(57)【要約】【課題】コントローラを用いることなく、操作量に応じて油圧ポンプの目標吐出圧を決定する。【解決手段】可変容量型の油圧ポンプ２と、油圧ポンプ２からアクチュエータ１０７に供給される圧油の流れを制御する方向制御弁１３と、油圧ポンプ２の斜板２ａに連結されたサーボピストン３ａ、大径シリンダ室３ｂ、及びパイロット油圧源６の出力ライン６ａに接続された小径シリンダ室３ｃを有するサーボピストン装置３と、アクチュエータ１０７により作動するブーム１０４とを備えた作業機械の油圧制御装置に、互いに対向する向きに入力される操作装置１９からの指令圧Ｐｂ及びポンプ吐出Ｐｐがバランスするように移動する圧力制御スプール４ａを有し、圧力制御スプール４ａの位置に応じて、サーボピストン装置３の大径シリンダ室３ｂの接続先をパイロット油圧源６の出力ライン６ａ又はタンク９のいずれかに切り換える吐出圧力制御弁４を備える。【選択図】  図２
2017026085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を貯留したタンクと、
原動機により駆動され、前記タンクの作動油を吸い込んで吐出する可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、
パイロット油圧源と、
前記油圧ポンプの斜板に連結されたサーボピストン、大径シリンダ室、及び前記パイロット油圧源の出力ラインに接続された小径シリンダ室を有するサーボピストン装置と、
前記アクチュエータにより作動する作業部材とを備えた作業機械の油圧制御装置であって、
互いに対向する向きに入力される操作装置からの指令圧及び前記油圧ポンプの吐出圧がバランスするように移動する圧力制御スプールを有し、前記圧力制御スプールの位置に応じて、前記サーボピストン装置の大径シリンダ室の接続先を前記パイロット油圧源の出力ライン又は前記タンクのいずれかに切り換える吐出圧力制御弁を備えたことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１の作業機械の油圧制御装置において、
前記操作装置からの指令圧に応じて移動する流量制御スプールを有し、前記流量制御スプールの位置に応じて、前記サーボピストン装置の大径シリンダ室の接続先を前記パイロット油圧源の出力ライン又は前記タンクに接続するタンクラインのいずれかに切り換える吐出流量制御弁と、
前記油圧ポンプの吐出圧により作動し、前記吐出圧が上昇すると前記吐出流量制御弁の受圧室の接続先を前記操作装置の出力ラインから前記タンクに切り換える馬力制御装置と
を備えたことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項３】
請求項２の作業機械の油圧制御装置において、
前記サーボピストン装置、前記吐出圧力制御弁及び前記吐出流量制御弁が一体のレギュレータを構成し、
前記馬力制御装置が前記レギュレータから離間して設けられている
ことを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項４】
請求項３の作業機械の油圧制御装置において、
前記馬力制御装置は、
前記油圧ポンプの吐出圧に応じて移動する馬力制御スプールを有し、前記馬力制御スプールの位置応じて、出力ポートに対する前記パイロット油圧源の出力ライン及び前記タンクの接続割合を変化させる馬力制御弁と、
前記操作装置からの指令圧及び前記馬力制御弁の出力圧の低圧側を選択し、前記吐出流量制御弁の受圧室に出力する低圧選択弁と
を備えていることを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【請求項５】
請求項３の作業機械の油圧制御装置において、
前記馬力制御装置は、
前記油圧ポンプの吐出圧の上昇に伴って出力圧を減少させる比例減圧弁と、
前記操作装置からの指令圧及び前記比例減圧弁の出力圧の低圧側を選択し、前記吐出流量制御弁の受圧室に出力する低圧選択弁と
を備えていることを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の作業機械の油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業機械に従来から用いられているブリードオフ方式の油圧制御装置では、方向制御弁の位置によっては油圧ポンプから吐出された圧油の一部が仕事をすることなくタンクに戻され、その分のエネルギーが無駄になってしまう。このように油圧ポンプから吐出されてアクチュエータに供給されることなくタンクに戻される圧油の流量をブリードオフ流量と呼ぶ。それに対し、エネルギー効率の観点から、可変容量型の油圧ポンプの吐出圧力（以下、ポンプ吐出圧と記載）が所定圧力になるように、コントローラによって吐出流量を制御することでブリードオフ流量の削減を図った油圧制御装置が既に提唱されている（特許文献１等参照）。
