JPH06330901A - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の流量制御装置における画一的な流量特
性に修正を加えて各種アクチュエータに見合った流量特
性を容易に得ることができるようにするとともに、低負
荷時と高負荷時とでアクチュエータの速度を異なる水準
に変更できるロードセンシング制御に適合した流量制御
装置を提供する。 【構成】 可変容量型油圧ポンプ１と複数のアクチュエ
ータ１０，１１を有するロードセンシング制御を行う油
圧回路に設けられ、可変絞り部４，７と圧力補償部３
４，３５とからなる流量制御装置６，９において、最高
負荷圧検出路１６の最高負荷圧を導く導入管路３０，３
１を設けるとともに、同管路３０，３１にその最高負荷
圧を減圧修正する減圧弁３２，３３を設け、これにより
減圧修正された最高負荷圧を圧力補償部３４，３５に導
いてこれに閉方向の制御力を付与し、可変絞り部４，７
の絞り前後差圧を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧機械のアクチュエ
ータの駆動を制御しロードセンシング制御を行う油圧回
路に適合する流量制御装置に関するものであって、特
に、油圧ショベルや油圧クレーン等の建設機械にとって
有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ポンプの油圧で複数のアクチュエー
タの適宜のものを同時駆動する油圧回路すなわちアクチ
ュエータを複合駆動する油圧回路にあっては、その複合
駆動されるすべてのアクチュエータが円滑に駆動される
ようにするため、これらのアクチュエータ中最高の負荷
がかかっているものを駆動するに足るだけの油圧をたえ
ず供給してやるようにすることが必要である。そのた
め、このような油圧回路においては、ロードセンシング
制御という制御が行われている。ロードセンシング制御
とは、端的にいうと、このような複合駆動されるアクチ
ュエータを有する油圧回路において、複合駆動されてい
るアクチュエータの負荷圧の中から最高負荷圧を検出
し、油圧ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よりも所定値
だけ高くなるように油圧ポンプの吐出容量を制御するよ
うにする制御方式のことをいう。このような制御方式を
採用することにより、各アクチュエータに十分な油圧が
供給されるだけではなく、油圧ポンプは、たえず必要な
限度で油圧を供給することとなり、動力消費を低く押え
ることができることとなる。

【０００３】しかるに、ロードセンシング制御を行う油
圧回路にあっては、圧油の配分手段を設けないで主管路
から分岐路を通じて油圧を導くと、その圧油は、負荷の
より低いアクチュエータに導かれる傾向となり、その適
切な配分が行われ得ない。そこで、このような油圧回路
においては、各アクチュエータに圧油を適切に配分する
ための手段である流量制御装置が設けられている。

【０００４】以下、これらの技術内容を図６に基づいて
詳述する。図６は、従来の一般的な流量制御装置が設け
られたロードセンシング制御を行う油圧回路の一例を示
す従来例の油圧回路図である。

【０００５】１は可変容量形油圧ポンプ、２は同ポンプ
１に設けられ後述するように同ポンプ１の吐出容量ひい
ては吐出圧力を調整する機能を有する傾転制御装置、３
は同ポンプ１の吐出口に接続された管路である主管路で
ある。４，７は油圧機械を操作するオペレータにより弁
開度が与えられその弁開度に比例した流量を流す機能を
有する可変絞り部、５，８はこれら可変絞り部４，７の
絞り前後差圧を一定の値に制御する機能を有する圧力補
償部、５Ａ，８Ａは、この圧力補償部５，８の油路を閉
じるようにプリセットするばね、６，９はこれら可変絞
り部４と圧力補償部５、可変絞り部７と圧力補償部８か
らそれぞれなる流量制御装置である。これら流量制御装
置６，９について、図６では可変絞り部４と圧力補償部
５、可変絞り部７と圧力補償部８を独立別個の構造のも
ののように便宜上分けて図示しているが、実際は、これ
らは異種機能部の集合体として一体不可分のバルブユニ
ットをなすものである。１０，１１はこの流量制御装置
６，９によりそれぞれ制御されるアクチュエータで、油
圧ショベルを例にとれば、アームやブームを回動させる
油圧シリンダのような機器、１２，１３はこれらアクチ
ュエータ１０，１１と主管路３とを接続する主管路３か
ら分岐した負荷管路、１４，１５はチェック弁、１６は
負荷管路１２，１３の各アクチュエータ１０，１１の負
荷圧のうち高い方の負荷圧すなわち最高負荷圧が導かれ
る最高負荷圧検出路であり、その最高負荷圧を傾転制御
装置２に導く。この最高負荷圧検出路１６は、接続管路
１４Ａ，１５Ａによりそれぞれ負荷管路１２，１３に接
続されているが、それぞれチェック弁１４，１５を介し
て接続されているため、その圧油が各負荷管路１２，１
３に逆流するのはこれらの各チェック弁１４，１５によ
りそれぞれ阻止され、しかも、その最高負荷圧検出路１
６に、アクチュエータ１０，１１の負荷圧中高い方の負
荷圧が導かれると、その当然の結果として低い方の負荷
圧は導かれ得ないこととなる。その結果、最高負荷圧検
出路１６には、これらのアクチュエータ１０，１１の複
合駆動中、これらの負荷圧のうちの高い方の負荷圧が常
に選択されて導かれることになる。１７は圧力補償部５
と最高負荷圧検出路１６との間を接続管路１４Ａの一部
を介して接続する同補償部５の信号管路で、最高負荷圧
検出路１６の最高負荷圧を圧力補償部５に導き、例えば
圧力補償部５に設けた可変オリフィスのようなものを閉
じるように、ばね５Ａとともに閉方向の制御力を付与す
る。１８は可変絞り部４の下流圧を導く圧力補償部５の
信号管路で、その下流圧を圧力補償部５に導いてこれに
開方向の制御力を付与する。圧力補償部５は、これら閉
方向及び開方向の制御力により開口量を調節して後述す
るように可変絞り部４の絞り前後差圧を一定の値に制御
する作用をする。１９は圧力補償部８と最高負荷圧検出
路１６との間を接続管路１５Ａの一部を介して接続し信
号管路１７と同様に最高負荷圧を導く同補償部８の信号
管路で、ばね８Ａとともに同補償部８に閉方向の制御力
を付与する。２０は信号管路１８と同様に可変絞り部７
の下流圧を導く圧力補償部８の信号管路で、同補償部８
に開方向の制御力を付与する。圧力補償部８は、圧力補
償部５と同様、これらの閉方向及び開方向の制御力によ
り、可変絞り部７の絞り前後差圧が常に一定となるよう
に絶えずその開口量が調節される構造となっている。

