JP4272207B2 - 建設機械の油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の油圧制御装置に関し、特に、複数の油圧ポンプから吐出された圧油が複数の吐出油路、複数の主操作弁を介して複数の油圧アクチュエータに供給される油圧回路において、複数の吐出油路を合流状態あるいは分流状態に切り換える油圧制御装置に関するものである。

油圧ショベルなどの建設機械には、ブーム、アーム、バケット等の複数の作業機および上部旋回体が設けられており、これら複数の作業機および上部旋回体は、対応する複数の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータ）が駆動されることにより、それぞれ作動される。

これら複数の油圧アクチュエータの駆動源としては、通常、複数（２個）の可変容量型油圧ポンプ、つまり第１および第２の油圧ポンプが使用される。

第１の油圧ポンプから第１の吐出油路を介して第１の主操作弁に圧油が供給され、第１の主操作弁を通過した圧油は、第１の油圧アクチュエータに供給される。ここで、第１の主操作弁は、たとえば左側の操作レバーによって操作される。左操作レバーは、たとえばアーム、上部旋回体の作動を操作する操作レバーであり、第１の油圧アクチュエータは、アーム、上部旋回体を作動させる作業機用油圧アクチュエータである。左操作レバーを操作することで、第１の主操作弁から第１の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が変化されて、それに応じた方向、速度でアーム、上部旋回体が作動される。

一方、第２の油圧ポンプから第２の吐出油路を介して第２の主操作弁に圧油が供給され、第２の主操作弁を通過した圧油は、第２の油圧アクチュエータに供給される。ここで、第２の主操作弁は、たとえば右側の操作レバーによって操作される。右操作レバーは、たとえばブーム、バケットの作動を操作する操作レバーであり、第２の油圧アクチュエータは、ブーム、バケットを作動させる作業機用油圧アクチュエータである。右操作レバーを操作することで、第２の主操作弁から第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が変化されて、それに応じた方向、速度でブーム、バケットが作動される。

後掲する特許文献１、２、３には、建設機械の油圧回路に、第１の吐出油路と第２の吐出油路とを連通状態若しくは遮断状態にする合・分流弁を設け、合・分流弁を合流位置、分流位置に切り換えるという発明が記載されている。合・分流弁を合流位置に切り換えると、第１の吐出油路と第２の吐出油路とは連通し、両吐出油路は合流状態となり、合・分流弁を分流位置に切り換えると、第１の吐出油路と第２の吐出油路とは遮断され、分流状態となる。

建設機械では、左右の操作レバーを同時に操作して、第１および第２の油圧アクチュエータを同時に駆動して、これにより第１および第２の油圧アクチュエータそれぞれに対応する複数の作業機を複合動作させて作業を行う機会が多い。

ここで、第１の吐出油路と第２の吐出油路とを単に合流させて、複数の油圧アクチュエータを同時に駆動させることにすると、左右の操作レバーを同じ操作量だけ操作したとしても、負荷が小さい方の油圧アクチュエータ（たとえば第１の油圧アクチュエータ）側には多くの流量が供給され、負荷が大きい方の油圧アクチュエータ（第２の油圧アクチュエータ）には少ない流量しか供給されなくなり、操作性が損なわれる。

そこで、負荷の影響を受けることなく、左右操作レバーの操作量に応じた流量が、第１および第２の油圧アクチュエータに供給されるように、第１および第２の主操作弁毎に、第１および第２の圧力補償弁が設けられる。

合・分流弁が合流位置に切り換えられると、これと同時に第１および第２の圧力補償弁で圧力補償が行われる。圧力補償は、第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧Ｐ1、Ｐ2のうち最高負荷圧、たとえばＰ2を第１および第２の圧力補償弁に導入することで、行われる。また、合・分流弁が合流位置から分流位置に切り換えられると、これと同時に第１および第２の圧力補償弁による圧力補償が解除される。圧力補償の解除は、最高負荷圧ではなくて自己の油圧アクチュエータの負荷圧を第１および第２の圧力補償弁にそれぞれ導入することで、行われる。

第１および第２の主操作弁から第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量Ｑ1、Ｑ2（ｌ/ｍｉｎ）は、第１および第２の主操作弁の開口面積をＡ1、Ａ2とし、第１および第２の主操作弁の絞り前後差圧をΔＰ1、ΔＰ2とし、流量係数をｃとすると、下記（１）、（２）式で表される。

Ｑ1＝ｃ・Ａ1・√（ΔＰ1） …（１）
Ｑ2＝ｃ・Ａ2・√（ΔＰ2） …（２）
圧力補償が行われると、負荷が軽い側の第１の主操作弁の絞り前後差圧、つまり上記（１）式の右辺のΔＰ1は、負荷が重い側の第２の主操作弁の絞り前後差圧ΔＰ2と同じ値になる。このため圧力補償状態では、下記（３）式に示す関係が成立する。

Ｑ1/Ｑ2＝Ａ1/Ａ2 …（３）
このように圧力補償が行われることにより、第１および第２の主操作弁の絞り前後差圧が同一値となり、負荷の影響を受けることなく、第１および第２の主操作弁の開度Ａ1、Ａ2、つまり左右操作レバーの操作量に比例した流量Ｑ1、Ｑ2が第１および第２の油圧アクチュエータに供給されることになり、複数の作業機を複合動作させるときの操作性が向上する。

（従来技術１）
上述したように、特許文献１、２、３では、合・分流弁が合流位置から分流位置に切り換えられるのと同時に、第１および第２の圧力補償弁で圧力補償が解除され、一方、合・分流弁が分流位置から合流位置に切り換えられるのと同時に、第１および第２の圧力補償弁で圧力補償が行われるように、油圧回路が構成されている。

（従来技術２）
特許文献１、２では、第１および第２の油圧ポンプのうち一方の油圧ポンプの斜板が最大傾転位置に達し、かつ他方の油圧ポンプの吐出圧力が一方の油圧ポンプの吐出圧力よりも高くなったときに、合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換えるようにしている。

（従来技術３）
特許文献３では、特定の油圧アクチュエータが駆動されたときに、合・分流弁を分流位置あるいは合流位置に切り換えるようにしている。たとえば、一方の走行用油圧モータが作動した場合には、分流位置に切り換えられ、作業機用油圧アクチュエータが作動した場合には合流位置に切り換えられる。
特開平９−２１７７０５号公報 特開平１０−８２４０３号公報 特開平１１−２１８１０２号公報

従来技術１で説明したように、従来にあっては、合・分流弁が合流位置から分流位置に切り換えられるのと同時に、第１および第２の圧力補償弁で圧力補償が解除され、合・分流弁が分流位置から合流位置に切り換えられるのと同時に、第１および第２の圧力補償弁で圧力補償が行われる。

しかし、このように第１および第２の吐出油路の連通、遮断と同時に圧力補償のオン、オフを行うようにすると、合・分流弁の切換えの前後で、第１および第２の吐出油路を通過する流量の変動が生じ、操作性が損なわれ、作業効率が低下する。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、合・分流弁の切換えの前後で発生する流量変動を抑制して、操作性、作業効率をより向上させることを第１の解決課題とするものである。

