JP2008095755A - Load sensing hydraulic control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロードセンシング式油圧制御装置を搭載した建設機械、例えば油圧ショベルの操作性向上に係り、特に複数の油圧アクチュエータを同時操作する場合、最高負荷圧力を決定する1つの油圧アクチュエータに対し、他の油圧アクチュエータ用の補償弁が前記最高負荷圧力により影響され、当該油圧アクチュエータの操作に遅延などの不都合が生じるのを防止することに関する。 The present invention relates to improvement in operability of a construction machine equipped with a load-sensing hydraulic control device, for example, a hydraulic excavator, and in particular, when simultaneously operating a plurality of hydraulic actuators, for one hydraulic actuator that determines the maximum load pressure, The present invention relates to preventing a compensation valve for another hydraulic actuator from being affected by the maximum load pressure and causing inconveniences such as a delay in the operation of the hydraulic actuator.
ロードセンシング式油圧制御装置の利点は油圧アクチュエータの負荷圧が変化しても切換弁の操作量に比例して流量を供給し、又は新たな切換弁および油圧アクチュエータを追加した場合でも容易に流量配分が出来ることにある。その場合、ロードセンシング機能を有する切換弁群とロードセンシング機能を有しない切換弁群とを共通の可変容量ポンプに接続し、これら各々の切換弁群の切換弁に接続されたアクチュエータが慣性、負荷圧力が異なる場合でもかつ同時に駆動しても、極めて簡単な方法で、それぞれのアクチュエータの特性に応じて非常にスムースな起動特性、操作性を得ることが出来る油圧制御装置が開示されている(特許文献1)。 The advantage of the load-sensing hydraulic control device is that even if the load pressure of the hydraulic actuator changes, the flow is supplied in proportion to the operation amount of the switching valve, or even when a new switching valve and hydraulic actuator are added, the flow is easily distributed. There is something that can be done. In that case, the switching valve group having the load sensing function and the switching valve group not having the load sensing function are connected to a common variable displacement pump, and the actuator connected to the switching valve of each of these switching valve groups has inertia, load A hydraulic control device has been disclosed that can obtain very smooth start-up characteristics and operability in accordance with the characteristics of each actuator in a very simple method even when the pressures are different and when they are driven simultaneously (patent) Reference 1).
また、特許文献2の図5には、従来例としてレギュレータバルブ9とアンロード弁13を備えたロードセンシング式の油圧制御回路が示され、その改良として、切換手段によって切換わる切換弁15を設けている。そして、この切換弁15は、レギュレータバルブ9の他方のパイロット室9bに、アクチュエータの最高負荷圧を導く第1切換位置15aと、レギュレータバルブ9の他方のパイロット室9bに、ポンプ圧を導く第2切換位置15bとを有する油圧回路が示されている。
FIG. 5 of Patent Document 2 shows a load sensing type hydraulic control circuit including a regulator valve 9 and an
図3は、従来のロードセンシング式油圧制御装置の問題点を説明するため、特許文献1、2のロードセンシングに関わる油圧回路部分を2つの油圧アクチュエータに単純化してその典型的な回路構成を示す。
FIG. 3 shows a typical circuit configuration by simplifying the hydraulic circuit portion related to load sensing in
同図3において、参照符号10は原動機12により駆動される可変容量ポンプ、10Aは同ポンプ10の斜板を示し、参照符号14は斜板10Aの傾斜角を調整する油圧シリンダである。参照符号20、及び30は可変容量ポンプ10からの圧油供給ラインL1に接続されたクローズセンタ型の切換弁でありこれら切換弁20、30には油圧シリンダからなる油圧アクチュエータACT1、ACT2がそれぞれ接続されている。なお、図示しないが、可変容量ポンプ10に隣接して原動機12の出力軸12Aにより駆動されるパイロットポンプが設けられている。
In FIG. 3,
又、各切換弁20、30と各油圧アクチュエータとの間には補償弁22、32が設けられている。これら補償弁22、32と切換弁20、30との間には負荷圧力検出ラインSL1、SL2が設けられて、各負荷圧力が取出され、これら取出された負荷圧力は補償弁22、32に対して、それぞれバネ26、36と共にこれらを開方向に作用すると同時に高圧選択手段40によって選択された負荷圧力検出ラインSL1又はSL2の圧力がロードセンシング用の信号ラインSL5へ取出され、前記補償弁22及び32に対してこれらを絞り方向に作用させている。同時にこの信号ラインSL5の信号圧力はラインSL7として可変容量ポンプ10の容量調整装置16に作用している。
