JPS6233948A - 油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野〕 本発明は、油圧ショベルに備えられるアームシリンダ等
の片ロッドシリンダを可変容量油圧ポンプから吐出され
る圧油によって駆動制御するようにした油圧駆動装置に
関する。

〔発明の背景〕

この種の油圧駆動装置として、従来、特願昭５６−１６
１４号に記載のものがある。第３図はこの従来の油圧駆
動装置を示す回路図で、１は図示しない操作レバーから
出力される信号に応じて吐出量を制御される可変容量油
圧ポンプ、１４はこの可変容量油圧ポンプ１から吐出さ
れる圧油によって駆動制御される片ロッドシリンダ、例
えば油圧ショベルに備えられるアームシリンダで、その
ヘッド側の受圧面積とロッド側の受圧面積の比は、はぼ
２：１に設定されている。またＡ、Ｂは可変容量油圧ポ
ンプ１とアームシリンダ１４とを連絡する主管路、８は
タンク、４は主管路Ａ、　Ｂのいずれかの圧力を検知し
、低圧側をタンク８に連通させるフラッシング弁、５は
主管路Ａ、　Ｂの最低圧力を規定するリリーフ弁、６．
７は主管路Ａ、　Ｂへの油の補給のために設けられたチ
ェック弁である。

第４図は第３図に示す油圧駆動装置が備えられる油圧シ
ョベルの概略側面図である。この図において、１４は前
述したアームシリンダ、１３はブームシリンダ、１５は
パケットシリンダ、１０はブームシリンダ１３によって
駆動される回動可能なブーム、１１はブーム１０に連結
され、アームシリンダ１４によって回動可能なアーム、
１２はアーム１１に連結され、パケットシリンダ１５に
よって回動可能なパケットで、これらによって作業機が
構成されている。なお、Ｇはアーム１１およびパケット
１２等を含めた重心、θはブーム１０とアームト１との
連結部と重心Ｇとを通る線と接地面とのなす角度である
。

上記のように構成される油圧駆動装置にあっては、作業
機の姿勢の変化に応じてアームシリンダ１４のヘッド側
が高圧に、ロッド側が低圧になり、あるいは逆にロッド
側が高圧に、ヘッド側が低圧になり、そのため第４図に
示すように、アーム１１を最も引き込んだ掘削姿勢から
アームシリンダ１４＝３＝ を縮めて放出姿勢に移行する際に問題を生じる。

すなわち最初は、アーム１１の自重がアームシリンダ１
４を縮めるように働き、第３図の主管路Ｂ側が高圧にな
り、主管路Ａ側がフラッシング弁４によってリリーフ弁
５を介してタンク８に連通ずる。このような状態からア
ーム１１の伸長動作をおこなうため可変容量油圧ポンプ
１がアームシリンダ１４のヘッド側回路の油を主管路Ａ
側に送り出すと、アーム１１の重量によるエネルギも手
伝ってアームシリンダ１４はその送り出された油量に応
じた速度で作動する。このとき、上述したように主管路
Ａはタンク８に連通している。そして、アーム１１が次
第に垂直に近い姿勢になると、当該アーム１１の重量に
よるエネルギが小さくなり、アームシリンダ１４の作動
速度が遅くなる。

アーム１１が垂直位置を過ぎると、アームシリンダ１４
に加わる力が反転し、そのロッド側すなわち主管路Ａが
高圧となり、ヘッド側すなわち主管路Ｂが低圧となり、
フラッシング弁４は主管路Ｂをタンク８に連通するよう
に切り換わる。このと＝４− き、アームシリンダ１４は可変容量油圧ポンプ１の吐出
量とロッド側の受圧面積で決まる速度に急激に加速され
る。

