JPH02142902A - 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等の油圧機織の油圧駆動装置に係
わり、特にアームクラウド、ブーム下げ等、油圧アクチ
ュエータの重力方向の動作を制御するのに好適な油圧駆
動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の例えば油圧ショベルの油圧駆動装置は、第１２図
に示すように、油圧ポンプ１０、油圧アクチュエータ例
えばブーム１を駆動するブームシリンダ２及びアーム３
を駆動するアームシリンダ４、油圧アクチュエータ２．
４のそれぞれに接続される方向切換弁１１，１００を有
している。アームシリンダ４側の方向切換弁１００は、
流量制御弁１０１、圧力補償弁１４及び逆止弁１５から
なり、図示しないパイロット弁からのパイロット圧がＡ
又はＢ方向に加圧されることによりｉ　Ｊｌ制御弁１０
１が移動し、アームシリンダ４の駆動を切換え制御する
。ブームシリンダ２側の方向切換弁１１も同様に構成さ
れている。

アームシリンダ４のクラウド動作において、メータ・イ
ン制御である掘削時には、流量制御弁１０１のＡ方向に
パイロット圧が加圧され、開口したメータインの可変絞
り１８の前後差圧がほぼ一定となるように圧力補償弁１
４が作動する。その結果、流量制御弁１０１の通過流量
Ｑ１８は、圧油の圧力変動の影響を受けず、アームシリ
ンダ４のボトム室４ａには可変絞り開度に比例した流量
が供給される。

また、油圧ポンプ１０は、ポンプ吐出圧力を油圧アクチ
ュエータ２．４の最大負荷圧力よりも一定の差圧だけ高
くなるようポンプ吐出量を制御するポンプレギュレータ
２４を有し、いわゆるロードセンシング制御が行われて
いる。このため、油圧ポンプ１０の吐出Ｉが飽和しない
ρＩえばアーム単独の作業では、油圧ポンプ１０は上記
通過流量Ｑ１８にほぼ等しい流量Ｑｌ）を吐出している
。

一方、同じアームシリンダ４のクラウド動作において、
メータアウト制御である自由落下時には、流量制御弁内
のメータアウトの可変絞り１０２によって、自重により
排出されるアームシリンダ４のロッド室４ｂからの戻り
油のリザーバ１６への流量を制御することによって、ア
ームシリンダ４の速度を制御している。即ち、掘削時と
自由落下時では速度制御の方法か異なる。

ここで可変絞り１０２の絞り量４．ν性は、アームシリ
ンダのロッド室４ｂから排出される流１Ｑ８２と、ボト
ム室４ａに供給される流ｊｉｔ０１８とを比較し、ボト
ム室４ａ内にキャビテーションを発生しないように予め
決定される。なぜなら、六ヤビテーションの発生はアー
ムの５６、付現象を引き起こし油圧ショベルの作業性を
著しく損ねるからである。

また、油圧ショベルの場合、騒音等の問題から油圧ポン
プ１０を駆動する図示しない原動機の回転数を下げて運
転する場合があり、この場合には油圧ポンプの吐出量も
少なくなる。上記思付現象はこのような運転状態の自由
落下でも発生しないようにする必要があり、可変絞り１
０２の絞り量はこの場合を基準に設定される。従って、
原動機の回転数が速い通常の運転では、油圧ポンプ１０
の吐出量も多くなっており、メータアウトの可変絞り１
０２で発生する背圧が抵抗となり、掘削時にはエネルギ
ーロスを生ずることになる。なお、このときの油圧馬力
は、ポンプ吐出圧力をＰｐとすれば、Ｐｐ　ｘＱｐ　＝
Ｐｐ　ｘＱ１８である。

また、アームクラウドをブーム上げとの複合操作で行う
場合は、ブームシリンダ２の負荷圧力はアームクラウド
側の負荷圧力よりも高いため、油圧ポンプ１０の吐出流
量は低圧側のアームシリンダ４に優先的に流れる。この
ため、原動機の回転数が低下し、ポンプ吐出量Ｑρが減
少したときには、ブームシリンダ２に供給し得るだけの
圧油を確保できなくなる。即ち、油圧ポンプ１０の吐出
量が飽和する。これはサチュレーションと呼ばれており
、ロードセンシング制御の課題の１つである。

以上のような問題点に対し、特開昭６３−８３８０８号
には、アームクラウド時、アームシリンダ４のロッド室
４ｂからの戻り油の一部をアームシリンダに再び供給し
、エネルギーロスの低減及びサチュレーションの軽減を
図ることが提案されている。即ち、アームシリンダ４の
ロッド室４ｂと流量制御弁１０１との間を、圧力補償弁
１４と流量制御弁１０１との間に逆止弁及び絞り部材を
介して接続してなる再生回路を設けており、アームクラ
ウド時には、アームシリンダロッド室４ｂと流量制御弁
１０１との間の背圧により、アームシリンダロッド室４
ｂからの戻り油の一部は再生回路の逆止弁及び絞り部材
を介して圧力補償弁１４と流量制御弁１０１との間に流
入し、流量制御弁を通ってアームシリンダボトム室４ａ
に再び供給される。これにより、その圧油の再生分だけ
油圧ポンプ１０よりアームシリンダに供給される流量は
少なくなり、エネルギーロスが減少し、また油圧ポンプ
１０はサチュレーションがし難くなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、特開昭６３−８３８０８号に記載の従来
装置では、上記再生回路を設けた結果、流量制御弁１０
１の圧力補償弁１４側の供給ボートは再生回路を通じて
アームシリンダ４のロッド室４ｂと連通可能な状態とな
る。このため、アーム３で重量物を吊り上げた後、流量
制御弁１０１を中立位置に戻して重量物を吊り上げた高
さに保持しようとし７なとき、アームシリンダロッド室
４ｂ内の負荷圧力は流量制御弁１０１のロッド室４ｂに
接続されたワークボートと上記供給ボートの２つのボー
ト及び流量制御弁１０１に内蔵されるロードチエツクに
作用することとなり、流星制御弁内でのリーク量が増加
し、アーム３の移動により重量物を所望の高さに保持す
ることが困雑になるという問題があった。