【０００６】なお、２１はアンロード弁といわれる圧力
制御弁で、流量制御装置６，９の可変絞り部４，７が操
作されずアクチュエータ１０，１１が駆動されていない
状態のときに、主管路３の圧力が所定値に達すると、可
変容量形油圧ポンプ１の吐出油を直接タンクへ戻して同
ポンプ１を無負荷状態にし、動力を節減しようとするも
のである。２２は傾転制御装置２と主管路３とを接続す
る吐出圧検出路で、可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力
を傾転制御装置２に導く。

【０００７】以上のような油圧回路に基づいて、まず、
ロードセンシング制御について説明する。

【０００８】いま、可変容量形油圧ポンプ１が運転され
可変絞り部４，７がオペレータにより操作されて、油圧
が主管路３、各負荷管路１２，１３を通じて各アクチュ
エータ１０，１１に導かれ、これらが複合駆動されてい
たとすると、各アクチュエータ１０，１１の負荷圧中高
い方の負荷圧すなわち最高負荷圧は、負荷管路１２，１
３のいずれかからチェック弁１４，１５を設けた接続管
路１４Ａ，１５Ａのいずれかを通じて最高負荷圧検出路
１６に導かれ、さらに、傾転制御装置２に導かれる。一
方、可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力も、主管路３か
ら吐出圧検出路２２を通じて傾転制御装置２に導かれ
る。そうすると、傾転制御装置２は、これらの圧力信号
により可変容量形油圧ポンプ１の傾転を制御する手段を
有していることから、同ポンプ１の吐出圧力が最高負荷
圧に所定値すなわちいわゆるロードセンシング差圧を加
えた圧力よりも高いときは、同ポンプ１の吐出容量を減
少させ、低いときは増加させるように同ポンプの傾転を
制御する。その結果、可変容量形油圧ポンプ１は、その
吐出圧力が最高負荷圧よりも予め定められた規定値だけ
高くなるように吐出容量を制御され、いわゆるロードセ
ンシング制御が行われることとなる。

【０００９】次に、このようなロードセンシング制御を
行う図６の油圧回路に基づいて、従来の流量制御装置の
作用について説明する。

【００１０】いま、前記のロードセンシング制御が行わ
れ、アクチュエータ１０，１１が複合駆動されていたと
すると、最高負荷検出路１６の最高負荷圧が各信号管路
１７，１９を通じて各圧力補償部５，８にそれぞれ導か
れ、ばね５Ａ，８Ａとともに閉方向の制御力を付与し、
一方、各可変絞り部４，７の下流圧が各信号管路１８，
２０を通じて各圧力補償部５，８にそれぞれ導かれて開
方向の制御力を付与している。そして、可変絞り部４，
７の下流圧が最高負荷圧とばね力を考慮した所定値より
も高まっていると、開方向の制御力が閉方向の制御力に
打ち勝って圧力補償部５，８の可変オリフィスを開放
し、アクチュエータ１０，１１にこれらを駆動するに足
るだけの油圧を供給する。このような状態において、も
し、前記下流圧が更に高まろうとすると圧力補償部５，
８はその可変オリフィスを拡大してその下流圧を低下さ
せるように開口量を自己調節し、逆に、下流圧が低下し
ようとすると、可変オリフィスを縮小してその下流圧を
増大させるように開口量を自己調節する。かくて、可変
絞り部４，７の下流圧は、圧力補償部５，８のこのよう
な圧力調節機能により、アクチュエータ１０，１１の負
荷変動に影響されることなく、最高負荷圧よりも若干高
い圧力を常に保持することとなる。すなわち、可変絞り
部４，７の絞り前後差圧は、ロードセンシング制御によ
る可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力の制御と相まっ
て、その可変絞り部４，７の開度やアクチュエータ１
０，１１の負荷変動に影響されることなく常に一定とな
るように圧力補償が行われることとなる。その結果、開
度が一定であっても絞り前後差圧に変動があれば流量が
変化するという可変絞り部４，７が本来的に有する欠点
は克服され、可変絞り部４，７は、回路圧力の変動に影
響されずに開度に応じて流量を一定に調節することが可
能となる。

【００１１】そこで、このことをより正確に説明するた
め数式で表わすと、まず、圧力補償部５，８において
は、その上流側にそれぞれ形成されている各可変絞り部
４，７の下流側圧力Ｐｚ_i を（１）式に従うように制御
している。

【００１２】 Ｐｚ_i ＝Ｐｌｍａｘ＋ｋ／Ａ（Ｚ_i ＋Ｚｏ_i ） ＝Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏ_i ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１） なお、この（１）式における各記号の意味は次のとおり
である。

【００１３】Ｐｚ_i ；各可変絞り部の下流圧 Ｐｌｍａｘ；最高負荷圧 Ａ；Ｐｚ_i ，Ｐｌｍａｘに関する各圧力補償部の受圧面
積 ｋ；ばね定数 Ｚ_i ；各圧力補償部の変位 Ｚｏ_i ；各圧力補償部の初期変位 Ｃｏ_i ；定数 そして、更に付言すると、Ｚｏ_i は、端的にいうと、圧
力補償部５，８の油路を閉じるようにプリセットするた
めのばねのプリセット力であり、Ｚ_i は、ばね力等圧力
補償部５，８の閉方向の制御力に抗してこれを所定開度
まで開放するのに要する力である。

【００１４】一方、可変絞り部４，７の上流側に圧油を
供給する可変容量形油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｓは、ロ
ードセンシング制御により、（２）式に示すとおり最高
負荷圧Ｐｌｍａｘよりも予め定められた規定値だけすな
わちロードセンシング差圧ΔＰ_LSだけ高くなるように調
節され、その圧力ＰｓすなわちＰｌｍａｘ＋ΔＰ_LSが可
変絞り部４，７の上流側圧力となる。

