JP2731627B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に
係り、特に、切換弁群のセンターバイパスラインに設置
した圧力補償弁により切換弁群に含まれる方向切換弁に
負荷補償機能を与える建設機械の油圧駆動装置に関す
る。

背景技術 切換弁群のセンターバイパスラインに設置した圧力補
償弁により切換弁群に含まれる方向切換弁に負荷補償機
能を与える建設機械の油圧駆動装置として、従来、特開
平1-275902号公報に記載のものがある。この従来技術
は、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの
圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、油
圧ポンプから複数の油圧アクチュエータに供給される圧
油の流れを制御するセンターバイパス型の複数の方向切
換弁を含む切換弁群と、複数の方向切換弁のセンターバ
イパスを直列にタンクに接続するセンターバイパスライ
ンと、複数の方向切換弁のセンターバイパスにそれぞれ
設けられ、対応する方向切換弁の操作量の増加に応じて
開口面積を小さくする複数のブリードオフの可変絞り
と、切換弁群の下流の位置でセンターバイパスラインに
設置された圧力補償弁と、センターバイパスラインに接
続され、圧力補償弁に差圧を伝達する第１及び第２の差
圧検出ラインと、圧力補償弁の更に下流の位置でセンタ
ーバイパスラインに設置され、制御圧力を発生させる固
定絞りと、その制御圧力に応じて油圧ポンプの押しのけ
容積を変化させるポンプレギュレータとを備えている。

第１及び第２の差圧検出ラインの一方は、切換弁群よ
り上流の位置でセンターバイパスラインに接続され、他
方は切換弁群より下流の位置でセンターバイパスライン
に接続されている。

このように構成してある油圧駆動装置では、油圧ポン
プの押しのけ容積を制御するポンプレギュレータは、固
定絞りで発生する制御圧力により、よく知られたネガテ
ィブ制御を行う。すなわち、方向切換弁のストローク量
に応じてブリードオフの可変絞りの開口面積は徐々に小
さくなり、最終的には全閉となるが、この過程でセンタ
ーバイパスラインを流れる流量は減少していくので、固
定絞りで発生する制御圧力は小さくなっていき、これに
応じてポンプレギュレータが作動して油圧ポンプの吐出
流量を増加させていくものであり、このポンプ流量特性
と、ブリードオフの可変絞りの特性とによりアクチュエ
ータに供給される圧油のメータリング特性が定まる。

すなわち、複数の方向切換弁の１つを操作すると、上
記のようにスプールストロークが増すにしたがって油圧
ポンプの吐出流量が増加して行くが、これと同時に、ス
プールストロークが増すにしたがって、方向切換弁のメ
ータインの可変絞り及びメータアウトの可変絞りの開口
面積が増していくとともに、ブリードオフの可変絞りの
開口面積が小さくなっていくので、油圧ポンプからセン
ターバイパスラインを通ってタンクに流出していた流量
が減少していき、これにより油圧ポンプの吐出圧力が上
昇してゆく。そして、方向切換弁のポンプポートの圧力
がアクチュエータにかかる負荷圧力より大きくなったと
き油圧ポンプからの圧油がアクチュエータ側に流入し始
め、その後はポンプからセンターバイパスラインを通っ
てタンクに流出していた流量が更に減少していき、これ
に伴ってアクチュエータ側に流入する流量、すなわちポ
ンプ吐出流量からセンターバイパスラインを通ってタン
クに流出する流量を差し引いた流量が増加していく。こ
れを一般にブリードオフ制御という。

ここで、センターバイパスラインに設置してある圧力
補償弁が各方向切換弁のブリードオフの可変絞りの前後
差圧が一定になるように制御するので、ブリードオフの
可変絞りを通ってタンクに流出する流量は、ポンプ吐出
圧力の大小すなわち負荷圧力の大小によらずブリードオ
フの可変絞りの開口面積（方向切換弁のストローク量）
により定まる大きさとなる。したがって、アクチュエー
タ側に流入する流量も負荷圧力の影響を受けず、いわゆ
る負荷補償特性を持つことになる。

発明の開示 ところで、上述した従来技術では、切換弁群より上流
の位置と下流の位置でセンターバイパスラインに圧力補
償弁の第１及び第２の差圧検出ラインを接続し、その間
の差圧を一定に保つよう圧力補償弁で制御しているた
め、切換弁群に含まれる全ての方向切換弁が負荷補償機
能を持つことになり、したがって駆動圧力の調整が要求
されるアクチュエータであっても、この駆動圧力の調整
が不可能となり、該当するアクチュエータで実施される
作業の作業性が劣化する問題があった。

例えば、この油圧駆動装置が備えられる油圧ショベル
にあっては、旋回力をかけながら側壁を掘削する、いわ
ゆる旋回押し付け掘削作業や、アームで押し付け力を与
えながら垂直壁を掘削する作業が行われることがある
が、このような作業において、バケットと掘削面との係
合によりアクチュエータの動きが拘束されると、上述の
圧力補償弁の作用により駆動圧力は直ちにリリーフ弁で
設定されている最高圧力まで達してしまい、したがっ
て、押し付け力をオペレータの望む値に押さえながら作
業を行うことは困難であった。

