JP7550671B2 - Hydraulic Drive System - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリングアクチュエータ及び荷役アクチュエータに作動液を供給して駆動する液圧駆動システムに関する。 The present invention relates to a hydraulic drive system that supplies hydraulic fluid to a steering actuator and a loading actuator to drive them.
ホイルローダ等の建設機械では、液圧駆動システムが備わっている。液圧駆動システムは、ステアリングアクチュエータ及び荷役アクチュエータに作動液を供給することによって各アクチュエータを作動させる。また、液圧駆動システムには、各アクチュエータ毎に対応する可変容量型のポンプを備えているものがある。このような液圧駆動システムとして、例えば特許文献1の液圧駆動システムが知られている。
Construction machinery such as wheel loaders are equipped with hydraulic drive systems. The hydraulic drive system operates each actuator by supplying hydraulic fluid to the steering actuator and the loading actuator. Some hydraulic drive systems are equipped with a variable displacement pump corresponding to each actuator. One example of such a hydraulic drive system is the hydraulic drive system disclosed in
特許文献1の液圧駆動システムでは、ステアリング系ポンプから吐出される作動液を荷役系ポンプから吐出される作動液に合流させるべく、両方のポンプの流量制御をロードセンシング制御としている。しかし、ロードセンシング制御の場合、アクチェータの負荷圧をフィードバックする回路を要する。それ故、荷役系ポンプに採用すると液圧駆動システムの回路構成が複雑になる。そこで、ステアリング系ポンプから荷役系ポンプに作動液を合流させる際にステアリング系ポンプを荷役操作指令に応じて制御可能な液圧駆動システムが望まれている。
In the hydraulic drive system of
そこで本発明の目的は、ステアリング系ポンプである第1ポンプの作動液を荷役系ポンプである第2ポンプの作動液に合流させる際に第1ポンプの吐出流量を荷役操作指令に応じて制御することができる液圧駆動システムを提供することを目的としている。 The object of the present invention is to provide a hydraulic drive system that can control the discharge flow rate of the first pump, which is a steering system pump, in response to a cargo handling operation command when the hydraulic fluid of the first pump is merged with the hydraulic fluid of the second pump, which is a cargo handling system pump.
本発明の液圧駆動システムは、作動液の吐出流量を変更可能な第1ポンプと、作動液の吐出する第2ポンプと、前記第1ポンプからステアリングアクチュエータに供給される作動液の流量を制御するステアリングバルブを有するステアリング回路と、入力される荷役操作指令に応じて荷役アクチュエータに供給される作動液の流量を制御する荷役回路と、前記第1ポンプから前記ステアリング回路に流れる作動液の流量を制御し、且つ前記第1ポンプの余剰流量を前記第2ポンプの作動液に合流させて前記荷役回路に供給させる優先弁と、入力される信号圧と前記第1ポンプの吐出圧との差圧に応じて前記第1ポンプの吐出流量を制御する第1レギュレータと、前記荷役回路に供給される作動液の液圧である荷役側供給圧を荷役操作指令に応じて調圧した荷役側負荷制御圧を出力する制御弁と、前記ステアリングアクチュエータのステアリング側負荷圧、及び前記制御弁から出力される荷役側負荷制御圧の何れか高い方を信号圧として前記第1レギュレータに出力する選択弁とを備える。 The hydraulic drive system of the present invention includes a first pump capable of changing the discharge flow rate of hydraulic fluid, a second pump that discharges hydraulic fluid, a steering circuit having a steering valve that controls the flow rate of hydraulic fluid supplied from the first pump to the steering actuator, a loading circuit that controls the flow rate of hydraulic fluid supplied to the loading actuator in response to an input loading operation command, a priority valve that controls the flow rate of hydraulic fluid flowing from the first pump to the steering circuit and merges the excess flow rate of the first pump with the hydraulic fluid of the second pump to supply it to the loading circuit, a first regulator that controls the discharge flow rate of the first pump in response to a differential pressure between an input signal pressure and the discharge pressure of the first pump, a control valve that outputs a loading side load control pressure obtained by adjusting the loading side supply pressure, which is the hydraulic pressure of the hydraulic fluid supplied to the loading circuit, in response to a loading operation command, and a selection valve that outputs the higher of the steering side load pressure of the steering actuator and the loading side load control pressure output from the control valve to the first regulator as a signal pressure.
本発明に従えば、制御弁を追加することによって、第1ポンプから第2ポンプへの合流が可能であって、その際に第1ポンプの吐出流量を荷役操作指令に応じて制御することができる。 According to the present invention, by adding a control valve, it is possible to merge the first pump with the second pump, and in that case, the discharge flow rate of the first pump can be controlled in response to the loading and unloading operation command.
本発明によれば、第1ポンプの作動液を第2ポンプの作動液に合流させる際に第1ポンプの吐出流量を荷役操作指令に応じて制御することができる。 According to the present invention, when the hydraulic fluid of the first pump is merged with the hydraulic fluid of the second pump, the discharge flow rate of the first pump can be controlled in response to a loading operation command.
