WO2011046184A1 - 作業機械の油圧システム - Google Patents

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Abstract

 油圧アクチュエータとして油圧シリンダを使用して重負荷微速操作作業を行う場合に、エネルギーロスを低減して燃費の悪化を防止し、かつ良好な微速操作性を得ることができる作業機械の油圧システムを提供する。 センターバイパスライン26の最下流側にセンターバイパスカット弁41が配置され、圧力センサ42,43、コントローラ44及び電磁弁45により、複数の操作手段18~21のうちブームシリンダ5(特定の油圧アクチュエータ)に対応する操作手段16がブームシリンダ5の負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたときにセンターバイパスカット弁41を作動させ、第1油圧ポンプ2の吐出圧力がブームシリンダ5の負荷圧よりも高くなるように制御する制御。

Description

作業機械の油圧システム
 本発明は、油圧ショベル等の作業機械の油圧システムに係わり、特に、フロント作業機をブームシリンダ等で操作し、吊り荷作業等の重負荷微速操作作業を行う油圧ショベル等の作業機械の油圧システムに関する。
 油圧ショベル等の作業機械の油圧システムは、特許文献1に記載のように一般に、油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するセンターバイパス型の複数の流量・方向制御弁と、複数の油圧アクチュエータに対応して設けられ、複数の流量・方向制御弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、複数の操作手段の操作に応じて油圧ポンプの吐出量が変化するように油圧ポンプの容量を制御するポンプレギュレータとを備えている。
 また、油圧ショベル等の作業機械の油圧システムには、種々の目的で、センターバイパス型の複数の流量・方向制御弁を貫通するセンターバイパスラインにセンターバイパスカット弁を配置したものがある。特許文献2はその一例であり、センターバイパスラインの最下流側にセンターバイパスカット弁を配置し、旋回体に対するブームの角度が最大角度から所定の範囲内にある状態で操作レバーを操作して流量・方向制御弁をブーム下げ方向に切り換えたときに、センターバイパスカット弁を閉じて油圧ポンプの吐出油を強制的にブームシリンダのロッド側に供給し、油圧ショベルが坂路に配置された場合でも、ブーム下げ動作を確実に行えるようにしている。また、ブーム用の流量・方向制御弁には再生回路が内蔵されており、ブームが自重で降下できる状態にあるときは、上記油圧ポンプの吐出油に加えて、ブームシリンダのボトム側から排出された圧油を再生回路を介してブームシリンダのロッド側に供給し、油圧ポンプの消費エネルギーを抑えながらブーム降下開始時の動作を速めることができるようにしている。
特開2007-145471号公報 特開2005-3081号公報
 油圧ショベル等の作業機械が行う作業として重負荷で微速操作が要求される作業、すなわち重負荷微速操作作業があり、その典型例として吊り荷作業がある。この吊り荷作業は、バケットの背部に設けられたフックにワイヤーを掛けて荷を吊り上げ、空中で吊り荷を移動する操作を含む作業であり、吊り荷の上下方向(高さ方向)の移動(位置調整)はブームの上げ下げにより行い、吊り荷の水平方向(前後方向及び横方向)の移動(位置調整)は、アームの押し引きと旋回により行う。ブームの上げ下げはブームシリンダを駆動することにより行い、アームの押し引きはアームシリンダを駆動することにより行い、旋回は旋回モータを駆動することにより行う。
 ブームシリンダ及びアームシリンダはボトム側シリンダ室及びロッド側シリンダ室を有しており、吊り荷作業時には、ボトム側シリンダ室及びロッド側シリンダ室のいずれかが負荷保持側となる。例えば、吊り荷作業で吊り荷を空中に保持した状態では、ブームシリンダのボトム側シリンダ室に負荷(フロント作業機と吊り荷の重量)が作用し、ボトム側シリンダ室が負荷保持側となり高圧の保持圧が発生する。このような状態から、ブーム上げにより吊り荷を移動させる場合には、油圧ポンプの吐出圧力を負荷保持側のシリンダ室における高圧の保持圧(負荷保持圧)より高くして油圧ポンプの吐出油を負荷保持側のシリンダ室に供給する必要がある。
 しかし、特許文献1に記載のようなセンターバイパス型の流量・方向制御弁を備えた油圧システムにおいては、吊り荷作業で油圧ポンプの吐出圧力を負荷保持側のシリンダ室における高圧の保持圧(負荷保持圧)より高くするためには、操作レバー装置の操作レバーを大きく操作して流量・方向制御弁のセンターバイパス通路部の絞り開口面積を小さくしなければならない。しかし、操作レバー装置の操作レバーを大きく操作した場合は、油圧ポンプの吐出流量が増大し、油圧ポンプの吐出油の相当部分がセンターバイパスラインを介して使用されないままタンクに戻される。その結果、エネルギーロスが大きく、エンジンの燃費が悪化する。
 また、吊り荷作業における吊り荷の移動は、高負荷であるばかりでなく微速操作が要求される作業である。しかし、操作レバー装置の操作レバーを大きく操作した場合は油圧ポンプの吐出流量が増大するため、微速操作性が低下するという問題もある。
 特許文献2に記載の油圧システムは、ブーム下げ方向の動作に対する操作性を改善するものであり、吊り荷作業でブーム上げにより吊り荷を上方に移動させる場合のように重負荷微速操作作業を行う場合には、特許文献1に記載の油圧システムと同様に動作するため、特許文献1に記載の油圧システムと同様の問題を生じる。
 以上は吊り荷作業の場合について説明したが、油圧アクチュエータとして油圧シリンダを使用して、重負荷で微速操作が要求される作業(重負荷微速操作作業)を行う場合には、同様の問題がある。
 本発明の目的は、油圧アクチュエータとして油圧シリンダを使用して重負荷微速操作作業を行う場合に、エネルギーロスを低減して燃費の悪化を防止し、かつ良好な微速操作性を得ることができる作業機械の油圧システムを提供することである。
(1)上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するセンターバイパス型の複数の流量・方向制御弁と、前記複数の油圧アクチュエータに対応して設けられ、前記複数の流量・方向制御弁をそれぞれ操作する複数の操作手段と、前記複数の操作手段の操作に応じて前記油圧ポンプの吐出量が変化するように前記油圧ポンプの容量を制御するポンプレギュレータとを備え、前記複数の油圧アクチュエータは、ボトム側シリンダ室及びロッド側シリンダ室を有し、重負荷微速操作作業時に、前記ボトム側シリンダ室及びロッド側シリンダ室のいずれかが負荷保持側となる特定の油圧アクチュエータを含む作業機械の油圧システムにおいて、前記センターバイパス型の複数の流量・方向制御弁を貫通するセンターバイパスラインの前記特定の油圧アクチュエータに対応する流量・方向制御弁の下流側の位置に配置されたセンターバイパスカット弁と、前記複数の操作手段のうち前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたときに前記センターバイパスカット弁を作動させ、前記油圧ポンプの吐出圧力が前記特定の油圧アクチュエータの負荷圧よりも高くなるように制御する制御手段とを備えるものとする。
 これにより油圧アクチュエータとして油圧シリンダを使用し、吊り荷作業のような重負荷微速操作作業を行う場合に、操作手段の操作量が少なく、油圧ポンプの吐出流量が少なくても、センターバイパスカット弁が作動して、油圧ポンプの吐出圧力が特定の油圧アクチュエータの負荷圧よりも高くなるように制御されるため、油圧ポンプの吐出油が特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室に供給され、油圧アクチュエータを駆動することができる。これによりエネルギーロスを低減して燃費の悪化を防止し、かつ良好な微速操作性を得ることができる。また、特定の油圧アクチュエータの負荷圧が低いときは、センターバイパスカット弁が作動せず、従来通りの操作が可能となる。