【０００３】
他方、アクチュエータにかかる負荷が増大し吐出圧力が上昇した際には、油圧ポンプを駆動する原動機のストールを防止するために、油圧ポンプの吐出流量（以下、ポンプ吐出量と記載）を減少させる必要がある。特許文献１の油圧制御装置ではコントローラによってポンプ吐出量の制限にも対応しているが、電気系統に不具合が生じれば制御不能となり得る。それに対し、油圧駆動式のレギュレータによってポンプ吐出圧の上昇時に吐出流量を減少させる機械式の油圧制御装置もある（特許文献２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７４５０３８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１，２のいずれの油圧制御装置においても、ポンプ吐出圧はアクチュエータの負荷に依存して変動し、例えば油圧ショベルで掘削作業をする際に操作レバーを大きく操作しても、バケットが物理的に地山に接触するまではアクチュエータに負荷がかからない。つまり、この間は操作量の割にポンプ吐出圧が低いため、バケットが地山にスムーズに食い込まない場合がある。このような場合には、操作量と機械動作との間のギャップがオペレータによっては違和感となる場合があり、操作感覚の面で改善の余地がある。
【０００６】
本発明の目的は、コントローラを用いることなく、操作量に応じて油圧ポンプの目標吐出圧を決定することができることができる作業機械の油圧制御装置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、本発明に係る作業機械の油圧制御装置は、作動油を貯留したタンクと、原動機により駆動され、前記タンクの作動油を吸い込んで吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、パイロット油圧源と、前記油圧ポンプの斜板に連結されたサーボピストン、大径シリンダ室、及び前記パイロット油圧源の出力ラインに接続された小径シリンダ室を有するサーボピストン装置と、前記アクチュエータにより作動する作業部材とを備えた作業機械の油圧制御装置であって、互いに対向する向きに入力される操作装置からの指令圧及び前記油圧ポンプの吐出圧がバランスするように移動する圧力制御スプールを有し、前記圧力制御スプールの位置に応じて、前記サーボピストン装置の大径シリンダ室の接続先を前記パイロット油圧源の出力ライン又は前記タンクのいずれかに切り換える吐出圧力制御弁を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コントローラを用いることなく、操作量に応じて油圧ポンプの目標吐出圧を決定することができ、操作感覚の改善に寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る油圧制御装置を適用する作業機械の一例である油圧ショベルの外観構成を表す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る油圧制御装置の要部を示す油圧回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る油圧制御装置に備えられたレギュレータの構造を表す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る油圧制御装置に備えられた馬力制御弁を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る油圧制御装置で設定されるＰＱ線図を表す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る油圧制御装置の要部を示す油圧回路図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る油圧制御装置で設定されるＰＱ線図を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
１．作業機械
図１は本発明に係る油圧制御装置を適用する作業機械の一例である油圧ショベルの外観構成を表す斜視図である。以下の説明において断り書きのない場合は運転席の前方（同図中では左方向）を機体の前方とする。但し、油圧ショベルの例示は本発明に係る油圧制御装置の適用対象を限定するものではなく、クレーンやブルドーザ、ホイールローダ等の他種の作業機械に本発明に係る油圧制御装置は適用され得る。
【００１２】