ところで、合・分流弁を合流位置にして圧力補償を行っている状態では、負荷が大きい方の油圧アクチュエータ（たとえば第２の油圧アクチュエータ）側の圧力補償弁（第２の圧力補償弁）では、流路を開放して、主操作弁（第２の主操作弁）から油圧アクチュータ（第２の油圧アクチュエータ）に圧油を流れ易くしている一方で、負荷の小さい方の油圧アクチュエータ（第１の油圧アクチュエータ）に対応する圧力補償弁（第１の圧力補償弁）では、流路を絞って、主操作弁（第１の主操作弁）から油圧アクチュエータ（第１の油圧アクチュエータ）に圧油を流れ難くしている。このため負荷が小さい側の圧力補償弁（第１の圧力補償弁）では、無用な圧力損失が生じており、エネルギーロスが発生している。

このため、圧力損失によるエネルギーロスを防止するという観点からは、圧力補償を行わなくてもよい状況であれば、出来る限り迅速に合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換えることが、必要である。一方、複数の作業機を複合動作させる場合の作業効率を向上させるという観点からは、適切なタイミングで迅速に合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換えることが、必要である。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、合・分流弁の切換時期を正確に判断するようにして、圧力補償弁の圧力損失によるエネルギーロスを抑制してエネルギー効率をより向上させるとともに、複数の油圧アクチュエータの複合動作時の作業効率をより向上させることを第２の解決課題とするものである。

また、本発明は、第１および第２の解決課題を同時に達成することを第３の解決課題とするものである。

なお、従来技術２では、油圧ポンプの斜板傾転角、吐出圧力に基づいて、合・分流弁の切換え時期を判断するようにしているが、こうした油圧ポンプから得られる情報は、本発明の第１および第２の油圧アクチュエータが実際に要求している流量とは異なるものである。また、従来技術３では、特定の油圧アクチュエータが作動したことをもって合・分流弁の切換えを行うようにしているが、本発明のように油圧アクチュエータがどの程度の流量を実際に要求するかまでを判断した上で、合・分流弁の切換えを行っているわけではない。

第１発明は、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
第１の合・分流弁および第２の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換えると判断された場合に、最初に、第１の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われ、第１の合・分流弁の切換え完了後に、第２の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第２発明は、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
第１および第２の油圧アクチュエータに供給されるべき必要流量を演算する必要流量演算手段と、
必要流量演算手段で演算された第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量未満になったか否かを判断する判断手段と、
第１の合・分流弁および第２の合・分流弁が合流位置になっている状態で、判断手段が、第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量未満であると判断した場合に、最初に、第１の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われ、第１の合・分流弁の切換え完了後に、第２の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第３発明は、第１発明において、
前記制御手段は、
第１の合・分流弁および第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換えると判断された場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御すること
を特徴とする。

第４発明は、第２発明において、
前記制御手段は、
第１の合・分流弁および第２の合・分流弁が分流位置になっている状態で、判断手段が、第１および第２の油圧アクチュエータの必要流量のうち少なくとも一方の必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量以上であると判断した場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御すること
を特徴とする。

第５発明は、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
第１の合・分流弁および第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換えると判断された場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第６発明は、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
第１および第２の油圧アクチュエータに供給されるべき必要流量を演算する必要流量演算手段と、
必要流量演算手段で演算された第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量未満になったか否かを判断する判断手段と、
第１の合・分流弁および第２の合・分流弁が分流位置になっている状態で、判断手段が、第１および第２の油圧アクチュエータの必要流量のうち少なくとも一方の必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量以上であると判断した場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第１発明によれば、図１、図２に示すように、コントローラ１４で、第１の合・分流弁１３および第２の合・分流弁２１を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換えると判断された場合には（Ｓ３の判断ＹＥＳ）、最初に、第１の合・分流弁１３を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える動作が行われ（Ｓ４）、第１の合・分流弁１３の切換え完了後に（Ｓ８の判断ＹＥＳ）、第２の合・分流弁２１を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える動作が行われる（Ｓ９）ように、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切換えが制御される。

このように本第１発明によれば、合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える際には、第１の合・分流弁１３を分流位置Ｂに切り換えて第１および第２の吐出油路１０、１１を遮断してから、第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂに切り換えて圧力補償をオフにするようにしているので、合分流弁１３、２１の切り換え前後において第１および第２の吐出油路１０、１１で発生する流量変動が抑制され、操作性、作業効率が向上する。

第２発明によれば、図１、図２に示すように、第１の合・分流弁１３および第２の合・分流弁２１が合流位置Ａになっている状態で、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dが、第１および第２の可変容量型油圧ポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満であるとコントローラ１４が判断した場合には（Ｓ３の判断ＹＥＳ）、最初に、第１の合・分流弁１３を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える動作が行われ（Ｓ４）、第１の合・分流弁１３の切換え完了後に（Ｓ８の判断ＹＥＳ）、第２の合・分流弁２１を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える動作が行われる（Ｓ９）ように、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切換えが制御される。

本第２発明は、第１発明と第３発明とを組み合わせた発明であり、第１発明の効果、第２発明の効果が得られる。

第３発明では、第１発明において、更に、コントローラ１４で、第１の合・分流弁１３および第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換えると判断された場合には（Ｓ３の判断ＮＯ）、最初に、第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われ（Ｓ１１）、第２の合・分流弁２１の切換え完了後に（Ｓ１２の判断ＹＥＳ）、第１の合・分流弁１３を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われる（Ｓ１３）ように、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切換えが制御される
。

このように本第３発明によれば、分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える際には、第２の合・分流弁２１を合流位置Ａに切り換え圧力補償をオンにしてから、第１の合・分流弁１３を合流位置Ａに切り換え第１および第２の吐出油路１０、１１を連通するようにしているので、第１発明の分流位置への切り換え時のみならず、合流位置への切り換え時においても、切り換え前後における第１および第２の吐出油路１０、１１で発生する流量変動が抑制され、操作性、作業効率が向上する。

第４発明では、第２発明において、更に、第１の合・分流弁１３および第２の合・分流弁２１が分流位置Ｂになっている状態で、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の必要流量Ｑ1d、Ｑ2dのうち少なくとも一方の必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax以上であるとコントローラ１４が判断した場合には（Ｓ３の判断ＮＯ）、最初に、第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われ（Ｓ１１）、第２の合・分流弁２１の切換え完了後（Ｓ１２の判断ＹＥＳ）に、第１の・分流弁１３を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われる（Ｓ１３）ように、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切換えが制御される。

本第４発明は、第３発明と同様の効果が得られる。

第５発明によれば、図１、図２に示すように、コントローラ１４で、第１の合・分流弁１３および第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換えると判断された場合には（Ｓ３の判断ＮＯ）、最初に、第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われ（Ｓ１１）、第２の合・分流弁２１の切換え完了後に（Ｓ１２の判断ＹＥＳ）、第１の合・分流弁１３を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われる（Ｓ１３）ように、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切換えが制御される。

