建設機械の油圧駆動装置
【課題】走行以外のアクチュエータ動作では、従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができるとともに、走行時はエネルギーのロスを低減し、エネルギ効率の向上を可能とする建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【解決手段】走行検出回路３３と減トルク制御ピストン３５と減トルク制御解除切替弁３６を設け、走行時は走行検出回路３３の第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生し、減トルク制御ピストン３５に駆動圧力が作用して減トルク制御が行われる。これにより油圧ポンプの吐出流量が減少し油圧ポンプのサチュレーション状態が発生し、圧力補償弁の目標補償差圧が低下して流量制御弁の前後差圧も低下し、流量制御弁の内部圧損が低減する。
【解決手段】走行検出回路３３と減トルク制御ピストン３５と減トルク制御解除切替弁３６を設け、走行時は走行検出回路３３の第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生し、減トルク制御ピストン３５に駆動圧力が作用して減トルク制御が行われる。これにより油圧ポンプの吐出流量が減少し油圧ポンプのサチュレーション状態が発生し、圧力補償弁の目標補償差圧が低下して流量制御弁の前後差圧も低下し、流量制御弁の内部圧損が低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の走行モータを備えた建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、油圧式ミニショベルの走行時のエネルギ効率を向上することができる建設機械の油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ポンプ（メインポンプ）の吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧駆動装置はロードセンシングシステムと呼ばれている。このロードセンシングシステムでは、複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により所定差圧に保持し、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に負荷圧の大小に係わらず流量制御弁の開口面積に応じた比率で圧油を供給できるようにしている。
【０００３】
このようなロードセンシングシステムでは、油圧ポンプの吐出圧と複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧（以下差圧ΔＰLSという）を圧力補償弁に導き、圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧を差圧ΔＰLSにより設定して、流量制御弁の前後差圧をその差圧ΔＰLSに保持するよう制御することが行われている（例えば特許文献１）。これにより複数のアクチュエータを同時に駆動する複合動作時に、油圧ポンプの吐出流量が不足するサチュレーション状態になったとき、サチュレーションの程度に応じて差圧ΔＰLSが低下し、圧力補償弁の目標補償差圧すなわち流量制御弁の前後差圧が小さくなるため、油圧ポンプの吐出流量をそれぞれのアクチュエータが要求する流量の比に再分配することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のロードセンシングシステムにおいては、定常走行時も油圧ポンプの吐出圧がアクチュエータの最高負荷圧よりも目標差圧だけ高くなるように油圧ポンプ吐出流量を制御するとともに、油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との差圧ΔＰLSを圧力補償弁に導き、流量制御弁の前後差圧が同じ差圧ΔＰLSに保持されるように制御している。この流量制御弁の前後差圧ΔＰLSの保持は、複雑な複合操作時に、負荷圧の異なる各アクチュエータに流量制御弁の開口面積比に応じた流量を分配するために必要なものである。しかし、定常走行時は、その差圧ΔＰLSがエネルギのロスになってしまう。
【０００６】
すなわち、走行モータが必要とする最大流量とブームシリンダ、アームシリンダ等の他のアクチュエータが必要とする最大流量を比べた場合、走行モータの方が他のアクチュエータよりも最大流量が少ないという関係にある。従来は、走行時においても流量制御弁の前後差圧を走行以外のアクチュエータ動作を行う場合と同じに制御していたため、走行モータが必要とする最大流量を他のアクチュエータが必要とする最大流量よりも少なくするために、走行用の流量制御弁の最大開口面積を他のアクチュエータの流量制御弁よりも小さく設定していた。この場合、走行以外のアクチュエータ動作では、流量制御弁の最大開口面積が大きいため、比較的少ない圧損でアクチュエータに必要な最大流量を供給し、必要なアクチュエータ速度を得ることができる。しかし、走行時は、流量制御弁の最大開口面積が他のアクチュエータのものよりも小さいため、流量制御弁を介して走行モータに圧油が供給されるとき、最大開口面積が小さくなった分、流量制御弁の内部圧損が増加し、エネルギロスが増加する。
【０００７】
本発明の目的は、走行以外のアクチュエータ動作では、従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができるとともに、走行時はエネルギーのロスを低減し、エネルギ効率の向上を可能とする建設機械の油圧駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される走行用の油圧モータを含む複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する走行用の流量制御弁を含む複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇すると前記油圧ポンプの押しのけ容積を減らし、前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大吸収トルクを超えないように制御するポンプトルク制御部及び前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ流量制御部を有するポンプ制御装置とを備え、前記複数の圧力補償弁は、前記流量制御弁の前後差圧が前記メインポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧に保持されるようにそれぞれの流量制御弁の前後差圧を制御する建設機械の油圧駆動装置において、前記エンジンにより駆動されるパイロットポンプと、このパイロットポンプの吐出油が供給される圧油供給油路に絞りを介して接続された第１パイロット油路を有し、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路に制御パイロット圧を発生させる走行検出回路と、前記第１パイロット油路に第２パイロット油路を介して接続され、前記第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生したときにその制御パイロット圧が駆動圧力として導かれ、前記油圧ポンプの最大吸収トルクを減らす減トルク制御を行う減トルク制御ピストンと、前記第２パイロット油路に接続され、前記走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇するときに前記第２パイロット油路をタンクに開放して、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御を解除する切替弁とを備えるものとする。
【０００９】
このように構成した本発明においては、走行以外のアクチュエータ動作では、第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生せず、減トルク制御ピストンに駆動圧力は発生しないため、減トルク制御は行われず、ポンプ制御装置のポンプトルク制御部は、通常通り、油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大吸収トルクを超えないように制御し、油圧駆動装置は通常通り動作する。これにより従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができる。
【００１０】
定常走行等の走行時は、走行検出回路は第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生し、減トルク制御ピストンに駆動圧力が作用して減トルク制御が行われる。この減トルク制御により油圧ポンプの最大吸収トルクが減少し、油圧ポンプの吐出流量が減少する。この油圧ポンプの吐出流量の減少により油圧ポンプのサチュレーション状態が発生し、油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との差圧がポンプ流量制御部の目標差圧よりも小さくなり、圧力補償弁により制御される流量制御弁の前後差圧も同様に低下する。これにより流量制御弁の内部圧損が低減し、エネルギーのロスを低減し、エネルギ効率を向上することができる。
【００１１】
走行加速時、登坂時等、走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇する走行時は、切替弁は第２パイロット油路をタンクに開放して、減トルク制御ピストンによる減トルク制御を解除する。これにより油圧ポンプの最大吸収トルクは本来の設定値（定格）へと戻り、走破性を確保することができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記走行検出回路は、前記第１パイロット油路から分岐した複数の分岐油路と、この複数の分岐油路とタンクＴとの間にそれぞれ配置され、前記複数の流量制御弁のそれぞれのメインスプールと連動して対応するメインスプールの動作を検出する複数の動作検出弁を有し、前記複数の動作検出弁は、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路とタンクとの連通を遮断することにより前記第１パイロット油路に前記制御パイロット圧を発生させる。
【００１３】
これにより走行検出回路は複数の流量制御弁のそれぞれのメインスプールの動作を検出し、走行時に第１パイロット油路に制御パイロット圧を発生させることができる。
【００１４】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御が行われないときの前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLS0、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御時における前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLSS、前記走行に必要な流量をＱｔ、前記走行用の流量制御弁の最大開口面積をＡａ、前記メインポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧がΔＰLS0にあるときに、前記走行用の油圧モータに流量Ｑｔを供給可能な流量制御弁の最大開口面積をＡｂとしたとき、前記最大開口面積Ａａは前記最大開口面積Ａｂの√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）倍である。
【００１５】
このように走行用の流量制御弁の最大開口面積を設定することにより、走行時に油圧ポンプのサチュレーション状態が発生して流量制御弁の前後差圧が減少しても、走行に必要な流量を確保することができる。
【００１６】
（４）また、上記（１）において、好ましくは、前記走行用の油圧モータの負荷圧が急上昇したときに前記減トルク制御解除用の切替弁による前記第１パイロット油路の制御パイロット圧の低下を徐々に行わせ、前記減トルク制御の解除を緩やかに行う圧力遅延回路を更に備える。
【００１７】
これにより例えば走行中に石などの抵抗物に乗り上げ、走行用の油圧モータの負荷圧が急上昇した場合は、減トルク制御が緩やかに解除されるため、油圧ポンプの最大吸収トルクが急上昇して油圧ポンプの吐出流量が急に増加し、走行の急加速が生じるという不具合を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、走行以外のアクチュエータ動作では、従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができるとともに、走行時は減トルク制御によりエネルギーのロスを低減し、エネルギ効率を向上することができる。
