JP3139767B2 - 油圧作業機の油圧駆動装置 - Google Patents

油圧作業機の油圧駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は油圧作業機械の油圧駆動装置に係わり、特
に、油圧ショベル等の油圧作業機に備えられ、センタバ
イパス通路を有する方向切換弁を備えた油圧駆動装置に
関する。
背景技術 上記種類の従来の油圧駆動装置は、例えば特公昭47−
3927号公報、特公昭50−5354号公報等に記載のように、
可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出さ
れる圧油によって駆動する少なくとも1つのアクチュエ
ータと、メータインの可変絞りを備えたメータイン通路
及びブリードオフの可変絞りを備えたセンタバイパス通
路を有し油圧ポンプから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バイパス型の方向切換弁と、
低圧回路と、ブリードオフの可変絞りの下流側でセンタ
バイパス通路を低圧回路に接続するセンタバイパスライ
ンと、センタバイパスラインに設けらた圧力発生装置、
例えば固定絞りと、この固定絞りで発生した圧力を制御
圧力として用い油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポ
ンプレギュレータとを備えている。
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、ポンプレギュレータは制御圧力が小さくなると油圧
ポンプの押しのけ容積が増大し、制御圧力が高くなると
油圧ポンプの押しのけ容積が小さくなるよう制御する。
このように構成してある従来技術において、アクチュ
エータを駆動させることを意図して方向切換弁を中立位
置から徐々にストロークさせて行くと、方向切換弁のブ
リードオフの可変絞りの開口面積は徐々に小さくなり、
反対にメータインの可変絞りの開口面積は徐々に大きく
なる。
方向切換弁が中立位置にあるときやストロークの開始
時点、すなわち、ブリードオフの可変絞りの閉じ始めで
は、固定絞りで発生する制御圧力は高く油圧ポンプは所
定の小さな押しのけ容積に保たれ、この油圧ポンプから
当該押しのけ容積に相当する小さな流量であるスタンバ
イ流量が吐出される。ブリードオフの可変絞りが徐々に
閉じられるにしたがって油圧ポンプから吐出される圧油
の圧力、すなわちポンプ圧力が上昇する。このときのア
クチュエータの負荷圧力をPaとすると、ポンプ圧力がPa
以上に上昇したときアクチュエータは動き始める。この
ようにアクチュエータが動き始め、油圧ポンプの流量が
アクチュエータに供給され始めると、センタバイパス通
路の通過流量は減少する。このように通過流量が減少す
るとセンタバイパスラインの固定絞りにより発生する制
御圧力が低下する。これに伴ってポンプレギュレータは
油圧ポンプの押しのけ容積を大きくするように駆動す
る。これにより、油圧ポンプの吐出流量が徐々に増加
し、所定の流量特性、すなわちメータリング特性が得ら
れる。
発明の開示 しかしながら、上述した従来技術にあっては以下のよ
うな問題がある。
すなわち、アクチュエータの負荷圧力が比較的小さい
圧力P2であるときは、油圧ポンプの吐出流量は方向切換
弁のスプールストロークの増加に応じて比較的緩やかに
増加し、これに伴って、アクチュエータに供給される圧
油の流量はスプールストロークに対して比較的緩やかに
増加し、良好なメータリング特性が得られる。
しかしながら、アクチュエータの負荷圧力がP2より大
きな圧力P1であるときは、ポンプ圧力がP1以上に上昇す
るようにブリードオフの可変絞りが閉じられなければア
クチュエータは動き始めない。したがって、ポンプ圧力
がP1以下では、センタバイパス通路の通過流量も減少し
ないのでポンプ流量も増加しない。ポンプ圧力がP1を超
えるまでブリードオフの可変絞りが閉じられるとセンタ
バイパス通路の通過流量が減少し、ポンプ流量が急激に
上昇する。これに伴ってアクチュエータに供給される流
量は急激に増加し、メータリング特性が大幅に悪化す
る。
このことは、油圧ショベルで言えば、特にアクチュエ
ータがアームを駆動するアームシリンダやブームを駆動
するブームシリンダであり、アームやブームを操作する
際に顕著に現れる。例えば、バケットの中に荷を入れず
負荷が軽い場合にはアームシリンダーやブームシリンダ
の負荷圧力は小さく、アームやブームの操作性は充分に
満足できるが、重い荷を吊る作業が実施される負荷が重
い場合には負荷圧力が大きくなり、アーム用方向切換弁
あるいはブーム用方向切換弁を操作するレバーを少し動
かした程度ではアームあるいはブームは動かず、レバー
がストロークエンド付近に至って初めて動き始め、この
状態からさらにレバーを少しストロークしただけでアー
ムあるいはブームの動作速度が急に速くなる。したがっ
て、オペレータは相当気を使って作業を行なわなければ
ならず、作業能率の向上が見込めず、また多大な疲労感
を感じてしまうことになる。
本発明の目的は、センタバイパス型の方向切換弁のブ
リードオフの可変絞りの下流側で圧力発生手段により発
生した圧力を用いて油圧ポンプの押しのけ容積を制御す
るもので、軽負荷時には従来通りの良好なメータリング
特性が得られ、かつ重負荷時にも良好なメータリング特
性を確保することができる油圧作業機の油圧駆動装置を
提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、基本的な構成
として、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプか
ら吐出される圧油によって駆動する少なくとも1つのア
クチュエータと、メータインの可変絞りを備えたメータ
イン通路及びブリードオフの可変絞りを備えたセンタバ
イパス通路を有し前記油圧ポンプから前記アクチュエー
タに供給される圧油の流れを制御するセンタバイパス型
の方向切換弁と、低圧回路と、前記ブリードオフの可変
絞りの下流側で前記センタバイパス通路を前記低圧回路
に接続するセンタバイパスラインと、前記センタバイパ
スラインに設けられた圧力発生手段を有し、この圧力発
生手段で発生した圧力を用い前記油圧ポンプの第1の目
標容量を決定する第1の制御信号を発生させる第1の信
号発生手段と、前記第1の制御信号に基づいて前記油圧
ポンプの押しのけ容積を制御するポンプレギュレータと
を備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、前記方向
切換弁の操作量に応じた前記油圧ポンプの第2の目標容
量を決定する第2の制御信号を発生させる第2の信号発
生手段と、前記第1の制御信号と第2の制御信号のうち
目標容量が大きい方の制御信号に基づく第3の制御信号
を前記ポンプレギュレータに与える信号処理手段とを備
えるものとする。そして、前記第2の信号発生手段は、
前記第2の制御信号として、前記方向切換弁の操作量の
増加に応じて前記第2の目標容量を増加させる制御信号
を発生させる手段であるものとする。
上記のように第2の信号発生手段と信号処理手段とを
設け、第2の制御信号を方向切換弁の操作量に関連付け
ることにより、アクチュエータの軽負荷時には信号処理
手段によって第1の制御信号に基づく第3の制御信号を
ポンプレギュレータに与え、アクチュエータの重負荷時
には信号処理手段によって第2の制御信号に基づく第3
の制御信号をポンプレギュレータに与えることが可能と
なり、これによりアクチュエータの軽負荷時には油圧ポ
ンプを第1の制御信号により決定される第1の目標容量
に基づいて制御し、従来技術と同様に良好なメータリン
グ特性を得る一方、アクチュエータの重負荷時には油圧
ポンプを第1の制御信号の第1の目標容量とは異なる、
より大きな第2の目標容量に基づいて制御し、アクチュ
エータに供給される流量を方向切換弁の操作量の増加に
伴って比較的緩やかに増加させて良好なメータリング特
性を得ることができ、したがって、従来に比べて重負荷
時における作業能率を向上させることができるととも
に、オペレータの疲労感を軽減することができる。
上記油圧駆動装置において、好ましくは、前記ポンプ
レギュレータは前記第3の制御信号が小さくなるにした
がって前記油圧ポンプの押しのけ容積を大きくするネガ
ティブタイプのレギュレータであり、前記第1及び第2
の信号発生手段は前記第1及び第2の制御信号としてそ
れぞれ前記方向切換弁の操作量に応じて小さくなる制御
信号を発生させる手段である。
前記ポンプレギュレータは前記第3の制御信号が大き
くなるにしたがって前記油圧ポンプの押しのけ容積を大
きくするポジティブタイプのレギュレータであり、前記
第1及び第2の信号発生手段は前記第1及び第2の制御
信号としてそれぞれ前記方向切換弁の操作量に応じて大