(2)上記(1)において、好ましくは、前記制御手段は、前記複数の操作手段のうち前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記重負荷微速操作作業を意図して前記負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたかどうかを検出する操作検出手段と、前記操作検出手段によって前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたことが検出されたときに、前記センターバイパスカット弁を作動させるバイパス制御手段とを備える。
(3)また、上記(1)において、好ましくは、前記制御手段は、前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段を前記負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作したときの前記操作手段の操作信号を検出する第1検出手段と、前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室の圧力を検出する第2検出手段と、前記第1検出手段で検出した操作信号の値が第1所定値より大きく、前記第2検出手段で検出した圧力が第2所定値より高いときに、前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたと判定し、前記センターバイパスカット弁を作動させるバイパス制御手段とを備える。
(4)上記(3)において、前記バイパス制御手段は、前記第2検出手段で検出した圧力が上昇するにしたがって小さくなる前記センターバイパスカット弁の目標開口面積を計算し、前記センターバイパスカット弁の開口面積が前記目標開口面積となるよう前記センターバイパスカット弁を制御することが好ましい。
(5)上記(1)において、前記制御手段は、前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段を前記負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作したときの前記操作手段の操作信号を検出する第1検出手段と、前記第1検出手段で検出した操作信号の変化率を計算し、前記操作信号の値が第1所定値より大きく、前記変化率が第3所定値より小さいときに、前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたと判定し、前記センターバイパスカット弁を作動させるバイパス制御手段とを備えるものとしてもよい。
 本発明によれば、吊り荷作業のような重負荷微速操作作業を行う場合に、エネルギーロスを低減して燃費の悪化を防止し、かつ良好な微速操作性を得ることができる。
本発明の第1の実施の形態による油圧システムの全体構成図である。 油圧システムの操作系を示す図である。 図3(a)はセンターバイパス型の流量・方向制御弁の図記号を拡大して示す図であり、図3(b)はセンターバイパス型の流量・方向制御弁の開口面積特性を示す図である。 ポジコン制御におけるポンプ制御圧力とポンプ押しのけ容積の関係を示す図である。 入力トルク制限制御におけるポンプ吐出圧力と最大ポンプ押しのけ容積との関係を示す図である。 本発明の第1の実施の形態における油圧システムに備えられるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。 本発明の油圧システムが搭載される油圧ショベル(作業機械)の外観を示す図である。 本発明の第2の実施の形態における油圧システムに備えられるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施の形態における油圧システムに備えられるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第4の実施の形態による油圧システムの全体構成図である。 本発明の第4の実施の形態における油圧システムに備えられるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。
 以下、本発明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~
<全体構成>
 図1は、本発明の第1の実施の形態による油圧システムの全体構成図であり、図2は、油圧システムの操作系を示す図である。
 本実施の形態に係わる油圧システムは、エンジン1(図7参照)によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプ(メインポンプ)、例えば第1及び第2油圧ポンプ2,3と、第1及び第2油圧ポンプ2,3から吐出された圧油により駆動される油圧アクチュエータ5,6を含む複数の油圧アクチュエータと、第1油圧ポンプ2から油圧アクチュエータ5,6,…に供給される圧油の流量及び方向を制御する流量・方向制御弁11,12及び第2油圧ポンプ3から油圧アクチュエータ5,6,…に供給される圧油の流れ(流量及び方向)を制御する流量・方向制御弁13,14を含む複数の流量・方向制御弁を内蔵したコントロールバルブ装置15とを備えている。
 流量・方向制御弁11~14はセンターバイパス型であり、流量・方向制御弁11,12はセンターバイパスライン26上に配置され、流量・方向制御弁13,14はセンターバイパスライン27上に配置されている。すなわち、センターバイパスライン26は流量・方向制御弁11,12,…を貫通して伸び、センターバイパスライン27は流量・方向制御弁13,14,…を貫通して伸びている。センターバイパスライン26の上流側は第1油圧ポンプ2の吐出油路2aに接続され、下流側はタンクTに接続され、センターバイパスライン27の上流側は第2油圧ポンプ3の吐出油路3aに接続され、下流側はタンクTに接続されている。また、流量・方向制御弁11,12は第1油圧ポンプ2の吐出油路2aにパラレルに接続され、油圧アクチュエータ5,6とともに第1油圧回路を構成している。流量・方向制御弁13,14は第2油圧ポンプ3の吐出油路3aにパラレルに接続され、油圧アクチュエータ5,6とともに第2油圧回路を構成している。
 油圧アクチュエータ5は油圧ショベルのブームを上下させる油圧シリンダ(ブームシリンダ)であり、油圧アクチュエータ6は同アームを押し引きする油圧シリンダ(アームシリンダ)である。流量・方向制御弁11,13は共にブーム用であり、流量・方向制御弁13,14は共にアーム用である。
 ブームシリンダ5は流量・方向制御弁11,13に第1及び第2アクチュエータライン(油圧配管)31,32を介して接続され、アームシリンダ6も同様に流量・方向制御弁12,14にアクチュエータライン33,34を介して接続されている。ブームシリンダ5はボトム側及びロッド側の2つのシリンダ室(第1及び第2シリンダ室)5a,5bを有し、ボトム側シリンダ室5aがアクチュエータライン31に接続され、ロッド側シリンダ室5bがアクチュエータライン32に接続されている。アームシリンダ6も同様にボトム側及びロッド側の2つのシリンダ室(第1及び第2シリンダ室)6a,6bを有し、ボトム側シリンダ室6aがアクチュエータライン33に接続され、ロッド側シリンダ室6bがアクチュエータライン34に接続されている。これによりブームシリンダ5には流量・方向制御弁11,13を介して第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出油が合流して供給され、アームシリンダ6には流量・方向制御弁13,14を介して第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出油が合流して供給される。
 また、本実施の形態における油圧システムは、図2に示すように、流量・方向制御弁11~14を操作するための操作パイロット圧力を生成する操作レバー装置16,17を含む複数の操作レバー装置16~19と、操作ペダル装置20,21と、これら操作レバー装置16~19及び操作ペダル装置20,21が生成した操作パイロット圧力が導かれるシャトルブロック23とを備えている。シャトルブロック23は、操作レバー装置16~19及び操作ペダル装置20,21が生成した操作パイロット圧力をそのまま出力する複数の通路と、第1油圧ポンプ2に係わる流量・方向制御弁11,12…を操作するための操作パイロット圧力のうちの最も高い操作パイロット圧力を選択し、第1油圧ポンプ2の容量(押しのけ容積)を制御するための第1ポンプ制御圧力Pp1として出力するシャトル弁群と、第2油圧ポンプ3に係わる流量・方向制御弁13,14…を操作するための操作パイロット圧力のうちの最も高い操作パイロット圧力を選択し、第2油圧ポンプ3の容量(押しのけ容積)を制御するための第2ポンプ制御圧力Pp2として出力するシャトル弁群とを内蔵している。
