(57)【要約】【課題】その構成部品に故障が生じた場合であっても、旋回油圧モータの駆動トルク或いは制動トルクの意図しない低下を回避できる安全性の高い建設機械の油圧駆動装置を提供する。【解決手段】旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力が第１設定圧力以下となるように制限する第１旋回リリーフ弁と、その操作部へ供給されるパイロット圧油により旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力が第１設定圧力より低い第２設定圧力以下となるように切換可能な第２旋回リリーフ弁と、その操作部へ供給されるパイロット圧油により旋回油圧モータと第２旋回リリーフ弁とを連通／遮断する切換弁と、切換弁の操作部と第２旋回リリーフ弁の操作部とに供給するパイロット圧油を生成する電磁弁と、電磁弁を駆動する操作信号を出力するコントロールユニットとを備えた。【選択図】  図２
2014025209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回体と作業機と前記旋回体を操作する旋回操作レバーとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、
油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油によって、前記旋回体を駆動または制動させる旋回油圧モータと、
前記油圧ポンプから前記旋回油圧モータに供給される圧油の流れを制御する旋回方向制御弁と、
前記旋回方向制御弁と前記旋回油圧モータとを連結する一方及び他方の油路にそれぞれ設けられ、前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力が第１設定圧力以下となるように制限する第１旋回リリーフ弁と、
前記油路にそれぞれ設けられ、その操作部へ供給されるパイロット圧油により前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力が前記第１設定圧力より低い第２設定圧力以下となるように切換可能な第２旋回リリーフ弁と、
前記第２旋回リリーフ弁の上流側の油路に設けられ、その操作部へ供給されるパイロット圧油により前記旋回油圧モータと前記第２旋回リリーフ弁とを連通／遮断する切換弁と、
前記切換弁の操作部と前記第２旋回リリーフ弁の操作部とに供給するパイロット圧油を生成する電磁弁と、
前記電磁弁を駆動する操作信号を出力するコントロールユニットとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記電磁弁にパイロット圧力源からのパイロット一次圧を供給する管路と、
前記管路の連通／遮断を切換える電磁切換弁とを更に備え、
前記コントロールユニットは、制御演算を実行するコントローラと、前記コントローラからの指令信号により前記電磁比例減圧弁を駆動する制御信号を生成する電磁弁ドライバと、
前記コントローラから前記電磁弁ドライバへ前記指令信号が出力されたときだけに、前記電磁切換弁を駆動して前記管路を連通状態とする電磁切換弁駆動回路とを有する
ことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記旋回操作レバーの操作時のパイロット圧力を検出する第１圧力センサと、
前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力を検出する第２圧力センサとを備え、
前記コントローラは、前記第１圧力センサからの前記旋回操作レバーの操作時パイロット圧力と、前記第２圧力センサからの前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力とを取込み、これらの圧力信号に応じて前記指令信号を出力する
ことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記コントローラは、前記旋回油圧モータの駆動トルク又は制動トルクを減少させるときに前記制御信号を出力する
ことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記電磁切換弁駆動回路は、ダイオードユニットとリレーとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の油圧駆動装置に係り、さらに詳しくは、建設機械の旋回体を駆動する油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の旋回体を有する建設機械の油圧駆動装置は、旋回体を駆動する旋回油圧モータを内蔵した旋回モータユニットを備えている。旋回モータユニット内には、旋回油圧モータに供給される圧油の圧力或いは旋回モータから排出される圧油の圧力が所定の圧力を超えないように制限するために、旋回油圧モータの油路にそれぞれ設けた旋回リリーフ弁と呼ばれるリリーフ弁が配置されている。
【０００３】
建設機械の油圧駆動装置において、旋回油圧モータ油路にそれぞれ設けたリリーフ弁の設定圧力（リリーフ圧力）を変更可能とした油圧駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。各リリーフ弁のリリーフ圧力を変更可能とすることで、旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力を変更可能とし、旋回油圧モータの最大駆動トルク或いは制動トルクを変更することができる。特許文献１に記載の技術においては、フロント作業機の姿勢により各リリーフ弁の設定圧力を変更することで、フロント作業機の姿勢によって変化する旋回体の慣性質量の変化に応じて旋回油圧モータの最大駆動トルク或いは制動トルクを変更し、操作性の悪化を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
建設機械の油圧駆動装置において、特許文献１に記載のように、旋回油圧モータの各リリーフ弁の設定圧力（リリーフ圧力）を変更可能とすれば、旋回油圧モータの最大駆動トルク或いは制動トルクの変更の効果が得られる。
【０００６】