このように本第５発明によれば、分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える際には、第２の合・分流弁２１を合流位置Ａに切り換え圧力補償をオンにしてから、第１の合・分流弁１３を合流位置Ａに切り換え第１および第２の吐出油路１０、１１を連通するようにしているので、合流位置への切り換え前後における第１および第２の吐出油路１０、１１で発生する流量変動が抑制され、操作性、作業効率が向上する。

第６発明によれば、図１、図２に示すように、第１の合・分流弁１３および第２の合・分流弁２１が分流位置Ｂになっている状態で、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の必要流量Ｑ1d、Ｑ2dのうち少なくとも一方の必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax以上であるとコントローラ１４が判断した場合には（Ｓ３の判断ＮＯ）、最初に、第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われ（Ｓ１１）、第２の合・分流弁２１の切換え完了後（Ｓ１２の判断ＹＥＳ）に、第１の・分流弁１３を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われる（Ｓ１３）ように、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切換えが制御される。

本第６発明は、第５発明と同様の効果が得られる。

図１は、本発明に係る建設機械の油圧制御装置の実施例を示す油圧回路図である。 図２は、図１に示すコントローラで行われる処理内容を示すフローチャートである。 図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示す第２の合・分流弁の切り換え動作のタイムチャート、第１の合・分流弁の切り換え動作のタイムチャートである。 図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１および第２の合・分流弁の切り換え動作中のモジュレーションカーブを例示した図である。 図５は、第１および第２の油圧アクチュエータの必要流量を求めるための対応関係を示した図である。 図６は図１の変形例を示した油圧回路図である。

以下、本発明に係る建設機械の油圧制御装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の油圧制御装置の実施形態を示す油圧回路図である。図１は、油圧ショベルに搭載される油圧回路を示している。

油圧ショベルには、ブーム、アーム、バケット等の複数の作業機および上部旋回体が設けられており、これら複数の作業機および上部旋回体は、対応する第１の作業機用油圧アクチュエータ４、第２の作業機用油圧アクチュエータ７が駆動されることにより、それぞれ作動される。第１の油圧アクチュエータ４、第２の油圧アクチュエータ７は、油圧シリンダまたは油圧モータで構成されるが、図１では説明の便宜上、油圧シリンダで示している。また、実際の油圧ショベルでは、各作業機および上部旋回体毎に油圧アクチュエータが設けられるが、本実施例では、説明の便宜上、アーム、上部旋回体に対応して第１の油圧アクチュエータ４が設けられ、ブーム、バケットに対応して第２の油圧アクチュエータ７が設けられているものとする。

これら第１および第２の油圧アクチュエータ４、７は、２個の可変容量型油圧ポンプ、つまり第１の油圧ポンプ２、第２の油圧ポンプ３を駆動源として駆動される。

第１および第２の油圧ポンプ２、３は、エンジン１によって駆動される。

第１の油圧ポンプ２の斜板２ａは、サーボ機構２５によって駆動される。サーボ機構２５は、制御信号（電気信号）に応じて作動して、第１の油圧ポンプ２の斜板２ａを制御信号に応じた位置に変化させる。第１の油圧ポンプ２の斜板２ａの傾転位置が変化されることによって、第１の油圧ポンプ２の容量（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化される。同様に、第２の油圧ポンプ３の斜板３ａは、サーボ機構２６によって駆動される。第２の油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転位置が変化されることによって、第２の油圧ポンプ３の容量（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化される。第１の油圧ポンプ２の斜板２ａが最大傾転位置（最大容量）にあり、エンジン１の回転数が最高回転数のときに、第１の油圧ポンプ２の吐出口から最大吐出流量Ｑmaxの圧油が供給される。同様に、第２の油圧ポンプ３の斜板３ａが最大傾転位置（最大容量）にあり、エンジン１の回転数が最高回転数のときに、第２の油圧ポンプ３の吐出口から最大吐出流量Ｑmaxの圧油が供給される。この最大吐出流量Ｑmax（ｌ/ｍｉｎ）を、本明細書では、「１ポンプ当たりの最大吐出流量」と定義する。

第１の油圧ポンプ２の吐出口は、第１の吐出油路１０を介して第１の主操作弁５の入口ポートに連通している。第１の主操作弁５の出口ポートは第１の油圧アクチュエータ４の油室に連通している。

第１の油圧ポンプ２から吐出された圧油は、第１の吐出油路１０を介して第１の主操作弁５に供給され、第１の主操作弁５を通過した圧油は、第１の油圧アクチュエータ４に供給される。

第１の主操作弁５は、たとえば運転室の左側に設けられた左操作レバー２９によって操作される。左操作レバー２９は、アーム、上部旋回体の作動を操作する操作レバーである。左操作レバー２９を操作することで、第１の主操作弁５から第１の油圧アクチュエータ４に供給される圧油の方向および流量が変化されて、それに応じた方向、速度でアーム、上部旋回体が作動される。

一方、第２の油圧ポンプ３の吐出口は、第２の吐出油路１１を介して第２の主操作弁８の入口ポートに連通している。第２の主操作弁８の出口ポートは第２の油圧アクチュエータ７の油室に連通している。

第２の油圧ポンプ３から吐出された圧油は、第２の吐出油路１１を介して第２の主操作弁８に供給され、第２の主操作弁８を通過した圧油は、第２の油圧アクチュエータ７に供給される。

第２の主操作弁８は、たとえば運転室の右側に設けられた右操作レバー３０によって操作される。右操作レバー３０は、ブーム、バケットの作動を操作する操作レバーである。右操作レバー３０を操作することで、第２の主操作弁８から第２の油圧アクチュエータ７に供給される圧油の方向および流量が変化されて、それに応じた方向、速度でブーム、バケットが作動される。

第１の吐出油路１０と第２の吐出油路１１とは、連通油路（合流油路）１２によって接続されている。連通油路１２上には、第１の合・分流弁１３が設けられている。第１の合・分流弁１３は、連通油路１２を開路して、第１の吐出油路１０と第２の吐出油路１１との間を連通させる合流位置Ａと、連通油路１２を閉路して、第１の吐出油路１０と第２の吐出油路１１との間を遮断させる分流位置Ｂを有した切換弁である。第１の合・分流弁１３は、付設された電磁ソレノイド１３ａに加えられる制御信号に応じて、切換え作動する。

第１の主操作弁５には、第１の主操作弁５の絞りの前後差圧を所定値に補償する第１の圧力補償弁６が設けられている。

一方、第２の主操作弁８には、第２の主操作弁８の絞りの前後差圧を所定値に補償する第２の圧力補償弁９が設けられている。

第１の圧力補償弁６は、第１の圧力補償弁６の出口ポート側圧力、つまり第１の油圧アクチュエータ４の保持圧が供給される第１受圧部６ａと、シャトル弁１５の出口ポート側のパイロット圧が供給される第２受圧部６ｂと、第１の受圧部６ａ側に設けられたバネ６ｃを備えている。

