JP3487367B2 - 圧油供給制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の油圧
アクチュエータに油圧ポンプの吐出圧油を供給する圧油
供給制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルは旋回用油圧モータ、左右
走行用油圧モータ、作業機用シリンダー等の複数の油圧
アクチュエータを有し、これらの各油圧アクチュエータ
に油圧ポンプの吐出圧油を供給するには、油圧ポンプの
吐出路に複数の操作弁を設け、その操作弁を切換えるこ
とで各油圧アクチュエータに圧油を供給すれば良いが、
このようにすると複数の油圧アクチュエータに圧油を同
時に供給する際に、負荷の小さな油圧アクチュエータに
のみ圧油が供給されて負荷の大きな油圧アクチュエータ
に圧油が供給されなくなってしまう。このことを解消す
る圧油供給制御装置として、例えば特公平２−４９４０
５号公報に示すものが提案されている。

【０００３】つまり、可変容量型の油圧ポンプの吐出路
に複数の操作弁を設け、各操作弁と各油圧アクチュエー
タを接続する回路に圧力補償弁をそれぞれ設けると共
に、各回路の圧力、つまり負荷圧における最も高い負荷
圧を高圧優先弁で負荷圧検出路に検出し、その検出した
最も高い負荷圧を各圧力補償弁の受圧部に作用してその
負荷圧に見合う圧力にセットし、各操作弁の出口側圧力
を等しくして各操作弁を同時に操作した時に各操作弁の
開口面積に比例した分流比で各油圧アクチュエータに圧
油を供給できるようにし、これと同時に可変容量型の油
圧ポンプの容量制御部に負荷圧検出路で検出した最も高
い負荷圧を作用して容量を最も高い負荷圧に見合う値と
してポンプ吐出圧を最も高い負荷圧より若干高い圧力と
している。

【０００４】かかる油圧回路であると、圧力補償弁の機
能によって各油圧アクチュエータの負荷の大小に無関係
に操作弁の開口面積に比例した流量分配ができるから、
１つの油圧ポンプの吐出圧油を操作弁の操作量に比例し
て各油圧アクチュエータにそれぞれ供給できる。

【０００５】前述の油圧回路であると各圧力補償弁は最
も高い負荷圧によってセットされるから、例えば油圧シ
ョベルの旋回用油圧モータとブーム用シリンダに圧油を
同時に供給して上部車体を旋回しながらブームを上昇さ
せる場合、旋回初期に旋回用油圧モータの起動トルクが
著しく大となって負荷圧が著しく高圧となり、各圧力補
償弁がその著しく高圧の負荷圧でセットされると共に、
油圧ポンプのポンプ吐出圧が高圧に上昇する。

【０００６】他方、油圧ポンプはポンプ吐出力とポンプ
吐出流量の積（トルク）が一定となるように等馬力制御
されているから、前述のようにポンプ吐出圧が高くなる
とポンプ吐出量が減少し、ブーム用シリンダに供給され
る流量が減少してブーム上昇速度が著しく遅くなる。

【０００７】このために、従来は旋回用油圧モータ側の
負荷圧検出部に接続した回路に旋回分離弁を設け、旋回
用油圧モータと他の油圧アクチュエータに圧油を同時供
給する時（旋回複合操作時）には旋回分離弁を閉として
旋回用油圧モータの負荷圧が検出されないようにして圧
力補償弁を他の油圧アクチュエータの負荷圧によってセ
ットしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の旋
回分離弁を開閉して旋回用油圧モータの負荷圧を検出し
たり、検出しないようにするには複合操作であるかを検
出し、それにより旋回分離弁を開閉作動する必要があ
り、例えば各操作弁を切換えるパイロット圧油を用いて
旋回分離弁を開閉するので、そのためのパイロット配管
が必要となるし、旋回分離弁が必要となるからコストが
高いものとなる。

