JPH109204A - 油圧駆動装置 - Google Patents

油圧駆動装置

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JPH109204A
JPH109204A JP9071806A JP7180697A JPH109204A JP H109204 A JPH109204 A JP H109204A JP 9071806 A JP9071806 A JP 9071806A JP 7180697 A JP7180697 A JP 7180697A JP H109204 A JPH109204 A JP H109204A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧流体を供給するポンプを備えた建設機械
のための油圧駆動装置を提供すること。 【解決手段】 油圧アクチュエータが加圧流体により駆
動される。クローズドセンター型方向性制御バルブがポ
ンプに接続され、該バルブを通る流体の流れを遮断する
「オフ」位置と、油圧アクチュエータへの流体の流れを
制御する少なくとも１つの「オン」位置とを有する。制
御装置が油圧アクチュエータへの信号を形成する。制御
ユニットが制御装置信号に応答して制御バルブを作動さ
せる。「オフ」位置では、制御バルブを通るすべての流
体の流れは遮断される。バイパスラインがポンプからリ
ザーバに戻るように通じている。該バイパスラインには
可変位置バイパスバルブが配置される。バイパスバルブ
を変調させるための手段が設けられる。ハイブリッド制
御装置が負荷圧力を検知し該負荷圧力に応じて制御信号
を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、一般に流体装置に関
し、特に建設機械等のための油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】 油圧駆動装置は、油圧掘削機、バックホ
ーローダー、エンドローダーなどのような建設機械に利
用されている。これらの機械は、通常は、車輪又は履帯
を有する可動のものである。場合によっては、この機械
は定置式とするか、又はレール車両のような他の車両に
搭載される。公知の装置は、複数のオープンセンター型
バルブを使用しており、この形式のバルブでは、ポンプ
からの流れは、各バルブからリストリクターを通りタン
クに至る順序で流れることによりタンクにバイパスされ
る。リストリクターの上流側の圧力がポンプ流量を制御
するのに使用され、圧力信号が増加したとき流量が減少
させられる。別の油圧装置は、複数のクローズドセンタ
ー型バルブを使用するが、この装置では、バルブはオー
プンセンター型バルブを使用する場合と同様に流れをバ
イパスする制御を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、加圧流体
を供給するポンプを備えた建設機械のための油圧駆動装
置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明の一態様におい
ては、少なくとも１つの油圧アクチュエータが加圧流体
により駆動される。少なくとも１つのクローズドセンタ
ー型方向性制御バルブがポンプに接続され、該バルブを
通る流体の流れを遮断する「オフ」位置と、油圧アクチ
ュエータへの流体の流れを制御する少なくとも１つの
「オン」位置とを有する。少なくとも１つの制御装置が
油圧アクチュエータへの信号を形成する。制御ユニット
が制御装置信号に応答して制御バルブを作動させる。
「オフ」位置では、制御バルブを通るすべての流体の流
れは遮断される。バイパスラインがポンプからリザーバ
に戻るように通じている。該バイパスラインには可変位
置バイパスバルブが配置される。バイパスバルブを変調
させるための手段が設けられる。ハイブリッド制御装置
が負荷圧力を検知し該負荷圧力に応じて制御信号を修正
する。
【０００５】本発明は、回路内の圧力を検知して、駆動
系内の圧力設定を、検知した圧力値に応じて修正するハ
イブリッド制御装置を有する油圧駆動装置を提供するも
のである。
【０００６】
【実施例】 図１を参照すると、油圧駆動装置１０が油
圧回路１１及び電子制御装置１２との組み合わせで示し
てある。油圧回路は、流体リザーバ１４からの流体を加
圧状態で供給ライン１６と少なくとも３つの油圧アクチ
ュエータ１８〜２０に供給するための可変容量型油圧ポ
ンプ１３を有する。少なくとも３つの可変すなわち無段
階位置を有する方向性制御バルブ２２〜２４が供給ライ
ン１６に接続されて、それぞれのアクチュエータ１８〜
２０への油圧流体の流れを制御するように作動する。制
御バルブ２２〜２４の各々は、クローズドセンター型で
あり、通常の電子油圧方式で作動するパイロット作動式
であることが好ましい。制御バルブ２２〜２４の各々
は、ソレノイド比例制御式であり、後述する制御装置１
２の制御ユニット又はマイクロプロセッサ３４が発生す
る複数の電気信号によって駆動される。少なくとも３つ
の手動制御装置３６〜３８が入力信号４０ｓ〜４５ｓを
形成し、これらの入力信号は、制御ユニット３４に入力
されて制御バルブ２２〜２４を作動させる。制御装置
は、レバー３９又はペダルを有する電子ジョイスティッ
クであればよい。
