JP6071821B2 - 液圧駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給してアクチュエータを駆動する液圧駆動装置に関する。

油圧ショベル等の建設機械は、複数の油圧アクチュエータを備えており、油圧アクチュエータを駆動させることでブーム、アーム、バケット、旋回装置、及び走行装置等の様々な構成要素を動かして様々な作業を行うことができるようになっている。建設機械は、これらの油圧アクチュエータを駆動させるべく、例えば特許文献１のような油圧駆動装置を備えている。

特許文献１に記載の油圧駆動装置は、油圧ポンプを有しており、油圧ポンプから吐出される圧油をアクチュエータに供給することでアクチュエータを駆動するようになっている。油圧駆動装置では、方向切換弁がアクチュエータ毎に対応付けて設けられており、方向切換弁は、対応するアクチュエータに流れる圧油の流れを切換え、またその流量を調整するようになっている。また、油圧駆動装置は、ブリードオフ弁を備えており、ブリードオフ弁は、油圧ポンプから吐出される圧油をタンクに排出して各アクチュエータに流れる流量を調整するようになっている。更に、油圧駆動装置では、アクチュエータ毎に対応付けて操作装置が設けられており、操作装置は、制御装置に操作信号を出力するようになっている。制御装置は、操作装置から送信される操作信号に応じて方向切換弁及びブリードオフ弁の開口面積を制御し、操作信号に応じた方向及び流量の圧油をアクチュエータに供給するようになっている。

特開平７−６３２０３号公報

特許文献１に記載の油圧駆動装置のブリードオフ弁は、いわゆる電磁制御弁によって構成されており、信号線を介して制御装置と電気的に接続されている。制御装置からブリードオフ弁には、この信号線を介して駆動信号が送信され、ブリードオフ弁は、この駆動信号に応じてその開口面積を調整する。それ故、信号線で電気的故障（ショート及び断線等）が発生すると、油圧ポンプからタンクへと排出される圧油の排出量を制御できなくなり、ブリードオフ弁が機能しなくなる。これにより、吐出圧が異常に上昇したり、アクチュエータを動作させる際にショックが生じたりする。

そこで本発明は、ブリードオフ弁が機能しなくなることを防ぐことができる液圧駆動装置を提供することを目的としている。

本発明の液圧駆動装置は、液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給して前記アクチュエータを駆動するための液圧駆動装置であって、操作レバーと、前記操作レバーを操作するとその操作量に応じた圧力の出力圧を出力する操作弁と、前記操作弁の出力圧に応じて開度を調整し、その開度と前記アクチュエータの負荷に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプから前記アクチュエータに供給する流量制御機構と、背圧を出力する背圧出力機構と、前記操作弁の出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出するブリードオフ弁とを備えるものである。

本発明に従えば、背圧出力機構の背圧と操作弁の出力圧との差圧に応じてブリードオフ弁が動くので、背圧出力機構の最高圧力を適切に設定することにより背圧出力機構が故障等して背圧が調整できなくなっても操作弁の出力圧に応じてブリードオフ弁を動作させることができる。それ故、故障等によってブリードオフ弁が機能しなくなることを防ぐことができる。

上記発明において、前記背圧出力機構は、作動状態に応じた圧力の背圧を出力し、前記作動状態には、前記操作レバーの操作状態、前記液圧ポンプを駆動するエンジンの回転数、前記圧液の温度、及び前記アクチュエータに作用する負荷のうち少なくとも１つの状態が含まれてもよい。

上記構成に従えば、作動状態に応じた効率的な運転を実現することができる。

上記発明において、前記背圧出力機構は、制御装置と、電磁制御弁とを有し、前記制御装置は、前記作動状態に応じた指令信号を前記電磁制御弁に出力し、前記電磁制御弁は、入力される前記指令信号に応じた圧力の前記背圧を出力するようになっていてもよい。

上記構成に従えば、電磁制御弁を採用しているので、作動状態に応じて設定をきめ細かく行うことができ、きめ細かく操作性をチューニングすることができる。更に、操作性のチューニング作業を制御装置の設定のみで行うことができるため、液圧駆動装置のチューニング作業が容易になり、液圧駆動装置の開発時間を短縮することができる。

上記発明において、前記操作弁は、第１パイロットポンプから吐出される圧液を前記操作レバーの操作量に応じた圧力に減圧して前記出力圧として出力し、前記電磁制御弁は、前記第１パイロットポンプの吐出圧より吐出圧が低い第２パイロットポンプから吐出される圧液を減圧して前記背圧として出力するようになっていてもよい。

