JP3442476B2 - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械の油圧回路、
特に比較的大慣性のアクチュエータを含む油圧回路に係
り、さらにこのような回路における複合操作性およびエ
ネルギ効率の向上を達成し得る油圧回路の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設機械の油圧回路は、複数の
アクチュエータを同時に駆動する際の操作性、いわゆる
複合操作性を向上するために、例えば補助弁を備えたロ
ードセンシング回路として構成されている。

【０００３】図３は、この種の油圧回路を示すものであ
る。なお、図示例においては３つのアクチュエータ系統
が示されている。しかるに、図３において、これら全ア
クチュエータ３２、３４、３６のそれぞれに対しては、
ネガティブ制御可変容量ポンプ１０のポンプライン１２
の吐出圧油が、それぞれの分岐ポンプライン１４、１
６、１８、クローズドセンタ型方向切換弁２０、２２、
２４、アクチュエータライン２６、２８、３０を介して
給排されると共に、その戻り油が前記各方向切換弁２
０、２２、２４および各分岐タンクライン３８、４０、
４２、絞り補助弁４４、４６、４８を介してパラレルに
タンク５０へ排出されるように構成されている。そし
て、各方向切換弁２０、２２、２４には、その対応する
アクチュエータ３２、３４、３６の負荷圧力を検出する
信号ライン（検出手段）５２、５４、５６と、これら全
負荷圧力の中の全最大負荷圧力を高圧選択手段５８、６
０を介して検出する信号ライン６２とが設けられてい
る。これにより、各絞り補助弁４４、４６、４８には、
その開方向にそれぞれの信号ライン５２、５４、５６を
介する前記各対応のアクチュエータ３２、３４、３６の
負荷圧力と、各ばね４４ａ、４６ａ、４８ａの圧力を印
加すると共に、閉方向には信号ライン６２を介する前記
全最大負荷圧力をそれぞれ印加する。さらに、前記信号
ライン６２を介する前記最大負荷圧力を可変容量ポンプ
１０の流量制御手段１０ａにも印加するよう構成されて
いる。なお、図中の参照符号６４はリリーフ弁を示す。

【０００４】従って、このような構成によれば、各方向
切換弁２０、２２、２４を操作すると、一般的に、その
開度に見合ったポンプ油量が、それぞれのアクチュエー
タ３２、３４、３６へ供給されるので、油圧回路の操作
性、特に複合操作性を向上することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の油圧回路は、特にこの回路内に比較的大慣性のアク
チュエータが含まれている場合に、以下に述べるような
難点を有していた。

【０００６】すなわち、前記従来の油圧回路（図３）に
おいて、例えばアクチュエータ３２が大慣性の旋回用で
あり、この旋回用アクチュエータ３２と小慣性アクチュ
エータ３４（例えばブーム用）とを同時駆動すべく、そ
れらに対応する両方向切換弁２０、２２を同時に操作す
る場合を想定すると、この操作直後においては、ポンプ
ライン１２内の圧力が上昇しても、アクチュエータ３２
はその大慣性のために即座には動作しない。このため、
前記上昇圧力に対応する大慣性アクチュエータ３２の昇
圧負荷圧力が、信号ライン６２を介して対応する両絞り
補助弁４４、４６の一側面、すなわち閉方向にそれぞれ
印加される。しかるに、この時、旋回用補助弁４４は、
その他側面すなわち開方向にも信号ライン５２を介する
前記大慣性アクチュエータ３２の昇圧負荷圧力（および
ばね４４ａ圧と）が印加されているので、全開位置を保
持されている。

【０００７】しかし、一方のブーム用補助弁４６は、そ
の他側面すなわち開方向には信号ライン５４を介する小
慣性アクチュエータ３４の負荷圧力（およびばね４６ａ
圧と）が印加されており、この場合に大慣性アクチュエ
ータ３２の昇圧負荷圧力は小慣性アクチュエータ３４の
負荷圧力に比較して極めて大きいことは明らかであるの
で、前記補助弁４６は極度に絞られている。この結果、
ブーム用アクチュエータ３４は、旋回用アクチュエータ
３２が所定速度まで増速される間（通常、２秒前後）は
極く低速でしか駆動されず、従ってエネルギ損失も発生
している。

