JP2016125560A - 作業機の油圧システム及びこの油圧システムを備えた作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプの馬力ロスを低減することができる作業機の油圧システム及び作業機を提供する。
【解決手段】原動機３２と、原動機により駆動して作動油を吐出する第１油圧ポンプＰ１と、第１油圧ポンプとは異なる第２油圧ポンプＰ２と、第１油圧ポンプに接続される第１油路４０と、第１油路に設けられ且つ第１油路に流れる作動油を取り出す第１取出部４３と、第１取出部とは異なる位置で第１油路に設けられ且つ第１油路に流れる作動油を取り出す第２取出部４４と、第１取出部から取り出された作動油の圧力である第１圧力と第２取出部から取り出された作動油の圧力である第２圧力との差圧に基づいて第２油圧ポンプを制御する油圧制御部７５と、第１取出部と第２取出部との間に設けられる第１絞り部４５と、第１絞り部を通過した作動油を排出する排出油路４８と、排出油路に設けられる第２絞り部５０とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ等の作業機の油圧システム及びこの油圧システムを備えた作業機に関する。

従来、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ等の作業機において、作業負荷に応じてポンプから吐出する作動油の吐出量を制御するロードセンシングシステムが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１では、メインポンプから吐出した作動油の吐出圧であるＰＰＳ信号圧と、油圧アクチュエータを制御する制御弁が作動した場合の負荷圧であるＰＬＳ信号圧とが流量補償弁に入力される。流量補償弁は、ＰＰＳ信号圧とＰＬＳ信号圧との差圧が予め定められた設定圧となるように、メインポンプに接続されたピストンを動かし、ポンプの斜板の角度を変更する。

特開２００２−１９４７７７号公報

さて、作業機には、ロードセンシングシステムに加えポンプの馬力等を制御するシステムが搭載されている。このシステムは、メインポンプとは別のサブポンプから吐出される作動油の圧力を利用して、ポンプの馬力ロスを抑制するシステムである。詳しくは、特許文献１の図７に示すように、サブポンプの下流に絞りを設けることによって、サブポンプから吐出した作動油に対して差圧を生じさせ、この差圧を用いてメインポンプの斜板を制御している。しかしながら、特許文献１に示すように、サブポンプの上流に絞りのみを設けた場合、十分に馬力ロスを低減することが難しいのが実情である。

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、ポンプの馬力ロスを低減することができる作業機の油圧システム及び作業機を提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下の通りである。
請求項１に係る作業機の油圧システムは、原動機と、前記原動機により駆動して作動油を吐出する第１油圧ポンプと、前記原動機により駆動して作動油を吐出する油圧ポンプであって、前記第１油圧ポンプとは異なる第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプに接続される第１油路と、前記第１油路に設けられ且つ当該第１油路に流れる作動油を取り出す第１取出部と、前記第１取出部とは異なる位置で前記第１油路に設けられ且つ当該第１油路に流れる作動油を取り出す第２取出部と、前記第１取出部から取り出された作動油の圧力である第１圧力と第２取出部から取り出された作動油の圧力である第２圧力との差圧に基づいて前記第２油圧ポンプを制御する油圧制御部と、前記第１取出部と前記第２取出部との間に設けられる第１絞り部と、前記第１絞り部を通過した前記作動油を排出する排出油路と、前記排出油路に設けられる第２絞り部と、を備えている。

請求項２に係る作業機の油圧システムでは、前記第２油圧ポンプは、斜板を有する可変容量ポンプであり、前記油圧制御部は、前記差圧に基づいて移動するピストンと、前記作動油が供給され且つ前記ピストンの移動に応じて作動油の流量を変更する制御弁と、前記制御弁からの作動油に基づいて前記斜板の角度を変更する斜板制御部と、を有している。
請求項３に係る作業機の油圧システムは、前記ピストンを収容する収容部と、前記収容部の一端と前記第１取出部とを接続する第２油路と、前記収容部の他端と前記第２取出部とを接続する第３油路と、を備え、前記排出油路は、前記第３油路に接続されている。

請求項４に係る作業機の油圧システムは、前記第３油路に設けられた第３絞り部を備えている。
請求項５に係る作業機の油圧システムは、原動機と、前記原動機により駆動して作動油を吐出する第１油圧ポンプと、前記原動機により駆動して作動油を吐出する油圧ポンプであって、前記第１油圧ポンプとは異なる第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプに接続される第１油路と、前記第１油路に流れる作動油を取り出す第３取出部と、前記第３取出部から一方に分岐する第１分岐油路と、前記第３取出部から他方に分岐する第２分岐油路と、前記第１分岐油路を流れる作動油の圧力である第３圧力と第２分岐油路を流れる作動油の圧力である第４圧力との差圧に基づいて前記第２油圧ポンプを制御する油圧制御部と、前記第１分岐油路に設けられる第４絞り部と、前記第４絞り部を通過した前記作動油を排出する排出油路と、前記排出油路に設けられる第５絞り部と、を備えている。

請求項６に係る作業機の油圧システムでは、前記第２油圧ポンプは、斜板を有する可変容量ポンプであり、前記油圧制御部は、前記差圧に基づいて移動するピストンと、前記作動油が供給され且つピストンの移動に応じて作動油の流量を変更する制御弁と、前記制御弁からの作動油に基づいて前記斜板の角度を変更する斜板制御部と、を有している。
請求項７に係る作業機の油圧システムは、前記ピストンを収容する収容部を備え、前記収容部の一端は前記第１分岐油路に接続され、前記収容部の他端は前記第２分岐油路に接続されている。

