JP2708823B2

JP2708823B2 - 土木・建設機械の油圧駆動装置

Info

Publication number: JP2708823B2
Application number: JP63298199A
Authority: JP
Inventors: 秀明田中; 東一平田; 玄六杉山; 重孝中村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1998-02-04
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JPH02144419A

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等の土木・建設機械に備えら
れ、ロードセンシングシステムを具備する油圧駆動装置
に関する。

＜従来の技術＞第５図は、この種の従来の油圧駆動装置の一例を示す
回路図で、油圧シヨベルに備えられるものである。この
油圧駆動装置は、可変容量形油圧ポンプ１と、この可変
容量形油圧ポンプ１から吐出される圧油によつて駆動す
る旋回モータ２、ブームシリンダ３、バケツトシリンダ
４、アームシリンダ５、左走行モータ６、右走行モータ
７等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それぞれ制御する旋回用方向制御
弁８、ブーム用方向制御弁９、バケツト用方向制御弁1
0、アーム用方向制御弁11、左走行用方向制御弁12、右
走行用方向制御弁13等の方向制御弁とを備えている。上
述の各方向制御弁８〜13は１つの方向制御弁ブロツク14
によつて構成されている。また、油圧ポンプ１の押しの
け容積を制御する制御用アクチユエータ15と、この制御
用アクチユエータ15の駆動を制御する圧力補償器付流量
調整弁16とを備えており、この圧力補償器付流量調整弁
16のばね室17のばねセツト圧力は例えば15Kg/cm²に設定
してある。

また、ばねセツト圧力を20Kg/cm²にされ、油圧ポンプ
１の吐出管路18とタンク19との間に介設したアンロード
弁20と、各方向制御弁８〜13に内蔵されたそれぞれの絞
り弁21〜26と連絡可能な通路27と、この通路27に設けら
れ、各方向制御弁８〜13の絞り弁21〜26方向への逆流を
防止するそれぞれの逆止弁28〜33と、各絞り弁21〜26の
二次側、すなわち管路27と圧力補償器付流量調整弁16の
ばね室17とを連絡する第１の管路34と、この第１の管路
34部分を流れる圧油の微量をタンク19に流出させる微量
逃し弁35と、第１の管路34中に介設した絞り弁36と、絞
り弁36と圧力補償器付流量調整弁16のばね室17との間の
管路部分を所定圧に保持するリリーフ弁37とを備えてい
る。なお、流量調整弁16のばね室17に対抗する側に位置
する制御部38と油圧ポンプ１の吐出管路18とは管路39に
よつて連結され、油圧ポンプ１の吐出圧が管路39を介し
て制御部38に導かれるようになつている。

このように構成した油圧駆動装置にあつては、方向制
御弁８〜13が同第５図に示すように中立保持され、油圧
ポンプ１が駆動されている状態では、油圧ポンプ１の吐
出管路18と第１の管路34とはしや断されており、第１の
管路34は微量逃し弁35を介してタンク19に連通してい
る。また、油圧ポンプ１から吐出される圧油が、流量調
整弁16の制御部38に導かれ、ばね室17に絞り弁36を介し
てタンク圧が導かれ、これにより該流量調整弁16は同第
１図の左位置に切換保持され、制御用アクチユエータ15
のピストンが同第１図に示す状態から右方に移動し、油
圧ポンプ１の押しのけ容積は最小傾転位置に保持され、
最小流量がこの油圧ポンプ１から吐出され、アンロード
される。なお、アンロード弁20により油圧ポンプ１から
吐出される圧油の圧力は20Kg/cm²に保持される。

このような状態において、例えば旋回モータ２の駆動
を意図して旋回用方向制御弁８を左右いずれかに切換え
ると、この旋回用方向制御弁８の絞り弁21の二次側が第
１の管路34に連通することから、絞り弁21を介して流量
調整弁16のばね室17に徐々に上昇する圧力が導かれ、こ
の上昇する圧力とばね室17のばねの力との合力が、ばね
室17に対抗するように位置する制御部38側の圧力による
力、すなわち油圧ポンプ１から吐出される圧力による力
よりも大きくなると、この流量調整弁16は徐々に右位置
に切換えられ、制御用アクチユエータ15のヘツド側室が
タンク17に連通し、そのピストンが左方に移動し、油圧
ポンプ１の押しのけ容積が大きくなり、大きな流量が旋
回用方向制御弁８を介して旋回モータ２に供給され、こ
の旋回モータ２が駆動する。

