JP2002242904A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

建設機械の油圧回路

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３つの油圧ポンプを用いたときに、そのうち
の１つの油圧ポンプについては、他の油圧ポンプのトル
ク変動の影響を受けることがない建設機械の油圧回路の
提供。 【解決手段】 第１及び第２油圧ポンプの押しのけ容積
は、各々の自己吐出圧Ｐ１，Ｐ２と第３油圧ポンプの吐
出圧Ｐ３を減圧弁１４により減圧した圧力Ｐ３’に基づ
き制御され、第３油圧ポンプ３の押しのけ容積は、自己
吐出圧Ｐ３のみによって制御されるようになっており、
第３油圧ポンプ３から吐出される圧油は第１、第２油圧
ポンプ１，２の吐出流量の変動、すなわち消費トルクの
変動の影響を受けることなく安定した流量を確保でき
る。

Description

【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
建設機械に備えられエンジンにより駆動される少なくと
も３つの油圧ポンプを有する油圧回路に係り、特に各油
圧ポンプの駆動に伴う消費トルクがエンジンの出力馬力
を超えないように各油圧ポンプの押しのけ容積を制御す
るための建設機械の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来技術は、例えば特開昭５３
−１１０１０２号公報に開示されている。この従来技術
は、１台のエンジンで駆動される複数台の可変容量型油
圧ポンプと、各油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出
器と、各油圧ポンプの押しのけ容積を制御するためのポ
ンプ容量制御装置と、各圧力検出器からの信号を入力し
所定の演算を行ない、その結果に応じた信号をポンプ容
量制御装置へ出力する演算回路とを備えている。なお、
演算回路は、各圧力検出器からの信号を加算し、予め設
定された各油圧ポンプの出力の総和に相当する電圧値を
前記加算値で除算し、その結果をリミッタ回路を介しポ
ンプ容量制御装置に出力する。
【０００３】このように構成した従来技術では、演算回
路で各圧力検出器からの信号に基づき、各油圧ポンプの
入力トルクの合計がエンジンの出し得る出力馬力を超え
ないようにポンプ容量制御装置への出力信号を制御して
いる。
【０００４】したがって、この従来技術によれば複数台
ある油圧ポンプのうちどの油圧ポンプの吐出圧が高くな
っても油圧ポンプの入力トルクの総和が制限されるた
め、エンジンの出し得る出力馬力を超えることがなく、
エンジンストールを防止することができ、また、エンジ
ンの動力を比較的有効に利用することができる。
【０００５】また、別の従来技術として特開平５−１２
６１０４号公報には、２個の可変容量型の油圧ポンプと
１個の固定容量型の油圧ポンプとを備え、この固定容量
型の油圧ポンプから旋回用油圧モータに圧油を供給する
建設機械の油圧回路が開示され、固定容量型の油圧ポン
プの吐出圧が２個の可変容量型油圧ポンプのレギュレー
タに絞りを介し導かれるようになっている。
【０００６】このように構成した別の従来技術に開示さ
れた油圧回路では、固定容量型の油圧ポンプからの吐出
圧が増加した場合、この吐出圧によって２個の可変容量
型の油圧ポンプのレギュレータがその吐出量を減ずるよ
うに動作する。
【０００７】これにより、各油圧ポンプの入力トルクの
総和がエンジンの出し得る馬力を超えることがなく、エ
ンジンの過負荷を防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した特開
昭５３−１１０１０２号公報に開示された従来技術では
複数台の油圧ポンプの吐出量が全て一律に制御されるよ
うになっており、流量を確保したいアクチュエータに対
し優先的に圧油を供給することができない。例えば、建
設機械としての油圧ショベルでは、ブーム、アーム、バ
ケット等のフロント部材を駆動する油圧シリンダの負荷
圧よりも旋回駆動時の旋回負荷圧がはるかに高いものに
なるために、フロントと旋回との複合動作時、特に旋回
駆動の初期動作時には、フロント部材用の油圧シリンダ
よりも旋回用の油圧モータに対し優先的に圧油を供給す
ることが望ましい。しかし、上記従来技術では、全ての
油圧ポンプが一律に制御されるようになっていることか
ら、このような複合動作時に旋回用の油圧モータに対す
る圧油の供給量が不足し、旋回速度が遅くなる。
【０００９】また、フロント部材と旋回との複合動作時
にフロント駆動用の油圧シリンダのの負荷圧が変化する
と、旋回用の油圧モータに供給される圧油の流量が変動
し、これにより旋回速度が変化する。油圧ショベルの操
作において、特に旋回速度の変動は操作者にとって極め
て不快感を感じさせるものである。
【００１０】このように、この従来技術では特定のアク
チュエータに対する配慮がなされておらず、特に操作性
の面で問題がある。
【００１１】一方、特開平５−１２６１０４号公報に開
示された別の従来技術では、旋回モータへの圧油の供給
源として固定容量型の油圧ポンプを用いており、旋回モ
ータと他のアクチュエータとの複合動作時に他のアクチ
ュエータの負荷の変動が、旋回速度に影響を与えること
はない。しかし、各油圧ポンプの入力トルクの総和がエ
ンジンの出し得る出力馬力を超えないようにするため
に、他の２個の可変容量型の油圧ポンプの入力トルクを
小さくするように制御する構成となっているため、油圧
ショベルの旋回駆動時に旋回負荷が大きくなると、固定
容量型の油圧ポンプからの吐出圧が非常に高くなり、他
の２個の可変容量型の油圧ポンプの吐出量が大幅に減少
される。このため、例えばブームを動作させている状況
で、旋回動作させた場合には、ブーム用の油圧シリンダ
に対する供給流量が極端に減少し、ブームの動作速度が
急激に遅くなる。
【００１２】以上のように、この別の従来技術にあって
も、特に操作性の面で問題が残されている。
