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技術 油圧駆動システム

出願人 株式会社KCM
発明者 田中真一郎志茂幸宏
出願日 2014年12月15日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-252734
公開日 2016年6月23日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2016-114142
状態 特許登録済
技術分野 掘削機械の作業制御 流体圧回路(2) 流体圧回路(1)
主要キーワード ファン回路 作業回路 リリーフライン アンローダバルブ 圧力履歴 最大角度θ 後側車体 最大操作角
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる油圧駆動システムを提供する。

解決手段

建設機械1に搭載される油圧駆動システム2Aは、レギュレータ22により傾転角が変更される油圧ポンプ21と、油圧ポンプ21からタンク32へ延びる循環ライン31を含む。循環ライン31における作業回路34と絞り33の間の部分は、パイロットライン51によりレギュレータ22と接続されている。パイロットライン51には切換弁52が設けられ、この切換弁52へは、外部パイロットライン53により、ネガティブコントロール圧の最低値よりも高い外部パイロット圧が導かれる。切換弁52は、ネガティブコントロール圧をレギュレータ22へ導く第1位置と、外部パイロット圧をレギュレータ22へ導く第2位置との間で切り換えられる。

概要

背景

複数の車輪を含む産業用車両(例えば、ホイールローダ)やクローラを含む油圧ショベルなどの建設機械には、油圧駆動システムが搭載されている。この油圧駆動システムは、作業用油圧アクチュエータ可変容量型油圧ポンプを含み、油圧ポンプの傾転角レギュレータにより変更される(例えば、特許文献1参照)。

例えば、油圧ポンプの傾転角は、ネガティブコントロールにより調整される。具体的に、油圧ポンプからは、作業用の油圧アクチュエータを駆動するための作業回路センターバイパスラインを構成する循環ラインタンクへ延びており、循環ラインには、作業回路の下流側に絞りが設けられる。そして、レギュレータには、循環ラインにおける絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧がパイロットラインを通じて導かれる。

また、産業用車両では、油圧駆動システムが進行方向変更用の一対のステアリングシリンダを含み、このステアリングシリンダには前記循環ラインにおける前記作業回路の上流側から作動油分配される。

概要

作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる油圧駆動システムを提供する。建設機械1に搭載される油圧駆動システム2Aは、レギュレータ22により傾転角が変更される油圧ポンプ21と、油圧ポンプ21からタンク32へ延びる循環ライン31を含む。循環ライン31における作業回路34と絞り33の間の部分は、パイロットライン51によりレギュレータ22と接続されている。パイロットライン51には切換弁52が設けられ、この切換弁52へは、外部パイロットライン53により、ネガティブコントロール圧の最低値よりも高い外部パイロット圧が導かれる。切換弁52は、ネガティブコントロール圧をレギュレータ22へ導く第1位置と、外部パイロット圧をレギュレータ22へ導く第2位置との間で切り換えられる。

目的

本発明は、作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる油圧駆動システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

建設機械に搭載される油圧駆動システムであって、レギュレータにより傾転角が変更される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからタンクへ延びる、作業用油圧アクチュエータを駆動するための作業回路センターバイパスラインを構成する循環ラインであって、前記作業回路の下流側に絞りが設けられた循環ラインと、前記循環ラインにおける前記作業回路と前記絞りの間の部分と前記レギュレータとを接続するパイロットラインと、前記パイロットラインに設けられた切換弁と、前記切換弁へ、前記循環ラインにおける前記絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧の最低値よりも高い外部パイロット圧を導く外部パイロットラインと、を備え、前記切換弁は、前記ネガティブコントロール圧を前記レギュレータへ導く第1位置と、前記外部パイロット圧を前記レギュレータへ導く第2位置との間で切り換えられる、油圧駆動システム。

請求項2

前記建設機械は、複数の車輪を含む産業用車両であり、進行方向変更用の一対のステアリングシリンダを駆動するためのステアリング回路と、前記切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記油圧ポンプが稼働している間であって、ステアリング操作および前記油圧アクチュエータを駆動するための特定操作が行われておらず、かつ、作動油の温度が所定温度よりも低いときに、前記切換弁を第2位置に維持する、請求項1に記載の油圧駆動システム。

請求項3

前記制御装置は、前記ステアリング操作または前記特定操作が行われてから所定時間経過後に前記切換弁を第2位置から第1位置に切り換える、請求項2に記載の油圧駆動システム。

