(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型の油圧ポンプ(1)と、この油圧ポンプ(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(6,7)と、前記油圧ポンプ(1)に圧油供給路(22A,22B)を介して接続され、前記複数のアクチュエータ(6,7)に供給される圧油の流れを制御する複数のクローズドセンタ型の方向切換弁(8A,8B)と、前記複数の方向切換弁を駆動する複数の操作レバー装置(30A,30B)と、前記複数の操作レバー(30A,30B)の操作量に応じた流量となるよう前記油圧ポンプ(1)の吐出流量を制御するポンプ制御手段(2n;2p)とを備えた油圧駆動装置において、
前記複数のアクチュエータ(6,7)の負荷圧力をそれぞれ検出する複数の負荷圧力検出路(12A,12B)及び前記複数の負荷圧力検出路(12A,12B)により検出された負荷圧力のうちの最も高い負荷圧力を検出する最高負荷圧力検出路(13)と、
前記油圧ポンプ(1)の油圧供給管路(3)より分岐し下流側がタンクに至るバイパス通路(5)に設置され、前記複数の操作レバー装置(30A,30B)の操作量が増加するにしたがって開口面積を小さくし前記油圧ポンプの吐出圧力を上昇させるバイパス可変絞り手段(40)と、
前記複数の方向切換弁(8A,8B)の可変絞り部(8a,8b)の下流にそれぞれ設置され、前記可変絞り部(8a,8b)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する複数の第１圧力調整弁(9A,9B)と、
前記バイパス通路(5)の前記バイパス可変絞り手段(40)の下流に設置され、前記バイパス可変絞り手段(40)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する第２圧力調整弁(41)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧駆動装置において、前記第１圧力調整弁(9A,9B)及び第２圧力調整弁(41)は、それぞれ、各弁の上流側の圧力が開弁方向に作用し、前記最高負荷圧力が閉弁方向に作用するとともに、閉弁方向にばね力が付与される構成であることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項３】
可変容量型の油圧ポンプ(1)と、この油圧ポンプ(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(6,7)と、前記油圧ポンプ(1)に圧油供給路(22A,22B)を介して接続され、前記複数のアクチュエータ(6,7)に供給される圧油の流れを制御する複数のクローズドセンタ型の方向切換弁(8A,8B)と、前記複数の方向切換弁を駆動する複数の操作レバー装置(30A,30B)と、前記複数の操作レバー(30A,30B)の操作量に応じた流量となるよう前記油圧ポンプ(1)の吐出流量を制御するポンプ制御手段(2n;2p)とを備えた油圧駆動装置において、
前記複数のアクチュエータ(6,7)の負荷圧力をそれぞれ検出する複数の負荷圧力検出路(12A,12B)及び前記複数の負荷圧力検出路(12A,12B)により検出された負荷圧力のうちの最も高い負荷圧力を検出する最高負荷圧力検出路(13)と、
前記油圧ポンプ(1)の油圧供給管路(3)より分岐し下流側がタンクに至るバイパス通路(5)に設置され、前記複数の操作レバー装置(30A,30B)の操作量が増加するにしたがって開口面積を小さくし前記油圧ポンプの吐出圧力を上昇させるバイパス可変絞り手段(40)と、
前記複数の方向切換弁(8A,8B)の可変絞り部(8a,8b)の下流にそれぞれ設置され、前記可変絞り部(8a,8b)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する複数の第１圧力調整弁(9A,9B)と、
前記バイパス通路(5)の前記バイパス可変絞り手段(40)の下流に設置され、前記バイパス可変絞り手段(40)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する第２圧力調整弁(41)と、
前記複数の負荷圧力検出路(12A,12B)の少なくとも１つに設置され、対応するアクチュエータ(6)の負荷圧力の検出・非検出を選択する開閉弁(15)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項３記載の油圧駆動装置において、前記第１圧力調整弁(9A,9B)及び第２圧力調整弁(41)は、それぞれ、各弁の上流側の圧力が開弁方向に作用し、前記最高負荷圧力が閉弁方向に作用するとともに、閉弁方向にばね力が付与される構成であることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項５】
請求項３記載の油圧駆動装置において、前記複数のアクチュエータは重負荷を駆動する第１アクチュエータ(6)と第１アクチュエータより小さい負荷を駆動する第２アクチュエータ(7)とを含み、前記開閉弁(15)は前記第１のアクチュエータ(6)に対応する負荷圧力検出路(12A)に設置されていることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項６】
可変容量型の油圧ポンプ(1)と、この油圧ポンプ(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(6,7)と、前記油圧ポンプ(1)に圧油供給路(22A,22B)を介して接続され、前記複数のアクチュエータ(6,7)に供給される圧油の流れを制御する複数のクローズドセンタ型の方向切換弁(8A,8B)と、前記複数の方向切換弁を駆動する複数の操作レバー装置(30A,30B)とを備えた油圧駆動装置において、
前記複数のアクチュエータ(6,7)の負荷圧力をそれぞれ検出する複数の負荷圧力検出路(12A,12B)及び前記複数の負荷圧力検出路(12A,12B)により検出された負荷圧力のうちの最も高い負荷圧力を検出する最高負荷圧力検出路(13)と、
前記油圧ポンプ(1)の圧油供給管路(3)より分岐し下流側がタンクに至るバイパス通路(5)に設置され、前記複数の操作レバー装置(30A,30B)の操作量が増加するにしたがって開口面積を小さくし前記油圧ポンプの吐出圧力を上昇させるバイパス可変絞り手段(40)と、
前記複数の方向切換弁(8A,8B)の可変絞り部(8a,8b)の下流にそれぞれ設置され、前記可変絞り部(8a,8b)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する複数の第１圧力調整弁(9A,9B)と、
前記バイパス通路(5)の前記バイパス可変絞り手段(40)の下流に設置され、前記バイパス可変絞り手段(40)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する第２圧力調整弁(41)と、
前記バイパス通路(5)の前記第２圧力調整弁(41)の更に下流側の流量の減少に応じて前記油圧ポンプ(1)の吐出流量が増大するようネガティブ流量制御するポンプ制御手段(2n)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項７】
可変容量型の油圧ポンプ(1)と、この油圧ポンプ(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(6,7)と、前記油圧ポンプ(1)に圧油供給路(22A,22B)を介して接続され、前記複数のアクチュエータ(6,7)に供給される圧油の流れを制御する複数のクローズドセンタ型の方向切換弁(8A,8B)と、前記複数の方向切換弁を駆動する複数の操作レバー装置(30A,30B)とを備えた油圧駆動装置において、
前記複数のアクチュエータ(6,7)の負荷圧力をそれぞれ検出する複数の負荷圧力検出路(12A,12B)及び前記複数の負荷圧力検出路(12A,12B)により検出された負荷圧力のうちの最も高い負荷圧力を検出する最高負荷圧力検出路(13)と、