また、第１０図に示した従来装置及び特開昭６３−８３
８０８号に記載の従来装置では、メータアウト制御であ
る自由落下時には、前述したように流量制御弁内のメー
タアウトの可変絞り１０２によって、アームシリンダ４
の戻り油のリザーバ１６への流量を制御し、アームシリ
ンダ４の速度を制御しているが、このメータアウトの可
変絞り１０２はメータイン制御である掘削時にもそのま
ま機能する構成となっており、掘削時に、アームシリン
ダ４からの戻り油が絞られ、エネルギーロスが発生ずる
という問題があった。

本発明の目的は、メータアウト制御時に油圧アクチュエ
ータからの戻り油の一部を供給側に戻し、エネルギーロ
スの低減及びポンプ吐出量のサチュレーションの軽減を
図ると共に、流量制御弁が中立位置にあるときのリーク
量の増加を生じない油圧駆動装置を提供することである
。

本発明の他の目的は、メータアウト制御時に油圧アクチ
ュエータからの戻り油の一部を供給側に戻し、エネルギ
ーロスの低減及びポンプ吐出量のサチュレーションの軽
減を図ると共に、メータイン制御時にもエネルギーロス
を低減できる油圧駆動装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、少なくとも１つの油圧ポンプを有する圧油
供給源と、この油圧供給源から供給される圧油により駆
動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、油圧
供給源から前記油圧アクチュエータへの圧油の供給及び
該油圧アクチュエータからリザーバへの圧油の排出をそ
れぞれ制御し、油圧アクチュエータの駆動方向と駆動速
度を制御する流量制御弁とを備え、前記圧油供給源は、
前記油圧ポンプの吐出圧力か前記油圧アクチュエータの
負荷圧力よりも一定の差圧だけ高くなるよう該油圧ポン
プの吐出量を制御する油圧駆動装置において、前記流量
制御弁とリザーバとの間の排出管路に圧力発生手段を設
け、該排出管路の流量制御弁と該圧力発生手段との間の
部分を、前記圧油供給源と該流量制御弁との間の供給管
路に逆止弁を介して接続してなる再生回路を設けること
によって達成される。

また、上記目的は、前記圧力発生手段が可変絞り部材又
は可変リリーフ弁からなり、この可変絞り部材又は可変
リリーフ弁に前記油圧アクチュエータの負荷圧力を導き
、負荷圧力に応じて絞り特性又はリリーフ特性を変化さ
せることによって達成される。

なお、可変絞り部材又は可変リリーフ弁に前記油圧アク
チュエータの負荷圧力を導く代わりに、前記圧油供給源
と流量制御弁との間の供給管路に設けられ、該流量制御
弁の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁を更に備えて
いる場合には、この圧力補償弁と流量制御弁との間の圧
力を導いてもよい。

更に、好ましくは、前記圧力発生手段にその１、ν性を
変化させる調整手段を設け、前記調整手段を前記油圧ポ
ンプを駆動する原動機の目標回転数又は実際の回転数に
応じて作動させ、該圧力発生手段の特性を変化させても
よい。

また、前記圧油供給源と流量制御弁との間の供給管路に
設けられ、該流量制御弁の前後差圧を一定に保持する圧
力補償弁を更に備えている場合には、前記再生回路は前
記圧力補償弁と流量制御弁の間で供給管路に接続しても
よいし、前記圧油供給源と圧力補償弁の間で供給管路に
接続してもよい。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、自由落下のよう
なメータアウト制御時、前記Ｕ　ｉ制御弁とリザーバと
の間に設けた圧力発生手段がメータアウトの可変絞りの
ベースとして機能し、油圧アクチュエータからの戻り油
の一部は流量制御弁と圧力発生手段の間において再生回
路を経て流量制御弁下流の供給側に流入し、流星制御弁
を通って油圧アクチュエータに再び供給される。このな
め、その再生流量に相当する分だけ油圧ポンプから油圧
アクチュエータに供給される？ａ量は少なくなる。

その結果、エネルギーロスが減少すると共に、ポンプ吐
出量がサチュレーションし雑くなり、複合操作性が向上
する。

まな、再生回路は流量制御弁の下流より戻り油を導く構
成のため、流量制御弁の中立位置において、再生回路は
油圧アクチュエータから流量制御弁により遮断されてい
る。従って、油圧アクチュエータで重ｆ１杓を吊り上げ
た後、流星制御弁を中立位置に戻して重電物を吊り上げ
た位置に保持しようとしたとき、油圧アクチュエータの
負荷圧力は流量制御弁の供給ボート及び内蔵されている
ロードチエツクには作用しない。このため、従来技術の
ように流星制御弁内でリーク量が増加５−ることかなく
、重ｆｆ１Ｔｈの保持が容易となる。

更に、本発明では、流星制御弁とリザーバとの間に設け
た圧力発生手段がメータアウトの可変絞りのベースとし
てｎ　ｆｌｅするため、流星制御弁内のメータアウトの
可変絞りはそのベースの分だけ弱くすることかできる。

