JPH09151487A - 油圧ポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧ポンプ制御装置において、ブームシリンダ
の最大駆動速度をブーム上げ操作時には大きく、ブーム
下げ操作時には小さくでき、しかもブーム下げとアーム
クラウドの複合操作時や、更にバケットクラウドとの複
合操作時には各アクチュエータが必要とする作動油量を
確保できるようにする。 【解決手段】コントローラ２４の関数発生器１５１はネ
ガティブコントロール圧に基づき油圧ポンプ１の第１の
目標押しのけ容積θｎ計算し、関数発生器１４１，１４
２、最大値選択部１４３はアームクラウド操作量及びバ
ケットクラウド操作量に応じた第１、第２の制限値θ
ａ，θｖを計算し大きい方を第３の制限値θａｖとして
出力し、設定部１４４、傾転量切り換え部１４５、最小
値選択部１４７はブーム下げ操作が検出されないときは
θｎを出力用目標押しのけ容積θとし、ブーム下げ操作
が検出されるとθｎの最大値がθａｖを越えないよう制
限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
油圧作業機の油圧駆動装置に備えられる油圧ポンプ制御
装置に係わり、特に複数の油圧アクチュエータを駆動す
る油圧ポンプの流量制御を行なう油圧ポンプ制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の油圧作業機の油圧駆動
装置は、一般的に、可変容量型の油圧ポンプと、この油
圧ポンプにより駆動される複数の油圧アクチュエータ
と、これら油圧アクチュエータの駆動を制御するセンタ
ーバイパス型の複数の流量制御弁と、これら流量制御弁
のセンターバイパスが直列に接続されるセンターバイパ
ス路とを有しており、このような油圧駆動装置に備えら
れる油圧ポンプの制御装置としては、特開平１−２５９
２１号公報に記載のように、センターバイパス路の下流
側に設置され、センターバイパス路にネガティブコント
ロール圧を発生させる流れ抵抗手段、例えば固定絞り
と、センターバイパス路に発生するネガティブコントロ
ール圧を検出する圧力センサと、この圧力センサの検出
値に基づき予め定められた特性に従って油圧ポンプの目
標押しのけ容積（斜板の傾転量）を算出しそれに応じた
電気信号を出力するコントローラと、その電気信号によ
り駆動され油圧ポンプの押しのけ容積を制御するレギュ
レータとを備えたものがある。

【０００３】このような油圧ポンプ制御装置において
は、全ての流量制御弁が中立位置にあるとき、すなわ
ち、いずれの油圧アクチュエータも駆動されていないと
きは、各流量制御弁のセンターバイパスは全開してお
り、油圧ポンプからの吐出流量の全量がセンターバイパ
ス路を流れ、圧力センサで検出されるネガティブコント
ロール圧は最大となり、コントローラでは予め定められ
た特性に従って最小の目標押しのけ容積が算出され、油
圧ポンプは押しのけ容積（吐出流量）が最小となるよう
制御される。そして例えば１つの油圧アクチュエータを
駆動しようとして対応する流量制御弁を操作すると、そ
の流量制御弁のセンターバイパスが絞られてセンターバ
イパス路を流れる流量は減少し、圧力センサで検出され
るネガティブコントロール圧も減少して行き、これに伴
ってコントローラで算出される目標押しのけ容積は予め
定められた特性に従って増加し、油圧ポンプは押しのけ
容積を増加させ、油圧ポンプからは油圧アクチュエータ
を駆動させるのに十分な流量の圧油が吐出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の油圧
ポンプ制御装置では、駆動対象となる油圧アクチュエー
タの如何に関わらず、油圧ポンプの押しのけ容積は、各
油圧アクチュエータの操作レバーの操作量に基づいて発
生するネガティブコントロール圧に対してコントローラ
で予め定められた特性により一義的に決定される。しか
し、油圧ショベルにおける油圧アクチュエータの好まし
い駆動速度はそれぞれの油圧アクチュエータによって異
なり、かつ通常操作において、操作レバーはフル操作さ
れることが多いという実状がある。

【０００５】上記好ましい駆動速度として、ブームシリ
ンダはブーム上げ操作では作業効率上最大駆動速度が大
きい方が望ましい。

【０００６】一方、ブーム下げ単独操作時には、ブーム
を含むフロントの重量による慣性が大であってブームを
正確な位置に停止させるのが困難であるので、ブームシ
リンダの最大駆動速度は小さい方が望ましい。また、ブ
ーム下げとアームクラウドの複合操作では、ブームシリ
ンダ、アームシリンダの両方で作動油を必要とするた
め、ブーム下げ単独操作時のブームシリンダ駆動速度を
維持するためには、油圧ポンプの吐出流量をブーム下げ
単独操作時よりも増加する必要がある。更に、ブーム下
げ、アームクラウド、バケットクラウドの複合操作で
は、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリン
ダのそれぞれに作動油が流れるため、各アクチュエータ
が必要とする作動油量を確保する必要がある。

