JP2644641B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はホイール式油圧ショベル
等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、ロードセ
ンシング制御される油圧ポンプの吐出圧力と複数のアク
チュエータの最大負荷圧力との差圧に基づく制御力を分
流補償弁に付与し、流量制御弁の前後差圧を制御する油
圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧駆動装置として、例えばＤＥ
−Ａ１−３４２２１６５（特開昭６０−１１７０６号に
対応）、特開平２−１１８２０３号公報等に記載のよう
に、ロードセンシング制御（以下、適宜「ＬＳ制御」と
いう）される油圧ポンプの吐出圧力と複数のアクチュエ
ータの最大負荷圧力との差圧に基づく制御力を圧力補償
弁に付与し、流量制御弁の前後差圧を制御するものがあ
る。ここで、ＬＳ制御とは、油圧ポンプの吐出圧力が複
数の油圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも一定値だ
け高くなるよう油圧ポンプの吐出量を制御するものであ
り、これにより油圧アクチュエータの負荷圧力に応じて
油圧ポンプの吐出量を増減し、経済的な運転が可能とな
る。

【０００３】ところで、油圧ポンプの吐出量には上限、
即ち最大可能吐出量があるので、複数のアクチュエータ
の複合駆動時、油圧ポンプが最大可能吐出量に達する
と、ポンプ吐出量の不足状態が生じる。このことは一般
的に油圧ポンプのサチュレーションとして知られてい
る。サチュレーションが生じると、油圧ポンプから吐出
された圧油が低圧側のアクチュエータに優先的に流れ、
高圧側のアクチュエータに十分な圧油が供給されなくな
り、複数のアクチュエータの複合駆動ができなくなる。

【０００４】このような問題を解決するため、上記ＤＥ
−Ａ１−３４２２１６５に記載の油圧駆動装置では、流
量制御弁の前後差圧を制御する各圧力補償弁に、ポンプ
吐出圧力と最大負荷圧力との差圧（以下、適宜「ＬＳ差
圧」という）に基づく制御力を開弁方向に作用させ、こ
の制御力で前後差圧の目標値を定めるようにしている。
この構成により、油圧ポンプのサチュレーションが生じ
ると、これに対応してＬＳ差圧が減少するので、各圧力
補償弁における流量制御弁の前後差圧の目標値も小さく
なり、油圧ポンプからの圧油が低圧側アクチュエータに
優先的に流れることが阻止される。これにより、油圧ポ
ンプからの圧油は流量制御弁の要求流量（弁開度）の割
合に応じて分流されて複数のアクチュエータに供給さ
れ、適切な複合駆動が可能となる。

【０００５】なお、この場合、圧力補償弁は結果的に、
油圧ポンプからの圧油を確実に分流して複数のアクチュ
エータに供給するので、本明細書中ではこの圧力補償弁
を「分流補償弁」と呼ぶ。

【０００６】また、上記特開平２−１１８２０３号公報
に記載の油圧駆動装置では、ＬＳ差圧に基づいて複数の
分流補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力と
して個別の値を演算する手段と、分流補償弁のそれぞれ
に対応して設けられ、それぞれ、前記個別の値に応じた
制御圧力を発生し、これを分流補償弁の駆動手段に出力
する複数の制御圧力発生手段とを備え、ＬＳ差圧に基づ
く制御力を電気油圧的に分流補償弁に作用させることに
より、上記と同様の目的を達成し、かつ分流補償弁に個
別の圧力補償特性を与えて操作性及び作業効率を改善し
ている。

【０００７】ところで、ＬＳ制御では、負荷の異なる２
つのアクチュエータを同時に駆動した場合、油圧ポンプ
の吐出圧力と高負荷側のアクチュエータの負荷圧力との
差圧（ＬＳ差圧）は、当該負荷圧力またはポンプ吐出圧
力が変化しても上記のように所定値に保たれるが、ポン
プ吐出圧力と軽負荷側のアクチュエータの負荷圧力との
差圧は当該負荷圧力又はポンプ吐出圧力の変化に応じて
変化する。

【０００８】また、分流補償弁（圧力補償弁）は、油圧
ポンプの吐出圧力と当該分流補償弁が係わるアクチュエ
ータの負荷圧力（以下、「自己負荷圧力」という）との
差圧が変化すると、内部の弁スプールに作用するフロー
フォースの影響でハンチングを生じ易い。この問題を解
決するため、ＷＯ９０／１３７４８号公報では、ポンプ
圧力と自己負荷圧力との差圧に基づく開弁方向の付加的
制御力を圧力補償弁の弁スプールに付与する構成を提案
している。この構成により、圧力補償弁は、ポンプ圧力
と自己負荷圧力との差圧が増大すると流量制御弁の前後
差圧が増大し、したがって流量制御弁の通過流量も増大
するという「正の勾配特性」を持ち、安定した流量制御
が可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
分流補償弁は、ポンプ吐出圧力と自己負荷圧力との差圧
と流量制御弁の通過流量との関係につき正の勾配特性が
与えられており、これにより安定した流量制御が可能と
なる。しかしながら、分流補償弁がこのように正の勾配
特性を持つということは、同時に駆動される２つのアク
チュエータの負荷圧力の差が小さくなった場合、ポンプ
吐出圧力と軽負荷側のアクチュエータの負荷圧力との差
圧が減少するので、軽負荷側のアクチュエータへ供給さ
れる圧油の流量が少なくなることであり、このために、
建設機械がホイール式油圧ショベルであり、アクチュエ
ータの１つが走行モータである場合は以下のような問題
を生じる。