前記油圧ポンプ(1)の圧油供給管路(3)より分岐し下流側がタンクに至るバイパス通路(5)に設置され、前記複数の操作レバー装置(30A,30B)の操作量が増加するにしたがって開口面積を小さくし前記油圧ポンプの吐出圧力を上昇させるバイパス可変絞り手段(40)と、
前記複数の方向切換弁(8A,8B)の可変絞り部(8a,8b)の下流にそれぞれ設置され、前記可変絞り部(8a,8b)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する複数の第１圧力調整弁(9A,9B)と、
前記バイパス通路(5)の前記バイパス可変絞り手段(40)の下流に設置され、前記バイパス可変絞り手段(40)の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路(13)で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する第２圧力調整弁(41)と、
前記複数の操作レバー装置(30A,30B)の指令値の増大に応じて前記油圧ポンプ(1)の吐出流量が増大するようポジティブ流量制御するポンプ制御手段(2p)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の油圧駆動装置において、前記第１圧力調整弁(9A,9B)及び第２圧力調整弁(41)は、それぞれ、各弁の上流側の圧力が開弁方向に作用し、前記最高負荷圧力が閉弁方向に作用するとともに、閉弁方向にばね力が付与される構成であることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項９】
請求項６又は７記載の油圧駆動装置において、前記複数の負荷圧力検出路(12A,12B)の少なくとも１つに設置され、対応するアクチュエータ(6)の負荷圧力の検出・非検出を選択する開閉弁(15)を更に備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項１０】
請求項９記載の油圧駆動装置において、前記複数のアクチュエータは重負荷を駆動する第１アクチュエータ(6)と第１アクチュエータより小さい負荷を駆動する第２アクチュエータ(7)とを含み、前記開閉弁(15)は前記第１のアクチュエータ(6)に対応する負荷圧力検出路(12A)に設置されていることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項１１】
請求項６記載の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプ(1)の傾転角をネガティブ流量制御する傾転制御装置(2n)と、前記バイパス通路(5)の前記第２圧力調整弁(41)の更に下流に設置され、前記バイパス通路(5)を流れる流量に応じた圧力を発生させる圧力発生手段(44)と、前記圧力発生手段(44)で発生した圧力を前記傾転制御装置(2n)に伝える管路(45)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項１２】
請求項６記載の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプ(1)の傾転角をネガティブ流量制御する傾転制御装置(2n)と、油圧源(60)と、前記油圧源(60)からの圧油の圧力を制御して、前記傾転制御装置(2n)に伝える比例電磁弁(63)と、前記バイパス通路(5)の前記第２圧力調整弁(41)の更に下流に設置され、前記バイパス通路(5)を流れる流量に応じた圧力を発生させる圧力発生手段(44)と、前記圧力発生手段(44)で発生する圧力を検出する圧力センサ(53)と、前記圧力センサ(53)からの信号と前記操作レバー装置(51A,51B)の入力操作量に基づいて前記比例電磁弁(63)に駆動電流を出力するコントローラ(50)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項１３】
請求項７記載の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプ(1)の傾転角をポジティブ流量制御する傾転制御装置(2p)と、前記バイパス可変絞り手段(40)に加えられる操作レバー装置(30A,30B)によるパイロット圧を前記傾転制御装置(2p)に伝える管路(33b)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項１４】
請求項７記載の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプ(1)の傾転角をポジティブ流量制御する傾転制御装置(2p)と、油圧源(60)と、前記油圧源(60)からの圧油の圧力を制御して、前記傾転制御装置(2p)に伝える比例電磁弁(63)と、前記操作レバー装置(51A,51B)の入力操作量に基づいて前記比例電磁弁(63)に駆動電流を出力するコントローラ(50)とを備えることを特徴とする油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は油圧ショベルや油圧クレーンなどの油圧機械に備えられる油圧駆動装置に関する。
背景技術
油圧ショベルや油圧クレーンなどの油圧機械に備えられる油圧駆動装置としては、例えば特開平３−２１３７０３号公報や特開平７−６３２０３号公報、更には特開平１−３１２２０１号公報に記載のものが知られている。
特開平３−２１３７０３号公報に記載の油圧駆動装置は、可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御するセンターバイパス型の方向切換弁と、方向切換弁の操作量に応じた流量となるよう油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御装置とを備えている。また、センターバイパス型の方向切換弁のセンターバイパス通路には絞り（センターバイパス絞り）があり、このセンターバイパス絞りの下流側には、当該センターバイパス絞りの前後差圧を一定に保つように制御する圧力補償弁が設けられている。
特開平７−６３２０３号公報に記載の油圧駆動装置は、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る圧油によって駆動される複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御するクローズドセンタ型の複数の方向切換弁と、複数の方向切換弁を駆動操作する複数の操作レバー装置と、油圧ポンプの吐出管路に接続されたバイパスラインと、このバイパスラインに配置され、複数の方向切換弁の中立時に油圧ポンプより吐出される圧油をタンクに還流するブリード弁と、複数の操作レバー装置の操作量に応じた開度となるようブリード弁を制御するブリード制御装置とを備えている。
特開平１−３１２２０１号公報に記載の油圧駆動装置は、図１５に示すような構成を有している。
図１５において、可変容量型ポンプ１からの吐出油の供給路３には、圧力補償弁８２Ａ，８２Ｂとクローズドセンタ型の可変絞り弁８０Ａ，８０Ｂと方向制御弁８１Ａ，８１Ｂとから成る弁装置が接続され、方向制御弁８１Ａ，８１Ｂに接続した負荷ライン８１Ａａ，８１Ａｂ及び８１Ｂａ，８１Ｂｂを介してアクチュエータ６，７がそれぞれ接続される。また、可変絞り弁８０Ａ，８０Ｂ及び方向制御弁８１Ａ，８１Ｂは操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂで生成されるパイロット圧により駆動操作される。
そして、可変絞り弁８０Ａ，８０Ｂと方向制御弁８１Ａ，８１Ｂとの接続路には自己負荷圧力の検出路８３Ａ，８３Ｂがそれぞれ接続され、その負荷圧力が圧力補償弁８２Ａ，８２Ｂへ制御信号として導かれるとともに、検出路８３Ａ，８３Ｂがシャトル弁８４へ接続され、このシャトル弁８４を介して油圧ポンプ１に駆動されるアクチュエータ６，７の負荷圧力うち最高の負荷圧力が最高負荷圧力検出路８５ｂで検出される。
