油圧駆動システム
【課題】チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる油圧駆動システムを提供する。
【解決手段】油圧駆動システム１において、作動油流路１５は、メインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間で閉回路を構成する。チャージ回路１６は、作動油流路１５の油圧がチャージ流路１６の油圧より小さくなったときに作動油流路１５へ作動油を補充する。チャージ油圧低減部２４ｄ，３７は、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ流路１６の油圧を、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ流路１６の油圧よりも低減させる。
【解決手段】油圧駆動システム１において、作動油流路１５は、メインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間で閉回路を構成する。チャージ回路１６は、作動油流路１５の油圧がチャージ流路１６の油圧より小さくなったときに作動油流路１５へ作動油を補充する。チャージ油圧低減部２４ｄ，３７は、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ流路１６の油圧を、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ流路１６の油圧よりも低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルやホイールローダー等の作業機械は、油圧シリンダや油圧モータなどの油圧アクチュエータを備えている。油圧アクチュエータには、油圧回路を介して油圧ポンプから吐出された作動油が供給される。例えば、特許文献１では、油圧アクチュエータに作動油を供給するための油圧閉回路を備える作業機械が提案されている。油圧回路が閉回路であることにより、油圧アクチュエータによって駆動される部材の運動エネルギーや位置エネルギーが回生される。その結果、油圧ポンプを駆動する原動機の燃費を低減することが可能となる。
【０００３】
油圧閉回路には、チャージ回路が併設されることが多い。チャージ回路は、例えば、油圧ポンプからの漏れ油に相当する量の作動油の補充を行うために設けられる。チャージ回路には、チャージポンプと、リリーフ弁などが設けられる。チャージポンプは、通常、固定容量ポンプであり、エンジンなどの駆動源によって駆動される。リリーフ弁は、チャージ回路の油圧（以下、「チャージ圧」と呼ぶ）を規定する。油圧ポンプに供給される作動油の流量が不足して、油圧閉回路の油圧がチャージ圧よりも低下すると、作動油がチャージ回路から油圧閉回路に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１１８３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような油圧閉回路は、運動エネルギーや位置エネルギーの回生が十分に見込まれる油圧回路に設けられることが好ましい。このため、油圧閉回路は、通常の油圧回路から独立して設けられることが多い。例えば、油圧ショベルの場合には、油圧閉回路によって、ブームシリンダが駆動される。或いは、ホイールローダーの場合には、油圧閉回路によって、リフトシリンダが駆動される。これらの場合、車両が走行中であるときには、油圧閉回路は作動していない。また、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を備えるホイールローダーやブルドーザの場合には、油圧閉回路によって油圧モータが駆動される。この場合、車両が停止中であるときには、油圧閉回路は作動していない。このようなときには、チャージポンプでの消費動力は殆どロスとなる。
【０００６】
上記のようなチャージポンプでの消費動力のロスを低減するためには、可変容量型ポンプをチャージポンプとして用いることが考えられる。この場合、油圧閉回路の非作動時には、チャージポンプの吐出流量をゼロに変更することによって、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができる。しかし、可変容量型ポンプは、固定容量型ポンプと比べて高価である。このため、可変容量型ポンプをチャージポンプとして用いた場合には、作業機械のコストが増大するという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる油圧駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る油圧駆動システムは、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、作動油流路と、チャージ回路と、操作部材と、操作状態判定部と、チャージ油圧低減部とを備える。メインポンプは、作動油を吐出する。油圧アクチュエータは、メインポンプから吐出された作動油によって駆動される。作動油流路は、メインポンプと油圧アクチュエータとを接続し、メインポンプと油圧アクチュエータとの間で閉回路を構成する。チャージ回路は、チャージ流路と、チャージポンプとを有する。チャージ流路は、作動油流路に接続される。チャージポンプは、チャージ流路に作動油を吐出する。チャージ回路は、作動油流路の油圧がチャージ流路の油圧より小さくなったときに作動油流路へ作動油を補充する。操作部材は、例えばメインポンプの吐出流量を制御することにより、油圧アクチュエータを操作するための部材である。操作状態判定部は、油圧アクチュエータが操作中であるのか非操作中であるのかを判定する。チャージ油圧低減部は、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧を、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減させる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る油圧駆動システムは、第１の態様の油圧駆動システムであって、作動油タンクをさらに備える。作動油タンクは、作動油を貯留する。チャージ油圧低減部は、チャージ流路開閉部と、チャージ油圧制御部とをさらに有する。チャージ流路開閉部は、チャージ流路を作動油タンクに接続する接続状態と、チャージ流路と作動油タンクとの間を閉じる閉塞状態とに切り換え可能である。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが操作中であるときには、チャージ流路開閉部を閉塞状態に設定する。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路開閉部を接続状態に設定する。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る油圧駆動システムは、第１の態様の油圧駆動システムであって、チャージ油圧低減部は、リリーフ弁とチャージ油圧制御部とを有する。リリーフ弁は、チャージ流路の油圧が所定の設定圧を超えないように調整する。リリーフ弁は、設定圧を第１設定圧と第２設定圧とに切り換え可能である。第２設定圧は、第１設定圧よりも低い。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧を第１設定圧に設定する。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧を第２設定圧に設定する。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る油圧駆動システムは、第１の態様の油圧駆動システムであって、操作状態判定部は、操作部材が所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータが非操作中であると判定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る油圧駆動システムでは、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧が、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減される。このため、チャージポンプとして可変容量型の油圧ポンプを用いることなく、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができる。従って、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る油圧駆動システムでは、油圧アクチュエータが操作中であるときには、チャージ流路と作動油タンクとの間が閉じられる。また、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路が作動油タンクに接続される。これにより、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧が、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減される。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る油圧駆動システムでは、油圧アクチュエータが操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧が第１設定圧に設定される。また、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧を第２設定圧に設定される。これにより、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧が、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減される。