 操作レバー装置16はブーム用であり、エンジン1(図7参照)により駆動されるパイロットポンプ46の吐出圧力に基づいて操作レバー16aの操作方向に応じたブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ppbu又はブーム下げ指令の操作パイロット圧力Ppbdを生成する減圧弁を有しており、生成された操作パイロット圧力Ppbu又はPpbdは流量・方向制御弁11,13の対応する受圧部に導かれ、流量・方向制御弁11,13はその操作パイロット圧力Ppbu又はPpbdによりブーム上げ方向(図示左方向)又はブーム下げ方向(図示右方向)に切り換えられる。操作レバー装置17はアーム用であり、パイロットポンプ46の吐出圧力に基づいて操作レバー17aの操作方向に応じたアームクラウド(アーム引き)指令の操作パイロット圧力Ppac又はアームダンプ(アーム押し)指令の操作パイロット圧力Ppadを生成する減圧弁を有しており、生成された操作パイロット圧力Ppac又はPpadは流量・方向制御弁12,14の対応する受圧部に導かれ、流量・方向制御弁12,14はその操作パイロット圧力Ppac又はPpadによりアームクラウド方向(図示左方向)又はアームダンプ方向(図示右方向)に切り換えられる。
 本明細書では、操作レバー装置16~19と操作ペダル装置20,21を纏めて操作装置(操作手段)という。
 図3(a)はセンターバイパス型の流量・方向制御弁11~14の図記号を拡大して示す図であり、図3(b)はセンターバイパス型の流量・方向制御弁11~14の開口面積特性を示す図である。
 センターバイパス型の流量・方向制御弁11~14は、それぞれ、センターバイパス通路部Rb、メータイン通路部Ri、メータアウト通路部Roを有し、それらの通路部は流量・方向制御弁11~14の切換量(ストローク)に応じて図3(a)及び(b)に示すような所定の開口面積特性(後述)を有している。センターバイパス通路部Rbはセンターバイパスライン26又は27上に位置し、メータイン通路部Riは油圧ポンプ2又は3の吐出油路2a又は3aにつながる圧油の供給ライン25aをアクチュエータライン31又は32;33又は34に連通させる油路上に位置し、メータアウト通路部Roは、それぞれ、アクチュエータライン31又は32;33又は34をタンクTに連通させる油路上に位置している。圧油の供給ライン25aには油圧アクチュエータ側からの圧油の逆流を防止するためのロードチェック弁25bが設けられている。
 センターバイパス通路部Rbは、図3(b)のA1に示すような開口面積特性を有し、メータイン通路部Riは、図3(b)のA2に示すような開口面積特性を有している。図3(b)の横軸は対応する操作装置により生成される操作パイロット圧力であり、操作レバー或いは操作ペダルの操作量或いは流量・方向制御弁のストロークに概ね対応している。図3(b)の縦軸はセンターバイパス通路部Rb及びメータイン通路部Riの開口面積である。
 操作装置の操作レバー或いは操作ペダルが操作され、操作パイロット圧力が上昇するにしたがって(操作量或いは流量・方向制御弁のストロークが増大するにしたがって)、センターバイパス通路部Rbの開口面積は減少し、メータイン通路部Riの開口面積は増大する。操作レバーがフルストロークに達し、操作パイロット圧力が最大になると、センターバイパス通路部Rbの開口面積はゼロ(全閉)となり、メータイン通路部Riの開口面積は最大となる。すなわち、センターバイパス通路部Rbの操作パイロット圧に対する開口面積の変化とメータイン通路部Riの操作パイロット圧に対する開口面積の変化は、逆の関係にある。
 図示はしないが、メータアウト通路部Roの開口面積特性はメータイン通路部Riの開口面積特性と概ね同じである。
 図1に戻り、第1油圧ポンプ2は第1レギュレータ36を備え、第2油圧ポンプ3は第2レギュレータ37を備えている。第1レギュレータ36は前述した第1ポンプ制御圧力Pp1と自身が係わる第1油圧ポンプ2の吐出圧力を入力し、ポジコン制御と入力トルク制限制御を行う。第2レギュレータ37も同様に前述した第2ポンプ制御圧力Pp2と自身が係わる第2油圧ポンプ3の吐出圧力を入力し、ポジコン制御と入力トルク制限制御を行う。
 図4はポジコン制御におけるポンプ制御圧力とポンプ押しのけ容積の関係を示す図である。第1レギュレータ36は、第1ポンプ制御圧力Pp1が上昇するにしたがって増大するよう第1油圧ポンプ2の押しのけ容積を制御する。第2レギュレータ37も同様である。図中、qminは第1及び第2油圧ポンプ2,3の最小押しのけ容積であり、qmaxは第1及び第2油圧ポンプ2,3の最大押しのけ容積である。
 図5は入力トルク制限制御におけるポンプ吐出圧力と最大ポンプ押しのけ容積との関係を示す図である。第1レギュレータ36は、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力が上昇してそれらの合計(和)が所定の値Pdoを超えると、最大吸収トルク特性線T1,T2に沿って、ポンプ吐出圧力が上昇するにしたがって第1油圧ポンプの2の最大押しのけ容積を減少させ、第1油圧ポンプ2の吸収トルクがほぼ一定の値に保持されるよう第1油圧ポンプ2の押しのけ容積を制御する。第2レギュレータ37も同様である。図中TEは第1及び第2油圧ポンプ2,3を駆動するエンジンの出力トルクのうち、第1及び第2油圧ポンプ2,3に割り当てられたポンプベーストルクであり、最大吸収トルク特性線T1,T2の最大吸収トルクはポンプベーストルクTEよりやや小さくなるように設定されている。
 これにより第1レギュレータは36は、第1油圧ポンプ2に係わる油圧アクチュエータを駆動するとき、対応する操作装置(操作レバー装置及び操作ペダル装置)の操作量(要求流量)に応じて第1油圧ポンプ2の押しのけ容積を増大させ、ポンプ吐出流量を増大させるとともに、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力の合計が所定の値Pdoを超えて上昇した場合は、トルク制限制御特性線T1,T2に沿って第1油圧ポンプ2の押しのけ容積を減少させ、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吸収トルクの合計がトルク制限制御特性線T1,T2によって設定される最大吸収トルクを超えないように制御する。
<制御系>
 図1に戻り、本実施の形態の油圧システムは、その特徴的構成として、更に、第1油圧ポンプ2に係わるセンターバイパスライン26の最下流側に配置されたセンターバイパスカット弁41と、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuを検出する圧力センサ42と、ブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aの圧力(ブームボトム圧)を検出する圧力センサ43と、コントローラ44と、コントローラ44からの制御信号により動作し、エンジン1(図7参照)により駆動されるパイロットポンプ46の吐出圧力に基づいて制御圧力を生成する電磁弁45とを備えている。電磁弁45の制御圧力はセンターバイパスカット弁41に印加され、センターバイパスカット弁41を開位置から閉位置に切り換える。
<コントローラ>
 図6はコントローラ44の処理内容を示すフローチャートである。
 コントローラ44は圧力センサ42の検出信号を入力して、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きいかどうかを判定する(ステップS100)。所定の値Ppminは、操作装置(操作レバー装置及び操作ペダル装置)の操作レバー或いは操作ペダルを操作したときに生成される最小の操作パイロット圧力であり、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが最小の操作パイロット圧力Ppminよりも大きいことは、ブーム用操作レバー装置16の操作レバー16aがブーム上げ方向に操作されたことを意味する。
 ここで、ブーム用操作レバー装置16が有する減圧弁の元圧(一次圧)であるパイロットポンプ46の吐出圧力を4MPaとした場合、所定の値Ppminは例えば0.5MPa程度である。
 ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きい場合、コントローラ44は更に圧力センサ43の検出信号を入力して、ブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aの圧力(ブームボトム圧)Pbbが所定の値Pbb0よりも大きいかどうかを判定する(ステップS110)。所定の値Pbb0は、吊り荷作業時に本発明を適用して好適であるブームボトム圧(負荷保持圧力)の最小値であり、ブームボトム圧Pbbが所定の値Pbb0よりも大きいことは、吊り荷作業に本発明を適用して好適な場合であることを意味する。
 ここで、図示しないメインリリーフ弁により油圧システムに設定される最大回路圧力を35MPaとした場合、所定の値Pbb0は例えば25MPa程度である。
 そして、ブームボトム圧Pbbが所定の値Pbb0よりも大きい場合は、吊り荷作業が開始されたと判断して電磁弁45を励磁するためのONの制御信号を生成し、この制御信号(ON信号)にソフト的なフィルタ処理を施した後、電磁弁45に出力する(ステップS120)。これにより電磁弁45は制御信号(ON信号)に相当する制御圧力を生成し、センターバイパスカット弁41を開位置から閉位置に切り換える。
 一方、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きくない場合、或いはブームボトム圧Pbbが所定の値Pbb0よりも大きくない場合は、電磁弁45の制御信号をOFFのままとし(ステップS130)、センターバイパスカット弁41を開位置に保持する。
<油圧ショベルと吊り荷作業>
 図7は本発明の油圧システムが搭載される油圧ショベル(作業機械)の外観を示す図である。
 油圧ショベルは下部走行体100と上部旋回体101とフロント作業機102を備えている。下部走行体100は左右のクローラ式走行装置103a,103bを有し、左右の走行モータ104a,104bにより駆動される。上部旋回体101は下部走行体100上に旋回可能に搭載され、旋回モータ7により旋回駆動される。フロント作業機102は上部旋回体101の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体101にはエンジンルーム106、キャビン(運転室)107が備えられ、エンジンルーム106にエンジン1や第1及び第2油圧ポンプ2,3、パイロットポンプ46等の油圧機器が配置され、キャビン107内には上記操作レバー装置16~19、操作ペダル装置20,21等の操作装置が配置されている。
 フロント作業機102はブーム111、アーム112、バケット113を有する多関節構造であり、ブーム111はブームシリンダ5の伸縮により上下方向に回動し、アーム112はアームシリンダ6の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット113はバケットシリンダ8の伸縮により上下、前後方向に回動する。
 図1の油圧システムを示す油圧回路図では、左右の走行モータ104a,104b、旋回モータ7、バケットシリンダ8等の油圧アクチュエータに係わる部分を省略して示している。
 バケット113の背部には格納式のフック130が設けられている。フック130は吊り荷作業用であり、図示の如く、バケット背部に取り付けたフック130にワイヤーを掛けて吊り荷131をにを吊り上げる。この吊り荷作業では、ブーム111の上げ下げ(ブーム上げ及びブーム下げ)により吊り荷131の上下方向(高さ方向)の移動(位置調整)を行い、アーム112の押し引き(アームダンプ及びアームクラウド)又は旋回により吊り荷131の前後及び横方向(水平方向)の移動(位置調整)を行う。ブーム上げでは、ブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aが負荷保持側となり、ボトム側シリンダ室5aに高圧の保持圧が発生する。また、吊り荷作業は重負荷で微速操作が要求される作業(重負荷微速操作作業)である。
<請求項との対応>
 以上において、ブームシリンダ5は、ボトム側シリンダ室5a及びロッド側シリンダ室5bを有し、重負荷微速操作作業時に、ボトム側シリンダ室及びロッド側シリンダ室のいずれかであるボトム側シリンダ室5aが負荷保持側となる特定の油圧アクチュエータを構成し、圧力センサ42,43、コントローラ44及び電磁弁45は、複数の操作手段16~21のうち特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16が特定の油圧アクチュエータ5の負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたときにセンターバイパスカット弁41を作動させ、第1油圧ポンプ2の吐出圧力が特定の油圧アクチュエータ5の負荷圧よりも高くなるように制御する制御手段を構成する。
 また、圧力センサ42,43とコントローラ44の図6に示すステップS100,S110の機能は、前記複数の操作手段18~21のうち特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16が重負荷微速操作作業を意図して負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたかどうかを検出する操作検出手段を構成し、コントローラ44の図6に示すステップS120の機能及び電磁弁45は、前記操作検出手段によって特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16が負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたことが検出されたときに、センターバイパスカット弁41を作動させるバイパス制御手段を構成する。
 更に、圧力センサ42は、特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16を負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作したときの前記操作手段16の操作信号を検出する第1検出手段を構成し、圧力センサ43は、特定の油圧アクチュエータ5の負荷保持側のシリンダ室5aの圧力を検出する第2検出手段を構成し、コントローラ44及び電磁弁45は、前記第1検出手段で検出した操作信号の値が第1所定値Ppminより大きく、前記第2検出手段で検出した圧力が第2所定値Pbb0より高いときに、特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16が特定の油圧アクチュエータ5の負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたと判定し、センターバイパスカット弁41を作動させるバイパス制御手段を構成する。
<動作>
 吊り荷作業として、図7に示すように、吊り荷131を空中に保持した状態でブーム上により吊り荷131の上方への移動を行う場合を考える。
 オペレータが、吊り荷作業でブーム上により吊り荷131の上方への移動を行うことを意図してブーム用の操作レバー装置16の操作レバー16aをブーム上げ方向に操作すると、ブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ppbuがブーム用の流量・方向制御弁11,13の受圧部に導かれ、流量・方向制御弁11,13はブーム上げ方向(図示左方向)に切り換え操作される。また、シャトルブロック23はその操作パイロット圧力Ppbuを第1ポンプ制御圧力Pp1及び第2ポンプ制御圧力Pp2として出力し、これらの第1ポンプ制御圧力Pp1及び第2ポンプ制御圧力Pp2は第1及び第2油圧ポンプ2,3の第1及び第2レギュレータ36,37に導かれ、第1ポンプ制御圧力Pp1及び第2ポンプ制御圧力Pp2の大きさ(ブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ppbuの大きさ)に応じて第1及び第2油圧ポンプ2,3の押しのけ容積が増大し、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が増大する。
