JP2948065B2

JP2948065B2 - 建設機械の油圧駆動装置

Info

Publication number: JP2948065B2
Application number: JP22122693A
Authority: JP
Inventors: 和則中村; 勇輔梶田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH0776862A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械に設けられ、複数のアクチュエータの最大負荷圧よ
りも所定圧大きいポンプ吐出圧となるように油圧ポンプ
の流量を制御するロードセンシングシステムを有すると
ともに、アクチュエータに供給される圧油の流れを制御
するそれぞれの方向切換弁の前後差圧を制御可能な圧力
補償弁を備えた油圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の建設機械の油圧駆動装置とし
て、従来、図１０に示すものが提案されている。図１０
は、油圧ショベルの油圧駆動装置の回路を示している。
この図１０に示す従来技術は、履帯等からなる走行体５
０と、走行体５０上に設けられる旋回体５１と、旋回体
５１に対して回動可能に設けられるブーム５２と、この
ブーム５２に対して回動可能に設けられるアーム５３
と、このアーム５３の先端に回動可能に設けられ、掘削
等をおこなうバケット５４を備えている。

【０００３】また、原動機１と、この原動機１によって
駆動する可変容量油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２の
斜板の傾転角を制御する制御用アクチュエータ１５と、
この制御用アクチュエータ１５の駆動を制御する流量制
御弁１４とを備えている。制御用アクチュエータ１５と
流量制御弁１４とは、後述する各アクチュエータの最大
負荷圧Pamaxよりも所定圧大きい吐出圧Ｐｓとなるよう
に油圧ポンプ２の流量を制御する吐出量制御手段を構成
している。

【０００４】また、この従来技術は、走行体５０を走行
させる走行モータ３、ブーム５２を駆動するブームシリ
ンダ５、アーム５３を駆動するアームシリンダ４等の複
数のアクチュエータを備えている。なお、走行モータ３
は一対設けられるが、説明を簡単にするために１つのみ
描いてある。また、油圧ポンプ２からアームシリンダ
４、ブームシリンダ５、走行モータ３に供給される圧油
の流れを制御するアーム用方向切換弁６、ブーム用方向
切換弁８、走行用方向切換弁１０と、これらのアーム用
方向切換弁６、ブーム用方向切換弁８、走行用方向切換
弁１０それぞれの上流圧と下流圧の差である前後差圧を
制御するアーム用圧力補償弁７、ブーム用圧力補償弁
９、走行用圧力補償弁１１とを備えている。

【０００５】例えば、上述したアーム用圧力補償弁７の
一方の駆動部７ａには、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓとア
ーム用方向切換弁６の下流圧Ｐ_L1が与えられ、他方の駆
動部７ｂには、各アクチュエータの負荷圧のうちの最大
負荷圧Pamaxとアーム用方向切換弁６の上流圧Ｐ_Z1が与
えられ、上述したブーム用圧力補償弁９の一方の駆動部
９ａには、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓとブーム用方向切
換弁８の下流圧Ｐ_L2が与えられ、他方の駆動部９ｂに
は、各アクチュエータの負荷圧のうちの最大負荷圧Pama
xとブーム用方向切換弁８の上流圧Ｐ_Z2が与えられるよ
うになっている。なお、上述した流量制御弁１４の図１
０に示す一方の駆動部には油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓが
与えられ、他方の駆動部にはアクチュエータの最大負荷
圧Pamaxが与えられるようになっている。また、各アク
チュエータの最大負荷圧Pamaxは、シャトル弁１２，１
３を介して取り出される。

【０００６】このように構成してある従来技術にあって
は、流量制御弁１４が油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓとアク
チュエータの最大負荷圧Pamaxとの差圧、すなわちロー
ドセンシング差圧Ｌｓに応じて制御されることにより、
制御用アクチュエータ１５がこのロードセンシング（Ｌ
ｓ）差圧に応じて制御され、このＬｓ差圧を流量制御弁
１４を付勢するばねの力に釣り合う所定差圧とする流量
が油圧ポンプ２から吐出する。また、各圧力補償弁７，
９，１１によって各方向切換弁６，８，１０の前後差圧
が、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓとアクチュエータの最大
負荷圧Pamaxとの差圧、すなわちＬｓ差圧となって同等
の差圧となる。したがって、仮に各方向切換弁６，８，
１０を同時に切換えて走行・アーム・ブームの複合操作
を実施するときは、他のアクチュエータの負荷変動の影
響を受けることなく各方向切換弁６，８，１０の開口比
どうりに油圧ポンプ２から吐出された流量がアームシリ
ンダ４、ブームシリンダ５、走行モータ３のそれぞれに
分流され、この走行・アーム・ブームの複合操作を実施
することができる。そして、各アクチュエータの要求流
量が油圧ポンプ２から吐出される流量より大きくなるサ
チュレーション状態に至ると、各アクチュエータに供給
される流量が不足することから、走行・アーム・ブーム
の各作動速度が遅くなる事態を生じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術にあってアーム・ブーム複合操作を実施する場合
であっても、図８に示すように、空中ブーム上げ・アー
ム引きを実施するときは、ブーム側が高圧になり、アー
ムが低圧になるが、このような複合動作形態のときには
作業効率上アームシリンダ４よりもブームシリンダ５に
圧油を優先的に供給してブーム５２をできるだけ動かす
ことが望まれる。また、図９に示すように、アーム５３
の力を介してバケット５４で掘削しようとする複合動作
形態のときは、ブーム側の圧に比べてアーム側の圧が高
圧になるが、このようなときにはブームシリンダ５より
もアームシリンダ４に圧油を優先的に供給する方が作業
効率が良い。

