(57)【要約】【課題】油圧駆動される、建設、走行車両等の油圧装置において、安全性、応答性、信頼性、操作性に優れた油圧制御方法及び装置を提供する。【解決手段】アクチュエータ６を操作する切換弁１６を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構２を有する共通の可変容量ポンプ１から前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給する。その際、当該アクチュエータ駆動部の圧力の中、最高圧力を検出する最高圧力検出手段２４を設ける。さらに、圧油供給ライン１９と戻りライン２１との間に設けた分岐路３０上に、流量調整手段２５及び同流量調整手段の下流に接続した圧力発生手段２７を配置し、前記圧力発生手段と流量調整手段との間の信号圧力を前記吐出流量調整機構へ流路を介し導く。さらに、前記最高圧力検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段を単一の信号ブロックに内蔵して形成し、しかも同信号ブロックを前記アクチュエータユニットの近傍に配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを備え、吐出流量調整機構を有する可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットへ圧油を供給するよう構成した油圧装置において、
前記アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部までとの間の圧力を信号圧力として検出する圧力検出手段と、
前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでの圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路と、
前記分岐路上に設けられ、前記可変容量ポンプの吐出圧力による開方向に制御されると共に前記圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に接続した圧力発生手段と、
前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路と
を備えた油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記圧力検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段を単一の信号ブロックに内蔵し、同信号ブロックを前記アクチュエータユニット近傍に配置したことを特徴とする油圧制御装置。
【請求項３】
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構を有する共通の可変容量ポンプから前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給するよう構成した油圧装置における油圧制御方法であって、
前記各アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部間の圧力の中、最高圧力を最高圧力検出手段を用いて信号圧力として検出する工程と、
前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでのパラレル圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路上に、前記可変容量ポンプの吐出圧力により開方向に制御されると共に前記圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に圧力発生手段を形成配置する工程と、
前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路を形成配置する工程と
からなる油圧制御方法。
【請求項４】
請求項３において、前記油圧制御方法は、前記最高圧力検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段を単一の信号ブロック内に形成する工程をさらに含むことを特徴とする油圧制御方法。
【請求項５】
請求項４において、前記油圧制御方法は、前記形成された信号ブロックを前記アクチュエータユニットの近傍に配置する工程をさらに含むことを特徴とする油圧制御方法。
【請求項６】
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構を有する共通の可変容量ポンプから前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給するよう構成した油圧装置において、
前記各アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部間の圧力の中、最高圧力を信号圧力として検出する最高圧力検出手段と、
前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでのパラレル圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路と、
