JP2656595B2

JP2656595B2 - 土木・建設機械の油圧駆動装置

Info

Publication number: JP2656595B2
Application number: JP1193589A
Authority: JP
Inventors: 勇輔梶田; 東一平田; 玄六杉山
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-01-23
Filing date: 1989-01-23
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH02194217A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、油圧シヨベルの土木・建設機械に備えら
れ、主油圧ポンプの圧油を複数の分流補償弁を介して対
応する複数のアクチユエータのそれぞれに分流して供給
し、これらのアクチユエータを複合駆動して所望の複合
操作をおこなうことができる油圧駆動装置に関する。

＜従来の技術＞第16図は、この種の従来の油圧駆動装置の一例として
挙げた油圧シヨベルの油圧駆動装置を示す回路図であ
る。

この第16図に示す油圧駆動装置は、原動機１と、この
原動機１によつて駆動する可変容量油圧ポンプすなわち
主油圧ポンプ２と、この主油圧ポンプ２から吐出される
圧油によつて駆動し、図示しないブームを回動させるブ
ームシリンダ３、及び図示しないバケツトを回動させる
バケツトシリンダ４を含むアクチユエータとを備えてい
る。

また、主油圧ポンプ２からブームシリンダ３に供給さ
れる圧油の流れを制御する流量制御弁、すなわちブーム
用方向制御弁５と、このブーム用方向制御弁５の前後差
圧を制御する分流補償弁６と、主油圧ポンプ２からバケ
ツトシリンダ４に供給される圧油の流れを制御する流量
制御弁、すなわちバケツト用方向制御弁７と、このバケ
ツト用方向制御弁７の前後差圧を制御する分流補償弁８
とを備えている。

分流補償弁６の一方の駆動部6aには、この分流補償弁
６の上流側の圧力と負荷圧とによる制御力Fa₁が当該分
流補償弁６が開くように与えられ、他方の駆動部6bに
は、この分流補償弁６の下流側の圧力とシヤトル弁９、
10を介して導かれる回路の最大負荷圧とによる制御力Fa
₂が、当該分流補償弁６が閉じるように与えられ、同様
に分流補償弁８の一方の駆動部8aには、この分流補償弁
８の上流側の圧力と負荷圧とによる制御力Fb₁が、当該
分流補償弁８が開くように与えられ、他方の駆動部8bに
は、この分流補償弁８の下流側の圧力と回路の最大負荷
圧とによる制御力Fb₂が当該分流補償弁８が閉じるよう
に与えられる。

なお、主油圧ポンプ２の押しのけ容積は、主油圧ポン
プ２のポンプ圧と回路の最大負荷圧との差圧の大きさに
応じて切換えられる流量制御弁11によつて駆動する制御
用アクチユエータ12によつて制御される。また、主油圧
ポンプ２から吐出される圧油の最大圧力、すなわちリリ
ーフ圧は主リリーフ弁13によつて規定されている。

そして、例えば駆動圧の大きさの異なるブームシリン
ダ３とバケツトシリンダ４の複合駆動に際して、ブーム
用方向制御弁５の上流側の圧力をPz₁、下流側の圧力をP
_L1、バケツト用方向制御弁７の上流側の圧力をPz₂、下
流側の圧力をP_L2、ポンプ圧Ps、回路の最大負荷圧をPam
ax、ポンプ圧Psと最大負荷圧Pamaxの差圧、すなわちロ
ードセンシング差圧をΔP_LS、分流補償弁６の圧力P_L1が
作用する駆動部の受圧面積をa_L1、圧力Pz₁が作用する駆
動部の受圧面積をaz₁、ポンプ圧Psが作用する駆動部の
受圧面積をas₁、最大負荷圧Pamaxが作用する駆動部の受
圧面積をam₁、分流補償弁８の圧力P_L2が作用する駆動部
の受圧面積をa_L2、圧力Pz₂が作用する駆動部の受圧面積
をaz₂、ポンプ圧Psが作用する駆動部の受圧面積をas₂、
最大負荷圧Pamaxが作用する駆動部の受圧面積をam₂と
し、便宜的に、 a_L1＝az₁＝a_L2＝az₂＝as₁＝am₁＝as₂＝am₂ とすると、分流補償弁６の駆動部に作用する力のつり合
いから、 P_L1・a_L1＋Ps・as₁＝Pz₁・az₁＋Pamax・am₁ （１）ここで、a_L1＝as₁＝az₁＝am₁であり、ポンプ圧Psと最大
負荷圧Pamaxとの差圧をΔP_LSとしたことから、ブーム用
方向制御弁５の前後差圧Pz₁−P_L1は、 Pz₁−P_L1＝Ps−Pamax＝ΔP_LS （２）となる。

同様に、分流補償弁８の駆動部に作用する力のつり合
いから、 P_L2・a_L2＋Ps・as₂＝Pz₂・az₂＋Pamax・am₂ （３）ここで、a_L2＝as₂＝az₂＝am₂であることから、バケツト
用方向制御弁７の前後差圧Pz₂−P_L2は、 Pz₂−P_L2＝Ps−Pamax＝ΔP_LS （４）となる。

