JPH03255204A

JPH03255204A - 油圧駆動装置

Info

Publication number: JPH03255204A
Application number: JP2053325A
Authority: JP
Inventors: Toichi Hirata; 東一平田; Hideaki Tanaka; 秀明田中; Kazunori Nakamura; 和則中村; Shuji Koiwai; 小岩井　秀志; Yoneaki Takahashi; 高橋　米秋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; KYB Corp
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1991-11-14
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: DE69110319T2; EP0445703A2; KR940008820B1; EP0445703A3; JP2839625B2; DE69110319D1; US5168705A; KR910017087A; EP0445703B1

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械の油圧駆動装置に係
わり、特に、油圧アクチュエータから排出される圧油の
少なくとも一部を供給ラインに戻す再生回路を備えた油
圧駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

再生回路を備えた油圧駆動装置として従来公知のものに
は特開昭６３−８３８０８号に記載のものがある。この
従来装置は、第７図に示すように、油圧ポンプ１００と
、リザーバ１０１と、油圧アクチュエータ１０２と、油
圧ポンプ１００に接続される圧油の供給ライン１０３と
、リザーバ１０１に接続される圧油の排出う・イン１０
４と、供給ライン１０３から油圧アクチュエータ１０２
−へ供給される圧油の流量を制御する第１の可変絞り１
０５及び油圧アクチュエータ１０２から排出ライン１０
４に排出される圧油の流量を制御する第２の可変絞り１
０６を有する流量制御弁と、供給ライン！０３に配置さ
れ、第１の可変絞り１０５の前後差圧を一定に保持する
圧力補償弁１０７と、圧力補償弁１０７と第１の可変絞
り１０５との間の部分で排出ライン１０４を供給ライン
１０３に接続する再生ライン１０８、供給ライン１０３
に向かう圧油の流れのみを許す逆止弁１０９および固定
絞り１１０を備えた再生回路＋１１とを備えている。　
アームのクラウド動作で掘削を行う場合のように、第１
の可変絞り１０５によりアクチュエータ１０２に供給さ
れる圧油の流量を制御するメータイン制御時には、圧力
補償弁１０７が第１の可変絞り１０５の前後差圧を一定
に保持することにより供給流量が第１の可変絞り１０５
の絞り量に応じた所定量に制御される。

アームを外部負荷により重力方向に落下させるときの速
度制御を行う場合のように、第２の可変絞り１０６によ
りアクチュエータ１０２から排出される圧油の流量を制
御するメータアウト制御時には、油圧アクチュエータ１
０２から排出される圧油の少なくとも一部は再生ライン
１０８を介して供給ライン１０３の圧力補償弁１０７と
第１の可変絞り１０５との間の部分に戻され、排出流量
の再生が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この従来装置の再生回路１１１には以下
に述べる問題点があった。

アクチュエータ１０２からの排出流量を制御するメータ
アウト制御時において、負荷を微少に動かそうとする場
合には流量制御弁を微操作し、第１および第２の可変絞
り１０５．１０６の開度を小さくすることが必要である
。この従来装置の再生回路においては、第１および第２
の可変絞り１０５．１０６の開度を小さくした場合、再
生回路１１１の絞り１１０は固定であるため第２の可変
絞り１０６の開度が再生回路の絞り１１０の開度よりも
小さくなる。

また、再生ライン１０８はアクチュエータ１０２の排出
ポートと第２の可変絞り１０６との間の排出ライン１０
４部分に直接接続され、再生回路１１１にはアクチュエ
ータ１０２のロッド側の排出圧力が直接作用する構成と
なっている。このため、アクチュエータ１０２のロッド
側には排出圧力として第２の可変絞り１０６により生成
された圧力が立ち、この圧力が排出圧力として再生回路
１１１に作用し、アクチュエータ１０２から排出された
圧油が再生ライン１０８の絞り１１０を通って供給ライ
ン］、　Ｑ　３に流入する。供給ライン１０３に流入し
た圧油は第１の可変絞り１０５を通りアクチュエータ１
０２に供給される。

このとき、第１の可変絞り１０５の開度も再生回路の固
定絞り１１０の開度よりも小さくなっている。

このため、再生ライン１０８の絞りを通った後の圧油の
圧力は排出ライン１０４の圧力よりも少し低下するだけ
であり、この比較的高い圧力が第１の可変絞り１０５の
上流側に作用する。一方、メータアウト制御時には第１
の可変絞り１０５の下流側の圧力は極めて低い圧力とな
っている。したがって、圧力補償弁１０７は閉じ切り状
態となり、油圧ポンプ１００１からは圧油が供給されな
くなる。

