JP2021156063A - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を少なくとも３つの段階に切換えることができる建設機械の油圧駆動装置を提供する。【解決手段】油圧駆動装置は、油圧ポンプ２６の吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるように油圧ポンプ２６の容量を制御すると共に、制御圧を用いて、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値を可変するポンプ制御装置３７と、ポンプ制御装置３７に対してパイロットポンプ２８及び目標差圧生成回路３４を接続する複数の制御流路に設けられた電磁切換弁４７ａ，４７ｂと、電磁切換弁４７ａ，４７ｂのそれぞれに対して励磁と非励磁の切換えを行うことにより、制御圧がタンク圧となる第１のパターンと、制御圧が目標差圧生成回路３４の目標差圧となる第２のパターンと、制御圧がパイロットポンプ２８の吐出圧となる第３のパターンに切換えるコントローラ５０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係わり、特に、油圧ポンプのトルク制御を行う建設機械の油圧駆動装置に関する。

建設機械の油圧駆動装置は、一般的に、エンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油によって作動する複数のアクチュエータと、油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、複数の流量制御弁を操作する複数の操作装置とを備える。操作装置は、例えば、エンジンによって駆動されるパイロットポンプの吐出圧を元圧として用い、流量制御弁を操作するためのパイロット圧を生成して出力する。

特許文献１の油圧駆動装置は、油圧ポンプのトルク制御を行うようになっている。この油圧駆動装置は、油圧ポンプの容量を制御するポンプ制御装置（レギュレータ）と、パイロットポンプの吐出圧を元圧として用いて制御圧を生成し、生成した制御圧をポンプ制御装置に出力する第１及び第２の比例減圧弁と、操作装置のパイロット圧を検出する圧力センサと、エンジンの目標回転数を入力する入力部と、エンジンの実回転数を検出する回転数センサと、エンジンの環境を検出する複数のセンサ（詳細には、大気圧センサなど）と、入力部の入力値や圧力センサ、回転数センサ、及び大気圧センサなどの検出値に基づいて第１及び第２の比例減圧弁を比例制御するコントローラとを備える。

ポンプ制御装置は、油圧ポンプの斜板の傾転角（すなわち、容量）を可変する傾転アクチュエータと、傾転アクチュエータに作用する油圧を制御する第１及び第２のサーボ弁を有する。第１のサーボ弁は、第１の比例減圧弁の制御圧によって作動する。第２のサーボ弁は、油圧ポンプの吐出圧と第２の比例減圧弁の制御圧によって作動する。

コントローラは、操作装置のパイロット圧に基づき、第１の比例減圧弁を比例制御して、第１のサーボ弁への制御圧を制御する。これにより、第１のサーボ弁は、操作装置のパイロット圧が増加するのに従って油圧ポンプの容量が増加するように制御する。

第２のサーボ弁は、油圧ポンプの吐出圧が増加するのに従って油圧ポンプの容量が減少するように制御する。これにより、油圧ポンプの吸収トルクを制限する。コントローラは、エンジンの目標回転数、エンジンの目標回転数と実回転数との偏差、及び大気圧などに基づき、第２のソレノイド制御弁を比例制御して、第２のサーボ弁への制御圧を制御する。これにより、油圧ポンプの吸収トルクの制限値（最大吸収トルク）を制御する。

特開平１１−１０１１８３号公報

上述した従来技術には、次のような改善の余地がある。特許文献１の油圧駆動装置は、コントローラが比例（ＰＷＭ：Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御機能を有するものであるから、コスト高である。そのため、コストを抑えたいという要望がある。その一方で、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を少なくとも３つの段階に切換えたいという要望がある。具体例の一つとして、大気圧が低下してエンジンのトルクが低下するか、若しくは空調装置が駆動されてエンジンの負荷が増加したときに、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を低減し、エンジンのトルクが低下し且つエンジンの負荷が増加したときに、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を更に低減したい。

本発明は、上述した事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを抑えつつ、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を少なくとも３つの段階に切換えることができる建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって作動する複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記エンジンよって駆動される固定容量型のパイロットポンプと、前記パイロットポンプの吐出圧を元圧として用い、前記複数の流量制御弁を操作するためのパイロット圧を生成して出力する複数の操作装置と、前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧の目標値である目標差圧を生成する目標差圧生成回路と、前記差圧を検出する差圧検出弁と、前記目標差圧生成回路で生成された目標差圧と前記差圧検出弁で検出された差圧を用いて、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるように前記油圧ポンプの容量を制御すると共に、制御圧を用いて、前記油圧ポンプの吸収トルクの制限値を可変するポンプ制御装置と、を備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御装置に対して前記パイロットポンプ及び前記目標差圧生成回路を接続する複数の制御流路に設けられた複数の電磁切換弁と、前記複数の電磁切換弁のそれぞれに対して励磁と非励磁の切換えを行うことにより、前記制御圧がタンク圧となる第１のパターンと、前記制御圧が前記目標差圧生成回路の目標差圧となる第２のパターンと、前記制御圧が前記パイロットポンプの吐出圧となる第３のパターンに切換えるコントローラとを備える。