以下、本発明に係る第1乃至第3実施形態の液圧駆動システム1,1A,1Bについて前述する図面を参照しながら説明する。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、以下に説明する液圧駆動システム1,1A,1Bは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、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。
The
[第1実施形態]
車両の一例であるホイルローダ等の建設機械は、走行可能に構成され、且つ図1に示すようなステアリングアクチュエータ2、及び荷役アクチュエータ3,4を備えている。ステアリングアクチュエータ2は、例えば一対の液圧シリンダ2a,2bである。また、荷役アクチュエータ3,4は、例えば液圧シリンダ又は液圧モータである。本実施形態において、荷役アクチュエータ3,4は、液圧シリンダである。建設機械は、ステアリングアクチュエータ2を作動させることによって走行中における車体の向きを変える。また、建設機械は、荷役アクチュエータ3,4を作動させることによって種々の作業(掘削作業や運搬作業)を行う。本実施形態において、荷役アクチュエータ3,4は、例えばバケットシリンダ3と、ブームシリンダ4である。なお、荷役アクチュエータ3,4は、2つに限定されず、3つ以上であってもよく、また1つであってもよい。また、建設機械は、液圧駆動システム1を備えている。
[First embodiment]
A construction machine such as a wheel loader, which is an example of a vehicle, is configured to be capable of traveling, and includes a
<液圧駆動システム>
液圧駆動システム1は、ステアリングアクチュエータ2、及び荷役アクチュエータ3,4に作動液を供給することによって、ステアリングアクチュエータ2、及び荷役アクチュエータ3,4を作動させる。なお、作動液は、油等であるが、油以外の液体(例えば、水)であってもよい。更に詳細に説明すると、液圧駆動システム1は、第1ポンプ11と、第2ポンプ12と、ステアリング回路13と、ステアリング装置14と、操作装置15と、荷役回路16と、優先弁17と、第1レギュレータ18と、第2レギュレータ19と、制御弁20と、選択弁21とを備えている。
<Hydraulic drive system>
The
<第1ポンプ>
第1ポンプ11は、第1ポンプ通路22に作動液を吐出する。また、第1ポンプ11は、作動液の吐出流量を変更することができる。即ち、第1ポンプ11は、可変流量形のポンプである。本実施形態において、第1ポンプ11は、可変容量形の斜板ポンプである。即ち、第1ポンプ11は、斜板11aを有している。そして、第1ポンプ11は、斜板11aの傾転角を変えることによって吐出流量を変えることができる。なお、第1ポンプ11は、可変容量形の斜軸ポンプであってもよく、作動液の吐出流量を変更可能なポンプであればよい。また、第1ポンプ11は、図示しない駆動源、例えばエンジン及び電動機の少なくとも一方によって駆動される。
<First pump>
The
<第2ポンプ>
第2ポンプ12は、第2ポンプ通路23に作動液を吐出する。また、第2ポンプ12は、作動液の吐出流量を変更することができる。即ち、第2ポンプ12は、可変流量形のポンプである。本実施形態において、第2ポンプ12は、可変容量形の斜板ポンプである。即ち、第2ポンプ12は、斜板12aを有している。そして、第2ポンプ12は、斜板12aの傾転角を変えることによって吐出流量を変えることができる。なお、第2ポンプ12は、可変容量形の斜軸ポンプであってもよく、作動液の吐出流量を変更可能なポンプであればよい。また、第2ポンプ12は、図示しない駆動源、例えばエンジン及び電動機の少なくとも一方によって駆動される。
<Second pump>
The
<ステアリング回路>
ステアリング回路13は、ステアリングバルブ24を有している。ステアリングバルブ24は、第1ポンプ11からステアリングアクチュエータ2に供給される作動液の流量を制御する。更に詳細に説明すると、ステアリングバルブ24は、第1ポンプ通路22を介して第1ポンプ11と接続されている。また、ステアリングバルブ24は、タンク25、及びステアリングアクチュエータ2にも接続されている。そして、ステアリングバルブ24は、第1ポンプ11及びタンク25とステアリングアクチュエータ2との接続関係を切換えることによって作動液の流れを変える。そうすると、ステアリングアクチュエータ2の一方の液圧シリンダ2aが伸長し且つ他方の液圧シリンダ2bが収縮したり、また一方の液圧シリンダ2aが収縮し且つ他方の液圧シリンダ2bを伸長したりする。これにより、車体の向きを変えることができる。本実施形態において、ステアリングバルブ24は、スプール弁である。
<Steering circuit>
The
<ステアリング装置>
ステアリング装置14は、ハンドル26を有している。ステアリング装置14は、ハンドル26の回転方向に応じてステアリングバルブ24を制御する。更に詳細に説明すると、例えばステアリング装置14は、ステアリングバルブ24に対してハンドル26の回転方向に応じた方向であって回動量に応じた位置にステアリングバルブ24を作動させることができる。そして、ステアリングバルブ24が作動することによって、ハンドル26の回転方向に応じた方向に作動液の流れが制御され、且つハンドル26の回動量に応じて作動液の流量が制御される。
<Steering device>
The
<操作装置>
操作装置15は、2つの操作弁32,33を有している。一方の操作弁32であるバケット操作弁32は、レバー32aが操作されることによって、操作に応じた荷役操作指令の一例であるバケット操作指令を出力する。更に詳細に説明すると、バケット操作弁32は、レバー32aの揺動操作可能であって、レバー32aの操作方向に応じた方向及び操作量に応じた圧力のバケット操作指令を出力する。他方の操作弁33であるブーム操作弁33は、レバー33aが操作されることによって、操作に応じた荷役操作指令の一例であるブーム操作指令を出力する。更に詳細に説明すると、ブーム操作弁33もまた、レバー33aの揺動操作可能であって、レバー33aの操作方向に応じた方向であって操作量に応じた圧力のバケット操作指令を出力する。なお、操作装置15は、必ずしも2つの操作弁32,33を有している必要はない。例えば、操作装置15は、異なる2方向に操作可能な1つの操作弁であってもよい。この場合、第1の方向に操作されると、操作装置15は、操作に応じた荷役操作指令の一例であるバケット操作指令を出力する。他方、第2の方向に操作されると、操作に応じた荷役操作指令の一例であるブーム操作指令が出力される。
