JP2023098235A - 作業機の油圧システム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば特許文献1に開示された作業機は、油圧アクチュエータの作動を制御する制御弁を切り換えるためのパイロット油を吐出する第1油圧ポンプと、油圧アクチュエータを作動させるための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の作動時の最高負荷圧が作用可能な第1油路と、第2油圧ポンプからの作動油の吐出圧が作用可能な第2油路と、第1油圧ポンプからパイロット油が吐出されるパイロット油路と、第2油圧ポンプを制御する油圧制御部とを備えている。
本発明の作業機の油圧システムは、原動機と、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータの作動を制御する制御弁と、前記原動機の動力により駆動して、前記制御弁を切り換えるためのパイロット油を吐出する第1油圧ポンプと、前記原動機の動力により駆動して、前記油圧アクチュエータを作動させるための作動油を吐出する可変容量の第2油圧ポンプと、前記第2油圧ポンプを制御して、前記第2油圧ポンプの吐出圧と前記油圧アクチュエータの作動時の最高負荷圧との圧力差であるLS(ロードセンシング)差圧を設定する油圧制御部と、前記第1油圧ポンプから吐出されたパイロット油が流れる第1パイロット油路と、前記第1パイロット油路から分岐して前記油圧制御部に接続される第2パイロット油路と、前記第2パイロット油路に設けられ、且つ、前記油圧制御部に作用するパイロット油の圧力であるパイロット圧を変更する電磁弁と、前記電磁弁と前記油圧制御部との間に設けられ、且つ、パイロット油を含む作動油の温度が低下するに連れて前記LS差圧を大きくする圧力補償部と、を備えている。
また、本発明の一態様では、前記第1絞り部及び前記第2絞り部は、両方ともチョーク形絞りであり、前記絞りの穴径としてのチョークの内径及び前記絞りの長さとしてのチョークの長さの少なくとも一方が異なる。
また、本発明の一態様では、前記第1絞り部及び前記第2絞り部は、一方がチョーク形絞りであり、他方がオリフィス形絞りである。
また、本発明の一態様では、前記作業機の油圧システムは、前記油圧アクチュエータの作動時の最高負荷圧が作用可能な第1油路と、前記第2油圧ポンプからの前記作動油の吐出圧が作用可能な第2油路と、前記電磁弁の作動を制御して前記パイロット圧を調整することにより、前記LS差圧を変更する制御装置と、を備えている。
また、本発明の一態様では、前記第2パイロット油路における前記電磁弁と前記油圧制御部との間に第1絞り部が設けられ、前記制御装置は、前記パイロット差圧を変更し、前記圧力補償部は、前記第2圧力と、前記第1絞り部から出力されるパイロット油の第3圧力との差圧を、パイロット油の温度が低下するに連れて変更する。
また、本発明の一態様では、前記作業機の油圧システムは、前記原動機の実際の回転数
である実回転数を測定する第1測定装置を備え、前記制御装置は、前記第1測定装置により測定された前記実回転数と所定の目標回転数との差に基づいて前記LS差圧を変更する。
また、本発明の一態様では、前記原動機は、噴射された燃料を燃焼させることで駆動する内燃機関から成り、前記制御装置は、前記内燃機関に対する燃料の噴射量又は前記内燃機関の負荷率に基づいて前記LS差圧を変更する。
また、本発明の一態様では、前記作業機の油圧システムは、前記原動機の回転数を設定可能なアクセル部材を備え、前記アクセル部材は、指示部材として兼用され、前記制御装置は、前記アクセル部材の操作状態に基づいて、前記原動機の回転数の設定値を判断し、前記LS差圧を変更する。
[作業機の全体構成]
図9は、本発明の実施形態の作業機1の側面図である。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。本実施形態では、作業機1の一例としてコンパクトトラックローダを示しているが、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、トラクタ、スキッドステアローダ、バックホー等であってもよい。
図10は、作業機1の機体2の内部構造を示す側面図である。図10に示すように、キャビン3は、連結軸6などにより機体2と連結されていて、連結軸6を中心に上方へ回動可能である。
ブーム10は、キャビン3の右側及び左側に上下へ揺動自在に設けられている。バケット11は、ブーム10の先端部(前端部)に上下へ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の基部(後部)を支持している。
