JPH0988912A - 油圧駆動機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジン回転数の大きさに関係なくオペレ−タ
に常に安定した操作感覚を与えることができる装置を提
供する。 【解決手段】この発明では、同様な油圧駆動機械におい
て前記油圧アクチュエ−タを通らないように前記油圧ポ
ンプとドレインタンクとを連通する第２の圧油供給路
と、前記第２の圧油供給路に配設され、該第２の圧油供
給路の断面積を可変する可変オリフィスと、前記エンジ
ンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検
出手段の出力に基づきエンジン回転数の低下につれて前
記第２の圧油供給路の断面積を小さくする制御を行う可
変オリフィス制御手段とを具えるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧駆動機械の制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧駆動機械において暖機運転を
行おうとする場合には、オペレ−タは作業機を駆動する
油圧アクチュエ−タを所定の方法によって固定しつつ、
操作レバ−をストロ−ク一杯に作動したまま保持する操
作を行う。これにより油圧アクチュエ−タに供給される
作動油の圧力損失を生じて、作動油温度が上昇する。

【０００３】また、エンジンによって駆動される油圧ポ
ンプと油圧アクチュエ−タとの間には操作レバ−によっ
て操作、作動される操作弁が存在するが、この操作弁の
スプ−ルは各切換位置ごとに可変オリフィスを有してい
る。この可変オリフィスはその開口断面積が変化するこ
とによって油圧アクチュエ−タに供給される圧油の流量
が決定される。そしてこの可変オリフィスの断面積の大
きさは操作レバ−の操作量（操作レバ−ストロ−ク量）
に応じて定まることになる。通常の場合、操作レバ−の
ストロ−ク量が小さい場合にはストロ−ク量が所定の値
になるまで可変オリフィスの断面積は油圧アクチュエ−
タを駆動する程度には大きくならない。このため、操作
レバ−のストロ−ク量が小さいうちは操作レバ−を操作
したとしても、油圧アクチュエ−タは作動しないという
操作レバ−のデッドストロ−ク範囲が存在していた。ま
た、上記可変オリフィスは断面積が変化することによっ
てタンクにドレインされる圧油の流量の大きさも変化す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述するように従来は
暖機運転を行う場合に作業に適した作動油温度になるま
でオペレ−タが操作レバ−をストロ−クエンドで保持し
続けるという操作をする必要があったため、オペレ−タ
に著しい負担を課し、疲労を招いていた。そこで本発明
の第１発明ではオペレ−タを著しい負担を課すことなく
油圧駆動機械の暖機運転を行うことができる装置を提供
することをその目的としている。

【０００５】また、前述するように油圧アクチュエ−タ
に供給される圧油の大きさが操作弁に組み込まれた可変
オリフィスの開口断面積によって決定され、この可変オ
リフィスの開口断面積が操作レバ−のストロ−クで決定
される。ここで油圧アクチュエ−タに供給される圧油の
圧力の大きさは油圧ポンプを駆動するエンジンの回転数
によって決定される。このため、エンジンか回転数が高
い場合と低い場合とで比較すると、エンジン回転数が低
い場合、油圧ポンプの吐出油の圧力が低くなり、油圧ア
クチュエ−タが駆動されない操作レバ−のデッドストロ
−ク範囲が大きくなってしまうことになる。逆にエンジ
ン回転数が高い場合は油圧ポンプの吐出油の圧力が高く
なり、操作レバ−のデッドストロ−ク範囲が小さくなっ
てしまうことになる。こうしたデッドストロ−ク範囲の
違いは操作レバ−の官能的な操作感覚に影響を与える。
エンジン回転数の大きさによって操作レバ−の操作感覚
が異なってしまうのであれば、オペレ−タに安定した操
作感覚を与えることはできず、安定した作業を行うこと
ができないことになる。そこで本発明の第２発明はエン
ジン回転数の大きさに関係なくオペレ−タに常に安定し
た操作感覚を与えることができる装置を提供することを
その目的としている。

【０００６】また、前述するように油圧アクチュエ−タ
に供給される圧油の流量が操作弁に組み込まれた可変オ
リフィスの開口断面積によって決定されるとともに、油
圧ポンプからタンクにドレインされる圧油の流量も可変
オリフィスの開口断面積によって決定される。ところ
で、このタンクにドレインされる圧油の流量は油圧アク
チュエ−タにかかる負荷の大きさによっても決定され
る。このため作業の内容によっては操作レバ−のストロ
−ク途中において油圧ポンプの吐出圧油が全量タンクに
ドレインされてしまい、油圧アクチュエ−タの動作が停
止してしまい、エネルギ−ロスが増大してしまうことに
なってしまう。

【０００７】そこで本発明の第３発明では油圧駆動機械
が行う作業種類が異なり、油圧アクチュエ−タにかかる
負荷が異なったとしても、エネルギ−ロスを最小限に抑
えることができる装置を提供することをその目的として
いる。

【０００８】また、操作レバ−を急操作した場合には油
圧アクチュエ−タの慣性と圧油の弾性により油圧アクチ
ュエ−タの動作は振動的になり安定性に欠けるというこ
とがあった。そこで安定性を向上させるために可変オリ
フィスの開口断面積を大きくすることが考えられるが、
可変オリフィスの開口断面積を大きくするとタンクにド
レインされる圧油の流量も大きくなってしまい、エネル
ギ−ロスが大きくなるという不都合が招来することにな
る。

【０００９】そこで本発明の第４発明では油圧アクチュ
エ−タの動作のダンピング特性の向上とエネルギ−ロス
の低減を同時に図ることができる装置を提供することを
その目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明の第１発
明ではエンジンによって駆動される油圧ポンプと、該油
圧ポンプと操作レバ−によって操作される操作弁と油圧
アクチュエ−タとを連通する第１の圧油供給路とを有
し、前記操作レバ−の操作量に応じて前記油圧ポンプか
ら吐出される圧油を前記油圧アクチュエ−タに供給し
て、該油圧アクチュエ−タを駆動するようにした油圧駆
動機械において、前記油圧アクチュエ−タを通らないよ
うに前記油圧ポンプとドレインタンクとを連通する第２
の圧油供給路と、前記第２の圧油供給路に配設され、該
第２の圧油供給路の断面積を可変する可変オリフィス
と、前記油圧アクチュエ−タに供給される圧油の温度を
検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出され
た圧油の温度が所定温度よりも小さい場合に、該圧油の
温度が所定温度以上になるように前記第２の圧油供給路
の断面積を小さくする制御を行う可変オリフィス制御手
段とを具えるようにしている。

【００１１】また第２発明では、同様な油圧駆動機械に
おいて前記油圧アクチュエ−タを通らないように前記油
圧ポンプとドレインタンクとを連通する第２の圧油供給
路と、前記第２の圧油供給路に配設され、該第２の圧油
供給路の断面積を可変する可変オリフィスと、前記エン
ジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数
検出手段の出力に基づきエンジン回転数の低下につれて
前記第２の圧油供給路の断面積を小さくする制御を行う
可変オリフィス制御手段とを具えるようにしている。

【００１２】また第３発明では同様な油圧駆動機械にお
いて前記油圧アクチュエ−タを通らないように前記油圧
ポンプとドレインタンクとを連通する第２の圧油供給路
と、前記第２の圧油供給路に配設され、該第２の圧油供
給路の断面積を可変する可変オリフィスと、前記油圧駆
動機械の作業種類に応じて前記第２の圧油供給路の断面
積を設定し、前記作業種類を選択する選択手段と、前記
第２の圧油供給路の断面積が前記選択手段で選択された
作業種類に対応する断面積になるように前記可変オリフ
ィスを制御する制御手段とを具えるようにしている。

