JP2006290236A - 油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操向シリンダに関係する状態量の変化に拘わらず、主管路の圧力と負荷圧との差圧である
有効差圧を、予め設定される目標差圧に近づけることができる油圧駆動装置の提供。
【解決手段】主油圧ポンプ１と、操向シリンダ１０と、ステアリングハンドルの回転によって回転する可動弁部材を有し、操向シリンダ１０に供給される圧油の流れを制御する操向制御弁１１と、主管路の圧力と操向シリンダ１０の負荷圧との現実の有効差圧が目標の値になるように流量を制御して摺動するスプール６を有し、このスプール６内に逆止弁３３を有し、主油圧ポンプ１から吐出される圧油を、主管路２及び補助管路３の少なくとも一方に供給させると共に、主管路２に優先的に供給させるプライオリティバルブ４と、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量に応じて、例えばステアリングハンドル操作角に応じて、上述の有効差圧を補正する差圧補正手段を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホイールローダ等の建設機械や産業用機械などに備えられ、主油圧ポンプの圧油を主管路及び補助管路の少なくとも一方に供給すると共に、主管路に優先的に供給させるプライオリティバルブを含む油圧駆動装置に関する。

本願出願人は先に、この種のプイオリティバルブを有する油圧駆動装置を提案した（特願２００４−２０６１２１）。これを先行技術１として以下に説明する。この先行技術１は、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出され主管路を介して供給される圧油によって駆動する操向シリンダと、主油圧ポンプから吐出される圧油が導かれる補助管路に接続される作業機回路と、ステアリングハンドルの操作によって作動する可動弁部材を有し、操向シリンダに供給される圧油の流れを制御する操向制御弁とを備えている。

また、主管路の圧力と操向シリンダの負荷圧との現実の差圧である有効差圧が目標の値になるように流量を制御して摺動するスプールを有し、主油圧ポンプから吐出される圧油を、主管路及び補助管路の少なくとも一方に供給させると共に、主管路に優先的に供給させるプライオリティバルブを備えている。このプライオリティバルブには主油圧ポンプ方向への圧油の流れを防ぐ逆止弁が内蔵されている。

このように構成される先行技術１は、ステアリングハンドルを操作、すなわち回転させることにより、操向制御弁の可動弁部材が作動し、プライオリティバルブを介して優先的に主管路に供給される主油圧ポンプの圧油が、操向制御弁を介して操向シリンダに供給され、ステアリングハンドルの操作角に応じた操向操作が実施される。なお、このようにステアリングハンドルが操作されるときであっても、主油圧ポンプから吐出された残りの圧油は、補助管路を介して作業機回路に含まれる油圧アクチュエータへと供給可能となっている。したがって、作業機回路の油圧アクチュエータを作動させることにより、作業機の駆動も可能となっている。

また、本願出願人は先に、プライオリティバルブを有する別の油圧駆動装置を提案した（特願２００４−２１８８５３）。これを先行技術２とする。この先行技術２も、プライオリティバルブに逆止弁を内蔵させていない点を除けば、上述した先行技術１と同等の構成になっている。

本発明者らの実験等による確認から、上述した先行技術１にあっては、プライオリティバルブに逆止弁を内蔵させたことに伴う問題があることが分かった。すなわち、この逆止弁を設けたことによりプライオリティバルブ内に比較的大きな圧力損失が発生してしまうことがある。この先行技術１にあっては、本来は、主管路の圧力と操向シリンダの負荷圧との現実の差圧である有効差圧を、ステアリングハンドルの操作角の如何に拘わらず予め設定される目標差圧に保持したいところが、上述した逆止弁に関係する圧力損失により、実際にはステアリングハンドルの操作角が大きくなるに従って有効差圧が次第に小さくなってしまい、これに伴って主油圧ポンプからの操向シリンダへの供給流量が、ステアリングハンドルの操作角に応じて本来供給されるべき目標流量、すなわち、上述の予め設定される目標差圧に相応する目標流量よりも少ない流量となってしまう場合がある。

また、先行技術２にあっては、プライオリティバルブ内に逆止弁を設けていないことから、逆止弁に関係する問題は生じないものの、操向シリンダの負荷圧や、エンジンの回転数あるいは主油圧ポンプの回転数等に関係する問題があることが分かった。すなわち、この先行技術２では、エンジンの回転数あるいは主油圧ポンプの回転数が高くなるに従って、また、操向シリンダの負荷圧が高くなるに従って、上述した主管路の圧力と負荷圧との現実の差圧である有効差圧が予め設定される目標差圧よりも次第に大きくなってしまい、これに伴って操向シリンダへ供給される流量が、エンジンの回転数あるいは主油圧ポンプの回転数に応じて目標差圧に相応する本来供給されるべき目標流量よりも多い流量となってしまう場合がある。