更に、油圧ポンプ１の供給路３から分岐したバイパス通路５には、油圧ポンプ１の吐出圧力と前記検出した最高負荷圧力とがそれぞれの信号管路８５ａ，８５ｂを介して導かれ、この差圧が予めバネ８５ｓで設定された圧力差以上になると油圧ポンプ１の吐出流量の一部を排出するアンロード弁８５と、この下流に絞り４２とリリーフ弁４３とから成る圧力発生部とを設け、この圧力発生部で発生した圧力を信号管路４４を介して油圧ポンプ１の傾転制御装置２ｎに導き、アンロード弁８５からの排出量の増・減による該発生圧力の増・減に応じて油圧ポンプ１の吐出流量を減・増し、ネガティブ流量制御するように構成されている。
発明の開示
しかしながら、上記従来の油圧駆動装置には次のような問題がある。
一般に、センターバイパス絞りを備えたセンターバイパス型の方向切換弁を用いた回路では、操作レバー装置の操作量に応じた開度となるよう方向切換弁のセンターバイパス絞りが絞られることにより、アクチュエータの起動時には油圧ポンプの吐出流量の一部をブリードしながらアクチュエータを駆動するいわゆるブリード制御が可能であり、アクチュエータにショックを与えない良好な操作フィーリングが得られる。しかし、この種の回路では、以下に述べる基本的な問題がある。
（１）センターバイパス型の方向切換弁を複数個設ける場合、それら方向切換弁は油圧ポンプに対してタンデム接続されるかパラレル接続されるかのいずれかであり、複数のアクチュエータを同時に操作する複合操作を行う場合、前者では上流側のアクチュエータに優先的に圧油が供給され、後者では低圧側のアクチュエータに優先的に圧油が供給され、いずれの場合も良好な複合操作性が得られない。
（２）センターバイパス絞りを通過する流量が負荷圧力によって変わるため、流入可変絞り部のメータリング特性、特にメータリングの立ち上がり特性が負荷圧力によって変化する。すなわち、センターバイパス絞りによりブリード制御しながらアクチュエータを駆動する場合、操作レバー装置の操作量が一定でブリード弁の開度が一定であっても、負荷圧力が高くなりポンプ吐出圧力が高くなると、センターバイパス絞りを通過する流量が増加するため、負荷圧力が低いときは操作レバー装置のある操作量で負荷圧力以上のポンプ吐出圧力になり、アクチュエータに圧油を供給できたものが、負荷圧力が高くなると同じ操作量ではポンプ吐出圧力が上昇せず、操作レバー装置の操作量を更に大きくしセンターバイパス絞りを更に絞って始めてポンプ吐出圧力が負荷圧力より高くなり、アクチュエータに圧油を供給できるという現象を生じる。このため、負荷圧力が高くなるにしたがって操作レバー装置の操作量に対する不感帯が増大し、操作レバー装置のメータイン流量を制御できる有効ストローク範囲が狭くなり、操作性が悪化する。
特開平３−２１３７０３号公報に記載の油圧駆動装置では、圧力補償弁でブリード弁の前後差圧を一定に保つように制御するので、アクチュエータの負荷圧の増大に対してブリード弁を通過する流量の増大を防止し、アクチュエータへの供給される流量を確保する負荷補償を図っている。このため、上記（２）の問題はある程度解決できる。しかし、センターバイパス型の方向切換弁を用いているため、上記（１）の問題は解決できず、複合操作性に問題がある。
一方、一般にクローズドセンタ型の方向切換弁を用いた回路では、複数の方向切換弁を設けた場合、方向切換弁の前後差圧を制御する圧力補償弁を設けることにより複合操作性は確保できる。また、圧力補償弁により流入可変絞り部のメータリング特性が負荷圧力によって変化することが防止され、負荷圧力によらず一定のメータリング特性が得られる。このため、センターバイパス型の方向切換弁を用いた回路のような上記（１）及び（２）の問題は生じない。しかし、クローズドセンタ型の方向切換弁を用いているので、アクチュエータの起動時には油圧ポンプの吐出流量の一部をブリードしながらアクチュエータを駆動するブリード制御は行えなえず、アクチュエータにショックを与えない良好な操作フィーリングが得られない。
特開平７−６３２０３号公報に記載の油圧駆動装置では、バイパスラインにブリード弁を設け、操作レバー装置の操作量に応じた開度となるようブリード弁を制御することにより当該ブリード弁がセンターバイパス絞りと同様の機能を果たし、方向切換弁としてクローズドセンタ型の弁を用いながら、センターバイパス絞りを備えたセンターバイパス型の方向切換弁によるブリード制御と同等の操作間隔が得られ、良好な操作性が得られる。しかし、バイパスラインにブリード弁を設けたため、そのブリード弁を通過する流量が負荷圧力によって変化し、流入可変絞り部のメータリング特性が負荷圧力によって変化するという、上記（２）のセンターバイパス型の方向切換弁と同様の問題を生じる。
また、特開平１−３１２２０１号公報に記載の油圧駆動装置では、バイパス通路５にアンロード弁８５を設け、ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧を所定の一定値に保つように油圧ポンプ１の吐出流量がネガティブ流量制御されているので、弁装置の可変絞り弁８０Ａ，８０Ｂ部のストロークに対するアクチュエータ６，７への流入流量（メータリング）の立ち上がりを負荷圧力に関係なく一定にでき、良好な流量特性が得られるとともに、前記弁装置に圧力補償弁８２Ａ，８２Ｂを備えているので、１つの可変容量型油圧ポンプ１で並列接続された複数の油圧アクチュエータ６，７を駆動する際に、各アクチュエータの独立性を保つことができる。しかし、クローズドセンタ型の可変絞り弁８０Ａ，８０Ｂを用いており、かつバイパス通路５に設けられたアンロード弁にはセンターバイパス型の方向切換弁のようなブリード制御機能はないため、アクチュエータ６又は７の起動時に油圧ポンプ１の吐出流量の一部をブリードしながらアクチュエータを駆動するブリード制御は行えない。
また、特開平３−２１３７０３号公報や特開平１−３１２２０１号公報に記載の油圧駆動装置では、慣性負荷の駆動時に問題を生じる。
即ち、特開平３−２１３７０３号公報では、センターバイパス絞りに対して圧力補償弁を設け、負荷補償しているので、慣性負荷の起動時等、油圧ポンプの吐出流量からブリード流量を減じた流量が全量、アクチュエータで吸収されない場合、ポンプ吐出圧が上昇してリリーフ弁で処理する必要が生じ、過度の圧力上昇とエネルギ損失を発生することになる。また、その圧力上昇で慣性負荷が急に動き出すことがあり、慣性負荷の駆動が滑らかに行えないという問題もある。
特開平１−３１２２０１号公報では、アクチュエータ６を油圧ショベルのフロント作業部を備える上部体を旋回せしめる旋回モータや、ショベル本体を走行せしめる走行モータに用い、このアクチュエータ６を駆動する際、オペレータが微操作しても、慣性負荷が大きいので、検出される最高負荷圧力の受圧作用によりアンロード弁８５が閉じられてこのアンロード弁８５からの排出流量がほとんどなくなり、ポンプ吐出圧力が最高圧力を規制する図示しないリリーフ弁のリリーフ圧まで瞬時に上昇する。したがってオペレータが微操作し、緩やかで滑らかな駆動を意図しても、必要以上の駆動圧力に達してしまい衝撃的な始動を伴い、じわじわとした滑らかな駆動ができない。
また、例えば、バケットにすくい込んだ土砂をダンプトラックに積み込み作業の場合、フロント作業部のブームを上昇させると同時にこのフロント作業部の備わる上部旋回体を旋回動作させる複合操作を行う。この場合にも、アクチュエータ６を旋回モータに使用し、アクチュエータ７をブームシリンダに用いたとき、慣性の大きな旋回負荷を最高負荷圧力として検出しバイパス通路５のアンロード弁８５が全閉動作する。したがって、慣性の大きな旋回側ではその起動始めに高負荷圧力となり、負荷管側（８１Ａａあるいは８１Ａｂ）に備わる図示しない安全弁から油圧ポンプ１からの供給された高圧流量が排出され、その油圧動力が無駄となる。したがって、この損失によりブーム上げ速度の低下を招く。また、低負荷であるブーム側では圧力補償弁８２Ｂによる圧力補償制御で流路を絞るため発熱して無駄となり、この絞り損失分もブーム上げ速度の低下を招く。また更に、油圧ポンプ１にはその駆動源保護のために出力一定（Ｐ・Ｑ＝Ｃ、Ｐは吐出圧力、Ｑは吐出流量、Ｃは定数（馬力））となるようポンプ吐出流量を制御する図示しない馬力制限制御用の傾転制御装置も一般的に具備され、ポンプ圧が旋回安全弁のリリーフ圧力まで上昇するので吐出流量が減少し、この流量減少にともない更なるブーム上げ速度の低下を招く。したがって、旋回体の急加速とブームの低速度とにより、オペレータは円滑な積み込み作業ができなくなる。