【００１３】また第４発明では同様な油圧駆動機械にお
いて前記油圧アクチュエ−タを通らないように前記油圧
ポンプとドレインタンクとを連通する第２の圧油供給路
と、前記第２の圧油供給路に配設され、該第２の圧油供
給路の断面積を可変する可変オリフィスと、前記操作レ
バ−の操作量を検出する操作量検出手段と、前記第２の
圧油供給路の断面積が前記操作量検出手段で検出された
操作量に応じた断面積となるように前記可変オリフィス
を制御する制御手段と、前記油圧ポンプの吐出圧油の圧
力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の出力
に基づき前記油圧ポンプの吐出圧油の圧力の上昇につれ
て前記第２の圧油供給路の断面積を大きくする制御を行
う可変オリフィス制御手段とを具えるようにしている。
または、前記圧力検出手段の出力の時間微分値に比例し
た増分を前記第２の圧油供給路の断面積に加算して制御
する可変オリフィス制御手段を具えるようにする。

【００１４】

【作用】かかる第１発明の構成によれば、油圧アクチュ
エ−タに供給される圧油の温度が所定温度よりも小さく
暖機運転が十分になされていない場合に油圧ポンプとド
レインタンクとを連通する第２の油圧供給路の断面積が
小さくなるように可変オリフィスが制御される。この結
果、可変オリフィスにおいて圧力損失が生じて油温が上
昇して、やがて所定温度に達する。

【００１５】また第２発明では、以下の点に着目してい
る。すなわち、エンジン回転数が小さくなるほど油圧ポ
ンプの吐出油の圧力が小さくなり、これによって操作レ
バ−のデッドストロ−ク範囲が大きくなり、逆にエンジ
ン回転数が高くなるとそれにつれて油圧ポンプの吐出圧
油が高くなり、操作レバ−のデッドストロ−ク範囲が小
さくなることになる。ここで第２の圧油供給路の断面積
を小さくすれば油圧ポンプから油圧アクチュエ−タに供
給される圧油の圧力が大きくなり、操作レバ−のデッド
ストロ−ク範囲を小さくすることができる。そこでエン
ジン回転数の低下につれて第２の圧油供給路の断面積を
小さくするように可変オリフィスを制御して、操作レバ
−のデッドストロ−ク範囲がエンジン回転数の大きさに
関係なく一定にする。また、第３発明では、作業種類に
よって油圧アクチュエ−タにかかる負荷の大きさは異な
り、この負荷の大きさに応じてタンクにドレインされる
圧油の流量が異なることに着目している。そしてこのタ
ンクにドレインされる圧油の流量は第２の圧油供給路の
断面積によって決定される。そこで予め油圧駆動機械の
作業種類に応じて第２の圧油供給路の断面積が設定され
る。そして作業種類が選択されると、第２の圧油供給路
の断面積が選択された作業種類に対応する断面積になる
ように可変オリフィスを制御すると、作業種類ごとに油
圧アクチュエ−タにかかる負荷が異なったとしてもタン
クにドレインされる圧油の流量は最適に設定することが
でき、エネルギ−ロスを最小限に抑えることができる。
また、第４発明の構成によれば、油圧ポンプの吐出油の
圧力にほぼ比例して可変オリフィスの流量が大きくなる
ので油圧ポンプの吐出圧の全領域でダンピング特性がほ
ぼ一定となる。油圧ポンプの吐出油の圧力が大きくなる
ほど可変オリフィスの開口断面積を大きくしてタンクに
ドレインされる圧油の流量を大きくしても同じダンピン
グ特性となる固定オリフィスよりも絶対量を小さくする
ことができるのでエネルギ−ロスは変わらないまま、油
圧アクチュエ−タの動作のダンピング特性が向上する。
また、油圧ポンプの吐出圧の時間微分値に比例するよう
断面積を増加する制御を行う場合も可変オリフィスの断
面積の静特性は変わらないので、エネルギ−ロスは変わ
らないままで動特性のみを変えることでダンピング特性
が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る油圧駆動機械の制御装置に実施例について説明する。

【００１７】第１図は、油圧駆動機械、たとえばパワ−
ショベルに適用した実施例装置の構成を示す。

【００１８】同図に示す作業機油圧回路は以下のように
構成されている。すなわち可変容量型油圧ポンプ１はエ
ンジン２によって駆動され、斜板駆動用サ−ボバルブ３
によってその斜板１ａの傾転角を変化させることにより
１回転当りの吐出流量が変化される。なお、油圧ポンプ
１の吐出側の管路の圧力およびジェットセンサオリフィ
ス６の圧力がパイロット圧として斜板駆動用サ−ボバル
ブ３に加えられる。バルブ３はこれらのうち小さい方を
選択して斜板１ａを傾転させる。ポンプ１の吐出圧油
は、油圧ポンプ１と操作弁４と油圧シリンダ８のシリン
ダ室とドレインタンク７とを連通する第１の圧油供給路
Ｔ１を通過するとともに、油圧ポンプ１と操作弁４と可
変オリフィス５とジェットセンサオリフィス６とドレイ
ンタンク７とを連通する第２の圧油供給路Ｔ２を通過す
る。

【００１９】電気操作レバ−９は操作弁４を切り換える
操作レバ−であり、レバ−９の操作ストロ−ク量はレバ
−ストロ−ク量検出センサ９ａで検出され、検出信号は
油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。操作弁用ソレ
ノイド１１は油圧装置コントロ−ラ１０から加えられる
信号に応じて付勢されて操作弁４のスプ−ルを駆動す
る。可変オリフィス５は第２の圧油供給路Ｔ２の管路断
面積を可変する可変型のオリフィスであり、同断面積は
ソレノイド５ａに加えられる信号に応じて変化される。

【００２０】作動油温度センサ１２は圧油管路の適宜箇
所に配設され、油圧シリンダ８に供給される圧油の温度
を検出する温度センサであり、同センサ１２の温度検出
信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。

【００２１】エンジン２には燃料噴射ポンプ１３とガバ
ナ１４が併設されている。ガバナ１４の燃料コントロ−
ルレバ−１４ａはステッピングモ−タ１５で駆動され、
該レバ−１４ａの駆動位置はポテンショメ−タ１６で検
出される。スロットルダイヤル１７はエンジンの目標回
転数を設定するダイヤルであり、同ダイヤル１７で設定
されたスロットル信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加
えられる。回転センサ１８はエンジン２の出力軸の回転
数を検出するセンサであり、同センサ１８の検出回転信
号は油圧装置コントロ−ラ１０およびガバナコントロ−
ラ１９に加えられる。

【００２２】ガバナコントロ−ラ１９は回転センサ１８
で検出されたエンジン回転数、油圧装置コントロ−ラ１
０から加えらえるスロットルダイヤル１７の設定スロッ
トル信号、つまりエンジン２の目標回転数と、ポテンシ
ョメ−タ１６で検出されるガバナ１４の駆動位置とに基
づきエンジン２の出力トルクが所定のレギュレ−ション
ラインに沿って移動するようにガバナ１４の駆動位置を
制御する。なお、こうしたガバナを制御する技術は公知
であり、本願の趣旨とは直接関係ないので、これ以上の
詳細な説明は避けることとする。

【００２３】油圧ポンプ吐出油圧センサ２０は油圧ポン
プ１の吐出側の管路に設けられ、油圧ポンプ１の吐出圧
油の圧力を検出する圧力センサであり、同センサ２０の
検出信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。さ
らにモ−ド切換スイッチ２１は後述するように作業モ−
ドを選択するスイッチであり、選択された作業モ−ドを
示す信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。

【００２４】以下、油圧装置コントロ−ラ１０では以下
の第１〜第４の制御が実行される。

【００２５】１）第１の制御（暖機運転制御） この第１の制御は第１図に示す油圧シリンダ８に供給さ
れる圧油の温度を、作業をするに適切な温度に自動的か
つ迅速に移行させるための制御である。

