WO1992018710A1

WO1992018710A1 - Hydraulic driving system in construction machine

Info

Publication number: WO1992018710A1
Application number: PCT/JP1992/000463
Authority: WO
Inventors: Tomohiko Yasuda; Yukio Aoyagi
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1992-10-29
Also published as: EP0533958A1; DE69220743D1; US5295795A; DE69220743T2; EP0533958A4; EP0533958B1; KR970001727B1

Description

明細書 -建設機械の油圧駆動装置技術分野

本発明は油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に係り、特に流れ抵抗要素により発生した制御圧力に応じて油圧ポンプの吐出流量を制御する建設機械の油圧駆動装置に関する。背景技術

従来の建設機械の油圧駆動装置は、特公平 1 一 2 5 9 2 1号公報に記載のように、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプレギュレー夕と、油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧ァクチユエ一夕と、油圧ポンプから複数の油圧ァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御するセンターバイパス方式の複数の方向切換弁と、複数の方向切換弁のセンターバイパスを直列にタンクに接続するセンターバイパスラインと、センターバイパスラインの下流側に設けられ、制御圧力を発生させる流れ抵抗要素、例えば固定絞りと、固定絞りにより発生した制御圧力を検出し、対応する電気信号を出力する圧力検出装置と、圧力検出装置から出力される電気信号の値と油圧ポンプの吐出流量との関係を特定する 1つのポンプ流量特性が予め設定され、そのポンプ流量特性に基づき圧力検出装置から出力される電気信号の値に対応する吐出流量を求め、その吐出流量に相当する信号を駆動信号として岀カする関数発生器とを備え、この駆動信号によりポンプレギユレ一夕を駆動する構成となつている。

以上の従来技術において、複数の方向切換弁の各センターバイパスにはプリ一ドオフ用の可変絞りが設けられ、この可変絞りは対応する方向切換弁が中立位置にあるときには全開し、方向切換弁の操作量が増加するにしたがって開度を減少させる。これにより方向切換弁が中立位置にあるときにはセンタ一バイパス流量が最大となるで、固定絞りにより発生する制御圧力も最大となり、方向切換弁の操作量が增加するに伴ってセンタ一バイパス流量は減少し、制御圧力も減少する。関数発生器に設定されたポンプ流量特性は、この制御圧力が小さくなるにしたがつて油圧ポンプの吐出流量を大きくするように設定され、これにより油圧ポンプの吐出流量は方向切換弁の操作量に応じて增加するよう制御される。

ところで、油圧ショベル等の建設機械で実施される作業には種々の作業があり、作業の種類によつて方向切換弁に要求される制御特性が異なる。例えばクレーン作業等の微操作を要求される作業では、メ一夕リング特性に優れた制御特性が要求され、掘削作業等、作業量の要求される作業ではメ一夕リングの立ち上がりの良い、大流量を出しゃすい制御特性が要求される。

しかしながら、上記従来の油圧駆動装置では、関数発生器での設定に対応して油圧ポンプの吐出流量の制御特性が一義的に決まつてしまい、これに対応して方向切換弁の制御特性も一義的に決まつてしまうので、特定種類以外の作業では良好な操作性を確保できないという問題があつた。

すなわち、上記従来の油圧駆動装置では関数発生器での設定に対応して次のように方向切換弁の制御特性が決まる。例えば、 1つの方向切換弁を操作したとき、油圧ポンプの吐出流量は上記のように関数発生器での設定に対応して制御され、この制御された流量が方向切換弁に供給される。方向切換弁では、そのときの操作量（ストローク）により決まるプリ一ドオフ用の可変絞りの開口面積に対応して、ポンプ吐出流量からそのブリードオフ用の可変絞りを通つて流出する流量（センターバイパス流量）を差し引いた残りの流量がァクチユエ一夕に供給される。このとき、油圧ポンプの吐流量の弁ストロークに対する制御特性は一定で、かつプリ一ドオフの可変絞りの弁ストロークに対する開度特性も一定なので、方向切換弁のメ一タリング特性等のァクチユエ一夕に供給される圧油の流量に関する制御特性も一定となる。

したがって、関数発生器に設定されるポンプ流量特性を、例えば掘削作業等、作業量の大きい作業に適した制御特性が得られるよう設定した場合には、例えばクレーン作業等の微操作を要求される作業では微操作を行うのが困難となる。反対に、関数発生器に設定されるポンプ流量特性を、例えばクレーン作業等の微操作を要求される作業に適した制御特性が得られるよう設定した場合は、例えば掘削作業等、作業量の大きい作業では動作が緩慢となり、効率の良い作業を行うことができない。