上記（２）、（４）式から分かるように、分流補償弁
６、８の作用により、ブームシリンダ３、バケツトシリ
ンダ４のそれぞれの負荷圧が個々に変化しても、その負
荷圧の変化の影響が互いに他のアクチユエータに及ぼさ
れず、これによりブーム用方向制御弁５の前後差圧と、
バケツト用方向制御弁７の前後差圧とが同じΔP_LSの値
に保持される。したがつて、主油圧ポンプ２から吐出さ
れる圧油のブームシリンダ３、バケツトシリンダ４に対
する分流比が一定に保たれ、主油圧ポンプ２の圧油をブ
ームシリンダ３、バケツトシリンダ４のそれぞれに、ブ
ーム用方向制御弁５、バケツト用方向制御弁７のそれぞ
れの操作量に応じた流量供給でき、ブーム、バケツトの
複合操作による作業、例えば土砂の掘削作業をおこなう
ことができる。

＜発明が解決しようとする課題＞ところで、このように構成される従来の油圧駆動装置
にあつて、例えば土砂の掘削作業をおこなつている際
に、図示しないバケツトが土中等の異物に引つかかり、
これにより回路圧がリリーフ圧まで上昇することがあ
る。このような場合、図示しないブームを上げてバケツ
トの引つかかりを除こうと試みられるが、回路の最大負
荷圧Pamaxがリリーフ圧となることからポンプ圧Psと最
大負荷圧Pamaxとの差圧であるロードセンシング差圧ΔP
_LSは著しく減少し、この差圧ΔP_LSの減少に流量調整弁1
1、制御用アクチユエータ12が応動して油圧ポンプ２の
押しのけ容積が小さくなり、これに応じて油圧ポンプ２
から吐出される圧油の流量が小さくなり、また分流補償
弁６、８の作用によりブーム用方向制御弁５、バケツト
用方向制御弁７の前後差圧、すなわちロードセンシング
差圧ΔP_LSは同等に小さく保たれることから一定の分流
比に保持される。すなわち、押しのけ容積で決まる小さ
な流量のさらに分流された小流量がブームシリンダ３に
供給されることから、ブームシリンダ３が作動せず、所
望のブーム上げを一時的におこなえない事態を招き、作
業性が低下する。

なお、このように回路圧がリリーフ圧まで上昇した場
合のアクチユエータの作動不良は、ブームとバケツトの
複合操作に限らず生じうるものであり、また油圧シヨベ
ルに限らず、他の土木・建設機械においても起こりうる
ものである。

すなわち、第16図に例示するような分流補償弁、方向
制御弁、及び複数のアクチユエータを備え、油圧ポンプ
の押しのけ容積がポンプ圧Psと回路の最大負荷圧Pamax
との差圧、すなわちロードセンシング差圧ΔP_LSで制御
されるような土木・建設機械の油圧駆動装置にあつて
は、最大負荷圧Pamaxがリリーフ圧となつたときにロー
ドセンシング差圧ΔP_LSは著しく小さくなり、これによ
り油圧ポンプの流量が小さくなり、併せてアクチユエー
タのそれぞれに供給される流量の分流比が小さくなつて
も差圧ΔP_LSが一定に保たれることから、各アクチユエ
ータに供給される流量がきわめて小さくなり、当該アク
チユエータの作動不良を生じる懸念がある。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、回路圧がリリーフ圧近くま
で上昇する事態となつてもアクチユエータの円滑な駆動
を可能にすることができる土木・建設機械の油圧駆動装
置を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞この目的を達成するために本発明は、主油圧ポンプ
と、この主油圧ポンプから供給される圧油によつて駆動
する複数のアクチユエータと、これらのアクチユエータ
に供給される圧油の流れを制御する流量制御弁と、これ
らの流量制御弁の前後差圧をそれぞれ制御する分流補償
弁と、主油圧ポンプから吐出される流量を制御する流量
制御手段と、主油圧ポンプから吐出される圧油のリリー
フ圧を規定する主リリーフ弁とを備え、主油圧ポンプの
圧油を、分流補償弁、流量制御弁のそれぞれを介してそ
れぞれのアクチユエータに供給し、これらのアクチユエ
ータの複合駆動が可能な土木・建設機械の油圧駆動装置
において、上述リリーフ圧に関連して分流補償弁を駆動
する制御力の大きさを、分流補償弁の開度を所定開度に
保ちうる所定値に規制する制御力規制手段を設けた構成
にしてある。

＜作用＞本発明は、上記のように構成したことから、回路圧が
リリーフ圧に近づいた状態では、制御力規制手段によつ
て分流補償弁の制御力の大きさが強制的に所定値に規制
され、すなわち本来の分流補償弁の機能を強制的に阻止
して、該分流補償弁の開度をアクチユエータの作動が可
能な流量を供給しうる所定開度に保ち、これにより回路
圧がリリーフ圧近くに上昇してポンプ圧と最大負荷圧と
の差圧が著しく減少しているにもかかわらず、油圧ポン
プから分流補償弁、流量制御手弁を介して所定流量をア
クチユエータに供給でき、当該アクチユエータの円滑な
駆動を実現させることができる。

＜実施例＞第１図は本発明の油圧駆動装置の第１の実施例を示す
回路図である。この第１の実施例は油圧シ１ベルに適用
したもので、原動機すなわちエンジン21と、このエンジ
ン21によつて駆動する１つの可変容量油圧ポンプ、すな
わち主油圧ポンプ22と、この主油圧ポンプ22から吐出さ
れる圧油の最大圧力を規定する主リリーフ弁22bと、こ
の主油圧ポンプから吐出される圧油によつて駆動する複
数のアクチユエータ、すなわち旋回モータ23と、左走行
モータ24と、右走行モータ25と、ブームシリンダ26と、
アームシリンダ27と、バケツトシリンダ28とを備えてい
る。なお、旋回モータ23は図示しない旋回体を駆動し、
左走行モータ24、右走行モータ25は図示しない履帯すな
わち走行体を駆動し、ブームシリンダ26、アームシリン
ダ27、バケツトシリンダ28は、それぞれ図示しないブー
ム、アーム、バケツトを駆動する。