【００２６】第１の制御のフロ−チャ−トを第２図と第
３図に示す。

【００２７】第２図に示すように、まず、作動油温温度
センサ１２の検出信号ｔが取り込まれて（ステップ１０
１）、検出温度ｔが所定温度Ｔset以上であるか否かが
判断される。ここで所定温度Ｔsetは油圧駆動機械の作
業に適した圧油の温度として設定されているものとする
（ステップ１０２）。ステップ１０２の判断結果がＮＯ
の場合、つまり油圧シリンダ８に供給される圧油の温度
ｔが所定温度Ｔsetよりも小さいと判断された場合には
可変オリフィス５のソレノイド５ａに対して第２の圧油
供給路Ｔ２の断面積を最小にするための信号を出力す
る。この結果、可変オリフィス５の絞り部の開度は最小
となり、第２の圧油供給路Ｔ２は最小の断面積となる。
ここで第２の圧油供給路Ｔ２の断面積が小さくなるにつ
れて可変オリフィス５の前後の圧力差が大きくなり、こ
のため発熱量が大きくなり、圧油の温度が上昇する。し
たがって可変オリフィス５の絞り部の開度を最小に絞る
ことによって油温ｔが閾値Ｔset以上に迅速に上昇する
（ステップ１０４）。一方、ステップ１０２の判断結果
がＹＥＳの場合には油温ｔが既に暖機温度に達している
ので、これ以上、油温ｔを上昇させる必要がなく、むし
ろ発熱によるエネルギ−ロスが大となる。そこでエネル
ギ−ロスを減少させるべく第２の圧油供給路Ｔ２の断面
積を最大にするための信号を可変オリフィス５のソレノ
イド５ａに対して出力する。この結果、可変オリフィス
５の絞り部の開度は最大に開放され、第２の圧油供給路
Ｔ２は最大の断面積となる（ステップ１０３）。

【００２８】以上のステップ１０１から１０４の処理は
油圧駆動機械が作業を行う前に行うようにすればよい。
ここで油圧駆動機械が作業開始前の状態にあることを自
動的に検出して作動油温を上昇させる実施も第３図のよ
うな手順で実施可能である。すなわち、第３図のステッ
プ２０１、２０３、２０４および２０５では第２図のス
テップ１０１、１０２、１０３および１０４と同じ処理
が実行されるとともに、ステップ２０３の手前で操作レ
バ−９が中立位置（ニュ−トラル）にセットされている
か否か、つまり油圧駆動機械が作業を行っていない作業
開始前であるか否かが判断される。この判断処理は油圧
装置コントロ−ラ１０に入力されるセンサ９ａの検出信
号に基づき行われる（ステップ２０２）。ステップ２０
２で操作レバ−９が中立位置にセットされており、作業
を行っていない作業開始前であると判断された場合の
み、つぎのステップ２０３に移行され、このステップ２
０３において作動油温度ｔが所定温度Ｔsetよりも小さ
い場合のみ油温を上昇させる暖機運転処理が行われるこ
とになる（ステップ２０３〜２０５）。

【００２９】ここで、ステップ２０２の判断処理は操作
レバ−９が中立位置にセットされているか否かを判断す
る処理であるため、操作レバ−９が中立位置にあるとき
は作業開始前のみならず、油圧駆動機械が作業を休止し
ているときも含まれるから、作業を休止している場合も
同様に作動油温ｔが所定温度Ｔsetに達していないとき
に可変オリフィス５の絞り部の開口断面積を最小にし
て、作動油温を所定温度Ｔset以上まで上昇させる処理
が行われることになる。

【００３０】このため、掘削作業等と並行して暖気運転
を行うことができるようになり、作業効率が飛躍的に向
上することとなる。

【００３１】以上が第１の制御の内容である。

【００３２】２）第２の制御（デッドストロ−ク制御） この第２の制御は油圧シリンダ８が作動しない操作レバ
−９のストロ−ク量の範囲をエンジン２の回転数に関係
なく一定の範囲にして、操作レバ−９の操作感覚を向上
させるための制御である。 第１１図に可変オリフィス
５が存在しない従来の作業機油圧回路における操作レバ
−のストロ−ク量と可変オリフィスの等価開口面積との
関係を、また第１２図に同従来技術における操作レバ−
のストロ−ク量と油圧シリンダの動作速度との関係を示
す。ここで操作弁の各切換位置に存在するオリフィスの
等価開口面積は操作レバ−のストロ−ク量に応じて第１
１図のＬ´１、Ｌ´２に示すごとく変化する。すなわ
ち、油圧ポンプとドレインタンクとを連通する第２の圧
油供給路の等価開口面積は操作レバ−のストロ−ク量の
大きさに応じてＬ´１のごとく変化する。この特性Ｌ´
１は操作弁の種類によって一義的に定まることになる。
同様に油圧ポンプと油圧シリンダとを連通する第１の圧
油供給路の等価開口面積も操作レバ−のストロ−ク量に
応じてＬ´２に示すごとく変化することになる。ここで
第１２図に示すように操作レバ−のストロ−ク量が小さ
いうちは油圧シリンダが動作しない（シリンダのロッド
の速度が零になる）デッドストロ−ク範囲というものが
存在する。このデッドストロ−ク範囲は第２の圧油供給
路の等価開口面積によって決定される。すなわち、第２
の圧油供給路の等価開口面積が小さいほどデッドストロ
−ク範囲は小さくなる。一方、エンジンの回転数が低い
ほど油圧ポンプの吐出油の圧力が小さくなり、操作レバ
−のデッドストロ−ク範囲が大きくなってしまう。ま
た、エンジンの回転数の大きさによってデッドストロ−
ク範囲が異なる。第１２図のＬ´３はエンジンの回転数
が高い場合の操作レバ−と油圧シリンダの動作速度との
関係を示し、Ｌ´４はエンジンの回転数が低い場合の操
作レバ−と油圧シリンダの動作速度との関係を示してい
る。これより明らかにエンジン回転数が低くなるにつれ
てデッドストロ−ク範囲が大きくなり、レバ−操作感覚
が異なってしまうことになることがわかる。そこでこの
第２の制御では、可変オリフィス５の絞り部の開口面積
をエンジン回転数が低くなるにしたがって小さくするこ
とにより、エンジン回転数が低くなるにつれてデッドス
トロ−ク範囲が大きくなることをキャンセルしてデッド
ストロ−ク範囲をエンジンの回転数に関わりなく常に一
定にするようにしている。

【００３３】第４図は実施例における操作レバ−９のス
トロ−ク量と可変オリフィスの等価開口面積との関係
を、第５図は操作レバ−９のストロ−ク量と油圧シリン
ダ８の動作速度との関係を示す。ここで可変オリフィス
の等価開口面積は操作弁４のオリフィスと可変オリフィ
ス５とを合成した開口面積を意味する。

【００３４】油圧装置コントロ−ラ１０では操作レバ−
９と等価開口面積との関係が第４図の破線に示すように
エンジン回転数の低下につれて等価開口面積が小さくな
るような特性ラインｌ１、ｌ´１…として設定される。
そこで油圧装置コントロ−ラ１０は回転センサ１８の出
力とセンサ９ａの出力とに基づき現在のエンジン２の回
転数に応じたラインをラインｌ１、ｌ´１…の中から選
び出し、この選択したライン上において操作レバ−９の
操作ストロ−ク量に対応する等価開口面積が得られるよ
うにソレノイド５ａに付勢信号を出力して可変オリフィ
ス５の絞り部の開度を制御する。この結果第５図に示す
ようにデッドストロ−ク範囲はエンジン２の回転数の高
（ラインＬ３）、低（ラインＬ４）に関係なく一定とな
る。したがって、エンジン回転数が変化したとしても操
作レバ−９において常に一定の操作感覚が得られ、これ
により安定した作業を行うことができるようになる。

