JP2005325886A - ロードセンシング旋回油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 バルブストロークに応じた加速トルクの制御を可能とする。
【解決手段】 コントロールバルブ３とメータイン型圧力補償弁４と圧力補償付きのブリードオフ型流量制御弁５とから成るロードセンシングバルブ装置Ａによってバルブストロークと負荷圧に応じたモータ流量制御を行い、かつ、負荷圧に応じてポンプ流量を制御するロードセンシング制御方式において、負荷圧検出ライン６を絞り９を介してタンクＴに接続し、バルブストロークの増加に対するモータ圧力の増加が緩やかになるように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は油圧ショベル等の旋回式の油圧作業機械において、旋回モータの負荷圧に応じてポンプ流量を制御するロードセンシング旋回油圧回路に関するものである。

ロードセンシング制御方式においては、負荷の大きさを負荷圧として検出し、ポンプ圧とこの負荷圧の差であるロードセンシング差圧が一定となるようにポンプ流量を制御することにより、アクチュエータに必要な流量を供給して無駄が発生しないようにする（たとえば特許文献１参照）。

このロードセンシング制御方式を旋回式作業機械に適用した場合における従来の旋回系の油圧回路を図５に示す。

１は可変容量型の油圧ポンプ、２はこの油圧ポンプ１からの吐出油によって駆動される旋回モータで、この旋回モータ２と油圧ポンプ１との間に、図示しない操作手段（リモコン弁）によって制御される油圧パイロット式のコントロールバルブ３が設けられている。

このコントロールバルブ３のメータイン側には、同バルブ３の開口面積（バルブストローク）に応じた流量を流すメータイン型圧力補償弁４と、負荷圧に応じてモータ流量を制御する（余剰油をタンクＴに戻す）圧力補償付きのブリードオフ型流量制御弁５とが設けられ、これらコントロールバルブ３と圧力補償弁４と流量制御弁５とによって、バルブストロークと負荷圧とに応じてモータ流量を制御するロードセンシングバルブ装置Ａが構成される。

また、コントロールバルブ３には、モータ負荷圧を検出する負荷圧検出ライン６が接続され、モータ負荷圧がこの負荷圧検出ライン６により上記のようにロードセンシングバルブ装置Ａ（圧力補償弁４及び流量制御弁５）に取り込まれる一方でポンプレギュレータ７に送られ、負荷圧の変化に応じてポンプ流量が制御される。

８は回路の最高圧を設定するリリーフ弁である。
特開２０００−１９２９０５号公報

ところが、従来のロードセンシング旋回油圧回路によると、旋回加速時に旋回モータ２の負荷圧が増加し、これによってポンプ流量が増加するにもかかわらず、旋回体の慣性が大きいことで旋回モータ２がポンプ流量を吸収し切れないため、コントロールバルブ３のストローク（以下、バルブストロークという）に応じた速度に達するまでに時間がかかり、その間、油の行き場がなくなってモータ圧力が最高値に達し、油がリリーフしてしまう。

この結果、バルブストロークに関係なく加速トルクが常に最大となるため、たとえば油圧ショベルにおいてブームを上げながら土砂のダンプ位置に向かってゆっくり旋回加速するといった加速トルクの制御ができず、この点で旋回の操作性が悪いという問題があった。

そこで本発明は、バルブストロークに応じた加速トルクの制御が可能となるロードセンシング旋回油圧回路を提供するものである。

請求項１の発明は、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油によって駆動される旋回モータと、この旋回モータの負荷圧を検出する負荷圧検出ラインと、ポンプ圧とこの負荷圧検出ラインによって検出される負荷圧の差が一定となるようにポンプ流量を制御するポンプレギュレータと、ロードセンシングバルブ装置とを備え、このロードセンシングバルブ装置は、操作手段の操作に基づいて上記旋回モータの回転方向と速度を制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブのメータイン開口に応じたモータ流量を流すメータイン型圧力補償弁と、上記負荷圧に応じてモータ流量を制御する圧力補償付きブリードオフ型流量制御弁とによって構成されたロードセンシング旋回油圧回路において、上記負荷圧検出ラインが絞りを介してタンクに接続されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、絞りとして、コントロールバルブのストロークの増加に応じて開度が減少するパイロット絞り弁が設けられたものである。

本発明によると、負荷圧に応じてポンプ流量を制御するロードセンシング旋回油圧回路において、負荷検出ラインを絞りを介してタンクに接続したから、コントロールバルブのストローク増加に対するモータ圧力の上昇を緩やかにし、バルブストロークに応じた加速制御を実現することができる。