【００１０】ホイール式油圧ショベルにおいて、走行し
ながらフロントアタッチメントを動作させる走行複合動
作を行う場合、平地や降坂走行時の走行モータの負荷圧
力が比較的低いときは、走行が軽負荷側となる場合が多
く、このときは、ポンプ吐出圧力と走行モータの負荷圧
力との差圧は比較的大きい。これに対し、登坂走行時に
は走行モータの負荷圧力が高くなるので、走行モータが
高負荷側となり、ポンプ吐出圧力も高くなって、ポンプ
吐出圧力と走行モータの負荷圧力との差圧は比較的小さ
くなる。このため、上記の分流補償弁の正の勾配特性に
基づく流量特性から、平地や降坂走行時の走行モータの
負荷圧力が比較的低いときと、登坂走行時の走行モータ
の負荷圧力が高くなるときとでは、走行モータとフロン
トアタッチメントのアクチュエータへの分流特性に差が
生じ、前者の場合は後者に比べ走行モータに多くの流量
が流れ易くなる。それゆえ、平地や降坂走行時にフロン
トアタッチメントが十分に動くようにするためには、走
行の分流補償弁の目標補償差圧を小さく設定することが
必要であるが、このように設定すると、登坂走行時には
走行の分流補償弁が絞り過ぎた設定となり、走行モータ
への供給流量が極端に少なくなって、走行が止まってし
まうという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、正の勾配特性を有する分
流補償弁を備えた油圧駆動装置において、いかなる走行
状態でも好適な走行複合動作が行える建設機械の油圧駆
動装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給
される圧油によって駆動される少なくとも第１及び第２
の油圧アクチュエータと、これら第１及び第２のアクチ
ュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する第
１及び第２の流量制御弁と、これら第１及び第２の流量
制御弁の入口と出口の間に生じる第１の差圧をそれぞれ
制御する、正の勾配特性を有する第１及び第２の分流補
償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第２
のアクチュエータの最大負荷圧力との第２の差圧に応答
して油圧ポンプから吐出される圧油の流量を制御するポ
ンプ制御手段と、前記第１及び第２の分流補償弁に設け
られ、それぞれ、前記第１の差圧の目標値を設定する駆
動手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第
２のアクチュエータの最大負荷圧力とから前記第２の差
圧を求める第１の手段と、少なくとも前記第１の手段で
求めた第２の差圧に基づいて、前記第１及び第２の分流
補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力として
個別の値を演算する第２の手段と、前記第１及び第２の
分流補償弁のそれぞれに対応して設けられた第１及び第
２の制御圧力発生手段であって、それぞれ、前記第２の
手段で求めた個別の値に応じた制御圧力を発生し、これ
を前記第１及び第２の分流補償弁の駆動手段にそれぞれ
出力する前記第１及び第２の制御圧力発生手段とを備え
た建設機械の油圧駆動装置において、（ａ）前記油圧ポ
ンプの吐出圧力に基づいて、前記第１の分流補償弁の駆
動手段が付与すべき制御力として前記第２の手段と異な
る値を求める第３の手段と；（ｂ）前記第１の分流補償
弁の駆動手段が付与すべき制御力として、前記第２の手
段で求めた値と前記第３の手段で求めた値のうち、前記
第１の差圧の目標値が大きくなる方の値を選択して前記
第１の制御圧力発生手段に出力する第４の手段と；を備
える構成としたものである。

【００１３】上記油圧駆動装置において、好ましくは、
前記第１の分流補償弁の駆動手段は前記第１の圧力発生
手段で発生した制御圧力を閉弁方向に作用させる手段で
あり、前記第４の手段は、前記第２の手段で求めた値と
前記第３の手段で求めた値の小さい方の値を選択する最
小値選択手段である。

【００１４】また、前記第３の手段は、前記第１の分流
補償弁の駆動手段が付与すべき制御力として、前記吐出
圧力が小さいときは前記第１の差圧の目標値が小さく、
吐出圧力が大きくなるにしたがって該第１の差圧の目標
値が大きくなる値を演算する。

