JP6564753B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ポンプ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油圧ポンプの吐出流量をロードセンシング制御する建設機械の油圧駆動装置に関する。
油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置には、油圧ポンプ(メインポンプ)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油圧ポンプの吐出流量を制御するものがあり、この制御はロードセンシング制御と呼ばれている。このロードセンシング制御を行う油圧駆動装置では、複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により所定差圧に保持し、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時にそれぞれのアクチュエータの負荷圧の大小に係わらず各流量制御弁の開口面積に応じた比率で圧油を複数のアクチュエータに供給できるようにしている。
ここで、ロードセンシング制御を行う油圧駆動装置には、圧力補償弁が開口面積減少方向のストロークエンドにおいて全閉しないタイプのものがある。このタイプの油圧駆動装置では、走行モータの負荷圧がフロントシリンダの負荷圧に対して特に大きくなる複合操作でサチュレーションが生じた場合は、低負荷圧側のフロントシリンダの圧力補償弁が閉じないため、低負荷圧側のフロントシリンダにメインポンプの吐出油の大部分を奪われてしまい、高負荷圧側の走行モータが減速、停止してしまうという問題があった。
この問題を解決する手段として、特許文献1に記載の技術がある。
特許文献1に記載の技術は、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され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、前記複数のアクチュエータに対応して設けられ、前記複数の流量制御弁を駆動するための操作パイロット圧を生成するリモコン弁を備えた複数の操作装置と、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、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前記油圧ポンプの容量をロードセンシング制御するポンプ制御装置とを備え、前記複数の圧力補償弁は、開口面積減少方向のストロークエンドにおいて全閉しないタイプの圧力補償弁である建設機械の油圧駆動装置において、前記複数のアクチュエータは、他のアクチュエータと同時に駆動される複合操作において高負荷圧側となる特定のアクチュエータを含み、前記他のアクチュエータの圧力補償弁の上流側及び下流側のいずれかの油路部分に、前記複数の操作装置のうち前記特定のアクチュエータに対応する特定の操作装置が操作されたときに前記油路部分の通路面積を減少させる切換弁を配置したものである。
WO2014/061507号公報
ところで、一般的に泥炭地等は土壌の粘性が高く、泥炭地等での作業で車体がぬかるみにはまると、走行操作のみでは脱出できないことがある。その場合は、走行操作と同時にフロント作業機(ブーム、アーム、バケット等)を操作して脱出を図る。
しかしながら、特許文献1の油圧駆動装置では、走行操作中にフロント作業機を駆動するフロントシリンダ(ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ等)に対応した圧力補償弁の上流側の油路部分が絞られるため、走行複合操作においてフロントシリンダの出力が低下する。そのため、車体がぬかるみにはまって走行操作のみでは脱出できない場合に、フロント作業機を操作して車体をぬかるみから速やかに脱出させることができない可能性がある。
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、ロードセンシング制御を行う建設機械の油圧駆動装置において、走行モータの負荷圧がフロントシリンダの負荷圧に対して特に大きくなる複合操作でサチュレーションが生じた場合に、高負荷圧側の走行モータへの必要な量の圧油を確保して走行モータの減速、停止を防止することにより、良好な複合操作性を得られると共に、車体がぬかるみにはまって走行操作のみでは脱出できない場合に、フロントシリンダへの必要な量の圧油を確保してフロントシリンダの出力低下を防ぐことにより、フロント作業機を操作して車体をぬかるみから速やかに脱出させることを可能とする建設機械の油圧駆動装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され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、前記複数のアクチュエータに対応して設けられ、前記複数の流量制御弁を駆動するための操作パイロット圧を生成する複数の操作装置と、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの最高吐出圧を制限するメインリリーフ弁と、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前記油圧ポンプの容量をロードセンシング制御するポンプ制御装置とを備え、前記複数の圧力補償弁は、開口面積減少方向のストロークエンドのときに全閉しないタイプの圧力補償弁であり、前記複数のアクチュエータは、下部走行体を駆動する走行モータと、上部旋回体を駆動する旋回モータと、フロント作業機を駆動する複数のフロントシリンダとを含む建設機械の油圧駆動装置において、前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される供給油路において前記複数のフロントシリンダの圧力補償弁の上流側に配置され、前記供給油路を開放する開位置と前記供給油路を絞る絞り位置とに切換可能な第1切換弁と、前記走行モータの操作装置である走行操作装置が操作されていないときは前記第1切換弁を前記開位置に保持し、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にないときは前記第1切換弁を前記絞り位置に切り換え、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にあるときは前記第1切換弁を前記開位置に切り換える切換制御装置とを備え、前記切換制御装置は、前記油圧ポンプが前記高負荷運転状態にあるかどうかを前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧、前記油圧ポンプの吐出圧、前記最高負荷圧のいずれかにより検出するものとする。
以上のように構成した本発明においては、走行の操作装置が操作されかつメインポンプがメインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にないときは、第1切換弁を絞り位置に切り換え、フロントシリンダに供給される圧油の流量を抑制することにより、走行モータへの必要な量の圧油を確保し、走行モータの減速、停止を防止することができる。
また、走行の操作装置が操作されかつメインポンプがメインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にあるときは、第1切換弁を開位置に切り換え、フロントシリンダに供給される圧油の流量を抑制しないことにより、フロントシリンダへの必要な量の圧油を確保し、フロントシリンダの出力低下を防ぐことができる。
本発明によれば、ロードセンシング制御を行う油圧駆動装置を備えた建設機械において、走行モータの負荷圧がフロントシリンダの負荷圧に対して特に大きくなる複合操作でサチュレーションが生じた場合に、高負荷圧側の走行モータへの必要な量の圧油を確保して走行モータの減速、停止を防止することにより、良好な複合操作性を得られると共に、車体がぬかるみにはまった場合に、フロントシリンダへの必要な量の圧油を確保してフロントシリンダの出力低下を防ぐことにより、フロント作業機を操作して車体をぬかるみから速やかに脱出させることが可能となる。
