(57)【要約】【課題】ロードセンシング制御方式をとりながら、油圧アクチュエータの急起動や起動遅れを防止し、スムーズな起動を実現する。【解決手段】リモコン弁２４によりコントロールバルブ２３を作動させてメータイン及びメータアウト両開口面積を変化させ、かつ、ポンプライン２５とタンクＴとの間にアンロード弁２６を設け、メータイン開口の上流側圧力と下流側圧力の差であるロードセンシング差圧が一定となるようにポンプ流量及びアンロード弁２６の開口面積を変化させるロードセンシング制御を行う。この構成を前提として、ロードセンシング差圧に応じて二次圧が変化するアンロード制御弁２８を設け、このアンロード制御弁２８の二次圧によってアンロード弁２６を間接的に制御するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型の油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間に、メータイン及びメータアウト両開口を備えたコントロールバルブを設け、操作手段からの指令信号により上記コントロールバルブを作動させてメータイン及びメータアウトの開口面積を変化させ、かつ、上記油圧ポンプの吐出ラインとタンクとの間にアンロード弁を設け、上記コントロールバルブのメータイン開口の上流側圧力と下流側圧力の差であるロードセンシング差圧が一定となるようにポンプ流量及び上記アンロード弁の開口面積を変化させるロードセンシング制御を行うように構成された建設機械の油圧制御装置において、上記ロードセンシング差圧に応じて出力ポートの圧力が変化するアンロード制御弁を設け、このアンロード制御弁の出力ポートの圧力に応じて上記アンロード弁の開口面積を制御するように構成したことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】
アンロード弁を、パイロット圧に応じて開口面積が変化する油圧パイロット弁として構成し、アンロード制御弁の出力ポートとこのアンロード弁のパイロットポートとを制御油圧ラインによって接続したことを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
【請求項３】
制御油圧ラインに、アンロード弁の応答性を調整する絞りを設けたことを特徴とする請求項２記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項４】
アンロード制御弁の出力ポートの圧力をセンサで検出してコントローラに入力し、このコントローラにより、上記アンロード制御弁の出力ポートの圧力に応じてアンロード制御弁の開口面積を制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項５】
アンロード制御弁の出力ポートの圧力に応じて油圧ポンプの吐出流量を制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の建設機械の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の建設機械において、ロードセンシング制御を行う油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロードセンシング制御方式においては、アクチュエータ負荷の大きさを負荷圧として検出し、ポンプ圧とこの負荷圧の差であるロードセンシング差圧が一定となるようにポンプ流量及びアンロード流量を制御することにより、アクチュエータに必要な流量を供給して無駄が発生しないようにする（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このロードセンシング制御方式をとる従来の油圧制御装置の回路構成を図６に示す。なお、建設機械においては、一般に複数の油圧アクチュエータを備え、この油圧アクチュエータごとに操作手段、コントロールバルブが設けられるが、ここでは説明を分かり易くするために油圧アクチュエータ、操作手段、コントロールバルブについてそれぞれ一つだけ図示している。
【０００４】
１は可変容量型の油圧ポンプ、２はこの油圧ポンプ１からの吐出油によって駆動される油圧アクチュエータ(図例では油圧シリンダ)で、この油圧ポンプ１と油圧アクチュエータ２との間に、油圧アクチュエータ２に対する圧油の給排を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ(簡略化して示す)３が設けられている。
【０００５】
このコントロールバルブ３は、メータイン及びメータアウト両開口３ａ,３ｂを備え、操作手段としてのリモコン弁４によりこの両開口３ａ,３ｂの開口面積が制御される。
【０００６】
なお、このコントロールバルブ３のメータイン側には、メータイン開口面積（バルブストローク）に応じた流量を流すメータイン型圧力補償弁が設けられるが、ここでは図示省略する。
【０００７】
６は油圧ポンプ１の吐出ライン(ポンプライン)５とタンクＴとの間に設けられた油圧パイロット式のアンロード弁で、コントロールバルブ３のメータイン開口３ａの上流側圧力(ポンプ圧)と下流側圧力(負荷圧)とがこのアンロード弁６の両側ポートに加えられ、この両圧力の差(ロードセンシング差圧)によってアンロード弁６の開口面積、すなわちアンロード流量が制御される。
【０００８】