シャトル弁１５の一方の入口ポートは、保持圧導入油路１７を介して第１の圧力補償弁６の出口ポートに連通しており、シャトル弁１５の他方の入口ポートは、第１の負荷圧導入油路１６を介して、シャトル弁２２の出口ポートに連通している。

一方、第２の圧力補償弁９は、第２の圧力補償弁９の出口ポート側圧力、つまり第２の油圧アクチュエータ７の保持圧が供給される第１受圧部９ａと、シャトル弁１８の出口ポート側のパイロット圧が供給される第２受圧部９ｂと、第１の受圧部９ａ側に設けられたバネ９ｃを備えている。

シャトル弁１８の一方の入口ポートは、保持圧導入油路２０を介して第２の圧力補償弁９の出口ポートに連通しており、シャトル弁１８の他方の入口ポートは、第２の負荷圧導入油路１９に連通している。

シャトル弁２２は、第１の油圧アクチュエータ４の負荷圧、つまり第１の主操作弁５の出口ポート側圧Ｐ1と、第２の油圧アクチュエータ７の負荷圧、つまり第２の主操作弁８の出口ポート側圧Ｐ2のうち、高圧側の圧力、つまり最高負荷圧を検出して、最高負荷圧を第１の負荷圧導入油路１６および１９に出力する弁である。第１の負荷圧導入油路１６は、第２の合・分流弁２１を介して第２の負荷圧導入油路１９に連通している。

シャトル弁２２の一方の入口ポートは、負荷圧導入油路２３を介して第１の主操作弁５の出口ポートに連通しており、シャトル弁２２の他方の入口ポートは、第２の合・分流弁２１を介して負荷圧導入油路２４に連通している。

第２の合・分流弁２１は、シャトル弁２２で検出された最高負荷圧のパイロット圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路１６、１９に導入する合流位置Ａと、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧Ｐ1、Ｐ2を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路１６、１９にそれぞれ導入する分流位置Ｂとを有した切換弁である。第２の合・分流弁２１は、付設された電磁ソレノイド２１ａに加えられる制御信号に応じて、切換え作動する。

第１の吐出油路１０には、第１の吐出油路１０を流れる圧油の圧力Ｐ1pを検出する圧力センサ２７が設けられている。同様に、第２の吐出油路１１には、第２の吐出油路１１を流れる圧油の圧力Ｐ2pを検出する圧力センサ２８が設けられている。

圧力センサ２７、２８の検出信号は、コントローラ１４に入力される。また、左右操作レバー２９、３０の操作量Ｓ1、Ｓ2が操作量検出センサ３１、３２によって検出され、操作量Ｓ1、Ｓ2を示す信号がコントローラ１４に入力される。

コントローラ１４は、後述するように、入力された信号に基づいて、第１の合・分流弁１３、第２の合・分流弁２１の各電磁ソレノイド１３ａ、２１ａに出力すべき制御信号を作成し、これを出力して、第１の合・分流弁１３、第２の合・分流弁２１の切り換えを制御する。また、コントローラ１４は、後述するように、入力された信号に基づいて、サーボ機構２５、２６に出力すべき制御信号を作成し、これを出力して、第１の合・分流弁１３の切り換え制御の際に第１および第２の油圧ポンプ２、３の斜板２ａ、３ａの傾転位置を制御する。

なお図１では図示されていないが、第１および第２の油圧ポンプ２、３の斜板２ａ、３ａの傾転位置の制御は、上記切り換え制御の際を除き、ロードセンシング制御によって行われることを前提としている。

すなわち、たとえば第１の負荷圧導入油路１６に導入される負荷圧（仮にＰLとする）が、第１の油圧ポンプ２のサーボ機構２５に加えられるととともに、第１の吐出油路１０を流れる圧油の圧力（仮にＰpとする）が、第１の油圧ポンプ２のサーボ機構２５に加えられる。

ここで両圧力差Ｐp−ＰLは、第１の主操作弁５の絞り前後差圧ΔＰ1である。サーボ機構２５では、第１の主操作弁５の前後差圧ΔＰ1（＝Ｐp−ＰL）が一定差圧となるように第１の油圧ポンプ２の斜板２ａの傾転位置が制御される。

上記（１）式（Ｑ1＝ｃ・Ａ1・√（ΔＰ1））において、第１の主操作弁５の絞り前後差圧ΔＰ1が一定となるため、第１の油圧アクチュエータ４の負荷の大きさにかかわらず、第１の主操作弁５の開度Ａ1、つまり操作レバー２９の操作量Ｓ1に比例した流量Ｑ1を第１の油圧アクチュエータ４に供給することができ、操作性が向上する。

同様に、第２の油圧ポンプ３側についても、第２の負荷圧導入油路１６に導入される負荷圧（ＰL）が、第２の油圧ポンプ３のサーボ機構２６に加えられるととともに、第２の吐出油路１１を流れる圧油の圧力（Ｐp）が、第２の油圧ポンプ３のサーボ機構２６に加えられて、同様に、ロードセンシング制御が行われる。

また、油圧ショベルでは、作業機用の左右操作レバー２９、３０以外に、下部走行体の作動を操作する左右の走行用の操作レバー（あるいは操作ペダル）が、運転室に設けられている。

油圧ショベルの下部走行体は、左右履帯、左右駆動スプロケット等によって構成されており、車体の左右に設けられた左右の走行用油圧モータによって左右駆動スプロケットを駆動することにより、下部走行体が作動する。

左油圧モータは、第１の油圧アクチュエータ４に相当し、第１の吐出油路１０を介して供給される圧油によって駆動される。第１の主操作弁５に相当する左走行用操作弁が設けられており、左走行用操作レバーを操作することで、左走行用操作弁から左走行用油圧モータに供給される圧油の方向および流量が変化されて、それに応じた方向、速度で左駆動スプロケット、左履帯が作動される。

一方、右油圧モータは、第２の油圧アクチュエータ７に相当し、第２の吐出油路１１を介して供給される圧油によって駆動される。第２の主操作弁８に相当する右走行用操作弁が設けられており、右走行用操作レバーを操作することで、右走行用操作弁から右走行用油圧モータに供給される圧油の方向および流量が変化されて、それに応じた方向、速度で右駆動スプロケット、右履帯が作動される。

つぎに、図２のフローチャート、図３のタイムチャートを参照してコントローラ１４で行われる処理内容について説明する。図３（ａ）は第２の合・分流弁２１の切り換え動作のタイムチャートを示し、図３（ｂ）は第１の合分流弁１３の切り換え動作のタイムチャートを示している。

オペレータがキースイッチをエンジンスタート位置に操作すると、電源からコントローラ１４に電圧が印加されてコントローラ１４が起動し、エンジン１が始動される。これに伴いコントローラ１４で図２の処理がスタートされる。コントローラ１４の起動時の初期状態では、第１の合・分流弁１３、第２の合・分流弁２１は共に、合流位置Ａに位置されるように、各電磁ソレノイド１３ａ、２１ａに制御信号が出力される。

