JPH11293712A

JPH11293712A - 油圧制御装置

Info

Publication number: JPH11293712A
Application number: JP10308698A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kajita; 勇輔梶田; Junichi Hosono; 純一細野; Toshiaki Nishida; 利明西田; Shigetaka Takahashi; 重任高橋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】建設機械の油圧制御装置において、旋回・ブー
ム上げの旋回起動時における旋回駆動圧を適切に制御す
ることで旋回の加速度を制御し、旋回・ブーム上げの操
作性を良好にする。【解決手段】旋回モータ２４の油圧回路１０１をブーム
シリンダ１６の油圧回路１００とは別回路で構成し、油
圧回路１０１の油圧ポンプ２０と方向制御弁２７とを連
絡する油路に可変リリーフ弁３３を設け、圧力センサ３
７とコントローラ２８と電磁比例減圧弁２９とで、可変
リリーフ弁３３のリリーフ圧をブーム上げのパイロット
圧が高圧になると低くするよう制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建設機械の油圧制御
装置に係わり、特に、上部旋回体と多関節型の作業フロ
ントを有する油圧ショベル等の建設機械に設けられ、ブ
ームを上下方向に回動するブームシリンダと上部旋回体
を旋回する旋回モータを備えた油圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多関節型の作業フロントを備えた建設機
械の代表例に油圧ショベルがある。この油圧ショベル
は、一般に、下部走行体と上部旋回体と作業フロントと
を備え、上部旋回体は下部走行体上に旋回可能に搭載さ
れ、作業フロントは上部旋回体に上下方向に回動可能に
支持されている。油圧ショベルには、これらの下部走行
体、上部旋回体、作業フロントの各フロント部材を駆動
する油圧制御装置が搭載されており、下部走行体は走行
モータによって駆動され、上部旋回体は旋回モータによ
って駆動され、作業フロントの各フロント部材はブーム
シリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダによって
駆動される。

【０００３】近年、この油圧ショベルの活躍の場が広が
って行くにつれて、狭い作業現場でも作業のし易い小型
系油圧ショベルの需要が高まっている。

【０００４】図１１に油圧ショベル、特に小型系油圧シ
ョベルに搭載される従来の油圧制御装置の一例を示す。

【０００５】図１１において、１２０は原動機１１９に
より回転駆動される可変容量型の油圧ポンプ１２０であ
り、油圧ポンプ１２０から吐出された圧油は弁装置１２
９の方向制御弁１２３，１２７を介してそれぞれブーム
シリンダ１１６及び旋回モータ１２４に供給される。方
向制御弁１２３及び１２７はセンターバイパスタイプの
弁であり、センタバイパスライン１２８の上流側は油圧
ポンプ１２０の吐出路１２０ａに接続され、下流側はタ
ンクに接続されている。油圧ポンプ１２０の吐出路１２
０ａにはメインの安全弁としてのリリーフ弁１２２が設
けられ、方向制御弁１２７と旋回モータ１２４を接続す
るアクチュエータライン１２７ａ, １２７ｂにはオーバ
ロードリリーフ弁１２５, １２５が設けられている。

【０００６】弁装置１２９にはアームシリンダ、バケッ
トシリンダ等、ブームシリンダ１１６及び旋回モータ１
２４以外のアクチュエータの方向制御弁も含まれている
が、説明の簡略化のため図示を省略している。

【０００７】オペレータが操作レバー装置１２１を操作
すると、その操作方向と操作量に応じて方向制御弁１２
３が切り換え操作され、油圧ポンプ１２０からブームシ
リンダ１１６に圧油が供給され、ブームシリンダ１１６
が伸び方向又は縮み方向に駆動する。これによりブーム
が上げ方向又は下げ方向に動かされる。

【０００８】また、オペレータが操作レバー装置１２６
を操作すると、同様にその操作方向と操作量に応じて方
向制御弁１２７が切り換え操作され、油圧ポンプ１２０
から旋回モータ１２４に圧油が供給され、旋回モータ１
２４が回転駆動する。これにより上部旋回体が旋回す
る。

【０００９】図１２に小型系油圧ショベルに搭載される
従来の油圧制御装置の他の例を示す。図中、図１１に示
すものと同等の部材には同じ符号を付している。

【００１０】図１２において、１４０は可変容量型の油
圧ポンプ１３０を油圧源とした第１油圧回路、１４１は
固定容量型の油圧ポンプ１３１を油圧源とした第２油圧
回路であり、第１油圧回路１４０は、油圧ポンプ１３０
から吐出された圧油を弁装置１４２の方向制御弁１２３
を介してブームシリンダ１１６に供給し、第２油圧回路
１４１は油圧ポンプ１３１から吐出された圧油を弁装置
１４３の方向制御弁１２７を介して旋回モータ１２４に
供給する。センタバイパスライン１４４，１４５の上流
側は油圧ポンプ１３０，１３１の吐出路１３０ａ，１３
１ａに接続され、下流側はタンクに接続されている。ま
た、油圧ポンプ１３０，１３１の吐出路１３０ａ，１３
１ａにはメインの安全弁としてのリリーフ弁１３２，１
３３がそれぞれ設けられている。弁装置１４２には図１
１の弁装置１２９と同様にアームシリンダ、バケットシ
リンダ等、ブームシリンダ１１６及び旋回モータ１２４
以外のアクチュエータの方向制御弁が含まれている。

