(57)【要約】【課題】自動低速回転制御を行う油圧駆動装置において、エンジン回転数の復帰応答性を確実に向上し、作業効率を向上することができる油圧駆動装置を提供する。【解決手段】エンジン１の回転数を可変に制御する燃料噴射量制御装置８５と、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧に応じて圧力を出力するパイロット切換弁８０と、このパイロット切換弁８０の出力圧を検出する圧力センサ８３と、この圧力センサ８３で検出した検出値に応じ、エンジン１の回転数を所定の定常回転数から所定の低速回転数となるように、及びこの所定の低速回転数から所定の定常回転数に復帰するように、燃料噴射量制御装置８５を制御するコントローラ８４とを備える。【選択図】  図１
2004251353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するポンプ制御手段とを備えた油圧駆動装置において、
前記エンジンの回転数を可変に制御する回転数制御手段と、
前記複数のアクチュエータの最高負荷圧に応じて圧力を出力するパイロット切換弁と、
このパイロット切換弁の出力圧を検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段で検出した検出値に応じ、前記エンジンの回転数を所定の定常回転数から所定の低速回転数となるように、及びこの所定の低速回転数から前記所定の定常回転数に復帰するように、前記回転数制御手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するポンプ制御手段とを備えた油圧駆動装置において、
前記エンジンの回転数を可変に制御する回転数制御手段と、
前記複数のアクチュエータの最高負荷圧に応じて圧力を出力するパイロット切換弁と、
前記複数のアクチュエータの最高負荷圧を前記パイロット切換弁に導く経路に設けた絞り手段と、
前記パイロット切換弁の出力圧を検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段で検出した検出値に応じ、前記エンジンの回転数を所定の定常回転数から所定の低速回転数となるように、及びこの所定の低速回転数から前記所定の定常回転数に復帰するように、前記回転数制御手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の油圧駆動装置において、前記パイロット切換弁は、パイロット油圧源からのパイロット元圧を前記複数のアクチュエータの最高負荷圧に応じて減圧して出力することを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項３記載の油圧駆動装置において、前記エンジンの回転数に依存する圧力を出力するエンジン回転数検出手段を更に備え、このエンジン回転数検出手段の出力圧を前記ポンプ制御手段に導き、前記ロードセンシング制御の目標差圧を前記エンジンの回転数に依存する可変値として設定したことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項５】
請求項４記載の油圧駆動装置において、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧を絶対圧として出力する差圧減圧弁を更に備え、前記圧力補償弁に前記差圧減圧弁の出力圧を導きそれぞれの目標補償差圧を設定することを特徴とする油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に用いられる油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようにロードセンシング制御を行うと共に、全てのアクチュエータが停止状態であるときにエンジン回転数を所定の定常回転数から所定の低速回転数に低下し、アクチュエータのいずれかが駆動したときにエンジン回転数を所定の低速回転数から所定の定常回転数に復帰する自動低速回転制御を行う油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようにロードセンシング制御を行う油圧駆動装置はロードセンシングシステム（以下、適宜ＬＳシステムという）と呼ばれ、複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により制御し、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に負荷圧の大小に係わらず流量制御弁の開口面積に応じた比率で圧油を供給できるようにしている。
【０００３】
