(57)【要約】【課題】レギュレータ用の電磁比例弁が故障してその二次圧がゼロとなった場合でも油圧アクチュエータを十分な速度で作動させることができる油圧システムを提供する。【解決手段】油圧システムは、操作装置と、操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど油圧アクチュエータへ作動油を供給する通路の開口面積を増大させる制御弁と、可変容量型のポンプと、制御圧が高くなるほど前記ポンプの傾転角を増大させるレギュレータと、操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど高い二次圧を出力する第１電磁比例弁および第２電磁比例弁と、第１電磁比例弁から出力される二次圧が高くなるほど全開状態から全閉状態に向かって開口面積が減少するアンロード弁と、第１電磁比例弁から出力される二次圧と第２電磁比例弁から出力される二次圧のうち高い方を選択して制御圧としてレギュレータへ導く高圧選択弁と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、
前記操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど油圧アクチュエータへ作動油を供給する通路の開口面積を増大させる制御弁と、
供給ラインにより前記制御弁と接続された可変容量型のポンプと、
制御圧が高くなるほど前記ポンプの傾転角を増大させるレギュレータと、
前記操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど高い二次圧を出力する第１電磁比例弁と、
前記供給ラインから分岐するアンロードラインに設けられた、前記第１電磁比例弁から出力される二次圧が高くなるほど全開状態から全閉状態に向かって開口面積が減少するアンロード弁と、
前記操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど高い二次圧を出力する第２電磁比例弁であって、同一の操作信号に対して当該第２電磁比例弁の二次圧が前記第１電磁比例弁の二次圧よりも高く設定された第２電磁比例弁と、
前記第１電磁比例弁から出力される二次圧と前記第２電磁比例弁から出力される二次圧のうち高い方を選択して前記制御圧として前記レギュレータへ導く高圧選択弁と、
を備える、油圧システム。
【請求項２】
前記アンロード弁は、前記第１電磁比例弁と接続されたパイロットポートを有し、前記パイロットポートに導かれるパイロット圧が第１設定値から第２設定値まで上昇するときに開口面積が所定値からゼロまで一定の傾きでまたはその傾きの直線に対して上向きに凸となる曲線に沿って減少するように構成され、
前記レギュレータは、前記制御圧が少なくともゼロから前記第１設定値まで上昇する間は、前記ポンプの吐出流量を最小吐出流量に維持するように構成されている、請求項１に記載の油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ポジコン方式の油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建設機械や産業機械などでは、電気ポジコン方式の油圧システムが採用されている。例えば、特許文献１には、図４に示すような建設機械の油圧システム１００が開示されている。
【０００３】
この油圧システム１００では、可変容量型のポンプ１１０から制御弁１２０を介して各油圧アクチュエータ１３０へ作動油が供給される。制御弁１２０は、油圧アクチュエータ１３０へ作動油を供給する通路の開口面積を、対応する操作装置１４０の操作部（図４では操作レバー）に対する操作量が大きくなるほど増大させる。
【０００４】
ポンプ１１０の傾転角は、レギュレータ１１１によって調整される。レギュレータ１１１は、電磁比例弁１１２と接続されている。電磁比例弁１１２は、操作装置１４０の操作部に対する操作量が大きくなるほど高い二次圧を出力する。これにより、操作装置１４０の操作部に対する操作量が大きくなるほどポンプ１１０の吐出流量が増大する。
【０００５】
油圧システム１００には、スタンバイ時（全ての操作装置１４０が操作されていない状態）にポンプ１１０から吐出される作動油をタンクへ逃すためのアンロード弁１５０が設けられている。アンロード弁１５０は、パイロットポートを有し、パイロットポートに導かれるパイロット圧が高くなるほど全開状態から全閉状態に向かって開口面積が減少するように構成されている。アンロード弁１５０のパイロットポートは、電磁比例弁１６０と接続されている。電磁比例弁１６０は、操作装置１４０の操作部に対する操作量が大きくなるほど高い二次圧を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４に示す油圧システム１００では、レギュレータ１１１用の電磁比例弁１１２が故障した場合に、電磁比例弁１１２の二次圧がゼロになることがある。この場合には、操作装置１４０の操作部が操作されてもポンプ１１０の吐出流量が最低吐出流量に維持されるため、油圧アクチュエータ１３０を十分な速度で動作させることができない。
