WO2018180323A1 - 作業車両の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

アクチュエータを操作するオペレータに与える衝撃を低減できる作業車両の油圧駆動装置を提供する。　圧油を吐出する可変容量式または固定容量式のメインポンプ（１）と、メインポンプの圧油をアクチュエータに供給するためのメイン流路（Ｆ１）と、圧油を吐出する固定容量式のサブポンプ（５）と、サブポンプの圧油をメイン流路に合流させてアクチュエータ（２）に供給するためのサブ流路（Ｆ２）と、メイン流路とサブ流路とを接続または遮断するための合流切換弁（６Ａ）と、合流切換弁の作動を制御するコントローラ（３０）と、サブ流路に設けられるリリーフ弁（７Ａ）と、を備え、リリーフ弁は、リリーフ流量の増加に伴ってクラッキング圧からセット圧までリリーフ圧が増加する傾向の圧力オーバーライド特性を有する作業車両の油圧駆動装置。

Description

作業車両の油圧駆動装置

　本発明は、例えばホイールローダに代表される作業車両の油圧駆動装置に関する。

　本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、「マストを昇降させる一対のリフトシリンダを備え、第一ポンプからの圧油と第二ポンプからの圧油とを合流させてメインバルブに供給しリフトシリンダの伸長速度を速くする油圧回路において、油圧回路の圧力が設定値に達した場合に、第一ポンプからの圧油を戻し路からタンクに逃がすよう作動するアンロードバルブが設けられ、前記マストに、マストのストロークエンドの手前を検出する検出器が装着され、前記油圧回路内に、検出器の出力信号に基いてアンロードバルブを作動させる切換バルブが設けられたことを特徴とする荷役車両の上昇速度制御装置。」が記載されている。

　特許文献１に記載の構成では、アンロードバルブを作動させることにより、第一ポンプからの圧油が戻し路からタンクへ逃げるため、リフトシリンダには第二ポンプのみから圧油が供給されることとなる。その結果、リフトシリンダの伸長速度が遅くなり、マストがストロークエンドに達しても衝撃や衝突音が低減され、オペレータの疲労感を和らげることができる。

実公平６－４０２３８号公報

　特許文献１では、アンロードバルブを作動させるとリフトシリンダに供給される圧油の流量が急激に減少するため、リフトシリンダを操作するオペレータに依然として大きな衝撃が伝わる可能性がある。しかしながら、特許文献１には、合流回路をアンロードする際の流量の急激な変化を緩和する対策は講じられておらず、改良の余地が残されている。

　本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータを操作するオペレータに与える衝撃を低減できる作業車両の油圧駆動装置を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明に係る作業車両の油圧駆動装置の一態様は、圧油を吐出する可変容量式または固定容量式のメインポンプと、前記メインポンプの圧油をアクチュエータに供給するためのメイン流路と、圧油を吐出する固定容量式のサブポンプと、前記サブポンプの圧油を前記メイン流路に合流させて前記アクチュエータに供給するためのサブ流路と、前記メイン流路と前記サブ流路とを接続または遮断するための合流切換弁と、前記合流切換弁の作動を制御するコントローラと、前記サブ流路に設けられるリリーフ弁と、を備え、前記リリーフ弁は、リリーフ流量の増加に伴ってクラッキング圧からセット圧までリリーフ圧が増加する傾向の圧力オーバーライド特性を有することを特徴とする。