つまり、本願出願人が先に提案した上述の先行技術１，２にあっては、本来は、ステアリングハンドル操作角や、エンジンの回転数などの操向シリンダの駆動に関係する状態量の変化に拘わらず、主管路の圧力と操向シリンダの負荷圧との現実の差圧である有効差圧を予め設定される目標差圧に保持したいところが、実際には有効差圧が上述した状態量の変化に応じて目標差圧よりも小さくなったり、大きくなったりし、その結果、主油圧ポンプから操向シリンダへの供給流量が、目標差圧に相応する目標流量よりも少なくなってしまったり、逆に多くなってしまったりする事態を生じる懸念がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、操向シリンダに関係する状態量の変化に拘わらず、主管路の圧力と操向シリンダの負荷圧との現実の差圧である有効差圧を、予め設定される目標差圧に近づけることができる油圧駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出され主管路を介して供給される圧油によって駆動する操向シリンダと、上記主油圧ポンプから吐出される圧油が導かれる補助管路に接続される作業機回路と、ステアリングハンドルの操作によって作動する可動弁部材を有し、上記操向シリンダに供給される圧油の流れを制御する操向制御弁とを備えると共に、上記主管路の圧力と上記操向シリンダの負荷圧との現実の差圧である有効差圧が目標の値になるように流量を制御して摺動するスプールを有し、上記主油圧ポンプから吐出される圧油を、上記主管路及び上記補助管路の少なくとも一方に供給させると共に、上記主管路に優先的に供給させるプライオリティバルブを備えた油圧駆動装置において、上記操向シリンダの駆動に関係する状態量に応じて、上記有効差圧を補正する差圧補正手段を備えたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、ステアリングハンドルの操作時には、主油圧ポンプから吐出される圧油をプライオリティバルブを介して優先的に主管路に供給し、さらに操向シリンダに供給して所望の操向操作を実施できる。また、主油圧ポンプから吐出される余剰流量はプライオリティバルブから補助管路に供給され、この補助管路に供給された圧油が作業機回路に供給され、作業機の駆動が可能となる。

上述したステアリングハンドルの操作の間、差圧補正手段によって、操向シリンダの駆動に関係する状態量に応じて現実の差圧である有効差圧、すなわち主管路の圧力と操向シリンダの負荷圧との差圧である有効差圧が補正される。これにより、操向シリンダの駆動に関係する状態量の如何に拘わらず有効差圧を、予め設定される目標差圧に近づけることができる。その結果、プライオリティバルブから主管路へ供給される圧油の流量補正が行なわれ、操向シリンダへの供給流量を、予め設定される目標差圧に応じた本来供給されるべき目標流量に相当する流量とすることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記プライオリティバルブが上記主油圧ポンプ方向への圧油の流れを防ぐ逆止弁を内蔵し、上記状態量がステアリングハンドル操作角であると共に、上記差圧補正手段が、上記ステアリングハンドル操作角が大きくなるに従って上記主管路へ供給される上記圧油の流量を増加させるように上記有効差圧を補正する手段から成ることを特徴としている。このように構成した本発明は、プライオリティバルブに逆止弁を内蔵させたことに伴う圧力損失による有効差圧の減少を防ぎ、この有効差圧を目標差圧に近づけることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記差圧補正手段が、上記ステアリングハンドル操作角を検出する回転角度センサと、上記プライオリティバルブの制御室に供給される制御圧を出力する電磁比例弁と、上記回転角度センサの検出信号に応じて上記電磁比例弁の駆動を制御するコントローラとを含むことを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記主油圧ポンプを駆動するエンジンを備え、上記状態量が、上記操向シリンダの負荷圧と、上記エンジンの回転数または上記主油圧ポンプの回転数であると共に、上記差圧補正手段が、上記負荷圧が高くなるに従って、また、上記エンジンの回転数または上記主油圧ポンプの回転数が高くなるに従って、上記主管路へ供給される圧油の流量を減少させるように上記有効差圧を補正する手段から成ることを特徴としている。このように構成した本発明は、操向シリンダの負荷圧が高くなったり、エンジンの回転数あるいは主油圧ポンプの回転数が高くなったりすることに伴う有効差圧の上昇を防ぎ、この有効差圧を目標差圧に近づけることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記状態量が、上記有効差圧であると共に、上記差圧補正手段が、上記有効差圧が大きくなるに従って上記主管路へ供給される圧油の流量を減少させるように上記有効差圧を補正する手段から成ることを特徴としている。このように構成した本発明も、操向シリンダの負荷圧が高くなったり、エンジンの回転数あるいは主油圧ポンプの回転数が高くなったりすることに伴う有効差圧の上昇を防ぎ、この有効差圧を目標差圧に近づけることができる。