【０００８】
そこで、本発明は、レギュレータ用の電磁比例弁が故障してその二次圧がゼロとなった場合でも油圧アクチュエータを十分な速度で作動させることができる油圧システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の油圧システムは、操作部に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど油圧アクチュエータへ作動油を供給する通路の開口面積を増大させる制御弁と、供給ラインにより前記制御弁と接続された可変容量型のポンプと、制御圧が高くなるほど前記ポンプの傾転角を増大させるレギュレータと、前記操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど高い二次圧を出力する第１電磁比例弁と、前記供給ラインから分岐するアンロードラインに設けられた、前記第１電磁比例弁から出力される二次圧が高くなるほど全開状態から全閉状態に向かって開口面積が減少するアンロード弁と、前記操作装置から出力される操作信号が大きくなるほど高い二次圧を出力する第２電磁比例弁であって、同一の操作信号に対して当該第２電磁比例弁の二次圧が前記第１電磁比例弁の二次圧よりも高く設定された第２電磁比例弁と、前記第１電磁比例弁から出力される二次圧と前記第２電磁比例弁から出力される二次圧のうち高い方を選択して前記制御圧として前記レギュレータへ導く高圧選択弁と、を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、第２電磁比例弁が正常な場合は、レギュレータには第２電磁比例弁の二次圧が導かれるために、第２電磁比例弁によってポンプの傾転角（吐出流量）を制御することができる。一方、第２電磁比例弁が故障して第２電磁比例弁の二次圧がゼロとなった場合は、レギュレータには第１電磁比例弁の二次圧が導かれる。従って、ポンプの傾転角は操作信号が大きくなるほど増大する。その結果、油圧アクチュエータを十分な速度で作動させることができる。つまり、レギュレータ用の第２電磁比例弁が故障した場合には、油圧システムに元来から存在するアンロード弁用の第１電磁比例弁を、第２電磁比例弁の代用として使用することができる。
【００１１】
前記アンロード弁は、前記第１電磁比例弁と接続されたパイロットポートを有し、前記パイロットポートに導かれるパイロット圧が第１設定値から第２設定値まで上昇するときに開口面積が所定値からゼロまで一定の傾きでまたはその傾きの直線に対して上向きに凸となる曲線に沿って減少するように構成され、前記レギュレータは、前記制御圧が少なくともゼロから前記第１設定値まで上昇する間は、前記ポンプの吐出流量を最小吐出流量に維持するように構成されていてもよい。この構成によれば、第２電磁比例弁が故障したときには、アンロード弁の開口面積が一定の傾きで減少し始めた後にポンプの吐出流量が増大するため、スタンバイ状態でアンロード弁の開口面積を十確保したうえで、ポンプの吐出流量が最低流量から増加し始めるときにアンロード弁の開口面積が過大であるが故に吐出圧の上昇が遅れる問題を回避することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レギュレータ用の電磁比例弁が故障してその二次圧がゼロとなった場合でも油圧アクチュエータを十分な速度で作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧システムの概略構成図である。
【図２】操作装置の操作部に対する操作量と第１電磁比例弁および第２電磁比例弁の二次圧との関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）はレギュレータへの制御圧とポンプの吐出流量との関係を示すグラフであり、（ｂ）はアンロード弁のパイロット圧と開口面積との関係を示すグラフである。
【図４】従来の建設機械の油圧システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態に係る油圧システム１を示す。油圧システム１は、例えば、油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械、土木機械、農業機械または産業機械に搭載される。
【００１５】
具体的に、油圧システム１は、油圧アクチュエータ２４と、油圧アクチュエータ２４に制御弁３を介して作動油を供給する主ポンプ２１を含む。図例では、油圧アクチュエータ２４と制御弁３のセットが１つであるが、油圧アクチュエータ２４と制御弁３のセットは複数設けられてもよい。