【０００７】供給ライン１６に接続されるバイパスライ
ン４６が、油圧流体をリザーバ１４に戻すように設けら
れる。無段階位置決め可能なバイパスバルブ４７がバイ
パスライン４６内に配置され、後で述べるように、制御
ユニット３４により制御される。圧力センサ４８が設け
られて、アクチュエータ１８内の圧力を検知する。この
実施例では、該センサ４８はアクチュエータ１８のヘッ
ド側圧力を検知するようになっているが、本発明の範囲
から外れることなく、アクチュエータのロッド側圧力を
検知するようにセンサを使用してもよい。圧力センサ４
８から制御ユニット３４に電気信号５０が送られる。ポ
ンプ圧力を制御するため、制御ユニット３４からポンプ
制御装置５４に電気信号５２が送られる。バイパスバル
ブ４７を制御するため、制御ユニット３４からバイパス
バルブ４７に電気信号５６が送られる。
【０００８】作動に際しては、装置１０がアイドリング
状態にあるとき（すなわち、アクチュエータ１８〜２０
による需要が極めて少ないか、全くないとき）、バイパ
スバルブ４７は全開となって、バイパスライン４６に流
体の流れを通す。例えば、制御バルブ２２の作動により
アクチュエータ１８が作動させられると、制御ユニット
３４からバイパスバルブ４７に信号５６が送られてバイ
パスバルブ４７を閉位置に向けて動かし、ライン１６内
の圧力を増加させる。また、信号５２がポンプ制御装置
５４に送られてポンプ１３からの流体の流量を増加させ
る。バイパスバルブ４７は、制御装置３６〜３８の位置
により変調及び制御されて、クローズトセンターバルブ
２２〜２４をあたかも装置がオープンセンターバルブを
有するものであるかのように作動させる。
【０００９】図２を参照して、電子制御装置１２を説明
する。制御ユニット３４はモジュール６０を有し、この
モジュール６０は、制御装置３６〜３８の位置に対応す
る制御信号４０ｓ〜４５ｓを受ける。この制御信号４０
ｓ〜４５ｓは、モジュール６０内の図示しない制御マッ
プと比較され、複数のスプールストロークコマンド信号
６２〜６７がモジュール６８に送られる。モジュール６
８は、このスプールストロークコマンド信号６２〜６７
をモジュール６８内の図示しない制御マップと比較し、
複数の作動コマンド信号２６〜３１を送って、バルブ２
２〜２４を制御し、さらに、電気信号５２をポンプ制御
装置５４に送る。スプールストロークコマンド信号６２
〜６７は、モジュール６８に送られるのに加えて、複数
の圧力変調マップ７６〜８１にも送られる。
【００１０】変調マップ７７〜８１からの複数の圧力信
号８３〜８７はモジュール８８に送られる。変調マップ
７６からの圧力信号８９は、後述するハイブリッド制御
モジュール９０に送られ、該ハイブリッド制御モジュー
ル９０からモジュール８８に圧力信号９２が送られる。
ハイブリッド制御モジュール９０は、信号９２がアクチ
ュエータ負荷圧力より大きく、負荷圧力が増加してもレ
バー３９のデッドバンドが増加しないことを確かめる。
モジュール８８は、圧力信号８３〜８７、８９を処理し
て、信号９６をマップ９８に送り、該マップ９８はバイ
パスバルブ４７を制御するための信号５６を形成する。
モジュール８８は、信号８３〜８７の中から最大の圧力
を選定するか、すべての信号圧力を合計するか、又は他
の適当な数学的関数計算を行って、その結果を信号９６
としてマップ９８に送るように構成されている。
【００１１】ハイブリッド制御装置９０は、電気信号５
０を圧力制御４８から受けて所定の圧力マージン１００
を加える。この実施例では、圧力マージンは約２０００
kPaであるが、この値は本発明の範囲から外れることな
く変更できる。次いで、合成信号１０２はモジュール１
０４に送られる。モジュール１０４は合成信号１０２と
信号８９を受け、高い圧力を持つ信号を選択して、これ
を信号９２としてモジュール８８に送る。ハイブリッド
制御装置９０は、モジュールマップ７６とモジュール８
８の間にあるようにのみ示されているが、本発明の範囲
から外れることなく、他のモジュールマップ７７〜８１
とモジュール８８との間に同様なハイブリッド制御装置
を使用することもできる。
【００１２】次に図３を参照すると、レバーの動きとア
クチュエータ速度に対する負荷圧力曲線が実線で示され
ている。この実線は、すべての負荷条件でハイブリッド
制御装置を使用する場合の負荷圧力を示すものであり、
また、従来の装置における低負荷条件も示している。ハ
イブリッド制御装置を使用するとき、負荷圧力が増加し
てもレバーのデッドバンドは増加せず、種々の負荷条件
にわたって同一の圧力曲線を維持することによってより
精密なアクチュエータ制御が可能となるレバーデッドバ
ンドを維持することができる。点線で示すように、ハイ
ブリッド制御装置を使用しない中負荷条件では、アクチ
ュエータの動きが始まるのに大きなレバーの動きが必要
になり、負荷曲線の角度も大きくなる。想像線で示すよ
うに、ハイブリッド制御装置を使用しない高負荷条件で
は、アクチュエータの動きが始まるまでに依然として大
きなレバーの動きが必要となり、負荷曲線の角度も又大
きい。
【００１３】本発明の装置１０は、油圧掘削機、バック
ホーローダー及びエンドローダーのような建設機械に使
用して有用である。例えば、油圧掘削機では、油圧アク
チュエータ２０はロータリー油圧モーターの形態の移動