請求項4

前記建設機械はブームを含み、前記油圧アクチュエータは、前記ブームを作動させるブームシリンダであり、前記荷役回路は、前記ブームシリンダ用のコントロールバルブであって、前記ブームを上昇または下降させ続けるデテント操作中に前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達したときに中立位置に戻されるコントロールバルブを含み、前記切換弁を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達する前に、前記切換弁を第1位置から第2位置に切り換える、請求項1に記載の油圧駆動システム。

請求項5

前記外部パイロットラインには、二次圧として前記外部パイロット圧を出力する電磁比例弁が設けられており、前記制御装置は、前記切換弁を第2位置に切り換えてからは、前記外部パイロット圧が徐々に増加するように前記電磁比例弁を制御する、請求項4に記載の油圧駆動システム。

請求項6

前記油圧ポンプはメインポンプであり、前記メインポンプと共通のエンジンにより駆動されるアクセサリポンプをさらに備え、前記外部パイロットラインは、前記アクセサリポンプから吐出される作動油を導く供給ラインに接続されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の油圧駆動システム。

請求項7

前記外部パイロットラインは、前記循環ラインにおける前記作業回路の上流側部分に接続されており、前記外部パイロットラインには、上流側から順に、逆止弁およびアキュムレータが設けられている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の油圧駆動システム。

技術分野

0001

本発明は、建設機械に搭載される油圧駆動システムに関する。

背景技術

0002

複数の車輪を含む産業用車両(例えば、ホイールローダ)やクローラを含む油圧ショベルなどの建設機械には、油圧駆動システムが搭載されている。この油圧駆動システムは、作業用油圧アクチュエータ可変容量型油圧ポンプを含み、油圧ポンプの傾転角レギュレータにより変更される(例えば、特許文献1参照)。

0003

例えば、油圧ポンプの傾転角は、ネガティブコントロールにより調整される。具体的に、油圧ポンプからは、作業用の油圧アクチュエータを駆動するための作業回路センターバイパスラインを構成する循環ラインタンクへ延びており、循環ラインには、作業回路の下流側に絞りが設けられる。そして、レギュレータには、循環ラインにおける絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧がパイロットラインを通じて導かれる。

0004

また、産業用車両では、油圧駆動システムが進行方向変更用の一対のステアリングシリンダを含み、このステアリングシリンダには前記循環ラインにおける前記作業回路の上流側から作動油分配される。

先行技術

0005

特開平6−117411号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ネガティブコントロールでは、通常、操縦者が、作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダ(産業用車両の場合のみ)を動かすための操作手段(操作レバーやステアリングホイール)を操作していないときは、ネガティブコントロール圧が高くなり、油圧ポンプの吐出流量が小さく抑えられる。一方、操縦者が操作手段を操作すると、ネガティブコントロール圧が低下して油圧ポンプの吐出流量が増大する。これにより、動かそうとした作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダに多くの作動油が供給される。

0007

しかしながら、寒冷地などで作動油の温度が低い場合には、操縦者が操作手段を操作しても、作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダが直ちに動かないことがある(いわゆる、応答遅れ)。

0008

そこで、本発明は、作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる油圧駆動システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、作動油の温度が低い場合の応答遅れは、作動油の粘度が低いことなどの影響で、操作手段が操作された直後は油圧ポンプの吐出圧が若干低下することに起因することを突き止めた。本発明は、このような観点からなされたものである。

0010

すなわち、本発明の油圧駆動システムは、建設機械に搭載される油圧駆動システムであって、レギュレータにより傾転角が変更される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからタンクへ延びる、作業用の油圧アクチュエータを駆動するための作業回路のセンターバイパスラインを構成する循環ラインであって、前記作業回路の下流側に絞りが設けられた循環ラインと、前記循環ラインにおける前記作業回路と前記絞りの間の部分と前記レギュレータとを接続するパイロットラインと、前記パイロットラインに設けられた切換弁と、前記切換弁へ、前記循環ラインにおける前記絞りの上流側の圧力であるネガティブコントロール圧の最低値よりも高い外部パイロット圧を導く外部パイロットラインと、を備え、前記切換弁は、前記ネガティブコントロール圧を前記レギュレータへ導く第1位置と、前記外部パイロット圧を前記レギュレータへ導く第2位置との間で切り換えられる、ことを特徴とする。

0011

上記の構成によれば、作動油の温度が低いときに切換弁を第2位置に維持しておけば、操縦者が操作手段を操作する前から、油圧ポンプの吐出圧をある程度高く保持することができる。これにより、操縦者が操作手段を操作したときには、作業用の油圧アクチュエータやステアリングシリンダに当初から多くの作動油が供給され、それらが直ちに動くようになる。その結果、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

