JP6698573B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ショベルなどの建設機械の油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置に関する。
油圧ショベルやホイールローダ等の建設機械の分野では、両傾転油圧ポンプと油圧アクチュエータとを閉回路状に接続して、両傾転油圧ポンプから吐出された作動油を油圧アクチュエータへ送り、油圧アクチュエータからの戻り油を両傾転油圧ポンプに戻す油圧閉回路の開発が進められている。油圧閉回路を備えたシステムでは、両傾転油圧ポンプの吐出流量を制御することで油圧アクチュエータの駆動速度を制御する。
このような油圧閉回路を備えたシステムには、大容量の油圧ポンプを使用しなくても作業機の下降速度を増大させることを目的とした油圧駆動装置がある(特許文献1参照)。特許文献1に記載の油圧駆動装置では、両傾転油圧ポンプと油圧シリンダとを作動油流路で接続して油圧閉回路が構成されており、油圧シリンダの引込み動作により作業機を高速度に下降させる場合、油圧シリンダから排出される作動油の一部を、油圧ポンプに戻さずに、作動油流路から分岐したブリードオフ流路に排出している。
この特許文献1に記載の油圧駆動装置では、作業機の自重が油圧シリンダに作用した状態で作業機を微小速度で下降させる場合、油圧ポンプから吐出された作動油を制御弁を介して又は制御弁を介さずに油圧シリンダに供給し、油圧シリンダから排出される作動油をブリードオフ流路に排出させずに油圧ポンプに戻している。この場合、油圧シリンダの動作速度は、油圧ポンプが油圧シリンダから吸入する作動油の流量により決定される。油圧シリンダに供給される作動油の流量は、油圧ポンプから吐出された作動油を制御弁により油圧シリンダとブリードオフ流路とに分流することで調整されるか、又は、ポンプ容量を制御することで調整される。
ところで、両方向に作動油を吐出可能な両傾転油圧ポンプでは、傾転角が小さいとき、すなわち吸吐出流量が少ないとき、油圧ポンプからの漏れ量が多いので、ポンプ流量の制御の精度が低いという問題がある。
したがって、特許文献1に記載の油圧駆動装置では、作業機の位置、例えばバケットの爪先位置を下方向に細かく制御する場合、つまり油圧ポンプの傾転角を小さく制御する場合、吐出流量の高精度な制御を行うことは難しく、油圧シリンダに供給される作動油の流量も高い精度で制御することはできない。その結果、油圧シリンダを意図した動作速度で駆動することができず、バケットの爪先位置の細かな制御を良好に行うことができない。つまり、油圧シリンダの引込み動作の微操作時における操作性について改善の余地がある。
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、油圧シリンダの縮退方向に外部負荷が作用している状態での油圧シリンダの引込み動作の微操作時における操作性を向上させることができる油圧駆動装置を提供することである。
上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、第1ポート及び第2ポートを有する両方向吐出型で両方向可変容量型の油圧ポンプと、第1作動油室及び第2作動油室を有し、前記第1作動油室から作動油が排出される場合に引込み動作を行い前記第2作動油室から作動油が排出される場合に押し動作を行う油圧シリンダと、前記油圧ポンプの前記第1ポートと前記油圧シリンダの前記第1作動油室とを接続する第1流路と、前記油圧ポンプの前記第2ポートと前記油圧シリンダの前記第2作動油室とを接続する第2流路と、前記第1流路から分岐する排出流路と、前記排出流路に設けられ、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から前記排出流路に排出される作動油の流量を制御する排出弁と、前記油圧シリンダの動作を指示する操作装置と、前記操作装置の指示に基づき前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記油圧シリンダの縮退方向に外部負荷が作用した状態での前記油圧シリンダの引込み動作であって、前記操作装置の操作量が微操作領域内である場合、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の少なくとも一部が前記操作装置の操作量に応じて前記排出流路に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御することを特徴とする。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、第1ポート及び第2ポートを有する両方向吐出型で両方向可変容量型の油圧ポンプと、第1作動油室及び第2作動油室を有し、前記第1作動油室から作動油が排出される場合に引込み動作を行い前記第2作動油室から作動油が排出される場合に押し動作を行う油圧シリンダと、前記油圧ポンプの前記第1ポートと前記油圧シリンダの前記第1作動油室とを接続する第1流路と、前記油圧ポンプの前記第2ポートと前記油圧シリンダの前記第2作動油室とを接続する第2流路と、前記第1流路から分岐する排出流路と、前記排出流路に設けられ、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から前記排出流路に排出される作動油の流量を制御する排出弁と、前記油圧シリンダの動作を指示する操作装置と、前記操作装置の指示に基づき前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記油圧シリンダの縮退方向に外部負荷が作用した状態での前記油圧シリンダの引込み動作であって、前記操作装置の操作量が微操作領域内である場合、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の少なくとも一部が前記操作装置の操作量に応じて前記排出流路に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御することを特徴とする。
本発明によれば、油圧シリンダの縮退方向に外部負荷が作用している状態で油圧シリンダの引込み動作の微操作を行う際、油圧シリンダの第1作動油室から排出された作動油の少なくとも一部を、油圧閉回路から分岐した排出流路に排出弁を用いて排出させるので、油圧シリンダの微操作時の動作速度を排出弁により制御することができる。したがって、油圧シリンダの縮退方向に外部負荷が作用している状態での油圧シリンダの引込み動作の微操作時における操作性を向上させることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明の油圧駆動装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
[第1の実施の形態]
まず、本発明の油圧駆動装置を適用する作業機械の一例として、油圧ショベルの構成を図1を用いて説明する。図1は本発明の油圧駆動装置を適用する油圧ショベルを示す側面図である。なお、本明細書において「前方」とは、後述のキャブの搭乗者が向く方向(図1中、左方向)をいう。
[第1の実施の形態]
まず、本発明の油圧駆動装置を適用する作業機械の一例として、油圧ショベルの構成を図1を用いて説明する。図1は本発明の油圧駆動装置を適用する油圧ショベルを示す側面図である。なお、本明細書において「前方」とは、後述のキャブの搭乗者が向く方向(図1中、左方向)をいう。
図1において、油圧ショベル100は、左右両側にクローラ式の走行装置101a(図1中、一方側のみ図示)を有する下部走行体101と、下部走行体101上に旋回可能に取り付けられた本体としての上部旋回体102とを備えている。上部旋回体102は、原動機(図示せず)や後述の油圧ポンプ、複数の弁等の各種の機器を収容している。上部旋回体102上には、オペレータが搭乗するキャブ103が設けられている。下部走行体101と上部旋回体102は、油圧モータ(図示せず)を介して旋回可能とされている。
上部旋回体102の前側には、フロント作業機104が取り付けられている。フロント作業機104は、例えば、掘削作業等を行うための作動装置であり、ブーム106と、アーム107と、バケット108とを備えている。ブーム106は、その基端部が上部旋回体102の前側に俯仰可能に連結されている。ブーム106の先端部には、アーム107の基端部が回動可能に連結されている。アーム107の先端部には、バケット108の基端部が回動可能に連結されている。
ブーム106は、作動油の供給により駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ1によって駆動される。ブームシリンダ1は、シリンダチューブ1aと、シリンダチューブ1a内を滑動するピストン1b(図2参照)と、基端部がピストン1bに連結され、先端部がシリンダチューブ1aの外部に延在するロッド1c(図2も参照)とを有し、ロッド1cが一方向に突出する片ロッド型の油圧シリンダである。ブームシリンダ1は、例えば、ロッド1cの先端部が上部旋回体102に連結され、シリンダチューブ1aの基端部がブーム106に連結されている。
アーム107は、油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ112によって駆動される。アームシリンダ112は、ブームシリンダ1と同様に、シリンダチューブ112a、ピストン(図示せず)、一方向に突出するロッド112cを有する片ロッド型の油圧シリンダである。アームシリンダ112は、例えば、シリンダチューブ112aの基端部がブーム106に連結され、ロッド112cの先端部がアーム107に連結されている。
バケット108は、油圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ113によって駆動される。バケットシリンダ113は、ブームシリンダ1と同様に、シリンダチューブ113a、ピストン(図示せず)、一方向に突出するロッド113cを有する片ロッド型の油圧シリンダである。バケットシリンダ113は、例えば、シリンダチューブ113aの基端部がアーム107に連結され、ロッド113cの先端部がリンク115を介してバケット108に連結されている。
フロント作業機104を構成するブーム106、アーム107、バケット108はそれぞれ、後述の油圧駆動装置(図2参照)により駆動される。
次に、本発明の油圧駆動装置の第1の実施の形態の構成を図2を用いて説明する。図2は本発明の油圧駆動装置の第1の実施の形態の構成を示す油圧回路図である。なお、図2はブームを駆動する油圧駆動装置を示しているが、アーム及びバケットを駆動する油圧駆動装置も同様の構成であるので、その説明を省略する。また、図2において、図1に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明を省略する。
図2において、油圧駆動装置は、ブームシリンダ1と、ブームシリンダ1と閉回路状に接続された両方向吐出型で両方向可変容量型の第1油圧ポンプ2と、ブームシリンダ1に作動油を供給する第2油圧ポンプ3と、第1油圧ポンプ2及び第2油圧ポンプ3を駆動する原動機(図示せず)とを備えている。原動機は、例えば、エンジンや電動機であり、第1油圧ポンプ2の動力を回収可能である。
