JPH0533774A - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】正の勾配特性を持つ分流補償弁を備えた、複数
種類のアタッチメントを交換可能な建設機械の油圧駆動
装置において、各アタッチメントの装着時に最適の分流
特性を得られるようにする。 【構成】バケット端子５８ａ、破砕機端子５８ｂ、ブレ
ーカ端子５８ｃの３つの出力端子を有し、オペレータの
切換え操作により対応する切換信号Ｓ1 〜Ｓ3 を出力す
るアタッチメント切換スイッチ５８を設け、重い破砕機
を装着した場合、ブーム上げ・アーム引きの複合動作時
には、切換信号に対応して軽いバケット用の分流特性演
算部７４ａから重い破砕機用の分流特性演算部７４ｃに
切換え、分流補償弁３５〜４０のそれぞれの駆動部３５
ｃ〜４０ｃが付与すべき制御力Ｆc1〜Ｆc6として重い破
砕機に適した値を演算する。これにより、重いアタッチ
メントに最適の分流特性が得られ、ブーム上げ・アーム
引きの複合動作でブームが十分に上がるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベル等の建設機
械の油圧駆動装置に係わり、特に、複数種類のアタッチ
メントを交換可能な建設機械において、ロードセンシン
グ制御される油圧ポンプの吐出圧力と複数のアクチュエ
ータの最大負荷圧力との差圧に基づく制御力を分流補償
弁に付与し、流量制御弁の前後差圧を制御する油圧駆動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧駆動装置として、例えばＤＥ
−Ａ１−３４２２１６５（特開昭６０−１１７０６号に
対応）、特開平２−１１８２０３号公報等に記載のよう
に、ロードセンシング制御（以下、適宜「ＬＳ制御」と
いう）される油圧ポンプの吐出圧力と複数のアクチュエ
ータの最大負荷圧力との差圧に基づく制御力を圧力補償
弁に付与し、流量制御弁の前後差圧を制御するものがあ
る。ここで、ＬＳ制御とは、油圧ポンプの吐出圧力が複
数の油圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも一定値だ
け高くなるよう油圧ポンプの吐出量を制御するものであ
り、これにより油圧アクチュエータの負荷圧力に応じて
油圧ポンプの吐出量を増減し、経済的な運転が可能とな
る。

【０００３】ところで、油圧ポンプの吐出量には上限、
即ち最大可能吐出量があるので、複数のアクチュエータ
の複合駆動時、油圧ポンプが最大可能吐出量に達する
と、ポンプ吐出量の不足状態が生じる。このことは一般
的に油圧ポンプのサチュレーションとして知られてい
る。サチュレーションが生じると、油圧ポンプから吐出
された圧油が低圧側のアクチュエータに優先的に流れ、
高圧側のアクチュエータに十分な圧油が供給されなくな
り、複数のアクチュエータの複合駆動ができなくなる。

【０００４】このような問題を解決するため、上記ＤＥ
−Ａ１−３４２２１６５に記載の油圧駆動装置では、流
量制御弁の前後差圧を制御する各圧力補償弁に、ポンプ
吐出圧力と最大負荷圧力との差圧（以下、適宜「ＬＳ差
圧」という）に基づく制御力を開弁方向に作用させ、こ
の制御力で前後差圧の目標値を定めるようにしている。
この構成により、油圧ポンプのサチュレーションが生じ
ると、これに対応してＬＳ差圧が減少するので、各圧力
補償弁における流量制御弁の前後差圧の目標値も小さく
なり、油圧ポンプからの圧油が低圧側アクチュエータに
優先的に流れることが阻止される。これにより、油圧ポ
ンプからの圧油は流量制御弁の要求流量（弁開度）の割
合に応じて分流されて複数のアクチュエータに供給さ
れ、適切な複合駆動が可能となる。

【０００５】なお、この場合、圧力補償弁は結果的に、
油圧ポンプからの圧油を確実に分流して複数のアクチュ
エータに供給するので、本明細書中ではこの圧力補償弁
を「分流補償弁」と呼ぶ。

【０００６】また、上記特開平２−１１８２０３号公報
に記載の油圧駆動装置では、ＬＳ差圧に基づいて複数の
分流補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力と
して個別の値を演算する手段と、分流補償弁のそれぞれ
に対応して設けられ、それぞれ、前記個別の値に応じた
制御圧力を発生し、これを分流補償弁の駆動手段に出力
する複数の制御圧力発生手段とを備え、ＬＳ差圧に基づ
く制御力を電気油圧的に分流補償弁に作用させることに
より、上記と同様の目的を達成し、かつ分流補償弁に個
別の圧力補償特性を与えて操作性及び作業効率を改善し
ている。

【０００７】ところで、ＬＳ制御では、負荷の異なる２
つのアクチュエータを同時に駆動した場合、油圧ポンプ
の吐出圧力と高負荷側のアクチュエータの負荷圧力との
差圧（ＬＳ差圧）は、当該負荷圧力またはポンプ吐出圧
力が変化しても上記のように所定値に保たれるが、ポン
プ吐出圧力と軽負荷側のアクチュエータの負荷圧力との
差圧は当該負荷圧力又はポンプ吐出圧力の変化に応じて
変化する。

