JP6220228B2 - 建設機械の油圧駆動システム - Google Patents

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Description

本発明は、建設機械の油圧駆動システムに関する。
油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械では、油圧駆動システムによって各種の動作が実行される。例えば、特許文献１には、図９に示すような油圧ショベルの油圧駆動システム１００が開示されている。この油圧駆動システム１００は、油圧アクチュエータとして、旋回モータ１１０、アームシリンダ１２０、ブームシリンダ１３０、バケットシリンダ１４０、予備シリンダ１５０、右走行モータ１６０および左走行モータ１７０を含む。また、油圧駆動システム１００は、油圧アクチュエータに作動油を供給する図略の２つの油圧ポンプ（第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプ）を含む。
第１油圧ポンプから延びる第１ブリードライン１０１上には、上流側から順に、旋回制御弁１１１、アーム主制御弁１２１、ブーム副制御弁１３２、予備制御弁１５１および左走行制御弁１７１が配置されている。第１ブリードライン１０１からは第１パラレルライン１０３が分岐しており、このパラレルライン１０３を通じて各制御弁に第１油圧ポンプから吐出される作動油が導かれる。
第２油圧ポンプから延びる第２ブリードライン１０２上には、上流側から順に、右走行制御弁１６１、バケット制御弁１４１、ブーム主制御弁１３１およびアーム副制御弁１２２が配置されている。第２ブリードライン１０２からは第２パラレルライン１０４が分岐しており、このパラレルライン１０４を通じて各制御弁（右走行制御弁１６１を除く）に第２油圧ポンプから吐出される作動油が導かれる。
ところで、一般に、建設機械のブームは大きな重量を有するので、ブーム上げ操作のときにはブームシリンダの負荷圧力が非常に大きくなる。このため、ブーム上げ操作と他の操作を同時に行ったときに、負荷圧力の小さい油圧アクチュエータに作動油が多く流入し、ブームシリンダへ供給される作動油が不足することがある。
このような問題を解決するために、特許文献２には、ブーム上げ操作と他の操作が同時に行われたときにブームシリンダへ作動油を優先的に供給する技術が開示されている。他の操作としては、バケット操作、アーム操作および旋回操作が挙げられている。ブーム上げ操作と旋回操作が同時に行われたときの対策としては、旋回モータへの作動油の供給を制御する旋回制御弁の直ぐ上流側に可変絞り弁が設けられる。可変絞り弁は、ブーム上げ操作と連動して作動するように構成され、可変絞り弁が作動することによって旋回制御弁を介して旋回モータへ供給される作動油が制限される。
特開平１１−１０１１８３号公報 特開２００９−９２２１４号公報
図９に示す油圧駆動システム１００において、ブーム上げ操作と旋回操作が同時に行われたときの対策として、特許文献２に開示された技術を採用することが考えられる。具体的には、第１パラレルライン１０３のうちの旋回制御弁１１１へ至る支流１０５に、ブーム上げ操作に連動して作動する可変絞りを設ければよい。
しかしながら、そのような構成では、ブーム上げ操作と旋回操作が同時に行われたときに旋回モータへ供給される作動油は、可変絞りの小さくされた開口を通過するため、エネルギーが無駄に消費されることになる。
そこで、本発明は、ブーム上げ操作と旋回操作が同時に行われたときにエネルギーの無駄な消費を抑制しつつブームシリンダへ十分な量の作動油を供給することができる建設機械の油圧駆動システムを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、ブーム副制御弁からブームシリンダへの供給ラインを遮断すれば、一方の油圧ポンプを旋回モータ専用、他方の油圧ポンプをブームシリンダ専用として使用できることを見出した。しかも、この場合は、双方の油圧ポンプの吐出圧を各々の負荷圧力に応じて異ならせることができるため、双方の油圧ポンプを単独で馬力制御すれば（独立馬力制御）、個々の油圧ポンプの馬力制御特性によって旋回モータおよびブームシリンダへ供給される作動油の量を定めることができる。すなわち、通常の油圧ショベル駆動システムでは、双方の油圧ポンプが自己の吐出圧および相手側の吐出圧に基づいて制御される、いわゆる全馬力制御が行われ、この全馬力制御では、双方の油圧ポンプの傾転角が常に同じ角度に保たれる。これに対し、双方の油圧ポンプが相手側の吐出圧に基づかずに自己の吐出圧に基づいて制御される独立馬力制御では、双方の油圧ポンプの傾転角が互いに独立して調整可能である。本発明は、このような観点からなされたものである。