0012

前記建設機械は、複数の車輪を含む産業用車両であり、上記の油圧駆動システムは、進行方向変更用の一対のステアリングシリンダを駆動するためのステアリング回路と、前記切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記油圧ポンプが稼働している間であって、ステアリング操作および前記油圧アクチュエータを駆動するための特定操作が行われておらず、かつ、作動油の温度が所定温度よりも低いときに、前記切換弁を第2位置に維持してもよい。この構成によれば、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

0013

前記制御装置は、前記ステアリング操作または前記特定操作が行われてから所定時間経過後に前記切換弁を第2位置から第1位置に切り換えてもよい。この構成によれば、外部パイロット圧に基づく画一的な制御からネガティブコントロールに切り換えることができる。

0014

前記建設機械はブームを含み、前記油圧アクチュエータは、前記ブームを作動させるブームシリンダであり、前記荷役回路は、前記ブームシリンダ用のコントロールバルブであって、前記ブームを上昇または下降させ続けるデテント操作中に前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達したときに中立位置に戻されるコントロールバルブを含み、上記の油圧駆動システムは、前記切換弁を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ブームが最上昇位置または最下降位置に到達する前に、前記切換弁を第1位置から第2位置に切り換えてもよい。

0015

ところで、作業用の油圧アクチュエータがブームシリンダである場合、建設機械によっては、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達するまで上昇または下降させ続けるデテント操作が行われることがある。例えば、最上昇位置および最下降位置は、ブームシリンダの機械ストロークの範囲内で任意に設定可能である。このデテント操作では、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達すると、コントロールバルブが直ちに中立位置に戻される。これにより、ブームシリンダへの作動油の供給が急激に停止されて、停止ショックが引き起こされることがある。なお、デテント操作は、ブームを上昇させるときに行われることが多い。

0016

これに対し、上記の構成によれば、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達する前に、油圧ポンプの吐出流量を強制的に低減させることができる。その結果、ブームが最上昇位置または最下降位置に到達したときの停止ショックを緩和することができる。

0017

前記外部パイロットラインには、二次圧として前記外部パイロット圧を出力する電磁比例弁が設けられており、前記制御装置は、前記切換弁を第2位置に切り換えてからは、前記外部パイロット圧が徐々に増加するように前記電磁比例弁を制御してもよい。この構成によれば、ブームを最上昇位置または最下降位置に向かって滑らかに停止することができる。

0018

前記油圧ポンプはメインポンプであり、上記の油圧駆動システムは、前記メインポンプと共通のエンジンにより駆動されるアクセサリポンプをさらに備え、前記外部パイロットラインは、前記アクセサリポンプから吐出される作動油を導く供給ラインに接続されていてもよい。この構成によれば、アクセサリポンプの吐出圧を圧力源として合理的に利用することができる。

0019

前記外部パイロットラインは、前記循環ラインにおける前記作業回路の上流側部分に接続されており、前記外部パイロットラインには、上流側から順に、逆止弁およびアキュムレータが設けられていてもよい。この構成によれば、循環ラインでの圧力履歴のうちでの最高圧を圧力源として合理的に利用することができる。

発明の効果

0020

本発明によれば、作動油の温度が低い場合の応答遅れ等を改善することができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の一実施形態に係る油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。
図1に示す建設機械の側面図である。
ステアリング操作または荷役操作時のメインポンプの吐出圧の経時的変化を示すグラフである。
荷役回路の概略構成図である。
ステアリング操作または荷役操作時の切換弁の制御に関するフローチャートである。
上げデテント操作時の切換弁の制御に関するフローチャートである。
第1変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。
第2変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。
第3変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。
第4変形例の油圧駆動システムを搭載した建設機械の概略構成を模式的に示す図である。

実施例

0022

図2に、本発明の一実施形態に係る油圧駆動システム2Aを搭載した建設機械1を示し、図1に、建設機械1の概略構成を模式的に示す。図2に示す建設機械1は産業用車両の1つであるホイールローダであるが、本発明は、ショベルローダフォークリフトトラッククレーンなどの車輪を含む他の産業用車両にも適用可能であるし、例えばクローラを含む油圧ショベルなどの産業用車両以外の建設機械にも適用可能である。

0023

<構成>
図2に示すように、建設機械1は、互いに水平方向に揺動可能に連結された前側車体10Aおよび後側車体10Bを含む。前側車体10Aには前車輪15Aが取り付けられ、後側車体10Bには後車輪15Bが取り付けられている。なお、図示は省略するが、前側車体10Aと後側車体10Bの間には、進行方向変更用の左右一対のステアリングシリンダ28が配置されている。

