JP3784149B2 - 油圧ポンプのカットオフ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動装置に備えられる油圧ポンプに係わり、特に、油圧ポンプの吐出圧力が所定の圧力になるとその吐出流量を減少させるカットオフ制御を行う油圧ポンプのカットオフ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種のカットオフ装置としては、例えば、特開平5−302575号公報記載のものがある。この従来の油圧ポンプのカットオフ装置は、油圧ポンプ、この油圧ポンプにより駆動される油圧アクチュエータ、及び油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁を有する油圧駆動装置に設けられるものであり、油圧ポンプの吐出回路の圧力(以下適宜、回路圧力という)を検出する圧力センサと、この圧力センサからの信号により油圧ポンプの吐出流量を制御するコントローラ及びレギュレータとを有している。
上記構造において、圧力センサにより検出された回路圧力が、リリーフ弁のリリーフ圧付近となるようにコントローラに予め設定された圧力(以下適宜、カットオフ圧力という)以上になると、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させ吐出流量を減少させるカットオフ制御が行われる。これにより、回路圧力がリリーフ圧に達してリリーフ弁が作動したときのエネルギロスを低減し、経済性を向上する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
建設機械のうち例えば油圧ショベル等では、複数の油圧ポンプで複数のアクチュエータを駆動している場合が多い。このような複数の油圧ポンプが備えられている油圧ショベルに対し上記公知技術を適用した場合には、それぞれの油圧ポンプに対し互いに別個独立して動作するカットオフ装置が設けられ、それぞれの油圧ポンプの回路圧力がカットオフ圧力以上になるとそのポンプの押しのけ容積を減少させることになる。
【0004】
このような構成の油圧ショベルにおいて、例えば、一方の油圧ポンプの吐出回路には比較的高い負荷が加わって吐出圧がカットオフ圧力に達するが、他方の油圧ポンプの吐出回路には比較的低い負荷しか加わっておらず吐出圧がカットオフ圧力に達していない場合、高負荷側の一方の油圧ポンプのみがカットオフされて押しのけ容積が急激に減少する。これにより、原動機の負荷が急減し原動機の回転数が増大する。一方、低負荷側の他方の油圧ポンプの押しのけ容積は変わらないたため、この油圧ポンプの吐出回路の流量が増大することになる。
【0005】
このような状況が生じる一例としては、吊り荷作業や土砂撒き作業がある。この場合、バケットダンプ/クラウドと旋回の複合操作を行うこととなるが、カットオフによって高負荷側である旋回モータへの供給流量が減少すると、低負荷側であるバケットシリンダへの供給流量が増大する。そのため、オペレータが意図していないにもかかわらず、バケットの動作が急に速くなり、操作性が悪化するという問題がある。
また、ピボットターンを行って走行方向を変えようとする場合、曲がろうとする方向に対して外側の走行モータが高負荷側となり、カットオフ制御により外側の走行モータへの供給流量が減少する。そのため、意図する方向へのステアリング動作が緩慢となり、作業性が悪化するという問題がある。
さらに、以上のような問題のほかにも、複数のポンプに対して各々複数のカットオフ用の制御装置が必要になることから、コストアップを招くという問題もある。
【0006】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータの操作性・作業性を向上し、かつコストダウンを図ることができる油圧ポンプのカットオフ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、原動機によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプと、これら複数の油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記複数の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータをそれぞれ操作する複数の操作手段と、前記複数の油圧ポンプの押しのけ容積をそれぞれ制御する複数のポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記複数の油圧ポンプの吐出圧をそれぞれ検出する複数の吐出圧検出手段と、これら複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧に応じて、当該油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するように対応する前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御を行うカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、前記カットオフ制御手段は、前記複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧の平均値を算出し、この平均値が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力以上となったかどうかを判定する判定手段と、この判定手段で前記吐出圧の平均値が前記カットオフ圧力以上となったと判定された場合にのみ、前記カットオフ制御を行うための信号として、前記複数の油圧ポンプのすべての吐出流量を前記カットオフ流量まで減少させる共通のカットオフ制御信号を生成し、前記複数のポンプ制御手段へ出力する制御信号出力手段とを備えている。
