(57)【要約】【課題】可変容量型油圧ポンプの損傷度をポンプ傾転量の可変域全体にわたって測定できる油圧駆動装置を提供する。【解決手段】油圧駆動装置２００は、油圧ポンプ２１とコントロールバルブ２３とを接続するポンプ吐出管路２７に設けられ、前記ポンプ吐出管路を開閉する切換弁２４と、前記ポンプ吐出管路の前記切換弁よりも上流側に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧力Ｐｐを検出する圧力検出装置２６とを更に備え、制御装置４０は、前記切換弁を閉じた状態で、原動機２０の回転数Ｎｅｎｇとポンプ傾転量ｑｐとの積を一定に保ちつつ前記油圧ポンプの傾転量ｑｐを可変域全体にわたって変化させながら前記油圧ポンプの吐出圧力Ｐｐを計測し、その計測結果に基づいて前記油圧ポンプの損傷度ｆ（ｑｐ）を測定する。【選択図】  図２
2019049204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、
前記原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
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に供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブと、
前記原動機の回転数と前記油圧ポンプのポンプ傾転量とを制御する制御装置と、
前記油圧ポンプと前記コントロールバルブとを接続するポンプ吐出管路に設けられ、前記ポンプ吐出管路を開閉する切換弁と、
前記ポンプ吐出管路の前記切換弁よりも上流側に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出装置とを備えた油圧駆動装置において、
前記制御装置は、前記切換弁を閉じた状態で、前記原動機の回転数と前記油圧ポンプの傾転量との積を一定に保ちつつ前記油圧ポンプの傾転量を可変域全体にわたって変化させながら前記油圧ポンプの吐出圧力を計測し、その計測結果に基づいて前記油圧ポンプの損傷度を測定する
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧駆動装置において、
前記油圧ポンプに吸入される作動油の温度を検出する温度センサを更に備え、
前記温度センサで検出した温度に基づいて前記損傷度を補正する
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルやクレーン等の作業機械に搭載される油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の油圧ポンプの故障診断装置を開示するものとして、例えば特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１には、油圧管路を介して油圧アクチュエータに圧油を供給し当該油圧アクチュエータを駆動するおしのけ容積可変機構を備えた油圧ポンプにおいて、この油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出装置と、前記おしのけ容積可変機構の変位量を検出する変位量検出装置と、前記油圧管路を開閉する切換弁と、故障診断の要否を指令する指令手段とを設けるとともに、この指令手段で故障診断要の指令があったとき、前記切換弁を閉じる切換弁閉鎖手段、この切換弁閉鎖手段により前記切換弁が閉じられた状態で前記おしのけ容積可変機構の所定方向の変位を所定量ずつ増加させる変位増加手段、この変位増加手段による変位増加中前記圧力検出装置の検出値と所定の設定圧力とを比較する第１の比較手段、この圧力比較手段により前記圧力検出装置の検出値が前記設定圧力に達したと判断されたときの前記変位量検出装置の検出値と設定された変位量範囲とを比較する第２の比較手段、およびこの第２の比較手段により前記変位量検出装置の検出値が前記変位量範囲外にあるとき故障信号を発生する故障信号発生手段を設けたことを特徴とする油圧ポンプの故障診断装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の油圧ポンプの故障診断装置では、油圧ポンプの油圧回路を閉じた状態でポンプ傾転量を増加してゆき、油圧ポンプの吐出圧が設定圧に達したときのポンプ傾転量を故障判定値と比較し、ポンプ傾転量が故障判定値以上である場合、故障信号を出力するようにしたので、油圧配管を切離して油圧テスタを取付ける必要はなく、したがって油圧回路に異物が混入するおそれなく、常時自動的かつ迅速に故障診断を行なうことができ、又、多数の油圧ポンプを同時に故障診断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−９４８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、作業機械用の可変容量型油圧ポンプとしては、アキシャルピストンタイプのポンプが用いられており、可変容量機構として斜軸式と斜板式とがある。