【０００８】また、分流補償弁（圧力補償弁）は、油圧
ポンプの吐出圧力と当該分流補償弁が係わるアクチュエ
ータの負荷圧力（以下、「自己負荷圧力」という）との
差圧が変化すると、内部の弁スプールに作用するフロー
フォースの影響でハンチングを生じ易い。この問題を解
決するため、ＷＯ９０／１３７４８号公報では、ポンプ
圧力と自己負荷圧力との差圧に基づく開弁方向の付加的
制御力を圧力補償弁の弁スプールに付与する構成を提案
している。この構成により、圧力補償弁は、ポンプ圧力
と自己負荷圧力との差圧が増大すると流量制御弁の前後
差圧が増大し、したがって流量制御弁の通過流量も増大
するという「正の勾配特性」を持ち、安定した流量制御
が可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
分流補償弁は、ポンプ圧力と自己負荷圧力との差圧と流
量制御弁の通過流量との関係につき正の勾配特性が与え
られており、これにより安定した流量制御が可能とな
る。しかしながら、分流補償弁がこのように正の勾配特
性を持つということは、同時に駆動される２つのアクチ
ュエータの負荷圧力の差が大きくなった場合、ポンプ吐
出圧力と軽負荷側のアクチュエータの負荷圧力との差圧
が増大するので、軽負荷側のアクチュエータへ供給され
る圧油の流量が大きくなることであり、このために、複
数種類のアタッチメントを交換可能な建設機械において
は以下のような問題を生じる。

【００１０】複数種類のアタッチメントにはバケット、
破砕機、ブレーカ等があり、これらアタッチメントの重
量はまちまちである。例えば、バケットは比較的軽く、
破砕機は比較的重い。また、建設機械の作業部材が行う
複合動作には、アタッチメントの重量が増大すると負荷
圧力の差が大きくなるものがある。例えば油圧ショベル
のブーム上げ・アーム引きの複合動作がそれであり、こ
の場合、アタッチメントの重量が増大すると、重量が軽
い場合に比べてブーム上げの圧力が高くなり、ブームシ
リンダとアームシリンダの負荷圧力の差が大きくなる。
したがって、このような複合動作を行うとき、上記分流
補償弁の正の勾配特性に基づく流量特性から、軽負荷側
のアクチュエータの流量がバケットを装着した場合より
も破砕機を装着した場合の方が大きくなり、分流特性に
差を生じる。

【００１１】したがって、正の勾配特性を持つ分流補償
弁を特開平２−１１８２０３号公報に記載の油圧駆動装
置に採用する場合は、ＬＳ差圧に基づいて複数の分流補
償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力として個
別の値を演算する手段に対し、ＬＳ差圧と制御力の関係
をいずれか１つのアタッチメントで各アクチュエータに
最適に分流するように設定することになり、この場合、
重量の異なる他のアタッチメントに交換したときには最
適の分流特性が得られなくなる。例えば、上記ブーム上
げ・アーム引きの複合動作について、比較的軽いバケッ
トで各アクチュエータに最適に分流するようにＬＳ差圧
と制御力との関係を設定すると、比較的重い破砕機を装
着してその複合動作を行ったときには、バケットの装着
時と比べてブーム上げの圧力が高くなるため、ブームシ
リンダとアームシリンダの圧力差が大きくなり、アーム
シリンダに多くの流量が流れてブームが上がりにくくな
る。

【００１２】本発明の目的は、正の勾配特性を持つ分流
補償弁を備えた、複数種類のアタッチメントを交換可能
な建設機械の油圧駆動装置において、各アタッチメント
の装着時に最適の分流特性を得られる油圧駆動装置を提
供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給
される圧油によって駆動される少なくとも第１及び第２
の油圧アクチュエータと、これら第１及び第２のアクチ
ュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する第
１及び第２の流量制御弁と、これら第１及び第２の流量
制御弁の入口と出口の間に生じる第１の差圧をそれぞれ
制御する、正の勾配特性を有する第１及び第２の分流補
償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第２
のアクチュエータの最大負荷圧力との第２の差圧に応答
して油圧ポンプから吐出される圧油の流量を制御するポ
ンプ制御手段と、前記第１及び第２の分流補償弁に設け
られ、それぞれ、前記第１の差圧の目標値を設定する駆
動手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第
２のアクチュエータの最大負荷圧力とから前記第２の差
圧を求める第１の手段と、少なくとも前記第１の手段で
求めた第２の差圧に基づいて、前記第１及び第２の分流
補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力として
個別の値を演算する第２の手段と、前記第１及び第２の
分流補償弁のそれぞれに対応して設けられた第１及び第
２の制御圧力発生手段であって、それぞれ、前記第２の
手段で求めた個別の値に応じた制御圧力を発生し、これ
を前記第１及び第２の分流補償弁の駆動手段にそれぞれ
出力する前記第１及び第２の制御圧力発生手段とを備え
た、複数種類のアタッチメントを交換可能な建設機械の
油圧駆動装置において、（ａ）前記アタッチメントの種
類に対応して切換信号を発生する切換手段と；（ｂ）前
記切換信号に対応して、前記第１及び第２の分流補償弁
のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力として前記第
２の手段で演算される個別の値を切換える第３の手段
と；を備える構成としたものである。

【００１４】

【作用】以上のように構成した本発明において、例えば
重いアタッチメントを装着した場合、ブーム上げ・アー
ム引き等の複合動作時には、第３の手段は、切換信号に
対応して分流補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき
制御力として第２の手段で演算される個別の値を重いア
タッチメントに適した値に切換えるので、重いアタッチ
メントに最適の分流特性が得られ、ブーム上げ・アーム
引きの複合動作にブームが十分に上がるようになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、本発明を油圧シ
ョベルに適用した場合につき、図面を参照して説明す
る。

