WO2015115428A1 - 作業機の制御システム及び低圧選択回路 - Google Patents

作業機の制御システム及び低圧選択回路 Download PDF

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WO2015115428A1
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pressure
working fluid
passage
pilot
valve
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説与 吉田
郁夫 稲垣
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カヤバ工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a work machine control system and a low-pressure selection circuit.
  • JP 10-088627A discloses an excavating and turning work machine that supplies hydraulic oil from a first pump, a second pump, and a third pump to each circuit system.
  • a split flow pump in which discharge ports are arranged in two stages in a single cylinder block and can simultaneously discharge two systems of hydraulic oil. May be used.
  • the discharge flow rate of hydraulic oil to the two circuit systems is the same. Therefore, it is necessary to detect whether or not the actuator is operating by switching the operation valve in each of the two circuit systems by using a pressure sensor or the like and adjusting the discharge flow rate of the split flow pump.
  • the present invention aims to make it possible to adjust the discharge flow rate of a split flow pump with a simple configuration when a split flow pump is used in a working machine having a plurality of circuit systems.
  • a work machine control system that controls a work machine having a first actuator and a second actuator is a split flow type that discharges a working fluid from a first discharge port and a second discharge port.
  • the fluid pressure pump, the working fluid discharged from the first discharge port, the first operation valve for controlling the first actuator, and the first discharge port in a state where the first operation valve is in the normal position A first circuit system having a first neutral passage communicating with the tank, a second operation valve that is supplied with the working fluid discharged from the second discharge port and controls the second actuator, and the second operation valve
  • a second circuit system having a second neutral passage for communicating the second discharge port with the tank in a state where the second discharge port is in a normal position, and under the first operation valve of the first neutral passage.
  • a low-pressure selection circuit that communicates by selecting the lower of the pressure of the downstream of the working fluid of the second operating valve for the working fluid between said second neutral passage.
  • the fluid pressure pump is adjusted so that the discharge flow rate increases as the pressure of the working fluid selected by the low pressure selection circuit decreases.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a work machine to which a work machine control system according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the work machine control system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the low voltage selection circuit in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a modification of the low voltage selection circuit.
  • control system 100 a working machine control system (hereinafter simply referred to as a “control system”) 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • a hydraulic excavator 1 as a working machine to which the control system 100 is applied will be described with reference to FIG.
  • the working machine is the hydraulic excavator 1
  • the control system 100 can also be applied to other working machines such as a wheel loader.
  • the working oil is used as the working fluid, but other fluids such as working water may be used as the working fluid.
  • the hydraulic excavator 1 includes a crawler-type traveling unit 2, a swivel unit 3 that can be pivoted on an upper part of the traveling unit 2, and an excavation unit 5 that is disposed at the front center of the swivel unit 3.
  • the traveling unit 2 travels the excavator 1 by driving a pair of left and right crawlers 2a by a traveling motor (not shown).
  • the turning unit 3 is driven by a turning motor (not shown) and turns in the left-right direction with respect to the traveling unit 2.
  • the excavation unit 5 includes a boom 6 that is rotatably supported around a horizontal axis that extends in the left-right direction of the swivel unit 3, an arm 7 that is rotatably supported on the tip of the boom 6, and a pivot that rotates around the tip of the arm 7. And a bucket 8 that is movably supported and excavates earth and sand. Further, the excavation unit 5 includes a boom cylinder 6 a that rotates the boom 6 up and down, an arm cylinder 7 a that rotates the arm 7 up and down, and a bucket cylinder 8 a that rotates the bucket 8.
  • the control system 100 is discharged from a hydraulic pump 10 as a fluid pressure pump that discharges hydraulic oil, a first circuit system 20 to which hydraulic oil discharged from the first discharge port 12 is supplied, and a second discharge port 13.
  • the second circuit system 30 to which the operating oil is supplied, the operating oil downstream of the operation valves 21 to 23 of the first neutral passage 25 in the first circuit system 20, and the operation of the second neutral passage 35 in the second circuit system 30.
  • a low-pressure selection circuit 40 that selects and communicates the lower one of the hydraulic oils downstream of the valves 31 to 34.
  • the control system 100 controls the operation of a plurality of actuators of the excavator 1.
  • the control system 100 includes another pump (not shown) that supplies hydraulic oil to a third circuit system (not shown) having another actuator such as a swing motor.
  • the hydraulic pump 10 is driven by an engine (not shown).
  • the hydraulic pump 10 has a split flow in which a first discharge port 12 and a second discharge port 13 are arranged in two stages in a single cylinder block (not shown) and can simultaneously discharge two systems of hydraulic oil.
  • the hydraulic pump 10 distributes hydraulic oil equally from the first discharge port 12 and the second discharge port 13.
  • the hydraulic pump 10 is a variable displacement pump that includes a swash plate (not shown) whose tilt angle is adjusted by a regulator 11 controlled by pilot pressure, and whose discharge flow rate is adjusted by the tilt angle of the swash plate.
  • the hydraulic pump 10 uses the hydraulic oil pressure selected by the low pressure selection circuit 40 as a pilot pressure, and the tilt angle of the swash plate is adjusted so that the discharge flow rate increases as the pilot pressure decreases.
  • the discharge flow rate of the hydraulic oil discharged from the first discharge port 12 and the second discharge port 13 is adjusted by a single regulator 11.
  • the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 10 passes through the first discharge passage 15 connected to the first discharge port 12 and the second discharge passage 16 connected to the second discharge port 13, and the first circuit system 20. And the second circuit system 30 respectively.
  • a main relief valve 18 is provided downstream of the first discharge passage 15 and the second discharge passage 16 so as to open when a predetermined main relief pressure is exceeded and keep the operating hydraulic pressure below the main relief pressure.
  • the first discharge passage 15 and the second discharge passage 16 are respectively provided with check valves 15a and 16a that allow only the flow of hydraulic oil to the main relief valve 18.
