JP2022001769A - 液圧駆動システム - Google Patents

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Abstract

【課題】再生流量の変動が与える液圧アクチュエータの応答性に対する影響を抑制できる液圧駆動システムを提供すること。【解決手段】液圧駆動システム１は、液圧アクチュエータ２に作動液を供給する液圧ポンプ１１と、液圧ポンプから液圧アクチュエータに流れる作動液の流量を制御するメータイン制御弁１２と、液圧アクチュエータからタンクに排出される作動液の流量を制御するメータアウト制御弁１３と、液圧アクチュエータから排出される作動液を液圧アクチュエータに供給する再生弁１４と、を備え、メータアウト制御弁は、再生弁と並列して液圧アクチュエータに接続されているものである。【選択図】図１

Description

本発明は、液圧アクチュエータから排出される作動液を再生可能な液圧駆動システムに関する。
液圧駆動システムでは、省エネルギー効果を得るために液圧アクチュエータから排出される作動液を再生している。このような液圧駆動システムとして、例えば特許文献１の液圧駆動装置が知られている。
特開２０１８−２８３５８号公報
特許文献１の液圧駆動システムでは、メータアウトラインに排出される作動液が再生ラインを介して液圧シリンダに再生される。それ故、メータアウトラインに排出される作動液がそのまま液圧シリンダに再生されるので、液圧シリンダに取付けられるアタッチメントの姿勢及び荷重等によって再生流量が変化する。そうすると、レバー操作に対するシリンダの応答性に関してアタッチメントの姿勢及び荷重が影響することになる。また、再生時において作動液をタンクに排出する際、作動液が制御弁及び再生解除弁を通ってタンクに導かれる。それ故、再生時における作動液の圧力損失が大きい。
そこで本発明は、再生流量の変動が与える液圧アクチュエータの応答性に対する影響を抑制できる液圧駆動システムを提供することを目的としている。
また、本発明は、再生時における作動液に生じる圧力損失を低減できる液圧駆動システムを提供することができる。
本発明の液圧駆動システムは、液圧アクチュエータに作動液を供給する液圧ポンプと、前記液圧ポンプから前記液圧アクチュエータに流れる作動液の流量を制御するメータイン制御弁と、前記液圧アクチュエータからタンクに排出される作動液の流量を制御するメータアウト制御弁と、前記液圧アクチュエータから排出される作動液を前記液圧アクチュエータに供給する再生弁と、を備え、前記メータアウト制御弁は、前記再生弁と並列して前記液圧アクチュエータに接続されているものである。
本発明に従えば、メータイン制御弁と、メータアウト制御弁と、再生弁との各々において、各々を流れる作動液の流量を独立して夫々制御することができる。それ故、再生流量の変動に合わせてメータアウト流量を調整することができる。これにより、再生流量の変動が与える液圧アクチュエータの応答性に対する影響を抑制することができる。
また、本発明に従えば、タンクに排出される作動液が再生弁を通ることなく液圧アクチュエータからタンクに排出される。それ故、タンクに排出される作動液の圧力損失を低減することができる。
本発明によれば、再生流量の変動が液圧アクチュエータの応答性に与える影響を抑制することができる。
また、本発明によれば、再生時における作動液に生じる圧力損失を低減することができる。
本発明の実施形態に係る液圧駆動システムを示す液圧回路図である。 図１の液圧駆動システムに備わる制御装置において再生弁の開口制御に関するブロック図である。 図１の液圧駆動システムに備わる制御装置においてメータアウト制御弁の開口制御に関するブロック図である。 本発明の別の実施形態に係る液圧駆動システムを示す液圧回路図である。