0024

後側車体10Bには、運転室17が設けられているとともに、エンジン11が搭載されている。前側車体10Aには、ブーム18が鉛直方向に揺動可能に連結され、ブーム18の先端にはバケット19が鉛直方向に揺動可能に連結されている。また、前側車体10Aには、ブーム18を作動させる左右一対のブームシリンダ24と、バケット19を作動させるバケットシリンダ25が設けられている。ブームシリンダ24およびバケットシリンダ25は、本発明の作業用の油圧アクチュエータに相当する。

0025

ブームシリンダ24、バケットシリンダ25およびステアリングシリンダ28は、図1に示す油圧駆動システム2Aの構成要素である。エンジン11の出力は、走行に利用されるとともに、油圧駆動システム2Aの動力源として利用される。

0026

具体的に、エンジン11は、図1および図2に示すように、トルクコンバータ12、トランスミッション13およびアクスル14A,14Bを介して車輪15A,15Bと連結されている。なお、トランスミッション13は、入力軸出力軸速度比を変更することができるとともに、車両の前進後進を切り換えるために出力軸の回転方向を入力軸と同方向にするか逆方向にするかを切り換えることができる。

0027

図1に示す油圧駆動システム2Aは、トルクコンバータ12に連結されたメインポンプ(油圧ポンプ)21およびアクセサリポンプ23を含む。つまり、メインポンプ21およびアクセサリポンプ23は、共通のエンジン11により駆動される。また、油圧駆動システム2Aは、ブームシリンダ24およびバケットシリンダ25を駆動するための荷役回路(本発明の作業回路に相当)34と、ステアリングシリンダ28を駆動するためのステアリング回路36を含む。

0028

メインポンプ21から吐出される作動油は、荷役回路34およびステアリング回路36に供給される。具体的に、油圧ポンプ21からは循環ライン31がタンク32へ延びている。循環ライン31は、荷役回路34のセンターバイパスライン34aを構成する。また、循環ライン31からは、荷役回路34の上流側で分岐ライン35が分岐しており、この分岐ライン35がステアリング回路36につながっている。

0029

メインポンプ21は、可変容量型のポンプであり、その傾転角はレギュレータ22により変更される。メインポンプ21は、斜板ポンプであってもよいし、斜軸ポンプであってもよい。

0030

荷役回路34は、図4に示すように、ブームシリンダ24用のコントロールバルブ72と、バケットシリンダ25用のコントロールバルブ71を含む。上述したセンターバイパスライン34aは、これらのコントロールバルブ71,72を貫通するように延びている。ブームシリンダ24用のコントロールバルブ72へは、ブーム操作弁82からパイロット圧が出力され、バケットシリンダ25用のコントロールバルブ71へは、バケット操作弁81からパイロット圧が出力される。ブーム操作弁82およびバケット操作弁81は、運転室17内に配置されている。また、ブーム操作弁82およびバケット操作弁81は、操作レバーを含み、その操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を出力する。

0031

本実施形態では、ブーム操作弁82およびバケット操作弁81のそれぞれが、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を直接的に出力する油圧式パイロット弁である。ただし、ブーム操作弁82およびバケット操作弁81のそれぞれは、コントロールバルブ(72または71)のパイロットポートと接続された一対の電磁比例弁を含み、操作レバーの操作量に応じた電気信号が電磁比例弁へ送給される電気式パイロット弁であってもよい。

0032

ステアリング回路36は、図示は省略するが、ステアリングシリンダ28に対する作動油の給排を制御するステアリングバルブを含む。このステアリングバルブへは、例えば、オービットロール登録商標)などの操舵信号出力装置から操舵信号(パイロット流)が出力される。操舵信号出力装置は、ステアリングシャフトを介して、運転室17内に配置されたステアリングホイールと連結される。

0033

図1に戻って、循環ライン31には、荷役回路34の下流側に絞り33が設けられている。また、図示は省略するが、循環ライン31には、絞り33をバイパスするバイパスラインが接続されており、このバイパスラインにリリーフ弁が設けられている。そして、循環ライン31における荷役回路34と絞り33の間の部分は、パイロットライン51によりレギュレータ22と接続されている。

0034

ブームシリンダ24およびバケットシリンダ25ならびにステアリングシリンダ28が駆動されていないときには、メインポンプ21から吐出される作動油の全量が絞り33を通過するため、循環ライン31における絞り33の上流側の圧力であるネガティブコントロール圧Pnが高くなる。一方、ブームシリンダ24、バケットシリンダ25およびステアリングシリンダ28の少なくとも1つが駆動されているときは、メインポンプ21から吐出される作動油の一部のみが絞り33を通過するため、ネガティブコントロール圧Pnが低くなる。