しかしながら、このような油圧駆動装置において、例えば、各リリーフ弁等の構成部品が故障して、リリーフ圧力が低圧側に切り替わったままになると、旋回油圧モータの制動トルクと最大駆動トルクが低下するため、旋回体の安全動作の確保が難しくなる。また、逆に、リリーフ圧力が高圧側に切り替わったままになると、安全性は確保できるが、旋回体の慣性質量が小さい状態における旋回の起動と停止時にショックが発生し、操作性が悪化する虞がある。このように、従来のリリーフ弁におけるリリーフ圧力を可変とした油圧駆動装置においては、リリーフ弁等の構成部品が故障した場合、修理するまでの間、旋回体の安全動作の確保が難しくなったり操作性が悪化するという問題があった。
【０００７】
本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、旋回油圧モータの駆動トルク或いは制動トルクを変更可能とした油圧駆動装置において、その構成部品に故障が生じた場合であっても、旋回油圧モータの駆動トルク或いは制動トルクの意図しない低下を回避できる安全性の高い建設機械の油圧駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、旋回体と作業機と前記旋回体を操作する旋回操作レバーとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油によって、前記旋回体を駆動または制動させる旋回油圧モータと、前記油圧ポンプから前記旋回油圧モータに供給される圧油の流れを制御する旋回方向制御弁と、前記旋回方向制御弁と前記旋回油圧モータとを連結する一方及び他方の油路にそれぞれ設けられ、前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力が第１設定圧力以下となるように制限する第１旋回リリーフ弁と、前記油路にそれぞれ設けられ、その操作部へ供給されるパイロット圧油により前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力が前記第１設定圧力より低い第２設定圧力以下となるように切換可能な第２旋回リリーフ弁と、前記第２旋回リリーフ弁の上流側の油路に設けられ、その操作部へ供給されるパイロット圧油により前記旋回油圧モータと前記第２旋回リリーフ弁とを連通／遮断する切換弁と、前記切換弁の操作部と前記第２旋回リリーフ弁の操作部とに供給するパイロット圧油を生成する電磁弁と、前記電磁弁を駆動する操作信号を出力するコントロールユニットとを備えたものとする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記電磁弁にパイロット圧力源からのパイロット一次圧を供給する管路と、前記管路の連通／遮断を切換える電磁切換弁とを更に備え、前記コントロールユニットは、制御演算を実行するコントローラと、前記コントローラからの指令信号により前記電磁弁を駆動する制御信号を生成する電磁弁ドライバと、前記コントローラから前記電磁弁ドライバへ前記指令信号が出力されたときだけに、前記電磁切換弁を駆動して前記管路を連通状態とする電磁切換弁駆動回路とを有することを特徴とする。
【００１０】
更に、第３の発明は、第２の発明において、前記旋回操作レバーの操作時のパイロット圧力を検出する第１圧力センサと、前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力を検出する第２圧力センサとを備え、前記コントローラは、前記第１圧力センサからの前記旋回操作レバーの操作時パイロット圧力と、前記第２圧力センサからの前記旋回油圧モータの駆動圧力或いは制動圧力とを取込み、これらの圧力信号に応じて前記指令信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記コントローラは、前記旋回油圧モータの駆動トルク又は制動トルクを減少させるときに前記制御信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
更に、第５の発明は、第２乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記電磁切換弁駆動回路は、ダイオードユニットとリレーとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、その構成部品に故障が生じた場合であっても、旋回油圧モータの駆動トルク或いは制動トルクの意図しない低下を回避できる安全性の高い建設機械の油圧駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実施の形態を備えたハイブリッド式油圧ショベルの側面図である。
【図２】本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実施の形態の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実施の形態を構成するコントローラの処理内容を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、建設機械としてハイブリッド式油圧ショベルを例にとって本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、旋回体を備えた建設機械全般（作業機械を含む）に適用が可能であり、本発明の適用はハイブリッド式油圧ショベルに限定されるものではない。例えば、本発明は旋回体を備えたクレーン車等にも適用可能である。図１は本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実施の形態を備えたハイブリッド式油圧ショベルの側面図である。
【００１６】
図１において、油圧ショベルは走行体１０と、走行体１０上に旋回可能に設けた旋回体２０と、旋回体２０に装設した多関節形の作業機３０を備えている。
【００１７】
走行体１０は、一対のクローラ１１ａ，１１ｂ及びクローラフレーム１２ａ，１２ｂ（図１では片側のみを示す）、各クローラ１１ａ，１１ｂを独立して駆動制御する一対の走行用油圧モータ１３、１４及びその減速機構等で構成されている。
【００１８】
旋回体２０は、旋回フレーム２１と、旋回フレーム２１上に設けられた、原動機としてのエンジン２２と、エンジン２２により駆動されるアシスト発電モータ２３と、旋回電動モータ２５と、アシスト発電モータ２３及び旋回電動モータ２５と電気的に接続される電気二重層のキャパシタ２４と、旋回電動モータ２５の回転を減速する減速機構を含み、旋回電動モータ２５と旋回油圧モータ２７との合計トルクによって、走行体１０に対して旋回体２０（旋回フレーム２１）を旋回させるための旋回機構２６等から構成されている。
