JP4855852B2 - 建設機械のモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホイール式油圧ショベル等の建設機械のモータ制御装置に関する。

走行モータの戻り側管路にカウンタバランス弁によりブレーキ圧を発生するとともに、ブレーキ圧の発生によって高温化した回路内の油をオーバーロードリリーフ弁を介してタンクに排出し、回路内の油温上昇を抑えるようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、走行中に走行ペダルが非操作となって制御弁が中立位置に復帰すると、回路内にチェック弁を介してタンクからの油が補給され、キャビテーションの発生を防止するようにしている。

特開２００３−２５４３０５号公報

例えば走行ペダルを非操作状態で長い下り坂を走行する場合、回路内の油温の上昇の程度が大きいため、油温上昇を抑えるためには回路内に比較的多くの油の補給が必要となる。しかしながら、上記特許文献１記載の装置のようにチェック弁を介してタンクからの油を補給したのでは、補給量が十分ではない。

請求項１に係る発明は、油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する油圧モータと、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、油圧モータと制御弁とを接続する送り側および戻り側の一対の主管路と、油圧ポンプから油圧モータへの駆動圧の供給を阻止する中立位置、および駆動圧を供給する非中立位置に制御弁を操作する操作部材と、操作部材により制御弁が中立位置に操作された状態で、戻り側の主管路に油圧モータの回転に対抗するブレーキ圧を発生させるブレーキ圧発生手段と、ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧を発生しながらの降坂走行（以下、中立降坂走行と呼ぶ）を検出する検出手段と、ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧が発生しているとき、油圧ポンプからの圧油を一対の主管路に導く流れ制御手段とを備え、ブレーキ圧発生手段は、一対の主管路に発生する走行駆動圧に応じて切換位置と中立位置との間で切り換わり、中立位置に切り換わった状態で前記油圧モータからの戻り油を絞りにより制限してブレーキ圧を発生させるように構成され、制御弁は、油圧ポンプと接続されるＰポートと、タンクと接続されるＴポートと、一対の主管路にそれぞれ接続されるとともに、中立位置のときに互いに連通するＡ、Ｂポートと、中立位置のときに、油圧ポンプをタンクに接続するＣポートとを有し、流れ制御手段は、検出手段により中立降坂走行が検出されると、操作部材の操作に拘わらず制御弁を中立位置から非中立位置へ所定量駆動して、制御弁のＰ−Ａポート、Ｂ−Ｔポート、Ｐ−Ｃポートをそれぞれ連通させ、その状態におけるＰ−Ｃポートの開口比をＰ−Ａ、Ｂ−Ｔポートの開口比よりも大きく、かつＰ−Ｃポートの開口を走行するのに必要なポンプ圧を発生させる開口よりも大きく開口させる制御弁駆動手段を有し、制御弁駆動手段により、油圧ポンプからの圧油を制御弁を介して一対の主管路に導くことを特徴とする建設機械のモータ制御装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の建設機械のモータ制御装置において、制御弁駆動手段は、制御弁の中立位置から非中立位置への駆動量を制限する制限機構を有することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する油圧モータと、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、油圧モータと制御弁とを接続する送り側および戻り側の一対の主管路と、油圧ポンプから油圧モータへの駆動圧の供給を阻止する中立位置、および駆動圧を供給する非中立位置に制御弁を操作する操作部材と、操作部材により制御弁が中立位置に操作された状態で、戻り側の主管路に油圧モータの回転に対抗するブレーキ圧を発生させるブレーキ圧発生手段と、ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧を発生しながらの降坂走行（以下、中立降坂走行と呼ぶ）を検出する検出手段と、ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧が発生しているとき、油圧ポンプからの圧油を一対の主管路に導く流れ制御手段とを備え、ブレーキ圧発生手段は、一対の主管路に発生する走行駆動圧に応じて切換位置と中立位置との間で切り換わり、中立位置に切り換わった状態で前記油圧モータからの戻り油を絞りにより制限してブレーキ圧を発生させるように構成され、制御弁は、油圧ポンプと接続されるＰポートと、タンクと接続されるＴポートと、一対の主管路にそれぞれ接続されるとともに、中立位置のときに互いに連通するＡ、Ｂポートと、中立位置のときに、油圧ポンプをタンクに接続するＣポートとを有し、中立位置から非中立位置へ所定量駆動したときに、Ｐ−Ａポート、Ｂ−Ｔポート、Ｐ−Ｃポートをそれぞれ連通させ、その状態におけるＰ−Ｃポートの開口比をＰ−Ａ、Ｂ−Ｔポートの開口比よりも大きく、かつＰ−Ｃポートの開口を走行するのに必要なポンプ圧を発生させる開口よりも大きく開口させるように構成し、流れ制御手段は、制御弁をバイパスして油圧ポンプの圧油を主管路の一方の管路に供給する供給位置と遮断する遮断位置を備えた切換弁と、主管路の他方の管路の圧油のタンクへの流れを許容、阻止するパイロットチェック弁と、他方の管路に設けられた絞りとを備え、切換弁は、供給位置における開口量が制御弁が所定量駆動したときのＰ−Ａポートの開口比と同等に設定され、絞りは、制御弁が所定量駆動したときのＢ−Ｔポートの開口比と同等に設定され、検出手段により中立降坂走行が検出されると、切換弁を供給位置に切り換えるとともに、パイロットチェック弁を開放するように制御することを特徴とする建設機械のモータ制御装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械のモータ制御装置において、検出手段は、油圧モータの駆動圧を検出する駆動圧検出手段と、操作部材の操作を検出する操作検出手段と、機体の走行速度を検出する速度検出手段とを有し、駆動圧検出手段により検出された駆動圧が所定値以下で、かつ、操作検出手段により操作部材の中立操作が検出され、かつ、速度検出手段により検出された走行速度が所定値以上のとき、中立降坂走行を検出することを特徴とする。

