JP6792380B2 - 建設機械の油圧駆動システム - Google Patents

建設機械の油圧駆動システム Download PDF

Info

Publication number
JP6792380B2
JP6792380B2 JP2016171402A JP2016171402A JP6792380B2 JP 6792380 B2 JP6792380 B2 JP 6792380B2 JP 2016171402 A JP2016171402 A JP 2016171402A JP 2016171402 A JP2016171402 A JP 2016171402A JP 6792380 B2 JP6792380 B2 JP 6792380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pilot
port
electromagnetic proportional
valve
reducing valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016171402A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018035909A (ja
Inventor
哲弘 近藤
哲弘 近藤
英泰 村岡
英泰 村岡
淳 梅川
淳 梅川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2016171402A priority Critical patent/JP6792380B2/ja
Priority to GB1904598.8A priority patent/GB2569071B/en
Priority to US16/330,186 priority patent/US10844577B2/en
Priority to PCT/JP2017/030742 priority patent/WO2018043401A1/ja
Priority to CN201780053425.0A priority patent/CN109642590B/zh
Publication of JP2018035909A publication Critical patent/JP2018035909A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6792380B2 publication Critical patent/JP6792380B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • E02F9/2228—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2285—Pilot-operated systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2289—Closed circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/0406—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed during starting or stopping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0433—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being pressure control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087—Control strategy, e.g. with block diagram
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/54—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes with pneumatic or hydraulic motors, e.g. for actuating jib-cranes on tractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/329—Directional control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/355—Pilot pressure control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/36—Pilot pressure sensing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50554—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure downstream of the pressure control means, e.g. pressure reducing valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6316—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pilot pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/635—Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements
    • F15B2211/6355—Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements having valve means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/67—Methods for controlling pilot pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/85—Control during special operating conditions
    • F15B2211/853—Control during special operating conditions during stopping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/8606—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a shock

