JP6282523B2

JP6282523B2 - 作業機械

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Publication number: JP6282523B2
Application number: JP2014097830A
Authority: JP
Inventors: 宏治川島
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: CN105089094A; JP2015214826A; CN105089094B

Description

本発明は、走行操作を含む複合操作が行われた場合に１つの油圧ポンプが吐出する作動油で左右の走行用油圧モータを作動させるように作動油の流れを制御する走行直進弁を備えた作業機械に関する。

エンジン駆動の第１ポンプ及び第２ポンプと電動モータ駆動の補助ポンプとを備える建設機械が知られている（特許文献１参照。）。

上述の建設機械は、走行系アクチュエータと作業機系アクチュエータとを同時に作動させる場合、第２ポンプが吐出する作動油のみで走行系アクチュエータを作動させるように作動油の流れを切り替える切替弁を備える。また、この場合、上述の建設機械は、第１ポンプが吐出する作動油と補助ポンプが吐出する作動油とで作業機系アクチュエータを作動させることができるように構成される。

特開２００７−３２７５２６号公報

しかしながら、上述の建設機械は、エンジンとは別の駆動源である電動モータによって駆動される補助ポンプの作動油を第１ポンプの作動油に合流させて作業機系アクチュエータを増速させる構成である。そのため、微速走行時に走行系アクチュエータのみに作動油を供給する第２油圧ポンプの吐出量を低減させることでエンジン負荷を低減させ、その負荷低減分に相当するエンジン出力で駆動される油圧ポンプの作動油で作業機系アクチュエータを増速させるといった制御を実行できない。

上述に鑑み、共通の駆動源によって駆動される複数の油圧ポンプを用いて走行用油圧モータとそれ以外の油圧アクチュエータとを同時に且つ油圧的に別々に作動させる場合にその駆動源の出力をより効率的に利用できる作業機械を提供することが望ましい。

本発明の実施例に係る作業機械は、第１作動油を吐出する第１ポンプと、第２作動油を吐出する第２ポンプと、第３作動油を吐出する第３ポンプと、少なくとも前記第１作動油が流入可能な第１走行用油圧モータと、少なくとも前記第２作動油が流入可能な第２走行用油圧モータと、少なくとも前記第２作動油及び前記第３作動油が流入可能な油圧アクチュエータと、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの連通・遮断を切り替える走行直進切替部と、を有し、前記第１ポンプ、前記第２ポンプ、及び前記第３ポンプは共通の駆動源によって駆動され、前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータと前記油圧アクチュエータとが同時に動作する場合、前記走行直進切替部は、前記第１ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの間を連通させ、前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータは前記第１作動油によって駆動され、且つ、前記油圧アクチュエータは前記第２作動油及び前記第３作動油のうちの少なくとも前記第２作動油によって駆動される。

上述の手段により、共通の駆動源によって駆動される複数の油圧ポンプを用いて走行用油圧モータとそれ以外の油圧アクチュエータとを同時に作動させる場合にその駆動源の出力をより効率的に利用できる作業機械を提供することができる。

本発明の実施例に係る作業機械の一例であるショベルの側面図である。図１のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。走行用油圧モータに対応する制御弁の構成例を示す概略図である。走行直進弁の構成例を示す概略図である。走行時処理の一例の流れを示すフローチャートである。左右の走行レバーが前進方向にハーフレバー操作された場合の油圧回路の状態を示す図である。左右の走行レバーが前進方向にハーフレバー操作され、且つ、アーム操作レバーが閉じ方向にハーフレバー操作された場合の油圧回路の状態を示す図である。左右の走行レバーが前進方向にハーフレバー操作され、且つ、アーム操作レバーが閉じ方向にフルレバー操作された場合の油圧回路の状態を示す図である。図１のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例の概略図である。

図１は、本発明の実施例に係る作業機械の一例であるショベルの側面図である。ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源及びコントローラ３０等が搭載される。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵに実行させて各種機能を実現する。

図２は、図１のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。本実施例では、油圧回路は、主に、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、ポンプ・モータ１４Ａ、コントロールバルブ１７、及び油圧アクチュエータを含む。油圧アクチュエータは、主に、左側走行用油圧モータ１Ｌ、右側走行用油圧モータ１Ｒ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ２１、及びアキュムレータ８０を含む。

ブームシリンダ７は、ブーム４を昇降させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁７ａが接続され、ボトム側油室側には保持弁７ｂが設置される。また、アームシリンダ８は、アーム５を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁８ａが接続され、ロッド側油室側には保持弁８ｂが設置される。また、バケットシリンダ９は、バケット６を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁９ａが接続される。

旋回用油圧モータ２１は、上部旋回体３を旋回させる油圧モータであり、ポート２１Ｌ、２１Ｒがそれぞれリリーフ弁２２Ｌ、２１Ｒを介して作動油タンクＴに接続され、シャトル弁２２Ｓを介して再生弁２２Ｇに接続され、且つ、チェック弁２３Ｌ、２３Ｒを介して作動油タンクＴに接続される。

