JP3477687B2 - 流量制御装置 - Google Patents

流量制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧作業機のアクチュ
エータの駆動を制御しロードセンシング制御を行う油圧
回路に適合する流量制御装置に関するものであって、特
に、油圧ショベルや油圧クレーン等の建設機械にとって
有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】油圧ポンプの油圧で複数のアクチュエー
タの適宜のものを同時駆動する油圧回路すなわちアクチ
ュエータを複合駆動する油圧回路にあっては、その複合
駆動されるすべてのアクチュエータが円滑に駆動される
ようにするため、これらのアクチュエータ中最高の負荷
がかかっているものを駆動するに足るだけの油圧を絶え
ず供給してやるようにすることが必要である。そのた
め、このような油圧回路においては、ロードセンシング
制御という制御が行われている。ロードセンシング制御
とは、端的にいうと、このような複合駆動されるアクチ
ュエータを有する油圧回路において、複合駆動されてい
るアクチュエータの負荷圧の中から最高負荷圧を検出
し、油圧ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よりも所定値
だけ高くなるように油圧ポンプの吐出容量を制御するよ
うにする制御方式のことをいう。このような制御方式を
採用することにより、各アクチュエータに十分な油圧が
供給されるだけではなく、油圧ポンプは、絶えず必要な
限度で油圧を供給することとなり、動力消費を低く押え
ることができる。
【０００３】しかるに、ロードセンシング制御を行う油
圧回路にあっては、圧油の配分手段を設けないで主管路
から分岐路を通じて油圧を導くと、その圧油は、負荷の
より低いアクチュエータに導かれる傾向となり、その適
切な配分が行われ得ない。そこで、このような油圧回路
においては、各アクチュエータに圧油を適切に配分する
ための手段である流量制御装置が設けられている。
【０００４】以下、これらの技術内容を図４乃至図８に
基づいて説明する。図４は、第１従来例の流量制御装置
が設けられたロードセンシング制御用油圧回路を示す油
圧回路図、図５は、第２従来例の流量制御装置が設けら
れたロードセンシング制御用油圧回路を示す油圧回路
図、図６は、第３従来例の流量制御装置が設けられたロ
ードセンシング制御用油圧回路を示す油圧回路図、図７
は、第４従来例の流量制御装置が設けられたロードセン
シング制御用油圧回路を示す油圧回路図、図８は、第３
従来例、第４従来例の各流量制御装置における方向切換
弁を操作するための油圧パイロット操作装置の油圧回路
図である。これらの図面で同一符号を付けた部分は、同
一部分を表しているので、同一符号を付けた部分につい
ては、第１従来例に関する油圧回路図についてだけ説明
する。
【０００５】まず、図４に基づいて第１従来例に関する
油圧回路図について説明すると、図４において、１は可
変容量形油圧ポンプ、２はこの可変容量形油圧ポンプ１
に設けられ、同ポンプ１の吐出容量ひいては吐出圧力を
制御する働きをする傾転制御装置で、この傾転制御装置
２の働きについては後に詳述する。３は可変容量形油圧
ポンプ１の吐出口に接続された同ポンプの圧油を導くた
めの主管路、３ａ，３ｂは主管路３に導かれた圧油を分
流して後記各アクチュエータ６，７へ後記各流量制御装
置２０，２１を通じて導くための分岐路、４，５は各ア
クチュエータ６，７のボトム側と各流量制御装置２０，
２１とをそれぞれ接続しアクチュエータ６，７の駆動用
の油路をなす負荷管路、６，７は分岐路３ａ，３ｂにそ
れぞれ設けられている各流量制御装置２０，２１により
速度がそれぞれ制御されるアクチュエータで、例えば、
油圧ショベルのブーム、アーム、バケット駆動用の油圧
シリンダのような機器である。負荷管路４，５は、各流
量制御装置２０，２１で流量調節した圧油を各アクチュ
エータ６，７のボトム側へ供給してアクチュエータ６，
７を上方向に作動させる。図４には、構成を簡素化して
理解しやすくするため、このように、負荷管路４，５が
各アクチュエータ６，７にそれぞれ１本ずつしか設けて
いない１方向作動のアクチュエータが図示されている
が、油圧ショベル等のアクチュエータについては、２方
向作動が必要となる。このような２方向動作のアクチュ
エータを設けるようにした油圧回路の例は、後に図６乃
至図８に基づいて説明する。１０，１１はチェック弁、
１２は各負荷管路４，５における各アクチュエータ６，
７の負荷圧のうち高い方の負荷圧すなわち最高負荷圧が
導かれる最高負荷圧検出路であり、その最高負荷圧を傾
転制御装置２に導く。この最高負荷圧検出路１２は、接
続管路８，９によりそれぞれ負荷管路４，５に接続され
ているが、それぞれチェック弁１０，１１を介して接続
されているため、その圧油が各負荷管路４，５に逆流す
るのはこれらの各チェック弁１０，１１によりそれぞれ
阻止され、しかも、その最高負荷圧検出路１２に、アク
チュエータ６，７の負荷圧中高い方の負荷圧が導かれる
と、その当然の結果として低い方の負荷圧は導かれ得な
いこととなる。その結果、最高負荷圧検出路１２には、
これらのアクチュエータ６，７の複合駆動中、これらの
負荷圧のうちの高い方の負荷圧が常に選択されて導かれ
ることになる。１３はアンロード弁といわれる圧力制御
弁、１４は傾転制御装置２と主管路３とを接続する吐出
圧検出路で、可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力を傾転
制御装置２に導く。圧力制御弁１３は、次に述べる流量
制御装置２０，２１を作動させないことにより、アクチ
ュエータ６，７が駆動されていない状態にあるときに、
可変容量形油圧ポンプ１の吐出量及び吐出圧力とも必要
最小限になるように制御して動力を節減する働きをす
る。
【０００６】このようなロードセンシング制御を行う油
圧回路におては、前述したように、圧油の配分手段を設
けないで、主管路３から分岐路３ａ，３ｂを通じて各ア
クチュエータ６，７へ油圧を導くと、その圧油は、負荷
のより低いアクチュエータの方に導かれる傾向となるた
め、各アクチュエータ６，７に圧油を適切に配分する手
段として流量制御装置が設けられ、アクチュエータへの
供給流量を制御するようにしている。そこで、この流量
制御装置の構成について述べると、２０，２１は各分岐
路３ａ，３ｂにそれぞれ設けられた流量制御装置、２
２，２３は油圧作業機を操縦する手段としての操作レバ
ーにより操作されてアクチュエータへの供給流量を調節
する機能を有する操作用可変絞り部、２４，２５はこの
各操作用可変絞り部２２，２３の上流側にそれぞれ配置
され、各操作用可変絞り部２２，２３の絞り前後差圧を
一定の値に制御する機能を有する圧力補償部である。各
操作用可変絞り部２２，２３は、オペレータが操作レバ
ーを操作することにより操作され、操作量に応じて所定
の絞り開度が与えられる。流量制御装置２０は、操作用
可変絞り部２２と圧力補償部２４とからなり、流量制御
装置２１は、操作用可変絞り部２３と圧力補償部２５か
らそれぞれなる。これら流量制御装置２０，２１につい
て、図６では操作用可変絞り部２２と圧力補償部２４、
操作用可変絞り部２３と圧力補償部２５を独立別個の構
造のもののように便宜上分けて図示しているが、実際
は、これらは異種機能部の集合体として一体不可分のバ
ルブユニットをなすものである。２６は圧力補償部２４
の第１信号受け部と負荷管路４との間を接続管路８の一
部を介して接続する圧力補償部２４の開作動用の信号管
路、２７は圧力補償部２４の第２信号受け部と操作用可
変絞り部２２の上流管路１５との間を接続する圧力補償
部２４の閉作動用の信号管路、２８は、差圧設定手段と
してのバネで、初期設定時に所定の変位量を付与して圧
力補償部２４の油路を開くようにプリセットする。開作
動用の信号管路２６は、負荷管路４の負荷圧を圧力補償
部２４の第１信号受け部に導き、圧力補償部２４に設け
た可変オリフィスのようなものを開くように、バネ２８
とともに開方向の制御力を付与する。閉作動用の信号管
路２７は、操作用可変絞り部２２の上流圧を圧力補償部
２４の第２信号受け部に導いてこれに閉方向の制御力を
付与する。圧力補償部２４は、これら開方向及び閉方向
の制御力により開口量を調節して、後述するように、操
作用可変絞り部２２の絞り前後差圧をバネ２８により設
定された一定の値に制御する働きをする。２９は圧力補
償部２５の第１信号受け部と負荷管路５との間を接続管
路９の一部を介して接続し信号管路２６と同様に負荷圧
を導く圧力補償部２５の開作動用の信号管路、３０は圧
力補償部２５の第２信号受け部と操作用可変絞り部２３
の上流管路１６との間を接続する、信号管路２７と同様
の圧力補償部２５の閉作動用の信号管路、３１は、この
圧力補償部２５の油路を開くようにプリセットする、バ
ネ２８と同様のバネである。開作動用の信号管路２９
は、バネ３１とともに圧力補償部２５に開方向の制御力
を付与し、閉作動用の信号管路３０は、圧力補償部２５
に閉方向の制御力を付与する。圧力補償部２５は、圧力
補償部２４と同様、これらの開方向及び閉方向の制御力
により開口量を調節して圧力補償部２４と同様の働きを
する。
【０００７】以上説明した油圧回路に基づいて、まず、
ロードセンシング制御について説明する。
【０００８】いま、可変容量形油圧ポンプ１が運転され
操作用可変絞り部２２，２３がオペレータにより操作さ
れて、油圧が主管路３、各分岐路３ａ，３ｂ、各負荷管
路４，５を通じて各アクチュエータ６，７に供給され、
その圧油によりこれらが複合駆動されていたとすると、
各アクチュエータ６，７の負荷圧中高い方の負荷圧すな
わち最高負荷圧は、負荷管路４，５のうちの最高負荷圧
側の管路から、この管路に対応する接続管路８，９の一
方を通じて最高負荷圧検出路１２に導かれ、次いで、傾
転制御装置２に導かれる。一方、可変容量形油圧ポンプ
１の吐出圧力も、主管路３から吐出圧検出路１４を通じ
て傾転制御装置２に導かれる。そうすると、傾転制御装
置２は、これらの圧力信号により可変容量形油圧ポンプ
１の傾転を制御する手段を有していることから、同ポン
プ１の吐出圧力が最高負荷圧に所定値すなわちいわゆる
ロードセンシング差圧を加えた圧力よりも高いときは、
同ポンプ１の吐出容量を減少させ、低いときは増加させ
るように同ポンプの傾転を制御する。その結果、可変容
量形油圧ポンプ１は、その吐出圧力が最高負荷圧よりも
予め定められた規定値だけ高くなるように吐出容量を制
御され、いわゆるロードセンシング制御が行われること
となる。なお、アクチュエータ６，７の一方だけが単独
駆動される場合には、その単独駆動されるアクチュエー
タの負荷圧が最高負荷圧となり、同様の制御が行われ
る。
【０００９】次に、このようなロードセンシング制御を
行う図４の油圧回路に基づいて、第１従来例の流量制御
装置の作用について説明する。
【００１０】いま、前記のロードセンシング制御が行わ
れ、アクチュエータ６，７が複合駆動されていたとする
と、各負荷管路４，５中の負荷圧が各信号管路２６，２
９を通じて各圧力補償部２４，２５の第１信号受け部に
それぞれ導かれ、バネ２８，３１とともに開方向の制御
力を付与し、一方、各操作用可変絞り部２２，２３の上
流圧が各信号管路２７，３０を通じて各圧力補償部２
４，２５の第２信号受け部にそれぞれ導かれて閉方向の
制御力を付与する。そして、操作用可変絞り部２２，２
３の上流圧が負荷圧とバネ力を考慮した所定値よりも高
まると、これに応じて閉方向の制御力が強まって圧力補
償弁２４，２５の開口を縮小し、その開口を閉じようと
