WO2015040800A1 - 液圧駆動装置 - Google Patents

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WO2015040800A1
WO2015040800A1 PCT/JP2014/004448 JP2014004448W WO2015040800A1 WO 2015040800 A1 WO2015040800 A1 WO 2015040800A1 JP 2014004448 W JP2014004448 W JP 2014004448W WO 2015040800 A1 WO2015040800 A1 WO 2015040800A1
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pressure
output
valve
hydraulic
bleed
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PCT/JP2014/004448
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哲弘 近藤
直希 畑
藤山　和人
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic pressure driving device that supplies pressure liquid discharged from a hydraulic pump to an actuator to drive the actuator.
  • a construction machine such as a hydraulic excavator includes a plurality of hydraulic actuators, and by driving the hydraulic actuators, various components such as a boom, an arm, a bucket, a turning device, and a traveling device are moved to perform various operations. Be able to.
  • the construction machine is provided with a hydraulic drive device as disclosed in Patent Document 1, for example, in order to drive these hydraulic actuators.
  • the hydraulic drive device described in Patent Document 1 has a hydraulic pump, and drives the actuator by supplying pressure oil discharged from the hydraulic pump to the actuator.
  • a direction switching valve is provided in association with each actuator, and the direction switching valve switches the flow of pressure oil flowing through the corresponding actuator and adjusts the flow rate thereof.
  • the hydraulic drive device is provided with a bleed-off valve, and the bleed-off valve is adapted to discharge the pressure oil discharged from the hydraulic pump to the tank and adjust the flow rate flowing to each actuator.
  • an operation device is provided in association with each actuator, and the operation device outputs an operation signal to the control device.
  • the control device controls the opening areas of the direction switching valve and the bleed-off valve in accordance with an operation signal transmitted from the operation device, and supplies pressure oil having a direction and a flow rate in accordance with the operation signal to the actuator. .
  • the bleed-off valve of the hydraulic drive device described in Patent Document 1 is configured by a so-called electromagnetic control valve, and is electrically connected to the control device via a signal line.
  • a drive signal is transmitted from the control device to the bleed-off valve via this signal line, and the bleed-off valve adjusts its opening area in accordance with this drive signal. Therefore, when an electrical failure (such as a short circuit or disconnection) occurs in the signal line, the discharge amount of the pressure oil discharged from the hydraulic pump to the tank cannot be controlled, and the bleed-off valve does not function. As a result, the discharge pressure rises abnormally or a shock occurs when the actuator is operated.
  • an object of the present invention is to provide a hydraulic drive device that can prevent the bleed-off valve from functioning.
  • the hydraulic drive device of the present invention is a hydraulic drive device for driving the actuator by supplying the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump to the actuator, and when the operation lever is operated, An operation valve that outputs an output pressure corresponding to an operation amount, an opening degree is adjusted according to the output pressure of the operation valve, and a hydraulic fluid having a flow rate according to the opening degree and the load of the actuator is A flow rate according to an opening area based on a differential pressure between an output pressure of the operation valve and a back pressure of the back pressure output mechanism, a flow rate control mechanism supplied from the pump to the actuator, a back pressure output mechanism that outputs back pressure And a bleed-off valve that discharges the pressurized fluid from the hydraulic pump to the tank.
  • the bleed-off valve moves according to the differential pressure between the back pressure of the back pressure output mechanism and the output pressure of the operation valve, it is possible to output the back pressure by appropriately setting the maximum pressure of the back pressure output mechanism. Even if the back pressure cannot be adjusted due to a mechanism failure or the like, the bleed-off valve can be operated according to the output pressure of the operation valve. Therefore, it is possible to prevent the bleed-off valve from functioning due to a failure or the like.
  • the back pressure output mechanism outputs a back pressure corresponding to an operating state
  • the operating state includes an operating state of the operating lever, an engine speed for driving the hydraulic pump, At least one state of the temperature of the pressure fluid and the load acting on the actuator may be included.
  • the back pressure output mechanism includes a control device and an electromagnetic control valve, the control device outputs a command signal corresponding to the operating state to the electromagnetic control valve, and the electromagnetic control valve
  • the back pressure having a pressure corresponding to the input command signal may be output.
  • the electromagnetic control valve since the electromagnetic control valve is adopted, the setting can be made finely according to the operating state, and the operability can be finely tuned. Further, since the operability tuning operation can be performed only by setting the control device, the tuning operation of the hydraulic pressure driving device is facilitated, and the development time of the hydraulic pressure driving device can be shortened.
  • the operation valve depressurizes the pressure liquid discharged from the first pilot pump to a pressure corresponding to the operation amount of the operation lever and outputs the pressure as the output pressure
  • the electromagnetic control valve includes the first control valve.
  • the pressure liquid discharged from the second pilot pump whose discharge pressure is lower than the discharge pressure of the pilot pump may be reduced and output as the back pressure.
  • the bleed-off valve can be operated within a predetermined range by the output pressure from the operation valve. This prevents the bleed-off valve from becoming uncontrollable.
  • the electromagnetic control valve may be configured to reduce the pressure of pilot oil output from the operation valve and output it as the back pressure.
  • the first pilot pump as the pressure source of the electromagnetic control valve
  • the second pilot pump becomes unnecessary, and the hydraulic drive device of the present invention can be obtained at low cost.
  • the electromagnetic control valve may be configured such that its maximum output pressure is lower than the maximum output pressure of the first pilot pump.
  • the output pressure from the operation valve can be made higher than the output pressure of the electromagnetic control valve even if the electromagnetic control valve continues to operate at the maximum opening or the minimum opening.
  • the pressure liquid can be supplied to the actuator.
  • the flow control mechanism supplies a pressure fluid having a flow rate corresponding to the output pressure to an actuator corresponding to the operated valve.
  • the bleed-off valve is configured to supply a hydraulic fluid having a flow rate corresponding to an opening area based on a differential pressure between an output pressure selected by the output pressure selection mechanism and a back pressure of the back pressure output mechanism from the hydraulic pump to the tank. The discharge amount may be reduced as the output pressure selected by the output pressure selection mechanism increases.
  • the discharge amount of the pressure liquid discharged from the hydraulic pump to the tank is adjusted according to the maximum output pressure, and the discharge amount decreases as the output pressure increases.
  • the hydraulic drive devices 1 and 1A of the first and second embodiments and the hydraulic excavator 2 including the same according to the present invention will be described with reference to the above-described drawings.
  • the concept of the direction used in the following description is used for convenience in description, and does not limit the direction of the configuration of the invention in that direction.
  • the hydraulic drive devices 1 and 1A described below are only one embodiment of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments, and additions, deletions, and changes can be made without departing from the spirit of the invention.
  • a hydraulic excavator 2 which is an example of a construction machine, can perform various operations such as excavation and transportation with an attachment, for example, a bucket 3, attached to a tip portion.
  • the excavator 2 has a traveling device 4 such as a crawler, and a revolving body 5 is placed on the traveling device 4 so as to be capable of turning.
  • the swivel body 5 is configured to be capable of being swiveled by a swivel motor (not shown), and the swivel body 5 is formed with a driver seat 5a for a driver to board.
  • the revolving body 5 is provided with a boom 6 that can swing in the vertical direction.
  • the boom 6 extends obliquely upward and forward from the swing body 5, and a boom cylinder 7 is installed on the boom 6 and the swing body 5.
  • the boom 6 swings upward or downward with respect to the revolving body 5 by expanding and contracting the boom cylinder 7.
  • An arm 8 is provided at the tip of the boom 6 so as to be swingable in the front-rear direction.
  • the arm 8 extends obliquely downward and forward from the tip of the boom 6, and an arm cylinder 9 is installed between the boom 6 and the arm 8.
  • the arm 8 swings backward or forward with respect to the boom 6 by expanding and contracting the arm cylinder 9.
  • a bucket 3 is provided at the tip of the arm 8 so as to be swingable in the front-rear direction.
  • a bucket cylinder 10 is provided on the bucket 3 and the arm 8, and the bucket 3 swings in the front-rear direction by expanding and contracting the bucket cylinder 10.