ところで、図示のアクチュエータ１０２の接続ではシリ
ンダのボトム側に圧油が供給され、ロッド側から圧油が
排出されるので、排出流量は供給流量よりもシリンダの
ボトム側とロッド側の面積化分だけ少ない。このため、
仮に排出流量の全量が再生され、アクチュエータ１Ｇ２
に供給されたとしても、圧力補償弁１０７が閉じ切られ
た場合には供給流量が不足し、キャビテーションが発生
する。

本発明の目的は、メータアウト制御における流量制御弁
の微操作時にキャビテーションを起こすことなしに排出
流量の少なくとも一部を再生可能とする再生回路を備え
た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〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも
１つの油圧ポンプを有する圧油供給源と、リザーバと、
少なくとも１つの油圧アクチュエータと、前記圧油供給
源に接続される圧油の供給ラインと、前記リザーバに接
続される圧油の排出ラインと、前記供給ラインから前記
油圧アクチュエータへ供給される圧油の流量を制御する
第１の可変絞り及び前記油圧アクチュエータから前記排
出ラインに排出される圧油の流量を制御する第２の可変
絞りを有する流量制御弁と、前記供給ラインに配置され
、前記第１の可変絞りの前後差圧を一定に保持する圧力
補償弁と、前記供給ラインに向かう圧油の流れのみを許
す逆止弁を備えた再生ラインを有し、前記第２の可変絞
りによる排出流量の制御時に、前記油圧アクチュエータ
から排出される圧油の少なくとも一部を前記再生ライン
を介して前記圧力補償弁と前記第１の可変絞りとの間で
前記供給ラインに戻し、排出流量の再生を行う再生回路
とを備えた油圧駆動装置において、前記再生回路に前記
供給ラインに戻される圧油の再生圧力を制御する第３の
可変絞りを設け、前記第３の可変絞りを前記流量制御弁
の操作量に連動して絞り量が変化するように構成したも
のである。

好ましくは、前記第３の可変絞りを前記第２の可変絞り
の下流側で前記排出ラインに設け、前記再生ラインを前
記第２の可変絞りと第３の可変絞りとの間で前記排出ラ
インに接続する。

また好ましくは、前記第３の可変絞りは、前記第１の可
変絞り及び第２の可変絞りと共に前記流量制御弁に組み
込まれる。

また好ましくは、前記油圧ポンプは可変容量型であり、
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値だけ高くなる
よう該油圧ポンプの吐出量を制御するロードセンシング
レギュレータを含むものである。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、再生回路に再生
圧力を制御する第３の可変絞りを設け、この第３の可変
絞りを流量制御弁の操作量に連動させることにより、メ
ータアウト制御における流量制御弁の微操作時には第１
および第２の可変絞りと共に第３の可変絞りの開度も小
さくなり、これに対応して再生圧力が制御されるので、
キャビテーションを起こすことなしに排出流量の少なく
とも一部を再生することが可能となる。

特に、第３の可変絞りを第２の可変絞りの下流側の排出
ラインに設け、再生ラインを第２の可変絞りと第３の可
変絞りとの間で排出ラインに接続することにより、まず
、再生ラインは第２の可変絞りを介してアクチュエータ
の排出側に接続されることになるので、再生ラインには
アクチュエータの排出圧力が直接作用せず、第２の可変
絞りを通過した後の低下した圧力が作用することとなり
、第１の可変絞りの上流側の圧力上昇は起こらず、圧力
補償弁を正規に作動させることが可能となる。

そして、このように構成された再生回路の第３の可変絞
りの絞り量を流量制御弁に連動して変化させるので、メ
ータアウト制御における流量制御弁の微操作時には第１
および第２の可変絞りと共に第３の可変絞りの開度も小
さくなり、この第３の可変絞りにより再生に必要な再生
圧力が確保される。すなわち、流量制御弁の微操作時に
第３の可変絞りの開度が一定のままであるとすると、第
２の可変絞りの開度が第３の可変絞りの開度よりも小さ
くなり、第３の可変絞りが絞りとして機能しなくなり、
第２の可変絞りと第３の可変絞りとの間の排出ラインに
再生に必要な圧力が得られなくなるのに対して、第３の
可変絞りの開度を第２の可変絞りの開度に連動して小さ
くすることにより第３の可変絞りが絞りとして機能し、
適切な再生圧力が確保される。

このように、圧力補償弁を正規に作動させると共に、適
切な再生圧力を確保することによりキャビテーションを
起こすことなしに排出流量を再生することが可能となる
。

油圧ポンプを可変容量型とし、圧油供給源をロードセン
シングレギュレータを含む構成とした場合は、油圧ポン
プのサチュレーションの問題があるが、排出流量を再生
することにより油圧ポンプはサチュレーションし難くな
り、ロードセンシング制御による経済性を確保しながら
複合操作性を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。本実施例は本発明を油圧ショベルの油圧駆動装置に
適用したものである。

