JPH1073101A - 油圧機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧機械においてレバー操作開始時にアクチ
ュエータ駆動の応答性を向上させ、ポンプと絞り付切替
弁の間におけるサージ圧の発生を防止する。 【解決手段】 レバー操作中立状態時に、油圧ポンプか
ら吐出される圧油を絞りに通過させることにより、中立
状態における吐出油に圧損を与える。これにより、中立
時のポンプ吐出圧がよりアクチュエータの駆動圧に近い
値に保持されるとともに、作動油の体積弾性係数が高い
値で保持される。従って、レバー操作開始時における圧
油の昇圧時間を速くすることができ、アクチュエータ駆
動の応答性が向上する。また、前記絞りと並列に低圧の
リリーフバルブを設けることによって、ポンプと絞り間
の管路にサージ圧が生じるような時、低圧のリリーフバ
ルブからも圧油をタンクに導くことによりサージ圧の発
生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧シリンダ、油
圧モータ等の油圧アクチュエータに対する供給流量を制
御する油圧機械、例えば油圧ショベルに用いられる油圧
駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に、油圧ショベル等における油圧駆
動装置の従来技術の構成図が示される。この従来技術に
おいては、可変容量形油圧ポンプ５１と該油圧ポンプ５
１から吐出される圧油によって駆動される複数のアクチ
ュエータ、例えば第１アクチュエータであるブームシリ
ンダ５６、第２アクチュエータであるアームシリンダ５
７、第３アクチュエータであるバケットシリンダ５８
が、備えられている。

【０００３】前記油圧ポンプ５１と前記第１〜第３油圧
アクチュエータ５６、５７、５８との間には、前記油圧
ポンプ５１から吐出される圧油が、第１アクチュエータ
である前記ブームシリンダ５６へ導かれる為の第１絞り
切替弁５３が設けられ、同様に第２アクチュエータであ
る前記アームシリンダ５７へ導かれる為の第２絞り切替
弁５４、及び第３アクチュエータである前記バケットシ
リンダ５８へ導かれる為の第３絞り切替弁５５が設けら
れている。

【０００４】前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５
５は、第１、第２、第３の順にセンターバイパス管路６
５（ブリードオフ管路）で前記油圧ポンプ５１とタンク
Ｔとの間に接続されている。前記油圧ポンプ５１から吐
出される圧油は前記センターバイパス管路６５を通過し
てタンクＴへブリードオフされる。

【０００５】図８は、第１操作装置６３、及び第２操作
装置６４におけるレバー操作角度θとレバー操作角度θ
の変化に伴い出力される電圧信号Ｓｎｎ（ｎｎ＝１１、
１２、２１、２２、３１、３２以下Ｓｎｎと称す）との
関係を示す図である。

【０００６】前記第１操作装置６３、及び第２操作装置
６４には、レバーを前後方向にたおす操作及び左右方向
にたおす操作の合計４パターンのレバー操作がそれぞれ
に設けられている。これらの第１、及び第２操作装置６
３、６４のレバー角度θが０である時、あるいは不感帯
領域にある場合は、電圧信号Ｓｎｎは０である。操作が
行われるとともに、レバー操作角度θが増加し、それに
伴い電圧信号Ｓｎｎが増加する。

【０００７】前記第１絞り切替弁５３は、第１操作装置
６３からレバー操作角度θに応じて出力される電圧信号
Ｓ１１、Ｓ１２に基づきコントローラ６２を介して出力
される駆動電流Ｉ１１、Ｉ１２によって制御される。同
様に、前記第２絞り切替弁５４は、第１操作装置６４か
らレバー操作角度θに応じて出力される電圧信号Ｓ２
１、Ｓ２２に基づきコントローラ６２を介して出力され
る駆動電流Ｉ２１、Ｉ２２によって制御され、前記第３
絞り切替弁５５は、第２操作装置６３からレバー操作角
度θに応じて出力される電圧信号Ｓ３１、Ｓ３２に基づ
きコントローラ６２を介して出力される駆動電流Ｉ３
１、Ｉ３２によって制御される。

【０００８】前記油圧ポンプ５１からの吐出流量Ｑｐ
は、前記電圧信号Ｓｎｎに基づき前記コントローラ６２
から出力される駆動電流Ｉｐによって制御される。図５
には、コントローラ６２から出力される駆動電流Ｉｐと
ポンプ吐出流量Ｑｐとの関係が示される。

【０００９】レバー操作が中立であり駆動電流Ｉｐが０
である場合、もしくは制御域以下の電流値に有る場合、
ポンプ吐出流量Ｑｐは、一律に小流量Ｑｏとなる設定で
ある。操作が行われ、コントローラ６２から出力される
駆動電流Ｉｐが増加し制御域以上の電流値に入ると、ポ
ンプ吐出流量Ｑｐは、駆動電流Ｉｐに対して比例増加す
るように設定されている。但し、最大流量以上の駆動電
流Ｉｐにおいては、ポンプ吐出流量Ｑｐは、一律に最大
流量となるように設定されている。

【００１０】前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５
５は、前記ポンプ５１から前記アクチュエータ５６、５
７、５８へ導かれる圧油の流量を制御する通路であるメ
ータイン制御通路であるメータイン通路、前記アクチュ
エータ５６、５７、５８からタンクＴへ導かれる圧油の
流量を制御する通路であるメータアウト制御通路、及び
前記油圧ポンプ５１からタンクＴへブリードオフする圧
油の流量を制御する通路であるブリードオフ制御通路を
それぞれ内部に有している。

【００１１】前記油圧ポンプ５１から前記第１及び第２
絞り切替弁５３、５４への管路は２つに分岐しており、
分岐したそれぞれの管路はパラレルに前記第１及び第２
絞り切替弁５３、５４の入口部へ接続されている。前記
油圧ポンプ５１から吐出される圧油は、前記第１及び第
２絞り切替弁５３、５４へ導かれる。又、前記第２絞り
切替弁５４に対して下手側の前記センターバイパス管路
６５から分岐した管路が前記第３絞り切替弁５５の入口
部へ接続され、前記油圧ポンプ５１から吐出される圧油
が前記第３絞り切替弁５５へ導かれる。