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る油圧駆動システムでは、操作部材が所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータが非操作中であると判定する。このため、操作部材が一時的に中立位置を通過するときなど、油圧アクチュエータが非操作中ではないときに、油圧アクチュエータが非操作中であると誤って判定されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図２】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図３】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図４】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図５】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図６】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る油圧駆動システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る油圧駆動システム１の構成を示すブロック図である。油圧駆動システム１は、例えば油圧ショベル、ホイールローダー、ブルドーザなどの作業機械に搭載される。油圧駆動システム１は、エンジン１１と、メインポンプ１０と、油圧アクチュエータ１４と、作動油流路１５と、ポンプコントローラ２４とを有する。
【００１８】
エンジン１１は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを駆動する。エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置２１からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン１１の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置２１がエンジンコントローラ２２によって制御されることで行われる。なお、エンジン１１の実回転速度は、回転速度センサ２３にて検出され、その検出信号は、エンジンコントローラ２２およびポンプコントローラ２４にそれぞれ入力される。
【００１９】
エンジンコントローラ２２は、燃料噴射装置２１を制御することによりエンジン１１の出力を制御する。エンジンコントローラ２２には、設定された目標エンジン回転速度および作業モードに基づいて設定されるエンジン出力トルク特性がマップ化されて記憶されている。エンジン出力トルク特性は、エンジン１１の出力トルクと回転速度との関係を示す。エンジンコントローラ２２は、エンジン出力トルク特性に基づいて、エンジン１１の出力を制御する。
【００２０】
メインポンプ１０は、エンジン１１によって駆動され、作動油を吐出する。メインポンプ１０から吐出された作動油は、油圧アクチュエータ１４に供給される。メインポンプ１０は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを有する。
【００２１】
第１油圧ポンプ１２は、可変容量型の油圧ポンプである。第１油圧ポンプ１２の傾転角が制御されることにより、第１油圧ポンプ１２の吐出流量が制御される。第１油圧ポンプ１２の傾転角は、第１ポンプ流量制御装置２５によって制御される。第１ポンプ流量制御装置２５は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて、第１油圧ポンプ１２の傾転角を制御することにより、第１油圧ポンプ１２の吐出流量を制御する。第１油圧ポンプ１２は、２方向吐出型の油圧ポンプである。具体的には、第１油圧ポンプ１２は、第１ポンプポート１２ａと第２ポンプポート１２ｂとを有する。第１油圧ポンプ１２は、第１吐出状態と第２吐出状態とに切り換え可能である。第１油圧ポンプ１２は、第１吐出状態では、第２ポンプポート１２ｂに作動油が供給され、第１ポンプポート１２ａから作動油を吐出する。第１油圧ポンプ１２は、第２吐出状態では、第１ポンプポート１２ａに作動油が供給され、第２ポンプポート１２ｂから作動油を吐出する。
【００２２】
第２油圧ポンプ１３は、可変容量型の油圧ポンプである。第２油圧ポンプ１３の傾転角が制御されることにより、第２油圧ポンプ１３の吐出流量が制御される。第２油圧ポンプ１３の傾転角は、第２ポンプ流量制御装置２６によって制御される。第２ポンプ流量制御装置２６は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて第２油圧ポンプ１３の傾転角を制御することにより、第２油圧ポンプ１３の吐出流量を制御する。第２油圧ポンプ１３は、２方向吐出型の油圧ポンプである。具体的には、第２油圧ポンプ１３は、第１ポンプポート１３ａと第２ポンプポート１３ｂとを有する。第２油圧ポンプ１３は、第１油圧ポンプ１２と同様に、第１吐出状態と第２吐出状態とに切り換え可能である。第２油圧ポンプ１３は、第１吐出状態では、第２ポンプポート１３ｂに作動油が供給され、第１ポンプポート１３ａから作動油を吐出する。第２油圧ポンプ１３は、第２吐出状態では、第１ポンプポート１３ａに作動油が供給され、第２ポンプポート１３ｂから作動油を吐出する。
【００２３】
油圧アクチュエータ１４は、第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３から吐出された作動油によって駆動される。油圧アクチュエータ１４は、油圧シリンダであり、例えば、ブーム、アーム、或いはバケットなどの作業機を駆動する。油圧アクチュエータ１４は、シリンダロッド１４ａとシリンダチューブ１４ｂとを有する。シリンダロッド１４ａは、シリンダチューブ１４ｂの内部を第１室１４ｃと第２室１４ｄとに区画している。油圧アクチュエータ１４は、第１室１４ｃと第２室１４ｄに対する作動油の供給と排出とが切り換えられることにより伸縮する。具体的には、第１室１４ｃに作動油が供給され、第２室１４ｄから作動油が排出されることによって、シリンダロッド１４ａが伸長する。第２室１４ｄに作動油が供給され、第１室１４ｃから作動油が排出されることによって、シリンダロッドは収縮する。なお、シリンダロッド１４ａの第１室１４ｃにおける受圧面積は、シリンダロッド１４ａの第２室１４ｄにおける受圧面積よりも大きい。従って、油圧アクチュエータ１４を伸長させるときには、第２室１４ｄから排出される作動油よりも多量の作動油が第１室１４ｃに供給される。また、油圧アクチュエータ１４を収縮させるときには、第２室１４ｄに供給される作動油よりも多量の作動油が第１室１４ｃから排出される。
【００２４】
作動油流路１５は、第１油圧ポンプ１２と、第２油圧ポンプ１３と、油圧アクチュエータ１４とに接続されている。作動油流路１５は、第１室１４ｃと第１ポンプポート１２ａとを接続し、第２室１４ｄと第２ポンプポート１２ｂとを接続する。作動油流路１５は、メインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間で閉回路を構成する。具体的には、作動油流路１５は、第１流路３１と、第２流路３２とを有する。第１流路３１は、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃと第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａとを接続する。第１流路３１は、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに作動油を供給する、或いは、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃから作動油を回収するための流路である。第１流路３１は、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａにも接続される。従って、第１流路３１には、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３との両方からの作動油が供給される。第２流路３２は、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄと第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂとに接続される。第２流路３２は、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに作動油を供給する、或いは、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄから作動油を回収するための流路である。なお、第２油圧ポンプ１３の第２ポンプポート１３ｂは、作動油タンク２７に接続される。作動油タンク２７は、作動油を貯留する。従って、第２流路３２には、第１油圧ポンプ１２からの作動油が供給される。作動油流路１５は、第１流路３１と第２流路３２とによって、メインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間で閉回路を構成している。
【００２５】