本発明においては、判定手段で複数の油圧ポンプの吐出圧の平均値が所定のカットオフ圧力以上となったと判定されるまではカットオフ制御を一切行わず、複数の油圧ポンプの吐出圧の平均値が所定のカットオフ圧力以上となったと判定された場合にのみ、カットオフ制御信号として制御信号出力手段からの共通のカットオフ制御信号を用いてカットオフ制御を行う。これにより、複数の油圧ポンプのうち一の油圧ポンプの吐出回路に比較的高い負荷が加わって吐出圧がカットオフ圧力以上となっても、他の油圧ポンプの吐出回路には比較的低い負荷しか加わっておらず吐出圧の平均値がカットオフ圧力以上となっていないような場合には、すべての油圧ポンプについてカットオフ制御を行わない。したがって、従来構造のように原動機の回転数増大によって低負荷側の他の油圧ポンプの吐出回路の流量が増大するのを防止できるので、操作性・作業性が悪化するのを防止できる。また、複数の油圧ポンプに対しても1つのカットオフ制御手段を設ければ足りるので、従来構造のように複数のカットオフ制御装置を設ける場合に比べてコストダウンを図ることができる。
【0009】
(2)また、上記目的を達成するために、本発明は、原動機によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプと、これら複数の油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記複数の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータをそれぞれ操作する複数の操作手段と、前記複数の油圧ポンプの押しのけ容積をそれぞれ制御する複数のポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記複数の油圧ポンプの吐出圧をそれぞれ検出する複数の吐出圧検出手段と、これら複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧に応じて、当該油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するように対応する前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御を行うカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、前記カットオフ制御手段は、前記複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧の最小値を選択し、この最小値が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力以上となったかどうかを判定する判定手段と、この判定手段で前記吐出圧の最小値が前記カットオフ圧力以上となったと判定された場合にのみ、前記カットオフ制御を行うための信号として、前記複数の油圧ポンプのすべての吐出流量を前記カットオフ流量まで減少させる共通のカットオフ制御信号を生成し、前記複数のポンプ制御手段へ出力する制御信号出力手段とを備えている。
これにより、すべての油圧ポンプの吐出圧のうち最小値がカットオフ圧力以上となるまではカットオフ制御が開始されないので、より確実に操作性・作業性が悪化するのを防止できる。
【0010】
(3)上記(1)又は(2)において、また好ましくは、前記制御信号出力手段は、前記共通のカットオフ制御信号として、前記複数の油圧ポンプのすべての吸収トルクを所定の値まで減少させる吸収トルク制限信号を生成して前記複数のポンプ制御手段へ出力し、前記複数のポンプ制御手段は、この吸収トルク制限信号に基づき前記複数の油圧ポンプの押しのけ容積を制御する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態による油圧ポンプのカットオフ装置が備えられる油圧駆動装置の油圧回路図を示しており、図2は、図1中のアクチュエータを操作するための操作レバー装置を示している。これら図1及び図2において、油圧駆動装置は、例えば油圧ショベルに備えられるものであり、原動機例えばエンジン1によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプ、例えば斜板2a及び3aを備えた第1及び第2油圧ポンプ2,3と、これら第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁4と、第1及び第2油圧ポンプ2,3から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ、例えば油圧シリンダ5,6,8,9及び油圧モータ10,11,12と、これら油圧シリンダ5,6,8,9及び油圧モータ10,11,12をそれぞれ操作する複数の操作手段、例えば操作レバー装置13,14,15,16,18,19,20と、第1及び第2油圧ポンプ2,3の押しのけ容積(斜板1a,2aの傾転)をそれぞれ制御するポンプ制御手段、例えばレギュレータ21,22と、エンジン1に駆動されるパイロットポンプ17とを備えている。
【0013】
油圧シリンダ5,6,8は、図示しない油圧ショベルの作業フロントを構成するブーム、アーム、及びバケットをそれぞれ回動するためのブームシリンダ5、アームシリンダ6、及びバケットシリンダ8であり、油圧シリンダ9は、作業態様に応じ他のアタッチメント等を駆動するために用いる予備のシリンダである。