本発明は、操向シリンダの駆動に関係する状態量に応じて、主管路の圧力と操向シリンダの負荷圧との現実の差圧である有効差圧を補正する差圧補正手段を備えたことから、操向シリンダの駆動に関係する状態量の変化に拘わらず有効差圧を、予め設定される目標差圧に近づけることができ、これにより目標差圧に応じた目標流量に相当する流量を操向シリンダに供給でき、ステアリングハンドルの操作量に応じた操向シリンダの精度の高い駆動制御を実現させることができる。

以下，本発明に係る油圧駆動装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図、図２は図１に示す第１実施形態に備えられるプライオリティバルブの構造を示す断面図、図３は図１に示す第１実施形態に備えられるコントローラに含まれる関数設定部を示す図である。

図１に示す本発明に係る油圧駆動装置の第１実施形態、及び後述する第２，第３実施形態は、例えばホイールローダなどのステアリング機構に備えられるものである。第１実施形態は、例えば図１に示すように、主油圧ポンプ１と、この主油圧ポンプ１から吐出される圧油を、主管路２及び補助管路３の少なくとも一方に供給させると共に、主管路２に優先的に供給させるプライオリティバルブ４を備えている。このプライオリティバルブ４は、本体を形成するハウジング５内に摺動自在なスプール６を備えている。このスプール６の一端には、このスプール６を付勢するばね７が配置される制御室８を備え、他端には、ばね７の力と制御室８に与えられる圧油の圧力による力との和に対抗する力を与える圧油が導かれる制御室９を備えている。

また、主管路２の圧油が導かれ、ロッド１２に連結される図示しないステアリングハンドルによって軸心を中心に回転可能な可動弁部材１３を有する操向制御弁１１と、この操向制御弁１１から供給される圧油によって駆動し、図示しないタイヤの向きの制御、すなわち操向操作を行なう操向シリンダ１０とを備えている。操向制御弁１１の可動弁部材１３と操向シリンダ１０の室Ａとは管路１４で接続させてあり、可動弁部材１３と操向シリンダ１０の室Ｂとは管路１５で接続させてある。

上述した主管路２と、プライオリティバルブ４のスプール６の一端に形成された制御室８とは流路１６で接続してあり、この流路１６中に絞り１７を設けてある。また、主管路２と、プライオリティバルブ４のスプール６の他端に形成される制御室９とは油路１８で接続してある。この油路１８中に絞り１９を設けてある。操作制御弁１１の可動弁部材１３に導かれる操向シリンダ１０の負荷圧は検出管路２０で検出される。この検出管路２０中にも絞り２１を設けてある。

同図１に示すように、絞り１７，１９，２１は、プライオリティバルブ４内に形成させてある。また、このプライオリティバルブ４内には操向シリンダ１０の負荷圧が一定圧以上にならないように制御する安全弁、すなわちリリーフ弁２２と、このリリーフ弁２２を通過する圧油を浄化するフィルタ２３とを配置してある。

操向制御弁１１とタンク２４とは戻り管路２５で接続してあり、この戻り管路２５中にも、タンク２４に戻る油を浄化するフィルタ２６を配置してある。

さらに、主油圧ポンプ１を駆動する図示しないエンジンの故障時や、主油圧ポンプ１の故障時等の主管路２への圧油供給機能低下時に、緊急用圧油を管路２８を介して主管路２に供給可能な緊急用油圧ポンプ２７を備えている。また、この緊急用油圧ポンプ２７を駆動するモータ２９と、このモータ２９の駆動を制御するスイッチ３０と、プライオリティバルブ４の制御室９の圧力を検出する圧力センサ３１と、この圧力センサ３１で検出される圧力に応じてスイッチ３０のオン、オフを制御するコントローラ３２とを備えている。

なお、主油圧ポンプ１の吐出圧はリリーフ弁３４によって規定される。また、上述した補助管路３によって、図示しない作業機を駆動する油圧アクチュエータに圧油が供給されるようになっている。すなわち、補助管路３は、上述の油圧アクチュエータを含む作業機回路に接続されている。

上述したプライオリティバルブ４は、図２に示すように、スプール６の内部に上述した主管路２に連通する通路４６を有し、この通路４６上に位置するスプール６の内部に、上述した緊急用圧油の主油圧ポンプ１方向への流れを阻止する逆止弁３３を配置してある。緊急用油圧ポンプ２７から吐出された緊急用圧油を導く管路２８は、例えばプライオリティバルブ４のハウジング５内の所定部位５０に接続させてある。