  • the predetermined main relief pressure is set high enough to ensure a minimum operating pressure for each of the operation valves 21 to 23 and 31 to 34 described later.
  • the first circuit system 20 includes, in order from the upstream side, an operation valve 21 that controls the travel motor of the left crawler 2a, an operation valve 22 that controls the boom cylinder 6a, and an operation valve 23 that controls the bucket cylinder 8a. Prepare. These operation valves 21 to 23 correspond to the first operation valve, and the traveling motor, the boom cylinder 6a, and the bucket cylinder 8a correspond to the first actuator.
  • the first circuit system 20 includes a first neutral passage 25 that allows the first discharge passage 15 to communicate with the tank 19 in a state where the operation valves 21 to 23 are all in the normal position, and a parallel passage that is provided in parallel with the first neutral passage 25. 26.
  • a throttle 27 for generating a pilot pressure as a negative control pressure is provided downstream of the operation valve 23 in the first neutral passage 25.
  • the throttle 27 is provided in parallel with a pilot relief valve 28 that opens when the pilot pressure generated upstream of the throttle 27 exceeds a predetermined pilot relief pressure and keeps the pilot pressure below the pilot relief pressure.
  • the predetermined pilot relief pressure is set lower than the main relief pressure of the main relief valve 18 so that no abnormal pressure is generated in the throttle 27.
  • a first pilot passage 29 is connected to the upstream side of the throttle 27.
  • the pilot pressure generated by the throttle 27 is guided to the first pilot passage 29.
  • the first pilot passage 29 is connected to the low pressure selection circuit 40.
  • the operation valves 21 to 23 control the operation of each actuator by controlling the flow rate of hydraulic oil guided from the hydraulic pump 10 to each actuator.
  • the operation valves 21 to 23 are operated by pilot pressure supplied when the operator of the excavator 1 manually operates the operation lever.
  • the operation valve 21 is normally in the normal position by the biasing force of the pair of centering springs, and is switched to the first switching position and the second switching position by the pilot pressure supplied from the pilot passages 21a and 21b.
  • the operation valve 22 is normally in the normal position by the biasing force of the pair of return springs, and is switched to the first switching position and the second switching position by the pilot pressure supplied from the pilot passages 22a and 22b.
  • the operation valve 23 is normally in the normal position by the urging force of the pair of return springs, and is switched to the first switching position and the second switching position by the pilot pressure supplied from the pilot passages 23a and 23b.
  • the second circuit system 30 includes, in order from the upstream side, an operation valve 31 that controls the traveling motor of the right crawler 2a, an operation valve 32 that controls the spare actuator, and an operation valve 33 that also controls the spare actuator, And an operation valve 34 for controlling the arm cylinder 7a.
  • These operation valves 31 to 34 correspond to the second operation valve, and the traveling motor, the spare actuator, and the arm cylinder 7a correspond to the second actuator.
  • the second circuit system 30 includes a second neutral passage 35 that allows the second discharge passage 16 to communicate with the tank 19 in a state where the operation valves 31 to 34 are all in the normal position, and a parallel passage that is provided in parallel with the second neutral passage 35. 36.
  • a throttle 37 for generating a pilot pressure as a negative control pressure is provided on the downstream side of the operation valve 34 in the second neutral passage 35.
  • the throttle 37 is provided in parallel with a pilot relief valve 38 that opens when the pilot pressure generated upstream of the throttle 37 exceeds a predetermined pilot relief pressure and keeps the pilot pressure below the pilot relief pressure.
  • the predetermined pilot relief pressure is set lower than the main relief pressure of the main relief valve 18 to such an extent that no abnormal pressure is generated in the throttle 37.
  • a second pilot passage 39 is connected to the upstream side of the throttle 37.
  • the pilot pressure generated by the throttle 37 is guided to the second pilot passage 39.
  • the second pilot passage 39 is connected to the low pressure selection circuit 40.
  • the operation valves 31 to 34 control the operation of each actuator by controlling the flow rate of hydraulic oil guided from the hydraulic pump 10 to each actuator.
  • Each of the operation valves 31 to 34 is operated by a pilot pressure supplied when the operator of the excavator 1 manually operates the operation lever.
  • the operation valve 31 is normally in the normal position by the biasing force of the pair of centering springs, and is switched to the first switching position and the second switching position by the pilot pressure supplied from the pilot passages 31a and 31b.
  • the operation valve 32 is normally in the normal position by the urging force of the pair of return springs, and is switched to the first switching position and the second switching position by the pilot pressure supplied from the pilot passages 32a and 32b.
  • the operation valve 33 is normally in the normal position by the urging force of the pair of return springs, and is switched to the first switching position and the second switching position by the pilot pressure supplied from the pilot passages 33a and 33b.
  • the operation valve 34 is normally in the normal position by the urging force of the pair of return springs, and is switched to the first switching position and the second switching position by the pilot pressure supplied from the pilot passages 34a and 34b.
  • the low pressure selection circuit 40 selects a high pressure side hydraulic oil from a first neutral passage 25 as a first fluid passage and a second neutral passage 35 as a second fluid passage. Are switched according to the pressure of the hydraulic fluid selected by the shuttle valve 41 and the hydraulic pressure selected by the shuttle valve 41, and the hydraulic fluid on the high pressure side of the first neutral passage 25 and the second neutral passage 35 is shut off, and the hydraulic fluid on the low pressure side Is provided with a first switching valve 45 and a second switching valve 46 serving as switching valves that lead the pilot pressure to the regulator 11 through the pilot passage 11a.
  • the shuttle valve 41 selects one of the hydraulic oils on the high pressure side from the first pilot passage 29 connected to the first neutral passage 25 and the second pilot passage 39 connected to the second neutral passage 35. It leads to the pilot passage 41a.
  • the first switching valve 45 includes a blocking position 45 a that blocks hydraulic fluid from the first pilot passage 29 and a communication position 45 b that allows hydraulic fluid from the first pilot passage 29 to communicate.
