(57)【要約】      （修正有）【課題】作業機の位置を所望の高さに容易に調整することができる油圧駆動システムを提供することにある。【解決手段】作動油流路１５は、第１流路１５ａと第２流路１５ｂとを有する。第１流路は、第１ポンプポート１２ａと油圧シリンダ１４の第１室１４ｃとを接続する。第２流路は、第２ポンプポート１２ｂと油圧シリンダの第２室１４ｄとを接続する。作動油流路は、油圧ポンプ１２と油圧シリンダとの間で閉回路を構成する。ブリードオフ流路３７は、第２流路から作動油の一部をブリードオフさせるための流路である。作業機を下降させるための操作部材４６ａの操作量が所定操作量より小さいときには、制御弁１６は、第２流路の油圧がリリーフ圧より小さい圧力に抑えられるように、絞り１７を介して第２流路をブリードオフ流路に接続する。所定操作量は、作業機を下降させるための操作部材の最大操作量以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポンプポートと第２ポンプポートとを有し、前記第２ポンプポートから作動油を吸入して前記第１ポンプポートから作動油を吐出する状態と、前記第１ポンプポートから作動油を吸入して前記第２ポンプポートから作動油を吐出する状態と、に切り換え可能な油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する駆動源と、
作業機と、
前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動され、第１室と第２室とを有し、前記第１室から作動油が排出され、且つ、前記第２室に作動油が供給されることによって前記作業機を下降させ、前記第１室に作動油が供給され、且つ、前記第２室から作動油が排出されることによって前記作業機を上昇させる油圧シリンダと、
前記第１ポンプポートと前記第１室とを接続する第１流路と、前記第２ポンプポートと前記第２室とを接続する第２流路とを有し、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間で閉回路を構成する作動油流路と、
前記作動油流路の油圧がリリーフ圧以上となったときに開かれるリリーフ弁と、
前記作業機を操作するための操作部材と、
前記第２流路から作動油の一部をブリードオフさせるためのブリードオフ流路と、
前記作業機を下降させるための前記操作部材の操作量が、最大操作量以下の所定操作量より小さいときには、前記第２流路の油圧が前記リリーフ圧より小さい圧力に抑えられるように、絞りを介して前記第２流路を前記ブリードオフ流路に接続する制御弁と、
を備える油圧駆動システム。
【請求項２】
前記操作部材の操作量が前記所定操作量以上であるときには、前記制御弁は、前記第２流路と前記ブリードオフ流路との間の開口を閉鎖する、
請求項１に記載の油圧駆動システム。
【請求項３】
前記油圧ポンプの容量を制御するポンプ制御部をさらに備え、
前記油圧ポンプは、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとを有し、
前記操作部材の操作量が前記所定操作量より小さいときには、前記ポンプ制御部は、前記第２流路から前記ブリードオフ流路に分流される作動油の流量に相当する容量を前記第２油圧ポンプへの指令容量から低減させる、
請求項１又は２に記載の油圧駆動システム。
【請求項４】
前記操作部材の操作量が前記所定操作量より小さいときには、前記制御弁は、前記操作部材の操作量の増大に応じて前記第２流路の油圧が増大するように、前記第２流路と前記ブリードオフ流路との間の開口面積を変更する、
請求項１から３のいずれかに記載の油圧駆動システム。
【請求項５】
前記作動油流路に作動油を補充するためのチャージ回路をさらに備え、
前記ブリードオフ流路は、前記チャージ回路に接続されている、
請求項１から４のいずれかに記載の油圧駆動システム。
【請求項６】
前記ブリードオフ流路は、前記第１流路に接続されている、
請求項１から４のいずれかに記載の油圧駆動システム。
【請求項７】
作動油を貯留する作動油タンクをさらに備え、
前記ブリードオフ流路は、前記作動油タンクに接続されている、
請求項１から４のいずれかに記載の油圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルやホイールローダ等の作業機械は、油圧シリンダによって駆動される作業機を備えている。油圧シリンダには、油圧ポンプから吐出された作動油が供給される。作動油は、油圧回路を介して油圧シリンダに供給される。例えば、特許文献１では、油圧シリンダに作動油を供給するための油圧閉回路を備える作業機械が提案されている。油圧回路が閉回路であることにより、作業機の位置エネルギーが回生される。その結果、油圧ポンプを駆動する原動機の燃費を低減することが可能となる。
【０００３】
また、上記の油圧閉回路には、リリーフ弁が設けられる。リリーフ弁は、油圧閉回路の油圧が所定のリリーフ圧以上となったときに開かれる。これにより、リリーフ弁は、油圧閉回路の油圧の上昇を規制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した油圧閉回路では、油圧閉回路の油圧を規制するのはリリーフ弁のみである。すなわち、油圧閉回路では、油圧シリンダからの作動油が作動油タンクに送られる油圧開回路と異なり、油圧シリンダから排出される作動油は、油圧閉回路を循環して油圧ポンプに戻る。従って、油圧閉回路の油圧はリリーフ圧まで容易に上昇する。
【０００６】
このため、作業機をゆっくりと下降させようとしてオペレータが操作部材を操作した場合であっても、油圧閉回路の油圧が急速に上昇してしまう。この場合、作業機の加速力が大きいので、オペレータは、作業機の位置を所望の高さに調整することは困難である。
【０００７】
例えば、油圧ショベルでは、上部旋回体を履帯に対してほぼ９０度に位置させると共に、作業機のバケットの底面で地面を押しつけて片側の履帯を地面から浮かせる姿勢を取ることがある。このような姿勢をとることによって、浮かせた履帯を回転させながら高圧水を噴射して履帯に付着した泥を掃除することができる。このとき、オペレータは、アームを地面に対してほぼ垂直に位置させ、且つ、バケットの底面を地面に押しつける姿勢にする。そして、オペレータは、ブームをゆっくりと下げる操作をして履帯を地面から浮かせる。
【０００８】
しかし、上記のように、油圧閉回路の油圧が急速に上昇すると、履帯は急に地面から浮き上がることになる。この場合、オペレータは、履帯の位置を所望の高さに調整することは困難である。
【０００９】
本発明の課題は、作業機の位置を所望の高さに容易に調整することができる油圧駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に係る油圧駆動システムは、油圧ポンプと、駆動源と、作業機と、油圧シリンダと、作動油流路と、リリーフ弁と、操作部材と、ブリードオフ流路と、制御弁とを備える。油圧ポンプは、第１ポンプポートと第２ポンプポートとを有する。油圧ポンプは、第１状態と第２状態とに切り換え可能である。油圧ポンプは、第１状態において、第２ポンプポートから作動油を吸入して第１ポンプポートから作動油を吐出する。油圧ポンプは、第２状態において、第１ポンプポートから作動油を吸入して第２ポンプポートから作動油を吐出する。駆動源は、油圧ポンプを駆動する。油圧シリンダは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。油圧シリンダは、第１室と第２室とを有する。油圧シリンダは、第１室から作動油が排出され、且つ、第２室に作動油が供給されることによって作業機を下降させる。油圧シリンダは、第１室に作動油が供給され、且つ、第２室から作動油が排出されることによって作業機を上昇させる。作動油流路は、第１流路と第２流路とを有する。第１流路は、第１ポンプポートと第１室とを接続する。第２流路は、第２ポンプポートと第２室とを接続する。作動油流路は、油圧ポンプと油圧シリンダとの間で閉回路を構成する。リリーフ弁は、作動油流路の油圧がリリーフ圧以上となったときに開かれる。操作部材は、作業機を操作するための部材である。ブリードオフ流路は、第２流路から作動油の一部をブリードオフさせるための流路である。作業機を下降させるための操作部材の操作量が所定操作量より小さいときには、制御弁は、第２流路の油圧がリリーフ圧より小さい圧力に抑えられるように、絞りを介して第２流路をブリードオフ流路に接続する。所定操作量は、作業機を下降させるための操作部材の最大操作量以下である。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る作業車両は、第１の態様の油圧駆動システムであって、操作部材の操作量が所定操作量以上であるときには、制御弁は、第２流路とブリードオフ流路との間の開口を閉鎖する。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る作業車両は、第１又は第２の態様の油圧駆動システムであって、ポンプ制御部をさらに備える。ポンプ制御部は、油圧ポンプの容量を制御する。油圧ポンプは、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとを有する。操作部材の操作量が所定操作量より小さいときには、ポンプ制御部は、所定の容量を第２油圧ポンプへの指令容量から低減させる。所定の容量は、第２流路からブリードオフ流路に分流される作動油の流量に相当する油圧ポンプの容量である。