プライオリティバルブ４のスプール６を摺動自在に収納するハウジング５は、主油圧ポンプ１に接続されるポンプポート４０と、主管路２に接続される主管路供給ポートＣＦと、補助管路３に接続される補助管路供給ポートＥＦと、上述した検出管路２０によって負荷圧が与えられる負荷圧ポートＬＳとを備えている。

また、プライオリティバルブ４のスプール６は、ポンプポート４０に連通する中央室４１に臨ませた大径部５７を有し、この大径部５７の外周の一端に主管路２に供給される圧油の流れを制御する主管路側制御エッジ５８を形成してあり、大径部５７の外周の他端に補助管路３に供給される圧油の流れを制御する補助管路側制御エッジ５９を形成してある。この大径部５７の内部を通るように、主管路２に連通する上述の通路４６を形成し、この通路４６上に位置するスプール６の内部に、緊急用圧油の主油圧ポンプ１方向への流れを阻止する上述の逆止弁３３を配置してある。

そして特に、この第１実施形態は、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量に応じて、例えばステアリングハンドル操作角に応じて、主管路の圧力と操向シリンダ１０の負荷圧との現実の差圧である有効差圧を補正する差圧補正手段を備えており、この差圧補正手段は、例えば上述のステアリングハンドル操作角が大きくなるに従って主管路２へ供給される圧油の流量を増加させるように有効差圧を補正する手段から成っている。

上述した差圧補正手段は、図１に示すように、ステアリングハンドル操作角、すなわち図示しないステアリングハンドルに連結されるロッド１２の回転角度を検出する回転角度センサ６０と、プライオリティバルブ４の制御室８に供給される制御圧を出力する電磁比例弁６２と、パイロット圧を供給するパイロットポンプ６３と、回転角度センサ６０の検出信号に応じて電磁比例弁６２の駆動を制御するコントローラ６１を含む構成になっている。なお、コントローラ６１は、コントローラ３２とは別体に設けてあるが、これらを１つコントローラとして設けてもよい。

コントローラ６１内には、図３に示すように、ステアリングハンドル操作角θ、すなわち回転角度センサ６０の検出信号の値が大きくなるに従って、次第に値の大きい制御電流ｉを出力する関数設定部６１ａを設けてある。

また、図２に示すように、プライオリティバルブ４のハウジング５には電磁比例弁６２から出力される制御圧を導く通路６４を形成してあると共に、ハウジング５とスプール６との間には、通路６４を経由して導いた制御圧をスプール６に作用させるための室６５を形成させてある。

このように構成した第１実施形態は、図示しないステアリングハンドルが操作されず、主油圧ポンプ１から圧油Ｐが吐出されず、図１に示すように操向制御弁１１の可動弁部材１３が中立位置に保持されているときには、検出管路２０は可動弁部材１３を介してタンク２４に接続される戻り管路２５に連通する。すなわち、プライオリティバルブ４のスプール６のばね７が配置される制御室８は低圧となり、その低圧が流路１６，１８を介して制御室９にも与えられる。したがって、ばね７の力によってスプール６は同図１に示す状態に保たれる。

この状態において、主油圧ポンプ１から圧油Ｐが吐出されると、適宜に設定した絞り１７と絞り２１の関係から同図１に示す油路１８、絞り１９を介してプライオリティバルブ４のスプール６の他端の制御室９に圧油が導かれ、この制御室９の圧力が所定圧以上になったときにスプール６はばね７の力に抗して右位置に切換えられる。したがって、図２の矢印５４で示すようにプライオリティバルブ４のポンプポート４０に導かれた圧油Ｐは、中央室４１に配置されたスプール６の大径部５７の外周から中央室４１と室５３との間に位置するスプール６の小径部に沿うように流れて、中央室４１から室５３へと導かれ、矢印５６で示すように、補助管路供給ポートＥＦから図１に示す補助管路３に供給される。これによって図示しない作業機の駆動が可能となる。

また、このような状態からステアリングハンドルが操作されると、プライオリティバルブ４のスプール６は、ばね７の力と制御室８に与えられる圧油の圧力による力の和と、制御室９に与えられる圧油の圧力による力との大小関係に応じて摺動する。

すなわち、ステアリングハンドルの操作に伴って、プライオリティバルブ４のスプール６が例えば図２に示す状態に保持され、主油圧ポンプ１から吐出される圧油Ｐが矢印５４で示すようにポンプポート４０から中央室４１に導かれ、大径部５７の外周に沿うように流れて、大径部５７の通路４６に導かれ、逆止弁３３を押し開き、室４８から主管路供給ポートＣＦを介して矢印５５で示すように主管路２に供給される。これにより図１に示す操向制御弁１１を介して操向シリンダ１０に圧油Ｐが供給され、操向シリンダ１０を駆動して図示しないタイヤを動かすことができる。