同分岐路上に設けられ、前記可変容量ポンプの吐出圧力により開方向に制御されると共に前記最高圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に接続した圧力発生手段と、
前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路と
からなる油圧制御装置。
【請求項７】
請求項６において、前記最高圧力検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段は単一の信号ブロックに内蔵して形成されたことを特徴とする油圧制御装置。
【請求項８】
請求項７において、前記信号ブロックは前記アクチュエータユニットの近傍に配置したことを特徴とする油圧制御装置。
【請求項９】
請求項７又は８において、前記信号ブロックには、
共通の可変容量ポンプからの圧油の供給を受けて２以上の前記アクチュエータユニットへ圧油を供給する供給口と、
当該２以上のアクチュエータユニットからの戻り油を集合して共通のタンクへ戻すための戻し口と
を設けたことを特徴とする油圧制御装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９において、前記２以上のアクチュエータユニットの中、少なくとも１つがドレンラインを有し、当該ドレンラインを前記信号ブロックに接続し、同信号ブロック内部にて前記圧力発生手段からの排出油を前記ドレンラインに接続したことを特徴とする油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は油圧駆動される、建設、走行車両等の油圧装置に係り、特にコンパクト且つ、安定性に優れた油圧装置における油圧制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示されるように、従来技術においては、油圧システムの安全性確保のため、アクチュエータＡＣＴ１、ＡＣＴ２と当該アクチュエータを操作する切換弁ＳＷＶ１、ＳＷＶ２とをそれぞれ一体的に構成し、負荷圧力の高低に関わらず切換弁ＳＷＶ１、ＳＷＶ２の操作量に対応してアクチュエータＡＣＴ１、ＡＣＴ２を駆動する場合、これらユニットを複数個ＵＮＴ１、ＵＮＴ２設けて共通の可変容量ポンプＶＲＰに接続すると共に、当該可変容量ポンプＶＲＰはロードセンシング方式のものであり、また、最高圧力検出手段ＭＸＳにより、各ユニットの切換弁メータイン側のアクチュエータ圧力の中、最高圧力ＭＸＰを検出して前記可変容量ポンプＶＲＰへロードセンシング信号ＬＤＳとしてフィードバックする方式のものが知られている。
【０００３】
ところで、上述の制御方式の場合、切換弁ＳＷＶ１、ＳＷＶ２がアクチュエータＡＣＴ１、ＡＣＴ２とそれぞれ一体的に構成されているため、当該切換弁から、通常エンジンにて駆動される可変容量ポンプＶＲＰまでの配管部分ＰＬの距離が長く、従って、特にロードセンシング信号ＬＤＳは高圧の信号圧力でもあり、ロードセンシングシステムの特性上、システムの応答性、安定性は当該配管の弾性、長さ、油温等の影響を受けやすく、これらを両立させることは難しいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者等は前記問題点を解決せんとして鋭意検討・努力した結果、ロードセンシング信号ＬＤＳを最高圧検出手段で検出した信号圧力ＭＸＰのまま可変容量ポンプＶＲＰの吐出流量調整機構へ供給せず、前記検出された信号圧力ＭＸＰを比較的低い圧力に変換して供給することにより解決できることを突き止めた。
【０００５】
従って、本発明の目的は、安全性、応答性、信頼性、操作性に優れた油圧制御方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための本発明に係る油圧制御方法は、
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構を有する共通の可変容量ポンプから前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給するよう構成した油圧装置における油圧制御方法であって、
前記各アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部間の圧力の中、最高圧力を最高圧力検出手段を用いて信号圧力として検出する工程と、
前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでのパラレル圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路上に、前記可変容量ポンプの吐出圧力により開方向に制御されると共に前記圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に圧力発生手段を形成配置する工程と、
前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路を形成配置する工程と
から構成される。
【０００７】
さらに、前記の目的を達成するための本発明に係る油圧制御装置は、