する寸前には、操作用可変絞り部２２，２３の上流圧が
負荷圧とバネ力との和にほぼ等しくなっている。その結
果、その操作用可変絞り部２２，２３の絞り前後差圧
は、操作用可変絞り部２２，２３の上流圧からその操作
用可変絞り部２２，２３の下流圧となる負荷圧を差し引
いた値すなわちバネ力に相当する値となる。このような
状態において、もし、負荷圧が高まるか、操作用可変絞
り部２２，２３の上流圧が低下すると、圧力補償弁２
４，２５の開方向の制御力が相対的に強まって開口を拡
大し、操作用可変絞り部２２，２３の上流圧を高めるよ
うに開口量を自己調整する。また、その負荷圧又は上流
圧が再びもとの状態に戻ろうとすると、閉方向の制御力
が相対的に強まって開口を縮小し、操作用可変絞り部２
２，２３の上流圧を低下させるように開口量を自己調節
する。このように圧力補償部２４，２５では、信号管路
２６，２９を通じて付与される負荷圧による開方向の制
御力と信号管路２７，３０を通じて付与される操作用可
変絞り部２２，２３の上流圧による閉方向の制御力とが
協働してその上流圧を負荷圧の変動に応じてその変動分
だけ変化させ、両者の差圧を一定にするように自己調節
しており、バネ２８，３１がその差圧を所定の値に設定
する役割をしている。かくて、操作用可変絞り部２２，
２３の上流圧は、圧力補償弁２４，２５のこのような圧
力調整機能により負荷圧よりもバネ力相当分だけ高い圧
力に常に維持される。したがって、操作用可変絞り部２
２，２３の絞り前後差圧は、圧力補償弁２４，２５によ
り負荷圧に関係なく常に一定となるように圧力補償が行
われることとなる。その結果、操作用可変絞り部２２，
２３は、アクチュエータ６，７の負荷圧に影響されるこ
となく、その絞り開度に応じてアクチュエータ６，７へ
供給する圧油の流量を一定にするように調整し、絞り開
度が一定なら、アクチュエータ６，７の作動速度も一定
に保持される。
【００１１】そこで、このことをより正確に説明するた
め数式で表わすと、まず、各圧力補償部２４，２５にお
いては、このように、操作用可変絞り部２２，２３の上
流圧とアクチュエータ６，７との差圧をバネ２８，３１
の変位による付勢力と等しくするように制御しているこ
とから、その関係を数式をもって表すと次のとおりとな
り、その差圧は、実質上、操作用可変絞り部２２，２３
の絞り前後差圧に等しいから、結局、（１）式で表すこ
とができる。
【００１２】 ａ（Ｐｚi −Ｐｌi ）＝ｋi （ｘｏi ＋ｘi ） ∴Ｐｚi −Ｐｌi ＝（ｘｏi ＋ｘi ）ｋi ／ａ ＝ΔＰｖi ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１） なお、これらの式における各記号の意味は次のとおりで
ある。
【００１３】Ｐｚi ；各操作用可変絞り部２２，２３の
上流圧（各圧力補償部２４，２４の二次圧） Ｐｌi ；各操作用可変絞り部２２，２３の下流圧（各ア
クチュエータ６，７の負荷圧） ａ；Ｐｚi ，Ｐｌi に関する各圧力補償部２４，２５の
受圧面積 ｋi ；バネ定数 ｘｏi ；初期設定時に付与された各バネ２８，３１の変
位量 ｘi ；制御力を付与することにより生じる各のバネ２
８，３１の変位量 ΔＰｖi ;各操作用可変絞り部２２，２３の絞り前後差
圧 一方、操作用可変絞り部２２，２３の上流側に圧油を供
給する可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｓは、ロー
ドセンシング制御により、次の（２）式に示すとおり最
高負荷圧Ｐｌｍａｘよりも予め定められた規定値だけす
なわちロードセンシング差圧ΔＰLSだけ高くなるように
制御される。
【００１４】Ｐｓ＝Ｐｌｍａｘ＋ΔＰLS‥‥‥（２） すなわち、可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｓは、
ロードセンシング制御により、常に一定のロードセンシ
ング差圧ΔＰLSを確保するように制御されており、この
ロードセンシング差圧ΔＰLSは、概ね次の（３）に従う
ように設定される。
【００１５】ΔＰLS＝ΔＰｖi ‥‥‥‥‥（３） そうすると、操作用可変絞り部２２，２３の絞り前後差
圧は、最高負荷圧側、低負荷圧側の何れの可変絞り部に
おいても、アクチュエータ６，７の負荷圧や可変容量形
油圧ポンプ１の吐出圧等の回路圧の変動に影響されるこ
となく、ほぼロードセンシング差圧ΔＰLSに等しい圧力
を保つこととなる。その結果、操作用可変絞り部２２，
２３における通過流量Ｑｖi´ は、次の（４）式に示す
とおり、回路圧に影響されることなく、各操作用可変絞
り部２２，２３に与えられた絞り開度に比例した値にす
ることができ、その絞り開度が一定ならば、常に一定の
値を保つことができる。
【００１６】Ｑｖi´ ＝Ｎ・Ａi √（Ｐｚi −Ｐｌi ） ＝Ｎ・Ａi √（ΔＰｖi ) ＝Ｎ・Ａi √（ΔＰLS）‥‥‥‥（４） なお、この（４）式で用いているすでに説明した記号以
外の記号の意味は次のとおりである。
【００１７】Ｑｖi´ ；各操作用可変絞り部２２，２３
における通過流量 Ａi ；各操作用可変絞り部２２，２３の絞り開度 Ｎ；定数 図５に基づいて第２従来例に関する油圧回路図について
説明すると、第２従来例の油圧回路は、可変容量形油圧
ポンプ１と、主管路３、分岐路３ａ，３ｂ，負荷管路
４，５を通じて供給される可変容量形油圧ポンプ１の油
圧により駆動される１方向作動の複数のアクチュエータ
６，７とを有している点、これらのアクチュエータ６，
７の負荷圧のうちの最高負荷圧を最高負荷圧検出路１２
で検出し、同検出路１２と吐出圧検出路１４の圧力信号
により傾転制御装置２を通じて可変容量形油圧ポンプ１
の吐出圧をその最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるよ
うに同ポンプ１の吐出容量を制御してロードセンシング
制御を行うようにしている点、このようなロードセンシ
ング制御を行う油圧回路に、操作用可変絞り部と圧力補
償部とからなる流量制御装置を設けている点において、
第１従来例の油圧回路と基本的な構成に差異はなく、第
１従来例の油圧回路と比べて流量制御装置に関する構成
が異なるだけである。それゆえ、第２従来例に関する油
圧回路図については、流量制御装置についてだけ説明す
る。
【００１８】図５において、４０，４１は各分岐路３
ａ，３ｂにそれぞれ設けられた流量制御装置、４２，４
３は操作レバーにより操作されてアクチュエータへの供
給流量を調節する機能を有する、操作用可変絞り部２
２，２３と同様の操作用可変絞り部、４４，４５はこの
各操作用可変絞り部２２，２３の下流側にそれぞれ配置
され、各操作用可変絞り部４２，４３の絞り前後差圧を
一定の値に制御する機能を有する、圧力補償部２４，２
５と同様の圧力補償部である。流量制御装置４０は、操
作用可変絞り部４２と圧力補償部４４とから、流量制御
装置４１は、操作用可変絞り部４３と圧力補償部４５か
らそれぞれなり、操作用可変絞り部と圧力補償部とから
なるという点では第１実施例の流量制御装置２０，２１
と変わりはない。これら流量制御装置４０，４１は、第
１実施例の流量制御装置２０，２１と同様、バルブユニ
ットをなすものである。４６は圧力補償部４４の第１信
号受け部と最高負荷圧検出路１２との間を接続管路８の
一部を介して接続する圧力補償部４４の閉作動用の信号
管路、４７は圧力補償部４４の第２信号受け部と操作用
可変絞り部４２の下流管路１７との間を接続する圧力補
償部４４の開作動用の信号管路、４８は、圧力補償部４
４を閉状態にセットするためのバネで、初期設定時に若
干の変位量を付与して圧力補償部４４の油路を閉じるよ
うにプリセットする。閉作動用の信号管路４６は、最高
負荷圧検出路１２の最高負荷圧を圧力補償部４４の第１
信号受け部に導き、圧力補償部２４に設けた可変オリフ
ィスのようなものを閉じるように、バネ４８とともに閉
方向の制御力を付与する。開作動用の信号管路４７は、
操作用可変絞り部４２の下流圧を圧力補償部４４の第２
信号受け部に導いてこれに開方向の制御力を付与する。
圧力補償部４４は、これら閉方向及び開方向の制御力に
より開口量を調節して後述するように操作用可変絞り部
４２の絞り前後差圧を一定の値に制御する働きをする。
４９は圧力補償部４５の第１信号受け部と最高負荷圧検
出路１２との間を接続管路９の一部を介して接続し信号
管路４６と同様に最高負荷圧を導く圧力補償部４５の閉
作動用の信号管路、５０は圧力補償部４５の第２信号受
け部と操作用可変絞り部４３の下流管路１８との間を接
続する、信号管路４７と同様の圧力補償部４５の開作動
用の信号管路、５１は、この圧力補償部４５の油路を閉
じるようにプリセットする、バネ４８と同様のバネであ
る。閉作動用の信号管路４９は、バネ５１とともに圧力
補償部４５に閉方向の制御力を付与し、開作動用の信号
管路５０は、圧力補償部４５に開方向の制御力を付与す
る。圧力補償部４５は、圧力補償部４４と同様、これら
の閉方向及び開方向の制御力により開口量を調節して圧
力補償部４４と同様の働きをする。
【００１９】この第２従来例の流量制御装置の作用につ
いて説明する。
【００２０】いま、前記のロードセンシング制御が行わ
れ、アクチュエータ６，７が複合駆動されていたとする
と、最高負荷検出路１２の最高負荷圧が各信号管路４
６，４９を通じて各圧力補償部４４，４５の第１信号受
け部にそれぞれ導かれ、バネ４８，５１とともに閉方向
の制御力を付与し、一方、各操作用可変絞り部４２，４
３の下流圧が各信号管路４７，５０を通じて各圧力補償
部４４，４５の第２信号受け部にそれぞれ導かれて開方
向の制御力を付与する。そして、操作用可変絞り部４
２，４３の下流圧が最高負荷圧と若干のバネ力を考慮し
た所定値よりも高まると、これに応じて開方向の制御力
が強まって圧力補償部４４，４５の開口を拡大し、アク
チュエータ６，７にこれらを駆動するに足るだけの圧力
値の油圧を供給する。このような状態において、もし、
最高負荷圧が低下するか、操作用可変絞り部４２，４３
の下流圧が更に高まろうとすると圧力補償部４４，４５
はその開口を更に拡大してその下流圧を低下させるよう
に開口量を自己調節し、逆に、最高負荷圧が高まるか、
下流圧が低下しようとすると、開口を縮小してその下流
圧を増大させるように開口量を自己調節する。かくて、
操作用可変絞り部４２，４３の下流圧は、圧力補償部４
４，４５のこのような圧力調節機能により、アクチュエ
ータ６，７の負荷圧や可変容量形ポンプ１の吐出圧等の
回路圧の変動に影響されることなく、最高負荷圧よりも
若干高い圧力を常に保持することとなる。すなわち、操
作用可変絞り部４２，４３の絞り前後差圧は、ロードセ
ンシング制御による可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力
の制御と相まって、その操作用可変絞り部４２，４３の
開度やアクチュエータ６，７の負荷変動に影響されるこ
となく常に一定となるように圧力補償が行われることと
なる。その結果、操作用可変絞り部４２，４３は、回路
圧の変動に影響されずに絞り開度に応じて流量を一定に
調節することが可能となる。
【００２１】そこで、このことをより正確に説明するた
め数式で表わすと、まず、圧力補償部４４，４５におい
ては、その上流側に配置される各操作用可変絞り部４
２，４３の下流圧Ｐｚi を（１）式に従うように制御し
ている。
【００２２】 Ｐｚi ＝Ｐｌｍａｘ＋ｋi／ａ（Ｚｏi ＋Ｚi ） ＝Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏi ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（５） なお、この（５）式における各記号の意味は次のとおり