きくなる制御信号を発生させる手段であってもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記基
本的な構成の油圧駆動装置において、前記第1の信号発
生手段は前記圧力発生手段で発生した圧力を前記第1の
制御信号として前記信号処理手段に導く第1の圧力信号
ラインを有し、前記第2の信号発生手段は、前記第2の
目標容量に応じた大きさの電気信号を発生する電気信号
発生手段と、前記電気信号を圧力信号に変換する信号変
換手段と、前記圧力信号を前記第2の制御信号として前
記信号処理手段に導く第2の圧力信号ラインとを有し、
前記電気信号発生手段は、前記方向切換弁の操作量を検
出し電気的な検出信号を出力する手段と、前記検出信号
に基づいて前記電気信号を生成する手段とを有するもの
とする。
更に、上記目的を達成するために、本発明は、上記基
本的な構成の油圧駆動装置において、前記第1の信号発
生手段は前記圧力発生手段で発生した圧力を検出し電気
的な検出信号を出力する手段と、前記検出信号に基づい
て前記第1の制御信号として前記第1の目標容量に応じ
た大きさの第1の目標値を演算する手段とを有し、前記
第2の信号発生手段は前記第2の制御信号として前記第
2の目標容量に応じた大きさの第2の目標値を演算する
手段を有し、前記信号処理手段は前記第1及び第2の目
標値の大きい方を選択する手段と、前記選択した目標値
に対応する電気的な駆動信号を生成し前記レギュレータ
に出力する手段とを有し、前記第2の信号発生手段は、
前記方向切換弁の操作量を検出し電気的な検出信号を出
力する手段を更に有し、前記第2の目標値を演算する手
段はこの検出信号に基づいて該第2の目標値を演算する
手段であるものとする。
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記基
本的な構成の油圧駆動装置において、前記第1の信号発
生手段は前記圧力発生手段で発生した圧力を前記第1の
制御信号として前記信号処理手段に導く第1の圧力信号
ラインを有し、前記第2の信号発生手段は前記第2の目
標容量に応じた大きさの圧力信号を前記第2の制御信号
として前記信号処理手段に導く第2の圧力信号ラインを
有し、前記方向切換弁はパイロット圧力により駆動され
るパイロット操作弁であり、前記第2の圧力信号ライン
は前記パイロット圧力を前記圧力信号として導くように
なっているものとする。
また、上記目的を達成するために、本発明は、可変容
量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧
油によって駆動する少なくとも第1及び第2のアクチュ
エータと、メータインの可変絞りを備えたメータイン通
路及びブリードオフの可変絞りを備えたセンタバイパス
通路を有し前記油圧ポンプから前記第1のアクチュエー
タに供給される圧油の流れを制御するセンタバイパス型
の第1の方向切換弁と、メータインの可変絞りを備えた
メータイン通路及びブリードオフの可変絞りを備えたセ
ンタバイパス通路を有し前記油圧ポンプから前記第2の
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
タバイパス型の第2の方向切換弁と、低圧回路と、前記
ブリードオフの可変絞りの下流側で前記第1及び第2の
方向切換弁のセンタバイパス通路を直列に前記低圧回路
に接続するセンタバイパスラインと、前記センタバイパ
スラインに設けられた圧力発生手段を有し、この圧力発
生手段で発生した圧力を用い前記油圧ポンプの第1の目
標容量を決定する第1の制御信号を発生させる第1の信
号発生手段と、前記第1の制御信号に基づいて前記油圧
ポンプの押しのけ容積を制御するポンプレギュレータと
を備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、前記油圧
ポンプの第2の目標容量を決定する第2の制御信号を発
生させる第2の信号発生手段と、前記第1の制御信号と
第2の制御信号のうち目標容量が大きい方の制御信号に
基づく第3の制御信号を前記ポンプレギュレータに与え
る信号処理手段とを備え、前記第2の信号発生手段は、
前記第1の方向切換弁の操作量を検出する第1の検出手
段と、前記第2の方向切換弁の操作量を検出する第2の
検出手段と、前記第1及び第2の検出手段からの出力信
号に基づき前記第2の制御信号を生成する信号生成手段
とを有するものとする。
上記油圧駆動装置において、好ましくは、前記信号生
成手段は、前記第1の検出手段からの出力信号に基づい
て第3の目標容量を決定する手段と、前記第2の検出手
段からの出力信号に基づいて第4の目標容量を決定する
手段と、前記第3の目標容量と第4の目標容量を加算し
て前記第2の目標容量とする手段とを有している。
前記信号生成手段手段は、前記第1の検出手段からの
出力信号に基づいて第3の目標容量を決定する手段と、
前記第2の検出手段からの出力信号に基づいて第4の目
標容量を決定する手段と、前記第3の目標容量と第4の
目標容量の大きい方を選択し前記第2の目標容量とする
手段とを有していてもよい。
図面の簡単な説明 図1は本発明の第1の実施例による油圧作業機の油圧
駆動装置を示す回路図である。
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(a)は方向切換弁のスプールストロークとブリ
ードオフの可変絞り及びメータインの可変絞りの開口面
積との関係を示す図であり、図3(b)は方向切換弁の
スプールストロークと油圧ポンプの吐出圧力との関係を
示す図であり、図3(c)は方向切換弁のスプールスト
ロークと第1及び第2の制御圧力との関係を示す図であ
り、図3(d)は方向切換弁のスプールストロークと油
圧ポンプの吐出流量との関係を示す図であり、図3
(e)は方向切換弁のスプールストロークとアクチュエ
ータに供給される流量との関係を示す図である。
図4は図1に示すポンプレギュレータの構成を示す回
路図である。
図5は図4に示すポンプレギュレータの制御特性を示
す図である。
図6は図1に示すコントローラの制御機能を示すブロ
ック図である。
図7は図6に示すコントローラの制御特性を示す図で
ある。
図8は本発明の第2の実施例による油圧作業機の油圧
駆動装置を示す回路図である。
図9は図8に示すポンプレギュレータの構成を示す回
路図である。
図10は図8に示すコントローラの制御機能を示すブロ
ック図である。
図11は図10に示す制御機能を持つコントローラの制御
特性を示す図である。
図12は本発明の第3の実施例による油圧作業機の油圧
駆動装置を示す回路図である。
図13は図12に示すポンプレギュレータの構成を示す回
路図である。
図14は図13に示すポンプレギュレータの制御特性を示
す図である。
図15は図12に示す圧力発生装置の圧力発生特性を示す
図である。
図16は図13に示す油圧駆動装置におけるスプールスト
ロークと第1及び第2の制御圧力との関係を示す図であ
る。
図17は本発明の第4の実施例による油圧作業機の油圧
駆動装置を示す回路図である。
図18は図17に示すコントローラの制御機能を示すブロ
ック図である。
図19は図17に示すコントローラの制御機能の他の例を
示すブロック図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の実施例を
図に基づいて説明する。
第1の実施例 まず、本発明の第1の実施例を図1〜図7により説明
する。
図1において、この第1の実施例による油圧駆動装置
は例えば油圧ショベルに備えられるものであり、可変容
量型の油圧ポンプ2と、この油圧ポンプ2から吐出され
る圧油によって駆動するアクチュエータ、例えばアーム
シリンダ3と、油圧ポンプ2からアームシリンダ3に供
給される圧油の流れを制御するセンタバイパス型の方向
切換弁1と、センタバイパスライン20とを備えている。
方向切換弁1はパイロット管路30a,30bに導かれるパ
イロット圧力により駆動されるパイロット操作弁であ
り、かつセンタバイパス通路1aとメータイン通路1b1,1b
2と、メータアウト通路1c1,1c2とを有している。図2に
示すようにセンタバイパス通路1aにはブリードオフの可
変絞り21a,21bが設けられ、メータイン通路1b1,1b2には
メータインの可変絞り22a,22bが設けられ、メータアウ
ト通路1c1,1c2にはメータアウトの可変絞り23a,23bが設
けられている。センタバイパス通路1aはブリードオフの
可変絞り21a,21bの下流側でセンタバイパスライン20を
介して低圧回路、例えばタンク24に接続されている。
方向切換弁1を中立位置から徐々にストロークさせて
いったときのブリードオフの可変絞り21a,21bの開口面
積とメータインの可変絞り22a,22bの開口面積との関係
は図3(a)に示すような特性となる。すなわち、ブリ
ードオフの可変絞り21a,21bの開口面積はスプールスト