【００１３】本発明は、上記した各従来技術における問
題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、３つ
の可変容量型の油圧ポンプを用い、そのうちの１つの油
圧ポンプについては他の２つの油圧ポンプの消費トルク
の影響を受けることなく特定のアクチュエータに対し安
定した流量の圧油を供給し、特定のアクチュエータの駆
動をスムーズ行なうことができる建設機械の油圧回路を
提供することにある。
【００１４】また、その第２の目的は、第３油圧ポンプ
から圧油が供給される特定のアクチュエータの負荷が増
大しても、第１及び第２油圧ポンプの吐出量を極端に減
らすことなく特定のアクチュエータ以外の他のアクチュ
エータの過剰な速度低下を防止し、良好な操作性を確保
できる建設機械の油圧回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る発明は、エンジンと、この
エンジンによって駆動される可変容量型の第１油圧ポン
プと可変容量型の第２油圧ポンプと第３油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプの押しのけ容積
を制御する容量制御手段と、前記第１、第２、第３油圧
ポンプから供給される圧油によって駆動する複数のアク
チュエータと、これらのアクチュエータに供給される圧
油の流れを制御する複数の方向制御弁とを有する建設機
械の油圧回路において、前記第３油圧ポンプが可変容量
型の油圧ポンプであって、この第３油圧ポンプの押しの
け容積を制御する第３油圧ポンプ用の容量制御手段を有
するとともに、前記第１、第２、第３油圧ポンプのそれ
ぞれの消費トルクに関連する状態量を検出する第１、第
２、第３の状態量検出手段を備え、前記第１及び第２油
圧ポンプ用の容量制御手段が、前記第１、第２、第３の
状態量検出手段によって検出された状態量に基づき第１
及び第２油圧ポンプの押しのけ容積を制御するととも
に、前記第３油圧ポンプ用の容量制御手段が前記第３の
状態量検出手段によって検出された状態量に基づき第３
油圧ポンプの押しのけ容積を制御することを特徴とす
る。
【００１６】このように構成した請求項１に係る発明で
は、第３油圧ポンプの押しのけ容積は自己の消費トルク
に関連する状態量のみで制御され、他の油圧ポンプの消
費トルクの影響を受けることがない。これにより、第３
油圧ポンプから圧油が供給されるアクチュエータに対し
ては安定した流量の圧油が供給され、その駆動をスムー
ズ行なうことができる。
【００１７】また、請求項４に記載の発明は、前記消費
トルクに関連する状態量が、各油圧ポンプの吐出圧であ
り、前記第１の状態量検出手が前記第１油圧ポンプの吐
出圧を前記第１及び第２油圧ポンプ用の容量制御手段へ
導く第１の導出管路であり、前記第２の状態量検出手段
が前記第２油圧ポンプの吐出圧を前記第１及び第２油圧
ポンプ用の容量制御手段へ導く第２の導出管路であり、
前記第３の状態量検出手段が前記第３油圧ポンプの吐出
圧を前記第１及び第２油圧ポンプ用の容量制御手段へ導
く第３の導出管路と前記第３油圧ポンプの吐出圧を前記
第３油圧ポンプ用の容量制御手段へ導く第４の導出管路
とから形成され、前記第３の導出管路上に前記第３油圧
ポンプの吐出圧信号に所定の制限を与える制限手段を設
けたことを特徴とする。
【００１８】このように構成した請求項４に係る発明で
は、第３の導出管路によって第１及び第２油圧ポンプ用
の容量制御手段に導かれる第３油圧ポンプの吐出圧信号
が制限手段によって例えば所定の圧力以上にならないよ
うに制限される。
【００１９】これにより、第３油圧ポンプから圧油が供
給されるアクチュエータの負荷が増大しても、第１及び
第２油圧ポンプの押しのけ容積を極端に減らすことな
く、第１及び第２油圧ポンプからの吐出流量として少な
くとも所定の流量を確保でき、各アクチュエータの過剰
な速度低下を防止し、良好な操作性を確保することがで
きる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明による建設機械の油
圧回路の実施の形態を図に基づき説明する。本実施の形
態は、建設機械として油圧ショベルを対象に適用したも
のであり、図１〜図５は第１の実施の形態の説明図で、
図１は全体油圧回路図、図２は要部油圧回路図、図３は
第３油圧ポンプの吐出流量特性図、図４は第１及び第２
油圧ポンプの吐出流量特性図、図５は油圧ショベルの外
観図である。
【００２１】図５に示すように、本実施の形態が適用さ
れる建設機械としての油圧ショベルは、不図示の走行モ
ータによって走行可能な走行体４１と、運転室４３およ
び機械室４２を有し図１に示す旋回用油圧モータ１３に
よって旋回可能な旋回体４０と、油圧シリンダ１１，１
２，４８によりそれぞれ回動するブーム４４、アーム４
５、バケット４６からなるフロント４７とを備えてい
る。なお、ブーム４４は、旋回体４０にピン接続され、
旋回体４０に対し回動可能に設けられている。
【００２２】図１は、ブームシリンダ１１、アームシリ
ンダ１２、旋回モータ１３に対する油圧回路の全体図を
示す。なお、バケットシリンダ４８及び走行モータ、操
作パイロット系については省略している。同図１に示す
ように第１の実施の形態による油圧回路は、エンジン５
により駆動する可変容量型の第１、第２、第３油圧ポン
プ１，２，３と固定容量型のパイロットポンプ４とを有
している。
【００２３】第１、第２、第３油圧ポンプ１，２，３か
らそれぞれの主管路２２，２３，２４に吐出された圧油
は方向制御弁８，９，１０によりその流れが制御され、
ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、旋回モータ
１３へと導かれる。
【００２４】第２、第３油圧ポンプ１，２，３は、１回
転当たりの吐出流量（容量）を押しのけ容積可変機構
（以下斜板で代表する）１ａ，２ａ，３ａの傾転角（押
しのけ容積）を変えることにより調整可能な斜板ポンプ
であり、斜板１ａ，２ａの傾転角は第１及び第２油圧ポ
