JPWO2014021015A1 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<第1の実施の形態>
〜構成〜
図1に本発明の第1の実施の形態に係わる油圧ショベル(建設機械)の油圧駆動装置を示す。
〜動作〜
次に、本実施の形態の動作を説明する。
<<第1ポンプ装置1a側アクチュエータの単独駆動>>
第1ポンプ装置1a側に接続されたアクチュエータの1つ、例えばブームシリンダ3aを単独で駆動してブーム動作を行うときは、ブーム用の操作レバーを操作すると流量制御弁6a,6eが切り換わり、ブームシリンダ3aに第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出油が合流して供給される。また、このとき前述したように、第1ロードセンシング制御部12aのロードセンシング制御と第1トルク制御部13aの吸収トルク一定制御により第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出流量が制御される。
第2ポンプ装置1b側に接続されたアクチュエータの1つ、例えばアームシリンダ3hを単独で駆動してアーム動作を行うときは、アーム用の操作レバーを操作すると流量制御弁6h,6lが切り換わり、アームシリンダ3hに第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出油が合流して供給される。また、このとき前述したように、第2ロードセンシング制御部12bのロードセンシング制御と第2トルク制御部13bの吸収トルク一定制御により第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出流量が制御される。
<<ブームシリンダとアームシリンダの同時駆動>>
ブームシリンダ3aとアームシリンダ3hを同時に駆動してブーム306とアーム307の複合動作を行うときは、ブーム用の操作レバーとアーム用の操作レバーを操作すると流量制御弁6a,6eと流量制御弁6h,6lが切り換わり、ブームシリンダ3aに第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出油が合流して供給され、アームシリンダ3hに第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出油が合流して供給される。また、第1ポンプ装置1a側と第2ポンプ装置1b側のそれぞれで、前述したように、第1及び第2ロードセンシング制御部12a,12bのロードセンシング制御と第1及び第2トルク制御部13a,13bの吸収トルク一定制御により、第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出流量と第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出流量が制御される。
ブームシリンダ3aと旋回モータ3fを同時に駆動してブーム306と上部旋回体300(旋回)の複合動作を行うときは、ブーム用の操作レバーと旋回用の操作レバーを操作すると流量制御弁6a,6eと流量制御弁6iが切り換わり、ブームシリンダ3aに第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出油が合流して供給され、旋回モータ3iに第3吐出ポートP3の吐出油が供給される。また、第1ポンプ装置1a側と第2ポンプ装置1b側のそれぞれで、前述したように、第1及び第2ロードセンシング制御部12a,12bのロードセンシング制御と第1及び第2トルク制御部13a,13bの吸収トルク一定制御により、第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出流量と第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出流量が制御される。流量制御弁6i〜6mが閉じられている側の第4吐出ポートP4の吐出油はアンロード弁10dを介してタンクに戻される。
第1ポンプ装置1aの第1及び第2吐出ポートP1,P2のみに接続されるアクチュエータ(ブームシリンダ3a、スイングシリンダ3b、バケットシリンダ3c)の少なくとも1つと、第2ポンプ装置1bの第3及び第4吐出ポートP3,P4のみに接続されるアクチュエータ(旋回モータ3f、ブレードシリンダ3g、アームシリンダ3h)の少なくとも1つを同時に駆動する上記以外の複合動作においても、上記と同様に、ロードセンシング制御と吸収トルク一定制御により、第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出流量と第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出流量が制御され、流量制御弁が閉じられている側の吐出ポートの吐出油は対応するアンロード弁を介してタンクに戻される。