上記構成に従えば、電磁制御弁から出力される背圧の最大値が操作弁から出力される出力圧の最大値より高くなることを防ぐことができる。これにより、電磁制御弁に不具合が生じて背圧が常時出力されるような状態になっても、操作弁からの出力圧によってブリードオフ弁を所定の範囲内で作動させることができる。これにより、ブリードオフ弁が制御不能になることを防ぐことができる。

上記発明において、前記電磁制御弁は、前記操作弁から出力されるパイロット油の圧力を減圧して前記背圧として出力するようになっていてもよい。

上記構成に従えば、第１パイロットポンプを電磁制御弁の圧力源として利用することで、第２パイロットポンプが不要となり、安価に本発明の液圧駆動装置が得られる。

上記発明において、前記電磁制御弁は、その最高出力圧が前記第１パイロットポンプの最高出力圧よりも低くなるように構成されていてもよい。

上記構成に従えば、電磁制御弁が最大開度あるいは最少開度で作動し続けても操作弁からの出力圧を電磁制御弁の出力圧より高くすることができるので、ブリードオフ弁をある一定の位置まで移動させてアクチュエータに圧液を供給することができる。これにより、電磁制御弁の故障によって液圧駆動装置が作動しない事態を防ぐことができる。

上記発明において、複数の前記アクチュエータに夫々対応させて設けられた複数の前記操作弁と、前記複数の操作弁から出力される出力圧のうち最も高い出力圧を選択する出力圧選択機構を備え、前記流量制御機構は、前記操作弁が操作されて出力圧が出力されると、操作された前記操作弁に対応するアクチュエータに前記出力圧に応じた流量の圧液を供給するようになっており、前記ブリードオフ弁は、前記出力圧選択機構で選択された出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出し、前記出力圧選択機構で選択された出力圧が大きくなるにつれてタンクに排出する排出量を小さくするようになっていてもよい。

上記構成に従えば、液圧ポンプからタンクに排出される圧液の排出量を最も大きい出力圧に応じて調整し、前記出力圧が大きくなればなるほど排出量が小さくなる。これにより、複数の操作レバーが操作されると、それらの操作レバーの操作量のうち最も大きい操作量に応じた流量をアクチュエータ側に供給することができる。

本発明によれば、ブリードオフ弁が機能しなくなることを防ぐことができる。

本件発明の実施形態の液圧駆動装置を備える油圧ショベルを示す側面図である。 第１実施形態の液圧駆動装置の液圧回路を示す回路図である。 液圧駆動装置の操作弁のレバーストローク量と可変ブリード開口面積との関係を示すグラフである。 第２実施形態の液圧駆動装置の液圧回路を示す回路図である。

以下、本発明に係る第１及び第２実施形態の液圧駆動装置１，１Ａ及びそれを備える油圧ショベル２について前述の図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する油圧駆動装置１，１Ａは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

＜第１実施形態＞
［油圧ショベル］
図１に示すように、建設機械の一例である油圧ショベル２は、先端部に取り付けられたアタッチメント、例えばバケット３によって掘削や運搬等の様々な作業を行うことができるようになっている。油圧ショベル２は、クローラー等の走行装置４を有しており、走行装置４の上に旋回体５が旋回可能に載せられている。旋回体５は、旋回用モータ（図示せず）によって旋回駆動可能に構成されており、旋回体５には、運転者が搭乗するための運転席５ａが形成されている。

また、旋回体５には、上下方向に揺動可能にブーム６が設けられている。ブーム６は、旋回体５から上斜め前方に延在しており、ブーム６と旋回体５とには、ブーム用シリンダ７が架設されている。ブーム６は、ブーム用シリンダ７を伸縮させることで旋回体５に対して上方又は下方に揺動するようになっている。また、ブーム６の先端部には、前後方向に揺動可能にアーム８が設けられている。アーム８は、ブーム６の先端部から下斜め前方に延在しており、ブーム６とアーム８とには、アーム用シリンダ９が架設されている。アーム８は、アーム用シリンダ９を伸縮させることでブーム６に対して後方又は前方に揺動するようになっている。更に、アーム８の先端部には、前後方向に揺動可能にバケット３が設けられている。バケット３とアーム８とには、バケット用シリンダ１０が設けられており、バケット用シリンダ１０を伸縮させることでバケット３が前後方向に揺動するようになっている。