  • the first switching valve 45 is provided with a spool (not shown) on which the pilot pressure of the pilot passage 41a acts on one side and the urging force of the return spring 45c and the pilot pressure of the pilot passage 45d act on the other side. The hydraulic pressure of the first pilot passage 29 is guided to the pilot passage 45d.
  • the second switching valve 46 includes a blocking position 46a for blocking hydraulic oil from the second pilot passage 39 and a communication position 46b for allowing hydraulic oil from the second pilot passage 39 to communicate.
  • the second switching valve 46 includes a spool (not shown) on which the pilot pressure of the pilot passage 41a acts on one side and the urging force of the return spring 46c and the pilot pressure of the pilot passage 46d act on the other side. The hydraulic pressure of the second pilot passage 39 is guided to the pilot passage 46d.
  • One of the first switching valve 45 and the second switching valve 46 is switched to the communication positions 45b and 46b by the pressure of the hydraulic oil selected by the shuttle valve 41, and the hydraulic fluid that has passed is guided to the regulator 11 as a pilot pressure. .
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 10 is distributed to the first neutral passage 25 and the second neutral passage 35 and guided to the low pressure selection circuit 40.
  • a pilot pressure in the first pilot passage 29 connected to the first neutral passage 25 and a pilot pressure in the second pilot passage 39 connected to the second neutral passage 35 are guided to the low pressure selection circuit 40.
  • the pilot pressure in the first pilot passage 29 and the pilot pressure in the second pilot passage 39 have different sizes depending on piping resistance and the like. Here, a case where the pilot pressure in the first pilot passage 29 is higher than the pilot pressure in the second pilot passage 39 will be described.
  • the shuttle valve 41 guides the pilot pressure of the first pilot passage 29 on the high pressure side to the pilot passage 41a.
  • the first switching valve 45 is switched to the cutoff position 45a by the urging force of the return spring 45c because the pilot pressure in the pilot passage 45d and the pilot pressure in the pilot passage 41a are substantially the same.
  • the differential pressure of the second switching valve 46 overcomes the urging force of the return spring 46c and is switched to the communication position 46b.
  • the pilot pressure in the second pilot passage 39 that has passed through the second switching valve 46 is guided to the regulator 11 of the hydraulic pump 10 through the pilot passage 11a.
  • the operation valves 21 to 23 of the first circuit system 20 and the operation valves 31 to 34 of the second circuit system 30 are all in the normal position. Therefore, hydraulic oil is not led to each actuator, and the pilot pressure led to the regulator 11 is relatively high. Therefore, the tilt angle of the swash plate of the hydraulic pump 10 is adjusted so that the discharge flow rate is reduced. Therefore, the hydraulic pump 10 is adjusted to the minimum discharge flow rate when the operation valves 21 to 23 and 31 to 34 are not operated.
  • the operator When the boom 6 rotates, the operator operates the operation lever, whereby pilot pressure is supplied from the pilot passage 22a or the pilot passage 22b, and the operation valve 22 is switched to the first switching position or the second switching position. It is done. Thereby, a part of the hydraulic fluid guided from the first discharge port 12 of the hydraulic pump 10 to the first circuit system 20 is guided from the operation valve 22 to the boom cylinder 6a. Therefore, the hydraulic pressure in the first neutral passage 25 downstream from the operation valve 22 is reduced as compared with the case where the boom 6 is not rotating.
  • the shuttle valve 41 guides the pilot pressure of the second pilot passage 39 on the high pressure side to the pilot passage 41a.
  • the differential pressure of the first switching valve 45 overcomes the urging force of the return spring 45c and is switched to the communication position 45b.
  • the second switching valve 46 is switched to the cutoff position 46a by the urging force of the return spring 46c.
  • the pilot pressure in the first pilot passage 29 that has passed through the first switching valve 45 is guided to the regulator 11 of the hydraulic pump 10 through the pilot passage 11a.
  • the operation valve 22 of the first circuit system 20 is switched to the first switching position or the second switching position. Therefore, the pilot pressure guided to the regulator 11 is lower than when the operation valve 22 is in the normal position. Therefore, in the hydraulic pump 10, the tilt angle of the swash plate is adjusted so that the discharge flow rate increases.
  • the operation valve 22 of the first circuit system 20 when the operation valve 22 of the first circuit system 20 is operated and the boom cylinder 6a operates, the pressure of the hydraulic oil downstream of the first neutral passage 25 of the first circuit system 20 decreases. Therefore, the pilot pressure of the first pilot passage 29 on the lowered side is selected by the low pressure selection circuit 40, and the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 is adjusted to be increased by the selected pilot pressure. Therefore, when the operation valve 22 is operated, the discharge flow rate is adjusted to be necessary for the operation of the boom cylinder 6a.
  • the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 can be adjusted with a simple configuration without using a pressure sensor or a controller.
  • the pressure of the hydraulic oil downstream of the first neutral passage 25 of the first circuit system 20 decreases. Therefore, the pilot pressure in the first pilot passage 29 is selected by the low pressure selection circuit 40 and is adjusted so that the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 is increased.
  • the pilot pressure in the second pilot passage 39 is selected by the low pressure selection circuit 40 and is adjusted so that the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 is increased.
  • the hydraulic pump 10 is adjusted to the minimum discharge flow rate, and any one of the operation valves 21 to 23 and 31 to 34 is operated.
  • the discharge flow rate is adjusted to be necessary for the operation of the actuator. Therefore, the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 can be adjusted with a simple configuration without using a pressure sensor or a controller.
  • the low pressure selection circuit 50 is different from the low pressure selection circuit 40 in that it includes a single switching valve 55.
  • the low pressure selection circuit 50 is based on a shuttle valve 41 as a high pressure selection valve for selecting hydraulic oil on the high pressure side of the first neutral passage 25 and the second neutral passage 35, and the pressure of the hydraulic oil selected by the shuttle valve 41.
