JP3705916B2 - 油圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の油圧制御装置に係り、特にアクチュエータが追加されても容易に対応することができ、しかも操作性に優れた油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば油圧ショベルの油圧制御方式として、ネガティブ流量制御方式やロードセンシング方式等が知られている。
【０００３】
図６は、従来のネガティブ流量制御方式を油圧ショベルに適用した場合の油圧回路図を示すものである。なお、この制御方式においては、複合操作性の向上等を目的とし、油圧ポンプとして通常２つの可変容量ポンプが使用される。
【０００４】
しかるに、図６において、各可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 には制御弁Ｘ、Ｙが接続されており、また前記制御弁Ｘおよび制御弁Ｙにはそれぞれ複数の切換弁Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 および切換弁Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、Ｙ4 が組み込まれている。前記各切換弁は、前記順番により、旋回（Ｘ1 ）、アーム（Ｘ2 ）、左走行（Ｘ3 ）、ブーム（Ｙ1 ）、バケット（Ｙ2 ）、予備（Ｙ3 ）、右走行（Ｙ4 ）の各アクチュエータに接続される。
【０００５】
なお、この場合、前記各切換弁のセンタバイパス上には、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 の吐出流量を調整するための圧力発生手段Ｆx 、Ｆy の上流側に、開閉弁Ｘc 、Ｙc が設けられており、この開閉弁Ｘc 、Ｙc を操作することにより、アームまたはブームの増速ができるように構成されている。
【０００６】
さらに、予備の切換弁の外に、追加切換弁が必要な場合には、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 の吐出ラインを分岐して、その先にクローズドセンタ型切換弁からなる制御弁Ｚ′を追加し、この追加制御弁Ｚ′の各切換弁Ｚ′1 、Ｚ′2 にそれぞれ接続したアクチュエータを操作する際には、制御弁Ｘのセンタバイパス通路上に設けた開閉弁Ｘc を同時に操作して、可変容量ポンプＰ1 の吐出流量を調整すると共に、可変容量ポンプＰ1 の吐出ラインの圧力を確実に上昇させるように構成されている（図７参照）。
【０００７】
このような従来技術においては、標準のアクチュエータ、すなわち旋回（Ｘ1 ）、アーム（Ｘ2 ）、予備（Ｙ3 ）、左右走行（Ｘ3 、Ｙ4 ）、ブーム（Ｙ1 ）、バケット（Ｙ2 ）の間では、複数のアクチュエータが同時に操作された場合でも、各アクチュエータが円滑に同時作動するように、合流回路や絞り等の設置によって、圧力バランスを調整して流量配分ができるように構成されている。
【０００８】
図８は、従来のロードセンシング方式を油圧ショベルに適用した場合の油圧回路図を示すものである。なお、この制御方式においては、駆動される油圧ショベルのアクチュエータは、図６に示す場合と同様である。
【０００９】
しかるに、図８において、油圧ポンプは可変容量ポンプであり、全てのアクチュエータに対して実質的に単一の油圧ポンプＰから圧油が供給される。この可変容量ポンプＰには、制御弁Ｗが接続されており、この制御弁Ｗには複数の切換弁Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 、Ｗ4 、Ｗ5 、Ｗ6 、Ｗ7 が組み込まれている。さらに、これらの切換弁には、図６と同様にアクチュエータがそれぞれ接続されている。
【００１０】
また、各切換弁においては、それぞれアクチュエータの負荷圧力を検出し、各切換弁の入口部に設けられた圧力補償流量制御弁Ｐcvに各負荷圧力を個別に作用させると共に、前記各検出された負荷圧力の最大圧力を選択して、この最大負荷圧力を共通的に前記圧力補償流量制御弁Ｐcvに作用させる。これと同時に、前記最大負荷圧力は、前記可変容量ポンプＰの吐出流量制御装置Ｆc に導いて、前記可変容量ポンプＰの吐出流量を、前記切換弁の操作量に応じて調整するように構成されている。
【００１１】
このような従来技術においては、負荷圧力の異なる複数のアクチュエータを同時操作する場合においても、前記圧力補償流量制御弁Ｐcvの機能により、各アクチュエータを同時に作動することができる。
【００１２】