ブーム用シリンダ７、アーム用シリンダ９、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータは、液圧式のアクチュエータであり、それらに圧液（本実施形態では、作動油）を供給することで駆動するようになっている。油圧ショベル２は、旋回用モータを含む各アクチュエータ７，９，１０に作動油を供給する液圧駆動装置１を備えており、この液圧駆動装置１によって各アクチュエータ７，９，１０に作動油を供給するようになっている。以下では、液圧駆動装置１の構成について、図２を参照しながら説明する。

［液圧駆動装置］
液圧駆動装置１は、液圧ポンプ１１と、流量制御機構１２と、複数の操作弁１３，１４と、ブリードオフ弁１５とを備えている。液圧ポンプ１１は、エンジンＥに連結されており、このエンジンＥが回転すると圧液（作動油又は水であり、本実施形態では作動油）を吐出するようになっている。液圧ポンプ１１は、いわゆる可変容量形の液圧ポンプであり、斜板１１ａを有している。斜板１１ａは、アクチュエータの駆動に必要な流量に応じて傾斜角を変え、液圧ポンプ１１は、斜板１１ａの角度に応じた流量の作動油を吐出ポートから吐出するようになっている。なお、斜板１１ａの傾斜角は、例えばネガティブコントロール又はポジディブコントロール方式で制御される。吐出ポートには、主通路１６が繋がっており、この主通路１６は、流量制御機構１２に繋がっている。液圧ポンプ１１から吐出された作動油は、主通路１６を介して流量制御機構１２に導かれるようになっている。

流量制御機構１２は、ブーム用シリンダ７、アーム用シリンダ９、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータ等のアクチュエータに繋がっており、液圧ポンプ１１からの作動油を旋回用モータを含む各アクチュエータ７，９，１０に供給可能に構成されている。なお、図２では、説明の便宜上、ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９だけを図示し、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータを図示していない。流量制御機構１２の構成についてさらに詳細に説明すると、流量制御機構１２は、アクチュエータ７，９，１０毎に対応させて設けられた方向切換弁（図示せず）を有している。方向切換弁は、対応するアクチュエータ７，９，１０の２つのポート（ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９の場合、シリンダのヘッド側のポート７ａ，９ａ及びロッド側のポート７ｂ，９ｂ）に夫々接続され、作動油の流れる方向を切換えて作動油の供給先のポートを切換えることができるようになっている。また、方向切換弁は、その開口の開度を調整して、その開度と対応するアクチュエータ７，９，１０の負荷に応じた流量の作動油を対応するアクチュエータ７，９，１０に流すようになっている。このように構成されている流量制御機構１２には、複数の操作弁１３，１４が接続されている。

操作弁１３，１４は、方向切換弁毎（即ち、アクチュエータ７，９，１０毎）に対応付けられており、運転席５ａに設けられている。なお、以下では、説明の便宜上、ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９に対応付けられた操作弁１３，１４についてだけ図２で図示して説明し、バケット用シリンダ１０及び旋回用モータの操作弁についての図示及び説明は省略する。操作弁１３，１４は、操作レバー１３ａ，１４ａを夫々有しており、操作レバー１３ａ、１４ａは中立位置を基準に第１及び第２方向に傾倒操作できるようになっている。また、操作弁１３，１４には、第１パイロットポンプ２０が夫々接続されている。第１パイロットポンプ２０は、いわゆる固定容量型の液圧ポンプであり、定量のパイロット油が吐出されている。第１パイロットポンプ２０から吐出されたパイロット油は操作弁１３，１４に夫々導かれており、操作弁１３，１４は、導かれたパイロット油を操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒方向に応じた方向に、操作量（即ち、傾倒角）に応じた圧力に減圧して出力するようになっている。

さらに詳細に説明すると、ブーム用の操作弁１３には、２つのパイロット通路１７ａ，１７ｂが繋がっており、アーム用の操作弁１４には、２つのパイロット通路１８ａ，１８ｂが夫々繋がっている。ブーム用の操作弁１３は、その操作レバー１３ａが第１方向（例えば、前方）に操作されると、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた出力圧ｐ_１のパイロット油を一方のパイロット通路１７ａに出力するようになっている。他方、操作レバー１３ａが第２方向（例えば、後方）に操作されると、ブーム用の操作弁１３は、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた出力圧ｐ_２のパイロット油を他方のパイロット通路１７ｂに出力するようになっている。パイロット通路１７ａ，１７ｂに夫々出力されたパイロット油は、流量制御機構１２に入力され、流量制御機構１２においてブーム用シリンダ７に対応付けられた方向切換弁が操作レバー１３ａの傾倒方向及び傾倒角に応じて動く。即ち、ブーム用シリンダ７に流れる作動油の方向が前記傾倒方向に応じた方向に切換わり、且つ方向切換弁の開口の開度が傾倒角に応じた開度に調整される。これにより、流量制御機構１２を介して液圧ポンプ１１からブーム用シリンダ７に作動油が供給される。