【００１６】図１において、本実施例の油圧ショベルに
適用された油圧駆動装置は、原動機２１及び原動機２１
によって駆動される１つの可変容量型の油圧ポンプ、即
ち主ポンプ２２を含む油圧源２０と、主ポンプ２２から
吐出される圧油によって駆動される複数のアクチュエー
タ、即ち旋回モータ２３、左走行モータ２４、右走行モ
ータ２５、ブームシリンダ２６、アームシリンダ２７、
及びバケットシリンダ２８と、これら複数のアクチュエ
ータのそれぞれに供給される圧油の流れを制御する流量
制御弁、即ち旋回用方向切換弁２９、左走行用方向切換
弁３０、右走行用方向切換弁３１、ブーム用方向切換弁
３２、アーム用方向切換弁３３、バケット用方向切換弁
３４と、これら流量制御弁に対応してその上流に配置さ
れ、流量制御弁の入口と出口の間に生じる差圧、即ち流
量制御弁の前後差圧ΔＰv1，ΔＰv2，ΔＰv3，ΔＰv4，
ΔＰv5，ΔＰv6をそれぞれ制御する圧力補償弁、即ち分
流補償弁３５，３６，３７，３８，３９，４０とを備え
ている。

【００１７】また、油圧源２０は、主ポンプ２２が最大
可能吐出量に達するまでの範囲で、主ポンプ２２の吐出
圧力Ｐs とアクチュエータ２３〜２８の最大負荷圧力Ｐ
Lmaxとの差圧ΔＰLSに応答して吐出圧力Ｐs がその差圧
ΔＰLSよりも一定値だけ高くなるように主ポンプ２２の
吐出量を制御する、ロードセンシング制御方式のポンプ
制御装置４１を備えている。

【００１８】流量制御弁２９〜３４には、それぞれ、ア
クチュエータ２３〜２８の駆動時にそれらの負荷圧力を
取り出すためのチェック弁４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４
２ｄ，４２ｅ，４２ｆを備えた負荷ライン４３ａ，４３
ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆが接続され、これ
ら負荷ライン４３ａ〜４３ｆは更に共通の最大負荷ライ
ン４４に接続されている。

【００１９】分流補償弁３５〜４０はそれぞれ次のよう
に構成されている。分流補償弁３５は、旋回用方向切換
弁２９の出口圧力が導かれ、分流補償弁３５の弁体を開
弁方向に付勢する駆動部３５ａと、旋回用方向切換弁２
９の入口圧力が導かれ、分流補償弁３５の弁体を閉弁方
向に付勢する駆動部３５ｂと、分流補償弁３５の弁体を
力ｆで開弁方向に付勢するばね４５と、パイロットライ
ン５１ａを介して後述する制御圧力Ｐc1が導かれ、分流
補償弁３５の弁体を閉弁方向に制御力Ｆc1で付勢する駆
動部３５ｃとを備え、駆動部３５ａ，３５ｂにより分流
補償弁３５の弁体に旋回用方向切換弁２９の前後差圧Δ
Ｐv1に基づく第１の制御力が閉弁方向に付与され、ばね
４５と駆動部３５ｃとにより分流補償弁３５の弁体に第
２の制御力ｆ−Ｆc1が開弁方向に付与され、第１の制御
力と第２の制御力のバランスにより分流補償弁３５の絞
り量が定まり、旋回用方向切換弁２３の前後差圧ΔＰv1
が制御される。ここで、第２の制御力ｆ−Ｆc1は旋回用
方向切換弁２３の前後差圧ΔＰv1の目標値（目標補償差
圧）を設定する値となる。

【００２０】その他の分流補償弁３６〜４０も同様に構
成されている。即ち、分流補償弁３６〜４０は、それら
の弁体を流量制御弁３０〜３４の前後差圧ΔＰv2〜ΔＰ
v6に基づく第１の制御力でそれぞれ付勢する対向する駆
動部３６ａ，３６ｂ；３７ａ，３７ｂ；３８ａ，３８
ｂ；３９ａ，３９ｂ；４０ａ，４０ｂと、力ｆで弁体を
開弁方向に付勢するばね４６，４７，５８，５９，５０
と、パイロットライン５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１
ｅ，５１ｆを介して同様に後述する制御圧力Ｐc2，Ｐc
3，Ｐc4，Ｐc5，Ｐc6が導かれ、それぞれの弁体を制御
力Ｆc2，Ｆc3，Ｆc4，Ｆc5，Ｆc6で閉弁方向に付勢する
駆動部３６ｃ，３７ｃ，３８ｃ，３９ｃ，４０ｃとを備
えている。

【００２１】また、分流補償弁３５〜４０は、ＷＯ９０
／１３７４８号公報に記載のように、油圧ポンプ２２の
吐出圧力とそれぞれのアクチュエータ２３〜２８の負荷
圧力（自己負荷圧力）との差圧に基づく開弁方向の付加
的制御力を弁スプールに付与する構成となっており、こ
れにより、ポンプ吐出圧力Ｐs と自己負荷圧力ＰL との
差圧Ｐs −ＰL が増大すると流量制御弁２９〜３４の前
後差圧が増大し、流量制御弁の通過流量Ｑが増大すると
いう「正の勾配特性」が与えられ（図９参照）、ハンチ
ングを生じることにない、安定した流量制御を可能にし
ている。なお、その構成の詳細はＷＯ９０／１３７４８
号公報に記載されているので、ここでは説明しない。

