JP3391620B2 - 建機の油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウ等の建
機の油圧回路構造に係り、詳しくは、負荷に見合った分
だけの油圧動力をポンプ吐出させる負荷制御、所謂ロー
ドセンシングシステム（以下、ＬＳ／Ｓと略称する）を
採るものに関する。 【０００２】 【従来の技術】この種の油圧回路としては、特開平６‐
３００００２号公報に示されたものが知られている。つ
まり、制御弁内の絞りと圧力補償弁（コンペンセータ）
とによって必要な差圧を生じさせる構造である。この公
報の図２においては、ポンプの吐出側油路（符号１５）
とドレン路との間にアンロード弁〔２６（Ｋ）という符
号の直上に２位置切換弁として描かれたもの〕を設けて
ある。このアンロード弁は、ポンプ圧と、この吐出油が
制御弁内のオリフィスと圧力補償弁とを通過した箇所で
の圧との差によって作動する状態に構成されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】例えば、バックホウに
おいて旋回操作をするとハンチング現象を起こし、「ガ
クッ、ガクッ」と不規則に振動しながら旋回するような
不都合の生じることがあった。つまり、通常、旋回レバ
ーを右に倒すと旋回台は右に旋回し、左に倒すと左に旋
回するように設定されており、例えば旋回レバーを右に
倒すと急激な立ち上がり旋回駆動の慣性によって、あた
かも旋回レバーが取り残された状態になって旋回速度が
急に落ち、今度は逆方向の慣性によって再び旋回レバー
が右に操作されて急激な立ち上がり旋回駆動の慣性によ
って、又レバーが取り残される、といったことが繰り返
され、結果的に旋回レバーを小刻みに間欠操作したよう
な状態になるのである。 【０００４】上記ハンチング現象は、走行時にも出るこ
とがある。走行レバーを前に倒すと前進し、後に倒すと
後進するのであり、例えば前に倒すと急激に動き出して
走行レバーが後方に取り残されたようになってブレーキ
が掛かり、今度は前進方向の慣性で走行レバーが前に操
作される、といった具合である。本発明の目的は、作業
効率に優れるＬＳ／Ｓを採用しながらも、上述した不都
合を解消して各種油圧アクチュエータの円滑な起動状態
を得る点にある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】 〔構成〕上記目的達成のために本発明は、油圧アクチュ
エータと、可変容量型の油圧ポンプと、アクチュエータ
への圧油供給経路に対する絞り弁を内装した制御弁と、
油圧ポンプの単位時間当たりの吐出量を可変設定する流
量調節機構とを備え、絞り弁に対する圧油供給下手側部
分に連通する第１油路と、制御弁の供給ポートに連通す
る第２油路との差圧を所定値に維持するように流量調節
機構を操作する負荷制御手段を備えるとともに、第１油
路と第２油路との所定値よりも大きい差圧によって第２
油路に対して作用するアンロード弁を設けるとともに、
このアンロード弁を、その閉じ位置においても流路が極
僅かに開く状態に構成してあることを特徴とする。 【０００６】〔作用〕従来の油圧回路では、特開平３‐
６６８４０号公報に示されたもののように、旋回用油圧
モータの給排油路に、所謂クロスオーバーリリーフ回路
を設けたり、絞りを設ける等して急激な圧の立ち上がり
を抑制し、旋回モータが徐々に駆動されての円滑な旋回
起動状態を現出させている。この従来の油圧回路は、要
するにポンプの吐出圧による圧力制御を行うものである
に対し、ＬＳ／Ｓは流量制御である。そのため、制御弁
を開通操作しても慣性体である旋回台はすぐに動き出さ
ないことから即座に可変ポンプが全開となり、アンロー
ド弁が開いたり閉じたりする状態となるピーク圧の生じ
ることがある。そうなると、ドレン路のない（逃げ場の
ない）閉じ状態と、ドレンされる開き状態とが頻繁に切
り換わる状況となり、急激な旋回起動が生じて前述した
ハンチング現象の起きることが判った。 【０００７】そこで、対策としてはアンロード弁を閉じ
位置においても完全に流路を遮断するのではなく、少し