その後、プライオリティバルブ４の制御室９に導かれる圧油の圧力による力が制御室８側の力に比べて大きくなると、プライオリティバルブ４のスプール６が図２の左方向に摺動し、中央室４１が室５３に連通する状態になる。これにより、上述のようにして供給される主油圧ポンプ１の圧油Ｐの余剰流量が中央室４１から室５３に導かれ、この室５３から補助管路供給ポートＥＦを経て矢印５６に示すように補助管路３に供給される。これにより上述したように、作業機の駆動が可能となる。

なお、このような動作の間、操向制御弁１１の上流圧、すなわち主管路の圧力がプライオリティバルブ４のスプール６の制御室９に導かれ、制御室８の圧力は操向制御弁１１の下流圧、すなわち操向シリンダ１０の負荷圧に対応した圧力となり、プライオリティバルブ４のスプール６は、操向制御弁１１の上流圧と下流圧との差圧、すなわち主管路の圧力との現実の差圧である有効差圧が目標の値になるように流量を制御して摺動する。したがって、このプライオリティバルブ４は圧力補償弁として機能しようとする。

また、主油圧ポンプ１を駆動する図示しないエンジンが故障したときや、主油圧ポンプ１が故障したときなどのように、主管路２への圧油供給機能が低下し、緊急用油圧ポンプ２７から管路２８を介して緊急用圧油が供給されると、図２に示すプライオリティバルブ４のハウジング５に形成された所定部位５０に緊急用圧油が与えられる。この緊急用圧油が室４８を経て主油圧ポンプ１の圧油Ｐに合流して、あるいは主油圧ポンプ１の圧油Ｐの代わりに主管路供給ポートＣＦから矢印５５で示すように主管路２に供給される。これにより、タイヤをステアリングハンドルの操作に応じて動かすことができる。この間、プライオリティバルブ４の中央室４１の圧力に比べて室４８の圧力が高くなったときには、ばね４７の力と、逆止弁３３の流路４９を経て、ばね４７が配置される室４８に導かれる圧力による力とによって、逆止弁３３は通路４６を閉じるように保持される。したがって、上述した緊急用圧油の主油圧ポンプ１方向への流れは、逆止弁３３によって防止される。

そして特に、この第１実施形態は、ステアリングハンドルの操作による操向シリンダ１０の操作が行なわれる間、上述のように構成した差圧補正手段によって、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量であるステアリングハンドル操作角に応じて、現実の差圧である有効差圧の補正が行なわれる。すなわち、ステアリングハンドル操作角が図１に示す回転角度センサ６０によって検出され、コントローラ６１に備えられる関数設定部６１ａで回転角度センサ６０の検出信号の値に応じた制御電流ｉが求められ、該当する制御電流ｉが電磁比例弁６２出力される。これにより電磁比例弁６２が駆動してパイロットポンプ６３のパイロット圧を一次圧とし、電磁比例弁６２から吐出される二次圧すなわち制御圧が、図２に示すプライオリティバルブ４のハウジング５の通路６４を介して室６５に与えられる。これにより、ステアリングハンドル操作角が大きくなるに従って主管路２へ供給される圧油の流量を増加させるように、有効差圧の補正が行なわれる。すなわち、プライオリティバルブ４に逆止弁３３を内蔵させたことに伴う圧力損失による有効差圧の減少を防ぐ制御が行なわれ、この有効差圧を予め設定される目標差圧に近づけることができる。

このように構成した第１実施形態によれば、プライオリティバルブ４のスプール６内に逆止弁３３を設けるようにしたので、プライオリティバルブ４等とは別体に設けられる独立構造体としての逆止弁、このような逆止弁をプライオリティバルブ４等の外部の所定個所に設置する固定具、及び逆止弁をプライオリティバルブ４等に接続する配管等が不要になる。これらによって、全体の部品数を少なくすることができる。また、逆止弁３３をプライオリティバルブ４等の外部の所定個所に設置する設置作業を不要にできる。さらに、上述したようにプライオリティバルブ４のスプール６の外部に位置するこのプライオリティバルブ４のハウジング５部分に、逆止弁３３を設置するための領域を要することがなく、このプライオリティバルブ４の形状を大きくしないで済む。すなわち、プライオリティバルブ４を、独立構造体としての逆止弁を備えた場合のプライオリティバルブと同等の大きさとすることができ、このプライオリティバルブ４の所定個所への据付作業を簡単に行なうことができる。

