JPH06117409A - 負荷感応型油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、負荷圧が上昇しても操作
レバーのインチング領域がせばまらず、操作フィーリン
グの変化がない負荷感応型油圧制御装置を提供すること
である。 【構成】 タンクＴと可変吐出ポンプＰとを連通する中
立通路１に、センターオープンタイプであって、アクチ
ュエータの動作を切換える切換弁１１と、絞り３とを設
け、これら切換弁１１と絞り３との間から分岐した第１
パイロット通路４を、ポンプＰの吐出量を制御するレギ
ュレータ５に接続させた油圧制御回路において、切換弁
１１の下流に可変絞り弁１２を設けるととともに、切換
弁１１の切換え位置にメータイン絞り１３を設け、その
下流の圧力を第２パイロット通路１５を介して可変絞り
弁１２に作用させた構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、パワーショ
ベル等の建設機械等に用いられ、負荷圧の大小にかかわ
らずアクチュエータを作動させる油圧制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パワーショベル等の建設機械のアクチュ
エータを制御する油圧制御装置としては、図４に示すよ
うな従来の装置がある。この装置では、可変吐出ポンプ
ＰとタンクＴとを中立通路１を介して連通している。こ
の中立通路１上には、センターオープンタイプの切換弁
２を設けるとともに、タンクＴ上流に絞り３を設けてい
る。この絞り３の上流からは、第１パイロット通路４が
分岐し、この第１パイロット通路４は可変吐出ポンプＰ
の吐出量を制御するレギュレータ５に接続している。こ
のように接続することで、第１パイロット通路４を介し
て作用する圧力によりレギュレータ５が作動し、その作
動量に応じて可変吐出ポンプＰの吐出量は変化する。な
お、この場合、レギュレータ５に高い圧力が作用する
と、その圧力に応じて可変吐出ポンプＰの吐出量は少な
くなり、圧力が低いと可変吐出ポンプＰの吐出量は多く
なる。

【０００３】上記切換弁２上流の中立通路１には、チェ
ックバルブ６を備えた分岐通路７を設け、中立通路１と
パラレルに接続しているとともに、その下流はアクチュ
エータ８としてのシリンダのボトム側８ａとロッド側８
ｂとにそれぞれ接続している。また、この切換弁２は、
切換え位置が２ａ〜２ｃとなっていて、中立位置２ｂに
あるとき、可変吐出ポンプＰの全流量を中立通路１を介
してタンクＴに戻すセンターオープンタイプであり、そ
の切換え過程においては、常に中立通路１とつながった
状態となっている。そして、この切換弁２は、油圧式ジ
ョイスティック等の操作レバー９によって切換えるよう
にしている。なお、符号１０はリリーフバルブである。

【０００４】このような構成による油圧制御回路におい
て、切換弁２が中立位置２ｂにあるとき、全流量が中立
通路１を通ってタンクＴに戻るが、このとき絞り３上流
に圧力が発生する。この圧力は、第１パイロット通路４
を介してレギュレータ５に作用し、可変吐出ポンプＰの
吐出量を最小にする。そして、例えば、アクチュエータ
８を伸ばす場合には、操作レバー９をａ方向に切換え
て、切換弁２が中立位置２ｂから切換え位置２ａに切換
わるようにする。このように切換弁２が切換わると、中
立通路１への連通開度は、その切換え量に応じてせばめ
られる。これにより切換弁２上流に圧力が発生し、この
圧力によってチェックバルブ６が押し開かれる。チェッ
クバルブ６が開かれることによりアクチュエータ８への
連通が可能となり、可変吐出ポンプＰからの吐出流量が
アクチュエータ８に供給される。

【０００５】このように、中立位置２ｂから切換え位置
２ａに切換わるに従って、アクチュエータ８への供給流
量が増え、中立通路１に流れる流量は減少していく。つ
まり、操作レバー９の操作量が少ないときは、切換え量
も少ないので、アクチュエータ８への供給流量も少な
く、中立通路１からタンクＴに戻る流量が多くなるが、
切換え量が多くなるにしたがって、アクチュエータ８へ
の供給流量が増え、タンクＴへの戻り流量が減ってい
く。

【０００６】このように切換弁２の切換え量が大きくな
るにしたがって、中立流路１を通過する流量が減ると、
絞り３上流の圧力は低くなり、この低くなった圧力は第
１パイロット通路４を介してレギュレータ５に作用す
る。レギュレータ５は、この低い圧力に応じて可変吐出
ポンプＰを制御するので、可変吐出ポンプＰはその吐出
量を増やす方向に作動する。そして、最終的には、中立
通路１への流量が少なくなって、絞り３上流の圧力がレ
ギュレータ５の設定圧力より小さくなると、可変吐出ポ
ンプＰは最大の吐出量を吐出することになる。