【００１３】
本発明の第４の態様に係る作業車両は、第１から第３の態様のいずれかの油圧駆動システムであって、操作部材の操作量が所定操作量より小さいときには、制御弁は、操作部材の操作量の増大に応じて第２流路の油圧が増大するように、第２流路とブリードオフ流路との間の開口面積を変更する。
【００１４】
本発明の第５の態様に係る作業車両は、第１から第４の態様のいずれかの油圧駆動システムであって、チャージ回路をさらに備える。チャージ回路は、作動油流路に作動油を補充するための油圧回路である。ブリードオフ流路は、チャージ回路に接続されている。
【００１５】
本発明の第６の態様に係る作業車両は、第１から第４の態様のいずれかの油圧駆動システムであって、ブリードオフ流路は、第１流路に接続されている。
【００１６】
本発明の第７の態様に係る作業車両は、第１から第４の態様のいずれかの油圧駆動システムであって、作動油タンクをさらに備える。作動油タンクは、作動油を貯留する。ブリードオフ流路は、作動油タンクに接続されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の態様に係る油圧駆動システムでは、作業機を下降させるための操作部材の操作量が所定操作量より小さいときには、第２流路が絞りを介してブリードオフ流路に接続される。これにより、第２流路の作動油の一部が、ブリードオフ流路にブリードオフされて、第２流路の油圧がリリーフ圧より小さい圧力に抑えられる。このため、作業機を下降させる加速力が抑えられる。これにより、オペレータは、作業機の位置を所望の高さに容易に調整することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る油圧駆動システムでは、操作部材の操作量が所定操作量以上であるときには、第２流路とブリードオフ流路との間の開口が閉鎖される。このため、操作部材の操作量が所定操作量以上であるときには、作業機を迅速に下降させることができる。これにより、作業機による作業効率を向上させることができる。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る油圧駆動システムでは、作動油流路へのチャージ流量を低減することができる。これにより、駆動源の燃費を向上させることができる。
【００２０】
本発明の第４の態様に係る油圧駆動システムでは、操作部材の操作量が所定操作量より小さいときであっても、操作部材の操作量の増大に応じて第２流路の油圧が増大する。これにより、操作部材によって作業機の動作速度を調整することができる。
【００２１】
本発明の第５の態様に係る油圧駆動システムでは、第２流路からブリードオフされた作動油は、チャージ回路を介して油圧ポンプに戻される。従って、ブリードオフされた作動油を油圧ポンプにおいて再利用することができる。
【００２２】
本発明の第６の態様に係る油圧駆動システムでは、作動油が、第２流路からブリードオフ流路を通って第１流路に送られる。従って、第２流路からブリードオフされた作動油は、第１流路を介して油圧ポンプに戻される。
【００２３】
本発明の第７の態様に係る油圧駆動システムでは、作動油が、第２流路からブリードオフ流路を通って作動油タンクに送られる。すなわち、第２流路からブリードオフされた作動油は、油圧ポンプに送られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る油圧駆動システムが搭載された油圧ショベルの外観図。
【図２】第１実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図。
【図３】ブーム下げ開口面積情報とブリードオフ開口面積情報とを示す図
【図４】ブーム下げ操作量と第２ポンプ流路の油圧との関係を示す図。
【図５】第２実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図。
【図６】第３実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図。
【図７】第４実施形態に係る油圧駆動システムの構成を示すブロック図。
【図８】第５実施形態に係る油圧駆動システムにおける油圧ポンプへの指令容量の制御の処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る油圧駆動システムについて説明する。
【００２６】
１．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧駆動システムが搭載された油圧ショベル１００の斜視図である。油圧ショベル１００は、車両本体１と作業機２とを有する。車両本体１は、上部旋回体３と運転室４と下部車体５とを有する。上部旋回体３は、下部車体５上に載置されている。上部旋回体３は、下部車体５に対して旋回可能に設けられる。上部旋回体３は、後述するエンジンや油圧ポンプなどの装置を収容している。運転室４は上部旋回体３の前部に載置されている。運転室４内には、後述する操作装置が配置される。下部車体５は履帯５ａ，５ｂを有しており、履帯５ａ，５ｂが回転することにより油圧ショベル１００が走行する。
【００２７】
作業機２は、車両本体１の前部に取り付けられており、ブーム９０とアーム９１とバケット９２とを有する。ブーム９０の基端部は、ブームピン９６を介して上部旋回体３に揺動可能に取り付けられている。アーム９１の基端部は、アームピン９７を介してブーム９０の先端部に揺動可能に取り付けられている。アーム９１の先端部には、バケットピン９８を介してバケット９２が揺動可能に取り付けられている。ブーム９０は、油圧シリンダ１４によって駆動される。アーム９１は、油圧シリンダ９４によって駆動される。バケット９２は、油圧シリンダ９５によって駆動される。
【００２８】
図２は、油圧駆動システムの構成を示すブロック図である。この油圧駆動システムは、ブーム９０を駆動するためのシステムである。油圧駆動システムは、エンジン１１と、メインポンプ１０と、油圧シリンダ１４と、作動油流路１５と、制御弁１６と、ポンプコントローラ２４とを有する。
【００２９】
エンジン１１は、メインポンプ１０を駆動する。エンジン１１は、本発明の駆動源の一例である。エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置２１からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン１１の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置２１がエンジンコントローラ２２によって制御されることで行われる。なお、エンジン１１の実回転速度は、回転速度センサ２３にて検出され、その検出信号は、エンジンコントローラ２２およびポンプコントローラ２４にそれぞれ入力される。
【００３０】
メインポンプ１０は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とを有する。第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３は、エンジン１１によって駆動され、作動油を吐出する。メインポンプ１０から吐出された作動油は、制御弁１６を介して油圧シリンダ１４に供給される。
【００３１】
