(57)【要約】【課題】作動油の温度が低下した場合であっても、軽負荷作業時における油圧アクチュエータのスピードアップと重負荷作業時における油圧アクチュエータの駆動力の確保とを両立する。【解決手段】圧力検出器２０により検出された吐出圧Ｐが基準圧力以下である場合に前記切換弁２８を再生位置Ｖに切り換えるとともに、吐出圧Ｐが基準圧力よりも高い場合に切換弁２８を再生カット位置Ｗに切り換える制御器３２を備えている。制御器３２は、温度検出器３１により検出された作動油の温度Ｔが特定温度を基準として低温側である場合に、高温側である場合よりも基準圧力が高くなるように基準圧力を変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプ及びタンクと、
前記油圧ポンプからの作動油によって駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ作動油を供給するための供給油路と、前記油圧アクチュエータから前記タンクへ作動油を排出するための排出油路とを含む給排回路と、
前記供給油路と前記排出油路とを接続する再生油路と、前記再生油路を通じて前記排出油路から前記供給油路への作動油の流れを許容する再生状態と前記再生油路を通じた前記作動油の流れを規制する再生カット状態との間で切換可能な再生切換手段とを含む再生回路と、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出器と、
前記作動油の温度を検出する温度検出器と、
前記圧力検出器により検出された吐出圧が基準圧力以下である場合に前記再生切換手段を前記再生状態に切り換えるとともに、前記吐出圧が前記基準圧力よりも高い場合に前記再生切換手段を前記再生カット状態に切り換える制御器とを備え、
前記制御器は、前記温度検出器により検出された作動油の温度が、作動油の粘性特性に基づいて予め定められた特定温度を基準として低温側である場合に、高温側である場合よりも前記基準圧力が高くなるように前記基準圧力を変更する、油圧制御装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記特定温度を境にして、予め設定された第１圧力とこれよりも高い第２圧力との間で前記基準圧力を切り換える、請求項１に記載の油圧制御装置。
【請求項３】
前記特定温度として、前記第１圧力から前記第２圧力に切り換える基準となる第１特定温度と、前記第１特定温度と異なる温度であって前記第２圧力から前記第１圧力へ切り換える基準となる第２特定温度とが設定されている、請求項２に記載の油圧制御装置。
【請求項４】
ベースマシンと、
前記ベースマシンに対して変位可能に取り付けられた被駆動部材と、
前記被駆動部材を駆動するための油圧アクチュエータを有する請求項１〜３の何れか１項に記載の油圧制御装置とを備えている、建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータからの戻り油を当該油圧アクチュエータの供給側に供給する再生機能を有する油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、油圧ショベルにおいて、空中でアーム引き動作を行なう場合のような軽負荷作業時にアームシリンダのロッド側室からの戻り油を当該アームシリンダのヘッド側室に供給する（再生する）ことにより、アーム引き動作のスピードアップを図ることが行われている。
【０００３】
また、上述した軽負荷作業時におけるスピードアップを図りつつ、掘削作業のような重負荷作業時におけるアーム引き動作による駆動力を十分に確保するために前記再生機能をカットすることも行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
具体的に、特許文献１に記載の装置は、アームシリンダに作動油を供給するための供給油路とアームシリンダからタンクへ作動油を排出するための排出油路とを連結する再生油路と、再生油路を通じて排出油路から供給油路へ作動油を流すための再生位置と前記流れを規制する再生カット位置との間で切換可能な再生用弁と、油圧ポンプの吐出圧力が予め設定された基準圧力よりも低圧のときに再生用弁を再生位置に切り換えるとともに油圧ポンプの吐出圧力が前記基準圧力よりも高圧のときに再生用弁を再生カット位置に切り換える制御器とを備えている。
【０００５】