また油圧モータ10〜12は、図示しない油圧ショベルの下部走行体に対し上部旋回体を旋回させるための旋回モータ10と、下部走行体の左・右両側にそれぞれ備えられる履帯を駆動し走行させるための左・右走行モータ11,12である。
そして、これら複数のアクチュエータに対し第1及び第2油圧ポンプ2,3からそれぞれ圧油が供給されるとき、その流量及び方向が、第1及び第2ブームコントロールバルブ23,24、第1及び第2アームコントロールバルブ25,26、バケットコントロールバルブ28、旋回コントロールバルブ29、左・右走行コントロールバルブ30,31、及び予備コントロールバルブ27によって制御されるようになっている。
【0014】
このとき、コントロールバルブ23,25,28,31には第1油圧ポンプ2から圧油が供給されるが、右走行コントロールバルブ31は、バケットコントロールバルブ28、第1ブームコントロールバルブ23、及び第1アームコントロールバルブ25よりも優先的に第1油圧ポンプ2からの圧油を対応するアクチュエータ12に供給するようにタンデムに接続されており、かつバケットコントロールバルブ28、第1ブームコントロールバルブ23、及び第1アームコントロールバルブ25は、互いにパラレルに接続されている。
また、コントロールバルブ24,26,27,29,30には第2油圧ポンプ3から圧油が供給されるが、旋回コントロールバルブ29、第2アームコントロールバルブ26、第2ブームコントロールバルブ24、及び予備コントロールバルブ27は、左走行コントロールバルブ30よりも優先的に第2油圧ポンプ3からの圧油を対応するアクチュエータ10,6,5,9に供給するようにタンデムに接続され、かつこれら旋回コントロールバルブ29、第2アームコントロールバルブ26、第2ブームコントロールバルブ24、及び予備コントロールバルブ27は互いにパラレルに接続されている。
【0015】
操作レバー装置13〜16,18〜20は、第1及び第2ブームコントロールバルブ23,24を切り換えてブームを操作するためのブーム用操作レバー装置13と、第1及び第2アームコントロールバルブ25,26を切り換えてアームを操作するためのアーム用操作レバー装置14と、バケットコントロールバルブ28を切り換えてバケットを操作するためのバケット用操作レバー装置15と、旋回コントロールバルブ29を切り換えて上部旋回体を操作するための旋回用操作レバー装置16と、左・右走行コントロールバルブ30,31をそれぞれ切り換えて下部走行体を操作するための左・右走行用操作レバー装置18,19と、予備コントロールバルブ27を切り換えるための予備用操作レバー装置20である。これら操作レバー装置13〜16,18〜20はそれぞれ、パイロット圧を発生し、対応するパイロット管路を介しそのパイロット圧により対応するコントロールバルブを切り換えるようになっている。
すなわち、ブーム用操作レバー装置13を例にとると、操作レバー13a及び減圧弁13ba,13bbが備えられており、操作レバー13aをブーム上げ方向(又はブーム下げ方向)に操作すると、パイロットポンプ17からのパイロット圧PPが減圧弁13ba(又は13bb)でその操作量に応じて減圧され、このパイロット圧PB1(又はPB2)がパイロット管路32a,32a(又は32b,32b)を介して第1及び第2ブームコントロールバルブ23,24の駆動部23a,24a(又は23b,24b)に導かれ、コントロールバルブ23,24が切り換えられる。これによりブームシリンダ5のボトム側(又はロッド側)に圧油が供給され、ブームが上げ方向(又は下げ方向)に回動するようになっている。
また他のアーム用操作レバー装置14、バケット用操作レバー装置15、旋回用操作レバー装置16、左・右走行用操作レバー装置18,19、予備用操作レバー装置20についても同様に、操作レバー14a,15a,16a,18a,19a,20aを操作すると、パイロット圧PA1,PBK1,PS1,PTL1,PTR1,PR1(又はPA2,PBK2,PS2,PTL2,PTR2,PR2)が対応するコントロールバルブ25,26,28,29,30,31,27に導かれ、油圧シリンダ6,8,9又は油圧モータ10,11,12に圧油が供給されて対応する作業機等が動作するようになっている。
ここで、上記したパイロット圧PB1,PB2,PA1,PA2,PBK1,PBK2,PS1,PS2,PTL1,PTL2,PTR1,PTR2,PR1,PR2のうち、第1油圧ポンプ2からの圧油で駆動される油圧アクチュエータ5,6,8,12の操作に係わるPB1,PB2,PA1,PA2,PBK1,PBK2,PTR1,PTR2は、図2に示すように、シャトル弁33,34,35,39,41,42,44を介してそれらの最大圧力が選択され、第1ポンプ2側パイロット圧PL1として圧力センサ48で検出される。
また、第2油圧ポンプ3からの圧油で駆動される油圧アクチュエータ5,6,9,10,11の操作に係わるPB1,PB2,PA1,PA2,PS1,PS2,PTL1,PTL2,PR1,PR2は、図2に示すように、シャトル弁33,34,36,38,40,41,43,45,46を介してそれらの最大圧力が選択され、第2ポンプ3側パイロット圧PL2として圧力センサ49で検出される。
そして、これら圧力センサ48,49で検出されたパイロット圧PL1,PL2はコントローラ50へ入力されるようになっている。
【0016】
