JPH07103204A - 建機の油圧回路構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロードセンシンングシステムにおいて、エン
ジン回転を落とせば作業装置の駆動速度も遅くなるよう
にして操作性を向上させる。 【構成】 ブームや旋回用等のアクチュエータの負荷と
ポンプ吐出圧との差圧を一定に維持するロードセンシン
グ制御を行うバックホウにおいて、各制御弁内の絞り弁
に対する圧油供給下手側であり、かつ、アクチュエータ
に対する圧油供給上手側に圧力補償弁Ｇを配備してアフ
ターオリフィス構造を採る。コンペンセータ１１を流路
開通側に押圧付勢可能なソレノイド１８を設け、ソレノ
イド１８の通電を解除してブームシリンダ５ｃを高速駆
動させる状態と、ソレノイド１８に通電してコンペンセ
ータ１１の分圧を高め、制御弁９での差圧を低くしてブ
ームシリンダ５ｃを低速駆動する状態とが現出できる高
低制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バックホウ等の建機の
油圧回路構造に係り、詳しくは、負荷の圧力を検出し、
負荷の必要とするだけの油圧動力をポンプ吐出させる制
御、所謂ロードセンシングを行うようにした油圧回路構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧回路としては、先に出願し
た特願平５−９６７４号に示されるアフターオリフィス
型のものがある。つまり、制御弁内の絞りの圧油供給下
手側に圧力補償弁を配置してある構造であり、複数のア
クチュエータを同時駆動したときの合計要求流量が油圧
ポンプの最大吐出流量を上回る場合でも、特別な回路を
必要とすることなく制御弁内の絞りの開度に比例した流
量比が現出される利点（アンチサチュレーション機能）
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ロードセンシングシス
テムを使わない一般的なバックホウにおいて、壁際でゆ
っくりと旋回する等作業装置の駆動速度を遅める場合に
は、エンジン回転数を落とす操作を行うのが一般的であ
る。しかしながら、負荷圧とポンプ圧との差圧を一定に
維持制御するロードセンシングでは、エンジン回転数が
低下してポンプ吐出量が減っても、該ポンプ吐出量がア
クチュエータの要求流量よりも上回る範囲内であれば、
アクチュエータの設定駆動速度が維持されるように機能
する。このため、従来機種の操縦に慣れた作業者がロー
ドセンシングシステムを備えた建機を操縦すると、エン
ジン回転数を落としても作業装置の駆動速度が落ちない
ことに感覚が追いつかず、作業能率上好ましくないこと
が予測される。本発明の目的は、ロードセンシングシス
テムを採用しながら、エンジン回転を落とせば作業装置
の駆動速度も遅くなる、といった具合に、アクチュエー
タの駆動速度を調節できるようにして、より操作性を向
上させたロードセンシング用の油圧回路を得る点にあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のために
本発明は、(1) 油圧アクチュエータと、これに圧油を供
給する可変容量型の油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出
される圧油の供給方向を制御してアクチュエータに供給
する制御弁と、この制御弁に内装されてアクチュエータ
への圧油供給経路に対して絞り作用する絞り弁と、油圧
ポンプの単位時間当たりの吐出油量を可変設定する流量
調節機構とを備え、この流量調節機構を、絞り弁に対す
る圧油供給下手側部分に連通する油路と、制御弁の圧油
供給ポートに連通する油路との差圧に基づいて油圧ポン
プに調節作用する状態に構成してある点と、(2) 絞り弁
に対する圧油供給下手側であり、かつ、アクチュエータ
に対する圧油供給上手側に圧力補償弁を配備し、この圧
力補償弁に対する圧油供給下手側であり、かつ、前記ア
クチュエータに対する圧油供給上手側部分と圧力補償弁
のバネ側油室とを連通する第２油路、及び圧力補償弁の
バネ側油室に対向する反バネ側油室と、圧力補償弁に対
する圧油供給上手側であり、かつ、絞り弁に対する圧油
供給下手側とを連通する第１油路、及び、圧力補償弁を
流路断絶側に付勢する弾性機構を設けて、圧力補償弁を
定差減圧弁構造に構成してある点と、(3) 圧力補償弁を
流路開通側又は流路断絶側に向けて押圧する付勢力を発
生可能なアクチュエータを設けるとともに、圧力補償弁
に所定の付勢力が作用するようにアクチュエータを作動
させる第１状態と、圧力補償弁に付勢力が作用しないよ
うにアクチュエータを作動させない第２状態とを司る制
御装置を設けた点と、を備えてあることを特徴とするも
のである。

