(57)【要約】【課題】油圧閉回路システムにおいて両吐出型ポンプが故障した場合でも、意図しない油圧アクチュエータの動作を抑制できる建設機械を提供する。【解決手段】油圧閉回路システム２００は、複数の両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂのドレンポート６０ａ，６０ｂから排出される作動油のドレン圧力を検出する圧力センサ６２ａ，６２ｂを備え、コントローラ４０は、前記複数の両吐出型ポンプの中に、前記圧力センサで検出されたドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプが存在するときに、前記ドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプは故障した両吐出型ポンプであると判定し、複数の切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂのうち、前記故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁を閉じる。【選択図】  図２
2019049335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の両吐出型ポンプと、
前記複数の両吐出型ポンプに選択的に閉回路を構成するよう接続された複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の両吐出型ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとの間に接続され、前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれを複数の油圧アクチュエータに選択的に閉回路接続する複数の切換弁と、
前記複数の操作レバーの操作に応じて前記複数の切換弁の開閉制御および前記複数の両吐出型ポンプの流量制御を行う制御装置とを備え、前記複数の両吐出型ポンプは、それぞれ、内部に漏れ出た作動油をタンクに戻すドレンポートを有する建設機械において、
前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれに設けられ、前記ドレンポートから排出される作動油のドレン圧力を検出する圧力検出装置を備え、
前記制御装置は、前記複数の両吐出型ポンプの中に、前記圧力検出装置で検出されたドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプが存在するときに、前記ドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプは故障した両吐出型ポンプであると判定し、前記複数の切換弁のうち、前記故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁を閉じる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記制御装置は、前記ドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプが故障した両吐出型ポンプであると判定したときに、前記故障した両吐出型ポンプの吐出流量をゼロに制御する
ことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械において、
表示装置と指示入力装置とを更に備え、
前記制御装置は、
前記複数の両吐出型ポンプの全てを使用して前記複数の油圧アクチュエータを駆動する通常モードと、前記複数の両吐出型ポンプのうち前記１つの両吐出型ポンプ以外の両吐出型ポンプのみを使用して前記複数の油圧アクチュエータを駆動する縮退モードとを有し、
前記１つの両吐出型ポンプが故障したと判定したときに、前記１つの両吐出型ポンプの故障情報を前記表示装置に表示させ、前記指示入力装置の操作に応じて前記通常モードから前記縮退モードに切り換わる
ことを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械において、省エネ化が重要な開発項目になっている。建設機械の省エネ化には油圧システム自体の省エネ化が重要であり、両吐出型の油圧ポンプと油圧アクチュエータとを直接接続し両者間で直接圧油を給排する油圧閉回路を用いた油圧システム（以下「油圧閉回路システム」という。）の適用が検討されている。油圧閉回路では、制御弁による圧損がなく、必要な流量のみをポンプが吐出するため流量損失もない。また、油圧アクチュエータの位置エネルギや減速時のエネルギを回生することもできる。このため、油圧閉回路システム適用することにより、建設機械の省エネ化が可能となる。
【０００３】
油圧閉回路システムを搭載した油圧ショベルを開示するものとして、例えば特許文献1がある。特許文献１には、複数の油圧ポンプのそれぞれを複数の油圧アクチュエータのいずれか１つに切換弁を介して選択的に閉回路接続することにより、油圧アクチュエータの複合動作と高速動作を可能にした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４８８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の油圧閉回路システムでは、作業者によるレバー操作に応じて、１つの両吐出型ポンプに対していずれか１つの油圧アクチュエータが流路を介して接続されるよう、複数の切換弁がコントローラにより開閉制御されると共に、レバー操作量に応じて各両吐出型ポンプの吐出流量が制御される。例えば、ブーム上げ操作を行った場合、少なくとも１つの両吐出型ポンプとブームシリンダとが閉回路接続され、当該両吐出型ポンプの一方の給排ポートからレバー操作量に応じた流量の作動油がブームシリンダのキャップ室に供給され、ブームシリンダのロッド室から排出された作動油が他方の給排ポートから吸入される。これにより、ブームシリンダが伸展し、ブームが上昇する。ここで、油圧閉回路では、流路内を作動油が双方向に流れるようにするため、流路内にチェック弁（逆止弁）を設けることができない。