WO2014192458A1 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第3及び第4アクチュエータとその他アクチュエータに必要な流量を供給することが可能となり、良好な複合操作性が得られる。
~構成~
図1は本発明の第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図である。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
全ての操作装置の操作レバーが中立なので、全ての流量制御弁6a~6jが中立位置となる。全ての流量制御弁6a~6jが中立位置なので、第1負荷圧検出回路131,第2負荷圧検出回路132,第3負荷圧検出回路133は、それぞれ、最高負荷圧Plmax1,Plmax2,Plmax3としてタンク圧を検出する。この最高負荷圧Plmax1,Plmax2,Plmax3は、それぞれ、アンロード弁115,215,315と差圧減圧弁111,211,311に導かれる。
最高負荷圧Plmax1,Plmax2,Plmax3がアンロード弁115,215,315に導かれることによって、第1、第2及び第3圧油供給路105,205,305の圧力P1,P2,P3は、最高負荷圧Plmax1,Plmax2,Plmax3にアンロード弁115,215,315のそれぞれのバネの設定圧力Pun0を加算した圧力(アンロード弁セット圧)に保たれる。ここで、最高負荷圧Plmax1,Plmax2,Plmax3は上述したようにそれぞれタンク圧であり、タンク圧はほぼ0MPaであると仮定した場合、アンロード弁セット圧はバネの設定圧力Pun0に等しくなり、第1、第2及び第3圧油供給路105,205,305の圧力P1,P2,P3はPun0に保たれる。通常、Pun0は原動機回転数検出弁13の出力圧Pgrよりも若干高く設定される(Pun0>Pgr)。
例えばブーム用の操作装置の操作レバー(ブーム操作レバー)をブームシリンダ3aが伸長する向き、つまりブーム上げ方向に入力すると、ブームシリンダ3a駆動用の流量制御弁6a,6iが図中で上方向に切り換わる。ここで、ブームシリンダ3a駆動用の流量制御弁6a,6iの開口面積特性は、図2Bを用いて説明したように流量制御弁6aがメイン駆動用であり、流量制御弁6iがアシスト駆動用である。流量制御弁6a,6iは、操作装置のパイロットバルブによって出力された操作パイロット圧に応じてストロークする。
例えばブーム操作レバーをブームシリンダ3aが伸長する向き、つまりブーム上げ方向にフルに操作した場合、ブームシリンダ3a駆動用の流量制御弁6a,6iが図中で上方向に切り換わり、図2Bに示したように、流量制御弁6a,6iのスプールストロークはS2以上となり、流量制御弁6aのメータイン通路の開口面積はA1に保たれ、流量制御弁6iのメータイン通路の開口面積はA2となる。
例えばアーム用の操作装置の操作レバー(アーム操作レバー)をアームシリンダ3bが伸長する向き、つまりアームクラウド方向に入力すると、アームシリンダ3b駆動用の流量制御弁6b,6jが図中で下方向に切り換わる。ここで、アームシリンダ3b駆動用の流量制御弁6b,6jの開口面積特性は、図2Bを用いて説明したように流量制御弁6bがメイン駆動用であり、流量制御弁6jがアシスト駆動用である。流量制御弁6b,6jは、操作装置のパイロットバルブによって出力された操作パイロット圧に応じてストロークする。
例えばアーム操作レバーをアームシリンダ3bが伸長する向き、つまりアームクラウド方向にフルに操作した場合、アームシリンダ3b駆動用の流量制御弁6b,6jが図中で下方向に切り換わり、図2Bに示したように、流量制御弁6b,6jのスプールストロークはS2以上となり、流量制御弁6bのメータイン通路の開口面積はA1に保たれ、流量制御弁6jのメータイン通路の開口面積はA2となる。
水平均し動作はブーム上げ微操作とアームクラウドのフル操作との組み合わせとなる。アクチュエータとしては、アームシリンダ3bが伸長し、ブームシリンダ3aが伸長する動作である。
バケット掘削後のバケットかき寄せ動作では、バケット掘削後にブーム上げを最大スピードで行いながら(ブーム上げフル操作)アームクラウドを微操作する。ブーム上げがフル操作であるから、上記(c)で説明したように、ブームシリンダ3aのメイン駆動用の流量制御弁6aとアシスト駆動用の流量制御弁6iのそれぞれのメータイン通路の開口面積はA1,A2となる。ブームシリンダ3aの負荷圧は第1及び第3負荷圧検出回路131,133によって最高負荷圧Plmax1,Plmax3として検出され、アンロード弁115,315がそれぞれ第1及び第3圧油供給路105,305の圧油をタンクに排出する油路を遮断する。また、最高負荷圧Plmax3はメインポンプ202のレギュレータ212にフィードバックされ、メインポンプ202の容量(流量)が流量制御弁6aの要求流量(開口面積)に応じて増加し、メインポンプ202の第3吐出ポート202aからブーム操作レバーの入力に応じた流量の圧油がブームシリンダ3aのボトム側に供給される。また、最高負荷圧Plmax1が差圧減圧弁111に導かれることによって、LS差圧であるPls1が出力され、レギュレータ112の低圧選択弁112aに導かれる。
斜面上側に油圧ショベルの本体を水平に配置し、そこから、斜面の谷側から山側(上側)に向かってバケット爪先を斜めに移動させる、いわゆる斜面上側からの斜め引き動作を行う場合について説明する。