【０００５】

【作用】特徴構成(1),(2) により、前提構成であるアフ
ターオリフィス構造のロードセンシング用油圧回路が形
成されることになり、ロードセンシングでは、制御基準
である設定差圧、すなわち、アクチュエータの負荷圧と
ポンプ圧との差圧を設定値に維持するものである。とこ
ろで、上記アフターオリフィス構造では、設定された負
荷圧とポンプ圧との差圧は、 (a) 絞り弁での圧損 (b) 圧力補償弁での圧損 とに分配され（実際には極僅かではあるが、差圧経路で
の管路抵抗による圧損も含まれる）、 (a)の圧損は、設
定差圧− (b)の圧損で求められる。

【０００６】しかして、上記特徴構成(3) 、すなわち、
アクチュエータを作動させて圧力補償弁を流路断続側へ
付勢する弾性機構の付勢力を加減する第１状態と、アク
チュエータを作動させずに弾性機構の付勢力がそのまま
付与される第２状態とを選択できることにより、圧力補
償弁への要求圧を高低２段に調節できる。すると、アク
チュエータの要求総流量がポンプの最大吐出流量以下で
ある場合においては、(a) の圧損＋(b) の圧損＝一定で
あるから、(a) の圧損が低められたり高められたりされ
て、その絞り抵抗を現出するように制御弁の開度が自動
的に調節されるようになり、その結果、アクチュエータ
への供給油量が増減されて駆動速度を高低２段に増減調
節できるようになるのである。

【０００７】これにより、例えば、狭い場所では圧力補
償弁での分圧〔差圧における (b)の圧損割合〕を高める
ことで (a)の圧損を低くし、制御弁の開度を狭めて旋回
速度を遅くするとか、エンジン回転数が所定回転数以下
ではブームシリンダの駆動速度を落とす、といった具合
にロードセンシングシステムを採りながらアクチュエー
タの駆動速度を高低２段に調節設定できるようになる。

【０００８】

【発明の効果】その結果、作業装置の駆動速度を所定値
に維持できるロードセンシングシステムを採用しなが
ら、作業の種類やエンジン回転数の変化に応じて作業装
置の駆動速度を高低に変更できるようになり、より操作
性に優れるものとして提供できた。例えば、アクチュエ
ータの駆動速度を無段階或いは多数の有段階に調節設定
する手段では、操縦未熟者等はどの程度増減させるのか
で悩むことが考えられるが、２段調節式の本願の手段で
は悩むことなく増減調節操作できるものであり、使い方
によっては却って便利である。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、建機の一例であ
るバックホウの場合について図面に基づいて説明する。
図１にバックホウが示され、１は掘削作業装置、２は旋
回台、３は走行機台、４はクローラ走行装置であり、掘
削作業装置１は、ブーム５、アーム６、バケット７を備
えて構成されている。このバックホウでは、ブームシリ
ンダ５ｃ、アームシリンダ６ｃ、バケットシリンダ７
ｃ、並びに図示しない走行用油圧モータやスイングシリ
ンダ等のアクチュエータを駆動させるための油圧回路に
ロードセンシングシステムを用いており、以下に示す原
理図を基にその回路を説明する。

【００１０】図２にブームシリンダ５ｃとアームシリン
ダ６ｃに関する回路を抜粋した原理回路図を示してあ
り、８はエンジンＥｎで駆動される可変容量型の油圧ポ
ンプ、Ａは油圧ポンプ８の単位時間当たりの吐出油量を
可変設定する流量調節機構である。流量調節機構Ａは、
油圧ポンプ８の斜板の角度を変更して単位時間当たりの
吐出量を調節する調節シリンダ１３と、調節シリンダ１
３に対する圧力補償型の調節弁１４とで構成されてい
る。９はブーム用制御弁、１０はアーム用制御弁、１１
はブーム用コンペンセータ（圧力補償弁）、１２はアー
ム用コンペンセータであり、両制御弁９，１０における
供給側油路には絞り弁９ｓ，１０ｓが装備されている。

【００１１】各コンペンセータ１１，１２は、各絞り弁
９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側であり、かつ、各
アクチュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上手側に配
備されている。そして、各コンペンセータ１１，１２に
対する圧油供給下手側であり、かつ、各アクチュエータ
５ｃ，６ｃに対する圧油供給上手側部分と各コンペンセ
ータ１１，１２のバネ側油室１１ｘ，１２ｘとを連通す
る低圧側油路（第２油路Ｇｔに相当）１１ｔ，１２ｔ、
各コンペンセータ１１，１２のバネ側油室１１ｘ，１２
ｘに対向する反バネ側油室１１ｙ，１２ｙと、各コンペ
ンセータ１１，１２に対する圧油供給上手側であり、か
つ、各絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側とを
連通する高圧側油路（第１油路Ｇｋに相当）１１ｋ，１
２ｋ、及び、各コンペンセータ１１，１２を流路断絶側
に付勢する圧縮型の押圧バネ１７（弾性機構に相当）を
夫々設けてあり、その結果、各コンペンセータ１１，１
２は定差減圧弁構造に構成されている。これにより、ア
フターオリフィス型のロードセンシング回路を構成して
ある。