本発明の目的は、負荷補償特性を必要とするアクチュ
エータの方向切換弁には負荷補償機能を与え、圧力制御
特性を必要とするアクチュエータの方向切換弁には圧力
制御機能を与えることができる建設機械の油圧駆動装置
を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、油圧ポン
プと、この油圧ポンプからの圧油により駆動される複数
の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数
の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御す
るセンターバイパス型の複数の方向切換弁を含む切換弁
群と、低圧回路と、前記複数の方向切換弁のセンターバ
イパスを直列に前記低圧回路に接続するセンターバイパ
スラインと、前記複数の方向切換弁のセンターバイパス
にそれぞれ設けられ、対応する方向切換弁の操作量の増
加に応じて開口面積を小さくする複数のブリードオフの
可変絞り手段と、前記センターバイパスラインに設置さ
れた圧力補償弁と、前記センターバイパスラインに接続
され、前記圧力補償弁に差圧を伝達する第１及び第２の
差圧検出ラインとを備えた建設機械の油圧駆動装置にお
いて、前記第１及び第２の差圧検出ラインの一方を、前
記切換弁群の少なくとも１つの特定の方向切換弁の前記
ブリードオフの可変絞り手段とこの方向切換弁に隣接す
る他の方向切換弁の前記ブリードオフの可変絞り手段と
の間の位置で前記センターバイパスラインに接続し、前
記第１及び第２の差圧検出ラインの他方を、少なくとも
前記他の方向切換弁のブリードオフの可変絞り手段の前
後差圧を検出する位置でセンターバイパスラインに接続
したことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置が提供さ
れる。

以上の構成において、少なくとも他の方向切換弁の操
作時には、該他の方向切換弁のブリードオフ可変絞り手
段の前後差圧が第１及び第２の差圧検出ラインによって
圧力補償弁に導かれ、この圧力補償弁の作用によって他
の方向切換弁に負荷補償機能を与え、この他の方向切換
弁で制御されるアクチュエータに負荷補償特性を与える
ことができる。一方、特定の方向切換弁の操作時には、
この特定の方向切換弁の切換えに伴う前後差圧は圧力補
償弁に導入されず、圧力補償弁の作用に係わりなく通常
のブリードオフ制御を行わせる。したがって、この特定
の方向切換弁には圧力制御機能が与えられ、この特定の
方向切換弁で制御されるアクチュエータに圧力制御特性
を与えることができる。

上記特定の方向切換弁は任意のものを設定できる。一
実施例において、上記特定の方向切換弁は切換弁群の最
上流に位置する方向切換弁を含む。この場合、圧力補償
弁は切換弁群よりも下流の位置でセンターバイパスライ
ンに接続することが好ましく、これにより圧力補償弁の
一方の差圧検出ラインとセンターバイパスラインとの接
続点と圧力補償弁との間に介在物がなくなるので、その
差圧検出ラインを最短にでき、また必要に応じてその差
圧検出ラインを圧力補償弁のスプール内部に設けること
ができ、構造を簡素化できる。

また、他の実施例において、特定の方向切換弁は切換
弁群の最下流に位置する方向切換弁を含み、この場合
は、圧力補償弁を切換弁群よりも上流の位置でセンター
バイパスラインに接続することが好ましく、これによっ
て上記と同様に構造を簡素化できる。

また、上記油圧駆動装置は、好ましくは、前記センタ
ーバイパスラインに接続された第３の差圧検出ライン
と、前記第１及び第２の差圧検出ラインの一方と前記第
３の差圧検出ラインとを前記圧力補償弁に選択的に接続
する第１の切換手段を更に備える。第１の差圧検出ライ
ン又は第２の差圧検出ラインが圧力補償弁に接続されて
いる状態では、上記のように特定の方向切換弁に圧力制
御機能が与えられ、第１の切換手段の操作により第３の
差圧検出ラインを圧力補償弁に接続すると、該特定の方
向切換弁のブリードオフ可変絞り手段の前後差圧が第１
及び第３の差圧検出ラインによって圧力補償弁に導か
れ、この圧力補償弁の作用によって特定の方向切換弁に
負荷補償機能を与える。すなわち、第１の切換手段の操
作により特定の方向切換弁に圧力制御機能と負荷補償機
能のいずれかを任意に与えることができ。

更に、上記油圧駆動装置は、好ましくは、前記圧力補
償弁を全開位置に保持しその動作を選択的に無効にする
第２の切換手段を更に備える。第１の切換手段が操作さ
れていないときは、上記のように特定の方向切換弁に圧
力制御機能が与えられ、第１の切換手段が操作される
と、圧力補償弁の作動が無効にされて負荷補償性がなく
なり、全ての方向切換弁は通常のブリードオフ制御を行
い、圧力制御機能が与えられる状態となる。

ここで、前記第２の切換手段は、好ましくは、前記圧
力補償弁の閉弁方向作動の駆動部を前記第１及び第２の
差圧検出ラインのうちの対応するものと低圧回路とに選
択的に接続する手段である。

油圧ポンプは固定ポンプであってもよいが、好ましく
は可変容量方の油圧ポンプであり、この場合は、上記油
圧駆動装置は、好ましくは、前記センターバイパスライ
ンに設置され、制御圧力を発生させる流れ抵抗手段と、
前記制御圧力に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を
変化させるポンプレギュレータとを更に備える。流れ抵
抗手段は好ましくは固定絞りを含む。

油圧ポンプが可変容量型である場合、ポンプレギュレ
ータは、流れ抵抗手段で発生する制御圧力により、よく
知られたネガティブ制御を行う。すなわち、方向切換弁
のストローク量に応じてブリードオフの可変絞りの開口
面積は徐々に小さくなり、最終的には全閉となるが、こ
の過程でセンターバイパスラインを流れる流量は減少し
ていくので、固定絞りで発生する制御圧力は小さくなっ
ていき、これに応じてポンプレギュレータが作動して油
圧ポンプの吐出流量を増加させていくものであり、この
ポンプ流量特性と、ブリードオフの可変絞りの特性とに
よりアクチュエータに供給される圧油のメータリング特
性が定まる。

油圧ポンプは固定ポンプであっても可変容量型であっ
ても上記のように、第１又は第２の差圧検出ラインの接
続位置に応じて方向切換弁には負荷補償機能又は圧力制
御機能が与えられる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の回路図である。

