JP2007120573A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】建設機械に用いられる油圧制御装置において、油圧ポンプから吐出した圧油の脈動を抑制又は消滅させることが可能な油圧制御装置を提供する。
【解決手段】本発明により、油圧ポンプと、アクチュエータと、前記油圧ポンプと前記アクチュエータとの間に配設される第１切換弁とをそれぞれ有した油圧回路部を複数備えた建設機械の油圧制御装置において、各油圧回路部における油圧ポンプと第１切換弁とが接続油路で接続され、各油圧回路部の接続油路間を互いに連接する連通油路と、同連通油路で圧油の断接を行う第２切換弁とを備え、各油圧回路部に配した各油圧ポンプが互いに所定の位相差を持って圧油の吐出を行うように構成され、第２切換弁は、各油圧回路部を互いに独立して作動させる際に、連通油路における一部の圧油の流通を一方向又は両方向で可能にする遮断位置に切り換えられる油圧制御装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械に搭載される油圧制御装置に関し、詳しくは、油圧ポンプ、アクチュエータ及び切換弁をそれぞれ有する油圧回路部を複数備え、これらの各油圧回路部間での圧油の断接を行うことのできる油圧制御装置に関する。

油圧ショベル等の建設機械に用いられている油圧制御装置として、例えば図４に示すような油圧制御装置５０が従来から知られている。この油圧制御装置５０は、２つの第１及び第２油圧回路部５５ａ，５５ｂを備えている。第１油圧回路部５５ａには、可変容量型の油圧ピストンポンプ５１ａ（以下、「油圧ピストンポンプ」を単に「油圧ポンプ」と略記する場合がある）と、この油圧ポンプ５１ａから吐出された圧油により駆動されるアクチュエータ５２ａと、油圧ポンプ５１ａとアクチュエータ５２ａの間でアクチュエータ５２ａに供給する圧油の断接を切り換える第１切換弁５３ａとが配設されている。また、油圧ポンプ５１ａと第１切換弁５３ａとは、接続油路５４ａを介して接続されている。

また、第２油圧回路部５５ｂも、前記第１油圧回路部５５ａと同様に構成されている。即ち、可変容量型の油圧ポンプ５１ｂと、アクチュエータ５２ｂと、第１切換弁５３ｂとが配設されている。油圧ポンプ５１ｂと第１切換弁５３ｂとが接続油路５４ｂを介して接続されている。更に、第１及び第２油圧回路部５５ａ，５５ｂは、連通油路５６を介してそれぞれの接続油路５４ａ，５４ｂ間が互いに連接されている。この連通油路５６上には第２切換弁５７が配設されており、連通油路５６における圧油の接続状態と完全遮断状態とを切り換えることができるように構成されている。

この油圧制御装置５０によれば、以下のような作用を奏することができる。即ち、建設機械の稼動時に、例えば第１油圧回路部５５ａにおいてアクチュエータ５２ａに対する油圧の供給流量を高めてアクチュエータ５２ａを高速で駆動させる場合には、油圧ポンプ５１ａからのポンプ吐出流量だけでは、アクチュエータ５２ａに対して必要流量の圧油を供給できない。このため、アクチュエータ５２ａへの供給流量に不足が生じてしまうときがある。この場合、第２切換弁５７を接続状態にすることにより、第２油圧回路部５５ｂにおける油圧ポンプ５１ｂからのポンプ吐出流量を、連通油路５６を介して第１油圧回路部５５ａのアクチュエータ５２ａに対して供給することができる。これによって、アクチュエータ５２ａに対する圧油の不足分を補うことができる。

このような複数の油圧回路部間で圧油の接続と完全遮断とを切り換え可能な油圧制御装置の具体的な一例として、特開２００４−３６６８１号公報（特許文献１）に開示されている油圧駆動装置がある。この特許文献１に記載されている油圧駆動装置について、その簡略化した回路構成図を図５に示す。図５に示したように、特許文献１の油圧駆動装置６０は、油圧ポンプ６１ａ，６１ｂと、アクチュエータ６２ａ，６２ｂと、主制御弁６３ａ，６３ｂとをそれぞれ有する複数の油圧回路部６５ａ、６５ｂが備えられている。また、これらの油圧回路部６５ａ，６５ｂでは、合分流弁６７を介挿した合流・分流用通路６６によって、それぞれの接続油路６４ａ，６４ｂ間が互いに連接されている。