ブームシリンダ1は、シリンダチューブ1aの内部がピストン1bによって、シリンダチューブ1aの基端側に位置するキャップ側の第1作動油室(以下、キャップ室という)1eと、シリンダチューブ1aの先端側に位置するロッド1c側の第2作動油室(以下、ロッド室という)1fとに区画されている。ブームシリンダ1は、キャップ室1eから作動油が排出されると共にロッド室1fに作動油が供給される場合に、ロッド1cが縮退移動することで引込み動作(ブーム下げ)を行う。一方、ロッド室1fから作動油が排出されると共にキャップ室1eに作動油が供給される場合に、ロッド1cが伸張移動することで押し動作(ブーム上げ)を行う。
ブームシリンダ1のキャップ室1eの受圧面積は、ロッド1cの断面積分、ロッド室1fの受圧面積よりも大きい。このため、ブームシリンダ1を伸張させるには、ロッド室1fから排出される作動油よりも多量の作動油をキャップ室1eに供給する必要がある。また、ブームシリンダ1を縮退させるには、ロッド室1fに供給される作動油よりも多量の作動油をキャップ室1eから排出する必要がある。
第1油圧ポンプ2は、例えば、両傾転油圧ポンプであり、一対の入出力ポートである第1ポート2a及び第2ポート2bを有する、流量調整手段としての両傾転斜板機構と、斜板の傾転方向及び傾斜角を調整するレギュレータ2cとを備えている。斜板の傾転方向及び傾斜角を変えることで、吐出と吸込の方向の切換え及びポンプ押しのけ容積(ポンプ容量)の調整が行われる。第1油圧ポンプ2は、吸込側に吐出側よりも高圧の作動油が供給されると油圧モータとして機能する。第1油圧ポンプ2には、第1油圧ポンプ2の斜板の傾転角を検出する傾転角センサ53が設けられている。
第2油圧ポンプ3は、一方向に吐出する可変容量型の油圧ポンプ、例えば片傾転ポンプである。第2油圧ポンプ3は、吸込ポート3a及び吐出ポート3bを有する、流量調整手段としての片傾転斜板機構と、斜板の傾斜角を調整するレギュレータ3cとを備えている。斜板の傾斜角の調整により、ポンプ押しのけ容積が調整される。
ブームシリンダ1のキャップ室1eと第1油圧ポンプ2の第1ポート2aは、第1流路11を介して接続されている。ブームシリンダ1のロッド室1fと第1油圧ポンプの第2ポート2bは、第2流路12を介して接続されている。このように、ブームシリンダ1、第1油圧ポンプ2、第1流路11、第2流路12によって油圧閉回路が構成されている。第1流路11における第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側には、第1油圧ポンプ2の吸込圧又は吐出圧を検出する圧力検出器としての第1圧力センサ51が設けられている。第2流路12における第1油圧ポンプ2の第2ポート2b側には、第1油圧ポンプの吸込圧又は吐出圧を検出する圧力検出器としての第2圧力センサ52が設けられている。
第1流路11から第3流路13が分岐している。第3流路13の他端には、補給流路14の一端が接続されており、補給流路14の他端は第2油圧ポンプ3の吐出ポート3bに接続されている。これにより、第2油圧ポンプ3は、補給流路14、第3流路13及び第1流路11を介してブームシリンダ1のキャップ室1eに接続されている。第2油圧ポンプ3の吸込ポート3aは、第4流路15を介して作動油タンク6に接続されている。補給流路14及び第3流路13は、ブームシリンダ1の押し動作時に、第2油圧ポンプ3から吐出された作動油をブームシリンダ1のキャップ室1eに供給する補給流路として機能する。また、第3流路13の他端には、排出流路16の一端も接続されており、排出流路16の他端は、作動油タンク6に接続されている。すなわち、排出流路16は、第3流路13を介して油圧閉回路の第1流路11から分岐した流路である。排出流路16及び第3流路13は、ブームシリンダ1の引込み動作時に、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出された作動油の一部又は全量を油圧閉回路から排出させる排出流路として機能する。このように、第3流路13は、ブームシリンダ1の押し動作時の補給流路及び引込み動作時の排出流路の両機能を有する。
排出流路16には、排出弁32が設けられている。排出弁32は、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出流路16に排出される作動油の流量を制御するものである。例えば、電磁駆動式の比例弁であり、ソレノイド32aに入力される指令信号に応じて開度が調整される。排出弁32が開口すると、ブームシリンダ1のキャップ室1eと作動油タンク6が第1流路11、第3流路13及び排出流路16を介して連通する。
油圧駆動装置は、また、油圧閉回路に作動油を供給するチャージポンプ4を備えている。チャージポンプ4は、固定容量型の油圧ポンプであり、作動油タンク6から作動油を吸入する。チャージポンプ4の吐出側は、チャージ流路18及びチャージ流路18から分岐した第5流路19を介して第1流路11に接続されると共に、チャージ流路18から分岐した第6流路20を介して第2流路12に接続されている。
第5流路19及び第6流路20にはそれぞれ、第1チェック弁34及び第2チェック弁35が設けられている。第1チェック弁34及び第2チェック弁35はそれぞれ、作動油の流通方向をチャージ流路18から第1流路11及び第2流路12に向かう方向に制限し、第1流路11及び第2流路12からチャージ流路18に作動油が排出されることを禁止するように設定されている。
第1流路11内の油圧がチャージ流路18内の油圧よりも低くなったときには、第1チェック弁34が開いてチャージポンプ4から吐出された作動油が第1流路11に吸い込まれる。第2流路12内の油圧がチャージ流路18内の油圧よりも低くなったときには、第2チェック弁35が開いてチャージポンプ4からの作動油が第2流路12に吸い込まれる。これにより、油圧閉回路内のキャビテーションの発生が防止される。
チャージポンプ4の吐出側は、さらに、チャージ流路18から分岐した第1リリーフ流路21を介して作動油タンク6に接続されている。第1リリーフ流路21には、第1リリーフ弁37が設けられている。第1リリーフ弁37は、チャージ流路18内の作動油圧が設定圧以上になった場合に、チャージ流路18から作動油タンク6に作動油を逃がして回路を保護するものである。
油圧駆動装置は、また、油圧閉回路の第1流路11及び第2流路12のいずれかの低圧側をチャージ流路18に接続するフラッシング弁39を備えている。フラッシング弁39は、3つの位置に切換可能で、第1流路11及び第2流路12から導かれるパイロット圧で駆動し、バネにて中立保持する構成となっている。中立位置では、油圧閉回路とチャージ流路18の接続が遮断される。フラッシング弁39は、位置の切換により、第1流路11又は第2流路12を第7流路23又は第8流路24を介してチャージ流路18に接続する。第1油圧ポンプ2と第2油圧ポンプ3の流量比のバランスが過渡的に崩れて油圧閉回路内に流量の余剰が生じた場合には、フラッシング弁39が駆動されて油圧閉回路の第1流路11及び第2流路12のいずれかの低圧側から余剰流量をチャージ流路18に排出するので、油圧閉回路内の圧力上昇が防止される。この場合、低圧側から余剰流量が排出されるので、エネルギーロスを低減することができる。また、油圧閉回路内に流量の不足が生じた場合には、フラッシング弁39が駆動されて油圧閉回路の第1流路11及び第2流路12のいずれかの低圧側にチャージ流路18から作動油が補充されるので、油圧閉回路内の負圧の発生が防止される。
油圧駆動装置は、油圧閉回路を保護するリリーフ回路を備えている。リリーフ回路は、第1流路11とチャージ流路18とを接続する第2リリーフ流路26と、第2流路12とチャージ流路18とを接続する第3リリーフ流路27とを有する。第2リリーフ流路26及び第3リリーフ流路27にはそれぞれ、第2リリーフ弁41及び第3リリーフ弁42が設けられている。第2リリーフ弁41及び第3リリーフ弁42はそれぞれ、第1流路11及び第2流路12内の圧力が設定圧以上となった場合に、第1流路11及び第2流路12内の作動油をチャージ流路18に逃がし、油圧閉回路を保護するものである。
油圧駆動装置は、さらに、第1流路11と第2流路12とを接続する再生流路29と、再生流路29に設けられた再生弁44とを備えている。再生弁44は、油圧閉回路内の高圧側の作動油を低圧側に導くものであり、再生流路29に流通する作動油の流量を制御する。例えば、電磁駆動式の比例弁であり、ソレノイド44aに入力される指令信号に応じて開度が調整される。再生弁44が開口すると、ブームシリンダ1のキャップ室1eとロッド室1fが第1流路11、再生流路29、第2流路12を介して連通する。
油圧駆動装置は、また、ブームシリンダ1の動作を指示する操作装置である操作レバー装置54を備えている。操作レバー装置54のレバーの操作方向及び操作角度(操作量)により、ブームシリンダ1の動作方向及び動作速度が指示される。
油圧駆動装置は、さらに、操作レバー装置54の指示や各種センサの情報に基づき、第1油圧ポンプ2、第2油圧ポンプ3、排出弁32、再生弁44を制御する制御装置としてのコントローラ56を備えている。コントローラ56は、操作信号線56aを介して操作レバー装置54に接続されている。また、圧力信号線56b、56cを介して第1圧力センサ51及び第2圧力センサ52に接続されている。さらに、第1レギュレータ信号線56dを介して第1油圧ポンプ2のレギュレータ2cに接続されていると共に、第2レギュレータ信号線56eを介して第2油圧ポンプ3のレギュレータ3cに接続されている。また、第1流量信号線56fを介して排出弁32のソレノイド32aに接続されていると共に、第2流量信号線56gを介して再生弁44のソレノイド44aに接続されている。さらに、傾転角信号線56hを介して傾転角センサ53に接続されている。
次に、本発明の油圧駆動装置の第1の実施の形態の一部を構成するコントローラの機能を図3を用いて説明する。図3は図2に示すコントローラの機能を示すブロック図である。なお、図3において、図1及び図2に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明を省略する。
コントローラ56は、操作レバー装置54のレバーの操作方向及び操作量に応じた操作信号を入力する。また、第1圧力センサ51及び第2圧力センサ52の圧力検出信号を入力する。さらに、傾転角センサ53の傾転角検出信号を入力する。コントローラ56は、アクチュエータ動作判定部57と、レバー操作領域判定部58と、ポンプ吐出容積判定部59と、ポンプ回生量判定部60と、指令演算部61とで構成されている。
アクチュエータ動作判定部57は、操作レバー装置54のレバーの操作信号に基づき、ブームシリンダ1の引込み動作(ブーム下げ)か又は押し動作(ブーム上げ)かを判定し、この判定結果を指令演算部61へ出力する。
