JPH06117402A

JPH06117402A - 負荷感応型油圧制御装置

Info

Publication number: JPH06117402A
Application number: JP29071692A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ozeki; 雅彦大関; Yoneaki Takahashi; 米秋高橋; Atsushi Fujii; 篤藤井; Haruhiko Kawasaki; 治彦川崎; Haruki Ubukata; 春樹生形
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1994-04-26
Anticipated expiration: 2018-08-25
Also published as: JP3440105B2

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、アクチュエータ１０をゆ
っくり動かすときや、アクチュエータ１０の負荷圧が上
昇したときに、操舵フィーリングの変化がない負荷感応
型油圧制御装置を提供することである。【構成】センターオープンタイプの切換弁１４下流の
中立通路１での圧力に応じて可変吐出ポンプＰの吐出量
を制御する油圧回路において、切換弁１４の切換え位置
にメータイン絞り１５、１６を設け、その下流にコント
ローラ１３と接続した圧力検出器１８を設ける。さら
に、切換弁１４下流にコントローラ１３と接続した可変
絞り弁１９を設けるとともに、その下流にコントローラ
１３と接続した圧力検出器２２を備え、上記コントロー
ラ１３は可変吐出ポンプＰと接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、パワーショ
ベル等の建設機械等に用いられ、負荷圧の大小にかかわ
らずアクチュエータを作動させる油圧制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パワーショベル等の建設機械のアクチュ
エータを制御する油圧制御装置としては、図３に示すよ
うな従来の装置がある。この装置では、駆動源としての
エンジンＥと接続した可変吐出ポンプＰとタンクＴとを
中立通路１を介して連通している。この中立通路１上に
は、センターオープンタイプの切換弁２を設けるととも
に、タンクＴ上流に絞り３を設けている。この絞り３の
上流からは、パイロット通路４が分岐し、このパイロッ
ト通路４は可変吐出ポンプＰの吐出量を制御するレギュ
レータ５に接続している。このように接続することで、
パイロット通路４を介して作用する圧力によりレギュレ
ータ５が作動し、その作動量に応じて可変吐出ポンプＰ
の吐出量は変化する。

【０００３】また、このレギュレータ５は、スイッチ等
の設定入力器６と接続している圧力制御弁７とも接続し
ていて、設定入力器６のスイッチングに応じて圧力制御
弁７が圧力を発生させ、その圧力をレギュレータ５に作
用させている。また、上記エンジンＥも設定入力器６と
接続していて、そのスチッチングに応じてエンジンＥの
回転数を変化させる。なお、この場合、レギュレータ５
に高い圧力が作用すると、その圧力に応じて可変吐出ポ
ンプＰの吐出量は少なくなり、圧力が低いと可変吐出ポ
ンプＰの吐出量は多くなる。また、圧力制御弁７はポン
プＰ₁ からの流量を制御して圧力を発生させている。

【０００４】上記切換弁２上流の中立通路１には、チェ
ックバルブ８を備えた分岐通路９を設け、中立通路１と
パラレルに接続しているとともに、その下流はアクチュ
エータ１０としてのシリンダのボトム側１０ａとロッド
側１０ｂとにそれぞれ接続している。また、この切換弁
２は、切換え位置が２ａ〜２ｃとなっていて、中立位置
２ｂにあるとき、可変吐出ポンプＰの全流量を中立通路
１を介してタンクＴに戻すセンターオープンタイプであ
り、その切換え過程においては、常に中立通路１とつな
がった状態となっている。そして、この切換弁２は、油
圧式ジョイスッティック等の操作レバー１１によって切
換えるようにしている。なお、符号１２はリリーフバル
ブである。

【０００５】このような構成による油圧制御回路におい
て、切換弁２が中立位置２ｂにあるとき、全流量が中立
通路１を通ってタンクＴに戻るが、このとき絞り３上流
に圧力が発生する。この圧力は、パイロット通路４を介
してレギュレータ５に作用し、可変吐出ポンプＰの吐出
量を最小にする。そして、例えば、アクチュエータ１０
を伸ばす場合には、操作レバー１１を矢印ａ方向に切換
えて、切換弁２が中立位置２ｂから切換え位置２ａに切
換わるようにする。

【０００６】このように切換弁２が切換わると、中立通
路１への連通開度は、その切換え量に応じてせばめられ
る。これにより切換弁２上流に圧力が発生し、この圧力
によってチェックバルブ８が押し開かれる。チェックバ
ルブ８が開かれることによりアクチュエータ１０への連
通が可能となり、可変吐出ポンプＰからの吐出流量がア
クチュエータ１０のボトム側１０ａに供給される。

