JP3198163B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

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、クレーン
等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に油圧ショベ
ルのアームクラウド操作等、アクチュエータが自由落下
する際に再生回路の開度を調整して、単独操作及び複合
操作の双方で速度を適切に設定するのに好適な建設機械
の油圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械の油圧駆動装置としては、例え
ば特開昭６３−８３８０８号公報、特開平３−１１７７
０４号公報等に記載のように、油圧アクチュエータの戻
り圧油をアクチュエータの供給側に流入させて、アクチ
ュエータ自由降下時の供給側圧油不足を補いつつアクチ
ュエータの増速を可能とするいわゆる再生回路を備えた
ものが公知である。

【０００３】一方、建設機械の油圧駆動装置において
は、２つの油圧ポンプからの圧油を合流して１つのアク
チュエータに供給することが行われており、このアクチ
ュエータに圧油を供給するため２つの油圧ポンプに対応
して２つの切換弁が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】２つの油圧ポンプから
の圧油を合流して１つのアクチュエータ供給する油圧駆
動装置に再生回路を設ける場合、アクチュエータが一方
向に操作されたときにアクチュエータからの戻り圧油を
タンクに排出する排出通路上にメータアウトの絞りを設
け、アクチュエータが同じ一方向に操作されたときにア
クチュエータに圧油を供給する供給通路と前記排出通路
とを再生ラインで接続して再生回路を構成し、再生ライ
ンには排出通路から供給通路への圧油の流れのみを許す
逆止弁が設けられる。この再生回路によれば、単独操作
時にはアクチュエータの高速駆動が可能で好適である
が、他のアクチュエータとの複合操作時がアクチュエー
タ速度がアンバランスになるという問題がある。

【０００５】即ち、例えば油圧ショベルのアームクラウ
ド操作では、アーム単独でアームクラウド操作を行った
後これに続いてブーム上げ操作との複合操作が行われる
ので、アームシリンダーに対して設けられる再生回路で
は、２つのポンプからの圧油が合流して流入するアーム
クラウドの単独操作に適合するように再生回路の諸元が
定められる。しかし、このように再生回路の諸元を定め
ると、ブーム上げ操作との複合操作ではブーム１ポンプ
・アーム１ポンプとなるので、アームクラウド速度は再
生回路による戻り圧油の供給で単独操作時と同等の高速
であるのに対して、ブーム上げ速度は１ポンプ相当の遅
い速度になり、アームクラウド速度とのアンバランスが
生じて、オペレータの意思に沿った動作が得られなくな
る。

【０００６】本発明の目的は、油圧アクチュエータの単
独操作時には再生回路を用いて高速駆動が可能で、他の
アクチュエータとの複合操作時にはこの他のアクチュエ
ータの駆動速度にバランスした駆動速度が得られる建設
機械の油圧駆動装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、第１及び第２の油圧ポンプと、前
記第１及び第２の油圧ポンプから吐出される圧油によっ
て駆動される第１及び第２の油圧アクチュエータと、前
記第１の油圧ポンプからの圧油を前記第１の油圧アクチ
ュエータに供給する第１の切換弁と、前記第２の油圧ポ
ンプからの圧油を前記第２の油圧アクチュエータに供給
する第２の切換弁と、前記第１の油圧ポンプからの圧油
を前記第２の油圧アクチュエータに供給する合流用の第
３の切換弁とを備えた建設機械の油圧駆動装置におい
て、（ａ）前記第２の油圧アクチュエータを一方向に駆
動するときに前記第２の油圧ポンプからの圧油を前記第
２の切換弁を通して前記第２の油圧アクチュエータに供
給する供給通路と；（ｂ）前記第２の油圧アクチュエー
タを前記一方向に駆動するときに前記第２のアクチュエ
ータからの戻り圧油を前記第２の切換弁を通してタンク
に排出する排出通路と；（ｃ）前記排出通路上に設けら
れた第１の絞り手段と；（ｄ）前記排出通路と前記供給
通路とを接続し再生回路を構成する再生通路と；（ｅ）
前記再生通路に設けられた再生調整用の第２の絞り手段
及び前記排出通路から前記供給通路への圧油の流れのみ
を許す逆止弁と；（ｆ）オペレータにより操作され再生
操作信号を出力する再生操作手段と；（ｇ）前記再生操
作手段からの再生操作信号に応じて前記第２の絞り手段
の開口面積を調整する開度調整手段と；を備えることを
特徴とする建設機械の油圧駆動装置が提供される。

【０００８】上記油圧駆動装置において、好ましくは、
前記再生操作手段は前記再生操作信号として前記第１の
アクチュエータの操作指令信号を出力する操作指令手段
である。前記再生操作手段は、前記再生操作信号として
専用の信号を出力する外部操作手段であってもよい。

【０００９】また、上記油圧駆動装置において、好まし
くは、前記開度調整手段は、前記再生操作信号が大きく
なるにしたがって前記第２の絞り手段の開口面積が小さ
くなるように該開口面積を連続的に調整する。前記開度
調整手段は、前記再生操作信号が小さいときは前記第２
の絞り手段の開口面積を最大に開け、前記再生操作信号
が少し大きくなると前記第２の絞り手段の開口面積が０
か小さな一定の大きさになるように該開口面積をオンオ
フ的に調整してもよい。