そのいずれも、ピストンのストローク長を変化させて押しのけ容積（ポンプ傾転量）を増減させることにより、ポンプ容量を可変としている。そして、可変容量型の油圧ポンプでは、可変傾転機構の姿勢に応じて部品同士の摺動面が変化するため、摺動部の摩耗等による損傷状態によっては、ポンプ傾転量に応じて漏れ具合が変化する場合がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の油圧ポンプの故障診断装置では、油圧ポンプの吐出圧が設定圧に達したときのポンプ傾転量が故障判定値未満であれば、それ以外のポンプ傾転量における漏れ具合が酷くても、油圧ポンプに故障が存在すると判断されないため、油圧ポンプの故障が見過ごされるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変容量型油圧ポンプの損傷度をポンプ傾転量の可変域全体にわたって測定できる油圧駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、前記原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、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に供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブと、前記原動機の回転数と前記油圧ポンプのポンプ傾転量とを制御する制御装置と、前記油圧ポンプと前記コントロールバルブとを接続するポンプ吐出管路に設けられ、前記ポンプ吐出管路を開閉する切換弁と、前記ポンプ吐出管路の前記切換弁よりも上流側に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出装置とを備えた油圧駆動装置において、前記制御装置は、前記切換弁を閉じた状態で、前記原動機の回転数と前記油圧ポンプの傾転量との積を一定に保ちつつ前記油圧ポンプの傾転量を可変域全体にわたって変化させながら前記油圧ポンプの吐出圧力を計測し、その計測結果に基づいて前記油圧ポンプの損傷度を測定するものとする。
【００１０】
以上のように構成した本発明によれば、可変容量型油圧ポンプの損傷度をポンプ傾転量の可変域全体にわたって測定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、可変容量型油圧ポンプの損傷度をポンプ傾転量の可変域全体にわたって測定することにより、可変容量型油圧ポンプの故障が見過ごされる可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る油圧駆動装置が搭載された油圧ショベルの側面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る油圧駆動装置の概略構成図である。
【図３】図２に示すリリーフ弁のリリーフ特性を示す図である。
【図４】図２に示す斜軸式の可変容量型油圧ポンプの断面図である。
【図５】図２に示す油圧ポンプの漏れ要因を表す等価回路図である。
【図６】図２に示す油圧駆動装置内の各流量とポンプ吐出圧力との関係を示すブロック線図である。
【図７】図２に示すコントローラの制御ブロック図である。
【図８】図２に示すコントローラによって実行されるリーク特性の測定フローを示す図である。
【図９Ａ】小傾転域の損傷が大きい油圧ポンプに対する測定動作を示す図である。
【図９Ｂ】大傾転域の損傷が大きい油圧ポンプに対する測定動作を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係る油圧駆動装置の概略構成図である。
【図１１】図１０に示すコントローラの制御ブロック図である。
【図１２】図１０に示すコントローラによって実行されるリーク特性の測定フローを示す図である。
【図１３】油温とリーク特性との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る油圧駆動装置が搭載された作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施例に係る油圧駆動装置が搭載された油圧ショベルの側面図である。
【００１５】
図１において、油圧ショベル１００は、走行体１０１、この走行体１０１上に旋回可能に取り付けられた旋回体１０２と、この旋回体１０２の前側に上下方向に回動可能に取り付けられた作業装置１０３とを備えている。
【００１６】
作業装置１０３は、旋回体１０２の前側に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム１０４と、このブーム１０４の先端部に上下、前後方向に回動可能に取り付けられたアーム１０５と、このアーム１０５の先端部に上下、前後方向に回動可能に取り付けられたバケット１０６とを備えている。ブーム１０４は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１０７によって駆動され、アーム１０５は油圧アクチュエータであるアームシリンダ１０８によって駆動され、バケット１０６は油圧アクチュエータであるバケットシリンダ１０９によって駆動される。旋回体１０２の前側には、運転室１１０が設けられている。