このようなＬＳシステムにおいて、従来より、全てのアクチュエータが停止状態である場合にエンジン回転数を所定の定常回転数から所定の低速回転数（例えばアイドリング回転数）に低下させ、アクチュエータのいずれかが駆動されるとエンジン回転数を所定の低速回転数から所定の定常回転数に復帰する自動低速回転（オートアイドル）機能を備えたものがある。この機能を備えたＬＳシステムでは、複数のアクチュエータの負荷圧のうち最高負荷圧を圧力検出手段（作動検出手段）で検出したり（例えば、特許文献１参照）、油圧ポンプの吐出圧を圧力検出手段で検出する（例えば、特許文献２参照）ことにより、アクチュエータの駆動状態を検出する。すなわち、このようにして検出した圧力が所定のしきい値より小さい場合には、全てのアクチュエータが停止状態であるとみなしてエンジン回転数を低速回転数に低下させ、所定のしきい値より大きい場合には、アクチュエータのいずれかが駆動状態であるとみなしてエンジン回転数を定常回転数に復帰させる。このようにすることで、待機時間等にエンジン回転数を低下させてエネルギロスを低減することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−７１９７４号公報
【特許文献２】
特開平９−２１７３８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、上記特許文献１に係る従来技術の場合、上述したように複数のアクチュエータのうちの最も高い負荷圧を検出することでアクチュエータの駆動状態を検出するが、アクチュエータの負荷圧は高圧であるため高圧用の圧力検出手段が必要となる。また、上記特許文献２に係る従来技術の場合には、上述したように油圧ポンプの吐出圧を検出するが、この油圧ポンプの吐出圧はロードセンシング制御により上記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるように制御されるため、さらに高圧用の圧力検出手段が必要となる。
【０００６】
このように、上記従来技術では高圧用の圧力検出手段を必要とするが、一般に、圧力検出手段は高圧用のものであるほど検出精度が低下し、その検出圧の誤差範囲は低圧用の圧力検出手段と比べて比較的大きくなる傾向にある。したがって、その検出誤差が低圧方向の誤差である場合には検出圧が所定のしきい値に達するのに有する時間が長くなるため、自動低速回転制御による低速回転状態においてアクチュエータが駆動を開始した際にその駆動の検出が遅れ、エンジン回転数の定常回転数への復帰が遅れる可能性がある。その結果、駆動を開始したアクチュエータにその要求量に応じた充分な圧油が供給されず、アクチュエータの立ち上がりの動作速度に遅れが生じて作業効率の低下を招く可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、自動低速回転制御を行う油圧駆動装置において、エンジン回転数の復帰応答性を確実に向上し、作業効率を向上することができる油圧駆動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するポンプ制御手段とを備えた油圧駆動装置において、前記エンジンの回転数を可変に制御する回転数制御手段と、前記複数のアクチュエータの最高負荷圧に応じて圧力を出力するパイロット切換弁と、このパイロット切換弁の出力圧を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出した検出値に応じ、前記エンジンの回転数を所定の定常回転数から所定の低速回転数となるように、及びこの所定の低速回転数から前記所定の定常回転数に復帰するように、前記回転数制御手段を制御する制御手段とを備えるものとする。
【０００９】
本発明においては、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようにロードセンシング制御を行うと共に、自動低速回転制御を行う。すなわち、複数のアクチュエータの最高負荷圧をパイロット切換弁に導き、このパイロット切換弁が例えばパイロット油圧源からのパイロット元圧を上記導かれた最高負荷圧に応じて減圧し、その減圧した圧力を出力する。この出力圧を圧力検出手段で検出し、その検出圧が所定のしきい値より小さい場合には全てのアクチュエータが停止状態であるとみなし、制御手段で回転数制御手段を制御してエンジン回転数を所定の低速回転数に低下させる。一方、検出圧が所定のしきい値より大きい場合にはアクチュエータのいずれかが駆動状態であるとみなし、制御手段で回転数制御手段を制御してエンジン回転数を所定の定常回転数に復帰させる。
【００１０】
このとき、例えば複数のアクチュエータの最高負荷圧を直接圧力検出手段で検出する従来技術のような構造の場合には高圧用の圧力検出手段が必要となるが、一般に圧力検出手段は高圧用のものであるほどその検出精度が低下し、検出圧の誤差範囲は大きくなる傾向にある。したがって、その検出誤差が低圧方向の誤差である場合には検出圧が所定のしきい値に達するのに有する時間が長くなるため、自動低速回転制御による低速回転状態においてアクチュエータが駆動を開始した際にその駆動の検出が遅れ、エンジン回転数の定常回転数への復帰が遅れる可能性がある。その結果、駆動を開始したアクチュエータにその要求量に応じた充分な圧油が供給されず、アクチュエータの立ち上がりの動作速度に遅れが生じて作業効率の低下を招く可能性があった。
【００１１】