請求項８に係る作業機は、請求項１〜７のいずれかに記載の作業機の油圧システムと、機体と、機体に設けられた作業装置と、機体の右側及び左側に配置された走行装置と、を備えている。

本発明によれば、ポンプの馬力ロスを低減することができる。

第１実施形態における油圧システムの全体図である。 走行系油圧システムの概略図である。 作業系油圧システムの概略図である。 従来の馬力制御回路の概略図である。 本発明の馬力制御回路の概略図である。 比較例及び実施例において、エンジン回転数と第２差圧との関係を示す図である。 第２実施形態における油圧システムの概略図である。 第３実施形態における油圧システムの概略図である。 本発明に係る作業機の一例であるトラックローダを示す側面図である。 キャビンを上昇させた状態のトラックローダの一部を示す側面図である。

以下、本発明に係る作業機の油圧システム及びこの油圧システムを備えた作業機の好適な実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
まず、作業機の全体の構成から説明する。作業機１は、図８及び図９に示すように、作業機１は、機体２と、キャビン３と、作業装置４と、走行装置５とを備えている。尚、図８及び図９では、作業機の一例としてコンパクトトラックローダを示しているが、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、トラクタ、スキッドステアローダ、バックホー等であってもよい。尚、本発明において、作業機の運転席に着座した運転者の前側（図８の左側）を前方、運転者の後側（図８の右側）を後方、運転者の左側（図８の手前側）を左方、運転者の右側（図８の奥側）を右方として説明する。

キャビン３は、機体２に搭載されている。このキャビン３には運転席８が設けられている。作業装置４は機体２に装着されている。走行装置５は、機体２の外側に設けられている。機体２内の後部には、原動機が搭載されている。
作業装置４は、ブーム１０と、作業具１１と、リフトリンク１２と、制御リンク１３と、ブームシリンダ１４と、バケットシリンダ１５とを有している。

ブーム１０は、キャビン３の右側及び左側に上下揺動自在に設けられている。作業具１１は、例えば、バケットであって、当該バケット１１は、ブーム１０の先端部（前端部）に上下揺動自在に設けられている。リフトリンク１２及び制御リンク１３は、ブーム１０が上下揺動自在となるように、ブーム１０の基部（後部）を支持している。ブームシリンダ１４は、伸縮することによりブーム１０を昇降させる。バケットシリンダ１５は、伸縮することによりバケット１１を揺動させる。

左側及び右側の各ブーム１０の前部同士は、異形の連結パイプで連結されている。各ブーム１０の基部（後部）同士は、円形の連結パイプで連結されている。
リフトリンク１２、制御リンク１３及びブームシリンダ１４は、左側と右側の各ブーム１０に対応して機体２の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク１２は、各ブーム１０の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク１２の上部（一端側）は、各ブーム１０の基部の後部寄りに枢支軸１６（第１枢支軸）を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク１２の下部（他端側）は、機体２の後部寄りに枢支軸１７（第２枢支軸）を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第２枢支軸１７は、第１枢支軸１６の下方に設けられている。

ブームシリンダ１４の上部は、枢支軸１８（第３枢支軸）を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第３枢支軸１８は、各ブーム１０の基部であって、当該基部の前部に設けられている。ブームシリンダ１４の下部は、枢支軸１９（第４枢支軸）を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第４枢支軸１９は、機体２の後部の下部寄りであって第３枢支軸１８の下方に設けられている。

制御リンク１３は、リフトリンク１２の前方に設けられている。この制御リンク１３の一端は、枢支軸２０（第５枢支軸）を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第５枢支軸２０は、機体２であって、リフトリンク１２の前方に対応する位置に設けられている。制御リンク１３の他端は、枢支軸２１（第６枢支軸）を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第６枢支軸２１は、ブーム１０であって、第２枢支軸１７の前方で且つ第２枢支軸１７の上方に設けられている。

ブームシリンダ１４を伸縮することにより、リフトリンク１２及び制御リンク１３によって各ブーム１０の基部が支持されながら、各ブーム１０が第１枢支軸１６回りに上下揺動し、各ブーム１０の先端部が昇降する。制御リンク１３は、各ブーム１０の上下揺動に伴って第５枢支軸２０回りに上下揺動する。リフトリンク１２は、制御リンク１３の上下揺動に伴って第２枢支軸１７回りに前後揺動する。

ブーム１０の前部には、バケット１１の代わりに別の作業具が装着可能とされている。別の作業具としては、例えば、油圧圧砕機、油圧ブレーカ、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等のアタッチメント（予備アタッチメント）である。
左側のブーム１０の前部には、油圧取出部が設けられている。油圧取出部は、予備アタッチメントに装備された油圧アクチュエータと、ブーム１０に設けられた油圧パイプ等の配管とを接続する装置である。油圧取出部と予備アタッチメントの油圧アクチュエータとは、別の油圧パイプで接続される。油圧取出部に供給された作動油は、油圧パイプを通過して油圧アクチュエータに供給される。