ンプ１，２用の容量制御手段としてのレギュレータ６に
より制御され、斜板３ａの傾転角は第３油圧ポンプ用の
容量制御手段としてのレギュレータ７により制御され
る。
【００２５】このレギュレータ６，７を含む油圧回路の
要部詳細を図２に基づき説明する。なお、この図２で
は、各アクチュエータを不図示の操作レバーの操作量に
応じた速度で駆動させるための機構、すなわち、各アク
チュエータを操作信号に応じた速度で駆動させるために
油圧ポンプに要求される流量に応じて傾転角を増加ある
いは減少させる流量制御機構については、図示を省略し
ている。
【００２６】レギュレータ６，７は、油圧ポンプの入力
トルクを制限する機能を有し、サーボシリンダ６ａ，７
ａと傾転制御弁６ｂ，７ｂとで形成されている。サーボ
シリンダ６ａ，７ａは受圧面積差で駆動する差動ピスト
ン６ｅ，７ｅを有し、この差動ピストン６ｅ，７ｅの大
径側受圧室６ｃ，７ｃは傾転制御弁６ｂを介してパイロ
ット管路２８ａ，２８ｃ及びタンク１５に接続され、小
径側受圧室６ｄ，７ｄはパイロット管路２８ｂ，２８ｄ
に接続され、パイロット管路２５，２８を介し供給され
るパイロット圧Ｐ０が直接作用する。そして、大径側受
圧室６ｃ，７ｃがパイロット管路２８ａ，２８ｃに連通
すると、差動ピストン６ｅ，７ｅは受圧面積差により図
示右方に駆動され、大径側受圧室６ｃ，７ｃがタンク１
５に連通すると、差動ピストン６ｅ，７ｅは受圧面積差
により図示左方に駆動される。差動ピストン６ｅ，７ｅ
が図示右方に移動すると、斜板１ａ，２ａ，３ａの傾転
角、すなわちポンプ傾転が減少し、油圧ポンプ１，２，
３の吐出量は減少し、差動ピストン６ｅ，７ｅが図示左
方に移動すると、斜板１ａ，２ａ，３ａの傾転角、すな
わちポンプ傾転が増加し、油圧ポンプ１，２，３の吐出
量は増加する。
【００２７】傾転制御弁６ｂ，７ｂは、入力トルク制限
用の弁であり、スプール６ｇ，７ｇとばね６ｆ，７ｆと
操作駆動部６ｈ，６ｉ，７ｈとで形成されている。第１
油圧ポンプ１から吐出された圧油（吐出圧Ｐ１）と第２
油圧ポンプ２から吐出された圧油（吐出圧Ｐ２）は、そ
れぞれの主管路２２，２３から分岐された管路１６及び
管路１７によりシャトル弁２６に導かれ、シャトル弁２
６によって選択された高圧側の圧油（圧力Ｐ２１）が管
路２７を介し、第１，第２油圧ポンプ１，２用の傾転制
御弁６ｂの操作駆動部６ｈに導かれる。また、第３油圧
ポンプから吐出された圧油（吐出圧Ｐ３）は、主管路２
４から分岐された管路１８上に設けられ後述する制限手
段としての減圧弁１４により減圧され（圧力Ｐ３’）、
管路１９を介しもう一つの操作駆動部６ｉに導かれる。
一方、第３油圧ポンプ用の傾転制御弁７ｂの操作駆動部
７ｈには、第３油圧ポンプからの吐出圧Ｐ３が管路１８
及びこの管路１８から分岐された管路１８ａを介し直接
導かれる。そして、各傾転制御弁６ｂ，７ｂは、ばね６
ｆ，７ｆによる押付力と、操作駆動部６ｈ，６ｉ，７ｈ
への油圧による押付力に応じてその弁位置が制御され
る。
【００２８】減圧弁１４は、ばね１４ａと吐出圧がフィ
ードバックされる受圧部１４ｂとを有し、第３油圧ポン
プ３の吐出圧Ｐ３がばね１４ａにより設定される所定の
圧力値以上になると絞り量を大きくする。これにより、
第３油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３が減圧され、傾転制御弁
６ｂの操作駆動部６ｉへ導かれる圧力Ｐ３’が所定の圧
力値以上にならないようになっている。この第１の実施
形態では、ばね１４ａの設定は、図３に示す第３油圧ポ
ンプ３の吐出量制御が実施されない最大圧Ｐ３０に設定
している。１５は圧油の貯油タンクである。
【００２９】なお、第１油圧ポンプ１の吐出圧Ｐ１が第
１の状態量に相当し、管路１６及び管路２７が第１の状
態量検出手段及び第１の導出管路を形成する。また、第
２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ２が第２の状態量に相当し、
管路１７及び管路２７が第２の状態量検出手段及び第２
の導出管路を形成する。さらに、第３油圧ポンプの吐出
圧Ｐ３が第３の状態量に相当し、管路１８及び管路１９
が第３の状態量検出手段及び第３の導出管路を形成し、
管路１８及び管路１８ａが第３の状態量検出手段及び第
４の導出管路を形成する。
【００３０】以上のように構成された第１の実施の形態
による建設機械の油圧回路では、ブームシリンダ１１を
作動させた場合には、その要求流量に応じて不図示の流
量制御機構によりレギュレータ６の傾転角が増加し、第
１油圧ポンプ１からの吐出流量が増加する。この吐出流
量の増加及びブームシリンダ１１の負荷圧により、第１
油圧ポンプ１からの吐出圧Ｐ１が大きくなり、傾転制御
弁６ｂの操作駆動部６ｈの圧力Ｐ１２が上昇し、スプー
ル６ｇの図２左方への押付力が増加する。このスプール
６ｇの左方への押付力が、ばね６ｆによる右方への押付
力を上回ると、スプール６ｇが左方へ移動し、その弁位
置がハ側に移行し、サーボシリンダ６ａの大径側受圧室
６ｃとパイロット管路２８ａとを連通する。上述したよ
うに、サーボシリンダ６ａの大径側受圧室６ｃとパイロ
ット管路２８ａとが連通すると、サーボシリンダ６ａの
各受圧室６ｃ，６ｄの受圧面積差により差動ピストン６
ｅが図２の右方へ移行し、斜板１ａ，２ａの傾転角が減
少する。一方、旋回モータ１３は作動していないため、
第３油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３は低圧の状態を保持し、
傾転制御弁６ｂのもう一つの操作駆動部６ｉに付与され
る圧力Ｐ３’も極めて低圧の状態を保持する。
【００３１】このように旋回モータ１３が作動していな
い場合には、第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２の
傾転角は、第１油圧ポンプ１あるいは第２油圧ポンプ２
の吐出圧Ｐ１，Ｐ２によって制御され、図４に示す流量
特性線ア−イ−ウ−エに沿って吐出流量が変化する。す