【００３５】以上が第２の制御の内容である。

【００３６】（３）第３の制御（作業モ−ド切換制御） この第３の制御は圧油がタンク７にドレインされること
によるエネルギ−ロスを作業状態に応じて低減する制御
である。

【００３７】前述するように可変オリフィス５が存在し
ない従来の作業機油圧回路における操作弁の各切換位置
におけるオリフィスの等価開口面積は操作弁の種類に応
じて一義的に決まっていた（第１１図のＬ´１参照）。
第１１図のラインＬ´１の設定の仕方はエネルギ−ロス
低減の点からレバ−ストロ−ク途中では負荷圧が増大し
た場合には油圧ポンプの吐出油が全量、第２の圧油供給
路を通りドレインされて、油圧シリンダの作動が停止す
ることもやむをえない設定となっていた。ところで、あ
る作業種類では油圧シリンダに過大な負荷がかかる場合
には、油圧シリンダの作動を停止させるため油圧ポンプ
の吐出油を全量ドレインしても構わないが、またある作
業種類では、微操作性向上の点から油圧ポンプからタン
ク７に流れる吐出油の流量が全量ドレインしないように
することが望ましい。そこでこの実施例では油圧駆動機
械が行う作業種類を油圧ポンプ１の吐出油を全量ドレイ
ンすることが望ましい作業モ−ド１と油圧ポンプ１の吐
出油の一部をドレインすることが望ましい作業モ−ド２
とに分類し、各作業モ−ドに応じて可変オリフィス５の
絞り部の開度を異ならせることによって油圧ポンプ１の
吐出油を全量ドレインしたり、一部ドレインしたりして
いる。第６図は実施例における操作レバ−のストロ−ク
量と可変オリフィスの等価開口面積との関係を示す。こ
こで可変オリフィスの等価開口面積は操作弁４のオリフ
ィスと可変オリフィス５とを合成した開口面積を意味す
る。モ−ド切換スイッチ２１では同スイッチ２１をオ
ン、オフ切り換えることによってそれぞれ作業モ−ド
１、作業モ−ド２が選択される。第６図においては作業
モ−ド１、作業モ−ド２に応じてラインＬ５、Ｌ６が設
定されている。ここで、ライン５は可変オリフィス５の
絞り部の開度を最大にした特性であり、ラインＬ６は可
変オリフィス５の絞り部の開度を所定量だけ絞った特性
である。そこで油圧装置コントロ−ラ１０はモ−ド切換
スイッチ２１の出力と操作レバ−９の出力とに基づき選
択された作業モ−ドに応じたラインをラインＬ５、Ｌ６
の中から選び出し、この選択したライン上において操作
レバ−９の操作ストロ−ク量に対応する等価開口面積が
得られるようにソレノイド５ａに付勢信号を出力して可
変オリフィス５の絞り部の開度を制御する。この結果、
作業モ−ド１が選択された場合には、油圧ポンプ１の吐
出油を全量ドレインすることができ、作業モ−ド２が選
択された場合には、油圧ポンプ１の吐出油を一部だけド
レインすることができ、エネルギ−ロスが増大すること
を回避することができる。

【００３８】また、第７図に示すように可変オリフィス
５の絞り部の開度を操作レバ−９のストロ−ク量に関わ
りなく一定にして作業モ−ド１および作業モ−ド２の特
性Ｌ８、Ｌ９を設定するようにしてもよい。

【００３９】以上が第３の制御の内容である。

【００４０】４）第４の制御（ダンピング特性制御） この第４の制御は操作レバ−を急操作した場合に油圧シ
リンダ８の動作が振動的になり、安定性が損なわれるの
を除去する目的で行う制御である。 前述するように可
変オリフィス５が存在しない従来の作業機油圧回路で
は、第２の圧油供給路の等価開口面積は操作レバ−のス
トロ−ク量の大きさに応じて変化して、それは操作弁の
種類によって一義的に定まることになる。このため、操
作レバ−を急操作した場合に油圧シリンダの慣性と油の
弾性により油圧シリンダの動作が振動的になり、安定性
が損なわれる（ダンピング特性がよくない）。ここで操
作レバ−の操作中において安定性を良くするためにはオ
リフィスの開口量が大きい方がよいがエネルギ−ロスが
大きくなるという問題がある。ところで上記ダンピング
特性は油圧ポンプ１の吐出油の圧力が大きくなるほど劣
化することがわかっている。

【００４１】第９図は油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰP
とオリフィスの開口面積ＡDとの関係を示している。同
図において実線は実施例のラインＬ１０（操作レバ−ス
トロ−ク量が小さい場合）、Ｌ１１（操作レバ−ストロ
−ク量が中程度の場合）、Ｌ１２（操作レバ−ストロ−
ク量が大きい場合）を示し、点線は従来のラインＬ´１
０（操作レバ−ストロ−ク量が小さい場合）、Ｌ´１１
（操作レバ−ストロ−ク量が中程度の場合）、Ｌ´１２
（操作レバ−ストロ−ク量が大きい場合）を示してい
る。ここで実施例では可変オリフィス５の絞り部の開度
を油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰPが大きくなるにつれ
て所定の関係で大きくしている。

【００４２】油圧装置コントロ−ラ１０は油圧ポンプ吐
出油圧センサ２０の出力とセンサ９ａの出力とに基づき
現在の操作レバ−９の操作量に応じたラインをラインＬ
１０、Ｌ１１、Ｌ１２の中から選び出し、この選択した
ライン上において油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰPに対
応する等価開口面積が得られるようにソレノイド５ａに
付勢信号を出力して可変オリフィス５の絞り部の開度を
制御する。第１０図は油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰP
とオリフィスを通過する流量ＱDとの関係を、従来はラ
インＬ´１３で、実施例はラインＬ１３で示す。同図か
ら明らかなようにポンプ吐出圧力ＰPがＰ1における可変
オリフィス５を通過する流量ＱDはＱD2となり、従来の
流量ＱD1に較べて大幅に減少しているのがわかる。そし
て、油圧ポンプ１の吐出圧がさらに大きくなったとして
も可変オリフィス５を通過する流量は従来の流量よりも
大幅に小さくなるのでエネルギ−ロスを低減することが
できる。

【００４３】また、圧力ＰPにおける従来のラインＬ´
１３の接線ｌ２の傾きは実施例のラインＬ１３の傾きと
同じであるが、油圧ポンプ１の吐出圧ＰPが大きくなる
につれて接線の傾きが小さくなり（接線ｌ３）、ダンピ
ング特性が劣化している。しかし実施例のラインＬ１３
の接線の傾きは油圧ポンプ１の吐出圧が大きくなったと
しても変化せず小さくならない。このためダンピング特
性が従来のものに較べて大幅に向上することになる。

【００４４】また、油圧ポンプ１の吐出圧の微分値を求
め、これに比例した分だけ可変オリフィス５の断面積を
増加させる実施も可能である。この技術によれば、所定
の周波数よりも大きいところでダンピング特性が向上
し、平均的な油圧ロスは変化しないことになる。