【０００７】このように、切換弁２の切換え量に応じ
て、絞り３上流の圧力が高くなると、可変吐出ポンプＰ
の吐出流量が減り、絞り３上流の圧力が低くなると、可
変吐出ポンプＰの吐出流量が増えるというように、絞り
３と可変吐出ポンプＰとの吐出量がネガティブな関係に
ある回路を、ネガティブコントロールシステム、あるい
はネガコンシステムと呼んでいる。このネガコンシステ
ムは、別な言い方をすれば、切換弁２の切換え量に応じ
て、可変吐出ポンプＰの吐出信号圧、つまり絞り３上流
の圧力を制御する余剰流制御とも呼ばれている。そし
て、レギュレータ５に作用する、絞り３上流の圧力をネ
ガコン信号圧と呼んでいる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の油
圧制御回路では、例えばパワーショベルでの掘削作業の
時など、アクチュエータ８の負荷圧が大きくなると、そ
の分だけ中立通路１を通る流量が増える。このため絞り
３上流での圧力、つまりネガコン信号圧が上昇し、この
上昇した圧力がレギュレータ５に作用して可変吐出ポン
プＰの吐出流量を減らしてしまう。このように可変吐出
ポンプＰの吐出流量が減ってしまうと、図５、６に示す
ように切換弁２の切換えストローク領域、すなわちイン
チイング領域が狭くなってしまうので、オペレータの操
作フィーリングが、アクチュエータ８の負荷圧の上昇に
よって変わってしまい、操作しにくいという問題があっ
た。この発明の目的は、負荷圧の上昇による操作フィー
リングの変化がない負荷感応型油圧制御装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの発明では、可変吐出ポンプとタンクとを連通す
る中立通路上に、センターオープンタイプであって、切
換え過程において常に中立通路と連通している切換弁を
設け、この切換弁とアクチュエータとを接続するととも
に、上記タンク上流に絞りを設ける一方、この絞りの上
流と、可変吐出ポンプの吐出量を制御するレギュレータ
とを第１パイロット通路を介して接続した油圧制御装置
において、上記第１パイロット通路の上流に可変絞り弁
を設ける一方、上記切換弁の切換え位置にメータイン絞
りを設け、このメータイン絞り下流の圧力を第２パイロ
ット通路を介して可変絞り弁に作用させる構成としてい
る。

【００１０】

【作用】センターオープンタイプであって、切換え過程
において常に中立通路と連通している切換弁が中立位置
のとき、可変吐出ポンプからの全吐出量は中立通路を通
り、タンク上流に設けた絞りを介してタンクに戻るが、
切換弁を切換えると、アクチュエータに供給される流量
とタンクに戻る流量とが、その切換え量に応じて制御さ
れる。このとき、切換え位置にあるメータイン絞り下流
にアクチュエータの負荷圧が作用するが、この負荷圧
は、第２パイロット通路を介して中立通路上にある可変
絞り弁に作用する。この負荷圧の作用により、可変絞り
弁が切換わり、その開度を変える。これにより、可変絞
り弁の下流であって、タンク上流に設けた絞りを通過す
る流量が制御されるので、その上流での圧力も絞りを通
過する流量に応じて制御される。そして、この制御され
た圧力が第１パイロット通路を介してレギュレータに作
用する。そしてこの圧力に応じて可変吐出ポンプの吐出
量が制御される。つまり、アクチュエータの負荷圧に応
じて可変吐出ポンプの吐出量が変化する。

【００１１】

【実施例】図１は、第１実施例を示したものである。従
来例と同様の構成要素については同一の符号を用いると
ともに、その詳細な説明を省略する。ここでは、切換弁
１１下流の中立通路１上から分岐して、レギュレータ５
に連通する第１パイロット通路４の上流に可変絞り弁１
２を設けている。この可変絞り弁１２は、ノーマルポジ
ションで開度が全開となっていて、切換え量が多くなる
につれてその開度が狭くなっていく。また、切換弁１１
の切換え位置１１ａ、１１ｃにはメータイン絞り１３、
１４を設けるとともに、その下流に作用する圧力を、第
２パイロット通路１５を介して上記可変絞り弁１２に作
用させている。なお、符号１６、１７は、切換え位置１
１ａ、１１ｃのメータアウト絞りであり、その他の構成
は、従来例と同じである。