リリーフ弁２２Ｌは、ポート２１Ｌ側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート２１Ｌ側の作動油を作動油タンクＴに排出する。また、リリーフ弁２２Ｒは、ポート２１Ｒ側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート２１Ｒ側の作動油を作動油タンクＴに排出する。

シャトル弁２２Ｓは、ポート２１Ｌ側及びポート２１Ｒ側のうちの圧力が高い方の作動油を再生弁２２Ｇに供給する。

再生弁２２Ｇは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁であり、旋回用油圧モータ２１（シャトル弁２２Ｓ）とポンプ・モータ１４Ａ又はアキュムレータ８０との間の連通・遮断を切り替える。

チェック弁２３Ｌは、ポート２１Ｌ側の圧力が負圧になった場合に開き、作動油タンクＴからポート２１Ｌ側に作動油を補給する。チェック弁２３Ｒは、ポート２１Ｒ側の圧力が負圧になった場合に開き、作動油タンクＴからポート２１Ｒ側に作動油を補給する。このように、チェック弁２３Ｌ、２３Ｒは、旋回用油圧モータ２１の制動時に吸い込み側のポートに作動油を補給する補給機構を構成する。

左側走行用油圧モータ１Ｌは、下部走行体１の左側クローラを回転させる油圧モータである。また、右側走行用油圧モータ１Ｒは、下部走行体１の右側クローラを回転させる油圧モータである。なお、左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒのそれぞれは、図示を省略するが、旋回用油圧モータ２１と同様に、リリーフ弁及びチェック弁等を含んで構成される。

第１ポンプ１４Ｌは、作動油タンクＴから作動油を吸い込んで吐出する油圧ポンプであり、本実施例では斜板式可変容量型油圧ポンプである。また、第１ポンプ１４Ｌはレギュレータに接続される。レギュレータは、コントローラ３０からの指令に応じて第１ポンプ１４Ｌの斜板傾転角を変更して第１ポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。第２ポンプ１４Ｒについても同様である。

また、第１ポンプ１４Ｌの吐出側にはリリーフ弁１４ａＬが設置される。リリーフ弁１４ａＬは、第１ポンプ１４Ｌの吐出側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。第２ポンプ１４Ｒの吐出側に設置されるリリーフ弁１４ａＲについても同様である。

ポンプ・モータ１４Ａは、油圧ポンプ（第３ポンプ）としても油圧モータとしても機能する油圧装置であり、本実施例では斜板式可変容量型油圧ポンプ・モータである。また、ポンプ・モータ１４Ａは、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒと同様にレギュレータに接続される。レギュレータは、コントローラ３０からの指令に応じてポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を変更してポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。

また、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側にはリリーフ弁１４ａＡが設置される。リリーフ弁１４ａＡは、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。

また、本実施例では、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びポンプ・モータ１４Ａは、それぞれの駆動軸が機械的に連結される。具体的には、それぞれの駆動軸は、変速機１３を介して所定の変速比でエンジン１１の出力軸に連結される。そのため、エンジン回転数が一定であれば、それぞれの回転数も一定となる。但し、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びポンプ・モータ１４Ａは、エンジン回転数が一定であっても回転数を変更できるよう、無段変速機等を介してエンジン１１に接続されてもよい。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。また、コントロールバルブ１７は、主に、可変ロードチェック弁５１〜５３、合流弁５５、走行直進弁５６、統一ブリードオフ弁５７Ｌ、５７Ｒ、切替弁６０〜６３、及び制御弁１７０〜１７３、１７４Ｌ、１７４Ｒを含む。

制御弁１７０〜１７３、１７４Ｌ、１７４Ｒは、各種油圧アクチュエータに流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。本実施例では、制御弁１７０〜１７３、１７４Ｌ、１７４Ｒのそれぞれは、対応する操作レバー等の操作装置（図示せず。）が生成するパイロット圧を左右何れかのパイロットポートで受けて動作する４ポート３位置のスプール弁である。操作装置は、操作量（操作角度）に応じて生成したパイロット圧を、操作方向に対応する側のパイロットポートに作用させる。

具体的には、制御弁１７０は、旋回用油圧モータ２１に流出入する作動油の向き及び流量を制御可能なスプール弁であり、制御弁１７１は、アームシリンダ８に流出入する作動油の向き及び流量を制御可能なスプール弁である。

また、制御弁１７２は、ブームシリンダ７に流出入する作動油の向き及び流量を制御可能なスプール弁であり、制御弁１７３は、バケットシリンダ９に流出入する作動油の向き及び流量を制御可能なスプール弁である。

また、制御弁１７４Ｌは、左側走行用油圧モータ１Ｌに流出入する作動油の向き及び流量を制御可能なスプール弁であり、制御弁１７４Ｒは、右側走行用油圧モータ１Ｒに流出入する作動油の向き及び流量を制御可能なスプール弁である。