【００１２】前記油圧ポンプ５１とタンクＴとの間に
は、前記油圧ポンプ５１から吐出される圧油の最高圧力
を設定するメインリリーフ弁５２が、前記油圧ポンプ５
１と前記第１絞り切替弁５３とを繋ぐ管路から分岐して
タンクＴへ繋がれる管路の途中に設けられている。

【００１３】また、前記第１〜第３アクチュエータ５
６、５７、５８からの戻り油は、前記第１〜第３絞り切
替弁５３、５４、５５を介してタンクＴへ返却される。
その為の管路が、前記第１〜第３アクチュエータ５６、
５７、５８と前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５
５とを繋ぐ間及び前記第１〜第３絞り切替弁５３、５
４、５５とタンクＴとを繋ぐ間に設けられている。

【００１４】上述した前記油圧ポンプ５１から吐出され
る圧油を前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５５の
入口部へ導く各々の管路には、前記第１〜第３絞り切替
弁５３、５４、５５の入口部の直前に、逆止弁５９、６
０、６１が、前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５
５を介して前記第１〜第３アクチュエータ５６、５７、
５８からタンクＴへ圧油が逆流するのを防ぐためにそれ
ぞれ設けられている。

【００１５】尚、前記第１〜第３アクチュエータ５６、
５７、５８と前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５
５とを繋ぐ管路は、圧油を前記第１〜第３絞り切替弁５
３、５４、５５から前記第１〜第３アクチュエータ５
６、５７、５８へ供給する通路もしくは前記第１〜第３
アクチュエータ５６、５７、５８からの戻り油を前記第
１〜第３絞り切替弁５３、５４、５５へ導く通路に切り
替わるように配置されている。この通路の切り替わり
は、前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５５の切り
替わりによって決定される。

【００１６】前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５
５の内部に設けられた各通路は、それぞれ駆動電流Ｉｎ
ｎ（ｎｎ＝１１、１２、２１、２２、３１、３２以下Ｉ
ｎｎと称す）の変化に伴い通路の開口面積が変化する特
性を有している。図７に、駆動電流Ｉｎｎの変化に伴う
ブリードオフ制御通路の開口面積ＳＢの変化を示す特性
図が挙げられる。駆動電流Ｉｎｎが０、すなわち中立操
作時に、ブリードオフ制御通路の開口面積ＳＢは最大開
口状態であり、駆動電流Ｉｎｎの増加に伴い開口面積Ｓ
Ｂは小さくなりタンクＴへブリードオフする圧油の流量
を少なくする様な関係に設定されている。

【００１７】このように構成される従来技術にあって、
前記第１操作装置６３の操作レバーを操作し、第１アク
チュエータである前記ブームシリンダ５６を駆動する操
作について以下に説明する。

【００１８】前記第１操作装置６３の操作レバーを操作
すると、電圧信号Ｓ１１もしくはＳ１２が出力される。
この出力された電圧信号Ｓ１１もしくはＳ１２は、前記
コントローラ６２において処理されて駆動電流Ｉ１１も
しくはＩ１２及びＩｐとして前記コントローラ６２から
出力される。

【００１９】前記コントローラ６２から出力された駆動
電流Ｉ１１もしくはＩ１２が前記第１絞り切替弁５３へ
与えられて該第１絞り切替弁５３を駆動させる。前記第
１絞り切替弁５３が駆動することによって、ブリードオ
フ制御通路が閉じる方向に切り替わるとともに、メータ
イン制御通路及びメータアウト制御通路が開口する。

【００２０】それと同時に、前記コントローラ６２から
出力された駆動電流Ｉｐは前記油圧ポンプ５１に与えら
れ、吐出流量Ｑｐが増加させられる。増加して吐出され
る圧油は、ブリードオフ制御通路を介してタンクＴへブ
リードオフされるとともにメータイン制御通路を介して
前記ブームシリンダ５６へ供給される。この際、ポンプ
吐出流量Ｑｐと前記第１絞り切替弁５３内の各通路に於
ける開口面積の関係は、前記ブームシリンダ５６所望の
供給流量となるように設定されている。

【００２１】前記ブームシリンダ５６へ供給される圧油
の圧力が前記ブームシリンダ５６の駆動圧以上に達した
時、前記ブームシリンダ５６は駆動し、該ブームシリン
ダ５６から排出される油がメータアウト制御通路を介し
てタンクＴへ返却される。この際、前記ブームシリンダ
５６の駆動方向は、出力される駆動電流がＩ１１とＩ１
２で逆方向になるようになっている。

【００２２】尚、上記の説明ではアクチュエータとして
第１アクチュエータであるブームシリンダー５６を挙げ
たが、第２及び第３アクチュエータであるアームシリン
ダー５７、バケットシリンダー５８についても同様の駆
動制御がなされている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術にお
いては、前記第１及び第２操作装置６３、６４の操作レ
バーを中立にした状態では、前記第１〜第３絞り切替弁
５３、５４、５５への駆動電流は０であり、メータイン
制御通路、メータアウト制御通路が全閉状態である。
又、ブリードオフ制御通路の開口面積ＳＢは最大開口状
態であり、ポンプ吐出流量Ｑｏが小流量であるため、ポ
ンプ吐出圧力は非常に低圧に保たれる。そのため建設機
械が作業を行っていない時は、無駄なエネルギーを使わ
ずに済む。

【００２４】しかし、中立状態におけるポンプ吐出圧力
が低い（一般的には１ＭＰａ以下）ことにより、操作開
始時前記油圧ポンプ５１と前記第１〜第３絞り切替弁５
３、５４、５５間の管路内の作動油圧力を前記第１〜第
３アクチュエータ５６、５７、５８の駆動圧まで昇圧す
るのに時間を必要とする。作動油中には僅かではあるが
空気が気泡となって混入しているのが一般的であり、そ
の混入している気泡の影響で特に低圧時に作動油の体積
弾性係数が小さくなり、昇圧するのにより時間を必要と
する。その結果、操作レバーを操作してから前記第１〜
第３アクチュエータ５６、５７、５８が駆動し始めるま
でに時間を必要とする。すなわち、レバー操作に対して
アクチュエータの駆動の応答が遅れるという問題があ
る。