リフトリンク12、制御リンク13、及びブームシリンダ14は、左右の各ブーム10に対応するように、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の上部は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸(第1枢支軸16)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の下部は、機体2の後部寄りに枢支軸(第2枢支軸17)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。
って、第5枢支軸20回りに上下へ揺動する。リフトリンク12は、制御リンク13の上下への揺動に伴って、第2枢支軸17回りに前後へ揺動する。
左側のブーム10の前部には、油圧取出部(図示省略)が設けられている。油圧取出部は、予備アタッチメントに装備された油圧アクチュエータ(図示省略)と、ブーム10に設けられた油圧パイプ等の配管(図示省略)とを接続する。油圧取出部と予備アタッチメントの油圧アクチュエータとは、別の油圧パイプで接続される。油圧取出部に供給された作動油は、当該別の油圧パイプを通過して、油圧アクチュエータに供給される。
走行装置5は機体2の外側に設けられている。左側及び右側の各走行装置5は、本実施形態ではクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置から成る。なお、当該走行装置5に代えて、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。
ブームシリンダ14が伸縮することにより、ブーム10が上下へ揺動する。バケットシリンダ15が伸縮することにより、バケット11が上下へ揺動する。
図1Aは、第1実施形態の作業機1の作業系の油圧システム30Aを示す図である。
図1Aに示すように、油圧システム30Aは、第1油圧ポンプP1と第2油圧ポンプP2とを備えている。第1油圧ポンプP1は、エンジン32の動力によって駆動する油圧ポンプである。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、エンジン32の回転数に応じて吐出流量が変動する定容量型のギヤポンプによって構成されている。
第2油圧ポンプP2は、作業機1で作業を行うための油圧アクチュエータ(ブームシリンダ14、バケットシリンダ15、予備アタッチメントに設けられた油圧アクチュエータ、走行装置5に設けられた油圧アクチュエータなど)を作動させる作動油を吐出する。第1油圧ポンプP1は、作業機1に備わる油圧機器(油圧弁及び油圧アクチュエータなど)の作動を制御する制御弁(図1Aの制御弁56など)を切り換えるためのパイロット油を吐出する。
操作部材58を後側に傾動させると、上昇用操作弁59Bが操作されて、当該上昇用操作弁59Bからパイロット圧が出力される。このパイロット圧がブーム制御弁56Aの受圧部に作用することで、ブーム10が上昇する。
操作部材58を左側に傾動させると、バケットスクイ用の操作弁59Dが操作され、バケット制御弁56Bの受圧部にパイロット油が作用する。その結果、バケット制御弁56Bがバケットシリンダ15を縮小させる方向に作動し、操作部材58の傾動量に比例した速度で、バケット11がスクイ動作する。
制御装置25は、CPU、MPU、又はメモリ等の半導体と、電気電子回路等から構成されている。制御装置25は、操作スイッチ24の操作量に応じた指令(電気信号)を第1電磁弁60A及び第2電磁弁60Bに出力する。第1電磁弁60A及び第2電磁弁60Bは、制御装置25から出力された指令に応じて、即ち操作スイッチ24の操作量に応じて、開作動する。その結果、第1電磁弁60A及び第2電磁弁60Bに接続された予備制御弁56Cにパイロット油が供給され、予備アタッチメントの予備アクチュエータが予備制御弁56Cから供給された作動油によって作動する。
斜板変更部73は、例えば油圧シリンダから成る。斜板変更部73は、ピストン73A、ピストン73Aを収容する収容部73B、及びピストン73Aに連結したロッド(移動部)73Cを有している。ロッド73Cの一端部は、ピストン73Aに接続され、ロッド73Cの他端部は、第2油圧ポンプP2の斜板に接続されている。斜板変更部73のボトム側の収容部73B内に流量補償弁72から作動油が供給されることで、ピストン73Aが移動して、ロッド73Cが伸縮し、第2油圧ポンプP2の斜板の角度が変更可能になる。即ち、斜板変更部73は、第2油圧ポンプP2の斜板の角度を変更する。なお、収容部73B内に供給された作動油は、例えば収容部73Bのトップ側(ピストン73Aに対してロッド73C側)に接続された油路(図示省略)から作動油タンク22に排出される。