【００１９】
また、旋回体２０には作業機３０が搭載されている。作業機３０は、旋回体２０の旋回フレーム２１に俯仰動可能に設けたブーム３１と、ブーム３１を駆動するためのブームシリンダ３２と、ブーム３１の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム３３と、アーム３３を駆動するためのアームシリンダ３４と、アーム３３の先端に回転可能に軸支されたバケット３５と、バケット３５を駆動するためのバケットシリンダ３６等で構成されている。
【００２０】
さらに、旋回体２０の旋回フレーム２１上には、上述した走行用油圧モータ１３，１４、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧を発生する油圧ポンプ、及び各油圧アクチュエータを駆動制御するためのコントロールバルブを含む油圧システム４０が搭載されている。
【００２１】
次に、油圧駆動装置の構成について図２を用いて概略説明する。図２は本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実施の形態の構成を示す回路図である。図２に示す実施の形態においては、旋回体２０を駆動する旋回油圧モータ２７に関する駆動システムのみを示している。
【００２２】
油圧駆動装置は、原動機であるエンジン２２と、このエンジン２２により駆動される可変容量型の油圧ポンプ１と、作動油タンク２と、旋回体２０の動作を指示する操作レバー装置３と、油圧ポンプ１から旋回油圧モータ２７に供給される圧油の流れを制御する旋回方向制御弁４と、油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動され、旋回体２０を回転駆動させる旋回油圧モータ２７を内蔵した旋回モータユニット５と、コントロールユニット６と、パイロット圧力源７と、パイロット圧力源７から旋回モータユニット５へのパイロット圧油の供給／遮断を切換える電磁切換弁８と、パイロット圧力源７からのパイロット圧油を基に後述する切換弁等の駆動圧を生成する電磁比例減圧弁ユニット９とを備えている。
【００２３】
旋回方向制御弁４の両端には受圧部４１ｂ，４１ｃが設けられ、操作レバー装置３からの操作パイロット圧が受圧部４１ｂ，４１ｃの一方に導かれ、この操作パイロット圧により旋回方向制御弁４が切り換え操作される。旋回方向制御弁４のメインスプール４１ａが図示の中立位置から図示左のＡ位置に切り換えられたときには、油圧ポンプ１からの圧油はポンプ油路４３、旋回方向制御弁４のＡ位置のメータイン絞り、アクチュエータ油路４４ａを経由して、旋回モータユニット５に供給される。旋回モータユニット５からの戻り油は、アクチュエータ油路４４ｂ、旋回方向制御弁４のＡ位置のメータアウト絞り、排出油路４５を経由して、タンク２に戻される。ここで、アクチュエータ油路４４ａ，４４ｂには、それぞれの油路に供給される圧油の圧力を検出する圧力センサ４９ａ，４９ｂが設けられている。圧力センサ４９ａ，４９ｂが検出した各油路の圧力信号はコントロールユニット６のコントローラ６５へ出力される。
【００２４】
旋回方向制御弁４はセンターバイパスタイプのバルブであり、上流側がポンプ油路４３に接続され、下流側は排出油路４５に接続されたセンターバイパス油路４６上に配置されている。旋回方向制御弁４は、メインスプール４１ａが図示の中立位置にあるときは、センターバイパス油路４６を開放し、油圧ポンプ１の吐出油の全量を排出油路４５を介してタンク２に環流する。旋回方向制御弁４のメインスプール４１ａが図示の中立位置から図示左右のいずれかの位置に切り換えられたときには、その切り換えストロークに応じてセンターバイパス油路４６を絞って、ポンプ油路４３の圧力（油圧ポンプ１の吐出圧力）を上昇させ、この圧力上昇により油圧ポンプ１の吐出油が旋回方向制御弁４を経由して旋回モータユニット５に供給される。旋回方向制御弁４がフルストロークで切り換えられたときには、センターバイパス油路４６は完全に閉じられ、油圧ポンプ１の吐出油の全量が旋回モータユニット５に供給される。
【００２５】
旋回モータユニット５はモータハウジング５１を有し、モータハウジング５１内に旋回油圧モータ２７の構成機器（例えば斜板、ピストン等）が配置されている。また、モータハウジング５１内には、１対のアクチュエータ油路４４ａ，４４ｂに接続する１対のアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂと排出油路５３とが形成され、かつ１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂと、補給用の１対の第１チェック弁５５ａ，５５ｂとを備えている。また、旋回油圧モータ２７は作動油の入口と出口になる２つのポートを備え、本実施の形態においては、左旋回する際に作動油の入口となるポートをＡポートとして、アクチュエータ油路５２ａに接続し、出口となるポートをＢポートとして、アクチュエータ油路５２ｂに接続している。旋回モータユニット５におけるモータハウジング５１の外部には、後述する電磁比例減圧弁ユニット９からのパイロット圧力を受ける操作部を備え、このパイロット圧力に応じてリリーフセット圧を可変とする第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂと、補給用の１対の第２チェック弁５７ａ，５７ｂと、切換弁５８ａ，５８ｂとが配置されている。
【００２６】
１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂは、それぞれ、上流側が１対のアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂに接続され、下流側（排出側）が排出油路５３に接続されている。１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂは、アクチュエータ油路５２ａ，５２ｂの圧力が第１設定圧力を超えないように制限する機能を有している。
【００２７】