<Operation device>
The
<荷役回路>
荷役回路16は、2つの流量制御弁27,28を備えている。そして、2つの流量制御弁27,28は、入力される荷役操作指令に応じて荷役アクチュエータ3,4に供給される作動液の流量を制御する。なお、荷役回路16に備わる流量制御弁27,28は、2つに限定されない。荷役回路16は、少なくとも荷役アクチュエータと同数の流量制御弁を備えていればよく、3つ以上であってもよい。また、荷役回路16は、ネガティブコントロール回路であって、絞り29と、リリーフ弁30とを更に有している。
<Loading and unloading circuit>
The
一方の流量制御弁27であるバケット用流量制御弁27は、バケット操作弁32からバケット操作指令が入力される。そして、バケット用流量制御弁27は、入力されるバケット操作指令に応じてバケットシリンダ3に供給される作動液の流量を制御する。更に詳細に説明すると、バケット用流量制御弁27は、第2ポンプ通路23、タンク25、及びバケットシリンダ3に接続されている。そして、バケット用流量制御弁27は、バケット操作弁32のレバー32aの揺動方向に応じて第2ポンプ通路23及びタンク25とバケットシリンダ3との接続関係を切換える。これにより、バケットシリンダ3が伸長したり収縮したりする。また、バケット用流量制御弁27は、レバー32aの操作量に応じて作動液の流量に制御することができる。これにより、バケットシリンダ3がレバー32aの操作量に応じた速度で動作する。
The bucket
また、バケット用流量制御弁27は、センターオープン形のスプール弁であって、バイパス通路31に介在している。バイパス通路31は、第2ポンプ12とタンク25とを接続している。そして、バイパス通路31は、本実施形態において第2ポンプ通路23から分岐するように形成されている。バケット用流量制御弁27は、バケットシリンダ3への作動液の流れを止める中立位置においてバイパス通路31を開く。また、バケット用流量制御弁27は、バケットシリンダ3に作動液の流すオフセット位置において、バイパス通路31の開度をバケット操作指令に応じて小さくする。これにより、バイパス通路31には、バケット操作弁32のレバー32aの操作量、即ち荷役操作指令に応じた流量の作動液が流れる。
The bucket
他方の流量制御弁28であるブーム用流量制御弁28は、ブーム操作弁33からブーム操作指令が入力される。そして、ブーム用流量制御弁28は、入力されるブーム操作指令に応じてブームシリンダ4に供給される作動液の流量を制御する。更に詳細に説明すると、ブーム用流量制御弁28は、バケット用流量制御弁27に並列するように第2ポンプ通路23に接続されている。また、ブーム用流量制御弁28は、タンク25、及びブームシリンダ4にも接続されている。そして、ブーム用流量制御弁28は、ブーム操作弁33のレバー33aの揺動方向に応じて第2ポンプ通路23及びタンク25とブームシリンダ4との接続関係を切換える。これにより、ブームシリンダ4が伸長したり収縮したりする。また、ブーム用流量制御弁28は、レバー33aの操作量に応じて作動液の流量に制御することができる。これにより、ブームシリンダ4がレバー33aの操作量に応じた速度で動作する。
The boom
また、ブーム用流量制御弁28は、センターオープン形のスプール弁であって、バイパス通路31においてバケット用流量制御弁27の下流側であってバケット用流量制御弁27に直列するように介在している。そして、ブーム用流量制御弁28もまた、ブームシリンダ4への作動液の流れを止める中立位置においてバイパス通路31を開く。また、ブームシリンダ4に作動液の流すオフセット位置において、バイパス通路31の開度がブーム操作指令に応じて小さくなる。これにより、バイパス通路31には、ブーム操作弁33のレバー33aの操作量、即ち荷役操作指令に応じた流量の作動液が流れる。
The boom
絞り29は、バイパス通路31において2つの流量制御弁27,28の下流側に形成されている。絞り29は、バイパス通路31を流れる作動液を絞る。これにより、絞り29の上流側部分の圧力であるネガティブコントロール圧(以下、「ネガコン圧」という)をバイパス通路31を流れる流量に応じた圧力に調整することができる。これにより、ネガコン圧は、操作量に応じて低下する圧力となる。
The
リリーフ弁30は、絞り29に並列するようにバイパス通路31に接続されている。リリーフ弁30は、ネガコン圧が所定のリリーフ圧を超えるとバイパス通路31とタンク25とを接続する。これにより、リリーフ弁30によってバイパス通路31を流れる作動液がタンク25に排出される。
The
<優先弁>
優先弁17は、第1ポンプ11からステアリング回路13に流れる作動液の流量を制御する。また、優先弁17は、第1ポンプ11の余剰流量を第2ポンプ12の作動液に合流させて荷役回路16に供給させる。更に詳細に説明すると、優先弁17は、第1ポンプ通路22に介在している。また、優先弁17は、合流通路34を介して第2ポンプ通路23と接続されている。このように配置されている優先弁17は、方向制御弁であってステアリングバルブ24の前後差圧に応じて第1ポンプ11から吐出される作動液の流れを制御する。即ち、優先弁17は、前後差圧に応じて第1ポンプ11から吐出される作動液をステアリングバルブ24及び合流通路34に夫々流す。本実施形態において、優先弁17は、スプール弁であって、優先弁17のスプール17aがステアリングバルブ24の前後圧の各々を互いに抗する方向に受けている。そして、優先弁17のスプール17aは、ステアリングバルブ24の前後差圧に応じた位置へ移動する。そうすると、第1ポンプ通路22の開度、及び合流通路34の開度の各々がステアリングバルブ24の前後差圧に応じて制御される。即ち、ステアリング装置14の操作量(即ち、ハンドル26の操作量)に応じて第1ポンプ11の余剰流量を第2ポンプ通路23に合流させることができる。
<Priority valve>
The
<第1レギュレータ>
第1レギュレータ18は、第1サーボピストン35と、第1差圧スプール36とを有している。そして、第1レギュレータ18は、入力される信号圧と第1ポンプ11の吐出圧である第1吐出圧との差圧に応じて第1ポンプ11の吐出流量を制御する。更に詳細に説明すると、第1サーボピストン35は、第1ポンプ11の斜板11aに連結されている。そして、第1サーボピストン35は、第1パイロット圧p1に応じた位置へと移動することによって斜板11aの傾転角を変える。第1差圧スプール36は、信号圧と第1吐出圧との差圧に応じた位置へと移動することによって第1パイロット圧pを調整する。それ故、斜板11aの傾転角が信号圧と第1吐出圧との差圧に応じた角度なる。これにより、第1レギュレータ18は、入力される信号圧と第1吐出圧との差圧に応じて第1ポンプ11の吐出流量を制御することができる。
<First regulator>