リリーフ弁4は、ばね4aを備えており、第1及び第2油圧ポンプ2,3とコントロールバルブ31,27とを接続する吐出回路の管路51,52から分岐しタンク53に至る管路54に逆止弁55,56を介して設けられている。そして、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出回路の圧力(以下適宜、回路圧力という)がばね4aのばね力により設定されるリリーフ圧Prに達すると動作し、第1及び第2油圧ポンプ2,3からの圧油をタンク53に戻すようになっている。
【0017】
レギュレータ21,22は、傾転アクチュエータ58,59と、ポジティブ傾転制御用の第1サーボ弁60,61と、入力トルク制限制御用の第2サーボ弁62,63とを備え、これらのサーボ弁60〜63によりパイロットポンプ17から傾転アクチュエータ58,59に作用する圧油の圧力を制御し、第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2a,3aの傾転(すなわち押しのけ容積)を制御するようになっている。
傾転アクチュエータ58,59は、両端に大径の受圧部58a,59a及び小径の受圧部58b,59bを有する作動ピストン58c,59cと、受圧部58a,58b及び59a,59bがそれぞれ位置する受圧室58d,58e及び59d,59eとを有する。そして、両受圧室58d,58e及び59d,59eの圧力が互いに等しいときは、作動ピストン58c,59cは図1中右方向に移動し、これによって斜板2a,3aの傾転は大きくなり、ポンプ吐出流量が増大する。また、大径側の受圧室58d,59dの圧力が低下すると、作動ピストン58c,59cは図1中左方向に移動し、これによって斜板2a,3aの傾転が小さくなりポンプ吐出流量が減少するようになっている。なお、大径側の受圧室58d,59dは第1及び第2サーボ弁60〜63を介してパイロットポンプ17の吐出管路64に接続されており、小径側の受圧室58e,59eは直接パイロットポンプ17の吐出管路64に接続されている。
【0018】
ポジティブ傾転制御用の第1サーボ弁60,61は、コントローラ50からの制御信号SI1,SI2(後述)により駆動されるソレノイド制御弁64,65からの制御圧力PC1,PC2により作動する弁である。すなわち、制御圧力PC1,PC2が高いときは弁体60a,61aが図1中右方向に移動し、パイロットポンプ17からのパイロット圧PPを減圧せずに傾転アクチュエータ58,59の受圧室58d,59dに伝達し、これによって斜板2a,3aの傾転が大きくなって第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量を増大させる。そして制御圧力PC1,PC2が低下するにしたがって弁体60a,61aがバネ60b,61bの力で図示左方向に移動し、パイロットポンプ17からのパイロット圧PPを減圧して受圧室58d,59dに伝達し、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量を減少させるようになっている。
【0019】
入力トルク制限制御用の第2サーボ弁62,63は、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力PD1,PD2と、コントローラ50からの制御信号SI3(後述)により駆動されるソレノイド制御弁66からの制御圧力PC3により作動する弁であり、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力PD1,PD2とソレノイド制御弁66からの制御圧力PC3が、第2サーボ弁62,63の操作駆動部62a,63aの受圧室62b〜d,63b〜dにそれぞれ導かれるようになっている。
すなわち、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力の和PD1+PD2がバネ62e,63eのばね力の設定値より低いときは、弁体62f,63fは図1中右方向に移動し、パイロットポンプ17からのパイロット圧PPを減圧せずに傾転アクチュエータ58,59の受圧室58d,59dに伝達し、これによって第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2a,3aの傾転を大きくして吐出流量を大きくする。そして、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力の和PD1+PD2がバネ62e,63eのばね力の設定値よりも高くなるにしたがって弁体62f,63fが図1中左方向に移動し、パイロットポンプ17からのパイロット圧PPを減圧して受圧室58d,59dに伝達し、これによって第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量を減少させるようになっている。
またこのとき、ソレノイド制御弁66からの制御圧力PC3が低いときは、バネ62e,63eのばね力の設定値を大きくし、第1及び第2油圧ポンプ2,3の高めの吐出圧力PD1,PD2から第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量を減少させ、ソレノイド制御弁66からの制御圧力PC3が高くなるにしたがってバネ62e,63eのばね力の設定値を小さくし、第1及び第2油圧ポンプ2,3の低めの吐出圧力PD1,PD2から第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量を減少させるようになっている。
【0020】