【００１９】
また、走行加速時、登坂時等、走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇する走行時は、減トルク制御が解除されるため、油圧ポンプの最大吸収トルクは本来の設定値（定格）へと戻り、走破性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。
【図２】走行用の流量制御弁の開口面積特性を示す図である。
【図３】本発明が適用される建設機械の一例である油圧ショベルの外観を示す図である。
【図４】減トルク制御ピストンによるメインポンプの吸収トルクの変化を示すトルク線図である。
【図５】減トルク制御解除切替弁の作用によるメインポンプの吸収トルクの変化を示すトルク線図である。
【図６Ａ】減トルク制御解除切替弁に導かれる最高負荷圧（走行負荷圧）と同切替弁により調整される第１パイロット油路の制御パイロット圧との関係を示す図である。
【図６Ｂ】減トルク制御解除切替弁により調整される第１パイロット油路の制御パイロット圧と減トルク制御ピストンにより調整されるメインポンプの最大吸収トルクとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１に本発明の第１の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す。
【００２２】
本実施例における油圧駆動装置は、エンジン１と、エンジン１によって駆動されるメインの油圧ポンプ（以下メインポンプという）２と、メインポンプ２と連動してエンジン１により駆動されるパイロットポンプ３と、コントロールバルブ４と、メインポンプ２から吐出された圧油がコントロールバルブ4を介して供給され、その圧油により駆動される複数のアクチュエータ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅとを備えている。
【００２３】
本実施形態において建設機械は例えば油圧ショベルであり、アクチュエータ６ａ，６ｂは油圧ショベルの左右の走行モータであり、アクチュエータ６ｃ，６ｄ，６ｅはそれぞれ油圧ショベルのブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダである。油圧ショベルにはその他のアクチュエータも備えられているが、図１では図示の都合上、それらを省略している。
【００２４】
コントロールバルブ４は、メインポンプ２の吐出油が供給される圧油供給油路２ａに接続され、メインポンプ２から各アクチュエータに供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御する複数のバルブセクション４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅと、複数のアクチュエータ６ａ〜６ｅの負荷圧のうち最も高い負荷圧（以下、最高負荷圧という)ＰLmaxを選択して信号油路２１に出力する最高負荷圧検出手段としての複数のシャトル弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとを有している。また、図示はしないが、コントロールバルブ４は、メインポンプ２の圧油供給油路２ａに設けられ、メインポンプ２の最高吐出圧（最高ポンプ圧）を制限するメインリリーフ弁と、メインポンプ2の吐出圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSがある一定値を超えたときにメインポンプ２の吐出流量の一部をタンクＴに戻し、差圧ΔＰLSをその一定値以下に保つアンロード弁とを有している。
【００２５】
バルブセクション４ａは圧力補償弁７ａと流量制御弁（メインスプール）８ａとから構成され、バルブセクション４ｂは圧力補償弁７ｂと流量制御弁（メインスプール）８ｂとから構成され、バルブセクション４ｃは圧力補償弁７ｃと流量制御弁（メインスプール）８ｃとから構成され、バルブセクション４ｄは圧力補償弁７ｄと流量制御弁（メインスプール）８ｄとから構成され、バルブセクション４ｅは圧力補償弁７ｅと流量制御弁（メインスプール）８ｅとから構成されている。
【００２６】
流量制御弁８ａ〜８ｅは、メインポンプ２からそれぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｅに供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御し、圧力補償弁７ａ〜７ｅは流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧をそれぞれ設定値（目標補償差圧）に保持するよう制御する。
【００２７】
圧力補償弁７ａ〜７ｅは目標差圧設定用の対向する受圧部２４ａ，２５ａ；２４ｂ，２５ｂ；２４ｃ，２５ｃ；２４ｄ，２５ｄ；２４ｅ，２５ｅを有し、受圧部２４ａ，２５ａ〜２４ｅ，２５ｅにはメインポンプ２の吐出圧（ポンプ圧）Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxがそれぞれ導かれ、ポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSにより目標補償差圧が設定されている。このような目標補償差圧の設定により、圧力補償弁７ａ〜７ｅは流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧がポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSに等しくなるように制御する。これにより複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時は、アクチュエータ６ａ〜６ｅの負荷圧の大小に係わらず、流量制御弁８ａ〜８ｅの開口面積比に応じてメインポンプ２の吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。また、メインポンプ２の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になった場合は、差圧ΔＰLSはその供給不足の程度に応じて低下し、これに応じて圧力補償弁７ａ〜７ｅが制御する流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧が同じ割合で低下して流量制御弁８ａ〜８ｅの通過流量が同じ割合で減少するため、この場合も流量制御弁８ａ〜８ｅの開口面積比に応じてメインポンプ２吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。
【００２８】
また、本実施の形態の油圧駆動装置は、パイロットポンプ３の吐出油が供給される圧油供給油路３ａに接続され、圧油供給油路３ａの圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁１１と、圧油供給油路３ａに接続された操作装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを備えている。操作装置１２ａ，１２ｂは走行用の流量制御弁８ａ，８ｂを操作するためのものであり、ペダルの踏み込み量に応じて圧油供給油路３ａの圧油に基づいて制御パイロット圧を生成するパイロットバルブ（減圧弁）備えている。操作装置１２ｃ，１２ｄは走行以外の流量制御弁８ｃ〜８ｅ等を操作するためのものであり、操作レバーの操作量に応じて圧油供給油路３ａの圧油に基づいて制御パイロット圧を生成するパイロットバルブ（減圧弁）備えている。
【００２９】
メインポンプ２は可変容量型の油圧ポンプであり、ポンプトルク制御部を構成するトルク制限制御ピストン１５と、ポンプ流量制御部を構成するＬＳ制御弁１６及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１７を有している。
【００３０】
トルク制限制御ピストン１５はメインポンプ２の吐出圧が高くなるとメインポンプ２の傾転角を減らして、メインポンプ２の吸収トルクがバネ１５ａにより設定した値（最大トルク）を越えないように制限するものであり、これによりメインポンプ２の消費馬力を制限し、過負荷によるエンジン１の停止（エンジンストール）を防止する。
【００３１】
ＬＳ制御弁１６は対向する受圧部１６ａ，１６ｂを有し、受圧部１６ａにはメインポンプ２の吐出圧が導かれ、受圧部１６ｂには信号油路２１の最高負荷圧ＰLmaxが導かれている。また、ＬＳ制御弁の受圧部１６ｂ側にはロードセンシング制御の目標差圧（目標ＬＳ差圧）を設定するためのバネ１６ｃが配置され、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxにバネ１６ｃの設定圧を加えた圧力よりも高くなると、圧油供給油路３ａの圧油をＬＳ制御傾転アクチュエータ１７に導いてメインポンプ２の傾転角を減らし、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxにバネ１６ｃの設定圧を加えた圧力よりも低くなると、ＬＳ制御傾転アクチュエータ１７をタンクＴに連通してメインポンプ２の傾転角を増やし、メインポンプ２の吐出圧Ｐdが最高負荷圧ＰLmaxよりもバネ１６ｃの設定値（目標ＬＳ差圧）だけ高くなるようにメインポンプ２の傾転量（押しのけ容積）を制御する。このようにＬＳ制御弁１６及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１７は、メインポンプ２の吐出圧が複数のアクチユエータ６ａ〜６ｅの最高負荷圧ＰLmaxよりも目標ＬＳ差圧だけ高くなるようメインポンプ２の傾転を制御する。
【００３２】
また、前述したように、圧力補償弁７ａ〜７ｅの目標補償差圧はポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSにより設定され、流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧がその差圧ΔＰLSに等しくなるように制御されるため、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxよりもバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）だけ高くなるように制御されるとき、圧力補償弁７ａ〜７ｅの目標補償差圧もバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）に等しくなるように設定され、流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧はそのバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）に等しくなるように制御される。
【００３３】
本実施の形態の油圧駆動装置は、更にその特徴的構成として、走行検出回路３３と減トルク制御ピストン３５と減トルク制御解除切替弁３６とを備えている。
【００３４】
走行検出回路３３は、パイロットポンプ３の圧油供給油路３ａに固定絞り要素３１を介して接続された第１パイロット油路３２と、第１パイロット油路３２から分岐した分岐油路３２ａ〜３２ｅと、分岐油路３２ａ〜３２ｅとタンクＴとの間に配置され、流量制御弁８ａ〜８ｅのメインスプールとそれぞれ連動して対応するメインスプールの動作を検出する動作検出弁３７ａ〜３７ｅとを有し、左右の走行モータ６ａ，６ｂが同時に駆動される走行時に、動作検出弁３７ａ〜３７ｅが第１パイロット油路３２とタンクＴとの連通を遮断することにより第１パイロット油路３２に制御パイロット圧を発生させる。減トルク制御ピストン３５は、メインポンプ２に対してトルク制限制御ピストン１５と並列に設けられ、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生したときにその制御パイロット圧が第２パイロット油路３４を介して駆動圧力として導かれ、メインポンプ２の傾転を減らす方向に作用して、メインポンプ２の最大吸収トルクを減らす減トルク制御を行う。減トルク制御解除切替弁３６は、第２パイロット油路３４に接続され、走行モータ６ａ，６ｂの負荷圧が所定圧力を超えて上昇するときに第２パイロット油路３４をタンクＴに開放し、減トルク制御ピストン３５による減トルク制御を解除する。
【００３５】