油圧システム30Aは馬力制御回路を備えている。当該馬力制御回路には、油圧制御部75が含まれている。油圧制御部75は、第1油圧ポンプP1から吐出されるパイロット油によっても作動し、LS差圧を一定にするように第2油圧ポンプP2を制御する。
第1油圧ポンプP1から第1パイロット油路40へ吐出されたパイロット油は、フィルタ49、第2パイロット油路41、及び電磁弁81を通って開度変更部76に流れて行く。電磁弁81は、開度が変更されることで、第2パイロット油路41を通って開度変更部76に到るパイロット油の流量を変化させ、開度変更部76にかかるパイロット圧を調整する。詳しくは、電磁弁81の開度が小さくなるに連れて、開度変更部76に流れるパイロット油の流量が減少し、開度変更部76に作用するパイロット圧が大きくなる。フィルタ49によっても、第1パイロット油路40、第2パイロット油路41から開度変更部76に作用するパイロット圧が大きくなる。
開度変更部76の非作動時は、流量補償弁(制御弁)72に内蔵されたスプール(図示省略)がスプリング72Aにより所定方向に付勢されることで、LS差圧が一定になるように、流量補償弁72の開度は設定されている。開度変更部76が作動して、ロッド76Cが伸縮することで、流量補償弁72のスプールがスプリング72Aの弾性力に抗して移動し、流量補償弁72の開度が変更される。これにより、流量補償弁72から斜板変更部73へ供給される作動油の流量と圧力が変更され、当該変更に応じて、斜板変更部73のピストン73Aが移動して、ロッド73Cが伸縮し、第2油圧ポンプP2の斜板の角度が変更される。
制御装置25には、エンジン32の回転数を測定する第1測定装置82が接続されている。以下、エンジン32の回転数を、単に「エンジン回転数」と言い、第1測定装置82の測定値を実回転数と言う。制御装置25は、第1測定装置82により測定されたエンジン回転数(実回転数)に応じて、電磁弁81に制御信号(電流信号)を出力して、電磁弁81の開度を制御する。この電磁弁81の開度に応じて、開度変更部76に作用するパイロット圧(第2圧力PA)が変更されて、開度変更部76により流量補償弁72の開度が変更される。そして、流量補償弁72の開度の変更に応じて、流量補償弁72から斜板変更部73に作用する作動油の圧力が変更され、斜板変更部73により第2油圧ポンプP2の斜板の角度が変更され、第2油圧ポンプP2が吐出する作動油の流量が変更される。これにより、第1油路70に作用するPLS信号圧と第2油路71に作用するPPS信号圧との差圧(圧力差)であるLS差圧が変更される。変更後のLS差圧は、流量補償弁72などにより一定に保たれる。
出量の関係は、エンジン32の実回転数から対応するLS差圧を求めることが可能なデータであれば、形式はなんでもよい。以降、説明の便宜上、図2A及び図2Bに示すエンジン回転数とLS差圧とポンプ吐出量の関係のことを制御マップという。
図2Aの制御マップの第1制御線L1又は図2Bの制御マップの左から1列目と2列目は、エンジン回転数がアイドリング時の回転数(1200rpm)から最大回転数(2600rpm)まで変化した場合の、LS差圧の変化を示している。なお、アイドリングとは、作業機1においてエンジン回転数を低く抑制した状態のことである。図2Aの第1制御線L1及び図2Bでは、エンジン回転数が増加するに連れて、LS差圧も増加している。
あり、第2絞り部92はオリフィス形絞りであるとする。
ここで、作動油が低温である場合と、高温である場合とについて説明する。なお、低温である場合と高温である場合とで、電磁弁81(比例弁)への制御信号は同値であるとする。
作動油(パイロット油)が低温である場合、チョーク形絞り(第1絞り部91)の圧損が大きく(流量に対して圧損が大きく)なり、高温時に比べて、開度変更部76のピストン76A(つまり、ゲイン制御ピストン)に流れる作動油の流量が減る。このため、開度変更部76のピストン76A(つまり、ゲイン制御ピストン)にかかる圧力は、高温の場合よりも小さくなる。そして、ピストン76Aがロッド76Cを収縮させる方向(流量補償弁72から遠ざかる方向)に移動し、流量補償弁72の開度が変更される。そして、斜板変更部73のピストン73Aが移動して、ロッド73Cが収縮し、第2油圧ポンプP2の斜板の角度が大きくなり、第2油圧ポンプP2からの作動油の吐出量が、高温時に比べて多くなる。このため、低温時は、高温時よりもLS差圧が大きくなる。