The
<第2レギュレータ>
第2レギュレータ19は、第2サーボピストン37と、第2差圧スプール38とを有している。そして、第2レギュレータ19は、入力される荷役操作指令に応じて第2ポンプ12の吐出流量を制御する。更に詳細に説明すると、第2サーボピストン37は、第2ポンプ12の斜板12aに連結されている。また、第2サーボピストン37は、2つの受圧室37a,37bの液圧の差圧に応じた位置へと移動することによって斜板12aの傾転角を変える。第2差圧スプール38は、ネガコン圧を受圧している。そして、第2差圧スプール38は、ネガコン圧に応じた位置へと移動することによって第1受圧室37aに出力される第2パイロット圧p2を調整する。他方、第2受圧室37bは、第2ポンプ通路23と接続されている。それ故、第2サーボピストン37は、ネガコン圧及び第2ポンプ12の吐出圧である第2吐出圧に応じた位置へと移動する。これにより、斜板12aの傾転角が荷役操作指令に応じた角度になる。それ故、第2レギュレータ19は、荷役操作指令に応じて第2ポンプ12の吐出流量を制御することができる。
<Second regulator>
The
<制御弁>
制御弁20は、荷役回路16に供給される作動液の液圧である荷役側供給圧を荷役操作指令に応じて調圧した荷役側負荷制御圧を出力する。更に詳細に説明すると、制御弁20は、第2ポンプ通路23に接続されている。即ち、制御弁20には、荷役側供給圧である第2吐出圧が導かれている。なお、荷役側供給圧は、必ずしも第2吐出圧に限定されない。荷役側供給圧は、第2吐出圧を調圧した液圧であってもよい。また、制御弁20は、後述する選択弁21とタンク25とに更に接続されている。そして、制御弁20は、ネガコン圧に応じて第2ポンプ通路23及びタンク25の開度を調整する。そうすることで、制御弁20において荷役側供給圧がネガコン圧に応じて減圧される。なお、ネガコン圧は荷役操作指令に応じて減圧された液圧であるので、制御弁20において荷役側供給圧は荷役操作指令に応じて減圧された液圧となる。制御弁20は、このようにして減圧した荷役側供給圧を荷役側負荷制御圧として選択弁21に出力する。
<Control valve>
The
選択弁21は、ステアリングアクチュエータ2のステアリング側負荷圧、及び制御弁20から出力される荷役側負荷制御圧の何れか高い方を信号圧として第1レギュレータ18に出力する。更に詳細に説明すると、選択弁21は、ステアリングバルブ24及び制御弁20に夫々接続されている。より詳細に説明すると、選択弁21は、ステアリングバルブ24からステアリングアクチュエータ2への供給圧であってステアリングバルブ24の下流圧であるステアリング側負荷圧を導くようにステアリングバルブ24に接続されている。選択弁21は、本実施形態において、優先弁17にステアリングバルブ24の下流圧を導くパイロット通路39から分岐するように接続されている。また、選択弁21は、制御弁20から荷役側負荷制御圧が導かれる。選択弁21は、ステアリング側負荷圧と荷役側負荷制御圧の高い方を選択する。そして、選択弁21は、選択した圧力を信号圧として第1レギュレータ18に出力する。より詳細には、選択弁21は、選択した圧力を信号圧として第1差圧スプール36に出力する。なお、選択弁21は、例えばシャトル弁である。
The
<液圧駆動システムの動作>
このように構成されている液圧駆動システム1では、レバー32a,33aが操作されていない状態でハンドル26が操作されると、ハンドル26の回動方向に応じてステアリングバルブ24が作動する。これにより、ステアリングバルブ24の前後差圧が小さくなる。そうすると、ステアリングバルブ24の前後差圧を一定にすべく、優先弁17が第1ポンプ通路22の開度を大きくする。これにより、第1ポンプ11の作動液がステアリング回路13に優先的に供給される。また、液圧駆動システム1では、ステアリング側負荷圧が選択弁21によって信号圧として選択される。そうすると、第1レギュレータ18には、ステアリング側負荷圧である信号圧が導かれる。これにより、第1ポンプ11の吐出流量は、ステアリング側負荷圧に応じた流量に制御される。即ち、第1ポンプ11の吐出流量がロードセンシング方式で制御される。
<Operation of the hydraulic drive system>
In the
他方、液圧駆動システム1では、ハンドル26が操作されない状態でレバー32a,33aの何れかが操作されると、以下のように動作する。荷役回路16では、レバー32a,33aの操作方向に応じた方向の流れ及びレバー32a,33aの操作量に応じた流量の作動液が流量制御弁27,28によって荷役アクチュエータ3,4に流される。即ち、荷役操作指令に応じた流れ及び流量の作動液が荷役アクチュエータ3,4に流れる。これにより、荷役操作指令に応じた方向及び速度で荷役アクチュエータ3,4が作動する。また、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれてバイパス通路31の開度が小さくなり、またバイパス通路31において絞り29を流れる流量が減少する。そうすると、ネガコン圧が低下するので、第2レギュレータ19が第2ポンプ12の斜板12aの傾転角を大きくする。これにより、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれて第2ポンプ12の吐出流量が大きくなる。このように第2ポンプ12の吐出流量は、ネガコン圧に応じて制御されている、即ちネガティブコントロール方式で制御されている。
On the other hand, in the
また、制御弁20は、荷役側供給圧をネガコン圧に応じて調圧した荷役側負荷制御圧を選択弁21に出力する。選択弁21では、ハンドル26が操作されない状態であるので、ステアリング側負荷圧が荷役側負荷制御圧より低い。それ故、選択弁21は、荷役側負荷制御圧を選択する。そして、選択弁21は、選択した荷役側負荷制御圧を第1レギュレータ18に出力する。これにより、第1ポンプ11の吐出流量は、荷役側負荷圧に応じた流量に制御される。即ち、第1ポンプ11の吐出流量がネガティブコントロール方式で制御される。それ故、第1ポンプ11及び第2ポンプ12を同じ制御方式によって制御することができる。
The
更に、第1ポンプ11の吐出流量が荷役側負荷圧に応じて増加することによって第1ポンプ11の吐出圧が大きくなる、即ちステアリングバルブ24の上流圧が大きくなる。そうすると、ステアリングバルブ24の前後差圧を一定にすべく優先弁17が合流通路34の開度を大きくする。これにより、第1ポンプ11が優先弁17及び合流通路34を介して第2ポンプ通路23に繋がる。そして、第1ポンプ11の余剰流量が第2ポンプ12の作動液に合流されて荷役回路16に供給される。
Furthermore, the discharge flow rate of the