この構成によれば、油圧ポンプの吐出圧が基準圧力よりも低い軽負荷作業時にアームシリンダからの戻り油をアームシリンダの供給側に再生することにより、アーム引き動作のスピードアップを図ることができる。一方、油圧ポンプの吐出圧が基準圧力よりも高い重負荷作業時にアームシリンダからの戻り油を再生油路を介さずにタンクに排出することによりアームシリンダの排出側油路に背圧が生じるのを抑制してアームシリンダの駆動力を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６７００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、作動油の粘性は、作動油が低温になるほど高くなる特性を有するため、作動油が低温になるほど油路内の作動油の流動抵抗が上がり、作動油の圧力は上昇する。
【０００８】
しかし、特許文献１では、前記作動油の温度特性が考慮されていないため、温度低下に伴う作動油の圧力（ポンプ吐出圧）上昇によって、本来再生すべき状態であるにもかかわらず再生用弁が再生カット位置に切り換わって再生をカットしてしまう場合がある。この場合、軽負荷作業時におけるスピードアップを有効に図ることができず、又は、軽負荷作業の途中でスピードが低下してしまう。
【０００９】
そこで、前記作動油の温度特性を加味して前記基準圧力を予め高圧側に設定することも考えられる。しかし、このようにすると、重負荷作業時、つまり、再生をカットすべき状態であるにもかかわらず、再生状態を維持してしまう場合があり、この場合には、排出油路内に背圧が生じ、油圧アクチュエータの駆動力を十分に確保することができない。
【００１０】
本発明の目的は、作動油の温度が低下した場合であっても、軽負荷作業時における油圧アクチュエータのスピードアップと重負荷作業時における油圧アクチュエータの駆動力の確保とを両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、油圧ポンプ及びタンクと、前記油圧ポンプからの作動油によって駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ作動油を供給するための供給油路と、前記油圧アクチュエータから前記タンクへ作動油を排出するための排出油路とを含む給排回路と、前記供給油路と前記排出油路とを接続する再生油路と、前記再生油路を通じて前記排出油路から前記供給油路への作動油の流れを許容する再生状態と前記再生油路を通じた前記作動油の流れを規制する再生カット状態との間で切換可能な再生切換手段とを含む再生回路と、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出器と、前記作動油の温度を検出する温度検出器と、前記圧力検出器により検出された吐出圧が基準圧力以下である場合に前記再生切換手段を前記再生状態に切り換えるとともに、前記吐出圧が前記基準圧力よりも高い場合に前記再生切換手段を前記再生カット状態に切り換える制御器とを備え、前記制御器は、前記温度検出器により検出された作動油の温度が、作動油の粘性特性に基づいて予め定められた特定温度を基準として低温側である場合に、高温側である場合よりも前記基準圧力が高くなるように前記基準圧力を変更する、油圧制御装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、作動油の温度が特定温度を基準として低温側である場合に、作動油の温度が高温側である場合よりも基準圧力を高く変更することができる。そのため、本来再生すべき状況であって作動油の温度（粘度）の低下に伴い吐出圧が上昇している状況であっても、再生切換手段が再生カット状態に切り換えられるのを防止することができる。
【００１３】
したがって、作動油の温度が特定温度よりも低下した場合であっても、軽負荷作業時における油圧アクチュエータのスピードアップと重負荷作業時における油圧アクチュエータの駆動力の確保とを両立することができる。
【００１４】
なお、本発明の『特定温度』は、作動油の温度に対する作動油の粘性の特性に基づいて予め定められた温度であり、基本的には、本来、ポンプの吐出圧が基準圧力に達しないにもかかわらず基準圧力以上に上昇するまで粘度が上がる温度値を指す。
【００１５】
前記油圧制御装置において、前記特定温度を境にして、予め設定された第１圧力とこれよりも高い第２圧力との間で前記基準圧力を切り換えるようにしてもよい。
【００１６】
この態様によれば、作動油の温度ごとに基準圧力が設定されている場合と比較して基準圧力の変更の処理を簡素化することができる。
【００１７】
前記油圧制御装置において、前記特定温度として、前記第１圧力から前記第２圧力に切り換える基準となる第１特定温度と、前記第１特定温度と異なる温度であって前記第２圧力から前記第１圧力へ切り換える基準となる第２特定温度とが設定されていることが好ましい。
【００１８】