動作検出弁３７ａ〜３７ｅは、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの両方が操作されたときにのみ第１パイロット油路３２とタンクＴとの連通を遮断して第１パイロット油路３２に制御パイロット圧を発生させる３位置切換弁である。これら動作検出弁３７ａ〜３７ｅのうち、走行に係わる動作検出弁３７ａ，３７ｂは走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが中立位置（非操作位置）にあるときは開位置にあって、分岐油路３２ａ，３２ｂをタンクＴに連通させ、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが中立位置から操作されると閉位置に切り換えられて、分岐油路３２ａ，３２ｂとタンクＴとの連通を遮断する。走行以外のアクチュエータに係わる動作検出弁３７ｃ〜３７ｅは、対応する流量制御弁８ｃ〜８ｅが中立位置（非操作位置）にあるときは閉位置にあって、対応する分岐油路３２ｃ〜３２ｅとタンクＴとの連通を遮断し、対応する流量制御弁８ｃ〜８ｅが中立位置から操作されると開位置に切り換えられて、分岐油路３２ｃ〜３２ｅをタンクＴに連通させる。これにより走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの一方のみが操作されたとき、或いは走行以外の流量制御弁８ｃ〜８ｅの少なくとも１つが操作されたときは、第１パイロット油路３２はタンクＴに連通し、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時に操作されたときにのみ第１パイロット油路３２とタンクＴとの連通を遮断し、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生するようになる。
【００３６】
減トルク制御解除切替弁３６は第２パイロット油路３４から分岐した油路３４ａとタンクＴとの間に配置された２位置切換弁であり、閉方向動作側に設けられた切換動作圧設定用のバネ３６ａと、開方向動作側に設けられた受圧部３６ｂとを有し、受圧部３６ｂは油路３９を介して信号油路２１に接続され、切替弁３６の動作はロードセンシング制御で使用する最高負荷圧ＰLmaxにより制御される。すなわち、最高負荷圧ＰLmaxが切替弁３６のバネ３６ａの設定値より低い場合は、切替弁３６は図示の閉位置に保たれ、第２パイロット油路３４の圧力は保持される。バネ３６ａの設定値より最高負荷圧ＰLmaxが高くなった場合は、切替弁３６は開位置に切り換えられ、第２パイロット油路３４の圧力はタンクＴに開放される。切替弁３６の開口面積特性は連続的であり、最高負荷圧ＰLmaxに応じて第２パイロット油路３４の圧力は連続的に変化する。
【００３７】
図２に、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積特性を示す。図中、Ｍａが本実施の形態における流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積特性であり、Ｍｂが従来の開口面積特性である。
【００３８】
本実施の形態では、走行用の操作装置１２ａ，１２ｂを操作した走行時には、後述する如く、流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧が本来の設定値である圧力ΔＰLS0からΔＰLSSに低減し、そのままでは走行モータ６ａ，６ｂへ供給される圧油の流量が従来のものよりも減少してしまう。そこで、走行モータ６ａ，６ｂへ供給される圧油の流量を従来通りに確保するため、流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧が減少する分、流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積を大きく設定している。
【００３９】
すなわち、本実施の形態における流量制御弁６ａ，６ｂの最大開口面積をＡａ、従来の流量制御弁の最大開口面積をＡｂ、走行に必要な流量をＱｔとすると、
Ｑｔ＝ｃＡａ√（２ΔＰLSS／ρ）＝ｃＡｂ√（２ΔＰLS0／ρ）
ｃ：流量係数
ρ：作動油の密度
の関係にあり、
Ａａ＝Ａｂ√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）
の関係が得られる。よって、本実施の形態における流量制御弁６ａ，６ｂの最大開口面積Ａａは従来の流量制御弁の最大開口面積Ａｂの√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）倍にする必要があり、流量制御弁６ａ，６ｂはそのような最大開口面積を持つ開口面積特性に設定されている。
【００４０】
なお、走行用の流量制御弁６ａ，６ｂの開口面積を増やす代わりに、従来の流量制御弁にパラレルに補助的な流量制御弁を配置し、合計の通過流量を従来の流量制御弁の通過流量と同じになるようにしてもよい。また、走行モータ６ａ，６ｂへ供給される圧油の流量を従来と同じにしなくてもよい場合は、必要とする流量が得られるよう走行用の流量制御弁６ａ，６ｂの開口面積を設定すればよい。
【００４１】
図３に油圧ショベルの外観を示す。
【００４２】
図３において、油圧ショベルは、上部旋回体３００と、下部走行体３０１と、スイング式のフロント作業機３０２を備え、フロント作業機３０２は、ブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８から構成されている。上部旋回体３００は下部走行体３０１を旋回モータ６ｆの回転によって旋回可能である。上部旋回体３００の前部にはスイングポスト３０３が取り付けられ、このスイングポスト３０３にフロント作業機３０２が上下動可能に取り付けられている。スイングポスト３０３はスイングシリンダ６ｇの伸縮により上部旋回体３００に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機３０２のブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８はブームシリンダ６ｃ、アームシリンダ６ｄ、バケットシリンダ６ｅの伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体３０１は中央フレーム３０４を備え、この中央フレーム３０４にはブレードシリンダ６ｈの伸縮により上下動作を行うブレード３０５が取り付けられている。下部走行体３０１は、走行モータ６ａ，６ｂの回転により左右の履帯３１０，３１１を駆動することによって走行を行う。
【００４３】
上部旋回体３００は運転室３１２を有し、運転室３１２内には走行用の操作装置１２ａ，１２ｂ（図３では片側のみ図示）、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用の操作装置１２ｃ，１２ｄ（図３では一部のみ図示）、ブレード用の操作装置（図示せず）、スイング用の操作装置（図示せず）等が設置されている。
【００４４】
次に、本実施の形態の動作を図３及び図４を用いて説明する。
【００４５】
図４は減トルク制御ピストン３５によるメインポンプ２の吸収トルクの変化を示すトルク線図であり、図５は減トルク制御解除切替弁３６の作用によるメインポンプ２の吸収トルクの変化を示すトルク線図である。
【００４６】
図４において、横軸はメインポンプ２の吐出圧であり、縦軸はメインポンプ２の容量（押しのけ容積或いは傾転角）である。Ｔａはメインポンプ２の定格トルクＴrateの曲線であり、定格トルクＴrateはポンプトルク制御部のバネ１５ａによって設定されるメインポンプ２の最大吸収トルクである。
【００４７】
本実施の形態において、走行以外のアクチュエータ動作のとき（走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの一方のみが操作されたとき、或いは走行以外の流量制御弁８ｃ〜８ｅの少なくとも１つが操作されたとき）は、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生せず、減トルク制御ピストン３５は機能しない。その結果、ポンプトルク制御部にはメインポンプ２の最大吸収トルクとして曲線Ｔａの定格トルクＴrateが設定され、メインポンプ２の吸収トルクはトルク制限制御ピストン１５により定格トルクＴrateを越えないように制御される。
【００４８】
減トルク制御ピストン３５を備えていない従来の油圧駆動装置では、走行時であるか否かに係わらずバネ１５ａによる定格トルクＴrateが設定され、メインポンプ２の吸収トルクは定格トルク曲線Ｔrateを越えないように制御される。
【００４９】
また、従来の油圧駆動装置では、走行直進時等、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時操作される走行時において、メインポンプ２は図３のＣ点で動作する。このときの走行モータ６ａ，６ｂの負荷圧（以下走行負荷圧という）はＰｔであり、メインポンプ２の吐出圧はＰｐｃである。このときメインポンプ２はＬＳ制御弁１６及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１７によりメインポンプ２の吐出圧Ｐｄが最高負荷圧ＰLmaxよりΔＰLSだけ高くなるように制御されており、Ｐｐｃ−Ｐｔ＝ΔＰLSの関係にある。また、メインポンプ２の容量はｑｔであり、この容量ｑｔにメインポンプ２の回転数（エンジン回転数）を乗じた流量が走行に必要な流量として走行モータ６ａ，６ｂに供給される。
【００５０】
ここで、走行時は、通常、メインポンプ２の吐出油の不足（サチュレーション）は生じておらず、メインポンプ２はロードセンシング制御によりポンプ吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxよりもバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）だけ高くなるように制御されているため、バネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）をΔＰLS0とすると、Ｐｐｃ−Ｐｔ＝ΔＰLS＝ΔＰLS0となる。
【００５１】
本実施の形態において、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時操作される走行時は、走行に係わる動作検出弁３７ａ，３７ｂが閉位置に切り換わり、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生する。その結果、減トルク制御ピストン３５が機能して、メインポンプ２の最大吸収トルクを減らす減トルク制御が行われる。
【００５２】
図３において、Ｔｂは減トルク制御後のメインポンプ２の最大吸収トルクＴredを示す曲線である。このようにメインポンプ２の最大吸収トルクがＴrateからＴredに減少すると、メインポンプ２の動作点はＣ点からＩ点に遷移し、メインポンプ２の吐出圧は従来のＰpcよりも低いＰpiとなる。これは、メインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSが本来の設定圧であるΔＰLS0からΔＰLSSへと低下し、走行負荷圧Ｐｔに対して十分にＬＳ差圧が確保されていない状態（サチュレーショ状態）であることを意味する。また、この場合、圧力補償弁７ａ〜７ｅのの目標補償差圧はポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSによって設定されているため、ロードセンシング差圧ΔＰLSの低下に応じて走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧もΔＰLS0からΔＰLSSへと低下する。
【００５３】
このように本実施の形態では、メインポンプ２のサチュレーション状態を意図的に発生することで、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧を減らし、ポンプトルク負荷を低減することが可能となる。また、前述したように、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧の減少を見越して流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積を大きく設定しておくため、走行に必要な流量を確保することが可能となる。
【００５４】
この減トルク制御は走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時操作される走行時にのみ行われ、ターンを想定した左右どちらかの走行モータ６ａ，６ｂの単独の操作では減トルク制御は行われず、定格トルクＴrateにてメインポン２を動作させ、必要なトルクを確保することができる。