【００４５】以上が第４の制御の内容である。

【００４６】なお、第１図では、圧油供給路Ｔ2に可変
オリフィス５を設け、その絞り部の開度を可変すること
によって等価開口面積を大きさを変えるようにしている
が、第８図に示すように、第２の圧油供給路Ｔ２に、可
変オリフィス５の代わりに圧力制御弁２２を配設し、該
圧力制御弁２２のソレノイド２２ａに加えられる圧力設
定信号に応じて等価開口面積を変えるようにして、上述
した第１の制御ないし第４の制御を行うようにしてもよ
い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によればオペ
レ−タに負担を課すことなく暖機運転を自動的かつ迅速
に行える。また、エンジンの回転数に関係なくオペレ−
タに常に安定した操作感覚を与えることができ、安定し
た作業が行える。また、油圧駆動機械が行う作業種類に
関係なくエネルギ−ロスを最小限に抑えることができ
る。また、油圧アクチュエ−タの動作のダンピング特性
とエネルギ−ロスの低減を同時に図ることができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明に係る油圧駆動機械の制御装置
の実施例装置の構成を概念的に示す図。

【図２】第３図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
行われる処理手順を例示したフロ−チャ−ト。

【図３】第３図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
行われる処理手順を例示したフロ−チャ−ト。

【図４】第４図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
設定される操作レバ−のストロ−ク量とオリフィスの等
価開口面積との関係を示すグラフ。

【図５】第５図は第４図に示す関係にしたがってオリフ
ィスの等価開口面積が変化した場合における操作レバ−
のストロ−ク量と油圧シリンダの動作速度の関係を示す
グラフ。

【図６】第６図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
設定される操作レバ−のストロ−ク量とオリフィスの等
価開口面積との関係を示すグラフ。

【図７】第７図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
設定される操作レバ−のストロ−ク量とオリフィスの等
価開口面積との関係を示すグラフ。

【図８】第８図は第１図に示す可変オリフィスの替りに
圧力制御弁を使用できることを説明するために用いた
図。

【図９】第９図は油圧ポンプの吐出油の圧力とオリフィ
スの開口面積の関係を示すグラフ。

【図１０】第１０図は油圧ポンプの吐出油の圧力とオリ
フィスを通過する圧油の流量の関係を示すグラフ。

【図１１】第１１図は従来技術における操作レバ−のス
トロ−ク量とオリフィスの等価開口面積の関係を示すグ
ラフ。

【図１２】第１２図は第１１図に示す関係にしたがって
オリフィスの等価開口面積が変化した場合における操作
レバ−のストロ−ク量と油圧シリンダの動作速度の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…油圧ポンプ、２…エンジン、４…操作弁、５…可変
オリフィス、７…ドレインタンク、８…油圧シリンダ、
９…電気操作レバ−、９ａ…操作ストロ−ク量検出セン
サ、１０…油圧装置コントロ−ラ、１１…操作弁用ソレ
ノイド、１２…作動油温センサ、１８…回転センサ、２
０…油圧ポンプ吐出油圧センサ、２１…モ−ド切換スイ
ッチ、Ｔ１…第１の圧油供給路、Ｔ２…第２の圧油供給
路。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】油圧駆動機械の制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧駆動機械の制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧駆動機械において暖機運転を
行おうとする場合には、オペレ−タは作業機を駆動する
油圧アクチュエ−タを所定の方法によって固定しつつ、
操作レバ−をストロ−ク一杯に作動したまま保持する操
作を行う。これにより油圧アクチュエ−タに供給される
作動油の圧力損失を生じて、作動油温度が上昇する。

【０００３】また、エンジンによって駆動される油圧ポ
ンプと油圧アクチュエ−タとの間には操作レバ−によっ
て操作、作動される操作弁が存在するが、この操作弁の
スプ−ルは各切換位置ごとに可変オリフィスを有してい
る。この可変オリフィスはその開口断面積が変化するこ
とによって油圧アクチュエ−タに供給される圧油の流量
が決定される。そしてこの可変オリフィスの断面積の大
きさは操作レバ−の操作量（操作レバ−ストロ−ク量）
に応じて定まることになる。通常の場合、操作レバ−の
ストロ−ク量が小さい場合にはストロ−ク量が所定の値
になるまで可変オリフィスの断面積は油圧アクチュエ−
タを駆動する程度には大きくならない。このため、操作
レバ−のストロ−ク量が小さいうちは操作レバ−を操作
したとしても、油圧アクチュエ−タは作動しないという
操作レバ−のデッドストロ−ク範囲が存在していた。ま
た、上記可変オリフィスは断面積が変化することによっ
てタンクにドレインされる圧油の流量の大きさも変化す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述するように油圧ア
クチュエ−タに供給される圧油の大きさが操作弁に組み
込まれた可変オリフィスの開口断面積によって決定さ
れ、この可変オリフィスの開口断面積が操作レバ−のス
トロ−クで決定される。ここで油圧アクチュエ−タに供
給される圧油の圧力の大きさは油圧ポンプを駆動するエ
ンジンの回転数によって決定される。このため、エンジ
ンか回転数が高い場合と低い場合とで比較すると、エン
ジン回転数が低い場合、油圧ポンプの吐出油の圧力が低
くなり、油圧アクチュエ−タが駆動されない操作レバ−
のデッドストロ−ク範囲が大きくなってしまうことにな
る。逆にエンジン回転数が高い場合は油圧ポンプの吐出
油の圧力が高くなり、操作レバ−のデッドストロ−ク範
囲が小さくなってしまうことになる。こうしたデッドス
トロ−ク範囲の違いは操作レバ−の官能的な操作感覚に
影響を与える。エンジン回転数の大きさによって操作レ
バ−の操作感覚が異なってしまうのであれば、オペレ−
タに安定した操作感覚を与えることはできず、安定した
作業を行うことができないことになる。そこで本発明は
エンジン回転数の大きさに関係なくオペレ−タに常に安
定した操作感覚を与えることができる装置を提供するこ
とをその目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明ではエン
ジンによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプと
操作レバ−によって操作される操作弁と油圧アクチュエ
−タとを連通する第１の圧油供給路とを有し、前記操作
レバ−の操作量に応じて前記油圧ポンプから吐出される
圧油を前記油圧アクチュエ−タに供給して、該油圧アク
チュエ−タを駆動するようにした油圧駆動機械におい
て、前記油圧ポンプとドレインタンクとを連通する第２
の圧油供給路と、前記第２の圧油供給路に配設され、該
第２の圧油供給路の断面積を可変する可変オリフィス
と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段
と、前記回転数検出手段の出力に基づきエンジン回転数
の低下につれて前記第２の圧油供給路の断面積を小さく
する制御を行う可変オリフィス制御手段とを具えるよう
にしている。

【０００６】

【作用】本発明では、以下の点に着目している。すなわ
ち、エンジン回転数が小さくなるほど油圧ポンプの吐出
油の圧力が小さくなり、これによって操作レバ−のデッ
ドストロ−ク範囲が大きくなり、逆にエンジン回転数が
高くなるとそれにつれて油圧ポンプの吐出圧油が高くな
り、操作レバ−のデッドストロ−ク範囲が小さくなるこ
とになる。ここで第２の圧油供給路の断面積を小さくす
れば油圧ポンプから油圧アクチュエ−タに供給される圧
油の圧力が大きくなり、操作レバ−のデッドストロ−ク
範囲を小さくすることができる。そこでエンジン回転数
の低下につれて第２の圧油供給路の断面積を小さくする
ように可変オリフィスを制御して、操作レバ−のデッド
ストロ−ク範囲がエンジン回転数の大きさに関係なく一
定にする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る油圧駆動機械の制御装置に実施例について説明する。