  • the boom cylinder 7, the arm cylinder 9, the bucket cylinder 10, and the turning motor are hydraulic actuators, and are driven by supplying pressure liquid (operating oil in the present embodiment) to them.
  • the hydraulic excavator 2 includes a hydraulic drive device 1 that supplies hydraulic oil to the actuators 7, 9, 10 including a turning motor.
  • the hydraulic drive device 1 supplies hydraulic oil to the actuators 7, 9, 10. To supply. Below, the structure of the hydraulic-pressure drive device 1 is demonstrated, referring FIG.
  • the hydraulic drive device 1 includes a hydraulic pump 11, a flow rate control mechanism 12, a plurality of operation valves 13 and 14, and a bleed-off valve 15.
  • the hydraulic pump 11 is connected to the engine E, and discharges the hydraulic fluid (operating oil or water, in this embodiment, operating oil) when the engine E rotates.
  • the hydraulic pump 11 is a so-called variable displacement hydraulic pump and includes a swash plate 11a.
  • the swash plate 11a changes the inclination angle according to the flow rate required for driving the actuator, and the hydraulic pump 11 discharges hydraulic fluid at a flow rate according to the angle of the swash plate 11a from the discharge port.
  • the inclination angle of the swash plate 11a is controlled by, for example, negative control or positive control method.
  • a main passage 16 is connected to the discharge port, and the main passage 16 is connected to the flow rate control mechanism 12. The hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 11 is guided to the flow rate control mechanism 12 through the main passage 16.
  • the flow control mechanism 12 is connected to actuators such as a boom cylinder 7, an arm cylinder 9, a bucket cylinder 10, and a turning motor, and the hydraulic oil from the hydraulic pump 11 is supplied to each actuator 7 including the turning motor. 9 and 10 can be supplied.
  • actuators such as a boom cylinder 7, an arm cylinder 9, a bucket cylinder 10, and a turning motor
  • the hydraulic oil from the hydraulic pump 11 is supplied to each actuator 7 including the turning motor. 9 and 10 can be supplied.
  • FIG. 2 for convenience of explanation, only the boom cylinder 7 and the arm cylinder 9 are shown, and the bucket cylinder 10 and the turning motor are not shown.
  • the configuration of the flow control mechanism 12 will be described in more detail.
  • the flow control mechanism 12 has a direction switching valve (not shown) provided for each of the actuators 7, 9, and 10.
  • the directional switching valves are respectively connected to two ports of the corresponding actuators 7, 9, and 10 (in the case of the boom cylinder 7 and the arm cylinder 9, the cylinder head side ports 7a and 9a and the rod side ports 7b and 9b), respectively. It is connected so that the port of the hydraulic oil supply destination can be switched by switching the flow direction of the hydraulic oil. Further, the direction switching valve adjusts the opening degree of the opening so that the flow rate of hydraulic oil corresponding to the load of the actuators 7, 9, 10 corresponding to the opening degree flows to the corresponding actuators 7, 9, 10. It has become.
  • a plurality of operation valves 13 and 14 are connected to the flow rate control mechanism 12 configured as described above.
  • the operation valves 13 and 14 are associated with each direction switching valve (that is, every actuator 7, 9, and 10), and are provided in the driver's seat 5a. In the following, for convenience of explanation, only the operation valves 13 and 14 associated with the boom cylinder 7 and the arm cylinder 9 will be described with reference to FIG. The illustration and description of are omitted.
  • the operation valves 13 and 14 have operation levers 13a and 14a, respectively.
  • the operation levers 13a and 14a can be tilted in the first and second directions with respect to the neutral position.
  • the 1st pilot pump 20 is connected to the operation valves 13 and 14, respectively.
  • the first pilot pump 20 is a so-called fixed displacement hydraulic pump, and a fixed amount of pilot oil is discharged.
  • the pilot oil discharged from the first pilot pump 20 is guided to the operation valves 13 and 14, respectively.
  • the operation valves 13 and 14 direct the guided pilot oil in a direction corresponding to the tilting direction of the operation levers 13a and 14a.
  • the pressure is reduced to a pressure corresponding to the operation amount (that is, the tilt angle) and output.
  • pilot passages 17a and 17b are connected to the boom operation valve 13, and two pilot passages 18a and 18b are connected to the arm operation valve 14, respectively.
  • Boom control valve 13 the operation lever 13a is a first direction (e.g., forward) when operated, the pilot oil of the output pressure p 1 in accordance with the tilt angle of the operating lever 13a in one of the pilot passage 17a It is designed to output.
  • the operating lever 13a is the second direction (e.g., rearward) when operated, the operation valve 13 for boom, the other pilot passage 17b to the pilot oil output pressure p 2 in accordance with the tilt angle of the operating lever 13a To output.
  • the pilot oil output to the pilot passages 17a and 17b is input to the flow rate control mechanism 12, and the direction switching valve associated with the boom cylinder 7 in the flow rate control mechanism 12 changes the tilt direction and tilt angle of the operation lever 13a. Moves accordingly. That is, the direction of the hydraulic oil flowing through the boom cylinder 7 is switched to the direction corresponding to the tilt direction, and the opening degree of the direction switching valve is adjusted to the opening degree corresponding to the tilt angle. As a result, hydraulic fluid is supplied from the hydraulic pump 11 to the boom cylinder 7 via the flow rate control mechanism 12.
  • It operated valve 14 for the arm also when the operating lever 14a is operated in the first direction, and outputs the pilot oil output pressure p 3 in accordance with the tilt amount in one of the pilot passage 18a, the operation lever 14a is first When operated in two directions, and outputs a pilot oil output pressure p 4 in accordance with the tilt amount in the other pilot passage 18b.
  • the pilot oil output to the pilot passages 18a and 18b is input to the flow rate control mechanism 12, and the direction switching valve associated with the arm cylinder 9 in the flow rate control mechanism 12 changes the tilt direction and tilt angle of the operation lever 14a. Moves accordingly.
  • the direction of the hydraulic oil flowing through the arm cylinder 9 is switched to the direction corresponding to the forward tilt direction, and the opening degree of the direction switching valve is adjusted to the opening degree corresponding to the tilt angle.
  • hydraulic fluid is supplied from the hydraulic pump 11 to the arm cylinder 9 via the flow rate control mechanism 12.
  • a high pressure selection mechanism 19 is connected to the pilot passages 17a, 17b, 18a, 18b of the operation valves 13, 14 configured as described above.
  • the high pressure selection mechanism 19 selects and outputs the highest output pressure among the output pressures p 1 to p 4 output from the operation valves 13 and 14. More specifically, the high-pressure selection mechanism 19 has three shuttle valves 21, 22, and 23, and the first shuttle valve 21 is connected to the two pilot passages 17 a and 17 b of the operation valve 13. The higher hydraulic pressure of the pilot passages 17a and 17b is selected and output to the downstream side.
  • the second shuttle valve 22 is connected to the two pilot passages 18a and 18b of the operation valve 14, so that the higher one of the hydraulic pressures in the pilot passages 18a and 18b is selected and output to the downstream side.
  • the third shuttle valve 23 selects the higher one of the two hydraulic pressures output from the first and second shuttle valves 21 and 22, respectively.
  • the third shuttle valve 23 is connected to the bleed-off valve 15, and outputs it to the bleed-off valve 15 the hydraulic pressure selected as the pilot pressure p b for bleed-off.
  • the bleed-off valve 15 is connected to the main passage 16 and connects the main passage 16 and the tank 24.
  • the bleed-off valve 15 is configured to discharge the hydraulic oil flowing through the main passage 16 to the tank 24 and adjust the flow rate of the hydraulic oil flowing from the hydraulic pump 11 to the flow rate control mechanism 12.
  • Bleed-off valve 15 is a so-called normal-open spool valve, the bleed-off pilot pressure p b from the third shuttle valve 23 of the high pressure selection mechanism 19 is adapted to act on the spool 15a. Further, the bleed-off valve 15, the spring member 28 to urge the spool 15a is provided against the bleed-off pilot pressure p b.