【００２５】レバー操作時、すなわちレバー角度θが制
御域にある時、そのレバー角度θに基づく駆動電流Ｉｐ
によって、ポンプ吐出流量は小流量Ｑｏから比例増加す
る。また、駆動電流Ｉｎｎの増加に伴い、前記第１〜第
３絞り切替弁５３、５４、５５のブリードオフ制御通路
が閉じる方向に切り替わるとともに、前記第１〜第３ア
クチュエータ５６、５７、５８へ通ずるメータイン制御
通路及びメータアウト制御通路が開口し、前記油圧ポン
プ５１の圧油が前記第１〜第３アクチュエータ５６、５
７、５８へ導かれる。

【００２６】この状態において、レバー操作を中立状態
から制御域に入れた瞬間において、前記油圧ポンプ５１
の応答に対して前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、
５５の応答が遅れる場合、あるいはレバー操作を制御域
から中立に戻した瞬間において、前記第１〜第３絞り切
替弁５３、５４、５５の応答に対して前記油圧ポンプ５
１の応答が遅れるような場合には、ポンプ吐出流量Ｑｐ
と前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５５の通路の
開口面積との対応関係がくずれてしまう。

【００２７】その際、開口面積に対してポンプ吐出流量
Ｑｐが大きくなるような条件では、前記油圧ポンプ５１
と前記第１〜第３絞り切替弁５３、５４、５５の間の管
路にサージ圧が生じる。

【００２８】そこで本発明は、上記した従来技術におけ
る実情に鑑みてなされたもので、その目的は、レバー操
作時のアクチュエータの駆動の応答性を上げることがで
き、また、ポンプ吐出流量と絞り切替弁内の通路の開口
面積との対応関係がくずれた時であってもサージ圧発生
を防止することができる油圧機械の油圧駆動装置を提供
することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、少な
くとも一つの油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエ
ータの油圧源としての油圧ポンプと、該油圧ポンプと前
記油圧アクチュエータとの間に設けられて前記油圧アク
チュエータの駆動を制御する絞り切替弁と、該絞り切替
弁の下流側に設けられたタンクと、前記油圧ポンプと前
記タンクとを連通するブリードオフ管路と、レバー操作
に応じた信号を出力する操作装置と、該操作装置の出力
に応じて前記絞り切替弁及び前記油圧ポンプを制御する
コントローラと、前記絞り切替弁の内部あるいは前記絞
り切替弁の上流側の管路に設けられて前記油圧ポンプか
ら前記タンクへブリードオフする圧油の流量を制御する
ブリードオフ制御通路とを備えた油圧機械の油圧駆動装
置において、前記操作装置が中立状態であるときに前記
油圧ポンプから前記タンクへブリードオフする圧油に圧
損を与える圧損発生手段が、前記ブリードオフ管路の途
中に設けられてなるものである。

【００３０】この構成において、前記操作装置が中立状
態であるときに、前記油圧ポンプから吐出される圧油を
前記圧損発生手段を通過させることにより圧損を与え、
これによってポンプ吐出圧を所望とする圧力（作動油の
体積弾性係数への気泡の影響を考慮すると１．５ＭＰａ
以上とする事が望ましい）に保持し各アクチュエータ駆
動時の応答性を上げることが出来る。

【００３１】請求項２の発明は、請求項１の構成におけ
る圧損発生手段として絞りが設けられたものであり、請
求項１と同様の機能及び効果を絞りという簡単な構成に
よって得ることができる。

【００３２】請求項３の発明は、請求項１の構成におい
て、前記圧損発生手段として低圧リリーフ弁が設けられ
たものであり、簡単な構造で低コストの低圧リリーフ弁
によって請求項１と同様の機能及び効果を奏することが
できる。

【００３３】請求項４の発明は、請求項１の構成におい
て、前記圧損発生手段が低圧リリーフ弁と絞りが並列に
設けられてなるものである。

【００３４】この構成において、レバー操作を中立状態
から制御域に入れた瞬間において、前記油圧ポンプの応
答に対して前記絞り切替弁の応答が遅れる場合、あるい
はレバー操作を制御域から中立に戻した瞬間において、
前記絞り切替弁の応答に対して前記油圧ポンプの応答が
遅れるような場合には、ポンプ吐出流量と前記絞り切替
弁の通路の開口面積との対応関係がくずれる。しかし、
前記圧損発生手段に並列に設けた低圧リリーフ弁が作動
することにより、前記油圧ポンプと前記絞り切替弁との
間の管路にサージ圧が生じることを防止することが出来
る。

【００３５】請求項５の発明は、請求項１の構成におい
て、電磁リリーフ弁が、前記油圧ポンプと前記絞り切替
弁とを繋ぐ管路から分岐して前記タンクへ導かれる管路
の途中に設けられているものである。この構成におい
て、前記操作装置のレバー操作が中立状態あるいは中立
近傍状態において前記電磁リリーフ弁が低圧の設定であ
ることによって請求項３と同様の効果を得ることが出来
る。

【００３６】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
の何れかの構成において、前記油圧ポンプが可変容量型
であり、前記操作装置が中立の場合に前記可変容量型油
圧ポンプの吐出量が油圧ポンプの最大吐出量よりも少な
く、操作装置が操作されたときに油圧ポンプのの吐出量
が増加するように構成したものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明における油圧機械の
油圧駆動装置の好ましい実施形態を、本発明に係る第１
実施例が示される図１に基づいて以下に説明する。

【００３８】この実施例においては、可変容量形油圧ポ
ンプ１と該油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆
動される複数のアクチュエータ、例えば第１アクチュエ
ータであるブームシリンダ６、第２アクチュエータであ
るアームシリンダ７、第３アクチュエータであるバケッ
トシリンダ８が、備えられている。