　本発明によれば、アクチュエータを操作するオペレータに与える衝撃を低減できる作業車両の油圧駆動装置を提供することができる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 通常のリリーフ弁の圧力オーバーライド特性を示す図。 本実施形態のリリーフ弁７Ａの圧力オーバーライド特性を示す図。 コントローラ３０のハード構成図。 コントローラ３０の機能ブロック図。 コントローラ３０が実行する電磁切換弁８Ａの制御処理の手順を示すフローチャート。 第１実施形態においてアーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図。 コントローラ３０が実行する電磁切換弁８Ａの制御処理の手順の変形例を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第３実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第４実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 コントローラ３０が実行する電磁比例弁８Ｂの制御処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態においてアーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図。 コントローラ３０が実行する電磁比例弁８Ｂの制御処理の手順の変形例１を示すフローチャート。 コントローラ３０が実行する電磁比例弁８Ｂの制御処理の手順の変形例２を示すフローチャート。 本発明の第５実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第６実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第７実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第８実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第９実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第１０実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第１１実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 本発明の第１２実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図。 第７～第９実施形態において、アーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図。 第１０～第１２実施形態において、アーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図。

　以下、図面を参照し、本発明の各実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態は、何れも本発明を作業車両であるホイールローダのアームシリンダ（ホイスト用シリンダとも言う）を駆動するための油圧駆動装置に適用したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

「第１実施形態」
　図１は本発明の第１実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。図１に示す油圧駆動装置は、ホイールローダのアームシリンダ（アクチュエータ）２を駆動するためのものであって、メイン流路Ｆ１と、このメイン流路Ｆ１に合流点Ｂ１で合流するサブ流路Ｆ２とを備える。

　メイン流路Ｆ１は、メインポンプ１とアームシリンダ２とを方向制御弁３を介して配管４で接続して形成される。メインポンプ１から吐出される圧油は、メイン流路Ｆ１を流れてアームシリンダ２に供給される。メインポンプ１は、例えば斜板式の可変容量式ピストンポンプが用いられるが、その他の可変容量式のポンプや、固定容量式のポンプを用いても良い。

　サブ流路Ｆ２は、サブポンプ５とメイン流路Ｆ１の合流点Ｂ１までの間を配管１１で接続して形成される。サブポンプ５から吐出される圧油は、サブ流路Ｆ２からメイン流路Ｆ１へと合流し、メイン流路Ｆ１を流れてアームシリンダ２に供給される。サブポンプ５は、固定容量式のものが用いられ、例えば本実施形態では低コストを実現するためにギヤポンプが用いられている。

　サブ流路Ｆ２には、サブポンプ５と合流点Ｂ１との間に、アンロード切換弁（合流切換弁）６Ａが設けられており、アンロード切換弁６Ａの下流側にはチェック弁１０が設けられている。このアンロード切換弁６Ａは常時、位置ａに保持されており、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２とが接続された状態となっている。よって、サブポンプ５から吐出された圧油はチェック弁１０を介して逆流することなくメイン流路Ｆ１へと流れる。

　アンロード切換弁６Ａは電磁切換弁８Ａによって作動する。この電磁切換弁８Ａは後述するコントローラ３０（図３参照）からの制御信号により作動し、パイロットポンプ９からのパイロット圧をアンロード切換弁Ａへと導く。すると、パイロット圧がアンロード切換弁６Ａに作用して、アンロード切換弁６Ａが位置ａから位置ｂに切り換えられる。アンロード切換弁６Ａが位置ｂに切り換わると、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２とが遮断された状態となり、配管１１と戻り配管（戻り流路）１２とが連通し、サブポンプ５から吐出された圧油は戻り配管（戻り流路）１２を流れてタンク１３に戻される。

　ここで、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２とを遮断して、サブポンプ５からの圧油をタンク１３に戻すことを、以下の説明において「アンロード」と言うことにする。アンロードにすることで、サブ流路Ｆ２内の圧油は全てタンク１３に逃げるため、サブ流路Ｆ２内の圧力が異常に上昇するのを防止でき、サブ流路Ｆ２を保護することができる。

　さらに、サブ流路Ｆ２にはリリーフ弁７Ａが設けられている。具体的には、リリーフ弁７Ａは、サブポンプ５とアンロード切換弁６Ａとの間の分岐点Ｂ２で分岐した分岐配管１４に設けられており、サブポンプ５から吐出される圧油が所定の圧力になったときに作動して、圧油をタンク１３に戻す（リリーフする）。なお、本実施形態では、リリーフ弁７Ａのセット圧はサブポンプ５の使用最高圧力より若干低い値に予め設定されている。