作動油が漏れる状態にしておくことによって改善するこ
とができる。この考えに基づいたのが請求項１の構成で
あり、ＬＳ／Ｓを採るものにおいて、差圧検出油路であ
る第１油路とポンプ吐出側油である第２油路との所定値
よりも大きい差圧によって第２油路に対して作用するア
ンロード弁を、その閉じ位置においても流路が極僅かに
開く状態に構成するのである。すると、前述した旋回操
作におけるピーク圧が立った状態でのアンロード弁の切
換わり作動が生じても、その閉じ状態と開き状態との切
換わりに伴う圧変動が穏やかになる。従って、前述した
旋回レバーが小刻みに操作されるようなハンチング現象
が解消され、旋回速度が徐々に加速される円滑な起動状
態が現出されるようになる。走行操作の場合も然りであ
る。 【０００８】〔効果〕その結果、アンロード弁を完全に
閉じ切らないように構成する程度の比較的簡単な改造に
より、ＬＳ／Ｓを採る建機における旋回や走行等の動き
出しを円滑な状態にでき、操縦感覚や操作性を向上する
ことができた。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
建機の一例であるバックホウの場合について、図面に基
づいて説明する。図１にバックホウが示され、１は掘削
作業装置、２は旋回台、３は走行機台、４はクローラ走
行装置、２８はドーザであり、掘削作業装置１は、ブー
ム５、アーム６、バケット７等を備えて構成されてい
る。 【００１０】図２に油圧回路の概略が示され、ドーザシ
リンダ用制御弁２９、バケットシリンダ７ｃ用制御弁３
０、左走行モータ３１用制御弁３２、ブームシリンダ５
ｃ用制御弁９、アームシリンダ６ｃ用制御弁１０、右走
行モータ３３用制御弁３４、旋回モータ用制御弁３５、
スイングシリンダ３６用制御弁３７、サービス用制御弁
３８の各制御弁に対して、負荷圧よりも僅かに高い圧力
でもって吐出される可変容量型の油圧ポンプ８を備えた
ロードセンシングシステムが採用されている。又、騒音
や省エネルギーの点で好ましいオートアイドルシステム
も採入れてあり、以下に説明する。 【００１１】図２における仮想線で囲まれたブームシリ
ンダ５ｃとアームシリンダ６ｃとに関する部分を抜粋し
た主要部の原理回路図が図３に示され、８はエンジン１
９で駆動される前述した可変容量型の油圧ポンプ、１３
は油圧ポンプ８の単位時間当たりの吐出油量を可変設定
する流量調節機構である。流量調節機構１３は、メイン
ポンプ８の吐出圧で作動する馬力制御シリンダ１３Ａ
と、調節ポンプ１８で駆動される流量制御シリンダ１３
Ｂとで構成されている。 【００１２】又、調節シリンダ１３に対する圧力補償型
の流量調節弁１４が設けてある。１１はブーム用で１２
はアーム用の各コンペンセータ（圧力補償弁）であり、
ブーム用制御弁９とアーム用制御弁１０における供給側
油路に絞り弁９ｓ，１０ｓが装備されている。尚、ブー
ム用及びアーム用の制御弁９，１０以外の各制御弁２
９，３０，３２，３４，３５，３７，３８の構造は、そ
の操作構造を除き、全てブーム用及びアーム用の制御弁
９，１０と基本的に同様なものである。 【００１３】各コンペンセータ１１，１２は、各供給側
絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側に位置し、
かつ、各アクチュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上
手側に配置されている。そして、各コンペンセータ１
１，１２に対する圧油供給下手側であり、かつ、各アク
チュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上手側部分と各
コンペンセータ１１，１２のバネ側油室とを連通する低
圧側油路１１ｔ，１２ｔを設けてある。 【００１４】各コンペンセータ１１，１２に対する圧油
供給上手側であり、かつ、各供給側油路の絞り弁９ｓ，
１０ｓに対する圧油供給下手側部分と、各コンペンセー
タ１１，１２の反バネ側油室とを連通する高圧側油路１
１ｋ，１２ｋを設けてある。各コンペンセータ１１，１