【０００７】こうして、中立位置２ｂから切換え位置２
ａに切換わるに従って、アクチュエータ１０への供給流
量が増え、中立通路１に流れる流量は減少していく。つ
まり、操作レバー１１の操作量が少ないときは、切換え
量も少ないので、アクチュエータ１０への供給流量も少
なく、中立通路１からタンクＴに戻る流量が多くなる
が、切換え量が多くなるにしたがって、アクチュエータ
１０への供給流量が増え、タンクＴへの戻り流量が減っ
ていく。

【０００８】このように切換弁２の切換え量が大きくな
るにしたがって、中立流路１を通過する流量が減ると、
絞り３上流の圧力は低くなり、この低くなった圧力はパ
イロット通路４を介してレギュレータ５に作用する。レ
ギュレータ５は、この低い圧力に応じて可変吐出ポンプ
Ｐを制御するので、可変吐出ポンプＰはその吐出量を増
やす方向に作動する。そして、最終的には、中立通路１
への流量が少なくなって、絞り３上流の圧力がレギュレ
ータ５の設定圧力より小さくなると、可変吐出ポンプＰ
は最大の吐出量を吐出することになる。

【０００９】そして、切換弁２の切換え量に応じて、絞
り３上流の圧力が高くなると、可変吐出ポンプＰの吐出
流量が減り、また、絞り３上流の圧力が低くなると、可
変吐出ポンプＰの吐出流量が増えるというように、絞り
３と可変吐出ポンプＰとの吐出量がネガティブな関係に
ある回路を、ネガティブコントロールシステム、あるい
はネガコンシステムと呼んでいる。このネガコンシステ
ムは、別な言い方をすれば、切換弁２の切換え量に応じ
て、可変吐出ポンプＰの吐出信号圧、つまり絞り３上流
の圧力を制御する余剰流制御とも呼ばれている。そし
て、レギュレータ５に作用する、絞り３上流の圧力をネ
ガコン信号圧と呼んでいる。

【００１０】また、この油圧制御回路では、例えば、ア
クチュエータ１０の負荷圧が一定で、アクチュエータ１
０をゆっくり動かそうとするとき、可変吐出ポンプＰと
接続しているエンジンＥと、レギュレータ５と接続して
いる圧力制御弁７とに接続している設定入力器６を微操
作モードに設定することができる。設定入力器６を微操
作モードにすることで、可変吐出ポンプＰを駆動するエ
ンジンＥの回転が下がり、可変吐出ポンプＰの吐出流量
を下げる。

【００１１】こうしてアクチュエータ１０への供給流量
を減少させ、その動作スピードを遅くするが、通常、こ
れだけでは十分にアクチュエータ１０の動作スピードを
落とすことができないので、可変吐出ポンプＰの最大吐
出流量を、設定入力器６に接続した圧力制御弁７と、こ
の圧力制御弁７と接続したレギュレータ５とで制御して
いる。つまり、設定入力器６を切換えることで、エンジ
ンＥの回転数を下げて可変吐出ポンプＰの吐出量を下げ
るとともに、可変吐出ポンプＰ自体の最大吐出量を制限
して、アクチュエータ１０への供給流量を減少させ、そ
の動作スピードを落としている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の油圧
制御回路では、図４に示すように、エンジンＥの回転を
下げ、可変吐出ポンプＰの吐出量を減少させ、さらに可
変吐出ポンプＰ自体の最大吐出量を制限している。そし
て、最大吐出量を制限された範囲内で、切換弁２の切換
え操作をしているので、操作レバー１１のインチング領
域が狭くなってしまい、オペレータの操作フィーリング
が悪くなるという問題があった。

