作業機械の油圧システム
【課題】作業機械の油圧システムに関し、簡素な構成で操作性を向上させ、かつ、リリーフロスを軽減する。
【解決手段】センタバイパスＬ１，Ｌ２上に介装されたネガコンリリーフ弁５，６と、ネガコン圧を油圧ポンプ２，３のレギュレータ２ａ，３ａに伝達するためのネガコン通路Ｌ３，Ｌ４と、センタバイパスＬ１，Ｌ２の最高圧を規定するメインリリーフ弁８と、を有する作業機械の油圧システムにおいて、メインリリーフ弁８からリリーフされる作動油の流路の下流側に低圧リリーフ弁９を介装する。
メインリリーフ弁８及び低圧リリーフ弁９間の作動油圧を第二ネガコン圧として第二ネガコン通路Ｌ６，Ｌ７に伝達させる。また、ネガコン通路Ｌ３，Ｌ４の該ネガコン圧及び第二ネガコン通路Ｌ６，Ｌ７の該第二ネガコン圧のうちの高圧側の一方を、シャトル弁２０，２１でレギュレータ２ａ，３ａに導く。
【解決手段】センタバイパスＬ１，Ｌ２上に介装されたネガコンリリーフ弁５，６と、ネガコン圧を油圧ポンプ２，３のレギュレータ２ａ，３ａに伝達するためのネガコン通路Ｌ３，Ｌ４と、センタバイパスＬ１，Ｌ２の最高圧を規定するメインリリーフ弁８と、を有する作業機械の油圧システムにおいて、メインリリーフ弁８からリリーフされる作動油の流路の下流側に低圧リリーフ弁９を介装する。
メインリリーフ弁８及び低圧リリーフ弁９間の作動油圧を第二ネガコン圧として第二ネガコン通路Ｌ６，Ｌ７に伝達させる。また、ネガコン通路Ｌ３，Ｌ４の該ネガコン圧及び第二ネガコン通路Ｌ６，Ｌ７の該第二ネガコン圧のうちの高圧側の一方を、シャトル弁２０，２１でレギュレータ２ａ，３ａに導く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネガティブコントロール時におけるリリーフロスを低減させる作業機械の油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネガティブコントロールにより油圧ポンプのレギュレータを制御する油圧回路を備えた作業機械では、作業機械に搭載された各種油圧駆動装置（油圧シリンダ，油圧モータ等）に過負荷が作用したときのリリーフロスを低減させる油圧システムが開発されている。ネガティブコントロールシステムでは、油圧ポンプから吐出される作動油を各種油圧駆動装置に供給するためのセンタバイパスが設けられ、センタバイパスの末端にリリーフ弁が介装される。
【０００３】
リリーフ弁の直上流側の作動油圧はネガコン圧と呼ばれ、その大きさは各種油圧駆動装置が作動していない場合に油圧ポンプの吐出圧とほぼ等しくなり、各種油圧駆動装置の作動量に応じて低下する。したがって、ネガコン圧が低いときほど油圧ポンプからの吐出流量が増大するようにレギュレータを制御することにより、各種油圧駆動装置の負荷に応じた作動油の流量を確保することができる。
【０００４】
ところで、センタバイパス上には、回路全体の最高圧を規定するメインリリーフ弁が介装される。メインリリーフ弁は、各種油圧駆動装置に大きな負荷が作用したときに作動油をタンクへリリーフする機能を有する。過負荷によりメインリリーフ弁から作動油がリリーフするとき、ネガコン圧は低圧のままとなり、油圧ポンプからの吐出流量が増大した状態となる場合がある。この場合、油圧ポンプから供給される大量の作動油がメインリリーフ弁からリリーフされることになり、甚大なエネルギーロスが発生する。
【０００５】
このような課題に対し、過負荷によるリリーフロスの発生時に油圧ポンプからの吐出流量を減少させる技術が開発されている。すなわち、油圧ポンプの吐出圧をセンサで検出し、この圧力が過大になった場合にネガコン圧を強制的に変更することによって吐出流量を減少させるものである。この場合、ネガコン圧はおもに代替手段によって生成される。例えば、特許文献１では、ネガコン圧をレギュレータに伝達するための回路にシャトル弁，パイロットポンプ及び電磁弁を介装し、電磁弁を切り換えることによりネガコン圧を増大させ、油圧ポンプからの吐出流量を減少させる構成が開示されている。このような構成により、メインリリーフ弁からのリリーフ量を軽減し、省エネルギー化及び低騒音化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１１７４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術では、油圧ポンプの吐出圧が所定値に達するか否かでレギュレータが二値動作する。そのため、リリーフの発生の前後における油圧ポンプからの吐出流量の変動が急激となり、良好な操作性が得られないという課題がある。例えば、油圧ショベルのバケットによる掘削中に作動油がメインリリーフ弁からリリーフすると、油圧ポンプからの吐出流量が急激に減少し、粘り強い掘削ができない。油圧ショベルの旋回時にリリーフが発生すると、油圧ポンプからの吐出流量が急激に絞られることにより旋回速度が増加しにくくなり、快適な加速性が得られないという課題もある。
【０００８】
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で操作性を向上させ、かつ、リリーフロスを軽減することができるようにした作業機械の油圧システムを提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の作業機械の油圧システムは、センタバイパス上に介装されたネガコンリリーフ弁と、該ネガコンリリーフ弁で生じるネガコン圧を油圧ポンプのレギュレータに伝達するためのネガコン通路と、該センタバイパスの最高圧を規定するメインリリーフ弁と、を有する作業機械の油圧システムにおいて、該メインリリーフ弁からリリーフされる作動油の流路の下流側に介装された低圧リリーフ弁と、該メインリリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧を第二ネガコン圧として伝達する第二ネガコン通路と、該ネガコン通路の該ネガコン圧及び該第二ネガコン通路の該第二ネガコン圧のうち、高圧側の一方を該レギュレータに導くシャトル弁と、を備える。
【００１０】
また、開示の作業機械の油圧システムは、該第二ネガコン通路に介装された切換弁と、該油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、該圧力センサで検出された該吐出圧に基づき、該切換弁を開放又は閉鎖するコントローラと、を備える。
また、開示の作業機械の油圧システムは、該コントローラが、該吐出圧が第一所定圧以上になったときに該切換弁を開放し、該吐出圧が該第一所定圧よりも小さい第二所定圧以下になったときに該切換弁を閉鎖する。
【発明の効果】
【００１１】
開示の作業機械の油圧システムによれば、ネガコン圧，第二ネガコン圧のうち高圧である一方をレギュレータに伝達することで、メインリリーフ弁からのリリーフの度合いに応じて油圧ポンプの吐出流量を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る油圧システムを備えた油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の油圧ショベルにおける油圧システムの回路図である。
