JP2000282515A - 建設機械の油圧制御回路 - Google Patents
建設機械の油圧制御回路Info
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Abstract
ンプ吐出量の制御を行うことができる建設機械の油圧制
御回路を提供することにある。 【解決手段】 油圧リモコン弁のリモコン圧をポンプ制
御信号に変えるとともにポンプ制御信号に応じてポンプ
制御弁を制御し可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御す
る建設機械の油圧制御回路において、リモコン圧を油圧
ポンプ制御圧として導出するリモコン圧ブロック11を設
けるとともに、電磁比例弁5,6からレギュレータ2b,3b
に通じる油路に選択弁9,10を設け、該選択弁を、(a)
一方が選択された場合は電磁比例弁5,6からレギュレー
タに通じる主油路7a→7bを連通させ、(b)他方が選択さ
れた場合は主油路を遮断して抽出手段11とレギュレータ
2b,3bとを連通させるように構成し、電子制御系が故障
した場合に、油圧でポンプ吐出量を制御できるようにし
たことを特徴とする。
Description
設機械に適用される油圧制御回路に関し、より詳しく
は、電子制御でレバー操作量に応じたポンプ吐出量を制
御する、いわゆる電子ポジティブコントロールシステム
(以下、電子ポジコンシステムと呼ぶ)を搭載した油圧
制御回路に関するものである。
た油圧ショベルでは、運転席内の油圧リモコン弁を操作
することによりアクチュエータ制御用の制御弁を制御す
る一方、その油圧リモコン弁の操作量を圧力センサによ
って電気的に検出し、検出した値に基づいて電油弁(具
体的には電磁比例減圧弁、電磁逆比例減圧弁、高速応答
弁、サーボ弁等)を介して油圧ポンプの吐出量を制御す
るようになっている。
うな電子制御によりポンプ吐出量を制御する構成では電
子制御系を構成する要素、例えばリモコンラインの圧力
センサ、レバー操作量を検出するポテンショメータ、ハ
ーネス、コントローラ或いは電油弁等が故障すると、油
圧ポンプの吐出量を制御することが全く不可能になり、
電子制御系を修理または交換するまで油圧ショベルを作
動させることができず、その結果、現場作業が停止して
しまうという問題がある。
イルセイフ機能が働く冗長システムを予め備えておくこ
とが要望されているが、安価で且つ確実に動作するよう
な冗長システムは現状では実現されていない。
いて例えばブームやアームの合流制御を行う構成では、
一速側の油圧ポンプから吐出される圧油を制御する方向
制御弁に対し、合流側すなわち二速側の油圧ポンプから
吐出される圧油は遅れて増加させる必要がある。ところ
が電子制御系が故障した際にこのような合流制御をも可
能にする冗長システムは実現が困難とされていた。
出量を調整する建設機械における課題を考慮してなされ
たものであり、第一の目的は電子制御系が故障した場合
であってもポンプ吐出量を制御することができる建設機
械の油圧制御回路を提供することにあり、第二の目的
は、電子制御系が故障した場合に、上記ポンプ吐出量の
制御に加え合流制御をも可能にすることのできる建設機
械の油圧制御回路を提供することにある。
圧リモコン弁から出力されるリモコン圧をポンプ制御信
号に変えるとともに該ポンプ制御信号に応じてポンプ制
御弁を制御し可変容量型油圧ポンプの吐出量を電子制御
する構成の建設機械の油圧制御回路において、リモコン
圧を油圧ポンプ制御圧として導出するリモコン圧導出手
段を設けるとともに、ポンプ制御弁からレギュレータに
通じる油路に選択弁を設け、該選択弁を、(a)一方が選
択された場合はポンプ制御弁からレギュレータに通じる
主油路を連通させ、(b)他方が選択された場合は主油路
を遮断してリモコン圧導出手段とレギュレータとを連通
させるように構成し、電子制御が故障した場合に油圧で
ポンプ吐出量を制御できるようにした建設機械の油圧制
御回路である。
圧導出手段は、油圧リモコン弁から出力されるリモコン
圧のうち、最も高位のリモコン圧を油圧ポンプ制御圧に
設定することが好ましい。
圧導出手段は、油圧リモコン弁の数に対応して通路内に