また、特許文献１の油圧駆動装置６０では、各油圧回路部６５ａ，６５ｂにおいて、アクチュエータ６２ａ，６２ｂと主制御弁６３ａ，６３ｂとの間にチェック機能付圧力補償弁６８を配設している。この圧力補償弁６８は、各油圧回路部６５ａ，６５ｂのアクチュエータ６２ａ，６２ｂにおける負荷圧の中で最も高い負荷圧を検出し、この検出した最高負荷圧が各油圧回路部の圧力補償弁６８にセットされる。これにより、合分流弁６７を接続位置にして複数の油圧回路部６５ａ，６５ｂを合流・分流用通路６６によって接続しているときに、例えば各油圧回路部６５ａ，６５ｂにおけるアクチュエータ６２ａ，６２ｂの負荷圧がそれぞれ異なる場合でも、各圧力補償弁６８の上流側における圧力がそれぞれ等しくなるように調整することができる。従って、各油圧回路部６５ａ，６５ｂの主制御弁６３ａ，６３ｂをそれぞれ操作して、主制御弁６３ａ，６３ｂの各流路面積を制御することにより、各アクチュエータ６２ａ，６２ｂに対してそれぞれの主制御弁６３ａ，６３ｂの流路面積に比例した流量比で圧油を供給することが可能となる。

更に、特許文献１では、圧油が補給される側の油圧回路部６５ａ（すなわち、アクチュエータに供給する圧油の供給流量に不足が生じている油圧回路部）における圧力補償弁６８及びアクチュエータ６２ａ間の油路と、圧油を補給する側の油圧回路部６５ｂにおける油圧ポンプ６１ｂ及び主操作弁６３ｂ間の油路とを、副操作弁７１及び逆止弁６９を配設したバイパス通路７０で連通している。

例えば、複数の油圧回路部を備えた油圧制御装置において、特許文献１のようなバイパス通路が設けられていないときには、油圧回路部間において圧油の接続状態と完全遮断状態との切り換えを行った場合に、各油圧回路部において急激な流量変化や圧力変化が生じてしまう。その結果、建設機械に大きな衝撃（ショック）が生じ、建設機械の操作性が低下したり、また騒音（ショック音）が発生してしまう等の問題があった。

しかし、前記特許文献１のようなバイパス通路７０を設けることにより、例えば建設機械の稼動中に合流・分流用通路６６上に配設した合分流弁６７を接続状態から完全遮断状態に切り換えても、バイパス通路７０を介して圧油を油圧回路部６５ａ，６５ｂ間において流通させることができる。更に、特許文献１においては、バイパス通路７０には逆止弁６９が配設されている。これにより、圧油が補給される側の油圧回路部６５ａにおける油圧が、補給する側の油圧回路部６５ｂの油圧よりも高くなったときには、バイパス通路７０における圧油の流動が停止して、各油圧回路部６５ａ，６５ｂをそれぞれ独立した状態に移行できる。従って、それぞれの油圧回路部６５ａ，６５ｂでは急激な流量変化や圧力変化が生じるのを回避でき、建設機械の操作性低下や騒音発生を防止することが可能となる。
特開２００４−３６６８１号公報

ところで、前記特許文献１のような建設機械に搭載される油圧制御装置においては、油圧ポンプから圧油を高い圧力で吐出させることが必要となる。このため、油圧ポンプとしては、比較的高い吐出圧が得られるピストンポンプが多用されている。ピストンポンプは、一般的に、複数のピストンがそれぞれシリンダブロック内で往復運動を行うことにより、作動油の吸い込みと吐き出しとを交互に行うことができる。

しかしながら、このようなピストンポンプを用いて圧油の吐出を行う場合、ポンプの構造上、吐出圧油に脈動が発生してしまうという問題があった。ピストンポンプから吐出した圧油に脈動が生じると、建設機械の稼動時に騒音の発生や操作性の低下を引き起こす要因の一つとなる。従って、上記のようなピストンポンプを用いた油圧制御装置においては、吐出圧油の脈動を抑制する技術の開発が従来から強く求められていた。

