JP2003113802A - 油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＬＳシステムを備えた油圧駆動装置において、
ポンプ吐出流量のサチュレーション状態が生じても特定
のアクチュエータに優先的に圧油を供給してその速度変
化を抑えることができ、かつエンジン回転数の設定に係
わらず同様に優先性を維持することができ、優れた操作
性を実現できるようにする。 【解決手段】油圧ポンプ２の吐出圧とアクチュエータ３
ａ，３ｂ，…の最高負荷圧との差圧を絶対圧として出力
する差圧減圧弁１１と、エンジン回転数に応じた圧力を
絶対圧として出力する差圧減圧弁５１とを設け、旋回以
外の圧力補償弁７ｂ，…に差圧減圧弁１１の出力圧を導
いて目標補償差圧とし、旋回の圧力補償弁７ａに差圧減
圧弁５１の出力圧を導いて目標補償差圧とし、更に、旋
回の圧力補償弁７ａに目標補償差圧を増方向にシフトす
る旋回優先バネ７０ｄを設ける。

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
建設機械に用いられるＬＳ制御方式の油圧駆動装置に係
わり、特に、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエー
タの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセ
ンシング制御しかつ複数の流量制御弁の前後差圧を制御
する圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧を油圧ポンプ
の吐出圧と複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧
により設定すると共に、ロードセンシング制御の目標差
圧をエンジン回転数に依存する可変値として設定する油
圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエ
ータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロード
センシング制御する油圧駆動装置はロードセンシングシ
ステム（以下、適宜ＬＳシステムという）と呼ばれ、複
数の流量制御弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により
制御し、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操
作時に負荷圧の大小に係わらず流量制御弁の開口面積に
応じた比率で圧油を供給できるようにしている。

【０００３】このようなＬＳシステムでは、油圧ポンプ
の吐出圧と複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧
（以下、ＬＳ差圧という）を圧力補償弁に導き、圧力補
償弁のそれぞれの目標補償差圧をＬＳ差圧により設定す
ることが一般的に行われており、これにより複数のアク
チュエータを同時に駆動する複合動作時に、油圧ポンプ
の吐出流量が複数の流量制御弁の要求する流量に満たな
いサチュレーション状態になったときでも、サチュレー
ションの程度に応じてＬＳ差圧が低下し、これに伴って
圧力補償弁の目標補償差圧も小さくなるため、油圧ポン
プの吐出流量をそれぞれのアクチュエータが要求する流
量の比に再分配することができる。

【０００４】このようなＬＳシステムにおいて、特開平
１０−８９３０４号公報には、油圧ポンプの吐出圧と複
数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧を絶対圧とし
て出力する差圧減圧弁を設け、この差圧減圧弁の出力圧
を複数の圧力補償弁に導き、それぞれの目標補償差圧を
設定するようにしたものが記載されている。

【０００５】また、特開平１０−１９６６０４号公報に
は、油圧ポンプを駆動するエンジンの回転数に依存する
圧力を絶対圧として出力する差圧減圧弁を設け、この差
圧減圧弁の出力圧をＬＳ制御レギュレータに導き、ロー
ドセンシング制御の目標差圧（以下、目標ＬＳ差圧とい
う）をエンジンの回転数に依存する可変値として設定し
た油圧駆動装置が記載されている。

【０００６】更に、特開２０００−２２７１０３号公報
には、旋回セクションの圧力補償弁に、旋回負加圧が上
昇すると目標補償差圧が小さくなる負荷依存特性を持た
せ旋回モータのスムーズな加速及び定常状態への移行を
可能とすると共に、目標補償差圧が規定値以下にならな
いようにする下限設定バネ（旋回優先バネ）を設け、旋
回複合操作での起動時にポンプ吐出流量がサチュレーシ
ョン状態となっても、他のアクチュエータに比べ旋回速
度が極端に遅くならないようにした油圧駆動装置が記載
されている。

【０００７】

【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、１つのアクチュエータを駆動する単独動作か
ら複数のアクチュエータを同時に駆動する複合動作に移
行する場合に、操作性の低下が発生するという問題があ
る。

【０００８】つまり、複数のアクチュエータを同時に駆
動する複合動作で、動作している全てのアクチュエータ
の要求流量の総和が油圧ポンプの吐出可能な最大流量を
越えた場合、サチュレーション状態が発生する。この状
態では、サチュレーションの程度に応じてＬＳ差圧が低
下し、これに伴って圧力補償弁の目標補償差圧も小さく
なるため、各流量制御弁では油圧ポンプの吐出流量をそ
れぞれのアクチュエータが要求する流量の比に再分配す
ることができる。これにより各流量制御弁に対する操作
レバーの入力比に応じて全体のアクチュエータスピード
が低下することになり、複合動作時に、特定のアクチュ
エータが停止してしまうことなく、操作性を維持するこ
とが可能になる。

【０００９】しかし、この複合動作において、全てのア
クチュエータの速度が均等に低下するため、操作性が低
下する場合がある。

【００１０】例えば、油圧ショベルや油圧クレーンの旋
回操作ではオペレータが速度変化を体感できるため、速
度変化に敏感であり、他のアクチュエータに比べ速度変
化を抑えた構成とする必要がある。また、吊り荷作業等
でも、旋回中に速度変化が生じると、荷がオペレータの
意図に反して揺れてしまう。

【００１１】特開２０００−２２７１０３号公報のよう
に、旋回優先バネを圧力補償弁に設定する方法も考えら
れる。しかし、この場合はエンジン回転数によって目標
補償差圧が変化するため、全てのエンジン回転数におい
て、同様の割合で優先性を維持することが不可能であ
る。