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

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５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では、油圧アクチュエータ１１０用の制御弁１２０の一方のパイロットポート１２１をパイロット操作弁１４０と接続するパイロットライン１３０に、電磁比例減圧弁１３１が設けられている。また、パイロットライン１３０には、電磁比例減圧弁１３１とパイロット操作弁１４０の間にチェック弁１３２が設けられている。
油圧駆動システム１００は、パイロット操作弁１４０の操作レバーが急激に中立位置へ戻されたときの油圧アクチュエータ１１０の停止ショックを抑制できるように構成されている。具体的には、電磁比例減圧弁１３１が、パイロット操作弁１４０の操作レバーが急激に中立位置へ戻されてから無駄時間が経過するまでは制御弁１２０のパイロットポート１２１の圧力を保持し、その後にパイロットポート１２１の圧力が徐々に低下するように制御される。
特開平８−８５９７４号公報
しかしながら、特許文献１に開示されているように電磁比例減圧弁１３１が制御された場合には、操作レバーを中立位置へ戻してから無駄時間が経過するまでは油圧アクチュエータの作動速度が維持される。従って、油圧アクチュエータの停止時の応答性が悪い。
そこで、本発明は、油圧アクチュエータの停止時の応答性に優れ、かつ、油圧アクチュエータの停止ショックを抑制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、本発明の建設機械の油圧駆動システムは、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに対する作動油の供給および排出を制御する、一対のパイロットポートを有する制御弁と、一対のパイロットラインにより前記一対のパイロットポートと接続された、操作レバーを含むパイロット操作弁と、前記一対のパイロットラインの少なくとも一方に設けられた、一次圧ポート、二次圧ポートおよびタンクポートを有する電磁比例減圧弁と、前記操作レバーの傾倒角に応じた操作量信号を出力する操作検出器と、前記操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下した直後から、前記二次圧ポートと前記タンクポートとの連通によって前記制御弁のパイロットポートの圧力が徐々にゼロまで低下するように、前記電磁比例減圧弁を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下したとき、換言すればパイロット操作弁の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻されたときには制御弁のパイロットポートの圧力が徐々にゼロまで低下するので、油圧アクチュエータの停止ショックを抑制することができる。しかも、制御弁のパイロットポートの圧力が徐々に低下するように電磁比例減圧弁が制御されるのは、パイロット操作弁の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻された直後からであるので、応答性良く油圧アクチュエータを停止することができる。さらには、パイロット操作弁の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻されたときは、電磁比例減圧弁が制御装置により、二次圧ポートが一次圧ポートではなくタンクポートと連通するように制御されるので、減圧弁の逆流時のリリーフ動作(二次側の圧力を維持する動作)を利用して、制御弁のパイロットポートから排出される作動油を、適度に長く保持できると共に、パイロット操作弁を介さずにスムーズにタンクへ戻すことができる。
前記制御装置は、前記操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が前記閾値以上に低下した直後に前記電磁比例減圧弁へ送給する指令電流を所定値まで変更して前記二次圧ポートを前記タンクポートと連通させ、その後に前記電磁比例減圧弁へ送給する指令電流を徐々に増加または減少させてもよい。この構成によれば、制御弁のパイロットポートの圧力が低下するのに応じて電磁比例減圧弁の二次圧ポートとタンクポートとが連通すると共に、その連通の開口度合を小さく保つことができる。従って、パイロットポートの圧力を滑らかにゼロまで低下させることができる。
上記の油圧駆動システムは、作動油の温度を検出する温度センサをさらに備え、前記制御装置は、前記温度センサで検出される作動油の温度が低いほど、指令電流を前記所定値から徐々に増加または減少させる速度を大きくしてもよい。作動油の温度が低い場合には、作動油の粘性が高くなるために油圧アクチュエータの停止ショックが発生し難い。従って、作動油の温度が低いほど指令電流の増加速度または減少速度を大きくすれば、作動油の温度が低い場合の停止時の応答性を速めることができる。
前記パイロット操作弁と前記電磁比例減圧弁との間で前記パイロットラインにチェック弁が設けられていなくてもよい。この構成によれば、チェック弁の分だけコストを低減することができる。
前記電磁比例減圧弁は、二次圧と指令電流とが負の相関を示す逆比例型であり、前記制御装置は、前記操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が前記閾値以上に低下した直後から所定時間経過するまでの期間以外は、前記電磁比例減圧弁へ送給する指令電流をゼロとしてもよい。この構成によれば、電気系統の不具合（例えば、ケーブルの断線）が生じた場合にも、制御弁を通常通り動作させることができ、フェールセーフを実現できる。
本発明によれば、油圧アクチュエータの停止時の応答性に優れ、かつ、油圧アクチュエータの停止ショックを抑制できる建設機械の油圧駆動システムが提供される。
本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧駆動システムの概略構成図である。 電磁比例減圧弁の断面図である。 電磁比例減圧弁のスプール位置と開口面積（ポート間の連通度合）を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれパイロット操作弁の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻されたときのパイロット操作弁から出力されるパイロット圧、電磁比例減圧弁への指令電流、パイロットポートの圧力の経時的変化を示すグラフである。 従来の油圧ショベルの油圧駆動システムの概略構成図である。