第１図において、本実施例の油圧駆動装置は油圧ショベ
ルのブーム１を駆動するためのブームシリンダ２および
アーム３を駆動するためのアームシリンダ４を有し、ブ
ームシリンダ２およびアームシリンダ４は図示しない原
動機により駆動される可変容量型の油圧ポンプ１０から
吐出される圧油により駆動される。油圧ポンプ１０とブ
ームシリンダ２およびアームシリンダ４との間にはそれ
ぞれ流量制御弁１１．１２および逆止弁１３，１４を含
む弁装置１５．１６と、流量制御弁１１゜１２の前後差
圧を一定に保持する圧力補償弁１７゜１８とが配置され
ている。

弁装置１５において、流量制御弁１１は、図示しない操
作レバーにより操作されるパイロット弁からパイロット
圧ＡまたはＢが負荷されることにより中立位置から移動
し、操作レバーの操作方向および操作量に応じて内部に
設けられた第１および第２のメータインの可変絞り１９
．２０および第１および第２のメータアウトの可変絞り
２１゜２２の絞り量が変更され、アームシリンダ４の駆
動方向と駆動速度が制御される。

すなわち、流量制御弁１１は、パイロット圧Ａが負荷さ
れたときは図示右側の位置に切り換えられ、油圧ポンプ
１０に接続された圧油の供給ライン２３を第１のメータ
インの可変絞り１９を介してアームシリンダ４のボトム
室４ａに接続されたワークライン２４に連絡し、ワーク
ライン２４を供給ラインとして機能させると共に、アー
ムシリンダ４のロッド室４ｂに接続されたワークライン
２５を第１のメータアウトの可変絞り２１を介して、リ
ザーバ９に接続された第１の排出ライン２６に連絡し、
ワークライン２５を排出ラインとして機能させる。これ
によりメータイン制御時には、アームシリンダ４のボト
ム室４ａに油圧ポンプ１０から吐出された圧油が供給さ
れることにより、アームシリンダ４は可変絞り１９の絞
り量に応じた速度で伸長方向に駆動され、メータアウト
制御時にはアームシリンダ４のロッド室４ｂの圧油が例
えば負荷Ｗにより排出されることにより、アームシリン
ダ４は可変絞り２１の絞り量に応じた速度で伸長方向に
駆動される。

また、流量制御弁１１はパイロット圧Ｂが負荷されると
図示左側の位置に切り換えられ、供給ライン２３を第２
のメータインの可変絞り２０を介してワークライン２５
に連絡し、ワークライン２５を供給ラインとして機能さ
せると共に、ワークライン２４を第２のメータアウトの
可変絞り２２を介して、リザーバ９に接続された第２の
排出ライン２７に連絡し、ワークライン２４を排出ライ
ンとして機能させる。これによりメータイン制御時には
、アームシリンダ４のロッド室４ｂに油圧ポンプ１０か
らの圧油が供給されることにより、アームシリンダ４は
可変絞り２０の絞り量に応じた速度で収縮方向に駆動さ
れ、メータアウト制御時にはアームシリンダ４のボトム
室４ａの圧油が例えば外力で排出されることにより、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。

逆止弁１３は圧力補償弁１７と流量制御弁１１の間で供
給ライン２３に設けられ、圧油の逆流を防止する。

圧力補償弁１７は油圧ポンプ１０と流量制御弁１５の間
で供給ライン１７に設けられ、上述したメータイン制御
時に可変絞り１９または２０の前後差圧がほぼ一定とな
るように作動する。すなわち、圧力補償弁１７にはパイ
ロットライン２８を介して導かれた流量制御弁１１の入
口側圧力が閉弁方向に作用すると共に、流量制御弁１１
の出口側圧力、すなわち、アームシリンダ４の負荷圧力
が流量制御弁１１の内部より負荷ライン２９により検出
され、その負荷圧力が圧力補償弁１７に開弁方向に作用
する。また、圧力補償弁１７には開弁方向に作用するば
ね３０が設けられている。この構成により、可変絞り１
９または２０の前後差圧がばね３０の強さにより定まる
設定値に保持されるように制御される。その結果、流量
制御弁１１の通過流量Ｑｌｌは、油圧ポンプ１０の吐出
圧力またはアームシリンダ４の負荷圧力の変動の影響を
受けることなく、可変絞り１９または２０の開度に比例
した流量となり、アームシリンダ４の正確な速度制御が
可能となる。

ブームシリンダ２に設けられた弁装置１６および圧力補
償弁１８も同様に構成されている。また、ブームシリン
ダ２の負荷圧力が流量制御弁１２の内部より負荷ライン
３１により検出される。