第１油圧ポンプ１２は、可変容量型の油圧ポンプである。第１油圧ポンプ１２の傾転角が制御されることにより、第１油圧ポンプ１２の容量が制御される。第１油圧ポンプ１２の傾転角は、第１ポンプ流量制御部２５によって制御される。第１ポンプ流量制御部２５は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて、第１油圧ポンプ１２の傾転角を制御することにより、第１油圧ポンプ１２から吐出される作動油の流量を制御する。
【００３２】
第１油圧ポンプ１２は、２方向吐出型の油圧ポンプである。具体的には、第１油圧ポンプ１２は、第１ポンプポート１２ａと第２ポンプポート１２ｂとを有する。第１油圧ポンプ１２は、第１吐出状態と第２吐出状態とに切り換え可能である。第１油圧ポンプ１２は、第１吐出状態では、第２ポンプポート１２ｂから作動油を吸入して第１ポンプポート１２ａから作動油を吐出する。第１油圧ポンプ１２は、第２吐出状態では、第１ポンプポート１２ａから作動油を吸入して第２ポンプポート１２ｂから作動油を吐出する。
【００３３】
第２油圧ポンプ１３は、可変容量型の油圧ポンプである。第２油圧ポンプ１３の傾転角が制御されることにより、第２油圧ポンプ１３の容量が制御される。第２油圧ポンプ１３の傾転角は、第２ポンプ流量制御部２６によって制御される。第２ポンプ流量制御部２６は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて第２油圧ポンプ１３の傾転角を制御することにより、第２油圧ポンプ１３から吐出される作動油の流量を制御する。
【００３４】
第２油圧ポンプ１３は、２方向吐出型の油圧ポンプである。具体的には、第２油圧ポンプ１３は、第１ポンプポート１３ａと第２ポンプポート１３ｂとを有する。第２油圧ポンプ１３は、第１油圧ポンプ１２と同様に、第１吐出状態と第２吐出状態とに切り換え可能である。第２油圧ポンプ１３は、第１吐出状態では、第２ポンプポート１３ｂから作動油を吸入して第１ポンプポート１３ａから作動油を吐出する。第２油圧ポンプ１３は、第２吐出状態では、第１ポンプポート１３ａから作動油を吸入して第２ポンプポート１３ｂから作動油を吐出する。
【００３５】
油圧シリンダ１４は、第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３から吐出された作動油によって駆動される。上述したように、油圧シリンダ１４はブーム９０を駆動する。油圧シリンダ１４が伸長することにより、ブーム９０の先端が上昇する。すなわち、作業機２が上昇する。油圧シリンダ１４が収縮することにより、ブーム９０の先端が下降する。すなわち、作業機２が下降する。なお、油圧シリンダ１４の取付状態によっては、油圧シリンダ１４が伸長することにより、作業機２が下降してもよい。この場合、油圧シリンダ１４が収縮することにより、作業機２が上昇する。油圧シリンダ１４は、シリンダロッド１４ａとシリンダチューブ１４ｂとを有する。シリンダチューブ１４ｂの内部は、シリンダロッド１４ａによって第１室１４ｃと第２室１４ｄとに区画されている。
【００３６】
油圧シリンダ１４は、第１室１４ｃと第２室１４ｄに対する作動油の供給と排出とが切り換えられることにより伸縮する。具体的には、第１室１４ｃに作動油が供給され、第２室１４ｄから作動油が排出されることによって、油圧シリンダ１４は伸張する。第２室１４ｄに作動油が供給され、第１室１４ｃから作動油が排出されることによって、油圧シリンダ１４は収縮する。なお、シリンダロッド１４ａの第１室１４ｃにおける受圧面積は、シリンダロッド１４ａの第２室１４ｄにおける受圧面積よりも大きい。従って、油圧シリンダ１４を伸張させるときには、第２室１４ｄから排出される作動油よりも多量の作動油が第１室１４ｃに供給される。また、油圧シリンダ１４を収縮させるときには、第２室１４ｄに供給される作動油よりも多量の作動油が第１室１４ｃから排出される。
【００３７】
作動油流路１５は、第１油圧ポンプ１２と、第２油圧ポンプ１３と、油圧シリンダ１４とに接続されている。作動油流路１５は、第１流路１５ａと第２流路１５ｂとを有する。第１流路１５ａは、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａと、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃとを接続している。第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａは、第１流路１５ａに接続されている。第２流路１５ｂは、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂと、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄとを接続している。第２油圧ポンプ１３の第２ポンプポート１３ｂは、作動油タンク２７に接続されている。
【００３８】
第１流路１５ａは、第１シリンダ流路３１と第１ポンプ流路３３とを有する。第２流路１５ｂは、第２シリンダ流路３２と第２ポンプ流路３４とを有する。第１シリンダ流路３１は、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃに接続される。第２シリンダ流路３２は、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに接続される。第１ポンプ流路３３は、第１シリンダ流路３１を介して油圧シリンダ１４の第１室１４ｃに作動油を供給する、或いは、第１シリンダ流路３１を介して油圧シリンダ１４の第１室１４ｃから作動油を回収するための流路である。
【００３９】
第１ポンプ流路３３は、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａに接続される。また、第１ポンプ流路３３は、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａに接続される。従って、第１ポンプ流路３３には、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３との両方からの作動油が供給される。第２ポンプ流路３４は、第２シリンダ流路３２を介して油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに作動油を供給する、或いは、第２シリンダ流路３２を介して油圧シリンダ１４の第２室１４ｄから作動油を回収するための流路である。
【００４０】
第２ポンプ流路３４は、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに接続される。第２油圧ポンプ１３の第２ポンプポート１３ｂは、作動油タンク２７に接続される。従って、第２ポンプ流路３４には、第１油圧ポンプ１２からの作動油が供給される。以上のように、作動油流路１５は、第１流路１５ａと第２流路１５ｂとによって、メインポンプ１０と油圧シリンダ１４との間で閉回路を構成している。
【００４１】
油圧駆動システムは、チャージポンプ２８をさらに備える。チャージポンプ２８は、第１流路１５ａ又は第２流路１５ｂに作動油を補充するための油圧ポンプである。チャージポンプ２８は、エンジン１１によって駆動されることにより作動油を吐出する。チャージポンプ２８は、固定容量型の油圧ポンプである。作動油流路１５は、チャージ回路３５をさらに有する。チャージ回路３５は、チェック弁４１ａを介して第１ポンプ流路３３に接続されている。チェック弁４１ａは、第１ポンプ流路３３の油圧がチャージ回路３５の油圧よりも低くなったときに開かれる。
【００４２】
チャージ回路３５は、チェック弁４１ｂを介して第２ポンプ流路３４に接続されている。チェック弁４１ｂは、第２ポンプ流路３４の油圧がチャージ回路３５の油圧よりも低くなったときに開かれる。また、チャージ回路３５は、リリーフ弁４２を介して作動油タンク２７に接続されている。リリーフ弁４２は、チャージ回路３５の油圧を所定のチャージ圧に維持する。第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４の油圧がチャージ回路３５の油圧よりも低くなると、チャージポンプ２８からの作動油がチャージ回路３５を介して第１ポンプ流路３３又は第２ポンプ流路３４に供給される。これにより、第１ポンプ流路３３及びは第２ポンプ流路３４の油圧が所定値以上に維持される。
【００４３】