【００１２】以上の問題は、油圧ショベルや油圧クレー
ンの旋回操作に限らず、油圧ショベルをＭＬクレーンと
して用いる場合のブーム操作、油圧クレーンのブーム操
作等、速度変化が操作性を低下させ得る他のアクチュエ
ータの駆動時にも同様に発生する。

【００１３】本発明の目的は、ＬＳシステムを備えた油
圧駆動装置において、ポンプ吐出流量のサチュレーショ
ン状態が生じても特定のアクチュエータに優先的に圧油
を供給してその速度変化を抑えることができ、かつエン
ジン回転数の設定に係わらず同様に優先性を維持するこ
とができ、優れた操作性を実現できるようにしたものを
提供することである。

【００１４】

【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、エンジンと、このエンジンにより
駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプ
から吐出された圧油により駆動される特定のアクチュエ
ータを含む複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプか
ら複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御
する複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁の前後
差圧をそれぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧
ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷
圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御
するポンプ制御手段と、前記エンジンの回転数に依存す
る圧力を出力するエンジン回転数検出回路とを備え、こ
のエンジン回転数検出回路の出力圧を前記ポンプ制御手
段に導き、前記ロードセンシング制御の目標差圧を前記
エンジンの回転数に依存する可変値として設定した油圧
駆動装置において、前記特定のアクチュエータ以外のア
クチュエータに係わる圧力補償弁のそれぞれの目標補償
差圧を前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエ
ータの最高負荷圧との差圧により設定すると共に、前記
特定のアクチュエータに係わる圧力補償弁に前記エンジ
ン回転数検出回路の出力圧を導きかつ目標補償差圧を増
方向にシフトする付勢手段を設け、前記エンジン回転数
検出回路の出力圧と前記付勢手段とで目標補償差圧を設
定したものとする。

【００１５】このように特定のアクチュエータ以外のア
クチュエータに係わる圧力補償弁のそれぞれの目標補償
差圧をＬＳ差圧により設定し、特定のアクチュエータに
係わる圧力補償弁の目標補償差圧をエンジン回転数検出
回路の出力圧（ロードセンシング制御の目標差圧）によ
り設定することにより、特定のアクチュエータを含む複
合動作時（サチュレーション状態）に、特定のアクチュ
エータ以外のアクチュエータでは、ＬＳ差圧の低下に応
じて圧力補償弁の目標補償差圧が低下しアクチュエータ
スピードが低下するのに対して、特定のアクチュエータ
側では圧力補償弁にサチュレーション情報が伝わらず、
目標補償差圧はサチュレーション状態でないときと同じ
ままであり、特定のアクチュエータに優先的に圧油が供
給されそのスピードダウンを抑えることが可能になる。

【００１６】また、エンジン回転数を下げた場合は、エ
ンジン回転数検出回路の出力圧（ロードセンシング制御
の目標差圧）がそれに応じて低下し、それに伴い油圧ポ
ンプの吐出圧と最高負荷圧の差圧も低下するよう制御さ
れ、特定のアクチュエータ以外のアクチュエータに係わ
る圧力補償弁の目標補償差圧が低下するだけでなく、特
定のアクチュエータに係わる圧力補償弁の目標補償差圧
も同様に低下する。その結果、特定のアクチュエータが
速くなりすぎるというようなことが起こらず、エンジン
回転数の設定によらず、適切な特定のアクチュエータの
優先性を維持することができる。

【００１７】更に、特定のアクチュエータに係わる圧力
補償弁に付勢手段を設け、目標補償差圧を増方向にシフ
トすることにより、特定のアクチュエータの単独動作時
に、アクチュエータ速度が目標速度に達し油圧ポンプの
吐出流量が減るようにロードセンシング制御されると
き、圧力補償弁は開け勝手に開度が保たれる。その結
果、油圧ポンプのロードセンシング制御と圧力補償弁の
動作は、共に、油圧ポンプの吐出圧を低くする方向に作
動し、両者の干渉を回避することができ、システムの安
定性を維持することが可能になる。

【００１８】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記付勢手段はバネである。

【００１９】（３）また、上記（１）において、好まし
くは、前記特定のアクチュエータは油圧ショベルの旋回
モータである。

【００２０】（４）更に、上記（１）において、好まし
くは、前記エンジン回転数検出回路は、前記エンジンの
回転数に依存する圧力を絶対圧として出力する第１差圧
減圧弁を有し、前記特定のアクチュエータに係わる圧力
補償弁に前記第１差圧減圧弁の出力圧を導き、この第２
差圧減圧弁の出力圧と前記付勢手段とで当該圧力補償弁
の目標補償差圧を設定する。

【００２１】（５）また、上記（１）において、好まし
くは、前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエ
ータの最高負荷圧との差圧を絶対圧として出力する第２
差圧減圧弁を更に備え、前記特定のアクチュエータ以外
のアクチュエータに係わる圧力補償弁に前記第２差圧減
圧弁の出力圧を導きそれぞれの目標補償差圧を設定す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施の形態に係わる油圧
駆動装置を示す図である。