油圧ポンプ１０には、自身の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すなわち最大
負荷圧力よりも一定の差圧だけ高くなるように吐出量を
制御するポンプレギュレータ３２が設けられ、いわゆる
ロードセンシング制御を行っている。すなわち、負荷ラ
イン２９により検出されたアームシリンダ４の負荷圧力
と負荷ライン３１により検出されたブームシリンダ２の
負荷圧力の高圧側の圧力が高圧選択弁３３により選択さ
れ、高圧選択弁３３により選択された最大負荷圧力がパ
イロットライン３４を介してポンプレギュレータ３２に
、パイロットライン３５を介して導かれた油圧ポンプ１
０の吐出圧力と対向して作用するよう導かれ、両者の差
圧が設定値よりも小さくなると吐出量を増やし、大きく
なると吐出量を減らし、吐出圧力が最大負荷圧力よりも
設定値だけ高くなるようにポンプ吐出量を制御する。

その結果、油圧ポンプ１０の吐出量が飽和しない作業、
例えばアーム３の単独作業では、油圧ポンプ１０は上記
通過流量Ｑｌｌから後述する再生流量を差し引いた流量
にほぼ等しい流量Ｑｐを吐出する。

ワークライン２４．２５にはそれぞれ回路の最高圧力を
設定するリリーフ弁３６．３７が設けられている。

そして本実施例においては、その特徴的構成として、流
量制御弁１１の第１のメータアウトの可変絞り２１によ
る排出流量の制御時に、アームシリンダ４から排出され
る圧油の少なくとも一部を圧力補償弁１７と流量制御弁
１１との間で供給ライン２３に戻し、排出流量の再生を
行う再生回路４０が設けられている。再生回路４０は、
流量制御弁１１の下流側に位置する第１の排出ライン２
６に設けられた第３のメータアウトの可変絞り４１と、
流量制御弁１１と可変絞り４１との間で第１の排出ライ
ン２６に一端が接続され、逆止弁１３と流量制御弁１１
との間で供給ライン２３に他端が接続された再生ライン
４２と、再生ライン４２に設けられ、排出ライン２６か
ら供給ライン２３に向かう圧油の流れのみを許す逆止弁
４３とからなっている。そして、可変絞り４１は符号Ａ
で例示されるように、パイロット圧Ａにより切り換えら
れる流量制御弁１１の操作量に連動して絞り量が変化す
るように構成されている。

第２図に、再生回路４０の構成の理解を容易にするため
に、流量制御弁１１の図示右側の位置の流量制御機能の
みを抽出し、回路構成を簡略化して示す。

第３図に、流量制御弁１１に再生回路４０を一体に組み
込んだ弁装置１５の実際の構造を示す。

第３図において、弁装置１５は弁ケース５０を有し、弁
ケース５０には入口通路５１、ワーク通路５２．５３お
よび排出通路５４．５５が形成され、これら通路は弁ケ
ース５０内に密封摺動可能に挿入されたスプール５６に
より選択的に相互の連通が切り換えられる。また、弁ケ
ース５０にはスプール５６の移動によりワーク通路５３
および排出通路５４との連通が切り換えられる再生通路
５７、入口通路５１に接続された信号通路５８、および
スプール５６の移動により選択的にワーク通路５２また
は５３に連通する信号通路５９が設けられている。入口
通路５１は供給ライン２３の一部を構成し、ワーク通路
５２．５３はそれぞれワークライン２４．２５の一部を
構成し、排出通路５４．５５はそれぞれ排出ライン２６
．２７−部を構成し、再生通路５７は再生ライン４２の
一部を構成している。また、信号通路５８はパイロット
ライン２８の一部を構威し、信号通路５９は負荷ライン
２９の一部を構威している。

スプール５６にはメータインの第１および第２のメータ
リングスロット６０，６１、メータアウトの第１および
第２のメータリングスロット６２゜６３、第３のメータ
アウトのメータリングスロット６４が設けられ、メータ
リングスロット６０゜６１は人口通路５１の隣接壁部と
協働して第１および第２のメータインの可変絞り１９．
２０を構成し、メータリングスロット６２．６３はそれ
ぞれ再生通路５７および排出通路５５の隣接壁部と協働
して第１および第２のメータアウトの可変絞り２１．２
２を構威し、メータリングスロット６４は排出通路５４
の隣接壁部と協働して第３のメータアウトの可変絞り４
１を構成する。また、スプール５６には信号スロット６
５．６６が設けられ、スプール５６の移動により選択的
に上述した信号通路５９とワーク通路５２．５３との連
通の切り換えを行う。