即ち、流量制御弁内のメータアウトの可変絞りと圧力発
生手段との合成で実質的なメータアウトの可変絞りを構
成している。

その流量制御弁内の可変絞りは、アームによる掘削時の
ようなメータイン制御時には絞りとし７てはとんど機能
しないような程度である。

従って、圧力発生手段を可変絞り部材又は可変リリーフ
弁で構成し、この可変絞り部材又は可変リリーフ弁に前
記油圧アクチュエータの負荷圧力を導き、負荷圧力に応
じて絞り特性又はリリーフ特性を変化させた場合には、
メータイン制御時には油圧アクチュエータの負荷圧力に
より可変絞り部材又はリリーフ弁が開放され、油圧アク
チュエータからの戻り油が絞られ又はリリーフすること
による掘削時のエネルギーロスは発生しないか、著しく
低減する。圧力補償弁を備えている場合には、圧力補償
弁と流量制御弁の間の圧力は負荷圧力に比例して変化す
るので、可変絞り部材又は可変リリーフ弁に油圧アクチ
ュエータの負荷圧力を導く代わりに、圧力補償弁と流量
制御弁との間の圧力を導いた場合も、同様である。

更に、圧力発生手段にその特性を変化させる調整手段を
設け、調整手段を前記油圧ポンプを駆動する原動機の目
標回転数又は実際の回転数に応じて作動させた場合には
、原動機の目標回転数又は実際の回転数か高い場合には
絞り量又はリリーフ圧力の設定を弱くし、回転数が下が
ると絞り量又はリリーフ圧力の設定を強くするように圧
力発生手段の特性が調整される。これにより、原動機の
回転数が変化した場合でも、メータアウト制御時に圧力
発生手段で発生する背圧を思付現象か発生せずかつ過度
のエネルギーロスを生じないように回転数に応じて調整
することかでき、その結果、操作性が向上しかつ一層の
省エネが図れる。

また、前記圧油供給源と流量制御弁との間の供給管路に
設けられ、該流量制御弁の前後差圧を一定に保持する圧
力補償弁を更に備える場合は、前記再生回路の接続の仕
方としては、圧力補償弁と流量制御弁の間で供給管路に
接続する場合と、圧油供給源と圧力補償弁の間で供給管
路に接続する場合とがあるが、本発明においては、再生
回路は流量制御弁の下流より戻り油を導く構成のため、
前者だけでなく後者の場合でも、流量制御弁が中立位置
にあるとき再生回路は油圧アクチュエータから流量制御
弁により遮断されるので、重量ｔ勿の保持が可能である
。また、後者の場合、メータアウト制御時、油圧アクチ
ュエータからの戻り油は曲の油圧アクチュエータにも分
配可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図において、本実施例の油圧駆動装置は油性ショベ
ルに適用された例として示されており、油圧アクチュエ
ータとして、油圧ショベルのブーム１を駆動するための
ブームシリンダ２及びアーム３を駆動するためのアーム
シリンダ４を有している。また、油圧駆動装置は可変容
量型の油圧ポンプ１ｏを有し、ブームシリンダ２及びア
ームシリンダ４は油圧ポンプ１０から供給される圧油に
より駆動される。油圧ポンプ１０は図示しない原動機に
より駆動される。油圧ポンプ１０とブームシリンダ２及
びアームシリンダ４との間にはそれぞれ方向切換弁１１
．１２か配置されている。

方向切換弁１２は、流量制御弁１３、圧力補償弁１１１
及び逆止弁１５からなり、流量制御弁１３は、図示しな
いパイロツＩ・弁からのパイロット圧がＡ又はＢ方向に
加圧されることにより移動し、油圧ポンプ１０からアー
ムシリンダ４への圧油の供給及びアームシリンダ１１か
らりブーム１６への圧油の排出をそれぞれ制御し、アー
ムシリンダ４の駆動方向と駆動速度を制御する。即ち、
流量制御弁１３は、Ａ方向に加圧されたときの図示右側
の位置においては、油圧ポンプ１０の圧油供給管路１７
を内部の可変絞り１８を介してアームシリンダ４のボト
ム室４ａに接続された管路１９に連絡し、メータイン回
路を構成すると共に、アームシリンダ４のロッド室４ｂ
に接続された管路２０を内部の後述する流路３３を介し
て第１の排出管路２１に連絡し、メータアウト回路を構
成する。

また、Ｂ方向に加圧されたときの図示左側の位置では、
圧油供給管路１７を内部の可変絞り２２を介して管路２
０に連絡し、メータイン回路を構成すると共に、管路１
９を第２の排出管路２３に連絡し、メータアウト回路を
構成する。従って、図示右側の位置では、油圧ポンプ１
０からの圧油がアームシリンダ４のボトム室４ａに供給
され、アームシリンダ４は可変絞り１８の絞り量に応じ
た速度で伸長方向に駆動され、図示左側の位置では、油
圧ポンプ１０からの圧油かアームシリンダ４のロッド室
４ｂに供給され、アームシリンダ４は可変絞り２２の絞
り量に応じた速度で収縮方向に駆動される。

圧力補償弁１４は、油圧ポンプ１０と流量制御弁１３の
間のメータイン回路を構成する供給管路１７に設けられ
、上述したアームシリンダ４の駆動時、開口したメータ
インの可変絞り１８又は２２の前後差圧かほぼ一定とな
るように作動する。

その結果、流量制御弁１８の通過流量Ｑ１８は、油１丁
ポンプ１０の吐出圧力とアームシリンダ４の負荷斥力の
変動の影響を受けることなく、可変絞り開度に比例した
流量となり、アームシリンダ４の正確な速度制御か可能
となる。逆止弁１５は圧力補償弁１４と流量制御弁１３
の間に設けられ、圧油の逆流を防止する。