本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、複数の油圧回路部を備えた油圧制御装置において、各油圧回路部間で圧油を流通させるときでも、あるいは各油圧回路部を独立して作動させるときでも、油圧ポンプから吐出した圧油の脈動を抑制又は消滅させることが可能となる装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明により提供される建設機械の油圧制御装置は、油圧ポンプと、同油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるアクチュエータと、前記油圧ポンプと前記アクチュエータとの間に配設され、前記アクチュエータに供給する圧油の断接を行う第１切換弁とをそれぞれ有した油圧回路部を複数備えた建設機械の油圧制御装置において、前記各油圧回路部における前記油圧ポンプと前記第１切換弁とが接続油路で接続され、前記各油圧回路部の接続油路間を互いに連接する連通油路と、同連通油路における圧油の断接を行う第２切換弁とを備え、前記各油圧回路部に配した各油圧ポンプが、互いに所定の位相差を持って圧油の吐出を行うように構成され、前記第２切換弁は、前記各油圧回路部を互いに独立して作動させる際に、前記連通油路における一部の圧油の流通を一方向又は両方向で可能にする遮断位置に切り換えられてなることを最も主要な特徴とするものである。

また、本発明の油圧制御装置は、前記第２切換弁における圧油の断接を制御するコントローラが、第２切換弁を遮断位置に切り換える際に、第２切換弁の流路面積が所定の流路面積となる制御信号の値を出力することに特徴を有している。

本発明の油圧制御装置は、油圧ポンプと、アクチュエータと、第１切換弁とをそれぞれ有した油圧回路部を複数備えており、各油圧回路部間は第２切換弁を配設した連通油路により連通されている。このような構成を有する油圧制御装置によれば、例えば建設機械の稼動時において、一方の油圧回路部内で油圧ポンプからアクチュエータに対しての圧油の供給流量が不足した場合には、連通油路上の第２切換弁を接続状態に切り換えることにより、他方の油圧回路部から連通油路を介して一方の油圧回路部に圧油を補給することが可能となる。

一方、各油圧回路部においてアクチュエータに対して圧油の供給流量が不足する恐れのない場合は、連通油路上の第２切換弁を遮断状態としておく。これにより、各油圧回路部では、それぞれの回路部毎に作動油の圧力を個別に設定することができる。また、アクチュエータに対する圧油の供給量も各回路部毎に適切に制御することができる。従って、各油圧回路部では、第２切換弁を接続状態にしたときに比べて油圧損失を低減することが可能となり、それぞれのアクチュエータを効率的に駆動させることができる。

なお、本発明において、前記第２切換弁における遮断状態（又は、遮断位置）とは、各油圧回路部間において圧油の流通を完全に遮断する状態のことではなく、一部の圧油が油圧回路部間で一方向又は両方向で流通可能となるように、切換弁が所定の流路面積で開口している状態（又はその切換弁の位置）のことを指している。一方、本発明では、上記切換弁の遮断状態（遮断位置）に対して、油圧回路部間における圧油の流通を完全に遮断する状態（又はその切換弁の位置）のことを完全遮断状態（又は完全遮断位置）と定義して、前記遮断状態（遮断位置）と区別することとする。

また、本発明の油圧制御装置では、各油圧回路部に配した油圧ポンプが、互いに所定の位相差を持って圧油を吐出するように構成されている。このため、例えば連通油路上の第２切換弁を接続状態とし、各油圧ポンプから吐出した吐出圧油を連通油路を介して合流させることにより、吐出圧油の脈動を前記位相差によって相互に打ち消し合うことができる。従って、例えば従来から問題とされていた吐出圧油の脈動に起因する騒音の発生や建設機械の操作性の低下を防ぐことができる。なお、各油圧ポンプで与える位相差は、例えば２つの油圧回路部が連通油路によって連通されている場合は１８０°の位相差となるように、また３つの油圧回路部が連通されている場合はそれぞれ１２０°の位相差となるように設定することができる。

さらに、前記第２切換弁は、第２切換弁が遮断位置にあるときでも、前記のように連通油路において一部の圧油が一方向又は両方向で流通可能となるように構成されている。これにより、各油圧回路部では、第２切換弁が遮断位置のときでも、他の油圧回路部から第２切換弁を介して僅かに流入する圧油を利用して、当該油圧回路部内を流れる圧油の脈動を抑制又は消滅させることが可能となる。

例えば、各油圧回路部に備えられた油圧ポンプの性能が等しい場合では、第２切換弁が遮断位置のときでも、連通油路において一部の圧油を各油圧回路部間の両方向で流通させることができる。これにより、各油圧回路部においては、圧油の脈動を抑制又は消滅させることができる。