すなわち、本発明の建設機械の油圧駆動システムは、油圧アクチュエータとしての旋回モータおよびブームシリンダと、傾転角に応じた流量の作動油を吐出する、前記傾転角が互いに独立して調整可能な第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、前記旋回モータへの作動油の供給を制御するための、前記第１油圧ポンプから延びる第１ブリードライン上に配置された旋回制御弁と、前記ブームシリンダへの作動油の供給を制御するための、前記第２油圧ポンプから延びる第２ブリードライン上に配置されたブーム主制御弁および前記第１ブリードライン上に配置されたブーム副制御弁と、前記旋回制御弁へパイロット圧を出力する旋回操作弁と、前記ブーム主制御弁へパイロット圧を出力するブーム操作弁と、旋回操作が行われないときにブーム上げ操作に応じて前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力し、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力しないブーム側規制弁と、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、ブーム副制御弁が作動しない。このため、第１油圧ポンプを旋回モータ専用、第２油圧ポンプをブームシリンダ専用として使用することができる。その結果、旋回モータとブームシリンダのうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入することを防止することができる。しかも、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの傾転角は互いに独立して調整可能である、換言すれば双方の油圧ポンプに対して独立馬力制御が行われるので、第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプの馬力制御特性によって旋回モータおよびブームシリンダへ供給される作動油の量を定めることができる。これにより、第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプから旋回モータおよびブームシリンダまでの経路の途中で不必要な圧力損失を生じることがなく、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。
前記ブーム側規制弁は、旋回操作が行われないときに前記ブーム操作弁から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧を前記ブーム副制御弁へ出力する電磁比例弁であってもよい。この構成によれば、旋回操作が行われないときにブーム副制御弁をブーム主制御弁と同様に作動させることができる。
前記ブーム側規制弁は、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁用のパイロットラインを遮断する電磁開閉弁であってもよい。この構成によれば、ブーム側規制弁として電磁比例弁を採用する場合よりも安価なシステムにすることができる。
上記の建設機械の油圧駆動システムは、前記第１油圧ポンプの吐出圧およびパワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を調整する第１レギュレータと、前記第２油圧ポンプの吐出圧および前記パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を調整する第２レギュレータと、前記第１レギュレータおよび前記第２レギュレータへ前記パワーシフト圧を出力する電磁比例弁と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、１つの電磁比例弁で第１油圧ポンプと第２油圧ポンプに対してパワーシフト制御を行うことができる。
上記の建設機械の油圧駆動システムは、前記第１油圧ポンプの吐出圧および第１パワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を調整する第１レギュレータと、前記第１レギュレータへ前記第１パワーシフト圧を出力する第１電磁比例弁と、前記第２油圧ポンプの吐出圧および第２パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を調整する第２レギュレータと、前記第２レギュレータへ前記第２パワーシフト圧を出力する第２電磁比例弁と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプに対して互いに独立したパワーシフト制御を行うことができる。