作動油(パイロット油)が高温である場合、チョーク形絞り(第1絞り部91)の圧損が小さく(流量に対して圧損が小さく)なり、低温の場合に比べて、電磁弁81(比例弁)から開度変更部76のピストン76A(つまり、ゲイン制御ピストン)に流れる作動油の流量が増える。このため、開度変更部76のピストン76A(つまり、ゲイン制御ピストン)にかかる圧力は、低温の場合よりも大きくなる。このため、開度変更部76のピストン76A(つまり、ゲイン制御ピストン)にかかる圧力は、低温の場合よりも上がる。つまり、第2パイロット油路41から収容部76B内に流入するパイロット油のパイロット圧が、高温時に比べて大きくなり、ピストン76Aがロッド76Cを伸長させる方向(流量補償弁72に近づく方向)に移動し、流量補償弁72の開度が変更される。そして、斜板変更部73のピストン73Aが移動して、ロッド73Cが伸長し、第2油圧ポンプP2の斜板の角度が小さくなり、第2油圧ポンプP2からの作動油の吐出量が、低温時に比べて少なくなる。このため、高温時は、低温時よりもLS差圧が小さくなる。
また、第1絞り部91と第2絞り部92とは、絞りの穴径及び絞りの長さの少なくとも一方が異なる。このため、第1絞り部91と第2絞り部92とで流量特性(言い換えれば、両部品の粘性感度)を異ならせることができる。これにより、第1絞り部91と第2絞り部92といった簡易な油圧部品を付加するだけで、パイロット圧の温度補正を行うことができる。
なお、図1A及び図1Bでは、第1絞り部91はチョーク形絞りとし、第2絞り部92はオリフィス形絞りとしているが、これに限定されない。
第2制御線L2=第1制御線L1×e2[定数 ×最大負荷率(負荷率-定数,0)]・・・(1)
式(1)中の「負荷率」はエンジン32の負荷率であり、「最大負荷率」はエンジン32の最大負荷率である。エンジン32の負荷率とは、作業機1に搭載された機器(作業装置4又は走行装置5)が作動していない場合(無負荷状態)のエンジン32の出力に対する、当該機器が作動している場合(作動負荷状態)のエンジン32の出力の割合(比率)のことである。エンジン32の出力とは、エンジン32のトルクにエンジン32の回転数を乗算した仕事量のことである(単位:kW又はPS(馬力))。エンジン32のトルクは、トルクセンサ(図示省略)により検出される。式(1)中の「負荷率-定数」がマイナス値の場合、「最大負荷率 (負荷率 - 定数)」の値はゼロとする。
第2制御線L2=第1制御線L1×e2 -(α × ΔE )・・・(2)
式(2)中の「ΔE」は、目標エンジン回転数と実回転数との回転数差である(回転数差ΔE=目標エンジン回転数EP2-実回転数EP1)。「α」は、作業機1が、走行を優先する走行優先モードと、作業機1の作業を優先する作業優先モードのうち、いずれのモードにあるかによって変わる係数である。走行優先モードのときの係数αより、作業優先モードのときの係数αの方が小さい値である。運転席の周囲に設けられたスイッチ等を操作することで、走行優先モードと作業優先モードとを切り換えることができる。また、走行優先モードと作業優先モードとの間に、作業より走行を若干優先する若干走行優先モード、走行より作業を若干優先する若干作業優先モードを設けて、これら4つのモード毎に係数αを変えてもよい。
第2制御線L2=第1制御線L1×e2 -(α × ΔE2 )・・・(3)
第2制御線L2=第1制御線L1×e2 -{α × 最大負荷率(ΔE-定数,0)}・・・(4)
上述した例では、エンジン32の実回転数が目標エンジン回転数より低下した場合に、制御装置25が第1制御線L1をLS差圧が下がる方向にシフトさせることで第2制御線L2を算出しているが、これに代えて、第2制御線L2を予め設定して記憶部26に記憶させておいてもよい。
また、他の例として、予めシフト量毎に対応する第2制御線L2を設定して、記憶部26に記憶させておいてもよい。
の出力を発生させるための燃料の噴射量(メイン噴射量)であって、DPF再生(粒子燃焼)等を行うためのポスト噴射量ではない。
御装置25は、第2制御線L2を算出すると、当該第2制御線L2とエンジン32の実回転数とに基づいてLS差圧を設定し、当該LS差圧に応じた制御信号を電磁弁81に出力して、当該LS差圧を実現する。
図2Cは、作業機1のエンジン回転数と、作動油の低温時のLS差圧を示す第1制御線L11と、作動油の常温時のLS差圧を示す第2制御線L21と、低温時の収容部76Bの圧力を示すラインL31と、常温時の収容部76Bの圧力を示すラインL41と、電磁弁81の電流特性を示すラインL51との関係を示す図である。図2Cにおいて、ポンプ吐出量とは、制御弁56(ブーム制御弁56A、バケット制御弁56B、予備制御弁56C)のスプールの開口面積を一定(最大)にした場合の、第2油圧ポンプP2からの作動油の吐出量のことである。上記低温時は、作動油の低温時だけでなく、低温環境下を含む。
