(57)【要約】【課題】コントロールレバーの操作量と機械の動きとがエンジン回転数の影響を受けないようにする。【解決手段】コントロールレバー４の操作にて比例減圧弁５に２次圧を発生させ、この２次圧にて流量制御弁３を制御して油圧ポンプ２の吐出油をアクチュエータへ供給する建設機械の油圧操作装置に於いて、流量制御弁３と比例減圧弁５との間に、圧力センサ１０，２０と、電磁比例減圧弁１１，２１とを介装する。比例減圧弁５の２次圧を圧力センサ１０，２０にて検出するとともに、エンジン１の回転数を回転センサ３０にて検出し、コントローラ４０はこれらの検出信号に基づき、流量制御弁３の１次流量が最小のときは、比例減圧弁５の２次圧と電磁比例減圧弁１１，２１の２次圧とが略等しくなるように電磁比例減圧弁１１，２１を制御し、流量制御弁３の１次流量が最大のときは、比例減圧弁５の２次圧を所定の関数に従って電磁比例減圧弁１１，２１にて減圧するように制御する。【選択図】　図１
2004011902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数を可変できる動力源にて駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出油を流量制御してアクチュエータへ供給する流量制御弁と、コントロールレバーの操作にて２次圧を発生し、この２次圧にて前記流量制御弁を制御する比例減圧弁とからなる建設機械の油圧操作装置に於いて、前記流量制御弁と前記比例減圧弁との間に介装されて比例減圧弁の２次圧を制御する電磁比例減圧弁と、該比例減圧弁の２次圧を検出する手段と、前記動力源の回転数を検出する手段とを設け、前記動力源の回転数と前記比例減圧弁の２次圧とに基づいて、前記電磁比例減圧弁を制御する演算装置を備えたことを特徴とする建設機械の油圧操作装置。
【請求項２】
上記流量制御弁の１次流量が最小のときは、上記比例減圧弁の２次圧と電磁比例減圧弁の２次圧とが略等しくなるように制御し、上記流量制御弁の１次流量が最大のときは、上記比例減圧弁の２次圧を所定の関数に従って電磁比例減圧弁にて減圧するように制御する演算装置を備えた請求項１記載の建設機械の油圧操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設機械の油圧操作装置に関するものであり、特に、コントロールレバーの操作量と機械の動きとの関係がエンジン回転数の影響を受けることを防止できるように構成した建設機械の油圧操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
此種建設機械の油圧操作装置は、図５に示すように、回転数を可変できる動力源であるエンジン１と、このエンジン１によって駆動される油圧ポンプ２と、該油圧ポンプ２の吐出油を流量制御してアクチュエータへ供給する流量制御弁３と、コントロールレバー４の操作にて２次圧を発生し、この２次圧にて前記流量制御弁３を制御する比例減圧弁５とから構成されたものが知られている。
【０００３】
前記流量制御弁３のＰポートには、油圧ポンプ２の吐出油が１次流量として供給される。また、前記比例減圧弁５のＰポートに１次圧を入れ、コントロールレバー４を操作すれば、その操作量に応じた２次圧がａ２またはｂ２ポートに発生する。例えば、ａ２ポートに操作圧Ｐｉを入れると、流量制御弁３の１次流量がＡポートとＴポートに分流されてＡポートに２次流量が流れる。図６に示すように、流量制御弁３の内部にはスプールの移動量により変化する絞りが設けられており、ＰポートからＴポートへの油路に絞り６を設け、ＰポートからＡポートへの油路に絞り７を設け、ＢポートからＴポートへの油路に絞り８を設ける。
【０００４】
次に、図６及び図７にて流量制御弁３の作動原理について説明する。該流量制御弁３は、中立位置ではＰ→Ｔへの油路の絞り６が大きく開放され、Ｐ→Ａへの油路の絞り７及びＢ→Ｔへの油路の絞り８は閉止している。該流量制御弁３のスプールを移動させていくと、図７の▲１▼に示すように、スプールの移動量に応じてＰ→Ｔへの油路の絞り６の開口面積が減少していく。これと同時に、Ｐ→Ａへの油路の絞り７及びＢ→Ｔへの油路の絞り８は、同図▲２▼に示すように、開口面積が増加していく。この結果、流量制御弁３のＰポートに流入する１次流量は、中立位置では全量Ｔポートに流れるが、スプールの移動に伴いＰ→Ｔへの油路の絞り６が絞られていき、Ｐポートには絞られ具合に応じた圧力Ｐｐが発生する。この圧力ＰｐがＡポートに接続した負荷が必要とする圧力Ｐａを超えると、ＰポートからＡポートへ油が流れ始め、装置は動作を開始し始める。