【００１０】また、上記油圧駆動装置において、好まし
くは、前記第１の絞り手段は前記第２の切換弁のスプー
ルに設けられている。なお、例えばメータイン・メータ
アウトが独立して動作可能な構成にあっては、当該メー
タアウトの絞りが前記第１の絞り手段になる。

【００１１】前記第１の絞り手段、第２の絞り手段及び
逆止弁は共に前記第２の切換弁のスプールに設けられ、
前記第２の絞り手段は前記第１の絞り手段が開口するス
トロークより大きい前記スプールのストローク以上で開
口するように構成されていてもよい。

【００１２】この場合、好ましくは、前記再生操作手段
は、前記第１の油圧アクチュエータを一方向に駆動する
ときに前記第１の切換弁を操作するパイロット圧力を発
生する油圧パイロット弁であり、前記開度調整手段は、
前記パイロット圧力に基づいて、前記第２の油圧アクチ
ュエータを前記一方向に駆動するときに前記第２の切換
弁を操作するパイロット圧力を補正し、この補正パイロ
ット圧力により前記第２の切換弁のスプールストローク
を補正する。

【００１３】また、前記再生操作手段は、前記再生操作
信号として専用のパイロット圧力を発生する油圧パイロ
ット弁であり、前記開度調整手段は、前記パイロット圧
力に基づいて、前記第２の油圧アクチュエータを前記一
方向に駆動するときに前記第２の切換弁を操作するパイ
ロット圧力を補正し、この補正パイロット圧力により前
記第２の切換弁のスプールストロークを補正してもよ
い。

【００１４】

【作用】第２の油圧アクチュエータの単独操作時には、
開度調整手段は再生操作手段の再生操作信号に応じて第
２の絞り手段の開口面積を大きくするように調整し、こ
れにより再生回路を使用して十分な再生流量を確保する
ことができるので、第２の油圧アクチュエータの駆動速
度を最大まで上げることができる。第２の油圧アクチュ
エータと第１の油圧アクチュエータとの複合操作時に
は、開度調整手段は再生操作手段の再生操作信号に応じ
て第２の絞り手段の開口面積を０か小さくするように調
整し、これにより再生回路を流れる再生流量は０か少な
くなるので、第２の油圧アクチュエータの駆動速度を第
１の油圧アクチュエータの駆動速度にバランスさせるこ
とができ、良好な複合操作性が得られる。

【００１５】再生操作手段が、第１のアクチュエータの
操作指令信号を出力する操作指令手段であり、この操作
指令信号に応じて第２の絞り手段の開口面積を調整する
ことにより、第２の油圧アクチュエータの単独操作時に
は第１のアクチュエータの操作指令信号は０であるので
第２の絞り手段の開口面積を大きくするように調整で
き、第１の油圧アクチュエータとの複合操作時には、第
１のアクチュエータの操作指令信号はある大きさで出力
されているため第２の絞り手段の開口面積を０か小さく
するように調整できる。

【００１６】再生操作手段が、専用の信号を出力する外
部操作手段であり、この信号に応じて第２の絞り手段の
開口面積を調整することにより、単独操作及び複合操作
時に予め外部操作手段を操作して信号を与えれば、上記
と同様に第２の絞り手段の開口面積を調整できる。ま
た、この場合は、外部操作手段からの信号に応じて再生
通路の使用・不使用を切り換えれるので、オペレータの
意思で作業内容あるいは作業環境に適合した駆動特性を
選択することができる。

【００１７】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１〜図４により、
建設機械として油圧ショベルを例にとり説明する。図１
において、本実施例の油圧駆動装置は、２つの油圧ポン
プ１，２と、この油圧ポンプ１，２の吐出量をそれぞれ
調整するレギュレータ３，４と、油圧ポンプ１，２から
吐出される圧油によってそれぞれ駆動され、図示しない
ブーム及びアームを駆動する２つの油圧アクチュエー
タ、即ちブームシリンダ５及びアームシリンダー６と、
油圧ポンプ１からの圧油をアクチュエータ５，６にそれ
ぞれ供給する２つの切換弁７，８と、油圧ポンプ２から
の圧油をアクチュエータ５，６にそれぞれ供給する２つ
の切換弁９，１０とを備えている。切換弁７，８は切換
弁７に優先的に圧油が供給されるように油圧ポンプ１に
タンデムに接続され、切換弁９，１０は油圧ポンプ２に
パラレルに接続されている。また、切換弁７，１０はそ
れらのアクチュエータポートが１対のアクチュエータラ
イン５ａ，５ｂを介してアクチュエータ５のヘッド側及
びロッド側にそれぞれ接続され、切換弁８，９はそれら
のアクチュエータポートが１対のアクチュエータライン
６ａ，６ｂを介してアクチュエータ６のヘッド側及びロ
ッド側にそれぞれ接続されている。アクチュエータライ
ン５ａには切換弁１０からアクチュエータ５のヘッド側
への圧油の流れのみを許す逆止弁５ｃが設けられ、アク
チュエータライン６ｂには切換弁８からアクチュエータ
６のロッド側への圧油の流れのみを許す逆止弁６ｃが設
けられている。