図１に、本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧駆動システム１を示す。この油圧駆動システム１は、可変容量型の主ポンプ２１と、主ポンプ２１から制御弁４を介して作動油が供給される油圧アクチュエータ３を含む。ただし、主ポンプ２１は、固定容量型であってもよい。
例えば、建設機械が自走式の油圧ショベルである場合、油圧アクチュエータ３は、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ、旋回モータ、走行モータのいずれであってもよい。
制御弁４は、供給ライン２２により主ポンプ２１と接続されているとともに、タンクライン２３によりタンクと接続されている。また、制御弁４は、一対の給排ライン３ａ，３ｂにより油圧アクチュエータ３と接続されている。制御弁４は、油圧アクチュエータ３に対する作動油の供給および排出を制御する。
制御弁４は、一対のパイロットポート４１，４２を有する。これらのパイロットポート４１，４２は、一対のパイロットラインである第１パイロットライン５１および第２パイロットライン５２によりパイロット操作弁６と接続されている。
パイロット操作弁６は、一次圧ライン２５により副ポンプ２４と接続されているとともに、タンクライン２６によりタンクと接続されている。パイロット操作弁６は、操作レバーを含み、操作レバーの傾倒角に応じたパイロット圧を出力する。
本実施形態では、第１パイロットライン５１に電磁比例減圧弁７が設けられている。つまり、第１パイロットライン５１は、パイロット操作弁６と電磁比例減圧弁７の間の第１流路５１ａと、電磁比例減圧弁７と制御弁４のパイロットポート４１の間の第２流路５１ｂを含む。ただし、電磁比例減圧弁７は、第１パイロットライン５１だけでなく第２パイロットライン５２にも設けられてもよい。あるいは、電磁比例減圧弁７は、第２パイロットライン５２のみに設けられてもよい。
また、本実施形態では、パイロット操作弁６と電磁比例減圧弁７との間で第１パイロットライン５１（つまり、第１パイロットライン５１の第１流路５１ａ）にチェック弁が設けられていない。
電磁比例減圧弁７は、一次圧ポートＰ、二次圧ポートＡおよびタンクポートＴを有する。具体的に、電磁比例減圧弁７は、図２に示すように、一次圧ポートＰ、二次圧ポートＡおよびタンクポートＴが形成されたハウジング７１と、ハウジング７１内に配置されたスリーブ７２と、スリーブ７２内に配置されたスプール７３を含む。スリーブ７２には、一次圧ポートＰ、二次圧ポートＡおよびタンクポートＴに対応する位置に、複数の貫通穴が形成されている。さらに、ハウジング７１には、スプール７３を押圧するためのソレノイド７５が取り付けられている。タンクポートＴは、二次圧ポートＡから見てソレノイド７５側に位置しており、一次圧ポートＰは、二次圧ポートＡから見てソレノイド７５と反対側に位置している。
スプール７３は、スプリング７４によってソレノイド７５に向かって付勢されている。スプール７３には、二次圧ポートＡと一次圧ポートＰの間の第１環状流路（スプール７３とスリーブ７２の間の隙間）を開閉する第１ランド７３ａと、二次圧ポートＡとタンクポートＴの間の第２環状流路（スプール７３とスリーブ７２の間の隙間）を開閉する第２ランド７３ｂが形成されている。なお、スプール７３の外周面には、各環状流路に面する位置（本実施形態では、図２に示すようにランド７３ａ，７３ｂの片側面）に、開口が急に大きくなることを防止するためのノッチが形成されている。第１ランド７３ａの外径は、第２ランド７３ｂの外径よりも大きい。スプール７３の位置によって、二次圧ポートＡは、一次圧ポートＰとタンクポートＴの双方から遮断されたり、一次圧ポートＰとタンクポートＴのどちらかと連通したりする。
本実施形態では、電磁比例減圧弁７が、当該電磁比例減圧弁７が出力する二次圧と指令電流とが負の相関を示す逆比例型である。ソレノイド７５へ送給される指令電流がゼロのときは、電磁比例減圧弁７は、通常の減圧弁として機能する。具体的に、一次圧ポートＰの圧力がゼロのときは、スプリング７４によってスプール７３が最後退位置に維持される。これにより、二次圧ポートＡが一次圧ポートＰと連通するとともに、第２ランド７３ｂにより二次圧ポートＡがタンクポートＴから遮断される。一次圧ポートＰの圧力が上昇して、一次圧ポートＰに連通している二次圧ポートＡの圧力が上昇すると、スプール７３が、二次圧ポートＡの圧力がスプール７３の受圧部（図２の第１ランド７３ａと第２ランド７３ｂの面積差）に作用する油圧力によって押圧され、最後退位置から調圧位置（図３のＰ−ＡとＡ−Ｔの開口がゼロ付近）に進出する。
一方、ソレノイド７５へ送給される指令電流が徐々に増加されると、スプリング７４に対抗するように、ソレノイド７５の推力が作用し、等価的にスプリング７４の力が低下したように、スプール７３に作用する。これにより、スプール７３が調圧位置において、図３に示すように、第１ランド７３ａとスリーブ７２間の開口面積（つまり、二次圧ポートＡと一次圧ポートＰの連通度合）が徐々に小さくなり、かつ、第２ランド７３ｂとスリーブ７２間の開口面積（つまり、二次圧ポートＡとタンクポートＴの連通度合）が徐々に大きくなることによって、等価スプリング力（スプリング７４の付勢力とソレノイド７５の推力の差）に釣り合うように、二次圧ポートＡの圧力が徐々に低下する。
図１に戻って、電磁比例減圧弁７は、制御装置８により制御される。具体的に、制御装置８は、電磁比例減圧弁７のソレノイド７５と電気的に接続されている。また、制御装置８は、圧力センサ８１とも電気的に接続されている。例えば、制御装置８は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵを有する。
圧力センサ８１は、第１パイロットライン５１の第１流路５１ａの圧力（つまり、パイロット操作弁６から出力されるパイロット圧）を検出する。つまり、圧力センサ８１は、パイロット操作弁６の操作レバーの傾倒角に応じた操作量信号を出力する操作検出器である。
制御装置８は、圧力センサ８１から出力される操作量信号に基づいて、パイロット操作弁６の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻されたか否か（例えば、シリンダ速度が減速されたか否か）を判定する。具体的に、制御装置８は、図４（ａ）に示すように、圧力センサ８１から出力される操作量信号（検出された圧力）の単位時間当たりの変化量（図中のΔＰ／Δｔ）が閾値以上に低下したときに、パイロット操作弁６の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻された（例えば、シリンダ速度が減速された）と判定する。