【０００７】上記従来の油圧ポンプ制御装置では、作業
を効率的に行うために、コントローラでの特性は、例え
ばブームシリンダをブーム上げ操作時に満足すべき速度
で駆動することができるように選定されるのが通常であ
る。したがって、この場合はブーム下げ単独操作時には
操作レバーをフル操作すると、ブームシリンダが過速度
となり、正確な位置での停止が困難となるという不都合
を生じる。また、ブーム下げとアームクラウドの複合操
作や、ブーム下げ、アームクラウド、バケットクラウド
の複合操作にはブーム下げ単独操作時よりも油圧ポンプ
の吐出流量を増加することができず、アームシリンダや
バケットシリンダの操作性が低下する。

【０００８】本発明の目的は、ブーム上げ操作時にはブ
ームシリンダの最大駆動速度を大きくでき、ブーム下げ
操作時にはブームシリンダの最大駆動速度を小さくで
き、しかもブーム下げとアームクラウドの複合操作時
や、ブーム下げ、アームクラウド、バケットクラウドの
複合操作時にはブーム下げ単独操作時よりも油圧ポンプ
の吐出流量を増加させ各アクチュエータが必要とする作
動油量を確保することができる油圧ポンプ制御装置を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）上記課題を解決するために、本発明は、可変容量
型の油圧ポンプと、この油圧ポンプにより駆動されるブ
ームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダを含
む複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエ
ータの駆動を制御するブーム用流量制御弁、アーム用流
量制御弁、バケット用流量制御弁を含むセンターバイパ
ス型の複数の流量制御弁と、これら流量制御弁のセンタ
ーバイパスが直列に接続されるセンターバイパス路とを
有する油圧駆動装置に備えられ、前記センターバイパス
路の下流側に設置された流れ抵抗手段により生成される
ネガティブコントロール圧に基づいて出力用目標押しの
け容積を計算し、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する
油圧ポンプ制御装置において、前記センターバイパス路
に発生するネガティブコントロール圧を検出する圧力検
出手段と、前記圧力検出手段の検出値に基づき予め定め
られた第１の特性に従って前記油圧ポンプの第１の目標
押しのけ容積を計算する第１の目標押しのけ容積演算手
段と、前記ブーム用流量制御弁がブーム下げ方向に操作
されたかどうかを検出する第１の操作検出手段と、前記
アーム用流量制御弁のアームクラウド方向の操作量及び
前記バケット用流量制御弁のバケットクラウド方向の操
作量をそれぞれ検出する第２及び第３の操作検出手段
と、前記第２及び第３の操作検出手段の検出値のそれぞ
れに基づき、前記アーム用流量制御弁のアームクラウド
方向の操作量に応じた前記第１の目標押しのけ容積の第
１の制限値及び前記バケット用流量制御弁のバケットク
ラウド方向の操作量に応じた前記第１の目標押しのけ容
積の第２の制限値を計算し、前記第１及び第２の制限値
の大きい方を第３の制限値として出力する最大目標押し
のけ容積制限値演算手段と、前記第１の操作検出手段に
より前記ブーム用流量制御弁のブーム下げ方向の操作が
検出されないときは前記第１の目標押しのけ容積を前記
出力用目標押しのけ容積とし、前記第１の操作検出手段
で前記ブーム用流量制御弁のブーム下げ方向の操作が検
出されると、前記第１の目標押しのけ容積の最大値が前
記第３の制限値を越えないよう制限し前記出力用目標押
しのけ容積とする出力用目標押しのけ容積演算手段とを
備える構成とする。

【００１０】以上の油圧ポンプ制御装置において、ブー
ム用流量制御弁がブーム上げ方向に操作されると、ネガ
ティブコントロール圧を検出する圧力検出手段の検出値
が変化し、第１の目標押しのけ容積演算手段では予め定
められた第１の特性に従って当該検出値に対応する第１
の目標押しのけ容積が算出される。一方、このとき、第
１の操作検出手段ではブーム用流量制御弁がブーム下げ
方向に操作されていないことが検出され、出力用目標押
しのけ容積演算手段では、前記第１の目標押しのけ容積
を出力用目標押しのけ容積とし、第１の目標押しのけ容
積により油圧ポンプの吐出流量が制御される。このた
め、油圧ポンプの吐出流量は第１の特性に従った大きな
流量となり、ブームシリンダの最大駆動速度を大きくす
ることができ、作業を効率的に行うことができる。

【００１１】ブーム用流量制御弁がブーム下げ方向に操
作されたときは、第１の目標押しのけ容積演算手段では
上記のように第１の目標押しのけ容積が算出されると共
に、第２及び第３操作検出手段ではアーム用流量制御弁
のアームクラウド方向の操作量及びバケット用流量制御
弁のバケットクラウド方向の操作量が０と検出され、最
大目標押しのけ容積制限値演算手段では、第１の目標押
しのけ容積の第１及び第２の制限値として小さな値が計
算され、第３の制限値としてその小さな値が出力され
る。一方、このとき、第１の操作検出手段ではブーム用
流量制御弁がブーム下げ方向に操作されていることが検
出され、出力用目標押しのけ容積演算手段では、第１の
目標押しのけ容積の最大値が第３の制限値を越えないよ
う制限され、この最大値の小さい第１の目標押しのけ容
積を出力用の目標押しのけ容積として油圧ポンプは制御
される。このため、ブームシリンダの最大駆動速度は小
さく押さえられ、ブームを正確な位置で停止させること
ができる。