なわち、第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２からの
吐出圧Ｐ１，Ｐ２が比較的低圧の場合には傾転角が大き
く、吐出流量も多くなるが、吐出圧Ｐ１，Ｐ２が高くな
るにつれ、傾転角を減じその吐出流量を減らし、予め第
１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２に割当てられた最
大入力トルクａ（破線で示す曲線ａ）を超えないように
その傾転角が制御される。
【００３２】このような状況で、旋回モータ１３の作動
が指示されると、不図示の流量制御機構により第３油圧
ポンプ３からの吐出流量が増加し、上述したブームシリ
ンダ１１の駆動の場合とほぼ同様の作用により、吐出圧
Ｐ３に応じ図３に示す流量特性線に沿って、油圧ポンプ
３の斜板３ａの傾転角が減少する。すなわち、第３油圧
ポンプ３に対し予め設定された最大入力トルクｃ（破線
で示す曲線ｃ）を超えない範囲で傾転角が制御される。
【００３３】この場合、第３油圧ポンプ３用のレギュレ
ータ７による制御には第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポ
ンプ２の吐出圧Ｐ１，Ｐ２が反映されていないため、例
えばブームシリンダ１１の負荷圧が変動しても旋回モー
タ１３への第３油圧ポンプ３からの供給流量は変動する
ことがない。
【００３４】一方、第３油圧ポンプ３からの吐出圧Ｐ３
は、減圧弁１４を介し第１、第２油圧ポンプ１，２用の
レギュレータ６に導かれている。すなわち、傾転制御弁
６ｂの操作駆動部６ｈには第１、第２油圧ポンプ１，２
からの吐出圧Ｐ１２が作用し、さらに、もう一つの操作
駆動部６ｉには第３油圧ポンプ３からの吐出圧Ｐ３が減
圧された圧力Ｐ３’が付与されるため、レギュレータ６
による第１、第２油圧ポンプ１，２の傾転角が旋回モー
タ１３が駆動していない場合よりもさらに小さく減じら
れる。このため、減圧弁１４から付与される圧力Ｐ３’
の値に応じて、図４に示す流量特性線ア−イ−ウ−エ−
キ−カ−オで囲まれる領域の値に制御されるようにな
る。上述したように、減圧弁１４のばね１４ｂは、傾転
制御弁６ｂに伝達される圧力Ｐ３’がＰ３０以下となる
ように設定されており、特性線オ−カ−キは第１、第２
油圧ポンプ１，２の最大入力トルクａから圧力Ｐ３０に
相当する第３油圧ポンプ３の入力トルク分を差引いたト
ルクｂ（図４に破線で示す曲線ｂ）に対応する。上述し
たように、圧力Ｐ３０は第３油圧ポンプ３の吐出量制御
が実施されない圧力でありこの圧力Ｐ３０に相当する入
力トルクは、第３油圧ポンプ３に割当てられた最大入力
トルクｃとほぼ同等かそれよりも若干小さい値となる。
このため、旋回負荷が大きくなり第３油圧ポンプ３から
の吐出圧Ｐ３が増加しても、第１、第２油圧ポンプ１，
２からの吐出流量は、少なくとも図４に流量特性線ア−
オ−カ−キで示される流量が確保され、ブームシリンダ
１１およびアームシリンダ１２の動作速度が極端に低下
することを回避できる。
【００３５】したがって、この第１の実施形態による建
設機械の油圧回路によれば、ブームシリンダ１１の負荷
やアームシリンダ１２の負荷が変動し、第１、第２油圧
ポンプ１，２における消費トルクが変動しても、その変
動が第３油圧ポンプ３の傾転角制御には反映されず、旋
回モータ１３へ安定した量の圧油が供給されるためスム
ーズな旋回動作を確保できる。また、旋回負荷が増大し
ても第１、第２油圧ポンプ１，２からの吐出流量を必要
以上に減じることがなく、ブームシリンダ１１およびア
ームシリンダ１２の極端な速度低下を回避でき、良好な
操作性を確保することができる。
【００３６】次に、図６〜図９を用い本発明による第２
の実施の形態について説明する。図６はこの第２の実施
の形態における要部油圧回路図、図７はコントローラに
よる処理の流れを示すフローチャート図、図８は第１及
び第２油圧ポンプの吐出流量特性図、図９は第３油圧ポ
ンプの流量特性図である。なお、上述した第１の実施の
形態で説明した部分と同一の部分については同一の符号
を付しており、その説明は省略する。
【００３７】この第２の実施の形態では、図６に示すよ
うに第１、第２、第３油圧ポンプ１，２，３のそれぞれ
の吐出圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を検出する圧力検出器６３，
６４，６５、エンジン５の冷却水温度を検出する第４の
状態量検出手段としての冷却水温検出器６６、運転室４
３の室内用空調機の駆動スイッチ６７からの信号を入力
し後述の演算処理を行なうコントローラ６０を設けてい
る。また、パイロットポンプ４の吐出管路２５から分岐
した管路８０上に、パイロット一次圧Ｐ０を減圧する第
１の電磁比例弁６１及び第２の電磁比例弁６２を設け、
それぞれ管路８１，８２を介し、減圧されたパイロット
二次圧Ｐ０１，Ｐ０２が各レギュレータ６，７を形成す
る傾転制御弁６ｂ，７ｂの操作駆動部６ｊ，７ｈに導か
れるようになっている。すなわち、上述した第１の実施
の形態では、各レギュレータ６，７に各油圧ポンプ１，
２，３からの吐出圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が直接もしくは減
圧されて導かれ、この圧力により各傾転角が制御される
ようになっているのに対し、第２の実施の形態ではパイ
ロット二次圧Ｐ０１，Ｐ０２がレギュレータ６，７の制
御圧として用いられている。そして、第１の電磁比例弁
６１及び第２の電磁比例弁６２は、コントローラ６０か
ら出力される駆動電流ｉ１，ｉ２により駆動する。それ
以外の構成は、上述した第１の実施の形態と同等であ
る。
【００３８】このように構成された第２の実施の形態に
よる建設機械の油圧回路では、各圧力検出器５３，６
４，６５からの圧力信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と、冷却水温
検出器６６からの温度信号ＴＷと、空調機駆動信号ＳＡ