図示した油圧ショベルは、走行体１０１、この走行体１０１上に設けた旋回体１０２、及びこの旋回体１０２に取り付けた作業装置（フロント作業機）１０３を備えている。走行体１０１は、左右の履帯１１１ａ，１１１ｂにより走行するクローラ式である。旋回体１０２は運転室１１０を備え、運転室１１０内には、オペレータが着座する座席（不図示）、及びオペレータが操作する操作装置（図２の操作レバー装置１９等）が配置されている。作業装置１０３は、旋回体１０２の前部に上下方向に回動可能に取り付けたブーム１０４、このブーム１０４の先端に上下方向に回動可能に取り付けたアーム１０５、及びこのアーム１０５の先端に上下方向に回動可能に取り付けたバケット１０６を備えている。
【００１３】
油圧ショベルはまた、油圧アクチュエータとして、走行体１０１の履帯１１１ａ，１１１ｂをそれぞれ駆動する左右の走行モータ１１２ａ，１１２ｂ、旋回輪（不図示）を駆動して走行体１０１に対して旋回体１０２を旋回させる旋回モータ１１３、ブーム１０４を駆動するブームシリンダ１０７、アーム１０５を駆動するアームシリンダ１０８、バケット１０６を駆動するバケットシリンダ１０９を備えている。従って、ブーム１０４、アーム１０５、バケット１０６の他、履帯１１１ａ，１１１ｂや旋回輪がアクチュエータにより作動する作業部材を構成する。
【００１４】
２．油圧制御装置
図２は本発明の第１実施形態に係る油圧制御装置の要部を示す油圧回路図である。図２に示した油圧制御装置は、タンク９、油圧ポンプ２、方向制御弁１３、高圧選択弁１５、馬力制御装置１７、パイロット油圧源６及びレギュレータ１を備えている。
【００１５】
［油圧ポンプ］
油圧ポンプ２は原動機１２（例えばディーゼルエンジン）に連結されていて、原動機１２により駆動されてタンク９に貯留された作動油を吸い込んで圧油として吐出する。この油圧ポンプ２は可変容量型であり、斜板２ａの角度（傾転角）によって吐出流量が変化する。
【００１６】
［方向制御弁］
方向制御弁１３は、油圧ポンプ２からブームシリンダ１０７に供給される圧油の流れ（方向）を制御する３位置切換弁であり、油圧ポンプ２の吐出ライン２ｂ上に設けられている。操作レバー装置１９の操作方向によって方向制御弁１３のポジションが変わり、油圧ポンプ２から吐出された圧油の供給先がブームシリンダ１０７のロッド側油室又はボトム側油室に切り換えられたり、ブームシリンダ１０７と吐出ライン２ｂとの接続が遮断されたりする。方向制御弁１３は方向のみならず流量も制御するタイプのものでも良い。また、本実施形態では、アームシリンダ１０８等の他のアクチュエータや対応する方向制御弁を図示省略し、ブームシリンダ１０７に対応する方向制御弁１３を例示的に図示している。
【００１７】
［高圧選択弁］
高圧選択弁１５は、操作レバー装置１９の出力ライン１８ａ，１８ｂ上に設けられた例えばシャトル弁であり、出力ライン１８ａ，１８ｂの高圧側を選択的に開放する。即ち、操作レバー装置１９の操作方向に応じて出力ライン１８ａ，１８ｂのいずれかに生成される指令圧Ｐｂを選択して出力する役割を果たす。なお、ブームシリンダ１０７に対応するも操作系のみ例示的に図示しているが、アームシリンダ１０８等の他のアクチュエータの操作系にも高圧選択弁１５が同様に設けられる。
【００１８】
［レギュレータ］
図３はレギュレータ１の構造を表す模式図である。図２及び図３に示したように、レギュレータ１は、サーボピストン装置３、吐出圧力制御弁４、及び吐出流量制御弁５を備えている。本実施形態では、サーボピストン装置３、吐出圧力制御弁４及び吐出流量制御弁５が一体のレギュレータ１を構成しており、レギュレータ１が馬力制御装置１７とは別体の独立した（離間した）構成となっている。サーボピストン装置３、吐出圧力制御弁４、及び吐出流量制御弁５の構成について順次説明していく。
【００１９】
・サーボピストン装置
サーボピストン装置３は、サーボピストン３ａ、大径シリンダ室３ｂ、及び小径シリンダ室３ｃを備えている。サーボピストン３ａは油圧ポンプ２の斜板２ａにリンクを介して連結されており、サーボピストン装置３は、サーボピストン３ａの変位によって油圧ポンプ２の傾転角を変化させるようになっている。小径シリンダ室３ｃはパイロット油圧源６（固定容量ポンプ）の出力ライン６ａに直接接続されており、小径シリンダ室３ｃにはパイロット油圧源６で生成されたパイロット圧Ｐｃが常に入力されている。大径シリンダ室３ｂは小径シリンダ室３ｃよりも受圧面積が大きく、この大径シリンダ室３ｂには、吐出圧力制御弁４及び吐出流量制御弁５を介してパイロット油圧源６の出力ライン６ａが接続される。
【００２０】
・吐出圧力制御弁
