JPH07317708A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 大慣性および小慣性アクチュエータからなる
油圧回路において、これら両者の複合操作始動時に、後
者が過度に減速されるのを防止する。 【構成】 油圧回路は、ポンプライン１２の吐出圧油
を、大慣性アクチュエータ３２にはバイパス通路７０ａ
付オープンセンタ型の切換弁７０を介して、小慣性アク
チュエータ３４、３６にはクローズドセンタ型の切換弁
２２，２４および補助弁４６、４８を介してそれぞれ給
排する。圧油バイパスライン７２上には、圧力補償付流
量制御弁７４と、圧力発生手段７６とを設け、切換弁２
２、２４の検出ポート２２ａ、２４ａから信号ライン５
４、５６に導いた各対応する小慣性アクチュエータの負
荷圧力の中から小慣性最大負荷圧力を高圧選択手段８０
を介し選択して小慣性最大信号ライン８２へ導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械の油圧回路、
特に比較的大慣性のアクチュエータを含む油圧回路に係
り、さらにこのような回路における複合操作性およびエ
ネルギ効率の向上を達成することができる油圧回路の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設機械の油圧回路は、複数の
アクチュエータを同時に駆動する際の操作性、いわゆる
複合操作性を向上するために、例えば補助弁を備えたロ
ードセンシング回路として構成されている。

【０００３】図３は、この種の油圧回路を示すものであ
る。なお、図示例においては、３つのアクチュエータ系
統からなるものが示されている。しかるに、図３におい
ては、ネガティブ制御可変容量ポンプ１０のポンプライ
ン１２から吐出圧油を、各アクチュエータ３２、３４、
３６に対して、それぞれの分岐ポンプライン１４、１
６、１８と、クローズドセンタ型の方向切換弁２０、２
２、２４と、アクチュエータライン２６、２８、３０と
を介して給排すると共に、その戻り油をそれぞれの前記
方向切換弁２０、２２、２４およびそれぞれの分岐タン
クライン３８、４０、４２と、絞り補助弁４４、４６、
４８とを介してパラレルにタンク５０へ排出するよう構
成されている。各方向切換弁２０、２２、２４には、そ
の対応するアクチュエータ３２、３４、３６の負荷圧力
を検出する信号ライン５２、５４、５６と、これら全負
荷圧力の中の全最大負荷圧力を高圧選択手段５８、６０
を介して選択する信号ライン６２とが設けられている。
これにより、各絞り補助弁４４、４６、４８には、その
開方向にそれぞれの信号ライン５２、５４、５６を介し
て前記各対応するアクチュエータ３２、３４、３６の負
荷圧力と、各ばね４４ａ、４６ａ、４８ａの圧力とを印
加すると共に、閉方向には信号ライン６２を介して前記
全最大負荷圧力をそれぞれ印加し、さらに前記信号ライ
ン６２を介して前記最大負荷圧力を可変容量ポンプ１０
の流量制御手段１０ａにも印加するように構成されてい
る。なお、図中の参照符号６４はリリーフ弁を示す。

【０００４】従って、このような構成によれば、各方向
切換弁２０、２２、２４を操作すると、一般的に、その
開度に見合ったポンプ油量がそれぞれのアクチュエータ
３２、３４、３６へ供給されるので、油圧回路の操作
性、特に複合操作性を向上することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の油圧回路は、特にこの回路内に比較的大慣性のアク
チュエータが含まれている場合に、以下に述べるような
難点を有していた。