本発明の第1の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す図である。 本発明に係る建設機械の油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。 走行用の操作装置のレバー操作量と走行パイロット圧との関係を示す図である。 走行パイロット圧と走行用の流量制御弁のメータイン及びメータアウトの開口面積との関係を示す図である。 走行パイロット圧と切換弁の開口面積との関係を示す図である。 メインポンプがメインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態に移行する際のポンプ圧及び最高負荷圧の変化の一例を示す図である。 図1に示す第2切換弁のポンプ圧と最高負荷圧との差圧(差圧減圧弁の出力圧である絶対圧)に対する切換タイミングを示す図である。 本発明の第2の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す図である。 図6に示す第2切換弁のポンプ圧に対する切換タイミングを示す図である。 本発明の第3の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す図である。 図8に示す第2切換弁の最高負荷圧に対する切換タイミングを示す図である。 本発明の第4の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す図である。 ポンプ圧と最高負荷圧との差圧と図10に示す第2切換弁の開口面積との関係を示す図である。 本発明の第5の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す図である。 図12に示すコントローラの制御フローを示す図である。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
図2に本発明に係る建設機械の油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す。
図2において、建設機械としてよく知られている油圧ショベルは、上部旋回体300と、下部走行体301と、スイング式のフロント作業機302を備え、フロント作業機302は、ブーム306、アーム307、バケット308から構成されている。上部旋回体300は下部走行体301を旋回モータ7の回転によって旋回可能である。上部旋回体300の前部にはスイングポスト303が取り付けられ、このスイングポスト303にフロント作業機302が上下動可能に取り付けられている。スイングポスト303はスイングシリンダ9(図1参照)の伸縮により上部旋回体300に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機302のブーム306、アーム307、バケット308はブームシリンダ10、アームシリンダ11、バケットシリンダ12の伸縮により上下方向に回動可能である。以下、ブームシリンダ10、アームシリンダ11及びバケットシリンダ12を「フロントシリンダ」と適宜総称する。下部走行体301は中央フレーム304を備え、この中央フレーム304にはブレードシリンダ8(図1参照)の伸縮により上下動作を行うブレード305が取り付けられている。下部走行体301は、走行モータ5,6の回転により左右の履帯310,311を駆動することによって走行を行う。
図1に本発明の第1の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す。
〜基本構成〜
まず、本実施例に係る油圧駆動装置の基本構成を説明する。
本実施例に係る油圧駆動装置は、エンジン1と、エンジン1によって駆動されるメインの油圧ポンプ(以下「メインポンプ」という。)2と、メインポンプ2と連動してエンジン1により駆動されるパイロットポンプ3と、メインポンプ2から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ5,6,7,8,9,10,11,12である左右の走行モータ5,6、旋回モータ7、ブレードシリンダ8、スイングシリンダ9、ブームシリンダ10、アームシリンダ11、バケットシリンダ12と、コントロールバルブ4とを備えている。本実施例に係る油圧ショベルは、例えば油圧ミニショベルである。
コントロールバルブ4は、メインポンプ2の供給油路2aに接続され、メインポンプ2から各アクチュエータに供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御する複数のバルブセクション13,14,15,16,17,18,19,20と、複数のアクチュエータ5,6,7,8,9,10,11,12の負荷圧のうち最も高い負荷圧(以下、最高負荷圧という)PLmaxを選択して信号油路21に出力する複数のシャトル弁22a,22b,22c,22d,22e,22f,22gと、メインポンプ2の供給油路2aに接続されたバルブ内供給油路4aに接続され、メインポンプ2の最高吐出圧(最高ポンプ圧)を制限するメインリリーフ弁23と、パイロット油圧源33(後述)に接続され、供給油路4a及び信号油路21の圧力を信号圧力として入力し、メインポンプ2の吐出圧(ポンプ圧)Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧PLSを絶対圧として出力する差圧減圧弁24と、バルブ内供給油路4aに接続され、供給油路4a及び信号油路21の圧力を信号圧力として入力し、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧がバネ25aにより設定されたある一定値を超えたときにメインポンプ2の吐出流量の一部をタンクTに戻し、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧をバネ25aにより設定された一定値に保つアンロード弁25とを有している。アンロード弁25及びメインリリーフ弁23の出口側はバルブ内タンク油路29に接続され、この油路29を介してタンクTに接続されている。
バルブセクション13は流量制御弁26aと圧力補償弁27aとから構成され、バルブセクション14は流量制御弁26bと圧力補償弁27bとから構成され、バルブセクション15は流量制御弁26cと圧力補償弁27cとから構成され、バルブセクション16は流量制御弁26dと圧力補償弁27dとから構成され、バルブセクション17は流量制御弁26eと圧力補償弁27eとから構成され、バルブセクション18は流量制御弁26fと圧力補償弁27fとから構成され、バルブセクション19は流量制御弁26gと圧力補償弁27gとから構成され、バルブセクション20は流量制御弁26hと圧力補償弁27hとから構成されている。圧力補償弁27a〜27hは、流量制御弁26a〜26hの上流側において、メインポンプ2の供給油路2aに接続されたバルブ内供給油路4aから分岐する複数の並列油路41a〜41fにそれぞれ配置されている。
流量制御弁26a〜26hは、メインポンプ2からそれぞれのアクチュエータ5〜12に供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御し、圧力補償弁27a〜27hは流量制御弁26a〜26hの前後差圧をそれぞれ制御する。
圧力補償弁27a〜27hは目標差圧設定用の開弁側受圧部28a,28b,28c,28d,28e,28f,28g,28hを有し、この受圧部28a〜28hには差圧減圧弁24の出力圧が導かれ、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧PLSの絶対圧(以下「絶対圧PLS」という。)により目標補償差圧が設定される。このように流量制御弁26a〜26hの前後差圧を同じ差圧PLSという値に制御することにより、圧力補償弁27a〜27hは流量制御弁26a〜26hの前後差圧がポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧PLSに等しくなるように制御する。これにより複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時は、アクチュエータ5〜12の負荷圧の大小に係わらず、流量制御弁26a〜26hの開口面積比に応じてメインポンプ2の吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。また、メインポンプ2の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になった場合は、差圧PLSはその供給不足の程度に応じて低下し、これに応じて圧力補償弁27a〜27hが制御する流量制御弁26a〜26hの前後差圧が同じ割合で低下して流量制御弁26a〜26hの通過流量が同じ割合で減少するため、この場合も流量制御弁26a〜26hの開口面積比に応じてメインポンプ2吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。