油圧駆動システム１は、チャージ回路１６をさらに備える。チャージ回路１６は、チャージ流路３５と、チャージポンプ２８とを有する。チャージポンプ２８は、作動油流路１５に作動油を補充するための油圧ポンプである。チャージポンプ２８は、本発明の第２油圧ポンプに相当する。チャージポンプ２８は、エンジン１１によって駆動されることによって、作動油をチャージ流路３５に吐出する。チャージポンプ２８は、固定容量型の油圧ポンプである。チャージ流路３５は、チャージポンプ２８と作動油流路１５とを接続する。具体的には、チャージ流路３５は、チェック弁４１ａを介して第１流路３１に接続されている。チェック弁４１ａは、第１流路３１の油圧がチャージ流路３５の油圧（以下、「チャージ圧」と呼ぶ）よりも低くなったときに開かれる。チャージ流路３５は、チェック弁４１ｂを介して第２流路３２に接続されている。チェック弁４１ｂは、第２流路３２の油圧がチャージ圧よりも低くなったときに開かれる。これにより、チャージ回路１６は、作動油流路１５の油圧が、チャージ圧より小さくなったときに、作動油流路１５へ作動油を補充する。また、チャージ流路３５は、チャージリリーフ弁４２を介して作動油タンク２７に接続されている。チャージリリーフ弁４２は、チャージ圧を所定の設定圧に維持する。第１流路３１又は第２流路３２の油圧がチャージ圧よりも低くなると、チャージポンプ２８からの作動油がチャージ流路３５を介して第１流路３１又は第２流路３２に供給される。これにより、第１流路３１及びは第２流路３２の油圧が所定値以上に維持される。
【００２６】
また、チャージ流路３５には、チャージ流路開閉部３７が接続されている。チャージ流路開閉部３７は、所謂、バイパス弁であり、接続状態Ｐａと閉塞状態Ｐｂとに切換可能である。チャージ流路開閉部３７は、接続状態Ｐａでは、チャージ流路３５を作動油タンク２７に接続する。チャージ流路開閉部３７は、閉塞状態Ｐｂでは、チャージ流路３５と作動油タンク２７との間を閉じる。チャージ流路開閉部３７は、電磁切換弁であり、ポンプコントローラ２４からの指令信号により、接続状態Ｐａと閉塞状態Ｐｂとに切り換えられる。具体的には、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、付勢部材３７ａの付勢力により閉塞状態Ｐｂに設定される。チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、接続状態Ｐａに設定される。
【００２７】
作動油流路１５は、リリーフ流路３６をさらに有する。リリーフ流路３６は、チェック弁４１ｃを介して第１流路３１に接続されている。チェック弁４１ｃは、第１流路３１の油圧がリリーフ流路３６の油圧よりも高くなったときに開かれる。リリーフ流路３６は、チェック弁４１ｄを介して第２流路３２に接続されている。チェック弁４１ｄは、第２流路３２の油圧がリリーフ流路３６の油圧よりも高くなったときに開かれる。また、リリーフ流路３６は、リリーフ弁４３を介してチャージ流路３５に接続されている。リリーフ弁４３は、リリーフ流路３６の圧力を所定のリリーフ圧以下に維持する。これにより、第１流路３１及び第２流路３２の油圧が所定のリリーフ圧以下に維持される。
【００２８】
油圧アクチュエータ１４を伸長させるときには、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とが第１吐出状態で駆動される。これにより、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａと、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａとから吐出された作動油が、第１流路３１を通って、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに供給される。また、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄの作動油が、第２流路３２を通って、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに回収される。これにより、油圧アクチュエータ１４が伸長する。
【００２９】
油圧アクチュエータ１４を収縮させるときには、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とが第２吐出状態で駆動される。これにより、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂから吐出された作動油が、第２流路３２を通って、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに供給される。また、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃの作動油が、第１流路３１を通って、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａ及び第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａに回収される。これにより、油圧アクチュエータ１４が収縮する。
【００３０】
油圧駆動システム１は、操作装置４６をさらに備える。操作装置４６は、操作部材４６ａと、操作検出部４６ｂとを有する。操作部材４６ａは、油圧アクチュエータ１４を操作するための部材であり、作業機械の各種の動作を指令するためにオペレータによって操作される。例えば、油圧アクチュエータ１４が、ブームを駆動するブームシリンダである場合には、操作部材４６ａは、ブームを操作するためのブーム操作レバーである。すなわち、操作部材４６ａは、油圧アクチュエータ１４を操作するためにオペレータによって操作される。操作部材４６ａは、中立位置から油圧アクチュエータ１４を伸長させる方向と、油圧アクチュエータ１４を収縮させる方向との２方向に操作可能である。操作検出部４６ｂは、操作部材４６ａの操作量及び操作方向を検出する。操作検出部４６ｂは、例えば操作部材４６ａの位置を検出するセンサである。操作部材４６ａが中立位置に位置しているときには、操作部材４６ａの操作量はゼロである。操作部材４６ａの操作量及び操作方向を示す検出信号が、操作検出部４６ｂからポンプコントローラ２４に入力される。
【００３１】
ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａの操作量に応じて第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを制御する。ポンプコントローラ２４は、ポンプ制御部２４ａと、記憶部２４ｂと、操作状態判定部２４ｃと、チャージ油圧制御部２４ｄと、を有する。ポンプ制御部２４ａと操作状態判定部２４ｃとチャージ油圧制御部２４ｄとは、例えばＣＰＵなどの演算装置によって実現される。記憶部２４ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリなどの記録装置によって実現される。ポンプ制御部２４ａは、操作部材４６ａの操作量に応じて油圧アクチュエータ１４に供給される作動油の目標流量を演算する。記憶部２４ｂは、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３との制御のための情報を記憶している。
【００３２】
操作状態判定部２４ｃは、操作検出部４６ｂからの検出信号に基づいて、油圧アクチュエータ１４が操作中であるのか非操作中であるのかを判定する。具体的には、操作状態判定部２４ｃは、操作部材４６ａが所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータ１４が非操作中であると判定する。また、操作状態判定部２４ｃは、操作部材４６ａの中立位置での保持時間が所定時間より少ないときには、油圧アクチュエータ１４が操作中であると判定する。操作状態判定部２４ｃは、操作部材４６ａが中立位置以外の位置にあるときには、油圧アクチュエータ１４が操作中であると判定する。
【００３３】
チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、上述したチャージ流路開閉部３７を制御することによって、チャージ圧を、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減させる。具体的には、チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＦＦにすることにより、チャージ流路開閉部３７を閉塞状態Ｐｂに設定する。これにより、チャージ圧は、チャージリリーフ弁４２の設定圧によって規定される。また、チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＮにすることにより、チャージ流路開閉部３７を接続状態Ｐａに設定する。これにより、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。チャージ油圧制御部２４ｄとチャージ流路開閉部３７とは、本発明のチャージ油圧低減部を構成する。
【００３４】
本実施形態に係る油圧駆動システム１は、以下の特徴を有する。
【００３５】
油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。このため、チャージポンプ２８として可変容量型の油圧ポンプを用いることなく、チャージポンプ２８での消費動力のロスを低減することができる。従って、チャージポンプ２８での消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる。
【００３６】
操作部材４６ａが所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータ１４が非操作中であると判定される。このため、操作部材４６ａが一時的に中立位置を通過するときなど、油圧アクチュエータ１４が非操作中ではないときに、油圧アクチュエータ１４が操作中であると誤って判定されることを防止することができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３８】
