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公開番号2025029923
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023134818
出願日2023-08-22
発明の名称油圧制御システム
出願人キャタピラーエスエーアールエル
代理人個人,個人,個人
主分類F15B 11/08 20060101AFI20250228BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】油圧アクチュエータの圧油供給源となる油圧ポンプを、パイロット弁にパイロット一次圧を供給するパイロット一次圧生成回路の圧油供給源として共用するにあたり、ポンプ圧を設定パイロット一次圧Ppまで減圧する減圧弁のエネルギーロスの低減を図る。
【解決手段】油圧アクチュエータの供給源となる複数の油圧ポンプ1～3のなかから、ポンプ圧が設定パイロット一次圧Pp以上で最も低圧の油圧ポンプを、パイロット一次圧生成回路15の圧油供給源となる油圧ポンプとして選択するとともに、該選択された油圧ポンプをパイロット一次圧生成回路15に接続するパイロット油圧源制御部30を設けた。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータの油圧供給源となる複数の容量可変型の油圧ポンプと、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの油供給を制御する複数のパイロット作動式の制御弁と、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて前記制御弁にパイロット圧を供給する複数のパイロット弁とを備えた油圧制御システムにおいて、前記パイロット弁に供給されるパイロット一次圧を生成するパイロット一次圧生成回路を設けるにあたり、
該パイロット一次圧生成回路は、前記油圧アクチュエータの油圧供給源となる複数の油圧ポンプのうち何れかの油圧ポンプを油圧供給源とし、該油圧供給源となる油圧ポンプのポンプ圧を予め設定される設定パイロット一次圧に減圧する減圧弁を備える一方、
油圧制御システムに、前記パイロット一次圧生成回路の油圧供給源となる油圧ポンプを前記複数の油圧ポンプのなかから選択し、該選択された油圧ポンプをパイロット一次圧生成回路に接続するパイロット油圧源制御手段を設けるとともに、該パイロット油圧源制御手段は、何れかの油圧アクチュエータ用操作具が操作された場合に、ポンプ圧が前記設定パイロット一次圧以上の油圧ポンプのなかから最も低圧の油圧ポンプをパイロット一次圧生成回路の油圧供給源として選択することを特徴とする油圧制御システム。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
請求項１において、パイロット一次圧生成回路は、パイロット油圧源制御手段によって制御され、複数の油圧ポンプのなかから何れかの油圧ポンプをパイロット一次圧生成回路に選択的に接続するべく切換わるセレクタバルブを備えることを特徴とする油圧制御システム。
【請求項３】
請求項１において、パイロット油圧源制御手段は、何れの油圧アクチュエータ用操作具も操作されていない場合に、何れか１つの油圧ポンプを非操作時パイロット油圧源ポンプとして設定し、該設定された非操作時パイロット油圧源ポンプをパイロット一次圧生成回路に接続するとともに、非操作時パイロット油圧源ポンプのポンプ圧を設定パイロット一次圧以上となるように制御する一方、非操作時パイロット油圧源ポンプ以外の油圧ポンプのポンプ圧を、設定パイロット一次圧未満の低圧となるように制御することを特徴とする油圧制御システム。
【請求項４】
請求項１において、パイロット一次圧生成回路は、該パイロット一次圧生成回路から全てのパイロット弁への油供給を遮断可能な油圧ロック弁を備える一方、該油圧ロック弁の遮断状態では、全ての油圧ポンプのポンプ圧は設定パイロット一次圧未満の低圧となるように制御されることを特徴とする油圧制御システム。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項において、油圧制御システムは、各油圧ポンプに対応して、制御弁の上流側の吐出ラインから分岐形成されて油タンクに至るバイパス油路と、該バイバス油路に配されて油圧ポンプから油タンクに流れるバイパス量を増減制御するバイパス弁とを備える一方、該バイパス弁によるバイパス量の増減制御で各油圧ポンプのポンプ圧を制御することを特徴とする油圧制御システム。