吐出圧力制御弁４は、圧力制御スプール４ａ（以下、スプール４ａと記載）、スリーブ４ｂ、受圧室４ｃ，４ｄ及びばね４ｓを備えている。スプール４ａには外周部にランド４ｘ，４ｙが突出して備わっている。スリーブ４ｂはスプール４ａの外周を覆うと共に、周胴部にポート４ｐ，４ｑ，４ｒ（図３参照）を備えている。また、このスリーブ４ｂはスプール４ａとは独立して軸方向に摺動するようになっており、サーボピストン３ａに対してリンクで連結され、サーボピストン３ａの変位が機械的にフィードバックされるようになっている。スリーブ４ｂの制御ポート４ｑは、サーボピストン装置３の大径シリンダ室３ｂに接続し、ランド４ｘ，４ｙの間の位置で常時開口する。高圧ポート４ｐは、パイロット油圧源６の出力ライン６ａに接続する一方で、ランド４ｘにより開閉される。低圧ポート４ｒは、タンク９に接続するタンクライン９ａに接続する一方で、ランド４ｙにより開閉される。一方側の受圧室４ｃには高圧選択弁１５から出力される操作レバー装置１９の指令圧Ｐｂが、他方側の受圧室４ｄには油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｐ（以下、ポンプ吐出圧Ｐｐと記載）がそれぞれ入力される。つまり、スプール４ａは、受圧室４ｃ，４ｄに互いに対向する向きに入力される指令圧Ｐｂ及びポンプ吐出圧Ｐｐにより駆動され、指令圧Ｐｂによる付勢力と、ポンプ吐出圧Ｐｐ及びばね４ｓによる合計の付勢力とがバランスするように変位する。
【００２１】
上記構成により、吐出圧力制御弁４は、スプール４ａの位置に応じて、サーボピストン装置３の大径シリンダ室３ｂの接続先をパイロット油圧源６の出力ライン６ａ又はタンクライン９ａのいずれかに切り換え、大径シリンダ室３ｂに対するパイロット油圧源６からの圧油の出入りを調整してサーボピストン３ａを変位させるようになっている。このとき、スプール４ａの位置に応じてサーボピストン３ａが変位して油圧ポンプ２の吐出流量Ｑｐ（以下、ポンプ吐出量Ｑｐと記載）が変化する一方で、スプール４ａはポンプ吐出圧Ｐｐと指令圧Ｐｂとがバランスするように移動するので、吐出圧力制御弁４による油圧ポンプ２への吐出流量指令値は、ポンプ吐出圧Ｐｐが上限値（後述）を超えない範囲ではポンプ吐出圧Ｐｐが指令圧Ｐｂに等しくなる指令値となる。
【００２２】
・吐出流量制御弁
吐出流量制御弁５は、流量制御スプール５ａ（以下、スプール５ａと記載）、スリーブ５ｂ、受圧室５ｃ及びばね５ｓを備えている。スプール５ａには外周部にランド５ｘ，５ｙが突出して備わっている。スリーブ５ｂはスプール５ａの外周を覆うと共に、周胴部にポート５ｐ，５ｑ，５ｔ（図３参照）を備えている。また、このスリーブ５ｂはスプール５ａとは独立して軸方向に摺動し、吐出圧力制御弁４のスリーブ４ｂを介してサーボピストン３ａに対してリンクで連結されており、サーボピストン３ａの変位が機械的にフィードバックされるようになっている。制御ポート５ｑは、吐出圧力制御弁４の低圧ポート４ｒに接続し、ランド５ｘ，５ｙの間の位置で常時開口する。高圧ポート５ｐは、パイロット油圧源６の出力ライン６ａに接続する一方で、ランド５ｘにより開閉される。低圧ポート５ｔは、タンクライン９ａに接続する一方で、ランド５ｙにより開閉される。そして、受圧室５ｃには低圧選択弁８（後述）の出力圧Ｐｓが入力される。つまり、スプール５ａは、受圧室５ｃに入力される出力圧Ｐｓにより駆動され、出力圧Ｐｓによる付勢力とばね５ｓによる付勢力とがバランスするように変位する。吐出圧力制御弁４のばね４ｓと異なり、ばね５ｓは単独で出力圧Ｐｓに釣り合うため、ばね４ｓに比べてばね力が大きく設定されている。
【００２３】
上記構成により、吐出圧力制御弁４と同様、吐出流量制御弁５は、スプール５ａの位置に応じてサーボピストン装置３の大径シリンダ室３ｂの接続先をパイロット油圧源６の出力ライン６ａ又はタンクライン９ａのいずれかに切り換えることで、サーボピストン３ａを変位させるようになっている。このとき、スプール５ａの位置に応じてポンプ吐出圧Ｐｐが変化し、ポンプ吐出圧Ｐｐが上限値（後述）を超えない範囲では、スプール５ａの位置は指令圧Ｐｂに応じて変化する。従って、吐出流量制御弁５による油圧ポンプ２への吐出流量指令値は、ポンプ吐出圧Ｐｐが上限値を超えない範囲では操作レバー装置１９の操作量に応じた要求流量に等しくなる指令値となる。
【００２４】
［馬力制御装置］
図２に戻り、馬力制御装置１７は、ポンプ吐出圧Ｐｐにより作動し、ポンプ吐出圧Ｐｐが上昇すると吐出流量制御弁５の受圧室５ｃの接続先を操作レバー装置１９の出力ライン１８ａ又は１８ｂ（高圧選択弁１５の出力ライン）からタンク９に切り換える。馬力制御装置１７は一体の弁装置として構成することもできるが、本実施形態では互いに独立した（離間した）馬力制御弁１１及び低圧選択弁８からなる（その他配管等は含まれる）。低圧選択弁８及び馬力制御弁１１の構成について順次説明していく。
【００２５】
・低圧選択弁
低圧選択弁８は、吐出流量制御弁５の受圧室５ｃの入力ライン５ｕに設けられ、操作レバー装置１９の指令圧Ｐｂ（高圧選択弁１５の出力圧）及び馬力制御弁１１の出力圧Ｐａにより駆動される。この低圧選択弁８は、操作レバー装置１９の出力ライン及び馬力制御弁１１の出力ラインの低圧側を入力ライン５ｕに選択的に接続し、指令圧Ｐｂ及び出力圧Ｐａのうち低い方の圧力を吐出流量制御弁５の受圧室５ｃに出力する。