第５図（ａｌは上記したアームシリンダ１４の上述した
第４図に示す角度θに対応する作動速度を示す特性図、
第５図（ｂｌ、　（ｃｌ、　（ｄ）はそれぞれθが５ｏ
°。

９０°、１３０°におけるアーム１１部分の形態を例示
する説明図である。なお、第５図（ａｌにおけるＳｌは
アームシリンダ１４のヘッド側受圧面積と油圧ポンプ１
の吐出量による速度を示し、第５図（ｂｌの説明図にお
ける形態がこれに対応しており、Ｓ２はアーム１１の自
重による自由落下範囲を示し、第５図（Ｃ１の説明図に
おける形態がこれに対応しており、Ｓ３はアームシリン
ダ１４のロッド側受圧面積と油圧ポンプ１の吐出量によ
る速度を示し、第５図＋ｄ＋の説明図における形態がこ
れに対応している。そして、ｓｏはフラッシング弁４の
切換点を示している。

このように従来の油圧駆動装置にあっては、上述のよう
に掘削動作から放出動作に移行するに際して、主管路Ａ
、Ｂの圧力やアーム１１の自重による力に応じてアーム
シリンダ１４の作動速度が制御されることから、フラッ
シング弁４の切換点で当該アームシリンダ１４の作動速
度が急激に加速され、このためショックを生じ、操作性
が悪くなる不具合がある。また、アームシリンダ１４の
作動速度がアーム１１の自重の影響を受けることから、
このアーム１１の自由落下による速度低下を生じ、操作
性が悪くなる不具合がある。

〔発明の目的〕 本発明は上記した従来技術における実情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、片ロッドシリンダに加わる力の
変化にかかわらず当該片ロッドシリンダの速度変化を防
止することのできる油圧駆動装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、操作レバーから出
力される信号に応じて吐出量を制御される可変容量油圧
ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油
によって駆動制御される片ロッドシリンダとを備えたも
のにおいて、片ロッドシリンダのヘッド側回路とタンク
との間に、流量を制御する弁を設けるとともに、片ロッ
ドシリンダのロッド側の圧力を検出し、信号を出力する
圧力検出手段を設け、上述の片ロッドシリンダの収縮時
に該信号に応じて可変容量油圧ポンプの吐出量を制御し
、かつ上述の信号と圧力検出手段から出力される信号と
に応じて上述の弁の流量を制御する構成にしである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の油圧駆動装置を図に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す説明図で
、第１図は主要構成を示す回路図、第２図は第１図に示
す回路に備えられる制御部を示す説明図である。なおこ
れらの図において、前述した第３図に示すものと同じも
のは同一符号で示しである。

可変容量油圧ポンプ１には電気・油圧ポンプ吐出量制御
装置３５を設けてあり、この制御装置３５は後述の制御
部３０からの電気信号に応じて油圧ポンプ１の吐出量を
制御する。また、アームシリンダ１４のヘッド側回路を
構成する主管路Ｂとタンク８との間に流量を制御する弁
、例えば電磁比例弁２０を設けてあり、この電磁比例弁
２０とタンク８との間に主管路Ａ、　Ｈの最低圧力を規
定するリリーフ弁５を配置しである。なお、電磁比例弁
２０は制御部３０から出力される信号に応じて弁開度が
調節される。４０はアームシリンダ１４のロッド側の圧
力、すなわち主管路Ａの圧力を検出し、制御部３０に信
号を出力する圧力検出手段、すなわち圧力検出器である
。

上述した制御部３０は、第２図に示すように操作レバー
２５に接続される関数発生器３０ａ、３０ｂおよび比較
器３０ｆと、圧力検出器４０に接続される関数発生器３
０ｅと、スイッチ３０ｇを介して関数発生器３０ｅに接
続されるとともに関数発生器３０ａに接続される加算器
３０ｈと、この加算器３０ｈに接続され、かつ電磁比例
弁２０に接続される増幅器３０Ｃと、関数発生器３０ｂ
に接続され、かつ電気・油圧ポンプ吐出量制御装置３５
に接続される増幅器３０ｄとを備えている。