ロークの増大と共に徐々に小さくなり、反対にメータイ
ンの可変絞り22a,22bの開口面積はスプールストローク
の増大と共に徐々に大きくなる。
図1に戻り、本実施例の油圧駆動装置はまた、センタ
バイパスライン20に設けられた圧力発生装置、例えば固
定絞り4と、固定絞り4で発生した圧力を第1の制御圧
力として導く第1の圧力信号ライン5と、パイロット管
路30aに導かれるパイロット圧力の大きさを検出し対応
する電気的な検出信号を出力する圧力検出器32と、この
検出信号に基づき演算を行い第2の制御圧力に相当する
電気的な駆動信号を出力するコントローラ34と、油圧源
35と、コントローラ34から出力される駆動信号により駆
動され、油圧源35からの圧油を用いて第2の制御圧力を
生成する電磁比例減圧弁33と、この電磁比例減圧弁33で
発生した第2の制御圧力を導く第2の圧力信号ライン36
と、第1の圧力信号ライン5を介して導かれた第1の制
御圧力と第2の圧力信号ライン36を介して導かれた第2
の制御圧力の低圧側を選択しこれを第3の圧力信号ライ
ン37に出力する低圧選択弁31と、第3の圧力信号ライン
37に出力された制御圧力に基づいて油圧ポンプ2の押し
のけ容積を制御するポンプレギュレータ6とを備えてい
る。
ポンプレギュレータ6はネガティブタイプのレギュレ
ータであり、制御圧力が小さくなると油圧ポンプ2の押
しのけ容積が増大し、制御圧力が大きくなると油圧ポン
プ2の押しのけ容積が減少するように油圧ポンプ2を制
御する。
ポンプレギュレータ6の詳細を図4に示す。ポンプレ
ギュレータ6は、ピストン6aと、このピストン6aのそれ
ぞれの端部が収納される小径室6b及び大径室6cと、第3
の圧力信号ライン37によって導かれる制御圧力に応じて
作動するサーボ弁6dとから構成されている。小径室6bは
油圧ポンプ2の吐出管路に接続され、大径室6cはサーボ
弁6の作動に応じて小径室6bあるいはタンク24に選択的
に接続可能になっている。
このポンプレギュレータ6の特性は以下の通りであ
る。すなわち、制御圧力が大きいときはサーボ弁6dが図
示左方向に移動し、小径室6bと大径室6cとが連通する。
このとき、ポンプ圧力が小径室6bと大径室6cの双方に供
給され、小径室6bと大径室6cの受圧面積の差によりピス
トン6aが図示左方向に移動する。これにより図5に示す
ように、比較的小さな所定の容量(押しのけ容積)10a
となるように油圧ポンプ2が制御される。
また、制御圧力が図5に示すPC1よりも小さな値とな
ったとき、図4に示すサーボ弁6dが図示右方向に移動
し、大径室6cがタンク24に連通する。このため、小径室
6bに与えられるポンプ圧力によりピストン6aが図示右方
向に移動する。これにより図5に示すように、前述の容
量10aよりも次第に大きくなる容量10bとなるように油圧
ポンプ2が制御される。
さらに制御圧力が図5に示すPC2以下の値になったと
き、所定の最大容量10cとなるように油圧ポンプ2が制
御される。
アームシリンダ3を伸長させることを意図して方向切
換弁1を図1の右位置に徐々にストロークさせて行った
ときの方向切換弁1のスプールストロークと第1の信号
ライン5によって導かれる第1の制御圧力との関係は、
ブリードオフの可変絞り21aの開口面積とメータインの
可変絞り22aの開口面積が図3(a)に示すように変化
することから次のようになる。すなわち、アームシリン
ダ3の負荷圧力が図3(b)のP2に示すように比較的低
い軽負荷時にあっては、図3(c)の実線で示すよう
に、アームシリンダ3が動き始めるまでのスプールスト
ローク範囲X2、すなわちポンプ圧力が上昇してアームシ
リンダ3の負荷圧力よりも大きくなるまでのスプールス
トロークでは、第1の制御圧力は比較的大きく一定であ
り、その後、スプールストロークの増加に伴って第1の
制御圧力はほぼ比例的に緩やかに減少する。また、アー
ムシリンダ3の負荷圧力が図3(b)のP1に示すように
高くなる重負荷時にあっては、図3(c)の一点鎖線で
示すように、アームシリンダ3が動き始めるまでのスプ
ールストローク範囲X1がP2のときのX2よりも大きく、す
なわち第1の制御圧力が一定となる領域が長く、その後
スプールストロークの増加に伴って第1の制御圧力はほ
ぼ比例的に急激に減少する。
コントローラ34は、図6に示すように、圧力検出器32
から出力される検出信号の値であるパイロット圧力Paの
増加に応じて増加する目標容量θ2の関係が記憶されパ
イロット圧力Paに応じた目標容量θ2を演算する関数発
生器25と、この関数発生器25から出力される目標容量θ
2の増加に応じて減少する電気的な駆動信号Eの関係を
設定した関数発生器26とを含む構成にしてある。この結
果コントローラ34は、図7に示すように、パイロット圧
力Paの増加に応じて減少する電気的な駆動信号Eを電磁
比例減圧弁33に出力する。電磁比例減圧弁33はこの駆動
信号Eにより駆動され、第2の制御圧力として駆動信号
Eにほぼ比例した大きさの圧力を発生させる。
このようにして生成された第2の制御圧力と方向切換
弁1のスプールストロークとの関係は、図3(c)の破
線で示すように、アームシリンダ3の所定の負荷圧力、
例えば上述した圧力P2の軽負荷時における図3(c)の
実線で示す第1の制御圧力よりも第2の制御圧力がわず
かに大きくなるように設定されている。
以上の構成において、第1の制御圧力は油圧ポンプ2
の第1の目標容量を決定する第1の制御信号として機能
し、固定絞り4と第1の圧力信号ライン5はその第1の
制御信号を発生させる第1の信号発生手段を構成する。
また、第2の制御圧力は油圧ポンプ2の第2の目標容量
(図6のθ2)を決定する第2の制御信号として機能
し、圧力検出器32、コントローラ34、油圧源35、電磁比
例減圧弁33及び第2の圧力信号ライン36はその第2の制
御信号を発生させる第2の信号発生手段を構成する。そ
して、低圧選択弁31は当該第1の制御信号と第2の制御
信号のうち目標容量が大きい方の制御信号に基づく第3
の制御信号をポンプレギュレータ6に与える信号処理手
段を構成する。
このように構成した第1の実施例における動作は以下
の通りである。
例えばバケットの荷を空にした軽負荷時、すなわち、
負荷圧力が比較的小さい図3(b)のP2となる状況にお
いて、アームシリンダ3を伸長させることを意図して、
方向切換弁1を図1の右位置に徐々にストロークさせて
行くと、図3(a)を用いて説明したように、ブリード
オフの可変絞り21aの開口面積は徐々に小さくなり、反
対にメータインの可変絞り22aの開口面積は徐々に大き
くなる。このとき固定絞り4で発生する圧力が第1の制
御圧力として第1の圧力信号ライン5によって図1に示
す選択弁31の左側駆動部に与えられる。一方、方向切換
弁1のスプールストロークがパイロット管路30aに発生
するパイロット圧力Paとして圧力検出器32で検出され、
コントローラ34に入力される。コントローラ34は、図7
に示すようにパイロット圧力Paに応じた駆動信号Eを電
磁比例減圧弁33に出力し、これに応じて電磁比例減圧弁
33が駆動され、第2の制御圧力が第2の圧力信号ライン
36によって図1に示す選択弁31の右側駆動部に与えられ
る。
このようにして選択弁31に与えられる第1の制御圧力
は、前述したように図3(c)の実線で示すものであ
り、第2の制御圧力は図3(c)の破線で示すものであ
る。第2の制御圧力は第1の制御圧力に比べて大きく、
これにより選択弁31は図1の右位置に切り換えられる。
したがって、この選択弁31を介して第1の圧力信号ライ
ン5と第3の圧力信号ライン37が連通し、第2の圧力信
号ライン36と第3の圧力信号ライン37とが遮断される傾
向となり、ポンプレギュレータ6は第1の制御圧力によ
って制御される。
方向切換弁1のストロークの開始時点、すなわち、セ
ンタバイパス通路1aに設けられたブリードオフの可変絞
り21aの閉じ始めでは、油圧ポンプ2は前述した図5の
所定の小さな容量10aに保たれ、この油圧ポンプ2から
容量10aに相当する小さな流量であるスタンバイ流量が
吐出される。ブリードオフの可変絞り21aが徐々に閉じ
られるにしたがって油圧ポンプ2から吐出される圧油の
圧力、すなわちポンプ圧力が図3(b)に示すように上
昇する。ポンプ圧力がP2以上に上昇したときアームシリ
ンダ3は動き始める。このようにアームシリンダ3が動
き始め、油圧ポンプ2の吐出流量がアームシリンダ3に
供給され始めるとセンタバイパス通路1aの通過流量は減
少する。このように通過流量が減少すると固定絞り4に
おいて発生する圧力が低下する。これに伴って第1の圧
力信号ライン5及び低圧選択弁31を介してポンプレギュ
レータ6に与えられる第1の制御圧力も低下し、ポンプ
レギュレータ6は油圧ポンプ2の容量を大きくするよう
に駆動する。これにより、油圧ポンプ2の流量が徐々に
増加し、所定の流量特性、すなわちメータリング特性が
得られる。