本発明によれば、油圧ポンプからの圧油を油圧モータの主管路に導くようにしたので、ブレーキ圧発生時のモータ回路内の油温の上昇を抑えることができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図６を参照して本発明による建設機械のモータ制御装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用されるホイール式油圧ショベルを示す。このホイール式油圧ショベルは、下部走行体１と、下部走行体１の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体２とを有する。上部旋回体２には運転室３と作業用フロントアタッチメント４が設けられている。下部走行体１には、走行用油圧モータ５、トランスミッション６、プロペラシャフト７、およびタイヤ８が設けられている。

図２は、第１の実施の形態に係るモータ制御装置の構成を示す走行用油圧回路図である。図２に示すようにエンジン１０により駆動される油圧ポンプ１１からの圧油は、コントロールバルブ１２によりその方向および流量が制御される。コントロールバルブ１２と油圧モータ５とは一対の主管路Ｌ１〜Ｌ４により接続され、コントロールバルブ１２を通過した圧油はカウンタバランス弁１３を経て走行用油圧モータ５に供給される。油圧モータ５の回転はトランスミッション６によって減速された後、プロペラシャフト７を介してタイヤ８に伝達され、車両（油圧ショベル）が走行する。トランスミッション６の減速比は、例えばロー（減速比大）／ハイ（減速比小）の２段階に切換可能である。なお、図示は省略するが、油圧ポンプ１１からの圧油は走行用油圧モータ５だけでなく、他の油圧アクチュエータにも供給される。

油圧ポンプ１１は可変容量型ポンプであり、ポンプレギュレータ１１Ａにより傾転量（押し除け容積）が制御される。ポンプレギュレータ１１Ａはトルク制限部を備え、このトルク制限部にポンプ吐出圧がフィードバックされ、ポンプ吐出圧とポンプ押し除け容積とで決定される負荷がエンジン出力を上回らないように馬力制御される。また、レギュレータ１１Ａには最大傾転制限部が設けられ、最大傾転制限部により油圧ポンプ１１の最大流量が決定される。

油圧モータ５は自己圧傾転制御機構を備える可変容量型モータであり、モータ駆動圧はシャトル弁１４から油圧モータ５のコントロールピストン１５，サーボピストン１６に作用する。これによりモータ容量はモータ駆動圧が小さい領域では小容量、モータ駆動圧が大きい領域では大容量となる。モータ駆動圧は油圧ポンプ１１の吐出圧と相関関係があり、ポンプ吐出圧Ｐｐは圧力センサ３１により検出される。

カウンタバランス弁１３は油圧モータ５の走行駆動圧に応じて切り換わる。すなわち油圧モータ５への圧油の送り側管路Ｌ１またはＬ２内の圧力が大きくなるとカウンタバランス弁１３は中立位置（Ｎ位置）からＦ位置側またはＲ位置側に切り換わり、送り側管路Ｌ１またはＬ２内の圧力が小さくなると中立位置側に切り換わる。カウンタバランス弁１３が中立位置に切り換わった状態では、油圧モータ５からの戻り油はカウンタバランス弁１３の絞りにより制限され、油圧モータ５の戻り側管路Ｌ４またはＬ３に、モータ５の回転に対抗するブレーキ圧が発生する。ブレーキ圧はリリーフバルブ１７，１８により、その最高圧力が制限され、リリーフバルブ１７，１８を通過した戻り油は油圧モータ５の吸入側に導かれる。