図６中、７は回路の最高圧力を設定するリリーフ弁、８はメータイン下流側圧力をアンロード弁６に導く圧力検出ライン、９は同ライン８に設けられたチェック弁、１０は同ライン８とタンクＴとの間に設けられた圧ごもり防止用の絞りである。
【０００９】
また、１１は油圧ポンプ１の吐出流量(ポンプ流量)を制御する油圧パイロット式のレギュレータで、このレギュレータ１１の両側ポートにポンプ圧と負荷圧とが加えられ、アンロード弁６と同様に、ロードセンシング差圧によってポンプ流量が制御される。
【００１０】
こうして、ロードセンシング差圧が一定となるようにポンプ流量及びアンロード流量を制御するロードセンシング制御が行われ、この制御により、負荷の変動に関係なく、リモコン弁操作量に対するアクチュエータ動作の速度がほぼ一定に保たれる。
【特許文献１】特開平８−９３７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このようなロードセンシング制御を行う油圧制御装置においては、アンロード弁６のチューニング次第でロードセンシング差圧に対する同弁６の応答性が変わり、応答性を高く設定すると同弁６が急閉し、低く設定すると動作が緩慢になる。
【００１２】
とくに、油圧ポンプ１のスタンバイ流量以下で油圧アクチュエータ２が微速・低速で作動する範囲では、アンロード弁６の動きによってアクチュエータ速度が殆ど決まるため、この微速・低速の範囲でアンロード弁６が急閉してアクチュエータが急起動する所謂飛び出し現象が起こったり、逆にアクチュエータ流量の増加が遅くなって起動遅れが生じたりし、いずれの場合も操作性が悪くなる。
【００１３】
また、図６の回路構成において、このような急起動や起動遅れが生じない中立点を見出すことは、建設機械ではアタッチメントの重さ等によって負荷条件が変わること、及び複数のアクチュエータごとに中立点が異なることから現実には困難であり、上記起動の安定性が悪いという問題が残されていた。
【００１４】
そこで本発明は、ロードセンシング制御方式をとりながら、アンロード弁を適度の応答性をもって作動させることができ、微速・低速の範囲でも油圧アクチュエータの急起動や起動遅れを防止して起動の安定性を改善することができる建設機械の油圧制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明は、可変容量型の油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間に、メータイン及びメータアウト両開口を備えたコントロールバルブを設け、操作手段からの指令信号により上記コントロールバルブを作動させてメータイン及びメータアウトの開口面積を変化させ、かつ、上記油圧ポンプの吐出ラインとタンクとの間にアンロード弁を設け、上記コントロールバルブのメータイン開口の上流側圧力と下流側圧力の差であるロードセンシング差圧が一定となるようにポンプ流量及び上記アンロード弁の開口面積を変化させるロードセンシング制御を行うように構成された建設機械の油圧制御装置において、上記ロードセンシング差圧に応じて出力ポートの圧力が変化するアンロード制御弁を設け、このアンロード制御弁の出力ポートの圧力に応じて上記アンロード弁の開口面積を制御するように構成したものである。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、アンロード弁を、パイロット圧に応じて開口面積が変化する油圧パイロット弁として構成し、アンロード制御弁の出力ポートとこのアンロード弁のパイロットポートとを制御油圧ラインによって接続したものである。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２の構成において、制御油圧ラインに、アンロード弁の応答性を調整する絞りを設けたものである。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１の構成において、アンロード制御弁の出力ポートの圧力をセンサで検出してコントローラに入力し、このコントローラにより、上記アンロード制御弁の出力ポートの圧力に応じてアンロード制御弁の開口面積を制御するように構成したものである。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、アンロード制御弁の出力ポートの圧力に応じて油圧ポンプの吐出流量を制御するように構成したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、ロードセンシング制御を行うためのアンロード弁を、従来のようにロードセンシング差圧によって直接制御するのではなく、アンロード制御弁を介して間接的に制御するため、ロードセンシング差圧の変動に対して適度の応答性をもった安定したアンロード作用を行わせることができる。このため、微速・低速の範囲においても急起動や起動遅れを防止し、起動の安定性が良くなる。
【００２１】
この場合、請求項２,３の発明によると、油圧パイロット弁として構成したアンロード弁を制御油圧ラインによって制御する構成、すなわち、純油圧制御を行うため、間にコントローラを介在させる電子制御方式と比較して、断線等の故障因子が少なく、かつ、コストが安くてすむ。
【００２２】
また、請求項３の発明によると、制御油圧ラインに、アンロード弁の応答性を調整する絞りを設けたから、この絞りによって応答性の調整の幅を広げることができる。このため、たとえば油圧ショベルにおけるアタッチメントの重さ等の負荷条件に応じた応答性の調整を行い易くなる。