図2Cに示すように、第1制御線L11と第2制御線L21とは、エンジン回転数が増加するに連れて、LS差圧も増加している。また、低温時の収容部76Bの圧力を示すラインL31は、エンジン回転数が増加するに連れて、減少している。また、常温時の収容部76Bの圧力を示すラインL41は、エンジン回転数が増加するに連れて、減少している。また、電磁弁81の電流は、エンジン回転数が増加するに連れて、減少している。
補償弁72と斜板変更部73により第2油圧ポンプP2が制御されて、電磁弁81の電流値P51(1000mA)に対応するLS差圧が値P11に設定される。このように、電磁弁81の電流値P51(1000mA)を常温時と低温時とで変更することなく、図2Cに示すように、作動油の低温時のLS差圧を示す第1制御線L11は、作動油の常温時のLS差圧を示す第2制御線L21よりも大きくなっている。つまり、低温時のLS差圧を、常温時よりも大きくすることができる。
[第2実施形態]
図3は、第2実施形態の作業機1の油圧システム30Bを示す図である。第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図4A及び図4Bに示すように、指令部材88から制御装置25に対してLS差圧の変更指令が入力されていない(変更指令無しの)場合、エンジン回転数とLS差圧とポンプ吐出量の関係(図4Aに破線で示す制御線L1、図4Bの左から1~3列目)は、図2A及び図2Bに示したエンジン回転数とLS差圧とポンプ吐出量の関係と同じである。指令部材88から制御装置25に対してLS差圧の変更指令が入力された(変更指令有りの)場合は、変更指令が無い場合(図4Aに1点鎖線で示す制御線L1、図4Bの左から1列目と4列目と5列目)より、エンジン回転数に対応するLS差圧及びポンプ吐出量が高くなっている。
上記によれば、例えば、作業機1の運転者が作業装置4のアタッチメントの動作、即ち、油圧アクチュエータ(ブームシリンダ14、バケットシリンダ15、予備アタッチメントの油圧アクチュエータ)の動作を通常よりも素早くしたい場合に、指令部材88をオン操作することで、LS差圧が高くなって、第2油圧ポンプP2からの作動油の吐出量が増加する。この結果、作業機1がハイスピードモードになって、作業装置4の油圧アクチュエータを素早く動作させることが可能となる。
第3実施形態では、アクセル部材84を指令部材として兼用する。即ち、アクセル部材
84に含まれる第1アクセル部材84a及び第2アクセル部材84bのうちの少なくともいずれか1つを操作することにより、エンジン32の回転数が設定可能で且つLS差圧の変更指令を発することが可能である。第3実施形態の作業機1の油圧システムの構成は、図1Aに示した第1実施形態の油圧システム30Aの構成と同様であるため、説明を省略する。
例えば、第1アクセル部材84a及び第2アクセル部材84bのうちの少なくともいずれか1つが操作されると、当該アクセル部材と連動した電気回路(図示省略)から所定の電気信号が制御装置25に入力される。制御装置25は、当該電気信号に基づいて、目標エンジン回転数を設定し、且つLS差圧の変更指令が有ったと判断する。
第1アクセル部材84aと第2アクセル部材84bのうち、一方のアクセル部材の操作量が少なめの(0%より若干多い)所定量(10%)以下であり、且つ他方アクセル部材の操作量が最大(100%)又は多めの(100%より若干少ない)所定量(90%)以上である場合、図5及び図6に示す制御マップでは、LS差圧は最小値の1.50MPaである。このLS差圧の最小値(1.50MPa)は、第1実施形態(図2A、図2B)及び第2実施形態(図4A、図4B)に示したように、エンジン回転数が最大値(2600rpm)である場合(第2実施形態では、変更指令無しで且つエンジン回転数が最大値の場合)のLS差圧(1.50MPa)と同値である。即ち、一方のアクセル部材が操作されていなくても、他方アクセル部材の操作量が最大又は多めの所定量以上であれば、LS差圧は最小値に設定される。
制御装置25は、第1アクセル部材84aと第2アクセル部材84bのうち、操作量が
小さい方(操作量0%も含む。)のアクセル部材の操作量と、図5又は図6の制御マップとに基づいてLS差圧を設定し、当該LS差圧に応じた制御信号を電磁弁81に出力する。これにより、電磁弁81の開度が当該制御信号に基づいて変更されて、当該制御信号に対応するLS差圧が実現される。
[第4実施形態]
第4実施形態の作業機1は、バックホーである。バックホーは、左右一対のクローラ型走行装置を装備した走行機台の上部に、エンジン及び搭乗運転部が装備された旋回台が縦軸心周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台の前部に、ブーム、アーム及びバケットを順次連結してなるフロント作業装置が装備されるとともに、走行機台の前部にドーザ作業用の排土板が装備されている。