そのため、例えばブームシリンダに閉回路接続された両吐出型ポンプが故障すると、ブームシリンダの負荷保持側であるキャップ室の高圧の作動油が当該両吐出型ポンプに逆流し、作業者の意図に反してブームシリンダが縮退動作し、ブームが落下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧閉回路システムにおいて両吐出型ポンプが故障した場合でも、意図しない油圧アクチュエータの動作を抑制できる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の両吐出型ポンプと、前記複数の両吐出型ポンプに選択的に閉回路を構成するよう接続された複数の油圧アクチュエータと、前記複数の両吐出型ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとの間に接続され、前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれを複数の油圧アクチュエータに選択的に閉回路接続する複数の切換弁と、前記複数の操作レバーの操作に応じて前記複数の切換弁の開閉制御および前記複数の両吐出型ポンプの流量制御を行う制御装置とを備え、前記複数の両吐出型ポンプは、それぞれ、内部に漏れ出す作動油をタンクに戻すドレンポートを有する建設機械において、前記複数の両吐出型ポンプのそれぞれに設けられ、前記ドレンポートから排出される作動油のドレン圧力を検出する圧力検出装置を備え、前記制御装置は、前記複数の両吐出型ポンプの中に、前記圧力検出装置で検出されたドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプが存在するときに、前記ドレン圧が所定の圧力を超えた両吐出型ポンプは故障した両吐出型ポンプであると判定し、前記複数の切換弁のうち、前記故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁を閉じるものとする。
【０００８】
以上のように構成した本発明によれば、複数の両吐出型ポンプのいずれかが故障し、故障した両吐出型ポンプのドレン圧力が所定の圧力を超えると、故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁が閉じられる。これにより、油圧アクチュエータから故障した両吐出型ポンプへの作動油の逆流が防止されるため、意図しない油圧アクチュエータの動作を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、油圧閉回路システムを搭載した建設機械において、両吐出型ポンプが故障した場合でも、意図しない油圧アクチュエータの動作を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧閉回路システムの概略構成図である。
【図３】図１に示す両吐出型ポンプの概略断面図である。
【図４】図２に示すコントローラの制御ブロック図である。
【図５】図２に示すコントローラの制御フロー図である。
【図６】第１ポンプがブームシリンダに接続された状態で第１ポンプが故障した場合の油圧閉回路システムの動作を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る油圧閉回路システムの概略構成図である。
【図８】図７に示すコントローラの制御ブロック図である。
【図９Ａ】図７に示すコントローラの制御フロー図である。
【図９Ｂ】図７に示すコントローラの制御フロー図である。
【図９Ｃ】図７に示すコントローラの制御フロー図である。
【図１０】図６に示すモニタの表示画面の一例を示す図である。
【図１１】油圧ショベルの各動作と第１〜第４切換弁の開閉指令値との対応関係を規定したテーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る建設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】
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。
【００１３】
図１において、油圧ショベル１００は、左右方向の両側にクローラ式の走行装置８ａ，８ｂを備えた下部走行体１０３と、下部走行体１０３上に旋回可能に取り付けられた本体としての上部旋回体１０２とを備えている。上部旋回体１０２上には、オペレータが搭乗する操作室としてのキャブ１０１が設けられている。下部走行体１０３と上部旋回体１０２とは、油圧アクチュエータとしての旋回モータ７を介して旋回可能とされている。
【００１４】
上部旋回体１０２の前側には、例えば掘削作業等を行うための作動装置であるフロント作業機１０４の基端部が回動可能に取り付けられている。ここで、前側とは、キャブ１０１に搭乗する作業者が向く方向（図１中の左方向）をいう。
【００１５】
フロント作業機１０４は、上部旋回体１０２の前側に基端部が上下方向に回動可能に連結されたブーム２を備えている。ブーム２は、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１を介して動作する。ブームシリンダ１のロッド１ｂの先端部は上部旋回体１０２に回動可能に連結され、ブームシリンダ１のシリンダチューブ１ａの基端部はブーム２の中間部に回動可能に連結されている。ブーム２の先端部には、アーム４の基端部が上下、前後方向に回動可能に連結されている。アーム４は、片ロッド式油圧シリンダである油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ３を介して動作する。アームシリンダ３のロッド３ｂの先端部はアーム４の基端部に回動可能に連結され、アームシリンダ３のシリンダチューブ３ａの基端部はブーム２の中間部に回動可能に連結されている。アーム４の先端部には、バケット６の基端部が上下、前後方向に回動可能に連結されている。バケット６は、片ロッド式油圧シリンダであるバケットシリンダ５を介して動作する。バケットシリンダ５のロッド５ｂの先端部はバケット６の基端部に回動可能に連結され、バケットシリンダ５のシリンダチューブ５ａの基端部はアーム４の基端部に回動可能に連結されている。
【００１６】
キャブ１０１内には、フロント作業機１０４を構成するブーム２、アーム４およびバケット６を操作するためのブーム操作レバー３０（図２に示す）、アーム操作レバー３１（図２に示す）、バケットレバー（図示せず）が配置されている。
【００１７】