【００１２】調節弁１４のバネ側油室１４ｘと各絞り弁
９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側部分とを連通する
第１低圧側油路１４ｔを設けてあり、各コンペンセータ
１１，１２がわの各低圧側油路１１ｔ，１２ｔに第１低
圧側油路１４ｔが連通している。又、各制御弁９，１０
の圧油供給ポート（圧油供給ポートＰに相当）９ｐ，１
０ｐに連絡される連通油路１５と、圧力調節弁１４のバ
ネ側油室１４ｘに対向する反バネ側油室１４ｙとを専用
の接続油路１６で連通してある。

【００１３】そして、各コンペンセータ１１，１２が切
換るに必要な差圧を高低２段に変更する分圧変更装置Ｃ
が設けてある。すなわち、片側のもので説明すると、コ
ンペンセータ１１を流路開通側に向けて押圧する付勢力
を発生可能なソレノイド（アクチュエータに相当）１
８、このソレノイド１８に通電して電磁作動させる第１
状態と、ソレノイド１８への通電を解除して電磁作動さ
せない第２状態とを司る制御装置１９、及び入切り型の
切換スイッチ２０を夫々設けて分圧変更装置Ｃを構成し
てある。

【００１４】コンペンセータ１１は、通常位置ｂでは流
路が断絶されており、圧油供給による差圧発生によって
高圧位置ａに切換わって流路が開通されるのであるが、
その差圧は押圧バネ１７の強さによって決まる値であ
る。つまり、ソレノイド１８に通電して電磁作動させる
第１状態では押圧バネ１７の押圧力が小さくなることに
相当し、コンペンセータ１１を通常位置ｂから高圧位置
ａに切換るに必要な差圧が少なくて済むようになる。
又、ソレノイド１８への通電を解除して電磁作動を止め
る第２状態では押圧バネ１７の押圧力が大きくなること
に相当し、コンペンセータ１１を通常位置ｂから高圧位
置ａに切換るに必要な差圧が大になる。すると、第１低
圧側油路１４ｔと油圧ポンプ８の吐出圧との差圧を一定
に維持する機能上、コンペンセータ１１の上手側にある
絞り弁９ｓ，１０ｓでの差圧を低めるように、すなわち
制御弁９，１０の開度を小さくするように制御され、そ
の結果、アクチュエータ５ｃ，６ｃへの供給油量が減じ
られ、第１状態の場合に比べて駆動速度が遅くなるので
ある。この作用は、負荷圧とポンプ圧との差圧に基づく
制御構造上、負荷が変動しても維持される。

【００１５】又、エンジンＥｎの回転数を検出する回転
計２１と、設定器２２と、モード選択スイッチ２３とが
制御装置１９に接続してある。つまり、選択スイッチ２
３を手動モードに操作すれば、回転計２１との連係が絶
たれて前述した切換スイッチ２０による人為操作形態に
なり、エンジン回転数等の諸条件に関係なくアクチュエ
ータの速度を高低２段に切換ることができる。

【００１６】選択スイッチ２３を自動モードに操作すれ
ば、設定器２２で設定されたエンジン回転数以上ではア
クチュエータが高速駆動され、設定回転数未満になると
自動的にソレノイド１８への通電が解除されて低速駆動
に切換られるのである。設定器２２の操作により、自動
モードでのアクチュエータの駆動速度切換り点を変更設
定可能である。これにより、掘削作業中に旋回速度を遅
くしたいといった具合に、アクチュエータの駆動速度を
遅くしたい場合にはエンジン回転数を設定回転数よりも
低めれば良く、駆動速度を速めたい場合にはエンジン回
転数を設定回転数以上に高くすれば良い。

【００１７】尚、特許請求の範囲の項においては、ブー
ムシリンダ５ｃやアームシリンダ６ｃ等を総称して油圧
駆動型のアクチュエータＤ、ブーム用制御弁９やアーム
用制御弁１０等を総称して制御弁Ｅ、各制御弁内の絞り
弁９ｓ，１０ｓ等を総称して絞り弁Ｆ、各圧力補償弁１
１，１２等を総称して圧力補償弁Ｇと夫々表現するもの
である。