【００１７】
図２は、油圧ショベル１００に搭載された油圧駆動装置の概略構成図である。
【００１８】
図２において、油圧駆動装置２００は、原動機としてのエンジン２０と、エンジン２０によって駆動される可変容量型油圧ポンプ（以下単に「油圧ポンプ」という。）２１と、油圧ポンプ２１のポンプ押しのけ容積（以下「ポンプ傾転量」という。）ｑｐを制御する油圧パイロット式の傾転制御装置１６と、パイロット油圧源（図示せず）からの一次圧を減圧して生成したパイロット圧を傾転制御装置１６に出力する電磁比例弁２２と、油圧アクチュエータ１０７〜１０９と、コントロールバルブ２３と、切換弁２４と、リリーフ弁２５と、圧力検出装置としての圧力センサ２６と、エンジン２０、電磁比例弁２２、切換弁２４等を制御する制御装置としてのコントローラ４０とを備えている。
【００１９】
コントロールバルブ２３は、油圧ポンプ２１の吐出ポートに接続された吐出管路（以下「ポンプ吐出管路」という。）２７に接続され、操作装置（図示せず）の操作に応じて、油圧ポンプ２１から油圧アクチュエータ１０７〜１０９に供給される圧油の流れを制御する。
【００２０】
切換弁２４は、ポンプ吐出管路２７に設けられ、コントローラ４０から制御信号に応じて開閉し、ポンプ吐出管路２７を連通または遮断する。
【００２１】
リリーフ弁２５は、ポンプ吐出管路２７の圧力を制限する安全弁であり、ポンプ吐出管路２７の切換弁２４よりも上流側に設けられ、ポンプ吐出管路２７の圧力（＝ポンプ吐出圧力Ｐｐ）が所定の圧力（以下「リリーフ設定圧」という。）Ｐｒを超えると開弁し、ポンプ吐出管路２７の圧油を作動油タンク２８に排出する。リリーフ弁２５のリリーフ特性を図３に示す。図３に示すように、ポンプ吐出圧がリリーフ設定圧Ｐｒ（例えば３５ＭＰａ）以下のときは、作動油タンク２８に排出される圧油の流量（以下「リリーフ流量」という。）Ｑｒｅｌｉｅｆはゼロとなり、ポンプ吐出圧力Ｐｐがリリーフ設定圧Ｐｒを超えると、リリーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆはポンプ吐出圧力Ｐｐに応じて急激に増加する。この特性により、ポンプ吐出管路２７の圧力は、リリーフ設定圧Ｐｒ程度以下に制限される。
【００２２】
圧力センサ２６は、ポンプ吐出管路２７の切換弁２４よりも上流側に設けられ、ポンプ吐出管路２７の圧力（＝油圧ポンプ２１のポンプ吐出圧力Ｐｐ）を圧力信号に変換し、コントローラ４０に出力する。
【００２３】
コントローラ４０は、測定指令を受けて、切換弁２４、エンジン２０の回転数（以下「エンジン回転数」という。）Ｎｅｎｇ、ポンプ傾転量ｑｐを制御し、圧力センサ２６で検出したポンプ吐出圧力Ｐｐに基づいて、油圧ポンプ２１のリーク特性（後述）を測定する。
【００２４】
図４は、図２に示す油圧ポンプ２１の断面図である。
【００２５】
図４において、油圧ポンプ２１は、斜軸式の可変容量型油圧ポンプで構成されており、ケーシング１と、回転軸２と、シリンダブロック３と、バルブプレート８と、センタシャフト１０と、傾転機構１１とを備えている。
【００２６】
ケーシング１は、一端側が軸受部分となった略円筒状のケーシング本体１Ａと、このケーシング本体１Ａの他端側を閉塞するヘッドケーシング１Ｂとから構成されている。回転軸２は、ケーシング本体１Ａ内に回転可能に設けられている。
【００２７】
シリンダブロック３は、ケーシング本体１Ａ内に位置して該回転軸２と共に回転する。シリンダブロック３には、その軸方向に複数のシリンダ４が穿設されている。各シリンダ４内には、それぞれピストン５が摺動可能に設けられ、各ピストン５には、コネクティングロッド６が取り付けられている。
【００２８】
各コネクティングロッド６の先端には球形部６Ａが形成され、各球形部６Ａは回転軸２の先端に形成されたドライブディスク７に揺動自在に支持されている。ここで、シリンダブロック３は後述のバルブプレート８と共に回転軸２に対し傾転量としての傾転角θをもって配設され、この傾転角θによってポンプ容量が決定される。
【００２９】
バルブプレート８は、その一側端面にシリンダブロック３が摺接し、バルブプレート８の他側端面は、ヘッドケーシング１Ｂに形成された凹湾曲状の傾転摺動面９に摺動可能に摺接している。また、バルブプレート８の中心には貫通孔８Ａが穿設され、貫通孔８Ａには後述するセンタシャフト１０と揺動ピン１５の各先端部が両側からそれぞれ挿入されている。そして、バルブプレート８には、シリンダブロック３の回転時に各シリンダ４と間欠的に連通する一対の給排ポート（図示せず）が穿設され、ヘッドケーシング１Ｂの傾転摺動面９に開口する一対の給排通路（図示せず）はこれらの給排ポートにバルブプレート８の傾転位置（傾転角θ）の如何に拘らず連通するようになっている。