【００１１】図１１に示した油圧制御装置では、ブーム
シリンダ１１６及び旋回モータ１２４は共に同じ油圧ポ
ンプ１２０からの圧油によって駆動されるが、図１２に
示した油圧制御装置では、ブームシリンダ１１６及び旋
回モータ１２４はそれぞれ別回路の油圧ポンプ１３０，
１３１によって独立に駆動される。

【００１２】更に、図１２に示した油圧制御装置で、油
圧ポンプ１３０，１３１の吐出路１３０ａ，１３１ａを
合流弁を介して接続し、旋回・ブーム上げ時に油圧ポン
プ１３０，１３１の吐出路１３０ａ，１３１ａを連絡
し、油圧ポンプ１３０，１３１の吐出油を合流して供給
できるようにしたものが、特開昭５０―５５７７９号公
報に提案されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。

【００１４】図１１に示した従来の油圧制御装置におい
ては、上記のように操作レバー装置１２６を操作する
と、旋回モータ１２４を駆動できる。このとき、上部旋
回体は慣性負荷であるため、通常動き始めにおいて（起
動時）は駆動圧はかなり高い値となる。つまり、例えば
瞬時に操作レバー装置１２６をフルレバー操作したとす
ると、上部旋回体が回り始める直前では行き場のなくな
った圧油は、リリーフ弁１２２からリリーフすることに
なり、旋回モータ１２４の駆動トルクも最大となる。

【００１５】これを模式的に示したのが図１３（ａ）及
び（ｂ）である。図１３（ａ）に示すように、旋回モー
タ１２４の起動時、上部旋回体の慣性負荷で旋回モータ
１２４が停止状態にあるとすると、油圧ポンプ１２０か
ら吐出された圧油はその全量Ｑがリリーフ弁１２２から
タンクにリリーフする。このとき、旋回モータ１２４の
駆動圧（旋回駆動圧）は図１３（ｂ）のＡで示すように
リリーフ弁１２２のリリーフ圧Ｐｒまで上昇し、油圧ポ
ンプ１２０はそれに応じた大きな駆動トルクで回転駆動
されることになる。

【００１６】ところで、油圧ショベルで行う複合操作の
１つに旋回・ブーム上げがある。この旋回・ブーム上げ
を図１１に示す油圧制御装置で行った場合、２つのアク
チュエータ（旋回モータ１２４とブームシリンダ１１
６）が同じ油圧ポンプ１２０につながるため、油圧ポン
プ１２０からの圧油は旋回モータ１２４より駆動圧の低
いブームシリンダ１１６に主として供給され、旋回モー
タ１２４へ供給される流量が減少すると共に、旋回モー
タ１２４の駆動圧も図１３（ｂ）のＢで示すようにブー
ムシリンダ１１６の駆動圧まで低下し、これに伴って旋
回の駆動トルクも低下する。これは、結果的に旋回単独
操作よりも旋回をゆっくり動かすことになり、旋回・ブ
ーム上げで旋回量に対するブームの上昇量が確保でき
る。このため、例えば旋回・ブーム上げでバケットの掘
削土砂をトラックの荷台に積み込む作業を行う場合、旋
回でフロント装置がトラックの荷台の位置に到達するま
でにバケットを荷台以上の十分な高さに上げることがで
き、好都合である。しかし、ブームシリンダ１１６の駆
動圧は、ブーム上げの負荷によって変化するため、旋回
駆動圧もこれに対応して図１３（ｂ）のＢ及びＣで示す
ように変化し、旋回の駆動トルク、即ち旋回の加速度が
変化してしまう。このため、上述した旋回・ブーム上げ
による土砂の積み込み作業ではバケットの掘削土砂の量
の大小によってブームの上げ量に対する旋回量が変化
し、操作感の悪化につながっていた。

【００１７】図１２に示した油圧制御装置では、ブーム
シリンダ１１６と旋回モータ１２４はそれぞれ別回路の
油圧ポンプ１３０，１３１によって独立に駆動されるた
め、旋回モータ１２４の駆動圧はブームシリンダ１１６
の負荷圧の影響を受けず、旋回モータ１２４の加速度も
一定にできる。しかし、この油圧制御装置では、旋回の
起動時、旋回モータ１２４の駆動圧は図１３（ｂ）のＡ
で示すように常にリリーフ弁１２２のリリーフ圧Ｐｒま
で上昇するので、常に最大加速度で旋回することとな
り、旋回・ブーム上げの際、ブーム上げ量に対し相対的
に旋回体がまわり過ぎてしまう。このため、上述した旋
回・ブーム上げによる土砂の積み込み作業ではバケット
を十分に高く上げることができず、フロント装置がトラ
ックの荷台の位置に到達してもバケットは荷台以上の高
さまで上がっておらず、更にブーム上げの操作を追加す
ることが必要となり、オペレータに負担を強いる結果と
なっていた。