【００１２】上記ブーム下げ操作と同時に、アーム用流
量制御弁がアームクラウド方向に操作されたときは、第
２の操作検出手段ではアーム用流量制御弁のアームクラ
ウド方向の操作量が０よりも増加した値として検出さ
れ、最大目標押しのけ容積制限値演算手段では、第１の
目標押しのけ容積の第１の制限値としてその増加したア
ームクラウド操作量に応じて増加した値が計算され、第
３の制限値としてその増加した値が出力される。このた
め、出力用目標押しのけ容積演算手段では第１の目標押
しのけ容積の最大値がその増加した第３の制限値に応じ
て制限され、ブーム下げ単独操作時に比べて油圧ポンプ
の吐出流量は増大する。このため、アームシリンダが必
要とする流量が確保でき、適切なフロント動作を実現す
ることができる。

【００１３】上記ブーム下げ操作、アームクラウド操作
と同時に、更にバケット用流量制御弁がバケットクラウ
ド方向に操作されたときは、第３の操作検出手段ではア
ーム用流量制御弁のバケットクラウド方向の操作量も０
よりも増加した値として検出され、最大目標押しのけ容
積制限値演算手段では、第１の目標押しのけ容積の第１
及び第２の制限値としてそれらの増加したアームクラウ
ド操作量及びバケットクラウド操作量に応じて増加した
値が計算され、これら増加した値の大きい方が選択さ
れ、第３の制限値として出力される。このため、出力用
目標押しのけ容積演算手段では第１の目標押しのけ容積
の最大値がその増加した制限値に応じて制限され、ブー
ム下げ単独操作時に比べて油圧ポンプの吐出流量は増大
するとともに、アームクラウド操作量とバケットクラウ
ド操作量のいずれが大きくても、その大きい方の操作量
に応じて油圧ポンプの吐出流量が増大する。このため、
アームシリンダ及びバケットシリンダに必要とされる流
量を確保でき、適切なフロント動作を実現することがで
きる。

【００１４】（２）上記油圧ポンプ制御装置において、
好ましくは、前記最大目標押しのけ容積制限値演算手段
は、前記第１の操作検出手段の検出値に基づき予め定め
られた前記第１の特性とは異なる第２の特性に従って前
記油圧ポンプの第２の目標押しのけ容積を前記制限値と
して計算する第２の目標押しのけ容積演算手段と、前記
第２の操作検出手段の検出値に基づき予め定められた前
記第１の特性とは異なる第３の特性に従って前記油圧ポ
ンプの第３の目標押しのけ容積を前記制限値として計算
する第３の目標押しのけ容積演算手段と、前記第２及び
第３の目標押しのけ容積のうちの大きい方を選択し前記
第３の制限値として出力する最大値選択手段とを有す
る。

【００１５】（３）ここで、好ましくは、前記第１の特
性は前記圧力検出手段の検出値の減少に従って所定の最
小値から所定の最大値まで前記第１の目標押しのけ容積
が増加する特性であり、前記第２及び第３の特性は、そ
れぞれ、前記第１及び第２の操作検出手段の検出値の増
加に従って所定の最小値から所定の最大値まで前記第２
及び第３の目標押しのけ容積が増加する特性であり、前
記第２及び第３の特性の所定の最小値が前記第１の特性
の所定の最大値より小さい。

【００１６】（４）また、好ましくは、前記第２及び第
３の特性の所定の最大値は前記第１の特性の所定の最大
値と等しい。

【００１７】（５）また、上記油圧ポンプ制御装置にお
いて、好ましくは、前記出力用目標押しのけ容積演算手
段は、前記第１の操作検出手段により前記ブーム用流量
制御弁のブーム下げ方向の操作が検出されないときは一
定値を出力し、ブーム下げ方向の操作が検出されると前
記最大押しのけ容積制限値演算手段で出力された第３の
制限値を出力する切換手段と、前記第１の目標押しのけ
容積演算手段で計算された第１の目標押しのけ容積と前
記切換手段からの出力値との小さい方を選択する最小値
選択手段とを有する。

【００１８】（６）ここで、好ましくは、前記一定値は
前記第１の特性の所定の最大値と等しい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。

【００２０】図１において、本発明の一実施形態に係わ
る油圧駆動装置は、押しのけ容積可変機構（以下、斜板
で代表させる）１ａを有する可変容量型の油圧ポンプ１
と、この油圧ポンプ１により駆動される複数の油圧アク
チュエータ、すなわちブームシリンダ６、アームシリン
ダ７、バケットシリンダ８と、これら油圧アクチュエー
タの駆動を制御するセンターバイパス型の複数の流量制
御弁１０，１１，１２と、これら流量制御弁のセンター
バイパスが直列に接続されるセンターバイパス路５とを
有し、センターバイパス路５の上流側は油圧ポンプ１に
接続され、下流側はタンクに接続されている。また、流
量制御弁１０〜１２の各入力ポートはバイパスライン１
４を介して油圧ポンプ１に並列に接続されている。

