油圧駆動システム
【課題】チャージポンプでのエネルギーロスを低減す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を接続すると共に、閉回路を構成する。チェック弁４４，４５はメインポンプと油圧アクチュエータとの間に配置される。第１油圧調整部４３は作動油流路の油圧が所定の第１設定圧を超えないように調整する。チャージ流路３５はメインポンプとチェック弁との間に接続される。チャージポンプ２８はチャージ流路に作動油を吐出する。第２油圧調整部４２はチャージ流路に接続され、チャージ流路の油圧が第１設定圧よりも小さい第２設定圧を超えないように調整する。流路開閉部４１ａ、４１ｂはチャージ流路から作動油流路への作動油の流れを許容し、作動油流路からチャージ流路への作動油の流れを禁止する。アキュムレータ３８は、チャージ流路に接続される。
【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を接続すると共に、閉回路を構成する。チェック弁４４，４５はメインポンプと油圧アクチュエータとの間に配置される。第１油圧調整部４３は作動油流路の油圧が所定の第１設定圧を超えないように調整する。チャージ流路３５はメインポンプとチェック弁との間に接続される。チャージポンプ２８はチャージ流路に作動油を吐出する。第２油圧調整部４２はチャージ流路に接続され、チャージ流路の油圧が第１設定圧よりも小さい第２設定圧を超えないように調整する。流路開閉部４１ａ、４１ｂはチャージ流路から作動油流路への作動油の流れを許容し、作動油流路からチャージ流路への作動油の流れを禁止する。アキュムレータ３８は、チャージ流路に接続される。
【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、油圧閉回路への作動油の補充を行うために設けられる。チャージ回路は、チャージポンプと、チャージ流路とを有する。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。チャージポンプは、チャージ流路に作動油を吐出する。チャージ流路は、油圧閉回路に接続されている。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流路の油圧よりも低下すると、作動油がチャージ流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】
上記のような油圧閉回路には、作動油の逆流を防止するために、チェック弁が設けられることがある。チェック弁は、油圧閉回路において油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間に配置される。例えば、油圧アクチュエータが油圧ショベルのブームシリンダである場合、チェック弁は、油圧閉回路において油圧ポンプとブームシリンダとの間に配置される。ブームシリンダには、バケットの積載荷重、或いは、作業機の自重による荷重が作用しているため、ブームシリンダとチェック弁との間の流路には、この荷重を支えるための油圧（以下、「保持圧」という）が発生している。この状態で、ブームシリンダに作動油を供給する場合、油圧ポンプから吐出された作動油は、まず油圧ポンプとチェック弁と間の流路の油圧を保持圧まで昇圧させるために使われる。そして、油圧ポンプとチェック弁との間の流路の油圧が保持圧以上になると、チェック弁が開いて、ブームシリンダに作動油が供給される。これにより、ブームシリンダが作動を開始する。ブームシリンダが作動を開始するまでの間は、ブームシリンダから油圧ポンプへの戻り油は無いため、油圧ポンプに供給される作動油の全てが、チャージ回路から供給されることになる。従って、チャージポンプは、このような昇圧時の作動油の流量を供給できるだけの容量を有することが必要となる。一方、ブームシリンダの作動中には、既に油圧ポンプとブームシリンダとの間の油圧は、ブームシリンダを駆動するために必要な圧力に達している。このため、チャージポンプは、上述した昇圧時の流量よりも少ない流量の作動油を供給できればよい。従って、チャージポンプの容量が、上述した昇圧時を基準にして設定されると、ブームシリンダの作動中には、余剰流量の作動油が生じる。余剰流量の作動油は、チャージ流路から作動油タンクへ排出される。
【０００６】
油圧ショベルは、所謂、ダンプ積作業を行うことがある。ダンプ積作業は、掘削した土砂をダンプトラックの荷台に積み込む作業である。ダンプ積作業では、油圧ショベルは、土砂を掘削してバケットに積込んだ後に、油圧ショベルの横に停車しているダンプトラックの荷台の高さまでブームを上昇させながら、旋回する。そして、油圧ショベルは、バケットの土砂をダンプトラックの荷台に排出して、再び元の掘削位置に戻る。このようなダンプ積作業の１サイクルの動作において、ブームシリンダの昇圧に要する時間は、ブームシリンダが作動中である時間に比べて非常に短い。例えば、ブームシリンダが作動中である時間が約１０秒であるのに対して、ブームシリンダの昇圧に要する時間は０．１秒程度である。従って、多くの流量の作動油がチャージ流路から無駄に排出されており、チャージポンプを駆動するためのエネルギーを無駄に消費していることになる。
【０００７】
本発明の課題は、チャージポンプでのエネルギーロスを低減す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、メインポンプと、油圧アクチュエータと、作動油流路と、チェック弁と、第１油圧調整部と、チャージ流路と、チャージポンプと、第２油圧調整部と、流路開閉部と、アキュムレータとを備える。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。チェック弁は、作動油流路においてメインポンプと油圧アクチュエータとの間に配置される。チェック弁は、メインポンプから油圧アクチュエータへの作動油の流れを許容する。チェック弁は、油圧アクチュエータからメインポンプへの作動油の流れを禁止する。第１油圧調整部は、作動油流路の油圧が所定の第１設定圧を超えないように作動油流路の油圧を調整する。チャージ流路は、作動油流路においてメインポンプとチェック弁との間に接続される。チャージポンプは、チャージ流路に作動油を吐出する。第２油圧調整部は、チャージ流路に接続され、チャージ流路の油圧が第１設定圧よりも小さい第２設定圧を超えないようにチャージ流路の油圧を調整する。流路開閉部は、チャージ流路から作動油流路への作動油の流れを許容し、作動油流路からチャージ流路への作動油の流れを禁止する。アキュムレータは、チャージ流路に接続される。
【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、メインポンプは、第１ポンプポートと第２ポンプポートとを有する。メインポンプは、第２ポンプポートに作動油が供給され第１ポンプポートから作動油が吐出される状態と、第１ポンプポートに作動油が供給され第２ポンプポートから作動油が吐出される状態と、に切り換え可能である。油圧アクチュエータは、第１アクチュエータポートと第２アクチュエータポートとを有する。油圧アクチュエータは、第２アクチュエータポートに作動油が供給され第１アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、第１アクチュエータポートに作動油が供給され第２アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、に切り換え可能である。作動油流路は、第１流路と第２流路とを有する。第１流路は、第１ポンプポートと第１アクチュエータポートとを接続する。第２流路は、第２ポンプポートと第２アクチュエータポートとを接続する。チャージ流路は、第１流路と第２流路とに接続される。
【発明の効果】
【００１０】
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の作動中には、チャージポンプから吐出された作動油によって、十分に作動油流路への作動油の補充を行うことができる。また、メインポンプとチェック弁との間の作動油流路の圧力を保持圧まで昇圧させる時には、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油によって、作動油流路への作動油の補充を行うことができる。このため、チャージポンプのみによって作動油流路に作動油が補充される場合と比べて、チャージポンプを小型化することができる。これにより、チャージポンプでのエネルギーロスを低減することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る油圧駆動システムでは、第１流路の油圧が低下したときには、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油が、チャージ流路を介して第１流路に補充される。また、第２流路の油圧が低下したときには、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油が、チャージ流路を介して第２流路に補充される。このため、油圧アクチュエータが、いずれの方向に駆動される場合にも、メインポンプとチェック弁との間の作動油流路の圧力を保持圧まで昇圧させる時には、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油を、第１流路又は第２流路へ補充することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１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２】本発明の第２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】本発明の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】本発明の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】
【００１３】
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。
【００１４】
１．第１実施形態
図１は、本発明の第１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、流路切換弁１６と、ポンプコントローラ２４とを有する。
【００１５】
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。
【００１６】
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は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを有する。メインポンプ１０から吐出された作動油は、流路切換弁１６を介して油圧アクチュエータ１４に供給される。
【００１７】