【００５５】
更に、走行時でも、走行加速時、登坂時など、走行負荷圧が上昇した場合にも減トルク制御の効果を連続的に下げ、必要な走行トルクを確保できるようにしている。図４はこのときの動作を説明するための図であり、左上側のトルク線図の丸で囲った部分の拡大図が右下側に示されている。
【００５６】
走行加速時、登坂時など、走行負荷圧ＰｔがＰｔ１，Ｐｔ２へと上昇すると、最高負荷圧（＝走行負荷圧）が上昇し、減トルク制御解除切替弁３６が開方向に連続的に切り換えられて、第１パイロット油路３２に発生した制御パイロット圧が連続的に低下し、減トルク制御ピストン３５の駆動圧が減少する。その結果、減トルク制御は解除され、定格トルク曲線Ｔａ上でメインポンプ２の吐出流量は減少する。
【００５７】
図６Ａは、切替弁３６に導かれる最高負荷圧（走行負荷圧）と切替弁３６により調整される第１パイロット油路３２の制御パイロット圧との関係を示す図であり、図６Ｂは、切替弁３６により調整される第１パイロット油路３２の制御パイロット圧と減トルク制御ピストン３５により調整されるメインポンプ２の最大吸収トルクとの関係を示す図である。最高負荷圧（走行負荷圧）がＰLa以下の走行状態では、切替弁３６は図示の閉位置を保ち、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧はパイロットリリーフ弁１１で設定される値Ｐcmaxにある。最高負荷圧（走行負荷圧）がＰLaに達すると切替弁３６は開き始め、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧は低下し始める。最高負荷圧（走行負荷圧）が更に上昇してＰLbｎ達すると切替弁３６は完全に開き、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧はタンク圧となる。第１パイロット油路３２の制御パイロット圧がパイロットリリーフ弁１１の設定圧であるＰcmaxにある間は、減トルク制御ピストン３５による減トルク制御が機能し、メインポンプ２の最大吸収トルクは定格トルクＴrateからＴredに減少している。第１パイロット油路３２の制御パイロット圧がＰcmaxから低下すると、減トルク制御ピストン３５の駆動圧が低下し、メインポンプ２の最大吸収トルクはＴredから増加し、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧がタンク圧になると、メインポンプ２の最大吸収トルクは定格トルクＴrateまで増大する。
【００５８】
このような機能により、本来走行走破性が必要とされる走行加速時、登坂時などでは、メインポンプ２の吸収トルクを定格に切替え、エンジン１の出力を有効に利用し、走破性を確保することができる。
【００５９】
以上のように本実施の形態によれば、走行以外のアクチュエータ動作では、従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができるとともに、走行時は減トルク制御によりエネルギーのロスを低減し、エネルギ効率を向上することができる。
【００６０】
また、走行加速時、登坂時等、走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇する走行時は、減トルク制御が解除されるため、メインポンプ２の最大吸収トルクは本来の設定値（定格）へと戻り、走破性を確保することができる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図７を用いて説明する。図中、図１に示す要素と同等の要素には同じ符号を付している。
【００６１】
図７において、本実施の形態の油圧駆動装置は、走行モータ６Ａ，６ｂの負荷圧が急上昇したときに減トルク制御解除切替弁３６による第１パイロット油路３２の制御パイロット圧の低下を徐々に行わせ、減トルク制御の解除を緩やかに行う圧力遅延回路４１を更に備えている。
【００６２】
本実施の形態において、圧力遅延回路４１は、信号油路２１の最高負荷圧ＰLmaxを減トルク制御解除切替弁３６の受圧部３６ｂに導く油路３９に設けられており、圧力遅延回路４１は油路３９に設けられた固定絞り要素４１ａと、この固定絞り要素４１ａに並列に配置され、信号油路２１から切替弁３６の受圧部３６ｂへの圧力の伝達は阻止し、逆方向の圧力の伝達は許可するチェック弁４１ｂとを有している。最高負荷圧ＰLmaxの上昇時は、切替弁３６の受圧部３６ｂに固定絞り要素４１ａを介して圧力が伝達され、最高負荷圧ＰLmaxの低下時は、切替弁３６の受圧部３６ｂからチェック弁４１ｂを介して圧力が開放される。
【００６３】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６４】
このように構成した本実施の形態では、例えば走行中に石などの抵抗物に乗り上げ、走行負荷圧が急上昇したとき、信号油路２１から油路３９を介して切替弁３６の受圧部３６ｂに伝わる最高負荷圧は、固定絞り要素の抵抗を受けて徐々に上昇するため、切替弁３６が急に開位置に切り換わって第１パイロット油路３２の制御パイロット圧が急低下することを防止し、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧の急低下によりメインポンプ２の最大吸収トルクが急上昇してメインポンプ２の吐出流量が急に増加し、走行の急加速が生じるという不具合が防止される。
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図８を用いて説明する。図中、図１に示す要素と同等の要素には同じ符号を付している。
【００６５】
図８において、本実施の形態の油圧駆動装置は、圧力遅延回路の他の例として、減トルク制御解除切替弁３６とタンクＴとを連絡する油路３４ｂに固定絞り要素４２を配置したものである。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６６】
このように構成した本実施の形態においても、例えば走行中に石などの抵抗物に乗り上げ、走行負荷圧が急上昇し、この走行負荷圧が最高負荷圧として切替弁３６の受圧部３６ｂに導かれ、切替弁３６が急に開位置に切り換わったとしても、第１パイロット流路３２の制御パイロット圧は固定絞り要素４２の作用で徐々に低下するため、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧の急低下によりメインポンプ２の最大吸収トルクが急上昇してメインポンプ２の吐出流量が急に増加し、走行の急加速が生じるという不具合を防止することができる。
＜その他の実施の形態＞
以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、圧力補償弁７ａ〜７ｅの受圧部２４ａ，２５ａ〜２４ｅ，２５ｅにメインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧を個別に導いて、ポンプ圧と最高負荷圧との差圧ΔＰLSを目標補償差圧として設定したが、特許文献１記載のようにメインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧を絶対圧として出力する差圧減圧弁を設け、この差圧減圧弁の出力圧を圧力補償弁７ａ〜７ｅの開方向作動の受圧部に導いて目標補償差圧を設定してもよい。
【００６７】
また、特許文献１記載のように、メインポンプ２を駆動するエンジン１の回転数に依存する圧力を絶対圧として出力する差圧減圧弁を設け、この差圧減圧弁の出力圧をＬＳ制御弁１６の開方向作動の受圧部に導き、ロードセンシング制御の目標差圧をエンジンの回転数に依存する可変値として設定してもよい。
【００６８】
更に、上記実施の形態では、建設機械が油圧ショベルである場合について説明したが、走行モータを備えた建設機械であれば、油圧ショベル以外建設機械（例えば油圧クレーン、ホイール式ショベル等）に本発明を適用し、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ エンジン
２ メインポンプ
３ パイロットポンプ
４ コントロールバルブ
６ａ，６ｂ 走行モータ（走行用の油圧モータ）
６ｃ〜６ｅ 他のアクチュエータ
４ａ〜４ｅ バルブセクション
２２ａ〜２２ｄ シャトル弁
７ａ〜７ｅ 圧力補償弁
８ａ〜８ｅ 流量制御弁
１１ パイロットリリーフ弁
１２ａ〜１２ｄ 操作装置
１５ トルク制限制御ピストン
１５ａ バネ
１６ ＬＳ制御弁
１６ａ，１６ｂ 受圧部
１６ｃ バネ
１７ ＬＳ制御傾転アクチュエータ
２４ａ，２５ａ〜２４ｅ，２５ｅ 受圧部
３２ 第１パイロット油路
３２ａ〜３２ｅ 分岐油路
３３ 走行検出回路
３４ 第２パイロット流路
３４ａ 油路
３４ｂ 油路
３５ 減トルク制御ピストン
３６ 減トルク制御解除切替弁
３６ａ バネ
３６ｂ 受圧部
３７ａ〜３７ｅ 動作検出弁
４１ 圧力遅延回路
４１ａ 固定絞り要素
４１ｂ チェック弁
４２ 固定絞り要素
３００ 上部旋回体
３０１ 下部走行体
３０２ フロント作業機
３０３ スイングポスト
３０４ 中央フレーム
３０５ ブレード
３０６ ブーム
３０７ アーム
３０８ バケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の走行モータを備えた建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、油圧式ミニショベルの走行時のエネルギ効率を向上することができる建設機械の油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ポンプ（メインポンプ）の吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧駆動装置はロードセンシングシステムと呼ばれている。このロードセンシングシステムでは、複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により所定差圧に保持し、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に負荷圧の大小に係わらず流量制御弁の開口面積に応じた比率で圧油を供給できるようにしている。
【０００３】
このようなロードセンシングシステムでは、油圧ポンプの吐出圧と複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧（以下差圧ΔＰLSという）を圧力補償弁に導き、圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧を差圧ΔＰLSにより設定して、流量制御弁の前後差圧をその差圧ΔＰLSに保持するよう制御することが行われている（例えば特許文献１）。これにより複数のアクチュエータを同時に駆動する複合動作時に、油圧ポンプの吐出流量が不足するサチュレーション状態になったとき、サチュレーションの程度に応じて差圧ΔＰLSが低下し、圧力補償弁の目標補償差圧すなわち流量制御弁の前後差圧が小さくなるため、油圧ポンプの吐出流量をそれぞれのアクチュエータが要求する流量の比に再分配することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のロードセンシングシステムにおいては、定常走行時も油圧ポンプの吐出圧がアクチュエータの最高負荷圧よりも目標差圧だけ高くなるように油圧ポンプ吐出流量を制御するとともに、油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との差圧ΔＰLSを圧力補償弁に導き、流量制御弁の前後差圧が同じ差圧ΔＰLSに保持されるように制御している。この流量制御弁の前後差圧ΔＰLSの保持は、複雑な複合操作時に、負荷圧の異なる各アクチュエータに流量制御弁の開口面積比に応じた流量を分配するために必要なものである。しかし、定常走行時は、その差圧ΔＰLSがエネルギのロスになってしまう。
【０００６】
すなわち、走行モータが必要とする最大流量とブームシリンダ、アームシリンダ等の他のアクチュエータが必要とする最大流量を比べた場合、走行モータの方が他のアクチュエータよりも最大流量が少ないという関係にある。従来は、走行時においても流量制御弁の前後差圧を走行以外のアクチュエータ動作を行う場合と同じに制御していたため、走行モータが必要とする最大流量を他のアクチュエータが必要とする最大流量よりも少なくするために、走行用の流量制御弁の最大開口面積を他のアクチュエータの流量制御弁よりも小さく設定していた。この場合、走行以外のアクチュエータ動作では、流量制御弁の最大開口面積が大きいため、比較的少ない圧損でアクチュエータに必要な最大流量を供給し、必要なアクチュエータ速度を得ることができる。しかし、走行時は、流量制御弁の最大開口面積が他のアクチュエータのものよりも小さいため、流量制御弁を介して走行モータに圧油が供給されるとき、最大開口面積が小さくなった分、流量制御弁の内部圧損が増加し、エネルギロスが増加する。
