JP2006342893A - 建設機械における油圧制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧ポンプから各油圧アクチュエータに至る圧油供給油路に、コントロールバルブと圧力補償弁とを配してなる建設機械において、クローズドセンタシステムモードとオープンセンタシステムモードのうちオペレータが自分で選択したモードで油圧アクチュエータを作動させることができるようにする。
【解決手段】 モード選択器でモードを選択することにより、圧力補償弁１３〜１８に、負荷信号圧Ｌｐと、ポンプ吐出圧から予め設定される設定圧を減じた制御信号圧（Ｐｐ−α）との何れか一方を導入できるようにすると共に、負荷信号圧Ｌｐが圧力補償弁１３〜１８に導入されている場合には、該負荷信号圧Ｌｐに基づいて油圧ポンプＰの流量制御を行う一方、制御信号圧（Ｐｐ−α）が圧力補償弁１３〜１８に導入されている場合は、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に基づいて油圧ポンプＰの流量制御を行うように構成にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械における油圧制御回路の技術分野に属するものである。

一般に、油圧作動式の作業機械に採用される油圧システムは種々あるが、油圧ショベル等の建設機械に採用される主な油圧システムとしては、コントロールバルブの制御方式で分類すると、コントロールバルブ中立時にポンプからの吐出油を油タンクに流すセンタバイパス油路が形成されたオープンセンタバルブ方式と、上記センタバイパス油路のないクローズドセンタバルブ方式とがある。また、ポンプの流量制御方式で分類すると、センタバイパス油量に基づいてポンプ流量を制御するネガティブコントロール、操作具操作量に基づいてポンプ流量を制御するポジティブコントロール、負荷圧に基づいてポンプ流量を制御するロードセンシングコントロール等があり、そして、前記オープンセンタバルブ方式はネガティブコントロールあるいはポジティブコントロールと組合わされ、また、クローズドセンタバルブ方式はロードセンシングコントロールと組合わされるのが一般的である。
ところで、前記オープンセンタバルブ方式とネガティブコントロールあるいはポジティブコントロールとが組合わされた油圧システム（該油圧システムを、以下、単にオープンセンタシステムと称する）と、クローズドセンタバルブ方式とロードセンシングコントロールとが組合わされた油圧システム（該油圧システムを、以下、単にクローズドセンタシステムと称する）とを比較すると、油圧アクチュエータの作動中に負荷圧が上昇した場合、オープンセンタシステムでは、オペレータが自身で操作レバーの操作量を多くしていかないと、油圧シリンダの作動速度が低下する。したがって、負荷圧が上昇するとオペレータは自然に操作レバーを深く操作することになり、自然な操作フィーリングを得られると共に、障害物に当ったりしたときの負荷の上昇が、操作レバーを握るオペレータの手に感じられる。これに対し、クローズドセンタシステムでは、負荷圧の増加に対応してポンプ流量も増加するため、油圧シリンダの作動速度が負荷圧に左右されることなく、而して、オペレータが負荷に応じて操作レバーの操作量を調整する必要がない。さらに、負荷圧が高くても操作レバーの操作量を多くする必要がないため、操作レバーのモジュレーション域を深く使えるという利点がある。
また、負荷圧の異なる複数の油圧アクチュエータを連動させる場合、オープンセンタシステムでは、オペレータが各油圧アクチュエータ毎に操作レバーの操作量を調整しない限り、低負荷側の油圧アクチュエータに多くの油が流れて、高負荷側の油圧アクチュエータの作動速度が低下してしまうことになるが、深堀り作業等で埋設物に当って負荷が上昇すると、低負荷側の油圧アクチュエータに圧油が流れるため、埋設物を破壊する危険性が低いという利点がある。一方、クローズドセンタシステムでは、それぞれの圧力補償弁がコントロールバルブの前後差圧を一定に保持するように動作するため、何れの油圧アクチュエータも操作具操作量に応じた速度で作動することになる。
この様に、オープンセンタシステム、クローズドセンタシステムはそれぞれの特徴を有するが、一般的に、操作具操作量に応じた作動速度を得られるクローズドセンタシステムの方が操作技術の習得は早いが、掘削作業を行うような場合には負荷圧の増加に応じて操作レバーを深く操作させるオープンセンタシステムの方が操作フィーリングは良いとされており、何れのシステムの方が良いかは、オペレータの技量や好み、あるいは作業内容によっても異なることになる。しかるにオペレータは、自身で何れかのシステムを選択することはできず、油圧ショベル等の建設機械に搭載されている油圧システムに対応した操作を強いられることになる。
そこで従来、オープンセンタシステムの油圧システムにおいて、最下流のコントロールバルブのセンタバイパス油路と信号発生手段とのあいだに、絞り抵抗を付与できるメータリング補正弁を設け、これにより負荷圧になるべく依存しないメータリング特性を得られるようにした技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−３１７７０３号公報