一方、例えば各油圧回路部に配設した油圧ポンプの性能が異なる場合では、第２切換弁が遮断位置のときに、一部の圧油を連通油路において一方向のみで流通させるように構成しても良い。すなわち、例えば一方の油圧回路部に配設した油圧ポンプにおける吐出圧油の脈動が、騒音等の問題を考慮する必要がない程度に小さい場合は、第２切換弁の遮断時にこの一方の油圧回路部から他方の油圧回路部に向けての一方向のみで一部の圧油を連通油路において流通させる。これにより、一方の油圧回路部においては圧油の脈動が小さい状態を維持し、他方の油圧回路部においては、一方の油圧回路部から流入する一部の圧油を利用して圧油の脈動を抑制することが可能となる。

なお、本発明において、第２切換弁が遮断位置において流通させる圧油の流量は、各油圧回路部がそれぞれ回路部内の油圧を所定の油圧状態に維持できる程度の流量に設定することができる。

次に、本発明による代表的な実施形態である油圧制御装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る油圧制御装置の回路の一例を示す回路構成図である。本実施形態の油圧制御装置１は、以下で具体的に説明するように、第１油圧回路部（図１の左側回路部）及び第２油圧回路部（図１の右側回路部）の２つの油圧回路部を備えた装置であり、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載される。なお、本発明はこれに何ら限定されず、例えば３つ以上の油圧回路部を備えた油圧制御装置として構成することもできる。

また、本実施形態では、以下で説明するように、油圧制御装置の各油圧回路部に配設する油圧ポンプとして、吐出圧油に脈動が生じやすいピストンポンプ、具体的には９つのピストンを備えた斜板式の可変容量型油圧ピストンポンプを用いている。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、油圧ポンプに求められる性能等に応じて、ピストンの数を変える等の多様な変更が可能である。更に、斜板式の油圧ピストンポンプの代わりに、例えば、斜軸式の油圧ピストンポンプを用いたり、またその他に歯車ポンプやベーンポンプ等を用いることもできる。

図１に示した油圧制御装置１は、第１油圧回路部と第２油圧回路部とを備えている。第１油圧回路部としては、エンジン２９によって駆動される斜板式の可変容量型油圧ピストンポンプ２（以下、「油圧ポンプ２」と略記する）と、油圧ポンプ２から吐出された圧油により駆動されるアクチュエータ４とを有している。更に、油圧ポンプ２とアクチュエータ４との間には、上流側から第１切換弁５と圧力補償弁６とが配設されている。

また第２油圧回路部についても同様に、エンジン２９によって駆動される斜板式の可変容量型油圧ピストンポンプ３（以下、「油圧ポンプ３」と略記する）と、油圧ポンプ３から吐出された圧油により駆動されるアクチュエータ７とを有している。更に、油圧ポンプ３とアクチュエータ７との間には、上流側から第１切換弁８と圧力補償弁９とが配設されている。

この油圧制御装置１において、第１油圧回路部に配設した油圧ポンプ２と、第２油圧回路部に配設した油圧ポンプ３は、それぞれシリンダブロック内に９つのピストンを備えた同じ構成の油圧ピストンポンプとして構成されている。また、これらの油圧ポンプ２と油圧ポンプ３とは、互いに１８０°の位相差を持って圧油を吐出するように構成されている。

第１及び第２油圧回路部のそれぞれに配設された第１切換弁５，８は、不図示の操作レバーからの信号に従って、アクチュエータ４，７に供給する圧油の断接を行うために、同第１切換弁５，８を接続位置と完全遮断位置とに切り換えることができる。また、第１切換弁５，８を接続位置にしたときには、各第１切換弁５，８の流路面積を調整することにより、それぞれアクチュエータ４，７への供給流量を制御できる。この第１切換弁５，８における圧油の断接状態や流量に関する情報は、コントローラ１４に入力されるように構成されている。

なお、本実施形態では、第１及び第２油圧回路部において、油圧ポンプ２，３にはそれぞれ単一のアクチュエータ４，７が第１切換弁５，８及び圧力補償弁６，９を介して接続されている。しかし、本発明はこれに限定されず、各油圧回路部において、１つの油圧ポンプに対して複数のアクチュエータをそれぞれ第１切換弁及び圧力補償弁を介して接続することができる。また、第１切換弁５，８としては、例えばパイロット操作方式の切換弁や、その他一般的に用いられている操作切換弁を採用することができる。