本発明によれば、コストを抑えつつ、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を少なくとも３つの段階に切換えることができる。

本発明の一実施形態における油圧ショベルの構造を表す側面図である。 本発明の一実施形態における油圧ショベルの油圧駆動装置の構成を表す図である。 本発明の一実施形態におけるコントローラの処理手順を表すフローチャートである。 本発明の一実施形態における油圧ポンプの吸収トルクの制限値の変化を表す図である。

本発明の適用対象として油圧ショベルを例にとり、本発明の一実施形態を説明する。

図１は、本実施形態における油圧ショベルの構造を表す側面図である。

本実施形態の油圧ショベルは、自走可能な下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、スイングポスト３を介し上部旋回体２の前側（図１の左側）に連結された作業装置４とを備える。下部走行体１及び上部旋回体２は、車体を構成する。

下部走行体１は、上方から見てＨ字状のトラックフレーム５を備える。トラックフレーム５の左側（図１の紙面に対して手前側）には駆動輪６と遊動輪７が設けられ、それらの間で左側の履帯（クローラ）８が掛けまわされている。左側の駆動輪６が左の走行モータ９ａによって回転し、これによって左側の履帯８が駆動する。また、図示しないものの、トラックフレーム５の右側（図１の紙面に対して奥側）にも駆動輪と遊動輪が設けられ、それらの間で右側の履帯が掛けまわされている。右側の駆動輪が右の走行モータ９ｂ（後述の図２参照）によって回転し、これによって右側の履帯が駆動する。したがって、下部走行体１は、走行モータ９ａ，９ｂによって走行する。

トラックフレーム５の前側には、排土用のブレード１０が上下動可能に設けられている。ブレード１０は、ブレードシリンダ１１（後述の図２参照）によって上下動する。

上部旋回体２は、基礎構造体をなす旋回フレーム１２と、旋回フレーム１２に設けられたキャノピータイプの運転室１３と、旋回フレーム１２の後端に設けられたカウンタウエイト１４とを備える。上部旋回体２は、旋回モータ１５によって左右方向に旋回する。スイングポスト３は、スイングシリンダ１６（後述の図２参照）によって左右方向にスイングする。

作業装置４は、スイングポスト３に上下方向に回動可能に連結されたブーム１７と、ブーム１７に上下方向に回動可能に連結されたアーム１８と、アーム１８に上下方向に回動可能に連結されたバケット１９とを備える。ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、ブームシリンダ２０、アームシリンダ２１、及びバケットシリンダ２２によって上下方向にそれぞれ回動する。

油圧ショベルの運転室１３の内部には、運転者が着座する運転席２３と、運転者が操作する複数の操作装置（詳細は後述）と、運転者が操作する空調スイッチ２４が設けられている。油圧ショベルは、運転室１３内の空気温度を調整する空調装置（図示せず）を備える。この空調装置は、コンプレッサ、熱交換器、及び膨張弁などに加え、空調スイッチ２４のＯＮ操作に応じてエンジン２５（後述の図２参照）とコンプレッサを接続するクラッチを有する。

油圧ショベルは、複数の操作装置の操作に応じて複数のアクチュエータを駆動する油圧駆動装置を備える。この油圧駆動装置の構成を、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態における油圧ショベルの油圧駆動装置の構成を表す図である。

本実施形態の油圧駆動装置は、エンジン２５と、エンジン２５によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２６と、油圧ポンプ２６の吐出圧を制限するリリーフ弁２７と、エンジン２５によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ２８と、パイロットポンプ２８の吐出圧を制限するパイロットリリーフ弁２９と、油圧ポンプ２６から吐出された圧油によって作動する複数のアクチュエータ（詳細には、上述した走行モータ９ａ，９ｂ、ブレードシリンダ１１、旋回モータ１５、スイングシリンダ１６、ブームシリンダ２０、アームシリンダ２１、及びバケットシリンダ２２）と、油圧ポンプ２６から複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁３０ａ〜３０ｈと、複数の流量制御弁３０ａ〜３０ｈを操作する複数の操作装置３２ａ〜３２ｅとを備える。