【０００８】しかしながら、上記した従来技術では、上
述した２つの複合動作形態のいずれにあってもアーム
側、ブーム側の双方の作動速度が遅くなってしまい、結
局、該当する複合動作形態の作業効率の向上を見込めな
い問題がある。

【０００９】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、アーム・ブーム
複合動作形態の種類に応じて、アームシリンダ、ブーム
シリンダのどちらかに優先的に圧油を供給させることが
できる建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。

【００１０】

【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、この油圧ポンプ
から吐出される圧油によって駆動するアームシリンダ、
及びブームシリンダと、上記油圧ポンプから上記アーム
シリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方
向切換弁と、上記油圧ポンプから上記ブームシリンダに
供給される圧油の流れを制御するブーム用方向切換弁
と、上記アーム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差であ
る前後差圧を制御するアーム用圧力補償弁と、上記ブー
ム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差である前後差圧を
制御するブーム用圧力補償弁とを備えた建設機械の油圧
駆動装置において、上記アームシリンダが操作されたこ
とを検出するアーム用操作検出器、及び上記ブームシリ
ンダが操作されたことを検出するブーム用操作検出器
と、上記アームシリンダに与えられる負荷圧を検出する
アーム負荷圧検出器と、上記アーム用操作検出器、及び
上記ブーム用操作検出器のそれぞれによって、上記アー
ムシリンダとブームシリンダの双方が操作されるアーム
・ブーム複合操作が検出されたとき、上記アーム用圧力
補償弁の駆動部、上記ブーム用圧力補償弁の駆動部のそ
れぞれに、アーム・ブームを介しておこなわれる複合動
作形態の種類に対応させて予め設定される互いに異なる
制御圧で、しかも上記アーム負荷圧検出器で検出される
検出信号の値が所定の小さいアーム負荷圧に相当する値
になると、上記アーム用圧力補償弁を絞り勝手となるよ
うに制御するとともに、上記ブーム用圧力補償弁を開き
勝手となるように制御し、上記アーム負荷圧検出器で検
出される検出信号の値が所定の大きいアーム負荷圧に相
当する値になると、上記アーム用圧力補償弁を開き勝手
となるように制御するとともに、上記ブーム用圧力補償
弁を絞り勝手となるように制御する制御圧を供給可能な
制御圧出力手段を備えた構成にしてある。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成にしてあることから、制
御圧出力手段における設定、すなわちアーム・ブーム複
合動作形態の種類に対応させて予めおこなわれる設定に
際し、アーム負荷圧検出器で検出されるアーム負荷圧が
比較的低いときには、ブーム側に優先的に流量を供給す
るように設定し、アーム負荷圧検出器で検出されるアー
ム負荷圧が比較的高いときには、アーム側に優先的に流
量を供給するように設定すれば良い。

【００１２】このように予め設定すると、例えばアーム
・ブームの複合動作形態が空中アーム上げ・アーム引き
であるときには、アーム負荷圧検出器で検出されるアー
ム負荷圧が比較的低いことから、上述の設定に応じて制
御圧出力手段はアーム用圧力補償弁の駆動部に、このア
ーム用圧力補償弁の絞り量を比較的大きくする制御圧を
出力し、一方、ブーム用圧力補償弁の駆動部にブーム用
圧力補償弁の絞り量を比較的小さくする制御圧を出力す
る。これにより、アーム用方向切換弁を通過する流量が
比較的少なく抑えられ、アームシリンダの作動速度は従
来のアーム・ブーム複合動作の場合に比べて遅くなるも
のの、ブーム用方向切換弁を通過する流量が比較的多く
なり、ブームシリンダの作動速度は従来のアーム・ブー
ム複合操作の場合に比べて速くすることができる。

【００１３】また、アーム・ブームの複合動作形態が、
例えばアームの力を介しておこなわれる掘削であるとき
には、アーム負荷圧検出器で検出されるアーム負荷圧が
比較的高いことから、上述の設定に応じて制御圧出力手
段はアーム用圧力補償弁の駆動部に、このアーム用圧力
補償弁の絞り量を比較的小さくする制御圧を出力し、一
方、ブーム用圧力補償弁の駆動部にブーム用圧力補償弁
の絞り量を比較的大きくする制御圧を出力する。これに
より、ブーム用方向切換弁を通過する流量が比較的少な
くなり、ブームシリンダの作動速度は従来のアーム・ブ
ーム複合操作の場合に比べて遅くなるものの、アーム用
方向切換弁を通過する流量が比較的多くなり、アームシ
リンダの作動速度は従来のアーム・ブーム複合操作の場
合に比べて速くすることができる。

【００１４】このように、アーム・ブーム複合動作形態
の種類に応じて、アームシリンダ、ブームシリンダのど
ちらかに優先的に圧油を供給することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の建設機械の油圧駆動装置の実
施例を図に基づいて説明する。図１は本発明の建設機械
の油圧駆動装置の一実施例を示す回路図、図２は図１に
示す実施例に備えられるコントローラにおける処理手順
を示すフローチャート、図３は図１に示すコントローラ
における処理のうちの制御Ａを説明するブロック図、図
４は図１に示すコントローラにおける処理のうちの制御
Ｂを説明するブロック図、図５は図１に示す実施例に備
えられるアーム用方向切換弁の前後差圧を制御するアー
ム用圧力補償弁によって得られる特性を示す図、図６は
図１に示す実施例に備えられるブーム用方向切換弁の前
後差圧を制御するブーム用圧力補償弁によって得られる
特性を示す図である。

