JP2776703B2 - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

建設機械の油圧回路

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JP2776703B2 JP27165592A JP27165592A JP2776703B2 JP 2776703 B2 JP2776703 B2 JP 2776703B2 JP 27165592 A JP27165592 A JP 27165592A JP 27165592 A JP27165592 A JP 27165592A JP 2776703 B2 JP2776703 B2 JP 2776703B2
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Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械の油圧回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(A)従来の建設機械用油圧回路を図3に示す。
【0003】この従来回路では、油圧ショベルの走行
系、フロントリンケージ系および旋回系の全てのアクチ
ュエータを2個の主ポンプ11a ,11b により駆動するよ
うにしている。すなわち、2個の主ポンプ11a ,11b よ
り、一対の走行用制御弁12L ,12R およびカウンタバラ
ンス弁13L ,13R を経て左右の走行モータ14L ,14R へ
各々圧油を供給するとともに、前記主ポンプ11a ,11b
よりブーム用制御弁15a,15b 、スティック用制御弁16a
,16b 、バケット用制御弁17およびアタッチメント用
制御弁18を経てフロントリンケージ系アクチュエータ
(油圧シリンダ)へ、またスイング用制御弁19を経て旋
回アクチュエータ(油圧モータ)へ各々圧油を供給して
いる。
【0004】前記走行用制御弁12L ,12R 、ブーム用制
御弁15a ,15b 、スティック用制御弁16a ,16b 、バケ
ット用制御弁17、アタッチメント用制御弁18およびスイ
ング用制御弁19は、制御弁ブロック20に集合されてい
る。図5にその制御弁ブロック20を拡大して示す。
【0005】この図3に示される油圧回路にて高速走行
中に、ゆっくり右または左へステアリングを行おうとし
ても、コーナリングの内側にある走行モータ14L または
14Rと対応するカウンタバランス弁13L または13R が急
閉および絞り機能を発生し、その時当該モータの慣性エ
ネルギが熱エネルギとして消費されて有効活用されず、
ステアリングスピードが急に減速してオペレータの疲労
が増大する。
【0006】(B)また、従来の建設機械用油圧回路の
亜流として図4に示されるようなものがある。この回路
は2個の主ポンプ11a ,11b からブーム用制御弁15a ,
15b、スティック用制御弁16a ,16b 、バケット用制御
弁17およびアタッチメント用制御弁18を経てフロントリ
ンケージ系アクチュエータ(油圧シリンダ)へ、またス
イング用制御弁19を経て旋回アクチュエータ(油圧モー
タ)へ各々圧油を供給するようにし、さらに、このフロ
ント・旋回系の2個の主ポンプ11a ,11b に、2組の走
行閉回路用油圧伝動装置(ハイドロスタティックトラン
スミッション、以下HSTという)の各ポンプ11L ,11
R を追設し、この2組の走行閉回路用HSTのモータを
走行モータ14L ,14R としたものである。
【0007】この走行閉回路用HSTは図3に示された
前記カウンタバランス弁13L ,13Rを設ける必要がない
ので制御性が良いとともに、ステアリング時にコーナリ
ングの内側のモータ14L または14R は走行抵抗によりポ
ンピング作用を行い、対応する片側の走行HSTポンプ
11L または11R はモータ作用を行うので、エンジンEに
は当該HSTポンプ11L または11R のモータ作用による
動力が回生され、他方の走行HSTポンプ11R または11
L へその分を吸収させてやるようにポンプ馬力を増大さ
せることができ、このため、前記のようなヒートロスが
発生せず、ステアリングスピードの急減も少なく良好で
ある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、図3に示
される油圧回路は走行性能およびステアリング性能の点
で問題があり、また図4に示される油圧回路はそれらの
性能面では優れているものの、フロント・旋回系の2個
の主ポンプ11a ,11b 以外にも走行専用の2個のHST
ポンプ11L ,11R を必要とし、全体的にコスト高となる
大きな欠点をもっている。
【0009】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、走行高速化を達成できるとともに良好なステアリ
ング性能を確保でき、かつ安価に構成できる建設機械用
油圧回路を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、ポンプ吐出油を方向制御弁を介してカウンタバラン
ス弁が設けられた左右の走行モータに供給する建設機械
の油圧回路において、左右の走行モータの各ポート間
に、コーナリング内側の走行モータからコーナリング外
側の走行モータへカウンタバランス弁による背圧油を供
給するクロスオーバ再生弁が設けられた建設機械の油圧