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における油圧制御システムの技術分野に関するものである。
続きを表示（約 5,400 文字）【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業機械に設けられる油圧システムのなかには、複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータの油圧供給源となる複数の容量可変型の油圧ポンプと、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの油供給を制御する複数のパイロット作動式の制御弁と、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて制御弁にパイロット圧を供給する複数のパイロット弁とを備えたものがある。このような油圧システムにおいて、前記パイロット弁にパイロット一次圧を供給するパイロット油圧源としては、従来から、前記油圧アクチュエータの油圧供給源となる油圧ポンプとは別に設けられ、エンジンにより駆動される例えばギアポンプのような固定容量型ポンプが汎用的に用いられている。しかしながら、このような固定容量型ポンプをパイロット油圧源として用いた場合、全ての油圧アクチュエータ用操作具が操作されておらず、パイロット弁が制御弁にパイロット圧を出力していない状態であっても、固定容量型ポンプはエンジンの駆動中は常時パイロット油を吐出しているため、エネルギーが無駄に消費されるという問題がある。また、油圧アクチュエータの油圧供給源となる油圧ポンプとは別にパイロット油圧源用の専用ポンプとして固定容量型ポンプが必要であり、コスト低減や省スペース化の妨げとなる。
そこで従来、油圧アクチュエータの油圧供給源となる油圧ポンプを、パイロット油圧源用の油圧ポンプとしても共用する技術が知られている（例えば特許文献１、２参照。）。これらのものでは、パイロット油圧源用の専用ポンプを不要にすることができて、コスト低減が図れるとともに、エンジン駆動中に常時消費されていた専用ポンプによるエネルギーロスをなくすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
実公平６－２１９７１号公報
特開２００１－２０９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、油圧ショベル等の作業機械においては、一般的に、油圧アクチュエータの油圧供給源として複数の油圧ポンプが設けられることがある。前記特許文献１、２にも、油圧アクチュエータの油圧供給源として複数の油圧ポンプが設けられた場合が記載されているが、この場合、複数の油圧ポンプのうちから高圧側の油圧ポンプをシャトル弁やチェック弁で選択し、該選択された高圧側の油圧ポンプのポンプ圧を減圧弁により減圧して、パイロット一次圧として用いるように構成されている。しかしながら、油圧ポンプのポンプ圧を減圧弁によりパイロット一次圧まで減圧する場合、ポンプ圧が高圧なほど減圧弁によるエネルギーロスが大きくなるという問題がある。また、油圧アクチュエータ用操作具が操作されておらず油圧ポンプが油圧アクチュエータに圧油供給していない状態であっても、油圧アクチュエータ用操作具が操作されたときの制御弁の応答性確保のためにパイロット油圧源となる油圧ポンプのポンプ圧をパイロット一次圧程度に保持しておくことが好ましいが、複数の油圧ポンプが設けられている場合に、これら全ての油圧ポンプのポンプ圧をパイロット一次圧程度に保持することはエネルギーの無駄になるという問題もあり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータの油圧供給源となる複数の容量可変型の油圧ポンプと、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの油供給を制御する複数のパイロット作動式の制御弁と、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて前記制御弁にパイロット圧を供給する複数のパイロット弁とを備えた油圧制御システムにおいて、前記パイロット弁に供給されるパイロット一次圧を生成するパイロット一次圧生成回路を設けるにあたり、該パイロット一次圧生成回路は、前記油圧アクチュエータの油圧供給源となる複数の油圧ポンプのうち何れかの油圧ポンプを油圧供給源とし、該油圧供給源となる油圧ポンプのポンプ圧を予め設定される設定パイロット一次圧に減圧する減圧弁を備える一方、油圧制御システムに、前記パイロット一次圧生成回路の油圧供給源となる油圧ポンプを前記複数の油圧ポンプのなかから選択し、該選択された油圧ポンプをパイロット一次圧生成回路に接続するパイロット油圧源制御手段を設けるとともに、該パイロット油圧源制御手段は、何れかの油圧アクチュエータ用操作具が操作された場合に、ポンプ圧が前記設定パイロット一次圧以上の油圧ポンプのなかから最も低圧の油圧ポンプをパイロット一次圧生成回路の油圧供給源として選択することを特徴とする油圧制御システムである。
請求項２の発明は、請求項１において、パイロット一次圧生成回路は、パイロット油圧源制御手段によって制御され、複数の油圧ポンプのなかから何れかの油圧ポンプをパイロット一次圧生成回路に選択的に接続するべく切換わるセレクタバルブを備えることを特徴とする油圧制御システムである。
請求項３の発明は、請求項１において、パイロット油圧源制御手段は、何れの油圧アクチュエータ用操作具も操作されていない場合に、何れか１つの油圧ポンプを非操作時パイロット油圧源ポンプとして設定し、該設定された非操作時パイロット油圧源ポンプをパイロット一次圧生成回路に接続するとともに、非操作時パイロット油圧源ポンプのポンプ圧を設定パイロット一次圧以上となるように制御する一方、非操作時パイロット油圧源ポンプ以外の油圧ポンプのポンプ圧を、設定パイロット一次圧未満の低圧となるように制御することを特徴とする油圧制御システムである。
請求項４の発明は、請求項１において、パイロット一次圧生成回路は、該パイロット一次圧生成回路から全てのパイロット弁への油供給を遮断可能な油圧ロック弁を備える一方、該油圧ロック弁の遮断状態では、全ての油圧ポンプのポンプ圧は設定パイロット一次圧未満の低圧となるように制御されることを特徴とする油圧制御システムである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、油圧制御システムは、各油圧ポンプに対応して、制御弁の上流側の吐出ラインから分岐形成されて油タンクに至るバイパス油路と、該バイバス油路に配されて油圧ポンプから油タンクに流れるバイパス量を増減制御するバイパス弁とを備える一方、該バイパス弁によるバイパス量の増減制御で各油圧ポンプのポンプ圧を制御することを特徴とする油圧制御システムである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、パイロット油圧源専用のポンプを不要にして、コスト低減、エネルギーロスの低減が図れるとともに、パイロット一次圧生成回路に設けられる減圧弁によるエネルギーロスも可及的に低減できることになって、省エネに貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、パイロット一次圧回路の油圧供給源として選択された油圧ポンプを、セレクタバルブの切換え作動によって容易にパイロット一次圧回路に接続できる。
請求項３の発明とすることにより、何れの油圧アクチュエータ用操作具も操作されていない場合であっても、非操作時パイロット油圧源ポンプとして設定された油圧ポンプからパイロット一次圧生成回路に設定パイロット一次圧以上の圧油が供給され、これにより、何れかの油圧アクチュエータ用操作具が操作された場合のコントロールバルブの良好な応答性を確保できる一方、非操作時パイロット油圧源ポンプ以外の油圧ポンプのポンプ圧は設定パイロット一次圧未満の低圧となるように制御されるから、更なる省エネに貢献できる。
請求項４の発明とすることにより、油圧ロックレバーがロック位置に位置していて早急に油圧アクチュエータを作動させる必要がない状態では全ての油圧ポンプのポンプ圧が設定パイロット一次圧未満の低圧となり、更なる省エネを達成できる。
請求項５の発明とすることにより、油圧ポンプのポンプ圧の制御を、油圧アクチュエータ用操作具の操作状態に関わらず独自に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
作業機械の油圧回路図である。
パイロット油圧源制御部の入出力を示すブロック図である。
パイロット油圧源制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
油圧ロックレバーの操作位置別、操作具操作の有無別のポンプ圧を示す表図である。
