WO2001088383A1

WO2001088383A1 - Dispositif d'entrainement hydraulique

Info

Publication number: WO2001088383A1
Application number: PCT/JP2001/004012
Authority: WO
Inventors: Kiwamu Takahashi; Takashi Kanai; Yasutaka Tsuruga; Kenichiro Nakatani; Junya Kawamoto
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2001-11-22
Also published as: KR100480949B1; EP1231386A1; US6651428B2; US20030097836A1; KR20020030745A; JP2001323902A

Description

技術分野

本発明は、可変容量型の油圧ポンプを備えた油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ポンプの吐出圧と複数のァクチユエ一夕の最高負荷圧との差圧を設定値に維持するよう油圧ポンプの容量を制御するロードセンシング制御の油圧駆動装置に関する。背景技術

油圧ポンプの吐出圧と複数のァクチユエ一夕の最高負荷圧との差圧を設定値に維持するよう油圧ポンプの容量を制御するロードセンシング制御技術として、特開平 5— 9 9 1 2 6号公報に記載のポンプ容量制御装置ゃ特開平 1 0— 1 9 6 6 0 4号公報に記載の油圧駆動装置がある。

特開平 5— 9 9 1 2 6号公報に記載のポンプ容量制御装置は、可変容量型の油圧ポンプの斜板を傾転するサ一ボピストンと、油圧ポンプの吐出圧 P sとこの油圧ポンプにより駆動されるァクチユエ一夕の負荷圧 P LSとの差圧△ PLSによってポンプ吐出圧をサーボビストンに供給して差圧△ PLSを設定値△ PLSrefに維持し、容量制御する傾転制御装置とを備えている。また、可変容量型の油圧ポンプとともにエンジンにより駆動される固定容量型の油圧ポンプと、この固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けられた絞りと、この絞りの前後差圧 Δ Ρ pによって傾転制御装置の設定値 A P LSrefを変更する手段とを備え、固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けた絞りの前後差圧の変化でエンジン回転数を検出し、傾転制御装置の設定値 A P LSreiを変更するようにしている。

特開平 1 0— 1 9 6 6 0 4号公報に記載の油圧駆動装置は、特開平 5— 9 9 1 2 6号公報に記載の油圧回路に、複数の流量制御弁の前後差圧をポンプ吐出圧と最高負荷圧との差圧と同じ差圧に制御する複数の圧力補償弁を設け、固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けられた絞りを、エンジン回転数が最低回転数側の領域にあるときよりも定格回転数側の領域にあるときの方が開口面積が大きくなる可変絞りとしたものであり、これによりエンジン回転数を低く設定した場合に圧力補償弁の目標補償差圧の低下幅を増大し、ァクチユエ一夕速度を減少し、かつ良好な微操作性が得られるようにしている。発明の開示

以上のように従来技術では、固定容量型の油圧ポンプの吐出路に固定絞り或いは流量検出弁（可変絞り）を設け、その前後差圧に応じてロードセンシング制御の設定値 Δ P LSrefを変更することにより、エンジン回転数に応じて設定値 Δ P L Srefを小さくし、ァクチユエ一夕速度を減少させている。

しかし、上記従来技術では、ァクチユエ一夕に要求される速度の変化幅が大きいときは、その要求に対応できないという問題がある。

例えば、油圧ショベルが行う通常作業の一例として掘削積み荷作業がある。これは、土砂掘削後、ブームを上げながら旋回し、掘削した土砂をトラックの荷台に放土する作業である。また、近年、油圧ショベルを用いてクレーン作業を行うことが多くなつてきている。これは、フロント作業機の先端に荷を釣り下げ、ゆつくりと旋回する作業である。掘削積み込み作業に要求される旋回速度とクレーン作業に要求される旋回速度は大きく異なる。 1台の油圧ショベルで掘削積み荷作業とクレーン作業を行う場合、その旋回速度の変化幅は、上記従来技術におけるエンジン回転数による調整可能な範囲を超えており、要求ァクチユエ一夕速度の変化幅に対応することができない。

また、仮に原動機として電動モータを用い、インバー夕制御により回転数に十分大きな調整幅を持たせることができ、広い要求ァクチユエ一夕速度幅に対応することができたとしても、その場合には、ァクチユエ一夕速度の調整のための原動機回転数の設定に際して、従来システムの操作感との間に違和感が生じてしまう。

つまり、オペレータが通常掘削作業での微操作を意図して原動機回転数を下げる場合には、ァクチユエ一夕速度が通常掘削作業に適さない速度まで下がってしまわないように留意しながら、原動機回転数を調整する必要があるので、ォペレ一夕に余分な負担を強いてしまう。

本発明の目的は、原動機回転数に応じて口一ドセンシング制御の目標差圧を変更できるとともに、要求されるァクチユエ一夕速度の変化幅が原動機回転数で調整可能な範囲を超えていても、その変化幅に対応でき、それぞれの要求ァクチュエー夕速度を実現することができる油圧駆動装置を提供することである。

( 1 ) 上記目的を達成するため、本発明は、原動機と、この原動機により駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のァクチユエ一夕と、前記油圧ポンプから複数のァクチユエ一夕に供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁の前後差圧を前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のァクチユエ一夕の最高負荷圧との差圧に応じて制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のァクチユエ一夕の最高負荷圧との差圧を設定値に維持するよう前記油圧ボンプを容量制御するポンプ容量制御手段と、前記可変容量型の油圧ポンプとともに前記原動機により駆動される固定容量型の油圧ポンプとを備え、前記ポンプ容量制御手段は前記固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けられた絞り手段を有し、この絞り手段の前後差圧の変化で前記原動機の回転数の変化を検出し、前記原動機の回転数に応じて前記設定値を変更する油圧駆動装置において、前記絞り手段と並列に接続され、全閉位置と絞り位置の間で操作される切換弁を備えるものとする。