【００１８】特開昭５０―５５７７９号公報に記載の従
来技術では、２つの油圧ポンプの吐出油を合流させた状
態では図１１に示した油圧制御装置と同様の回路構成と
なり、図１１に示した油圧制御装置と同様の不具合があ
る。

【００１９】本発明の目的は、旋回・ブーム上げの旋回
起動時における旋回駆動圧を適切に制御することで旋回
の加速度を制御し、旋回・ブーム上げの操作性を良好に
する建設機械の油圧制御装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、下部走行体に旋回可能に搭載され
た上部旋回体と、この上部旋回体に上下方向に回動可能
に支持されたブームを含む多関節型の作業フロントとを
有する建設機械に設けられ、少なくとも１つの第１油圧
ポンプ、この第１油圧ポンプから供給される圧油によっ
て駆動され、前記ブームを駆動するブームシリンダ、前
記第１油圧ポンプからブームシリンダに供給される圧油
の流れを制御する第１方向制御弁を有する第１油圧回路
と、第２油圧ポンプ、この第２油圧ポンプから供給され
る圧油によって駆動され、前記上部旋回体を駆動する旋
回モータ、前記第２油圧ポンプから旋回モータに供給さ
れる圧油の流れを制御する第２方向制御弁を有する第２
油圧回路と、前記第１方向制御弁を切り換え操作するブ
ーム用操作レバー手段とを備えた油圧制御装置におい
て、前記第２油圧ポンプと第２方向制御弁とを連絡する
油路に設けられ、この油路の最高圧力を規制する可変リ
リーフ弁と、前記ブーム用操作レバー手段の操作状態を
検出する操作検出手段と、この操作検出手段で検出され
る操作状態に応じて前記可変リリーフ弁のリリーフ圧を
変化させる制御手段とを備えるものとする。

【００２１】このように可変リリーフ弁と操作検出手段
と制御手段を設け、可変リリーフ弁のリリーフ圧をブー
ム用操作レバー手段の操作状態に応じて変化させること
により、旋回・ブーム上げ時に可変リリーフ弁のリリー
フ圧を下げ、旋回起動時における旋回駆動圧を低下させ
るよう制御することが可能となり、これにより旋回・ブ
ーム上げに適した旋回加速度が得られ、旋回・ブーム上
げの良好な操作性が得られる。

【００２２】また、旋回モータはブームシリンダとは別
回路の第２油圧ポンプからの圧油によって駆動されるた
め、旋回・ブーム上げ時にブーム上げの負荷圧の影響で
旋回起動時における旋回駆動圧が変化し旋回加速度が変
化してしまうこともなく、この点でも良好な操作性が得
られる。

【００２３】（２）上記（１）において、具体的には、
前記制御手段は、前記ブーム用操作レバー手段のブーム
上げの操作量が少なくとも最大付近に達すると、前記可
変リリーフ弁のリリーフ圧を通常より小さく設定する。

【００２４】これにより上記（１）で述べたように、旋
回・ブーム上げ時に可変リリーフ弁のリリーフ圧を下
げ、旋回起動時における旋回駆動圧を低下させることが
可能となり、旋回・ブーム上げに適した旋回加速度が得
られ、旋回・ブーム上げの良好な操作性が得られる。

【００２５】（３）上記（２）において、好ましくは、
前記制御手段は、前記可変リリーフ弁のリリーフ圧を通
常より小さく設定するとき、設定リリーフ圧に至るまで
の間、前記ブーム用操作レバー手段のブーム上げの操作
量が大きくなるに従って小さくなるようリリーフ圧を変
化させる。

【００２６】これにより旋回・ブーム上げでブーム用操
作レバー装置をハーフ操作し、操作量が中間的な値とな
るような場合でも、操作量の多少の違いで旋回起動時に
おける旋回駆動圧が大きく変化することはなく、良好な
操作性が得られる。

【００２７】（４）また、上記（２）において、好まし
くは、前記制御手段は、前記ブーム用操作レバー手段の
ブーム上げの操作量が小さい間は、前記可変リリーフ弁
のリリーフ圧を通常の高圧に保つ。

【００２８】これにより旋回・ブーム上げでブーム上げ
の操作量が小さい間は旋回駆動圧は高圧に保たれるの
で、旋回とブーム上げでブーム上げの微操作を伴う作
業、例えば側溝堀でバケットの側面を溝の側面に旋回力
で押し付けながらブームを上げて溝の側面を掘削する作
業や、傾斜地での旋回とブーム上げの作業で十分な旋回
力を確保でき、溝の側面の掘削や傾斜地での旋回を確実
に行える。

【００２９】（５）また、上記（１）において、好まし
くは、前記可変リリーフ弁は油圧信号によりリリーフ圧
を変化させるリリーフ圧可変手段を有し、前記制御手段
は、コントローラと、このコントローラからの信号によ
り駆動され前記リリーフ圧可変手段に油圧信号を出力す
る電磁弁とを有する。

