JPH0849264A

JPH0849264A - 掘削機の油圧制御装置

Info

Publication number: JPH0849264A
Application number: JP32558594A
Authority: JP
Inventors: Hee Woo Park; 喜雨朴
Original assignee: Daiu Jukogyo Kk; Daewoo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Daiu Jukogyo Kk; Hyundai Doosan Infracore Co Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-02-20
Also published as: GB2291986B; KR0120281B1; GB2291986A; GB9515381D0

Abstract

(57)【要約】【目的】吐出流量調節器の構造を単純化できる油圧制
御装置の提供。【構成】サーボピストン３６ａを斜板に連結するピス
トンロッド３６ｂ、ポンプ，貯油槽２０と選択的に連通
する第１サーボチャンバ３６ｃ、ポンプと連通する第２
サーボチャンバ３６ｄを有するサーボシリンダ３６と、
第１サーボチャンバをポンプと連通させる第１位置，第
１サーボチャンバを貯油槽と連通させる第２位置間で運
動するスプール３８ａを含む方向切換バルブ３８と、該
バルブのスプールと当接し、ポンプの吐出圧力が所定上
限値を超過する際に方向切換バルブのスプールを第１位
置に移動させて第１サーボチャンバ内に作動油を導入す
る吐出流量制限バルブ４０と、該バルブに直列に連結
し、油圧作動器に作用する負荷圧力とポンプの吐出圧力
との差圧に応じて方向切換バルブのスプールを第１，第
２位置に選択的に移動させるロードセンシングバルブ４
２とで吐出流量調節器を構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業用車両の油圧制御装
置に係り、特に可変容量ポンプの吐出流量を制御するた
めの吐出流量調節器の構造を単純化させるとともに、油
圧作動器の微細操作性(fine operability)を向上させた
掘削機の油圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用車両、例えば、油圧式掘削機は旋
回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケ
ットシリンダなどのような油圧作動器を備えており、こ
れら作動器は可変容量ポンプから流れ制御バルブを経て
供給される作動油によって作動するようになっている。
可変容量ポンプは原動機によって駆動されて高圧の作動
油を吐出すものであり、その吐出流量は作動器にかかる
負荷の大きさに応じて変化する。

【０００３】可変容量ポンプの吐出流量を負荷依存的な
方式で制御するためにロードセンシングバルブが用いら
れている。このロードセンシングバルブは、ポンプから
吐出される作動油のポンプ圧力と作動器に作用する負荷
圧力との差圧が、例えば、２０kg／cm²に一定に保持さ
れるようにポンプの吐出流量を制御する。換言すれば、
作動器にかかる負荷が大きくなるとそれに対応してポン
プの吐出流量を増加させ、作動器の負荷が小さくなると
ポンプの吐出流量を減少させる。

【０００４】一方、可変容量ポンプの最大吐出流量、す
なわち最大消費馬力を制限するには馬力制御バルブある
いは吐出流量制限バルブが用いられる。この馬力制御バ
ルブは前記ロードセンシングバルブとは別に設けられて
ポンプの最大吐出流量を所定値以下に制限することによ
り原動機に過負荷がかかることを防止する。前記負荷セ
ンシングバルブと馬力制御バルブはサーボ機構を介して
可変容量ポンプの斜板に作動的に連結されてこの斜板の
傾転角を適切に調節することによりポンプの吐出流量を
制御するようになる。

【０００５】特開平４−２８５３０２号公報において
は、操作レバーの急操作の際、ポンプの吐出流量が急増
することを防止してショックの発生を抑制できる掘削機
の油圧制御装置が提案されている。この油圧制御装置
は、斜板を有する可変容量ポンプと、このポンプから吐
出された作動油を油圧作動器に給配する流れ制御弁と、
前記ポンプから吐出された作動油の圧力と前記作動器に
作用する作動油の圧力との圧力差に応じて作動し、この
圧力差が常に設定値に保持されるように前記ポンプの斜
板を制御する手段と、前記流れ制御弁を操作するための
レバーに付設されるスイッチ手段と、前記スイッチ手段
の操作信号に応じて前記設定値を変更する手段とを備え
ている。

