(57)【要約】【課題】  アクチュエータの停止時のショックを抑制し且つ圧力制御弁が故障した場合でもパイロット操作系統の機能低下を抑えられる油圧駆動システムを提供する。【解決手段】  油圧駆動システムは、油圧ポンプと、方向切換弁と、操作弁と、アキュムレータと、電磁比例制御弁と、シャトル弁と、圧力センサと、制御装置とを備えている。操作弁は、操作レバーの傾倒角に応じた第１指令圧を出力する。電磁比例制御弁は、アキュムレータに蓄えられるパイロット油を指令信号に応じた制御圧に制御し、シャトル弁は、第１指令圧及び制御圧のうち高い方を第１パイロット圧としてスプールに与える。制御装置は、圧力センサで検出される第１パイロット圧が下降する際、指令信号を電磁比例制御弁に出力して所定の下降規則に基づいて制御圧を下降させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータを作動させる液圧駆動システムであって、
前記作動液を吐出する液圧ポンプと、
パイロット圧に応じて移動するスプールを有し、前記スプールの位置に応じて前記液圧ポンプから前記アクチュエータに供給される前記作動液の流れを切換え且つ前記作動液の流量を制御する方向切換弁と、
操作部を有し、前記操作部の操作量に応じた指令圧を出力する操作弁と、
圧液を蓄えるアキュムレータと、
前記アキュムレータの圧液を入力される作動指令に応じた制御圧で出力する圧力制御弁と、
前記操作弁から出力される指令圧及び前記圧力制御弁から出力される制御圧のうち高い方をパイロット圧として選択して前記スプールに与える高圧選択弁と、
前記パイロット圧を検出する圧力検出器と、
前記圧力検出器で検出される前記パイロット圧が下降する際、前記作動指令を前記圧力制御弁に出力して所定の下降規則に基づいて前記制御圧を降圧させる制御装置と、を備える液圧駆動システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記圧力検出器で検出される前記パイロット圧が予め設定された規定圧より高い状態から前記規定圧以下に下降すると、前記圧力制御弁に前記作動指令を出力して前記制御圧を前記パイロット圧又は前記規定圧に昇圧させ、更に前記所定の規則に基づいて下降させるようなっている、請求項１に記載の液圧駆動システム。
【請求項３】
前記アキュムレータは、前記操作弁に接続され、前記操作弁から出力される圧液を蓄えるようになっている、請求項１又は２に記載の液圧駆動システム。
【請求項４】
前記圧力制御弁は、前記作動指令と前記制御圧とが正の相関関係を示すノーマルクローズ形の比例弁である、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液圧駆動システム。
【請求項５】
前記所定の規則は、予め定められた一定の変化率で前記制御圧を下降させることである、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の液圧駆動システム。
【請求項６】
アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータを作動させる液圧駆動システムであって、
前記作動液を吐出する第１液圧ポンプ及び第２液圧ポンプと、
操作部を有し、前記操作部の操作量に応じた指令圧を出力する操作弁と、
前記指令圧に応じて移動する第１スプールを有し、前記第１スプールの位置に応じて前記第１液圧ポンプから前記アクチュエータに供給される前記作動液の流れを切換え且つ前記作動液の流量を制御する１速用方向切換弁と、
圧液を蓄えるアキュムレータと、
前記アキュムレータの圧液を入力される作動指令に応じたパイロット圧を出力する圧力制御弁と、
前記パイロット圧に応じて移動する第２スプールを有し、前記第２スプールの位置に応じて前記第２液圧ポンプから前記アクチュエータに供給される前記作動液の流れを切換え且つ前記作動液の流量を制御する２速用方向切換弁と、
前記指令圧に応じた信号を出力する指令圧検出器と、
前記パイロット圧に応じた信号を出力する圧力検出器と、
前記指令圧検出器からの信号に基づいて検出される前記指令圧に応じた作動指令を圧力制御弁に出力して前記パイロット圧を調整して前記２速用方向切換弁の動きを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記圧力検出器からの信号に基づいて検出される前記パイロット圧が下降する際、前記作動指令を前記圧力制御弁に出力して所定の下降規則に基づいて前記パイロット圧を降圧させる前記制御装置と、を備える液圧駆動システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記指令圧検出器からの信号に基づいて検出される前記指令圧が上昇する際、前記作動指令を前記圧力制御弁に出力して所定の上昇規則に基づいて前記パイロット圧を上昇させる、請求項６に記載の液圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに作動油を供給して作動させる液圧駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械、例えばショベルでは、アクチュエータを停止させるべく操作レバーを元の位置に急に戻すと、方向切換弁のスプールが急変動してシリンダ等のアクチュエータが急停止し、車体に大きなショックを与えることがある。このようなショックを抑えるべく、例えば特許文献１に記載される操作システムが知られている。
【０００３】