第４図は、第３図に示す弁装置１５のスプール５６をパ
イロット圧Ａにより切り換えた状態を示す。

第５図および第６図に、本実施例の油圧駆動装置を搭載
した油圧ショベルの全体構成を示す。油圧ショベルは、
ショベル本体に回動可能に装着され、前述したブームシ
リンダ２により駆動されるプーム１、ブーム１の先端に
回動可能に装着され、前述したアームシリンダ４により
駆動されるアーム３、アーム３の先端に回動可能に装着
され、パケットシリンダ６により駆動されるパケット５
からなるフロントアッタチメントを備えている。

次に、本実施例の動作を説明する。まず、本実施例の動
作に係わるメータイン制御とメータアウト制御の具体例
を第５図および第６図により説明する。

第５図では、アーム３はアームクラウド動作で重力方向
に落下しようとしており、このときアームシリンダ４に
対する弁装置１５の流量制御弁１１はパイロット圧Ａに
より図示右側の位置に切換えられ、この位置で第１のメ
ータアウトの可変絞り２１の開度に応じてアームシリン
ダ４のロッド室４ｂからの戻り油のリザーバ９への排出
流量を制御することにより、アーム３の落下速度を制御
する。すなわち、アーム３の落下速度は可変絞り２１に
よりメータアウト制御される。

これに対し、第６図はアームクラウドにおける掘削時の
状態で、弁装置１５の流量制御弁１１はパイロット圧Ａ
により同様に図示右側の位置にあり、この位置で第１の
メータインの可変絞り１９の開度に応じて油圧ポンプ１
０からアームシリンダ４のボトム室４ａに供給される圧
油の流量を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。すなわち、アーム３の駆動速度は可
変絞り１９によりメータイン制御される。

本実施例において、メータイン制御は従来と同様に行わ
れる。すなわち、メータイン制御時には、供給ライン２
３の圧力は排出ライン２６の圧力より高いので、再生回
路４０の逆止弁４３は閉じており、流量制御弁１１にパ
イロット圧Ａが作用することにより開口したメータイン
の可変絞り１９の前後差圧がほぼ一定となるように圧力
補償弁１７が作動する。ここで、可変絞り１９の開口面
積をＡ１９、前後差圧をΔＰ＾とすれば、メータインの
可変絞り１９を通過する流量Ｑ１９は、Ｑ１９＝に−Ａ
１９・ｆτ下■ （Ｋは定数）であり、通過流量Ｑ１９は可変絞り開度Ａ１９に比例す
る。すなわち、アームシリンダ４は可変絞り１９の開度
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３２により油圧ポン
プ１０のロードセンシング制御を行っているので、油圧
ポンプ１０の吐出量が飽和しない動作領域においては油
圧ポンプ１０は上記通過流量０１９にほぼ等しい流量を
吐出している。すなわち、ポンプ吐出量Ｑｐは、Ｑｐ　
＝Ｑ１９になるように制御される。

メータアウト制御時、例えば上述したアームの重力方向
への落下時には、自重Ｗによりアームシリンダ４のロッ
ド室４ｂ内の圧油が排出され、この排出流量は第１のメ
ータアウトの可変絞り２１を通過した後再生回路４０の
第３のメータアウトの可変絞り４１の作用を受け、一部
は第３の可変絞り４１を通過してリザーバ９に排出され
、残りは再生ライン４２および逆止弁４３を通過して供
給ライン２３に流入する。このように圧油が流れること
により、アームシリンダ４のロッド室４ｂから排出され
た圧油の圧力は主に第１の可変絞り２１によって、また
補助的に第３の可変絞り４１によって制御され、アーム
シリンダ４の伸長速度、すなわち、アーム３の落下速度
が制御される。

また、供給ライン２３に流入した圧油は圧力補償弁１７
を通過してきた油圧ポンプ１０からの圧油と合流し、こ
の合流した圧油が第１のメータインの可変絞り１９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
。

ここで、再生ライン４２を通過して再生される流量をＱ
４２とすると、メータインの可変絞り１９にΔＰＡの前
後差圧を発生するのに必要なポンプ流量Ｑｐは、可変絞
り１９の通過流量を前述したようにＱ１９とすると、Ｑｐ　＝Ｑ１９−Ｑ４２となる。したがって、このときの油圧馬力は、Ｐｐ　Ｑ
ｐ　＝Ｐｐ　　（Ｑ１９−Ｑ４２）　＜Ｐｐ　Ｑ１９と
なり、再生流量がないときの油圧馬力ＰｐＱ１９よりも
ＰＰ０４２分だけ消費エネルギーが少なくなる。また、
アームシリンダ４により消費されるポンプ流量が少なく
なるので、アームシリンダ４の負荷圧力がブームシリン
ダ２の負荷圧力よりも低くなるブーム１とアーム２の複
合操作においてもブームシリンダ２に十分な流量の圧油
を供給することができる。すなわち、油圧ポンプ１０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
上し、ロードセンシング制御の課題の１つであるサチュ
レーション対策となる。