第1ポンプ装置1aの第1吐出ポートP1に接続されるアクチュエータ(ブームシリンダ3a、スイングシリンダ3b、走行右の走行モータ3e)の少なくとも1つと、第1ポンプ装置1aの第2吐出ポートP2に接続されるアクチュエータ(バケットシリンダ3a、バケットシリンダ3c、走行左の走行モータ3d)の少なくとも1つを同時に駆動する複合動作では、ブームシリンダ3aを単独で駆動するブーム動作の場合と同様、第1ロードセンシング制御部12aのロードセンシング制御と第1トルク制御部13aの吸収トルク一定制御(或いは馬力一定制御)により第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出流量が制御される。また、このとき、要求流量に差がある場合は、要求流量の少ない側の吐出ポートの吐出油の余剰流量はアンロード弁を介してタンクに戻される。
第2ポンプ装置1b側の2つのアクチュエータを同時に駆動する複合動作においても、上述した第1ポンプ装置1a側の2つのアクチュエータを同時に駆動する複合動作の場合と同様、第2ロードセンシング制御部12bのロードセンシング制御と第2トルク制御部13bの吸収トルク一定制御(或いは馬力一定制御)により第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出流量が制御される。また、要求流量の少ない側の吐出ポートの吐出油の余剰流量或いは流量制御弁が閉じられている側の吐出ポートの吐出油はアンロード弁を介してタンクに戻される。
走行左の走行モータ3dと走行右の走行モータ3eを駆動して走行動作を行うときは、左右の走行用操作レバー或いはペダルを操作すると流量制御弁6f,6jと流量制御弁6c,6gが切り換わり、走行左の走行モータ3dに第1ポンプ装置1aの第2吐出ポートP2の吐出油と第2ポンプ装置1bの第4吐出ポートP4の吐出油が合流して供給され、走行右の走行モータ3eに第1ポンプ装置1aの第1吐出ポートP1の吐出油と第2ポンプ装置1bの第3吐出ポートP3の吐出油が合流して供給される。また、第1ポンプ装置1a側と第2ポンプ装置1b側のそれぞれで、前述したように、第1及び第2ロードセンシング制御部12a,12bのロードセンシング制御と第1及び第2トルク制御部13a,13bの吸収トルク一定制御により、第1及び第2吐出ポートP1,P2の吐出流量と第3及び第4吐出ポートP3,P4の吐出流量が制御される。
走行動作で走行直進を行うときは、左右の走行用操作レバー或いはペダルを同量操作すると、流量制御弁6f,6jのストローク量(開口面積)と流量制御弁6c,6gのストローク量(開口面積)が同じとなるよう切り換わり、流量制御弁6f,6jの要求流量と流量制御弁6c,6gの要求流量は同じとなる。また、走行左の走行モータ3dに第1ポンプ装置1aの第2吐出ポートP2の吐出油と第2ポンプ装置1bの第4吐出ポートP4の吐出油が合流して供給され、走行右の走行モータ3eに第1ポンプ装置1aの第1吐出ポートP1の吐出油と第2ポンプ装置1bの第3吐出ポートP3の吐出油が合流して供給されるため、左右の履帯310,311の一方が障害物に乗り上げるなどの理由により左右の片側の走行モータの負荷圧が高くなったとしても、走行左の走行モータ3dの供給流量と走行右の走行モータ3eの供給流量が同じとなり、車体は蛇行せず、直進走行することができる(詳細後述)。
〜効果〜
次に、本実施の形態により得られる効果について説明する。
ブーム306とアーム307の複合動作として水平引きの複合動作がある。この水平引きの複合動作では、アームシリンダ3hが大流量、ブームシリンダ3aが小流量に制御される。すなわち、水平引きの複合操作では、ブーム306とアーム307は、同時に駆動されかつそのとき供給流量差が大きい第1及び第2アクチュエータとなる。
2つの吐出ポートを有するスプリットフロータイプの油圧ポンプを2台用い、ブームシリンダ3aとアームシリンダ3hを2台の油圧ポンプ(ポンプ装置1a,1b)に別々に2つの吐出ポートの吐出油が合流して供給されるように接続することで、上述したように、水平引きのように2つのアクチュエータに流量差の生じる複合動作であっても、余剰流量を発生せず、エネルギーロスのない流量制御が可能となる。しかし、このようにスプリットフロータイプの油圧ポンプを2台用いた油圧システムで、走行左と走行右の走行モータのように、供給流量が同等になることで所定の機能(走行直進)を果たす2つのアクチュエータを駆動する場合は、アクチュエータと2台の油圧ポンプとの接続に工夫を加える必要がある。
(P1p+P2p)/2=(P3p+P4p)/2
となる。
走行右の供給流量:Q1+Q3
ここで、Q1=Q2(同一斜板のため)、Q3=Q4(同一斜板のため)の関係にある。したがって、仮にQ1=Q2≠Q3=Q4となったとしても、
Q2+Q4=Q1+Q3
の関係は成り立ち、走行左の走行モータ3dの供給流量と走行右の走行モータ3eの供給流量は同じとなる。
<第2の実施の形態>
図7は本発明の第2の実施の形態に係わる油圧ショベル(建設機械)の油圧駆動装置を示す図であり、回路要素を一部省略して示す図である。本実施の形態は、第1及び第2ポンプ装置の第1及び第2ポンプトルク制御部に全てのポートの吐出圧をフィードバックすることで、全馬力制御を行うようにしたものである。
<第3の実施の形態>
図9は本発明の第3の実施の形態に係わる油圧ショベル(建設機械)の油圧駆動装置を示す図であり、回路要素を一部省略して示す図である。
<第4の実施の形態>