図３は、制御弁１７４Ｌの構成例を示す概略図である。図３に示すように、制御弁１７４Ｌは、主に、バルブボディ１７４Ｍ、パイロットポート１７４ＰＬ、１７４ＰＲ、バネ１７４ＳＬ、１７４ＳＲ、シャトル弁１７４ＨＬ、１７４ＨＲ、及び電磁弁１７４ＶＬ、１７４ＶＲを含む。

電磁弁１７４ＶＬは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する３ポート２位置の電磁切替弁である。具体的には、電磁弁１７４ＶＬは、パイロットポート１７４ＰＬに作用する作動油を作動油タンクＴに排出してパイロット圧を低減させる第１弁位置と、コントロールポンプ１５が吐出する作動油をパイロットポート１７４ＰＬに作用させてパイロット圧を増大させる第２弁位置とを有する。なお、図中の括弧内の数字は弁位置を表す。他の弁についても同様である。そして、電磁弁１７４ＶＬは、コントローラ３０から所定の指令を受けると第２弁位置となりパイロットポート１７４ＰＬに作用するパイロット圧を増大させる。制御弁１７４Ｌは、パイロットポート１７４ＰＬに作用するパイロット圧が増大すると第１弁位置となり、パイロット圧が低減するとバネ１７４ＳＲの力によって第２弁位置となる。

同様に、電磁弁１７４ＶＲは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、３ポート２位置の電磁切替弁である。具体的には、電磁弁１７４ＶＲは、パイロットポート１７４ＰＲに作用する作動油を作動油タンクＴに排出してパイロット圧を低減させる第１弁位置と、コントロールポンプ１５が吐出する作動油をパイロットポート１７４ＰＲに作用させてパイロット圧を増大させる第２弁位置とを有する。そして、電磁弁１７４ＶＲは、コントローラ３０から所定の指令を受けると第２弁位置となりパイロットポート１７４ＰＲに作用するパイロット圧を増大させる。制御弁１７４Ｌは、パイロットポート１７４ＰＲに作用するパイロット圧が増大すると第３弁位置となり、パイロット圧が低減するとバネ１７４ＳＬの力によって第２弁位置となる。

シャトル弁１７４ＨＬは、左側走行レバー（図示せず。）が生成するパイロット圧と電磁弁１７４ＶＬが生成するパイロット圧のうち大きいほうのパイロット圧をパイロットポート１７４ＰＬに作用させる。また、シャトル弁１７４ＨＲは、右側走行レバー（図示せず。）が生成するパイロット圧と電磁弁１７４ＶＲが生成するパイロット圧のうち大きいほうのパイロット圧をパイロットポート１７４ＰＲに作用させる。この構成により、コントローラ３０は、例えば、電磁弁１７４ＶＬ、１７４ＶＲが生成するパイロット圧を、走行レバーがフルレバー操作されたときのパイロット圧力に相当する圧力とすることができる。そして、走行レバーがハーフレバー操作された場合であっても、フルレバー操作された場合と同様のストロークで制御弁１７４を移動させることができる。なお、「ハーフレバー操作」はフルレバー操作よりも小さい操作量で行われるレバー操作を意味する。また、「フルレバー操作」は、所定の操作量以上で行われるレバー操作を意味し、所定の操作量は例えば８０％以上の操作量である。なお、操作量１００％は操作レバーを最大限傾斜させたときの操作量に対応し、操作量０％は操作レバーを中立にしたとき（操作レバーを操作していないとき）の操作量に対応する。

可変ロードチェック弁５１〜５３は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、可変ロードチェック弁５１〜５３は、制御弁１７１〜１７３のそれぞれと第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。なお、可変ロードチェック弁５１〜５３は、第１弁位置において、ポンプ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。具体的には、可変ロードチェック弁５１は、第１弁位置にある場合に制御弁１７１と第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間を連通させ、第２弁位置にある場合にその連通を遮断する。可変ロードチェック弁５２及び可変ロードチェック弁５３についても同様である。

合流弁５５は、合流切替部の一例であり、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、合流弁５５は、第１ポンプ１４Ｌが吐出する作動油（以下、「第１作動油」とする。）と第２ポンプ１４Ｒが吐出する作動油（以下、「第２作動油」とする。）とを合流させるか否かを切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、合流弁５５は、第１弁位置にある場合に第１作動油と第２作動油とを合流させ、第２弁位置にある場合に第１作動油と第２作動油とを合流させないようにする。

走行直進弁５６は、走行直進切替部の一例であり、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、走行直進弁５６は、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒと左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒとの連通・遮断を切り替え可能な４ポート２位置のスプール弁である。

図４は、走行直進弁５６の構成例を示す概略図である。図４に示すように、走行直進弁５６は、主に、バルブボディ５６Ｍ、パイロットポート５６Ｐ、バネ５６Ｓ、及び電磁弁５６Ｖを含む。