本発明の目的は、油圧ポンプの流量特性を変更可能とすることにより方向切換弁の制御特性を変更可能とし、異なる種類の複数の作業に対して良好な操作性を確保できる建設機械の油圧駆動装置を提供することである。発明の開示

上記目的を達成するため、本発明によれば、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプレギユレ一夕と、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧ァクチユエ一夕と、前記油圧ポンプから前記複数の油圧ァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する複数の方向切換弁と、低圧回路と、前記複数の方向切換弁のセンターバイパスを直列に前記低圧回路に接続するセンターバイパスラインと、前記センタ一バイパスラインに設けられ、それぞれ対応する方向切換弁に連動して開度を変化させるブリードオフ用の複数の絞り手段と、前記センタ一バイパスラインに設けられ、制御圧力を発生させる流れ抵抗手段と、前記制御圧力を検出し、.対応する電気信号を出力する圧力検出手段とを備え、この圧力検出手段から出力される電気信号により前記ポンプレギュレー夕の駆動信号を与え、この駆動信号に応じてポンプレギュレー夕を駆動する建設機械の油圧駆動装置において、（ a ) 前記圧力検出手段から出力される電気信号の値と前記油圧ポンプの吐出流量との関係を特定する複数のポンプ流量特性を予め設定した記憶手段と： ( b ) 前記記憶手段に設定された複数のポンプ流量特性のうちの 1 つを選択する指令信号を出力する選択手段と；（ c ) 前記指令信号で選択されたポンプ流量特性に基づき前記圧力検出手段から出力される電気信号の値に対応する吐出流量を求め、その吐出流量に相当する信号を前記駆動信号として出力する演算手段と；を備えることを特徵とする建設機械の油圧駆動装置が提供される。

以上のように構成した本発明の油圧駆動装置においては、記憶手段に複数のポンプ流量特性を予め設定し、選択手段から出力される指令信号によりそのうちの 1つを選択し、この選択したポンプ流量特性を用いて油圧ポンプの吐出流量を制御するので、ポンプ流量特性を変更することによりこれに対応して方向切換弁の制御特性を変更することができ、これにより作業内容に応じて方向切換弁の制御特性を変更し、異なる種類の複数の作業に対して良好な操作性を確保することができる。

好ましくは、前記記憶手段及び演算手段はマイクロコンピュー夕で構成され、前記選択手段は前記指令信号を前記マイクロコンピュ一夕に出力する手動装置である。

また、好ましくは、前記圧力検出手段は前記流れ抵抗手段の上流側の圧力を検出する手段である。この圧力検出手段は前記流れ抵抗手段の前後差圧を検出する手段であつても良い。

また、好ましくは、前記記憶手段に予め設定された複数のポンプ流量特性は、最小値及び最大値の複数組の設定値を含み、前記選択手段から出力された指令信号によりこれら複数組の設定値のうちの 1組が選択される。

ここで、ポンプ流量特性の最小値を小さくすればするほど、油圧ポンプの最小吐出流量が小さくなり、エネルギロスの少ない経済的な運転が可能となる。また、ポンプ流量特性の最大値を大きくすればするほど、油圧ポンプの最大吐出流量が大きくなり、ァクチユエ一夕に大流量を供給することが可能となり、作業量を増大することができる。更に、ポンプ吐出流量の最大値と最小値との偏差を小さくすればするほどポンプ吐出流量の変化割合は小さくなり、方向切換弁でのメータリング特性が良好となり、偏差を大きくすればするほどポンプ吐出流量の変化割合は大きくなり、方向切換弁でのメ一夕リングの立ち上がりの良い制御特性が得られる。したがって、ポンプ流量特性の最小値及び最大値を複数組用意し、そのうちの 1組を適宜選択することにより、油圧ポンプ 1の流量特性を任意に設定し、所望の方向切換弁の制御特性を実現することができる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1の実施例による建設機械の油圧駆動装置を示す回路図である。