更に、特開平１−３１２２０１号公報に記載の油圧駆動装置には次のような問題もある。
油圧ショベルでは、整地作業時などアクチュエータの微速駆動（ファインコントロール）性能が要求される。この場合、油圧ポンプ１の吸収馬力は小さいので、通常、このポンプの駆動源である原動機（エンジン回転数）の低速設定によってアクチュエータへの流入量を減少させるとともに、エンジンの燃料消費量も低減させていた。しかしながら、特開平１−３１２２０１号公報に記載の油圧駆動装置では、アンロード弁８５のバネ８５ｓにより予め設定される圧力差に従いアクチュエータへの流入流量が確保されるため、図７の点線に示すように、原動機の低速・高速時でもアクチュエータ速度を変えることができない。更に、アンロード弁が差圧を確保するように作動して油圧ポンプ１がネガティブ流量制御されるので、同図７に示すように、エンジン回転数の減少に伴いアクチュエータへの流入量が飽和して、オペレータの指令に対する有効ストローク域が減少して、意図したファインコントロール性能が得られない。
本発明の第１の目的は、クローズドセンタ型の方向切換弁を用いてブリード制御を行えるとともに、流入可変絞り部のメータリング特性に対する負荷圧力の影響を低減できる油圧駆動装置を提供することである。
本発明の第２の目的は、流入可変絞り部のメータリング特性に対する負荷圧力の影響を低減できるとともに、重負荷アクチュエータの操作性が向上できる油圧駆動装置を提供できることである。
本発明の第３の目的は、流入可変絞り部のメータリング特性に関する負荷圧力の影響を低減できるとともに、エンジン回転数に応じてアクチュエータへの流入流量を増減でき、良好なファインコントロール性能を得ることのできる油圧駆動装置を提供することである。
上記第１の目的を達成するために、本発明は、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る圧油によって駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプに圧油供給路を介して接続され、前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数のクローズドセンタ型の方向切換弁と、前記複数の方向切換弁を駆動する複数の操作レバー装置と、前記複数の操作レバーの操作量に応じた流量となるよう前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御手段とを備えた油圧駆動装置において、前記複数のアクチュエータの負荷圧力をそれぞれ検出する複数の負荷圧力検出路及び前記複数の負荷圧力検出路により検出された負荷圧力のうちの最も高い負荷圧力を検出する最高負荷圧力検出路と、前記油圧ポンプの圧油供給管路より分岐し下流側がタンクに至るバイパス通路に設置され、前記複数の操作レバー装置の操作量が増加するにしたがって開口面積を小さくし前記油圧ポンプの吐出圧力を上昇させるバイパス可変絞り手段と、前記複数の方向切換弁の可変絞り部の下流にそれぞれ設置され、前記可変絞り部の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する複数の第１圧力調整弁と、前記バイパス可変絞り手段の下流に設置され、前記バイパス通路の前記バイパス可変絞り手段の出側圧力が前記最高負荷圧力検出路で検出された最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御される第２圧力調整弁とを備えるものとする。
以上のように構成した本発明の油圧駆動装置では、油圧ポンプの圧油供給管路より分岐し下流側がタンクに至るバイパス通路にバイパス可変絞りを設け、操作レバー装置の操作量が増加するにしたがってバイパス可変絞りの開口面積を小さくし油圧ポンプの吐出圧力を上昇させることにより、クローズドセンタ型の方向切換弁を用いてブリード制御を行える。
また、複数の方向切換弁の可変絞り部の下流に、可変絞り部の出側圧力が最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する複数の第１圧力調整弁をそれぞれ設置し、バイパス通路のバイパス可変絞り手段の下流に、バイパス可変絞り手段の出側圧力が最高負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御する第２圧力調整弁を設置することにより、方向切換弁の可変絞り部の前後差圧とバイパス可変絞り手段の前後差圧は同じとなり、油圧ポンプの吐出流量は、方向切換弁の可変絞り部とバイパス可変絞り手段との開口面積比に応じて分配される。これにより、方向切換弁の可変絞り部とバイパス可変絞り手段の開口面積比に応じて方向切換弁のストロークに応じたアクチュエータへの流入流量が負荷圧力に関係なく得られ、その流入流量（メータリング）の立ち上がり特性は負荷圧力に関係なくほぼ一定となる。
上記油圧駆動装置において、好ましくは、前記第１圧力調整弁及び第２圧力調整弁は、それぞれ、各弁の上流側の圧力が開弁方向に作用し、前記最高負荷圧力が閉弁方向に作用するとともに、閉弁方向にばね力が付与される構成である。
また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、上記油圧駆動装置において、前記複数の負荷圧力検出路の少なくとも１つに設置され、対応するアクチュエータの負荷圧力の検出・非検出を選択する開閉弁を備える。
このように複数の負荷圧力検出路の少なくとも１つに開閉弁を設置することにより、この開閉弁を閉じて負荷圧力を非検出とした場合、当該アクチュエータの単独駆動に際しては、アクチュエータの負荷圧力は検出されないので最高負荷圧力検出路で検出される圧力は低圧の例えばタンク圧となり、第２圧力調整弁はバイパス可変絞り手段の出側圧力をタンク圧にほぼ等しくなるよう制御する。このため、操作レバー装置の操作量と連動したバイパス可変絞り手段の開口面積（絞り量）に応じた圧力降下で油圧ポンプの吐出圧力が上昇することとなり、操作レバー装置の操作量に応じた油圧ポンプの吐出圧力の制御が可能となり、重負荷アクチュエータの微操作性が確保できる。
また、開閉弁により負荷圧力を非検出とした状態で複合駆動を行うときは、開閉弁を設けた側のアクチュエータを重負荷アクチュエータとし、他方を低負荷アクチュエータとすることにより、最高負荷圧力検出路では低負荷アクチュエータの負荷圧力が最高負荷圧力として検出され、第１及び第２圧力調整弁はそれぞれ方向切換弁の可変絞り部とバイパス可変絞り手段の出側圧力が当該低負荷アクチュエータ側の負荷圧力にほぼ等しくなるよう制御することで、それぞれの前後差圧を同じになるように制御する。このため、ポンプ吐出圧力が重負荷アクチュエータの負荷圧力より低いときは、油圧ポンプの吐出流量は低負荷アクチュエータ側の方向切換弁の可変絞り部とバイパス可変絞り手段との開口面積比に応じて分配され、油圧ポンプの吐出流量が増大し、ポンプ吐出圧力が重負荷アクチュエータの負荷圧力より高くなると、油圧ポンプの吐出流量は両方のアクチュエータの方向切換弁の可変絞り部とバイパス可変絞り手段との開口面積比に応じて分配され、いずれの場合も低負荷アクチュエータには開口面積比に応じてポンプ吐出流量が供給され、ポンプ吐出圧力がリリーフ圧まで上昇することはなく低負荷アクチュエータの駆動速度の低下を防止できる。
また、上記第３の目的を達成するために、本発明は、上記ポンプ制御手段として、前記バイパス通路の前記第２圧力調整弁の更に下流側の流量の減少に応じて前記油圧ポンプの吐出流量が増大するようネガティブ流量制御するポンプ制御手段、又は前記複数の操作レバー装置の指令値の増大に応じて前記油圧ポンプの吐出流量が増大するようポジティブ流量制御するポンプ制御手段を備えるものとする。