例えば、上記の実施形態では、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、閉塞状態Ｐｂに設定される。また、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、接続状態Ｐａに設定される。しかし、上記とは逆に、図２に示すように、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときに、付勢部材３７ａの付勢力によって接続状態Ｐａに設定されてもよい。この場合、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮにされると、閉塞状態Ｐｂに設定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＮにする。これにより、チャージ圧は、チャージリリーフ弁４２の設定圧によって規定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＦＦにする。これにより、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときのチャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。
【００３９】
上記の実施形態では、チャージ流路開閉部３７は、バイパス弁であるが、図３に示すように、チャージ流路開閉部として、チャージリリーフ弁３８が用いられてもよい。チャージリリーフ弁３８は、チャージ圧が所定の設定圧以上になるとチャージ流路３５と作動油タンク２７とを接続する。これにより、チャージリリーフ弁３８は、チャージ圧が所定の設定圧を超えないように調整する。チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第１設定圧と第２設定圧とに切換可能である。第２設定圧は第１設定圧よりも小さい。リリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されているときには、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第１設定圧に設定される。チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されていないときには、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第２設定圧に設定される。チャージリリーフ弁３８の設定圧は、設定圧切換部３９によって切り換えられる。設定圧切換部３９は、例えば電磁制御弁であり、ポンプコントローラ２４からの指令信号に応じて第１位置状態Ｐ１と第２位置状態Ｐ２とに切り換えられる。設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、付勢部材３９ａの付勢力によって第１位置状態Ｐ１に設定される。設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、第２位置状態Ｐ２に設定される。設定圧切換部３９は、第１位置状態Ｐ１では、リリーフパイロット流路４４を油圧源４０に接続する。油圧源４０は、微小容量の固定容量ポンプであり、例えばギアポンプである。リリーフパイロット流路４４は、チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａに接続されている。従って、チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加され、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第１設定圧に設定される。設定圧切換部３９は、第２位置状態Ｐ２であるときには、リリーフパイロット流路４４を作動油タンク２７に接続する。このため、チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されず、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第２設定圧に設定される。チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、設定圧切換部３９への指令信号をＯＦＦにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第１設定圧に設定される。チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、設定圧切換部３９への指令信号をＯＮにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第２設定圧に低減される。このため、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときのチャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。
【００４０】
図３に示す油圧駆動システムでは、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、第１位置状態Ｐ１に設定される。また、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、第２位置状態Ｐ２に設定される。しかし、上記とは逆に、図４に示すように、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときに、第１位置状態Ｐ１に設定されてもよい。この場合、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときに、第２位置状態Ｐ２に設定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＮにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第１設定圧に設定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、設定圧切換部３９への指令信号をＯＦＦにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第２設定圧に低減される。このため、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときのチャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。
【００４１】
図３又は図４に示す油圧駆動システムでは、油圧源４０からの作動油によってリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されている。しかし、図５に示すように、チャージポンプ２８からの作動油によってリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されてもよい。
【００４２】
上記の実施形態では、油圧アクチュエータ１４に２つの油圧ポンプ１２，１３が接続されている２ポンプ型の油圧駆動システムに本発明が適用されているが、油圧アクチュエータ１４に１つの油圧ポンプが接続される１ポンプ型の油圧駆動システムに本発明が適用されてもよい。
【００４３】
上記の実施形態では、油圧アクチュエータ１４は油圧シリンダであるが、他の種類の油圧アクチュエータが用いられてもよい。例えば、図６に示すように、油圧モータ４９が油圧アクチュエータとして用いられてもよい。油圧モータ４９は、例えば、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を構成する走行用の油圧モータである。或いは、油圧モータ４９は、上部旋回体を旋回させる油圧モータであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる油圧駆動システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 油圧駆動システム
１０ メインポンプ
１４ 油圧アクチュエータ
１５ 作動油流路
１６ チャージ回路
２４ｃ 操作状態判定部
２４ｄ チャージ油圧制御部
２７ 作動油タンク
２８ チャージポンプ
３５ チャージ流路
３７ チャージ流路開閉部
３８ リリーフ弁
４６ａ 操作部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルやホイールローダー等の作業機械は、油圧シリンダや油圧モータなどの油圧アクチュエータを備えている。油圧アクチュエータには、油圧回路を介して油圧ポンプから吐出された作動油が供給される。例えば、特許文献１では、油圧アクチュエータに作動油を供給するための油圧閉回路を備える作業機械が提案されている。油圧回路が閉回路であることにより、油圧アクチュエータによって駆動される部材の運動エネルギーや位置エネルギーが回生される。その結果、油圧ポンプを駆動する原動機の燃費を低減することが可能となる。
【０００３】
油圧閉回路には、チャージ回路が併設されることが多い。チャージ回路は、例えば、油圧ポンプからの漏れ油に相当する量の作動油の補充を行うために設けられる。チャージ回路には、チャージポンプと、リリーフ弁などが設けられる。チャージポンプは、通常、固定容量ポンプであり、エンジンなどの駆動源によって駆動される。リリーフ弁は、チャージ回路の油圧（以下、「チャージ圧」と呼ぶ）を規定する。油圧ポンプに供給される作動油の流量が不足して、油圧閉回路の油圧がチャージ圧よりも低下すると、作動油がチャージ回路から油圧閉回路に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１１８３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような油圧閉回路は、運動エネルギーや位置エネルギーの回生が十分に見込まれる油圧回路に設けられることが好ましい。このため、油圧閉回路は、通常の油圧回路から独立して設けられることが多い。例えば、油圧ショベルの場合には、油圧閉回路によって、ブームシリンダが駆動される。或いは、ホイールローダーの場合には、油圧閉回路によって、リフトシリンダが駆動される。これらの場合、車両が走行中であるときには、油圧閉回路は作動していない。また、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を備えるホイールローダーやブルドーザの場合には、油圧閉回路によって油圧モータが駆動される。この場合、車両が停止中であるときには、油圧閉回路は作動していない。このようなときには、チャージポンプでの消費動力は殆どロスとなる。