本実施形態にあっては、第１及び第２油圧回路部のそれぞれにおいて、油圧ポンプ２，３と第１切換弁５，８とが接続油路１０，１１によって接続されている。また、第１油圧回路部の接続油路１０と第２油圧回路部の接続油路１１とは、連通油路１２によって互いに連通されている。

更に、連通油路１２の途中には、ソレノイド１３ａを有する電磁比例型の第２切換弁１３が配設されている。第２切換弁１３は、コントローラ１４から出力される制御信号によってソレノイド１３ａを磁励することにより、第１及び第２油圧回路部間を連通させる接続位置Ａ（接続状態）と、同油圧回路部間で一部の圧油の流通を可能にする遮断位置Ｂ（遮断状態）とに切り換えることができる。

図２を用いて具体的に説明すると、コントローラ１４は、出力する制御信号の値を変えることにより、ソレノイド１３ａで第２切換弁１３におけるスプールの位置を制御して、第２切換弁１３における開口面積、即ち圧油の流路面積を変更できるように構成されている。例えば、コントローラ１４から出力する制御信号の値を大きくすることにより、第２切換弁１３における流路面積を拡大して、連通油路１２に流通させる圧油の流量を大きくすることができる。一方、コントローラ１４から出力する制御信号の値をゼロにした場合では、第２切換弁１３のスプールがバネからの力のみを受けて第２切換弁１３の流路を完全に閉ざした状態にすることができる。このため、第２切換弁１３は、流通させる圧油の流量をゼロにすることが可能となる（即ち、完全遮断状態（完全遮断位置Ｃ）にすることも可能である）。

そして、本実施形態において、コントローラ１４は、第２切換弁１３を接続位置Ａにするときの制御信号の値（出力値Ａ）と、遮断位置Ｂにするときの制御信号の値（出力値Ｂ）とが予め設定されている。また、第２切換弁１３は、コントローラ１４により遮断位置Ｂに切り換えられたときに、予め設定した僅かの所定流量の圧油が流通できるように構成されている。

即ち、コントローラ１４は、第２切換弁１３に制御信号を出力して第２切換弁１３を遮断位置Ｂの状態にするときには、出力する制御信号の値をゼロにするのではなく、第２切換弁１３の流路面積が予め設定した所定の流路面積となる制御信号の値（出力値Ｂ）を出力する。

そして、第２切換弁１３は、コントローラ１４から出力値Ｂの制御信号が入力されると、その入力された制御信号の値に対応してスプールの位置が遮断位置Ｂに制御されて、第２切換弁１３を所定の流路面積で開口させることができる。従って、コントローラ１４が第２切換弁１３を遮断位置Ｂに切り換えたときには、第２切換弁１３は所定の流路面積で開口しているため、第２切換弁１３を介して圧油を脈動の打消し又は抑制可能な所定の流量（最低流量）で流通させることが可能となる。なお、第２切換弁１３が遮断位置Ｂのときに開口させる流路面積は、第１及び第２油圧回路部において、それぞれ所要の油圧状態が維持される程度の流路面積に設定されている。

一方、第２切換弁１３を接続位置Ａの状態にするときは、コントローラ１４から第２切換弁１３に対して出力値Ａの制御信号が出力される。これにより、第２切換弁１３を、第１及び第２油圧回路部間で圧油を連通させるのに十分な流路面積で開口させて連通油路１２を完全連通させることができる。なお、本実施形態においては、第２切換弁１３を接続位置Ａの状態にする際に、コントローラ１４で出力する制御信号の値（出力値Ａ）を調節することにより、連通油路１２を流れる圧油の流量を制御することも可能である。

前記第１油圧回路部に配設した圧力補償弁６は、第１受圧部６ａと、第２受圧部６ｂと、前記第１受圧部６ａ側に設けられたバネ６ｃとを備えている。第１受圧部６ａは、圧力補償弁６の出口側圧力（アクチュエータ保持圧）が供給されるように構成されている。第２受圧部６ｂは、シャトル弁１５を介して負荷圧導入油路１６と保持圧導入油路１７とに接続されており、それらの油路１６，１７のうちの高い方の油圧が供給されるように構成されている。このとき、保持圧導入油路１７は、他端を圧力補償弁６の出口側に接続している。