0035

レギュレータ22は、パイロットライン51を通じて導かれる圧力が高ければメインポンプ21の傾転角を小さくし、パイロットライン51を通じて導かれる圧力が低ければメインポンプ21の傾転角を大きくする。メインポンプ21の傾転角が小さくなると、メインポンプ21の吐出流量が減少し、メインポンプ21の傾転角が大きくなると、メインポンプ21の吐出流量が増大する。

0036

パイロットライン51には、切換弁52が設けられている。この切換弁52については、後述にて詳細に説明する。

0037

アクセサリポンプ23から吐出される作動油は、供給ライン4を通じて、ファン回路42、走行ブレーキ45およびパーキングブレーキ46に導かれる。アクセサリポンプ23は、本実施形態では固定容量型のポンプであるが、可変容量型のポンプであってもよい。

0038

ファン回路42は、エンジン11用のラジエータ16(図2参照)へ風を送るファンモータ26(図2参照)を駆動するためのものである。すなわち、ファン回路42は、エンジン11の冷却用回路である。

0039

供給ライン4には、アンローダバルブ41が設けられており、このアンローダバルブ41でアクセサリポンプ23から吐出された作動油がブレーキ45,46側とファン回路42側とに分配される。すなわち、供給ライン4は、アクセサリポンプ23をアンローダバルブ41と接続する主流路4aと、アンローダバルブ41を走行ブレーキ45およびパーキングブレーキ46と接続する第1支流4bと、アンローダバルブ41をファン回路42と接続する第2支流4cを含む。

0040

アンローダバルブ41は、走行ブレーキ45またはパーキングブレーキ46の作動によって第1支流4bの圧力が設定圧Pbを下回ったときは第1支流4bに優先的に作動油を供給し、第1支流4bの圧力が設定圧Pbを上回ったときは第2支流4cに作動油を供給するように構成されている。

0041

第1支流4bには、上流側から順に、逆止弁43およびアキュムレータ44が設けられている。第1支流4bのアキュムレータ44が設けられた位置から下流側部分は、さらに走行ブレーキ45につながる第1末端流路4dとパーキングブレーキ46につながる第2末端流路4eに分かれている。

0042

第2末端流路4eには、パーキングブレーキ46を作動させるか否かを切り換える切換弁47が設けられている。切換弁47は、運転室17内に配置されたパーキングブレーキスイッチ(図示せず)と電気的に接続されている。そして、切換弁47は、パーキングブレーキスイッチがオフのときは第2末端流路4eを開放してパーキングブレーキ46をブレーキ解除状態に保ち、パーキングブレーキスイッチがオンとなったときに第2末端流路4eを遮断してパーキングブレーキ46を作動させる。

0043

なお、供給ライン4からは、上述したブーム操作弁82およびバケット操作弁81にも作動油が導かれる。

0044

上述したパイロットライン51に設けられた切換弁52には、外部パイロットライン53が接続されている。外部パイロットライン53は、切換弁52へ、ネガティブコントロール圧Pnの最低値(例えば、0.8MPa)よりも高い外部パイロット圧Poを導く。本実施形態では、外部パイロットライン53が供給ライン4に接続されている。このように外部パイロットライン53が供給ライン4に接続されていれば、アクセサリポンプ23の吐出圧を圧力源として合理的に利用することができる。

0045

より詳しくは、外部パイロットライン53は、第1支流4bにおける逆止弁43の下流側部分に接続されている。図例では、外部パイロットライン53が第1支流4bのパーキングブレーキ46側の第2末端流路4eに接続されているが、外部パイロットライン53は、走行ブレーキ45側の第1末端流路4dに接続されていてもよいし、第1支流4bにおける逆止弁43とアキュムレータ44の間の部分に接続されていてもよい。

0046

アクセサリポンプ23の吐出圧は、ネガティブコントロール圧Pnの最低値よりも遥かに高く設定されている。このため、本実施形態では、外部パイロットライン53に、アクセサリポンプ23の吐出圧を一次圧とし、上述した外部パイロット圧Poを二次圧として出力する電磁比例弁54が設けられている。ただし、電磁比例弁54の代わりに、固定絞りや減圧弁が設けられていてもよい。

0047

切換弁52は、パイロットライン51の下流側部分を上流側部分と連通する第1位置と、パイロットライン51の下流側部分を外部パイロットライン53と連通する第2位置との間で切り換えられる。すなわち、切換弁52は、第1位置ではネガティブコントロール圧Pnをレギュレータ22へ導き、第2位置では外部パイロット圧Poをレギュレータ22へ導く。