【００１３】また、例えば、パワーショベルでの掘削作
業の時など、アクチュエータ１０の負荷圧が大きくなる
と、その分だけ中立通路１を通る流量が増える。このた
め絞り３上流での圧力、つまりネガコン信号圧が上昇
し、この上昇した圧力がレギュレータ５に作用して可変
吐出ポンプＰの吐出流量を減らしてしまう。このように
可変吐出ポンプＰの吐出流量が減ってしまうと、切換弁
２の切換えストローク領域、すなわちインチイング領域
が狭くなってしまうので、オペレータの操作フィーリン
グが、アクチュエータ１０の負荷圧の上昇によって変わ
ってしまい、操作しにくいという問題があった。この発
明の目的は、アクチュエータをゆっくりと操作するとき
や、アクチュエータの負荷圧が上昇したときに、操作フ
ィーリングの変化がない負荷感応型油圧制御装置を提供
することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの発明では、駆動源と接続した可変吐出ポンプと
タンクとを連通する中立通路上に、センターオープンタ
イプであって、切換え過程において常に中立通路と連通
している切換弁を設け、この切換弁とアクチュエータと
を接続するとともに、上記タンク上流に絞りを設けた油
圧制御回路において、上記切換弁の切換え位置に設けた
メータイン絞りと、このメータイン絞りの下流であって
コントローラと接続した第１の圧力検出器と、上記絞り
の下流であってコントローラで開度を制御される可変絞
り弁と、この可変絞りと上記絞りとの間に設けられ、コ
ントローラと接続した第２の圧力検出器と、上記可変吐
出ポンプの吐出量を制御するレギュレータと、このレギ
ュレータをコントローラからの信号で制御する制御手段
と、コントローラに接続するとともに切換弁の切換え量
を制御する操作レバーと、コントローラと接続したスイ
ッチ等の設定入力器とを備えてなり、上記コントローラ
は駆動源と接続し、その回転数を制御するとともに、駆
動源の回転数に応じて上記制御手段を制御することを特
長としている。

【００１５】

【作用】コントローラは設定入力器からの入力信号に応
じて、駆動源の回転数をあらかじめ設定してある回転数
にするように制御する。この駆動源の回転数の変化によ
って可変吐出ポンプの吐出量が設定される。同時に、コ
ントローラは駆動源の回転数に応じてあらかじめ設定し
てある設定圧に制御手段を制御し、レギュレータを介し
て可変吐出ポンプの最大吐出量を設定する。このように
コントローラは設定入力器の入力信号に従い、駆動源の
回転数を設定するとともに、この回転数に応じて可変吐
出ポンプの最大吐出量を設定している。

【００１６】また、アクチュエータを作動させるため
に、コントローラと接続している操作レバーを操作する
と、操作レバーのストローク量の情報がコントローラに
送られるとともに、その操作量に応じて切換弁が切換わ
る。切換弁が切換わると、切換え過程において常に中立
通路と連通している切換弁が切換え位置に切換わり、切
換え位置に設けたメータイン絞りを通過した作動油が、
アクチュエータに供給される。このとき、メータイン絞
り下流の圧力は、アクチュエータの負荷圧に等しくなっ
ている。このメータイン絞り下流の圧力は、第１の圧力
検出器によって検出され、その情報がコントローラに送
られる。

【００１７】この情報から、コントローラは中立通路に
設けた可変絞り弁の開度を制御し、その下流に設けた絞
りを通過する流量を制御する。このように通過流量を制
御された絞り上流には圧力が発生するが、この圧力は、
第２の圧力検出器で検出されコントローラに送られる。
コントローラは、この情報と操作レバーのストローク量
の情報とから、必要とする可変吐出ポンプの吐出量を算
出し、レギュレータ、制御手段を介して、可変吐出ポン
プの吐出量を制御する。

【００１８】

【実施例】図１は、この発明の実施例を示したものであ
る。従来例と同様の構成要素については同一の符号を用
いるとともに、その詳細な説明を省略する。この実施例
では、駆動源としてのエンジンＥにより可変吐出ポンプ
Ｐを駆動している。この可変吐出ポンプＰはレギュレー
タ５により、その吐出量を制御されていて、レギュレー
タ５は、そこに作用する圧力に応じて可変吐出ポンプＰ
の流量を制御している。このレギュレータ５に作用させ
る圧力は、圧力制御弁７により発生され、この圧力制御
弁７は、コントローラ１３に接続したソレノイド２７に
より制御されている。なお、エンジンＥはコントローラ
１３に接続している。また、圧力制御弁７への作動油の
供給はポンプＰ₁ によりおこなわ、圧力制御弁７とポン
プＰ₁ とで制御手段としている。

【００１９】また、可変吐出ポンプＰとタンクＴとを連
通する中立通路１に設けた切換弁１４は、センターオー
プンタイプであり、アクチュエータ１０に接続している
とともに、その切換え位置１４ａ、１４ｃにはメータイ
ン絞り１５、１６を設けている。このメータイン絞り１
５、１６下流には、圧力検出通路１７が設けてあり、第
１の圧力検出器１８に接続している。この第１の圧力検
出器１８はコントローラ１３と接続していて、検出した
情報をコントローラ１３に送っている。さらに、中立通
路１上であって、上記切換弁１４の下流とタンクＴ上流
の絞り３との間に可変絞り弁１９を設けている。この可
変絞り弁１９は、コントローラ１３と接続したソレノイ
ド２０によって開度を制御されるもので、図示のノーマ
ル位置で開度が全開となっていて、コントローラ１３の
制御に応じて開度を小さくするものである。

