JP5372674B2 - 作業機械の油圧制御装置 - Google Patents
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Description
また、エンジン回転数が定格回転数を下回った状態における油圧ポンプの最小吐出流量Q3が第一圧力P1時におけるオリフィスの流量Qs(すなわち、点Cの座標の一方をなす流量)よりも小さければ、交点Bの座標の他方をなすポンプ流量Qrが最小吐出流量Q3よりも大きくなる。つまり、ポンプ流量Qr及び最小吐出流量Q3の差分の作動油が無駄に作動油タンクへ捨てられることになり、効率が悪化することになる。また、このとき油圧ポンプは必要十分とされる最小吐出流量Q3よりも多量の作動油を吐出しているため、実際の吐出圧が本来得られるはずの吐出圧よりも低下することになるという圧力損失が生じる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、エンジン回転数に関わらず、レバー操作中立時における油圧ポンプからの吐出流量を最低流量に安定させることができ、出力を低減して燃費を改善することができるようにした作業機械の油圧制御装置を提供することを目的とする。
また、請求項3記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項2記載の構成に加え、該アイドリング検出手段が、該圧力スイッチからのオフ信号を所定時間受け続けたときに、該非作動状態を検出することを特徴としている。
また、請求項4記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項1〜3の何れか1項に記載の構成に加え、該油圧アクチュエータに係るコントロールバルブの動作をロックする油圧ロック装置をさらに備え、該アイドリング検出手段が、該油圧ロック装置の作動時に、該非作動状態を検出することを特徴としている。
また、本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項2)によれば、操作レバーへの操作入力の有無を参照することにより、簡素な構成で確実に非作動状態を検出することができる。
また、本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項4)によれば、油圧ロック装置の動作を参照することにより、より正確に非作動状態を検出することができる。また、オペレータが意識的に油圧ロック装置を作動させたときにのみ非作動状態と判断されるため、操作フィーリングを向上させることができる。
[1.構成]
本発明は、図1に模式的に示す油圧ショベルのオープンセンタ式の油圧回路10に適用されている。ここでは、フロント作業機を伸縮させるための油圧シリンダ3の駆動に係る油圧回路の概略構成を示す。
エンジンの回転数は、アクセルダイヤル16によってオペレータが任意に設定可能となっている。例えば、アクセルダイヤル16の操作位置が1番に設定されると、エンジン回転数が最低回転(1000rpm)に維持されるようにエンジン1が制御される。また、アクセルダイヤル16の操作位置が10番に設定されると、エンジン回転数が最高回転(2000rpm)に維持されるようにエンジン1が制御される。このように、エンジン回転数は、アクセルダイヤル16の操作位置に応じて段階的に設定される。
コントロール弁8は、スプール(流量制御ステム)の位置を複数の位置に切り替えて作動油の流通方向及び流量を可変制御する制御弁として構成されている。また、コントロール弁8のスプールの両端のそれぞれには、操作系パイロットライン14が接続されている。
圧力スイッチ7は、レバー中立時(非操作時)よりも高圧のパイロット圧が導入された時にのみオン信号を出力するスイッチである。なお、シャトル弁7aから導入される圧力は操作レバー13の操作方向に依存しないため、操作レバー13に何らかの操作入力があれば圧力スイッチ7がオン信号を出力することになる。また、操作レバー13が中立であれば、圧力スイッチ7はオフ信号を出力する。これらのオン/オフ信号は、後述するコントローラ5へ入力されている。
ネガコン回路4は、油圧ポンプ2のレギュレータ2aにおけるネガティブコントロール用の回路である。ネガティブコントロールとは、ネガコン回路4の作動油圧の高低に対応するように油圧ポンプ2の吐出流量を減少又は増加させて、油圧ポンプ2の出力を略一定に保たせる制御である。以下、ネガコン回路4を介してレギュレータ2aへ導入される作動油圧のことをネガコン圧とも呼ぶ。
オリフィス9及びネガコンリリーフ弁17によって生成されるネガコン圧Pnとセンタバイパス15の作動油の流量Qとの関係は、図2中に破線で示すように、流量Qが大きいほどネガコン圧Pnが高く設定される。なお、オリフィス9の絞り特性に関して、ネガコン圧Pnと流量Qとの関係は、以下に示す式1のように記述される。
前述のオリフィス9の絞り特性を示す図2中の破線のグラフは、第一圧力P1以上の範囲でエンジン1の定格回転時におけるポンプ特性のグラフと交わるように設定されている。つまり、レバー操作中立時に油圧ポンプ2からの作動油の流量が第一流量Q1となるネガコン圧が生じるように、オリフィス9の絞り特性が設定されている。したがって、これらのグラフの交点をAとおくと、交点Aの座標の一方をなす圧力Pn1がレバー操作中立時のネガコン圧であり、その時の流量はQ1である。