図２は、油圧ショベル１００に搭載された油圧閉回路システムの概略構成図である。なお、図２では、説明の簡略化のため、ブームシリンダ１およびアームシリンダ３の駆動に関わる部分のみを示し、その他の油圧アクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。
【００１８】
図２において、油圧閉回路システム２００は、両吐出型の第１、第２ポンプ（以下適宜「両吐出型ポンプ」という。）１０ａ，１０ｂと、第１、第２ポンプに選択的に閉回路を構成するよう接続された油圧アクチュエータ１，３と、油圧アクチュエータ１，３にそれぞれ対応した操作装置としての操作レバー３０，３１と、第１ポンプ１０ａ，１０ｂと油圧アクチュエータ１，３との間に接続され、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂのそれぞれを油圧アクチュエータ１，３に選択的に閉回路接続する第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂと、操作レバー３０，３１の操作に応じて第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの開閉制御および第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの流量制御を行う制御装置としてのコントローラ４０とを備えている。
【００１９】
第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂは両傾転型の油圧ポンプによって構成されており、エンジン（図示せず）によって駆動される。なお、原動機として電動モータを備える油圧ショベルの場合は、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂはモータ駆動の両吐出型ポンプで構成される。両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂは、それぞれ、流量調整装置として一対の給排ポートを有する両傾転斜板機構２０ａ，２０ｂと、斜板５２（図３に示す）の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整するレギュレータ２１ａ，２１ａとを備えている。レギュレータ２１ａ，２１ｂは、コントローラ４０から受信したポンプ吐出流量指令値に基づき、両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出方向および吐出流量を制御する。また、両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂは、油圧アクチュエータ１，３から排出される作動油によって駆動される回生モータとしての機能も有する。
【００２０】
ブームシリンダ１のシリンダチューブ１ａ内には、ロッド１ｂの基端部に取り付けられたピストン１ｃが往復動可能に設けられている。シリンダチューブ１ａ内のピストン１ｃより基端側にはキャップ室１ｄが形成され、シリンダチューブ１ａ内のピストン１ｃより先端側にはロッド室１ｅが形成されている。キャップ室１ｄに作動油が供給されると、ピストン１ｃがシリンダチューブ１ａの先端側に押圧され、ロッド１ｂが伸長移動する。一方、ロッド室１ｅに作動油が供給されると、ピストン１ｃがシリンダチューブ１ａの基端側に押圧され、ロッド１ｂが縮退移動する。
【００２１】
同様に、アームシリンダ３のシリンダチューブ３ａ内には、ロッド３ｂの基端部に取り付けられたピストン３ｃが往復動可能に設けられている。シリンダチューブ３ａ内のピストン３ｃより基端側にはキャップ室３ｄが形成され、シリンダチューブ３ａ内のピストン３ｃより先端側にはロッド室３ｅが形成されている。キャップ室３ｄに作動油が供給されると、ピストン３ｃがシリンダチューブ３ａの先端側に押圧され、ロッド１ｂが伸長移動する。一方、ロッド室３ｅに作動油が供給されると、ピストン３ｃがシリンダチューブ３ａの基端側に押圧され、ロッド１ｂが縮退移動する。
【００２２】
切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、コントローラ４０から受信した制御信号に応じて開閉し、両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂをそれぞれブームシリンダ１またはアームシリンダ３に閉回路接続する。
【００２３】
両吐出型ポンプ１０ａに接続されている切換弁１１ａが開いているときは、両吐出型ポンプ１０ａに接続されている他の切換弁１２ａは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ１０ａの一方の給排ポートが流路Ｌ１，Ｌ３を介してブームシリンダ１のキャップ室１ｄに接続され、他方の給排ポートが流路Ｌ２，Ｌ４を介してブームシリンダ１のロッド室１ｅに接続され、流路Ｌ１〜Ｌ４は閉回路を形成する。一方、切換弁１２ａが開いているときは、切換弁１１ａは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ１０ａの一方の給排ポートが流路Ｌ１，Ｌ９，Ｌ７を介してアームシリンダ３のキャップ室３ｄに接続され、他方の給排ポートが流路Ｌ２，Ｌ１０，Ｌ８を介してアームシリンダ３のロッド室３ｅに接続され、流路Ｌ１，Ｌ９，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ１０，Ｌ２は閉回路を形成する。
【００２４】
同様に、両吐出型ポンプ１０ｂに接続されている切換弁１２ｂが開いているときは、両吐出型ポンプ１０ｂに接続されている他の切換弁１１ｂは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ１０ｂの一方の給排ポートは流路Ｌ５，Ｌ７を介してアームシリンダ３のキャップ室３ｄに接続され、他方の給排ポートは流路Ｌ６，Ｌ８を介してアームシリンダ３のロッド室３ｅに接続され、流路Ｌ５，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ６は閉回路を形成する。一方、切換弁１１ｂが開いているときは、切換弁１２ｂは閉じられる。これにより、両吐出型ポンプ１０ｂの一方の給排ポートが流路Ｌ５，Ｌ１１，Ｌ３を介してブームシリンダ１のキャップ室１ｄに接続され、他方の給排ポートが流路Ｌ６，Ｌ１２，Ｌ４を介してブームシリンダ１のロッド室１ｅに接続され、流路Ｌ５，Ｌ１１，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ１２，Ｌ６は閉回路を形成する。
