JP2006234082A

JP2006234082A - 作業機械のロードセンシング油圧回路

Info

Publication number: JP2006234082A
Application number: JP2005050317A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Osuda; 光宣大須田
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】作業機械のロードセンシング油圧回路における油圧アクチュエータの始動応答遅れを、簡単な構成によって、かつ製造コストを高くすることなく、改善する。
【解決手段】油圧アクチュエータに作業機械の冷却装置の冷却風を生成するファンの駆動モータを含み、方向制御弁にこの駆動モータへの吐出油を制御する駆動モータ制御弁を備え、通常作動状態に維持されるこの駆動モータの圧力および流量をロードセンシング信号として用い、スタンバイ流量を増加させた状態にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロードセンシング油圧回路における油圧アクチュエータの始動応答性を簡単な構成によって改善することができる、作業機械のロードセンシング油圧回路に関する。

代表的な作業機械である例えば油圧ショベルは、作業装置、旋回装置、走行装置などを駆動するために多くの油圧アクチュエータを備えている。この油圧回路は、油圧アクチュエータを作動操作しないときには油圧ポンプの吐出油量を減少させエネルギー損失を減らすとともに、油圧アクチュエータを作動させるときには作動操作に応じて吐出油量を増加させる周知のロードセンシング油圧回路を備えている。

ロードセンシング油圧回路は、吐出量制御手段を有した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を切換制御する複数個のクローズドセンタ型の方向制御弁と、方向制御弁それぞれを介して供給される吐出油によって作動する複数個の油圧アクチュエータと、油圧ポンプの吐出油を方向制御弁が操作されない中立時にはタンクに解放するアンロード弁を備えている。

吐出量制御手段は、油圧ポンプの吐出油量を、方向制御弁から導かれるロードセンシング信号としての発生する負荷圧力とポンプ吐出圧力の差圧が一定になるように制御する。したがって、方向制御弁中立時のポンプ吐出油量は、エネルギー損失を減らすとともに油圧アクチュエータの作動に備え最小限の低圧の流量（スタンバイ流量と呼ぶ）に制御され、油圧アクチュエータを作動させるために方向制御弁を操作したときのポンプ吐出油量は、操作に応じて増加するとともに、油圧アクチュエータの負荷圧力が変動してもその吐出油量が維持されるように制御される。

このロードセンシング油圧回路においては、油圧ポンプの吐出油量が低圧の小流量から方向制御弁の操作に合わせ中／高圧の大流量に変わるために、油圧アクチュエータの始動応答が遅れる問題がある。この問題を改善するためには、ロードセンシング信号が立ち上がる前に外部信号によって信号圧力を上げスタンバイ流量を大きくする油圧回路が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３５１２０２号公報（第１図）

上述したとおりの形態の作業機械のロードセンシング油圧回路には、次のとおりのさらなる改善の望まれている問題がある。

すなわち、ロードセンシング油圧回路における油圧アクチュエータの始動応答遅れを改善するために、可変容量型油圧ポンプを制御するための高低圧選択切換手段および信号油路などが必要になるので、油圧回路が複雑になり、製造コストも高くなる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、作業機械のロードセンシング油圧回路における油圧アクチュエータの始動応答遅れを、簡単な構成によって、かつ製造コストを高くすることなく、改善することである。

本発明は、作業機械においてロードセンシング油圧回路とは別に装備されている、ロードセンシング油圧回路の油圧アクチュエータに比べて低圧力・小流量で作動し、かつアンロード弁により設定される圧力・流量よりも大きく、さらに通常作動状態に維持されている、冷却装置の冷却ファン駆動油圧モータに着目し、この圧力および流量をロードセンシング信号として用いるようにした。