第二の実施の形態における要部油圧回路図である。
第三の実施の形態における要部油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、作業機械の一例である油圧ショベルの油圧回路を示す図であって、１、２、３は原動機によって駆動される可変容量型の第一、第二、第三油圧ポンプ、１ａ、２ａ、３ａはそれぞれ第一、第二、第三油圧ポンプ１、２、３の容量可変手段、４、５、６はそれぞれ第一、第二、第三油圧ポンプ１、２、３の吐出ライン、７は油タンク、８は第一、第二、第三油圧ポンプ１、２、３の少なくとも何れかの油圧ポンプを油圧供給源とする油圧アクチュエータ、９は油圧アクチュエータ８に対する油供給制御を行うパイロット作動式のコントロールバルブ（本発明の制御弁に相当する）、１０Ａ、１０Ｂは各油圧アクチュエータ用操作具（図示せず）の操作に基づいてコントロールバルブ９を作動せしめるべくパイロット圧を出力する一対の電磁比例減圧弁（本発明のパイロット弁に相当する）である。
尚、油圧ショベルには、旋回モータ、左右の走行モータ、ブームシリンダ、スティックシリンダ、バケットシリンダ等の種々の油圧アクチュエータが設けられるとともに、各油圧アクチュエータに対応してそれぞれコントロールバルブが設けられ、さらに各コントロールバルブに対応してそれぞれ電磁比例減圧弁が設けられるが、図１では、これら油圧アクチュエータ、コントロールバルブ、電磁比例減圧弁を代表して、第一油圧ポンプ１を圧油供給源とする１つの油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）８と、該油圧アクチュエータ８に対する油供給制御を行うコントロールバルブ９と、該コントロールバルブ９にパイロット圧を出力する一対の電磁比例減圧弁１０Ａ、１０Ｂと、第一、第二、油圧ポンプ１、２、３を圧油供給源とする図示しない油圧アクチュエータに対する油供給制御を行う他の６つのコントロールバルブ９のみを図示してある。
【０００９】
前記コントロールバルブ９は、クローズドセンタ形のスプール弁であって、一対の電磁比例減圧弁１０Ａ、１０Ｂにそれぞれ接続される一対のパイロットポート９ａ、９ｂを備えている。そしてコントロールバルブ９は、両方のパイロットポート９ａ、９ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、油圧アクチュエータ８に対する油給排を行わない中立位置Ｎに位置しているが、一方のパイロットポート９ａにパイロット圧が入力されることで第一作動位置Ｘに切換わって、第一油圧ポンプ１から油圧アクチュエータ８の一方の油室８ａへの供給流量制御および他方の油室８ｂから油タンク７への排出流量制御を行い、また、他方のパイロットポート９ｂにパイロット圧が入力されることで第二作動位置Ｙに切換わって、第一油圧ポンプ１から油圧アクチュエータ８の他方の油室８ｂへの供給流量制御および一方の油室８ａから油タンク７への排出流量制御を行うように構成されている。
尚、本実施の形態では、第一、第二、第三油圧ポンプ１、２、３に対して各コントロールバルブ９はパラレルに接続されているとともに、各コントロールバルブ９は油圧アクチュエータ８の負荷圧を保持するためのチェック弁１１を介して第一、第二、第三油圧ポンプ１、２、３に接続されている。また、コントロールバルブ９にパイロット圧を出力するパイロット弁として、本実施の形態では一対の電磁比例減圧弁１０Ａ、１０Ｂが用いられているが、これに限定されず、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいてパイロット圧を出力するパイロット弁であれば良い。
【００１０】
一方、前記電磁比例減圧弁１０Ａ、１０Ｂは、コントローラ１２からの制御信号に基づいてコントロールバルブ９のパイロットポート９ａ、９ｂにパイロット圧を出力する。この場合に、コントローラ１２は、電磁比例減圧弁１０Ａ、１０Ｂから出力されるパイロット圧が油圧アクチュエータ用操作具の操作量に応じて増減するように制御するとともに、該パイロット圧の増減に応じてコントロールバルブ９のスプール変位量が増減することによって、油圧アクチュエータ８に対する供給流量および排出流量の増減制御が行われるようになっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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