【００２４】図１において、本実施の形態に係わる油圧
駆動装置は、エンジン１と、このエンジン１により駆動
されるメインポンプとしての可変容量型の油圧ポンプ２
及び固定容量型のパイロットポンプ３０と、メインの油
圧ポンプ２から吐出された圧油により駆動される複数の
アクチュエータ３ａ，３ｂ，…と、油圧ポンプ２の供給
油路５に接続され、油圧ポンプ２からアクチュエータ３
ａ，３ｂ，…に供給される圧油の流量と方向をそれぞれ
制御する複数の流量制御弁（メインスプール）４ａ，４
ｂ，…及び油圧ポンプ２の吐出圧と複数のアクチュエー
タ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧との差圧（ＬＳ差圧）を
絶対圧として出力する差圧減圧弁１１を含むコントロー
ルバルブ４と、油圧ポンプ２の傾転（容量）を制御する
ポンプ傾転制御機構１２と、エンジン回転数に依存する
圧力を絶対圧として出力する差圧減圧弁５１を含むエン
ジン回転数検出回路１３とを備えている。

【００２５】本実施の形態に係わる油圧駆動装置は例え
ば油圧ショベルに搭載されるものであり、アクチュエー
タ３ａ，３ｂは例えばそれぞれ油圧ショベルの旋回モー
タ、ブームシリンダである。油圧ショベルは下部走行体
に旋回可能に搭載された上部旋回体と、上部旋回体に上
下方向に回動可能に装備されたブーム、アーム、バケッ
トからなるフロント作業機構を有し、旋回モータ３ａは
上部旋回体を旋回駆動し、ブームシリンダ３ｂ及びアー
ムシリンダ３ｃはそれぞれブーム及びアームを上下方向
に回動駆動する。

【００２６】複数の流量制御弁４ａ，４ｂ，…は、それ
ぞれ、クローズドセンタ型の複数の流量制御弁６ａ，６
ｂ，…と、これら複数の流量制御弁６ａ，６ｂ，…のメ
ータイン絞り部６１，６２の前後差圧を同じ値に制御す
る複数の圧力補償弁７ａ，７ｂ，…とで構成されてい
る。

【００２７】流量制御弁６ａ，６ｂ，…はそれぞれ図示
しない操作レバーの操作により切り換え操作され、その
操作レバーの操作量に応じてメータイン絞り部６１又は
６２の開口面積が決まる。

【００２８】複数の圧力補償弁７ａ，７ｂ，…は、それ
ぞれ、流量制御弁６ａ，６ｂ，…のメータイン絞り部６
１，６２の上流に設置された前置きタイプ（ビフォアオ
リフィスタイプ）であり、圧力補償弁７ａは１対の対向
する受圧部７０ａ，７０ｂと開方向作動の受圧部７０ｃ
とを有し、受圧部７０ａ，７０ｂに流量制御弁６ａの上
流側及び下流側の圧力がそれぞれ導かれ、受圧部７０ｃ
に差圧減圧弁５１の出力圧（目標ＬＳ差圧相当の絶対
圧）が導かれると共に、圧力補償弁７ａの開方向作動側
に目標補償差圧を所定量シフトする旋回優先バネ７０ｄ
が設けられ、差圧減圧弁５１の出力圧とバネ７０ｄの圧
力換算値の合計値を目標補償差圧として流量制御弁６ａ
の前後差圧を制御する。圧力補償弁７ｂは、１対の対向
する受圧部７１ａ，７１ｂと開方向作動の受圧部７１ｃ
とを有し、受圧部７１ａ，７１ｂに流量制御弁６ｂの上
流側及び下流側の圧力がそれぞれ導かれ、受圧部７１ｃ
に差圧減圧弁１１の出力圧（ＬＳ差圧相当の絶対圧）が
導かれ、その出力圧を目標補償差圧として流量制御弁６
ｂの前後差圧を制御する。図示しない他の圧力補償弁も
圧力補償弁７ｂと同様に構成されている。複数の流量制
御弁６ａ，６ｂ，…には、それぞれ、アクチュエータ３
ａ，３ｂ，…の駆動時にそれらの負荷圧を取り出す負荷
ポート６０ａ，６０ｂ，…が設けられ、これら負荷ポー
ト６０ａ，６０ｂ，…に取り出された負荷圧のうちの最
高の圧力が負荷ライン８ａ，８ｂ，８ｃ、８ｄ及びシャ
トル弁９ａ，９ｂを介して信号ライン１０に検出され
る。

【００２９】差圧減圧弁１１は、出力圧を増やす側に位
置する受圧部１１ａと出力圧を減らす側に位置する受圧
部１１ｂ，１１ｃを有し、受圧部１１ａに油圧ポンプ２
の吐出圧が導かれ、受圧部１１ｂ，１１ｃにそれぞれ信
号ライン１０に検出された最高負荷圧と自己の出力圧が
導かれ、これらの圧力のバランスで油圧ポンプ２の吐出
圧と最高負荷圧との差圧（ＬＳ差圧）を絶対圧として出
力する。この差圧減圧弁１１の出力圧は、ポンプ傾転制
御機構１２に設けられたＬＳ制御弁１２ｂの受圧部１２
ｄに導かれる。また、差圧減圧弁１１の出力圧は、上記
のように圧力補償弁７ｂ，…の受圧部７１ｃ，…に導か
れる。

【００３０】ポンプ傾転制御機構１２は、油圧ポンプ２
の吐出圧が高くなると油圧ポンプ２の傾転を減らす馬力
制御傾転アクチュエータ１２ａと、油圧ポンプ２の吐出
圧が複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧
より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御す
るＬＳ制御弁１２ｂ及びＬＳ制御傾転アクチュエータ１
２ｃとを備えている。