【００１５】Ｐｓ＝Ｐｌｍａｘ＋ΔＰ_LS‥‥‥（２） そうすると、各流量制御装置６，９の可変絞り部４，７
に任意の弁開度が与えられている状態では、これらの絞
り前後差圧Ｐｓ−Ｐｚ_i は、（１），（２）式より、い
ずれも（３）式に示すとおり常にロードセンシング差圧
ΔＰ_LSに近似する一定の値を保つことになる。

【００１６】 Ｐｓ−Ｐｚ_i ＝（Ｐｌｍａｘ＋ΔＰ_LS）−（Ｐｌｍａｘ
＋Ｃｏ_i ） ＝ΔＰ_LS−Ｃｏ_i ≒ΔＰ_LS‥‥‥‥‥（３） すなわち、可変絞り部４，７の絞り前後差圧は、いずれ
の絞り部においても、図５の破線で示すように負荷圧の
変化に関係なくほぼロードセンシング差圧ΔＰ_LSに等し
い圧力を保つように圧力補償が行われている。その結
果、可変絞り部４，７の流入流量Ｑ_i は、（４）式に示
すとおり、それぞれの可変絞り部弁開度に比例した値に
することができ、その弁開度が一定ならば、負荷変動に
影響されることなく一定の値を保ったことができる。

【００１７】Ｑ_i ＝Ｎ・Ａ_i √（Ｐｓ−Ｐｚ_i ） ＝Ｎ・Ａ_i √（ΔＰ_LS）‥‥‥‥（４） なお、この（４）式における記号の意味は次のとおりで
ある。

【００１８】Ｑ_i ；各可変絞り部の流入流量 Ａ_i ；各可変絞り部弁開度 Ｎ；定数 このような複数のアクチュエータを有してロードセンシ
ング制御が行われる油圧回路に用いられている従来の流
量制御装置においては、以上述べたことから明らかなよ
うに、可変絞り部の絞り前後差圧がいずれのアクチュエ
ータのものも等しく、かつ、負荷圧の大小に関係なく常
に一定であった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の流量制御装置にあっては、これをそのまま用
いると画一的な流量特性しか得られず、それぞれのアク
チュエータに見合った流量特性は得られない。そこで、
従来は、このような流量特性を得るために、各アクチュ
エータごとに可変絞り部の弁開度について異なる設計を
施す等して異なる規格の流量制御装置を各種取りそろえ
ておくようにすることを余儀なくされた。例えば、油圧
ショベルを例にとると、そのアクチュエータの一つであ
るブーム、アーム、バケットの各シリンダは、径が異な
っていて単位流量当たりの作動速度が異なるとともに望
ましい作動速度の領域も異なるから、これらの各シリン
ダが適正領域の作動速度を得られるようにするために
は、異なる設計の可変絞り部を有する流量制御装置のバ
ルブユニット製品を多種取りそろえなければならず、い
わゆる多品種小量生産を行うこととなって生産効率の点
で問題があった。

【００２０】また、従来の流量制御装置においては、負
荷の大小に関係なく、可変絞り部の絞り前後差圧が一定
であって常に流量を一定に保持することから、軽負荷時
や重負時にアクチュエータの速度を適切な値に調節する
ことはできず、そのため、各アクチュエータにより行う
作業の種類に応じて、作業能率を向上させたり、あるい
はその操作をオペレータにとって快適なものとする等作
業性や操作性の向上を計ることも困難であった。例え
ば、油圧ショベルのように、土砂の単純な掘削や積み込
み作業を行うことに加えて、地面を平らにならす、水平
面や斜面をしめ固めて整地する、溝を精度よく掘削す
る、砂利をすくい均一にまく等の各種作業を行い、さら
には、バケットを他のアタッチメントと取り換えて別の
種類の建設作業を行う等多様な作業を行う機械において
は、負荷の大小すなわち作業の種類に応じて、作業性を
向上させるべくアクチュエータの速度を高い水準した
り、あるいは操作性を向上させるべくその速度を低い水
準にしたりすることが必要であるが、負荷の大小によら
ず流量を一定に保持する従来の流量制御装置にあって
は、このような要請に応えるのは困難である。

【００２１】本発明は、以上のような従来技術の問題を
解決し、従来の流量制御装置における画一的な流量特性
に修正を加えて各種アクチュエータに見合った流量特性
を容易に得ることができ、生産効率の増進が図れるとと
もに、低負荷時と高負荷時とでアクチュエータの速度を
異なる水準に変更できてその作業性や操作性の向上を図
ることができるロードセンシング制御に適合した流量制
御装置を提供することを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の前記の目的は、
可変容量形油圧ポンプと、同ポンプの油圧により駆動さ
れる複数のアクチュエータとを有し、これらのアクチュ
エータの負荷圧のうち最高負荷圧を検出して可変容量形
油圧ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よりも所定値だけ
高くなるように同ポンプの吐出容量を制御するロードセ
ンシング制御を行う油圧回路に設けられ、可変絞り部
と、その可変絞り部の下流圧及び最高負荷圧に基づく圧
力によりそれぞれ開方向及び閉方向の制御力が付与され
て開口量を調節し前記可変絞り部の絞り前後差圧を制御
する圧力補償部とからなる流量制御装置において、最高
負荷圧を導く管路を設けるとともに同管路にその最高負
荷圧を減圧修正する減圧弁を設け、圧力補償部に閉方向
の制御力を付与するための圧力を導く信号管路として、
少なくとも、減圧弁により修正された最高負荷圧を圧力
補償部に導く修正最高負荷圧導入用の信号管路を設ける
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲の請求項１
に記載のとおりの流量制御装置により達成できる。