直列に配設されたピストンと、各ピストンを一方向に移
動させるためにピストン毎に形成された油室と、遮断位
置と連通位置を有しピストンの移動量に比例して開弁す
る圧力制御弁とを有し、ピストンの移動は、複数の油圧
リモコン弁から出力されるリモコン圧が油室に導入され
ることにより行われるように構成することができる。
が少なくとも第一及び第二の可変容量型油圧ポンプを有
する場合、各ポンプ毎に選択弁を有し、第一の可変容量
型油圧ポンプで作動するアクチュエータ群と第二の可変
容量型油圧ポンプで作動するアクチュエータ群とにそれ
ぞれリモコン圧導出手段を備え、第一のリモコン圧導出
手段は第一の選択弁に、第二のリモコン圧導出手段は第
二の選択弁に接続することが好ましい。
は、運転席に配置されオペレータによって操作される切
換操作部によって作動するように構成することが好まし
い。
ル弁からなり、リモコン圧導出手段から導出される油圧
ポンプ制御圧はポンプ制御弁から導出されるポンプ制御
圧よりも低い値に設定され、電子制御が故障した場合に
リモコン圧導出手段から導出される油圧ポンプ制御圧が
ポンプ制御弁から導出されるポンプ制御圧よりも高くな
ることにより自動的にリモコン圧導出手段側に通じるよ
うに構成した建設機械の油圧制御回路である。
柱状のブロックに形成された通路内に収納し、そのブロ
ックに油室と連通するポートを設け、該ポートにリモコ
ン圧を検出する圧力センサを配列することが好ましい。
列のうち、合流制御に供せられるピストンについては他
のピストンよりも小径に構成し、合流側圧油の供給を遅
らせるように構成することが好ましい。
て他方の油路が選択されると、ポンプ制御弁からレギュ
レータに通じる油路が遮断されるとともにリモコン圧導
出手段とレギュレータが連通する。それにより、リモコ
ン圧に応じた油圧ポンプ制御圧がリモコン圧導出手段か
らレギュレータに与えられ、油圧でポンプ吐出量を制御
することが可能になる。
モコン弁から出力されるリモコン圧のうち最も高いリモ
コン圧によってピストンが移動し、ピストン移動量に応
じた油圧ポンプ制御圧が圧力制御弁から出力される。従
って、高位選択されたリモコン圧によってポンプ吐出量
を制御することができる。
の油圧回路において電子制御系が故障した場合に油圧リ
モコン弁から出力されるリモコン圧で第一及び第二の可
変容量型油圧ポンプの吐出量を制御することができる。
子制御を代えてリモコン圧によるポンプ吐出量制御に切
り換えることができる。
出手段から導出される油圧ポンプ制御圧はポンプ制御弁
から導出されるポンプ制御圧よりも低い値に設定されて
いるため、電子制御系が正常に機能しているときは、ポ
ンプ制御弁から導出される制御圧が選択される。ところ
が、電子制御系が故障した場合にはポンプ制御弁側の制
御圧が低下することにより、リモコン圧導出手段側の油
圧ポンプ制御圧が選択され、それによりリモコン圧に応
じた油圧ポンプ制御圧でポンプ吐出量を制御することが
可能になる。
出手段を構成するブロックにリモコン圧を検出する圧力
センサを取り付けることができるため、従来の圧力セン
サを整列するためのターミナルブロックが不要となると
ともに、配線,配管が整頓されて見栄えが良くなり、し
かもコストダウンが図れる。
の吐出油を遅れて増加させることができるため、電子制
御系が故障した場合であっても合流制御を確実に行うこ
とができる。
形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
回路の第一の実施形態を示したものであり、電子制御で
レバー操作量に応じたポンプ吐出量を制御するいわゆる
電子ポジコンシステムを搭載したものである。
第一油圧ポンプ2、第二油圧ポンプ3及びパイロットポ
ンプ4がそれぞれ作動する。第一及び第二油圧ポンプ
2,3は可変容量形油圧ポンプであって、斜板2a,3
aの傾斜角変位に基づいて吐出流量が変化する斜板式ア
キシャルピストンポンプで構成されている。2b,3b
は斜板2a,3aの傾斜角を制御するレギュレータであ
る。
れる圧油は、図示しない方向制御弁に供給され、流量及
び方向が制御された後、左右の走行モータ、旋回モー
タ、アームシリンダ、ブームシリンダ等の各アクチュエ
ータに供給されるようになっている。また、パイロット