圧力補償弁27a〜27hは、図1のシンボル表示から分かるように、開口面積減少方向(図示左方向)のストロークエンドにおいて全閉しないタイプの圧力補償弁である。
また、油圧駆動装置は、パイロットポンプ3の供給油路3aに接続され、パイロットポンプ3の吐出流量に応じて絶対圧を出力するエンジン回転数検出弁30と、エンジン回転数検出弁30の下流側に接続され、パイロット油路31の圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁32を有するパイロット油圧源33と、パイロット油路31に接続され、パイロット油圧源33の圧力を元圧(パイロット一次圧)として流量制御弁26a〜26hを操作するための操作パイロット圧(パイロット二次圧)a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pを生成するための操作装置34a,34b,34c,34d,34e,34f,34g,34hとを備えている。
エンジン回転数検出弁30は、パイロットポンプ3の供給油路3aをパイロット油路31に接続する油路に設けられた絞り要素(固定絞り部)30fと、絞り要素30fに並列に接続された流量検出弁30aと、差圧減圧弁30bとを有している。流量検出弁30aの入力側はパイロットポンプ3の供給油路3aに接続され、流量検出弁30aの出力側はパイロット油路31に接続されている。流量検出弁30aは通過流量が増大するにしたがって開口面積を大きくする可変絞り部30cを有し、パイロットポンプ3の吐出油は絞り要素30f及び流量検出弁30aの可変絞り部30cの両方を通過してパイロット油路31側へと流れる。このとき、絞り要素30fと流量検出弁30aの可変絞り部30cには通過流量が増加するにしたがって大きくなる前後差圧が発生し、差圧減圧弁30bはその前後差圧を絶対圧Paとして出力する。パイロットポンプ3の吐出流量はエンジン1の回転数によって変化するため、絞り要素30f及び可変絞り部30cの前後差圧を検出することにより、パイロットポンプ3の吐出流量を検出することができ、エンジン1の回転数を検出することができる。また、可変絞り部30cは、通過流量が増大するにしたがって(前後差圧が高くなるにしたがって)開口面積を大きくすることにより、通過流量が増大するにしたがって前後差圧の上昇度合いが緩やかになるように構成されている。
メインポンプ2は可変容量型の油圧ポンプであり、その傾転角(容量)を制御するためのポンプ制御装置35を備えている。ポンプ制御装置35はポンプトルク制御部35AとLS制御部35Bとで構成されている。
ポンプトルク制御部35Aはトルク制御傾転アクチュエータ35aを有し、トルク制御傾転アクチュエータ35aはメインポンプ2の吐出圧が高くなるとメインポンプ2の傾転角(容量)が減るようにメインポンプ2の斜板(容量可変部材)2sを駆動し、メインポンプ2の入力トルクが予め設定した最大トルクを越えないように制限する。これによりメインポンプ2の消費馬力が制限され、過負荷によるエンジン1の停止(エンジンストール)が防止される。
LS制御部35Bは、LS制御弁35b及びLS制御傾転アクチュエータ35cを有している。
LS制御弁35bは対向する受圧部35d,35eを有し、受圧部35dには油路40を介してエンジン回転数検出弁30の差圧減圧弁30bで生成された絶対圧Paがロードセンシング制御の目標差圧(目標LS差圧)として導かれ、受圧部35eに差圧減圧弁24で生成された絶対圧PLS(メインポンプ2の吐出圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧PLS)がフィードバック差圧として導かれる。LS制御弁35bは、絶対圧PLSが絶対圧Paよりも高くなると(PLS>Pa)、パイロット油圧源33の圧力をLS制御傾転アクチュエータ35cに導き、絶対圧PLSが絶対圧Paよりも低くなると(PLS<Pa)、LS制御傾転アクチュエータ35cをタンクTに連通させる。LS制御傾転アクチュエータ35cは、パイロット油圧源33の圧力が導かれると、メインポンプ2の傾転角が減るようにメインポンプ2の斜板2sを駆動し、タンクTに連通すると、メインポンプ2の傾転角が増えるようにメインポンプ2の斜板2sを駆動する。これによりメインポンプ2の吐出圧Pdが最高負荷圧PLmaxよりも絶対圧Pa(目標差圧)だけ高くなるようにメインポンプ2の傾転角(容量)が制御される。
ここで、絶対圧Paはエンジン回転数に応じて変化する値であるため、絶対圧Paをロードセンシング制御の目標差圧として用い、圧力補償弁27a〜27hの目標補償差圧をメインポンプ2の吐出圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧の絶対圧PLSにより設定することにより、エンジン回転数に応じたアクチュエータスピードの制御が可能となる。
アンロード弁25のバネ25aの設定圧は、エンジン1が定格最高回転数にあるときのエンジン回転数検出弁30の差圧減圧弁30bで生成された絶対圧Pa(ロードセンシング制御の目標差圧)よりも少し高くなるように設定されている。
〜特徴的構成〜
次に、本実施例に係る油圧駆動装置の特徴的構成を説明する。
本実施例に係る油圧駆動装置は、その特徴的構成として、ブーム、アーム、バケット用の圧力補償弁27f,27g,27hの上流側の油路部分42に配置され、走行用の操作装置34a,34bが操作されたときに油路部分42の通路面積を減少させる第1切換弁100を備えている。
第1切換弁100は、後述する第2切換弁200が図示上側の開位置にあるときは、油路部分42を開放する開位置と油路部分42の開口面積を減少させる絞り位置とに切換可能であり、走行用の操作装置34a,34bが操作されていないときは図示上側の開位置にあり、走行用の操作装置34a,34bが操作されるときは図示下側の絞り位置に切り換わる。第1切換弁100は、絞り位置に切り換えられることで、圧力補償弁27f,27g,27hの上流側の油路部分42の通路面積を減少させる。
また、本実施例に係る油圧駆動装置は、走行用の操作装置34a,34bの操作を検出する操作検出装置43を更に備えている。この操作検出装置43は、走行用の操作装置34a,34bが生成する操作パイロット圧(以下適宜「走行パイロット圧」という。)を検出して油圧信号として出力する複数のシャトル弁を有している。第1切換弁100は走行パイロット圧により切り換えられる油圧切換弁であり、第1切換弁100の絞り側受圧部100aに走行パイロット圧が導かれる。走行用の操作装置34a,34bが操作されておらず、走行パイロット圧が生成されていないときは、第1切換弁100は図示上側の開位置にあり、走行用の操作装置34a,34bが操作され、走行パイロット圧が油圧信号として第1切換弁100の絞り側受圧部100aに導かれると、第1切換弁100は図示下側の絞り位置に切り換わる。
図3Aは、走行用の操作装置34a,34bのレバー操作量と走行パイロット圧(油圧信号)との関係を示す図であり、図3Bは、走行パイロット圧と走行用の流量制御弁26a,26bのメータイン及びメータアウトの開口面積との関係を示す図であり、図3Cは、走行パイロット圧と第1切換弁100の開口面積との関係を示す図である。レバー操作量が増大するにしたがって走行パイロット圧は最小圧力Ppminから最大圧力Ppmaxまで増大し(図3A)、走行パイロット圧が増大するにしたがって流量制御弁26a,26bのメータイン及びメータアウトの開口面積はゼロから最大Amaxまで増大する(図3B)。
