JPH01266301A - 油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は油圧ショベル、油圧式クレーン等の油圧機械に
備えられ、１つの主油圧源で同時に複数のアクチュエー
タを駆動することができる油圧駆動装置に関する。

〈従来の技術〉 第６図は従来の油圧駆動装置の一例を示す回路図である
。この油圧駆動装置は、主油圧源である可変容量油圧ポ
ンプ１に対して複数のアクチュエータ、例えば油圧シリ
ンダ２．３を備えており、油圧ポンプ１と油圧シリンダ
２との間に、この油圧シリンダ２に供給される圧油の流
れを制御する方向制御弁４を設け、油圧ポンプ１と油圧
シリンダ３との間に、この油圧シリンダ３に供給される
圧油の流れを制御する方向制御弁５を設けである。

そして、油圧ポンプ１と方向制御弁４との間、油圧ポン
プ１と方向制御弁５との間のそれぞれに、これらの方向
制御弁４．５に導かれる圧油の圧力が一定圧となるよう
に補償する弁体、すなわち圧力補償弁６．７を設けであ
る。また、これらの圧力補償弁６．７の一方の駆動部に
、これらの圧力補償弁６．７を開くように作動させる所
定力を付与する付勢手段、すなわちばわ８．９を設けで
ある。さらに、油圧ポンプ１の押しのけ容積を制御する
制御用アクチュエータｌＯと、この制御用アクチュエー
タ１０の駆動を制御する流量調整弁１１とを設けである
。流量調整弁１１のパイロット室は油圧ポンプ１の吐出
管路１３に管路１４を介して連絡され、この流量調整弁
１１のばね室は各方向制御弁４．５に接続される管路に
連絡するシャトル弁１５に管路１６を介して連絡されて
いる。

なお、常に油圧ポンプｌから吐出される圧油の圧力が油
圧シリンダ２．３の駆動に伴って生じる負荷圧のうちの
最高負荷圧よりも大きくなるように設定されている。

このように構成される油圧駆動装置にあっては、方向制
御弁４．５の切換えに伴って油圧ポンプ１から油圧シリ
ンダ２．３に圧油が供給され、それぞれの油圧シリンダ
２．３の単独の伸縮動作、あるいは複合した伸縮動作を
おこなえるようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述した油圧駆動装置にあって、仮に油圧シリンダ３は
高圧が供給されることによって駆動する高圧アクチュエ
ータ、油圧シリンダ２は低圧が供給されることによって
駆動する低圧アクチュエータであるものとする。これら
の油圧シリンダ２．３を同時に操作（複合操作）させる
ために方向制御弁４．５を切換えたとき、油圧ポンプ１
の最大流量が比較的少なく、この最大流量に比べて方向
制御弁４．５の要求流量が大きい場合には、低圧側の方
向制御弁４の通過損失が少なく油圧ポンプ１の吐出圧が
低下し、圧力補償弁６の下流側の圧力がこの圧力補償弁
６の作動圧に達せず、圧力補償弁６が全開したままとな
って油圧シリンダ２　（！１．１１に供給されるポンプ
流量の制限を実施しない事態を生じる。この結果、高圧
アクチュエータである油圧シリンダ３を駆動する駆動圧
が発生せず、この油圧シリンダ３の作動が不能となる。

このような場合には、複合操作の実現のために、方向制
御弁４のストロークをオペレータが手動調整してこの方
向制御弁４の開口量を小さくする操作が必要となる。こ
のように、従来の油圧駆動装置にあっては煩雑な方向制
御弁の手動調整操作を要し、複合操作の操作性が低下し
やすい。このことは、油圧ポンプ１によって駆動される
アクチュエータの数が多くなる程顕著である。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、高圧アクチュエータと低圧ア
クチュエータの複合操作を、煩雑な方向制御弁の手動調
整操作を要することなくおこなうことができる油圧駆動
装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本発明は、主油圧源と、こ
の主油圧源から供給される圧油によって駆動する複数の
アクチュエータと、主油圧源とアクチュエータのそれぞ
れとの間に介設され、主油圧源から供給される圧油の流
れを制御する方向制御弁とこれらの方向制御弁に導かれ
る圧油の圧力を補償する弁体とを備えた油圧駆動装置に
おいて、主油圧源から供給される圧油の圧力と、アクチ
ュエータの駆動に伴って生じる負荷圧のうちの最高負荷
圧との差圧の減少に応じて小さくなる制御力を上述の弁
体の負荷圧が付与される駆動部に導く制御力付加手段を
設けた構成にしである。