【００３９】前記油圧ポンプ１と第１〜第３油圧アクチ
ュエータ６、７、８との間には、前記油圧ポンプ１から
吐出される圧油が第１アクチュエータである前記ブーム
シリンダ６へ導かれる為の第１絞り切替弁３が設けら
れ、同様に第２アクチュエータである前記アームシリン
ダ７へ導かれる為の第２絞り切替弁４、及び第３アクチ
ュエータである前記バケットシリンダ８へ導かれる為の
第３絞り切替弁５が設けられている。

【００４０】前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５は、
第１、第２、第３の順にセンターバイパス管路１９（ブ
リードオフ管路）で前記油圧ポンプ１とタンクＴとの間
に接続されている。前記センターバイパス管路１９を通
過して前記油圧ポンプ１から吐出される圧油がタンクＴ
へブリードオフされる。

【００４１】図８は、第１操作装置１３、第２操作装置
１４におけるレバー操作角度θとレバー操作角度θの変
化に伴い出力される電圧信号Ｓｎｎ（ｎｎ＝１１、１
２、２１、２２、３１、３２以下Ｓｎｎと称す）との関
係を示す図である。図８を参照して、前記第１、第２操
作装置１３、１４のレバー角度θが０である時、あるい
は不感帯領域にある場合は、電圧信号Ｓｎｎは０であ
る。操作が行われるとともに、レバー操作角度θが増加
し、それに伴い電圧信号Ｓｎｎが増加する。

【００４２】前記第１操作装置１３、及び第２操作装置
１４には、レバーを前後方向にたおす操作及び左右方向
にたおす操作の合計４パターンのレバー操作がそれぞれ
に設けられている。

【００４３】前記第１絞り切替弁３は、第１操作装置１
３からレバー操作角度θに応じて出力される電圧信号Ｓ
１１、Ｓ１２に基づきコントローラ１５を介して出力さ
れる駆動電流Ｉ１１、Ｉ１２によって制御される。同様
に、前記第２絞り切替弁４は、第１操作装置１３からレ
バー操作角度θに応じて出力される電圧信号Ｓ２１、Ｓ
２２に基づきコントローラ１５を介して出力される駆動
電流Ｉ２１、Ｉ２２によって制御され、前記第３絞り切
替弁５は、第２操作装置１４からレバー操作角度θに応
じて出力される電圧信号Ｓ３１、Ｓ３２に基づきコント
ローラ１５を介して出力される駆動電流Ｉ３１、Ｉ３２
によって制御される。

【００４４】前記油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑｐは、
前記電圧信号Ｓｎｎに基づき前記コントローラ１５から
出力される駆動電流Ｉｐによって制御される。図５に
は、コントローラ１５から出力される駆動電流Ｉｐとポ
ンプ吐出流量Ｑｐの関係が示される。

【００４５】レバー操作が中立であり駆動電流Ｉｐが０
である場合、もしくは制御域以下に有る場合、ポンプ吐
出流量Ｑｐは、一律小流量Ｑｏとなる設定にされてい
る。操作が行われ、コントローラ１５から出力される駆
動電流Ｉｐが増加し制御域に入ると、ポンプ吐出流量Ｑ
ｐは、駆動電流Ｉｐに対して比例増加するように設定さ
れている。但し、最大流量以上の駆動電流Ｉｐにおいて
は、ポンプ吐出流量Ｑｐは一律に最大流量となるように
設定されている。

【００４６】また、レバー操作中立状態における駆動電
流Ｉｐは、前記油圧ポンプ１の駆動源である原動機の回
転数変化に対応して変化する設定にされている。例えば
原動機の回転数が低い時は、駆動電流Ｉｐは比較的大き
く出力され、逆に原動機の回転数が高い時は、駆動電流
Ｉｐは比較的小さく出力される。これによって、レバー
操作中立状態における駆動電流Ｉｐは、原動機の回転数
変化に影響されずに常に一定の小流量Ｑｏを確保できる
ように設定されている。

【００４７】前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５それ
ぞれの内部には前記油圧ポンプ１から前記第１〜第３ア
クチュエータ６、７、８へ導かれる圧油の流量を制御す
る通路であるメータイン制御通路と、前記第１〜第３ア
クチュエータ６、７、８からタンクＴへ導かれる圧油の
流量を制御する通路であるメータアウト制御通路、及び
前記油圧ポンプ１からタンクＴへブリードオフする圧油
の流量を制御する通路であるブリードオフ制御通路を内
部に有している。

【００４８】前記油圧ポンプ１からの管路は２つに分岐
しており、分岐したそれぞれの管路は、パラレルに前記
第１、第２絞り切替弁３、４の入口部へ接続されてい
る。又、前記第２絞り切替弁４の前記センターバイパス
管路１９から分岐した管路が前記第３絞り切替弁５の入
口部へ接続されていて、前記油圧ポンプ１から吐出され
る圧油が前記第３絞り切替弁５へ導かれる。

【００４９】前記油圧ポンプ１と前記第１絞り切替弁３
とを繋ぐ管路から分岐してタンクＴを繋ぐ管路の途中に
は、前記油圧ポンプ１から吐出される圧油の最高圧力を
設定するメインリリーフ弁２が設けられている。また、
前記第１〜第３アクチュエータ６、７、８からの戻り油
は、前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５を介してタン
クＴへ返却される。その為の管路が、前記第１〜第３ア
クチュエータ６、７、８と前記第１〜第３絞り切替弁
３、４、５とを繋ぐ間及び前記第１〜第３絞り切替弁
３、４、５とタンクＴとを繋ぐ間に設けられている。

【００５０】上述した前記油圧ポンプ１から吐出される
圧油が前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５の入口部へ
導かれる各々の管路には、前記第１〜第３絞り切替弁
３、４、５の入口部の直前に逆止弁１６、１７、１８
が、前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５を介して前記
第１〜第３アクチュエータ６、７、８からタンクＴへ圧
油が逆流するのを防ぐためにそれぞれ設けられている。