なお上記したソレノイド制御弁64,65,66のうち、ソレノイド制御弁64,65は、操作レバー装置13〜20が操作されず第1ポンプ側パイロット圧PL1及び第2ポンプ3側パイロット圧PL2が0のときには、出力する制御圧力PC1,PC2を最低にし、操作レバー装置13〜20が操作されて第1ポンプ側パイロット圧PL1及び第2ポンプ3側パイロット圧PL2が増大するに従って制御圧力PC1,PC2が高くなるよう動作する(後述)。また、ソレノイド制御弁66は、コントローラ50内で決定されるポンプ吸収トルクTRが高くなるに従って、出力する制御圧力PC3が低くなるよう動作する(後述)。
【0021】
以上により、操作レバー装置13〜20の操作量が増大するに従って第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が増大し、コントロールバルブ23〜31の要求流量に応じた吐出流量が得られるよう第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2a,3aの傾転が制御され(いわゆるポジティブコントロール)、かつ、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力PD1,PD2が上昇するに従ってまたポンプ吸収トルクTRが低くなるに従って、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量の最大値が小さく制限され第1及び第2油圧ポンプ2,3の負荷が原動機1の出力トルクを越えないように第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2a,3aの傾転が制御される(いわゆる入力トルク制限制御)。
【0022】
図3は、コントローラ50の機能を示しており、操作レバー装置13〜20の操作に基づく上記第1ポンプ側パイロット圧PL1及び第2ポンプ3側パイロット圧PL2に応じてポジティブ制御による目標押しのけ容積(目標ポンプ傾転)θ1,θ2をそれぞれ算出し、上記ソレノイド制御弁64,65を駆動するポジコン制御部50aと、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2に基づきカットオフ制御によるポンプ吸収トルクTRを算出し上記ソレノイド制御弁66を駆動するカットオフ制御部50bとを備えている。
ポジコン制御部50aは、前述したシャトル弁33,34,35,39,41,42,44を介し選択され圧力センサ48で検出された第1ポンプ2側パイロット圧PL1及びシャトル弁33,34,36,38,40,41,43,45,46を介し選択され圧力センサ49で検出された第2ポンプ3側パイロット圧PL2に応じ、図示のようなテーブルに基づき目標ポンプ傾転θ1,θ2をそれぞれ発生する関数発生器50aa1,50aa2と、これら目標傾転θ1,θ2に応じ、図示のようなテーブルに基づき上記したソレノイド制御弁64,65を駆動する制御信号SI1,SI2をそれぞれ発生する関数発生器50ab1,50ab2とを備えている。
このような機能により、操作レバー装置13〜20の操作量が増大して第1ポンプ2及び第2ポンプ3側のパイロット圧PL1,PL2が大きくなるに従って目標ポンプ傾転θ1,θ2が大きくなり、これによって制御信号SI1,SI2が大きくなって制御圧力PC1,PC2が高くなり、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が増大するようになっている。
【0023】
なお、カットオフ制御部50bについては、後にさらに詳述する。
【0024】
以上のような油圧駆動装置に本実施形態による油圧ポンプのカットオフ装置が設けられている。このカットオフ装置は、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2をそれぞれ検出する複数の吐出圧検出手段として設けられた圧力センサ68,69と、この検出された吐出圧PD1,PD2に応じて、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量が所定のカットオフ流量(詳細は後述)まで減少するように対応するレギュレータ21,22を動作させるカットオフ制御を行うカットオフ制御手段としての上記カットオフ制御部50bとから形成されている。
【0025】
カットオフ制御部50bは、図3に示すように、上記圧力センサ68,69で検出された吐出圧PD1,PD2が入力されこれらの平均圧PD12=(PD1+PD2)/2を算出する平均圧演算部50baと、図示のようなテーブルに基づき、平均圧PD12がリリーフ弁4で決定される最大圧力(=リリーフ圧Pr、例えば350kg/cm2)よりやや小さい所定のカットオフ圧力PDC(例えば340kg/cm2)より小さい場合には第1及び第2油圧ポンプ2,3のポンプ吸収トルクTRを通常のTR1に設定し、PD12がカットオフ圧力PDC以上になるとTRをTR1より小さなTR0に設定する関数発生器50bbと、このポンプ吸収トルクTRに応じ、図示のようなテーブルに基づき上記したソレノイド制御弁66を駆動する制御信号SI3を発生する関数発生器50bcとを備えている。
このような機能により、第1ポンプ2の吐出圧PD1及び第2ポンプ3の吐出圧PD2が大きくなってそれらの平均圧PD12がカットオフ圧力PDCより大きくなると、第1ポンプ2及び第2ポンプ3の吸収トルクがTR1からTR0へと小さく切り替わり、制御信号SI3が小さくなって制御圧力PC3が大きくなる。これにより、入力トルク制限制御用の第2サーボ弁62,63のバネ62e,63eのばね力の設定値が小さくなり、第1及び第2油圧ポンプ2,3の低めの吐出圧力PD1,PD2から第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量を減少させる。すなわち、第1及び第2油圧ポンプ2,3の同一吐出圧力での吐出流量をより減少側にシフトさせ、これによってカットオフを実現するようになっている。