【００２２】ポンプ制御装置４１は、図２に示すよう
に、主ポンプ２２の斜板２２ａを駆動し、押しのけ容積
を制御する油圧シリンダ装置５２と、油圧シリンダ装置
５２の変位を制御する制御弁５３とからなり、制御弁５
３は、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐs とアクチュエータ２
３〜２８の最大負荷圧力ＰLmaxとの差圧ΔＰLSを設定す
るばね５４と、アクチュエータ２３〜２８の最大負荷圧
力ＰLmaxが管路５５を介して導かれる駆動部５６と、主
ポンプ２２の吐出圧力Ｐs が管路５７を介して導かれる
駆動部５８とを備えている。最大負荷圧力ＰLmaxが上昇
すると、それに応答して制御弁５３が図示左方に駆動さ
れ、油圧シリンダ装置５２を図示左方に駆動し、主ポン
プ２２の押しのけ容積を増大させて吐出量を増大させ
る。これにより、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐs はばね５
４により定まる一定の値だけ高い圧力に保持される。

【００２３】本実施例の油圧駆動装置は、更に、図１及
び図３に示すように、主ポンプ２２の吐出圧力Ｐs とア
クチュエータ２３〜２８の最大負荷圧力ＰLmaxとを導入
し、両者の差圧ΔＰLSを検出し、対応する電気信号Ｘ1
を出力する差圧検出器５９と、主ポンプ２２より吐出さ
れる圧油の温度Ｔh を検出し、対応する電気信号Ｘ2を
出力する温度検出器６０と、バケット端子５８ａ、破砕
機端子５８ｂ、ブレーカ端子５８ｃの３つの出力端子を
有し、オペレータの切換え操作により対応する切換信号
Ｓ1 ，Ｓ2，Ｓ3 （以下、「Ｓ」で代表する）を出力す
るアタッチメント切換スイッチ５８と、差圧検出器５
９、温度検出器６０及びアタッチメント切換スイッチ５
８からの電気信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｓを入力して上述した制
御力Ｆc1〜Ｆc6を演算し、対応する電気信号ａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，ｆを出力するコントローラ６１と、分流補
償弁３５〜４０に対応して設けられ、コントローラ６１
からの電気信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆをそれぞれ入力
する電磁比例減圧弁６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，
６２ｅ，６２ｆ、電磁比例減圧弁６２ａ〜６２ｆにパイ
ロット圧を供給するパイロットポンプ６３、及びこのパ
イロットポンプ６３から出力されるパイロット圧の大き
さを規定するリリーフ弁６４を含む制御圧力発生回路６
５とを備えている。電磁比例減圧弁６２ａ〜６２ｆは電
気信号ａ〜ｆにより作動し、コントローラ６１で演算し
た制御力Ｆc1〜Ｆc6の値に応じた制御圧力Ｐc1〜Ｐc6を
発生し、これをパイロットライン５１ａ〜５１ｆを介し
て分流補償弁３５〜４０の駆動部３５ｃ〜４０ｃにそれ
ぞれ出力する。

【００２４】電磁比例減圧弁６２ａ〜６２ｆ及びリリー
フ弁６４は、好ましくは２点鎖線６６で示すように、１
つのブロックに集合体として構成してある。

【００２５】コントローラ６１は、図４に示すように、
電気信号Ｘ1 ，Ｘ2 ，Ｓを入力する入力部７０と、記憶
部７１と、記憶部７１に記憶したテーブルデータを用
い、同記憶部に記憶した制御プログラムにしたがって制
御力Ｆc1〜Ｆc6を演算する演算部７２と、演算部７２で
求めた制御力を電気信号ａ〜ｆとして出力する出力部７
３とを備えている。

【００２６】コントローラ６１の演算部７２で行われる
演算の内容を機能ブロック図で図５に示す。図中、ブロ
ック７４ａ，７４ｂ，７４ｃはそれぞれバケット用、破
砕機用、ブレーカ用の分流特性演算部であり、それぞ
れ、記憶部７１に予め記憶してある演算テーブル８０ａ
〜８６ａ，８０ｂ〜８６ｂ，８０ｃ〜８６ｃを読みだ
し、差圧ΔＰLSに対応する制御力Ｆc1〜Ｆc6及び油温Ｔ
h に対応する補正計数Ｋを演算する。演算テーブル８６
ａ〜８６ｃで求めた補正係数Ｋは、乗算ブロック８７，
８８，８９でそれぞれ演算テーブル８３ａ〜８３ｃ，８
４ａ〜８４ｃ，８５ａ〜８５ｃで求めた制御力Ｆc4〜Ｆ
c6と乗算され、これら制御力の値を温度補正する。

【００２７】ブロック７５はスイッチ部であり、切換信
号Ｓ1 〜Ｓ3 に対応して分流特性演算部７４ａ〜７４ｃ
の１つを選択し、演算テーブル８０ａ〜８６ａ，８０ｂ
〜８６ｂ，８０ｃ〜８６ｃを切換える。

【００２８】ブロック７６は遅延部であり、ブロック７
４ａ〜８４ｃで求められた制御力Ｆc1〜Ｆc6は、それぞ
れ一次遅れ要素９０〜９５のフィルタをかけられた後、
電気信号ａ〜ｆとして出力される。