【００１５】

【作用】以上のように構成した本発明において、第４の
手段で、第１の分流補償弁の駆動手段が付与すべき制御
力として、第２の手段で求めた値と第３の手段で求めた
値のうち、第１の差圧の目標値（目標補償差圧）が大き
くなる方の値を選択して第１の制御圧力発生手段に出力
することにより、油圧ポンプの吐出圧力が高いときの第
３の手段で求められる値を第１の差圧の目標値を大きく
する値に設定しておけば、油圧ポンプの吐出圧力が高い
ときには、第１の分流補償弁の目標補償差圧が大きくな
り、絞り過ぎの状態が解消され、したがって、第１のア
クチュエータを走行モータとした場合、登坂走行時にポ
ンプ吐出圧力が高くなっても、走行モータには十分な流
量の圧油を供給でき、いかなる走行状態でも好適な走行
複合動作が行える。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、本発明を油圧シ
ョベルに適用した場合につき、図面を参照して説明す
る。

【００１７】図１において、本実施例の油圧ショベルに
適用された油圧駆動装置は、原動機２１及び原動機２１
によって駆動される１つの可変容量型の油圧ポンプ、即
ち主ポンプ２２を含む油圧源２０と、主ポンプ２２から
吐出される圧油によって駆動される複数のアクチュエー
タ、即ち旋回モータ２３、走行モータ２４、ブームシリ
ンダ２６、アームシリンダ２７、及びバケットシリンダ
２８と、これら複数のアクチュエータのそれぞれに供給
される圧油の流れを制御する流量制御弁、即ち旋回用方
向切換弁２９、走行用方向切換弁３０、ブーム用方向切
換弁３２、アーム用方向切換弁３３、バケット用方向切
換弁３４と、これら流量制御弁に対応してその上流に配
置され、流量制御弁の入口と出口の間に生じる差圧、即
ち流量制御弁の前後差圧ΔＰv1，ΔＰv2，ΔＰv4，ΔＰ
v5，ΔＰv6をそれぞれ制御する圧力補償弁、即ち分流補
償弁３５，３６，３８，３９，４０とを備えている。

【００１８】また、油圧源２０は、主ポンプ２２が最大
可能吐出量に達するまでの範囲で、主ポンプ２２の吐出
圧力Ｐs とアクチュエータ２３〜２８の最大負荷圧力Ｐ
Lmaxとの差圧ΔＰLSに応答して吐出圧力Ｐs がその差圧
ΔＰLSよりも一定値だけ高くなるように主ポンプ２２の
吐出量を制御する、ロードセンシング制御方式のポンプ
制御装置４１を備えている。

【００１９】流量制御弁２９〜３４には、それぞれ、ア
クチュエータ２３〜２８の駆動時にそれらの負荷圧力を
取り出すためのチェック弁４２ａ，４２ｂ，４２ｄ，４
２ｅ，４２ｆを備えた負荷ライン４３ａ，４３ｂ，４３
ｄ，４３ｅ，４３ｆが接続され、これら負荷ライン４３
ａ〜４３ｆは更に共通の最大負荷ライン４４に接続され
ている。

【００２０】分流補償弁３５〜４０はそれぞれ次のよう
に構成されている。分流補償弁３５は、旋回用方向切換
弁２９の出口圧力が導かれ、分流補償弁３５の弁体を開
弁方向に付勢する駆動部３５ａと、旋回用方向切換弁２
９の入口圧力が導かれ、分流補償弁３５の弁体を閉弁方
向に付勢する駆動部３５ｂと、分流補償弁３５の弁体を
力ｆで開弁方向に付勢するばね４５と、パイロットライ
ン５１ａを介して後述する制御圧力Ｐc1が導かれ、分流
補償弁３５の弁体を閉弁方向に制御力Ｆc1で付勢する駆
動部３５ｃとを備え、駆動部３５ａ，３５ｂにより分流
補償弁３５の弁体に旋回用方向切換弁２９の前後差圧Δ
Ｐv1に基づく第１の制御力が閉弁方向に付与され、ばね
４５と駆動部３５ｃとにより分流補償弁３５の弁体に第
２の制御力ｆ−Ｆc1が開弁方向に付与され、第１の制御
力と第２の制御力のバランスにより分流補償弁３５の絞
り量が定まり、旋回用方向切換弁２３の前後差圧ΔＰv1
が制御される。ここで、第２の制御力ｆ−Ｆc1は旋回用
方向切換弁２３の前後差圧ΔＰv1の目標値（目標補償差
圧）を設定する値となる。

【００２１】その他の分流補償弁３６〜４０も同様に構
成されている。即ち、分流補償弁３６〜４０は、それら
の弁体を流量制御弁３０〜３４の前後差圧ΔＰv2〜ΔＰ
v6に基づく第１の制御力でそれぞれ付勢する対向する駆
動部３６ａ，３６ｂ；３８ａ，３８ｂ；３９ａ，３９
ｂ；４０ａ，４０ｂと、力ｆで弁体を開弁方向に付勢す
るばね４６，５８，５９，５０と、パイロットライン５
１ｂ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆを介して同様に後述する
制御圧力Ｐc2，Ｐc4，Ｐc5，Ｐc6が導かれ、それぞれの
弁体を制御力Ｆc2，Ｆc4，Ｆc5，Ｆc6で閉弁方向に付勢
する駆動部３６ｃ，３８ｃ，３９ｃ，４０ｃとを備えて
いる。