図２は、図１に示す方向切換弁の過渡的な位置を示す
説明図である。

図３は、図１に示す方向切換弁のストローク量に対す
るブリードオフの可変絞り、メータインの可変絞り及び
メータアウトの可変絞りそれぞれの開度特性を示す図で
ある。

図４は、方向切換弁のストローク量に対するポンプ吐
出流量の関係を示す図である。

図５は、図１に示すポンプレギュレータの詳細を示す
回路図である。

図６は、図１に示す方向切換弁のアクチュエータに供
給される圧油の流量に関する制御特性を示す図である。

図７は、図１に示す方向切換弁のストローク量に対す
る油圧ポンプの吐出圧力の関係を示す図である。

図８は、本発明の第２の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の回路図である。

図９は、本発明の第３の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の回路図である。

図10は、本発明の第４の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の回路図である。

図11は、本発明の第５の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の回路図である。

図12は、本発明の第６の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の回路図である。

図13は、図12に示す方向切換弁のアクチュエータに供
給される圧油の流量に関する制御特性を示す図である。

図14は、図12に示す方向切換弁のストローク量に対す
る油圧ポンプの吐出圧力の関係を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図面により説明する。これら
の実施例は本発明を油圧ショベルの油圧駆動装置に適用
したものである。

まず、本発明の第１の実施例を図１〜図４により説明
する。

図１において、本実施例の油圧駆動装置は、可変容量
型の油圧ポンプ1,2と、これら油圧ポンプ1,2の押しのけ
容積を制御するポンプレギュレータ3,4と、油圧ポンプ
1,2からの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエ
ータ40,41,42,43,44,45,46,47,48と、低圧回路を構成す
るタンク49と、油圧ポンプ1,2とアクチュエータ40〜48
とタンク49との間に設置された弁装置50とを備えてい
る。

弁装置50は、油圧ポンプ１から複数の油圧アクチュエ
ータ40〜43に供給される圧油の流れを制御するセンター
バイパス型の複数の方向切換弁5,6,7,8を含む第１の切
換弁群51と、油圧ポンプ２から複数の油圧アクチュエー
タ44〜48に供給される圧油の流れを制御するセンターバ
イパス型の複数の方向切換弁9,10,11,12,13を含む第２
の切換弁群52と、油圧ポンプ１に接続され、かつ第１の
切換弁群51の方向切換弁５〜８のセンターバイパスを直
列にタンク49に接続するセンターバイパスライン1aと、
油圧ポンプ２に接続され、第２の切換弁群52の方向切換
弁９〜13のセンターバイパスを直列にタンク49を含む低
圧回路29に接続するセンターバイパスライン2aと、第１
の切換弁群51の下流の位置でセンターバイパスライン1a
に設置された圧力補償弁19と、第２の切換弁群52の下流
の位置で最下流の方向切換弁13に隣接してセンターバイ
パスライン2aに設置された圧力補償弁20と、圧力補償弁
19の更に下流の位置でセンターバイパスライン1aに設置
され、制御圧力Pc1を発生させる固定絞り15と、この固
定絞り15で発生する制御圧力が規定圧力を越えないよう
に制御するリリーフ弁17と、圧力補償弁20の更に下流の
位置でセンターバイパスライン2aに設置され、制御圧力
Pc2を発生させる固定絞り16と、この固定絞り16で発生
する制御圧力が規定圧力を越えないように制御するリリ
ーフ弁18と、第１及び第２の切換弁群51,52より上流の
位置でセンターバイパスライン1a,2aにそれぞれ接続さ
れ、油圧ポンプ1,2の吐出圧力が規定値を越えないよう
に制御するリリーフ弁30,30bとを備えている。ポンプレ
ギュレータ3,4はそれぞれ固定絞り15,16で発生した制御
圧力に応じて油圧ポンプ1,2の押しのけ容積を変化さ
せ、油圧ポンプ１の吐出流量を制御する。

油圧アクチュエータ40,41,42,43,44,45,46,48は、そ
れぞれ、例えば走行右モータ、バケットシリンダ、ブー
ムシリンダ、アームシリンダ（合流）、旋回モータ、ア
ームシリンダ、ブームシリンダ（合流）、走行左モータ
の各アクチュエータとして設けられている。油圧アクチ
ュエータ47は着脱可能なアタッチメントの油圧モータで
あり、したがって方向切換弁12はそのアタッチメント用
の予備である。

方向切換弁５〜13は、各々、図２に示すようにメータ
インの可変絞り54a,54b（以下54で代表する）及びメー
タアウトの可変絞り55a,55b（以下55で代表する）が形
成されていると共に、そのセンターバイパスにはブリー
ドオフ用の可変絞り56が設けられている。これらメータ
インの可変絞り54及びメータアウトの可変絞り55とブリ
ードオフ用の可変絞り56における方向切換弁のスプール
ストローク（方向切換弁の操作量）Ｓと開口面積Ａとの
関係は図３に示すようである。すなわち、図中、57,58
がメータインの可変絞り54及びメータアウトの可変絞り
55の開口面積の特性であり、59がブリードオフ用の可変
絞り56の開口面積の特性であり、メータインの可変絞り
54及びメータアウトの可変絞り55はスプールストローク
が０のとき（方向切換弁が中立位置にあるとき）には全
閉し、スプールストロークが増加するにしたがって開口
面積を増加させるのに対して、ブリードオフ用の可変絞
り56はスプールストロークが０のときには全開し、スプ
ールストロークが増加するにしたがって開口面積を減少
させる関係となっている。