アーム用の操作弁１４もまた、操作レバー１４ａが第１方向に操作されると、その傾倒量に応じた出力圧ｐ_３のパイロット油を一方のパイロット通路１８ａに出力し、操作レバー１４ａが第２方向に操作されると、その傾倒量に応じた出力圧ｐ_４のパイロット油を他方のパイロット通路１８ｂに出力するようになっている。パイロット通路１８ａ，１８ｂに夫々出力されたパイロット油は、流量制御機構１２に入力され、流量制御機構１２においてアーム用シリンダ９に対応付けられた方向切換弁が操作レバー１４ａの傾倒方向及び傾倒角に応じて動く。即ち、アーム用シリンダ９に流れる作動油の方向が前傾倒方向に応じた方向に切換わり、且つ前記方向切換弁の開口の開度が傾倒角に応じた開度に調整される。これにより、流量制御機構１２を介して液圧ポンプ１１からアーム用シリンダ９に作動油が供給される。

このように構成されている操作弁１３，１４のパイロット通路１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂには、高圧選択機構１９が接続されている。高圧選択機構１９は、操作弁１３，１４から出力される出力圧ｐ_１〜ｐ_４のうち最も高い出力圧を選択して出力するようになっている。具体的に説明すると、高圧選択機構１９は、３つのシャトル弁２１，２２，２３を有しており、第１シャトル弁２１は、操作弁１３の２つのパイロット通路１７ａ，１７ｂに接続されており、パイロット通路１７ａ，１７ｂの油圧のうち高い方の油圧を選択して下流側に出力するようになっている。また、第２シャトル弁２２は、操作弁１４の２つのパイロット通路１８ａ，１８ｂに接続されており、パイロット通路１８ａ，１８ｂの油圧のうち高い方の油圧を選択して下流側に出力するようになっている。更に、第３シャトル弁２３は、第１及び第２シャトル弁２１，２２から夫々出力された２つの油圧のうち高い方の油圧を選択するようになっている。また、第３シャトル弁２３は、ブリードオフ弁１５に接続されており、選択した油圧をブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂとしてブリードオフ弁１５に出力するようになっている。

ブリードオフ弁１５は、主通路１６に接続されており、主通路１６とタンク２４とを繋いでいる。ブリードオフ弁１５は、主通路１６に流れる作動油をタンク２４に排出して液圧ポンプ１１から流量制御機構１２に流れる作動油の流量を調整するようになっている。ブリードオフ弁１５は、いわゆるノーマルオープン型のスプール弁であり、高圧選択機構１９の第３シャトル弁２３からのブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂがスプール１５ａに作用するようになっている。また、ブリードオフ弁１５には、ブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂに抗してスプール１５ａを付勢するようにばね部材２８が設けられている。更に、スプール１５ａには、ブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂに抗して背圧ｐ_ａが作用しており、ブリードオフ弁１５は、ブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂと背圧ｐ_ａとの差圧Δｐに応じて開口の開度を調整するようになっている。このようにブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することによって、ブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂと背圧ｐ_ａとの差圧Δｐに応じた排出量の作動油が液圧ポンプ１１からタンクタンク２４に排出される。このように構成されているブリードオフ弁１５には、背圧出力機構２５が接続されており、背圧出力機構２５からブリードオフ弁１５に背圧ｐ_ａが出力されるようになっている。

背圧出力機構２５は、第２パイロットポンプ２６及び電磁比例制御弁２７を有している。第２パイロットポンプ２６は、いわゆる固定容量型の液圧ポンプであり、定量のパイロット油が吐出されている。第２パイロットポンプ２６の吐出圧は、第１パイロットポンプ２０の吐出圧より低く設定されており、例えば２０％〜８０％程度に設定されている。第２パイロットポンプ２６の吐出ポート２６ａは、電磁比例制御弁２７を介してブリードオフ弁１５に繋がっている。電磁比例制御弁２７は、ノーマルクローズ形の電磁比例制御弁であり、入力される信号（電流値）に比例して開口の開度を増加するようになっていてもよく、これとは逆の特性であるノーマルオープン形の電磁比例制御弁であってもよい。なお、以下では、電磁比例制御弁２７がノーマルクローズ形として説明する。このようにして構成されている電磁比例制御弁２７は、第２パイロットポンプ２６の吐出圧を入力された電流に応じた圧力に減圧し、その出力を背圧ｐ_ａとしてブリードオフ弁１５のスプール１５ａに作用させるようになっている。