  • the spool 15a and acts back pressure p a against the bleed-off pilot pressure p b, bleed-off valve 15, the differential pressure between the pilot pressure p b and the back pressure p a a bleed-off
  • the opening degree of the opening is adjusted according to ⁇ p.
  • a tank discharge amount of hydraulic oil from the hydraulic pump 11 in accordance with the pressure difference ⁇ p between the pilot pressure p b and the back pressure p a a bleed-off It is discharged into the tank 24.
  • the back pressure output mechanism 25 has a second pilot pump 26 and an electromagnetic proportional control valve 27.
  • the second pilot pump 26 is a so-called fixed displacement hydraulic pump, and a fixed amount of pilot oil is discharged.
  • the discharge pressure of the second pilot pump 26 is set lower than the discharge pressure of the first pilot pump 20, and is set to about 20% to 80%, for example.
  • the discharge port 26 a of the second pilot pump 26 is connected to the bleed-off valve 15 via an electromagnetic proportional control valve 27.
  • the electromagnetic proportional control valve 27 is a normally closed electromagnetic proportional control valve, and may be configured to increase the opening of the opening in proportion to an input signal (current value). It may be a normally open electromagnetic proportional control valve that is characteristic.
  • the electromagnetic proportional control valve 27 will be described as a normally closed type.
  • Electromagnetic proportional control valve 27 configured in this way, the pressure was reduced to a pressure corresponding to the current input the discharge pressure of the second pilot pump 26, the spool of the bleed-off valve 15 to its output as a back pressure p a It is made to act on 15a.
  • the hydraulic pressure driving device 1 includes a rotation speed sensor 31, an oil temperature sensor 32, a plurality of pilot pressure sensors PS1 to PS4, and a plurality of hydraulic pressure sensors LS1 to LS4.
  • the rotation speed sensor 31 detects the rotation speed of the engine E
  • the oil temperature sensor 32 detects the temperature of the hydraulic oil flowing through the main passage 16.
  • the pilot sensors PS1 to PS4 are provided in the pilot passages 17a, 17b, 18a and 18b of the operation valves 13 and 14, respectively, and output pressures p 1 to p 4 output from the operation valves 13 and 14, respectively. Each one is to be detected.
  • the hydraulic sensors LS1 to LS4 are provided in passages 33 to 36 that connect the flow control mechanism 12 and the actuators 7, 9, and 10, respectively, and flow from the flow control mechanism 12 to the actuators 7, 9, and 10, respectively.
  • the hydraulic pressure of the hydraulic oil is detected.
  • the various sensors 31, 32, PS 1 to PS 4, LS 1 to LS 4 configured as above are electrically connected to the control device 30 and output detection results to the control device 30.
  • the control device 30 is electrically connected to the electromagnetic proportional control valve 27 in addition to the various sensors 31, 32, PS1 to PS4, LS1 to LS4.
  • the control device 30 determines whether or not the hydraulic drive device 1 satisfies a predetermined operating condition based on the detection results output from the various sensors 31, 32, PS1 to PS4, LS1 to LS4, When it is determined that a predetermined operating condition is satisfied, the current that flows through the electromagnetic proportional control valve 27 is determined according to the operating condition that is satisfied. That is, the control device 30 is configured to flow a current corresponding to the operating state of the hydraulic pressure driving device 1 to the electromagnetic proportional control valve 27.
  • the operating state includes, for example, the operating state of the operating valves 13 and 14 (that is, the tilted state of the operating levers 13a and 14a), the rotational speed of the engine E, the temperature of the operating oil, and the actuators 7, 9, and Load to be included.
  • the control unit 30 determines that the operating valve 13 based on the detection result has been operated, the operating state are you satisfied the predetermined operating condition in order to output the back pressure p b in accordance whether the judges. For example, the control device 30 determines whether or not the oil temperature satisfies a predetermined operating condition (specifically, a predetermined temperature or higher) based on the detection result of the oil temperature sensor 32. Based on the detection result of the rotational speed sensor 31, it is determined whether or not the rotational speed of the engine E satisfies a predetermined operating condition (specifically, a predetermined rotational speed or less), or the hydraulic pressure sensor LS1.
  • a predetermined operating condition specifically, a predetermined temperature or higher
  • the control device 30 Based on the detection result of LS4, it may be determined whether or not the load of the actuators 7 and 9 satisfies a predetermined operating condition (specifically, a predetermined load or less).
  • the control device 30 adjusts the magnitude of the current flowing through the electromagnetic proportional control valve 27 according to whether or not the operating condition is satisfied (that is, according to the operating state). For example, the control device 30, to satisfy the operating conditions, for channeling current larger than when not satisfy the operating conditions, when the back pressure p a of the case of satisfying the operating conditions do not satisfy the operating conditions It has to be larger than that of the back pressure p a.
  • a current map is set for each of the actuators 7 and 9, and the magnitude of the current flowing from the control device 30 to the electromagnetic proportional control valve 27 is determined according to whether the operating conditions for each of the actuators 7 and 9 are satisfied. You may adjust.
  • the discharge pressure of the second pilot pump 26 is reduced by the electromagnetic proportional control valve 27, the spool 15a of the bleed-off valve 15 as back pressure p a It acts to resist bleed-off pilot pressure p b in.
  • bleed-off valve 15 the bleed-off pilot pressure p b acts on the spool 15a, further biasing force and the back pressure p a of the spring member 28 to resist the bleed-off pilot pressure p b action is doing. Then, the spool 15a is moved bleed-off pilot pressure p b, the back pressure p a, and to a position where the biasing force of the spring member 28 are balanced.
  • the opening of the opening degree of the bleed-off valve 15 is adjusted to the opening degree corresponding to the pressure difference ⁇ p between the pilot pressure p b and the back pressure p a a bleed-off, and is discharged from the hydraulic pump 11 to the tank 24 The amount of hydraulic oil discharged is adjusted. As a result, hydraulic fluid having a flow rate corresponding to the tilt angle of the operation lever 13a and the operating conditions is guided from the hydraulic pump 11 to the flow control mechanism 12.
  • the flow control mechanism 12 operates in response to the first output pressure p 1 of the directional control valve is operated valves 13, that is, the direction switching valve is operated in accordance with the tilting direction and the tilting angle of the operating lever 13a.
  • hydraulic oil having a flow rate corresponding to the tilt angle of the operation lever 13a is supplied from the hydraulic pump 11 to the rod side 7b of the boom cylinder 7, and at a speed corresponding to the tilt angle and in the tilt direction of the operation lever 13a.
  • the boom 6 tilts in the corresponding direction (ie, downward).
  • hydraulic drive unit be tilted angle of the same operating lever 13a 1 in accordance with the operating state
  • the opening degree of the bleed-off valve 15 can be adjusted. That is, fine bleed-off control can be performed by setting so as to change the current flowing through the electromagnetic proportional control valve 27 according to the operating state.
  • the viscosity of the hydraulic oil is low, and a large amount of hydraulic fluid is supplied to the boom cylinder 7 when the boom 6 is activated, which may cause an impact.
  • the opening degree of the bleed-off valve 15 is increased and the amount discharged to the tank 24 is increased. As a result, the impact can be mitigated by suppressing the flow rate of the hydraulic oil flowing through the boom cylinder 7.
  • the opening degree of the bleed-off valve 15 is increased to increase the discharge amount to the tank 24.
  • the impact can be mitigated by suppressing the flow rate of the hydraulic oil flowing through the boom cylinder 7.
  • the hydraulic drive apparatus 1 a high pressure even if it can not back pressure p a and electrical faults in the signal line 37 connecting the electromagnetic proportional control valve 27 and the control unit 30 (the short and disconnection or the like) is generated the output
  • the bleed-off valve 15 operates according to the bleed-off pilot pressure p b output from the selection mechanism 19. Therefore, it is possible to prevent the bleed-off valve 15 from functioning even if an electrical failure occurs in the signal line 37.