  • a switching valve 55 that is switched and shuts off the high-pressure side hydraulic oil in the first neutral passage 25 and the second neutral passage 35 and guides the low-pressure side hydraulic oil to the regulator 11 through the pilot passage 11a as a pilot pressure. .
  • the switching valve 55 shuts off the hydraulic oil from the first pilot passage 29 and the second pilot passage 39 and communicates only the hydraulic oil from the pilot passage 41 a and the operation from the second pilot passage 39.
  • a second switching position 55b for communicating only oil and a third switching position 55c for communicating only hydraulic oil from the first pilot passage 29 are provided.
  • the switching valve 55 has a spool (not shown) on which the urging force of the centering spring 55d and the pilot pressure of the pilot passage 55f act on one side, and the urging force of the centering spring 55e and the pilot pressure on the pilot passage 55g on the other side. Prepare.
  • the hydraulic pressure of the first pilot passage 29 is led to the pilot passage 55f
  • the hydraulic pressure of the second pilot passage 39 is led to the pilot passage 55g.
  • the switching valve 55 When there is almost no difference in pilot pressure between the first pilot passage 29 and the second pilot passage 39, the switching valve 55 is switched to the first switching position 55a by the urging force of the centering springs 55d and 55e.
  • the switching valve 55 When the pilot pressure in the first pilot passage 29 is higher than the pilot pressure in the second pilot passage 39, the switching valve 55 is switched to the second switching position 55b by the pilot pressure in the pilot passage 55f. Thereby, the pilot pressure of the second pilot passage 39 whose pressure is lower than that of the first pilot passage 29 is guided to the regulator 11 of the hydraulic pump 10 through the pilot passage 11a.
  • the switching valve 55 is switched to the third switching position 55c by the pilot pressure in the pilot passage 55g.
  • the pilot pressure of the first pilot passage 29 having a lower pressure than that of the second pilot passage 39 is guided to the regulator 11 of the hydraulic pump 10 through the pilot passage 11a.
  • the hydraulic pump 10 performs the minimum discharge.
  • the flow rate is adjusted and any of the operation valves 21 to 23 and 31 to 34 is operated, the flow rate is adjusted to the discharge flow rate necessary for the operation of the actuator. Therefore, the discharge flow rate of the hydraulic pump 10 can be adjusted with a simple configuration without using a pressure sensor or a controller.
  • the cost can be reduced compared to the low pressure selection circuit 40 in which the first switching valve 45, the second switching valve and 46 are used as switching valves. Is possible.

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Abstract