図 2は、図 1 に示す方向切換弁の過度的な位置を示す説明図である

図 3は、図 1 に示す方向切換弁のストロークに対するブリードォフ用可変絞り、メータインの可変絞り、メータアウトの可変絞りのそれぞれの開度特性を示す図である。

図 4は、図 1 に示すポンプレギュレー夕の詳細を示す回路図である

図 5 は、図 1 に示す制御装置のハード構成を示す図である。

図 6は、図 5 に示す R 0 Mに予め記憶してある複数のポンプ流量特性を示す図である。

図 7は、図 1 に示す電磁弁に入力される駆動信号とこれから出力される駆動圧力との関係を示す図である。

図 8は、図 1 に示すレギユレ一夕に作用する駆動圧力とこれにより制御されるポンプ吐出流量との関係を示す図である。

図 9 は、図 5に示す R O Mに格納されている制御プログラムを示すフローチャートである。

図 1 0は、図 1 に示す油圧駆動装置の制御圧力とポンプ吐出流量との関係を示す図である。

図 1 1は、図 1 に示す方向切換弁のストロークに対するポンプ吐出流量との関係を示す図である。

図 1 2は、図 1 に示す方向切換弁のァクチユエ一夕に供給される圧油の流量に関する制御特性を示す図である。

図 1 3は、本発明の第 2の実施例による油圧駆動装置を示す回路図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施例を図面により説明する。これら実施例は本発明を油圧ショベルの油圧駆動装置に適用したものである。

まず、本発明の第 1の実施例を図 1〜図 1 2により説明する- 図 1において、本発明の油圧駆動装置は、可変容量型の ¾圧ボンプ 1 と、この油圧ポンプ 1の吐出流量を制御するポンプレギユレ一夕 2 と、油圧ポンプ 1からの圧油により駆動されるブームシリンダ一、アームシリンダー等のァクチユエ一夕 7を含む複数の油圧ァクチユエ一夕と、油圧ポンプから油圧ァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御するセンターバイパス方式の複数の方向切換弁 4 A , 4 B , 4 C , 4 Dと、油圧ポンプ 1 の吐出管路 2 0 に接続されかつ複数の方向切換弁 4 A , 4 B , 4 C， 4 Dのセンターバイパスを直列にタンク 2 1を含む低圧回路 2 2に接続するセンターバイパスライン 2 3 と、センターバイパスライン 2 3 の最下流に設けられ、制御圧力を発生させる固定絞り 5 と、吐出管路 2 0の最大圧力を制街するメインリリーフ弁 3 と、センターバイパスライン 2 3に大流量が流れたとき作動するサージ力ットリリーフ弁 6 とを備えている：また、本実施例の油圧駆動装置は、固定絞り 5の上流側に発生した制御圧力 P Zを検出し、対応する電気信号 E ( P Z ) を出力する圧力検出装置 8—と、ァクチユエ一夕 7等で実施される各種の作業を想定して、圧力検出装置 8から出力される電気信号 E ( P Z ) の値と油圧ポンプ 1の吐出流量 Qとの関係を特定する複数のボンプ流量特性が予め設定され、そのポンプ流量特性に基づき圧力検出装置 8 から出力される電気信号 E ( P Z ) の値に対応する吐出流量 Qを求め、その吐出流量 Qに相当する駆動信号 E Dを出力する制御装置 9 と、この制御装置 9で設定された複数のポンプ流量特性のうちの 1 つを選択する指令信号 E Sを出力する手動操作の選択装置 1 2 と、制御装置 9から出力される駆動信号 E Dに応じて駆動する電磁弁 1

0 とを備えており、上述したレギュレー夕 2 は、電磁弁 1 0から出力される駆動圧力 P Pに応じて駆動するようになつている。

以上の構成において、複数の方向切換弁 4 A， 4 B , 4 C , 4 D には、図 2 に示すようにメータインの可変絞り 2 4 a， 2 4 b (以下 2 4で代表する）及びメータアウトの可変絞り 2 5 a， 2 5 b

(以下 2 5で代表する）が形成されていると共に、そのセンタ一バィパスにはブリードォフ用の可変絞り 2 6が設けられている。これらメ一タインの可変絞り 2 4及びメ一タァゥトの可変絞り 2 5 とブリードオフ用の可変絞り 2 6の弁ストロ一ク S と開口面積 Aとの関係は図 3に示すようである。すなわち、図中、 2 7， 2 8がメータインの可変絞り 2 4及びメータァゥ卜の可変絞り 2 5の開口面積の特性であり、 2 9がブリードオフ用の可変絞り 2 6の開口面積の特性であり、メータィンの可変絞り 2 4及びメータァゥトの可変絞り 2 5は弁ストロークが 0のとき（方向切換弁が中立位置にあると-き）には全閉し、弁ストロークが増加するにしたがって開口面積を増加させるのに対して、ブリードオフ用の可変絞り 2 6 は弁ストロークが零のときには全開し、弁ストロークが増加するにしたがって開口面積を減少させる関係となっている。このようにブリードオフ用の可変絞り 2 6の開度特性を設定することにより、例えば方向切換弁 Aが中立位置にあるときにはセンターバイパスを流れる流量（センタ一バイパス流量）は最大となり、固定絞り 5 により発生する制御圧力も最大となり、方向切換弁 4 Aの操作量が増加するにしたがいセンターバイパス流量は減少し、制御圧力も減少する。一方、ァクチユエ一夕 7に圧油を供給して駆動する通常の動作時、ァクチュエータ 7にはポンプ吐出流量からプリ一ドオフ用の可変絞り 2 6を通って流出する流量（センターバイパス流量）を差し引いた残りの流量が供給されるので、ァクチユエータ 7に供給される圧油の流量に関する方向切換弁の制御特性は、プリ一ドオフ用の可変絞り 2 6 の開度特性と油圧ポンプ 1の流量特性によつて決まる特性となる _c ポンプレギユレ一夕 2は、図 4に示すように、油圧ポンプ 1の押しのけ容積可変部材例えば斜板 3 0を駆動するピストン · シリンダ装置 3 1 と、前述の電磁弁 1 0から出力される駆動圧力 P Pに応答してピストン · シリンダ装置 3 1へ供給される圧油の流量を調整し、油圧ポンプ 1の斜板傾転量を制御する第 1のサーボ弁 3 2 と、ボンプ吐出圧力に応答してピストン · シリンダ装置 3 1へ供給される圧油の流量を調整し、油圧ポンプ 1 の斜板傾転量を制御する入力トルク制限用の第 2のサーボ弁 3 3 とを備えている。