圧力補償弁６は、通常はバネ６ｃのバネ力によって全開の状態となっている。また、第２受圧部６ｂに作用するシャトル弁５からの圧力が、第１受圧部６ａに作用する圧力補償弁６からの出力圧とバネ６ｃのバネ力との合計よりも大きくなったときには、圧力補償弁６が、第２受圧部６ｂに作用する圧力と、第１受圧部６ａに作用する圧力及びバネ６ｃのバネ力の合計とがバランスする位置に切り換わり、圧力補償弁６の流路面積が絞られることになる。

これにより、第１切換弁５に供給される圧油が、例えば第２切換弁１３が接続位置に切り換わって他方の油圧ポンプ３からの圧油の補給によって高圧になったとしても、圧力補償弁６からアクチュエータ４に対して供給される圧力が、常に一定の圧力となるように制御される。

また、第２油圧回路部に配設した圧力補償弁９は、第１受圧部９ａと、第２受圧部９ｂと、前記第１受圧部９ａ側に設けられたバネ９ｃとを備えている。第１受圧部９ａは、圧力補償弁９の出口側圧力（アクチュエータ保持圧）が供給されるように構成されている。第２受圧部９ｂは、シャトル弁１８を介して負荷圧導入油路１９と保持圧導入油路２０とに接続されており、それらの油路１９，２０のうちの高い方の油圧が供給されるように構成されている。このとき、保持圧導入油路２０は、他端を圧力補償弁９の出口側に接続している。

この圧力補償弁９も、前記圧力補償弁６と同様に、通常はバネ９ｃのバネ力によって全開の状態となっている。また、第２受圧部９ｂに作用するシャトル弁１８からの圧力が、第１受圧部９ａに作用する圧力補償弁９からの出力圧とバネ９ｃのバネ力との合計よりも大きくなったときには、圧力補償弁９が、第２受圧部９ｂに作用する圧力と、第１受圧部９ａに作用する圧力及びバネ９ｃのバネ力の合計とがバランスする位置に切り換わり、圧力補償弁９の流路面積が絞られることになる。これにより、前記圧力補償弁６と同様の作用を奏することができる。即ち、圧力補償弁９の上流側における圧力がアクチュエータ７に供給する負荷圧よりも高くなったとしても、圧力補償弁９によって圧力の減圧制御が行われる。これによって、圧力補償弁９からアクチュエータ７に対して供給される圧力を、常に一定の圧力となるように制御できる。

また、前記負荷圧導入油路１９は、同油路１９の途中に電磁比例型の第３切換弁２１を介して、前記負荷圧導入油路１６に接続されている。更に、負荷圧導入油路１６は、負荷圧導入油路１９との接続部の上流でシャトル弁２２の出口側に接続されている。シャトル弁２２は、一方の入口側が負荷圧導入油路２３を通して第１油圧回路部の第１切換弁５の出口側に接続されており、他方の入口側が負荷圧導入油路２４を通して第２油圧回路部の第１切換弁８の出口側に接続されている。従って、シャトル弁２２においては、アクチュエータ４，７の負荷圧のうちの高い方の負荷圧を選択して前記シャトル弁１５及びシャトル弁１８に供給することができる。更に、負荷圧導入油路２４上には前記第３切換弁２１が配設されている。この第３切換弁２１は、コントローラ１４から出力される制御信号でソレノイド２１ａを操作することによって、第１及び第２油圧回路部間を連通させる接続位置Ａ（接続状態）と、油圧回路部間を完全に遮断する完全遮断位置Ｃ（完全遮断状態）とに切り換えることができるように構成されている。

従って、例えば第３切換弁２１を接続位置Ａの状態にして、第１及び第２油圧回路部間で連通油路１２を介して圧油を流通させているときには、圧力補償弁６，９に対して複数のアクチュエータ４，７の中で最も高い負荷圧をセットすることができる。これによって、第１及び第２油圧回路部におけるそれぞれのアクチュエータに供給する負荷圧が異なる場合でも、第１切換弁５，８において、それぞれの流路面積を調整することにより、各アクチュエータ４，７に供給する圧油の流量制御を行うことができる。

また、第１油圧回路における吐出油路１０と第２油圧回路における吐出油路１１にはそれぞれ圧力センサ２７，２８が設けられている。更に、これら圧力センサ２７，２８の検出値は、前記コントローラ１４に入力されるように構成されている。