第１及び第２圧力調整弁は上記のように方向切換弁の可変絞り部の前後差圧とバイパス可変絞り手段の前後差圧を同じとなるように制御するが、圧力補償弁のように当該前後差圧を一定に保つものではない。このとき、ポンプ制御手段をロードセンシング制御のようなポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧を確保するよう制御するのではなく、油圧ポンプの吐出流量を上記のようにネガティブ流量制御又はポジティブ流量制御することにより、原動機の設定速度を変えてポンプ吐出流量を増減したとき、その増減した吐出流量が開口面積比に応じて分配されることとなり、原動機の設定速度に応じたポンプ吐出流量の増減に連動してアクチュエータ流入量が増減し、原動機の設定速度に応じて方向切換弁のストロークに対する流量特性が変化し、原動機の低速設定時に微妙な操作が行えるファインコントロール性能が得られる。
この場合、ネガティブ流量制御するポンプ制御手段は、例えば、前記油圧ポンプの傾転角をネガティブ流量制御する傾転制御装置と、前記バイパス通路の前記第２圧力調整弁の更に下流に設置され、前記バイパス通路を流れる流量に応じた圧力を発生させる圧力発生手段と、前記圧力発生手段で発生した圧力を前記傾転制御装置に伝える管路とを備える。
また、ネガティブ流量制御するポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの傾転角をネガティブ流量制御する傾転制御装置と、油圧源と、前記油圧源からの圧油の圧力を制御して、前記傾転制御装置に伝える比例電磁弁と、前記バイパス通路の前記第２圧力調整弁の更に下流に設置され、前記バイパス通路を流れる流量に応じた圧力を発生させる圧力発生手段と、前記圧力発生手段で発生する圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサからの信号と前記操作レバー装置の入力操作量に基づいて前記比例電磁弁に駆動電流を出力するコントローラとを備えるものであってもよい。
また、ポジティブ流量制御するポンプ制御手段は、例えば、前記油圧ポンプの傾転角をポジティブ流量制御する傾転制御装置と、前記バイパス可変絞り手段に加えられる操作レバー装置によるパイロット圧を前記傾転制御装置に伝える管路とを備える。
また、ポジティブ流量制御するポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの傾転角をポジティブ流量制御する傾転制御装置と、油圧源と、前記油圧源からの圧油の圧力を制御して、前記傾転制御装置に伝える比例電磁弁と、前記操作レバー装置の入力操作量に基づいて前記比例電磁弁に駆動電流を出力するコントローラとを備えるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施例による油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
図２は、バイパス可変絞り弁の動作特性を示す図である。
図３は、圧力発生部の圧力発生特性を示す図である。
図４は、傾転制御装置の流量制御特性を示す図である。
図５は、油圧ポンプの流量特性を示す図である。
図６は、図１に示す実施例の動作特性を示す図である。
図７は、図１に示す実施例の動作特性を示す図である。
図８は、本発明の第２の実施例による油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
図９は、油圧ポンプの流量特性を示す図である。
図１０は、本発明の第３の実施例による油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
図１１は、コントローラのポンプ制御にかかわる制御機能を示すブロック図である。
図１２は、コントローラのバイパス可変絞り弁に係わる制御機能を示すブロック図である。
図１３は、本発明の第４の実施例による油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
図１４は、コントローラのポンプ制御に係わる制御機能を示すブロック図である。
図１５は、従来の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
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を用いて説明する。
まず、本発明の第１の実施例を図１〜図３により説明する。本実施例はネガティブ流量制御するポンプ傾転制御装置を備えた油圧駆動装置に本発明を適用したものである。
図１において、本実施例の油圧駆動装置は、エンジン１９によって回転駆動される可変容量型の油圧ポンプ１と、この油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータ６，７と、油圧ポンプ１に供給路３及び並列管路４Ａ，４Ｂを介して接続され、アクチュエータ６，７に供給される圧油の流れを制御するクローズドセンタ型の方向切換弁８Ａ，８Ｂと、方向切換弁８Ａ，８Ｂを駆動操作する操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂとを備えている。
可変容量型ポンプ１の吐出流量の供給路３からはタンクに至るバイパス通路５が分岐しており、バイパス通路５には可変絞り弁４０と、可変絞り弁４０下流に位置する圧力調整弁４１とが設けられるとともに、このバイパス通路５に設けられた可変絞り弁４０及び圧力調整弁４１の更に下流に絞り４２とリリーフ弁４３とから成る圧力発生部４４が設けられ、圧力発生部４４で発生した圧力を信号管路４５を介してポンプ１の傾転制御装置２ｎに導く。傾転制御装置２ｎは、可変絞り弁４０及び圧力調整弁４１からのバイパス流量の増・減による圧力発生部４４での発生圧力の増・減に応じてポンプ１の吐出流量を減・増せしめ、油圧ポンプ１の吐出流量をネガティブ流量制御するように構成されている。
方向切換弁８Ａには、ポンプ１の並列管路４Ａと、タンク管路１７Ａと、圧力調整弁９Ａへの流入管路２０Ａと、圧力調整弁９Ａの下流のロードチェック弁１０Ａの流出管路２１Ａに接続する分岐管路２１Ａａ，２１Ａｂと、アクチュエータ６と接続する負荷管路２２Ａａ、２２Ａｂとが接続されるとともに、アクチュエータ６の方向制御に対応した流入可変絞り部８ａ、方向制御部８ｂ及び流出部８ｃが備えられている。
方向切換弁８Ｂについても同様であり、図中方向方向切換弁８Ａに関するものと同じ部材には同じ符号に添え字Ａに代えＢを付して示している。
また、ロードチェック弁１０Ａ，１０Ｂの上流側にはそれぞれアクチュエータ６，７の負荷圧力検出路１２Ａ，１２Ｂが接続され、負荷圧力検出路１２Ａ，１２Ｂはチェック弁１１Ａ，１２Ｂを介し検出路１３に接続され最高負荷圧力が検出路１３で検出される。検出路１３にはドレン用の絞り１４が接続されている。
更に、アクチュエータ６の負荷圧力検出路１２Ａには開閉弁１５が設けられる。
操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂは油圧パイロット方式であり、それぞれ操作レバーの操作量に応じたパイロット圧力を発生し、このパイロット圧力を操作レバーの操作方向に応じてパイロット管路３４，３６又は３５，３７に出力し、方向切換弁８Ａ，８Ｂを操作レバーの操作量（要求流量）と操作方向に応じて駆動操作する。また、パイロット管路３４，３６又は３５，３７に出力されたパイロット圧力はそれぞれのシャトル弁３１Ａ，３１Ｂを介してシャトル弁３２へ導かれ、信号管路３３でパイロット最高圧力が検出される。
圧力調整弁９Ａ，９Ｂには、各々、最高負荷圧力検出路１３に接続された信号管路９ｂを介し圧力調整弁９Ａ，９Ｂを閉弁するように最高負荷圧力が導かれ、圧力調整弁９Ａ，９Ｂを全閉位置に保持する弱いばね９ｓとともに閉方向の制御力が付与され、方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａの出側圧力が管路２０Ａ，２０Ｂ、信号管路９ａを介し圧力調整弁９Ａ，９Ｂを開弁するよう導かれ開方向の制御力が付与されており、したがって、圧力調整弁８Ａ，８Ｂはそれぞれ方向切換弁８Ａ，８Ｂの可変絞り部８ａの出側圧力を概ね最高負荷圧力と等しくなるように制御している。