【０００９】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにした圧油供給制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】油圧ポンプ１０の吐出圧
油を複数の操作弁及び圧力補償弁２０を経て複数の油圧
アクチュエータに供給し、各油圧アクチュエータの負荷
圧における最も高い負荷圧で圧力補償弁２０をセットす
ると共に、油圧ポンプ１０の吐出流量を最も高い負荷圧
に見合う値としてポンプ吐出圧を最も高い負荷圧よりも
高圧とする圧油供給制御装置において、前記複数の油圧
アクチュエータにおける異常高圧が発生する特定の油圧
アクチュエータの負荷圧を検出する特定の負荷圧検出路
と、前記他の油圧アクチュエータの負荷圧を検出する他
の負荷圧検出路と、前記各圧力補償弁と油圧ポンプ１０
の容量制御部に接続した負荷圧導入路２４とを備え、特
定の油圧アクチュエータを単独操作する場合には特定の
負荷圧検出回路の負荷圧を負荷圧導入路２４に供給し、
複数の油圧アクチュエータを同時操作する複合操作時で
特定の油圧アクチュエータの負荷圧が他の油圧アクチュ
エータの負荷圧より高い際には、特定の油圧アクチュエ
ータの負荷圧を絞りを通して他の油圧アクチュエータに
供給することで減圧し、かつその減圧した負荷圧を負荷
圧導入路２４に供給し、複合操作時で特定の油圧アクチ
ュエータの負荷圧が他の油圧アクチュエータの負荷圧よ
り低い際には、他の油圧アクチュエータの負荷圧を負荷
圧導入路２４に供給するようにしたことを特徴とする圧
油供給制御装置。

【００１１】

【作 用】複合操作時で特定の油圧アクチュエータの
負荷圧が他の油圧アクアチュエータの負荷圧よりも高い
際には、その特定の油圧アクチュエータの負荷圧が絞り
を通して他の油圧アクチュエータに供給されて減圧さ
れ、その減圧した負荷圧が負荷圧導入路２４から各圧力
補償弁に作用する。よって各圧力補償弁の圧力補償特性
がゆるんで他の油圧アクチュエータに供給する流量が増
加されるし、油圧ポンプ１０のポンプ吐出圧力が低圧と
なって等馬力制御による油圧ポンプ１０の吐出流量減少
が少なくなる。

【００１２】

【実 施 例】本発明の実施例を油圧ショベルの旋回用
油圧モータと左右走行用油圧モータに圧油ポンプの吐出
圧油を供給する場合について説明する。図１に示すよう
に、油圧ポンプ１０は斜板１１の角度を変更することで
容量、つまり１回転当り吐出流量が変化する可変容量型
の油圧ポンプとなり、その斜板１１は容量制御部材１２
により傾動される。

【００１３】前記油圧ポンプ１０の吐出路１０ａには複
数の操作弁例えば、第１・第２・第３操作弁１３，１
４，１５が設けてあり、各操作弁と油圧アクチュエータ
例えば、旋回用油圧モータ１６、左走行用油圧モータ１
７、右走行用油圧モータ１８を接続する回路１９に圧力
補償弁２０がそれぞれ設けてあり、該圧力補償弁２０は
第１受圧部２１の圧油とバネ２２で遮断位置側に押さ
れ、第２受圧部２３の圧油で連通位置側に押される構成
としてあり、第２受圧部２３は圧力補償弁２０の入口側
に接続されて入口側圧力が供給され、第１受圧部２１は
負荷圧導入路２４に接続している。

【００１４】前記第１操作弁１３は図２に示すように第
１・第２ポンプポート２５，２６と第１・第２タンクポ
ート２７，２８と負荷圧検出ポート２９と第１・第２ア
クチュエータポート３０，３１と第１・第２補助ポート
３２，３３を備え、第１・第２ポンプポート２５，２６
は油圧ポンプ１０の吐出路１０ａに接続し、第１・第２
タンクポート２７，２８はドレーン路３４に接続し、第
１・第２アクチュエータポート３０，３１は各圧力補償
弁２０の入口側に接続し、第１・第２補助ポート３２，
３３は短絡路３５で回路１９における圧力補償弁２０よ
り上流側に接続している。