【０００６】さらに、他の従来例として、特開平５−１
５０８４２号公報においては、操作レバーのストローク
量と油圧作動器の作動速度との関係を操作レバーから手
を離さなくても変化させることができる掘削機の油圧制
御装置が開示されている。この油圧制御装置のロードセ
ンシング弁は可変容量ポンプから吐出される作動油の圧
力と油圧シリンダに作用する作動油の圧力との差圧が設
定値に保持されるように前記ポンプの斜板を制御する。
操作レバーには押釦スイッチが設けられており、この押
釦スイッチが操作されてその操作信号がコントローラに
入力されると電磁弁が作動してロードセンシング弁にパ
イロット圧を作用させる。その結果、前記設定値が変更
されて操作レバーのストローク量と作動器の作動速度と
の関係が変化される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来例の油圧制御装置は、操作レバーの急操作に従う
衝撃を緩和できるという長所はあるが、次のような問題
点を依然として有している。一番目に、ロードセンシン
グ弁、馬力制御弁および方向切換弁が別途の場所に独立
に設けられるため、油圧制御装置の構造が複雑になりそ
の価格が高くなるようになる。二番目に、ロードセンシ
ング弁あるいは馬力制御弁の運動が何らの緩衝過程もな
しにサーボ機構に直接伝達されるためサーボ機構が過剰
変位を起こしやすく、その結果、可変容量ポンプの吐出
流量が瞬間的に非常に増加あるいは減少するようにな
る。かかる吐出流量の増減現象はサーボ機構が安定化さ
れるまで繰り返されて油圧作動器の操作性を悪化させる
原因になる。三番目に、ジョイスティックの操作角度(p
ivot angle) が小さい微細操作区間において流量の増加
速度を効果的に制御できないので作動器の微細操作性が
悪くなる。

【０００８】従って、本発明は前記したような従来技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吐
出流量調節器の信頼性を低下せずにその構造を単純化す
ると同時に、ジョイスティックの急操作に応じて可変容
量ポンプの斜板が振動することを防止し、油圧作動器の
微細操作性を向上させることができる掘削機の油圧制御
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の油圧制御装置は、斜板を有する可変容量ポン
プと、このポンプから吐出される作動油によって作動す
る油圧作動器と、作動油を貯蔵する貯油槽と、前記作動
器に供給される作動油の流路を切換える流れ制御バルブ
と、前記流れ制御バルブの位置を変更して作動器の運動
を制御する操作手段と、前記ポンプの斜板の傾転角を変
化させて吐出流量を調節する吐出流量調節手段とからな
る。特に、前記吐出流量調節手段は、ａ）サーボピスト
ンと、このサーボピストンを前記可変容量ポンプの斜板
に連結するピストンロッドと、前記ポンプおよび貯油槽
と選択的に連通する第１のサーボチャンバと、前記ポン
プと連通する第２のサーボチャンバとを有するサーボシ
リンダと、ｂ）前記第１のサーボチャンバを前記ポンプ
と連通させる第１の位置と、前記第１のサーボチャンバ
を前記貯油槽と連通させる第２の位置との間で運動する
スプールを備えた方向切換バルブと、ｃ）前記方向切換
バルブのスプールと当接しており、前記ポンプの吐出圧
力が予め設定された上限値を超過する場合に、前記方向
切換バルブのスプールを第１の位置に移動させて前記第
１のサーボチャンバ内に作動油を導入することにより前
記ポンプの吐出流量を減少させる吐出流量制限バルブ
と、ｄ）前記吐出流量制限バルブに直列に連結してお
り、前記油圧作動器に作用する負荷圧力と前記ポンプの
吐出圧力との差圧に応じて前記方向切換バルブのスプー
ルを第１の位置および第２の位置に選択的に移動させて
前記ポンプの吐出流量を調節するロードセンシングバル
ブとで構成される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を
参照して詳細に説明する。

【００１１】図１はこの発明の実施例に従う掘削機の油
圧制御装置が示されている。同図に示したように、前記
油圧制御装置は高圧の作動油を吐出す可変容量ポンプ１
０と低圧のパイロット油を生成する補助ポンプ１２とを
備え、これらポンプ１０，１２は図示していない原動機
によって駆動される。可変容量ポンプ１０には作動油の
吐出量を変化させるための斜板１４が付設されており、
この斜板１４の傾転角は後述する吐出流量調節器によっ
て調節されるようになる。作動油の吐出量は斜板１２の
傾転角が大きいほど増加し、傾転角が小さいほど減少す
る。

【００１２】可変容量ポンプ１０において吐出された作
動油はメイン供給ライン１６に沿って油圧作動器１８に
供給される。油圧作動器１８は第１および第２の圧力室
１８ａ，１８ｂを有するものであり、その代表的な例と
して、旋回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダお
よびバケットシリンダなどをあげられるが、これに限定
されるものではない。かかる油圧作動器１８から排出さ
れる作動油は貯油槽２０に収集された後、再び可変容量
ポンプ１０および補助ポンプ１２に送られる。前記油圧
作動器１８の動きを制御するには流れ制御バルブ２２が
用いられる。