そして、本実施例においては、再生回路の第３の可変絞
り４１を流量制御弁１１の第１の可変絞り２１の下流側
で排出ライン２６に設け、再生ライン４２をこの第１の
可変絞り２１と第３の可変絞り４１の間で排出ライン４
２に接続している。

この構成により、再生ライン４２は第１の可変絞り２１
を介してアームシリンダ４のロッド室４ｂと接続される
ことになるので、再生ライン４２にはアームシリンダ４
の排出圧力が直接作用せず、第１の可変絞り２１を通過
した後の低下した圧力が作用することとなる。このため
、メータアウト制御において負荷を微少に動かそうとし
て流量制御弁１１を微操作した場合には、第１のメータ
インの可変絞り１９の開度も小さくなるが、このような
場合においても第１の可変絞り１９の上流側の過度の圧
力上昇は起こらず、圧力補償弁１７を正規に作動させる
ことが可能となる。すなわち、アクチュエータの排出圧
力が再生ラインに直接作用する従来の再生回路にみられ
た圧力補償弁の閉じ切りが防止され、キャビテーション
を起こすことなしに排出流量の一部を再生することが可
能となる。

また、本実施例では、再生回路４０の第３の可変絞り４
１を流量制御弁工１に連動して絞り量が変化するように
している。この構成により、メータアウト制御における
流量制御弁１１の微操作時には第１のメータインの可変
絞り１９および第１のメータアウトの可変絞り２１と共
に第３のメータアウトの可変絞り４１の開度も小さくな
り、この第３の可変絞り４１の作用により再生に必要な
再生圧力が確実に確保される。

すなわち、第３の可変絞り４１の開度が固定であると仮
定すると、この固定絞りの開度は通常操作時に適切な再
生圧力が得られるように設定されるので、流量制御弁１
１の微操作時には第１の可変絞り２１の開度がこの固定
絞りの開度よりも小さくなり、固定絞りが絞りとして機
能しなくなる。

すなわち、第１の可変絞り２１と固定絞りとの間の排出
ライン２６に再生に必要な圧力が得られなくなる。

これに対し、第３の可変絞り４１の開度を第１の可変絞
り２１の開度に連動して小さくすることにより、第３の
可変絞り４１は第１の可変絞り２１を通過した圧油を再
び絞るようになり、これにより第１の可変絞り２１と第
２の可変絞り４１の間の排出ライン２６の圧力が流量制
御弁１１の上流側の供給ライン２３の圧力よりも低くな
らないように制御される。すなわち、第３の可変絞り４
１は流量制御弁１１の操作量如何に係わらず確実に絞り
として機能し、常に適切な再生圧力が確保される。

このように、本実施例によれば、流量制御弁１１伸び操
作時においても圧力補償弁１７を正規に作動させると共
に、適切な再生圧力を確保することにより、キャビテー
ションを起こすことなしに排出流量を再生することが可
能となる。

以上の本実施例の再生回路４０の作用を具体的な数値を
示しながら、第２図を用いてさらに説明する。

まず、メータアウト制御時におけるワークライン２４の
圧力を求める式を求める。ここで、この演算に係わる量
を以下のシンボルで表わす。

ＰＩ・・・可変絞り１９の上流側における供給ライン２
３の圧力Ｐ２・・・可変絞り１９の下流側における圧力、すわち
、ワークライン２４の圧力Ｐ３・・・可変絞り２１の上流側における圧力、すなわ
ち、ワークライン２５の圧力Ｐ４・・・可変絞り２１と４１の間の圧力、すなわち、
再生圧力ＰＷ・・・負荷Ｗの重量相当圧力、すなわち、保持圧力 ΔＰＬＳ・・・圧力補償弁１７の補償差圧α・・・アー
ムシリンダ４のロッド室４ｂに対するボトム室４ａの面
積比Ａｌ１・・・可変絞り１９の開度Ｂ２１・・・可変絞り２１の開度Ｂ１１・・・可変絞り４１の開度ｑ・・・可変絞り１９を通過する流量 ρ・・・圧油の密度まず、可変絞り１９の前後差圧は圧力補償弁１７で圧力
補償されているので、ＰＩ　＝Ｐ２＋ΔＰＬＳ　　　　　　　・・・（１）ア
ームシリンダ４におけるカの釣り合いより、Ｐ３＝αＰ
２　＋ＰＷ　　　　　　　・・・（２）再生ライン４２
により、Ｐ４　＝Ｐ１　　　　　　　　　　　　・・・（３）可
変絞り２１の開度Ｂ２１よる圧損により、メータインの
可変絞り１９を通過する流量より、以上の（１）〜（５
）式を整理してＰ２を求めると、・・・（６）この（６）式より、Ｐ２　＞０ならばキャビテーション
を起こさないので、Ｂ２１とＡｌ１の比を常にある値以
上になるようにメータリング特性を設定すれば、キャビ
テーションを起こすことなく、再生機能が得られること
が分かる。