【００１８】切換弁９にはメータアウト絞り９ａが設け
られている。このメータアウト絞り９ａは切換弁９のス
プールに設けられるもので、アクチュエータ６を伸長方
向に駆動するときの排出通路上に位置している。また、
アクチュエータライン６ａ，６ｂは再生ライン６ｄによ
り互いに接続され、再生回路を構成している。再生ライ
ン６ｄ上には再生調整絞り１４ｂを備えた再生調整弁１
４及びアクチュエータライン６ｂからアクチュエータラ
イン６ａへの圧油の流れのみを許す逆止弁１５が設けら
れている。即ち、アクチュエータライン６ｂは、アクチ
ュエータ６を伸長方向に駆動するときの排出通路とな
り、アクチュエータライン６ａはアクチュエータ６を伸
長方向に駆動するときの供給通路となるので、再生ライ
ン６ｄはその排出通路と供給通路とを接続し、逆止弁１
５は排出通路から供給通路への圧油の流れのみを許すよ
うに設けられている。切換弁７，８，９，１０及び再生
調整弁１４は共に電磁操作弁である。

【００１９】また、本実施例の油圧駆動装置は、オペレ
ータにより操作され、アクチュエータ５，６の操作指令
信号１１ａ，１２ａを出力する操作指令装置１１，１２
と、油圧ポンプ１，２の吐出圧力を検出する圧力検出器
３ａ，４ａと、操作指令装置１１，１２からの操作指令
信号１１ａ，１２ａに基づいて切換弁７，８，９，１０
への駆動信号７Ｕ，７Ｌ；８Ｃ，８Ｄ；９Ｃ，９Ｄ；１
０Ｕ，１０Ｌ及び再生調整弁１４への駆動信号１４ａを
出力すると共に、圧力検出器３ａ，４ａからの信号に基
づいてレギュレータ３，４の駆動信号を出力する制御ユ
ニット１３とを備えている。ここで、操作指令装置１１
は、オペレータにより操作され再生操作信号を出力する
再生操作手段を兼用し、操作指令信号１１ａはこの場合
再生操作信号となる。

【００２０】制御ユニット１３はマイクロコンピュータ
で構成され、図２に示すように、操作指令装置１１，１
２からの操作指令信号１１ａ，１２ａと圧力検出器３
ａ，３ｂからの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコ
ンバータ１３ａと、中央演算装置（ＣＰＵ）１３ｂと、
制御手順のプログラムを格納するリードオンリーメモリ
（ＲＯＭ）１３ｃと、演算途中の数値を一時的に記憶す
るランデムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３ｄと、出力用
のＩ／Ｏインターフェイス１３ｅと、Ｉ／Ｏインターフ
ェイス１３ｅからの信号を増幅して上記の切換弁７，
８，９，１０、再生調整弁１４及びレギュレータ３，４
に出力する増幅部１３ｆとを備えている。

【００２１】図３に、制御ユニット１３の駆動信号７
Ｕ，７Ｌ；８Ｃ，８Ｄ；９Ｃ，９Ｄ；１０Ｕ，１０Ｌ及
び駆動信号１４ａの演算機能をブロック図で示す。図３
において、ブロック２１〜２５は関数発生機能で、ブロ
ック２６は乗算機能であり、ブロック２７〜３５は増幅
機能で図２の増幅部１３ｆに対応する。操作指令装置１
１からの操作指令信号１１ａはブロック２１，２２にお
いてそれぞれブーム上げ操作信号Ｕ及びブーム下げ操作
信号Ｌに変換され、操作指令装置１２からの操作指令信
号１２ａはブロック２３，２４においてそれぞれアーム
クラウド操作信号Ｃ及びアームダンプ操作信号Ｄに変換
され、これらの変換信号Ｕ，Ｌ，Ｃ，Ｄはブロック２７
〜３４において増幅され、駆動信号７Ｕ，１０Ｕ，７
Ｌ，１０Ｌ，８Ｃ，９Ｃ，８Ｄ，９Ｄとして切換弁７，
８，９，１０に出力される。また、ブーム上げ操作の操
作指令信号１１ａは再生操作信号となり、その変換信号
Ｕはブロック２５において補正信号Ｓに変換される。こ
こで、ブロック２５は、変換信号Ｕに対してＵ＝０でＳ
＝１、Ｕ≧Ｕ０でＳ＝Ｓ０、０＜Ｕ＜Ｕ０でＵの増大に
応じて連続的に小さくなるＳの値を出力する。更に、ア
ームクラウド操作の変換信号Ｃと補正信号Ｓはブロック
２６において乗算され再生調整信号Ｃａとなる。この再
生調整信号Ｃａはブロック３５において増幅され、駆動
信号１４ａとして再生調整弁１４に出力される。ここ
で、ブロック２５，２６はアクチュエータ５の操作指令
信号（再生操作信号）１１ａに応じて再生調整絞り１４
ａの開口面積を制御する開度調整手段を構成する。

【００２２】図４に、ブロック２５，２６が構成する開
度調整手段の調整機能による再生調整絞り１４ｂの開口
面積の変化を示す。図４において、横軸はアームクラウ
ド操作指令量であり、アームクラウド操作を行うときの
操作指令信号１２ａの大きさ、即ち図３の変換信号Ｃの
大きさに対応する。縦軸はメータアウト絞り９ａ及び再
生調整絞り１４ｂの開口面積である。一点鎖線はアーム
クラウド操作時のメータアウト絞り９ａの開度特性であ
り、実線ａ１〜ａｎはブーム上げ操作指令量をパラメー
タとしたアームクラウド操作時の再生調整絞り１４ｂの
開度特性である。ここで、ブーム上げ操作指令量はブー
ム上げ操作を行うときの操作指令信号（再生操作信号）
１１ａの大きさ、即ち図３の変換信号Ｕの大きさに対応
する。