コントロールバルブ１２は図３に示すように３位置６ポート切換弁であり、油圧ポンプ１１からの圧油はチェック弁を介してＰポートに導かれる。コントロールバルブ１２は、中立位置ＮにおいてＰ−Ｃポートが連通するとともにＡ−Ｂポートが絞りを介して連通する。また、Ｆ位置においてＡ−ＰポートとＢ−Ｔポートが連通し、Ｒ位置においてＡ−ＴポートとＢ−Ｐポートが連通する。コントロールバルブ１２を中立位置からＦ位置側へ切り換えたときのコントロールバルブ１２の開口特性、すなわちスプールのストローク量と各ポート間の開口比との関係は図４に示す通りである。

コントロールバルブ１２は図２に示すようにパイロット回路からの走行パイロット圧によってその切換方向とストローク量が制御される。パイロット回路は、パイロットポンプ２１と、アクセルペダル２２の踏み込み操作に応じたパイロット圧を発生する一対の走行パイロットバルブ２３Ａ，２３Ｂと、各パイロットバルブ２３Ａ，２３Ｂとコントロールバルブ１２のパイロットポートとの間に介装された一対のスローリターンバルブ２４Ａ，２４Ｂとを有する。

アクセルペダル２２はその前側の踏み込み操作（前踏み）および後側の踏み込み操作（後踏み）により前方向および後方向に回動可能である。アクセルペダル２２を前踏み操作するとパイロットバルブ２３Ａが駆動され、後踏み操作するとパイロットバルブ２３Ｂが駆動される。パイロットバルブ２３Ａ，２３Ｂの駆動によりアクセルペダル２２の操作量に応じたパイロット圧が発生する。パイロットバルブ２３Ａの駆動による走行パイロット圧Ｐｆは圧力センサ３２により検出され、アクセルペダル２２が中立状態のとき、パイロット圧Ｐｆは所定値Ｐｆ０以下である。

コントロールバルブ１２にはラムシリンダ２５が設けられ、ラムシリンダ２５は電磁切換弁２６の切換により伸縮する。すなわち電磁切換弁２６が位置イに切り換えられると油圧源２７からのパイロット圧がラムシリンダ２５に作用し、ラムシリンダ２５が伸長する。これによりラムシリンダ２５からコントロールバルブ１２のスプールに押圧力が作用し、スプールが所定量（図４のＳ１）だけストロークし、コントロールバルブ１２は所定量だけＦ位置側に切り換わる。この状態では、図４に示すようにコントロールバルブ１２のＰ−Ｃポート、Ｐ−Ａポート、Ｂ−Ｔポートがそれぞれ連通するが、Ｐ−Ｃポートの開口比はＰ−ＡポートとＢ−Ｔポートの開口比より大きい。

一方、電磁切換弁２６が位置ロに切り換えられるとラムシリンダ２５はタンクに連通する。これによりラムシリンダ２５によるコントロールバルブ１２への押圧力の作用が停止し、ラムシリンダ２５はばね力により縮退し、コントロールバルブ１２は中立位置に戻る。電磁切換弁２６が位置ロに切り換えられると、図２の油圧回路は例えば以下のように動作する。

アクセルペダル２２を前踏み操作すると、パイロットバルブ２３Ａから出力されるパイロット圧油がコントロールバルブ１２のパイロットポートに作用し、コントロールバルブ１２はパイロット圧に応じたストローク量でＦ位置側に切り換わる。これにより油圧ポンプ１１からの圧油が油圧モータ５に供給される。このとき、コントロールバルブ１２とカウンタバランス弁１３の間の管路Ｌ１は負荷に応じたモータ駆動圧となり、このモータ駆動圧によりカウンタバランス弁１３がＦ位置側に切り換わる。この切換により戻り油側の管路Ｌ４が開放され、油圧モータ５からの圧油はカウンタバランス弁１３、管路Ｌ２、コントロールバルブ、およびオイルクーラ２０を介してタンクに戻る。これにより油圧モータ５が駆動され、車両が前進走行する。

降坂走行時には、車体は重力加速度による慣性力により加速されるため、油圧モータ５はポンプ作用となり、モータ駆動圧が減少する。それに伴いカウンタバランス弁１３は中立位置側に切り換わり、戻り側管路Ｌ４にブレーキ圧が発生し、車両に制動力が作用する。このときアクセルペダル２２の操作をやめると、スローリターン弁２４の絞りによりパイロット圧の戻り油が絞られるから、コントロールバルブ１２は徐々に中立位置に切り換わる。