また、液圧駆動装置１は、回転数センサ３１、油温センサ３２、複数のパイロット圧センサＰＳ１〜ＰＳ４、及び複数の油圧センサＬＳ１〜ＬＳ４を備えている。回転数センサ３１は、エンジンＥの回転数を検出するようになっており、油温センサ３２は、主通路１６を流れる作動油の温度を検出するようになっている。また、パイロットセンサＰＳ１〜ＰＳ４は、各操作弁１３，１４のパイロット通路１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂに夫々設けられており、各操作弁１３，１４から出力される出力圧ｐ_１〜ｐ_４を夫々検出するようになっている。また、油圧センサＬＳ１〜ＬＳ４は、流量制御機構１２と各アクチュエータ７，９，１０とを夫々繋ぐ通路３３〜３６に夫々設けられており、流量制御機構１２から各アクチュエータ７，９，１０に流れる作動油の油圧を夫々検出するようになっている。このように構成されている各種センサ３１，３２，ＰＳ１〜ＰＳ４，ＬＳ１〜ＬＳ４は、制御装置３０に電気的に接続されており、制御装置３０に検出結果を出力するようになっている。

制御装置３０は、各種センサ３１，３２，ＰＳ１〜ＰＳ４，ＬＳ１〜ＬＳ４に加えて電磁比例制御弁２７に電気的に接続されている。制御装置３０は、各種センサ３１，３２，ＰＳ１〜ＰＳ４，ＬＳ１〜ＬＳ４から出力される検出結果に基づいて液圧駆動装置１が予め定められた作動条件を充足しているか否かを判断し、所定の作動条件を充足していると判断すると充足する作動条件に応じて電磁比例制御弁２７に流す電流を決定するようになっている。即ち、制御装置３０は、液圧駆動装置１の作動状態に応じた電流を電磁比例制御弁２７に流すようになっている。ここで作動状態には、例えば、操作弁１３，１４の操作状態（即ち、操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒状態）、エンジンＥの回転数、作動油の温度、及びアクチュエータ７，９，１０に作用する負荷が含まれる。

［液圧駆動装置の動作］
以下では、液圧駆動装置１の動作について説明する。液圧駆動装置１では、操作レバー１３ａ，１４ａのいずれかが傾倒されると、傾倒された操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒方向に応じた方向の出力圧ｐ_１〜ｐ_４が出力される。例えば、操作レバー１３ａが前方に傾倒されると、パイロット通路１７ａに第１出力圧ｐ_１が出力される。第１出力圧ｐ_１が出力されると、第１及び第３シャトル弁２１，２３でこの第１出力圧ｐ_１が選択され、この第１出力圧ｐ_１がブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂとしてブリードオフ弁１５のスプール１５ａに入力される。

また、第１出力圧ｐ_１が出力されてパイロット圧センサＰＳ１で圧力が検出されると、制御装置３０は、その検出結果に基づいて操作弁１３が操作されていると判断し、作動状態に応じた背圧ｐ_ｂを出力すべく所定の作動条件を充足しているか否かを判断する。例えば、制御装置３０は、油温センサ３２の検出結果に基づいて、油温が予め定められた作動条件（具体的には、所定温度以上）を充足するか否かを判断する。なお、回転数センサ３１の検出結果に基づいて、エンジンＥの回転数が予め定められた作動条件（具体的には、所定回転数以下）を充足するか否かを判断したり、油圧センサＬＳ１〜ＬＳ４の検出結果に基づいて、アクチュエータ７，９の負荷が予め定められた作動条件（具体的には、所定負荷以下）を充足するか否かを判断したりしてもよい。制御装置３０は、作動条件の充足の有無に応じて（即ち、作動状態に応じて）電磁比例制御弁２７に流す電流の大きさを調整する。例えば、制御装置３０は、作動条件を充足する場合、作動条件を充足しない場合より大きい電流を流すようになっており、作動条件を充足する場合の背圧ｐ_ａが作動条件を充足しない場合の背圧ｐ_ａに比べて大きくなるようになっている。また、アクチュエータ７，９毎にそれぞれの電流マップを設定しておき、アクチュエータ７，９毎の作動条件の充足の有無に応じて、制御装置３０から電磁比例制御弁２７に流す電流の大きさを調整してもよい。このように制御装置３０から電磁比例制御弁２７に電流が流されることで、第２パイロットポンプ２６の吐出圧が電磁比例制御弁２７によって減圧され、背圧ｐ_ａとしてブリードオフ弁１５のスプール１５ａにブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂに抗するように作用する。