レバー操作領域判定部58は、操作レバー装置54のレバーの操作信号に基づき、レバーの操作量が「微操作領域」内か否かを判定し、この判定結果を指令演算部61へ出力する。微操作領域とは、ブームシリンダ1を微小速度で制御するときのレバーの操作範囲である。微操作領域は、例えば、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量が微小で高精度な流量制御が難しい操作範囲として設定される。具体的には、例えば、レバーの操作量(操作角度)が中立の0%(0°)よりも大きく全操作領域の25%程度までの領域である(後述の図5及び図6参照)。
ポンプ吐出容積判定部59は、傾転角センサ53の傾転角検出信号に基づき、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を演算する。さらに、この演算結果が最大の吐出容積であるか否かを判定し、判定結果を指令演算部61へ出力する。
ポンプ回生量判定部60は、傾転角センサ53の傾転角検出信号に基づき第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を演算し、この演算結果と第1圧力センサ51及び第2圧力センサ52の圧力検出信号とに基づき第1油圧ポンプ2の回生量を演算する。さらに、第1油圧ポンプ2の回生量の演算結果が第1油圧ポンプ2の最大回生量であるか否かを判定し、判定結果を指令演算部61へ出力する。
指令演算部61は、アクチュエータ動作判定部57、レバー操作領域判定部58、ポンプ吐出容積判定部59、及びポンプ回生量判定部60の判定結果に基づいて、第1油圧ポンプ2の吸吐出方向及び吸吐出流量を指令する指令信号を生成し、この指令信号を第1油圧ポンプ2のレギュレータ2cへ出力する。また、アクチュエータ動作判定部57、レバー操作領域判定部58、ポンプ吐出容積判定部59、及びポンプ回生量判定部60の判定結果に基づいて、第2油圧ポンプ3の吐出流量を指令する指令信号を生成し、この指令信号を第2油圧ポンプ3のレギュレータ3cへ出力する。
指令演算部61は、アクチュエータ動作判定部57、レバー操作領域判定部58、ポンプ吐出容積判定部59、及びポンプ回生量判定部60の判定結果に基づいて、排出弁32の開度を指令する指令信号を生成し、その指令信号を排出弁32のソレノイド32aへ出力する。これにより、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出流路16を介して作動油タンク6に排出される作動油の流量が制御される。また、アクチュエータ動作判定部57、レバー操作領域判定部58、ポンプ吐出容積判定部59、及びポンプ回生量判定部60の判定結果に基づいて、再生弁44の開度を指令する指令信号を生成し、その指令信号を再生弁44のソレノイド44aへ出力する。これにより、ブームシリンダ1のキャップ室1eから再生流路29を介してブームシリンダ1のロッド室1fに流入する作動油の流量が制御される。
次に、本発明の油圧駆動装置の第1の実施の形態を構成するコントローラの排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁に対する制御内容を図2乃至図6を用いて説明する。図4は図3に示すコントローラによるブームシリンダの押し動作(ブーム上げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図、図5は図3に示すコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプのポンプ吐出容積が最大に達する場合の図、図6は図3に示すコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプの回生量が最大に達する場合の図である。
図4乃至図6中、横軸Lは操作レバー装置54のレバー操作量を示している。縦軸Q1(V1)は排出弁32を介した作動油タンク6への排出流量(排出弁の開度)を、縦軸Q2(P1)はキャップ室1eから第1油圧ポンプ2への排出流量(第1油圧ポンプの傾転角)を、縦軸Q3(V2)はキャップ室1eから再生弁44を介した再生流路29への排出流量(再生弁の開度)を、縦軸Rは第1油圧ポンプ2の回生量をそれぞれ示している。なお、図4乃至図6において、図1乃至図3に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明も省略する。
まず、操作レバー装置54の指示がブームシリンダ1の押し動作(ブーム上げ)の場合について説明する。コントローラ56の指令演算部61は、ブームシリンダ1の動作速度が操作レバー装置54の操作量に応じた速度となるように、ブームシリンダ1のキャップ室1eに供給される作動油の流量及びロッド室1fから排出される作動油の流量を制御する。具体的には、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44を以下のように制御する。
コントローラ56は、図4の実線Cx1に示すように、排出弁32を常時閉止する。これにより、図2に示す作動油タンク6と第1流路11の接続が常時遮断される。すなわち、コントローラ56は、排出弁32を介して作動油タンク6に排出される作動油の流量がレバー操作量によらず0となるように制御する。
また、コントローラ56は、図4の実線Cx2に示すように、第1油圧ポンプ2の斜板の傾転角をレバー操作量の増加に応じて増加するように制御する。すなわち、図2に示す第1油圧ポンプ2からキャップ室1eへの供給流量及びロッド室1fから第1油圧ポンプ2への排出流量(第1油圧ポンプ2の吸吐出流量)がレバー操作量の増加に応じて増加するように制御する。この場合、キャップ室1eとロッド室1fの受圧面積差により生じるキャップ室1eへの作動油の供給不足は、第2油圧ポンプ3から作動油を供給することで解消する必要がある。そのため、コントローラ56は、第1油圧ポンプ2と第2油圧ポンプ3のポンプ容量がキャップ室1eとロッド室1fの受圧面積差に応じた所定の関係となるように制御する。
また、コントローラ56は、図4の実線Cx3に示すように、再生弁44を常時閉止する。これにより、図2に示す第1流路11と第2流路12の再生流路29を介した接続が常時遮断される。すなわち、コントローラ56は、高圧側の第1流路11から低圧側の第2流路12に再生弁44を介して流れる作動油の流量がレバー操作量によらず0となるように制御する。
次に、外部負荷がブームシリンダの縮退方向に作用した状態において、操作レバー装置54の指示がブームシリンダ1の引込み動作(例えば、フロント作業機104の自重が作用する条件下でのブーム下げ)の場合について説明する。コントローラ56の指令演算部61は、ブームシリンダ1の動作速度がレバー操作量に応じた速度となるように、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出される作動油の流量を制御する。具体的には、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44を以下のように制御する。
コントローラ56は図5及び図6の実線Cy1に示すように、排出弁32の開度をレバー操作量の増加に応じて増加するように制御する。これにより、図2に示すキャップ室1eと作動油タンク6が第3流路13及び排出流路16を介して連通する。すなわち、コントローラ56は、キャップ室1eから排出弁32を介した作動油タンク6への排出流量がレバー操作量の増加に応じて増加するように排出弁32を制御する。
また、コントローラ56は、図5及び図6の実線Cy2に示すように、レバー操作量が微操作領域内である場合、第1油圧ポンプ2の斜板の傾転角をレバー操作量によらず0になるように制御する。すなわち、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2への排出流量及び第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量(第1油圧ポンプ2の吸吐出流量)がレバー操作量によらず0となるように第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を制御する。
一方、レバー操作量が微操作領域を超えている場合、コントローラ56は、第1油圧ポンプ2の斜板の傾斜角をレバー操作量の増加に応じて増加するように制御する。すなわち、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2への排出流量及び第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量(第1油圧ポンプ2の吸吐出流量)がレバー操作量の増加に応じて増加するように第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を制御する。
ただし、レバー操作量が最大(100%)となる前に第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大に達する場合、コントローラ56は、図5の実線Cy2に示すように、レバー操作量のそれ以降の増加に対して、第1油圧ポンプ2の斜板の傾転角を一定(最大)に維持するように制御する。すなわち、レバー操作量の増加に対して、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2への排出流量及び第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量(第1油圧ポンプ2の吸吐出流量)が一定量(最大)に維持されるように第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を制御する。
また、レバー操作量が最大(100%)となる前に第1油圧ポンプ2の回生量が最大に達する場合、コントローラ56は、図6の実線Cy2に示すように、レバー操作量のそれ以降の増加に対して、第1油圧ポンプ2の斜板の傾転角を一定に維持するように制御する。すなわち、レバー操作量の増加に対して、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2への排出流量及び第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量(第1油圧ポンプ2の吸吐出流量)が一定量に維持されるように第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を制御する。
また、コントローラ56は、図5及び図6の実線Cy3に示すように、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大に達するまでは、再生弁44を閉止する。これにより、図2に示す第1流路11と第2流路12の再生流路29を介した接続が遮断される。すなわち、コントローラ56は、高圧側の第1流路11から再生弁44を介した低圧側の第2流路12への排出流量がレバー操作量によらず0となるように再生弁44を制御する。