【００１２】このような構成によれば、切換弁１１が中
立位置にあるときは、従来例同様に、絞り３上流の圧力
に応じて、レギュレータ５が作動し可変吐出ポンプＰの
吐出量を制御する。つまり、絞り３上流の圧力（ネガコ
ン信号圧）が高ければ、その高い圧力がレギュレータ５
に作用し、可変吐出ポンプＰの吐出量を少なくする。ネ
ガコン信号圧が低いときは、その逆になる。このような
中立位置１１ｂから、切換え位置１１ａに切換弁１１が
切換わると、その切換え量に応じて、アクチュエータ８
と中立通路１とに流れる流量が決まるが、アクチュエー
タ８に供給される流量は、メータイン絞り１３で制御さ
れる。このメータイン絞り１３下流の圧力は、図からも
明らかなように、アクチュエータ８の負荷圧と同じにな
る。

【００１３】こうした状態において、アクチュエータ８
の負荷圧が大きくなると、メータイン絞り１３下流の圧
力、すなわち、アクチュエータ８の負荷圧力は、第２パ
イロット通路１５を介して、可変絞り弁１２に作用す
る。可変絞り弁１２は、アクチュエータ８の負荷圧力上
昇に応じて、切換わり、その開度をせばめる。このよう
に、可変絞り弁１２の開度がせばまると、その下流の中
立通路１を通過する流量が少なくなる。このため、絞り
３上流に発生する圧力も、その流量に応じて低くなるの
で、第１パイロット通路４からレギュレータ５に作用す
る圧力も低いものとなり、可変吐出ポンプＰの吐出量が
多くなる。

【００１４】このように、メータイン絞り１３上流に作
用するアクチュエータ８の負荷圧力を、第２パイロット
通路１５を介して可変絞り弁１２に作用させ、その開度
の変化させることで、絞り３上流の流量を制御し、レギ
ュレータ５に作用する圧力を制御している。したがっ
て、図２、３に示すように、アクチュエータ８の負荷圧
力が上昇しても、その上昇に応じて中立通路１を通過す
る流量を制御し、ネガコン信号圧を制御しているので、
可変吐出ポンプＰの吐出量が減ることがなく、流量の減
少による切換弁１１の切換えストローク領域の減少がな
い。これにより、負荷圧力上昇によって、切換弁１１と
接続している操作レバー９のインチング領域のせばまり
がないので、操作フィーリングが変化することがない。

【００１５】

【効果】アクチュエータの負荷圧の上昇に応じて、切換
弁下流の中立通路を通過する流量を制御しているので、
負荷圧力の上昇により、可変吐出ポンプの吐出量が減少
することがない。したがって、例えば、アクチュエータ
の負荷圧の上昇による、操作レバーのインチング領域が
変化し、そのために、操作フィーリングが変化すること
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示した油圧制御回路の回路
図である。

【図２】図１の回路において、負荷圧の大小によるネガ
コン信号圧と切換弁の切換え量を示したものである。

【図３】図１の回路において、負荷圧の大小による可変
ポンプの吐出量と操作レバーの切換えストロークを示し
たものである。

【図４】従来の油圧制御回路である。

【図５】図４の回路を用いて図２の関係を示したもので
ある。

【図６】図４の回路を用いて図３の関係を示したもので
ある。

【符号の説明】

１ 中立通路 ３ 絞り ４ 第１パイロット通路 １１ 切換弁 １２ 可変絞り弁 １３、１４ メータイン絞り １５ 第２パイロット通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 篤 埼玉県浦和市辻８−７−24 カヤバ工業株 式会社浦和工場内 (72)発明者 川崎 治彦 神奈川県相模原市麻溝台一丁目12番１号 カヤバ工業株式会社相模工場内 (72)発明者 生形 春樹 神奈川県相模原市麻溝台一丁目12番１号 カヤバ工業株式会社相模工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変吐出ポンプとタンクとを連通する中
   立通路上に、センターオープンタイプであって、切換え
   過程において常に中立通路と連通している切換弁を設
   け、この切換弁とアクチュエータとを接続するととも
   に、上記タンク上流に絞りを設ける一方、この絞りの上
   流と、可変吐出ポンプの吐出量を制御するレギュレータ
   とを第１パイロット通路を介して接続した油圧制御装置
   において、上記第１パイロット通路の上流に可変絞り弁
   を設ける一方、上記切換弁の切換え位置にメータイン絞
   りを設け、このメータイン絞り下流の圧力を第２パイロ
   ット通路を介して可変絞り弁に作用させた構成とした負
   荷感応型油圧制御装置。