【図３】図２の油圧システムの制御内容を説明するためのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して作業機械の油圧システムの実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、その趣旨を逸脱しない範囲で本実施形態を種々変形して実施してもよい。
【００１４】
［１．全体構成］
開示の油圧システムは、図１に示す油圧ショベル３０（作業機械）に適用される。この油圧ショベル３０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体３１と、下部走行体３１に搭載された上部旋回体３２とを備える。上部旋回体３２は、旋回装置３３を介して下部走行体３１の上に旋回自在に設置される。
【００１５】
上部旋回体３２の車両前方側には、車両前方へ延出するフロント作業機３４が設けられ、その左側方に操作者が搭乗するキャブが設けられる。
フロント作業機３４は、上部旋回体３２に基端部を軸支されたブーム３５と、ブーム３５の先端に軸支されたアーム３６と、さらにアーム３６の先端に軸支されたバケット３７とを有する。ブーム３５及び上部旋回体３２の間には左右一対のブームシリンダ１０が介装され、伸縮動作によりブーム３５を上下方向に駆動する。同様に、ブーム３５及びアーム３６間にはアームシリンダ１４が介装され、アーム３６及びバケット３７間にはバケットシリンダ１１が介装される。これらのアームシリンダ１４及びバケットシリンダ１１は、伸縮動作によりアーム３６及びバケット３７をそれぞれ揺動させる。
【００１６】
油圧ショベル３０には、上記のブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，バケットシリンダ１１や、走行装置，旋回装置３３を駆動するための油圧モータに作動油を供給する油圧回路が設けられる。
【００１７】
［２．メイン回路］
図２に、油圧ショベル３０の油圧回路の全体構成を例示する。本油圧回路には、図２に示すメイン回路Ｃ１及びネガコン回路Ｃ２が備えられる。メイン回路Ｃ１は油圧アクチュエータ（各種油圧駆動装置）に供給される作動油が流通する回路であり、ネガコン回路Ｃ２は油圧ポンプ２，３のレギュレータ２ａ，３ａの制御用の作動油が流通する回路である。ネガコン回路Ｃ２を図２中に破線で示す。
【００１８】
メイン回路Ｃ１には、エンジン１によって駆動される二つの油圧ポンプ２，３が設けられる。また、この油圧回路上の油圧アクチュエータとしては、上記のブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，バケットシリンダ１１と、走行装置を駆動する走行モータ１２ａ，１２ｂと、旋回装置３３を駆動する旋回モータ１３とが設けられる。
油圧ポンプ２，３は、エンジン１によって駆動される容量可変型の作動油ポンプであり、タンク２６から作動油を吸引し、各種油圧アクチュエータに作動油を供給する。油圧ポンプ２，３のそれぞれには、傾転斜板の傾斜角を調整することにより吐出流量及び吐出圧を制御するレギュレータ２ａ，３ａが併設される。
【００１９】
油圧ポンプ２，３から吐出される作動油の供給先は変更可能である。例えば、図２に示された状態では、一方の油圧ポンプ２がブームシリンダ１０，バケットシリンダ１１，アームシリンダ１４及び一方の走行モータ１２ａに作動油を供給し、他方の油圧ポンプ３がブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，旋回モータ１３及び他方の走行モータ１２ｂに作動油を供給する。
【００２０】
それぞれの油圧ポンプ２，３には、吐出圧を検出するための圧力センサ１６，１７が個別に設けられる。一方の圧力センサ１６は一方の油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ1を検出し、他方の圧力センサ１７は他方の油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ2を検出する。これらの吐出圧Ｐ1，Ｐ2は、後述するコントローラ１５に伝達される。
油圧ポンプ２，３と上記の各種油圧アクチュエータとの間には、複数の制御弁を内蔵したメインコントロールバルブユニット４が介装される。複数の制御弁は、上記の各種油圧アクチュエータに対応して設けられ、図示しない操作レバーの作動量に応じて、油圧アクチュエータに供給される作動油流量や作動油の流通方向を制御する。
【００２１】
各種油圧アクチュエータの非作動時において、油圧ポンプ２，３から吐出される作動油が流通する通路のことをセンタバイパスと呼ぶ。以下、一方の油圧ポンプ２側のセンタバイパスを第一通路Ｌ１とも呼び、他方の油圧ポンプ３側のセンタバイパスを第二通路Ｌ２とも呼ぶ。
第一通路Ｌ１及び第二通路Ｌ２の末端にはそれぞれ、ネガコンリリーフ弁５，６が介装される。つまり、各種油圧アクチュエータに供給される作動油を制御するための制御弁は、ネガコンリリーフ弁５，６よりも上流側のセンタバイパス上に介装される。ネガコンリリーフ弁５，６は、その上流側にネガコン圧を生成するためのリリーフ弁である。ネガコンリリーフ弁５，６の下流側はタンク２６に接続される。
【００２２】
一方のネガコンリリーフ弁５の上流側には、第一通路Ｌ１から分岐して形成された第三通路Ｌ３が設けられる。同様に、他方のネガコンリリーフ弁６の上流側には、第四通路Ｌ４が第二通路Ｌ２から分岐して設けられる。第三通路Ｌ３及び第四通路Ｌ４は、それぞれレギュレータ２ａ，３ａによるネガコン制御（ネガティブコントロール）のためのネガコン圧を伝達するネガコン通路として機能する。
【００２３】
第一通路Ｌ１における制御弁よりも上流側、及び第二通路Ｌ２における制御弁よりも上流側には、合流チェック弁７が設けられる。合流チェック弁７は、第一通路Ｌ１側及び第二通路Ｌ２側から作動油を下流側へと導くとともに、下流側から第一通路Ｌ１側及び第二通路Ｌ２側への作動油の流通を防止する複合逆止弁である。
合流チェック弁７の下流側には、メインリリーフ弁８が設けられる。メインリリーフ弁８は、第一通路Ｌ１及び第二通路Ｌ２の最高圧（リリーフ圧）を規定する圧力制御弁である。例えば、第一通路Ｌ１の作動油圧が所定圧以上になると、第二通路Ｌ２側の作動油圧の大きさに関わらずメインリリーフ弁８が開放され、第一通路Ｌ１側の作動油がタンク２６にリリーフされる。また、第二通路Ｌ２の作動油圧が所定圧以上になると、第一通路Ｌ１側の作動油圧の大きさに関わらずメインリリーフ弁８が開放され、第二通路Ｌ２側の作動油がリリーフされる。
【００２４】
メインリリーフ弁８の下流側には、低圧リリーフ弁９が介装される。低圧リリーフ弁９は、メインリリーフ弁８からリリーフされた作動油量を検出するために設けられたリリーフ弁である。低圧リリーフ弁９の上流側には、メインリリーフ弁８からリリーフされた作動油量に対応する大きさの圧力（第二ネガコン圧）が生じる。また、低圧リリーフ弁９の上流側には、メインリリーフ弁８との間の通路から分岐する第五通路Ｌ５が設けられる。したがって、第五通路Ｌ５にはメインリリーフ弁８からリリーフされた作動油量に対応する大きさの圧力が導入される。
【００２５】
［３．ネガコン回路］