【００１８】〔別実施例〕図３に示すように、コンペン
セータ１１，１２を、通常位置ｂではドレンされるアン
ロード付き定差減圧弁構造に構成するとともに、コンペ
ンセータ１１，１２が流路断絶側に押圧されるように付
勢する側にソレノイド１８を備えたものでも良い。この
場合では、ソレノイド１８へ通電するとコンペンセータ
での分圧が高くなってアクチュエータが低速駆動され、
通電を解除すれば駆動速度が高くなる。又、アンロード
付き定差減圧弁構造において、ソレノイド１８を流路開
通側に押圧作用する状態で設けるとか、本実施例の定差
減圧弁構造において、ソレノイド１８を流路断絶側に押
圧する状態で設けるものでも良い。

【００１９】又、コンペーセータ１１，１２にパイロッ
ト圧で作動するシリンダを備えて、パイロット操作式の
アクチュエータ１８とする構造でも良く、このシリンダ
やソレノイドを総称して「アクチュエータ１８」と呼ぶ
ものである。弾性機構１７はバネの他、ソレノイドやパ
イロット圧等でも良い。

【００２０】本実施例では、２個の制御弁９，１０に対
して単一の分圧変更装置Ｃを装備したものとして説明し
たが、各制御弁毎に分圧変更装置Ｃを配置させる等、必
要となる制御弁毎に合わせて複数個設けて各別に制御す
る構造でも良い。

【００２１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの側面図

【図２】ロードセンシングの原理を示す部分油圧回路図

【図３】弁機構の別構造を示す部分油圧回路図

【符号の説明】

８ 可変容量型油圧ポンプ １４ｔ 油路 １５ 油路 １７ 弾性機構 １８ アクチュエータ Ａ 油圧調節機構 Ｄ 供給ポート Ｅ 出手段 Ｆ 絞り弁 Ｇ 圧力補償弁 Ｇｋ 第１油路 Ｇｔ 第２油路 Ｇｘ バネ側油室 Ｇｙ 反バネ側油室 Ｐ 供給ポート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧アクチュエータ（Ｄ）と、これに圧
   油を供給する可変容量型の油圧ポンプ（８）と、該油圧
   ポンプ（８）から吐出される圧油の供給方向を制御して
   前記アクチュエータ（Ｄ）に供給する制御弁（Ｅ）と、
   この制御弁（Ｅ）に内装されて前記アクチュエータ
   （Ｄ）への圧油供給経路に対して絞り作用する絞り弁
   （Ｆ）と、前記油圧ポンプ（８）の単位時間当たりの吐
   出油量を可変設定する流量調節機構（Ａ）とを備え、 この流量調節機構（Ａ）を、前記絞り弁（Ｆ）に対する
   圧油供給下手側部分に連通する油路（１４ｔ）と、前記
   制御弁（Ｅ）の圧油供給ポート（Ｐ）に連通する油路
   （１５）との差圧に基づいて前記油圧ポンプ（８）に調
   節作用する状態に構成し、 前記絞り弁（Ｆ）に対する圧油供給下手側であり、か
   つ、前記アクチュエータ（Ｄ）に対する圧油供給上手側
   に圧力補償弁（Ｇ）を配備し、この圧力補償弁（Ｇ）に
   対する圧油供給下手側であり、かつ、前記アクチュエー
   タ（Ｄ）に対する圧油供給上手側部分と前記圧力補償弁
   （Ｇ）のバネ側油室（Ｇｘ）とを連通する第２油路（Ｇ
   ｔ）、及び前記圧力補償弁（Ｇ）の前記バネ側油室（Ｇ
   ｘ）に対向する反バネ側油室（Ｇｙ）と、該圧力補償弁
   （Ｇ）に対する圧油供給上手側であり、かつ、前記絞り
   弁（Ｆ）に対する圧油供給下手側とを連通する第１油路
   （Ｇｋ）、及び、前記圧力補償弁（Ｇ）を流路断絶側に
   付勢する弾性機構（１７）を設けて、前記圧力補償弁
   （Ｇ）を定差減圧弁構造に構成し、 さらに、前記圧力補償弁（Ｇ）を流路開通側又は流路断
   絶側に向けて押圧する付勢力を発生可能なアクチュエー
   タ（１８）を設けるとともに、前記圧力補償弁（Ｇ）に
   所定の付勢力が作用するように前記アクチュエータ（１
   ８）を作動させる第１状態と、前記圧力補償弁（Ｇ）に
   付勢力が作用しないように前記アクチュエータ（１８）
   を作動させない第２状態とを司る制御装置（１９）を設
   けてある建機の油圧回路構造。