【００２０】また、上記可変絞り弁１９の下流と絞り３
との間に圧力検出通路２１を設け、第２の圧力検出器２
２に接続しているが、この第２の圧力検出器２２もコン
トローラ１３に接続してる。このように第１、第２圧力
検出器１８、２２、圧力制御弁７、エンジンＥと接続し
ているコントローラ１３は、操作レバー２３とスイッチ
等の設定入力器６とも接続している。上記操作レバー２
３は、切換弁１４に接続してその切換え量制御してい
る。そして、コントローラ１３との接続途中に第３の圧
力検出器２４を設けている。この第３の圧力検出器２４
は、操作レバー２３の操作量を圧力として検出し、その
情報をコントローラ１３に送っている。また、設定入力
器６は、コントローラ１３内に設定されているモード、
例えば、アクチュエータ１０をゆっくり動かす微操作モ
ード等を選択する入力スイッチである。なお、符号２
５、２６は、切換え位置１４ａ、１４ｃのメータアウト
絞りである。

【００２１】このような構成によれば、切換弁１４が中
立位置１４ｂにあるときは、絞り３上流の圧力は、第２
の圧力検出器２２で検出されコントローラ１３に送られ
る。コントローラ１３はこの情報をもとに、レギュレー
タ５に作用させる圧力を算出し、圧力制御弁７の制御を
おこなう。このように圧力制御弁７でレギュレータ５へ
の作用圧力を制御し、この圧力によって可変吐出ポンプ
Ｐの流量が制御される。この場合、絞り３上流の圧力が
高ければ、その高い圧力がレギュレータ５に作用し、可
変吐出ポンプＰの吐出量を少なくする。逆に絞り３上流
の圧力が低ければ、吐出量は多くなる。

【００２２】このような中立位置１４ｂから、アクチュ
エータ１０を動作させるために、切換え位置１４ａに切
換弁１４が切換わると、その切換え量に応じて、アクチ
ュエータ１０と中立通路１とに流れる流量が決まる。こ
の場合、アクチュエータ１０に供給される流量は、メー
タイン絞り１５、１６で制御される。このメータイン絞
り１５、１６下流の圧力は、図からも明らかなように、
アクチュエータ１０の負荷圧と同じであり、この圧力
は、第１の圧力検出器１８で検出され、その情報はコン
トローラ１３に送られる。

【００２３】この情報をもとに、コントローラ１３はア
クチュエータ１０の負荷圧の変化に応じて可変絞り弁１
９の開度を制御する。例えば、アクチュエータ１０の負
荷圧が大きくなると、コントローラ１３はメータイン絞
り１５、１６下流の圧力、すなわち、アクチュエータ１
０の負荷圧に応じた流量を可変吐出ポンプＰに供給させ
るために、可変絞り弁１９の開度を絞り、中立通路１上
の絞り３上流の流量を制御し、そこに発生する圧力を小
さくする。小さくなった絞り３上流の圧力は、第２の圧
力検出器２２で検出されコントローラ１３に送られる。
コントローラ１３はその情報をもとにレギュレータ５に
作用させる圧力を低くくするように圧力制御弁７を制御
する。この制御によって可変吐出ポンプＰの吐出量を増
やす。

【００２４】このように、負荷圧の上昇に応じて、コン
トローラ１３が可変絞り弁１９の開度をせばめると、そ
の下流の中立通路１を通過する流量が少なくなる。この
ため、絞り３上流に発生する圧力も、その流量に応じて
低くなる。このときの絞り３上流の圧力を第１の圧力検
出器１８で検出し、その検出圧力をコントローラ１３で
演算処理し、その処理結果に応じてレギュレータ５に作
用させる圧力を圧力制御弁７で低く制御し、可変吐出ポ
ンプＰの吐出量を増やす。

【００２５】したがって、アクチュエータ１０の負荷圧
が上昇しても、その上昇に応じて中立通路１を通過する
流量、および絞り３上流の圧力をコントローラ１３、可
変絞り弁１９で制御しているので、可変吐出ポンプＰの
吐出量が減ることがなく、流量の減少による切換弁１４
の切換えストローク領域の減少がない。これにより、負
荷圧上昇によって、切換弁１４と接続している操作レバ
ー２３のインチング領域のせばまりがないので、操作フ
ィーリングが変化することがない。