ブームシリンダ２の側の方向切換弁１１も同様に構成さ
れている。

油圧ポンプ１０には、吐出圧力がブームシリンダ２とア
ームシリンダ４の高圧側の負荷圧力即ち最大負荷圧力よ
りも一定の差圧だけ高くなるよう吐出量を制御するポン
プレギュレータ２４か設けられ、いわゆるロードセンシ
ング制御を行っている。このため、油圧ポンプ１０の吐
出量か飽和しない作業、例えば原動機か高回転数にある
ときのアーム３の単独作業では、油圧ポンプ１０は上記
通過流ＪｉｔＱ１８にほぼ等しい流量を吐出している。

アームシリンダ４の負荷圧力は流量制御弁１３の内部よ
り負荷ライン２５により取り出され、ブームシリンダ２
の負荷圧力も同様に負荷ライン２６により取り出され、
両者の最大圧力か選択弁２７により選択され、負荷ライ
ン２８に取り出される。負荷ライン２５により取り出さ
れた負荷圧力は流１制御弁１３の出口圧力として、圧力
補償弁１４に流量制御弁１３の入口圧力と対向して作用
するよう導かれ、上述した圧力補償制御を行う。

このときの流量制御弁１３の前後差圧はばね２９の強さ
により定まる。負荷ライン２６（ＩＩＩら同様である。

また、負荷ライン２８により取り出された最大負荷圧力
は、ポンプレギュレータ２４に油圧７１（′ンプ１０の
吐、ＪＨ圧力と対向して作用するよう導かれ、上述した
ロードセンシング制御を行う。

そして本実施例の特徴として、第１の排出管路２１の流
星制御弁１３とリザーバ１６との間の部分に斥力発生手
段として絞り３０が設けられ、流星制御弁１３と絞り３
０の間は、供給管路１７の逆止弁１５と流量制御弁１３
との間に再生管路３１を介して接続され、再生管路３１
には排出管路２１から１〕（給管路１７方向）＼の圧油
の流れのみを許す逆止弁３２が設けられている。

絞り３０は、後述するメータアウト制御であるアームク
ラウド時、メータアウトの可変絞りのペースとして機能
する。即ち、本実施例では、メータアウトのｉｒ変絞り
は、７ＱｆＡ制御弁１２内のメータアラ１〜流路３３で
の可変絞りと絞り３０との合成で構成されている。この
ため、流量制御弁１２内のメータアウト流路３３での可
変絞りは絞り３Ｏのベースの分だけ弱められている。こ
の絞りの程度は、後述するメータイン制御である掘削時
には絞りとしてほとんど機能しない程度であり、この］
は味で、第１図には、流量制御弁１３のメータアウトａ
　ｉ？８３３には絞りのシンボルを図示していない。

次に、本実施例の動作を説明する。まず、本実施例の動
作の説明に係わるメータイン制御とメータアウト制御の
概念について第２図及び第３図により説明する。

第２図及び第３図において、油圧ショベルは、フロント
アッタチメントとして、前述したブームシリンダ２によ
り駆動されるブーム１及びアーノ、シリンダ・１により
駆動されるアーム３と、パケットシリンダ６により駆動
されるパケット５を有している。

第２図では、アーム３はクラウド動作において、重力方
向に自由落下しようとしており、このときアームシリン
ダ４に接続した方向切換弁１２の流１制御弁１３は、Ａ
方向にパイロット圧が作用し、図示右側の位置に切換え
られており、この位置でアームシリンダ４のロッド室４
ｂからの戻り油のりブーム１６への排出を適度に制御す
ることにより、アーム３の自由落下速度を制御する。こ
の自由落下時の制御をメータアウト制御という。

これに対し、第３図は掘削時の状態で、アームシリンダ
４に接続した方向切換弁１２の流量制御弁１３は、同様
に図示右側の位置にあり、この位置で油圧ポンプ１０か
らの圧油のアームシリンダ４のボトム室４ａへの供給を
適度に制御することにより、アームシリンダ４の駆動速
度を制御する。

この掘削時の制御をメータイン制御という。

本実楕例において、メータイン制御である掘削時の制御
は従来と同じである。即ち、メータイン制御時には、メ
ータイン回路圧力〉メータアウト回路圧力なので、再生
回路の逆止弁３２は閉じており、流量制御弁１３のＡ方
向にパイロット圧が作用することにより開口したメータ
インの可変絞り１８の前後差圧がほぼ一定となるように
圧力補償弁１・１が作動する。ここで、可変絞り１８の
開口面積をＡ４４、前後差圧をΔＰＡとすれば、メータ
インの可変絞り１８を通過する流量Ｑ１８は、Ｑ１８＝
Ｋ・Ａ１８・ＦＴ下了 （Ｋは定数） であり、通過流量Ｑ１８は可変絞り開度Ａ１８に比例す
る。即ち、アームシリンダ４は可変絞り１８の絞り量に
応じた速度で伸長方向に駆動される。

またこのとき、ポンプレギュレータ２４か設けられ、ロ
ードセンシング制御を行っているので、油圧ポンプ１０
の吐出量か飽和しない作業、例えば原動機が高回転数に
あるときのアーム３の華独作業では、油圧ポンプ１０は
上記通過流量Ｑ１８にほぼ等しい流量を吐出している。