　本実施形態で用いられるリリーフ弁７Ａは、通常より圧力オーバーライド特性が良くないもの（別言すれば、リリーフ弁が開き始めて、ある一定の流れが認められる圧力であるクラッキング圧と、リリーフ弁のセット圧との圧力差が大きいもの）が用いられている点に特徴がある。

　本実施形態で用いられるリリーフ弁７Ａの圧力オーバーライド特性を、通常の圧力オーバーライド特性と比較して説明する。図２Ａは通常のリリーフ弁の圧力オーバーライド特性を示す図であり、図２Ｂは本実施形態のリリーフ弁７Ａの圧力オーバーライド特性を示す図である。

　図２Ａに示すように、通常のリリーフ弁は、クラッキング圧Ｐｃとリリーフ弁のセット圧Ｐｒとの圧力差が小さい。そのため、通常のリリーフ弁をサブ流路Ｆ２に設けた場合には、サブ流路Ｆ２の圧力がクラッキング圧Ｐｃを超えると圧油は一気にタンク１３に戻るため、メイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量も急激に減少する。

　これに対して、図２Ｂに示すように、本実施形態で用いられるリリーフ弁７Ａは、リリーフ流量の増加に伴って、クラッキング圧Ｐｃからセット圧Ｐｒまでリリーフ圧が増加する傾向の圧力オーバーライド特性を有している。すなわち、クラッキング圧Ｐｃとセット圧Ｐｒとの圧力差が大きい。そのため、リリーフ弁７Ａをサブ流路Ｆ２に設けた場合、サブ流路Ｆ２の圧力がクラッキング圧Ｐｃを超えると圧油は徐々にタンク１３に戻されるため、メイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量も徐々に減少する。このように、本実施形態では、圧力オーバーライド特性が良好でないリリーフ弁が好ましい。

　次に、電磁切換弁８Ａの作動を制御するコントローラ３０について説明する。図３Ａはコントローラ３０のハード構成図、図３Ｂはコントローラ３０の機能ブロック図である。

　コントローラ３０は、図３Ａに示すように、各種演算を行うＣＰＵ３０Ａ、ＣＰＵ３０Ａによる演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭやＨＤＤ等の記憶装置３０Ｂ、ＣＰＵ３０Ａがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ３０Ｃ、及び他の機器とデータを送受信する際のインタフェースである通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）３０Ｄを含むハードウェアと、記憶装置３０Ｂに記憶され、ＣＰＵ３０Ａにより実行されるソフトウェアとから構成される。コントローラ３０の各機能は、ＣＰＵ３０Ａが、記憶装置３０Ｂに格納された各種プログラムをＲＡＭ３０Ｃにロードして実行することにより、実現される。

　図３Ｂに示すように、コントローラ３０には、サブ流路Ｆ２の回路圧Ｐを検出する圧力センサ２０からの圧力信号が入力される。コントローラ３０は、回路圧判定部３１と、アンロード指令出力部３２と、を含む。回路圧判定部３１は、圧力センサ２０から入力される回路圧Ｐがリリーフ弁７Ａのセット圧Ｐｒ以上になったか否かを判定する。セット圧Ｐｒ以上になった場合には、アンロード指令出力部３２は、電磁切換弁８Ａに作動指令を出力する。この作動指令を受けて、電磁切換弁８Ａはオンとなって位置ｃから位置ｄに切り換わり、パイロット圧をアンロード切換弁６Ａに導く（図１参照）。

　また、本実施形態では、図示しないホイールローダの運転室にアンロード用の手動スイッチ５０が設けられている。この手動スイッチ５０がオペレータにより操作されると、その操作信号がコントローラ３０に入力され、アンロード指令出力部３２が強制的に電磁切換弁８をオンにしてアンロード切換弁６Ａを位置ｂに切り換える。すなわち、手動スイッチ５０が操作されることにより強制的にサブ流路Ｆ２がアンロード状態となる。