【０００６】すなわち、前記従来の油圧回路（図３）に
おいて、例えばアクチュエータ３２が大慣性の旋回用で
あり、この旋回用アクチュエータ３２と小慣性アクチュ
エータ３４（例えばブーム用）とを同時駆動すべく、そ
れらの対応する両方向の切換弁２０、２２を同時操作す
る場合を想定する。この操作直後においては、ポンプラ
イン１２内の圧力が上昇しても、アクチュエータ３２は
その大慣性のために即座には動作しないので、前記上昇
圧力に対応する大慣性アクチュエータ３２の昇圧負荷圧
力が信号ライン６２を介して対応する両絞り補助弁４
４、４６の一側面、すなわち閉方向にそれぞれ印加され
る。しかるに、この時、旋回用補助弁４４は、その他側
面、すなわち開方向にも信号ライン５２を介する前記大
慣性アクチュエータ３２の昇圧負荷圧力（およびばね４
４ａの圧力）が印加されているので、全開位置を保持し
ているが、一方のブーム用補助弁４６は、その他側面、
すなわち開方向には信号ライン５４を介して小慣性アク
チュエータ３４の負荷圧力（およびばね４６ａの圧力）
が印加されている。この場合、大慣性アクチュエータ３
２の昇圧負荷圧力は小慣性アクチュエータ３４の負荷圧
力に比較して極めて大きいことは明らかであるので、前
記補助弁は極度に絞られている。従って、ブーム用アク
チュエータ３４は、旋回用アクチュエータ３２が所定速
度まで増速される間（通常、２秒前後）は、極く低速で
しか駆動されず、エネルギ損失も生じていた。

【０００７】そこで、本発明の目的は、大慣性および小
慣性のアクチュエータからなる建設機械の油圧回路にお
いて、これら両者の複合操作の始動時に、後者が過度に
減速されることのない油圧回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る建設機械の油圧回路は、ネガティブ制
御可変容量ポンプのポンプラインの吐出圧油を各アクチ
ュエータに対してそれぞれの分岐ポンプライン、方向切
換弁、アクチュエータラインを介して給排すると共に、
その戻り油をそれぞれの前記方向切換弁および分岐タン
クラインを介してタンクへパラレルに排出する建設機械
の油圧回路において、前記方向切換弁は１つのバイパス
通路付オープンセンタ型と１つもしくは複数のクローズ
ドセンタ型とからなり、前記オープンセンタ型の方向切
換弁には、その前記バイパス通路にポンプラインからタ
ンクへ連通するバイパスラインを接続すると共に、この
バイパスライン上に上流側から順に圧力補償付流量制御
弁と圧力発生手段とを設け、前記クローズドセンタ型の
方向切換弁には、その下流側に前記分岐タンクライン上
にそれぞれ絞り補助弁を設けると共に、検出ポートから
それぞれ対応するアクチュエータの負荷圧力を検出し、
さらにこれら負荷圧力の中から最大負荷圧力を選択し、
前記圧力補償付流量制御弁には、その開方向にこの制御
弁の上流側バイパスラインの圧力を印加すると共に、閉
方向には前記最大負荷圧力およびばね圧をそれぞれ印加
し、前記各絞り補助弁には、その開方向に当該対応する
アクチュエータの負荷圧力およびばね圧を印加し、閉方
向には前記最大負荷圧力をそれぞれ印加して、前記圧力
発生手段の上流側圧力を介して前記ネガティブ制御可変
容量ポンプを制御するように構成することを特徴とす
る。

【０００９】この場合、必要に応じて、バイパスライン
上にオープンセンタ型の方向切換弁とは別に補助オープ
ンセンタ型の方向切換弁を直列に配置し、前記オープン
センタ型の方向切換弁の分岐ポンプラインを並列に接続
するよう構成することができる。

【００１０】また、一般的には、オープンセンタ型の方
向切換弁は大慣性用アクチュエータに対応させると共
に、クローズドセンタ型の方向切換弁は小慣性用アクチ
ュエータに対応させることができる。さらに、最も一般
的には、大慣性アクチュエータは旋回アクチュエータか
ら構成し、小慣性アクチュエータはブーム、アームおよ
び／もしくはその他のアクチュエータから構成すること
ができる。