ここで、第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂにより制限されるアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂの圧力とは、旋回体２０の起動時等、旋回油圧モータ２７が油圧ポンプ１から供給された圧油によって駆動され旋回体２０を駆動するときは、その駆動圧力の上限値であり、旋回体２０の減速、停止時等、旋回油圧モータ２７が旋回体２０により慣性駆動され、旋回油圧モータ２７のポンプ作用により排出側のアクチュエータ油路５２ａ又は５２ｂに制動圧力（背圧）が生じるときは、その制動圧力の上限値である。
【００２８】
１対の補給用の第１チェック弁５５ａ，５５ｂは、それぞれ、下流側が１対のアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂに接続され、上流側が排出油路５３に接続されている。補給用の第１チェック弁５５ａ，５５ｂは、旋回体２０の停止時等、旋回油圧モータ２７が旋回体２０により慣性駆動され、旋回油圧モータ２７のポンプ作用により旋回油圧モータ２７の吸い込み側のアクチュエータ油路５２ａ又は５２ｂが負圧になろうとするとき、そのアクチュエータ油路５２ａ又は５２ｂに第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂの下流側の排出油路５３から圧油を補給し、キャビテーションの発生を防止するものである。
【００２９】
第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂは、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂと同様、それぞれ、上流側が１対のアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂに接続され、下流側（排出側）が排出油路５３に接続されている。言い換えれば、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂは、１対のアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂに１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂに対して並列に接続され、かつ第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの下流側は、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの排出油が第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂの下流近傍の位置で第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂの排出油と合流するように、第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂの下流側の排出油路５３に接続されている。
【００３０】
第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂは、電磁比例減圧弁ユニット９から供給される操作圧油に応じてアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂの圧力（旋回油圧モータ２７の駆動圧力或いは制動圧力）が上記第１設定圧力より低い第２設定圧力を超えないように制限する機能を有している。具体的には、電磁比例減圧弁ユニット９からのパイロット圧力がそれぞれの操作部に入力された場合には、それぞれのリリーフ圧力を、第１設定圧力より低い第２設定圧力に設定し、パイロット圧力がそれぞれの操作部に入力されない場合には、第１設定圧力以上に設定している。
【００３１】
１対の補給用の第２チェック弁５７ａ，５７ｂは、第１チェック弁５５ａ，５５ｂと同様に、それぞれ、下流側が１対のアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂに接続され、上流側が排出油路５３に接続されている。
【００３２】
切換弁５８ａ，５８ｂは、それぞれ、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの上流側に配置されていて、電磁比例減圧弁ユニット９からの操作信号に応じて、開閉位置を切換える。具体的には、電磁比例減圧弁ユニット９からのパイロット圧力がそれぞれの操作部に入力された場合には、開位置（連通位置）に切換えられ、パイロット圧力がそれぞれの操作部に入力されない場合には、閉位置（遮断位置）に切換えられる。
【００３３】
切換弁５８ａ，５８ｂは、それぞれ図示の閉位置にあるときは、１対のアクチュエータ油路５２ａ，５２ｂと第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂ間の連通を遮断し、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの機能を無効にする。このときは、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂが単独で機能し、第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性がそのまま有効となる。切換弁５８ａ，５８ｂは、図示の閉位置から開位置に切り換えられたときは、アクチュエータ油路５２ａ，５２ｂと第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂ間をそれぞれ連通させ、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂのそれぞれの機能を有効とする。具体的には、第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性より低い設定圧力のリリーフ特性が得られる。
【００３４】
このように切換弁５８ａ，５８ｂの開閉と、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの機能とを同時に切り換え操作することにより、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂが単独で機能する第１リリーフモードと、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂと第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂのいずれかとが組み合わさって機能する第２リリーフモードのいずれか一方が選択できる。