【００３０】これにより電気油圧的に、可変リリーフ弁
のリリーフ圧をブーム用操作レバー手段の操作状態に応
じて変化させることができる。

【００３１】（６）更に、上記（１）において、好まし
くは、前記ブーム用操作レバー手段は操作レバーのブー
ム上げの操作量に応じたパイロット圧を発生する油圧パ
イロット式であり、前記操作検出手段は前記パイロット
圧を検出する圧力センサである。

【００３２】これにより操作検出手段は、ブーム用操作
レバー手段が油圧パイロット式である場合にブーム用操
作レバー手段の操作状態を容易に検出することができ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００３４】本発明の第１の実施形態を図１〜図８によ
り説明する。

【００３５】図１において、本実施形態の油圧制御装置
は可変容量型の油圧ポンプ２０を油圧源とする第１の油
圧回路１００と、固定容量型の油圧ポンプ３０を油圧源
とする第２の油圧回路１０１とを有している。

【００３６】第１の油圧回路１００はブームシリンダ１
６と、油圧ポンプ２０からブームシリンダ１６に供給さ
れる圧油の流れ（方向と流量）を制御する方向制御弁２
３とを有し、方向制御弁２３とブームシリンダ１６はア
クチュエータライン２３ａ，２３ｂを介して接続されて
いる。第２の油圧回路１０１は旋回モータ２４と、油圧
ポンプ２０から旋回モータ２４に供給される圧油の流れ
（方向と流量）を制御する方向制御弁２７とを有し、旋
回モータ２４と方向制御弁２７とはアクチュエータライ
ン２７ａ，２７ｂを介して接続されている。油圧ポンプ
２０，３０は共に同じエンジン１９により回転駆動され
る。

【００３７】方向制御弁２３，２７はセンターバイパス
タイプの弁であり、方向制御弁２３は油圧ポンプ２０の
吐出路２０ａにつながるセンターバイパスライン３２上
に配置され、センターバイパスライン３２の下流側はタ
ンクに至り、方向制御弁２７は油圧ポンプ３０の吐出路
３０ａにつながるセンターバイパスライン３４上に配置
され、センターバイパスライン３４の下流側もタンクに
至っている。また、方向制御弁２３，２７は油圧パイロ
ット切り換え方式であり、方向制御弁２３は操作レバー
装置２１からのパイロット圧により切り換え操作され、
方向制御弁２７は操作レバー装置２６からのパイロット
圧により切り換え操作される。

【００３８】第１の油圧回路１００中の一点鎖線１０２
は方向制御弁２３を含む弁装置全体を表し、この弁装置
１０２には図示しないアームシリンダ、バケットシリン
ダ等のその他のアクチュエータ（旋回モータ２４は除
く）用の方向制御弁が同様に設けられている。油圧ポン
プ２０の吐出路２０ａにはメインの安全弁としてのリリ
ーフ弁３１が接続されてる。

【００３９】第２の油圧回路１０１中の一点鎖線１０３
は方向制御弁２７を含む弁装置全体を表し、この弁装置
１０３には図示しないブレードシリンダ用の方向制御弁
を同様に設けることができる。方向制御弁２７を旋回モ
ータ２４につなぐアクチュエータ２７ａ，２７ｂにはオ
ーバロードリリーフ弁２５ａ，２５ｂが設けられてい
る。

【００４０】図２に上記油圧制御装置が搭載される油圧
ショベルの外観を示す。図２において、油圧ショベル
は、下部走行体１と、上部旋回体２と、作業フロント３
とを備え、上部旋回体２は下部走行体１上に旋回可能に
搭載され、作業フロント３は上部旋回体２に上下方向に
回動可能に支持されている。

【００４１】油圧ショベルに搭載される油圧制御装置
は、これらの下部走行体１、上部旋回体２、作業フロン
ト３の各フロント部材を駆動するものであり、下部走行
体１は走行モータ１ａ（片側のみ図示）によって駆動さ
れ、上部旋回体２は図１に示した旋回モータ２４によっ
て駆動され、作業フロント３の各フロント部材はブーム
シリンダ１６、アームシリンダ１７、バケットシリンダ
１８によって駆動され、図１にはそのうちのブームシリ
ンダ１６のみが示されている。

【００４２】図１に戻り、第２の油圧回路１０１の方向
制御弁２７の上流側のセンターバイパスライン３４から
は油路３０ｂが分岐しており、この油路３０ｂにはメイ
ンの安全弁を兼ねる可変リリーフ弁３３が設けられてい
る。この可変リリーフ弁３３は、リリーフ弁本体３３Ａ
と、リリーフ圧可変設定部３３Ｂとからなり、リリーフ
弁本体３３Ａは通常のリリーフ弁と同様の弁体３３ａ及
び通常リリーフ圧設定用のバネ３３ｂを有し、リリーフ
圧可変設定部３３Ｂは制御圧が導かれる受圧室３３ｃ、
この受圧室３３ｃの圧力により移動するピストン３３ｄ
及びこのピストン３３ｄの推力をリリーフ弁の一次圧導
入側にバネ３３ｂの押付力と対抗して作用させる設定調
整バネ３３ｅとを有している。可変リリーフ弁３３のリ
リーフ圧Ｐｖｒはバネ３３ｂの押付力とバネ３３ｅの押
付力の差で与えられる。