【００２３】アームクラウド単独操作時には、図３の操
作指令信号１１ａは０で、変換信号Ｕも０なので、補正
信号Ｓは１となり、ブロック２６からはアームクラウド
操作の変換信号（アームクラウド操作指令量）Ｃがその
まま再生調整信号Ｃａとして出力され、アームクラウド
操作指令量が所定値を越えると再生調整絞り１４ｂの開
口面積がメータアウト絞り９ａの開口面積より大きくな
る開度特性ａ１が得られる。

【００２４】アームクラウドとブーム上げとの複合操作
では、図３のブーム上げ操作の変換信号Ｕはブーム上げ
操作指令量に応じた大きさとなり、補正信号Ｓは変換信
号Ｕの大きさに応じた１以下の値となる。ブロック２６
ではこの１以下の補正信号Ｓとアームクラウド操作の変
換信号Ｃとが乗算される。したがって、再生調整信号Ｃ
ａも補正信号Ｓに応じて変換信号Ｃよりも小さい値とな
り、再生調整絞り１４ｂの開口面積は例えばａ２に示す
ようにアームクラウド単独操作時の開口面積及びメータ
アウト絞り９ａの開口面積よりも小さくなる。補正信号
Ｓは０＜Ｕ＜Ｕ₀ の範囲でブーム上げ操作の変換信号Ｕ
が大きくなるにしたがって連続的に小さくなるので、再
生調整絞り１４の開口面積もブーム上げ操作指令量が大
きくなるにしたがって連続的に小さくなり、再生調整絞
り１４の開度特性はａ２〜ａｎのように変化する。

【００２５】制御ユニット１３のレギュレータ３，４の
駆動信号の演算機能は、油圧ポンプ１，２の入力トルク
がこれらポンプを駆動する図示しない原動機の出力トル
クの範囲内となるように圧力検出器３ａ，４ａからの信
号に基づいてレギュレータ３，４の駆動信号を演算し、
油圧ポンプ１，２の押しのけ容積の最大値を制限するい
わゆる公知の入力トルク制限制御を行うものであり、そ
の詳細は省略する。

【００２６】次に、以上のように構成した本実施例の動
作を説明する。ブーム上げ単独操作時には、油圧ポンプ
１，２からの圧油は切換弁７，１０を介して油圧アクチ
ュエータ５のヘッド側に供給され、ロッド側からの戻り
圧油は切換弁７，１０を介してタンクに排出される。ま
た、アームクラウド単独操作時には、油圧ポンプ１，２
からの圧油は切換弁８，９を介して油圧アクチュエータ
６のヘッド側に供給され、ロッド側からの戻り圧油は切
換弁９のメータアウト絞り９ａを介してタンクに排出さ
れる。このときブーム上げ操作はなされていないので、
図３において変換信号Ｕ＝０であり、補正信号Ｓ＝１と
なっているので、上記のように再生調整信号Ｃａはアー
ムクラウド操作の変換信号Ｃと同じ値となり、図４の開
度特性ａ１のように再生調整絞り１４ｂはアームクラウ
ド操作指令量に対応して全閉から最大開度まで操作され
る。これにより、アクチュエータライン（排出通路）６
ｂからアクチュエータライン（供給通路）６ａに再生回
路を使用して十分な再生流量を流入させることができ、
アクチュエータ６の自由降下時におけるヘッド側の圧油
不足を補いつつアクチュエータ６の高速駆動が可能とな
る。

【００２７】ここで、ブーム上げとアームクラウドの複
合操作を行うと、ブーム上げ操作の変換信号Ｕが大きく
なるにしたがって補正信号Ｓは１から小さくなって所定
の大きさＳ₀ まで変化する。したがって、再生調整信号
Ｃａは補正信号Ｓの大きさに応じてアームクラウド操作
の変換信号Ｃ以下の小さい値となり、ブーム上げ操作指
令量に応じた開度特性ａ２〜ａｎが得られる。即ち、複
合操作時にはアームクラウド単独操作時と比べて再生調
整絞り１４ｂの開口面積が小さくなり、アクチュエータ
ライン（排出通路）６ｂからアクチュエータライン（供
給通路）６ａに流入する再生流量が小さくなるので、ア
ームクラウドの操作速度はメータアウト絞り９ａで定ま
る流量に近付いて行く。一方、油圧ポンプ２からの圧油
はアクチュエータ６が低圧側であるので、高圧側である
アクチュエータ５にはほとんど流れない。したがって、
ブーム上げ操作との複合操作ではブーム１ポンプ・アー
ム１ポンプとなり、かつ再生回路を流れる再生流量が少
なくなるので、ブーム上げの操作速度にバランスしたア
ームクラウドの操作速度が得られる。

【００２８】したがって本実施例によれば、アームクラ
ウド単独操作時にはアクチュエータ６の高速駆動が可能
であり、アームクラウドとブーム上げとの複合操作時に
は、ブーム上げの操作速度とバランスしたアームクラウ
ドの操作速度が得られ、良好な複合操作性が確保でき
る。

【００２９】本発明の第２の実施例を図５により説明す
る。図中、図３に示す機能と同等の機能には同じ符号を
付している。上記第１の実施例では、ブーム上げの操作
指令信号（再生操作信号）に対して連続的に再生調整絞
りの開口面積を調整したが、本実施例はこれをオンオフ
的に切り換えるものである。