このようにブリードオフ用の可変絞り56の開度特性を
設定することにより、例えば方向切換弁５が中立位置に
あるときにはセンターバイパスライン1aを流れる流量
（センターバイパス流量）は最大となり、固定絞り15に
より発生する制御圧力Pc1も最大となり、方向切換弁５
の操作量が増加するにしたがいセンターバイパス流量は
減少し、制御圧力Pc1も減少する。ポンプレギュレータ
３はこの制御圧力Pc1に応答して、制御圧力Pc1が最大の
ときは油圧ポンプ１の押しのけ容積を最小とし、制御圧
力Pc1が小さくなるにしたがって油圧ポンプ１の押しの
け容積を増大させるように制御する。その結果、油圧ポ
ンプ１の吐出流量Ｑは図４の特性線70で示すように、方
向切換弁５のストローク量Ｓに応じて増大するように制
御される。

なお、以上は方向切換弁５について説明したが、他の
方向切換弁６〜８についても同様であり、更に第２の切
換弁群52の方向切換弁９〜13についても同様である。

ポンプレギュレータ３は、図５に示すように、油圧ポ
ンプ１の押しのけ容積可変部材例えば斜板60を駆動する
ピストン・シリンダ装置61と、制御圧力Pc1に応答して
ピストン・シリンダ装置61へ供給される圧油の流量を調
整し、油圧ポンプ１の斜板傾転量を制御する第１のサー
ボ弁62とを有し、第１のサーボ弁62の作動により、上記
のように制御圧力Pc1が最大から小さくなるにしたが
い、油圧ポンプ１の押しのけ容積は大きくなるよう斜板
60の傾転量が制御される。また、ポンプレギュレータ３
は、ポンプ吐出圧力に応答してピストン・シリンダ装置
61へ供給される圧油の流量を調整し、油圧ポンプ１の斜
板傾転量を制御する入力トルク制限用の第２のサーボ弁
63を備えている。ポンプレギュレータ４も同様に構成さ
れている。

圧油補償弁19は第１の切換弁群51の全ての方向切換弁
５〜８に負荷補償機能を与える構成となっている。すな
わち、圧力補償弁19の閉弁方向駆動部すなわち受圧室に
油圧を導入する第１の差圧検出ライン21は第１の切換弁
群51より上流の位置でセンターバイパスライン1aに接続
され、圧力補償弁19の開弁方向駆動部すなわち受圧室に
油圧を導入する第２の差圧検出ライン23は第１の切換弁
群51より下流の位置でセンターバイパスライン1aに接続
され、これにより方向切換弁５〜８のいずれが操作され
た場合でも、その操作に伴って対応するブリードオフの
可変絞り56で発生した差圧が第１及び第２の差圧検出ラ
イン21,23を介して圧力補償弁19の各駆動部に導かれ、
当該前後差圧が一定となるように制御される。

また、第２の切換弁群52においては、方向切換弁９は
旋回モータ44を駆動することから、負荷補償機能ではな
く圧力制御機能を必要とする特定の弁として設定してあ
り、圧力補償弁20は第２の切換弁群52のそれ以外の方向
切換弁10〜13に対して負荷補償機能を与える構成となっ
ている。すなわち、圧力補償弁20の閉弁方向駆動部すな
わち受圧室に油圧を導入する第１の差圧検出ライン22は
第２の切換弁群52の方向切換弁９と方向切換弁10の間で
センターバイパスライン2aに接続され、圧力補償弁20の
開弁方向駆動部すなわち受圧室に油圧を導入する第２の
差圧検出ライン24は第２の切換弁群52より下流の位置で
センターバイパスライン2aに接続され、これにより方向
切換弁10〜13のいずれが操作された場合でも、その操作
に伴って対応するブリードオフの可変絞り56で発生した
差圧が第１及び第２の差圧検出ライン22,24を介して圧
力補償弁20の各駆動部に導かれ、当該前後差圧が一定と
なるように制御される。

ここで、圧力補償弁19,20はそれぞれ第１及び第２の
切換弁群51,52より上流の位置でセンターバイパスライ
ン1a,2aに接続しても、同様の負荷補償機能が得られる
が、圧力補償弁20については、第２の切換弁群52より下
流の位置でセンターバイパスライン2aに接続するのが好
ましく、これにより圧力補償弁20が負荷補償機能を与え
られる方向切換弁13に隣接するため、第２の差圧検出ラ
イン24のセンターバイパスライン2aとの接合点と圧力補
償弁20との間に介在物がなくなり、第２の差圧検出ライ
ン24の長さを短くでき、また必要に応じて第２の差圧検
出ラインを圧力補償弁20のスプール内部に設けることが
でき、弁装置50の構造が簡素化される。

以上のように構成してある油圧駆動装置において、例
えば第１の切換弁群51において、方向切換弁５〜８の１
つ、例えば方向切換弁５を操作したとき、上記のように
スプールストロークＳが増すにしたがって油圧ポンプ１
の吐出流量が増加して行く。これと同時に、スプールス
トロークＳが増すにしたがって、図３に示すように、方
向切換弁５のメータインの可変絞り54及びメータアウト
の可変絞り55の開口面積Ａが増していくとともに、ブリ
ードオフの可変絞り56の開口面積Ａが小さくなっていく
ので、油圧ポンプ１の吐出圧力が上昇してゆく。そし
て、方向切換弁５のポンプポートの圧力がアクチュエー
タ40にかかる負荷圧力より大きくなったとき油圧ポンプ
１からの油圧がアクチュエータ40側に流入し始め、その
後はポンプ１からセンターバイパスライン1aを通ってタ
ンク49に流出していた流量が減少していき、これに伴っ
てアクチュエータ40側に流入する流量、すなわちポンプ
吐出流量からセンターバイパスライン1aを通ってタンク
49に流出する流量を差し引いた流量が増加していく。こ
れを一般にブリードオフ制御という。