【００２３】

【作用】本発明の流量制御装置は、このように、可変容
量型油圧ポンプと複数のアクチュエータを有するロード
センシング制御を行う油圧回路に設けられ、可変絞り部
と圧力補償部とからなる流量制御装置において、特に、
最高負荷圧を導く管路を設けるとともに同管路にその最
高負荷圧を減圧修正する減圧弁を設け、圧力補償部に閉
方向の制御力を付与するための圧力を導く信号管路とし
て、少なくとも、減圧弁により修正された最高負荷圧を
圧力補償部に導く修正最高負荷圧導入用の信号管路を設
けるようにした構成を備えているので、圧力補償部に
は、少なくとも、この修正最高負荷圧導入用の信号管路
を通じて減圧弁により修正された最高負荷圧が導かれ、
これにより、従来の流量制御装置における画一的な流量
特性に所定の傾向をもって修正を加えることができると
ともに、アクチュエータの負荷の大小に応じて修正する
こともできる。

【００２４】

【実施例】本発明の基本となる実施例を図１及び図２に
基づいて説明する。

【００２５】まず、本発明の第１の実施例を図１に基づ
いて説明すると、図１は、本発明の流量制御装置に関す
る第１の実施例を示す油圧回路図で、図６と同一符号を
付けた部分は、同図と同等の部分を表わしているので、
これらの部分については、説明の重複を避けるため詳述
しない。

【００２６】図１から明らかなように、図１の油圧回路
は、可変容量形油圧ポンプ１と、同ポンプ１の吐出容量
を調整する機能を有する傾転制御装置２と、同ポンプ１
により駆動される複数のアクチュエータ１０，１１と、
これらのアクチュエータ１０，１１の負荷圧のうち最高
負荷圧が導かれる最高負荷圧検出路１６とを有し、その
最高負荷圧により傾転制御装置２を通じて可変容量形油
圧ポンプ１の吐出圧が最高負荷圧よりも所定値だけ高く
なるように同ポンプ１の吐出容量を制御するようにして
ロードセンシング制御を行うようにしたものである点
で、従来の流量制御装置が設けられた図６の油圧回路と
変りはない。また、可変容量油圧ポンプ１の吐出側に
は、可変絞り部４，７と、その下流圧及び前記最高負荷
圧に基づく圧力によりそれぞれ開方向及び閉方向の制御
力が付与されて開口量を調節し可変絞り部４，７の絞り
前後差圧を制御する圧力補償部とからなり、各アクチュ
エータ１０，１１を制御する流量制御装置が設けられて
いる点でも、図６の油圧回路と共通している。

【００２７】そこで、本発明により改良を加えた点であ
る流量制御装置の構成を第１の実施例に基づいて説明す
ると、３０，３１は最高負荷圧検出路１６とタンクとの
間を各接続管路１４Ａ，１５Ａの一部を介して接続する
導入管路、３２，３３はこれら各導入管路３０，３１に
それぞれ設けられた減圧弁で、各導入管路３０，３１を
通じてそれぞれ導かれた最高負荷圧検出路１６の最高負
荷圧の値を修正する機能を果たす。３４，３５は圧力補
償部、３４Ａ，３５Ａは図６のばね５Ａ，８Ａと同様の
機能をするばね、３６，３７は修正最高負荷圧導入用の
信号管路である。これら各信号管路３６，３７は、各導
入管路３０，３１に導かれて各減圧弁３２，３３により
修正された最高負荷圧をそれぞれ各圧力補償部３４，３
５に導き、これらに閉方向の制御力を付与する。本発明
の第１の実施例では、圧力補償部３４，３５に閉方向の
制御力を付与する信号管路として、これらの信号管路３
６，３７のほか、図６の従来例における信号管路１７，
１９も設けられていて、最高負荷圧を修正しないで圧力
補償部３４，３５に導く信号管路が付加されている。し
たがって、大まかにいえば、第１の実施例では、閉方向
の制御力が強められる傾向となっているから、これに呼
応して、圧力補償部３４，３５に開方向の制御力を付与
する信号管路１８，２０の圧力すなわち可変絞り部４，
７の下流圧も高まる傾向となり、その結果、可変絞り部
４，７の絞り前後差圧は減少傾向となって可変絞り部の
流入流量を押える傾向の流量特性が得られる。

【００２８】そこで、この流量特性を正確に表わすため
に数式により説明することとし、例えば、図１のように
設けられている各減圧弁３２，３３が定比減圧弁すなわ
ち「出口側の圧力を入口側の圧力に対して所定の比率で
減圧する減圧弁」であるとすると、まず、各減圧弁３
２，３３により減圧される出口側の圧力Ｐｃ_i は、次の
ようにして導きだされ、（５）式のとおりとなる。

【００２９】 ａ_i ・Ｐｌｍａｘ＝ｂ_i ・Ｐｃ_i ＋ｋ’（ｙ＋ｙ₀ ） ∴ Ｐｃ_i ＝ａ_i ／ｂ_i ・Ｐｌｍａｘ−ｋ’／ｂ_i （ｙ＋ｙ₀ ） ≒α_i ・Ｐｌｍａｘ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（５） なお、この（５）式における前掲したもの以外の各記号
の意味は次のとおりである。

【００３０】Ｐｃ_i ；各減圧弁の出口側の圧力 ａ_i ；入り口側の制御信号圧力（Ｐｌｍａｘ）に関する
各減圧弁の受圧面積 ｂ_i ；出口側の制御信号圧力（Ｐｃ_i ）に関する各減圧
弁の受圧面積 ｋ’；減圧弁をプリセットするばねのばね定数 ｙ；各減圧弁の変位（前記ばねに起因する前（１）式中
のＺ_iと同種の力） ｙ₀ ；各減圧弁の初期変位（同じく前（１）式中のＺｏ
と同種の力） α_i ；制御信号圧力に関する各減圧弁の受圧面積比（ａ
_i ／ｂ_i ） （５）式から明らかなように、各減圧弁３２，３３がこ
のような定比減圧弁であると、これにより最高負荷圧Ｐ
ｌｍａｘが受圧面積比α_i において減圧され、その減圧
された圧力が各減圧弁３２，３３の出口側の圧力Ｐｃ_i
となり、修正最高負荷圧導入用の信号管路３６，３７を
通じて各圧力補償部３４，３５に導かれる。

【００３１】そして、圧力補償部３４，３５において
は、閉方向の制御力を付与する圧力として、これら各減
圧弁３２，３３の出口側の圧力Ｐｃ_i がそれぞれ導かれ
るほか、従来例と同様、最高負荷圧Ｐｌｍａｘも信号管
路１７，１９を通じてそれぞれ導かれるから、圧力補償
部３４，３５の上流側にある各可変絞り部４，７の下流
圧Ｐｚ_i を（６）式に従うように制御する。