回路である。
【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1のクロ
スオーバ再生弁が左右走行系の進行方向および速度によ
り決定される制御アルゴリズムでコントロールされるも
のである。
【0012】
【作用】請求項1に記載の発明は、建設機械が前進また
は後進にてターンを行う場合、コーナリング内側の走行
モータの戻り油にはカウンタバランス弁により背圧が発
生するが、その背圧油をクロスオーバ再生弁によりコー
ナリング外側の走行モータへ供給することで、カウンタ
バランス弁によるブレーキ時の消費エネルギを反対側モ
ータの前進中なら前進側へ、後進中なら後進側へエネル
ギ再生する。
【0013】請求項2に記載の発明は、左右走行切換方
向および速度指令値を入力とする制御アルゴリズムによ
ってクロスオーバ再生弁を切換える。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図1および図2に示される一
実施例を参照して詳細に説明する。図1は油圧ショベル
の走行系油圧回路、図2は制御アルゴリズムを示す。な
お、本発明は基本的には図3の従来回路と同様にオープ
ンセンタ型走行システムを使用する。
【0015】図1に示されるように、走行系ポンプおよ
びフロント・旋回系ポンプを兼用する可変容量形のオー
プンセンタ用主ポンプ11a ,11b が、多数の方向制御弁
よりなる制御弁ブロック20(図3に示された制御弁ブロ
ック20と同一)に接続され、さらに、この制御弁ブロッ
ク20から可変容量形の左走行モータ14L および右走行モ
ータ14R に作動油を供給する走行回路21L ,21R が引出
されている。
【0016】この走行回路21L ,21R には、各走行モー
タ14L ,14R に対し並列にクロスラインリリーフバルブ
22L ,22R が設けられ、さらに、カウンタバランス弁23
L ,23R がそれぞれ設けられている。
【0017】このカウンタバランス弁23L ,23R は、走
行モータ14L ,14R へ供給される圧油の自由流れを確保
するチェック弁24L ,24R とともに併用され、圧油供給
側のパイロット圧が高いときは戻り油の自由流れを確保
できるとともに走行系(履帯駆動系)25L ,25R に対向
するブレーキシリンダ26L ,26R にブレーキ解除圧を供
給できるが、前記パイロット圧が低下すると走行モータ
14L ,14R からの戻り油およびブレーキ解除圧を絞る機
能が発生し、走行モータ14L ,14R の背圧が高まる。
【0018】前記主ポンプ11a ,11b には、この主ポン
プと同様にエンジンEにより駆動されるパイロットポン
プ27が付設され、このポンプ27より必要箇所にパイロッ
ト圧が供給される。
【0019】次に、左右の走行回路21L ,21R の間に
は、左右走行モータ14L ,14R の各ポート間に接続され
たクロスオーバ再生弁31A ,31B ,31C ,31D が設けら
れている。
【0020】このクロスオーバ再生弁31A ,31B ,31C
,31D は、建設機械の上部旋回体より加えられる4系
統の信号ラインA,B,C,Dを経た切換信号(パイロ
ット圧またはソレノイド電流)により各々切換わって、
コーナリング内側の走行モータからコーナリング外側の
走行モータへ、カウンタバランス弁23L または23R によ
り生じた背圧油を供給するスプリングオフセット方式の
2ポート2位置切換弁である。
【0021】クロスオーバ再生弁31A ,31B は相互に逆
方向のチェック弁を内蔵して並列接続されており、ま
た、クロスオーバ再生弁31C ,31D も相互に逆方向のチ
ェック弁を内蔵して並列接続されている。
【0022】そして、このクロスオーバ再生弁31A ,31
B ,31C ,31D は、図2に示される制御アルゴリズムに
よりコントロールされる。すなわち、図2に示される制
御ロジックにしたがって、左右走行系の進行方向(左右
走行切換方向)および進行速度(速度指令値)を入力と
して切換わる。
【0023】次に、図2の制御アルゴリズムを説明する
と、図2(a)は、アンド素子41,42とオア素子43とイ
ンバータ44とにより構成された論理回路であり、左右走
行系(履帯)が同一方向に駆動された場合は、(1,
0)または(0,1)がアンド素子41,42に入力され、
このアンド素子41,42から出力された(0,0)がオア
素子43に入力され、このオア素子43の出力0がインバー
タ44により反転されるから、回路出力εは1となる。ま
た、左右走行系が相互に逆転された場合は回路出力ε=
0となる。
【0024】図2(b)は前進時のパラメータ(γ,
δ)を決定するフローチャートであり、左速度と右速度
とを比較し、その差ΔD (アナログ量)を二値化ブロッ
ク45でデジタル化してS>0,S=0またはS<0のい
ずれかに変換し、S>0のときは(γ,δ)=(1,
0)とし,S=0のときは(γ,δ)=(0,0)と
し,S<0のときは(γ,δ)=(0,1)とする。
【0025】図2(c)は後進時のパラメータ(α,
β)を決定するフローチャートであり、左速度と右速度
とを比較し、その差ΔD (アナログ量)を二値化ブロッ
ク46でデジタル化してS>0,S=0またはS<0のい
ずれかに変換し、S>0のときは(α,β)=(1,
0)とし,S=0のときは(α,β)=(0,0)と
し,S<0のときは(α,β)=(0,1)とする。
