JP2015209943A - 油圧駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る油圧駆動装置を搭載した油圧ショベル100を示す概略図である。図2は、油圧駆動装置107の構成を示す概略図である。本第1実施形態は、図1に示す油圧ショベル100が有する油圧駆動装置107において、図2に示すように、閉回路Aと開回路B,Cとを併設し、開回路B用の第2液圧ポンプ10として吐出方向が変更可能な両傾転斜板機構の油圧ポンプを用いている。
図2に示す、本発明の第1実施形態に係る油圧駆動装置107を搭載する作業機械として、油圧ショベル100を例として説明する。油圧ショベル100は、図1に示すように、左右方向の両側にクローラ式の走行用の油圧アクチュエータである走行装置105a,105bを備えた下部走行体103と、下部走行体103上に旋回可能に取り付けた本体としての上部旋回体102とを備える。上部旋回体102上には、オペレータが搭乗するキャブ101を設けている。上部旋回体102は、旋回用の油圧アクチュエータである旋回装置106を介して下部走行体103に対して旋回可能である。
次に、上記第1実施形態に係る油圧駆動装置107の作用(伸長開始時制御を適用した場合)について説明する。
非操作時は、コントローラ47にてレギュレータ9a〜11aを介して第1ないし第3液圧ポンプ9〜11のそれぞれを最小傾転角に制御し、かつ切換弁25〜27,37〜39、比例切換弁30,42および比例弁49のすべてを閉動作し、ブームシリンダ1、アームシリンダ3およびバケットシリンダ5をそれぞれ停止状態で保持している。
図3は、油圧駆動装置105のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、(a)は操作レバー48aの操作量、(b)は切換弁27の状態、(c)は第2液圧ポンプ10の流量、(d)は第1液圧ポンプ9の流量、(e)は流路14の圧力、(f)は比例弁49の流量、(g)はブームシリンダのヘッド室の圧力、(h)はブームシリンダの動作速度、(i)はチェック弁21bの流量である。すなわち、図3は、本発明に係る伸長開始時制御を適用した場合のブームシリンダ1の伸長動作時の各要素の挙動を示している。
図4は、油圧駆動装置107のブーム下げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、(a)は操作レバー48aの操作量、(b)は流路14の圧力、(c)は比例弁49の流量、(d)はブームシリンダ1のヘッド室1aの圧力、(e)はブームシリンダ1の動作速度である。図4(a)〜図4(e)に示すパラメータは、図3(a)、図3(e)ないし図3(h)に示すパラメータである。
次に、上記第1実施形態に係る油圧駆動装置107による伸長開始時制御を適用しない場合の作用について説明する。
以上のように、本発明の第1実施形態に係る油圧駆動装置107による伸長開始時制御を適用しない場合は、ブームシリンダ1の動作開始直後に、ブームシリンダ1の慣性、摩擦抵抗および作動油の圧縮性等の影響により、ブームシリンダ1のロッド室1bから流出する作動油の流出流量QBrと、第1液圧ポンプ9が吸い込む吸込流量Qcpとの関係がQBrに対してQcpが大幅に少なく、QBr>Qcpとなる。よって、第1液圧ポンプ9の吸込流量Qcpをチャージポンプ12から供給しなければならないため、第1液圧ポンプ9と同容量の流量が吐出可能なチャージポンプ12が必要となる。すなわち、ブームシリンダ1の伸長動作開始時において、ブームシリンダ1が動作を開始するまでの間に、第1液圧ポンプ9の吸入側の圧力の低下を、チャージポンプ12を用いて一定圧以上に維持しているため、第1液圧ポンプ9と同容量のチャージポンプ12が必要となり、チャージポンプ12が大型化してしまう。
図5は、本発明の第2実施形態に係る油圧駆動装置107のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、(a)は操作レバー48aの操作量、(b)は切換弁27の状態、(c)は切換弁39の状態、(d)は第2液圧ポンプ10の流量、(e)は第3液圧ポンプ11の流量、(f)は第1液圧ポンプ9の流量、(g)は流路14の圧力、(h)は比例弁49の流量、(i)はブームシリンダ1のヘッド室1aの圧力、(j)はブームシリンダ1の動作速度、(k)はチェック弁21bの流量である。
図5(a)〜図5(k)に示すパラメータは、図3(a)〜図3(g)に示すパラメータに加え、図5(c)に示す切換弁39の状態、および図5(e)に示す第3液圧ポンプ11の流量を加えたものである。これら図5(c)に示す切換弁39の動作、および図5(e)に示す第3液圧ポンプ11の流量は、コントローラ47が制御する制御対象である。
本第3実施形態が前述した第1実施形態と異なるのは、第1実施形態は、第1および第2液圧ポンプ9,10の流量をブームシリンダ1の受圧面積比に基づいて制御しているのに対し、第3実施形態は、第1および第2液圧ポンプ9,10の流量をほぼブームシリンダ1の受圧面積比に基づいて制御するものである。なお、本第3実施形態において、第1実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。
図6は、本発明の第4実施形態に係る油圧駆動装置107Aの構成を示す概略図である。本第4実施形態が前述した第1実施形態と異なるのは、第1実施形態は、比例弁49を用いた油圧駆動装置107に対し、第4実施形態は、切換弁51を用いた油圧駆動装置107Aとしている。なお、本第4実施形態において、第1実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。