0048

本実施形態では、切換弁52は、通常は第1位置に維持され、ソレノイド励磁されたときに第2位置に切り換えられる。ただし、切換弁52は、通常は第2位置に維持され、ソレノイドが励磁されたときに第1位置に切り換えられてもよい。

0049

切換弁52および電磁比例弁54は、制御装置6に接続されている。また、制御装置6には、温度センサ61、圧力センサ62および角度センサ63が接続されている。温度センサ61は、作動油の温度を検出するためのものであり、例えばタンク32に設けられる。圧力センサ62は、メインポンプ21の吐出圧を検出するためのものであり、例えば循環ライン31における分岐ライン35の分岐点よりも上流側部分に設けられる。角度センサ63は、ブーム18の角度を検出するためのものである。

0050

制御装置6による切換弁52の制御によって、操縦者による図略のステアリングホイールの操作(以下、ステアリング操作)または操縦者によるブーム操作弁82およびバケット操作弁81の少なくとも一方の操作レバーの操作(以下、荷役操作(本発明の特定操作に相当))が行われたときの、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

0051

また、本実施形態の油圧駆動システム2Aは、詳しくは後述するが、ブーム18を上昇させ続ける上げデテント操作と、ブーム18を下降させ続ける下げデテント操作が可能な構成を有する。そして、本実施形態では、制御装置6による切換弁52の制御によって、上げデテント操作中にブーム18が最上昇位置に到達したときの停止ショックを緩和することができる。

0052

以下、制御装置6による切換弁52の制御を、ステアリング操作または荷役操作時と上げデテント操作時とに分けて詳しく説明する。

0053

<ステアリング操作または荷役操作時>
制御装置6は、メインポンプ21が稼働している間であって、ステアリング操作および荷役操作が行われておらず、かつ、作動油の温度が所定温度T1よりも低いときに、切換弁52を第2位置に維持する。これにより、レギュレータ22には、電磁比例弁54から出力された外部パイロット圧Poが導かれる。

0054

具体的には、図5に示すように、制御装置6は、作動油の温度が低温であるか否かを判定するために、温度センサ61で検出される作動油の温度を所定温度T1(例えば、0℃)と比較する(ステップS1)。作動油の温度が所定温度T1よりも低い場合には(ステップS1でYES)、ステップS2に進む。一方、作動油の温度が所定温度T1以上である場合には(ステップS1でNO)、制御装置6は、切換弁52のソレノイドを励磁せずに切換弁52を第1位置に保持し、ネガティブコントロール圧Pnをレギュレータ22に導く。すなわち、作動油の温度が低温でない場合には、ステアリング操作または荷役操作が行われたときに、通常のネガティブコントロールで油圧ポンプ21の傾転角が調整される。

0055

ステップS2では、制御装置6は、切換弁52のソレノイドを励磁して切換弁52を第2位置に切り換える。その後、制御装置6は、ステアリング操作または荷役操作が行われるまで、その状態を維持する(ステップS3でNO)。その間に、もし温度センサ61で検出される作動油の温度が所定温度T1以上となれば(ステップS1でNO)、制御装置6は切換弁52のソレノイドを消磁して切換弁52を第1位置に戻す。

0056

ステップS2では、制御装置6は、ステアリングシリンダ28または荷役シリンダ(ブームシリンダ24および/またはバケットシリンダ25)の動き始めに必要な流量を確保し得るポンプ容量となる外部パイロット圧Poを電磁比例弁54が出力するように、電磁比例弁54へ電流を送給する。例えば、外部パイロット圧Poは、ポンプ容量を最大とするネガティブコントロール圧Pnの最低値(例えば、0.8MPa)と、ポンプ容量を最小とするネガティブコントロール圧Pnの最大値(例えば、3.12MPa)との間の範囲を三等分したときの、中央の領域内の値である(例えば、2.2MPa)。

0057

切換弁52が第2位置に維持されている間にステアリング操作または荷役操作が行われると(ステップS3でYES)、制御装置6は、ステアリング操作または荷役操作が行われてから所定時間Δt(例えば、0.7〜1.2秒)経過後に、切換弁52のソレノイドを消磁して切換弁52を第2位置から第1位置に切り換える(ステップS4)。