【００３５】
次に、切換弁５８ａ，５８ｂと第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂとを制御するパイロット圧油の系統について説明する。  
パイロット圧力源７は、例えば、エンジン２２により駆動されるパイロット圧力ポンプ等で構成されている。パイロット圧力源７からのパイロット管路７１は、二方に分岐していて、一方が操作レバー装置３に接続され、他方が旋回モータユニット５へのパイロット圧油の供給／遮断を切換える電磁切換弁８に接続されている。
【００３６】
操作レバー装置３には、操作レバーの操作量と操作方向に応じたパイロット圧を生成する図示しない一対の減圧弁が設けられている。この一対の減圧弁の一次ポート側が、一方のパイロット管路７１に接続されている。一対の減圧弁における一方側の二次ポートは、パイロット管路７２ａを介して旋回方向制御弁４の受圧部４１ｃに接続され、他方側の減圧弁の二次ポートは、パイロット管路７２ｂを介して旋回方向制御弁４の受圧部４１ｂに接続されている。ここで、パイロット管路７２ａ，７２ｂには、操作レバー装置３の操作圧力を検出する圧力センサ７７ａ，７７ｂが設けられている。圧力センサ７７ａは、操作レバー装置３の左旋回時のパイロット圧力を検出し、圧力センサ７７ｂは、操作レバー装置３の右旋回時のパイロット圧力を検出する。検出した操作レバー装置３のパイロット圧力信号はコントロールユニット６のコントローラ６５へ出力される。
【００３７】
他方のパイロット管路７１は、電磁切換弁８を介した下流側で２つのパイロット管路７１ａと７１ｂとに分岐されている。パイロット管路７１ａと７１ｂとは、電磁比例減圧弁ユニット９の２つの入力ポートにそれぞれ接続されている。
【００３８】
電磁切換弁８は、３ポート２位置の電磁切換弁であって、一端側にばね８ｂを、他端側に電磁操作部８ａを有し、その電磁操作部８ａへの電圧信号の有無により、スプール位置を切り換える。電磁操作部８ａに電圧信号が印加された場合には、パイロット油圧源７からの圧油をパイロット管路７１ａと７１ｂとを介して電磁比例減圧弁ユニット９へ供給するスプール位置となり、電磁操作部８ａへの電圧信号が除去された場合には、パイロット油圧源７からの圧油の供給を遮断し、パイロット管路７１ａと７１ｂとからの圧油をタンク２へ排出するスプール位置となる。電磁操作部８ａには、後述するコントロールユニット６を構成するリレー６８の接点を介してバッテリ６９から電気信号が供給される。
【００３９】
電磁比例減圧弁ユニット９は、パイロット圧力源７からの圧油を減圧して、一方の切換弁５８ａと一方の第２旋回リリーフ弁５６ａの駆動圧を生成する第１電磁比例減圧弁９Ａと、パイロット圧力源７からの圧油を減圧して、他方の切換弁５８ｂと他方の第２旋回リリーフ弁５６ｂの駆動圧を生成する第２電磁比例減圧弁９Ｂとを備えている。
【００４０】
第１電磁比例減圧弁９Ａは、３ポート２位置の電磁比例弁であって、一端側にばね９Ａｂを、他端側に電磁操作部９Ａａを有し、その電磁操作部９Ａａへ印加されるＰＷＭ信号により、スプール位置を連続的に切り換える。電磁操作部９ＡａにＰＷＭ信号が印加された場合には、入力ポートに供給された圧油を出力ポートからパイロット管路７３ａを介して一方の切換弁５８ａの操作部と一方の第２旋回リリーフ弁５６ａの操作部へと供給するスプール位置となる。電磁操作部９ＡａへのＰＷＭ信号が除去された場合には、パイロット油圧源７からの圧油の供給を遮断し、パイロット管路７３ａからの圧油をタンク２へ排出するスプール位置となる。電磁操作部９Ａａには、後述するコントロールユニット６を構成する電磁弁ドライバユニット６６からＰＷＭ信号が供給される。
【００４１】
第２電磁比例減圧弁９Ｂは、３ポート２位置の電磁比例弁であって、一端側にばね９Ｂｂを、他端側に電磁操作部９Ｂａを有し、その電磁操作部９Ｂａへ印加されるＰＷＭ信号により、スプール位置を連続的に切り換える。電磁操作部９ＢａにＰＷＭ信号が印加された場合には、入力ポートに供給された圧油を出力ポートからパイロット管路７３ｂを介して他方の切換弁５８ｂの操作部と他方の第２旋回リリーフ弁５６ｂの操作部へと供給するスプール位置となる。電磁操作部９ＢａへのＰＷＭ信号が除去された場合には、パイロット油圧源７からの圧油の供給を遮断し、パイロット管路７３ｂからの圧油をタンク２へ排出するスプール位置となる。電磁操作部９Ｂａには、後述するコントロールユニット６を構成する電磁弁ドライバユニット６６からＰＷＭ信号が供給される。
【００４２】
コントロールユニット６は、コントローラ６５と電磁弁ドライバユニット６６とダイオードユニット６７とリレー６８とを備えている。バッテリ６９は、蓄えた電力をコントロールユニット６へ送る。
【００４３】
電磁弁ドライバユニット６６は、コントローラ６５からの第１指令信号を入力して、第１電磁比例減圧弁９Ａの電磁操作部９Ａａに送るＰＷＭ信号を生成する第１電磁弁ドライバ６６ａと、コントローラ６５からの第２指令信号を入力して、第２電磁比例減圧弁９Ｂの電磁操作部９Ｂａに送るＰＷＭ信号を生成する第２電磁弁ドライバ６６ｂとを備えている。
【００４４】
ダイオードユニット６７は、コントローラ６５の第１指令信号出力端とそのアノード端子とをケーブルで接続し、そのカソード端子とリレー６８のコイルの一端側とをケーブルで接続した第１ダイオード６７ａと、コントローラ６５の第２指令信号出力端とそのアノード端子とをケーブルで接続し、そのカソード端子とリレー６８のコイルの一端側とをケーブルで接続した第２ダイオード６７ｂとを備えている。
【００４５】
リレー６８は、その一端側を第１及び第２ダイオード６７ａ，６７ｂのカソード端子に接続し、その他端側をバッテリ６９の負極に接続したコイルと、その一端側をバッテリ６９の正極に接続し、その他端側を電磁切換弁８の電磁操作部８ａに接続したＡ接点とを備えている。
【００４６】