【００２５】
ブームシリンダ１のキャップ室１ｄに接続された油路Ｌ３とロッド室１ｅに接続された油路Ｌ４とは、フラッシング弁１３ａを介してタンク９に接続されている。フラッシング弁１３ａは、油路Ｌ３，Ｌ４の低圧側から余剰な作動油をタンク９に排出することにより、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１のキャップ側とロッド側との流量差を吸収する。同様に、アームシリンダ３のキャップ室３ｄに接続された油路Ｌ７とロッド室３ｅに接続された油路Ｌ８とは、フラッシング弁１３ｂを介してタンク９に接続されている。フラッシング弁１３ｂは、油路Ｌ７，Ｌ８の低圧側から余剰な作動油をタンク９に排出することにより、片ロッド式油圧シリンダであるアームシリンダ３のキャップ側とロッド側との流量差を吸収する。
【００２６】
コントローラ４０は、操作レバー３０，３１の操作量と後述する圧力センサ６２ａ，６２ｂの圧力値とに基づいて、切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂとレギュレータ２１ａ，２１ｂとを制御する。
【００２７】
例えば、ブーム２を単独で低速動作させる場合（ブーム操作レバー３０のみが小さく操作された場合）は、１台の両吐出型ポンプ１０ａがブームシリンダ１に閉回路接続されるように切換弁１１ａを開きかつ切換弁１２ａを閉じると共に、ブーム操作レバー３０の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ１０ａから吐出されるようにレギュレータ２１ａを制御する。一方、ブーム２を単独で高速動作させる場合（ブーム操作レバー３０のみが大きく操作された場合）は、２台の両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂがブームシリンダ１に閉回路接続されるように切換弁１１ａ，１１ｂを開きかつ切換弁１２ａ，１２ｂを閉じると共に、ブーム操作レバー３０の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂから吐出されるようにレギュレータ２１ａ，２１ｂを制御する。
【００２８】
アーム４を単独で低速動作させる場合（アーム操作レバー３１のみが小さく操作された場合）は、１台の両吐出型ポンプ１０ｂがアームシリンダ３に閉回路接続されるように、切換弁１２ｂを開きかつ切換弁１１ａを閉じると共に、アーム操作レバー３１の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ１０ｂから吐出されるように、レギュレータ２１ｂを制御する。一方、アーム４を単独で高速動作させる場合（アーム操作レバー３１のみが大きく操作された場合）は、２台の両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂがアームシリンダ３に閉回路接続されるように、切換弁１２ａ，１２ｂを開きかつ切換弁１１ａ，１１ｂを閉じると共に、アーム操作レバー３１の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂから吐出されるようにレギュレータ２１ａ，２１ｂを制御する。
【００２９】
ブーム２およびアーム４を複合動作させる場合（ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１が同時に操作された場合）は、両吐出型ポンプ１０ａがブームシリンダ１に閉回路接続され、かつ両吐出型ポンプ１０ｂがアームシリンダ３に閉回路接続されるように切換弁１１ａ，１２ｂを開きかつ切換弁１２ａ，１１ｂを閉じると共に、ブーム操作レバー３０の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ１０ａから吐出されるようにレギュレータ２１ａを制御し、アーム操作レバー３１の操作量に応じた流量の作動油が両吐出型ポンプ１０ｂから吐出されるようにレギュレータ２１ｂを制御する。
【００３０】
なお、両吐出型ポンプ１０ａ（１０ｂ）は、一方の給排ポートの圧力が所定値以上になった場合に他方の給排ポートに作動油をリリーフさせるリリーフ弁２２ａ（２２ｂ）と、閉回路圧力を高めてキャビテーションを防止するためのメイクアップチェック弁２３ａ，２４ｂ（２３ａ，２４ｂ）およびチャージポンプ２５ａ（２５ｂ）と、チャージポンプ２５ａ（２５ｂ）の吐出圧が所定値以上になった場合に作動油をリリーフさせるチャージリリーフ弁２６ａ（２６ｂ）とを一体に備えているが、これらの装置は両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂとは別に設けても良い。
【００３１】
図３は、両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂの概略断面図である。
【００３２】
図３において、両吐出型ポンプ１０ａ（１０ｂ）は、ケーシング５０ａ（５０ｂ）と、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内に配置された両傾転斜板機構２０ａ（２０ｂ）とを備えている。両傾転斜板機構２０ａ（２０ｂ）は、シャフト５１、斜板５２、シリンダブロック５３、複数のピストン５４、バルブプレート５５等により構成されている。なお、図示は省略するが、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内には、レギュレータ２１ａ（２１ｂ）、リリーフ弁２２ａ（２２ｂ）、メイクアップチェック弁２３ａ，２４ｂ（２３ａ，２４ｂ）、チャージポンプ２５ａ（２５ｂ）、チャージリリーフ弁２６ａ（２６ｂ）等も配置されている。
【００３３】
シャフト５１は、ケーシング５０ａ（５０ｂ）にベアリング５６を介して回転可能に支持されている。斜板５２は、シャフト５１の回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフト５１周りに設けられている。シリンダブロック５３は、例えばスプライン嵌合により、シャフト５１に対して回転不能に結合されている。シリンダブロック５３は、シャフト５１周りに形成された複数のシリンダ室５７を有する。各シリンダ室５７には、ピストン５４が往復動可能に設けられている。
