JP7202278B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧アクチュエータを閉回路用油圧ポンプで駆動する構成の建設機械に関する。

近年、油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械において、省エネ化が重要な開発項目になっている。建設機械の省エネ化には油圧システム自体の省エネ化が重要であり、油圧ポンプにより油圧アクチュエータを閉回路接続して直接に制御する油圧閉回路システムの適用が検討されている。このシステムは、制御弁による圧力損失がなく、必要な流量のみをポンプが吐出するため流量損失もない。また、アクチュエータの位置エネルギや減速時のエネルギを回生することもできる。このため省エネ化が可能となる。

油圧閉回路を組み合わせた建設機械の背景技術として、特許文献１には、複数の可変容量油圧ポンプをそれぞれ複数の油圧アクチュエータに電磁切換弁を介して閉回路を構成するよう分岐接続することで、アクチュエータの複合動作と高速動作を可能にした構成が記載されている。

特開２０１５－４８８９９号公報

特許文献１に記載の油圧回路では、建設機械の無操作時（エンジンは動いている）や走行時は閉回路用油圧ポンプのポンプ容量をゼロとして流量を吐出しないようにする必要がある。無操作時や走行時は閉回路用油圧ポンプとアクチュエータとを接続する電磁切換弁が閉じており、仮に流量を吐出すると吐出圧力がリリーフ圧力まで上昇し、ポンプに高負荷が作用して信頼性が低下し、エンジンへの負荷も増加するため建設機械の省エネ性が低下するためである。

閉回路用油圧ポンプとしては、可変容量型斜板式油圧ポンプが一般的であり、ポンプ容量ゼロとするには斜板の傾転角をゼロにする必要がある。この傾転角ゼロの状態ではポンプ内のピストンはシリンダに対しほとんど変位せず、ピストン自身の遠心力によりシリンダ壁面に押し付けられるため、この状態が続くと摺動部の油膜が切れてピストンやシリンダが摩耗したり、損傷したりして信頼性が低下する可能性があった。特に大型の建設機械に用いるような大容量の閉回路用油圧ポンプではピストンが重く、また長期信頼性も求められるため大きな課題と言える。

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、油圧アクチュエータを閉回路用油圧ポンプで駆動する構成の建設機械において、無操作時や走行時の閉回路用油圧ポンプの油膜切れを防止して信頼性を向上し、高い稼働率が得られる建設機械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、２つの吸込吐出ポートを有する両傾転型油圧ポンプからなる閉回路ポンプと、前記閉回路ポンプに閉回路状に接続された油圧アクチュエータと、チャージポンプと、前記チャージポンプの吐出ポートに接続されたチャージラインと、前記チャージラインと前記閉回路ポンプとを接続する油路に設けられ、前記チャージラインから前記閉回路ポンプへの作動油の流入を許容するチェック弁と、前記チャージラインに設けられたリリーフ弁と、前記油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバーと、前記操作レバーからの入力に応じて前記閉回路ポンプの容量を制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記閉回路ポンプの一方の吐出ポートと前記チャージラインとを接続する油路に設けられ、前記コントローラからの制御信号に応じて開閉する切換弁を備え、前記コントローラは、前記閉回路ポンプの容量をゼロに保持した状態が所定時間以上継続した場合に、前記切換弁を開くとともに、前記閉回路ポンプの容量をゼロより大きい所定の容量以上に保持するものとする。

以上のように構成した本発明によれば、閉回路ポンプの傾転量がゼロの状態が所定時間以上継続した場合に、閉回路ポンプの傾転量をゼロより大きい所定の傾転量に保持することで、閉回路ポンプ内のピストンがシリンダに対して変位するため、ピストンとシリンダの摺動部に油が導かれて油膜が確保されるため、ピストンまたはシリンダの摩耗を防止することができる。また、閉回路ポンプの吐出ポートを切換弁を介してチャージラインに連通させることで、閉回路ポンプの吐出圧がチャージ圧力以下に低く抑えることができる。これにより、燃費の悪化を防止しつつ、閉回路ポンプの耐久性を向上することが可能となる。