以下、本発明に係る実施形態の液圧駆動システム１について前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する液圧駆動システム１は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
建設機械、産業機械、及び産業車両等の油圧駆動機械は、液圧アクチュエータ及び液圧駆動システム１を備えている。そして、油圧駆動機械は、液圧アクチュエータを作動させることによって各種構成を動かすことができる。これにより、油圧駆動機械は、各種作業を行うことができる。液圧アクチュエータは、例えば図１に示すような液圧シリンダ２である。液圧シリンダ２は、伸縮することによって各種構成を動かすことができる。更に詳細に説明すると、液圧シリンダ２は、シリンダチューブ２ａにロッド２ｂが進退可能に挿入されている。また、シリンダチューブ２ａには、ロッド側ポート２ｃ及びヘッド側ポート２ｄが形成されている。そして、各ポート２ｃ，２ｄに対して作動液を給排することによってシリンダチューブ２ａに対してロッド２ｂが進退する、即ち液圧シリンダ２が伸縮する。
液圧駆動システム１は、液圧シリンダ２に対して作動液を給排する。即ち、液圧駆動システム１は、液圧シリンダ２の各ポート２ｃ，２ｄに接続されている。そして、液圧シリンダ２のロッド側ポート２ｃに作動液を供給し且つヘッド側ポート２ｄから作動液を排出させることによって液圧シリンダ２が縮退する。また、液圧駆動システム１は、液圧シリンダ２のヘッド側ポート２ｄに作動液を供給し且つロッド側ポート２ｃから作動液を排出させることによって液圧シリンダ２を縮退させる。更に詳細に説明すると、液圧駆動システム１は、例えば液圧ポンプ１１と、メータイン制御弁１２と、メータアウト制御弁１３と、再生弁１４と、３つの圧力センサ１５〜１７と、操作装置１８と、制御装置１９と、備えている。
液圧ポンプ１１は、回転駆動されることによって作動液を吐出することができる。即ち、液圧ポンプ１１は、駆動源に接続されている。駆動源は、エンジンＥ又は電気モータである。なお、駆動源は、本実施形態においてエンジンＥである。液圧ポンプ１１は、エンジンＥによって回転駆動されることによって作動液を吐出する。なお、液圧ポンプ１１は、本実施形態において斜板ポンプ又は斜軸ポンプである。
メータイン制御弁１２は、液圧ポンプ１１と液圧シリンダ２との間に介在する。即ち、メータイン制御弁１２は、液圧ポンプ１１及び液圧シリンダ２の各ポート２ｃ，２ｄに接続されている。本実施形態において、メータイン制御弁１２は、ロッド側通路２１ａを介してロッド側ポート２ｃに接続され、またヘッド側通路２１ｂを介してヘッド側ポート２ｄに接続されている。また、メータイン制御弁１２は、入力されるメータイン指令に応じて、液圧ポンプ１１から液圧シリンダ２に供給される作動液の方向及び流量を制御することができる。即ち、メータイン制御弁１２は、作動液を液圧ポンプ１１から液圧シリンダ２のポート２ｃ，２ｄの何れか一方に供給し、且つ供給される作動液の流量であるメータイン流量を制御することができる。具体的に説明すると、メータイン制御弁１２は、本実施形態において電子制御式のスプール弁である。即ち、メータイン制御弁１２は、スプール１２ａ及び２つの電磁比例制御弁３１Ｌ，３１Ｒを有している。スプール１２ａは、移動することによって作動油の流れる方向を切換え、またメータイン制御弁１２の開度を制御することができる。
２つの電磁比例制御弁３１Ｌ，３１Ｒは、互いに抗する方向のパイロット圧をスプール１２ａに与えることができる。そして、２つの電磁比例制御弁３１Ｌ，３１Ｒは、入力されるメータイン指令に応じたパイロット圧を出力し、２つのパイロット圧の差圧に応じた位置へとスプール１２ａを移動させる。即ち、２つの電磁比例制御弁３１Ｌ，３１Ｒは、入力されるメータイン指令に応じた位置にスプール１２ａを移動させる。これにより、入力されるメータイン指令に応じた方向且つメータイン流量の作動液が液圧シリンダ２に供給される。