この際、油圧ポンプ１は流量調整弁16の制御部38側に
与えられる圧力と、ばね室17に与えられる圧力との圧力
差がばね室17のばねによるセツト圧力と同じになるまで
流量を出そうとする。この圧力差は、油圧ポンプ１と旋
回用方向制御弁８とを連絡している管路18の圧力損失と
旋回用方向制御弁８に内蔵される絞り弁21の圧力損失に
相当する。

そして、絞り弁21の開口面積を旋回用方向制御弁８の
開度に応じて徐々に増加させると油圧ポンプ１の流量も
徐々に増加し、所望のメータリンクが得られる。絞り弁
21の開口面積が最大に達したとき、そのときの油圧ポン
プ１の流量による圧力損失が流量調整弁16のばね室17の
ばねによる圧力とバランスした点で、旋回モータ２に流
入する最大流量が決まる。このようにしてロードセンシ
ング制御がおこなわれる。なお、上述の動作は他の方向
制御弁９〜13及び対応する各アクチユエータを駆動させ
る場合も同様である。

＜発明が解決しようとする課題＞上述のようにロードセンシングシステムにあつては、
流量調整弁16のばね室17のばねによる圧力と圧力損失と
のバランスでアクチユエータに流入する最大流量が決ま
るが、従来にあつては油圧ポンプ１の吐出管路18と流量
調整弁16の制御部38とを管路39を介して連絡する構成に
なつており、また、一般に吐出管路18と管路39の接続点
40から方向制御弁ブロツク14に至るまでの長さは方向制
御弁ブロツク14等の長さ寸法に比べてはるかに長く、し
かもこの油圧駆動装置が備えられる土木・建設機械の機
種に応じてその長さおよび管径が相異し、したがつてこ
の相異に伴つて圧力損失が機種ごとに異なり、それ故、
アクチユエータの要求流量を満足させるロードセンシン
グ差圧とするために、機種ごとにロードセンシング差圧
を調整しなければならず煩雑であつた。

また、一般に作動油温の低下に伴う粘性増加によつて
管路の圧損が増加するが、従来にあつては、このような
油温低下を生じるような場合、制御部38に与えられる圧
力が吐出管路18の圧力であるのに対して、流量調整弁16
のばね室17に与えられる圧力は、油温の低下に伴う管路
圧損の増加に応じた圧力であり、それ故、少ない流量で
ロードセンシング差圧を生じてしまい、すなわち最大流
量が常温時に比べて減少し、作業性が劣化する事態を生
じる。

さらに、ロードセンシングシステムにあつては一般
に、アクチユエータに供給される流量があらかじめ決め
られた最大流量になるようにロードセンシング差圧とア
クチユエータに対応する方向制御弁の絞り弁の開口面積
の開度が設定される。例えばロードセンシング差圧を15
Kg/cm²とした場合、アクチユエータに最大流量を流した
とき、当該アクチユエータを制御する方向制御弁の絞り
弁の一次側と二次側との差圧が12Kg/cm²だつたとする
と、管路圧損は3Kg/cm²ということになる。このような
状態から微速度操作を考慮してアクチユエータに微少流
量を流そうとした場合、ロードセンシング差圧は15Kg/c
m²であるから、このように微少流量流れたことに伴う管
路圧損の減少分は油圧ポンプ１を駆動するエンジンの馬
力で補われることになり、その分だけエネルギロスを生
じる。