【００３０】
センタシャフト１０は、ドライブディスク７とバルブプレート８との間でシリンダブロック３を支持する。センタシャフト１０の一端側には球形部１０Ａが形成され、球形部１０Ａはドライブディスク７の軸中心位置に揺動自在に支持されている。一方、シリンダブロック３の中心を貫通して突出したセンタシャフト１０の他端側はバルブプレート８の貫通孔８Ａ内に摺動可能に挿入され、シリンダブロック３をバルブプレート８に対してセンタリングするようになっている。
【００３１】
傾転機構１１は、傾転摺動面９に沿ってバルブプレート８を傾転させる。傾転機構１１はヘッドケーシング１Ｂ内に形成され、軸方向両端側に油通孔１２Ａ，１２Ｂを有したシリンダ室１２と、シリンダ室１２内に摺動可能に挿巌され、シリンダ室１２内に液圧室１３Ａ，１３Ｂを画成したサーボピストン１４と、基端側がサーボピストン１４に固着され、先端側が球形状先端部１５Ａとなってバルブプレート８の貫通孔８Ａに揺動可能に挿最された揺動ピン１５とから構成されている。
【００３２】
傾転制御装置１６は、傾転機構１１を介してバルブプレート８を傾転制御する。傾転制御装置１６はヘッドケーシング１Ｂの外側に設けられ、パイロットポンプから給排される圧油量（パイロット圧）をフィードバック制御する絞り切換弁（いずれも図示せず）を備えている。そして、この絞り切換弁にはスリーブ（図示せず）が設けられ、このスリーブとサーボピストン１４とは、ヘッドケーシング１Ｂの長孔１Ｃに挿通されたフィードバックピン１７によって一体的に連結されている。
【００３３】
ここで、傾転制御装置１６の絞り切換弁を操作レバー等で切換操作すると、このときの切換操作量に応じた圧油（パイロット圧）がパイロットポンプから油通孔１２Ａ，１２Ｂを介して傾転機構１１の液圧室１３Ａ，１３Ｂ内に給排され、液圧室１３Ａ，１３Ｂ間の圧力差でサーボピストン１４を摺動変位させることにより、サーボピストン１４は揺動ピン１５を介してバルブプレート８およびシリンダブロック３を傾転角θをもって矢示Ａ方向に傾転させる。そして、前記絞り切換弁のスリーブはサーボピストン１４の変位に追従して変位することにより、前記パイロットポンプからの圧油量をフィードバック制御し、サーボピストン１４の変位量を絞り切換弁の切換操作量に対応させた状態に保持する。
【００３４】
このような構成を備えた斜軸式の可変容量型油圧ポンプ２１においては、斜軸の傾き量を変更して１回転当たりのピストンの押しのけ量（ポンプ傾転量）を変更することにより、ポンプ吐出流量を制御することができる。なお、本実施例では、油圧ポンプ２１を斜軸式の可変容量型油圧ポンプで構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、斜板の傾き量を変更することによりポンプ吐出流量を制御する斜板式の可変容量型油圧ポンプで構成しても良い。
【００３５】
油圧ポンプ２１の長期稼働等により、バルブプレート８とヘッドケーシング１Ｂとの傾転摺動面９の摩耗が進行すると、シリンダ４からの圧油の一部が隙間を通って作動油タンク２８に排出され、油圧ポンプ２１の吐出流量が漏れ流量分減少することになる。このときのバルブプレート８とヘッドケーシング１Ｂの傾転摺動面９はポンプ傾転量に応じて変化するため、傾転摺動面９の隙間の大きさおよび漏れ流量もポンプ傾転量に応じて変化する。
【００３６】
図５は、油圧ポンプ２１の漏れ要因を表す等価回路図である。油圧ポンプ２１の漏れ流量Ｑｌｅａｋは、ポンプ吐出圧力Ｐｐとポンプ傾転量ｑｐとに応じて変化する。そのため、油圧ポンプ２１の漏れ要因は、図５に示すように、油圧ポンプ２１の吐出ポートと作動油タンク２８とを接続するドレン油路に設けられた、ポンプ傾転量ｑｐに応じて開口が変化する可変絞り２９によって表すことができる。ここで、ポンプ漏れ流量Ｑｌｅａｋは、以下の式で見積もることができる。
【００３７】
【数１】
2019049204.tif 000003
【００３８】
ここで、ｆ（ｑｐ）は、ポンプ吐出圧力Ｐｐに対する漏れ感度（以下「リーク特性」という。）を表している。以下、ポンプ吐出圧力Ｐｐと漏れ流量Ｑｌｅａｋとの関係を説明する。
【００３９】
油圧駆動装置２００内の各流量とポンプ吐出圧力Ｐｐとの関係は、以下の式で表される。
【００４０】
【数２】
2019049204.tif 000004
【００４１】
Ｑｐｒｅｆ：理論ポンプ吐出流量
Ｑｌｅａｋ：ポンプ漏れ流量
Ｑｒｅｌｉｅｆ：リリーフ流量
Ｑｓｕｐｐｌｙ：回路供給流量
Ｂ：体積弾性係数
Ｖ：管路容積
ここで、回路供給流量Ｑｓｕｐｐｌｙは、切換弁２４を介して油圧ポンプ２１からコントロールバルブ２３に供給される流量である。また、理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆは、漏れ流量Ｑｌｅａｋがゼロであると仮定した場合のポンプ吐出流量であり、以下の式で表される。
【００４２】
【数３】
2019049204.tif 000005
【００４３】
ｑｐ：ポンプ押しのけ容積（ポンプ傾転量）
Ｎｅｎｇ：エンジン回転数（ポンプ回転数）