である。
【００２３】Ｐｚi ；各操作用可変絞り部４２，４３の
下流圧（各圧力補償部４４，４５の一次圧） Ｐｌｍａｘ；最高負荷圧 ａ；Ｐｌｍａｘ，Ｐｚi に関する圧力補償部４４，４５
の受圧面積 ｋi ；ばね定数 Ｚｏi ；初期設定時に付与された各バネ４８，５１の変
位量 Ｚi ；制御力を付与することにより生じる各バネの変位
量 Ｃｏi ；定数 前（５）式におけるＣｏi は、バネ４８，５１の付勢力
ｋi ／ａ（Ｚｏi ＋Ｚi ）を定数とみなして置き換えた
ものである。このバネ４８，５１の付勢力は、この第２
従来例では、初期設定時に若干の変位量を付与して圧力
補償部４４，４５を閉状態にセットし、操作用可変絞り
部４２，４３の下流圧を最高負荷圧より若干高い一定の
値に制御するためのものであって、ほとんど無視できる
程度の僅少な値に調整されていることから、圧力補償部
４４，４５においては、操作用可変絞り部４２，４３の
下流圧Ｐｚi を概ね最高負荷圧Ｐｌｍａｘと等しくなる
ように制御していることになる。一方、操作用可変絞り
部４２，４３の上流側に圧油を供給する可変容量形油圧
ポンプ１の吐出圧力Ｐｓは、ロードセンシング制御によ
り、前（２）式に示したように、最高負荷圧Ｐｌｍａｘ
よりもロードセンシング差圧ΔＰLSだけ高いＰｌｍａｘ
＋ΔＰLSになるように制御されており、この吐出圧力Ｐ
ｓが分岐路３ａ，３ｂに送られて操作用可変絞り部４
２，４３の上流圧となる。そうすると、各流量制御装置
４０，４１の操作用可変絞り部４２，４３に任意の絞り
開度が与えられている状態では、各操作用可変絞り部４
２，４３の上流圧と下流圧との差圧Ｐｓ−Ｐｚi は、前
（２），（５）式より、いずれも次の（６）式に示すと
おり常にロードセンシング差圧ΔＰLSに近似する一定の
値を保つことになる。
【００２４】 Ｐｓ−Ｐｚi ＝（Ｐｌｍａｘ＋ΔＰLS）−（Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏi ） ＝ΔＰLS−Ｃｏi ≒ΔＰLS‥‥‥‥‥（６） すなわち、操作用可変絞り部４２，４３の絞り前後差圧
は、最高負荷圧側、低負荷圧側のいずれの可変絞り部に
おいても、ほぼロードセンシング差圧ΔＰLSに等しい圧
力を常に保つように、圧力補償部４４，４５で制御され
圧力補償されることとなる。その結果、次の（７）式に
示すとおり、操作用可変絞り部４２，４３における通過
流量Ｑｖi´ は、回路圧力の変動に影響されることな
く、各操作用可変絞り部弁４２，４３に与えられた絞り
開度に比例した値にすることが可能となり、その絞り開
度が一定ならば、常に一定の値を保つことができる。
【００２５】Ｑｖi´ ＝Ｎ・Ａi √（Ｐｓ−Ｐｚi ） ＝Ｎ・Ａi √（ΔＰLS）‥‥‥‥（７） なお、この（７）式における記号の意味は次のとおりで
ある。
【００２６】Ｑｖi´ ；各操作用可変絞り部４２，４３
における通過流量 Ａi ；各操作用可変絞り部４２，４３の絞り開度 Ｎ；定数 以上述べた、図４及び図５それぞれに示す第１従来例及
び第２従来例の油圧回路は、何れも、各アクチュエータ
６，７に負荷管路４，５をそれぞれ１本ずつしか設けて
おらず、アクチュエータを１方向作動させることしかで
きないが、例えば、油圧ショベルや油圧クレーンの油圧
回路においては、アクチュエータを２方向作動できるよ
うにすることが必要となる。そこで、このようにアクチ
ュエータを２方向動作できるようにした第３従来例及び
第４従来例の油圧回路を図６、図７及び図８に基づいて
以下に説明する。
【００２７】まず、図６及び図８に基づき第３従来例の
油圧回路図について説明する。第３従来例の油圧回路
は、第１従来例の油圧回路において、アクチュエータ
６，７を２方向作動できるように改変したものである。
この第３従来例の油圧回路は、可変容量形油圧ポンプ１
と、主管路３、分岐路３ａ，３ｂ，負荷管路４，５を通
じて供給される可変容量形油圧ポンプ１の油圧により駆
動される複数のアクチュエータ６，７とを有している
点、これらのアクチュエータ６，７の負荷圧のうちの最
高負荷圧を最高負荷圧検出路１２で検出し、同検出路１
２と吐出圧検出路１４の圧力信号により傾転制御装置２
を通じて可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧をその最高負
荷圧よりも所定値だけ高くなるように同ポンプ１の吐出
容量を制御してロードセンシング制御を行うようにして
いる点、このようなロードセンシング制御を行う油圧回
路に、操作用可変絞り部と、この操作用可変絞り部の上
流側に配置され、負荷圧やバネ力及び操作用可変絞り部
の上流圧によりそれぞれ開方向及び閉方向の制御力が付
与されて開口量を調節し、操作用可変絞り部の絞り前後
差圧を一定の値に制御する圧力補償部２４，２５とから
なる流量制御装置を設けている点において、第１従来例
の油圧回路と基本的な構成に差異はなく、第１従来例の
油圧回路と比べて流量制御装置の操作用可変絞り部及び
負荷管路に関する構成が異なるだけである。それゆえ、
第３従来例の油圧回路図については、これらの部分に関
する構成についてだけ詳述する。
【００２８】図６に基づき負荷管路に関する構成につい
て述べると、４ａ，４ｂはそれぞれアクチュエータ６の
ボトム側、ロッド側を流量制御装置の方向切換弁７２と
接続してアクチュエータ６の駆動用の油路をなす一対の
負荷管路、５ａ，５ｂはアクチュエータ７のボトム側、
ロッド側を流量制御装置の方向切換弁７３と接続する負
荷管路４ａ，４ｂと同様の一対の負荷管路である。この
各一対の負荷管路４ａ・４ｂ，５ａ・５ｂは、それぞれ
各流量制御装置で流量調節した圧油をその一方を通じて
各アクチュエータ６，７へ供給し、その際、各アクチュ
エータ６，７内の圧油を他方を通じて排出する。第３従
来例の油圧回路は、このような一対の負荷管路４ａ・４
ｂ，５ａ・５ｂを配設することにより、各アクチュエー
タ６，７を上下所望の方向に２方向作動させることがで
きる。このような２方向動作するアクチュエータ６，７
を制御できるようにするためには、流量調節装置、特
に、可変絞り部に対応する部分やその操作機構も改変す
る必要がある。この点に関する構成を図６及び図８に基
づいて概説すると、７０，７１は操作レバーの操作によ
りパイロット圧を出力する油圧パイロット操作装置、７
２，７３はこの各油圧パイロット操作装置７０，７１か
ら出力されるパイロット圧によりそれぞれ操作される油
圧パイロット操作形の方向切換弁であり、第１従来例に
おける操作用可変絞り部２２，２３や第２従来例におけ
る操作用可変絞り部４２，４３に対応する部分である。
この各方向切換弁７２，７３は、各油圧パイロット操作
装置７０，７１の操作レバーの操作方向により切り換え
られるとともに、その各操作レバーの操作量に応じて開
口量が調節される。第３従来例の油圧回路においては、
各アクチュエータ６，７の流量制御装置は、これら油圧
パイロット操作装置７０及び方向切換弁７２と前述の圧
力補償部２４、これら油圧パイロット操作装置７１及び
方向切換弁７３と前述の圧力補償部２５からそれぞれな
る。圧力補償部２４，２５の方向切換弁７２，７３に対
する配置をみると、第１従来例における操作用可変絞り
部２２，２３に対する配置と同様、各圧力補償部２４，
２５は、それぞれ各方向切換弁７２，７３の上流側に配
置されている。
【００２９】図８に基づき油圧パイロット操作装置７
０，７１の構成について詳述すると、Ｐはパイロット圧
発生源としてのパイロットポンプ、７０ａはこのパイロ
ットポンプＰの圧油が導かれ操作レバー７０ｃを矢印Ｌ
方向に操作することによりパイロット圧Ｐ1 を出力する
減圧弁、７０ｂは操作レバー７０ｃを矢印Ｒ方向に操作
することによりパイロット圧Ｐ2 を出力する同様の減圧
弁、７０ｄ，７０ｅはこの減圧弁７０ａ，７０ｂが出力
する各パイロット圧Ｐ1 ，Ｐ2 を方向切換弁７２の各信
号受け部にそれぞれ導くパイロット管路である。油圧パ
イロット操作装置７０は、その操作レバー７０ｃを矢印
Ｌ方向又は矢印Ｒ方向に操作することによりバネ７０ｆ
又はバネ７０ｇを介して減圧弁７０ａ又は減圧弁７０ｂ
を作動させ、その一方の減圧弁からパイロット管路７０
ｄ又はパイロット管路７０ｅにパイロット圧Ｐ1 又はパ
イロット圧Ｐ2 を出力する。油圧パイロット操作装置７
1も、パイロットポンプＰの圧油が導かれ操作レバー７1
ｃを操作することによりパイロット圧Ｐ3 ,Ｐ4 を出力
する減圧弁７１ａ，７１ｂと、この各パイロット圧Ｐ
3 ，Ｐ4 を方向切換弁７３の各信号受け部にそれぞれ導
くパイロット管路７１ｄ，７１ｅとを備えていて、油圧
パイロット操作装置７０と同様の構成を有する。したが
って、油圧パイロット操作装置７０と同様、操作レバー
７１ｃを矢印Ｌ方向又は矢印Ｒ方向に操作することによ
りバネ７１ｆ又はバネ７１ｇを介して減圧弁７１ａ又は
減圧弁７１ｂを作動させ、その一方の減圧弁からパイロ
ット管路７１ｄ又はパイロット管路７１ｅにパイロット
圧Ｐ3 又はパイロット圧Ｐ4 を出力する。また、油圧パ
イロット操作装置７０及び油圧パイロット操作装置７１
は、それぞれ、操作レバー７０ｃ及び操作レバー７１ｃ
の操作量に応じて、バネ７０ｆ，７０ｇ及びバネ７１
ｆ，７１ｇの変位量を変化させて、減圧弁７０ａ，７０
ｂ及び減圧弁７１ａ，７１ｂの二次圧を任意の値に設定
できるようになっているため、その各操作量に応じて、
パイロット管路７０ｄ，７０ｅ及びパイロット管路７１
ｄ，７１ｅに出力するパイロット圧Ｐ1，Ｐ2及びパイロ
ット圧Ｐ3，Ｐ4をそれぞれ調節でき、所望の値のパイロ
ット圧を出力することができる。
【００３０】次に、方向切換弁７２，７３の構成につい
て詳述すると、方向切換弁７２及び方向切換弁７３は、
第１従来例の操作用可変絞り部２２，２３と同様の機能
を有する操作用可変絞り部２２ａ，２２ｂ及び操作用可
変絞り部２３ａ，２３ｂをそれぞれ内蔵している。方向
切換弁７２は、油圧パイロット操作装置７０の操作レバ
ー７０ｃをＬ方向に操作すると、パイロット圧Ｐ1によ
り図の中立位置からｌ位置に切り換えられ、その操作レ
バー７０ｃをＲ方向に操作すると、パイロット圧Ｐ2に
より図の中立位置からｒ位置に切り換えられる。方向切
換弁７３も、油圧パイロット操作装置７１の操作レバー
７１ｃをＬ方向、Ｒ方向に操作すると、パイロット圧Ｐ
3，Ｐ4により、方向切換弁７２と同様、ｌ位置、ｒ位置
にそれぞれ切り換えられる。この各方向切換弁７２，７
３は、ｌ位置に切り換えられた場合、それぞれの操作用
可変絞り部２２ａ，２３ａを介して、上流管路１５、１
６を一方の各負荷管路４ａ，５ａにそれぞれ連通させ
て、可変容量形油圧ポンプ１の圧油を各アクチュエータ
６，７のボトム側に供給する。同時に、他方の各負荷管
路４ｂ，５ｂをそれぞれタンクポートに連通させて、各
アクチュエータ６，７のロッド側の圧油をタンクに逃が
し、こうして各アクチュエータ６，７を上方向に駆動す
る。また、ｒ位置に切り換えられた場合、各方向切換弁
７２，７３のそれぞれの操作用可変絞り部２２ｂ，２３
ｂを介して、上流管路１５，１６を一方の各負荷管路４
ｂ，５ｂにそれぞれ連通させて、可変容量形油圧ポンプ
１の圧油を各アクチュエータ６，７のロッド側に供給す
る。同時に、他方の各負荷管路４ａ，５ａをそれぞれタ
ンクポートに連通させて、各アクチュエータ６，７のボ
トム側の圧油をタンクに逃がし、こうして各アクチュエ
ータ６，７を下方向に駆動する。その場合、方向切換弁
７２及び方向切換弁７３は、油圧パイロット操作装置７
０及び油圧パイロット操作装置７１の出力するパイロッ
ト圧Ｐ1，Ｐ2及びパイロット圧Ｐ3，Ｐ4の値、換言する
と操作レバー７０ｃ及び操作レバー７１ｃのＬ方向及び