【００２２】また、分流補償弁３５〜４０は、ＷＯ９０
／１３７４８号公報に記載のように、油圧ポンプ２２の
吐出圧力とそれぞれのアクチュエータ２３〜２８の負荷
圧力（自己負荷圧力）との差圧に基づく開弁方向の付加
的制御力を弁スプールに付与する構成となっており、こ
れにより、ポンプ吐出圧力Ｐs と自己負荷圧力ＰL との
差圧Ｐs −ＰL が増大すると流量制御弁２９〜３４の前
後差圧が増大し、流量制御弁の通過流量Ｑが増大すると
いう「正の勾配特性」が与えられ（図９参照）、ハンチ
ングを生じることのない、安定した流量制御を可能にし
ている。なお、その構成の詳細はＷＯ９０／１３７４８
号公報に記載されているので、ここでは説明しない。

【００２３】ポンプ制御装置４１は、図２に示すよう
に、主ポンプ２２の斜板２２ａを駆動し、押しのけ容積
を制御する油圧シリンダ装置５２と、油圧シリンダ装置
５２の変位を制御する制御弁５３とからなり、制御弁５
３は、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐs とアクチュエータ２
３〜２８の最大負荷圧力ＰLmaxとの差圧ΔＰLSを設定す
るばね５４と、アクチュエータ２３〜２８の最大負荷圧
力ＰLmaxが管路５５を介して導かれる駆動部５６と、主
ポンプ２２の吐出圧力Ｐs が管路５７を介して導かれる
駆動部５８とを備えている。最大負荷圧力ＰLmaxが上昇
すると、それに応答して制御弁５３が図示左方に駆動さ
れ、油圧シリンダ装置５２を図示左方に駆動し、主ポン
プ２２の押しのけ容積を増大させて吐出量を増大させ
る。これにより、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐs はばね５
４により定まる一定の値だけ高い圧力に保持される。

【００２４】本実施例の油圧駆動装置は、更に、図１及
び図３に示すように、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐs とア
クチュエータ２３〜２８の最大負荷圧力ＰLmaxとを導入
し、両者の差圧ΔＰLSを検出し、対応する電気信号Ｘ1
を出力する差圧検出器５９と、主ポンプ２２より吐出さ
れる圧油の温度Ｔh を検出し、対応する電気信号Ｘ２を
出力する温度検出器６０と、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐ
ｓ を検出し、対応する電気信号Ｘ3 を出力する圧力検
出器５８と、差圧検出器５９、温度検出器６０及び圧力
検出器５８からの電気信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 を入力して
上述した制御力Ｆc1〜Ｆc6の値を演算し、対応する電気
信号ａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｆを出力するコントローラ６１
と、分流補償弁３５〜４０に対応して設けられ、コント
ローラ６１からの電気信号ａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｆをそれぞ
れ入力する電磁比例減圧弁６２ａ，６２ｂ，６２ｄ，６
２ｅ，６２ｆ、電磁比例減圧弁６２ａ〜６２ｆにパイロ
ット圧を供給するパイロットポンプ６３、及びこのパイ
ロットポンプ６３から出力されるパイロット圧の大きさ
を規定するリリーフ弁６４を含む制御圧力発生回路６５
とを備えている。電磁比例減圧弁６２ａ〜６２ｆは電気
信号ａ〜ｆにより作動し、コントローラ６１で演算した
制御力Ｆc1〜Ｆc6の値に応じた制御圧力Ｐc1〜Ｐc6を発
生し、これをパイロットライン５１ａ〜５１ｆを介して
分流補償弁３５〜４０の駆動部３５ｃ〜４０ｃにそれぞ
れ出力する。

【００２５】電磁比例減圧弁６２ａ〜６２ｆ及びリリー
フ弁６４は、好ましくは１点鎖線６６で示すように、１
つのブロックに集合体として構成してある。

【００２６】コントローラ６１は、図４に示すように、
電気信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 を入力する入力部７０と、記
憶部７１と、記憶部７１に記憶したテーブルデータを用
い、同記憶部に記憶した制御プログラムにしたがって制
御力Ｆc1〜Ｆc6を演算する演算部７２と、演算部７２で
求めた制御力を電気信号ａ〜ｆとして出力する出力部７
３とを備えている。

【００２７】コントローラ６１の演算部７２で行われる
演算の内容を機能ブロック図で図５に示す。図中、ブロ
ック７４は分流特性演算部であり、記憶部７１に予め記
憶してある演算テーブル８０，８１，８３，８４，８
５，８６を読みだし、差圧ΔＰLSに対応する制御力Ｆc1
〜Ｆc6及び油温Ｔh に対応する補正計数Ｋを演算する。
演算テーブル８６で求めた補正係数Ｋは、乗算ブロック
８７，８８，８９でそれぞれ演算テーブル８３，８４，
８５で求めた制御力Ｆc4〜Ｆc6と乗算され、これら制御
力の値を温度補正する。