【００２６】
・馬力制御弁
馬力制御弁１１は、馬力制御スプール１１ａ（以下、スプール１１ａと記載）、受圧室１１ｂ、及び馬力設定ばね１１ｓを備えており、ポンプ吐出圧Ｐｐによる押力が設定値（馬力設定ばね１１ｓのばね力による押力＝ポンプ吐出圧Ｐｐの上限値による押力）に達すると（又は近付くと）作動し、吐出流量制御弁５を作動させて油圧ポンプ２の吐出流量を減少させる働きをする。
【００２７】
具体的には、スプール１１ａは、低圧選択弁８に接続するＡポート（出力ポート）、タンク９のタンクライン９ａに接続するＴポート、パイロット油圧源６の出力ライン６ａに接続するＰポートを備えており、Ａポートに対するＴポート及びＰポートの接続割合を位置によって変化させる。スプール１１ａの一方側には受圧室１１ｂ、他方側には馬力設定ばね１１ｓが設けられており、吐出ライン２ｂから分岐した油路７を介して受圧室１１ｂに入力されるポンプ吐出圧Ｐｐによる付勢力と、馬力設定ばね１１ｓによる付勢力とのバランスによりスプール１１ａの位置が決まる。即ち、馬力制御弁１１はポンプ吐出圧Ｐｐにより駆動され、吐出流量制御弁５の受圧室５ｃに対するパイロット油圧源６の出力ライン６ａ及びタンクライン９ａの接続割合を変化させ、これによりポンプ吐出圧Ｐｐに応じて出力圧Ｐａを変化させる。ポンプ吐出圧Ｐｐと出力圧Ｐａの関係について次に説明する。
【００２８】
図４は馬力制御弁１１の説明のための模式図である。図４に示したように、馬力制御弁１１のスプール１１ａには、Ｐポートに接続した固定絞り２０、及びＴポートに接続した可変絞り２１が備わっている。可変絞り２１の開口面積は、油路７から導かれるポンプ吐出圧Ｐｐによる押力と馬力設定ばね１１ｓによる押力のバランスにより変化する。これにより、固定絞り２０と可変絞り２１の開口面積の比率が変化し、面積比率に応じて出力圧Ｐａが変化する。出力圧Ｐａは、可変絞り２１の開口面積をＡｔ、固定絞り２０の開口面積をＡｐ、パイロット油圧源６からのパイロット圧をＰｃ、タンク圧を０（ゼロ）とすると、出力圧Ｐａ＝Ｐｃ×Ａｐ２／（Ａｔ２＋Ａｐ２）となる。このように可変絞り２１の開口面積はポンプ吐出圧Ｐｐの上昇に伴って拡大するようになっており、スプール１１ａや受圧室１１ｂの形状や大きさ、馬力設定ばね１１ｓのばね力によって、ポンプ吐出圧Ｐｐに対するポンプ吐出量Ｑｐ（ポンプ容量）の上限値を設定することができる。
【００２９】
ここで、図５において、ポンプ吸収馬力が一定の制限値となる曲線（超えると原動機１２がストールする曲線）を点線で表している。本実施形態では、図５に示したように、点線を超えないようなポンプ吐出圧Ｐｐに対するポンプ吐出量Ｑｐの上限値（ＰＱ線）が設定される。このＰＱ線は、ポンプ吐出圧Ｐｐが上昇するほどポンプ吐出量Ｑｐの上限値が下がり、油圧ポンプ２の吸収馬力が原動機１２の出力馬力を超えないように設定されている。ＰＱ線の設定は、馬力設定ばね１１ｓのばね力等によって設定される。
【００３０】
なお、図４においては、ポンプ吐出圧Ｐｐの上昇に伴って、可変絞り２１の開口面積が増加する構成としているが、可変絞り２１と固定絞り２０を入れ換え、ポンプ吐出圧Ｐｐの上昇に伴って可変絞り２１の開口面積が減少していく構成としても良い。
【００３１】
３．動作
操作レバー装置１９を操作すると、ポンプ吐出圧Ｐｐ及び上限値との関係、操作レバー装置１９の指令圧Ｐｂ及びポンプ吐出圧Ｐｐの関係により、本実施形態の油圧制御装置は次のように動作する。なお、以下の説明でスプール４ａ，５ａの位置関係は図３中の左側のランド４ｘ，５ｘの右端面の位置を基準とする。例えばランド５ｘの右端面がランド４ｘの右端面より左側にあるとき、スプール５ａはスプール４ａより図の左側にあることとする。
【００３２】
（１）吐出流量制御弁５によるＱｐ制御
例えば操作レバー装置１９の操作がされていない状態では、馬力制御弁１１のスプール１１ａは馬力設定ばね１１ｓによる押力で図２中の上側に押し込まれ（下側の切り換え位置にあり）、パイロット油圧源６からのパイロット圧Ｐｃが馬力制御弁１１の出力圧Ｐａとして出力される。この場合、低圧選択弁８のスプールが同図中の上側に押し込まれ、吐出流量制御弁５の受圧室５ｃが高圧選択弁１５を介して操作レバー装置１９の出力ライン１８ａ又は１９ｂに接続される。
【００３３】