即ち、ポンプ吐出量をＱｐとすれば、Ｑｐ＝０１８にな
るように制御される。

メータアウト制御である自由落下時には、自重によりボ
トム室４ｂ内の圧油が排出され、流量制御弁１３内の流
量３３での可変絞りと排出管路２１の絞り３０の合成に
よってメータアウト回路の圧力が上昇し、アームシリン
ダ４のロッド室４ｂからめ戻り油の排出を制御すること
によりアームシリンダ４の速度即ち自由落下の速度を制
御している。このとき、アームシリンダ４のロッド室４
ａとボトム室４ｂとの面積比の関係から、メータアウト
圧力〉メータイン圧力となる。そして本実施ρｊにおい
ては、流量制御弁１３と絞り３０との間の排出管路２１
におけるメータアウト回路の圧力もメータイン回路の圧
力より大となり、流量制御弁１３を通過したアームシリ
ンダ４がらの戻り油の一部は再生管路３１及び逆止弁３
２からなる再生回路を経て流量制御弁下流の供給管ｉ／
８１７に流入し、流量制御弁１３を通ってアームシリン
ダ４のボトム室４ａに再び供給される。このため、その
再生流量に相当する分だけ油圧ポンプ１０がらアームシ
リンダ４に供給される流量は少なくなる。即ち、再生回
路３１．３２を通過してメータイン回路に流入する流量
をＱ３０とすると、流量制御弁１３にΔＰＡの前後差圧
を発生するのに必要なポンプ流量ＱＯは、 ＱＯ＝Ｑ１８−Ｑ３０ となる。従って、このときの油圧馬力は、Ｐａ　Ｑｏ　
＝Ｐｏ　　（Ｑ１８−Ｑ３０）　＜Ｐｌ）　Ｑ１８とな
り、従来の油圧馬力ＰｐＱ１８よりもＰＩ］Ｑ３０分だ
け消費エネルギーか少なくなる。また、アームシリンダ
４に「ｊ（給される油圧ポンプ１０の叶出輩か少なくな
るので、アームクラウドをブーム１上けどの複合操作で
行う場合は、アームシリンダ２の負荷圧力はアームクラ
ウドＩＩＩＩＩの負荷圧力よりも高くなるが、ブームシ
リンダ２にも十分な流量の圧油を供給することができる
。従って、油圧、Ｊ、、＋ンプ１の吐出量はサチュレー
ションし難くなり、複合操作性が向上する。即ち、ロー
ドセンシンク制御の課題の１つであるサチュレーション
対策となる。

また、本実施例においては、再生回路３１．３２は流量
制御弁１３の下流の排出管路２１より戻り油を導く構成
であるため、流星制御弁１３か中立位１にあるとき、再
生回路３１．３２はアームシリンダ４のロッド室４ｂか
ら遮断されている。

従って、アームシリンダ４を収縮して重量物を吊り上け
た後、流量制御弁１３を中立位置に戻して重量物を吊り
上げた高さに保持しようとしたとき、アームシリンダロ
ッド室４ｂの負荷圧力か再生回路３１．３２を介して流
量制御弁１３の供給ボートに作用するというような事態
は生じない。このことは、従来例とし°で挙げた特開昭
６３−８３８０８号のものか、アームシリンダロッド室
４ｂの負荷圧力を流量制御弁の供給ボートに作用させる
ことと対照的である。従って、本実施例では、上述のよ
うに流量を再生し、エネルギーロスを低減することを可
能にしながら、流量制御弁の中立位置において従来例の
ようにＡ　Ｍ制御弁内でリーク量か増加するという問題
は発生せず、重量物の保持か容易となる。

本発明の他の実施例を第４図により説明する。

本実施例は排出管路に設けられる絞りの構成を変えたも
のであり、他の構成は第１の実施例と同じである。

即ち、第４図において、排出管路２１には可変絞り部材
４０が設けられ、可変絞り部材４０の一側には絞り設定
方向に作用するばね４１が設けられ、ばね４１の対向側
にアームシリンダ４の負荷圧力が、負荷ライン２５に接
続された分岐ライン４２を介して絞り解除方向に導かれ
、負荷圧力に応じて絞り特性が変化するようになってい
る。

第１の実施例では、絞り３０は、メータアラ１へ制御で
ある自由落下時には、上述したように圧油回収のため良
好に作動するか、メータイン制御である掘削時には、メ
ータイン回＆ＲＬｒ力〉メータアウト回路圧力となって
、再生回路３１．３２を通過する流１Ｑ３０＝ｏとなり
、アームシリンダ４の１７ンド室４ｂからの戻り油は全
量か絞り３０を通過し、この絞りの発生する圧力分、エ
ネルギーロスとなる。なお、このエネルギーロスは、第
１０図に示す従来例及び特開昭６３−８３８０８号の従
来例でも流量制御弁内のメータアウトの’ｉｉＦ変絞り
で発生しており、これがため第１の実施例が従来例より
劣ることになるものではない。しかしながら、このエネ
ルギーロスを解消又は軽減できれば省エネの面から好ま
しいことは言うまでもない。

本実施例においては、上述した可変絞り部材４０を設け
ることにより、負荷圧力の低い自由落下時には、可変絞
り４０は第１の実線例の絞り３０と同様に機能し、第１
の実施例で説明したような効果を発揮し、負荷圧力の高
い掘削時には負荷圧力に応しって絞り星が減少し、絞り
機能が解除される。一方、流量制御弁内のメータアウト
のり変絞りは、前述したように、メータイン制御時には
絞りとしてほとんど機能しないような程疫とされている
。従って、掘削時のメータアウト側での絞りによるエネ
ルギーロスが大幅に減少し、−層の省エネを図ることか
てきる。

第４図の実施例の変形例を第５図に示す１本実施例は、
可変絞り部材４０に負荷圧力を導く代わりに　圧力補償
弁１４と流量制御弁１３との間の圧力を分岐ライン４３
により導いたものである。

流量制御弁１３のメータイン流路の前後差圧ΔＰ＾は圧
力補償弁１４により一定に保持されている。

従−）て、圧力補償弁１４と流量制御弁１３との間の圧
力は負荷圧力よりもその一定の差圧ΔＰＡだけ高い圧力
になっているので、負荷圧力の代わりにその圧力を導い
ても、同等の効果を得ることかできる。