作動油流路１５は、リリーフ流路３６をさらに有する。リリーフ流路３６は、チェック弁４１ｃを介して第１ポンプ流路３３に接続されている。チェック弁４１ｃは、第１ポンプ流路３３の油圧がリリーフ流路３６の油圧よりも高くなったときに開かれる。リリーフ流路３６は、チェック弁４１ｄを介して第２ポンプ流路３４に接続されている。チェック弁４１ｄは、第２ポンプ流路３４の油圧がリリーフ流路３６の油圧よりも高くなったときに開かれる。また、リリーフ流路３６は、リリーフ弁４３を介してチャージ回路３５に接続されている。リリーフ弁４３は、リリーフ流路３６の圧力を所定のリリーフ圧以下に維持する。これにより、第１ポンプ流路３３及び第２ポンプ流路３４の油圧が所定のリリーフ圧以下に維持される。
【００４４】
油圧駆動システムは、ブリードオフ流路３７を有する。ブリードオフ流路３７は、チャージ回路３５に接続されている。作業機２の下降時には、第２流路１５ｂの作動油の一部がブリードオフ流路３７に流れる。作業機２の下降時の制御については後に詳細に説明する。
【００４５】
制御弁１６は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて制御される電磁制御弁である。制御弁１６は、ポンプコントローラ２４からの指令信号に基づいて、油圧シリンダ１４に供給される作動油の流量を制御する。制御弁１６は、作動油流路１５においてメインポンプ１０と油圧シリンダ１４との間に配置される。油圧シリンダ１４を伸張させるときには、制御弁１６は、第１ポンプ流路３３から油圧シリンダ１４に供給される作動油の流量と、第１ポンプ流路３３からブリードオフ流路３７に供給される作動油の流量とを制御する。また、油圧シリンダ１４を収縮させるときには、制御弁１６は、第２ポンプ流路３４から油圧シリンダ１４に供給される作動油の流量と、第２ポンプ流路３４からブリードオフ流路３７に供給される作動油の流量とを制御する。
【００４６】
制御弁１６は、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂと第１ブリードオフポート１６ｃと第１バイパスポート１６ｄとを有する。第１ポンプ用ポート１６ａは、第１方向制御部４４を介して第１ポンプ流路３３に接続される。第１方向制御部４４は、作動油の流れを一方向に規制するチェック弁である。第１シリンダ用ポート１６ｂは、第１シリンダ流路３１に接続される。第１ブリードオフポート１６ｃは、ブリードオフ流路３７に接続される。上述した第１方向制御部４４は、制御弁１６によって作動油が第１ポンプ流路３３から第１シリンダ流路３１に供給される際に、第１ポンプ流路３３から第１シリンダ流路３１への作動油の流れを許容し、第１シリンダ流路３１から第１ポンプ流路３３への作動油の流れを禁止する。
【００４７】
制御弁１６は、第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆと第２ブリードオフポート１６ｇと第２バイパスポート１６ｈとをさらに有する。第２ポンプ用ポート１６ｅは、第２方向制御部４５を介して第２ポンプ流路３４に接続される。第２方向制御部４５は、作動油の流れを一方向に規制するチェック弁である。第２シリンダ用ポート１６ｆは、第２シリンダ流路３２に接続される。第２ブリードオフポート１６ｇは、ブリードオフ流路３７に接続される。
【００４８】
上述した第２方向制御部４５は、制御弁１６によって作動油が第２ポンプ流路３４から第２シリンダ流路３２に供給される際に、第２ポンプ流路３４から第２シリンダ流路３２への作動油の流れを許容し、第２シリンダ流路３２から第２ポンプ流路３４への作動油の流れを禁止する。
【００４９】
制御弁１６は、第１位置状態Ｐ１と第２位置状態Ｐ２と中立位置状態Ｐｎと第３位置状態Ｐ３とに切り換え可能である。制御弁１６は、第１位置状態Ｐ１では、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂとを連通させ、且つ、第２シリンダ用ポート１６ｆと第２バイパスポート１６ｈとを連通させる。従って、制御弁１６は、第１位置状態Ｐ１では、第１ポンプ流路３３を、第１方向制御部４４を介して第１シリンダ流路３１に接続し、且つ、第２シリンダ流路３２を、第２方向制御部４５を介さずに第２ポンプ流路３４に接続する。なお、制御弁１６が第１位置状態Ｐ１であるときには、第１バイパスポート１６ｄと第１ブリードオフポート１６ｃと第２ポンプ用ポート１６ｅと第２ブリードオフポート１６ｇとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００５０】
油圧シリンダ１４を伸張させるときには、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とが第１吐出状態で駆動されると共に、制御弁１６が第１位置状態Ｐ１に設定される。これにより、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａと、第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａとから吐出された作動油が、第１ポンプ流路３３、第１方向制御部４４、第１シリンダ流路３１を通って、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃに供給される。また、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄの作動油が、第２シリンダ流路３２、第２ポンプ流路３４を通って、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂに回収される。これにより、油圧シリンダ１４が伸長する。
【００５１】
制御弁１６は、第２位置状態Ｐ２では、第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆとを連通させ、且つ、第１シリンダ用ポート１６ｂと第１バイパスポート１６ｄとを連通させる。従って、制御弁１６は、第２位置状態Ｐ２では、第１シリンダ流路３１を、第１方向制御部４４を介さずに第１ポンプ流路３３に接続し、且つ、第２ポンプ流路３４を、第２方向制御部４５を介して第２シリンダ流路３２に接続する。なお、制御弁１６が第２位置状態Ｐ２であるときには、第１ポンプ用ポート１６ａと第１ブリードオフポート１６ｃと第２バイパスポート１６ｈと第２ブリードオフポート１６ｇとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００５２】
油圧シリンダ１４を収縮させるときには、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とが第２吐出状態で駆動されると共に、制御弁１６が第２位置状態Ｐ２に設定される。これにより、第１油圧ポンプ１２の第２ポンプポート１２ｂから吐出された作動油が、第２ポンプ流路３４、第２方向制御部４５、第２シリンダ流路３２を通って、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに供給される。また、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃの作動油が、第１シリンダ流路３１、第１ポンプ流路３３を通って、第１油圧ポンプ１２の第１ポンプポート１２ａ及び第２油圧ポンプ１３の第１ポンプポート１３ａに回収される。これにより、油圧シリンダ１４が収縮する。
【００５３】
制御弁１６は、中立位置状態Ｐｎでは、第１バイパスポート１６ｄと第１ブリードオフポート１６ｃとを連通させ、且つ、第２バイパスポート１６ｈと第２ブリードオフポート１６ｇとを連通させる。従って、制御弁１６は、中立位置状態Ｐｎでは、第１ポンプ流路３３を、第１方向制御部４４を介さずにブリードオフ流路３７に接続し、且つ、第２ポンプ流路３４を、第２方向制御部４５を介さずにブリードオフ流路３７に接続する。なお、制御弁１６が中立位置状態Ｐｎであるときには、第１ポンプ用ポート１６ａと第１シリンダ用ポート１６ｂと第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００５４】
制御弁１６は、第３位置状態Ｐ３では、第２ポンプ用ポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｆとを連通させ、且つ、第１シリンダ用ポート１６ｂと第１バイパスポート１６ｄとを連通させる。従って、制御弁１６は、第３位置状態Ｐ３では、第１シリンダ流路３１を、第１方向制御部４４を介さずに第１ポンプ流路３３に接続し、且つ、第２ポンプ流路３４を、第２方向制御部４５を介して第２シリンダ流路３２に接続する。さらに、制御弁１６は、第３位置状態Ｐ３では、第２バイパスポート１６ｈと第２ブリードオフポート１６ｇとを絞り１７を介して連通させる。従って、制御弁１６は、第３位置状態Ｐ３では、第２ポンプ流路３４を絞り１７を介してブリードオフ流路３７に接続する。