２に、流路断絶側に付勢する圧縮バネ１７が備えられた
定差減圧弁に構成され、これによってアフターオリフィ
ス型のロードセンシング回路を構成してある。 【００１５】流量制御弁１４のバネ側油室１４ｘと各供
給側絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側部分と
を連通する第１低圧側油路１４ｔを設けてあり、各低圧
側油路１１ｔ，１２ｔに第１低圧側油路１４ｔが連通し
ている。各制御弁９，１０の供給ポート９ｐ，１０ｐに
連通される第２油路１５と、流量制御弁１４におけるバ
ネ側油室１４ｘと反対側の油室とを専用の接続油路１６
で連通してある。又、流量制御弁１４の切換わり時にお
ける調節シリンダ１３に対する圧は、油圧ポンプ８とと
もにエンジン駆動される専用の調節ポンプ１８で賄うよ
うに構成してある。つまり、第１油路１４ｔと、制御弁
９，１０の各供給ポート９ｐ，１０ｐに連通する第２油
路１５との差圧を所定値に維持するように調節シリンダ
１３を操作する流量制御弁１４を設けて負荷制御手段Ａ
が構成されている。 【００１６】そして、ロードセンシングによる第１油路
１４ｔと第２油路１５との差圧（１４ｋｇ）よりも大き
い差圧（２０ｋｇ）によって第２油路１５に対して作用
するアンロード弁３９と、第１油路１４ｔに作用する第
１リリーフ弁４０と、第２油路１５に作用する第２リリ
ーフ弁４１とを備えている。尚、請求項１において言う
「油圧アクチュエータ」とは、旋回用油圧モータやドー
ザシリンダ等も含むものである。 【００１７】機体が旋回走行状態であるか否かを検出す
る旋回検出手段Ｆと、第１リリーフ弁４０のリリーフ圧
を可変設定可能なリリーフ圧調節手段Ｅとを設け、旋回
走行状態が現出されると、第１リリーフ弁４０のリリー
フ圧と所定差圧との和が、第２リリーフ弁４１のリリー
フ圧を上回る状態となるように、旋回検出手段Ｆとリリ
ーフ圧調節手段Ｅとを連係してある。 【００１８】図３、図４に示すように、左右の走行レバ
ー４２，４３は単一の支点Ｑ回りに揺動操作自在であ
り、両レバーを同時操作して共に同量で前方に倒すと前
進直進、共に同量で後方に倒すと後進直進となり、片方
のレバーだけ中立位置以外に操作すると信地旋回に、そ
して、操作量が異なると緩旋回や超信地旋回の状態を現
出可能になる。つまり、左右の走行レバー４２，４３の
前後位置が不揃いであるときには旋回走行状態となるの
であり、左走行レバー４２に装着したマイクロスイッチ
４４と、右走行レバー４３に取付けた操作片４５とによ
って旋回検出手段Ｆが構成されている。 【００１９】又、第１リリーフ弁４０のリリーフ圧を決
める付勢バネ４０Ａの基端位置を移動させるソレノイド
（電動シリンダでも良い）４６を設けてあり、このソレ
ノイド４６の作動によって付勢バネ４０Ａの付勢力を変
えることが可能であり、これによってリリーフ圧を２段
階に切換え可能なリリーフ圧調節手段Ｅが構成されてい
る。 【００２０】しかして、両操作レバー４２，４３の揺動
方向位置が同じであれば、マイクロスイッチ４４の接触
子４４ａ先端が操作片４５の凹入部４５ａに入り込んで
スイッチＯＦＦ状態になっているが、左右の操作レバー
４２，４３の揺動操作量が異なると、すなわち、旋回状
態になると接触子４４ａ先端が操作片４５に押されてス
イッチＯＮとなり、ソレノイド４６が伸長作動して付勢
バネ４０Ａを圧縮してリリーフ圧を高めるようになる。
つまり、旋回走行状態において早期に第１リリーフ弁４
０が開通することによる速度低下が改善され、速やかに
旋回走行できるようになるのである。 【００２１】上記説明は、第１リリーフ弁４０がリリー
フ作動したときであり、その他の場合は下記のようであ
る。すなわち、いずれの制御弁も中立であるときには、
ポンプ圧の行き先が無く、アンロード弁３９が開通する
ことになるので、差圧が２０ｋｇとなって設定差圧の１
４ｋｇよりも大きくなり、油圧ポンプ８の吐出量は最低
量に制御される。そして、いずれかのアクチュエータが
作動しているときには、その負荷圧に１４ｋｇを加えた