【００２１】流量制御弁１０〜１２はそれぞれ油圧パイ
ロット操作弁であり、それぞれ図２に示す操作レバー装
置６２，６３から出力されるパイロット圧Ａ〜Ｆにより
操作される。すなわち、操作レバー装置６２はブーム用
パイロットバルブ６２ａ，６２ｂ及びバケット用パイロ
ットバルブ６２ｃ，６２ｄと、これらパイロットバルブ
を選択的に操作する共通の操作レバー６２ｅとを有し、
パイロットバルブ６２ａ，６２ｂ及び６２ｃ，６２ｄは
操作レバー６２ｅの直交４方向のそれぞれの操作量に応
じて操作され、その操作量に応じたパイロット圧Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを出力する。操作レバー装置６３はアーム用
パイロットバルブ６３ａ，６３ｂ及び旋回用パイロット
バルブ６３ｃ，６３ｄと、これらパイロットバルブを選
択的に操作する共通の操作レバー６３ｅとを有し、パイ
ロットバルブ６３ａ，６３ｂ及び６３ｃ，６３ｄは操作
レバー６３ｅの直交４方向のそれぞれの操作量に応じて
操作され、その操作量に応じたパイロット圧Ｅ，Ｆ，
Ｇ，Ｈを出力する。なお、パイロット圧Ｇ，Ｆは図示し
ない油圧駆動装置の旋回用流量制御弁を操作するのに用
いられる。

【００２２】上記の油圧駆動装置が搭載される油圧ショ
ベルは、図３に示すように、下部走行体１００、上部旋
回体１０１及び作業用フロント機構１０２を有し、作業
用フロント機構１０２はブーム１０３、アーム１０４及
びバケット１０５からなり、ブーム１０３はブームシリ
ンダ６により上下に動かされ、アーム１０４はアームシ
リンダ７により前後に動かされ、バケット１０５はバケ
ットシリンダ８により上下・前後に動かされ、上部旋回
体１０１は図示しない旋回モータにより旋回される。

【００２３】以上の油圧駆動装置に本実施形態の油圧ポ
ンプ制御装置が備えられている。本実施形態の油圧ポン
プ制御装置は、油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転量（油圧
ポンプ１の押しのけ容積）を制御するレギュレータ１９
と、センターバイパス路５の下流側に設置され、センタ
ーバイパス路５にネガティブコントロール圧を発生させ
る固定絞り２０と、センターバイパス路５に発生するネ
ガティブコントロール圧を検出する圧力センサ２１と、
ブーム用の流量制御弁１０のブーム下げ側にパイロット
圧Ｂが作用したかどうかを検出する圧力センサ１６と、
アーム用の流量制御弁１１のアームクラウド側に作用す
るパイロット圧Ｅを検出する圧力センサ２４と、バケッ
ト用の流量制御弁１２のバケットクラウド側に作用する
パイロット圧Ｃを検出する圧力センサ１８と、圧力セン
サ２１，１６，２３，１８の検出値Ｐｎ，Ｓｂ，Ｐａ，
Ｐｖを入力して所定の処理を行い、電気信号（電流）Ｉ
を出力するコントローラ２４と、この電気信号Ｉにより
作動する比例電磁弁２５とを備え、比例電磁弁２５から
出力された制御圧がレギュレータ１９に入力される。

【００２４】圧力センサ１６は、例えばパイロット圧Ｂ
が所定値以下ではＯＦＦで、所定値を越えるとＯＮする
圧力スイッチである。また、圧力スイッチに代え圧力セ
ンサ２３，１８と同様なセンサを用いて、検出したパイ
ロット圧Ｂをコントローラ２４に入力し、予め定めた圧
力を敷居値にして敷居値の前後でアクチュエータの操
作、非操作を判定するようにしてもよい。

【００２５】レギュレータ１９は、斜板１ａを傾転させ
る油圧シリンダ２、馬力制御用のサーボ弁３、流量制御
用のサーボ弁４とで構成され、馬力制御用のサーボ弁３
の一端には油圧ポンプ１の吐出圧力が作用し、ポンプ吐
出圧力が制限値を越えないように斜板傾転量を制御し、
流量制御用のサーボ弁４の一端には上記の比例電磁弁２
５から出力された制御圧が作用し、制御圧に応じたポン
プ流量が得られるよう斜板傾転量を制御する。

【００２６】図４は図１に示すコントローラ２４の機能
を示すブロック図である。コントローラ２４は、圧力セ
ンサ２１で検出されたネガティブコントロール圧の検出
値Ｐｎに応じた目標傾転量（目標押しのけ容積）θｎを
算出する関数発生器１５１、圧力センサ２３で検出され
たアームクラウドのパイロット圧Ｅの検出値Ｐａに応じ
た目標傾転量θａを算出する関数発生器１４１、圧力セ
ンサ１８で検出されたバケットクラウドのパイロット圧
Ｃの検出値Ｐｖに応じた目標傾転量θｖを算出する関数
発生器１４２、関数発生器１４１から出力された目標傾
転量θａと関数発生器１４２から出力された目標傾転量
θｖのうち大きい方を選択し目標傾転量θａｖとして出
力する最大値選択部１４３、圧力センサ１６の検出値Ｓ
ｂがＯＦＦのとき、すなわちブーム下げが非操作でパイ
ロット圧Ｂが検出されないときは、設定部１４４に記憶
された所定の目標傾転量θｃを出力し、圧力センサ１６
の検出値がＯＮのとき、すなわちブーム下げが操作され
パイロット圧Ｂが検出されると、最大値選択部１４３か
ら出力された目標傾転量θａｖを出力する傾転量切り換
え部１４５、関数発生器１５１から出力された目標傾転
量θｎと傾転量切り換え部１４５から出力された目標傾
転量θ＊のうち小さい方を選択し出力用の目標傾転量θ
とする最小値選択部１４７、目標傾転量θに応じた電流
値Ｉ（指令値）を算出する関数発生器１４８を有し、関
数発生器１４６で得られた電流値Ｉが図示しない電源装
置に与えられ、当該電源装置は電流値Ｉに応じた電気信
号を比例電磁弁２５に出力する。