【００３０】図５において、ブロック２５Ａは図３のブ
ロック２５に代わる関数発生機能であり、ブーム上げ操
作の変換信号ＵがＵ＝０を含む小さな値のときにはＳ＝
１の補正信号Ｓを出力し、Ｕが少し大きくＳ＝Ｓ₀ の小
さな一定値を出力する。これにより、アームクラウド操
作指令量に対する再生調整絞り１４ｂ（図１参照）の開
度特性は、アームクラウド単独操作時には変換信号Ｕ＝
０で補正信号Ｓ＝１であるので、第１の実施例と同様の
図４のａ１のようになり、アームクラウドとブーム上げ
との複合操作では、変換信号Ｕが少し大きくなるとＳ＝
Ｓ₀ の小さな一定値になるので、図４のａｎにオンオフ
的に切り換わる。

【００３１】したがって本実施例によっても、アームク
ラウド単独操作時には再生調整絞り１４ｂの開口面積は
大きくなるため、再生回路を使用して十分な再生流量を
確保してアームクラウドの操作速度を上げることがで
き、ブーム上げとアームクラウドの複合操作時には再生
調整絞り１４ｂの開口面積は小さくなるため、再生回路
を流れる再生流量を少なくしてブーム上げの操作速度に
バランスしたアームクラウドの操作速度を得ることがで
き、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３２】本発明の第３の実施例を図６及び図７によ
り説明する。図中、図１及び図３と同等の部材及び機能
には同じ符号を付している。上記実施例ではブーム上げ
の操作指令信号に応じて再生調整絞りの開口面積を制御
したが、本実施例は再生操作手段として専用の外部操作
手段を設けたものである。

【００３３】図６において、本実施例の油圧駆動装置
は、オペレータにより操作され再生操作信号を出力する
再生操作手段として、操作量に応じた信号Ｖを出力する
外部操作装置３６を更に有している。外部操作装置３６
からの信号Ｖは制御ユニット１３Ｂに取り込まれる。

【００３４】図７において、ブロック２５Ｂは図３のブ
ロック２５に代わる関数発生機能であり、外部操作装置
３６からの再生操作信号Ｖはブロック２５Ｂにおいて補
正信号Ｓに変換される。ブロック２５Ｂは図３のブロッ
ク２５と同様の関数発生機能を有している。即ち、再生
操作信号Ｖに対してＶ＝０でＳ＝１、Ｖ≧Ｖ₀ でＳ＝Ｓ
₀ 、０＜Ｖ＜Ｖ₀ でＶの増大に応じて連続的に小さくな
るＶの値を出力する。これにより、外部操作装置３６か
らの再生操作信号Ｖを０にしたときには、補正信号Ｓは
１となり、再生調整絞り１４ｂの開度特性は図４のａ１
のようになり、外部操作装置３６を操作し再生操作信号
Ｖを大きくすると、補正信号Ｓは再生操作信号Ｖの大き
さに応じた１以下の大きさとなり、再生調整絞り１４ｂ
の開度特性は再生操作信号Ｖの大きさに対応して図４の
ａ２〜ａｎのように変化する。

【００３５】したがって、本実施例によっても、アーム
クラウド単独操作時には予め再生操作信号Ｖを０にして
おくことにより再生調整絞り１４ｂの開度は大きくなる
ため、再生回路を使用して十分な再生流量を確保しアー
ムクラウドの操作速度を上げることができ、ブーム上げ
とアームクラウドの複合操作時には予め再生操作信号Ｖ
を所定の大きさにしておくことにより再生調整絞り１４
ｂの開口面積は小さくなるため、再生回路を流れる再生
流量を少なくしてブーム上げの操作速度にバランスした
アームクラウドの操作速度を得ることができ、第１の実
施例と同様の効果を得ることができる。

【００３６】また、本実施例によれば、外部操作装置か
らの再生操作信号Ｖに応じて再生回路の使用・不使用を
切り換えれるので、オペレータの意思で作業内容あるい
は作業環境に適合した駆動特性を選択することができ
る。

【００３７】本発明の第４の実施例を図８及び図９によ
り説明する。図中、図１に示す部材と同等の部材には同
じ符号を付している。上記実施例は、制御ユニットを使
用して再生調整絞りを電気的に制御したが、本実施例は
これを油圧的に制御するものである。

【００３８】図８において、本実施例の油圧駆動装置
は、油圧パイロット操作方式の切換弁７Ｐ，８Ｐ，９
Ｐ，１０Ｐと、油圧アクチュエータ５の操作指令信号と
して切換弁７Ｐ，１０Ｐを操作するためのパイロット圧
力ＰＵ，ＰＬをそれぞれ発生する油圧パイロット弁１
６，１７と、油圧アクチュエータ６の操作指令信号とし
て切換弁８Ｐ，９Ｐを操作するためのパイロット圧力Ｐ
Ｃ，ＰＤをそれぞれ発生する油圧パイロット弁１８，１
９と、油圧パイロット弁１６からのパイロット圧力ＰＵ
に応じて油圧パイロット弁１８からのパイロット圧力Ｐ
Ｃを減圧して補正パイロット圧力ＰＣａを発生する減圧
弁２０とを有している。油圧パイロット弁１６〜１９は
オペレータにより操作され、その操作量に応じたパイロ
ット圧力ＰＵ，ＰＬ，ＰＣ，ＰＤを発生する。