このとき得られる方向切換弁1のスプールストローク
とポンプ流量の関係は、図3(d)の「圧力P2時」の特
性線で示すものとなり、これに伴って、方向切換弁1の
スプールストロークとアームシリンダ3に供給される流
量の関係は、図3(e)の「圧力P2時」の特性線で示す
ものとなる。
すなわち、アームシリンダ3の負荷圧力が比較的小さ
い圧力P2にあるので、ポンプ流量は図3(d)の「圧力
P2時」の特性線で示すように、方向切換弁1のスプール
ストロークの増加に応じて比較的緩やかに増加し、これ
に伴って、アームシリンダ3に供給される流量は、図3
(e)の「圧力P2時」の特性線で示すように、ポンプ流
量の特性線に近似してスプールストロークに対して比較
的緩やかに増加し、良好なメータリング特性が得られ
る。
また例えば、バケットに荷を吊り下げておこなう重負
荷時、すなわち、負荷圧力が十分に大きい図3(b)の
P1となる状況において、アームシリンダ3を伸長させる
ことを意図して、方向切換弁1を図1の右位置に徐々に
ストロークさせて行ったときには、第1の圧力信号ライ
ン5を介して選択弁31の左側駆動部に与えられる第1の
制御圧力は前述したように図3(c)の一点鎖線で示す
ものであり、電磁比例減圧弁33、第2の圧力信号ライン
36を介して選択弁31の右側駆動部に与えられる第2の制
御圧力は図3(c)の破線で示すものに保たれる。この
場合、第1の制御圧力は第2の制御圧力に比べて大き
く、これにより選択弁31は図1の左位置に切り換えられ
る。したがって、この選択弁31を介して第2の圧力信号
ライン36が第3の圧力信号ライン37に連通し、第1の圧
力信号ライン5と第3の圧力信号ライン37とが遮断され
る傾向となり、ポンプレギュレータ6は第2の制御圧力
によって制御される。このとき得られる方向切換弁1の
スプールストロークとポンプ流量の関係は、図3(d)
の「圧力P1時」の特性線で示すものとなる。このスプー
ルストロークに対するポンプ流量の特性は「圧力P2時」
に比べればわずかに小さくなるものの、ほとんど同等の
関係が得られる。これに伴って、方向切換弁1のスプー
ルストロークとアームシリンダ3に供給される流量の関
係は、図3(e)の「圧力P1時」の特性線で示すものと
なる。このスプールストロークに対するアームシリンダ
3に供給される流量の特性は「圧力P2時」に比べればわ
ずかに小さくなるものの、ほとんど同等の関係が得られ
る。すなわち、重負荷時にも軽負荷時と同様に、アーム
シリンダ3に供給される流量は方向切換弁1のスプール
ストロークの増加に応じて緩やかに増加し、良好なメー
タリング特性が得られる。
比較のため、従来技術におけるスプールストロークと
ポンプ流量との関係及びスプールストロークとアクチュ
エータ流量との関係を図3(d)及び図3(e)に一点
鎖線で示す。従来技術ではアームシリンダ3の負荷圧力
が図3(b)に示す大きな圧力P1にあるときも、第1の
制御圧力でポンプレギュレータ6を駆動するので、油圧
ポンプ2がスタンバイ流量の時にポンプ圧力がP1以上に
上昇するようにブリードオフの可変絞り21aを絞らなけ
ればアームシリンダ3は動き始めない。したがって、ポ
ンプ圧力がP1以下では、センタバイパス通路1aの通過流
量も減少しないのでポンプ流量も増加しない。ポンプ圧
力がP1を超えるまでブリードオフの可変絞り21aの開口
面積が小さくなると、このセンタバイパス通路1aの通過
流量が減少し、図3(d)の一点鎖線で示すようにポン
プ流量が急激に上昇する。これに伴って、アームシリン
ダ3に供給される流量は、図3(e)の一点鎖線で示す
ように、ポンプ流量の特性線に近似して方向切換弁1の
スプールストロークに対して急激に増加する関係とな
り、メータリング特性が大幅に悪化する。
以上のように、この第1の実施例にあっては、センタ
バイパス型の方向切換弁1のブリードオフの可変絞り21
a,21bの下流側で圧力発生手段(固定絞り4)により発
生した圧力を用いて油圧ポンプ2の押しのけ容積を制御
するもので、軽負荷時に従来と同様に良好なメータリン
グ特性が得られるとともに、重負荷時にあっては、アー
ムシリンダ3に供給される流量は方向切換弁1のスプー
ルストロークの増加に応じて比較的緩やかに増加し、軽
負荷時の場合とほぼ同等の良好なメータリング特性が得
られ、これにより、重負荷時の方向切換弁1のレバー操
作の煩わしさが解消され、作業能率が向上し、合わせて
このレバー操作に伴うオペレータの疲労感を軽減するこ
とができる。
第2の実施例 本発明の第2の実施例を図8〜図11により説明する。
図中、図1等に示す部材と同等の部材には同じ符号を付
している。本実施例は第1の信号発生手段、第2の信号
発生手段、信号処理手段及びポンプレギュレータを電気
的に構成したものである。
図8において、この第2の実施例の油圧駆動装置は、
第1の実施例における圧力検出器32の他に、固定絞り4
で発生した圧力の大きさを検出し対応する電気的な検出
信号をコントローラ34Aに出力する圧力検出器5Aと、油
圧ポンプ2の容量として例えば斜板の傾転角θを検出し
対応する電気的な検出信号をコントローラ34Aに出力す
る変位検出器40とを備えている。また、コントローラ34
Aは圧力検出器32,5A及び変位検出器40からの検出信号に
基づきON・OFFの電気的な駆動信号を出力し、ポンプレ
ギュレータ6AはこのON・OFFの電気的な駆動信号により
油圧ポンプ2の押しのけ容積を制御する。
ポンプレギュレータ6Aの構成を図9に示す。ポンプレ
ギュレータ6Aは、小径室6bと大径室6cとを連絡する第1
の通路に配置され、コントローラ34Aから出力される第
1の電気的な駆動信号に応じて第1の通路を開閉する第
1の電磁切換弁6eと、大径室6cとタンクとを接続する第
2の通路に配置され、コントローラ34Aから出力される
第2の電気的な駆動信号に応じて第2の通路を開閉する
第2の電磁切換弁6fとを有している。
この図9に示すポンプレギュレータ6Aにあっては、第
2の電磁切換弁6fを閉状態に保ち、第1の電磁切換弁6e
を開状態に作動させることにより、ポンプ圧力が小径室
6b、大径室6cの双方に供給され、これらの小径室6b、大
径室6cの受圧面積の差によりピストン6aが図示左方向に
移動し、油圧ポンプ2の容量が小さくなるように制御さ
れる。また、第1の電磁切換弁6eを閉状態に保ち、第2
の電磁切換弁6fを作動させることにより、小径室6aと大
径室6cとの間が遮断され、大径室6cがタンクに連通し、
小径室6aに与えられるポンプ圧力によりピストン6aは図
示右方向に移動し、油圧ポンプ2の容量が大きくなるよ
うに制御される。
また、コントローラ34Aは、図10に示すように、圧力
検出器5Aから出力される検出信号の値である固定絞り4
で発生した圧力Pcの増加に応じて減少する第1の目標容
量θ1の関係が記憶され圧力Pcに応じた第1の目標容量
θ1を演算する関数発生器41と、圧力検出器32から出力
される検出信号の値であるパイロット圧力Paの増加に応
じて増加する第2の目標容量θ2の関係が記憶されパイ
ロット圧力Paに応じた第2の目標容量θ2を演算する関
数発生器42と、関数発生器41から出力される第1の目標
容量θ1と関数発生器42から出力される第2の目標容量
θ2の大きさを比較し、値の大きい方を第3の目標容量
θoとして出力する最大値選択器43と、第3の目標容量
θoと変位検出器40から出力される検出信号の値θとの
偏差Zを演算する減算器44と、偏差Zが正の値のときに
ON信号を図9に示す電磁切換弁6fに出力する出力器45
と、偏差Zが負の値のときにON信号を図9に示す電磁切
換弁6eに出力する出力器45とを有している。
関数発生器41において上記のように第1の目標容量θ
1が得られるとき、方向切換弁1のパイロット管路30a
に導かれるパイロット圧力Paとその第1の目標容量θ1
との関係は図11に示すようである。すなわち、アームシ
リンダ3の負荷圧力が図3(b)のP2に示すように比較
的低い軽負荷時にあっては、図11の実線で示すように、
アームシリンダ3が動き始めるまでのスプールストロー
ク範囲X2、すなわちポンプ圧力が上昇してアームシリン
ダ3の負荷圧力よりも大きくなるまでのスプールストロ
ークに相当するパイロット圧力では、第1の目標容量θ
1は最小で一定であり、その後、パイロット圧力Paの増
加に伴って第1の目標容量θ1はほぼ比例的に緩やかに
増加する。また、アームシリンダ3の負荷圧力が図3
(b)のP1に示すように高くなる重負荷時にあっては、
図11の一点鎖線で示すように、アームシリンダ3が動き
始めるまでのスプールストローク範囲X1に相当するパイ
ロット圧力がP2のときのX2に相当するパイロット圧力よ
りも大きく、すなわち第1の目標容量θ1が一定となる
領域が長く、その後パイロット圧力Paの増加に伴って第
1の目標容量θ1はほぼ比例的に急激に増加する。
このようなパイロット圧力Paと第1の目標容量θ1と