【００２７】関数発生器１５１の特性は、所定の最大値
θｎ１及び所定の最小値θｎ２を有し、検出値Ｐｎの所
定の範囲内において検出値Ｐｎが減少すると、この減少
に従って目標傾転量θｎは最小値θｎ２から最大値θｎ
１まで増加する特性である。

【００２８】関数発生器１４１の特性は、所定の最大値
θａ１及び所定の最小値θａ２を有し、検出値Ｐａの所
定の範囲内において検出値Ｐａが増加すると、この増加
に従って目標傾転量θａは最小値θａ２から最大値θａ
１まで増加する特性である。ここで、θａ１＝θｎ１、
θｎ２＜θａ２＜θｎ１（例えば、θａ２＝０．６θｎ
１）に設定されている。

【００２９】関数発生器１４２の特性は関数発生器１４
１と同じ特性を有する関数発生器であり、所定の最大値
θｖ１（＝θａ１）及び所定の最小値θｖ２（＝θａ
２）を有し、検出値Ｐｖの所定の範囲内において検出値
Ｐｖが増加すると、この増加に従って傾転量θｖは最小
値θｖ２から最大値θｖ１まで増加する特性である。

【００３０】設定部１４４における所定の目標傾転量θ
ｃは例えば一定値であり、θｃ＝θｎ１（＝θａ１，θ
ｖ１）に設定されている。

【００３１】以上において、圧力センサ２１は、センタ
ーバイパス路５に発生するネガティブコントロール圧を
検出する圧力検出手段を構成し、関数発生器１５１は、
圧力検出手段の検出値に基づき予め定められた第１の特
性に従って油圧ポンプ１の第１の目標押しのけ容積θｎ
計算する第１の目標押しのけ容積演算手段を構成し、圧
力センサ１６は、ブーム用流量制御弁１０がブーム下げ
方向に操作されたかどうかを検出する第１の操作検出手
段を構成し、圧力センサ２３，１８は、それぞれ、アー
ム用流量制御弁１１のアームクラウド方向の操作量及び
バケット用流量制御弁１２のバケットクラウド方向の操
作量をそれぞれ検出する第２及び第３の操作検出手段を
構成し、関数発生器１４１，１４２及び最大値選択部１
４３は、第２及び第３の操作検出手段の検出値のそれぞ
れに基づき、アーム用流量制御弁のアームクラウド方向
の操作量に応じた第１の目標押しのけ容積の第１の制限
値θａ及びバケット用流量制御弁のバケットクラウド方
向の操作量に応じた第１の目標押しのけ容積の第２の制
限値θｖを計算し、第１及び第２の制限値の大きい方を
第３の制限値θａｖとして出力する最大目標押しのけ容
積制限値演算手段を構成し、設定部１４４、傾転量切り
換え部１４５及び最小値選択部１４７は、第１の操作検
出手段によりブーム用流量制御弁のブーム下げ方向の操
作が検出されないときは第１の目標押しのけ容積θｎを
出力用目標押しのけ容積θとし、第１の操作検出手段で
ブーム用流量制御弁のブーム下げ方向の操作が検出され
ると、第１の目標押しのけ容積θｎの最大値が第３の制
限値θａｖを越えないよう制限し出力用目標押しのけ容
積θとする出力用目標押しのけ容積演算手段を構成す
る。 次に、本実施形態の動作を説明する。まず、操作
レバー６２ｅ，６３ｅのいずれも操作されておらず、い
ずれの流量制御弁１０〜１２も中立位置にあるときに
は、各流量制御弁のセンターバイパスは全開し、油圧ポ
ンプ１からの吐出流量の全量がセンターバイパス路５を
流れ、固定絞り２０により発生するネガティブコントロ
ール圧は最大となり、圧力センサ２１の検出値Ｐｎも最
大となる。この圧力センサ２１の検出値Ｐｎはコントロ
ーラ２４の関数発生器１５１に入力され、目標傾転量θ
ｎとして最小値θｎ２が算出される。

【００３２】また、いずれの流量制御弁１０〜１２も中
立位置にあるときにはブーム下げのパイロット圧Ｂは出
力されておらず、圧力センサ１６の検出値ＳｂはＯＦＦ
であり、傾転量切り換え部１４５は設定部１４４の所定
の目標傾転量θｃを出力する。ここで、前述したように
θｃ＝θｎ１（＞θｎ２）であるので、最小値選択部１
４７では出力用の目標傾転量θとしてθｎ（＝θｎ２）
が選択され、θｎ２に応じた電気信号が比例電磁弁２５
に出力される。従って、油圧ポンプ１の斜板１ａは最小
の目標傾転量θｎ２になるよう傾転され、油圧ポンプ１
は吐出流量は最小に保たれる。