【００２８】ブロック７６は遅延部であり、分流特性演
算部７４で求めた制御力Ｆc1〜Ｆc6は、それぞれ一次遅
れ要素９０〜９５のフィルタをかけられた後、電気信号
ａ〜ｆとして出力される。

【００２９】以上の構成により、流量制御弁２９〜３４
の任意の１つまたは複数を操作したとき、差圧ΔＰLSの
電気信号Ｘ1 及び油温Ｔh の電気信号Ｘ2 に対応した個
別の制御力Ｆc1〜Ｆc6が求められ、これら制御力に相応
する電気信号ａ〜ｆにより電磁比例減圧弁６２ａ〜６２
ｆが駆動され、制御力Ｆc1〜Ｆc6に相応する制御圧力Ｐ
c1−Ｐc6が分流補償弁３５〜４０の駆動部３５ｃ〜４０
ｃに出力される。駆動部３５ｃ〜４０ｃはこの制御圧力
により分流補償弁３５〜４０に閉弁方向の制御力Ｆc1〜
Ｆc6を付与し、結果として分流補償弁３５〜４０には第
２の制御力ｆ−Ｆc1，ｆ−Ｆc2，ｆ−Ｆc4，ｆ−Ｆc5，
ｆ−Ｆc6が開弁方向に付与され、分流補償弁３５〜４０
に個別の圧力補償特性が与えられる。

【００３０】分流特性演算部７４の演算テーブル８０〜
８５に設定した差圧ΔＰLSと制御力Ｆc1〜Ｆc6の関係を
図６に示す。

【００３１】図６において、（Ａ）は、演算テーブル８
０に設定した差圧ΔＰLSと旋回モータ２３に係わる分流
補償弁３５に付与されるべき制御力Ｆc1との関係を示
す。ここで、ΔＰLS0 は、ロードセンシング制御方式の
ポンプ制御装置４１により保持される主ポンプ２２の吐
出圧力と最大負荷圧力との差圧、即ち制御弁５３のばね
５４（図２参照）が設定するロードセンシング補償差圧
であり、ｆo はそのロードセンシング補償差圧ΔＰLS0
に対応する制御力Ｆc1の値である。Ａは旋回モータ２３
の最大速度を決める最小差圧、即ち旋回モータ２３に係
わる最大流量補償差圧であり、ｆｃはこの最大流量補償
差圧Ａに対応する最大流量補償制御力である。ｆはばね
４５の力である。なお、ｆ−ｆo は、ロードセンシング
補償差圧ΔＰLSO が確保されているときに分流補償弁３
５に付与される第２の制御力に相当するが、この値は、
これにより設定される旋回用方向切換弁２３の前後差圧
ΔＰv1の目標値がロードセンシング補償差圧ΔＰLS0 に
ほぼ一致するように定められている。また、２点鎖線は
ばね４５の特性を示す基本関数である。

【００３２】図６（Ａ）において、差圧ΔＰLSが最大流
量補償差圧Ａより小さい場合は、制御力Ｆc1は、基本関
数の特性に沿って差圧ΔＰLSの減少に応じて増加し、差
圧ΔＰLSが最小流量補償差圧Ｂ以下になると、制御力Ｆ
c1は差圧ΔＰLSの減少に係わらずばね４５の力ｆ以下の
最大値ｆmax に制限される。また、差圧ΔＰLSが最大流
量補償差圧Ａ以上では、制御力Ｆc1は差圧ΔＰLSの増加
に係わらず一定ｆｃである。

【００３３】図６（Ｂ）は、演算テーブル８１に設定し
た差圧ΔＰLSと走行モータ２４に係わる分流補償弁３６
に付与されるべき制御力Ｆc2との関係を示す。２点鎖線
は図６（Ａ）と同様ばね４６の特性による基本関数を示
す。図６（Ｂ）の関係において、制御力Ｆc2は基本関数
の勾配よりも小さい勾配で差圧ΔＰLSの減少に応じて増
加する。また、差圧ΔＰLSが最大流量補償差圧Ａ以上で
は、制御力Ｆc2は図６（Ａ）と同様差圧ΔＰLSの増加に
係わらず一定である。

【００３４】図６（Ｃ）は、演算テーブル８３ａに設定
した差圧ΔＰLSとブームシリンダ２６に係わる分流補償
弁３８に付与されるべき制御力Ｆc4との関係を示す。２
点鎖線は図６（Ａ）と同様ばね４８の特性による基本関
数を示す。図６（Ｃ）の関係において、制御力Ｆc4は、
図６（Ｂ）に示す制御力Ｆc2，Ｆc3の特性の勾配に比べ
て更に小さい勾配で差圧ΔＰLSの減少に応じて増加す
る。また、差圧ΔＰLSが最大流量補償差圧Ａ以上では、
制御力Ｆc4は図６（Ａ）と同様差圧ΔＰLSの増加に係わ
らず一定である。