【００５１】尚、前記第１〜第３アクチュエータ６、
７、８と前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５とを繋ぐ
管路は、圧油を前記絞り切替弁３、４、５から前記第１
〜第３アクチュエータ６、７、８へ供給する通路もしく
は前記第１〜第３アクチュエータ６、７、８からの戻り
油を、前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５へ導く通路
に切り替わるように配置されている。この通路の切り替
わりは、前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５の切り替
わりによって決定される。

【００５２】前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５の内
部に設けられた各制御通路は、それぞれ駆動電流Ｉｎｎ
（ｎｎ＝１１、１２、２１、２２、３１、３２以下Ｉｎ
ｎと称す））の変化に伴い通路の開口面積が変化する特
性を有している。図７は、駆動電流Ｉｎｎの変化に伴う
ブリードオフ制御通路の開口面積ＳＢの変化を示す特性
図である。

【００５３】駆動電流Ｉｎｎが０、すなわち中立操作状
態時は、ブリードオフ制御通路の開口面積ＳＢは最大開
口状態であり、駆動電流Ｉｎｎの増加に伴い開口面積Ｓ
Ｂは小さくなりタンクＴへ流れる流量を少なくする様な
関係に設定されている。前記第３絞り付切替弁５からタ
ンクＴへ繋がる管路の途中には、絞り９（圧損発生手
段）、低圧リリーフ弁１０、切替弁１１が並列に設けら
れている。図６には、前記絞り９における圧損ＰＢと前
記絞り９を通過する圧油のブリードオフ流量ＱＢとの関
係が示される。図６に示す前記絞り９における圧損特性
は、流量０の時は圧損０であり流量増加とともに放物線
状に増加する。

【００５４】前記切替弁１１は、前記コントローラ１５
から出力される駆動電流Ｉｕによって切り換えられ、駆
動電流Ｉｕが０の時は、前記切替弁１１内の通路は閉じ
た状態であり、駆動電流Ｉｕが出力されると瞬時に全開
口する。

【００５５】このような構成において、操作レバーが中
立状態時には、前記油圧ポンプ１から吐出される小流量
Ｑｏの圧油が、開口面積ＳＢが大きく開口しているブリ
ードオフ制御通路を通過して前記絞り９を介してタンク
Ｔへブリードオフする。その際、前記絞り９の開口面積
がブリードオフ制御通路面積ＳＢよりも格段に小さいた
め、前記絞り９の１次側には背圧Ｐｏが発生し、上述の
所望圧（ここでは１．５ＭＰａ以上）を保持することが
可能となる。

【００５６】エンジン始動時及び中立状態が長時間に及
ぶ時には、前記切替弁１１の駆動電流Ｉｕが前記コント
ローラ１５から出力される。この駆動電流Ｉｕによって
前記切替弁１１が瞬時に全開口し、前記第１〜第３絞り
付切替弁３、４、５からの圧油は、前記絞り９よりも大
きな通路面積を持つ前記切替弁１１を優先的に流れてタ
ンクＴへブリードオフされる。従って、前記油圧ポンプ
１の吐出油は、前記絞り９の影響を受けず背圧Ｐｏより
低い圧力に保たれる。

【００５７】操作レバー角度θが不感帯以上になると、
操作信号Ｓｎｎが増加して、ポンプ駆動電流Ｉｐおよび
絞り切替弁駆動電流Ｉｎｎが前記コントローラ１５より
出力される。ポンプ吐出流量Ｑｐは、ポンプ駆動電流Ｉ
ｐに比例して増加する。前記第１〜第３絞り切替弁３、
４、５は、駆動電流Ｉｎｎの増加に応じて切り替わる。
前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５が切り替わること
により、前記第１〜第３絞り切替弁３、４、５の内部に
設けられたメータイン制御通路とメータアウト制御通路
が開口するとともに、前記第１〜第３絞り切替弁３、
４、５の内部に設けられたブリードオフ制御通路の開口
面積ＳＢが、図７に示す特性に従って減少する。

【００５８】ポンプ吐出油が前記第１〜第３絞り切替弁
３、４、５の内部のメータイン制御通路から前記油圧ア
クチュエータ６、７、８へ導かれ、ポンプ吐出圧力が前
記油圧アクチュエータ６、７、８の駆動圧以上になれ
ば、前記第１〜第３油圧アクチュエータ６、７、８が駆
動する。例えば、ショベルのブームやアーム等の慣性重
量の大きな駆動対象において、これを瞬時に駆動させる
場合、上述のように中立状態における前記油圧ポンプ１
の吐出圧力をあらかじめ高く保持しておくことにより、
応答性を向上させる事が可能となる。この保持圧は、作
動油中の気泡による体積弾性係数への影響を考慮し１．
５ＭＰａ以上が望ましい。

【００５９】操作レバーを中立の方向に戻すような操作
が行われると、操作レバー角度θは減少する。前記第１
及び第２操作装置１３、１４からの操作信号Ｓｎｎは、
前記操作レバー角度θの減少に伴って減少する。この操
作信号Ｓｎｎは、前記コントローラ１５によって処理さ
れる。その結果、ポンプ駆動電流Ｉｐ及び前記絞り切替
弁駆動電流Ｉｎｎが減少させられる。

【００６０】ポンプ駆動電流Ｉｐの減少に伴ってポンプ
吐出流量が減少させられ、前記第１〜第３絞り切替弁
３、４、５の駆動電流Ｉｎｎの減少に伴って前記第１〜
第３絞り切替弁３、４、５は中立方向に駆動させられ
る。その際、例えば前記油圧ポンプ１の応答速度が遅く
てポンプ吐出流量が前記第１〜第３絞り切替弁３、４、
５の開口面積に対して適切な流量まで減少していない場
合、前記油圧ポンプ１と前記第１〜第３絞り切替弁３、
４、５との間の管路内における圧油の圧力は上昇する。
しかし、上述の前記絞り９に並列に設けられた前記低圧
リリーフ弁１０が、低い圧力（ここでは最大圧を４．０
ＭＰａ以下になるように設定されている）で開口するこ
とによって、前記油圧ポンプ１と前記第１〜第３絞り切
替弁３、４、５との間の管路内にサージ圧が立つことを
防止する。