【００２３】
請求項４の発明によると、アンロード制御弁の出力ポートとアンロード制御弁との間にコントローラを介在させる電子制御方式のため、アンロード弁の応答性のチューニングをより幅広く自在に行うことができる。また、請求項２,３の純油圧制御方式の場合のような油の粘度の影響を受けるおそれがなく、正確な制御の点で有利となる。
【００２４】
請求項５の発明によると、アンロード弁の開口面積とポンプ流量を共通の信号に基づいて制御できるため、それぞれ専用の信号発生手段を設ける場合と比較して構成が簡単で部品点数が少なくてすみ、信頼性も高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。
【００２６】
以下の実施形態においては、図６と同様、図を簡略化し、説明を分かり易くするために油圧アクチュエータ、操作手段、コントロールバルブについて一つだけを図示している。
【００２７】
第１実施形態(図１参照)
２１は可変容量型の油圧ポンプ、２２はこの油圧ポンプ２１からの吐出油によって駆動される油圧アクチュエータ(図例では油圧シリンダ)で、この油圧ポンプ２１と油圧アクチュエータ２２との間に、油圧アクチュエータ２２に対する圧油の給排を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ(簡略化して示す)２３が設けられている。
【００２８】
２３ａはこのコントロールバルブ２３のメータイン開口、２３ｂは同メータアウト開口で、操作手段としてのリモコン弁２４によりこの両開口２３ａ,２３ｂの開口面積が制御される。
【００２９】
２６はポンプライン２５とタンクＴとの間に設けられた油圧パイロット式のアンロード弁で、コントロールバルブ２３のメータイン開口２３ａの上流側圧力(ポンプ圧)と下流側圧力(負荷圧)とがこのアンロード弁２６の両側ポートに加えられ、この両圧力の差(ロードセンシング差圧)によってアンロード弁２６の開口面積が制御される。
【００３０】
２７は回路の最高圧力を設定するリリーフ弁である。
【００３１】
この装置においては、上記構成を前提として、アンロード弁２６の開口面積をアンロード制御弁２８によって制御する構成がとられている。
【００３２】
アンロード制御弁２８は、補助油圧源(固定容量ポンプ)２９から供給される一次圧を減圧して制御油圧ライン３０に出力する油圧パイロット式の圧力制御弁として構成され、一方のパイロットポートがポンプライン２５に、他方のパイロットポートがコントロールバルブ２３のメータイン開口の下流側にそれぞれ圧力検出ライン３１,３２を介してそれぞれ接続されている。３３は圧力検出ライン３２に設けられたチェック弁、３４は同ライン３２とタンクＴとの間に設けられた圧ごもり防止用の絞りである。
【００３３】
こうして、アンロード制御弁２８がロードセンシング差圧により制御されてその二次圧が変化するように構成されている。
【００３４】
また、制御油圧ライン３０は二つに分岐され、一方の分岐ライン３５がアンロード弁２６のパイロットポートに、他方の分岐ライン３６が油圧ポンプ２１のレギュレータ３７にそれぞれ接続されている。
【００３５】
これにより、アンロード弁２６の開口面積が、ロードセンシング差圧に応じたアンロード制御弁２８の出力に応じて制御され、かつ、同じ圧力信号によって油圧ポンプ２１の吐出流量(ポンプ流量)が制御されるように構成されている。
【００３６】
また、制御油圧ライン３０には、アンロード弁２６の応答性を調整するための調整絞り３８が設けられている。
【００３７】
このように、ロードセンシング制御を行うためのアンロード弁２６を、従来のようにロードセンシング差圧によって直接制御するのではなく、ロードセンシング差圧に応じて二次圧が変化するアンロード制御弁２８の出力によって間接的に制御する構成をとっているため、アンロード弁２６がロードセンシング差圧の変動に対して一定の応答遅れを持って作動する。
【００３８】
この場合、アンロード弁２６の応答遅れの度合いは、アンロード制御弁２８の応答性と、制御油圧ライン３０及び圧力検出ライン３５の圧力損失と、絞り３８の開口設定、それにアンロード弁２６そのものの応答性によって決まる。
【００３９】
そして、この応答遅れの度合いが過度とならないように設定することは、たとえば両ライン３０,３５の管路設計によって容易に可能であるから、アンロード弁２６を適度の応答性をもって作動させることが可能となる。
【００４０】
このため、とくに微速・低速の範囲における油圧アクチュエータ２２の急起動や起動の遅れを防止し、起動の安定性を改善することができる。
【００４１】
また、この実施形態では、アンロード弁２６を制御油圧ライン３０によって制御する構成、すなわち、純油圧制御を行うため、間にコントローラを介在させる電子制御方式と比較して、断線等の故障因子が少なく、かつ、コストが安くてすむ。
【００４２】
また、制御油圧ライン３０に設けた絞り３８によって応答性の調整の幅を広げることができる。このため、たとえば油圧ショベルにおけるアタッチメントの重さ等の負荷条件に応じた応答性の調整を行い易くなる。
【００４３】
さらに、アンロード弁２６の開口面積とポンプ流量を共通の信号に基づいて制御できるため、それぞれ専用の信号発生手段を設ける場合と比較して構成が簡単で部品点数が少なくてすみ、信頼性も高くなる。
【００４４】
第２実施形態(図２参照)