メータアウト制御弁１３は、液圧ポンプ１１とタンク１０との間に介在する。即ち、メータアウト制御弁１３は、液圧シリンダ２の各ポート２ｃ，２ｄ及びタンク１０に接続されている。本実施形態において、メータアウト制御弁１３は、メータイン制御弁１２に並列するようにロッド側通路２１ａ及びヘッド側通路２１ｂの各々に接続されている。また、メータアウト制御弁１３は、入力されるメータアウト指令に応じて、液圧シリンダ２からタンク１０に排出される作動液の方向及び流量（メータアウト流量）を制御することができる。即ち、メータアウト制御弁１３は、排出される作動液の方向を液圧シリンダ２のポート２ｃ，２ｄからタンク１０の何れか一方に切替え、且つメータアウト流量を制御することができる。なお、メータアウト制御弁１３は、メータアウト制御弁１３を流れる流量を、メータイン制御弁１２を介して液圧シリンダ２に供給される流量から独立して制御することができる。具体的に説明すると、メータアウト制御弁１３は、本実施形態において電子制御式のスプール弁である。即ち、メータアウト制御弁１３は、スプール１３ａ及び２つの電磁比例制御弁３２Ｌ，３２Ｒを有している。スプール１３ａは、移動することによって作動油の流れる方向を切換え、またメータアウト制御弁１３の開度を制御することができる。
２つの電磁比例制御弁３２Ｌ，３２Ｒは、互いに抗する方向のパイロット圧をスプール１３ａに与えることができる。そして、２つの電磁比例制御弁３２Ｌ，３２Ｒは、入力されるメータアウト指令に応じたパイロット圧を出力し、２つのパイロット圧の差圧に応じた位置へとスプール１３ａを移動させる。即ち、２つの電磁比例制御弁３２Ｌ，３２Ｒは、入力されるメータアウト指令に応じた位置にスプール１３ａを移動させる。これにより、入力されるメータアウト指令に応じた方向且つ流量の作動液が液圧シリンダ２から排出される。
再生弁１４は、メータアウト制御弁１３に並列して液圧シリンダ２に接続されている。そして、再生弁１４は、液圧シリンダ２から排出される作動液を液圧シリンダ２に再生する。本実施形態において、再生弁１４は、ロッド側通路２１ａとヘッド側通路２１ｂとを繋ぐ再生通路２３に介在している。更に詳細に説明すると、再生弁１４は、そこに入力される再生弁指令に応じて再生通路２３を開閉することができる。再生通路２３には、逆止弁２０が介在している。本実施形態において、逆止弁２０は、再生通路２３において再生弁１４よりヘッド側通路２１ｂ寄りに介在している。そして、逆止弁２０は、再生通路２３においてロッド側ポート２ｃからヘッド側ポート２ｄに向かう順方向の流れを許容し、且つ逆方向の流れを阻止する。それ故、液圧駆動システム１は、ロッド側ポート２ｃからヘッド側ポート２ｄへの作動液の再生を行うことができる。また、再生弁１４は、入力される再生弁指令に応じて開度を調整することができる。これにより、再生弁１４は、入力される再生弁指令に応じた再生流量の作動液を液圧シリンダ２に再生することができる。なお、再生弁１４は、再生弁１４を流れる流量を、メータイン制御弁１２及びメータアウト制御弁１３の各々を流れる流量から独立して制御することができる。本実施形態において再生弁１４は、電磁比例制御弁である。
第１及び第２圧力センサ１５，１６は、ロッド側ポート２ｃ及びヘッド側ポート２ｄの各々に対して給排される液圧を検出する。更に詳細に説明すると、第１圧力センサ１５は、ロッド側通路２１ａに接続されている。即ち、第１圧力センサ１５は、ロッド側ポート２ｃに対して給排される作動液の液圧（ロッド圧Ｐｃｒ）を検出する。他方、第２圧力センサ１６は、ヘッド側通路２１ｂに接続されている。即ち、第２圧力センサ１６は、ヘッド側ポート２ｄに対して給排される作動液の液圧（ヘッド圧Ｐｃｈ）を検出する。また、第３圧力センサ１７は、液圧ポンプ１１から吐出される作動液の液圧（吐出圧）を検出する。そして、３つの圧力センサ１５〜１７は、検出された液圧を制御装置１９に出力する。