の関係に対して、関数発生器42で生成される第2の目標
容量θ2のパイロット圧力Paとの関係は、図11の破線で
示すように、アームシリンダ3の所定の負荷圧力、例え
ば上述した圧力P2の軽負荷時における図11の実線で示す
第1の目標容量θ1よりも第2の目標容量θ2がわずか
に小さくなるように設定されている。
以上の構成において、固定絞り4、圧力検出器5Aとコ
ントローラ34Aの関数発生器41は第1の目標容量θ1を
決定する第1の制御信号を発生させる第1の信号発生手
段を構成する。また、圧力検出器32とコントローラ34の
関数発生器42は第2の目標容量θ2を決定する第2の制
御信号を発生させる第2の信号発生手段を構成する。そ
して、変位検出器40とコントローラ34Aの最大値選択器4
3、減算器44、出力器44,45は当該第1の制御信号と第2
の制御信号のうち目標容量が大きい方の制御信号に基づ
く第3の制御信号をポンプレギュレータ6Aに与える信号
処理手段を構成する。
このように構成した第2の実施例では、例えばバケッ
トの荷を空にした軽負荷時、すなわち、負荷圧力が比較
的小さい図3(b)のP2となる状況において、アームシ
リンダ3を伸長させることを意図して、方向切換弁1を
図8の右位置に徐々にストロークさせて行くと、コント
ローラ34Aの関数発生器41で演算される第1の目標容量
θ1は、前述したように図11の実線で示すものであり、
第2の目標容量θ2は図11の破線で示すものであり、第
1の目標容量θ1は第2の目標容量θ2に比べて大き
く、これにより最大値選択器43は第3の目標容量θoと
して第1の目標容量θ1を選択する。減算器44、出力器
45,46ではこの第3の目標容量θo(=θ1)をON・OFF
の電気的な駆動信号に変え、ポンプレギュレータ6Aの電
磁切換弁6e,6fに出力する。これにより油圧ポンプ2の
押しのけ容積は第1の目標容量θ1に一致するよう制御
される。
このとき得られる方向切換弁1のスプールストローク
とポンプ流量の関係は、図3(d)の「圧力P2時」の特
性線で示すものと類似の特性となり、これに伴って、方
向切換弁1のスプールストロークとアームシリンダ3に
供給される流量の関係は、図3(e)の「圧力P2時」の
特性線で示すものと類似の特性なる。すなわち、第1の
実施例と同様にアームシリンダ3に供給される流量はス
プールストロークに対して比較的緩やかに増加し、良好
なメータリング特性が得られる。
また例えば、バケットに荷を吊り下げておこなう重負
荷時、すなわち、負荷圧力が十分に大きい図3(b)の
P1となる状況において、アームシリンダ3を伸長させる
ことを意図して、方向切換弁1を図1の右位置に徐々に
ストロークさせて行ったときには、コントローラ34Aの
関数発生器41で演算される第1の目標容量θ1は、前述
したように図11の一点鎖線で示すものであり、第2の目
標容量θ2は図11の破線で示すものであり、第2の目標
容量θ2は第1の目標容量θ1に比べて大きく、これに
より最大値選択器43は第3の目標容量θoとして第2の
目標容量θ2を選択する。減算器44、出力器45,46では
この第3の目標容量θo(=θ2)をON・OFFの電気的
な駆動信号に変え、ポンプレギュレータ6Aの電磁切換弁
6e,6fに出力する。これにより油圧ポンプ2の押しのけ
容積は第2の目標容量θ2に一致するよう制御される。
このとき得られる方向切換弁1のスプールストローク
とポンプ流量の関係は、図3(d)の「圧力P1時」の特
性線で示すものと類似の特性となり、これに伴って、方
向切換弁1のスプールストロークとアームシリンダ3に
供給される流量の関係は、図3(e)の「圧力P1時」の
特性線で示すものと類似の特性となる。すなわち、重負
荷時にも軽負荷時と同様に、アームシリンダ3に供給さ
れる流量は方向切換弁1のスプールストロークの増加に
応じて緩やかに増加し、良好なメータリング特性が得ら
れる。
したがって、この第2の実施例にあっても、センタバ
イパス型の方向切換弁1のブリードオフの可変絞り21a,
21bの下流側で圧力発生手段(圧力発生装置4B)により
発生した圧力を用いて油圧ポンプ2の押しのけ容積を制
御するもので、軽負荷時に従来と同様に良好なメータリ
ング特性が得られるとともに、重負荷時にあっては軽負
荷時の場合とほぼ同等の良好なメータリング特性が得ら
れ、これにより作業能率が向上しかつオペレータの疲労
感を軽減することができる。
第3の実施例 本発明の第3の実施例を図12〜図16により説明する。
図中、図1等に示す部材と同等の部材には同じ符号を付
している。本実施例は第1の信号発生手段、第2の信号
発生手段、信号処理手段、ポンプレギュレータを油圧的
に構成し、かつポンプレギュレータをポジティブタイプ
としたものである。
図12において、この第3の実施例の油圧駆動装置はセ
ンタバイパスライン20に設けられ方向切換弁2のスプー
ルストロークの増加に伴って増加する圧力を生成する圧
力発生装置4Bと、圧力発生装置で生成された圧力を第1
の制御圧力として導く第1の圧力信号ライン5Bと、パイ
ロット管路30aに導かれるパイロット圧力を第2の制御
圧力として導く第2の圧力信号ライン36Bと、これら第
1及び第2の圧力信号ライン5B,36Bに導かれた第1及び
第2の制御圧力の高圧側を選択しこれを第3の圧力信号
ライン37Bに出力する高圧選択弁、例えばシャトル弁31B
と、第3の圧力信号ライン37Bに出力された制御圧力に
基づいて油圧ポンプ2の押しのけ容積を制御するポンプ
レギュレータ6Bとを備えている。
ポンプレギュレータ6Bはポジティブタイプのレギュレ
ータであり、制御圧力が大きくなると油圧ポンプ2の押
しのけ容積が増大し、制御圧力が小さくなると油圧ポン
プ2の押しのけ容積が減少するように油圧ポンプ2を制
御する。
ポンプレギュレータ6Bの詳細を図13に示す。ポンプレ
ギュレータ6Bは、ピストン6aと、このピストン6aのそれ
ぞれの端部が収納される小径室6b、大径室6cと、第3の
圧力信号ライン37Bを介して導かれる制御圧力に応じて
作動するサーボ弁6dとから構成され、小径室6bは油圧ポ
ンプ2の吐出管路に接続してあり、大径室6cはサーボ弁
6dの作動に応じて小径室6bあるいはタンク24に選択的に
接続可能になっている。
このポンプレギュレータ6の特性は以下の通りであ
る。すなわち、制御圧力が小さいときはサーボ弁6dが図
示左方向に移動し、小径室6bと大径室6cとが連通する。
このとき、ポンプ圧力が小径室6bと大径室6cの双方に供
給され、小径室6bと大径室6cの受圧面積の差によりピス
トン6aが図示左方向に移動する。これにより図14に示す
ように、比較的小さな所定の容量(押しのけ容積)7aと
なるように油圧ポンプ2が制御される。
また、制御圧力が図14に示すPs1よりも大きな値とな
ったとき、図13に示すサーボ弁6dが図示右方向に移動
し、大径室6cがタンク24に連通する。このため、小径室
6bに与えられるポンプ圧力によりピストン6aが図示右方
向に移動する。これにより図14に示すように、前述の容
量7aよりも次第に大きくなる容量7bとなるように油圧ポ
ンプ2が制御される。
さらに制御圧力が図14に示すPs2以上の値になったと
き、所定の最大容量7cとなるように油圧ポンプ2が制御
される。
図12に戻り、圧力発生装置4Bは、センタバイパス通路
1aの通過流量に比例してばね4dの力に抗して、流量検出
ノッチ4c及び可変絞り4bの開口面積を大きくするように
摺動するスプール4aを有する絞り装置50と、この絞り装
置50の可変絞り4bに圧油を供給する油圧源51と、これら
の可変絞り4bと油圧源51との間に設けた固定絞り52とに
よって構成され、可変絞り4bの入側は第1の圧力信号ラ
イン5Bに接続され、可変絞り4bで生成された圧力が第1
の制御圧力として第1の圧力信号ライン5Bに導かれる。
流量検出ノッチ4c及び可変絞り4bの出側はタンク24に接
続されている。
圧力発生装置4Bの特性は図15に示すようである。すな
わち、方向切換弁1が中立に保たれている状態では、図
12に示すセンタバイパス通路1aの通過流量は比較的大き
な値Qoとなっており、絞り装置50のスプール4aがばね4d
の力に抗して図示上方に大きく摺動し、流量検出ノッチ
4c及び可変絞り4bの開口面積が大きく、可変絞り4bで発
生する圧力、すなわち第1の圧力信号ライン5Bに導かれ
る第1の制御圧力は比較的小さな値Pcoとなる。このよ
うな状態からアームシリンダ3の駆動を意図して、方向
切換弁1を徐々に図示右位置にストロークさせて行く
と、センタバイパス通路1aの通過流量が減少する。これ
により、絞り装置50ではばね4dの力が優勢となり、その
スプール4aが図示下方に移動し、可変絞り4b及び流量検
出ノッチ4cの開口面積が減少する。これにより、油圧源
51からタンク24に連なる流路が絞られ、可変絞り4bで発
生する圧力、すなわち第1の圧力信号ライン5bに導かれ