又、可変容量ポンプ10の圧油供給ラインL1にはアンロード弁18が接続され、このアンロード弁18は信号ラインSL6の圧力と可変容量ポンプ10の圧油供給ラインL1との圧力差が、当該アンロード弁18に設けられたバネ18Aの力によって定まる所定圧力を超えると前記圧油供給ラインL1をアンロードするようになっている。
An unload valve 18 is connected to the pressure oil supply line L1 of the
上記の構成において、例えば切換弁20を図中20Bの位置へ操作した場合を想定すると、可変容量ポンプ10からの圧油は、ラインL0、L1、L2から切換弁20内の供給通路20B1を経て通路L4に至り、同通路L4から補償弁26、逆止弁24、ラインL5を経て再び切換弁20に戻りラインLA1を通って油圧アクチュエータACT1に与えられ、その戻り側のラインLB1から切換弁20を経てタンクラインL8を介してタンクTに戻されるようになっている。
In the above configuration, for example, assuming that the
その場合、油圧アクチュエータACT1の負荷圧に対応する通路L4の圧力は信号ラインSL1を介して検出され、さらに高圧選択手段40を経て信号ラインSL5上の圧力として検出され、この検出圧力は信号ラインSL6としてバネ18Aの力と共にアンロード弁18に作用し、可変容量ポンプ10の圧油供給ラインL1とタンクTに通じるタンクラインL11との導通を遮断するようになっている。
In that case, the pressure in the passage L4 corresponding to the load pressure of the hydraulic actuator ACT1 is detected via the signal line SL1, and further detected as the pressure on the signal line SL5 via the high pressure selection means 40, and this detected pressure is detected as the signal line SL6. Acting on the unload valve 18 together with the force of the
このとき、前記アンロード弁18の開閉に関わる圧力は、一方が高圧選択された信号ラインSL6上の圧力(最高負荷圧力)であり、他方は、前記圧油供給ラインL1上の圧力であるので、例えば油圧アクチュエータATC1の負荷圧力が大きい場合には、これらの圧力は共に高圧であって、アンロード弁18の開閉は一般に非常に速い。 At this time, the pressure related to the opening / closing of the unload valve 18 is one on the signal line SL6 (highest load pressure) on which one is selected, and the other is the pressure on the pressure oil supply line L1. For example, when the load pressure of the hydraulic actuator ATC1 is large, these pressures are both high, and the opening and closing of the unload valve 18 is generally very fast.
同様な関係は、切換弁30、油圧アクチュエータACT2を駆動した場合にも該当するがその詳細説明は省略する。
The same relationship applies to the case where the
図3に示した従来のロードセンシング式油圧制御装置においては、信号ラインSL3、SL4は図示のように補償弁22、32に与えられているので、一方のアクチュエータACT1、例えばアーム用シリンダが切換弁20を介して駆動されている状態で、他方の油圧アクチュエータACT2、例えばバケット用シリンダが切換弁30を介して同時に駆動される場合、信号ラインSL5にはSL1(>SL2)、高圧選択手段40を介してアーム側の負荷圧力が検出され、信号ラインSL4を介して補償弁32に与えられる。したがって、油圧アクチュエータACT2すなわち、バケット用の補償弁32には、信号ラインSL4と、バネ36および信号ラインSL2とがバランスする状態に対応した圧油流量がラインL6を経てL7へ流れ、バケットを駆動することとなる。
In the conventional load sensing type hydraulic control apparatus shown in FIG. 3, since the signal lines SL3 and SL4 are provided to the
しかしながら、その際、アームの駆動中において信号ラインSL1の検出圧力である最高負荷検出圧力SL5が非常に大きくなること、例えば油圧アクチュエータACT1がそのシリンダストローク限に達した場合には、バケット側の前記補償弁32への信号ラインSL4も大きくなり流量が絞られるのでラインL6にはほとんど圧油が流れなくなり、結果として切換弁30を介して駆動指令を与えているにもかかわらずバケットが駆動しないか又は、駆動が遅いという操作上の難点があった。
However, at that time, when the maximum load detection pressure SL5 that is the detection pressure of the signal line SL1 becomes very large during driving of the arm, for example, when the hydraulic actuator ACT1 reaches its cylinder stroke limit, Since the signal line SL4 to the
本発明者は、上記問題点を解決せんとして鋭意検討した結果、最高負荷検出ラインまたは可変容量ポンプ吐出ラインと各補償弁との間に、減圧機能を有する圧力制御弁を設け、外部信号により減圧された圧油信号を前記各補償弁に与えることで前記問題点は基本的に解決できることを突き止めた。 As a result of diligent investigation to solve the above problems, the present inventor has provided a pressure control valve having a pressure reducing function between the maximum load detection line or variable displacement pump discharge line and each compensation valve, and the pressure is reduced by an external signal. It has been found that the problem can be basically solved by supplying the compensated pressure oil signal to each compensation valve.
