JP2963374B2 - 建設機械の油圧制御回路 - Google Patents

建設機械の油圧制御回路

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JP2963374B2 JP22314495A JP22314495A JP2963374B2 JP 2963374 B2 JP2963374 B2 JP 2963374B2 JP 22314495 A JP22314495 A JP 22314495A JP 22314495 A JP22314495 A JP 22314495A JP 2963374 B2 JP2963374 B2 JP 2963374B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は建設機械の油圧制御
回路に関するものであり、特に、方向制御弁にセンタバ
イパス絞り及びメータイン絞りを備え、且つ、ネガティ
ブコントロールにてポンプの吐出量を変更するようにし
た油圧制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の建設機械の油圧制御回路の一例を
図6に示す。複数のアクチュエータとして旋回モータ1
及びアームシリンダ2を設け、夫々のアクチュエータへ
の供給油量を制御する方向制御弁3及び4をパラレル接
続する。各方向制御弁3,4の中立位置には夫々センタ
バイパス絞り3a,4aを設けるとともに、各方向制御
弁3,4のストローク位置にメータイン絞り3b,4b
を設ける。
【0003】また、バイパス油路6の最下流にネガティ
ブコントロール絞り(以下「ネガコン絞り」という)7
を設けてタンク8に連通する。このネガコン絞り7によ
り発生したネガティブコントロール圧(以下「ネガコン
圧」という)は、バイパス油路6から分岐して設けられ
たネガティブコントロール信号油路(以下「ネガコン信
号油路」という)9を介してレギュレータ10へ作用
し、前記可変容量ポンプ5の吐出量が変更される。
【0004】一方、可変容量ポンプ5と方向制御弁3と
の間から馬力信号油路11を分岐し、この馬力信号油路
11から可変容量ポンプ5の自己圧を馬力制御部12へ
作用させる。該馬力制御部12は、駆動源からの馬力を
有効に利用するために、可変容量ポンプ5の自己圧によ
り吐出量を変更する。
【0005】而して、図6に示したように、各方向制御
弁3,4が中立位置にある場合は、可変容量ポンプ5の
吐出油が開放状態のセンタバイパス絞り3a,4aを通
過し、前記ネガコン絞り7により大きなネガコン圧PM
が発生してレギュレータ10へ作用し、図7に示すよう
に、可変容量ポンプ5は最小吐出量Q1 に保持される。
【0006】ここで、方向制御弁3,4の片方若しくは
両方を操作していくと、スプールの移動に伴ってセンタ
バイパス絞り3a,4aが次第に閉じられていき、図7
に示すように、ネガコン圧がPN1に降下した時点から可
変容量ポンプ5の吐出量が増大する。更に、方向制御弁
3,4を操作していき、ネガコン圧がPN2まで降下した
ときに最大吐出量Q2 となる。
【0007】また、このときに旋回モータ1やアームシ
リンダ2等のアクチュエータの負荷が増大し、可変容量
ポンプ5の自己圧がP0 からP1 に上昇したとすれば、
前記馬力信号油路11から馬力制御部12へポンプ自己
圧P1 が取り込まれ、図8に示すように、可変容量ポン
プ5の吐出量をQ2 からQ3 へ引き下げる。このよう
に、ネガコン圧及びポンプ自己圧により可変容量ポンプ
5の吐出量が最適となるように制御している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の油圧制
御回路に於いて、図9に示すような開口特性をもつ方向
制御弁4を図6に示した「イ」の方向へストロークさせ
ていくと、アームシリンダ2の負荷が軽い場合には、図
10の曲線Aに示すように、メータイン絞り4bの開口
面積が増大するのに従ってアームシリンダ2への供給流
量が増大していく。
【0009】これに対して、アームシリンダ2の負荷が
重い場合には、アームシリンダへの油路13の圧力が負
荷以上にならなければアームシリンダ2が動き出さな
い。従って、前記センタバイパス絞り4aをかなり絞り
込んでセンタバイパス流量を減少させなければポンプ吐
出量が増加せず、図10の曲線Bに示すように、油路1
3の圧力が負荷圧以上になってアームシリンダ2が動き
出すのが遅くなり、メータリング領域が狭くなって操作
性が悪化する。