バケットシリンダ１５は、各ブーム１０の前部寄りにそれぞれ配置されている。バケットシリンダ１５を伸縮することで、バケット１１が揺動される。
左側及び右側の各走行装置５は、本実施形態ではクローラ型（セミクローラ型を含む）の走行装置が採用されている。なお、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。

次に、本発明に係る作業機の油圧システムについて説明する。
図１は、作業機１に設けた油圧システムの全体図を示している。
図１に示すように、油圧システム３０は、走行系油圧システム３０Ａと、作業系油圧システム３０Ｂとに大別することができる。
走行系油圧システム３０Ａについて説明する。

図１及び図２に示すように、走行系油圧システム３０Ａは、主に、左走行モータ（第１走行モータ）３１Ｌと、右走行モータ（第２走行モータ）３１Ｒとを駆動するシステムである。この走行系油圧システム３０Ａは、原動機３２と、方向切換弁３３と、走行系油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）Ｐ１と、第１走行モータ３１Ｌと、第２走行モータ３１Ｒと、油圧駆動装置３４とを備えている。

原動機３２は、電気モータ、エンジン等から構成されている。第１油圧ポンプＰ１は、原動機３２の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。
第１油圧ポンプＰ１は、作動油タンク２２に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第１油圧ポンプＰ１は、主に制御に用いる作動油を吐出する。説明の便宜上、第１油圧ポンプＰ１から吐出した作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧という。

第１油圧ポンプＰ１の吐出側には、作動油（パイロット油）を流す第１油路４０が設けられている。第１油路４０には、順にフィルタ３５、方向切換弁３３、第１走行モータ３１Ｌ及び第２走行モータ３１Ｒが設けられている。フィルタ３５と方向切換弁３３との間には、第１油路４０から分岐した第１チャージ油路４１が設けられている。この第１チャージ油路４１は、油圧駆動装置３４に至っている。

方向切換弁３３は、第１走行モータ３１Ｌ及び第２走行モータ３１Ｒの回転を変更する電磁弁であって、励磁により第１位置３３ａと第２位置３３ｂとに切り換え可能な二位置切換弁からなる。方向切換弁３３の切換え操作は、図示省略のスイッチ等によって行う。
第１走行モータ３１Ｌは、機体２の左側に設けられた走行装置５の駆動軸に動力を伝達するモータである。第２走行モータ３１Ｒは、機体２の右側に設けられた走行装置の駆動軸に動力を伝達するモータである。

第１走行モータ３１Ｌは、ＨＳＴモータ（走行モータ）３６と、斜板切換シリンダ３７と、油圧切換弁３８とを有している。ＨＳＴモータ３６は、斜板形可変容量アキシャルモータあって、車速（回転）を１速或いは２速に変更することができるモータである。斜板切換シリンダ３７は、伸縮によってＨＳＴモータ３６の斜板の角度を変更するシリンダである。油圧切換弁３８は、斜板切換シリンダ３７を一方側或いは他方側に伸縮させる弁であって、第１位置３８ａ及び第２位置３８ｂに切り換わる二位置切換弁で構成されている。この油圧切換弁３８の切換え操作は、当該油圧切換弁３８に接続された上流側に位置する方向切換弁３３によって行われる。

以上、第１油圧モータによれば、スイッチの操作によって方向切換弁３３を第１位置３３ａにした場合、方向切換弁３３と油圧切換弁３８との間における区間においてパイロット油が抜け、油圧切換弁３８が第１位置３８ａに切換えられる。その結果、斜板切換シリンダ３７が縮み、ＨＳＴモータ３６は１速状態になる。また、スイッチの操作によって方向切換弁３３を第２位置３３ｂにした場合、方向切換弁３３を通じて油圧切換弁３８にパイロット油が供給され、油圧切換弁３８が第２位置３８ｂに切換えられる。その結果、斜板切換シリンダ３７が延び、ＨＳＴモータ３６は２速状態になる。

なお、第２走行モータ３１Ｒも第１走行モータ３１Ｌと同様に作動する。第２走行モータ３１Ｒの構成及び作動は、第１走行モータ３１Ｌと同様であるため説明を省略する。
油圧駆動装置３４は、第１走行モータ３１Ｌ及び第２走行モータ３１Ｒを駆動する装置であって、第１走行モータ３１Ｌの駆動用の駆動回路（左用駆動回路）３４Ｌと、第２走行モータ３１Ｒの駆動用の駆動回路（右用駆動回路）３４Ｒとを有している。

駆動回路３４Ｌ、３４Ｒは、それぞれＨＳＴポンプ（走行油圧ポンプ）５３と、変速用油路ｈ，ｉと、第２チャージ油路ｊとを有している。変速用油路ｈ，ｉは、ＨＳＴポンプ５３とＨＳＴモータ３６とを接続する油路である。第２チャージ油路ｊは、変速用油路ｈ，ｉに接続され、第１油圧ポンプＰ１からの作動油を変速用油路ｈ，ｉに補充する油路である。

ＨＳＴポンプ５３は、原動機３２の動力によって駆動される斜板形可変容量アキシャルポンプである。ＨＳＴポンプ５３は、パイロット圧が作用する前進用受圧部５３ａと後進用受圧部５３ｂとを有している、受圧部５３ａ、５３ｂに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更される。斜版の角度を変更することによって、ＨＳＴポンプ５３の出力（作動油の吐出量）や作動油の吐出方向を変えることができる。