〈作用〉 本発明は上記のように構成したことがら、主油圧源から
供給される圧油の圧力と、アクチュエータの駆動に伴っ
て生じる負荷圧のうちの最大負荷圧との差圧が減少した
とき、すなわち、低圧アクチュエータと高圧アクチュエ
ータの複合操作に際し、低圧アクチュエータ側に油圧ポ
ンプから吐出される圧油が流れて、この低圧アクチュエ
ータに係る方向制御弁に導かれる圧油の圧力を補償する
弁体が全開したままとなり、油圧ポンプの吐出圧が下っ
た場合には、制御力付加手段を介して上述の差圧の減少
に応じて小さくなる制御力を上述の弁体の負荷圧が付与
される駆動部に与えることができ、これにより当該弁体
が駆動し、その開口量が小さく制限されて油圧ポンプの
吐出圧が高くなり、高圧アクチュエータ側に駆動可能な
圧を供給でき、何らオペレータによる方向制御弁の手動
調整操作を要することなく、所望の複合操作を実現させ
ることができる。

〈実施例〉 第１図は本発明の油圧駆動装置の第１の実施例を示す回
路図、第２図は第１図に示す第１の実施例に備えられる
制御装置の設定手段で設定される関数関係を示す説明図
である。

第１図に示す第１の実施例は、前述した第６図に示す従
来の油圧駆動装置と同様に、主油圧源である可変容量油
圧ポンプ１と低圧アクチュエータである油圧シリンダ２
と、高圧アクチュエータである油圧シリンダ３と、油圧
シリンダ２．３に供給される圧油の流れを制御する方向
制御弁４．５と、これらの方向制御弁４．５に導かれる
圧油の圧力を補償する弁体である圧力補償弁６．７と、
油圧ポンプ１の押しのけ容積を制御する制御用アクチュ
エータ１０と、この制御用アクチュエータ１０の駆動を
制御する流量調整弁１１と、油圧ポンプ１の吐出管路１
３と流量調整弁１１のパイロット室とを連絡する管路１
４と、回路の負荷圧が導かれるシャトル弁１５と流量調
整弁１１のばね室とを連絡する管路１６とを備えている
。

そして、この第１の実施例は、油圧ポンプ１から供給さ
れる圧油の圧力ｐｐと、油圧シリンダ２．３の゛駆動に
伴って生じる負荷圧のうちの最高負荷圧ＰＬＳとの差圧
Ｐｐ　　Ｐｔｓの減少に応じて小さくなる制御力ｆｃを
弁体、すなわち圧力補償弁６．７の負荷圧が付与される
駆動部に与える制御力付加手段２０を設けである。

この制御力付加手段２０は、油圧ポンプ１の吐出管路１
３と管路１６との双方に連絡され、吐出管路１３を介し
て導かれる油圧ポンプ１の圧油の圧力ＰＰと管路１６を
介して導・かれる最高負荷圧ＰＬＳとの差圧を検出し、
その検出値を電気信号として出力する差圧検出装置２１
と、この差圧検出装置２１から出力される検出値に応じ
た制御力ｆＣを信号として出力する制御装置２２と、こ
の制御装置２２から出力される電気信号に基づいて圧力
補償弁６．７の負荷圧が付与される駆動部に与えられる
制御力ｆｃを発生させる制御力発生装置２３とを含んで
いる。上述した制御袋Ｗ２２は差圧検出装置２１から出
力される信号を入力する入力部２４と、例えば第２図に
示す差圧Ｐｐ　　ＰＬｓと制御力ｆｃとの関数関係が設
定される設定手段を含む記憶部２５と、この入力部２４
から入力された検出値、すなわち差圧ＰＰ　　ＰＬＳに
基づいて記憶部２５に含まれる設定手段の内容を読出し
、当該差圧に対応する制御力ｆｃを求める演算部２６と
、この演算部２６で求めた制御力ｆｃを電気信号として
出力する出力部２７とを備えている。

また、上述した制御力発生装置２３は、例えばパイロッ
ト油圧源２８と、圧力補償弁６．７のそれぞれの負荷圧
ＰＬ２、ＰＬＳが付与される駆動部の双方を連絡する管
路２９と、この管路２９とパイロット油圧源２８とを連
絡する管路３０と、この管路３０中に介設され、電気信
号に応じて作動して出力するパイロット圧力を制御する
電磁弁３１とを備えている。