【００１１】

【作用】本発明においては、小慣性アクチュエータ用の
絞り補助弁に対する閉方向に印加する圧力が、従来の大
慣性アクチュエータの負荷圧力を含む高圧の最大負荷圧
力（全最大負荷圧力）から、大慣性アクチュエータの負
荷圧力を除く低圧の負荷圧力（小慣性最大負荷圧力）に
変更されるよう構成されており、これにより大慣性およ
び小慣性アクチュエータの複合操作始動時には、小慣性
アクチュエータ用の各絞り補助弁が開放状態に保持され
ると共に、可変容量ポンプはその吐出流量が増大される
よう構成される。従って、本発明によれば、複合操作始
動時には、先ず小慣性アクチュエータがその対応する駆
動圧力で順次駆動され、その後大慣性アクチュエータが
ゆっくりと加速される。すなわち、従来のこの種の油圧
回路において発生していた、小慣性アクチュエータの過
度の速度低下およびこれに伴うエネルギ損失を防止する
ことができる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に係る建設機械の油圧回路の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。なお、説明の便宜上、図３に示す従来の構造と同一
の構成部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省
略する。

【００１３】図１において、先ず、本発明に係わる油圧
回路は、基本的には、ネガティブ制御可変容量ポンプ１
０のポンプライン１２の吐出圧油を、各アクチュエータ
３２、３４、３６に対して、それぞれの分岐ポンプライ
ン１４、１６、４８と、方向切換弁７０、２２、２４
と、アクチュエータライン２６、２８、３０とを介して
給排すると共に、その戻り油をそれぞれの前記方向切換
弁７０、２２、２４および分岐タンクライン３８、４
０、４２を介してタンク５０へパラレルに排出するよう
構成されている。なお、ここで前記アクチュエータは、
実際的には、１つの比較的大慣性の、最も一般的には旋
回用のアクチュエータ３２と、１つもしくは複数（図示
の実施例では２つ）の比較的小慣性の、例えばブームお
よびアーム用のアクチュエータ３４、３６とから構成さ
れる。

【００１４】前記構成において、さらに大慣性アクチュ
エータ３２系統の方向切換弁７０は、バイパス通路７０
ａ付オープンセンタ型に形成すると共に、小慣性アクチ
ュエータ３４、３６系統の方向切換弁２２、２４は、ク
ローズドセンタ型に形成する。そして、オープンセンタ
型の方向切換弁７０には、そのバイパス通路７０ａにポ
ンプライン１２からタンク５０へ連通するバイパスライ
ン７２を接続すると共に、このバイパスライン７２上に
は、上流側から順に圧力補償付流量制御弁７４と圧力発
生手段７６とを設ける。また、クローズドセンタ型の方
向切換弁２２、２４には、そのそれぞれの下流側分岐タ
ンクライン４０、４２上にそれぞれ絞り補助弁４６、４
８を設けると共に、検出ポート２２ａ、２４ａからは、
それぞれの対応する小慣性アクチュエータ３４、３６の
負荷圧力を信号ライン５４、５６に導き、さらにこれら
信号ライン５４、５６の負荷圧力の中から小慣性最大負
荷圧力を高圧選択手段８０を介し選択して小慣性最大信
号ライン８２へ導くよう構成する。そして、圧力補償付
流量制御弁７４には、その開方向に信号ライン７４ａを
介してこの制御弁７４の上流側バイパスラインの圧力を
印加すると共に、閉方向には小慣性最大信号ライン８２
を介して前記小慣性最大負荷圧力とばね７４ｂの圧力と
を印加する。また、各絞り補助弁４６、４８には、その
開方向にそれぞれの信号ライン５４、５６を介して当該
対応するアクチュエータ３４、３６の負荷圧力と各ばね
４６ａ、４８ａの圧力を印加すると共に、閉方向にはそ
れぞれ小慣性最大信号ライン８２を介して前記小慣性最
大負荷圧力を印加する。さらに、圧力発生手段７６の上
流側圧力を信号ライン７８を介して流量制御手段１０ａ
に印加して、制御圧力の減少に伴ってポンプ吐出流量を
減少させて、可変容量ポンプ１０の吐出流量をネガティ
ブ制御するように構成する。