第２の合・分流弁２１が、合流位置Ａに位置されているときには、圧力補償が行われる。

第２の合・分流弁２１が合流位置Ａに位置されると、第１の負荷圧導入油路１６と第２の負荷圧導入油路１９とが連通するとともに、負荷圧導入油路２４が、シャトル弁２２の入口ポートに連通する。ここで、第１の主操作弁５の出口ポート側圧である負荷圧Ｐ1よりも第２の主操作弁８の出口ポート側圧である負荷圧Ｐ2の方が高圧であるとすると、負荷圧導入油路２４からシャトル弁２２を介して第１の負荷圧導入油路１６に最高負荷圧Ｐ2が導入される。これにより第１の負荷圧導入油路１６、シャトル弁１５を介して第１の圧力補償弁６の第２受圧部６ｂに、最高負荷圧Ｐ2が加えられる。この結果、第１の主操作弁５の出口ポート側の負荷圧は、自己の負荷圧Ｐ1から、みかけ上、最高負荷圧Ｐ2に変化する。

一方、負荷圧導入油路２４からシャトル弁２２、第１の負荷圧導入油路１６を介して第２の負荷圧導入油路１９に最高負荷圧Ｐ2が導入される。これにより第２の負荷圧導入油路１９、シャトル弁１８を介して第２の圧力補償弁９の第２受圧部９ｂに、最高負荷圧Ｐ2が加えられる。この結果、第２の主操作弁８の出口ポート側の負荷圧は、自己の負荷圧Ｐ2（最高負荷圧）を維持する。

第１および第２の主操作弁５、８から第１および第２の油圧アクチュエータ４、７に供給される圧油の流量Ｑ1、Ｑ2（ｌ/ｍｉｎ）は、第１および第２の主操作弁の開口面積をＡ1、Ａ2とし、第１および第２の主操作弁の絞り前後差圧をΔＰ1、ΔＰ2とし、流量係数をｃとすると、下記（１）、（２）式で表される。

Ｑ1＝ｃ・Ａ1・√（ΔＰ1） …（１）
Ｑ2＝ｃ・Ａ2・√（ΔＰ2） …（２）
圧力補償が行われると、負荷が軽い側の第１の主操作弁５の絞り前後差圧、つまり上記（１）式の右辺のΔＰ1は、負荷が重い側の第２の主操作弁８の絞り前後差圧ΔＰ2と同じ値になる。このため圧力補償状態では、下記（３）式に示す関係が成立する。

Ｑ1/Ｑ2＝Ａ1/Ａ2 …（３）
このように圧力補償が行われることにより、第１および第２の主操作弁５、８の絞り前後差圧が同一値となり、負荷の影響を受けることなく、第１および第２の主操作弁５、８の開度Ａ1、Ａ2、つまり左右操作レバーの操作量に比例した流量Ｑ1、Ｑ2が第１および第２の油圧アクチュエータ４、７に供給されることになり、複数の作業機を複合動作させるときの操作性が向上する。

以上のように初期状態では合流状態にして、左右走行用操作レバーが中立位置にあるか（オフ）、それとも操作された（オン）かが判断される（Ｓ１）。

左右走行用操作レバーが操作されている場合（Ｓ１の判断ＮＯ）には、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３に示す走行ロジックが実行され、本発明に係る制御（Ｓ３〜Ｓ１４）は行われない。

走行ロジックでは、まず、作業機用操作レバー２９、３０が中立位置にある（オフ）か、それとも操作された（オン）かかが判断される（Ｓ２１）。

作業機用操作レバー２９、３０が中立位置にあると判断された場合（Ｓ２１の判断ＹＥＳ）には、作業機は作動せずに下部走行体が単独で作動している場合であるので、下部走行体の左右履帯の作動を分流状態にして行うようにする。すなわち、第１の合・分流弁１３、第２の合・分流弁２１は共に、合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換えられる。下部走行体が単独で作動している場合に、一義的に分流状態にしているのは、ステアリング操作時の操作性を確保するためである。仮にステアリングを切っているときに、合流状態にすると、圧力補償が行われて負荷が軽い方の走行用油圧モータ（たとえば左走行用油圧モータ）に、圧油が流れ易くなり、ステアリング操作時の操作性が悪化するので、これを避けるためである（Ｓ２２）。

一方、作業機用操作レバー２９、３０が操作されたと判断された場合（Ｓ２１の判断ＮＯ）には、作業機と下部走行体が複合動作している場合であるので、第１の合・分流弁１３、第２の合・分流弁２１の合流位置Ａを維持し、合流状態のままとする（Ｓ２３）。

左右走行用操作レバーが中立位置にある場合（Ｓ１の判断ＹＥＳ）には、つぎに、作業機用操作レバー２９、３０が操作された（オン）か否か（オフ）が判断される（Ｓ２）。

作業機用操作レバー２９、３０が操作されていない（中立位置にある）と判断された場合（Ｓ２の判断ＮＯ）は、再度Ｓ１の処理に戻るが、作業機用操作レバー２９、３０のいずれかが操作されたと判断された場合（Ｓ２の判断ＹＥＳ）は、Ｓ３に移行する。

Ｓ３では、左右操作レバー２９、３０の操作量Ｓ1、Ｓ2に基づいて、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７に供給されるべき必要流量Ｑ1d、Ｑ2d（ｌ/ｍｉｎ）が演算される。

上記（３）式（Ｑ1/Ｑ2＝Ａ1/Ａ2）から明らかなように、合流状態では圧力補償によって、第１および第２の主操作弁５、８の開度Ａ1、Ａ2に応じて第１および第２の油圧アクチュエータ４、７に供給される流量Ｑ1、Ｑ2が定まる。よって
左右操作レバー２９、３０の操作量Ｓ1、Ｓ2（第１および第２の主操作弁５、８の開度Ａ1、Ａ2）に基づいて、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７に供給されるべき必要流量Ｑ1d、Ｑ2dを求めることができる。

図５は、必要流量Ｑ1d、Ｑ2dの別の求め方について説明する図である。

この場合、同図５に示すように、予め第１の油圧アクチュエータ４の負荷圧Ｐ1と操作レバー２９の操作量Ｓ1と第１の油圧アクチュエータ４の必要流量Ｑ1dとの対応関係が記憶されている。そして、第１の油圧アクチュエータ４の負荷圧Ｐ1が検出され、この検出負荷圧Ｐ1と、検出されたレバー操作量Ｓ1とに基づいて、図５に示す対応関係にしたがい第１の油圧アクチュエータ４の必要流量Ｑ1dが演算される。同様にして、第２の油圧アクチュエータ７の負荷圧Ｐ2が検出され、検出負荷圧Ｐ2とレバー操作量Ｓ2とに基づいて、図５に示す対応関係にしたがい第２の油圧アクチュエータ７の必要流量Ｑ2dが演算される。

以上のようにして演算された第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dそれぞれが、第１および第２のポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満になっているか否かが判断される（Ｓ３）。