特許文献１の操作システムでは、特許文献１の図７に記載されるように油圧パイロット弁と共に２つの比例電磁弁を有している。前記操作システムでは、油圧パイロット弁及び第２比例電磁弁の各々から出力される油圧のうち高い方の圧力をシャトル弁が選択し、選択された油圧が更にもう１つの第１比例電磁弁を介しパイロット圧として方向切換弁に与えられるようになっている。また、前記操作システムでは、油圧パイロット弁から出力される油圧を検出し、この油圧に基づいて２つの比例電磁弁の出力圧を遅れ要素を持たせて制御するようになっている。これにより、スプールの急な変動を抑えることができ、アクチュエータの急停止等に起因する車体のショックを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８５９７４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の操作システムでは、シャトル弁に液圧を供給する第２比例電磁弁の圧力源としてパイロットポンプが用いられている。第２比例電磁弁が作動状態でスティックすると、パイロットポンプから吐出されるパイロット油が不所望な減圧動作により又は減圧されずにシャトル弁を介して第１比例電磁弁に供給される。第１比例電磁弁は、油圧パイロット弁の出力圧に応じて二次圧を調整するようになっている。それ故、第１比例電磁弁を設けることによって第２比例電磁弁が作動状態でスティックした場合におけるフェールセーフを達成することができる。
【０００６】
他方、第１比例電磁弁とコントローラとを繋ぐ信号線が断線する等した場合、方向切換弁にパイロット圧を供給することできなくなる。また、第２比例電磁弁が作動状態でスティックし、且つ第１比例電磁弁が作動状態でスティックすると、不所望な減圧動作により、パイロット圧が方向切換弁に供給されることによって、操作レバーの操作量に応じてシリンダを動かすことができなくなる。このように、特許文献１の操作システムでは、第１比例電磁弁が故障した場合においてパイロット操作系統の機能が著しく低下する。
【０００７】
そこで本発明は、アクチュエータの停止時のショックを抑制し、且つ圧力制御弁が故障した場合でもパイロット操作系統の機能低下を抑えられる油圧駆動システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液圧駆動システムは、アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータを作動させる液圧駆動システムであって、前記作動液を吐出する液圧ポンプと、パイロット圧に応じて移動するスプールを有し、前記スプールの位置に応じて前記液圧ポンプから前記アクチュエータに供給される前記作動液の流れを切換え且つ前記作動液の流量を制御する方向切換弁と、操作部を有し、前記操作部の操作量に応じた指令圧を出力する操作弁と、圧液を蓄えるアキュムレータと、前記アキュムレータの圧液を入力される作動指令に応じた制御圧で出力する圧力制御弁と、前記操作弁から出力される指令圧及び前記圧力制御弁から出力される制御圧のうち高い方をパイロット圧として選択して前記方向切換弁のスプールに与える高圧選択弁と、前記パイロット圧を検出する圧力検出器と、前記圧力検出器で検出される前記パイロット圧が下降する際、前記作動指令を前記圧力制御弁に出力して所定の下降規則に基づいて前記制御圧を降圧させる制御装置と、を備えるものである。
【０００９】
本発明に従えば、アクチュエータを停止させるために操作部が操作されてパイロット圧が下降すると、制御装置が圧力制御弁から制御圧を出力させ、更に制御圧を所定の規則に基づいて下降させる。高圧選択弁は、操作弁からの指令圧及び制御圧のうち高い方をパイロット圧として選択する。それ故、操作弁からの指令圧が所定の規則より緩やかに下降すると、指令圧がパイロット圧として選択されるので、操作部の操作量に応じた作動速度でアクチュエータを停止させることができる。他方、指令圧が所定の規則より急に下降すると、制御圧がパイロット圧として選択されるので、所定の規則に応じた作動速度でアクチュエータがゆっくりと停止する。これにより、アクチュエータを停止すべく操作部が急に操作された場合であっても、アクチュエータが急停止することが抑制され、アクチュエータの急停止に起因するショックを抑制することができる。
【００１０】
また、本件発明において、圧力制御弁の圧力源としてアキュムレータが用いられている。それ故、圧力制御弁にスティック等の故障が生じて圧力制御弁が閉じないようになっても、アキュムレータに蓄えられた分のパイロット油しか圧力制御弁から出力されることがない。それ故、制御圧が高圧に維持され続けることがない。これにより、故障後の僅かな時間を除き、故障後においても、操作レバーが操作されると、高圧選択弁に操作弁からの指令圧を選択させ、指令圧をパイロット圧としてスプールに与えることができるようになっている。このように、圧力制御弁に故障が生じて圧力制御弁が開かない場合におけるフェールセーフ機能を達成することができ、操作弁が機能しないというパイロット操作系統の機能低下を抑えることができる。
【００１１】
上記発明において、前記制御装置は、前記圧力検出器で検出される前記パイロット圧が予め設定された規定圧より高い状態から前記規定圧以下に下降すると、前記圧力制御弁に前記作動指令を出力して前記制御圧を前記パイロット圧又は前記規定圧に昇圧させ、更に前記所定の規則に基づいて下降させるようなっていてもよい。
【００１２】
上記構成に従えば、規定圧以下になるまで制御装置が降圧制御を実行させないようになっている。規定圧を低く設定することで、アクチュエータの停止までの時間を短くしつつ停止時に生じるショックを抑えることができる。
【００１３】
上記発明において、前記アキュムレータは、前記操作弁に接続され、前記操作弁から出力される圧液を蓄えるようになっていてもよい。