　次に、コントローラ３０による制御処理の手順について説明する。図４はコントローラ３０が実行する電磁切換弁８Ａの制御処理の手順を示すフローチャートである。図４に示すように、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が開始すると、回路圧判定部３１は回路圧Ｐがセット圧Ｐｒ以上であるか否かを判定する（Ｓ１）。Ｓ１でＹｅｓの場合にはアンロード指令出力部３２は電磁切換弁８Ａに作動指令を出力して電磁切換弁８Ａをオンにする（Ｓ２）。そして、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が解除される。なお、Ｓ１でＮｏの場合にはＳ１に戻る。

　次に、第１実施形態の作用効果について説明する。図５は、第１実施形態においてアーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図である。図５に示すように、アーム上げ動作においてホイスト高さが初期位置からＨ１になるまでアームシリンダ２に供給される流量（供給流量）はＱ２に保たれる。なお、流量Ｑ２は、メインポンプ１から吐出される圧油とサブポンプ５から吐出される圧油の合計流量である。そして、ホイスト高さがＨ１に到達すると、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃになり、リリーフ弁７Ａが開き始める。

　しかし、リリーフ弁７Ａの圧力オーバーライド特性が良くないので、流量Ｑは徐々に（緩やかに）減少していき、ホイスト高さがＨ２に到達すると、回路圧Ｐがリリーフ弁７Ａのセット圧Ｐｒと等しくなる。回路圧Ｐがセット圧Ｐｒと等しくなった時点（図４のＳ１でＹｅｓ）で、電磁切換弁８Ａがオンされると、アンロード状態となり、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流は解除される。これにより、アームシリンダ２には、メインポンプ１から吐出される流量Ｑ１だけ圧油が供給されることとなる。

　このように、第１実施形態によれば、通常より圧力オーバーライド特性の良くないリリーフ弁７Ａを用いることで、ホイスト高さがＨ１からＨ２になるまでの間、アームシリンダ２に供給される圧油の流量Ｑの変化が緩やかに変化するから、アームシリンダ２をレバー操作するオペレータに与える衝撃は低減される。ちなみに、圧力オーバーライド特性の良いリリーフ弁を採用すると、ホイスト高さＨ１の時点ですぐに流量がＱ２からＱ１に急激に減少するため、オペレータに与える衝撃はリリーフ弁７Ａに比べて大きい。なお、ホイスト高さＨ１とＨ２とは、例えば、ダンプ積込み後のアーム上げ動作を終了する高さに対応させた高さの領域である。

（コントローラ３０による電磁切換弁８Ａの制御の変形例）
　図６はコントローラ３０が実行する電磁切換弁８Ａの制御処理の手順の変形例を示すフローチャートである。この変形例では、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃ以上になってから所定時間経過した場合に、電磁切換弁８Ａをオンにする点に特徴がある。具体的には、図６に示すように、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が開始すると、回路圧判定部３１は回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃ以上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。Ｓ１１でＹｅｓの場合には、図示しないタイマーが作動し、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃに到達してからの経過時間ｔが計測される。アンロード指令出力部３２は、経過時間ｔが所定時間ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２でＹｅｓの場合、アンロード指令出力部３２は電磁切換弁８Ａに作動指令を出力して電磁切換弁８Ａをオンにする（Ｓ１３）。そして、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が解除される。一方、Ｓ１１及びＳ１２でＮｏの場合にはＳ１１に戻る。