ポンプ吐出圧Ｐｐが図５で説明したＰＱ線に満たず、かつ操作量が比較的小さい等の理由でポンプ吐出圧Ｐｐが指令圧Ｐｂにも満たない条件下では、操作レバー装置１９を操作すると、操作量に応じた指令圧Ｐｂが受圧室４ｃ，５ｃの双方に入力され、吐出圧力制御弁４及び吐出流量制御弁５のスプール４ａ，５ａが同図中右側に付勢される。このとき、受圧室４ｄに入力されるポンプ吐出圧Ｐｐが低いことから吐出圧力制御弁４のスプール４ａが吐出流量制御弁５のスプール５ａよりも右側に位置し、吐出圧力制御弁４の低圧ポート４ｒ及び制御ポート４ｑが開口し高圧ポート４ｐが閉口した状態となる。この状態下では、大径シリンダ室３ｂの接続相手は吐出流量制御弁５に依存して切り換わる。吐出流量制御弁５は、スリーブ５ｂの位置によって、高圧ポート５ｐが開いていて低圧ポート５ｔが閉じている場合、高圧ポート５ｐが閉じていて低圧ポート５ｔが開いている場合、及び高圧ポート５ｐと低圧ポート５ｔが共に閉じている（又は構造によっては微小に開口している）場合がある。
【００３４】
（１−１）高圧ポート５ｐ：閉、低圧ポート５ｔ：閉
指令圧Ｐｂに変動がない場合等、高圧ポート５ｐ及び低圧ポート５ｔがスプール５ａのランド５ｘ，５ｙで閉じられている（又は微小に開口している）場合、大径シリンダ室３ｂを満たす圧油は保持され、サーボピストン３ａは移動せず、ポンプ吐出量Ｑｐも維持される。
【００３５】
（１−２）高圧ポート５ｐ：開、低圧ポート５ｔ：閉
例えば操作量が小さくなると、指令圧Ｐｂが減少して吐出流量制御弁５のスプール５ａが左側に移動し、高圧ポート５ｐが開き低圧ポート５ｔが閉じる。これにより、パイロット油圧源６からの圧油が高圧ポート５ｐに流入し、吐出流量制御弁５の制御ポート５ｑ、吐出圧力制御弁４の低圧ポート４ｒ及び制御ポート４ｑを経由して大径シリンダ室３ｂに流れ込む。大径シリンダ室３ｂに圧油が流入するとサーボピストン３ａは受圧面積差により図中左側に移動し、ポンプ吐出量Ｑｐは減少する。また、吐出圧力制御弁４及び吐出流量制御弁５のスリーブ４ｂ，５ｂはサーボピストン３ａと連動して左側に移動する。スリーブ５ｂがスプール５ａに追従して図中左側に移動することによって、吐出流量制御弁５の高圧ポート５ｐの開口は徐々に狭められ、スリーブ５ｂがスプール５ａに追い付くと高圧ポート５ｐが閉じる。高圧ポート５ｐが閉じられると、大径シリンダ室３ｂに流入していた圧油がせき止められ、サーボピストン３ａが停止してポンプ吐出量Ｑｐが維持される。
【００３６】
（１−３）高圧ポート５ｐ：閉、低圧ポート５ｔ：開
例えば操作量が大きくなると、指令圧Ｐｂが上昇して吐出流量制御弁５のスプール５ａが右側に移動し、高圧ポート５ｐが閉じて低圧ポート５ｔが開く。これにより、吐出圧力制御弁４の制御ポート４ｑ及び低圧ポート４ｒ、吐出流量制御弁５の制御ポート５ｑ及び低圧ポート５ｔを経由して、大径シリンダ室３ｂからタンク９に圧油が流出する。大径シリンダ室３ｂから圧油が流出すると、サーボピストン３ａは図中右側に移動し、ポンプ吐出量Ｑｐは増大する。また、吐出圧力制御弁４及び吐出流量制御弁５のスリーブ４ｂ，５ｂはサーボピストン３ａと連動して右側に移動する。スリーブ５ｂがスプール５ａに追従して右側に移動することによって、吐出流量制御弁５の低圧ポート５ｔの開口は徐々に狭められ、スリーブ５ｂがスプール５ａに追い付くと低圧ポート５ｔは閉じる。低圧ポート５ｔが閉じられると、大径シリンダ室３ｂから流出していた圧油がせき止められ、サーボピストン３ａが停止してポンプ吐出量Ｑｐが維持される。
【００３７】
（２）吐出圧力制御弁４によるＱｐ制御
例えば操作量が比較的大きい場合でも、ポンプ吐出圧Ｐｐが図５で説明したＰＱ線に満たない場合には、操作レバー装置１９の操作量に応じた指令圧Ｐｂが受圧室４ｃ，５ｃの双方に入力され、吐出圧力制御弁４及び吐出流量制御弁５のスプール４ａ，５ａが同図中右側に付勢される。このとき、指令圧Ｐｂ（低圧選択弁８の出力圧Ｐｓ）が上昇することから、吐出流量制御弁５のスプール５ａが吐出圧力制御弁４のスプール４ａよりも右側に押し込まれ、吐出流量制御弁５の低圧ポート５ｔ及び制御ポート５ｑが開口し高圧ポート５ｐが閉口した状態となると、大径シリンダ室３ｂの接続相手は吐出圧力制御弁４に依存して切り換わる状態となる。吐出圧力制御弁４は、スリーブ４ｂの位置によって、高圧ポート４ｐが開いていて低圧ポート４ｒが閉じている場合、高圧ポート４ｐが閉じていて低圧ポート４ｒが開いている場合、及び高圧ポート４ｐと低圧ポート４ｒが共に閉じている（又は構造によっては微小に開口している）場合がある。
【００３８】
（２−１）高圧ポート４ｐ：閉、低圧ポート４ｒ：閉
例えば指令圧Ｐｂに変動がない場合等、高圧ポート４ｐ及び低圧ポート４ｒがスプール４ａのランド４ｘ，４ｙで閉じられている（又は微小に開口している）場合、大径シリンダ室３ｂを満たす圧油は保持され、サーボピストン３ａは移動せず、ポンプ吐出量Ｑｐも維持される。
【００３９】
（２−２）高圧ポート４ｐ：開、低圧ポート４ｒ：閉
