WO1991013218A1 - Hydraulic driving device of construction machinery - Google Patents

Description

明. 細 書 建設機械の油圧駆動装置

技術分野

本発明は、 例えばパワーシ ョ ベル、 シ ョ べルド一ザ ブルドーザ等の建設機械における走行機またはバケッ ト、 チル ト、 旋回等の作業機のような油圧駆動装置に 関するものである。

背景技術

従来、 前述されたような建設機械における走行、 作 業等の種々の仕事内容に応じて装備される走行機、 作' 業機等の油圧駆動装置は、 この油圧駆動装置における 油圧によって駆動される油圧駆動機構の油圧配管系に 一定油圧供給速度でもつて、 例えば油圧コ ント D —ラ バルブ、 油圧ポンプ等により油圧が供給されている。 言い換えれば、 一定油圧供給速度で油圧が直線的に昇 圧または降圧されるように して供給される油圧によつ て油圧駆動機構は駆動されている。

しかしながら、 前述されたものにおいては、 一定油 圧供給速度で油圧が供給されているために、 油圧供給 速度が速い場合には油圧の立上がりの不感帯区間後に おいて油圧駆動機構が急激に起動も しく は停止するよ うになり、 起動、 停止時にシ ョ ッ クが生じるという問 題点を有している _c また、 油圧供給速度が遅い場合に は、 油圧駆動機構の動作が緩慢となり、 起動、 停止時 のシ ョ ッ クは く る も の動作遅れが生じるという 問題点を有している。

特に、 同一油圧駆動装置において動作速度を ' 2通り 以上に選択できる場合、 例えば走行ハイ モー ドおよび 走行ロ ーモー ド、 または掘削モー ド （普通速度モー ド） および整正モー ド （ 1 Z 2速度モー ド） を有する装置 においては、 一方のモー ドでは起動、 停止時のシ ョ ッ クが大き く 、 他方のモー ドでは動作遅れが生ずるとい う問題点を有している。

本発明は、 前述の問題点を解消することを目的と し て、 起動、 停止時のショ ッ クが防げるとともに、 動作 遅れを抑えられる建設機械の油圧駆動装置を提供する とにある _c

発明の開示

本発明は、 前述された目的を達 するために、 本発 明による建設機械の油圧駆動装置は、

(a) 油圧により駆動される油圧駆動機構、

(b) この油圧駆動機構に対する油圧配管系に油圧を供 給する油圧供給手段および 一

(0 この油圧供給手段を制御して、 油圧供給にもとづ く前記油圧配管系における油圧供給速度を、 油圧の 立上がる不感帯区間後 所定区間において小とする 制御手段

を具えるものである。 '

なお、 前記制御手段は、 前記油圧配管系における油 圧供給速度を定める前記油圧供給手段の複数個の制御 モジュ レー シ ョ ンパター ンを有するとともに、 これら 複数個の制御モジュ レー シ ョ ンパター ンのうちの動作 モー ドによ って選択される制御モジユ レ一 シ ョ ンパタ ーンにもとづいて前記油圧供給手段を制御するもので あっても良い。 また、 前記油圧供給手段は、 油圧コ ン ト ロ 一ラバルブおよびまたは油圧ポ ンプであり得る。 以上のように、 本発明においては、 油圧配管系にお ける油圧供給速度、 言い換えれば油圧の昇圧速度また は降圧速度を、 油圧の立上がる不感帯区間後に続く、 感帯区間 （第 2図に示される I 〜！！区間） における所 定区簡において小とする。 言うなれば、 油圧駆動機構 に大きな運動量を与えるその所定区間においては油圧 供給速度を小にして油圧駆動機構の動きを緩徐するの である。 一方、 油圧駆動機構に大きな運動量を与えな い不感帯区間および感帯区間の所定区間以外において は油圧供給速度を犬に保って油圧駆動機構の動きを速 いようにする。 したがって、 油圧駆動機構の運動状態 が瞬発的に転移することが抑止され、 動き全体が滑ら かに流れるようになり、 起動、 停止時のショ ッ クが防 がれる。 また、 不感帯区間および感帯区間の所定区間 以外においては動きが速いように保たれていることか ら、 動作遅れが抑えられる _c さ らに、 同一装置におい て動作速度が異なる 2通り以上の動作モー ドを有する 場合には、 両モ一 ドにおいて起動、 停止時のショ ッ ク が防がれ、 また動作遅れが抑えられる。

図面の簡単な説明 ， 第 1図および第 2図は、 本発明による建設機械の油 圧駆動装置の好ま しい実施例を説明するための図面で あって、 第 1図は油圧系のブ□ ッ ク図、 第 2図は制御 モジユ レ一ショ ンパターンのパターン図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明による建設機械の油圧駆動装置の実施例につ き、 図面を参照しつつ説明する :

例えば、 履帯を装着して、 前後進、. 転向自在なパヮ —ショベル等の建設機械においては、 油圧駆動装置で あるバケツ ト、 チル ト、 旋回等の作業機が設けられて いる。 この作業機は第 1図において例示されているよ うな油圧系を有している e