複数の流量制御弁３０ａ〜３０ｈは、油圧ポンプ２６の吐出流路から分岐された複数の並列油路にそれぞれ接続されている。複数の流量制御弁３０ａ〜３０ｈや、複数の並列油路にそれぞれ配置された複数の圧力補償弁等（詳細は後述）は、一体化されて、弁ユニット３１を構成している。

走行用の操作装置３２ａは、前後方向に操作可能な左の操作部材（詳細には、操作レバーと操作ペダルを一体化したもの）と、左の操作部材の操作によって作動するパイロット弁３３ａ，３３ｂと、前後方向に操作可能な右の操作部材（詳細には、操作レバーと操作ペダルを一体化したもの）と、右の操作部材の操作によって作動するパイロット弁３３ｃ，３３ｄとを有する。

パイロット弁３３ａは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、左操作部材の前側操作量に応じて走行パイロット圧ａを生成し、走行パイロット圧ａを流量制御弁３０ａの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ａを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油を左走行モータ９ａの一方側ポートへ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、左走行モータ９ａを一方向に回転させる。

パイロット弁３３ｂは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、左操作部材の後側操作量に応じて走行パイロット圧ｂを生成し、走行パイロット圧ｂを流量制御弁３０ａの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ａを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油を左走行モータ９ａの反対側ポートへ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、左走行モータ９ａを反対方向に回転させる。

パイロット弁３３ｃは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、右操作部材の前側操作量に応じて走行パイロット圧ｃを生成し、走行パイロット圧ｃを流量制御弁３０ｂの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｂを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油を右走行モータ９ｂの一方側ポートへ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、右走行モータ９ｂを一方向に回転させる。

パイロット弁３３ｄは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、右操作部材の後側操作量に応じて走行パイロット圧ｄを生成し、走行パイロット圧ｄを流量制御弁３０ｂの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｂを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油を右走行モータ９ｂの反対側ポートへ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、右走行モータ９ｂを反対方向に回転させる。

ブレード用の操作装置３２ｂは、前後方向に操作可能な操作レバーと、この操作レバーの操作によって作動するパイロット弁３３ｅ，３３ｆとを有する。パイロット弁３３ｅは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの前側操作量に応じてブレードパイロット圧ｅを生成し、ブレードパイロット圧ｅを流量制御弁３０ｃの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｃを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をブレードシリンダ１１のボトム側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、ブレードシリンダ１１を伸長させて、ブレード１０を下げさせる。

パイロット弁３３ｆは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの後側操作量に応じてブレードパイロット圧ｆを生成し、ブレードパイロット圧ｆを流量制御弁３０ｃの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｃを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をブレードシリンダ１１のロッド側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、ブレードシリンダ１１を縮短させて、ブレード１０を上げさせる。

ブームスイング用の操作装置３２ｃは、左右方向に操作可能な操作ペダルと、この操作ペダルの操作によって作動するパイロット弁３３ｇ，３３ｈとを有する。パイロット弁３３ｇは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作ペダルの左側操作量に応じてブームスイングパイロット圧ｇを生成し、ブームスイングパイロット圧ｇを流量制御弁３０ｄの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｄを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をスイングシリンダ１６のボトム側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、スイングシリンダ１６を伸長させて、スイングポスト３と共にブーム１７を左スイングさせる。

パイロット弁３３ｈは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作ペダルの右側操作量に応じてブームスイングパイロット圧ｈを生成し、ブームスイングパイロット圧ｈを流量制御弁３０ｄの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｄを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をスイングシリンダ１６のロッド側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、スイングシリンダ１６を縮短させて、スイングポスト３と共にブーム１７を右スイングさせる。

ブーム及びバケット用の操作装置３２ｄは、十字操作式の操作レバーと、この操作レバーの操作によって作動するパイロット弁３３ｉ〜３３ｌとを有する。パイロット弁３３ｉは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの後側操作量に応じてブームパイロット圧ｉを生成し、ブームパイロット圧ｉを流量制御弁３０ｅの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｅを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をブームシリンダ２０のボトム側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、ブームシリンダ２０を伸長させて、ブーム１７を上げさせる。

パイロット弁３３ｊは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの前側操作量に応じてブームパイロット圧ｊを生成し、ブームパイロット圧ｊを流量制御弁３０ｅの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｅを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をブームシリンダ２０のロッド側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、ブームシリンダ２０を縮短させて、ブーム１７を下げさせる。

パイロット弁３３ｋは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの左側操作量に応じてバケットパイロット圧ｋを生成し、バケットパイロット圧ｋを流量制御弁３０ｆの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｆを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をバケットシリンダ２２のボトム側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、バケットシリンダ２２を伸長させて、バケット１９をクラウドさせる。

