JP2002021809A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents
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Abstract
圧となっても、常設アクチュエータ回路に必要な作動油
量を供給できるようにする。 【解決手段】 油圧ポンプ2,3から供給した作動油を
常設アクチュエータ回路5,6で制御して建設機械の常
設アクチュエータを駆動する。常設アクチュエータ回路
5,6に供給する作動油の一部を分流制御弁10で分流す
るとともにその流量を可変絞り39,40で制御し、独立ア
タッチメント回路7に供給し、建設機械のアタッチメン
トを駆動する。分流制御弁10の可変絞り39,40の前後差
圧を圧力補償弁11,12で一定に保つように制御する。コ
ントローラ53は、圧力センサ51により検出した独立アタ
ッチメント回路7の回路圧が過大な値まで上昇した場合
は、アタッチメント用操作レバー54の操作信号と関係な
く電磁比例弁57を制御して、分流制御弁10の可変絞り3
9,40の開口面積を絞る方向に制御する。
Description
ト回路を備えた建設機械の油圧回路に関する。
れる建設機械の油圧回路のように、第1油圧ポンプおよ
び第2油圧ポンプと、左走行回路、右走行回路および独
立アタッチメント回路との間に圧力補償型分流弁を設け
たものがある。
し独立アタッチメント回路に分流される流量を制御する
ための分流制御弁と、この分流制御弁の可変絞りの前後
差圧を一定に保つ圧力補償弁とが内蔵されている。
回路に分流する作動油の流量と、第2油圧ポンプから右
走行回路に同時に分流する作動油の流量とが等しくなる
開口特性の内部油路を有するとともに、これらの内部油
路から分岐された内部油路で第1油圧ポンプから独立ア
タッチメント回路に分流する作動油の流量と、第2油圧
ポンプから独立アタッチメント回路に同時に分流する作
動油の流量とが等しくなる開口特性を有する。
よび独立アタッチメント回路の回路圧の如何にかかわら
ず、分流制御弁の可変絞りの前後差圧を一定に保つよう
に制御することで可変絞りの開度に応じた流量を独立ア
タッチメント回路に供給する。
ポンプには、図3に示すような、エンジン馬力によって
決まるポンプ吐出流量とポンプ吐出圧力との限界線図
(以下P−Q線図と呼ぶ)があり、ポンプ吐出圧力が高
圧になる程、ポンプ吐出流量が少なくなるように設定さ
れている。
独立アタッチメント回路においては、圧力補償弁の働き
により、独立アタッチメント回路の回路圧に関係なく、
分流制御弁の可変絞りの開口量に応じた流量の作動油が
独立アタッチメント回路に供給されるため、独立アタッ
チメント回路の回路圧がリリーフ圧近くの高圧となり、
図3のP−Q線図に示されるようにポンプ吐出流量が減
少したときも、分流制御弁の可変絞りの開口量がかなり
開いている場合は、ポンプ吐出流量の殆どの流量が独立
アタッチメント回路に流れてしまう。
エータ、すなわち、走行用および旋回用の油圧モータ
や、ブーム、アーム、バケットといったフロント作業機
用の油圧シリンダに流れる作動油は、圧力補償弁により
抑えられるため、アタッチメントと本体側作業装置との
連動操作において、独立アタッチメント回路がリリーフ
圧近くになった途端に、本体側作業装置のスピードが遅
くなってしまうという問題がある。
ので、常設アクチュエータ回路に供給される作動油量の
一部を、圧力補償された分流制御弁により分流して独立
アタッチメント回路に供給する場合、独立アタッチメン
ト回路の回路圧が過大に上昇しても、常設アクチュエー
タ回路に必要な作動油量を供給できるようにすることを
目的とするものである。
油圧ポンプから供給された作動油を制御して建設機械の