制御装置 9 はマイクロコンピュータで構成され、図 5 に示すように、圧力検出装置 8から出力される電気信号 E ( P Z ) と選択装置 1 2から出力される指令信号 E S とをデジタル信号に変換する A / Dコンバ一夕 9 a と、中央演算装置（ C P U ) 9 b と、上記複数のポンプ流量特性及び制御手順のプログラムを格納するリ一ドオンリ一メモリ（R O M ) 9 c と、演算途中の数値を一時記憶するランダムアクセスメモリ（R A M ) 9 d と、出力用の I Z 0インタフヱイス 9 e と、上述の電磁弁 1 0 に接続される増幅器 9 g とを備えている o

R O M 9 cに設定された複数のポンプ流量特¾は図 6 に示す第 1 のボンプ流量特性 4 0、第 2のボンプ流量特性 4 1及び第 3のボンプ流量特性 4 2を含んでいる。

第 1のボンプ流量特性 4 0は、制御圧力 P Zが限界値 P Z 2より大きいときには第 1の最小値 E D I aの駆動信号 E Dを出力し、制御圧力 P Zが限界値 P Z 1より小さいときには第 1の最大値 E D 2 aの駆動信号 E Dを出力し、制御圧力 P Zが P Z 1 と P Z 2の間にあるときには、

E D = - { (E D 2 a - E D l a) / (P Z 2— P Z 1 ) }

• P Z + E D 3 a - ( 1 ) の演算で得られる駆動信号 E Dを出力する特性となっている。なお、

( 1 ) 式で E D 3 aは第 1の最小値 E D l a と第 1の最大値 E D 2 a との間の値を演算するのに使用する第 1の助数である。

第 2のボンプ流量特性 4 1は、制御圧力 P Zが限界値 P Z 2より大きいときには第 2の最小値 E D l b (> E D 1 a ) の駆動信号 E Dを出力し、制御圧力 P Zが限界値 P Z 1より小さいときには第 2 の最大値 E D 2 b (< E D 2 a ) の駆動信号 E Dを出力し、制御圧力 P Zが P Z 1 と P Z 2の間にあるときには、

E D = - { (E D 2 b - E D l b) / (P Z 2— P Z 1 ) }

• P Z + E D 3 b - ( 2 ) の演算で得られる駆動信号 E Dを出力する特性となっている。なお、

(2) 式で E D 3 bは第 2の最小値 E D l b と第 2の最大値 E D 2 bとの間の値を演算するのに使用する第 2の助数である。

第 3のボンプ流量特性 4 2は、制御圧力 P Zが限界値 P Z 2より大きいときには第 3の最小値 E D l c (> E D 1 b ) の駆動信号 E Dを出力し、制御圧力 P Zが限界値 P Z 1より小さいときには第 3 の最大値 E D 2 c (< E D 2 b ) の駆動信号 E Dを出力し、制御圧力 P Zが P Z 1 と P Z 2の間にあるときには、

' E D = - { (E D 2 c - E D l c ) / ( P Z 2 - P Z 1 ) }

• P Z + E D 3 c ·'· ( 3 ) の演算で得られる駆動信号 E Dを出力する特性となっている。なお、 (3) 式で E D 3 cは第 3の最小値 E D 1 c と第 3の最大値 E D 2 cとの間の値を演算するのに使用する第 3の助数である。