この態様によれば、基準圧力を増加させる基準となる第１温度と、基準圧力を減少させる基準となる第２温度とが異なる温度に設定されている。そのため、特定温度として１つの温度が設定されている場合のように特定温度を挟んで作動油の温度が増減して基準圧力が頻繁に切り換わるのを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明は、ベースマシンと、前記ベースマシンに対して変位可能に取り付けられた被駆動部材と、前記被駆動部材を駆動するための油圧アクチュエータを有する前記油圧制御装置とを備えている、建設機械を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、作動油の温度が低下した場合であっても、軽負荷作業時における油圧アクチュエータのスピードアップと重負荷作業時における油圧アクチュエータの駆動力の確保とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す左側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに設けられた油圧制御装置を示す回路図である。
【図３】図２に示す制御器により実行される処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２３】
図１を参照して、建設機械の一例としての油圧ショベル１は、自走式の下部走行体２と、下部走行体２に対して旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に対して起伏可能に取り付けられたアタッチメント４と、図２に示す油圧制御装置５とを備えている。
【００２４】
アタッチメント４は、上部旋回体３に起伏可能に取り付けられたブーム６と、ブーム６の先端部に対して回動可能に取り付けられたアーム（被駆動部材）７と、アーム７の先端部に対して回動可能に取り付けられたバケット８とを備えている。
【００２５】
また、アタッチメント４は、上部旋回体３に対してブーム６を起伏させるブームシリンダ９と、ブーム６に対してアーム７を回動させるアームシリンダ１０と、アーム７に対してバケット８を回動させるバケットシリンダ１１とを備えている。
【００２６】
図２を参照して、油圧制御装置５は、油圧ポンプ１４と、タンク１５と、油圧ポンプ１４からの作動油によって駆動する油圧アクチュエータとしての前記アームシリンダ１０と、前記アームシリンダ１０に対して作動油を給排するための給排回路１６と、アームシリンダ１０からの戻り油を当該アームシリンダ１０の供給側に再生するための再生回路１７と、アーム７を操作するための操作手段としてのリモコン弁１８と、リモコン弁１８の操作量を検出する操作量検出器１９と、油圧ポンプ１４の吐出圧を検出する圧力検出器２０と、作動油の温度を検出する温度検出器３１と、再生回路１７を制御する制御器３２とを備えている。
【００２７】
給排回路１６は、アームシリンダ１０に対する作動油の給排を制御するコントロールバルブ２１と、コントロールバルブ２１と油圧ポンプ１４とを接続するポンプ側油路２２と、コントロールバルブ２１とタンク１５とを接続する第１タンク側油路２３及び第２タンク側油路２４と、コントロールバルブ２１とアームシリンダ１０のヘッド側室とを接続するヘッド側油路２５と、コントロールバルブ２１とアームシリンダ１０のロッド側室とを接続するロッド側油路２６とを備えている。
【００２８】
コントロールバルブ２１は、アームシリンダ１０に対する作動油の給排を停止する中立位置Ｘと、アームシリンダ１０を伸長させてアーム７の引き動作を行なうためのアーム引き位置Ｙと、アームシリンダ１０を縮小させてアーム７の押し動作を行なうためのアーム押し位置Ｚとの間で切換可能である。
【００２９】
また、コントロールバルブ２１は、通常中立位置Ｘに付勢され、レバー操作されるリモコン弁１８からのパイロット圧に応じてアーム引き位置Ｙ又はアーム押し位置Ｚに切り換えられる。なお、リモコン弁１８によるアーム引きのための操作量は、パイロット圧として操作量検出器１９により検出される。
【００３０】
アーム引き位置Ｙでは、ポンプ側油路２２とヘッド側油路２５とが接続されて供給油路が形成されるとともに、第１タンク側油路２３とロッド側油路２６とが接続されて排出油路が形成される。一方、アーム押し位置Ｚでは、ポンプ側油路２２とロッド側油路２６とが接続されて供給油路が形成されるとともに、第２タンク側油路２４とヘッド側油路２５とが接続されて排出油路が形成される。
【００３１】
再生回路１７は、第１タンク側油路２３に設けられた切換弁２８と、切換弁２８とコントロールバルブ２１とを接続する再生油路２７と、切換弁２８を操作するための操作弁（電磁比例弁）２９とを備えている。
【００３２】
切換弁２８は、アーム引き動作時におけるアームシリンダ１０のロッド側室からの戻り油をアームシリンダ１０のヘッド側室に再生するための再生位置Ｖと、アーム引き動作時におけるアームシリンダ１０のロッド側室からの戻り油をタンク１５に排出するための再生カット位置Ｗとの間で切換可能である。