操作装置１８は、液圧シリンダ２を作動させるべく操作指令を制御装置１９に出力する。操作装置１８は、例えば操作弁又は電気ジョイスティック等である。更に詳細に説明すると、操作装置１８は、操作具の一例である操作レバー１８ａを有している。操作レバー１８ａは、操作者によって操作可能に構成されている。そして、操作装置１８は、操作レバー１８ａの操作量に応じた操作指令を制御装置１９に出力する。本実施形態において、操作レバー１８ａは、揺動可能に構成されている。そして、操作装置１８は、操作レバー１８ａの揺動量に応じた操作指令を制御装置１９に出力する。
制御装置１９は、再生弁１４、３つの圧力センサ１５〜１７、４つの電磁比例制御弁３１Ｌ，３１Ｒ，３２Ｌ，３２Ｒ、及び操作装置１８に接続されている。そして、制御装置１９は、再生弁１４及びメータアウト制御弁１３の開口を制御する。これにより、制御装置１９は、操作装置１８からの操作信号に応じた排出流量の作動液を液圧シリンダ２から排出させる。更に詳細に説明すると、制御装置１９は、液圧シリンダ２の負荷状態に応じて再生弁１４の開口を制御することによって、再生流量の作動液をロッド側ポート２ｃから再生弁１４を介してヘッド側ポート２ｄに再生させる。また、制御装置１９は、メータアウト制御弁１３の開度を制御することによって、排出流量から再生流量を減算したメータアウト流量の作動液をメータアウト制御弁１３からタンク１０に排出させる。より詳細に説明すると、制御装置１９は、再生弁１４の開度を制御すべく、図２に示すように目標排出流量演算部４１と、再生比率演算部４２と、配管圧力推定部４３と、再生弁開口演算部４４とを有している。また、制御装置１９は、再生流量に応じてメータアウト流量を調整すべく、図３に示すように目標排出流量演算部４１と、再生流量推定部４５と、メータイン制御弁開口演算部（Ｍ／Ｏ制御弁開口演算部）４６とを有している。
目標排出流量演算部４１は、操作装置１８からの操作指令に応じて液圧シリンダ２から排出させる目標排出流量を演算する。本実施形態において、目標排出流量演算部４１は、操作指令と目標排出流量との対応を示すマップに基づいて目標排出流量を演算する。なお、目標排出流量は、関係式に基づいて演算されてもよい。
再生比率演算部４２は、液圧シリンダ２の負荷状態に基づいて再生比率を演算する。再生比率は、液圧シリンダ２から排出される目標排出流量に対する再生流量の比率である。即ち、再生比率は、液圧シリンダ２から排出される目標排出流量に対して再生させるべき流量の比率である。また、負荷状態は、液圧シリンダ２の負荷（駆動力又は制動力）である。そして、負荷状態は、ロッド側ポート２ｃの液圧（第１圧力センサ１５で検出されるロッド圧Ｐｃｒ）及びヘッド側ポート２ｄの液圧（第２圧力センサ１６で検出されるヘッド圧Ｐｃｈ）のうち少なくとも一方で算定される。なお、ヘッド側ポート２ｄの液圧に代えて吐出圧（第３圧力センサ１７で検出される吐出圧）が用いられてもよい。そして、再生比率は、第１圧力センサ１５で検出されるロッド圧Ｐｃｒ及び第２圧力センサ１６で検出されるヘッド圧Ｐｃｈに応じて設定されている。本実施形態において、再生比率は、ヘッド圧Ｐｃｈが高い場合に低く設定され、またヘッド圧Ｐｃｈが低い場合に高く設定されている。なお、再生比率は、ロッド圧Ｐｃｒ及びヘッド圧Ｐｃｈの差分に基づいて算出される液圧シリンダ２の負荷に応じて設定されてもよい。そして、液圧シリンダ２の負荷は、ロッド２ｂが負荷によって押されて伸長する場合において負の値となる。そして、本実施形態においては、ロッド２ｂを伸長させるべく負荷の絶対値が大きくなると再生比率が小さくなるように設定されている。但し、再生比率と液圧シリンダ２の負荷状態との関係は、前述するような関係に限定されない。再生比率演算部４２は、第１及び第２圧力センサ１５，１６で液圧が検出されると、検出結果に基づいて再生比率を演算する。