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、可変容量形油圧ポンプと方向
制御弁とを接続する管路の圧損の変化および油温の低下
の影響をほとんど受けることなくロードセンシング制御
を実施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、可変容量油圧ポ
ンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油に
よつて駆動するアクチユエータと、可変容量形油圧ポン
プからアクチユエータに供給される圧油の流れを制御
し、絞り弁を内蔵した方向制御弁と、可変容量形油圧ポ
ンプの押しのけ容積を制御する制御用アクチユエータ
と、この制御用アクチユエータの駆動を制御する圧力補
償器付流量調整弁とを備えるとともに、絞り弁の二次側
と圧力補償器付流量調整弁のばね室とを連絡する管路を
備えた土木・建設機械の油圧駆動装置において、方向制
御弁のポンプポートの圧力に応じた駆動力を圧力補償器
付流量調整弁のばね室に対抗する制御部に伝達する伝達
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てあることから、方向制
御弁の絞り弁の二次側と圧力補償器付流量調整弁のばね
室とを連絡する管路および伝達手段を介して検出された
方向制御弁の絞り弁の前後差圧に応じてロードセンシン
グ制御を実施でき、この絞り弁の前後差圧は油圧ポンプ
と方向制御弁を接続する管路の圧損の変化や作動油温の
低下の影響をほとんど受けることがない。

＜実施例＞以下、本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置を図に
基づいて説明する。

第１図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の第１、第
２、第３の実施例を示す回路図で、これらは前述した第
５図に示す形態と同様の形態に描いてある。

第１図に示す第１の実施例は、例えば油圧シヨベルに
備えられるものであり、可変容量形油圧ポンプ１と、旋
回モータ２、ブームシリンダ３、バケツトシリンダ４、
アームシリンダ５、左走行モータ６、右走行モータ７等
のアクチユエータと、１つの方向制御弁ブロツク14を形
成する旋回用方向制御弁８、ブーム用方向制御弁９、バ
ケツト用方向制御弁10、アーム用方向制御弁11、左走行
用方向制御弁12、右走行用方向制御弁13を備え、これら
の方向制御弁８〜13には絞り弁21〜26のそれぞれが内蔵
されている。また、制御用アクチユエータ15と圧力補償
器付流量調整弁16と、タンク19と、アンロード弁20とを
備えるとともに、各方向制御弁８〜13方向への流れを防
止する逆止弁28〜33と、絞り弁21〜26の二次側と流量調
整弁16のばね室17とを連絡可能な第１の管路34と、微量
逃し弁35と、絞り弁36と、リリーフ弁37とを備えてお
り、これらの構成については前述した第５図に示すもの
と同等である。

そして、この第１の実施例では、方向制御弁ブロツク
14のポンプポートの圧力に応じた駆動力を圧力補償器付
流量調整弁16のばね室17に対抗する制御部38に伝達する
伝達手段として、方向制御弁ブロツク14の最上流に位置
するポンプポート、すなわち旋回用方向制御弁８のポン
プポート40aと圧力補償器付流量調整弁16の制御部38と
を連絡する第２の管路41を設けてある。

このように構成した第１の実施例にあつては、例えば
旋回用方向制御弁８を切換えて旋回モータ２を駆動しよ
うとするとき、旋回用方向制御弁８の絞り弁21の二次側
の圧力が逆止弁28、第１の管路34、絞り弁36を介して圧
力補償器付流量調整弁16のばね室17に与えられ、一方、
絞り弁21の一次側の圧力、すなわち方向制御弁ブロツク
14のポンプポート40aの圧力が第２の管路41を介して流
量調整弁16の制御部38に与えられ、所定のロードセンシ
ング差圧で旋回モータ２に所定の最大流量が供給され
る。

このとき、流量調整弁16に作用する差圧は旋回用方向
制御弁８の絞り弁21の一次側と二次側の差圧であり、し
たがつて、油圧ポンプ１と方向制御弁ブロツク14とを接
続する管路の長さや管径にほとんど影響を受けることが
ない。それ故、機種の異なる油圧シヨベルの適用に際し
て、油圧ポンプ１と方向制御弁ブロツク14とを接続する
管路の長さや管径の違いに伴うロードセンシング差圧の
変化をほとんど生じることがなく、このようなロードセ
ンシング差圧調整作業を要することがない。

また、作動油温の低下により油圧ポンプ１と方向制御
弁ブロツク14との間の管路の圧力損失が常温時に比べて
増加したとしても、絞り弁21の一次側と二次側の圧力差
はほとんど変化しないので、このような作動油温の低下
に伴う油圧ポンプ１の押しのけ容積の変化を生じること
がなく、それ故、油温の低下にかかわらず比較的安定し
た最大流量を旋回モータ２に供給でき、良好な作業性を
確保できる。