図６にブリードオフ制御時の方向切換弁の制御特性を
示す。すなわち、アクチュエータ40の負荷圧力を一定と
した場合、ブリードオフ用の可変絞り56を通って流出可
能なセンターバイパス流量のスプールストロークＳに対
する特性は、図３に示す開度特性59に対応して図６に59
Aで示すようになる。油圧ポンプ１の吐出流量Ｑは図６
の特性線70Aで示すようであるので、アクチュエータ40
に供給される圧油の流量に関する方向切換弁５の制御特
性は、図６に71Aで示すようになる。なお、57Aは図３に
示す特性57を有する方向切換弁５のメータインの可変絞
り54を通って供給可能な流量のスプールストロークＳに
対する特性であり、特性線71Aはその範囲内に設定され
る。このようにブリードオフ制御においては、負荷圧力
を一定とした場合、アクチュエータに圧油を供給して駆
動する通常の動作時、アクチュエータに供給される圧油
の流量に関する方向切換弁の制御特性は、ブリードオフ
用の可変絞りの開度特性と油圧ポンプの流量特性によっ
て決まる特性となる。

ところで、上記では負荷圧力が一定であるとしたが、
実際には負荷圧力は作業の進行と共に、また作業の場面
によって変わる。このように負荷圧力が変化すると、も
し例えば第１の切換弁群51に対して圧力補償弁19が設置
されていない場合、負荷圧力の変化に対応してブリード
オフ用の可変絞り56を通って流出可能なセンターバイパ
ス流量も変化する。すなわち、例えばアクチュエータ40
の負荷圧力が特性59Aの場合よりも増大すると、センタ
ーバイパス流量のスプールストロークＳに対する特性
は、図６で59Bに示すように変化する。このとき、アク
チュエータ40側に圧油が流入し始めるストロークＳの変
化により、油圧ポンプ１の吐出流量の特性も図６に70B
で示すように変化する。このため、アクチュエータ40に
供給される圧油の流量に関する方向切換弁５の制御特性
12は図６の特性線71Bで示すようになる。すなわち、負
荷圧力の変動によりアクチュエータ40に供給される圧油
の流量に関する方向切換弁５の制御特性が変化する。

ここで本実施例では、圧力補償弁19が各切換弁に内蔵
されるブリードオフの可変絞り56の前後差圧が一定にな
るように制御するので、ブリードオフの可変絞り56を通
ってタンクに流出する流量は、ポンプ吐出圧力の大小す
なわち負荷圧力の大小によらずブリードオフの可変絞り
56の開口面積（方向切換弁のストローク量）により定ま
る大きさとなる。したがって、アクチュエータ側に流入
する流量も負荷圧力の影響を受けず、常に図６の特性線
71Aのように制御される。このように、第１の切換弁群5
1においては、全ての方向切換弁に方向切換弁に負荷補
償機能が与えられ、アクチュエータ側に流入する流量も
負荷圧力の影響を受けず、負荷補償特性を持つことにな
る。

第２の切換弁群52において、方向切換弁10〜13の１つ
を操作したときにも、上記と同様に方向切換弁10〜13の
それぞれに負荷補償機能が与えられ、アクチュエータ側
に流入する流量も負荷圧力の影響を受けず、負荷補償特
性を持つことになる。

一方、旋回モータ44用の方向切換弁９を操作した場合
には、方向切換弁９に内蔵されるブリードオフの可変絞
り56で発生した差圧は圧力補償弁20には導かれないの
で、通常のブリードオフ制御がおこなわれる。ここで、
通常のブリードオフ制御においては、油圧ポンプの吐出
圧力Pdはブリードオフの可変絞りの開口面積に依存する
ことから、図７に示すように、ある負荷圧力では油圧ポ
ンプの吐出圧力Pdは例えば特性線72Aのように該負荷圧
力に達するまではストロークに応じて変化し、負荷圧力
が増大すると特性線も72Bのようにより高いポンプ吐出
圧力になるまでストロークに応じて変化するようにな
る。すなわち、いずれの負荷圧力にあっても、ポンプ吐
出圧力はスプールストロークＳによって調整可能であ
る。

このように、方向切換弁９のブリードオフ制御におい
ては、上述の負荷補償機能は得られない代わりに、スプ
ールストロークＳ（ブリードオフの可変絞り56の開口面
積）の大きさによりポンプ吐出圧力を調整できるので、
旋回モーター44の駆動圧力を任意に制御することがで
き、旋回押し付け掘削などの作業に際し押し付け力を所
望の値に調整して作業を行うことができる。また、旋回
加速時の駆動圧力を加減して、滑らかな旋回加速操作を
実施することができる。

このように、第１の実施例にあっては、負荷補償特性
を必要とするアクチュエータ40〜43,45〜48に係わる方
向切換弁５〜8,10〜13には負荷補償機能を与え、圧力制
御を必要とするアクチュエータ、すなわち旋回モータ44
に係わる方向切換弁９（特定の方向切換弁）には圧力制
御機能を与えることができ、これによって優れた作業性
が得られる。

また、本実施例では、上記のような圧力補償弁20によ
る負荷補償機能を得るのに際して、圧力補償弁20を第２
の切換弁群52の下流の位置でセンターバイパスライン2a
に接続したので、第２の差圧検出ライン24の長さを短く
でき、また必要に応じて第２の差圧検出ライン24を圧力
補償弁20のスプール内部に設けることができ、弁装置50
Aの構造を簡素化できる。

なお、上記第１の実施例にあっては、圧力制御機能を
与える特定の方向切換弁として方向切換弁９のみを設定
したが、本発明はこれに限らず、特定の方向切換弁を複
数設定してもよく、この場合これらの全てを切換弁群の
最上流側の弁とし、圧力補償弁20を下流側に配置すれ
ば、上記と同様な構造簡素化の効果が得られる。

本発明の第２の実施例を図８により説明する。図中、
図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付してい
る。