【００３３】
再生位置Ｖ及び再生カット位置Ｗにおいて、再生油路２７は、第１タンク側油路２３に合流している。また、再生位置Ｖには、第１タンク側油路２３における再生油路２７との合流点よりも下流側に絞り２８ａが設けられている。一方、再生油路２７には、切換弁２８からコントロールバルブ２１に向けた作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制するチェック弁２７ａが設けられている。また、再生油路２７は、アーム引き位置Ｙに設けられた合流油路２７ｂを通じてコントロールバルブ２１内でポンプ側油路２２に合流している。
【００３４】
この構成により、コントロールバルブ２１がアーム引き位置Ｙ、切換弁２８が再生位置Ｖに切り換えられた状態では、アームシリンダ１０のロッド側室からの戻り油が絞り２８ａの手前から再生油路２７に入り、チェック弁２７ａ及びコントロールバルブ２１を通ってヘッド側油路２５に導かれる、すなわち、再生状態となる。
【００３５】
一方、コントロールバルブ２１がアーム引き位置Ｙ、切換弁２８が再生カット位置Ｗに切り換えられた状態では、第１タンク側油路２３には絞り２８ａが介在しない。そのため、アームシリンダ１０からの戻り油は、再生油路２７（ポンプ側油路２２）よりも圧力の低い第１タンク側油路２３を通ってタンク１５に排出される（再生カット状態となる）。
【００３６】
このように、切換弁２８は、アームシリンダ１０のロッド側からの戻り油を再生油路２７を通じてアームシリンダ１０のヘッド側に戻す再生状態と、再生をカットする再生カット状態との間で切換可能な再生切換手段を構成する。
【００３７】
また、切換弁２８は、通常再生位置Ｖに付勢されている一方、操作弁２９を介してパイロット圧が供給された状態で再生カット位置Ｗに切り換えられる。
【００３８】
操作弁２９は、制御器３２からの電気的な指令に応じてパイロットポンプ３０によるパイロット圧を切換弁２８に供給する。
【００３９】
制御器３２は、圧力検出器２０により検出された油圧ポンプ１４の吐出圧が基準圧力以下である場合に切換弁２８を再生位置Ｖに切り換えるとともに、吐出圧が基準圧力よりも高い場合に切換弁２８を再生カット位置Ｗに切り換えるように、操作弁２９に対して指令を出力する。
【００４０】
これにより、油圧ポンプ１４の吐出圧が基準圧力よりも低い軽負荷作業時（例えば、空中でのアーム引き動作）に、アームシリンダ１０のロッド側室からの戻り油をヘッド側室に再生してアーム引き動作のスピードアップを図ることができる。一方、油圧ポンプ１４の吐出圧が基準圧力よりも高い重負荷作業時（例えば、掘削作業時）に第１タンク側油路２３内に背圧が生じるのを抑制してアーム引き動作の駆動力（掘削力）を確保することができる。
【００４１】
ここで、作動油の粘性は、作動油が低温になるほど高くなる特性を有するため、作動油が低温になるほど油路内の作動油の流動抵抗が上がり、作動油の圧力は上昇する。
【００４２】
そこで、作動油が特定温度よりも低温になった場合であっても上述したスピードアップと駆動力の確保との両立を図るべく、制御器３２は、作動油の温度に基づいて前記基準圧力を変更する。
【００４３】
具体的に、制御器３２は、温度検出器３１により検出された作動油の温度と図３に示すマップＭ１とに基づき、特定温度ＴＵ、ＴＤを境にして、予め設定された第１圧力ＰsaLとこれよりも高い第２圧力ＰsaHとの間で基準圧力を切り換える。
【００４４】
第１特定温度ＴＵは、第１圧力ＰsaLから第２圧力ＰsaHに切り換える基準となる温度である。第２特定温度ＴＤは、第１特定温度ＴＵよりも高い温度であり、第２圧力ＰsaHから第１圧力ＰsaLに切り換える基準となる温度である。
【００４５】
このように、基準圧力を上げる第１特定温度ＴＵと基準圧力を下げる第２特定温度ＴＤとが異なる温度に設定されている。そのため、共通（１つ）の特定温度を境として基準温度を上げ下げする場合のように、作動油の温度が特定温度を挟んで増減して基準圧力が頻繁に切り換わるのを抑制することができる。
【００４６】
なお、作動油の粘性は、２０℃を下回ると急激に増加する特性を有するため、各特定温度ＴＵ、ＴＤは、２０℃付近の温度（例えば、２０℃以上３０℃以下の温度）に設定されている。
【００４７】
また、制御器３２は、上述のように作動油の温度に応じて設定される基準圧力に基づいて図３に示すマップＭ２を作成し、このマップＭ２と圧力検出器２０により検出された油圧ポンプ１４の吐出圧とに基づいて操作弁２９に対する指令値Ｉ＿Ｈ、Ｉ＿Ｌを決定する。
【００４８】