これに対し、本発明によれば、上述したように複数のアクチュエータの最高負荷圧をパイロット切換弁に導き、このパイロット切換弁がその最高負荷圧に応じて例えばパイロット元圧を減圧して圧力を出力し、この出力圧を圧力検出手段で検出する。すなわち、パイロット元圧はアクチュエータの負荷圧に比べて充分に低いことから、圧力検出手段は上記従来構造のものに対して充分に低い低圧用のもので足り、その検出精度は大幅に向上する。これにより、低速回転状態においてアクチュエータが駆動を開始した際に、その駆動を素早く検出してエンジン回転数の定常回転数への復帰を確実に迅速に行うことができる。その結果、駆動を開始したアクチュエータにその要求量に応じた充分な圧油を供給できるので、上記従来技術の場合に起こりうるアクチュエータの立ち上がりの動作速度の遅れを防止できる。したがって、本発明によれば、エンジン回転数の復帰応答性を確実に向上し、作業効率を向上することができる。
【００１２】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するポンプ制御手段とを備えた油圧駆動装置において、前記エンジンの回転数を可変に制御する回転数制御手段と、前記複数のアクチュエータの最高負荷圧に応じて圧力を出力するパイロット切換弁と、前記複数のアクチュエータの最高負荷圧を前記パイロット切換弁に導く経路に設けた絞り手段と、前記パイロット切換弁の出力圧を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出した検出値に応じ、前記エンジンの回転数を所定の定常回転数から所定の低速回転数となるように、及びこの所定の低速回転数から前記所定の定常回転数に復帰するように、前記回転数制御手段を制御する制御手段とを備えるものとする。
【００１３】
本発明においては、複数のアクチュエータの最高負荷圧をパイロット切換弁に導く経路に絞り手段を設ける。これにより、例えばアタッチメントとしてブレーカを装着した油圧ショベルの油圧駆動装置の場合に、ブレーカのチゼルの往復運動に起因する一時的な慣性負荷によってパイロット切換弁に導かれる最高負荷圧が一時的に増減し、これによってパイロット切換弁が頻繁に作動して切り換わるといった事態を抑制することができる。したがって、本発明によれば、上記（１）と同様の効果を得ることができる上に、さらにパイロット切換弁の機器寿命を向上することができる。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記パイロット切換弁は、パイロット油圧源からのパイロット元圧を前記複数のアクチュエータの最高負荷圧に応じて減圧して出力するものとする。
【００１５】
（４）上記（３）において、さらに好ましくは、前記エンジンの回転数に依存する圧力を出力するエンジン回転数検出手段を更に備え、このエンジン回転数検出手段の出力圧を前記ポンプ制御手段に導き、前記ロードセンシング制御の目標差圧を前記エンジンの回転数に依存する可変値として設定するものとする。
【００１６】
（５）上記（４）において、さらに好ましくは、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧を絶対圧として出力する差圧減圧弁を更に備え、前記圧力補償弁に前記差圧減圧弁の出力圧を導きそれぞれの目標補償差圧を設定するものとする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の油圧駆動装置の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の油圧駆動装置の一実施の形態の全体構成を表す図である。
この図１において、本実施の形態の油圧駆動装置は、エンジン１と、このエンジン１により駆動されるメインポンプとしての可変容量型の油圧ポンプ２及び固定容量型のパイロットポンプ３０と、メインの油圧ポンプ２から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…と、油圧ポンプ２の供給油路５に接続され、油圧ポンプ２からアクチュエータ３ａ，３ｂ，…に供給される圧油の流量と方向をそれぞれ制御する複数の流量制御弁（メインスプール）４ａ，４ｂ，…及び油圧ポンプ２の吐出圧と複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧との差圧（ＬＳ差圧）を絶対圧として出力する差圧減圧弁１１を含むコントロールバルブ４と、油圧ポンプ２の傾転（容量）を制御するポンプ傾転制御機構１２と、エンジン回転数に依存する圧力を絶対圧として出力する差圧減圧弁５１を含むエンジン回転数検出回路１３とを備えている。
【００１８】
ここで、本実施の形態の油圧駆動装置は例えば油圧ショベルに搭載されるものであり、アクチュエータ３ａ，３ｂは例えばそれぞれ油圧ショベルのアームシリンダ、ブームシリンダである。油圧ショベルは下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に上下方向に回動可能に装備されたブーム、アーム、バケットからなるフロント作業機構を有し、上記アームシリンダ３ａ及びブームシリンダ３ｂはそれぞれブーム及びアームを上下方向に回動駆動する。
【００１９】
複数の流量制御弁４ａ，４ｂ，…は、油圧ポンプ２の吐出圧を規定するリリーフ弁１５が接続された供給油路５に接続されており、それぞれ、クローズドセンタ型の複数の流量制御弁６ａ，６ｂ，…と、これら複数の流量制御弁６ａ，６ｂ，…のメータイン絞り部６１，６２の前後差圧を同じ値に制御する複数の圧力補償弁７ａ，７ｂ，…とで構成されている。