【００３９】切換弁９Ｐには第１の実施例と同様にメー
タアウト絞り９ａが設けられている。また、切換弁９Ｐ
のスプール内には再生調整絞り１４Ｃ及び逆止弁１５Ｃ
が設けられている。即ち、切換弁９Ｐ内のメータアウト
絞り９ａが位置する排出通路とアクチュエータライン６
ａに接続可能な供給通路とは再生ライン６ｅにより互い
に接続され、この再生ライン６ｅ上に再生調整絞り１４
Ｃと逆止弁１５Ｃが設けられている。また、再生調整絞
り１４Ｃはスプールの所定のストローク以上で開口する
ように構成されている。油圧パイロット弁１６は、オペ
レータにより操作され再生操作信号を出力する再生操作
手段を兼用し、パイロット圧力ＰＵはこの場合再生操作
信号となる。

【００４０】油圧ポンプ１，２の吐出量をそれぞれ調整
するレギュレータ３Ｃ，４Ｃは再生調整絞りの油圧的制
御に対応して油圧的に押しのけ容積の最大値を制限して
入力トルク制限制御を行う。

【００４１】図９に、減圧弁２０の調整機能によるメー
タアウト絞り９ａ及び再生調整絞り１４Ｃの開口面積の
変化を示す。図９において、横軸はアームクラウド操作
指令量であり、アームクラウド操作を行うときのパイロ
ット圧力ＰＣの大きさに対応する。縦軸はメータアウト
絞り９ａ及び再生調整絞り１４Ｃの開口面積である。一
点鎖線ｂ１〜ｂｎはブーム上げ操作指令量をパラメータ
としたアームクラウド操作時のメータアウト絞り９ａの
開度特性であり、実線ａ１〜ａｎはブーム上げ操作指令
量をパラメータとしたアームクラウド操作時の再生調整
絞り１４Ｃの開度特性である。ここで、ブーム上げ操作
指令量はブーム上げ操作を行うときのパイロット圧力Ｐ
Ｕ（再生操作信号）の大きさに対応する。

【００４２】アームクラウド単独操作時には、図８のブ
ーム上げ操作のパイロット圧力ＰＵは０なので、減圧弁
２０からはアームクラウド操作のパイロット圧力ＰＣが
そのまま補正パイロット圧力ＰＣａとして出力され、メ
ータアウト絞り９ａの開度特性はｂ１のようになり、再
生調整絞り１４Ｃの開度特性はａ１のようになる。この
図から分かるように、再生調整絞り１４Ｃが開口するア
ームクラウド操作指令量（パイロット圧力ＰＣ；スプー
ルストローク）はメータアウト絞り９ａが開口するアー
ムクラウド操作指令量より大きく設定されている。

【００４３】アームクラウドとブーム上げとの複合操作
では、図８のブーム上げ操作のパイロット圧力ＰＵはパ
イロット弁１６の操作量（ブーム上げ操作指令量）に応
じた大きさとなり、このパイロット圧力ＰＵが減圧弁２
０の設定部に作用することでアームクラウド操作のパイ
ロット圧力ＰＣはパイロット圧力ＰＵに応じて補正さ
れ、補正パイロット圧力ＰＣａはパイロット圧力ＰＵに
応じてパイロット圧力ＰＣよりも小さい値となる。この
ため、メータアウト絞り９ａの開口面積及び再生調整絞
り１４Ｃの開口面積の上限はパイロット圧力ＰＵ（ブー
ム上げ操作指令量）が大きくなるにしたがって連続的に
小さくなり、メータアウト絞り９ａの開度特性はｂ２〜
ｂｎのように変化し、再生調整絞り１４Ｃの開度特性は
ａ２〜ａｎのように変化する。

【００４４】即ち、減圧弁２０のパイロット圧力ＰＣ及
び補正パイロット圧力（出力圧力）ＰＣａが作用する受
圧面積をＡ１、パイロット圧力ＰＵが作用する受圧面積
をＡ２、ばね荷重をＦＳとすると、 ＰＣａ＝ＰＣ＋ＦＳ／Ａ１−ＰＵ＊Ａ２／Ａ１ が成り立ち、ＰＵが所定の値ＦＳ／Ａ２以下のときはＰ
Ｃａ＝ＰＣであり、ＰＵがＦＳ／Ａ２以上になるとＰＣ
ａはＰＵの大きさに応じてＰＣより小さな一定の圧力と
なるので、アームクラウド操作のパイロット圧力ＰＣを
最大で操作している場合でも、ブーム上げ操作のパイロ
ット圧力ＰＵが大きくなるにしたがって、図９のａ１〜
ａｎのように再生調整絞り１４Ｃの開口面積が小さくな
り、その結果再生流量が減少してゆき、ａｎのように再
生調整絞り１４Ｃの開口面積を全閉またはその近くまで
小さくすることができる。

【００４５】したがって、本実施例によっても、アーム
クラウド単独操作時には再生調整絞り１４Ｃの開度は大
きくなるため、再生回路を使用して十分な再生流量を確
保しアームクラウドの操作速度を上げることができ、ブ
ーム上げとアームクラウドの複合操作時には再生調整絞
り１４Ｃの開口面積は小さくなるため、再生回路を流れ
る再生流量を少なくしてブーム上げの操作速度にバラン
スしたアームクラウドの操作速度を得ることができ、第
１の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００４６】本発明の第５及び第６の実施例をそれぞれ
図１０及び図１１により説明する。図中、図８に示す部
材と同等の部材には同じ符号を付している。これら実施
例は図８に示した再生調整絞りを油圧的に制御する実施
例において、図５に示した再生調整絞りの開口面積をオ
ンオフ的に切り換える実施例及び図６及び図７に示した
専用の再生操作手段からの再生操作信号に応じて再生調
整絞りの開口面積を制御する実施例と同様な修正を施し
たものである。