Ｒ方向の操作量に応じてスプールの移動量が調節され、
その開口量すなわち可変絞り２２ａ，２２ｂ及び可変絞
り２３ａ，２３ｂのそれぞれの絞り開度が設定される。
【００３１】第３従来例の流量制御装置は、このような
構成を備えているので、油圧パイロット操作装置７０，
７１を各操作レバー７０ｃ，７１ｃで同時操作すると、
方向切換弁７２，７３は、操作レバー７０ｃ，７１ｃの
各操作方向に従ってｌ位置又はｒ位置に切り換えられる
とともに、その各操作量に応じて当該操作用可変絞り部
の絞り開度が調節される。そうすると、可変容量形油圧
ポンプ１から主管路３を通じて各分岐管路３ａ，３ｂに
導かれた圧油は、それぞれ、方向切換弁７２の操作用可
変絞り部２２ａ，２２ｂの一方及び方向切換弁７３の操
作用可変絞り部２３ａ，２３ｂの一方の開口を通過し
て、一対の負荷管路４ａ，４ｂの一方及び一対の負荷管
路５ａ，５ｂの一方から各アクチュエータ６，７のボト
ム側又はロッド側に、開口量に応じた流量で供給され
る。同時に、各アクチュエータ６，７の他方の側に溜め
られている圧油は、他方の負荷管路を通じてタンクへ排
出される。その結果、アクチュエータ６，７は、複合駆
動され、操作レバー７０ｃ，７１ｃの各操作方向に従っ
て正逆所定の方向に駆動されるとともに、操作レバー７
０ｃ，７１ｃの各操作量に応じて所定の速度で駆動され
る。その場合、方向切換弁７２の操作用可変絞り部２２
ａ，２２ｂ及び方向切換弁７３の操作用可変絞り部２３
ａ，２３ｂの上流側には、第１従来例の流量制御装置と
同様、それぞれ圧力補償部２４及び圧力補償部２５が配
置されており、ロードセンシング制御が行われているこ
とから、操作用可変絞り部２２ａ，２２ｂ及び操作用可
変絞り部２３ａ，２３ｂのうち、作動しているものの絞
り前後差圧は、最高負荷圧側、低負荷圧側の何れの絞り
部においても、アクチュエータ６，７の負荷圧や可変容
量形油圧ポンプ１の吐出圧等の回路圧の変動に関係な
く、ほぼロードセンシング差圧ΔＰLSに等しい圧力を保
つこととなる。その結果、操作用可変絞り部２２，２３
における通過流量Ｑi は、回路圧の変動に影響されるこ
となく、各操作用可変絞り部に与えられた絞り開度に比
例して変化させることができ、アクチュエータ６，７
を、常に、操作レバー７０ｃ，７１ｃの操作量に応じた
速度で駆動するようにすることができる。
【００３２】次に、図７及び図８に基づき第４従来例の
油圧回路図について説明する。第４従来例の油圧回路
は、第２従来例の油圧回路において、アクチュエータ
６，７を２方向作動できるように改変したものである。
この第４従来例の油圧回路は、可変容量形油圧ポンプ１
と、主管路３、分岐路３ａ，３ｂ，負荷管路を通じて供
給される可変容量形油圧ポンプ１の油圧により駆動され
る複数のアクチュエータ６，７とを有している点、これ
らのアクチュエータ６，７の負荷圧のうちの最高負荷圧
を最高負荷圧検出路１２で検出し、同検出路１２と吐出
圧検出路１４の圧力信号により傾転制御装置２を通じて
可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧をその最高負荷圧より
も所定値だけ高くなるように同ポンプ１の吐出容量を制
御してロードセンシング制御を行うようにしている点、
このようなロードセンシング制御を行う油圧回路に、操
作用可変絞り部と、この操作用可変絞り部の下流側に配
置され、最高負荷圧やバネ力及び操作用可変絞り部の下
流圧によりそれぞれ閉方向及び開方向の制御力が付与さ
れて開口量を調節し、操作用可変絞り部の絞り前後差圧
を一定の値に制御する圧力補償部４４，４５とからなる
流量制御装置を設けている点において、第２従来例の油
圧回路と基本的な構成に差異はなく、第２従来例の油圧
回路と比べて流量制御装置の操作用可変絞り部、圧力補
償部４４，４５周辺の管路及び負荷管路に関する構成が
異なるだけである。また、第３従来例の油圧回路と比
べ、各アクチュエータ６，７にそれぞれ一対ずつ負荷管
路４ａ・４ｂ，５ａ・５ｂを設けている点、各アクチュ
エータ６，７の流量制御装置を油圧パイロット操作装置
と方向切換弁と圧力補償部とから構成している点で基本
的な構成に差異はなく、圧力補償部を方向切換弁の下流
側に設けたことに伴って圧力補償部周辺の管路や方向切
換弁にの構成が異なるだけある。それゆえ、第４従来例
の油圧回路図については、これらの構成についてだけ以
下に詳述する。
【００３３】圧力補償部周辺の管路の構成について述べ
ると、圧力補償部４４，４５の一次側は、下流管路１
７，１８を介して、操作用可変絞り部の機能を備えた方
向切換弁７４，７５と接続されていて、第２従来例の油
圧回路と軌を一にしているが、その二次側は、管路５
２，５３を介して再度、方向切換弁７４，７５と接続さ
れていて、何れの従来例の油圧回路にもみられない構成
を採用している。方向切換弁の構成について述べると、
方向切換弁７４及び方向切換弁７５は、第２従来例の操
作用可変絞り部４２，４３と同様の機能を有する操作用
可変絞り部４２ａ，４２ｂ及び操作用可変絞り部４３
ａ，４３ｂをそれぞれ内蔵している。方向切換弁７４，
７５は、油圧パイロット操作装置７０，７１の各操作レ
バー７０ｃ，７１ｃをＬ方向に操作すると、第３従来例
の方向切換弁７２，７３と同様、それぞれ、各パイロッ
ト圧Ｐ1，Ｐ3により図の中立位置からｌ位置に切り換え
られ、その各操作レバー７０ｃ，７１ｃをＲ方向に操作
すると、各パイロット圧Ｐ2，Ｐ4により図の中立位置か
らｒ位置に切り換えられる。方向切換弁７４，７５は、
ｌ位置に切り換えられた場合、それぞれの操作用可変絞
り部４２ａ，４３ａを介して、分岐管路３ａ、３ｂを各
下流管路１７，１８にそれぞれ連通させるとともに、管
路５２，５３を各負荷管路４ａ，５ａに連通させて、可
変容量形油圧ポンプ１の圧油を各アクチュエータ６，７
のボトム側に供給する。同時に、他方の各負荷管路４
ｂ，５ｂをそれぞれタンクポートに連通させて、各アク
チュエータ６，７のロッド側の圧油をタンクに逃がし、
こうして各アクチュエータ６，７を上方向に駆動する。
また、ｒ位置に切り換えられた場合、各方向切換弁７
４，７５のそれぞれの操作用可変絞り部４２ｂ，４３ｂ
を介して、分岐管路３ａ，３ｂを各下流管路１７，１８
にそれぞれ連通させるとともに、管路５２，５３を各負
荷管路４ｂ，５ｂに連通させて、可変容量形油圧ポンプ
１の圧油を各アクチュエータ６，７のロッド側に供給す
る。同時に、他方の各負荷管路４ａ，５ａをそれぞれタ
ンクポートに連通させて、各アクチュエータ６，７のボ
トム側の圧油をタンクに逃がし、こうして各アクチュエ
ータ６，７を下方向に駆動する。その場合、方向切換弁
７４，７５は、第３従来例の方向切換弁７２，７３と同
様、操作レバー７０ｃ，７１ｃのＬ方向及びＲ方向の操
作量に応じてスプールの移動量が調節され、その開口量
すなわち操作用可変絞り部４２ａ，４２ｂ及び操作用可
変絞り４３ａ，４３ｂのそれぞれの絞り開度が設定され
る。
【００３４】第４従来例の流量制御装置は、このような
構成を備えているので、油圧パイロット操作装置７０，
７１を各操作レバー７０ｃ，７１ｃで同時操作すると、
方向切換弁７４，７５は、操作レバー７０ｃ，７１ｃの
各操作方向に従ってｌ位置又はｒ位置に切り換えられる
とともに、その各操作量に応じて当該操作用可変絞り部
の絞り開度が調節される。その場合、方向切換弁７４，
７５がｌ位置に切り換えられたとすると、可変容量形油
圧ポンプ１から各分岐管路３ａ，３ｂに導かれた圧油
は、それぞれ、各方向切換弁７４，７５の操作用可変絞
り部４２ａ，４３ａの開口を通過して各下流管路１７，
１８に導かれる。この各下流管路１７，１８に導かれた
圧油は、規定の圧に制御されつつ各圧力補償部４４，４
５を通過し、各管路５２，５３から方向切換弁７４，７
５を通じて各負荷管路４ａ，５ａに導かれて、各アクチ
ュエータ６，７のボトム側に、開口量に応じた流量で供
給される。同時に、各アクチュエータ６，７のロッド側
に溜められている圧油は、負荷管路４ｂ，５ｂから各方
向切換弁７４，７５のタンクポートを通じてタンクへ排
出される。また、方向切換弁７４，７５がｒ位置に切り
換えられたとすると、可変容量形油圧ポンプ１から各分
岐管路３ａ，３ｂに導かれた圧油は、それぞれ、各方向
切換弁７４，７５の操作用可変絞り部４２ｂ，４３ｂの
開口を通過して下流管路１７，１８に導かれる。この各
下流管路１７，１８に導かれた圧油は、規定の圧に制御
されつつ各圧力補償部４４，４５を通過し、各管路５
２，５３から方向切換弁７４，７５を通じて各負荷管路
４ｂ，５ｂに導かれて、各アクチュエータ６，７のロッ
ド側に、開口量に応じた流量で供給される。同時に、各
アクチュエータ６，７のボトム側に溜められている圧油
は、負荷管路４ａ，５ａから各方向切換弁７４，７５の
タンクポートを通じてタンクへ排出される。
【００３５】したがって、アクチュエータ６，７は、第
３従来例の流量制御装置と同様、操作レバー７０ｃ，７
１ｃの各操作方向に従って正逆所定の方向に駆動される
とともに、操作レバー７０ｃ，７１ｃの各操作量に応じ
て所定の速度で駆動される。その場合、方向切換弁７４
の操作用可変絞り部４２ａ，４２ｂ及び方向切換弁７５
の操作用可変絞り部４３ａ，４３ｂの下流側には、第２
従来例の流量制御装置と同様、それぞれ圧力補償部４４
及び圧力補償部４５が配置されており、ロードセンシン
グ制御が行われていることから、操作用可変絞り部４２
ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂにおける通過流量Ｑi は、
回路圧の変動に影響されることなく、各操作用可変絞り
部に与えられた絞り開度に比例して変化させることがで
き、アクチュエータ６，７を、常に、操作レバー７０
ｃ，７１ｃの操作量に応じた速度で駆動するようにする
ことができる。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】これら第１従来例乃至
第４従来例の流量制御装置は、その何れも、ロードセン
シング制御により動力消費を低く押さえたものでありな
がら、このように、回路圧の変動に影響されることな
く、流量を操作用可変絞り部の絞り開度に比例して変化
させることができる。その結果、アクチュエータを、常
に、操作レバーの操作量に応じて規定の標準速度で駆動
することができ、この限では好ましいものであった。し
かしながら、こうした従来の流量制御装置は、このよう
に、画一的な流量特性しか得ることができず、駆動速度
が一義的に定まることから、単一アクチュエータの制御
に用いる場合は別にして、ロードセンシング制御用油圧
回路に設けられる流量制御装置のように複数種類のアク
チュエータの制御に用いる場合には、その各アクチュエ
ータの特質に応じてそれぞれに適合するような流量特性
を得ることはできなかった。そのため、従来の流量制御
装置にあっては、それぞれのアクチュエータに見合った
流量特性を得ることができるように、各アクチュエータ
ごとに操作用可変絞り部の絞り開度について異なる設計
や調整を施す等して異なる規格の流量制御装置を各種取
りそろえておくようにすることを余儀なくされていた。
例えば、油圧ショベルを例にとると、そのアクチュエー
タの一つであるブーム、アーム、バケットの各シリンダ
は、それぞれの被駆動体が異なる役割分担をしていて、
望ましい駆動速度が異なることから、これらの各シリン
ダが適切な速度で駆動できるようにするため、操作用可
変絞り部に異なる設計や調整等を施した多種の流量制御
装置を配備しなければならず、生産効率や生産管理の点
で問題があった。
【００３７】一方、複合駆動する油圧作業機において
は、作業内容が画一的でないばかりではなく、操縦も簡