【0026】図2(d)は、アンド素子47,48,49,50
により構成された論理回路であり、図2(a)(b)
(c)で決定されたパラメータε,α,β,γ,δによ
り、前記クロスオーバ再生弁31A ,31B ,31C ,31D に
対応する4系統の信号ラインA,B,C,Dの中から再
生弁切換信号(パイロット圧またはソレノイド電流)を
供給すべき信号ラインを決定する。なお、指定を受けな
いパラメータα,β,γ,δは0のままである。
【0027】次に、この図1および図2に示された実施
例の作用を説明する。
【0028】先ず、走行系のみを単独作動するときは、
制御弁ブロック20中の走行用制御弁12L ,12R (図3参
照)を切換え、左右走行モータ14L ,14R のみに圧油を
供給する。このとき、図2の制御アルゴリズムにおい
て、前進または後進で左右の各走行用制御弁の切換スト
ローク値に一定以上の差(即ち右ターンまたは左ターン
を行う場合)が発生すると、二値化ブロック45,46でS
値が+1または−1のデジタル値をとる。
【0029】例えば、前進右ターンの場合は、図2
(b)の前進モードで右走行速度指令値が下がるので、
S値は+1となり、γ=1,δ=0となる。このとき、
速度差はあるが左右走行系共に前進中であるから、図2
(a)の論理回路出力ε=1となる。また、指定を受け
ないパラメータα,βは共に0であるので、図2(d)
にてε,γを入力値とするアンド素子49の出力Cにのみ
正論理が発生する。
【0030】この結果、クロスオーバ再生弁31C のみが
切換わって、右側走行モータ14R (コーナリング内側)
のカウンタバランス弁23R が絞り気味となっても、この
クロスオーバ再生弁31c を経て左走行モータ14L (コー
ナリング外側)の前進側ポートへ右側走行回路21R の背
圧油(ブレーキ油)が供給され、有効活用される。故
に、コーナリング効率が改善されて、急減速が回避され
る。
【0031】また、他の切換操作でも同様にクロスオー
バ再生弁31A ,31B ,31D が機能する。次の表1にて、
ターンの仕方と図2の制御アルゴリズムにより切換えら
れる再生弁との関係をまとめて示す。
【0032】
【表1】 次に、フロント・旋回系のみを作動する場合および走行
系とフロント・旋回系とを連動する場合は、図3に示さ
れる従来の制御弁ブロック20をそのまま利用するため作
動および連動性に問題は生じない。
【0033】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、カウン
タバランス弁によりコーナリング内側の走行モータの戻
り側に発生した背圧油を、クロスオーバ再生弁によりコ
ーナリング外側の走行モータへ供給することで、カウン
タバランス弁で消費されていたエネルギを反対側モータ
へ再生できるようにしたから、高速走行中に良好なステ
アリング性能を確保でき、かつ走行系と別個のフロント
・旋回系主ポンプを必要とせず、油圧回路を安価に構成
できる。
【0034】請求項2に記載の発明によれば、左右走行
系の進行方向および速度により決定される簡単な制御ア
ルゴリズムでクロスオーバ再生弁をコントロールでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の建設機械用油圧回路の一実施例を示す
回路図である。
【図2】(a)は同上油圧回路に使用されたクロスオー
バ再生弁の制御アルゴリズムを示す論理回路図、(b)
および(c)はフローチャート、(d)は論理回路図で
ある。
【図3】従来の建設機械用油圧回路の一例を示す回路図
である。
【図4】従来の建設機械用油圧回路の他の例を示す回路
図である。
【図5】図3に示された従来回路における制御弁ブロッ
クの拡大図である。
【符号の説明】
11a ,11b ポンプ 14L ,14R 走行モータ 23L ,23R カウンタバランス弁 31A 〜31D クロスオーバ再生弁

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプ吐出油を方向制御弁を介してカウ
    ンタバランス弁が設けられた左右の走行モータに供給す
    る建設機械の油圧回路において、 左右の走行モータの各ポート間に、コーナリング内側の
    走行モータからコーナリング外側の走行モータへカウン
    タバランス弁による背圧油を供給するクロスオーバ再生
    弁が設けられたことを特徴とする建設機械の油圧回路。
  2. 【請求項2】 クロスオーバ再生弁は、左右走行系の進
    行方向および速度により決定される制御アルゴリズムで
    コントロールされることを特徴とする請求項1記載の建
    設機械の油圧回路。
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EP3378736B1 (de) 2017-03-20 2020-04-29 Repaircraft PLC Antriebssystem für kettenfahrzeuge und kettengetriebene arbeitsmaschinen sowie verfahren zur steuerung eines antriebssystems für kettenfahrzeuge und kettengetriebene arbeitsmaschinen

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