コントローラ６５は、圧力センサ７７ａ，７７ｂが検出した操作レバー装置３の操作パイロット圧力信号と、圧力センサ４９ａ，４９ｂが検出した各油路の圧力信号とを取込み、電磁比例減圧弁ユニット９を駆動する電磁弁ドライバユニット６６へのモード選択指令を演算して出力する。本実施の形態においては、旋回体２０の旋回駆動時には、旋回油圧モータ２７の高い駆動トルクが得られるように第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂのリリーフ特性をそのまま有効とするために、第１及び第２指令信号は出力されない。
【００４７】
一方、旋回体２０の旋回制動時には、旋回油圧モータ２７の制動トルクを減少させ、その制動トルクの減少分を旋回電動モータ２５の回生エネルギを増加させることで補う。このため、コントローラ６５からは、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの第２設定圧力に低下したリリーフ特性を得るために、第１又は第２指令信号が出力される。
【００４８】
次に、本実施の形態におけるコントローラ６５の制御について図３を用いて説明する。図３は本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実施の形態を構成するコントローラの処理内容を示すブロック図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図３に示すコントローラ６５は、入力信号を基に指令信号を演算する演算部と、予め設定値を記憶する記憶部とを備えるコントローラユニットで構成されている。コントローラ６５には図３に示すように圧力センサ７７ａ，７７ｂ，４９ａ，４９ｂからの各圧力信号が入力されている。また、コントローラ６５からは、演算された指令信号が電磁弁ドライバユニット６６とダイオードユニット６７とへそれぞれ出力されている。
【００５０】
演算部においては、圧力センサ７７ａ，７７ｂ，４９ａ，４９ｂからの圧力信号がそれぞれ入力される比較演算器１０１ａ，ｂ、１０２ａ，ｂ、１０３ａ，ｂと、論理和演算器１０４ａ，ｂと、論理積演算器１０５ａ，ｂとを備えている。
【００５１】
比較演算器１０１ａは、圧力センサ７７ａが検出する操作レバー装置３の左旋回時のパイロット圧力を入力し、この信号が予め設定した値より高いときにディジタル出力信号１を出力する。この出力信号は、論理和演算器１０４ａの一方の入力端に入力されている。また、比較演算器１０３ａは、操作レバー装置３の左旋回時のパイロット圧力を入力し、この信号が予め設定した値より低いときのみにディジタル出力信号１を出力する。この出力信号は、論理積演算器１０５ａの一方の入力端に入力されている。
【００５２】
比較演算器１０２ｂは、圧力センサ４９ｂが検出する旋回油圧モータ２７のＢポート圧力を入力し、この信号が予め設定した値より高いときにディジタル出力信号１を出力する。この出力信号は、論理和演算器１０４ａの他方の入力端に入力されている。論理和演算器１０４ａの出力は、論理積演算器１０５ｂの一方の入力端に入力されている。
【００５３】
比較演算器１０１ｂは、圧力センサ７７ｂが検出する操作レバー装置３の右旋回時のパイロット圧力を入力し、この信号が予め設定した値より高いときにディジタル出力信号１を出力する。この出力信号は、論理和演算器１０４ｂの他方の入力端に入力されている。また、比較演算器１０３ｂは、操作レバー装置３の右旋回時のパイロット圧力を入力し、この信号が予め設定した値より低いときのみにディジタル出力信号１を出力する。この出力信号は、論理積演算器１０５ｂの他方の入力端に入力されている。
【００５４】
比較演算器１０２ａは、圧力センサ４９ａが検出する旋回油圧モータ２７のＡポート圧力を入力し、この信号が予め設定した値より高いときにディジタル出力信号１を出力する。この出力信号は、論理和演算器１０４ｂの一方の入力端に入力されている。論理和演算器１０４ｂの出力は、論理積演算器１０５ａの他方の入力端に入力されている。
【００５５】
論理積演算器１０５ｂの出力はコントローラ６５の第２指令信号として、第２電磁弁ドライバ６６ｂと第２ダイオード６７ｂとに出力されている。また、論理積演算器１０５ａの出力はコントローラ６５の第１指令信号として、第１電磁弁ドライバ６６ａと第１ダイオード６７ａとに出力されている。
【００５６】
次に、本実施の形態における動作について図２及び図３を用いて説明する。  
まず、図３において、論理積演算器１０５ａ，ｂのいずれの出力もゼロの場合は、図２において、コントローラ６５から電磁弁ドライバユニット６６及びダイオードユニット６７への信号が出力されない。このため、ダイオードユニット６７は不動作となり、リレー６８は励磁されず、電磁切換弁８の電磁操作部８ａには、バッテリ６９の電源は供給されない。また、電磁弁ドライバユニット６６も不動作となり、電磁比例減圧弁ユニット９の電磁操作部９Ａａ，９Ｂａには、ＰＷＭ信号が供給されない。
【００５７】
このことにより、パイロット油圧源７からの圧油は、電磁切換弁８により遮断され、電磁比例減圧弁ユニット９へは供給されない。この結果、１対の切換弁５８ａ，５８ｂは、図示の閉位置にあると共に、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂのリリーフ圧力は第１設定圧力以上に設定されている。したがって、このときは、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂが単独で機能し、第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性がそのまま有効となる第１リリーフモードが選択され、旋回モータユニット５においては、高駆動トルクと高制動トルクとが得られる。
【００５８】
次に、例えば、オペレータが操作レバー装置３を左旋回操作した場合、又は、左旋回時のメータアウト圧（旋回油圧モータ２７のＢポート圧力）が設定圧力以上である場合は、図３において、圧力センサ７７ａが検出する左旋回のパイロット圧力信号が比較演算器１０１ａに入力され、又は圧力センサ４９ｂが検出する旋回油圧モータ２７のＢポート圧力が比較演算器１０２ｂに入力され、論理和演算器１０４ａを介して論理積演算器１０５ｂの１条件を構成する。ここで、比較演算器１０３ｂからの圧力センサ７７ｂが検出する右旋回のパイロット圧力信号がほとんどゼロならば、論理積演算器１０５ｂの出力はコントローラ６５の第２指令信号として、第２電磁弁ドライバ６６ｂと第２ダイオード６７ｂとに出力される。
【００５９】