単ではない。そのため、アクチュエータを、操作レバー
の操作量に応じて規定の標準速度で駆動できるようにし
て作業能率を向上させること、すなわち作業性の向上を
図ることとともに、その駆動速度を標準速度よりも押さ
えて作業内容に応じて最適なものとして、オペレータに
とって操縦感覚を良好なものにすること、すなわち操作
性の向上を図ることが必要であるが、画一的な流量特性
しか得ることのできない従来の流量制御装置において
は、これら二つの要求に応えることは困難である。油圧
ショベルを例にして言及すると、最近、油圧ショベル
は、作業現場の多様化、複雑化や用途の拡大に伴って、
その使われ方が多様化するとともに付設のアタッチメン
トの種類も増加し、多機能化が進展しつつある。その結
果、油圧ショベルで行う作業の比重は、地山の掘削や掘
削土砂の積込等の作業能率中心の標準作業からより複雑
な作業、精度の要求される作業へと移行し、作業性の向
上もさることながら、操作性の向上に対するニーズが特
に高まっている。特に昨今では、アクチュエータの駆動
速度を操作レバーの操作により減速した状態で小きざみ
に増減できるようにする性能すなわち微操作性を向上さ
せるようにすることが重要となりつつある。そのために
は、操作レバーの操作量に対するアクチュエータの駆動
速度を押さえるようにして、微操作の行える操作レバー
の操作領域を拡大することが必要となる。しかしなが
ら、画一的な流量特性しか得ることのできない標準作業
中心の従来の流量制御装置では、このような最近のニー
ズに応えることはできない。
【００３８】本発明は、従来の流量制御装置にこのよう
な問題があることに鑑み、この従来の流量制御装置にお
ける画一的な流量特性に修正を加えて各種アクチュエー
タに見合った流量特性を容易に得ることができ、作業性
や操作性の向上を図ることができるロードセンシング制
御に適合した流量制御装置を提供することを目的とする
ものである。
【００３９】
【課題を解決するための手段】本発明の前記の目的は、
「可変容量形油圧ポンプと、この可変容量形油圧ポンプ
の油圧により複合駆動される複数のアクチュエータとを
有し、これらのアクチュエータの負荷圧のうち最高負荷
圧を検出して可変容量形油圧ポンプの吐出圧がその最高
負荷圧よりも所定値だけ高くなるように同ポンプの吐出
容量を制御するロードセンシング制御を行う油圧回路に
設けられ、アクチュエータへの供給流量を制御する流量
制御装置であって、油圧作業機の操縦手段により操作さ
れてアクチュエータへの供給流量を調節する操作用可変
絞り部とこの操作用可変絞り部の絞り前後差圧を修正す
る手段としての少なくとも一つの修正用可変絞り部とか
らなる絞り部群と、この絞り部群の上流側に配置され、
絞り部群の下流圧に基づく開方向の制御力、差圧設定手
段により設定される開方向の制御力及び絞り部群の上流
圧に基づく閉方向の制御力が付与されて開口量を調節し
て、絞り部群の上流圧が差圧設定手段により絞り部群の
下流圧よりも一定値だけ高くなるように制御する圧力補
償部とで構成するようにした」ことを特徴とする特許請
求範囲の請求項１に記載されているとおりの流量制御装
置、「可変容量形油圧ポンプと、この可変容量形油圧ポ
ンプの油圧により複合駆動される複数のアクチュエータ
とを有し、これらのアクチュエータの負荷圧のうち最高
負荷圧を検出して可変容量形油圧ポンプの吐出圧がその
最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように同ポンプの
吐出容量を制御するロードセンシング制御を行う油圧回
路に設けられ、アクチュエータへの供給流量を制御する
流量制御装置であって、油圧作業機の操縦手段により操
作されてアクチュエータへの供給流量を調節する操作用
可変絞り部とこの操作用可変絞り部の絞り前後差圧を修
正する手段としての少なくとも一つの修正用可変絞り部
とからなる絞り部群と、この絞り部群の下流側に配置さ
れ、最高負荷圧に基づく閉方向の制御力、初期設定のた
めの閉方向の制御力及び絞り部群の下流圧に基づく開方
向の制御力が付与されて開口量を調節して、絞り部群の
下流圧が最高負荷圧側のアクチュエータを駆動するに足
るだけの一定の値になるように制御する圧力補償部とで
構成するようにした」ことを特徴とする特許請求の範囲
の請求項２に記載されているとおりの流量制御装置の各
流量制御装置により達成される。
【００４０】
【作用】本発明は、このように、可変容量型油圧ポンプ
と複合駆動される複数のアクチュエータを有するロード
センシング制御を行う油圧回路に設けられ、アクチュエ
ータへの供給流量を制御する流量制御装置を、特許請求
範囲の請求項１や請求項２に記載されているとおりの操
作用可変絞り部と修正用可変絞り部とからなる絞り部群
と圧力補償部とで構成するようにしたので、操作用可変
絞り部の絞り前後差圧は、修正用可変絞り部の絞り開度
を調節することにより、その有効な差圧を適宜の値だけ
減少するように修正することができ、これにより、従来
例の流量制御装置の流量に近い大流量を確保したり、そ
の流量を減少制御した抑制された流量を確保したりする
ことができて、従来の流量制御装置における画一的な流
量特性に適宜修正を加えることができる。
【００４１】
【実施例】本発明の基本となる実施例を図１、図２及び
図３に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例
の流量制御装置が設けられたロードセンシング制御用油
圧回路をを示す油圧回路図、図２は、本発明の第２実施
例の流量制御装置が設けられたロードセンシング制御用
油圧回路を示す油圧回路図、図３は本発明の第１実施例
及び第２実施例の流量制御装置における操作用可変絞り
部の絞り前後差圧の特性を示す特性線図である。図１及
び図２において図４及び図５と同一符号を付けた部分
は、これらの図と同等の部分を表わしているので、その
部分については、説明の重複を避けるため詳述しない。
【００４２】まず、図１に基づいて本発明の第１実施例
の流量制御装置について説明すると、本実施例の流量制
御装置は、図４に示す第１従来例の流量制御装置２０，
２１を改良したものに相当する。図１から明らかなよう
に、図１の油圧回路は、傾転制御装置２により吐出容量
が制御される可変容量形油圧ポンプ１と、この可変容量
形油圧ポンプ１により複合駆動される複数のアクチュエ
ータ６，７とを有し、これらのアクチュエータ６，７の
負荷圧のうち最高負荷圧を最高負荷圧検出路１２で検出
し、この最高負荷圧と吐出圧検出路１４で検出される可
変容量形油圧ポンプ１の吐出圧とにより、この吐出圧が
最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように、傾転制御
装置２を通じて可変容量形油圧ポンプ１の吐出容量を制
御し、ロードセンシング制御を行うようにしている点
で、図４の第１従来例に関する油圧回路と変りはなく、
第１従来例に関する油圧回路と比べて流量制御装置に関
する構成が異なるだけである。それゆえ、図１の油圧回
路については、流量制御装置についてだけ説明する。
【００４３】図１において、６０，６１は各分岐路３
ａ，３ｂにそれぞれ設けられ、各アクチュエータ６，７
への供給流量を制御する第１従来例の流量制御装置２
０，２１を改良した流量制御装置、６２，６３は操作レ
バーすなわち油圧作業機の操縦手段により操作される操
作用可変絞り部２２，２３の上流側にそれぞれ配置さ
れ、各操作用可変絞り部２２，２３の絞り前後差圧を修
正する働きをする修正用可変絞り部、６４，６５はこの
各修正用可変絞り部６２，６３よりも更に上流の最上流
側にそれぞれ配置されて、圧力補償部２４，２５と同様
の働きをする圧力補償部である。流量制御装置６０は、
操作用可変絞り部２２と修正用可変絞り部６２とからな
る絞り部群と圧力補償部６４とで構成され、同様にし
て、流量制御装置６１も、操作用可変絞り部２３と修正
用可変絞り部６３とからなる絞り部群と圧力補償部６５
とで構成されている。圧力補償部６４の構成についてみ
ると、６６ａは圧力補償部２４の第１信号受け部と負荷
管路４との間を接続管路８の一部を介して接続する圧力
補償部６４の信号管路、６７ａは圧力補償部６４の第２
信号受け部と圧力補償部６４の二次側すなわち修正用可
変絞り部６２の上流との間を接続する圧力補償部６４の
信号管路、６８ａは絞り部群の上流圧と下流圧との差圧
すなわち前後差圧を設定する差圧設定手段としてのバネ
で、図４のバネ２８と同様、初期設定時に所定の変位量
を付与して圧力補償部６４の油路を開くようにプリセッ
トされる。信号管路６６ａは、負荷管路４の負荷圧すな
わち絞り部群の下流圧を圧力補償部６４に導き、バネ６
８ａとともに開方向の制御力を付与する。信号管路６７
ａは、圧力補償部６４の二次圧すなわち絞り部群の上流
圧を圧力補償部６４に導いてこれに閉方向の制御力を付
与する。圧力補償部６４は、これら開方向及び閉方向の
制御力により開口量を調節して後述するように絞り部群
の前後差圧がバネ６８ａにより初期設定された一定の値
に保たれるように制御する働きをする。圧力補償部６５
も、圧力補償部６４の信号管路６６ａ，６７ａ及びバネ
６８ａにそれぞれ相当する信号管路６６ｂ，６７ｂ及び
バネ６８ｂを備え、圧力補償部６４と同様、信号管路６
６ｂで導かれた絞り部群の下流圧及びバネ６８ｂにより
開方向の制御力が付与され、信号管路６７ｂで導かれた
絞り部群の上流圧により閉方向の制御力が付与されて開
口量を調節し、絞り部群の前後差圧がバネ６８ｂにより
初期設定された一定の値に保たれるように制御する働き
をする。
【００４４】第１実施例の流量制御装置６０，６１は、
このように、操作レバーより操作されてアクチュエータ
６，７への供給流量を調節する操作用可変絞り部２２，
２３とこの操作用可変絞り部２２，２３の絞り前後差圧
を修正する手段としての修正用可変絞り部６２，６３と
からなる絞り部群の上流側に、圧力補償部６４，６５を
配置し、この圧力補償部６４，６５において、絞り部群
の下流圧による開方向の制御力、差圧設定手段としての
バネ６８ａ，６８ｂにより設定される開方向の制御力及
び絞り部群の上流圧による閉方向の制御力を各信号受け
部付与してその開口量を調節することにより、絞り部群
の前後差圧がバネ６８ａ，６８ｂにより初期設定された
所定値に絶えず保たれるように、換言すると、各絞り部
群の上流圧がそれぞれ各絞り部群の下流圧すなわち各ア
クチュエータ６，７の負荷圧よりもバネ６８ａ，６８ｂ
により設定された所定値だけ常に高くなるように制御す
るように構成しているので、各絞り部群の上流圧は、そ
れぞれ、その負荷圧に応じて各アクチュエータ６，７を
駆動し得るに必要限度の圧力値に絶えず調節され、動力
を節減できるばかりでなく、修正用可変絞り部６２，６
３の絞り開度を適宜変えることにより操作用可変絞り部
２２，２３の絞り前後差圧を所望の値に変更することも
できる。このような本実施例の流量制御装置の特徴をよ
り正確に示すため、その特性を、以下に数式を用いて説
明することとする。
【００４５】まず、各圧力補償部６４，６５において
は、前記のように、修正用可変絞り部６２，６３の上流
圧と操作用可変絞り部２２，２３下流圧との圧力差すな
わち絞り部群の前後差圧をバネ６８ａ，６８ｂの付勢力
と等しくするように制御していることから、その関係を
数式をもって表すと次のとおりとなり、その差圧は、各
絞り部群の前後差圧に等しいから、結局、（１）式で表
すことができる。
【００４６】 ａ（Ｐｚi −Ｐｌi ）＝ｋi （ｘｏi ＋ｘi ） ∴ Ｐｚi −Ｐｌi ＝（ｘｏi ＋ｘi ）ｋi ／ａ ＝ΔＰｏi ‥‥‥‥‥‥‥‥（８） なお、これらの式における各記号の意味は次のとおりで