 一方、ブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ppbuは圧力センサ42により検出され、圧力センサ42の検出信号は、ブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aの圧力(ブームボトム圧)を検出する圧力センサ43の検出信号とともにコントローラ44に入力される。コントローラ44は、その検出信号に基づいて図6に示したフローチャートの処理を行う。このときはブーム用操作レバー16aの操作時であり、操作パイロット圧力PpbuはPpbu>Ppminである。また、吊り荷131が空中に保持した状態にある場合は、ブームボトム圧PbbはPbb>Pbb0である。その結果、ステップS100及びS110の判断がいずれも肯定され、ステップS120の処理により電磁弁45にONの制御信号が出力され、センターバイパスカット弁41は開位置から閉位置に切り換えられてセンターバイパスライン26が遮断される。
 これにより操作レバー16aの操作量が少なく、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が少なくても、第1油圧ポンプ2側の吐出圧力は速やかに上昇してブームボトム圧Pbbよりも高くなり、第1油圧ポンプ2の吐出油がブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5a(負荷保持側のシリンダ室)に供給され、ブームシリンダ5を伸び方向に駆動しブームが上方に回動する。
 ブームボトム圧Pbbが低い通常の作業時は、ステップS110の判断が否定されるため、センターバイパスカット弁41は作動せず、ブームシリンダ5は通常通り動作する。
<効果>
 センターバイパス型の流量・方向制御弁11,13にあっては、図3に示したように、センターバイパス通路部Rbとメータイン通路部Riとは操作パイロット圧(操作レバー装置のレバー操作量)に対して逆の開口面積特性を有し、操作パイロット圧(操作レバー装置のレバー操作量)が増大するにしたがってセンターバイパス通路部Rbの開口面積は減少し、メータイン可変絞りRiの開口面積は増大する。一方、油圧ポンプ2,3の吐出圧力はセンターバイパス通路部Rbの開口面積に対して反比例の関係にあり、センターバイパス通路部Rbの開口面積が減少するにしたがって油圧ポンプ2,3の吐出圧力は上昇する。
 吊り荷作業でブーム上により吊り荷131の上方への移動を行うためにはブームシリンダ5の負荷保持側のシリンダ室(ボトム側シリンダ室5a)に油圧ポンプ2,3の吐出油を供給する必要があり、そのためにはセンターバイパス通路部Rbの開口面積を大きく絞って(開口面積を大きく減少させて)油圧ポンプ2,3の吐出圧力をブームシリンダ5の負荷保持圧より高くする必要がある。従来の油圧システムでセンターバイパス通路部Rbの開口面積を大きく絞るためには、操作レバー装置16の操作レバー16aを大きく操作しなければ(レバー操作量を大きくしなければ)ならなかった。
 しかし、レギュレータ36,37により制御される油圧ポンプ2,3の押しのけ容積は、図4に示したように、操作レバー装置16のレバー操作量が増大し、操作パイロット圧から生成される第1及び第2ポンプ制御圧力Pp1,Pp2が上昇するにしたがって増大する。したがって、操作レバー装置16の操作レバー16aのレバー操作量が増大すると第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が増大し、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出油の相当部分がセンターバイパスライン26,27を介してタンクに還流する。その結果、エネルギーロスが大きくなり、エンジン1の燃費が悪化する。また、吊り荷作業における吊り荷の移動は、高負荷であるばかりでなく微速操作が要求される作業(重負荷微速操作作業)であるため、操作レバー装置16の操作レバー16aを大きく操作した結果第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が増大すると、微速操作性が低下するという問題もある。
 このような従来技術に対し、本実施の形態では、吊り荷作業でブーム用の操作レバー16aの操作量が少なくてもセンターバイパスカット弁41が作動してセンターバイパスライン26を遮断するため、操作レバー16aが操作されると第1油圧ポンプ2の吐出圧力は直ちにブームボトム圧Pbbよりも高い圧力まで上昇し、第1油圧ポンプ2の吐出油がブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5a(負荷保持側のシリンダ室)に供給され、ブームシリンダ5を伸び方向に駆動しブーム上げを行うことができる。これによりエネルギーロスを低減して燃費の悪化を防止することができる。また、操作レバー16aの操作量が少ないため、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量は少なく、良好な微速操作性が得られる。
 以上は吊り荷作業の場合について説明したが、ブーム上げにより他の重負荷微速操作作業を行う場合にも同様に動作し、同様の効果が得られる。
 以上のように本実施の形態によれば、吊り荷作業で吊り荷を上方に移動させる場合のように重負荷微速操作作業を行う場合には、操作レバー装置16の操作レバー16aを僅かに操作しただけでセンターバイパスカット弁41が作動し、センタバイパスライン26が遮断されるため、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力が直ちに上昇して高負荷圧のブームシリンダ5を容易に駆動することができ、これによりエネルギーロスを低減して燃費の悪化を防止するとともに、良好な微速操作性を得ることができる。
 また、ブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aの圧力(ブームボトム圧)Pbbが低い通常の作業時は、センターバイパスカット弁41は作動しないため、従来通りの作業を行うことができる。
 ~第2の実施の形態~
 本発明の第2の実施の形態を図8を用いて説明する。図8は、本実施の形態における油圧システムに備えられるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。本実施の形態における油圧システムの全体構成は第1の実施の形態の図1、図2等に示すのと同じであり、以下において説明は省略する。
 図8において、コントローラ44(図1参照)は第1の実施の形態と同様のステップS100,S110,S130の処理を行う。すなわち、圧力センサ42の検出信号を入力して、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きいかどうかを判定し(ステップS100)、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きい場合は、さらに圧力センサ43の検出信号を入力して、ブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aの圧力(ブームボトム圧)が所定の値Pbb0よりも大きいかどうかを判定し(ステップS110)、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きくない場合、或いはブームボトム圧が所定の値Pbb0よりも大きくない場合は、電磁弁45の制御信号をOFFのままとし(ステップS130)、センターバイパスカット弁41を開位置に保持する。ここで、前述したように、ブーム用操作レバー装置16が有する減圧弁の元圧(一次圧)であるパイロットポンプ46の吐出圧力を4MPaとした場合、所定の値Ppminは例えば0.5MPa程度である。
 一方、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きく、ブームボトム圧が所定の値Pbb0よりも大きい場合は、コントローラ44は、圧力センサ43により検出したブームボトム圧をメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、そのときのブームボトム圧に応じたセンターバイパスカット弁41の開口面積Aを計算する(ステップS140)。メモリのテーブルには、図8に示すように、ブームボトム圧が所定の値Pbb0であるときは開口面積Aは最大Amax(全開)であり、ブームボトム圧がそれより高くなるにしたがって開口面積Aが小さくなり、ブームボトム圧が所定の値Pbbaに達すると、開口面積Aが0となるブームボトム圧Ppbuと開口面積Aとの関係が設定されている。