【００３２】 Ｐｚ_i ＝Ｐｃ_i ＋Ｐｌｍａｘ＋ｋ’／Ａ（Ｚ_i ＋Ｚｏ_i ） ＝α_i ・Ｐｌｍａｘ＋Ｐｌｍａｘ＋ｋ’／Ａ（Ｚ_i ＋Ｚｏ_i ） ≒（１＋α_i ）Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏ_i‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（６） 一方、可変絞り部４，７の上流側に圧油を供給する可変
容量形ポンプ１の吐出圧力Ｐｓは、ロードセンシング制
御により、前掲（２）式に示すとおりＰｌｍａｘ＋ΔＰ
_LSとなるように調節されているから、各流量制御装置
６，９の可変絞り部４，７に任意の弁開度が与えられて
いる状態では、これらの絞り前後差圧Ｐｓ−Ｐｚ_i は、
前掲（２）式及び（６）式より（７）式に示すとおり制
御されていることになる。

【００３３】Ｐｓ−Ｐｚ_i ＝（Ｐｌｍａｘ＋ΔＰ_LS）−
〔（１＋α_i）Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏ_i〕 ＝ΔＰ_LS−α_i ・Ｐｌｍａｘ−Ｃｏ_i ≒ΔＰ_LS−α_i ・Ｐｌｍａｘ‥‥‥‥‥（７） なお、この（７）式中の記号α_i は、前述のとおり受圧
面積比（ａ_i ／ｂ_i ）であり、正の定数とみることがで
きる。

【００３４】その絞り前後差圧Ｐｓ−Ｐｚ_i を図示する
と、可変絞り部４，７のいずれの絞り前後差圧も、図５
中の第１実施例の実線で示すような負荷圧の増加に応じ
て減少する傾向となる。その結果、可変絞り部４，７の
流入流量Ｑ_i は、（８）式に示すとおり、それぞれの可
変絞り部開度に比例し、しかも、軽負荷時に優先的な流
量特性をもつように修正できる。

【００３５】 Ｑ_i ＝Ｎ・Ａ_i √（ΔＰ_LS−α_i ・Ｐｌｍａｘ）‥‥‥（８） 更に付言すると、この（８）式中の比例定数α_i は、前
述したところから明らかなように、入口側及び出口側の
各制御信号圧力に関する減圧弁の各受圧面積ａ_i ，ｂ_i
により決定される定数であるから、この流量特性は、単
にこれら両受圧面積ａ_i ，ｂ_i の割合を適宜調整するだ
けで任意に設定し変更することができ、それゆえ、この
種の流量特性を必要とするアクチュエータである限り、
各アクチュエータごとに最適な流量特性を容易に得るこ
とができる。

【００３６】（８）式から明らかなように、第１の実施
例によれば、流量を一貫して押える傾向にし、かつ、重
負荷時よりも軽負荷時に流量を大とすることができる流
量特性を得ることができる。

【００３７】次に、本発明の第２の実施例を図２に基づ
いて説明すると、図２は本発明の流量制御装置に関する
第２の実施例を示す油圧回路図で、図１や図６と同一符
号を付けた部分は、これらの図と同一又は同等の部分を
表わしているので、これらの部分については、説明の重
複を避けるため詳述しない。

【００３８】図２から明らかなように、図２の油圧回路
は、図１のものと比べて、図６の従来例にみられるよう
な信号管路１７，１９が図１のもののようには設けられ
ていない点で異なるだけである。それゆえ、図２のもの
は、ロードセンシング制御を行うようにしたものである
点、可変容量形ポンプ１の吐出側には、可変絞り部４，
７と、その下流圧及び最高負荷圧に基づく圧力によりそ
れぞれ開方向及び閉方向の制御力が付与されて開口量を
調節し可変絞り部４，７の絞り前後差圧を制御する圧力
補償部とからなり、各アクチュエータ１０，１１を制御
する流量制御装置が設けられている点で、図１ものと同
様、図６の油圧回路と共通している。

【００３９】そこで、本発明により改良を加えた点の流
量制御装置の構成について、第２の実施例の流量制御装
置を第１の実施例のものと比較すると、第２の実施例の
流量制御装置は、最高負荷圧検出路１６の最高負荷圧を
導く導入管路３０，３１を設けるとともに、各導入管路
３０，３１に減圧弁３２，３３をそれぞれ設け、これら
各減圧弁３２，３３により修正された最高負荷圧を各信
号管路３６，３７により各圧力補償部３４，３５にそれ
ぞれ導いてこれらに閉方向の制御力を付与するようにし
ている点において、第１の実施例の流量制御装置と基本
的に差異はなく、このような構成を用いる場合に、第１
実施例のものには最高負荷圧をそのまま導く信号管路１
７，１９が付加されているのに対し、第２の実施例のも
のにはこのようなものが付加されていない点で、両者
は、実施の態様が異なるにすぎない。

【００４０】第２の実施例では、ばね３４Ａ，３５Ａの
力を除けば、修正された最高負荷圧すなわち減圧された
最高負荷圧だけが閉方向の制御力として圧力補償部３
４，３５に付与されていて閉方向の制御力が弱められる
傾向となっているから、これに呼応して、可変絞り部
４，７の下流圧も低下する傾向となり、その結果、可変
絞り部４，７の絞り前後差圧は増加傾向となって可変絞
り部流入流量を増加させる傾向の流量特性が得られる。

【００４１】この流量特性を正確に表わすために数式に
より説明することとし、図２のように設けられている各
減圧弁３２，３３が第１の実施例と同様に定比減圧弁で
あるとすると、まず、各減圧弁３２，３３により減圧さ
れる出口側の圧力Ｐｃ_i は、前掲（５）式のとおりであ
るから、圧力補償部３４，３５においては、その上流側
にある可変絞り部４，７の下流圧Ｐｚ_i を（９）式に従
うように制御する。