ある。
【００４７】Ｐｚi ；各絞り群の上流圧（各圧力補償部
６４，６５の二次圧） Ｐｌi ；各絞り群の下流圧（各アクチュエータ６，７の
負荷圧） ａ；Ｐｚi ，Ｐｌi に関する各圧力補償部６４，６５の
受圧面積 ｋi ；バネ定数 ｘｏi ；初期設定時に付与された各バネ６８ａ，６８ｂ
の変位量 ｘi ；制御力を付与することにより生じる各バネ６８
ａ，６８ｂの変位量 Ｐｏi ;各絞り部群の前後差圧 一方、圧力補償部６４，６５の一次側に圧油を供給する
可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｓは、ロードセン
シング制御により、前（２）式に示したように、最高負
荷圧Ｐｌｍａｘよりも予め定められた規定値だけすなわ
ちロードセンシング差圧ΔＰLSだけ高くなるように制御
される。すなわち、可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力
Ｐｓは、第１従来例の説明でも述べたように、ロードセ
ンシング制御により、常に一定のロードセンシング差圧
ΔＰLSを確保するように制御されており、このロードセ
ンシング差圧ΔＰLSは、概ね次の（３）に従うように絞
り部群の前後差圧ΔＰｏi に等しくなるように設定され
る。
【００４８】ΔＰLS＝ΔＰｏi ‥‥‥‥‥（９） これら（８）、（９）式から明らかなように、各圧力補
償部６４，６５では、絞り部群の前後差圧をバネ６８
ａ，６８ｂの付勢力と等しい略一定の値にするように制
御し、この付勢力にロードセンシング差圧を等しくする
ように設定していることから、結局、各圧力補償部６
４，６５においては、絞り部群の前後差圧ΔＰｏi を概
ねロードセンシング差圧ΔＰLSに等しい一定値に保持す
るように制御していることとなる。この絞り部群の前後
差圧ΔＰｏi と、絞り部群における操作用可変絞り部２
２，２３の絞り前後差圧ΔＰｖi 及び修正用可変絞り部
６２，６３の絞り前後差圧ΔＰｍi との関係をみると、
この関係は、次式をもって表すことができる。
【００４９】 ΔＰｏi ＝ΔＰｖi ＋ΔＰｍi ‥‥‥‥‥（１０） これら（９），（１０）式より、修正用可変絞り部６
２，６３の絞り前後差圧ΔＰｍi を、操作用可変絞り部
２２，２３の絞り前後差圧ΔＰｖi によって表すと、次
式で表すことができる。
【００５０】ΔＰｍi ＝ΔＰｏi −ΔＰｖi ＝ΔＰLS−ΔＰｖi ‥‥‥‥‥（１１） また、これら操作用可変絞り部２２，２３の絞り前後差
圧ΔＰｖi 及び修正用可変絞り部６２，６３の絞り前後
差圧ΔＰｍi と、その操作用可変絞り部２２，２３及び
修正用可変絞り部６２，６３における通過流量Ｑｖi ，
Ｑｍi との各関係は、次式で表すことができる。
【００５１】 Ｑｖi ＝Ｎ・Ａi √（ΔＰｖi ） ‥‥‥‥‥（１２） Ｑｍi ＝Ｎ・Ｂi √（ΔＰｍi ） ‥‥‥‥‥（１３） なお、これらの式における各記号の意味は次のとおりで
ある。
【００５２】Ｑｖi ；各操作用可変絞り部２２，２３に
おける通過流量 Ｑｍi ；各修正用可変絞り部６２，６３における通過流
量 Ａi ；各操作用可変絞り部２２，２３の絞り開度 Ｂi ；各修正用可変絞り部６２，６３の絞り開度 Ｎ;定数 これら操作用可変絞り部２２，２３における通過流量Ｑ
ｖi と修正用可変絞り部６２，６３における通過流量Ｑ
ｍi とは、共に同一流路を流れる圧油の流量であって互
いに等しいことから、前（１１）、（１２）、（１３）
式より次式を得ることができ、結局、各操作用可変絞り
部２２，２３の絞り前後差圧ΔＰｖi は、次の（１４）
式をもって表すことができる。
【００５３】 Ｎ・Ａi √（ΔＰｖi ）＝Ｎ・Ｂi √（ΔＰｍi ） ＝Ｎ・Ｂi √（ΔＰLS−ΔＰｖi ） ∴ ΔＰｖi ＝（Ｂi ／Ａi ）2／｛１＋（Ｂi ／Ａi ）2｝・ΔＰLS ＝χi 2 ／（１＋χi 2 ）・ΔＰLS ‥‥‥‥‥‥‥‥（１４） なお、χi は、操作用可変絞り部２２，２３に対する修
正用可変絞り部６２，６３の開口面積比（Ｂi ／Ａi ）
を意味する。
【００５４】また、本実施例の流量制御装置の操作用可
変絞り部２２，２３における通過流量Ｑｖi は、次の
（１５）式で表すことができる。
【００５５】 Ｑｖi ＝Ｎ・Ａi √（ΔＰｖi ） ＝Ｎ・Ａi √｛χi 2 ／（１＋χi 2 ）・ΔＰLS｝ ＝√｛χi 2 ／（１＋χi 2 ）｝・Ｎ・Ａi √（ΔＰLS） ＝√｛χi 2 ／（１＋χi 2 ）｝・Ｑｖi´ ‥‥‥‥‥（１５） なお、この（１５）式で用いている記号の意味は次のと
おりである。
【００５６】Ｑｖi ；本実施例の各操作用可変絞り部４
２，４３における通過流量 Ｑｖi´ ；第２従来例の各操作用可変絞り部４２，４３
における通過流量 前（１４）式に表された関係、すなわち、操作用可変絞
り部２２，２３の絞り前後差圧ΔＰｖi が開口面積比χ
i によりどのように変化するかの特性を図示すると、図
３のようになる。この図３に示された操作用可変絞り部
２２，２３の特性を大づかみに述べると、操作用可変絞
り部２２，２３の絞り開度Ａi に対する修正用可変絞り
部６２，６３の絞り開度Ｂi の比率が大きいほど、操作
用可変絞り部２２，２３の絞り前後差圧ΔＰｖi が大き
くなって、ロードセンシング差圧ΔＰLS（圧力補償部６
４，６５による補償圧）に近似した値となり、その比率
が小さいほど、操作用可変絞り２２，２３での有効な差
圧が減少してその絞り前後差圧ΔＰｖi が小さくなる。
そして、この図３に図示されている特性や前（１５）式
によれば、第１実施例の流量制御装置では、操作用可変
絞り部２２，２３の絞り開度Ａi に対する修正用可変絞
り部６２，６３の絞り開度Ｂi の比率が大きい程、第１
従来例の流量制御装置に近い大きな流量が確保され、そ
の比率が小さいほど、第１従来例の流量制御装置の流量
を減少制御した抑制された流量が得られる。そして、前
（１５）式中のχi 2 ／（１＋χi 2 ）は、如何なる条件
下でも１より小さい値であることは明らかであるから、
本実施例の流量制御装置の操作用可変絞り部４２，４３
における通過流量Ｑｖi は、何れにしても、第２従来例
の流量制御装置の操作用可変絞り部４２，４３における
通過流量Ｑｖi´ よりも低く押さえられたものとなる。
本実施例の流量制御装置においては、修正用可変絞り部
６２，６３を操作用可変絞り部２２，２３の上流側に配
置して各絞り部群を形成しているが、この各絞り部群に
対する各圧力補償部６４，６５の配置が本実施例のよう
な関係にありさえすれば、その修正用可変絞り部６２，
６３と操作用可変絞り部２２，２３との位置関係を逆に
しても、前各数式に何の影響も生じないから、その位置
関係如何によって、流量制御装置の特性に変動が生じな
いことは明らかである。
【００５７】以上説明した第１実施例の流量制御装置６
０，６１は、１方向作動のアクチュエータへの供給流量
を制御する第１従来例の流量制御装置２０，２１を改良
したものに相当するが、この第１従来例の流量制御装置
２０，２１について、２方向作動のアクチュエータへの
供給流量を制御できるように改変したものが図６の第３
従来例の流量制御装置であるから、第１実施例の流量制
御装置６０，６１の構成は、この第３従来例の流量制御
装置にも当然適用できる。その適用の態様について説明
すると、第３従来例の流量制御装置において、各圧力補
償部２４，２５の二次側すなわち方向切換弁７２と圧力
補償部２４との間の管路１５、方向切換弁７３と圧力補
償部２５との間の管路１６に、第１実施例における修正
用可変絞り部６２，６３をそれぞれ付設すれば、各アク
チュエータ６，７を上下何れの方向に駆動する場合に
も、第１実施例と同様の絞り部群を形成することができ
る。このような構成を採用した場合、例えば、操作レバ
ー７０ｃをＬ方向に操作して方向切換弁７２をｌ位置に
切り換えると、これに内蔵された操作用可変絞り部２２
ａと付設した修正用可変絞り部６２とで絞り部群を形成
し、また、操作レバー７０ｃをＲ方向に操作して方向切
換弁７２をｒ位置に切り換えると、これが内蔵している
操作用可変絞り部２２ｂとその付設した修正用可変絞り
部６２とで絞り部群を形成する。さらに、操作レバー７
１ｃをＬ，Ｒの各方向に操作して方向切換弁７３をｌ，
ｒの各位置に切り換えた場合も同様であり、その各位置
に切り換えられた状態で、同一の修正用可変絞り部６３
が絞り部群を形成するように兼用されて，各操作用絞り
部２３ａ，２３ｂの一つと絞り部群を形成する。したが
って、２方向作動のアクチュエータ６，７への供給流量
を制御する第３従来例のような流量制御装置について
は、このような構成を採用することにより、アクチュエ
ータ６，７を正逆どの方向に駆動するときにでも、第１
実施例の流量制御装置６０，６１と同様の流量特性を発
揮するようにすることができる。
【００５８】次に、図２に基づいて本発明の第２実施例
の流量制御装置について説明すると、本実施例の流量制
御装置は、図５に示す第２従来例の流量制御装置４０，
４１を改良したものに相当する。図２から明らかなよう
に、図２の油圧回路は、傾転制御装置２により吐出容量
が制御される可変容量形油圧ポンプ１と、この可変容量
形油圧ポンプ１により複合駆動される複数のアクチュエ
ータ１０，１１とを有し、これらのアクチュエータ１
０，１１の負荷圧のうち最高負荷圧を最高負荷圧検出路
１６で検出し、この最高負荷圧と吐出圧検出路１４で検
出される可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧とにより、こ
の吐出圧が最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるよう
に、傾転制御装置２を通じて可変容量形油圧ポンプ１の
吐出容量を制御し、ロードセンシング制御を行うように
している点で、図５の第２従来例に関する油圧回路と変
りはなく、第２従来例に関する油圧回路と比べて流量制
御装置に関する構成が異なるだけである。また、図４の
第１従来例に関する油圧回路と比べても、第２従来例の
もと同様、流量制御装置に関する構成が異なるだけであ
る。それゆえ、図２の油圧回路については、流量制御装
置についてだけ説明する。
【００５９】図２において、８０，８１は各分岐路３
ａ，３ｂにそれぞれ設けられ、各アクチュエータ６，７
への供給流量を制御する第２従来例の流量制御装置４
０，４１を改良した流量制御装置、８２，８３は操作レ
バーにより操作される操作用可変絞り部４２，４３の上
流側にそれぞれ配置され、各操作用可変絞り部４２，４
３の絞り前後差圧を修正する働きをする修正用可変絞り
部、４４，４５は操作用可変絞り部４２，４３の下流側
にそれぞれ配置された圧力補償部である。圧力補償部４
４，４５は、本実施例では操作用可変絞り部４２，４３
との位置関係及び機能の何れにおいても第２従来例の圧
力補償部と全く差異はなく、それゆえ、第２実施例のも
のと同一の符号が付けられている。流量制御装置８０
は、操作用可変絞り部４２と修正用可変絞り部８２とか
らなる絞り部群と圧力補償部４４とで構成され、同様に
して、流量制御装置８１も、操作用可変絞り部４３と修
正用可変絞り部８３とからなる絞り部群と圧力補償部６
５とで構成されている。圧力補償部４４，４５は、それ
ぞれ、第２従来例のものと同様、信号管路４６，４７及
びバネ４８、信号管路４９，５０及びバネ５１を備え、
各信号管路４６，４９で導かれた絞り部群の下流圧及び
各バネ４８，５１により閉方向の制御力が付与され、信
号管路４９，５０で導かれた絞り部群の下流圧により開
方向の制御力が付与されて開口量を調節し、操作用可変
絞り部４２，４３の下流圧が最高負荷圧又はこれを若干