ポンプ4から吐出される制御圧はリモコン圧源Paとし
て利用される。
弁としての電磁比例弁5,6を介しコントローラ7によ
って制御されるようになっている。コントローラ7には
図示しない各リモコン弁の操作量を電気的に検出してい
る圧力センサP1〜P12が接続されており、コントロー
ラ7はそれらの圧力センサP1〜P12から出力される操
作量信号を処理し、レバー操作量に応じたポンプ制御信
号を電磁比例減圧弁5,6にそれぞれ与え、電磁比例減
圧弁5,6は、ポンプ制御信号に基づいて制御圧をレギ
ュレータ2bまたは3bに導入する。すなわち、電磁比
例弁5,6で電気信号を油圧信号に変換しレギュレータ
2b,3bの傾転角を調整している。
3bに通じる主油路7a→7b及び主油路8a→8bに
は、第一選択弁としての流路切換弁9及び第二選択弁と
しての流路切換弁10がそれぞれ介設されている。
方)にあり電磁比例弁5からレギュレータ2bに通じる
主油路7a→7bを連通させており、イ位置(他方)に
切り換えられたときは主油路7a→7bを遮断して、後
述するリモコン圧導出手段としてのリモコン圧ブロック
11に内蔵された切換弁11aの二次圧ポートとレギュ
レータ2bとを連通させるようになっている。
置にあって電磁比例弁6からレギュレータ3bに通じる
主油路8a→8bを連通させているが、イ位置に切り換
えられたときは主油路8a→8bを遮断して、リモコン
圧ブロック11に内蔵された切換弁11bの二次圧ポー
トとレギュレータ3bとを連通させるようになってい
る。
レータによって手動切換操作される冗長切換弁(切換操
作部)12によって流路が切り換えられる。すなわち電
子制御系が故障した場合に、オペレータが冗長切換弁1
2をア位置からイ位置に切り換えると、制御圧が流路切
換弁9及び10の受圧部に作用してリモコン圧ブロック
11側から導出される制御圧でレギュレータ2b,3b
を制御することができるようになる。
ストン通路11c及び11dを有し、一方のピストン通
路11c内には、第一油圧ポンプ2で作動するアクチュ
エータの各リモコン弁に対応するピストン111〜11
6が直列に配設されており、他方のピストン通路11d
内には、第二油圧ポンプ3で作動するアクチュエータの
各リモコン弁に対応するピストン117〜122が直列
に配設されている。
てピストン111の入口ポート111aにはブーム上げ
用リモコン弁からの二次圧が導入され、出口ポート11
1bは制御弁に接続されている。同様に、ピストン11
2のポート112aにはブーム下げ用リモコン弁からの
二次圧が、ピストン113のポート113aにはバケッ
ト掘削用リモコン弁からの二次圧が、ピストン114の
ポート114aにはバケット解放用リモコン弁からの二
次圧が、ピストン115のポート115aには走行右前
進用リモコン弁からの二次圧が、ピストン116のポー
ト116aには走行右後退用リモコン弁からの二次圧が
それぞれ導入されている。
明すると、リモコン弁が操作されて入口ポート111a
から油室111cにリモコン圧が導入されると、ピスト
ン111が矢印A方向に移動し、ピストン111の移動
によって生じた推力は各ピストン112〜115を介し
て最前段のピストン116に伝達され、バネ11eを介
してピストン列の前方に設けられた切換弁11aを切り
換える。
トン116の推力を受けて開弁し、制御圧を油路13か
ら流量制御弁9に導入する。
をア位置からイ位置に切り換えた状態では、リモコン圧
ブロック11の切換弁11a,11bから制御圧が導出
されると、導出された制御圧は流路切換弁9のイ位置及
び流路切換弁10のイ位置を通じてレギュレータ2b,
3bに導入されることになる。
室には第一油圧ポンプ2で作動するアクチュエータの各
リモコン弁から導出されるリモコン圧が導入されている
ため、複合操作が行われた場合にはリモコン圧の高位選
択が行われる。すなわち最も高いリモコン圧で移動する
ピストンがその下流側のピストンを連動させて移動させ
最前段のピストン116のストローク量を支配すること
になる。それにより、最も高位のリモコン圧で切換弁1
1aが動作し油圧ポンプ制御圧として設定される。
れている側についても上記と同様に動作して第二油圧ポ