【００１３】前記流れ制御バルブ２２は第１の作動位
置、第２の作動位置および中立位置との間でシフトされ
得るスプール２２ａを有し、このスプール２２ａの位置
は補助ポンプ１２において生成されたパイロット油によ
って制御される。スプール２２ａが第１の作動位置にあ
るときは、メイン供給ライン１６内の作動油が油圧作動
器１８の第１の圧力室１８ａ内に導入されると共に、第
２の圧力室１８ｂ内の作動油は貯油槽２０に排出され
る。スプール２２ａが第２の作動位置にあるときには、
メイン供給ライン１６内の作動油が油圧作動器１８の第
２の圧力室１８ｂ内に導入される一方、第１の圧力室１
８ａ内の作動油は貯油槽２０に排出される。さらに、ス
プール２２ａが中立位置にある場合にはいずれの圧力室
１８ａ，１８ｂにも作動油が供給されない。

【００１４】前記流れ制御バルブ２２の両端には第１お
よび第２のパイロット圧力室２２ｂ，２２ｃがそれぞれ
設けられている。第１のパイロット圧力室２２ｂは第１
の制御ライン２４およびパイロット油供給ライン２６を
通じて補助ポンプ１２と選択的に連通し、第２のパイロ
ット圧力室２２ｃは第２の制御ライン２８およびパイロ
ット油供給ライン２６を通じて補助ポンプ１２と選択的
に連通する。前記パイロット油供給ライン２６と前記そ
れぞれの制御ライン２４，２８との間にはジョイスティ
ック３０が配設されている。このジョイスティック３０
は運転者によって操作され、前記パイロット油供給ライ
ン２６内のパイロット油を前記第１のパイロット圧力室
２２ｂ、第２のパイロット圧力室２２ｃまたは貯油槽２
０に給配するようになる。パイロット油が前記第１のパ
イロット圧力室２２ｂに供給されると前記流れ制御バル
ブ２２のスプール２２ａは第１の作動位置、すなわち図
１において最右側に移動して作動油が油圧作動器１８の
第１の圧力室１８ａに導入されるようにする。さらに、
パイロット油が前記第２のパイロット圧力室２２ｃに供
給されると前記流れ制御バルブ２２のスプール２２ａは
第２の作動位置、すなわち図において最左側に移動して
作動油が油圧作動器１８の第２の圧力室１８ｂに導入さ
れるようにする。ジョイスティック３０が中立位置にあ
るときには、パイロット油はいずれのパイロット圧力室
２２ｂ，２２ｃにも供給されず貯油槽２０に排出され
る。

【００１５】流れ制御バルブ２２を経て油圧作動器１８
に供給される作動油の圧力は圧力補償器３２によって調
節されるようになる。この圧力補償器３２はロードセン
シングライン３４内の圧力の大きさに応じて第１ないし
第３の作動位置の間でシフトされ得るスプール３２ａを
備えている。ロードセンシングライン３４内の圧力が油
圧作動器１８に作用する負荷圧力より大きいときには、
スプール３２ａの第１の位置、すなわち最左側に移動し
て作動油がメイン供給ライン１６から油圧作動器１８に
供給されないようにする。反面、ロードセンシングライ
ン３４内の圧力が油圧作動器１８に作用する負荷圧力と
同一であるときには、スプール３２ａは第２の位置、す
なわち中間位置に移動して作動油がメイン供給ライン１
６から油圧作動器１８に供給されることを許容する。こ
れと異なり、ロードセンシングライン３４内の圧力が油
圧作動器１８に作用する負荷圧力より小さい場合には、
スプール３２ａは第３の位置、すなわち最右側に移動し
て油圧作動器１８の負荷圧力がロードセンシングライン
３４に伝達される。ロードセンシングライン３４内の圧
力は油圧作動器１８の負荷圧力によって決まる。

【００１６】前記可変容量ポンプ１０の斜板１４の傾転
角を変化させて作動油の吐出量を制御するには吐出流量
調節手段が用いられる。この吐出流量調節手段はサーボ
シリンダ３６と方向切換バルブ３８と吐出流量制限バル
ブ４０とロードセンシングバルブ４２とで構成され、こ
れらそれぞれの要素は共通の軸線に沿って直列に配列さ
れている。