【００３１】ＬＳ制御弁１２ｂは、アクチュエータ１２
ｃを増圧し油圧ポンプ２の傾転を減らす側に位置する受
圧部１２ｄと、アクチュエータ１２ｃを減圧し油圧ポン
プ２の傾転を増やす側に位置する受圧部１２ｅとを有
し、受圧部１２ｄには差圧減圧弁１１の出力圧（油圧ポ
ンプ２の吐出圧とアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高
負荷圧との差圧）が導かれ、受圧部１２ｅにはエンジン
回転数検出回路１３の差圧減圧弁５１の出力圧がロード
センシング制御の目標差圧（目標ＬＳ差圧）として導か
れている。

【００３２】エンジン回転数検出回路１３は、流量検出
弁５０と上記の差圧減圧弁５１とを有し、流量検出弁５
０は可変の絞り部５０ａを有しかつその絞り部５０ａが
パイロットポンプ３０の吐出ライン３１に配置されてい
る。吐出ライン３１は流量検出弁５０の上流側のライン
３１ａと下流側のライン３１ｂを有し、下流側のライン
３１ｂには、パイロット油圧源としての元圧を規定する
リリーフ弁３２が接続され、ライン３１ｂは、例えば流
量制御弁６ａ，６ｂ，…を切換操作するためのパイロッ
ト圧を生成するリモコン弁（図示せず）へと接続されて
いる。

【００３３】流量検出弁５０は吐出ライン３１を流れる
圧油の流量を絞り部５０ａの前後差圧の変化として検出
し、その前後差圧を目標ＬＳ差圧として用いるためのも
のである。ここで、吐出ライン３１を流れる圧油の流量
はパイロットポンプ３０の吐出流量であり、この吐出流
量はエンジン１の回転数によって変化するため、吐出ラ
イン３１を流れる圧油の流量を検出することはエンジン
１の回転数を検出することである。例えば、エンジン１
の回転数が低下すれば当該流量が減少し、絞り部５０ａ
の前後差圧は低下する。

【００３４】また、絞り部５０ａは開口面積が連続的に
変化する可変絞り部として構成されており、流量検出弁
５０は更に開方向作動の受圧部５０ｂと絞り方向作動の
受圧部５０ｃ及びバネ５０ｄを有し、受圧部５０ｂに可
変絞り部５０ａの上流側圧力（ライン３１ａの圧力）が
導かれ、受圧部５０ｃに可変絞り部５０ａの下流側圧力
（ライン３１ｂの圧力）が導かれ、可変絞り部５１ａ自
身の前後差圧に依存してその開口面積を変化させる構成
となっている。このように流量検出弁５０を構成し、可
変絞り部５０ａの前後差圧を目標ＬＳ差圧として用いる
ことにより、エンジン回転数に応じたサチュレーション
現象の改善が図れ、エンジン回転数を低く設定した場合
に良好な微操作性が得られる。なお、この点は特開平１
０−１９６６０４号公報に詳しい。

【００３５】差圧減圧弁５１は、エンジン回転数に依存
する圧力として可変絞り部５０ａの前後差圧を絶対圧と
して出力するエンジン回転数検出弁であり、出力圧を増
やす側に位置する受圧部５１ａと出力圧を減らす側に位
置する受圧部５１ｂ，５１ｃを有し、受圧部５１ａに可
変絞り部５０ａの上流側圧力が導かれ、受圧部５１ｂ，
５１ｃにそれぞれ可変絞り部５０ａの下流側圧力と自己
の出力圧が導かれ、これらの圧力のバランスでライン３
１ｂの圧力を基に可変絞り部５０ａの前後差圧を絶対圧
として出力する。差圧減圧弁５１の出力ポートは信号ラ
イン５３を介してＬＳ制御弁１２ｂの受圧部１２ｅに接
続され、差圧減圧弁５１の出力圧が目標ＬＳ差圧として
受圧部１２ｅに導かれる。その結果、エンジン回転数に
応じたアクチュエータスピードの設定が可能となる。

【００３６】また、差圧減圧弁５１の出力ポートは信号
ライン５３，５４を介して圧力補償弁７ａの受圧部７０
ｃにつながれ、差圧減圧弁５１の出力圧（目標ＬＳ差圧
相当の絶対圧）が目標補償差圧の基本値として受圧部７
０ｃに導かれる。

【００３７】次に、本実施の形態の動作を比較例と対比
して説明する。以下の説明では、油圧ポンプ２の吐出圧
をＰｓ、アクチュエータ３ａ，３ｂ，…の最高負荷圧を
ＰLmax、油圧ポンプ２の吐出圧と最高負荷圧との差圧
（ＬＳ差圧）をΔＰLS、差圧減圧弁１１の出力圧をＰL
S、差圧減圧弁５１の出力圧をＰgr、圧力補償弁７ａの
目標補償差圧をＰc1、圧力補償弁７ｂ，…の目標補償差
圧をＰc2とする。

【００３８】図２は、比較例１として図１に示した旋回
セクションの圧力補償弁７ａの受圧部７０ｃに差圧減圧
弁５１の出力圧ではなく、他の圧力補償弁７ｂ，…と同
様に差圧減圧弁１１の出力圧を導き、かつ旋回優先バネ
７０ｄを無くしたものである。この構成は、特開平１０
−１９６６０４号公報に記載の従来技術に差圧減圧弁１
１を付加し、圧力補償弁７ａ，７ｂ，…に油圧ポンプ２
の吐出圧Ｐｓと複数のアクチュエータ３ａ，３ｂ，…の
最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ΔＰLSを絶対圧（差圧減圧弁
１１の出力圧ＰLS）として導くようにした構成に相当す
る。