このように絞り手段と並列に切換弁を設けることにより、切換弁が全閉位置にあるときは絞り手段が単独で機能し、原動機の回転数に応じてポンプ容量制御の設定値（ロードセンシング制御の目標差圧）を従来通り調整できるとともに、切換弁を絞り位置に切り換えたときは、固定容量型の油圧ポンプからの吐出油は、絞り手段と切換弁に分流され、絞り手段を流れる流量が減少するので、絞り手段の前後差圧が小さくなり、その結果、原動機回転数が同じでも、切換弁が全閉位置にあるときに比べ設定値は小さくなるので、圧力補償弁により制御される流量制御弁の前後差圧も小さくなり、ァクチユエ一夕への供給流量が減少しァクチュエー夕速度が減少する。

このように原動機回転数に応じてロードセンシング制御の目標差圧を変更できるとともに、要求されるァクチユエ一夕速度の変化幅が原動機回転数で調整可能な範囲を超えていても、その変化幅に対応でき、それぞれの要求ァクチユエ一夕速度を実現し、良好な操作性を得ることができる。

( 2 ) 上記（1 ) において、好ましくは、油圧駆動装置は前記切換弁を前記全閉位置と絞り位置の間で切り換える手動操作手段を更に備える。

これによりオペレータの意志で切換弁を切り換え、ァクチユエ一夕速度を変更できる。

( 3 ) また、上記（1 ) において、油圧駆動装置はオペレータにより操作される手動操作手段と、この手動操作手段の操作に応じて前記切換弁を前記全閉位置と絞り位置の間で切り換える切換手段とを備えていてもよい。

これによつてもオペレータの意志で切換弁を切り換え、ァクチユエ一夕速度を変更できる。

( 4 ) 上記（3 ) において、好ましくは、前記切換手段が電気'油圧式である。これにより油圧的に切換弁を切り換えることができる。

( 5 ) 上記（3 ) において、前記切換手段が電気式であってもよい。

これにより電気的に切換弁を切り換えることができる。

( 6 ) また、上記（1 ) において、前記切換弁は、前記絞り位置で連続的に開口面積を変更できるようになつている。

これにより絞り位置において、ァクチユエ一夕速度をオペレータの好みに応じて自由に調整することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態による油圧駆動装置の構成を示す油圧回路図である。

図 2 A、図 2 B、図 2 Cは、第 1の実施の形態における流量検出弁及び切換弁の作用を説明するための特性図である。

図 3は、第 1の実施の形態における切換弁が全閉位置にあるときと絞り位置にあるときの固定容量型の油圧ポンプの吐出流量と流量検出弁の前後差圧の計算結果の一例を示す図である。図 4は、本発明の第 2の実施の形態による油圧駆動装置におけるポンプ容量制御装置の要部を示す図である。

図 5は、本発明の第 3の実施の形態による油圧駆動装置におけるポンプ容量制御装置の要部を示す図である。

図 6は、本発明の第 4の実施の形態による油圧駆動装置におけるポンプ容量制御装置の要部を示す図である。

図 7は、本発明の第 5の実施の形態による油圧駆動装置におけるポンプ容量制御装置の要部を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

まず、本発明の第 1の実施の形態を図 1〜図 5により説明する。

図 1において、本発明の第 1の実施の形態による油圧駆動装置は、原動機、例えばエンジン 1と、このエンジン 1により駆動される可変容量型の油圧ポンプ 2 と、この油圧ポンプ 2から吐出された圧油により駆動される複数のァクチユエ一夕 3 a, 3 b, 3 cと、油圧ポンプ 2の吐出管路 12に接続され、油圧ポンプ 2 からァクチユエ一夕 3 a， 3 b， 3 cに供給される圧油の流量と方向をそれぞれ制御する複数の弁セクション 4 a, 4 b， 4 cからなる弁装置 4と、油圧ポンプ 2を容量制御するポンプ容量制御装置 5とを備えている。

複数の弁セクシヨン 4 a, 4b, 4 cは、それぞれ、複数の流量制御弁 6 a ,

6 b, 6 cと、これら複数の流量制御弁 6 a, 6 b, 6 cの前後差圧を同じに制御する複数の圧力補償弁 7 a, 7 b, 7 cとで構成されている。

複数の圧力補償弁 7 a, 7 b, 7 cは、それぞれ、流量制御弁 6 a, 6 b, 6 cの上流に設置された前置きタイプであり、圧力補償弁 7 aは 2対の対向する制御圧力室 70 a， 70 b及び 70 c, 70 dを有し、制御圧力室 70 a， 70 b に流量制御弁 6 aの上流側及び下流側の圧力をそれぞれ導き、制御圧力室 70 c

70 dに油圧ポンプ 2の吐出圧 P sと複数のァクチユエ一夕 3 a， 3 b, 3じの最高負荷圧 PLSとをそれぞれ導き、これにより流量制御弁 6 aの前後差圧を閉弁方向に作用させるとともに、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sと複数のァクチユエ一夕 3 a, 3 b, 3 cの最高負荷圧 PLSとの差圧 APLSを開弁方向に作用させ、その差圧 APLSを圧力補償の目標差圧として流量制御弁 6 aの前後差圧を制御する。圧力補償弁 7 b， 7 cも同様に構成されている。

このように圧力補償弁 7 a, 7 b, 7 cが同じ差圧 APLSを目標差圧としてそれぞれの流量制御弁 6 a， 6 b, 6 cの前後差圧を制御することにより、流量制御弁 6 a， 6 b, 6 cの前後差圧はともに差圧 APLSになるように制御され、流量制御弁 6 a， 6 b, 6 cの要求流量は差圧 APLSとそれぞれの開口面積との積で表されるものとなる。

複数の流量制御弁 6 a, 6 b, 6 cには、それぞれ、ァクチユエ一夕 3 a， 3 b, 3 cの駆動時にそれらの負荷圧を取り出す負荷ポート 60 a, 60 b, 60 cが設けられ、これら負荷ポート 60 a, 60 b, 60 cに取り出された負荷圧のうちの最高の圧力が負荷ライン 8 a， 8 b, 8 c、 8 d及びシャトル弁 9 a, 9 bを介して信号ライン 10に検出され、この圧力が上記最高負荷圧 PLSとして圧力補償弁 7 a， 7 b, 7 cに与えられる。