直進走行を行うため、左右の走行操作レバーを前進方向に同じ量だけ操作すると、左走行モータ3f駆動用の流量制御弁6fと右走行モータ3g駆動用の流量制御弁6gがそれぞれ図中で上方向に切り換わり、左右の走行操作レバーをフル操作したときは、図2Aに示したように、流量制御弁6f,6gのメータイン通路の開口面積は同じA3となる。
例えば左右の走行操作レバーとブーム操作レバーのブーム上げ操作を同時に入力した場合、走行モータ3f,3g駆動用の流量制御弁6f,6gとブームシリンダ3a駆動用の流量制御弁6a,6iが図中で上方向に切り換わる。流量制御弁6f,6g,6a,6iが切り換わると、操作検出弁8f,8g,8a,8iも切り換わり、走行複合操作検出油路53をタンクに導く全ての油路が遮断される。このため、走行複合操作検出油路53の圧力はパイロット圧油供給路31bの圧力に等しくなり、第1切換弁40、第2切換弁146及び第3切換弁246は図中下方向に押されて第2位置に切り換わり、第1圧油供給路105と第2圧油供給路205は連通し、かつ第2負荷圧検出回路132の最下流のシャトル弁9gには第1切換弁146を介して第1負荷圧検出回路131によって検出された最高負荷圧Plmax1が導かれ、第1負荷圧検出回路131の最下流のシャトル弁9fには第2切換弁246を介して第2負荷圧検出回路132によって検出された最高負荷圧Plmax2が導かれる。
一方の走行操作レバーをフル、他方の走行操作レバーをハーフ操作する、いわゆるステアリング動作をする場合について、以下に説明する。
以上のように本実施の形態によれば、油圧ショベルのブームシリンダ3aとアームシリンダ3bを同時に駆動する複合操作時に、圧力補償弁の絞り圧損による無駄なエネルギー消費を抑えつつ、ブームシリンダ3aとアームシリンダ3bに要求される様々な流量バランスに柔軟に対応し、良好な複合操作性を得ることができる。
<第2の実施の形態>
図4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る。
以上の実施の形態では、建設機械が油圧ショベルであり、第1アクチュエータがブームシリンダ3aであり,第2アクチュエータがアームシリンダ3bである場合について説明したが、他のアクチュエータよりも要求流量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。
102 スプリットフロータイプの可変容量型メインポンプ(第1ポンプ装置)
102a,102b 第1及び第2吐出ポート
112 レギュレータ(第1ポンプ制御装置)
112a 低圧選択弁
112b LS制御弁
112c LS制御ピストン
112d,112e,112f トルク制御(馬力制御)ピストン
112g 減圧弁
202 シングルフロータイプの可変容量型メインポンプ(第2ポンプ装置)
202a 第3吐出ポート
212 レギュレータ(第2ポンプ制御装置)
212b LS制御弁
212c LS制御ピストン
212d トルク制御(馬力制御)ピストン
105 第1圧油供給路
205 第2圧油供給路
305 第3圧油供給路
115 アンロード弁(第1アンロード弁)
215 アンロード弁(第2アンロード弁)
315 アンロード弁(第3アンロード弁)
111,211,311 差圧減圧弁
146,246 第2及び第3切換弁
3a~3h 複数のアクチュエータ
3a ブームシリンダ(第1アクチュエータ)
3b アームシリンダ(第2アクチュエータ)
3f,3g 左右走行モータ(第3及び第4アクチュエータ)
4 コントロールバルブユニット
6a~6j 流量制御弁
7a~7j 圧力補償弁
8a~8j 操作検出弁
9b~9j シャトル弁
13 原動機回転数検出弁
24 ゲートロックレバー
30 パイロットポンプ
31a,31b,31c パイロット圧油供給路
32 パイロットリリーフバルブ
40 第3切換弁
53 走行複合操作検出油路
43 絞り
100 ゲートロック弁
122,123,124a,124b 操作装置
131,132,133 第1,第2,第3負荷圧検出回路
Claims (7)
- 第1吐出ポート及び第2吐出ポートを有するスプリットフロータイプの第1ポンプ装置と、
第3吐出ポートを有するシングルフロータイプの第2ポンプ装置と、
前記第1及び第2ポンプ装置の前記第1~第3吐出ポートから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、
前記第1~第3吐出ポートから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁と、
前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、
前記第1及び第2吐出ポートの高圧側の吐出圧が、前記第1及び第2吐出ポートから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記第1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を有する第1ポンプ制御装置と、
前記第3吐出ポートの吐出圧が、前記第3吐出ポートから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記第2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を有する第2ポンプ制御装置とを備え、
前記複数のアクチュエータは、他のアクチュエータよりも最大の要求流量が大きい第1及び第2アクチュエータを含み、