本発明によれば、油圧アクチュエータを閉回路用油圧ポンプで駆動する構成の建設機械において、無操作時や走行時の閉回路用油圧ポンプの油膜切れを防止して信頼性を向上し、高い稼働率が得られる建設機械を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。 本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの油圧回路図である。 閉回路ポンプの断面図である。 コントローラのアンロード制御部の処理を示すフローチャートである。 待機時間とエンジン回転数との相関を示す図である。 エンジン回転数が所定の回転数を超過し、かつ閉回路ポンプのゼロ傾転継続時間が待機時間を超過したときの作動油の流れを示す油圧回路図である。 切換弁が固着した状態を示す油圧回路図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。

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８を備えた下部走行体１０１と、下部走行体１０１上に旋回装置７を介して旋回可能に取り付けられた上部旋回体１０２とを備えている。旋回装置７は、旋回用油圧モータ（図示せず）によって駆動される。

上部旋回体１０２の前側には、掘削作業等を行うためのフロント装置１０３が取り付けられている。フロント装置１０３は、上部旋回体１０２の前側に上下方向に回動可能に連結されたブーム２と、ブーム２の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結されたアーム４と、アーム４の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結されたバケット６とを備えている。ブーム２、アーム４、およびバケット６は、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１、アームシリンダ３、およびバケットシリンダ５によってそれぞれ駆動される。

上部旋回体１０２上には、オペレータが搭乗するキャブ１０４が設けられている。キャブ１０４内には、アーム４および上部旋回体１０２の動作を指示するための操作レバー５６ａ（図２に示す）、ブーム２およびバケット６の動作を指示するための操作レバー５６ｄ（図２に示す）等が配設されている。

図２は、油圧ショベル１００の油圧回路図である。なお、図２では、ブームシリンダ１およびアームシリンダ３の駆動に関わる部分のみを示し、その他のアクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。

図２において、動力源であるエンジン９は、動力を配分する動力伝達装置１０に接続されている。動力伝達装置１０には、固定容量式の油圧ポンプからなるチャージポンプ１１、両傾転型可変容量式の油圧ポンプからなる閉回路ポンプ１２，１４、片傾転型可変容量式の油圧ポンプからなる開回路ポンプ１３，１５が接続されている。

チャージポンプ１１の吸込ポートはタンク２５に接続され、吐出ポートはチャージライン９０に接続されている。チャージライン９０は、チャージリリーフ弁２０を介してタンク２５に接続されている。チャージリリーフ弁２０は、チャージポンプ１１の吐出圧力（チャージライン９０の圧力）を略一定の低圧力に保持する。

閉回路ポンプ１２の一方の吸込吐出ポートは、切換弁４３ａおよびボトム側油路９１ａを介してブームシリンダ１のボトム側油室１ａに接続されており、他方の吸込吐出ポートは、切換弁４３ａおよびロッド側油路９１ｂを介してブームシリンダ１のロッド側油室１ｂに接続されている。切換弁４３ａは、コントローラ５７からの信号により流路の導通と遮断を切り換え、信号が無い場合は遮断状態となる。閉回路ポンプ１２は、切換弁４３ａが導通状態となることでブームシリンダ１に閉回路接続される。

また、閉回路ポンプ１２の一方の吸込吐出ポートは、切換弁４３ｂおよびボトム側油路９２ａを介してアームシリンダ３のボトム側油室３ａに接続されており、他方の吸込吐出ポートは、切換弁４３ｂおよびロッド側油路９２ｂを介してアームシリンダ３のロッド側油室３ｂに接続されている。切換弁４３ｂは、コントローラ５７からの信号により流路の導通と遮断を切り換え、信号が無い場合は遮断状態となる。閉回路ポンプ１２は、切換弁４３ｂが導通状態となることでアームシリンダ３に閉回路接続される。

閉回路ポンプ１４の一方の吸込吐出ポートは、切換弁４５ａおよびボトム側油路９１ａを介してブームシリンダ１のボトム側油室１ａに接続されており、他方の吸込吐出ポートは、切換弁４５ａおよびロッド側油路９１ｂを介してブームシリンダ１のロッド側油室１ｂに接続されている。切換弁４５ａは、コントローラ５７からの信号により流路の導通と遮断を切り換え、信号が無い場合は遮断状態となる。閉回路ポンプ１４は、切換弁４５ａが導通状態となることでブームシリンダ１に閉回路接続される。