【0026】
ここまで説明した構成において、平均圧演算部50baと、関数発生器50bbの機能のうちカットオフ圧力PDCを境界として出力値を変える部分とが、複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧の平均値を算出し、この平均値がカットオフ圧力以上となったかどうかを判定する手段を構成する。
【0027】
また、関数発生器50bbから出力されるポンプ吸収トルクTRと、これに対応して関数発生器50bcから出力される制御信号SI3とが、複数の油圧ポンプのすべての吸収トルクを所定の値まで減少させる吸収トルク制限信号を構成し、言い換えれば、複数の油圧ポンプのすべての吐出流量をカットオフ流量まで減少させる共通のカットオフ制御信号を構成する。そして、このことと、上記した判定手段の構成とに対応し、関数発生器50bの機能のうち吸収トルクTRをTR1からTR0に低く切り替える部分と関数発生器50bcとが、判定手段の判定結果に基づき、カットオフ制御を行うための信号として、複数の油圧ポンプのすべての吐出流量をカットオフ流量まで減少させる共通のカットオフ制御信号を生成し、複数のポンプ制御手段へ出力する制御信号出力手段を構成するとともに、判定手段の判定結果に基づき、すべての吐出圧が所定の圧力を超えた場合にのみ、カットオフ制御を行うための信号として、複数の油圧ポンプのすべての吐出流量をカットオフ流量まで減少させる共通のカットオフ制御信号を生成し、複数のポンプ制御手段へ出力する制御信号出力手段をも構成する。
【0028】
次に、以上のように構成した本実施形態の動作及び効果を説明する。
オペレータが何らかの作業を行うことを意図して操作レバー装置13〜20のうち少なくとも1つを操作すると、その操作により発生したパイロット圧によって対応するコントロールバルブが中立位置から切り換えられ、第1又は第2油圧ポンプ2,3からの圧油が対応するアクチュエータに供給されてそのアクチュエータが駆動する。このとき、発生したパイロット圧のうちの最大圧が第1ポンプ2側パイロット圧PL1又は第2ポンプ3側パイロット圧PL2として圧力センサ48,49で検出されてコントローラ50のポジコン制御部50aに入力され、これに応じてレギュレータ21,22のポジティブ傾転制御用第1サーボ弁60,61が、第1及び第2の油圧ポンプ2,3の斜板2a,3aが目標傾転θ1,θ2となるように駆動される。またこのとき、第1及び第2ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2が圧力センサ68,69で検出されてコントローラ50のカットオフ制御部50bに入力され、これに応じてレギュレータ21,22の入力トルク制限制御用第2サーボ弁62,63が、第1及び第2油圧ポンプ2,3のポンプ吸収トルクがTR以下となるポンプ傾転となるように駆動される。以上の結果、入力トルク制限制御による目標傾転とポジコン制御による目標傾転とのうちの小さいほうが選択されて最終的な目標傾転となり、第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2a,3aがその傾転になるように駆動される。
【0029】
ここで例えば、オペレータが重掘削でない通常の掘削を行う時等、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出回路の圧力が比較的小さい場合には、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2の平均値(PD1+PD2)/2がカットオフ圧力PDCより小さくなり、カットオフは開始されず、カットオフ制御部50の関数発生器50bbで第1及び第2油圧ポンプ2,3のポンプ吸収トルクは通常通りのTR1に設定される。これにより、通常のポジコン制御同様、レギュレータ21,22で、第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2a,3aが、ポジティブ傾転制御用第1サーボ弁60,61による目標傾転と、入力トルク制限制御用第2サーボ弁62,63による目標傾転のうち小さいほうの傾転となるように駆動される。
また、オペレータが掘削作業でのアームクラウド操作や、ブーム上げ操作等を行い第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2が高くなり両者の平均値(PD1+PD2)/2がカットオフ圧力PDC以上になった場合には、カットオフが開始されてカットオフ制御部50の関数発生器50bbで第1及び第2油圧ポンプ2,3のポンプ吸収トルクがTR0に低く設定され、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出流量をより減少側にシフトさせる。
【0030】
一方、例えば、オペレータが吊り荷作業や土砂撒き作業を行う場合、バケットダンプ/クラウドと旋回の複合操作を行うこととなる。この場合、旋回モータ10が高負荷側となるため、この旋回モータ10に圧油を供給する第2油圧ポンプの吐出圧PD2が高くなり、カットオフ圧力PDC以上となる。しかし、バケットシリンダ8は低負荷側となるため、このバケットシリンダ8に圧油を供給する第1油圧ポンプ2の吐出圧PD1は低くなる。これにより、両方の吐出圧PD1,PD2の平均圧(PD1+PD2)/2はカットオフ圧力PDCよりも低くなるので、カットオフは開始されず、カットオフ制御部50の関数発生器50bbで第1及び第2油圧ポンプ2,3のポンプ吸収トルクは通常通りのTR1に設定され、通常のポジコン制御のみが行われる。したがって、従来構造のようにバケットシリンダ28への供給流量増大によるバケットの急動作で操作性が悪化するのを防止でき、良好な操作性を確保できる。