【００４２】Ｐｚ_i ＝Ｐｃ_i ＋ｋ／Ａ（Ｚ_i ＋Ｚｏ_i ） ≒α_i ・Ｐｌｍａｘ＋Ｃｏ_i ‥‥‥‥（９） 一方、可変絞り部４，７の上流側に圧油を供給する可変
容量形ポンプ１の吐出圧力Ｐｓは、ロードセンシング制
御により、前掲（２）式に示すとおりＰｌｍａｘ＋ΔＰ
_LSとなるように調節されているから、各流量制御装置
６，９の可変絞り部４，７に任意の開度が与えられてい
る状態では、これらの絞り前後差圧Ｐｓ−Ｐｚ_i は、前
掲（２）式及び（９）式より（１０）式に示すとおり制
御されていることになる。

【００４３】 Ｐｓ−Ｐｚ_i ＝（Ｐｌｍａｘ＋ΔＰ_LS）−（α_i ・Ｐｌ
ｍａｘ＋Ｃｏ_i ） ＝ΔＰ_LS＋（１−α_i ）Ｐｌｍａｘ−Ｃｏ_i ≒ΔＰ_LS＋α’_i ・Ｐｌｍａｘ‥‥‥‥‥‥（１０） なお、この（１０）式の記号α’_i は、同式中の（１−
α_i ）を単に置き換えただけのものであり、このα’_i
を具体的にみると、受圧面積比α_i （ａ_i ／ｂ_i ）は、
最高負荷圧Ｐｌｍａｘを減圧修正するためにこれに乗じ
る係数であって、当然、１よりも小さい正の定数である
から、０＜（１−α_i ）＜１となり、この（１−α_i ）
を置き換えたものであるα’_i は、１よりも小さい正の
定数とみることができる。

【００４４】その絞り前後差圧Ｐｓ−Ｐｚ_i を図示する
と、可変絞り部４，７のいずれの絞り前後差圧も、図５
中の第２実施例の１点鎖線で示すような負荷圧の増加に
応じて増加する傾向となる。その結果、可変絞り部４，
７の流入流量Ｑｉは、（１１）式に示すとおり、それぞ
れの可変絞り部開度に比例し、しかも、重負荷時に優先
的な流量特性をもつように修正できる。

【００４５】 Ｑ_i ＝Ｎ・Ａ_i √（ΔＰ_LS＋α’_i ・Ｐｌｍａｘ）‥‥‥（１１） そして、この（１１）式中の比例定数α’_i は、（８）
式中のα_i と同様、入口側及び出口側の各制御信号圧力
に関する減圧弁の各受圧面積ａ_i ，ｂ_i により決定され
る定数であって、この流量特性は、単にこれら両受圧面
積ａ_i，ｂ_iの割合を適宜調整するだけで任意に設定し変
更することができるから、この種の流量特性を必要とす
るアクチュエータである限り、各アクチュエータごとに
最適な流量特性を容易に得ることができる。

【００４６】（１１）式から明らかなように、第２の実
施例によれば、流量を一貫して増加傾向にし、かつ、軽
負荷時よりも重負荷時に流量を大とすることができる流
量特性を得ることができる。

【００４７】以上述べた第１の実施例及び第２の実施例
で用いられている流量制御装置は、その実施の態様が異
なるとしても、いずれも、最高負荷圧を導く管路を設け
るとともに同管路にその最高負荷圧を減圧修正する減圧
弁を設け、同減圧弁により修正された最高負荷圧を圧力
補償部に導いて閉方向の制御力を付与するようにした構
成を備えている点で軌を一にしており、このような構成
がベースとなって、従来の流量制御装置における画一的
な流量特性に所定の傾向をもって修正を加えることがで
きるとともに、アクチュエータの負荷の大小に関係なく
常に一定に保持されていた従来の流量制御装置の流量
を、その負荷の大小に応じて修正することもできるので
ある。そして、その結果、従来の流量制御装置の基本的
構造を変えることなく、既存のロードセンシング制御を
行う油圧回路に簡単な変更を加えるだけで、各種のアク
チュエータに見合った流量特性を容易に得ることがで
き、従来の流量制御装置のように、異なる設計の可変絞
りを有するバルブユニット製品を多種取りそろえるよう
なことは必要でなくなって生産効率の増進が図れるとと
もに、軽負荷時と重負荷時とでアクチュエータの速度を
異なる水準に変更することが可能となってその作業性や
操作性の向上も図ることもできる。

【００４８】以上、本発明の基本となる実施例を説明し
たが、図１及び図２の油圧回路の構成をベースにして、
最高負荷圧を導く管路に設けられその最高負荷圧を減圧
修正する減圧弁を可変減圧弁とすることにより、第１の
実施例や第２の実施例の流量特性の傾向を、基本的特性
を変えることなく多段階に変化させことができる流量制
御装置を得ることができる。また、その可変減圧弁を所
定構造のものとしてコントローラにより制御するように
することにより、第１の実施例と従来例の流量特性を選
択的に得るようにしたり、第２の実施例と従来例の流量
特性を選択的に得るようにしたりすることもできる。

【００４９】以下、本発明の基本となる実施例をこのよ
うに更に具体化したものを、本発明の第３の実施例及び
第４の実施例として示し、図３及び図４に基づいて説明
する。図３は、本発明の流量制御装置に関する第３の実
施例を示す油圧回路図、図４は、本発明の流量制御装置
に関する第４の実施例を示す油圧回路図である。これら
の図に付けた符号中、図１，図２及び図６と同一符号を
付けた部分は、これらの３図面と同一又は同等の部分を
表わしているので、これらの部分については、説明の重
複を避けるため詳述しない。