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ポンプ流量制御部２５によって制御される。第１ポンプ流量制御部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から作動油を吸入して第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から作動油を吸入して第２ポンプポート１２ｂから作動油を吐出する。
【００１８】
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ポンプ流量制御部２６によって制御される。第２ポンプ流量制御部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から作動油を吸入して第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から作動油を吸入して第２ポンプポート１３ｂから作動油を吐出する。
【００１９】
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シリンダである。油圧アクチュエータ１４は、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。シリンダチューブ１４ｂの内部は、シリンダロッド１４ａによって第１室１４ｃと第２室１４ｄとに区画されている。油圧アクチュエータ１４は、第１アクチュエータポート１４ｅと第２アクチュエータポート１４ｆとを有する。第１アクチュエータポート１４ｅは、第１室１４ｃに連通している。第２アクチュエータポート１４ｆは、第２室１４ｄに連通している。油圧アクチュエータ１４は、第２アクチュエータポート１４ｆに作動油が供給され第１アクチュエータポート１４ｅから作動油が排出される状態と、第１アクチュエータポート１４ｅに作動油が供給され第２アクチュエータポート１４ｆから作動油が排出される状態と、に切り換え可能である。すなわち、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アクチュエータポート１４ｅを介して第１室１４ｃに作動油が供給され、第２アクチュエータポート１４ｆを介して第２室１４ｄから作動油が排出されることによって、油圧アクチュエータ１４は伸張する。第２アクチュエータポート１４ｆを介して第２室１４ｄに作動油が供給され、第１アクチュエータポート１４ｅを介して第１室１４ｃから作動油が排出されることによって、油圧アクチュエータ１４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を伸張させるときには、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。
【００２０】
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流路１７と第２流路１８とを有する。第１流路１７は、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａと第１アクチュエータポート１４ｅとを接続する。また、第１流路１７は、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａと第１アクチュエータポート１４ｅとを接続する。第２流路１８は、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂと第２アクチュエータポート１４ｆとを接続する。第１流路１７は、第１アクチュエータ流路３１と第１ポンプ流路３３とを有する。第２流路１８は、第２アクチュエータ流路３２と第２ポンプ流路３４とを有する。第１アクチュエータ流路３１は、第１アクチュエータポート１４ｅを介して油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに接続される。第２アクチュエータ流路３２は、第２アクチュエータポート１４ｆを介して油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに接続される。第１ポンプ流路３３は、第１アクチュエータ流路３１を介して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、第１アクチュエータ流路３１を介して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ポンプ流路３３は、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａに接続される。また、第１ポンプ流路３３は、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａに接続される。従って、第１ポンプ流路３３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ポンプ流路３４は、第２アクチュエータ流路３２を介して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、第２アクチュエータ流路３２を介して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。第２ポンプ流路３４は、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに接続される。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。従って、第２ポンプ流路３４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ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１と第２アクチュエータ流路３２と第２ポンプ流路３４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。
【００２１】
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ポンプ流路３３に接続されている。チェック弁４１ｃは、第１ポンプ流路３３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ポンプ流路３４に接続されている。チェック弁４１ｄは、第２ポンプ流路３４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の圧力を所定の第１設定圧以下に維持する。従って、リリーフ弁４３は、第１ポンプ流路３３及び第２ポンプ流路３４の油圧が所定の第１設定圧を超えないように作動油流路の油圧を調整する。リリーフ弁４３は、本発明の第１油圧調整部に相当する。
【００２２】
油圧駆動システム１は、チャージポンプ２８とチャージ流路３５とをさらに備える。チャージポンプ２８は、第１流路１７又は第２流路１８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、エンジン１１によって駆動されることによりチャージ流路３５に作動油を吐出する。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、第１流路１７と第２流路１８とに接続されている。チャージ流路３５は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と第１チェック弁４４との間に接続されている。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ポンプ流路３３に接続されている。チェック弁４１ａは、チャージ流路３５から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを許容し、第１ポンプ流路３３からチャージ流路３５への作動油の流れを禁止する。チェック弁４１ａは、第１ポンプ流路３３の油圧がチャージ流路３５の油圧よりも低くなったときに開かれる。また、チャージ流路３５は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と第２チェック弁４５との間に接続されている。具体的には、チャージ流路３５は、チェック弁４１ｂを介して第２ポンプ流路３４に接続されている。チェック弁４１ｂは、チャージ流路３５から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを許容し、第２ポンプ流路３４からチャージ流路３５への作動油の流れを禁止する。チェック弁４１ｂは、第２ポンプ流路３４の油圧がチャージ流路３５の油圧よりも低くなったときに開かれる。チェック弁４１ａとチェック弁４１ｂとは、本発明の流路開閉部に相当する。
【００２３】
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、チャージ流路３５の油圧が所定の第２設定圧を超えないようにチャージ流路３５の油圧を調整する。第２設定圧は、上述した第１設定圧よりも小さい。第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４の油圧がチャージ流路３５の油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ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４に供給される。これにより、第１ポンプ流路３３及びは第２ポンプ流路３４の油圧が所定値以上に維持される。チャージリリーフ弁４２は、本発明の第２油圧調整部に相当する。また、チャージ流路３５には、アキュムレータ３８が接続されている。作動油流路１５は、調整流路３７をさらに有する。調整流路３７は、チャージ流路３５に接続されている。
【００２４】
流路切換弁１６は、後述するポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて制御される電磁制御弁である。流路切換弁１６は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて、流路の接続を切り換える。流路切換弁１６は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間に配置される。流路切換弁１６は、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂと第１調整用ポート１６ｃと第１バイパスポート１６ｄとを有する。第１ポンプ用ポート１６ａは、第１チェック弁４４を介して第１ポンプ流路３３に接続される。第１シリンダ用ポート１６ｂは、第１アクチュエータ流路３１に接続される。第１調整用ポート１６ｃは、調整流路３７に接続される。
【００２５】
第１チェック弁４４は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間に配置される。第１チェック弁４４は、メインポンプ１０から油圧アクチュエータ１４への作動油の流れを許容する。第１チェック弁４４は、油圧アクチュエータ１４からメインポンプ１０への作動油の流れを禁止する。具体的には、第１チェック弁４４は、流路切換弁１６によって作動油が第１ポンプ流路３３から第１アクチュエータ流路３１に供給される際に、第１ポンプ流路３３から第１アクチュエータ流路３１への作動油の流れを許容し、第１アクチュエータ流路３１から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを禁止する。