例えば操作量が小さくなると、指令圧Ｐｂが減少して吐出圧力制御弁４のスプール４ａが左側に移動し、高圧ポート４ｐが開き低圧ポート４ｒが閉じる。これにより、パイロット油圧源６から吐出圧力制御弁４の高圧ポート４ｐに圧油が流入し、制御ポート４ｑを経由して大径シリンダ室３ｂに流れ込む。その結果、サーボピストン３ａは図中左側に移動し、ポンプ吐出量Ｑｐは減少する。また、サーボピストン３ａと連動してスリーブ４ｂがスプール４ａに追従し、スリーブ４ｂがスプール４ａに追い付くと高圧ポート４ｐが閉じ、サーボピストン３ａが停止してポンプ吐出量Ｑｐが維持される。ポンプ吐出量Ｑｐは吐出圧力制御弁４による吐出流量指令で決定されるため、前述したように指令圧Ｐｂに応じた値となる。
【００４０】
（２−３）高圧ポート４ｐ：閉、低圧ポート４ｒ：開
例えば操作量が大きくなると、指令圧Ｐｂが上昇して吐出圧力制御弁４のスプール４ａが右側に移動し、高圧ポート４ｐが閉じて低圧ポート４ｒが開く。これにより、吐出圧力制御弁４の制御ポート４ｑ及び低圧ポート４ｒ、吐出流量制御弁５の低圧ポート５ｔを経由して、大径シリンダ室３ｂからタンク９に圧油が流出する。その結果、サーボピストン３ａは図中右側に移動し、ポンプ吐出量Ｑｐは増大する。また、サーボピストン３ａと連動してスリーブ４ｂがスプール４ａに追従し、スリーブ４ｂがスプール４ａに追い付くと低圧ポート４ｒが閉じ、サーボピストン３ａが停止してポンプ吐出量Ｑｐが維持される。この場合もポンプ吐出量Ｑｐは吐出圧力制御弁４による吐出流量指令で決定されるため、前述したように指令圧Ｐｂに応じた値となる。
【００４１】
（３）馬力制御装置１７によるＱｐ制御
例えば固い地山の掘削等で作業装置１０３（図１）に高負荷がかかる等してポンプ吐出圧Ｐｐが図５で説明したＰＱ線まで上昇すると、受圧室１１ｂに入力されるポンプ吐出圧Ｐｐによる押力が馬力設定ばね１１ｓによる押力を超え、馬力制御弁１１が図２中の下側に押し込まれる（上側の切り換え位置に切り換わる）。すると馬力制御弁１１の出力圧Ｐａの低下に伴って低圧選択弁８のスプールが同図中の下側に押し込まれ、吐出流量制御弁５の受圧室５ｃがタンク９に接続して吐出流量制御弁５が図中左側に移動する。これによりパイロット油圧源６からの圧油が大径シリンダ室３ｂに入力され、サーボピストン３ａが左側に移動してポンプ吐出量Ｑｐが減少する。馬力制御弁１１はポンプ吐出圧Ｐｐが下がってＰＱ線から離れれば再び図中上側に移動するので、馬力制御弁１１が作動している間（下側に移動している間）のポンプ吐出圧Ｐｐは、仮に操作量に応じた要求流量が上限値（ＰＱ線）を超えるものであっても、ポンプ吐出量Ｑｐは上限値に制限される。
【００４２】
４．効果
（１）基本効果
本実施形態によれば、操作レバー装置１９の指令圧Ｐｂにポンプ吐出圧Ｐｐがバランスするようにスプール４ａが変位する吐出圧力制御弁４でサーボピストン装置３を駆動する構成としたことにより、コントローラを用いることなく操作量に応じて油圧ポンプ２の目標吐出圧を決定することができる。操作量に応じて目標吐出圧力を決定することができるので、操作性を向上させることができる。そして、従来は電気制御に頼っていた操作量に応じたポンプ吐出圧Ｐｐの制御を機械式で実現したことで、操作量に応じて吐出流量Ｐｐを制御する機構から電気的な故障要因を排除することができ、機械の信頼性向上にも寄与する。
【００４３】
（２）コンパクト化
本実施形態では、サーボピストン装置３、吐出圧力制御弁４及び吐出流量制御弁５を備えたレギュレータ１と、これとは別に低圧選択弁８及び馬力制御弁１１を用いることにより、前述の操作量に応じたポンプ吐出圧Ｐｐの制御の他、操作量に応じたポンプ吐出量Ｑｐの制御、及び原動機１２のストールを抑止する馬力制御をも機械式で実現している。これにより、作業機械の操作性のみならず、ブリードオフ流量の削減によるエネルギー効率向上の効果や、原動機１２のストール抑止による作業効率向上の効果を得ることができる。
【００４４】
ここで、操作量に応じてポンプ吐出量指令を出力するスプール弁装置、及び馬力制御を司るスプール弁装置を内蔵した既存のレギュレータ（特許文献２：特開２００２−３６４５４９号公報等参照）に吐出圧力制御弁４に相当するスプール弁装置を追加することで、本実施形態の油圧制御装置と同等の機能を有するレギュレータを製作する場合を仮定する。この場合、製作されるレギュレータは、吐出圧力制御弁４に相当するスプール弁装置を追加して内蔵するため大型化する。しかし、近年の環境保護の要請から作業機械には排気ガス後処理装置等の付加設備の搭載が要求されるようになってきており、機器レイアウトの制約が益々大きくなってきている。そのため、レギュレータが単体で大型化するとレイアウトの自由度が低下し、機器レイアウトの難化は勿論のこと、レイアウトの難化に伴って作業機械の製造やメンテナンスも困難化する。
【００４５】