ネガコン回路Ｃ２は二つのレギュレータ２ａ，３ａを制御するための作動油圧を伝達する回路であり、前述の第三通路Ｌ３，第四通路Ｌ４及び第五通路Ｌ５を含む回路である。
第五通路Ｌ５はその下流側で二つの通路、すなわち第六通路Ｌ６及び第七通路Ｌ７に分岐する。第六通路Ｌ６の下流側は、シャトル弁２０の一方の入力側に接続される。また、シャトル弁２０の他方の入力側には第三通路Ｌ３が接続される。シャトル弁２０は、第六通路Ｌ６から伝達される作動油圧と第三通路Ｌ３から伝達される作動油圧とのうち、高圧である一方を下流側に出力する高圧選択弁である。シャトル弁２０の下流側には、油圧ポンプ２のレギュレータ２ａが接続される。
【００２６】
同様に、第七通路Ｌ７の下流側は、シャトル弁２１の一方の入力側に接続される。また、シャトル弁２１の他方の入力側には第四通路Ｌ４が接続される。シャトル弁２１は、第七通路Ｌ７から伝達される作動油圧と第四通路Ｌ４から伝達される作動油圧とのうち、高圧である一方を下流側に出力する。シャトル弁２１の下流側には、油圧ポンプ３のレギュレータ３ａが接続される。
【００２７】
以下、シャトル弁２０とレギュレータ２ａとを接続する通路を第八通路Ｌ８と呼び、シャトル弁２１とレギュレータ３ａとを接続する通路を第九通路Ｌ９と呼ぶ。レギュレータ２ａ，３ａは、第八通路Ｌ８，第九通路Ｌ９から伝達される作動油圧が低圧であるほど油圧ポンプ２，３からの吐出流量を増大させ、作動油圧が高圧であるほど吐出流量を減少させるネガコン制御を実施する。
【００２８】
図２に示すように、レギュレータ２ａ，３ａのそれぞれには、第八通路Ｌ８，第九通路Ｌ９のほか、パイロットポンプ２５から伝達される作動油圧を伝達する通路が接続される。この通路は、ポンプ出力（馬力）を設定するための出力制御圧（パワーシフト圧）を伝達する通路である。出力制御圧の大きさは、電磁比例減圧弁２２によって調節される。
【００２９】
第六通路Ｌ６及び第七通路Ｌ７のそれぞれには、通路を開閉する二位置式の電磁切換弁１８，１９（切換弁）が介装される。電磁切換弁１８は、そのスプール位置がａ位置の時に第六通路Ｌ６を遮断し、ｂ位置の時に開放（連通）する。同様に、電磁切換弁１９は、そのスプール位置がａ位置の時に第七通路Ｌ７を遮断し、ｂ位置の時に開放（連通）する。
これらの電磁切換弁１８，１９のスプール位置はコントローラ１５によって切換制御され、第五通路Ｌ５の圧力がシャトル弁２０，２１に伝達されることを許可又は禁止するように機能する。
【００３０】
［４．コントローラ］
コントローラ１５は、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供された電子制御装置である。ここでは、圧力センサ１６，１７で検出された吐出圧Ｐ1，Ｐ2に基づき、電磁切換弁１８，１９のスプール位置を二位置の何れかに切り換える制御が実施される。コントローラ１５の内部でソフトウェア又はハードウェア回路としてプログラミングされている機能を、図３に模式的に示す。
【００３１】
コントローラ１５は、二つの設定器２３，２４を備える。設定器２３は、圧力センサ１６で検出された吐出圧Ｐ1の大きさを判定して、オン／オフの何れかの信号を出力するものである。図３中にグラフで示すように、判定時に出力している信号の種類に応じて、出力信号を切り換えるための条件が異なっている。
自身の出力信号がオフであるときには、出力信号をオンにするための条件が「吐出圧Ｐ1≧所定圧ＰBであること」である。一方、自身の出力信号がオンであるときには、出力信号をオフにするための条件が「吐出圧Ｐ1≦所定圧ＰAであること（ただし、ＰA＜ＰB）」である。設定器２３の出力信号は、電磁切換弁１８に伝達される。切り換え条件にヒステリシスを設けることで、出力信号が安定する。
【００３２】
同様に、設定器２４は圧力センサ１７で検出された吐出圧Ｐ2の大きさを判定して、オン／オフの何れかの信号を出力する。自身の出力信号がオフであるときには、出力信号をオンにするための条件が「吐出圧Ｐ2≧所定圧ＰDであること」である。一方、自身の出力信号がオンであるときには、出力信号をオフにするための条件が「吐出圧Ｐ2≦所定圧ＰCであること（ただし、ＰC＜ＰD）」である。設定器２４の出力信号は、電磁切換弁１９に伝達される。
【００３３】
このように、コントローラ１５は、吐出圧Ｐ1，Ｐ2のそれぞれが第一所定圧ＰB，ＰDのそれぞれ以上になったときに電磁切換弁１８，１９のそれぞれを開放する機能を持つ。また、コントローラ１５は、吐出圧Ｐ1，Ｐ2のそれぞれが第一所定圧ＰB，ＰDのそれぞれよりも小さい第二所定圧ＰA，ＰCのそれぞれ以下になったときに電磁切換弁１８，１９のそれぞれを閉鎖する機能を持つ。
【００３４】
［５．作用］
［５−１．バケット操作時］
フロント作業機３４の操作時には、センタバイパスを流通する作動油が各制御弁を介して対応する油圧アクチュエータに供給される。例えば、バケット３７の操作時には、油圧ポンプ２から吐出された第一通路Ｌ１の作動油がバケットシリンダ１１に供給される。バケットシリンダ１１に供給される作動油量は操作量に対応した大きさとなる。これにより、第一通路Ｌ１に介装されたネガコンリリーフ弁５で生成されるネガコン圧が低下し、低圧のネガコン圧がレギュレータ２ａに導入される。したがって、油圧ポンプ２からの吐出流量が増大し、バケット３７の操作量に応じた流量が確保される。
【００３５】
バケットシリンダ１１に作用する負荷が増大すると、第一通路Ｌ１内の作動油圧が上昇する。この作動油圧がリリーフ圧に達すると、第一通路Ｌ１側の作動油は合流チェック弁７を通り、メインリリーフ弁８及び低圧リリーフ弁９を介してタンク２６側にリリーフされる。またこのとき、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ1が圧力センサ１６に検出され、コントローラ１５に伝達される。
【００３６】
ここで、吐出圧Ｐ1が所定圧ＰB未満である場合、コントローラ１５の設定器２３からオフ信号が出力され、電磁切換弁１８が第六通路Ｌ６を遮断した状態となる。したがって、シャトル弁２０では第三通路Ｌ３側から伝達される作動油圧が第八通路Ｌ８側に導入され、レギュレータ２ａでは通常のネガコン制御が実施される。このとき、バケット３７の操作量が大きいほど、第三通路Ｌ３の作動油圧が低圧となり、油圧ポンプ２の吐出流量が増大する。これにより、バケット３７による粘り強い掘削が可能となる。
【００３７】
一方、吐出圧Ｐ1が所定圧ＰB以上になると、コントローラ１５の設定器２３からオン信号が出力され、電磁切換弁１８が第六通路Ｌ６を開放する。これにより、リリーフ流量に応じた大きさの作動油圧が第五通路Ｌ５及び第六通路Ｌ６を通ってシャトル弁２０に導入される。このとき、第三通路Ｌ３の作動油圧は低圧であるから、第六通路Ｌ６側の高圧の作動油圧がレギュレータ２ａに導入され、油圧ポンプ２の吐出流量が減少する。したがって、第一通路Ｌ１からリリーフされる作動油量が少なくなり、リリーフロスが大幅に低減される。
【００３８】