【００１６】図１に示す実施例も油圧ショベルの油圧駆
動装置であり、前述した図１０に示す従来技術と同様
に、走行体５０と、旋回体５１と、ブーム５２と、アー
ム５３と、バケット５４を備えており、また、原動機１
と、可変容量油圧ポンプ２と、走行体５０を走行させる
走行モータ３、ブーム５２を駆動するブームシリンダ
５、アーム５３を駆動するアームシリンダ４等の複数の
アクチュエータを備えている。なお、走行モータ３は一
対設けられるが、説明を簡単にするために１つのみ描い
てある。また、油圧ポンプ２からアームシリンダ４、ブ
ームシリンダ５、走行モータ３に供給される圧油の流れ
を制御するアーム用方向切換弁６、ブーム用方向切換弁
８、走行用方向切換弁１０と、これらのアーム用方向切
換弁６、ブーム用方向切換弁８、走行用方向切換弁１０
それぞれの上流圧と下流圧の差である前後差圧を制御す
るアーム用圧力補償弁７、ブーム用圧力補償弁９、走行
用圧力補償弁１１とを備えている。さらに、アクチュエ
ータの最大負荷圧Pamaxを取り出すシャトル弁１２，１
３を備えている。これらの構成については、前述した図
１０に示すものと同等である。

【００１７】また、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓとアクチ
ュエータの最大負荷圧Pamaxとの差圧であるＬｓ差圧を
検出する差圧検出器２７と、アームシリンダ４が操作さ
れたこと、すなわちアーム用方向切換弁６が操作された
ことを検出するアーム用操作検出器Ａ、ブームシリンダ
５が操作されたこと、すなわちブーム用方向切換弁８が
操作されたことを検出するブーム用操作検出器Ｂと、ア
ームシリンダ４に与えられる負荷圧を検出するアーム負
荷圧検出器６０とを備えている。また、パイロット圧Ｐ
ｓ₁を供給可能なパイロットポンプ２１と、このパイロ
ットポンプ２１から出力されるパイロット圧Ｐｓ₁を減
圧してアーム用圧力補償弁７の駆動部７ｂ、ブーム用圧
力補償弁９の駆動部９ｂ、走行用圧力補償弁１１の駆動
部のそれぞれに供給可能な第１の電磁弁３２、第２の電
磁弁３３、第３の電磁弁３４とを備えている。また、油
圧ポンプ２からの吐出圧Ｐｓを規定する主リリーフ弁２
２と、パイロットポンプ２１から吐出されるパイロット
圧Ｐｓ₁を規定するパイロットリリーフ弁２３と、タン
ク２５とを備えている。

【００１８】また、パイロットポンプ２１に連絡される
小径室２０ａを有し、油圧ポンプ２の斜板の傾転角を制
御する制御用アクチュエータ２０と、この制御用アクチ
ュエータ２０の小径室２０ａと大径室２０ｂとを連絡す
る管路に設けた電磁切換弁２４と、制御用アクチュエー
タ２０の大径室２０ｂとタンク２５とを連絡する管路に
設けた電磁切換弁２６とを備えている。また、論理判
断、演算、記憶機能を有し、差圧検出器２７と、アーム
用操作検出器Ａ、ブーム用操作検出器Ｂと、アーム負荷
圧検出器６０のそれぞれから出力される信号を入力し、
信号処理の後、電磁切換弁２４，２６を駆動する駆動信
号、及び第１の電磁弁３２、第２の電磁弁３３、第３の
電磁弁３４を駆動する駆動信号を出力する制御手段、す
なわち後述のコントローラ３０を備えている。

【００１９】上述した制御用アクチュエータ２０、及び
電磁切換弁２４，２６は、各アクチュエータの最大負荷
圧Pamaxよりも所定圧大きい吐出圧Ｐｓとなるように油
圧ポンプ２の流量を制御する吐出量制御手段を構成して
いる。

【００２０】なお、特に上述したアーム用圧力補償弁７
の一方の駆動部７ａには、パイロットポンプ２１から出
力されるパイロット圧Ｐｓ₁とアーム用方向切換弁６の
下流圧Ｐ_L1が与えられ、他方の駆動部７ｂには、第１の
電磁弁３２から出力される制御圧Ｆａ₁とアーム用方向
切換弁６の上流圧Ｐ_Z1が与えられ、上述したブーム用圧
力補償弁９の一方の駆動部９ａには、パイロットポンプ
２１から出力されるパイロット圧Ｐｓ₁とブーム用方向
切換弁８の下流圧Ｐ_L2が与えられ、他方の駆動部９ｂに
は、第２の電磁弁３３から出力される制御圧Ｆａ₂とブ
ーム用方向切換弁８の上流圧Ｐ_Z2が与えられるようにな
っている。

【００２１】また、上述したコントローラ３０は、アー
ム用操作検出器Ａ、ブーム用操作検出器Ｂの双方から操
作信号が出力されているかどうか判断する判断手段と、
この判断手段でアーム用操作検出器Ａ、ブーム用操作検
出器Ｂの双方から操作信号が出力されていると判断され
たとき制御（Ａ）を実行させる演算をおこなう演算手段
と、上述の判断手段でアーム用操作検出器Ａ、ブーム用
操作検出器Ｂの一方からは操作信号が出力されていない
と判断されたとき制御（Ｂ）を実行させる演算をおこな
う演算手段とを備えている。