電磁弁５６Ｖは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する３ポート２位置の電磁切替弁である。具体的には、電磁弁５６Ｖは、パイロットポート５６Ｐに作用する作動油を作動油タンクＴに排出してパイロット圧を低減させる第１弁位置と、コントロールポンプ１５が吐出する作動油をパイロットポート５６Ｐに作用させてパイロット圧を増大させる第２弁位置とを有する。そして、弁５６Ｖは、コントローラ３０から所定の指令を受けると第２弁位置となりパイロットポート５６Ｐに作用するパイロット圧を増大させる。走行直進弁５６は、パイロットポート５６Ｐに作用するパイロット圧が増大すると第２弁位置となり、パイロット圧が低減するとバネ５６Ｓの力によって第１弁位置となる。

そして、走行直進弁５６は、図２に示すように、第１弁位置にある場合に第１作動油を左側走行用油圧モータ１Ｌに流入させ、且つ、第２作動油を右側走行用油圧モータ１Ｒに流入させることができる。また、走行直進弁５６は、第２弁位置にある場合に第１作動油を左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒの双方に流入させることができる。

統一ブリードオフ弁５７Ｌ、５７Ｒは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、統一ブリードオフ弁５７Ｌは、第１作動油の作動油タンクＴへの排出量を制御可能な２ポート２位置の電磁弁である。統一ブリードオフ弁５７Ｒについても同様である。この構成により、統一ブリードオフ弁５７Ｌ、５７Ｒは、制御弁１７０〜１７３、１７４Ｌ、１７４Ｒのうちの関連する制御弁の合成開口を再現できる。具体的には、合流弁５５が第２弁位置にあり、且つ走行直進弁５６が第１弁位置にある場合に、統一ブリードオフ弁５７Ｌは制御弁１７０、制御弁１７１、及び制御弁１７４Ｌの合成開口を再現でき、統一ブリードオフ弁５７Ｒは制御弁１７２、制御弁１７３、及び制御弁１７４Ｒの合成開口を再現できる。また、合流弁５５が第２弁位置にあり、且つ走行直進弁５６が第２弁位置にある場合に、統一ブリードオフ弁５７Ｌは制御弁１７４Ｌ及び制御弁１７４Ｌの合成開口を再現でき、統一ブリードオフ弁５７Ｒは制御弁１７０〜制御弁１７３の合成開口を再現できる。

切替弁６０〜６３は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁６０〜６３は、油圧アクチュエータのそれぞれから排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの上流側（供給側）に流すか否かを切り替え可能な３ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁６０は、第１弁位置にある場合に、再生弁２２Ｇを通じて旋回用油圧モータ２１から排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に流し、第２弁位置にある場合に、再生弁２２Ｇを通じて旋回用油圧モータ２１から排出される作動油をアキュムレータ８０に流す。また、切替弁６１は、第１弁位置にある場合に、アームシリンダ８から排出される作動油を作動油タンクＴに流し、第２弁位置にある場合に、アームシリンダ８から排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に流す。切替弁６２及び切替弁６３についても同様である。なお、本実施例では、左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒのそれぞれから排出される作動油の排出先を切り替える切替弁が省略されるが、切替弁６０と同様の切替弁が取り付けられてもよい。この場合、左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒのそれぞれは、旋回用油圧モータ２１と同様に、シャトル弁、再生弁等を含んでいてもよい。

アキュムレータ８０は、加圧された作動油を蓄積する油圧装置である。本実施例では、アキュムレータ８０は、切替弁８１及び切替弁８２により作動油の蓄積・放出が制御される。

切替弁８１は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁８１は、加圧された作動油の供給源である第１ポンプ１４Ｌとアキュムレータ８０との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁８１は、第１弁位置にある場合に第１ポンプ１４Ｌとアキュムレータ８０との間を連通させ、第２弁位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁８１は、第１弁位置において、第１ポンプ１４Ｌ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。

切替弁８２は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁８２は、加圧された作動油の供給先であるポンプ・モータ１４Ａの供給側とアキュムレータ８０との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁８２は、第１弁位置にある場合にポンプ・モータ１４Ａとアキュムレータ８０との間を連通させ、第２弁位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁８２は、第１弁位置において、アキュムレータ８０側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。

切替弁９０は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁９０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する作動油（以下、「第３作動油」とする。）の供給先を切り替え可能な３ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁９０は、第１弁位置にある場合に第３作動油を切替弁９１に向けて流し、第２弁位置にある場合に第３作動油を作動油タンクＴに向けて流す。

切替弁９１は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁９１は、第３作動油の供給先を切り替え可能な３ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁９１は、第１弁位置にある場合に第３作動油をアームシリンダ８に向け、第２弁位置にある場合に第３作動油を旋回用油圧モータ２１に向ける。

次に、図５を参照し、走行操作を含む操作が行われた場合にコントローラ３０が油圧回路における作動油の流れを制御する処理（以下、「走行時処理」とする。）について説明する。なお、図５は、走行時処理の一例の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこの走行時処理を実行する。

最初に、コントローラ３０は、走行操作が行われたかを判定する（ステップＳ１）。具体的には、コントローラ３０は、走行操作装置に関する操作内容検出部の出力に基づいて走行操作装置の操作内容（例えば、レバー操作の有無、レバー操作方向、レバー操作量等である。）を電気的に検出する。そして、検出した操作内容に基づいて走行操作装置が操作されたかを判定する。本実施例では、コントローラ３０は、走行レバーが生成するパイロット圧を検出する圧力センサの出力に基づいて走行レバーが操作されたかを判定する。なお、操作内容検出部は、走行レバーの傾きを検出する傾きセンサ等、圧力センサ以外のセンサで構成されてもよい。また、走行レバーは走行ペダルであってもよい。