【００１４】
上記構成に従えば、アキュムレータに蓄えられるパイロット油の油圧が操作弁から出力可能な最高圧以上となることを防ぐことができる。これにより、不所望に大きな圧力がスプールに作用することを防ぐことができる。
【００１５】
上記発明において、前記圧力制御弁は、前記作動指令と前記制御圧とが正の相関関係を示すノーマルクローズ形の比例弁であってもよい。
【００１６】
上記構成に従えば、圧力制御弁に作動指令が入力できない、例えば圧力制御弁と制御装置とを接続する信号線が断線した場合、圧力制御弁が閉じられたままの状態になる。それ故、断線時に不所望な制御圧が高圧選択弁に導かれて、それがパイロット圧としてスプールに作用することを防ぐことができる。また、高圧選択弁で指令圧と制御圧とが高圧選択されているので、断線時においても操作部の操作量に応じてスプールを動かすことができる。これにより、操作部の操作量に応じた作動速度でアクチュエータを作動させることができる。
【００１７】
上記発明において、前記所定の規則は、予め定められた一定の変化率で前記制御圧を下降させることであってもよい。
【００１８】
上記構成に従えば、停止時においてアクチュエータを一定の作動速度でゆっくりと停止させることができる。それ故、アクチュエータの停止作業時において、減速度の変動に起因して生じるショックを抑制することができる。
【００１９】
本発明の液圧駆動システムは、アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータを作動させる液圧駆動システムであって、前記作動液を吐出する第１液圧ポンプ及び第２液圧ポンプと、操作部を有し、前記操作部の操作量に応じた指令圧を出力する操作弁と、前記指令圧に応じて移動する第１スプールを有し、前記第１スプールの位置に応じて前記第１液圧ポンプから前記アクチュエータに供給される前記作動液の流れを切換え且つ前記作動液の流量を制御する１速用方向切換弁と、圧液を蓄えるアキュムレータと、前記アキュムレータの圧液を入力される作動指令に応じたパイロット圧を出力する圧力制御弁と、パイロット圧に応じて移動する第２スプールを有し、前記第２スプールの位置に応じて前記第２液圧ポンプから前記アクチュエータに供給される前記作動液の流れを切換え且つ前記作動液の流量を制御する２速用方向切換弁と、前記指令圧に応じた信号を出力する指令圧検出器と、前記パイロット圧に応じた信号を出力する圧力検出器と、前記指令圧検出器からの信号に基づいて検出される指令圧に応じた作動指令を圧力制御弁に出力してパイロット圧を調整して前記２速用方向切換弁の動きを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記圧力検出器からの信号に基づいて検出される前記パイロット圧が下降する際、前記作動指令を前記圧力制御弁に出力して所定の下降規則に基づいて前記パイロット圧を降圧させる制御装置と、を備えるものである。
【００２０】
本発明によれば、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプの各々から吐出される作動液がアクチュエータに供給され、各油圧ポンプからアクチュエータに供給される作動液の流れる方向及び流量が１速用方向切換弁、及び２速用方向切換弁によって制御可能である。制御装置は、アクチュエータを停止させるために操作部が操作されてパイロット圧が下降すると、圧力制御弁の動きを制御してパイロット圧を所定の規則に基づいて下降させる。これにより、例えば指令圧が所定の下降規則より急に下降する場合、２速用方向切換弁からアクチュエータに導かれる作動液の流量を所定の下降規則に応じて調整することができ、アクチュエータがゆっくりと停止する。これにより、アクチュエータを停止すべく操作部が急に操作された場合であっても、アクチュエータが急停止することが抑制され、アクチュエータの急停止に起因するショックを抑制することができる。
【００２１】
また、本件発明において、圧力制御弁の圧力源としてアキュムレータが用いられている。それ故、圧力制御弁にスティック等の故障が生じて圧力制御弁が閉じないようになってもパイロット圧が高圧に維持され続けることがない。これにより、２速用方向切換弁からアクチュエータに作動液が流れ続けることを防ぐことができる。また、２速用方向切換弁と共に１速用方向切換弁がアクチュエータに作動液を供給しているので、故障後の僅かな時間を除き、故障後においても、操作部が操作されると、操作部の操作に応じて１速用方向切換弁のスプールを動かすことができる。これにより、圧力制御弁に故障が生じて圧力制御弁が開かない場合におけるフェールセーフ機能を達成することができ、操作弁が機能しないというパイロット操作系統の機能低下を抑えることができる。
【００２２】
本発明において、前記制御装置は、前記指令圧検出器からの信号に基づいて検出される前記指令圧が上昇する際、前記作動指令を前記圧力制御弁に出力して所定の上昇規則に基づいて前記パイロット圧を上昇させることが好ましい。
【００２３】
上記構成に従えば、アクチュエータを作動させるために操作部が操作されて指令圧が上昇すると、圧力制御弁の動きを制御してパイロット圧を所定の上昇規則に基づいて下降させる。これにより、例えば指令圧の上昇が開始するタイミングに対してパイロット圧の上昇を開始させるタイミングを遅らせたり、指令圧の上昇速度に対してパイロット圧の上昇速度を遅くしたりして、アクチュエータの動作開始直後にアクチュエータに流れる作動液の流量を抑えることができ、アクチュエータの動作開始直後におけるショックを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、アクチュエータの停止時のショックを抑制することができ、且つ圧力制御弁が故障した場合もパイロット操作系統の機能低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の油圧駆動システムの油圧回路を示す回路図である。