  • the output pressure of the bleed-off valve 15 of the electromagnetic proportional control valve 27, so acts in a direction to counter the bleed-off pilot pressure P b, the operating lever 13a, in the state of 14a are all neutral, event, the electromagnetic Even if the proportional control valve 27 malfunctions, the problem that the opening of the bleed-off valve 15 is closed can be prevented. In this way, the fail safe of the hydraulic pressure driving device 1 can be realized with respect to the malfunction related to the electromagnetic proportional valve 27.
  • the discharge pressure of the second pilot pump 26 that is the pressure source of the electromagnetic proportional control valve 27 is set lower than the discharge pressure of the first pilot pump 20 that is the pressure source of the operation valves 13 and 14. cage, never higher than the maximum value of the output pressure of the maximum value of the back pressure p a which is output from the electromagnetic proportional control valve 27 is outputted from the operation valve 13.
  • the operation lever 13a, 14a is despite being tilted, bleed-off valve 15 tall pressure p a of the electromagnetic proportional control valve 27 can be prevented a situation where not operate.
  • the bleed-off by causing 14a is greatly tilted
  • the valve 15 can be operated, and it is possible to prevent the bleed-off valve 15 from functioning.
  • the output pressures p 1 to p 4 are output from the operation valves 13 and 14, respectively.
  • the operating lever 13a is the second direction (i.e., backward) is tilted
  • the operation lever 14a is a first direction (i.e., forward) when tilted to the second output pressure p 2 is output to the pilot passage 17b
  • the third output pressure p 3 is outputted to the pilot passage 18a.
  • the first and second shuttle valves 21 and 22 select the second and third output pressures p 2 and p 3 , respectively
  • the third output pressures p 2 and p 3 are output to the third shuttle valve 23.
  • the third shuttle valve 23 selects the higher one of the second and third output pressures p 2 and p 3 and applies the output pressure to the spool 15a as the bleed-off pilot pressure p b .
  • the opening degree of the opening of the bleed-off valve 15 can be adjusted according to the higher one of the second and third output pressures p 2 and p 3 .
  • a flow rate corresponding to the largest tilt angle of the two operated levers 13a and 14a can be supplied to the actuators 7 and 9 side, and the movement of the actuator is caused by the insufficient flow rate. This can be suppressed.
  • the hydraulic pressure driving device 1A of the second embodiment is similar in configuration to the hydraulic pressure driving device 1 of the first embodiment, and the maximum output pressure of the electromagnetic proportional control valve 27A is higher than the maximum discharge pressure of the first pilot pump 20. and a low point is also different from the point that the solenoid proportional control valve 27A is a pressure source bleed-off pilot pressure p b is the output from the high pressure selection mechanism 19.
  • the input port 27a of the electromagnetic proportional control valve 27A is connected to a passage 41 connecting the third shuttle valve 23 and the bleed-off valve 15, and the electromagnetic proportional control valve 27A is , and it outputs the back pressure p a to depressurize the pilot pressure p b for bleed-off.
  • the hydraulic drive device 1A of the second embodiment has the same operational effects as the hydraulic drive device 1 of the first embodiment.
  • a normally closed electromagnetic proportional control valve is employed as the electromagnetic proportional control valve 27, but a normally open electromagnetic inverse proportional control valve is employed. May be.
  • the second pilot pump 26 is configured such that its discharge pressure is lower than the discharge pressure of the first pilot pump 20, but it is not necessarily configured as such. You don't have to.
  • it may be an electromagnetic proportional control valve 27 so that the maximum value of the output possible back pressure p a is lower than the maximum value of the pilot pressure p b a printable bleed-off.
  • the actuators 7, 9, and 10 are not limited to those described above, and may be a steering cylinder or a travel drive motor.