【００２６】また、負荷圧が一定で、アクチュエータ１
０をゆっくり動かすときは、アクチュエータ１０に供給
する流量を少なくすればよい。この場合、コントローラ
１３と接続している設定入力器６を切換えて、微操作モ
ードに設定する。こうした設定により、まずコントロー
ラ１３によりエンジンＥの回転数が落とされ、可変吐出
ポンプＰの吐出量を低くするが、エンジンＥの回転を落
とすことで吐出量を減少させるには限界がある。そこ
で、さらに可変吐出ポンプＰ自体の最大吐出量を制御す
る。この場合、可変吐出ポンプＰ自体の最大吐出量は、
あらかじめコントローラ１３で設定しておき、その設定
に応じて圧力制御弁７とレギュレータ５とで制御する。
そしてエンジンＥの回転数と操作レバー２３の操作量に
応じて、可変吐出ポンプＰの最大吐出量に至るまでの吐
出量を制御する。これにより、図２に示すように、エン
ジンＥの回転が変化しても、アクチュエータ１０の最大
速度に対応する操作レバー２３の位置が一定となるの
で、インチング領域が狭くなることがなく、操作フィー
リングが変化しない。

【００２７】このようにエンジンＥの回転数に応じて、
可変吐出ポンプＰの最大吐出量を設定し、その設定範囲
内で操作レバー２３を操作し、アクチュエータ１０を作
動させているので、微操作モードで操作しても、従来の
ように操作レバー２３のインチング領域が狭くなること
がなく操作フィーリングが変わることがない。

【００２８】

【効果】駆動源の回転数に応じて、可変吐出ポンプの最
大吐出量を設定し、その設定範囲内でアクチュエータを
作動させているので、駆動源の回転数を落とし、可変吐
出ポンプの最大吐出量を制限しても、例えば、従来のよ
うに操作レバーのインチング領域が狭くなることがなく
操作フィーリングが変わることがない。また、メータイ
ン絞り下流でアクチュエータの負荷圧を検出し、この負
荷圧の上昇に応じて切換弁下流の中立通路を通過する流
量を制御しているので、負荷圧力の上昇による可変吐出
ポンプの吐出量の減少がない。したがって、アクチュエ
ータの負荷圧の上昇による、操作レバーのインチング領
域が変化し、そのために、操作フィーリングが変化する
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施例としての回路図である。

【図２】図１の回路において、駆動源の回転数と可変吐
出ポンプの最大吐出量とを設定したときの流量と操作レ
バーのストロークとの関係を示した図である。

【図３】従来の回路図である。

【図４】図３の回路で、図２の様子を示した図である。

【符号の説明】

１中立通路３絞り５レギュレータ６設定入力器７圧力制御弁１０アクチュエータ１３コントローラ１４切換弁１５、１６メータイン絞り１８、２２圧力検出器１９可変絞り弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井篤埼玉県浦和市辻８−７−24 カヤバ工業株式会社浦和工場内 (72)発明者川崎治彦神奈川県相模原市麻溝台一丁目12番１号カヤバ工業株式会社相模工場内 (72)発明者生形春樹神奈川県相模原市麻溝台一丁目12番１号カヤバ工業株式会社相模工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源と接続した可変吐出ポンプとタン
クとを連通する中立通路上に、センターオープンタイプ
であって、切換え過程において常に中立通路と連通して
いる切換弁を設け、この切換弁とアクチュエータとを接
続するとともに、上記タンク上流に絞りを設けた油圧制
御回路において、上記切換弁の切換え位置に設けたメー
タイン絞りと、このメータイン絞りの下流であってコン
トローラと接続した第１の圧力検出器と、上記絞りの下
流であってコントローラで開度を制御される可変絞り弁
と、この可変絞りと上記絞りとの間に設けられ、コント
ローラと接続した第２の圧力検出器と、上記可変吐出ポ
ンプの吐出量を制御するレギュレータと、このレギュレ
ータをコントローラからの信号で制御する制御手段と、
コントローラに接続するとともに切換弁の切換え量を制
御する操作レバーと、コントローラと接続したスイッチ
等の設定入力器とを備えてなり、上記コントローラは駆
動源と接続し、その回転数を制御するとともに、駆動源
の回転数に応じて上記制御手段を制御する構成とした負
荷感応型油圧制御装置。