油圧ポンプ 2は斜板 2 aの傾転角を大きくすることにより吐出流量を増加させる斜板ポンプであり、ポンプ容量制御装置 5は、油圧ポンプ 2の斜板 2 aを傾転駆動するサーボピストン 20と、このサ一ボピストン 20の駆動を制御する第 1 傾転制御弁 22及び第 2傾転制御弁 23とを有し、サーポピストン 20は吐出管路 12からの圧力（油圧ポンプ 2の吐出圧 P s) と傾転制御弁 22， 23からの指令圧力とによって動作し、斜板 2 aの傾転角を制御することで油圧ポンプ 2の容量制御をする。

第 1傾転制御弁 22は吐出管路 12からの圧力（油圧ポンプ 2の吐出圧 P s) が高くなると油圧ポンプ 2の吐出流量を減少させる馬力制御弁であり、油圧ボンプ 2の吐出圧 P sを元圧として入力し、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sがパネ 22 a で設定される所定レベル以下であればスプール 22 bを図示右方に移動し、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sをそのまま出力する。このとき、この出力圧が指令圧力としてそのままサーボピストン 20に与えられると、サーボピストン 20は面積差により図示左方に移動し、斜板 2 aの傾転角を増加させ、油圧ポンプ 2の吐出流量を増加する。その結果、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sが上昇する。油圧ポンプ 2 の吐出圧 P sがバネ 2 2 aの所定レベルを越えるとスプール 2 2 bを図示左方に移動して吐出圧 P sを減圧し、その低下した圧力を指令圧力として出力する。このため、サーポピストン 2 0は図示右方に移動し、斜板 2 aの傾転角を減少させ、油圧ポンプ 2の吐出流量を減少する。その結果、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sが低下する。

第 2傾転制御弁 2 3は、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sとァクチユエ一夕 3 a， 3 b , 3 cの最高負荷圧 P LSとの差圧 A P LSを目標差圧 A PLSrefに維持するように制御するロードセンシング制御弁であり、スプール 2 3 aと設定制御部 2 3 bとを有し、設定制御部 2 3 bは、吐出管路 1 2からの圧力（油圧ポンプ 2の吐出圧 P s ) とァクチユエ一夕 3 a , 3 b , 3 cの最高負荷圧 P LSをフィードバック入力し、スプール 2 3 aを動かす第 1駆動部 2 4と、目標差圧 Δ PLSrefを設定する第 2駆動部 3 2とを備えている。

第 1駆動部 2 4は、スプール 2 3 aに作用するピストン 2 4 aと、ピストン 2 4 aにより分割された 2つの油圧室 2 4 b， 2 4 cとを有し、油圧室 2 4 bには油圧ポンプ 2の吐出圧が導かれ、油圧室 2 4 cには最高負荷圧 PLSが導かれかつピストン 2 4 aをスプール 2 3 aに押し付けるバネ 2 5が内蔵されている。

第 2駆動部 3 2は第 1駆動部 2 4と一体に設けられており、第 1駆動部 2 4のピストン 2 4 aに作用するピストン 3 2 aと、ピストン 3 2 aにより分割された 2つの油圧室 3 2 b， 3 2 cとを有し、油圧室 3 2 b , 3 2 cにはそれぞれパイロットライン 3 4 a， 3 4 bを介して流量検出弁 3 1 (後述）の上流側の圧力と下流側の圧力が導かれ、ピストン 3 2 aは流量検出弁 3 1の前後差圧 Δ P pに応じた力でピストン 2 4 aを図示左方に付勢する。

以上のように構成された第 2傾転制御弁 2 3は第 1傾転制御弁 2 2の出力圧を元圧として入力し、第 2駆動部 3 2で設定された目標差圧 Δ PLSrefに比べ差圧厶 PLSが低い場合は、第 1駆動部 2 4によりスプール 2 3 aを図示左方に移動し、第 1傾転制御弁 2 2の出力圧をそのまま出力する。このとき、第 1傾転制御弁 2 2の出力圧が油圧ポンプ 2の吐出圧 P sであるとすると、この吐出圧 P sが指令圧力としてサーボピストン 2 0に与えられ、サーボピストン 2 0は面積差により図示左方に移動し、斜板 2 aの傾転角を増加させ、油圧ポンプ 2の吐出流量を増加する。その結果、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sが上昇し、差圧 A PLSが上昇する。逆に、第 2駆動部 3 2で設定された目標差圧 A PLSrefに対し差圧 A PLSが高い場合は、第 1駆動部 2 4によりスプール 2 3 aを図示右方に移動して第 1傾転制御弁 2 2の出力圧を減圧し、その低下した圧力を指令圧力として出力する。このため、サーポピストン 2 0は図示右方に移動し、斜板 2 aの傾転角を減少させ、油圧ポンプ 2の吐出流量を減少する。その結果、油圧ポンプ 2の吐出圧 P sが低下し、差圧 A PLSが低下する。結果として、差圧 A PLSは目標差圧 A PLSrefに維持される。

ここで、流量制御弁 6 a , 6 b , 6 cの前後差圧は圧力補償弁 7 a , 7 b , 7 cにより同じ値である差圧 A PLSになるように制御されているので、上記のように差圧 A PLSを目標差圧 A PLSrefに維持することにより流量制御弁 6 a , 6 b , 6 cの前後差圧は目標差圧 A PLSrefに維持される。

そして本実施の形態において、ポンプ容量制御装置 5は、エンジン 1の回転数に応じて目標差圧 A PLSrefを変更可能とするため、更に、可変容量型の油圧ボンプ 2とともにエンジン 1により駆動される固定容量型の油圧ポンプ 3 0と、この固定容量型の油圧ポンプ 3 0の吐出路 3 0 a , 3 0 bに設けられ、開口面積が調整可能な可変絞り部 3 1 aを有する上記の流量検出弁 3 1と、流量検出弁 3 1と並列に設けられ、全開位置と絞り位置との間で操作される切換弁 5 0と、この切換弁 5 0に設けられ、切換弁 5 0を全開位置と絞り位置との間で操作可能とする操作レバー 5 1とを有している。

