JPH03157501A - 油圧回路装置 - 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建設機械の油圧回路装置に係
わり、特に、方向切換弁と圧力補償弁とからなる圧力補
償付流量制御弁を備えた油圧回路装置に関する。

〔従来の技術〕

圧力補償付流量制御弁を用いた油圧回路装置としては、
従来、第６図に示すようなものがある。

第６図は油圧ショベルの旋回とブームの駆動に用いる油
圧回路装置を示すもので、油圧ポンプ１と旋回モータ１
０との間および油圧ポンプ１とブ−ムシリンダ１１との
間にはそれぞれ方向切換弁４゜５と圧力補償弁６，７と
からなる圧力補償付流量制御弁８，９が配置されている
。方向切換弁４゜５に対してはそれぞれ操作装置１２．
１３が設けられ、操作装置１２は、操作レバー１４が操
作されるとその操作量に比例して比例減圧弁１４ａまた
は１４ｂの圧力が上昇し、方向切換弁４のスプールを操
作量に応じて動かす。また、圧力補償弁６には方向切換
弁４の前後差圧が導かれ、その前後差圧がバネ６ａと釣
り合うように制御される。

このため、方向切換弁４を流れる流量は上述したスプー
ルの移動量によって定まる開口面積、すなわち、操作レ
バー１４の操作量に対応するように制御される。

なお、油圧ポンプ１の吐出、量はロードセンシング制御
方式のポンプ制御装置１８により、ポンプ吐出圧力が最
高負荷圧力よりも一定値だけ高くなるように制御される
。

〔発明が解決しようとする課題〕 このような油圧回路装置で、油圧ショベルの旋回を駆動
しようとして操作レバー５０を操作すると、圧力補償付
流量制御弁８は操作量に比例した流量を確保しようとす
る。しかしながら旋回は慣性が大きいので、旋回モータ
１０はその流量に応じた速度にはすぐになれず、回路の
圧力がリリーフ弁５５または５６の設定圧力まで上昇し
、余剰の油はリリーフ弁５５または５６を通って逃げる
。

このため、旋回系は操作レバーの操作量に係わらず、駆
動時には回路の最高圧力であるリリーフ圧が駆動圧力に
なり、急激に加速される。

また、リリーフ弁５５または５６から逃げた流量はアク
チュエータを駆動しないので、無駄な流量となり、エネ
ルギロスを生じる。

さらに、油圧ポンプ１はロードセンシング制御されてお
り、その吐出量には限界があるので、旋回と他のアクチ
ュエータとの複合操作を行うときは、旋回モータ１０で
生じる無駄な流量分だけ他のアクチュエータ１１を駆動
する流量が不足するので、作業サイクルタイムが遅くな
り、作業効率が悪くなる。

本発明の目的は、操作レバーの操作量に応じたアクチュ
エータの加速制御を可能とすると共に、エネルギロスを
最小にしかつ効率的な複合操作を行える油圧回路装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、油圧ポンプと複数
のアクチュエータの各々との間に、操作手段の操作量に
応じて圧油の通過流量および流れ方向を制御する方向切
換弁と、この方向切換弁の前後の圧力差を制御する圧力
補償弁とからなる圧力補償付流量制御弁を設け、かつ前
記方向切換弁の少なくとも１つとこれに対応するアクチ
ュエータとの間の回路に高圧側の回路圧力を設定圧力以
下に制御する圧力制御弁を設けた油圧回路装置において
、前記圧力制御弁の設定圧力を前記操作量に応じて制御
する第１の制御手段と、前記圧力制御弁から逃げる流量
を低圧回路に戻す流路に配置した流量検出手段と、この
流量検出手段で検出した流量に応じて前記圧力補償弁の
補償差圧を制御する第２の制御手段とを設けたものであ
る。

ここで好ましくは、第１の制御手段は、前記操作量が零
近傍の予め定めた値よりも小さいときは最大となり、操
作量のその予め定めた値で最低となり、操作量がその予
め定めた値よりも高くなると操作量の増加に比例して増
大するように設定圧力を制御する。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、圧力制御弁の設
定圧力を操作量に応じて制御する第１の制御手段を設け
たことにより、操作量が少ないときには圧力制御弁の設
定圧力は低くなるので、ナクチュエータはその低い設定
圧力に対応する小さな加速度で駆動され、操作量が大き
くなると、これに対応して設定圧力も増加し、アクチュ
エータの駆動加速度も大きくなる。