【0010】これを防止するために、図9に示すように
1 時点以降は、方向制御弁4のスプールストロークの
初期段階でセンタバイパス絞り4aを絞り込み、可変容
量ポンプ5の吐出圧を増加させてアームシリンダ2の高
負荷時にもメータリング領域を確保しようとしている。
一方、機体の旋回は微速操作域の位置決め性が重要であ
るので、方向制御弁3の開口特性は図11に示すよう
に、スプールストロークの初期段階から開口面積を大に
し、可変容量ポンプ5の吐出圧が上昇しないようにして
いる。
【0011】然し、例えば機体を旋回させながらバケッ
トにて直線掘削しようとする場合は、旋回モータ1を微
速操作するとともにアームシリンダ2も微速操作する必
要があるが、図9に示すように、方向制御弁4のスプー
ルストロークの初期段階を過ぎた時点x2 では開口面積
が絞られてしまい、且つアームの動きもゆっくりである
ので、方向制御弁4の上流側のバイパス油路6a及びパ
ラレル油路14が高圧となる。
【0012】このため、旋回モータ1を微速回転させる
べく方向制御弁3をゆっくりストロークさせていくと、
メータイン絞り3bが開いた時点で旋回モータ1へ一気
に圧力油が流入し、旋回モータ1が急速始動して直線的
な掘削ができなくなる。
【0013】そこで、アクチュエータの負荷の軽重に拘
わらず、他のアクチュエータとの複合動作の微速操作性
を向上させるために解決すべき技術的課題が生じてくる
のであり、本発明はこの課題を解決することを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案せられたものであり、可変容量ポンプ
と、この可変容量ポンプの吐出油によって駆動されるア
クチュエータと、この可変容量ポンプとアクチュエータ
とを結ぶ供給油路に設けられ且つセンタバイパスを有す
る方向制御弁とからなる油圧回路であって、前記方向制
御弁の中立位置にセンタバイパス絞りを設けるととも
に、該センタバイパス絞りの下流に圧力補償弁を設け、
更に、該方向制御弁のストローク位置にメータイン絞り
を設け、且つ、前記方向制御弁のセンタバイパスの下流
にネガティブコントロール絞りを設けてタンクに連通さ
せ、該ネガティブコントロール絞りによって発生する圧
力を前記可変容量ポンプのレギュレータへ作用するよう
にした建設機械の油圧制御回路に於いて、前記センタバ
イパス絞りの上流の圧力を該圧力補償弁の開放側のパイ
ロットポートへ連通させるとともに、該圧力補償弁の閉
止側にバネ付きのパイロットポートを設け、更に、前記
方向制御弁が中立位置のときは該圧力補償弁の閉止側の
パイロットポートをタンクに連通させ、前記方向制御弁
がストロークのときは該圧力補償弁の閉止側のパイロッ
トポートに前記メータイン絞りの下流の圧力を作用させ
た建設機械の油圧制御回路を提供するものである。
【0015】ここで、方向制御弁が中立位置のときは圧
力補償弁の閉止側のパイロットポートがタンクに連通
し、センタバイパスの上流から分岐している圧力補償弁
の開放側のパイロットポートの圧力が圧力補償弁の閉止
側のバネ圧に打ち勝って、圧力補償弁は開放状態を保持
する。
【0016】一方、前記方向制御弁がストロークのとき
は圧力補償弁の閉止側のパイロットポートにメータイン
絞りの下流の圧力が作用する。アクチュエータの負荷が
軽い場合は、メータイン絞りを通過してアクチュエータ
へ供給される流量が多くなるので、メータイン絞り前後
の圧力差が大となり、圧力補償弁の開放側のパイロット
ポートの圧力と閉止側のパイロットポートの圧力との差
も大きくなって、閉止側のバネと釣り合う位置まで圧力
補償弁が開放側へストロークされる。
【0017】これに対して、アクチュエータの負荷が重
い場合は、メータイン絞りの通過流量が少なくなるので
メータイン絞りの前後の圧力差が小となり、圧力補償弁
の開放側のパイロットポートの圧力と閉止側のパイロッ
トポートの圧力との差も小さくなって、閉止側のバネと
釣り合う位置まで圧力補償弁が閉止側へストロークされ
る。
【0018】即ち、前記方向制御弁がストロークのとき
は、アクチュエータの負荷の軽重によって圧力補償弁が
バイパス流量を調整してくれるため、メータイン絞りの
開口面積の大小に応じてアクチュエータへの供給流量が
制御され、センタバイパス絞りの開口面積を従来より大
きく設定して他のアクチュエータの微速操作性を確保で
きる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来と同一の構