そして、上記した関数発生器３０ａには操作レバー２５
から出力される信号Ｘ、に関連して加算器３０ｈに信号
Ｑｖ１を出力する。なお、アームシリンダ１４の伸長時
すなわち掘削動作時には、回路内の油量は不足するため
第１図に示すチェック弁６、あるいはチェック弁７から
タンク８の油を主管路Ａあるいは主管路Ｂに供給する必
要があり、このときはＱｖＬ＝Ｏに設定される。また、
アームシリンダ１４の収縮時すなわち掘削動作から放出
動作に移行する際には、回路内の油量が余剰になるので
操作レバー２５の信号ＸＬ応じた値をＱｖＬとして出力
する。

また、関数発生器３０ｂは操作レバー２５の操作量に応
じて可変容量油圧ポンプ１の吐出量を制御するために、
操作レバー２５の信号ＸＬに関連して増幅器３０ｄに信
号ＱＦを出力する。すなわち、アームシリンダ１４の速
度および駆動方向はこの信号Ｑ、で定められる。

そして、上述の信号ＱＰと信号Ｑｖ、の関係は、アーム
シリンダ１４の収縮時に信号Ｑ、に応じてアームシリン
ダ１４のロッド側に流れる油量をＱｐとし、この油量ｑ
ｌ、によって該アームシリンダ１４のヘッド側から流出
する油量をｑｌとすると、はぼ油量ｑｖＷｑｈ　　Ｑｐ
が電磁比例弁２０を介してタンク８に流れるように、当
該電磁比例弁２０を駆動する信号Ｑ％ｌＬを与えるよう
に設定しである。

また、関数発生器３０ｅは、圧力検出器４０から出力さ
れる信号に応じて信号Ｑｖｐを出力する。

ここで、主管路Ａを圧力を示す信号Ｐと信号Ｑｖｐとの
関係は、リリーフ弁５の設定圧力ＰＯよりＰが小さいと
きには、これらのＰｏとＰの差に比例した負の信号Ｑｖ
ｐを出力し、Ｐが２０以上のときには、これらのＰｏと
Ｐの差に比例した正の信号Ｑｖ２を出力するようにして
あり、すなわちＱｖ、＝α（ｐ−ｐｏ　）（α：定数〕
の関係に設定しである。

また、比較器３０ｆは、操作レバー信号ＸＬがアームシ
リンダ１４の収縮時の信号であるかどうか判断し、これ
が収縮時の信号であると判断されたときに、かつ操作レ
バー２５が不感帯を越えたときに、スイッチ３０ｇにＯ
Ｎ信号を出力し、これによってスイッチ３０ｇが閉じら
れ、関数発生器３０ｅと加算器３０ｈとが接続する。こ
のとき加算器３０ｈは関数発生器３０ｅから出力される
信号Ｑ　ｖｐと関数発生器３０ａから出力される信号Ｑ
ｖ【とを加算し、これを増幅器３０ｃに出力する。

この実施例にあっては、掘削動作から収縮動作に移行す
るためのアームシリンダ１４の収縮時には、操作レバー
２５の出力信号Ｘ、、に相応して上述した関係にある信
号ＱＰが関数発生器３０ｂから増幅器３０ｄに出力され
、さらにこの増幅器３０ｄからの出力に応じて吐出量制
御装置ｆｆｔ３５が作動して油圧ポンプ１の吐出量が制
御され、また同時に操作レバー２５の出力信号ＸＬと圧
力検出器４゜から出力される信号Ｐとに相応して上述し
た関係にある信号ＱｖＬと信号Ｑｖｐが加算器３０ｈに
おいて加算され、その信号Ｑｖが増幅器３０ｃに出力さ
れ、さらにこの増幅器３０ｃからの出力に応じて電磁比
例弁２０の開度、すなわち電磁比例弁２゜を流れる余剰
油の量が調節され、これによってアームシリンダ１４の
作動速度は操作レバー２５の操作量に対応した所定の作
動速度に制御される。