【００２０】
上記の流量制御弁６ａ，６ｂ，…はそれぞれ図示しない操作レバーの操作により切り換え操作され、その操作レバーの操作量に応じてメータイン絞り部６１又は６２の開口面積が決まるようになっている。また、これらの流量制御弁６ａ，６ｂ，…には、それぞれ、アクチュエータ３ａ，３ｂ，…の駆動時にそれらの負荷圧を取り出す負荷ポート６０ａ，６０ｂ，…が設けられ、これら負荷ポート６０ａ，６０ｂ，…に取り出された負荷圧のうちの最高の圧力が負荷ライン８ａ，８ｂ，８ｃ、８ｄ及びシャトル弁９ａ，９ｂを介して信号ライン１０に検出されるようになっている。
【００２１】
上記の複数の圧力補償弁７ａ，７ｂ，…は、それぞれ、流量制御弁６ａ，６ｂ，…のメータイン絞り部６１，６２の上流に設置された前置きタイプ（ビフォアオリフィスタイプ）であり、圧力補償弁７ａは１対の対向する受圧部７０ａ，７０ｂと開方向作動の受圧部７０ｃとを有し、受圧部７０ａ，７０ｂに流量制御弁６ａの上流側及び下流側の圧力がそれぞれ導かれ、受圧部７０ｃに差圧減圧弁１１の出力圧（目標ＬＳ差圧相当の絶対圧）が導かれ、差圧減圧弁１１の出力圧を目標補償差圧として流量制御弁６ａの前後差圧を制御する。圧力補償弁７ｂは、上記圧力補償弁７ａと同様に、１対の対向する受圧部７１ａ，７１ｂと開方向作動の受圧部７１ｃとを有し、受圧部７１ａ，７１ｂに流量制御弁６ｂの上流側及び下流側の圧力がそれぞれ導かれ、受圧部７１ｃに差圧減圧弁１１の出力圧（ＬＳ差圧相当の絶対圧）が導かれ、その出力圧を目標補償差圧として流量制御弁６ｂの前後差圧を制御する。図示しない他の圧力補償弁もこれら圧力補償弁７ａ，７ｂと同様に構成されている。
【００２２】
差圧減圧弁１１は、出力圧を増やす側に位置する受圧部１１ａと出力圧を減らす側に位置する受圧部１１ｂ，１１ｃを有し、受圧部１１ａに油圧ポンプ２の吐出圧が導かれ、受圧部１１ｂ，１１ｃにそれぞれ信号ライン１０に検出された最高負荷圧と自己の出力圧が導かれ、これらの圧力のバランスで油圧ポンプ２の吐出圧と最高負荷圧との差圧（ＬＳ差圧）を絶対圧として出力する。この差圧減圧弁１１の出力圧は、ポンプ傾転制御機構１２に設けられたＬＳ制御弁１２ｂの受圧部１２ｄに導かれる。また、差圧減圧弁１１の出力圧は、上述したように圧力補償弁７ａ，７ｂ，…の受圧部７０ｃ，７１ｃ，…にも同様に導かれるようになっている。
【００２３】
ポンプ傾転制御機構１２は、油圧ポンプ２の吐出圧が高くなると油圧ポンプ２の傾転を減らす馬力制御傾転アクチュエータ１２ａと、油圧ポンプ２の吐出圧が複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するＬＳ制御弁１２ｂ及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１２ｃとを備えている。
【００２４】
上記のＬＳ制御弁１２ｂは、アクチュエータ１２ｃを増圧し油圧ポンプ２の傾転を減らす側に位置する受圧部１２ｄと、アクチュエータ１２ｃを減圧し油圧ポンプ２の傾転を増やす側に位置する受圧部１２ｅとを有し、受圧部１２ｄには差圧減圧弁１１の出力圧（油圧ポンプ２の吐出圧とアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧との差圧）が導かれ、受圧部１２ｅにはエンジン回転数検出回路１３の差圧減圧弁５１の出力圧がロードセンシング制御の目標差圧（目標ＬＳ差圧）として導かれるようになっている。
【００２５】
エンジン回転数検出回路１３は、流量検出弁５０と上記の差圧減圧弁５１とを有し、流量検出弁５０は可変の絞り部５０ａを有しかつその絞り部５０ａがパイロットポンプ３０の吐出ライン３１に配置されている。吐出ライン３１は流量検出弁５０の上流側のライン３１ａと下流側のライン３１ｂを有し、下流側のライン３１ｂには、パイロット油圧源としての元圧を規定するリリーフ弁３２が接続され、ライン３１ｂは、例えば流量制御弁６ａ，６ｂ，…を切換操作するためのパイロット圧を生成するリモコン弁（図示せず）へと接続されている。
【００２６】
流量検出弁５０は吐出ライン３１を流れる圧油の流量を絞り部５０ａの前後差圧の変化として検出し、その前後差圧を目標ＬＳ差圧として用いるためのものである。ここで、吐出ライン３１を流れる圧油の流量はパイロットポンプ３０の吐出流量であり、この吐出流量はエンジン１の回転数によって変化するため、吐出ライン３１を流れる圧油の流量を検出することでエンジン１の回転数を検出することができる。例えば、エンジン１の回転数が低下すれば当該流量が減少し、絞り部５０ａの前後差圧は低下する。
【００２７】
また、絞り部５０ａは開口面積が連続的に変化する可変絞り部として構成されており、流量検出弁５０は更に開方向作動の受圧部５０ｂと絞り方向作動の受圧部５０ｃ及びバネ５０ｄを有し、受圧部５０ｂに可変絞り部５０ａの上流側圧力（ライン３１ａの圧力）が導かれ、受圧部５０ｃに可変絞り部５０ａの下流側圧力（ライン３１ｂの圧力）が導かれ、可変絞り部５０ａ自身の前後差圧に依存してその開口面積を変化させる構成となっている。このように流量検出弁５０を構成し、可変絞り部５０ａの前後差圧を目標ＬＳ差圧として用いることにより、例えばエンジン回転数に応じたサチュレーション現象の改善が図れ、エンジン回転数を低く設定した場合に良好な微操作性が得られるようになっている。