演算された第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dのそれぞれが、第１および第２のポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満であると判断された場合（Ｓ３の判断ＹＥＳ）は、合流状態から分流状態にすべきと判断して、Ｓ４に移行する。すなわち、第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dのそれぞれが、第１および第２のポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満であるときは、各油圧アクチュエータ４、７に供給すべき流量を、対応する１個の油圧ポンプの最大吐出流量でまかなえ、分流状態にしても、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７で十分に動作速度が確保され、作業効率の低下を招くことはない。また、分流状態にした方が合流状態で圧力補償の機能を働かせて圧力損失を招くよりもエネルギー効率の観点から望ましい。そこで合流状態で圧力補償を行うことによる圧力損失、それによるエネルギーロスを回避すべく、作業途中でも迅速に分流状態に移行する。

このように合流状態から分流状態にする状況は、たとえばアームとバケットを複合動作させている場合である。アームとバケットを複合動作させているときは、レバー操作量が小さい場合だけでなく、操作レバー２９、３０を最大ストローク位置にして掘削作業を行っている状況でも、負荷圧が高い場合には、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dのそれぞれは、１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満となる。

また、油圧ショベルからダンプトラックへの排土後に、バケットを掘削位置に戻す「ダウン旋回動作」を行う場合には、上部旋回体の旋回動作とブームを下げる動作とが複合して行われる。元々旋回動作は、１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満で行われる作業であり、ブームを下げる動作は、負荷圧力が低く、必要流量は、油圧アクチュエータ７内の負圧減少が生じないレベルの少ない流量で十分である。また、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７からタンクに排出される圧油を再利用する油圧再生回路を採用すれば、必要流量は、１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満で十分まかなえる。

以下、Ｓ４〜Ｓ１０までの処理によって、第１の合・分流弁１３、第２の合・分流弁２１は合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換えられる。

コントローラ１４は、最初に、第１の合・分流弁１３を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える動作が行われ、第１の合・分流弁１３の切換え完了後に、第２の合・分流弁２１を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁１３、２１に制御信号を出力する。これは、最初に第１および第２の吐出油路１０、１１の分流を行い、それに引き続き第１および第２の負荷圧導入油路１６、１９の分流を行うことで、分流に切り換えるに際して合流時の圧力補償の機能を出来る限り継続させるようにして、合・分流弁１３、２１の切り換えの前後で発生する流量変動を抑制するためである。

すなわち、まず、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ1で第１の合・分流弁１３を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える動作、つまり連通油路１２を閉路する動作を開始する（Ｓ４）。

第１の合・分流弁１３の合流位置Ａから分流位置Ｂへの切り換え動作、つまり第１の合・分流弁１３の閉動作は、図３（ｂ）に示すモジュレーションカーブにしたがいスプールが所定の時間（たとえば０．３〜０．５ｓｅｃ）をかけて開位置Ａから閉位置Ｂに移動するように行われる（Ｓ４〜Ｓ８）。

第１の合・分流弁１３の閉動作のモジュレーションカーブは、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示するものであってもよい。

第１の合・分流弁１３の閉動作中、コントローラ１４は、圧力センサ２７、２８の検出圧力Ｐ1p、Ｐ2pに基づいて、第１および第２の油圧ポンプ２、３の斜板２ａ、３ａを制御する。

圧力センサ２７、２８の検出圧力Ｐ1p、Ｐ2pに基づいて、第１および第２の油圧ポンプ２、３の吐出流量Ｑ1p、Ｑ2p（ｌ/ｍｉｎ）の流量差Ｑ1p−Ｑ2pが演算され、第１の油圧ポンプ２の吐出流量Ｑ1pが第２の油圧ポンプ３の流量Ｑ2pよりも大きいか否かが判断される（Ｓ５）。

第１の油圧ポンプ２の吐出流量Ｑ1pが第２の油圧ポンプ３の流量Ｑ2pよりも大きいと判断された場合（Ｓ５の判断ＹＥＳ）には、第１の油圧ポンプ２の吐出流量Ｑ1pが所定の微小流量ΔＱ1pづつ徐々に増大するとともに、第２の油圧ポンプ３の吐出流量Ｑ2pが所定の微小流量ΔＱ2pづつ徐々に減少するように、サーボ機構２５、２６に制御信号が出力される。第１の油圧ポンプ２の吐出流量の増大、第２の油圧ポンプ３の吐出流量の減少は、上記Ｓ３で演算された第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dに到達するまで行われる。ただし、吐出流量増大の最大値は、油圧ポンプ２の最大吐出流量Ｑmax（最大斜板傾転位置）までである（Ｓ６）。

一方、第１の油圧ポンプ２の吐出流量Ｑ1pが第２の油圧ポンプ３の流量Ｑ2p以下であると判断された場合（Ｓ５の判断ＮＯ）には、第１の油圧ポンプ２の吐出流量Ｑ1pが所定の微小流量ΔＱ1pづつ徐々に減少するとともに、第２の油圧ポンプ３の吐出流量Ｑ2pが所定の微小流量ΔＱ2pづつ徐々に増大するように、サーボ機構２５、２６に制御信号が出力される。第１の油圧ポンプ２の吐出流量の減少、第２の油圧ポンプ３の吐出流量の増大は、上記Ｓ３で演算された第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dに到達するまで行われる。ただし、吐出流量増大の最大値は、油圧ポンプ３の最大吐出流量Ｑmax（最大斜板傾転位置）までである（Ｓ７）。

つぎに第１の合・分流弁１３の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が完了したか否かが判断される（Ｓ８）。

第１の合・分流弁１３の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が完了していない場合には（Ｓ８の判断ＮＯ）、再度Ｓ４に戻り、第１の合・分流弁１３の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が継続して行われるが（Ｓ４）、第１の合・分流弁１２の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が完了した場合（Ｓ８の判断ＹＥＳ）には、つぎのＳ９に移行して、第２の合・分流弁２１の合流位置Ａから分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が開始される（Ｓ９）。

図３（ａ）に示すように、第２の合・分流弁２１の合流位置Ａから分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）は、第１の合・分流弁１３の切り換え動作開始時刻ｔ1から所定の時間遅れた時刻ｔ2で開始される。そして、その切り換え動作は、第１の合・分流弁１３の切り換え動作時と同様に、図３（ａ）に示すモジュレーションカーブにしたがいスプールが所定の時間（たとえば０．３〜０．５ｓｅｃ）をかけて閉位置Ｂまで移動するようにして、行われる（Ｓ９〜Ｓ１０）。

第２の合・分流弁２１の閉動作のモジュレーションカーブは、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示するものであってもよい。

第２の合・分流弁２１の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が完了したか否かが判断され（Ｓ１０）、第２の合・分流弁２１の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が完了していない場合には（Ｓ１０の判断ＮＯ）、再度Ｓ９に戻り、第２の合・分流弁２１の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が継続して行われるが（Ｓ９）、第２の合・分流弁２１の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）が完了した場合には（Ｓ１０の判断ＹＥＳ）、再度Ｓ１に戻り、改めて走行用操作レバーがオフされたか否かが判断され、以下同様の処理が繰り返し実行される。