【図２】図１に示す油圧駆動システムにおいて、ショック抑制処理を実行する際の手順を示すフローチャートである。
【図３】ショック抑制処理の実行時の前後における操作レバーの傾倒角、第１パイロット圧、及び制御圧の経時変化を示すグラフである。
【図４】本発明の変形例の油圧駆動システムの油圧回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施形態の油圧駆動システム１について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する油圧駆動システム１は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【００２７】
建設機械、例えばショベルでは、アーム、ブーム、及びバケットを動かすために複数の油圧シリンダ２が用いられている。アクチュエータである油圧シリンダ２は、ヘッド側ポート２ａ及びロッド側ポート２ｂの２つのポートを有しており、ヘッド側ポート２ａに作動油が供給されると伸張し、ロッド側ポート２ｂに作動油が供給されると収縮するようになっている。このように、油圧シリンダ２が伸張及び収縮することによってアーム、ブーム、及びバケットが動くようになっており、伸張及び収縮させるべく油圧シリンダ２には、油圧駆動システム１が設けられている。
【００２８】
油圧駆動システム１は、ヘッド側ポート２ａ及びロッド側ポート２ｂに接続され、２つのポート２ａ，２ｂの一方のポートに作動油を供給し、他方のポートから作動油を排出して油圧シリンダ２を伸縮させるようになっている。更に詳細に説明すると、油圧駆動システム１は、油圧ポンプ１１と、方向切換弁１２と、操作弁１３と、パイロットポンプ１４とを備えている。油圧ポンプ１１は、例えば可変容量型の斜板ポンプであり、タンク２１から吸入ポート１１ｂを介して作動油を吸入し、斜板１１ａの傾転角に応じた容量の作動油を吐出ポート１１ｃから吐出するようになっている。油圧ポンプ１１の吐出ポート１１ｃは、方向切換弁１２と繋がっている。
【００２９】
方向切換弁１２は、４つのポートを有しており、各ポートは、油圧ポンプ１１、タンク２１、ヘッド側ポート２ａ、及びロッド側ポート２ｂに接続されている。また、方向切換弁１２は、スプール１２ａを有しており、スプール１２ａを移動させることで４つのポートの接続状態が切換わり、且つ各ポートの開口面積が変わるようになっている。具体的に説明すると、スプール１２ａは、中立位置Ｍ１から第１オフセット位置Ａ１及び第２オフセット位置Ａ２の各々の位置に移動することができるようになっている。中立位置では、４つのポートがすべて遮断されており、中立位置Ｍ１から第１オフセット位置Ａ１の方へと移動すると４つのポートの接続状態が切換わり、油圧ポンプ１１とヘッド側ポート２ａとが接続され且つタンク２１とロッド側ポート２ｂとが接続される。また、中立位置Ｍ１から第２オフセット位置Ａ２の方へと移動すると、油圧ポンプ１１とロッド側ポート２ｂとが接続され且つタンク２１とヘッド側ポート２ａとが接続される。このように４つのポートの接続状態を切換えることで、油圧シリンダ２に流れる作動油の方向を切換えることができるようになっている。
【００３０】
また、方向切換弁１２では、スプール１２ａの両端部にばね１２ｂ，１２ｃが設けられており、スプール１２ａは、中立位置に位置するようにばね１２ｂ、１２ｃによって付勢されている。また、スプール１２ａには、各ばね１２ｂ、１２ｃに抗するパイロット圧ｐ１，ｐ２を与えることができるようになっている。スプール１２ａは、第１パイロット圧ｐ１を受圧すると第１オフセット位置Ａ１の方に移動し、各ポートがパイロット圧ｐ１に応じた開口面積で開くようになっている。他方、スプール１２ａは、第２パイロット圧ｐ２を受圧すると第２オフセット位置Ａ２に移動し、各ポートがパイロット圧ｐ２に応じた開口面積で開くようになっている。このように、スプール１２ａは、受圧するパイロット圧ｐ１，ｐ２に応じて各ポートの開口面積を変え、油圧シリンダ２に流れる作動油の流量を変化させるようになっている。パイロット圧ｐ１、ｐ２は、第１パイロット通路２２及び第２パイロット通路２３によって夫々導かれるようになっており、各パイロット通路２２，２３は操作弁１３に接続されている。
【００３１】
操作弁１３は、いわゆるリモートコントロール弁であり、固定容量型のポンプ等であるパイロットポンプ１４に接続されている。また、操作弁１３は、タンク２１、及び２つの通路２４，２５に接続され、操作レバー１３ａを有している。操作部である操作レバー１３ａは、予め定められた傾倒方向（即ち、操作方向）Ｄ１，Ｄ２に傾倒可能に構成されており、操作弁１３は、操作レバー１３ａを傾倒させると、パイロットポンプ１４、タンク２１、及び各通路２４，２５の接続状態が切換わるようになっている。
【００３２】
更に詳細に説明すると、操作レバー１３ａが傾倒方向一方Ｄ１に傾倒された場合、操作弁１３は、操作レバー１３ａの傾倒角（即ち、操作量）に応じた第１指令圧ｐ１１を第１通路２４に出力し、第２通路２５をタンクに接続する。出力された第１指令圧ｐ１１は、第１通路２４を通り、後述するシャトル弁１８を介して第１パイロット通路２２に導かれる。他方、操作レバー１３ａが傾倒方向他方Ｄ２に傾倒された場合、操作弁１３は、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた第２指令圧ｐ２１を第２通路２５に出力し、第１通路２４をタンク２１に接続する。出力された第２指令圧ｐ２１は、第２通路２５を通って第２パイロット通路２３に導かれる。