【０００７】
本発明の目的は、走行以外のアクチュエータ動作では、従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができるとともに、走行時はエネルギーのロスを低減し、エネルギ効率の向上を可能とする建設機械の油圧駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される走行用の油圧モータを含む複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する走行用の流量制御弁を含む複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇すると前記油圧ポンプの押しのけ容積を減らし、前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大吸収トルクを超えないように制御するポンプトルク制御部及び前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ流量制御部を有するポンプ制御装置とを備え、前記複数の圧力補償弁は、前記流量制御弁の前後差圧が前記メインポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧に保持されるようにそれぞれの流量制御弁の前後差圧を制御する建設機械の油圧駆動装置において、前記エンジンにより駆動されるパイロットポンプと、このパイロットポンプの吐出油が供給される圧油供給油路に絞りを介して接続された第１パイロット油路を有し、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路に制御パイロット圧を発生させる走行検出回路と、前記第１パイロット油路に第２パイロット油路を介して接続され、前記第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生したときにその制御パイロット圧が駆動圧力として導かれ、前記油圧ポンプの最大吸収トルクを減らす減トルク制御を行う減トルク制御ピストンと、前記第２パイロット油路に接続され、前記走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇するときに前記第２パイロット油路をタンクに開放して、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御を解除する切替弁とを備えるものとする。
【０００９】
このように構成した本発明においては、走行以外のアクチュエータ動作では、第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生せず、減トルク制御ピストンに駆動圧力は発生しないため、減トルク制御は行われず、ポンプ制御装置のポンプトルク制御部は、通常通り、油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大吸収トルクを超えないように制御し、油圧駆動装置は通常通り動作する。これにより従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができる。
【００１０】
定常走行等の走行時は、走行検出回路は第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生し、減トルク制御ピストンに駆動圧力が作用して減トルク制御が行われる。この減トルク制御により油圧ポンプの最大吸収トルクが減少し、油圧ポンプの吐出流量が減少する。この油圧ポンプの吐出流量の減少により油圧ポンプのサチュレーション状態が発生し、油圧ポンプの吐出圧と最高負荷圧との差圧がポンプ流量制御部の目標差圧よりも小さくなり、圧力補償弁により制御される流量制御弁の前後差圧も同様に低下する。これにより流量制御弁の内部圧損が低減し、エネルギーのロスを低減し、エネルギ効率を向上することができる。
【００１１】
走行加速時、登坂時等、走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇する走行時は、切替弁は第２パイロット油路をタンクに開放して、減トルク制御ピストンによる減トルク制御を解除する。これにより油圧ポンプの最大吸収トルクは本来の設定値（定格）へと戻り、走破性を確保することができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記走行検出回路は、前記第１パイロット油路から分岐した複数の分岐油路と、この複数の分岐油路とタンクＴとの間にそれぞれ配置され、前記複数の流量制御弁のそれぞれのメインスプールと連動して対応するメインスプールの動作を検出する複数の動作検出弁を有し、前記複数の動作検出弁は、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路とタンクとの連通を遮断することにより前記第１パイロット油路に前記制御パイロット圧を発生させる。
【００１３】
これにより走行検出回路は複数の流量制御弁のそれぞれのメインスプールの動作を検出し、走行時に第１パイロット油路に制御パイロット圧を発生させることができる。
【００１４】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御が行われないときの前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLS0、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御時における前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLSS、前記走行に必要な流量をＱｔ、前記走行用の流量制御弁の最大開口面積をＡａ、前記メインポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧がΔＰLS0にあるときに、前記走行用の油圧モータに流量Ｑｔを供給可能な流量制御弁の最大開口面積をＡｂとしたとき、前記最大開口面積Ａａは前記最大開口面積Ａｂの√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）倍である。
【００１５】
このように走行用の流量制御弁の最大開口面積を設定することにより、走行時に油圧ポンプのサチュレーション状態が発生して流量制御弁の前後差圧が減少しても、走行に必要な流量を確保することができる。
【００１６】
（４）また、上記（１）において、好ましくは、前記走行用の油圧モータの負荷圧が急上昇したときに前記減トルク制御解除用の切替弁による前記第１パイロット油路の制御パイロット圧の低下を徐々に行わせ、前記減トルク制御の解除を緩やかに行う圧力遅延回路を更に備える。
【００１７】
これにより例えば走行中に石などの抵抗物に乗り上げ、走行用の油圧モータの負荷圧が急上昇した場合は、減トルク制御が緩やかに解除されるため、油圧ポンプの最大吸収トルクが急上昇して油圧ポンプの吐出流量が急に増加し、走行の急加速が生じるという不具合を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、走行以外のアクチュエータ動作では、従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができるとともに、走行時は減トルク制御によりエネルギーのロスを低減し、エネルギ効率を向上することができる。
【００１９】
また、走行加速時、登坂時等、走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇する走行時は、減トルク制御が解除されるため、油圧ポンプの最大吸収トルクは本来の設定値（定格）へと戻り、走破性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。
【図２】走行用の流量制御弁の開口面積特性を示す図である。
【図３】本発明が適用される建設機械の一例である油圧ショベルの外観を示す図である。
【図４】減トルク制御ピストンによるメインポンプの吸収トルクの変化を示すトルク線図である。
【図５】減トルク制御解除切替弁の作用によるメインポンプの吸収トルクの変化を示すトルク線図である。
【図６Ａ】減トルク制御解除切替弁に導かれる最高負荷圧（走行負荷圧）と同切替弁により調整される第１パイロット油路の制御パイロット圧との関係を示す図である。
【図６Ｂ】減トルク制御解除切替弁により調整される第１パイロット油路の制御パイロット圧と減トルク制御ピストンにより調整されるメインポンプの最大吸収トルクとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１に本発明の第１の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置の構成を示す。
【００２２】
本実施例における油圧駆動装置は、エンジン１と、エンジン１によって駆動されるメインの油圧ポンプ（以下メインポンプという）２と、メインポンプ２と連動してエンジン１により駆動されるパイロットポンプ３と、コントロールバルブ４と、メインポンプ２から吐出された圧油がコントロールバルブ4を介して供給され、その圧油により駆動される複数のアクチュエータ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅとを備えている。
【００２３】
本実施形態において建設機械は例えば油圧ショベルであり、アクチュエータ６ａ，６ｂは油圧ショベルの左右の走行モータであり、アクチュエータ６ｃ，６ｄ，６ｅはそれぞれ油圧ショベルのブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダである。油圧ショベルにはその他のアクチュエータも備えられているが、図１では図示の都合上、それらを省略している。
【００２４】
コントロールバルブ４は、メインポンプ２の吐出油が供給される圧油供給油路２ａに接続され、メインポンプ２から各アクチュエータに供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御する複数のバルブセクション４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅと、複数のアクチュエータ６ａ〜６ｅの負荷圧のうち最も高い負荷圧（以下、最高負荷圧という)ＰLmaxを選択して信号油路２１に出力する最高負荷圧検出手段としての複数のシャトル弁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとを有している。また、図示はしないが、コントロールバルブ４は、メインポンプ２の圧油供給油路２ａに設けられ、メインポンプ２の最高吐出圧（最高ポンプ圧）を制限するメインリリーフ弁と、メインポンプ2の吐出圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSがある一定値を超えたときにメインポンプ２の吐出流量の一部をタンクＴに戻し、差圧ΔＰLSをその一定値以下に保つアンロード弁とを有している。
【００２５】
バルブセクション４ａは圧力補償弁７ａと流量制御弁（メインスプール）８ａとから構成され、バルブセクション４ｂは圧力補償弁７ｂと流量制御弁（メインスプール）８ｂとから構成され、バルブセクション４ｃは圧力補償弁７ｃと流量制御弁（メインスプール）８ｃとから構成され、バルブセクション４ｄは圧力補償弁７ｄと流量制御弁（メインスプール）８ｄとから構成され、バルブセクション４ｅは圧力補償弁７ｅと流量制御弁（メインスプール）８ｅとから構成されている。
【００２６】
流量制御弁８ａ〜８ｅは、メインポンプ２からそれぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｅに供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御し、圧力補償弁７ａ〜７ｅは流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧をそれぞれ設定値（目標補償差圧）に保持するよう制御する。
【００２７】