【００５５】
これにより、ブリードオフ流路３７は、第２流路１５ｂから分岐するように第２流路１５ｂに接続される。なお、制御弁１６が第３位置状態Ｐ３であるときには、第１ポンプ用ポート１６ａと第１ブリードオフポート１６ｃとは、何れのポートに対しても遮断されている。
【００５６】
制御弁１６は、第１位置状態Ｐ１と中立位置状態Ｐｎとの間の任意の位置状態に設定されることができる。これにより、制御弁１６は、第１ポンプ流路３３から第１方向制御部４４を介して第１シリンダ流路３１に供給される作動油の流量と、第１ポンプ流路３３からブリードオフ流路３７に供給される作動油の流量とを制御することができる。すなわち、制御弁１６は、第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３から油圧シリンダ１４の第１室１４ｃに供給される作動油の流量と、第１油圧ポンプ１２及び第２油圧ポンプ１３からブリードオフ流路３７に供給される作動油の流量とを制御することができる。
【００５７】
制御弁１６は、第２位置状態Ｐ２と中立位置状態Ｐｎとの間の任意の位置状態に設定されることができる。これにより、制御弁１６は、第２ポンプ流路３４から第２方向制御部４５を介して第２シリンダ流路３２に供給される作動油の流量と、第２ポンプ流路３４からブリードオフ流路３７に供給される作動油の流量とを制御することができる。すなわち、制御弁１６は、第１油圧ポンプ１２から油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに供給される作動油の流量と、第１油圧ポンプ１２からブリードオフ流路３７に供給される作動油の流量とを制御することができる。
【００５８】
制御弁１６は、第２位置状態Ｐ２と第３位置状態Ｐ３との間の任意の位置状態に設定されることができる。これにより、制御弁１６は、第２ポンプ流路３４からブリードオフ流路３７にブリードオフされる作動油の流量を制御することができる。
【００５９】
油圧駆動システムは、操作装置４６をさらに備える。操作装置４６は、操作部材４６ａと、操作検出部４６ｂとを有する。操作部材４６ａは、油圧シリンダ１４の動作を操作するための部材である。例えば、操作部材４６ａは、ブーム操作レバーである。操作部材４６ａは、中立位置から油圧シリンダ１４を伸長させる方向と、油圧シリンダ１４を収縮させる方向との２方向に操作可能である。
【００６０】
操作検出部４６ｂは、操作部材４６ａの操作量（以下「ブーム操作量」と呼ぶ）及び操作方向を検出する。操作検出部４６ｂは、例えば操作部材４６ａの位置を検出するセンサである。操作部材４６が中立位置に位置しているときには、ブーム操作量はゼロである。ブーム操作量及び操作方向を示す検出信号が、操作検出部４６ｂからポンプコントローラ２４に入力される。ポンプコントローラ２４は、ブーム操作量に応じて油圧シリンダ１４に供給される作動油の目標流量を演算する。
【００６１】
エンジンコントローラ２２は、燃料噴射装置２１を制御することによりエンジン１１の出力を制御する。エンジンコントローラ２２には、設定された目標エンジン回転速度および作業モードに基づいて設定されるエンジン出力トルク特性がマップ化されて記憶されている。エンジン出力トルク特性は、エンジン１１の出力トルクと回転速度との関係を示す。エンジンコントローラ２２は、エンジン出力トルク特性に基づいて、エンジン１１の出力を制御する。
【００６２】
ポンプコントローラ２４は、制御弁１６によって油圧シリンダ１４へ供給される作動油の流量を制御することができる。また、ポンプコントローラ２４は、第１ポンプ流量制御部２５及び第２ポンプ流量制御部２６によって油圧シリンダ１４へ供給される作動油の流量を制御することができる。ポンプコントローラ２４は、本発明のポンプ制御部の一例である。制御弁１６による流量の制御では、第１ポンプ流量制御部２５及び第２ポンプ流量制御部２６による流量の制御よりも、微小な流量を制御することができる。
【００６３】
例えば、ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａの操作量が所定値以下であるときには、制御弁１６による流量の制御（以下、「微小速度制御」と呼ぶ）を行う。ポンプコントローラ２４は、操作部材４６ａの操作量が所定値より大きいときには、第１ポンプ流量制御部２５及び第２ポンプ流量制御部２６による流量の制御（以下、「通常制御」と呼ぶ）を行う。
【００６４】
通常制御時には、ポンプコントローラ２４は、ポンプ吸収トルク特性に基づいて第１油圧ポンプ１２の吸収トルクと第２油圧ポンプ１３の吸収トルクが制御されるように、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とへの指令容量を制御する。ポンプ吸収トルク特性は、ポンプ吸収トルクとエンジン回転速度との関係を示す。ポンプ吸収トルク特性は、作業モードや運転状況に基づいて予め設定されており、ポンプコントローラ２４に記憶されている。
【００６５】
微小速度制御時には、ポンプコントローラ２４は、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３との容量を一定して、制御弁１６を制御することにより、油圧シリンダ１４へ供給される作動油の流量を制御する。
【００６６】
次に、ブリードオフ制御について説明する。ブリードオフ制御では、油圧シリンダ１４の収縮時すなわち、作業機２の下降時に、第２流路１５ｂの作動油の一部がブリードオフ流路３７に送られる。具体的には、ポンプコントローラ２４は、図３に示すブリードオフ開口面積情報Ｌ２に基づいて、ブーム下げ操作量に応じて制御弁１６を制御する。ブーム下げ操作量は、作業機２を下降させるときのブーム操作量である。
【００６７】
図３は、ブーム下げ開口面積情報Ｌ１とブリードオフ開口面積情報Ｌ２とを示す図である。ブーム下げ開口面積情報Ｌ１は、ブーム下げ操作量と、ブーム下げ開口面積との関係を規定する。ブーム下げ開口面積は、制御弁１６における第２ポンプ流路３４と第２シリンダ流路３２との間の開口面積である。なお、図３においてブーム下げ操作量は、操作部材４６ａの最大操作量を１００％とした百分率で示されている。
【００６８】
ブーム下げ開口面積情報Ｌ１では、ブーム下げ操作量がＡ１以上Ａ２未満の範囲において、ブーム下げ操作量の増大に応じて、ブーム下げ開口面積が増大する。ブーム下げ操作量がＡ１以上Ａ２未満の範囲内であるときには、上述した微小速度制御が行なわれる。ブーム下げ操作量がＡ２以上では、上述した通常制御が行なわれる。詳細には、ブーム下げ操作量がＡ２以上Ａ４未満の範囲において、ブーム下げ操作量の増大に応じて、ブーム下げ開口面積が微小速度制御時よりも急速に増大する。そして、ブーム下げ操作量がＡ４以上では、ブーム下げ開口面積は最大値Ｍａｘとなる。すなわち、第２ポンプ流路３４と第２シリンダ流路３２との間の制御弁１６の開口面積が全開となる。
【００６９】
ブリードオフ開口面積情報Ｌ２は、ブリードオフ制御でのブーム下げ操作量とブリードオフ開口面積との関係を規定する。ブリードオフ開口面積は、制御弁１６における第２ポンプ流路３４とブリードオフ流路３７との間の開口面積である。ブリードオフ開口面積は、制御弁１６が、第３位置状態Ｐ３と第２位置状態Ｐ２との間の位置状態に設定されることによって制御される。
【００７０】
ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ２以上Ａ３未満では、ブーム下げ操作量の増大に応じてブリードオフ開口面積が増大する。ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ３以上Ａ５未満では、ブリードオフ開口面積は、ｂ２で一定である。ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ５以上Ａ６未満では、ブーム下げ操作量の増大に応じてブリードオフ開口面積が減少する。ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６以上であるときには、ブリードオフ開口面積は０である。すなわち、ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６以上であるときには、第２ポンプ流路３４とブリードオフ流路３７との間の開口は閉じられている。
【００７１】
ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６より小さいときには、第２ポンプ流路３４の作動油の一部が、ブリードオフ流路３７に流れる。これにより、第２ポンプ流路３４の油圧の上昇が抑えられる。図４は、ブーム下げ操作量と、第２ポンプ流路の油圧との関係を示す図である。図４に示すように、ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６より小さいときには、第２ポンプ流路３４の油圧が、リリーフ弁４３のリリーフ圧Ｐｒより小さい圧力に抑えられる。また、ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６より小さいときには、ブーム下げ操作量の増大に応じて第２ポンプ流路３４の油圧がリリーフ圧Ｐｒより小さい範囲で増大する。
【００７２】
なお、図３に示すように、ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ２より小さいときには、ブリードオフ開口面積はｂ１で一定ある。このとき、制御弁１６は、中立位置状態Ｎと第３位置状態Ｐ３との間の位置状態に設定される。
【００７３】
次に、ブリードオフ時の作動油の流れの一例について、図２に基づいて説明する。なお、シリンダロッド１４ａの第１室１４ｃにおける受圧面積と第２室１４ｄにおける受圧面積との比は、２：１であるものとする。作業機２の下降時には、油圧シリンダ１４を収縮させるために、第２室１４ｄに作動油が供給される。例えば、第２シリンダ流路３２から第２室１４ｄへの流入流量が“０．８”である場合、第１室１４ｃから第１シリンダ流路３１への排出流量は、“１．６”である。なお、以下の説明において、流量を示す数値は、各流路の割合を示す一例である。
【００７４】
第１油圧ポンプ１２の吐出流量及び第２油圧ポンプ１３の吐出流量は、それぞれ“１．０”であるものとする。この場合、第２ポンプ流路３４の流量は、“１．０”である。ポンプコントローラ２４は、ブリードオフ開口面積がブーム下げ操作量に応じた値となるように、制御弁１６を第２位置状態と第３位置状態Ｐ３との間に設定する。これにより、第２ポンプ流路３４の作動油のうち“０．２”の作動油が、ブリードオフ流路３７に流れる。ブリードオフ流路３７に送られる作動油の流量はブリードオフ開口面積により定められる。また、残りの“０．８”の作動油が第２シリンダ流路３２を通って、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに流れる。
【００７５】
油圧シリンダ１４が収縮して作業機２が下降すると、“１．６”の作動油が、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃから排出される。“１．６”の作動油は、第１シリンダ流路３１を通って第１ポンプ流路３３に流れる。
【００７６】
一方、ブリードオフ流路３７からの“０．２”の作動油は、チャージ回路３５においてチャージポンプ２８からの“０．２”の作動油と合流する。そして、合計“０．４”の作動油が、チャージ回路３５から第１ポンプ流路３３に流れる。
【００７７】
第１シリンダ流路３１からの“１．６”作動油とチャージ回路３５からの“０．４”の作動油とは、第１ポンプ流路３３において合流する。第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とは同じ容量に設定されているため、第１ポンプ流路３３の作動油の“１．０”ずつが第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とに戻る。
【００７８】
本実施形態に係る油圧駆動システムは、以下の特徴を有する。
操作部材４６ａのブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６操作量より小さいときには、第２ポンプ流路３４が絞り１７を介してブリードオフ流路３７に接続される。これにより、第２ポンプ流路３４の作動油の一部が、ブリードオフ流路３７にブリードオフされて、第２ポンプ流路３４の油圧がリリーフ圧より小さい圧力に抑えられる。このため、作業機２を下降させる加速力が抑えられる。これにより、オペレータは、作業機２の位置を所望の高さに容易に調整することができる。
【００７９】
操作部材４６ａのブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６以上であるときには、第２ポンプ流路３４とブリードオフ流路３７との間の開口は閉じられている。従って、ブーム下げ操作量が、所定操作量Ａ６以上であるときには、第２ポンプ流路３４の作動油の全量が、第２シリンダ流路３２を介して油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに供給される。このため、作業機２を迅速に下降させることができる。これにより、作業機２による作業効率を向上させることができる。
【００８０】
操作部材４６ａのブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６より小さいときには、ブーム下げ操作量の増大に応じて第２ポンプ流路３４の油圧が増大するように、ブリードオフ開口面積が変更される。このため、ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６より小さいときであっても、ブーム下げ操作量の増大に応じて第２ポンプ流路３４の油圧が増大する。これにより、オペレータは、操作部材４６ａによって作業機２の動作速度を調整することができる。
【００８１】
ブリードオフされた作動油は、チャージ回路３５を介して油圧ポンプ１２，１３に戻される。従って、ブリードオフされた作動油を油圧ポンプ１２，１３において再利用することができる。
【００８２】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態に係る油圧駆動システムを図５に示す。第２実施形態に係る油圧駆動システムでは、制御弁１６は、第３ブリードオフポート１６ｉを有する。第３ブリードオフポート１６ｉは、第３方向制御部４８を介して、第２ポンプ流路３４に接続されている。第３方向制御部４８は、第２ポンプ流路３４から第３ブリードオフポート１６ｉへの作動油の流れを許容し、第３ブリードオフポート１６ｉから第２ポンプ流路３４への作動油の流れを禁止する。
【００８３】
また、制御弁１６は、第３位置状態Ｐ３において、第３ブリードオフポート１６ｉと第１バイパスポート１６ｄとを絞り１７を介して連通させる。従って、制御弁１６は、第３位置状態Ｐ３であるときに、絞り１７を介して第２ポンプ流路３４を、流路３８に接続する。流路３８は、第１バイパスポート１６ｄと第１ポンプ流路３３とを接続している。すなわち、本実施形態では、第１バイパスポート１６ｄと第１ポンプ流路３３とを接続する流路３８が、ブリードオフ流路に相当する。
【００８４】
制御弁１６は、第３位置状態Ｐ３において、第１シリンダ用ポート１６ｂと第１バイパスポート１６ｄとを連通させると共に、第２ポンプポート１６ｅと第２シリンダ用ポート１６ｂとを連通させる。従って、制御弁１６が第３位置状態Ｐ３では、第２ポンプ流路３４の作動油の一部が、第１シリンダ流路３１の作動油と合流して、第１ポンプ流路３３に流れる。第２実施形態に係る油圧駆動システムの他の構成は、第１実施形態に係る油圧駆動システムの構成と同様である。
【００８５】
次に、第２実施形態に係る油圧駆動システムにおけるブリードオフ制御時の作動油の流れの一例について、図５に基づいて説明する。第１油圧ポンプ１２の吐出流量及び第２油圧ポンプ１３の吐出流量は、それぞれ“１．０”であるものとする。この場合、第２ポンプ流路３４の流量は、“１．０”である。ポンプコントローラ２４は、ブリードオフ開口面積がブーム下げ操作量に応じた値となるように、制御弁１６を第２位置状態と第３位置状態Ｐ３との間に設定する。ここでのブリードオフ開口面積は、第３ブリードオフポート１６ｉと第１バイパスポート１６ｄとの間の開口面積である。
【００８６】
制御弁１６が上記のように設定されることにより、第２ポンプ流路３４の作動油のうち“０．２”の作動油が、第３ブリードオフポート１６ｉに流れる。また、残りの“０．８”の作動油が第２シリンダ流路３２を通って、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに流れる。
【００８７】