【００２６】
流路切換弁１６は、第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆと第２調整用ポート１６ｇと第２バイパスポート１６ｈとをさらに有する。第２ポンプ用ポート１６ｅは、第２チェック弁４５を介して第２ポンプ流路３４に接続される。第２チェック弁４５は、作動油の流れを一方向に規制するチェック弁である。第２シリンダ用ポート１６ｆは、第２アクチュエータ流路３２に接続される。第２調整用ポート１６ｇは、調整流路３７に接続される。
【００２７】
第２チェック弁４５は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間に配置される。第２チェック弁４５は、メインポンプ１０から油圧アクチュエータ１４への作動油の流れを許容する。第２チェック弁４５は、油圧アクチュエータ１４からメインポンプ１０への作動油の流れを禁止する。具体的には、第２チェック弁４５は、流路切換弁１６によって作動油が第２ポンプ流路３４から第２アクチュエータ流路３２に供給される際に、第２ポンプ流路３４から第２アクチュエータ流路３２への作動油の流れを許容し、第２アクチュエータ流路３２から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを禁止する。
【００２８】
流路切換弁１６は、第１位置状態Ｐ１と第２位置状態Ｐ２と中立位置状態Ｐｎに切り換え可能である。流路切換弁１６は、第１位置状態Ｐ１では、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂとを連通させ、且つ、第２シリンダ用ポート１６ｆと第２バイパスポート１６ｈとを連通させる。従って、流路切換弁１６は、第１位置状態Ｐ１では、第１ポンプ流路３３を、第１チェック弁４４を介して第１アクチュエータ流路３１に接続し、且つ、第２アクチュエータ流路３２を、第２チェック弁４５を介さずに第２ポンプ流路３４に接続する。なお、流路切換弁１６が第１位置状態Ｐ１であるときには、第１バイパスポート１６ｄと第１調整用ポート１６ｃと第２ポンプ用ポート１６ｅと第２調整用ポート１６ｇとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００２９】
油圧アクチュエータ１４を伸張させるときには、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と共に、流路切換弁１６が第１位置状態Ｐ１に設定される。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ポンプ流路３３、第１チェック弁４４、第１アクチュエータ流路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アクチュエータ流路３２、第２ポンプ流路３４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。
【００３０】
流路切換弁１６は、第２位置状態Ｐ２では、第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆとを連通させ、且つ、第１シリンダ用ポート１６ｂと第１バイパスポート１６ｄとを連通させる。従って、流路切換弁１６は、第２位置状態Ｐ２では、第１アクチュエータ流路３１を、第１チェック弁４４を介さずに第１ポンプ流路３３に接続し、且つ、第２ポンプ流路３４を、第２チェック弁４５を介して第２アクチュエータ流路３２に接続する。なお、流路切換弁１６が第２位置状態Ｐ２であるときには、第１ポンプ用ポート１６ａと第１調整用ポート１６ｃと第２バイパスポート１６ｈと第２調整用ポート１６ｇとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００３１】
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と共に、流路切換弁１６が第２位置状態Ｐ２に設定される。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ポンプ流路３４、第２チェック弁４５、第２アクチュエータ流路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アクチュエータ流路３１、第１ポンプ流路３３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。
【００３２】
流路切換弁１６は、中立位置状態Ｐｎでは、第１バイパスポート１６ｄと第１調整用ポート１６ｃとを連通させ、且つ、第２バイパスポート１６ｈと第２調整用ポート１６ｇとを連通させる。従って、流路切換弁１６は、中立位置状態Ｐｎでは、第１ポンプ流路３３を、第１チェック弁４４を介さずに調整流路３７に接続し、且つ、第２ポンプ流路３４を、第２チェック弁４５を介さずに調整流路３７に接続する。なお、流路切換弁１６が中立位置状態Ｐｎであるときには、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂと第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００３３】
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、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。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。ポンプコントローラ２４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。
【００３４】
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。
【００３５】
ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａによって設定された目標流量に応じて、油圧アクチュエータ１４へ供給される作動油の流量を制御する、油圧アクチュエータ１４を伸張させる場合には、ポンプコントローラ２４は、第１ポンプ流量制御部２５及び第２ポンプ流量制御部２６によって、油圧アクチュエータ１４へ供給される作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータ１４を収縮させる場合、ポンプコントローラ２４は、第１ポンプ流量制御部２５によって油圧アクチュエータ１４へ供給される作動油の流量を制御する。
【００３６】
ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａの操作方向に応じて、流路切換弁１６を制御する。操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を伸長させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、流路切換弁１６を第１位置状態Ｐ１に設定する。これにより、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１とが第１チェック弁４４を介して接続される。また、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路３２とが第２チェック弁４５を介さずに接続される。そして、作動油が、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とから第１ポンプ流路３３に吐出される。しかし、第１ポンプ流路３３の油圧が、第１アクチュエータ流路３１の保持圧を超えるまでは、第１チェック弁４４は開かれず、油圧アクチュエータ１４は作動しない。一方、第２ポンプ流路３４の作動油は、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに吸込まれる。このため、第２ポンプ流路３４の油圧が低下する。第２ポンプ流路３４の油圧が、チャージ流路３５の油圧以下になると、チェック弁４１ｂが開かれて、チャージ流路３５と第２ポンプ流路３４とが連通する。これにより、チャージ流路３５から第２ポンプ流路３４に作動油が補充される。このとき、チャージポンプ２８からの作動油と共に、予めチャージポンプ２８により畜圧されたアキュムレータ３８からの作動油が、チャージ流路３５を介して第２ポンプ流路３４に補充される。そして、第１ポンプ流路３３の油圧が、第１アクチュエータ流路３１の保持圧を超えると、第１チェック弁４４が開いて、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１とが連通する。これにより、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに作動油が供給され、油圧アクチュエータ１４が伸長する。また、油圧アクチュエータ１４の伸長動作中には、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄから作動油が排出され、第２アクチュエータ流路３２および第２ポンプ流路３４を通って、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂへと戻る。このとき、第１油圧ポンプ１２内において作動油を圧縮するために必要な流量の作動油と、第１油圧ポンプ１２での作動油の漏れ量を補充できる程度の流量の作動油とが、チャージ流路３５から第２ポンプ流路３４へ補充される。
【００３７】