【００２２】制御（Ａ）を実行させる演算手段として、
アーム負荷圧検出器６０で検出される検出信号の値と、
第１のアーム・ブーム複合動作形態、例えば「アーム５
３の力を介して掘削する複合動作形態」に対応して予め
設定される関数関係とに基づいて、アームシリンダ４に
優先的に圧油を供給させるためにアーム用圧力補償弁７
を駆動させる制御圧すなわちアーム信号圧を求める演算
をおこなう第１の演算手段と、アーム負荷圧検出器６０
で検出される検出信号の値と、上記の第１のアーム・ブ
ーム動作操作形態と異なる第２のアーム・ブーム複合動
作形態、例えば「空中ブーム上げ・アーム引き複合動作
形態」に対応して予め設定される関数関係とに基づい
て、ブームシリンダ５に優先的に圧油を供給させるため
にブーム用圧力補償弁９を駆動させる制御圧すなわちブ
ーム信号圧を求める演算をおこなう第２の演算手段とを
含んでいる。

【００２３】上述した第１の演算手段は、図３に示すよ
うに、アーム負荷圧の増加に伴って減少するアーム圧力
補償最大値の関数関係が予め設定され、アーム負荷圧検
出器６０から出力されるアーム負荷圧に相応するアーム
圧力補償最大値を出力する関数発生器３０ａと、Ｌｓ差
圧の増加に伴ってほぼ直線的に増加するアーム圧力補償
圧の関数関係が予め設定され、差圧検出器２７から出力
されるＬｓ差圧に相応するアーム圧力補償圧を出力する
関数発生器３０ｂと、関数発生器３０ａから出力される
アーム圧力補償最大値と関数発生器３０ｂから出力され
るアーム圧力補償圧のうちの最小値を選択して、圧力補
償圧として出力する最小値選択器３０ｅと、圧力補償圧
の増加に伴ってほぼ直線的に減少するアーム信号圧の関
数関係が予め設定され、最小値選択器３０ｅから出力さ
れる圧力補償圧に相応するアーム信号圧を出力する関数
発生器３０ｇとを含んでいる。

【００２４】また、第２の演算手段は、図３に示すよう
に、アーム負荷圧の増加に伴って増加するブーム圧力補
償最大値の関数関係が予め設定され、アーム負荷圧検出
器６０から出力されるアーム負荷圧に相応するブーム圧
力補償最大値を出力する関数発生器３０ｄと、Ｌｓ差圧
の増加に伴ってほぼ直線的に増加するブーム圧力補償圧
の関数関係が予め設定され、差圧検出器２７から出力さ
れるＬｓ差圧に相応するブーム圧力補償圧を出力する関
数発生器３０ｃと、関数発生器３０ｄから出力されるブ
ーム圧力補償最大値と関数発生器３０ｃから出力される
ブーム圧力補償圧のうちの最小値を選択して、圧力補償
圧として出力する最小値選択器３０ｆと、圧力補償圧の
増加に伴ってほぼ直線的に減少するブーム信号圧の関数
関係が予め設定され、最小値選択器３０ｆから出力され
る圧力補償圧に相応するブーム信号圧を出力する関数発
生器３０ｈとを含んでいる。

【００２５】また、制御（Ｂ）を実行させる演算手段と
して、差圧検出器２７で検出されるＬｓ差圧に応じて、
アーム用圧力補償弁７を駆動させる制御圧すなわちアー
ム信号圧を求める演算をおこなう第３の演算手段と、同
様に差圧検出器２７で検出されるＬｓ差圧に応じて、ブ
ーム用圧力補償弁９を駆動させる制御圧すなわちブーム
信号圧を求める演算をおこなう第４の演算手段とを含ん
でいる。

【００２６】上述した第３の演算手段は、図４に示すよ
うに、差圧検出器２７から出力されるＬｓ差圧に相応す
るアーム圧力補償圧を出力する関数発生器３０ｂと、圧
力補償圧の増加に伴ってほぼ直線的に減少するアーム信
号圧の関数関係が予め設定され、関数発生器３０ｂから
出力される圧力補償圧に相応するアーム信号圧を出力す
る関数発生器３０ｇとを含んでいる。

【００２７】また、第４の演算手段は、差圧検出器２７
から出力される差圧に相応するブーム圧力補償圧を出力
する関数発生器３０ｃと、圧力補償圧の増加に伴ってほ
ぼ直線的に減少するブーム信号圧の関数関係が予め設定
され、関数発生器３０ｃから出力される圧力補償圧に相
応するブーム信号圧を出力する関数発生器３０ｈとを含
んでいる。

【００２８】上述したコントローラ３０とパイロットポ
ンプ２１と第１の電磁弁３２、第２の電磁弁３３とは、
アーム用操作検出器Ａ、及びブーム用操作検出器Ｂのそ
れぞれによって、アームシリンダ４とブームシリンダ５
の双方が操作されるアーム・ブーム複合操作が検出され
たとき、アーム用圧力補償弁７の駆動部、ブーム用圧力
補償弁９の駆動部のそれぞれに、アーム５３とブーム５
２を介しておこなわれる複合動作形態の種類に対応させ
て予め設定される互いに異なる制御圧で、しかもアーム
負荷圧検出器６０で検出される検出信号の値に相応する
制御圧Ｆａ₁，Ｆａ₂を供給可能な制御圧出力手段を構成
している。