コントロールバルブ１２が完全に中立位置に切り換わると、コントロールバルブ１２のＡ−Ｂポートは絞りを介して連通した状態となる（図４参照）。この状態では管路Ｌ４からタンクへの油の流れが阻止され、ブレーキ圧は大きくなる。ブレーキ圧がオーバーロードリリーフ弁１８の設定圧以上になると、戻り油の一部はオーバーロードリリーフ弁１８を介して油圧モータ５に導かれる。このとき、油圧モータ５の回転に必要な吸入油量が不足すると、油圧モータ５にはメイクアップポート１９よりタンクからの油が補充される。

このようにアクセルペダル２２の非操作によりコントロールバルブ１２が中立位置に切り換わった状態において、所定値Ｖ０以上の車速で降坂走行する場合を、中立降坂走行と呼ぶ。中立降坂走行時には、走行パイロット圧Ｐｆが所定値Ｐｆ０以下（Ｐｆ≦Ｐｆ０）、かつポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ０以下（Ｐｐ≦Ｐｐ０）、かつ車速Ｖが所定値Ｖ０以上（Ｖ≧Ｖ０）である。

中立降坂走行時には、戻り側管路Ｌ４にブレーキ圧を発生させた圧油はタンクに戻らず、送り側管路Ｌ３に導かれる。このため、モータ回路内の油温が徐々に上昇し、油圧機器のシール部材等の損傷を引き起こす。この場合、例えば戻り側管路Ｌ４の油をオーバーロードリリーフ弁１８を介してタンクに排出し、その分の油をメイクアップポート１９を介してモータ回路内に吸い込むと、回路内の油温の低下を図れる。しかし、メイクアップポート１９からの圧油の補給量はその吸い込み作用に依存するため、管路抵抗などの影響で補給量が十分に確保されないと、油温を十分に低下させることができず、油圧モータの寿命低下を招くおそれがある。そこで、本実施の形態では、中立降坂走行時に以下のようにラムシリンダ２５を制御し、モータ回路内の油温上昇を抑える。

図５は、第１の実施の形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。コントローラ３０にはホイール式油圧ショベルの車速Ｖを検出する車速センサ３３と、ポンプ吐出圧Ｐｐを検出する圧力センサ３１と、走行パイロット圧Ｐｆを検出する圧力センサ３２とが接続されている。コントローラでは後述するような処理を実行し、電磁切換弁２６に制御信号を出力する。

図６は、第１の実施の形態に係るコントローラ３０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えばエンジンキースイッチのオンによりスタートする。ステップＳ１では、センサ３１〜３３からの信号に基づき、中立降坂走行の開始が検出されたか否かを判定する。Ｖ≧Ｖ０、Ｐｆ≦Ｐｆ０、Ｐｐ≦Ｐｐ０の条件が全て成立するとステップＳ１が肯定され、いずれか１つでも成立しないとステップＳ１が否定される。

ステップＳ１が肯定されるとステップＳ２に進み、否定されるとステップＳ４に進む。ステップＳ２では、電磁切換弁２６を位置イに切り換える。これによりラムシリンダ２５にパイロット圧が作用し、ラムシリンダ２５が伸長する。ステップＳ３では、センサ３１〜３３からの信号に基づき、中立降坂走行の終了が検出されたか否かを判定する。Ｖ＜Ｖ０、Ｐｆ＞Ｐｆ０、Ｐｐ＞Ｐｐ０のいずれかが満たされるとステップＳ３が肯定され、全て満たされないとステップＳ３が否定される。ステップＳ３が肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとステップＳ２に進む。ステップＳ４では電磁切換弁２６を位置ロに切り換える。これによりラムシリンダ２５へのパイロット圧の作用が停止する。

第１の実施の形態に係るモータ制御装置の特徴的な動作を説明する。
アクセルペダル２２を中立位置に操作した状態で降坂走行しているとき、車速Ｖが所定値Ｖ０以上になると、中立降坂走行の開始が検出される。これによりラムシリンダ２５が伸長し（ステップＳ２）、コントロールバルブ１２のスプールが所定量Ｓ１ストロークし、コントロールバルブ１２のＡ−Ｂポートの連通が阻止され、Ｐ−ＡポートとＢ−Ｔポートが連通する。このスプールのストロークによりコントロールバルブ１２は中立位置からＦ位置側に所定量だけ切り換わり、油圧ポンプ１１からの圧油がコントロールバルブ１２を介して管路Ｌ１内に導かれるとともに、油圧モータ５からの戻り油の一部はコントロールバルブ１２を介し、オイルクーラ２０を通過してタンクに戻される。その結果、管路Ｌ１〜Ｌ４内の高温の油がタンク内の低温の油と入れ替わり、モータ回路内を冷却することができる。