例えば、上記の建設機械の油圧駆動システムは、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、前記第１パワーシフト圧が上昇して前記第１油圧ポンプの吐出流量が減少するように前記第１電磁比例弁を制御し、かつ、前記第２パワーシフト圧が低下して前記第２油圧ポンプの吐出流量が増大するように前記第２電磁比例弁を制御するコントローラをさらに備えてもよい。
本発明によれば、ブーム上げ操作と旋回操作が同時に行われたときにエネルギーの無駄な消費を抑制しつつブームシリンダへ十分な量の作動油を供給することができる。
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の油圧回路図である。 建設機械の一例である油圧ショベルの側面図である。 レギュレータの構成を示す油圧回路図である。 旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われないときのブーム側規制弁である電磁比例弁からのパイロット圧の関係を示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、第１実施形態における第２油圧ポンプおよび第１油圧ポンプの馬力制御特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る建設機械の油圧駆動システムの油圧回路図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、第２実施形態における第２油圧ポンプおよび第１油圧ポンプの馬力制御特性を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る建設機械の油圧駆動システムの油圧回路図である。 従来の建設機械の油圧駆動システムの油圧回路図である。
（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。なお、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、油圧アクチュエータとして旋回モータおよびブームシリンダを具備する建設機械であれば、どのような建設機械（例えば、油圧クレーン）にも適用可能である。
油圧駆動システム１Ａは、油圧アクチュエータとして、図２に示すバケットシリンダ１５、アームシリンダ１４およびブームシリンダ１３を含むとともに、旋回モータ１９（図１のみに図示）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、上記の油圧アクチュエータに作動油を供給する第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２を含む。なお、図１では、バケットシリンダ１５、ブームシリンダ１３および旋回モータ１９以外の油圧アクチュエータおよびいくつかの油圧アクチュエータ用の制御弁の作図を省略している。
バケットシリンダ１５への作動油の供給は、バケット制御弁６により制御され、旋回モータ１９への作動油の供給は、旋回制御弁５１により制御される。また、ブームシリンダ１３への作動油の供給は、ブーム主制御弁４１およびブーム副制御弁４２により制御される。第１油圧ポンプ１１からは第１ブリードライン２１がタンクまで延びており、第２油圧ポンプ１２からは第２ブリードライン３１がタンクまで延びている。第１ブリードライン２１上には、ブーム副制御弁４２と旋回制御弁５１が直列に配置されており、第２ブリードライン３１上には、ブーム主制御弁４１とバケット制御弁６が直列に配置されている。
なお、図示は省略するが、アームシリンダ１４への作動油の供給は、アーム主制御弁およびアーム副制御弁により制御される。アーム主制御弁は第１ブリードライン２１上に配置され、アーム副制御弁は第２ブリードライン３１上に配置される。また、第１ブリードライン２１および第２ブリードライン３１上には、左右一対の走行モータへの作動油の供給を制御する一対の走行制御弁も配置される。
上述した制御弁のうち、ブーム副制御弁４２は２位置弁であるが、その他の制御弁は３位置弁である。