常設アクチュエータを駆動する常設アクチュエータ回路
と、常設アクチュエータ回路に供給される作動油の一部
を制御して建設機械のアタッチメントを常設アクチュエ
ータ回路とは独立に駆動する独立アタッチメント回路
と、油圧ポンプから常設アクチュエータ回路に供給され
る作動油の一部を分流して独立アタッチメント回路に供
給するとともに分流される作動油の流量をストロークに
応じた可変絞りで制御する分流制御弁と、分流制御弁の
可変絞りの前後差圧を一定に保つように制御する圧力補
償弁と、独立アタッチメント回路の回路圧を検出する圧
力センサと、分流制御弁をパイロット圧でストローク制
御する電磁比例弁と、圧力センサにより検出された独立
アタッチメント回路の回路圧が過大でない領域ではアタ
ッチメント用操作信号に応じて電磁比例弁を制御して分
流制御弁の可変絞りの開口面積を制御するとともに、圧
力センサにより検出された独立アタッチメント回路の回
路圧が過大な状態まで上昇した場合はアタッチメント用
操作信号と関係なく電磁比例弁を制御して分流制御弁の
可変絞りの開口面積を絞る方向に制御するコントローラ
とを具備した建設機械の油圧回路である。
回路圧が生じていないときは、アタッチメント用操作信
号を受けたコントローラが、アタッチメント用操作信号
に比例した電気信号を電磁比例弁に出力し、この電磁比
例弁を介して分流制御弁をストローク制御する。一方、
独立アタッチメント回路に過大な回路圧が立った場合
は、その状態を圧力センサを介して検出したコントロー
ラが、アタッチメント用操作信号と拘わりなく電磁比例
弁を制御して、分流制御弁の可変絞りの開口面積を小さ
く絞ることにより、独立アタッチメント回路への供給油
量を減らすように制御する。これにより、独立アタッチ
メント回路への供給油量が減少した分、常設アクチュエ
ータ回路に供給される作動油量が回復し、アタッチメン
トと常設アクチュエータとが円滑に連動操作される。
設機械の油圧回路において、独立アタッチメント回路の
回路圧が過大な状態を、独立アタッチメント回路にリリ
ーフ圧に近い回路圧が生じた状態であるとしたものであ
り、そして、独立アタッチメント回路の回路圧がリリー
フ圧近くになるということは、アタッチメントがストー
ル状態に近いということであり、回路圧を保持できるだ
けの僅かな油量があれば十分であり、理にかなってい
る。
施の一形態を参照しながら説明する。
圧力補償型分流弁を用いた独立アタッチメント回路の一
例を示す。
ベルに搭載されたエンジン1により駆動される第1油圧
ポンプ2および第2油圧ポンプ3の吐出口は、圧力補償
型分流弁4を介して、左走行系グループの常設アクチュ
エータ回路5および右走行系グループの常設アクチュエ
ータ回路6と、この常設アクチュエータ回路5,6とは
独立に制御される独立アタッチメント回路7とに接続さ
れている。
圧ポンプ2および第2油圧ポンプ3から圧力補償型分流
弁4を経て供給された作動油をメインコントロール弁の
各種制御スプール(図示せず)により制御して、油圧シ
ョベルの常設アクチュエータである走行系および旋回系
の油圧モータ、フロント作業機の油圧シリンダ(ブーム
シリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ)の駆動
をそれぞれ制御する。
油圧ポンプ2から供給された作動油を制御し、少なくと
も左側履帯を駆動する左側走行用油圧モータを左走行用
スプールにより制御する左走行系グループであり、ま
た、他方の常設アクチュエータ回路6は、第2油圧ポン
プ3から供給された作動油を制御し、少なくとも右側履
帯を駆動する右側走行用油圧モータを右走行用スプール
により制御する右走行系グループである。
圧ポンプ2および第2油圧ポンプ3から常設アクチュエ
ータ回路5,6に供給される作動油より圧力補償型分流