  • the hydraulic pump 11 does not necessarily need to be a variable displacement pump, and may be a fixed displacement pump.
  • the pressure fluid used is not limited to hydraulic oil, and may be water or other liquid.

Abstract

　液圧駆動装置１は、液圧ポンプ１１から吐出される作動油をアクチュエータ７，９，１０に供給してアクチュエータ７，９，１０を駆動するようになっている。液圧駆動装置１は、操作弁１３，１４と、流量制御機構１２と、背圧出力機構２５と、ブリードオフ弁１５とを有している。操作弁１３，１４は、操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒角に応じた圧力の出力圧を出力する。流量制御機構１２は、操作弁１３，１４の出力圧に応じて開度を調整し、その開度に応じた流量の作動油をアクチュエータ７，９，１０に供給する。背圧出力機構２５は、作動状態に応じて背圧ｐａを出力する。ブリードオフ弁１５は、流量制御機構１２と並行して配管され、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂと背圧出力機構の背圧ｐａとの差圧Δｐに応じた流量の圧液をタンクに排出する。

Description

液圧駆動装置
　本発明は、液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給してアクチュエータを駆動する液圧駆動装置に関する。
　油圧ショベル等の建設機械は、複数の油圧アクチュエータを備えており、油圧アクチュエータを駆動させることでブーム、アーム、バケット、旋回装置、及び走行装置等の様々な構成要素を動かして様々な作業を行うことができるようになっている。建設機械は、これらの油圧アクチュエータを駆動させるべく、例えば特許文献１のような油圧駆動装置を備えている。
　特許文献１に記載の油圧駆動装置は、油圧ポンプを有しており、油圧ポンプから吐出される圧油をアクチュエータに供給することでアクチュエータを駆動するようになっている。油圧駆動装置では、方向切換弁がアクチュエータ毎に対応付けて設けられており、方向切換弁は、対応するアクチュエータに流れる圧油の流れを切換え、またその流量を調整するようになっている。また、油圧駆動装置は、ブリードオフ弁を備えており、ブリードオフ弁は、油圧ポンプから吐出される圧油をタンクに排出して各アクチュエータに流れる流量を調整するようになっている。更に、油圧駆動装置では、アクチュエータ毎に対応付けて操作装置が設けられており、操作装置は、制御装置に操作信号を出力するようになっている。制御装置は、操作装置から送信される操作信号に応じて方向切換弁及びブリードオフ弁の開口面積を制御し、操作信号に応じた方向及び流量の圧油をアクチュエータに供給するようになっている。
特開平７－６３２０３号公報
　特許文献１に記載の油圧駆動装置のブリードオフ弁は、いわゆる電磁制御弁によって構成されており、信号線を介して制御装置と電気的に接続されている。制御装置からブリードオフ弁には、この信号線を介して駆動信号が送信され、ブリードオフ弁は、この駆動信号に応じてその開口面積を調整する。それ故、信号線で電気的故障（ショート及び断線等）が発生すると、油圧ポンプからタンクへと排出される圧油の排出量を制御できなくなり、ブリードオフ弁が機能しなくなる。これにより、吐出圧が異常に上昇したり、アクチュエータを動作させる際にショックが生じたりする。
　そこで本発明は、ブリードオフ弁が機能しなくなることを防ぐことができる液圧駆動装置を提供することを目的としている。
　本発明の液圧駆動装置は、液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給して前記アクチュエータを駆動するための液圧駆動装置であって、操作レバーと、前記操作レバーを操作するとその操作量に応じた圧力の出力圧を出力する操作弁と、前記操作弁の出力圧に応じて開度を調整し、その開度と前記アクチュエータの負荷に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプから前記アクチュエータに供給する流量制御機構と、背圧を出力する背圧出力機構と、前記操作弁の出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出するブリードオフ弁とを備えるものである。
　本発明に従えば、背圧出力機構の背圧と操作弁の出力圧との差圧に応じてブリードオフ弁が動くので、背圧出力機構の最高圧力を適切に設定することにより背圧出力機構が故障等して背圧が調整できなくなっても操作弁の出力圧に応じてブリードオフ弁を動作させることができる。それ故、故障等によってブリードオフ弁が機能しなくなることを防ぐことができる。
　上記発明において、前記背圧出力機構は、作動状態に応じた圧力の背圧を出力し、前記作動状態には、前記操作レバーの操作状態、前記液圧ポンプを駆動するエンジンの回転数、前記圧液の温度、及び前記アクチュエータに作用する負荷のうち少なくとも１つの状態が含まれてもよい。
　上記構成に従えば、作動状態に応じた効率的な運転を実現することができる。
　上記発明において、前記背圧出力機構は、制御装置と、電磁制御弁とを有し、前記制御装置は、前記作動状態に応じた指令信号を前記電磁制御弁に出力し、前記電磁制御弁は、入力される前記指令信号に応じた圧力の前記背圧を出力するようになっていてもよい。
　上記構成に従えば、電磁制御弁を採用しているので、作動状態に応じて設定をきめ細かく行うことができ、きめ細かく操作性をチューニングすることができる。更に、操作性のチューニング作業を制御装置の設定のみで行うことができるため、液圧駆動装置のチューニング作業が容易になり、液圧駆動装置の開発時間を短縮することができる。
　上記発明において、前記操作弁は、第１パイロットポンプから吐出される圧液を前記操作レバーの操作量に応じた圧力に減圧して前記出力圧として出力し、前記電磁制御弁は、前記第１パイロットポンプの吐出圧より吐出圧が低い第２パイロットポンプから吐出される圧液を減圧して前記背圧として出力するようになっていてもよい。
　上記構成に従えば、電磁制御弁から出力される背圧の最大値が操作弁から出力される出力圧の最大値より高くなることを防ぐことができる。これにより、電磁制御弁に不具合が生じて背圧が常時出力されるような状態になっても、操作弁からの出力圧によってブリードオフ弁を所定の範囲内で作動させることができる。これにより、ブリードオフ弁が制御不能になることを防ぐことができる。
　上記発明において、前記電磁制御弁は、前記操作弁から出力されるパイロット油の圧力を減圧して前記背圧として出力するようになっていてもよい。
　上記構成に従えば、第１パイロットポンプを電磁制御弁の圧力源として利用することで、第２パイロットポンプが不要となり、安価に本発明の液圧駆動装置が得られる。
　上記発明において、前記電磁制御弁は、その最高出力圧が前記第１パイロットポンプの最高出力圧よりも低くなるように構成されていてもよい。
　上記構成に従えば、電磁制御弁が最大開度あるいは最少開度で作動し続けても操作弁からの出力圧を電磁制御弁の出力圧より高くすることができるので、ブリードオフ弁をある一定の位置まで移動させてアクチュエータに圧液を供給することができる。これにより、電磁制御弁の故障によって液圧駆動装置が作動しない事態を防ぐことができる。
　上記発明において、複数の前記アクチュエータに夫々対応させて設けられた複数の前記操作弁と、前記複数の操作弁から出力される出力圧のうち最も高い出力圧を選択する出力圧選択機構を備え、前記流量制御機構は、前記操作弁が操作されて出力圧が出力されると、操作された前記操作弁に対応するアクチュエータに前記出力圧に応じた流量の圧液を供給するようになっており、前記ブリードオフ弁は、前記出力圧選択機構で選択された出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出し、前記出力圧選択機構で選択された出力圧が大きくなるにつれてタンクに排出する排出量を小さくするようになっていてもよい。
　上記構成に従えば、液圧ポンプからタンクに排出される圧液の排出量を最も大きい出力圧に応じて調整し、前記出力圧が大きくなればなるほど排出量が小さくなる。これにより、複数の操作レバーが操作されると、それらの操作レバーの操作量のうち最も大きい操作量に応じた流量をアクチュエータ側に供給することができる。
　本発明によれば、ブリードオフ弁が機能しなくなることを防ぐことができる。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
本件発明の実施形態の液圧駆動装置を備える油圧ショベルを示す側面図である。 第１実施形態の液圧駆動装置の液圧回路を示す回路図である。 液圧駆動装置の操作弁のレバーストローク量と可変ブリード開口面積との関係を示すグラフである。 第２実施形態の液圧駆動装置の液圧回路を示す回路図である。
　以下、本発明に係る第１及び第２実施形態の液圧駆動装置１，１Ａ及びそれを備える油圧ショベル２について前述の図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する油圧駆動装置１，１Ａは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
　＜第１実施形態＞
　［油圧ショベル］
　図１に示すように、建設機械の一例である油圧ショベル２は、先端部に取り付けられたアタッチメント、例えばバケット３によって掘削や運搬等の様々な作業を行うことができるようになっている。油圧ショベル２は、クローラー等の走行装置４を有しており、走行装置４の上に旋回体５が旋回可能に載せられている。旋回体５は、旋回用モータ（図示せず）によって旋回駆動可能に構成されており、旋回体５には、運転者が搭乗するための運転席５ａが形成されている。