配管圧力推定部４３は、再生弁１４の下流圧を推定する。即ち、配管圧力推定部４３は、再生通路２３において再生弁１４と逆止弁２０との間の配管部分２３ａを流れる作動液の圧力（配管圧力Ｐｈ）を推定する。更に詳細に説明すると、配管圧力推定部４３は、第１圧力センサ１５で検出されるロッド圧Ｐｃｒ（排出圧）、第２圧力センサ１６で検出されるヘッド圧Ｐｃｈ（供給圧）と目標再生開度とに基づいて推定する。目標再生開度は、後で詳述する再生弁開口演算部４４で演算される再生弁１４の目標再生開度である。即ち、配管圧力推定部４３は、ロッド圧Ｐｃｒ、ヘッド圧Ｐｃｈ、目標再生開度、及び逆止弁２０の開度（所定値）に基づいて配管圧力Ｐｈを推定する。なお、配管圧力Ｐｈを推定するに当たってヘッド圧Ｐｃｈは、必ずしも参照する必要はない。ヘッド圧Ｐｃｈにも基づくことによって、配管圧力Ｐｈを更に精度よく推定することができる。
再生弁開口演算部４４は、目標排出流量、再生比率、ヘッド圧Ｐｃｈ、及びロッド圧Ｐｃｒに基づいて再生弁指令を演算する。更に詳細に説明すると、再生弁開口演算部４４は、目標排出流量演算部４１で演算される目標流量に、再生比率演算部４２で演算される再生比率を乗算する。これにより、再生弁１４における目標再生流量が演算される。そして、再生弁開口演算部４４は、演算された目標再生流量及び配管圧力Ｐｈと、第１圧力センサ１５で検出されるロッド圧Ｐｃｒとに基づいて目標再生開度を演算する。目標再生開度は、前述する目標再生流量をヘッド側ポート２ｄに流すべく再生弁１４において開く開度である。再生弁開口演算部４４は、目標再生開度を演算すると、目標再生開度に応じた再生弁指令を再生弁１４に出力する。これにより、ロッド側ポート２ｃがヘッド側ポート２ｄより高圧の場合において、再生弁１４を介してロッド側ポート２ｃからヘッド側ポート２ｄに目標再生流量の作動液が再生される。
再生流量推定部４５は、再生弁１４の開度に基づいて再生流量を推定する。更に詳細に説明すると、再生流量推定部４５は、再生弁１４の前後差圧と、目標再生開度に基づいて再生流量が推定される。再生弁１４の前後差圧は、本実施形態においてロッド圧Ｐｃｒから配管圧力Ｐｈを減算して演算される。ロッド圧Ｐｃｒは、第１圧力センサ１５で検出される。また、配管圧力Ｐｈは、配管圧力推定部４３で推定される。そして、目標再生開度は、再生弁開口演算部４４で演算される。
Ｍ／Ｏ制御弁開口演算部４６は、目標メータアウト流量を演算する。更に詳細に説明すると、Ｍ／Ｏ制御弁開口演算部４６は、目標排出流量から再生流量を減算して目標メータアウト流量を演算する。ここで、目標排出流量は、目標排出流量演算部４１で演算される。また、再生流量は、再生流量推定部４５で演算される。そして、Ｍ／Ｏ制御弁開口演算部４６は、演算された目標メータアウト流量と、第１圧力センサ１５で検出されるロッド圧Ｐｃｒと、所定のタンク圧とに基づいて、目標メータアウト開度を演算する。目標メータアウト開度は、目標メータアウト流量をタンク１０に排出すべくメータアウト制御弁１３において開くべき開度である。なお、目標メータアウト開度は、タンク圧に代えてメータアウト制御弁１３の下流圧に基づいて演算されてもよい。メータアウト制御弁１３の下流圧は、図示しない圧力センサで検出され又は圧力推定式によって推定される。Ｍ／Ｏ制御弁開口演算部４６は、目標メータアウト開度を演算すると、目標メータアウト開度に応じたメータアウト制御弁指令（Ｍ／Ｏ制御弁指令）を電磁比例制御弁３２Ｌ，３２Ｒに出力する。例えば、制御装置１９は、ロッド側ポート２ｃから作動液を排出させる場合、電磁比例制御弁３２ＬにＭ／Ｏ指令を出力する。これにより、メータアウト制御弁１３を介して目標メータアウト流量の作動液がタンク１０に排出される。即ち、再生弁１４とメータアウト制御弁１３とによって目標排出流量の作動液を液圧シリンダ２から排出させることができる。