【００１７】前記サーボシリンダ３６は、サーボピスト
ン３６ａと、このサーボピストン３６ａを前記可変容量
ポンプ１０の斜板１４に作動的に連結するピストンロッ
ド３６ｂと、前記可変容量ポンプ１０および貯油槽２０
と選択的に連通するようにサーボピストン３６ａの一側
に形成された第１のサーボチャンバ３６ｃと、前記可変
容量ポンプ１０と連通するようにサーボピストン３６ａ
の他側に形成された第２のサーボチャンバ３６ｄとを有
する。第１のサーボチャンバ３６ｃ内に作動油が導入さ
れると、ピストンロッド３６ｂは伸長され、これによっ
て可変容量ポンプ１０の斜板１４の傾転角が小さくなっ
て作動油の吐出量を減少させるようになる。逆に、第２
のサーボチャンバ３６ｄ内に作動油が導入されると、ピ
ストンロッド３６ｂは収縮され、その結果、斜板１４の
傾転角が大きくなって作動油の吐出量を増加させるよう
になる。

【００１８】前記サーボシリンダ３６の第１のサーボチ
ャンバ３６ｃ内に作動油を導入するかそれから作動油を
排出するには前記方向切換バルブ３８が用いられる。こ
の方向切換バルブ３８は前記第１のサーボチャンバ３６
ｃを前記可変容量ポンプ１０と連通させる第１の位置と
前記第１のサーボチャンバ３６ｃを前記貯油槽２０と連
通させる第２の位置との間でシフトされ得るスプール３
８ａを備えている。このスプール３８ａは可変定数スプ
リング３７によって第２の位置に付勢される。

【００１９】さらに、前記サーボシリンダ３６のピスト
ンロッド３６ｂと前記方向切換バルブ３８のスプール３
８ａとの間にはフィードバックスプリング４４が設けら
れている。このフィードバックスプリング４４は方向切
換バルブ３８のスプール３８ａが第１の位置と第２の位
置との間で急速にシフトされるに従ってサーボシリンダ
３６のピストンロッド３６ｂに発生する振動を吸収して
斜板１４の運動を早期に安定化させることにより、目標
吐出量への到達時間を短縮させる役割をする。

【００２０】前記方向切換バルブ３８は吐出流量制限バ
ルブ４０とロードセンシングバルブ４２によって位置制
御される。前記吐出流量制限バルブ４０はポンプ圧力作
用室４０ｂを有するスプール４０ａと、ポンプ圧力作用
室４０ｂ内に伸縮可能に嵌挿されるプランジャ４０ｃと
からなる。前記プランジャ４０ｃは方向切換バルブ３８
のスプール３８ａと当接しており、ポンプ圧力作用室４
０ｂ内の圧力が予め設けられた上限値を超過する場合に
は、前記スプール３８ａを第１の位置に移動させて斜板
１４の傾転角を小さくすることにより作動油の吐出量を
減少させる役割をする。前記ロードセンシングバルブ４
２は、吐出流量制限バルブ４０のスプール４０ａに連結
されたシャトルピストン４２ａと、前記ロードセンシン
グライン３４および前記圧力補償器３２を経て前記油圧
作動器１８と連通する負荷圧力作用室４２ｂと、メイン
供給ライン１６を経由して可変容量ポンプ１０と連通す
るポンプ圧力作用室４２ｃとを有する。

【００２１】前記シャトルピストン４２ａは、前記負荷
圧力作用室４２ｂに加わる負荷圧力と前記ポンプ圧力作
用室４２ｃに加わる吐出圧力間の差圧が予め設定された
基準値より小さいときには前記方向切換バルブ３８から
離れる方向に移動し、これによって前記方向切換バルブ
３８のスプール３８ａが第２の位置にシフトされて作動
油の吐出量を増加させるようになる。逆に、前記差圧が
基準値より大きいときには、前記シャトルピストン４２
ａは方向切換バルブ３８に近くなる方向に移動し、これ
によって前記方向切換バルブ３８のスプール３８ａが第
１の位置にシフトされて作動油の吐出量を減少させるよ
うになる。

【００２２】さらに、前記ロードセンシングバルブ４２
は可変圧力のパイロット油を導入するための可変パイロ
ット圧作用室４２ｄを備えることもできる。この可変パ
イロット圧作用室４２ｄには補助ポンプ１２において生
成されたパイロット油が分岐ライン４６および電磁比例
制御減圧バルブ４８を経て供給される。電磁比例制御減
圧バルブ４８はソレノイドバルブであり、電流が供給さ
れるときにのみ流路を開放するようになる。また、電磁
比例制御減圧バルブ４８の開口面積は電流の強さによっ
て異なる。言い換えると、強い電流が供給されるときに
は、電磁比例制御減圧バルブ４８の開口面積が広くなっ
て多くの量のパイロット油がロードセンシングバルブ４
２の可変パイロット圧作用室４２ｄに導入され、弱い電
流が供給されるときには、電磁比例制御減圧バルブ４８
の開口面積が狭くなって少ない量のパイロット油がロー
ドセンシングバルブ４２の可変パイロット圧作用室４２
ｄに導入される。要するに、前記電磁比例制御減圧バル
ブ４８は電流の強さの関数として作動して前記ロードセ
ンシングバルブ４２のシャトルピストン４２ａに推力を
加えるようになる。