【００１５】前記第１操作弁１３が中立位置Ａの時には
第１・第２ポンプ２５，２６、第１・第２タンクポート
２７，２８、第１補助ポート３２，３３はそれぞれ遮断
され、第１・第２アクチュエータポート３０，３１と負
荷圧検出ポート２９が連通する。

【００１６】第１圧油供給位置Ｂの時には第１ポンプポ
ート２５と第１アクチュエータポート３０が主通路３５
で連通し、かつ第１ポンプポート３０と第１補助ポート
３２が第１絞り３６とロードチェック弁３７と第２絞り
３８を備えた通路３９で連通し、この通路３９の第１絞
り３６とロードチェック弁３７との間が通路４０で負荷
圧検出ポート２９に連通し、第２補助ポート３３が第２
タンクポート２８に連通する。

【００１７】第２圧油供給位置Ｃの時には第２ポンプポ
ート２６と第２アクチュエータポート３１が主通路３５
で連通し、かつ第２ポンプポート２６と第２補助ポート
３３が前述と同様に第１絞り３６、ロードチェック弁３
７、第２絞り３８を備えた通路３９で連通し、この通路
３９の第１絞り３６とロードチェック弁３７との間が通
路４０で負荷圧検出ポート２９に連通し、第１補助ポー
ト３２が第１タンクポート２７に連通する。つまり、操
作弁１５はクローズドセンタ型の操作弁となっている。

【００１８】前記第２・第３操作弁１４，１５は図３に
示すように第１操作弁１３とほぼ同様となっているが、
中立位置の時に負荷圧検出ポート２９が遮断し、かつ第
１・第２補助ポート３２，３３が第１・第２タンクポー
ト２７，２８に連通する点、及び第１・第２圧油供給位
置の時の通路３９にロードチェック弁３７が無い点にお
いて相違する。

【００１９】前記第１・第２・第３操作弁１３，１４，
１５の各負荷圧ポート２９は第１・第２・第３負荷圧検
出路４１，４２，４３にそれぞれ接続し、この第１負荷
圧検出回路４１はチェック弁４４で第２負荷圧検出回路
４２に接続し、第２負荷圧検出回路４２と第３負荷圧検
出回路４３は高圧優先弁４５の入口側に接続し、その出
力側が前記負荷圧導入路２４に接続している。

【００２０】次に作用を説明する。第１操作弁１３を第
１圧油供給位置Ｂとし第２・第３操作弁１４，１５を中
立位置Ａとした時（旋回用油圧モータ１６を単独駆動す
る時）。第１・第２操作弁１４，１５の負荷圧検出ポー
ト２９が遮断されているから、旋回用油圧モータ１６の
負荷圧は負荷圧ポート２９、第１負荷圧検出回路４１、
チェック弁４４、第２負荷圧検出回路４２、高圧優先弁
４５より負荷圧導入路２４に流入する。

【００２１】これにより、旋回用油圧モータ１６を単独
駆動する時には旋回用油圧モータ１６の負荷圧（旋回負
荷圧）が圧力補償弁２０の第１受圧部２１と容量制御部
１２にそのまま供給される。このことは第１操作弁１３
を第２圧油供給位置Ｃとした場合も同様である。

【００２２】第１・第２・第３操作弁１３，１４，１５
を第２圧油供給位置Ｃとした時（複合操作時）。図４に
示すように、旋回負荷圧は第１絞り３６、通路４０より
負荷圧検出ポート２９に流れ、第１負荷圧検出路４１、
チェック弁４４、第２負荷圧検出路４２より第２操作弁
１４の負荷圧検出ポート２９、通路４０、第１絞り３６
より第２アクチュエータポート３１に流れる。