第１ブリードライン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ブリードライン２１上の全ての制御弁へ第１油圧ポンプ１１から吐出される作動油が導かれる。同様に、第２ブリードライン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ブリードライン３１上の全ての制御弁へ第２油圧ポンプ１２から吐出される作動油が導かれる。第１ブリードライン２１上のブーム副制御弁４２以外の制御弁はタンクライン２５によりタンクと接続されている一方、第２ブリードライン３１上の全ての制御弁はタンクライン３５によりタンクと接続されている。
第１ブリードライン２１および第２ブリードライン３１上に配置された全ての制御弁は、オープンセンター型の弁である。すなわち、ブリードライン（２１または３１）上の全ての制御弁が中立位置にあるときには制御弁によって当該ブリードラインにおける作動油の流通が制限されることがなく、いずれかの制御弁が作動して中立位置から移動するとその制御弁によって当該ブリードラインにおける作動油の流通が制限される。
本実施形態では、第１油圧ポンプ１１の吐出流量および第２油圧ポンプ１２の吐出流量がネガティブコントロール（以下、「ネガコン」という）方式で制御される。すなわち、第１ブリードライン２１には全ての制御弁の下流側に絞り２２が設けられているとともに、この絞り２２をバイパスするライン上にリリーフ弁２３が配置されている。同様に、第２ブリードライン３１には全ての制御弁の下流側に絞り３２が設けられているとともに、この絞り３２をバイパスするライン上にリリーフ弁３３が配置されている。
第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２は、図略のエンジンにより駆動されて、傾転角およびエンジン回転数に応じた流量の作動油を吐出する。本実施形態では、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２として、斜板１１ａ（図３参照）の角度により傾転角が規定される斜板ポンプが採用されている。ただし、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２は、斜軸の角度により傾転角が規定される斜軸ポンプであってもよい。
第１油圧ポンプ１１の傾転角は、第１レギュレータ１６により調整され、第２油圧ポンプ１２の傾転角は、第２レギュレータ１７により調整される。第１レギュレータ１６には、第１油圧ポンプ１１の吐出圧が導かれ、第２レギュレータ１７には、第２油圧ポンプ１２の吐出圧が導かれる。また、第１レギュレータ１６および第２レギュレータ１７へは、電磁比例弁９１からパワーシフト圧が出力される。
電磁比例弁９１は、一次圧ライン９２により補助ポンプ１８と接続されており、補助ポンプ１８は、上述した図略のエンジンにより駆動される。また、電磁比例弁９１は、コントローラ８により、例えば図略のエンジンの回転数に基づいて制御される。例えば、エンジンの回転数が複数の稼動領域に区分けされ、それらの稼動領域ごとに電磁比例弁９１から出力されるパワーシフト圧が設定される。
図３に示すように、第１レギュレータ１６は、第１油圧ポンプ１１の斜板１１ａと連結されたサーボシリンダ１６ａと、サーボシリンダ１６ａを制御するためのスプール１６ｂと、スプール１６ｂを付勢するスプリング１６ｅと、スプリング１６ｅの付勢力に抗してスプール１６ｂを押圧するネガコン用ピストン１６ｃおよび馬力制御用ピストン１６ｄと、を含む。
サーボシリンダ１６ａは、ネガコン用ピストン１６ｃまたは馬力制御用ピストン１６ｄによってスプール１６ｂが押圧されると第１油圧ポンプ１１の傾転角を小さくし、スプリング１６ｅの付勢力によってスプール１６ｂが移動させられると第１油圧ポンプ１１の傾転を大きくする。第１油圧ポンプ１１の傾転角が小さくなれば第１油圧ポンプ１１の吐出流量が減少し、第１油圧ポンプ１１の傾転角が大きくなれば第１油圧ポンプ１１の吐出流量が増大する。
第１レギュレータ１６には、ネガコン用ピストン１６ｃにスプール１６ｂを押圧させるための受圧室が形成されている。ネガコン用ピストン１６ｃの受圧室には、第１ブリードライン２１における絞り２２の上流側の圧力である第１ネガコン圧Ｐｎ１が導かれる。第１ネガコン圧Ｐｎ１は第１ブリードライン２１における制御弁による作動油の流通の制限度合によって定まり、第１ネガコン圧Ｐｎ１が大きくなればネガコン用ピストン１６ｃが進出して第１油圧ポンプ１１の傾転角が小さくなり、第１ネガコン圧Ｐｎ１が小さくなればネガコン用ピストン１６ｃが後退して第１油圧ポンプ１１の傾転角が大きくなる。