上回る値に保たれるように、すなわち、絞り部群の下流
圧が最高負荷圧側のアクチュエータを駆動するに足るだ
けの一定の値になるように制御する働きをする。
【００６０】第２実施例の流量制御装置８０，８１は、
このように、操作レバーより操作されてアクチュエータ
６，７への供給流量を調節する操作用可変絞り部４２，
４３とこの操作用可変絞り部４２，４３の絞り前後差圧
を修正する手段としての修正用可変絞り部８２，８３と
からなる絞り部群の下流側に、圧力補償部４４，４５を
配置し、この圧力補償部４４，４５において、最高負荷
圧による閉方向の制御力、初期設定のためのバネ６８
ａ，６８ｂによりる僅少な閉方向の制御力及び絞り部群
の下流圧による開方向の制御力を各信号受け部付与して
その開口量を調節することにより、絞り部群の下流圧が
最高負荷圧側のアクチュエータを駆動するに足るだけの
一定の値になるように制御するように構成しているの
で、各絞り部群の下流圧は、それぞれ、その負荷圧に応
じて各アクチュエータ６，７を駆動し得るに必要限度の
圧力値に絶えず調節され、動力を節減できるばかりでな
く、修正用可変絞り部８２，８３の絞り開度を適宜変え
ることにより操作用可変絞り部４２，４３の絞り前後差
圧を所望の値に変更することもできる。このような本実
施例の流量制御装置８０，８１の特徴をより正確に示す
ため、その特性を、以下に数式を用いて説明することと
する。
【００６１】まず、圧力補償部４４，４５においては、
その上流側に配置される各操作用可変絞り部４２，４３
の下流圧すなわち絞り部群の下流圧Ｐｚi を、前（５）
式同様、次の（１６）式に従うように制御している。
【００６２】 Ｐｚi ＝Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏi ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１６） なお、この（１６）式における各記号の意味は次のとお
りである。
【００６３】Ｐｚi ；各絞り群の下流圧（各圧力補償部
４４，４５の一次圧） Ｐｌｍａｘ；最高負荷圧 Ｃｏi ；定数 前（１６）式におけるＣｏi は、本実施例では、無視で
きる程度の僅少な値になるように調整されていることか
ら、圧力補償部４４，４５においては、絞り部の下流圧
Ｐｚi を概ね最高負荷圧Ｐｌｍａｘと等しくなるように
制御していることになる。一方、修正用可変絞り部８
２，８３の上流側に圧油を供給する可変容量形油圧ポン
プ１の吐出圧力Ｐｓは、ロードセンシング制御により、
前（２）式に示したように、最高負荷圧Ｐｌｍａｘより
もロードセンシング差圧ΔＰLSだけ高いＰｌｍａｘ＋Δ
ＰLSになるように制御されており、この吐出圧力Ｐｓが
分岐路３ａ，３ｂに送られて修正用可変絞り部８２，８
３の上流圧すなわち絞り部群の上流圧となる。そうする
と、各流量制御装置８０，８１の可変絞り部４２，４３
に任意の弁開度が与えられている状態では、各絞り部群
の上流圧と下流圧との圧力差すなわち各絞り部群の前後
差圧Ｐｓ−Ｐｚi は、前（２），（１６）式より、いず
れも次の（１７）式に示すとおり常にロードセンシング
差圧ΔＰLSに近似する一定の値を保つことになる。
【００６４】 Ｐｓ−Ｐｚi ＝（Ｐｌｍａｘ＋ΔＰLS）−（Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏi ） ＝ΔＰLS−Ｃｏi ≒ΔＰLS‥‥‥‥‥（１７） このロードセンシング差圧ΔＰLSと、絞り部群における
操作用可変絞り部４２，４３の絞り前後差圧ΔＰｖi 及
び修正用可変絞り部８２，８３の絞り前後差圧ΔＰｍi
との関係をみると、この関係は、次式をもって表すこと
ができる。
【００６５】 ΔＰｏi ＝ΔＰｖi ＋ΔＰｍi ‥‥‥‥‥（１８） また、これら操作用可変絞り４２，４３の絞り前後差圧
ΔＰｖi 及び修正用可変絞り部８２，８３の絞り前後差
圧ΔＰｍi と、その操作用可変絞り部４２，４３及び修
正用可変絞り部８２，８３における通過流量との各関係
は、前（１２），（１３）式同様、次式で表すことがで
きる。
【００６６】 Ｑｖi ＝Ｎ・Ａi √（ΔＰｖi ） ‥‥‥‥‥（１９） Ｑｍi ＝Ｎ・Ｂi √（ΔＰｍi ） ‥‥‥‥‥（２０） なお、これらの式における各記号の意味は次のとおりで
ある。
【００６７】Ｑｖi ；各操作用可変絞り部４２，４３に
おける通過流量 Ｑｍi ；各修正用可変絞り部８２，８３における通過流
量 Ａi ；各操作用可変絞り部４２，４３の絞り開度 Ｂi ；各修正用可変絞り部８２，８３の絞り開度 Ｎ；定数 これら操作用可変絞り部４２，４３における通過流量Ｑ
ｖi と修正用可変絞り部８２，８３における通過流量Ｑ
ｍi とは、共に同一流路を流れる圧油の流量であって互
いに等しいことから、前（１８）、（１９）、（２０）
式より次式にを得ることができ、結局、操作用可変絞り
部４２，４３の絞り前後差圧ΔＰｖi は、次の（２１）
式をもって表すことができる。
【００６８】 Ｎ・Ａi √（ΔＰｖi ）＝Ｎ・Ｂi √（ΔＰｍi ） ＝Ｎ・Ｂi √（ΔＰLS−ΔＰｖi ） ∴ ΔＰｖi ＝（Ｂi ／Ａi ）2／｛１＋（Ｂi ／Ａi ）2｝・ΔＰLS ＝χi 2 ／（１＋χi 2 ）・ΔＰLS ‥‥‥‥‥‥‥‥（２１） なお、χi は、操作用可変絞り部４２，４３に対する修
正用可変絞り部８２，８３の開口面積比（Ｂi ／Ａi ）
を意味する。
【００６９】また、本実施例の流量制御装置８０，８１
の操作用可変絞り部２２，２３における通過流量Ｑｖi
は、次の（２２）式で表すことができる。
【００７０】 Ｑｖi ＝Ｎ・Ａi √（ΔＰｖi ） ＝Ｎ・Ａi √｛χi 2 ／（１＋χi 2 ）・ΔＰLS｝ ＝√｛χi 2 ／（１＋χi 2 ）｝・Ｎ・Ａi √（ΔＰLS） ＝√｛χi 2 ／（１＋χi 2 ）｝・Ｑｖi´ ‥‥‥‥‥（２２） なお、この（４）式で用いているすでに説明した記号以
外の記号の意味は次のとおりである。
【００７１】前（２１）式に表された関係は、前（１
４）式に表された関係と実質上同じであるから、この第
２の実施例の流量制御装置８０，８１における操作用可
変絞り部４２，４３の絞り前後差圧ΔＰｖi の特性は、
第１の実施例のものと同様、図３のようになる。そし
て、その当然の結果として、前（２２）式に表された本
実施例の流量制御装置８０，８１の操作用可変絞り部４
２，４３における通過流量Ｑｖi は、前（１５）式に表
された第１実施例のものと実質上同じであるから、本実
施例の流量制御装置８０，８１においても、第１実施例
のものと同様、操作用可変絞り部４２，４３の絞り開度
Ａi に対する修正用可変絞り部８２，８３の絞り開度Ｂ
i の比率が大きい程、第２従来例の流量制御装置に近い
大きな流量が確保され、その比率が小さいほど、第２従
来例の流量制御装置の流量を減少制御した抑制された流
量が得られる。本実施例においても、流量制御装置８
０，８１の操作用可変絞り部４２，４３における通過流
量Ｑｖi は、第１実施例で述べたと同様の理由で、第２
従来例の流量制御装置の操作用可変絞り部４２，４３に
おける通過流量Ｑｖi´ よりも低く押さえられたものと
なる。本実施例の流量制御装置８０，８１においては、
修正用可変絞り部８２，８３を操作用可変絞り部４２，
４３の上流側に配置して各絞り部群を形成しているが、
この各絞り部群に対する各圧力補償部４４，４５の配置
が本実施例のような関係にありさえすれば、その修正用
可変絞り部８２，８３と操作用可変絞り部４２，４３と
の位置関係を逆にしても、流量制御装置８０，８１の特
性に変動が生じないことは、第１実施例ですでに述べた
ことから明らかである。
【００７２】以上説明した第２実施例の流量制御装置８
０，８１は、１方向作動のアクチュエータへの供給流量
を制御する第２従来例の流量制御装置４０，４１を改良
したものに相当するが、この第２従来例の流量制御装置
４０，４１について、２方向作動のアクチュエータへの
供給流量を制御できるように改変したものが図７の第４
従来例の流量制御装置であるから、第２実施例の流量制
御装置８０，８１の構成は、この第４従来例の流量制御
装置にも当然適用できる。その適用の態様について説明
すると、第４従来例の流量制御装置において、各方向切
換弁７４，７５の上流側すなわち分岐路３ａ，３ｂに第
２実施例における修正用可変絞り部８２，８３をそれぞ
れ付設すれば、各アクチュエータ６，７を上下何れの方
向に駆動する場合にも、第２実施例と同様の絞り部群を
形成することができる。また、第４従来例の流量制御装
置において、各圧力補償部４４，４５の一次側すなわち
方向切換弁７４と圧力補償部４４との間の管路１７、方
向切換弁７５と圧力補償部２５との間の管路１８に第２
実施例における修正用可変絞り部８２，８３をそれぞれ
付設しても、同様の絞り部群を形成することができる。
このような構成を採用した場合、操作レバー７０ｃ，７
１ｃをＬ，Ｒの各方向に操作して方向切換弁７４，７５
をｌ，ｒの各位置に切り換えると、その各位置に切り換
えられた状態で、同一の各修正用可変絞り部８２，８３
がそれぞれ絞り部群を形成するように兼用されて、操作
用絞り部４２ａ，４２ｂの一つ、操作用絞り部４３ａ，
４３ｂの一つとそれぞれ絞り部群を形成する。したがっ
て、２方向作動のアクチュエータ６，７への供給流量を
制御する第４従来例のような流量制御装置については、
このような構成を採用することにより、アクチュエータ
６，７を正逆どの方向に駆動するときにでも、第２実施
例の流量制御装置８０，８１と同様の流量特性を発揮す
るようにすることができる。
【００７３】第１実施例及び第２実施例の流量制御装置
６０・６１，８０・８１は、何れも、修正用可変絞り部
６２・６３，８２・８３の絞り開度が一定ならば、操作
レバーの操作量すなわち操作用可変絞り部２２・２３，
４２・４３の弁開度を大きくするに従って開口面積比χ
iが小さくなり、操作用可変絞り部２２・２３，４２・
４３の絞り前後差圧は小さくなるが、これは、操作レバ
ーの操作量を大きくするに従って流量が少なくなること
を意味するのではなく、操作レバーの操作量に応じて流
量は増加するも、比例的には増加せずに、その操作量に
対する流量増加率が押さえられながら流量が増加するこ
とを意味する。また、修正用可変絞り部６２・６３，８
２・８３の絞り開度を一定にした状態で、操作レバーの
操作量を大きくすると、このように、その操作量に応じ
て操作用可変絞り部２２・２３，４２・４３の絞り前後
差圧が小さくなって、流量は、操作レバーの操作量に対
して必ずしも比例的には増加しないが、図３から明らか
なように、開口面積比χiが所定値（例えば、図３にお
ける開口面積比χi が２の値）よりも大きい領域では、
操作レバーの単位操作量に対するその絞り前後差圧の変
化が比較的緩やかであって、このような領域では、アク
チュエータ６，７の駆動速度が操作レバーの操作量に応
じて概ね比例的に変化するので、油圧作業機の標準作業
時における操作感覚に別段支障は生じない。一方、開口
面積比χi が所定値よりも相対的に小さい領域では、絞
り前後差圧の変化が相対的に大きくなるが、操作量を大
きくするに従って流量増加率が押さえられながら流量が
増加し、操作レバーの操作量を大きくしたときにアクチ
ュエータ６，７の駆動速度が急激に増加するようなこと
は避けられるため、その特性を適切に利用すれば、能率
重視の作業に対してはともかく、他の作業に対しては、
却って使い勝手のよいものとなる。
【００７４】したがって、本発明の第１実施例及び第２
実施例によれば、修正用可変絞り部の絞り開度が操作用
可変絞り部の全開時（操作レバーのフルストローク時）
の絞り開度に対して十分に大きくなるように調節するこ