【００２３】前述の旋回負荷圧は第１絞り３６によって
減圧され、その減圧された旋回負荷圧が高圧優先弁４５
より負荷圧導入路２４に流入するので、各圧力補償弁２
０の第１受圧部２１に作用する圧力が低下して圧力補償
がゆるめられ（開口面積が大となる）左右走行用油圧モ
ータ１７，１８への供給流量が増加し、これと同時に油
圧ポンプ１０のポンプ吐出圧が低下して等馬力制御によ
って油圧ポンプ１０の吐出量が増加することになる。

【００２４】この時、旋回用油圧モータ１６に発生し得
るポンプ吐出圧は、ポンプ吐出圧の上昇に伴う圧力補償
圧の減圧量による左右走行用油圧モータ１７，１８への
流量増大と油圧ポンプ１０の等馬力制御によるポンプ吐
出量減少がバランスした点によって決まる圧力に制限さ
れる。

【００２５】以上の動作は複合操作時に旋回負荷圧が左
右走行用油圧モータ１７，１８の負荷圧よりも高い場合
であり、前述のようにして旋回用油圧モータ１６が起動
して定常回転となると旋回負荷圧は左右走行用油圧モー
タ１７，１８の負荷圧よりも低くなる。

【００２６】これにより、第２負荷圧検出回路４２の負
荷圧が第１負荷圧検出回路４１の負荷圧よりも高くな
り、その第２負荷圧検出回路４２の負荷圧はチェック弁
４４で第１負荷圧検出回路４１には流れないので、第２
・第３負荷圧検出回路４２，４３の負荷圧の高い方の負
荷圧が高圧優先弁４５より負荷圧導入路２４に流入す
る。

【００２７】前記の第１負荷圧検出回路４１と第２負荷
圧検出回路４２は図５に示すように、第１負荷圧検出回
路４１から第２負荷圧検出回路４２への圧油流れを阻止
するチェック弁５０と、そのチェック弁５０の前後を短
絡する短絡路５１と、その短絡路５１に設けた絞り５２
により接続しても良い。

【００２８】このようにすれば、複合操作時に旋回負荷
圧が絞り５２を通って第２負荷圧検出回路４２に流入す
るので、第１操作弁１３内に第１絞りを設けなくとも良
いし、走行負荷圧と旋回負荷圧の中間の圧を検出するよ
うにすることができる。このため、旋回圧が必要な場合
に対応可能となる。

【００２９】前述の第１・第２・第３負荷圧検出回路４
１，４２，４３と負荷圧導入路２４は図６に示すように
接続しても良い。つまり、第１負荷圧検出回路４１をチ
ェック弁５３で負荷圧導入路２４に接続し、第２・第３
負荷圧検出回路４２，４３が接続した高圧優先弁４５の
出力側を絞り５４とチェック弁５５で負荷圧導入路２４
に接続してある。

【００３０】このようにすれば、複合操作時に第１負荷
圧検出路４１より負荷圧導入路２４に流入した旋回負荷
圧は絞り５４、高圧優先弁４５より第２又は第３負荷圧
検出回路４２，４３に流れ、第２又は第３操作弁１４，
１５の負荷圧検出ポート２９より第１又は第２アクチュ
エータポート３０，３１に流れるので、旋回負荷圧は減
圧される。

【００３１】以上の各実施例では旋回用油圧モータ１６
と左右走行用油圧モータ１７，１８に圧油を供給する場
合について述べたが、旋回用油圧モータ１６とブーム用
シリンダ、アーム用シリンダに圧油を供給する場合でも
良い。