馬力制御用ピストン１６ｄは、第１油圧ポンプ１１の吐出圧およびパワーシフト圧に基づいて第１油圧ポンプ１１の傾転角を調整するためのものである。具体的に、第１レギュレータ１６には、馬力制御用ピストン１６ｄにスプール１６ｂを押圧させるための２つの受圧室が形成されている。馬力制御用ピストン１６ｄの２つの受圧室には、それぞれ、第１油圧ポンプ２１の吐出圧および電磁比例弁９１からのパワーシフト圧が導かれる。
なお、ネガコン用ピストン１６ｃと馬力制御用ピストン１６ｄは、そのうちの第１油圧ポンプ１１の吐出流量を制限する方（低減させる方）が優先してスプール１６ｂを押圧するように構成される。
第２レギュレータ１７の構成は、第１レギュレータ１６の構成と同様である。すなわち、第２レギュレータ１７は、ネガコン用ピストン１６ｃにより、第２ネガコン圧Ｐｎ２に基づいて第２油圧ポンプ１２の傾転角を調整する。また、第２レギュレータ１７は、馬力制御用ピストン１６ｄにより、第２油圧ポンプ１２の吐出圧および電磁比例弁９１からのパワーシフト圧に基づいて第２油圧ポンプ１２の傾転角を調整する。
上述したように、第１レギュレータ１６は第２油圧ポンプ１２の吐出圧に基づかずに第１油圧ポンプ１１の傾転角を調整し、第２レギュレータ１７は第１油圧ポンプ１１の吐出圧に基づかずに第２油圧ポンプ１２の傾転角を調整する。このため、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２の傾転角は、互いに独立して調整可能である。
図１に戻って、ブーム主制御弁４１は、ブーム上げ供給ライン１３ａおよびブーム下げ供給ライン１３ｂによりブームシリンダ１３と接続されている。ブーム副制御弁４２は、副供給ライン１３ｃによりブーム上げ供給ライン１３ａと接続されている。
また、ブーム主制御弁４１のパイロットポートは、ブーム上げパイロットライン４３およびブーム下げパイロットライン４４によりブーム操作弁４０と接続されている。ブーム操作弁４０は、操作レバーを含み、操作レバーの操作量に応じた大きさのパイロット圧をブーム主制御弁４１へ出力する。ブーム上げパイロットライン４３には、ブーム上げ操作時のパイロット圧を検出するための第１圧力センサ８１が設けられている。
一方、ブーム副制御弁４２のパイロットポートは、ブーム上げパイロットライン４５によりブーム側規制弁７に接続されている。本実施形態では、ブーム側規制弁７が電磁比例弁である。ブーム側規制弁７は、一次圧ライン７１により補助ポンプ１８と接続されている。
旋回制御弁５１は、右旋回供給ライン１９ａおよび左旋回供給ライン１９ｂにより旋回モータ１９と接続されている。また、旋回制御弁５１のパイロットポートは、右旋回パイロットライン５２および左旋回パイロットライン５３により旋回操作弁５０と接続されている。旋回操作弁５０は、操作レバーを含み、操作レバーの操作量に応じた大きさのパイロット圧を旋回制御弁５１へ出力する。旋回パイロットライン５２，５３を含む旋回パイロット回路には、右旋回操作時または左旋回操作時のパイロット圧を検出するための第２圧力センサ８２が設けられている。第２圧力センサ８２は、右旋回パイロットライン５２および左旋回パイロットライン５３のうちでパイロット圧が高い方のパイロット圧を選択的に検出できるように構成されている。
バケット制御弁６は、バケットアウト供給ライン１５ａおよびバケットイン供給ライン１５ｂによりバケットシリンダ１５と接続されている。また、バケット制御弁６のパイロットポートは、一対のパイロットラインにより図略のバケット操作弁と接続されている。
上述したブーム側規制弁７は、コントローラ８により制御される。具体的に、コントローラ８は、ブーム側規制弁７を、旋回操作が行われないときにブーム上げ操作に応じてブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力し、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときにブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力しないように制御する。
より詳しくは、電磁比例弁であるブーム側規制弁７は、コントローラ８から電流が送給されなければ、ブーム上げパイロットライン４５をタンクと連通させる。このとき、ブーム副制御弁４２は、中立位置に維持される。コントローラ８は、旋回操作が行われないとき、すなわち第２圧力センサ８２で検出される右旋回パイロットライン５２または左旋回パイロットライン５３のパイロット圧が閾値未満のときには、第１圧力センサ８１で検出されるブーム上げパイロットライン４３のパイロット圧に応じた大きさの電流をブーム側規制弁７へ送給する。これにより、ブーム側規制弁７は、図４に示すように、ブーム操作弁４０から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧をブーム副制御弁４２へ出力する。