しかるに、前記特許文献１のものは、負荷圧の増加に対応してポンプ吐出量を増加させることはできるものの、負荷圧の異なる複数の油圧アクチュエータを連動させる場合に、クローズドセンタシステムのように全ての油圧アクチュエータを操作具操作に応じた速度で作動させることはできず、このため、操作しずらいと感じるオペレータもおり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

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、油圧ポンプから各油圧アクチュエータに至る圧油供給油路に、油圧アクチュエータへの圧油給排方向を切換えると共にメータイン絞りを備えたコントロールバルブと、信号圧回路から導入される信号圧を受けてコントロールバルブの前後差圧を一定に保持するよう流量を規制する圧力補償弁とをそれぞれ配してなる建設機械の油圧制御回路において、前記信号圧回路に、各油圧アクチュエータの負荷圧のうち最も高圧の負荷圧を負荷信号圧として出力する負荷信号圧出力手段と、ポンプ吐出圧から予め設定される設定圧を減じた制御信号圧を出力する制御信号圧出力手段とを接続すると共に、前記負荷信号圧と制御信号圧との何れか一方を選択して信号圧回路に導入する選択手段を設けたことを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、圧力補償弁には、負荷信号圧あるいは制御信号圧の何れか一方が選択手段により選択されて導入されることになるが、負荷信号圧が導入された場合には、負荷圧に左右されることなく操作具操作量に応じた流量を油圧アクチュエータに供給できるように動作する一方、制御信号圧が導入された場合には、コントロールバルブの前後差圧が設定圧に保持されるように油圧アクチュエータへの供給流量を規制することになる。
請求項２の発明は、請求項１において、油圧ポンプの容量可変手段は、負荷信号圧が信号圧回路に導入されている場合には、該負荷信号圧に基づいて油圧ポンプの流量制御を行う一方、制御信号圧が信号圧回路に導入されている場合は、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に基づいて油圧ポンプの流量制御を行うことを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、圧力補償弁に負荷信号圧が導入されている場合には、負荷信号圧に基づいて油圧ポンプの流量制御を行うロードセンシングコントロールシステムとすることができ、圧力補償弁に制御信号圧が導入されている場合には、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に基づいて油圧ポンプの流量制御を行うポジティブコントロールシステムとすることができる。
請求項３の発明は、請求項１または２において、油圧ポンプから吐出される油を油タンクに逃がすバイパス油路を設けると共に、負荷信号圧が信号圧回路に導入されている場合には前記バイパス油路を閉じる一方、制御信号圧が信号圧回路に導入されている場合は、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に基づいてバイパス流量を可変させるバイパス制御手段を設けたことを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、バイパス油路は、オープンセンタバルブ方式のバルブに形成されるセンタバイパス油路と同様の機能を果たすことができる。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一つの請求項において、選択手段は、オペレータが任意に操作するモード選択器を用いて構成されることを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、オペレータは、自分の好みや技量、あるいは作業内容等に対応したモードをモード選択器で選択できることになって、操作性に優れ、作業効率の向上に寄与できる。

次に、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に、油圧ショベルの油圧制御回路を示すが、該図１において、Ｐは可変容量型の油圧ポンプ、Ｔは油タンク、また、１〜６は油圧ショベルに設けられる各種油圧アクチュエータの代表例であって、１、２は下部走行体を走行せしめるための左右の走行モータ、３は上部旋回体を旋回せしめるための旋回モータ、４はブームを上下揺動せしめるためのブームシリンダ、５はスティックを前後揺動させるためのスティックシリンダ、６はバケットを前後揺動させるためのバケットシリンダである。尚、油圧ショベルは図示しないが、クローラ式の下部走行体、該下部走行体の上方に旋回自在に設けられる上部旋回体、該上部旋回体に装着されるフロント作業部等から構成され、さらに該フロント作業部は、上部旋回体に上下揺動自在に支持されるブーム、該ブームの先端部に前後揺動自在に支持されるスティック、該スティックの先端部に取付けられるバケット等から構成されている等の基本的構成は、従来通りである。