なお、レバー32a,33aの何れか一方とハンドル26とが同時に操作される場合、選択弁21がステアリング側負荷圧及び荷役側負荷制御圧の高い方を選択する。そして、第1ポンプ11の吐出流量は、選択した圧力に応じて制御される。
When either one of the
本実施形態の液圧駆動システム1によれば、制御弁20を追加することによって、第1ポンプ11から第2ポンプ12への合流が可能であって、その際に第1ポンプ11の吐出流量を荷役操作指令に応じて制御することができる。また、液圧駆動システム1によれば、第1ポンプ11及び第2ポンプ12の吐出流量の制御に対して互いに異なる制御方式を採用することができる。即ち、ネガティブコントロール方式で第1ポンプ11の吐出流量を制御する液圧駆動システム1において、第2ポンプ12に対して第1ポンプ11と異なる吐出流量制御を採用することができる。
According to the
[第2実施形態]
第2実施形態の液圧駆動システム1Aは、第1実施形態の液圧駆動システム1と構成が類似している。従って、第2実施形態の液圧駆動システム1Aの構成については、主に第1実施形態の液圧駆動システム1と異なる点について説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
[Second embodiment]
The
<液圧駆動システム>
第2実施形態の液圧駆動システム1Aは、図2に示すように、第1ポンプ11と、第2ポンプ12と、ステアリング回路13と、ステアリング装置14と、操作装置15Aと、荷役回路16Aと、優先弁17と、第1レギュレータ18と、第2レギュレータ19Aと、制御装置40と、ポジティブコントロール弁41と、比例弁42と、制御弁20Aと、選択弁21と、を備えている。
<Hydraulic drive system>
As shown in FIG. 2, the
<操作装置>
操作装置15Aは、複数の液圧センサ32b,32c,33b,33cを更に有している。各液圧センサ32b,32c,33b,33cは、各操作弁32,33に対応付けて設けられている。そして、各液圧センサ32b,32c,33b,33cは、対応する操作弁32,33から出力される荷役操作指令の圧力(本実施形態においてパイロット圧)に応じた信号を後述する制御装置40に出力する。
<Operation device>
The
<荷役回路>
荷役回路16Aは、2つの流量制御弁27,28を備えている。また、荷役回路16Aは、ポジティブコントロール回路である。そして、荷役回路16Aは、バイパス通路31の下流側がタンク25に直接繋がっている。
<Loading and unloading circuit>
The loading/
<制御装置>
制御装置40は、荷役操作指令に応じたポジティブコントロール指令(以下、「ポジコン指令」という)及び制御指令を出力する。更に詳細に説明すると、制御装置40は、各液圧センサ32b,32c,33b,33cに電気的に接続されている。そして、制御装置40は、各液圧センサ32b,32c,33b,33cから出力される信号に基づいて荷役操作指令を検出する。そして、制御装置40は、荷役操作指令に応じたポジコン指令及び制御指令を出力する。より詳細に説明すると、制御装置40は、液圧駆動システム1が搭載される建設機械の状態を検出し、検出される建設機械の状態及び荷役操作指令に応じたポジコン指令及び制御指令を出力する。具体的には、制御装置40は、建設機械に設けられる種々のセンサ(図示せず)に電気的に接続されている。種々のセンサは、例えば建設機械の速度センサ、駆動源の回転数センサ、及び荷役アクチュエータ3,4の液圧センサ等である。制御装置40は、種々のセンサから出力される信号に応じて建設機械の状態、即ち建設機械の速度、駆動源の回転数、及び荷役アクチュエータの負荷等を検出する。そして、制御装置40は、前述する荷役操作指令に加えて検出される建設機械の状態に応じてポジコン指令及び制御指令を出力する。
<Control device>
The
<ポジティブコントロール弁>
ポジティブコントロール弁(以下、「ポジコン弁」という)41は、制御装置40からのポジコン指令に応じたポジティブコントロール圧(以下、「ポジコン圧」という)を第2レギュレータ19Aに出力する。更に詳細に説明すると、ポジコン弁41は、ポジコン弁41は、圧力源であるパイロットポンプ43及びタンク25に接続されている。そして、ポジコン弁41は、ポジコン弁41は、制御装置40から出力されるポジコン指令に応じてパイロットポンプ43及びタンク25の開度を調整する。これにより、ポジコン弁41は、ポジコン指令に応じたポジコン圧を第2レギュレータ19Aの第2差圧スプール38に出力する。このような機能を有するポジコン弁41は、本実施形態において電磁比例制御弁である。
<Positive control valve>
The
<第2レギュレータ>
第2レギュレータ19Aの第2差圧スプール38Aは、第2吐出圧とポジコン圧とを互いに抗する方向に受圧している。第2差圧スプール38Aは、ポジコン圧と第2吐出圧との差圧に応じた位置へと移動することによって第2パイロット圧p2を調圧する。これにより、斜板12aの傾転角が荷役操作指令に応じた角度になる。即ち、第2レギュレータ19は、荷役操作指令に応じて第2ポンプ12の吐出流量を制御することができる。
<Second regulator>
The second
<比例弁>
比例弁42は、制御装置40からの制御指令に応じた指示圧を制御弁20Aに出力する。更に詳細に説明すると、比例弁42は、圧力源であるパイロットポンプ43及びタンク25に接続されている。そして、比例弁42は、制御装置40から出力される制御指令に応じてパイロットポンプ43及びタンク25の開度を調整する。これにより、比例弁42は、制御指令に応じた指示圧を制御弁20Aに出力する。このような機能を有する比例弁42は、本実施形態において電磁比例制御弁である。
<Proportional valve>
The
<制御弁>
制御弁20Aは、比例弁42からの指示圧に応じた荷役側負荷制御圧を出力する。更に詳細に説明すると、制御弁20Aもまた2つの流量制御弁27,28に並列するように第2ポンプ通路23に接続されている。また、制御弁20Aは、選択弁21とタンク25とに更に接続されている。そして、制御弁20Aは、指示圧に応じて第2ポンプ通路23及びタンク25の開度を調整する。そうすることで、制御弁20Aにおいて荷役側供給圧がポジコン圧に応じて減圧される。なお、ポジコン圧は荷役操作指令に応じて減圧されるので、制御弁20において荷役側供給圧は荷役操作指令に応じて減圧される。そして、制御弁20は、減圧した荷役側供給圧を荷役側負荷制御圧として選択弁21に出力する。また、制御弁20Aは、指示圧より大きい荷役側負荷制御圧を出力する。
<Control valve>
The
<液圧駆動システムの動作>