　作業機の制御システムは、作動流体を第一吐出ポートと第二吐出ポートとから吐出するスプリットフロー型の流体圧ポンプと、前記第一吐出ポートから吐出された作動流体が供給される第一回路系統における第一中立通路の第一操作弁の下流の作動流体と前記第二吐出ポートから吐出された作動流体が供給される第二回路系統における第二中立通路の第二操作弁の下流の作動流体とのうち圧力の低い方を選択して連通させる低圧選択回路と、を備える。前記流体圧ポンプは、前記低圧選択回路によって選択された作動流体の圧力が低いほど吐出流量が多くなるように調整される。

Description

作業機の制御システム及び低圧選択回路
　本発明は、作業機の制御システム及び低圧選択回路に関する。
　従来から、複数の回路系統を備え、複数の油圧ポンプからそれぞれの回路系統に作動油が供給される油圧ショベル等の作業機が知られている。ＪＰ１０－０８８６２７Ａには、第一ポンプ，第二ポンプ，及び第三ポンプからそれぞれの回路系統に作動油を供給する掘削旋回作業機が開示されている。
　ところで、油圧ショベル等の作業機では、二つの油圧ポンプに代えて、単一のシリンダブロックに吐出ポートが二段に分けて配設されて同時に二系統の作動油の吐出が可能なスプリットフローポンプが用いられる場合がある。スプリットフローポンプを用いた場合には、二つの回路系統への作動油の吐出流量は同一である。そのため、二つの回路系統の各々において操作弁が切り換えられてアクチュエータが動作しているか否かを圧力センサ等によって検出し、スプリットフローポンプの吐出流量を調整する必要がある。
　本発明は、複数の回路系統を備える作業機にスプリットフローポンプを用いた場合に、スプリットフローポンプの吐出流量を簡素な構成で調整可能とすることを目的とする。
　本発明のある態様によれば、第一アクチュエータと第二アクチュエータとを有する作業機を制御する作業機の制御システムは、作動流体を第一吐出ポートと第二吐出ポートとから吐出するスプリットフロー型の流体圧ポンプと、前記第一吐出ポートから吐出された作動流体が供給され、前記第一アクチュエータを制御する第一操作弁と当該第一操作弁がノーマル位置にある状態で前記第一吐出ポートをタンクに連通させる第一中立通路とを有する第一回路系統と、前記第二吐出ポートから吐出された作動流体が供給され、前記第二アクチュエータを制御する第二操作弁と当該第二操作弁がノーマル位置にある状態で前記第二吐出ポートをタンクに連通させる第二中立通路とを有する第二回路系統と、前記第一中立通路の前記第一操作弁の下流の作動流体と前記第二中立通路の前記第二操作弁の下流の作動流体とのうち圧力の低い方を選択して連通させる低圧選択回路と、を備える。前記流体圧ポンプは、前記低圧選択回路によって選択された作動流体の圧力が低いほど吐出流量が多くなるように調整される。
図１は、本発明の実施の形態に係る作業機の制御システムが適用される作業機の構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る作業機の制御システムの回路図である。 図３は、図２における低圧選択回路の拡大図である。 図４は、低圧選択回路の変形例を説明する図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る作業機の制御システム（以下、単に「制御システム」と称する。）１００について説明する。
　まず、図１を参照して、制御システム１００が適用される作業機としての油圧ショベル１について説明する。ここでは、作業機が油圧ショベル１である場合について説明するが、制御システム１００は、ホイールローダ等の他の作業機にも適用可能である。また、ここでは、作動流体として作動油が用いられるが、作動水等の他の流体を作動流体として用いてもよい。
　油圧ショベル１は、クローラ式の走行部２と、走行部２の上部に旋回可能に設けられる旋回部３と、旋回部３の前方中央部に設けられる掘削部５と、を備える。
　走行部２は、走行モータ（図示省略）によって左右一対のクローラ２ａを駆動することで油圧ショベル１を走行させる。旋回部３は、旋回モータ（図示省略）によって駆動され、走行部２に対して左右方向に旋回する。
　掘削部５は、旋回部３の左右方向に延びる水平軸まわりに回動可能に支持されるブーム６と、ブーム６の先端に回動可能に支持されるアーム７と、アーム７の先端に回動可能に支持されて土砂等を掘削するバケット８と、を備える。また、掘削部５は、ブーム６を上下に回動させるブームシリンダ６ａと、アーム７を上下に回動させるアームシリンダ７ａと、バケット８を回動させるバケットシリンダ８ａと、を備える。
　次に、図２及び図３を参照して、制御システム１００の構成について説明する。
　制御システム１００は、作動油を吐出する流体圧ポンプとしての油圧ポンプ１０と、第一吐出ポート１２から吐出された作動油が供給される第一回路系統２０と、第二吐出ポート１３から吐出された作動油が供給される第二回路系統３０と、第一回路系統２０における第一中立通路２５の操作弁２１～２３の下流の作動油と第二回路系統３０における第二中立通路３５の操作弁３１～３４の下流の作動油とのうち圧力の低い方を選択して連通させる低圧選択回路４０と、を備える。
　制御システム１００は、油圧ショベル１の複数のアクチュエータの動作を制御するものである。制御システム１００は、油圧ポンプ１０の他に、旋回モータ等の他のアクチュエータを有する第三回路系統（図示省略）に作動油を供給する他のポンプ（図示省略）を備える。
　油圧ポンプ１０は、エンジン（図示省略）によって駆動される。油圧ポンプ１０は、単一のシリンダブロック（図示省略）に第一吐出ポート１２と第二吐出ポート１３とが二段に分けて配設されて同時に二系統の作動油の吐出が可能なスプリットフロー型のポンプである。油圧ポンプ１０は、第一吐出ポート１２と第二吐出ポート１３とから作動油を按分して吐出する。
　油圧ポンプ１０は、パイロット圧で制御されるレギュレータ１１によって傾転角が調整される斜板（図示省略）を備え、斜板の傾転角によって吐出流量が調整される可変容量型ポンプである。油圧ポンプ１０は、低圧選択回路４０によって選択された作動油の圧力をパイロット圧として、当該パイロット圧が低いほど吐出流量が多くなるように斜板の傾転角が調整される。油圧ポンプ１０では、単一のレギュレータ１１によって、第一吐出ポート１２と第二吐出ポート１３とから吐出される作動油の吐出流量が調整される。
　油圧ポンプ１０から吐出された作動油は、第一吐出ポート１２に接続される第一吐出通路１５と、第二吐出ポート１３に接続される第二吐出通路１６と、を通じて、第一回路系統２０と第二回路系統３０とにそれぞれ供給される。