具体例として、保持圧Ｐｖ＝５０ｋｇ／ｃｆとし、面積
比α＝２、補償差圧ΔＰＬＳ＝　１０ｋｇ／ａｌとし、
Ａ１９／Ｂ２１＝５とすると、（６）式よりＰ２　＝２
２゜５ｋｇ／ｃｄが求められる。このとき、Ｐｉ　＝３
２゜５ｋｇ／ａｄ、　Ｐ３　＝９５ｋｇ／ａ１１．　Ｐ
４　＝３２．　５ｋｇ／ｅａｒ、Ｐ３−Ｐ４　＝６２．
５ｋｇ／ａｌとなる。

また、負荷が変化して、ＰＷ＝６０ｋｇ／ｃｄになった
とすると、（６）式よりＰ２　＝１２．５ｋｇ／ｄが求
まり、ｐＩ＝２２．５ｋｇ／ｃＩｌ、ｐａ　＝８５ｋｇ
／ａｄＳ　Ｐ４　＝２２．５ｋｇ／ａｄ、Ｐ３−Ｐ４　
＝６２゜５　ｋｇ／ｃａｒとなる。

すなわち、負荷が変化しても圧力Ｐ２は正圧に保持され
、キャビテーションが生じないことが分かる。また、メ
ータアウトの可変絞り２１の前後差圧Ｐ３−Ｐ４は一定
であり、負荷が変化しても降下速度は一定であることが
分かる。

さらに、本実施例においては、再生ライン４２は流量制
御弁１１の下流側に位置し、流量制御弁１１が中立位置
にあるときは流量制御弁１１によりアームシリンダ４の
ロッド室４ｂとの連通を遮断される構成となっている。

このため、アームシリンダ４を収縮して重量物を吊り上
げた後、流量制御弁１１を中立位置に戻して重量物をあ
る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の負荷圧力が流量制御弁１１の供給ライン２３側
のポート、すなわち、供給ポートに作用することはない
。このことは、従来技術として挙げた特開昭６３−８３
８０８号のものが、アームシリンダロッド室４ｂの負荷
圧力が流量制御弁の供給ポートに直接作用する構成とな
っていることと対照的である。負荷圧力が流量制御弁の
供給ポートに直接作用するこの構成では、流量制御弁の
中立位置で流量制御弁内でのリーク量が増加し、重量物
を所望の高さに保持することが困難となる。

本実施例では、このような流量制御弁内でのリーク量の
増加の問題はないので、重量物を所望の高さに保持する
ことが容易となり、作業の安全性を図ることができる。

以上のように本実施例によれば、第１の可変絞り２１に
より圧力補償弁１７を正規に作動させると共に、第３の
可変絞り４１により適切な再生圧力を確保することによ
り、キャビテーションを起こすことなしに排出流量を再
生することが可能となり、円滑な操作と省エネを両立さ
せることができる。

また、本実施例においては、流量制御弁１１の中立位置
ではアームシリンダロッド室４ｂの負荷圧力が流量制御
弁１１の供給ポートに作用しないので、流量制御弁内で
のリーク量の増加が防止でき、重量物を所望の高さに保
持することが容易となり、作業の安全性を図ることがで
きる。

さらに、本実施例によれば、油圧ポンプ１０を可変容量
型とし、油圧ポンプ１０をロードセンシング制御してい
るので油圧ポンプ１０のサチュレーションの問題がある
が、排出流量を再生することにより油圧ポンプ１０はサ
チュレーションし難くなり、ロードセンシング制御によ
る経済性を確保しながら複合操作性を向上させることが
できる。

また、本実施例によれば、第３図および第４図に示すよ
うに、再生回路４０の第３の可変絞り４１を流量制御弁
１１の可変絞り１９〜２２と一体にし、弁装置１５に組
み込んだので、可変絞り４１を流量制御弁１１の操作量
に連動させる構成を容易に実現でき、かつ弁構造をコン
パクトにすることができる。