弁4にて分流された作動油を制御するアタッチメント用
制御スプール(図示せず)を含み、このアタッチメント
用制御スプールで制御された作動油により、油圧ショベ
ルのフロント作業機の先端部にバケットに替えて取付け
られた油圧ブレーカまたは圧砕機などのアタッチメント
を、常設アクチュエータ回路5,6とは独立に駆動す
る。
チメント用リリーフ弁8を備えており、このアタッチメ
ント用リリーフ弁8により、独立アタッチメント回路7
のリリーフ圧を設定する。
御弁としての分流制御スプール10と、この分流制御スプ
ール10により独立アタッチメント回路7に分流される作
動油の流量を圧力補償する圧力補償弁としての1対の圧
力補償スプール11,12と、これらの圧力補償スプール1
1,12から独立アタッチメント回路7への出力回路に設
けられた逆止弁13,14とを内蔵している。
から左走行系グループの常設アクチュエータ回路5に供
給される作動油の一部を分流して独立アタッチメント回
路7に供給するとともに分流される作動油の流量をスト
ロークに応じた可変絞り39で制御し、同時に、第2油圧
ポンプ3から右走行系グループの常設アクチュエータ回
路6に供給される作動油の一部を分流して独立アタッチ
メント回路7に供給するとともに分流される作動油の流
量をストロークに応じた可変絞り40で制御するものであ
る。
側のばね16によって付勢されたスプールの両端部に、分
流制御スプール10のA1 ポートおよびB1 ポートからの
油圧が油路17,18を介してそれぞれ導入されており、分
流制御スプール10のB1 ポートおよびA1 ポートにおけ
る差圧(PB1−PA1)が一定差圧ΔPになると、ばね16
の付勢力に抗して、位置21より位置22へ切換り、さらに
差圧が大きくなると位置23へ切換わるよう設定してあ
る。
は、前記差圧(PB1−PA1)、すなわち可変絞り39の前
後差圧を一定値に保つように圧力補償制御し、また、他
方の圧力補償スプール12は、同様に、分流制御スプール
10のB2 ポートおよびA2 ポートにおける差圧(PB2−
PA2)、すなわち可変絞り40の前後差圧を一定値に保つ
ように圧力補償制御する。
よび圧力補償スプール12のA2´ポートは、逆止弁13,1
4を経て1本化された独立アタッチメントライン31によ
り独立アタッチメント回路7に接続され、またB1´ポ
ートは、左走行系ライン32を経て左走行系グループの常
設アクチュエータ回路5に接続され、B2´ポートは、
右走行系ライン33を経て右走行系グループの常設アクチ
ュエータ回路6に接続されている。
明すると、この分流制御スプール10には、第1油圧ポン
プ2から常設アクチュエータ回路5の左走行系ライン32
に分流される作動油の内部油路35および独立アタッチメ
ント回路7の独立アタッチメントライン31に分流される
作動油の内部油路36と、第2油圧ポンプ3から常設アク
チュエータ回路6の右走行系ライン33に分流される作動
油の内部油路37および独立アタッチメント回路7の独立
アタッチメントライン31に分流される作動油の内部油路
38とが形成されている。
は、第1油圧ポンプ2から左走行系ライン32に分流され
る作動油の流量と、第2油圧ポンプ3から右走行系ライ
ン33に同時に分流される作動油の流量とが等しくなる開
口特性を有するとともに、内部油路36,38は、第1油圧
ポンプ2から独立アタッチメントライン31に分流される
作動油の流量と、第2油圧ポンプ3から独立アタッチメ
ントライン31に同時に分流される作動油の流量とが等し
くなる開口特性を有する。
動油の内部油路36,38には、前記可変絞り39,40が設け
られている。これらの可変絞り39,40は、図2に示され
るように分流制御スプール10の弁ストロークに応じて開
口面積を変化させるこの分流制御スプール10は、スプリ