なお、第４図及び第５図の実施例において、負荷圧力又
はそれに代わる圧力を可変絞り部材に直接導き、油圧的
に可変絞り部材を制御したか、負荷圧力又はそれに代わ
る圧力を電気的に検出して、電気的に可変絞り部材を制
御するようにしてもよい。

本発明の更に池の実施例を第６図〜第８図により説明す
る１以上の実施例は　排出管路に設けられる圧力発生部
材として絞りを用いた例であるが、本実施例は、圧力発
生部材としてリリーフ弁を用いたものである。

即ち、第６図は固定絞り３０を設けた第１図の実施例に
対応するものであり、排ＬＨ管路２１に固定絞り３０に
代え、リリーフ弁５０を設けたものである。リリーフ弁
５０によっても第１の実施例と同様にメータアウト制御
時に戻り油の排出を制御し、同様の効果を得ることがで
きる。

また、第７図及び第８図は、それぞれ可変絞り部材４０
を設けた第４図及び第５図の実施例に対応するものであ
り、可変絞り４０に代え、可変のリリーフ弁５１を設け
、このリリーフ弁５１に負荷圧力又は圧力補償弁と流量
制御弁の間の圧力を導き、リリーフ圧力の設定を変える
ようにしたものである０本実施例によっても第４図及び
第５図の実施例と同様、メータイン制御時にはリリーフ
圧力の設定が解除され、同様の効果を得ることができる
。

本発明の更に他の実施例を第９図により説明する０本実
施例は、排出管路２１に設けられる圧力発生手段の特性
を更に原動機の回転数によっても変えようとするもので
ある。

即ち、第９図において、６０は油圧ポンプ１０を駆動す
る原動機であり、原動機６０は、操作レバー６１の操作
によりガバナレバー６２が操作され、目標回転数が設定
される。その目標回転数は検出器６３により検出され、
検出信号はアンプ６４で増幅される。一方、メータアウ
ト回路の排出管路２１には可変絞り部材６５が設けられ
、可変絞り部材６５のばね６６に対向する側には、第４
図及び第５図の実施例と同様、分岐管路４２又は４３に
より負荷注力又は圧力補償弁と流量制御弁の間の圧力か
導かれている。そして可変絞り部材６５のこの側には、
更に、可変絞り部４４６５の絞り解除方向に作ＪＭする
ソレノイド６７か設けられ、ソレノイド６７にアンプ６
４からの増幅電流が印加される構成となっている。

油圧ポンプ１０の吐出量は斜板傾転角と回転数との積で
現わされ、最大吐出量は回転数によって定まる。一方、
アームシリンダ１１のメータアウト制御である自由落下
時即ちアームクラウド時には、流量制御弁内のメータア
ウトの可変絞りと可変絞り６５の合成によって、アーム
シリンダ４の戻り油のりサーバ１６への流星を制御する
ことによりアームシリンダ４の速度を制御している。

ここで可変絞り６５の絞り量は、アームシリンダのロッ
ド室４ｂから排出される流量Ｑ８２と、ボトム室４ａに
供給される流量Ｑ１８とを比較し、ボトム室４ａ内にキ
ャビテーションを発生しないように決定される。なぜな
ら、キャビテーションの発生はアームの思付現象を引き
起こし、油圧ショベルの作業性を著しく損ねるからであ
る。

また、油圧ショベルの場合、ｈｌ音等の問題から油しト
ポンプ１０を駆動する原動機６０の回転数を下けて運転
する場合があり、この場合には油圧ポンプ１０の最大吐
出量も少なくなる。上記唐付現象はこのような運転状態
でも発生しないようにする必要があり、可変絞り６５の
絞り量はこの場合を基準に設定される。従って、原動機
６０の回転数か変化しても可変絞り６５絞り量か一定の
場合、原動機６０の回転数が速い通常の運転では、油圧
ポンプ１０の鱈大吐出藍も多くなっており、メータアウ
トの可変絞り８２で発生ずる背圧が抵抗となり、エネル
ギーロスを生ずることになる。

前述した実施例では、再生回路３１．３２を設けること
により、戻り油を再生する形でこの部分の背任を下げ、
上記エネルギーロールを低減する意味がある。

木実ｈト例では、更に、上記構成を設けることにより、
原動機６０の回転数が下がるとそれに応じた増幅電流を
ソレノイド６７か印加され、可変絞り６５の絞り量が強
められる。その結果、回転数の変（ヒに係わらず、１ｅ
、付現象を引き起こさすかつ過度のエネルギーロスの生
じない最適の絞り兼を常に得ることができ、操作性の向
上と一層のエネルギーロスの低減を図ることかできる。

なお、上記実施例では、原動機６０の「ｊ　ｌ求回転数
を検出したか、実際の回転数を検出しても同様の効果を
得ることができる。また、可変絞り部Ｅイ６５を用いた
か、第６図〜第８図の実施例と同様、可変のリリーフ弁
を用いてもよい６ 本発明の更に他の実施例を第１０図により説明する０本
実施例は、再生回路の圧油供給管路への接続位置を変え
たもので、他の構成は第１の実施例と同じである。