【００３９】図２の比較例１においては、１つのアクチ
ュエータ、例えば旋回モータ３ａを駆動する単独動作か
ら複数のアクチュエータ、例えば旋回モータ３ａとブー
ムシリンダ３ｂを同時に駆動する複合動作に移行する場
合に、操作性の低下が発生する。

【００４０】複数のアクチュエータ３ａ，３ｂを同時に
駆動する複合動作において、駆動している全てのアクチ
ュエータに対する要求流量の総和が油圧ポンプ２の吐出
可能な最大流量を越えた場合、油圧ポンプ２の吐出流量
が不足するサチュレーション状態が発生する。

【００４１】この場合、流量制御弁４ａ，４ｂにおいて
は、それぞれのアクチュエータ３ａ，３ｂヘの流量の再
分配が行われる。つまり、アクチュエータ３ａ，３ｂに
係わる圧力補償弁７ａ，７ｂの目標補償差圧Ｐc1，Ｐc2
は油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓと最高負荷圧ＰLmaxの差圧
（ＬＳ差圧）ΔＰLS＝Ｐｓ‐ＰLmaxで与えられる。その
ＬＳ差圧は差圧減圧弁１１から絶対圧ＰＬＳとして供給
される。サチュレーション状態では、ＬＳ差圧ΔＰLSは
供給不足の比率に応じて低下する。このため、その差圧
により設定される圧力補償弁７ａ，７ｂの目標補償差圧
Ｐc1，Ｐc2も、本来は目標ＬＳ差圧と同じになるべきも
のがそれよりも供給不足の比率分減少する。その結果、
各アクチュエータには、油圧ポンプ２の吐出流量をそれ
ぞれの要求流量比に分けた流量が供給される。これによ
り各流量制御弁６ａ，６ｂに対する操作レバーの入力比
に応じて全体のアクチュエータスピードが低下すること
になる。この機能により、複合動作時に、特定のアクチ
ュエータが停止してしまうことなく、操作性を維持する
ことが可能になる。

【００４２】しかし、この複合動作において、全てのア
クチュエータの速度が均等に低下するため、操作性が低
下する場合がある。

【００４３】例えば、旋回操作ではオペレータが速度変
化を体感できるため、速度変化に敏感であり、他のアク
チュエータに比べ速度変化を抑えた構成とする必要があ
る。また、吊り荷作業等でも、旋回中に速度変化が生じ
ると、荷がオペレータの意図に反して揺れてしまう。

【００４４】また、特開２０００−２２７１０３号公報
のように、旋回優先バネを圧力補償弁７ａに設定する方
法も考えられる。しかし、この場合はエンジン回転数に
よって目標補償差圧が変化するため、全てのエンジン回
転数において、同じ割合で優先性を保持することが不可
能である。

【００４５】そこで、旋回セクションの圧力補償弁７ａ
の受圧部７０ｃにＬＳ制御の目標値（目標ＬＳ差圧）で
ある差圧減圧弁５１の出力圧Ｐgrを導き、その目標補償
差圧Ｐc1を出力圧Ｐgrにより設定することで、サチュレ
ーションの情報が旋回圧力補償弁７ａに伝わらないよう
にする方法が考えられる。図３は、その場合の構成を比
較例２として示すものであり、図１に示した本実施の形
態の構成から旋回優先バネ７０ｄを取り外した構成に相
当する。

【００４６】しかし、上記構成では、旋回の単独動作時
に、旋回セクションの圧力補償弁７ａとポンプ傾転制御
機構１２が、共に旋回セクションのメインスプールであ
る流量制御弁６ａのメータイン絞り６１又は６２の前後
差圧を差圧減圧弁５１の出力圧Ｐgrに制御するよう動作
し、両者が干渉してしまう。

【００４７】以下、そのメカニズムについて説明する。

【００４８】上記条件で、旋回の単独動作において、旋
回の起動直後から加速し、目標速度に達し加速がなくな
ると、旋回負荷圧の低下により、油圧ポンプ２の吐出圧
Ｐｓと最高負荷圧ＰLmaxの差圧ΔＰLSが、上記ＬＳ制御
の目標値である差圧減圧弁５１の出力圧Ｐgrより大きく
なる。その結果、ポンプ傾転制御機構１２は、ポンプ供
給油路５のポンプ吐出圧Ｐｓを下げる方向に制御し、油
圧ポンプ２の傾転は小さくなり、吐出流量は減少する。
これに対して、旋回セクションの圧力補償弁７ａは流量
制御弁６ａのメータイン絞り６１又は６２の前後差圧を
下げるために閉じる方向に動き、ポンプ供給油路５の圧
油が閉じこめられポンプ吐出圧Ｐｓが下がりにくくな
る。つまり、油圧ポンプ２のＬＳ制御は吐出流量を減ら
しポンプ吐出圧Ｐｓ下げるように制御するのに対して、
圧力補償弁７ａが閉じ方向に動き、油圧ポンプ２の吐出
圧Ｐｓを下がりにくくするように制御する。その結果、
制御の応答性が悪化し、油圧ポンプ２の吐出流量はＬＳ
制御により極端に低下する。このように油圧ポンプ２の
動作と旋回圧力補償弁７ａの動作は干渉し、油圧ポンプ
２の吐出圧の制御性は低下する。