操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を収縮させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、流路切換弁１６を第２位置状態Ｐ２に設定する。これにより、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路３２とが第２チェック弁４５を介して接続される。また、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１とが第１チェック弁４４を介さずに接続される。そして、作動油が、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂから第２ポンプ流路３４に吐出される。しかし、第２ポンプ流路３４の油圧が、第２アクチュエータ流路３２の保持圧を超えるまでは、第２チェック弁４５は開かれず、油圧アクチュエータ１４は作動しない。一方、第１ポンプ流路３３の作動油は、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とに吸込まれる。このため、第１ポンプ流路３３の油圧が低下する。第１ポンプ流路３３の油圧が、チャージ流路３５の油圧以下になると、チェック弁４１ａが開いて、チャージ流路３５と第１ポンプ流路３３とが連通する。これにより、チャージ流路３５から第１ポンプ流路３３に作動油が補充される。このとき、チャージポンプ２８からの作動油と共に、予めチャージポンプ２８により畜圧されたアキュムレータ３８からの作動油が、チャージ流路３５を介して第１ポンプ流路３３に補充される。そして、第２ポンプ流路３４の油圧が、第２アクチュエータ流路３２の保持圧を超えると、第２チェック弁４５が開いて、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路３２とが連通する。これにより、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに作動油が供給され、油圧アクチュエータ１４が収縮する。また、油圧アクチュエータ１４の収縮動作中には、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃから作動油が排出され、第１アクチュエータ流路３１および第１ポンプ流路３３を通って、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へ戻る。このとき、第１油圧ポンプ１２内において作動油を圧縮するために必要な流量の作動油と、第１油圧ポンプ１２での作動油の漏れ量を補充できる程度の流量の作動油とが、チャージ流路３５から第１ポンプ流路３３へ補充される。
【００３８】
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。
【００３９】
油圧アクチュエータ１４の作動中には、チャージポンプ２８から吐出された作動油によって、十分に第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４への作動油の補充を行うことができる。また、メインポンプ１０とチェック弁４４，４５との間の作動油流路１５の圧力を保持圧まで昇圧させる時には、チャージポンプ２８から吐出された作動油と共に、アキュムレータ３８に蓄えられた作動油が、チャージ流路３５を介して第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４に補充される。このため、チャージポンプ２８のみによって作動油が補充される場合と比べて、チャージポンプ２８を小型化することができる。これにより、チャージポンプ２８でのエネルギーロスを低減することができる。
【００４０】
２．第２実施形態
油圧アクチュエータ１４への作動油の流れの方向の切換は、第１実施形態の流路切換弁１６に限らず、他の構成によって行われてもよい。図２は、本発明の第２実施形態に係る油圧駆動システム２の構成を示すブロック図である。油圧駆動システム２では、第１実施形態の流路切換弁１６に替えて、第１パイロットチェック弁５１と第２パイロットチェック弁５２が用いられている。第１パイロットチェック弁５１は、ポンプコントローラ２４からの指令信号によって規制状態と開放状態とに切り換えられる。第１パイロットチェック弁５１は、規制状態では、第１ポンプ流路３３から第１アクチュエータ流路３１への作動油の流れを許容し、第１アクチュエータ流路３１から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを禁止する。第１パイロットチェック弁５１は、開放状態では、第１アクチュエータ流路３１から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを許容する。第２パイロットチェック弁５２は、ポンプコントローラ２４からの指令信号によって規制状態と開放状態とに切り換えられる。第２パイロットチェック弁５２は、規制状態では、第２ポンプ流路３４から第２アクチュエータ流路３２への作動油の流れを許容し、第２アクチュエータ流路３２から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを禁止する。第２パイロットチェック弁５２は、開放状態では、第２アクチュエータ流路３２から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを許容する。
【００４１】
操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を伸長させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、第１パイロットチェック弁５１を規制状態に設定し、第２パイロットチェック弁５２を開放状態に設定する。従って、第１ポンプ流路３３の油圧が、第１アクチュエータ流路３１の保持圧を超えると、第１パイロットチェック弁５１が開き、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が、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路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、作動油が、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄから排出され、第２アクチュエータ流路３２と第２ポンプ流路３４とを通って、第１油圧ポンプ１２に戻される。
【００４２】
操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を収縮させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、第１パイロットチェック弁５１を開放状態に設定し、第２パイロットチェック弁５２を規制状態に設定する。従って、第２ポンプ流路３４の油圧が、第２アクチュエータ流路３２の保持圧を超えると、第１油圧ポンプ１２から吐出された作動油が、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路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、作動油が、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃから排出され、第１アクチュエータ流路３１と第１ポンプ流路３３とを通って、第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３に戻される。
【００４３】
油圧駆動システム２の他の構成は、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様である。また、第２実施形態の油圧駆動システム２も、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の特徴を有する。
【００４４】
以上、本発明の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。
【００４５】
上記の第１実施形態及び第２実施形態では、ポンプ流量制御部２５，２６が、油圧ポンプ１２，１３の傾転角を制御することにより、油圧ポンプ１２，１３の吐出流量を制御している。しかし、油圧ポンプ１２，１３の回転速度を制御することにより、油圧ポンプ１２，１３の吐出流量が制御されてもよい。例えば、図３に示すように、駆動源として電動機５７が用いられてもよい。図３では、第１実施形態の油圧駆動システム１において、エンジン１１に替えて、電動機５７が用いられている。また、油圧ポンプ１２，１３は、固定容量型の油圧ポンプである。この場合、ポンプコントローラ２４は、電動機５７の回転速度を制御することにより、油圧ポンプ１２，１３の吐出流量が、操作部材４６ａの操作量に対応する目標流量になるように、油圧ポンプ１２，１３の回転速度を制御する。或いは、図４に示すように、第２実施形態の油圧駆動システム２において、エンジン１１に替えて、駆動源として電動機５７が用いられてもよい。
【００４６】
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。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、油圧モータ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、油圧モータは、上部旋回体を旋回させる油圧モータであってもよい。
【００４７】
上記の実施形態では、本発明の第１油圧調整部としてリリーフ弁４３が用いられているが、他の構成が用いられてもよい。上記の実施形態では、本発明の第２油圧調整部としてチャージリリーフ弁４２が用いられているが、他の構成が用いられてもよい。上記の実施形態では、本発明の流路開閉部としてチェック弁４１ａ，４１ｂが用いられているが、他の構成が用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、チャージポンプでのエネルギーロスを低減す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】
【００４９】
１，２ 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
１７ 第１流路
１８ 第２流路
２８ チャージポンプ
３５ チャージ流路
３８ アキュムレータ
４１ａ，４１ｂ チェック弁（流路開閉部）
４２ チャージリリーフ弁（第２油圧調整部）
４３ リリーフ弁（第１油圧調整部）
４４ 第１チェック弁
４５ 第２チェック弁
【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、油圧閉回路への作動油の補充を行うために設けられる。チャージ回路は、チャージポンプと、チャージ流路とを有する。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。チャージポンプは、チャージ流路に作動油を吐出する。チャージ流路は、油圧閉回路に接続されている。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流路の油圧よりも低下すると、作動油がチャージ流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】