図８において、本実施例の弁装置50Aでは、圧力補償
弁19,20をそれぞれ第１及び第２の切換弁群51,52より上
流の位置でセンターバイパスライン1a,2aに配置すると
共に、走行用油圧モータ40,48に圧力制御特性を与える
ため、第１の切換弁群51にあっては最上流の方向切換弁
５を圧力制御機能を与える特定の方向切換弁に設定し、
第２の切換弁群52にあっては最下流の方向切換弁13を圧
力制御機能を与える特定の方向切換弁に設定してある。

すなわち、圧力補償弁19Aの閉弁方向駆動部に油圧を
導入する第１の差圧検出ライン21Aは第１の切換弁群51
の方向切換弁５と方向切換弁６の間でセンターバイパス
ライン1aに接続され、圧力補償弁19Aの開弁方向駆動部
に油圧を導入する第２の差圧検出ライン23Aは第１の切
換弁群51より下流の位置でセンターバイパスライン1aに
接続され、これにより方向切換弁６〜８に負荷補償機能
を与え、方向切換弁５に圧力制御機能を与えている。

一方、圧力補償弁20Aの閉弁方向駆動部に油圧を導入
する第１の差圧検出ライン22Aは第２の切換弁群52より
上流の位置でセンターバイパスライン2aに接続され、圧
力補償弁20Aの開弁方向駆動部に油圧を導入する第２の
差圧検出ライン24Aは第２の切換弁群52の方向切換弁12
と方向切換弁13との間の位置でセンターバイパスライン
2aに接続され、これにより方向切換弁９〜12に負荷補償
機能を与え、方向切換弁13に圧力制御機能を与えてい
る。

本実施例によっても、負荷補償機能と圧力制御機能と
を区別して与えるので、第１の実施例と同様に優れた作
業性が得られる。

また、負荷補償機能を与えない方向切換弁13が最下流
にあるときに、圧力補償弁20Aを第２の切換弁群52より
上流の位置でセンターバイパスライン2aに接続したの
で、圧力補償弁20Aが負荷補償機能を与えられる方向切
換弁９に隣接するため、第１の差圧検出ライン22Aのセ
ンターバイパスライン2aとの接合点と圧力補償弁20Aと
の間に介在物がなくなり、第２の差圧検出ライン24Aの
長さを短くでき、また必要に応じて第２の差圧検出ライ
ン24Aを圧力補償弁20のスプール内部に設けることがで
き、弁装置50Aの構造を簡素化できる。

なお、上記第２の実施例にあっても、圧力制御機能を
与える特定の方向切換弁として方向切換弁13のみを設定
したが、特定の方向切換弁を複数設定し、これらを全て
第２の切換弁群の最下流に配置してもよく、この場合も
上記と同様に弁装置50Aの構造を簡素化できる。

本発明の第３の実施例を図９により説明する。図中、
図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付してい
る。本実施例は、図１の実施例において、２つの圧力補
償弁19,20をそれぞれ第１及び第２の切換弁群51,52の上
流の位置でセンターバイパスライン1a,2aに接続し、か
つ第２の切換弁群52の圧力補償機能を与える弁として、
互いに離れた２つの弁を設定したものである。

すなわち、図９において、弁装置50Bは圧力補償弁19
B,20Bを有し、圧力補償弁19B,20Bをそれぞれ第１及び第
２の切換弁群51,52より上流の位置でセンターバイパス
ライン1a,2aに配置されている。また、圧力補償弁19Bの
閉弁方向駆動部に油圧を導入する第１の差圧検出ライン
21Bは第１の切換弁群51より上流の位置でセンターバイ
パスライン1aに接続され、圧力補償弁19Aの開弁方向駆
動部に油圧を導入する第２の差圧検出ライン23Bは第１
の切換弁群51より下流の位置でセンターバイパスライン
1aに接続され、これにより方向切換弁５〜８の全てに負
荷補償機能を与えている。

一方、圧力補償弁20Bの閉弁方向駆動部に油圧を導入
する第１の差圧検出ライン22Bは第２の切換弁群52の方
向切換弁９と方向切換弁10との間でセンターバイパスラ
イン2aに接続され、圧力補償弁20Bの開弁方向駆動部に
油圧を導入する第２の差圧検出ライン24Bは第２の切換
弁群52の方向切換弁12と方向切換弁13との間の位置でセ
ンターバイパスライン2aに接続され、これにより方向切
換弁10〜12に負荷補償機能を与え、方向切換弁9,13に圧
力制御機能を与えている。

本実施例によっても、負荷補償機能と圧力制御機能と
を区別して与えるので、第１の実施例と同様に優れた作
業性が得られる。

本発明の第４の実施例を図10により説明する。図中、
図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付してい
る。本実施例は、方向切換弁に負荷補償機能と圧力制御
機能とを選択的に与えれるようにしたものである。

図10において、弁装置50Cは、第２の切換弁群52に関
して設けられた圧力補償弁20の閉弁方向駆動部に油圧を
導入する部分の構成を除いて、図１に示す実施例と同じ
である。そして、圧力補償弁20の閉弁方向駆動部に油圧
を導入する部分の構成として、圧力補償弁20の閉弁方向
駆動部に油圧を導入する第１の差圧検出ライン22及び第
３の差圧検出ライン22aと、これら第１及び第３の差圧
検出ライン22,22aを選択的に圧力補償弁20の閉弁方向駆
動部に接続する電磁切換弁26とを備えている。第１の差
圧検出ライン22は、第２の切換弁群52の方向切換弁９と
方向切換弁10との間の位置でセンターバイパスライン2a
に接続され、第３の差圧検出ライン22aは第２の切換弁
群52より上流の位置でセンターバイパスライン2aに接続
されている。なお、切換弁26は手動操作弁であってもよ
い。