圧力補償弁７ａ〜７ｅは目標差圧設定用の対向する受圧部２４ａ，２５ａ；２４ｂ，２５ｂ；２４ｃ，２５ｃ；２４ｄ，２５ｄ；２４ｅ，２５ｅを有し、受圧部２４ａ，２５ａ〜２４ｅ，２５ｅにはメインポンプ２の吐出圧（ポンプ圧）Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxがそれぞれ導かれ、ポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSにより目標補償差圧が設定されている。このような目標補償差圧の設定により、圧力補償弁７ａ〜７ｅは流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧がポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSに等しくなるように制御する。これにより複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時は、アクチュエータ６ａ〜６ｅの負荷圧の大小に係わらず、流量制御弁８ａ〜８ｅの開口面積比に応じてメインポンプ２の吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。また、メインポンプ２の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になった場合は、差圧ΔＰLSはその供給不足の程度に応じて低下し、これに応じて圧力補償弁７ａ〜７ｅが制御する流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧が同じ割合で低下して流量制御弁８ａ〜８ｅの通過流量が同じ割合で減少するため、この場合も流量制御弁８ａ〜８ｅの開口面積比に応じてメインポンプ２吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。
【００２８】
また、本実施の形態の油圧駆動装置は、パイロットポンプ３の吐出油が供給される圧油供給油路３ａに接続され、圧油供給油路３ａの圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁１１と、圧油供給油路３ａに接続された操作装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを備えている。操作装置１２ａ，１２ｂは走行用の流量制御弁８ａ，８ｂを操作するためのものであり、ペダルの踏み込み量に応じて圧油供給油路３ａの圧油に基づいて制御パイロット圧を生成するパイロットバルブ（減圧弁）備えている。操作装置１２ｃ，１２ｄは走行以外の流量制御弁８ｃ〜８ｅ等を操作するためのものであり、操作レバーの操作量に応じて圧油供給油路３ａの圧油に基づいて制御パイロット圧を生成するパイロットバルブ（減圧弁）備えている。
【００２９】
メインポンプ２は可変容量型の油圧ポンプであり、ポンプトルク制御部を構成するトルク制限制御ピストン１５と、ポンプ流量制御部を構成するＬＳ制御弁１６及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１７を有している。
【００３０】
トルク制限制御ピストン１５はメインポンプ２の吐出圧が高くなるとメインポンプ２の傾転角を減らして、メインポンプ２の吸収トルクがバネ１５ａにより設定した値（最大トルク）を越えないように制限するものであり、これによりメインポンプ２の消費馬力を制限し、過負荷によるエンジン１の停止（エンジンストール）を防止する。
【００３１】
ＬＳ制御弁１６は対向する受圧部１６ａ，１６ｂを有し、受圧部１６ａにはメインポンプ２の吐出圧が導かれ、受圧部１６ｂには信号油路２１の最高負荷圧ＰLmaxが導かれている。また、ＬＳ制御弁の受圧部１６ｂ側にはロードセンシング制御の目標差圧（目標ＬＳ差圧）を設定するためのバネ１６ｃが配置され、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxにバネ１６ｃの設定圧を加えた圧力よりも高くなると、圧油供給油路３ａの圧油をＬＳ制御傾転アクチュエータ１７に導いてメインポンプ２の傾転角を減らし、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxにバネ１６ｃの設定圧を加えた圧力よりも低くなると、ＬＳ制御傾転アクチュエータ１７をタンクＴに連通してメインポンプ２の傾転角を増やし、メインポンプ２の吐出圧Ｐdが最高負荷圧ＰLmaxよりもバネ１６ｃの設定値（目標ＬＳ差圧）だけ高くなるようにメインポンプ２の傾転量（押しのけ容積）を制御する。このようにＬＳ制御弁１６及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１７は、メインポンプ２の吐出圧が複数のアクチユエータ６ａ〜６ｅの最高負荷圧ＰLmaxよりも目標ＬＳ差圧だけ高くなるようメインポンプ２の傾転を制御する。
【００３２】
また、前述したように、圧力補償弁７ａ〜７ｅの目標補償差圧はポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSにより設定され、流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧がその差圧ΔＰLSに等しくなるように制御されるため、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxよりもバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）だけ高くなるように制御されるとき、圧力補償弁７ａ〜７ｅの目標補償差圧もバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）に等しくなるように設定され、流量制御弁８ａ〜８ｅの前後差圧はそのバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）に等しくなるように制御される。
【００３３】
本実施の形態の油圧駆動装置は、更にその特徴的構成として、走行検出回路３３と減トルク制御ピストン３５と減トルク制御解除切替弁３６とを備えている。
【００３４】
走行検出回路３３は、パイロットポンプ３の圧油供給油路３ａに固定絞り要素３１を介して接続された第１パイロット油路３２と、第１パイロット油路３２から分岐した分岐油路３２ａ〜３２ｅと、分岐油路３２ａ〜３２ｅとタンクＴとの間に配置され、流量制御弁８ａ〜８ｅのメインスプールとそれぞれ連動して対応するメインスプールの動作を検出する動作検出弁３７ａ〜３７ｅとを有し、左右の走行モータ６ａ，６ｂが同時に駆動される走行時に、動作検出弁３７ａ〜３７ｅが第１パイロット油路３２とタンクＴとの連通を遮断することにより第１パイロット油路３２に制御パイロット圧を発生させる。減トルク制御ピストン３５は、メインポンプ２に対してトルク制限制御ピストン１５と並列に設けられ、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生したときにその制御パイロット圧が第２パイロット油路３４を介して駆動圧力として導かれ、メインポンプ２の傾転を減らす方向に作用して、メインポンプ２の最大吸収トルクを減らす減トルク制御を行う。減トルク制御解除切替弁３６は、第２パイロット油路３４に接続され、走行モータ６ａ，６ｂの負荷圧が所定圧力を超えて上昇するときに第２パイロット油路３４をタンクＴに開放し、減トルク制御ピストン３５による減トルク制御を解除する。
【００３５】
動作検出弁３７ａ〜３７ｅは、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの両方が操作されたときにのみ第１パイロット油路３２とタンクＴとの連通を遮断して第１パイロット油路３２に制御パイロット圧を発生させる３位置切換弁である。これら動作検出弁３７ａ〜３７ｅのうち、走行に係わる動作検出弁３７ａ，３７ｂは走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが中立位置（非操作位置）にあるときは開位置にあって、分岐油路３２ａ，３２ｂをタンクＴに連通させ、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが中立位置から操作されると閉位置に切り換えられて、分岐油路３２ａ，３２ｂとタンクＴとの連通を遮断する。走行以外のアクチュエータに係わる動作検出弁３７ｃ〜３７ｅは、対応する流量制御弁８ｃ〜８ｅが中立位置（非操作位置）にあるときは閉位置にあって、対応する分岐油路３２ｃ〜３２ｅとタンクＴとの連通を遮断し、対応する流量制御弁８ｃ〜８ｅが中立位置から操作されると開位置に切り換えられて、分岐油路３２ｃ〜３２ｅをタンクＴに連通させる。これにより走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの一方のみが操作されたとき、或いは走行以外の流量制御弁８ｃ〜８ｅの少なくとも１つが操作されたときは、第１パイロット油路３２はタンクＴに連通し、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時に操作されたときにのみ第１パイロット油路３２とタンクＴとの連通を遮断し、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生するようになる。
【００３６】
減トルク制御解除切替弁３６は第２パイロット油路３４から分岐した油路３４ａとタンクＴとの間に配置された２位置切換弁であり、閉方向動作側に設けられた切換動作圧設定用のバネ３６ａと、開方向動作側に設けられた受圧部３６ｂとを有し、受圧部３６ｂは油路３９を介して信号油路２１に接続され、切替弁３６の動作はロードセンシング制御で使用する最高負荷圧ＰLmaxにより制御される。すなわち、最高負荷圧ＰLmaxが切替弁３６のバネ３６ａの設定値より低い場合は、切替弁３６は図示の閉位置に保たれ、第２パイロット油路３４の圧力は保持される。バネ３６ａの設定値より最高負荷圧ＰLmaxが高くなった場合は、切替弁３６は開位置に切り換えられ、第２パイロット油路３４の圧力はタンクＴに開放される。切替弁３６の開口面積特性は連続的であり、最高負荷圧ＰLmaxに応じて第２パイロット油路３４の圧力は連続的に変化する。
【００３７】
図２に、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積特性を示す。図中、Ｍａが本実施の形態における流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積特性であり、Ｍｂが従来の開口面積特性である。
【００３８】
本実施の形態では、走行用の操作装置１２ａ，１２ｂを操作した走行時には、後述する如く、流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧が本来の設定値である圧力ΔＰLS0からΔＰLSSに低減し、そのままでは走行モータ６ａ，６ｂへ供給される圧油の流量が従来のものよりも減少してしまう。そこで、走行モータ６ａ，６ｂへ供給される圧油の流量を従来通りに確保するため、流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧が減少する分、流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積を大きく設定している。
【００３９】
すなわち、本実施の形態における流量制御弁６ａ，６ｂの最大開口面積をＡａ、従来の流量制御弁の最大開口面積をＡｂ、走行に必要な流量をＱｔとすると、
Ｑｔ＝ｃＡａ√（２ΔＰLSS／ρ）＝ｃＡｂ√（２ΔＰLS0／ρ）
ｃ：流量係数
ρ：作動油の密度
の関係にあり、
Ａａ＝Ａｂ√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）
の関係が得られる。よって、本実施の形態における流量制御弁６ａ，６ｂの最大開口面積Ａａは従来の流量制御弁の最大開口面積Ａｂの√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）倍にする必要があり、流量制御弁６ａ，６ｂはそのような最大開口面積を持つ開口面積特性に設定されている。
【００４０】
なお、走行用の流量制御弁６ａ，６ｂの開口面積を増やす代わりに、従来の流量制御弁にパラレルに補助的な流量制御弁を配置し、合計の通過流量を従来の流量制御弁の通過流量と同じになるようにしてもよい。また、走行モータ６ａ，６ｂへ供給される圧油の流量を従来と同じにしなくてもよい場合は、必要とする流量が得られるよう走行用の流量制御弁６ａ，６ｂの開口面積を設定すればよい。