図3AのXaは第1切換弁100の切り換えレバー操作量であり、図3A〜図3CのPpa,Aa-inは切り換えレバー操作量Xaに対応する走行パイロット圧及びメータイン開口面積であり、図3CのA100-maxは第1切換弁100が開位置にあるときの開口面積、A100-limは第1切換弁100が絞り位置にあるときの開口面積である。走行の操作装置34a,34bの操作レバーが操作されていないときは、走行パイロット圧が生成されないため、第1切換弁100は図示上側の開位置にある。このとき、第1切換弁100の開口面積はA100-maxである。走行の操作装置34a,34bの操作レバーが操作されると、走行パイロット圧が生成され、走行用の流量制御弁26a.26bのメータイン開口面積が増大して走行モータ5,6に供給される圧油の流量が増加する。しかし、レバー操作量がXa以下で、走行パイロット圧がPpa以下であるときは、第1切換弁100は切り換わらず、図示上側の開位置に保持され、第1切換弁100の開口面積はA100-maxのままである。レバー操作量がXaを超え、走行パイロット圧がPpaより高くなると、第1切換弁100は図示下側の絞り位置に切り換わり、第1切換弁100の開口面積はA100-limに減少する。ここで、第1切換弁100の切り換えレバー操作量Xaは、最大操作量Full近くの値に設定され、このとき、切り換えレバー操作量Xaに対応する走行パイロット圧Ppa及びメータイン開口面積Aa-inはそれぞれ最大圧力Ppmax及び最大開口面積Ain-max近くの値である。切り換えレバー操作量Xaは、例えば、最大操作量Fullの70〜95%程度の値が好ましく、より好ましくは、最大操作量Fullの80〜90%程度の値である。また、図示の如く、走行パイロット圧がPpaからPpmaxにステップ的に上昇する特性がある場合は、走行パイロット圧がステップ的に上昇するときの操作量に合わせるか,直前の操作量とすることが好ましい。
図1に戻り、本実施例に係る油圧駆動装置は、走行の操作装置34a,34bから出力される走行パイロット圧を第1切換弁100の絞り側受圧部100aに導く油路に配置され、図示上側の開位置と図示下側の閉位置とに切換可能な第2切換弁200を更に備えている。
第2切換弁200は、差圧減圧弁24の出力圧である絶対圧PLSが導かれる開弁側受圧部200aと、閉弁側に付勢するバネ200bとを有する。バネ200bの設定圧(第2切換弁200の切換圧)は、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるときに第2切換弁200が図示上側の開位置に切り換わるように設定されている。
図4にメインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態に移行する際のポンプ圧Pd及び最高負荷圧PLmaxの変化の一例を示す図である。図4に示すように、ポンプ圧Pdは、ロードセンシング制御によって最高負荷圧PLmaxより目標差圧だけ高くなるように制御されており、最高負荷圧PLmaxの上昇に伴って増加する。ポンプ圧Pdがメインリリーフ弁23のリリーフ設定圧(クラッキング圧)P0に達すると、これに伴って最高負荷圧PLmaxは、ポンプ圧Pdと同じ圧力となるように上昇し、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧(差圧減圧弁24の出力圧である絶対圧PLS)は目標LS差圧(例えば2MPa)相当の圧力からP1(=0)へと低下する。このようにメインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるときは、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとが等しくなる結果、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧P1(=0)(差圧減圧弁24の出力圧である絶対圧PLS)を検出することにより、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるかどうかを検出することができる。なお、後述する実施例のように、ポンプ圧Pd又は最高負荷圧PLmaxを検出することによっても、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるかどうかを検出することができる。
図5に絶対圧PLSに対する第2切換弁200の切換タイミングを示す。横軸の「2Mpa」はロードセンシング制御の目標LS差圧であり、メインポンプ2が飽和しない通常のロードセンシング制御時は、差圧減圧弁24の出力圧である絶対圧PLSはほぼ2Mpaである。P2はメインポンプ2が飽和したときの差圧減圧弁24の最低出力圧である。Pth1は第2切換弁200の切換圧である。前述したようにメインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるとき、絶対圧PLSは2MpaからP1へと低下する。図5に示すように、第2切換弁200の切換圧Pth1は、目標LS差圧よりも低くP1よりも僅かに高い圧力に設定されており、更にPth1はP2よりも低い圧力に設定されている。絶対圧PLSが設定圧Pth1よりも大きいときは、第2切換弁200は開位置にあり、絶対圧PLSが設定圧Pth1以下に低下すると、第2切換弁200は閉位置に切り換えられる。このように第2切換弁200を低圧(最大2MPa程度)の絶対圧PLSで切り換える構成としたことにより、後述する実施例にようにポンプ圧Pdや最高負荷圧PLmax(最大25MPa程度)で切り換える構成と比較して、第2切換弁200を小型化することが可能となる。
以上のように、第2切換弁200は、メインポンプ2が高負荷運転状態にないときは図示上側の開位置にあり、走行の操作装置34a,34bが操作されたときの走行パイロット圧を第1切換弁100の絞り側受圧部100aに導くことで第1切換弁100を図示下側の絞り位置に切り換え、メインポンプ2が高負荷運転状態にあるときは図示下側の閉位置に切り換わり、走行の操作装置34a,34bが操作されたときの走行パイロット圧を第1切換弁100の開弁側受圧部100aに導かないことで第1切換弁100を図示上側の開位置に切り換える切換制御装置として機能する。
〜基本構成の動作〜
まず、本実施例に係る油圧駆動装置の基本構成の動作を説明する。
<全ての操作レバーが中立のとき>
全ての操作装置34a〜34hの操作レバーが中立位置にある場合、全ての流量制御弁26a〜26hは中立位置にあり、アクチュエータ5〜12に圧油は供給されない。また、流量制御弁26a〜26hが中立位置にあるときは、シャトル弁22a〜22gにより検出される最高負荷圧PLmaxはタンク圧となる。
メインポンプ2からの吐出油は供給油路2a,4aに供給され、供給油路2a,4aの圧力が上昇する。供給油路4aにはアンロード弁25が設けられており、アンロード弁25は、供給油路2aの圧力が最高負荷圧PLmax(今の場合はタンク圧)よりバネ25aの設定圧以上高くなると、開状態になって供給油路2aの圧油をタンクに戻し、供給油路2aの圧力の上昇を制限する。これによりメインポンプ2の吐出圧は最低圧力Pminに制御される。
差圧減圧弁24は、メインポンプ2の吐出圧Pdと最高負荷圧PLmax(今の場合はタンク圧)の差圧PLSを絶対圧として出力している。メインポンプ2のLS制御部35BのLS制御弁35bには、エンジン回転数検出弁30の出力圧と差圧減圧弁24の出力圧が導かれており、メインポンプ2の吐出圧が上昇し、差圧減圧弁24の出力圧がエンジン回転数検出弁30の出力圧よりも大きくなると、LS制御弁35bは図示右側の位置に切り換わり、LS制御傾転アクチュエータ35cにパイロット油圧源33の圧力が導かれ、メインポンプ2の傾転角が小さくなるよう制御される。しかし、メインポンプ2には、その最小傾転角を規定するストッパ(図示せず)が設けられているため、メインポンプ2はそのストッパにより規定される最小傾転角qminに保持され、最少流量Qminを吐出する。
<操作レバーを操作した場合>
任意の被駆動部材、例えばブーム用の操作装置34fの操作レバーを操作した場合は、ブーム用の流量制御弁26fが切り換わり、ブームシリンダ10に圧油が供給され、ブームシリンダ10が駆動される。