この第４の実施例では、切換弁26が図10に示す位置に
保持されている場合は第１の差圧検出ラインが選択さ
れ、方向切換弁９はそのブリードオフの可変絞りの前後
差圧が圧力補償弁20に導入されないので特定の切換弁と
して圧力制御機能を持ち、切換弁26が図示の位置から切
換えられると第３の差圧検出ライン22aが選択され、方
向切換弁９のブリードオフの可変絞りの前後差圧が差圧
検出ライン22aによって圧力補償弁20の閉弁方向駆動部
に導かれるので、方向切換弁９は負荷補償機能を持つよ
うになっている。

このように、本実施例においては、切換弁26の操作に
より方向切換弁９に圧力制御機能と負荷補償機能のいず
れかを任意に与えることができ、作業性を更に向上でき
る。

本発明の第５の実施例を図11により説明する。図中、
図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付してい
る。本実施例は、圧力補償弁の動作を選択的に無効にで
きるようにしたものである。

図11において、弁装置50Dは、圧力補償弁19,20の閉弁
方向駆動部に油圧を導入する部分の構成を除いて、図１
に示す実施例と同じである。そして、圧力補償弁19,20
の閉弁方向駆動部に油圧を導入する部分の構成として、
圧力補償弁19,20の閉弁方向駆動部に油圧を導入する第
１の差圧検出ライン21,22と、圧力補償弁19,20の閉弁方
向駆動部を第１の差圧検出ライン21,22と低圧回路29の
一方に選択的に接続する電磁切換弁27,28とを備えてい
る。第１の差圧検出ライン21,22は図１に示す実施例と
同様にセンターバイパスライン1a,2aに接続されてい
る。なお、切換弁27,28も手動操作弁であってもよい。

この第５の実施例では、切換弁27,28が図11に示す位
置にある場合は、圧力補償弁19,20は有効化され通常の
動作をするので、方向切換弁５〜８及び方向切換弁10〜
13に負荷補償機能が与えられる。一方、切換弁27,28を
図示の位置から切換えると、圧力補償弁19,20の閉弁方
向駆動部が低圧回路29に接続されるので、圧力補償弁1
9,20は全開状態に保持され、これによって負荷補償性が
なくなり、全ての方向切換弁５〜13はブリードオフ制御
による圧力制御機能が与えられる。

なお、上記第５の実施例では、圧力補償弁19,20の閉
弁方向駆動部を低圧回路29に接続することにより方向切
換弁の負荷補償機能をなくすようにしたが、これに限ら
れず、例えば閉弁方向駆動部を開弁方向駆動部に接続
し、同じ圧力にすることにより全開位置に保持してもよ
く、実質的に圧力補償弁19,20を作動不能にできるもの
であればよい。

本発明の第６の実施例を図12〜図14により説明する。
図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付し
ている。本実施例は、油圧ポンプとして可変容量型では
なく固定ポンプを用いたものである。

すなわち、図12において、本実施例の油圧駆動装置は
固定容量型の油圧ポンプ1A,2Aを有し、油圧ポンプ1A,2A
からの圧油の流れ及び圧力を制御する弁装置50Eの構造
は図１に示す実施例と同じである。

図13に固定容量型の油圧ポンプ1A,2Aを用いた場合の
ブリードオフ制御時の方向切換弁の制御特性を示す。図
中、図７に示す特性と同じ特性には同じ符号を付してい
る。すなわち、例えば方向切換弁５に負荷補償機能が与
えられていない場合、アクチュエータ40がある負荷圧力
にあるとき、方向切換弁５のブリードオフ用の可変絞り
56（図２参照）を通って流出可能なセンターバイパス流
量のスプールストロークＳに対する特性は、図３に示す
開度特性59に対応して図13に59Aで示すようになり、ア
クチュエータ40の負荷圧力が増大すると、センターバイ
パス流量は増大し、センターバイパス流量のスプールス
トロークＳに対する特性は、図13で59Bに示すように変
化する。一方、油圧ポンプ1Aの吐出流量Ｑは図13の特性
線80Aで示すようであるので、負荷圧力が増大する前は
アクチュエータ40に供給される圧油の流量に関する方向
切換弁５の制御特性は、図13に81Aで示すようになり、
負荷圧力が増大すると81Bで示すように変化する。

これに対し、本実施例では、圧力補償弁19が各切換弁
に内蔵されるブリードオフの可変絞り56の前後差圧が一
定になるように制御するので、ブリードオフの可変絞り
56を通ってタンクに流出する流量は、ポンプ吐出圧力の
大小すなわち負荷圧力の大小によらずブリードオフの可
変絞り56の開口面積（方向切換弁のストローク量）によ
り定まる大きさとなる。したがって、アクチュエータ側
に流入する流量も負荷圧力の影響を受けず、常に図13の
特性線81Aのように制御される。すなわち、可変容量型
の油圧ポンプを用いた第１の実施例と同様に、方向切換
弁５〜８及び10〜13には負荷補償機能が与えられる。

一方、旋回モータ44用の方向切換弁９を操作した場合
には、方向切換弁９に内蔵されるブリードオフの可変絞
り56で発生した差圧は圧力補償弁20には導かれないの
で、通常のブリードオフ制御がおこなわれる。ここで、
通常のブリードオフ制御においては、油圧ポンプの吐出
圧力Pdはブリードオフの可変絞りを流出する圧油の流量
に依存することから、図14に示すように、ある負荷圧力
では油圧ポンプの吐出圧力Pdは例えば特性線82Aのよう
に該負荷圧力に達するまではストロークに応じて変化
し、負荷圧力が増大すると、特性線も82Bのようにより
高いポンプ吐出圧力になるまでストロークに応じて変化
するようになる。この様に、固定ポンプを使用した場合
も、ポンプ吐出圧力はスプールストロークＳによって調
整可能である。