このように構成される液圧駆動システム1Aでもまた、ハンドル26が操作されると、第1実施形態の液圧駆動システム1と同様に第1ポンプ11の作動液がステアリング回路13に優先的に供給される。そして、第1ポンプ11の吐出流量がロードセンシング方式で制御される。
<Operation of the hydraulic drive system>
In the
他方、ハンドル26が操作されない状態でレバー32a,33aの何れかが操作されると、以下のように動作する。即ち、第1実施形態の液圧駆動システム1と同様に、優先弁17によって第1ポンプ11の余剰流量が第2ポンプ12の作動液に合流されて荷役回路16に供給される。そして、荷役回路16Aでは、荷役操作指令に応じた流れ及び流量の作動液が流量制御弁27,28によって荷役アクチュエータ3,4に流される。これにより、荷役操作指令に応じた方向及び速度で荷役アクチュエータ3,4が作動する。
On the other hand, when either of the
また、レバー32a,33aが操作されると、制御装置40が各液圧センサ32b,32c,33b,33cから出力される信号に基づいて、荷役操作指令に応じたポジコン指令をポジコン弁41に出力する。ポジコン弁41は、ポジコン指令に応じたポジコン圧を第2レギュレータ19Aの第2差圧スプール38に出力する。ポジコン指令は、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれてポジコン圧を大きくするように設定されている。それ故、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれて第2レギュレータ19が第2ポンプ12の斜板12aの傾転角を大きくする。これにより、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれて第2ポンプ12の吐出流量が大きくなる。このように第2ポンプ12の吐出流量は、ポジコン圧に応じて制御される、即ちポジティブコントロール方式で制御される。
When the
また、制御装置40は、各液圧センサ32b,32c,33b,33cから出力される信号に基づいて、荷役操作指令に応じた制御指令を比例弁42に出力する。比例弁42は、制御指令に応じた指示圧を制御弁20Aに出力する。制御弁20Aでは、荷役側供給圧を指示圧に応じて調圧した荷役側負荷制御圧が選択弁21に出力される。ステアリング側負荷圧は、第1実施形態の液圧駆動システム1と同様に、優先弁17によって第1ポンプ11の作動液が第2ポンプ通路23に優先的に導かれているので、荷役側負荷制御圧より低い。それ故、選択弁21は、荷役側負荷制御圧を選択する。そして、選択弁21は、選択した荷役側負荷制御圧を第1レギュレータ18に出力する。これにより、第1ポンプ11の吐出流量は、荷役側負荷圧に応じた流量に制御される。より詳細に説明すると、制御指令もまた、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれて指示圧を大きくするように設定されている。それ故、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれて第1レギュレータ18が第1ポンプ11の斜板11aの傾転角を大きくする。これにより、レバー32a,33aの操作量が大きくになるにつれて第1ポンプ11の吐出流量が大きくなる。即ち、第1ポンプ11の吐出流量がポジティブコントロール方式で制御される。それ故、第1ポンプ11及び第2ポンプ12を同じ制御方式によって制御することができる。これにより、第1ポンプ11から吐出される作動液を第2ポンプ12から吐出される作動液に合流させることができる。
The
本実施形態の液圧駆動システム1Aによれば、制御弁20を追加することによって、第1ポンプ11から第2ポンプ12への合流が可能であって、その際に第1ポンプ11の吐出流量を荷役操作指令に応じて制御することができる。また、液圧駆動システム1Aによれば、第1ポンプ11及び第2ポンプ12の吐出流量の制御に対して互いに異なる制御方式を採用することができる。即ち、ポジティブコントロール方式で第1ポンプ11の吐出流量を制御する液圧駆動システム1Aにおいて、第2ポンプ12に対して第1ポンプ11と異なる吐出流量制御を採用することができる。
According to the
また、ポジティブコントロール方式では、指令圧が制御装置40からの制御指令に応じ、また荷役側負荷制御圧が指令圧に応じている。それ故、制御装置40によって荷役側負荷制御圧を調整することが可能であるので、第1ポンプ11の吐出流量の制御の自由度を向上させることができる。より詳細に説明すると、前述の通り制御指令が荷役操作指令に加えて建設機械の状態に応じて出力されている。それ故、荷役側負荷制御圧が荷役操作指令だけでなく建設機械の状態に応じて調整されている。これにより、建設機械の状態に応じて第1ポンプ11の吐出流量を調整することができる。なお、ポジティブコントロール方式では、建設機械の状態に限らず、他のパラメータ、例えば外気温、エンジン温度、及び建設機械の運転時間等に応じて第1ポンプ11の吐出流量が調整されてもよい。
In addition, in the positive control method, the command pressure corresponds to the control command from the
更に、制御弁20Aが指示圧より大きい荷役側負荷制御圧を出力するので、第1ポンプ11の吐出流量を制御するために必要な圧力を第1レギュレータ18に出力することができる。
Furthermore, since the
[第3実施形態]
第3実施形態の液圧駆動システム1Bは、第2実施形態の液圧駆動システム1Aと構成が類似している。従って、第3実施形態の液圧駆動システム1Bの構成については、主に第2実施形態の液圧駆動システム1Aと異なる点について説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
[Third embodiment]
The
<液圧駆動システム>
第3実施形態の液圧駆動システム1Bは、図3に示すように、第1ポンプ11と、第2ポンプ12Bと、ステアリング回路13と、ステアリング装置14と、操作装置15Aと、荷役回路16Aと、優先弁17と、第1レギュレータ18と、制御装置40Bと、比例弁42と、制御弁20Aと、選択弁21と、を備えている。
<Hydraulic drive system>
As shown in FIG. 3, the
<第2ポンプ>
第2ポンプ12Bは、第2ポンプ通路23に作動液を吐出する。第2ポンプ12Bは、固定容量形のポンプである。本実施形態において、第2ポンプ12は、固定容量形の斜板ポンプである。但し、第2ポンプ12Bは、ギアポンプ、ベーンポンプ、及びピストンポンプ等の固定容量形のポンプであってもよい。第2ポンプ12Bは、図示しない駆動源、例えばエンジン及び電動機の少なくとも一方によって駆動される。そして、第2ポンプ12Bは、駆動源の回転数に応じた一定流量の作動液を吐出する。