【００５０】まず、本発明の第３の実施例を図３に基づ
いて説明すると、４０，４１は導入管路３０，３１にそ
れぞれ設けられた電磁式可変減圧弁で、各導入管路３
０，３１を通じて導かれた最高負荷圧検出路１６の最高
負荷圧Ｐｌｍａｘの値を可変的に減圧して修正すること
ができる。４２はこれら電磁式可変減圧弁４０，４１を
制御するためのコントローラで、各電磁式可変減圧弁４
０，４１は、同コントローラ４２から出力される電気信
号によりそれぞれ操作されて、その出口側の圧力が所望
の減圧値になるように制御される。また、これら電磁式
可変減圧弁４０，４１は、コントローラ４２から電気信
号が出力されていない場合、図示のように、出口側（二
次側）の圧油をタンクに逃す構造になっていて、修正負
荷圧導入用の信号管路３６，３７の圧油を総べてタンク
へ逃すため、信号管路３６，３７を通じては閉方向の制
御力を付与するための圧力が圧力補償部３４，３５に導
かれることはない。本実施例の流量制御装置は、第１の
実施例のものにおいて、導入管路３０，３１にそれぞれ
設けられる減圧弁３２，３３にこのような構造の電磁式
可変減圧弁４０，４１用い、これら各電磁式可変減圧弁
４０，４１をコントローラ４２によりそれぞれ制御する
ようにしたものに相当する。

【００５１】第３の実施例の流量制御装置はこのような
構成を備えているので、コントローラ４２から電磁式可
変減圧弁４０，４１のどれかへ電気信号を出力すると、
圧力補償部３４，３５に信号管路１７，１９を通じて最
高負荷圧が導かれるとともに、信号管路３６，３７のど
れかを通じて当該減圧弁で修正された最高負荷圧も当該
圧力補償部に導かれ、流量制御装置６，９のうち、電気
信号の出力によりその修正された最高負荷圧が導かれた
圧力補償部に関する流量制御装置は、第１の実施例と同
様の流量特性をもつこととなり、他の流量制御装置は、
従来例と同様の流量特性をもつこととなる。また、コン
トローラ４２から電磁式可変減圧弁４０，４１へ電気信
号を出力する際、その出力値によりその出口側の圧力を
適宜制御すると、第１の実施例の流量特性の傾向を、基
本的特性を変えることなく多段階に変化させることがで
きる。本実施例から明らかなように、第１の実施例にお
ける減圧弁３２，３３を可変減圧弁にするだけで、第１
の実施例の流量特性を所望の傾向のものにするように適
宜調整することができる流量制御装置を得ることができ
るとともに、特に、その可変減圧弁を、図示のような電
気信号の不出力時に出口側の圧油をタンクに逃す構造の
可変減圧弁にすると、第１の実施例の流量特性又は従来
例の流量特性を選択的に得ることができる流量制御装置
に具体化することができる。なお、この第３の実施例に
おいて、最高負荷圧を導く信号管路１７，１９に、その
信号管路１７，１９を開閉し閉鎖時に出口側（二次側）
の圧油をタンクへ逃す電磁式切換弁等の開閉手段を設け
るようにすれば、この電磁式切換弁等の開閉手段を閉作
動させた状態のもとで、コントローラ４２から電磁式可
変減圧弁４０，４１に電気信号を出力することにより、
前記の流量特性のほか第２の実施例の流量特性も得るこ
とができる。

【００５２】次に、本発明の第４の実施例を図４に基づ
いて説明すると、本実施例の流量制御装置は、第２の実
施例のものにおいて、導入管路３０，３１にそれぞれ設
けられる減圧弁３２，３３に、第３の実施例と同じ電磁
式可変減圧弁４０，４１用い、これら各電磁式可変減圧
弁４０，４１をコントローラ４２によりそれぞれ制御す
るようにしたものに相当する。したがって、本実施例の
流量制御装置は、第３の実施例のものと比べて、最高負
荷圧をそのまま圧力補償部３４，３５に導く信号管路１
７，１９が付加されていない点で実施の態様が異なるに
すぎない。

【００５３】第４の実施例の流量制御装置はこのような
構成を備えているので、コントローラ４２から電磁式可
変減圧弁４０，４１へ電気信号を出力する際、その出力
値によりその出口側の圧力を適宜制御すると、第２の実
施例の流量特性の傾向を、基本的特性を変えることなく
多段階に変化させることができる。また、そのコントロ
ーラ４２の出力値により減圧弁４０，４１の出口側の圧
力を制御する場合に、そのどれかの出口側の圧力を最大
にするように制御すると、当該減圧弁の出口側の圧力は
最大負荷圧に等しい圧力となる。その結果、その最大負
荷圧に等しい圧力が信号管路３６，３７のどれかを通じ
て当該圧力補償部に導かれ、流量制御装置６，９のう
ち、その最高負荷圧に等しい圧力が導かれた圧力補償部
に関する流量制御装置は、従来例と同様の流量特性をも
つこととなり、他の流量制御装置は、第２の実施例と同
様の流量特性をもつこととなる。本実施例から明らかな
ように、第２の実施例における減圧弁３２，３３を可変
減圧弁にするだけで、第２の実施例の流量特性を所望の
傾向のものにするように適宜調整することができ、か
つ、第２の実施例の流量特性又は従来例の流量特性を選
択的に得ることができる流量制御装置に具体化すること
ができる。なお、第３の実施例及び第４の実施例におい
ては、可変減圧弁として電磁式のものを採用している
が、電磁パイロット式のものを採用することも勿論可能
である。

【００５４】第３の実施例、第４の実施例によれば、そ
れぞれ、第１の実施例、第２の実施例の流量特性を所望
の傾向のものにするように適宜調整することができると
ともに、従来例の流量特性と第１の実施例の流量特性、
従来例の流量特性と第２の実施例の流量特性のうちから
所望のものを選択的に得るこができるから、従来例の流
量特性を選択することにより標準作業が行えるほか、ア
クチュエータ１０，１１により行う作業の内容やその主
作業機と取り換えられるアタッチメントの種類さらには
これらの機器による作業の個別的局面に応じて、操作性
を向上させるべく例えば第１の実施例の流量特性を選択
したり、作業性を向上させるべく第２の実施例の流量特
性を選択する等、作業の種類や作業の局面に応じて最適
の流量特性を選択したり、さらには、その選択された流
量特性の傾向を最良ものにするように適宜調整したりす
ることにより、従来のものに較べて使い勝手のよい流量
制御装置が得られる。したがって、本発明の流量制御装
置を実際上具体化する場合にこのような構成を採用して
適切な設計を施せば、これを各種作業機器に多角的に利
用してその操縦性能の向上に資することが期待できる。