【００６１】

【実施例】図２には、本発明の第２実施例に係る油圧機
械の油圧駆動装置の構成図が示される。図２に示す第２
実施例は、ブリードオフ制御通路が第１〜第３絞り付切
替弁２３、２４、２５の内部には無くブリードオフ弁３
１として単独に設けられている場合の実施例である。

【００６２】この第２実施例においては、可変容量形油
圧ポンプ２１が備えられている。また、第１アクチュエ
ータであるブームシリンダー２６、第２アクチュエータ
であるアームシリンダー２７及び第３アクチュエータで
あるバケットシリンダー２８が備えられており、前記油
圧ポンプ２１から吐出される圧油によって駆動される。

【００６３】前記油圧ポンプ２１と前記第１油圧アクチ
ュエータ２６との間には、前記油圧ポンプ２１から吐出
される圧油が第１油圧アクチュエータ２６へ導かれるた
めの第１絞り付切替弁２３が設けられている。同様に、
前記油圧ポンプ２１と前記第２油圧アクチュエータ２７
との間に第２油圧アクチュエータ２７へ導かれる為の第
２絞り付切替弁２４が、前記油圧ポンプ２１と前記第３
油圧アクチュエータ２８との間に第３油圧アクチュエー
タ２８へ導かれる為の第３絞り付切替弁２５がそれぞれ
設けられている。

【００６４】前記第１〜第３絞り切替弁２３、２４、２
５それぞれの内部には、前記油圧ポンプ２１から前記第
１〜第３アクチュエータ２６、２７、２８へ導かれる圧
油の流量を制御する通路であるメータイン制御通路と、
前記第１〜第３アクチュエータ２６、２７、２８からタ
ンクＴへ導かれる圧油の流量を制御する通路であるメー
タアウト制御通路が設けられている。

【００６５】前記油圧ポンプ２１と前記第１絞り付切替
弁２３とを繋ぐ管路から分岐する管路が、前記第２及び
第３絞り付切替弁２４、２５の入口部へパラレルに接続
されている。前記第１〜第３絞り付切替弁２３、２４、
２５のセンターセクションはクローズドセンター形に形
成されている。前記第１〜第３絞り付切替弁２３、２
４、２５入口部直前の管路には、逆止弁３５、３６、３
７がそれぞれ設けられている。

【００６６】また、第１管路３８及び第２管路３９が、
前記油圧ポンプ２１と前記第１絞り付切替弁２３とを繋
ぐ管路から分岐する形で設けられている。前記第１管路
３８にはブリードオフ弁３１が設けられている。該ブリ
ードオフ弁３１の出口部には、２つの管路４０、４１が
接続されており、この２つの管路４０、４１は、合流部
４１ａにて合流してタンクＴへ導かれている。また、前
記ブリードオフ弁３１の中間位置で前記第１管路３８と
連通される管路４１においては、前記ブリードオフ弁３
１の出口部と前記合流部４１ａとの間に、絞り２９（圧
損発生手段）が設けられているとともに、該絞り２９に
並列に低圧リリーフ弁３０が設けられている。

【００６７】前記油圧ポンプ２１からの圧油をタンクＴ
へブリードオフするための一連のブリードオフ管路は、
前記第１管路３８から前記ブリードオフ弁３１を介して
タンクＴへ繋がる管路である。前記第２管路３９は、メ
インリリーフ弁２２を介してタンクＴへ繋がれている。

【００６８】前記油圧ポンプ２１は、第１及び第２操作
装置３２、３３のレバー操作角度に応じてコントローラ
３４から出力される駆動電流Ｉｐによって制御される。
また、第１及び第２操作装置３２、３３のレバー操作角
度によって第１及び第２操作装置３２、３３から電圧信
号Ｓ１１及びＳ１２が出力される。この電圧信号Ｓ１１
及びＳ１２がコントローラ３４に処理されて駆動電流Ｉ
１１及びＩ１２が出力される。この駆動電流Ｉ１１及び
Ｉ１２によって前記第１絞り付切替弁２３が制御され
る。同様に、前記第２絞り付切替弁２４は、電圧信号Ｓ
２１及びＳ２２が処理されて出力される駆動電流Ｉ２１
及びＩ２２によって制御される。前記第３絞り付切替弁
２５は、電圧信号Ｓ３１及びＳ３２が処理されて出力さ
れる駆動電流Ｉ３１及びＩ３２によって制御される。

【００６９】同様に、前記ブリードオフ弁３１も、操作
レバー角度に応じて前記コントローラ３４から出力され
る駆動電流ＩＢ及びＩｕによって制御される。駆動電流
ＩＢの増加に伴って前記ブリードオフ弁３１は右セクシ
ョンへ駆動され、第１の実施形態において上述した図５
のブリードオフ制御特性と同じ機能を有する。又、駆動
電流Ｉｕの増加に伴って前記ブリードオフ弁３１は左セ
クションへ駆動され、第１の実施形態に示された切替弁
１１と同一機能を有する。従って、図１に示した第１実
施例の機能と作用・効果を得ることが可能である。つま
り、この第２実施例においては、前記ブリードオフ弁３
１がブリードオフ制御通路としての機能を果たす。

【００７０】このような構成において、操作レバーが中
立状態時には、ポンプ駆動電流Ｉｐが０であるため、ポ
ンプ吐出流量Ｑｐは小流量Ｑｏである。また、前記第１
〜第３絞り付切替弁２３、２４、２５の駆動電流Ｉｎｎ
（Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ３１、Ｉ３２以
下Ｉｎｎと称す）が０であるため、前記第１〜第３絞り
付切替弁２３、２４、２５の入口部はセンターセクショ
ンに接続されていて、前記第１〜第３アクチュエータ２
６、２７、２８への通路は閉じた状態にある。