【００４３】図３に受圧室３３ｃに導かれる制御圧と可
変リリーフ弁３３のリリーフ圧Ｐｖｒとの関係を示す。
受圧室３３ｃに導かれる制御圧がタンク圧（０）のとき
は設定調整バネ３３ｅの押付力は０であり、バネ３３ｂ
の押付力がそのままリリーフ圧Ｐｖｒとなり、このとき
のリリーフ圧Ｐｖｒは通常の最大のリリーフ圧Ｐｒmax
である。この最大のリリーフ圧Ｐｒmaxは、従来のリリ
ーフ弁の通常の高圧Ｐｒと同じ値とする。制御圧が上昇
するに従って設定調整バネ３３ｅの押付力は増大し、バ
ネ３３ｂの押付力とバネ３３ｅの押付力の差は小さくな
るので、可変リリーフ弁３３のリリーフ圧Ｐｖｒも小さ
くなる。

【００４４】１０４は可変リリーフ弁３３の制御用の油
圧回路であり、この油圧回路１０４は固定容量型のパイ
ロットポンプ３９と、パイロットポンプ３９の吐出圧を
一定に保つパイロットリリーフ弁３５と、コントローラ
２８からの指令電流がソレノイド２９ａに与えられるこ
とにより動作しパイロットポンプ３９の一定の吐出圧を
減圧して上記制御圧を出力する電磁比例減圧弁２９とを
有し、この制御圧は信号油路３６を介して可変リリーフ
弁３３の受圧室３３ｃに与えられる。また、操作レバー
装置２１のブーム上げ側のパイロット圧を検出する圧力
センサ３７が設けられ、この圧力センサ３７の検出信号
がコントローラ２８に入力される。

【００４５】コントローラ２８の処理機能の概要を機能
ブロック図で図４に示す。図４において、コントローラ
２８は、電磁弁目標制御圧演算部２８ａと、指令信号演
算部２８ｂの各処理機能を有している。

【００４６】電磁弁目標制御圧演算部２８ａは、圧力セ
ンサ３７で検出したブーム上げのパイロット圧Ｐｂを入
力し、図５に示すパイロット圧Ｐｂと目標制御圧Ｐｃと
の関数関係に基づき電磁比例減圧弁２９の目標制御圧Ｐ
ｃを計算する。ここで、図５に示すパイロット圧Ｐｂと
目標制御圧Ｐｃとの関数関係は、演算部２８ａで用いる
テーブルとしてメモリに記憶されており、ブーム上げの
パイロット圧Ｐｂが小さく（即ち、操作レバー装置２１
のブーム上げの操作量が小さく）ある値Ｐｂ0以下のと
きは、目標制御圧Ｐｃは０で、パイロット圧ＰｂがＰｂ
0 を越えて大きくなる（操作レバー装置２１のブーム上
げの操作量が大きくなる）に従って目標制御圧Ｐｃは大
きくなり、パイロット圧ＰｂがＰｂ1以上の圧力になる
と（操作レバー装置２１のブーム上げの操作量が最大付
近まで大きくなると）目標制御圧Ｐｃは所定の一定値Ｐ
ｃ1に保たれるように設定されている。

【００４７】指令信号演算部２８ｂは、電磁弁目標制御
圧演算部２８ａにより算出された目標制御圧Ｐｃを電磁
比例減圧弁２９の指令信号に変換し、この指令信号に応
じた電流値（指令電流）を電磁比例減圧弁２９のソレノ
イド２９ａに出力する。

【００４８】電磁比例減圧弁２９のソレノイド２９ａに
指令電流が出力されると電磁比例減圧弁２９は上記目標
制御圧Ｐｃに相当する制御圧を発生し、この制御圧は前
述したように可変リリーフ弁３３のリリーフ圧Ｐｖｒを
調整する。

【００４９】図６に上記のような目標制御圧Ｐｃにより
制御されるときの可変リリーフ弁３３のパイロット圧Ｐ
ｂとリリーフ圧Ｐｖｒとの関係を示す。この関係は、図
５に示すパイロット圧Ｐｂと目標制御圧Ｐｃとの関係と
図３に示す制御圧と可変リリーフ弁３３のリリーフ圧Ｐ
ｖｒとの関係を組み合わせたものであり、ブーム上げの
パイロット圧Ｐｂが小さく（即ち、操作レバー装置２１
のブーム上げの操作量が小く）上記の値Ｐｂ0以下のと
きは、リリーフ圧Ｐｒはバネ３３ｂの設定圧である最大
リリーフ圧Ｐｒmaxにあり、パイロット圧ＰｂがＰｂ0
を越えて大きくなる（操作レバー装置２１のブーム上げ
の操作量が大きくなる）に従ってリリーフ圧Ｐｖｒは小
さくなり、パイロット圧Ｐｂが上記Ｐｂ1以上の圧力に
なると（操作レバー装置２１のブーム上げの操作量が最
大付近まで大きくなると）リリーフ圧Ｐｖｒは最小の一
定値Ｐｓになる。ここで、前述したように、最大リリー
フ圧Ｐｒmaxは、従来のリリーフ弁の通常の高圧Ｐｒと
同じ値である。また、リリーフ圧Ｐｓは旋回・ブーム上
げ複合操作に適したリリーフ圧である（後述）。