前記油圧ポンプＰから各油圧アクチュエータ１〜６に至る各圧油供給油路には、後述するコントロールバルブ７〜１２と、コンペンセータバルブ（圧力補償弁）１３〜１８とがそれぞれ配されている。

前記コントロールバルブ７〜１２は、パイロットポート７ａ、７ｂ〜１２ａ、１２ｂを備えた三位置切換弁であって、パイロットポート７ａ、７ｂ〜１２ａ、１２ｂ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１〜６に圧油を供給しない中立位置Ｎに位置している。そして、パイロットポート７ａ、７ｂ〜１２ａ、１２ｂにパイロット圧が入力されることにより、油圧ポンプＰの圧油をメータイン絞りを介して油圧アクチュエータ１〜６に供給し、且つ油圧アクチュエータ１〜６からの排出油を油タンクＴに流す作動位置Ｘまたは作動位置Ｙに切換わるが、これらコントロールバルブ７〜１２は、前記中立位置Ｎのときに油圧ポンプＰからの供給圧油を油タンクＴに流すセンタバイパス油路をもたないクローズドセンタバルブ方式のバルブで構成されている。

一方、１９ａ、１９ｂ〜２４ａ、２４ｂは電磁比例減圧弁であって、これら電磁比例減圧弁１９ａ、１９ｂ〜２４ａ、２４ｂは、各油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４（図１には図示しないが、左側走行用操作レバー１９、右側走行用操作レバー２０、旋回用操作レバー２１、ブーム用操作レバー２２、スティック用操作レバー２３、バケット用操作レバー２４）の操作に基づいて前記コントロールバルブ７〜１２のパイロットポート７ａ、７ｂ〜１２ａ、１２ｂにパイロット圧を出力する。前記油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４は、本実施の形態では電気式レバーで構成されていて、その操作信号（操作方向および操作量）は後述するコントローラ２５に入力され、該コントローラ２５から各電磁比例減圧弁１９ａ、１９ｂ〜２４ａ、２４ｂにパイロット圧出力の指令が出力される構成となっているが、該電磁比例減圧弁１９ａ、１９ｂ〜２４ａ、２４ｂから出力されるパイロット圧は、操作具の操作量に対応して増減すると共に、前記作動位置ＸまたはＹのコントロールバルブ７〜１２のメータイン絞りの開口面積は、入力されたパイロット圧に対応して増減するように構成されており、而して、操作具操作量に対応したメータイン制御が行われるように構成されている。尚、図中、２６はパイロット油圧源である。

また、前記コンペンセータバルブ１３〜１８は、後述する信号圧回路２７からパイロットポート１３ａ〜１８ａに入力される信号圧を受けて、コントロールバルブ７〜１２前後差圧（入口側圧力と出口側圧力との差圧）が一定に保持されるように流量を規制する圧力補償弁であって、前記コントロールバルブ７〜１２のメータイン絞りの圧油供給下流側に配されている。

一方、２８〜３３は前記各油圧アクチュエータ１〜６の負荷圧が導入される負荷圧検出回路であって、これら負荷圧検出回路２８〜３３に導入された負荷圧は複数のシャトル弁３４により高圧側が選択され、そして最終のシャトル弁３４ａを通過した最も高圧の負荷圧が、第一減圧弁３５のパイロットポート３５ａに入力される。該第一減圧弁３５は、パイロットポート３５ａに入力された負荷圧と等しい圧力を、負荷信号圧Ｌｐとして出力ポート３５ｂから出力するが、該第一減圧弁３５から出力された負荷信号圧Ｌｐは、後述する第一電磁切換弁３６を介して前記信号圧回路２７に入力される。

また、３７は第二減圧弁であって、該第二減圧弁３７は、現時点のポンプ吐出圧Ｐｐから予め設定される設定圧αを減じた圧力を、制御信号圧（Ｐｐ−α）として出力ポート３７ａから出力するが、該制御信号圧（Ｐｐ−α）は、前記第一電磁切換弁３６を介して信号圧回路２７に入力される。

ここで、前記第二減圧弁３７の出力ポート３７ａから出力される制御信号圧（Ｐｐ−α）は、第二減圧弁３７の第一パイロットポート３７ｂに入力されるポンプ吐出圧Ｐｐと第二パイロットポート３７ｃに入力される制御信号圧出力用電磁比例減圧弁３８からのパイロット圧Ａｐとの和からスプリング３７ｄのセット圧Ｂｐを減じた圧力と等しく（Ｐｐ−α＝Ｐｐ＋Ａｐ−Ｂｐ）、而して第二減圧弁３７は、制御信号圧出力用電磁比例減圧弁３８からのパイロット圧Ａｐを受けて制御信号圧（Ｐｐ−α）を出力することになるが、該制御信号圧出力用電磁比例減圧弁３８は、コントローラ２５からの指令に基づいてパイロット圧Ａｐを出力するように構成されている。尚、予め設定される設定圧αは、後述するように、制御信号圧（Ｐｐ−α）がコンペンセータバルブ１３〜１８に入力された場合にコントロールバルブ７〜１２の前後差圧ΔＰとして発生する圧力である。