また、主管路側制御エッジ５８と補助管路側制御エッジ５９とをプライオリティバルブ４のスプール６に形成される大径部５７に含ませてあり、この大径部５７をポンプポート４０に連通する中央室４１に臨ませてあるので、スプール６の長さ寸法を短く設定することができる。これにより、このスプール６の長さ方向に対応するプライオリティバルブ４のハウジング５の寸法を小さく設定でき、このプライオリティバルブ４のコンパクト化を実現できる。

そして特に、回転角度センサ６０、電磁比例弁６２、コントローラ６１、及びパイロットポンプ６３を含み、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量であるステアリングハンドル操作角に応じて、主管路の圧力と負荷圧との差圧である有効差圧を補正する差圧補正手段を備えたことから、ステアリングハンドル操作角の変化に拘わらず、有効差圧を、予め設定される目標差圧に近づけることができ、これにより目標差圧に応じた目標流量に相当する流量を操向シリンダ１０に供給できる。したがって、ステアリングハンドルの操作量に応じた操向シリンダ１０の精度の高い駆動制御を実現させることができる。

図４は本発明の第２実施形態を示す油圧回路図、図５は図４に示す第２実施形態に備えられるプライオリティバルブの構造を示す断面図、図６は図４に示す第２実施形態に備えられるコントローラに含まれる関数設定部及び乗算部を示す図である。

図４に示す第２実施形態は、上述した第１実施形態では備えられていた緊急用油圧ポンプ２７、及びこの緊急用油圧ポンプ２７を駆動させる機構を備えておらず、これに伴ってプライオリティバルブ４内には逆止弁を備えていない。

また、プライオリティバルブ４は、図５に示すように、スプール６を摺動自在に収納するハウジング５は、主油圧ポンプ１のハウジング８０に形成された油路７１に連通する中央室８１と、この中央室８１に連通可能であると共に、主管路２に接続される主管路供給ポートＣＦに連通する室８２と、中央室８１に連通可能であると共に、補助管路３に接続される補助管路供給ポートＥＦに連通する室８３とを有する。

ハウジング５内に摺動自在に配置されるスプール６は、中央室８１に臨ませた小径部８４の一端に形成され、主管路２に供給される圧油の流れを制御する主管路側制御エッジ８５を有する第１大径部８６と、小径部８４の他端に形成され、補助管路３に供給される圧油の流れを制御する補助管路側制御エッジ８７を有する第２大径部８８とを備えている。上述した第１大径部８６は室８２に臨ませてあり、第２大径部８８は室８３に臨ませてある。

なお、図４中には、主油圧ポンプ１を駆動するエンジン７０、及び補助管路３に接続される作業機回路７４を図示してある。

この第２実施形態は特に、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量である。操向シリンダ１０の負荷圧、及びエンジン７０の回転数あるいは主油圧ポンプ１の回転数に応じて、現実の差圧である有効差圧を補正する差圧補正手段を備えており、この差圧補正手段は例えば、操向シリンダ１０の負荷圧が高くなるに従って、また、エンジン７０の回転数または主油圧ポンプ１の回転数が高くなるに従って、主管路２へ供給される圧油の流量を減少させるように有効差圧を補正する手段から成っている。

この第２実施形態における差圧補正手段は、図４に示すように、操向シリンダ１０の負荷圧を検出する圧力センサ７５と、例えばエンジン７０の回転数を検出する回転数センサ７６と、プライオリティバルブ４の制御室９の側に供給される制御圧を出力する電磁比例弁６２と、パイロット圧を供給するパイロットポンプ６３と、圧力センサ７５の検出信号の値、及び回転数センサ７６の検出信号の値に応じて電磁比例弁６２の駆動を制御するコントローラ６１を含む構成になっている。

コントローラ６１内には、図６に示すように、操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳの検出信号の値が大きくなるに従って、１を下限値とする次第に値が大きくなる補正係数Ｋを出力する関数設定部６１ｂと、エンジン７０の回転数の検出信号ｒｐｍの値が大きくなるに従って、次第に値が大きくなる制御電流ｉを出力する関数設定部６１ｃと、これらの関数設定部６１ｂ，６１ｃから出力される補正係数Ｋと制御電流ｉとを乗算する乗算部６１ｄとを設けてある。

また、プライオリティバルブ４のハウジング５には、電磁比例弁６２から出力される制御圧を導く通路９０と、この通路９０を経由して導いた制御圧をスプール６に作用させるための室９１とを設けてある。その他の構成は、上述した第１実施形態の構成とほぼ同等である。

このように構成した第２実施形態も、プライオリティバルブ４によって主管路２側に主油圧ポンプ１の圧油を優先的に供給できる。この点については第１実施形態におけるのと同様である。