【００２８】
差圧減圧弁５１は、エンジン回転数に依存する圧力として可変絞り部５０ａの前後差圧を絶対圧として出力するエンジン回転数検出弁であり、出力圧を増やす側に位置する受圧部５１ａと出力圧を減らす側に位置する受圧部５１ｂ，５１ｃを有し、受圧部５１ａに可変絞り部５０ａの上流側圧力が導かれ、受圧部５１ｂ，５１ｃにそれぞれ可変絞り部５０ａの下流側圧力と自己の出力圧が導かれ、これらの圧力のバランスでライン３１ｂの圧力を基に可変絞り部５０ａの前後差圧を絶対圧として出力する。差圧減圧弁５１の出力ポートは信号ライン５３を介してＬＳ制御弁１２ｂの受圧部１２ｅに接続され、差圧減圧弁５１の出力圧が目標ＬＳ差圧として受圧部１２ｅに導かれる。その結果、エンジン回転数に応じたアクチュエータスピードの設定が可能なようになっている。
【００２９】
以上のような基本構成である油圧駆動装置において、本実施の形態の最大の特徴は、アクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧に応じて圧力を出力するパイロット切換弁を設け、このパイロット切換弁の出力圧に応じて自動低速回転制御を行うようにしたことである。以下、この詳細について説明する。
【００３０】
図１において、パイロット切換弁８０は、出力圧を増やす側に位置する受圧部８０ａと、出力圧を減らす側に位置するバネ８０ｂとを有し、受圧部８０ａに信号ライン１０に接続された信号ライン８１を介してアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧が導かれることにより、ライン３１ｂに接続された信号ライン８２を介して導かれた可変絞り部５０ａの下流側圧力を上記最高負荷圧に応じて減圧し、その減圧した圧力を出力するようになっている。
【００３１】
圧力センサ８３は、上記パイロット切換弁８０の出力圧を検出し、その検出圧を検出信号Ｐとしてコントローラ８４に出力する。コントローラ８４は、この入力された検出信号Ｐに応じ、エンジン１への燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置８５（例えばガバナ等）に対して目標回転数指令信号Ｎを出力する。燃料噴射量制御装置８５は、この入力された目標回転数指令信号Ｎに応じてエンジン１への燃料噴射量を制御し、エンジン１の回転数を所定の定常回転数（例えば２５００ｒｐｍ程度）又はこの定常回転数より低い所定の低速回転数に制御するようになっている。なお、上記定常回転数はスロットル装置８６で任意に設定可能であり、上記低速回転数についても例えばコントローラ８４において任意に設定入力することが可能である。また、本実施の形態においては、定常回転数への復帰の迅速性を考慮して、上記低速回転数をいわゆるアイドリング回転数（例えば１０００ｒｐｍ程度）よりも比較的高い回転数（定常回転数とアイドリング回転数の中間の回転数、例えば１５００ｒｐｍ程度）に設定している（アイドリング回転数に設定してもよい）。
【００３２】
図２は、コントローラ８４の機能のうち自動低速回転制御に係わる制御内容を表すフローチャートである。
この図２において、コントローラ８４は、まずステップ１０で、圧力センサ８３から検出信号Ｐを入力して、次のステップ２０に移る。
【００３３】
ステップ２０では、エンジン１が低速回転状態であるかどうかを判定する。具体的には、コントローラ８４から燃料噴射量制御装置８５に出力される目標回転数指令信号Ｎが低速回転数に対応したものかどうかによって判定する。エンジン１が低速回転状態でない場合は判定が満たされず、次のステップ３０に移る。
【００３４】
ステップ３０では、上記ステップ１０で入力した検出信号Ｐがしきい値Ｐ１以下かどうかを判定する。このしきい値Ｐ１は、検出信号Ｐがこのしきい値Ｐ１以下の場合には全てのアクチュエータが停止状態であるとみなせる値であり、予めコントローラ８４に記憶されたものである（又は適宜設定入力するようにしてもよい）。Ｐがしきい値Ｐ１より大きい場合には判定が満たされず、ステップ１０に戻る。一方、Ｐがしきい値Ｐ１以下の場合には判定が満たされて、次のステップ４０に移る。
【００３５】
ステップ４０では、上記検出信号Ｐがしきい値Ｐ１以下の状態が一定時間継続したかどうかを判定する。なお、この一定時間はコントローラ８４に予め記憶されている（又は適宜設定入力してもよい）。一定時間継続しなければ判定が満たされず、ステップ１０に戻る。一定時間継続した場合には判定が満たされて次のステップ５０に移る。
【００３６】
ステップ５０では、燃料噴射量制御装置８５に低速回転数に対応した目標回転数指令信号Ｎを出力し、燃料噴射量制御装置８５でエンジン１への燃料噴射量を制御してエンジン回転数を所定の低速回転数に下げ、ステップ１０に戻る。
【００３７】
先のステップ２０でエンジン１が低速回転状態の場合には、判定が満たされてステップ６０に移る。ステップ６０では、上記ステップ１０で入力した検出信号Ｐがしきい値Ｐ２以上かどうかを判定する。このしきい値Ｐ２は、検出信号Ｐがこのしきい値Ｐ２以上の場合にはいずれかのアクチュエータが駆動状態であるとみなせる値であり、上記しきい値Ｐ１と同様に予めコントローラ８４に記憶されている（又は適宜設定入力するようにしてもよい）。Ｐがしきい値Ｐ２より小さい場合には判定が満たされず、ステップ１０に戻る。Ｐがしきい値Ｐ２以上の場合には判定が満たされて、次のステップ７０に移る。