以上のように、第 1〜第 3のポンプ流量特性 4 0〜 4 2は、それぞれ第 1の最小値 E D 1 aと第 1の最大値 E D 2 a と第 1の助数 E D 3 a、第 2の最小値 E D 1 bと第 2の最大値 E D 2 bと第 2の助数 E D 3 b、第 3の最小値 E D 1 cと第 3の最大値 E D 2 cと第 3 の助数 E D 3 cからなる 3組の設定値で構成されている。

ここで、第 1〜第 3の最小値 E D 1 a , E D l b， E D l cは油圧ポンプ 1の最小吐出流量を与える設定値であり、この値を小さくすればするほど、最小吐出流量が小さくなり、エネルギロスの少ない経済的な運転が可能となる。また、第 1〜第 3の最大値 E D 2 a E D 2 b E D 2 cは油圧ポンプ 1の最大吐出流量を与える設定値であり、後述するようにこの値が大きくなればなるほどァクチユエ一夕に大流量を供給することが可能となり、作業量を増大することができる。更に、最大値と最小値とのそれぞれの偏差は図 6に示す特性線の傾きを決定する指標であり、その傾きが小さくなればなるほどポンプ吐出流量の変化割合は小さくなり、後述するように方向切換弁でのメ一夕リング特性が良好となり、当該傾きが大きくなればなるほどポンプ吐出流量の変化割合は大きくなり、方向切換弁でのメータリングの立ち上がりの良い制御特性が得られる。

上記した電磁弁 1 0は、図 7に示すように、制御装置 9から出力される駆動信号 E Dの增加に比例して増加する駆動圧力 P Pを出力する特性を有し、上記したレギュレー夕 2の第 1のサ一ボ弁による押しのけ容積可変部材 3 0の制御機能は、図 8に示すように、電磁弁 1 0から出力される駆動圧力 P Pの増加に応じて油圧ポンプ 1の吐出流量 Qが比例的に増加する特性を有している。

上述のように構成した第 1の実施例における動作は、以下の通りである。まず、オペレータがこれから行おうとする作業を想定し、これに適した方向切換弁の制御特性を設定すベく選択装置 1 2を操作する _c 選択装置 1 2からはその操作により対応する指令信号 E Sが制御装置 9に出力される。制御装置 9では、図 9 に示すように、手順 S 1

1でこの指令信号 E Sを入力し、手順 S 1 2で、この指令信号 E S の値が予め記憶させた第 1の設定値 E S c より小さいかどうかの比較を行う。ここで、指令信号 E Sの値が第 1の設定値 E S c より小さいと判定されると、手順 S 1 7に進み、最小値 E D 1を前述した第 1の最小値 E D 1 a に設定し、最大値 E D 2を前述した第 1 の最大値 E D 2 aに設定し、 E D 3を前述した E D 3 aに設定する。すなわち、ポンプ流量特性として上記した図 6に示す第 1のポンプ流量特性 4 0を設定する。一方、手順 S 1 2で否定されると手順 S 1 3に進み、指令信号 E Sの値が予め記憶させた第 2の設定値 E S b

(〉 E S c ) より小さいかどうかの比較を行う。ここで、指令信号 E Sの値が第 2の設定値 E S b より小さいと判定されると、手順 S 1 4に進み、最小値 E D 1を前述した第 3の最小値 E D I c に設定し、最大値 E D 2を前述した第 3の最大値 E D 2 c に設定し、 E D 3を前述した E D 3 c に設定する。すなわち、ポンプ流量特性として上記した図 6 に示す第 3のポンプ流量特性 4 2を設定する。手順 S 1 3で否定されると手順 S 1 5に進み、指令信号 E Sの値が予め記憶させた第 3の設定値 E S a ( > E S b ) より小さいかどうかの比較を行う。ここで、指令信号 E Sの値が第 3の設定値 E S a より小さいと判定されると、手順 S 1 6に進み、最小値 E D 1 を前述した第 2の最小値 E D l bに設定し、最大値 E D 2を前述した第 2の最大値 E D 2 bに設定し、 E D 3を E D 3 bに設定する。すなわち、ポンプ流量特性として上記した図 6 に示す第 2のポンプ流量特性 4 1を設定する。手順 S 1 5で否定されると手順 S 1 7 に進み、上記のように第 1のボンプ流量特性 4 0を設定する。