成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【0020】図1は建設機械の油圧制御回路の一例を示
し、方向制御弁4のセンタバイパスに圧力補償弁15を
設けてある。図2に示すように、圧力補償弁15はセン
タバイパス絞り4aの下流に設置され、センタバイパス
絞り4aの上流の圧力を該圧力補償弁15の開放側のパ
イロットポート16へ連通させるとともに、該圧力補償
弁15の閉止側のパイロットポート17にバネ18を設
けて閉止側へ付勢する。
【0021】図2は前記方向制御弁4が中立位置「ロ」
のときを示し、前記ネガコン絞り7により発生したネガ
コン圧が、センタバイパス絞り4aの上流から分岐して
開放側のパイロットポート16に作用するが、閉止側の
パイロットポート17がタンク8に連通しているので、
前記開放側のパイロットポート16の圧力がバネ18の
付勢力に打ち勝って、圧力補償弁15は開放状態を保持
する。
【0022】図3及び図4は前記方向制御弁4が「イ」
側へストロークされていく過程を示し、前記パラレル油
路14はメータイン絞り4bを介してアームシリンダ2
への油路13へ接続され、前記閉止側のパイロットポー
ト17にメータイン絞り4bの下流の圧力、即ち、アー
ムシリンダ2の駆動圧が作用する。
【0023】図3はアームシリンダ2の負荷が軽い場合
を示し、メータイン絞り4bを通過してアームシリンダ
2へ供給される流量が多くなるので、メータイン絞り4
bの前後の圧力差が大きくなる。従って、圧力補償弁1
5の開放側のパイロットポート16の圧力と閉止側のパ
イロットポート17の圧力との差も大きくなり、バネ1
8の付勢力と釣り合う位置まで圧力補償弁15が開放側
へストロークされる。
【0024】これにより、バイパス油路6へのバイパス
流量が増加してネガコン圧が上昇し、前記可変容量ポン
プ5の吐出量が減少するので、アームシリンダ2の負荷
が軽くて過剰ぎみであった供給流量が減り、メータイン
絞り4bの開口面積に見合ったスピードでアームシリン
ダ2が作動することになる。
【0025】これに対して、図4はアームシリンダ2の
負荷が重い場合を示し、メータイン絞り4bを通過して
アームシリンダ2へ供給される流量が少なくなるので、
メータイン絞り4bの前後の圧力差が小さくなる。従っ
て、圧力補償弁15の開放側のパイロットポート16の
圧力と閉止側のパイロットポート17の圧力との差も小
さくなり、バネ18の付勢力と釣り合う位置まで圧力補
償弁15が閉止側へストロークされる。
【0026】これにより、バイパス油路6へのバイパス
流量が減少してネガコン圧が下降し、前記可変容量ポン
プ5の吐出量が増加するので、アームシリンダ2の負荷
が重くて不足ぎみであった供給流量が増え、メータイン
絞り4bの開口面積に見合ったスピードでアームシリン
ダ2が作動することになる。
【0027】即ち、前記方向制御弁4がストロークされ
たときは、アームシリンダ2の負荷によって圧力補償弁
15がバイパス流量を調整してくれるので、センタバイ
パス絞り4aの開口面積を従来より大きく設定すること
ができ、然るときも、アームシリンダ2の負荷の軽重に
拘わらずメータリング領域が確保されて微速操作を円滑
に行うことが可能となる。
【0028】従って、図5に示すように、前記方向制御
弁4のセンタバイパス絞り4aの開口特性を、x3 時点
以降はスプールストロークの初期段階での開口面積を従
来よりも大きく設定することができ、方向制御弁4の上
流側のバイパス油路6a及びパラレル油路14を低圧に
保持できる。
【0029】このため、例えば機体を旋回させながらバ
ケットにて直線掘削しようとする場合は、アームシリン
ダ2が操作中であっても旋回モータ1が急速始動するこ
とがなくなり、旋回モータ1を微速運転させながら直線
的な掘削を行うことが可能となる。
【0030】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は方向制御
弁のセンタバイパス絞りの下流に設けられた圧力補償弁
は、センタバイパス絞りの上流の圧力を該圧力補償弁の
開放側のパイロットポートへ連通されており、又、該圧
力補償弁の閉止側にバネ付のパイロットポートが設けら
れ、更に、前記方向制御弁が中立位置のときは、該圧力
補償弁の前記閉止側のパイロットポートをタンクに連通
させ、又、該方向制御弁がストロークのときは、該圧力
補償弁の閉止側のパイロットポートにメータイン絞りの
下流の圧力を作用させるように構成されているので、方