とがコントローラ６０に入力され、これらの入力信号に
基づきコントローラ６０は図２のフローチャートに示す
処理を実行する。
【００３９】最初に手順Ｓ１により各油圧ポンプ１，
２，３の吐出圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を読み取り、次の手順
Ｓ２において図８及び図９に示す各油圧ポンプ１，２，
３の流量特性に基づき各吐出圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に応じ
た吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を設定する。図８は、第１
及び第２油圧ポンプ１，２の流量特性であり、この図８
に示すように、第３油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３が所定の
最小圧力Ｐ３ｍ以下の場合には、最大入力トルクが曲線
で示す値を超えないように吐出流量が設定される。ま
た、第３油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３が所定の最大圧力Ｐ
３０以上である場合には、入力トルクが曲線ｎで示す値
を超えないように吐出流量が設定される。そして、第３
油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３が、Ｐ３ｍ＜Ｐ３＜Ｐ３０の
範囲の場合には、その値に応じて〜ｉ＋１で示す入力
トルク曲線に沿う吐出流量が設定される。例えば、第３
油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３がＰ３ｉ＋１の場合であっ
て、第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ
１，Ｐ２の大きい方の圧力がＰａである場合には、入力
トルク曲線ｉ＋１上の吐出流量Ｑａが第１及び第２油圧
ポンプ１，２の吐出流量として設定される。このよう
に、第１及び第２油圧ポンプ１，２からの吐出流量は、
第３油圧ポンプ３からの吐出圧Ｐ３に応じて減じられる
とともに、第３油圧ポンプ３からの吐出圧Ｐ３が所定の
最大圧Ｐ３０以上となっても、圧力Ｐ３０に相当する入
力トルクよりも大きくは減じられることがないように設
定されている。
【００４０】一方、図９は第３油圧ポンプ３の流量特性
を示す図で、この図９に示すように第３油圧ポンプ３に
ついては、第３油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３のみに応じて
その吐出流量が設定される。すなわち、例えば第３油圧
ポンプ３の吐出圧Ｐ３がＰ３ｎ’の場合には、特性線上
の流量Ｑｎ’が第３油圧ポンプ３の吐出流量として設定
される。
【００４１】図８に戻り、次の手順Ｓ３では、冷却水温
検出器６６からの温度信号ＴＷと空調機の駆動スイッチ
６７からの駆動信号ＳＡを読込む。
【００４２】手順Ｓ４において、冷却水温ＴＷが所定の
温度ＴＣ、例えばエンジン５がオーバーヒートの状態に
近づいたと判断できる温度ＴＣよりも低い場合には次の
手順Ｓ５に移行し、空調機の駆動が指示されているかど
うかを判別し、空調機が駆動していないと判断した場合
には手順Ｓ６に移行する。
【００４３】上述の手順Ｓ４において、冷却水温ＴＷが
所定の温度ＴＣ以上の場合には、例えばエンジン５がオ
ーバーヒートする状態に近いものとして、手順Ｓ９に移
行し、手順Ｓ２で設定された各油圧ポンプ１，２，３の
吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に対し、１よりも小さい係数
α，βを乗算する。すなわち、Ｑ１，２＝Ｑ１，２×
α、Ｑ３＝Ｑ３×βとし、手順Ｓ２で設定された流量よ
り少ない流量に設定し、各油圧ポンプ１，２，３の消費
トルクが小さくなるように再設定し、手順Ｓ６に移行す
る。
【００４４】また、手順Ｓ５において、空調機が駆動さ
れていると判断した場合には、空調機を作動させるため
に必要なエンジン５への負荷分を減じるために、手順Ｓ
１０に移行し、上述した手順Ｓ９と同様に、手順Ｓ２で
設定された各吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に１よりも小さ
い係数α，βを乗算し、手順Ｓ６に移行する。
【００４５】手順Ｓ６では、第１の電磁比例弁６１及び
第２の電磁比例弁６２の出力特性を読込む。すなわち、
各電磁比例弁６１，６２の入力電流ｉ１，ｉ２と吐出圧
Ｐ０１，Ｐ０２との関係を不図示の特性より読込む。
【００４６】次の手順Ｓ７では、設定された吐出流量Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３を得るために、手順Ｓ６で読込んだ各電
磁比例弁６１，６２の特性から第１の電磁比例弁６１及
び第２の電磁比例弁６２への出力電流ｉ１，ｉ２を算出
する。
【００４７】上述した第１の実施の形態で説明したよう
に、各レギュレータ６，７は、傾転制御弁６ｂ，７ｂに
付与される圧力Ｐ０１，Ｐ０２に応じて各傾転角が一義
的に設定され、吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３も各傾転角に
応じて一義的に定まるようになっている。手順Ｓ６及び
手順Ｓ７では設定された吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に相
当する傾転制御弁６ｂ，７ｂへの圧力Ｐ０１，Ｐ０２に
基づき、各電磁比例弁６１，６２への電流値ｉ１，ｉ２
を算出するようになっている。
【００４８】そして、手順Ｓ８では電磁比例弁６１，６
２に対し、手順Ｓ７で設定された電流信号ｉ１，ｉ２を
出力する。
【００４９】電磁比例弁６１，６２のソレノイド６１
ａ，６２ａに電流ｉ１，ｉ２が通電すると、この電流値
に応じて電磁比例弁６１，６２のスプールが移動し、そ
の弁位置がヌ側及びヲ側となる。このスプールの移動に