【００４９】また、その後、旋回モータ３ａの回転によ
り油圧ポンプ２の吐出流量が消費されると、油圧ポンプ
２の吐出流量が極端に低下しているために供給不足にな
る。その結果、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓと最高負荷圧
ＰLmaxの差圧ΔＰLSが上記ＬＳ制御の目標値であるＰgr
より低くなる。このとき、旋回セクションの圧力補償弁
７ａが全開となり機能しなくなる。これと同時にポンプ
傾転制御機構１２は、ポンプ吐出圧Ｐｓと最高負荷圧Ｐ
Lmaxの差圧ΔＰLSがＬＳ制御の目標値であるＰgrより大
きくなる方向、つまり油圧ポンプ２の吐出圧を上げる方
向に制御し、油圧ポンプ２の傾転は大きくなり、吐出流
量は増加する。その際、旋回セクションの圧力補償弁７
ａが全開しているため、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓは上
がり難く、制御の応答性が悪化し、油圧ポンプ２の吐出
流量はＬＳ制御により極端に上昇する。

【００５０】以上の現象の繰り返しにより、不連続な加
速が生じ、操作性を著しく低下してしまう。この現象
は、慣性負荷を伴う旋回に顕著に見られる。

【００５１】このような問題を解決するため、本実施の
形態では、上記のように旋回セクションの圧力補償弁７
ａの受圧部７０ｃに差圧減圧弁５１の出力圧Ｐgr（目標
ＬＳ差圧相当の絶対圧）を導くと共に、旋回優先バネ７
０ｄを設け、圧力補償弁７ａの目標補償差圧Ｐc1をＰgr
からその増方向に所定量シフトしたものである。ここ
で、旋回優先バネ７０ｄは、圧力補償弁７ａの動作とポ
ンプ傾転制御機構１２の動作の干渉を防止できる程度
（旋回が目標速度に達しポンプ吐出流量が減るようにＬ
Ｓ制御されるときそのポンプ吐出流量が極端に低下しな
い程度）であればよく、例えばＬＳ制御の目標値である
Ｐgrを１５Ｍｐａとすると、旋回優先バネ７０ｄの圧力
換算値は１Ｍｐａ程度である。

【００５２】図４は、本実施の形態における圧力補償弁
７ａ，７ｂ，…の目標補償差圧Ｐc1，Ｐc2の変化を示す
図である。図中Ａは旋回単独動作時（非サチュレーショ
ン状態）、Ｂは旋回複合動作時（サチュレーション状
態）であり、共にエンジン１が定格の高回転数にあると
きのもの、Ｃは旋回複合動作時（サチュレーション状
態）でエンジン１が低速回転数にあるときのものであ
る。また、ΔＰspは、旋回優先バネ７０ｄによる圧力補
償弁７ａの目標補償差圧Ｐc1の増方向へのシフト分であ
る。

【００５３】旋回セクションの圧力補償弁７ａの目標補
償差圧Ｐc1は、ＬＳ制御の目標値であるＰgrと旋回優先
バネ７０ｄの圧力換算値ΔＰspとの合計値Ｐgr＋ΔＰsp
であり、それ以外の圧力補償弁７ｂ，…の目標補償差圧
Ｐc2は、差圧減圧弁１１の出力圧ＰLS（ＬＳ差圧ΔＰLS
の絶対圧）となるよう制御される。

【００５４】まず、エンジン１が定格の高回転数に保た
れる場合は、差圧減圧弁５１の出力圧Ｐgrは変化せず、
旋回単独動作時も複合動作時（サチュレーション状態）
も旋回セクションの圧力補償弁７ａの目標補償差圧Ｐc1
はＰgr＋ΔＰspで一定である（図４のＡ及びＢ）。この
ため、旋回単独動作時で油圧ポンプの吐出流量が足りて
いるときは（図４のＡ）、差圧減圧弁１１の出力圧ＰLS
はＰgrに等しくなるよう制御されるため（ＰLS＝Ｐg
r）、Ｐgr＋ΔＰspを目標補償差圧としている旋回と、
ＰLSを目標としている他のアクチュエータとでは、旋回
モータ３ａにΔＰsp分だけ若干多めに圧油が供給される
よう制御される点を除いて、コントロールバルブ４の圧
力補償弁７ａ，７ｂ，７ｃによる制御動作では基本的な
差はない。

【００５５】旋回を含んだ複合操作（サチュレーション
状態）では、コントロールバルブ４において、それぞれ
のアクチュエータヘの流量の再分配が行われる。

【００５６】まず、旋回セクション以外の圧力補償弁７
ｂ，…の目標補償差圧Ｐc2は、サチュレーション状態に
なるとポンプ吐出流量の供給不足の比率分減少する。つ
まり、圧力補償弁７ｂ，…の目標補償差圧Ｐc2は油圧ポ
ンプ２の吐出圧Ｐｓと最高負荷圧ＰLmaxの差圧ΔＰLS
（＝Ｐｓ−ＰLmax）で、差圧減圧弁１１により絶対圧Ｐ
LSとして与えられる。サチュレーション状態では、ＬＳ
差圧ΔＰLSは供給不足の比率に応じて低下する。このた
め、図４のＢに示すように、その差圧により設定される
圧力補償弁７ｂ，…の目標補償差圧Ｐc2もそれに応じて
減少する。その結果、旋回を除く各アクチュエータ３
ｂ，…には、油圧ポンプ２の吐出流量をそれぞれの要求
流量比に分けた流量が供給される。これにより各流量制
御弁６ｂ，…に対する操作レバーの入力比に応じて全体
のアクチュエータスピードが低下することになる。