図7は、本発明の第5実施形態に係る油圧駆動装置107Bの構成を示す概略図である。本第実施形態が前述した第1実施形態と異なるのは、第1実施形態は、チャージポンプ12を用いた油圧駆動装置107に対し、第5実施形態は、チャージポンプ12を用いない油圧駆動装置107Bとしている。なお、本第4実施形態において、第1実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。
なお、本発明は前述した実施形態に限定するものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。
1a ヘッド室
1b ロッド室
1e ピストン
3 アームシリンダ(油圧アクチュエータ)
5 バケットシリンダ(油圧アクチュエータ)
9 第1液圧ポンプ(第1作動油制御部)
10 第2液圧ポンプ(第2作動油制御部)
11 第3液圧ポンプ(第2作動油制御部)
13〜16 流路
15a 分岐路
17a,17b 圧力センサ(圧力検出装置)
18 作動油タンク
27a 第1分岐流路
39a 第2分岐流路
47 コントローラ(制御装置)
48a〜48d 操作レバー
49 比例弁(弁装置)
49a バイパス流路
51 切換弁
60 流量調整部
100 油圧ショベル
107,107A,107B 油圧駆動装置
A 閉回路
B,C 開回路
Claims (5)
- 両方向に作動油の流出入が可能な第1作動油制御部と、ピストン、前記ピストンの伸長時に作動油が導入されるヘッド室、および前記ピストンの縮退に前記作動油が導入されるロッド室を有する片ロッド式油圧シリンダとを備え前記第1作動油制御部と前記ヘッド室および前記ロッド室とを作動油が流れる流路で環状に接続した閉回路と、
前記第1作動油制御部と前記ヘッド室とを接続する流路から分岐した分岐路と、
前記分岐路に一端側を接続し前記作動油タンクに他端側を接続した分岐流路と、
前記分岐流路に設け、前記分岐路と前記作動油タンクとの間の作動油の流量を制御する第2作動油制御部と、
前記第2作動油制御部からの作動油の供給にて駆動する油圧アクチュエータと、
前記第1作動油制御部の流出入間をバイパスするバイパス流路と、
前記第1作動油制御部の流入側の圧力が所定の圧力値以下の場合に、前記バイパス流路を前記第1作動油制御部の高圧側から低圧側へ流れる作動油を流量調整する流量調整部と、
を具備することを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項1に記載の油圧駆動装置において、
前記流量調整部は、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を流れる作動油の流量を制御する弁装置と、前記第1作動油制御部と前記ロッド室およびヘッド室とを接続する流路のそれぞれに設けた圧力検出装置と、前記各圧力検出装置にて検出した圧力情報を入力し、前記弁装置を制御する制御装置と、を具備し、
前記制御装置は、検出した圧力値が低い側の前記圧力検出装置の検出値が、所定の圧力値以下の場合に、前記弁装置を制御して、前記バイパス流路を前記第1作動油制御部の高圧側から低圧側へ流れる作動油を流量調整する
ことを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項2に記載の油圧駆動装置において、
前記片ロッド式油圧シリンダのヘッド室とロッド室とは、所定の受圧面積差を有し、
前記制御装置は、前記片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、前記第1作動油制御部から供給する作動油の流量と前記第2作動油制御部から供給する作動油の流量との和が、予め定めた目標伸長速度とするために必要となる前記ヘッド室への目標作動油流量となり、かつ前記第1および第2作動油制御部から供給される作動油の流量比が、前記片ロッド式油圧シリンダの受圧面積差に基づく流量比となるように前記第1および第2作動油制御部を制御し、検出した圧力値が低い側の前記圧力検出装置の検出値が、所定の圧力値以下の場合に、前記弁装置を制御して、前記バイパス流路を前記第1作動油制御部の高圧側から低圧側へ流れる作動油を流量調整しつつ、前記第2作動油制御部からの作動油の供給量を、前記弁装置で調整した作動油の流量分を増加する
ことを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項3に記載の油圧駆動装置において、
前記分岐路を複数備え、
前記複数の分岐路毎に前記分岐流路を設け、
前記複数の分岐流路毎に前記第2作動油制御部を設け、
前記制御装置は、前記片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力し、検出した圧力値が低い側の前記圧力検出装置の検出値が、所定の圧力値以下の場合に、前記弁装置を制御して、前記バイパス流路を前記第1作動油制御部の高圧側から低圧側へ流れる作動油を流量調整しつつ、前記複数の第2作動油制御部のうちのいずれか1つ以上が吐出する作動油の合計供給量を、前記弁装置で調整した作動油の流量分を増加する
ことを特徴とする油圧駆動装置。 - 請求項2に記載の油圧駆動装置において、
前記弁装置は、通過する作動油の流量が調整可能な比例弁である
ことを特徴とする油圧駆動装置。
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