コントローラ１４は、各アクチュエータ４，７により操作される油圧ショベルの操作状況や、圧力センサ２７，２８で検出される油圧の状態等といった油圧制御装置１における様々な作動状況に応じて、前記のように第２切換弁１３及び第３切換弁２１の各ソレノイド１３ａ，２１ａに対して制御信号を送信する。これにより、コントローラ１４は、第２切換弁１３における接続位置Ａと遮断位置Ｂとの切り換え、及び、第３切換弁２１における接続位置Ａと完全遮断位置Ｃとの切り換えをそれぞれ制御することができる。更に、コントローラ１４は、油圧ポンプ２の斜板２ａの傾転角を制御するサーボ機構２５及び油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角を制御するサーボ機構２６に対して制御信号を送信し、油圧ポンプ２，３からの吐出流量を制御することもできる。

なお、上記油圧制御装置１では、例えば前記特許文献１のようなバイパス通路を、第１油圧回路部における圧力補償弁６及びアクチュエータ４間の油路と、第２油圧回路部における油圧ポンプ３及び第１切換弁８間の油路とを連接するように配設することもできる。このようなバイパス通路を設けることによって、例えば第２切換弁１３及び第３切換弁２１において圧油の接続状態と、遮断状態又は完全遮断状態とを切り換えたときに、各油圧回路部では圧油の急激な流量変化や圧力変化が生じるのを防ぐことができる。

次に、上述の構成よりなる油圧制御装置１の作動について説明する。
油圧ショベルを稼動させたときに、例えば第１油圧回路部に配設したアクチュエータ４を高速で作動させる場合には、アクチュエータ４に対する油圧の供給流量を増加させることが必要となる。このとき、コントローラ１４において第１油圧回路部の油圧ポンプ２だけではアクチュエータ４に対して必要流量の圧油が供給できないことが判断されると、コントローラ１４は、第１及び第２油圧回路部間で圧油を連通させることを決定する。

そして、コントローラ１４は、第２切換弁１３に対して所定の値の制御信号（出力値Ａ）を出力して、第２切換弁１３を圧油の接続状態（接続位置Ａ）に切り換える。また同時に、コントローラ１４は、第３切換弁２１に対しても所定の値の制御信号を出力して、第３切換弁２１を圧油の接続状態（接続位置Ａ）に切り換える。

これにより、第１油圧回路部と第２油圧回路部とが連通油路１２を介して互いに連通する。その結果、第２油圧回路部の油圧ポンプ３からは、連通油路１２を介して、第１油圧回路部のアクチュエータ４に対して不足分の圧油を補給することができる。これとともに、圧力補償弁６，９では、アクチュエータ４，７の中で高い方の負荷圧がセットされて圧力補償が行われる。

このとき、第１油圧回路部の油圧ポンプ２から吐出した圧油と、第２油圧回路部の油圧ポンプ３から吐出した圧油とには、図３に示したように、互いに１８０°の位相差が設けられている。従って、それぞれの油圧ポンプから吐出された圧油の脈動は、連通油路１２を介して合流することにより相互に打ち消し合うことができる。これにより、圧力の脈動を抑えた略一定な所定流量の圧油を、アクチュエータ４，７に対して連続的に供給することができる。

一方、コントローラ１４において、第１及び第２油圧回路部の各アクチュエータ４，７がそれぞれの油圧回路部に配設した油圧ポンプ２，３のみで必要流量を確保することが可能であることを判断した場合、すなわち、各油圧回路部においてアクチュエータに対する圧油の供給流量が独立してまかなえることを判断した場合には、コントローラ１４は、第１及び第２油圧回路部をそれぞれ独立して作動させることを決定する。

そして、コントローラ１４は、第２切換弁１３に対して所定の値の制御信号（出力値Ｂ）を出力し、第２切換弁１３を圧油の遮断状態（遮断位置Ｂ）に切り換える。また同時に、第３切換弁２１に対しても制御信号を出力して、第３切換弁２１を圧油の遮断状態（遮断位置Ｂ）に切り換える。これにより、第１油圧回路部と第２油圧回路部とがそれぞれ独立し、各油圧回路部において必要となる流量を、それぞれの回路部に配設した油圧ポンプからのポンプ吐出流量によってまかなうことができる。

このとき、第２切換弁１３は、遮断状態にあっても、前記のように所定の流路面積で開口しているため、圧油を予め設定した僅かの所定流量で連通油路１２に流通させることができる。このため、第１及び第２油圧回路部では、連通油路１２を介して僅かに流通する圧油を互いに利用して、それぞれの油圧ポンプ２，３から吐出した圧油の脈動を抑制又は消滅させることができる。