また、旋回モータ23、左走行モータ24、右走行モータ
25、ブームシリンダ26、アームシリンダ27、バケツトシ
リンダ28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、すなわち旋回用方向制御弁29、左走行用方
向制御弁30、右走行用方向制御弁31、ブーム用方向制御
弁32、アーム用方向制御弁33、バケツト用方向制御弁34
と、これらの流量制御弁に対応して設けられる分流補償
弁35、36、37、38、39、40とを備えている。

また、上述した主油圧ポンプ22の押しのけ容積は制御
用アクチユエータ41で制御され、この制御用アクチユエ
ータ41の駆動は流量調製弁42によつて制御される。流量
調製弁42は管路43を介して導かれるポンプ圧Psと、管路
44を介して導かれる最大負荷圧Pamaxとの差圧ΔP_LSによ
つて駆動する。これらの制御用アクチユエータ41及び流
量調整弁42によつて、主油圧ポンプ22から吐出される流
量を、ポンプ圧Psと最大負荷圧Pamaxとの差圧ΔP_LSに応
じて制御する流量制御手段が構成されている。

上述した分流補償弁35〜40の一方の駆動部35a、36a、
37a、38a、39a、40aのそれぞれには、ばね45、46、47、
48、49、50のそれぞれの力と、それぞれの負荷圧による
制御力がこれらの分流補償弁35〜40が開くように与えら
れ、他方の駆動部35b、36b、37b、38b、39b、40bのそれ
ぞれには、これらの分流補償弁35、36、37、38、39、40
の下流側の圧力と、管路51を介して導かれる後述の制御
圧力とによる制御力が、これらの分流補償弁35〜40が閉
じるように与えられる。

そして、この第１の実施例では、主リリーフ弁22bで
規定されるリリーフ圧に関連して分流補償弁35〜40を駆
動する制御力の大きさを、これらの分流補償弁35〜40の
開度を所定開度に保ちうる所定値に規制する制御力規制
手段52を備えている。

この制御力規定手段52は、主油圧ポンプ22から吐出さ
れる圧油の圧力すなわちポンプ圧Psと、上述したアクチ
ユエータの負荷圧のうちの最大負荷圧Pamaxとの差圧、
すなわちロードセンシング差圧ΔP_LSを検出する差圧検
出装置53と、この差圧検出装置53から出力される信号に
基づいて分流補償弁35〜40の駆動部35b〜40bに制御力を
与える制御力付加手段54とを含んでいる。

制御力付加手段54は、例えば差圧検出装置53に接続さ
れ、入力部55と、この実施例の目的とする後述のアクチ
ユエータ強制駆動制御に関連して設定される第１の関数
関係、及びアクチユエータ強制駆動制御をおこなわない
通常制御に関連して設定される第２の関数関係を記憶す
る記憶部57と、第１の関数関係から制御力Faを求め、あ
るいは第２の関数関係から制御力Ｆを求める演算部56
と、この演算部56で求めた制御力Fa、あるいは制御力Ｆ
に相応する制御力信号を出力する出力部58を含むコント
ローラ59と、このコントローラ59から出力される制御力
信号に応じて、分流補償弁35〜40の駆動分流補償弁35b
〜40bに与えられる制御圧力を発生させる制御圧力発生
手段60とを含んでいる。

また、上述した制御圧力発生手段60は、例えばパイロ
ツト油圧源61と、管路51中に配置され、すなわちパイロ
ツト油圧源61と分流補償弁35〜40のそれぞれの他方の駆
動部35b〜40bとの間に配置され、コントローラ59の出力
部58から出力される制御力信号に応じて作動する１つの
電磁弁62とを含んでいる。

そして、上記したコントローラ59の記憶部57で記憶さ
れる第１の関数関係は、例えば第３図に示す関係であ
り、また、第２の関数関係は第４図に示す関係になつて
いる。第３図に示す第１の関数関係は、主リリーフ弁22
bで設定されるリリーフ圧に相応する特定差圧ΔP_Rの近
傍で、しかもこの特定差圧ΔP_Rよりも大きいハツチング
で示す領域Ｇに含まれる目標差圧ΔPxに相応する補償制
御力、すなわちアクチユエータの作動を補償する補償制
御力Fxを含む制御力Faと、特定差圧ΔP_R、目標差圧ΔPx
を含むロードセンシング差圧ΔP_LSとの関係であり、ロ
ードセンシング差圧ΔP_LSが次第に小さくなつて目標差
圧ΔPxに近づくときは次第に大きくなる制御力Faとな
り、ロードセンシング差圧ΔP_LSが目標差圧ΔPxに至る
と一定の補償制御力Fxとなる。なお、同第３図中、ｆは
分流補償弁35〜40の駆動部35a〜40aを付勢するばね45〜
50のばね力であり、補償制御力Fxはこのばね力ｆよりも
小さい値になつている。また、第４図に示す第２の関数
関係は第３図の破線部分も含めたものに相当し、通常の
ロードセンシング差圧ΔP_LSと制御力Ｆとの関係であ
り、ロードセンシング差圧ΔP_LSが次第に小さくなるに
したがつて制御力Ｆはｆとなる。

なお、第１図に示す59aは、この実施例の本来の目的
とするアクチユエータ強制駆動制御をおこなうかどうか
選択する選択装置であり、コントローラ59aを操作する
とコントローラ59に選択信号が入力されて後述のように
アクチユエータ強制駆動制御が実施され、選択装置59a
を操作しないとアクチユエータ強制駆動制御は実施され
ず、従前と同様の通常の動作がおこなわれる。