　第一吐出通路１５と第二吐出通路１６との下流には、所定のメインリリーフ圧を超えると開弁して作動油圧をメインリリーフ圧以下に保つメインリリーフ弁１８が設けられる。第一吐出通路１５と第二吐出通路１６とには、メインリリーフ弁１８への作動油の流れのみを許容するチェック弁１５ａ，１６ａがそれぞれ設けられる。所定のメインリリーフ圧は、後述する各操作弁２１～２３，３１～３４の最低作動圧を充分に確保できる程度に高く設定される。
　第一回路系統２０は、上流側から順に、左側のクローラ２ａの走行モータを制御する操作弁２１と、ブームシリンダ６ａを制御する操作弁２２と、バケットシリンダ８ａを制御する操作弁２３と、を備える。これらの操作弁２１～２３が第一操作弁に該当し、走行用モータとブームシリンダ６ａとバケットシリンダ８ａとが第一アクチュエータに該当する。第一回路系統２０は、操作弁２１～２３が全てノーマル位置にある状態で第一吐出通路１５をタンク１９に連通させる第一中立通路２５と、第一中立通路２５と並列に設けられるパラレル通路２６と、を備える。
　第一中立通路２５における操作弁２３の下流側には、ネガティブコントロール圧としてのパイロット圧を生成するための絞り２７が設けられる。絞り２７には、絞り２７の上流側に生成されるパイロット圧が所定のパイロットリリーフ圧を超えると開弁してパイロット圧をパイロットリリーフ圧以下に保つパイロットリリーフ弁２８が並列に設けられる。所定のパイロットリリーフ圧は、絞り２７に異常圧が生じない程度にメインリリーフ弁１８のメインリリーフ圧より低く設定される。
　絞り２７の上流側には、第一パイロット通路２９が接続される。第一パイロット通路２９には、絞り２７によって生成されたパイロット圧が導かれる。第一パイロット通路２９は、低圧選択回路４０に接続される。
　各操作弁２１～２３は、油圧ポンプ１０から各アクチュエータへ導かれる作動油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。各操作弁２１～２３は、油圧ショベル１のオペレータが操作レバーを手動操作することに伴って供給されるパイロット圧によって操作される。
　操作弁２１は、通常は一対のセンタリングスプリングの付勢力によってノーマル位置にあり、パイロット通路２１ａ，２１ｂから供給されるパイロット圧によって第一切換位置，第二切換位置に切り換えられる。操作弁２２は、通常は一対のリターンスプリングの付勢力によってノーマル位置にあり、パイロット通路２２ａ，２２ｂから供給されるパイロット圧によって第一切換位置，第二切換位置に切り換えられる。操作弁２３は、通常は一対のリターンスプリングの付勢力によってノーマル位置にあり、パイロット通路２３ａ，２３ｂから供給されるパイロット圧によって第一切換位置，第二切換位置に切り換えられる。
　第二回路系統３０は、上流側から順に、右側のクローラ２ａの走行モータを制御する操作弁３１と、予備のアクチュエータを制御する操作弁３２と、同じく予備のアクチュエータを制御する操作弁３３と、アームシリンダ７ａを制御する操作弁３４と、を備える。これらの操作弁３１～３４が第二操作弁に該当し、走行用モータと予備のアクチュエータとアームシリンダ７ａとが第二アクチュエータに該当する。第二回路系統３０は、操作弁３１～３４が全てノーマル位置にある状態で第二吐出通路１６をタンク１９に連通させる第二中立通路３５と、第二中立通路３５と並列に設けられるパラレル通路３６と、を備える。
　第二中立通路３５における操作弁３４の下流側には、ネガティブコントロール圧としてのパイロット圧を生成するための絞り３７が設けられる。絞り３７には、絞り３７の上流側に生成されるパイロット圧が所定のパイロットリリーフ圧を超えると開弁してパイロット圧をパイロットリリーフ圧以下に保つパイロットリリーフ弁３８が並列に設けられる。所定のパイロットリリーフ圧は、絞り３７に異常圧が生じない程度にメインリリーフ弁１８のメインリリーフ圧より低く設定される。
　絞り３７の上流側には第二パイロット通路３９が接続される。第二パイロット通路３９には、絞り３７によって生成されたパイロット圧が導かれる。第二パイロット通路３９は、低圧選択回路４０に接続される。
　各操作弁３１～３４は、油圧ポンプ１０から各アクチュエータへ導かれる作動油の流量を制御して、各アクチュエータの動作を制御する。各操作弁３１～３４は、油圧ショベル１のオペレータが操作レバーを手動操作することに伴って供給されるパイロット圧によって操作される。
　操作弁３１は、通常は一対のセンタリングスプリングの付勢力によってノーマル位置にあり、パイロット通路３１ａ，３１ｂから供給されるパイロット圧によって第一切換位置，第二切換位置に切り換えられる。操作弁３２は、通常は一対のリターンスプリングの付勢力によってノーマル位置にあり、パイロット通路３２ａ，３２ｂから供給されるパイロット圧によって第一切換位置，第二切換位置に切り換えられる。操作弁３３は、通常は一対のリターンスプリングの付勢力によってノーマル位置にあり、パイロット通路３３ａ，３３ｂから供給されるパイロット圧によって第一切換位置，第二切換位置に切り換えられる。操作弁３４は、通常は一対のリターンスプリングの付勢力によってノーマル位置にあり、パイロット通路３４ａ，３４ｂから供給されるパイロット圧によって第一切換位置，第二切換位置に切り換えられる。
　図２に示すように、低圧選択回路４０は、第一流体通路としての第一中立通路２５と第二流体通路としての第二中立通路３５とのうち高圧側の作動油を選択する高圧選択弁としてのシャトル弁４１と、シャトル弁４１で選択された作動油の圧力によって切り換えられ、第一中立通路２５と第二中立通路３５とのうち高圧側の作動油を遮断し、低圧側の作動油をパイロット圧としてパイロット通路１１ａを通じてレギュレータ１１に導く切換弁としての第一切換弁４５及び第二切換弁４６と、を備える。
　シャトル弁４１は、第一中立通路２５に接続される第一パイロット通路２９と第二中立通路３５に接続される第二パイロット通路３９とのうち高圧側のいずれか一方の作動油を選択してパイロット通路４１ａに導く。
　図３に示すように、第一切換弁４５は、第一パイロット通路２９からの作動油を遮断する遮断位置４５ａと、第一パイロット通路２９からの作動油を連通させる連通位置４５ｂと、を備える。第一切換弁４５は、一方にパイロット通路４１ａのパイロット圧が作用し、他方にリターンスプリング４５ｃの付勢力とパイロット通路４５ｄのパイロット圧とが作用するスプール（図示省略）を備える。パイロット通路４５ｄには、第一パイロット通路２９の作動油圧が導かれる。