流量制御弁26fを流れる流量は、流量制御弁26fのメータイン絞りの開口面積とメータイン絞りの前後差圧によって決まり、メータイン絞りの前後差圧は圧力補償弁27fによって差圧減圧弁24の出力圧と等しくなるように制御されるため、流量制御弁26fを流れる流量(したがってブームシリンダ10の駆動速度)は操作レバーの操作量に応じて制御される。
一方、ブームシリンダ10の負荷圧がシャトル弁22a〜22gによって最高負荷圧として検出され、差圧減圧弁24及びアンロード弁25に伝えられる。
アンロード弁25にブームシリンダ10の負荷圧が最高負荷圧として導かれると、それに応じてアンロード弁25のクラッキング圧力(アンロード弁25が開き始める圧力)は上昇し、供給油路2aの圧力が過渡的に最高負荷圧よりバネ25aの設定圧以上高くなると、アンロード弁25は開弁して供給油路4aの圧油をタンクに戻す。これにより供給油路2a,4aの圧力が最高負荷圧PLmaxよりもバネ25aの設定圧以上に上昇することが制限される。
ブームシリンダ10が動き始めると、一時的に供給油路2a,4aの圧力が低下する。このとき、供給油路2aの圧力とブームシリンダ10の負荷圧の差が、差圧減圧弁24の出力圧として出力されるため、差圧減圧弁24の出力圧が低下する。
メインポンプ2のLS制御部35BのLS制御弁35bには、エンジン回転数検出弁30の出力圧と差圧減圧弁24の出力圧とが導かれており、差圧減圧弁24の出力圧がエンジン回転数検出弁30の出力圧よりも低下すると、LS制御弁35bは図示左側の位置に切り換わり、LS制御傾転アクチュエータ35cをタンクTに連通させてLS制御傾転アクチュエータ35c圧油をタンクに戻し、メインポンプ2の傾転角が増加するよう制御され、メインポンプ2の吐出流量が増加する。このメインポンプ2の吐出流量の増加は、差圧減圧弁24の出力圧がエンジン回転数検出弁30の出力圧と等しくなるまで継続する。これらの一連の働きにより、メインポンプ2の吐出圧(供給油路2a,4aの圧力)が最高負荷圧PLmaxよりもエンジン回転数検出弁30の出力圧(目標差圧)だけ高くなるよう制御され、ブーム用の流量制御弁26fが要求する流量をブームシリンダ10に供給する、いわゆるロードセンシング制御が行われる。
2つ以上の被駆動部材の操作装置、例えばブーム用の操作装置34fとアーム用の操作装置34gの操作レバーを操作した場合は、流量制御弁26f,26gが切り換わり、ブームシリンダ10及びアームシリンダ11に圧油が供給され、ブームシリンダ10及びアームシリンダ11が駆動される。
ブームシリンダ10及びアームシリンダ11の負荷圧のうち高い方の圧力がシャトル弁22a〜22gによって最高負荷圧PLmaxとして検出され、差圧減圧弁24及びアンロード弁25に伝えられる。
アンロード弁25にシャトル弁22a〜22gによって検出された最高負荷圧PLmaxが導かれたときの動作は、ブームシリンダ10を単独で駆動した場合と同じであり、最高負荷圧PLmaxの上昇に応じてアンロード弁25のクラッキング圧力は上昇し、供給油路2a,4aの圧力が最高負荷圧PLmaxよりもバネ25aの設定圧以上に上昇することが制限される。
また、メインポンプ2のLS制御部35BのLS制御弁35bには、エンジン回転数検出弁30の出力圧と差圧減圧弁24の出力圧とが導かれており、ブームシリンダ10を単独で駆動した場合と同様に、メインポンプ2の吐出圧(供給油路2a,4aの圧力)が最高負荷圧PLmaxよりもエンジン回転数検出弁30の出力圧(目標差圧)だけ高くなるよう制御され、流量制御弁26f,26gが要求する流量をブームシリンダ10及びアームシリンダ11に供給する、いわゆるロードセンシング制御が行われる。
差圧減圧弁24の出力圧は圧力補償弁27a〜27hに目標補償差圧として導かれており、圧力補償弁27f,27gは、流量制御弁26f,26gの前後差圧を、メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧PLmaxとの差圧に等しくなるように制御する。これによりブームシリンダ10とアームシリンダ11の負荷圧の大小に係わらず、流量制御弁26f,26gのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率でブームシリンダ10とアームシリンダ11に圧油を供給することができる。
このとき、メインポンプ2の吐出流量が流量制御弁26f,26gが要求する流量に満たないサチュレーション状態になった場合は、サチュレーションの程度に応じて差圧減圧弁24の出力圧(メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧PLmaxとの差圧)が低下し、これに伴って圧力補償弁27a〜27hの目標補償差圧も小さくなるので、メインポンプ2の吐出流量を流量制御弁26f,26gが要求する流量の比に再分配できる。
また、走行用の操作装置34a,34bが操作され、走行パイロット圧が発生することで第1切換弁100が図示下側の絞り位置に切り換わると、フロントシリンダ10〜12に供給される圧油は抑制される。
これにより走行モータ5,6への必要な量の圧油が確保され、走行が減速、停止することを防ぎ、良好な複合操作性を得ることができる。
<エンジン回転数を下げた場合>
以上の動作はエンジン1が最高定格回転数にあるときのものである。エンジン1の回転数を低速に下げた場合は、エンジン回転数検出弁30の出力圧がそれに応じて低下するため、LS制御部35BのLS制御弁35bの目標差圧も同様に低下する。また、ロードセンシング制御の結果、圧力補償弁27a〜27hの目標補償差圧も同様に低下する。これによりエンジン回転数の低下に合わせてメインポンプ2の吐出流量と流量制御弁26a〜26hの要求流量が減少し、アクチュエータ5〜12の駆動速度が速くなりすぎることがなく、エンジン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。
〜特徴的構成の動作〜
次に、本実施例に係る油圧駆動装置の特徴的構成の動作を説明する。
走行用の操作装置34a,34bの操作レバーを操作したときは、上述した複合操作の場合と同様、流量制御弁26a,26bが切り換わって走行モータ5,6に圧油が供給されるとともに、ロードセンシング制御によりメインポンプ2の吐出流量が制御されて、流量制御弁26a,26bが要求する流量が走行モータ5,6に供給され、油圧ショベルは走行を行う。
走行中にフロント作業機の姿勢を変えるためブーム、アーム、バケットのいずれか、例えばアーム用の操作装置34gの操作レバーを操作した場合は、流量制御弁26gが切り換わってアームシリンダ11にも圧油が供給され、アームシリンダ11が駆動される。
ところで、圧力補償弁が開口面積減少方向のストロークエンドにおいて全閉しないタイプの圧力補償弁である従来の構成では、走行中にフロント作業機302を操作したときに、特に上り坂など走行負荷圧が大きくなる条件下では、走行モータよりも負荷圧の低いフロントシリンダ10〜12の圧力補償弁28f,27g,28hはストロークエンドに達しても開いているため、低負荷のフロントシリンダ10〜12にメインポンプ2の吐出流量が大部分が流れてしまい、走行が減速、停止してしまうことがある。
これに対し本実施例では、走行用の操作装置34a,34bの操作レバーが操作されて走行パイロット圧が発生している場合は、第1切換弁100が図示下側の絞り位置に切り換わり、圧力補償弁27f,27g,27hの上流側の油路部分42の通路面積を減少させる。その結果、上り坂の走行など走行負荷圧が大きくなる条件下でブーム、アーム、バケットのいずれか、例えばアーム用の操作装置34gの操作レバーを操作したときは、流量制御弁26gの通過流量は制限され、アームシリンダ11に供給される圧油の流量は抑制される。これにより走行モータ5,6への必要な量の圧油が確保され、走行が減速、停止することが防止され、良好な複合操作性を得ることができる。
一方、平地での走行複合操作は低速で行われることも多く、走行モータ5,6の負荷圧もそれほど高くない場合が多い。このような低速での走行複合操作においても、走行用の操作装置34a,34bの操作レバーを操作したときに第1切換弁100が絞り位置に切り換わると、低負荷圧側のフロントシリンダ10〜12にメインポンプ2の吐出油の大部分が奪われる可能性が小さいにも係わらず、フロントシリンダ10〜12に供給される圧油流量が抑制され、フロント作業機302の動きが遅くなり、作業性が低下することが懸念される。