【００３３】
このように、操作弁１３は、操作レバー１３ａの傾倒方向に応じて第１及び第２指令圧ｐ１１、ｐ２１のいずれか一方を出力し、また第１及び第２に指令圧ｐ１１、ｐ２１を操作レバー１３ａの傾倒角に応じた圧力に調整するようになっている。これにより、スプール１２ａは、操作レバー１３ａの傾倒方向に応じた方向に移動し、また操作レバー１３ａの傾倒角に応じた位置に移動するようになっている。即ち、油圧シリンダ２は、操作レバー１３ａの傾倒方向に応じた方向に作動し、且つ操作レバー１３ａの傾倒角に応じた速度で移動するようになっている。また、操作レバー１３ａを中立位置に戻すと油圧シリンダ２の動きを止めることができるようになっているが、素早い操作によって操作レバー１３ａが中立位置に戻される場合、油圧シリンダ２の速度が急変するので、ショベルの車体等にショックが生じる。そのようなショックを抑制するべく、油圧駆動システム１は、アキュムレータ１５、逆止弁１６、電磁比例制御弁１７、シャトル弁１８、圧力センサ１９、及び制御装置２０を更に備えている。
【００３４】
アキュムレータ１５は、第３通路２６に接続され、第３通路２６は、第１通路２４を介して操作弁１３に接続されている。それ故、アキュムレータ１５には、第３通路２６を介して第１指令圧ｐ１１のパイロット油が導かれ、アキュムレータ１５は、このパイロット油を蓄えて蓄圧するようになっている。また、第３通路２６には、逆止弁１６が設けられており、逆止弁１６は、操作弁１３からアキュムレータ１５への方向のパイロット油の流れを許容するが、その反対方向（即ち、アキュムレータ１５から操作弁１３への方向）の流れを阻止するようになっている。更に、第３通路２６は、逆止弁１６よりアキュムレータ１５側において第４通路２７と接続されており、第４通路２７には、電磁比例制御弁１７が介在している。
【００３５】
電磁比例制御弁１７は、タンク２１にも接続されており、第４通路２７の上流側部分２７ａ及び下流側部分２７ｂとタンク２１との接続状態を入力される指令信号に基づいて切換えるようになっている。更に詳細に説明すると、電磁比例制御弁１７は、ノーマルクローズ形の電磁比例弁であり、指令信号（作動指令）が入力されていない状態において上流側部分２７ａを閉じ、下流側部分２７ｂとタンク２１とを繋いでいる。指令信号が入力されると、上流側部分２７ａが下流側部分２７ｂと繋がり、それらを繋ぐ流路１７ａの開口面積が指令信号に応じて変化するようになっている。また、電磁比例制御弁１７は、上流側部分２７ａの油圧（即ち、一次圧）を指令信号に応じた二次圧である制御圧ｐ１２に減圧して下流側部分２７ｂに出力するようになっている。つまり、電磁比例制御弁１７は、入力される指令信号に対して正の相関関係を示す制御圧ｐ１２を出力するようになっている。このように構成されている電磁比例制御弁１７は、下流側部分２７ｂを介してシャトル弁１８に接続されており、出力される制御圧ｐ１２は、第４通路２７の下流側部分２７ｂを通ってシャトル弁１８に導かれるようになっている。
【００３６】
シャトル弁１８は、第４通路２７と、第１通路２４と、第１パイロット通路２２とに接続されている。高圧選択弁であるシャトル弁１８は、第１通路２４及び第３通路２６のうち高い油圧が導かれている方を選択し、選択される通路を第１パイロット通路２２に接続するようになっている。これにより、第１指令圧ｐ１１及び制御圧ｐ１２のいずれか高い方が第１パイロット圧ｐ１として選択され、選択された油圧が第１パイロット圧ｐ１としてスプール１２ａに作用するようになっている。また、この第１パイロット圧ｐ１を計測すべく、第１パイロット通路２２には、圧力センサ１９が接続されている。圧力センサ１９は、第１パイロット圧ｐ１に応じた圧力信号を出力するようになっており、出力された圧力信号は、制御装置２０に入力されるようになっている。
【００３７】
制御装置２０は、圧力センサ１９からの圧力信号に基づいて第１パイロット圧ｐ１を認識するようになっている。また、制御装置２０は、抑制開始条件を充足するか否かを判定する。本実施形態において、抑制開始条件とは、認識される第１パイロット圧ｐ１が予め設定されて記憶される規定圧ｐｒ以上の状態から規定圧ｐｒ未満に低下したことである。例えば、第１パイロット圧ｐ１が規定圧ｐｒ以上である状態が所定時間以上継続され、その後第１パイロット圧ｐ１が規定圧ｐｒ未満になると、抑制開始条件を充足するという判断を制御装置２０が行う。なお、規定圧ｐｒは、例えばパイロットポンプ１４の吐出量の２０％以上９５％以下の範囲で設定される。
【００３８】
制御装置２０は、抑制開始条件を充足すると判定すると、指令信号を電磁比例制御弁１７に出力して電磁比例制御弁１７の動きを制御し、制御圧ｐ１２を予め設定された下降規則に基づいて降圧させるようになっている。このように構成されている制御装置２０は、図２に示すようなショック抑制処理に基づいて電磁比例制御弁１７の動きを制御するようになっている。以下では、ショック抑制処理について図２を参照しながら説明する。
【００３９】
ショック抑制処理は、ショベルの電源が入れられると開始してステップＳ１に移行する。ステップＳ１である第１判定工程では、抑制開始条件を充足しているか否かを判定する。抑制開始条件を充足していないと判定すると抑制開始条件が充足されるまで判定を繰り返し、抑制開始条件を充足していると判定されるとステップＳ２に移行する。
【００４０】