ＨＳＴポンプ５３の出力や作動油の吐出方向の変更は、運転席８の周囲に設けられた走行レバー５４によって行うことができる。走行レバー５４は、中立位置から、前後左右と前後左右の間の斜め方向に傾動可能に支持されている。走行レバー５４を傾動操作することにより、走行レバー５４の下部に設けられた各パイロット弁５５を操作することができる。

走行レバー５４を前側に傾動させると、前進用パイロット弁５５Ａが操作されて当該前進用パイロット弁５５Ａからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、左用駆動回路３４Ｌの前進用受圧部５３ａ及び右用駆動回路３４Ｒの前進用受圧部５３ａに作用する。これによりＨＳＴモータ３６の出力軸が走行レバー５４の傾動量に比例した速度で正転(前進回転）して作業機１が前方に直進する。

また、走行レバー５４を後側に傾動させると、後進用パイロット弁５５Ｂが操作されて当該後進用パイロット弁５５Ｂからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、左用駆動回路３４Ｌの後進用受圧部５３ｂ及び右用駆動回路３４Ｒの後進用受圧部５３ｂに作用する。これによりＨＳＴモータ３６の出力軸が走行レバー５４の傾動量に比例した速度で逆転（後進回転）して作業機１が後方に直進する。

また、走行レバー５４を右側に傾動させると、右旋回用パイロット弁５５Ｃが操作されて当該右旋回用パイロット弁５５Ｃからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は左用駆動回路３４Ｌの前進用受圧部５３ａ及び右用駆動回路３４Ｒの後進用受圧部５３ｂにも作用する。これにより、左側のＨＳＴモータ３６の出力軸が正転し且つ右側のＨＳＴモータ３６の出力軸が逆転して作業機１が右側に旋回する。

また、走行レバー５４を左側に傾動させると、左旋回用パイロット弁５５Ｄが操作されて当該左旋回用パイロット弁５５Ｄからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、右用駆動回路３４Ｒの前進用受圧部５３ａ及び左用駆動回路３４Ｌの後進用受圧部５３ｂにも作用する。これにより、右側のＨＳＴモータ３６の出力軸が正転し且つ左側のＨＳＴモータ３６の出力軸が逆転して作業機１が左側に旋回する。

また、走行レバー５４を斜め方向に傾動させると、各駆動回路の前進用受圧部５３ａと後進用受圧部５３ｂとに作用するパイロット圧の差圧によって、ＨＳＴモータ３６の出力軸の回転方向及び回転速度が決定され、作業機が前進又は後進しながら右旋回又は左旋回する。
作業系油圧システム３０Ｂについて説明する。

図１及び図３に示すように、作業系油圧システム３０Ｂは、ブーム１０、バケット１１、予備アクチュエータ等を作動させるシステムであって、複数の制御弁５６と、作業系油圧ポンプ（第２ポンプ）Ｐ２を備えている。
第２油圧ポンプＰ２は、原動機３２の動力によって駆動するポンプであって、第１油圧ポンプＰ１とは異なる位置に設置されたポンプである。この第２油圧ポンプＰ２は、斜板形可変容量アキシャルポンプから構成されている。第２油圧ポンプＰ２は、作動油タンク２２に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第２油圧ポンプＰ２は、主に油圧アクチュエータを作動させる作動油を吐出する。

第２油圧ポンプＰ２の吐出側には、油路３９が設けられている。この油路３９には、複数の制御弁５６が接続されている。複数の制御弁５６は、ブーム制御弁５６Ａ、バケット制御弁５６Ｂ、予備制御弁５６Ｃである。ブーム制御弁５６Ａは、ブームシリンダ１４を制御する弁であって、バケット制御弁５６Ｂは、バケットシリンダ１５を制御する弁であって、予備制御弁５６Ｃは、予備アタッチメントの油圧アクチュエータを制御する弁である。

ブーム１０、バケット１１の操作は、運転席８の周囲に設けられた操作レバー５８によって行うことができる。操作レバー５８は、中立位置から、前後左右と前後左右の間の斜め方向に傾動可能に支持されている。操作レバー５８を傾動操作することにより、操作レバー５８の下部に設けられた各パイロット弁５９を操作することができる。
操作レバー５８を前側に傾動させると、下降用パイロット弁５９Ａが操作されて当該下降用パイロット弁５９Ａからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁５６Ａの受圧部に作用し、ブーム１０は下降する。

操作レバー５８を後側に傾動させると、上昇用パイロット弁５９Ｂが操作されて当該上昇用パイロット弁５９Ｂからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁５６Ａの受圧部に作用し、ブーム１０は上昇する。
操作レバー５８を右側に傾動させると、バケットダンプ用のパイロット弁５９Ｃが操作され、バケット制御弁５６Ｂの受圧部にパイロット油が作用する。その結果、バケット制御弁５６Ｂは、バケットシリンダ１５を伸長させる方向に作動し、操作レバー５８の傾動量に比例した速度でバケット１１がダンプ動作する。