この場合、モータ回路には油圧ポンプ１１からの吐出油が供給されるので、冷却に必要十分な圧油を供給することができ、長時間の中立降坂走行の場合でも、油温上昇によるシール部材の損傷を防ぐことができる。コントロールバルブ１２のＰ−ＡポートとＢ−Ｔポートの開口比はＰ−Ｃポートの開口比よりも小さく、また、Ｐ−Ｃポートの開口は車両が走行するのに必要なポンプ圧力を発生させる開口よりも十分に大きいので、油圧ポンプ１１から油圧モータ５への圧油供給量は少なく、油圧モータ５の回転速度の増加も抑えることができる。

車速Ｖが所定値Ｖ０未満になると、車体の慣性力が小さくなり、管路Ｌ４内のブレーキ圧も小さくなる。このとき、中立降坂走行の終了が検出されるため、ラムシリンダ２５からの押圧力の作用が停止し、コントロールバルブ１２は中立位置に復帰する（ステップＳ４）。これにより油圧ポンプ１１から管路Ｌ１への油の流れ、および管路Ｌ２からタンクへの油の流れが阻止され、管路Ｌ１，Ｌ２間を油が循環する。この場合、管路Ｌ４内のブレーキ圧が小さいため、油温の上昇は問題とならない。なお、降坂走行時以外にはラムシリンダ２５は伸長しないため、平地走行や上り坂走行等においてコントロールバルブ１２の操作が妨げられることはない。

第１の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）中立降坂走行時にラムシリンダ２５によりコントロールバルブ１２を中立位置から所定量だけＦ位置側に切り換えるようにした。これにより油圧ポンプ１１から管路Ｌ１に圧油が導かれ、管路Ｌ４内にブレーキ圧を発生しつつ、モータ回路の油温上昇を防ぐことができる。
（２）中立降坂走行時以外にはラムシリンダ２５への圧油の供給を停止するので、車速が所定値Ｖ０未満の低速降坂走行時等にコントロールバルブ１２がＦ位置側に強制的に切り換えられることはなく、車両の停止動作が容易である。
（３）油圧ポンプ１１からの圧油をコントロールバルブ１２を介して油圧モータ５に導くので、冷却油の供給に既存の油圧源と制御弁を流用することができ、効率的である。
（４）ポンプ吐出圧Ｐｐと走行パイロット圧Ｐｆと車速Ｖにより中立降坂走行を判定するので、中立降坂走行の判定が容易である。
（５）ラムシリンダ２５の駆動によりコントロールバルブ１２を切り換えるので、コントロールバルブ１２の切換量が機械的に制限され、コントロールバルブ１２を精度良く所定量だけ切り換えることができる。
（６）ラムシリンダ２５によりコントロールバルブ１２をＦ位置側のみに切り換えるので、構成が容易である。

−第２の実施の形態−
図７を参照して本発明による建設機械のモータ制御装置の第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、中立降坂走行時にコントロールバルブ１２を介して油圧モータ５の駆動回路内に圧油を供給するようにしたが、第２の実施の形態では、コントロールバルブ１２を介さずに圧油を供給する。なお、図１〜６と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図７は、第２の実施の形態に係るモータ制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図７ではパイロットポンプ２１、パイロットバルブ２３Ａ，２３Ｂ、スローリターンバルブ２４Ａ，２４Ｂ、および圧力センサ３２の図示は省略している。図７に示すように管路Ｌ１は油圧切換弁４１を介して油圧ポンプ１１に接続され、管路Ｌ２はパイロットチェック弁４２および絞り４３を介してタンクに接続されている。油圧切換弁４１およびパイロットチェック弁４２の各パイロットポートは電磁切換弁４４にそれぞれ接続されている。

電磁切換弁４４は、図６と同様の処理により切り換えられる。すなわち中立降坂走行の開始が検出されるまでは電磁切換弁４４は位置ロに切り換えられ、中立降坂走行の開始が検出されると位置イに切り換えられる。その後、中立降坂走行の終了が検出されると電磁切換弁４４は再び位置ロに切り換えられる。