第4実施形態の作業機の油圧システム30Cは、圧力補償部90を備えている。圧力補償部90は、排出油路41C、第1絞り部91、及び第2絞り部92を備えている。排出油路41Cは、第2パイロット油路41における電磁弁81と開度変更部180との間の分岐点41Bから分岐し、且つ、パイロット油の一部を作動油タンクTに排出する。第1絞り部91は、チョーク形絞りであり、第2パイロット油路41における電磁弁81と分岐点41Bとの間に配置されている。第2絞り部92は、第1絞り部91とは流量特性の
異なるオリフィス形絞りであり、排出油路41Cに配置されている。
また、第4実施形態の油圧システムは、ハーネス断線などで電磁弁81(比例弁)が動かなくなった場合でも、ポンプPaから作動油を吐出させることができ、フェールセーフ側に作用させることができる構成となっている。
ここで、作動油が低温である場合と、高温である場合とについて説明する。
作動油(パイロット油)が低温である場合、チョーク形絞り(第1絞り部91)の圧損が大きく(流量に対して圧損が大きく)なり、高温の場合に比べて、電磁弁81(比例弁)から開度変更部180の第1収容部182Aに流れる作動油の流量が減る。このため、開度変更部180の差圧ピストン181にかかる圧力は、高温の場合よりも小さくなる。そして、流量補償用バルブV12(流量補償弁)から流量補償用ピストンAcに供給されるパイロット油が減少し、流量補償用ピストンAcが高温時よりも押されなくなり、ポンプPaからの作動油の吐出量が増加する。このため、低温時は、高温時よりもLS差圧が大きくなる。
作動油(パイロット油)が高温である場合、チョーク形絞り(第1絞り部91)の圧損が小さく(流量に対して圧損が小さく)なり、低温の場合に比べて、電磁弁81(比例弁)から開度変更部180の第2収容部182Bに流れる作動油の流量が増える。このため、開度変更部180の差圧ピストン181にかかる圧力は、低温の場合よりも大きくなる。流量補償用バルブV12(流量補償弁)から流量補償用ピストンAcに供給されるパイロット油が増加し、流量補償用ピストンAcが低温時よりも押されることになり、ポンプPaからの作動油の吐出量が減少する。このため、高温時は、低温時よりもLS差圧が小さくなる。
次に、第4実施形態の第1変形例の油圧システムについて、図8を用いて説明する。第4実施形態の第1変形例の油圧システムは、上記第4実施形態の油圧システムにおける第1絞り部91をオリフィス形絞りとし、第2絞り部92をチョーク形絞りとした構成とし、更に開度変更部180への接続関係が異なっている。具体的には、図8に示すように、開度変更部180への接続関係については、第2パイロット油路41は、開度変更部180の第2収容部182Bに接続されている。また、排出油路41Aは、第1収容部182Aと作動油タンクTとを接続している。
開度変更部180は、圧力補償部90によって変更された第2温度のときのパイロット圧に応じて流量補償用バルブV12(流量補償弁)の開度を変更する。
図8に示す第4実施形態の第1変形例では、電磁弁81(比例弁)の圧力を大きくする程、開度変更部180の第2収容部182Bに流れるパイロット油の圧力が高くなり、流量補償用バルブV12(流量補償弁)から流量補償用ピストンAcに供給されるパイロット油が減少し、流量補償用ピストンAcが更に押されなくなっていき、ポンプPaからの作動油の吐出量が増加していく。すなわち、第4実施形態の第1変形例の油圧システムは、電磁弁81(比例弁)の圧力を大きくする程(つまり、差圧ピストン181にかかる圧力が大きくなる程)、ポンプPaからの作動油の吐出量が増加する構成となっている。このため、第4実施形態の第1変形例の油圧システム30Cは、電磁弁81の圧力を大きくする程、LS差圧が大きくなる構成となっている。
次に、作動油が低温である場合と、高温である場合とについて説明する。
作動油(パイロット油)が低温である場合、チョーク形絞り(第2絞り部92)の圧損が大きく(流量に対して圧損が大きく)なり、電磁弁81(比例弁)から排出油路41Cを経て作動油タンク22に流れる作動油の流量が減るため、第1絞り部91の前後差圧は小さくなる。このため、開度変更部180の差圧ピストン181にかかる圧力は、電磁弁81(比例弁)が出力する圧力に近づく。つまり、第2パイロット油路41から開度変更部180の第2収容部182B内に流入するパイロット油のパイロット圧が、高温時に比べて大きくなり、差圧ピストン181が伸長する方向(流量補償用バルブV12に近づく方向)に移動し、流量補償用バルブV12の開度が変更される。そして、流量補償用バルブV12(流量補償弁)から流量補償用ピストンAcに供給されるパイロット油が減少し、流量補償用ピストンAcが高温時よりも押されなくなり、ポンプPaからの作動油の吐出量が増加する。このため、低温時は、高温時よりもLS差圧が大きくなる。