また、閉回路ポンプ１４の一方の吸込吐出ポートは、切換弁４５ｂおよびボトム側油路９２ａを介してアームシリンダ３のボトム側油室３ａに接続されており、他方の吸込吐出ポートは、切換弁４５ｂおよびロッド側油路９２ｂを介してアームシリンダ３のロッド側油室３ｂに接続されている。切換弁４５ｂは、コントローラ５７からの信号により流路の導通と遮断を切り換え、信号が無い場合は遮断状態となる。閉回路ポンプ１４は、切換弁４５ｂが導通状態となることでアームシリンダ３に閉回路接続される。

開回路ポンプ１３の吸込ポートはタンク２５に接続され、吐出ポートは吐出油路９３に接続されている。吐出油路９３は、ブリードオフ弁６４を介してタンク２５に接続されている。ブリードオフ弁６４は、コントローラ５７からの信号により開口面積を変化させ、信号が無い場合は全開状態となる。また、吐出油路９３は、切換弁４４ａを介してブームシリンダ１のボトム側油路９１ａに接続され、切換弁４４ｂを介してアームシリンダ３のボトム側油路９２ａに接続されている。切換弁４４ａ，４４ｂは、コントローラ５７からの信号により流路の導通と遮断を切り換え、信号が無い場合は遮断状態となる。

開回路ポンプ１５の吸込ポートはタンク２５に接続され、吐出ポートは吐出油路９４に接続されている。吐出油路９４は、ブリードオフ弁６５を介してタンク２５に接続されている。ブリードオフ弁６５は、コントローラ５７からの信号により開口面積を変化させ、信号が無い場合は全開状態となる。また、吐出油路９４は、切換弁４６ａを介してブームシリンダ１のボトム側油路９１ａに接続され、切換弁４６ｂを介してアームシリンダ３のボトム側油路９２ａに接続されている。切換弁４６ａ，４６ｂは、コントローラ５７からの信号により流路の導通と遮断を切り換え、信号が無い場合は遮断状態となる。

閉回路ポンプ１２の一方の吸込吐出ポート（ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂおよびアームシリンダ３のボトム側油室３ａに接続する側）は、分岐油路９５を介してチャージライン９０に接続されており、分岐油路９５には切換弁７０が設けられている。また、閉回路ポンプ１４の一方の吸込吐出ポート（ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂおよびアームシリンダ３のボトム側油室３ａに接続する側）は、分岐油路９６を介してチャージライン９０に接続されており、分岐油路９６には切換弁７１が設けられている。切換弁７０，７１は、コントローラ５７からの信号により流路の導通と遮断を切り換え、信号が無い場合は遮断状態となる。

ブームシリンダ１のボトム側油路９１ａおよびロッド側油路９１ｂは、チェック弁３７ａ，３７ｂおよびフラッシング弁３４を介してチャージライン９０に接続されており、アームシリンダ３のボトム側油路９２ａおよびロッド側油路９２ｂは、チェック弁３８ａ，３８ｂおよびフラッシング弁３５を介してチャージライン９０に接続されている。閉回路ポンプ１２の吸込吐出ポートは、チェック弁３０ａ，３０ｂおよびメインリリーフ弁８０ａ，８０ｂを介してチャージライン９０に接続されており、閉回路ポンプ１４の吸込吐出ポートは、チェック弁３１ａ，３１ｂおよびメインリリーフ弁８１ａ，８１ｂを介してチャージライン９０に接続されている。チェック弁３０ａ，３０ｂは閉回路ポンプ１２に内蔵されており、チェック弁３１ａ，３１ｂは閉回路ポンプ１４に内蔵されている。

チェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂは、閉回路内の圧力が下がるとチャージライン９０の作動油を回路内に吸込み、回路のキャビテーションを防止する。フラッシング弁３４，３５は、閉回路の低圧側とチャージライン９０とを接続する低圧選択弁であり、閉回路内の余剰な作動油をチャージライン９０に排出し、または、閉回路内で不足する作動油をチャージライン９０から吸込むことで閉回路内の油量の収支を保つ。メインリリーフ弁８０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂは、閉回路内の圧力が所定の圧力（メインリリーフ圧）を超えると作動油をタンク２５に逃がし、回路を保護する。