バイパス通路５に備わる可変絞り弁４０は、絞り方向作動のパイロット操作部４０ａと可変絞り弁４０を全開位置に保持するバネ４０ｂとを有し、パイロット操作部４０ａに信号管路３３で検出されるパイロット最高圧力が付与されるとともに、このパイロット最高圧力に基づく制御力の増加につれて開度が狭くなるよう連動する。すなわち、可変絞り弁４０の開度特性は図２に示すようであり、パイロット最高圧力が０または小さいときは可変絞り弁４０は全開しており、パイロット最高圧力が増大するにつれて可変絞り弁４０の開口面積が小さくなり、パイロット最高圧力が最大になると可変絞り弁４０の開口面積は０、すなわち可変絞り弁４０は全閉するように設定されている。
圧力調整弁４１には、上記した検出路１３に接続する信号管路４１ｂを介して圧力調整弁４１を閉弁するように最高負荷圧力が導かれ、圧力調整弁４１を全閉位置に保持する弱いばね４１ｓとともに閉方向の制御力が付与され、可変絞り弁４０の出側圧力が信号管路４１ａを介し圧力調整弁４１を開弁するように導かれ開方向の制御力が付与されており、したがって、圧力調整弁４１は可変絞り弁４０の出側圧力を概ね最高負荷圧力と等しくなるように制御している。
可変絞り弁４０が上記のようにパイロット最高負荷圧力により駆動操作されるときの圧力発生部４４で発生する圧力とパイロット最高負荷圧力により駆動される方向切換弁８Ａ又は８Ｂのストロークとの関係を図３に示す。圧力発生部４４で発生する圧力は方向切換弁のストロークが増加するにしたがって減少する。また、ネガティブ流量制御する油圧ポンプ１の傾転制御装置２ｎの流量特性は図４に示すようにであり、圧力発生部４４での発生圧力の低下に応じて油圧ポンプ１の吐出流量を増加させる。したがって、油圧ポンプ１の吐出流量は、図５に示すように、方向切換弁８Ａ又は８Ｂのストロークの増加、すなわち操作レバー装置３０Ａ又は３０Ｂの操作量に応じて増加するよう制御される。すなわち、バイパス通路５の圧力発生部４４、信号管路４５及び傾転制御装置２ｎは、操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂの操作量に応じた流量となるよう油圧ポンプ１の吐出流量を制御するポンプ制御装置を構成する。
開閉弁１５は開位置と閉位置とを持つ弁であり、開位置方向作動の電磁操作部１５ａと閉位置方向作動のバネ１５ｂとを有し、電磁操作部１５ａにモード切換スイッチ１８から電気信号が付与されると開閉弁１５は閉位置から開位置に切り換えられ、負荷圧力検出路１２Ａによるアクチュエータ６の負荷圧力の検出を可能とする。
このように構成した実施例の動作を説明する。
例えば、操作レバー装置３０Ａ，Ｂが何れも操作されず方向切換弁８Ａ，８Ｂが図示状態の操作中立の時、バイパス通路５の可変絞り弁４０は全開状態のままである。また、最高負荷圧力検出路１３はドレン絞り１４を介してタンクに連通されているので、操作中立時には検出路１３はタンク圧になって、この最高負荷圧力検出路１３に接続する圧力調整弁４１の管路４１ｂにより圧力調整弁４１は全開となって、油圧ポンプ１からの圧油は供給路３、バイパス通路５、バイパス可変絞り弁４０、圧力調整弁４１を経て圧力発生部４４は全量流れ、絞り４２の上流圧が高くなり、この圧力上昇が信号管路４５を介して傾転制御装置２ｎによってポンプ吐出流量を減少させる。
ここで単独操作に関し、アクチュエータ７側の駆動について説明する。
上記のような中立状態から、操作レバー装置３０Ｂの操作でパイロット管路３６あるいは３７の何れか一方にパイロット圧力を出力すると、方向切換弁８Ｂが図示左右何れかの方向へ切換わり流入可変絞り部８ａの開度が増加するとともに、このパイロット圧がシャトル弁３１Ｂ，３２を介して信号管路３３に導かれ、バイパス可変絞り弁４０の開度が減少し始める。これと同時に、アクチュエータ７の負荷圧力が検出路１２Ｂ、チェック弁１１Ｂを介し最高負荷圧力検出路１３で検出され、この最高負荷圧力検出路１３に接続された圧力調整弁９Ｂ及び圧力調整弁４１のそれぞれの信号管路９ｂ，４１ｂを介し当該負荷圧力がこれら圧力調整弁を閉弁するように導かれ、圧力調整弁９Ｂは方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａの出側圧力を、また圧力調整弁４１はバイパス可変絞り弁４０の出側圧力を概ねアクチュエータ７の負荷圧力と等しくなるようにそれぞれ制御する。ここで、方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａの入側圧力とバイパス可変絞り弁４０の入側圧力は共に同じ油圧ポンプ１の吐出圧力となっている。したがって、方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａとバイパス可変絞り弁４０の前後差圧は同じとなり、油圧ポンプ１の吐出流量は、方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａとバイパス可変絞り弁４０との開口面積比に応じてアクチュエータ７への流入流量とバイパス通路５のバイパス流量とに分配される。
このように油圧ポンプ１の吐出流量の一部をバイパス通路５を介してタンクに戻しながら油圧ポンプ１の吐出圧力を上昇させ、アクチュエータ７へ圧油を供給することにより、クローズドセンタ型の方向切換弁８Ｂを用いながらブリード制御を行える。
また、このような状態で、例えばアクチュエータ７の負荷圧力が増大すると、最高負荷圧力検出路１３から信号管路４１ｂを介して導かれた負荷圧力が圧力調整弁４１の閉弁方向へ作用し、この負荷圧力の上昇に応じて圧力調整弁４１の開度が絞られて、バイパス通路５の流量が減少するので、圧力発生部４４の絞り４２で生じる信号圧力がこの流量減少に応じて低下する。そして、信号管路４５を介して導かれた該信号圧力の低下に応じて傾転制御装置２ｎのネガティブ流量制御により油圧ポンプ１の吐出流量が増加し、この増加した吐出流量が再び方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａとバイパス可変絞り弁４０との開口面積比に応じてアクチュエータ流入流量とバイパス流量とに分配される。したがって、図６に示す特性図のごとく、方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａとバイパス可変絞り弁４０の開口面積比に応じて方向切換弁８Ｂのストロークに応じたアクチュエータ７への流入流量（メータリング）が負荷圧力に関係なく得られ、その流入流量の立ち上がり特性は負荷圧力に関係なく一定となる。
次に、アクチュエータ６側の駆動について説明する。
図示する中立状態から、操作レバー装置３０Ａの操作でパイロット管路３４あるいは３５の何れか一方にパイロット圧力を出力すると、方向切換弁８Ａが図示左右何れかの方向へ切換わり流入可変絞り部８ａの開度が増加するとともに、このパイロット圧力がシャトル弁３１Ａ，３２を介して信号管路３３に導かれ、バイパス可変絞り弁４０の開度が減少し始める。この時、オペレータがモード切換スイッチ１８を操作せず、検出路１２に設けられた開閉弁１５が閉位置にあるときは、アクチュエータ６の負荷圧力は開閉弁１５によって検出路１２Ａによって検出されず、最高負荷圧力検出路１３の検出圧は操作中立時と同様タンク圧となる。この場合、バイパス通路５の圧力調整弁４１は絞り動作することなく全開となる。よって、パイロット圧力と連動したバイパス可変絞り弁４０の開口面積（絞り量）に応じた圧力降下で油圧ポンプ１の吐出圧力が上昇するとともに、このバイパス流量による圧力発生部４４での発生圧力で油圧ポンプ１の吐出流量がネガティブ制御される。したがって、この場合もクローズドセンタ型の方向切換弁８Ａを用いながらブリード制御を行えるとともに、操作レバー装置３０Ａの操作量（パイロット圧力）に応じた油圧ポンプ１の吐出圧力の制御が可能となり、油圧ショベルにおいてアクチュエータ６を旋回モータに用いたとき、慣性負荷の大きな旋回モータ駆動の微操作性が確保できる。
次に、アクチュエータ６，７の複合駆動に関し説明する。
