(57)【要約】【課題】ロードセンシング制御方式をとりながら、動的な圧力変化にかかわらずポンプ流量の制御を安定良く行う。【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、アンロード弁２６と一体に作動するサイドバイパス弁３２を設け、このサイドバイパス弁３２から取り出されるポンプ制御圧Ｐｉを油圧ポンプ２１のレギュレータ３８に導いてポンプ流量を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】
レギュレータによって吐出流量が変化する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によりこのアンロード弁の開口面積を制御して上記ロードセンシング差圧を一定に保つ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、上記アンロード弁に連動して作動する制御弁を設け、この制御弁から取り出されるポンプ制御圧に基づいて上記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建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】
制御弁から取り出された圧力をポンプ制御圧として直接、油圧ポンプの吐出流量を制御するレギュレータに導く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３】
制御弁として、アンロード弁と一体に作動して開口面積が変化するサイドバイパス弁を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項４】
サイドバイパス弁に絞りを設け、この絞りによって発生する圧力をポンプ制御圧として取り出すように構成したことを特徴とする請求項３記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項５】
操作手段としてのリモコン弁とその油圧源とを結ぶパイロットラインから分岐した分岐ラインをサイドバイパス弁の入口側に接続し、かつ、リモコン弁の一次圧を確保するための絞りを設けたことを特徴とする請求項４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７に示す。
【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複数の油圧アクチュエータ(図例では油圧シリンダで二つのみ示す)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個別に制御する複数の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】
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)がポンプ圧検出ライン７、負荷圧検出ライン８によってこのアンロード弁６の両側パイロットポートに加えられ、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。
【０００７】
なお、複数の油圧アクチュエータが同時に操作される複合操作時には、最も負荷の大きい油圧アクチュエータについてロードセンシング差圧が一定となるようにアンロード流量が制御され、他の油圧アクチュエータについては最大負荷の油圧アクチュエータと同じ負荷となるように図示しない圧力補償弁によって流路が絞られる。
【０００８】
一方、ポンプ流量を制御するための構成として、油圧ポンプ１に油圧パイロット式のレギュレータ９が設けられ、ポンプ圧及び負荷圧が圧力検出ライン１０,１１を介してこのレギュレータ９の両側パイロットポートに導かれる。
【０００９】
すなわち、アンロード流量及びポンプ流量は、ともにロードセンシング差圧によって制御されるように構成されている。
【００１０】
この回路構成により、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。
【００１１】
図７中、１２は回路の最高圧力を設定するリリーフ弁、１３は負荷圧検出ライン８に設けられたチェック弁である。
【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】
【００１２】
ところが、上記のようにロードセンシング差圧によって直接ポンプ流量を制御する従来の回路構成によると、アクチュエータ作動時に負荷圧の急変等によって動的な圧力変化が生じた場合にポンプ流量の制御が乱れ、これによって油圧アクチュエータの動作が不安定となり易いという問題があった。
【００１３】
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、動的な圧力変化にかかわらずポンプ流量の制御を安定良く行う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】
【００１４】