【００３８】
ステップ７０では、上記検出信号Ｐがしきい値Ｐ２以上の状態が一定時間継続したかどうかを判定する。なお、この一定時間はコントローラ８４に予め記憶されている（又は適宜設定入力してもよい）。一定時間継続しなければ判定が満たされず、ステップ１０に戻る。一定時間継続した場合には判定が満たされて次のステップ８０に移る。
【００３９】
ステップ８０では、燃料噴射量制御装置８５に定常回転数に対応した目標回転数指令信号Ｎを出力し、燃料噴射量制御装置８５でエンジン１への燃料噴射量を制御してエンジン回転数を低速回転数から所定の定常回転数に復帰する。その後、ステップ１０に戻る。
【００４０】
以上において、アームシリンダ３ａ及びブームシリンダ３ｂは特許請求の範囲各項記載の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータを構成し、ポンプ傾転制御機構１２はロードセンシング制御するポンプ制御手段を構成する。また、燃料噴射量制御装置８５はエンジンの回転数を可変に制御する回転数制御手段を構成し、圧力センサ８３はパイロット切換弁の出力圧を検出する圧力検出手段を構成し、コントローラ８４は回転数制御手段を制御する制御手段を構成する。また、パイロットポンプ３０はパイロット油圧源を構成し、エンジン回転数検出回路１３はエンジンの回転数に依存する圧力を出力するエンジン回転数検出手段を構成する。
【００４１】
次に、上記構成の本発明の油圧駆動装置の一実施の形態の動作を以下に説明する。以下の説明では、油圧ポンプ２の吐出圧をＰｓ、アクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧をＰＬｍａｘ、油圧ポンプ２の吐出圧と最高負荷圧との差圧（ＬＳ差圧）をΔＰＬＳ、差圧減圧弁１１の出力圧をＰＬＳ、差圧減圧弁５１の出力圧をＰｇｒ、圧力補償弁７ａの目標補償差圧をＰｃ１、圧力補償弁７ｂ，…の目標補償差圧をＰｃ２とする。
【００４２】
油圧ポンプ２から吐出された圧油は操作レバーの操作量に応じて流量制御弁４ａ，４ｂ，…で流量及び流れ方向を制御され、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…はその圧油により駆動される。このとき、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧ＰＬｍａｘが信号ライン１０を介して差圧減圧弁１１に導かれる。差圧減圧弁１１は、このアクチュエータの最高負荷圧ＰＬｍａｘと油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓとの差圧ΔＰＬＳ（ＬＳ差圧：ΔＰＬＳ＝Ｐｓ−ＰＬｍａｘ）を絶対圧ＰＬＳとして圧力補償弁７ａ，７ｂ，…に供給する。これにより、圧力補償弁７ａ，７ｂ，…はその絶対圧ＰＬＳを目標補償差圧Ｐｃ１，Ｐｃ２として流量制御弁６ａ，６ｂ，…の前後差圧を制御する。この結果、アクチュエータ３ａ，３ｂ，…が同時に駆動される複合動作時においても、それらの負荷圧の大小に係わらず、油圧ポンプ２の吐出流量がそれぞれの流量制御弁の開口面積に応じた比率で供給される。
【００４３】
上記差圧減圧弁１１からの絶対圧ＰＬＳはＬＳ制御弁１２ｂにも供給され、これによりポンプ傾転制御機構１２は油圧ポンプ２の吐出圧が複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御する。このとき、このロードセンシング制御の目標差圧は、可変絞り部５０ａの前後差圧を絶対圧として出力する差圧減圧弁５１からの出力圧Ｐｇｒにより、エンジン１の回転数に依存する可変値として設定される。
【００４４】
一方、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧ＰＬｍａｘは信号ライン８１を介してパイロット切換弁８０に導かれる。このパイロット切換弁８０は、パイロットポンプ３０からのパイロット元圧を上記導かれた最高負荷圧ＰＬｍａｘに応じて減圧し、その減圧した圧力を出力する。このパイロット切換弁８０の出力圧は圧力センサ８３で検出され、圧力センサ８３はその検出圧を検出信号Ｐとしてコントローラ８４に出力する。
【００４５】
このとき、コントローラ８４は、前述した図２のフローチャートにしたがって自動低速回転制御を行う。すなわち、図２中ステップ１０において上記圧力センサ８３からの検出信号Ｐを入力し、次のステップ２０ではエンジン回転数は定常回転数の状態であるので判定が満たされずに次のステップ３０に移る。ここで、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…のうちいずれかが駆動中のときには検出信号ＰはＰ１より大きいのでステップ３０の判定が満たされず、ステップ１０に戻り、ステップ１０〜ステップ３０を繰り返す。
【００４６】