すなわち、本発明によれば上記技術的課題を解決する作業機械のロードセンシング油圧回路として、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を制御する複数個のクローズドセンタ型の方向制御弁と、方向制御弁の各々を介し供給される該吐出油によって作動する複数個の油圧アクチュエータとを備え、該油圧ポンプの吐出油量が、油圧アクチュエータに発生する負荷圧力とポンプの吐出圧力の差圧が一定になるように制御される作業機械のロードセンシング油圧回路において、該油圧アクチュエータが、作業機械の冷却装置の冷却風を生成するファンの駆動モータを含み、該方向制御弁が、この駆動モータへの吐出油を制御する駆動モータ制御弁を備えている、ことを特徴とする作業機械のロードセンシング油圧回路が提供される。

好適には、該方向制御弁は、該駆動モータ制御弁を含む多連弁に形成されている。

本発明に従って構成された作業機械のロードセンシング油圧回路は、油圧アクチュエータに作業機械の冷却装置の冷却風を生成するファンの駆動モータを含み、方向制御弁はこの駆動モータへの吐出油を制御する駆動モータ制御弁を備えている。

したがって、通常作動状態に維持されている冷却ファンの駆動モータのファン駆動に必要な圧力および流量が、他の方向制御弁が操作されない中立時におけるスタンバイ流量として機能するので、他の油圧アクチュエータの始動応答はこのスタンバイ流量からの立ち上げとなり遅れを改善することができる。また、作業機械に既存の冷却ファンの駆動モータおよびその制御弁を基本的に用いるので、始動応答改善のための油圧ポンプを制御する高低圧選択切換手段および信号油路などが必要なく、簡単な構成でよく、製造コストも高くならない。

以下、本発明に従って構成された作業機械のロードセンシング油圧回路について、典型的な作業機械である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している、添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

全体を番号２で示すロードセンシング油圧回路は、吐出量制御手段４ａを有した可変容量型の油圧ポンプ４と、油圧ポンプ４からの吐出油を制御する複数個のクローズドセンタ型の方向制御弁６と、方向制御弁６の各々を介して供給される吐出油によって作動する複数個の油圧アクチュエータ８と、油圧ポンプ４の吐出油を方向制御弁６が操作されない中立時にタンク１０に解放するアンロード弁１２を備え、油圧ポンプ４の吐出油量は、吐出量制御手段４ａに導かれる油圧アクチュエータ８に発生する負荷圧力とポンプの吐出圧力の差圧が一定になるように制御される。

可変容量型の油圧ポンプ４は、タンク１０の作動油を吸引吐出する周知の例えば斜板型のピストンポンプ４ｂと上記の吐出量制御手段４ａを備え、ピストンポンプ４ｂの斜板の傾きを吐出量制御手段４ａによって制御しピストンのストロークを変えることにより吐出油量を制御する。

油圧アクチュエータ８は、油圧ショベルの冷却装置１４の冷却風を生成するファン１６の駆動モータ８ａを含み、アームシリンダ８ｂ、バケットシリンダ８ｃ、ブームシリンダ８ｄ、旋回モータ８ｅを備えている。典型的な油圧ショベルにおける冷却装置１４は、冷却風が流される放熱器として、作動油のオイルクーラ１８とともにエンジン冷却水のラジエータ（図示していない）を含んでいる。

方向制御弁６は、複数個の方向制御弁を一つの弁体内に組み込んだ、あるいは複数個の方向制御弁を一体にボルトなどによって連結した、多連弁に形成されている。方向制御弁６は、油圧ポンプ４の吐出油がポンプ管路２０を介し連結される側から、順次並列にファン１６の駆動モータ８ａに接続する駆動モータ制御弁６ａ、以下アームシリンダ８ｂに接続するアーム制御弁６ｂ、バケットシリンダ８ｃに接続するバケット制御弁６ｃ、ブームシリンダ８ｄに接続するブーム制御弁６ｄ、および旋回モータ８ｅに接続する旋回制御弁６ｅを備えている。これらの制御弁各々のポンプ吐出油入口側には圧力補償弁２２が備えられている。