とにより、その全開時における開口面積比χi を十分大
きく設定しておけば、従来例の流量制御装置に近い大き
な流量が確保できる。また、操作用可変絞り部の操作量
を変えてもその絞り前後差圧に急激な変化が生じない限
度で、その全開時における開口面積比χi をそれよりも
小さくするように設定しておけば、それに応じて押さえ
気味の流量が確保できる。それゆえ、このように、絞り
前後差圧に急激な変化が生じない限度で修正用可変絞り
部の絞り開度を適宜設定すれば、標準作業時のアクチュ
エータへの供給流量を一定の範囲で任意に調整すること
ができる。その結果、従来の流量制御装置における画一
的な流量特性に修正を加えて各種アクチュエータに見合
った流量特性を容易に得ることができる。また、修正用
可変絞り部の絞り開度が操作用可変絞り部の全開時の絞
り開度に対して前記の開度よりも小さくなるように調節
することにより、その全開時における開口面積比χi を
より小さく設定しておけば、操作レバーの単位操作量に
対するアクチュエータの駆動速度を低く押さえることが
でき、微操作の行える操作レバーの操作領域も拡大でき
て、操作性の向上を図ることができる。その場合、開口
面積比χi を小さくすればするほど、操作レバーの操作
量に対する操作用可変絞り部の絞り前後差圧の変化が大
きくなるが、その操作量を大きくするに従って流量増加
率が押さえられながら流量が増加する。その結果、単位
操作量に対するアクチュエータの駆動速度の増加は、そ
の駆動速度が大きくなればなるほど押さえられて、駆動
速度の相対的に大きな領域で一層小きざみに調節できる
こととなるため、微操作の行える操作レバーの操作領域
を理想的な状態で拡大でき、特に複雑で精度を要する作
業に好適な流量制御装置を得ることができる。一方、こ
のように、操作レバーの操作量を大きくしたときアクチ
ュエータの駆動速度の大きな増加を押さえることのでき
る特性は、例えば、ブーム下げのようなアクチュエータ
の急速な駆動を望まない操作に対しても利用でき、この
ように、作業の各種局面で適切に活用することにより多
角的な利用を図ることができる。更に付言するならば、
各種作業において、もし、アクチュエータの駆動速度を
操作レバーの操作量に応じて常に比例的に変化させるこ
とを望むならば、可変絞り部の操作を油圧パイロット操
作で行う等して、修正用可変絞り部の絞り開度を操作用
可変絞り部の絞り開度に連動操作して開口面積比χi を
常に一定にできるように設計すれば、このような要求も
容易に実現することができる。
【００７５】以上述べた第１実施例及び第２実施例の流
量制御装置においては、何れも、修正用可変絞り部を操
作用可変絞り部の上流側に配置しているが、これらの位
置関係を逆にしても同様の効果を奏し得ることは、すで
に第１実施例で述べことから明らかであり、要は、これ
ら操作用可変絞り部と修正用可変絞り部とからなる絞り
部群に対する圧力補償部の配置が各実施例の装置に応じ
て特定されていればよい。これらの実施例では、操作用
可変絞り部の絞り前後差圧を修正する手段として、修正
可変絞り部を一つ設けた例しか示していないが、その手
段として、このような可変絞り部に別の可変絞り部又は
固定絞り部を加えて複数設けるようにしてもよい。その
場合、操作用可変絞り部の絞り前後差圧は、複数の絞り
部に依存して修正されるだけのことであるから、程度の
差はあるにしても、これらの実施例のものと同様、従来
例の流量制御装置の流量に近い大流量や抑制された流量
を確保することができて、その画一的な流量特性に適宜
修正を加える得ることは明らかである。これらの実施例
では、圧力補償部に制御力付与する場合に、絞り部群の
上流圧、絞り部群の下流圧や最高負荷圧をパイロット圧
として導く、いわゆる油圧パイロット操作方式を採用し
ているが、これらの圧に基づいて電磁パイロット操作方
式や電磁操作方式を用いて制御力を付与することもで
き、要は、圧力補償部に、絞り部群の上流圧、絞り部群
の下流圧や最高負荷圧に基づく制御力を付与してやるよ
うにすればよく、その種類を問うものではない。これら
の実施例では、圧力補償部をプリセットするのにバネを
用いているが、油圧パイロット圧等を用いても同様の目
的を達成でき、要は、初期設定時に所望の制御力を付与
できる手段であれば、その種類を問うものではない。
【００７６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、可変容量型油圧ポンプとその油圧により複合駆動さ
れる複数のアクチュエータを有するロードセンシング制
御を行う油圧回路に設けられ、アクチュエータへの供給
流量を制御する流量制御装置を、特許請求範囲の請求項
１や請求項２に記載されているとおりの操作用可変絞り
部と修正用可変絞り部とからなる絞り部群と圧力補償部
とで構成するようにしたので、従来の流量制御装置に簡
単な構成の変更を加えただけのものでありながら、その
画一的な流量特性に修正を加えて、同じ装置で各種アク
チュエータに見合った流量特性を容易に得ることがで
き、作業性や操作性の向上を図ることができるロードセ
ンシング制御に適合した流量制御装置を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の流量制御装置が設けられ
たロードセンシング制御用油圧回路をを示す油圧回路図
である。
【図２】本発明の第２実施例の流量制御装置が設けられ
たロードセンシング制御用油圧回路を示す油圧回路図で
ある。
【図３】本発明の第１実施例及び第２実施例の流量制御
装置における操作用可変絞り部の絞り前後差圧の特性を
示す特性線図である。
【図４】第１従来例の流量制御装置が設けられたロード
センシング制御用油圧回路を示す油圧回路図である。
【図５】第２従来例の流量制御装置が設けられたロード
センシング制御用油圧回路を示す油圧回路図である。
【図６】第３従来例の流量制御装置が設けられたロード
センシング制御用油圧回路を示す油圧回路図である。
【図７】第４従来例の流量制御装置が設けられたロード
センシング制御用油圧回路を示す油圧回路図である。
【図８】第３従来例、第４従来例の各流量制御装置にお
ける方向切換弁を操作するための油圧パイロット操作装
置の油圧回路図である。
【符号の説明】
１ 可変容量形油圧ポンプ ２ 傾転制御装置 ３ 主管路 ３ａ，３ｂ 分岐路 ４，５ 負荷管路 ６，７ アクチュエータ ８，９ 接続管路 １０，１１ チェック弁 １２ 最高負荷圧検出路 １４ 吐出圧検出路 ２２，２３ 操作用可変絞り部 ４２，４３ 修正用可変絞り部 ４４，４５ 圧力補償部 ４６，４９ 閉作動用の信号管路 ４７，５０ 開作動用の信号管路 ４８，５１ バネ ６０，６１ 第１実施例の流量制御装置 ６２，６３ 修正用可変絞り部 ６４，６５ 圧力補償部 ６６ａ，６６ｂ 開作動用の信号管路 ６７ａ，６７ｂ 閉作動用の信号管路 ６８ａ，６８ｂ バネ ８０，８１ 第２実施例の流量制御装置 ８２，８３ 修正用可変絞り部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−136503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−154502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−13805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−77902（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−272503（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118203（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−300003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F15B 11/00 E02F 9/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可変容量形油圧ポンプと、この可変容量
    形油圧ポンプの油圧により複合駆動される複数のアクチ
    ュエータとを有し、これらのアクチュエータの負荷圧の
    うち最高負荷圧を検出して可変容量形油圧ポンプの吐出
    圧がその最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように同
    ポンプの吐出容量を制御するロードセンシング制御を行
    う油圧回路に設けられ、アクチュエータへの供給流量を
    制御する流量制御装置であって、油圧作業機の操縦手段
    により操作されてアクチュエータへの供給流量を調節す
    る操作用可変絞り部とこの操作用可変絞り部の絞り前後
    差圧を修正する手段としての少なくとも一つの修正用可
    変絞り部とからなる絞り部群と、この絞り部群の上流側
    に配置され、絞り部群の下流圧に基づく開方向の制御
    力、差圧設定手段により設定される開方向の制御力及び
    絞り部群の上流圧に基づく閉方向の制御力が付与されて
    開口量を調節して、絞り部群の上流圧が差圧設定手段に
    より絞り部群の下流圧よりも一定値だけ高くなるように
    制御する圧力補償部とで構成するようにしたことを特徴
    とする流量制御装置。
  2. 【請求項２】 可変容量形油圧ポンプと、この可変容量
    形油圧ポンプの油圧により複合駆動される複数のアクチ
    ュエータとを有し、これらのアクチュエータの負荷圧の
    うち最高負荷圧を検出して可変容量形油圧ポンプの吐出
    圧がその最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように同
    ポンプの吐出容量を制御するロードセンシング制御を行
    う油圧回路に設けられ、アクチュエータへの供給流量を
    制御する流量制御装置であって、油圧作業機の操縦手段
    により操作されてアクチュエータへの供給流量を調節す
    る操作用可変絞り部とこの操作用可変絞り部の絞り前後
    差圧を修正する手段としての少なくとも一つの修正用可
    変絞り部とからなる絞り部群と、この絞り部群の下流側
    に配置され、最高負荷圧に基づく閉方向の制御力、初期
    設定のための閉方向の制御力及び絞り部群の下流圧に基
    づく開方向の制御力が付与されて開口量を調節して、絞
    り部群の下流圧が最高負荷圧側のアクチュエータを駆動
    するに足るだけの一定の値になるように制御する圧力補
    償部とで構成するようにしたことを特徴とする流量制御
    装置。
  3. 【請求項３】 油圧作業機の操縦手段により操作されて
    アクチュエータへの供給流量を調節する操作用可変絞り
    部が、アクチュエータを正逆各方向に駆動できるように
    圧油の流路を切り換えることのできる方向切換弁の各流
    路に形成されていて、その流路を前記油圧作業機の操縦
    手段により切換操作することを特徴とする請求項１又は
    請求項２の流量制御装置。
  4. 【請求項４】 絞り部群が、操作用可変絞り部と、この
    操作用可変絞り部の絞り前後差圧を修正する手段として
    の少なくとも一つの修正用可変絞り部を含む複数の修正
    絞り部とからなることを特徴とする請求項１、請求項２
    又は請求項３の流量制御装置。
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