ただし、操作検出器は、操作レバーの傾倒角を検出する角度センサであってもよい。この場合、制御装置８は、角度センサから出力される操作量信号（検出された操作レバーの傾倒角）の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下したときに、パイロット操作弁６の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻されたと判定する。
制御装置８は、図４（ｂ）に示すように、圧力センサ８１から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下した直後から所定時間Ｔｂ経過するまでの期間以外は、電磁比例減圧弁７へ送給する指令電流をゼロとする。
一方、制御装置８は、圧力センサ８１から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下したときには、その直後から、ある程度の時間Ｔａをかけて、二次圧ポートＡとタンクポートＴとの連通によって制御弁４のパイロットポート４１の圧力が徐々にゼロまで低下するように、電磁比例減圧弁７を制御する。ある程度の時間Ｔａは、例えば０．１〜０．５秒である。二次圧ポートＡとタンクポートＴとの連通は、図３に二点鎖線で示す開口面積が狭い範囲で行われる。
具体的に、制御装置８は、圧力センサ８１から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下した直後に電磁比例減圧弁７へ送給する指令電流をゼロから所定値αまで変更（増加）して、電磁比例減圧弁７の二次圧ポートＡをタンクポートＴと連通させる。その後、制御装置８は、電磁比例減圧弁７へ送給する指令電流を所定時間Ｔｂをかけて徐々に増加させ、所定時間Ｔｂが経過したときに指令電流を再びゼロとする。所定時間Ｔｂは、例えば０．１〜５秒である。
以上説明したように、本実施形態の油圧駆動システム１では、パイロット操作弁６の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻されたときには制御弁４のパイロットポート４１の圧力が徐々にゼロまで低下するので、油圧アクチュエータ３の停止ショックを抑制することができる。しかも、制御弁４のパイロットポート４１の圧力が徐々に低下するように電磁比例減圧弁７が制御されるのは、パイロット操作弁６の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻された直後からであるので、無駄時間がほとんどなく、応答性良く油圧アクチュエータ３を停止することができる。さらには、パイロット操作弁６の操作レバーが急激に中立位置へ向かう方向に戻されたときは、電磁比例減圧弁７が制御装置８により、二次圧ポートＡが一次圧ポートＰではなくタンクポートＴと連通するように制御されるので、減圧弁の逆流時のリリーフ動作(二次側の圧力を維持する動作)を利用して、制御弁４のパイロットポート４１から排出される作動油を、適度に長く保持できると共に、パイロット操作弁６を介さずにスムーズにタンクへ戻すことができる。
また、本実施形態では、制御弁４のパイロットポート４１の圧力を徐々に低下させるときに制御装置８が電磁比例減圧弁７へ送給する指令電流が一定値ではなく徐々に増加するので、制御弁４のパイロットポート４１の圧力が低下するのに応じて電磁比例減圧弁７の二次圧ポートＡとタンクポートＴとが連通すると共に、その連通の開口度合を小さく保つことができる。従って、パイロットポート４１の圧力を滑らかで、かつ適度な時間でゼロまで低下させることができる。
ところで、作動油の温度が低い場合には、作動油の粘性が高くなるために油圧アクチュエータ３の停止ショックが発生し難い。従って、作動油の温度を温度センサで検出することによって、作動油の温度に応じて、パイロットポート４１の圧力をゼロまで低下させる時間を調整してもよい。具体的には、制御装置８が、温度センサで検出される作動油の温度が低いほど、指令電流を所定値αから徐々に増加させる速度を大きくする。このようにすれば、作動油の温度が低い場合に、制御弁４のパイロットポート４１の圧力をゼロまで低下させる時間を短くすることができ、停止時の応答性を速めることができる。
ところで、第１パイロットライン５１の第１流路５１ａにはチェック弁が設けられてもよい。ただし、本実施形態のように第１流路５１ａにチェック弁が設けられていなければ、チェック弁の分だけコストを低減することができる。
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、電磁比例減圧弁７は、当該電磁比例減圧弁７が出力する二次圧と指令電流とが正の相関を示す正比例型であってもよい。この場合、制御装置８は、圧力センサ８１から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下した直後に電磁比例減圧弁７へ送給する指令電流を最大値から所定値βまで変更（減少）して電磁比例減圧弁７の二次圧ポートＡをタンクポートＴと連通させ、その後に電磁比例減圧弁７へ送給する指令電流を徐々に減少させる。また、この場合、制御装置８は、圧力センサ８１から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下した直後から所定時間経過するまでの期間以外は、電磁比例減圧弁７へ送給する指令電流を最大とする。ただし、前記実施形態のように電磁比例減圧弁７が逆比例型であれば、電気系統の不具合（例えば、ケーブルの断線）が生じた場合にも、制御弁４を通常通り動作させることができ、フェールセーフを実現できる。
さらに、上記の場合には、前記実施形態と同様に、作動油の温度を温度センサで検出し、制御装置８が、温度センサで検出される作動油の温度が低いほど、指令電流を所定値βから徐々に減少させる速度を大きくしてもよい。これにより、作動油の温度が低い場合の停止時の応答性を速めることができる。
また、電磁比例減圧弁７としては、図２に示す構造のものに限られず、種々の構造のものを使用可能である。
１ 建設機械の油圧駆動システム
３ 油圧アクチュエータ
４ 制御弁
４１，４２ パイロットポート
５１，５２ パイロットライン
６ パイロット操作弁
７ 電磁比例減圧弁
Ｐ 一次圧ポート
Ａ 二次圧ポート
Ｔ タンクポート
８ 制御装置
８１ 圧力センサ（操作検出器）