向制御弁が中立位置のときは圧力補償弁の閉止側のパイ
ロットポートがタンクに連通し、センタバイパスの上流
から分岐している圧力補償弁の開放側のパイロットポー
トの圧力が圧力補償弁の閉止側のバネ圧に打ち勝って、
圧力補償弁は開放状態を保持する。 一方、前記方向制御
弁がストロークのときは圧力補償弁の閉止側のパイロッ
トポートにメータイン絞りの下流の圧力が作用する。ア
クチュエータの負荷が軽い場合は、メータイン絞りを通
過してアクチュエータへ供給される流量が多くなるの
で、メータイン絞り前後の圧力差が大となり、圧力補償
弁の開放側のパイロットポートの圧力と閉止側のパイロ
ットポートの圧力との差も大きくなって、閉止側のバネ
と釣り合う位置まで圧力補償弁が開放側へストロークさ
れる。 これに対して、アクチュエータの負荷が重い場合
は、メータイン絞りの通過流量が少なくなるのでメータ
イン絞りの前後の圧力差が小となり、圧力補償弁の開放
側のパイロットポートの圧力と閉止側のパイロットポー
トの圧力との差も小さくなって、閉止側のバネと釣り合
う位置まで圧力補償弁が閉止側へストロークされる。
ち、前記方向制御弁がストロークのときは、アクチュエ
ータの負荷の軽重によって圧力補償弁がバイパス流量を
調整してくれるため、メータイン絞りの開口面積の大小
に応じてアクチュエータへの供給流量が制御され、セン
タバイパス絞りの開口面積を従来より大きく設定して他
のアクチュエータの微速操作性を確保できる
【0032】従って、アクチュエータの負荷の軽重に拘
わらずメータリング領域が確保され、他のアクチュエー
タとの複合動作に於いての微速操作性を向上させること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示し、建設機械の油圧制
御回路図。
【図2】方向制御弁が中立位置のときの要部解説図。
【図3】アームシリンダの負荷が軽い場合の方向制御弁
がストロークされていくときの要部解説図。
【図4】アームシリンダの負荷が重い場合の方向制御弁
がストロークされていくときの要部解説図。
【図5】一方の方向制御弁の開口特性を示すグラフ。
【図6】従来の建設機械の油圧制御回路図。
【図7】ネガコン圧とポンプ吐出量の関係を示すグラ
フ。
【図8】ポンプ自己圧とポンプ吐出量の関係を示すグラ
フ。
【図9】一方の方向制御弁の開口特性を示すグラフ。
【図10】スプールストロークとアームシリンダ供給流
量の関係を示すグラフ。
【図11】他方の方向制御弁の開口特性を示すグラフ。
【符号の説明】
1 旋回モータ 2 アームシリンダ 3,4 方向制御弁 3a,4a センタバイパス絞り 3b,4b メータイン絞り 5 可変容量ポンプ 6,6a バイパス油路 7 ネガティブコントロール絞り(ネガコン絞
り) 8 タンク 10 レギュレータ 15 圧力補償弁 16 (開放側の)パイロットポート 17 (閉止側の)パイロットポート 18 バネ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変容量ポンプと、この可変容量ポンプ
    の吐出油によって駆動されるアクチュエータと、この可
    変容量ポンプとアクチュエータとを結ぶ供給油路に設け
    られ且つセンタバイパスを有する方向制御弁とからなる
    油圧回路であって、前記方向制御弁の中立位置にセンタ
    バイパス絞りを設けるとともに、該センタバイパス絞り
    の下流に圧力補償弁を設け、更に、該方向制御弁のスト
    ローク位置にメータイン絞りを設け、且つ、前記方向制
    御弁のセンタバイパスの下流にネガティブコントロール
    絞りを設けてタンクに連通させ、該ネガティブコントロ
    ール絞りによって発生する圧力を前記可変容量ポンプの
    レギュレータへ作用するようにした建設機械の油圧制御
    回路に於いて、前記センタバイパス絞りの上流の圧力を
    該圧力補償弁の開放側のパイロットポートへ連通させる
    とともに、該圧力補償弁の閉止側にバネ付きのパイロッ
    トポートを設け、更に、前記方向制御弁が中立位置のと
    きは該圧力補償弁の閉止側のパイロットポートをタンク
    に連通させ、前記方向制御弁がストロークのときは該圧
    力補償弁の閉止側のパイロットポートに前記メータイン
    絞りの下流の圧力を作用させたことを特徴とする建設機
    械の油圧制御回路。
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