また、例えば、オペレータが走行中に左へピボットターンを行って走行方向を変えようとする場合、曲がろうとする方向に対して外側である右走行モータ12が高負荷側となるため、この右走行モータ12に圧油を供給する第1油圧ポンプ2の吐出圧PD1が高くなり、カットオフ圧力PDC以上となる。しかし、内側である左走行モータ11が低負荷側となるため、この左走行モータ11に圧油を供給する第2油圧ポンプ3の吐出圧PD2は低くなる。これにより、上記同様、平均圧(PD1+PD2)/2はカットオフ圧力PDCよりも低くなってカットオフは開始されず、通常のポジコン制御のみが行われる。したがって、従来構造のようにエンジン1の回転数増大に基づく左走行モータ11への供給流量増大で作業性が悪化するのを防止でき、力強いステアリング動作を確保できる。
【0031】
なお、上記ピボットターン時では第1油圧ポンプ2が、吊り荷作業・土砂撒き作業時では第2油圧ポンプ3が、吐出圧がカットオフ圧力PDCに達しほぼリリーフしているにもかかわらずカットオフされないため、その限りではエネルギロスが発生しているが、他方の油圧ポンプはカットオフされているため、エネルギロスは半分に低減されている。また、前述したように、掘削作業でのアームクラウド操作・ブーム上げ操作時等では第1及び第2油圧ポンプ2,3ともにカットオフするようになっており、最もエネルギロスが大きい第1及び第2油圧ポンプ2,3両方のリリーフ時におけるエネルギロスの低減効果は確保されている。
【0032】
また、第1及び第2油圧ポンプ2,3のカットオフ制御を1つのコントローラ50のカットオフ制御部50bのみで行えるので、従来構造のように複数のカットオフ制御装置を設ける場合に比べてコストダウンを図ることができる。
【0033】
なお、上記実施形態では、入力トルク制限制御にけるポンプ吸収トルクを低く切り替えることによりカットオフを行う場合について説明したが、このようなカットオフの方法に限られず、例えば、ポジコン制御における目標ポンプ傾転又は入力トルク制限制御による目標ポンプ傾転を直接制限することによりカットオフを行う構成や、専用のカットオフ弁を設ける構成等に対しても適用できる。要は、複数の油圧ポンプに対してカットオフ制御を行うとき、両方の吐出圧の平均値がカットオフ圧力以上となった場合にのみ、両者共通でカットオフを行うようにすれば足りる。これらの場合も同様の効果を得る。
【0034】
また、上記実施形態では、第1及び第2油圧ポンプ2,3の2つが設けられている場合を例にとって説明したが、これに限られず、3つ以上の油圧ポンプが設けられている場合にも適用でき、同様の効果を得られることは言うまでもない。
【0035】
さらに、上記実施形態では、建設機械の一例として油圧ショベルに適用した場合を説明したが、これに限られず、他の建設機械にも適用できることは言うまでもない。
【0036】
さらに、上記実施形態では、コントローラ50のカットオフ制御部50bに平均圧演算部50baを設け、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2の平均圧PD12=(PD1+PD2)/2を算出したが、これに限られず、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2の最小値を選択するようにしてもよい。この変形例によるコントローラ50の機能を図4に示す。この図4において、図3の平均圧演算部50baに代わり最小値選択部50baAを設けて吐出圧PD1,PD2の最小値PDminを選択し、関数発生器50bbに代わる関数発生器50bbAでは、最小圧PDminがカットオフ圧力PDCより小さい場合には第1及び第2油圧ポンプ2,3のポンプ吸収トルクTRを通常のTR1に設定し、PDminがカットオフ圧力PDC以上になるとTRをTR1より小さなTR0に設定するようになっている。
本変形例によれば、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧PD1,PD2の両方がカットオフ圧力PDC以上とならないとカットオフが始まらないので、より確実に操作性・作業性が悪化するのを防止できる効果がある。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の油圧ポンプすべての吐出圧がカットオフ圧力に近づくまではカットオフ制御を一切行わず、すべての吐出圧がカットオフ圧力に近づいた場合にのみ、共通のカットオフ制御信号を用いてカットオフ制御を行う。したがって、一方の吐出圧が高く他方の吐出圧が低い場合に、従来構造のように原動機の回転数増大によって低負荷側の油圧ポンプの吐出回路の流量が増大するのを防止できるので、オペレータの操作性・作業性を向上できる。また、複数の油圧ポンプに対しても1つのカットオフ制御手段を設ければ足りるので、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による油圧ポンプのカットオフ装置が備えられる油圧駆動装置の油圧回路図である。
【図2】図1中のアクチュエータを操作するための操作レバー装置を示す図である。
【図3】コントローラの機能を示す図である。
【図4】変形例におけるコントローラの機能を示す図である。
【符号の説明】
1 エンジン(原動機)
2 第1油圧ポンプ
3 第2油圧ポンプ
4 リリーフ弁
5 ブームシリンダ(アクチュエータ)