ング41の付勢力を一側面で受け、また、Pi ポートから
パイロット圧導入路42を経て導入されたパイロット圧を
他側面で受け、このパイロット圧による押圧力とスプリ
ング41の反発力との平衡点でスプール弁ストロークが制
御される。
さいほど、分流制御スプール10は位置43の側にあり、P
i ポートのパイロット圧が大きいほど、分流制御スプー
ル10は位置44を経て位置45にシフトし、可変絞り39,40
の開度が大きくなるように変化する。なお、分流制御ス
プール10から引出されたドレン油路46がタンク47に連通
されている。
および圧力補償スプール12の作動原理は、分流制御スプ
ール10の左走行用部分および圧力補償スプール11と同一
であるため、P1 ポートをP2 ポートと、A1 ポートを
A2 ポートと、B1 ポートをB2 ポートと、また、A1
´ポートをA2´ポートと、B1´ポートをB2´ポート
と読替えることにより、その説明を省略する。
分流弁4を独立アタッチメント回路7に接続する独立ア
タッチメントライン31に、独立アタッチメント回路7の
回路圧を検出するための圧力センサ51が設けられ、この
圧力センサ51の信号検出ライン52はコントローラ53の信
号入力部に接続されている。
タッチメント操作用の電気ジョイスティックである操作
レバー54が入力信号ライン55により接続されている。
号ライン56により電磁比例弁57のソレノイド58に接続さ
れている。
出力されたソレノイド58への制御電流値に応じて比例動
作し、分流制御スプール10をパイロット圧でストローク
制御する電磁弁であり、その1次ポートはパイロット油
圧源59に接続され、2次ポートは分流制御スプール10ヘ
の切換信号圧入力用のPiポートに接続されている。
油圧源59から供給された一定のパイロット1次圧を、コ
ントローラ53から出力されたソレノイド58への制御電流
値に応じて比例的に変化するパイロット2次圧に変換し
てPiポートに出力し、分流制御スプール10のストロー
クをスプリング41に抗して制御する。
り検出された独立アタッチメント回路7の回路圧が、過
大でない領域、すなわちリリーフ弁8で設定されたリリ
ーフ圧の近くまで達していない状態では、アタッチメン
ト用の操作レバー54から出力されたレバー操作量に比例
した電気信号であるアタッチメント用操作信号を受け
て、このアタッチメント用操作信号に応じた電気信号
(電流)を電磁比例弁57のソレノイド58に出力し、この
電磁比例弁57を制御することで分流制御スプール10をス
トローク制御して、その可変絞り39,40の開口面積を制
御するが、独立アタッチメント回路7の回路圧が過大な
状態まで上昇した場合、すなわちリリーフ弁8で設定さ
れたリリーフ圧に近い回路圧が立った場合は、それを圧
力センサ51により検出して、アタッチメント用操作信号
と関係なく、電磁比例弁57のソレノイド58への電流値を
下げるように制御し、電磁比例弁57から出力される分流
制御弁切換圧を自動的に下げるように制御することで、
分流制御スプール10の可変絞り39,40の開口面積を小さ
く絞る方向に制御する。
図2も参照しながら説明する。
ポンプ2および第2油圧ポンプ3から吐出された各吐出
油は、圧力補償型分流弁4を介して、二つの常設アクチ
ュエータ回路5,6と、独立アタッチメント回路7とに
分流供給される。
くとも左走行用スプールにより左側履帯を駆動するため
の左側走行用油圧モータなどを制御し、また、他方の常
設アクチュエータ回路6は、少なくとも右走行用スプー
ルにより右側履帯を駆動するための右側走行用油圧モー
タなどを制御する。
ント作業機の先端部にバケットに替えて取付けられた油
圧ブレーカ、圧砕機などのアタッチメントに供給される
作動油をアタッチメント用スプールにより制御する。
2,3から吐出された作動油を、分流制御スプール10お