　ここで、第１実施形態の場合、所定時間ｔ１として、例えば１秒がコントローラ３０に予め設定（記憶）されている。この１秒とは、クラッキング圧Ｐｃからセット圧Ｐｒまで圧力が上昇するまでの時間である。すなわち、この変形例では、回路圧Ｐがセット圧Ｐｒに到達して電磁切換弁８Ａをオンする代わりに、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃに到達して１秒経過したときに、回路圧Ｐがセット圧Ｐｒに到達したものとみなして電磁切換弁８Ａをオンにするよう制御している。この場合であっても、図５と同様に流量の変化を緩やかにできるため、アームシリンダ２をレバー操作するオペレータへの衝撃を低減できる。

「第２実施形態」
　図７は本発明の第２実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。図７に示すように、第２実施形態ではベント付きリリーフ弁７Ｂを用いてアンロード状態を実現する構成としている点が第１実施形態と相違する。そこで、以下の説明ではこの相違点を中心に説明し、第１実施形態と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

　第２実施形態において、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２とが合流している状態ではベント付きリリーフ弁７Ｂのアンロード機能がオフ（ベントポートが閉）、かつ電磁切換弁（合流切換弁）６Ｂが閉となっているため、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃになるとベント付きリリーフ弁７Ｂから徐々に圧油がタンク１３にリリーフされる。

　その後、回路圧Ｐがセット圧Ｐｒになった時点（あるいは、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃに到達してから所定時間ｔ１経過した時点）でコントローラ３０により電磁切換弁６Ｂが開となり（アンロード機能がオン）、ベント付きリリーフ弁７Ｂのベント回路圧がタンク圧まで低下することでセット圧が低下する。そのため、サブポンプ５から吐出される圧油は、分岐配管１４、ベント付きリリーフ弁７Ｂを通って、タンク１３に戻る。これにより、サブ流路Ｆ２はアンロード状態となる。

　なお、第２実施形態の場合、手動スイッチ５０をオペレータが操作すると、コントローラ３０が電磁切換弁６Ｂを開にするよう制御して、強制的にサブ流路Ｆ２がアンロード状態となる。

　この第２実施形態においても、ベント付きリリーフ弁７Ｂの圧力オーバーライド特性をリリーフ弁７Ａと同等とすることで、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。しかも、第２実施形態では、ベント付きリリーフ弁７Ｂを用いることでアンロード回路を簡略化できる利点もある。

「第３実施形態」
　図８は本発明の第３実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。図８に示すように、第３実施形態ではベント付きリリーフ弁７Ｂ、アンロード切換弁６Ａ、電磁切換弁６Ｂを用いてアンロード状態を実現する構成としている点が第１，第２実施形態と相違する。なお、第１，第２実施形態と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

　第３実施形態では、アンロード機能がオフで電磁切換弁６Ｂが閉となるため、サブポンプ５から吐出される圧油はベント付きリリーフ弁７Ｂのベントポートを介してアンロード切換弁６Ａに導入される。これにより、アンロード切換弁６Ａは位置ｂに切り換わり、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２とが合流する。この状態において、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃになるとベント付きリリーフ弁７Ｂから徐々に圧油がタンク１３にリリーフされる。

　その後、回路圧Ｐがセット圧Ｐｒになった時点（あるいは、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃに到達してから所定時間ｔ１経過した時点）でコントローラ３０により電磁切換弁６Ｂを開にすると、アンロード切換弁６Ａに作用していた圧油（制御圧）は電磁切換弁６Ｂを介してタンク１３に戻る。そのため、アンロード切換弁６Ａは位置ａに切り換わり、サブポンプ５から吐出される圧油は、戻り配管１２を流れてタンク１３に戻る。これにより、サブ流路Ｆ２はアンロード状態となる。

　この第３実施形態においても、第１，第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第３実施形態では、サブポンプ５からの圧油をアンロード切換弁６Ａを介してタンク１３に戻す構成としたので、第２実施形態のようにサブポンプ５からの圧油をベント付きリリーフ弁７Ｂを介してタンク１３に戻す構成と比べて圧力損失を小さくすることができる。そのため、第３実施形態は第２実施形態と比べて省エネ効果が高い。