一方このとき、さらに、圧力制御弁から逃げる流量に応
じて圧力補償弁の補償差圧を制御する第２の制御手段を
設けることにより、その流量が増加すると圧力補償弁に
より方向切換弁の前後差圧が低下するよう１こ制御され
るので、方向切換弁の通過流量が減少する。このため、
圧力制御弁から逃げる流量も減少すると同時に、他のア
クチュエータで使用できる油圧ポンプの吐出流量が増加
し、他のアクチュエータとの複合操作時にはそのアクチ
ュエータの作業サイクルタイムが短くなり、作業効率が
向上する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図により説明する。本実施例は
、本発明を油圧ショベルの旋回とブームの駆動に適用し
た例である。

第１図において、１は可変容量型の油圧ポンプであり、
押しのけ容積可変機構、すなわち、斜板２により容量を
制御される。油圧ポンプ１より吐出された圧油は吐出管
路３から方向切換弁４．５および圧力補償弁６，７でそ
れぞれ構成される圧力補償付流量制御弁８．９を経て、
負荷である油圧モータ１０，１１に供給され、これらを
駆動する。

方向切換弁４に対しては操作装置１２が設けられ、操作
装置１２は、操作レバー１４が操作されるとその操作量
に比例して比例減圧弁１４ａ又は１４ｂの圧力が上昇し
、方向切換弁４のスプールを操作量に応じて動かす。ま
た、圧力補償弁６には方向切換弁４の前後差圧が導かれ
、その前後差圧がバネ６ａと釣り合うように制御される
。このため、方向切換弁４を流れる流量は上述したスプ
ールの移動量によって定まる開口面積、すなわち、操作
レバー１４の操作量に対応するように制御される。

方向切換弁５に対しても同様に操作レバー１５、比例減
圧弁１５ａ、１５ｂからなる操作装置１３が設けられ、
圧力補償弁７には方向切換弁５の前後差圧を制御するば
ね７Ａが設けられている。１６は比例弁圧弁１４ａ、１
４ｂ、１５ａ、１５ｂにパイロット圧を供給するパイロ
ットポンプであある。

旋回モータ１０とブームシリンダ１１の負荷圧力はシャ
トル弁１７に導かれ、両者の高圧側が最高負荷圧力ＰＬ
ｍａｘとして選択される。油圧ポンロードセンシング制
御方式のポンプ制御装置１８に導かれ、油圧ポンプ１は
この制御装置１８により、ポンプ吐出圧力Ｐｓが最高負
荷圧力ＰＬｍａｘよりも一定値だけ高くなるように吐出
量が制御される。

方向切換弁４と旋回モータ１ｏとの間の回路２０．２１
にはパイロットリリーフ弁２２が設けられ、パイロット
リリーフ弁２２には回路２ｏ、２１の高圧側の圧力をチ
エツク弁２３または２４を介して導入され、パイロット
リリーフ弁２２の低圧側から逃げた流量はチエツク弁２
５または２６を介して回路２０．２１の低圧側に戻され
る。

パイロットリリーフ弁２２には、操作レバー１４によっ
て作動する比例減圧弁１４ａまたは１４ｂの高圧側の油
圧がシャトル弁２７およびパイロットライン２７Ａを介
して負荷され、パイロットリリーフ弁２２はこの油圧の
上昇によりリリーフの設定圧力が上昇するように構成さ
れている。すなわち、操作レバー１４の操作量に比例し
てパイロットリリーフ弁２２の設定圧力は上昇する。

パイロットリリーフ弁２２とチエツク弁２５゜２６の間
の流路には絞り２８が設置されている。

このため、この絞り２８の上流の圧力はパイロットリリ
ーフ弁２２を通過する流量に応じて上昇する。パイロッ
トリリーフ弁２２と絞２８との間はパイロットライン２
９を介して圧力補償弁６のバネ６ａに対向する側に接続
され、絞り２８で得た圧力はこのパイロットライン２９
を介して圧力補償弁６に対し回路を遮断する方向の付勢
力として作用する。

方向切換弁４と旋回モータ１ｏとの間の回路２０．２１
にはまた、従来と同様のリリーフ弁５５゜５６が設けら
れ、さらに旋回モータ１ｏの下り坂における逸走防止お
よび上り坂での逆回転防止のためのカウンターバランス
弁５７が設けられている。

次に、このように構成した本実施例の動作を説明する。

旋回用の操作レバー１４を操作したとき、その操作量が
少ないときは、比例減圧弁１４ａまたは１４ｂの出力圧
力は小さく、このためパイロットリリーフ弁２２の設定
圧力は低いので、旋回モ−タ１０はパイロットリリーフ
弁２２の低い設定圧力で駆動される。すなわち、旋回モ
ータ１０はその設定圧力に応じた小加速度、小トルクで
駆動される。