【０００５】
このとき発生する力と流量の関係は、絞りをオリフィスと仮定すれば、次式のようになる。
【０００６】
【数１】
2004011902.tif 000003
即ち、Ｐｐは１次流量Ｑｐの二乗に比例することが分かる。従って、１次流量Ｑｐが変化すると、同じスプール位置で発生する圧力Ｐｐが大きく変化することになり、負荷側が要求する圧力Ｐａを該圧力Ｐｐが超えるときの前記絞り６の面積が、１次流量の関数として決まる。即ち、装置が動き始めるときのスプールの移動量は１次流量の関数として決定されることを意味する。
【０００７】
ＰポートからＡポートへ油が流れると、前記絞り７による圧損が前述した式のように発生するため、Ｐｐ＝Ｐａでは実際には油は流れない。流れる油の量は、前述したように差圧（Ｐｐ−Ｐａ）と絞り７の面積の関数となるが、Ｐｐが１次流量Ｑｐの影響を強く受けるために、この流量もＱｐの影響を強く受ける。
【０００８】
以上の原理により、流量制御弁３のスプール移動量と装置の速度の関係を模式的に表すと、図８のようになり、流量制御弁３の１次流量が少ないときの特性は破線、１次流量が多いときの特性は実線で示すように、
（１）　装置が動き出すときのスプール位置が１次流量の変化で大きく変動する。
（２）　速度制御に使える範囲が少ない。
といった欠点がある。従って、コントロールレバーの操作量と流量制御弁のスプール移動量が略比例するため、上記の欠点は、
（１）　装置が動き始めるときのコントロールレバーの位置が、１次流量の変化で大きく変動する。
（２）　速度制御に使えるコントロールレバーの範囲が少ない。
ということになり、操作性が悪かった。
そこで、コントロールレバーの操作量と機械の動きとがエンジン回転数の影響を受けないようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、回転数を可変できる動力源にて駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出油を流量制御してアクチュエータへ供給する流量制御弁と、コントロールレバーの操作にて２次圧を発生し、この２次圧にて前記流量制御弁を制御する比例減圧弁とからなる建設機械の油圧操作装置に於いて、前記流量制御弁と前記比例減圧弁との間に介装されて比例減圧弁の２次圧を制御する電磁比例減圧弁と、該比例減圧弁の２次圧を検出する手段と、前記動力源の回転数を検出する手段とを設け、前記動力源の回転数と前記比例減圧弁の２次圧とに基づいて、前記電磁比例減圧弁を制御する演算装置を備えた建設機械の油圧操作装置、
及び、上記流量制御弁の１次流量が最小のときは、上記比例減圧弁の２次圧と電磁比例減圧弁の２次圧とが略等しくなるように制御し、上記流量制御弁の１次流量が最大のときは、上記比例減圧弁の２次圧を所定の関数に従って電磁比例減圧弁にて減圧するように制御する演算装置を備えた建設機械の油圧操作装置を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来技術と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。図１は建設機械の油圧操作装置を示し、流量制御弁３のａ１ポートと比例減圧弁５のａ２ポートとの間には、該比例減圧弁５の２次圧を検出する手段としての圧力センサ１０と、該比例減圧弁５の２次圧を制御して流量制御弁３のａポートへ供給する電磁比例減圧弁１１を介装してある。
【００１１】
これと同様に、流量制御弁３のｂ１ポートと比例減圧弁５のｂ２ポートとの間には、該比例減圧弁５の２次圧を検出する手段としての圧力センサ２０と、該比例減圧弁５の２次圧を制御して流量制御弁３のｂポートへ供給する電磁比例減圧弁２１を介装してある。尚、３０は動力源である前記エンジン１の回転数を検出する手段としての回転センサである。
【００１２】
前記圧力センサ１０，２０並びに回転センサ３０の検出信号は、演算装置を備えたコントローラ４０へ入力される。該コントローラ４０は、後述するように、前記圧力センサ１０，２０並びに回転センサ３０の検出信号に基づいて、電磁比例減圧弁１１及び２１へ制御信号を出力する。
【００１３】