Claims (4)

  1. 油圧アクチュエータと、
    前記油圧アクチュエータに対する作動油の供給および排出を制御する、一対のパイロットポートを有する制御弁と、
    一対のパイロットラインにより前記一対のパイロットポートと接続された、操作レバーを含むパイロット操作弁と、
    前記一対のパイロットラインの少なくとも一方に設けられた、一次圧ポート、二次圧ポートおよびタンクポートを有する電磁比例減圧弁と、
    前記操作レバーの傾倒角に応じた操作量信号を出力する操作検出器と、
    前記操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下した直後から、前記二次圧ポートと前記タンクポートとの連通によって前記制御弁のパイロットポートの圧力が徐々にゼロまで低下するように、前記電磁比例減圧弁を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が前記閾値以上に低下した直後に前記電磁比例減圧弁へ送給する指令電流を所定値まで変更して前記二次圧ポートを前記タンクポートと連通させ、その後に前記電磁比例減圧弁へ送給する指令電流を徐々に増加または減少させる、建設機械の油圧駆動システム。
  2. 作動油の温度を検出する温度センサをさらに備え、
    前記制御装置は、前記温度センサで検出される作動油の温度が低いほど、指令電流を前記所定値から徐々に増加または減少させる速度を大きくする、請求項１に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  3. 前記パイロット操作弁と前記電磁比例減圧弁との間で前記パイロットラインにチェック弁が設けられていない、請求項１または２に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  4. 油圧アクチュエータと、
    前記油圧アクチュエータに対する作動油の供給および排出を制御する、一対のパイロットポートを有する制御弁と、
    一対のパイロットラインにより前記一対のパイロットポートと接続された、操作レバーを含むパイロット操作弁と、
    前記一対のパイロットラインの少なくとも一方に設けられた、一次圧ポート、二次圧ポートおよびタンクポートを有する電磁比例減圧弁と、
    前記操作レバーの傾倒角に応じた操作量信号を出力する操作検出器と、
    前記操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が閾値以上に低下した直後から、前記二次圧ポートと前記タンクポートとの連通によって前記制御弁のパイロットポートの圧力が徐々にゼロまで低下するように、前記電磁比例減圧弁を制御する制御装置と、を備え、
    前記電磁比例減圧弁は、二次圧と指令電流とが負の相関を示す逆比例型であり、
    前記制御装置は、前記操作検出器から出力される操作量信号の単位時間当たりの変化量が前記閾値以上に低下した直後から所定時間経過するまでの期間以外は、前記電磁比例減圧弁へ送給する指令電流をゼロとする、建設機械の油圧駆動システム。
JP2016171402A 2016-09-02 2016-09-02 建設機械の油圧駆動システム Active JP6792380B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016171402A JP6792380B2 (ja) 2016-09-02 2016-09-02 建設機械の油圧駆動システム
GB1904598.8A GB2569071B (en) 2016-09-02 2017-08-28 Hydraulic drive system of construction machine
US16/330,186 US10844577B2 (en) 2016-09-02 2017-08-28 Hydraulic drive system of construction machine
PCT/JP2017/030742 WO2018043401A1 (ja) 2016-09-02 2017-08-28 建設機械の油圧駆動システム
CN201780053425.0A CN109642590B (zh) 2016-09-02 2017-08-28 建设机械的油压驱动系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016171402A JP6792380B2 (ja) 2016-09-02 2016-09-02 建設機械の油圧駆動システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018035909A JP2018035909A (ja) 2018-03-08
JP6792380B2 true JP6792380B2 (ja) 2020-11-25