ンプ3で作動するアクチュエータの各リモコン弁から導
出されるリモコン圧のうち、最も高いリモコン圧が作用
するピストンが矢印A方向に移動し最前段ピストン12
2に推力を伝達することになる。
ストン117のさらに後段にはアーム合流制御時のリモ
コン圧で移動するピストン123及びブーム合流制御時
のリモコン圧で移動するピストン124がそれぞれ配置
されている。これらのピストン123,124は、一速
側の油圧ポンプを制御するピストンの直径よりも小径に
構成されており、所定の推力差を設けることで一速側の
油圧ポンプの流量増加を、二速側油圧ポンプの吐出量増
加に比べて遅らせることができるようになっている。す
なわち、電子制御系が故障した場合であっても合流側の
油圧ポンプの吐出油を遅れて増加させ確実に合流制御を
行うことができるようになっている。
開閉方向にバネ11e及び11fが対向配置されてお
り、バネ11eはピストン列123〜116で発生する
推力を平均させて切換弁11aに与えるようになってお
り、バネ11fは閉弁位置に復帰させるようになってい
る。
について説明する。
流路切換弁9,10はそれぞれア位置にあり、各リモコ
ン弁のリモコン圧を検出している圧力センサP1〜P12
からコントローラ7にリモコン圧信号が与えられる。コ
ントローラ7は圧力センサP 1〜P12から得られるリモ
コン圧信号に基づいてレギュレータ2b,3bに対しポ
ンプ制御信号を出力することができる。ところが、電子
制御系が故障すると、今まで電気的に制御していたレギ
ュレータ2b,3bは機能しなくなる。
位置からイ位置に切り換えると、パイロットポンプ4か
らの制御圧が流路切換弁9の受圧部に作用し、主油路7
a,7bが遮断されてイ位置に切り換えられる。
に接続されることにより、圧力制御弁11aと流路切換
弁9とを接続している油路13に閉じ込められていた油
が解放される。この状態で、例えばブーム上げ操作を行
うとそのリモコン圧でピストン111が矢印A方向に移
動することができ、ピストン列を介して推力が最前段の
ピストン116に伝達され、圧力制御弁11aを開弁す
る。
弁11aを通じて流路切換弁9に導入され、レギュレー
タ2bに対しポンプ制御信号として与えられる。
したものである。なお、同図において、図1と同じ構成
要素については同一符号を付してその説明を省略する。
図2の構成が図1と異なる点は、流路切換弁9,10を
シャトル弁20,21で構成するとともに、冗長切換弁
12を削除したことにある。
通じる主油路7bに第一の選択弁としてのシャトル弁2
0が設けられており、チェックボウルが移動する一方側
には流路切換弁5が接続され、他方側には油路14を介
してリモコン圧ブロック11が接続されている。
給されると、チェックボウルはa側に押し付けられ、流
路はbからcに流れ、一方、aからの加圧がbからの加
圧よりも高い場合にはチェックボウルはb側に移動し、
流路はaからcに流れる。ただし、a側の圧力は常にb
の圧力よりも低く設定されているため、コントローラ7
から電磁比例弁5を介して制御圧が導入されている限り
は、コントローラ7からの指令でレギュレータ2b,3
bが制御されることになる。
b側の圧力が低下するため流路は自動的にaからcに通
じる。従って、この構成では冗長切換弁12を設けるこ
となく、電子ポジコンシステムが故障した場合に、自動
的にリモコン圧ブロック11側からの制御圧を選択する
ことができる。主油路8aに設けられた第二の選択弁と
してのシャトル弁21についても、上記シャトル弁20
と同様に切り換え動作する。
モコン圧ブロックにおいて、入口ポートから出口ポート
に通じる油路から分岐路を分岐させ、その分岐路のポー
トに圧力センサP1〜P12を設けることができる。この
場合、従来、圧力センサ群を装着するためにだけに必要
であったセンサタワーを別途構築する必要がないため、
コストダウンを図ることができる。
記実施形態に示した電磁比例弁に限らず、ポンプ制御信
号をポンプ制御圧に変えることができるものであれば、
電磁逆比例減圧弁、高速応答弁、サーボ弁等で構成する
こともできる。
請求項1の本発明によれば、電子制御系が故障した場合
であってもポンプ吐出量をリモコン圧に基づいて制御す
ることができる。