請求項１の発明は、レギュレータによって吐出流量が変化する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によりこのアンロード弁の開口面積を制御して上記ロードセンシング差圧を一定に保つ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、上記アンロード弁に連動して作動する制御弁を設け、この制御弁から取り出されるポンプ制御圧に基づいて上記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。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、制御弁から取り出された圧力をポンプ制御圧として直接、油圧ポンプの吐出流量を制御するレギュレータに導くように構成したものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、制御弁として、アンロード弁と一体に作動して開口面積が変化するサイドバイパス弁を設けたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、サイドバイパス弁に絞りを設け、この絞りによって発生する圧力をポンプ制御圧として取り出すように構成したものである。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、操作手段としてのリモコン弁とその油圧源とを結ぶパイロットラインから分岐した分岐ラインをサイドバイパス弁の入口側に接続し、かつ、リモコン弁の一次圧を確保するための絞りを設けたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、油圧ポンプを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、ロードセンシング制御を行うためのアンロード弁に連動して作動する制御弁から取り出されたポンプ制御圧によって間接的に制御するため、直接制御方式の場合と比較して、動的な圧力変化によるポンプ制御圧の変動が殆どなくなり、安定したポンプ制御を行ってアクチュエータの動きを安定化させることができる。
【００２０】
また、請求項２の発明によると、制御弁から取り出したポンプ制御圧によって直接ポンプ流量を制御するため、従来のようにアンロード弁と同じようにポンプ圧と負荷圧の双方を取り出して別ラインでレギュレータに導く回路構成と比較して、ポンプ制御系の構成を簡素化し、コストダウンすることができる。
【００２１】
しかも、ポンプ制御圧をそのままポンプレギュレータに導くため、電気信号に変換する方式と比較して回路構成がより簡単となりコストが一層安くてすむ。
【００２２】
一方、請求項３〜５の発明によると、制御弁をアンロード弁と一体に作動するサイドバイパス弁として構成するため、別の独立した弁を設ける場合と比較して部品点数が少なく、コストが安くてすむとともに、スペースの点でも有利となる。
【００２３】
加えて、請求項５の発明によると、リモコン弁の油圧源を制御弁の油圧源に共用することができる。このため、機器構成及び回路構成がよりシンプルとなり、コスト、スペースの点で一層有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００２５】
以下の実施形態においては、図７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それぞれ二つだけ図示している。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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)がポンプ圧検出ライン２７、負荷圧検出ライン２８によってこのアンロード弁２６の両側パイロットポートに加えられ、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、すなわちアンロード流量が制御される。
【００２９】
２９は回路の最高圧力を設定するリリーフ弁、３０は負荷圧検出ライン２８に設けられたチェック弁、３１はリモコン弁２４…の油圧源としてのパイロットポンプである。
【００３０】
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に、ポンプ流量制御用の制御弁としてのサイドバイパス弁３２が設けられている。
【００３１】
このサイドバイパス弁３２は、アンロード弁２６のサブスプールに組み込まれ、アンロード弁２６と一体に作動してその開口面積が変化する流量制御弁として構成されている。
【００３２】
このサイドバイパス弁３２の入口側ポートには、パイロットポンプ３１の吐出ライン(パイロットライン)３３から分岐した分岐ライン３４が接続され、出口側ポートはタンクＴに接続されている。
【００３３】
また、分岐ライン３４に、リモコン弁２４…の一次圧を保持するための第１絞り３５が設けられるとともに、サイドバイパス弁３２の内部に第２絞り３６が設けられ、アンロード弁２６のストロークに応じてこの第２絞り３６の開口面積が変化してサイドバイパス弁３２の入口側にポンプ制御圧Ｐｉが立つように構成されている。
【００３４】
このポンプ制御圧Ｐｉは、ポンプ制御圧ライン３７によって直接レギュレータ３８に導かれ、これによってポンプ流量が制御される。このポンプ制御圧Ｐｉとポンプ流量Ｑの関係を図２に示す。
【００３５】
ここで、ロードセンシング差圧が増加すると、アンロード弁２６のアンロード流量が増加(アクチュエータ流量が減少)するとともにポンプ制御圧Ｐｉが上昇してポンプ流量が減少する。逆にロードセンシング差圧が減少すると、アンロード流量が減少(アクチュエータ流量が増加)するとともにポンプ制御圧Ｐｉが低下し、ポンプ流量が増加する。
【００３６】
つまり、ポンプ流量を、直接にはロードセンシング差圧に応じては制御しない構成でありながら、ロードセンシング差圧を一定に保つための本来のポンプ流量制御が確保される。
【００３７】