第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大に達した場合、再生弁44を開口し、再生弁44の開度をレバー操作量のそれ以降の増加に応じて増加するように制御する。これにより、図2に示すキャップ室1eとロッド室1fが再生流路29を介して接続される。すなわち、コントローラ56は、高圧側のキャップ室1eから再生弁44を介した低圧側のロッド室1fへの供給流量がレバー操作量の増加に応じて増加するように再生弁44を制御する。
このように、本実施の形態においては、レバー操作量が微操作領域内の全範囲において、コントローラ56は、キャップ室1eから排出される作動油の全量が排出流路16に排出されるように排出弁32、第1油圧ポンプ2及び再生弁44を制御する。したがって、ブームシリンダ1の動作速度は、排出流路16への排出流量に対応したものとなる。
また、レバー操作量が微操作領域を超えている場合であって、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積及び回生量がその最大値より小さい場合(以下、通常操作領域と称す場合がある)、キャップ室1eから排出される作動油の一部が排出流路16を介して作動油タンク6に排出され、残りの作動油が第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に排出されるように排出弁32、第1油圧ポンプ2及び再生弁44を制御する。したがって、ブームシリンダ1の動作速度は、排出流路16への排出流量及び第1油圧ポンプ2の吸込流量の合計流量に対応したものとなる。
さらに、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大に達した場合(以下、高速操作領域と称す場合がある)、コントローラ56は、キャップ室1eから排出される作動油の一部が排出流路16及び第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に排出されるように排出弁32及び第1油圧ポンプ2を制御すると共に、残りの作動油が再生流路29を介してロッド室1fに供給されるように再生弁44を制御する。したがって、ブームシリンダ1の動作速度は、排出流路16への排出流量、第1油圧ポンプ2の吸込流量、再生流路29への排出流量の合計流量に対応したものとなる。
なお、外部負荷がブームシリンダ1の縮退方向に作用していない状態でのブームシリンダ1の引込み動作(ブーム下げ)の場合についての制御内容の詳細は省略するが、基本的には、コントローラ56は、レバー操作の全領域において、第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量を制御することでブームシリンダ1の動作速度を制御する。すなわち、レバー操作量が微操作領域内であっても、第1油圧ポンプ2の吐出流量をレバー操作量に応じて増減させる。
次に、本発明の油圧駆動装置の第1の実施の形態を構成するコントローラの制御フローを図7を用いて説明する。図7は図3に示すコントローラの制御手順の一例を示すフローチャート図である。なお、本説明では、外部負荷がブームシリンダ1の縮退方向に作用していない状態でのブームシリンダ1の引込み動作時の制御フローを省略している。
コントローラ56は、エンジンの始動により起動して制御フローを開始する(スタート)。コントローラ56は、まず、操作レバー装置54の操作信号、第1圧力センサ51及び第2圧力センサ52の圧力検出信号、傾転角センサ53の傾転角検出信号を入力する(ステップS210)。次に、入力された操作信号に基づき、コントローラ56のアクチュエータ動作判定部57が操作レバー装置54の指示がブームシリンダ1の引込み動作(ブーム下げ)か否かを判定する(ステップS220)。
ステップS220において、ブームシリンダ1の引込み動作の指示でないと判定した場合(NOの場合)、すなわちブームシリンダ1の押し動作(ブーム上げ)の指示の場合、ステップS230に進み、コントローラ56の指令演算部61は、次のように、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44を制御する。コントローラ56は、図4に示す実線Cx1のように、排出弁32を常時閉止する。また、図4に示す実線Cx2のように、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積をレバー操作量に応じて制御する。さらに、図4に示す実線Cx3のように、再生弁44を常時閉止する。
ブーム上げの操作が継続される間、コントローラ56は上記ステップS210〜S230の処理を繰り返す。
それに対して、ステップS220において、ブームシリンダ1の引込み動作の指示の場合(YESの場合)、ステップS240に進み、コントローラ56のレバー操作領域判定部58は、入力された操作信号に基づきレバー操作量が微操作領域内か否かを判定する。レバー操作量が微操作領域内である場合(YESの場合)には、ステップS250に進み、コントローラ56の指令演算部61は、次のように、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44の制御を行う。コントローラ56は、図5及び図6に示す実線Cy1の微操作領域のように、排出弁32の開度をレバー操作量に応じて制御する。また、図5及び図6に示す実線Cy2の微操作領域のように、第1油圧ポンプ2の吐出容積を0にする。さらに、図5及び図6に示す実線Cy3の微操作領域のように、再生弁44を閉止する。
ブーム下げの微操作領域の操作が継続される間、コントローラ56は上記ステップS210、S220、S240、S250の処理を繰り返す。
一方、ステップS240において、操作量が微操作領域を超えている場合(NOの場合)、ステップS260に進み、コントローラ56のポンプ吐出容積判定部59が入力された傾転角検出信号に基づき第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大か否かを判定する。第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大でない場合(NOの場合)には、ステップS270に進み、コントローラ56のポンプ回生量判定部60が入力された傾転角検出信号及び圧力検出信号に基づき第1油圧ポンプ2の回生量が最大か否かを判定する。
ステップS270において、第1油圧ポンプ2の回生量が最大でない場合(NOの場合)、ステップS280に進み、コントローラ56の指令演算部61は、次のように、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44の制御を行う。コントローラ56は、図5及び図6に示す実線Cy1の通常操作領域のように、排出弁32の開度を操作量に応じて制御する。また、図5及び図6に示す実線Cy2の通常操作領域のように、第1油圧ポンプ2の吐出容積を操作量に応じて制御する。さらに、図5及び図6に示す実線Cy3の通常操作領域のように、再生弁44を閉止する。
ブーム下げの通常操作領域の操作が継続される間、コントローラ56は上記ステップS210、S220、S240、S260〜S280の処理を繰り返す。
また、ステップS260又はステップS270において、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大である場合(YESの場合)、ステップS290に進み、コントローラ56の指令演算部61は、次のように、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44の制御を行う。コントローラ56は、図5及び図6に示す実線Cy1の高速操作領域のように、排出弁32の開度を操作量に応じて制御する。また、図5及び図6に示す実線Cy2の高速操作領域のように、第1油圧ポンプ2の吐出容積を操作量によらずに一定に制御する。さらに、図5及び図6に示す実線Cy3の高速操作領域のように、再生弁44の開度を操作量に応じて制御する。
第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大の状況下でブーム下げの操作が継続される間、コントローラ56は、上記処理を繰り返す。
次に、本発明の油圧駆動装置の第1の実施の形態の動作を図2乃至図7を用いて説明する。ここでは、ブーム上げを行い、その後、フロント作業機104の自重がブームシリンダ1の縮退方向に作用している状態でブーム下げを行うという2種類の動作に分けて説明する。さらに、ブーム下げでは、レバー操作量が微操作領域内の場合、通常操作領域内の場合、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大の領域(高速操作領域)内の場合、第1油圧ポンプ2の回生量が最大の領域(高速操作領域)内の場合の4つの場面に分けて説明する。なお、ブームシリンダ1の縮退方向に負荷が作用していない状態でのブーム下げ時の動作説明は省略する。
オペレータが図2に示す操作レバー装置54のレバーを中立位置からブーム上げ(ブームシリンダ1の押し動作)に操作すると、レバーの操作方向及び操作量に応じた操作信号や第1及び第2圧力センサ51、52の圧力検出信号、傾転角センサ53の傾転角検出信号がコントローラ56に入力される(図7に示すステップS210)。コントローラ56は、操作レバー装置54の指示がブームシリンダ1の引込み動作でないと判定し(ステップS220でNOの判定)、ブームシリンダ1の押し動作に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に出力する(ステップS230)。
これにより、排出弁32は閉止された状態であり、作動油タンク6と第1流路11の連通が遮断されている。再生弁44は閉止された状態であり、第1流路11と第2流路12の再生流路29を介した接続が遮断されている。第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積がレバー操作量に応じた容積となり、第1油圧ポンプ2から操作量に応じた流量の作動油が吐出される。この場合、コントローラ56からの指令信号により、第1油圧ポンプ2のキャップ室1eへの供給不足分(キャップ室1eとロッド室1fの受圧面積差による不足分)の流量の作動油が第2油圧ポンプ3から吐出される。
したがって、排出弁32を介した作動油タンク6への排出流量は図4に示す実線Cx1のように0となり、再生弁44による再生流路29の流量は図4に示す実線Cx3のように0となる。また、図4の実線Cx2に示すように、ロッド室1fから第1油圧ポンプ2の第2ポート2b側にレバー操作量に応じた流量が排出されると共に、第1油圧ポンプ2及び第2油圧ポンプ3からキャップ室1eにレバー操作量に応じた流量が供給される。これにより、ブームシリンダ1が第1油圧ポンプ2及び第2油圧ポンプ3の合計吐出流量に応じた速度で伸張し、ブーム上げが行われる。
ブーム上げが終了すると、ブーム106、アーム107及びバケット108を含めたフロント作業機104の自重が外部負荷としてブームシリンダ1の縮退方向に作用する。この状態において、操作レバー装置54のレバーをブーム下げ(ブームシリンダ1の引込み動作)の微操作領域に操作する場合について説明する。