それに対し、本実施形態のレギュレータ１は、既存のレギュレータと同程度の大きさにすることができる。馬力制御をするスプール弁装置を利用して吐出圧力制御弁４を製作することで、既存のレギュレータをベースにしてレギュレータ１を製作することもできる。そして、馬力制御を実現するための馬力制御装置１７をレギュレータ１とは別体とし、レギュレータ１に対して配管を介して離間して接続する外付け構造とすることで、レギュレータ１及び馬力制御装置１７の位置関係の制約がなくなり、レギュレータが単体で大型化する場合に比べ、前述した３つの制御を機械式で実現する上で、はるかに高い機器レイアウトの自由度を確保することができる。特に本実施形態では、馬力制御装置１７を馬力制御弁１１と低圧選択弁８等（配管等含む）で構成しているので、馬力制御装置１７自体も分割構造とすることができ、レイアウトの自由度を一層向上させることができる。
【００４６】
従って、上記３つの制御機構を搭載しつつレイアウトの自由度を確保することができ、作業機械の製造やメンテナンスの困難化を抑制することができる。勿論、３つの制御機構に電気的故障要因がない分、高い信頼性が確保されることも大きなメリットである。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図６は本発明の第２実施形態に係る油圧制御装置の要部を示す油圧回路図である。図６は図２に対応する図であり、既述した要素には同図において既出図面と同符号を付して説明を省略する。
【００４８】
本実施形態に係る油圧制御装置が第１実施形態の油圧制御装置と相違する点は、馬力制御弁１１に代えて比例減圧弁１６を用いた点である。即ち、本実施形態の馬力制御装置２７は、低圧選択弁８の他、比例減圧弁１６を備えている。比例減圧弁１６は、パイロット油圧源６の出力ライン６ａ上に設けられていて、ばね１６ｓの付勢方向と対向する方向からポンプ吐出圧Ｐｐを入力する。ポンプ吐出圧Ｐｐの上昇に比例して出力圧Ｐａを減少させていき、ポンプ吐出圧Ｐｐが一定値以上になると出力圧Ｐａが一定（最小値）となる構成である。低圧選択弁８は、操作レバー装置１９の指令圧Ｐｂと比例減圧弁１６の出力圧Ｐａのうち小さい方を吐出流量制御弁５に出力する。他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４９】
本実施形態では、比例減圧弁１６の出力圧Ｐａによりポンプ吐出量Ｑｐの上限が決まるので、ポンプ吐出量Ｑｐはポンプ吐出圧Ｐｐに対して図７に実線で示したような折れ線型のＰＱ線が設定される。ＰＱ線がこのような形状であっても、同図に点線で示した制限値を超えないようにＰＱ線を設定すれば、ＰＱ線を超えない範囲でポンプ吐出量Ｑｐが変化する限りは原動機１２のストールを抑止することができる。
【００５０】
本実施形態でも、ポンプ吐出圧Ｐｐが低い時は比例電磁弁１６の出力圧Ｐａが高く、低圧選択弁８で操作レバー装置１９の指令圧Ｐｂが選択され、ポンプ吐出圧Ｐｐが図７のＰＱ線を超えない範囲で操作量に応じた要求流量又はポンプ吐出圧Ｐｐとなるようにポンプ吐出量Ｑｐが制御される。また、ポンプ吐出圧Ｐｐが上昇すると出力圧Ｐａが下がり、低圧選択弁８から出力圧Ｐａが出力されるようになれば吐出流量制御弁５のスプール５ａが左行し、ポンプ吐出量ＱｐがＰＱ線に沿って減少する。よって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…レギュレータ、２…油圧ポンプ、２ａ…斜板、３…サーボピストン装置、３ａ…サーボピストン、３ｂ…大径シリンダ室、３ｃ…小径シリンダ室、
４…吐出圧力制御弁、４ａ…圧力制御スプール、５…吐出流量制御弁、５ａ…流量制御スプール、５ｃ…受圧室、６…パイロット油圧源、６ａ…パイロット油圧源の出力ライン、８…低圧選択弁、９…タンク、１１…馬力制御弁、１１ａ…馬力制御スプール、１２…原動機、１３…方向制御弁、１６…比例減圧弁、１７…馬力制御装置、１８ａ，１８ｂ…操作装置の出力ライン、１９…操作レバー装置（操作装置）、１０４…ブーム（作業部材）、１０５…アーム（作業部材）、１０６…バケット（作業部材）、１０７…ブームシリンダ（アクチュエータ）、１０８…アームシリンダ（アクチュエータ）、１０９…バケットシリンダ（アクチュエータ）、１１１ａ，１１１ｂ…履帯（作業部材）、１１２ａ，１１２ｂ…走行モータ（アクチュエータ）、１１３…旋回モータ（アクチュエータ）、Ａ…Ａポート（出力ポート）、Ｐａ…馬力制御弁の出力圧、Ｐｂ…指令圧、Ｐｐ…ポンプ吐出圧（油圧ポンプの吐出圧）
【図１】
2017026085.tif 000003
【図２】
2017026085.tif 000004
【図３】
2017026085.tif 000005
【図４】
2017026085.tif 000006
【図５】
2017026085.tif 000007
【図６】
2017026085.tif 000008
【図７】
2017026085.tif 000009