モコン圧を抽出してポンプ吐出量を制御することができ
る。
の油圧回路において電子制御系が故障した場合に、第一
及び第二の可変容量型油圧ポンプの吐出量をリモコン圧
に基づいて制御することができる。
子ポジコン制御によるポンプ吐出量制御に代えてリモコ
ン圧によるポンプ吐出量制御に切り換えることができ
る。
故障した場合に電子制御によるポンプ吐出量制御を自動
的にリモコン圧によるポンプ吐出量制御に切り換えるこ
とができる。
ンサを整列するためのターミナルブロックが不要となる
とともに、配線,配管が整頓されて見栄えが良くなり、
しかも油圧回路のコストダウンが図れる。
故障した場合であっても合流側ポンプの吐出油を遅れて
増加させ合流制御を確実に行うことが可能になる。
実施形態である。
実施形態である。
Claims (8)
- 【請求項1】 油圧リモコン弁から出力されるリモコン
圧をポンプ制御信号に変えるとともに該ポンプ制御信号
に応じてポンプ制御弁を制御し可変容量型油圧ポンプの
吐出量を電子制御する構成の建設機械の油圧制御回路に
おいて、 前記リモコン圧を油圧ポンプ制御圧として導出するリモ
コン圧導出手段を設けるとともに、前記ポンプ制御弁か
らレギュレータに通じる油路に選択弁を設け、該選択弁
を、(a)一方が選択された場合は前記ポンプ制御弁から
前記レギュレータに通じる主油路を連通させ、(b)他方
が選択された場合は前記主油路を遮断して前記リモコン
圧導出手段と前記レギュレータとを連通させるように構
成し、電子制御が故障した場合に油圧でポンプ吐出量を
制御できるようにしたことを特徴とする建設機械の油圧
制御回路。 - 【請求項2】 前記リモコン圧導出手段は、前記油圧リ
モコン弁から出力されるリモコン圧のうち、最も高位の
リモコン圧を前記油圧ポンプ制御圧に設定する構成から
なる請求項1記載の建設機械の油圧制御回路。 - 【請求項3】 前記リモコン圧導出手段は、前記油圧リ
モコン弁の数に対応して通路内に直列に配設されたピス
トンと、各ピストンを一方向に移動させるために前記ピ
ストン毎に形成された油室と、遮断位置と連通位置を有
し前記ピストンの移動量に比例して開弁する圧力制御弁
とを有し、前記ピストンの移動は、前記複数の油圧リモ
コン弁から出力されるリモコン圧が前記油室に導入され
ることにより行われる請求項2記載の建設機械の油圧制
御回路。 - 【請求項4】 前記油圧制御回路が少なくとも第一及び
第二の可変容量型油圧ポンプを有するとともに各ポンプ
毎に前記選択弁を有し、第一の可変容量型油圧ポンプで
作動するアクチュエータ群と第二の可変容量型油圧ポン
プで作動するアクチュエータ群とにそれぞれ前記リモコ
ン圧導出手段が備えられ、第一のリモコン圧導出手段は
前記第一の選択弁に、前記第二のリモコン圧導出手段は
前記第二の選択弁に接続されている請求項1〜3のいず
れかに記載の建設機械の油圧制御回路。 - 【請求項5】 前記選択弁は、運転席に配置されオペレ
ータによって操作される切換操作部によって作動するよ
うに構成されている請求項1〜4のいずれかに記載の建
設機械の油圧制御回路。 - 【請求項6】 前記選択弁がシャトル弁からなり、前記
リモコン圧導出手段から導出される油圧ポンプ制御圧は
前記ポンプ制御弁から導出されるポンプ制御圧よりも低
い値に設定され、電子制御が故障した場合に前記リモコ
ン圧導出手段から導出される油圧ポンプ制御圧がポンプ
制御弁から導出されるポンプ制御圧よりも高くなること
により自動的に前記リモコン圧導出手段側に通じるよう
に構成した請求項1〜5のいずれかに記載の建設機械の
油圧制御回路。 - 【請求項7】 前記ピストン列が柱状のブロックに形成
された通路内に収納され、そのブロックに前記油室と連
通するポートを設け、該ポートに前記リモコン圧を検出
する圧力センサを配列してなる請求項1〜6のいずれか
に記載の建設機械の油圧制御回路。 - 【請求項8】 前記ピストン列のうち、合流制御に供せ
られるピストンについては他の前記ピストンよりも小径
に構成され、合流側圧油の供給を遅らせるように構成し
た請求項1〜7のいずれかに記載の建設機械の油圧制御
回路。
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