このとき、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…が全て停止状態のとなった場合、ステップ３０の判定が満たされてステップ４０に移り、その状態が一定時間継続すると、ステップ４０の判定が満たされて次のステップ５０に移る。このステップ５０で、コントローラ８４から燃料噴射量制御装置８５に低速回転数に対応した目標回転数指令信号Ｎを出力してエンジン１への燃料噴射量を減少させる。これにより、エンジン回転数は定常回転数から所定の低速回転数に低下する。
【００４７】
この後、アクチュエータ３ａ，３ｂ，…が全て停止状態である間は、図２中ステップ１０→ステップ２０→ステップ６０→ステップ１０を繰り返す。ここで、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…のうちいずれかが駆動したときには、検出信号Ｐがしきい値Ｐ２以上となるのでステップ６０の判定が満たされてステップ７０に移り、その状態が一定時間継続すると、ステップ７０の判定が満たされて次のステップ８０に移る。このステップ８０で、コントローラ８４から燃料噴射量制御装置８５に定常回転数に対応した目標回転数指令信号Ｎを出力してエンジン１への燃料噴射量を増加させる。これにより、エンジン回転数は低速回転数から所定の定常回転数に復帰する。
【００４８】
次に、上記構成及び動作をする本発明の油圧駆動装置の一実施の形態の作用を以下に説明する。
上述のようにして行われる自動低速回転制御において、例えば複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧ＰＬｍａｘを直接圧力センサ８３で検出する従来技術のような構造の場合には、圧力センサ８３には高圧用のセンサが必要となるが、一般に圧力センサは高圧用のものであるほどその圧力検出精度が低下し、検出圧の誤差範囲が大きくなる傾向にある。したがって、その検出誤差が低圧方向の誤差である場合には検出圧が所定のしきい値に達するのに有する時間が長くなるため、自動低速回転制御によってエンジン回転数が低速回転数となっている状態において複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…のいずれかが駆動を開始した際に、その駆動の検出が遅れ、エンジン回転数の定常回転数への復帰が遅れる可能性がある。その結果、駆動を開始したアクチュエータにその要求量に応じた充分な圧油が供給されず、低速回転状態復帰後のアクチュエータの立ち上がりの動作速度に遅れが生じて作業効率の低下を招く可能性がある。
【００４９】
これに対し、本実施の形態によれば、複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧ＰＬｍａｘをパイロット切換弁８０に導き、このパイロット切換弁８０の出力圧（パイロットポンプ３０からのパイロット元圧を減圧した圧力）を圧力センサ８３で検出する。すなわち、パイロット元圧を減圧して生成されるパイロット切換弁８０の出力圧はアクチュエータの負荷圧に比べて充分に低いため、圧力センサ８３には上記従来構造で用いる高圧用のセンサに対して充分に低い低圧用のセンサで足り、その圧力検出精度は大幅に向上する。これにより、低速回転状態において複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…のうちいずれかが駆動を開始した際に、その駆動を素早く検出してエンジン回転数の定常回転数への復帰を迅速に行うことができる。その結果、駆動を開始したアクチュエータにその要求量に応じた充分な圧油を供給できるので、上記従来構造の場合に起こりうるアクチュエータの立ち上がりの動作速度の遅れを防止できる。したがって、本実施の形態によれば、エンジン回転数の復帰応答性を確実に向上し、作業効率を向上することができる。
【００５０】
次に、本発明の油圧駆動装置の他の実施の形態を図３を用いて説明する。本実施の形態の油圧駆動装置は、例えばアタッチメントとしてブレーカを装着した油圧ショベルに搭載され、複数のアクチュエータの最高負荷圧をパイロット切換弁８０に導く信号ライン８１に絞りを設けたものである。
【００５１】
図３は、本発明の油圧駆動装置の他の実施の形態の全体構成を表す図である。なお、この図３において、前述の一実施の形態における図１と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
この図３において、アクチュエータ３ｃはブレーカを駆動するブレーカモータ（シリンダでもよい）であり、４ｃは油圧ポンプ２からブレーカモータ３ｃに供給される圧油の流量と方向を制御する流量制御弁である。この流量制御弁４ｃは、前述の一実施の形態における流量制御弁４ａと同様の構造であり、流量制御弁６ｃと圧力補償弁７ｃとを備えている。また、ブレーカモータ３ｃを含む複数のアクチュエータの最高負荷圧ＰＬｍａｘをパイロット切換弁８０に導く前記信号ライン８１には絞り８７が設けられている。この他の構成は前述の一実施の形態の構成と同様である。
【００５２】
以上において、信号ライン８１は請求項２記載の複数のアクチュエータの最高負荷圧をパイロット切換弁に導く経路を構成し、絞り８７は経路に設けた絞り手段を構成する。
【００５３】