図示する中立状態から、それぞれの操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂの操作で管路３４あるいは３５、３６あるいは３７への何れか一方にパイロット圧力が出力されると、方向切換弁８Ａ，８Ｂがそれぞれ図示左右何れかの方向へ切換わり流入可変絞り部８ａの開度が増加するとともに、これらパイロット圧力がそれぞれのシャトル弁３１Ａ，３１Ｂを介してシャトル弁３２に導かれ、パイロット最高圧力が信号管路３３に導かれバイパス可変絞り弁４０の開度が減少し始める。この時、オペレータがモード切換スイッチ１８を操作せず、検出路１２に設けられた開閉弁１５が閉位置にあるときは、最高負荷圧力検出路１３で検出される最高負荷圧力はアクチュエータ７側の負荷圧力となる。よって、この最高負荷圧力検出路１３に接続したそれぞれの圧力調整弁９Ａ，９Ｂ及び圧力調整弁４１のそれぞれの信号管路９ｂ，９ｂ，４１ｂを介し当該アクチュエータ７の負荷圧力がこれら圧力調整弁を閉弁するように導かれ、圧力調整弁９Ａ，９Ｂは方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａの出側圧力を、また圧力調整弁４１はバイパス可変絞り弁４０の出側圧力をそれぞれ概ねアクチュエータ７の負荷圧力と等しくなるように制御し、方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａ，８ｂとバイパス可変絞り弁４０の前後差圧は同じとなる。また、この状態でのバイパス通路５の流量にしたがって圧力発生部４４で発生した圧力により油圧ポンプ１の吐出流量がネガティブ制御される。このため、ポンプ吐出圧力がアクチュエータ６の負荷圧力より低いときは、油圧ポンプ１の吐出流量はアクチュエータ７側の方向切換弁８Ｂの可変絞り部６ａとバイパス可変絞り弁４０との開口面積比に応じてアクチェータ流入流量とバイパス流量とに分配され、油圧ポンプ１の吐出流量が増大し、ポンプ吐出圧力がアクチュエータ６の負荷圧力より高くなると、油圧ポンプ１の吐出流量は両方のアクチュエータ６，７の方向切換弁８Ａ，８Ｂの可変絞り部８ａ，８ｂとバイパス可変絞り弁４０との開口面積比に応じてアクチェータ流入流量とバイパス流量とに分配され、いずれの場合も、バイパス可変絞り弁４０によるブリード制御を行いながら、アクチュエータ７には開口面積比に応じてポンプ吐出流量が供給される。したがって、油圧ショベルにおいて、アクチュエータ６を旋回用、アクチュエータ７をブーム用とすれば、旋回とブーム（上げ）との複合駆動時に、低負荷側のブームアクチュエータ７の負荷圧力を基準としてバイパス通路５の圧力調整弁４１及びそれぞれの圧力調整弁９Ａ，９Ｂが作動するので、油圧ポンプ１の吐出圧力がリリーフ圧まで上昇することはなくブーム速度は充分確保でき、オペレータは意図する積み込み作業を円滑に行うことができる。
また、例えば傾斜地での旋回駆動時や旋回角の大きな積み込み作業時などで旋回加速するための駆動圧を必要とする場合には、オペレータはモード切換スイッチ１８を操作してアクチュエータ６の負荷圧力検出路１２Ａに設けた開閉弁１５を開位置に切り換える。これにより負荷圧力検出路１２Ａによりアクチュエータ６の負荷圧力を検出できるようになり、最高負荷圧力検出路１３でその負荷圧力が検出され、バイパス通路５の圧力調整弁４１及び圧力調整弁９Ａ，９Ｂが絞り作動するので、高圧ポンプ吐出圧力が確保でき、更なる操作性、作業性の向上が図れる。
更に、本実施例の油圧駆動装置においては、圧力補償弁を用いる場合のように方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａ，８ａとバイパス可変絞り弁４０の前後差圧を一定に保つように制御するのではなく、方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａ，８ａとバイパス可変絞り弁４０の前後差圧が同じとなるように制御することで、油圧ポンプ１の吐出流量を方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａ，８ａとバイパス可変絞り弁４０との開口面積比に応じてアクチュエータ流量とバイパス流量とに分配している。また、油圧ポンプ１の吐出流量についても、いわゆるロードセンシング制御のようにポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧を確保するよう制御するのではなく、圧力発生部４４と傾転制御装置２ｎにより操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂの操作量に応じて増加するよう制御している。このため、エンジン１９の設定速度を変えてポンプ吐出流量を増減したとき、その増減した吐出流量が開口面積比に応じて分配されることとなり、エンジン１９の設定速度に応じたポンプ吐出流量の増減に連動してアクチュエータ流入量が増減できる。すなわち、エンジン１９の設定速度に応じて方向切換弁８Ａ，８Ｂのストロークに対する流量特性は図７にＦ１〜Ｆ３で示すように変化し、特性Ｆ３に示すようにエンジン１９の低速設定時に微妙な操作が行えるファインコントロール性能が得られる。
ここで、ロードセンシング制御のようにポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧を確保するよう制御される場合は方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａ，８ｂの前後差圧が一定に保たれるため、図７の点線に示すように、エンジン１９の設定速度を変えてもアクチュエータ速度を変えることができない。また、エンジン１９の回転数の低下に伴いアクチュエータへの流入流量が飽和して、オペレータの指令に対する有効ストローク域が減少し、意図したファインコントロール性能が得られない。
以上のように本実施例によれば、クローズドセンタ型の方向切換弁８Ａ，８Ｂを用いてブリード制御を行え、アクチュエータにショックを与えない良好な操作フィーリングが得られる。また、方向切換弁８Ａ，８Ｂの流入可変絞り部８ａ，８ａのストロークに対するアクチュエータへの流入流量（メータリング）の立ち上がり特性を負荷圧力に関係なく一定にでき、負荷の増減においても操作感覚の変化のない負荷感応型の油圧駆動装置が提供できる。また、開閉弁１５を閉じてアクチュエータ６の負荷圧力を非検出とすることにより、アクチュエータ６を重不可としその単独駆動を行うときはポンプ吐出圧力の制御が可能となり、微操作性が向上できる。更に、アクチュエータ６，７の複合駆動操作では、ポンプ吐出圧力がリリーフ圧まで上昇することなく、重負荷アクチュエータ６の急加速と低負荷アクチュエータ７の駆動速度の低下を防止できる。
また、エンジン１９の回転数に応じてアクチュエータ６，７への流入流量を増減でき、良好なファインコントロール性能を得ることができる。
本発明の第２の実施例を図８により説明する。本実施例はポジティブ流量制御するポンプ傾転制御装置を備えた油圧駆動装置に本発明を適用したものである。図８中、図１に示す部材と同等の部材には同一の符号を付している。
図８において、油圧ポンプ１には図９に示すようポジティブ流量制御特性を有する傾転制御装置２ｐが備えられ、したがって、第１の実施例におけるネガティブ流量制御に係わる図１のバイパス通路５の最下流の圧力発生部４４（絞り４２及びリリーフ弁４３）はなく、ポジティブ流量制御に係わる操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂによるパイロット最高圧力がバイパス通路５の可変絞り弁４０のパイロット操作部４０ａ及び傾転制御装置２ｐに信号管路３３及びそれぞれの信号管路３３ａ，３３ｂを介して導かれる。
このように構成される本実施例にあっては、操作レバー装置３０Ａ，３０Ｂが何れも操作されず方向切換弁８Ａ，８Ｂが図示状態の操作中立時、圧力調整弁４１の管路４１ｂは検出路１３のドレン絞り１４を介してタンクに連通しており、圧力調整弁４１は全開となって、油圧ポンプ１からの圧油は供給路３、バイパス通路５、バイパス絞り弁４０、圧力調整弁４１を経てタンクへ全量流れるとともに、パイロット管路３４あるいは３５，３６あるいは３７には何れも入力がなく、シャトル弁３２及び信号管路３３，３３ｂを介して接続された傾転制御装置２ｐのポジティブ流量制御によってポンプ吐出流量が減少する。