次に、図２にて比例減圧弁５の２次圧と電磁比例減圧弁１１，２１の２次圧の関係を説明する。流量制御弁３の１次流量が最小のときには、破線で示すように、比例減圧弁５の２次圧と電磁比例減圧弁の２次圧が略同圧となるように制御する。即ち、コントローラ４０は比例減圧弁の２次圧を圧力センサ１０，２０で検出し、この検出信号に基づいて、比例減圧弁５の２次圧と電磁比例減圧弁の２次圧が略同圧となるように、電磁比例減圧弁１１，２１へ指令を出す。
【００１４】
一方、流量制御弁３の１次流量が最大のときには、実線で示すように、比例減圧弁５の２次圧を予め定められた所定の関数に従って電磁比例減圧弁１１，２１により減圧して、流量制御弁３のａ１またはｂ１ポートへ供給できるように制御する。
【００１５】
この関数は、次の条件を満たすものである。
（１）　装置の動き出し位置が１次流量の影響を受けずに略同位置となる。
（２）　速度制御範囲が１次流量の影響を受けずに略同一となる。
上記二つの制約条件を元に数種類の１次流量に関して実験を行って決定し、それ以外の１時流量ではこの値を補完して使用する。
【００１６】
図３は本発明の油圧操作装置に於ける流量制御弁３の開口面積の変化を示し、改善後は、Ｐ→Ｔの開口面積をスプール移動が少ない時点で小さくしても、一次流量が最大のときに圧力Ｐｐが急激に上昇することがない。従って、図４に示すように、コントロールレバーの操作角即ち比例減圧弁５の操作角（θ）と、装置の動き（装置速度）との関係が、１次流量の変化の影響を受けずに、速度制御に有効なコントロールレバー操作範囲が拡大される。
【００１７】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明は、アクチュエータへ圧油を供給する流量制御弁と、コントロールレバーの操作にて２次圧を発生する比例減圧弁との間に電磁比例減圧弁を介装し、動力源の回転数と比例減圧弁の２次圧とを検出して、前記電磁比例制御弁を制御する演算装置を備えたことにより、コントロールレバーの操作量と機械の動きとがエンジン回転数の影響を受けることを防止できるとともに、速度制御に有効なコントロールレバーの操作範囲を拡大することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、上記流量制御弁の１次流量が最小のときは、上記比例減圧弁の２次圧と電磁比例減圧弁の２次圧とが略等しくなるように制御し、上記流量制御弁の１次流量が最大のときは、上記比例減圧弁の２次圧を所定の関数に従って電磁比例減圧弁にて減圧するように制御する演算装置を備えたことにより、請求項１記載の発明の効果に加えて、装置の動き出し位置が１次流量の影響を受けずに略同位置となるとともに、速度制御範囲が１次流量の影響を受けずに略同一となる等、正に諸種の効果を奏する発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、建設機械の油圧操作装置の回路図。
【図２】本発明の一実施の形態を示し、比例減圧弁の２次圧と電磁比例減圧弁の２次圧指令の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の一実施の形態を示し、流量制御弁のスプールの移動量と開口面積の変化との関係を示すグラフ。
【図４】本発明の一実施の形態を示し、比例減圧弁の操作角と装置速度の変化との関係を示すグラフ。
【図５】従来技術を示し、建設機械の油圧操作装置の回路図。
【図６】従来技術を示し、流量制御弁の内部絞りの説明図。
【図７】従来技術を示し、流量制御弁のスプールの移動量と開口面積の変化との関係を示すグラフ。
【図８】従来技術を示し、流量制御弁のスプールの移動量と装置速度の変化との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１　　　　エンジン（動力源）
２　　　　油圧ポンプ
３　　　　流量制御弁
４　　　　コントロールレバー
５　　　　比例減圧弁
１０，２０　　　圧力センサ（２次圧検出手段）
１１，２１　　　電磁比例減圧弁
３０　　　　回転センサ（動力源の回転数検出手段）
４０　　　　コントローラ（演算装置）
【図１】
2004011902.tif 000004
【図２】
2004011902.tif 000005
【図３】
2004011902.tif 000006
【図４】
2004011902.tif 000007
【図５】
2004011902.tif 000008
【図６】
2004011902.tif 000009
【図７】
2004011902.tif 000010
【図８】
2004011902.tif 000011