よりパイロット管路８０と管路８１，８２とが徐々に連
通し、傾転制御弁６ｂ，７ｂの操作駆動部６ｊ，７ｈに
パイロット二次圧Ｐ０１，Ｐ０２が付与される。このパ
イロット二次圧Ｐ０１，Ｐ０２により、傾転制御弁６
ｂ，７ｂのスプール６ｇ，７ｇが移動し、弁位置がハ側
及びヘ側に移動し、サーボシリンダ６ａ，７ａの大径側
受圧室６ｃ，７ｃとパイロット管路２８ａ，２８ｃとが
連通し、斜板１ａ，２ａ，３ａの傾転角が減少し、各油
圧ポンプ１，２，３からの吐出流量が手順Ｓ２あるいは
Ｓ９，Ｓ１０で設定された流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に制御
される。
【００５０】したがって、この第２の実施の形態によれ
ば、第３油圧ポンプ３の吐出流量Ｑ３は、自己の吐出圧
Ｐ３によってのみ制御されるようになっており、例えば
ブームシリンダ１１の負荷圧が変動し、第１及び第２油
圧ポンプ１，２からの吐出流量Ｑ１，Ｑ２が変動して
も、すなわち第１及び第２油圧ポンプ１，２の消費トル
クが変動しても、安定した流量が確保される。
【００５１】また、第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐
出流量Ｑ１，Ｑ２は、各々の吐出圧Ｐ１，Ｐ２及び第３
油圧ポンプ３からの吐出圧Ｐ３に応じて制御されるもの
の、第３油圧ポンプ３からの吐出圧Ｐ３が所定のＰ３０
以上となっても、この圧力Ｐ３０に相当する入力トルク
以上には減じられることがなく、第１及び第２油圧ポン
プ１，２に接続されるブームシリンダ１１及びアームシ
リンダ１２の動作速度を過剰に低下させることがない。
【００５２】さらに、冷却水温ＴＷに基づき、エンジン
５がオーバーヒートの状態に近いと判断した場合や、空
調機が駆動されている場合には、各油圧ポンプ１，２，
３の吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を低く抑えるようになっ
ており、エンジン５の負荷がその分軽減され、エンジン
ストールを防止することができる。
【００５３】次に、図１０及び図１１に基づき本発明に
よる第３の実施の形態について説明する。図１０はコン
トローラ６０Ａの入出力関係を示す図であり、図１１は
コントローラ６０Ａにおける処理に際し、補正係数を求
めるためのマップ図を示す。
【００５４】この第３の実施の形態では、図１０に示す
ようにコントローラ６０Ａに、各油圧ポンプ１，２，３
の吐出圧信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と図５に示す油圧ショベ
ルのフロント４７を形成するブーム４４、アーム４５、
バケット４６にそれぞれ設けられた角度検出器７０，７
１，７２からの回動角信号θＢＯ，θＡ，θＢＵが入力
される。その他の構成は、上述した第２の実施の形態と
同等である。
【００５５】このように構成された第３の実施の形態で
は、コントローラ６０Ａは、各回動角信号θＢＯ，θ
Ａ，θＢＵに基づき、旋回体４０からバケット４５の先
端までの水平距離Ｌを算出し、次にこの水平距離Ｌに対
する第１及び第２油圧ポンプ１，２の吐出流量Ｑ１，Ｑ
２の補正係数η（≦１）と、第３油圧ポンプ３の吐出流
量Ｑ３の補正係数γ（≦１）を図１１に示すマップより
求める。なお、この補正係数γ，ηは、水平距離Ｌが遠
くなるほど小さい値となるように設定されている。そし
て、上述した第２の実施の形態同様各油圧ポンプ１，
２，３からの吐出圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づき目標とな
る各油圧ポンプ１，２，３の吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３
を算出する。この算出された吐出流量Ｑ１，Ｑ２に対
し、上述の補正係数ηを乗算し、かつ、吐出流量Ｑ３に
補正係数γを乗算する。さらに、この補正係数γ，ηに
よって補正された目標となる吐出流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３
に基づき、上述した第２の実施の形態同様の処理により
電磁比例弁６１，６２へ電流信号ｉ１，ｉ２を出力す
る。
【００５６】したがって、この第３の実施の形態によれ
ば、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態同
様に、ブームシリンダ１１の負荷やアームシリンダ１２
の負荷が変動し、第１、第２油圧ポンプ１，２における
消費トルクが変動しても、その変動が第３油圧ポンプ３
の傾転角制御には反映されず、旋回モータ１３へ安定し
た量の圧油が供給されるためスムーズな旋回動作を確保
できる。また、旋回負荷が増大しても第１、第２油圧ポ
ンプ１，２からの吐出流量を必要以上に減じることがな
く、ブームシリンダ１１およびアームシリンダ１２の極
端な速度低下を回避でき、良好な操作性を確保すること
ができる。
【００５７】さらに、フロント４７の姿勢（旋回体４０
からバケット４６先端までの距離）によってモーメント
が大きくなっても、その分油圧ポンプ１，２，３からの
吐出流量を小さく抑えることができ、エンジン５への過
負荷を防止できるとともに、特にフロント４７の起動・
停止時に生じるショックを低減できる。
【００５８】なお、上述した第１、第２、第３の実施の
形態では、第３油圧ポンプ３の流量特性を図３及び図９
に示すように所定圧Ｐ３０よりも高い領域では一定の最
大トルクとなるように設定したが、例えば図１２の一点
鎖線（２）で示すようにＰ３０より高い領域でも入力ト
ルクが増加するように設定しても良いし、二点鎖線
（３）で示すように減少するように設定しても良い。ま
た、図１３の曲線（４）に示すように曲線状に減少する
ように設定しても良い。
【００５９】また、第１及び第２の油圧ポンプ１，２の
斜板１ａ，２ａを共通のレギュレータ６により制御する
ようにしたが、各油圧ポンプ１，２にそれぞれ独立した
レギュレータを設けても良い。
【００６０】また、各実施の形態におけるレギュレータ