また、第一通路Ｌ１の作動油圧が低下して、圧力センサ１６で検出される吐出圧Ｐ1が所定圧ＰA以下になると、コントローラ１５の設定器２３からオフ信号が出力され、電磁切換弁１８が第六通路Ｌ６を遮断する。これにより、レギュレータ２ａでは再び通常のネガコン制御が実施され、油圧ポンプ２の吐出流量が増大する。これにより、バケットシリンダ１１に供給される作動油量が増大し、バケット３７による粘り強い掘削が可能となる。
【００３９】
［５−２．旋回操作時］
また、例えば油圧ショベル３０の旋回装置３３の操作時には、油圧ポンプ３から吐出された第二通路Ｌ２の作動油が旋回モータ１３に供給される。旋回モータ１３に供給される作動油量は操作量に対応した大きさとなる。これにより、第二通路Ｌ２に介装されたネガコンリリーフ弁６で生成されるネガコン圧が低下し、低圧のネガコン圧がレギュレータ３ａに導入される。したがって、油圧ポンプ３からの吐出流量が増大し、旋回装置３３の操作量に応じた流量が確保される。
【００４０】
旋回モータ１３に作用する負荷が増大すると、第二通路Ｌ２内の作動油圧が上昇する。この作動油圧がリリーフ圧に達すると、第二通路Ｌ２側の作動油は合流チェック弁７を通り、メインリリーフ弁８及び低圧リリーフ弁９を介してタンク２６側にリリーフされる。またこのとき、油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ2が圧力センサ１７に検出され、コントローラ１５に伝達される。
【００４１】
ここで、吐出圧Ｐ2が所定圧ＰD未満である場合、コントローラ１５の設定器２４からオフ信号が出力され、電磁切換弁１９が第七通路Ｌ７を遮断した状態となる。したがって、シャトル弁２１では第四通路Ｌ４側から伝達される作動油圧が第九通路Ｌ９側に導入され、レギュレータ３ａでは通常のネガコン制御が実施される。このとき、旋回装置３３の操作量が大きいほど、第四通路Ｌ４の作動油圧が低圧となり、油圧ポンプ３の吐出流量が増大する。これにより、旋回装置３３の加速性が確保される。
【００４２】
一方、吐出圧Ｐ2が所定圧ＰD以上になると、コントローラ１５の設定器２４からオン信号が出力され、電磁切換弁１９が第七通路Ｌ７を開放する。これにより、リリーフ流量に応じた大きさの作動油圧が第五通路Ｌ５及び第七通路Ｌ７を通ってシャトル弁２１に導入される。このとき、第四通路Ｌ４の作動油圧は低圧であるから、第七通路Ｌ７側の高圧の作動油圧がレギュレータ３ａに導入され、油圧ポンプ３の吐出流量が減少する。したがって、第二通路Ｌ２からリリーフされる作動油量が少なくなり、リリーフロスが大幅に低減される。
【００４３】
また、第二通路Ｌ２の作動油圧が低下して、圧力センサ１７で検出される吐出圧Ｐ2が所定圧ＰC以下になると、コントローラ１５の設定器２４からオフ信号が出力され、電磁切換弁１９が第七通路Ｌ７を遮断する。これにより、レギュレータ３ａでは再び通常のネガコン制御が実施され、油圧ポンプ３の吐出流量が増大する。
【００４４】
［６．効果］
このように、開示の作業機械の油圧システムによれば、第三通路Ｌ３及び第四通路Ｌ４のネガコン圧と、第六通路Ｌ６及び第七通路Ｌ７の作動油圧（第二ネガコン圧）とのうち高圧である一方をレギュレータ２ａ，３ａに伝達することで、メインリリーフ弁８からのリリーフの度合いに応じて油圧ポンプ２，３の吐出流量を減少させることができる。また、メインリリーフ弁８の下流側に低圧リリーフ弁９を設けるという簡素な構成で、リリーフの度合いに応じた圧力（第二ネガコン圧）を正確かつ容易に取り出すことができ、制御の信頼性を高めることができる。
【００４５】
また、油圧ポンプ２，３の吐出圧に応じて電磁切換弁１８，１９を開閉することで、メインリリーフ弁８からのリリーフの状態を容易に把握することができ、そのリリーフ状態に応じて油圧ポンプ２，３の吐出流量を制御することができる。
また、電磁切換弁１８の閉鎖条件に係る所定圧ＰAを開放条件に係る所定圧ＰBよりも小さくすることで、電磁切換弁の１８の開閉状態を安定させることができる。同様に、電磁切換弁１９の閉鎖条件に係る所定圧ＰCを開放条件に係る所定圧ＰDよりも小さくすることで、電磁切換弁１９の開閉状態を安定させることができる。
【００４６】
［７．その他］
開示の実施形態の一例に関わらず、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、二つの油圧ポンプ２，３を備えた二ポンプ型の油圧回路を例示したが、単一の油圧ポンプを備えた油圧回路としてもよい。少なくとも、ネガコン制御により油圧ポンプの吐出流量が制御されるものであればよい。また、上述の油圧回路は、油圧アクチュエータとしてブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，バケットシリンダ１１，走行モータ１２ａ，１２ｂ及び旋回モータ１３を備えているが、具体的な油圧アクチュエータの種類や数はこれに限定されない。
【００４７】
また、上述の実施形態のコントローラ１５は、図３に示す制御特性を有する設定器２３，２４を備えたものであるが、設定器２３，２４における具体的な特性の設定内容はこれに限定されない。なお、電磁切換弁１８，１９の代わりに、油圧ポンプ２，３の吐出圧Ｐ1，Ｐ2をパイロット作動油圧として開閉駆動する切換弁を用いて、上述の実施形態と同様の制御を実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、ネガコン制御により油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧システム全般に適用することができ、このような油圧システムを備えた作業機械（例えば、油圧ショベルや油圧式クレーン等）全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２，３ 油圧ポンプ
２ａ，３ａ レギュレータ
５，６ ネガコンリリーフ弁
８ メインリリーフ弁
９ 低圧リリーフ弁
１５ コントローラ
１６，１７ 圧力センサ
１８，１９ 電磁切換弁（切換弁）
２０，２１ シャトル弁
２２ 電磁比例減圧弁
２３，２４ 設定器
Ｃ１ メイン回路
Ｃ２ ネガコン回路
Ｌ１ 第一通路（センタバイパス）
Ｌ２ 第二通路（センタバイパス）
Ｌ３ 第三通路（ネガコン通路）
Ｌ４ 第四通路（ネガコン通路）
Ｌ５ 第五通路（第二ネガコン通路）
Ｌ６ 第六通路（第二ネガコン通路）
Ｌ７ 第七通路（第二ネガコン通路）
Ｌ８ 第八通路
Ｌ９ 第九通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネガティブコントロール時におけるリリーフロスを低減させる作業機械の油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネガティブコントロールにより油圧ポンプのレギュレータを制御する油圧回路を備えた作業機械では、作業機械に搭載された各種油圧駆動装置（油圧シリンダ，油圧モータ等）に過負荷が作用したときのリリーフロスを低減させる油圧システムが開発されている。ネガティブコントロールシステムでは、油圧ポンプから吐出される作動油を各種油圧駆動装置に供給するためのセンタバイパスが設けられ、センタバイパスの末端にリリーフ弁が介装される。
【０００３】