【００５０】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。

【００５１】まず、本発明の動作原理を説明する。図７
（ａ）は、図１に示した本実施形態の旋回モータ２４に
係わる第１の油圧回路１０１を模式化して示すものであ
り、図中、図１に示す部材と同等の部材には同じ符号を
付している。

【００５２】図７（ａ）において、油圧ポンプ３０の吐
出路３０ａには可変リリーフ弁３３が設けられている。
可変リリーフ弁３３のリリーフ圧Ｐｖｒは、図４で説明
したように、受圧室３３ｃに導かれる制御圧がタンク圧
（０）のときに通常の高圧Ｐｒmax（＝Ｐｒ）であり、
制御圧が高くなるに従ってリリーフ圧Ｐｖｒは通常の圧
力Ｐｒmaxよりも低くなる。

【００５３】旋回起動時の瞬間的な旋回モータ２４の停
止状態においては、起動のための圧力（旋回駆動圧）は
可変リリーフ弁３３のリリーフ圧で決定される。従っ
て、リリーフ圧を可変にすることで旋回起動時の加速を
制御することが可能となり、ブーム上げの操作時にリリ
ーフ圧を変えることでブーム上げ速度に適した旋回加速
度を得ることができる。

【００５４】図７（ｂ）はリリーフ圧を上述のＰｓに設
定した場合の旋回駆動圧の変化を示したものである。従
来は、図１３（ｂ）で説明したように、旋回・ブーム上
げの旋回起動時、旋回駆動圧は通常のリリーフ圧Ｐｒma
xまで上昇するか（図１３（ｂ）のＡ）、ブームの負荷
圧によって変動する（図１３（ｂ）のＢ−Ｃ）。しか
し、旋回・ブーム上げ時にそのことを検出してリリーフ
圧Ｐｖｒを通常の高圧ＰｒmaxからＰｓに変えれば、旋
回駆動圧もＰｓに抑えられ、ブームの上昇量に対する旋
回の回り過ぎは防止される。また、ブームの負荷圧によ
る旋回駆動圧の変動も生じないので、旋回量の変動も生
じない。

【００５５】本発明の油圧制御装置は、上記原理に基づ
くものであり、旋回・ブーム上げ時、操作レバー装置２
１のブーム上げの操作量が圧力センサ３７によりパイロ
ット圧Ｐｂで検出され、コントローラ２８から電磁比例
減圧弁２９に指令電流が出力され、電磁比例減圧弁２９
が制御圧を発生し、可変リリーフ弁３３のリリーフ圧Ｐ
ｖｒを調整する。このとき、通常の旋回・ブーム上げ操
作ではブーム上げの操作量は最大付近まで操作するの
で、パイロット圧ＰｂはＰｂ１以上となり、可変リリー
フ弁３３のリリーフ圧Ｐｖｒは図６で説明したようにＰ
ｓまで低下する。このため、図７（ｂ）で説明したよう
に旋回起動時の旋回駆動圧もＰｓになり、ブームの上昇
量に対する旋回の回り過ぎや負荷圧による旋回量の変動
が防止される。

【００５６】図８に、旋回・ブーム上げ時の旋回量とブ
ーム上げ量との関係を図１２の従来技術と比較して示
す。図中、実線は本発明の旋回量とブーム上げ量との関
係を示し、一点鎖線は、図１２の従来技術による旋回量
とブーム上げ量との関係を示している。

【００５７】従来技術では、旋回起動時の旋回駆動圧は
通常のリリーフ圧Ｐｒ（＝Ｐｒmax）と高圧であるた
め、ブームの上昇量に対し旋回が回りすぎ、旋回量αに
対するブームの上昇量はｈ１と十分に確保できない。こ
のため、例えば旋回・ブーム上げでバケットの掘削土砂
をトラックの荷台に積み込む作業を行う場合、バケット
を十分に高く上げることができず、フロント装置がトラ
ックの荷台の位置に到達してもバケットは荷台以上の高
さまで上がっておらず、更にブーム上げの操作を追加す
ることが必要となり、オペレータに負担を強いていた。

【００５８】これに対し、本発明では、旋回起動時の旋
回駆動圧がＰｓに低下するため旋回量αに対するブーム
の上昇量はｈ２と十分に確保できる。このため、上記土
砂の積み込み作業において、一回の操作でバケットをト
ラックの荷台以上の十分な高さに上げることができ、良
好な操作性が得られる。

【００５９】また、本実施形態では、図５で説明したよ
うに、ブーム上げのパイロット圧ＰｂがＰｂ0からＰｂ1
に変化する間は目標制御圧Ｐｃは徐々に変化し、これに
対応してリリーフ圧Ｐｖｒも図６に示すように徐々に変
化する。このため、操作レバー装置２１の操作レバーを
ハーフ操作し、ブーム上げの操作量が中間的な値となる
ような場合でも、操作量の多少の違いで旋回駆動圧が大
きく変化することはなく、良好な操作性が得られる。