【０００６】
上記のようなチャージポンプでの消費動力のロスを低減するためには、可変容量型ポンプをチャージポンプとして用いることが考えられる。この場合、油圧閉回路の非作動時には、チャージポンプの吐出流量をゼロに変更することによって、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができる。しかし、可変容量型ポンプは、固定容量型ポンプと比べて高価である。このため、可変容量型ポンプをチャージポンプとして用いた場合には、作業機械のコストが増大するという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる油圧駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る油圧駆動システムは、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、作動油流路と、チャージ回路と、操作部材と、操作状態判定部と、チャージ油圧低減部とを備える。メインポンプは、作動油を吐出する。油圧アクチュエータは、メインポンプから吐出された作動油によって駆動される。作動油流路は、メインポンプと油圧アクチュエータとを接続し、メインポンプと油圧アクチュエータとの間で閉回路を構成する。チャージ回路は、チャージ流路と、チャージポンプとを有する。チャージ流路は、作動油流路に接続される。チャージポンプは、チャージ流路に作動油を吐出する。チャージ回路は、作動油流路の油圧がチャージ流路の油圧より小さくなったときに作動油流路へ作動油を補充する。操作部材は、例えばメインポンプの吐出流量を制御することにより、油圧アクチュエータを操作するための部材である。操作状態判定部は、油圧アクチュエータが操作中であるのか非操作中であるのかを判定する。チャージ油圧低減部は、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧を、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減させる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る油圧駆動システムは、第１の態様の油圧駆動システムであって、作動油タンクをさらに備える。作動油タンクは、作動油を貯留する。チャージ油圧低減部は、チャージ流路開閉部と、チャージ油圧制御部とをさらに有する。チャージ流路開閉部は、チャージ流路を作動油タンクに接続する接続状態と、チャージ流路と作動油タンクとの間を閉じる閉塞状態とに切り換え可能である。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが操作中であるときには、チャージ流路開閉部を閉塞状態に設定する。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路開閉部を接続状態に設定する。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る油圧駆動システムは、第１の態様の油圧駆動システムであって、チャージ油圧低減部は、リリーフ弁とチャージ油圧制御部とを有する。リリーフ弁は、チャージ流路の油圧が所定の設定圧を超えないように調整する。リリーフ弁は、設定圧を第１設定圧と第２設定圧とに切り換え可能である。第２設定圧は、第１設定圧よりも低い。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧を第１設定圧に設定する。チャージ油圧制御部は、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧を第２設定圧に設定する。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る油圧駆動システムは、第１の態様の油圧駆動システムであって、操作状態判定部は、操作部材が所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータが非操作中であると判定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る油圧駆動システムでは、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧が、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減される。このため、チャージポンプとして可変容量型の油圧ポンプを用いることなく、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができる。従って、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る油圧駆動システムでは、油圧アクチュエータが操作中であるときには、チャージ流路と作動油タンクとの間が閉じられる。また、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路が作動油タンクに接続される。これにより、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧が、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減される。
【００１４】
本発明の第３の態様に係る油圧駆動システムでは、油圧アクチュエータが操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧が第１設定圧に設定される。また、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、リリーフ弁の設定圧を第２設定圧に設定される。これにより、油圧アクチュエータが非操作中であるときには、チャージ流路の油圧が、油圧アクチュエータが操作中であるときのチャージ流路の油圧よりも低減される。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る油圧駆動システムでは、操作部材が所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータが非操作中であると判定する。このため、操作部材が一時的に中立位置を通過するときなど、油圧アクチュエータが非操作中ではないときに、油圧アクチュエータが非操作中であると誤って判定されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図２】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図３】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図４】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図５】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図６】他の実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る油圧駆動システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る油圧駆動システム１の構成を示すブロック図である。油圧駆動システム１は、例えば油圧ショベル、ホイールローダー、ブルドーザなどの作業機械に搭載される。油圧駆動システム１は、エンジン１１と、メインポンプ１０と、油圧アクチュエータ１４と、作動油流路１５と、ポンプコントローラ２４とを有する。
【００１８】
エンジン１１は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを駆動する。エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置２１からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン１１の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置２１がエンジンコントローラ２２によって制御されることで行われる。なお、エンジン１１の実回転速度は、回転速度センサ２３にて検出され、その検出信号は、エンジンコントローラ２２およびポンプコントローラ２４にそれぞれ入力される。
【００１９】
エンジンコントローラ２２は、燃料噴射装置２１を制御することによりエンジン１１の出力を制御する。エンジンコントローラ２２には、設定された目標エンジン回転速度および作業モードに基づいて設定されるエンジン出力トルク特性がマップ化されて記憶されている。エンジン出力トルク特性は、エンジン１１の出力トルクと回転速度との関係を示す。エンジンコントローラ２２は、エンジン出力トルク特性に基づいて、エンジン１１の出力を制御する。
【００２０】
メインポンプ１０は、エンジン１１によって駆動され、作動油を吐出する。メインポンプ１０から吐出された作動油は、油圧アクチュエータ１４に供給される。メインポンプ１０は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを有する。