コントローラ56は、操作信号等を入力し(ステップS210)、操作レバー装置54の指示がブームシリンダ1の引込み動作であると判定する(ステップS220でYESの判定)。続いて、レバー操作量が微操作領域内であると判定し(ステップS240でYESの判定)、図5及び図6に示す微操作領域に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に出力する(ステップS250)。
これにより、再生弁44は閉止された状態である。また、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積は0であり、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量は0となる。さらに、排出弁32はレバー操作量に応じた開度となり、キャップ室1eと作動油タンク6が第3流路13及び排出流路16を介して連通された状態となる。
したがって、再生弁44への排出流量は、図5及び図6に示す実線Cy3の微操作領域のように0となる。また、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側への排出流量及び第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量は、図5及び図6に示す実線Cy2の微操作領域のように0となる。また、図5及び図6に示す実線Cy1の微操作領域のように、キャップ室1eから排出弁32を介して作動油タンク6にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出される。これにより、ブームシリンダ1が排出流路16への排出流量に応じた速度で縮退し、ブーム下げが行われる。なお、第1油圧ポンプ2の吐出流量が0なので、ロッド室1fにはチャージポンプ4からチャージ流路18を介して必要量の作動油が供給される。
この場合、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側への排出流量が0であるので、第1油圧ポンプ2の回生量は、図5及び図6に示す実線Wyの微操作領域のように0となる。
次に、レバーを通常操作領域に操作した場合について説明する。コントローラ56は、微操作領域に操作した場合と同様にステップS210、S220の処理を行い、ステップS240において、レバー操作量が微操作領域内でない(NO)と判定する。続いて、コントローラ56は、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積及び回生量が最大でないと判定し(ステップS260及びS270でNOの判定)、図5及び図6に示す通常操作領域に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に出力する(ステップS280)。
これにより、再生弁44は閉止された状態である。排出弁32はレバー操作量に応じた開度となる。また、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積はレバー操作量に応じた容積となり、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量がレバー操作量に応じた流量となる。
したがって、再生弁44への排出流量は、図5及び図6に示す実線Cy3の通常操作領域のように0である。また、図5及び図6に示す実線Cy1の通常操作領域のように、キャップ室1eから排出弁32を介して作動油タンク6にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出される。さらに、図5及び図6に示す実線Cy2の通常操作領域のように、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出されると共に、第1油圧ポンプ2からロッド室1fにレバー操作量に応じた流量の作動油が供給される。これにより、ブームシリンダ1が排出弁32への排出流量及び第1油圧ポンプ2の吸込流量に応じた速度で縮退し、ブーム下げが行われる。
この場合、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側にレバー操作量に応じた流量が排出され、第1油圧ポンプ2が回生駆動する。したがって、第1油圧ポンプ2の回生量は、図5及び図6に示す実線Wyの通常操作領域のように、レバー操作量に応じた量となる。
次に、レバー操作量を通常操作領域から増加させ、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大に達している領域(高速操作領域)に操作する場合について説明する。コントローラ56は、通常操作領域に操作する場合と同様にステップS210、S220、S240の処理を行う。続いて、ステップS260に進み、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大である(YES)と判定し、図5に示す高速操作領域に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に出力する(ステップS290)。
これにより、排出弁32がレバー操作量に応じた開度となる。また、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積は最大であり、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量は最大となる。さらに、再生弁44は閉止状態から開口してレバー操作量の増加量に応じた開度となり、キャップ室1eとロッド室1fが再生流路29を介して接続される。
したがって、図5に示す実線Cy1の高速操作領域のように、キャップ室1eから排出弁32を介して作動油タンク6にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出される。さらに、図5に示す実線Cy2の高速操作領域のように、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に第1油圧ポンプ2の最大吸込流量分の作動油が排出されると共に、第1油圧ポンプ2からロッド室1fに第1油圧ポンプ2の最大吐出流量分の作動油が供給される。さらに、図5に示す実線Cy3の高速操作領域のように、キャップ室1eから再生流路29を介してロッド室1fにレバー操作量に応じた流量の作動油が流入する。これにより、ブームシリンダ1は、排出弁32への排出流量及び第1油圧ポンプ2の吸込流量に加えて、キャップ室1eから再生流路29への排出流量に応じた速度で縮退し、ブーム下げが行われる。
この場合、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側への排出流量(第1油圧ポンプ2の吸込流量)がレバー操作量によらず一定であるので、第1油圧ポンプ2の回生量も、図5に示す実線Wyの高速操作領域のように、レバー操作量によらず一定となる。
また、レバー操作量を通常操作領域から増加させ、第1油圧ポンプ2の回生量が最大に達している領域(高速操作領域)に操作する場合について説明する。コントローラ56は、通常操作領域の場合と同様にステップS210、S220、S240の処理を行い、ステップS260において、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大でない(NO)と判定する。続いて、第1油圧ポンプ2の回生量が最大であると判定し(ステップS270でYESの判定)、図6に示す高速操作領域に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に出力する(ステップS290)。
これにより、排出弁32がレバー操作量に応じた開度となる。また、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積は回生量が最大のときの容積となり、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量が回生量最大のときの流量となる。さらに、再生弁44は閉止状態から開口してレバー操作量に応じた開度となり、キャップ室1eとロッド室1fが再生流路29を介して接続される。
したがって、図6に示す実線Cy1の高速操作領域のように、キャップ室1eから排出弁32を介して作動油タンク6にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出される。さらに、図6に示す実線Cy2の高速操作領域のように、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に回生量最大のときの流量の作動油が排出され、第1油圧ポンプ2からロッド室1fに回生量最大のときの流量の作動油が供給される。さらに、図6に示す実線Cy3の高速操作領域のように、キャップ室1eから再生流路29を介してレバー操作量に応じた流量の作動油がロッド室1fに流入する。これにより、ブームシリンダ1は、排出弁32への排出流量及び第1油圧ポンプ2の吸込流量に加えて、キャップ室1eから再生流路29への排出流量に応じた速度で縮退し、ブーム下げが行われる。この場合、第1油圧ポンプ2の回生量は、図6に示す実線Wyの高速操作領域のように最大である。
上述した本発明の油圧駆動装置の第1の実施の形態によれば、外部負荷がブームシリンダ1の縮退方向に作用している状態でブームシリンダ1の引込み動作の微操作を行う場合、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出される作動油の全量を排出流路16に排出させ、第1油圧ポンプ2には排出させないように排出弁32及び第1油圧ポンプ2を制御するので、ブームシリンダ1の微操作時の動作速度を、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量によらず、キャップ室1eから排出流路16への排出流量により制御することができる。すなわち、微小流量の高精度な流量制御が困難な油圧ポンプよりも流量制御に優れた排出弁32のみを用いて、ブームシリンダ1の動作速度を微速に制御することができる。したがって、ブームシリンダ1の動作速度を油圧ポンプの吸吐出流量により制御する構成のものより、ブームシリンダ1の縮退方向に外部負荷が作用している状態でのブームシリンダ1の引込み動作の微操作時における操作性を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、ブームシリンダ1の引込み動作時に第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大に達した場合、キャップ室1eから排出される作動油の一部を再生弁44の制御により再生流路29を介してロッド室1fに供給するので、第1油圧ポンプ2の最大吸吐出流量に制限されずに、ブームシリンダ1の動作速度を高めることができる。換言すると、第1油圧ポンプ2が大容量の油圧ポンプでなくとも、オペレータの要求する高速な動作速度でブームシリンダ1を駆動させることができる。