一方、このとき、パイロットリリーフ弁２２より排出さ
れる流量により絞り２８直前の圧力は上昇し、その圧力
がパイロットライン２９を介して圧力補償弁６に付勢さ
れるので、方向切換弁４の前後差圧はその付勢力により
低下するように制御される。このため、操作レバー１４
の操作量に係わらず方向切換弁２３の前後差圧が小さく
なり、通過流量が減少し、パイロットリリーフ弁２２の
通過流量も減少する。これにより、ブームシリンダ１１
の回路側で使用できる流量が増加し、旋回とブームの複
合操作時に油圧ポンプ１の容量が最大に達した場合には
、ブームシリンダ１１にも必要量の圧油を供給でき、作
業サイクルタイムが遅くなることが防止できる。

旋回用の操作レバー１４の操作量が大きいときは、比例
減圧弁１４ａまたは１４ｂの出力圧力も大きく、パイロ
ットリリーフ弁２２の設定圧力は高いので、旋回モータ
１０はパイロットリリーフ弁２２の高い設定圧力で大加
速度、すなわち、大トルクで駆動される。このとき、パ
イロットリリーフ弁２２より排出される流量により絞り
２８直前の圧力は上昇するが、その排出流量は少ないの
で、その圧力の上昇量は小さく、方向切換弁４の前後差
圧はばね６ａの設定値に近い通常の値に制御される。こ
のため、操作レバー１４の操作量に応じた所望の流量を
旋回モータ１０に供給することができる。

このように本実施例によれば、操作レバー１４の操作量
に応じてアクチュエータの加速度、旋回モータ１０にお
いてはモータトルクを制御することができると共に、操
作レバーの操作量が少ないときは、パイロットリリーフ
弁２２から無駄に逃げる流量を少なくし、エネルギロス
を低減できると共に、旋回系での余剰の圧油をブームシ
リンダ１１に使用できるので、複合操作の作業サイクル
タイムが遅くなることが防止でき、作業効率を向上でき
る。

本発明の他の実施例を第２図〜第５図により説明する。

本実施例は本発明を電気制御により実現したものである
。

第２図において、操作装置４０は電気式操作レバー４１
を有し、操作レバー４１は操作量に応じて変位センサ４
１ａ、４１ｂから電圧を発生する構成となっている。変
位センサ４１ａ、’４１ｂからの電圧はコントローラ４
２に送られ、コントローラ４２はその電圧、すなわち、
操作レノ＜−４１の操作量に応じて第３図に示す圧力が
発生するように、電磁比例弁４３または４４に指令信号
を出力する。第３図において、Ｘ　Ｒｏ、　　Ｘ　Ｌｏ
は操作量の不感帯を定める境界値であり、Ｘ　Ｒｍ、　
　Ｘ　Ｌｍは電磁比例弁４３．４４の圧力Ｐａ、Ｐｂ　
　（第２図では便宜上、指令信号にＰａ、Ｐｂを付して
いる）を最大にする操作量であり、操作量ＸＲ，ＸＬが
ＸＲｏ、　　ＸＬｏを越えＸ　Ｒｍ、　　Ｘ　Ｌｍまで
の範囲では、操作量に比例して圧力Ｐａ、Ｐｂが上昇し
、操作量ＸＲｍ、　　ＸＬｍテ方向切換弁４のスプール
を確実に最大位置に押付けるため圧力Ｐａ、Ｐｂは段階
的に最大値まで上昇する。方向切換弁４はこの圧力に対
応してスプールの位置が定まり、圧力補償弁６との組み
合わせで流量を制御する。

また、パイロットリリーフ弁２２には電磁比例弁４５が
接続され、コントローラ４２は同時に、操作レバー４１
の操作量に応じて第４図に示す圧力が発生するよう電磁
比例弁４５に指令信号を出力する。すなわち、操作量Ｘ
Ｒ，ＸＬが操作量０を含むＸＬｐからＸＲｐまでの範囲
では電磁比例弁４５の圧力ＰＲ（第２図では、便宜上指
令信号にＰＲを付している）は最大圧力になり、ＸＬｐ
およびＸＲｐで最低圧力となり、ＸＬｐおよびＸＲｐか
ら操作量が増加するに比例して圧力ＰＲが上昇するよう
に制御する。

このように圧力ＰＲを制御すれば、操作量がＸｔ、ｐか
らＸＲｐの間、すなわち、方向切換弁４が中立位置にあ
るときはパイロットリリーフ弁２２の設定圧力は最大圧
力に保持され、例えば油圧ショベルを傾斜地で駐車する
場合、負荷側からの圧力で旋回が回転することを防ぐこ
とができる。また、ＸＲｐまたはＸＬｐ以上の操作量で
は、操作量に応じた設定圧力で回路２０．２１を制御す
ることができ、所期の目的を達成できる。ここで、一般
にはｘｔ、ｐ、　ＸＲｐは方向切換弁４が作動する操作
量ＸＬｏ。