走行操作が行われていないと判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、コントローラ３０は、今回の走行時処理を終了させる。

一方で、走行操作が行われたと判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、別の操作が行われたかを判定する（ステップＳ２）。本実施例では、コントローラ３０は、アーム操作レバー、旋回操作レバー等、走行操作装置以外の別の操作装置が生成するパイロット圧を検出する圧力センサの出力に基づいて別の操作が行われたかを判定する。

別の操作が行われていないと判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、すなわち走行操作装置のみが操作されたと判定した場合、コントローラ３０は、第１作動油で左側走行用油圧モータ１Ｌを駆動させ、且つ、第２作動油で左側走行用油圧モータ１Ｌを駆動させる（ステップＳ３）。

図６は、別の操作が行われていないと判定される場合の油圧回路の状態を示す図であり、図２に対応する。具体的には、図６は、左右の走行レバーが前進方向にハーフレバー操作された場合の油圧回路の状態を示す。この場合、コントローラ３０は、図６に示すように、走行直進弁５６を第１弁位置に設定し、制御弁１７４Ｌ及び制御弁１７４Ｒのそれぞれを第３弁位置に設定する。油圧回路のこの状態により、図６の太実線で示すように、第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油は制御弁１７４Ｌを通じて左側走行用油圧モータ１Ｌに至り、左側走行用油圧モータ１Ｌから流出する作動油は制御弁１７４Ｌを通じて作動油タンクＴに至る。また、第２ポンプ１４Ｒが吐出する第２作動油は走行直進弁５６及び制御弁１７４Ｒを通じて右側走行用油圧モータ１Ｒに至り、右側走行用油圧モータ１Ｒから流出する作動油は制御弁１７４Ｒを通じて作動油タンクＴに至る。

また、制御弁１７４Ｌは、左側走行レバーの操作量にかかわらず、電磁弁１７４ＶＲ（図３参照）が生成するパイロット圧で強制的に且つ瞬時に第３弁位置に設定される。すなわち、左側走行レバーの操作量に対応する左側走行レバーが生成するパイロット圧に応じた中間弁位置（第２弁位置と第３弁位置との間の位置）に留まることはない。制御弁１７４Ｌのところで流路面積が絞られて無駄な圧力損失を発生させないようにするためである。また、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吐出量を調整することで、左側走行用油圧モータ１Ｌの回転速度が左側走行レバーの操作量に応じた速度となるようにする。

同様に、制御弁１７４Ｒは、右側走行レバーの操作量にかかわらず、強制的に且つ瞬時に第３弁位置に設定される。そして、コントローラ３０は、第２ポンプ１４Ｒの吐出量を調整することで、右側走行用油圧モータ１Ｒの回転速度が右側走行レバーの操作量に応じた速度となるようにする。

この構成により、コントローラ３０は、走行操作が単独で行われた場合であっても、制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒのところで発生する圧力損失を低減させながら、走行レバーの操作量に応じた走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒの回転速度を実現できる。

また、別の操作が行われたと判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、すなわち走行操作を含む複合操作が行われたと判定した場合、コントローラ３０は、別の操作の操作量が所定値未満であるかを判定する（ステップＳ４）。本実施例では、コントローラ３０は、例えばアーム操作レバー（図示せず。）が閉じ方向に操作されたと判定した場合、アーム操作レバーの閉じ方向における操作量（アーム閉じ操作量）が所定値未満であるか否かを判定する。なお、所定値は、アーム閉じ操作量に対応する所要作動油流量が第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量となるときのアーム閉じ操作量に相当する。また、この場合の所要作動油流量はアームシリンダ８のボトム側油室に流入させるべき作動油の流量を意味する。したがって、アーム閉じ操作量が所定値未満であることは、第２ポンプ１４Ｒが吐出する作動油のみでアーム５の所望の閉じ動作を実行できることを意味する。

そして、別の操作の操作量が所定値未満であると判定した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、コントローラ３０は、第１作動油で左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒを駆動させ、且つ、第２作動油でその別の操作に対応する油圧アクチュエータを駆動させる（ステップＳ５）。