【００１５】すなわち、本発明は、要約的に説明すれ
ば、前述した従来の油圧回路（図３）において、その大
慣性アクチュエータ３２系統の方向切換弁をクローズド
センタ型２０からバイパス通路７０ａ付オープンセンタ
型７０に変更して、絞り補助弁４４を省略すると共に、
この方向切換弁７０のバイパス通路７０ａに接続した圧
油バイパスライン７２上に圧力補償付流量制御弁７４と
圧力発生手段７６とを設けることにより、小慣性アクチ
ュエータ３４、３６系統の絞り補助弁４６、４８に対す
る閉方向の負荷圧力を、前記従来の全最大負荷圧力（大
慣性アクチュエータ３２の負荷圧力を含む最大負荷圧
力）から小慣性最大負荷圧力（大慣性アクチュエータ３
２の負荷圧力を除く最大負荷圧力）へ変更すると共に、
可変容量ポンプ１０を圧力発生手段７６の上流側圧力で
制御できるよう構成したものである。

【００１６】従って、本発明の油圧回路は、以下のよう
に作動する。

【００１７】先ず初めに、各アクチュエータ３２、３
４、３６が駆動されておらず、すなわち各方向切換弁７
０、２２、２４が全て中立位置にある状態では、クロー
ズドセンタ型の方向切換弁２２、２４の信号ライン５
４、５６は、それぞれ分岐タンクライン４０、４２へ接
続されているので、小慣性最大信号ライン８２の圧力は
低圧に保持されている。従って、圧力補償付流量制御弁
７４は、信号ライン７４ａを介してバイパスライン７２
の圧力により開放状態に維持され、信号ライン７８の圧
力は高圧に保持され、この高圧が可変容量ポンプ１０の
流量制御機構１０ａに導かれ、制御圧力が高圧のときポ
ンプ吐出流量を減少させるネガティブ制御により可変容
量ポンプ１０の吐出流量はミニマムに維持されている。

【００１８】次に、前記状態において、各アクチュエー
タ、すなわち大慣性旋回用アクチュエータ３２および小
慣性ブーム、アーム用アクチュエータ３４、３６を同時
駆動すべく、その各方向切換弁７０、２２、２４を同時
操作する場合を想定する。この場合、前述したように、
アクチュエータ３２は、その大慣性のために即座には動
作しないので、前記操作直後においては、ポンプライン
１２には大慣性アクチュエータ３２に基因する上昇圧力
が発生する。しかるに、この上昇圧力は、本発明におい
ては、前記従来技術の場合とは異なり、小慣性アクチュ
エータ３４、３６系統の絞り補助弁４６、４８には影響
されない。

【００１９】すなわち、本発明においては、小慣性アク
チュエータ３４、３６系統の絞り補助弁４６、４８は、
その閉方向負荷圧力を、前述したように前記従来の全最
大負荷圧力（大慣性アクチュエータ３２の負荷圧力を含
む最大負荷圧力）から小慣性最大負荷圧力（大慣性アク
チュエータ３２の負荷圧力を除く最大負荷圧力）へ変更
される。従って、この負荷圧力は、各対応小慣性アクチ
ュエータ３４、３６の負荷圧力および各ばね４６ａ、４
８ａの圧力からなる開方向負荷圧力と対応しているの
で、前記各絞り補助弁４６、４８は、いずれも開放状態
が保持される。なお、この時、圧力補償付流量制御弁７
４は、開放状態を保持されていることは明らかである
が、方向切換弁７０はそのバイパス通路７０ａが絞られ
ているので、圧力発生手段７６の上流側圧力、すなわち
信号ライン７８の圧力は低下して、従って、流量制御機
構１０ａを介して可変容量ポンプ１０の吐出流量は増大
するようにネガティブ制御制御される。