図６は、式（１）をブロック線図で表したものである。
【００４４】
図６において、ポンプ吐出圧力Ｐｐは、理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆからリリーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆ、漏れ流量Ｑｌｅａｋおよび回路供給流量Ｑｓｕｐｐｌｙを差し引いた流量に対し、一次遅れの特性を有する。図６に示す関係および式（１）を利用することにより、リーク特性ｆを測定することができる。
【００４５】
図６において、ポンプ吐出圧力Ｐｐがリリーフ設定圧を超えると、リーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆは、図３に示すように、ポンプ吐出圧力Ｐｐに応じて大きく変化する。すなわち、リリーフ時はリリーフ特性によるフィードバックゲインが大きくなる。
【００４６】
また、油圧アクチュエータ１０７〜１０９を駆動する通常動作時は、コントロールバルブ２３に供給される流量（回路供給流量）Ｑｓｕｐｐｌｙは、ポンプ吐出圧力Ｐｐに応じて大きく変化する。すなわち、通常動作時は回路状態（コントロールバルブ２３の各スプールのストローク、油圧アクチュエータ１０７〜１０９の各負荷圧等）によるフィードバックゲインが大きくなる。
【００４７】
一方、リーク特性ｆは、油圧駆動装置２００の油圧回路が静定した状態で測定することが望ましい。そこで、リーク特性ｆの測定は、リリーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆおよび回路供給流量Ｑｓｕｐｐｌｙのフィードバックが無い状態で行う。
【００４８】
具体的には、リリーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆをゼロとなる圧力領域、すなわちポンプ吐出圧力Ｐｐがリリーフ設定圧Ｐｒ（例えば３５ＭＰａ）を超えない範囲で測定を行う。これにより、リリーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆは常にゼロとなるため、リリーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆのフィードバックループを排除することができる。そして、切換弁２４を閉じた状態で測定を行う。これにより、回路供給流量Ｑｓｕｐｐｌｙは常にゼロとなるため、回路供給流量Ｑｓｕｐｐｌｙのフィードバックループを排除することができる。このようにリリーフ流量Ｑｒｅｌｉｅｆおよび回路供給流量Ｑｓｕｐｐｌｙを常にゼロにすることにより、理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆからポンプ圧力Ｐｐへの伝達関数は、以下のように簡単な式で表される。
【００４９】
【数４】
2019049204.tif 000006
【００５０】
式（４）によれば、理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆの変化に対するポンプ吐出圧力Ｐｐの応答性を示す時定数Ｔｃは、
【００５１】
【数５】
2019049204.tif 000007
【００５２】
となり、静的状態におけるゲイン（利得）ｋは、
【００５３】
【数６】
2019049204.tif 000008
【００５４】
となる。すなわち、静的状態では以下の関係式が成り立つ。
【００５５】
【数７】
2019049204.tif 000009
【００５６】
従って、リーク特性ｆは、式（７）および式（３）より、以下の式で表される。
【００５７】
【数８】
2019049204.tif 000010
【００５８】
このように、リーク特性ｆは、ポンプ吐出圧力Ｐｐと、ポンプ傾転量ｑｐと、エンジン回転数Ｎｅｎｇとに基づいて算出することができる。本実施例では、ポンプ吐出圧力Ｐｐとして圧力センサ２６で計測した値を用い、ポンプ傾転量ｑｐおよびエンジン回転数Ｎｅｎｇとしてコントローラ４０の各制御指令値を用いるが、ポンプ傾転量ｑｐおよびエンジン回転数Ｎｅｎｇとしては、各種センサ（図示せず）で計測した値を用いても良い。
【００５９】
図７は、コントローラ４０の制御ブロック図である。なお、図７中、油圧ポンプ２１のリーク特性ｆの測定に係わる構成のみを示し、アクチュエータ１０７〜１０９の駆動に係わる構成は省略している。
【００６０】
図７において、コントローラ４０は、測定制御部４１と、切換弁制御部４２と、エンジン回転数制御部４３と、ポンプ傾転制御部４４と、理論ポンプ吐出流量算出部４５と、ポンプ吐出圧力計測部４６と、リーク特性算出部４７とを備えている。
【００６１】
測定制御部４１は、リーク特性ｆの測定を開始する測定トリガを受けて、切換弁制御部４２、エンジン回転数制御部４３およびポンプ傾転制御部４４を制御する。測定トリガは、運転室１１０に配置されたスイッチ等の入力装置（図示せず）の操作を介して生成させても良いし、油圧ショベル１００のエンジン２０が始動してコントローラ４０の電源が入った直後に自動的に生成させても良い。