【００２９】以上の構成により、流量制御弁２９〜３４
の任意の１つまたは複数を操作したとき、切換信号Ｓ1
〜Ｓ3 により選択された分流特性演算部７４ａ〜７４ｃ
により差圧ΔＰLSの電気信号Ｘ1 及び油温Ｔh の電気信
号Ｘ2 に対応した個別の制御力Ｆc1〜Ｆc6が求められ、
これら制御力に相応する電気信号ａ〜ｆにより電磁比例
減圧弁６２ａ〜６２ｆが駆動され、制御力Ｆc1〜Ｆc6に
相応する制御圧力Ｐc1−Ｐc6が分流補償弁３５〜４０の
駆動部３５ｃ〜４０ｃに出力される。駆動部３５ｃ〜４
０ｃはこの制御圧力により分流補償弁３５〜４０に閉弁
方向の制御力Ｆc1〜Ｆc6を付与し、結果として分流補償
弁３５〜４０には第２の制御力ｆ−Ｆc1，ｆ−Ｆc2，ｆ
−Ｆc3，ｆ−Ｆc4，ｆ−Ｆc5，ｆ−Ｆc6が開弁方向に付
与され、分流補償弁３５〜４０に個別の圧力補償特性が
与えられる。

【００３０】バケット用分流特性演算部７４ａの演算テ
ーブル８０ａ〜８５ａに設定した差圧ΔＰLSと制御力Ｆ
c1〜Ｆc6の関係を図６に示す。

【００３１】図６において、（Ａ）は、演算テーブル８
０ａに設定した差圧ΔＰLSと旋回モータ２３に係わる分
流補償弁３５に付与されるべき制御力Ｆc1との関係を示
す。ここで、ΔＰLS0 は、ロードセンシング制御方式の
ポンプ制御装置４１により保持される主ポンプ２２の吐
出圧力と最大負荷圧力との差圧、即ち制御弁５３のばね
５４（図２参照）が設定するロードセンシング補償差圧
であり、ｆo はそのロードセンシング補償差圧ΔＰLS0
に対応する制御力Ｆc1の値である。Ａは旋回モータ２３
の最大速度を決める最小差圧、即ち旋回モータ２３に係
わる最大流量補償差圧であり、ｆｃはこの最大流量補償
差圧Ａに対応する最大流量補償制御力である。ｆはばね
４５の力である。なお、ｆ−ｆo は、ロードセンシング
補償差圧ΔＰLSO が確保されているときに分流補償弁３
５に付与される第２の制御力に相当するが、この値は、
これにより設定される旋回用方向切換弁２３の前後差圧
ΔＰv1の目標値がロードセンシング補償差圧ΔＰLS0 に
ほぼ一致するように定められている。また、２点鎖線は
ばね４５の特性を示す基本関数である。

【００３２】図６（Ａ）において、差圧ΔＰLSが最大流
量補償差圧Ａより小さい場合は、制御力Ｆc1は、基本関
数の特性に沿って差圧ΔＰLSの減少に応じて増加し、差
圧ΔＰLSが最小流量補償差圧Ｂ以下になると、制御力Ｆ
c1は差圧ΔＰLSの減少に係わらずばね４５の力ｆ以下の
最大値ｆmax に制限される。また、差圧ΔＰLSが最大流
量補償差圧Ａ以上では、制御力Ｆc1は差圧ΔＰLSの増加
に係わらず一定ｆｃである。

【００３３】図６（Ｂ）は、演算テーブル８１ａ，８２
ａに設定した差圧ΔＰLSと走行モータ２４，２５に係わ
る分流補償弁３６，３７に付与されるべき制御力Ｆc2，
Ｆc3との関係を示す。２点鎖線は図６（Ａ）と同様ばね
４６，４７の特性による基本関数を示す。図６（Ｂ）の
関係において、制御力Ｆc2，Ｆc3は基本関数の勾配より
も小さい勾配で差圧ΔＰLSの減少に応じて増加する。こ
れは、２つの走行モータ３４，３５間で補正流量ΔＱが
得られることを意味する。また、差圧ΔＰLSが最大流量
補償差圧Ａ以上では、制御力Ｆc2，Ｆc3は図６（Ａ）と
同様差圧ΔＰLSの増加に係わらず一定である。

【００３４】図６（Ｃ）は、演算テーブル８３ａに設定
した差圧ΔＰLSとブームシリンダ２６に係わる分流補償
弁３８に付与されるべき制御力Ｆc4との関係を示す。２
点鎖線は図６（Ａ）と同様ばね４８の特性による基本関
数を示す。図６（Ｃ）の関係において、制御力Ｆc4は、
図６（Ｂ）に示す制御力Ｆc2，Ｆc3の特性の勾配に比べ
て更に小さい勾配で差圧ΔＰLSの減少に応じて増加す
る。また、差圧ΔＰLSが最大流量補償差圧Ａ以上では、
制御力Ｆc4は図６（Ａ）と同様差圧ΔＰLSの増加に係わ
らず一定である。

【００３５】図６（Ｄ）は、演算テーブル８４ａ，８５
ａに設定した差圧ΔＰLSとアームシリンダ２７及びバケ
ットシリンダ２８に係わる分流補償弁３９，４０に付与
されるべき制御力Ｆc5，Ｆc6との関係を示す。２点鎖線
は図６（Ａ）と同様ばね４９，５０の特性による基本関
数を示す。図６（Ｄ）の関係において、制御力Ｆc5，Ｆ
c6は、全体的には基本関数の特性に沿って差圧ΔＰLSの
減少に応じて増加し、差圧ΔＰLSが最小流量補償差圧Ｂ
以下になると、図６（Ａ）に示す関係と同様、差圧ΔＰ
LSの減少に係わらずばね４９，５０の力ｆ以下の最大値
ｆmax に制限される。差圧ΔＰLSが最大流量補償差圧Ａ
以上では、制御力Ｆc5，Ｆc6は図６（Ａ）と同様差圧Δ
ＰLSの増加に係わらず一定である。