【０００８】第１図は、油圧駆動機械、たとえばパワ−
ショベルに適用した実施例装置の構成を示す。

【０００９】同図に示す作業機油圧回路は以下のように
構成されている。すなわち可変容量型油圧ポンプ１はエ
ンジン２によって駆動され、斜板駆動用サ−ボバルブ３
によってその斜板１ａの傾転角を変化させることにより
１回転当りの吐出流量が変化される。なお、油圧ポンプ
１の吐出側の管路の圧力およびジェットセンサオリフィ
ス６の圧力がパイロット圧として斜板駆動用サ−ボバル
ブ３に加えられる。バルブ３はこれらのうち小さい方を
選択して斜板１ａを傾転させる。ポンプ１の吐出圧油
は、油圧ポンプ１と操作弁４と油圧シリンダ８のシリン
ダ室とドレインタンク７とを連通する第１の圧油供給路
Ｔ１を通過するとともに、油圧ポンプ１と操作弁４と可
変オリフィス５とジェットセンサオリフィス６とドレイ
ンタンク７とを連通する第２の圧油供給路Ｔ２を通過す
る。

【００１０】ここで、可変オリフィス５を圧油供給路Ｔ
２上に設けるようにしているが、この圧油供給路Ｔ２の
代わりに、油圧ポンプ１の吐出口とジェットセンサオリ
フィス６とドレインタンク７とを連通する（操作弁４を
通らない）圧油供給路を配設し、この圧油供給路上に可
変オリフィス５を設けるようにしてもよい。要は、可変
オリフィス５を、油圧ポンプ１とドレインタンク７とを
連通する圧油供給路上に設けるようにすればよい。

【００１１】電気操作レバ−９は操作弁４を切り換える
操作レバ−であり、レバ−９の操作ストロ−ク量はレバ
−ストロ−ク量検出センサ９ａで検出され、検出信号は
油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。操作弁用ソレ
ノイド１１は油圧装置コントロ−ラ１０から加えられる
信号に応じて付勢されて操作弁４のスプ−ルを駆動す
る。可変オリフィス５は第２の圧油供給路Ｔ２の管路断
面積を可変する可変型のオリフィスであり、同断面積は
ソレノイド５ａに加えられる信号に応じて変化される。

【００１２】作動油温度センサ１２は圧油管路の適宜箇
所に配設され、油圧シリンダ８に供給される圧油の温度
を検出する温度センサであり、同センサ１２の温度検出
信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。

【００１３】エンジン２には燃料噴射ポンプ１３とガバ
ナ１４が併設されている。ガバナ１４の燃料コントロ−
ルレバ−１４ａはステッピングモ−タ１５で駆動され、
該レバ−１４ａの駆動位置はポテンショメ−タ１６で検
出される。スロットルダイヤル１７はエンジンの目標回
転数を設定するダイヤルであり、同ダイヤル１７で設定
されたスロットル信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加
えられる。回転センサ１８はエンジン２の出力軸の回転
数を検出するセンサであり、同センサ１８の検出回転信
号は油圧装置コントロ−ラ１０およびガバナコントロ−
ラ１９に加えられる。

【００１４】ガバナコントロ−ラ１９は回転センサ１８
で検出されたエンジン回転数、油圧装置コントロ−ラ１
０から加えらえるスロットルダイヤル１７の設定スロッ
トル信号、つまりエンジン２の目標回転数と、ポテンシ
ョメ−タ１６で検出されるガバナ１４の駆動位置とに基
づきエンジン２の出力トルクが所定のレギュレ−ション
ラインに沿って移動するようにガバナ１４の駆動位置を
制御する。なお、こうしたガバナを制御する技術は公知
であり、本願の趣旨とは直接関係ないので、これ以上の
詳細な説明は避けることとする。

【００１５】油圧ポンプ吐出油圧センサ２０は油圧ポン
プ１の吐出側の管路に設けられ、油圧ポンプ１の吐出圧
油の圧力を検出する圧力センサであり、同センサ２０の
検出信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。さ
らにモ−ド切換スイッチ２１は後述するように作業モ−
ドを選択するスイッチであり、選択された作業モ−ドを
示す信号は油圧装置コントロ−ラ１０に加えられる。

【００１６】以下、油圧装置コントロ−ラ１０では以下
の第１〜第４の制御が実行される。

【００１７】１）第１の制御（暖機運転制御） この第１の制御は第１図に示す油圧シリンダ８に供給さ
れる圧油の温度を、作業をするに適切な温度に自動的か
つ迅速に移行させるための制御である。

【００１８】第１の制御のフロ−チャ−トを第２図と第
３図に示す。

【００１９】第２図に示すように、まず、作動油温温度
センサ１２の検出信号ｔが取り込まれて（ステップ１０
１）、検出温度ｔが所定温度Ｔset以上であるか否かが
判断される。ここで所定温度Ｔsetは油圧駆動機械の作
業に適した圧油の温度として設定されているものとする
（ステップ１０２）。ステップ１０２の判断結果がＮＯ
の場合、つまり油圧シリンダ８に供給される圧油の温度
ｔが所定温度Ｔsetよりも小さいと判断された場合には
可変オリフィス５のソレノイド５ａに対して第２の圧油
供給路Ｔ２の断面積を最小にするための信号を出力す
る。この結果、可変オリフィス５の絞り部の開度は最小
となり、第２の圧油供給路Ｔ２は最小の断面積となる。
ここで第２の圧油供給路Ｔ２の断面積が小さくなるにつ
れて可変オリフィス５の前後の圧力差が大きくなり、こ
のため発熱量が大きくなり、圧油の温度が上昇する。し
たがって可変オリフィス５の絞り部の開度を最小に絞る
ことによって油温ｔが閾値Ｔset以上に迅速に上昇する
（ステップ１０４）。一方、ステップ１０２の判断結果
がＹＥＳの場合には油温ｔが既に暖機温度に達している
ので、これ以上、油温ｔを上昇させる必要がなく、むし
ろ発熱によるエネルギ−ロスが大となる。そこでエネル
ギ−ロスを減少させるべく第２の圧油供給路Ｔ２の断面
積を最大にするための信号を可変オリフィス５のソレノ
イド５ａに対して出力する。この結果、可変オリフィス
５の絞り部の開度は最大に開放され、第２の圧油供給路
Ｔ２は最大の断面積となる（ステップ１０３）。

【００２０】以上のステップ１０１から１０４の処理は
油圧駆動機械が作業を行う前に行うようにすればよい。
ここで油圧駆動機械が作業開始前の状態にあることを自
動的に検出して作動油温を上昇させる実施も第３図のよ
うな手順で実施可能である。すなわち、第３図のステッ
プ２０１、２０３、２０４および２０５では第２図のス
テップ１０１、１０２、１０３および１０４と同じ処理
が実行されるとともに、ステップ２０３の手前で操作レ
バ−９が中立位置（ニュ−トラル）にセットされている
か否か、つまり油圧駆動機械が作業を行っていない作業
開始前であるか否かが判断される。この判断処理は油圧
装置コントロ−ラ１０に入力されるセンサ９ａの検出信
号に基づき行われる（ステップ２０２）。ステップ２０
２で操作レバ−９が中立位置にセットされており、作業
を行っていない作業開始前であると判断された場合の
み、つぎのステップ２０３に移行され、このステップ２
０３において作動油温度ｔが所定温度Ｔsetよりも小さ
い場合のみ油温を上昇させる暖機運転処理が行われるこ
とになる（ステップ２０３〜２０５）。

【００２１】ここで、ステップ２０２の判断処理は操作
レバ−９が中立位置にセットされているか否かを判断す
る処理であるため、操作レバ−９が中立位置にあるとき
は作業開始前のみならず、油圧駆動機械が作業を休止し
ているときも含まれるから、作業を休止している場合も
同様に作動油温ｔが所定温度Ｔsetに達していないとき
に可変オリフィス５の絞り部の開口断面積を最小にし
て、作動油温を所定温度Ｔset以上まで上昇させる処理
が行われることになる。