一方、前記第一電磁切換弁３６は、コントローラ２５からの指令に基づいてＯＦＦ位置ＮとＯＮ位置Ｘとに切換わる二位置切換弁であって、ＯＦＦ位置Ｎに位置している状態では、第一減圧弁３５から出力される負荷信号圧Ｌｐを信号圧回路２７に導入する一方、ＯＮ位置Ｘに位置している状態では、第二減圧弁３７から出力される制御信号圧（Ｐｐ−α）を信号圧回路２７に導入する。

信号圧回路２７は、第一電磁切換弁３６から入力される負荷信号圧Ｌｐまたは制御信号圧（Ｐｐ−α）を、後述する第二電磁切換弁３９および前記コンペンセータバルブ１３〜１８のパイロットポート１３ａ〜１８ａに出力する。

コンペンセータバルブ１３〜１８は、信号圧回路２７からパイロットポート１３ａ〜１８ａに入力される負荷信号圧Ｌｐまたは制御信号圧（Ｐｐ−α）を受けて、コントロールバルブ７〜１２の前後差圧、つまり入口側圧力（油圧ポンプＰの吐出圧Ｐｐ）と出口側圧力（負荷信号圧Ｌｐまたは制御信号圧（Ｐｐ−α））との差圧ΔＰを一定に保持するように、油圧アクチュエータ１〜６への供給流量を規制する。
ここで、信号圧回路２７から制御信号圧（Ｐｐ−α）が入力されている場合、コントロールバルブ７〜１２の前後差圧ΔＰは、ΔＰ＝Ｐｐ−（Ｐｐ−α）＝αとなるから、コンペンセータバルブ１３〜１８は、コントロールバルブ７〜１２の前後差圧ΔＰが設定圧αを保持するように、流量を規制する。この場合、設定圧αを可変せしめることで、コンペンセータバルブ１３〜１８の行う流量規制量を可変せしめることができる。

一方、前記第二電磁切換弁３９は、コントローラ２５からの指令に基づいてＯＦＦ位置ＮとＯＮ位置Ｘとに切換わる二位置切換弁であって、ＯＦＦ位置Ｎに位置している状態では、信号圧回路２７から入力される負荷信号圧Ｌｐを後述する第一レギュレータ４０のパイロットポート４０ａおよび差圧リリーフ弁４１に導く一方、ＯＮ位置Ｘに位置している状態では、ポンプ吐出圧Ｐｐを上記第一レギュレータ４０のパイロットポート４０ａおよび差圧リリーフ弁４１に導く。尚、後述するように、第二電磁切換弁３９がＯＦＦ位置Ｎのときには、第一電磁切換弁３６もＯＦＦ位置Ｎとなっていて負荷信号圧Ｌｐが信号圧回路２７に入力されているため、制御信号圧（Ｐｐ−α）が第一レギュレータ４０および差圧リリーフ弁４１に導かれることはない。

前記第一レギュレータ４０は、パイロットポート４０ａに入力される負荷信号圧Ｌｐに基づいて油圧ポンプＰの流量制御（ロードセンシングコントロール）を行うべく油圧ポンプＰに具備されるレギュレータであって、このものは、前記第二電磁切換弁３９がＯＦＦ位置Ｎに位置している状態では、該第二電磁切換弁３９を経由してパイロットポート４０ａに負荷信号圧Ｌｐが入力されることにより、油圧ポンプＰの吐出圧Ｐｐが負荷信号圧Ｌｐよりも所定の差圧分だけ高い圧力（Ｐｐ＝Ｌｐ＋所定差圧）となるように、油圧ポンプＰの流量を制御する。一方、第二電磁切換弁３９がＯＮ位置Ｘに位置している状態では、前述したように第一レギュレータ４０のパイロットポート４０ａにはポンプ吐出圧Ｐｐが導入されるが、この状態では第一レギュレータ４０は機能せず、而してロードセンシングコントロールによる流量制御は行われないようになっているが、この場合には、後述する第二レギュレータ４２による流量制御が行われる。