６，７は、アクチュエータの作動に伴うポンプへの要求
流量に応じて傾転角を増加あるいは減少させるための流
量制御機構を有するものとして説明したが、流量制御機
構を備えることなくアクチュエータが非作動の状態でも
最大傾転とするレギュレータであっても良い。
【００６１】また、レギュレータ６に付与される制御力
として、第１油圧ポンプ１の吐出圧Ｐ１と第２油圧ポン
プ２の吐出圧Ｐ２のうち大きい方の圧力を選択するよう
にしたが、両者の平均値をとっても良い。
【００６２】また、レギュレータ６，７は、傾転角制御
弁６ｂ，７ｂを有する構造としたが、サーボシリンダ６
ａ，７ａに直接制御圧が導かれるとともに、斜板１ａ，
１ｂの他方側に所定の押付力を負荷することにより、各
々のバランスによって傾転角を制御するものであっても
良い。
【００６３】また、第３油圧ポンプ３の吐出圧Ｐ３に基
づく第１及び第２油圧ポンプ１，２のレギュレータ６に
作用する最大圧力として第３油圧ポンプ３の流量制御が
実施されない限界値Ｐ３０としたが、この近傍の値であ
れば若干高くても低くても良い。
【００６４】さらに、第３油圧ポンプ３に接続される特
定のアクチュエータとして旋回モータ１３を例示した
が、例えばブレーカや小割機等のバケットに代る特殊ア
タッチメント等であっても良い。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
３つの可変容量型の油圧ポンプを用いそれぞれの吐出圧
によって各油圧ポンプの押しのけ容積を制御するように
した油圧回路であっても、そのうちの１つの油圧ポンプ
については、他の２つの油圧ポンプの消費トルクの変動
の影響を受けることなく第３油圧ポンプに接続された特
定のアクチュエータに対し安定した流量の圧油を供給す
ることができ、この特定のアクチュエータの駆動をスム
ーズに行なうことができる。また、第３油圧ポンプに接
続される特定のアクチュエータの負荷が増大しても、第
１及び第２の油圧ポンプの吐出流量が極端に減少するこ
とがなく、特定のアクチュエータ以外の他のアクチュエ
ータの過剰な速度低下を防止でき、これにより良好な操
作性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態の油圧回路図で
ある。
【図２】第１の実施の形態における要部油圧回路図であ
る。
【図３】第１の実施の形態における第３油圧ポンプの流
量特性を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における第１、第２油圧ポン
プの流量特性を示す図である。
【図５】本発明が適用される建設機械としての油圧ショ
ベルの外観を示す図である。
【図６】第２の実施の形態における要部油圧回路図であ
る。
【図７】第２の実施の形態におけるコントローラの処理
の流れを示すフローチャート図である。
【図８】第２の実施の形態における第１、第２油圧ポン
プの流量特性を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における第３油圧ポンプの流
量特性を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態におけるコントローラへの
入出力関係を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における補正係数のマップ
を示す図である。
【図１２】第３油圧ポンプの消費トルクの設定例を示す
図である。
【図１３】第３油圧ポンプの消費トルクの他の設定例を
示す図である。
【符号の説明】
１ 第１油圧ポンプ ２ 第２油圧ポンプ ３ 第３油圧ポンプ ４ パイロットポンプ ５ エンジン ６ レギュレータ（第１及び第２油圧ポンプ用の容量
制御手段） ７ レギュレータ（第３油圧ポンプ用の容量制御手
段） １４ 減圧弁（制限手段） １６ 管路（第１の導出管路） １７ 管路（第２の導出管路） １８ 管路（第３、第４の導出管路） １９ 管路（第４の導出管路） ２０ 管路（第３の導出管路） ２７ 管路（第１、第２の導出管路） ６０、６０Ａ コントローラ ６１ 第１の電磁比例弁 ６２ 第２の電磁比例弁 ６３ 圧力検出器（第１の状態量検出手段） ６４ 圧力検出器（第２の状態量検出手段） ６５ 圧力検出器（第３の状態量検出手段） ６６ 冷却水温検出器（第４の状態量検出手段） ６７ 空調機の駆動スイッチ（指示手段） ７０ ブーム角度検出器（第４の状態量検出手段） ７１ アーム角度検出器（第４の状態量検出手段） ７２ バケット角度検出器（第４の状態量検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 秀明 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 豊岡 司 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 江頭 雅樹 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 大木 孝利 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB02 AB03 AB05 AC09 BA01 BA02 BB01 CA05 DA03 DA04 DB02 DB04 DB06 3H089 AA01 BB15 BB19 BB20 CC01 CC08 CC11 DA03 DA06 DA13 DB05 DB32 EE22 GG02 JJ02

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンと、このエンジンによって駆動
    される可変容量型の第１油圧ポンプと可変容量型の第２
    油圧ポンプと第３油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプ及
    び第２油圧ポンプの押しのけ容積を制御する容量制御手