Family

ID=61300879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016171402A Active JP6792380B2 (ja) 2016-09-02 2016-09-02 建設機械の油圧駆動システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10844577B2 (ja)
JP (1) JP6792380B2 (ja)
CN (1) CN109642590B (ja)
GB (1) GB2569071B (ja)
WO (1) WO2018043401A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112728166A (zh) 2021-01-04 2021-04-30 江苏恒立液压科技有限公司 油口单独控制的液压多路阀及其控制方法
CN113738726A (zh) * 2021-09-09 2021-12-03 浙江苏强格液压股份有限公司 一种反比例减压阀
CN114396400B (zh) * 2022-01-07 2023-07-28 中国商用飞机有限责任公司 作动器和作动系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3363608B2 (ja) 1994-09-19 2003-01-08 日立建機株式会社 建設機械の操作システム
JP3380074B2 (ja) * 1994-12-26 2003-02-24 日立建機株式会社 建設機械の操作システム
JPH09235756A (ja) * 1996-02-28 1997-09-09 Yutani Heavy Ind Ltd 油圧リモコン回路
JP2013100883A (ja) * 2011-11-09 2013-05-23 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械の油圧駆動装置
JP5863561B2 (ja) * 2012-05-15 2016-02-16 日立住友重機械建機クレーン株式会社 油圧ウインチの制御装置
CN202969446U (zh) * 2012-11-30 2013-06-05 中联重科股份有限公司渭南分公司 液压控制装置和工程机械
JP5873456B2 (ja) * 2013-04-05 2016-03-01 川崎重工業株式会社 作業機械の駆動制御システム、それを備える作業機械、及びその駆動制御方法
JP6190763B2 (ja) * 2014-06-05 2017-08-30 日立建機株式会社 ハイブリッド式建設機械

Also Published As

Publication number Publication date
US10844577B2 (en) 2020-11-24
US20190211531A1 (en) 2019-07-11
CN109642590A (zh) 2019-04-16
WO2018043401A1 (ja) 2018-03-08
JP2018035909A (ja) 2018-03-08
GB201904598D0 (en) 2019-05-15
GB2569071A (en) 2019-06-05
GB2569071B (en) 2021-10-13
CN109642590B (zh) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6220228B2 (ja) 建設機械の油圧駆動システム
JP5661084B2 (ja) 作業機械の油圧駆動装置
JP6792380B2 (ja) 建設機械の油圧駆動システム
CN109790857B (zh) 建筑机械的油压驱动系统
JP6514522B2 (ja) アンロード弁および油圧ショベルの油圧駆動システム
JP6940447B2 (ja) 建設機械の油圧駆動装置
WO2018117029A1 (ja) 油圧ショベル駆動システム
JP6793849B2 (ja) 建設機械の油圧駆動装置
WO2014091690A1 (ja) 可変容量型ポンプ用レギュレータ
JP2013124763A (ja) 作業機械の油圧駆動装置
WO2019220954A1 (ja) 油圧ショベル駆動システム
JP4976920B2 (ja) ポンプ吐出量制御装置
JP6075866B2 (ja) ポンプ制御装置
JP2018084196A (ja) 油圧駆動システム
JP6228430B2 (ja) 液圧駆動装置
JPWO2013150613A1 (ja) 油圧回路
JP2016109272A (ja) 建設機械の油圧駆動システム
JP2010053969A (ja) 建設機械
KR20180085784A (ko) 파일럿식 전환 밸브
JP6715207B2 (ja) 方向制御弁及びそれを適用した油圧回路を備えた建設機械
JPH0882289A (ja) 可変容量油圧ポンプの容量制御装置
JP6071821B2 (ja) 液圧駆動装置
JP6698359B2 (ja) フェールセーフ付油圧システム
JP2015137474A (ja) 作業車両
KR100621972B1 (ko) 건설중장비용 유량 가변제어장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200421

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200601

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201013

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6792380

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250