本実施例では、上述したように、第1切換弁100の切り換えレバー操作量Xaを最大操作量Full近くの値として設定したため、平地での低速での走行複合操作では、レバー操作量はXaより少なく、走行用の操作装置34a,34bの操作レバーを操作したときに第1切換弁100は絞り位置に切り換わらず、フロントシリンダ10〜12に供給される圧油流量は抑制されない。その結果、フロント作業機302の動きが遅くならず、作業性が低下することが防止される。
ところで、一般的に泥炭地等は土壌の粘性が高く、泥炭地等での作業で車体がぬかるみにはまると、走行操作のみでは脱出できないことがある。このような状態で走行操作を行うと、走行モータ5,6の負荷圧(最高負荷圧PLmax)が過度に上昇し、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態に移行する。このときに第1切換弁100が絞り位置に切り換わると、フロントシリンダ10〜12の出力が低下し、フロント作業機302を操作して車体をぬかるみから速やかに脱出させることができない可能性がある。
これに対し本実施例では、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるときは、第2切換弁200が閉位置に切り換わることにより、走行パイロット圧が第1切換弁100の絞り側受圧部100aに導かれなくなり、第1切換弁100が図示上側の開位置に切り換わり、圧力補償弁27f,27g,27hの上流側の油路部分42が開放される。その結果、車体がぬかるみにはまって走行操作のみでは脱出できない場合は、フロントシリンダ10〜12を制御する流量制御弁26f,26g,26hの通過流量は制限されず、フロントシリンダ10〜12の出力は低下しないため、フロント作業機302を操作して車体をぬかるみから速やかに脱出させることが可能となる。
〜効果〜
以上のように本実施例によれば、ロードセンシング制御を行う油圧駆動装置を備えた建設機械において、走行モータ5,6の負荷圧がフロントシリンダ10〜12の負荷圧に対して特に大きくなる複合操作でサチュレーションが生じた場合に、高負荷圧側の走行モータ5,6への必要な量の圧油を確保して走行モータ5,6の減速、停止を防止することにより、良好な複合操作性を得られると共に、車体がぬかるみにはまった場合に、フロントシリンダ10〜12への必要な量の圧油を確保してフロントシリンダ10〜12の出力低下を防ぐことにより、フロント作業機を操作して車体をぬかるみから速やかに脱出させることが可能となる。
図6に本発明の第2の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す。本実施例は、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるかどうかをポンプ圧Pdにより検出するように構成したものである。以下、第1の実施例(図1に示す)との相違点を中心に説明する。
図6において、本実施例における第2切換弁201は、ポンプ圧Pdが導かれる閉弁側受圧部201aと、開弁側に付勢するバネ201bとを有する。バネ201bの設定圧(第2切換弁201の切換圧)は、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるときのポンプ圧Pd(=P0)よりも僅かに小さい圧力Pth2(図7に示す)に設定されている。
図7にポンプ圧Pdに対する第2切換弁201の切換タイミングを示す。図7に示すように、ポンプ圧Pdが設定圧Pth2よりも小さいときは、第2切換弁201は開位置にあり、ポンプ圧Pdが設定圧Pth2以上に上昇すると、第2切換弁201は閉位置に切り換えられる。
本実施例においては、走行の操作装置34a,34bが操作されかつポンプ圧Pdがバネ201bの設定圧Pth2よりも小さいとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にないとき)は、第2切換弁200は図示下側の開位置に保持され、走行パイロット圧が第1切換弁100の絞り側受圧部100aに作用することにより、第1切換弁100は図示下側の絞り位置に切り換わる。
また、走行の操作装置34a,34bが操作されかつポンプ圧Pdが設定圧Pth2以上のとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるとき)は、第2切換弁200は図示上側の閉位置に切り換わり、走行パイロット圧が第1切換弁100の絞り側受圧部100aに作用しなくなるため、第1切換弁100が図示上側の開位置に切り換わる。
以上のように構成した本実施例によれば、第1切換弁100が第2切換弁201によって第1の実施例と同様に切換操作されるため、第1の実施例と同様の効果が得られる。
図8に本発明の第3の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す。本実施例は、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるかどうかを最高負荷圧PLmaxにより検出するように構成したものである。以下、第1の実施例との相違点を中心に説明する。
図8において、本実施例における第2切換弁202は、最高負荷圧PLmaxが導かれる閉弁側受圧部202aと、閉弁側に付勢するバネ202bとを有する。バネ202bの設定圧(第2切換弁202の切換圧)は、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるときの最高負荷圧PLmax(=P0)よりも僅かに小さい圧力Pth3(図9に示す)に設定されている。
図9に最高負荷圧PLmaxに対する第2切換弁202の切換タイミングを示す。図8に示すように、最高負荷圧PLmaxが設定圧Pth3よりも小さいときは、第2切換弁202は開位置にあり、最高負荷圧PLmaxが設定圧Pth3以上に上昇すると、第2切換弁202は閉位置に切り換えられる。
本実施例においては、走行の操作装置34a,34bが操作されかつ最高負荷圧PLmaxが設定圧Pth3よりも小さいとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にないとき)は、第2切換弁202は図示下側の開位置に保持され、走行パイロット圧が第1切換弁100の絞り側受圧部100aに作用することにより、第1切換弁100は図示下側の絞り位置に切り換わる。
また、走行の操作装置34a,34bが操作されかつ最高負荷圧PLmaxが設定圧Pth3以上のとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるとき)は、第2切換弁202は図示上側の閉位置に切り換わり、走行パイロット圧が第1切換弁100の絞り側受圧部100aに作用しなくなるため、第1切換弁100は図示上側の開位置に切り換わる。
以上のように構成した本実施例によれば、第1切換弁100が第2切換弁202によって第1の実施例と同様に切換操作されるため、第1の実施例と同様の効果が得られる。
図10に本発明の第4の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す。本実施例は、メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるかどうかをポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとにより検出するように構成したものである。以下、第1の実施例との相違点を中心に説明する。
図10において、本実施例における第2切換弁203は、ポンプ圧Pdが導かれる開弁側受圧部203aと、最高負荷圧PLmaxが導かれる閉弁側受圧部203bと、閉弁側に付勢するバネ203cとを有する。バネ203cの設定圧(第2切換弁203の切換圧)は、第1の実施例における第2切換弁200のバネ200bの設定圧Pth1と同等に設定されている。
図11にポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧に対する第2切換弁203の切換タイミングを示す。図11に示すように、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧が設定圧Pth1よりも大きいときは、第2切換弁203は開位置にあり、当該差圧が設定圧Pth1以下に低下すると、第2切換弁203は閉位置に切り換えられる。