なお、上述した制御装置２２の記憶部２５で設定される
設定手段の内容である第２図の関数関係は、油圧ポンプ
１から吐出される圧油の圧力をＰＰ、回路の最高負荷圧
をＰＬｓ、電磁弁３１から供給される制御圧力による力
すなわち圧力補１′１１弁６．７の負荷圧ＰＬ２、ＰＬ
Ｓが付与される駆動部にががる制御力をｆｃとしたとき
、 ｆｃ−α（ＰＰ　　ＰＬＳ）　　　　　（１）（αは比
例定数） となる関係、つまり差圧Ｐｐ　　ＰＬｓが減少するに伴
って制御力ｆｃが小さくなる関係になっている。

このように構成した第１の実施例では、方向制御弁４．
５を個別に切換えることにより、油圧ポンプ１の圧油が
圧力補償弁６、方向制御弁４を介して、あるいは圧力補
償弁７、方向制御弁５を介して油圧シリンダ２、あるい
は油圧シリンダ３に供給され、それぞれ単独操作を実施
できる。

そして、低圧アクチュエータである油圧シリンダ２と高
圧アクチュエータである油圧シリンダ３との複合操作に
際して、低圧アクチュエータである油圧シリンダ２に油
圧ポンプ１から吐出される圧油が流れ、圧力補償弁６に
前後差圧が立たずこの圧力補償弁６が全開状態のままと
なって油圧ポンプ１から吐出される圧油の圧力が低下し
、差圧ＰＰ　　ＰＬＳが減少したときには、この差圧Ｐ
ｐ−ｐｔｓが差圧検出装置２１で検出され、制御装置２
２の演算部２６で、 ｆｃ＝α（Ｐｐ　　ＰＬＳ） が演算され、これにより制御力発生装置２３の電磁弁３
１に出力部２７から駆動信号が出力され、この電磁弁３
１が駆動し、パイロット油圧源２８から管路２９にパイ
ロット圧が供給され、すなわち制御力発生装置２３及び
管路２９を介して制御力ｆｃが圧力補償弁６．７の負荷
圧ＰＬ２、ＰＬＳが付与される駆動部の双方に与えられ
る。このとき、圧力補償弁６に作用する力のつり合いか
ら、ｆ　Ｃ＋ａＰＬ２＝ａＰｚｚ　　　　　　（２）（
ａは圧力補償弁６の各駆動部の受圧面積）となり、この
（２）式から方・自制御弁４の前後差圧による力ａ（Ｐ
ｚ２　ＰＬ２）は、 ａ　（ＰＸ３　　ＰＬ２）　＝　ｆ　ｃ　　　　　　　
Ｄ）となる、また、圧力補償弁７に作用する力のつり合
いから、 ｆ　Ｃ＋　ａ　Ｐ　Ｌ３＝　ａ　Ｐ　２３　　　　　　
　　（４）（ａは圧力補償弁７の各駆動部の受圧面積）
とな、す、この（４）式から方向制御弁５の前後差圧に
よる力ａ（Ｐｚ３　ＰＬＳ）は、 ａ　（ＰＸ３　　ＰＬＳ）　＝　ｆ　Ｃ（５）となる、
上記の（１）　、（３）　、（５）式から、Ｐ２□−Ｐ
Ｌ２ ”　Ｐ　２３　　Ｐ　Ｌ３ ＝（α／　ａ　）　　（Ｐｐ　−ＰＬＳ）　　　（６）
が成立する。これにより、方向制御弁４．５のそれぞれ
の前後差圧が等しくなり、低圧アクチュエータである油
圧シリンダ２側のみに圧油がとられることがなく、高圧
アクチュエータである油圧シリンダ３側にも圧油が流れ
、これらの油圧シリンダ２．３の複合操作を実現できる
。

このように構成しである第１の実施例にあっては、上述
したように低圧アクチュエータである油圧シリンダ２側
にのみ圧油が流れようとするときに、制御力付加手段２
０を介して圧力補償弁６．７の駆動部に制御力ｆｃが自
動的に与えられ、したがって、オペレータは何ら方向制
御弁４．５の手動調整操作を要することなく油圧シリン
ダ２．３の複合操作をおこなうことができ、優れた操作
性が得られる。