ここで、指令値Ｉ＿Ｈは、図２に示す切換弁２８が再生カット位置Ｗに切り換わるためのパイロット圧を操作弁２９から出力させるように操作弁２９に送られる指令値である。指令値Ｉ＿Ｌは、切換弁２８が再生位置Ｖに切り換わるためのパイロット圧を操作弁２９から出力させるように操作弁２９に送られる指令値である。
【００４９】
以下、図３を参照して、制御器３２により実行される処理について説明する。
【００５０】
制御器３２による処理が開始されると、まず、操作量検出器１９による検出値に基づいてアーム引き操作が行なわれたか否かを判別する（ステップＳ１）。
【００５１】
アーム引き操作が行なわれると（ステップＳ１でＹＥＳ）、温度検出器３１により作動油の温度Ｔが検出され、これが制御器３２に入力される（ステップＳ２）。
【００５２】
次いで、ステップＳ２で入力された温度Ｔと、マップＭ１とに基づいて、基準圧力を決定する（ステップＳ３）。
【００５３】
具体的に、現在設定されている基準圧力が第１圧力ＰsaLである場合、温度Ｔが第１特定温度ＴＵ以下である場合には基準圧力を第２圧力ＰsaHに切り換えるとともに、温度Ｔが第１特定温度ＴＵよりも高い場合には基準圧力を第１圧力ＴＤに維持する。
【００５４】
一方、現在設定されている基準圧力が第２圧力ＰsaHである場合、温度Ｔが第２特定温度ＴＤ以下である場合には基準圧力を第２圧力ＰsaHに維持するとともに、温度Ｔが第２特定温度ＴＤよりも高い場合に基準圧力を第１圧力ＰsaLに切り換える。
【００５５】
なお、図３のステップＳ３では、温度Ｔによって第２圧力ＰsaHが決定された状態を示している。
【００５６】
このように基準圧力が決定されると、圧力検出器２０により油圧ポンプ１４の吐出圧Ｐが検出され、これが制御器３２に入力される（ステップＳ４）。
【００５７】
次いで、ステップＳ４で入力された吐出圧Ｐと、ステップＳ３で決定された基準圧力（マップＭ２）とに基づいて、操作弁２９に対する指令値を決定する（ステップＳ５）。
【００５８】
具体的に、吐出圧Ｐが基準圧力（図３では第２圧力ＰsaH）以下である場合に指令値がＩ＿Ｈに設定され、吐出圧Ｐが基準圧力よりも高い場合に指令値がＩ＿Ｌに設定される。
【００５９】
なお、図３のステップＳ５では、吐出圧Ｐによって指令値Ｉ＿Ｌが決定された状態を示している。
【００６０】
そして、このように決定された指令値が操作弁２９に出力され（ステップＳ６）、当該処理は、ステップＳ１にリターンする。
【００６１】
以上説明したように、作動油の温度Ｔが特定温度ＴＵ（又はＴＤ）を基準として低温側である場合に、作動油の温度Ｔが特定温度ＴＵ（又はＴＤ）を基準として高温側である場合よりも基準圧力を高く変更する（第１圧力ＰsaLから第２圧力ＰsaHに変更する）ことができる。そのため、本来再生すべき状況であって作動油の温度Ｔ（粘度）の低下に伴い吐出圧が上昇している状況であっても、切換弁２８が再生カット位置Ｗに切り換えられるのを防止することができる。
【００６２】
また、前記実施形態によれば、次の効果を奏する。
【００６３】
前記実施形態では、特定温度ＴＵ（又はＴＤ）を境にして、第１圧力ＰsaLと第２圧力ＰsaHとの間で基準圧力を切り換えるため、作動油の温度ごとに基準圧力が設定されている場合と比較して基準圧力の変更の処理を簡素化することができる。
【００６４】
また、前記実施形態では、基準圧力を増加させる基準となる第１温度ＴＵと基準圧力を減少させる基準となる第２温度ＴＤとが異なる温度に設定されている。そのため、特定温度として１つの温度が設定されている場合のように特定温度を挟んで作動油の温度が増減して基準圧力が頻繁に切り換わるのを抑制することができる。
【００６５】
なお、前記実施形態では、アーム引き動作の際の再生を例に挙げて説明したが、再生の対象となる油圧アクチュエータは、図１に示すブーム（被駆動部材）６を起伏させるブームシリンダ９、及び／又は、バケット（被駆動部材）８を回動させるバケットシリンダ１１であってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
ＴＤ、ＴＵ  特定温度
Ｖ  再生位置
Ｗ  再生カット位置
１  油圧ショベル（建設機械の一例）
５  油圧制御装置
７  アーム（被駆動部材の一例）
１０  アームシリンダ（油圧アクチュエータの一例）
１４  油圧ポンプ
１５  タンク
１６  給排回路
１７  再生回路
２０  圧力検出器
２２  ポンプ側油路（供給油路の一例）
２３  第１タンク側油路（排出油路の一例）
２７  再生油路
２７ａ  チェック弁（再生切換手段の一例）
２８  切換弁（再生切換手段の一例）
３１  温度検出器
３２  制御器
【図１】
2014159851.tif 000003
【図２】
2014159851.tif 000004
【図３】
2014159851.tif 000005