上記のような油圧閉回路には、作動油の逆流を防止するために、チェック弁が設けられることがある。チェック弁は、油圧閉回路において油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間に配置される。例えば、油圧アクチュエータが油圧ショベルのブームシリンダである場合、チェック弁は、油圧閉回路において油圧ポンプとブームシリンダとの間に配置される。ブームシリンダには、バケットの積載荷重、或いは、作業機の自重による荷重が作用しているため、ブームシリンダとチェック弁との間の流路には、この荷重を支えるための油圧（以下、「保持圧」という）が発生している。この状態で、ブームシリンダに作動油を供給する場合、油圧ポンプから吐出された作動油は、まず油圧ポンプとチェック弁と間の流路の油圧を保持圧まで昇圧させるために使われる。そして、油圧ポンプとチェック弁との間の流路の油圧が保持圧以上になると、チェック弁が開いて、ブームシリンダに作動油が供給される。これにより、ブームシリンダが作動を開始する。ブームシリンダが作動を開始するまでの間は、ブームシリンダから油圧ポンプへの戻り油は無いため、油圧ポンプに供給される作動油の全てが、チャージ回路から供給されることになる。従って、チャージポンプは、このような昇圧時の作動油の流量を供給できるだけの容量を有することが必要となる。一方、ブームシリンダの作動中には、既に油圧ポンプとブームシリンダとの間の油圧は、ブームシリンダを駆動するために必要な圧力に達している。このため、チャージポンプは、上述した昇圧時の流量よりも少ない流量の作動油を供給できればよい。従って、チャージポンプの容量が、上述した昇圧時を基準にして設定されると、ブームシリンダの作動中には、余剰流量の作動油が生じる。余剰流量の作動油は、チャージ流路から作動油タンクへ排出される。
【０００６】
油圧ショベルは、所謂、ダンプ積作業を行うことがある。ダンプ積作業は、掘削した土砂をダンプトラックの荷台に積み込む作業である。ダンプ積作業では、油圧ショベルは、土砂を掘削してバケットに積込んだ後に、油圧ショベルの横に停車しているダンプトラックの荷台の高さまでブームを上昇させながら、旋回する。そして、油圧ショベルは、バケットの土砂をダンプトラックの荷台に排出して、再び元の掘削位置に戻る。このようなダンプ積作業の１サイクルの動作において、ブームシリンダの昇圧に要する時間は、ブームシリンダが作動中である時間に比べて非常に短い。例えば、ブームシリンダが作動中である時間が約１０秒であるのに対して、ブームシリンダの昇圧に要する時間は０．１秒程度である。従って、多くの流量の作動油がチャージ流路から無駄に排出されており、チャージポンプを駆動するためのエネルギーを無駄に消費していることになる。
【０００７】
本発明の課題は、チャージポンプでのエネルギーロスを低減す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、メインポンプと、油圧アクチュエータと、作動油流路と、チェック弁と、第１油圧調整部と、チャージ流路と、チャージポンプと、第２油圧調整部と、流路開閉部と、アキュムレータとを備える。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。チェック弁は、作動油流路においてメインポンプと油圧アクチュエータとの間に配置される。チェック弁は、メインポンプから油圧アクチュエータへの作動油の流れを許容する。チェック弁は、油圧アクチュエータからメインポンプへの作動油の流れを禁止する。第１油圧調整部は、作動油流路の油圧が所定の第１設定圧を超えないように作動油流路の油圧を調整する。チャージ流路は、作動油流路においてメインポンプとチェック弁との間に接続される。チャージポンプは、チャージ流路に作動油を吐出する。第２油圧調整部は、チャージ流路に接続され、チャージ流路の油圧が第１設定圧よりも小さい第２設定圧を超えないようにチャージ流路の油圧を調整する。流路開閉部は、チャージ流路から作動油流路への作動油の流れを許容し、作動油流路からチャージ流路への作動油の流れを禁止する。アキュムレータは、チャージ流路に接続される。
【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、メインポンプは、第１ポンプポートと第２ポンプポートとを有する。メインポンプは、第２ポンプポートに作動油が供給され第１ポンプポートから作動油が吐出される状態と、第１ポンプポートに作動油が供給され第２ポンプポートから作動油が吐出される状態と、に切り換え可能である。油圧アクチュエータは、第１アクチュエータポートと第２アクチュエータポートとを有する。油圧アクチュエータは、第２アクチュエータポートに作動油が供給され第１アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、第１アクチュエータポートに作動油が供給され第２アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、に切り換え可能である。作動油流路は、第１流路と第２流路とを有する。第１流路は、第１ポンプポートと第１アクチュエータポートとを接続する。第２流路は、第２ポンプポートと第２アクチュエータポートとを接続する。チャージ流路は、第１流路と第２流路とに接続される。
【発明の効果】
【００１０】
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の作動中には、チャージポンプから吐出された作動油によって、十分に作動油流路への作動油の補充を行うことができる。また、メインポンプとチェック弁との間の作動油流路の圧力を保持圧まで昇圧させる時には、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油によって、作動油流路への作動油の補充を行うことができる。このため、チャージポンプのみによって作動油流路に作動油が補充される場合と比べて、チャージポンプを小型化することができる。これにより、チャージポンプでのエネルギーロスを低減することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る油圧駆動システムでは、第１流路の油圧が低下したときには、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油が、チャージ流路を介して第１流路に補充される。また、第２流路の油圧が低下したときには、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油が、チャージ流路を介して第２流路に補充される。このため、油圧アクチュエータが、いずれの方向に駆動される場合にも、メインポンプとチェック弁との間の作動油流路の圧力を保持圧まで昇圧させる時には、チャージポンプから吐出された作動油と共に、アキュムレータに蓄えられた作動油を、第１流路又は第２流路へ補充することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１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２】本発明の第２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】本発明の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】本発明の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】
【００１３】
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。
【００１４】
１．第１実施形態
図１は、本発明の第１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、流路切換弁１６と、ポンプコントローラ２４とを有する。
【００１５】
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。
【００１６】
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は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを有する。メインポンプ１０から吐出された作動油は、流路切換弁１６を介して油圧アクチュエータ１４に供給される。
【００１７】
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ポンプ流量制御部２５によって制御される。第１ポンプ流量制御部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から作動油を吸入して第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から作動油を吸入して第２ポンプポート１２ｂから作動油を吐出する。
【００１８】
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ポンプ流量制御部２６によって制御される。第２ポンプ流量制御部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から作動油を吸入して第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から作動油を吸入して第２ポンプポート１３ｂから作動油を吐出する。
【００１９】
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シリンダである。油圧アクチュエータ１４は、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。シリンダチューブ１４ｂの内部は、シリンダロッド１４ａによって第１室１４ｃと第２室１４ｄとに区画されている。油圧アクチュエータ１４は、第１アクチュエータポート１４ｅと第２アクチュエータポート１４ｆとを有する。第１アクチュエータポート１４ｅは、第１室１４ｃに連通している。第２アクチュエータポート１４ｆは、第２室１４ｄに連通している。油圧アクチュエータ１４は、第２アクチュエータポート１４ｆに作動油が供給され第１アクチュエータポート１４ｅから作動油が排出される状態と、第１アクチュエータポート１４ｅに作動油が供給され第２アクチュエータポート１４ｆから作動油が排出される状態と、に切り換え可能である。すなわち、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アクチュエータポート１４ｅを介して第１室１４ｃに作動油が供給され、第２アクチュエータポート１４ｆを介して第２室１４ｄから作動油が排出されることによって、油圧アクチュエータ１４は伸張する。第２アクチュエータポート１４ｆを介して第２室１４ｄに作動油が供給され、第１アクチュエータポート１４ｅを介して第１室１４ｃから作動油が排出されることによって、油圧アクチュエータ１４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を伸張させるときには、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。
【００２０】