第３図は本発明の第２の実施例を示す回路図である。こ
の第２の実施例は、電気信号に応じて可変容置油圧ポン
プ１の押しのけ容積を制御する制御用アクチュエータ３
２と、電気信号に応じて油圧ポンプ１から吐出される圧
油を所定圧に保持するアンロード弁３３と、方向制御弁
４．５の駆動を指令する信号を出力する操作装置９９と
、この操作装置９９の信号に応じて制御用アクチュエー
タ３２、アンロード弁３３を駆動する信号、及び方向制
御弁４．５の駆動を制御する信号ａｌ　、　ａ２、ｂｌ
、ｂ２を出力する制御手段３４とを備え、この制御手段
３４から出力される信号により油圧ポンプ１の押しのけ
容積と、油圧シリンダ２．３の最大駆動圧と、方向制御
弁４．５の切換量とを制御する構成にしである。なお、
制御手段３４には、方向制御弁４の切換量に応じて変化
するアンロード弁３３の設定圧力の関係と、方向制御弁
５の切換量に応じて変化するアンロード弁３３の設定圧
力の関係と、方向制御弁４．５の駆動を指令する信号と
押しのけ容積との関係とが、あらかじめ設定されている
。その他の構成は、前述した第１図に示す第１の実施例
と同等である。この第３図に示すように構成した第２の
実施例では、アンロード弁３３の設定圧力の変化に伴っ
て差圧Ｐｐｐｔｓに変動を生じるものの、この差圧Ｐｐ
ＰＬＳに応じた制御力ｆｃが圧力補償弁６．７の他方の
駆動部に与えられるので、第１の実施例と同様にして方
向制御弁４．５の手動調整操作を要することなく油圧シ
リンダ２．３の複合操作をおこなうことができる。

第４図は本発明の第３の実施例を示す回路図である。こ
の第４図の実施例は、圧力補償弁６．７のそれぞれの負
荷圧ＰＬ２、ＰＬ３が付与される駆動部に制御力ｆｃＩ
、ｆｏ２を与える制御力発生装置１００．１０１が、制
御装置２２から出力される電気信号に応じて作動する例
えばプランジャを有する構成になっている。その他の構
成は第３図に示す第２の実施例と同等である。このよう
に構成した第３の実施例にあっては、圧力補償弁６．７
の絞り量を制御装置２２から出力される電気信号に応じ
て異ならせることができ、この油圧駆動装置が備えられ
る油圧機械でおこなわれる作業の種類に応じて、適宜方
向制御弁４．５の前後差圧を異ならせることができる。

第５図は本発明の第４の実施例を示す回路図である。こ
の第４の実施例は、制御力付加手段２０を、パイロット
油圧源４５と、このパイロット油圧源４５とタンクとを
連絡する管路４６と、この管路４６中に介設され、油圧
ポンプ１から吐出される圧油の圧力Ｐ２と最高負荷圧Ｐ
Ｌｓとの差圧に応じて作動する可変絞り部材４７と、パ
イロット油圧源４５と可変絞り部材４７との間の管路４
６部分に設けた絞り弁４８と、圧力補償弁６．７の負荷
圧ＰＬ２、ＰＬ、が付与される駆動部の双方を連絡する
管路２９と、この管路２９に絞り弁４８と可変絞り部材
４７との間の管路４６部分を連絡する管路４９とによっ
て構成しである。

このように構成した第４の実施例も、制御力ｆＣを与え
うる制御圧力を絞り弁４８と可変絞り部材４７との間の
管路４６部分に発生させることができ、第１図に示す第
１の実施例と同等の作用効果を奏する。

なお、上記した第１の実施例では制御装置２２の記憶部
２５に含まれる設定手段で第２図に示す関数関係を設定
したが、このときの直線の傾き、すなわち前述の（１）
式のαの値は所望の値を設定でき、また一般に油圧ショ
ベルにあって複合操作をおこなう場合には、圧力にかか
わらず方向制御弁６．７の操作量に比例して分流すると
操作性が悪くなることがあり、このようなときは第２図
に示される関係を変化させ、折れ線となる特性、曲線と
なる特性を有するように設定してもよい。

また、上記では油圧シリンダ２．３を共に収縮させる複
合動作について述べたが、共に伸長させる複合動作、一
方が収縮し、他方が伸長する複合動作も同様にして実現
させることができる。