このように構成した第１の実施例における動作は以下
のとおりである。

すなわち、コントローラ59における処理手順を示す第
５図の手順S1に示すように、まずコントローラ59の入力
部55を介して演算部56に、差圧検出装置53から出力れる
ポンプ圧Psと最大負荷圧Pamaxとの差圧、すなわちロー
ドセンシング差圧ΔP_LSと、選択装置59aからの選択信号
が読み込まれる。次いで、手順S2に移り、演算部56にお
いて選択装置59aが操作されているかどうか、すなわち
選択信号が入力されているかどうか判断される。

ここで、仮に、この判断が満足されない場合、すなわ
ち選択装置59aが操作されない場合は、旋回・押し付け
掘削のように、掘削時には旋回体を旋回させないように
しておこなわれる作業、つまり回路圧がリリーフ圧まで
上昇することによるアクチユエータの一時的な作動不能
状態がもともと望まれるような作業、あるいはこのよう
なアクチユエータの一時的な作動不能を生じても支障が
ない作業がおこなわれる場合であり、従前と同様の動作
がおこなわれる。つまり、手順S3に示すように、演算部
56に第４図に示す第２の関数関係が読み出され、ロード
センシング差圧ΔP_LSに応じた制御力Ｆが求められ、手
順S4に移る。この手順S4では制御力Ｆに応じた制御力信
号がコントローラ59の出力部58から電磁弁62に出力され
る。これにより、電磁弁62が適宜開かれ、パイロツト油
圧源61から出力される上述の制御力Ｆに対応するパイロ
ツト圧力、すなわち制御圧力が、分流補償弁のうちの該
当するもの、例えば旋回モータ23とアームシリンダ27の
複合駆動が仮に意図されているときは、分流補償弁35、
39のそれぞれの駆動部35b、39bに与えられ、これらの分
流補償弁35、39は閉じられる方向に作動する。

この場合、例えば第２図に示すように分流補償弁35の
負荷圧すなわち旋回用方向制御弁29の下流圧P_Lが作用す
る駆動部35aの受圧面積をa_L、旋回用方向制御弁29の上
流圧Pzが作用する駆動部35bの受圧面積をaz、ばね45が
作用する駆動部35aの受圧面積をai、制御力Ｆが作用す
る駆動部35bの受圧面積をacとし、便宜的に、 a_L＝az＝ai＝ac とすると、分流補償弁35の両駆動部35a、35bに作用する
力のつり合いから、 P_L・a_L＋ｆ・ai＝pz・az＋Ｆ・ac （５）ここで、a_L＝ai＝az＝acであることから、旋回用方向制
御弁29の前後差圧Pz＝P_Lは、 Pz−P_L＝ｆ−Ｆ（６）第４図に示す関係から Pz−P_L＝ΔP_LS （７）となる。この関係は、アームシリンダ27側について同様
である。すなわち、旋回用方向制御弁29の前後差圧とア
ーム用方向制御弁33の前後差圧とが共に、ポンプ圧Psと
最大負荷圧Pamaxの差圧であるロードセンシング差圧ΔP
_LSで等しく、したがつて、主油圧ポンプ22から旋回モー
タ23、アームシリンダ27の双方に供給される流量の分流
比が一定に保たれ、旋回モータ23、アームシリンダ27の
それぞれは、旋回用方向制御弁29の操作量、アーム用方
向制御弁33の操作量に応じて供給される分流された流量
により良好な複合駆動が実施される。

そして、回路圧の圧力がリリーフ圧まで上昇した場合
には、ロードセンシング差圧ΔP_LSがほぼ０となつて制
御力Ｆはばね力ｆに等しくなり、例えば分流補償弁35が
完全に閉じられ、駆動圧の高くなる旋回モータ23に流量
が供給されず、旋回・押し付け掘削等の作業をおこなう
ことができる。

そして、上述した第５図の手順S2における判断が満足
されて場合、すなわち選択装置59aが操作されている場
合には、この実施例で本来おこなおうとするアクチユエ
ータ強制駆動制御が実施される。例えば、仮にブームシ
リンダ26とバケツトシリンダ28の複合駆動による土砂の
掘削作業が意図されていたとすると、手順S5に示すよう
に、コントローラ59の演算部56において、記憶部57に記
憶された第３図に示す関数関係からロードセンシング差
圧ΔP_LSに対応する制御力Faが求められ、手順S6に移つ
て制御力Faに相当する制御力信号が電磁弁62の駆動部に
出力される。

そして、例えばこのような複合操作による掘削作業中
に、バケツトが土中の異物などに引つかかり回路圧がリ
リーフ圧まで上昇し、ポンプ圧Psと最大負荷圧Pamaxす
なわちリリーフ圧との差圧であるロードセンシング差圧
ΔP_LSが減少し、このロードセンシング差圧ΔP_LSが目標
差圧ΔPxになつたとき、制御力Faはばね48、50の力ｆよ
りも小さい補償制御力Fxに規制され、これにより分流補
償弁38、40の駆動部38b、40bには差圧ΔP_LSの減少にか
かわらずｆ−Fxの一定した制御力が与えられ、すなわ
ち、分流補償弁38はブームシリンダ26が作動可能な所定
流量を供給しうる所定開度に保たれ、それまでの分流補
償弁38の機能とは異なる強制駆動をおこなう。したがつ
て、回路圧がリリーフ圧となり、ロードセンシング差圧
ΔP_LSが小さくなつたにもかかわらずブームシリンダ26
に所定流量が供給され、すなわちこのブームシリンダ26
の一時的な停止を生じることなく該ブームシリンダ26を
円滑に駆動することができ、これによりブーム上げを実
現してバケツトの引つかかりを解除することができる。