【００４７】即ち、図１０において、図８の減圧弁２０
に代え、小さな一定のパイロット圧力ＰＣ０を発生する
減圧弁２０Ｄ及びブーム上げ操作のパイロット圧力ＰＵ
により切り換わる選択弁３７が配置されている。ブーム
上げ操作のパイロット圧力ＰＵが小さな値のときには、
選択弁３７は図示の位置にあり、アームクラウド操作の
パイロット圧力ＰＣをそのまま補正パイロット圧力ＰＣ
ａとして出力する。これにより、アームクラウド操作指
令量に対するメータアウト絞り９ａ及び再生調整絞り１
４Ｃの開度特性は図９に示すｂ１，ａ１のようになる。
ブーム上げ操作のパイロット圧力ＰＵが所定値を越える
と選択弁３７は図示の位置から切り換わり、減圧弁２０
Ｄからの小さな一定のパイロット圧力ＰＣ０を補正パイ
ロット圧力ＰＣａとして出力する。これにより、アーム
クラウド操作指令量に対するメータアウト絞り９ａ及び
再生調整絞り１４Ｃの開度特性は図９に示す例えばｂ
ｎ，ａｎのようになり、それぞれｂ１，ａ１からｂｎ，
ａｎにオンオフ的に切り換わる。

【００４８】一方、図１１に示す実施例は、オペレータ
により操作され、その操作量に応じた再生操作信号を出
力する再生操作手段として、専用のパイロット圧力ＰＶ
を出力する油圧パイロット弁３６Ｅを更に有している。
油圧パイロット弁３６Ｅからのパイロット圧力ＰＶは図
８の実施例のパイロット圧力ＰＵに代えて減圧弁２０の
設定部に導かれている。これにより、油圧パイロット弁
３６Ｅを操作せず、パイロット圧力ＰＶが０のときに
は、減圧弁２０からはアームクラウド操作のパイロット
圧力ＰＣがそのまま補正パイロット圧力ＰＣａとして出
力され、メータアウト絞り９ａの開度特性はｂ１のよう
になり、再生調整絞り１４Ｃの開度特性はａ１のように
なる。油圧パイロット弁３６Ｅを操作しパイロット圧力
ＰＶを大きくすると、このパイロット圧力ＰＶが減圧弁
２０の設定部に作用することでアームクラウド操作のパ
イロット圧力ＰＣはパイロット圧力ＰＶに応じて補正さ
れ、補正パイロット圧力ＰＣａはパイロット圧力ＰＶに
応じてパイロット圧力ＰＣよりも小さい値となる。この
ため、メータアウト絞り９ａの開度特性はｂ２〜ｂｎの
ように変化し、再生調整絞り１４Ｃの開度特性はａ２〜
ａｎのように変化する。

【００４９】したがってこれら本実施例によっても、ア
ームクラウド単独操作時には再生回路を使用して十分な
再生流量を確保してアームクラウドの操作速度を上げる
ことができ、ブーム上げとアームクラウドの複合操作時
には再生回路を流れる再生流量を小さくしてブーム上げ
の操作速度にバランスしたアームクラウドの操作速度を
得ることができ、第１の実施例と同様の効果を得ること
ができる。

【００５０】また、図１１の実施例によれば、油圧パイ
ロット弁３６Ｅからのパイロット圧力ＰＶに応じて再生
回路の使用・不使用を切り換えれるので、図５の実施例
と同様に作業内容あるいは作業環境に適合した駆動特性
を選択することができる。

【００５１】なお、以上の実施例では、再生ラインはメ
ータイン絞りの下流側に接続し再生流量をメータイン絞
りの下流側に合流させる構成としたが、再生ラインをメ
ータイン絞りの上流側に接続し再生流量をメータイン絞
りの上流側に合流させる構成であってもよい。また、メ
ータアウトの絞りは切換弁のスプールに設けたが、メー
タイン絞りとメータアウト絞りは独立して動作可能な構
成であってもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、アクチュエータの単独
操作時には再生回路を使用して再生流量を最大限まで大
きくして駆動速度を上げることができ、他のアクチュエ
ータとの複合操作では再生回路を流れる再生流量を少な
くして他のアクチュエータの駆動速度にバランスした速
度を得ることができ、良好な複合操作性を確保すること
ができる。

【００５３】また、外部操作手段からの設定信号に応じ
て再生回路の使用・不使用を切り換えるようにすれば、
オペレータの意思で作業内容あるいは作業環境に適合し
た駆動特性を選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による建設機械の油圧駆
動装置の概略構成図である。

【図２】図１に示す制御ユニットの構成を示す図であ
る。

【図３】図１に示す制御ユニットでの処理内容を示すブ
ロック図である。

【図４】図１に示す実施例での再生調整絞りの開度特性
の変化を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例による建設機械の油圧駆
動装置における制御ユニットの処理内容を示す、図３と
同様なブロック図である。