第２の合・分流弁２１が分流位置Ｂに位置されると、圧力補償が解除される。

第２の合・分流弁２１が分流位置Ｂに位置されると、第１の負荷圧導入油路１６と第２の負荷圧導入油路１９とが遮断されるとともに、負荷圧導入油路２４とシャトル弁２２の入口ポートとが遮断される。これにより負荷圧導入油路２３、シャトル弁２２、第１の負荷圧導入油路１６、シャトル弁１５を介して第１の圧力補償弁６の第２受圧部６ｂに、自己の負荷圧Ｐ1が加えられる。この結果、第１の主操作弁５の出口ポート側の負荷圧は、自己の負荷圧Ｐ1を維持する。

一方、負荷圧導入油路２４、第２の合・分流弁２１の連通路２１ｂ、第２の負荷圧導入油路１９、シャトル弁１８を介して第２の圧力補償弁９の第２受圧部９ｂに、自己の負荷圧Ｐ2が加えられる。この結果、第２の主操作弁８の出口ポート側の負荷圧は、自己の負荷圧Ｐ2を維持する。

以上のように本実施例によれば、第１の合・分流弁１３の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）完了後に第２の合・分流弁２１の分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）を開始するようにして、分流位置に切り換えるに際して合流時の圧力補償をできる限り継続して行わせるようにしたので、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切り換えの前後における流量変動が抑制される。これにより操作性が向上し、作業効率が向上する。

一方、Ｓ３で、演算された第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dのうち、少なくとも一方が、第１および第２のポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax以上であると判断された場合（Ｓ３の判断ＮＯ）は、分流状態から合流状態にすべきと判断して、Ｓ１１に移行する。すなわち、第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量Ｑ1d、Ｑ2dのうち、少なくとも一方が、第１および第２のポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax以上であるときは、各油圧アクチュエータ４、７に供給すべき流量が、対応する１個の油圧ポンプの最大吐出流量だけではまかなえない場合であり、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の動作速度を十分に確保して作業効率の低下を招かないようにするためには、第１および第２の油圧ポンプ２、３の吐出流量を合流させて、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７に供給する必要がある。

このように分流状態から合流状態にする状況は、たとえば、ブームを上げる動作とアーム動作とを複合して行っている場合である。

以下、Ｓ１１〜Ｓ１４までの処理によって、第１の合・分流弁１３、第２の合・分流弁２１は分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換えられる。

コントローラ１４は、最初に、第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁２１の切換え完了後に、第１の合・分流弁１３を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁１３、２１に制御信号を出力する。これは、最初に第１および第２の負荷圧導入油路１６、１９の合流を行い、それに引き続き第１および第２の吐出油路１０、１１の合流を行うことで、合流に切り換えるに際して合流時の圧力補償の機能を早めに効かせるようにして、合・分流弁１３、２１の切り換えの前後で発生する流量変動を抑制するためである。

すなわち、まず、図３（ａ）に示すように、時刻ｔ3で第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える動作を開始する（Ｓ１１）。

第２の合・分流弁２１の分流位置Ｂから合流位置Ａへの切り換え動作、つまり第２の合・分流弁２１の開動作は、図３（ａ）に示すモジュレーションカーブにしたがいスプールが所定の時間（たとえば０．３〜０．５ｓｅｃ）をかけて閉位置Ｂから開位置Ａに移動するように行われる（Ｓ１１〜Ｓ１２）。

第２の合・分流弁２１の開動作のモジュレーションカーブは、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示するカーブに相当するものであってもよい。

第２の合・分流弁１３の合流位置Ｂへの切り換え動作（開動作）が完了したか否かが判断され（Ｓ１２）、第２の合・分流弁２１の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が完了していない場合には（Ｓ１２の判断ＮＯ）、再度Ｓ１１に戻り、第２の合・分流弁２１の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が継続して行われるが（Ｓ１１）、第２の合・分流弁２１の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が完了した場合（Ｓ１２の判断ＹＥＳ）には、つぎのＳ１３に移行して、第１の合・分流弁１３の分流位置Ｂから合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が開始される（Ｓ１３）。

図３（ｂ）に示すように、第１の合・分流弁１３の分流位置Ｂから合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）は、第２の合・分流弁２１の切り換え動作開始時刻ｔ3から所定の時間遅れた時刻ｔ4で開始される。そして、その切り換え動作は、第２の合・分流弁２１の切り換え動作時と同様に、図３（ｂ）に示すモジュレーションカーブにしたがいスプールが所定の時間（たとえば０．３〜０．５ｓｅｃ）をかけて開位置Ａまで移動するようにして、行われる（Ｓ１３〜Ｓ１４）。

第１の合・分流弁１３の開動作のモジュレーションカーブは、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示するものであってもよい。

第１合・分流弁１３の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が完了したか否かが判断され（Ｓ１４）、第１の合・分流弁１３の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が完了していない場合には（Ｓ１４の判断ＮＯ）、再度Ｓ１３に戻り、第１の合・分流弁１３の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が継続して行われるが（Ｓ１３）、第１の合・分流弁１３の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）が完了した場合には（Ｓ１４の判断ＹＥＳ）、再度Ｓ１に戻り、改めて走行用操作レバーがオフされたか否かが判断され、以下同様の処理が繰り返し実行される。

以上のように本実施例によれば、第２の合・分流弁２１の合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）完了後に第１の合・分流弁１３の合流位置Ａへの切り換え
動作（開動作）を開始するようにして、合流位置に切り換えるに際して合流時の圧力補償をできる限り早めに効かせるようにしたので、第１および第２の合・分流弁１３、２１の切り換えの前後における流量変動が抑制される。これにより操作性が向上し、作業効率が向上する。

なお、第１の合・分流弁１３の分流位置Ｂから合流位置Ａへの切り換え動作（開動作）の際にも（Ｓ１３、Ｓ１４）、第１の合・分流弁１３の合流位置Ａから分流位置Ｂへの切り換え動作（閉動作）の際の制御（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）と同様に、第１および第２の油圧ポンプ２、３の斜板２ａ、３ａの傾転位置を制御してもよい。

以上のように、本実施例によれば、合流位置から分流位置に切り換える際には、第１および第２の吐出油路１０、１１を遮断してから、圧力補償をオフにするようにし、分流位置から合流位置に切り換える際には、圧力補償をオンにしてから、第１および第２の吐出油路１０、１１を連通させるようにしたので、合分流弁１３、２１の切り換え前後で第１および第２の吐出油路１０、１１に発生する流量変動が抑制されて、操作性、作業効率が向上する。