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構を有する共通の可変容量ポンプから前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給するよう構成した油圧装置において、
前記各アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部間の圧力の中、最高圧力を信号圧力として検出する最高圧力検出手段と、
前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでのパラレル圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路と、
同分岐路上に設けられ、前記可変容量ポンプの吐出圧力により開方向に制御されると共に前記最高圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に接続した圧力発生手段と、
前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路とから構成される。
【０００８】
好適には、前記最高圧力検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段を単一の信号ブロックに内蔵して形成されることができる。
【０００９】
その場合、前記信号ブロックは前記アクチュエータユニットの近傍に配置することが好ましい。
【００１０】
又、コンパクト化のため、前記信号ブロックには、共通の可変容量ポンプからの圧油の供給を受けて２以上の前記アクチュエータユニットへ圧油を供給する供給口と、当該２以上のアクチュエータユニットからの戻り油を集合して共通のタンクへ戻すための戻し口とを設けることができる。
【００１１】
さらに、その場合、前記２以上のアクチュエータユニットの中、少なくとも１つがドレンラインを有し、当該ドレンラインを前記信号ブロックに接続し、同信号ブロック内部にて前記圧力発生手段からの排出油を前記ドレンラインに接続して構成することができる。
【００１２】
【作用】
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構を有する共通の可変容量ポンプから前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給する。その際、前記各アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部間の圧力の中、最高圧力を信号圧力として検出する最高圧力検出手段を設ける。さらに、前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでのパラレル圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路上に、前記可変容量ポンプの吐出圧力により開方向に制御されると共に前記最高圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に接続した圧力発生手段を配置し、前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路とを設けることにより、この流路内圧力は低圧の信号圧力とすることができ、安定性、応答性、信頼性、操作性を従来に比べ優れたものとすることができる。
【００１３】
さらに、前記最高圧力検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段を単一の信号ブロックに内蔵して形成し、しかも同信号ブロックを前記アクチュエータユニットの近傍に配置することにより前記の各性能に加え、装置のコンパクト化を達成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図１乃至図４により説明する。
【００１５】
図１において、参照符号１は、吐出流量調整機構２を有する可変容量ポンプであり、同ポンプ１はタンク３１から作動油を吸い込み、供給ライン４を経て切換弁１６、１５へ供給する。ここで、参照符号ＳＧＢはポートＰ１乃至Ｐ９を形成した信号ブロックであって、前記可変容量ポンプ１からの吐出油はポートＰ４から信号ブロックＳＧＢ内で分岐され、ポートＰ３、Ｐ７を介して供給通路１９、２０に供給され、さらに、それぞれ切換弁１６、１５へと接続されている。
【００１６】
各切換弁１６、１５には戻り通路２１、２２が接続されており、これら戻り通路２１、２２はポートＰ２、Ｐ８を介して信号ブロックＳＧＢと接続され、戻り油は集合してポートＰ５を介し戻り通路３を経て前記タンク３１へ戻されるようになっている。
【００１７】
前記切換弁１６、１５は、それぞれ油圧シリンダであるアクチュエータ６、７に直接取付けられており、切換弁１６からアクチュエータ６へは通路１２、配管１０を介し、又切換弁１５からアクチュエータ７へは通路１３配管１１を介しそれぞれ作動油が供給・排出される。
【００１８】
さらに、信号ブロックＳＧＢのポートＰ１、Ｐ９へは各切換弁１６、１５の切換スプール１７、１８部から検出されたアクチュエータ６、７の圧力が信号ライン１４、２３を介して接続されている。
【００１９】