また、制御装置１９は、操作装置１８からの操作指令に応じてメータイン制御弁１２の開度を制御する。更に詳細に説明すると、制御装置１９は、操作装置１８からの操作指令に基づいて作動油を供給する方向と目標供給流量を演算する。更に、制御装置１９は、演算された目標供給流量から前述する目標再生流量を減算して目標メータイン流量を演算する。目標メータイン流量は、メータイン制御弁１２を介して液圧シリンダ２に供給すべき流量である。また、制御装置１９は、目標メータイン流量と、メータイン制御弁１２の前後差圧とに基づいてメータイン制御弁１２の開度を演算する。メータイン制御弁１２の前後差圧は、第１及び第２圧力センサ１５，１６の何れかと第３圧力センサ１７とで検出された液圧に基づいて制御装置１９によって演算される。そして、制御装置１９は、演算された開度に応じたメータイン制御弁指令（Ｍ／I制御弁指令）を電磁比例制御弁３１Ｌ，３１Ｒに出力する。例えば、制御装置１９は、ヘッド側ポート２ｄに作動液を供給する場合、電磁比例制御弁３１ＬにＭ／Ｉ指令を出力する。これにより、メータイン制御弁１２から液圧シリンダ２に目標メータイン流量の作動液が供給される。そして、液圧シリンダ２に目標供給流量の作動液が供給される。
このように構成されている液圧駆動システム１では、ロッド２ｂが伸長し且つ伸長方向に負荷を受ける場合において、ロッド側ポート２ｃからヘッド側ポート２ｄに作動液を再生させることができる。そして、制御装置１９は、再生時においてメータイン制御弁１２、再生弁１４、及びメータアウト制御弁１３の各々の開口を以下のように制御する。即ち、操作レバー１８ａが操作されると、操作装置１８が操作レバー１８ａの操作量に応じた操作指令を制御装置１９に出力する。そうすると、制御装置１９は、再生弁１４に再生弁指令を出力する。即ち、制御装置１９は、操作指令が出力されると、目標排出流量演算部４１、及び再生比率演算部４２において目標排出流量、及び再生比率を夫々演算し、且つ配管圧力推定部４３において配管圧力Ｐｈを推定する。また、制御装置１９は、再生弁開口演算部４４において、目標排出流量、再生比率、及び配管圧力Ｐｈに基づいて目標再生開度を演算する。そして、制御装置１９は、再生弁開口演算部４４において目標再生開度に応じた再生弁指令を再生弁１４に出力する。これにより、液圧シリンダ２の負荷状態に応じた再生流量の作動液がロッド側ポート２ｃからヘッド側ポート２ｄに再生される。
また、制御装置１９は、メータアウト制御弁１３の開口を制御すべく、再生流量推定部４５において再生流量を推定する。また、制御装置１９は、Ｍ／Ｏ制御弁開口演算部４６において目標排出流量と再生流量とに基づいて目標メータアウト開度を演算する。そして、制御装置１９は、Ｍ／Ｏ制御弁開口演算部４６において目標メータアウト開度に応じたＭ／Ｏ制御弁指令を電磁比例制御弁３２Ｌに出力する。これにより、メータイン制御弁１２を介して液圧シリンダ２のロッド側ポート２ｃからタンク１０に目標メータアウト流量の作動液を排出することができる。即ち、目標メータアウト流量と目標再生流量と合わせて、目標排出流量の作動液をロッド側ポート２ｃから排出させることができる。
更に、制御装置１９は、メータイン制御弁１２の開口を制御すべく、操作指令及び再生流量に応じたＭ／Ｉ指令を電磁比例制御弁３１Ｌに出力する。これにより、メータイン制御弁１２の開口が操作指令及び再生流量に応じて制御される。即ち、目標メータイン流量の作動液がメータイン制御弁１２を介して液圧ポンプ１１から液圧シリンダ２のヘッド側ポート２ｄに供給される。これにより、目標メータイン流量と目標再生流量と合わせて目標供給流量の作動液をヘッド側ポート２ｄに供給することができる。
このように構成される液圧駆動システム１では、ロッド側ポート２ｃからヘッド側ポート２ｄに再生を行いつつ、操作指令に応じた目標排出流量の作動液をロッド側ポート２ｃから高い精度で排出することができる。それ故、操作装置１８の操作レバー１８ａの操作量に応じた速度にて液圧シリンダ２を作動させることができる。これにより、液圧シリンダ２の操作性を向上させることができる。
また、本実施形態の液圧駆動システム１は、メータイン制御弁１２と、メータアウト制御弁１３と、再生弁１４との各々において流れる作動液の流量を独立して夫々制御することができる。それ故、再生流量の変動に合わせてメータアウト流量を調整することができる。これにより、液圧シリンダ２からの排出流量の変動を抑えることができ、再生流量の変動が与える液圧アクチュエータの応答性に対する影響を抑制することができる。