【００３５】図６（Ｄ）は、演算テーブル８４ａ，８５
ａに設定した差圧ΔＰLSとアームシリンダ２７及びバケ
ットシリンダ２８に係わる分流補償弁３９，４０に付与
されるべき制御力Ｆc5，Ｆc6との関係を示す。２点鎖線
は図６（Ａ）と同様ばね４９，５０の特性による基本関
数を示す。図６（Ｄ）の関係において、制御力Ｆc5，Ｆ
c6は、全体的には基本関数の特性に沿って差圧ΔＰLSの
減少に応じて増加し、差圧ΔＰLSが最小流量補償差圧Ｂ
以下になると、図６（Ａ）に示す関係と同様、差圧ΔＰ
LSの減少に係わらずばね４９，５０の力ｆ以下の最大値
ｆmax に制限される。差圧ΔＰLSが最大流量補償差圧Ａ
以上では、制御力Ｆc5，Ｆc6は図６（Ａ）と同様差圧Δ
ＰLSの増加に係わらず一定である。

【００３６】図７に、演算テーブル８６ａに設定した油
温Ｔh と補正係数Ｋとの関係を示す。この関係は、油温
Ｔh が所定温度Ｔh0よりも大きい場合には補正係数が１
であり、油温Ｔh が所定温度Ｔh0よりも低下するにした
がって補正係数Ｋが徐々に１よりも小さくなる。ここ
で、所定温度Ｔh0は、回路を流れる圧油が主ポンプ２２
から吐出される流量に大きな影響を与えない程度の粘度
を有すると考えられる温度である。

【００３７】また、図５に戻り、遅延ブロック７６にお
いて、一次遅れ要素９０〜９５は、アクチュエータ２３
〜２８毎にそれらの動作に最適の時間遅れを与える時定
数Ｔ1 〜Ｔ6 に設定されている。このうち、走行モータ
に２４に係わる分流補償弁３６に対応する遅れ要素９１
の時定数Ｔ2 は他の時定数Ｔ1 ，Ｔ4 〜Ｔ6 に比べて極
端に大きくされ、分流補償弁３６に付与されるべき制御
力Ｆc2の値の変化に対して大きな時間遅れが与えられる
ようになっている。

【００３８】以上のような演算テーブル８０ａ〜８６ａ
及び一次遅れ要素９０〜９５を備えることにより、特開
平２−１１８２０３号公報に記載のように、旋回とブー
ム上げの複合動作、走行から走行とブーム上げの複合動
作への移行等の操作に際して、それぞれ最適の分流特性
を与え、操作性及び作業効率が改善され、かつ寒冷地、
冬期の早朝、夜間等の作業を円滑に行うことができる。
また、遅延ブロック７６の個別の時定数の設定によって
更に操作性及び作業効率が改善される。なお、この内容
の詳細は特開平２−１１８２０３号公報を参照のこと。

【００３９】再び図５に戻り、ブロック７７は走行用制
御力演算部であり、記憶部７１に予め記憶してある演算
テーブルを読み出し、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐs に対
応する制御力Ｆctを演算する。補正テーブル８１で演算
され、一次遅れ要素９１を経由した制御力Ｆc2は、ブロ
ック７７で演算した制御力Ｆctとブロック７８の最小値
選択部で小さい方の値が選択され、電気信号ｂとして出
力される。

【００４０】ブロック７７の演算テーブルには、図８に
示すようなポンプ吐出圧力Ｐs と制御力Ｆctとの関係が
設定されている。すなわち、その演算テーブルには、ポ
ンプ吐出圧力Ｐs が小さきときには制御力Ｆctが大き
く、ポンプ吐出圧力Ｐs が大きくなるにしたがって制御
力Ｆctが小さくなる関係に設定されている。

【００４１】次に、以上のように構成した本実施例の動
作を説明する。流量制御弁２９〜３４の任意の１つ又は
複数を操作すると、主ポンプ２２からの圧油が分流補償
弁及び流量制御弁を通って対応するアクチュエータに供
給される。このとき、主ポンプ２２はポンプ制御装置４
１によりロードセンシング制御され、主ポンプ２２の吐
出圧力と最大負荷圧力との差圧ΔＰLSは差圧検出器５９
で検出され、対応する電気信号Ｘ1 がコントローラ２１
に入力される。同時に、油温が油温検出器６０で検出さ
れ、対応する電気信号Ｘ2 がコントローラ６１に入力さ
れる。これにより、前述したように、分流特性演算部７
４の演算テーブル８０〜８６から電気信号Ｘ1 ，Ｘ2 に
対応した制御力Ｆc1〜Ｆc6が求められ、個々のアクチュ
エータに対応してそれぞれ最適の分流特性が与えられ
る。