【００２９】この実施例の動作は以下のとおりである。
すなわち、差圧検出器２７によって油圧ポンプ２の吐出
圧Ｐｓとアクチュエータの最大負荷圧Pamaxとの差圧で
あるＬｓ差圧が検出され、コントローラ３０に入力され
る。コントローラ３０はこのＬｓ差圧に応じて、すなわ
ちコントローラ３０に予め設定される所定差圧（前述し
た図１０に示す流量制御弁１４を付勢するばねの力に相
当する差圧）にＬｓ差圧が一致するように、所定差圧と
Ｌｓ差圧の偏差に相当する駆動信号を電磁切換弁２４，
２６に出力し、これにより電磁切換弁２４，２６が適宜
切換えられて制御用アクチュエータ２０が駆動し、Ｌｓ
差圧が所定差圧となるような流量が油圧ポンプ２から吐
出される。なお、電磁切換弁２４，２６の双方が図１に
示す閉状態のとき制御用アクチュエータ２０は動かず、
油圧ポンプ２の傾転角は一定に保たれる。また、電磁切
換弁２６のみが下段位置に切換えられると、パイロット
ポンプ２１のパイロツト圧Ｐｓ₁が制御用アクチュエー
タ２０の小径室２０ａに与えられ、大径室２０ｂの圧油
がタンク２５に戻され、制御用アクチュエータ２０のピ
ストンは同図１の右方向に移動し、傾転角が小さくな
り、油圧ポンプ２から吐出される流量は減少する。ま
た、電磁切換弁２４のみが同図１に示す状態から下段位
置に切り換えられると、パイロットポンプ２１のパイロ
ツト圧Ｐｓ₁が制御用アクチュエータ２０の小径室２０
ａ、大径室２０ｂの双方に与えられ、小径室２０ａ、大
径室２０ｂの面積差により制御用アクチュエータ２０の
ピストンは同図１の左方向に移動し、傾転角が大きくな
り、油圧ポンプ２から吐出する流量は増加する。このよ
うな、差圧検出器２７、制御用アクチュエータ２０、電
磁切換弁２４，２６、コントローラ３０の組合せは公知
である。

【００３０】また、例えばアーム５３或はブーム５２を
駆動させるためにアーム用方向切換弁６、ブーム用方向
切換弁８を切換えると、アーム用操作検出器Ａ、あるい
はブーム用操作検出器Ｂはこれらの方向切換弁６，８の
操作量を検出し操作信号を出力する。図２の手順Ｓ１に
示すように、これらの操作信号は、コントローラ３０に
入力される。コントローラ３０の判断手段では、同図２
の手順Ｓ２に示すように、アームとブームが同時操作さ
れたか、すなわちアーム用操作検出器Ａとブーム用操作
検出器Ｂの双方から操作信号が出力されているかどうか
判断する。今、仮にいずれか一方の操作信号だけが入力
されているものとすると、図２の手順Ｓ３に移り、制御
（Ｂ）が実行される。

【００３１】ここで、アーム用操作検出器Ａの操作信号
のみが入力されているものとすると、制御（Ｂ）を例示
する図４に示すように、コントローラ３０の第３の演算
手段では、差圧検出器２７から出力されるＬｓ差圧に応
じて関数発生器３０ｂによりアーム圧力補償圧が演算さ
れ、この演算されたアーム圧力補償圧に応じて関数発生
器３０ｇによりアーム信号圧が演算される。このように
して演算されたアーム信号圧がコントローラ３０から出
力される。このアーム信号圧が図１に示す第１の電磁弁
３２の駆動部に与えられ、第１の電磁弁３２が駆動す
る。したがって、パイロットポンプ２１のパイロット圧
Ｐｓ₁がアーム用圧力補償弁７の一方の駆動部７ａに与
えられるとともに、そのパイロット圧Ｐｓ₁が第１の電
磁弁３２で減圧されて制御圧Ｆａ₁として他方の駆動部
７ｂに与えられ、パイロット圧Ｐｓ₁と制御圧Ｆａ₁との
差圧に応じてアーム用圧力補償弁７が開かれ、すなわ
ち、絞り量が制御され、油圧ポンプ２から吐出される流
量がアーム用圧力補償弁７、アーム用方向切換弁６を介
してアームシリンダ４に供給され、このアームシリンダ
４が作動し、このアームシリンダ４によってアーム５３
を駆動することができる。

【００３２】また、同様にブーム用操作検出器Ｂの操作
信号のみが入力されているものとすると、図４に示すよ
うに、コントローラ３０の第４の演算手段では、差圧検
出器２７から出力されるＬｓ差圧に応じて関数発生器３
０ｃによりブーム圧力補償圧が演算され、この演算され
たブーム圧力補償圧に応じて関数発生器３０ｈによりブ
ーム信号圧が演算される。このようにして演算されたブ
ーム信号圧がコントローラ３０から出力される。このブ
ーム信号圧が図１に示す第２の電磁弁３４の駆動部に与
えられ、第２の電磁弁３３が駆動する。したがって、パ
イロットポンプ２１のパイロット圧Ｐｓ₁がブーム用圧
力補償弁９の一方の駆動部９ａに与えられるとともに、
そのパイロット圧Ｐｓ₁が第２の電磁弁３３で減圧され
て制御圧Ｆａ₂として他方の駆動部９ｂに与えられ、パ
イロット圧Ｐｓ₁と制御圧Ｆａ₂との差圧に応じてブーム
用圧力補償弁９が開かれ、すなわち、絞り量が制御さ
れ、油圧ポンプ２から吐出される流量がブーム用圧力補
償弁９、ブーム用方向切換弁８を介してブームシリンダ
５に供給され、このブームシリンダ５が作動し、このブ
ームシリンダ５によってブーム５２を駆動することがで
きる。

【００３３】このような制御（Ｂ）の場合、関数発生器
３０ｂ、関数発生器３０ｃにおけるＬｓ差圧に対するア
ーム圧力補償圧、ブーム圧力補償圧の増加割合は例えば
互いにほぼ同等に設定することができる。また、関数発
生器３０ｇ、関数発生器３０ｈにおける圧力補償圧に対
するアーム信号圧、ブーム信号圧の減少割合も例えば互
いにほぼ同等に設定することができる。したがって、こ
のように設定すると、従来技術と同等のアーム用圧力補
償弁７、ブーム用圧力補償弁９の絞り特性を得ることが
でき、従来技術と同等のアーム５３の駆動、ブーム５２
の駆動をおこなわせることができる。