操作レバー５８を左側に傾動させると、バケットスクイ用のパイロット弁５９Ｄが操作され、バケット制御弁５６Ｂの受圧部にパイロット油が作用する。その結果、バケット制御弁５６Ｂは、バケットシリンダ１５を縮小させる方向に作動し、操作レバー５８の傾動量に比例した速度でバケット１１がスクイ動作する。
予備アタッチメントの操作は、運転席８の周囲に設けられたスイッチ２４によって行うことができる。スイッチ２４は、例えば、揺動自在なシーソ型スイッチ、スライド自在なスライド型スイッチ、或いは、押圧自在なプッシュ型スイッチで構成されている。スイッチの操作は、ＣＰＵ等で構成された制御部２５に出力される。

制御部２５は、電磁弁等から構成された第１電磁弁６０Ａ及び第２電磁弁６０Ｂにスイッチ２４の操作量に応じた指令を出力する。第１電磁弁６０Ａ及び第２電磁弁６０Ｂは、スイッチ２４の操作量に応じて開く。その結果、第１電磁弁６０Ａ及び第２電磁弁６０Ｂに接続された予備制御弁５６Ｃにパイロット油が供給され、予備アタッチメントの予備アクチュエータは、予備制御弁５６Ｃから供給された作動油によって作動する。

さて、油圧システム３０は、ロードセンシングシステムを備えている。ロードセンシングシステムは、作業の負荷に応じて第２油圧ポンプＰ２の吐出量を制御するシステムである。このロードセンシングシステムは、第１検出油路７０と、第２検出油路７１と、流量補償弁７２、斜板制御部７３とを有している。
第１検出油路７０（ＰＬＳ油路ということがある）は、各制御弁５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃに接続されていて、各制御弁５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃが作動したときの負荷圧を検出する油路である。また、第１検出油路７０は、流量補償弁７２にも接続されていて、各制御弁５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃの負荷圧のうち最高の負荷圧である「ＰＬＳ信号圧」を流量補償弁７２に伝達する。第２検出油路７１（ＰＰＳ油路ということがある）は、第２油圧ポンプＰ２の吐出側と流量補償弁７２を接続していて、第２油圧ポンプＰ２の作動油の吐出圧である「ＰＰＳ信号圧」を流量補償弁７２に伝達する。

斜板制御部７３は、圧力によって移動するピストンと、ピストンを収容する収容部と、ピストンに連結したロッドとを有する装置である。収容部の一端側は流量補償弁７２に接続され、他端側は第２油圧ポンプＰ２の吐出側に接続されている。斜板制御部７３のロッド（移動部）は、第２油圧ポンプＰ２の斜板に接続され、当該ロッドの伸縮によって斜板の角度が変更可能である。

流量補償弁７２は、ＰＬＳ信号圧及びＰＰＳ信号圧に基づいて斜板制御部７３を制御可能な弁である。流量補償弁７２は、ＰＰＳ信号圧とＰＬＳ信号圧との圧力差（第１差圧）が予め定められた圧力となるように、斜板制御部７３の一端側に圧力をかける。つまり、流量補償弁７２は、ＰＰＳ信号圧−ＰＬＳ信号圧との差圧（第１差圧）が一定となるように、斜板制御部７３の他端側のロッドを伸縮させる。

以上のように、ロードセンシングシステムでは、第１差圧が一定となるように斜板の角度を変更するため、負荷圧に応じて第２油圧ポンプＰ２の吐出量を調整することができる。
さて、油圧システム３０において、走行系油圧システム３０Ａでは、信号用の作動油（パイロット油）を供給するだけでなく、チャージ油路４１にも作動油を供給する必要があるため、第１油圧ポンプＰ１は、パイロット油を供給するポンプよりも若干出力の大きな定容量型のポンプ（ギヤポンプ）が採用されている。油圧システム３０では、第１油圧ポンプＰ１の作動による出力（馬力）のロスを少なくするために、次に示すシステム（馬力制御回路）を設けている。

馬力制御回路は、油圧制御部７５を備えている。この油圧制御部７５は、第１油圧ポンプＰ１から吐出した作動油（パイロット油）の圧力である第１圧力（Ｐｉ）と、第１油圧ポンプＰ１から吐出した流量を減少させた後の作動油（パイロット油）の圧力である第２圧力（ＰＡ）との差圧（第２差圧：ＰＡ−Ｐｉ）に基づいて、第２油圧ポンプＰ２を制御する装置である。

第１圧力は、第１取出部４３で取り出された作動油の圧力である。第１取出部４３は、第１油路４０に流れる作動油を取り出すための部分であって、第１油圧ポンプＰ１の吐出口の近傍に設けられている。第２圧力は、第２取出部４４で取り出された作動油の圧力である。第２取出部４４は、第１油路４０に流れる作動油を取り出すための部分であって、第１取出部４３とは異なる位置に設けられている。

詳しくは、第１油路４０において、第１取出部４３の下流側には作動油の流量を絞る第１絞り部４５が設けられ、この第１絞り部４５の下流側に第２取出部４４が設けられている。第２取出部４４及び第１絞り部４５は、フィルタ３５よりも上流側に位置している。
つまり、第１油路４０において、第１取出部４３と第２取出部４４との間に第１絞り部４５を設けることによって、第１油圧ポンプＰ１から吐出した作動油に第２差圧（第１取出部４３から取り出された作動油の第１圧力と、第２取出部４４から取り出された作動油の第２圧力との差）が生じる。