一方、コントローラ８は、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われる場合、すなわち、第１圧力センサ８１で検出されるブーム上げパイロットライン４３のパイロット圧が閾値以上となり、かつ、第２圧力センサ８２で検出される右旋回パイロットライン５２または左旋回パイロットライン５３のパイロット圧が閾値以上となったときは、ブーム側規制弁７へ電流を送給しない。その結果、ブーム副制御弁４２が作動しない。
以上説明したように、本実施形態の油圧駆動システム１Ａでは、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、ブーム副制御弁４２が作動しない。このため、第１油圧ポンプ１１を旋回モータ１９専用、第２油圧ポンプ１２をブームシリンダ１３専用として使用することができる。その結果、旋回モータ１９とブームシリンダ１３のうちの負荷圧力の低い方に多くの作動油が流入することを防止することができる。なお、ここでいう「専用」とは、旋回モータ１９とブームシリンダ１３の一方のみを排除する趣旨であり、その他の油圧アクチュエータ（例えば、バケットシリンダ１５）が必ずしも排除されるわけではない。
しかも、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２の傾転角は互いに独立して調整可能である、換言すれば双方の油圧ポンプ１１，１２に対して独立馬力制御が行われるので、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２の馬力制御特性によって旋回モータ１９およびブームシリンダ１３へ供給される作動油の量を定めることができる。これにより、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２から旋回モータ１９およびブームシリンダ１３までの経路の途中で不必要な圧力損失を生じることがなく、エネルギーの無駄な消費を抑制することができる。
例えば、図５（ａ）に、第２レギュレータ１７によって規定される第２油圧ポンプ１２の馬力制御特性を示し、図５（ｂ）に、第１レギュレータ１６によって規定される第１油圧ポンプ１１の馬力制御特性を示す。なお、第１および第２レギュレータ１６，１７は、図５（ａ）および（ｂ）に示す馬力制御特性がエンジンの出力の１／２に相当するように構成されてもよい。
旋回操作とブーム上げ操作を同時に行ったとき、ブームシリンダ１３の負荷圧力である第２油圧ポンプ１２の吐出圧は相対的に大きくなる。一方、旋回モータ１９の負荷圧力である第１油圧ポンプ１１の吐出圧は、旋回加速時の初期は相対的に大きくなるものの、旋回加速時の後半は相対的に小さくなる。第２油圧ポンプ１２の吐出流量は、第２油圧ポンプ１２の吐出圧に応じて図５（ａ）に示す馬力制御特性により決定される。一方、第１油圧ポンプ１１の吐出流量は、第１油圧ポンプ１１の吐出圧に応じて図５（ｂ）に示す馬力制御特性に沿って推移する。
図５（ｂ）に示すように、旋回加速が進行するにつれて旋回モータ１９の負荷圧力が低下し、旋回速度を上昇させるには多くの流量が必要になる。これに対し、本実施形態では、上述する第１レギュレータ１６による馬力制御の作用によって、第１油圧ポンプ１１の吐出圧の低下に伴って第１油圧ポンプ１１の吐出流量が自動的に増大する。すなわち、第１油圧ポンプ１１の独立馬力制御を合理的に利用して、第１油圧ポンプ１１の吐出流量を旋回に必要な流量にマッチするように自動的に制御することができる。
また、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１７へ電磁比例弁９１からパワーシフト圧が出力されるので、１つの電磁比例弁で第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２に対してパワーシフト制御を行うことができる。すなわち、パワーシフト圧を変更することによって、図５（ａ）および（ｂ）に示す馬力制御特性を同時に図中に矢印で示すようにシフトさせることができる。
さらに、本実施形態では、ブーム側規制弁７がブーム操作弁４０から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧をブーム副制御弁４２へ出力する電磁比例弁である。このため、旋回操作が行われないときにブーム副制御弁４２をブーム主制御弁４１と同様に作動させることができる。