【００３６】図７に、演算テーブル８６ａに設定した油
温Ｔh と補正係数Ｋとの関係を示す。この関係は、油温
Ｔh が所定温度Ｔh0よりも大きい場合には補正係数が１
であり、油温Ｔh が所定温度Ｔh0よりも低下するにした
がって補正係数Ｋが徐々に１よりも小さくなる。ここ
で、所定温度Ｔh0は、回路を流れる圧油が主ポンプ２２
から吐出される流量に大きな影響を与えない程度の粘度
を有すると考えられる温度である。

【００３７】また、図５に戻り、遅延ブロック７６にお
いて、一次遅れ要素９０〜９５は、アクチュエータ２３
〜２８毎にそれらの動作に最適の時間遅れを与える時定
数Ｔ1 〜Ｔ6 に設定されている。このうち、走行モータ
に２４，２５に係わる分流補償弁３６，３７に対応する
遅れ要素９１，９２の時定数Ｔ2 ，Ｔ3 は他の時定数Ｔ
1 ，Ｔ4 〜Ｔ6 に比べて極端に大きくされ、分流補償弁
３６，３７に付与されるべき制御力Ｆc2，Ｆc3の値の変
化に対して大きな時間遅れが与えられるようになってい
る。

【００３８】以上のような演算テーブル８０ａ〜８６ａ
及び一次遅れ要素９０〜９５を備えることにより、アタ
ッチメント切換スイッチ５８からの切換信号がＳ1 であ
り、バケット用の分流特性演算部７４ａが選択されたと
きは、特開平２−１１８２０３号公報に記載のように、
旋回とブーム上げの複合動作、直進走行、走行から走行
とブーム上げの複合動作への移行等の操作に際して、そ
れぞれ最適の分流特性を与え、操作性及び作業効率が改
善され、かつ寒冷地、冬期の早朝、夜間等の作業を円滑
に行うことができる。また、遅延ブロック７６の個別の
時定数の設定によって更に操作性及び作業効率が改善さ
れる。なお、この内容の詳細は特開平２−１１８２０３
号公報を参照のこと。

【００３９】破砕機用の分流特性演算部７４ｂ及びブレ
ーカ用の分流特性演算部７４ｃにおいても、演算テーブ
ル８０ｂ〜８６ｂ及び８０ｃ〜８６ｃには、それぞれ差
圧ΔＰLSと制御力Ｆc1〜Ｆc6の関係、及び油温Ｔhと補
正係数Ｋとの関係が設定されている。これらの関係は、
バケット用の分流特性演算部７４ａにおける関係に対
し、それぞれ破砕機及びブレーカの重量に適した関係に
修正されている。これら関係のうち、特に破砕機用の分
流特性演算部７４ｂのアーム用演算テーブル８４ｂに設
定した差圧ΔＰLSとアームシリンダ２７に係わる分流補
償弁３９に付与されるべき制御力Ｆc5との関係を図８に
示す。図中、一点鎖線は図６（Ｄ）に示すバケット用の
分流特性演算部７４ａにおける演算テーブル８４ａの関
係であり、破砕機用の演算テーブル８４ｂの関係は、全
体的にバケット用の関係より制御力Ｆc5が大きくなるよ
うに設定されている。また、差圧ΔＰLSの減少に応じて
差圧ΔＰLSが増加する関係は、図６（Ｄ）に示す関係よ
り増加割合（特性の勾配）が大きくなるように設定され
ている。また、ブーム用演算テーブル８３ｂに設定した
差圧ΔＰLSとブームシリンダ２６に係わる分流補償弁３
８に付与されるべき制御力Ｆc4との関係は、図６（Ｃ）
に示すバケット用の分流特性演算部７４ａにおける演算
テーブル８３ａと同じである。

【００４０】次に、以上のように構成した本実施例の動
作を説明する。流量制御弁２９〜３４の任意の１つ又は
複数を操作すると、主ポンプ２２からの圧油が分流補償
弁及び流量制御弁を通って対応するアクチュエータに供
給される。このとき、主ポンプ２２はポンプ制御装置４
１によりロードセンシング制御され、主ポンプ２２の吐
出圧力と最大負荷圧力との差圧ΔＰLSは差圧検出器５９
で検出され、対応する電気信号Ｘ1 がコントローラ２１
に入力される。同時に、油温が油温検出器６０で検出さ
れ、対応する電気信号Ｘ2 がコントローラ６１に入力さ
れる。

【００４１】また、建設機械のフロントのアーム先端に
アタッチメントとしてバケットが装着されている場合
は、オペレータはアタッチメント切換スイッチ５８をバ
ケット端子５８ａの位置に設定しておき、これにより切
換信号Ｓ1 が出力され、図５においてバケット用の分流
特性演算部７４ａが選択される。したがって、前述した
ように、バケット用の分流特性演算部７４ａの演算テー
ブル８０ａ〜８６ａから電気信号Ｘ1 ，Ｘ2 に対応した
制御力Ｆc1〜Ｆc6が求められ、バケットを装着したとき
のアクチュエータに対応してそれぞれ最適の分流特性が
与えられる。