<Second pump>
The
<制御装置>
制御装置40Bは、第2実施形態の制御装置40同様に各液圧センサ32b,32c,33b,33cから出力される信号に基づく荷役操作指令に応じた制御指令を出力する。また、制御装置40Bは、第2実施形態の制御装置40同様に、液圧駆動システム1が搭載される建設機械の状態を検出し、検出される建設機械の状態に応じて制御指令を調整することができる。従って、制御装置40Bは、前述する荷役操作指令に加えて検出される建設機械の状態に応じて制御指令を出力する。
<Control device>
The
<液圧駆動システムの動作>
このように構成される液圧駆動システム1Bでもまた、ハンドル26が操作されると、第1及び第2実施形態の液圧駆動システム1,1Aと同様に第1ポンプ11の作動液がステアリング回路13に優先的に供給される。そして、第1ポンプ11の吐出流量がロードセンシング方式で制御される。
<Operation of the hydraulic drive system>
In the
また、液圧駆動システム1Bは、ハンドル26が操作されない状態でレバー32a,33aの何れかが操作されると、以下のように動作する。まず、第1及び2実施形態の液圧駆動システム1,1Aと同様に優先弁17によって第1ポンプ11の余剰流量が第2ポンプ12Bの作動液に合流されて荷役回路16に供給される。他方、第2ポンプ12Bからは駆動源の回転数に応じた一定流量の作動液が吐出される。そして、荷役回路16Aでは、合流した作動液が流量制御弁27,28によって荷役アクチュエータ3,4に流される。
When either of the
また、制御装置40Bは、第2実施形態の制御装置40と同様に、各液圧センサ32b,32c,33b,33cから出力される信号に基づく荷役操作指令に応じた制御指令を比例弁42に出力する。これにより、比例弁42が作動し、選択弁21から荷役側負荷制御圧が第1レギュレータ18に出力される。これにより、第1ポンプ11の吐出流量は、荷役側負荷圧に応じた流量に制御される。即ち、第1ポンプ11の吐出流量がポジティブコントロール方式で制御される。それ故、レバー32a,33aの操作量に応じた流量を第1ポンプ11から吐出させ、第1ポンプ11の作動液を第2ポンプ12の作動液に合流させることができる。それ故、第2ポンプ12Bが固定容量形のポンプであっても、荷役アクチュエータ3,4に荷役操作指令に応じた流量の作動液を供給することができる。
Similarly to the
[その他の実施形態]
第1乃至第3実施形態の液圧駆動システム1,1A,1Bでは、流量制御弁27,28が第1ポンプ通路22に対して並列に接続されているが、必ずしもこのようなパラレル回路に限定されない。例えば、図4に示す液圧駆動システム1Cのように、荷役回路16Cは、流量制御弁27,28が直列に接続されるタンデム回路であってもよい。即ち、タンデム回路の荷役回路16Cでは、ブーム用流量制御弁28がバイパス通路31においてバケット用流量制御弁27の下流側域にて分岐するポンプ通路45に接続されている。そして、ブーム用流量制御弁28は、第1バイパス通路31及びポンプ通路45を流れる作動液をブームシリンダ4に供給する。
[Other embodiments]
In the
第1実施形態及び第3実施形態の液圧駆動システム1,1A,1Bでは、操作装置15として操作弁32,33が採用されているが、電気ジョイスティックのような荷役操作指令を電気信号によって出力するものであってもよい。
In the
1,1A,1B,1C 液圧駆動システム
2 ステアリングアクチュエータ
3,4 荷役アクチュエータ
11 第1ポンプ
12,12B 第2ポンプ
13 ステアリング回路
16,16A,16C 荷役回路
17 優先弁
18 第1レギュレータ
19,19A 第2レギュレータ
20,20A 制御弁
21 選択弁
24 ステアリングバルブ
40,40B 制御装置
41 ポジティブコントロール弁
42 比例弁
1, 1A, 1B, 1C
Claims (8)
作動液の吐出する第2ポンプと、
前記第1ポンプからステアリングアクチュエータに供給される作動液の流量を制御するステアリングバルブを有するステアリング回路と、
前記第2ポンプから荷役アクチュエータに供給される作動液の流量を入力される荷役操作指令に応じて制御する荷役回路と、
前記第1ポンプから前記ステアリング回路に流れる作動液の流量を制御し、且つ前記第1ポンプの余剰流量を前記第2ポンプの作動液に合流させて前記荷役回路に供給させる優先弁と、
入力される信号圧と前記第1ポンプの吐出圧との差圧に応じて前記第1ポンプの吐出流量を制御する第1レギュレータと、
前記第2ポンプから前記荷役回路に供給される作動液の液圧である荷役側供給圧を荷役操作指令に応じて調圧した荷役側負荷制御圧を出力する制御弁と、
前記ステアリングアクチュエータのステアリング側負荷圧、及び前記制御弁から出力される荷役側負荷制御圧の何れか高い方を信号圧として前記第1レギュレータに出力する選択弁とを備える、液圧駆動システム。 A first pump capable of changing a discharge flow rate of the hydraulic fluid;
A second pump that discharges hydraulic fluid;
a steering circuit having a steering valve for controlling a flow rate of hydraulic fluid supplied from the first pump to a steering actuator;
a cargo handling circuit that controls a flow rate of hydraulic fluid supplied from the second pump to the cargo handling actuator in response to an input cargo handling operation command ;
a priority valve that controls a flow rate of hydraulic fluid flowing from the first pump to the steering circuit and merges an excess flow rate of the first pump with the hydraulic fluid of the second pump to be supplied to the loading/unloading circuit;