【００２３】前記電磁比例制御減圧バルブ４８は電子制
御手段によって制御され、この電子制御手段は、第１あ
るいは第２の制御ライン２４，２８を通じて前記流れ制
御バルブ１６に供給されるパイロット油の圧力を検出す
る圧力センサ５０と、前記電磁比例制御減圧バルブ４８
の動作モードを選択するモード選択スイッチ５２と、検
出されたパイロット圧力および選択されたモードに応じ
て前記電磁比例制御減圧バルブ４８に電流が供給される
ようにするマイクロプロセッサ５４とで構成される。前
記圧力センサ５０はシャトルバルブ５６を介して前記制
御ライン２４，２８のうちいずれか一つと選択的に連結
されるようになる。前記電磁比例制御減圧バルブ４８に
は、圧力センサ５０によって検出されたパイロット圧力
に反比例する電流が供給される。しかしながら、パイロ
ット圧力が急激に増加する場合、電流はパイロット圧力
によって決まった目標値に急激に減少せず時間経過に伴
って漸次減少して目標値に到達する。モード選択スイッ
チ５２は運転者によって選択されるモードに応じて最低
電流値を制限するようになる。電磁比例制御減圧バルブ
４８を通過してロードセンシングバルブ４２のパイロッ
ト圧作用室４２ｄ内に導入されるパイロット油の圧力は
前記した電流の減少率に比例して減少するようになる。
その結果、ロードセンシングバルブ４２のシャトルピス
トン４２ａが方向切換バルブ３８から離れる速度を遅延
させて、作動油の吐出量がジョイスティック３０の操作
に従って急増することを防止できる。

【００２４】次に、本発明に従う油圧制御装置の作動に
ついて図１ないし図７を参照して詳細に説明する。

【００２５】まず、吐出流量制限バルブ４０のプランジ
ャ４０ｃが方向切換バルブ３８のスプール３８ａを第１
の位置、すなわち図１において右側に加圧する推力は、
ポンプ圧力によるプランジャ４０ｃの伸長力とロードセ
ンシングバルブ４０のシャトルピストン４２ａによるス
プール４０ａの加圧力のうちで大きい力によって決ま
る。言い換えると、プランジャ４０ｃの伸長力がシャト
ルピストン４２ａの加圧力より大きいとプランジャ４０
ｃがポンプ圧力作用室４０ｂの端部壁と接触しないた
め、シャトルピストン４２ａの加圧力は方向切換バルブ
３８のスプール３８ａの運動に影響を及ぼさない。この
場合、可変容量ポンプ１０の吐出量は専ら吐出流量制限
バルブ４０によって所定値以下に制限される。逆に、プ
ランジャ４０ｃの伸長力がシャトルピストン４２ａの加
圧力より小さいとプランジャ４０ｃがポンプ圧力作用室
４０ｂの端部壁と接触するようになるので、方向切換バ
ルブ３８のスプール３８ａはロードセンシングバルブ４
２のシャトルピストン４２ａの加圧力によって動くよう
になる。従って、可変容量ポンプ１０の吐出量はロード
センシングバルブ４２によって制御されるようになる。

【００２６】上記においても説明したように、ロードセ
ンシングバルブ４２の負荷圧力作用室４０ｂには負荷圧
力Ｐ1 が作用し、それのポンプ圧力作用室４０ｃにはポ
ンプ圧力Ｐ2 が作用する。従って、シャトルピストン４
２ａを図１において右側に押す力は前記負荷圧力Ｐ1 と
ポンプ圧力Ｐ2 との間の差圧ΔＰの大きさに比例して大
きくなる。シャトルピストン４２ａに作用する右側方向
への推力がフィードバックスプリング４４の抵抗力を克
服できる程度に大きくなると、方向切換バルブ３８のス
プール３８ａは第１の位置に移動される。これによっ
て、作動油がサーボシリンダ３６の第１のサーボチャン
バ３６ｃ内に導入されてサーボピストン３６ａおよびピ
ストンロッド３６ｂを左側に押して斜板１４の傾転角を
小さくすることにより可変容量ポンプ１０の吐出量を減
少させる。