ステップＳ２である制御圧出力工程では、制御装置２０が電磁比例制御弁１７に指令信号を出力して第４通路２７を開き、アキュムレータ１５から導かれるパイロット油を電磁比例制御弁１７によって減圧させて下流側部分２７ｂに制御圧ｐ１２を出力させる。この際、制御装置２０は、電磁比例制御弁１７から第１パイロット圧ｐ１（又は規定圧ｐｒ）と同等の圧を制御圧ｐ１２として下流側部分２７ｂに出力させる。制御圧ｐ１２が出力されると、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３である降圧工程では、制御装置２０が制御圧ｐ１２を所定の下降規則に基づいて下降させる。ここで下降規則は、予め設定されて記憶されている規則であり、例えば図３に示すように予め定められた一定の変化率で制御圧ｐ１２を線形的に下降させるような規則である。なお、下降規則は、必ずしも線形的に下降させるものに限定されず、ショベルの機種及び建設機械の種類に合わせて変更することができ、例えば、非線形で下降させてもよく、また変化率を段階的に変化させるようにしてもよい。このように電磁比例制御弁１７を作動させると、ステップＳ４に移行する。
【００４１】
ステップＳ４である第２判定工程では、電磁比例制御弁１７の作動中において抑制継続条件を充足しているか否かを判定する。ここで、抑制継続条件とは、第１パイロット圧ｐ１が規定圧ｐｒ未満であることが継続していることである。抑制継続条件を充足していると判定されると、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５である終了判定工程では、制御圧ｐ１２が所定圧以下（例えば、ゼロ）であるか否かを制御装置２０が判定する。制御圧ｐ１２が所定圧より大きい場合は、ステップＳ３に戻って下降規則に基づく制御圧ｐ１２の降圧制御を制御装置２０が継続する。他方、制御圧ｐ１２が所定圧以下である場合、ステップＳ６に移行する。また、ステップＳ４において抑制継続条件を充足していないと制御装置２０が判定した場合もステップＳ６に移行する。ステップ６である停止工程では、制御装置２０が制御圧ｐ１２の降圧制御を停止して電磁比例制御弁１７によって第４通路２７を閉じ、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
［油圧駆動システムの動作］
このように構成されている油圧駆動システム１では、操作レバー１３ａが傾倒方向他方Ｄ２に傾倒されると、操作弁１３から第２通路２５に第２指令圧ｐ２１が出力される。第２指令圧ｐ２１は、第２パイロット圧ｐ２としてスプール１２ａに作用し、スプール１２ａは、第２オフセット位置Ａ２の方に移動する。これにより、油圧ポンプ１１からの作動油が油圧シリンダ２のロッド側ポート２ｂに導かれ、油圧シリンダ２が収縮していく。その後、操作レバー１３ａが中立位置に戻されると、スプール１２ａが中立位置Ｍ１の方へと戻る。スプール１２ａが中立位置Ｍ１に戻ると油圧シリンダ２への作動油の流れが止まり、油圧シリンダ２の収縮が停止する。なお、操作レバー１３ａが傾倒方向他方Ｄ２に傾倒された場合には、第１パイロット圧ｐ１が規定圧ｐｒ以下で維持される。それ故、ショック抑制処理に関し、制御装置２０は、ステップＳ１を繰り返し実行するようになっている。
【００４３】
次に、操作レバー１３ａが傾倒方向一方Ｄ１に傾倒された場合について図２及び図３を参照しながら説明する。操作レバー１３ａが傾倒方向一方Ｄ１に傾倒されると、操作弁１３から第１通路２４に第１指令圧ｐ１１が出力され、第１指令圧ｐ１１は、シャトル弁１８に導かれる。操作レバー１３ａが傾倒後、中立位置の方向に戻されるまでは抑制開始条件を満たすことがない（ステップＳ１参照）ので、電磁比例制御弁１７が作動しない。これにより、シャトル弁１８は、第１指令圧ｐ１１を第１パイロット圧ｐ１として選択し、第１指令圧ｐ１１に相当する圧力の第１パイロット圧ｐ１がスプール１２ａに作用する。そうすると、スプール１２ａが第１オフセット位置Ａ１の方に移動し、油圧ポンプ１１からの作動油が油圧シリンダ２のヘッド側ポート２ａに導かれる。これにより、油圧シリンダ２が伸長していく。
【００４４】
第１パイロット圧ｐ１が規定圧ｐｒ以上になり且つその状態が所定時間以上継続された後、油圧シリンダ２の伸長を止めるべく操作レバー１３ａが中立位置の方に戻される。操作レバー１３ａが中立位置の方に戻されることによって、操作弁１３から出力される第１指令圧ｐ１１が低下する、即ち第１パイロット圧ｐ１が低下してスプール１２ａが中立位置Ｍ１の方へと戻る。スプール１２ａが中立位置Ｍ１の方に戻ることによって、油圧シリンダ２への作動油の流れが減少し、油圧シリンダ２の伸長速度が落ちる。
【００４５】
更に詳細に説明すると、操作レバー１３ａが中立位置の方へと戻される（図３の時刻ｔ１参照）と、やがて第１パイロット圧ｐ１が規定圧ｐｒ以下となる（図３の時刻ｔ２参照）。そうすると、制御装置２０は、抑制開始条件を充足すると判断し（ステップＳ１）、制御圧ｐ１２を出力する（ステップＳ２）。そして、制御装置２０は、所定の下降規則に基づいて制御圧ｐ１２を下降させる。制御圧ｐ１２は、シャトル弁１８に導かれ、シャトル弁１８は、制御圧ｐ１２及び第１指令圧ｐ１１のいずれか高い方の圧力を第１パイロット圧ｐ１として選択する。
【００４６】
例えば、緩やかに操作レバー１３ａが中立位置に戻されて第１指令圧ｐ１１の低下が下降規則より緩やかな場合、第１指令圧ｐ１１が制御圧ｐ１２より高く維持されるので、第１指令圧ｐ１１が第１パイロット圧ｐ１として選択され、操作レバー１３ａの傾倒角に応じた作動速度で油圧シリンダ２を停止させることができる。他方、急激に操作レバー１３ａが中立位置に戻されて第１指令圧ｐ１１が下降規則より急に下降する場合、制御圧ｐ１２が第１パイロット圧ｐ１として選択され、下降規則に応じた作動速度で油圧シリンダ２を減少させることができる。その後、油圧シリンダ２が停止し、第１パイロット圧ｐ１が所定圧、即ちゼロになる（ステップＳ４）と、降圧制御が停止する（ステップＳ６）。このように下降規則に基づいて制御圧ｐ１２を低下させることで、油圧シリンダ２を緩やかに停止させることができる（図３の時刻ｔ２〜ｔ３参照）。これにより、油圧シリンダ２が急停止することが抑制され、油圧シリンダ２の急停止に起因する車体等のショックを抑制することができる。