前記第二レギュレータ４２は、第一レギュレータ４０と同様に、油圧ポンプＰの流量制御を行うべく油圧ポンプＰに具備されるレギュレータであるが、該第二レギュレータ４２は、ポジティブコントロール用電磁比例減圧弁（以下、ポジコン用電磁比例減圧弁と称する）４３からパイロットポート４２ａに入力される制御圧Ｃｐに基づいて、該制御圧Ｃｐが高圧となるほどポンプ流量が多くなるように、油圧ポンプＰの流量を制御する（図２（Ａ）参照）。前記ポジコン用電磁比例減圧弁４３は、コントローラ２５からの指令に基づいて制御圧Ｃｐを出力するが、この場合、コントローラ２５は、各油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４から入力される操作信号のうち最も操作量の大きい信号を選択すると共に、該信号が大きくなるほど制御圧Ｃｐが高圧となるように制御する。而して、第二レギュレータ４２のパイロットポート４２ａに制御圧Ｃｐが入力されることにより、油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４の操作量が大きくなるほどポンプ流量が多くなる、所謂ポジティブコントロールによるポンプ流量制御が行われるようになっている。

さらに、第二電磁切換弁３９がＯＦＦ位置Ｎに位置している状態では、前述したように、差圧リリーフ弁４１にも負荷信号圧Ｌｐが導かれるが、該差圧リリーフ弁４１は、ポンプ吐出回路４４の圧力が負荷信号圧Ｌｐよりも所定圧以上高圧となった場合に、該ポンプ吐出回路４４の圧油を油タンクＴに放出するように作動し、これにより、ポンプ吐出回路４４の回路圧力を負荷圧に基づいて制限できるようになっている。一方、第二電磁切換弁３９がＯＮ位置Ｘに位置している状態では、差圧リリーフ弁４１にはポンプ吐出圧Ｐｐが導かれるが、この状態では差圧リリーフ弁４１は作動しないようになっている。

また、４５は油圧ポンプＰから吐出される圧油を油タンクＴに流すバイパス油路であって、該バイパス油路４５には、バイパス開閉弁４６が配されている。該バイパス開閉弁４６は、コントローラ２５の制御指令に基づいてバイパス用電磁比例減圧弁４７から出力されるパイロット圧Ｄｐを受けて、バイパス油路４５を閉じるＯＦＦ位置Ｎからバイパス油路を開くＯＮ位置Ｘに切換わるが、該ＯＮ位置Ｘのバイパス開閉弁４６の開口面積は、バイパス用電磁比例減圧弁４７から出力されるパイロット圧Ｄｐの増減に対応して増減するように構成されている。この場合、コントローラ２５は、各油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４の操作信号を入力し、全ての油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４が操作されていない場合にはバイパス開閉弁４６の開口面積を最大とする一方、何れかの油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４が操作された場合には最も操作量の大きい信号を選択し、該信号が大きくなるほどバイパス開閉弁４６の開口面積が小さくなるように、バイパス用電磁比例減圧弁４７のパイロット圧Ｄｐを制御する（図２（Ｂ）参照）。而して、バイパス開閉弁４６は、全ての油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４が操作されていない場合にはバイパス流量（バイパス油路４５の通過流量）を最大とし、油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４の操作量が大きくなるほどバイパス流量を小さくするという、オープンセンタバルブ方式のバルブに形成されるセンタバイパス油路と同じような機能を果たすようになっている。

一方、前記コントローラ２５は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、このものは、図３のブロック図に示す如く、各油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４（左側走行用操作レバー１９、右側走行用操作レバー２０、旋回用操作レバー２１、ブーム用操作レバー２２、スティック用操作レバー２３、バケット用操作レバー２４）、ポンプ吐出圧Ｐｐを検出する圧力センサ４８、後述するモード選択器４９からの信号を入力し、該入力信号に基づいて、前記電磁比例減圧弁１９ａ、１９ｂ〜２４ａ、２４ｂ、第一電磁切換弁３６、制御信号圧出力用電磁比例減圧弁３８、第二電磁切換弁３９、ポジコン用電磁比例減圧弁４３、バイパス用電磁比例減圧弁４７に制御指令を出力する。

前記モード選択器４９は、オペレータが自分の好みや技量、あるいは掘削作業や運搬作業等の作業内容等に対応させて、「クローズドセンタシステムモード」と「オープンセンタシステムモード」の何れかのモードを任意に選択するためのスイッチであって、油圧ショベルの運転室に配されている。