また、液圧駆動システム１では、メータアウト制御弁１３が再生弁１４に対して並列して液圧アクチュエータに接続されている。それ故、タンク１０に排出される作動液は、再生弁１４を通ることなく液圧シリンダ２からタンク１０に排出される。それ故、タンク１０に排出される作動液の圧力損失を低減することができる。これにより、駆動源（エンジンＥ）の燃費を向上させることができる。
更に、液圧駆動システム１は、再生流量とメータアウト流量を連動するように再生弁１４とメータアウト制御弁１３の開口を制御することによって、液圧シリンダ２からの排出流量を操作信号に応じた流量に保つことができる。これにより、再生流量が最適な流量に調整されることによって液圧シリンダ２の応答性を維持しつつ、安定した操作性を実現することができる。
また、液圧駆動システム１では、制御装置１９が目標排出流量から目標再生流量を減算するようにしてメータアウト流量を演算している。それ故、再生流量の変動に合わせてメータアウト流量が増減されるので、再生流量が不足したり、メータアウト流量が不足したりすることを抑制することができる。これにより、液圧ポンプ１１の吐出圧の上昇やキャビテーションが発生することを抑制できる。
更に、液圧駆動システム１では、再生弁１４とメータアウト制御弁１３とを並列させることによって配管圧力Ｐｈを精度よく推定することができる。これにより、再生流量の推定精度を向上させると共に、制御を安定させることができる。また、配管圧力Ｐｈを推定すべく検出した供給圧にも基づくことによって配管圧力Ｐｈを更に精度よく推定することができる。これにより、再生流量の推定精度を更に向上させると共に、制御を更に安定させることができる。
また、液圧駆動システム１では、再生比率を用いることによって液圧アクチュエータの負荷に応じて再生流量を変換させることができる。これにより、液圧ポンプ１１の吐出圧が上昇したりキャビテーションが発生したりすることを抑制できる。
＜その他の実施形態について＞
本実施形態の液圧駆動システム１では、駆動する液圧アクチュエータとして液圧シリンダ２を例にして説明したが、液圧アクチュエータは液圧モータであってもよい。また、液圧シリンダ２の種類も片ロッドの複動式のシリンダに限定されず、両ロッドのシリンダ及び単動式のシリンダであってもよい。また、メータイン制御弁１２、メータアウト制御弁１３、再生弁１４は、前述するような構成に限定されない。即ちメータイン制御弁１２、メータアウト制御弁１３、再生弁１４は、各々の開口の制御可能なものであればよい。
また、液圧駆動システム１において、メータイン制御弁１２及びメータアウト制御弁１３のスプール１２ａ，１３ａは電動モータ等によって駆動されてもよい。更に、液圧駆動システム１において、液圧ポンプ１１に接続される液圧アクチュエータの数は２つ以上であってもよい。この場合、操作装置１８は、液圧アクチュエータ毎に対応させた複数の操作レバー１８ａを備える。そして、複数の操作レバー１８ａのうち少なくとも２つの操作レバー１８ａが操作されると、制御装置１９は、操作される操作レバー１８ａの数と各々の操作量に応じて目標排出流量、及び目標供給流量を補正する。
更に、本実施形態の液圧駆動システム１では、再生比率が液圧シリンダ２の負荷状態に応じて変動するが、一定値であってもよい。また、再生比率は、液圧シリンダ２の負荷状態に応じて再生のオン及びオフを切り替えるようにしてもよい。また、本実施形態の液圧駆動システム１において、制御装置１９は、必ずしも前述のようにメータイン制御弁１２、メータアウト制御弁１３、及び再生弁１４の各々の開口を制御する必要はない。