　また、旋回体５には、上下方向に揺動可能にブーム６が設けられている。ブーム６は、旋回体５から上斜め前方に延在しており、ブーム６と旋回体５とには、ブーム用シリンダ７が架設されている。ブーム６は、ブーム用シリンダ７を伸縮させることで旋回体５に対して上方又は下方に揺動するようになっている。また、ブーム６の先端部には、前後方向に揺動可能にアーム８が設けられている。アーム８は、ブーム６の先端部から下斜め前方に延在しており、ブーム６とアーム８とには、アーム用シリンダ９が架設されている。アーム８は、アーム用シリンダ９を伸縮させることでブーム６に対して後方又は前方に揺動するようになっている。更に、アーム８の先端部には、前後方向に揺動可能にバケット３が設けられている。バケット３とアーム８とには、バケット用シリンダ１０が設けられており、バケット用シリンダ１０を伸縮させることでバケット３が前後方向に揺動するようになっている。
　ブーム用シリンダ７、アーム用シリンダ９、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータは、液圧式のアクチュエータであり、それらに圧液（本実施形態では、作動油）を供給することで駆動するようになっている。油圧ショベル２は、旋回用モータを含む各アクチュエータ７，９，１０に作動油を供給する液圧駆動装置１を備えており、この液圧駆動装置１によって各アクチュエータ７，９，１０に作動油を供給するようになっている。以下では、液圧駆動装置１の構成について、図２を参照しながら説明する。
　［液圧駆動装置］
　液圧駆動装置１は、液圧ポンプ１１と、流量制御機構１２と、複数の操作弁１３，１４と、ブリードオフ弁１５とを備えている。液圧ポンプ１１は、エンジンＥに連結されており、このエンジンＥが回転すると圧液（作動油又は水であり、本実施形態では作動油）を吐出するようになっている。液圧ポンプ１１は、いわゆる可変容量形の液圧ポンプであり、斜板１１ａを有している。斜板１１ａは、アクチュエータの駆動に必要な流量に応じて傾斜角を変え、液圧ポンプ１１は、斜板１１ａの角度に応じた流量の作動油を吐出ポートから吐出するようになっている。なお、斜板１１ａの傾斜角は、例えばネガティブコントロール又はポジディブコントロール方式で制御される。吐出ポートには、主通路１６が繋がっており、この主通路１６は、流量制御機構１２に繋がっている。液圧ポンプ１１から吐出された作動油は、主通路１６を介して流量制御機構１２に導かれるようになっている。
　流量制御機構１２は、ブーム用シリンダ７、アーム用シリンダ９、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータ等のアクチュエータに繋がっており、液圧ポンプ１１からの作動油を旋回用モータを含む各アクチュエータ７，９，１０に供給可能に構成されている。なお、図２では、説明の便宜上、ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９だけを図示し、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータを図示していない。流量制御機構１２の構成についてさらに詳細に説明すると、流量制御機構１２は、アクチュエータ７，９，１０毎に対応させて設けられた方向切換弁（図示せず）を有している。方向切換弁は、対応するアクチュエータ７，９，１０の２つのポート（ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９の場合、シリンダのヘッド側のポート７ａ，９ａ及びロッド側のポート７ｂ，９ｂ）に夫々接続され、作動油の流れる方向を切換えて作動油の供給先のポートを切換えることができるようになっている。また、方向切換弁は、その開口の開度を調整して、その開度と対応するアクチュエータ７，９，１０の負荷に応じた流量の作動油を対応するアクチュエータ７，９，１０に流すようになっている。このように構成されている流量制御機構１２には、複数の操作弁１３，１４が接続されている。
　操作弁１３，１４は、方向切換弁毎（即ち、アクチュエータ７，９，１０毎）に対応付けられており、運転席５ａに設けられている。なお、以下では、説明の便宜上、ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９に対応付けられた操作弁１３，１４についてだけ図２で図示して説明し、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータの操作弁についての図示及び説明は省略する。操作弁１３，１４は、操作レバー１３ａ，１４ａを夫々有しており、操作レバー１３ａ、１４ａは中立位置を基準に第１及び第２方向に傾倒操作できるようになっている。また、操作弁１３，１４には、第１パイロットポンプ２０が夫々接続されている。第１パイロットポンプ２０は、いわゆる固定容量型の液圧ポンプであり、定量のパイロット油が吐出されている。第１パイロットポンプ２０から吐出されたパイロット油は操作弁１３，１４に夫々導かれており、操作弁１３，１４は、導かれたパイロット油を操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒方向に応じた方向に、操作量（即ち、傾倒角）に応じた圧力に減圧して出力するようになっている。
　さらに詳細に説明すると、ブーム用の操作弁１３には、２つのパイロット通路１７ａ，１７ｂが繋がっており、アーム用の操作弁１４には、２つのパイロット通路１８ａ，１８ｂが夫々繋がっている。ブーム用の操作弁１３は、その操作レバー１３ａが第１方向（例えば、前方）に操作されると、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた出力圧ｐ１のパイロット油を一方のパイロット通路１７ａに出力するようになっている。他方、操作レバー１３ａが第２方向（例えば、後方）に操作されると、ブーム用の操作弁１３は、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた出力圧ｐ２のパイロット油を他方のパイロット通路１７ｂに出力するようになっている。パイロット通路１７ａ，１７ｂに夫々出力されたパイロット油は、流量制御機構１２に入力され、流量制御機構１２においてブーム用シリンダ７に対応付けられた方向切換弁が操作レバー１３ａの傾倒方向及び傾倒角に応じて動く。即ち、ブーム用シリンダ７に流れる作動油の方向が前記傾倒方向に応じた方向に切換わり、且つ方向切換弁の開口の開度が傾倒角に応じた開度に調整される。これにより、流量制御機構１２を介して液圧ポンプ１１からブーム用シリンダ７に作動油が供給される。
　アーム用の操作弁１４もまた、操作レバー１４ａが第１方向に操作されると、その傾倒量に応じた出力圧ｐ３のパイロット油を一方のパイロット通路１８ａに出力し、操作レバー１４ａが第２方向に操作されると、その傾倒量に応じた出力圧ｐ４のパイロット油を他方のパイロット通路１８ｂに出力するようになっている。パイロット通路１８ａ，１８ｂに夫々出力されたパイロット油は、流量制御機構１２に入力され、流量制御機構１２においてアーム用シリンダ９に対応付けられた方向切換弁が操作レバー１４ａの傾倒方向及び傾倒角に応じて動く。即ち、アーム用シリンダ９に流れる作動油の方向が前傾倒方向に応じた方向に切換わり、且つ前記方向切換弁の開口の開度が傾倒角に応じた開度に調整される。これにより、流量制御機構１２を介して液圧ポンプ１１からアーム用シリンダ９に作動油が供給される。
　このように構成されている操作弁１３，１４のパイロット通路１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂには、高圧選択機構１９が接続されている。高圧選択機構１９は、操作弁１３，１４から出力される出力圧ｐ１～ｐ４のうち最も高い出力圧を選択して出力するようになっている。具体的に説明すると、高圧選択機構１９は、３つのシャトル弁２１，２２，２３を有しており、第１シャトル弁２１は、操作弁１３の２つのパイロット通路１７ａ，１７ｂに接続されており、パイロット通路１７ａ，１７ｂの油圧のうち高い方の油圧を選択して下流側に出力するようになっている。また、第２シャトル弁２２は、操作弁１４の２つのパイロット通路１８ａ，１８ｂに接続されており、パイロット通路１８ａ，１８ｂの油圧のうち高い方の油圧を選択して下流側に出力するようになっている。更に、第３シャトル弁２３は、第１及び第２シャトル弁２１，２２から夫々出力された２つの油圧のうち高い方の油圧を選択するようになっている。また、第３シャトル弁２３は、ブリードオフ弁１５に接続されており、選択した油圧をブリードオフ用パイロット圧ｐｂとしてブリードオフ弁１５に出力するようになっている。
　ブリードオフ弁１５は、主通路１６に接続されており、主通路１６とタンク２４とを繋いでいる。ブリードオフ弁１５は、主通路１６に流れる作動油をタンク２４に排出して液圧ポンプ１１から流量制御機構１２に流れる作動油の流量を調整するようになっている。ブリードオフ弁１５は、いわゆるノーマルオープン型のスプール弁であり、高圧選択機構１９の第３シャトル弁２３からのブリードオフ用パイロット圧ｐｂがスプール１５ａに作用するようになっている。また、ブリードオフ弁１５には、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂに抗してスプール１５ａを付勢するようにばね部材２８が設けられている。更に、スプール１５ａには、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂに抗して背圧ｐａが作用しており、ブリードオフ弁１５は、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂと背圧ｐａとの差圧Δｐに応じて開口の開度を調整するようになっている。このようにブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することによって、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂと背圧ｐａとの差圧Δｐに応じた排出量の作動油が液圧ポンプ１１からタンクタンク２４に排出される。このように構成されているブリードオフ弁１５には、背圧出力機構２５が接続されており、背圧出力機構２５からブリードオフ弁１５に背圧ｐａが出力されるようになっている。