コントローラ５７は、操作レバー５６ａ，５６ｄからの入力とエンジン回転数や各部圧力などのセンサ情報とに応じて、ポンプ１２～１５と切換弁４３ａ～４６ｂ，７０，７１に指令を与える。また、コントローラ５７は、後述するアンロード制御を行うためのアンロード制御部５７ａを備えている。アンロード制御部５７ａは、例えばコントローラ５７が実行するプログラムの一機能として実装されている。

図３は閉回路ポンプ１２（１４）の断面図である。

図３において、閉回路ポンプ１２（１４）は、ケーシング３０１と、リヤケース３０２、シャフト３０３と、シリンダ３０４と、ピストン３０５と、シュー３０６と、弁板３０７と、斜板３０８と、クレードル３０９と、吸込吐出ポート３１０，３１１と、チャージポート３１２と、チェック弁３０ａ（３１ａ），３０ｂ（３１ｂ）とを有する。

エンジン９からの回転動力はシャフト３０３に入力され、シャフト３０３と一体になってシリンダ３０４、シリンダ３０４内に収納された複数本のピストン３０５などが回転動作する。ピストン３０５は斜板３０８に当接した状態で回転摺動するようになっており、斜板３０８が角度αを持っていることでシリンダ３０４に対して軸方向に変位し、例えば吸込吐出ポート３１０から作動油を吸入し、吸込吐出ポート３１１へと吐出する。

斜板３０８は、ケーシング３０１内にクレードル３０９を介して傾転可能に設けられている。斜板３０８の表面側は、各シュー３０６を摺動可能に案内する平滑面３０８ａとなっている。これに対して、斜板３０８の裏面側は、クレードル３０９に傾転（摺動）可能に支持される。クレードル３０９は、シャフト３０３の周囲に位置してケーシング３０１に固定して設けられている。

斜板３０８の傾転角αは図示しないレギュレータとサーボピストンにより調整することが可能であり、傾斜角αがゼロの場合はポンプ吐出流量はゼロとなり、傾斜角αがマイナスの場合は吸込吐出ポート３１１から作動油を吸入し、吸込吐出ポート３１０へと吐出する。

チャージポート３１２にはチャージライン９０が接続されており、吸込吐出ポート３１０，３１１の圧力がチャージ圧力以下に低下するとチェック弁３０ａ，３０ｂ（３１ａ，３１ｂ）が開いてチャージポンプ１１からの作動油が吸入され、閉回路ポンプ１２（１４）内のキャビテーションが防止される。

以上の構成において、まずはアクチュエータの動作例を説明する。

図２において、ブームシリンダ１の伸長動作を行う場合は、切換弁４３ａ，４４ａを導通状態とし、閉回路ポンプ１２と開回路ポンプ１３から作動油を吐出する。これによりブームシリンダ１のボトム側油室１ａにはポンプ２台分の流量が流入し、ブームシリンダ１が伸長する。ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂからの排出流量は閉回路ポンプ１２に吸入されるが、流量が余剰になった場合はフラッシング弁３４からチャージライン９２０に排出され、流量が不足した場合は逆にチャージライン９０からフラッシング弁３４またはチェック弁３０ａ，３７ａを介して閉回路内に作動油が吸入される。

アームシリンダ３の引込動作を行う場合は、切換弁４３ｂ，４４ｂを導通状態とし、閉回路ポンプ１２を先ほどとは逆方向に吐出させ、さらにブリードオフ弁６４を開口する。これによりアームシリンダ３のボトム側油室３ａから作動油が排出され、アームシリンダ３は引込動作する。

作業の待機時などオペレータからのレバー入力が無い場合は、切換弁４３ａ～４６ｂをいずれも遮断状態とし、図１のように油圧ショベル１００のフロント装置１０３が空中にある場合でも、フロント装置１０３が自重方向に沈下しないようアクチュエータ１，３で保持している。閉回路ポンプ１２，１４は吐出流量が発生しないよう、傾転角がゼロに制御されている。