また、アクチュエータの数は２つに限られず、３つ以上
の場合にも上記と同様にして優れた複合動作を実現させ
ることができる。

〈発明の効果〉 本発明の油圧駆動装置は、以上のように構成しであるこ
とから、高圧アクチュエータと低圧アクチュエータの複
合操作を、煩雑な方向制御弁の手動調整操作を要するこ
となくおこなうことができ、従来に比べて操作性が向上
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧駆動装置の第１の実施例を示す回
路図、第２図は第１図に示す第１の実施例に備えられる
制御装置の設定手段で設定される関数関係を示す図、第
３図は本発明の第２の実施例を示す回路図、第４図は本
発明の第３の実施例を示す回路図、第５図は本発明の第
４の実施例を示す回路図、第６図は従来の油圧駆動装置
の一例を示す回路図である。 １・・・・・・可変容量油圧ポンプ（主油圧源）、２．
３・・・・・・油圧シリンダ、４．５・・・・・・方向
制御弁、６．７・・・・・・圧力補償弁、１０・・・・
・・制御用アクチュエータ、１１・・・・・・流ｉ調整
弁、２０・・・・・・制御力付加手段１，２１・・・・
・・差圧検出装置、２２・・・・・・制御装置、２３．
１００．１０１・・・・・・制御力発生装置、２８．４
５・・・・・・パイロット油圧源、２９．３０．４９・
・・・・・管路、３１・・・・・・電磁弁、３２・・・
・・・制御用アクチュエータ、３３・・・・・・アンロ
ード弁、３４・・・・・・制御手段、４８・・・・・・
絞り弁、４７・・・・・・可変絞り部材、第１図 δ−も弧ＩＥ１− 第３図 ！Ｊ４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）主油圧源と、この主油圧源から供給される圧油に
   よつて駆動する複数のアクチユエータと、上記主油圧源
   と上記アクチユエータのそれぞれとの間に介設され、主
   油圧源から供給される圧油の流れを制御する方向制御弁
   と、これらの方向制御弁に導かれる圧油の圧力を補償す
   る弁体とを備えた油圧駆動装置において、上記主油圧源
   から供給される圧油の圧力と、上記アクチユエータの駆
   動に伴つて生じる負荷圧のうちの最高負荷圧との差圧の
   減少に応じて小さくなる制御力を、上記弁体の上記負荷
   圧が付与される駆動部に与える制御力付加手段を設けた
   ことを特徴とする油圧駆動装置。（２）主油圧源が可変
   容量油圧ポンプからなるとともにこの可変容量油圧ポン
   プの押しのけ容積を制御する制御用アクチユエータと、
   上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油の圧力と最
   高負荷圧との差圧に応じて上記制御用アクチユエータの
   駆動を制御する流量調整弁とを備えたことを特徴とする
   請求項（１）記載の油圧駆動装置。 （３）主油圧源が可変容量油圧ポンプからなるとともに
   、電気信号に応じて該可変容量油圧ポンプの押しのけ容
   積を制御する制御用アクチユエータと電気信号に応じて
   上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油を所定圧に
   保持するアンロード弁とこれらの制御用アクチユエータ
   、アンロード弁、及び方向制御弁を駆動する電気信号を
   出力する制御手段と、この制御手段に方向制御弁の駆動
   を指令する信号を出力する操作装置とを備えたことを特
   徴とする請求項（１）記載の油圧駆動装置。（４）制御
   力付加手段が、主油圧源から供給される圧油の圧力と最
   高負荷圧との差圧を検出する差圧検出装置と、あらかじ
   め差圧と制御力との関数関係を設定する設定手段を有し
   該設定手段に基づいて上記差圧検出装置から出力される
   検出値に応じた制御力を電気信号として出力する制御装
   置と、この制御装置から出力される電気信号に基づいて
   弁体の負荷圧が付与される駆動部に与えられる制御力を
   発生させる制御力発生装置を含むことを特徴とする請求
   項（１）項記載の油圧駆動装置。（５）制御力発生装置
   を各弁体に対応して複数設けたことを特徴とする請求項
   （４）記載の油圧駆動装置。（６）制御力付加手段が、
   パイロツト油圧源と、このパイロツト油圧源とタンクと
   の間に介設され、主油圧源から供給される圧油の圧力と
   最高負荷圧との差圧に応じて作動する可変絞り部材と、
   この可変絞り部材と上記パイロツト油圧源との間に介設
   した絞り弁と、この絞り弁と可変絞り部材との間の管路
   を弁体の他方の駆動部に連絡する管路とを含むことを特
   徴とする請求項（１）記載の油圧駆動装置。