【００３３】次に、オペレータが操作レバー６２ｅをブ
ームシリンダ６の伸長方向（ブーム上げ方向）に単独で
フル操作すると、流量制御弁１０が図１で左方向に駆動
され、流量制御弁１０のセンターバイパスが絞られてセ
ンターバイパス路５を流れる流量は減少し、固定絞り２
０により発生するネガティブコントロール圧及び圧力セ
ンサ２１の検出値Ｐｎは操作レバー６２ｅの操作量が増
加するに従って小さくなる。この圧力センサ２１の検出
値Ｐｎはコントローラ２４の関数発生器１５１に入力さ
れ、関数発生器１５１で算出される目標傾転量θｎは最
小値θｎ２から最大値θｎ１へと変化する。

【００３４】また、この場合も、ブーム下げのパイロッ
ト圧Ｂは出力されておらず、圧力センサ１６の検出値Ｓ
ｂはＯＦＦであり、傾転量切り換え部１４５は設定部１
４４の所定の目標傾転量θｃ（＝θｎ１）を出力する。
このため、最小値選択部１４７ではθｎ１とθｃの一
方、例えばθｎ１が目標傾転量θとして選択され、θｎ
１に応じた電気信号が比例電磁弁２５に出力される。従
って、油圧ポンプ１の斜板１ａは最大の目標傾転量θｎ
１になるよう傾転され、油圧ポンプ１の吐出流量は最大
となり、ブームシリンダ６を十分に速い速度で駆動させ
ることができ、作業を効率的に行うことができる。

【００３５】また、オペレータが操作レバー６２ｅをブ
ームシリンダ６の収縮方向（ブーム下げ方向）に単独で
フル操作すると、流量制御弁１０は図１で右方向に駆動
され、この場合も、固定絞り２０により発生するネガテ
ィブコントロール圧及び圧力センサ２１の検出値Ｐｎは
操作レバー６２ｅの操作量が増加するに従って小さくな
り、関数発生器１５１では目標傾転量θｎとして最大値
θｎ１が算出される。

【００３６】また、この場合は、ブーム下げのパイロッ
ト圧Ｂが出力されているので、圧力センサ１６の検出値
ＳｂはＯＮとなり、傾転量切り換え部１４５は最大値選
択部１４３から出力された目標傾転量θａｖを出力する
よう切り換えられる。

【００３７】一方、このとき、操作レバー６２ｅはバケ
ットシリンダ８の伸長方向（バケットクラウド方向）に
操作されておらず、操作レバー６３ｅはアームシリンダ
７の伸長方向（アームクラウド方向）に操作されていな
いので、バケットクラウドのパイロット圧Ｃ及びアーム
クラウドのパイロット圧Ｅは出力されておらず、関数発
生器１４１，１４２ではそれぞれ目標傾転量θａ，θｖ
として最小値θａ２，θｖ２（θａ２＝θｖ２＜θｎ
１）が算出され、最大値選択部１４３ではθａ２とθｖ
２の一方、例えばθａ２が目標傾転量θａｖとして選択
され、その目標傾転量θａｖが傾転量切り換え部１４５
より最小値選択部１４７に出力される。

【００３８】このため、最小値選択部１４７では目標傾
転量θとしてθａｖ（＝θａ２）が選択され、θａ２に
応じた電気信号が比例電磁弁２５に出力される。従っ
て、油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転量は目標傾転量θａ
２に制限され、油圧ポンプ１の吐出流量もθａ２相当の
吐出流量を越えないように制御される。これにより、オ
ペレータが操作レバー６２ｅをブーム下げ方向にフル操
作しても、ブームシリンダ６の最大駆動速度は小さく押
さえられ、ブームを正確な位置で停止させることができ
る。

【００３９】また、オペレータが操作レバー６２ｅをブ
ームシリンダ６の収縮方向（ブーム下げ方向）に操作
し、同時に操作レバー６３ｅをアームシリンダ７の伸長
方向（アームクラウド方向）に操作したとき（ブーム下
げ、アームクラウドの複合操作時）には、流量制御弁１
０，１１の両方が操作されるため、固定絞り２０により
発生するネガティブコントロール圧は最小となり、関数
発生器１５１では目標傾転量θｎとして最大値θｎ１が
算出され、かつ傾転量切り換え部１４５は最大値選択部
１４３から出力された目標傾転量θａｖを出力するよう
切り換えられる。また、アームクラウドのパイロット圧
Ｅが圧力センサ２３で検出され、この圧力センサ２３の
検出値Ｐａによる目標傾転量θｎの制限値の演算が行わ
れる。すなわち、関数発生器１４１では操作レバー６３
ｅの操作量が増加するにつれて増加する目標傾転量θａ
が算出され、最大値選択部１４３では目標傾転量θａｖ
としてその目標傾転量θａが選択され、その目標傾転量
θａｖ（＝θａ）が傾転量切り換え部１４５より最小値
選択部１４７に出力される。