【０００８】そこで、本発明の目的は、大慣性および小
慣性のアクチュエータからなる建設機械の油圧回路にお
いて、これら両者の複合操作の始動時に後者が過度に減
速されることがない油圧回路を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る建設機械の油圧回路は、１つの比較的
大慣性のアクチュエータと１つもしくは複数の比較的小
慣性のアクチュエータとからなり、これらのアクチュエ
ータに対して、それぞれネガティブ制御可変容量ポンプ
のポンプライン吐出圧油を、分岐ポンプライン、クロー
ズドセンタ型方向切換弁、アクチュエータラインを介し
て給排すると共に、その戻り油をそれぞれ前記方向切換
弁および分岐タンクライン、絞り補助弁を介してパラレ
ルにタンクへ排出する建設機械の油圧回路において、前
記ポンプラインにタンクへ連通するバイパスラインを接
続すると共に、このバイパスライン上に上流側から順に
圧力補償付流量制御弁と圧力発生手段とを設け、前記絞
り補助弁の中の大慣性アクチュエータ用の絞り補助弁に
は、その開方向にこの大慣性アクチュエータの負荷圧力
およびばね圧を印加すると共に、閉方向には前記アクチ
ュエータの負荷圧力の中の最大負荷圧力を印加し、一方
各小慣性アクチュエータ用の各絞り補助弁には、その開
方向には各小慣性アクチュエータの負荷圧力およびばね
圧を印加すると共に、閉方向には前記アクチュエータの
負荷圧力の中から設定する特定圧力をそれぞれ印加し、
前記圧力補償付流量制御弁には、その開方向にこの制御
弁の上流側圧力を印加すると共に、閉方向には前記アク
チュエータの負荷圧力の中の最大負荷圧力およびばね圧
をそれぞれ印加して、前記圧力発生手段の上流側圧力を
介して前記ネガティブ制御可変容量ポンプを制御するよ
う構成することを特徴とする。

【００１０】この場合、前記各小慣性アクチュエータ用
の各絞り補助弁に対する閉方向に印加する特定圧力は、
各小慣性アクチュエータの負荷圧力の中の小慣性最大負
荷圧力とすることができる。

【００１１】また、前記各小慣性アクチュエータ用の各
絞り補助弁に対する閉方向に印加する特定圧力は、全ア
クチュエータの負荷圧力の中の全最大負荷圧力を圧力低
減手段で低減した２次圧力とすることもできる。

【００１２】さらに、最も一般的には、大慣性アクチュ
エータは旋回アクチュエータによって、小慣性アクチュ
エータはブーム、アームおよび／またはその他のアクチ
ュエータによって構成することができる。

【００１３】

【作用】本発明においては、小慣性アクチュエータ用絞
り補助弁に対する閉方向の印加圧力が、従来の全最大負
荷圧力から適宜低圧の特定圧力に変更されるよう構成さ
れており、この結果、大慣性および小慣性アクチュエー
タの複合操作始動時には、これら全アクチュエータ用の
各絞り補助弁が全て全開もしくは開放状態に保持される
と共に、可変容量ポンプはその吐出流量が増大されるよ
うに構成される。従って、本発明によれば、複合操作始
動時には、先ず小慣性アクチュエータがその対応する駆
動圧力で順次駆動され、その後大慣性アクチュエータが
ゆっくりと加速される。すなわち、従来のこの種の油圧
回路において発生していた、小慣性アクチュエータの過
度の速度低下およびこれに伴うエネルギ損失を防止する
ことができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明に係る建設機械の油圧回路の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。なお、説明の便宜上、図３に示す従来の構造と同一
の構成部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省
略する。