【００４２】また、建設機械のフロントのアーム先端に
装着したバケットを破砕機に交換した場合、オペレータ
はアタッチメント切換スイッチ５８を破砕機端子５８ｂ
の位置に切換える。これにより切換信号Ｓ2 が出力さ
れ、図５において破砕機用の分流特性演算部７４ｂが選
択される。したがって、分流特性演算部７４ｂの演算テ
ーブル８０ｂ〜８６ｂから電気信号Ｘ1 ，Ｘ2 に対応し
た制御力Ｆc1〜Ｆc6が求められ、分流特性演算部７４ａ
を選択した場合と同様に、破砕機を装着したときのアク
チュエータに対応してそれぞれ最適の分流特性が与えら
れる。例えば、分流特性演算部７４ｂのアーム用演算テ
ーブル８４ｂには図６（Ｄ）に示す特性と異なる図８に
示す特性が設定されている。これにより以下の作用効果
が得られる。

【００４３】前述したように、本実施例の分流補償弁３
５〜４０は、同時に２つのアクチュエータを駆動したと
きの軽負荷側の分流補償弁のフローフォースによるハン
チングを防止するため、ポンプ吐出圧力Ｐs と自己負荷
圧力ＰLとの差圧Ｐs −ＰLが増大すると流量制御弁２９
〜３４の前後差圧が増大し、流量制御弁の通過流量Ｑが
増大するという「正の勾配特性」が与えられている。こ
の特性を図９に示す。分流補償弁がこのような正の勾配
特性を有するとき、同時に駆動される２つのアクチュエ
ータの負荷圧力の差が大きくなると、ポンプ吐出圧力Ｐ
s と軽負荷側のアクチュエータの負荷圧力ＰL との差圧
Ｐs −ＰL が増大するので、軽負荷側のアクチュエータ
へ供給される圧油の流量Ｑが増大する。

【００４４】一方、油圧ショベルのフロントに装着され
るアタッチメントの重量はまちまちである。例えば、バ
ケットは比較的軽く、破砕機は比較的重い。また、油圧
ショベルのフロントが行う複合動作としてブーム上げ・
アーム引きの複合動作があるが、この複合動作ではアタ
ッチメントの重量が増大すると、軽い場合に比べてブー
ム上げの圧力が高くなり、ブームシリンダ２６とアーム
シリンダ２７の負荷圧力の差が大きくなる。すなわち、
ポンプ吐出圧力ΔＰs と軽負荷側であるアームシリンダ
２７の負荷圧力ＰL との差圧Ｐs −ＰL が増大する。し
たがって、ブーム上げ・アーム引きの複合動作におい
て、軽いバケットを装着したときのある動作位置におけ
る当該差圧を図９においてΔＰ1 とすると、重い破砕機
を装着したときの同じ動作位置での差圧はΔＰ2 に拡大
し、分流補償弁の目標補償差圧が同じであれば、アーム
シリンダ２７に供給される流量もＱ1 からＱ2 に増大す
る。すなわち、バケットを装着したときと破砕機を装着
したときでは、分流特性に差を生じる。

【００４５】本実施例において、バケット用の分流特性
演算部７４ａの演算テーブル８３ａ，８４ａでは、バケ
ットでブーム上げとアーム引きの複合動作を行うときに
最適の分流特性が得られるように差圧ΔＰLSと制御力Ｆ
c4，Ｆc5の関係が設定されている。したがって、もし、
バケットを破砕機に交換したときに、同じバケット用の
分流特性演算部７４ａを使用すると、上記のように、ア
ームシリンダ２７に供給される流量が増大し、これに対
応してブームシリンダに供給される流量が減少し、ブー
ムが上がりにくくなる。

【００４６】本実施例では、アタッチメントを破砕機に
交換した場合、オペレータはアタッチメント切換スイッ
チ５８を切換え、破砕機用の分流特性演算部７４ｂを選
択する。そして、この分流特性演算部７４ｂにおいて、
上記のように、アーム用の演算テーブル８４ｂには図８
に示す特性が設定されており、同じ差圧ΔＰLSに対して
図６（Ｄ）に示すバケット用の特性よりも大きな制御力
Ｆc5が得られる。その結果、分流補償弁３９に作用する
開弁方向の第２の制御力ｆ−Ｆc5は図６（Ｄ）に示すバ
ケット用の特性が選択された場合よりも小さくなり、分
流補償弁３９は閉じ方向に作動し、通過流量が減少す
る。このため、図９において、差圧Ｐs −ＰL と流量Ｑ
の関係は破線で示すような特性となり、差圧Ｐs −ＰL
がΔＰ1 からΔＰ2 に増加してもΔＰ1 のときと同じ流
量Ｑ1 が得られる。したがって、ブームシリンダ２６に
はバケットを装着したときと同じ流量が供給され、ブー
ム上げとアーム引きの複合動作時にブームを十分に上げ
ることができる。

【００４７】以上のように、本実施例によれば、重い破
砕機を装着した場合、ブーム上げ・アーム引きの複合動
作時に、切換信号Ｓ2 に対応して分流補償弁の制御力と
して重い破砕機に適した制御力が演算されるので、重い
破砕機に対して最適の分流特性が得られ、ブーム上げ・
アーム引きの複合動作にブームを十分に上げることがで
きる。

【００４８】なお、以上の実施例では、破砕起用の分流
特性演算部７４ｂにおけるブーム用演算テーブル８３ｂ
の特性は、図６（Ｃ）に示すバケット用の分流特性演算
部７４ａにおけるブーム用演算テーブル８３ａと同じに
設定したが、図１０に示すように、図６（Ｃ）に示すバ
ケット用の分流特性演算部７４ａにおける演算テーブル
８３ａの関係よりも、全体的に制御力Ｆc4が小さくなる
ように設定してもよく、これにより上記ブーム上げとア
ーム引きの複合動作においてブームシリンダ２７により
確実に圧油を供給することができ、更に良好なブーム上
げとアーム引きの複合動作を行える。