以上のようにしてボンプ流量特性が決定されると、そのポンプ流量特性に基づく油圧ポンプ 1の吐出流量の制御が行われる。

すなわち、まず、図 1 に示すように方向切換弁 4等がいずれも操作されていないときには、固定絞り 5に流れるセンタ一バイパス流量が最大となるため固定絞り 5の上流側の圧力、すなわち制御圧力 P Zが高圧となり、この高圧の制御圧力 P Zが圧力検出装置 8で検出され、高圧の制御圧力 P Zに相応する大きな値の電気信号 E ( P Z ) が制御装置 9 に出力される。制御装置 9では、図 9 に示すように、まず手順 S 1 1で電気信号 E ( P Z ) を入力し、手順 S 2で、この電気信号 E ( P Z ) の値 P Zが、予め記憶させた図 6 に示す設定値 P Z 1 より小さいかどうかの比較を行なう。今、値 P Zは十分に大きな値であることから、この判別は満足されず、手順 S 3 に移る。この手順 S 3では、値 P -Zが予め記憶させた図 6に示す設定値 P Z 2より大きいかどうかの比較を行なう。今、値 P Zは十分に大きな値であることから、この判別は満足され、手順 S 4に移る。この手順 S 4では、駆動信号 E Dを上記の如く設定された最小値 E D 1 に設定する処理を行ない、手順 S 5に移る。この手順 S 5では、駆動信号 E D ( = E D 1 ) を電磁弁 1 0に出力する処理を行なう - 電磁弁 1 0は、この駆動信号 E D ( = E D 1 ) に応じて図 7に示すように小さな駆動圧力 P Pをレギユレ一夕 2に出力する。レギユレ一夕 2は、この駆動圧力 P Pに応じて作動し、図 8に示すように油圧ポンプ 1から吐出される流量 Qが最小流量となるように当該油圧ポンプ 1の斜扳傾転量を制御する。

このような状態から例えば方向切換弁 4が切換えられると、その切換え動作に伴つてセンタ一バイパス流量が徐々に減少し、圧力検出装置 8で検出される固定絞り 5の上流側の圧力である制御圧力 P Zは次第に小さくなる。これにより、上述した図 9に示す手順 S 3 の判別が満足されなくなり、この手順 S 3から手順 S 6に移る。手 S 6でば、下記の演算が実施される。

E D = - { ( E D 2— E D I ) Z ( P Z 2 - P Z 1 ) } • P Z + E D 3

この演算によつて得られる駆動信号 E Dは、図 6の特性線 4 0 , 4 1 , 4 2の傾斜部分に相当する。すなわち、第 1のポンプ流量特性 4 0が選択されていれば、上記（ 1 ) 式の演算が行われ、第 2のポンプ流量特性 4 1が選択されていれば、上記（ 2 ) 式の演算が行われ、第 3のポンプ流量特性 4 2が選択されていれば、上記（ 3 ) 式の演算が行われる。

手順 S 6の次は前述した手順 S 5に移る。この手順 S 5では前述したように、駆動信号 E Dを電磁弁 1 0に出力する処理を行なう。ここで駆動信号 E Dの値は、徐々に大きくなる値である。電磁弁 1 0は、前述したように駆動信号 E Dに応じて比例的に増加する図 7 に示す駆動圧力 P Pをレギユレ一夕 2に出力する。レギユレ一夕 2 は、この駆動圧力 P Pに応じて作動し、図 8 に示すように油圧ボンプ 1から吐出される流量 Qが最小流量から最大流量に向かつて次第に増加する流量となるように当該油圧ポンプ 1 の斜板傾転量を制御する。

そして、方向切換弁 4が完全に切り換えられ、制御圧力 P Zが図 6に示す設定値 P Z 1 よりも小さくなると、上述した図 6 の手順 S 2の判別が満足され、手順 S 7 に移る。この手順 S 7では、駆動信号 E Dを上記の如く設定された最大値 E D 2 に設定する処理を行ない、手順 S 5 に移る。この手順 S 5では前述したように、駆動信号 E D ( = E D 2 ) を電磁弁 1 0 に出力する。電磁弁 1 0 は、この駆動信号 E D ( = E D 2 ) に応じて図 7に示す最大の駆動圧力 P Pをレギユレ一夕 2に出力する。レギユレ一夕 2 はこの駆動圧力 P Pに応じて作動し、図 8に示すように油圧ポンプ 1から吐出される流量 Qが最大流量となるように油圧ポンプ 1の斜板傾転量を制御する。

このような制御により、固定絞り 5の上流側の圧力である制御圧力 P Z と油圧ポンプ 1から吐出される流量 Qとの関係を、上述した第 1〜第 3のボンプ流量特性 4 0 , 4 1 , 4 2の設定に対応して図 1 0に示す 4 O A, 4 1 A, 42 Aのような関係とすることができる。また、例えば方向切換弁 7のストロ一クと油圧ポンプ 1の吐出流量 Qとの関係を、第 1〜第 3のポンプ流量特性 4 0， 4 1， 4 2 の設定に対応して図 1 1に示す 4 0 B， 4 1 B, 4 2 Bのような関係とすることができる。