さらに、本実施の形態によれば、ブームシリンダ1の引込み動作において第1油圧ポンプ2の回生量が最大に達した場合、キャップ室1eから排出される作動油の一部を再生弁44の制御により再生流路29を介してロッド室1fに供給することができるので、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2に排出される作動油の流量(第1油圧ポンプ2の吸込流量)を制限しつつ、キャップ室1eから排出される作動油の流量を増加させることができる。したがって、第1油圧ポンプ2の過回生を防止しつつ、ブームシリンダ1の動作速度を高めることができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の油圧駆動装置の第2の実施の形態を図8乃至図11を用いて説明する。図8は本発明の油圧駆動装置の第2の実施の形態を構成するコントローラの機能を示すブロック図、図9は第2の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプのポンプ吐出容積が最大に達する場合の図、図10は第2の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプの回生量が最大に達する場合の図、図11は第2の実施の形態に係るコントローラの制御手順の一例を示すフローチャート図である。なお、図8乃至図11において、図1乃至図7に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
次に、本発明の油圧駆動装置の第2の実施の形態を図8乃至図11を用いて説明する。図8は本発明の油圧駆動装置の第2の実施の形態を構成するコントローラの機能を示すブロック図、図9は第2の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプのポンプ吐出容積が最大に達する場合の図、図10は第2の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプの回生量が最大に達する場合の図、図11は第2の実施の形態に係るコントローラの制御手順の一例を示すフローチャート図である。なお、図8乃至図11において、図1乃至図7に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
本発明の油圧駆動装置の第2の実施の形態が第1の実施の形態に対して相違する点は、外部負荷がブームシリンダ1の縮退方向に作用している状態でのブーム下げの微操作時において、第2の実施の形態に係るコントローラ56Aが第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積(吸吐出流量)を、第1の実施の形態の場合のような0ではなく、レバー操作量に応じて制御することである。この制御により、キャップ室1eから排出される作動油の一部が排出流路16を介して作動油タンク6に排出され、残りの作動油が第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に排出される。したがって、ブームシリンダ1の動作速度は、排出弁32への排出流量及び第1油圧ポンプ2の吸込流量の合計流量に対応したものとなる。
具体的には、コントローラ56Aは、図8に示すように、第1の実施の形態に係るコントローラ56が備えていたレバー操作領域判定部58を省略している。すなわち、コントローラ56Aは、操作レバー装置54のレバー操作量が微操作領域内か否かの判定を行わない。
次に、レバー操作がブーム下げの微操作領域内である場合におけるコントローラ56Aの指令演算部61Aの排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁に対する制御内容を説明する。コントローラ56Aの排出弁32に対する制御は、図9及び図10の実線Cy1Aに示すように、第1の実施の形態に係るコントローラ56と同様である(図5及び図6の実線Cy1を参照)。また、コントローラ56Aの再生弁44に対する制御は、図9及び図10の実線Cy3Aに示すように、第1の実施の形態に係るコントローラ56と同様である(図5及び図6の実線Cy3を参照)。
一方、コントローラ56Aの第1油圧ポンプ2に対する制御は、図9及び図10の実線Cy2Aに示すように、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大に達するまで(微操作領域及び通常操作領域の範囲まで)、第1油圧ポンプ2の斜板の傾転角をレバー操作量の増加に応じて増加させるものである。すなわち、コントローラ56Aは、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2への排出流量及び第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量(第1油圧ポンプ2の吸吐出流量)がレバー操作量の増加に応じて増加するように第1油圧ポンプ2の吐出容積を制御する。なお、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大の場合におけるコントローラ56Aの第1油圧ポンプ2に対する制御は、第1の実施の形態に係るコントローラ56と同様である(図5及び図6の実線Cy2を参照)。
このように、本実施の形態においては、レバー操作量が微操作領域内の全範囲において、コントローラ56Aは、キャップ室1eから排出される作動油の一部がレバー操作量に応じて排出流路16に排出され、残りの作動油が第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に排出されるように排出弁32、第1油圧ポンプ2及び再生弁44を制御する。
次に、外部負荷がブームシリンダ1の縮退方向に作用している状態でのブーム下げについての第2の実施の形態に係るコントローラ56Aの制御フローを図11を用いて説明する。第2の実施の形態に係るコントローラ56Aの制御フローは、次の点で第1の実施の形態に係るコントローラ56の制御フロー(図7参照)と異なる。第1に、第1の実施の形態のステップS240に相当する「レバー操作量が微操作領域内か否かを判定する」ことを要しない。第2に、ステップS240の削除に伴い、後続の第1の実施の形態のステップS250(レバー操作量が微操作領域内の場合における排出弁32等に対する制御の処理に相当)も削除される。このため、レバー操作量が微操作領域内の場合におけるコントローラ56Aの排出弁32等に対する制御は、ステップS280Aにおいて行われる。
次に、本発明の油圧駆動装置の第2の実施の形態におけるブーム下げ時の動作を図9乃至図11を用いて説明する。ここでは、レバー操作量が微操作領域内の場合についてのみ説明する。レバー操作量が通常操作領域内の場合、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大に達している領域(高速操作領域)内の場合、第1油圧ポンプ2の回生量が最大に達している領域(高速操作領域)内の場合についての動作説明は、第1の実施の形態の場合と同様なので省略する。
レバーの操作量が微操作領域内の場合、コントローラ56Aは、図11に示すステップS210、S220、S260、S270の処理を行い、指令演算部61Aが図9及び図10の微操作領域に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44にそれぞれ出力する(ステップS280A)。
この場合、第1の実施の形態の場合と同様に、再生弁44は閉止された状態であり、排出弁32はレバー操作量に応じた開度となる。一方、第1の実施の形態の場合と異なり、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積はレバー操作量に応じた容積となり、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量がレバー操作量に応じた流量となる。
したがって、第1の実施の形態の場合と同様に、再生弁44への排出流量は、図9及び図10に示す実線Cy3Aの微操作領域のように0である。また、図9及び図10に示す実線Cy1Aの微操作領域のように、キャップ室1eから排出弁32を介して作動油タンク6にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出される。一方、第1の実施の形態の場合と異なり、図9及び図10に示す実線Cy2Aの微操作領域のように、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出されると共に、第1油圧ポンプ2からロッド室1fにレバー操作量に応じた流量の作動油が供給される。これにより、ブームシリンダ1が排出弁32への排出流量及び第1油圧ポンプ2の吸込流量に応じた速度で縮退し、ブーム下げが行われる。
本実施の形態においては、レバー操作量が微操作領域内の場合でも、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側にレバー操作量に応じた流量が排出され、第1油圧ポンプが回生駆動する。したがって、第1油圧ポンプ2の回生量は、図9及び図10示す実線WyAの微操作領域のように、レバー操作量に応じた量となる。
上述した第2の実施の形態においては、ブームシリンダ1の縮退方向に外部負荷が作用している状態でブームシリンダ1の引込み動作の微操作を行う場合、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出される作動油の一部が排出流路16に排出され、残りの作動油が第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に排出されるように排出弁32及び第1油圧ポンプ2を制御する。したがって、ブームシリンダ1の微操作時の動作速度を、油圧ポンプよりも微小流量を高精度に制御することが可能な排出弁32を用いて制御することができる。したがって、ブームシリンダ1の動作速度を油圧ポンプの吸吐出流量により制御する構成のものより、ブームシリンダ1の引込み動作の微操作時における操作性を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、レバー操作量が微操作領域内の場合でも、通常操作領域に操作した場合と同様に、第1油圧ポンプ2を回生駆動するように制御するので、第1の実施の形態の場合と比較してより多くの回生エネルギーを得ることができる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の油圧駆動装置の第3の実施の形態を図12乃至図15を用いて説明する。図12は本発明の油圧駆動装置の第3の実施の形態を構成するコントローラの機能を示すブロック図、図13は第3の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプのポンプ吐出容積が最大に達する場合の図、図14は第3の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプの回生量が最大に達する場合の図、図15は第3の実施の形態に係るコントローラの制御手順の一例を示すフローチャート図である。なお、図12乃至図15において、図1乃至図11に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