以上のように、この実施例にあつては回路圧がリリー
フ圧となつてもアクチユエータの円滑な駆動を可能にで
き、優れた作業性を確保することができる。

第６図は本発明の第２の実施例の要部を示す説明図で
ある。

この第２の実施例にあつては、主油圧ポンプ22の押し
のけ容積を制御する流量制御手段の構成を第１図に示す
第１の実施例と異ならせてある。この第２の実施例にお
ける流量制御手段は、油圧源63に連絡され、かつ制御用
アクチユエータ41のヘツド側とロツド側との間に連絡さ
れる電磁弁64と、この電磁弁64とタンクとの間に連絡さ
れ、かつ制御用アクチユエータ41のヘツド側に連絡され
る電磁弁65とを含むとともに、ポンプ圧Psと最大負荷圧
Pamaxとの差圧ΔP_LSを検出する差圧検出装置53に接続さ
れ、入力部66、演算部67、記憶部68、出力部69を有する
制御装置70とを含んでいる。

この流量制御手段では、制御装置70の記憶部68で、あ
らかじめ望ましいポンプ圧Psと最大負荷Pamaxとの差
圧、すなわち前述した第１図の流量調整弁42を付勢する
ばねのばね力に相当する差圧が設定され、この設定差圧
と差圧検出装置53で検出された値とが演算部67で比較さ
れ、その差に応じた駆動信号がこの演算部67で求めら
れ、この駆動信号が出力部69から電磁弁64、65の駆動部
に選択的に出力される。

ここで、仮に差圧検出装置を53で検出された差圧ΔP
_LSが設定差圧よりも大きいときには、制御装置70から電
磁弁64の駆動部に信号が出力されてこの電磁弁64が下段
位置に切換えられ、油圧源63の圧油が制御用アクチユエ
ータ41のヘツド側とロツド側の双方に供給される。この
とき制御用アクチユエータ41のヘツド側とロツド側の受
圧面積差により、制御用のアクチユエータ41のピストン
は図示左方に移動し、主油圧ポンプ22から吐出される流
量が少なくなるように押しのけ容積が変更され、差圧Δ
P_LSが設定差圧に近づくように小さく制御される。ま
た、差圧検出装置53で検出された差圧ΔP_LSが設定差圧
よりも小さいときには、制御装置70から電磁弁65の駆動
部に信号が出力されてこの電磁弁65が下段位置に切換え
られ、制御用アクチユエータ41のヘツド側とタンクとが
連通し、油圧源63の圧油が制御用アクチユエータ41のロ
ツド側に供給され、制御用アクチユエータ41のピストン
は図示右方に移動し、主油圧ポンプ22にから吐出される
流量が多くなるように押しのけ容積が変更され、差圧Δ
P_LSが設定差圧に近づくように大きく制御される。

その他の構成は前述した第１の実施例と同等である。

このように構成した第２の実施例にあつても、第１の
実施例におけるのと同様にロードセンシング差圧による
正義よをおこなうことができ、第１の実施例と同等の効
果を奏する。

第７図は本発明の第３の実施例の要部を示す説明図で
ある。

この第３の実施例も主油圧ポンプ22の押しのけ容積を
制御する流量制御手段の構成が第1,第２の実施例と異な
らせてある。この第３の実施例における流量制御手段
は、例えば前述した第２の実施例におけるのと同等の油
圧源63、電磁弁64、65と、入力部66、演算部67、記憶部
68、出力部69を含む制御装置70とを備えるとともに、主
油圧ポンプ22の押しのけ容積を決める傾転角を検出し、
制御装置70の入力部66に傾転角信号を出力する傾転角信
号を出力する傾転角検出器71と、主油圧ポンプ22の目標
流量すなわち目標傾転角を指令する信号を制御装置70の
入力部66に出力する指令装置72とを備えている。

この流量制御手段では、指令装置72の操作による指令
信号の値と傾転角検出器71で検出される値とが制御装置
70の演算部67で比較され、その差に応じた駆動信号が出
力部69から電磁弁64、65の駆動部に選択的に出力され、
指令装置72の操作量に応じた流量が主油圧ポンプ22から
出力されるようになつている。その他の構成は前述した
第１、第２の実施例と同等である。

この第３の実施例では、ロードセンシング差圧によら
ず主油圧ポンプ22の流量を決めることができる。その他
の効果は第１の実施例と同等である。

第８図は本発明の第４の実施例の要部を示す説明図で
ある。

この第４の実施例は、制御力規制手段52の制御力付加
手段54を構成する制御圧力発生手段60が、前述した第１
の実施例におけるものと異ならせてある。その他の構成
は前述した第１図に示すものと同等の構成にしてある。
この第４の実施例における制御圧力発生手段60は、パイ
ロツト油圧源73と、このパイロツト油圧源73とタンクと
の間に介設され、第１図に示すコントローラ59の出力部
58から出力される制御力信号に応じて作動する可変絞り
部材74と、この可変絞り部材74とパイロツト油圧源73と
の間に介設した絞り弁75と、この絞り弁75と可変絞り部
材74との間の管路76を第１図に示す分流補償弁35〜40の
駆動部35b〜40bに連絡する管路77とを含んでいる。