【００１５】図１において、先ず、本発明に係る油圧回
路の基本的構成は、前記従来のそれと同一である。従っ
て、重複するが、理解し易くするために再び簡単に説明
する。すなわち、油圧回路は、基本的には、全アクチュ
エータ３２、３４、３６のそれぞれに対して、ネガティ
ブ制御可変容量ポンプ１０のポンプライン１２の吐出圧
油を、それぞれの分岐ポンプライン１４、１６、１８、
クローズドセンタ型方向切換弁２０、２２、２４、アク
チュエータライン２６、２８、３０を介して給排される
と共に、その戻り油は前記各方向切換弁２０、２２、２
４および各分岐タンクライン３８、４０、４２、絞り補
助弁４４、４６、４８を介してパラレルにタンク５０へ
排出されるように構成される。なお、ここで各方向切換
弁２０、２２、２４には、その対応するアクチュエータ
３２、３４、３６の負荷圧力を検出する信号ライン（検
出手段）５２、５４、５６がそれぞれ設けられている。
また、本発明においては、前記全アクチュエータは、１
つの比較的大慣性の、最も一般的には旋回用のアクチュ
エータ３２と、１つもしくは複数（図示の実施例では２
つ）の比較的小慣性の、例えばブームおよびアーム用の
アクチュエータ３４、３６とから構成されている。

【００１６】しかるに、本発明においては、前記構成に
おいて、さらにポンプライン１２にはタンク５０へ連通
するバイパスライン７０を接続すると共に、このバイパ
スライン７０上に、上流側から順に圧力補償付流量制御
弁７２と圧力発生手段７４とを設ける。そして、さらに
前記信号ライン５２、５４、５６には、高圧選択手段５
８、６０を適宜組合わせることにより、全アクチュエー
タ３２、３４、３６の負荷圧力の中の全最大負荷圧力を
検出する信号ライン７６と、各小慣性アクチュエータ３
４、３６の負荷圧力の中の小慣性最大負荷圧力を検出す
る信号ライン７８とを設ける。そして、これにより全絞
り補助弁４４、４６、４８の中の、大慣性アクチュエー
タ３２用の絞り補助弁４４には、その開方向に信号ライ
ン５２を介するこの大慣性アクチュエータ３２の負荷圧
力とばね４４ａの圧力とを印加すると共に、閉方向には
信号ライン７６を介する前記全最大負荷圧力を印加す
る。また、各小慣性アクチュエータ３４、３６用の各絞
り補助弁４６、４８には、その開方向にそれぞれの信号
ライン５４、５６を介して対応する小慣性アクチュエー
タ３４、３６の負荷圧力と各ばね４６ａ、４８ａの圧力
とを印加すると共に、閉方向にはそれぞれ信号ライン７
８を介する前記小慣性の最大負荷圧力をそれぞれ印加す
る。また、圧力補償付流量制御弁７２には、その開方向
に信号ライン７２ａを介してこの制御弁７２の上流側バ
イパスライン７０の圧力を印加する共に、閉方向には信
号ライン７６を介して前記全最大負荷圧力とばね７２ｂ
の圧力とをそれぞれ印加し、そしてさらに圧力発生手段
７４の上流側圧力を信号ライン８０を介して流量制御手
段１０ａに印加して、制御圧力の減少に伴ってポンプ吐
出流量を増加させ、逆に制御圧力の増加に伴ってポンプ
吐出流量を減少させて、可変容量ポンプ１０の吐出流量
をネガティブ制御するよう構成する。

【００１７】次に、このような構成からなる本発明の油
圧回路の動作につき説明する。

【００１８】先ず初めに、全アクチュエータが駆動され
ておらず、従って各方向切換弁２０、２２、２４が全て
中立位置にある状態では、各信号ライン５２、５４、５
６はそのそれぞれの方向切換弁２０、２２、２４を介し
て各対応する分岐タンクライン３８、４０、４２に接続
されているので、信号ライン７６の圧力は低圧に保持さ
れる。従って、圧力補償付流量制御弁７２は、信号ライ
ン７２ａを介するバイパスライン７０の圧力により開放
状態に維持されて、信号ライン８０の圧力は高圧に保持
され、この高圧が可変容量ポンプ１０の流量制御機構１
０ａに導かれ、制御圧力が高圧のときポンプ吐出流量を
減少させるネガティブ制御により可変容量ポンプ１０の
吐出流量はミニマムに維持される。