また、第１油路４０において、第１絞り部４５と第１油圧ポンプＰ１との区間には、第１排出油路４６が接続されている。即ち、第１取出部４３と第１油圧ポンプＰ１との間には、第１排出油路４６が接続されている。
油圧制御部７５は、差圧作動部７６と、流量補償弁７２（制御弁）と、斜板制御部７３とを有している。

差圧作動部７６は、第１圧力と第２圧力との第２差圧に応じて作動する装置である。差圧作動部７６の一方側が第１取出部４３に接続され、他端側が第２取出部４４に接続されている。詳しくは、第１取出部４３には、差圧作動部７６に至る第２油路４２が設けられ、第２油路４２の当該第１取出部４３とは反対側の端部には、差圧作動部７６の一端側Ｎ１（後述する収容部７６Ｂにおいて、ピストン７６Ａの頂部側）が接続されている。

また、第２取出部４４には、差圧作動部７６に至る第３油路４８が設けられ、第３油路４８の第２取出部４４とは反対側の端部には、差圧作動部７６の他端Ｎ２（後述する収容部７６Ｂにおいて、ロッド側）が接続されている。第３油路４８の中途部は、分岐していて分岐部に第２排出油路４９が接続されている。第２排出油路４９は、第１絞り部４５を通過して第３油路４８に入った作動油を排出することが可能な油路で、排出側は作動油タンク２２に接続されている。第２排出油路４９の中途部には、第２絞り部５０が設けられている。また、第３油路４８にも第３絞り部５１を設けた。

したがって、第１絞り部４５、第２絞り部５０、第３絞り部５１によって、差圧作動部７６に入る作動油の圧力（第２圧力）が決まる。言い換えれば、差圧作動部７６に繋がる第３油路４８に第２排出油路４９から構成されるブリード回路を設けることによって、第２圧力を設定している。
差圧作動部７６は、第２差圧に基づいて移動するピストン７６Ａと、ピストン７６Ａを収容する収容部７６Ｂと、ピストン７６Ａの移動に伴って移動するロッド７６Ｃとを有している。ピストン７６Ａは、第１圧力が第２圧力よりも大きくなると、ロッド７６Ｃを縮小させる方向に移動し、第２圧力が第１圧力よりも大きくなると、ロッド７６Ｃを伸縮させる方向に移動する。ロッド７６Ｃは、流量補償弁７２（制御弁）に接続されていて、当該ロッド７６Ｃによって流量補償弁７２の開度を変更する。

流量補償弁７２（制御弁）は、ＰＬＳ信号圧とＰＰＳ信号圧との差圧である第１差圧が一定となるように開度が設定されるだけでなく、ピストン７６Ａの移動に応じて開度（流量）が設定される。言い換えれば、流量補償弁７２は、第１差圧が一定となるように流量が変更可能で且つ第２差圧に基づいて流量が変更可能な弁である。
流量補償弁７２における第１差圧は、当該流量補償弁７２に設けられたスプリング７２Ａによって設定されている。即ち、流量補償弁７２は、スプリング７２Ａで内蔵されたスプールを付勢することによって、第１差圧が一定となるように設定されている。

一方、流量補償弁７２のスプールには差圧作動部７６のロッド７６Ｃが接続されていて、当該ロッド７６Ｃはスプリング７２Ａに抗してスプールを移動させることができる。斜板制御部７３は、上述したように流量補償弁７２からの作動油に基づいて伸縮することで第２油圧ポンプＰ２の斜板の角度を変更する。
以上、馬力制御回路は、第１取出部４３、第２取出部４４、油圧制御部７５、第１絞り部４５、第２排出油路４９及び第２絞り部５０を有しているため、第１油圧ポンプＰ１の馬力ロスを低減させることができる。

図４Ａは、従来の馬力制御回路の概略図であり、図４Ｂは、本発明の馬力制御回路の概略図である。図４Ａに示すように、従来の馬力制御回路は、図２から第２排出油路４９、第２絞り部５０及び第３絞り部５１が設けられていない構成である。
図４Ａに示すように、例えば、第１絞り部４５の径をφ７．０ｍｍ、第１油圧ポンプＰ１の作動油の吐出量を６０ＬＰＭ（ｌ／ｍｉｎ）、第２差圧を０．６７ＭＰａとした場合、第１油圧ポンプＰ１の馬力ロスは、（０．６７ＭＰａ×６０ＬＰＭ）／６０＝０．６７ｋｗとなる。一方、図４Ｂに示すように、例えば、第１絞り部４５の径をφ８．０ｍｍ、第２絞り部５０の径をφ０．５ｍｍ、第３絞り部５１の径をφ０．７ｍｍとした場合、第１油圧ポンプＰ１の作動油の吐出量を６０ＬＰＭ（ｌ／ｍｉｎ）、第２差圧を０．３９ＭＰａとした場合、第１油圧ポンプＰ１の馬力ロスは、（０．３９ＭＰａ×６０ＬＰＭ）／６０＋（４．６１ＭＰａ×０．７２ＬＰＭ）／６０＝０．４５ｋｗとなる。即ち、本発明の馬力制御回路では、第１油圧ポンプＰ１の馬力ロスを０．２２ｋｗ低減することができる。なお、馬力ロスの算出において、上記に示した圧力は、例えば、出典「森川敬信ら（1998） 流れ学 動力学の基礎 3.6 ベルヌーイの式の応用 式3.21等」により求めることができる。