このようにブリードオフ弁１５では、スプール１５ａにブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂが作用し、更にこのブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂに抗するようにばね部材２８の付勢力及び背圧ｐ_ａが作用している。そして、スプール１５ａは、ブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂ、背圧ｐ_ａ、及びばね部材２８の付勢力が釣り合う位置へと移動する。これにより、ブリードオフ弁１５の開口の開度がブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂと背圧ｐ_ａとの差圧Δｐに応じた開度に調整され、液圧ポンプ１１からタンク２４に排出される作動油の排出量が調整される。これにより、操作レバー１３ａの傾倒角及び作動条件に応じた流量の作動油が液圧ポンプ１１から流量制御機構１２に導かれる。

流量制御機構１２では、方向切換弁が操作弁１３の第１出力圧ｐ_１に応じて作動する、即ち操作レバー１３ａの傾倒方向及び傾倒角に応じて方向切換弁が作動する。これにより、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた流量の作動油が液圧ポンプ１１からブーム用シリンダ７のロッド側７ｂに供給され、前記傾倒角に応じた速度で且つ操作レバー１３ａの傾倒方向に応じた方向（即ち、下方）にブーム６が傾倒する。

このように動作する液圧駆動装置１では、ブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂに抗して背圧ｐ_ａをスプール１５ａに作用させている。それ故、背圧ｐ_ａがスプール１５ａに作用していない場合は、操作レバー１３ａの傾倒角に対するブリードオフ弁１５の開口の開度を図３の太線上でしか調整することができないが、背圧ｐ_ａをスプール１５ａに作用させることによって操作レバー１３ａの傾倒角に対するブリードオフ弁１５の開口の開度を図３の斜線部分の範囲内で調整することができる。これにより、作動状態に応じて電磁比例制御弁２７に流す電流を変えて背圧ｐ_ａを調整することによって、同じ操作レバー１３ａの傾倒角であっても液圧駆動装置１の作動状態に応じてブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することができる。即ち、作動状態に応じて電磁比例制御弁２７に流す電流を変えるように設定することによってきめ細かいブリードオフ制御を行うことができる。

例えば、油温が所定温度以上となった高温環境下では、作動油の粘度が低くなってブーム６の起動動作時にブーム用シリンダ７に多くの圧液が供給されて衝撃が生じる場合がある。液圧駆動装置１では、油温が所定温度以上となって作動条件を充足するとブリードオフ弁１５の開口の開度が大きくなってタンク２４への排出量が多くする。これにより、ブーム用シリンダ７に流れる作動油の流量を抑えて前記衝撃を緩和することができる。同様に、エンジンＥの回転数が大きくなって液圧ポンプ１１からの吐出量が多くなったときに、ブリードオフ弁１５の開口の開度を大きくしてタンク２４への排出量を多くすることで、ブーム用シリンダ７に流れる作動油の流量を抑えて前記衝撃を緩和することができる。

このように構成される液圧駆動装置１では、その作動状態に応じた背圧ｐ_ａを電磁比例制御弁２７から出力させてブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することができる。それ故、作動条件の設定により前述のような衝撃を緩和して操作性を向上させたり、また逆にブリードオフ弁１５の開口の開度を小さくして省エネルギー化を図ったりすることができる。また、電磁比例制御弁２７に電磁比例制御弁を採用しているので、出力する背圧ｐ_ａを精度よく制御することができる。これにより、きめ細かく操作性をチューニングすることができる。更に、ブリードオフ弁１５に関する操作性のチューニング作業を制御装置３０の設定のみで行うことができるため、液圧駆動装置１のチューニング作業が容易になり、液圧駆動装置１の開発時間を短縮することができる。

また、液圧駆動装置１では、仮に電磁比例制御弁２７と制御装置３０とを繋ぐ信号線３７で電気的故障（ショート及び断線等）が発生して背圧ｐ_ａが出力できなくなっても高圧選択機構１９から出力されるブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂに応じてブリードオフ弁１５が動作する。それ故、信号線３７で電気的故障が発生してもブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。また、電磁比例制御弁２７の出力圧がブリードオフ弁１５に対して、ブリードオフ用パイロット圧Ｐ_ｂに対抗する方向に働くので、操作レバー１３ａ、１４ａが全て中立の状態において、万一、電磁比例制御弁２７が誤作動しても、ブリードオフ弁１５の開口が閉じるという問題を防ぐことができる。このようにして、電磁比例弁２７に関する動作不良に関して液圧駆動装置１のフェイルセーフを実現することができる。