【００４７】
このように構成される油圧駆動システム１では、電磁比例制御弁１７の圧力源としてアキュムレータ１５が用いられている。それ故、電磁比例制御弁１７にスティック等の故障が生じて第４通路２７が閉じないようになっても、アキュムレータ１５の蓄えられた分のパイロット油しか電磁比例制御弁１７から出力されることがない。それ故、制御圧ｐ１２が高圧に維持され続けることがない。これにより、電磁比例制御弁１７が故障している状態で操作レバー１３ａが傾倒方向一方Ｄ１に傾倒されても、シャトル弁１８に第１指令圧ｐ１１を選択させ、第１指令圧ｐ１１を第１パイロット圧ｐ１としてスプール１２ａに与えることができる。また、電磁比例制御弁１７において断線等の故障が生じて第４通路２７が開かなくなっても、第１通路２４によって第１パイロット通路２２に第１指令圧ｐ１１を導くことができる。このように、電磁比例制御弁１７に故障が生じて第４通路２７が開閉できない場合におけるフェールセーフ機能を達成することができ、操作弁１３が機能しないというパイロット操作系統の機能低下を抑えることができる。
【００４８】
更に、油圧駆動システム１では、規定圧ｐｒ以下になるまで制御装置２０が降圧制御を実行させないようになっている。規定圧ｐｒを低く設定することで、油圧シリンダ２の停止までの時間を短くしつつ停止時の車体等に生じるショックを抑えることができる。他方、規定圧ｐｒを高く設定することで、油圧シリンダ２をゆっくり減速させることができ、油圧シリンダ２の停止時の車体等に生じるショックの抑制効果を向上させることができる。
【００４９】
また、油圧駆動システム１では、ノーマルクローズ形の電磁比例制御弁１７が採用されており、電磁比例制御弁１７と制御装置２０とを接続する信号線が断線した場合、第４通路２７が閉じられたままの状態になる。それ故、断線時に不所望な制御圧ｐ１２がシャトル弁１８に導かれて、第１パイロット圧ｐ１としてスプール１２ａに作用することを防ぐことができる。また、シャトル弁１８で第１指令圧ｐ１１と制御圧ｐ１２とを高圧選択しているので、断線時においても操作レバー１３ａの傾倒角に応じた位置にスプール１２ａを動かすことができる、即ち操作レバー１３ａの傾倒角に応じた作動速度で油圧シリンダ２を作動させることができる。
【００５０】
更に、油圧駆動システム１では、操作レバー１３ａが中立位置に戻されたとき、一定の変化率で制御圧ｐ１２が減圧されるようになっているので、停止時において油圧シリンダ２を一定の作動速度でゆっくりと停止させることができる。それ故、油圧シリンダ２の停止作業時において、減速度の変動に起因して生じるショックを抑制することができる。
【００５１】
＜その他の形態について＞
本実施形態の油圧駆動システム１では、第１パイロット通路２２にアキュムレータ１５及び電磁比例制御弁１７が設けられているが、それらが第２パイロット通路２３に設けられていてもよい。これにより、油圧シリンダ２を収縮させて停止させた際に生じる車体等のショックを抑制することができる。また、第１パイロット通路２２及び第２パイロット通路２３のいずれか一方だけでなく、それら両方にアキュムレータ１５及び電磁比例制御弁１７を設けてもよい。また、制御弁として電磁比例制御弁１７が採用されているが、逆比例弁や流量制御弁を採用してもよい。
【００５２】
本実施形態の油圧駆動システム１では、圧油を作動液として用いているが、作動油に限定されず液体であればよい。また、アクチュエータも油圧シリンダ２に限定されず、油圧モータ等の油圧機器であればよい。更に、油圧ポンプ１１も可変容量型の斜板ポンプに限定されず、固定容量型のポンプであってもよく、斜板ポンプ以外のポンプであってもよい。操作弁１３の操作部として、操作レバー１３ａが採用されているが、ダイアル式の操作部であってもよく、操作部の形状は問わない。
【００５３】
また、本実施形態の油圧駆動システム１では、抑制開始条件を充足すると判定されると、制御装置２０が制御圧ｐ１２を規定圧ｐｒまで昇圧させるようになっているが、第１パイロット圧ｐ１が規定圧ｐｒ以上になると、抑制開始条件を充足する前に制御圧ｐ１２を規定圧ｐｒまで上昇させるようにしてもよい。このような実施形態であっても、本実施形態の油圧駆動システム１と同様の作用効果を奏する。
【００５４】
更に、本実施形態の油圧駆動システム１では、ショベルに適用されているが、ショベルに限定されず、クレーンやブルドーザ等の建設機械に適用してもよい。
【００５５】
＜変形例＞
本実施形態の油圧駆動システム１の変形例として、以下で説明する油圧駆動システム１Ａがある。油圧駆動システム１Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１と構成が類似している。以下では、油圧駆動システム１Ａについて、第１実施形態の油圧駆動システム１の構成と異なる構成についてだけ説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００５６】