パイロット弁３３ｌは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの右側操作量に応じてバケットパイロット圧ｌを生成し、バケットパイロット圧ｌを流量制御弁３０ｆの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｆを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をバケットシリンダ２２のロッド側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、バケットシリンダ２２を縮短させて、バケット１９をダンプさせる。

アーム及び旋回用の操作装置３２ｅは、十字操作式の操作レバーと、この操作レバーの操作によって作動するパイロット弁３３ｍ〜３３ｐとを有する。パイロット弁３３ｍは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの後側操作量に応じてアームパイロット圧ｍを生成し、アームパイロット圧ｍを流量制御弁３０ｇの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｇを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をアームシリンダ２１のボトム側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、アームシリンダ２１を伸長させて、アーム１８を引込ませる。

パイロット弁３３ｎは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの前側操作量に応じてアームパイロット圧ｎを生成し、アームパイロット圧ｎを流量制御弁３０ｇの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｇを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油をアームシリンダ２１のロッド側油室へ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、アームシリンダ２１を縮短させて、アーム１８を押込ませる。

パイロット弁３３ｏは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの左側操作量に応じて旋回パイロット圧ｏを生成し、旋回パイロット圧ｏを流量制御弁３０ｈの一方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｈを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油を旋回モータ１５の一方側ポートへ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、旋回モータ１５を一方向に回転させる。

パイロット弁３３ｐは、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、操作レバーの右側操作量に応じて旋回パイロット圧ｐを生成し、旋回パイロット圧ｐを流量制御弁３０ｈの他方側受圧部へ出力する。これにより、流量制御弁３０ｈを切換えて、油圧ポンプ２６からの圧油を旋回モータ１５の反対側ポートへ供給すると共に、その流量を制御する。その結果、旋回モータ１５を反対方向に回転させる。

本実施形態の油圧駆動装置は、ロードセンシング制御を行うものであり、目標差圧生成回路３４、最高負荷圧検出用のシャトル弁３５ａ〜３５ｇ、差圧検出弁３６、ポンプ制御装置３７（レギュレータ）、アンロード弁３８、及び複数の圧力補償弁３９ａ〜３９ｈを更に備える。

目標差圧生成回路３４は、固定絞り４０、絞り弁４１、及び目標差圧生成弁４２を有する。固定絞り４０は、パイロットポンプ２８の吐出流路に設けられ、絞り弁４１は、固定絞り４０に対し並列となるように接続されている。絞り弁４１は、固定絞り４０の前後差圧を調整するためのものであって、固定絞り４０の前後差圧の増加に応じて開口面積が増加する。固定絞り４０及び絞り弁４１の前後差圧は、固定絞り４０及び絞り弁４１の両方を通過する圧油の流量の増加（言い換えれば、エンジン２５の回転数の増加）に応じて増加する。

目標差圧生成弁４２は、固定絞り４０及び絞り弁４１の下流側の圧力を元圧として用い、固定絞り４０及び絞り弁４１の前後差圧（絶対圧）を生成し、これを目標差圧Ｐａ（言い換えれば、油圧ポンプ２６の吐出圧Ｐｄと複数のアクチュエータの最高負荷圧ＰＬｍａｘとの差圧の目標値）として出力する。詳しく説明すると、目標差圧生成弁４２の一方側受圧部には、固定絞り４０及び絞り弁４１の上流側の圧力が導入され、目標差圧生成弁４２の他方側受圧部には、固定絞り４０及び絞り弁４１の下流側の圧力と目標差圧生成弁４２の出力圧が導入されている。そして、目標差圧生成弁４２の出力圧が固定絞り４０及び絞り弁４１の前後差圧より大きければ、目標差圧生成弁４２が減圧方向に作動する。これにより、固定絞り４０及び絞り弁４１の前後差圧を生成し、目標差圧Ｐａとして出力する。

シャトル弁３５ａは、左走行モータ９ａの負荷圧と右走行モータ９ｂの負荷圧を入力し、それらのうちの高い方を選択して出力する。シャトル弁３５ｂは、シャトル弁３５ａで選択された負荷圧と旋回モータ１５の負荷圧を入力し、それらのうちの高い方を選択して出力する。シャトル弁３５ｃは、シャトル弁３５ｂで選択された負荷圧とブレードシリンダ１１の負荷圧を入力し、それらのうちの高い方を選択して出力する。シャトル弁３５ｄは、シャトル弁３５ｃで選択された負荷圧とスイングシリンダ１６の負荷圧を入力し、それらのうちの高い方を選択して出力する。シャトル弁３５ｅは、シャトル弁３５ｄで選択された負荷圧とブームシリンダ２０の負荷圧を入力し、それらのうちの高い方を選択して出力する。シャトル弁３５ｆは、シャトル弁３５ｅで選択された負荷圧とアームシリンダ２１の負荷圧を入力し、それらのうちの高い方を選択して出力する。シャトル弁３５ｇは、シャトル弁３５ｆで選択された負荷圧とバケットシリンダ２２の負荷圧を入力し、それらのうちの高い方を出力する。したがって、シャトル弁３５ｇは、複数のアクチュエータの最高負荷圧ＰＬｍａｘを出力する。