次いで、前記各モードにおけるコントローラ２５の制御について、図４に示す制御指令表に基づいて説明する。尚、図４には示さないが、電磁比例減圧弁１９ａ、１９ｂ〜２４ａ、２４ｂに対するコントローラ２５の制御指令は、何れのモードの場合も同じであって、前述したように、油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４から入力される操作信号に基づいてパイロット圧出力の制御指令が出力され、これによりコントロールバルブ７〜１２が作動位置ＸまたはＹに切換わって、操作具操作量に対応したメータイン制御が行われるようになっている。

まず、モード選択器４９により「クローズドセンタシステムモード」が選択されている場合、コントローラ２５は、第一電磁切換弁３６および第二電磁切換弁３９に対し、ＯＦＦ位置Ｎに位置するよう制御指令を出力すると共に、制御信号圧出力用電磁比例減圧弁３８、ポジコン用電磁比例減圧弁４３およびバイパス用電磁比例減圧弁４７に対し、圧力を出力しないように（出力ゼロとなるように）制御指令を出力する。
前記第一電磁切換弁３６がＯＦＦ位置Ｎに位置していることにより、第一減圧弁３５から出力された負荷信号圧Ｌｐが信号圧回路２７に入力される。そして、該信号圧回路２７に入力された負荷信号圧Ｌｐは、コンペンセータバルブ１３〜１８のパイロットポート１３ａ〜１８ａに入力されると共に、ＯＦＦ位置Ｎの第二電磁切換弁３９を介して、油圧ポンプＰの第一レギュレータ４０のパイロットポート４０ａおよび差圧リリーフ弁４１に入力される。また、バイパス用電磁比例減圧弁４７からパイロット圧Ｄｐが出力されないため、バイパス開閉弁４６は、バイパス油路４５を閉じるＯＦＦ位置Ｎに位置している。
前記負荷信号圧Ｌｐが入力された第一レギュレータ４０は、ポンプ吐出圧Ｐｐが負荷信号圧Ｌｐよりも所定の差圧分だけ高い圧力（Ｐｐ＝Ｌｐ＋所定差圧）となるように、油圧ポンプＰの流量を制御する。また、コンペンセータバルブ１３〜１８は、負荷信号圧Ｌｐを受けて、コントロールバルブ７〜１２の前後差圧を一定に保持するように動作する。さらに、差圧リリーフ弁４１は、ポンプ吐出回路４４の圧力が負荷信号圧Ｌｐよりも所定圧以上高圧となった場合に、該ポンプ吐出回路４４の圧油を油タンクＴに放出するように作動する。
而して、「クローズドセンタシステムモード」が選択されている場合には、負荷信号圧Ｌｐに基づいて油圧ポンプＰの流量制御がなされると共に、負荷信号圧Ｌｐを受けてコンペンセータバルブ１３〜１８がコントロールバルブ７〜１２の前後差圧を一定に保持するように動作することになって、負荷圧に左右されることなくコントロールバルブ７〜１２のメータイン絞りの開口面積に対応した流量の圧油が油圧アクチュエータ１〜６に供給され、もって、操作具操作量に応じた作動速度で油圧アクチュエータ１〜６を作動させることができる、所謂ロードセンシングコントロールが行われるようになっている。