また、液圧駆動装置１では、電磁比例制御弁２７の圧力源である第２パイロットポンプ２６の吐出圧が操作弁１３，１４の圧力源の第１パイロットポンプ２０の吐出圧より低く設定されており、電磁比例制御弁２７から出力される背圧ｐ_ａの最大値が操作弁１３，１４から出力される出力圧の最大値より高くなることがない。これにより、操作レバー１３ａ，１４ａが傾倒されているにもかかわらず、電磁比例制御弁２７からの背圧ｐ_ａが高くてブリードオフ弁１５が作動しないという事態を防ぐことができる。具体的には、電磁比例制御弁２７が故障等でその開口が開いたまま弁体がスティックして背圧ｐ_ａが出力され続けても、操作レバー１３ａ，１４ａを大きく傾倒させることでブリードオフ弁１５を動作させることができ、ブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。

このように、背圧出力機構２５の背圧ｐ_ａと操作弁の出力圧ｐ_ｂとの差圧に応じてブリードオフ弁１５が動くので、背圧出力機構２５の最高圧力を適切に設定することにより背圧出力機構２５が故障等して背圧Ｐ_ａが調整できなくなっても操作弁１３，１４の出力圧ｐ_ｂに応じてブリードオフ弁１５を動作させることができる。それ故、故障等によってブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。

また、２つの操作レバー１３ａ，１４ａが同時に傾倒されると、各操作弁１３，１４から夫々出力圧ｐ_１〜ｐ_４が出力される。例えば、操作レバー１３ａが第２方向（即ち、後方）に傾倒され、操作レバー１４ａが第１方向（即ち、前方）に傾倒されると、パイロット通路１７ｂに第２出力圧ｐ_２が出力され、パイロット通路１８ａに第３出力圧ｐ_３が出力される。第２及び第３出力圧ｐ_２，ｐ_３が出力されると、第１及び第２シャトル弁２１，２２は、第２及び第３出力圧ｐ_２，ｐ_３を夫々選択し、第２及び第３出力圧ｐ_２，ｐ_３を第３シャトル弁２３に出力する。第３シャトル弁２３は、第２及び第３出力圧ｐ_２，ｐ_３のうちいずれか高い方の出力圧を選択し、その出力圧をブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂとしてスプール１５ａに作用させる。これにより、第２及び第３出力圧ｐ_２，ｐ_３のうちいずれか高い方の出力圧に応じてブリードオフ弁１５の開口の開度を調整することができる。これにより、操作された２つの操作レバー１３ａ，１４ａの傾倒角のうち最も大きい傾倒角に応じた流量をアクチュエータ７，９側に供給することができるようになり、流量不足によってアクチュエータの動きがもたつくことを抑制することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の液圧駆動装置１Ａは、第１実施形態の液圧駆動装置１と構成が類似しており、電磁比例制御弁２７Ａの最高出力圧が第１パイロットポンプ２０の最大吐出圧よりも低い点と、電磁比例制御弁２７Ａが高圧選択機構１９から出力であるブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂを圧力源としている点とが異なっている。具体的に説明すると、図４に示すように、電磁比例制御弁２７Ａの入力ポート２７ａは、第３シャトル弁２３とブリードオフ弁１５とを繋ぐ通路４１に繋がっており、電磁比例制御弁２７Ａは、ブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂを減圧して背圧ｐ_ａを出力するようになっている。

このように構成されている液圧駆動装置１Ａでは、電磁比例制御弁２７Ａにより減圧された背圧ｐ_ａがブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂより高くなることがない。それ故、電磁比例制御弁２７Ａの故障によりその開口が閉じなくなっても（例えば最大開度あるいは最少開度で作動し続けても、）、ブリードオフ弁１５を動かすことができる。これにより、電磁比例制御弁２７Ａが故障したり制御装置３０が故障したりしても、ブリードオフ弁１５が機能しなくなることを防ぐことができる。

また、電磁比例制御弁２７Ａの出力圧はブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂに対抗する方向に働くので、操作弁１３，１４の操作レバー１３ａ，１４ａが操作されていない中立状態において、電磁比例制御弁２７Ａが誤作動してもブリードオフ弁１５が閉じることがない。それ故、液圧駆動装置１Ａにおいてフェイルセーフが達成されている。