ＸＲｏより小さい値に設定され、これにより操作開始時
に負荷側からの駆動により旋回モータ１０が操作量と無
関係に動くことが防止できる。

また、パイロットリリーフ弁２２の下流に流量計４６を
配置し、この流量計４６の出力信号をコントローラ４２
に取り込む。コントローラ４２はその信号、すなわち、
パイロットリリーフ弁２２から逃げる流量ＱＲに応じて
第６図に示す圧力が発生するように、電磁比例弁４７に
指令信号を出力する。すなわち、流量ＱＲがＱＲｏを越
えると、流量の増加に比例して電磁比例弁４７の圧力Ｐ
ｐ（第２図では、便宜上指令信号にＰｐを付している）
が上昇するように制御する。電磁比例弁４７は圧力補償
弁６に接続されており、電磁比例弁４７の圧力ｐｐが上
昇するとバネ６ａの力を打消すように働くので、方向切
換弁４の前後差圧は低下し、方向切換弁４を通過する流
量が減少する。すなわち、パイロットリリーフ弁２２の
通過流量が増加するにしたがって方向切換弁４の通過流
量を減少するように、圧力補償弁６のパイロット圧力を
電磁比例弁４７で制御する。このため、パイロットリリ
ーフ弁２２から逃げる流量が増加するにしたがって旋回
モータ１０に流れる流量を減少させ、無駄な流量の逃げ
を減らし、ブームシリンダ１１（第１図参照）に流し得
る流量を確保できる。

以上のように、本実施例によっても第１の実施例と同様
の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、操作手段の操作量に応じてアクチ
ュエータの加速度を制御することができると共に、操作
量が少ないときは圧力制御弁から無駄に逃げる流量を少
なくし、エネルギロスを低減できると共に、当該アクチ
ュエータでの余剰の圧油を他のアクチュエータに使用で
きるので、複合操作の作業サイクルタイムが遅くなるこ
とが防止でき、作業効率を向上できる。

【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回路装置の全体構
成を示す図であり、第２図は本発明の他の実施例による
油圧回路装置の全体構成を示す図であり、第３図は操作
量と方向切換弁に与えられる電磁比例弁の圧力との関係
を示す図であり、第４図は操作量とパイロットリリーフ
弁に与えられる電磁比例弁の圧力との関係を示す図であ
り、第５図はパイロットリリーフ弁から逃げる流量と圧
力補償弁に与えられる電磁比例弁の圧力との関係を示す
図であり、第６図は従来の油圧回路装置を示す図である
。 符号の説明 １・・・油圧ポンプ ４．５・・・方向切換弁 ６．７・・・圧力補償弁 ８．９・・・圧力補償付流量制御弁 １０．１１・・・アクチュエータ ２２・・・パイロッ）　ＩＪリーフ弁（圧力制御弁）１
２．１３；４０・・・操作手段 ２０．２１・・・回路 ２７−・・シャトル弁（第１の制御手段）２７Ａ・・・
パイロットライン（第１の制御手段）２８・・・絞り（
流量検出手段） ２９・・・パイロットライン（第２の制御手段）４２・
・・コントローラ（第１および第２の制御手段）４５・
・・電磁比例弁（第１の制御手段）４６・・・流量計（
流量検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧ポンプと複数のアクチュエータの各々との間
   に、操作手段の操作量に応じて圧油の通過流量および流
   れ方向を制御する方向切換弁と、この方向切換弁の前後
   の圧力差を制御する圧力補償弁とからなる圧力補償付流
   量制御弁を設け、かつ前記方向切換弁の少なくとも１つ
   とこれに対応するアクチュエータとの間の回路に高圧側
   の回路圧力を設定圧力以下に制御する圧力制御弁を設け
   た油圧回路装置において、 前記圧力制御弁の設定圧力を前記操作量に応じて制御す
   る第１の制御手段と、 前記圧力制御弁から逃げる流量を低圧回路に戻す流路に
   配置した流量検出手段と、 この流量検出手段で検出した流量に応じて前記圧力補償
   弁の補償差圧を制御する第２の制御手段を設けたことを
   特徴とする油圧回路装置。
2. （２）請求項１記載の油圧回路装置において、前記第１
   の制御手段は、前記操作量が零近傍の予め定めた値より
   も小さいときは最大となり、前記操作量の予め定めた値
   で最低となり、前記操作量が前記予め定めた値よりも高
   くなると操作量の増加に比例して増大するように前記設
   定圧力を制御することを特徴とする油圧回路装置。