これに対し、モード選択器４９により「オープンセンタシステムモード」が選択されている場合、コントローラ２５は、第一電磁切換弁３６および第二電磁切換弁３９に対し、ＯＮ位置Ｘに位置するように制御指令を出力する。また、制御信号圧出力用電磁比例減圧弁３８に対してパイロット圧Ａｐを出力するように制御指令を出力すると共に、ポジコン用電磁比例減圧弁４３に対して制御圧Ｃｐを出力するように制御指令を出力する。さらに、バイパス用電磁比例減圧弁４７に対しパイロット圧Ｄｐを出力するように制御指令を出力する。
前記制御信号圧出力用電磁比例減圧弁３８からパイロット圧Ａｐが出力されることにより、前述したように、第二減圧弁３７は、現時点のポンプ吐出圧Ｐｐから予め設定される設定圧αを減じた圧力を制御信号圧（Ｐｐ−α）として出力する。そして、該制御信号圧（Ｐｐ−α）は、ＯＮ位置Ｘの第一電磁切換弁３６を経由して信号圧回路２７に入力されて、コンペンセータバルブ１３〜１８のパイロットポート１３ａ〜１８ａに導入される。該制御信号圧（Ｐｐ−α）が入力されたコンペンセータバルブ１３〜１８は、前述したように、コントロールバルブ７〜１２の前後差圧ΔＰが設定圧αを保持するように、油圧アクチュエータ１〜６への供給流量を規制する。また、油圧ポンプＰの第一レギュレータ４０は、第二電磁切換弁３９がＯＮ位置Ｘに位置していることにより機能しないが、第二レギュレータ４２は、ポジコン用電磁比例減圧弁４３から制御圧Ｃｐが入力されることにより、前述したように、油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４の操作量が大きくなるほどポンプ流量が多くなる、所謂ポジティブコントロールによるポンプ流量制御を行う。
そして、この様に、油圧ポンプＰの流量がポジティブコントロールにより制御されると共に、コンペンセータバルブ１３〜１８に制御信号圧（Ｐｐ−α）が入力されている状態では、油圧アクチュエータ１〜６を作動させるべく油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４を操作した場合、油圧アクチュエータ１〜６の負荷圧が制御信号圧（Ｐｐ−α）よりも低圧であれば操作具操作量に応じた作動速度で油圧アクチュエータ１〜６を作動させることができるが、負荷圧が制御信号圧（Ｐｐ−α）よりも高圧であると、該高圧の油圧アクチュエータ１〜６は作動しないことになる。この場合には、操作具操作量を大きくすると、ポンプ流量の増加に伴いポンプ吐出圧Ｐｐが上昇し、これにより制御信号圧（Ｐｐ−α）が負荷圧よりも高圧となって油圧アクチュエータ１〜６が作動することになり、而して、負荷圧が高くなるほど操作具操作量を多くしていくという、従来のオープンセンタシステム（オープンセンタバルブ方式とネガティブコントロールあるいはポジティブコントロールとが組合わされた油圧システム）と同様の操作が要求される。また、負荷圧の異なる二つ以上の油圧アクチュエータ１〜６を同時に作動させる場合、油圧ポンプＰからの供給圧油は、まず、負荷圧が制御信号圧（Ｐｐ−α）よりも低圧の油圧アクチュエータ１〜６に流れるが、該油圧アクチュエータ１〜６への供給流量は、コンペンセータバルブ１３〜１９によって、コントロールバルブ７〜１２の前後差圧ΔＰが設定圧αを保持する流量に規制される。そして、その余剰油が、ポンプ吐出圧Ｐｐの上昇に伴い高負荷側の油圧アクチュエータ１〜６に流れることになり、而して、低負荷側の油圧アクチュエータ１〜６から動くという、従来のオープンセンタシステムと同様の動きとなる。
さらに、バイパス用電磁比例減圧弁４７からパイロット圧Ｄｐが出力されることにより、バイパス開閉弁４６は、前述したように、全ての油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４が操作されていない場合にはバイパス流量を最大とし、油圧アクチュエータ用操作具１９〜２４の操作量が大きくなるほどバイパス流量を小さくするという、オープンセンタバルブ方式のバルブに形成されるセンタバイパス油路と同じような機能を果たすことになる。
而して、「オープンセンタシステムモード」が選択されている場合には、第二レギュレータ４０によりポジティブコントロールのポンプ流量制御が行われると共に、コンペンセータバルブ１３〜１８に制御信号圧（Ｐｐ−α）が入力されることで、油圧アクチュエータ１〜６は、従来のオープンセンタシステムと同様に動作することになり、オープンセンタシステムと同様の操作フィーリングを得られるようになっている。

叙述の如く構成された本形態において、オペレータは、自分の好みや技量、あるいは作業内容等に対応させて、「クローズドセンタシステムモード」と「オープンセンタシステムモード」の何れかのモードをモード選択器４９で任意に選択することができ、そして、「クローズドセンタシステムモード」を選択した場合には、負荷信号圧Ｌｐに基づいて油圧ポンプＰの流量制御がなされると共に、負荷圧信号Ｌｐを受けてコンペンセータバルブ１３〜１８がコントロールバルブ７〜１２の前後差圧を一定に保持するように動作することになって、負荷に左右されることなく操作具操作量に応じた作動速度で油圧アクチュエータ１〜６が作動する、所謂ロードセンシングコントロールで油圧アクチュエータ１〜６を作動させることができる。一方、「オープンセンタシステムモード」を選択した場合には、操作具操作量に対応したポンプ流量制御が行われると共に、現時点のポンプ吐出圧Ｐｐから設定圧αを減じた制御信号圧（Ｐｐ−α）がコンペンセータバルブ１３〜１８に入力されて油圧アクチュエータ１〜６への供給流量を規制することになり、而して、前述したように、負荷圧に応じた操作具操作が要求される従来のオープンセンタシステムと同様の動きで油圧アクチュエータ１〜６を作動させることができる。