表１は、従来の馬力制御回路（比較例）と、本発明の馬力制御回路（実施例）とにおける第２差圧の結果を示している。図５は、表１の結果を示している。

比較例及び実施例において、エンジン回転数に関して、アイドリング回転数は５００ｒｐｍ、最高回転数は２４８０ｒｐｍ、エンジン回転数の１回転当たりの第１油圧ポンプＰ１の作動油の吐出量は２５ｃｃとした。また、比較例及び実施例において、アイドリング回転数での第１圧力（Ｐｉ）と第２圧力（ＰＡ）との差（ＰＡ−Ｐｉ）と、最高回転数での第１圧力（Ｐｉ）と第２圧力（ＰＡ）との差（ＰＡ−Ｐｉ）との差（第２差圧）が、０．５ＭＰａになることを目標とした。

図５に示すように、第１絞り部４５の径をφ８．０ｍｍとした場合（比較例１）は、第２差圧を０．５ＭＰａにすることができなかった。第１絞り部４５の径を比較例１よりも小さいφ７．０ｍｍとした場合（比較例２）は、第２差圧を０．５ＭＰａにすることができたものの、馬力ロスが０．５１ｋｗ（０．５ＭＰａ×６２ＬＰＭ）／６０＝０．５１ｋｗ）となった。一方、第１絞り部４５の径をφ７．０ｍｍとした場合（実施例）は、第２差圧を０．５ＭＰａにすることができた。実施例における馬力ロスは、０．４５ｋｗとなり、比較例２よりも抑制することができた。

したがって、図２に示す油圧システム３０によれば、ゲイン制御（馬力制御）に必要な第２差圧は維持しつつ第１油圧ポンプＰ１の馬力ロスを抑制することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態は、馬力制御回路の変形例を示している。第１実施形態と同様の構成は、説明を省略する。第１実施形態では、第１油路４０に作動油を取り出す２つの取出部を設けていたが、第２実施形態では、第１油路４０に作動油を取り出す１つの取出部を設けている。

図６に示すように、馬力制御回路は、第３取出部８０と、第１分岐油路８１と、第２分岐油路８２と、第４絞り部８３と、第５絞り部８４とを有している。
第３取出部８０は、第１油路４０に流れる作動油を取り出す部分であって、第１油圧ポンプＰ１の吐出側の近傍に設けられている。第３取出部８０は、第１油圧ポンプＰ１の吐出側から分岐したパイプで構成されている。第１分岐油路８１は、第３取出部８０から一方に分岐する油路であって、差圧作動部７６の一端に接続されている。第２分岐油路８２は、第３取出部８０から他方に分岐する油路であって、差圧作動部７６の他端に接続されている。第４絞り部８３は、第１分岐油路８１の中途部に設けられている。

また、第１分岐油路８１の中途部は、分岐していて分岐部に第３排出油路８５が接続されている。第３排出油路８５は、第４絞り部８３を通過した作動油を排出することが可能な油路で、排出側は作動油タンク２２に接続されている。第３排出油路８５の中途部には、第５絞り部８４が設けられている。
したがって、第１分岐油路８１に第４絞り部８３を設け、さらに、第１分岐油路８１から分岐して第３排出油路８５から構成されるブリード回路を設けることによって、第２圧力を設定することができる。即ち、第１分岐油路８１に設けた第４絞り部８３及び第３排出油路８５等によって、第１圧力と第２圧力との差である第２差圧を生じさせることができる。
［第３実施形態］
第３実施形態は、油圧システムの変形例を示している。図７は、ブーム、バケット、アーム、走行モータ、旋回モータ等を有するバックホーの油圧システムの概略図である。バックホーについては、従来と同じ構成であるため説明を省略する。加えて、第１実施形態及び第２実施形態と共通の構成については説明を省略する。

第１油圧ポンプＰ１は、定容量形のギヤポンプによって構成されている。第１油圧ポンプＰ１から吐出した作動油は、第１実施形態と同様に主に制御用に用いられる。例えば、第１油圧ポンプＰ１は、操作レバー５８の下部に設けられたパイロット弁に接続されている。
第２油圧ポンプＰ２は、斜板形可変容量アキシャルポンプであって且つ独立した２つの吐出口から等しい吐出量が得られる等流量ダブルポンプ（スプリットフロー式の油圧ポンプ）によって構成されている。第２油圧ポンプＰ２は、切換弁８７に接続されている。切換弁８７は、ブーム、バケット、アーム等を制御する制御弁５６に接続されると共に、図示省略の走行モータ、旋回モータにも接続される。

切換弁８７は、第２油圧ポンプＰ２から吐出した作動油を作業系油圧システムに供給したり、或いは、走行系油圧システムに供給する弁であって、少なくとも２つの位置に切換可能である。即ち、切換弁８７を一方の位置に切り換えると、第２油圧ポンプＰ２から吐出した作動油を合流して、作業系油圧システムに設けられた制御弁５６等に供給する。切換弁８７を一方の位置に切り換えた場合、合流した作動油の圧力が「ＰＰＳ信号圧」として当該切換弁８７から出力される。また、切換弁８７を他方の位置に切り換えると、第２油圧ポンプＰ２から吐出した作動油を、走行系油圧システムに設けられた走行モータ等に供給する。切換弁８７と流量補償弁７２（制御弁）とは接続されていて、切換弁８７から出力されたＰＰＳ信号圧が流量補償弁７２に入力される。