差圧検出弁３６は、パイロットポンプ２８の吐出圧を元圧として用い、油圧ポンプ２６の吐出圧Ｐｄと複数のアクチュエータの最高負荷圧ＰＬｍａｘとの差圧（絶対圧。以降、ロードセンシング差圧Ｐｌｓという）を生成して出力する。詳しく説明すると、差圧検出弁３６の一方側受圧部には、油圧ポンプ２６の吐出圧Ｐｄが導入され、差圧検出弁３６の他方側受圧部には、シャトル弁３５ｇからの最高負荷圧ＰＬｍａｘと差圧検出弁３６の出力圧が導入されている。そして、差圧検出弁３６の出力圧が吐出圧Ｐｄと最高負荷圧ＰＬｍａｘとの差圧より大きければ、差圧検出弁３６が減圧方向に作動する。これにより、ロードセンシング差圧Ｐｌｓを検出して出力する。

ポンプ制御装置３７は、トルク制限アクチュエータ４３、ロードセンシング制御弁４４、及びロードセンシング制御アクチュエータ４５を有する。トルク制限アクチュエータ４３は、油圧ポンプ２６の吐出圧Ｐｄの増加に応じて油圧ポンプ２６の斜板の傾転角（すなわち、容量）が減少するように、油圧ポンプ２６の斜板を駆動する。これにより、油圧ポンプ２６の吸収トルクを制限するように、油圧ポンプ２６の容量を制御する。

ロードセンシング制御弁４４の一方側受圧部には、目標差圧生成弁４２からの目標差圧Ｐａが導入され、ロードセンシング制御弁４４の他方側受圧部には、差圧検出弁３６からのロードセンシング差圧Ｐｌｓが導入されている。そして、ロードセンシング差圧Ｐｌｓが目標差圧Ｐａより小さければ、ロードセンシング制御弁４４は、ロードセンシング制御アクチュエータ４５を油圧ポンプ２６の吐出側に連通させる。これにより、ロードセンシング制御アクチュエータ４５は、油圧ポンプ２６の斜板の傾転角（すなわち、容量）が減少するように、油圧ポンプ２６の斜板を駆動する。一方、ロードセンシング差圧Ｐｌｓが目標差圧Ｐａより大きければ、ロードセンシング制御弁４４は、ロードセンシング制御アクチュエータ４５をタンクに連通させる。これにより、ロードセンシング制御アクチュエータ４５は、油圧ポンプ２６の斜板の傾転角（すなわち、容量）が増加するように、油圧ポンプ２６の斜板を駆動する。したがって、油圧ポンプ２６の吐出圧Ｐｄが複数のアクチュエータの最高負荷圧Ｐｌｍａｘより目標差圧Ｐａだけ高くなるように、油圧ポンプ２６の容量を制御する。

アンロード弁３８は、油圧ポンプ２６の吐出流路に接続されており、ロードセンシング差圧Ｐｌｓを制限する。詳しく説明すると、アンロード弁３８の一方側受圧部には、油圧ポンプ２６の吐出圧Ｐｄが導入され、アンロード弁３８の他方側受圧部には、シャトル弁３５ｇからの最高負荷圧ＰＬｍａｘが導入されている。そして、吐出圧Ｐｄと最高負荷圧ＰＬｍａｘとの差圧（すなわち、ロードセンシング差圧Ｐｌｓ）がバネの付勢力より大きければ、油圧ポンプ２６の吐出流路をタンクに連通させる。これにより、ロードセンシング差圧Ｐｌｓを制限する。

複数の圧力補償弁３９ａ〜３９ｈは、複数の流量制御弁３０ａ〜３０ｂの前後差圧を所定差圧（以降、目標補償差圧という）に保持する。これにより、例えば２つのアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に、アクチュエータの負荷圧の大小関係にかかわらず、各流量制御弁の開口面積に応じた比率で、油圧ポンプ２６からの圧油を２つのアクチュエータに分配することができる。