【００２０】このように、本発明においては、大慣性お
よび小慣性アクチュエータの複合操作始動時には、小慣
性アクチュエータ系統の各絞り補助弁が開放状態に保持
される。すなわち、前記従来の油圧回路におけるよう
に、大慣性アクチュエータの作用によって絞られること
がないと共に、可変容量ポンプはその吐出流量が増大す
るようネガティブ制御されるので、前記複合操作始動時
には、先ず小慣性アクチュエータがその対応する駆動圧
力で順次駆動され、その後大慣性アクチュエータがゆっ
くりと加速される。従って、本発明によれば、複合操作
始動時においても、前記従来の油圧回路におけるよう
な、小慣性アクチュエータの過度の速度低下およびこれ
に伴うエネルギ損失は生じない。従って、この種の油圧
回路における複合操作性およびエネルギ効率を大幅に向
上することができる。なお、前記実施例の説明におい
て、小慣性アクチュエータがブームもしくはアーム等の
１つだけである場合にも同様に作動することは、極めて
容易に理解されるところである。

【００２１】図２は、本発明に係る油圧回路の別の実施
例を示すものである。本実施例は、先の実施例におい
て、そのバイパスライン７２上にオープンセンタ型の方
向切換弁（主方向切換弁）７０とは別に、補助オープン
センタ型の方向切換弁９０を直列に配置し、これに主方
向切換弁７０の分岐ポンプライン１４のさらに分岐ライ
ン（補助分岐ライン）９２を並列に接続して構成したも
のである。このように構成することによっても、先の実
施例の場合と同等に作動することは明らかであるので、
このように構成した上で、補助方向切換弁９０に補助ア
クチュエータライン９４を接続することにより、必要に
応じて複数の大慣性および小慣性アクチュエータを良好
な操作性で且つ効率良く複合操作することが可能とな
る。なお、補助分岐ライン９２には、適宜絞り手段を設
けることができる。

【００２２】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る建設
機械の油圧回路は、大慣性のアクチュエータを含む全て
のアクチュエータに対して、ネガティブ制御可変容量ポ
ンプのポンプライン吐出圧油を、それぞれの方向切換弁
およびその絞り補助弁を介してパラレルに給排する油圧
回路において、方向切換弁は、大慣性アクチュエータ用
のバイパス通路付オープンセンタ型と小慣性アクチュエ
ータ用のクローズドセンタ型とから形成し、オープンセ
ンタ型の方向切換弁に対しては、その絞り補助弁を省略
すると共にそのバイパス通路に連通したポンプラインか
らのバイパスライン上に圧力補償付流量制御弁と圧力発
生手段とを設け、クローズドセンタ型の方向切換弁に対
しては、その検出ポートからそれぞれの対応する小慣性
アクチュエータの負荷圧力を検出すると共にこれらの中
から小慣性最大負荷圧力を選択し、圧力補償付流量制御
弁には、その開方向にこの制御弁の上流側圧力を印加す
ると共に、閉方向には小慣性最大負荷圧力およびばねの
圧力を印加し、各絞り補助弁には、その開方向に当該対
応する小慣性アクチュエータの負荷圧力およびばねの圧
力を印加すると共に、閉方向には小慣性最大負荷圧力を
印加して、圧力発生手段の上流側圧力を介してネガティ
ブ制御可変容量ポンプを制御するように構成することに
より、従来のこの種の油圧回路において、小慣性アクチ
ュエータ系統の絞り補助弁に対する閉方向の負荷圧力
を、従来の大慣性アクチュエータの負荷圧力を含む全最
大負荷圧力から大慣性アクチュエータ負荷圧力を除く適
宜低圧の小慣性最大負荷圧力へ変更すると共に、可変容
量ポンプを圧力発生手段の上流側圧力で制御できるよう
に構成され、これにより大慣性および小慣性アクチュエ
ータの複合操作始動時には、小慣性アクチュエータ系統
の各絞り補助弁が開放状態に保持されると共に、可変容
量ポンプはその吐出流量が増大されるように制御され
る。従って、前記複合操作始動時には、先ず小慣性アク
チュエータがその対応する駆動圧力で順次駆動され、そ
の後大慣性アクチュエータがゆっくりと加速される。