この油圧システムにおいても、第１絞り部４５、第２絞り部５０、第３絞り部５１、第２排出油路４９の構成は、第１実施形態と同様である。差圧作動部７６は、第１圧力と第２圧力との第２差圧に応じて作動し、流量補償弁７２（制御弁）から斜板制御部７３に出力する作動油の圧力が決まる。この圧力によって斜板制御部７３のロッドが伸縮（移動）することによって、第２油圧ポンプＰ２の斜板の角度が変更される。

以上、第１絞り部４５、第２絞り部５０、第３絞り部５１、第２排出油路４９を設けているため、バックホーの油圧システムにおいても、第１油圧ポンプＰ１の馬力ロスが発生することを防止することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 作業機
３０ 油圧システム
３２ 原動機
４０ 第１油路
４２ 第２油路
４３ 第１取出部
４４ 第２取出部
４５ 第１絞り部
４６ 第１排出油路
４８ 第３油路
４９ 第２排出油路
５０ 第２絞り部
５１ 第３絞り部
７３ 斜板制御部
７２ 流量補償弁（制御弁）
７５ 油圧制御部
７６ 差圧作動部
７６Ａ ピストン
７６Ｂ シリンダ
７６Ｃ ロッド
８０ 第３取出部
８１ 第１分岐油路
８２ 第２分岐油路
８３ 第４絞り部
８４ 第５絞り部
８５ 第３排出油路

Claims (8)

1. 原動機と、
   前記原動機により駆動して作動油を吐出する第１油圧ポンプと、
   前記原動機により駆動して作動油を吐出する油圧ポンプであって、前記第１油圧ポンプとは異なる第２油圧ポンプと、
   前記第１油圧ポンプに接続される第１油路と、
   前記第１油路に設けられ且つ当該第１油路に流れる作動油を取り出す第１取出部と、
   前記第１取出部とは異なる位置で前記第１油路に設けられ且つ当該第１油路に流れる作動油を取り出す第２取出部と、
   前記第１取出部から取り出された作動油の圧力である第１圧力と第２取出部から取り出された作動油の圧力である第２圧力との差圧に基づいて前記第２油圧ポンプを制御する油圧制御部と、
   前記第１取出部と前記第２取出部との間に設けられる第１絞り部と、
   前記第１絞り部を通過した前記作動油を排出する排出油路と、
   前記排出油路に設けられる第２絞り部と、
   を備えている作業機の油圧システム。
2. 前記第２油圧ポンプは、斜板を有する可変容量ポンプであり、
   前記油圧制御部は、
   前記差圧に基づいて移動するピストンと、
   前記作動油が供給され且つ前記ピストンの移動に応じて作動油の流量を変更する制御弁と、
   前記制御弁からの作動油に基づいて前記斜板の角度を変更する斜板制御部と、
   を有している請求項１に記載の作業機の油圧システム。
3. 前記ピストンを収容する収容部と、
   前記収容部の一端と前記第１取出部とを接続する第２油路と、
   前記収容部の他端と前記第２取出部とを接続する第３油路と、
   を備え、
   前記排出油路は、前記第３油路に接続されている請求項２に記載の作業機の油圧システム。
4. 前記第３油路に設けられた第３絞り部を備えている請求項３に記載の作業機の油圧システム。
5. 原動機と、
   前記原動機により駆動して作動油を吐出する第１油圧ポンプと、
   前記原動機により駆動して作動油を吐出する油圧ポンプであって、前記第１油圧ポンプとは異なる第２油圧ポンプと、
   前記第１油圧ポンプに接続される第１油路と、
   前記第１油路に流れる作動油を取り出す第３取出部と、
   前記第３取出部から一方に分岐する第１分岐油路と、
   前記第３取出部から他方に分岐する第２分岐油路と、
   前記第１分岐油路を流れる作動油の圧力である第３圧力と第２分岐油路を流れる作動油の圧力である第４圧力との差圧に基づいて前記第２油圧ポンプを制御する油圧制御部と、
   前記第１分岐油路に設けられる第４絞り部と、
   前記第４絞り部を通過した前記作動油を排出する排出油路と、
   前記排出油路に設けられる第５絞り部と、
   を備えている作業機の油圧システム。
6. 前記第２油圧ポンプは、斜板を有する可変容量ポンプであり、
   前記油圧制御部は、
   前記差圧に基づいて移動するピストンと、
   前記作動油が供給され且つピストンの移動に応じて作動油の流量を変更する制御弁と、
   前記制御弁からの作動油に基づいて前記斜板の角度を変更する斜板制御部と、
   を有している請求項５に記載の作業機の油圧システム。
7. 前記ピストンを収容する収容部を備え、
   前記収容部の一端は前記第１分岐油路に接続され、前記収容部の他端は前記第２分岐油路に接続されている請求項６に記載の作業機の油圧システム。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の作業機の油圧システムを備えた作業機であって、
   機体と、
   機体に設けられた作業装置と、
   機体の右側及び左側に配置された走行装置と、
   を備えている作業機。

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