このように構成した第４図の実施例にあつても、コン
トローラ59の出力部58から出力される信号に応じて可変
絞り部材74が駆動し、その絞り量が決められ、パイロツ
ト油圧源73から出力されるパイロツト圧の大きさを適宜
変更した制御圧力として、管路76、77を介して第１図に
示す分流補償弁35〜40の駆動部35b〜40bに供給でき、第
１の実施例と同等の作用効果を奏する。

第９図、第10図、第11図は、それぞれ本発明の第5,第
6,第７の実施例の要部を示す説明図である。これらの第
5,第6,第７の実施例は第１図に示す第１の実施例と比べ
て分流補償弁の駆動部分の構成を異ならせてある。その
他の構成は、第１の実施例と同等である。

第５の実施例の要部である第９図に示す分流補償弁38
Aは、その一方駆動部38Aaが、第１図に示す管路51を介
して導かれる制御圧力による制御力、すなわち、この分
流補償弁38Aを開く方向に力を与える制御力を受ける受
部を構成している。

この第９図に示す第５の実施例では、第１図に示すコ
ントローラ59の記憶部57に、前述した第３図に示すアク
チユエータ強制駆動制御に対応する第１の関数関係に代
えて、第12図に示す第１の関数関係があらかじめ記憶さ
れる。この第12図に示す第１の関数関係は、ロードセン
シング差圧ΔP_LSの減少に伴つて制御力Faが小さくなる
関係であり、ロードセンシング差圧ΔP_LSが目標差圧ΔP
xになつたとき制御力Faは０よりも十分に大きい補償制
御力となる。なお、この場合アクチユエータ強制駆動制
御をおこなわない通常制御に対応する第２の関数関係は
破線を含む特性である。

このようにして構成した第５の実施例にあつては、差
圧検出装置53から検出された差圧ΔP_LSが次第に小さく
なるに伴つて次第に小さくなる制御力Faを出力し、例え
ば第１図に示す分流補償弁38が閉じられる傾向となる
が、回路圧がリリーフ圧近傍の目標差圧ΔPxまで上昇し
た場合には０より十分に大きい補償制御力Fxが制御力Fa
として出力され、分流補償弁38は所定開度に保たれ、こ
のように回路圧がリリーフ圧付近となる場合でもブーム
シリンダ26の円滑な駆動を実現でき、第１の実施例と同
様の効果を奏する。

そして、特にこの第９図に要部を示す第５の実施例に
あつては駆動部38Aaを付勢するばねを必要としないこと
から構造が簡単であり、したがつて製作誤差を小さく抑
えることができ、これに伴つて制御精度に優れている。

また、第６の実施例の要部である第10図に示す分流補
償弁38Bはその一方の駆動部38Baに分流補償弁38Bを開く
方向に付勢力を与えるばね38B1と、第１図に示す管路51
を介して導かれる制御圧力による制御力に応じてばね38
B1のプリセツト力を可変にするプリセツト力可変手段38
B2を備えている。

この第６の実施例では、第１図に示すコントローラ59
の記憶部57に前述した第12図に示す第１、第２の関数関
係とほぼ同等の関係があらかじめ設定される。

このように構成した第６の実施例では、第５の実施例
と同様に、選択装置59aが操作されないときは、差圧ΔP
_LSに応じた制御力Ｆに相当する制御圧力が管路51を介し
て、また選択装置59aが操作されたときには、制御力Fa
が管路51を介してプリセツト力可変手段38B2に与えら
れ、これに応じてばね38B1のプリセツト力が適宜調整さ
れ、この調整されたプリセツト力に応じて分流補償弁38
Bの駆動が制御される。

この第６の実施例では第１の実施例と同等の効果を奏
する他、プリセツト力可変手段38B2の受圧面積を分流補
償弁38Bの駆動部38Baの受圧面積の大きさに関係なく設
定でき、したがつて、設計、製作の自由度が大きい。

また、第７の実施例の要部である第11図に示す分流補
償弁38Cは、その一方の駆動部38Caに接続して、この分
流補償弁38Cが開く方向に作動するように、リリーフ弁3
8C1によつて規定された油圧源38C2からの一定の圧力を
供給する圧力供給手段38C3を備えるとともに、他方の駆
動部38Cbに第１図に示す管路51を介して導かれる制御圧
力を与えるように構成してある。

この第７の実施例では、第１図に示すコントローラ59
の記憶部57に前述した第3,4図に示す関係とほぼ同等の
第1,第２の関数関係があらかじめ設定される。

この第７の実施例では、第１図に示す実施例と同等の
効果を奏する他、仮にコントローラ59を含む信号系統に
故障を生じた場合には、油圧源38C2から出力される圧力
によつて分流補償弁38Cは開方向に駆動するように制御
されるのでアクチユエータに主油圧ポンプ22から圧油を
供給でき、この非常時にあつてもアクチユエータを駆動
することができる。

なお、上記実施例、例えば第９図、第10図に係る分流
補償弁38A、38Bを含む第5,第６の実施例にあつては、第
12図に示す第1,第２の関係をコントローラ59の記憶部57
に記憶させたが、本発明は、この第1,第２の関数関係を
種々の形態でとりうるものである。すなわち、第12図に
示す関係に代えて、第13図、第14図の実線で示す第１の
関数関係、破線で示す第２の関数関係としてもよく、こ
のような第13図、第14図に示す関係に設定したものは、
選択装置59aが操作された場合には、選択装置59aが操作
されない場合に比べて分流補償弁を若干開きぎみにする
制御を実現させることができる。このような第12図と第
13図、第14図との関係は、第１の実施例における第３
図、第４図にあつても同様に言えることである。