【００５７】しかし、旋回に関しては、圧力補償弁７ａ
の目標補償差圧Ｐc1の基本値をＬＳ差圧でなく差圧減圧
弁５１の出力圧Ｐgrにより設定しており、このＰgrはサ
チュレーション状態であってもエンジン回転数が定格の
高回転数にある限り変わらず（図６のＢ）、サチュレー
ションの情報が圧力補償弁７ａに伝わらない。その結
果、サチュレーション状態でのＰc1の低下が抑えられ、
他のアクチュエータ３ｂ，…に比べ旋回モータ３ａに優
先的に圧油を供給し得るようになり、旋回を含んだ複合
動作による旋回モータ３ａのスピードダウンを抑えるこ
とが可能になる。

【００５８】また、エンジン回転数を低速に下げた場合
は、差圧減圧弁５１の出力圧Ｐgrがそれに応じて減少す
るため、圧力補償弁７ａの目標補償差圧Ｐc1（＝Ｐgr＋
ΔＰsp）も同様に減少する。旋回セクション以外の圧力
補償弁７ｂ，…の目標補償差圧Ｐc2も、エンジン１が低
速回転数になると油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓと最高負荷
圧ＰLmaxの差圧ΔＰLS（＝Ｐｓ−ＰLmax）が差圧減圧弁
５１の出力圧Ｐgrに応じて低下するよう制御されるた
め、目標補償差圧Ｐc2も減少する。つまり、図４のＣに
示すように、エンジン回転数を低速にしたときの旋回複
合操作（サチュレーション状態）では、圧力補償弁７ａ
の目標補償差圧Ｐc1と圧力補償弁７ｂ，…の目標補償差
圧Ｐc2が共に減少する。このため旋回が速くなりすぎる
というようなことが起こらず、エンジン回転数の設定に
よらず、適切な旋回の優先性を維持することができる。

【００５９】次に、旋回単独操作の起動時から定常状態
に移行するときの動作について説明する。

【００６０】旋回起動時に、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓ
と最高負荷圧ＰLmaxの差圧ΔＰLSがＬＳ制御の目標値で
あるＰgrより小さくなる。したがって、油圧ポンプ２は
ポンプ供給油路５のポンプ吐出圧Ｐｓを上げる方向に制
御し、ポンプ傾転は大きくなり、吐出流量は増加する。
同時に旋回セクションの圧力補償弁７ａは、メータイン
絞り部６１又は６２の前後差圧（＝ΔＰLS）が目標補償
差圧Ｐc1（＝Ｐgr）より小さいため、全開となり機能し
なくなる。

【００６１】旋回速度が目標値になり加速がなくなる
と、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐｓと最高負荷圧ＰLmaxの差
圧ΔＰLSがＬＳ制御の目標値であるＰgrより大きくな
る。油圧ポンプ２はポンプ供給油路５のポンプ吐出圧Ｐ
ｓを下げる方向に制御し、油圧ポンプ２の傾転は小さく
なり、吐出流量は減少する。同時に旋回セクションの圧
力補償弁７ａは閉じる方向に動作するが、旋回優先バネ
７０ｄが設けられているため、このバネ７０ｄにより開
度が開け勝手に保たれる。

【００６２】つまり、圧力補償弁７ａの目標補償差圧Ｐ
c1は、図４のＡで示すように、旋回単独動作時（非サチ
ュレーション状態）は、旋回優先バネ７０ｄによりΔＰ
spだけ増方向へシフトされており、そのシフト効果によ
り圧力補償弁７ａの開度が開け勝手に保たれる。

【００６３】その結果、油圧ポンプ２のＬＳ制御と旋回
圧力補償弁７ａの動作は、共に、ポンプ供給油路５のポ
ンプ吐出圧Ｐｓを低くする方向に作動し、両者の干渉を
回避することが可能になる。

【００６４】図５及び図６は、以上の説明のうち、図３
に示した比較例２と図１に示した本発明における旋回操
作時にポンプと旋回圧力補償弁の動きを、図２に示した
比較例１と対比し、ＬＳ差圧ΔＰLS（＝Ｐｓ−ＰLmax）
がＬＳ制御の目標値であるＰgrより小さくなる場合と、
大きくなる場合とについて表形式でまとめたものであ
る。

【００６５】なお、上記実施の形態では、旋回圧力補償
弁の目標補償差圧を増方向にシフトする付勢手段として
旋回優先バネ７０ｄを用いたが、バネの代わりに受圧部
を設け、適当な圧力の油圧を導いてもよい。

【００６６】また、速度変化が操作性を低下させ得る作
業として油圧ショベルの旋回操作を例にとり、旋回セク
ションの圧力補償弁の目標補償差圧をエンジン回転数検
出回路の出力圧（目標ＬＳ差圧）により設定し付勢手段
により増方向にシフトしたが、油圧ショベルをＭＬクレ
ーンとして用いる場合や油圧クレーンにあっては、ブー
ムセクションの圧力補償弁に対してそのような目標補償
差圧の設定及び増方向のシフトを行ってもよい。

【００６７】更に、本実施の形態では、油圧ポンプ２の
吐出圧と最高負荷圧との差圧を差圧減圧弁１１の出力圧
により絶対圧として導き、エンジン検出回路１３の可変
絞り部５０ａの前後差圧を差圧減圧弁５１の出力圧によ
り絶対圧として導くようにしたが、油圧ポンプ２の吐出
圧と最高負荷圧、可変絞り部５０ａの上流側圧力と下流
側圧力をそれぞれ別々に導くようにしてもよい。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、ＬＳシステムを備えた
油圧駆動装置において、ポンプ吐出流量のサチュレーシ
ョン状態が生じても特定のアクチュエータに優先的に圧
油を供給してその速度変化を抑えることができ、かつエ
ンジン回転数の設定に係わらず同様に優先性を維持する
ことができ、優れた操作性を実現することができる。