この際、図３に示すように閉回路ポンプ１２，１４内のピストン３０５は遠心力によりシリンダ壁面３０４ｂに押し付けられており、かつ傾転角αがゼロでピストン３０５とシリンダ３０４の相対変位がないために両者の接触部には潤滑油としての作動油が導かれにくい状況になっている。そのため、この状態が続くと接触部の油膜が切れてピストン３０５やシリンダ３０４が摩耗したり、損傷したりして信頼性が低下する可能性があった。

そこで、本実施の形態では、上記課題を解決するために、分岐油路９５，９６に切換弁７０，７１を設け、コントローラ５７にアンロード制御部５７ａを備えている。

図４はアンロード制御部５７ａのフローチャートである。ここでは閉回路ポンプ１２のアンロード制御について説明するが、閉回路ポンプ１４の場合も同様である。

コントローラ５７は、まず、閉回路ポンプ１２への要求ポンプ容量がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ１）。

ステップＳ１で要求ポンプ容量がゼロでない（Ｎｏ）と判定した場合、ピストン３０５はシリンダ３０４に対して変位しており、ピストン３０５やシリンダ３０４が摩耗することはないため、ポンプ容量ゼロの状態を継続する。具体的には、ゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏをゼロとし（ステップＳ２）、切換弁７０の指令は遮断（Ｃｌｏｓｅ）としたまま、閉回路ポンプ１２の指令容量は要求通りとする（ステップＳ３）。

ステップＳ１で要求ポンプ容量がゼロである（Ｙｅｓ）と判定した場合は、エンジン回転数Ｎが所定の回転数Ｎｈｉｇｈを超過したか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４でＮｏ（エンジン回転数Ｎが所定の回転数Ｎｈｉｇｈ以下である）と判定した場合は、閉回路ポンプ１２のピストン３０５に作用する遠心力は小さく、ピストン３０５やシリンダ３０４が摩耗する可能性は十分に小さいため、ポンプ容量ゼロの状態をそのまま継続する。すなわち、ゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏをゼロとし（ステップＳ２）、切換弁７０の指令は遮断（Ｃｌｏｓｅ）としたまま、閉回路ポンプ１２の指令容量は要求通りとする（ステップＳ３）。

ステップＳ４でＹｅｓ（エンジン回転数Ｎが所定の回転数Ｎｈｉｇｈを超過した）と判定した場合は、前回の制御周期におけるゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏに制御周期ΔＴを加算し、現時点のゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏを算出する（ステップＳ５）。

ステップＳ５に続き、ゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏが所定の待機時間Ｔｌｉｍｉｔを超過したか否かを判定する（ステップＳ６）。本実施の形態では、待機時間Ｔｌｉｍｉｔは、エンジン回転数Ｎの関数として定義されており、例えば図５に示すように、エンジン回転数Ｎが所定の回転数Ｎｈｉｇｈより大きくなるに従って短くなるように設定されている。これは、エンジン回転数Ｎが大きくなるほど、閉回路ポンプのピストン３０５に作用する遠心力が大きくなり、ピストン３０５とシリンダ３０４の摺動部の油膜が切れるまでの時間が短くなるためである。

ステップＳ６でＮｏ（ゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏが所定の待機時間Ｔｌｉｍｉｔ以下である）と判定した場合は、ポンプ容量ゼロの状態を継続する。すなわち、切換弁７０の指令は遮断（Ｃｌｏｓｅ）としたまま、閉回路ポンプ１２の指令容量は要求通りとする（ステップＳ３）。

ステップＳ６でＹｅｓ（ゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏが待機時間Ｔｌｉｍｉｔを超過した）と判定した場合は、切換弁７０の指令を開弁（Ｏｐｅｎ）とし、閉回路ポンプ１２の指令容量を所定の容量Ｖｓｅｔとする（ステップＳ７）。