さらに、旋回モータ２を微速度操作することを意図し
て旋回用方向制御弁８を微操作し、小流量を旋回モータ
２に供給する場合でも、絞り弁21の一次側と二次側の圧
力差はほとんど変化しないので油圧ポンプ１を駆動する
エンジンの馬力に影響を与えることがなく、不要なエネ
ルギロスを生じることがない。

なお、上記では旋回モータ２の駆動について述べた
が、他のアクチユエータについてもほとんど同様であ
る。例えば旋回モータ２よりも下流に位置する右走行モ
ータ７を駆動する場合、右走行用方向制御弁13の絞り弁
26の一次側、すなわちこの右走行用方向制御弁13に係る
ポンプポート7aと方向制御弁ブロツク14の最上流に位置
するポンプポート40aとの間には若干の距離があるもの
の、この距離は油圧シヨベルの機種にかかわらず一定に
することができ、したがつて機種ごとのロードセンシン
グ差圧の調整を要しない。

また、ポンプポート40aからポンプポート7aまでの距
離に伴う管路圧損の変化、特に油温低下時の管路圧損の
変化が懸念されるが、方向制御弁ブロツク14は１つの構
造体であり、それ自身保温機能を有し、仮に油圧ポンプ
１と方向制御弁ブロツク14とを接続する管路に大きな油
温低下を生じる場合でも、方向制御弁ブロツク14内にあ
つては比較的油温の低下は抑えられ、したがつて、この
ような油温低下による管路圧損の変化はわずかなもので
あり、実用上無視しうるものである。

また、第２図に示す第２の実施例にあつては、方向制
御弁ブロツク14のポンプポートの圧力に応じた駆動力を
圧力補償器付流量調整弁16の制御部38に伝達する伝達手
段として、方向制御弁ブロツク14の最下流に位置するポ
ンプポート7aと圧力補償器付流量調整弁16の制御部38と
を連絡する第２の管路41aを設けてある。その他の構成
は前述した第１の実施例と同等である。

このように構成してある第２の実施例にあつては、各
アクチユエータの駆動に際して、これらのアクチユエー
タに対応する方向制御弁に内蔵される絞り弁のすぐ近く
の圧力をそれぞれ一次側の圧力として検出することがで
き、第１の実施例と同様に機種ごとのロードセンシング
差圧調整作業を不要にでき、良好な作業性を確保でき、
エネルギロスを抑えることができるとともに、方向制御
弁ブロツク14の各ポンプポート間の油温低下に伴う管路
圧損の変化をほとんど生じることがない。

また、第３図に示す第３の実施例にあつては、方向制
御弁ブロツク14のポンプポートの圧力に応じた駆動力を
圧力補償器付流量調整弁16の制御部38に伝達する伝達手
段が、各方向制御弁８〜13の絞り弁21〜26の一次側に連
絡可能な管路27の圧力と、方向制御弁ブロツク14の最下
流のポンプポート7aに接続される管路の圧力との差圧Δ
Ｐを検出するセンサ43と、このセンサ43から出力される
信号を入力する入力部、所定のロードセンシング差圧の
目標値、例えば15Kg/cm²を記憶する記憶部、論理判断が
可能な演算部、及び演算部における判断に応じた駆動信
号を圧力補償器付流量調整弁16の制御部38に出力する出
力部を有する制御装置44とにより構成してある。

このように構成した第３の実施例にあつては、例えば
旋回モータ２を駆動しようとして旋回用方向制御弁８が
操作されると、その絞り弁21の一次側の圧力と二次側の
圧力との差圧ΔＰが管路42、27を介してセンサ43で検出
され、制御装置44において第４図に示す処理がおこなわ
れる。