る第1の制御圧力が徐々に大きくなる。
このように圧力発生装置4Bにおいて第1の制御圧力が
得られる結果、方向切換弁1のスプールストロークとそ
の第1の制御圧力との関係は図16に示すようになる。す
なわち、アームシリンダ3の負荷圧力が図3(b)のP2
に示すように比較的低い軽負荷時にあっては、図16の実
線で示すように、アームシリンダ3が動き始めるまでの
スプールストローク範囲X2、すなわちポンプ圧力が上昇
してアームシリンダ3の負荷圧力よりも大きくなるまで
のスプールストロークでは、第1の制御圧力は上記の小
さなPcoであり、その後、スプールストロークの増加に
伴って第1の制御圧力はほぼ比例的に緩やかに増加す
る。また、アームシリンダ3の負荷圧力が図3(b)の
P1に示すように高くなる重負荷時にあっては、図16の一
点鎖線で示すように、アームシリンダ3が動き始めるま
でのスプールストローク範囲X1がP2のときのX2よりも大
きく、すなわち第1の制御圧力が小さな値Pcoとなる領
域が長く、その後スプールストロークの増加に伴って第
1の制御圧力はほぼ比例的に急激に増加する。
一方、スプールストロークと第2の圧力信号ライン36
Bに第2の制御圧力として導かれるパイロット圧力との
関係は図16に破線で示すようであり、スプールストロー
クの増加に伴って第2の制御圧力はほぼ比例的に増加す
る。
圧力発生装置4Bで生成される第1の制御圧力とスプー
ルストロークとの関係に対して、第2の圧力信号ライン
36Bに導かれる第2の制御圧力とスプールストロークと
の関係は、アームシリンダ3の所定の負荷圧力、例えば
上述した圧力P2の軽負荷時における図16の実線で示す第
1の制御圧力よりも第2の制御圧力がわずかに小さくな
るように設定されている。
以上の構成において、第1の制御圧力は油圧ポンプ2
の第1の目標容量を決定する第1の制御信号として機能
し、圧力発生装置4B及び第1の圧力信号ライン5Bは第1
の目標容量を決定する第1の制御信号を発生させる第1
の信号発生手段を構成する。また、第2の制御圧力は油
圧ポンプ2の第2の目標容量を決定する第2の制御信号
として機能し、第2の圧力信号ライン36Bは第2の目標
容量を決定する第2の制御信号を発生させる第2の信号
発生手段を構成する。そして、シャトル弁31Bは当該第
1の制御信号と第2の制御信号のうち目標容量が大きい
方の制御信号に基づく第3の制御信号をポンプレギュレ
ータ6Bに与える信号処理手段を構成する。
このように構成した第3の実施例では、例えばバケッ
トの荷を空にした軽負荷時、すなわち、負荷圧力が比較
的小さい図3(b)のP2となる状況において、アームシ
リンダ3を伸長させることを意図して、方向切換弁1を
図12の右位置に徐々にストロークさせて行くと、第1の
圧力信号ライン5Bに導かれる第1の制御圧力は、前述し
たように図16の実線で示すものであり、第2の圧力信号
ライン36Bに導かれる第2の制御圧力は図16の破線で示
すものであり、第1の制御圧力は第2の制御圧力に比べ
て大きく、これによりシャトル弁31Bは第1の制御圧力
を選択し、この第1の制御圧力が第3の圧力信号ライン
37Bを介してポンプレギュレータ6Bに与えられ、ポンプ
レギュレータ6Bは第1の制御圧力により制御される。
このとき得られる方向切換弁1のスプールストローク
とポンプ流量の関係は、図3(d)の「圧力P2時」の特
性線で示すものと類似の特性となり、これに伴って、方
向切換弁1のスプールストロークとアームシリンダ3に
供給される流量の関係は、図3(e)の「圧力P2時」の
特性線で示すものと類似の特性となる。すなわち、第1
の実施例と同様にアームシリンダ3に供給される流量は
スプールストロークに対して比較的緩やかに増加し、良
好なメータリング特性が得られる。
また例えば、バケットに荷を吊り下げておこなう重負
荷時、すなわち、負荷圧力が十分に大きい図3(b)の
P1となる状況において、アームシリンダ3を伸長させる
ことを意図して、方向切換弁1を図1の右位置に徐々に
ストロークさせて行ったときには、第1の圧力信号ライ
ン5Bに導かれる第1の制御圧力は、前述したように図16
の一点鎖線で示すものであり、第2の圧力信号ライン36
Bに導かれる第2の制御圧力は図16の破線で示すもので
あり、第2の制御圧力は第1の制御圧力に比べて大き
く、これによりシャトル弁31Bは第2の制御圧力を選択
し、この第2の制御圧力が第3の圧力信号ライン37Bを
介してポンプレギュレータ6Bに与えられ、ポンプレギュ
レータ6Bは第2の制御圧力により制御される。
このとき得られる方向切換弁1のスプールストローク
とポンプ流量の関係は、図3(d)の「圧力P1時」の特
性線で示すものと類似の特性となり、これに伴って、方
向切換弁1のスプールストロークとアームシリンダ3に
供給される流量の関係は、図3(e)の「圧力P1時」の
特性線で示すものと類似の特性となる。すなわち、重負
荷時にも軽負荷時と同様に、アームシリンダ3に供給さ
れる流量は方向切換弁1のスプールストロークの増加に
応じて緩やかに増加し、良好なメータリング特性が得ら
れる。
したがって、この第3の実施例にあっても、センタバ
イパス型の方向切換弁1のブリードオフの可変絞り21a,
21bの下流側で圧力発生手段(圧力発生装置4B)により
発生した圧力を用いて油圧ポンプ2の押しのけ容積を制
御するもので、軽負荷時に従来と同様に良好なメータリ
ング特性が得られるとともに、重負荷時にあっては軽負
荷時の場合とほぼ同等の良好なメータリング特性が得ら
れ、これにより作業能率が向上しかつオペレータの疲労
感を軽減することができる。
第4の実施例 本発明の第4の実施例を図17〜図19により説明する。
図中、図1等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、複数のセンタバイパス型の方向
切換弁を備えた油圧回路に本発明を適用したものであ
る。
図17において、この第4の実施例の油圧駆動装置は、
第1の実施例の構成に加えて、油圧ポンプ2から吐出さ
れる圧油によって駆動する別のアクチュエータ、例えば
ブームシリンダー70と、アーム用の方向切換弁1の下流
に位置し油圧ポンプ2からブームシリンダ70に供給され
る圧油の流れを制御するセンタバイパス型の方向切換弁
71とを備えている。
方向切換弁70もパイロット管路72a,72bに導かれるパ
イロット圧力により駆動されるパイロット操作弁であ
り、かつセンタバイパス通路71aとメータイン通路71b1,
71b2と、メータアウト通路71c1,71c2とを有している。
また、これらセンタバイパス通路71a、メータイン通路7
1b1,71b2、メータアウト通路71c1,71c2には、方向切換
弁1と同様にそれぞれ図2に示すブリードオフの可変絞
り21a,21b、メータインの可変絞り22a,22b、メータアウ
トの可変絞り23a,23bが設けられている。センタバイパ
スライン20は方向切換弁1,71のセンタバイパス通路1a,7
1aを直列にタンク24に接続しており、圧力発生装置であ
る固定絞り4は方向切換弁71のセンタバイパス通路71a
の下流に位置している。また、方向切換弁71のメータイ
ン通路71b1,71b2に共通の圧油供給ポートは圧油供給ラ
イン73を介して方向切換弁1のメータイン通路1b1,1b2
に共通の圧油供給ポートとパラレルに接続されている。
また、パイロット通路72aには、パイロット管路72aに
導かれるパイロット圧力の大きさを検出し、対応する電
気的な検出信号を出力する圧力検出器74が接続されてお
り、その検出信号はコントローラ34Dに出力される。
コントローラ34Dは、図18に示すように、圧力検出器3
2から出力される検出信号を値であるパイロット圧力Pa
の増加に応じて増加する第1の目標容量θ2aの関係が記
憶されパイロット圧力Paに応じた第1の目標容量θ2aを
演算する関数発生器75と、圧力検出器75から出力される
検出信号の値であるパイロット圧力Pbの増加に応じて増
加する第2の目標容量θ2bの関係が記憶されパイロット
圧力Pbに応じた第2の目標容量θ2bを演算する関数発生
器76と、関数発生器75,76から出力される第1及び第2
の目標容量θ2a,θ2bを加算して新たな目標容量θ2を
求める加算器77と、目標容量θ2の増加に応じて減少す
る電気的な駆動信号Eの関係を設定した関数発生器26と
を含む構成にしてある。この結果コントローラ34Dは、
パイロット圧力Pa,Pbの総和の増加に応じて減少する電
気的な駆動信号Eを電磁比例減圧弁33に出力する。電磁
比例減圧弁33はこの駆動信号Eにより駆動され、第2の
制御圧力として駆動信号Eにほぼ比例した大きさの圧力
を発生させる。
このようにして生成された第2の制御圧力と方向切換
弁1のスプールストロークとの関係は、アームシリンダ
3またはブームシリンダー70の単独操作において所定の
負荷圧力の軽負荷時における第1の制御圧力よりも第2