固定容量型の油圧ポンプ 3 0は、通常パイロット油圧源として設けられるパイロットポンプであり、その吐出路 3 0 bにはパイロット油圧源としての元圧を規定するリリーフ弁 3 3が接続され、更に吐出路 3 0 bは、例えば流量制御弁 6 a , 6 b , 6 cを切換操作するためのパイロット圧を生成するリモコン弁（図示せず）へと接続されている。

流量検出弁 3 1は、可変絞り部 3 1 a自身の前後差圧 Δ Ρ ρに依存して可変絞り部 3 1 aの開口面積を変化させる構造を有している。すなわち、流量検出弁 3 1は、弁体 3 l bと、弁体 3 1 bに対し可変絞り部 3 1 aの開口面積を減少させる方向に作用するバネ 3 1 cと、弁体 3 1 bに対し可変絞り部 3 1 aの開口面積を増大させる方向に作用する制御圧力室 31 dと、弁体 31 bに対し可変絞り部 31 aの開口面積を減少させる方向に作用する制御圧力室 31 eとを有し、制御圧力室 31 dにはパイロットライン 35 aを介して可変絞り部 3 1 aの上流側の圧力が導かれ、制御圧力室 31 eにはパイロットライン 35 bを介して可変絞り部 31 aの下流側の圧力が導かれている。

可変絞り部 31 aの開口面積はバネ 31 cの力と制御圧力室 3 I d, 31 eの付勢力とのバランスにより決まり、可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρが小さくなると弁体 3 l bは図示右方に移動し、可変絞り部 31 aの開口面積を小さくし、前後差圧 ΔΡρが増大すると弁体 31 b外し左方に移動し、可変絞り部 31 aの開口面積を大きくする。

そして、可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρはエンジン 1の回転数によって変化する。すなわち、エンジン 1の回転数が低下すれば、油圧ポンプ 30の吐出流量が減少し、可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρは低下する。

前述したように、流量検出弁 31の可変絞り部 31 aの上流 ffi及び下流側の圧力はそれぞれパイロットライン 34 a， 34 bを介して第 2駆動部 32の油圧室 32 b, 32 cに導かれ、第 2駆動部 32のピストン 32 aは流量検出弁 31の可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρに応じた力でピストン 24 aを図示左方に付勢する。その結果、流量検出弁 31の可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρが小さくなるとピストン 32 aはピストン 24 aを押す力を小さくして目標差圧 APLS reiを減少し、前後差圧 ΔΡρが増大するとピストン 32 aはピストン 24 aを押す力を大きくして目標差圧 APLSrefを増大させ、これにより第 1傾転制御弁 23 の目標差圧 APLSrefは流量検出弁 31の可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρ、すなわちエンジン 1の回転数によって変化する。

切換弁 50は、その切換位置に応じて油圧ポンプ 30の吐出流量（エンジン回転数に比例）に対する可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρの変化特性を普通作業モードとクレーン作業モードに変更するものであり、切換弁 50の入力ポートはバイパス油路 52を介して流量検出弁 31の入力ポート側に接続され、切換弁 5 0の出力ポートはバイパス油路 53を介して流量検出弁 31の出力ポート側に接続されている。また、切換弁 50は絞り部 50 aを有し、この絞り部 50 aは切換弁 5 0が絞り位置にあるとき固定絞りとして機能する。

以上の油圧駆動装置は例えば油圧ショベルに搭載され、例えばァクチユエ一夕 3 aはブームを駆動するブームシリンダであり、ァクチユエ一夕 3 bはアームを駆動するアームシリンダであり、ァクチユエ一夕 3 cは下部走行体に対し旋回体を回転させる旋回モータである。

以上のように構成した本実施の形態における動作の概要は次のようである。切換弁 5 0が全閉位置にあるときは、切換弁 5 0がない場合、つまり特開平 1 0 - 1 9 6 6 0 4号公報に記載のポンプ容量制御装置と同様の構成となり、固定容量型の油圧ポンプ 3 0からの吐出油の全量が流量検出弁 3 1を通過する。この場合の油圧ポンプ 3 0の吐出流量（エンジン回転数に比例）に対する流量検出弁 3 1の前後差圧 Δ Ρ ρ (或いは A P LSrei) の変化は普通作業モードに適した特性となる。

切換弁 5 0に設けられた操作レバー 5 1を操作し、切換弁 5 0を絞り位置に切り換えると、流量検出弁 3 1に並列に絞り回路が追加された回路構成となる。この場合、油圧ポンプ 3 0からの吐出油は、流量検出弁 3 1と切換弁 5 0による並列絞り回路に分流される。その結果、切換弁 5 0を絞り位置に切り換えることによって流量検出弁 3 1を流れる流量が減少し、流量検出弁 3 1の前後差圧 Δ Ρ p

(或いは APLSref) が小さくなる。この場合の油圧ポンプ 3 0の吐出流量（ェンジン回転数に比例）に対する流量検出弁 3 1の前後差圧 A P p (或いは A PLSre f) の変化はクレーン作業モードに適した特性となる。

すなわち。エンジン 1の回転数が同じでも、第 1傾転制御弁 2 3の目標差圧 Δ PLSrefは小さくなり、圧力補償弁 7 a， 7 b , 7 cの目標補償差圧（=△ P LSr ef) も小さくなるので、ァクチユエ一夕 3 a， 3 b， 3 cの速度が減少する。そして、このときの流量検出弁 3 1の前後差圧 Δ Ρ ρの減少具合は、切換弁 5 0の絞り部 5 0 aの開口面積によって任意に設定可能である。