a first regulator that controls a discharge flow rate of the first pump in response to a differential pressure between an input signal pressure and a discharge pressure of the first pump;
a control valve that outputs a loading-side load control pressure obtained by adjusting a loading-side supply pressure, which is a hydraulic pressure of the hydraulic fluid supplied from the second pump to the loading-side circuit, in response to a loading-side operation command;
a selection valve that outputs, as a signal pressure to the first regulator, either a steering side load pressure of the steering actuator or a loading side load control pressure output from the control valve, whichever is higher.
前記第2ポンプは、作動液の吐出流量を変更可能なポンプであって、
前記第2レギュレータは、荷役操作指令に応じて前記第2ポンプの吐出流量を制御する、請求項1に記載の液圧駆動システム。 Further comprising a second regulator that operates in response to a cargo handling operation command,
The second pump is a pump capable of changing a discharge flow rate of hydraulic fluid,
The hydraulic drive system according to claim 1 , wherein the second regulator controls a discharge flow rate of the second pump in response to a cargo handling operation command.
前記第2レギュレータは、ネガティブコントロール圧に応じて前記第2ポンプの吐出流量を制御し、
前記制御弁は、ネガティブコントロール圧に応じた荷役側負荷制御圧を出力する、請求項2に記載の液圧駆動システム。 The cargo handling circuit is a negative control circuit that outputs a negative control pressure corresponding to a cargo handling operation command to the second regulator,
the second regulator controls a discharge flow rate of the second pump in response to a negative control pressure;
3. The hydraulic drive system according to claim 2, wherein the control valve outputs a load control pressure corresponding to the negative control pressure.
前記制御装置からのポジティブコントロール指令に応じたポジティブコントロール圧を前記第2レギュレータに出力するポジティブコントロール弁と、
前記制御装置からの制御指令に応じた指示圧を前記制御弁に出力する比例弁と、を更に備え、
前記制御弁は、前記比例弁からの指示圧に応じた荷役側負荷制御圧を出力する、請求項2に記載の液圧駆動システム。 a control device that outputs a positive control command and a control command in response to a cargo handling operation command;
a positive control valve that outputs a positive control pressure to the second regulator in response to a positive control command from the control device;
A proportional valve that outputs a command pressure to the control valve in response to a control command from the control device,
3. The hydraulic drive system according to claim 2, wherein the control valve outputs a load control pressure corresponding to a command pressure from the proportional valve.
前記制御装置からの制御指令に応じた指示圧を前記制御弁に出力する比例弁と、を更に備え、
前記制御弁は、前記比例弁からの指示圧に応じた荷役側負荷制御圧を出力する、請求項1乃至6の何れか1つに記載の液圧駆動システム。 a control device that outputs a control command in response to a loading/unloading operation command;
A proportional valve that outputs a command pressure to the control valve in response to a control command from the control device,
7. The hydraulic drive system according to claim 1, wherein the control valve outputs a load control pressure corresponding to a command pressure from the proportional valve.
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