6 アームシリンダ(アクチュエータ)
8 バケットシリンダ(アクチュエータ)
9 予備シリンダ(アクチュエータ)
10 旋回モータ(アクチュエータ)
11 左走行モータ(アクチュエータ)
12 右走行モータ(アクチュエータ)
13 ブーム用操作レバー装置(操作手段)
14 アーム用操作レバー装置(操作手段)
15 バケット用操作レバー装置(操作手段)
16 旋回用操作レバー装置(操作手段)
18 左走行用操作レバー装置(操作手段)
19 右走行用操作レバー装置(操作手段)
20 予備用操作レバー装置(操作手段)
21,22 レギュレータ(ポンプ制御手段)
50 コントローラ
50b カットオフ制御部(カットオフ制御手段)
50ba 平均圧演算部(判定手段)
50bb 関数発生器(判定手段、制御信号出力手段)
50bc 関数発生器(制御信号出力手段)
68,69 圧力センサ(吐出圧検出手段)
PD1 第1油圧ポンプの吐出圧
PD2 第2油圧ポンプの吐出圧
PDC カットオフ圧力
Pr リリーフ圧
SI3 制御信号(吸収トルク制限信号、共通のカットオフ制御信号)
TR ポンプ吸収トルク(吸収トルク制限信号、共通のカットオフ制御信号)
Claims (3)
- 原動機によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプと、これら複数の油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記複数の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータをそれぞれ操作する複数の操作手段と、前記複数の油圧ポンプの押しのけ容積をそれぞれ制御する複数のポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記複数の油圧ポンプの吐出圧をそれぞれ検出する複数の吐出圧検出手段と、これら複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧に応じて、当該油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するように対応する前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御を行うカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、
前記カットオフ制御手段は、前記複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧の平均値を算出し、この平均値が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力以上となったかどうかを判定する判定手段と、この判定手段で前記吐出圧の平均値が前記カットオフ圧力以上となったと判定された場合にのみ、前記カットオフ制御を行うための信号として、前記複数の油圧ポンプのすべての吐出流量を前記カットオフ流量まで減少させる共通のカットオフ制御信号を生成し、前記複数のポンプ制御手段へ出力する制御信号出力手段とを備えていることを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。 - 原動機によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプと、これら複数の油圧ポンプの吐出回路の最大圧力を決定するリリーフ弁と、前記複数の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータをそれぞれ操作する複数の操作手段と、前記複数の油圧ポンプの押しのけ容積をそれぞれ制御する複数のポンプ制御手段とを備える油圧駆動装置に設けられ、前記複数の油圧ポンプの吐出圧をそれぞれ検出する複数の吐出圧検出手段と、これら複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧に応じて、当該油圧ポンプの吐出流量が所定のカットオフ流量まで減少するように対応する前記ポンプ制御手段を動作させるカットオフ制御を行うカットオフ制御手段とを備えた油圧ポンプのカットオフ装置において、
前記カットオフ制御手段は、前記複数の吐出圧検出手段でそれぞれ検出された吐出圧の最小値を選択し、この最小値が前記リリーフ弁で決定される最大圧力近くの所定のカットオフ圧力以上となったかどうかを判定する判定手段と、この判定手段で前記吐出圧の最小値が前記カットオフ圧力以上となったと判定された場合にのみ、前記カットオフ制御を行うための信号として、前記複数の油圧ポンプのすべての吐出流量を前記カットオフ流量まで減少させる共通のカットオフ制御信号を生成し、前記複数のポンプ制御手段へ出力する制御信号出力手段とを備えていることを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。 - 請求項1又は2記載の油圧ポンプのカットオフ装置において、前記制御信号出力手段は、前記共通のカットオフ制御信号として、前記複数の油圧ポンプのすべての吸収トルクを所定の値まで減少させる吸収トルク制限信号を生成して前記複数のポンプ制御手段へ出力し、前記複数のポンプ制御手段は、この吸収トルク制限信号に基づき前記複数の油圧ポンプの押しのけ容積を制御することを特徴とする油圧ポンプのカットオフ装置。
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-
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