即ち、第１０図において、再生骨充６０は、）Ｊｔ出管
路２１を油圧ポンプ１０と圧力補償弁１　ｔｌどの間で
供給管路１７に接続している。

本実施例においてら、自由落下のようなメータアウト制
御時、流量制御弁１３を通過したアームシリンダ４から
の戻り油の一部は再生管路６０及び逆止弁３２を介して
油圧ポンプ１０と圧力補償弁１４の間の供給管路１７に
流入し、アーム３の承独操ｆＴ時にはこの戻り油は圧力
！Ｉｔｌ償弁１４と流量制御弁１３を通ってアームシリ
ンダ４のボトム側に再び供給される。また、アーム３と
ブーム１の複合操作時には、絞り３０で発生するメータ
アウト回路圧力が高いため、戻り油はブームシリンダ２
にも分配され、ブームシリンダ２に十分な流量の圧油を
供給できる。即ち、再生圧油の他の油圧アクチュエータ
での利用か可能となる。

また、流駄制御〕す弁１３が中立位置にあるときには、
再生回路７０は流量制御弁１３の下流より戻り油を導く
構成のため、再生回路７０はアームシリンダ４から流量
制御弁１３により遮断されている。ｂＹって、本実施例
のように再生回路７０を油圧ポンプ１０と圧力補償弁１
　ｔＩの間に接続してもアーノ、シリンダ４のロッド室
４ｂの圧油か供給管路１７に流入することかなく、その
位置での重量物の保持か可能である。このことは、従来
例として挙げた特開昭６３−８３８０８号の再生回路が
流量制御弁の上流側より戻り油を導く構成のため、本実
施例のように再生回路を油圧ポンプ１０と圧力補償弁１
４との間に接続した場合には、流量制御弁が中立位置に
あっても戻り油か供給管路に流入し、重ｊｌ物の保持が
できないことと対照的であり、結果として当該従来例で
は、本実施例のような接続構成は採用できず、再生圧油
の他の油圧アクチュエータでの利用はできない。

なお、第１０図の実施例は圧力発生手段として固定絞り
３０を採用したか、前述した第・１図〜第９図の実施例
と同様、可変絞り、リリーフ弁等その池の圧力発生手段
を採用できることは言うよζ′もない。

本発明のなお更に他の実施例を第１１図により説明する
０本実施例は、方向切換弁の流量制御弁及び圧力補償弁
の構成の点と、駆動される油圧アクチュエータの組み合
わせの点で前述の実施例と異なるものである。

即ち、第１１図において、油圧ポンプ１０から供給され
る圧油は、方向切換弁７１．７２を介してそれぞれ油圧
アクチュエータであるブームシリンダ２及びＫｅ回モモ
−タフ３供給される。このとき５油圧ポンプ１０の吐出
延は、最大負荷圧力と１１１出圧力との差圧か一定に品
持されるようにポンプレギュレータ２４により制御され
る。油圧回路内には、方向切換弁７１に対して供給管路
７４と第１及び第２の排出管路７５．７６が設けられ、
方向切換弁７２に対しても同様に供給管路７７と第１及
び第２の排出管路７８．７９が設けられている。

方向ｅＪＪ換弁７１は流量制御弁８０及び圧力補償弁８
１からなり、流量制御弁８０内は、ブーム下げ時にへ方
向に加圧されて図示右１１］１１の位置に移動したとき
に、ブームシリンダ２のロッド室２ｂに供給される圧油
の流量を制御するメータインの可変絞り８２と、ボトム
室２ａからの戻り油を排出制御するメータアウトの可変
絞り８３が設けられ、かつブーム上げ時にＢ方向に加圧
されて図示左側の位置に移動したときに、ブームシリン
ダ２のボトム室２ａに供給される圧油の流量を制御する
メータインの可変絞り８４１と、ロンド室２ｂからの圧
油を排出制御するメータアラ１〜の可変絞り８５とか設
けられている。

圧力補償弁８１はメータインの可変絞り８２８４の下流
に接続され、この圧力補償弁８１−はさらに流量制御弁
８１内のメータイン流路８６．８７に接続されている。

従って、メータインの可変絞り８２．８４を経た圧油は
圧力補償弁８１を通った後、流量制御弁８０に戻され、
その後ブームシリンダ２に供給される。また、圧力補償
弁８１にブームシリンダ２の負荷圧力を導く負荷ライン
８８が接続され、この負荷圧力と綻回モータ７３側の同
様な負荷ライン８９により導かれた負荷圧力との最大圧
力が選択弁２７により選択され、ｆ′Ｌ荷ライン２８に
取り出される。

圧力補償弁８１の一端には、負荷ライン２８に接続され
たパイロットライン９０を介して最大負背圧力が導かれ
、弁体を閉弁方向に付勢するようになっている。その結
果、他端側の弁体を開弁方向に付勢する流量制御弁可変
絞り８２．８４の下流の圧力は最大負荷圧力に応じた値
に制御される。

一方、可変絞り８２．８４の上流の圧力は油圧ポンプ１
０の吐出圧力である。従って、可変絞り８２．８４の前
後差圧は、常に油圧ポンプ１０の吐出圧力と最大負荷圧
力の差となるため、可変絞り８２．８４の開口面積に比
例したメータインの供給流量が決定される。なお、この
圧力補償弁８１は特公昭５８−３１４８６号に記載の複
合弁の考えに基づくものである。

方向切換弁７２も同様に構成されている。

そして、本実施例においても、第４図に示す実施例と同
様、圧力発生手段である可変絞り部材４０を第１の排出
管路７５に設けると共に、流量制御弁８０と可変絞り部
材４０との間の排出管＃１７５を、油圧ポンプ１０と流
量制御弁８０の間の供給管路７４に逆止弁３２を備えた
再生回路３１を介して接続する。これにより、ブームシ
リンダ２のメータイン制御であるブームの自由落下時に
は、ボトム室２ａからの戻り油が再生口Ｉ＃１３１を介
して供給管路７４に戻され、エネルギーロスか低減する
等、第４図に実施例と同様の効果を得ることができる。