図２において、ダイオードユニット６７の第２ダイオード６７ｂのアノード端子に信号が印加され、カソード端子を介してリレー６８を励磁する。このことによりリレー６８のＡ接点が動作し電磁切換弁８の電磁操作部８ａにバッテリ６９から電気信号を供給する。この結果、電磁切換弁８は、スプール位置を切換え、パイロット油圧源７からの圧油をパイロット管路７１ａと７１ｂとを介して電磁比例減圧弁ユニット９へ供給する
一方、電磁弁ドライバユニット６６の第２電磁弁ドライバ６６ｂに信号が印加されるので、第２電磁弁ドライバ６６ｂは、ＰＷＭ信号を第２電磁比例減圧弁９Ｂの電磁操作部９Ｂａに供給する。この結果、第２電磁比例減圧弁９Ｂは、スプール位置を切換え、入力ポートに供給されたパイロット圧油を出力ポートからパイロット管路７３ｂを介して他方の切換弁５８ｂの操作部と他方の第２旋回リリーフ弁５６ｂの操作部へと供給する。
【００６０】
他方の切換弁５８ｂは、図示の閉位置から開位置に切り換えられるので、アクチュエータ油路５２ｂと他方の第２旋回リリーフ弁５６ｂ間を連通させ、他方の第２旋回リリーフ弁５６ｂの機能を有効とする。このときは、他方の第１旋回リリーフ弁５４ｂのリリーフ特性と他方の第２旋回リリーフ弁５６ｂのリリーフ特性とが組み合わさって機能する。具体的には、第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性より低い設定圧力のリリーフ特性が得られ、旋回モータユニット５においては、制動トルクが低下する。一方、この低下した制動トルク分を旋回電動モータ２５の電動機が補うことで、旋回体２０の制動は適切になされると共に回生エネルギを増加させることができる。
【００６１】
第１旋回リリーフ弁５４ａ又は５４ｂ、及び他方の第２旋回リリーフ弁５６ｂでリリーフした圧油は、旋回モータユニット５内の排出油路５３を通り作動油タンク２に戻る。
【００６２】
このように構成した本実施の形態においては、コントローラ６５において、旋回制動トルクを変更する場合を判断して、リリーフ圧の設定を切換えているので、旋回操作性が向上する。
【００６３】
次に、本実施の形態における油圧駆動装置において、構成部品ごとに故障が生じた場合の動作について説明する。  
＜第２旋回リリーフ弁５６ａ又は５６ｂが低圧側に固着した場合＞  
このような場合であっても、コントローラ６５が旋回制動トルクの変更不要と判断する場合は、電磁弁ドライバユニット６６と第１又は第２電磁比例減圧弁９Ａ，９Ｂを介した切換弁５８ａ，または５８ｂによって、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂと、旋回油圧モータ２７のＡポート，またはＢポートとが遮断されている。このことにより、旋回モータユニット５においては、第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂが単独で機能する第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性（高圧側）がそのまま有効となる。
【００６４】
一方、コントローラ６５から旋回制動トルクを変更する場合を判断して、リリーフ圧の設定を変更する指令（低圧側のリリーフ特性に変更する指令）が出力された場合には、電磁弁ドライバユニット６６と第１又は第２電磁比例減圧弁９Ａ，９Ｂを介して切換弁５８ａ，または５８ｂが連通方向に作動するので、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂと、旋回油圧モータ２７のＡポート，またはＢポートとが連通する。この結果、旋回モータユニット５においては、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂが機能する第２旋回リリーフ弁のリリーフ特性（低圧側）が有効となる。
【００６５】
このように、第２旋回リリーフ弁５６ａ又は５６ｂが低圧側に固着した場合であっても、旋回油圧モータ２７の制動トルクの意図しない低下を回避することができる。
【００６６】
＜切換弁５８ａ又は５８ｂが連通ポジションに固着した場合＞  
このような場合であっても、コントローラ６５が旋回制動トルクの変更不要と判断する場合は、第１又は第２電磁比例減圧弁９Ａ，９Ｂから第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂの操作部へは、パイロット圧油が供給されないため、第２旋回リリーフ弁５６ａ，及び５６ｂのリリーフ圧力は、第１設定圧力以上に設定されている。したがって、このときは、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂが単独で機能し、第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性がそのまま有効となる第１リリーフモードが選択され、旋回モータユニット５においては、高駆動トルクと高制動トルクとが得られる。
【００６７】
一方、コントローラ６５から旋回制動トルクを変更する場合を判断して、リリーフ圧の設定を変更する指令（低圧側のリリーフ特性に変更する指令）が出力された場合には、電磁弁ドライバユニット６６と第１又は第２電磁比例減圧弁９Ａ，９Ｂを介して第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂの操作部へ、パイロット圧油が供給されるので、それぞれのリリーフ圧力を、第１設定圧力より低い第２設定圧力に設定する。この結果、旋回モータユニット５においては、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂが機能する第２旋回リリーフ弁のリリーフ特性（低圧側）が有効となる。
【００６８】
このように、切換弁５８ａ又は５８ｂが連通ポジションに固着した場合であっても、旋回油圧モータ２７の制動トルクの意図しない低下を回避することができる。
【００６９】
＜第１，第２電磁比例減圧弁９Ａ，９Ｂが指令圧発生側に固着した場合＞  