図10は本発明の第4の実施の形態に係わる油圧ショベル(建設機械)の油圧駆動装置を示す図である。本実施の形態は、走行モータと他のアクチュエータの複合動作を行った場合でも、車体が蛇行せず、直進走行できるようにしたものである。
走行モータ3d,3eと他のアクチュエータの少なくとも1つ、例えばブームシリンダ3aとを同時に駆動する走行複合動作を行う場合について説明する。
に導かれ、ロードセンシング制御と圧力補償弁及びアンロード弁の制御が行われる。一方、第2ポンプ装置1b側においては、第2走行連通弁215bは図示上側の遮断位置に保持されているため、第3吐出ポートP3側と第4吐出ポートP4側とで別々に最高負荷圧が検出され、それぞれの最高負荷圧が対応するロードセンシング制御弁216c,216dと圧力補償弁7g〜7i,7j〜7m及び第3及び第4アンロード弁210c,210dに導かれ、ロードセンシング制御と圧力補償弁及びアンロード弁の制御が行われる。
走行左の供給流量Qe=(Q1+Q2−Qa)/2+(Q3+Q4)/2
すなわち、Qd=Qeであり、車体は蛇行せず、直進走行することができる。
走行左の供給流量Qe=(Q1+Q2−Qc)/2+(Q3+Q4)/2
すなわち、Qd=Qeである。
このように本実施の形態では、どのような走行複合動作を行った場合にも、車体は蛇行せず、直進走行することができる。
<その他>
以上の実施の形態では、建設機械が油圧ショベルであり、建設機械のある複合動作で同時に駆動されかつそのとき供給流量差が大きい第1及び第2アクチュエータが油圧ショベルのフロント作業機のブームを駆動するブームシリンダとフロント作業機のアームを駆動するアームシリンダである場合について説明したが、第1及び第2アクチュエータはある複合動作で同時に駆動されかつそのとき供給流量差が大きいアクチュエータであれば、ブームシリンダとアームシリンダ以外であってもよい。例えば、ブームシリンダと旋回モータは、旋回ブーム上げの複合操作で同時に駆動されかつそのとき供給流量差が大きいアクチュエータであり(ブームシリンダ流量≧旋回モータ流量)、旋回モータを第3吐出ポートと第4吐出ポートの両方に接続するよう油圧回路を変更することで、ブームとアームで水平引きをする場合と同様の効果が得られる。
1b 第2ポンプ装置
2 原動機(ディーゼルエンジン)
3a〜3h アクチュエータ
3a ブームシリンダ
3d 走行左の走行モータ
3e 走行右の走行モータ
3h アームシリンダ
4 コントロールバルブ
5a 第1ポンプ制御装置
5b 第2ポンプ制御装置
6a〜6m 流量制御弁
7a〜7m 圧力補償弁
8a 第1シャトル弁群
8b 第2シャトル弁群
9a〜9d バネ
10a〜10d アンロード弁
12a 第1ロードセンシング制御部
12b 第2ロードセンシング制御部
13a 第1トルク制御部
13b 第2トルク制御部
15a,15b シャトル弁
16a,16b ロードセンシング制御弁
17a,17b ロードセンシング制御ピストン
18a 第1トルク制御ピストン
19a 第2トルク制御ピストン
18b 第3トルク制御ピストン
19b 第4トルク制御ピストン
204 コントロールバルブ
205a 第1ポンプ制御装置
205b 第2ポンプ制御装置
208a〜208d 第1〜第4シャトル弁群
215a 第1走行連通弁
215b 第2走行連通弁
212a 第1ロードセンシング制御部
212b 第2ロードセンシング制御部
216a,216b ロードセンシング制御弁
221a 低圧選択弁
216c,216d ロードセンシング制御弁
221b 低圧選択弁
Claims (7)
- 第1及び第2吐出ポートを有する第1ポンプ装置と、
第3及び第4吐出ポートを有する第2ポンプ装置と、
前記第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの吐出油及び前記第2ポンプ装置の前記第3及び第4吐出ポートの吐出油により駆動される複数のアクチュエータとを備え、
前記第1ポンプ装置は前記第1及び第2吐出ポートに対して共通に設けられた第1ポンプ制御装置を有し、前記第2ポンプ装置は前記第3及び第4吐出ポートに対して共通に設けられた第2ポンプ制御装置を有し、
前記第1ポンプ制御装置は、前記第1油圧ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの吐出圧が、前記複数のアクチュエータのうち、前記第1及び第2吐出ポートの吐出油により駆動されるアクチュエータの最高負荷圧より所定圧力だけ高くなるように前記第1油圧ポンプ装置の容量を制御する第1ロードセンシング制御部と、前記第1油圧ポンプ装置の吸収トルクが所定値を超えないように前記第1油圧ポンプ装置の容量を制限制御する第1トルク制御部とを有し、
前記第2ポンプ制御装置は、前記第2油圧ポンプ装置の前記第3及び第4吐出ポートの吐出圧が、前記複数のアクチュエータのうち、前記第3及び第4吐出ポートの吐出油により駆動されるアクチュエータの最高負荷圧より所定圧力だけ高くなるように前記第2油圧ポンプ装置の容量を制御する第2ロードセンシング制御部と、前記第2油圧ポンプ装置の吸収トルクが所定値を超えないように前記第2油圧ポンプ装置の容量を制限制御する第2トルク制御部とを有し、