【００３４】
各シリンダ室５７は、シリンダブロック５３が回転することにより、バルブプレート５５を介して給排ポート５８，５９と間欠的に連通する。各ピストン５４は、シリンダブロック５３と共にシャフト５１の周りを回転すると共に、斜板５２の傾斜角に応じて各シリンダ室５７内を往復動する。これにより、一方の給排ポート５８（５９）から作動油を吸い込み、他方の給排ポート５９（５８）から圧油として吐出する。レギュレータ２１ａ，２１ｂ（図２に示す）を介して斜板５２の傾斜角を変化させると、両吐出型ポンプ１０ａ（１０ｂ）の吐出方向および吐出流量が変化する。
【００３５】
ケーシング５０ａ（５０ｂ）には、作動油を排出するためのドレンポート６０ａ（６０ｂ）が設けられている。ドレンポート６０ａ（６０ｂ）は、ドレン配管６１ａ（６１ｂ）を介してタンク９に接続されている。これにより、両傾転斜板機構２０ａ（２０ｂ）等からケーシング５０ａ（５０ｂ）内に漏れ出た作動油をタンク９に戻すことができる。
【００３６】
ドレン配管６１ａ（６１ｂ）には、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内からタンク９へ排出される作動油の圧力（以下「ドレン圧力」という。）を検出する圧力検出装置としての圧力センサ６２ａ（６２ｂ）が設けられている。両吐出型ポンプ１０ａ（１０ｂ）が正常に機能しているときは、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内に漏れ出る作動油の流量は小さいため、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内は低圧（０〜０．３ＭＰａ程度）であり、ドレン圧力も低い。一方、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内に配置されている部品が故障すると、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内に多量の作動油が漏れ出すことにより、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内は高圧となり、ドレン圧力も高くなる。従って、ドレン圧力を監視することにより、両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂの故障を検出することができる。ここで、圧力センサ６２ａ（６２ｂ）をドレン配管６１ａ（６１ｂ）のタンク９寄りに配置した場合は、両吐出型ポンプ１０ａ（１０ｂ）の故障の有無を問わず、圧力センサ６２ａ（６２ｂ）で検出される圧力は大気圧程度となり、故障の検出精度が低下する。そのため、圧力センサ６２ａ（６２ｂ）は、ドレン配管６１ａ（６１ｂ）のドレンポート６０ａ（６０ｂ）寄りに配置することが望ましい。これにより、故障時に検出されるドレン圧力と正常時に検出されるドレン圧力との差が大きくなるため、故障の検出精度を向上させることが可能となる。なお、圧力センサ６２ａ（６２ｂ）は、ケーシング５０ａ（５０ｂ）内に配置しても良い。
【００３７】
図４は、コントローラ４０の制御ブロック図である。
【００３８】
図４において、コントローラ４０は、操作量検出部４１と、車体制御演算部４２と、ポンプ信号出力部４３と、切換弁信号出力部４４と、圧力検出部４５と、故障判定部４６とを備えている。
【００３９】
操作量検出部４１は、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量（例えばパイロット圧）を検出する。検出された操作量の情報は、車体制御演算部４２へと送られる。
【００４０】
車体制御演算部４２は、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量と後述する故障判定部４６からの判定結果とに基づいて、第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの開閉指令値および第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量指令値を設定する。設定された第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの開閉指令値の情報は、切換弁信号出力部４４へと送られる。設定された第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量指令値の情報は、ポンプ信号出力部４３へと送られる。
【００４１】
ポンプ信号出力部４３は、車体制御演算部４２からの吐出流量指令値に応じた制御信号を第１、第２レギュレータ２１ａ，２１ｂに出力し、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量を制御する。
【００４２】
切換弁信号出力部４４は、車体制御演算部４２からの開閉指令値に応じた制御信号を第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに出力し、第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを開閉する。
【００４３】
圧力検出部４５は、第１、第２圧力センサ６２ａ，６２ｂの圧力値を検出する。検出された圧力値の情報は、故障判定部４６へと送られる。
【００４４】
故障判定部４６は、第１、第２圧力センサ６２ａ，６２ｂの圧力値（第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂのドレン圧力）に基づいて、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂが正常であるか否かを判定する。判定結果の情報は、車体制御演算部４２へと送られる。
【００４５】
図５は、コントローラ４０の制御フロー図である。図５に示す制御フローは、油圧ショベル１００のエンジンが始動し、コントローラ４０の電源が入った後に開始される。以下、当該制御フローを構成する各ステップについて順に説明する。