前記信号ブロックＳＧＢ内には高圧選択手段２４が設けられ、前記信号ライン１４、２３の高圧側の圧力を検出する。この検出圧力は、通路２９を介し、信号ブロックＳＧＢの内部に設けた流量調整弁２５に対し、バネ２８と共にこれを閉方向に作用するようになっている。
【００２０】
ところで、前記流量調整弁２５はポンプ供給ライン４から分岐ライン３０を設け、この分岐ライン３０上に設けてあり、この分岐ライン３０上の圧力が前記流量調整弁２５の開方向に作用すると共に、この流量調整弁２５の下流には圧力発生手段２７を設け、前記流量調整弁２５と圧力発生手段２７との間から信号ライン２６を取り出し、この信号圧力はポートＰ６を介しライン５により前記可変容量ポンプ１の吐出流量調整機構２へ導くよう構成されている。なお、前記圧力発生手段２７の下流はポートＰ５を介し戻りライン３に接続してある。
【００２１】
図２は、図１の信号ブロックＳＧＢのポートＰ１乃至Ｐ９を簡略化し、ポートＲ１乃至Ｒ５としたものである。
【００２２】
図１では信号ブロックＳＧＢに供給ライン４、戻りライン３を接続してあるが、アクチュエータの数、信号ブロック設置場所や配管によっては、信号ブロック内の圧油通路の構成が複雑になることもある。従って、図２に示すように、信号ブロックＳＧＢ内には、高圧選択手段２４、流量調整弁２５及び圧力発生手段２７のみを設けるようにしてもよい。
【００２３】
図３は、図５で例示したアクチュエータユニットＵＮＴ１、ＵＮＴ２を有する油圧装置において、アクチュエータＡＣＴ１が油圧モータである場合、ドレンラインを一旦信号ブロックＳＧＢのポートＱ１１を介し、圧力発生手段２７の下流で合流させ、ポートＱ７からタンクへ戻すように構成した場合を示す。同図３の例では信号ブロックＳＧＢにはポートＱ１乃至Ｑ１１が設けられ、配管をコンパクトに形成配置可能とするものである。
【００２４】
図４は図１乃至図３に例示した本発明を適用する油圧ショベルの側面概観図である。同図４において、参照符号１０１は旋回台に搭載された可変容量ポンプ、参照符号１０２はタンク、参照符号１０３、１０３ａは旋回モータ及び旋回モータ用切換弁である。さらに、参照符号１０４、１０４ａはブームシリンダ及びその切換弁である。信号ブロックＳＧＢはブームの下部でブームシリンダ１０４の近傍に配置されている。
【００２５】
又、参照符号１０６、１０６ａはアームシリンダ及びその切換弁、参照符号１０７、１０７ａはバケット１０５用のバケットシリンダとその切換弁である。さらに、旋回台の下方にある走行部には走行モータ１０８、走行用切換弁１０８ａが設けられている。
【００２６】
次に、図１を参照して油圧装置の回路動作について説明する。
【００２７】
今、図示していない操作手段により切換弁１６の切換スプール１７を操作すべく操作入力部ａ１に操作信号を与え、切換弁スプール１７を図中右方へ移動させると可変容量ポンプ１の吐出油は供給ライン１９を経た後、切換弁スプール１７の移動量により定まる可変絞り３５及び通路１２を経てアクチュエータ６に至り負荷を駆動する。その場合、アクチュエータ６の駆動圧力は信号ライン１４へ検出され信号ブロックＳＧＢへ伝えられ、高圧選択手段２４を経た後バネ２８と共に流量調整弁２５に対しこれを閉方向、つまり通路３０から通路３３へのバイパス油量を低減する方向に作用する。一方、供給ライン１９つまり供給ライン１９と同圧のライン３０の圧力が流量調整弁２５に対して、開方向（前記バイパス油量を増加させる方向）に作用する。
【００２８】
従って、流量調整弁２５の開度は、切換弁スプール１７の可変絞り３５における圧力降下による力がバネ２８の力に等しくなる状態に維持される。この結果、可変絞り３５の開度は前記ａ１に作用する外部信号によって定まり、可変絞り３５の開度にかかわらず、可変絞り３５での圧力降下が一定となるよう流量調整弁２５の開度が調整される。
【００２９】
この場合、可変容量ポンプ１の吐出流量調整機構２の流量調整方式をネガティーブ制御方式とすることにより信号ライン２６の圧力低下に伴って可変容量ポンプ１の吐出流量が増加するので、アクチュエータ６への供給油量は、負荷圧力に関わらず、可変絞り３５の開度、つまり切換弁スプール１７の操作量に対応して調整される。
【００３０】
ここで、信号ブロックＳＧＢをアクチュエータ近傍にコンパクトに配置することにより、高圧の信号ライン１４、２３の長さを短くすることができる。しかも、圧力発生手段２７の上流側３３の圧力は実用上比較的低圧の３〜０．５ＭＰａ程度の範囲内で制御できるので、アクチュエータと油圧ポンプの距離が、例えば図４に示される油圧ショベルの場合のように、比較的遠い場合でも、通常のロードセンシング方式での負荷圧力と同圧の信号圧力（３０〜３ＭＰａ）に比較し、本発明の場合、ポンプ吐出流量制御は低圧制御となるので、極めて安定性、応答性、信頼性及び操作性に優れたシステムとなる。
【００３１】
さらに、各切換弁は各アクチュエータと一体的に構成されているのでアクチュエータ負荷保持側での配管破損の恐れがなく、安全性にも優れている。
【００３２】