以下の実施形態において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００４５】
第１実施形態では、図１のアンロード弁２６及びアンロード制御弁２８を表す油圧記号から分かるように、ロードセンシング差圧が大きくなるとアンロード制御弁２８の二次圧が低下してアンロード弁２６のアンロード流量が増加する構成、すなわち、所謂ポジコン式の回路構成がとられている。これに対し、第２実施形態においては、逆に、ロードセンシング差圧が大きくなるとアンロード制御弁２８の二次圧が二次圧が上昇してアンロード流量が増加する構成、すなわち所謂ネガコン式の回路構成がとられている。
【００４６】
この構成によっても、第１実施形態と基本的に同じ作用効果を得ることができる。
【００４７】
第３実施形態(図３参照)
第１、第２両実施形態においては、制御油圧ライン３０に応答性調整用の絞り３８を設けたのに対し、第３実施形態においては分岐ライン３５,３６のそれぞれに応答性調整用の絞り３９,４０が設けられ、アンロード弁３３と油圧ポンプ２１の応答性を別々に設定できるように構成されている。
【００４８】
この場合、油圧ポンプ２１の応答性はアンロード弁２６と違って高くても問題とならず、むしろ高い方が望ましいため、絞り４０の開口面積を絞り３９のそれよりも大きく設定するのが望ましい。
【００４９】
第４実施形態(図４参照)
第４実施形態においては、アンロード制御弁２８とアンロード弁２６及びレギュレータ３７との間にコントローラ４１を介在させた電子制御方式がとられている。
【００５０】
すなわち、アンロード制御弁２８の出力ポートの圧力(ロードセンシング差圧に応じた圧力)が圧力センサ４２によって検出され、この圧力に応じたコントローラ４１からの制御信号により、電磁比例式の圧力制御弁４３,４４を介してアンロード弁２６の開口面積及びポンプ流量が制御されるように構成されている。４５,４６は両圧力制御弁４３,４３の油圧源である(同一油圧源を用いてもよい)。
【００５１】
この構成によると、アンロード弁２６の応答性の調整をより幅広く自在に行うことができる。このため、油圧ショベルにおけるアタッチメント重量等による負荷条件の違いにかかわらず応答性の適正化が容易となる。
【００５２】
また、第１〜第３各実施形態の純油圧制御方式の場合のような油の粘度の影響を受けるおそれがなく、正確な制御の点で有利となる。
【００５３】
なお、第３、第４実施形態は、第１実施形態のポジコン式の回路構成を前提として示しているが、第２実施形態のネガコン式の回路構成を前提として構成してもよい。
【００５４】
第５実施形態(図５参照)
アンロード制御弁２８について、上記第１〜第４実施形態ではロードセンシング差圧に応じて二次圧が変化する圧力制御弁を用いたのに対し、第５実施形態においてはロードセンシング差圧に応じて開口面積が変化して通過流量が変化する流量制御弁が用いられている。
【００５５】
この場合、アンロード制御弁２８とタンクＴとの間に固定絞り４７が設けられ、この固定絞り４７の上流側に立つ圧力が制御用圧力としてアンロード弁２６及びレギュレータ３７に送られる。
【００５６】
この構成によっても、基本的にアンロード制御弁２８の出力ポートの圧力に応じてアンロード弁２６の開口面積及びポンプ流量を制御する点、及びこれによって得られる作用効果は他の実施形態と同じである。
【００５７】
なお、図では制御油圧ライン３０に応答性調整用の絞り３８を設け、かつ、ロードセンシング差圧の増加に応じてアンロード制御弁２８の二次圧が低下する第１実施形態の回路構成を前提とした場合を例示しているが、アンロード制御弁２８として流量制御弁を用いるこの第５実施形態の構成は、第２〜第４各実施形態の回路構成を前提としても成立する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す回路構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す回路構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す回路構成図である。
【図６】従来の回路構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
２１  油圧ポンプ
２２  油圧アクチュエータ
２３  コントロールバルブ
２３ａ  メータイン開口
２３ｂ  メータアウト開口
２４  操作手段としてのリモコン弁
２６  アンロード弁
２８  アンロード制御弁
３０  制御油圧ライン
３１,３２  メータイン上流側圧力と下流側圧力を検出する圧力検出ライン
３５  アンロード制御弁の出力ポートの圧力をアンロード弁に送る分岐ライン
３６  アンロード制御弁の出力ポートの圧力をレギュレータに送る分岐ライン
３７  ポンプ流量を制御するレギュレータ
３８,３９  応答性調整用の絞り
４１  コントローラ
４２  アンロード制御弁の出力ポートの圧力を検出する圧力センサ
４３,４４  アンロード制御弁及びレギュレータを制御する圧力制御弁
４７  アンロード制御弁の出力ポートに制御用の圧力を立てる絞り
【図１】
2007270847.tif 000003
【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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