【００４６】
ステップＳ１にて、故障判定部４６は、第１、第２圧力センサ６２ａ，６２ｂの圧力値Ｐ１，Ｐ２を圧力検出部４５から取得する。
【００４７】
ステップＳ２にて、故障判定部４６は、第１圧力センサ６２ａの圧力値Ｐ１が圧力閾値Ｐ０よりも大きいか否かを判定する。ここで、圧力閾値Ｐ０は、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの故障判定を行うための閾値であり、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂが正常なときの最大ドレン圧力と同等かそれよりも僅かに低い値に設定されている。
【００４８】
ステップＳ２で圧力値Ｐ１が圧力閾値Ｐ０よりも大きい（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳ３にて、車体制御演算部４２は、第１ポンプ１０ａに接続されている第１、第３切換弁１１ａ，１２ａの開閉指令値を閉に設定する。切換弁信号出力部４４は、車体制御演算部４２からの開閉指令値（閉）に応じた制御信号（閉信号）を切換弁１１，１２に出力し、第１、第３切換弁１１ａ，１２ａを閉じる。
【００４９】
ステップＳ４にて、車体制御演算部４２は、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量指令値をゼロ（０）に設定する。ポンプ信号出力部４３は、車体制御演算部４２からの吐出流量指令値（０）に応じた制御信号をレギュレータ２１ａ，２１ｂに出力し、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量をゼロ（０）に制御する。ステップＳ４が終了すると、コントローラ４０は制御を終了し、油圧ショベル１００の稼働を停止する。
【００５０】
ステップＳ２で圧力値Ｐ１が圧力閾値Ｐ０以下である（ＮＯ）と判定された場合は、ステップＳ５にて、故障判定部４６は、第２圧力センサ６２ｂの圧力値Ｐ２が圧力閾値Ｐ０よりも大きいか否かを判定する。
【００５１】
ステップＳ５で圧力値Ｐ２が圧力閾値Ｐ０よりも大きい（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳ６にて、車体制御演算部４２は、第２ポンプ１０ｂに接続されている第２、第４切換弁１１ｂ，１２ｂの開閉指令値を閉に設定する。切換弁信号出力部４４は、開閉指令値（閉）に応じた制御信号（閉信号）を第２、第４切換弁１１ｂ，１２ｂに出力し、第２、第４切換弁１１ｂ，１２ｂを閉じる。
【００５２】
ステップＳ７にて、車体制御演算部４２は、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量指令値をゼロ（０）に設定する。ポンプ信号出力部４３は、吐出流量指令値（０）に応じた制御信号をレギュレータ２１ａ，２１ｂに出力し、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量をゼロ（０）に制御する。ステップＳ７の処理が終了すると、コントローラ４０は制御を終了し、油圧ショベル１００の稼働を停止する。
【００５３】
ステップＳ５で圧力値Ｐ２が圧力閾値Ｐ０以下である（ＮＯ）と判定された場合は、ステップＳ８にて、操作量検出部４１は、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量を検出する。
【００５４】
ステップＳ９にて、車体制御演算部４２は、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量に基づいて、第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの開閉指令値および吐出流量指令値を設定する。切換弁信号出力部４４は、開閉指令値に応じた制御信号を第１〜４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに出力し、第１〜４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを開閉する。
【００５５】
ステップＳ１０にて、車体制御演算部４２は、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量に基づいて、吐出流量指令値を設定する。ポンプ信号出力部４３は、吐出流量指令値に応じた制御信号を第１、第２レギュレータ２１ａ，２１ｂに出力し、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量を制御する。これにより、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作に応じて、油圧ショベル１００のブーム２およびアーム４が動作する。ステップＳ１０が終了すると、コントローラ４０は、ステップＳ１以降の処理を繰り返し実行する。
【００５６】
図６は、第１ポンプ１０ａを用いてブームシリンダ１を駆動している最中に第１ポンプ１０ａが故障した場合の油圧閉回路システム２００の動作を示す図である。なお、図６では、説明の簡略化のため、第１ポンプ１０ａの動作に関わる部分のみを示し、第２ポンプ１０ｂの動作に関わる部分は省略している。
【００５７】
図６において、ブーム操作レバー３０を操作していない間（時刻０〜Ｔ１）は、ブーム操作レバー３０の操作量はゼロ（０）となる。このとき、第１ポンプ１０ａは正常に機能しているため、ケーシング５０ａ内は低圧（０ＭＰａ〜０．３ＭＰａ程度）であり、ドレン圧力は圧力閾値Ｐ０よりも小さい。
【００５８】
その後、時刻Ｔ１でブーム操作レバー３０の操作が開始されると、第１切換弁１１ａが開きかつ第３切換弁１２ａが閉じることにより（図５のステップＳ９）、第１ポンプ１０ａがブームシリンダ１に閉回路接続され、ブーム操作レバー３０の操作量に応じた流量の作動油が第１ポンプ１０ａから吐出される（図５のステップＳ１０）。このとき、ブームシリンダ１はフロント作業機１０４の自重を支持しており、ブームシリンダ１のキャップ室１ｄは高圧となっている。
【００５９】