従って、本発明の目的は、複数の油圧アクチュエータを同時操作する場合、最高負荷圧力を決定する1つの油圧アクチュエータに対し、他の油圧アクチュエータ用の補償弁が前記最高負荷圧力により影響され、当該油圧アクチュエータの操作に不都合が生じるのを防止するロードセンシング式油圧制御装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is that when a plurality of hydraulic actuators are operated simultaneously, a compensation valve for another hydraulic actuator is influenced by the maximum load pressure with respect to one hydraulic actuator that determines the maximum load pressure. An object of the present invention is to provide a load-sensing hydraulic control device that prevents inconvenience in operation of an actuator.
上記の目的を達成するため、本発明によるロードセンシング式油圧制御装置は、複数の切換弁の各々に油圧アクチュエータを接続し、これら油圧アクチュエータに共通の可変容量型ポンプから圧油を供給し、前記各切換弁においては各油圧アクチュエータの負荷圧力を検出すると共に操作されていない状態では負荷圧力検出信号通路をタンクラインに接続するよう構成し、各切換弁と各アクチュエータ又は各切換弁とタンクとの間には各々補償弁を設け、当該補償弁の開方向には各アクチュエータの負荷圧力を、絞り方向へは複数の切換弁が同時操作された場合の最高負荷圧力を選択して作用させるよう構成したロードセンシング式の油圧制御装置において、前記各補償弁の絞り方向に作用する前記選択された最高負荷圧力を減圧する圧力制御弁を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a load sensing hydraulic control device according to the present invention connects a hydraulic actuator to each of a plurality of switching valves, supplies pressure oil from a variable displacement pump common to these hydraulic actuators, Each switching valve is configured to detect the load pressure of each hydraulic actuator and to connect the load pressure detection signal path to the tank line when not operated, and to connect each switching valve and each actuator or each switching valve and tank. A compensation valve is provided in between, and the load pressure of each actuator is selected in the opening direction of the compensation valve, and the maximum load pressure when a plurality of switching valves are operated simultaneously is selected in the throttle direction. In the load sensing type hydraulic control apparatus, the pressure control for reducing the selected maximum load pressure acting in the throttle direction of each compensation valve. Characterized in that a valve.
その場合、前記の選択された最高負荷圧力の代わりに前記ポンプの吐出圧ラインの圧力を用いることができる。 In that case, the pressure in the discharge pressure line of the pump can be used instead of the selected maximum load pressure.
また、その場合、圧力制御弁は外部油圧信号の上昇に応じて2次圧力が低減される減圧弁である。 In this case, the pressure control valve is a pressure reducing valve in which the secondary pressure is reduced in accordance with an increase in the external hydraulic pressure signal.
さらにその場合、圧力制御弁の2次圧力調整用外部信号圧力として電磁比例弁の2次圧力を導入することができる。 Furthermore, in that case, the secondary pressure of the electromagnetic proportional valve can be introduced as the external signal pressure for secondary pressure adjustment of the pressure control valve.
本発明によるロードセンシング式の油圧制御装置によれば、各切換弁および該切換弁と接続された油圧アクチュエータに該油圧アクチュエータに流れる圧油流量を前記最高負荷圧力により調整するよう接続された補償弁と、前記油圧アクチュエータに対応する各補償弁と前記最高負荷圧力の検出ラインとの間に設けられ、外部圧油信号により前記検出ラインの圧力を減圧して前記各補償弁の少なくとも1つに供給する圧力制御弁と、を備えるようにしたので、特に複数の油圧アクチュエータを同時操作する場合、最高負荷圧力を決定する1つの油圧アクチュエータに対し、他の油圧アクチュエータ用の補償弁が前記最高負荷圧力により過大に影響され、当該油圧アクチュエータの駆動に遅延が生じるのを防止することができる。 According to the load sensing type hydraulic control apparatus of the present invention, the compensation valve is connected to each switching valve and the hydraulic actuator connected to the switching valve so as to adjust the flow rate of the hydraulic oil flowing through the hydraulic actuator by the maximum load pressure. And each compensation valve corresponding to the hydraulic actuator and the detection line for the maximum load pressure, and the pressure in the detection line is reduced by an external pressure oil signal and supplied to at least one of the compensation valves. In particular, when operating a plurality of hydraulic actuators at the same time, the compensation valve for the other hydraulic actuator is provided with the maximum load pressure for one hydraulic actuator that determines the maximum load pressure. Therefore, it is possible to prevent the hydraulic actuator from being delayed due to being excessively influenced.