ステップＳ３またはステップＳ７に続き、切換弁７０および閉回路ポンプ１２に指令を出力し（ステップＳ８）、当該フローを終了する。

図６に、エンジン回転数Ｎが所定の回転数Ｎｈｉｇｈを超過し、かつ閉回路ポンプ１２のゼロ傾転継続時間Ｔｚｅｒｏが待機時間Ｔｌｉｍｉｔを超過したときの作動油の流れを示す。閉回路ポンプ１２は容量Ｖｓｅｔに応じた流量を吐出する。閉回路ポンプ１２から吐出された作動油は、図中実線の太線で示すように、切換弁７０を経由してチャージライン９０へと流れ、チャージリリーフ弁２０を通ってタンク２５へと戻る。閉回路ポンプ１２の吸入側へは、図中点線の太線で示すように、チャージポンプ１１の吐出流量がチェック弁３０ｂを介して供給される。

この結果、以下のような効果が得られる。

閉回路ポンプ容量を所定の容量Ｖｓｅｔ以上に保持することでポンプ１２内のピストン３０５はシリンダ３０４に対して変位するので摺動部に油が導かれて油膜が確保され、摩耗を防止することができる。また、閉回路ポンプ１２の吸込吐出ポートを切換弁７０を介してチャージライン９０に接続したので、閉回路ポンプ１２の吐出圧力はチャージ圧力以下に低く抑えられ、燃費の悪化を防止するとともに閉回路ポンプ１２自体の耐久性を向上することができる。

また、アンロード制御を開始するまでの待機時間Ｔｌｉｍｉｔを設け、かつ回転速度Ｎに応じて待機時間Ｔｌｉｍｉｔを変化させるようにしたので、例えばエンジンアイドル時のような摩耗の可能性の低い場合は待機時間Ｔｌｉｍｉｔを無限大にしてアンロード制御を行わず、結果として切換弁７０，７１の動作回数が大幅に減らせるので切換弁７０，７１の信頼性確保を容易にすることができる。

また、図６に示したように、本実施の形態ではチャージライン９０に接続される油圧機器の中で、チェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂをチャージポンプ１１の吐出ポートから最も近くに配置し、チャージリリーフ弁２０、切換弁７０，７１をそれより遠くに配置する構成とした。これにより、アンロード制御中に閉回路ポンプ１２，１４にはチャージポンプ１１を介してタンク２５内の比較的温度の低い作動油が吸入されるので、閉回路ポンプ１２，１４の温度上昇が抑えられ、信頼性および耐久性を向上させることができる。仮に、チャージポンプ１１の吐出ポートに近い方からチャージリリーフ弁２０、チェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ、切換弁７０，７１の順に配置したり、切換弁７０，７１、チェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ、チャージリリーフ弁２０の順に配置した場合、閉回路ポンプ１２，１４から吐出された作動油は切換弁７０，７１、チェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂと経由して再び閉回路ポンプ１２，１４に吸入されることになり、タンク２５を介さず作動油が循環するため作動油温度が局部的に上昇し、作動油の粘度が低下して摺動部の摩耗が促進される可能性がある。

さらに、本実施の形態では、アンロード制御用の切換弁７０，７１は油圧シリンダ１，３のボトム側油室１ａ，３ａまたはロッド側油室１ｂ，３ｂのいずれか一方のみに接続し、かつフロント装置１０３の自重による高圧が作用しない側に接続する構成とした。具体的には本実施の形態では使用頻度の高い空中姿勢として、図１に示すようなバケット６を駆動して暖機運転を行うシーンを想定した。この姿勢ではブームシリンダ１のボトム側、アームシリンダ３のロッド側にフロント装置１０３の自重による高圧が作用しているので、本実施の形態では図７に示すように高圧が作用しないブームシリンダ１のロッド側、アームシリンダ３のボトム側と切換弁７０，７１が接続するように構成した。

これにより、例えば図１の空中姿勢からオペレータが微操作のブーム上げを行おうとして切換弁４３ａを開弁した時点で、仮に切換弁７０が開弁した状態で固着していた場合（開固着故障）でも、ブーム２が自重方向に急激に下がることはないので、オペレータの意図しない動作を抑制することができる。