以上のように、本実施形態における油圧制御装置１によれば、第１油圧回路部と第２油圧回路部とを連通する場合でも、また互いに独立して作動させる場合でも、それぞれの油圧ポンプ２，３から吐出した圧油の脈動を抑制又は消滅させることができる。これにより、従来から問題とされていた吐出圧油の脈動に起因する騒音の発生や油圧ショベルの操作性の低下を防ぐことができ、良好な作業環境の中で油圧ショベルを稼動させることが可能となる。

なお、上記説明において、第２切換弁１３は、遮断状態のときに、コントローラ１４から所定の値の制御信号を出力することにより、一部の圧油の流通を可能にしている。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば以下のような手段を用いることによっても、第２切換弁１３を遮断状態としたときに、第２切換弁１３を介して一部の圧油を第１及び第２油圧回路部間で流通させることができる。

即ち、例えば第２切換弁１３のスプールに圧油を流通させることが可能な所定の大きさの溝部又は孔部を予め設けておく。そして、コントローラ１４が第１及び第２油圧回路部をそれぞれ独立して作動させることを決定したときに、同コントローラ１４から出力する制御信号の値をゼロにする。このとき、第２切換弁１３の流路はスプールによって閉ざされるものの、スプールに設けられた溝部又は孔部を介して圧油を僅かの所定流量で流通させることができる。このように第２切換弁１３を構成することによっても、第２切換弁１３は、遮断状態のときに第１及び第２油圧回路部間で圧油を僅かの所定流量で流通させることが可能となる。

本発明の油圧制御装置は、油圧ショベル等の建設機械に対して好適に適用することができる。

本発明の油圧制御装置の回路の一例を概略的に示す回路図である。 切換弁のスプール位置と開口面積（流路面積）との関係を示すグラフである。 第１油圧回路部と第２油圧回路部とを接続したときの各油圧ポンプから吐出した圧油の脈動を表す図である。 従来の油圧制御装置の回路の一例を模式的に示す回路図である。 従来の油圧駆動装置の回路を簡略的に示す回路図である。

符号の説明

１…油圧制御装置、 ２，３…可変容量型油圧ピストンポンプ（油圧ポンプ）、
４，７…アクチュエータ、 ５，８…第１切換弁、 ６，９…圧力補償弁、
１０，１１…接続油路、 １２…連通油路、 １３…第２切換弁、
１４…コントローラ、 １５，１８，２２…シャトル弁、
１６，１９…負荷圧導入油路、 １７，２０…保持圧導入油路、 ２１…第３切換弁、
２３，２４…負荷圧導入油路、 ２５，２６…サーボ機構、
２７，２８…圧力センサ、 ２９…エンジン。

Claims (2)

1. 油圧ポンプと、同油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるアクチュエータと、前記油圧ポンプと前記アクチュエータとの間に配設され、前記アクチュエータに供給する圧油の断接を行う第１切換弁とをそれぞれ有した油圧回路部を複数備えた建設機械の油圧制御装置において、
   前記各油圧回路部における前記油圧ポンプと前記第１切換弁とが接続油路で接続され、
   前記各油圧回路部の接続油路間を互いに連接する連通油路と、同連通油路における圧油の断接を行う第２切換弁と、を備え、
   前記各油圧回路部に配した各油圧ポンプが、互いに所定の位相差を持って圧油の吐出を行うように構成され、
   前記第２切換弁は、前記各油圧回路部を互いに独立して作動させる際に、前記連通油路における一部の圧油の流通を一方向又は両方向で可能にする遮断位置に切り換えられてなる
   ことを特徴とする油圧制御装置。
2. 前記第２切換弁は、前記油圧制御装置における作動状況に応じた制御信号を出力するコントローラからの前記制御信号により、前記各油圧回路部間で圧油の補給が可能な接続位置と、前記遮断位置との切り換えが行われてなり、
   前記コントローラは、
   前記第２切換弁に対して出力する制御信号の値に応じて、前記第２切換弁における圧油の流路面積を可変に制御でき、且つ、
   前記第２切換弁を前記遮断位置の状態に切り換える際には、第２切換弁の流路面積が所定の流路面積となる制御信号の値を出力してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。

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