【００６０】更に、図５で説明したように、ブーム上げ
のパイロット圧がＰｂ0になるまでの間は目標制御圧Ｐ
ｃは０であり、これに対応してリリーフ圧Ｐｖｒも図６
で説明したように通常の高圧Ｐｒmaxに保たれる。この
ため、旋回・ブーム上げでブーム上げの微操作を伴う作
業、例えば側溝堀でバケットの側面を溝の側面に旋回力
で押し付けながらブームを上げて溝の側面を掘削する作
業や、傾斜地での旋回とブーム上げの作業で十分な旋回
力を確保でき、溝の側面の掘削や傾斜地での旋回を確実
に行える。

【００６１】更に、可変リリーフ弁３３は油圧ポンプ３
０と方向制御弁２７とを連絡する油路に設けられている
ので、設置個数は１つでよく、旋回モータのオーバーロ
ードリリーフ弁２５ａ，２５ａを可変にする方式に比べ
部品点数を減らすことができ、簡単かつ低コストの構造
で信頼性の高い制御が可能となる。

【００６２】本発明の第２の実施形態を図９及び図１０
により説明する。本実施形態は、第１の実施形態の図５
に示したコントローラ２８の電磁弁目標制御圧演算部２
８ａで用いるテーブルのブーム上げのパイロット圧Ｐｂ
と目標制御圧Ｐｃの関係を変更したものである。

【００６３】図９において、電磁弁目標制御圧演算部２
８ａのテーブルには、ブーム上げのパイロット圧Ｐｂが
小さく（即ち、操作レバー装置２１のブーム上げの操作
量が小さく）ある値Ｐｂ2以下のときは、目標制御圧Ｐ
ｃは０で、パイロット圧ＰｂがＰｂ2よりも高くなると
（操作レバー装置２１のブーム上げの操作量が最大付近
まで大きくなると）目標制御圧Ｐｃは所定の一定値Ｐｃ
1に増大するように設定されている。

【００６４】図１０にこのような目標制御圧により制御
されるときの可変リリーフ弁３３のパイロット圧Ｐｂと
リリーフ圧Ｐｖｒとの関係を示す。この関係は、図９に
示すパイロット圧Ｐｂと目標制御圧Ｐｃとの関係と図４
に示す制御圧と可変リリーフ弁３３のリリーフ圧Ｐｖｒ
との関係を組み合わせたものであり、ブーム上げのパイ
ロット圧Ｐｂが小さく（即ち、操作レバー装置２１のブ
ーム上げの操作量が小さく）上記の値Ｐｂ2以下のとき
は、リリーフ圧Ｐｒはバネ３３ｂの通常の高圧である最
大リリーフ圧Ｐｒmax（＝Ｐｒ）にあり、パイロット圧
ＰｂがＰｂ2を越えて大きくなると（操作レバー装置２
１のブーム上げの操作量が最大付近まで大きくなると）
リリーフ圧Ｐｖｒは最小の一定値Ｐｓになる。

【００６５】このように構成した本実施形態も、旋回・
ブーム上げの旋回起動時に旋回駆動圧がＰｓに低下する
ため旋回量に対するブームの上昇量は十分に確保でき、
良好な操作性が得られると共に、旋回とブーム上げの微
操作を伴う作業で十分な旋回力を確保でき、更に、簡単
かつ低コストの構造で信頼性の高い制御が可能となる。

【００６６】以上、本発明の実施形態を図面によって説
明したが、本発明はこの実施形態に限られるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更
や追加があってもよい。

【００６７】例えば、本発明の油圧制御装置は、ブーム
シリンダ１６側の第１の油圧回路１００を１つの油圧ポ
ンプ２０を備える構成としたが、第１の油圧回路１００
に２つの可変容量型の油圧ポンプを設け、全体で３つの
ポンプを備えたいわゆる３ポンプシステムとしてもよ
い。また、可変リリーフ弁３３は受圧室３３ｃの圧力
（制御圧）が上昇するとリリーフ圧を低下させる構成と
したが、受圧室３３ｃをバネ３３ｂの側に設置し、受圧
室３３ｃの圧力（制御圧）が低下するとリリーフ圧が低
下する構成としても良く、この場合はコントローラ２８
の目標制御圧演算部２８ａにおける図５及び図９のパイ
ロット圧Ｐｂに対する目標制御圧Ｐｃの特性を逆にすれ
ばよい。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、旋回・ブーム上げ時に
可変リリーフ弁のリリーフ圧を下げ、旋回起動時の旋回
駆動圧を低下させるよう制御することが可能となり、こ
れにより旋回・ブーム上げに適した旋回加速度が得られ
ると共に、ブーム上げの負荷圧の影響で旋回駆動圧が変
化し旋回加速度が変化してしまうこともなく、旋回・ブ
ーム上げの良好な操作性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による油圧ショベルの
油圧制御装置を示す図である。

【図２】油圧ショベルの外観を示す図である。

【図３】図１に示す可変リリーフ弁の特性を示す図であ
る。

【図４】図１に示すコントローラの処理機能を示す機能
ブロック図である。

【図５】図３に示すコントローラの電磁弁目標制御圧演
算部で用いるブーム上げのパイロット圧と目標制御圧の
関数関係を示す図である。

【図６】図５のようにブーム上げのパイロット圧と目標
制御圧の関数関係を設定した場合のブーム上げパイロッ
ト圧に対する可変リリーフ弁のリリーフ圧の変化を示す
図である。