【００４２】また、油圧ポンプ２２の吐出圧力Ｐs が圧
力検出器５８により検出され、対応する電気信号Ｘ3 が
コントローラ２１に入力され、走行用分流補償弁３６に
対しては、分流特性演算部７４の演算テーブル８１で通
常の通り差圧ΔＰLSに対応した制御力Ｆc2を演算すると
共に、走行用制御力演算部７７でポンプ吐出圧力Ｐsに
基づき制御力Ｆctを演算し、最小値選択部７８でＦc2，
Ｆctの小さい方の値が選択され、電気信号ｂとして出力
される。その結果、走行モータに係わる分流補償弁３６
にはそれに対応した目標補償差圧が設定される。

【００４３】ここで、演算部７７のテーブルには、上記
のように、ポンプ吐出圧力Ｐs が小さきときには制御力
Ｆctが大きく、ポンプ吐出圧力Ｐs が大きくなるにした
がって制御力Ｆctが小さくなる関係が設定され、最小値
選択部７８で最小値選択が行われる。その結果、演算部
７７のテーブルは上限値リミッタテーブルとして機能す
る。

【００４４】すなわち、平地や降坂走行時にはポンプ吐
出圧力Ｐs が低く、演算部７７のテーブルでは制御力Ｆ
ctとして最大値Ｆctmax またはその付近の大きな値が演
算され、最小値選択部７８では、この制御力Ｆctと差圧
ΔＰLSから求めた制御力Ｆc2との小さい方の値を選択す
るので、このときは制御力Ｆc2が支配的となる。登坂走
行時にも同様に両者の値が演算され、最小値選択される
が、このときはポンプ吐出圧力Ｐs が高く、演算部７７
のテーブルでは制御力Ｆctとして小さな値が演算される
ので、平地や降坂走行時とは逆に、演算部７７で求めた
制御力Ｆctが支配的となる。

【００４５】以上のように、登坂走行時には制御力Ｆct
が支配的となることにより、次の作用効果が得られる。

【００４６】前述したように、本実施例の分流補償弁３
５〜４０は、同時に２つのアクチュエータを駆動したと
きの軽負荷側の分流補償弁のフローフォースによるハン
チングを防止するため、ポンプ吐出圧力Ｐs と自己負荷
圧力ＰLとの差圧Ｐs −ＰLが増大すると流量制御弁２９
〜３４の前後差圧が増大し、流量制御弁の通過流量Ｑが
増大するという「正の勾配特性」が与えられている。こ
の特性を図９に示す。分流補償弁がこのような正の勾配
特性を有するとき、同時に駆動される２つのアクチュエ
ータの負荷圧力の差が小さくなると、ポンプ吐出圧力Ｐ
s と軽負荷側のアクチュエータの負荷圧力ＰL との差圧
Ｐs −ＰL が減少するので、軽負荷側のアクチュエータ
へ供給される圧油の流量Ｑが少なくなる。

【００４７】一方、ホイール式油圧ショベルにおいて、
走行しながらフロントアタッチメントを動作させる走行
複合動作を行う場合、平地や降坂走行時の走行モータの
負荷圧力が比較的低いときは、走行が軽負荷側となる場
合が多く、このときは、ポンプ吐出圧力と走行モータの
負荷圧力との差圧は比較的大きい。これに対し、登坂走
行時には走行モータの負荷圧力が高くなるので、走行モ
ータが高負荷側となり、ポンプ吐出圧力は高くなり、ポ
ンプ吐出圧力と走行モータの負荷圧力との差圧は比較的
小さくなる。すなわち、図９に示すように、平地や降坂
走行時にはポンプ吐出圧力Ｐs と走行負荷圧力ＰL との
差圧Ｐs −ＰL がΔＰ1 であったものが、登坂走行時に
はΔＰ2 と減少する。このため、走行用の分流補償弁の
目標補償差圧（制御力Ｆc2）が同じとすれば、走行モー
タに供給される流量もＱ1 からＱ2 へと減少し、この目
標補償差圧を平地や降坂走行時にフロントアタッチメン
トが十分に動くように小さく設定した場合、走行モータ
への供給流量が極端に少なくなって、走行が止まってし
まうことがある。

【００４８】本実施例では、上記のように登坂走行時の
ポンプ吐出圧力Ｐs が高くなる状態では、演算部７７で
求めた比較的小さな制御力Ｆctが選択され、走行モータ
に係わる分流補償弁３６の目標補償差圧を大きく設定す
る。このため、分流補償弁３６が絞り過ぎられず、走行
モータ２４に十分な流量の圧油が供給され、所望の走行
速度を得ることができる。

【００４９】したがって、本実施例によれば、平地や降
坂走行時には十分にブームやアームのフロントアタッチ
メントを動かすことができると共に、登坂走行時には走
行が停止することなくフロントアタッチメントを動かす
ことができ、いかなる走行状態においても好適な走行複
合動作を行うことができる。