【００３４】また、コントローラ３０の判断手段でおこ
なわれる前述した図２の手順Ｓ２の判断で、アーム用操
作検出器Ａとブーム用操作検出器Ｂの双方から操作信号
が出力されていると判断されたとき、手順Ｓ４の制御
（Ａ）が実行される。

【００３５】このとき、図３に示すように、コントロー
ラ３０の第１の演算手段では、アーム負荷圧検出器６０
から出力されるアーム負荷圧に応じて関数発生器３０ａ
によりアーム圧力補償最大値が演算され、また、差圧検
出器２７から出力されるＬｓ差圧に応じて関数発生器３
０ｂによりアーム圧力補償圧が演算され、最小値選択器
３０ｅで関数発生器３０ａ、３０ｂによって演算された
アーム圧力補償最大値とアーム圧力補償圧のうちの最小
値が圧力補償圧として選択され、この選択された圧力補
償圧に応じて関数発生器３０ｇによりアーム信号圧が演
算される。

【００３６】また、コントローラ３０の第２の演算手段
では、アーム負荷圧検出器６０から出力されるアーム負
荷圧に応じて関数発生器３０ｄによりブーム圧力補償最
大値が演算され、また、差圧検出器２７から出力される
Ｌｓ差圧に応じて関数発生器３０ｃによりブーム圧力補
償圧が演算され、最小値選択器３０ｆで関数発生器３０
ｄ，３０ｃによって演算されたブーム圧力補償最大値と
ブーム圧力補償圧のうちの最小値が圧力補償圧として選
択され、この選択された圧力補償圧に応じて関数発生器
３０ｈによりブーム信号圧が演算される。

【００３７】このようにして第１の演算手段、第２の演
算手段で求められたアーム信号圧、ブーム信号圧がコン
トローラ３０から図１に示す第１の電磁弁３２、第２の
電磁弁３３の駆動部のそれぞれに出力される。

【００３８】上述した演算に際し、アーム・ブーム複合
操作の動作形態が例えば「空中ブーム上げ・アーム引き
複合動作形態」であり、アームシリンダ４の負荷圧が比
較的小さい場合には、図３に示す関数発生器３０ａの演
算におけるアーム圧力補償最大値が大きく、関数発生器
３０ｄの演算におけるブーム圧力補償最大値が小さいこ
とから、第１の演算手段の最小値選択器３０ｅでは関数
発生器３０ｂで演算されたアーム圧力補償圧が選択さ
れ、第２の演算手段の最小値選択器３０ｆでは関数発生
器３０ｄで演算されたブーム圧力補償最大値が選択され
る。したがって、関数発生器３０ｇで演算されるアーム
信号圧は前述した制御（Ｂ）におけるのと同等の信号圧
となる一方、関数発生器３０ｈで演算されるブーム信号
圧は前述した制御（Ｂ）における信号圧に比べて値の大
きな信号圧となる。これに伴い、図１に示す第２の電磁
弁３３は中立時全開状態から絞り量が大きくなるよう
に、すなわち開口面積がより小さくなるように作動し、
この第２の電磁弁３３から出力され、ブーム用圧力補償
弁９の駆動部９ｂに与えられる制御圧Ｆａ₂の値が、ブ
ーム用圧力補償弁９の駆動部９ａに与えられるパイロツ
トポンプ２１のパイロット圧Ｐｓ₁の値に比べて十分に
小さくなる。これにより、ブーム用圧力補償弁９の絞り
量がアーム用圧力補償弁７の絞り量に比べて小さくな
る。すなわち、ブーム用圧力補償弁９の開口面積がアー
ム用圧力補償弁７の開口面積に比べて大きくなる。図５
は、このとき得られるアーム用圧力補償弁７におけるア
ーム圧力補償圧を示し、図６はブーム用圧力補償弁９に
おけるブーム圧力補償圧を示している。図５、６に示す
ように、アーム負荷圧が所定の小さいアーム負荷圧ＡＳ
となると、アーム用圧力補償弁７のアーム圧力補償圧を
小さくし、このアーム圧力補償弁７は絞り勝手となるよ
うに制御され、一方、ブーム用圧力補償弁９のブーム圧
力補償圧を大きくし、このブーム用圧力補償弁９は開き
勝手となるように制御される。したがって、ブームシリ
ンダ５とアームシリンダ４の要求流量の和が油圧ポンプ
２から吐出される流量よりも大きくなるサチュレーショ
ン状態になったときには、ブームシリンダ５側に比較的
多くの流量を供給でき、ブーム５２の作動速度を速くす
ることができる。