よび圧力補償スプール11または12を経て常設アクチュエ
ータ回路5または6ヘ供給し、また、分流制御スプール
10で分流制御し、圧力補償スプール11,12で圧力補償
し、逆止弁13,14を経て合流した後、独立アタッチメン
ト回路7へ供給する。
パイロット圧により、ばね41の付勢力に抗してストロー
ク変位し、図2に示されるような可変絞り39,40の開口
特性により、第1油圧ポンプ2に接続されたP1 ポート
からA1 ポートへの作動油の流量と、第2油圧ポンプ3
に接続されたP2 ポートからA2 ポートへの作動油の流
量とを自在に制御する。
ないときは、全ポンプ流量がP1 ポートからB1 ポート
へ、P2 ポートからB2 ポートへ流れ、さらに圧力補償
スプール11,12の位置23を経て、左右の常設アクチュエ
ータ回路5,6の各種制御スプールに供給される。
各々PA1,PB1とし、分流制御スプール10の可変絞り39
の開度(図2)をAx とし、P1 ポートからA1 ポート
へ流れる作動油の流量をQA1とすると、次式(1)が成
り立つ。
がばね16で設定された一定差圧ΔPを超えると、ばね16
の付勢力に抗して、位置21より位置22へ切換り、さらに
差圧が大きくなると位置23へ切換わる。
るときは、(PB1−PA1)》ΔPとなって、圧力補償ス
プール11は位置23になり、全流量がB1´ポート側へ流
れる。
位置45にあるときは、(B1´ポートの圧力PB1´)>
(A1´ポートの圧力PA1´)の場合、油はA1´ポート
側へ多量に流れようとするが、このとき差圧(PB1−P
A1)がΔPより大きくなると、圧力補償スプール11は、
位置23の方へシフトし、つまりA1´ポート側への作動
油の流量を規制する方向へシフトする。
ポート側へ多量に流れようとするが、このとき差圧(P
B1−PA1)がΔPより小さくなると、圧力補償スプール
11は、ばね16の付勢力により位置21の方へシフトし、つ
まりB1´ポート側への作動油の流量を規制する方向へ
シフトする。
ポートの圧力PA1´およびB1´ポートの圧力PB1´の
如何にかかわらず、可変絞り39の前後差圧(PB1−PA
1)を一定値(ΔP)に保つように作動するため、式
(1)より、可変絞り39の開度Axに応じた流量QA1
が、A1´ポートから独立アタッチメント回路7に供給
される。
も、分流制御スプール10の可変絞り40による分流に対し
て、左走行用の圧力補償スプール11と同様の作動原理で
圧力補償する。
から内部油路36を経てA1 ポートと連通する開口特性
と、P2 ポートから内部油路38を経てA2 ポートと連通
する開口特性とが必ず同一になるため、常に等しく分流
された作動油の流量がA1´ポートおよびA2´ポートへ
供給され、同時にB1´ポートおよびB2´ポートへも等
しく分流された作動油の流量が供給される。このため、
左右の常設アクチュエータ回路5,6へ供給される作動
油の流量が常に同一となるので、左走行モータおよび右
走行モータへ供給される作動油の流量も常に同一とな
り、走行曲りが発生しない。
大な回路圧が生じていないときは、アタッチメント用の
操作レバー54からの電気信号を受けたコントローラ53
が、レバー操作量に比例した電気信号を電磁比例弁57の
ソレノイド58に出力し、この電磁比例弁57を介して分流
制御スプール10をストローク制御する。
リーフ弁8で設定されたリリーフ圧に近い過大な圧力が
立った場合は、その圧力を検出した圧力センサ51からコ
ントローラ53に過負荷状態の信号が入るので、コントロ
ーラ53は、操作レバー54から指令された電磁比例弁57へ
の電流値の如何に拘らず、電磁比例弁57へ実際に出力さ
れる電流値を下げて、電磁比例弁57から分流制御スプー
ル10へ出力される切換圧を自動的に下げ、図2に示され