各圧力補償弁の目標補償差圧は、ロードセンシング差圧Ｐｌｓとなるように設定されている。詳しく説明すると、圧力補償弁の一方側受圧部には、対応する流量制御弁の上流側の圧力が導入され、圧力補償弁の他方側受圧部には、対応する流量制御弁の下流側の圧力（詳細には、対応するアクチュエータの負荷圧）と差圧検出弁３６からのロードセンシング差圧Ｐｌｓが導入されている。そして、流量制御弁の前後差圧がロードセンシング差圧Ｐｌｓより大きければ、圧力補償弁は、開口面積が減少する方向に作動する。これにより、対応する流量制御弁の前後差圧がロードセンシング差圧Ｐｌｓとなるように制御する。

上述したように各圧力補償弁の目標補償差圧がロードセンシング差圧Ｐｌｓとなるように設定することにより、次のような効果を得ることができる。例えば２つのアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に、油圧ポンプ２６の吐出流量が不足する状態（以降、サチュレーションという）が生じた場合に、サチュレーションの程度に応じてロードセンシング差圧Ｐｌｓが低下し、これに伴って各圧力補償弁の目標補償差圧が低下する。そのため、各流量制御弁の開口面積に応じた比率で、油圧ポンプ２６からの圧油を２つのアクチュエータに再分配することができる。

また、エンジン２５の回転数を下げた場合に、目標差圧生成回路３４の目標差圧Ｐａが低下し、これに伴って各圧力補償弁の目標補償差圧が低下する。そのため、各流量制御弁の要求流量が減少する。したがって、エンジン２５の回転数を下げた場合の微操作性を向上することができる。

ここで、本実施形態の特徴として、ポンプ制御装置３７は、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値（最大吸収トルク）を可変するトルク制御アクチュエータ４６を更に有する。また、本実施形態の特徴として、油圧駆動装置は、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値を段階的に切換えるために、トルク制御アクチュエータ４６に出力する制御圧を段階的に切換える電磁切換弁４７ａ，４７ｂと、油圧ショベルの周囲の気圧（大気圧）を検出する気圧センサ４８（第２の検出器）と、エンジン２５の回転数を検出する回転数センサ４９（第３の検出器）と、上述した空調スイッチ２４からの信号の有無や、気圧センサ４８及び回転数センサ４９の検出値に基づき、電磁切換弁４７ａ，４７ｂに対して励磁と非励磁の切換えを行うコントローラ５０とを備える。なお、本実施形態では、空調スイッチ２４は、空調装置の駆動の有無を検出する第１の検出器としての役割も果たす。

パイロットポンプ２８の吐出流路には制御流路５１ａが分岐され、目標差圧生成弁４２の出力流路には制御流路５１ｂが分岐され、トルク制御アクチュエータ４６には制御流路５１ｃが接続され、制御流路５１ａ〜５１ｃの間で制御圧用のシャトル弁５２が設けられている。すなわち、シャトル弁５２の一方の入口ポートに制御流路５１ａが接続され、シャトル弁５２の他方の入口ポートに制御流路５１ｂが接続され、シャトル弁５２の出口ポートに制御流路５１ｃが接続されている。電磁切換弁４７ａは、制御流路５１ａに設けられ、遮断位置と連通位置に切換可能である。電磁切換弁４７ｂは、制御流路５１ｃに設けられ、トルク制御アクチュエータ４６をタンクに連通させる第１の連通位置と、トルク制御アクチュエータ４６をシャトル弁５２に連通させる第２の連通位置に切換可能である。シャトル弁５２は、電磁切換弁４７ａの出力圧と目標差圧生成弁４２の出力圧（目標差圧）のうちの高い方を選択して電磁切換弁４７ｂへ出力するようになっている。

次に、本実施形態のコントローラ５０の処理内容について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態におけるコントローラの処理手順を表すフローチャートである。

ステップＳ１０１にて、コントローラ５０は、回転数センサ４９で検出されたエンジン２５の回転数が予め設定された閾値以下であるかどうか（言い換えれば、エンジン２５のトルクが低下したかどうか）を判定する。エンジン２５の回転数が閾値を超える場合、ステップＳ１０１の判定がＮＯとなって、ステップＳ１０２に移る。

ステップＳ１０２にて、コントローラ５０は、空調スイッチ２４からの信号の有無により、空調装置の駆動の有無（言い換えれば、エンジン２５の負荷の増加の有無）を判定する。空調装置が停止している場合、ステップＳ１０２の判定がＮＯとなって、ステップＳ１０３に移る。

ステップＳ１０３にて、コントローラ５０は、気圧センサ４８で検出された気圧が予め設定された閾値以下であるかどうか（言い換えれば、エンジン２５のトルクが低下したかどうか）を判定する。気圧が閾値を超える場合、ステップＳ１０３の判定がＮＯとなって、ステップＳ１０４に移る。