切換弁 5 0が全閉位置にあるときと絞り位置にあるときの作用の詳細を図 2 A 〜図 2 Cを用いて説明する。

固定容量型の油圧ポンプ 3 0はエンジン 1の回転数 Nに押しのけ容積 Cmを乗じた流量 Q pを吐出する。 Qp = CmN … (1) 流量検出弁 3 1の可変絞り部 3 1 aの開口面積を Aplとすると、固定容量型の油圧ポンプ 30の吐出流量 Qp或いはエンジン 1の回転数 Nと可変絞り部 31 a の前後差圧 Δ P pは以下の式で関係ずけられる。

Qp = CmN=c Apl " ((2/ρ) ΔΡρ) … (2)

ここで、流量検出弁 31は、可変絞り部 31 aの開口面積 Aplを可変絞り部 3 1 aの前後差圧 ΔΡρに応じて変化させる構造を有しており、この場合の開口面積 Aplと差圧 ΔΡρとの関係は例えば下記のように設定されている。

Apl= a 厶 P p … (3)

式（2) に式（3) を代入すると、固定容量型の油圧ポンプ 30の吐出流量 Q Pと可変絞り部 3 1 aの前後差圧 ΔΡρの関係は以下の式（4) のようになる。

ΔΡ p= (1/c a) (p/2) - Qp

= (C /c a) f (p/2) · N ··· (4) また、第 2駆動部 32において、パネ 25の押付力の圧力換算値を kとすれば、 △ PLSref=APp + kとなるので、 △ PLSref∞A P pとなる。また、パネ 25 の押付力を無視できるとすれば、 APLSref=AP pとなる。従って、式（4) は次のように表現できる。

APLSrefoc (又は =) Δ P pocQp

厶 PLSrefoc (又は =) ΔΡ pccN 。'。 (5)

すなわち、差圧 ΔΡ p或いは APLSrefは油圧ポンプ 30の吐出流量 Qp又はェンジン 1の回転数 Nに対して図 2 Aに実線で示すように直線的に増加する。

また、流量制御弁 6 a, 6 b， 6 cの 1つ、例えば流量制御弁 6 aの前後差圧厶 PLSが圧力補償弁 7 aにより APLSrefに制御されている場合、流量制御弁 6 a の開口面積を A Vとすると、流量制御弁 6 aの要求する流量 Qvは以下の式で与えられる。

Qv = cAv ((2/p) APLSref) … (6)

すなわち、要求流量 Qvは目標差圧 APLSrefに対して図 2 Bで示すように上に凸の放物線的に増大する。

式（4) 〜式（6) から要求流量 Qvは以下のようにエンジン 1の回転数 Nと関係ずけることができる。

Qvocc Av " ((Cm/c a) (2/p) ^1/2) · V~N ··· (7)

つまり、

Qv∞N^1/2 … (8)

すなわち、図 2 Aに実線で示す流量 Qpと差圧 ΔΡρとの直線比例の関係（式 (4)) と図 2 Βに示す差圧 APLSと要求流量 Qvとの上に凸の放物線の関係（式 (6)) が組み合わされ、要求流量 Qvはエンジン 1の回転数 Nに対して図 2 Cに実線で示すように上に凸の放物線的に増大する。

次に、切換弁 50が絞り位置に切り換えられた場合について説明する。

切換弁 50が絞り位置に切り換えられたときに流量検出弁 3 1と切換弁 50とに分流される流量をそれぞれ Ql， Q 2とすると、下記の式が成り立つ。

Qp = Q 1 +Q 2 … (9)

また、流量検出弁 3 1の可変絞り部 31 aの開口面積を上記のように Aplとし、切換弁 50の固定絞りの開口面積を Ap2とすると、流量検出弁 31と切換弁 50 を通過する流量 Q 1， Q 2はそれぞれ次の式で表される。

Ql = c ΑΡΙ ((2/ρ) ΔΡρ)

= c a (2/ ρ) · Δ P p

Q2 = cAp2 （（2/p) ΔΡρ) - (10) ここで、 =c Ά-f {2/ p), /3 = c Ap2 " (2/p) と置くと、

Q 1 = α 。 Δ Ρ ρ

Q2 = )S 。 7" (ΔΡ ρ) - (11) よって、固定容量型の油圧ポンプ 30の吐出流量 Qp或いはエンジン 1の回転数 Nと可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρは以下の式で関係づけられる。

Qp = CmN = Q 1 +Q 2

=α · ΔΡρ + iS · （ΔΡρ) "' (12) 式（12) から油圧ポンプ 30の吐出流量 Qpに対する差圧 ΔΡ ρの関数を求めると、図 2 Aに破線で示すように、下に凸の微分可能な連続関数となり、差圧 △ P p或いは P LSre fは切換弁 50が全閉位置にあるときに比べ小さくなるとともに、油圧ポンプ 30の吐出流量 Qp又はエンジン 1の回転数 Nに対して図 2 Aに破線で示すように増加する。

また、式（7) と同様に、式（6) と式（12) 力 ^ら流量制御弁 6 aの要求流量 Qvとエンジン 1の回転数 Nの関係を求めることができ、これは、図 2 Aに破線で示す N或いは Q pと Δ PLSref或いは Δ P pとの関係と図 2 Bに示す△ PLS

(=APLSref) と Q vとの上に凸の放物線の関係を組み合わせた、図 2 Cに破線で示すような曲線で表されるものとなる。

つまり、要求流量 Qvはエンジン 1の回転数 Nに対して図 2 Cに破線で示すように増大し、切換弁 50が全閉位置にあるときとエンジン 1の回転数が同じでも、要求流量 Qvは減少し、ァクチユエ一夕 3 aの速度が減少する。

次に、本実施の形態の効果を説明する。

前述したように、流量検出弁 31を設けることによりエンジン回転数に応じて目標差圧 Δ PLSrefを小さくし、ァクチユエ一夕速度を減少させることができるが、 1台の油圧ショベルで掘削積み荷作業とクレーン作業を行う場合には要求される旋回速度（旋回モ一夕 3 cの回転速度）の変化幅が大きく、このようにァクチュエー夕に要求される速度の変化幅が大きいと、流量検出弁を用いたエンジン回転数による調整だけでは対応できない。今、このことを具体的に説明する。