「第４実施形態」
　図９は本発明の第４実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。図９に示すように、第４実施形態は、電磁切換弁８Ａの代わりに電磁比例弁８Ｂを用いてアンロード切換弁６Ａを作動させる構成である点が第１実施形態と相違する。そのため、コントローラ３０による制御処理の手順が相違する。

　図１０はコントローラ３０が実行する電磁比例弁８Ｂの制御処理の手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が開始すると、回路圧判定部３１は回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃ以上であるか否かを判定する（Ｓ２１）。Ｓ２１でＹｅｓの場合にはアンロード指令出力部３２は電磁比例弁８Ｂに制御電流Ｉ（Ｉ＝Ｉ＋Δ／１）を印加する（Ｓ２２）。ここで、Δ／１は電磁比例弁８Ｂの単位時間当たりの電流増加量である。

　次いで、回路圧判定部３１は回路圧Ｐがセット圧Ｐｒを超えたか否かを判定する（Ｓ２３）。Ｓ２３でＹｅｓの場合、アンロード指令出力部３２は電磁比例弁８Ｂに制御電流Ｉの最大値（Ｉｍａｘ）を印加する（Ｓ２４）。そして、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が解除される。なお、Ｓ２１でＮｏの場合はＳ２１に戻り、Ｓ２３でＮｏの場合はＳ２２に戻る。

　次に、第４実施形態の作用効果について説明する。図１１は、第４実施形態においてアーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図である。第４実施形態が第１実施形態と違う点は、図５と図１１を比較すると明らかなように、ホイスト高さがＨ１～Ｈ２の間に、電磁比例弁８Ｂに徐々に電流が印加されていき、電磁比例弁８Ｂのスプール開口が徐々に開くことである。

　このように、第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ホイスト高さがＨ１からＨ２になるまでの間、アームシリンダ２に供給される圧油の流量の変化が緩やかに変化するから、アームシリンダ２をレバー操作するオペレータに与える衝撃は低減される。

（コントローラ３０による電磁比例弁８Ｂの制御の変形例１）
　図１２はコントローラ３０が実行する電磁比例弁８Ｂの制御処理の手順の変形例１を示すフローチャートである。図１２に示すように、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が開始すると、回路圧判定部３１は回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃ以上であるか否かを判定する（Ｓ３１）。Ｓ３１でＹｅｓの場合には、図示しないタイマーが作動し、回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃに到達してからの経過時間ｔが計測される。アンロード指令出力部３２は、経過時間ｔが所定時間ｔ１未満であるか否かを判定する（Ｓ３２）。なお、所定時間ｔ１は図６と同様に１秒に設定されている。

　Ｓ３２でＹｅｓの場合、アンロード指令出力部３２は電磁比例弁８Ｂに制御電流Ｉ（Ｉ＝Ｉ＋Δ／１）を印加する（Ｓ３３）。一方、Ｓ３２でＮｏの場合、アンロード指令出力部３２は電磁比例弁８Ｂに制御電流Ｉ（Ｉ＝Ｉ＋Δ／２）を印加する（Ｓ３４）。なお、Δ／１、Δ／２は単位時間当たりの電流増加量であって、Δ／１＜Δ／２である。次いで、回路圧判定部３１は回路圧Ｐがセット圧Ｐｒを超えたか否かを判定する（Ｓ３５）。Ｓ３５でＹｅｓの場合、アンロード指令出力部３２は電磁比例弁８Ｂに制御電流Ｉの最大値（Ｉｍａｘ）を印加する（Ｓ３６）。そして、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が解除される。なお、Ｓ３１でＮｏの場合はＳ３１に戻り、Ｓ３５でＮｏの場合はＳ３２に戻る。この場合であっても、流量の変化を緩やかにできるため、アームシリンダ２をレバー操作するオペレータへの衝撃を低減できる。