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流路１７と第２流路１８とを有する。第１流路１７は、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａと第１アクチュエータポート１４ｅとを接続する。また、第１流路１７は、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａと第１アクチュエータポート１４ｅとを接続する。第２流路１８は、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂと第２アクチュエータポート１４ｆとを接続する。第１流路１７は、第１アクチュエータ流路３１と第１ポンプ流路３３とを有する。第２流路１８は、第２アクチュエータ流路３２と第２ポンプ流路３４とを有する。第１アクチュエータ流路３１は、第１アクチュエータポート１４ｅを介して油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに接続される。第２アクチュエータ流路３２は、第２アクチュエータポート１４ｆを介して油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに接続される。第１ポンプ流路３３は、第１アクチュエータ流路３１を介して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、第１アクチュエータ流路３１を介して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ポンプ流路３３は、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａに接続される。また、第１ポンプ流路３３は、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａに接続される。従って、第１ポンプ流路３３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ポンプ流路３４は、第２アクチュエータ流路３２を介して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、第２アクチュエータ流路３２を介して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。第２ポンプ流路３４は、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに接続される。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。従って、第２ポンプ流路３４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ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１と第２アクチュエータ流路３２と第２ポンプ流路３４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。
【００２１】
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ポンプ流路３３に接続されている。チェック弁４１ｃは、第１ポンプ流路３３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ポンプ流路３４に接続されている。チェック弁４１ｄは、第２ポンプ流路３４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の圧力を所定の第１設定圧以下に維持する。従って、リリーフ弁４３は、第１ポンプ流路３３及び第２ポンプ流路３４の油圧が所定の第１設定圧を超えないように作動油流路の油圧を調整する。リリーフ弁４３は、本発明の第１油圧調整部に相当する。
【００２２】
油圧駆動システム１は、チャージポンプ２８とチャージ流路３５とをさらに備える。チャージポンプ２８は、第１流路１７又は第２流路１８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、エンジン１１によって駆動されることによりチャージ流路３５に作動油を吐出する。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、第１流路１７と第２流路１８とに接続されている。チャージ流路３５は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と第１チェック弁４４との間に接続されている。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ポンプ流路３３に接続されている。チェック弁４１ａは、チャージ流路３５から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを許容し、第１ポンプ流路３３からチャージ流路３５への作動油の流れを禁止する。チェック弁４１ａは、第１ポンプ流路３３の油圧がチャージ流路３５の油圧よりも低くなったときに開かれる。また、チャージ流路３５は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と第２チェック弁４５との間に接続されている。具体的には、チャージ流路３５は、チェック弁４１ｂを介して第２ポンプ流路３４に接続されている。チェック弁４１ｂは、チャージ流路３５から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを許容し、第２ポンプ流路３４からチャージ流路３５への作動油の流れを禁止する。チェック弁４１ｂは、第２ポンプ流路３４の油圧がチャージ流路３５の油圧よりも低くなったときに開かれる。チェック弁４１ａとチェック弁４１ｂとは、本発明の流路開閉部に相当する。
【００２３】
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、チャージ流路３５の油圧が所定の第２設定圧を超えないようにチャージ流路３５の油圧を調整する。第２設定圧は、上述した第１設定圧よりも小さい。第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４の油圧がチャージ流路３５の油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ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４に供給される。これにより、第１ポンプ流路３３及びは第２ポンプ流路３４の油圧が所定値以上に維持される。チャージリリーフ弁４２は、本発明の第２油圧調整部に相当する。また、チャージ流路３５には、アキュムレータ３８が接続されている。作動油流路１５は、調整流路３７をさらに有する。調整流路３７は、チャージ流路３５に接続されている。
【００２４】
流路切換弁１６は、後述するポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて制御される電磁制御弁である。流路切換弁１６は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて、流路の接続を切り換える。流路切換弁１６は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間に配置される。流路切換弁１６は、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂと第１調整用ポート１６ｃと第１バイパスポート１６ｄとを有する。第１ポンプ用ポート１６ａは、第１チェック弁４４を介して第１ポンプ流路３３に接続される。第１シリンダ用ポート１６ｂは、第１アクチュエータ流路３１に接続される。第１調整用ポート１６ｃは、調整流路３７に接続される。
【００２５】
第１チェック弁４４は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間に配置される。第１チェック弁４４は、メインポンプ１０から油圧アクチュエータ１４への作動油の流れを許容する。第１チェック弁４４は、油圧アクチュエータ１４からメインポンプ１０への作動油の流れを禁止する。具体的には、第１チェック弁４４は、流路切換弁１６によって作動油が第１ポンプ流路３３から第１アクチュエータ流路３１に供給される際に、第１ポンプ流路３３から第１アクチュエータ流路３１への作動油の流れを許容し、第１アクチュエータ流路３１から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを禁止する。
【００２６】
流路切換弁１６は、第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆと第２調整用ポート１６ｇと第２バイパスポート１６ｈとをさらに有する。第２ポンプ用ポート１６ｅは、第２チェック弁４５を介して第２ポンプ流路３４に接続される。第２チェック弁４５は、作動油の流れを一方向に規制するチェック弁である。第２シリンダ用ポート１６ｆは、第２アクチュエータ流路３２に接続される。第２調整用ポート１６ｇは、調整流路３７に接続される。
【００２７】
第２チェック弁４５は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と油圧アクチュエータ１４との間に配置される。第２チェック弁４５は、メインポンプ１０から油圧アクチュエータ１４への作動油の流れを許容する。第２チェック弁４５は、油圧アクチュエータ１４からメインポンプ１０への作動油の流れを禁止する。具体的には、第２チェック弁４５は、流路切換弁１６によって作動油が第２ポンプ流路３４から第２アクチュエータ流路３２に供給される際に、第２ポンプ流路３４から第２アクチュエータ流路３２への作動油の流れを許容し、第２アクチュエータ流路３２から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを禁止する。
【００２８】
流路切換弁１６は、第１位置状態Ｐ１と第２位置状態Ｐ２と中立位置状態Ｐｎに切り換え可能である。流路切換弁１６は、第１位置状態Ｐ１では、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂとを連通させ、且つ、第２シリンダ用ポート１６ｆと第２バイパスポート１６ｈとを連通させる。従って、流路切換弁１６は、第１位置状態Ｐ１では、第１ポンプ流路３３を、第１チェック弁４４を介して第１アクチュエータ流路３１に接続し、且つ、第２アクチュエータ流路３２を、第２チェック弁４５を介さずに第２ポンプ流路３４に接続する。なお、流路切換弁１６が第１位置状態Ｐ１であるときには、第１バイパスポート１６ｄと第１調整用ポート１６ｃと第２ポンプ用ポート１６ｅと第２調整用ポート１６ｇとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００２９】
油圧アクチュエータ１４を伸張させるときには、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と共に、流路切換弁１６が第１位置状態Ｐ１に設定される。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ポンプ流路３３、第１チェック弁４４、第１アクチュエータ流路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アクチュエータ流路３２、第２ポンプ流路３４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。