【００４１】
図３に油圧ショベルの外観を示す。
【００４２】
図３において、油圧ショベルは、上部旋回体３００と、下部走行体３０１と、スイング式のフロント作業機３０２を備え、フロント作業機３０２は、ブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８から構成されている。上部旋回体３００は下部走行体３０１を旋回モータ６ｆの回転によって旋回可能である。上部旋回体３００の前部にはスイングポスト３０３が取り付けられ、このスイングポスト３０３にフロント作業機３０２が上下動可能に取り付けられている。スイングポスト３０３はスイングシリンダ６ｇの伸縮により上部旋回体３００に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機３０２のブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８はブームシリンダ６ｃ、アームシリンダ６ｄ、バケットシリンダ６ｅの伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体３０１は中央フレーム３０４を備え、この中央フレーム３０４にはブレードシリンダ６ｈの伸縮により上下動作を行うブレード３０５が取り付けられている。下部走行体３０１は、走行モータ６ａ，６ｂの回転により左右の履帯３１０，３１１を駆動することによって走行を行う。
【００４３】
上部旋回体３００は運転室３１２を有し、運転室３１２内には走行用の操作装置１２ａ，１２ｂ（図３では片側のみ図示）、旋回用、ブーム用、アーム用、バケット用の操作装置１２ｃ，１２ｄ（図３では一部のみ図示）、ブレード用の操作装置（図示せず）、スイング用の操作装置（図示せず）等が設置されている。
【００４４】
次に、本実施の形態の動作を図３及び図４を用いて説明する。
【００４５】
図４は減トルク制御ピストン３５によるメインポンプ２の吸収トルクの変化を示すトルク線図であり、図５は減トルク制御解除切替弁３６の作用によるメインポンプ２の吸収トルクの変化を示すトルク線図である。
【００４６】
図４において、横軸はメインポンプ２の吐出圧であり、縦軸はメインポンプ２の容量（押しのけ容積或いは傾転角）である。Ｔａはメインポンプ２の定格トルクＴrateの曲線であり、定格トルクＴrateはポンプトルク制御部のバネ１５ａによって設定されるメインポンプ２の最大吸収トルクである。
【００４７】
本実施の形態において、走行以外のアクチュエータ動作のとき（走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの一方のみが操作されたとき、或いは走行以外の流量制御弁８ｃ〜８ｅの少なくとも１つが操作されたとき）は、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生せず、減トルク制御ピストン３５は機能しない。その結果、ポンプトルク制御部にはメインポンプ２の最大吸収トルクとして曲線Ｔａの定格トルクＴrateが設定され、メインポンプ２の吸収トルクはトルク制限制御ピストン１５により定格トルクＴrateを越えないように制御される。
【００４８】
減トルク制御ピストン３５を備えていない従来の油圧駆動装置では、走行時であるか否かに係わらずバネ１５ａによる定格トルクＴrateが設定され、メインポンプ２の吸収トルクは定格トルク曲線Ｔrateを越えないように制御される。
【００４９】
また、従来の油圧駆動装置では、走行直進時等、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時操作される走行時において、メインポンプ２は図３のＣ点で動作する。このときの走行モータ６ａ，６ｂの負荷圧（以下走行負荷圧という）はＰｔであり、メインポンプ２の吐出圧はＰｐｃである。このときメインポンプ２はＬＳ制御弁１６及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１７によりメインポンプ２の吐出圧Ｐｄが最高負荷圧ＰLmaxよりΔＰLSだけ高くなるように制御されており、Ｐｐｃ−Ｐｔ＝ΔＰLSの関係にある。また、メインポンプ２の容量はｑｔであり、この容量ｑｔにメインポンプ２の回転数（エンジン回転数）を乗じた流量が走行に必要な流量として走行モータ６ａ，６ｂに供給される。
【００５０】
ここで、走行時は、通常、メインポンプ２の吐出油の不足（サチュレーション）は生じておらず、メインポンプ２はロードセンシング制御によりポンプ吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxよりもバネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）だけ高くなるように制御されているため、バネ１６ｃの設定圧（目標ＬＳ差圧）をΔＰLS0とすると、Ｐｐｃ−Ｐｔ＝ΔＰLS＝ΔＰLS0となる。
【００５１】
本実施の形態において、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時操作される走行時は、走行に係わる動作検出弁３７ａ，３７ｂが閉位置に切り換わり、第１パイロット油路３２に制御パイロット圧が発生する。その結果、減トルク制御ピストン３５が機能して、メインポンプ２の最大吸収トルクを減らす減トルク制御が行われる。
【００５２】
図３において、Ｔｂは減トルク制御後のメインポンプ２の最大吸収トルクＴredを示す曲線である。このようにメインポンプ２の最大吸収トルクがＴrateからＴredに減少すると、メインポンプ２の動作点はＣ点からＩ点に遷移し、メインポンプ２の吐出圧は従来のＰpcよりも低いＰpiとなる。これは、メインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSが本来の設定圧であるΔＰLS0からΔＰLSSへと低下し、走行負荷圧Ｐｔに対して十分にＬＳ差圧が確保されていない状態（サチュレーショ状態）であることを意味する。また、この場合、圧力補償弁７ａ〜７ｅのの目標補償差圧はポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSによって設定されているため、ロードセンシング差圧ΔＰLSの低下に応じて走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧もΔＰLS0からΔＰLSSへと低下する。
【００５３】
このように本実施の形態では、メインポンプ２のサチュレーション状態を意図的に発生することで、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧を減らし、ポンプトルク負荷を低減することが可能となる。また、前述したように、走行用の流量制御弁８ａ，８ｂの前後差圧の減少を見越して流量制御弁８ａ，８ｂの開口面積を大きく設定しておくため、走行に必要な流量を確保することが可能となる。
【００５４】
この減トルク制御は走行用の流量制御弁８ａ，８ｂが同時操作される走行時にのみ行われ、ターンを想定した左右どちらかの走行モータ６ａ，６ｂの単独の操作では減トルク制御は行われず、定格トルクＴrateにてメインポン２を動作させ、必要なトルクを確保することができる。
【００５５】
更に、走行時でも、走行加速時、登坂時など、走行負荷圧が上昇した場合にも減トルク制御の効果を連続的に下げ、必要な走行トルクを確保できるようにしている。図４はこのときの動作を説明するための図であり、左上側のトルク線図の丸で囲った部分の拡大図が右下側に示されている。
【００５６】
走行加速時、登坂時など、走行負荷圧ＰｔがＰｔ１，Ｐｔ２へと上昇すると、最高負荷圧（＝走行負荷圧）が上昇し、減トルク制御解除切替弁３６が開方向に連続的に切り換えられて、第１パイロット油路３２に発生した制御パイロット圧が連続的に低下し、減トルク制御ピストン３５の駆動圧が減少する。その結果、減トルク制御は解除され、定格トルク曲線Ｔａ上でメインポンプ２の吐出流量は減少する。
【００５７】
図６Ａは、切替弁３６に導かれる最高負荷圧（走行負荷圧）と切替弁３６により調整される第１パイロット油路３２の制御パイロット圧との関係を示す図であり、図６Ｂは、切替弁３６により調整される第１パイロット油路３２の制御パイロット圧と減トルク制御ピストン３５により調整されるメインポンプ２の最大吸収トルクとの関係を示す図である。最高負荷圧（走行負荷圧）がＰLa以下の走行状態では、切替弁３６は図示の閉位置を保ち、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧はパイロットリリーフ弁１１で設定される値Ｐcmaxにある。最高負荷圧（走行負荷圧）がＰLaに達すると切替弁３６は開き始め、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧は低下し始める。最高負荷圧（走行負荷圧）が更に上昇してＰLbｎ達すると切替弁３６は完全に開き、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧はタンク圧となる。第１パイロット油路３２の制御パイロット圧がパイロットリリーフ弁１１の設定圧であるＰcmaxにある間は、減トルク制御ピストン３５による減トルク制御が機能し、メインポンプ２の最大吸収トルクは定格トルクＴrateからＴredに減少している。第１パイロット油路３２の制御パイロット圧がＰcmaxから低下すると、減トルク制御ピストン３５の駆動圧が低下し、メインポンプ２の最大吸収トルクはＴredから増加し、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧がタンク圧になると、メインポンプ２の最大吸収トルクは定格トルクＴrateまで増大する。
【００５８】
このような機能により、本来走行走破性が必要とされる走行加速時、登坂時などでは、メインポンプ２の吸収トルクを定格に切替え、エンジン１の出力を有効に利用し、走破性を確保することができる。
【００５９】
以上のように本実施の形態によれば、走行以外のアクチュエータ動作では、従来通り、必要な最大流量を供給して必要なアクチュエータ速度を得ることができるとともに、走行時は減トルク制御によりエネルギーのロスを低減し、エネルギ効率を向上することができる。
【００６０】
また、走行加速時、登坂時等、走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇する走行時は、減トルク制御が解除されるため、メインポンプ２の最大吸収トルクは本来の設定値（定格）へと戻り、走破性を確保することができる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図７を用いて説明する。図中、図１に示す要素と同等の要素には同じ符号を付している。
【００６１】
図７において、本実施の形態の油圧駆動装置は、走行モータ６Ａ，６ｂの負荷圧が急上昇したときに減トルク制御解除切替弁３６による第１パイロット油路３２の制御パイロット圧の低下を徐々に行わせ、減トルク制御の解除を緩やかに行う圧力遅延回路４１を更に備えている。
【００６２】
本実施の形態において、圧力遅延回路４１は、信号油路２１の最高負荷圧ＰLmaxを減トルク制御解除切替弁３６の受圧部３６ｂに導く油路３９に設けられており、圧力遅延回路４１は油路３９に設けられた固定絞り要素４１ａと、この固定絞り要素４１ａに並列に配置され、信号油路２１から切替弁３６の受圧部３６ｂへの圧力の伝達は阻止し、逆方向の圧力の伝達は許可するチェック弁４１ｂとを有している。最高負荷圧ＰLmaxの上昇時は、切替弁３６の受圧部３６ｂに固定絞り要素４１ａを介して圧力が伝達され、最高負荷圧ＰLmaxの低下時は、切替弁３６の受圧部３６ｂからチェック弁４１ｂを介して圧力が開放される。
【００６３】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６４】
このように構成した本実施の形態では、例えば走行中に石などの抵抗物に乗り上げ、走行負荷圧が急上昇したとき、信号油路２１から油路３９を介して切替弁３６の受圧部３６ｂに伝わる最高負荷圧は、固定絞り要素の抵抗を受けて徐々に上昇するため、切替弁３６が急に開位置に切り換わって第１パイロット油路３２の制御パイロット圧が急低下することを防止し、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧の急低下によりメインポンプ２の最大吸収トルクが急上昇してメインポンプ２の吐出流量が急に増加し、走行の急加速が生じるという不具合が防止される。