以上本発明の好適な実施例について説明したが、本発明の核心は、高圧選択手段（最高圧検出手段）で検出されたアクチュエータ側の高圧信号圧力をそのまま可変容量ポンプの吐出流量調整機構へ与えないで、流量調整手段及び圧力発生手段を介在させて低圧の信号圧力を生成し、これを前記吐出流量調整機構へ導くという技術思想である。従って、この技術思想を利用する限りにおいて、信号ブロックを使用しないこと、また使用しても最高圧検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段のすべてを単一の信号ブロック内にて形成しないこと、又さらに、前記信号ブロックを必ずしもアクチュエータユニットの近傍に配置しない等の変形した構成とすることは本発明の上記技術思想を利用するものであることはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明による油圧制御方法は、
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構を有する共通の可変容量ポンプから前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給するよう構成した油圧装置における油圧制御方法であって、
前記各アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部間の圧力の中、最高圧力を最高圧力検出手段を用いて信号圧力として検出する工程と、
前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでのパラレル圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路上に、前記可変容量ポンプの吐出圧力により開方向に制御されると共に前記圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に圧力発生手段を形成配置する工程と、
前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路を形成配置する工程とからなるので、
建設機械、油圧車両等の油圧制御において、アクチュエータユニットとして切換弁とアクチュエータとを一体的に構成して安全性を確保すると共に、切換弁の操作量に対応して可変容量ポンプの吐出流量を調整し、しかもポンプ吐出流量調整のための信号圧力を低圧信号とすることによりアクチュエータと可変容量ポンプとの距離が離れている場合でも、安定性、応答性、操作性、信頼性に優れた制御を実現できるという効果を奏する。
【００３４】
また、本発明による油圧制御装置は、
アクチュエータを操作する切換弁を当該アクチュエータと一体的に構成したアクチュエータユニットを複数備え、吐出流量調整機構を有する共通の可変容量ポンプから前記各アクチュエータユニットへパラレルに圧油を供給するよう構成した油圧装置であって、
前記各アクチュエータユニットの、切換弁メータイン側の切換弁スプール可変開口部と当該アクチュエータ駆動部間の圧力の中、最高圧力を信号圧力として検出する最高圧力検出手段と、
前記可変容量ポンプから前記アクチュエータユニットまでのパラレル圧油供給ラインと戻りラインとの間に設けた分岐路と、
同分岐路上に設けられ、前記可変容量ポンプの吐出圧力により開方向に制御されると共に前記最高圧力検出手段により検出された信号圧力とバネとにより閉方向に制御される流量調整手段及び同流量調整手段の下流に接続した圧力発生手段と、
前記圧力発生手段と流量調整手段との間の圧力を前記吐出流量調整機構へ導く流路とから構成し、さらに、前記最高圧力検出手段、流量調整手段及び圧力発生手段は単一の信号ブロックに内蔵しているので、前述した効果に加え、アクチュエータユニットと可変容量ポンプとの間の配管をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の油圧制御回路を示す図である。
【図２】図１における信号ブロック内の変形例を示す図である。
【図３】図１における信号ブロック内のさらに他の変形例を示す図である。
【図４】本発明の適用された油圧ショベルの側面からみた概観図である。
【図５】従来の、複数アクチュエータを駆動するための可変容量ポンプシステムの油圧制御回路を説明する図である。
【符号の説明】
１            可変容量ポンプ
２            吐出流量調整機構
３            戻りライン
４            吐出ライン
５            ライン
６，７        アクチュエータ
８，９        負荷
１０，１１    配管
１２，１３    通路
１４，２３    検出ライン
１５，１６    切換弁
１７，１８    切換弁スプール
１９，２０    供給ライン
２１，２２    戻りライン
２４          高圧選択手段
２５          流量調整弁
２６          ライン
２７          圧力発生手段
２８          バネ
２９          通路
３０          分岐路
３１          タンク
３５          可変絞り
ＳＧＢ            信号ブロック
ＵＮＴ１，ＵＮＴ２  アクチュエータユニット
ＶＲＰ            可変容量ポンプ
【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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