油圧シリンダ１４が収縮して作業機２が下降すると、“１．６”の作動油が、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃから排出される。“１．６”の作動油は、第１シリンダ流路３１を通って第１ポンプ流路３３に流れる。このとき、第３ブリードオフポート１６ｉからの“０．２”の作動油は、第１シリンダ流路３１からの“１．６”の作動油と合流する。そして、合計“１．８”の作動油が、流路３８を通って第１ポンプ流路３３に流れる。一方、チャージ回路３５から“０．２”の作動油が、第１ポンプ流路３３に供給される。
【００８８】
流路３８からの“１．８”作動油とチャージ回路３５からの“０．２”の作動油とは、第１ポンプ流路３３において合流する。第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とは同じ容量に設定されているため、第１ポンプ流路３３の作動油の“１．０”ずつが第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とに戻る。
【００８９】
以上のように、第２実施形態に係る油圧駆動システムにおいても、第１実施形態に係る油圧駆動システムと同様の効果を奏することができる。
【００９０】
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態に係る油圧駆動システムを図６に示す。第３実施形態に係る油圧駆動システムでは、第１実施形態の油圧駆動システムにおいて第２油圧ポンプ１３が省略されている。従って、メインポンプ１０は、１つの油圧ポンプ（第１油圧ポンプ１２）によって構成されている。また、第３実施形態に係る油圧駆動システムは、シャトル弁５１を備えている。
【００９１】
シャトル弁５１は、第１入力ポート５１ａと、第２入力ポート５１ｂと、ドレンポート５１ｃと、第１受圧部５１ｄと、第２受圧部５１ｅとを有する。第１入力ポート５１ａは、第１流路１５ａに接続される。第２入力ポート５１ｂは、第２流路１５ｂに接続されている。具体的には、第１入力ポート５１ａは、第１ポンプ流路３３に接続されている。第２入力ポート５１ｂは、第２ポンプ流路３４に接続されている。ドレンポート５１ｃは、ドレン流路５２に接続されている。ドレン流路５２は、ブリードオフ流路３７を介してチャージ回路３５に接続されている。第１受圧部５１ｄは、第１パイロット流路５３を介して、第１流路１５ａに接続されている。これにより、第１受圧部５１ｄには、第１流路１５ａの油圧が印加される。第１パイロット流路５３には、絞り５４が配置されている。第２受圧部５１ｅは、第２パイロット流路５５を介して、第２流路１５ｂに接続される。これにより、第２受圧部５１ｅには、第２流路１５ｂの油圧が印加される。第２パイロット流路５５には、絞り５６が配置されている。
【００９２】
シャトル弁５１は、第１流路１５ａの油圧と第２流路１５ｂの油圧とに応じて、第１位置状態Ｑ１と第２位置状態Ｑ２と中立位置状態Ｑｎとに切り換えられる。シャトル弁５１は、第１位置状態Ｑ１において、第２入力ポート５１ｂとドレンポート５１ｃとを連通させる。これにより、第２流路１５ｂがドレン流路５２に接続される。シャトル弁５１は、第２位置状態Ｑ２において、第１入力ポート５１ａとドレンポート５１ｃとを連通させる。これにより、第１流路１５ａがドレン流路５２に接続される。シャトル弁５１は、中立位置状態Ｑｎにおいて、第１入力ポート５１ａと第２入力ポート５１ｂとドレンポート５１ｃとの間を閉塞する。
【００９３】
シャトル弁５１は、スプール５７と、第１弾性部材５８と、第２弾性部材５９とを有する。第１弾性部材５８は、第１受圧部５１ｄ側から第２受圧部５１ｅ側に向かってスプール５７を押圧する。第２弾性部材５９は、第２受圧部５１ｅ側から第１受圧部５１ｄ側に向かってスプール５７を押圧する。第１弾性部材５８は自然長よりも圧縮された状態で、スプール５７に取り付けられている。第１弾性部材５８は、スプール５７が中立位置であるときに第１の取付荷重でスプール５７を押圧するように取り付けられている。第２弾性部材５９は自然長よりも圧縮された状態で、スプール５７に取り付けられている。第２弾性部材５９は、スプール５７が中立位置であるときに第２の取付荷重でスプール５７を押圧するように取り付けられている。
【００９４】
第１受圧部５１ｄの受圧面積と第２受圧部５１ｅの受圧面積との比は、第１室１４ｃの受圧面積と第２室１４ｄの受圧面積との比に等しい。例えば、第１室１４ｃの受圧面積と第２室１４ｄの受圧面積との比が２：１であるときには、第１受圧部５１ｄの受圧面積と第２受圧部５１ｅの受圧面積との比は、２：１である。
【００９５】
第１流路１５ａの油圧によって第１受圧部５１ｄに加えられる力が、第２流路１５ｂの油圧によって第２受圧部５１ｅに加えられる力よりも大きいときには、シャトル弁５１は、第１位置状態Ｑ１となる。これにより、第２流路１５ｂとドレン流路５２とが接続される。その結果、第２流路１５ｂの作動油の一部が、ドレン流路５２及びブリードオフ流路３７を介してチャージ回路３５へ流れる。第２流路１５ｂの油圧によって第２受圧部５１ｅに加えられる力が、第１流路１５ａの油圧によって第１受圧部５１ｄに加えられる力よりも大きいときには、シャトル弁５１は、第２位置状態Ｑ２となる。これにより、第１流路１５ａとドレン流路５２とが接続される。その結果、第１流路１５ａの作動油の一部が、ドレン流路５２及びブリードオフ流路３７を介してチャージ回路３５へ流れる。
【００９６】
第３実施形態に係る油圧駆動システムの他の構成は、第１実施形態に係る油圧駆動システムの構成と同様である。次に、第３実施形態に係る油圧駆動システムにおけるブリードオフ制御時の作動油の流れの一例について、図６に基づいて説明する。
【００９７】
第１油圧ポンプ１２の吐出流量は、“１．０”であるものとする。この場合、第２ポンプ流路３４の流量は、“１．０”である。ポンプコントローラ２４は、ブリードオフ開口面積がブーム下げ操作量に応じた値となるように、制御弁１６を第２位置状態と第３位置状態Ｐ３との間に設定する。これにより、第２ポンプ流路３４の作動油のうち“０．２”の作動油が、ブリードオフ流路３７に流れる。また、残りの“０．８”の作動油が第２シリンダ流路３２を通って、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに流れる。
【００９８】
油圧シリンダ１４が収縮して作業機２が下降すると、“１．６”の作動油が、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃから排出される。“１．６”の作動油は、第１シリンダ流路３１を通って第１ポンプ流路３３に流れる。
【００９９】
作業機２を下降させるために油圧シリンダ１４を収縮させる場合には、シャトル弁５１は第２位置状態Ｑ２に切り換えられる。第１ポンプ流路３３の作動油のうち“０．６”の作動油は、シャトル弁５１を通ってブリードオフ流路３７に流れる。残りの“１．０”の作動油は、第１油圧ポンプ１２に戻る。
【０１００】
なお、第２ポンプ流路３４からの“０．２”の作動油とシャトル弁５１からの“０．６”の作動油は、ブリードオフ流路３７において合流して、チャージ回路３５に流れる。そして、合計“０．８”の作動油は、チャージ回路３５からリリーフ弁４２を通って作動油タンク２７に流れる。
以上のように、第３実施形態に係る油圧駆動システムにおいても、第１実施形態に係る油圧駆動システムと同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
４．第４実施形態
本発明の第４実施形態に係る油圧駆動システムを図７に示す。第４実施形態に係る油圧駆動システムでは、第２実施形態に係る油圧駆動システムにおいて、第３実施形態に係る油圧駆動システムと同様に、メインポンプ１０が、１つの油圧ポンプ（第１油圧ポンプ１２）によって構成されている。また、第４実施形態に係る油圧駆動システムは、第３実施形態に係る油圧駆動システムと同様に、シャトル弁５１を備えている。他の構成については、第２実施形態に係る油圧駆動システムと同様である。
【０１０２】
次に、第４実施形態に係る油圧駆動システムにおけるブリードオフ制御時の作動油の流れの一例について、図７に基づいて説明する。第１油圧ポンプ１２の吐出流量は、“１．０”であるものとする。この場合、第２ポンプ流路３４の流量は、“１．０”である。ポンプコントローラ２４は、ブリードオフ開口面積がブーム下げ操作量に応じた値となるように、制御弁１６を第２位置状態と第３位置状態Ｐ３との間に設定する。
【０１０３】