　同様に、第二切換弁４６は、第二パイロット通路３９からの作動油を遮断する遮断位置４６ａと、第二パイロット通路３９からの作動油を連通させる連通位置４６ｂと、を備える。第二切換弁４６は、一方にパイロット通路４１ａのパイロット圧が作用し、他方にリターンスプリング４６ｃの付勢力とパイロット通路４６ｄのパイロット圧とが作用するスプール（図示省略）を備える。パイロット通路４６ｄには、第二パイロット通路３９の作動油圧が導かれる。
　第一切換弁４５と第二切換弁４６との一方は、シャトル弁４１で選択された作動油の圧力によって連通位置４５ｂ，４６ｂに切り換えられ、通過した作動油がパイロット圧としてレギュレータ１１に導かれる。
　以下、制御システム１００の作用について説明する。
　まず、油圧ショベル１の全てのアクチュエータが動作しておらず、第一回路系統２０の操作弁２１～２３と第二回路系統３０の操作弁３１～３４とが全てノーマル位置にある場合について説明する。
　油圧ポンプ１０から吐出された作動油は、第一中立通路２５と第二中立通路３５に按分されて低圧選択回路４０に導かれる。低圧選択回路４０には、第一中立通路２５に接続される第一パイロット通路２９のパイロット圧と、第二中立通路３５に接続される第二パイロット通路３９のパイロット圧と、が導かれる。第一パイロット通路２９のパイロット圧と第二パイロット通路３９のパイロット圧とは、配管抵抗等によって大きさが異なる。ここでは、第一パイロット通路２９のパイロット圧が第二パイロット通路３９のパイロット圧よりも高い場合について説明する。
　シャトル弁４１は、高圧側である第一パイロット通路２９のパイロット圧をパイロット通路４１ａに導く。そして、第一切換弁４５は、パイロット通路４５ｄのパイロット圧とパイロット通路４１ａのパイロット圧とが略同一であるため、リターンスプリング４５ｃの付勢力によって遮断位置４５ａに切り換えられる。一方、第二切換弁４６は、パイロット通路４６ｄのパイロット圧がパイロット通路４１ａのパイロット圧と比較して低いため、その差圧がリターンスプリング４６ｃの付勢力に打ち勝って連通位置４６ｂに切り換えられる。
　このように、第二切換弁４６を通過した第二パイロット通路３９のパイロット圧が、パイロット通路１１ａを通じて油圧ポンプ１０のレギュレータ１１に導かれる。このとき、第一回路系統２０の操作弁２１～２３と第二回路系統３０の操作弁３１～３４とは、全てノーマル位置にある。そのため、各アクチュエータに作動油が導かれず、レギュレータ１１に導かれるパイロット圧は比較的高い。よって、油圧ポンプ１０は、吐出流量が少なくなるように斜板の傾転角が調整される。したがって、油圧ポンプ１０は、操作弁２１～２３，３１～３４が操作されていない場合には、最低限の吐出流量に調整される。
　次に、油圧ショベル１のブーム６が回動するように操作された場合を例として説明する。
　ブーム６が回動する際には、オペレータが操作レバーを操作することによって、パイロット通路２２ａ又はパイロット通路２２ｂからパイロット圧が供給されて、操作弁２２が第一切換位置又は第二切換位置に切り換えられる。これにより、油圧ポンプ１０の第一吐出ポート１２から第一回路系統２０に導かれる作動油の一部が、操作弁２２からブームシリンダ６ａに導かれる。そのため、操作弁２２より下流の第一中立通路２５の作動油圧は、ブーム６が回動していない場合と比較して低下する。
　このとき、低圧選択回路４０に導かれる第一パイロット通路２９のパイロット圧は、第二パイロット通路３９のパイロット圧と比較して低くなっている。よって、シャトル弁４１は、高圧側である第二パイロット通路３９のパイロット圧をパイロット通路４１ａに導く。
　第一切換弁４５は、パイロット通路４５ｄのパイロット圧がパイロット通路４１ａのパイロット圧と比較して低いため、その差圧がリターンスプリング４５ｃの付勢力に打ち勝って連通位置４５ｂに切り換えられる。一方、第二切換弁４６は、パイロット通路４６ｄのパイロット圧とパイロット通路４１ａのパイロット圧とが略同一であるため、リターンスプリング４６ｃの付勢力によって遮断位置４６ａに切り換えられる。
　このように、第一切換弁４５を通過した第一パイロット通路２９のパイロット圧が、パイロット通路１１ａを通じて油圧ポンプ１０のレギュレータ１１に導かれる。このとき、第一回路系統２０の操作弁２２が第一切換位置又は第二切換位置に切り換えられている。そのため、レギュレータ１１に導かれるパイロット圧は、操作弁２２がノーマル位置にある場合と比較して低くなっている。よって、油圧ポンプ１０は、吐出流量が多くなるように斜板の傾転角が調整される。
　以上のように、第一回路系統２０の操作弁２２が操作されてブームシリンダ６ａが動作した場合には、第一回路系統２０の第一中立通路２５の下流における作動油の圧力が低下する。そのため、低下した側の第一パイロット通路２９のパイロット圧が低圧選択回路４０によって選択され、選択されたパイロット圧によって油圧ポンプ１０の吐出流量が多くなるように調整される。したがって、操作弁２２が操作された場合には、ブームシリンダ６ａの動作に必要な吐出流量に調整される。
　一方、例えば、油圧ショベル１のアーム７が回動するように操作された場合には、油圧ポンプ１０の第二吐出ポート１３から第二回路系統３０に導かれる作動油の一部が、操作弁３４からアームシリンダ７ａに導かれる。そして、同様の作用によって、第二パイロット通路３９のパイロット圧が低圧選択回路４０によって選択され、選択されたパイロット圧によって油圧ポンプ１０の吐出流量が多くなるように調整される。したがって、操作弁３４が操作された場合には、アームシリンダ７ａの動作に必要な吐出流量に調整される。
　したがって、制御システム１００では、低圧選択回路４０を用いることで、圧力センサやコントローラ等を用いることなく、簡素な構成で油圧ポンプ１０の吐出流量を調整することができる。
　以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　第一回路系統２０の操作弁２１～２３が操作されてアクチュエータが動作した場合には、第一回路系統２０の第一中立通路２５の下流における作動油の圧力が低下する。そのため、第一パイロット通路２９のパイロット圧が低圧選択回路４０によって選択され、油圧ポンプ１０の吐出流量が多くなるように調整される。
　同様に、第二回路系統３０の操作弁３１～３４が操作されてアクチュエータが動作した場合には、第二回路系統３０の第二中立通路３５の下流における作動油の圧力が低下する。そのため、第二パイロット通路３９のパイロット圧が低圧選択回路４０によって選択され、油圧ポンプ１０の吐出流量が多くなるように調整される。