作動油(パイロット油)が高温である場合、チョーク形絞り(第2絞り部92)の圧損が小さく(流量に対して圧損が小さく)なり、低温の場合に比べて、電磁弁81(比例弁)から開度変更部180の第2収容部182Bに流れる作動油の流量が減る。このため、開度変更部180の差圧ピストン181にかかる圧力は、低温の場合よりも小さくなる。流量補償用バルブV12(流量補償弁)から流量補償用ピストンAcに供給されるパイロット油が増加し、流量補償用ピストンAcが低温時よりも押されることになり、ポンプPaからの作動油の吐出量が減少する。このため、高温時は、低温時よりもLS差圧が小さくなる。
14 :ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
15 :バケットシリンダ(油圧アクチュエータ)
25 :制御装置
30A、30B :作業機の油圧システム
32 :原動機
40 :第1パイロット油路
41 :第2パイロット油路
56、56A、56B、56C :制御弁
70 :第1油路
71 :第2油路
72 :流量補償弁
73 :斜板変更部
75 :油圧制御部
76 :開度変更部
81 :電磁弁
82 :第1測定装置
83 :第2測定装置
84 :アクセル部材(指令部材)
84a :第1アクセル部材(指令部材)
84b :第2アクセル部材(指令部材)
88 :指令部材
90 :圧力補償部
91、91A、91B :第1絞り部
92、92A、92B :第2絞り部
P1 :第1油圧ポンプ
P2 :第2油圧ポンプ
Claims (19)
- 原動機と、
油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータの作動を制御する制御弁と、
前記原動機の動力により駆動して、前記制御弁を切り換えるためのパイロット油を吐出する第1油圧ポンプと、
前記原動機の動力により駆動して、前記油圧アクチュエータを作動させるための作動油を吐出する可変容量の第2油圧ポンプと、
前記第2油圧ポンプを制御して、前記第2油圧ポンプの吐出圧と前記油圧アクチュエータの作動時の最高負荷圧との圧力差であるLS(ロードセンシング)差圧を設定する油圧制御部と、
前記第1油圧ポンプから吐出されたパイロット油が流れる第1パイロット油路と、
前記第1パイロット油路から分岐して前記油圧制御部に接続される第2パイロット油路と、
前記第2パイロット油路に設けられ、且つ、前記油圧制御部に作用するパイロット油の圧力であるパイロット圧を変更する電磁弁と、
前記電磁弁と前記油圧制御部との間に設けられ、且つ、パイロット油を含む作動油の温度が低下するに連れて前記LS差圧を大きくする圧力補償部と、
を備えている作業機の油圧システム。 - 前記圧力補償部は、
前記第2パイロット油路における前記電磁弁と前記油圧制御部との間の分岐点から分岐し、且つ、パイロット油を排出する排出油路と、
前記第2パイロット油路における前記電磁弁と前記分岐点との間に配置された第1絞り部と、
前記排出油路に配置され、且つ、前記第1絞り部とは流量特性の異なる第2絞り部と、を備えている請求項1に記載の作業機の油圧システム。 - 前記第1絞り部と前記第2絞り部とは、絞りの穴径及び絞りの長さの少なくとも一方が異なる請求項2に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第1絞り部及び前記第2絞り部は、両方ともチョーク形絞りであり、前記絞りの穴径としてのチョークの内径及び前記絞りの長さとしてのチョークの長さの少なくとも一方が異なる請求項3に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第1絞り部及び前記第2絞り部は、両方ともオリフィス形絞りであり、前記絞りの穴径としてのオリフィスの穴径及び前記絞りの長さとしての径を絞っている箇所の長さであるオリフィス刃の寸法の少なくとも一方が異なる請求項3に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第1絞り部及び前記第2絞り部は、一方がチョーク形絞りであり、他方がオリフィス形絞りである請求項3に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第1絞り部はチョーク形絞りであり、前記第2絞り部はオリフィス形絞りである請求項6に記載の作業機の油圧システム。
- 前記油圧アクチュエータの作動時の最高負荷圧が作用可能な第1油路と、
前記第2油圧ポンプからの前記作動油の吐出圧が作用可能な第2油路と、