【００７１】従って、前記油圧ポンプ２１からの圧油は
第１管路３８及び第２管路３９へ導かれるが、第２管路
３９には前記メインリリーフ弁２２が設けられていて、
該メインリリーフ弁２２が油圧駆動装置の最高圧に達す
るまで開口しないので、前記油圧ポンプ２１から吐出さ
れる全圧油が前記第１管路３８へ導かれる。

【００７２】第１管路３８へ導かれた圧油は、前記ブリ
ードオフ弁３１の入口部へ導かれる。通常の中立状態で
は、前記第１管路３８が、前記ブリードオフ弁３１のセ
ンターセクションへ接続されており、圧油は前記絞り２
９を通過してタンクＴへブリードオフされる。その際、
前記油圧ポンプ吐出油が前記絞り２９を通過することに
より、前記油圧ポンプ吐出油に所望の圧損（作動油の体
積弾性係数への気泡の影響を考慮すると１．５ＭＰａ以
上とする事が望ましい）を与える。

【００７３】しかし、エンジン始動時あるいは中立状態
が長時間に及ぶ際は、前記コントローラ３４から駆動電
流Ｉｕが出力されて、前記ブリードオフ弁３１は左セク
ションに切り換えられる。前記ブリードオフ弁３１が左
セクションに切り換えられることによって、前記ポンプ
吐出油が前記ブリードオフ弁３１の左セクションを通過
して、前記絞り２９を介さず直接タンクＴへブリードオ
フされる。従って、前記ポンプ吐出油は低圧に保たれ、
消費エネルギーを抑制する事が出来る。

【００７４】レバー操作時、すなわちレバー角度θが制
御域にある時は、そのレバー角度θに応じた駆動電流Ｉ
ｐによって、ポンプ吐出流量が小流量Ｑｏから増加す
る。また、駆動電流ＩＢが出力されることにより、前記
ブリードオフ弁３１のブリードオフ制御通路が閉じる方
向に切り替わるとともに、前記第１〜第３絞り付切替弁
２３、２４、２５の内部のメータイン制御通路及びメー
タアウト制御通路が開口し、前記油圧ポンプ２１の圧油
が前記前記第１〜第３アクチュエータ５６、５７、５８
へ導かれる。

【００７５】レバー操作を中立状態から制御域に入れた
瞬間において、前記油圧ポンプ２１の応答に対して前記
第１〜第３絞り切替弁２３、２４、２５の応答が遅れる
場合、あるいはレバー操作を制御域から中立に戻した瞬
間において、前記第１〜第３絞り切替弁２３、２４、２
５の応答に対して前記油圧ポンプ２１の応答が遅れるよ
うな場合には、ポンプ吐出流量と前記第１〜第３絞り切
替弁２３、２４、２５の通路開口面積との対応関係がく
ずれてしまう。

【００７６】その際、開口面積に対してポンプ吐出流量
が大きくなるような条件では、前記油圧ポンプ２１と前
記第１〜第３絞り切替弁２３、２４、２５との間の管路
から分岐したブリードオフ管路に並列に設けられている
前記低圧リリーフ弁３０が低圧で開口する。従って、ポ
ンプ吐出油を直接タンクＴへブリードオフすることによ
りサージ圧の発生を防止することが出来る。

【００７７】次いで図３を用いて本発明の第４実施例を
説明する。図３には本発明の第４実施例の要部の構成図
が示される。この第４実施例は前記第２実施例の第１管
路３８と第２管路３９に係る部分の変形例である。

【００７８】ブリードオフ管路を構成する第１管路４５
には切替弁４３が設けられており、且つ該切替弁４３の
１次側の管路から分岐する管路が設けられている。この
分岐した管路には、ブリードオフ弁４４が設けられてお
り、該ブリードオフ弁４４の２次側の管路は、前記切替
弁４３の２次側の管路と合流してタンクＴへ繋がれてい
る。

【００７９】第２管路４６には電磁リリーフ弁４２が設
けられており、該電磁リリーフ弁４２の２次側は前記切
替弁４３と前記ブリードオフ弁４４との２次側接続部へ
合流してタンクＴへ繋がれている。前記電磁リリーフ弁
４２は、コントローラから出力される駆動電流ＩＲＶに
よって制御される。前記切替弁４３は、コントローラか
ら出力される駆動電流Ｉｕによって制御される。前記ブ
リードオフ弁４４は、コントローラから出力される駆動
電流ＩＢによって制御される。

【００８０】前記切替弁４３は、図２において上述した
前記ブリードオフ弁３１の左セクションと同様の機能を
有する。前記ブリードオフ弁４４は、図２において上述
した前記ブリードオフ弁３１の右セクションと同様の機
能を有すると共に図２における絞り２９と同様の機能を
有する絞り４７を内部に有する。この第３実施例の場
合、前記ブリードオフ弁４４の内部の前記絞り４７が圧
損発生手段となるとともに、前記ブリードオフ弁４４が
ブリードオフ制御通路の機能を果たす。尚、前記絞り４
７が前記ブリードオフ弁４４の２次側に設けられたとし
ても同様の機能を有する。

【００８１】前記電磁リリーフ弁４２は、常時は高圧の
設定値であり、すなわちメインリリーフ弁の機能を有す
るが、レバー操作が中立状態時には駆動電流ＩＲＶが出
力されて低圧設定値に切り換えられるようになってい
る。この低圧設定値は、図６に示すようにＰｏより少し
高い圧力に設定されていて、前記ブリードオフ弁４４の
内部に設けられた前記絞り４７により発生する背圧と干
渉しないようになっている。

【００８２】操作装置には、電気的中立を領域として明
確にするため真の中立点の両側に不感帯が設けられてい
て、この不感帯では前記電磁リリーフ弁４２を低圧設定
としている。制御域から中立に戻すような操作時に、油
圧ポンプ２１の応答が遅れ、絞り切替弁の開口面積に対
してポンプ吐出流量が大流量であるような場合において
も、前記電磁リリーフ弁４２が低圧で作動する。従っ
て、ポンプ吐出油にサージ圧が発生することを防止する
ことが可能であり、又、別に低圧リリーフ弁を設ける必
要がなく安価である。