【００３９】また、アーム・ブーム複合操作の動作形態
が例えば「アーム５３の力を介して掘削する複合動作形
態」であり、アームシリンダ４の負荷圧が比較的大きい
場合には、図３に示す関数発生器３０ａの演算における
アーム圧力補償最大値が小さく、関数発生器３０ｄの演
算におけるブーム圧力補償最大値が大きいことから、第
１の演算手段の最小値選択器３０ｅでは関数発生器３０
ａで演算されたアーム圧力補償最大値が選択され、第２
の演算手段の最小値選択器３０ｆでは関数発生器３０ｃ
で演算されたブーム圧力補償圧が選択される。したがっ
て、関数発生器３０ｈで演算されるブーム信号圧は前述
した制御（Ｂ）におけるのと同等の信号圧となる一方、
関数発生器３０ｇで演算されるアーム信号圧は前述した
制御（Ｂ）における信号圧に比べて値の大きな信号圧と
なる。これに伴い、図１に示す第１の電磁弁３２は中立
時全開状態から絞り量が大きくなるように、すなわち開
口面積がより小さくなるように作動し、この第１の電磁
弁３２から出力され、アーム用圧力補償弁７の駆動部７
ｂに与えられる制御圧Ｆａ₁の値が、アーム用圧力補償
弁７の駆動部７ａに与えられるパイロツトポンプ２１の
パイロット圧Ｐｓ₁の値に比べて十分に小さくなる。こ
れにより、アーム用圧力補償弁７の絞り量がブーム用圧
力補償弁９の絞り量に比べて小さくなる。すなわち、ア
ーム用圧力補償弁７の開口面積がブーム用圧力補償弁９
の開口面積に比べて大きくなる。図５、６に示すよう
に、アーム負荷圧が所定の大きいアーム負荷圧ＡＬとな
ると、アーム用圧力補償弁７のアーム圧力補償圧を大き
くし、このアーム圧力補償弁７は開き勝手となるように
制御され、一方、ブーム用圧力補償弁９のブーム圧力補
償圧を小さくし、このブーム用圧力補償弁９は絞り勝手
となるように制御される。したがって、ブームシリンダ
５とアームシリンダ４の要求流量の和が油圧ポンプ２か
ら吐出される流量よりも大きくなるサチュレーション状
態になったときには、アームシリンダ４側に比較的多く
の流量を供給でき、アーム５３の作動速度を速くするこ
とができる。

【００４０】上述したように、この実施例では、アーム
・ブーム複合動作形態が「空中ブーム上げ・アーム引き
複合動作形態」であるときは自動的にブーム側に優先し
て圧油を供給できるとともに、「アーム５３の力を介し
て掘削する複合動作形態」であるときは自動的にアーム
側に優先して圧油を供給でき、これによって作業効率を
向上させることができる。

【００４１】なお、上記した実施例ではコントローラ３
０に含まれる第１の演算手段が最小値選択器３０ｅを有
し、第２の演算手段が最小値選択器３０ｆを有する構成
にしてあるが、本発明は上記構成に限られない。例えば
図３に示す第１の演算手段を構成する関数発生器３０ａ
に代えて図７の（ａ）に示す関数発生器３０ｉ、すなわ
ちアーム負荷圧の増加にしたがってアーム圧力補償最大
値が増加する関数関係を設定した関数発生器３０ｉを設
け、図３に示す第２の演算手段を構成する関数発生器３
０ｄに代えて図７の（ｂ）に示す関数発生器３０ｊ、す
なわちアーム負荷圧の増加にしたがってブーム圧力補償
最大値が減少する関数関係を設定した関数発生器３０ｊ
を設け、さらに関数発生器３０ｉから出力されるアーム
圧力補償最大値と関数発生器３０ｂから出力されるアー
ム圧力補償圧とを加算する図示しない加算器と、関数発
生器３０ｊから出力されるブーム圧力補償最大値と関数
発生器３０ｃから出力されるブーム圧力補償圧とを加算
する図示しない加算器とを設け、これらの加算器から出
力される信号に応じて図１に示す第１の電磁弁３２、第
２の電磁弁３３を駆動するように構成してもよい。

【００４２】このように構成したものでは、アーム負荷
圧検出器６０で検出されるアーム負荷圧が小さいときに
は、関数発生器３０ｉで演算されるアーム圧力補償最大
値が小さく、関数発生器３０ｊで演算されるブーム圧力
補償最大値が大きいことから、第１の電磁弁３２に与え
られる信号の値が小さく、第２の電磁弁３３に与えられ
る信号の値が大きくなる。これに伴って、図１に示す第
１の電磁弁３２から出力される制御圧Ｆａ₁が大きく、
第２の電磁弁３３から出力される制御圧Ｆａ₂が小さく
なり、アーム用圧力補償弁７は絞り勝手に、ブーム用圧
力補償弁９は開き勝手に制御され、サチュレーション状
態になったときには、前述した実施例と同様にブームシ
リンダ５側に比較的多くの流量を供給でき、ブーム５２
の作動速度を速くすることができる。

【００４３】また、アーム負荷圧検出器６０で検出され
るアーム負荷圧が大きいときには、関数発生器３０ｉで
演算されるアーム圧力補償最大値が大きく、関数発生器
３０ｊで演算されるブーム圧力補償最大値が小さいこと
から、第１の電磁弁３２に与えられる信号の値が大き
く、第２の電磁弁３３に与えられる信号の値が小さくな
り、これに伴って、図１に示す第１の電磁弁３２から出
力される制御圧Ｆａ₁が小さく、第２の電磁弁３３から
出力される制御圧Ｆａ₂が大きくなり、アーム用圧力補
償弁７は開き勝手に、ブーム用圧力補償弁９は絞り勝手
に制御され、サチュレーション状態になったときには、
これも前述した実施例と同様にアームシリンダ４側に比
較的多くの流量を供給でき、アーム５３の作動速度を速
くすることができる。

【００４４】したがって、このように構成したものも前
述した実施例と同様に、アーム・ブーム複合動作形態が
「空中ブーム上げ・アーム引き複合動作形態」であると
きは自動的にブーム側に優先して圧油を供給できるとと
もに、「アーム５３の力を介して掘削する複合動作形
態」であるときは自動的にアーム側に優先して圧油を供
給でき、これによって作業効率を向上させることができ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明は以上の構成にしてあることか
ら、アーム・ブーム複合動作形態の種類に応じて、アー
ムシリンダ、ブームシリンダのどちらかに優先的に圧油
を供給させることができ、これにより該当するアーム・
ブーム複合動作形態による作業の効率を従来に比べて向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の建設機械の油圧駆動装置の一実
施例を示す回路図である。