そして、前述したように、例えばァクチユエ一夕 7に圧油を供給して駆動する通常の駆動時、ァクチユエ一タ 7にはポンプ吐出流量 Qからプリ一ドオフ用の可変絞り 2 6を通って流出するセンターバィパス流量を差し引いた残りの流量が供給されるが、ここで、ァクチユエ一夕 7の負荷圧力を一定と仮定した場合、ブリードオフ用の可変絞り 2 6を通つて流出可能なセンタ一バイパス流量の弁スト口ークに対する特性は、図 3に示す開度特性 2 9に対応して図 1 2に 2 9 Aで示すようになるので、このときのァクチユエ一夕 7に供給される圧油の流量に関する方向切換弁 4 Aの制御特性は、図 1 1に示すポンプ流量特性 4 0 B, 4 1 B, 42 Bに対応してそれぞれ図 1 2に 40 C, 4 1 C, 42 Cで示すようになる。すなわち、選択装置 1 2の操作で第 1のポンプ流量特性 4 0を選択したときには、メータリングの立ち上がりが良く、大流量が得られる特性 4 0 C力く得られる。またこのときは、特性 4 0 Bのようにボンプ吐出流量の最小値も小さいので、エネルギーロスの小さな効率的な運転が可能となる。また、選択装置 1 2の操作で第 3のボンプ流量特性 4 2を選択したときには、メータリング特性が良く、流量の小さな特性 4 2 Cが得られる。更に、選択装置 1 2の操作で第 2のポンプ流量特性 4 1を選択したときには、メータリング特性及び最大流量共に中間の特性 4 1 Cが設定される。

なお、以上の説明では方向切換弁 4 Aを単独で操作した場合について説明したが、複数の方向切換弁を操作した場合には、その複数の方向切換弁の操作量の合計が増加するにしたがってセンターバイパス流量が減少し、このセンタ一バイパス流量の減少に応じて固定絞り 5の上流側に発生する制御圧力は減少するので、複数の方向切換弁の操作量の合計に対するポンプ吐出流量の関係は図 1 1 に示すのと同様な関係となり、方向切換弁の制御特性に関して上記と同様の作用が得られる。

したがって、第 1のポンプ流量特性 4 0を選択することにより、掘削積込み作業等、作業量を要求される作業を少ないエネルギで効率良く実施することができ、第 3のボンプ流量特性 4 2を選択することにより、クレーン作業等、微操作を要求される作業を容易に実施することが可能となり、第 2のボンプ流量特性 4 1 を選択することにより、整形作業等、そこそこのメータリング特性と作業速度を要求される作業を容易に実施することができる。

以上のように本実施例によれば、制御装置 9の R 0 M 9 Cに第 1 〜第 3のポンプ流量特性 4 0， 4 1， 4 2を予め設定し、選択装置 9から出力される指令信号 E S によりそのうちの 1つを選択し、この選択したポンプ流量特性を用いて油圧ポンプ 1 の吐出流量を制御するので、油圧ポンプ 1の流量特性を任意に変更して方向切換弁 4 A〜 4 Dの制御特性を変更することができ、これにより作業内容に応じて方向切換弁の制御特性を変更し、異なる種類の複数の作業に対して良好な操作性を確保することができる。

また、制御装置 9.の R O Mに設定される複数のポンプ流量特性 4 0〜 4 2を、それぞれ第 1 の最小値 E D l a と第 1 の最大値 E D 2 a、第 2の最小値 E D 1 b と第 2の最大値 E D 2 b、第 3の最小値 E D I c と第 3の最大値 E D 2 cを含む 3組の設定値で構成するので、そのうちの 1-組を選択手段からの指令信号 E Sで選択することにより油圧ポンプ 1 の流量特性を任意に設定し、所望の方向切換弁の制御特性を実現することができる。

本発明の第 2の実施例を図 1 3 により説明する。図中、図 1 に示す部材同等の部材には同じ符号を付している。

本実施例は、圧力検出装置として固定絞り 5の上流側の圧力 P Z と下流側の圧力 P Tとの差圧 P Z— P Tを検出し、電気信号 Ε ( Ρ Ζ— Ρ Τ ) を制御装置 9 Αに出力する差圧検出装置 1 1を設けた構成にしてあり、制御装置 9 Aには差圧検出装置 1 1から出力される電気信号 E ( P Z— P T ) と油圧ポンプ 1 の吐出流量 Q との関係を特定する複数のポンプ流量特性として、図 6に示す関数関係が予め設定してある。その他の構成は図 1 に示す第 1の実施例と同等.である。