ステップＳ１０４にて、コントローラ５０は、電磁切換弁４７ａを非励磁して遮断位置に制御すると共に、電磁切換弁４７ｂを非励磁して第１の連通位置に制御する（第１のパターン）。これにより、トルク制御アクチュエータ４６に作用する制御圧をタンク圧（詳細には、０．１ＭＰａ程度）とする。したがって、トルク制御アクチュエータ４６は、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値を第１の段階（値Ｔ０）とする。その結果、例えば図４中の実線で示すような特性で、トルク制限アクチュエータ４３が油圧ポンプ２６の容量を制御する。

ステップＳ１０３にて気圧が閾値以下である場合、ステップＳ１０３の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ１０５に移る。また、ステップ１０２にて空調装置が駆動している場合に、ステップＳ１０２の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ１０６に移る。ステップＳ１０６にて、コントローラ５０は、気圧センサ４８で検出された気圧が閾値以下であるかどうかを判定する。ステップＳ１０６にて気圧が閾値を超える場合、ステップＳ１０６の判定がＮＯとなって、ステップＳ１０５に移る。

ステップＳ１０５にて、コントローラ５０は、電磁切換弁４７ａを非励磁して遮断位置に制御すると共に、電磁切換弁４７ｂを励磁して第２の連通位置に制御する（第２のパターン）。これにより、制御圧として目標差圧生成弁４２の目標差圧（詳細には、例えば０．２ＭＰａ程度）をトルク制御アクチュエータ４６に出力するように切換える。したがって、トルク制御アクチュエータ４６は、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値を第１の段階（値Ｔ０）より低い第２の段階（値Ｔ１）に切換える。その結果、例えば図４中の点線で示すような特性で、トルク制限アクチュエータ４３が油圧ポンプ２６の容量を制御する。

ステップＳ１０６にて気圧が閾値以下である場合、ステップＳ１０６の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ１０７に移る。また、ステップＳ１０１にて、エンジン２５の回転数が閾値以下である場合、ステップＳ１０１の判定がＹＥＳとなって、ステップＳ１０７に移る。

ステップＳ１０７にて、コントローラ５０は、電磁切換弁４７ａを励磁して連通位置に制御すると共に、電磁切換弁４７ｂを励磁して第２の連通位置に制御する（第３のパターン）。これにより、制御圧としてパイロットポンプ２８の吐出圧（詳細には、例えば０．４ＭＰａ程度）をトルク制御アクチュエータ４６に出力するように切換える。したがって、トルク制御アクチュエータ４６は、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値を第２の段階（値Ｔ１）より低い第３の段階（値Ｔ２）に切換える。その結果、図４中の一点鎖線で示すような特性で、トルク制限アクチュエータ４３が油圧ポンプ２６の容量を制御する。

以上のように本実施形態では、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値を３つの段階に切換えることができる。また、コントローラ５０が電磁切換弁４７ａ，４７ｂに対して励磁と非励磁の切換えを行うものであるから、比例制御を行うものと比べて、コストを抑えることができる。

なお、上記一実施形態において、特に説明しなかったが、油圧駆動装置は、油圧ポンプ２６の吸収トルクの制限値の切換えを指示する切換指示器５３（詳細には、例えば複数のスイッチ又は１つのダイヤル等で構成されたもの）を備え、コントローラ５０は、切換指示器５３の指示に応じて、電磁切換弁４７ａ，４７ｂに対して励磁と非励磁の切換えを行ってもよい。

また、上記一実施形態において、コントローラ５０は、空調スイッチ２４からの信号の有無や、気圧センサ４８及び回転数センサ４９の検出値に基づき、電磁切換弁４７ａ，４７ｂに対して励磁と非励磁の切換えを行う場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば、コントローラ５０は、空調スイッチ２４からの信号の有無や、気圧センサ４８の検出値に基づき、電磁切換弁４７ａ，４７ｂに対して励磁と非励磁の切換えを行ってもよい。すなわち、上述の図３のステップＳ１０１の処理を行わなくてもよい。

また、上記一実施形態において、空調装置の駆動と停止を検出する第１の検出器は、空調スイッチ２４である場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば、空調装置のクラッチの接続状態を検出する検出器であってもよい。

また、上記一実施形態において、油圧駆動装置は、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を３つの段階に切換えるために２つの電磁切換弁４７ａ，４７ｂを備えた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、油圧ポンプの吸収トルクの制限値を４つ以上の段階に切換えるために３つ以上の電磁切換弁を備えてもよい。

なお、以上においては、本発明の適用対象として油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限られず、油圧クレーン等の他の建設機械であってもよい。