【００２７】このように、サーボシリンダ３６のピスト
ンロッド３６ｂが左側に移動するに従って、フィードバ
ックスプリング４４に加わる力が増加するので、方向切
換バルブ３８のスプール３８ａは再び第２の位置、すな
わち左側に移動してサーボシリンダ３６の第１のサーボ
圧力室３６ｃに作動油が導入されることを遮断するよう
になる。斜板１４の傾転角が小さいほどフィードバック
スプリング４４の圧縮は増加されるので、かかる圧縮力
に対抗して方向切換バルブ３８のスプール３８ａを中立
位置に保持するためには、ロードセンシングバルブ４２
のシャトルピストン４２ａに作用する右側方向への推力
も前記圧縮力に比例して大きくならないといけない。こ
れは、可変容量ポンプ１０の吐出量Ｑが小さいほどロー
ドセンシングバルブ４２に作用する差圧ΔＰが大きくな
らないといけないということを意味する。図２におい
て、実線カーブは可変容量ポンプ１０の吐出量Ｑとロー
ドセンシングバルブに作用する差圧ΔＰとの関係を図解
的に示している。

【００２８】ロードセンシングバルブ４２のパイロット
圧力室４２ｄに作用するパイロット圧ＰZ は、図３に示
したように、電磁比例制御減圧バルブ４８に供給される
入力電流Ｉの強さに比例して線形的に増加する。すなわ
ち、電流Ｉが大きくなるほどパイロット圧ＰZ が増加す
るようになるので、シャトルピストン４２ａは負荷圧力
とポンプ圧力との間の差圧ΔＰが小さい場合にも右側に
容易に押される。図２の点線カーブは電流がＩ0 からＩ
1 ，Ｉ2 に増加するに従って可変容量ポンプ１０の吐出
量が減少することを示している。

【００２９】一方、差圧ΔＰの増加によって方向切換バ
ルブ３８のスプール３８ａが右側に押され、サーボシリ
ンダ３６の第１のサーボ圧力室３６ｃ内に作動油が導入
されてピストンロッド３６ｂを左側に押すようになる
と、フィードバックスプリング４４の圧縮量が増加して
方向切換バルブ３８のスプール３８ａをさらに左側に移
動させるようになる。従って、サーボシリンダ３６の第
１のサーボ圧力室３６ｃ内に導入される作動油の遮断が
迅速になされる。かかる方式に、差圧ΔＰの急増時サー
ボシリンダ３６のピストンロッド３６ｂの動きを早期に
安定化させることができるので、可変容量ポンプ１０の
斜板１４が“オーバーシュート(overshoot) ”して振動
を起こすことを防止できる。

【００３０】逆に、差圧ΔＰが減少して方向切換バルブ
３８のスプール３８ａが左側に移動し、第１のサーボ圧
力室３６ｃ内の作動油が貯油槽２０に排出されると、サ
ーボシリンダ３６のピストンロッド３６ｂが右側に移動
するようになる。これによって、フィードバックスプリ
ング４４の圧縮力が小さくなって方向切換バルブ３８の
スプール３８ａがさらに右側に移動し、第１のサーボ圧
力室３６ｃは貯油槽２０から迅速に遮断される。その結
果、差圧ΔＰの急激な減少時サーボシリンダ３６のピス
トンロッド３６ｂの動きが早期に安定化して斜板１４の
振動を防止できる。

【００３１】ジョイスティック３０を操作すると、これ
を通じて制御ライン２４，２８のうちいずれか一つに供
給されるパイロット油の圧力Ｐｉが、図４に示したよう
に、ジョイスティックの操作角度θに比例するように制
御される。このパイロット圧力Ｐｉが流れ制御バルブ２
２のパイロット圧力室２２ｂ，２２ｃに供給されるとき
スプール２２ａのストロークＳに対する開口面積Ａの大
きさは図６に示したように変化する。流れ制御バルブ２
２を通過する作動油の流量Ｑは方程式Ｑ＝ＣＡΔＰ1 ／2 で表示されるので、開口面積Ａを２５％，５０％，７５
％および１００％に増加させるとき差圧ΔＰと流量Ｑと
の間の関係は図２の実線カーブのように変化するように
なる。図７はジョイスティック３０の微細操作区間にお
いて、電磁比例制御減圧バルブ４８の作動モードに応じ
たパイロット圧力Ｐｉと流量Ｑとの間の関係を示す。図
７からわかるように、入力電流Ｉが大きくなるほど流量
の制御ゲインは小さくなる。