【００６９】また、油圧ポンプのロードセンシング制御
と圧力補償弁の動作の干渉を回避することができ、シス
テムの安定性を維持することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わる油圧駆動装置の
全体構成を示す図である。

【図２】従来技術に基づく構成を比較例１として示す図
１と同様な図である。

【図３】比較例１の対策例を比較例２として示す図１と
同様な図である。

【図４】図１に示した油圧駆動装置における目標補償差
圧の変化を示す図である。

【図５】比較例２の旋回動作時のポンプと旋回圧力補償
弁の動きを表形式で示す図である。

【図６】本実施の形態の旋回動作時のポンプと旋回圧力
補償弁の動きを表形式で示す図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ メインの油圧ポンプ ３ａ，３ｂ，… アクチュエータ ４ コントロールバルブ ４ａ，４ｂ，… 流量制御弁 ５ 供給油路 ６ａ，６ｂ，… 流量制御弁 ７ａ，７ｂ，… 圧力補償弁 ８ａ，８ｂ，８ｃ、８ｄ 負荷ライン ９ａ，９ｂ シャトル弁 １０ 信号ライン １１ 差圧減圧弁 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ 受圧部 １２ ポンプ傾転制御機構 １２ａ 馬力制御傾転アクチュエータ １２ｂ ＬＳ制御弁 １２ｃ ＬＳ制御傾転アクチュエータ １３ エンジン回転数検出回路 ３１ 吐出ライン ３２ リリーフ弁 ５０ 流量検出弁 ５０ａ 絞り部 ５１ 差圧減圧弁 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ 受圧部 ５３，５４ 信号ライン ６０ａ，６０ｂ，… 負荷ポート ６１，６２ メータイン可変絞り部 ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ 受圧部 ７０ｄ 旋回優先バネ ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ 受圧部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 隆史 滋賀県甲賀郡水口町笹ヶ丘１−２ 株式会 社日立建機ティエラ滋賀工場内 (72)発明者 釣賀 靖貴 滋賀県甲賀郡水口町笹ヶ丘１−２ 株式会 社日立建機ティエラ滋賀工場内 (72)発明者 川本 純也 滋賀県甲賀郡水口町笹ヶ丘１−２ 株式会 社日立建機ティエラ滋賀工場内 (72)発明者 浜本 智 富山県富山市不二越本町一丁目１番１号 株式会社不二越内 (72)発明者 岡崎 康治 富山県富山市不二越本町一丁目１番１号 株式会社不二越内 (72)発明者 小倉 祐二 富山県富山市不二越本町一丁目１番１号 株式会社不二越内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB05 AB06 AC11 BA01 BB01 CA08 DA02 DB02 3H089 AA27 AA74 BB15 BB20 CC01 CC08 CC11 DA03 DA06 DA13 DB25 DB46 DB49 EE04 EE05 EE14 EE17 GG02 JJ02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンと、このエンジンにより駆動され
   る可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出
   された圧油により駆動される特定のアクチュエータを含
   む複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから複数の
   アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数
   の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁の前後差圧をそ
   れぞれ制御する複数の圧力補償弁と、前記油圧ポンプの
   吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目
   標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御するポン
   プ制御手段と、前記エンジンの回転数に依存する圧力を
   出力するエンジン回転数検出回路とを備え、このエンジ
   ン回転数検出回路の出力圧を前記ポンプ制御手段に導
   き、前記ロードセンシング制御の目標差圧を前記エンジ
   ンの回転数に依存する可変値として設定した油圧駆動装
   置において、 前記特定のアクチュエータ以外のアクチュエータに係わ
   る圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧を前記油圧ポン
   プの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧と
   の差圧により設定すると共に、前記特定のアクチュエー
   タに係わる圧力補償弁に前記エンジン回転数検出回路の
   出力圧を導きかつ目標補償差圧を増方向にシフトする付
   勢手段を設け、前記エンジン回転数検出回路の出力圧と
   前記付勢手段とで目標補償差圧を設定したことを特徴と
   する油圧駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の油圧駆動装置において、前
   記付勢手段はバネであることを特徴とする油圧駆動装
   置。
3. 【請求項３】請求項１記載の油圧駆動装置において、前
   記特定のアクチュエータは油圧ショベルの旋回モータで
   あることを特徴とする油圧駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の油圧駆動装置において、前
   記エンジン回転数検出回路は、前記エンジンの回転数に
   依存する圧力を絶対圧として出力する第１差圧減圧弁を
   有し、前記特定のアクチュエータに係わる圧力補償弁に
   前記第１差圧減圧弁の出力圧を導き、この第２差圧減圧
   弁の出力圧と前記付勢手段とで当該圧力補償弁の目標補
   償差圧を設定することを特徴とする油圧駆動装置。前記
   特定のアクチュエータに係わる圧力補償弁に前記第２差
   圧減圧弁の出力圧を
5. 【請求項５】請求項１記載の油圧駆動装置において、前
   記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最
   高負荷圧との差圧を絶対圧として出力する第２差圧減圧
   弁を更に備え、前記特定のアクチュエータ以外のアクチ
   ュエータに係わる圧力補償弁に前記第２差圧減圧弁の出
   力圧を導きそれぞれの目標補償差圧を設定することを特
   徴とする油圧駆動装置。