９ａ，９ｂ 走行モータ
１１ ブレードシリンダ
１５ 旋回モータ
１６ スイングシリンダ
２０ ブームシリンダ
２１ アームシリンダ
２２ バケットシリンダ
２４ 空調スイッチ（第１の検出器）
２５ エンジン
２６ 油圧ポンプ
２８ パイロットポンプ
３０ａ〜３０ｈ 流量制御弁
３２ａ〜３２ｅ 操作装置
３４ 目標差圧生成回路
３６ 差圧検出弁
３７ ポンプ制御装置
４７ａ，４７ｂ 電磁切換弁
４８ 気圧センサ（第２の検出器）
４９ 回転数センサ（第３の検出器）
５０ コントローラ
５１ａ〜５１ｂ 制御流路
５２ シャトル弁
５３ 切換指示器

Claims (6)

1. エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出された圧油によって作動する複数のアクチュエータと、
   前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、
   前記エンジンよって駆動される固定容量型のパイロットポンプと、
   前記パイロットポンプの吐出圧を元圧として用い、前記複数の流量制御弁を操作するためのパイロット圧を生成して出力する複数の操作装置と、
   前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧の目標値である目標差圧を生成する目標差圧生成回路と、
   前記差圧を検出する差圧検出弁と、
   前記目標差圧生成回路で生成された目標差圧と前記差圧検出弁で検出された差圧を用いて、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるように前記油圧ポンプの容量を制御すると共に、制御圧を用いて、前記油圧ポンプの吸収トルクの制限値を可変するポンプ制御装置と、を備えた建設機械の油圧駆動装置において、
   前記ポンプ制御装置に対して前記パイロットポンプ及び前記目標差圧生成回路を接続する複数の制御流路に設けられた複数の電磁切換弁と、
   前記複数の電磁切換弁のそれぞれに対して励磁と非励磁の切換えを行うことにより、前記制御圧がタンク圧となる第１のパターンと、前記制御圧が前記目標差圧生成回路の目標差圧となる第２のパターンと、前記制御圧が前記パイロットポンプの吐出圧となる第３のパターンに切換えるコントローラとを備えたことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記複数の制御流路は、
   前記パイロットポンプとシャトル弁の一方の入力ポートの間で接続された第１の制御流路と、
   前記目標差圧生成回路と前記シャトル弁の他方の入力ポートの間で接続された第２の制御流路と、
   前記シャトル弁の出口ポートと前記ポンプ制御装置の間で接続された第３の制御流路とで構成されており、
   前記複数の電磁切換弁は、
   前記第１の制御流路に設けられ、遮断位置と連通位置に切換可能な第１の電磁切換弁と、
   前記第３の制御流路に設けられ、前記ポンプ制御装置をタンクに連通させる第１の連通位置と前記ポンプ制御装置を前記シャトル弁に連通させる第２の連通位置に切換可能な第２の電磁切換弁とで構成されたことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
3. 請求項２に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記コントローラは、
   前記第１のパターンに切換える場合に、前記第２の電磁切換弁を前記第１の連通位置に制御し、
   前記第２のパターンに切換える場合に、前記第２の電磁切換弁を前記第２の連通位置、前記第１の電磁切換弁を前記遮断位置に制御し、
   前記第３のパターンに切換える場合に、前記第２の電磁切換弁を前記第２の連通位置、前記第１の電磁切換弁を前記連通位置に制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
4. 請求項１に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   空調装置の駆動と停止を検出する第１の検出器と、
   周囲の気圧を検出する第２の検出器とを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１の検出器により前記空調装置の停止が検出され、且つ、前記第２の検出器により検出された気圧が予め設定された閾値より高い場合に、前記第１のパターンに切換え、
   前記第１の検出器により前記空調装置の駆動が検出され、且つ、前記第２の検出器により検出された気圧が前記閾値より高い場合、または、前記第１の検出器により前記空調装置の停止が検出され、且つ、前記第２の検出器により検出された気圧が前記閾値より低い場合に、前記第２のパターンに切換え、
   前記第１の検出器により前記空調装置の駆動が検出され、且つ、前記第２の検出器により検出された気圧が前記閾値より低い場合に、前記第３のパターンに切換えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
5. 請求項４に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記エンジンの回転数を検出する第３の検出器を備え、
   前記コントローラは、前記第１の検出器や前記第２の検出器の検出結果にかかわらず、前記第３の検出器により検出された前記エンジンの回転数が予め設定された閾値より低い場合に、前記第３のパターンに切換えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
6. 請求項１に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記油圧ポンプの吸収トルクの制限値の切換えを指示する切換指示器を備え、
   前記コントローラは、前記切換指示器の指示に応じて、前記第１のパターンと前記第２のパターンと前記第３のパターンに切換えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。

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