　背圧出力機構２５は、第２パイロットポンプ２６及び電磁比例制御弁２７を有している。第２パイロットポンプ２６は、いわゆる固定容量型の液圧ポンプであり、定量のパイロット油が吐出されている。第２パイロットポンプ２６の吐出圧は、第１パイロットポンプ２０の吐出圧より低く設定されており、例えば２０％～８０％程度に設定されている。第２パイロットポンプ２６の吐出ポート２６ａは、電磁比例制御弁２７を介してブリードオフ弁１５に繋がっている。電磁比例制御弁２７は、ノーマルクローズ形の電磁比例制御弁であり、入力される信号（電流値）に比例して開口の開度を増加するようになっていてもよく、これとは逆の特性であるノーマルオープン形の電磁比例制御弁であってもよい。なお、以下では、電磁比例制御弁２７がノーマルクローズ形として説明する。このようにして構成されている電磁比例制御弁２７は、第２パイロットポンプ２６の吐出圧を入力された電流に応じた圧力に減圧し、その出力を背圧ｐａとしてブリードオフ弁１５のスプール１５ａに作用させるようになっている。
　また、液圧駆動装置１は、回転数センサ３１、油温センサ３２、複数のパイロット圧センサＰＳ１～ＰＳ４、及び複数の油圧センサＬＳ１～ＬＳ４を備えている。回転数センサ３１は、エンジンＥの回転数を検出するようになっており、油温センサ３２は、主通路１６を流れる作動油の温度を検出するようになっている。また、パイロットセンサＰＳ１～ＰＳ４は、各操作弁１３，１４のパイロット通路１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂに夫々設けられており、各操作弁１３，１４から出力される出力圧ｐ１～ｐ４を夫々検出するようになっている。また、油圧センサＬＳ１～ＬＳ４は、流量制御機構１２と各アクチュエータ７，９，１０とを夫々繋ぐ通路３３～３６に夫々設けられており、流量制御機構１２から各アクチュエータ７，９，１０に流れる作動油の油圧を夫々検出するようになっている。このように構成されている各種センサ３１，３２，ＰＳ１～ＰＳ４，ＬＳ１～ＬＳ４は、制御装置３０に電気的に接続されており、制御装置３０に検出結果を出力するようになっている。
　制御装置３０は、各種センサ３１，３２，ＰＳ１～ＰＳ４，ＬＳ１～ＬＳ４に加えて電磁比例制御弁２７に電気的に接続されている。制御装置３０は、各種センサ３１，３２，ＰＳ１～ＰＳ４，ＬＳ１～ＬＳ４から出力される検出結果に基づいて液圧駆動装置１が予め定められた作動条件を充足しているか否かを判断し、所定の作動条件を充足していると判断すると充足する作動条件に応じて電磁比例制御弁２７に流す電流を決定するようになっている。即ち、制御装置３０は、液圧駆動装置１の作動状態に応じた電流を電磁比例制御弁２７に流すようになっている。ここで作動状態には、例えば、操作弁１３，１４の操作状態（即ち、操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒状態）、エンジンＥの回転数、作動油の温度、及びアクチュエータ７，９，１０に作用する負荷が含まれる。
　［液圧駆動装置の動作］
　以下では、液圧駆動装置１の動作について説明する。液圧駆動装置１では、操作レバー１３ａ，１４ａのいずれかが傾倒されると、傾倒された操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒方向に応じた方向の出力圧ｐ１～ｐ４が出力される。例えば、操作レバー１３ａが前方に傾倒されると、パイロット通路１７ａに第１出力圧ｐ１が出力される。第１出力圧ｐ１が出力されると、第１及び第３シャトル弁２１，２３でこの第１出力圧ｐ１が選択され、この第１出力圧ｐ１がブリードオフ用パイロット圧ｐｂとしてブリードオフ弁１５のスプール１５ａに入力される。
　また、第１出力圧ｐ１が出力されてパイロット圧センサＰＳ１で圧力が検出されると、制御装置３０は、その検出結果に基づいて操作弁１３が操作されていると判断し、作動状態に応じた背圧ｐｂを出力すべく所定の作動条件を充足しているか否かを判断する。例えば、制御装置３０は、油温センサ３２の検出結果に基づいて、油温が予め定められた作動条件（具体的には、所定温度以上）を充足するか否かを判断する。なお、回転数センサ３１の検出結果に基づいて、エンジンＥの回転数が予め定められた作動条件（具体的には、所定回転数以下）を充足するか否かを判断したり、油圧センサＬＳ１～ＬＳ４の検出結果に基づいて、アクチュエータ７，９の負荷が予め定められた作動条件（具体的には、所定負荷以下）を充足するか否かを判断したりしてもよい。制御装置３０は、作動条件の充足の有無に応じて（即ち、作動状態に応じて）電磁比例制御弁２７に流す電流の大きさを調整する。例えば、制御装置３０は、作動条件を充足する場合、作動条件を充足しない場合より大きい電流を流すようになっており、作動条件を充足する場合の背圧ｐａが作動条件を充足しない場合の背圧ｐａに比べて大きくなるようになっている。また、アクチュエータ７，９毎にそれぞれの電流マップを設定しておき、アクチュエータ７，９毎の作動条件の充足の有無に応じて、制御装置３０から電磁比例制御弁２７に流す電流の大きさを調整してもよい。このように制御装置３０から電磁比例制御弁２７に電流が流されることで、第２パイロットポンプ２６の吐出圧が電磁比例制御弁２７によって減圧され、背圧ｐａとしてブリードオフ弁１５のスプール１５ａにブリードオフ用パイロット圧ｐｂに抗するように作用する。
　このようにブリードオフ弁１５では、スプール１５ａにブリードオフ用パイロット圧ｐｂが作用し、更にこのブリードオフ用パイロット圧ｐｂに抗するようにばね部材２８の付勢力及び背圧ｐａが作用している。そして、スプール１５ａは、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂ、背圧ｐａ、及びばね部材２８の付勢力が釣り合う位置へと移動する。これにより、ブリードオフ弁１５の開口の開度がブリードオフ用パイロット圧ｐｂと背圧ｐａとの差圧Δｐに応じた開度に調整され、液圧ポンプ１１からタンク２４に排出される作動油の排出量が調整される。これにより、操作レバー１３ａの傾倒角及び作動条件に応じた流量の作動油が液圧ポンプ１１から流量制御機構１２に導かれる。
　流量制御機構１２では、方向切換弁が操作弁１３の第１出力圧ｐ１に応じて作動する、即ち操作レバー１３ａの傾倒方向及び傾倒角に応じて方向切換弁が作動する。これにより、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた流量の作動油が液圧ポンプ１１からブーム用シリンダ７のロッド側７ｂに供給され、前記傾倒角に応じた速度で且つ操作レバー１３ａの傾倒方向に応じた方向（即ち、下方）にブーム６が傾倒する。
　このように動作する液圧駆動装置１では、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂに抗して背圧ｐａをスプール１５ａに作用させている。それ故、背圧ｐａがスプール１５ａに作用していない場合は、操作レバー１３ａの傾倒角に対するブリードオフ弁１５の開口の開度を図３の太線上でしか調整することができないが、背圧ｐａをスプール１５ａに作用させることによって操作レバー１３ａの傾倒角に対するブリードオフ弁１５の開口の開度を図３の斜線部分の範囲内で調整することができる。これにより、作動状態に応じて電磁比例制御弁２７に流す電流を変えて背圧ｐａを調整することによって、同じ操作レバー１３ａの傾倒角であっても液圧駆動装置１の作動状態に応じてブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することができる。即ち、作動状態に応じて電磁比例制御弁２７に流す電流を変えるように設定することによってきめ細かいブリードオフ制御を行うことができる。
　例えば、油温が所定温度以上となった高温環境下では、作動油の粘度が低くなってブーム６の起動動作時にブーム用シリンダ７に多くの圧液が供給されて衝撃が生じる場合がある。液圧駆動装置１では、油温が所定温度以上となって作動条件を充足するとブリードオフ弁１５の開口の開度が大きくなってタンク２４への排出量が多くする。これにより、ブーム用シリンダ７に流れる作動油の流量を抑えて前記衝撃を緩和することができる。同様に、エンジンＥの回転数が大きくなって液圧ポンプ１１からの吐出量が多くなったときに、ブリードオフ弁１５の開口の開度を大きくしてタンク２４への排出量を多くすることで、ブーム用シリンダ７に流れる作動油の流量を抑えて前記衝撃を緩和することができる。
　このように構成される液圧駆動装置１では、その作動状態に応じた背圧ｐａを電磁比例制御弁２７から出力させてブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することができる。それ故、作動条件の設定により前述のような衝撃を緩和して操作性を向上させたり、また逆にブリードオフ弁１５の開口の開度を小さくして省エネルギー化を図ったりすることができる。また、電磁比例制御弁２７に電磁比例制御弁を採用しているので、出力する背圧ｐａを精度よく制御することができる。これにより、きめ細かく操作性をチューニングすることができる。更に、ブリードオフ弁１５に関する操作性のチューニング作業を制御装置３０の設定のみで行うことができるため、液圧駆動装置１のチューニング作業が容易になり、液圧駆動装置１の開発時間を短縮することができる。