次に、本発明の油圧駆動装置の第3の実施の形態を図12乃至図15を用いて説明する。図12は本発明の油圧駆動装置の第3の実施の形態を構成するコントローラの機能を示すブロック図、図13は第3の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプのポンプ吐出容積が最大に達する場合の図、図14は第3の実施の形態に係るコントローラによるブームシリンダの引込み動作(ブーム下げ)時の排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁の制御方法の一例を示す特性図であって、操作量が最大となる前に第1油圧ポンプの回生量が最大に達する場合の図、図15は第3の実施の形態に係るコントローラの制御手順の一例を示すフローチャート図である。なお、図12乃至図15において、図1乃至図11に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
本発明の油圧駆動装置の第3の実施の形態が第1の実施の形態に対して相違する点は、外部負荷がブームシリンダ1の縮退方向に作用している状態でのブーム下げの微操作時において、レバー操作量が微操作領域内における初期範囲を超えた領域では、第3の実施の形態に係るコントローラ56Bが第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積(吸吐出流量)を、第1の実施の形態の場合のような0ではなく、レバー操作量に応じて制御することである。微操作領域の初期範囲とは、ブームシリンダ1の微操作性を重視する領域である。それに対して、微操作領域内における初期範囲を超えた領域は、例えば、ブームシリンダ1の微操作性よりもエネルギー効率を考慮した領域である。この初期範囲として、例えば、レバー操作量(操作角度)が全操作領域の10%程度までの領域が設定される。
具体的には、図12に示すコントローラ56Bのレバー操作領域判定部58Bは、第1の実施の形態に係るコントローラ56のレバー操作領域判定部58とは異なり、操作レバー装置54のレバー操作量が微操作領域内における初期範囲か否かの判定を行う。
次に、レバー操作がブーム下げの微操作領域内である場合におけるコントローラ56Bの指令演算部61Bの排出弁、第1油圧ポンプ、再生弁に対する制御内容を説明する。コントローラ56Bの排出弁32に対する制御は、図13及び図14の実線Cy1Bに示すように、第1の実施の形態に係るコントローラ56と同様である(図5及び図6の実線Cy1を参照)。また、コントローラ56Bの再生弁44に対する制御は、図13及び図14の実線Cy3Bに示すように、第1の実施の形態に係るコントローラ56と同様である(図5及び図6の実線Cy3を参照)。
一方、コントローラ56Bの第1油圧ポンプ2に対する制御は、図13及び図14の実線Cy2Bに示すように、レバー操作量が微操作領域の初期範囲内では、斜板の傾転角をレバー操作量によらず0になるように制御し、レバー操作量が微操作領域内における初期範囲を超えた領域では、斜板の傾斜角をレバー操作量の増加に応じて増加するように制御するものである。すなわち、コントローラ56Bは、微操作領域の初期範囲内では、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2への排出流量及び第1油圧ポンプ2からロッド室1fへの供給流量(第1油圧ポンプ2の吸吐出流量)がレバー操作量によらず0となるように第1油圧ポンプ2の吐出容積を制御する。一方、微操作領域内における初期範囲を超えた領域では、第1油圧ポンプ2の吸吐出流量がレバー操作量の増加に応じて増加するように第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を制御する。
このように、本実施の形態においては、操作量が微操作領域の初期範囲内の場合、コントローラ56Bは、キャップ室1eから排出される作動油の全量が排出流路16に排出されるように排出弁32、第1油圧ポンプ2及び再生弁44を制御する。また、操作量が微操作領域内における初期範囲を越えた領域の場合、キャップ室1eから排出される作動油の一部がレバー操作量に応じて排出流路16に排出され、残りの作動油が第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に排出されるように排出弁32、第1油圧ポンプ2及び再生弁44を制御する。
次に、外部負荷がブームシリンダ1の縮退方向に作用している状態でのブーム下げについての第3の実施の形態に係るコントローラ56Bの制御フローを図15を用いて説明する。第3の実施の形態に係るコントローラ56Bの制御フローは、第1の実施の形態に係るコントローラ56の制御フロー(図7参照)のステップS240「レバー操作量が微操作領域か否かを判定する」をS240B「レバー操作量が微操作領域の初期範囲か否かを判定する」に置き換えたものである。このため、ステップS240Bの後続のステップS250Bでは、コントローラ56Bの排出弁32等に対する制御は、レバー操作量が微操作領域の初期範囲である場合のみに対応したものとなる。また、第3の実施の形態において、レバー操作量が微操作領域内における初期範囲を超えた領域の場合におけるコントローラ56Bの排出弁32等に対する制御は、ステップS280Bにおいて行われる。
次に、本発明の油圧駆動装置の第3の実施の形態におけるブーム下げ時の動作を図13乃至図15を用いて説明する。ここでは、レバー操作量が微操作領域の場合についてのみ説明する。レバー操作量が微操作領域を超えた場合の動作説明は、第1の実施の形態の場合と同様なので、省略する。
レバーの操作量が微操作領域の初期範囲内の場合、コントローラ56Bは、図15に示すステップS210、S220の処理を行い、S240Bにおいてコントローラ56Bのレバー操作領域判定部58Bは操作量が微操作領域の初期範囲である(YES)と判定する。続いて、コントローラ56Bの指令演算部61Bが、図13及び図14の微操作領域の初期範囲に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44にそれぞれ出力する(ステップS250B)。この場合、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に対する制御は、第1の実施の形態の場合と同様と同様であり、油圧駆動装置の動作は第1の実施の形態の場合と同様になる。
一方、レバーの操作量が微操作領域内における初期範囲を超えた領域である場合、コントローラ56Bは、S240Bにおいて、操作量が微操作領域の初期範囲でない(NO)と判定し、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積及び回生量が最大でないと判定する(ステップS260及びS270でNO)。次に、指令演算部61Bが微操作領域内における初期範囲を超えた領域に対応した指令信号を、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に出力する(ステップS280B)。
これにより、レバーの操作量が微操作領域の初期範囲の場合と同様に、再生弁44は閉止され、再生流路29を流れる作動油の流量は0となる。また、排出弁32の開度がレバー操作量に応じた開度となり、キャップ室1eから作動油タンク6にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出される。一方、操作量が微操作領域の初期範囲の場合とは異なり、図13及び図14に示す実線Cy2Bの微操作領域内における初期範囲を超えた領域のように、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側にレバー操作量に応じた流量の作動油が排出されると共に、第1油圧ポンプ2からロッド室1fにレバー操作量に応じた流量の作動油が供給される。したがって、ブームシリンダ1の動作速度は、排出流路16への排出流量及び第1油圧ポンプ2の吸込流量により制御される。
本実施の形態においては、レバー操作量が微操作領域内における初期範囲を超えた領域の場合、キャップ室1eから第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側にレバー操作量に応じた流量が排出され、第1油圧ポンプ2が回生駆動する。したがって、第1油圧ポンプ2の回生量は、図13及び図14示す実線WyBの微操作領域内における初期範囲を超えた領域のように、レバー操作量に応じた量となる。
上述した第3の実施の形態によれば、ブームシリンダ1の縮退方向に外部負荷が作用している状態でブームシリンダ1の引込み動作の微操作を行う場合、操作量が微操作領域の初期範囲の場合では、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出される作動油の全量が排出流路16に排出されるように排出弁32及び第1油圧ポンプ2を制御するので、ブームシリンダ1の微操作時の動作速度を、油圧ポンプよりも微小流量を高精度に制御可能な排出弁32のみを用いて制御することができる。したがって、ブームシリンダ1の微操作時の動作速度を油圧ポンプのみで制御する構成よりも、ブームシリンダ1の引込み動作の微操作時における操作性を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、操作量が微操作領域内における初期範囲を超えた領域の場合、ブームシリンダ1のキャップ室1eから排出される作動油の一部を排出弁32により排出流路16に排出させ、残りの作動油を第1油圧ポンプ2の第1ポート2a側に排出させるようにしたので、ブームシリンダ1の微操作時の動作速度を排出弁32及び第1油圧ポンプ2の両方を用いて制御することができる。したがって、ブームシリンダ1の微操作時の動作速度を油圧ポンプのみで制御する構成よりも、ブームシリンダ1の引込み動作の微操作時における操作性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態によれば、レバー操作量が微操作領域内における初期範囲を超えた領域の場合では、操作量が微操作領域の初期範囲の場合と異なり、第1油圧ポンプ2を回生駆動するように制御するので、第1の実施の形態の場合と比較してより多くの回生エネルギーを得ることができる。
以上のように、上述した本発明の油圧駆動装置の第1乃至第3の実施の形態によれば、ブームシリンダ(油圧シリンダ)1の縮退方向に外部負荷が作用している状態でブームシリンダ(油圧シリンダ)1の引込み動作の微操作を行う際、ブームシリンダ(油圧シリンダ)1のキャップ室(第1作動油室)1eから排出される作動油の少なくとも一部を、油圧閉回路から分岐した排出流路16に排出弁32を用いて排出させるので、ブームシリンダ(油圧シリンダ)1の微操作時の動作速度を排出弁32により制御することができる。したがって、ブームシリンダ(油圧シリンダ)1の縮退方向に外部負荷が作用している状態でのブームシリンダ(油圧シリンダ)1の引込み動作の微操作時における操作性を向上させることができる。