次に、上記構成の本発明の油圧駆動装置の他の実施の形態の作用を説明する。本実施の形態によれば、前述の一実施の形態と同様に、エンジン回転数の復帰応答性を確実に向上して作業効率を向上することができる上に、さらにパイロット切換弁８０の機器寿命を向上することができる。以下、この寿命向上作用について説明する。
【００５４】
本実施の形態においては、複数のアクチュエータの１つとしてブレーカモータ３ｃを備えている。ブレーカは、例えばブレーカモータ３ｃの回転運動をカム等の公知の変換機構によりチゼルの往復運動に変換し、そのチゼルによりコンクリート等の破砕対象を打撃して破砕するようになっている。ここで、チゼルはコンクリート等に打撃された直後はその反動で跳ね返るため、その跳ね返り速度がブレーカモータ３ｃによるチゼルの戻し速度より速い場合にはブレーカモータ３ｃの負荷圧が減少する。したがって、ブレーカ駆動中においては、上記チゼルの一時的な慣性負荷によってブレーカモータ３ｃの負荷圧が増減する可能性がある。
【００５５】
このとき、例えば前述の一実施の形態のように信号ライン８１に絞り８７が設けられていない構造の場合、ブレーカモータ３ｃの負荷圧が最高負荷圧としてパイロット切換弁８０に導圧されると、上記一時的な慣性負荷による負荷圧の増減によりパイロット切換弁８０は頻繁に作動して切り換わり、圧力センサ８３で検出する圧力値が増減する。このとき、図２において前述したように、コントローラ８４は検出圧力Ｐがしきい値Ｐ１以下の状態が一定時間継続した場合にエンジン１を低速回転数にするので、上記慣性負荷により生じる負荷圧の増減によって誤って低速回転状態に制御されることは防止できるかもしれないが、パイロット切換弁８０については慣性負荷による負荷圧の増減が生じるたびに頻繁に作動して切り換わることとなる。
【００５６】
これに対し、本実施の形態によれば、信号ライン８１に絞り８７を設けるので、ブレーカモータ３ｃの負荷圧が一時的な慣性負荷によって増減した場合でも、絞り８７の前後に差圧が生じてパイロット切換弁８０の受圧部８０ａに伝えられる圧力の変動を緩和することができ、パイロット切換弁８０の頻繁な作動を抑制することができる。
【００５７】
また、ブームシリンダ３ｂにおいて、シリンダを縮短してブームを降下する場合に、ブームの自重による自然降下のためにブームシリンダ３ｂの縮短側の供給室３ｂ１への圧油の供給が間に合わず、負荷圧が減少する場合がある。この場合においても、絞り８７を設けていない場合には、ブーム下げを行うたびに上記負荷圧減少によってパイロット切換弁８０が切り換わることになるが、本実施の形態によれば絞り８７によりその作動を抑制することができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、一時的な慣性負荷及び自然降下に起因するアクチュエータの負荷圧の変動によるパイロット切換弁８０の作動を抑制し、その機器寿命を向上することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、アクチュエータの最高負荷圧に応じて圧力を出力するパイロット切換弁を設け、その出力圧に応じて自動低速回転制御を行う。したがって、最高負荷圧を直接圧力検出手段で検出する従来構造に比べ、圧力検出手段を低圧用のものとすることができ、検出精度を大幅に向上できる。これにより、低速回転状態においてアクチュエータが駆動を開始した際に、その駆動を素早く検出してエンジン回転数の定常回転数への復帰を確実に迅速に行うことができる。その結果、駆動を開始したアクチュエータにその要求量に応じた充分な圧油を供給できるので、アクチュエータの立ち上がりの動作速度の遅れを確実に防止できる。したがって、エンジン回転数の復帰応答性を確実に向上し、作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧駆動装置の一実施の形態の全体構成を表す図である。
【図２】本発明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機能のうち自動低速回転制御に係わる制御内容を表すフローチャートである。
【図３】本発明の油圧駆動装置の他の実施の形態の全体構成を表す図である。
【符号の説明】
１          エンジン
２          油圧ポンプ
３ａ        アームシリンダ（複数のアクチュエータ）
３ｂ        ブームシリンダ（複数のアクチュエータ）
６ａ，６ｂ  流量制御弁
７ａ，７ｂ  圧力補償弁
１１        差圧減圧弁
１２        ポンプ傾転制御機構（ポンプ制御手段）
１３        エンジン回転数検出回路（エンジン回転数検出手段）
３０        パイロットポンプ（パイロット油圧源）
８０        パイロット切換弁
８１        信号ライン（経路）
８３        圧力センサ（圧力検出手段）
８４        コントローラ（制御手段）
８５        燃料噴射量制御装置（回転数制御手段）
８７        絞り（絞り手段）
【図１】
2004251353.tif 000003
【図２】
2004251353.tif 000004
【図３】
2004251353.tif 000005