また、別の実施形態の液圧駆動システム１Ａは、図４に示すように構成されてもよい。即ち、液圧駆動システム１Ａは、ヘッド側制御弁１２Ａとロッド側制御弁１３Ａとを備えている。ヘッド側制御弁１２Ａは、ヘッド側ポート２ｄを液圧ポンプ１１及びタンク１０の何れかに接続する。そして、ヘッド側制御弁１２Ａは、ヘッド側ポート２ｄへのメータイン流量及びメータアウト流量を制御する。同様に、ロッド側制御弁１３Ａは、ロッド側ポート２ｃを液圧ポンプ１１及びタンク１０の何れかに接続する。そして、ロッド側制御弁１３Ａは、ロッド側ポート２ｃへのメータイン流量及びメータアウト流量を制御する。それ故、液圧駆動システム１Ａでは、例えばロッド２ｂを伸長させる際にヘッド側制御弁１２Ａがメータイン制御弁として機能し、またロッド側制御弁１３Ａがメータアウト制御弁として機能する。その他、液圧駆動システム１Ａは、本実施形態の液圧駆動システム１と同様の構成を有している。
このように構成されている液圧駆動システム１Ａもまた、ヘッド側制御弁１２Ａと、ロッド側制御弁１３Ａと、再生弁１４との各々において流れる作動液の流量を独立して夫々制御することができる。それ故、再生流量の変動に合わせてメータアウト流量を調整することができる。これにより、液圧シリンダ２からの排出流量の変動を抑えることができ、再生流量の変動が与える液圧アクチュエータの応答性に対する影響を抑制することができる。その他、液圧駆動システム１Ａは、本実施形態の液圧駆動システム1と同様の作用効果を奏する。
１ 液圧駆動システム
１０ タンク
１１ 液圧ポンプ
１２ メータイン制御弁
１２Ａ ロッド側制御弁
１３ メータアウト制御弁
１３Ａ ヘッド側制御弁
１４ 再生弁
１５ 第１圧力センサ
１６ 第２圧力センサ
１８ 操作装置
１８ａ 操作レバー（操作具）
１９ 制御装置

Claims (6)

  1. 液圧アクチュエータに作動液を供給する液圧ポンプと、
    前記液圧ポンプから前記液圧アクチュエータに流れる作動液の流量を制御するメータイン制御弁と、
    前記液圧アクチュエータからタンクに排出される作動液の流量を制御するメータアウト制御弁と、
    前記液圧アクチュエータから排出される作動液を前記液圧アクチュエータに供給する再生弁と、を備え、
    前記メータアウト制御弁は、前記再生弁と並列して前記液圧アクチュエータに接続されている、液圧駆動システム。
  2. 操作具の操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と
    前記再生弁及び前記メータアウト制御弁の開口を制御して、前記操作装置からの操作信号に応じた流量の作動液を前記液圧アクチュエータから排出させる制御装置を更に備える、請求項１に記載の液圧駆動システム。
  3. 前記制御装置は、前記再生弁の開度に基づいて再生流量を推定し、前記操作装置からの操作信号に応じて前記液圧アクチュエータから排出させる排出流量と推定される再生流量との差分であるメータアウト流量を前記タンクに流すように前記メータアウト制御弁の開口を制御する、請求項２に記載の液圧駆動システム。
  4. 前記液圧アクチュエータから排出される作動液の圧力である排出圧を検出する第１圧力センサとを更に備え
    前記制御装置は、前記再生弁の下流圧と、前記液圧アクチュエータの排出圧とに基づいて再生流量を推定し、
    前記再生弁の下流圧は、前記第１圧力センサで検出される排出圧と、前記再生弁の開度とに基づいて推定される、請求項２又は３に記載の液圧駆動システム。
  5. 前記液圧アクチュエータに供給される作動液の圧力である供給圧を検出する第２圧力センサと、
    前記制御装置は、前記第１圧力センサで検出される排出圧と、前記第２圧力センサで検出される供給圧と、前記再生弁の開度とに基づいて前記再生弁の下流圧を推定する、請求項４に記載の液圧駆動システム。
  6. 前記制御装置は、前記液圧アクチュエータからの排出流量に対する再生流量の比率である再生比率を前記液圧アクチュエータの負荷状態に応じて設定し、前記再生比率に応じて前記再生弁の開口を制御する、請求項２乃至４の何れか１つに記載の液圧駆動システム。
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