本実施の形態では、２つの吸込吐出ポートを有する両傾転型油圧ポンプからなる閉回路ポンプ１２，１４と、閉回路ポンプ１２，１４に閉回路状に接続された油圧アクチュエータ１，３と、チャージポンプ１１と、チャージポンプ１１の吐出ポートに接続されたチャージライン９０と、チャージライン９０と閉回路ポンプ１２，１４とを接続する油路に設けられ、チャージライン９０から閉回路ポンプ１２，１４への作動油の流入を許容するチェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂと、チャージライン９０に設けられたチャージリリーフ弁２０と、油圧アクチュエータ１，３の動作を指示するための操作レバー５６ａ，５６ｄと、操作レバー５６ａ，５６ｄからの入力に応じて閉回路ポンプ１２，１４の容量を制御するコントローラ５７とを備えた建設機械１００において、閉回路ポンプ１２，１４の一方の吸込吐出ポートとチャージライン９０とを接続する分岐油路９５，９６に設けられ、コントローラ５７からの制御信号に応じて開閉する切換弁７０，７１を備え、コントローラ５７は、閉回路ポンプ１２，１４の容量をゼロに保持した状態が所定時間Ｔｌｉｍｉｔ以上継続した場合に、切換弁７０，７１を開くとともに、閉回路ポンプ１２，１４の容量をゼロより大きい所定の容量Ｖｓｅｔ以上に保持する。

以上のように構成した本実施の形態によれば、閉回路ポンプ１２，１４の容量を所定の容量Ｖｓｅｔ以上に保持することで閉回路ポンプ１２，１４内のピストン３０５はシリンダ３０４に対して変位するので摺動部に油が導かれて油膜が確保され、摩耗を防止することができる。また、閉回路ポンプ１２，１４の吐出ポートを切換弁７０，７１を介してチャージライン９０に接続することでポンプ圧が低く（チャージ圧力以下に）抑えられるため、燃費の悪化を防止するとともに閉回路ポンプ１２，１４の耐久性を向上することができる。その結果、油圧アクチュエータを閉回路用油圧ポンプで駆動する構成の建設機械において、最重要機器である閉回路用油圧ポンプの油膜切れを防止することができるので、閉回路ポンプの信頼性を向上し、高い稼働率が得られる建設機械を提供することができる。なお、本実施の形態では、ブームシリンダ１のロッド側およびアームシリンダ３のボトム側に切換弁７０，７１を設けたが、ブームシリンダ１のボトム側およびアームシリンダ３のロッド側に設けても良い。

また、本実施の形態におけるコントローラ５７は、閉回路ポンプ１２，１４の回転速度Ｎが大きくなるに従って所定時間Ｔｌｉｍｉｔを短く設定する。

これにより、閉回路ポンプ１２，１４の回転速度Ｎに応じてアンロード制御までの待機時間Ｔｌｉｍｉｔが変化するので、例えばエンジンアイドル時のような摩耗の可能性の低い場合はアンロード制御を行わず、結果として切換弁７０，７１の動作回数が減るので切換弁７０，７１の信頼性確保を容易にすることができる。

また、本実施の形態では、チャージライン９０に接続されたチェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ、チャージリリーフ弁２０、および切換弁７０，７１のうち、チェック弁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂがチャージポンプ１１の吐出ポートから最も近くに配置されている。

これにより、アンロード制御中に閉回路ポンプ１２，１４にはチャージポンプ１１を介してタンク２５から比較的低い温度の油が吸入されるので、閉回路ポンプ１２，１４の温度上昇が抑えられ、信頼性および耐久性を向上することができる。

また、本実施の形態に係る建設機械１００は、ブーム２およびアーム４を有するフロント装置１０３を備え、閉回路ポンプ１２，１４は、第１閉回路ポンプ１２と第２閉回路ポンプ１４とを含み、油圧アクチュエータ１，３は、ブーム２を駆動するブームシリンダ１と、アーム４を駆動するアームシリンダ３とを含み、切換弁７０，７１は、第１閉回路ポンプ１２の一方の吸込吐出ポートとチャージライン９０とを接続する第１分岐油路９５に設けられた第１切換弁７０と、第２閉回路ポンプ１４の一方の吸込吐出ポートとチャージライン９０とを接続する第２分岐油路９６に設けられた第２切換弁７１とを含み、第１切換弁７０および第２切換弁７１は、それぞれ、ブームシリンダ１のロッド側でかつアームシリンダ３のボトム側に配置されている。