【００５５】また、第３の実施例及び第４の実施例にお
いては、可変減圧弁を特にコントローラ４２により操作
するようにしているので、各アクチュエータ１０，１１
に設けられる各種作業機器の作業の種類や各種作業の局
面に応じて最適の流量特性が選択できるように、コント
ローラ４２のデータ部に必要データを記憶させておくと
ともに、アクチュエータ１０，１１や作業機器の実動作
時の状態を検知するための必要な検出信号、例えば、各
アクチュエータ１０，１１の自己負荷圧を検知するため
の検出信号さらにはアクチュエータ１０，１１の動作変
位の状態を検知する検出信号が得られるようにしておけ
ば、各電磁式可変減圧弁４０，４１を適切に操作するた
めの出力がコントローラ４２の演算部で決定され、出力
部から電気信号としてこれらの各電磁式可変減圧弁４
０，４１へ出力される。したがって、第３の実施例及び
第４の実施例においては、ソフトウエアさえ調えておけ
ば、各種作業機の種類や作業の局面に即した流量特性の
選択を自動的に行うことが可能となり、互換性のある汎
用的な流量制御装置を提供し得るものである。

【００５６】以上、第１の実施例、第２の実施例及び従
来例の各流量特性のうちの少なくとも二種の流量特性を
選択的に得ることができる本発明の構成の具体化の際有
用な流量制御装置の構成について、第３の実施例及び第
４の実施例を例示して説明したが、これらの流量特性を
選択する条件は、作業機器の種類や作業内容等に応じて
設計上任意に選定し得ることである。また、その選択
も、各種制御機構を用いて自動的に行えるばかりでな
く、場合によっては、オペレータの経験により手動で行
えるようにすることもできる。第３の実施例及び第４の
実施例では、アクチュエータ１０，１１を制御する流量
制御装置３４，３５に、基本的流量特性の同じものを用
いているが、別個の流量特性のものを用いることも勿論
可能である。

【００５７】したがって、以上の説明した流量制御装置
の構成において主眼とする点は、最高負荷圧を減圧修正
する減圧弁が可変減圧弁である点、さらには、その可変
減圧弁をコントローラにより制御するようにした点にあ
り、これにより、第１の実施例や第２の実施例の流量特
性の傾向を、基本的特性を変えることなく多段階に変化
させことができ、さらには、第１の実施例、第２の実施
例及び従来例の各流量特性のうちの少なくとも二種の流
量特性を選択的に得ることができて、各種作業機器の作
業性の向上や操作性の向上の一層資することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、特許請求の範囲に記載のとうり、可変容量型油圧ポ
ンプと複数のアクチュエータを有するロードセンシング
制御を行う油圧回路に設けられ、可変絞り部と圧力補償
部とからなる流量制御装置において、特に、最高負荷圧
を導く管路を設けるとともに同管路にその最高負荷圧を
減圧修正する減圧弁を設け、圧力補償部に閉方向の制御
力を付与するための圧力を導く信号管路として、少なく
とも、減圧弁により修正された最高負荷圧を圧力補償部
に導く修正最高負荷圧導入用の信号管路を設けるように
した構成を備えているので、従来の制御装置における画
一的な流量特性に所定の傾向をもって修正を加えること
ができるとともに、軽負荷時と重負荷時とでアクチュエ
ータの速度を異なる水準に変更することが可能となり、
その結果、各種アクチュエータに見合った流量特性を油
圧回路の簡単な修正で容易に得ることができて生産効率
の増進が図れるとともに、その作業性や操作性の向上を
図ることもできる。

【００５９】このように、本発明は、最高負荷圧により
制御することを当然の前提としていた従来の流量制御装
置について、その最高負荷圧それ自体を減圧弁により修
正するという着想をもって改良を加え前記の目的を達成
できるようにしたものであり、その発想は漸進的なもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流量制御装置に関する第１の実施例を
示す油圧回路図である。

【図２】本発明の流量制御装置に関する第２の実施例を
示す油圧回路図である。

【図３】本発明の流量制御装置に関する第３の実施例を
示す油圧回路図である。

【図４】本発明の流量制御装置に関する第４の実施例を
示す油圧回路図である。

【図５】本発明及び従来例の流量制御装置に関する特性
線図である。

【図６】従来例の油圧回路図である。

【符号の説明】 １ 可変容量形油圧ポンプ ２ 傾転制御装置 ３ 主管路 ４，７ 可変絞り部 ６，９ 流量制御装置 １０，１１ アクチュエータ １２，１３ 負荷管路 １４，１５ チェック弁 １６ 最高負荷圧検出路 １７，１９ 信号管路 １８，２０ 信号管路 ２２ 吐出圧検出路 ３０，３１ 導入管路 ３２，３３ 減圧弁 ３４，３５ 圧力補償部 ３６，３７ 信号管路 ４０，４１ 電磁式可変減圧弁 ４２ コントローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容量形油圧ポンプと、同ポンプの油
   圧により駆動される複数のアクチュエータとを有し、こ
   れらのアクチュエータの負荷圧のうち最高負荷圧を検出
   して可変容量形油圧ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よ
   りも所定値だけ高くなるように同ポンプの吐出容量を制
   御するロードセンシング制御を行う油圧回路に設けら
   れ、可変絞り部と、その可変絞り部の下流圧及び最高負
   荷圧に基づく圧力によりそれぞれ開方向及び閉方向の制
   御力が付与されて開口量を調節し前記可変絞り部の絞り
   前後差圧を制御する圧力補償部とからなる流量制御装置
   において、最高負荷圧を導く管路を設けるとともに同管
   路にその最高負荷圧を減圧修正する減圧弁を設け、圧力
   補償部に閉方向の制御力を付与するための圧力を導く信
   号管路として、少なくとも、減圧弁により修正された最
   高負荷圧を圧力補償部に導く修正最高負荷圧導入用の信
   号管路を設けるようにしたことを特徴とする流量制御装
   置。
2. 【請求項２】 減圧弁が定比減圧弁であることを特徴と
   する請求項１の流量制御装置。
3. 【請求項３】 減圧弁を可変減圧弁とし、これを制御す
   るためのコントローラから出力される電気信号により操
   作されるようにしたことを特徴とする請求項１の流量制
   御装置。