の制御圧力が大きくなり、かつアームシリンダ3及びブ
ームシリンダー70を同時に駆動する複合操作においても
所定の負荷圧力の軽負荷時における第1の制御圧力より
も第2の制御圧力がわずかに大きくなるように設定され
ている。
以上の構成において、第1の実施例と同様に第1の制
御圧力は油圧ポンプ2の第1の目標容量を決定する第1
の制御信号として機能し、固定絞り4と第1の圧力信号
ライン5はその第1の制御信号を発生させる第1の信号
発生手段を構成する。また、第2の制御圧力は油圧ポン
プ2の第2の目標容量(図18のθ2)を決定する第2の
制御信号として機能し、圧力検出器32,74、コントロー
ラ34D、油圧源35、電磁比例減圧弁33及び第2の圧力信
号ライン36はその第2の制御信号を発生させる第2の信
号発生手段を構成する。また、低圧選択弁31は当該第1
の制御信号と第2の制御信号のうち目標容量が大きい方
の制御信号に基づく第3の制御信号をポンプレギュレー
タ6に与える信号処理手段を構成する。
このように構成した本実施例においては、アームシリ
ンダ3の単独操作において第1の実施例と同様の効果が
得られるとともに、ブームシリンダ70の単独操作及びア
ームシリンダ3及びブームシリンダ70を同時に駆動する
複合操作においても、センタバイパス型の方向切換弁1,
71のブリードオフの可変絞り21a,21bの下流側で圧力発
生手段(固定絞り4)により発生した圧力を用いて油圧
ポンプ2の押しのけ容積を制御するもので、軽負荷時と
重負荷時の両方で良好なメータリング特性が得られ、重
負荷時における作業能率が向上しかつオペレータの疲労
感を軽減することができる。
なお、上記第4の実施例では、関数発生器75,76から
出力される第1及び第2の目標容量θ2a,θ2bを加算器7
7で加算して新たな目標容量θ2を求めたが、図19に示
すように加算器に代え最大値選択器78を設け、第1及び
第2の目標容量θ2a,θ2bの大きい方を新たな目標容量
θ2として求めてもよく、これによっても同様な効果が
得られる。
また、第1、第2、第4の実施例では、センタバイパ
スライン20に配置される圧力発生装置として固定絞り4
を設けたが、これに代えリリーフ弁等、他の流れ抵抗手
段を設置してもよい。
産業上の利用可能性 本発明によれば、センタバイパス型の方向切換弁のブ
リードオフの可変絞りの下流側で圧力発生手段により発
生した圧力を用いて油圧ポンプの押しのけ容積を制御す
るもので、軽負荷時のみならず重負荷時においても良好
なメータリング特性を確保することができ、したがっ
て、従来に比べて重負荷時における作業能率を向上させ
ることができるとともに、オペレータの疲労感を軽減で
きる効果がある。
フロントページの続き (72)発明者 落合 正己 神奈川県厚木市宮の里1丁目12−5 (56)参考文献 特開 昭59−40002(JP,A) 特開 昭63−88303(JP,A) 特開 昭58−106203(JP,A) 特開 昭56−156482(JP,A) 実開 昭60−191704(JP,U)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変容量型の油圧ポンプ(2)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少なくと
    も1つのアクチュエータ(3)と、メータインの可変絞
    り(22a,22b)を備えたメータイン通路(1b1,1b2)及び
    ブリードオフの可変絞り(21a,21b)を備えたセンタバ
    イパス通路(1a)を有し前記油圧ポンプから前記アクチ
    ュエータに供給される圧油の流れを制御するセンタバイ
    パス型の方向切換弁(1)と、低圧回路(24)と、前記
    ブリードオフの可変絞りの下流側で前記センタバイパス
    通路を前記低圧回路に接続するセンタバイパスライン
    (20)と、前記センタバイパスラインに設けられた圧力
    発生手段(4)を有し、この圧力発生手段で発生した圧
    力を用い前記油圧ポンプの第1の目標容量を決定する第
    1の制御信号を発生させる第1の信号発生手段(5)
    と、前記第1の制御信号に基づいて前記油圧ポンプの押
    しのけ容積を制御するポンプレギュレータ(6)とを備
    えた油圧作業機の油圧駆動装置において、 前記方向切換弁(1)の操作量に応じた前記油圧ポンプ
    (2)の第2の目標容量を決定する第2の制御信号を発
    生させる第2の信号発生手段(32−36)と、 前記第1の制御信号と第2の制御信号のうち目標容量が
    大きい方の制御信号に基づく第3の制御信号を前記ポン
    プレギュレータ(6)に与える信号処理手段(31)とを
    備え、 前記第2の信号発生手段は、前記第2の制御信号とし
    て、前記方向切換弁(1)の操作量の増加に応じて前記
    第2の目標容量を増加させる制御信号を発生させる手段
    (32−36)であることを特徴とする油圧作業機の油圧駆
    動装置。
  2. 【請求項2】請求の範囲第1項記載の油圧作業機の油圧
    駆動装置において、前記ポンプレギュレータは前記第3
    の制御信号が小さくなるにしたがって前記油圧ポンプ
    (2)の押しのけ容積を大きくするネガティブタイプの
    レギュレータ(6)であり、前記第1及び第2の信号発
    生手段は前記第1及び第2の制御信号としてそれぞれ前
    記方向切換弁(1)の操作量に応じて小さくなる制御信
    号を発生させる手段(4,5)(32−36)であることを特
    徴とする油圧作業機の油圧駆動装置。
  3. 【請求項3】請求の範囲第1項記載の油圧作業機の油圧
    駆動装置において、前記ポンプレギュレータは前記第3
    の制御信号が大きくなるにしたがって前記油圧ポンプ
    (2)の押しのけ容積を大きくするポジティブタイプの
    レギュレータ(6B)であり、前記第1及び第2の信号発
    生手段は前記第1及び第2の制御信号としてそれぞれ前
    記方向切換弁(1)の操作量に応じて大きくなる制御信
    号を発生させる手段(4B)(36B)であることを特徴と
    する油圧作業機の油圧駆動装置。
  4. 【請求項4】可変容量型の油圧ポンプ(2)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少なくと
    も1つのアクチュエータ(3)と、メータインの可変絞
    り(22a,22b)を備えたメータイン通路(1b1,1b2)及び
    ブリードオフの可変絞り(21a,21b)を備えたセンタバ
    イパス通路(1a)を有し前記油圧ポンプから前記アクチ
    ュエータに供給される圧油の流れを制御するセンタバイ
    パス型の方向切換弁(1)と、低圧回路(24)と、前記
    ブリードオフの可変絞りの下流側で前記センタバイパス
    通路を前記低圧回路に接続するセンタバイパスライン
    (20)と、前記センタバイパスラインに設けられた圧力
    発生手段(4)を有し、この圧力発生手段で発生した圧
    力を用い前記油圧ポンプの第1の目標容量を決定する第
    1の制御信号を発生させる第1の信号発生手段と、前記
    第1の制御信号に基づいて前記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(6)とを備えた油圧
    作業機の油圧駆動装置において、 前記油圧ポンプ(2)の第2の目標容量を決定する第2
    の制御信号を発生させる第2の信号発生手段(32−36)
    と、 前記第1の制御信号と第2の制御信号のうち目標容量が
    大きい方の制御信号に基づく第3の制御信号を前記ポン
    プレギュレータ(6)に与える信号処理手段(31)とを
    備え、 前記第1の信号発生手段は前記圧力発生手段(4)で発
    生した圧力を前記第1の制御信号として前記信号処理手
    段(31)に導く第1の圧力信号ライン(5)を有し、前
    記第2の信号発生手段は、前記第2の目標容量に応じた
    大きさの電気信号を発生する電気信号発生手段(32,3
    4)と、前記電気信号を圧力信号に変換する信号変換手
    段(33,35)と、前記圧力信号を前記第2の制御信号と
    して前記信号処理手段(31)に導く第2の圧力信号ライ
    ン(36)とを有し、 前記電気信号発生手段は、前記方向切換弁の操作量を検
    出し電気的な検出信号を出力する手段(32)と、前記検
    出信号に基づいて前記電気信号を生成する手段(34)と
    を有することを特徴とする油圧作業機の油圧駆動装置。
  5. 【請求項5】可変容量型の油圧ポンプ(2)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少なくと