【図２】図１に示す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ャートである。

【図３】図１に示すコントローラにおける処理のうちの
制御Ａを説明するブロック図である。

【図４】図１に示すコントローラにおける処理のうちの
制御Ｂを説明するブロック図である。

【図５】図１に示す実施例に備えられるアーム用方向切
換弁の前後差圧を制御するアーム用圧力補償弁によって
得られる特性を示す図である。

【図６】図１に示す実施例に備えられるブーム用方向切
換弁の前後差圧を制御するブーム用圧力補償弁によって
得られる特性を示す図である。

【図７】本発明の別の実施例を説明する図で、（ａ）は
コントローラに設けられ、アーム負荷圧とアーム圧力補
償最大値の関数関係を設定する関数発生器を示す図、
（ｂ）はコントローラに設けられ、アーム負荷圧とブー
ム圧力補償最大値の関数関係を設定する関数発生器を示
す図である。

【図８】油圧ショベルにおいておこなわれる動作の一例
を示す側面図である。

【図９】油圧ショベルにおいておこなわれる動作の他の
例を示す側面図である。

【図１０】従来の建設機械の油圧駆動装置を示す回路図
である。

【符号の説明】

２油圧ポンプ３走行モータ４アームシリンダ６アーム用方向切換弁７アーム用圧力補償弁８ブーム用方向切換弁９ブーム用圧力補償弁２０制御用アクチュエータ２１パイロットポンプ（制御圧出力手段）２４電磁切換弁２５タンク２６電磁切換弁２７差圧検出器３０コントローラ（制御圧出力手段）３０ａ関数発生器３０ｂ関数発生器３０ｃ関数発生器３０ｄ関数発生器３０ｅ最小値選択器３０ｆ最小値選択器３０ｇ関数発生器３０ｈ関数発生器３０ｉ関数発生器３０ｊ関数発生器３２第１の電磁弁（制御圧出力手段）３３第２の電磁弁（制御圧出力手段）５０走行体５１旋回体５２ブーム５３アーム５４バケット６０アーム負荷圧検出器Ａアーム用操作検出器Ｂブーム用操作検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 9/22 F15B 11/00 F15B 11/05 F15B 11/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプ
から吐出される圧油によって駆動するアームシリンダ、
及びブームシリンダと、上記油圧ポンプから上記アーム
シリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用方
向切換弁と、上記油圧ポンプから上記ブームシリンダに
供給される圧油の流れを制御するブーム用方向切換弁
と、上記アーム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差であ
る前後差圧を制御するアーム用圧力補償弁と、上記ブー
ム用方向切換弁の上流圧と下流圧の差である前後差圧を
制御するブーム用圧力補償弁とを備えた建設機械の油圧
駆動装置において、上記アームシリンダが操作されたことを検出するアーム
用操作検出器、及び上記ブームシリンダが操作されたこ
とを検出するブーム用操作検出器と、上記アームシリンダに与えられる負荷圧を検出するアー
ム負荷圧検出器と、上記アーム用操作検出器、及び上記ブーム用操作検出器
のそれぞれによって、上記アームシリンダとブームシリ
ンダの双方が操作されるアーム・ブーム複合操作が検出
されたとき、上記アーム用圧力補償弁の駆動部、上記ブ
ーム用圧力補償弁の駆動部のそれぞれに、アーム・ブー
ムを介しておこなわれる複合動作形態の種類に対応させ
て予め設定される互いに異なる制御圧で、しかも上記ア
ーム負荷圧検出器で検出される検出信号の値が所定の小
さいアーム負荷圧に相当する値になると、上記アーム用
圧力補償弁を絞り勝手となるように制御するとともに、
上記ブーム用圧力補償弁を開き勝手となるように制御
し、上記アーム負荷圧検出器で検出される検出信号の値が所
定の大きいアーム負荷圧に相当する値になると、上記ア
ーム用圧力補償弁を開き勝手となるように制御するとと
もに、上記ブーム用圧力補償弁を絞り勝手となるように
制御する制御圧を供給可能な制御圧出力手段を備えたこ
とを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】制御圧出力手段が、パイロットポンプ
と、このパイロットポンプのパイロット圧を減圧して上
記アーム用圧力補償弁の駆動部、上記ブーム用圧力補償
弁の駆動部のそれぞれに供給可能な第１の電磁弁、第２
の電磁弁と、論理判断、演算、及び記憶機能を有する制
御手段とを含むとともに、上記制御手段が、上記アーム用操作検出器、及び上記ブ
ーム用操作検出器の双方から操作信号が出力されている
かどうか判断する判断手段と、この判断手段で上記アーム用操作検出器、及び上記ブー
ム用操作検出器の双方から操作信号が出力されていると
判断されたとき、上記アーム負荷圧検出器で検出される
検出信号の値と第１のアーム・ブーム複合動作形態に対
応して予め設定される関数関係とに基づいて上記アーム
シリンダに優先的に圧油を供給するように上記アーム用
圧力補償弁を駆動させる制御圧を演算する第１の演算手
段と、上記判断手段で上記アーム用操作検出器、及び上記ブー
ム用操作検出器の双方から操作信号が出力されていると
判断されたとき、上記アーム負荷圧検出器で検出される
検出信号の値と上記第１のアーム・ブーム複合動作形態
と異なる第２のアーム・ブーム複合動作形態に対応して
予め設定される関数関係とに基づいて上記ブームシリン
ダに優先的に圧油を供給するように上記ブーム用圧力補
償弁を駆動させる制御圧を演算可能な第２の演算手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の建設機械の油
圧駆動装置。