【００２２】このため、掘削作業等と並行して暖気運転
を行うことができるようになり、作業効率が飛躍的に向
上することとなる。

【００２３】以上が第１の制御の内容である。

【００２４】２）第２の制御（デッドストロ−ク制御） この第２の制御は油圧シリンダ８が作動しない操作レバ
−９のストロ−ク量の範囲をエンジン２の回転数に関係
なく一定の範囲にして、操作レバ−９の操作感覚を向上
させるための制御である。 第１１図に可変オリフィス
５が存在しない従来の作業機油圧回路における操作レバ
−のストロ−ク量と可変オリフィスの等価開口面積との
関係を、また第１２図に同従来技術における操作レバ−
のストロ−ク量と油圧シリンダの動作速度との関係を示
す。ここで操作弁の各切換位置に存在するオリフィスの
等価開口面積は操作レバ−のストロ−ク量に応じて第１
１図のＬ´１、Ｌ´２に示すごとく変化する。すなわ
ち、油圧ポンプとドレインタンクとを連通する第２の圧
油供給路の等価開口面積は操作レバ−のストロ−ク量の
大きさに応じてＬ´１のごとく変化する。この特性Ｌ´
１は操作弁の種類によって一義的に定まることになる。
同様に油圧ポンプと油圧シリンダとを連通する第１の圧
油供給路の等価開口面積も操作レバ−のストロ−ク量に
応じてＬ´２に示すごとく変化することになる。ここで
第１２図に示すように操作レバ−のストロ−ク量が小さ
いうちは油圧シリンダが動作しない（シリンダのロッド
の速度が零になる）デッドストロ−ク範囲というものが
存在する。このデッドストロ−ク範囲は第２の圧油供給
路の等価開口面積によって決定される。すなわち、第２
の圧油供給路の等価開口面積が小さいほどデッドストロ
−ク範囲は小さくなる。一方、エンジンの回転数が低い
ほど油圧ポンプの吐出油の圧力が小さくなり、操作レバ
−のデッドストロ−ク範囲が大きくなってしまう。ま
た、エンジンの回転数の大きさによってデッドストロ−
ク範囲が異なる。第１２図のＬ´３はエンジンの回転数
が高い場合の操作レバ−と油圧シリンダの動作速度との
関係を示し、Ｌ´４はエンジンの回転数が低い場合の操
作レバ−と油圧シリンダの動作速度との関係を示してい
る。これより明らかにエンジン回転数が低くなるにつれ
てデッドストロ−ク範囲が大きくなり、レバ−操作感覚
が異なってしまうことになることがわかる。そこでこの
第２の制御では、可変オリフィス５の絞り部の開口面積
をエンジン回転数が低くなるにしたがって小さくするこ
とにより、エンジン回転数が低くなるにつれてデッドス
トロ−ク範囲が大きくなることをキャンセルしてデッド
ストロ−ク範囲をエンジンの回転数に関わりなく常に一
定にするようにしている。

【００２５】第４図は実施例における操作レバ−９のス
トロ−ク量と可変オリフィスの等価開口面積との関係
を、第５図は操作レバ−９のストロ−ク量と油圧シリン
ダ８の動作速度との関係を示す。ここで可変オリフィス
の等価開口面積は操作弁４のオリフィスと可変オリフィ
ス５とを合成した開口面積を意味する。

【００２６】油圧装置コントロ−ラ１０では操作レバ−
９と等価開口面積との関係が第４図の破線に示すように
エンジン回転数の低下につれて等価開口面積が小さくな
るような特性ラインｌ１、ｌ´１…として設定される。
そこで油圧装置コントロ−ラ１０は回転センサ１８の出
力とセンサ９ａの出力とに基づき現在のエンジン２の回
転数に応じたラインをラインｌ１、ｌ´１…の中から選
び出し、この選択したライン上において操作レバ−９の
操作ストロ−ク量に対応する等価開口面積が得られるよ
うにソレノイド５ａに付勢信号を出力して可変オリフィ
ス５の絞り部の開度を制御する。この結果第５図に示す
ようにデッドストロ−ク範囲はエンジン２の回転数の高
（ラインＬ３）、低（ラインＬ４）に関係なく一定とな
る。したがって、エンジン回転数が変化したとしても操
作レバ−９において常に一定の操作感覚が得られ、これ
により安定した作業を行うことができるようになる。

【００２７】この制御において、エンジン回転数を示す
信号は、エンジン２の出力軸の回転数を検出する回転セ
ンサ１８の出力として、また、エンジン目標回転数を設
定するスロットルダイヤル１７の設定スロットル信号と
して、また、ガバナ１４の燃料コントロールレバー１４
ａの駆動位置を検出するポテンショメータ１６の出力と
して、取得することができる。

【００２８】以上が第２の制御の内容である。

【００２９】（３）第３の制御（作業モ−ド切換制御） この第３の制御は圧油がタンク７にドレインされること
によるエネルギ−ロスを作業状態に応じて低減する制御
である。

【００３０】前述するように可変オリフィス５が存在し
ない従来の作業機油圧回路における操作弁の各切換位置
におけるオリフィスの等価開口面積は操作弁の種類に応
じて一義的に決まっていた（第１１図のＬ´１参照）。
第１１図のラインＬ´１の設定の仕方はエネルギ−ロス
低減の点からレバ−ストロ−ク途中では負荷圧が増大し
た場合には油圧ポンプの吐出油が全量、第２の圧油供給
路を通りドレインされて、油圧シリンダの作動が停止す
ることもやむをえない設定となっていた。ところで、あ
る作業種類では油圧シリンダに過大な負荷がかかる場合
には、油圧シリンダの作動を停止させるため油圧ポンプ
の吐出油を全量ドレインしても構わないが、またある作
業種類では、微操作性向上の点から油圧ポンプからタン
ク７に流れる吐出油の流量が全量ドレインしないように
することが望ましい。そこでこの実施例では油圧駆動機
械が行う作業種類を油圧ポンプ１の吐出油を全量ドレイ
ンすることが望ましい作業モ−ド１と油圧ポンプ１の吐
出油の一部をドレインすることが望ましい作業モ−ド２
とに分類し、各作業モ−ドに応じて可変オリフィス５の
絞り部の開度を異ならせることによって油圧ポンプ１の
吐出油を全量ドレインしたり、一部ドレインしたりして
いる。第６図は実施例における操作レバ−のストロ−ク
量と可変オリフィスの等価開口面積との関係を示す。こ
こで可変オリフィスの等価開口面積は操作弁４のオリフ
ィスと可変オリフィス５とを合成した開口面積を意味す
る。モ−ド切換スイッチ２１では同スイッチ２１をオ
ン、オフ切り換えることによってそれぞれ作業モ−ド
１、作業モ−ド２が選択される。第６図においては作業
モ−ド１、作業モ−ド２に応じてラインＬ５、Ｌ６が設
定されている。ここで、ライン５は可変オリフィス５の
絞り部の開度を最大にした特性であり、ラインＬ６は可
変オリフィス５の絞り部の開度を所定量だけ絞った特性
である。そこで油圧装置コントロ−ラ１０はモ−ド切換
スイッチ２１の出力と操作レバ−９の出力とに基づき選
択された作業モ−ドに応じたラインをラインＬ５、Ｌ６
の中から選び出し、この選択したライン上において操作
レバ−９の操作ストロ−ク量に対応する等価開口面積が
得られるようにソレノイド５ａに付勢信号を出力して可
変オリフィス５の絞り部の開度を制御する。この結果、
作業モ−ド１が選択された場合には、油圧ポンプ１の吐
出油を全量ドレインすることができ、作業モ−ド２が選
択された場合には、油圧ポンプ１の吐出油を一部だけド
レインすることができ、エネルギ−ロスが増大すること
を回避することができる。

【００３１】また、第７図に示すように可変オリフィス
５の絞り部の開度を操作レバ−９のストロ−ク量に関わ
りなく一定にして作業モ−ド１および作業モ−ド２の特
性Ｌ８、Ｌ９を設定するようにしてもよい。