具体例として、旋回速度として、例えば、掘削積み荷作業では θιηίιΓ¹が要求され、クレーン作業では Imin—¹が要求され（1Z9倍）、エンジン 1の回転数の調整幅が 1000〜250 Omin— ¹ (2. 5倍）である場合を考える。

<切換弁 50がない場合 >

これは、特開平 10— 196604号公報に記載の従来技術に該当する。切換弁 50がない場合は、切換弁 50が全閉位置にある場合で説明したように、目標差圧 Δ PLSrefとエンジン回転数 Nの間には、前述した式（5) の関係が成り立つ。

Δ PLSref OCA P p x:N … (5)

—方、ァクチユエ一夕要求流量 Qvとエンジン回転数 Nの関係は前述した式 (8) のように表される。

Q _vocN^1/2 … (8)

式（8) から試算すると、エンジン回転数が 1000〜250 Omin— ¹で変化すると、旋回速度の変化範囲は 5. Ζ θιπίΐΓ¹となり、クレーン作業で要求される lmin—¹に対応できない。

<流量検出弁が固定絞りの場合 >

これは特開平 5— 99126号公報に記載の従来技術に対応する。流量検出弁が固定絞りなので、目標差圧 APLSrefとエンジン回転数 Nの間には下記の式のような関係が成り立つ。

APLSrefocQp²

∞Ν² … (13) 一方、目標 LS差圧 APLSrefとァクチユエ一夕の要求流量 Qvの関係は上述した式（6〉のように表されるので、要求流量 Qvとエンジン回転数 Nの関係は以下のようになる。

QocN … (14) 式（14) から試算すると、エンジン回転数が 1000〜250 Omin— ¹で変化すると、旋回速度の変化範囲は 3. β θπιίιΓ¹となり、やはり上記要求旋回速度 lmin— ¹に対応できない。

<本発明の場合 >

本発明の第 1の実施の形態によれば、切換弁 50を絞り位置に切り換えることにより最大ァクチユエ一夕速度（最大旋回速度）を θιηίΐΓ¹から lmin— ¹ (1/ 9) にできる。以下、このことを検証する。

切換弁 50が絞り位置にあるとき、固定容量型の油圧ポンプ 30の吐出流量 Q p或いはエンジン 1の回転数 Nと可変絞り部 31 aの前後差圧 ΔΡρとの関係は式（12) で表される。

Qp = CmN = Q 1 +Q 2

=α 。 ΔΡ p + i8 。（ΔΡ P) - (12) ここで、切換弁 50が全閉位置にあるときの流量検出弁 31の前後差圧を ΔΡ P0、絞り位置にあるときの流量検出弁 31の前後差圧を ΔΡΡ1とすると、それぞれの場合の油圧ポンプ 30の吐出流量 Qpと前後差圧 ΔΡΡΟ, ΔΡΠとの関係は次のように表される。

Qp = « 。 ΔΡΡ0

Qp = - APU+β · f (ΔΡΡΙ) 切換弁 50の切換前後で全流量（油圧ポンプ 30の吐出流量） Qpは変わらないので、

- ΔΡΡ0=α - APPl+j3 · ΛΓ (ΔΡΡΙ) '·· (15) 最大ァクチユエ一夕速度（最大旋回速度）を 1/9とするためには、切換弁 5 0が絞り位置での流量検出弁 31の前後差圧は全閉位置でのそれの（1Z9) ^w ²とする必要がある。すなわち、

ΔΡΡ1= (1/81) ΔΡΡ0 … (16) となる。式（16) を式（15) に代入すると、下式が得られる。

· ΔΡΡ0= (1/81) - ΔΡΡ0+ (1/9) β - f (ΔΡΡΟ)

… （1 7) そして、式（17) を j6について解くと、下式が得られる。

]3= (8 0/9) (ΪΛΓΔΡΡΟ … (1 8) つまり、流量検出弁 31に関する定数ひと切換弁 50が全閉位置にあるときの流量検出弁 31の前後差圧 ΔΡΡ0が決まっていれば、を計算できる。よって、最大ァクチユエ一夕速度（最大旋回速度）を 9mm—¹から Imin— ¹ (1/9) にできる。

図 3に計算結果の一例を示す。図中、横軸が油圧ポンプ 30の吐出流量（ェンジン回転数に比例）であり、図示左側の縦軸が切換弁 50が全閉位置にある（切換弁 50がない）ときの流量検出弁 31の前後差圧であり、図示右側の縦軸が切換弁 50が絞り位置にあるときの流量検出弁 31の前後差圧である。油圧ポンプ 30の吐出流量が 4. 5 LZmin付近がエンジン回転数 100 Omin—¹に相当し、吐出流量が 1 1. 4 LZmin付近がエンジン回転数 250 Omin— ¹に相当する。また、図示右側の切換弁 50が絞り位置にあるときの流量検出弁 31の前後差圧のスケールは図示左側の切換弁 50が全閉位置にあるときの流量検出弁 31の前後差圧の 81倍に拡大している。

この図 3から分かるように、切換弁 50を全閉位置から絞り位置に切り換えることにより、エンジン回転数が 250 Omin— ¹のときの流量検出弁 31の前後差圧は 15 k g f /cm²からその 1/81に低下し、ァクチユエ一夕の要求流量、すなわちァクチユエ一夕速度を 1/9に落とすことができる。以上のように本実施の形態によれば、流量検出弁 3 1と並列に切換弁 5 0を設けることにより、エンジン 1の回転数に応じてロードセンシング制御の目標差圧 △ P LSrefを変更できるとともに、要求されるァクチユエ一夕速度の変化幅がェンジン 1の回転数で調整可能な範囲を超えていても、その変化幅に対応でき、それぞれの要求ァクチユエ一夕速度を実現し、良好な操作性を得ることができる。また、切換弁 5 0が全閉位置にあるときは、従来通りエンジン回転数を調整すれば今までと同じようにァクチユエ一夕速度を調整できるので、ァクチユエ一夕速度の調整のためのエンジン回転数の設定に際して、従来システムの操作感との間の違和感をなくすことができる。