また、本実施形態では、電気系統の故障により電磁比例弁であるブーム側規制弁７に電流が流れなくなっても、ブーム主制御弁４１は継続して作動可能であるので、ブームシリンダ１３をある程度の速度で稼動させることができる。
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る建設機械の油圧駆動システム１Ｂを示す。なお、本実施形態ならびに後述する第３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。
本実施形態では、パワーシフト制御用の電磁比例弁として、第１電磁比例弁９３と第２電磁比例弁９５が採用されている。第１電磁比例弁９３は、一次圧ライン９４により補助ポンプ１８と接続されており、第２電磁比例弁９５は、一次圧ライン９６により補助ポンプ１８と接続されている。第１電磁比例弁９３は、第１レギュレータ１６へ第１パワーシフト圧を出力し、第２電磁比例弁９５は、第２レギュレータ１７へ第２パワーシフト圧を出力する。そして、第１レギュレータ１６は、第１油圧ポンプ１１の吐出圧および第１パワーシフト圧に基づいて第１油圧ポンプ１１の傾転角を調整し、第２レギュレータ１７は、第２油圧ポンプ１２の吐出圧および第２パワーシフト圧に基づいて第２油圧ポンプ１２の傾転角を調整する。
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２に対して互いに独立したパワーシフト制御を行うことができる。このため、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２のパワーシフト制御を利用して、旋回モータ１９およびブームシリンダ１３へ供給される作動油の量を操作することができる。
例えば、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、コントローラ８が、第１パワーシフト圧が上昇して第１油圧ポンプ１１の吐出流量が減少するように第１電磁比例弁９３を制御し、かつ、第２パワーシフト圧が低下して第２油圧ポンプ１２の吐出流量が増大するように第２電磁比例弁９５を制御してもよい。
（第３実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル駆動システム１Ｃを説明する。本実施形態では、ブーム側規制弁７として、電磁開閉弁が採用されている。ブーム側規制弁７は、中継ライン４６により、ブーム操作弁４０からブーム主制御弁４１のパイロットポートまで延びるブーム上げパイロットライン４３と接続されている。
コントローラ８は、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われる場合以外は、電磁開閉弁であるブーム側規制弁７へ電流を送給しない。これにより、ブーム側規制弁７が、ブーム副制御弁４２用のブーム上げパイロットライン４５を中継ライン４６を通じてブーム主制御弁４１用のブーム上げパイロットライン４３に連通する。すなわち、ブーム側規制弁７は、ブーム上げ操作に応じてブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力する。
一方、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときは、コントローラ８は、ブーム側規制弁７へ電流を送給する。これにより、ブーム側規制弁７がブーム上げパイロットライン４５を遮断する。すなわち、ブーム側規制弁７はブーム副制御弁４２へパイロット圧を出力しない。
本実施形態の構成によれば、ブーム側規制弁７として電磁比例弁を採用する場合よりも安価なシステムにすることができる。
また、本実施形態では、ブーム操作弁４０の未操作時にブーム副制御弁４２へパイロット圧が出力されることがないため、ブームシリンダ１３の誤作動を防止することができる。
なお、図８に示す油圧回路において、ブーム側規制弁７として第１実施形態で説明したような電磁比例弁を採用することも可能である。また、第２実施形態と同様に、第１レギュレータ１６および第２レギュレータ１７へパワーシフトを出力する電磁比例弁９１に代えて、第１レギュレータ１６へ第１パワーシフト圧を出力する第１電磁比例弁９３と第２レギュレータ１７へ第２パワーシフト圧を出力する第２電磁比例弁９５を採用してもよい。
（その他の実施形態）