 ここで、図示しないメインリリーフ弁により油圧システムに設定される最大回路圧力を35MPaとした場合、所定の値Pbbaは例えば30MPa程度である。
 次いで、コントローラ44は、センターバイパスカット弁41の開口面積をステップS140で計算した開口面積Aとするための電磁弁制御信号を演算し、この制御信号にソフト的なフィルタ処理を施した後、電磁弁45に出力する(ステップS150)。
 以上において、コントローラ44の図8に示す機能及び図1に示した電磁弁45は、第1検出手段(圧力センサ42)で検出した操作信号の値が第1所定値Ppminより大きく、第2検出手段(圧力センサ43)で検出した圧力が第2所定値Pbb0より高いときに、特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16が特定の油圧アクチュエータ5の負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたと判定し、センターバイパスカット弁41を作動させるバイパス制御手段を構成する。
 また、本実施の形態では、前記バイパス制御手段は、第2検出手段(圧力センサ43)で検出した圧力が上昇するにしたがって小さくなるセンターバイパスカット弁41の目標開口面積を計算し、センターバイパスカット弁41の開口面積が前記目標開口面積となるようセンターバイパスカット弁41を制御する。
 以上のように構成した本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
 また、本実施の形態においては、そのときのブームボトム圧に応じたセンターバイパスカット弁41の開口面積Aを計算し、その開口面積が得られるようにセンターバイパスカット弁41の作動を制御するため、吊り荷作業時に吊り荷の荷重(負荷)の大きさに応じて必要な分だけ、センターバイパスカット弁41の開口面積が絞られることとなり、これにより第1油圧ポンプ2の吐出圧力の上昇が滑らかとなり、ブームシリンダ5がスムーズに駆動され、スムーズな吊り荷作業が可能となる。
 ~第3の実施の形態~
 本発明の第3の実施の形態を図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態における油圧システムに備えられるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。本実施の形態における油圧システムの全体構成は、第1の実施の形態の図1にあったブームボトム圧を検出する圧力センサ43を備えていない点を除いて、第1の実施の形態の図1、図2等に示すのと同じであり、以下において説明は省略する。
 図9において、コントローラ44(図1参照)は第1の実施の形態と同様のステップS100,S130の処理を行う。すなわち、圧力センサ42の検出信号を入力して、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きいかどうかを判定し(ステップS100)、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きくない場合は、電磁弁45の制御信号をOFFのままとし(ステップS130)、センターバイパスカット弁41を開位置に保持する。
 一方、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きい場合は、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuの変化率ΔPpbuを計算し、この変化率ΔPpbuが所定の値ΔPpbu0より小さいかどうかを判定する(ステップS160)。ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuの変化率ΔPpbuはブーム用操作レバー装置16の操作レバー16aの操作速度に対応しており、所定の値ΔPpbu0は吊り荷作業をするときに想定されるブーム用操作レバー16aの最大操作速度に対応する値である。ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuの変化率ΔPpbuが所定の値ΔPpbu0より小さいことは、ブーム用操作レバー装置16の操作レバー16aがブーム上げ方向に操作され、かつ現在吊り荷作業中にある可能性が高いことを意味する。
 そして、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuの変化率ΔPpbuが所定の値ΔPpbu0より小さい場合は、吊り荷作が開始されたと判断して電磁弁45を励磁するためのONの制御信号を生成し、この制御信号(ON信号)にソフト的なフィルタ処理を施した後、電磁弁45に出力する(ステップS120)。これにより電磁弁45は制御信号(ON信号)に相当する制御圧力を生成し、センターバイパスカット弁41を開位置から閉位置に切り換える。
 一方、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuの変化率ΔPpbuが所定の値ΔPpbu0より小さくない場合は、電磁弁45の制御信号をOFFのままとし(ステップS130)、センターバイパスカット弁41を開位置に保持する。
 以上において、図1に示した圧力センサ42とコントローラ44の図9に示すステップS100,S160の機能は、前記複数の操作手段18~21のうち特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段16が重負荷微速操作作業を意図して負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたかどうかを検出する操作検出手段を構成し、コントローラ44の図9に示すステップS120の機能及び図1に示した電磁弁45は、前記操作検出手段によって特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16が負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたことが検出されたときに、センターバイパスカット弁41を作動させるバイパス制御手段を構成する。
 また、圧力センサ42は、特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16を負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作したときの前記操作手段16の操作信号を検出する第1検出手段を構成し、コントローラ44の図9に示す機能及び図1に示した電磁弁45は、第1検出手段(圧力センサ42)で検出した操作信号の変化率ΔPpbuを計算し、前記操作信号の値が第1所定値Ppminより大きく、前記変化率が第3所定値ΔPpbu0より小さいときに、特定の油圧アクチュエータ5に対応する操作手段16が特定の油圧アクチュエータ5の負荷保持側のシリンダ室5aに圧油を供給するよう操作されたと判定し、センターバイパスカット弁41を作動させるバイパス制御手段を構成する。
 以上のように構成した本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
 また、本実施の形態では、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuの変化率ΔPpbuが吊り荷作業をするときに想定されるブーム用操作レバー16aの最大操作速度に対応する所定の値ΔPpbu0より小さいときに吊り荷作業が開始されたと判定するので、吊り荷131を地面に置いた状態からブーム上げにより吊り荷131を吊り上げる場合には、吊り荷131の吊り上げを開始した時点からセンターバイパスカット弁41が作動する。これにより、その後、吊り荷131が地面から離れた時点でブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aに高圧の保持圧が発生して、ブームボトム圧が高くなると、第1油圧ポンプ2の吐出圧力は直ちにブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aの圧力(ブームボトム圧)よりも高い圧力まで上昇し、第1油圧ポンプ2の吐出油がブームシリンダ5のボトム側シリンダ室5aに供給され、スムーズに吊り荷131を地面上から空中へと吊り上げることができる。
 ~第4の実施の形態~