また、請求項２の発明によると、バルブストロークの増加に応じて絞りの開口面積が減少するため、バルブストロークの小さい範囲で絞りの開口面積が大きくなるように設定することにより、モータ圧力の立ち上がりをより緩やかにして、一層滑らかな加速制御を行うことが可能となる。

本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。

以下の実施形態において、図５に示す従来の回路と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。

第１実施形態（図１，２参照）
従来回路との相違点のみを説明すると、負荷圧検出ライン６が絞り（固定絞り）９を介してタンクＴに接続されている。

この構成において、バルブストローク（メータイン開口）が小さい範囲では、ポンプ圧と負荷圧の差（ロードセンシング差圧が）が大きくなるため、ポンプレギュレータの作用によってポンプ流量が少なくなる。

そして、バルブストロークが増加し、メータイン開口が大きくなると、ロードセンシング差圧が小さくなるため、ポンプ流量が増加する。

このとき、ポンプ流量の増加に対してモータ流量はすぐには増加しないため、余分な流量はロードセンシングバルブ装置Ａを構成する圧力補償付きブリードオフ型流量制御弁８からタンクＴに戻される。

一方、メータイン型圧力補償弁４は、通過流量が、図示しない操作手段（リモコン弁）による指令流量に対して少ないため、その開口が最大となる。

この状態では、旋回モータ２に作用する圧力は、コントロールバルブ３の開口面積（バルブ開口面積）と、絞り９の開口面積と、ポンプ流量の三者によって決定される。

この場合、負荷検出ライン６が絞り９を介してタンクＴに接続されているため、従来回路と比較して、同じバルブ開口面積に対してポンプ流量が少なくなり、絞り９に対してバルブ開口面積が小さい範囲ではモータ圧力は小さいままとなる。

この結果、図２に示すように、バルブストロークに応じてモータ圧力（図中黒丸）が滑らかに変化する。

この場合、通常は、図示のようにバルブストロークの前半でモータ圧力が漸増し、後半でモータ圧力が最高値となるように絞り９の開口面積が設定される。

この作用により、たとえば油圧ショベルにおいて、土砂をバケットにすくい取った後、ダンプ位置に向かってゆっくり旋回するといった緩やかな加速制御が可能となる。

第２実施形態（図３，４参照）
第２実施形態においては、図３に示すように、第１実施形態の固定絞り９に代えて、リモコン弁からのパイロット圧によって開度が制御される油圧パイロット式の絞り弁１０が設けられている。１１はリモコン圧を選択するシャトル弁である。

絞り弁１０は、リモコン弁の操作量（コントロールバルブ３のストローク）が０のときに開度が最大となり、操作量の増加に応じて開度が減少するように設定されている。

こうすれば、図４に示すように、第１実施形態の場合よりもモータ圧力の立ち上がりをさらに緩やかにして、一層滑らかな加速制御を行うことが可能となる。

ところで、絞りとして、作業内容やオペレータの好み等に応じて旋回加速特性を調整できるように手動式の可変絞りを用いてもよい。

また、本発明は油圧ショベルに限らず、上部旋回体を備えた旋回式の作業機械に広く適用することができる。

本発明の第１実施形態を示す回路図である。 第１実施形態によるコントロールバルブのストロークとモータ流量及びモータ圧力との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態を示す回路図である。 第２実施形態によるコントロールバルブのストロークとモータ流量及びモータ圧力との関係を示す図である。 従来技術を示す回路図である。

符号の説明

１ 可変容量型の油圧ポンプ
２ 旋回モータ
Ａ ロードセンシングバルブ装置
３ コントロールバルブ
４ メータイン型圧力補償弁
５ 圧力補償付きブリードオフ型流量制御弁
６ 負荷圧検出ライン
７ ポンプレギュレータ
９ 絞り
１０ パイロット絞り弁

Claims (2)

1. 可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油によって駆動される旋回モータと、この旋回モータの負荷圧を検出する負荷圧検出ラインと、ポンプ圧とこの負荷圧検出ラインによって検出される負荷圧の差が一定となるようにポンプ流量を制御するポンプレギュレータと、ロードセンシングバルブ装置とを備え、このロードセンシングバルブ装置は、操作手段の操作に基づいて上記旋回モータの回転方向と速度を制御するコントロールバルブと、このコントロールバルブのメータイン開口に応じたモータ流量を流すメータイン型圧力補償弁と、上記負荷圧に応じてモータ流量を制御する圧力補償付きブリードオフ型流量制御弁とによって構成されたロードセンシング旋回油圧回路において、上記負荷圧検出ラインが絞りを介してタンクに接続されたことを特徴とするロードセンシング旋回油圧回路。
2. 絞りとして、コントロールバルブのストロークの増加に応じて開度が減少するパイロット絞り弁が設けられたことを特徴とする請求項１記載のロードセンシング旋回油圧回路。

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