【００１９】そこで、前記状態において、全アクチュエ
ータすなわち大慣性旋回用アクチュエータ３２および小
慣性ブーム、アーム用アクチュエータ３４、３６を同時
駆動すべく、その各方向切換弁２０、２２、２４を同時
操作する場合を想定する。この場合、前述したように、
アクチュエータ３２は、その大慣性のために即座には動
作しないので、前記操作直後においては、ポンプライン
１２には大慣性アクチュエータ３２に基因する上昇圧力
が発生するが、この上昇圧力は、本発明においては、前
記従来技術の場合とは異なり、小慣性アクチュエータ３
４、３６の対応する絞り補助弁４６、４８には影響を及
ぼさない。すなわち、前述したように、全絞り補助弁４
４、４６、４８の中の、大慣性アクチュエータ３２用の
絞り補助弁４４には、その開方向に信号ライン５２を介
してこの大慣性アクチュエータ３２の負荷圧力と、ばね
４４ａの圧力とを印加すると共に、閉方向には信号ライ
ン７６を介して全最大負荷圧力を印加する。また、各小
慣性アクチュエータ３４、３６用の各絞り補助弁４６、
４８には、その開方向にそれぞれの信号ライン５４、５
６を介して各対応する小慣性アクチュエータ３４、３６
の負荷圧力と、各ばね４６ａ，４８ａの圧力とを印加す
ると共に、閉方向にはそれぞれ信号ライン７８を介して
小慣性最大負荷圧力をそれぞれ印加するよう構成されて
いる。

【００２０】さらに、詳細もしくは補足的に説明する
と、複合操作時には、各方向切換弁２０、２２、２４で
は、ポンプライン１２が各分岐ポンプライン１４、１
６、１８、各方向切換弁内の絞り通路２０ａ、２２ａ、
２４ａを介して各アクチュエータライン２６、２８、３
０へ接続されるので、各信号ライン５２、５４、５６に
は各アクチュエータ３２、３４、３６の負荷圧力が検出
される。そして、この負荷圧力は、適宜選択されること
により、前述したように、大慣性アクチュエータ３２用
の絞り補助弁４４に対しては、その開方向および閉方向
にこの大慣性アクチュエータ３２の負荷圧力、すなわち
全最大負荷圧力が共に印加される。

【００２１】一方、各小慣性アクチュエータ３４、３６
用の各絞り補助弁４６、４８に対しては、その開方向に
はそれぞれの各小慣性アクチュエータ３４、３６の負荷
圧力が印加され、閉方向には小慣性最大負荷圧力、すな
わち両小慣性アクチュエータ３４、３６の負荷圧力の中
の大きい方の負荷圧力がそれぞれ印加される。すなわ
ち、各絞り補助弁４６、４８、５０は、前記複合操作始
動時には、このようにその両端部に同一もしくはほぼ同
一の信号圧力が作用しているので、そのそれぞれのばね
４６ａ、４８ａ、５０ａの圧力により、いずれも全開も
しくは開放状態に保持される。

【００２２】なお、圧力補償付流量制御弁７２は、前述
したように、その開方向にはこの制御弁７２の上流側バ
イパスライン７０の圧力を印加すると共に、閉方向には
前記全最大負荷圧力およびばね７２ｂの圧力がそれぞれ
印加されている。そして、この圧力補償付流量制御弁７
２は、前記始動状態では、大慣性アクチュエータ３２用
の方向切換弁の絞り通路２０ａに圧油が殆ど流通してい
ないので、バイパスライン７０と信号ライン７６との圧
力はほぼ同一圧力となる。従って、前記制御弁７２は、
ばね７２ｂの圧力により閉状態に維持されており、圧力
発生手段７４の上流側圧力、すなわち信号ライン８０の
圧力は低下して、可変容量ポンプ１０はその吐出流量が
増大されるよう制御される。