これにより、第２ポンプ流路３４の作動油のうち“０．２”の作動油が、第３ブリードオフポート１６ｉに流れる。また、残りの“０．８”の作動油が第２シリンダ流路３２を通って、油圧シリンダ１４の第２室１４ｄに流れる。
【０１０４】
油圧シリンダ１４が収縮して作業機２が下降すると、“１．６”の作動油が、油圧シリンダ１４の第１室１４ｃから排出される。“１．６”の作動油は、第１シリンダ流路３１を通って第１ポンプ流路３３に流れる。このとき、第３ブリードオフポート１６ｉからの“０．２”の作動油は、第１シリンダ流路３１からの“１．６”の作動油と合流する。そして、合計“１．８”の作動油が、流路３８を通って第１ポンプ流路３３に流れる。
【０１０５】
作業機２を下降させるために油圧シリンダ１４を収縮させる場合には、シャトル弁５１は第２位置状態Ｑ２に切り換えられる。第１ポンプ流路３３の作動油のうち“０．８”の作動油は、シャトル弁５１を通ってブリードオフ流路３７に流れる。残りの“１．０”の作動油は、第１油圧ポンプ１２に戻る。
【０１０６】
なお、シャトル弁５１からの“０．８”の作動油は、ブリードオフ流路３７を通って、チャージ回路３５に流れる。そして、“０．８”の作動油は、チャージ回路３５からリリーフ弁４２を通って作動油タンク２７に流れる。
【０１０７】
以上のように、第４実施形態に係る油圧駆動システムにおいても、第１実施形態に係る油圧駆動システムと同様の効果を奏することができる。
【０１０８】
５．第５実施形態
ポンプコントローラ２４は、通常制御において、ポンプ吸収トルク特性に基づいて第１油圧ポンプ１２の吸収トルクと第２油圧ポンプ１３の吸収トルクが制御されるように、第１油圧ポンプ１２と第２油圧ポンプ１３とへの指令容量を制御する。しかし、ポンプコントローラ２４は、ブーム下げ操作量が所定操作量Ａ６より小さいときには、第２ポンプ流路３４からブリードオフされる作動油の流量に相当する容量を、第２油圧ポンプ１３への指令容量から低減させてもよい。図８は、第５実施形態に係る油圧駆動システムにおける第２油圧ポンプ１３への指令容量の制御の処理を示すフローチャートである。
【０１０９】
ステップＳ１において、ポンプコントローラ２４は、ブーム下げ操作量を検出する。ポンプコントローラ２４は、操作検出部４６ｂからの検出信号によってブーム下げ操作量を検出する。
【０１１０】
ステップＳ２において、ポンプコントローラ２４は、ブリードオフ開口面積（Ａ）を算出する。ポンプコントローラ２４は、ブリードオフ開口面積情報Ｌ２に基づいてブーム下げ操作量からブリードオフ開口面積（Ａ）を算出する。
【０１１１】
ステップＳ３において、ポンプコントローラ２４は、ポンプ圧（Ｐ２）と、チャージ圧（Ｐｃ）とを検出する。ポンプ圧（Ｐ２）は、第２ポンプ流路３４の油圧である。チャージ圧（Ｐｃ）は、チャージ回路３５の油圧である。ポンプコントローラ２４は、例えば油圧回路に設けられた圧力センサによってポンプ圧（Ｐ２）と、チャージ圧（Ｐｃ）とを検出する。
【０１１２】
ステップＳ４において、ポンプコントローラ２４は、ブリードオフ流量（Ｑｂ）を算出する。ブリードオフ流量（Ｑｂ）は、第２ポンプ流路３４からブリードオフされる作動油の流量である。ポンプコントローラ２４は、以下の数１式からブリードオフ流量（Ｑｂ）を算出する。
【０１１３】
【数１】
2014084878.tif 000003
Ｃは所定の定数である。Ａは、ステップＳ２で算出したブリードオフ開口面積である。Ｐ２は、ステップＳ３で検出したポンプ圧である。Ｐｃは、ステップＳ３で検出したチャージ圧である。
【０１１４】
ステップＳ５において、ポンプコントローラ２４は、ポンプ回転速度（Ｎ）を算出する。ポンプ回転速度（Ｎ）は、油圧ポンプ１２，１３の回転速度である。例えば、ポンプコントローラ２４は、回転速度センサ２３にて検出されたエンジン１１の回転速度からポンプ回転速度（Ｎ）を算出する。
【０１１５】
ステップＳ６において、ポンプコントローラ２４は、第２油圧ポンプの低減容量（ΔD）を算出する。ポンプコントローラ２４は、以下の数２式から第２油圧ポンプの低減容量（ΔD）を算出する。
【０１１６】
【数２】
2014084878.tif 000004
Ｑｂは、ステップＳ４で算出したブリードオフ流量である。Ｎは、ステップＳ５で検出したポンプ回転速度である。
【０１１７】
ステップＳ７において、ポンプコントローラ２４は、第２油圧ポンプ１３への指令容量から低減容量（ΔD）を低減する。ポンプコントローラ２４は、指令容量から低減容量（ΔD）を低減した容量に対応する指令信号を第２油圧ポンプ１３に送る。
【０１１８】
第５実施形態に係る油圧駆動システムでは、チャージポンプ２８から補充をされるチャージ流量を低減することができる。これにより、駆動源の燃費を更に向上させることができる。例えば、第１実施形態では、図２に示すように、ブリードオフ流路３７への流量“０．２”は、油圧シリンダ１４を経由しない。従って、油圧シリンダ１４において“０．２”から“０．４”への排出流量の増加が生じない。従って、この差の“０．２”の流量は、チャージポンプ２８から補充される。これに対して、第５実施形態に係る油圧駆動システムでは、第２油圧ポンプの容量が“０．２”低減される。このため、チャージポンプ２８から第１ポンプ流路３３に作動油を補充する必要がない。これにより、チャージポンプ２８の流量を低減することができる。
【０１１９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１２０】
油圧駆動システムは、油圧ショベルのブームを駆動するためのシステムに限らず、他の作業車両の作業機を駆動するためのシステムであってもよい。例えば、油圧駆動システムは、ホイールローダのリフトアームを駆動するシステムであってもよい。或いは、油圧駆動システムは、ブルドーザのブレードを駆動するシステムであってもよい。
【０１２１】
駆動源は、エンジンに限らず、電動モータであってもよい。
【０１２２】
制御弁１６はパイロット油圧により制御される油圧制御弁であってもよい。この場合には、ポンプコントローラ２４と油圧制御弁との間には電磁比例減圧弁が配置される。電磁比例減圧弁はポンプコントローラ２４からの指令信号により制御される。電磁比例減圧弁は指令信号に応じたパイロット油圧を油圧制御弁へ供給する。油圧制御弁はパイロット油圧により切換制御される。電磁比例減圧弁はパイロットポンプの吐出する作動油を減圧してパイロット油圧を発生させる。パイロットポンプの代わりにチャージポンプ２８の吐出する作動油が用いられてもよい。
【０１２３】
上記の実施形態においてブリードオフ流路３７は、チャージ回路３５に接続されているが、作動油タンク２７などの他の回路に接続されてもよい。ただし、ブリードオフ流路３７が作動油タンク２７に接続される場合には、ブリードオフ流路３７からの作動油を油圧ポンプ１２，１３において再利用できない。このため、チャージポンプ２８を大型化させる必要が生じる。従って、ブリードオフ流路３７は、チャージ回路３５に接続されることが好ましい。
【０１２４】
上記の実施形態では、ポンプコントローラ２４は、通常制御と微小速度制御とを実行しているが、これらの制御が省略されてもよい。例えば、微小速度制御が省略されてもよい。
【０１２５】
上記の実施形態において、所定操作量Ａ６は１００％より小さい値であるが、所定操作量Ａ６が１００％であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明によれば、作業機の位置を所望の高さに容易に調整することができる油圧駆動システムを提供することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１２        第１油圧ポンプ
１１        エンジン（駆動源）
２          作業機
２４        油圧シリンダ
１５        作動油流路
４２        リリーフ弁
４６ａ      操作部材
３７，３８  ブリードオフ流路
１６        制御弁
２４        ポンプコントローラ（ポンプ制御部）
３５        チャージ回路
２          作動油タンク
【図１】
2014084878.tif 000005
【図２】
2014084878.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014084878.tif 000009
【図６】
2014084878.tif 000010
【図７】
2014084878.tif 000011
【図８】
2014084878.tif 000012