なお、可変絞り部材４０に代え、第１図又は第５図〜第
９図に示す固定絞り、リリーフ弁等他の圧力発生手段を
用いることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、メータアウト制御時に流量制御弁の渦
流側で油圧アクチュエータからの戻り浦の一部を供給側
に戻すので、エネルギーロスの低減及びサチュレーショ
ン対策が図れると共に、流量制御弁が中立位置にあると
きのリーク星の増加が生じなく、ｆｆ１ｌ物の保持か容
易となる。

また本発明によれば、可変の圧力発生手段を用いたので
、メータイン制御時にも油圧アクチュエータからの戻り
油を絞ることによるエネルギーロスが低減し、省エネと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による油圧駆動装置を示す油
圧回路図であり、第２図及び第３図は本発明が適用され
る油圧ショベルのメータアウト制御及びメータイン制御
による動作を説明するための油圧ショベルの側面図であ
り、第４図は本発明の他の実施例による油圧駆動装置の
油圧回路図であり、第５図は本発明の更に池の実施例に
よる油圧駆動装置の回路図であり、第６図、第７図及び
第８図は、圧力発生手段としてリリーフ弁を用いた場合
のそれぞれ第１図、第４図及び第５図の実施例に対応す
る要部回路図であり、第９図は本発明の更に他の実施例
による油圧駆動装置の要部を示す概略図であり、第１０
図は本発明のなお更に他の実施例による油圧駆動装置を
示す油圧回路図であり、第１１図は本発明の更に他の実
施例による油圧駆動装置を示す油圧回路図であり、第１
２図は従来の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。 符号の説明 ４・・・アーム（油圧アクチュエータ）１０・・・油圧
ポンプ ２・・・方向切換弁 ３・・・流量制御弁 ４・・・圧力補償弁 ６・・・リサーバ ト・・排出管路 １１・・・ポンプレギュレータ ０・・・絞り（圧力発生手段） １・・・再生管路 ２・・・逆止弁 ０・・・可変絞り部材 ０・・・リリーフ弁（圧力発生手段） １・・・可変リリーフ弁 ０・・・原動機 ３・・・回転数検出器 ５・・・可変絞り部材 ７・・・ソレノイド（調整手段）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）　少なくとも１つの油圧ポンプを有する圧油供給
   源と、この油圧供給源から供給される圧油により駆動さ
   れる少なくとも１つの油圧アクチュエータと、油圧供給
   源から前記油圧アクチュエータへの圧油の供給及び該油
   圧アクチュエータからリザーバへの圧油の排出をそれぞ
   れ制御し、油圧アクチュエータの駆動方向と駆動速度を
   制御する流量制御弁とを備え、前記圧油供給源は、前記
   油圧ポンプの吐出圧力が前記油圧アクチュエータの負荷
   圧力よりも一定の差圧だけ高くなるよう該油圧ポンプの
   吐出量を制御する油圧駆動装置において、 前記流量制御弁とリザーバとの間の排出管路に圧力発生
   手段を設け、該排出管路の流量制御弁と該圧力発生手段
   との間の部分を、前記圧油供給源と該流量制御弁との間
   の供給管路に逆止弁を介して接続してなる再生回路を設
   けたことを特徴とする油圧駆動装置。
2. （２）　前記圧力発生手段が絞り部材からなることを特
   徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
3. （３）　前記圧力発生手段がリリーフ弁からなることを
   特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
4. （４）　前記圧力発生手段が可変絞り部材からなり、こ
   の可変絞り部材に前記油圧アクチュエータの負荷圧力を
   導き、負荷圧力に応じて絞り特性を変化させることを特
   徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
5. （５）　前記圧油供給源と流量制御弁との間の供給管路
   に設けられ、該流量制御弁の前後差圧を一定に保持する
   圧力補償弁を更に備え、前記圧力発生手段が可変絞り部
   材からなり、この可変絞り部材に前記圧力補償弁と流量
   制御弁との間の圧力を導き、この圧力に応じて絞り特性
   を変化させることを特徴とする請求項１記載の油圧駆動
   装置。
6. （６）　前記圧力発生手段が可変リリーフ弁からなり、
   この可変リリーフ弁に前記油圧アクチュエータの負荷圧
   力を導き、負荷圧力に応じてリリーフ特性を変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
7. （７）　前記圧油供給源と流量制御弁との間の供給管路
   に設けられ、該流量制御弁の前後差圧を一定に保持する
   圧力補償弁を更に備え、前記圧力発生手段が可変リリー
   フ弁からなり、この可変リリーフ弁に前記圧力補償弁と
   流量制御弁との間の圧力を導き、この圧力に応じてリリ
   ーフ特性を変化させることを特徴とする請求項１記載の
   油圧駆動装置。
8. （８）　前記圧力発生手段にその特性を変化させる調整
   手段を設け、前記調整手段を前記油圧ポンプを駆動する
   原動機の目標回転数又は実際の回転数に応じて作動させ
   、該圧力発生手段の特性を変化させることを特徴とする
   請求項１記載の油圧駆動装置。
9. （９）　前記圧油供給源と流量制御弁との間の供給管路
   に設けられ、該流量制御弁の前後差圧を一定に保持する
   圧力補償弁を更に備え、前記再生回路が前記圧力補償弁
   と流量制御弁の間で供給管路に接続されることを特徴と
   する請求項１記載の油圧駆動装置。
10. （１０）　前記圧油供給源と流量制御弁との間の供給管
    路に設けられ、該流量制御弁の前後差圧を一定に保持す
    る圧力補償弁を更に備え、前記再生回路が前記圧油供給
    源と圧力補償弁の間で供給管路に接続されることを特徴
    とする請求項１記載の油圧駆動装置。