【００２３】このように、本発明においては、大慣性お
よび小慣性アクチュエータの複合操作始動時には、全ア
クチュエータ用の各絞り補助弁が全て全開もしくは開放
状態に保持されるので、従来のこの種の油圧回路におけ
るように、小慣性アクチュエータ用の絞り補助弁が大慣
性アクチュエータの前記大慣性に基因して絞られること
がない。しかも、可変容量ポンプは、その吐出流量が増
大されるように制御されるので、前記複合操作始動時に
は、先ず小慣性アクチュエータがその対応する駆動圧力
で順次駆動され、その後大慣性アクチュエータがゆっく
りと加速されながら駆動する。

【００２４】従って、本発明によれば、複合操作始動時
においても、前記従来の油圧回路におけるような小慣性
アクチュエータの過度の速度低下およびこれに伴うエネ
ルギロ損失が発生しないので、この種の油圧回路におけ
る複合操作性およびエネルギ効率を大幅に向上すること
ができる。なお、前記実施例の説明において、小慣性ア
クチュエータがブームもしくはアーム等の１つだけであ
る場合にも、同様に作動することは、極めて容易に理解
されるところである。

【００２５】図２は、本発明に係る油圧回路の別の実施
例を示すものである。本実施例は、先の実施例におい
て、各小慣性アクチュエータ３４、３６用の各絞り補助
弁４６、４８に対する閉方向に印加する特定圧力を、先
の小慣性最大負荷圧力、すなわち各小慣性アクチュエー
タ３４、３６の負荷圧力の中の大きい方の負荷圧力に代
えて、全最大負荷圧力すなわち大慣性アクチュエータ３
２を含む全アクチュエータ３２、３４、３６の負荷圧力
の中の最大負荷圧力（通常、大慣性アクチュエータ３２
の負荷圧力）を、圧力低減手段（減圧弁）９０で低減し
た２次圧力（２次圧力信号ラインの圧力）に設定するよ
うに構成したものである。

【００２６】しかるに、このような構成においても、前
記減圧弁９０の性能を適宜に選定することにより、先の
実施例の場合と同様の作用が達成されることは明らかで
あるので、詳細な説明は省略する。

【００２７】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る建設
機械の油圧回路は、１つの比較的大慣性のアクチュエー
タと１つもしくは複数の比較的小慣性のアクチュエータ
とからなり、これらのアクチュエータに対して、それぞ
れネガティブ制御可変容量ポンプのポンプライン吐出圧
油を、分岐ポンプライン、クローズドセンタ型方向切換
弁、アクチュエータラインを介して給排すると共に、そ
の戻り油をそれぞれ前記方向切換弁および分岐タンクラ
イン、絞り補助弁を介してパラレルにタンクへ排出する
建設機械の油圧回路において、前記ポンプラインにタン
クへ連通するバイパスラインを接続すると共に、このバ
イパスライン上に上流側から順に圧力補償付流量制御弁
と圧力発生手段とを設け、前記絞り補助弁の中の大慣性
アクチュエータ用の絞り補助弁には、その開方向にこの
大慣性アクチュエータの負荷圧力およびばね圧を印加す
ると共に、閉方向には前記アクチュエータの負荷圧力の
中の最大負荷圧力を印加し、一方各小慣性アクチュエー
タ用の各絞り補助弁には、その開方向には各小慣性アク
チュエータの負荷圧力およびばね圧を印加すると共に、
閉方向には前記アクチュエータの負荷圧力の中から設定
する特定圧力をそれぞれ印加し、前記圧力補償付流量制
御弁には、その開方向にこの制御弁の上流側圧力を印加
すると共に、閉方向には前記アクチュエータの負荷圧力
の中の最大負荷圧力およびばね圧をそれぞれ印加して、
前記圧力発生手段の上流側圧力を介して前記ネガティブ
制御可変容量ポンプを制御するよう構成することによっ
て、小慣性アクチュエータ用の絞り補助弁に対する閉方
向の印加圧力を、従来の全最大負荷圧力から適宜低圧の
特定圧力に変更することができ、これにより大慣性およ
び小慣性アクチュエータの複合操作始動時には、全アク
チュエータ用の各絞り補助弁が全て全開もしくは開放状
態に保持されると共に、可変容量ポンプは、その吐出流
量が増大するように制御される。従って、前記複合操作
始動時には、先ず小慣性アクチュエータが、その対応駆
動圧力で順次駆動され、その後大慣性アクチュエータが
ゆっくりと加速される。