【００６２】
切換弁制御部４２は、測定制御部４１からの指令に基づいて、切換弁２４を開閉制御する。
【００６３】
エンジン回転数制御部４３は、測定制御部４１からの指令に基づいて、エンジン回転数Ｎｅｎｇが所望の値となるようにエンジン２０を制御する。
【００６４】
ポンプ傾転制御部４４は、測定制御部４１からの指令に基づいて、油圧ポンプ２１のポンプ傾転量ｑｐが所望の値となるように、電磁比例弁２２の開度を調節し、傾転制御装置１６を駆動する。
【００６５】
理論ポンプ吐出流量算出部４５は、エンジン回転数制御部４３からのエンジン回転数Ｎｅｎｇとポンプ傾転制御部４４からのポンプ傾転量ｑｐとに基づいて、理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆを算出し、リーク特性算出部４７に出力する。
【００６６】
ポンプ吐出圧力計測部４６は、圧力センサ２６からの圧力信号を油圧ポンプ２１のポンプ吐出圧力Ｐｐに変換し、リーク特性算出部４７に出力する。
【００６７】
リーク特性算出部４７は、理論ポンプ吐出流量算出部４５からの理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆとポンプ吐出圧力計測部４６からのポンプ吐出圧力Ｐｐとに基づいてリーク特性ｆを算出し、運転室１１０に配置されたモニタ等に出力する。なお、リーク特性は、運転室１１０の作業者に限らず、車両管理者やサービス部門等に通知されるように構成しても良い。
【００６８】
図８は、コントローラ４０によって実行されるリーク特性ｆの測定フローを示す図である。以下、当該測定フローを構成する各ステップについて順に説明する。
【００６９】
ステップＳ１にて、切換弁２４を閉じる。これにより、ポンプ吐出管路２７が遮断され、油圧ポンプ２１からコントロールバルブ２３への圧油の供給が停止する。
【００７０】
ステップＳ２にて、ポンプ傾転量ｑｐを最小傾転量ｑｐｍｉｎに設定し、エンジン回転数Ｎｅｎｇを最小回転数Ｎｍｉｎに設定する。
【００７１】
ステップＳ３にて、エンジン回転数Ｎｅｎｇを緩やかに増加する制御を開始する。ここでいう「緩やか」とは、式（４）で示した時定数Ｔｃを考慮し、エンジン回転数Ｎｅｎｇの制御応答遅れによるポンプ吐出圧力Ｐｐの計測誤差が、所望の誤差範囲内に収まる程度までエンジン回転数Ｎｅｎｇの時間変化率を抑えることを意味している。
【００７２】
ステップＳ４にて、ポンプ吐出圧力Ｐｐを計測する。
【００７３】
ステップＳ５にて、ポンプ吐出圧力Ｐｐが所定の閾値Ｐｓ以上か否かを判定する。ここで、閾値Ｐｓは、リリーフ弁２５のリリーフ設定圧Ｐｒ（例えば３５ＭＰａ）よりも小さくかつ比較的大きい値（例えば３０ＭＰａ）に設定することが望ましい。このように閾値Ｐｓを比較的高い値に設定することにより、測定時の回路圧力が安定し、また、傾転摺動面９の隙間が小さい場合でも漏れ流量Ｑｌｅａｋが大きくなるため、リーク特性ｆの測定精度を向上させることができる。
【００７４】
ステップＳ５にてポンプ吐出圧力Ｐｐが所定の閾値Ｐｓ未満である（Ｎｏ）と判定された場合は、ステップＳ４に戻る。
【００７５】
一方、ステップＳ５にてポンプ吐出圧力Ｐｐが所定の閾値Ｐｓ以上である（Ｙｅｓ）と判定された場合は、ステップＳ６にて、ポンプ傾転量ｑｐを緩やかに増加する制御を開始する。ここでいう「緩やか」とは、式（４）で示した時定数Ｔｃを考慮し、ポンプ傾転量ｑｐの制御応答遅れによるポンプ吐出圧力Ｐｐの計測誤差が、所望の誤差範囲内に収まる程度までポンプ傾転量ｑｐの時間変化率を抑えることを意味している。
【００７６】
ステップＳ７にて、ポンプ理論流量Ｑｐｒｅｆ（＝ポンプ傾転量ｑｐ×エンジン回転数Ｎｅｎｇ）が一定に保たれるように、エンジン回転数Ｎｅｎｇを緩やかに低下させる制御を開始する。ここでいう「緩やか」とは、式（４）で示した時定数Ｔｃを考慮し、エンジン回転数Ｎｅｎｇの制御応答遅れによるポンプ吐出圧力Ｐｐの計測誤差が、所望の誤差範囲内に収まる程度までエンジン回転数Ｎｅｎｇの時間変化率を抑えることを意味している。
【００７７】
ステップＳ８にて、ポンプ吐出圧力Ｐｐを計測し、そのときのポンプ傾転量ｑｐの値と共に記憶する。
【００７８】
ステップＳ９にて、ステップＳ８にて計測したポンプ吐出圧力Ｐｐに基づいて、油圧ポンプ２１の損傷度としてリーク特性ｆを算出し、そのときのポンプ傾転量ｑｐの値と共に記憶する。
【００７９】
ステップＳ１０にて、ポンプ傾転量ｑｐが最大傾転量ｑｐｍａｘ以上であるか否かを判定する。
【００８０】
ステップＳ１０にてポンプ傾転量ｑｐが最大傾転量ｑｐｍａｘ未満である（Ｎｏ）と判定された場合は、ステップＳ８に戻る。
【００８１】
ステップＳ１０にてポンプ傾転量ｑｐが最大傾転量ｑｐｍａｘ以上である（Ｙｅｓ）と判定された場合は、ステップＳ１１にて、ステップＳ９で算出したリーク特性ｆを出力する。
【００８２】