本実施例においては、走行の操作装置34a,34bが操作されかつポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧がバネ203cの設定圧Pth1よりも大きいとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にないとき)は、第2切換弁203は図示上側の開位置に切り換わり、走行パイロット圧が第1切換弁100の絞り側受圧部100aに作用することにより、第1切換弁100は図示下側の絞り位置に切り換わる。
また、走行の操作装置34a,34bが操作されかつポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxをとの差圧がバネ203cの設定圧Pth1以下のとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるとき)は、第2切換弁203は図示下側の閉位置に切り換わり、走行パイロット圧が第1切換弁100の絞り側受圧部100aに作用しなくなるため、第1切換弁100が図示上側の開位置に切り換わる。
以上のように構成した本実施例によれば、第1切換弁100が第2切換弁203によって第1の実施例と同様に切換操作されるため、第1の実施例と同様の効果が得られる。
図12に本発明の第5の実施例に係る油圧ショベルの油圧駆動装置を示す。本実施例は、第1切換弁を電磁切換弁で構成したものである。以下、第1の実施例(図1に示す)との相違点を中心に説明する。
図12において、本実施例に係る油圧駆動装置は、油圧式の第1切換弁100に代えて電磁式の第1切換弁101を備え、第2切換弁200に代えてコントローラ71及び圧力センサ72,73を備えている。
圧力センサ72は、走行パイロット圧を検出して電気信号を出力し、圧力センサ73は、差圧減圧弁24の出力圧である絶対圧PLSを検出して電気信号を出力する。圧力センサ72,73から出力された電気信号はコントローラ71に入力され、コントローラ71はこれらの電気信号を第1切換弁101の駆動信号に変換して第1切換弁101のソレノイド101aに出力する。コントローラ71及び圧力センサ72,73は、本実施例における切換制御装置を構成している。
図13にコントローラ71の制御フローを示す。以下、当該制御フローを構成している各ステップについて順に説明する。
まず、走行パイロット圧が所定の閾値P3以上であるかどうかを判定する(ステップS1)。ここで、閾値P3は、走行の操作装置34a,34bが操作されたかどうかを判定するための閾値であり、例えば走行の操作装置34a,34bの操作レバーが最大操作量Full近くまで操作されたとき走行パイロット圧Ppa(図3A〜図3Cに示す)に相当する値に設定されている。
ステップS1の判定結果がYESの場合は、絶対圧PLSが所定の閾値P4以下であるかどうかを判定する(ステップS2)。ここで、閾値P4は、メインポンプ2が高負荷運転状態にあるかどうかを判定するための閾値であり、第1の実施例における第2切換弁200の切換圧Pth1に相当する値に設定されている。
ステップS2の判定結果がYESの場合は、ソレノイド101aを励磁し、第1切換弁101を絞り位置に切り換える(ステップS3)。
ステップS1又はステップS2の判定結果がNOの場合は、ソレノイド101aを非励磁とし、第1切換弁101を開位置に切り換える(ステップS4)。
本実施例においては、走行パイロット圧が閾値P3よりも小さいとき(走行の操作装置34a,34bが操作されていないとき)は、ソレノイド101aは非励磁となり、第1切換弁101は図示上側の開位置に保持される。
また、走行パイロット圧が閾値P3以上であり(走行の操作装置34a,34bが操作され)かつ差圧減圧弁24の出力圧である絶対圧PLSが閾値P4よりも大きいとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にないとき)は、ソレノイド101aが励磁され、第1切換弁101は図示下側の絞り位置に切り換わる。
また、走行パイロット圧が所定の閾値P3以上であり(走行の操作装置34a,34bが操作され)かつ差圧減圧弁24の出力圧である絶対圧PLSが閾値P4以下であるとき(メインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるとき)は、ソレノイド101aの励磁が解除され、第1切換弁101は図示上側の開位置に切り換わる。
以上により、コントローラ71及び圧力センサ72,73は、圧力センサ72の検出値に基づいて走行の操作装置34a,34bが操作されていないと判定したときは第1切換弁101を図示上側の開位置に保持し、圧力センサ72の検出値に基づいて走行の操作装置34a,34bが操作されていると判定しかつ圧力センサ73の検出値に基づいてメインポンプ2が高負荷運転状態にないと判定したときは第1切換弁101を図示下側の絞り位置に切り換え、圧力センサ72の検出値に基づいて走行の操作装置34a,34bが操作されていると判定しかつ圧力センサ73の検出値に基づいてメインポンプ2が高負荷運転状態にあると判定したときは第1切換弁101を図示上側の開位置に切り換える切換制御装置として機能する。
以上のように構成した本実施例によれば、第1切換弁101がコントローラ71及び圧力センサ72,73によって第1の実施例と同様に切換操作されるため、第1の実施例と同様の効果が得られる。
なお、本実施例においては、ポンプ圧Pdと最高負荷圧PLmaxとの差圧PLSを圧力センサ73で検出し、その検出値に基づいてメインポンプ2がメインリリーフ弁23を作動させる高負荷運転状態にあるかどうかを判定しているが、ポンプ圧Pd又は最高負荷圧PLmaxを圧力センサで検出し、その検出値に基づいて判定しても良く、ポンプ圧Pdを検出する圧力センサと最高負荷圧PLmaxを検出する圧力センサとを設け、それらの検出値の差分に基づいて判定しても良い。
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。
1…エンジン、2…油圧ポンプ(メインポンプ)、2a…供給油路、3…パイロットポンプ、3a…供給油路、4…コントロールバルブ、4a バルブ内供給油路、5〜12…アクチュエータ、5,6…走行モータ、7…旋回モータ、8…ブレードシリンダ、9…スイングシリンダ、10…ブームシリンダ(フロントシリンダ)、11…アームシリンダ(フロントシリンダ)、12…バケットシリンダ(フロントシリンダ)、13〜20…バルブセクション、21…信号油路、22a〜22g…シャトル弁、23…メインリリーフ弁、24…差圧減圧弁、25…アンロード弁、25a…バネ、26a〜26h…流量制御弁、27a〜27h…圧力補償弁、29…バルブ内タンク油路、30…エンジン回転数検出弁装置、30a…流量検出弁、30b…差圧減圧弁、30c…可変絞り部、30f…固定絞り部、31…パイロット油路、32…パイロットリリーフ弁、33…パイロット油圧源、34a〜34h…操作装置、35…ポンプ制御装置、35A…ポンプトルク制御部、35B…LS制御部、35a…トルク制御傾転アクチュエータ、35b…LS制御弁、35c…LS制御傾転アクチュエータ、35d,35e…受圧部、41a〜41h…並列油路、42…油路部分、43…操作検出装置、71…コントローラ、72…圧力センサ(第1圧力センサ)、73…圧力センサ(第2圧力センサ)、100…第1切換弁、100a…絞り側受圧部、101…第1切換弁、101a…ソレノイド、200…第2切換弁、200a…開弁側受圧部、200b…バネ、201…第2切換弁、201a…閉弁側受圧部、201b…バネ、202…第2切換弁、202a…閉弁側受圧部、202b…バネ、203…第2切換弁、203a…開弁側受圧部、203b…閉弁側受圧部、203c…バネ、300…上部旋回体、301…下部走行体、302…フロント作業機、303…スイングポスト、304…中央フレーム、305…ブレード、306…ブーム、307…アーム、308…バケット、310,311…履帯。

Claims (3)

  1. 可変容量型の油圧ポンプと、