なお、以上の実施例では、油圧ポンプ１を可変容量型と
し、油圧ポンプ１をロードセンシング制御する構成を採
用したが、本発明はこのタイプの油圧ポンプおよびその
制御手段に限定されるものではなく、例えば、油圧ポン
プを固定容量型とし、このポンプの吐出圧力をアクチュ
エータの負荷圧力よりも一定値だけ高くなるように制御
するアンロード弁を配置したもの等、その他の圧油供給
源であっても、油圧ポンプの吐出流量が不足する運転状
態では排出流量を再生し、同様の効果を得ることができ
るものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、圧力補償弁を正規に作動させると共に
適切な再生圧力を確保することにより、キャビテーショ
ンを起こすことなしに排出流量を再生することが可能と
なり、円滑な操作と省エネを両立させることができる。

また、再生ラインを流量制御弁の第２の可変絞りの下流
側で排出ラインに設けたので、流量制御弁の中立位置で
はアクチュエータの負荷圧力が流量制御弁の供給ポート
に作用せず、このため、流量制御弁内でのリーク量の増
加が防止でき、重量物を所望の高さに保持することが容
易となり、作業の安全性を図ることができる。

また、可変容量型の油圧ポンプをロードセンシング制御
する場合は、油圧ポンプのサチュレーションの問題を軽
減し、ロードセンシング制御による経済性を確保しなが
ら複合操作性を向上させることができる。

さらに、再生回路の第３の可変絞りを流量制御弁の可変
絞りと一体に組み込むことにより、流量制御弁の操作量
に連動する再生回路の可変絞りの構成を容易に実現でき
、かつ弁構造をコンパクトにすることができる。

【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駆動装置の油圧回
路図であり、第２図は第１図の油圧駆動装置の主要機能
のみを抽出して示す簡略的な油圧回路図であり、第３図
および第４図は第１図の油圧駆動装置における弁装置の
実際の構造を示す断面図であり、第５図および第６図は
本実施例の油圧駆動装置が係わる油圧ショベルを示すと
共に、油圧ショベルのメータアウト制御およびメータイ
ン制御の具体例を説明するための図であり、第７図は従
来の油圧駆動装置の油圧回路図である。符号の説明４・・・アームシリンダ（油圧アクチュエータ）９・・
・リザーバ１０・・・油圧ポンプ１１−・・流量制御弁１５・・・弁装置１７・・・圧力補償弁１９・・・第１のメータインの可変絞り（第１の可変絞
り）２０・・・第２のメータインの可変絞り２１・・・第１
のメータアウトの可変絞り（第２の可変絞り）２２・・・第２のメータアウトの可変絞り２３・・・供
給ライン２６・・・排出ライン４０・・・再生回路４１・・・第３のメータアウトの可変絞り（第３の可変
絞り）４２・・・再生ライン４３・・・逆止弁

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも１つの油圧ポンプを有する圧油供給源
と、リザーバと、少なくとも１つの油圧アクチュエータ
と、前記圧油供給源に接続される圧油の供給ラインと、
前記リザーバに接続される圧油の排出ラインと、前記供
給ラインから前記油圧アクチュエータへ供給される圧油
の流量を制御する第１の可変絞り及び前記油圧アクチュ
エータから前記排出ラインに排出される圧油の流量を制
御する第２の可変絞りを有する流量制御弁と、前記供給
ラインに配置され、前記第１の可変絞りの前後差圧を一
定に保持する圧力補償弁と、前記供給ラインに向かう圧
油の流れのみを許す逆止弁を備えた再生ラインを有し、
前記第２の可変絞りによる排出流量の制御時に、前記油
圧アクチュエータから排出される圧油の少なくとも一部
を前記再生ラインを介して前記圧力補償弁と前記第１の
可変絞りとの間で前記供給ラインに戻し、排出流量の再
生を行う再生回路とを備えた油圧駆動装置において、前記再生回路に前記供給ラインに戻される圧油の再生圧
力を制御する第３の可変絞りを設け、前記第３の可変絞
りを前記流量制御弁の操作量に連動して絞り量が変化す
るように構成したことを特徴とする油圧駆動装置。
（２）請求項１記載の油圧駆動装置において、前記第３
の可変絞りを前記第２の可変絞りの下流側で前記排出ラ
インに設け、前記再生ラインを前記第２の可変絞りと第
３の可変絞りとの間で前記排出ラインに接続したことを
特徴とする油圧駆動装置。
（３）請求項１記載の油圧駆動装置において、前記第３
の可変絞りは、前記第１の可変絞り及び第２の可変絞り
と共に前記流量制御弁に組み込まれていることを特徴と
する油圧駆動装置。
（４）請求項１記載の油圧駆動装置において、前記油圧
ポンプは可変容量型であり、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
力よりも一定値だけ高くなるよう該油圧ポンプの吐出量
を制御するロードセンシングレギュレータを含むことを
特徴とする油圧駆動装置。