前記電磁弁の作動を制御して前記パイロット圧を調整することにより、前記LS差圧を
変更する制御装置と、を備えている請求項1~7のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。 - 前記制御装置は、前記電磁弁の作動を制御することにより、前記電磁弁に流入するパイロット油の第1圧力と、当該電磁弁から出力されるパイロット油の第2圧力との圧力差であるパイロット差圧を変更する請求項8に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第2パイロット油路における前記電磁弁と前記油圧制御部との間に第1絞り部が設けられ、
前記制御装置は、前記パイロット差圧を変更し、
前記圧力補償部は、前記第2圧力と、前記第1絞り部から出力されるパイロット油の第3圧力との差圧を、パイロット油の温度が低下するに連れて変更する請求項9に記載の作業機の油圧システム。 - 前記第1油圧ポンプは、前記原動機の回転数に応じて吐出流量が変動する定容量の油圧ポンプであり、
前記油圧制御部は、
前記第2油圧ポンプに備わる斜板の角度を変更する斜板変更部と、
前記第1油路に接続され、前記斜板変更部に前記作動油を供給して前記斜板変更部を作動させる流量補償弁と、
前記第2パイロット油路に接続され、前記流量補償弁の開度を変更する開度変更部と、を含み、
前記制御装置は、前記電磁弁の作動を制御して、前記開度変更部が前記流量補償弁の開度を変更することにより、前記LS差圧を変更する請求項8~10のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。 - 前記圧力補償部は、パイロット油の温度が第1温度よりも低い第2温度に変化すると、前記第1温度のときの前記パイロット圧よりも高い、前記第2温度のときの前記パイロット圧に変更し、
前記開度変更部は、前記圧力補償部によって変更された前記第2温度のときの前記パイロット圧に応じて前記流量補償弁の開度を変更し、
前記流量補償弁は、変更された前記開度に応じて前記斜板の角度を変更させるように前記斜板変更部を作動させ、前記第2油圧ポンプからの作動油の吐出量が変更される請求項11に記載の作業機の油圧システム。 - 前記原動機の実際の回転数である実回転数を測定する第1測定装置を備え、
前記制御装置は、前記第1測定装置により測定された前記実回転数に基づいて前記LS差圧を変更する請求項8~12のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。 - 前記原動機の実際の回転数である実回転数を測定する第1測定装置を備え、
前記制御装置は、前記第1測定装置により測定された前記実回転数と所定の目標回転数との差に基づいて前記LS差圧を変更する請求項8~12のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。 - 前記原動機の実際の回転数である実回転数を測定する第1測定装置を備え、
前記制御装置は、前記第1測定装置により測定された前記実回転数が所定の目標回転数より低下したときに前記LS差圧を減少させる請求項8~12のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。 - 前記原動機は、噴射された燃料を燃焼させることで駆動する内燃機関から成り、
前記制御装置は、前記内燃機関に対する燃料の噴射量又は前記内燃機関の負荷率に基づいて前記LS差圧を変更する請求項8~12のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。 - 前記LS差圧の変更を指令する指令部材を備え、
前記制御装置は、前記指令部材により前記LS差圧の変更の指令が発せられたときに、前記LS差圧を大きくなるように変更する請求項8~12のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。 - 前記原動機の回転数を設定可能なアクセル部材を備え、
前記アクセル部材は、指示部材として兼用され、
前記制御装置は、前記アクセル部材の操作状態に基づいて、前記原動機の回転数の設定値を判断し、前記LS差圧を変更する請求項17に記載の作業機の油圧システム。 - 作業機に設けられた流路を流れる前記作動油、冷却水、又は前記原動機のオイルのうち、少なくとも一方の流体の温度を測定する第2測定装置を備え、
前記制御装置は、前記第2測定装置により測定された前記流体の温度に基づいて前記LS差圧を変更する請求項8~12のいずれか1項に記載の作業機の油圧システム。
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