前記複数のアクチュエータは、前記建設機械のある複合動作で同時に駆動されかつそのとき供給流量差が大きい第1及び第2アクチュエータを含み、
前記第1アクチュエータは、前記第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの両方の吐出油が合流して供給されるように接続され、前記第2アクチュエータは、前記第2ポンプ装置の前記第3及び第4吐出ポートの両方の吐出油が合流して供給されるように接続されることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の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、前記建設機械の他の動作で同時に駆動されかつそのとき供給流量が同等になることで所定の機能を果たす第3及び第4アクチュエータを含み、
前記第3アクチュエータは、前記第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの一方と前記第2ポンプ装置の前記第3及び第4吐出ポートの一方の吐出油が合流して供給されるように接続され、
前記第4アクチュエータは、前記第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの他方と前記第2ポンプ装置の前記第3及び第4吐出ポートの他方の吐出油が合流して供給されるように接続されることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項2記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記第1ポンプ装置の前記第1吐出ポートと前記第2吐出ポートとの間に配置され、前記第3及び第4アクチュエータと前記第1ポンプ装置に係わる他のアクチュエータの少なくとも1つとを同時に駆動する複合動作時以外は、前記第1吐出ポートと前記第2吐出ポートの連通を遮断する遮断位置にあり、前記第3及び第4アクチュエータと前記第1ポンプ装置に係わる他のアクチュエータの少なくとも1つとを同時に駆動する複合動作時に、前記第1吐出ポートと前記第2吐出ポートとを連通させる連通位置に切り換わる第1走行連通弁と、
前記第2ポンプ装置の前記第3吐出ポートと前記第4吐出ポートとの間に配置され、前記第3及び第4アクチュエータと前記第2ポンプ装置に係わる他のアクチュエータの少なくとも1つとを同時に駆動する複合動作時以外は、前記第3吐出ポートと前記第4吐出ポートの連通を遮断する遮断位置にあり、前記第3及び第4アクチュエータと前記第2ポンプ装置に係わる他のアクチュエータの少なくとも1つとを同時に駆動する複合動作時に、前記第3吐出ポートと前記第4吐出ポートとを連通させる連通位置に切り換わる第2走行連通弁とを更に備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記建設機械はフロント作業機を有する油圧ショベルであり、
前記第1アクチュエータは前記フロント作業機のブームを駆動するブームシリンダであり、前記第2アクチュエータは前記フロント作業機のアームを駆動するアームシリンダであることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項2又は3記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記建設機械は左右の履帯を備えた下部走行体を有する油圧ショベルであり、
前記第3アクチュエータは前記左右の履帯の一方を駆動する走行モータであり、前記第4アクチュエータは前記左右の履帯の他方を駆動する走行モータであることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記第1及び第2ポンプ装置はそれぞれ単一の容量制御機構を備えたスプリットフロータイプの油圧ポンプであることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記第1ポンプ装置の前記第1ポンプトルク制御部は、自身が係わる前記第1油圧ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの吐出圧だけでなく、前記第2油圧ポンプ装置の前記第3及び第4吐出ポートの吐出圧もフィードバックし、前記第1油圧ポンプ装置と前記第2油圧ポンプ装置の合計の吸収トルクが所定値を超えないように前記第1油圧ポンプ装置の容量を制御し、
前記第2ポンプ装置の前記第2ポンプトルク制御部は、自身が係わる前記第2油圧ポンプ装置の前記第3及び第4吐出ポートの吐出圧だけでなく、前記第1油圧ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの吐出圧をフィードバックし、前記第1油圧ポンプ装置と前記第2油圧ポンプ装置の合計の吸収トルクが所定値を超えないように前記第2油圧ポンプ装置の容量を制御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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