この第２実施形態は特に、ステアリングハンドルの回転による操向シリンダ１０の操作が行なわれる間、上述した構成の差圧補正手段によって、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量である操向シリンダ１０の負荷圧と、エンジン７０の回転数とに応じて、現実の差圧である有効差圧の補正が行なわれる。すなわち、操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳが圧力センサ７５で検出されると共に、エンジン７０の回転数ｒｐｍが回転数センサ７６で検出され、コントローラ６１に設けられる関数設定部６１ｂ，６１ｃのそれぞれから対応する補正係数Ｋと制御電流ｉが出力され、これらが乗算部６１ｄで乗算されて補正された制御電流ｉが求められ、この補正された制御電流ｉが電磁比例弁６２に出力される。これにより、電磁比例弁６２が駆動してパイロットポンプ６３のパイロット圧を一次圧とし、電磁比例弁６２から吐出される二次圧、すなわち制御圧が、図５に示すプライオリティバルブ４のハウジング５の通路９０を介して室９１に与えられる。その結果、操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳが高くなるに従って、また、エンジン７０の回転数ｒｐｍが高くなるに従って、主管路２へ供給される圧油の流量を減少させるように、有効差圧の補正が行なわれる。すなわち、操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳが高くなることによる、また、エンジン７０の回転数ｒｐｍが高くなることによる有効差圧の上昇を防ぐ制御が行なわれ、この有効差圧を予め設定される目標差圧に近づけることができる。

このように構成した第２実施形態によれば、圧力センサ７５、回転数センサ７６、電磁比例弁６２、コントローラ６１、及びパイロットポンプ６３を含み、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量である操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳと、エンジン７０の回転数ｒｐｍとに応じて、現実の有効差圧の補正を行なう差圧補正手段を備えたことから、操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳの変化、及びエンジン７０の回転数ｒｐｍの変化に拘わらず、有効差圧を上述した第１実施形態におけるのと同様に、予め設定される目標差圧に近づけることができ、これにより目標差圧に応じた目標流量に相当する流量を操向シリンダ１０に供給できる。したがって、この第２実施形態も第１実施形態と同様に、ステアリングハンドルの操作量に応じた操向シリンダ１０の精度の高い駆動制御を実現させることができる。

図７は本発明の第３実施形態を示す油圧回路図、図８は図７に示す第３実施形態に備えられるコントローラに含まれる演算部及び関数設定部を示す図である。

図７に示す第３実施形態は、特に、操向シリンダ１０の駆動に関係する状態量、例えば主管路の圧力ＰＣＦと操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳとの現実の差圧である有効差圧ΔＰに応じて、その有効差圧ΔＰを補正する差圧補正手段を備えており、この差圧補正手段は、例えば有効差圧ΔＰが大きくなるに従って、主管路２へ供給される圧油の流量を減少させるようにその有効差圧ΔＰを補正する手段から成っている。

この第３実施形態における差圧補正手段は、図７に示すように、操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳを検出する圧力センサ７５と、主管路の圧力ＰＣＦを検出する圧力センサ７５ａと、プライオリティバルブ４の制御室９の側（第２実施形態の室９１に相当）に供給される制御圧を出力する電磁比例弁６２と、パイロット圧を供給するパイロットポンプ６３と、圧力センサ７５の検出信号の値、及び圧力センサ７５ａの検出信号の値に応じて電磁比例弁６２の駆動を制御するコントローラ６１とを含む構成になっている。

このコントローラ６１内には、図８に示すように、圧力センサ７５ａによって検出される主管路の圧力ＰＣＦと、圧力センサ７５によって検出される負荷圧ＰＬＳとの現実の差圧である有効差圧ΔＰを求める演算部６１ｅと、この演算部６１ｅで求められた有効差圧ΔＰが大きくなるに従って次第に大きな値となる制御電流ｉの関係が設定され、演算部６１ｅで求められた有効差圧ΔＰに応じた値の制御電流ｉを出力する関数設定部６１ｆとを設けてある。

その他の構成は、上述した図４に示す第２実施形態と同等である。

このように構成した第３実施形態は、ステアリングハンドルの回転による操向シリンダ１０の操作が行なわれる間、上述した構成の差圧補正手段によって、有効差圧の補正が行なわれる。すなわち、主管路の圧力ＰＣＦが圧力センサ７５ａで検出されると共に、操向シリンダ１０の負荷圧ＰＬＳが圧力センサ７５で検出され、コントローラ６１に備えられる演算部６１ｅで現実の差圧である有効差圧ΔＰが求められ、この求められた有効差圧ΔＰに相応する値の制御電流ｉが関数設定部６１ｆから電磁比例弁６２に出力される。これにより、電磁比例弁６２が駆動してパイロットポンプ６３のパイロット圧を一次圧とし、電磁比例弁６２から吐出される二次圧、すなわち制御圧が、プライオリティバルブ４の制御室９の側（第２実施形態の室９１に相当）に与えられる。その結果、有効差圧が大きくなるに従って、主管路２へ供給される圧油の流量を減少させるようにこの有効差圧の補正が行なわれる。すなわち、有効差圧の上昇を防ぐ制御が行なわれ、この有効差圧を予め設定される目標差圧に近づけることができる。