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図８を用いて説明する。図中、図１に示す要素と同等の要素には同じ符号を付している。
【００６５】
図８において、本実施の形態の油圧駆動装置は、圧力遅延回路の他の例として、減トルク制御解除切替弁３６とタンクＴとを連絡する油路３４ｂに固定絞り要素４２を配置したものである。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００６６】
このように構成した本実施の形態においても、例えば走行中に石などの抵抗物に乗り上げ、走行負荷圧が急上昇し、この走行負荷圧が最高負荷圧として切替弁３６の受圧部３６ｂに導かれ、切替弁３６が急に開位置に切り換わったとしても、第１パイロット流路３２の制御パイロット圧は固定絞り要素４２の作用で徐々に低下するため、第１パイロット油路３２の制御パイロット圧の急低下によりメインポンプ２の最大吸収トルクが急上昇してメインポンプ２の吐出流量が急に増加し、走行の急加速が生じるという不具合を防止することができる。
＜その他の実施の形態＞
以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、圧力補償弁７ａ〜７ｅの受圧部２４ａ，２５ａ〜２４ｅ，２５ｅにメインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧を個別に導いて、ポンプ圧と最高負荷圧との差圧ΔＰLSを目標補償差圧として設定したが、特許文献１記載のようにメインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧を絶対圧として出力する差圧減圧弁を設け、この差圧減圧弁の出力圧を圧力補償弁７ａ〜７ｅの開方向作動の受圧部に導いて目標補償差圧を設定してもよい。
【００６７】
また、特許文献１記載のように、メインポンプ２を駆動するエンジン１の回転数に依存する圧力を絶対圧として出力する差圧減圧弁を設け、この差圧減圧弁の出力圧をＬＳ制御弁１６の開方向作動の受圧部に導き、ロードセンシング制御の目標差圧をエンジンの回転数に依存する可変値として設定してもよい。
【００６８】
更に、上記実施の形態では、建設機械が油圧ショベルである場合について説明したが、走行モータを備えた建設機械であれば、油圧ショベル以外建設機械（例えば油圧クレーン、ホイール式ショベル等）に本発明を適用し、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ エンジン
２ メインポンプ
３ パイロットポンプ
４ コントロールバルブ
６ａ，６ｂ 走行モータ（走行用の油圧モータ）
６ｃ〜６ｅ 他のアクチュエータ
４ａ〜４ｅ バルブセクション
２２ａ〜２２ｄ シャトル弁
７ａ〜７ｅ 圧力補償弁
８ａ〜８ｅ 流量制御弁
１１ パイロットリリーフ弁
１２ａ〜１２ｄ 操作装置
１５ トルク制限制御ピストン
１５ａ バネ
１６ ＬＳ制御弁
１６ａ，１６ｂ 受圧部
１６ｃ バネ
１７ ＬＳ制御傾転アクチュエータ
２４ａ，２５ａ〜２４ｅ，２５ｅ 受圧部
３２ 第１パイロット油路
３２ａ〜３２ｅ 分岐油路
３３ 走行検出回路
３４ 第２パイロット流路
３４ａ 油路
３４ｂ 油路
３５ 減トルク制御ピストン
３６ 減トルク制御解除切替弁
３６ａ バネ
３６ｂ 受圧部
３７ａ〜３７ｅ 動作検出弁
４１ 圧力遅延回路
４１ａ 固定絞り要素
４１ｂ チェック弁
４２ 固定絞り要素
３００ 上部旋回体
３０１ 下部走行体
３０２ フロント作業機
３０３ スイングポスト
３０４ 中央フレーム
３０５ ブレード
３０６ ブーム
３０７ アーム
３０８ バケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される走行用の油圧モータを含む複数のアクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する走行用の流量制御弁を含む複数の流量制御弁と、
前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、
前記油圧ポンプの吐出圧が上昇すると前記油圧ポンプの押しのけ容積を減らし、前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大吸収トルクを超えないように制御するポンプトルク制御部及び前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ流量制御部を有するポンプ制御装置とを備え、
前記複数の圧力補償弁は、前記流量制御弁の前後差圧が前記メインポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧に保持されるようにそれぞれの流量制御弁の前後差圧を制御する建設機械の油圧駆動装置において、
前記エンジンにより駆動されるパイロットポンプと、
このパイロットポンプの吐出油が供給される圧油供給油路に絞りを介して接続された第１パイロット油路を有し、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路に制御パイロット圧を発生させる走行検出回路と、
前記第１パイロット油路に第２パイロット油路を介して接続され、前記第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生したときにその制御パイロット圧が駆動圧力として導かれ、前記油圧ポンプの最大吸収トルクを減らす減トルク制御を行う減トルク制御ピストンと、
前記第２パイロット油路に接続され、前記走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇するときに前記第２パイロット油路をタンクに開放して、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御を解除する切替弁とを備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記走行検出回路は、前記第１パイロット油路から分岐した複数の分岐油路と、この複数の分岐油路とタンクＴとの間にそれぞれ配置され、前記複数の流量制御弁のそれぞれのメインスプールと連動して対応するメインスプールの動作を検出する複数の動作検出弁を有し、前記複数の動作検出弁は、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路とタンクとの連通を遮断することにより前記第１パイロット油路に前記制御パイロット圧を発生させることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御が行われないときの前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLS0、
前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御時における前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLSS、
前記走行に必要な流量をＱｔ、
前記走行用の流量制御弁の最大開口面積をＡａ、
前記メインポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧がΔＰLS0にあるときに、前記走行用の油圧モータに流量Ｑｔを供給可能な流量制御弁の最大開口面積をＡｂとしたとき、
前記最大開口面積Ａａは前記最大開口面積Ａｂの√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）倍であることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記走行用の油圧モータの負荷圧が急上昇したときに前記減トルク制御解除用の切替弁による前記第１パイロット油路の制御パイロット圧の低下を徐々に行わせ、前記減トルク制御の解除を緩やかに行う圧力遅延回路を更に備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項１】
エンジンと、
このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される走行用の油圧モータを含む複数のアクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する走行用の流量制御弁を含む複数の流量制御弁と、
前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、
前記油圧ポンプの吐出圧が上昇すると前記油圧ポンプの押しのけ容積を減らし、前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大吸収トルクを超えないように制御するポンプトルク制御部及び前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ流量制御部を有するポンプ制御装置とを備え、
前記複数の圧力補償弁は、前記流量制御弁の前後差圧が前記メインポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧に保持されるようにそれぞれの流量制御弁の前後差圧を制御する建設機械の油圧駆動装置において、
前記エンジンにより駆動されるパイロットポンプと、
このパイロットポンプの吐出油が供給される圧油供給油路に絞りを介して接続された第１パイロット油路を有し、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路に制御パイロット圧を発生させる走行検出回路と、
前記第１パイロット油路に第２パイロット油路を介して接続され、前記第１パイロット油路に制御パイロット圧が発生したときにその制御パイロット圧が駆動圧力として導かれ、前記油圧ポンプの最大吸収トルクを減らす減トルク制御を行う減トルク制御ピストンと、
前記第２パイロット油路に接続され、前記走行用の油圧モータの負荷圧が所定圧力を超えて上昇するときに前記第２パイロット油路をタンクに開放して、前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御を解除する切替弁とを備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記走行検出回路は、前記第１パイロット油路から分岐した複数の分岐油路と、この複数の分岐油路とタンクＴとの間にそれぞれ配置され、前記複数の流量制御弁のそれぞれのメインスプールと連動して対応するメインスプールの動作を検出する複数の動作検出弁を有し、前記複数の動作検出弁は、前記走行用の油圧モータが駆動される走行時に前記第１パイロット油路とタンクとの連通を遮断することにより前記第１パイロット油路に前記制御パイロット圧を発生させることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御が行われないときの前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLS0、
前記減トルク制御ピストンによる減トルク制御時における前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧をΔＰLSS、
前記走行に必要な流量をＱｔ、
前記走行用の流量制御弁の最大開口面積をＡａ、
前記メインポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧がΔＰLS0にあるときに、前記走行用の油圧モータに流量Ｑｔを供給可能な流量制御弁の最大開口面積をＡｂとしたとき、
前記最大開口面積Ａａは前記最大開口面積Ａｂの√（ΔＰLS0／ΔＰLSS）倍であることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記走行用の油圧モータの負荷圧が急上昇したときに前記減トルク制御解除用の切替弁による前記第１パイロット油路の制御パイロット圧の低下を徐々に行わせ、前記減トルク制御の解除を緩やかに行う圧力遅延回路を更に備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２５２５１１（Ｐ２０１１−２５２５１１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２４８２８（Ｐ２０１０−１２４８２８）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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