第２実施形態の液圧駆動装置１Ａは、その他、第１実施形態の液圧駆動装置１と同様の作用効果を奏する。

［その他の実施形態］
第１及び第２実施形態の液圧駆動装置１，１Ａでは、電磁比例制御弁２７にノーマルクローズ形の電磁比例制御弁が採用されているが、ノーマルオープン形の電磁逆比例制御弁が採用されてもよい。また、第１実施形態の液圧駆動装置１では、第２パイロットポンプ２６が、その吐出圧が第１パイロットポンプ２０の吐出圧より低くなるように構成されているが、必ずしもそのように構成されている必要はない。例えば、出力可能な背圧ｐ_ａの最大値が出力可能なブリードオフ用パイロット圧ｐ_ｂの最大値より低くなるように電磁比例制御弁２７を構成してもよい。また、アクチュエータ７，９，１０は、上述するものに限定されず、ステアリング用シリンダ又は走行駆動用モータであってもよい。また、液圧ポンプ１１は、必ずしも可変容量型のポンプである必要はなく、固定容量型のポンプであってもよい。更に、使用される圧液は、作動油に限定されず、水やその他の液体であってもよい。

１，１Ａ 液圧駆動装置
７ ブーム用シリンダ
９ アーム用シリンダ
１０ バケット用シリンダ
１１ 液圧ポンプ
１２ 流量制御機構
１３，１４ 操作弁
１３ａ，１４ａ 操作レバー
１５ ブリードオフ弁
１９ 高圧選択機構
２０ 第１パイロットポンプ
２５ 背圧出力機構
２６ 第２パイロットポンプ
２７ 電磁比例制御弁
３０ 制御装置

Claims (7)

1. 液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給して前記アクチュエータを駆動するための液圧駆動装置であって、
   操作レバーが設けられ、前記操作レバーを操作するとその操作量に応じた圧力の出力圧を出力する操作弁と、
   前記操作弁の出力圧に応じて開度を調整し、その開度と前記アクチュエータの負荷に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプから前記アクチュエータに供給する流量制御機構と、
   背圧を出力する背圧出力機構と、
   前記操作弁の出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出するブリードオフ弁とを備える、液圧駆動装置。
2. 前記背圧出力機構は、作動状態に応じた圧力の背圧を出力し、
   前記作動状態には、前記操作レバーの操作状態、前記液圧ポンプを駆動するエンジンの回転数、前記圧液の温度、及び前記アクチュエータに作用する負荷のうち少なくとも１つの状態が含まれる、請求項１に記載の液圧駆動装置。
3. 前記背圧出力機構は、制御装置と、電磁制御弁とを有し、
   前記制御装置は、前記作動状態に応じた指令信号を前記電磁制御弁に出力し、
   前記電磁制御弁は、入力される前記指令信号に応じた圧力の前記背圧を出力するようになっている、請求項２に記載の液圧駆動装置。
4. 前記操作弁は、第１パイロットポンプから吐出される圧液を前記操作レバーの操作量に応じた圧力に減圧して前記出力圧として出力し、
   前記電磁制御弁は、前記第１パイロットポンプの吐出圧より吐出圧が低い第２パイロットポンプから吐出される圧液を減圧して前記背圧として出力するようになっている、請求項３に記載の液圧駆動装置。
5. 前記電磁制御弁は、前記操作弁から出力されるパイロット油の圧力を減圧して前記背圧として出力するようになっている、請求項３に記載の液圧駆動装置。
6. 前記電磁制御弁は、その最高出力圧が前記第１パイロットポンプの最高出力圧よりも低くなるように構成されている、請求項３又は請求項５に記載の液圧駆動装置。
7. 複数の前記アクチュエータに夫々対応させて設けられた複数の前記操作弁と、
   前記複数の操作弁から出力される出力圧のうち最も高い出力圧を選択する出力圧選択機構を備え、
   前記流量制御機構は、前記操作弁が操作されて出力圧が出力されると、操作された前記操作弁に対応するアクチュエータに前記出力圧に応じた流量の圧液を供給するようになっており、
   前記ブリードオフ弁は、前記出力圧選択機構で選択された出力圧と前記背圧出力機構の背圧との差圧に基づく開口面積に応じた流量の圧液を前記液圧ポンプからタンクに排出し、前記出力圧選択機構で選択された出力圧が大きくなるにつれてタンクに排出する排出量を小さくするようになっている、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液圧駆動装置。
   

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