    も1つのアクチュエータ(3)と、メータインの可変絞
    り(22a,22b)を備えたメータイン通路(1b1,1b2)及び
    ブリードオフの可変絞り(21a,21b)を備えたセンタバ
    イパス通路(1a)を有し前記油圧ポンプから前記アクチ
    ュエータに供給される圧油の流れを制御するセンタバイ
    パス型の方向切換弁(1)と、低圧回路(24)と、前記
    ブリードオフの可変絞りの下流側で前記センタバイパス
    通路を前記低圧回路に接続するセンタバイパスライン
    (20)と、前記センタバイパスラインに設けられた圧力
    発生手段(4)を有し、この圧力発生手段で発生した圧
    力を用い前記油圧ポンプの第1の目標容量を決定する第
    1の制御信号を発生させる第1の信号発生手段と、前記
    第1の制御信号に基づいて前記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(6)とを備えた油圧
    作業機の油圧駆動装置において、 前記油圧ポンプ(2)の第2の目標容量を決定する第2
    の制御信号を発生させる第2の信号発生手段(32−36)
    と、 前記第1の制御信号と第2の制御信号のうち目標容量が
    大きい方の制御信号に基づく第3の制御信号を前記ポン
    プレギュレータ(6)に与える信号処理手段(31)とを
    備え、 前記第1の信号発生手段は前記圧力発生手段で発生した
    圧力を検出し電気的な検出信号を出力する手段(5A)
    と、前記検出信号に基づいて前記第1の制御信号として
    前記第1の目標容量に応じた大きさの第1の目標値を演
    算する手段(34A,41)とを有し、前記第2の信号発生手
    段は前記第2の制御信号として前記第2の目標容量に応
    じた大きさの第2の目標値を演算する手段(34A,42)を
    有し、前記信号処理手段は前記第1及び第2の目標値の
    大きい方を選択する手段(34A,43)と、前記選択した目
    標値に対応する電気的な駆動信号を生成し前記レギュレ
    ータ(6A)に出力する手段(34A,44−46)とを有し、 前記第2の信号発生手段は、前記方向切換弁の操作量を
    検出し電気的な検出信号を出力する手段(32)を更に有
    し、前記第2の目標値を演算する手段はこの検出信号に
    基づいて該第2の目標値を演算する手段(34A,42)であ
    ることを特徴とする油圧作業機の油圧駆動装置。
  6. 【請求項6】可変容量型の油圧ポンプ(2)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少なくと
    も1つのアクチュエータ(3)と、メータインの可変絞
    り(22a,22b)を備えたメータイン通路(1b1,1b2)及び
    ブリードオフの可変絞り(21a,21b)を備えたセンタバ
    イパス通路(1a)を有し前記油圧ポンプから前記アクチ
    ュエータに供給される圧油の流れを制御するセンタバイ
    パス型の方向切換弁(1)と、低圧回路(24)と、前記
    ブリードオフの可変絞りの下流側で前記センタバイパス
    通路を前記低圧回路に接続するセンタバイパスライン
    (20)と、前記センタバイパスラインに設けられた圧力
    発生手段(4)を有し、この圧力発生手段で発生した圧
    力を用い前記油圧ポンプの第1の目標容量を決定する第
    1の制御信号を発生させる第1の信号発生手段と、前記
    第1の制御信号に基づいて前記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(6)とを備えた油圧
    作業機の油圧駆動装置において、 前記油圧ポンプ(2)の第2の目標容量を決定する第2
    の制御信号を発生させる第2の信号発生手段(32−36)
    と、 前記第1の制御信号と第2の制御信号のうち目標容量が
    大きい方の制御信号に基づく第3の制御信号を前記ポン
    プレギュレータ(6)に与える信号処理手段(31)とを
    備え、 前記第1の信号発生手段は前記圧力発生手段(4B)で発
    生した圧力を前記第1の制御信号として前記信号処理手
    段(31B)に導く第1の圧力信号ライン(5B)を有し、
    前記第2の信号発生手段は前記第2の目標容量に応じた
    大きさの圧力信号を前記第2の制御信号として前記信号
    処理手段(31B)に導く第2の圧力信号ライン(36B)を
    有し、 前記方向切換弁(1)はパイロット圧力により駆動され
    るパイロット操作弁であり、前記第2の圧力信号ライン
    (36B)は前記パイロット圧力を前記圧力信号として導
    くようになっていることを特徴とする油圧作業機の油圧
    駆動装置。
  7. 【請求項7】可変容量型の油圧ポンプ(2)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少なくと
    も第1及び第2のアクチュエータ(3,70)と、メータイ
    ンの可変絞り(22a,22b)を備えたメータイン通路(1b
    1,1b2)及びブリードオフの可変絞り(21a,21b)を備え
    たセンタバイパス通路(1a)を有し前記油圧ポンプから
    前記第1のアクチュエータに供給される圧油の流れを制
    御するセンタバイパス型の第1の方向切換弁(1)と、
    メータインの可変絞りを備えたメータイン通路(71b1,7
    1b2)及びブリードオフの可変絞りを備えたセンタバイ
    パス通路(71a)を有し前記油圧ポンプから前記第2の
    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
    タバイパス型の第2の方向切換弁(71)と、低圧回路
    (24)と、前記ブリードオフの可変絞りの下流側で前記
    第1及び第2の方向切換弁のセンタバイパス通路(1a,7
    1a)を直列に前記低圧回路(24)に接続するセンタバイ
    パスライン(20)と、前記センタバイパスラインに設け
    られた圧力発生手段(4)を有し、この圧力発生手段で
    発生した圧力を用い前記油圧ポンプの第1の目標容量を
    決定する第1の制御信号を発生させる第1の信号発生手
    段と、前記第1の制御信号に基づいて前記油圧ポンプの
    押しのけ容積を制御するポンプレギュレータ(6)とを
    備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、 前記油圧ポンプ(2)の第2の目標容量を決定する第2
    の制御信号を発生させる第2の信号発生手段(32−36)
    と、 前記第1の制御信号と第2の制御信号のうち目標容量が
    大きい方の制御信号に基づく第3の制御信号を前記ポン
    プレギュレータ(6)に与える信号処理手段(31)とを
    備え、 前記第2の信号発生手段は、前記第1の方向切換弁
    (1)の操作量を検出する第1の検出手段(32)と、前
    記第2の方向切換弁(71)の操作量を検出する第2の検
    出手段(74)と、前記第1及び第2の検出手段からの出
    力信号に基づき前記第2の制御信号を生成する信号生成
    手段(34D,33,35,36)とを有することを特徴とする油圧
    作業機の油圧駆動装置。
  8. 【請求項8】請求の範囲第7項記載の油圧作業機の油圧
    駆動装置において、前記信号生成手段は、前記第1の検
    出手段(32)からの出力信号に基づいて第3の目標容量
    を決定する手段(34D,75)と、前記第2の検出手段(7
    4)からの出力信号に基づいて第4の目標容量を決定す
    る手段(34D,76)と、前記第3の目標容量と第4の目標
    容量を加算して前記第2の目標容量とする手段(34D,7
    7)とを有することを特徴とする油圧作業機の油圧駆動
    装置。
  9. 【請求項9】請求の範囲第7項記載の油圧作業機の油圧
    駆動装置において、前記信号生成手段手段は、前記第1
    の検出手段(32)からの出力信号に基づいて第3の目標
    容量を決定する手段(34D,75)と、前記第2の検出手段
    (74)からの出力信号に基づいて第4の目標容量を決定
    する手段(34D,76)と、前記第3の目標容量と第4の目
    標容量の大きい方を選択し前記第2の前記方向切換弁
    (1)の操作量の増加に応じて目標容量とする手段(34
    D,78)とを有することを特徴とする油圧作業機の油圧駆
    動装置。
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