　また、液圧駆動装置１では、仮に電磁比例制御弁２７と制御装置３０とを繋ぐ信号線３７で電気的故障（ショート及び断線等）が発生して背圧ｐａが出力できなくなっても高圧選択機構１９から出力されるブリードオフ用パイロット圧ｐｂに応じてブリードオフ弁１５が動作する。それ故、信号線３７で電気的故障が発生してもブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。また、電磁比例制御弁２７の出力圧がブリードオフ弁１５に対して、ブリードオフ用パイロット圧Ｐｂに対抗する方向に働くので、操作レバー１３ａ、１４ａが全て中立の状態において、万一、電磁比例制御弁２７が誤作動しても、ブリードオフ弁１５の開口が閉じるという問題を防ぐことができる。このようにして、電磁比例弁２７に関する動作不良に関して液圧駆動装置１のフェイルセーフを実現することができる。
　また、液圧駆動装置１では、電磁比例制御弁２７の圧力源である第２パイロットポンプ２６の吐出圧が操作弁１３，１４の圧力源の第１パイロットポンプ２０の吐出圧より低く設定されており、電磁比例制御弁２７から出力される背圧ｐａの最大値が操作弁１３，１４から出力される出力圧の最大値より高くなることがない。これにより、操作レバー１３ａ，１４ａが傾倒されているにもかかわらず、電磁比例制御弁２７からの背圧ｐａが高くてブリードオフ弁１５が作動しないという事態を防ぐことができる。具体的には、電磁比例制御弁２７が故障等でその開口が開いたまま弁体がスティックして背圧ｐａが出力され続けても、操作レバー１３ａ，１４ａを大きく傾倒させることでブリードオフ弁１５を動作させることができ、ブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。
　このように、背圧出力機構２５の背圧ｐａと操作弁の出力圧ｐｂとの差圧に応じてブリードオフ弁１５が動くので、背圧出力機構２５の最高圧力を適切に設定することにより背圧出力機構２５が故障等して背圧Ｐａが調整できなくなっても操作弁１３，１４の出力圧ｐｂに応じてブリードオフ弁１５を動作させることができる。それ故、故障等によってブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。
　また、２つの操作レバー１３ａ，１４ａが同時に傾倒されると、各操作弁１３，１４から夫々出力圧ｐ１～ｐ４が出力される。例えば、操作レバー１３ａが第２方向（即ち、後方）に傾倒され、操作レバー１４ａが第１方向（即ち、前方）に傾倒されると、パイロット通路１７ｂに第２出力圧ｐ２が出力され、パイロット通路１８ａに第３出力圧ｐ３が出力される。第２及び第３出力圧ｐ２，ｐ３が出力されると、第１及び第２シャトル弁２１，２２は、第２及び第３出力圧ｐ２，ｐ３を夫々選択し、第２及び第３出力圧ｐ２，ｐ３を第３シャトル弁２３に出力する。第３シャトル弁２３は、第２及び第３出力圧ｐ２，ｐ３のうちいずれか高い方の出力圧を選択し、その出力圧をブリードオフ用パイロット圧ｐｂとしてスプール１５ａに作用させる。これにより、第２及び第３出力圧ｐ２，ｐ３のうちいずれか高い方の出力圧に応じてブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することができる。これにより、操作された２つの操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒角のうち最も大きい傾倒角に応じた流量をアクチュエータ７，９側に供給することができるようになり、流量不足によってアクチュエータの動きがもたつくことを抑制することができる。
　＜第２実施形態＞
　第２実施形態の液圧駆動装置１Ａは、第１実施形態の液圧駆動装置１と構成が類似しており、電磁比例制御弁２７Ａの最高出力圧が第１パイロットポンプ２０の最大吐出圧よりも低い点と、電磁比例制御弁２７Ａが高圧選択機構１９から出力であるブリードオフ用パイロット圧ｐｂを圧力源としている点とが異なっている。具体的に説明すると、図４に示すように、電磁比例制御弁２７Ａの入力ポート２７ａは、第３シャトル弁２３とブリードオフ弁１５とを繋ぐ通路４１に繋がっており、電磁比例制御弁２７Ａは、ブリードオフ用パイロット圧ｐｂを減圧して背圧ｐａを出力するようになっている。
　このように構成されている液圧駆動装置１Ａでは、電磁比例制御弁２７Ａにより減圧された背圧ｐａがブリードオフ用パイロット圧ｐｂより高くなることがない。それ故、電磁比例制御弁２７Ａの故障によりその開口が閉じなくなっても（例えば最大開度あるいは最少開度で作動し続けても、）、ブリードオフ弁１５を動かすことができる。これにより、電磁比例制御弁２７Ａが故障したり制御装置３０が故障したりしても、ブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。
　また、電磁比例制御弁２７Ａの出力圧はブリードオフ用パイロット圧ｐｂに対抗する方向に働くので、操作弁１３，１４の操作レバー１３ａ，１４ａが操作されていない中立状態において、電磁比例制御弁２７Ａが誤作動してもブリードオフ弁１５が閉じることがない。それ故、液圧駆動装置１Ａにおいてフェイルセーフが達成されている。
　第２実施形態の液圧駆動装置１Ａは、その他、第１実施形態の液圧駆動装置１と同様の作用効果を奏する。
　［その他の実施形態］
　第１及び第２実施形態の液圧駆動装置１，１Ａでは、電磁比例制御弁２７にノーマルクローズ形の電磁比例制御弁が採用されているが、ノーマルオープン形の電磁逆比例制御弁が採用されてもよい。また、第１実施形態の液圧駆動装置１では、第２パイロットポンプ２６が、その吐出圧が第１パイロットポンプ２０の吐出圧より低くなるように構成されているが、必ずしもそのように構成されている必要はない。例えば、出力可能な背圧ｐａの最大値が出力可能なブリードオフ用パイロット圧ｐｂの最大値より低くなるように電磁比例制御弁２７を構成してもよい。また、アクチュエータ７，９，１０は、上述するものに限定されず、ステアリング用シリンダ又は走行駆動用モータであってもよい。また、液圧ポンプ１１は、必ずしも可変容量型のポンプである必要はなく、固定容量型のポンプであってもよい。更に、使用される圧液は、作動油に限定されず、水やその他の液体であってもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　１，１Ａ　液圧駆動装置
　７　ブーム用シリンダ
　９　アーム用シリンダ
　１０　バケット用シリンダ
　１１　液圧ポンプ　１２　流量制御機構
　１３，１４　操作弁
　１３ａ，１４ａ　操作レバー
　１５　ブリードオフ弁
　１９　高圧選択機構
　２０　第１パイロットポンプ
　２５　背圧出力機構
　２６　第２パイロットポンプ
　２７　電磁比例制御弁
　３０　制御装置

Claims (7)

  1. 　液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給して前記アクチュエータを駆動するための液圧駆動装置であって、
    　操作レバーが設けられ、前記操作レバーを操作するとその操作量に応じた圧力の出力圧を出力する操作弁と、
    　前記操作弁の出力圧に応じて開度を調整し、その開度と前記アクチュエータの負荷に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプから前記アクチュエータに供給する流量制御機構と、
    　背圧を出力する背圧出力機構と、
    　前記操作弁の出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出するブリードオフ弁とを備える、液圧駆動装置。
  2. 　前記背圧出力機構は、作動状態に応じた圧力の背圧を出力し、
    　前記作動状態には、前記操作レバーの操作状態、前記液圧ポンプを駆動するエンジンの回転数、前記圧液の温度、及び前記アクチュエータに作用する負荷のうち少なくとも１つの状態が含まれる、請求項１に記載の液圧駆動装置。
  3. 　前記背圧出力機構は、制御装置と、電磁制御弁とを有し、
    　前記制御装置は、前記作動状態に応じた指令信号を前記電磁制御弁に出力し、
    　前記電磁制御弁は、入力される前記指令信号に応じた圧力の前記背圧を出力するようになっている、請求項２に記載の液圧駆動装置。
  4. 　前記操作弁は、第１パイロットポンプから吐出される圧液を前記操作レバーの操作量に応じた圧力に減圧して前記出力圧として出力し、
    　前記電磁制御弁は、前記第１パイロットポンプの吐出圧より吐出圧が低い第２パイロットポンプから吐出される圧液を減圧して前記背圧として出力するようになっている、請求項３に記載の液圧駆動装置。
  5. 　前記電磁制御弁は、前記操作弁から出力されるパイロット油の圧力を減圧して前記背圧として出力するようになっている、請求項３に記載の液圧駆動装置。
  6. 　前記電磁制御弁は、その最高出力圧が前記第１パイロットポンプの最高出力圧よりも低くなるように構成されている、請求項３又は５に記載の液圧駆動装置。
  7. 　複数の前記アクチュエータに夫々対応させて設けられた複数の前記操作弁と、
    　前記複数の操作弁から出力される出力圧のうち最も高い出力圧を選択する出力圧選択機構を備え、
    　前記流量制御機構は、前記操作弁が操作されて出力圧が出力されると、操作された前記操作弁に対応するアクチュエータに前記出力圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を供給するようになっており、
    　前記ブリードオフ弁は、前記出力圧選択機構で選択された出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出し、前記出力圧選択機構で選択された出力圧が大きくなるにつれてタンクに排出する排出量を小さくするようになっている、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液圧駆動装置。
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