【００２４】すなわち、本発明によれば、従来のこの種
の油圧回路において発生していた、複合操作始動時にお
ける小慣性アクチュエータの過度の速度低下およびこれ
に伴うエネルギ損失が防止される。また、本発明は、比
較的簡単に構成し得る利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械の油圧回路の一実施例を
示す油圧系統図である。

【図２】本発明に係る建設機械の油圧回路の別の実施例
の要部を示す油圧系統図である。

【図３】従来の建設機械の油圧回路を示す油圧系統図で
ある。

【符号の説明】

１０ 可変容量ポンプ １０ａ 流量制御機構 １２ ポンプライン １４、１６、１８ 分岐ポンプライン ２２、２４ クローズドセンタ型方向切換弁 ２６、２８、３０ アクチュエータライン ３２ 大慣性（旋回）アクチュエータ ３４ 小慣性（ブーム）アクチュエータ ３６ 小慣性（アーム）アクチュエータ ３８、４０、４２ 分岐タンクライン ４６、４８ 絞り補助弁 ４６ａ、４８ａ ばね ５０ タンク ５４、５６ 信号ライン ６４ リリーフ弁 ７０ （主）オープンセンタ型方向切換弁 ７０ａ バイパス通路 ７２ バイパスライン ７４ 圧力補償付流量制御弁 ７４ａ 信号ライン ７４ｂ ばね ７６ 圧力発生手段 ７８ 信号ライン ８０ 高圧選択手段 ８２ 小慣性最大信号ライン ９０ 補助オープンセンタ型方向切換弁 ９２ 補助分岐ライン ９４ 補助アクチュエータライン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネガティブ制御可変容量ポンプのポンプ
   ラインの吐出圧油を各アクチュエータに対してそれぞれ
   の分岐ポンプライン、方向切換弁、アクチュエータライ
   ンを介して給排すると共に、その戻り油をそれぞれの前
   記方向切換弁および分岐タンクラインを介してタンクへ
   パラレルに排出する建設機械の油圧回路において、 前記方向切換弁は１つのバイパス通路付オープンセンタ
   型と１つもしくは複数のクローズドセンタ型とからな
   り、 前記オープンセンタ型の方向切換弁には、その前記バイ
   パス通路にポンプラインからタンクへ連通するバイパス
   ラインを接続すると共に、このバイパスライン上に上流
   側から順に圧力補償付流量制御弁と圧力発生手段とを設
   け、 前記クローズドセンタ型の方向切換弁には、その下流側
   に前記分岐タンクライン上にそれぞれ絞り補助弁を設け
   ると共に、検出ポートからそれぞれ対応するアクチュエ
   ータの負荷圧力を検出し、さらにこれら負荷圧力の中か
   ら最大負荷圧力を選択し、前記圧力補償付流量制御弁に
   は、その開方向にこの制御弁の上流側バイパスラインの
   圧力を印加すると共に、閉方向には前記最大負荷圧力お
   よびばね圧をそれぞれ印加し、前記各絞り補助弁には、
   その開方向に当該対応するアクチュエータの負荷圧力お
   よびばね圧を印加し、閉方向には前記最大負荷圧力をそ
   れぞれ印加して、前記圧力発生手段の上流側圧力を介し
   て前記ネガティブ制御可変容量ポンプを制御するように
   構成することを特徴とする建設機械の油圧回路。
2. 【請求項２】 バイパスライン上にオープンセンタ型の
   方向切換弁とは別に補助オープンセンタ型の方向切換弁
   を直列に設け、これに前記オープンセンタ型の方向切換
   弁の分岐ポンプラインを並列に接続してなる請求項１記
   載の建設機械の油圧回路。
3. 【請求項３】 オープンセンタ型の方向切換弁は大慣性
   用アクチュエータに対応し、クローズドセンタ型の方向
   切換弁は小慣性用アクチュエータに対応する請求項１記
   載の建設機械の油圧回路。
4. 【請求項４】 大慣性アクチュエータは旋回アクチュエ
   ータであり、小慣性アクチュエータはブーム、アームお
   よび／もしくはその他のアクチュエータである請求項１
   記載の建設機械の油圧回路。