以下、本発明の実施の形態に基づく1実施例について添付図面の図1、2を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an example based on an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本発明を適用したロードセンシング式油圧制御装置であって、原動機(図示せず)により駆動される可変容量ポンプ100およびパイロット圧油PPを供給するパイロットポンプ102が設けられている。なお、参照符号104は可変容量ポンプ100の斜板100Aを傾転駆動する油圧シリンダである。参照符号PLは前記可変容量ポンプ100の吐出ラインであり、それぞれラインPL1、PL2、PL3に分岐され切換弁110、112および容量調整装置106にポンプ100からの圧油が供給される。図示の切換弁110、112ではそれぞれの弁のスプール位置がパイロット操作圧信号a1、b1およびa2、b2により操作されて中立位置から偏移し圧油を供給する状態にあることを示している。また、参照符号Tはタンクである。
FIG. 1 is a load sensing type hydraulic control apparatus to which the present invention is applied, and is provided with a
参照符号118、120は切換弁110、112に対応して設けられた油圧シリンダであって、例えば油圧ショベルのバケット、アーム駆動用と考えることができる。しかし必ずしもこれらの対応に限定されない。なお、同図1では他の油圧アクチュエータ用の切換弁や油圧シリンダ等は省略してある。参照符号114、116は補償弁であって、補償弁114は油圧シリンダ118の戻り側(メータアウト)に設けられ、補償弁116は油圧シリンダ120の供給側(メータイン)に設けられている。
各補償弁114、116の左方側からは、それぞれの油圧シリンダ118、120の負荷圧を検出するライン122a、124aの圧力が与えられている。一方、各補償弁114、116の右方側からは、最高負荷圧検出ラインすなわち、破線で示されるロードセンシングラインの圧力LSを外部圧油信号PCにより減圧する圧力制御弁108の出力圧Sが与えられている。
From the left side of each
ロードセンシングラインの圧力LSは逆止弁122、124を介して前記ライン122aと124aのうち圧力の高い方が選択されることにより生成される。参照符号106は容量調整装置であって図3の容量調整装置16と同等の装置である。なお、逆止弁123は、ライン122aが高圧のときタンク側への流れを阻止すると共に、油圧シリンダ118の戻り側の圧力が供給側の圧力より高い場合戻り側の油量の一部を逆止弁123から供給するよう機能する。これにより可変容量ポンプ100からの供給油量を少なくし、原動機の消費エネルギを節約することができる。参照符号120aは、例えばアーム駆動用の油圧シリンダ120に対する負荷を示す。
The pressure LS of the load sensing line is generated by selecting the higher one of the lines 122a and 124a via the
図2は、図1の圧力制御弁108の構造および、同圧力制御弁108へ供給される外部圧油信号PCとの関係を示す。
FIG. 2 shows the relationship between the structure of the
同図の(a)において、圧力制御弁108は、それぞれ貫通孔H1、H2を有する弁本体BD1とBD2および、貫通孔H1、H2内に摺動可能に設けられた可動軸体108aを備えている。さらに、弁本体BD1の側部には横孔108bが形成され、同横孔108bに対しロードセンシングラインの圧力LSまたは可変容量ポンプ100の吐出ラインの圧力PLが導かれるようになっている。
In FIG. 2A, the
一方、前記可動軸体108aの中央径太部には前記横孔108bに対向した溝部108dが形成されさらに、同溝部108dに連通し、可動軸体108aの右端面に開口された通路108eが形成されている。貫通孔H1の左端部には可動軸体108aの中央径太部と同じ内径でタンクに連通した油室108fが形成され、同油室108fには前記可動軸体108aの左側径小部に設けられたバネ130が配設されて、可動軸体108aを右方へ付勢している。同図では可動軸体108aの右側段部Zが貫通孔H1側の段部に当接した状態で油室108cが形成されていることを示す。また、この状態で前記横孔108bと溝部108dはほぼ対向した関係位置にある。
On the other hand, a
前記油室108cには外部圧油信号PCが与えられる。この外部圧油信号PCは、パイロットポンプ102からの圧油PPの供給される電磁比例制御弁140の出力として生成される。
The
図2の(b)には、電磁比例制御弁140の入力制御電流I(mA)に対する外部圧油信号PCおよび前記圧力制御弁108の出力圧Sとの関係を示す。同図に示すように、電磁比例制御弁140の入力制御電流Iが増加すると圧力制御弁108の出力圧Sは減少する。入力制御電流Iはゼロから連続的に増大させる必要はなく、離散的にI1、I2、I3の如く制御電流を与えた場合でも対応する出力圧S1、S2、S3を生成する。すなわち、同図(a)において、外部圧油信号PCが油室108cに供給されると可動軸体108aはバネ130の付勢力に抗して左行し、その結果、前記横孔108bと溝部108dとの間の開口面積が減少し横孔108bに供給されている圧力LSまたはPLは絞られるのでこの部分で圧力降下を生ずる。したがって、出力圧Sはその圧力降下分だけLSまたはPLより小さい値となる。
FIG. 2B shows the relationship between the external pressure oil signal PC and the output pressure S of the