【００２１】
第１油圧ポンプ１２は、可変容量型の油圧ポンプである。第１油圧ポンプ１２の傾転角が制御されることにより、第１油圧ポンプ１２の吐出流量が制御される。第１油圧ポンプ１２の傾転角は、第１ポンプ流量制御装置２５によって制御される。第１ポンプ流量制御装置２５は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて、第１油圧ポンプ１２の傾転角を制御することにより、第１油圧ポンプ１２の吐出流量を制御する。第１油圧ポンプ１２は、２方向吐出型の油圧ポンプである。具体的には、第１油圧ポンプ１２は、第１ポンプポート１２ａと第２ポンプポート１２ｂとを有する。第１油圧ポンプ１２は、第１吐出状態と第２吐出状態とに切り換え可能である。第１油圧ポンプ１２は、第１吐出状態では、第２ポンプポート１２ｂに作動油が供給され、第１ポンプポート１２ａから作動油を吐出する。第１油圧ポンプ１２は、第２吐出状態では、第１ポンプポート１２ａに作動油が供給され、第２ポンプポート１２ｂから作動油を吐出する。
【００２２】
第２油圧ポンプ１３は、可変容量型の油圧ポンプである。第２油圧ポンプ１３の傾転角が制御されることにより、第２油圧ポンプ１３の吐出流量が制御される。第２油圧ポンプ１３の傾転角は、第２ポンプ流量制御装置２６によって制御される。第２ポンプ流量制御装置２６は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて第２油圧ポンプ１３の傾転角を制御することにより、第２油圧ポンプ１３の吐出流量を制御する。第２油圧ポンプ１３は、２方向吐出型の油圧ポンプである。具体的には、第２油圧ポンプ１３は、第１ポンプポート１３ａと第２ポンプポート１３ｂとを有する。第２油圧ポンプ１３は、第１油圧ポンプ１２と同様に、第１吐出状態と第２吐出状態とに切り換え可能である。第２油圧ポンプ１３は、第１吐出状態では、第２ポンプポート１３ｂに作動油が供給され、第１ポンプポート１３ａから作動油を吐出する。第２油圧ポンプ１３は、第２吐出状態では、第１ポンプポート１３ａに作動油が供給され、第２ポンプポート１３ｂから作動油を吐出する。
【００２３】
油圧アクチュエータ１４は、第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３から吐出された作動油によって駆動される。油圧アクチュエータ１４は、油圧シリンダであり、例えば、ブーム、アーム、或いはバケットなどの作業機を駆動する。油圧アクチュエータ１４は、シリンダロッド１４ａとシリンダチューブ１４ｂとを有する。シリンダロッド１４ａは、シリンダチューブ１４ｂの内部を第１室１４ｃと第２室１４ｄとに区画している。油圧アクチュエータ１４は、第１室１４ｃと第２室１４ｄに対する作動油の供給と排出とが切り換えられることにより伸縮する。具体的には、第１室１４ｃに作動油が供給され、第２室１４ｄから作動油が排出されることによって、シリンダロッド１４ａが伸長する。第２室１４ｄに作動油が供給され、第１室１４ｃから作動油が排出されることによって、シリンダロッドは収縮する。なお、シリンダロッド１４ａの第１室１４ｃにおける受圧面積は、シリンダロッド１４ａの第２室１４ｄにおける受圧面積よりも大きい。従って、油圧アクチュエータ１４を伸長させるときには、第２室１４ｄから排出される作動油よりも多量の作動油が第１室１４ｃに供給される。また、油圧アクチュエータ１４を収縮させるときには、第２室１４ｄに供給される作動油よりも多量の作動油が第１室１４ｃから排出される。
【００２４】
作動油流路１５は、第１油圧ポンプ１２と、第２油圧ポンプ１３と、油圧アクチュエータ１４とに接続されている。作動油流路１５は、第１室１４ｃと第１ポンプポート１２ａとを接続し、第２室１４ｄと第２ポンプポート１２ｂとを接続する。作動油流路１５は、メインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間で閉回路を構成する。具体的には、作動油流路１５は、第１流路３１と、第２流路３２とを有する。第１流路３１は、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃと第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａとを接続する。第１流路３１は、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに作動油を供給する、或いは、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃから作動油を回収するための流路である。第１流路３１は、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａにも接続される。従って、第１流路３１には、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３との両方からの作動油が供給される。第２流路３２は、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄと第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂとに接続される。第２流路３２は、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに作動油を供給する、或いは、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄから作動油を回収するための流路である。なお、第２油圧ポンプ１３の第２ポンプポート１３ｂは、作動油タンク２７に接続される。作動油タンク２７は、作動油を貯留する。従って、第２流路３２には、第１油圧ポンプ１２からの作動油が供給される。作動油流路１５は、第１流路３１と第２流路３２とによって、メインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間で閉回路を構成している。
【００２５】
油圧駆動システム１は、チャージ回路１６をさらに備える。チャージ回路１６は、チャージ流路３５と、チャージポンプ２８とを有する。チャージポンプ２８は、作動油流路１５に作動油を補充するための油圧ポンプである。チャージポンプ２８は、本発明の第２油圧ポンプに相当する。チャージポンプ２８は、エンジン１１によって駆動されることによって、作動油をチャージ流路３５に吐出する。チャージポンプ２８は、固定容量型の油圧ポンプである。チャージ流路３５は、チャージポンプ２８と作動油流路１５とを接続する。具体的には、チャージ流路３５は、チェック弁４１ａを介して第１流路３１に接続されている。チェック弁４１ａは、第１流路３１の油圧がチャージ流路３５の油圧（以下、「チャージ圧」と呼ぶ）よりも低くなったときに開かれる。チャージ流路３５は、チェック弁４１ｂを介して第２流路３２に接続されている。チェック弁４１ｂは、第２流路３２の油圧がチャージ圧よりも低くなったときに開かれる。これにより、チャージ回路１６は、作動油流路１５の油圧が、チャージ圧より小さくなったときに、作動油流路１５へ作動油を補充する。また、チャージ流路３５は、チャージリリーフ弁４２を介して作動油タンク２７に接続されている。チャージリリーフ弁４２は、チャージ圧を所定の設定圧に維持する。第１流路３１又は第２流路３２の油圧がチャージ圧よりも低くなると、チャージポンプ２８からの作動油がチャージ流路３５を介して第１流路３１又は第２流路３２に供給される。これにより、第１流路３１及びは第２流路３２の油圧が所定値以上に維持される。
【００２６】
また、チャージ流路３５には、チャージ流路開閉部３７が接続されている。チャージ流路開閉部３７は、所謂、バイパス弁であり、接続状態Ｐａと閉塞状態Ｐｂとに切換可能である。チャージ流路開閉部３７は、接続状態Ｐａでは、チャージ流路３５を作動油タンク２７に接続する。チャージ流路開閉部３７は、閉塞状態Ｐｂでは、チャージ流路３５と作動油タンク２７との間を閉じる。チャージ流路開閉部３７は、電磁切換弁であり、ポンプコントローラ２４からの指令信号により、接続状態Ｐａと閉塞状態Ｐｂとに切り換えられる。具体的には、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、付勢部材３７ａの付勢力により閉塞状態Ｐｂに設定される。チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、接続状態Ｐａに設定される。
【００２７】
作動油流路１５は、リリーフ流路３６をさらに有する。リリーフ流路３６は、チェック弁４１ｃを介して第１流路３１に接続されている。チェック弁４１ｃは、第１流路３１の油圧がリリーフ流路３６の油圧よりも高くなったときに開かれる。リリーフ流路３６は、チェック弁４１ｄを介して第２流路３２に接続されている。チェック弁４１ｄは、第２流路３２の油圧がリリーフ流路３６の油圧よりも高くなったときに開かれる。また、リリーフ流路３６は、リリーフ弁４３を介してチャージ流路３５に接続されている。リリーフ弁４３は、リリーフ流路３６の圧力を所定のリリーフ圧以下に維持する。これにより、第１流路３１及び第２流路３２の油圧が所定のリリーフ圧以下に維持される。
【００２８】
油圧アクチュエータ１４を伸長させるときには、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とが第１吐出状態で駆動される。これにより、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａと、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａとから吐出された作動油が、第１流路３１を通って、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに供給される。また、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄの作動油が、第２流路３２を通って、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに回収される。これにより、油圧アクチュエータ１４が伸長する。