圧となるように、油圧ポンプ８の吐出量が制御される。 【００２２】図３に示すように、エンジン回転数を人為
操作によって調節設定するアクセルレバー２４と、エン
ジン回転数を駆動操作して調節設定するアクセル調節機
構Ｂと、ブームシリンダ５ｃ等の油圧アクチュエータが
作動しているか否か、すなわち、負荷が作用しているか
否かを検出する作動検出手段２３とを備え、油圧アクチ
ュエータが停止しての無負荷時にはエンジン回転数をア
イドリング側に変更操作するとともに、油圧アクチュエ
ータの作動時にはエンジン回転数をアクセルレバー２４
による設定値に操作するように、アクセル調節機構Ｂを
作動させるアクセル制御手段Ｄとを備えてある。 【００２３】すなわち、エンジン１９のガバナー２０に
ガバナレバー２１を備え、このガバナレバー２１を駆動
操作するギヤードモータ２２、前述した第１油路１４ｔ
の圧を検出する圧力センサ２３、及び、ハンドアクセル
レバー２４の操作位置を検出するポテンショメータ２
５、及びガバナレバー２１の操作量を検出するフィード
バック用のポテンショメータ２７を制御装置２６に接続
してアクセル制御手段Ｄを構成してある。 【００２４】つまり、アイドリング位置ｉにあるハンド
アクセルレバー２４を操作して、作業状態におけるエン
ジン回転数（通常はフルアクセル位置ｍにセットするこ
とが多い）を設定し、作業状態であればその設定回転数
が維持され、非作業時（無負荷時）にはアクセルレバー
２１が位置ｍにセットされたままとしながらエンジン回
転数をアイドリング状態に落とすのであり、圧力センサ
２３で作動検出手段が構成されている。 【００２５】図３に示すように、アンロード弁３９は開
通位置ｂと閉じ位置ａを備えた２位置切換式に構成さ
れ、通常は戻しバネ３９ａによって閉じ位置ａに付勢維
持されている。この閉じ位置ａにおいても絞り３９Ｓ付
きで開通しており、アンロード弁閉じでも極僅かに漏れ
てドレンされる構造としてある。それによる作用は〔作
用〕の項において説明した通りである。 【００２６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】 【図１】バックホウの側面図 【図２】油圧回路の概略全体図 【図３】オートアイドル付きロードセンシングの原理を
示す部分油圧回路図 【図４】旋回検出手段の構造を示す走行レバー部分の平
面図 【符号の説明】 ５ｃ 油圧アクチュエータ ８ 油圧ポンプ ９ 制御弁 ９ｓ 絞り弁 ９ｐ 供給ポート １３ 流量調節機構 １４ｔ 第１油路 １５ 第２油路 ３９ アンロード弁 Ａ 負荷制御手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−300002（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−324355（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/20 - 9/22 F15B 11/00 - 11/22

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 油圧アクチュエータ（５ｃ）と、可変容
   量型の油圧ポンプ（８）と、前記アクチュエータ（５
   ｃ）への圧油供給経路に対する絞り弁（９ｓ）を内装し
   た制御弁（９）と、前記油圧ポンプ（８）の単位時間当
   たりの吐出量を可変設定する流量調節機構（１３）とを
   備え、前記絞り弁（９ｓ）に対する圧油供給下手側部分
   に連通する第１油路（１４ｔ）と、前記制御弁（９）の
   供給ポート（９ｐ）に連通する第２油路（１５）との差
   圧を所定値に維持するように前記流量調節機構（１３）
   を操作する負荷制御手段（Ａ）を備えるとともに、 前記第１油路（１４ｔ）と前記第２油路（１５）との前
   記所定値よりも大きい差圧によって前記第２油路（１
   ５）に対して作用するアンロード弁（３９）を設けると
   ともに、このアンロード弁（３９）を、その閉じ位置に
   おいても流路が極僅かに開く状態に構成してある建機の
   油圧回路。