
両傾転可変容量ポンプからなる閉回路ポンプと、
前記油圧アクチュエータの一方の油室と前記閉回路ポンプの一方の入出力ポートである第1入出力ポートとを接続する第1流路と、
前記油圧アクチュエータの他方の油室と前記閉回路ポンプの他方の入出力ポートである第2入出力ポートとを接続する第2流路と、
前記第1流路および前記第2流路を開閉可能な切換弁と、
作動油を貯留するタンクと、
前記タンクの作動油を吸い込んで吐出するチャージポンプと、
前記チャージポンプの吐出ポートに接続されたチャージラインと、
前記チャージラインと前記タンクとを接続する第1分岐流路に設けられ、前記チャージポンプの吐出圧を規制するチャージリリーフ弁と、
前記チャージラインと前記第1入出力ポートおよび前記第2入出力ポートとを接続する第2分岐流路に設けられ、前記チャージラインから前記第1入出力ポートおよび前記第2入出力ポートへの作動油の流れを許容する第1チェック弁と、
前記操作レバーの操作有無に応じて前記切換弁を開閉すると共に、前記操作レバーの操作量に応じて前記閉回路ポンプの傾転を制御するコントローラとを備えた建設機械において、
前記第1入出力ポートと前記チャージラインとを接続する第3分岐流路と、
前記コントローラからの制御信号に応じて前記第3分岐流路の開口を調整可能な制御弁とを備え、
前記コントローラは、前記タンクの作動油を温める動作モードである暖機モードにおいて、前記操作レバーの非操作時に、前記制御弁を開き、かつ前記第1入出力ポートから作動油を吐出するように前記閉回路ポンプの傾転を制御する
ことを特徴とする建設機械。 With hydraulic actuator,
An operation lever for instructing the operation of the hydraulic actuator and
A closed circuit pump consisting of a double tilt variable displacement pump,
A first flow path connecting one oil chamber of the hydraulic actuator and a first input / output port which is one input / output port of the closed circuit pump,
A second flow path connecting the other oil chamber of the hydraulic actuator and the second input / output port which is the other input / output port of the closed circuit pump.
A switching valve capable of opening and closing the first flow path and the second flow path,
A tank for storing hydraulic oil and
A charge pump that sucks in and discharges the hydraulic oil from the tank,
The charge line connected to the discharge port of the charge pump and
A charge relief valve provided in the first branch flow path connecting the charge line and the tank to regulate the discharge pressure of the charge pump, and a charge relief valve.
It is provided in the second branch flow path connecting the charge line, the first input / output port, and the second input / output port, and operates from the charge line to the first input / output port and the second input / output port. The first check valve that allows the flow of oil and
In a construction machine provided with a controller that opens and closes the switching valve according to the presence or absence of operation of the operation lever and controls the tilt of the closed circuit pump according to the operation amount of the operation lever.
A third branch flow path connecting the first input / output port and the charge line,
A control valve capable of adjusting the opening of the third branch flow path according to a control signal from the controller is provided.
In the warm-up mode, which is an operation mode for warming the hydraulic oil of the tank, the controller opens the control valve and discharges the hydraulic oil from the first input / output port when the operation lever is not operated. A construction machine characterized by controlling the tilt of a closed circuit pump.
前記チャージラインと前記第1流路および前記第2流路とを接続する第4分岐流路に設けられ、前記チャージラインから前記第1流路および前記第2流路への作動油の流れを許容する第2チェック弁と、
前記チャージラインと前記第1流路および前記第2流路とを接続する第5分岐流路に設けられ、前記チャージラインと前記第1流路および前記第2流路の低圧側とを連通するフラッシング弁とを備え、
前記チャージラインにおいて、前記第4分岐流路の接続点および前記第5分岐流路の接続点は、前記第3分岐流路の接続点と前記第1分岐流路の接続点との間に配置されている
ことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
A fourth branch flow path that connects the charge line to the first flow path and the second flow path is provided to allow the flow of hydraulic oil from the charge line to the first flow path and the second flow path. Allowable second check valve and
It is provided in a fifth branch flow path connecting the charge line with the first flow path and the second flow path, and communicates the charge line with the low pressure side of the first flow path and the second flow path. Equipped with a flushing valve
In the charge line, the connection point of the fourth branch flow path and the connection point of the fifth branch flow path are arranged between the connection point of the third branch flow path and the connection point of the first branch flow path. Construction machinery characterized by being.
前記チャージリリーフ弁は、前記コントローラからの制御信号に応じてリリーフ設定圧を調整可能であり、
前記コントローラは、前記暖機モードにおいて、前記閉回路ポンプの吐出流量が所定の流量を超えた場合に前記リリーフ設定圧を上昇させる
ことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
The charge relief valve can adjust the relief set pressure according to the control signal from the controller.
The controller is a construction machine characterized in that, in the warm-up mode, the relief set pressure is increased when the discharge flow rate of the closed circuit pump exceeds a predetermined flow rate.
前記第1入出力ポートの作動油の温度を検出する油温センサを備え、
前記コントローラは、前記油温センサで検出した油温が所定の温度よりも低い場合に前記暖機モードに移行する
ことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
An oil temperature sensor for detecting the temperature of the hydraulic oil of the first input / output port is provided.
The controller is a construction machine characterized in that when the oil temperature detected by the oil temperature sensor is lower than a predetermined temperature, the controller shifts to the warm-up mode.
前記コントローラに暖機モード許可信号を出力可能な暖機モード許可スイッチを備え、
前記コントローラは、前記暖機モード許可信号が入力されていないときは前記暖機モードへの移行を不能とし、前記暖機モード許可信号が入力されているときは前記暖機モードへの移行を可能とする
ことを特徴とする建設機械。 In the construction machine according to claim 1,
The controller is provided with a warm-up mode permission switch capable of outputting a warm-up mode permission signal.
The controller cannot shift to the warm-up mode when the warm-up mode permission signal is not input, and can shift to the warm-up mode when the warm-up mode permit signal is input. A construction machine characterized by being.
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