【００３２】つまり、本発明は異常高圧が発生する特定
の油圧アクチュエータと他の油圧アクチュエータに圧油
を供給する場合に適用できるものである。

【００３３】

【発明の効果】複合操作時で特定の油圧アクチュエータ
の負荷圧が他の油圧アクアチュエータの負荷圧よりも高
い際には、その特定の油圧アクチュエータの負荷圧が絞
りを通して他の油圧アクチュエータに供給されて減圧さ
れ、その減圧した負荷圧が負荷圧導入路２４から各圧力
補償弁に作用する。よって各圧力補償弁の圧力補償特性
がゆるんで他の油圧アクチュエータに供給する流量が増
加されるし、油圧ポンプ１０のポンプ吐出圧力が低圧と
なって等馬力制御による油圧ポンプ１０の吐出流量減少
が少なくなる。したがって、複合操作時に特定の油圧ア
クチュエータの圧力が異常高圧である場合に他の油圧ア
クチュエータに供給する流量を多くして動作速度を速く
できる。しかも、旋回分離弁及びそのものを外部信号で
切換えることが不要となるから、コストが安いものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す油圧回路図である。

【図２】第１操作弁の拡大説明図である。

【図３】第２・第３操作弁の拡大説明図である。

【図４】複合操作時の動作説明図である。

【図５】第１負荷圧検出回路と第２負荷圧検出回路の接
続状態の他の例を示す説明図である。

【図６】第１・第２・第３負荷圧検出回路と負荷圧導入
路の接続状態の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…油圧ポンプ、１０ａ…吐出路、１２…容量制御部
材、１３…第１操作弁、１４…第２操作弁、１５…第３
操作弁、１６…旋回用油圧モータ、１７…左走行用油圧
モータ、１８…右走行用油圧モータ、２０…圧力補償
弁、２４…負荷圧導入路、２９…負荷圧検出ポート、４
１…第１負荷圧検出回路、４２…第２負荷圧検出回路、
４３…第３負荷圧検出回路、４４…チェック弁、４５…
高圧優先弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−302603（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370402（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−285303（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118203（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−14503（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−49405（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 11/00 F15B 11/05 F15B 11/16 E02F 3/00 E02F 9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプ１０の吐出圧油を複数の操作
   弁及び圧力補償弁２０を経て複数の油圧アクチュエータ
   に供給し、各油圧アクチュエータの負荷圧における最も
   高い負荷圧で圧力補償弁２０をセットすると共に、油圧
   ポンプ１０の吐出流量を最も高い負荷圧に見合う値とし
   てポンプ吐出圧を最も高い負荷圧よりも高圧とする圧油
   供給制御装置において、 前記複数の油圧アクチュエータにおける異常高圧が発生
   する特定の油圧アクチュエータの負荷圧を検出する特定
   の負荷圧検出路と、前記他の油圧アクチュエータの負荷
   圧を検出する他の負荷圧検出路と、前記各圧力補償弁と
   油圧ポンプ１０の容量制御部に接続した負荷圧導入路２
   ４とを備え、 特定の油圧アクチュエータを単独操作する場合には特定
   の負荷圧検出回路の負荷圧を負荷圧導入路２４に供給
   し、複数の油圧アクチュエータを同時操作する複合操作
   時で特定の油圧アクチュエータの負荷圧が他の油圧アク
   チュエータの負荷圧より高い際には、特定の油圧アクチ
   ュエータの負荷圧を絞りを通して他の油圧アクチュエー
   タに供給することで減圧し、かつその減圧した負荷圧を
   負荷圧導入路２４に供給し、複合操作時で特定の油圧ア
   クチュエータの負荷圧が他の油圧アクチュエータの負荷
   圧より低い際には、他の油圧アクチュエータの負荷圧を
   負荷圧導入路２４に供給するようにしたことを特徴とす
   る圧油供給制御装置。
2. 【請求項２】 前記他の油圧アクチュエータに圧油を供
   給する操作弁を、中立位置には遮断し、圧油供給位置の
   時にはアクチュエータポートに連通した負荷圧検出ポー
   ト２９を有するものとし、この負荷圧検出ポート２９に
   他の負荷圧検出回路を接続した請求項１記載の圧油供給
   制御装置。