【００３２】以上が第３の制御の内容である。

【００３３】４）第４の制御（ダンピング特性制御） この第４の制御は操作レバ−を急操作した場合に油圧シ
リンダ８の動作が振動的になり、安定性が損なわれるの
を除去する目的で行う制御である。 前述するように可
変オリフィス５が存在しない従来の作業機油圧回路で
は、第２の圧油供給路の等価開口面積は操作レバ−のス
トロ−ク量の大きさに応じて変化して、それは操作弁の
種類によって一義的に定まることになる。このため、操
作レバ−を急操作した場合に油圧シリンダの慣性と油の
弾性により油圧シリンダの動作が振動的になり、安定性
が損なわれる（ダンピング特性がよくない）。ここで操
作レバ−の操作中において安定性を良くするためにはオ
リフィスの開口量が大きい方がよいがエネルギ−ロスが
大きくなるという問題がある。ところで上記ダンピング
特性は油圧ポンプ１の吐出油の圧力が大きくなるほど劣
化することがわかっている。

【００３４】第９図は油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰP
とオリフィスの開口面積ＡDとの関係を示している。同
図において実線は実施例のラインＬ１０（操作レバ−ス
トロ−ク量が小さい場合）、Ｌ１１（操作レバ−ストロ
−ク量が中程度の場合）、Ｌ１２（操作レバ−ストロ−
ク量が大きい場合）を示し、点線は従来のラインＬ´１
０（操作レバ−ストロ−ク量が小さい場合）、Ｌ´１１
（操作レバ−ストロ−ク量が中程度の場合）、Ｌ´１２
（操作レバ−ストロ−ク量が大きい場合）を示してい
る。ここで実施例では可変オリフィス５の絞り部の開度
を油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰPが大きくなるにつれ
て所定の関係で大きくしている。

【００３５】油圧装置コントロ−ラ１０は油圧ポンプ吐
出油圧センサ２０の出力とセンサ９ａの出力とに基づき
現在の操作レバ−９の操作量に応じたラインをラインＬ
１０、Ｌ１１、Ｌ１２の中から選び出し、この選択した
ライン上において油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰPに対
応する等価開口面積が得られるようにソレノイド５ａに
付勢信号を出力して可変オリフィス５の絞り部の開度を
制御する。第１０図は油圧ポンプ１の吐出油の圧力ＰP
とオリフィスを通過する流量ＱDとの関係を、従来はラ
インＬ´１３で、実施例はラインＬ１３で示す。同図か
ら明らかなようにポンプ吐出圧力ＰPがＰ1における可変
オリフィス５を通過する流量ＱDはＱD2となり、従来の
流量ＱD1に較べて大幅に減少しているのがわかる。そし
て、油圧ポンプ１の吐出圧がさらに大きくなったとして
も可変オリフィス５を通過する流量は従来の流量よりも
大幅に小さくなるのでエネルギ−ロスを低減することが
できる。

【００３６】また、圧力ＰPにおける従来のラインＬ´
１３の接線ｌ２の傾きは実施例のラインＬ１３の傾きと
同じであるが、油圧ポンプ１の吐出圧ＰPが大きくなる
につれて接線の傾きが小さくなり（接線ｌ３）、ダンピ
ング特性が劣化している。しかし実施例のラインＬ１３
の接線の傾きは油圧ポンプ１の吐出圧が大きくなったと
しても変化せず小さくならない。このためダンピング特
性が従来のものに較べて大幅に向上することになる。

【００３７】また、油圧ポンプ１の吐出圧の微分値を求
め、これに比例した分だけ可変オリフィス５の断面積を
増加させる実施も可能である。この技術によれば、所定
の周波数よりも大きいところでダンピング特性が向上
し、平均的な油圧ロスは変化しないことになる。

【００３８】以上が第４の制御の内容である。

【００３９】なお、第１図では、圧油供給路Ｔ2に可変
オリフィス５を設け、その絞り部の開度を可変すること
によって等価開口面積を大きさを変えるようにしている
が、第８図に示すように、第２の圧油供給路Ｔ２に、可
変オリフィス５の代わりに圧力制御弁２２を配設し、該
圧力制御弁２２のソレノイド２２ａに加えられる圧力設
定信号に応じて等価開口面積を変えるようにして、上述
した第１の制御ないし第４の制御を行うようにしてもよ
い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジンの回転数に関係なくオペレ−タに常に安定した操
作感覚を与えることができ、安定した作業が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明に係る油圧駆動機械の制御装置
の実施例装置の構成を概念的に示す図。

【図２】第３図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
行われる処理手順を例示したフロ−チャ−ト。

【図３】第３図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
行われる処理手順を例示したフロ−チャ−ト。

【図４】第４図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
設定される操作レバ−のストロ−ク量とオリフィスの等
価開口面積との関係を示すグラフ。

【図５】第５図は第４図に示す関係にしたがってオリフ
ィスの等価開口面積が変化した場合における操作レバ−
のストロ−ク量と油圧シリンダの動作速度の関係を示す
グラフ。

【図６】第６図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
設定される操作レバ−のストロ−ク量とオリフィスの等
価開口面積との関係を示すグラフ。

【図７】第７図は第１図に示す油圧装置コントロ−ラで
設定される操作レバ−のストロ−ク量とオリフィスの等
価開口面積との関係を示すグラフ。

【図８】第８図は第１図に示す可変オリフィスの替りに
圧力制御弁を使用できることを説明するために用いた
図。

【図９】第９図は油圧ポンプの吐出油の圧力とオリフィ
スの開口面積の関係を示すグラフ。

【図１０】第１０図は油圧ポンプの吐出油の圧力とオリ
フィスを通過する圧油の流量の関係を示すグラフ。

【図１１】第１１図は従来技術における操作レバ−のス
トロ−ク量とオリフィスの等価開口面積の関係を示すグ
ラフ。

【図１２】第１２図は第１１図に示す関係にしたがって
オリフィスの等価開口面積が変化した場合における操作
レバ−のストロ−ク量と油圧シリンダの動作速度の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】 １…油圧ポンプ、２…エンジン、４…操作弁、５…可変
オリフィス、７…ドレインタンク、８…油圧シリンダ、
９…電気操作レバ−、９ａ…操作ストロ−ク量検出セン
サ、１０…油圧装置コントロ−ラ、１１…操作弁用ソレ
ノイド、１２…作動油温センサ、１８…回転センサ、２
０…油圧ポンプ吐出油圧センサ、２１…モ−ド切換スイ
ッチ、Ｔ１…第１の圧油供給路、Ｔ２…第２の圧油供給
路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンによって駆動される油圧ポンプ
   と、該油圧ポンプと操作レバ−によって操作される操作
   弁と油圧アクチュエ−タとを連通する第１の圧油供給路
   とを有し、前記操作レバ−の操作量に応じて前記油圧ポ
   ンプから吐出される圧油を前記油圧アクチュエ−タに供
   給して、該油圧アクチュエ−タを駆動するようにした油
   圧駆動機械において、 前記油圧アクチュエ−タを通らないように前記油圧ポン
   プとドレインタンクとを連通する第２の圧油供給路と、 前記第２の圧油供給路に配設され、該第２の圧油供給路
   の断面積を可変する可変オリフィスと、 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記回転数検出手段の出力に基づきエンジン回転数の低
   下につれて前記第２の圧油供給路の断面積を小さくする
   制御を行う可変オリフィス制御手段とを具えたことを特
   徴とする油圧駆動機械の制御装置。
2. 【請求項２】前記可変オリフィス制御手段は前記操作レ
   バ−の操作量が所定値以下の場合に前記制御を行うもの
   である請求項１記載の油圧駆動機械の制御装置。