図７は、別の操作の操作量が所定値未満であると判定される場合の油圧回路の状態を示す図であり、図２及び図６に対応する。具体的には、図７は、左右の走行レバーが前進方向にハーフレバー操作され、且つ、アーム操作レバーが閉じ方向にハーフレバー操作された場合の油圧回路の状態を示す。この場合、コントローラ３０は、図７に示すように、走行直進弁５６を第２弁位置に設定し、可変ロードチェック弁５１を第１弁位置に設定し、且つ、切替弁６１を第１弁位置に設定する。また、コントローラ３０は、制御弁１７１を第３弁位置の方に移動させ、且つ、制御弁１７４Ｌ及び制御弁１７４Ｒのそれぞれを第３弁位置に設定する。油圧回路のこの状態により、図７の太実線で示すように、第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油の一部は制御弁１７４Ｌを通じて左側走行用油圧モータ１Ｌに至り、左側走行用油圧モータ１Ｌから流出する作動油は制御弁１７４Ｌを通じて作動油タンクＴに至る。また、第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油の残りの部分は走行直進弁５６及び制御弁１７４Ｒを通じて右側走行用油圧モータ１Ｒに至り、右側走行用油圧モータ１Ｒから流出する作動油は制御弁１７４Ｒを通じて作動油タンクＴに至る。また、図７の太点線で示すように、第２ポンプ１４Ｒが吐出する第２作動油は、走行直進弁５６、可変ロードチェック弁５１、及び制御弁１７１を通じてアームシリンダ８のボトム側油室に至り、アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油は、制御弁１７１及び切替弁６１を通じて作動油タンクＴに至る。

また、制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒは、走行レバーの操作量にかかわらず、強制的に且つ瞬時に第３弁位置に設定される。そして、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吐出量を調整することで、左右の走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒの回転速度が左右の走行レバーの操作量に応じた速度となるようにする。

この構成により、コントローラ３０は、走行操作を含む複合操作が行われた場合であっても、制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒのところで発生する圧力損失を低減させながら、走行レバーの操作量に応じた走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒの回転速度を実現できる。

また、別の操作の操作量が所定値以上であると判定した場合（ステップＳ４のＮＯ）、コントローラ３０は、第１作動油で左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒを駆動させ、且つ、第２作動油及び第３作動油でその別の操作に対応する油圧アクチュエータを駆動させる（ステップＳ６）。

図８は、別の操作の操作量が所定値以上であると判定される場合の油圧回路の状態を示す図であり、図２、図６、及び図７に対応する。具体的には、図８は、左右の走行レバーが前進方向にハーフレバー操作され、且つ、アーム操作レバーが閉じ方向にフルレバー操作された場合の油圧回路の状態を示す。この場合、コントローラ３０は、図８に示すように、走行直進弁５６を第２弁位置に設定し、可変ロードチェック弁５１を第１弁位置に設定し、且つ、切替弁６１を第１弁位置に設定する。また、コントローラ３０は、制御弁１７１を第３弁位置に設定し、且つ、制御弁１７４Ｌ及び制御弁１７４Ｒのそれぞれを第３弁位置に設定する。油圧回路のこの状態により、図８の太実線で示すように、第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油の一部は制御弁１７４Ｌを通じて左側走行用油圧モータ１Ｌに至り、左側走行用油圧モータ１Ｌから流出する作動油は制御弁１７４Ｌを通じて作動油タンクＴに至る。また、第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油の残りの部分は走行直進弁５６及び制御弁１７４Ｒを通じて右側走行用油圧モータ１Ｒに至り、右側走行用油圧モータ１Ｒから流出する作動油は制御弁１７４Ｒを通じて作動油タンクＴに至る。また、図８の太点線で示すように、第２ポンプ１４Ｒが吐出する第２作動油は、走行直進弁５６、可変ロードチェック弁５１、及び制御弁１７１を通じてアームシリンダ８のボトム側油室に至り、アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油は、制御弁１７１及び切替弁６１を通じて作動油タンクＴに至る。

また、コントローラ３０は、切替弁９０を第１弁位置に設定し、且つ、切替弁９１を第１弁位置に設定する。そして、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させる。この場合、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油は、図８の太点線で示すように、切替弁９０、切替弁９１を通じて第２作動油に合流し、さらに制御弁１７１を通じてアームシリンダ８のボトム側油室に至る。

また、ポンプ・モータ１４Ａの吐出量は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力と、第２ポンプ１４Ｒの吸収馬力と、ポンプ・モータ１４Ａの吸収馬力との合計吸収馬力が駆動源としてのエンジン１１の出力馬力を超えないように制御される。なお、油圧ポンプの吸収馬力は、吐出量と吐出圧の積に所定の効率を乗じた値として算出される。

具体的には、図８の例では、第１ポンプ１４Ｌは走行レバーの操作量に応じた吐出量である最大吐出量未満の吐出量で作動油を吐出し、第２ポンプ１４Ｒは最大吐出量で作動油を吐出する。例えば、第１ポンプ１４Ｌの吐出量を８０［Ｌ／分］とし、第１ポンプ１４Ｌの吐出圧を２８［ＭＰａ］とすると、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力は３８［ｋＷ］として算出される。また、第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量を２００［Ｌ／分］とし、第２ポンプ１４Ｒの吐出圧を１５［ＭＰａ］とすると、第２ポンプ１４Ｒの吸収馬力は５０［ｋＷ］として算出される。その結果、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力と第２ポンプ１４Ｒの吸収馬力との合計吸収馬力は８８［ｋＷ］となる。この場合、エンジンの最大出力馬力を１１０［ｋＷ］とすると、エンジンの余裕馬力は２２（＝１１０−８８）［ｋＷ］となる。したがって、ポンプ・モータ１４Ａは２２［ｋＷ］分の吸収馬力を利用でき、ポンプ・モータ１４Ａの吐出圧を第２ポンプ１４Ｒと同じ１５［ＭＰａ］とすると、最大で８８［Ｌ／分］の吐出量で作動油を供給できる。