このように構成した第３実施形態も、上述した第２実施形態と同等の効果が得られる。なお、上述した圧力センサ７５，７５ａを設ける代わりに差圧センサを設ける構成にしてもよい。

本発明に係る油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。 図１に示す第１実施形態に備えられるプライオリティバルブの構造を示す断面図である。 図１に示す第１実施形態に備えられるコントローラに含まれる関数設定部を示す図である。 本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。 図４に示す第２実施形態に備えられるプライオリティバルブの構造を示す断面図である。 図４に示す第２実施形態に備えられるコントローラに含まれる関数設定部及び乗算部を示す図である。 本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。 図７に示す第３実施形態に備えられるコントローラに含まれる演算部及び関数設定部を示す図である。

符号の説明

１ 主油圧ポンプ
２ 主管路
３ 補助管路
４ プライオリティバルブ
８ 制御室
９ 制御室
１０ 操向シリンダ
１１ 操向制御弁
１２ ロッド
１３ 可動弁部材
３３ 逆止弁
５８ 主管路側制御エッジ
５９ 補助管路側制御エッジ
６０ 回転角度センサ（差圧補正手段）
６１ コントローラ（差圧補正手段）
６１ａ 関数設定部
６１ｂ 関数設定部
６１ｃ 関数設定部
６１ｄ 乗算部
６１ｅ 演算部
６１ｆ 関数設定部
６２ 電磁比例弁（差圧補正手段）
６３ パイロットポンプ（差圧補正手段）
６４ 通路
６５ 室
７０ エンジン
７４ 作業機回路
７５ 圧力センサ（差圧補正手段）
７５ａ 圧力センサ（差圧補正手段）
７６ 回転数センサ（差圧補正手段）
８５ 主管路側制御エッジ
８７ 補助管路側制御エッジ
９０ 通路
９１ 室

Claims (5)

1. 主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出され主管路を介して供給される圧油によって駆動する操向シリンダと、上記主油圧ポンプから吐出される圧油が導かれる補助管路に接続される作業機回路と、ステアリングハンドルの操作によって作動する可動弁部材を有し、上記操向シリンダに供給される圧油の流れを制御する操向制御弁とを備えると共に、
   上記主管路の圧力と上記操向シリンダの負荷圧との現実の差圧である有効差圧が目標の値になるように流量を制御して摺動するスプールを有し、上記主油圧ポンプから吐出される圧油を、上記主管路及び上記補助管路の少なくとも一方に供給させると共に、上記主管路に優先的に供給させるプライオリティバルブを備えた油圧駆動装置において、
   上記操向シリンダの駆動に関係する状態量に応じて、上記有効差圧を補正する差圧補正手段を備えたことを特徴とする油圧駆動装置。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記プライオリティバルブが上記主油圧ポンプ方向への圧油の流れを防ぐ逆止弁を内蔵し、
   上記状態量がステアリングハンドル操作角であると共に、
   上記差圧補正手段が、上記ステアリングハンドル操作角が大きくなるに従って上記主管路へ供給される上記圧油の流量を増加させるように上記有効差圧を補正する手段から成ることを特徴とする油圧駆動装置。
3. 上記請求項２記載の発明において、
   上記差圧補正手段が、
   上記ステアリングハンドル操作角を検出する回転角度センサと、上記プライオリティバルブの制御室に供給される制御圧を出力する電磁比例弁と、上記回転角度センサの検出信号に応じて上記電磁比例弁の駆動を制御するコントローラとを含むことを特徴とする油圧駆動装置。
4. 上記請求項１記載の発明において、
   上記主油圧ポンプを駆動するエンジンを備え、
   上記状態量が、上記操向シリンダの負荷圧と、上記エンジンの回転数または上記主油圧ポンプの回転数であると共に、
   上記差圧補正手段が、上記負荷圧が高くなるに従って、また、上記エンジンの回転数または上記主油圧ポンプの回転数が高くなるに従って、上記主管路へ供給される圧油の流量を減少させるように上記有効差圧を補正する手段から成ることを特徴とする油圧駆動装置。
5. 上記請求項１記載の発明において、
   上記状態量が、上記有効差圧であると共に、
   上記差圧補正手段が、上記有効差圧が大きくなるに従って上記主管路へ供給される圧油の流量を減少させるように上記有効差圧を補正する手段から成ることを特徴とする油圧駆動装置。

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