前記第１〜第３実施形態において、第１および第２油圧ポンプ１１，１２の吐出流量の制御方式は、必ずしもネガコン方式である必要はなく、ポジティブコントロール方式であってもよい。すなわち、第１および第２レギュレータ１６，１７はネガコン用ピストン１６ｃに代替する構造を有してもよい。また、第１および第２油圧ポンプ１１，１２の吐出流量の制御方式は、ロードセンシング方式であってもよい。
本発明の油圧駆動システムは、種々の建設機械に対して有用である。
１Ａ〜１Ｃ 油圧駆動システム
１０ 建設機械
１１ 第１油圧ポンプ
１２ 第２油圧ポンプ
１３ ブームシリンダ
１６ 第１レギュレータ
１７ 第２レギュレータ
１９ 旋回モータ
２１ 第１ブリードライン
３１ 第２ブリードライン
４０ ブーム操作弁
４１ ブーム主制御弁
４２ ブーム副制御弁
５０ 旋回操作弁
５１ 旋回制御弁
７ ブーム側規制弁
８ コントローラ
９１ 電磁比例弁
９３ 第１電磁比例弁
９５ 第２電磁比例弁

Claims (6)

  1. 油圧アクチュエータとしての旋回モータおよびブームシリンダと、
    傾転角に応じた流量の作動油を吐出する、前記傾転角が互いに独立して調整可能な第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、
    前記旋回モータへの作動油の供給を制御するための、前記第１油圧ポンプから延びる第１ブリードライン上に配置された旋回制御弁と、
    前記ブームシリンダへの作動油の供給を制御するための、前記第２油圧ポンプから延びる第２ブリードライン上に配置されたブーム主制御弁および前記第１ブリードライン上に配置されたブーム副制御弁と、
    前記旋回制御弁へパイロット圧を出力する旋回操作弁と、
    前記ブーム主制御弁へパイロット圧を出力するブーム操作弁と、
    旋回操作が行われないときにブーム上げ操作に応じて前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力し、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁へパイロット圧を出力しないブーム側規制弁と、
    を備える、建設機械の油圧駆動システム。
  2. 前記ブーム側規制弁は、旋回操作が行われないときに前記ブーム操作弁から出力されるパイロット圧に比例するパイロット圧を前記ブーム副制御弁へ出力する電磁比例弁である、請求項１に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  3. 前記ブーム側規制弁は、旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに前記ブーム副制御弁用のパイロットラインを遮断する電磁開閉弁である、請求項１に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  4. 前記第１油圧ポンプの吐出圧およびパワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を調整する第１レギュレータと、
    前記第２油圧ポンプの吐出圧および前記パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を調整する第２レギュレータと、
    前記第１レギュレータおよび前記第２レギュレータへ前記パワーシフト圧を出力する電磁比例弁と、
    をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  5. 前記第１油圧ポンプの吐出圧および第１パワーシフト圧に基づいて前記第１油圧ポンプの傾転角を調整する第１レギュレータと、
    前記第１レギュレータへ前記第１パワーシフト圧を出力する第１電磁比例弁と、
    前記第２油圧ポンプの吐出圧および第２パワーシフト圧に基づいて前記第２油圧ポンプの傾転角を調整する第２レギュレータと、
    前記第２レギュレータへ前記第２パワーシフト圧を出力する第２電磁比例弁と、
    をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  6. 旋回操作とブーム上げ操作が同時に行われるときに、前記第１パワーシフト圧が上昇して前記第１油圧ポンプの吐出流量が減少するように前記第１電磁比例弁を制御し、かつ、前記第２パワーシフト圧が低下して前記第２油圧ポンプの吐出流量が増大するように前記第２電磁比例弁を制御するコントローラをさらに備える、請求項５に記載の建設機械の油圧駆動システム。
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