【００３２】一般に、ジョイスティック３０の操作角度
が小さい区間においては流量の制御ゲインを小さくする
ため流れ制御バルブ２２のスプール２２ａにノッチを加
工して微細操作性を改善しているが、この発明において
は、油圧作動器１８の微細操作性を一層改善するため、
ジョイスティック３０の操作角度に依存する制御ライン
２４あるいは２８内のパイロット圧力Ｐｉを圧力センサ
５０で検出し、この圧力センサ５０はパイロット圧力Ｐ
ｉに対応する電気的信号をマイクロプロセッサ５４に入
力する。マイクロプロセッサ５４はパイロット圧力Ｐｉ
が低いときには電磁比例制御減圧バルブ４８への入力電
流Ｉを最大に高め、パイロット圧力Ｐｉが増加されるに
従って入力電流Ｉを漸次減少させて図５に示したよう
に、モード選択スイッチ５２によって決まる最低値に到
達されるようにする。図５は電流値がＩ0 からＩ1 ，Ｉ
2 に増加するときパイロット圧力の変化を示す。

【００３３】ジョイスティック３０の操作角度、すなわ
ちパイロット圧力Ｐｉが小さいときには図７に点線で示
したように、制御ゲインが小さくなって油圧作動器１８
の微細操作性が向上されるということがわかる。さら
に、微細操作性は図７において点線ａ，ｂおよび実線Ｉ
0 で示した第１のモードに比べて実線Ｉ1 で示した第３
のモードの方がすぐれる。また、ジョイスティック３０
の操作角度が急に大きくなる場合にも図８に示したよう
に、電磁比例制御減圧バルブ４８に供給される電流Ｉを
徐々に減少させると流量Ｑが緩慢に増加するようになる
ので、ジョイスティック３０の急操作に従う衝撃を緩和
できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の油圧制御
装置によると、吐出流量調節手段の信頼性を低下せずに
その構造をコンパクトにできるばかりでなく、ジョイス
ティックの急操作に応じて可変容量ポンプの斜板が振動
することを防止できるという効果がある。さらに、電磁
比例制御減圧バルブおよび電子制御手段を用いてロード
センシングバルブの作動速度を適切に制御することによ
り油圧作動器の微細操作性を向上させ、ジョイスティッ
クの急操作に従う衝撃を緩和できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う掘削機の油圧制御装置を示す油圧
回路図である。