【００４０】このため、最小値選択部１４７では、目標
傾転量θとしてθａｖ（＝θａ）が選択され、θａに応
じた電気信号が比例電磁弁２５に出力される。従って、
油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転量は目標傾転量θａに制
限され、油圧ポンプ１の吐出流量もθａ相当の吐出流量
を越えないように制御される。これにより、オペレータ
が操作レバー６３ｅの操作量を増加させ、目標傾転量θ
ａを増加させれば、それにつれての吐出流量も増加し、
アームシリンダ７に要求される流量を確保することがで
きる。このため、土砂掘削等の作業でブーム下げが入っ
てもアームクラウド操作を確実に行うことができ、土砂
掘削等の作業に適したフロント動作を実現することがで
きる。

【００４１】更に、オペレータが操作レバー６２ｅをブ
ームシリンダ６の収縮方向（ブーム下げ方向）でバケッ
トシリンダ８の伸長方向（バケットクラウド方向）に操
作し、同時に操作レバー６３ｅをアームシリンダ７の伸
長方向（アームクラウド方向）に操作したとき（ブーム
下げ、アームクラウド、バケットクラウドの複合操作
時）には、流量制御弁１０，１１，１２の全てが操作さ
れるため、固定絞り２０により発生するネガティブコン
トロール圧は最小となり、関数発生器１５１では目標傾
転量θｎとして最大値θｎ１が算出され、かつ傾転量切
り換え部１４５は最大値選択部１４３から出力された目
標傾転量θａｖを出力するよう切り換えられる。また、
アームクラウドのパイロット圧Ｅとバケットクラウドの
パイロット圧Ｃが圧力センサ２３，１８で検出され、こ
れら圧力センサ２３，１８の検出値Ｐａ，Ｐｖによる目
標傾転量θｎの制限値の演算が行われる。すなわち、関
数発生器１４１では操作レバー６３ｅの操作量が増加す
るにつれて増加する目標傾転量θａが算出され、関数発
生器１４２では操作レバー６２ｅのバケットクラウド方
向の操作量が増加するにつれて増加する目標傾転量θｖ
が算出され、最大値選択部１４３では目標傾転量θａｖ
として目標傾転量θａ、θｖの大きい方が選択され、そ
の目標傾転量θａｖが傾転量切り換え部１４５より最小
値選択部１４７に出力される。

【００４２】このため、最小値選択部１４７では、目標
傾転量θとしてθａｖ（＝θａ又はθｖ）が選択され、
θａに応じた電気信号が比例電磁弁２５に出力される。
従って、油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転量は目標傾転量
θａ又はθｖに制限され、油圧ポンプ１の吐出流量もθ
ａ又はθｖにより得られる吐出流量を越えないように制
御される。これにより、オペレータが操作レバー６２ｅ
のバケットクラウド方向の操作量と操作レバー６３ｅの
操作量のいずれが大きくても、その大きい方の操作量に
対応する目標傾転量θａ又はθｖに応じて油圧ポンプ１
の吐出流量が増加し、ブーム下げ単独操作時のブームシ
リンダ駆動速度を維持しつつアームシリンダ７、バケッ
トシリンダ８が必要とする作動油量を確保することがで
きる。

【００４３】従って本実施形態によれば、ブーム上げ操
作時にはブームシリンダ６の最大駆動速度を大きくする
ことができ、ブーム下げ操作時にはブームシリンダ６の
最大駆動速度を小さくすることができ、更にブーム下げ
とアームクラウドの複合操作時や、ブーム下げ、アーム
クラウド、バケットクラウドの複合操作時にはブーム下
げ単独操作時よりも油圧ポンプ１の吐出流量を増加させ
各アクチュエータが必要とする作動油量を確保すること
ができる。このため、土砂掘削等の作業でブーム下げが
入ってもアームクラウド及びバケットクラウド操作を確
実に行うことができ、土砂掘削等の作業に適したフロン
ト動作を実現することができる。

【００４４】なお、以上の実施形態では、操作レバーの
検出をパイロット圧で行なう例について説明したが、電
気的に行なってもよい。また、レギュレータはコントロ
ーラで得られた目標傾転量を反映し得るレギュレータで
あれば、どのような型のレギュレータであっても差し支
えない。また、各関数発生器や最大値選択部及び最小値
選択部はマイクロコンピュータにより構成することがで
きるのは明らかである。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
ーム上げ操作時にはブームシリンダの最大駆動速度を大
きくすることができるので、作業を効率的に行えると共
に、ブーム下げ操作時にはブームシリンダの最大駆動速
度を小さくすることができるので、ブームを正確な位置
で停止させることができる。また、ブーム下げとアーム
クラウドの複合操作時や、ブーム下げ、アームクラウ
ド、バケットクラウドの複合操作時には各アクチュエー
タが必要とする作動油量が確保できるので、土砂掘削等
の作業でブーム下げが入ってもアームクラウドやバケッ
トクラウド操作を確実に行うことができ、土砂掘削等の
作業に適したフロント動作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る油圧駆動装置の油圧
ポンプ制御装置の油圧回路図である。