【００２９】
油圧アクチュエータ１４を収縮させるときには、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とが第２吐出状態で駆動される。これにより、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂから吐出された作動油が、第２流路３２を通って、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに供給される。また、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃの作動油が、第１流路３１を通って、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａ及び第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａに回収される。これにより、油圧アクチュエータ１４が収縮する。
【００３０】
油圧駆動システム１は、操作装置４６をさらに備える。操作装置４６は、操作部材４６ａと、操作検出部４６ｂとを有する。操作部材４６ａは、油圧アクチュエータ１４を操作するための部材であり、作業機械の各種の動作を指令するためにオペレータによって操作される。例えば、油圧アクチュエータ１４が、ブームを駆動するブームシリンダである場合には、操作部材４６ａは、ブームを操作するためのブーム操作レバーである。すなわち、操作部材４６ａは、油圧アクチュエータ１４を操作するためにオペレータによって操作される。操作部材４６ａは、中立位置から油圧アクチュエータ１４を伸長させる方向と、油圧アクチュエータ１４を収縮させる方向との２方向に操作可能である。操作検出部４６ｂは、操作部材４６ａの操作量及び操作方向を検出する。操作検出部４６ｂは、例えば操作部材４６ａの位置を検出するセンサである。操作部材４６ａが中立位置に位置しているときには、操作部材４６ａの操作量はゼロである。操作部材４６ａの操作量及び操作方向を示す検出信号が、操作検出部４６ｂからポンプコントローラ２４に入力される。
【００３１】
ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａの操作量に応じて第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを制御する。ポンプコントローラ２４は、ポンプ制御部２４ａと、記憶部２４ｂと、操作状態判定部２４ｃと、チャージ油圧制御部２４ｄと、を有する。ポンプ制御部２４ａと操作状態判定部２４ｃとチャージ油圧制御部２４ｄとは、例えばＣＰＵなどの演算装置によって実現される。記憶部２４ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリなどの記録装置によって実現される。ポンプ制御部２４ａは、操作部材４６ａの操作量に応じて油圧アクチュエータ１４に供給される作動油の目標流量を演算する。記憶部２４ｂは、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３との制御のための情報を記憶している。
【００３２】
操作状態判定部２４ｃは、操作検出部４６ｂからの検出信号に基づいて、油圧アクチュエータ１４が操作中であるのか非操作中であるのかを判定する。具体的には、操作状態判定部２４ｃは、操作部材４６ａが所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータ１４が非操作中であると判定する。また、操作状態判定部２４ｃは、操作部材４６ａの中立位置での保持時間が所定時間より少ないときには、油圧アクチュエータ１４が操作中であると判定する。操作状態判定部２４ｃは、操作部材４６ａが中立位置以外の位置にあるときには、油圧アクチュエータ１４が操作中であると判定する。
【００３３】
チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、上述したチャージ流路開閉部３７を制御することによって、チャージ圧を、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減させる。具体的には、チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＦＦにすることにより、チャージ流路開閉部３７を閉塞状態Ｐｂに設定する。これにより、チャージ圧は、チャージリリーフ弁４２の設定圧によって規定される。また、チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＮにすることにより、チャージ流路開閉部３７を接続状態Ｐａに設定する。これにより、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。チャージ油圧制御部２４ｄとチャージ流路開閉部３７とは、本発明のチャージ油圧低減部を構成する。
【００３４】
本実施形態に係る油圧駆動システム１は、以下の特徴を有する。
【００３５】
油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。このため、チャージポンプ２８として可変容量型の油圧ポンプを用いることなく、チャージポンプ２８での消費動力のロスを低減することができる。従って、チャージポンプ２８での消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる。
【００３６】
操作部材４６ａが所定時間以上、中立位置に保持されているときに、油圧アクチュエータ１４が非操作中であると判定される。このため、操作部材４６ａが一時的に中立位置を通過するときなど、油圧アクチュエータ１４が非操作中ではないときに、油圧アクチュエータ１４が操作中であると誤って判定されることを防止することができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３８】
例えば、上記の実施形態では、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、閉塞状態Ｐｂに設定される。また、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、接続状態Ｐａに設定される。しかし、上記とは逆に、図２に示すように、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときに、付勢部材３７ａの付勢力によって接続状態Ｐａに設定されてもよい。この場合、チャージ流路開閉部３７は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮにされると、閉塞状態Ｐｂに設定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＮにする。これにより、チャージ圧は、チャージリリーフ弁４２の設定圧によって規定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＦＦにする。これにより、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときのチャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。
【００３９】
上記の実施形態では、チャージ流路開閉部３７は、バイパス弁であるが、図３に示すように、チャージ流路開閉部として、チャージリリーフ弁３８が用いられてもよい。チャージリリーフ弁３８は、チャージ圧が所定の設定圧以上になるとチャージ流路３５と作動油タンク２７とを接続する。これにより、チャージリリーフ弁３８は、チャージ圧が所定の設定圧を超えないように調整する。チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第１設定圧と第２設定圧とに切換可能である。第２設定圧は第１設定圧よりも小さい。リリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されているときには、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第１設定圧に設定される。チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されていないときには、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第２設定圧に設定される。チャージリリーフ弁３８の設定圧は、設定圧切換部３９によって切り換えられる。設定圧切換部３９は、例えば電磁制御弁であり、ポンプコントローラ２４からの指令信号に応じて第１位置状態Ｐ１と第２位置状態Ｐ２とに切り換えられる。設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、付勢部材３９ａの付勢力によって第１位置状態Ｐ１に設定される。設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、第２位置状態Ｐ２に設定される。設定圧切換部３９は、第１位置状態Ｐ１では、リリーフパイロット流路４４を油圧源４０に接続する。油圧源４０は、微小容量の固定容量ポンプであり、例えばギアポンプである。リリーフパイロット流路４４は、チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａに接続されている。