（コントローラ３０による電磁比例弁８Ｂの制御の変形例２）
　図１３はコントローラ３０が実行する電磁比例弁８Ｂの制御処理の手順の変形例２を示すフローチャートである。図１３に示すように、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が開始すると、回路圧判定部３１は回路圧Ｐがクラッキング圧Ｐｃ未満であるか否かを判定する（Ｓ４１）。Ｓ４１でＹｅｓの場合には、回路圧判定部３１は回路圧Ｐの単位時間当たりの圧力変化量ΔＰが閾値ΔＰ２以上であるか否かを判定する（Ｓ４２）。Ｓ４２でＹｅｓの場合、アンロード指令出力部３２は電磁比例弁８Ｂに制御電流Ｉの最大値（Ｉｍａｘ）を印加する（Ｓ４３）。

　一方、Ｓ４２でＮｏの場合、回路圧判定部３１は圧力変化量ΔＰが閾値ΔＰ１未満であるか否かを判定する（Ｓ４４）。ここで、ΔＰ１＜ΔＰ２である。Ｓ４４でＹｅｓの場合、アンロード指令出力部３２は電磁比例弁８Ｂに制御電流Ｉ（Ｉ＝Ｉ＋Δ／１）を印加し（Ｓ４５）、Ｓ４４でＮｏの場合、アンロード指令出力部３２は制御電流Ｉの最小値（Ｉｍｉｎ）を印加する（Ｓ４６）。なお、Ｓ４１でＮｏの場合には、図４，６，１０，１２の何れかの合流開始後の処理を実行させる。この場合であっても、流量の変化を緩やかにできるため、アームシリンダ２をレバー操作するオペレータへの衝撃を低減できる。

「第５実施形態」
　図１４は本発明の第５実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。図１４に示すように、第５実施形態は、図７に示す第２実施形態の電磁切換弁６Ｂの代わりに電磁比例弁６Ｃを設けたものである。この構成であっても第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

「第６実施形態」
　図１５は本発明の第６実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。図１５に示すように、第６実施形態は、図８に示す第３実施形態の電磁切換弁６Ｂの代わりに電磁比例弁６Ｃを設けたものである。この構成であっても第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

「第７～１２実施形態」
　図１６～図２１は本発明のそれぞれ第７～１２実施形態に係る作業車両の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。図１６～図２１は、それぞれ、図１、図７、図８、図９、図１４、図１５と同じ構成であるが、常態においてアンロードされているか否かが相違する。すなわち、第１～第６実施形態と第７～第１２実施形態とでは、アンロード切換弁６Ａの初期位置、電磁切換弁６Ｂの初期位置、あるいは電磁比例弁６Ｃの初期位置の設定が逆になっている。これら第７～第１２実施形態であっても、オペレータがレバー操作を行う際の衝撃を低減できる点に変わりはない。

　図２２は、図１６～図１８に示す第７～第９実施形態において、アーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図である。また、図２３は、図１９～図２１に示す第１０～第１２実施形態において、アーム上げ動作中のメイン流路Ｆ１を流れる圧油の流量変化と回路圧との関係を示す図である。図２２は図５と比較して明らかなように、電磁切換弁の挙動が逆になっているが、流量Ｑがホイスト高さＨ１～Ｈ２の範囲で緩やかに減少している点は同じである。また、図２３は図１１と比較して明らかなように、比例弁電流とスプール開口の挙動が逆になっているが、流量Ｑがホイスト高さＨ１～Ｈ２の範囲で緩やかに減少している点は同じである。よって、第７～第１２実施形態の構成であっても、アームシリンダ２の操作時におけるオペレータへの衝撃は低減される。