前記第1アクチュエータの要求流量が所定流量より小さい場合は、前記第1アクチュエータを前記シングルフロータイプの第2ポンプ装置の前記第3吐出ポートから吐出される圧油のみで駆動し、前記第1アクチュエータの要求流量が前記所定流量より大きい場合は、前記シングルフロータイプの第2ポンプ装置の前記第3吐出ポートから吐出される圧油と前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの一方から吐出される圧油とを合流して前記第1アクチュエータを駆動するよう、前記第1ポンプ装置の第1吐出ポート及び前記第2ポンプ装置の第3吐出ポートと前記第1アクチュエータとを接続し、前記第2アクチュエータの要求流量が所定流量より小さい場合は、前記第2アクチュエータを前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの他方から吐出される圧油のみで駆動し、前記第2アクチュエータの要求流量が前記所定流量より大きい場合は、前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの両方から吐出される圧油を合流して前記第2アクチュエータを駆動するよう、前記第1ポンプ装置の第1及び第2吐出ポートと前記第2アクチュエータとを接続した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、
前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置は前記第1及び第2吐出ポートから同じ流量の圧油を吐出するように構成され、
前記複数のアクチュエータは、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アクチュエータを、前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの一方から吐出される圧油で駆動し、前記第4アクチュエータを、前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置の前記第1及び第2吐出ポートの他方から吐出される圧油で駆動するよう、前記第1ポンプ装置の第1及び第2吐出ポートと前記第3及び第4アクチュエータとを接続した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ポンプ制御装置は、前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置の前記第1吐出ポートの吐出圧が導かれる第1トルク制御用のアクチュエータと、前記第2吐出ポートの吐出圧が導かれる第2トルク制御用のアクチュエータとを有し、前記第1及び第2トルク制御用のアクチュエータによって、前記第1吐出ポートの吐出圧と前記第2吐出ポートの吐出圧の平均圧力が高くなるにしたがって第1ポンプ装置の容量を減少させ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、
前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置の前記第1吐出ポートに接続される第1圧油供給路と前記第2吐出ポートに接続される第2圧油供給路との間に接続され、前記第3及び第4アクチュエータと前記スプリットフロータイプの第1ポンプ装置によって駆動されるその他アクチュエータとが同時に駆動されるときは連通位置に切り換えられ、それ以外のときは遮断位置に切り換えられる切換弁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、
前記複数の流量制御弁は、前記第2ポンプ装置の第3吐出ポートに接続された第3圧油供給路を前記第1アクチュエータに接続する油路に設けられた第1流量制御弁と、前記第1ポンプ装置の第1吐出ポートに接続された第1圧油供給路を前記第1アクチュエータに接続する油路に設けられた第2流量制御弁と、前記第1ポンプ装置の第2吐出ポートに接続された第2圧油供給路を前記第2アクチュエータに接続する油路に設けられた第3流量制御弁と、前記第1ポンプ装置の第1吐出ポートに接続された前記第1圧油供給路を前記第2アクチュエータに接続する油路に設けられた第4流量制御弁とを含み、
前記第1及び第3流量制御弁は、スプールストロークが増加するにしたがって開口面積が増加し、中間ストロークで最大開口面積となり、その後、最大のスプールストロークまで最大開口面積が維持されるように開口面積特性を設定し、
前記第2及び第4流量制御弁は、スプールストロークが中間ストロークになるまでは開口面積はゼロであり、スプールストロークが前記中間ストロークを超えて増加するにしたがって開口面積が増加し、最大のスプールストロークの直前で最大開口面積となるように開口面積特性を設定したことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項1~5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アクチュエータは、それぞれ、油圧ショベルのブーム及びアームを駆動するブームシリンダ及び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2~6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3及び第4アクチュエータは、それぞれ、油圧ショベルの走行体を駆動する左右の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。
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