第 1図において、 電気レバーによって構成されてい る操作レバー 1 による、 第 2図に示されているような

" 0 " の最小値から "フルス ト ローク " の最大値まで の範囲における後述する急操作 （破線 a ) 、 普通操作

(破線 b ) 、 ゆっ く り操作 （破線 c ) 、 逆操作 （破線 z ) 等の操作状態にもとづく操作信号は、 コ ン ト ロー ラ 2 に与えられる。 このコ ン ト ローラ 2 には、 建設機 械、 さ らには作業機の置かれている動作条件により 自 動的に掘削モー ド、 整正モー ド等の動作モー ドを選択 切換え設定指定する自動モー ド設定部 3、 および動作 状態に応じてオペレータがそれら動作モー ドを選択切 換え設定指定するマ二ュ 了ルモー ド切換ス ィ ッ チ部 4 からの設定指定される動作モー ドにもとづく設定モー ド信号が与えられる。 これら操作レバ一 1 からの操作 信号、 および自動モー ド設定部 3 、 マニュ アルモー ド 切換スィ ツチ部 4からの設定モー ド信号にもとづき、 コ ン ト ローラ 2 は予め設定されている本実施例におい ては 3種類の制御モジユ レー シ ヨ ンパタ ー ンを選択す る等によって、 バケツ ト、 チル ト 、 旋回等のための油 圧駆動機構 5 に対する油圧配管系に供給する油圧供給 速度を制御している。 言い換えれば、 コ ン ト ローラ 2 は前後進、 転向用の建設機械の走行エ ンジ ン 6 により 駆動される油圧ポ ンプ 7 のポ ンプ速度と、 この油圧ポ ンプ 7 により加圧された圧油の流路選択および流量調 整する油圧コ ン ト 口 一ラバルブ 8のスプール駆動とに おいて緩急を持たせて、 油圧供給速度を選択される制 御モジュ レ一 シ ョ ンパター ン等により制御している。

なお、 オペ レータがマニュ アルモー ド切換スィ ツチ 部 4 により動作モー ドを選択切換え設定指定を行なつ ている場合には、 コ ン ト ローラ 2 に与えられる設定モ ー ド信号は、 このマニュ アルモー ド切換スィ ッ チ部 4 による設定モー ド信号が自動モー ド設定部 3 による設 定モー ド信号に優先されてコ ン ト ϋーラ 2 においては 処理される。

まず、 自動モー ド設定部 3またはマニュ アルモ一 ド 切換スィ ツチ部 4 により設定指定される動作モー ドと、 コ ン ト ローラ 2の有する 3種類の制御モジユ レ一 シ ョ ンパタ ー ンとの関係について、 第 2図を参照しつつ説 明する。 なお、 実線 A、 B、 Zが 3種類の制御モジュ レー シ ョ ンパター ンを示している c

第 2図において見られるように、 制御モジユ レーシ ヨ ンパタ ー ン A、 B、 Zにおいては、 初期の油圧の立 上がる不感帯区間および終期の油圧駆動機構 5 に大き な運動量を与えられることがない感帯区間の部分区間 を除き、 油圧が立上がって充分な作動効果が得られ、 油圧駆動機構 5 に大きな運動量を与えることになる中 期の感帯区間 （ Ι〜Π ) の部分区間、 本実施例におい てはス ト ロークの中間の約 3 0 %の区間においては油 圧供給速度を他の区間と比較して小に設定している。 要するに、 油圧駆動機構 5 に大きな運動量を与える中 期の感帯区間の部分区間においては油圧駆動機構 5の 動きを緩徐して起動、 停止時のシ ョ ッ クを防いでいる _c しかし、 油圧駆動機構 5 に大きな運動量を与えること がない初期の不感帯区間および終期の感帯区間の部分 区間においては、 油圧供給速度を小にすることなく動 きを速めに保って動作遅れを抑えている。 なお、 中期 の感帯区間の部分区間において油圧供給速度を小にす るこ とはシ ョ ッ クの他に油圧ポンプ 7 による油圧配管 系におけるキャ ビテー シ ョ ンの発生を防いでいる。

これら制御モジュ レー シ ョ ンパター ン A、 B、 Zの うちから、 自動モー ド設定部 3およびマニュ アルモ一 ド切換ス ィ ツチ部 4 により設定指定される動作モー ド 等にもとづき、 次のようにコ ン ト ローラ 2 は所定の制 御モジュ レー シ ョ ンパター ン A、 B、 Zを選択する。 設定指定される動作モー ドが、 例えば作業機のパヮ — シ ョ ベルの場合を例にとって、 掘削モ一 ドであると きには重掘削にはシ ョ ッ クがなく ソ フ トな挙動となる 制御モジュ レ一 シ ョ ンパタ ー ン Bを、 また整正モー ド であるときには精度的に遅れがない制御モジユ レー シ ヨ ンパタ ー ン Aを選択する。 なお、 特に走行機につい て言えば、 走行ハイモー ドであるときには慣性の影響 を少なくするためにショ ッ クが一層少ない制御モジュ レ一シ ョ ンパタ ー ン Bを、 また走行口一モー ドである ときには遅れがない制御モジュ レー シ ョ ンパター ン A を選択するようになる 一方、 操作レバ一 1 が "フル ス ト ローク " から " 0 " に逆操作される場合には、 設 定指定される動作モー ドにもかかわりなく 、 常に制御 モジュ レー シ ョ ンパタ 一 ン Zを選択する。