【００１６】
主ポンプ２１は、傾転角が変更可能な、可変容量型のポンプである。主ポンプ２１は、斜板ポンプであってもよいし、斜軸ポンプであってもよい。主ポンプ２１の傾転角は、レギュレータ２２により調整される。
【００１７】
主ポンプ２１は、供給ライン１１により制御弁３と接続されている。主ポンプ２１の吐出圧は、リリーフ弁１２によってリリーフ圧以下に保たれる。
【００１８】
本実施形態では、油圧アクチュエータ２４が複動シリンダであり、制御弁３が一対の給排ライン３１により油圧アクチュエータ２４と接続されている。ただし、油圧アクチュエータ２４が単動シリンダであり、制御弁３が１本の給排ライン３１により油圧アクチュエータ２４と接続されてもよい。あるいは、油圧アクチュエータ２４は、油圧モータであってもよい。
【００１９】
制御弁３は、操作装置４が操作されることによって、中立位置から第１位置（油圧アクチュエータ２４を一方向に作動させる位置）または第２位置（油圧アクチュエータ２４を逆方向に作動させる位置）に切り換えられる。本実施形態では、制御弁３が油圧パイロット式であり、一対のパイロットポートを有する。ただし、制御弁３は、電磁パイロット式であってもよい。
【００２０】
操作装置４は、操作部４１を有し、操作部４１に対する操作量に応じた操作信号を出力する。つまり、操作装置４から出力される操作信号は、操作量が大きくなるほど大きくなる。操作部４１は、例えば操作レバーであるが、フットペダルなどであってもよい。
【００２１】
本実施形態では、操作装置４が、操作信号としてパイロット圧を出力するパイロット操作弁である。このため、操作装置４が一対のパイロットライン４２により制御弁３のパイロットポートと接続されている。そして、操作装置４から出力されるパイロット圧（操作信号）が大きくなるほど、制御弁３が油圧アクチュエータ２４へ作動油を供給する通路の開口面積を増大させる。ただし、操作装置４は、操作信号として電気信号を出力する電気ジョイスティックであってもよい。この場合、制御弁３の各パイロットポートは、電磁比例弁の二次圧ポートと接続される。
【００２２】
上述した供給ライン１１からはアンロードライン１３が分岐している。アンロードライン１３は、タンクへつながれている。アンロードライン１３には、アンロード弁５が設けられている。
【００２３】
アンロード弁５は、パイロット式であり、パイロットポート５１を有する。アンロード弁５は、パイロットポート５１に導かれるパイロット圧が高くなるほど全開状態から全閉状態に向かって開口面積が減少するように構成されている。つまり、アンロード弁５が中立状態のときは開口面積が最大となる。
【００２４】
パイロットポート５１は、二次圧ライン６２により第１電磁比例弁６の二次圧ポートと接続されている。第１電磁比例弁６の一次圧ポートは、一次圧ライン６１により副ポンプ２３と接続されている。副ポンプ２３の吐出圧は、リリーフ弁１５によって設定圧に維持される。
【００２５】
第１電磁比例弁６は、指令電流が大きくなるほど高い二次圧を出力する正比例型である。第１電磁比例弁６は、制御装置９により制御される。例えば、制御装置９は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵを有し、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
【００２６】
制御装置９は、上述した一対のパイロットライン４２のそれぞれに設けられた圧力センサ９１と電気的に接続されている。ただし、図１では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。
【００２７】
圧力センサ９１は、操作装置４から出力されるパイロット圧を検出する。そして、制御装置９は、操作装置４から出力されるパイロット圧が大きくなるほど第１電磁比例弁６へ送給する指令電流を大きくする。つまり、第１電磁比例弁６は、操作装置４から出力されるパイロット圧（操作信号）が大きくなるほど高い二次圧を出力する。これにより、操作装置４の操作部４１に対する操作量が大きくなるほどアンロード弁５の開口面積が減少する。
【００２８】
本実施形態では、アンロード弁５が、図３（ｂ）に示すように、パイロットポート５１に導かれるパイロット圧が第１設定値α１となるまでは開口面積が大きく保たれ、パイロット圧が第１設定値α１から第２設定値α２まで上昇するときに開口面積が所定値からゼロまで一定の傾きで減少するように構成されている。ただし、アンロード弁５の開口面積は、パイロット圧が第１設定値α１と第２設定値α２の間で必ずしも直線的に減少する必要はなく、図３（ｂ）中に二点鎖線で示すように、一定の傾きの直線Ｌに対して上向きに凸となる曲線に沿って減少してもよい。