　以上説明したように、第１～第１２実施形態に係る油圧駆動装置によれば、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２との合流が解除される際、圧力オーバーライド特性が通常より良くないリリーフ弁を用いることで、その特性を生かして、メイン流路Ｆ１の流量Ｑを徐々に減少させることができるため、アームシリンダ２のレバー操作時におけるオペレータへの衝撃を抑えることができる。すなわち、メイン流路Ｆ１とサブ流路Ｆ２の合流の切り換え時における流量の変化を緩やかにすることで、オペレータへの衝撃が小さくなるため、アームシリンダ２の操作性が向上する。また、手動スイッチ５０が設けられているため、オペレータの意図によりアームシリンダを操作でき、使い勝手が良い。また、アンロード時に圧油をタンク１３に戻すことで、損失エネルギーを抑えることもできる。しかも、サブポンプ５としてギヤポンプを採用することで、油圧駆動装置を安価に製造できる。

　なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

　なお、本発明に係る油圧駆動装置が適用される作業車両はホイールローダに限定されず、フォークリフト、ブルドーザ、油圧ショベル等であって良い。また、本発明に係る油圧駆動装置は、アームシリンダの他にも、バケットシリンダ、ステアリングシリンダなど各種の油圧アクチュエータに適用できる。

　また、上記した各実施形態において、アーム角度センサまたはアームシリンダのストローク量をコントローラ３０に入力し、これらの入力信号に基づいてアンロード状態に切り換えるようにすれば、回路圧Ｐがセット圧Ｐｒになった時点からアンロード状態になるまでの時間をより短縮できる。また、コントローラ３０に荷役操作信号、パーキングブレーキ信号、ホイスト上げ信号等の各種信号を入力して、アンロードに切り換えるようにしても良い。

　１　メインポンプ
　２　アームシリンダ（アクチュエータ）
　５　サブポンプ
　６Ａ　アンロード切換弁（合流切換弁）
　６Ｂ　電磁切換弁（合流切換弁）
　６Ｃ　電磁比例弁（合流切換弁）
　７Ａ　リリーフ弁
　７Ｂ　ベント付きリリーフ弁
　８Ａ　電磁切換弁
　８Ｂ　電磁比例弁
　１２　戻り配管（戻り流路）
　１３　タンク
　２０　圧力センサ
　３０　コントローラ
　５０　手動スイッチ
　Ｆ１　メイン流路
　Ｆ２　サブ流路

Claims (6)

1. 　圧油を吐出する可変容量式または固定容量式のメインポンプと、
   　前記メインポンプの圧油をアクチュエータに供給するためのメイン流路と、
   　圧油を吐出する固定容量式のサブポンプと、
   　前記サブポンプの圧油を前記メイン流路に合流させて前記アクチュエータに供給するためのサブ流路と、
   　前記メイン流路と前記サブ流路とを接続または遮断するための合流切換弁と、
   　前記合流切換弁の作動を制御するコントローラと、
   　前記サブ流路に設けられるリリーフ弁と、を備え、
   　前記リリーフ弁は、リリーフ流量の増加に伴ってクラッキング圧からセット圧までリリーフ圧が増加する傾向の圧力オーバーライド特性を有することを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。
2. 　請求項１において、
   　前記合流切換弁とタンクとを接続する戻り流路をさらに備え、
   　前記合流切換弁が作動して前記メイン流路と前記サブ流路とが遮断した際、前記サブ流路と前記戻り流路とが前記合流切換弁を介して連通することを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。
3. 　請求項２において、
   　前記サブ流路の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
   　前記コントローラは、前記圧力センサから入力される圧力信号が前記クラッキング圧に到達してから所定時間経過したときに、前記合流切換弁を作動させて前記メイン流路と前記サブ流路とを遮断することを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。
4. 　請求項２において、
   　前記サブ流路の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
   　前記コントローラは、前記圧力センサから入力される圧力信号が前記セット圧に到達したときに、前記合流切換弁を作動させて前記メイン流路と前記サブ流路とを遮断することを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。
5. 　請求項１において、
   　前記コントローラにより前記合流切換弁を強制的に作動させるための手動スイッチをさらに備えることを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。
6. 　請求項２において、
   　前記コントローラにより前記合流切換弁を強制的に作動させるための手動スイッチをさらに備えることを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。

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