用モーターである。この目的のために、制御バルブ２４
は図１に示す作動位置である自由回転位置を有する。１
個の移動用モーターが示されているが、本発明の範囲か
らはずれることなく、２個又はそれ以上のモーターを使
用することができる。油圧アクチュエータ１８は例えば
油圧ラムの形態の油圧ブームシリンダである。図１に概
略的に示すように、油圧ラムはシリンダＣ内に往復動可
能に配置されたピストンＰを備え、該ピストンにはスプ
ール１つのピストンロッドＲが結合されてシリンダＣの
外に延びている。油圧装置１０はポンプ１３を備え、方
向性制御バルブ２２〜２４は制御ユニット３４の制御を
受け、流体をアクチュエータ１８〜２０に供給する。制
御ユニット３４は、制御装置３６〜３８の位置に対応す
る入力信号４０ｓ〜４５ｓの関数としてポンプ圧力とバ
イパスバルブ流量を制御する。制御装置３６が動かされ
ると、入力信号４０ｓ、４１ｓが制御ユニット３４に送
られる。制御ユニット３４は、入力信号４０ｓ、４１ｓ
に応答して信号２６、２７を制御バルブ２に送り、アク
チュエータ１８を作動させる。制御ユニット３４は又、
信号５２を送ってポンプを制御し、信号５６を送ってバ
イパスバルブ４７を制御する。アクチュエータ１８が、
過大負荷のためにストールしたりせずに、通常のように
作動しいてると、制御ユニット３４は、ポンプ圧力を圧
力変調マップ７６の値に等しいか、それよりも小さい値
に維持する。ハイブリッド制御装置９０は圧力センサ４
８から信号５０を受け、圧力変調マップ７６から信号８
９を受けて高い方の圧力値を選定し、例えばアクチュエ
ータ１８がストールしているか、又は重負荷に抗して動
いているかによってバイパスバルブ４７を制御する。
【００１４】以上説明した駆動装置１０は、主オープン
センターバルブの代わりとなり、ストール条件が検知さ
れたとき系内圧力を修正することが理解できるであろ
う。クローズドセンターバルブを使用する装置は、寸
法、価格及び主制御バルブの複雑さを減少させ、バルブ
スプールとは独立に制御を可能にする。ハイブリッド制
御装置を使用することで、アクチュエータ負荷圧力が増
加したときにもレバーのデッドバンドを不変に維持で
き、その結果、アクチュエータ１８のより精密な制御が
可能となる。他の特徴、利点等はこの説明、図面及び特
許請求の範囲を検討すれば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の油圧装置の概略図である。
【図２】 制御ユニットの概略図である。
【図３】 レバーの動きとアクチュエータ速度を示す図
表である。
【符号の説明】
１０・・・油圧駆動装置、１１・・・油圧回路、１２・
・・電気制御装置、１３・・・油圧ポンプ、１４・・・
流体リザーバ、１８〜２０・・・油圧アクチュエータ、
２２〜２４・・・方向性制御バルブ、３４・・・制御ユ
ニット。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 建設機械用の油圧駆動装置であって、 流体リザーバからの流体を圧力のもとで供給するポンプ
    と、 加圧流体により選択的駆動される少なくとも１つの油圧
    アクチュエータと、 前記ポンプに並列に接続され、流体の流れを遮断する
    「オフ」位置と第１及び第２の油圧アクチュエータへの
    流体の流れを制御する少なくとも１つの「オン」位置と
    を有する少なくとも１つのクローズドセンター型方向性
    制御バルブと、 該油圧アクチュエータのための信号を発生する少なくと
    も１つの制御装置と、 前記制御装置からの信号に応答して前記制御バルブを作
    動させる制御ユニットと、 前記ポンプから前記リザーバに戻るバイパスラインと、 前記バイパスラインに配置された無段階位置を持つバイ
    パスバルブと、 前記油圧アクチュエータの負荷圧力を検知して該負荷圧
    力に応答して前記制御信号を修正するハイブリッド制御
    装置と、を備えることを特徴とする油圧駆動装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した油圧駆動装置であっ
    て、 前記制御ユニットが前記制御装置の位置に対するポンプ
    圧力を定める圧力マップと、検知した負荷圧力に対して
    前記ポンプ圧力を修正する第２圧力マップと、該修正し
    たポンプ圧力を選択する手段と、を備えることを特徴と
    する油圧駆動装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載した油圧駆動装置であっ
    て、 前記ハイブリッド制御装置が前記アクチュエータ内の圧
    力を検知して前記ポンプ圧力をアクチュエータ圧力より
    高い値にまで高めることを特徴とする油圧駆動装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載した油圧駆動装置であっ
    て、 前記ハイブリッド制御装置は、前記アクチュエータ圧力
    が変調マップ圧力より高いとき、前記ポンプ圧力信号を
    前記第１圧力マップと前記選択手段との間で修正するこ
    とを特徴とする油圧駆動装置。
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