【図７】本発明の動作原理を説明する図であり、（ａ）
は回路図を、（ｂ）は旋回駆動圧の変化を示す図であ
る。

【図８】旋回・ブーム上げによるトラックの荷台への土
砂積み込み作業での旋回量に対するブーム上げ量を従来
技術と比較して示す図である。

【図９】本発明の第２の実施形態による油圧ショベルの
油圧制御装置におけるコントローラの電磁弁目標制御圧
演算部で用いるブーム上げのパイロット圧と目標制御圧
の関数関係を示す、図５と同様な図である。

【図１０】図９のようにブーム上げのパイロット圧と目
標制御圧の関数関係を設定した場合のブーム上げパイロ
ット圧に対する可変リリーフ弁のリリーフ圧の変化を示
す、図６と同様な図である。

【図１１】従来の油圧ショベルの油圧制御装置を示す図
である。

【図１２】従来の他の油圧ショベルの油圧制御装置を示
す図である。

【図１３】従来技術の動作原理を説明する図であり、
（ａ）は回路図を、（ｂ）は旋回駆動圧の変化を示す図
である。

【符号の説明】

１下部走行体２上部旋回体３作業フロント１０ブーム１１アーム１２バケット１６ブームシリンダ１７アームシリンダ１８バケットシリンダ１９原動機２０可変容量型の油圧ポンプ２０ａ吐出路２１ブーム操作レバー装置２３ブーム用の方向制御弁２４旋回モータ２５ａ，ｂオーバーロードリリーフ弁２６旋回操作レバー装置２７旋回用の方向制御弁２８コントローラ２９電磁弁３０固定容量型の油圧ポンプ３３可変リリーフ弁３７ブーム上げパイロットセンサ１００第１の油圧回路１０１第２の油圧回路１０２，１０３弁装置１０４制御用の油圧回路Ｐｃ目標制御圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋重任茨城県土浦市神立町650番地日立建機エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋
回体と、この上部旋回体に上下方向に回動可能に支持さ
れたブームを有する多関節型の作業フロントとを備えた
建設機械に設けられ、少なくとも１つの第１油圧ポンプ、この第１油圧ポンプ
から供給される圧油によって駆動され、前記ブームを駆
動するブームシリンダ、前記第１油圧ポンプからブーム
シリンダに供給される圧油の流れを制御する第１方向制
御弁を有する第１油圧回路と、第２油圧ポンプ、この第２油圧ポンプから供給される圧
油によって駆動され、前記上部旋回体を駆動する旋回モ
ータ、前記第２油圧ポンプから旋回モータに供給される
圧油の流れを制御する第２方向制御弁を有する第２油圧
回路と、前記第１方向制御弁を切り換え操作するブーム用操作レ
バー手段とを備えた油圧制御装置において、前記第２油圧ポンプと第２方向制御弁とを連絡する油路
に設けられ、この油路の最高圧力を規制する可変リリー
フ弁と、前記ブーム用操作レバー手段の操作状態を検出する操作
検出手段と、この操作検出手段で検出される操作状態に応じて前記可
変リリーフ弁のリリーフ圧を変化させる制御手段とを備
えることを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】請求項１記載の建設機械の油圧制御装置に
おいて、前記制御手段は、前記ブーム用操作レバー手段
のブーム上げの操作量が少なくとも最大付近に達する
と、前記可変リリーフ弁のリリーフ圧を通常より小さく
設定することを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項３】請求項２記載の建設機械の油圧制御装置に
おいて、前記制御手段は、前記可変リリーフ弁のリリー
フ圧を通常より小さく設定するとき、設定リリーフ圧に
至るまでの間、前記ブーム用操作レバー手段のブーム上
げの操作量が大きくなるに従って小さくなるようリリー
フ圧を変化させることを特徴とする建設機械の油圧制御
装置。
【請求項４】請求項２記載の建設機械の油圧制御装置に
おいて、前記制御手段は、前記ブーム用操作レバー手段
のブーム上げの操作量が小さい間は、前記可変リリーフ
弁のリリーフ圧を通常の高圧に保つことを特徴とする建
設機械の油圧制御装置。
【請求項５】請求項１記載の建設機械の油圧制御装置に
おいて、前記可変リリーフ弁は油圧信号によりリリーフ
圧を変化させるリリーフ圧可変手段を有し、前記制御手
段は、コントローラと、このコントローラからの信号に
より駆動され前記リリーフ圧可変手段に油圧信号を出力
する電磁弁とを有することを特徴とする建設機械の油圧
制御装置。
【請求項６】請求項１記載の建設機械の油圧制御装置に
おいて、前記ブーム用操作レバー手段は操作レバーのブ
ーム上げの操作量に応じたパイロット圧を発生する油圧
パイロット式であり、前記操作検出手段は前記パイロッ
ト圧を検出する圧力センサであることを特徴とする建設
機械の油圧制御装置。