また、本実施の形態によれば、固定容量型の油圧ポンプ 3 0の吐出路に設ける絞り手段として、自身の前後差圧に依存して開口面積を変化させる可変絞り部 3 1 aを備えた流量検出弁 3 1を配置したので、特開平 1 0— 1 9 6 6 0 4号公報に記載の発明と同様、エンジン回転数を低く設定した場合には良好な微操作性が得られ、エンジン回転数を高く設定した場合には応答性の良い力強い操作フィーリングを実現することができる。

本発明の第 2及び第 3の実施の形態を図 4及び図 5により説明する。これらの実施の形態は切換弁の切換方式を異ならせたものである。図中、図 1に示すものと同等の部材には同じ符号を付している。

図 4において、本発明の第 2の実施の形態におけるポンプ容量制御装置は切換手段を油圧式とした切換弁 5 O Aを有し、切換弁 5 O Aを絞り位置に付勢する側に油圧駆動部 6 0が設けられ、切換弁 5 O Aを全閉位置に付勢する側にバネ 6 1 が設けられている。また、オペレータにより通常作業モード位置とクレーン作業モード位置との間で操作され、通常作業モードを選択するか、クレーン作業モードを選択するかを指示する手動ダイヤル 6 2と、手動ダイヤル 6 2がクレーン作業モード位置にあるときに電気信号を出力する信号発生部 6 3と、信号発生部 6 3からの電気信号により作動する電磁切換弁 6 4とを備え、電磁切換弁 6 4の一次ポートは固定容量型の油圧ポンプ 3 0の吐出路 3 0 bに接続され、二次ポートは切換弁 5 O Aの油圧駆動部 6 0に接続されている。

手動ダイヤル 6 2が通常作業モード位置にあるときは、電磁切換弁 6 4は作動せず、切換弁 5 O Aはバネ 6 1により全閉位置に保持される。手動ダイヤル 6 2 をクレーン作業モード位置に操作すると、信号発生部 6 3は電気信号を発生し、電磁切換弁 6 4は油圧ポンプ 3 0からの圧油を油圧源として切換弁 5 O Aの油圧駆動部 6 0に油圧信号を出力する。これにより切換弁 5 O Aは絞り位置に切り換えられる。

図 5において、本発明の第 3の実施の形態におけるポンプ容量制御装置は切換手段を電気ソレノィド式とした切換弁 5 0 Bを有し、切換弁 5 0 Bを絞り位置に付勢する側にソレノィド駆動部 6 5が設けられ、切換弁 5 0 bを全閉位置に付勢する側にバネ 6 1が設けられている。また、信号発生部 6 3からの電気信号が直接ソレノィド駆動部 6 5に入力される。

手動ダイヤル 6 2が通常作業モード位置にあるときは、ソレノィド駆動部 6 5 は作動せず、切換弁 5 0 Bはパネ 6 1により全閉位置に保持される。手動ダイヤル 6 2をクレーン作業モード位置に操作すると、信号発生部 6 3は電気信号を発生し、切換弁 5 0 Bはソレノィド駆動部 6 5により絞り位置に切り換えられる。第 2及び第 3の実施の形態によっても、第 1の実施の形態と同様の効果が得られる。

本発明の第 4の実施の形態を図 6により説明する。本実施の形態はクレーン作業モードにおいて設定を連続的に調整できるようにしたものである。図中，図 1、図 4、図 5に示すものと同等の部材には同じ符号を付している。

図 6において、本実施の形態におけるポンプ容量制御装置は絞り部 5 O C aを可変絞りとした切換弁 5 0 Cを有し、切換弁 5 0 Cを絞り位置に付勢する側に比例ソレノィド駆動部 6 6が設けられ、切換弁 5 0 Cを全閉位置に付勢する側にバネ 6 1が設けられている。また、オペレータにより通常作業モード位置とクレーン作業モード位置との間で操作され、クレーン作業モード位置では更に連続的に位置を調整可能な手動ダイヤル 6 2 Cと、手動ダイヤル 6 2 Cがクレーン作業モード位置にあるときの位置に比例した電気信号を出力する信号発生部 6 3 Cとを備え、信号発生部 6 3 Cからの電気信号が比例ソレノィド駆動部 6 6に入力される。

手動ダイヤル 6 2 Cが通常作業モード位置にあるときは、比例ソレノィド駆動部 6 6は作動せず、切換弁 5 0 Cはパネ 6 1により全閉位置に保持される。手動ダイヤル 6 2 Cをクレーン作業モード位置に操作すると、信号発生部 6 3 Cはその位置に応じたレベルの電気信号を発生し、比例ソレノィド駆動部 6 6はその電気信号に応じて作動し、切換弁 5 0 Cはその電気信号に応じた絞り位置に切り換えられ、絞り部 5 0 C aは手動ダイヤル 6 2 Cの位置に応じた開口面積に調整される。その結果、クレーン作業モードを選択したとき、クレーン作業モードでのァクチユエ一夕速度をオペレータの好みに応じて自由に調整することができ、更に操作性を向上できる。

本発明の第 5の実施の形態を図 7により説明する。本実施の形態は、今までの実施の形態とは異なる形態で流量検出弁と並列に接続したものである。図中、図 1に示すものと同等の部材には同じ符号を付している。