リリーフ弁の直上流側の作動油圧はネガコン圧と呼ばれ、その大きさは各種油圧駆動装置が作動していない場合に油圧ポンプの吐出圧とほぼ等しくなり、各種油圧駆動装置の作動量に応じて低下する。したがって、ネガコン圧が低いときほど油圧ポンプからの吐出流量が増大するようにレギュレータを制御することにより、各種油圧駆動装置の負荷に応じた作動油の流量を確保することができる。
【０００４】
ところで、センタバイパス上には、回路全体の最高圧を規定するメインリリーフ弁が介装される。メインリリーフ弁は、各種油圧駆動装置に大きな負荷が作用したときに作動油をタンクへリリーフする機能を有する。過負荷によりメインリリーフ弁から作動油がリリーフするとき、ネガコン圧は低圧のままとなり、油圧ポンプからの吐出流量が増大した状態となる場合がある。この場合、油圧ポンプから供給される大量の作動油がメインリリーフ弁からリリーフされることになり、甚大なエネルギーロスが発生する。
【０００５】
このような課題に対し、過負荷によるリリーフロスの発生時に油圧ポンプからの吐出流量を減少させる技術が開発されている。すなわち、油圧ポンプの吐出圧をセンサで検出し、この圧力が過大になった場合にネガコン圧を強制的に変更することによって吐出流量を減少させるものである。この場合、ネガコン圧はおもに代替手段によって生成される。例えば、特許文献１では、ネガコン圧をレギュレータに伝達するための回路にシャトル弁，パイロットポンプ及び電磁弁を介装し、電磁弁を切り換えることによりネガコン圧を増大させ、油圧ポンプからの吐出流量を減少させる構成が開示されている。このような構成により、メインリリーフ弁からのリリーフ量を軽減し、省エネルギー化及び低騒音化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１１７４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術では、油圧ポンプの吐出圧が所定値に達するか否かでレギュレータが二値動作する。そのため、リリーフの発生の前後における油圧ポンプからの吐出流量の変動が急激となり、良好な操作性が得られないという課題がある。例えば、油圧ショベルのバケットによる掘削中に作動油がメインリリーフ弁からリリーフすると、油圧ポンプからの吐出流量が急激に減少し、粘り強い掘削ができない。油圧ショベルの旋回時にリリーフが発生すると、油圧ポンプからの吐出流量が急激に絞られることにより旋回速度が増加しにくくなり、快適な加速性が得られないという課題もある。
【０００８】
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で操作性を向上させ、かつ、リリーフロスを軽減することができるようにした作業機械の油圧システムを提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の作業機械の油圧システムは、センタバイパス上に介装されたネガコンリリーフ弁と、該ネガコンリリーフ弁で生じるネガコン圧を油圧ポンプのレギュレータに伝達するためのネガコン通路と、該センタバイパスの最高圧を規定するメインリリーフ弁と、を有する作業機械の油圧システムにおいて、該メインリリーフ弁からリリーフされる作動油の流路の下流側に介装された低圧リリーフ弁と、該メインリリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧を第二ネガコン圧として伝達する第二ネガコン通路と、該ネガコン通路の該ネガコン圧及び該第二ネガコン通路の該第二ネガコン圧のうち、高圧側の一方を該レギュレータに導くシャトル弁と、を備える。
【００１０】
また、開示の作業機械の油圧システムは、該第二ネガコン通路に介装された切換弁と、該油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、該圧力センサで検出された該吐出圧に基づき、該切換弁を開放又は閉鎖するコントローラと、を備える。
また、開示の作業機械の油圧システムは、該コントローラが、該吐出圧が第一所定圧以上になったときに該切換弁を開放し、該吐出圧が該第一所定圧よりも小さい第二所定圧以下になったときに該切換弁を閉鎖する。
【発明の効果】
【００１１】
開示の作業機械の油圧システムによれば、ネガコン圧，第二ネガコン圧のうち高圧である一方をレギュレータに伝達することで、メインリリーフ弁からのリリーフの度合いに応じて油圧ポンプの吐出流量を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る油圧システムを備えた油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の油圧ショベルにおける油圧システムの回路図である。
【図３】図２の油圧システムの制御内容を説明するためのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して作業機械の油圧システムの実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、その趣旨を逸脱しない範囲で本実施形態を種々変形して実施してもよい。
【００１４】
［１．全体構成］
開示の油圧システムは、図１に示す油圧ショベル３０（作業機械）に適用される。この油圧ショベル３０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体３１と、下部走行体３１に搭載された上部旋回体３２とを備える。上部旋回体３２は、旋回装置３３を介して下部走行体３１の上に旋回自在に設置される。
【００１５】
上部旋回体３２の車両前方側には、車両前方へ延出するフロント作業機３４が設けられ、その左側方に操作者が搭乗するキャブが設けられる。
フロント作業機３４は、上部旋回体３２に基端部を軸支されたブーム３５と、ブーム３５の先端に軸支されたアーム３６と、さらにアーム３６の先端に軸支されたバケット３７とを有する。ブーム３５及び上部旋回体３２の間には左右一対のブームシリンダ１０が介装され、伸縮動作によりブーム３５を上下方向に駆動する。同様に、ブーム３５及びアーム３６間にはアームシリンダ１４が介装され、アーム３６及びバケット３７間にはバケットシリンダ１１が介装される。これらのアームシリンダ１４及びバケットシリンダ１１は、伸縮動作によりアーム３６及びバケット３７をそれぞれ揺動させる。
【００１６】
油圧ショベル３０には、上記のブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，バケットシリンダ１１や、走行装置，旋回装置３３を駆動するための油圧モータに作動油を供給する油圧回路が設けられる。
【００１７】
［２．メイン回路］
図２に、油圧ショベル３０の油圧回路の全体構成を例示する。本油圧回路には、図２に示すメイン回路Ｃ１及びネガコン回路Ｃ２が備えられる。メイン回路Ｃ１は油圧アクチュエータ（各種油圧駆動装置）に供給される作動油が流通する回路であり、ネガコン回路Ｃ２は油圧ポンプ２，３のレギュレータ２ａ，３ａの制御用の作動油が流通する回路である。ネガコン回路Ｃ２を図２中に破線で示す。
【００１８】