【００３０】
流路切換弁１６は、第２位置状態Ｐ２では、第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆとを連通させ、且つ、第１シリンダ用ポート１６ｂと第１バイパスポート１６ｄとを連通させる。従って、流路切換弁１６は、第２位置状態Ｐ２では、第１アクチュエータ流路３１を、第１チェック弁４４を介さずに第１ポンプ流路３３に接続し、且つ、第２ポンプ流路３４を、第２チェック弁４５を介して第２アクチュエータ流路３２に接続する。なお、流路切換弁１６が第２位置状態Ｐ２であるときには、第１ポンプ用ポート１６ａと第１調整用ポート１６ｃと第２バイパスポート１６ｈと第２調整用ポート１６ｇとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００３１】
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と共に、流路切換弁１６が第２位置状態Ｐ２に設定される。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ポンプ流路３４、第２チェック弁４５、第２アクチュエータ流路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アクチュエータ流路３１、第１ポンプ流路３３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。
【００３２】
流路切換弁１６は、中立位置状態Ｐｎでは、第１バイパスポート１６ｄと第１調整用ポート１６ｃとを連通させ、且つ、第２バイパスポート１６ｈと第２調整用ポート１６ｇとを連通させる。従って、流路切換弁１６は、中立位置状態Ｐｎでは、第１ポンプ流路３３を、第１チェック弁４４を介さずに調整流路３７に接続し、且つ、第２ポンプ流路３４を、第２チェック弁４５を介さずに調整流路３７に接続する。なお、流路切換弁１６が中立位置状態Ｐｎであるときには、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂと第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００３３】
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、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。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。ポンプコントローラ２４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。
【００３４】
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。
【００３５】
ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａによって設定された目標流量に応じて、油圧アクチュエータ１４へ供給される作動油の流量を制御する、油圧アクチュエータ１４を伸張させる場合には、ポンプコントローラ２４は、第１ポンプ流量制御部２５及び第２ポンプ流量制御部２６によって、油圧アクチュエータ１４へ供給される作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータ１４を収縮させる場合、ポンプコントローラ２４は、第１ポンプ流量制御部２５によって油圧アクチュエータ１４へ供給される作動油の流量を制御する。
【００３６】
ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａの操作方向に応じて、流路切換弁１６を制御する。操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を伸長させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、流路切換弁１６を第１位置状態Ｐ１に設定する。これにより、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１とが第１チェック弁４４を介して接続される。また、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路３２とが第２チェック弁４５を介さずに接続される。そして、作動油が、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とから第１ポンプ流路３３に吐出される。しかし、第１ポンプ流路３３の油圧が、第１アクチュエータ流路３１の保持圧を超えるまでは、第１チェック弁４４は開かれず、油圧アクチュエータ１４は作動しない。一方、第２ポンプ流路３４の作動油は、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに吸込まれる。このため、第２ポンプ流路３４の油圧が低下する。第２ポンプ流路３４の油圧が、チャージ流路３５の油圧以下になると、チェック弁４１ｂが開かれて、チャージ流路３５と第２ポンプ流路３４とが連通する。これにより、チャージ流路３５から第２ポンプ流路３４に作動油が補充される。このとき、チャージポンプ２８からの作動油と共に、予めチャージポンプ２８により畜圧されたアキュムレータ３８からの作動油が、チャージ流路３５を介して第２ポンプ流路３４に補充される。そして、第１ポンプ流路３３の油圧が、第１アクチュエータ流路３１の保持圧を超えると、第１チェック弁４４が開いて、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１とが連通する。これにより、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃに作動油が供給され、油圧アクチュエータ１４が伸長する。また、油圧アクチュエータ１４の伸長動作中には、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄから作動油が排出され、第２アクチュエータ流路３２および第２ポンプ流路３４を通って、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂへと戻る。このとき、第１油圧ポンプ１２内において作動油を圧縮するために必要な流量の作動油と、第１油圧ポンプ１２での作動油の漏れ量を補充できる程度の流量の作動油とが、チャージ流路３５から第２ポンプ流路３４へ補充される。
【００３７】
操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を収縮させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、流路切換弁１６を第２位置状態Ｐ２に設定する。これにより、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路３２とが第２チェック弁４５を介して接続される。また、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路３１とが第１チェック弁４４を介さずに接続される。そして、作動油が、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂから第２ポンプ流路３４に吐出される。しかし、第２ポンプ流路３４の油圧が、第２アクチュエータ流路３２の保持圧を超えるまでは、第２チェック弁４５は開かれず、油圧アクチュエータ１４は作動しない。一方、第１ポンプ流路３３の作動油は、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とに吸込まれる。このため、第１ポンプ流路３３の油圧が低下する。第１ポンプ流路３３の油圧が、チャージ流路３５の油圧以下になると、チェック弁４１ａが開いて、チャージ流路３５と第１ポンプ流路３３とが連通する。これにより、チャージ流路３５から第１ポンプ流路３３に作動油が補充される。このとき、チャージポンプ２８からの作動油と共に、予めチャージポンプ２８により畜圧されたアキュムレータ３８からの作動油が、チャージ流路３５を介して第１ポンプ流路３３に補充される。そして、第２ポンプ流路３４の油圧が、第２アクチュエータ流路３２の保持圧を超えると、第２チェック弁４５が開いて、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路３２とが連通する。これにより、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄに作動油が供給され、油圧アクチュエータ１４が収縮する。また、油圧アクチュエータ１４の収縮動作中には、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃから作動油が排出され、第１アクチュエータ流路３１および第１ポンプ流路３３を通って、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へ戻る。このとき、第１油圧ポンプ１２内において作動油を圧縮するために必要な流量の作動油と、第１油圧ポンプ１２での作動油の漏れ量を補充できる程度の流量の作動油とが、チャージ流路３５から第１ポンプ流路３３へ補充される。
【００３８】
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。
【００３９】
油圧アクチュエータ１４の作動中には、チャージポンプ２８から吐出された作動油によって、十分に第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４への作動油の補充を行うことができる。また、メインポンプ１０とチェック弁４４，４５との間の作動油流路１５の圧力を保持圧まで昇圧させる時には、チャージポンプ２８から吐出された作動油と共に、アキュムレータ３８に蓄えられた作動油が、チャージ流路３５を介して第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４に補充される。このため、チャージポンプ２８のみによって作動油が補充される場合と比べて、チャージポンプ２８を小型化することができる。これにより、チャージポンプ２８でのエネルギーロスを低減することができる。
【００４０】
２．第２実施形態