ネガコン回路4上には、NFC(Negative flow control)制御弁6が介装されている。このNFC制御弁6は、非作動状態にネガコン圧Pnを強制的に昇圧させるネガコン圧制御手段としての機能を備えており、高圧選択型のシャトル弁6a及び電磁比例減圧弁6bを備えて構成されている。電磁比例減圧弁6bは、パイロットポンプ12から供給される作動油をネガコン回路4へ導入するためのものであり、コントローラ5によって開度を制御されている。
コントローラ5(アイドリング検出手段)は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスとして提供されている。このコントローラ5は、油圧シリンダ3が非作動状態であるか否かを検出する手段としての機能を備えている。すなわち、圧力スイッチ7からオフ信号が入力されている場合には、電磁比例減圧弁6bを励磁状態に制御する。一方、圧力スイッチ7からオン信号が入力されている場合には、電磁比例減圧弁6bを非励磁状態に制御する。
アクセルダイヤル16の操作位置が10番に設定された油圧ショベルにおいて、操作レバー13に何らかの操作入力がある状態では、その操作量に応じてパイロットライン14にパイロット圧が生じ、コントロール弁8が制御される。センタバイパス15の作動油圧は、操作レバー13の操作量が大きいほど低下する。一方、このときコントローラ5は電磁比例減圧弁6bを非励磁状態に制御するため、シャトル弁6aではセンタバイパス15側の作動油圧が選択される。これにより、ネガコン回路4を介してレギュレータ2aへ導入されるネガコン圧Pnが低下し、油圧ポンプ2から吐出される作動油流量が増加する。
また、操作レバー13が中立状態であることを検出するための構成が簡素であり、確実に油圧シリンダ3の非作動状態を検出することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、コントローラ5で電磁比例減圧弁6bを励磁する条件が、圧力スイッチ7から入力される信号がオフ信号であることとなっているが、これに加えて、あるいはこれに代えて、他の条件を用いることも考えられる。以下に制御の開始条件を例示する。
・アクセルダイヤル操作によらず、オフ信号を所定時間継続的に受け続けること
・アクセルダイヤル操作によらず、油圧ロックレバーがオフ操作されること
・アクセルダイヤルが下げられ、かつ操作レバー13の中立を検出すること
・アクセルダイヤルが下げられ、かつオフ信号を所定時間継続的に受け続けること
・アクセルダイヤルが下げられ、かつ油圧ロックレバーがオフ操作されること
また、上述の実施形態では油圧式の操作レバー13の場合を示したが、電気式の操作レバーにも応用が可能である。この場合、電気式の操作レバーから出力される操作量に係る信号をコントローラ5に入力する構成とすれば、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
2 油圧ポンプ
2a レギュレータ
3 油圧シリンダ
4 ネガコン回路
5 コントローラ(アイドリング検出手段)
6 NFC制御弁(ネガコン圧制御手段)
6a シャトル弁
6b 電磁比例減圧弁
7 圧力スイッチ
7a シャトル弁
8 コントロール弁(コントロールバルブ)
9 オリフィス
10 油圧回路
11 作動油タンク
12 パイロットポンプ
13 操作レバー
13a リモコン弁
14 操作系パイロットライン
15 センタバイパス
16 アクセルダイヤル
17 ネガコンリリーフ弁
Claims (4)
- 作業機械の駆動源であるエンジンと、
該エンジンの回転数を任意に設定するための複数の操作位置を有するアクセルダイヤルと、
オープンセンタ式の油圧回路上に設けられ、該エンジンによって駆動されるとともに、該アクセルダイヤルの該操作位置に応じてポンプ出力が設定され、ネガコン圧が第一所定圧以上であるときに、該アクセルダイヤルの該操作位置に応じたポンプ出力における吐出流量を最小とするポンプ特性を有する油圧ポンプと、
該油圧回路上に介装され、該油圧ポンプから作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータと、
該油圧回路におけるセンタバイパスの油圧を該ネガコン圧として該油圧ポンプへ導くネガコン回路と、
該センタバイパスに介装され、該油圧ポンプから吐出される作動油の流量が減少するほど該ネガコン圧を該第一所定圧未満まで低下させる絞り特性を有するオリフィスと、
該油圧アクチュエータが非作動状態であるか否かを検出するアイドリング検出手段と、
該ネガコン圧を任意の値に制御するネガコン圧制御手段とを備え、
該ネガコン圧制御手段は、該アイドリング検出手段において該油圧アクチュエータの該非作動状態が検出された場合に、該アクセルダイヤルの該操作位置に応じたポンプ出力を維持したまま該ネガコン圧を強制的に該第一所定圧以上に制御する
ことを特徴とする、作業機械の油圧制御装置。 - 該油圧アクチュエータに係る操作レバーへの操作入力の有無に応じてオン/オフ信号を出力する圧力スイッチをさらに備え、
該アイドリング検出手段が、該圧力スイッチからのオフ信号を受けたときに、該非作動状態を検出する
ことを特徴とする、請求項1記載の作業機械の油圧制御装置。 - 該アイドリング検出手段が、該圧力スイッチからのオフ信号を所定時間受け続けたときに、該非作動状態を検出する
ことを特徴とする、請求項2記載の作業機械の油圧制御装置。 - 該油圧アクチュエータに係るコントロールバルブの動作をロックする油圧ロック装置をさらに備え、
該アイドリング検出手段が、該油圧ロック装置の作動時に、該非作動状態を検出する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の作業機械の油圧制御装置。
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