メイン回路Ｃ１には、エンジン１によって駆動される二つの油圧ポンプ２，３が設けられる。また、この油圧回路上の油圧アクチュエータとしては、上記のブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，バケットシリンダ１１と、走行装置を駆動する走行モータ１２ａ，１２ｂと、旋回装置３３を駆動する旋回モータ１３とが設けられる。
油圧ポンプ２，３は、エンジン１によって駆動される容量可変型の作動油ポンプであり、タンク２６から作動油を吸引し、各種油圧アクチュエータに作動油を供給する。油圧ポンプ２，３のそれぞれには、傾転斜板の傾斜角を調整することにより吐出流量及び吐出圧を制御するレギュレータ２ａ，３ａが併設される。
【００１９】
油圧ポンプ２，３から吐出される作動油の供給先は変更可能である。例えば、図２に示された状態では、一方の油圧ポンプ２がブームシリンダ１０，バケットシリンダ１１，アームシリンダ１４及び一方の走行モータ１２ａに作動油を供給し、他方の油圧ポンプ３がブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，旋回モータ１３及び他方の走行モータ１２ｂに作動油を供給する。
【００２０】
それぞれの油圧ポンプ２，３には、吐出圧を検出するための圧力センサ１６，１７が個別に設けられる。一方の圧力センサ１６は一方の油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ1を検出し、他方の圧力センサ１７は他方の油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ2を検出する。これらの吐出圧Ｐ1，Ｐ2は、後述するコントローラ１５に伝達される。
油圧ポンプ２，３と上記の各種油圧アクチュエータとの間には、複数の制御弁を内蔵したメインコントロールバルブユニット４が介装される。複数の制御弁は、上記の各種油圧アクチュエータに対応して設けられ、図示しない操作レバーの作動量に応じて、油圧アクチュエータに供給される作動油流量や作動油の流通方向を制御する。
【００２１】
各種油圧アクチュエータの非作動時において、油圧ポンプ２，３から吐出される作動油が流通する通路のことをセンタバイパスと呼ぶ。以下、一方の油圧ポンプ２側のセンタバイパスを第一通路Ｌ１とも呼び、他方の油圧ポンプ３側のセンタバイパスを第二通路Ｌ２とも呼ぶ。
第一通路Ｌ１及び第二通路Ｌ２の末端にはそれぞれ、ネガコンリリーフ弁５，６が介装される。つまり、各種油圧アクチュエータに供給される作動油を制御するための制御弁は、ネガコンリリーフ弁５，６よりも上流側のセンタバイパス上に介装される。ネガコンリリーフ弁５，６は、その上流側にネガコン圧を生成するためのリリーフ弁である。ネガコンリリーフ弁５，６の下流側はタンク２６に接続される。
【００２２】
一方のネガコンリリーフ弁５の上流側には、第一通路Ｌ１から分岐して形成された第三通路Ｌ３が設けられる。同様に、他方のネガコンリリーフ弁６の上流側には、第四通路Ｌ４が第二通路Ｌ２から分岐して設けられる。第三通路Ｌ３及び第四通路Ｌ４は、それぞれレギュレータ２ａ，３ａによるネガコン制御（ネガティブコントロール）のためのネガコン圧を伝達するネガコン通路として機能する。
【００２３】
第一通路Ｌ１における制御弁よりも上流側、及び第二通路Ｌ２における制御弁よりも上流側には、合流チェック弁７が設けられる。合流チェック弁７は、第一通路Ｌ１側及び第二通路Ｌ２側から作動油を下流側へと導くとともに、下流側から第一通路Ｌ１側及び第二通路Ｌ２側への作動油の流通を防止する複合逆止弁である。
合流チェック弁７の下流側には、メインリリーフ弁８が設けられる。メインリリーフ弁８は、第一通路Ｌ１及び第二通路Ｌ２の最高圧（リリーフ圧）を規定する圧力制御弁である。例えば、第一通路Ｌ１の作動油圧が所定圧以上になると、第二通路Ｌ２側の作動油圧の大きさに関わらずメインリリーフ弁８が開放され、第一通路Ｌ１側の作動油がタンク２６にリリーフされる。また、第二通路Ｌ２の作動油圧が所定圧以上になると、第一通路Ｌ１側の作動油圧の大きさに関わらずメインリリーフ弁８が開放され、第二通路Ｌ２側の作動油がリリーフされる。
【００２４】
メインリリーフ弁８の下流側には、低圧リリーフ弁９が介装される。低圧リリーフ弁９は、メインリリーフ弁８からリリーフされた作動油量を検出するために設けられたリリーフ弁である。低圧リリーフ弁９の上流側には、メインリリーフ弁８からリリーフされた作動油量に対応する大きさの圧力（第二ネガコン圧）が生じる。また、低圧リリーフ弁９の上流側には、メインリリーフ弁８との間の通路から分岐する第五通路Ｌ５が設けられる。したがって、第五通路Ｌ５にはメインリリーフ弁８からリリーフされた作動油量に対応する大きさの圧力が導入される。
【００２５】
［３．ネガコン回路］
ネガコン回路Ｃ２は二つのレギュレータ２ａ，３ａを制御するための作動油圧を伝達する回路であり、前述の第三通路Ｌ３，第四通路Ｌ４及び第五通路Ｌ５を含む回路である。
第五通路Ｌ５はその下流側で二つの通路、すなわち第六通路Ｌ６及び第七通路Ｌ７に分岐する。第六通路Ｌ６の下流側は、シャトル弁２０の一方の入力側に接続される。また、シャトル弁２０の他方の入力側には第三通路Ｌ３が接続される。シャトル弁２０は、第六通路Ｌ６から伝達される作動油圧と第三通路Ｌ３から伝達される作動油圧とのうち、高圧である一方を下流側に出力する高圧選択弁である。シャトル弁２０の下流側には、油圧ポンプ２のレギュレータ２ａが接続される。
【００２６】
同様に、第七通路Ｌ７の下流側は、シャトル弁２１の一方の入力側に接続される。また、シャトル弁２１の他方の入力側には第四通路Ｌ４が接続される。シャトル弁２１は、第七通路Ｌ７から伝達される作動油圧と第四通路Ｌ４から伝達される作動油圧とのうち、高圧である一方を下流側に出力する。シャトル弁２１の下流側には、油圧ポンプ３のレギュレータ３ａが接続される。
【００２７】
以下、シャトル弁２０とレギュレータ２ａとを接続する通路を第八通路Ｌ８と呼び、シャトル弁２１とレギュレータ３ａとを接続する通路を第九通路Ｌ９と呼ぶ。レギュレータ２ａ，３ａは、第八通路Ｌ８，第九通路Ｌ９から伝達される作動油圧が低圧であるほど油圧ポンプ２，３からの吐出流量を増大させ、作動油圧が高圧であるほど吐出流量を減少させるネガコン制御を実施する。
【００２８】
図２に示すように、レギュレータ２ａ，３ａのそれぞれには、第八通路Ｌ８，第九通路Ｌ９のほか、パイロットポンプ２５から伝達される作動油圧を伝達する通路が接続される。この通路は、ポンプ出力（馬力）を設定するための出力制御圧（パワーシフト圧）を伝達する通路である。出力制御圧の大きさは、電磁比例減圧弁２２によって調節される。
【００２９】
第六通路Ｌ６及び第七通路Ｌ７のそれぞれには、通路を開閉する二位置式の電磁切換弁１８，１９（切換弁）が介装される。電磁切換弁１８は、そのスプール位置がａ位置の時に第六通路Ｌ６を遮断し、ｂ位置の時に開放（連通）する。同様に、電磁切換弁１９は、そのスプール位置がａ位置の時に第七通路Ｌ７を遮断し、ｂ位置の時に開放（連通）する。
これらの電磁切換弁１８，１９のスプール位置はコントローラ１５によって切換制御され、第五通路Ｌ５の圧力がシャトル弁２０，２１に伝達されることを許可又は禁止するように機能する。
【００３０】
［４．コントローラ］