【００２９】
上述したレギュレータ２２は、当該レギュレータ２２へ導かれる制御圧が高くなるほど主ポンプ２１の傾転角を増大させる。より詳しくは、図３（ａ）に示すように、レギュレータ２２は、制御圧がゼロから第１設定値β１まで上昇するときは主ポンプ２１の吐出流量を最低吐出流量に維持し、制御圧が第１設定値β１から第２設定値β２まで上昇するときは主ポンプ２１の吐出流量を最低吐出流量から最大吐出流量まで増大するように構成されている。ただし、本実施形態では、第１設定値β１が、上述したアンロード弁５に関する第１設定値α１よりも大きく設定されている。つまり、主ポンプ２１の吐出流量は、制御圧が少なくともゼロから第１設定値α１まで上昇する間は、最低吐出流量に維持される。
【００３０】
図１に戻って、レギュレータ２２は、高圧選択弁８を介して第２電磁比例弁７の二次圧ポートと接続されている。第２電磁比例弁７の一次圧ポートは、一次圧ライン７１により副ポンプ２３と接続されている。
【００３１】
より詳しくは、高圧選択弁８は、２つの入力ポートと１つの出力ポートを有し、レギュレータ２２が出力ライン８３により高圧選択弁８の出力ポートと接続され、高圧選択弁８の１つの入力ポートが第１入力ライン８１により第２電磁比例弁７の二次圧ポートと接続されている。さらに、高圧選択弁８のもう１つの入力ポートは、第２入力ライン８２により、第１電磁比例弁６の二次圧ポートから延びる二次圧ライン６２と接続されている。つまり、高圧選択弁８は、第１電磁比例弁６から出力される二次圧と第２電磁比例弁７から出力される二次圧のうち高い方を選択して上述した制御圧としてレギュレータ２２へ導く。
【００３２】
第２電磁比例弁７は、指令電流が大きくなるほど高い二次圧を出力する正比例型である。第２電磁比例弁７は、制御装置９により制御される。
【００３３】
第１電磁比例弁６と同様に、制御装置９は、操作装置４から出力されるパイロット圧が大きくなるほど第２電磁比例弁７へ送給する指令電流を大きくする。つまり、第２電磁比例弁７は、操作装置４から出力されるパイロット圧が大きくなるほど高い二次圧を出力する。これにより、操作装置４の操作部４１に対する操作量が大きくなるほど主ポンプ２１の吐出流量が増大する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の油圧システム１では、第２電磁比例弁７が正常な場合は、高圧選択弁８の働きでレギュレータ２２には第２電磁比例弁７の二次圧が導かれるために、第２電磁比例弁７によって主ポンプ２１の傾転角（吐出流量）を制御することができる。一方、第２電磁比例弁７が故障して第２電磁比例弁７の二次圧がゼロとなった場合は、レギュレータ２２には第１電磁比例弁６の二次圧が導かれる。従って、主ポンプ２１の傾転角は操作信号が大きくなるほど増大する。その結果、油圧アクチュエータ２４を十分な速度で作動させることができる。つまり、レギュレータ２２用の第２電磁比例弁７が故障した場合には、油圧システム１に元来から存在するアンロード弁５用の第１電磁比例弁６を、第２電磁比例弁７の代用として使用することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態では、第２電磁比例弁７が故障したときには、アンロード弁５の開口面積が一定の傾きで減少し始めた後に主ポンプ２１の吐出流量が増大するため、スタンバイ状態でアンロード弁５の開口面積を十確保したうえで、主ポンプ２１の吐出流量が最低流量から増加し始めるときにアンロード弁５の開口面積が過大であるが故に吐出圧の上昇が遅れる問題を回避することができる。なお、この効果は、アンロード弁５の開口面積が図３（ｂ）中に二点鎖線で示す曲線に沿って減少する場合でも得ることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、油圧システムには、主ポンプ２１、制御弁３、油圧アクチュエータ２４およびアンロード弁５を含む主回路と、電磁比例弁６，７および高圧選択弁８を含む信号圧回路の組み合わせが、複数設けられてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１    油圧システム
１１  供給ライン
２１  主ポンプ
２２  レギュレータ
２４  油圧アクチュエータ
３    制御弁
４    操作装置
４１  操作部
５    アンロード弁
５１  パイロットポート
６    電磁比例弁（第１電磁比例弁）
７    電磁指令弁（第２電磁比例弁）
８    高圧選択弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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