その後、時刻Ｔ２で第１ポンプ１０ａが故障すると、ブームシリンダ１のキャップ室１ｄから第１ポンプ１０ａのケーシング５０ａ内に多量の作動油が漏れ出すことにより、ケーシング５０ａ内は高圧となり、ドレン圧力は圧力閾値Ｐ０よりも大きくなる（図５のステップＳ２でＹＥＳと判定される）。その結果、第１ポンプ１０ａに接続されている第１、第２切換弁１１ａ，１２ａが全て閉じられる（図５のステップＳ３）。これにより、ブームシリンダ１のキャップ室１ｄから第１ポンプ１０ａへの作動油の逆流が防止されるため、意図しないブームシリンダ１の縮退動作することを抑制することができる。
【００６０】
以上のように構成した本実施例によれば、両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂのいずれかが故障し、故障した両吐出型ポンプのドレン圧力が所定の圧力Ｐ０を超えると、故障した両吐出型ポンプに接続されている全ての切換弁が閉じられる。これにより、両吐出型ポンプが故障した場合でも、油圧アクチュエータ１，３から故障した両吐出型ポンプへの作動油の逆流が防止されるため、意図しない油圧アクチュエータ１，３の動作を抑制することができる。
【実施例２】
【００６１】
本発明の第２の実施例は、いずれかの両吐出型ポンプが故障した場合に、意図しない油圧アクチュエータ１，３の動作を抑制しつつ、他の正常な両吐出型ポンプのみを用いて油圧ショベル１００を稼働できるようにしたものである。以下、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
【００６２】
図７は、本実施例に係る油圧閉回路システムの概略構成図である。
【００６３】
図７において、油圧閉回路システム２００Ａは、表示装置としてのモニタ３３と、指示入力装置としての操作ボタン３２とを更に備えており、コントローラ４０Ａは、モニタ出力部４７を更に備えている。モニタ３３および指示入力装置３２は、キャブ１０１内に配置されている。
【００６４】
図８は、コントローラ４０Ａの制御ブロック図である。
【００６５】
図８において、操作量検出部４１Ａは、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量に加えて、操作ボタン３２からの入力信号を検出する。検出された操作量および入力信号の情報は、車体制御演算部４２へと送られる。
【００６６】
車体制御演算部４２Ａは、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量と操作ボタン３２からの入力信号と故障判定部４６からの判定結果とに基づいて、第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの開閉指令値および第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂの吐出流量指令値を設定する。
【００６７】
図９Ａ〜図９Ｃは、コントローラ４０Ａの制御フロー図である。
【００６８】
第１の実施例における制御フロー（図５に示す）では、ステップＳ２で第１ポンプ１０ａの故障を検出してステップＳ３，Ｓ４を実行した後、またはステップＳ５で第２ポンプ１０ｂの故障を検出してステップＳ６，Ｓ７を実行した後に、コントローラ４０は制御を終了し、油圧ショベル１００の稼働を停止することとしたが、図９Ａ〜図９Ｃに示す制御フローでは、ステップＳ４の後に第２ポンプ１０ｂのみを用いて油圧ショベル１００を稼働するための処理（ステップＳＸ１〜ＳＸ６）を追加し、ステップＳ７の後に第１ポンプ１０ａのみを用いて油圧ショベル１００を稼働するための処理（ステップＳＹ１〜ＳＹ７）を追加している。以下、追加した各ステップについて順に説明する。
【００６９】
ステップＳＸ１にて、モニタ出力部４７は、第１ポンプ１０ａの故障情報をモニタ３３に出力する。
【００７０】
図１０は、モニタ３３の表示画面の一例を示す図である。
【００７１】
図１０において、表示画面３３ａの左側には、油圧閉回路システム２００Ａの油圧回路の簡略図が表示されており、故障箇所が網掛け表示されている。これにより、作業者は故障個所を確認することができる。また、表示画面３３ａの右側には、第１ポンプ１０ａの故障を検出した旨のメッセージと、通常モードから縮退モードに移行するか否かを問い合せるメッセージとが表示されている。ここで、通常モードとは、全ての両吐出型ポンプ１０ａ，１０ｂを用いて油圧ショベル１００を稼働する制御モードであり、縮退モードとは、故障した両吐出型ポンプを使用せず正常な両吐出型ポンプのみを用いて油圧ショベル１００を稼働する制御モードである。作業者は、操作ボタン３２を操作することにより、コントローラ４０に通常モードから縮退モードへの移行を指示することができる。
【００７２】
ステップＳＸ２にて、車体制御演算部４２は、指示入力装置３２からの入力信号の情報に基づいて、通常モードから縮退モードへの移行が指示されたか否かを判定する。
【００７３】
ステップＳＸ２で通常モードから縮退モードへの移行が指示された（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳＸ３にて、車体制御演算部４２は、油圧ショベル１００の各動作と第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの開閉指令値との対応関係を規定したテーブルを、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂが共に正常である場合に使用するテーブル（後述の通常テーブル）から、第１ポンプ１０ａが故障した場合に使用するテーブル（後述の第１縮退テーブル）に切り換える。
【００７４】
図１１は、油圧ショベル１００の各動作と第１〜第４切換弁の開閉指令値との対応関係を規定したテーブルの一例を示す図である。
【００７５】
図１１において、テーブル７０は、第１、第２ポンプ１０ａ，１０ｂが共に正常である場合に使用するテーブル（以下「通常テーブル」という。）であり、テーブル７１は、第１ポンプ１０ａが故障した場合に使用するテーブル（以下「第１縮退テーブル」という。）であり、テーブル７２は、第２ポンプ１０ｂが故障した場合に使用するテーブル（以下「第２縮退テーブル」という。）である。第１縮退テーブル７１では、第１ポンプ１０ａを使用しないため、油圧ショベル１００の動作に関わらず、第１ポンプ１０ａに接続されている第１、第３切換弁１１ａ，１２ａの開閉指令値が閉となっている。一方、第２縮退テーブル７２では、第２ポンプ１０ｂを使用しないため、油圧ショベル１００の動作に関わらず、第２ポンプ１０ｂに接続されている第２、第４切換弁１１ａ，１２ａの開閉指令値が閉となっている。各テーブル７０〜７２は、コントローラ４０に予め記憶されており、車体制御演算部４２によって参照される。