この構成により、コントローラ３０は、走行操作を含む複合操作が行われた場合であっても、３つの油圧ポンプの合計吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えない限りにおいてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を所望の油圧アクチュエータに追加的に供給できる。具体的には、コントローラ３０は、左右の走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒに作動油を供給する第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力の低減分を第２ポンプ１４Ｒで利用できない場合であっても、その低減分でポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させ、左右の走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒ以外の別の油圧アクチュエータに第３作動油を供給できる。そのため、コントローラ３０は、走行操作を含む複合操作が行われた場合であっても、制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒのところで発生する圧力損失を低減させながら、走行レバーの操作量に応じた走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒの回転速度を実現できる。また、別の油圧アクチュエータに供給される作動油の流量不足を生じさせることもない。その結果、別の油圧アクチュエータによって駆動される作業要素の作業性を向上させることができる。

次に、図９を参照し、図１のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例について説明する。なお、図９は、図１のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例の概略図であり、図２に対応する。また、図９の油圧回路は、切替弁９１の変わりに切替弁９１Ａを備える点で図１の油圧回路と相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

切替弁９１Ａは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁９１Ａは、ポンプ・モータ１４Ａと油圧アクチュエータとの間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁９１Ａは、第１弁位置にある場合にポンプ・モータ１４Ａと油圧アクチュエータとの間を連通させ、第２弁位置にある場合にポンプ・モータ１４Ａと油圧アクチュエータとの間の連通を遮断する。

この構成により、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油をブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ２１、及びアキュムレータ８０のうちの少なくとも１つに供給できる。

以上の構成より、コントローラ３０は、走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒとそれら以外の別の油圧アクチュエータとを同時に動作させる場合、走行直進切替部によって第１ポンプ１４Ｌと走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒとの間を連通させる。そのため、走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒは第１作動油によって駆動され、その別の油圧アクチュエータは第２作動油及び第３作動油のうちの少なくとも第２作動油によって駆動される。また、第１ポンプ１４Ｌと、第２ポンプ１４Ｒと、油圧ポンプとしてのポンプ・モータ１４Ａとは共通の駆動源であるエンジン１１によって駆動される。そのため、コントローラ３０は、例えば、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力の低減分を第２ポンプ１４Ｒで利用できない場合であっても、その低減分をポンプ・モータ１４Ａの駆動に利用でき、エンジン出力をより効率的に利用できる。

また、走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒとそれら以外の別の油圧アクチュエータとを同時に動作させる場合、走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒのそれぞれの回転速度は、第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油の吐出量を制御することで調整される。コントローラ３０は、走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒを第１作動油のみで駆動できるためである。その結果、コントローラ３０は、制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒのところで発生する圧力損失を低減させながら、走行レバーの操作量に応じた走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒの回転速度を実現できる。また、コントローラ３０は、走行用油圧モータ１Ｌ、１Ｒのそれぞれの回転速度を第１作動油の吐出量を制御することで調整するため、少なくとも圧力損失を低減させた分だけ第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を低減させることができる。そのため、その低減分でポンプ・モータ１４Ａを駆動させる等、エンジン出力をより効率的に利用できる。

また、コントローラ３０は、上述の別の油圧アクチュエータの所要の作動油流量が第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量を上回る場合に、第２作動油及び第３作動油によって上述の別の油圧アクチュエータを駆動する。また、コントローラ３０は、上述の別の油圧アクチュエータの所要の作動油流量が第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量以下の場合には第２作動油のみによって上述の別の油圧アクチュエータを駆動する。このように、コントローラ３０は、所要の作動油流量の大きさに応じて作動油の供給源の構成を変えることができる。

また、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力と第２ポンプ１４Ｒの吸収馬力とポンプ・モータ１４Ａの吸収馬力との合計吸収馬力が駆動源としてのエンジン１１の出力馬力を超えないようにポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。そのため、エンジン１１の出力馬力を上回る合計吸収馬力で油圧ポンプが駆動されるのを防止し、エンジン１１が過負荷によって停止してしまうのを防止できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、ポンプ・モータ１４Ａは、油圧ポンプとしても油圧モータとしても機能する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、ポンプ・モータ１４Ａは油圧ポンプで置き換えられてもよい。