第15図は本発明の第８の実施例を示す回路図である。

第15図に示す第８の実施例は、主油圧ポンプ22aが定
容量油圧ポンプからなるとともに、この主油圧ポンプ22
aから吐出される流量を制御する吐出量制御手段が、管
路43aを介して導かれるポンプ圧Psと、管路44aを介して
導かれる最大負荷圧Pamaxと差圧ΔP_LSに応じて駆動する
流量調整弁42aのみからなつている。そして、前述した
第１図に示す第１の実施例と同様に、旋回モータ23、左
走行モータ24、右走行モータ25、ブームシリンダ26、ア
ームシリンダ27、バケツトシリンダ28等のアクチユエー
タと、旋回用方向制御弁29、左走行用方向制御弁30、右
走行用方向制御弁31、ブーム用方向制御弁32、アーム用
方向制御弁33、バケツト用方向制御弁34等の流量制御弁
と、分流補償弁35〜40とを備えている。

また、制御力規制手段52の制御力付加手段54を構成す
る制御圧力発生手段60aが、分流補償弁35〜40のそれぞ
れに対応して設けられる６つの電磁弁62a、62b、62c、6
2d、62e、62fと、これらの電磁弁62a〜62fにパイロツト
圧を供給するパイロツトポンプ61aと、このパイロツト
ポンプ61aから出力されるパイロツト圧の大きさを規定
するリリーフ弁61bとを有する構成になつている。な
お、電磁弁62aと分流補償弁35の駆動部35bとは管路51a
を介して連絡され、同様に電磁弁62b〜62fのそれぞれと
分流補償弁36〜40の駆動部36b〜40bのそれぞれとは、管
路51b〜51fのそれぞれを介して連絡されている。また、
電磁弁62a〜62fはコントローラ59の出力部58から出力さ
れる駆動信号ａ、ｂ、cd、ｅ、ｆのそれぞれに応じて駆
動するようになつている。そして、コントローラ59の記
憶部57には、電磁弁62a〜62fのそれぞれに対応して、す
なわち、旋回用方向制御弁29、左走行用方向制御弁30、
右走行用方向制御弁31、ブーム用方向制御弁32、アーム
用方向制御弁33、バケツト用方向制御弁34のそれぞれに
対応して、各種の作業を実施するアクチユエータ速度を
考慮した差圧ΔP_LSと制御力Faとの第１の関数関係、差
圧ΔP_LSと制御力Ｆとの第２の関数関係が個別に記憶さ
れている。

このように構成してある第８の実施例にあつては、特
に複合駆動時、例えばブームシリンダ26とアームシリン
ダ27の複合駆動時に、差圧ΔP_LSの変化に応じた異なる
制御力が駆動信号ｄ、ｅとして電磁弁62d、62eのそれぞ
れに与えられ、これによりパイロツトポンプ61aから出
力されたパイロツト圧力が、電磁弁62d、62eを介して異
なる大きさのパイロツトあつりよくとしてブームシリン
ダ26に係る分流補償弁38の駆動部38b、アームシリンダ2
7に係る分流補償弁39の駆動部39bのそれぞれに与えら
れ、分流補償弁38、39が駆動してブーム用方向制御弁3
2、アーム用方向制御弁33の前後差圧は互いに異なつた
ものとなり、前述した第１図に示す第１の実施例におけ
る場合に比べて、ブームシリンダ26、アームシリンダ27
のそれぞれに供給される流量の比を互いに変更すること
ができ、したがつて、作業の種類に応じて最適と考えら
れるブームシリンダ26の速度、アームシリンダ27の速度
の組合せを得ることができる。

この第８の実施例では、ブームシリンダ26とアームシ
リンダ27との複合駆動を例に挙げて説明したが、アクチ
ユエータの組合せはこれらに限られず、いずれのアクチ
ユエータの組合せの組合せであつても、回路圧がリリー
フ圧近くまで上昇する場合におけるアクチユエータの円
滑な駆動を実現できるとともに、該当する方向制御弁に
よつて駆動を制御されるアクチユエータの速度を好適な
速度に設定することができる。