また、本実施例によれば、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の必要流量Ｑ1d、Ｑ2dを演算し、必要流量Ｑ1d、Ｑ2dが第１および第２の油圧ポンプ２、３の１ポンプ当たりの最大吐出流量Ｑmax未満であるか否かに応じて、分流位置に切り換えるか、合流位置に切り換えるかを判断するようにしたので、合・分流弁１３、２１の切換時期が正確に判断され、圧力補償弁６、９の圧力損失によるエネルギーロスが抑制されてエネルギー効率が向上するとともに、複数の作業機（複数の油圧アクチュエータ４、７）を複合動作させるときの作業効率が向上する。

なお、また、第１の合・分流弁１３の切り換えを開始する時刻ｔ1から第２の合・分流弁２１の切り換えを開始する時刻ｔ2までの遅れ時間ｔ2−ｔ1、あるいは第２の合・分流弁２１の切り換え開始する時刻ｔ3から第１の合・分流弁１３の切り換えを開始する時刻ｔ4までの遅れ時間ｔ4−ｔ3は、両者とも同じ時間に設定してもよく、また異ならせてもよい。また、上記遅れ時間ｔ2−ｔ1、ｔ4−ｔ3は、作業機（油圧アクチュエータ）の種類毎に異ならせてもよい。また、モジュレーションカーブは、第１の合・分流弁１３を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える場合、第１の合・分流弁１３を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える場合、第２の合・分流弁２１を合流位置Ａから分流位置Ｂに切り換える場合、第２の合・分流弁２１を分流位置Ｂから合流位置Ａに切り換える場合の全ての場合について、同じモジュレーションカーブを使用してもよく、各場合で適宜モジュレーションカーブを異ならせてもよい。

また、本実施例では、第１および第２の吐出油路１０、１１それぞれに圧力センサ２７、２８を設けて、これら圧力センサ２７、２８の検出圧力に基づいて第１および第２の吐出油路１０、１１を流れる圧油の流量差Ｑ1p−Ｑ2pを求めるようにしているが、流量差Ｑ1p−Ｑ2pを求めるためのセンサは、圧力センサ以外のセンサであってもよい。たとえば第１および第２の吐出油路１０、１１を流れる各圧油の差圧を検出する差圧センサを設けて、この差圧センサで検出された基づいて流量差Ｑ1p−Ｑ2pを求めてもよく、第１および第２の吐出油路１０、１１を流れる圧油の各量Ｑ1p、Ｑ2pを検出する流量センサを各吐出油路１０、１１毎に設け、各流量センサの検出流量Ｑ1p、Ｑ2pに基づいて流量差Ｑ1p−Ｑ2pを求めてもよい。

また、本実施例では、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の必要流量Ｑ1d、Ｑ2dを操作レバー２９、３０の操作量Ｓ1、Ｓ2に基づいて演算するようにしているが、図６に示すように、第１および第２の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）４、７それぞれに、油圧アクチュエータ４、７のロッドのストローク量を検出するストローク量検出センサ３３、３４を設け、これら各ストローク量センサ３３、３４で検出されたストローク量に基づいて、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の必要流量Ｑ1d、Ｑ2dを演算してもよい。

また、本実施例では、建設機械として、履帯式の油圧ショベルを想定し、走行用操作レバーがオンの場合には（Ｓ１の判断ＮＯ）、第１および第２の油圧アクチュエータ４、７の必要流量Ｑ1d、Ｑ2d如何にかかわらず、走行ロジック（Ｓ２１〜２３）に移行することにして、本実施例の制御（Ｓ３〜Ｓ１４）を行わないようにしているが、本発明は、履帯式の油圧ショベル以外の建設機械に対しても適用可能であり、また走行用操作レバーがオンされている場合にも、本発明の制御を行うようにしてもよい。

たとえば車輪式の建設機械、たとえばホイールローダに本発明を適用してもよく、図２のフローチャートにおけるＳ１、走行ロジック（Ｓ２１〜Ｓ２３）の処理を省略して、作業機用操作レバーが操作された否かに応じて（Ｓ２）、本発明の制御（Ｓ３〜Ｓ１４）に移行させてもよい。

Claims (6)

1. 第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
   第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
   第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
   第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
   第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
   第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
   最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
   第１の合・分流弁および第２の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換えると判断された場合に、最初に、第１の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われ、第１の合・分流弁の切換え完了後に、第２の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
2. 第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
   第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
   第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
   第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
   第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
   第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
   最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
   第１および第２の油圧アクチュエータに供給されるべき必要流量を演算する必要流量演算手段と、
   必要流量演算手段で演算された第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量未満になったか否かを判断する判断手段と、
   第１の合・分流弁および第２の合・分流弁が合流位置になっている状態で、判断手段が、第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量未満であると判断した場合に、最初に、第１の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われ、第１の合・分流弁の切換え完了後に、第２の合・分流弁を合流位置から分流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
3. 前記制御手段は、
   第１の合・分流弁および第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換えると判断された場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御すること
   を特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧制御装置。
4. 前記制御手段は、
   第１の合・分流弁および第２の合・分流弁が分流位置になっている状態で、判断手段が、第１および第２の油圧アクチュエータの必要流量のうち少なくとも一方の必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量以上であると判断した場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御すること
   を特徴とする請求項２記載の建設機械の油圧制御装置。
5. 第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
   第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
   第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
   第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
   第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
   第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
   最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
   第１の合・分流弁および第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換えると判断された場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
6. 第１および第２の可変容量型油圧ポンプと、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油が供給されて駆動される第１および第２の油圧アクチュエータと、
   第１および第２の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量が切り換えられる第１および第２の主操作弁と、
   第１および第２の可変容量型油圧ポンプの吐出口と第１および第２の主操作弁とを連通する第１および第２の吐出油路と、
   第１および第２の主操作弁の前後差圧を所定値に補償する第１および第２の圧力補償弁と、
   第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を連通させる合流位置と、第１の吐出油路と第２の吐出油路との間を遮断させる分流位置とに切り換える第１の合・分流弁と、
   第１および第２の油圧アクチュエータの各負荷圧のうち最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出手段と、
   第１および第２の圧力補償弁に負荷圧を導入する第１および第２の負荷圧導入油路と、
   最高負荷圧検出手段で検出された最高負荷圧の圧油を、第１および第２の負荷圧導入油路に導入する合流位置と、第１および第２の油圧アクチュエータの負荷圧を、対応する第１および第２の負荷圧導入油路にそれぞれ導入する分流位置とに切り換える第２の合・分流弁と、
   第１および第２の油圧アクチュエータに供給されるべき必要流量を演算する必要流量演算手段と、
   必要流量演算手段で演算された第１および第２の油圧アクチュエータの各必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量未満になったか否かを判断する判断手段と、
   第１の合・分流弁および第２の合・分流弁が分流位置になっている状態で、判断手段が、第１および第２の油圧アクチュエータの必要流量のうち少なくとも一方の必要流量が、第１および第２の可変容量型油圧ポンプの１ポンプ当たりの最大吐出流量以上であると判断した場合に、最初に、第２の合・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われ、第２の合・分流弁の切換え完了後に、第１の・分流弁を分流位置から合流位置に切り換える動作が行われるように、第１および第２の合・分流弁の切換えを制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。

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