このように構成した実施例では、フラッシング弁を設け
ておらず、またアームの自重によってアームシリンダ１
４に加わる力を考慮する必要なく、主に関数発生器３０
ａ、３０ｂにおいて設定される関数関係によってアーム
シリンダ１４の作動速度を所定の値にすることができる
ので、アームの形態の変化に伴ってアームシリンダ１４
に加わる力の変化にかかわらず当該アームシリンダ１４
の速度変化を防止でき、したがって当該速度の急激な加
速やアームの自由落下による速度低下を生じることがな
く、良好な操作性が得られる。

また、アームシリンダ１４の収縮時に操作レバー２５に
よって微操作がおこなわれるに際して、主管路Ｂが閉じ
込んで主管路Ｂの圧力が上昇し、これに伴ってアームシ
リンダ１４のロッド側の主管路Ａの圧力が上昇した場合
には、圧力検出器４゜で検出された信号Ｐに相応した関
数発生器３０ｅから出力される信号Ｑｖ２を関数発生器
３０ａから出力される信号ＱｖＬに加算した信号Ｑｖに
相応して電磁比例弁２０の弁開度が調節されるので、結
局上述した主管路Ｂの圧力上昇に伴って直ちに当該主管
路Ｂが開放されて主管路Ｂの圧力の上昇が制限され、エ
ネルギの浪費が抑えられるとともに、アームシリンダ１
４の速度変化を生じることな（良好な微操作性が得られ
る。

なお、上記実施例では片ロッドシリンダの一例としてア
ームシリンダ１４を挙げたが、本発明はこれに限定され
ず、大きさおよび方向が変化する力が加えられる片ロッ
ドシリンダを有するものであれば適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明の油圧駆動装置は以上のように構成しであること
から、片ロッドシリンダに加わる力の変化にかかわらず
当該片ロッドシリンダの速度変化を防止でき、それ故、
従来に比べて操作性が向上し、また片ロッドシリンダの
収縮時における微操作に際して主管路の閉じ込みを防止
でき、エネルギの浪費を抑制できるとともに、片ロッド
シリンダの速度変化を防止でき、良好な微操作性が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の油圧駆動装置の一実施例
を示す説明図で、第１図は主要構成を示す回路図、第２
図は第１図に示す回路に備えられる制御部を示す説明図
、第３図は従来の油圧駆動装置を示す回路図、第４図は
第３図に示す油圧駆動装置が備えられる油圧ショベルの
概略側面図、第５図（ａｌは第３図に示すアームシリン
ダの第４図に示す角度θに対応する作動速度を示す特性
図、第５図（ｂ）、　（Ｃ１，（ｄ＋は第４図に示す角
度θがそれぞれ５０°、９０°、１３０°の場合におけ
るアーム部分の形態を例示する説明図である。 １・・・・可変容量油圧ポンプ、８・・・・タンク、１
４・・・・アームシリンダ（片ロッドシリンダ）、２０
・・・・電磁比例弁、２５・・・・操作レバー、３０・
・・・制御部、３０ａ、３０ｂ、３０ｅ・−・＝関数発
生器、３０ｃ、３０ｄ・・・・増幅器、３０ｆ・・・・
比較器、３０ｇ・・・・スイッチ、３０ｈ・・・・加算
器、３５・・・・電気・油圧ポンプ吐出量制御装置、４
ｏ・・・・圧力検出器（圧力検出手段）。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、操作レバーから出力される信号に応じて吐出量を制
   御される可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポン
   プから吐出される圧油によって駆動制御される片ロッド
   シリンダとを備えた油圧駆動装置において、上記片ロッ
   ドシリンダのヘッド側回路とタンクとの間に、流量を制
   御する弁を設けるとともに、上記片ロッドシリンダのロ
   ッド側の圧力を検出し、信号を出力する圧力検出手段を
   設け、上記片ロッドシリンダの収縮時に該信号に応じて
   上記可変容量油圧ポンプの吐出量を制御し、かつ上記信
   号と上記圧力検出手段から出力される信号とに応じて上
   記弁の流量を制御することを特徴とする油圧駆動装置。