【００７６】
ステップＳＸ４にて、車体制御演算部４２は、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量を操作量検出部４１から取得する。
【００７７】
ステップＳＸ５にて、車体制御演算部４２は、第１縮退テーブル７１を参照し、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作量に基づいて、第１〜第４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの開閉指令値を設定する。切換弁信号出力部４４は、開閉指令値に応じた制御信号を第１〜４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに出力し、第１〜４切換弁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを開閉する。
【００７８】
ステップＳＸ６にて、車体制御演算部４２は、ブーム操作レバー３０またはアーム操作レバー３１の操作量に基づいて、第２ポンプ１０ｂの吐出流量指令値を設定する。ポンプ信号出力部４３は、吐出流量指令値に応じた制御信号を第２レギュレータ２１ｂに出力し、第２ポンプ１０ｂの吐出流量を制御する。これにより、ブーム操作レバー３０およびアーム操作レバー３１の操作に応じて、油圧ショベル１００のブーム２およびアーム４が動作する。このとき、故障した第１ポンプ１０ａの吐出流量はゼロ（０）に制御されているため、エネルギ損失を抑えることができる。ステップＳＸ６が終了すると、コントローラ４０は、ステップＳＸ４以降の処理を繰り返し実行する。
【００７９】
ステップＳＸ２で通常モードから縮退モードへの移行が指示されなかった（ＮＯ）と判定された場合は、コントローラ４０は制御を終了し、油圧ショベル１００の稼働を停止する。
【００８０】
なお、ステップＳ７の後に追加した第１ポンプ１０ａのみで油圧ショベル１００を稼働させるための処理（ステップＳＹ１〜ＳＹ６）は、ステップＳＹ１で第２ポンプ１０ｂの故障を表示し、ステップＳＹ３で第２縮退テーブル７２に切り換え、ステップＳＹ５，ＳＹ６で第２縮退テーブル７２を参照する点を除き、ステップＳＸ１〜ＳＸ６と同様であるため、説明は省略する。
【００８１】
以上のように構成した本実施例によれば、油圧閉回路システム２００Ａにおいて両吐出型ポンプが故障した場合でも、意図しない油圧アクチュエータ１，３の動作を抑制しつつ、他の正常な両吐出型ポンプのみを用いて油圧ショベル１００を稼働することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を油圧ショベルに適用したものであるが、本発明はこれに限られず、複数の油圧アクチュエータを油圧閉回路で駆動する建設機械全般に適用可能である。また、上記した実施例は、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。また、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削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１ａ…シリンダチューブ、１ｂ…ロッド、１ｃ…ピストン、１ｄ…キャップ室、１ｅ…ロッド室、２…ブーム、３…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３ａ…シリンダチューブ、３ｂ…ロッド、３ｃ…ピストン、３ｄ…キャップ室、３ｅ…ロッド室、４…アーム、５…バケットシリンダ、５ａ…シリンダチューブ、５ｂ…ロッド、６…バケット、７…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、８ａ，８ｂ…走行装置、９…タンク、１０ａ…第１ポンプ（両吐出型ポンプ）、１０ｂ…第２ポンプ（両吐出型ポンプ）、１１ａ…第１切換弁、１１ｂ…第２切換弁、１２ａ…第３切換弁、１２ｂ…第４切換弁、１３ａ，１３ｂ…フラッシング弁、２０ａ，２０ｂ…両傾転斜板機構、２１ａ，２１ｂ…レギュレータ、２２ａ，２２ｂ…リリーフ弁、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…メイクアップチェック弁、２５ａ，２５ｂ…チャージポンプ、２６ａ，２６ｂ…チャージリリーフ弁、３０…ブーム操作レバー（操作装置）、３１…アーム操作レバー（操作装置）、３２…操作ボタン（指示入力装置）、３３…モニタ（表示装置）、３３ａ…表示画面、４０，４０Ａ…コントローラ、４１，４１Ａ…操作量検出部、４２，４２Ａ…車体制御演算部、４３…ポンプ信号出力部、４４…切換弁信号出力部、４５…圧力検出部、４６…故障判定部、４７…モニタ出力部、５０ａ，５０ｂ…ケーシング、５１…シャフト、５２…斜板、５３…シリンダブロック、５４…ピストン、５５…バルブプレート、５６…ベアリング、５７…シリンダ室、５８，５９…給排ポート、６０ａ，６０ｂ…ドレンポート、６１ａ，６１ｂ…ドレン配管、６２ａ…第１圧力センサ（圧力検出装置）、６２ｂ…第２圧力センサ（圧力検出装置）、７０…通常テーブル、７１…第１縮退テーブル、７２…第２縮退テーブル、１００…油圧ショベル、１０１…キャブ、１０２…上部旋回体、１０３…下部走行体、１０４…フロント作業機、２００，２００Ａ…油圧閉回路システム、Ｌ１〜Ｌ１２…流路。
【図１】
2019049335.tif 000003
【図２】
2019049335.tif 000004
【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】
2019049335.tif 000010
【図９Ａ】
2019049335.tif 000011
【図９Ｂ】
2019049335.tif 000012
【図９Ｃ】
2019049335.tif 000013
【図１０】
2019049335.tif 000014
【図１１】
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