　よって、油圧ポンプ１０は、操作弁２１～２３，３１～３４が操作されていない場合には、最低限の吐出流量に調整され、操作弁２１～２３，３１～３４のいずれかが操作された場合には、アクチュエータの動作に必要な吐出流量に調整される。したがって、圧力センサやコントローラ等を用いることなく、簡素な構成で油圧ポンプ１０の吐出流量を調整することができる。
　次に、図４を参照して、変形例に係る低圧選択回路５０について説明する。低圧選択回路５０は、単一の切換弁５５を備える点で、低圧選択回路４０とは相違する。
　低圧選択回路５０は、第一中立通路２５と第二中立通路３５とのうち高圧側の作動油を選択する高圧選択弁としてのシャトル弁４１と、シャトル弁４１で選択された作動油の圧力によって切り換えられ、第一中立通路２５と第二中立通路３５とのうち高圧側の作動油を遮断し、低圧側の作動油をパイロット圧としてパイロット通路１１ａを通じてレギュレータ１１に導く切換弁５５と、を備える。
　切換弁５５は、第一パイロット通路２９及び第二パイロット通路３９からの作動油を遮断してパイロット通路４１ａからの作動油のみを連通させる第一切換位置５５ａと、第二パイロット通路３９からの作動油のみを連通させる第二切換位置５５ｂと、第一パイロット通路２９からの作動油のみを連通させる第三切換位置５５ｃと、を備える。切換弁５５は、一方にセンタリングスプリング５５ｄの付勢力とパイロット通路５５ｆのパイロット圧とが作用し、他方にセンタリングスプリング５５ｅの付勢力とパイロット通路５５ｇのパイロット圧とが作用するスプール（図示省略）を備える。パイロット通路５５ｆには、第一パイロット通路２９の作動油圧が導かれ、パイロット通路５５ｇには、第二パイロット通路３９の作動油圧が導かれる。
　切換弁５５は、第一パイロット通路２９と第二パイロット通路３９とのパイロット圧に殆ど差がない場合には、センタリングスプリング５５ｄ，５５ｅの付勢力によって第一切換位置５５ａに切り換えられる。
　切換弁５５は、第一パイロット通路２９のパイロット圧が第二パイロット通路３９のパイロット圧と比較して高い場合には、パイロット通路５５ｆのパイロット圧によって第二切換位置５５ｂに切り換えられる。これにより、第一パイロット通路２９と比較して圧力が低い第二パイロット通路３９のパイロット圧が、パイロット通路１１ａを通じて油圧ポンプ１０のレギュレータ１１に導かれる。
　同様に、切換弁５５は、第二パイロット通路３９のパイロット圧が第一パイロット通路２９のパイロット圧と比較して高い場合には、パイロット通路５５ｇのパイロット圧によって第三切換位置５５ｃに切り換えられる。これにより、第二パイロット通路３９と比較して圧力が低い第一パイロット通路２９のパイロット圧が、パイロット通路１１ａを通じて油圧ポンプ１０のレギュレータ１１に導かれる。
　このように、低圧選択回路５０を用いた場合にも、低圧選択回路４０と同様に、油圧ポンプ１０は、操作弁２１～２３，３１～３４が操作されていない場合には、最低限の吐出流量に調整され、操作弁２１～２３，３１～３４のいずれかが操作された場合には、アクチュエータの動作に必要な吐出流量に調整される。したがって、圧力センサやコントローラ等を用いることなく、簡素な構成で油圧ポンプ１０の吐出流量を調整することができる。
　また、低圧選択回路５０では、単一の切換弁５５が用いられるため、第一切換弁４５と第二切換弁と４６が切換弁として用いられる低圧選択回路４０と比較してコストを低減することが可能である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１４年１月３１日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－０１６４７３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 　第一アクチュエータと第二アクチュエータとを有する作業機を制御する作業機の制御システムであって、
    　作動流体を第一吐出ポートと第二吐出ポートとから吐出するスプリットフロー型の流体圧ポンプと、
    　前記第一吐出ポートから吐出された作動流体が供給され、前記第一アクチュエータを制御する第一操作弁と当該第一操作弁がノーマル位置にある状態で前記第一吐出ポートをタンクに連通させる第一中立通路とを有する第一回路系統と、
    　前記第二吐出ポートから吐出された作動流体が供給され、前記第二アクチュエータを制御する第二操作弁と当該第二操作弁がノーマル位置にある状態で前記第二吐出ポートをタンクに連通させる第二中立通路とを有する第二回路系統と、
    　前記第一中立通路の前記第一操作弁の下流の作動流体と前記第二中立通路の前記第二操作弁の下流の作動流体とのうち圧力の低い方を選択して連通させる低圧選択回路と、を備え、
    　前記流体圧ポンプは、前記低圧選択回路によって選択された作動流体の圧力が低いほど吐出流量が多くなるように調整される作業機の制御システム。
  2. 　請求項１に記載の作業機の制御システムであって、
    　前記流体圧ポンプは、前記低圧選択回路によって選択された作動流体の圧力をパイロット圧として制御される単一のレギュレータによって傾転角が調整される斜板を備え、前記レギュレータによって吐出流量が調整される作業機の制御システム。
  3. 　請求項２に記載の作業機の制御システムであって、
    　前記低圧選択回路は、
    　前記第一中立通路と前記第二中立通路のうち高圧側の作動流体を選択する高圧選択弁と、
    　前記高圧選択弁で選択された作動流体の圧力によって切り換えられ、前記第一中立通路と前記第二中立通路とのうち高圧側の作動流体を遮断し、低圧側の作動流体を前記パイロット圧として前記レギュレータに導く切換弁と、を備える作業機の制御システム。
  4. 　請求項３に記載の作業機の制御システムであって、
    　前記切換弁は、
    　前記第一中立通路からの作動流体を遮断可能な第一切換弁と、
    　前記第二中立通路からの作動流体を遮断可能な第二切換弁と、を備え、
    　前記第一切換弁と前記第二切換弁との一方は、前記高圧選択弁で選択された作動流体の圧力によって連通状態に切り換えられ、通過した作動流体が前記パイロット圧として前記レギュレータに導かれる作業機の制御システム。
  5. 　第一流体通路と第二流体通路のうち高圧側の作動流体を選択する高圧選択弁と、
    　前記高圧選択弁で選択された作動流体の圧力によって切り換えられ、前記第一流体通路と前記第二流体通路とのうち高圧側の作動流体を遮断し、低圧側の作動流体を連通させる切換弁と、を備える低圧選択回路。
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