    段と、前記第１、第２、第３油圧ポンプから供給される
    圧油によって駆動する複数のアクチュエータと、これら
    のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複
    数の方向制御弁とを有する建設機械の油圧回路におい
    て、 前記第３油圧ポンプが可変容量型の油圧ポンプであり、
    この第３油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第３油圧
    ポンプ用の容量制御手段を有するとともに、前記第１、
    第２、第３油圧ポンプのそれぞれの消費トルクに関連す
    る状態量を検出する第１、第２、第３の状態量検出手段
    を備え、 前記第１及び第２油圧ポンプ用の容量制御手段が、前記
    第１、第２、第３の状態量検出手段によって検出された
    状態量に基づき第１及び第２油圧ポンプの押しのけ容積
    を制御するとともに、 前記第３油圧ポンプ用の容量制御手段が、前記第３の状
    態量検出手段によって検出された状態量に基づき第３油
    圧ポンプの押しのけ容積を制御することを特徴とする建
    設機械の油圧回路。
  2. 【請求項２】 前記消費トルクに関連する状態量が、各
    油圧ポンプの吐出圧であることを特徴とする請求項１に
    記載の建設機械の油圧回路。
  3. 【請求項３】 前記第１の状態量検出手段が前記第１油
    圧ポンプの吐出圧を前記第１及び第２油圧ポンプ用の容
    量制御手段へ導く第１の導出管路であり、前記第２の状
    態量検出手段が前記第２油圧ポンプの吐出圧を前記第１
    及び第２油圧ポンプ用の容量制御手段へ導く第２の導出
    管路であり、前記第３の状態量検出手段が前記第３油圧
    ポンプの吐出圧を前記第１及び第２油圧ポンプ用の容量
    制御手段へ導く第３の導出管路と前記第３油圧ポンプの
    吐出圧を前記第３油圧ポンプ用の容量制御手段へ導く第
    ４の導出管路とから形成されることを特徴とする請求項
    ２に記載の建設機械の油圧回路。
  4. 【請求項４】 前記第３の導出管路上に前記第３油圧ポ
    ンプの吐出圧信号に所定の制限を与える制限手段を設け
    たことを特徴とする請求項３に記載の建設機械の油圧回
    路。
  5. 【請求項５】 前記制限手段が所定の設定圧以下に制限
    する減圧弁であることを特徴とする請求項４に記載の建
    設機械の油圧回路。
  6. 【請求項６】 パイロット油圧ポンプと、前記第１及び
    第２油圧ポンプ用の容量制御手段とを結ぶ管路上に設け
    られ前記パイロット油圧ポンプからの吐出圧を制御する
    第１の電磁比例弁と、前記パイロット油圧ポンプと前記
    第３油圧ポンプ用の容量制御手段とを結ぶ管路上に設け
    られ前記パイロット油圧ポンプからの吐出圧を制御する
    第２の電磁比例弁と、前記第１、第２、第３の状態量検
    出手段からの信号を入力し前記第１及び第２の電磁比例
    弁へのそれぞれの駆動信号を演算出力するコントローラ
    とを備え、前記第１及び第２油圧ポンプ用の容量制御手
    段が前記第１の電磁比例弁により、前記第３油圧ポンプ
    用の容量制御手段が前記第２の電磁比例弁により減圧さ
    れたパイロット圧によってそれぞれ作動することを特徴
    とする請求項２に記載の建設機械の油圧回路。
  7. 【請求項７】 前記建設機械に設けられた諸機能のう
    ち、オペレータがそれぞれの機能の駆動を指示する指示
    手段を備え、前記コントローラが前記指示手段からの指
    示信号に基づき前記第１、第２の電磁比例弁への駆動信
    号を演算出力することを特徴とする請求項６に記載の建
    設機械の油圧回路。
  8. 【請求項８】 前記指示信号が前記建設機械に設けられ
    る運転室の室内用空調機の駆動指示信号であることを特
    徴とする請求項７に記載の建設機械の油圧回路。
  9. 【請求項９】 前記建設機械の稼動に関連する状態量を
    検出する第４の状態量検出手段をさらに設け、前記コン
    トローラが前記第４の状態量検出手段からの信号に基づ
    き前記第１及び第２の電磁比例弁への駆動信号を演算出
    力することを特徴おする請求項６に記載の建設機械の油
    圧回路。
  10. 【請求項１０】 前記建設機械がブーム、アーム、アタ
    ッチメントからなるフロント部材を備えた油圧ショベル
    であり、前記第４の状態量検出手段が、前記フロント部
    材の姿勢を検出する姿勢検出手段であることを特徴とす
    る請求項９に記載の建設機械の油圧回路。
  11. 【請求項１１】 前記第４の状態量検出手段が、前記エ
    ンジンの冷却水温を検出する冷却水温検出器であること
    を特徴とする請求項９に記載の建設機械の油圧回路。
  12. 【請求項１２】 前記コントローラは、前記第１の電磁
    比例弁への駆動信号の演算に際し、前記第３の状態量検
    出手段からの検出信号が所定値以上の場合には、第３油
    圧ポンプの消費トルクが第３油圧ポンプに予め割当てら
    れた最大入力トルクよりも大きな値として算出し、前記
    第１、第２の状態量検出手段からの検出信号に基づき算
    出した第１及び第２油圧ポンプの消費トルクから前記第
    ３油圧ポンプの消費トルクとして演算された値を減算
    し、その結果に基づき前記第１の電磁比例弁へ駆動信号
    を出力することを特徴とする請求項６に記載の建設機械
    の油圧回路。
  13. 【請求項１３】 前記建設機械が旋回可能な油圧ショベ
    ルであり、前記第３油圧ポンプは少なくとも旋回用アク
    チュエータに圧油を供給することを特徴とする請求項１
    〜１２のいずれかに記載の建設機械の油圧回路。
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