【００４９】また、以上の実施例では、破砕起用の分流
特性演算部７４ｂではブーム用及びアーム用の演算テー
ブル８３ｂ，８４ｂの特性のみ具体的に説明したが、ブ
レーカ用の分流特性演算部７４ｃにおいては、ブレーカ
がバケットよりも重く、破砕機よりも軽い重量を考慮
し、ブーム用及びアーム用の演算テーブル８３ｃ，８４
ｃの特性を同様に設定できる。また、破砕起用及びブレ
ーカ用の分流特性演算部７４ｂ，７４ｃにおける他の演
算テーブルについても、それぞれが係わるアクチュエー
タの複合動作とアクチュエータの重量との関係から各ア
タッチメントに最適の分流特性が得られるように差圧Δ
ＰLSと制御力との関係を設定できる。

【００５０】また、以上の実施例では、分流補償弁は、
分流特性演算部７４ａ〜７４ｃで演算された制御力が閉
弁方向に作用し、ばね４５〜５０の付勢力との釣り合い
で目標補償差圧を設定する構成としたが、特開平２−１
１８２０３号公報の第１７図に示すように、当該制御力
が開弁方向に作用し、この制御力のみで目標補償差圧を
設定する構成であっても良い。この場合は、特開平２−
１１８２０３号公報の第１８図に示すように、分流特性
演算部の演算テーブルに設定する関係は、差圧ΔＰLSが
大きくなるにしたがって制御力も大きくなるように差圧
と制御力の関係を設定すれば良く、この場合も、上記実
施例と同様に本発明を適用し、同様の効果を得ることが
できる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、切換信号に対応して、
分流補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力と
して演算される個別の値を切換えるので、軽いアタッチ
メントを装着した場合には、軽いアタッチメントに適し
た値が演算され、重いアタッチメントを装着した場合に
は、重いアタッチメントに適した値が演算されるので、
各アタッチメントに最適な分流特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による建設機械の油圧駆動装
置の概略図である。

【図２】図１に示すポンプレギュレータの詳細回路図で
ある。

【図３】制御圧力発生回路の詳細図である。

【図４】コントローラのハード構成の概念を示す図であ
る。

【図５】コントローラの演算機能を示すブロック図であ
る。

【図６】バケット用の分流特性演算部における演算テー
ブルの差圧ΔＰLSと制御力との関係を示す図である。

【図７】バケット用の分流特性演算部における演算テー
ブルの油温ＴhLと補正係数Ｋとの関係を示す図である。

【図８】破砕起用の分流特性演算部におけるアーム用演
算テーブルの差圧ΔＰLSと制御力との関係を示す図であ
る。

【図９】分流補償弁の正の勾配特性を説明する図であ
る。

【図１０】変形例における破砕起用の分流特性演算部に
おけるブーム用演算テーブルの差圧ΔＰLSと制御力との
関係を示す図である。

【符号の説明】

２２ 油圧ポンプ ２３〜２８ アクチュエータ ２９〜３４ 流量制御弁 ３５〜４０ 分流補償弁 ４１ ポンプ制御装置 ３５ｃ〜４０ｃ 駆動部 ５８ アタッチメント切換スイッチ（切換手段） ５９ 差圧検出器（第１の手段） ６１ コントローラ ６５ 制御圧力発生回路 ７４ａ〜７４ｃ 分流特性演算部（第２の手段） ７５ スイッチ部（第３の手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一村 和弘 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給
   される圧油によって駆動される少なくとも第１及び第２
   の油圧アクチュエータと、これら第１及び第２のアクチ
   ュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する第
   １及び第２の流量制御弁と、これら第１及び第２の流量
   制御弁の入口と出口の間に生じる第１の差圧をそれぞれ
   制御する、正の勾配特性を有する第１及び第２の分流補
   償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第２
   のアクチュエータの最大負荷圧力との第２の差圧に応答
   して油圧ポンプから吐出される圧油の流量を制御するポ
   ンプ制御手段と、前記第１及び第２の分流補償弁に設け
   られ、それぞれ、前記第１の差圧の目標値を設定する駆
   動手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第１及び第
   ２のアクチュエータの最大負荷圧力とから前記第２の差
   圧を求める第１の手段と、少なくとも前記第１の手段で
   求めた第２の差圧に基づいて、前記第１及び第２の分流
   補償弁のそれぞれの駆動手段が付与すべき制御力として
   個別の値を演算する第２の手段と、前記第１及び第２の
   分流補償弁のそれぞれに対応して設けられた第１及び第
   ２の制御圧力発生手段であって、それぞれ、前記第２の
   手段で求めた個別の値に応じた制御圧力を発生し、これ
   を前記第１及び第２の分流補償弁の駆動手段にそれぞれ
   出力する前記第１及び第２の制御圧力発生手段とを備え
   た、複数種類のアタッチメントを交換可能な建設機械の
   油圧駆動装置において、 （ａ）前記アタッチメントの種類に対応して切換信号を
   発生する切換手段と；（ｂ）前記切換信号に対応して、
   前記第１及び第２の分流補償弁のそれぞれの駆動手段が
   付与すべき制御力として前記第２の手段で演算される個
   別の値を切換える第３の手段と； を備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。