このように構成した第 2の実施例にあつては、固定絞り 5の前後差圧 P Z— P Tと油圧ポンプ 1から吐出される流量 Qとの関係は第 1の実施例と同様に図 1 0に示すようになり、その結果例えば方向切換弁 7のストロークと油圧ポンプ 1 の吐出流量 Qとの関係も第 1 の実施例と同様に図 1 1に示すようになるので、第 1の実施例と同等の作用効果を奏することができる。また、第 2の実施例にあっては、固定絞り 5の前後差圧を制御圧力として検出するので、固定絞り 5の背圧である低圧回路 2 2の圧力が変動したとしてもその前後差圧は影響されないため、固定絞り 5の背圧の影響を除くことができ、制御精度を向上できる効果がある。

なお、上記各実施例にあつては、制御圧力を発生させる手段として固定絞り 5を設けたが、この固定絞り 5の代わりにオーバーライド特性を持たせたリリーフ弁を設ける構成にしてもよい。

また、上記各実施例にあっては、電磁弁 1 0を介してレギユレ一夕 2を駆動する構成にしてあるが、制御装置 9又は 9 Aから出力される駆動信号 E Dを直接レギュレー夕に与えて、このレギユレータを駆動させるように構成してもよい。産業上の利用可能性

本発明の建設機械の油圧駆動装置は、以上のように構成してあることから、油圧ポンプの流量特性を変更することにより方向切換弁の制御特性を変更することができ、これにより作業内容に応じて方向切換弁の制御特性を変更し、異なる種類の複数の作業に対して良好な操作性を確保することができる。

Claims

請求の範囲

1. 可変容量型の油圧ポンプ（1: と、この油圧ポンプの吐岀流量を制御するポンプレギユレ一夕（2:! と、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧ァクチユエ一夕 Π:: と、前記油圧ポンプから前記複数の油圧ァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する複数の方向切換弁（4A-4D) と、低圧回路 2) と、前記複数の方向切換弁のセンターバイパスを直列に前記低圧回路に接続するセンターパイパスライン（23)と、前記センターバイパスラインに設けられ、それぞれ対応する方向切換弁に連動して開度を変化させるブリ一ドオフ用の複数の絞り手段（ )と、前記センタ一バイパスラインに設けられ、制御圧力（ΡΖΓを発生させる流れ抵抗手段と、前記制御圧力を検出し、対応する電気信号（E:, を出力する圧力検岀手段（8) とを備え、この圧力検出手段から出力される電気信号により前記ポンプレギュレー夕の駆動信号（ED)を与え、この駆動信号に応じてポンプレギュレータを駆動する建設機械の油圧駆動装置において、

( a ) 前記圧力検出手段（8) から出力される電気信号 ^ の値と前記油圧ポンプ（1) の吐出流量（Q) との関係を特定する複数のポンプ流量特性（40, 41, 42)を予め設定した記億手段 c)と；

(b ) 前記記憶手段に設定された複数のポンプ流量特性：43, 41, 2)のうちの 1つを選択する指令信号を出力する選択手段 (12)と；

( c ) 前記指令信号 iES)で選択されたポンプ流量特倥に基づき前記圧力検出手段（8) から出力される電気信号 "E の値に対応する吐出流量（Q) を求め、その吐出流量に相当する信号 ^前記駆動信号（ED)として出力する演算手段 ' b と：を備えることを特徵とする建設機械の油圧駆動装置。

2. 請求項 1記載の建設機械の油圧駆動装置において、前記記憶手段（9 c)及び演算手段（9 b)がマイクロコンピュータで構成され、前記選択手段が前記指令信号（ES)を前記マイクロコンピュータに出力する手動装置（12)であることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置,

3. 請求項 1記載の建設機械の油圧駆動装置において、前記圧力検出手段が前記流れ抵抗手段（5) の上流側の圧力を検出する手段（8 ) であることを特徵とする建設機械の油圧駆動装置。

4. 請求項 1記載の建設機械の油圧駆動装置において、前記圧力検出手段が前記流れ抵抗手段（5) の前後差圧を検出する手段（12)であることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。

5. 請求項 1記載の建設機械の油圧駆動装置において、前記記憶手段（9 c)に予め設定された複数のポンプ流量特性（40, 41, 42)は、最小値及び最大値の複数組の設定値（EDla, ED2a;EDlb, ED2b;EDlc, ED2c ) を含み、前記選択手段（12)から出力された指令信号（ES)によりこれら複数組の設定値のうちの 1組が選択されることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。