【００５０】なお、以上の実施例では、分流補償弁は、
分流特性演算部７４で演算された制御力が閉弁方向に作
用し、ばね４５〜５０の付勢力との釣り合いで目標補償
差圧を設定する構成としたが、特開平２−１１８２０３
号公報の第１７図に示すように、当該制御力が開弁方向
に作用し、この制御力のみで目標補償差圧を設定する構
成であっても良い。この場合は、特開平２−１１８２０
３号公報の第１８図に示すように、分流特性演算部の演
算テーブルに設定する関係は、差圧ΔＰLSが大きくなる
にしたがって制御力も大きくなるように差圧と制御力の
関係を設定すれば良く、この場合も、上記実施例と同様
に本発明を適用し、同様の効果を得ることができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、平地や降坂走行時には
十分にフロントアタッチメントを動かすことができると
共に、登坂走行時には走行が停止することなくフロント
アタッチメントを動かすことができ、いかなる走行状態
においても好適な走行複合動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による建設機械の油圧駆動装
置の概略図である。

【図２】図１に示すポンプレギュレータの詳細回路図で
ある。

【図３】制御圧力発生回路の詳細図である。

【図４】コントローラのハード構成の概念を示す図であ
る。

【図５】コントローラの演算機能を示すブロック図であ
る。

【図６】図５に示す分流特性演算部における演算テーブ
ルの差圧ΔＰLSと制御力との関係を示す図である。

【図７】図５に示す分流特性演算部における演算テーブ
ルの油温ＴhLと補正係数Ｋとの関係を示す図である。

【図８】図５に示す走行用制御力演算部における演算テ
ーブルのポンプ吐出圧力Ｐs と制御力Ｆctとの関係を示
す図である。

【図９】分流補償弁の正の勾配特性を説明する図であ
る。

【符号の説明】

２２ 油圧ポンプ ２３〜２８ アクチュエータ ２９〜３４ 流量制御弁 ３５〜４０ 分流補償弁 ４１ ポンプ制御装置 ３５ｃ〜４０ｃ 駆動部 ５８ 圧力検出器 ５９ 差圧検出器（第１の手段） ６１ コントローラ ６５ 制御圧力発生回路 ７４ 分流特性演算部（第２の手段） ７７ 走行用制御力演算部（第３の手段） ７８ 最小値選択部（第４の手段）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給
   される圧油によって駆動される少なくとも第１及び第２
   の油圧アクチュエータと、これら第１及び第２のアクチ
   ュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する第
   １及び第２の流量制御弁と、これら第１及び第２の流量
   制御弁の入口と出口の間に生じる第１の差圧をそれぞれ
   制御する、正の勾配特性を有する第１及び第２の分流補
   償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第２
   のアクチュエータの最大負荷圧力との第２の差圧に応答
   して油圧ポンプから吐出される圧油の流量を制御するポ
   ンプ制御手段と、前記第１及び第２の分流補償弁に設け
   られ、それぞれ、前記第１の差圧の目標値を設定する駆
   動手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第
   ２のアクチュエータの最大負荷圧力とから前記第２の差
   圧を求める第１の手段と、少なくとも前記第１の手段で
   求めた第２の差圧に基づいて、前記第１及び第２の分流
   補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力として
   個別の値を演算する第２の手段と、前記第１及び第２の
   分流補償弁のそれぞれに対応して設けられた第１及び第
   ２の制御圧力発生手段であって、それぞれ、前記第２の
   手段で求めた個別の値に応じた制御圧力を発生し、これ
   を前記第１及び第２の分流補償弁の駆動手段にそれぞれ
   出力する前記第１及び第２の制御圧力発生手段とを備え
   た建設機械の油圧駆動装置において、 （ａ）前記油圧ポンプの吐出圧力に基づいて、前記第１
   の分流補償弁の駆動手段が付与すべき制御力として前記
   第２の手段と異なる値を求める第３の手段と； （ｂ）前記第１の分流補償弁の駆動手段が付与すべき制
   御力として、前記第２の手段で求めた値と前記第３の手
   段で求めた値のうち、前記第１の差圧の目標値が大きく
   なる方の値を選択して前記第１の制御圧力発生手段に出
   力する第４の手段と； を備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置
   において、前記第１の分流補償弁の駆動手段は前記第１
   の圧力発生手段で発生した制御圧力を閉弁方向に作用さ
   せる手段であり、前記第４の手段は、前記第２の手段で
   求めた値と前記第３の手段で求めた値の小さい方の値を
   選択する最小値選択手段であることを特徴とする建設機
   械の油圧駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置
   において、前記第３の手段は、前記第１の分流補償弁の
   駆動手段が付与すべき制御力として、前記吐出圧力が小
   さいときは前記第１の差圧の目標値が小さく、吐出圧力
   が大きくなるにしたがって該第１の差圧の目標値が大き
   くなる値を演算することを特徴とする建設機械の油圧駆
   動装置。