車速が所定値Ｖ０以上で降坂走行し、電磁切換弁４４が位置イに切り換えられると、油圧切換弁４１とパイロットチェック弁４２にはそれぞれ油圧源４５からのパイロット圧が作用する。このパイロット圧により油圧切換弁４１は位置イに切り換わり、コントロールバルブ１２をバイパスして油圧ポンプ１１から管路Ｌ１へと圧油が導かれる。また、パイロットチェック弁４２は開放弁として機能し、管路Ｌ２からタンクへと油が流れる。これにより中立降坂走行時に、モータ回路には油圧ポンプ１１からの低温の圧油が供給されるので、モータ回路を冷却することができる。なお、この場合の油圧切換弁４１の開口量は、コントロールバルブ１２のスプールがＳ１だけストロークしたときのＰ−Ａポートの開口比（図４）と同等であり、絞り４３の面積は、Ｂ−Ｔポートの開口比と同等である。

車速が所定値Ｖ０未満となり、電磁切換弁４４が位置ロに切り換えられると、油圧切換弁４１とパイロットチェック弁４２へのパイロット圧の作用は停止する。これにより油圧切換弁４１は位置ロに切り換わり、油圧ポンプ１１から管路Ｌ１への圧油の流れが阻止される。また、パイロットチェック弁４２はチェック弁として機能し、管路Ｌ２からタンクへの圧油の戻りが阻止される。このため戻り側管路Ｌ４に効果的にブレーキ圧が発生し、車両の停止が容易である。

このように第２の実施の形態では、中立降坂走行時に油圧ポンプ１１からの圧油を油圧切換弁４１を介して管路Ｌ１に導くとともに、管路Ｌ２からの圧油をパイロットチェック弁４２を介してタンクに戻すようにしたので、モータ回路内の油を十分に冷却することができる。この場合、コントロールバルブ１２をバイパスして油圧ポンプ１１からの圧油が供給されるので、既存のコントロールバルブ１２をそのまま用いることができる。油圧ポンプ１１から管路Ｌ１への圧油供給量の設定も容易である。

−第３の実施の形態−
図８を参照して本発明による建設機械のモータ制御装置の第３の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、中立降坂走行時にラムシリンダ２５によりコントロールバルブ１２をＦ位置側に切り換えるようにしたが、第３の実施の形態では、コントロールバルブ１２に作用するパイロット圧を制御してコントロールバルブ１２をＦ位置側に切り換える。なお、図１〜６と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図８は、第３の実施の形態に係るモータ制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図８では走行パイロット回路を主に示している。図８に示すようにスローリターンバルブ２４Ａとコントロールバルブ１２のパイロットポートの間にはシャトル弁５１が設けられ、シャトル弁５１には電磁比例減圧弁５２を介して油圧源５３が接続されている。

電磁比例減圧弁５２の減圧度は、コントローラ３０からの制御信号により制御される。すなわち中立降坂走行の開始が検出されるまでは二次圧Ｐ２はタンク圧となり、中立降坂走行の開始が検出されると二次圧Ｐ２は所定値Ｐａとなり、その後、中立降坂走行の終了が検出されると二次圧Ｐａは再びタンク圧となるように制御される。ここで、所定値Ｐａは、コントロールバルブ１２のスプールにＳ１（図４）のストローク量を発生させるパイロット圧に相当する。

これにより中立降坂走行時には減圧弁５２からの二次圧Ｐａがシャトル弁５１を介してコントロールバルブ１２のパイロットポートに作用する。その結果、コントロールバルブ１２は所定量だけＦ位置側に切り換わり、油圧ポンプ１１からの圧油がコントロールバルブ１２を介して管路Ｌ１に導かれ、モータ回路を冷却することができる。中立降坂走行時以外には二次圧Ｐ２はタンク圧となり、この状態ではコントロールバルブ１２はアクセルペダル２２の操作量に応じて切り換えられる。

なお、シャトル弁５１と電磁比例減圧弁５２の間に減圧弁を介装し、減圧弁により二次圧Ｐ２を制限するようにしてもよい。これにより電磁比例減圧弁５２が故障して電磁比例弁通過後の二次圧Ｐ２が過大となった場合にも、コントロールバルブ１２に作用するパイロット圧を所定値Ｐａに保つことができ、安全上好ましい。この場合、電磁切換弁５２と油圧源５３の間に電磁弁を設け、油圧源５３から電磁比例減圧弁５２への圧油の供給を禁止すれば、電磁比例減圧弁５２が故障した場合の二次圧Ｐ２をタンク圧とすることもできる。