【図２】可変容量ポンプの吐出量とロードセンシングバ
ルブに作用する差圧ΔＰとの関係を示すグラフ図であ
る。

【図３】ロードセンシングバルブに作用するパイロット
圧と電磁比例制御減圧バルブに供給される入力電流との
関係を示すグラフ図である。

【図４】ジョイスティックの角度と流れ制御バルブのス
プールに作用するパイロット圧力間の関係を示すグラフ
図である。

【図５】モード選択スイッチによって選択されたそれぞ
れのモードにおいて入力電流とパイロット圧力との関係
を示すグラフ図である。

【図６】流れ制御バルブのスプールストロークに従う開
口面積の変化を示すグラフ図である。

【図７】ジョイスティックの微細操作区間において流れ
制御バルブのスプールに作用するパイロット圧と油圧作
動器に供給される流量との関係を説明するグラフ図であ
る。

【図８】ジョイスティックの急操作時、時間に伴う電流
の減少率、流量の増加速度およびパイロット圧力の増加
速度を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１０可変容量ポンプ１２補助ポンプ１４斜板１６メイン供給ライン１８油圧作動器１８ａ第１の圧力室１８ｂ第２の圧力室２０貯油槽２２流れ制御バルブ２２ａ，３２ａ，３８ａ，４０ａスプール２２ｂ第１のパイロット圧力室２２ｃ第２のパイロット圧力室２４第１の制御ライン２６パイロット油供給ライン２８第２の制御ライン３０ジョイスティック３２圧力補償器３４ロードセンシングライン３６サーボシリンダ３６ａサーボピストン３６ｂピストンロッド３６ｃ第１のサーボチャンバ３６ｄ第２のサーボチャンバ３８方向切換バルブ４０吐出流量制限バルブ４０ｂポンプ圧力作用室４０ｃプランジャ４２ロードセンシングバルブ４２ａシャトルピストン４２ｂ負荷圧力作用室４２ｃポンプ圧力作用室４２ｄパイロット圧作用室４４フィードバックスプリング４６分岐ライン４８電磁比例制御減圧バルブ５０圧力センサ５２モード選択スイッチ５４マイクロプロセッサ５６シャトルバルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】斜板を有する可変容量ポンプと、このポ
ンプから吐出される作動油によって作動する油圧作動器
と、作動油を貯蔵する貯油槽と、前記作動器に供給され
る作動油の流路を切換える流れ制御バルブと、前記流れ
制御バルブの位置を変更して作動器の運動を制御する操
作手段と、前記ポンプの斜板の傾転角を変化させてその
吐出流量を調節する吐出流量調節手段とからなる掘削機
の油圧制御装置において、前記吐出流量調節手段は、ａ）サーボピストンと、このサーボピストンを前記可変
容量ポンプの斜板に連結するピストンロッドと、前記ポ
ンプおよび貯油槽と選択的に連通する第１のサーボチャ
ンバと、前記ポンプと連通する第２のサーボチャンバと
を有するサーボシリンダと、ｂ）前記第１のサーボチャンバを前記ポンプと連通させ
る第１の位置と、前記第１のサーボチャンバを前記貯油
槽と連通させる第２の位置との間で運動するスプールを
備えた方向切換バルブと、ｃ）前記方向切換バルブのスプールと当接しており、前
記ポンプの吐出圧力が予め設定された上限値を超過する
場合に、前記方向切換バルブのスプールを第１の位置に
移動させて前記第１のサーボチャンバ内に作動油を導入
することにより前記ポンプの吐出流量を減少させる吐出
流量制限バルブと、ｄ）前記吐出流量制限バルブに直列に連結しており、前
記油圧作動器に作用する負荷圧力と前記ポンプの吐出圧
力との差圧に応じて前記方向切換バルブのスプールを第
１の位置および第２の位置に選択的に移動させて前記ポ
ンプの吐出流量を調節するロードセンシングバルブとで
構成されたことを特徴とする掘削機の油圧制御装置。
【請求項２】前記吐出流量調節手段は、前記サーボシ
リンダのピストンロッドと前記方向切換バルブのスプー
ルとの間に設けられたフィードバックスプリングをさら
に備えていることを特徴とする請求項１に記載の掘削機
の油圧制御装置。
【請求項３】前記吐出流量制限バルブは、ポンプ圧力
作用室を有するスプールと、前記ポンプ圧力作用室に伸
縮可能に嵌挿されるプランジャとを備え、前記プランジ
ャはその自由端において前記方向切換バルブのスプール
と当接していることを特徴とする請求項１に記載の掘削
機の油圧制御装置。
【請求項４】前記ロードセンシングバルブは、前記吐
出流量制限バルブのスプールに連結されたシャトルピス
トンと、前記油圧作動器と連通する負荷圧力作用室と、
前記ポンプと連通するポンプ圧力作用室を有し、前記シ
ャトルピストンは前記負荷圧力作用室に作用する負荷圧
力と前記ポンプ圧力作用室に作用する吐出圧力間の差圧
が予め設定された基準値より小さいときは前記方向切換
バルブのスプールから離れる方向に移動し、前記差圧が
基準値より大きいときは前記方向切換バルブのスプール
に近くなる方向に移動するように構成されたことを特徴
とする請求項３に記載の掘削機の油圧制御装置。
【請求項５】前記吐出流量調節手段は、前記サーボシ
リンダのピストンロッドと前記方向切換バルブのスプー
ルとの間に設けられたフィードバックスプリングをさら
に備えていることを特徴とする請求項４に記載の掘削機
の油圧制御装置。
【請求項６】前記ロードセンシングバルブは、可変圧
力のパイロット油を導入して前記シャトルロードを前記
方向切換バルブのスプール側に付勢するための可変パイ
ロット圧力作用室を有することを特徴とする請求項４に
記載の掘削機の油圧制御装置。
【請求項７】低圧のパイロット油を生成する補助ポン
プと、このパイロット油を前記流れ制御バルブに供給し
て当該流れ制御バルブの位置を制御するジョイスティッ
クと、前記パイロット油をロードセンシングバルブの可
変パイロット圧力作用室に供給して前記シャトルピスト
ンが前記方向切換バルブ側に付勢されるようにする電磁
比例制御減圧バルブと、この電磁比例制御減圧バルブを
通電時間と電流の関数で制御する電子制御手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項６に記載の掘削機の油圧
制御装置。
【請求項８】前記電子制御手段は、前記流れ制御バル
ブに作用するパイロット圧を検出する圧力センサと、前
記電磁比例制御減圧バルブの動作モードを選択するモー
ド選択スイッチと、検出されたパイロット圧力および選
択されたモードに応じて前記電磁比例制御減圧バルブに
所定の通電時間の間漸減電流を供給するマイクロプロセ
ッサとからなることを特徴とする請求項７に記載の掘削
機の油圧制御装置。