【図２】操作レバー装置の具体的構成を示す図である。

【図３】本発明が係わる油圧駆動装置が搭載される油圧
ショベルの側面図である。

【図４】図１に示すコントローラの機能を説明するブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ５ センタバイパス路 ６ ブームシリンダ ７ アームシリンダ ８ バケットシリンダ １０〜１２ 流量制御弁 １６，１８，２３ 圧力センサ １９ レギュレータ ２０ 固定絞り ２１ 圧力センサ ２４ コントローラ ２５ 比例電磁弁 １４１，１４２，１５１ 関数発生器 １４３ 最大値選択部 １４４ 設定部 １４５ 傾転量切り換え部 １４７ 最小値選択部 １４８ 関数発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊岡 司 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 吉永 滋博 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 石川 広二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポ
   ンプにより駆動されるブームシリンダ、アームシリン
   ダ、バケットシリンダを含む複数の油圧アクチュエータ
   と、これら油圧アクチュエータの駆動を制御するブーム
   用流量制御弁、アーム用流量制御弁、バケット用流量制
   御弁を含むセンターバイパス型の複数の流量制御弁と、
   これら流量制御弁のセンターバイパスが直列に接続され
   るセンターバイパス路とを有する油圧駆動装置に備えら
   れ、前記センターバイパス路の下流側に設置された流れ
   抵抗手段により生成されるネガティブコントロール圧に
   基づいて出力用目標押しのけ容積を計算し、前記油圧ポ
   ンプの吐出流量を制御する油圧ポンプ制御装置におい
   て、 前記センターバイパス路に発生するネガティブコントロ
   ール圧を検出する圧力検出手段と、 前記圧力検出手段の検出値に基づき予め定められた第１
   の特性に従って前記油圧ポンプの第１の目標押しのけ容
   積を計算する第１の目標押しのけ容積演算手段と、 前記ブーム用流量制御弁がブーム下げ方向に操作された
   かどうかを検出する第１の操作検出手段と、 前記アーム用流量制御弁のアームクラウド方向の操作量
   及び前記バケット用流量制御弁のバケットクラウド方向
   の操作量をそれぞれ検出する第２及び第３の操作検出手
   段と、 前記第２及び第３の操作検出手段の検出値のそれぞれに
   基づき、前記アーム用流量制御弁のアームクラウド方向
   の操作量に応じた前記第１の目標押しのけ容積の第１の
   制限値及び前記バケット用流量制御弁のバケットクラウ
   ド方向の操作量に応じた前記第１の目標押しのけ容積の
   第２の制限値を計算し、前記第１及び第２の制限値の大
   きい方を第３の制限値として出力する最大目標押しのけ
   容積制限値演算手段と、 前記第１の操作検出手段により前記ブーム用流量制御弁
   のブーム下げ方向の操作が検出されないときは前記第１
   の目標押しのけ容積を前記出力用目標押しのけ容積と
   し、前記第１の操作検出手段で前記ブーム用流量制御弁
   のブーム下げ方向の操作が検出されると、前記第１の目
   標押しのけ容積の最大値が前記第３の制限値を越えない
   よう制限し前記出力用目標押しのけ容積とする出力用目
   標押しのけ容積演算手段とを備えることを特徴とする油
   圧ポンプ制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、前記最大目標押しのけ容積制限値演算手段は、前
   記第１の操作検出手段の検出値に基づき予め定められた
   前記第１の特性とは異なる第２の特性に従って前記油圧
   ポンプの第２の目標押しのけ容積を前記制限値として計
   算する第２の目標押しのけ容積演算手段と、前記第２の
   操作検出手段の検出値に基づき予め定められた前記第１
   の特性とは異なる第３の特性に従って前記油圧ポンプの
   第３の目標押しのけ容積を前記制限値として計算する第
   ３の目標押しのけ容積演算手段と、前記第２及び第３の
   目標押しのけ容積のうちの大きい方を選択し前記第３の
   制限値として出力する最大値選択手段とを有することを
   特徴とする油圧ポンプ制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、前記第１の特性は前記圧力検出手段の検出値の減
   少に従って所定の最小値から所定の最大値まで前記第１
   の目標押しのけ容積が増加する特性であり、前記第２及
   び第３の特性は、それぞれ、前記第１及び第２の操作検
   出手段の検出値の増加に従って所定の最小値から所定の
   最大値まで前記第２及び第３の目標押しのけ容積が増加
   する特性であり、前記第２及び第３の特性の所定の最小
   値が前記第１の特性の所定の最大値より小さいことを特
   徴とする油圧ポンプ制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、前記第２及び第３の特性の所定の最大値は前記第
   １の特性の所定の最大値と等しいことを特徴とする油圧
   ポンプ制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、前記出力用目標押しのけ容積演算手段は、前記第
   １の操作検出手段により前記ブーム用流量制御弁のブー
   ム下げ方向の操作が検出されないときは一定値を出力
   し、ブーム下げ方向の操作が検出されると前記最大押し
   のけ容積制限値演算手段で出力された第３の制限値を出
   力する切換手段と、前記第１の目標押しのけ容積演算手
   段で計算された第１の目標押しのけ容積と前記切換手段
   からの出力値との小さい方を選択する最小値選択手段と
   を有することを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、前記一定値は前記第１の特性の所定の最大値と等
   しいことを特徴とする油圧ポンプ制御装置。