この結果、オペレータは、従来のように油圧ショベルに搭載されている油圧システムに縛られることなく、自分の好みや技量、あるいは作業内容等に対応したモードで油圧アクチュエータ１〜６を作動させることができることになって、操作性に優れ、作業効率の向上に寄与できる。

しかもこのものは、従来のクローズドセンタシステム（クローズドセンタバルブ方式とロードセンシングコントロールとが組合わされた油圧システム）の油圧回路を基本とし、該基本回路に設けられるコンペンセータバルブ１３〜１８を用いて、「オープンセンタシステムモード」のときの油圧アクチュエータ１〜６への流量規制を行う構成となっているため、従来のオープンセンタシステム（オープンセンタバルブ方式とネガティブコントロールあるいはポジティブコントロールとが組合わされた油圧システム）のように、走行性能や連動性能を確保するために二個以上の油圧ポンプを設けて圧油を分配したり合流させたりする必要がなく、而して、「クローズドセンタシステムモード」と「オープンセンタシステムモード」の何れのモードでも任意に選択できるものでありながら、回路が複雑化してしまうことを可及的に回避することができる。

油圧ショベルの油圧制御回路図である。 （Ａ）はポジコン用電磁比例減圧弁から出力される制御圧Ｃｐとポンプ流量との関係を示すグラフ図、（Ｂ）は操作具操作量とバイパス開閉弁の開口面積との関係を示すグラフ図である。 コントローラの入出力を示すブロック図である。 コントローラの制御指令表図である。

符号の説明

１〜６ 油圧アクチュエータ
７〜１２ コントロールバルブ
１３〜１８ 圧力補償弁（コンペンセータバルブ）
１９〜２４ 油圧アクチュエータ用操作具
２７ 信号圧回路
２８〜３３ 負荷信号圧出力手段（負荷圧検出回路）
３４、３４ａ 負荷信号圧出力手段（シャトル弁）
３５ 負荷信号圧出力手段（第一減圧弁）
３７ 制御信号圧出力手段（第二減圧弁）
３８ 制御信号圧出力手段（制御信号圧出力用電磁比例減圧弁）
４０ 油圧ポンプの容量可変手段（第一レギュレータ）
４２ 油圧ポンプの容量可変手段（第二レギュレータ）
４５ バイパス油路
４６ バイパス制御手段（バイパス開閉弁）
４７ バイパス制御手段（バイパス用電磁比例減圧弁）
４９ 選択手段（モード選択器）
Ｐ 油圧ポンプ
Ｔ 油タンク

Claims (4)

1. 油圧ポンプから各油圧アクチュエータに至る圧油供給油路に、油圧アクチュエータへの圧油給排方向を切換えると共にメータイン絞りを備えたコントロールバルブと、信号圧回路から導入される信号圧を受けてコントロールバルブの前後差圧を一定に保持するよう流量を規制する圧力補償弁とをそれぞれ配してなる建設機械の油圧制御回路において、前記信号圧回路に、各油圧アクチュエータの負荷圧のうち最も高圧の負荷圧を負荷信号圧として出力する負荷信号圧出力手段と、ポンプ吐出圧から予め設定される設定圧を減じた制御信号圧を出力する制御信号圧出力手段とを接続すると共に、前記負荷信号圧と制御信号圧との何れか一方を選択して信号圧回路に導入する選択手段を設けたことを特徴とする建設機械における油圧制御回路。
2. 請求項１において、油圧ポンプの容量可変手段は、負荷信号圧が信号圧回路に導入されている場合には、該負荷信号圧に基づいて油圧ポンプの流量制御を行う一方、制御信号圧が信号圧回路に導入されている場合は、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に基づいて油圧ポンプの流量制御を行うことを特徴とする建設機械における油圧制御回路。
3. 請求項１または２において、油圧ポンプから吐出される油を油タンクに逃がすバイパス油路を設けると共に、負荷信号圧が信号圧回路に導入されている場合には前記バイパス油路を閉じる一方、制御信号圧が信号圧回路に導入されている場合は、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に基づいてバイパス流量を可変させるバイパス制御手段を設けたことを特徴とする建設機械における油圧制御回路。
4. 請求項１乃至３の何れか一つの請求項において、選択手段は、オペレータが任意に操作するモード選択器を用いて構成されることを特徴とする建設機械における油圧制御回路。

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