0058

なお、ステアリング操作または荷役操作が行われたか否かは、図略の操舵信号出力装置とステアリングバルブ間のパイロットラインの圧力を検出するか、ブーム操作弁82とコントロールバルブ72間のパイロットラインの圧力およびバケット操作弁81とコントロールバルブ71間のパイロットラインの圧力を検出することにより判定することができる。あるいは、ステアリングシリンダ28およびブームシリンダ24へ供給される作動油の圧力を検出することによっても、ステアリング操作および荷役操作が行われたか否かを判定することができる。

0059

切換弁52を第2位置から第1位置に切り換えるタイミングは、必ずしもステアリング操作または荷役操作が行われてから所定時間Δt経過後である必要はない。例えば、圧力センサ62で検出されるメインポンプ21の吐出圧が特定圧力となったときに、切換弁52を第2位置から第1位置に切り換えてもよい。また、ステアリング操作または荷役操作が行われた後に、外部パイロット圧Poを変化させてもよい。

0060

図5に示すような制御を行ったときの、メインポンプ21の吐出圧の経時的変化を図3中に実線で示す。

0061

図5に示すような制御を行わずに、切換弁52が第1位置に維持され、かつ、レギュレータ22に常にネガティブコントロール圧Pnが導かれている場合には、作動油の温度が低いと、図3中に一点鎖線で示すように、操作手段(操作弁81,82の操作レバーや図略のステアリングホイール)が操作された直後は、メインポンプ21の吐出圧が若干低下する。

0062

これに対し、図5に示すような制御を行った場合には、作動油の温度が低いときに切換弁52が第2位置に維持されるため、操縦者が操作手段を操作する前から、メインポンプ21の吐出圧をある程度高く保持することができる。これにより、操縦者が操作手段を操作したときには、荷役シリンダ(ブームシリンダ24および/またはバケットシリンダ25)やステアリングシリンダ28に当初から多くの作動油が供給され、それらが直ちに動くようになる。その結果、作動油の温度が低い場合の応答遅れを改善することができる。

0063

また、ステアリング操作または荷役操作が行われてから所定時間Δt経過後には切換弁52が第1位置に戻されるから、外部パイロット圧Poに基づく画一的な制御からネガティブコントロールに切り換えることができる。

0064

<上げデテント操作時>
図4に示すブーム操作弁82は、ブーム操作弁82をブーム上昇操作位置に維持するための上げデテント用コイル83と、ブーム下降操作位置に維持するための下げデテント用コイル84を有する。より詳しくは、ブーム操作弁82は、操作レバーの動作に追従して互いに反対方向に上下動する一対のプッシュロッドを有し、操作レバーが上昇側または下降側最大限傾倒されたときには、一方のプッシュロッドに固定されたプレートが上げデテント用コイル83または下げデテント用コイル84に吸着される。

0065

制御装置6は、上げデテント操作が行われたときに上げデテント用コイル83を励磁し、上げデテント操作中にブーム18が最上昇位置に到達したときに、上げデテント用コイル83を消磁する。これにより、ブームシリンダ24用のコントロールバルブ72が直ちに中立位置に戻される。また、制御装置6は、下げデテント操作が行われたときに下げデテント用コイル84を励磁し、下げデテント操作中にブーム18が最下降位置に到達したときに、下げデテント用コイル84を消磁する。これにより、ブームシリンダ24用のコントロールバルブ72が直ちに中立位置に戻される。

0066

制御装置6には、ブーム18の最上昇位置および最下降位置が、ブーム18の角度として予め格納されている。なお、最上昇位置および最下降位置は、ブームシリンダ24の機械的ストロークの範囲内で任意に設定可能である。

0067

上述したように、本実施形態では、制御装置6による切換弁52の制御によって、上げデテント操作中にブーム18が最上昇位置に到達したときの停止ショックが緩和される。すなわち、制御装置6は、ブーム18が最上昇位置に到達する前に、切換弁52を第1位置から第2位置に切り換える。

0068

より詳しくは、図6に示すように、制御装置6は、上げデテント操作が行われるまで待機する(ステップS11でNO)。上げデテント操作が行われると(ステップS11でYES)、制御装置6は、角度センサ63で検出されるブーム角度が、最上昇位置よりも小さな所定角度θ以上となるまでは(ステップS12でNO)、切換弁52のソレノイドを励磁せずに切換弁52を第1位置に保持する。所定角度θは、最上昇位置を示す最大角度θmaxに一定の比率掛けて算出してもよいし、最大角度θmaxから一定の値を差し引いて算出してもよい。

0069

角度センサ63で検出されるブーム角度が所定角度θ以上になると(ステップS12でYES)、制御装置6は、切換弁52のソレノイドを励磁して切換弁52を第2位置に切り換える(ステップS13)。このとき、制御装置6は、例えば、ネガティブコントロール圧Pnと等しい外部パイロット圧Poを電磁比例弁54が出力するように、電磁比例弁54へ電流を送給する。