[その他の実施の形態]
なお、上述した第1乃至第3実施の形態においては、本発明を適用する作業機械として油圧ショベル100を例に説明したが、ホイールローダや油圧クレーン等の作業機械に広く本発明を適用することができる。
なお、上述した第1乃至第3実施の形態においては、本発明を適用する作業機械として油圧ショベル100を例に説明したが、ホイールローダや油圧クレーン等の作業機械に広く本発明を適用することができる。
また、本発明は上述した第1乃至3の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわ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。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
例えば、上述した第1乃至第3実施の形態においては、再生流路29及び再生弁44を備えた油圧駆動装置の構成例を示したが、再生流路29及び再生弁44を削除した油圧駆動装置の構成も可能である。
また、上述した実施の形態においては、微操作領域として、レバーの操作量が全操作領域の25%程度までの領域である例を示したが、全操作範領域の50%までの任意の領域に設定することが可能である。また、微操作を優先するモードとして、微操作領域を全操作領域の50%超に広げ、排出弁32のみでブームシリンダ1を駆動する領域を広げた操作モードを用意してもよい。
また、上述した実施の形態においては、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量が最大に達する場合に、再生弁を開口するように制御する構成の例を示したが、ポンプ吐出容積又は回生量が予め設定した所定の条件、例えば、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積又は回生量の90%の量に達する場合に、再生弁を開口するように制御する構成も可能である。
また、上述した実施の形態においては、コントローラ56、56A、56Bの排出弁32に対する制御について、レバー操作量の増加量に対する排出弁32への排出流量の増加量の比率(傾き)が微操作領域から高速操作領域までの全操作領域において一定となるように制御する例を示した(図5及び図6のCy1、図9及び図10のCy1A、図13及び図14のCy1Bを参照)。それに対して、例えば、通常操作領域におけるレバー操作量に対する排出弁32への排出流量の傾きを他の操作領域よりも小さくなるように制御することも可能である。この場合、この傾きを小さくした分、通常操作領域におけるレバー操作量に対する第1油圧ポンプ2への排出流量の傾きを大きくするように制御することで、通常操作領域におけるブームシリンダ1の操作性を担保することができる。さらに、通常操作領域において、レバー操作量に対する第1油圧ポンプ2への排出流量の傾きを大きくしているので、通常操作領域における第1油圧ポンプ2の回生効率を上述した実施の形態の場合よりも向上させることができる。
また、上述した実施の形態においては、コントローラ56、56A、56Bの排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44に対する制御について、レバー操作量の増加量に対する、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44への排出流量を合算したブームシリンダ1の総排出流量の増加量の比率(傾き)が微操作領域から通常操作領域、高速操作領域へと移行するにしたがって大きくなるように制御する例を示した。例えば、図5及び図6を参照すると、レバー操作量に対する排出弁32への排出流量の傾きが全操作領域で一定であるのに対して、通常操作領域では第1ポンプ2への排出が開始されるので、通常操作領域におけるブームシリンダ1の総排出流量の傾きが微操作領域での傾き(排出弁32への排出流量の傾き)よりも大きくなる。すなわち、通常操作領域におけるブームシリンダ1の加速度が微操作領域よりも大きくなる。さらに、高速操作領域では再生弁44への排出が開始されるので、高速操作領域におけるブームシリンダ1の総排出流量の傾きが通常操作領域での傾きよりも大きくなる。すなわち、高速操作領域におけるブームシリンダ1の加速度が通常操作領域よりも大きくなる。それに対して、レバー操作の全操作領域において、レバー操作量に対するブームシリンダ1の総排出流量の傾きが一定となるように、排出弁32、第1油圧ポンプ2、再生弁44を制御することも可能である。すなわち、ブームシリンダ1の加速度がレバー操作の全操作領域において一定となるように制御する。これにより、ブームシリンダ1の操作性を向上させることができる。
また、上述した実施の形態においては、ポンプ吐出容積判定部59が傾転角センサ53の傾転角検出信号に基づき、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積が最大であるか否かを判定する例を示したが、例えば、操作レバー装置54の操作信号に基づき、第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を演算し、この演算結果が第1油圧ポンプ2の最大のポンプ吐出容積であるか否かを判定するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態においては、ポンプ回生量判定部60が第1圧力センサ51及び第2圧力センサ52の圧力検出信号と傾転角センサ53の傾転角検出信号に基づき、第1油圧ポンプ2の回生量を演算する例を示したが、例えば、操作レバー装置54の操作信号に基づき第1油圧ポンプ2のポンプ吐出容積を演算し、この演算結果と第1圧力センサ51及び第2圧力センサ52の圧力検出信号に基づき、第1油圧ポンプ2の回生量を演算することも可能である。
なお、上述した実施の形態においては、排出流路16が第3流路13を介して油圧閉回路の第1流路11に接続された構成の例を示したが、排出流路16を第1流路11に直接的に接続する構成も可能である。この場合、第3流路13は補給流路としての機能のみを有するものとなる。
1…ブームシリンダ(油圧シリンダ)、 1e…キャップ室(第1作動室)、 1f…ロッド室(第2作動室)、 2…第1油圧ポンプ(油圧ポンプ)、 2a…第1ポート、2b…第2ポート、 11…第1流路、 12…第2流路、 13…第3流路、 16…排出流路、 29…再生流路、 32…排出弁、 44…再生弁、 54…操作装置、 56、56A、56B…コントローラ(制御装置) 112…アームシリンダ(油圧シリンダ)、 113…バケットシリンダ(油圧シリンダ)
Claims (5)
- 第1ポート及び第2ポートを有する両方向吐出型で両方向可変容量型の油圧ポンプと、
第1作動油室及び第2作動油室を有し、前記第1作動油室から作動油が排出される場合に引込み動作を行い前記第2作動油室から作動油が排出される場合に押し動作を行う油圧シリンダと、
前記油圧ポンプの前記第1ポートと前記油圧シリンダの前記第1作動油室とを接続する第1流路と、
前記油圧ポンプの前記第2ポートと前記油圧シリンダの前記第2作動油室とを接続する第2流路と、
前記第1流路から分岐する排出流路と、
前記排出流路に設けられ、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から前記排出流路に排出される作動油の流量を制御する排出弁と、
前記油圧シリンダの動作を指示する操作装置と、
前記操作装置の指示に基づき前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記油圧シリンダの縮退方向に外部負荷が作用した状態での前記油圧シリンダの引込み動作であって、前記操作装置の操作量が微操作領域内である場合、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の少なくとも一部が前記操作装置の操作量に応じて前記排出流路に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御する
ことを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1に記載の油圧駆動装置において、
前記制御装置は、前記微操作領域の全範囲において、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の全量が前記排出流路に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御する
ことを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1に記載の油圧駆動装置において、
前記制御装置は、
前記微操作領域の初期範囲では、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の全量が前記排出流路に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御し、
前記微操作領域内における初期範囲を越えた領域では、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の一部が前記排出流路に排出され、残りの作動油が前記油圧ポンプの第1ポート側に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御する
ことを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1に記載の油圧駆動装置において、
前記制御装置は、前記微操作領域の全範囲において、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の一部が前記排出流路に排出され、残りの作動油が前記油圧ポンプの第1ポート側に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御する
ことを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1に記載の油圧駆動装置において、
前記第1流路と前記第2流路とを接続する再生流路と、
前記再生流路に設けられ、前記再生流路に流通する作動油の流量を制御する再生弁とを更に備え、
前記制御装置は、外部負荷が前記油圧シリンダの縮退方向に作用した状態での前記油圧シリンダの引込み動作であって、前記油圧ポンプのポンプ吐出容積又は回生量が所定の条件に達した場合、前記油圧シリンダの前記第1作動油室から排出される作動油の一部が前記排出流路及び前記油圧ポンプの第1ポート側に排出されるように前記油圧ポンプ及び前記排出弁を制御すると共に、残りの作動油が前記再生流路を介して前記油圧シリンダの前記第2作動油室に供給されるように前記再生弁を制御する
ことを特徴とする油圧駆動装置。
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