１・・・下部走行体２・・・旋回機構３・・・上部旋回体４・・・ブーム５・・・アーム６・・・バケット７・・・ブームシリンダ８・・・アームシリンダ９・・・バケットシリンダ７ａ、８ａ、９ａ・・・再生弁７ｂ、８ｂ・・・保持弁１０・・・キャビン１１・・・エンジン１３・・・変速機１４Ａ・・・ポンプ・モータ１４Ｌ・・・第１ポンプ１４Ｒ・・・第２ポンプ１４ａＡ、１４ａＬ、１４ａＲ・・・リリーフ弁１５・・・コントロールポンプ１７・・・コントロールバルブ２１・・・旋回用油圧モータ２１Ｌ、２１Ｒ・・・ポート２２Ｌ、２２Ｒ・・・リリーフ弁２２Ｓ・・・シャトル弁２２Ｇ・・・再生弁２３Ｌ、２３Ｒ・・・チェック弁３０・・・コントローラ５１、５２、５３・・・可変ロードチェック弁５５・・・合流弁５６・・・走行直進弁５６Ｍ・・・バルブボディ５６Ｐ・・・パイロットポート５６Ｓ・・・バネ５６Ｖ・・・電磁弁５７Ｌ、５７Ｒ・・・統一ブリードオフ弁６０、６１、６２、６３、８１、８２、９０、９１、９１Ａ・・・切替弁８０・・・アキュムレータ１７０、１７１、１７２、１７３、１７４Ｌ、１７４Ｒ・・・制御弁１７４ＨＬ、１７４ＨＲ・・・シャトル弁１７４Ｍ・・・バルブボディ１７４ＰＬ、１７４ＰＲ・・・パイロットポート１７４ＳＬ、１７４ＳＲ・・・バネ１７４ＶＬ、１７４ＶＲ・・・電磁弁Ｔ・・・作動油タンク

Claims

第１作動油を吐出する第１ポンプと、
第２作動油を吐出する第２ポンプと、
第３作動油を吐出する第３ポンプと、
少なくとも前記第１作動油が流入可能な第１走行用油圧モータと、
少なくとも前記第２作動油が流入可能な第２走行用油圧モータと、
少なくとも前記第２作動油及び前記第３作動油が流入可能な油圧アクチュエータと、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの連通・遮断を切り替える走行直進切替部と、を有し、
前記第１ポンプ、前記第２ポンプ、及び前記第３ポンプは共通の駆動源によって駆動され、
前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータと前記油圧アクチュエータとを同時に動作させる場合、前記走行直進切替部は、前記第１ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの間を連通させ、前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータは前記第１作動油によって駆動され、且つ、前記油圧アクチュエータは前記第２作動油及び前記第３作動油のうちの少なくとも前記第２作動油によって駆動され、
更に、前記第１作動油の作動油タンクへの排出量を制御する第１統一ブリードオフ弁及び第１リリーフ弁と、
前記第２作動油の前記作動油タンクへの排出量を制御する第２統一ブリードオフ弁及び第２リリーフ弁と、を有する、
作業機械。
第１作動油を吐出する第１ポンプと、
第２作動油を吐出する第２ポンプと、
少なくとも前記第１作動油が第１制御弁を介して流入可能な第１走行用油圧モータと、
少なくとも前記第２作動油が第２制御弁を介して流入可能な第２走行用油圧モータと、
少なくとも前記第２作動油が流入可能な油圧アクチュエータと、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの連通・遮断を切り替える走行直進切替部と、を有し、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは共通の駆動源によって駆動され、
前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータと前記油圧アクチュエータとを同時に動作させる場合、走行レバーがハーフレバー操作された状態であっても、フルレバー操作されたときと同様に前記第１制御弁及び前記第２制御弁を開口させ、前記走行直進切替部は、前記第１ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの間を連通させ、前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータは前記第１作動油によって駆動され、且つ、前記油圧アクチュエータは前記第２作動油によって駆動される、
作業機械。
第１作動油を吐出する第１ポンプと、
第２作動油を吐出する第２ポンプと、
少なくとも前記第１作動油が流入可能な第１走行用油圧モータと、
少なくとも前記第２作動油が流入可能な第２走行用油圧モータと、
少なくとも前記第２作動油が流入可能な油圧アクチュエータと、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの連通・遮断を切り替える走行直進切替部と、を有し、
前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは共通の駆動源によって駆動され、
前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータと前記油圧アクチュエータとを同時に動作させる場合、前記走行直進切替部は、前記第１ポンプと前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータとの間を連通させ、前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータは前記第１作動油によって駆動され、且つ、前記油圧アクチュエータは前記第２作動油によって駆動され、且つ、前記第１ポンプは、走行レバーの操作量に基づいて流量制御される、
作業機械。
前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータと前記油圧アクチュエータとを同時に動作させる場合、前記第１走行用油圧モータ及び前記第２走行用油圧モータのそれぞれの回転速度は、前記第１ポンプが吐出する前記第１作動油の吐出量を制御することで調整される、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の作業機械。
前記油圧アクチュエータは、所要の作動油流量が前記第２ポンプの最大吐出量を上回る場合に、前記第２作動油及び前記第３作動油によって駆動される、
請求項１に記載の作業機械。
前記第３ポンプの吐出量は、前記第１ポンプの吸収馬力と前記第２ポンプの吸収馬力と前記第３ポンプの吸収馬力との合計吸収馬力が駆動源の出力馬力を超えないように制御される、
請求項１に記載の作業機械。