これにより、仮に切換弁７０，７１が開弁した状態で固着（開固着）してしまった場合でも、フロント装置１０３が自重方向に急激に下がるような動作を防止することができるので、オペレータの意図しない動作を抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、上記した実施の形態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、上記した実施の形態は、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。

１…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１ａ…ボトム側油室、１ｂ…ロッド側油室、２…ブーム、３…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３ａ…ボトム側油室、３ｂ…ロッド側油室、４…アーム、５…バケットシリンダ、６…バケット、７…旋回装置、８…走行装置、９…エンジン、１０…動力伝達装置、１１…チャージポンプ、１２…閉回路ポンプ（第１閉回路ポンプ）、１４…閉回路ポンプ（第２閉回路ポンプ）、１３，１５…開回路ポンプ、２０…チャージリリーフ弁、２５…タンク、３４，３５…フラッシング弁、３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ…チェック弁、４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ…切換弁、５６ａ，５６ｄ…操作レバー、５７…コントローラ、５７ａ…アンロード制御部、６４，６５…ブリードオフ弁、７０…切換弁（第１切換弁）、７１…切換弁（第２切換弁）、８０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂ…メインリリーフ弁、９０…チャージライン、９１ａ…ボトム側油路、９１ｂ…ロッド側油路、９２ａ…ボトム側油路、９２ｂ…ロッド側油路、９３，９４…吐出油路、９５…分岐油路（第１分岐油路）、９６…分岐油路（第２分岐油路）、１００…油圧ショベル（建設機械）、１０１…下部走行体、１０２…上部旋回体、１０３…フロント装置、１０４…キャブ、３０１…ケーシング、３０２…リヤケース、３０３…シャフト、３０４…シリンダ、３０４ａ…シリンダ壁面、３０５…ピストン、３０６…シュー、３０７…弁板、３０８…斜板、３０８ａ…平滑面、３０９…クレードル、３１０，３１１…吸込吐出ポート、３１２…チャージポート。

Claims (4)

1. ２つの吸込吐出ポートを有する両傾転型油圧ポンプからなる閉回路ポンプと、
   前記閉回路ポンプに閉回路状に接続された油圧アクチュエータと、
   チャージポンプと、
   前記チャージポンプの吐出ポートに接続されたチャージラインと、
   前記チャージラインと前記閉回路ポンプとを接続する油路に設けられ、前記チャージラインから前記閉回路ポンプへの作動油の流入を許容するチェック弁と、
   前記チャージラインに設けられたチャージリリーフ弁と、
   前記油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバーと、
   前記操作レバーからの入力に応じて前記閉回路ポンプの容量を制御するコントローラとを備えた建設機械において、
   前記閉回路ポンプの一方の吸込吐出ポートと前記チャージラインとを接続する油路に設けられ、前記コントローラからの制御信号に応じて開閉する切換弁を備え、
   前記コントローラは、前記閉回路ポンプの容量をゼロに保持した状態が所定時間以上継続した場合に、前記切換弁を開くとともに、前記閉回路ポンプの容量をゼロより大きい所定の容量以上に保持する
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記閉回路ポンプの回転速度が大きくなるに従って前記所定時間を短く設定する
   ことを特徴とする建設機械。
3. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記チェック弁、前記チャージリリーフ弁、および前記切換弁のうち、前記チェック弁が前記チャージポンプの吐出ポートから最も近くに配置されている
   ことを特徴とする建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械において、
   ブームおよびアームを有するフロント装置を備え、
   前記閉回路ポンプは、第１閉回路ポンプと第２閉回路ポンプとを含み、
   前記油圧アクチュエータは、前記ブームを駆動するブームシリンダと、前記アームを駆動するアームシリンダとを含み、
   前記切換弁は、前記第１閉回路ポンプの一方の吸込吐出ポートと前記チャージラインとを接続する油路に設けられた第１切換弁と、前記第２閉回路ポンプの一方の吸込吐出ポートと前記チャージラインとを接続する油路に設けられた第２切換弁とを含み、
   前記第１切換弁および前記第２切換弁は、それぞれ、前記ブームシリンダのロッド側でかつ前記アームシリンダのボトム側に配置されている
   ことを特徴とする建設機械。

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