油圧アクチュエータ１４への作動油の流れの方向の切換は、第１実施形態の流路切換弁１６に限らず、他の構成によって行われてもよい。図２は、本発明の第２実施形態に係る油圧駆動システム２の構成を示すブロック図である。油圧駆動システム２では、第１実施形態の流路切換弁１６に替えて、第１パイロットチェック弁５１と第２パイロットチェック弁５２が用いられている。第１パイロットチェック弁５１は、ポンプコントローラ２４からの指令信号によって規制状態と開放状態とに切り換えられる。第１パイロットチェック弁５１は、規制状態では、第１ポンプ流路３３から第１アクチュエータ流路３１への作動油の流れを許容し、第１アクチュエータ流路３１から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを禁止する。第１パイロットチェック弁５１は、開放状態では、第１アクチュエータ流路３１から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを許容する。第２パイロットチェック弁５２は、ポンプコントローラ２４からの指令信号によって規制状態と開放状態とに切り換えられる。第２パイロットチェック弁５２は、規制状態では、第２ポンプ流路３４から第２アクチュエータ流路３２への作動油の流れを許容し、第２アクチュエータ流路３２から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを禁止する。第２パイロットチェック弁５２は、開放状態では、第２アクチュエータ流路３２から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを許容する。
【００４１】
操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を伸長させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、第１パイロットチェック弁５１を規制状態に設定し、第２パイロットチェック弁５２を開放状態に設定する。従って、第１ポンプ流路３３の油圧が、第１アクチュエータ流路３１の保持圧を超えると、第１パイロットチェック弁５１が開き、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が、第１ポンプ流路３３と第１アクチュエータ流路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、作動油が、油圧アクチュエータ１４の第２室１４ｄから排出され、第２アクチュエータ流路３２と第２ポンプ流路３４とを通って、第１油圧ポンプ１２に戻される。
【００４２】
操作部材４６ａが、中立位置から油圧アクチュエータ１４を収縮させる方向に操作されたときには、ポンプコントローラ２４は、第１パイロットチェック弁５１を開放状態に設定し、第２パイロットチェック弁５２を規制状態に設定する。従って、第２ポンプ流路３４の油圧が、第２アクチュエータ流路３２の保持圧を超えると、第１油圧ポンプ１２から吐出された作動油が、第２ポンプ流路３４と第２アクチュエータ流路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、作動油が、油圧アクチュエータ１４の第１室１４ｃから排出され、第１アクチュエータ流路３１と第１ポンプ流路３３とを通って、第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３に戻される。
【００４３】
油圧駆動システム２の他の構成は、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様である。また、第２実施形態の油圧駆動システム２も、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の特徴を有する。
【００４４】
以上、本発明の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。
【００４５】
上記の第１実施形態及び第２実施形態では、ポンプ流量制御部２５，２６が、油圧ポンプ１２，１３の傾転角を制御することにより、油圧ポンプ１２，１３の吐出流量を制御している。しかし、油圧ポンプ１２，１３の回転速度を制御することにより、油圧ポンプ１２，１３の吐出流量が制御されてもよい。例えば、図３に示すように、駆動源として電動機５７が用いられてもよい。図３では、第１実施形態の油圧駆動システム１において、エンジン１１に替えて、電動機５７が用いられている。また、油圧ポンプ１２，１３は、固定容量型の油圧ポンプである。この場合、ポンプコントローラ２４は、電動機５７の回転速度を制御することにより、油圧ポンプ１２，１３の吐出流量が、操作部材４６ａの操作量に対応する目標流量になるように、油圧ポンプ１２，１３の回転速度を制御する。或いは、図４に示すように、第２実施形態の油圧駆動システム２において、エンジン１１に替えて、駆動源として電動機５７が用いられてもよい。
【００４６】
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。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、油圧モータ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、油圧モータは、上部旋回体を旋回させる油圧モータであってもよい。
【００４７】
上記の実施形態では、本発明の第１油圧調整部としてリリーフ弁４３が用いられているが、他の構成が用いられてもよい。上記の実施形態では、本発明の第２油圧調整部としてチャージリリーフ弁４２が用いられているが、他の構成が用いられてもよい。上記の実施形態では、本発明の流路開閉部としてチェック弁４１ａ，４１ｂが用いられているが、他の構成が用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、チャージポンプでのエネルギーロスを低減す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】
【００４９】
１，２ 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
１７ 第１流路
１８ 第２流路
２８ チャージポンプ
３５ チャージ流路
３８ アキュムレータ
４１ａ，４１ｂ チェック弁（流路開閉部）
４２ チャージリリーフ弁（第２油圧調整部）
４３ リリーフ弁（第１油圧調整部）
４４ 第１チェック弁
４５ 第２チェック弁
【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、
前記作動油流路において前記メインポンプと前記油圧アクチュエータとの間に配置され、前記メインポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の流れを許容し、前記油圧アクチュエータから前記メインポンプへの作動油の流れを禁止するチェック弁と、
前記作動油流路の油圧が所定の第１設定圧を超えないように前記作動油流路の油圧を調整する第１油圧調整部と、
前記作動油流路において前記メインポンプと前記チェック弁との間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、
前記チャージ流路に接続され、前記チャージ流路の油圧が前記第１設定圧よりも小さい第２設定圧を超えないように前記チャージ流路の油圧を調整する第２油圧調整部と、
前記チャージ流路から前記作動油流路への作動油の流れを許容し、前記作動油流路から前記チャージ流路への作動油の流れを禁止する流路開閉部と、
前記チャージ流路に接続されるアキュムレータと、
を備える油圧駆動システム。
【請求項２】
前記メインポンプは、第１ポンプポートと第２ポンプポートとを有し、前記第２ポンプポートに作動油が供給され前記第１ポンプポートから作動油が吐出される状態と、前記第１ポンプポートに作動油が供給され前記第２ポンプポートから作動油が吐出される状態と、に切り換え可能であり、
前記油圧アクチュエータは、第１アクチュエータポートと第２アクチュエータポートとを有し、前記第２アクチュエータポートに作動油が供給され前記第１アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、前記第１アクチュエータポートに作動油が供給され前記第２アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、に切り換え可能であり、
前記作動油流路は、前記第１ポンプポートと前記第１アクチュエータポートとを接続する第１流路と、前記第２ポンプポートと前記第２アクチュエータポートとを接続する第２流路と、を有し、
前記チャージ流路は、前記第１流路と前記第２流路とに接続される。
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、
前記作動油流路において前記メインポンプと前記油圧アクチュエータとの間に配置され、前記メインポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の流れを許容し、前記油圧アクチュエータから前記メインポンプへの作動油の流れを禁止するチェック弁と、
前記作動油流路の油圧が所定の第１設定圧を超えないように前記作動油流路の油圧を調整する第１油圧調整部と、
前記作動油流路において前記メインポンプと前記チェック弁との間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、
前記チャージ流路に接続され、前記チャージ流路の油圧が前記第１設定圧よりも小さい第２設定圧を超えないように前記チャージ流路の油圧を調整する第２油圧調整部と、
前記チャージ流路から前記作動油流路への作動油の流れを許容し、前記作動油流路から前記チャージ流路への作動油の流れを禁止する流路開閉部と、
前記チャージ流路に接続されるアキュムレータと、
を備える油圧駆動システム。
【請求項２】
前記メインポンプは、第１ポンプポートと第２ポンプポートとを有し、前記第２ポンプポートに作動油が供給され前記第１ポンプポートから作動油が吐出される状態と、前記第１ポンプポートに作動油が供給され前記第２ポンプポートから作動油が吐出される状態と、に切り換え可能であり、
前記油圧アクチュエータは、第１アクチュエータポートと第２アクチュエータポートとを有し、前記第２アクチュエータポートに作動油が供給され前記第１アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、前記第１アクチュエータポートに作動油が供給され前記第２アクチュエータポートから作動油が排出される状態と、に切り換え可能であり、
前記作動油流路は、前記第１ポンプポートと前記第１アクチュエータポートとを接続する第１流路と、前記第２ポンプポートと前記第２アクチュエータポートとを接続する第２流路と、を有し、
前記チャージ流路は、前記第１流路と前記第２流路とに接続される。
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２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４４３９９（Ｐ２０１３−４４３９９Ａ）
【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２０１１−１８２９４２（Ｐ２０１１−１８２９４２）
【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）】
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