＜発明の効果＞本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置は、以上のよ
うに構成してあることから、回路圧がリリーフ圧近くま
で上昇する事態となつてもアクチユエータの円滑な駆動
を可能にすることができ、したがつて従来に比べて作業
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置の第１
の実施例を示す回路図、第２図は第１図に示す第１の実
施例に備えられる分流補償弁を示す説明図、第３図は第
１の実施例に備えられるコントローラに設定される第１
の関数関係を示す図、第４図は第１の実施例に備えられ
るコントローラに設定される第２の関数関係を示す図、
第５図は第１の実施例に備えられるコントローラにおけ
る処理手順を示すフローチヤート、第６図は本発明の第
２の実施例の要部を示す説明図、第７図は本発明の第３
の実施例の要部を示す説明図、第８図は本発明の第４の
実施例の要部を示す説明図、第９図は本発明の第５の実
施例の要部を示す説明図、第10図は本発明の第６の実施
例の要部を示す説明図、第11図は本発明の第７の実施例
の要部を示す説明図、第12図は第９図に示す第５の実施
例に係る第１の関数関係、第２の関数関係を示す図、第
13図、第14図はそれぞれ第５の実施例に係る第１の関数
関係、第２の関数関係の別の例を示す図、第15図は本発
明の第８図の実施例を示す回路図、第16図は従来の土木
・建設機械の油圧駆動装置を示す回路図である。 22、22a……主油圧ポンプ、22b……主リリーフ弁、26…
…ブームシリンダ、32……ブーム用方向制御弁、38、38
A、38B、38C……分流補償弁、38a、38b、38Aa、38Ba、3
8Ca、38Cb……駆動部、41……制御用アクチユエータ、4
2、42a……流量調整弁、38B1、45、48……ばね、38B2…
…プリセツト力可変手段、38C1……リリーフ弁、38C3…
…圧力供給手段、51、76、77……管路、52……制御力規
制手段、53……差圧検出装置、54……制御力付加手段、
59……コントローラ、59a……選択装置、60、60a……制
御圧力発生手段、38C2、61、63、73……油圧源、61a…
…パイロツト油圧ポンプ、62、62a、62b、62c、62d、62
e、62f、64、65……電磁弁、70……制御装置、71……傾
転角検出器、72……指令装置、74……可変絞り部材、75
……絞り弁。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから供
給される圧油によつて駆動する複数のアクチユエータ
と、これらのアクチユエータに供給される圧油の流れを
制御する流量制御弁と、これらの流量制御弁の前後差圧
をそれぞれ制御する分流補償弁と、上記主油圧ポンプか
ら吐出される流量を制御する流量制御手段と、主油圧ポ
ンプから吐出される圧油のリリーフ圧を規定する主リリ
ーフ弁とを備え、主油圧ポンプの圧油を上記分流補償
弁、流量制御弁のそれぞれを介して上記それぞれのアク
チユエータに供給し、これらのアクチユエータの複合駆
動が可能な土木・建設機械の油圧駆動装置において、上
記リリーフ圧に関連して上記分流補償弁を駆動する制御
力の大きさを、当該分流補償弁の開度を所定開度に保ち
うる所定値に規制する制御力規制手段を設けたことを特
徴とする土木・建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】主油圧ポンプから吐出される流量を、主油
圧ポンプから吐出される圧油の圧力とアクチユエータの
最大負荷圧との差圧に応じて制御する流量制御手段を備
えたことを特徴とする請求項（１）記載の土木・建設機
械の油圧駆動装置。
【請求項３】流量制御手段が、主油圧ポンプの目標流量
を指令する指令装置と、この指令装置から出力される指
令信号に応じて主油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量
制御手段とを含むことを特徴とする請求項（１）記載の
土木・建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】制御力規制手段が、主油圧ポンプからの吐
出される圧油の圧力とアクチユエータの負荷圧のうちの
最大負荷圧との差圧を検出する差圧検出装置と、この差
圧検出装置から出力される信号に基づいて分流補償弁の
駆動部に制御力を与える制御力付加手段とを含むことを
特徴とする請求項（１）記載の土木・建設機械の油圧駆
動装置。
【請求項５】制御力付加手段が、差圧検出装置に接続さ
れリリーフ圧に相応する特定差圧に関連して設定され、
アクチユエータの作動を補償する補償制御力を含む制御
力と、上記特定差圧を含む差圧との関数関係を記憶する
記憶部、及び該記憶部に記憶された関数関係と上記差圧
検出装置によつて検出された差圧に基づいて制御力を求
める演算部を有するコントローラと、このコントローラ
から出力される制御力信号に応じて、分流補償弁の駆動
部に与えられる制御圧力を発生させる制御圧力発生手段
とを含むことを特徴とする請求項（４）記載の土木・建
設機械の油圧駆動装置。
【請求項６】補償制御力は、特定差圧の近傍で、しかも
特定差圧よりも大きい領域に含まれる目標差圧に相応す
る制御力であることを特徴とする請求項（５）記載の土
木・建設機械の油圧駆動装置。
【請求項７】制御圧力発生手段が、パイロツト油圧源
と、このパイロツト油圧源と分流補償弁の駆動部との間
に配置され、コントローラから出力される制御力信号に
応じて作動する電磁弁とを含むことを特徴とする請求項
（５）記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
【請求項８】電磁弁を、複数の分流補償弁に対して１つ
のみ設けたことを特徴とする請求項（７）記載の土木・
建設機械の油圧駆動装置。
【請求項９】電磁弁を、複数の分流補償弁のそれぞれに
対応して複数設けたことを特徴とする請求項（７）記載
の土木・建設機械の油圧駆動装置。
【請求項１０】制御圧力発生手段が、パイロツト油圧源
と、このパイロツト油圧源とタンクとの間に介設され、
コントローラから出力される制御力信号に応じて作動す
る可変絞り部材と、この可変絞り部材と上記パイロツト
油圧源との間に介設した絞り弁と、この絞り弁と可変絞
り部材との間の管路を分流補償弁の駆動部に連絡する管
路とを含むことを特徴とする請求項（５）記載の土木・
建設機械の油圧駆動装置。
【請求項１１】分流補償弁は、その一方の駆動部に、当
該分流補償弁が開く方向に作動するように付勢するばね
を有するとともに、他方の駆動部に制御力が与えられる
ことを特徴とする請求項（１）記載の土木・建設機械の
油圧駆動装置。
【請求項１２】分流補償弁は、その一方の駆動部が、当
該分流補償弁を開く方向に力を与える制御力を受ける受
部を形成することを特徴とする請求項（１）記載の土木
建設機械の油圧駆動装置。
【請求項１３】分流補償弁は、その一方の駆動部に、当
該分流補償弁が開く方向に作動するように付勢するばね
を有するとともに、制御力に応じて上記ばねのプリセツ
ト力を可変にするプリセツト力可変手段を有することを
特徴とする請求項（１）記載の土木・建設機械の油圧駆
動装置。
【請求項１４】分流補償弁が開く方向に作動するように
一定の圧力を供給する圧力供給手段を設けるとともに他
方の駆動部に制御力が与えられることを特徴とする請求
項（１）記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。