 本発明の第4の実施の形態を図10及び図11を用いて説明する。本実施の形態は、吊り荷作業でブーム上げにより吊り荷の上方移動を行う場合だけでなく、アームダンプ(アーム押し)により吊り荷の車体前方(車体から離れる方向)への移動を行う場合にも、本発明の効果が得られるようにしたものである。
<全体構成>
 図10は、本実施の形態による油圧システムの全体構成図である。本実施の形態に係わる油圧システムは、その特徴的構成として、第1の実施の形態における図1に示す構成に加え、アームダンプ(アーム押し)指令の操作パイロット圧力Ppadを検出する圧力センサ51と、アームシリンダ6のロッド側シリンダ室6bの圧力(アームロッド圧)Parを検出する圧力センサ53とを備え、コントローラ44Aはこれら圧力センサの検出信号も入力する。
<コントローラ>
 図11はコントローラ44Aの処理内容を示すフローチャートである。
 コントローラ44Aは第1の実施の形態と同様のステップS100,S110,S120の処理を行う。すなわち、圧力センサ42,43の検出信号を入力して、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きく、ブームボトム圧が所定の値Pbb0よりも大きい場合は、ブーム上げによる吊り荷作業が開始されたと判断して電磁弁45を励磁するためのONの制御信号を生成し、この制御信号(ON信号)にソフト的なフィルタ処理を施した後、電磁弁45に出力する。これにより電磁弁45は制御信号(ON信号)に相当する制御圧力を生成し、センターバイパスカット弁41を開位置から閉位置に切り換える。
 一方、ブーム上げの操作パイロット圧力Ppbuが所定の値Ppminよりも大きくない場合、或いはブームボトム圧が所定の値Pbb0よりも大きくない場合は、コントローラ44Aは、圧力センサ51の検出信号を入力して、アームダンプ(アーム押し)指令の操作パイロット圧力Ppadが所定の値Ppminよりも大きいかどうかを判定する(ステップS200)。所定の値Ppminは、前述したように、操作装置(操作レバー装置及び操作ペダル装置)の操作レバー或いは操作ペダルを操作したときに生成される最小の操作パイロット圧力であり、アームダンプ(アーム押し)指令の操作パイロット圧力Ppadが所定の値Ppminよりも大きいことは、アーム用操作レバー装置17の操作レバー17aがアームダンプ方向に操作されたことを意味する。
 アームダンプ(アーム押し)指令の操作パイロット圧力Ppadが所定の値Ppminよりも大きい場合、コントローラ44Aは更に圧力センサ53の検出信号を入力して、アームシリンダ6のロッド側シリンダ室6bの圧力(アームロッド圧)Parが所定の値Par0よりも大きいかどうかを判定する(ステップS210)。所定の値Par0は、吊り荷作業時に本発明を適用して好適であるアームロッド圧(負荷保持圧力)の最小値であり、アームロッド圧が所定の値Par0よりも大きいことは、吊り荷作業に本発明を適用して好適な場合であることを意味する。
 そして、アームロッド圧が所定の値Par0よりも大きい場合は、ステップS120と同様、電磁弁45にONの制御信号を出力し(ステップS220)、センターバイパスカット弁41を開位置から閉位置に切り換える。
 一方、アームダンプ(アーム押し)指令の操作パイロット圧力Ppadが所定の値Ppminよりも大きくない場合、或いはアームロッド圧が所定の値Par0よりも大きくない場合は、電磁弁45の制御信号をOFFのままとし(ステップS130)、センターバイパスカット弁41を開位置に保持する。
 以上において、ブームシリンダ5及びアームシリンダ6は、ボトム側シリンダ室5a,6a及びロッド側シリンダ室5b,6bを有し、重負荷微速操作作業時に、ボトム側シリンダ室及びロッド側シリンダ室のいずれかが負荷保持側となる特定の油圧アクチュエータを構成し、圧力センサ42,43,51,53、コントローラ44A及び電磁弁45は、複数の操作手段18~21(図2)のうち特定の油圧アクチュエータ5,6に対応する操作手段16,17が特定の油圧アクチュエータ5,6の負荷保持側のシリンダ室5a,6bに圧油を供給するよう操作されたときにセンターバイパスカット弁41を作動させ、第1油圧ポンプ2の吐出圧力が特定の油圧アクチュエータ5,6の負荷圧よりも高くなるように制御する制御手段を構成する。
 また、圧力センサ42,43,51,53とコントローラ44Aの図11に示すステップS100,S110,S200,S210の機能は、前記複数の操作手段18~21のうち特定の油圧アクチュエータ5,6に対応する操作手段16,17が重負荷微速操作作業を意図して負荷保持側のシリンダ室5a,6b又は6aに圧油を供給するよう操作されたかどうかを検出する操作検出手段を構成し、コントローラ44Aの図11に示すステップS120,S220の機能及び電磁弁45は、前記操作検出手段によって特定の油圧アクチュエータ5,6に対応する操作手段16,17が負荷保持側のシリンダ室5a,6bに圧油を供給するよう操作されたことが検出されたときに、センターバイパスカット弁41を作動させるバイパス制御手段を構成する。
 更に、圧力センサ42,51は、特定の油圧アクチュエータ5,6に対応する操作手段16,17を負荷保持側のシリンダ室5a,6bに圧油を供給するよう操作したときの前記操作手段16,17の操作信号を検出する第1検出手段を構成し、圧力センサ43,53は、特定の油圧アクチュエータ5,6の負荷保持側のシリンダ室5a,6bの圧力を検出する第2検出手段を構成し、コントローラ44A及び電磁弁45は、前記第1検出手段で検出した操作信号の値が第1所定値Ppminより大きく、前記第2検出手段で検出した圧力が第2所定値Pbb0,Par0より高いときに、特定の油圧アクチュエータ5,6に対応する操作手段16,17が特定の油圧アクチュエータ5,6の負荷保持側のシリンダ室5a,6bに圧油を供給するよう操作されたと判定し、センターバイパスカット弁41を作動させるバイパス制御手段を構成する。
 このように構成した本実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
 また、本実施の形態においては、アームダンプ(アーム押し)により吊り荷の車体前方への移動を行う場合にも、吊り荷作業でブーム上げにより吊り荷の上方移動を行う場合と同様の効果が得られる。
 すなわち、吊り荷作業では、アーム112の押し引き(アームダンプ及びアームクラウド)により吊り荷131の前後の移動(位置調整)を行う。この場合、アームダンプでは、アーム112(図7)が垂直にある姿勢から車体前方(車体から離れる方向)へアームを回動させる場合に、アームシリンダ6のロッド側シリンダ室6bが負荷保持側となり、ロッド側シリンダ室6bに高圧の保持圧が発生する。
 本実施の形態では、オペレータが、吊り荷作業でアームダンプにより吊り荷131の前方への移動を行うことを意図してアーム用の操作レバー装置17(図2)の操作レバー17aをアームダンプ方向に操作すると、アームダンプ指令の操作パイロット圧力Ppadが生成され、ブーム用の操作レバー装置16の操作レバー16aを操作した場合と同様、流量・方向制御弁12,14がアームクラウド方向(図示右方向)に切り換え操作されるとともに、第1ポンプ制御圧力Pp1及び第2ポンプ制御圧力Pp2の大きさ(ブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ppbuの大きさ)に応じて第1及び第2油圧ポンプ2,3の押しのけ容積が増大し、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が増大する。
 また、アームダンプ指令の操作パイロット圧力Ppadは圧力センサ51により検出され、圧力センサ53の検出信号は、アームシリンダ6のロッド側シリンダ室6bの圧力(アームロッド圧)を検出する圧力センサ53の検出信号とともにコントローラ44Aに入力され、ブーム用の操作レバー装置16の操作レバー16aを操作した場合と同様、ステップS200及びS210の判断がいずれも肯定され、ステップS220の処理により電磁弁45にONの制御信号が出力され、センターバイパスカット弁41は開位置から閉位置に切り換えられてセンターバイパスライン26が遮断される。
 これにより操作レバー17aの操作量が少なく、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が少なくても、第1油圧ポンプ2側の吐出圧力は速やかに上昇してアームロッド圧Parよりも高くなり、第1油圧ポンプ2の吐出油がアームシリンダ6のロッド側シリンダ室6b(負荷保持側のシリンダ室)に供給され、アームシリンダ6を縮み方向に駆動しアームが前方(車体から離れる方向)に回動する。