ステップＳ１２にて、切換弁２４を閉じる。これにより、ポンプ吐出管路２７が連通し、油圧ポンプ２１からコントロールバルブ２３への圧油の供給が可能となる。ステップＳ１２が終了すると、コントローラ４０は測定フローを終了し、通常の制御フロー（図示せず）に移行する。
【００８３】
次に、油圧ポンプ２１のリーク特性ｆを測定する際の油圧駆動装置２００の動作を説明する。
【００８４】
図９Ａは、小傾転域の損傷（摺動部の隙間）が大きい油圧ポンプ２１に対する測定動作（以下「ケース１」という。）を示す図であり、図９Ｂは、大傾転域の損傷（摺動部の隙間）が大きい油圧ポンプ２１に対する測定動作（以下「ケース２」という。）を示す図である。
【００８５】
図９Ａにおいて、ポンプ傾転量ｑｐは、最小傾転量ｑｐｍｉｎから最大傾転量ｑｐｍａｘまで緩やかに増加する。一方、エンジン回転数Ｎｅｎｇは、ポンプ傾転量ｑｐに反比例して減少する。これにより、理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆ（＝ポンプ傾転量ｑｐ×エンジン回転数Ｎｅｎｇ）は一定に保たれる。
【００８６】
ケース１の油圧ポンプ２１は、小傾転域の損傷が大きく、大傾転域の損傷は小さいため、ポンプ吐出圧力Ｐｐは小傾転量域で低くなり、大傾転域で高くなる。そのため、ポンプ吐出圧力Ｐｐに反比例するリーク特性ｆ（＝Ｑｐｒｅｆ／Ｐｐ）は、小傾転において高くなり、大傾転において低くなる。図９Ａ中、ポンプ傾転量ｑｐｘ１は、ポンプ吐出圧力Ｐｐが最小値Ｐｐｍｉｎ１となる（リーク特性ｆが最大値ｆｍａｘ１となる）ときのポンプ傾転量ｑｐを表している。
【００８７】
一方、ケース２の油圧ポンプ２１は、小傾転域の損傷は小さく、大傾転域の損傷が大きいため、図９Ｂに示すように、ポンプ吐出圧力Ｐｐは小傾転域で高くなり、大傾転域で低くなる。そのため、ポンプ吐出圧力Ｐｐに反比例するリーク特性ｆ（＝Ｑｐｒｅｆ／Ｐｐ）は、小傾転において低くなり、大傾転において高くなる。図９Ｂ中、ポンプ傾転量ｑｐｘ２は、ポンプ吐出圧力Ｐｐが最小値Ｐｐｍｉｎ２となる（リーク特性ｆが最大値ｆｍａｘ２となる）ときのポンプ傾転量ｑｐを表している。
【００８８】
このように、油圧ポンプ２１の損傷度は、リーク特性ｆの大小により評価することができる。
【００８９】
以上のように構成した油圧駆動装置２００によれば、可変容量型油圧ポンプ２１の損傷度を表すリーク特性ｆを、ポンプ傾転量ｑｐの可変域全体（最小傾転量ｑｐｍｉｎから最大傾転量ｑｐｍａｘにかけて）にわたって測定することができる。これにより、ポンプ傾転量ｑｐの可変域全体（最小傾転量ｑｐｍｉｎから最大傾転量ｑｐｍａｘ）にわたって油圧ポンプ２１の損傷度を確認することが可能となるため、可変容量型油圧ポンプ２１の故障が見過ごされる可能性を低減することができる。
【００９０】
なお、本実施例では、ポンプ傾転量ｑｐを最小傾転量ｑｐｍｉｎから最大傾転量ｑｐｍａｘまで変化させながらリーク特性ｆを測定したが、本発明はこれに限られず、最大傾転量ｑｐｍａｘから最小傾転量ｑｐｍｉｎまで変化させながらリーク特性ｆを測定しても良い。
【実施例２】
【００９１】
本発明の第２の実施例に係る油圧駆動装置について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
【００９２】
一般的に、作動油の温度(以下「油温」という。)が高くなると、作動油の粘性が低くなり、油圧ポンプ２１の漏れ流量Ｑｌｅａｋが増加する。一方、油温が低くなると、作動油の粘性が高くなり、漏れ流量Ｑｌｅａｋが低下する。そのため、第１の実施例に係る油圧駆動装置２００では、油圧ポンプ２１の損傷状態が同一でも、油温に応じてリーク特性ｆの値が変動するという課題がある。本実施例は、リーク特性ｆに対する油温の影響を排除するものである。
【００９３】
図１０は、本発明の第２の実施例に係る油圧駆動装置の概略構成図である。以下、第１の実施例（図２に示す）との相違点を説明する。
【００９４】
図１０において、油圧駆動装置２００Ａは、油圧ポンプ２１に吸入される作動油の温度（以下「油温」という。）を検出する油温検出装置としての温度センサ３０を更に備えている。温度センサ３０から出力される油温信号は、コントローラ４０Ａに入力される。
【００９５】
図１１は、図１０に示すコントローラ４０Ａの制御ブロック図である。以下、第１の実施例における制御ブロック図（図７に示す）との相違点を説明する。
【００９６】
図１１において、コントローラ４０Ａは、油温計測部４８を更に備えている。
【００９７】
油温計測部４８は、温度センサ３０からの温度信号を油温に変換し、リーク特性算出部４７Ａに出力する。
【００９８】
リーク特性算出部４７Ａは、理論ポンプ吐出流量算出部４５からの理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆとポンプ吐出圧力計測部４６からのポンプ吐出圧力Ｐｐとに基づいて算出したリーク特性ｆを、油温計測部４８からの油温に基づいて補正し、モニタ等に出力する。
【００９９】
図１２は、コントローラ４０Ａによって実行されるリーク特性ｆの測定フローを示す図である。以下、第１の実施例における測定フロー（図８に示す）との相違点を説明する。