    この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され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、
    前記複数のアクチュエータに対応して設けられ、前記複数の流量制御弁を駆動するための操作パイロット圧を生成する複数の操作装置と、
    前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、
    前記油圧ポンプの最高吐出圧を制限するメインリリーフ弁と、
    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前記油圧ポンプの容量をロードセンシング制御するポンプ制御装置とを備え、
    前記複数の圧力補償弁は、開口面積減少方向のストロークエンドのときに全閉しないタイプの圧力補償弁であり、
    前記複数のアクチュエータは、下部走行体を駆動する走行モータと、上部旋回体を駆動する旋回モータと、フロント作業機を駆動する複数のフロントシリンダとを含む建設機械の油圧駆動装置において、
    前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される供給油路において前記複数のフロントシリンダの圧力補償弁の上流側に配置され、前記供給油路を開放する開位置と前記供給油路を絞る絞り位置とに切換可能な第1切換弁と、
    前記走行モータの操作装置である走行操作装置が操作されていないときは前記第1切換弁を前記開位置に保持し、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にないときは前記第1切換弁を前記絞り位置に切り換え、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にあるときは前記第1切換弁を前記開位置に切り換える切換制御装置とを備え
    前記切換制御装置は、前記油圧ポンプが前記高負荷運転状態にあるかどうかを前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧、前記油圧ポンプの吐出圧、前記最高負荷圧のいずれかにより検出することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
  2. 可変容量型の油圧ポンプと、
    この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され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、
    前記複数のアクチュエータに対応して設けられ、前記複数の流量制御弁を駆動するための操作パイロット圧を生成する複数の操作装置と、
    前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、
    前記油圧ポンプの最高吐出圧を制限するメインリリーフ弁と、
    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前記油圧ポンプの容量をロードセンシング制御するポンプ制御装置とを備え、
    前記複数の圧力補償弁は、開口面積減少方向のストロークエンドのときに全閉しないタイプの圧力補償弁であり、
    前記複数のアクチュエータは、下部走行体を駆動する走行モータと、上部旋回体を駆動する旋回モータと、フロント作業機を駆動する複数のフロントシリンダとを含む建設機械の油圧駆動装置において、
    前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される供給油路において前記複数のフロントシリンダの圧力補償弁の上流側に配置され、前記供給油路を開放する開位置と前記供給油路を絞る絞り位置とに切換可能な第1切換弁と、
    前記走行モータの操作装置である走行操作装置が操作されていないときは前記第1切換弁を前記開位置に保持し、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にないときは前記第1切換弁を前記絞り位置に切り換え、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にあるときは前記第1切換弁を前記開位置に切り換える切換制御装置とを備え、
    前記第1切換弁は油圧切換弁であり、
    前記切換制御装置は、前記走行操作装置から出力される操作パイロット圧を前記第1切換弁に導く油路に配置され、開位置と閉位置とに切換可能な第2切換弁を有し、
    前記第2切換弁は、前記油圧ポンプが前記高負荷運転状態にないときは前記開位置にあり、前記走行操作装置が操作されたときの操作パイロット圧を前記第1切換弁に導くことで前記第1切換弁を前記絞り位置に切り換え、前記油圧ポンプが前記高負荷運転状態にあるときは前記閉位置に切り換わり、前記走行操作装置が操作されたときの操作パイロット圧を前記第1切換弁に導かないことで前記第1切換弁を前記開位置に切り換えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
  3. 可変容量型の油圧ポンプと、
    この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され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、
    前記複数のアクチュエータに対応して設けられ、前記複数の流量制御弁を駆動するための操作パイロット圧を生成する複数の操作装置と、
    前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、
    前記油圧ポンプの最高吐出圧を制限するメインリリーフ弁と、
    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前記油圧ポンプの容量をロードセンシング制御するポンプ制御装置とを備え、
    前記複数の圧力補償弁は、開口面積減少方向のストロークエンドのときに全閉しないタイプの圧力補償弁であり、
    前記複数のアクチュエータは、下部走行体を駆動する走行モータと、上部旋回体を駆動する旋回モータと、フロント作業機を駆動する複数のフロントシリンダとを含む建設機械の油圧駆動装置において、
    前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される供給油路において前記複数のフロントシリンダの圧力補償弁の上流側に配置され、前記供給油路を開放する開位置と前記供給油路を絞る絞り位置とに切換可能な第1切換弁と、
    前記走行モータの操作装置である走行操作装置が操作されていないときは前記第1切換弁を前記開位置に保持し、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にないときは前記第1切換弁を前記絞り位置に切り換え、前記走行操作装置が操作されかつ前記油圧ポンプが前記メインリリーフ弁を作動させる高負荷運転状態にあるときは前記第1切換弁を前記開位置に切り換える切換制御装置とを備え、
    前記第1切換弁は電磁切換弁であり、
    前記切換制御装置は、前記走行操作装置が操作されているかどうかを検出する第1圧力センサと、前記油圧ポンプが前記高負荷運転状態にあるかどうかを検出する第2圧力センサと、前記第1圧力センサの検出値に基づいて前記走行操作装置が操作されていないと判定したときは前記第1切換弁を前記開位置に保持し、前記第1圧力センサの検出値に基づいて前記走行操作装置が操作されていると判定しかつ前記第2圧力センサの検出値に基づいて前記油圧ポンプが前記高負荷運転状態にないと判定したときは前記第1切換弁を前記絞り位置に切り換え、前記第1圧力センサの検出値に基づいて前記走行操作装置が操作されていると判定しかつ前記第2圧力センサの検出値に基づいて前記油圧ポンプが前記高負荷運転状態にあると判定したときは前記第1切換弁を前記開位置に切り換えるコントローラとを有することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
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