次に、 選択されるモジュ レー シ ョ ンパタ ー ン A、 B、 と、 操作レバー 1 の操作状態との関係における油圧 供給速度の制御につき、 同様に第 2図を参照しつつ説 明する。

まず、 第 2 図において、 破線 a は操作レバ一 1 を " 0 " の最小値から "フルス ト ローク " の最大値まで 一瞬に持って行き瞬時的に油圧供給速度を上げよう と する急操作状態を示し、 破線 c は操作レバ— 1 を " 0 " の最小値から "フルス ト ローク " の最大値までゆつ く り持って行きゆつ く りと油圧供給速度を上げようとす るゆつ く り操作状態を示している。 また、 破線 bはそ れらの急操作状態とゆつ く り操作状態との間の普通操 作妆態、 破線 z は被線 aの急操作状態に似た傾向の逆 操作状態を示している。 なお、 破線 aで示されている 急操作状態、 破線 bで示されている普通操作状態およ び破線 で示されている逆操作状態においてはそのま まそれら直線的な被線 a、 b、 zが示しているように 一定油圧供給速度で油圧を供給するように制御すれば、 当然に油圧駆動機構 5の起動、 停止時のショ ックは避 けられないものである。 特に、 急操作状態または逆操 作状態のように瞬時的に "フルス ト ローク " または " 0 " に達する場合にはその傾向は顕著である。

ところで、 設定指定される動作モ.一ドにもとづき制 御モジュ レ一シ ョ ンパタ ー ン Aが選択されている場合 には、 操作レバー 1 の操作状態が破線 aで示されてい る急操作状態のときには制御モジュ レー ショ ンパタ一 ン Aにしたがって、 また破線 b、 cで示されている普 通操作状態、 ゆつ ぐり操作状態のときにはその普通操 作状態またはゆつ く り操作状態のままその操作状態に したがうようにして油圧供給速度が制御される。 した がって、 少なく とも急操作状態においては油圧駆動機 構 5の動作遅れが抑えられながらシ≡ ッ クが防がれる ようになる。 また、 制御モジユ レ一 シ ョ ンバター ン Bが選択され ている場合には、 破線 a 、 bで示されている急操作状 態、 普通操作状態のときには制御モジュ レー シ ヨ ンパ ター ン Bにしたがって、 破線 cで示されているゆつ く り操作状態のときにはそのゆつ く り操作状態のままそ の操作状態にしたがうようにして油圧供給速度が制御 される。 したがって、 急操作状態および普通操作状態 において油圧駆動機構 5の動作遅れが抑えられながら ショ ッ クが防がれる。

同様に、 制御モジュ レー シ ョ ンパター ン Zが選択さ れている場合には、 破線 2で示されている逆操作状態 のときには制御モジュ レー シ ョ ンパタ ー ン Zにしたが つて油圧供給速度が制御され、 動作遅れが抑えられな がらショ ッ クが防がれる。

本実施例においては、 予め設定されている制御モジ ユ レー シ ヨ ンパター ン A、 B、 Zにより、 油圧の立上 がる不感帯区間後の所定区間において油圧配管系にお ける油圧供給速度を小と している。 しかしながら、 操 作レバ一 1 の操作状態から得られる操作曲線夫々から 直接に演算することにより前記区間において油圧供給 速度を小にして、 動作遅れを抑えながらシ ョ ッ クを防 止するようにしても良い。

産業上の利用可能性

本発明によれば、 油圧駆動機構の起動、 停止時にお けるショ ッ クが防止されるとともに、 動作遅れを抑え ることができるために、 特に建設機械におけるバケ ッ ト、 チル ト、 旋回等の作業機の他に走行機に用，いても 好適なものである。

Claims

請求の範囲

1. ( a) 油圧により駆動される油圧駆動機構、

( b) この油圧駆動機構に対する油圧配管系に油圧を 供給する油圧供給手段および

( c) この油圧供給手段を制御して、 油圧供給にもと づく 前記油圧配管系における油圧供給速度を、 油 圧の立上がる不感帯区間後の所定区間において小 とする制御手段

を具えることを特徴とする建設機械 Ο油圧駆動装置 ₍

2. 前記制御手段は、 前記油圧配管系における油圧供 給速度を定める前記油圧供給手段の複数個の制御モ ジユ レー シ ヨ ンパター ンを有するとと もに、 これら 複数個の制御モ ジユ レー シ ヨ ンパタ ー ンのうちの動 作モー ドによって選択される制御モジュ レー シ ョ ン バター ンにもとづ：、て前記油圧供給手段を制御する ことを特徴とする請求項 i に記載の建設機械の油圧 駆動装置。

3. 前記油圧供給手段は、 油圧コ ン ト D — ラ バルブお よびまたは油圧ポンプであることを特徴とする請求 項 1 または 2 に記載の建設機械の油圧駆動装置。