図 7において、本実施の形態におけるポンプ容量制御装置は、流量検出弁 3 1 と並列に接続された切換弁 5 0を有し、切換弁 5 0の入力ポートはバイパス油路 5 2を介して流量検出弁 3 1の入力ポート側の油路 3 0 aに接続されている。この点は第 1の実施の形態と同じである。ただし、本実施の形態では、切換弁 5 0 の出力ポートはバイパス油路 5 3 Dを介してタンクに接続されている。このようにバイパス油路 5 3 Dを接続しても、切換弁 5 0を絞り位置に切り換えたときは油圧ポンプ 3 0からの圧油の一部は絞り部 5 0 a及びバイパス油路 5 3 Dを介してタンクに戻され、油圧ポンプ 3 0からの吐出油は、流量検出弁 3 1と切換弁 5 0による並列絞り回路に分流される。その結果、切換弁 5 0を絞り位置に切り換えることによって流量検出弁 3 1を流れる流量が減少し、油圧ポンプ 3 0の吐出流量（エンジン回転数に比例）に対する流量検出弁 3 1の前後差圧 Δ Ρ ρ (或いは A P LSref) の変化はクレーン作業モードに適した特性となる。

従って、本実施の形態によっても、第 1の実施の形態と同様の効果が得られる。以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の精神の範囲内で種々の修正、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態では、圧力補償弁は流量制御弁の上流に設置される前置きタイプとしたが、流量制御弁の下流に設置され、全ての流量制御弁の出口圧力を同じ最大負荷圧に制御することで前後差圧を同じ差圧 A P LSに制御する後置きタイプであってもよい。

また、ポンプ容量制御装置 5の設定制御部 2 3 bと圧力補償弁 7 a〜 7 cには油圧ポンプ 2の吐出圧と最大負荷圧とをそのまま導き、両者の差圧 A PLSをそれぞれの内部で得たが、油圧ポンプ 2の吐出圧と最大負荷圧の差圧 Δ PLSを 1つの油圧信号に変換する差圧検出弁を設け、その油圧信号を設定制御部 2 3 bと圧力補償弁 7 a〜7 cに導いてもよい。流量検出弁 3 1の前後差圧 Δ Ρ ρについても、同様に、その上流側の圧力と下流側の圧力をそのままポンプ容量制御装置 5の設定制御部 2 3 bに導くのでなく、その差圧を 1つの油圧信号に変換する差圧検出弁を設け、その油圧信号を設定制御部 2 3 bに導いてもよい。このように差圧検出弁を用いることにより、油圧信号の数が減り、回路構成を簡素化できる。

更に、流量検出弁 3 1の前後差圧 Δ Ρ ρは、その大きさを変えずにポンプ容量制御装置 5の設定制御部 2 3 bに導いたが、ポンプ容量制御装置 5側で設定されるロードセンシング制御の目標差圧 A PLSrefの調整を容易にするなどの目的で、流量検出弁 3 1の前後差圧を減圧或いは増圧して導いてもよい。

更に、上記の実施の形態では、固定容量型の油圧ポンプ 3 0の吐出路に設ける絞り手段として、自身の前後差圧に依存して開口面積を変化させる可変絞り部 3 1 aを備えた流量検出弁 3 1を配置したが、特開平 5— 9 9 1 2 6号公報のものと同様、固定絞りを配置してもよい。

また、上記の実施の形態では、エンジン回転数の検出及びそれに基づく目標差圧の変更を油圧的に行ったつが、エンジン回転数をセンサで検出し、そのセンサ信号から目標差圧を計算するなどして電気的に行ってもよい。産業上の利用可能性

本発明によれば、絞り手段と並列に切換弁を設けたので、原動機の回転数に応じてロードセンシング制御の目標差圧を変更できるとともに、要求されるァクチユエ一夕速度の変化幅が原動機の回転数で調整可能な範囲を超えていても、その変化幅に対応でき、それぞれの要求ァクチユエ一夕速度を実現し、良好な操作性を得ることができる。

また、切換弁が全閉位置にあるときは、従来通り原動機回転数を調整すれば今までと同じようにァクチユエ一夕速度を調整できるので、ァクチユエ一夕速度の調整のための原動機回転数の設定に際して、従来システムの操作感との間の違和感をなくすことができる。

Claims

請求の範囲 i。原動機 α)と，

この原動機により駆動される可変容量型の油圧ポンプと、

この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のァクチユエ一夕（3 a-3c)と、

前記油圧ポンプから複数のァクチユエ一夕に供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁（6a- 6c)と、

前記複数の流量制御弁の前後差圧を前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のァクチユエ一夕の最高負荷圧との差圧に応じて制御する複数の圧力補償弁 (7a- 7c)と、前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のァクチユエ一夕の最高負荷圧との差圧を設定値に維持するよう前記油圧ポンプを容量制御するボンプ容量制御手段 (5)と、前記可変容量型の油圧ポンプとともに前記原動機により駆動される固定容量型の油圧ポンプ（30)とを備え、

前記ポンプ容量制御手段は前記固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けられた絞り手段 (31 a)を有し、この絞り手段の前後差圧の変化で前記原動機の回転数の変化を検出し、前記原動機の回転数に応じて前記設定値を変更する油圧駆動装置において、

前記絞り手段 (31a)と並列に接続され、全閉位置と絞り位置の間で操作可能な切換弁 (50； 50A; 50B; 50C)を備えることを特徴とする油圧駆動装置。

2。請求項 1記載の油圧駆動装置において、

前記切換弁 (50； 50A; 50B； 50C)を前記全閉位置と絞り位置の間で切り換える手動操作手段（51； 62； 620を更に備えることを特徴とする油圧駆動装置。

3 . 請求項 1記載の油圧駆動装置において、

オペレータにより操作される手動操作手段（62 ; 62C)と、

この手動操作手段の操作に応じて前記切換弁（50A; 50B ; 50C)を前記全閉位置と絞り位置の間で切り換える切換手段（63， 64, 60 ; 63， 65 ; 63C, 66)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。

4 . 請求項 3記載の油圧駆動装置において、前記切換手段 (63， 64, 60)が電気- 油圧式であることを特徴とする油圧駆動装置。

5 . 請求項 3記載の油圧駆動装置において、前記切換手段 (63， 6 ； 63C, 66)が電気式であることを特徴とする油圧駆動装置。

6 . 請求項 1記載の油圧駆動装置において、前記切換弁 (50C)は、前記絞り位置で連続的に開口面積を変更できるようになつていることを特徴とする油圧駆動装