したがって、第６の実施例にあっても、負荷補償特性
を必要とするアクチュエータ40〜43,45〜48に係わる方
向切換弁５〜8,10〜13には負荷補償機能を与え、圧力制
御を必要とするアクチュエータ、すなわち旋回モータ44
に係わる方向切換弁９（特定の方向切換弁）には圧力制
御機能を与えることができ、これによって優れた作業性
が得られる。

なお、上記各実施例にあっては、制御圧力を発生させ
る流れ抵抗手段として固定絞り15,16を用いたが、この
固定絞りの代わりにオーバーライド特性を持たせたリリ
ーフ弁を用いてもよい。

産業上の利用可能性 本発明の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、以下の効果が得られる。

（１）負荷補償特性を必要とするアクチュエータの方向
切換弁には負荷補償機能を与え、圧力制御特性を必要と
するアクチュエータの方向切換弁には圧力制御機能を与
えることができ、従来に比べて作業性を向上させること
ができる。またこれに伴って特に、次に列挙する効果を
奏する。

差圧検出ラインのセンターバイパスラインへの接続位
置を適宜考慮することにより予め各方向切換弁を、圧力
制御機能を持つ方向切換弁と負荷補償機能を持つ方向切
換弁のいずれにも任意に設定することができる。

圧力制御機能を付与した特性の方向切換弁は、スプー
ルストローク量を適宜調整することによりアクチュエー
タによる押し付け力を所望の値に調整して作業をするこ
とができる。また、アクチュエータの起動加速をスプー
ルストローク量を適宜加減することにより、所要の滑ら
かさで行うことができる。

（２）特定の方向切換弁の位置に応じて圧力補償弁の設
置位置を適宜選定することにより、圧力補償弁の一方の
差圧検出ラインとセンターバイパスラインとの接続点と
圧力補償弁との間に介在物がなくなるので、その差圧検
出ラインを最短にでき、また必要に応じてその差圧検出
ラインを圧力補償弁のスプール内部に設けることがで
き、構造を簡素化できる。

（３）追加の差圧検出ラインと第１及び第２の差圧検出
ラインの一方とを圧力補償弁に選択的に接続することに
より、作業中であっても特定の方向切換弁の制御機能を
圧力制御機能と負荷補償機能のいずれかに任意に切換え
ることができ。

（４）圧力補償弁を全開位置に保持しその動作を選択的
に無効にすることにより、特定の方向切換弁に圧力制御
機能が与えるモードと全ての方向切換弁に通常のブリー
ドオフ制御を行わせ、圧力制御機能を与えるモードとに
任意に切換えることができる。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧ポンプ（２）と、この油圧ポンプから
   の圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータ（44
   -48）と、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュ
   エータに供給される圧油の流れを制御するセンターバイ
   パス型の複数の方向切換弁（9-13）を含む切換弁群（5
   2）と、低圧回路（29）と、前記複数の方向切換弁のセ
   ンターバイパスを直列に前記低圧回路に接続するセンタ
   ーバイパスライン（2a）と、前記複数の方向切換弁のセ
   ンターバイパスにそれぞれ設けられ、対応する方向切換
   弁の操作量の増加に応じて開口面積を小さくする複数の
   ブリードオフの可変絞り手段（56）と、前記センターバ
   イパスラインに設置された圧力補償弁（20）と、前記セ
   ンターバイパスラインに接続され、前記圧力補償弁に差
   圧を伝達する第１及び第２の差圧検出ライン（22,24）
   とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、 前記第１及び第２の差圧検出ライン（22,24）の一方（2
   2）を、前記切換弁群（52）の少なくとも１つの特定の
   方向切換弁（９）の前記ブリードオフの可変絞り手段
   （56）とこの方向切換弁に隣接する他の方向切換弁（1
   0）の前記ブリードオフの可変絞り手段（56）との間の
   位置で前記センターバイパスライン（2a）に接続し、前
   記第１及び第２の差圧検出ライン（22,24）の他方（2
   4）を、少なくとも前記他の方向切換弁のブリードオフ
   の可変絞り手段の前後差圧を検出する位置でセンターバ
   イパスライン（2a）に接続した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、前記特定の方向切換弁が前記切換弁群（52）の
   最上流に位置する方向切換弁（９）を含むことを特徴と
   する建設機械の油圧駆動装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記圧力補償弁（20）を前記切換弁群（52）よ
   りも下流の位置で前記センターバイパスライン（2a）に
   接続したことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記特定の方向切換弁が前記切換弁群（52）の
   最下流に位置する方向切換弁（13）を含むことを特徴と
   する建設機械の油圧駆動装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記圧力補償弁（20A）を前記切換弁群（52）
   よりも上流の位置で前記センターバイパスライン（2a）
   に接続したことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記センターバイパスライン（2a）に接続され
   た第３の差圧検出ライン（22a）と、前記第１及び第２
   の差圧検出ライン（22,24）の一方（22）と前記第３の
   差圧検出ライン（22a）とを前記圧力補償弁（20）に選
   択的に接続する第１の切換手段（26）を更に備えること
   を特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記圧力補償弁（20）を全開位置に保持しその
   動作を選択的に無効にする第２の切換手段（28）を更に
   備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記第２の切換手段（28）は、前記圧力補償弁
   （20）の閉弁方向作動の駆動部を前記第１及び第２の差
   圧検出ライン（22,24）のうちの対応するもの（22）と
   低圧回路（29）とに選択的に接続する手段であることを
   特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
9. 【請求項９】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記油圧ポンプは可変容量型の油圧ポンプ
   （２）であり、前記センターバイパスライン（2a）に設
   置され、制御圧力を発生させる流れ抵抗手段（16）と、
   前記制御圧力に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を
   変化させるポンプレギュレータ（４）とを更に備えるこ
   とを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の建設機械の油圧駆動装置
    において、前記流れ抵抗手段は固定絞り（16）を含むこ
    とを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。