るように分流制御スプール10の可変絞り39,40の開口面
積を小さく絞ることにより、独立アタッチメント回路7
への供給油量を減らすように制御する。
にリリーフ圧に近い圧力が立った場合は、自動的に独立
アタッチメント回路7への供給油量が減るため、その
分、本体側作業装置の常設アクチュエータ、すなわち、
走行および旋回用の油圧モータや、ブーム、アーム、バ
ケットといったフロント作業機の油圧シリンダに、従来
技術の場合に比べ飛躍的に多量の油が流れるようにな
り、アタッチメントと本体側作業装置との連動操作にお
いて、アタッチメントがリリーフ圧近くになった途端、
本体側作業装置のスピードが遅くなってしまうというこ
とはない。
がリリーフ圧近くになるということは、アタッチメント
がストール状態(過負荷停止状態)に近いということで
あり、回路圧を保持できるだけの僅かな油量があれば十
分であり、理にかなっている。
ッチメント回路に過大な回路圧が生じていないときは、
コントローラは、アタッチメント用操作信号に比例した
電気信号を電磁比例弁に出力し、この電磁比例弁を介し
て分流制御弁をストローク制御でき、一方、独立アタッ
チメント回路に過大な回路圧が立った場合は、その状態
を圧力センサを介して検出したコントローラが、アタッ
チメント用操作信号と拘わりなく電磁比例弁を制御し
て、分流制御弁の可変絞りの開口面積を小さく絞ること
により、独立アタッチメント回路への供給油量を減らす
ように制御でき、これにより、独立アタッチメント回路
への供給油量が減少した分、常設アクチュエータ回路に
供給される作動油量を回復でき、アタッチメントと常設
アクチュエータとを円滑に連動操作でき、建設機械の作
業性を向上できる。
チメント回路の回路圧が過大な状態を、独立アタッチメ
ント回路にリリーフ圧に近い回路圧が生じた状態である
としたことにより、アタッチメントがストール状態に近
いときはその回路圧を保持できるだけの僅かな油量があ
れば十分であるから、独立アタッチメント回路の回路圧
が過大な状態に合理的に対応できる。
態を示す油圧回路図である。
示す特性図である。
特性を示すP−Q線図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 油圧ポンプから供給された作動油を制御
して建設機械の常設アクチュエータを駆動する常設アク
チュエータ回路と、 常設アクチュエータ回路に供給される作動油の一部を制
御して建設機械のアタッチメントを常設アクチュエータ
回路とは独立に駆動する独立アタッチメント回路と、 油圧ポンプから常設アクチュエータ回路に供給される作
動油の一部を分流して独立アタッチメント回路に供給す
るとともに分流される作動油の流量をストロークに応じ
た可変絞りで制御する分流制御弁と、 分流制御弁の可変絞りの前後差圧を一定に保つように制
御する圧力補償弁と、 独立アタッチメント回路の回路圧を検出する圧力センサ
と、 分流制御弁をパイロット圧でストローク制御する電磁比
例弁と、 圧力センサにより検出された独立アタッチメント回路の
回路圧が過大でない領域ではアタッチメント用操作信号
に応じて電磁比例弁を制御して分流制御弁の可変絞りの
開口面積を制御するとともに、圧力センサにより検出さ
れた独立アタッチメント回路の回路圧が過大な状態まで
上昇した場合はアタッチメント用操作信号と関係なく電
磁比例弁を制御して分流制御弁の可変絞りの開口面積を
絞る方向に制御するコントローラとを具備したことを特
徴とする建設機械の油圧回路。 - 【請求項2】 独立アタッチメント回路の回路圧が過大
な状態は、独立アタッチメント回路にリリーフ圧に近い
回路圧が生じた状態であることを特徴とする請求項1記
載の建設機械の油圧回路。
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