【０１００】
図１２において、本実施例における測定フローは、ステップＳ９の実行後でかつステップＳ１０の実行前に、更にステップＳ９ａ，Ｓ９ｂを実行するように構成されている。以下、追加したステップＳ９ａ，Ｓ９ｂについて説明する。
【０１０１】
ステップＳ９ａにて、コントローラ４０Ａは、温度センサ３０からの温度信号に基づいて、油温を計測する。
【０１０２】
ステップＳ９ｂにて、コントローラ４０Ａは、ステップＳ９ａで計測した油温に基づいて、ステップＳ９で算出したリーク特性（損傷度）ｆを補正する。以下、補正方法について説明する。
【０１０３】
図１３は、油温とリーク特性との関係を示す図である。
【０１０４】
図１３において、リーク特性ｆＮ，ｆＬ，ｆＨはいずれも同一の油圧ポンプ２１で測定した値であり、リーク特性ｆＮは油温が標準温度のときに測定した値、リーク特性ｆＬは標準温度よりも低い油温で測定した値、リーク特性ｆＨは標準温度よりも高い油温で測定した値である。このように、損傷具合が同じ油圧ポンプ２１でも、油温が低くなるに従ってリーク特性ｆは小さくなり、油温が高くなるに従ってリーク特性は大きくなる。そこで、理論ポンプ吐出流量Ｑｐｒｅｆとポンプ吐出圧力Ｐｐとに基づいて算出したリーク特性ｆに、標準温度と油温との差分に応じた補正係数を乗算することにより、油温の大小によらず、標準温度で測定した場合のリーク特性ｆを得ることができる。
【０１０５】
以上のように構成した本実施例においても、第１の実施例と同様の効果が得られる。
【０１０６】
また、油温に基づいてリーク特性ｆを補正することにより、リーク特性ｆに対する油温の影響が排除されるため、リーク特性ｆの測定結果の信頼性を向上させることができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含んでいる。
【０１０８】
例えば、上述の実施例では、油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置に本発明を適用した場合を説明したが、クレーン等その他の作業機械に搭載された油圧駆動装置にも適用することができる。また、上述の実施例では、１ポンプ式の油圧駆動装置に本発明を適用した場合を説明したが、複数の油圧ポンプを有する油圧駆動装置にも適用することができる。また、上述の実施例では、斜軸式の可変容量型油圧ポンプを備えた油圧駆動装置に本発明を適用した例を説明したが、斜板式の可変容量型油圧ポンプを備えた油圧駆動装置にも適用することができる。
【０１０９】
また、上述の実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。さらに、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成の一部と置き換えることも可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…ケーシング、１Ａ…ケーシング本体、１Ｂ…ヘッドケーシング、２…回転軸、３…シリンダブロック、４…シリンダ、５…ピストン、６…コネクティングロッド、６Ａ…球形部、７…ドライブディスク、８…バルブプレート、８Ａ…貫通孔、９…傾転摺動面、１０…センタシャフト、１１…傾転機構、１２…シリンダ室、１２Ａ，１２Ｂ…油通孔、１３Ａ，１３Ｂ…液圧室、１４…サーボピストン、１５…揺動ピン、１５Ａ…球形状先端部、１６…傾転制御装置、１７…フィードバックピン、２０…エンジン（原動機）、２１…油圧ポンプ、２２…電磁比例弁、２３…コントロールバルブ、２４…切換弁、２５…リリーフ弁、２６…圧力センサ（圧力検出装置）、２７…ポンプ吐出管路、２８…作動油タンク、２９…可変絞り、３０…温度センサ（油温検出装置）、４０，４０Ａ…コントローラ（制御装置）、４１…測定制御部、４２…切換弁制御部、４３…エンジン回転数制御部、４４…ポンプ傾転制御部、４５…理論ポンプ吐出流量算出部、４６…ポンプ吐出圧力計測部、４７，４７Ａ…リーク特性算出部、４８…油温計測部、１００…油圧ショベル、１０１…走行体、１０２…旋回体、１０３…作業装置、１０４…ブーム、１０５…アーム、１０６…バケット、１０７…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１０８…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１０９…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、１１０…運転室、２００，２００Ａ…油圧駆動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
2019049204.tif 000022
【図１２】
2019049204.tif 000023
【図１３】
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