【００２９】すなわち、本発明によれば、従来のこの種
の油圧回路において発生していた、複合操作始動時にお
ける小慣性アクチュエータの過度の速度低下およびこれ
に伴うエネルギ損失を防止することができる。また、本
発明は、比較的簡単に構成し得る利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械の油圧回路の一実施例を
示す油圧系統図である。

【図２】本発明に係る建設機械の油圧回路の別の実施例
を示す部分油圧系統図である。

【図３】従来の建設機械の油圧回路を示す油圧系統図で
ある。

【符号の説明】

１０ 可変容量ポンプ １０ａ 流量制御機構 １２ ポンプライン １４、１６、１８ 分岐ポンプライン ２０、２２、２４ 方向切換弁 ２０ａ、２２ａ、２４ａ 絞り通路 ２６、２８、３０ アクチュエータライン ３２ 大慣性（旋回）アクチュエータ ３４ 小慣性（ブーム）アクチュエータ ３６ 小慣性（アーム）アクチュエータ ３８、４０、４２ 分岐タンクライン ４４、４６、４８ 絞り補助弁 ４４ａ、４６ａ、４８ａ ばね ５０ タンク ５２、５４、５６ 信号ライン ５８、６０ 高圧選択手段 ６２ 信号ライン ６４ リリーフ弁 ７０ バイパスライン ７２ 圧力補償付流量制御弁 ７２ａ 信号ライン ７２ｂ ばね ７４ 圧力発生手段 ７６ 全最大信号ライン ７８ 小慣性最大信号ライン ８０ 信号ライン ９０ 減圧弁 ９２ ２次圧信号ライン

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの比較的大慣性のアクチュエータと
   １つもしくは複数の比較的小慣性のアクチュエータとか
   らなり、これらのアクチュエータに対して、それぞれネ
   ガティブ制御可変容量ポンプのポンプライン吐出圧油
   を、分岐ポンプライン、クローズドセンタ型方向切換
   弁、アクチュエータラインを介して給排すると共に、そ
   の戻り油をそれぞれ前記方向切換弁および分岐タンクラ
   イン、絞り補助弁を介してパラレルにタンクへ排出する
   建設機械の油圧回路において、前記ポンプラインにタン
   クへ連通するバイパスラインを接続すると共に、このバ
   イパスライン上に上流側から順に圧力補償付流量制御弁
   と圧力発生手段とを設け、 前記絞り補助弁の中の大慣性アクチュエータ用の絞り補
   助弁には、その開方向にこの大慣性アクチュエータの負
   荷圧力およびばね圧を印加すると共に、閉方向には前記
   アクチュエータの負荷圧力の中の最大負荷圧力を印加
   し、 一方各小慣性アクチュエータ用の各絞り補助弁には、そ
   の開方向には各対応する小慣性アクチュエータの負荷圧
   力およびばね圧を印加すると共に、閉方向には前記アク
   チュエータの負荷圧力の中から選定する特定圧力をそれ
   ぞれ印加し、 前記圧力補償付流量制御弁には、その開方向にこの制御
   弁の上流側圧力を印加すると共に、閉方向には前記アク
   チュエータの負荷圧力の中の最大負荷圧力およびばね圧
   をそれぞれ印加して、前記圧力発生手段の上流側圧力を
   介して前記ネガティブ制御可変容量ポンプを制御するよ
   う構成することを特徴とする建設機械の油圧回路。
2. 【請求項２】 各小慣性アクチュエータ用の各絞り補助
   弁に対する閉方向に印加する特定圧力は、各小慣性アク
   チュエータの負荷圧力の中の小慣性最大負荷圧力である
   請求項１記載の建設機械の油圧回路。
3. 【請求項３】 大慣性アクチュエータは旋回アクチュエ
   ータであり、小慣性アクチュエータはブーム、アームお
   よび／またはその他のアクチュエータである請求項１記
   載の建設機械の油圧回路。