次に図1において作動について説明する。油圧シリンダ120の負荷120aが大きくなる、例えばシリンダストローク限に達するとライン124a、逆止弁124を介してロードセンシングラインの圧力LSが大きくなる。このとき、所定の外部圧油信号PCを与えることにより出力圧S(<LS)が補償弁114、116に供給されるので、その状態で油圧シリンダ118を駆動すべく操作圧信号a1またはb1を与えたとき補償弁114は圧力LSよりも小さい値の出力圧Sにより絞られているので油圧シリンダ118には直ちに圧油が供給される。
Next, the operation will be described with reference to FIG. When the
一方、補償弁116の側では従来の圧力LSであったもの(図3参照)がより小さい出力圧Sとなっても油圧シリンダ120への圧油の供給になんら実質的な影響を受けることがない。すなわち、ロードセンシングラインの圧力LSを決定している油圧アクチュエータに対応する補償弁の絞り側に減圧された出力圧Sが与えられても当該油圧アクチュエータの操作に影響しない。
On the other hand, on the
以上本発明の好適な実施例について図1、2により説明したが当業者であれば、本発明の技術的思想を利用して種々の変形を行うことができる。例えば、上記の図1では、補償弁の全てに圧力制御弁108からの減圧された出力圧Sを供給するものとして説明したが、補償弁116には従来のようにロードセンシングラインの圧力LSを与えるようにし、補償弁114には図示のように、出力圧Sを与えることもできる。勿論、この場合、非常に大きいロードセンシングラインの圧力LSが油圧シリンダ118の負荷によって決定されている状態で油圧シリンダ120を同時に駆動しようとしたとき、油圧シリンダ120の駆動に遅れが生ずることは当然である。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described with reference to FIGS. 1 and 2, those skilled in the art can make various modifications using the technical idea of the present invention. For example, in FIG. 1 described above, it has been described that all the compensation valves are supplied with the reduced output pressure S from the
10 可変容量ポンプ
12 原動機
14 シリンダ
16 容量調整装置
16A バネ
18 アンロード弁
18A バネ
20、30 切換弁
22、32 補償弁
24、34 逆止弁
26、36 バネ
100 可変容量ポンプ
102 パイロットポンプ
104 斜板を傾転駆動する油圧シリンダ
106 容量調整装置
108 圧力制御弁
108a 可動軸体
108b 横孔
108c、108f 油室
108e 通路
110、112 切換弁
114、116 補償弁
118、120 油圧シリンダ
130 バネ
140 電磁比例制御弁
LS ロードセンシングラインの圧力
PC 外部圧油信号
PL ポンプ吐出圧
S 出力圧
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記各補償弁の絞り方向に作用する前記選択された最高負荷圧力を減圧する圧力制御弁を設けたことを特徴とするロードセンシング式油圧制御装置。 A hydraulic actuator is connected to each of the plurality of switching valves, pressure oil is supplied from a common variable displacement pump to these hydraulic actuators, and each switching valve detects the load pressure of each hydraulic actuator and is not operated. In the state, the load pressure detection signal passage is configured to be connected to the tank line, and each compensation valve and each actuator or each compensation valve is provided between each selector valve and the tank, and each actuator is arranged in the opening direction of the compensation valve. In the load sensing type hydraulic control device configured to select and act on the maximum load pressure when a plurality of switching valves are operated simultaneously in the throttle direction,
A load-sensing hydraulic control device comprising a pressure control valve for reducing the selected maximum load pressure acting in a throttle direction of each compensation valve.
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