上記実施の形態では、前進走行時にのみ中立降坂走行を検出し、油圧ポンプ１１からの圧油をモータ回路である一対の主管路Ｌ１〜Ｌ４に供給したが、後進走行時にも中立降坂走行を検出し、油圧ポンプ１１からの圧油をモータ回路に供給するようにしてもよい。アクセルペダル２２によりコントロールバルブ１２を、油圧ポンプ１１からの駆動圧の供給を阻止する中立位置Ｎおよび駆動圧を供給する非中立位置（Ｆ位置，Ｒ位置）に操作するようにしたが、他の操作部材を用いてもよい。コントロールバルブ１２が中立位置に操作された状態で、カウンタバランス弁１３によって戻り側管路にブレーキ圧を発生させるようにしたが、他のブレーキ圧発生手段を用いてもよい。

制御弁として油圧パイロット式のコントロールバルブ１２を用いたが、アクセルペダル２２の操作によりリンク等を介して切り換える機械式のコントロールバルブとしてもよい。この場合、油圧シリンダ等の伸縮により中立降坂走行時にコントロールバルブを所定量切り換えるようにすればよい。また、アクセルペダル２２の操作量を電気的に検出し、その操作量に応じて切り換える電磁式のコントロールバルブとしてもよい。この場合、アクセルペダルが非操作であっても中立降坂走行時にはコントロールバルブが所定値切り換わるようにコントローラ３０がコントロールバルブを制御すればよい。

電磁切換弁２６の切換によるラムシリンダ２５の駆動により（図２）、あるいは電磁切換弁４４の切換による油圧切換弁４１とパイロットチェック弁４２の切換により（図７）、あるいは電磁比例減圧弁５２の駆動により（図８）、油圧ポンプ１１からの圧油を管路Ｌ１〜Ｌ４に導くようにしたが、流れ制御手段はこれに限らない。また、流れ制御手段を構成するコントローラ３０における処理も上述したものに限らない。制御弁駆動手段としてラムシリンダ２５を用いたが、他の制御弁駆動手段によりコントロールバルブ１２を駆動してもよい。コントロールバルブ１２を所定量だけ切り換えるのではなく、所定の時間および頻度で断続的に切り換えるようにしてもよい。ラムシリンダ２５によりコントロールバルブ１２の駆動量を機械的に制限したが、制限機構はこれに限らない。駆動圧検出手段としての圧力センサ３１、操作検出手段としての圧力センサ３２、および速度検出手段としての車速センサ３３により、中立降坂走行を検出したが、検出手段はこれに限らない。

上記実施の形態は、走行用油圧モータ５に適用したが、ウインチ用油圧モータ等、走行用以外にも本発明を同様に適用することができる。また、本発明はホイール式油圧ショベル以外の他の建設機械にも同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のモータ御装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本発明が適用されるホイール式油圧ショベルの側面図。 本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置の油圧回路図。 図２のコントロールバルブの詳細を示す図。 図２のコントロールバルブの開口比の特性を示す図。 第１の実施の形態に係るモータ制御装置のブロック図。 図５のコントローラにおける処理の一例を示すフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御装置の油圧回路図。 本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御装置の油圧回路図。

符号の説明

５ 油圧モータ
１１ 油圧ポンプ
１２ コントロールバルブ
１３ カウンタバランス弁
２２ アクセルペダル
２５ ラムシリンダ
２６ 電磁切換弁
３０ コントローラ
３１，３２ 圧力センサ
３３ 車速センサ
４１ 油圧切換弁
４２ パイロットチェック弁
４３ 絞り
４４ 電磁切換弁
５２ 電磁比例減圧弁
Ｌ１〜Ｌ４ 管路

Claims (4)

1. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油により駆動する油圧モータと、
   前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、
   前記油圧モータと前記制御弁とを接続する送り側および戻り側の一対の主管路と、
   前記油圧ポンプから前記油圧モータへの駆動圧の供給を阻止する中立位置、および駆動圧を供給する非中立位置に前記制御弁を操作する操作部材と、
   前記操作部材により前記制御弁が中立位置に操作された状態で、前記戻り側の主管路に前記油圧モータの回転に対抗するブレーキ圧を発生させるブレーキ圧発生手段と、
   前記ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧を発生しながらの降坂走行（以下、中立降坂走行と呼ぶ）を検出する検出手段と、
   前記ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧が発生しているとき、前記油圧ポンプからの圧油を前記一対の主管路に導く流れ制御手段とを備え、
   前記ブレーキ圧発生手段は、前記一対の主管路に発生する走行駆動圧に応じて切換位置と中立位置との間で切り換わり、中立位置に切り換わった状態で前記油圧モータからの戻り油を絞りにより制限して前記ブレーキ圧を発生させるように構成され、
   前記制御弁は、前記油圧ポンプと接続されるＰポートと、タンクと接続されるＴポートと、前記一対の主管路にそれぞれ接続されるとともに、中立位置のときに互いに連通するＡ、Ｂポートと、中立位置のときに、前記油圧ポンプをタンクに接続するＣポートとを有し、
   前記流れ制御手段は、前記検出手段により中立降坂走行が検出されると、前記操作部材の操作に拘わらず前記制御弁を中立位置から非中立位置へ所定量駆動して、前記制御弁のＰ−Ａポート、Ｂ−Ｔポート、Ｐ−Ｃポートをそれぞれ連通させ、その状態におけるＰ−Ｃポートの開口比をＰ−Ａ、Ｂ−Ｔポートの開口比よりも大きく、かつＰ−Ｃポートの開口を走行するのに必要なポンプ圧を発生させる開口よりも大きく開口させる制御弁駆動手段を有し、前記制御弁駆動手段により、前記油圧ポンプからの圧油を前記制御弁を介して前記一対の主管路に導くことを特徴とする建設機械のモータ制御装置。
2. 請求項１に記載の建設機械のモータ制御装置において、
   前記制御弁駆動手段は、前記制御弁の中立位置から非中立位置への駆動量を制限する制限機構を有することを特徴とする建設機械のモータ制御装置。
3. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油により駆動する油圧モータと、
   前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、
   前記油圧モータと前記制御弁とを接続する送り側および戻り側の一対の主管路と、
   前記油圧ポンプから前記油圧モータへの駆動圧の供給を阻止する中立位置、および駆動圧を供給する非中立位置に前記制御弁を操作する操作部材と、
   前記操作部材により前記制御弁が中立位置に操作された状態で、前記戻り側の主管路に前記油圧モータの回転に対抗するブレーキ圧を発生させるブレーキ圧発生手段と、
   前記ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧を発生しながらの降坂走行（以下、中立降坂走行と呼ぶ）を検出する検出手段と、
   前記ブレーキ圧発生手段によりブレーキ圧が発生しているとき、前記油圧ポンプからの圧油を前記一対の主管路に導く流れ制御手段とを備え、
   前記ブレーキ圧発生手段は、前記一対の主管路に発生する走行駆動圧に応じて切換位置と中立位置との間で切り換わり、中立位置に切り換わった状態で前記油圧モータからの戻り油を絞りにより制限して前記ブレーキ圧を発生させるように構成され、
   前記制御弁は、前記油圧ポンプと接続されるＰポートと、タンクと接続されるＴポートと、前記一対の主管路にそれぞれ接続されるとともに、中立位置のときに互いに連通するＡ、Ｂポートと、中立位置のときに、前記油圧ポンプをタンクに接続するＣポートとを有し、中立位置から非中立位置へ所定量駆動したときに、前記Ｐ−Ａポート、Ｂ−Ｔポート、Ｐ−Ｃポートをそれぞれ連通させ、その状態における前記Ｐ−Ｃポートの開口比を前記Ｐ−Ａ、Ｂ−Ｔポートの開口比よりも大きく、かつ前記Ｐ−Ｃポートの開口を走行するのに必要なポンプ圧を発生させる開口よりも大きく開口させるように構成し、
   前記流れ制御手段は、前記制御弁をバイパスして前記油圧ポンプの圧油を前記主管路の一方の管路に供給する供給位置と遮断する遮断位置を備えた切換弁と、前記主管路の他方の管路の圧油のタンクへの流れを許容、阻止するパイロットチェック弁と、前記他方の管路に設けられた絞りとを備え、
   前記切換弁は、前記供給位置における開口量が前記制御弁が前記所定量駆動したときのＰ−Ａポートの開口比と同等に設定され、前記絞りは、前記制御弁が前記所定量駆動したときのＢ−Ｔポートの開口比と同等に設定され、
   前記検出手段により中立降坂走行が検出されると、前記切換弁を前記供給位置に切り換えるとともに、パイロットチェック弁を開放するように制御することを特徴とする建設機械のモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械のモータ制御装置において、
   前記検出手段は、
   前記油圧モータの駆動圧を検出する駆動圧検出手段と、
   前記操作部材の操作を検出する操作検出手段と、
   機体の走行速度を検出する速度検出手段とを有し、
   前記駆動圧検出手段により検出された駆動圧が所定値以下で、かつ、前記操作検出手段により操作部材の中立操作が検出され、かつ、前記速度検出手段により検出された走行速度が所定値以上のとき、前記中立降坂走行を検出することを特徴とする建設機械のモータ制御装置。

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