0070

切換弁52を第2位置に切り換えてからは、制御装置6は、外部パイロット圧Poが徐々に増加するように電磁比例弁54を制御する(ステップS14)。ステップS14は、ブーム18が最上昇位置に到達する(すなわち、角度センサ63で検出されるブーム角度が最大角度θmaxとなる)まで継続される(ステップS15でNO)。例えば、外部パイロット圧Poは、ブーム18が最上昇位置に到達したときにポンプ容量が最小となるように増加される。

0071

ブーム18が最上昇位置に到達すると(ステップS15でYES)、制御装置6は、切換弁52のソレノイドを消磁して切換弁52を第1位置に戻す。

0072

図6に示すような制御を行えば、ブーム18が最上昇位置に到達する前に、メインポンプ21の吐出流量を強制的に低減させることができる。その結果、ブーム18が最上昇位置に到達したときの停止ショックを緩和することができる。

0073

また、切換弁52が第2位置に切り換えられてからは、外部パイロット圧Poが徐々に増加するように電磁比例弁54が制御されるため、ブーム18を最上昇位置に向かって滑らかに停止することができる。

0074

なお、図6に示す制御を下げデテント操作時に適用すれば、下げデテント操作中にブーム18が最下降位置に到達したときの停止ショックを緩和することもできる。具体的には、制御装置6が、ブーム18が最下降位置に到達する前に、切換弁52を第1位置から第2位置に切り換えればよい。

0075

ブーム操作弁82が一対の電磁比例弁を含む電気式パイロット弁である場合は、デテント用コイル83,84の代わりに、操作レバーが上昇側または下降側に所定の角度以上(例えば、操作レバーの最大操作角度の80%以上)に傾倒されたときに、ブーム18が最上昇位置または最下降位置に到達するまで電磁比例弁へ送給する電気信号を維持するプログラムを採用すればよい。

0076

(変形例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、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る。

0077

例えば、図7に示す第1変形例の油圧駆動システム2Bのように、外部パイロットライン53は、供給ライン4の第2支流4cに接続されていてもよい。あるいは、図8に示す第3変形例の油圧駆動システム2Cのように、外部パイロットライン53は、供給ライン4の主流路4aに接続されていてもよい。この場合、外部パイロットライン53には、上流側から順に、逆止弁55およびアキュムレータ56が設けられることが望ましい。

0078

さらに、外部パイロットライン53は、必ずしもアクセサリポンプ23から延びる供給ライン4に接続されている必要はない。例えば、図9に示す第4変形例の油圧駆動システム2Dのように、外部パイロットライン53は、循環ライン31における荷役回路34の上流側部分に接続されていてもよい。この場合、外部パイロットライン53には、上流側から順に、逆止弁55およびアキュムレータ56が設けられる。

0079

循環ライン31の圧力は変動するが、外部パイロットライン53には逆止弁55およびアキュムレータ56が設けられているため、アキュムレータ56には、循環ライン31の最も高い圧力が蓄積される。これにより、循環ライン31での圧力履歴のうちでの最高圧を圧力源として合理的に利用することができる。

0080

また、図10に示す第5変形例の油圧駆動システム2Eのように、油圧駆動システム2Eが、メインポンプ21およびアクセサリポンプ23に加えて、補助ポンプ27を含み、外部パイロットライン53が補助ポンプ27に接続されていてもよい。

0081

図10に示す構成では、外部パイロットライン53からリリーフライン57が分岐しており、このリリーフライン57にリリーフ弁58が設けられている。リリーフ弁58の設定圧は、ネガティブコントロール圧Pnの最低値よりも高く設定されている。

0082

図10に示す構成では、補助ポンプ27の吐出圧をある程度小さく設定することができるので、外部パイロットライン53に必ずしも電磁比例弁54が設けられている必要はない。

0083

本発明の油圧駆動システムは、種々の建設機械に有用である。

0084

1建設機械
2A〜2E油圧駆動システム
21メインポンプ(油圧ポンプ)
22レギュレータ
23アクセサリポンプ
24ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
25バケットシリンダ(油圧アクチュエータ)
28ステアリングシリンダ
31循環ライン
32タンク
33絞り
34荷役回路(作業回路)
34aセンターバイパスライン
4供給ライン
51パイロットライン
52切換弁
53 外部パイロットライン
54電磁比例弁
55逆止弁
56アキュムレータ
6制御装置
61温度センサ
62圧力センサ
63 角度センサ

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