【００８３】次に図９を用いて本発明の第３実施例を説
明する。図９には本発明の第３実施例に係る油圧機械の
油圧駆動装置の構成図が示される。この第３実施例は、
図１に示される本発明の第１実施例に係る油圧機械の油
圧駆動装置において絞り９を省略してなる構成に対応し
ている。即ち、前記第３絞り付切替弁５からタンクＴへ
繋がる管路の途中には、低圧リリーフ弁１０、切替弁１
１が並列に設けられており、圧損発生手段として前記低
圧リリーフ弁１０を用いている点に構成上の特徴を有す
る。図１０には、前記低圧リリーフ弁１０における圧損
ＰＢと該低圧リリーフ弁１０を通過する圧油のブリード
オフ流量ＱＢとの関係が示される。

【００８４】前記低圧リリーフ弁１０の設定圧力はブリ
ードオフ流量ＱｏにおいてＰｏで、Ｐｏは１ＭＰａ以上
であることが望ましい。ブリードオフ流量がある間は常
に低圧リリーフ弁１０で圧損が発生するが、絞りが無い
分だけ弁の構造が簡単で、低コストとなる利点を有す
る。

【００８５】

【発明の効果】本発明は、レバー操作開始時に圧油を駆
動圧まで昇圧するのに必要とする消費エネルギーを少な
くする。従って、レバー操作開始時にアクチュエータの
動きだす駆動圧へ達する迄の昇圧が短時間で行われるこ
とにより、アクチュエータ駆動における応答性が向上す
る。

【００８６】しかも、請求項３、４記載の油圧機械の油
圧駆動装置においては、ポンプ吐出油の流量とブリード
オフ制御通路の開口面積との対応関係がくずれるような
応答のずれが生じた場合においても、圧損発生手段と並
列に、あるいは圧損発生手段の上流側の管路に低圧リリ
ーフ弁あるいは低圧設定された電磁リリーフ弁が設けら
れているので、大流量が流れてもポンプ吐出油における
サージ圧力の発生を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る制御装置の油圧系と
電気操作系とを併せ示す構成図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る制御装置の油圧系と
電気操作系とを併せ示す構成図である。

【図３】本発明の第４実施例に係る制御装置の油圧系と
電気操作系とを併せ示す構成図である。

【図４】従来方式の油圧駆動装置の構成図である。

【図５】コントローラから出力される駆動電流とポンプ
吐出流量との関係を示す図である。

【図６】絞り通過流量よって生じる圧損の特性を示す図
である。

【図７】操作レバーに基づいて出力されたブリードオフ
弁あるいは絞り切替弁の駆動電流とブリードオフ制御通
路開口面積との関係を示す図である。

【図８】操作装置における操作レバー角度に対する電圧
信号の特性を示す図である。

【図９】本発明の第３実施例に係る制御装置の油圧系と
電気操作系とを併せ示す構成図である。

【図１０】低圧リリーフ弁通過流量よって生じる圧損の
特性を示す図である。

【符号の説明】

１、２１、５１…可変容量形油圧ポンプ ２…メインリリーフ弁 ３、２３、５３…第１絞り切替弁 ４、２４、５４…第２絞り切替弁 ５、２５、５５…第３絞り切替弁 ６、２６、５６…第１油圧アクチュエータ ７、２７、５７…第２油圧アクチュエータ ８、２８、５８…第３油圧アクチュエータ ９、２９、４７…絞り １０、３０…低圧リリーフ弁 １３、１４…操作装置 １５、３４、６２…コントローラ １９、３８、３９…油圧配管 ３１、４４…ブリードオフ弁 ３２、３３…操作装置 ４０、４１、４５…油圧配管 ４２…電磁リリーフ弁 ４６、６５…油圧配管 ６３、６４…操作装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの油圧アクチュエータ
   と、該油圧アクチュエータの油圧源としての油圧ポンプ
   と、該油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの間に設
   けられて前記油圧アクチュエータの駆動を制御する絞り
   切替弁と、該絞り切替弁の下流側に設けられたタンク
   と、前記油圧ポンプと前記タンクとを連通するブリード
   オフ管路と、レバー操作に応じた信号を出力する操作装
   置と、該操作装置の出力に応じて前記絞り切替弁及び前
   記油圧ポンプを制御するコントローラと、前記絞り切替
   弁の内部あるいは前記絞り切替弁の上流側の管路に設け
   られて前記油圧ポンプから前記タンクへブリードオフす
   る圧油の流量を制御するブリードオフ制御通路とを備え
   た油圧機械の油圧駆動装置において、前記操作装置が中
   立状態であるときに前記油圧ポンプから前記タンクへブ
   リードオフする圧油に圧損を与える圧損発生手段が、前
   記ブリードオフ管路の途中に設けられていることを特徴
   とする油圧機械の油圧駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧機械の油圧駆動装置
   において、前記圧損発生手段が、絞りであることを特徴
   とする油圧機械の油圧駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の油圧機械の油圧駆動装置
   において、前記圧損発生手段が、低圧リリーフ弁である
   ことを特徴とする油圧機械の油圧駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の油圧機械の油圧駆動装置
   において、前記圧損発生手段が、低圧リリーフ弁と絞り
   が並列に設けられているものであることを特徴とする油
   圧機械の油圧駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の油圧機械の油圧駆動装置
   において、前記操作装置のレバー操作が中立状態あるい
   は中立近傍状態において低圧の設定である電磁リリーフ
   弁が、前記油圧ポンプと前記絞り切替弁とを繋ぐ管路か
   ら分岐して前記タンクへ導かれる管路の途中に設けられ
   ていることを特徴とする油圧機械の油圧駆動装置。
6. 【請求項６】 前記油圧ポンプが可変容量型であり、前
   記操作装置が中立の場合に前記可変容量型油圧ポンプの
   吐出量が油圧ポンプの最大吐出量よりも少なく、操作装
   置が操作されたときに油圧ポンプの吐出量が増加するこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の
   油圧機械の油圧駆動装置。