アンロード弁１２は２位置の制御弁であり、方向制御弁６のいずれもが操作されないときにはポンプ油路２０を戻り油路２６を介してタンク１０に連通させ、方向制御弁６のいずれかが操作されるとその操作信号に基づいて切り換えられタンク１０への連通を閉じる。

駆動モータ制御弁６ａはオン・オフ２位置の制御弁であり、制御手段（図示していない）からの駆動モータ制御信号によってオンされると駆動モータ８ａに吐出油を流す。この駆動モータ制御弁６ａは、油圧ショベルの始動準備時、例えば暖気運転時にはオフ位置に位置付けられ駆動モータ８ａの回転を止め、ファン１６によって冷風が生成されないようにし、通常の作業時にはオン状態に維持され駆動モータ８ａを駆動させファン１６によって冷風が生成されるようにする。

他の制御弁６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは、クローズドセンタの３位置弁であり、操作手段（図示していない）からの操作信号によって切り換えられ、それぞれに接続した油圧シリンダを伸縮、あるいは油圧モータを正逆転作動させる。

方向制御弁６の個々の制御弁６ａ〜６ｅには、それぞれに接続した油圧アクチュエータに発生する負荷圧力を検出する油路および負荷圧力の最高圧力を選択するシャトル弁を有した負荷圧力検出油路２４ａが備えられている。

油圧ポンプ４の吐出量制御手段４ａには、ロードセンシング油路２４としての、上記の負荷圧力検出油路２４ａおよびポンプ油路２０に連結され吐出油の圧力を検出するポンプ吐出圧力検出油路２４ｂが連結されている。

前記オイルクーラ１８は、制御弁６からの戻り油が流れる戻り油路２６の途中に備えられている。

上述したとおりの作業機械のロードセンシング油圧回路の作用について説明する。

作業機械のロードセンシング油圧回路２は、油圧アクチュエータ８に作業機械の冷却装置１４の冷却風を生成するファン１６の駆動モータ８ａを含み、方向制御弁６は駆動モータ８ａへの吐出油を制御する駆動モータ制御弁６ａを備えている。したがって、作業機械において通常作動状態に維持されている冷却ファン１６の駆動モータ８ａのファン駆動に必要な圧力および流量が、他の方向制御弁６ｂ〜６ｅが操作されない中立時におけるスタンバイ流量として機能するので、他の油圧アクチュエータ８ｂ〜８ｅの始動応答はこのスタンバイ流量からの立ち上げとなり遅れを改善することができる。

また、作業機械に既存の冷却ファン１６の駆動モータ８ａおよび制御弁６ａを基本的に用いるので、始動応答改善のために、油圧ポンプを制御する高低圧選択切換手段および信号油路などを備える必要がなく、簡単な構成でよく、製造コストも高くならない。

さらに、方向制御弁６は、駆動モータ制御弁６ａを含む多連弁に形成されているので、回路の構成および作業機械への設置も容易である。

本発明に従って構成された作業機械のロードセンシング油圧回路の回路図。

符号の説明

２：ロードセンシング油圧回路
４：油圧ポンプ
６：方向制御弁
６ａ：駆動モータ制御弁
８：油圧アクチュエータ
８ａ：駆動モータ
１４：冷却装置
１６：ファン

Claims

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を制御する複数個のクローズドセンタ型の方向制御弁と、
方向制御弁の各々を介し供給される該吐出油によって作動する複数個の油圧アクチュエータと
を備え、該油圧ポンプの吐出油量が、油圧アクチュエータに発生する負荷圧力とポンプの吐出圧力の差圧が一定になるように制御される作業機械のロードセンシング油圧回路において、
該油圧アクチュエータが、作業機械の冷却装置の冷却風を生成するファンの駆動モータを含み、
該方向制御弁が、この駆動モータへの吐出油を制御する駆動モータ制御弁を備えている、
ことを特徴とする作業機械のロードセンシング油圧回路。
該方向制御弁が、該駆動モータ制御弁を含む多連弁に形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の作業機械のロードセンシング油圧回路。