従って、チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加され、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第１設定圧に設定される。設定圧切換部３９は、第２位置状態Ｐ２であるときには、リリーフパイロット流路４４を作動油タンク２７に接続する。このため、チャージリリーフ弁３８のリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されず、チャージリリーフ弁３８の設定圧は、第２設定圧に設定される。チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、設定圧切換部３９への指令信号をＯＦＦにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第１設定圧に設定される。チャージ油圧制御部２４ｄは、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、設定圧切換部３９への指令信号をＯＮにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第２設定圧に低減される。このため、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときのチャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。
【００４０】
図３に示す油圧駆動システムでは、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときには、第１位置状態Ｐ１に設定される。また、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときには、第２位置状態Ｐ２に設定される。しかし、上記とは逆に、図４に示すように、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＮであるときに、第１位置状態Ｐ１に設定されてもよい。この場合、設定圧切換部３９は、ポンプコントローラ２４からの指令信号がＯＦＦであるときに、第２位置状態Ｐ２に設定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときには、チャージ流路開閉部３７への指令信号をＯＮにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第１設定圧に設定される。ポンプコントローラ２４は、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときには、設定圧切換部３９への指令信号をＯＦＦにする。これにより、チャージリリーフ弁３８の設定圧が第２設定圧に低減される。このため、油圧アクチュエータ１４が非操作中であるときのチャージ圧が、油圧アクチュエータ１４が操作中であるときのチャージ圧よりも低減される。
【００４１】
図３又は図４に示す油圧駆動システムでは、油圧源４０からの作動油によってリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されている。しかし、図５に示すように、チャージポンプ２８からの作動油によってリリーフパイロットポート３８ａにパイロット圧が印加されてもよい。
【００４２】
上記の実施形態では、油圧アクチュエータ１４に２つの油圧ポンプ１２，１３が接続されている２ポンプ型の油圧駆動システムに本発明が適用されているが、油圧アクチュエータ１４に１つの油圧ポンプが接続される１ポンプ型の油圧駆動システムに本発明が適用されてもよい。
【００４３】
上記の実施形態では、油圧アクチュエータ１４は油圧シリンダであるが、他の種類の油圧アクチュエータが用いられてもよい。例えば、図６に示すように、油圧モータ４９が油圧アクチュエータとして用いられてもよい。油圧モータ４９は、例えば、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を構成する走行用の油圧モータである。或いは、油圧モータ４９は、上部旋回体を旋回させる油圧モータであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、チャージポンプでの消費動力のロスを低減することができると共に、コストの増大を抑えることができる油圧駆動システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 油圧駆動システム
１０ メインポンプ
１４ 油圧アクチュエータ
１５ 作動油流路
１６ チャージ回路
２４ｃ 操作状態判定部
２４ｄ チャージ油圧制御部
２７ 作動油タンク
２８ チャージポンプ
３５ チャージ流路
３７ チャージ流路開閉部
３８ リリーフ弁
４６ａ 操作部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を吐出するメインポンプと、
前記メインポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記メインポンプと前記油圧アクチュエータとを接続し、前記メインポンプと前記油圧アクチュエータとの間で閉回路を構成する作動油流路と、
前記作動油流路に接続されるチャージ流路と、前記チャージ流路に作動油を吐出するチャージポンプと、を有し、前記作動油流路の油圧が前記チャージ流路の油圧より小さくなったときに前記作動油流路へ作動油を補充するチャージ回路と、
前記油圧アクチュエータを操作するための操作部材と、
前記油圧アクチュエータが操作中であるのか非操作中であるのかを判定する操作状態判定部と、
前記油圧アクチュエータが非操作中であるときには、前記チャージ流路の油圧を、前記油圧アクチュエータが操作中であるときの前記チャージ流路の油圧よりも低減させるチャージ油圧低減部と、
を備える油圧駆動システム。
【請求項２】
作動油を貯留する作動油タンクをさらに備え、
前記チャージ油圧低減部は、
前記チャージ流路を前記作動油タンクに接続する接続状態と、前記チャージ流路と前記作動油タンクとの間を閉じる閉塞状態とに切り換え可能なチャージ流路開閉部と、
前記油圧アクチュエータが操作中であるときには、前記チャージ流路開閉部を前記閉塞状態に設定し、前記油圧アクチュエータが非操作中であるときには、前記チャージ流路開閉部を前記接続状態に設定するチャージ油圧制御部と、
を有する、
請求項１に記載の油圧駆動システム。
【請求項３】
前記チャージ油圧低減部は、
前記チャージ流路の油圧が所定の設定圧を超えないように調整し、前記設定圧を第１設定圧と、前記第１設定圧よりも低い第２設定圧とに切り換え可能なリリーフ弁と、
前記油圧アクチュエータが操作中であるときには、前記リリーフ弁の設定圧を前記第１設定圧に設定し、前記油圧アクチュエータが非操作中であるときには、前記リリーフ弁の設定圧を前記第２設定圧に設定するチャージ油圧制御部と、
を有する、
請求項１に記載の油圧駆動システム。
【請求項４】
前記操作状態判定部は、前記操作部材が所定時間以上、中立位置に保持されているときに、前記油圧アクチュエータが非操作中であると判定する、
請求項１に記載の油圧駆動システム。
【請求項１】
作動油を吐出するメインポンプと、
前記メインポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記メインポンプと前記油圧アクチュエータとを接続し、前記メインポンプと前記油圧アクチュエータとの間で閉回路を構成する作動油流路と、
前記作動油流路に接続されるチャージ流路と、前記チャージ流路に作動油を吐出するチャージポンプと、を有し、前記作動油流路の油圧が前記チャージ流路の油圧より小さくなったときに前記作動油流路へ作動油を補充するチャージ回路と、
前記油圧アクチュエータを操作するための操作部材と、
前記油圧アクチュエータが操作中であるのか非操作中であるのかを判定する操作状態判定部と、
前記油圧アクチュエータが非操作中であるときには、前記チャージ流路の油圧を、前記油圧アクチュエータが操作中であるときの前記チャージ流路の油圧よりも低減させるチャージ油圧低減部と、
を備える油圧駆動システム。
【請求項２】
作動油を貯留する作動油タンクをさらに備え、
前記チャージ油圧低減部は、
前記チャージ流路を前記作動油タンクに接続する接続状態と、前記チャージ流路と前記作動油タンクとの間を閉じる閉塞状態とに切り換え可能なチャージ流路開閉部と、
前記油圧アクチュエータが操作中であるときには、前記チャージ流路開閉部を前記閉塞状態に設定し、前記油圧アクチュエータが非操作中であるときには、前記チャージ流路開閉部を前記接続状態に設定するチャージ油圧制御部と、
を有する、
請求項１に記載の油圧駆動システム。
【請求項３】
前記チャージ油圧低減部は、
前記チャージ流路の油圧が所定の設定圧を超えないように調整し、前記設定圧を第１設定圧と、前記第１設定圧よりも低い第２設定圧とに切り換え可能なリリーフ弁と、
前記油圧アクチュエータが操作中であるときには、前記リリーフ弁の設定圧を前記第１設定圧に設定し、前記油圧アクチュエータが非操作中であるときには、前記リリーフ弁の設定圧を前記第２設定圧に設定するチャージ油圧制御部と、
を有する、
請求項１に記載の油圧駆動システム。
【請求項４】
前記操作状態判定部は、前記操作部材が所定時間以上、中立位置に保持されているときに、前記油圧アクチュエータが非操作中であると判定する、
請求項１に記載の油圧駆動システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４４３９８（Ｐ２０１３−４４３９８Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２９４１（Ｐ２０１１−１８２９４１）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]