【図６】本発明の第３の実施例による建設機械の油圧駆
動装置の概略構成図である。

【図７】図６に示す制御ユニットでの処理内容を示すブ
ロック図である。

【図８】本発明の第４の実施例による建設機械の油圧駆
動装置の概略構成図である。

【図９】図８に示す実施例での再生調整絞りの開度特性
の変化を示す図である。

【図１０】本発明の第５の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の概略構成図である。

【図１１】本発明の第６の実施例による建設機械の油圧
駆動装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１，２ 油圧ポンプ ５，６ 油圧アクチュエータ ６ｄ；６ｅ 再生ライン（再生回路） ７〜１０；７Ｐ〜１０Ｐ 切換弁 ９ａ メータアウト絞り（第１の絞り手段） １１ 操作指令装置（再生操作手段） １２ 操作指令装置 １３；１３Ｂ 制御ユニット １４ 再生調整弁 １４ｂ；１４Ｃ 再生調整絞り １５；１５Ｃ 逆止弁 １６〜１９ 油圧パイロット弁２０ 減圧弁（開度調整手段） ２０Ｄ 減圧弁 ２５；２５Ａ；２５Ｂ 関数発生機能（開度調整手段） ２６ 乗算機能（開度調整手段） ３６ 外部操作装置（再生操作手段） ３６Ｅ 油圧パイロット弁（外部操作手段；再生操作手
段） ３７ 選択弁（開度調整手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−116105（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−15648（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−49116（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/22

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１及び第２の油圧ポンプと、前記第１及
   び第２の油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動さ
   れる第１及び第２の油圧アクチュエータと、前記第１の
   油圧ポンプからの圧油を前記第１の油圧アクチュエータ
   に供給する第１の切換弁と、前記第２の油圧ポンプから
   の圧油を前記第２の油圧アクチュエータに供給する第２
   の切換弁と、前記第１の油圧ポンプからの圧油を前記第
   ２の油圧アクチュエータに供給する合流用の第３の切換
   弁とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、 （ａ）前記第２の油圧アクチュエータを一方向に駆動す
   るときに前記第２の油圧ポンプからの圧油を前記第２の
   切換弁を通して前記第２の油圧アクチュエータに供給す
   る供給通路と； （ｂ）前記第２の油圧アクチュエータを前記一方向に駆
   動するときに前記第２のアクチュエータからの戻り圧油
   を前記第２の切換弁を通してタンクに排出する排出通路
   と； （ｃ）前記排出通路上に設けられた第１の絞り手段と； （ｄ）前記排出通路と前記供給通路とを接続し再生回路
   を構成する再生通路と； （ｅ）前記再生通路に設けられた再生調整用の第２の絞
   り手段及び前記排出通路から前記供給通路への圧油の流
   れのみを許す逆止弁と； （ｆ）オペレータにより操作され再生操作信号を出力す
   る再生操作手段と； （ｇ）前記再生操作手段からの再生操作信号に応じて前
   記第２の絞り手段の開口面積を調整する開度調整手段
   と； を備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記再生操作手段は、前記再生操作信号として
   前記第１のアクチュエータの操作指令信号を出力する操
   作指令手段であることを特徴とする建設機械の油圧駆動
   装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記再生操作手段は、前記再生操作信号として
   専用の信号を出力する外部操作手段であることを特徴と
   する建設機械の油圧駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記開度調整手段は、前記再生操作信号が大き
   くなるにしたがって前記第２の絞り手段の開口面積が小
   さくなるように該開口面積を連続的に調整することを特
   徴とする建設機械の油圧駆動装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記開度調整手段は、前記再生操作信号が小さ
   いときは前記第２の絞り手段の開口面積を最大に開け、
   前記再生操作信号が少し大きくなると前記第２の絞り手
   段の開口面積が０か小さな一定の大きさになるように該
   開口面積をオンオフ的に調整することを特徴とする建設
   機械の油圧駆動装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記第１の絞り手段は前記第２の切換弁のスプ
   ールに設けられていることを特徴とする建設機械の油圧
   駆動装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記第１の絞り手段、第２の絞り手段及び逆止
   弁は共に前記第２の切換弁のスプールに設けられ、前記
   第２の絞り手段は前記第１の絞り手段が開口するストロ
   ークより大きい前記スプールのストローク以上で開口す
   るように構成されていることを特徴とする建設機械の油
   圧駆動装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記再生操作手段は、前記第１の油圧アクチュ
   エータを一方向に駆動するときに前記第１の切換弁を操
   作するパイロット圧力を発生する油圧パイロット弁であ
   り、前記開度調整手段は、前記パイロット圧力に基づい
   て、前記第２の油圧アクチュエータを前記一方向に駆 動
   するときに前記第２の切換弁を操作するパイロット圧力
   を補正し、この補正パイロット圧力により前記第２の切
   換弁のスプールストロークを補正することを特徴とする
   建設機械の油圧駆動装置。
9. 【請求項９】請求項７記載の建設機械の油圧駆動装置に
   おいて、前記再生操作手段は、前記再生操作信号として
   専用のパイロット圧力を発生する油圧パイロット弁であ
   り、前記開度調整手段は、前記パイロット圧力に基づい
   て、前記第２の油圧アクチュエータを前記一方向に駆動
   するときに前記第２の切換弁を操作するパイロット圧力
   を補正し、この補正パイロット圧力により前記第２の切
   換弁のスプールストロークを補正することを特徴とする
   建設機械の油圧駆動装置。