すなわち、同第４図の手順S1で示すように、まず、制
御装置44の入力部を介して演算部に差圧ΔＰが読み込ま
れ、同時に記憶部に記憶されていた15Kg/cm²が演算部に
読み込まれる。次いで手順S2に移り演算部で差圧ΔＰと
15Kg/cm²との大小関係が判断される。ここでΔＰ＞15Kg
/cm²の場合には手順S3に移り出力部からポンプ傾点を減
少させる駆動信号が圧力補償器付流量調整弁16の制御部
38に出力され、ΔＰ＜15Kg/cm²の場合には手順S4に移
り、出力部からポンプ傾点を増加させる駆動信号が制御
部38に出力され、ΔＰ＝15Kg/cm²の場合には所定のロー
ドセンシング差圧を確保する適正な流量が旋回用方向制
御弁８を介して旋回モータ２に供給されていることにな
り、はじめに戻る。

この第３の実施例では、センサ43を設けて圧力補償器
付流量調整弁16を電気的に制御するようにしてあり、例
えばセンサ43の感度を適宜設定することによりセンサ43
による差圧ΔＰの検出時に、回路内の圧力変動を吸収で
き、それ故上述した第２の実施例における効果に加えて
ハンチングの発生を防止でき、より良好なロードセンシ
ング制御を実施できる。

＜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、可変容量形油圧ポンプと方向
制御弁とを接続する管路の圧損の変化及び油温の低下の
影響をほとんど受けることなくロードセンシング制御を
実施でき、それ故、従来のように機種ごとのロードセン
シング差圧調整作業が不要になり、油温の低下にかかわ
らず比較的安定した最大流量をアクチユエータに供給で
きて良好な作業性を確保でき、さらに微操作に際してエ
ネルギロスを抑制できる効果がある。

【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図は本発明の第２の実施例
を示す回路図、第３図は本発明の第３の実施例を示す回
路図、第４図は第３図に示す第３の実施例に備えられる
制御装置の処理手順を示すフローチヤート、第５図は従
来の土木・建設機械の油圧駆動装置の一例を示す回路図
である。１……可変容量形油圧ポンプ、２……旋回モータ、３…
…ブームシリンダ、４……バケツトシリンダ、５……ア
ームシリンダ、６……左走行モータ、７……右走行モー
タ、7a、40a……ポンプポート、８……旋回用方向制御
弁、９……ブーム用方向制御弁、10……バケツト用方向
制御弁、11……アーム用方向制御弁、12……左走行用方
向制御弁、13……右走行用方向制御弁、14……方向制御
弁ブロツク、15……制御用アクチユエータ、16……圧力
補償器付流量調整弁、17……ばね室、19……タンク、21
〜26……絞り弁、27……管路、28〜33……逆止弁、34…
…第１の管路、38……制御部、41,41a……第２の管路、
42……管路、43……センサ、44……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村重孝茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (56)参考文献特開昭59−121202（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−133102（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可変容量形油圧ポンプと、この可変容量形
油圧ポンプから吐出される圧油によつて駆動するアクチ
ユエータと、上記可変容量形油圧ポンプから上記アクチ
ユエータに供給される圧油の流れを制御し、絞り弁を内
蔵した方向制御弁と、上記可変容量形油圧ポンプの押し
のけ容積を制御する制御用アクチユエータと、この制御
用アクチユエータの駆動を制御する圧力補償器付流量調
整弁とを備えるとともに、上記絞り弁の二次側と上記圧
力補償器付流量調整弁のばね室とを連絡する管路を備え
た土木・建設機械の油圧駆動装置において、上記方向制
御弁のポンプポートの圧力に応じた駆動力を上記圧力補
償器付流量調整弁のばね室に対抗する制御部に伝達する
伝達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】アクチユエータが複数のアクチユエータか
ら成り、方向制御弁が該当するアクチユエータにそれぞ
れ対応して設けられる複数の方向制御弁からなり、しか
もこれらの方向制御弁が１つの方向制御弁ブロツクを形
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３】伝達手段が方向制御弁のポンプポートと圧
力補償器付流量調整弁のばね室に対抗する制御部とを連
絡する第２の管路であ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４】ポンプポートは方向制御弁ブロツクの最上
流に位置するポンプポートであることを特徴とする請求
項（３）記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
【請求項５】ポンプポートは方向制御弁ブロツクの最下
流に位置するポンプポートであることを特徴とする請求
項（３）記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
【請求項６】伝達手段が絞り弁の一次側と二次側との差
圧を検出するセンサを含み、このセンサから出力される
信号に応じて圧力補償器付流量調整弁を制御することを
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。