コントローラ１５は、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供された電子制御装置である。ここでは、圧力センサ１６，１７で検出された吐出圧Ｐ1，Ｐ2に基づき、電磁切換弁１８，１９のスプール位置を二位置の何れかに切り換える制御が実施される。コントローラ１５の内部でソフトウェア又はハードウェア回路としてプログラミングされている機能を、図３に模式的に示す。
【００３１】
コントローラ１５は、二つの設定器２３，２４を備える。設定器２３は、圧力センサ１６で検出された吐出圧Ｐ1の大きさを判定して、オン／オフの何れかの信号を出力するものである。図３中にグラフで示すように、判定時に出力している信号の種類に応じて、出力信号を切り換えるための条件が異なっている。
自身の出力信号がオフであるときには、出力信号をオンにするための条件が「吐出圧Ｐ1≧所定圧ＰBであること」である。一方、自身の出力信号がオンであるときには、出力信号をオフにするための条件が「吐出圧Ｐ1≦所定圧ＰAであること（ただし、ＰA＜ＰB）」である。設定器２３の出力信号は、電磁切換弁１８に伝達される。切り換え条件にヒステリシスを設けることで、出力信号が安定する。
【００３２】
同様に、設定器２４は圧力センサ１７で検出された吐出圧Ｐ2の大きさを判定して、オン／オフの何れかの信号を出力する。自身の出力信号がオフであるときには、出力信号をオンにするための条件が「吐出圧Ｐ2≧所定圧ＰDであること」である。一方、自身の出力信号がオンであるときには、出力信号をオフにするための条件が「吐出圧Ｐ2≦所定圧ＰCであること（ただし、ＰC＜ＰD）」である。設定器２４の出力信号は、電磁切換弁１９に伝達される。
【００３３】
このように、コントローラ１５は、吐出圧Ｐ1，Ｐ2のそれぞれが第一所定圧ＰB，ＰDのそれぞれ以上になったときに電磁切換弁１８，１９のそれぞれを開放する機能を持つ。また、コントローラ１５は、吐出圧Ｐ1，Ｐ2のそれぞれが第一所定圧ＰB，ＰDのそれぞれよりも小さい第二所定圧ＰA，ＰCのそれぞれ以下になったときに電磁切換弁１８，１９のそれぞれを閉鎖する機能を持つ。
【００３４】
［５．作用］
［５−１．バケット操作時］
フロント作業機３４の操作時には、センタバイパスを流通する作動油が各制御弁を介して対応する油圧アクチュエータに供給される。例えば、バケット３７の操作時には、油圧ポンプ２から吐出された第一通路Ｌ１の作動油がバケットシリンダ１１に供給される。バケットシリンダ１１に供給される作動油量は操作量に対応した大きさとなる。これにより、第一通路Ｌ１に介装されたネガコンリリーフ弁５で生成されるネガコン圧が低下し、低圧のネガコン圧がレギュレータ２ａに導入される。したがって、油圧ポンプ２からの吐出流量が増大し、バケット３７の操作量に応じた流量が確保される。
【００３５】
バケットシリンダ１１に作用する負荷が増大すると、第一通路Ｌ１内の作動油圧が上昇する。この作動油圧がリリーフ圧に達すると、第一通路Ｌ１側の作動油は合流チェック弁７を通り、メインリリーフ弁８及び低圧リリーフ弁９を介してタンク２６側にリリーフされる。またこのとき、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ1が圧力センサ１６に検出され、コントローラ１５に伝達される。
【００３６】
ここで、吐出圧Ｐ1が所定圧ＰB未満である場合、コントローラ１５の設定器２３からオフ信号が出力され、電磁切換弁１８が第六通路Ｌ６を遮断した状態となる。したがって、シャトル弁２０では第三通路Ｌ３側から伝達される作動油圧が第八通路Ｌ８側に導入され、レギュレータ２ａでは通常のネガコン制御が実施される。このとき、バケット３７の操作量が大きいほど、第三通路Ｌ３の作動油圧が低圧となり、油圧ポンプ２の吐出流量が増大する。これにより、バケット３７による粘り強い掘削が可能となる。
【００３７】
一方、吐出圧Ｐ1が所定圧ＰB以上になると、コントローラ１５の設定器２３からオン信号が出力され、電磁切換弁１８が第六通路Ｌ６を開放する。これにより、リリーフ流量に応じた大きさの作動油圧が第五通路Ｌ５及び第六通路Ｌ６を通ってシャトル弁２０に導入される。このとき、第三通路Ｌ３の作動油圧は低圧であるから、第六通路Ｌ６側の高圧の作動油圧がレギュレータ２ａに導入され、油圧ポンプ２の吐出流量が減少する。したがって、第一通路Ｌ１からリリーフされる作動油量が少なくなり、リリーフロスが大幅に低減される。
【００３８】
また、第一通路Ｌ１の作動油圧が低下して、圧力センサ１６で検出される吐出圧Ｐ1が所定圧ＰA以下になると、コントローラ１５の設定器２３からオフ信号が出力され、電磁切換弁１８が第六通路Ｌ６を遮断する。これにより、レギュレータ２ａでは再び通常のネガコン制御が実施され、油圧ポンプ２の吐出流量が増大する。これにより、バケットシリンダ１１に供給される作動油量が増大し、バケット３７による粘り強い掘削が可能となる。
【００３９】
［５−２．旋回操作時］
また、例えば油圧ショベル３０の旋回装置３３の操作時には、油圧ポンプ３から吐出された第二通路Ｌ２の作動油が旋回モータ１３に供給される。旋回モータ１３に供給される作動油量は操作量に対応した大きさとなる。これにより、第二通路Ｌ２に介装されたネガコンリリーフ弁６で生成されるネガコン圧が低下し、低圧のネガコン圧がレギュレータ３ａに導入される。したがって、油圧ポンプ３からの吐出流量が増大し、旋回装置３３の操作量に応じた流量が確保される。
【００４０】
旋回モータ１３に作用する負荷が増大すると、第二通路Ｌ２内の作動油圧が上昇する。この作動油圧がリリーフ圧に達すると、第二通路Ｌ２側の作動油は合流チェック弁７を通り、メインリリーフ弁８及び低圧リリーフ弁９を介してタンク２６側にリリーフされる。またこのとき、油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ2が圧力センサ１７に検出され、コントローラ１５に伝達される。
【００４１】
ここで、吐出圧Ｐ2が所定圧ＰD未満である場合、コントローラ１５の設定器２４からオフ信号が出力され、電磁切換弁１９が第七通路Ｌ７を遮断した状態となる。したがって、シャトル弁２１では第四通路Ｌ４側から伝達される作動油圧が第九通路Ｌ９側に導入され、レギュレータ３ａでは通常のネガコン制御が実施される。このとき、旋回装置３３の操作量が大きいほど、第四通路Ｌ４の作動油圧が低圧となり、油圧ポンプ３の吐出流量が増大する。これにより、旋回装置３３の加速性が確保される。
【００４２】
一方、吐出圧Ｐ2が所定圧ＰD以上になると、コントローラ１５の設定器２４からオン信号が出力され、電磁切換弁１９が第七通路Ｌ７を開放する。これにより、リリーフ流量に応じた大きさの作動油圧が第五通路Ｌ５及び第七通路Ｌ７を通ってシャトル弁２１に導入される。このとき、第四通路Ｌ４の作動油圧は低圧であるから、第七通路Ｌ７側の高圧の作動油圧がレギュレータ３ａに導入され、油圧ポンプ３の吐出流量が減少する。したがって、第二通路Ｌ２からリリーフされる作動油量が少なくなり、リリーフロスが大幅に低減される。
【００４３】
また、第二通路Ｌ２の作動油圧が低下して、圧力センサ１７で検出される吐出圧Ｐ2が所定圧ＰC以下になると、コントローラ１５の設定器２４からオフ信号が出力され、電磁切換弁１９が第七通路Ｌ７を遮断する。これにより、レギュレータ３ａでは再び通常のネガコン制御が実施され、油圧ポンプ３の吐出流量が増大する。