アクチュエータ７の方向切換弁８Ｂが図示左右何れかの方向へ切換わるよう操作レバー装置３０Ａを操作すると、対応するパイロット圧力がシャトル弁３１、３２、信号管路３３を介し管路３３ｂへ導かれ、その信号圧力（パイロット圧力）に基づき傾転制御装置２ｐのポジティブ流量制御がなされ、油圧ポンプ１の吐出流量が増加する。これと同時に、管路３３ａに導かれる信号圧力（パイロット圧力）によりバイパス可変絞り弁４０の開度が減少するとともに、方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａの開度が増加し始める。また、アクチュエータ７の負荷圧力が検出路１２Ｂ、チェック弁１１Ｂを介し最高負荷圧力検出路１３で検出され、この検出路１３に接続した圧力調整弁９Ｂ及び４１のそれぞれの信号管路９ｂ，４１ｂを介し当該最高負荷圧力がこれら圧力調整弁を閉弁するように導かれ、圧力調整弁９Ｂは方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａの出側圧力を、また圧力調整弁４１はバイパス可変絞り弁４０の出側圧力を概ねその検出した負荷圧力と等しくなるようにそれぞれ制御する。したがって、油圧ポンプ１の吐出流量は、方向切換弁８Ｂの流入可変絞り部８ａとバイパス可変絞り弁４０との開口面積比に応じてアクチュエータ７への流入流量とバイパス通路５のバイパス流量とに分配され、第１の実施例と同様の効果が得られる。
また、アクチュエータ６の単独駆動あるいはアクチュエータ６とアクチュエータ７との複合駆動において、第１の実施例と同様、負荷圧力検出路１２Ａに開閉弁１５を備え、検出路１３への負荷圧力の検出を切り換えることによってバイパス通路５の圧力調整弁４１を全開作動あるいは低負荷圧力に基づき作動させることができ、この場合も第１の実施例と同様の効果が得られる。
更に、ポジティブ制御を用いた本実施例の油圧駆動装置においても、操作レバー装置３０ａ，３０Ｂの操作量に応じて制御される油圧ポンプ１の吐出流量をそれぞれの絞り開口面積比においてアクチュエータ流入流量とバイパス流量とに分配しているので、第１の実施例と同様、エンジン１９の低速設定時に微妙な操作が行えるファインコントロール性能が得られる。
本発明の第３の実施例を図１０〜図１２により説明する。本実施例は、電子制御でネガティブ流量制御する油圧駆動装置に本発明を適用したものである。図１０中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を付している。
図１０において、方向切換弁８Ａ，８Ｂの駆動操作部は、電気式の操作レバー装置５１Ａ，５１Ｂとコントローラ５０とパイロット圧力発生装置５２Ａ，５２Ｂとから成り、操作レバー装置５１Ａ，５１Ｂの入力指令に応じたパイロット圧力がそれぞれのパイロット管路３４または３５，３６または３７に出力される。
油圧源６０にはコントローラ５０により制御される比例電磁弁６１，６３が接続され、比例電磁弁６１は信号管路６２を介しバイパス通路５の可変絞り弁４０のパイロット操作部４０ａに接続され可変絞り弁４０を駆動し、比例電磁弁６３は信号管路６４ｎを介し傾転制御装置２ｎに接続されこれを駆動する。
バイパス通路５の可変絞り弁４０、圧力調整弁４１の最下流には絞り４２とリリーフ弁４３とから成る圧力発生部４４が図１に示す第１の実施例と同様に備えられ、圧力発生部４４で発生した圧力は圧力センサ５３を介しコントローラ５０に検出される。
コントローラ５０による油圧ポンプ１のネガティブ流量制御は、例えば図１１に示すように、電気式操作レバー装置５１Ａ，５１Ｂの入力操作量Ｖｃ１，Ｖｃ２と圧力センサ５３の検出量Ｐｎとによりアクチュエータ６，７毎の必要流量を求め（ブロック１００，１０１）、この総和（ブロック１０２）に応じたポンプ目標傾転量を得るのに必要なパイロット圧力相当の比例電磁弁６３の駆動電流を制御演算し（ブロック１０３）、比例電磁弁６３にその電流を出力する。
また、バイパス可変絞り弁４０の制御は、例えば図１２に示すように、操作レバー装置５１Ａ，５１Ｂの入力操作量Ｖｃ１，Ｖｃ２の最大値を求め（ブロック１１０）、この最大値に応じたパイロット圧力相当の比例電磁弁６１の駆動電流を制御演算し（ブロック１１１）、比例電磁弁６１にその電流を出力する。
このように構成された本実施例にあっては、電気式操作レバー装置５１Ａ，５１Ｂの操作量に応じてパイロット装置５２Ａ，５２Ｂから出力されたパイロット圧力により方向切換弁８Ａ，８Ｂが駆動制御されるとともに、バイパス可変絞り弁４０及び傾転制御装置２ｎがコントローラ５０及び比例電磁弁６１，６３を介して制御され、電子制御でネガティブ流量制御する油圧駆動装置において図１に示す第１の実施例と同様の効果が得られる。また、コントローラ５０を備えて操作レバー装置の指令によりアクチュエータ毎の必要流量を演算しネガティブ流量制御のポンプ目標値が設定できるので、種々の操作パターン、すなわち作業形態に適応させることが可能となる。
本発明の第４の実施例を図１３及び図１４及び先の図１２により説明する。本実施例は、電子制御でポジティブ流量制御する油圧駆動装置に本発明を適用したものである。図１３中、図１、図８及び図１０に示す部材と同等の部材には同じ符号を付している。
図１３において、油圧ポンプ１にはポジティブ流量制御する傾転制御装置２ｐが備えられ、したがって、ネガティブ流量制御に係わる図１０のバイパス通路５の最下流の圧力発生部４４（絞り４２、リリーフ弁４３）及び圧力センサ５３はなく、コントローラ５０に制御される比例電磁弁６３は信号管路６４ｐを介し傾転制御部２ｐに接続されこれを駆動する。
コントローラ５０による油圧ポンプ１のポジティブ流量制御は、例えば図１４に示すように、電気式の操作レバー装置５１Ａ，５１Ｂの入力操作量Ｖｃ１，Ｖｃ２によりアクチュエータ６，７毎の必要流量を求め（ブロック１００Ａ，１０１Ａ）、この総和（ブロック１０２）に応じたポンプ目標傾転量を得るのに必要なパイロット圧力相当の比例電磁弁６３の駆動電流を制御演算し（ブロック１０３）、比例電磁弁６３にその電流を出力する。
このように構成された本実施例にあっては、電気式操作レバー装置の操作量に応じてパイロット装置５２Ａ，Ｂから出力されるパイロット圧力により方向切換弁８Ａ，８Ｂが駆動制御されるとともに、バイパス可変絞り弁４０及び傾転制御装置２ｐがコントローラ５０及び比例電磁弁６１，６３を介して制御され、電子制御でポジティブ流量制御する油圧駆動装置において図８に示す第２の実施例と同様の効果が得られる。また、コントローラ５０を備えて操作レバー装置の指令によりアクチュエータ毎の必要流量を演算しポジティブ流量制御のポンプ目標値が設定できるので、種々の作業形態に適応させることが可能となる。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明の油圧駆動装置によれば、クローズドセンタ型の方向切換弁を用いてブリード制御を行え、アクチュエータにショックを与えない良好な操作フィーリングが得られるとともに、方向切換弁の可変絞り部のストロークに対するアクチュエータへの流入流量の立ち上がり特性を負荷圧力に関係なく一定にでき、負荷の増減においても操作感覚の変化のない負荷感応型の油圧駆動装置が提供できる。
また、開閉弁を閉じて負荷圧力を非検出とすることにより、対応するアクチュエータの単独駆動ではポンプ吐出圧力の制御が可能となり、微操作性が向上できるるとともに、複合駆動ではポンプ吐出圧力がリリーフ圧まで上昇することなく、重負荷アクチュエータの急加速と低負荷アクチュエータの駆動速度の低下を防止できる。
また、原動機の回転数に応じてアクチュエータ流入流量を増減でき、良好なファインコントロール性能を得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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