このような場合であっても、コントローラ６５が旋回制動トルクの変更不要と判断する場合は、ダイオードユニット６７とリレー６８と接点とを介したバッテリ６９の電気信号が電磁切換弁８の電磁操作部８ａに供給されない。このため、パイロット油圧源７からの圧油は、電磁比例減圧弁ユニット９へ供給されず、切換弁５８ａ，５８ｂ、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの操作部にパイロット圧油は供給されない。したがって、このときは、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂが単独で機能し、第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性がそのまま有効となる第１リリーフモードが選択され、旋回モータユニット５においては、高駆動トルクと高制動トルクとが得られる。
【００７０】
一方、コントローラ６５から旋回制動トルクを変更する場合を判断して、リリーフ圧の設定を変更する指令（低圧側のリリーフ特性に変更する指令）が出力された場合には、ダイオードユニット６７とリレー６８と接点とを介したバッテリ６９の電気信号が電磁切換弁８の電磁操作部８ａに供給される。このことにより、電磁切換弁８は、スプール位置を切換え、パイロット油圧源７からの圧油をパイロット管路７１ａと７１ｂとを介して電磁比例減圧弁ユニット９へ供給する。切換弁５８ａ，または５８ｂの操作部と、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂの操作部とへ、パイロット圧油が供給されるので、それぞれのリリーフ圧力を、第１設定圧力より低い第２設定圧力に設定する。この結果、旋回モータユニット５においては、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂが機能する第２旋回リリーフ弁のリリーフ特性（低圧側）が有効となる。
【００７１】
このように、第１，第２電磁比例減圧弁９Ａ，９Ｂが指令圧発生側に固着した場合であっても、旋回油圧モータ２７の制動トルクの意図しない低下を回避することができる。
【００７２】
＜電磁弁ドライバ６６が入力に関わらず出力継続した場合＞  
このような場合であっても、コントローラ６５が旋回制動トルクの変更不要と判断する場合は、ダイオードユニット６７とリレー６８と接点とを介したバッテリ６９の電気信号が電磁切換弁８の電磁操作部８ａに供給されない。このため、パイロット油圧源７からの圧油は、電磁比例減圧弁ユニット９へ供給されず、切換弁５８ａ，５８ｂ、第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの操作部にパイロット圧油は供給されない。したがって、このときは、１対の第１旋回リリーフ弁５４ａ，５４ｂが単独で機能し、第１旋回リリーフ弁のリリーフ特性がそのまま有効となる第１リリーフモードが選択され、旋回モータユニット５においては、高駆動トルクと高制動トルクとが得られる。
【００７３】
一方、コントローラ６５から旋回制動トルクを変更する場合を判断して、リリーフ圧の設定を変更する指令（低圧側のリリーフ特性に変更する指令）が出力された場合には、ダイオードユニット６７とリレー６８と接点とを介したバッテリ６９の電気信号が電磁切換弁８の電磁操作部８ａに供給される。このことにより、電磁切換弁８は、スプール位置を切換え、パイロット油圧源７からの圧油をパイロット管路７１ａと７１ｂとを介して電磁比例減圧弁ユニット９へ供給する。切換弁５８ａ，または５８ｂの操作部と、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂの操作部とへ、パイロット圧油が供給されるので、それぞれのリリーフ圧力を、第１設定圧力より低い第２設定圧力に設定する。この結果、旋回モータユニット５においては、第２旋回リリーフ弁５６ａ，または５６ｂが機能する第２旋回リリーフ弁のリリーフ特性（低圧側）が有効となる。
【００７４】
このように、電磁弁ドライバ６６が入力に関わらず出力継続した場合であっても、旋回油圧モータ２７の制動トルクの意図しない低下を回避することができる。
【００７５】
上述した本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実施の形態によれば、その構成部品に故障が生じた場合であっても、旋回油圧モータ２７の駆動トルク或いは制動トルクの意図しない低下を回避できる安全性の高い建設機械の油圧駆動装置を提供することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、旋回モータユニット５に設けた切換弁５８ａ，５８ｂと第２旋回リリーフ弁５６ａ，５６ｂの各操作部に、第１及び第２電磁比例減圧弁９Ａ，９Ｂを介してパイロット圧油を供給した場合を例に説明したが、これに限るものではない。例えば、電磁開閉弁等の電磁弁を介してパイロット圧油を供給しても良い。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、ハイブリッド式建設機械における油圧駆動装置を例に説明したが、これに限るものではない。その駆動トルク又は制動トルクを可変とするものであれば、いずれの油圧駆動装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００７８】
１          油圧ポンプ
２          作動油タンク
３          操作レバー装置
４          旋回方向制御弁
５          旋回モータユニット
６          コントロールユニット
７          パイロット圧力源
８          電磁切換弁
９          電磁比例減圧弁ユニット
９Ａ        第１電磁比例減圧弁
９Ｂ        第２電磁比例減圧弁
２０        旋回体
２２        エンジン
２５        旋回電動モータ
２７        旋回油圧モータ
４４ａ，ｂ  アクチュエータ油路（油路）
４９ａ，ｂ  圧力センサ（第２圧力センサ）
５２ａ，ｂ  アクチュエータ油路（油路）
５４ａ，ｂ  第１旋回リリーフ弁
５５ａ，ｂ  第１チェック弁
５６ａ，ｂ  第２旋回リリーフ弁
５７ａ，ｂ  第２チェック弁
５８ａ，ｂ  切換弁
６５        コントローラ
６６        電磁弁ドライバユニット
６７        ダイオードユニット
６８        リレー
６９        バッテリ
７１        パイロット管路（管路）
７７ａ、ｂ  圧力センサ（第１圧力センサ）
【図１】
2014025209.tif 000003
【図２】
2014025209.tif 000004
【図３】
2014025209.tif 000005