【００４４】
［６．効果］
このように、開示の作業機械の油圧システムによれば、第三通路Ｌ３及び第四通路Ｌ４のネガコン圧と、第六通路Ｌ６及び第七通路Ｌ７の作動油圧（第二ネガコン圧）とのうち高圧である一方をレギュレータ２ａ，３ａに伝達することで、メインリリーフ弁８からのリリーフの度合いに応じて油圧ポンプ２，３の吐出流量を減少させることができる。また、メインリリーフ弁８の下流側に低圧リリーフ弁９を設けるという簡素な構成で、リリーフの度合いに応じた圧力（第二ネガコン圧）を正確かつ容易に取り出すことができ、制御の信頼性を高めることができる。
【００４５】
また、油圧ポンプ２，３の吐出圧に応じて電磁切換弁１８，１９を開閉することで、メインリリーフ弁８からのリリーフの状態を容易に把握することができ、そのリリーフ状態に応じて油圧ポンプ２，３の吐出流量を制御することができる。
また、電磁切換弁１８の閉鎖条件に係る所定圧ＰAを開放条件に係る所定圧ＰBよりも小さくすることで、電磁切換弁の１８の開閉状態を安定させることができる。同様に、電磁切換弁１９の閉鎖条件に係る所定圧ＰCを開放条件に係る所定圧ＰDよりも小さくすることで、電磁切換弁１９の開閉状態を安定させることができる。
【００４６】
［７．その他］
開示の実施形態の一例に関わらず、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、二つの油圧ポンプ２，３を備えた二ポンプ型の油圧回路を例示したが、単一の油圧ポンプを備えた油圧回路としてもよい。少なくとも、ネガコン制御により油圧ポンプの吐出流量が制御されるものであればよい。また、上述の油圧回路は、油圧アクチュエータとしてブームシリンダ１０，アームシリンダ１４，バケットシリンダ１１，走行モータ１２ａ，１２ｂ及び旋回モータ１３を備えているが、具体的な油圧アクチュエータの種類や数はこれに限定されない。
【００４７】
また、上述の実施形態のコントローラ１５は、図３に示す制御特性を有する設定器２３，２４を備えたものであるが、設定器２３，２４における具体的な特性の設定内容はこれに限定されない。なお、電磁切換弁１８，１９の代わりに、油圧ポンプ２，３の吐出圧Ｐ1，Ｐ2をパイロット作動油圧として開閉駆動する切換弁を用いて、上述の実施形態と同様の制御を実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、ネガコン制御により油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧システム全般に適用することができ、このような油圧システムを備えた作業機械（例えば、油圧ショベルや油圧式クレーン等）全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２，３ 油圧ポンプ
２ａ，３ａ レギュレータ
５，６ ネガコンリリーフ弁
８ メインリリーフ弁
９ 低圧リリーフ弁
１５ コントローラ
１６，１７ 圧力センサ
１８，１９ 電磁切換弁（切換弁）
２０，２１ シャトル弁
２２ 電磁比例減圧弁
２３，２４ 設定器
Ｃ１ メイン回路
Ｃ２ ネガコン回路
Ｌ１ 第一通路（センタバイパス）
Ｌ２ 第二通路（センタバイパス）
Ｌ３ 第三通路（ネガコン通路）
Ｌ４ 第四通路（ネガコン通路）
Ｌ５ 第五通路（第二ネガコン通路）
Ｌ６ 第六通路（第二ネガコン通路）
Ｌ７ 第七通路（第二ネガコン通路）
Ｌ８ 第八通路
Ｌ９ 第九通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センタバイパス上に介装されたネガコンリリーフ弁と、該ネガコンリリーフ弁で生じるネガコン圧を油圧ポンプのレギュレータに伝達するためのネガコン通路と、該センタバイパスの最高圧を規定するメインリリーフ弁と、を有する作業機械の油圧システムにおいて、
該メインリリーフ弁からリリーフされる作動油の流路の下流側に介装された低圧リリーフ弁と、
該メインリリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧を第二ネガコン圧として伝達する第二ネガコン通路と、
該ネガコン通路の該ネガコン圧、及び該第二ネガコン通路の該第二ネガコン圧のうち、高圧側の一方を該レギュレータに導くシャトル弁と、
を備えたことを特徴とする、作業機械の油圧システム。
【請求項２】
該第二ネガコン通路に介装された切換弁と、
該油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、
該圧力センサで検出された該吐出圧に基づき、該切換弁を開放又は閉鎖するコントローラと、
を備えたことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の油圧システム。
【請求項３】
該コントローラが、
該吐出圧が第一所定圧以上になったときに該切換弁を開放し、
該吐出圧が該第一所定圧よりも小さい第二所定圧以下になったときに該切換弁を閉鎖する
ことを特徴とする、請求項２記載の作業機械の油圧システム。
【請求項１】
センタバイパス上に介装されたネガコンリリーフ弁と、該ネガコンリリーフ弁で生じるネガコン圧を油圧ポンプのレギュレータに伝達するためのネガコン通路と、該センタバイパスの最高圧を規定するメインリリーフ弁と、を有する作業機械の油圧システムにおいて、
該メインリリーフ弁からリリーフされる作動油の流路の下流側に介装された低圧リリーフ弁と、
該メインリリーフ弁及び該低圧リリーフ弁間の作動油圧を第二ネガコン圧として伝達する第二ネガコン通路と、
該ネガコン通路の該ネガコン圧、及び該第二ネガコン通路の該第二ネガコン圧のうち、高圧側の一方を該レギュレータに導くシャトル弁と、
を備えたことを特徴とする、作業機械の油圧システム。
【請求項２】
該第二ネガコン通路に介装された切換弁と、
該油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、
該圧力センサで検出された該吐出圧に基づき、該切換弁を開放又は閉鎖するコントローラと、
を備えたことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の油圧システム。
【請求項３】
該コントローラが、
該吐出圧が第一所定圧以上になったときに該切換弁を開放し、
該吐出圧が該第一所定圧よりも小さい第二所定圧以下になったときに該切換弁を閉鎖する
ことを特徴とする、請求項２記載の作業機械の油圧システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２３６９７１（Ｐ２０１１−２３６９７１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９０２８（Ｐ２０１０−１０９０２８）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
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