このように、油圧ポンプ２１を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、アンロード弁２６に連動して作動するサイドバイパス弁３２から取り出されたポンプ制御圧Ｐｉによって間接的に制御するため、従来の直接制御方式の場合と比較して、動的な圧力変化によるポンプ制御圧の変動が殆どなくなる。従って、安定したポンプ制御が可能となり、油圧アクチュエータ２２…の動きを安定化させることができる。
【００３８】
この場合、アンロード弁２６と一体に作動するサイドバイパス弁３２によってポンプ流量を制御する構成であるため、別の独立した制御弁を設ける場合と比較して部品点数が少なく、コストが安くてすむとともに、スペースの点でも有利となる。
【００３９】
また、サイドバイパス弁３２から取り出したポンプ制御圧Ｐｉによって直接ポンプ流量を制御する構成、すなわち、ポンプ制御系としては一本のポンプ制御圧ライン３７を設けるだけですむため、アンロード弁２６と同じようにポンプ圧と負荷圧を別々のラインでレギュレータ３２に導く回路構成と比較して、ポンプ制御系の構成を簡素化し、コストダウンすることができる。
【００４０】
さらに、ポンプ制御圧Ｐｉをそのままレギュレータ３８に導くため、たとえばサイドバイパス弁３２の入口側圧力を圧力センサで検出してコントローラに入力し、このコントローラから電磁比例弁を介してレギュレータ３８に送る電子制御方式をとった場合と比較して回路構成がより簡単となりコストが一層安くてすむ。
【００４１】
しかも、リモコン弁２４…の油圧源であるパイロットポンプ３１をサイドバイパス弁３２の油圧源に共用することができる。このため、機器構成及び回路構成がシンプルとなる。
【００４２】
他の実施形態
以下の実施形態においては、第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４３】
第１実施形態においては、サイドバイパス弁３２の入口側にポンプ制御圧Ｐｉを発生させる構成としたのに対し、図３に示す第２実施形態においては、サイドバイパス弁３２の内部に第１通路３９と、タンクＴに通じる第２通路４０とが設けられるとともに、第２通路４０に第２絞り３６が設けられ、この第２絞り３６によって第１通路３９に発生するポンプ制御圧Ｐｉをポンプ制御圧ライン３７によって図１のレギュレータ３８に送るように構成されている。
【００４４】
また、第３実施形態においては、第２実施形態と同様にサイドバイパス弁３２に第１、第２両通路３９,４０が設けられ、第２通路４０に第２絞り３６が設けられるとともに、これらの上流側において同弁３２内に第１絞り３５が設けられている。
【００４５】
一方、第１〜第３各実施形態においては、前記のようにアンロード弁２６がアクチュエータ流量を増加させる方向に作動したときにポンプ制御圧Ｐｉも増加させるポジコン方式をとったのに対し、図５に示す第４実施形態においては、逆のネガコン方式、つまり、アンロード弁２６がアクチュエータ流量を増加させる方向に作動したときにポンプ制御圧Ｐｉを減少させる方式がとられている。
【００４６】
この場合、ポンプ制御圧ライン３７は、レギュレータ３８に対し、ポンプ制御圧Ｐｉの減少時にポンプ流量が増加するように第１〜第３各実施形態とは反対側に導かれる。このときのポンプ制御圧Ｐｉとポンプ流量の関係を図６に示す。
【００４７】
これら第２〜第４各実施形態によっても、基本的に第１実施形態と同じ作用効果を得ることができる。
【００４８】
ところで、上記各実施形態ではポンプ制御圧を取り出す制御弁として、アンロード弁２６と一体にストローク作動するサブスプール形式のサイドバイパス弁３２を設けたが、アンロード弁２６とは別体の制御弁をアンロード弁２６と連動して作動する状態で設けてもよい。
【００４９】
また、制御弁から取り出されたポンプ制御圧を圧力センサで電気信号に変換してコントローラに取り込み、このコントローラから電磁比例弁を介してレギュレータにポンプ制御信号を送るように構成してもよい。
【００５０】
この場合でも、ポンプ流量をポンプ制御圧によって間接的に制御する点、及びこれによって安定したポンプ制御を行い得る点は上記各実施形態と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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】同実施形態によるポンプ制御圧とポンプ流量の関係を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるイドバイパス弁の構成を示す部分拡大図である。
【図４】本発明の第３実施形態によるサイドバイパス弁の構成を示す部分拡大図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す回路構成図である。
【図６】同実施形態によるポンプ制御圧とポンプ流量の関係を示す図である。
【図７】従来の回路構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
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
３１  リモコン弁の油圧源としてのパイロットポンプ
３２  制御弁としてのサイドバイパス弁
３３  パイロットライン
３４  パイロットラインから分岐させた分岐ライン
３５  リモコン弁の一次圧を確保するための第１絞り
３６  ポンプ制御圧を立てるための第２絞り
３７  ポンプ制御圧ライン
３８  レギュレータ
【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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