変形例の油圧駆動システム１Ａは、図４に示すように油圧ポンプ１１に相当する第１油圧ポンプ１１に加えて斜板３１ａを有する第２油圧ポンプ３１を備え、更に第１実施形態の方向切換弁１２に相当する２速用方向切換弁１２Ａに加えて１速用方向切換弁３２を備えている。１速用方向切換弁３２は、２速用方向切換弁１２Ａと同じ構成を有する４ポートのスプール弁であり、各ポートに第２油圧ポンプ３１、ヘッド側ポート２ａ、及びロッド側ポート２ｂが接続されている。各ポートは、１速用方向切換弁３２のスプール３２ａの位置（中立位置Ｍ２、第１オフセット位置Ｂ１、及び第２オフセット位置Ｂ２の各位置）に応じて接続状態が切換わるようになっている。また、スプール３２ａには、その両端部に設けられているばね３２ｂ，３２ｃに抗するようにパイロット圧ｐ３，ｐ４を与えることができるようになっている。また、スプール３２ａは、パイロット圧ｐ３を受圧すると第１オフセット位置Ｂ１の方に移動し、第２パイロット圧ｐ４を受圧すると第２オフセット位置Ｂ２に移動するようになっており、受圧するパイロット圧ｐ３，ｐ４に応じて各ポートの開口面積を変えるようになっている。これらパイロット圧ｐ３，ｐ４は、第３パイロット通路３３及び第４パイロット通路３４によって夫々導かれるようになっており、各パイロット通路３３，３４は、第１通路２４及び第２通路２５を介して操作弁１３に接続されている。それ故、第３パイロット圧ｐ３として第１指令圧ｐ１１をスプール３２ａが受圧し、第４パイロット圧ｐ４として第２指令圧ｐ２１をスプール３２ａが受圧するようになっている。
【００５７】
また、油圧駆動システム１Ａは、シャトル弁１８を備えておらず、第１パイロット通路２２は、第１通路２４に接続されず、第４通路２７だけに接続されている。第１通路２４には、指令圧センサ３５が接続されており、操作弁１３から第１通路２４に出力される指令圧ｐ１１に応じた圧力信号を出力するようになっている。出力された圧力信号は、制御装置２０に入力されるようになっている。
【００５８】
制御装置２０は、指令圧センサ３５からの圧力信号に基づいて指令圧ｐ１１を認識するようになっている。また、制御装置２０は、認識される指令圧が上昇しているか、又は下降しているかを判断する。上昇していると判断すると（即ち、指令圧が上昇している際）、制御装置２０は、指令圧ｐ１１に応じた指令信号を電磁比例制御弁１７に出力して電磁比例制御弁１７の動きを制御し、制御圧ｐ１２（即ち、第３パイロット圧ｐ３）を予め設定された上昇規則に基づいて昇圧させるようになっている。上昇規則としては、例えば、指令圧ｐ１１の上昇に応じて制御圧ｐ１２を昇圧させるが、指令圧ｐ１１の上昇開始に対して制御圧ｐ１２の上昇開始のタイミングを遅らせるような規則がある。これによれば、油圧シリンダ２の動作開始直後において油圧シリンダ２に流れる作動油の流量を抑えることができ、車体等にショックが生じることを抑制することができる。また、上昇規則としては、指令圧ｐ１１の上昇に応じて制御圧ｐ１２を上昇させるが、制御圧ｐ１２の上昇速度を指令圧ｐ１１の上昇速度より小さくして２速用方向切換弁１２Ａの開口面積の上昇速度を１速用方向切換弁３２の開口面積の上昇速度より小さくするようにしてもよい。このように２速用方向切換弁１２Ａの開口速度を調整することによって、油圧シリンダ２の上昇速度を任意に調整することができる。
【００５９】
また、制御装置２０は、認識される指令圧が下降していると判断すると、認識される第１パイロット圧ｐ１に基づいて抑制開始条件を充足するか否かを判定する。抑制開始条件を充足すると判断すると、指令信号を電磁比例制御弁１７に出力して電磁比例制御弁１７の動きを制御し、制御圧ｐ１２を予め設定された下降規則に基づいて降圧させるようになっている。これにより、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様に油圧シリンダ２の急停止に起因する車体等のショックを抑制することができる。
【００６０】
また、油圧駆動システム１Ａでは、電磁比例制御弁１７の圧力源としてアキュムレータ１５が用いられている。それ故、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様に、電磁比例制御弁１７にスティック等の故障が生じて第４通路２７が閉じないようになっても、制御圧ｐ１２が高圧に維持され続けることがない。また、電磁比例制御弁１７にスティックなどの故障が生じて第４通路２７が開かなくなって２速用方向切換弁１２Ａが作動しなくなっても、言い換えると、２速用方向切換弁１２Ａが中立位置Ｍ１の位置にとどまり続けても、１速用方向切換弁３２を介して油圧シリンダ２に作動油を流すことができる。このように、油圧駆動システム１Ａでは、電磁比例制御弁１７に故障が生じて第４通路２７が開閉できない場合におけるフェールセーフ機能を達成することができ、操作弁１３が機能しないというパイロット操作系統の機能低下を抑えることができる。
【００６１】
その他、油圧駆動システム１Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００６２】
１  油圧駆動システム（液圧駆動システム）
２  油圧シリンダ（アクチュエータ）
１１  油圧ポンプ（液圧ポンプ）
１２  方向切換弁
１２Ａ  ２速用方向切換弁
１２ａ  スプール
１３  操作弁
１３ａ  操作レバー（操作部）
１５  アキュムレータ
１７  電磁比例制御弁（圧力制御弁）
１８  シャトル弁（高圧選択弁）
１９  圧力センサ（圧力検出器、パイロット圧検出器）
２０  制御装置
３１  第２油圧ポンプ
３２  １速用方向切換弁３２
３２ａ  スプール
３５  指令圧センサ（指令圧検出器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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