 アームロッド圧Parが低い通常の作業時は、ステップS210の判断が否定されるため、センターバイパスカット弁41は作動せず、アームシリンダ6は通常通り動作する。
 このように本実施の形態では、吊り荷作業でアームダンプ(アーム押し)により吊り荷の車体前方への移動を行う場合にも、アーム用の操作レバー17aの操作量が少なくて済むため、エネルギーロスを低減して燃費の悪化を防止することができるとともに、良好な微速操作性が得られる。
 ~その他の実施の形態~
 以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、作業機械が油圧ショベルである場合について説明したが、吊り荷作業等の重負荷微速操作作業を行うことができる作業機械である油圧クレーン、ホイール式ショベル等にも同様に本発明を適用し、同様の効果を得ることができる。また、上記第4の実施の形態では、第1の実施の形態に基づいて、アームダンプ(アーム押し)により吊り荷の車体前方への移動を行う場合にもセンターバイパスカット弁41を作動させるように構成したが、第2又は第3の実施の形態に基づいて、アームダンプ(アーム押し)により吊り荷の車体前方への移動を行う場合にもセンターバイパスカット弁41を作動させるように構成してもよく、この場合は、第4の実施の形態の効果に加え第2又は第3の実施の形態の効果をも得ることができる。
 1 エンジン(図6)
 2 第1油圧ポンプ
 3 第2油圧ポンプ
 5 油圧アクチュエータ(ブームシリンダ)
 5a ボトム側シリンダ室
 5b ロッド側シリンダ室
 6 油圧アクチュエータ(アームシリンダ)
 6a ボトム側シリンダ室
 6b ロッド側シリンダ室
 7 旋回モータ(図6)
 8 バケットシリンダ(図6)
 11 ブーム用流量・方向制御弁
 12 アーム用流量・方向制御弁
 13 ブーム用流量・方向制御弁
 14 アーム用流量・方向制御弁
 16 ブーム用操作レバー装置
 17 アーム用操作レバー装置
 18~21 その他の操作装置(操作レバー装置及び操作ペダル装置)
 23 シャトルブロック
 26,27 センターバイパスライン
 36 第1レギュレータ
 37 第2レギュレータ
 41 センターバイパスカット弁
 42 圧力センサ
 43 圧力センサ
 44 コントローラ
 44A コントローラ(図9)
 45 電磁弁
 46 パイロットポンプ
 51 圧力センサ
 53 圧力センサ
 100 下部走行体
 101 上部旋回体
 102 フロント作業機
 103a,103b クローラ式走行装置
 104a,104b 走行モータ
 106 エンジンルーム
 107 キャビン(運転室)
 111 ブーム
 112 アーム
 113 バケット
 130 フック
 131 吊り荷
 Rb センターバイパス通路部
 Ri メータイン通路部
 Ro メータアウト通路部

Claims (5)

  1.  油圧ポンプ(2,3)と、
     この油圧ポンプの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータ(5~8,104a,104b)と、
     前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するセンターバイパス型の複数の流量・方向制御弁(11~14)と、
     前記複数の油圧アクチュエータに対応して設けられ、前記複数の流量・方向制御弁をそれぞれ操作する複数の操作手段(16~21)と、
     前記複数の操作手段の操作に応じて前記油圧ポンプの吐出量が変化するように前記油圧ポンプの容量を制御するポンプレギュレータ(36,37)とを備え、
     前記複数の油圧アクチュエータは、ボトム側シリンダ室(5a;5a,6a)及びロッド側シリンダ室(5b;5b,6b)を有し、重負荷微速操作作業時に、前記ボトム側シリンダ室及びロッド側シリンダ室のいずれかが負荷保持側となる特定の油圧アクチュエータ(5;5,6)を含む作業機械の油圧システムにおいて、
     前記センターバイパス型の複数の流量・方向制御弁(11,12)を貫通するセンターバイパスライン(26)の前記特定の油圧アクチュエータ(5;5,6)に対応する流量・方向制御弁(11;11,12)の下流側の位置に配置されたセンターバイパスカット弁(41)と、
     前記複数の操作手段(16~21)のうち前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段(16;16,17)が前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室(5a;5a,6b)に圧油を供給するよう操作されたときに前記センターバイパスカット弁(41)を作動させ、前記油圧ポンプ(2)の吐出圧力が前記特定の油圧アクチュエータの負荷圧よりも高くなるように制御する制御手段(42~45;42,43,44A,45,51,53)とを備えることを特徴とする作業機械の油圧システム。
  2.  請求項1記載の作業機械の油圧システムにおいて、
     前記制御手段は、
     前記複数の操作手段(16~21)のうち前記特定の油圧アクチュエータ(5;5,6)に対応する操作手段(16;16,17)が前記重負荷微速操作作業を意図して前記負荷保持側のシリンダ室(5a;5a,6b)に圧油を供給するよう操作されたかどうかを検出する操作検出手段(42,43,44;42,43,44A,51,53)と、
     前記操作検出手段によって前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたことが検出されたときに、前記センターバイパスカット弁(41)を作動させるバイパス制御手段(44,45;44A,45)とを備えることを特徴とする作業機械の油圧システム。
  3.  請求項1記載の作業機械の油圧システムにおいて、
     前記制御手段は、
     前記特定の油圧アクチュエータ(5;5,6)に対応する操作手段(16;16,17)を前記負荷保持側のシリンダ室(5a;5a,6b)に圧油を供給するよう操作したときの前記操作手段の操作信号を検出する第1検出手段(42;42,51)と、
     前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室の圧力を検出する第2検出手段(43;43,53)と、
     前記第1検出手段で検出した操作信号の値が第1所定値(Ppmin)より大きく、前記第2検出手段で検出した圧力が第2所定値(Pbb0;Pbb0,Par0)より高いときに、前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたと判定し、前記センターバイパスカット弁(41)を作動させるバイパス制御手段(44,45;44A,45)とを備えることを特徴とする作業機械の油圧システム。
  4.  請求項3記載の作業機械の油圧システムにおいて、
     前記バイパス制御手段(44,45)は、前記第2検出手段(43)で検出した圧力が上昇するにしたがって小さくなる前記センターバイパスカット弁(41)の目標開口面積(A)を計算し、前記センターバイパスカット弁の開口面積が前記目標開口面積となるよう前記センターバイパスカット弁を制御することを特徴とする作業機械の油圧システム。
  5.  請求項1記載の作業機械の油圧システムにおいて、
     前記制御手段は、
     前記特定の油圧アクチュエータ(5)に対応する操作手段(16)を前記負荷保持側のシリンダ室(5a)に圧油を供給するよう操作したときの前記操作手段の操作信号を検出する第1検出手段(42)と、
     前記第1検出手段で検出した操作信号の変化率を計算し、前記操作信号の値が第1所定値(Ppmin)より大きく、前記変化率が第3所定値(ΔPpbu0)より小さいときに、前記特定の油圧アクチュエータに対応する操作手段が前記特定の油圧アクチュエータの負荷保持側のシリンダ室に圧油を供給するよう操作されたと判定し、前記センターバイパスカット弁(41)を作動させるバイパス制御手段(44,45)とを備えることを特徴とする作業機械の油圧システム。
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