また、複数の追加アクチュエータが必要な場合においても、図８に示すように、必要な切換弁Ｗx を付加するだけでよい。しかも、追加アクチュエータの場合には、オペレータの操作感覚としては、切換弁の操作量に対してアクチュエータの速度が、負荷の大小に拘らず一定になることが望ましい場合が多く、従って追加アクチュエータに対してはロードセンシング方式の方が対応が容易である。
【００１３】
但し、油圧ショベルの標準アクチュエータを駆動するための油圧制御装置の機能は、アクチュエータの負荷の大小によって、各アクチュエータを操作するための各切換弁の操作量が異なる（重ければ重いほど操作量が多くなる）方が、長年の使用実績等によりオペレータの操作感覚に一致する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の油圧制御方式においては、なお改善されるべき種々の問題が残されている。
【００１５】
すなわち、前者のネガティブ流量制御方式においては、追加制御弁Ｚ′が付加された場合には、この追加アタッチメントの種類によっては、その負荷の大きさは様々であり、このため標準のアクチュエータと追加アタッチメントとを同時に操作しようとしても、これらの間の駆動圧力差が大きい場合には、同時操作が困難となり、油圧ショベルの作業性が著しく低下する惧れがある。
【００１６】
特に、追加アタッチメント数が複数の場合には、これら追加アタッチメントおよび標準のアクチュエータを同時に操作しようとしても、通常各アクチュエータの負荷圧力には比較的大きな差がある場合が多いので、切換弁の操作量の調整によっては、各アクチュエータへの供給油量の配分が殆ど不可能となる難点がある。
【００１７】
また、後者のロードセンシング方式においては、アクチュエータの負荷の大小に拘らず、所定のレバー操作量に対して一義的にアクチュエータ速度が定まり、オペレータは感覚的に負荷の大小を把握できず、場合によっては油圧ショベルの安全性や燃費等に影響を与える場合がある。特に、標準のアクチュエータを操作する場合には、この傾向が顕著である。
【００１８】
なお、前述したネガティブ流量制御方式の場合におけるポンプ吐出流量制御には、各制御弁Ｘ、Ｙのセンタバイパス出口に設けられた圧力発生手段Ｆx 、Ｆy の上流側に発生する圧力を使用している。しかるに、この圧力は、実用上最大約４０Ｋｇｆ／ｃｍ2 とし、比較的低圧であることから比較的安定した制御を行うことができる。しかし、前記ロードセンシング方式の場合には、検出した負荷圧力の最大圧力をポンプ吐出流量制御に使用しているので、操作性の問題に加えて、信号ラインを構成する部材の長さや容量等の影響を受け、不安定になり易い等の実用上の問題を有している。
【００１９】
このように、従来の油圧ショベル等の建設機械用の油圧制御装置においては、追加アクチュエータの有無に拘らず、ネガティブ流量制御方式またはロードセンシング方式等のいずれかのみの単一の制御方式で構成されているため、油圧ショベルとしての標準アクチュエータと追加されたアクチュエータを、共に最適な制御を行うためには不十分であり、油圧ショベルの多様化をさらに推進するには、同時操作性、追加の容易性等の点で従来の単一制御方式では問題がある。
【００２０】
そこで、本発明者等は、鋭意研究ならび検討を重ねた結果、可変容量ポンプの吐出ラインにセンタバイパス通路を有する複数の切換弁からなる制御弁を接続し、この制御弁のセンタバイパス通路の出口側に圧力調整弁を配置して、この圧力調整弁の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するように構成する油圧ショベル等の油圧制御装置において、前記制御弁が接続された可変容量ポンプの吐出ライン上に流量調整弁を設けると共に、この流量調整弁の上流側から供給ラインを分岐し、この分岐した供給ライン上にクローズドセンタ型切換弁からなる制御弁を追加して接続し、この追加制御弁の切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を検出して前記流量調整弁に作用させるように構成することにより、油圧ショベルの標準アクチュエータ駆動用の油圧制御装置として多用されているネガティブ流量制御方式の油圧制御装置をそのまま生かすことができると共に、追加アクチュエータ駆動用にロードセンシング方式の制御装置が付加されて、油圧ショベルの標準アクチュエータ操作においても、また追加されたアクチュエータ操作においても、共に最適な制御方式を得ることができ、これにより油圧ショベルの多様化を容易に推進することができることを突き止めた。
【００２１】
従って、本発明の目的は、油圧ショベル等の油圧制御装置において、標準のアクチュエータを駆動する場合において、オペレータの操作感覚に一致したアクチュエータの作動を行うことができると共に、追加のアタッチメントを付加した場合においても、標準のアクチュエータとの同時操作を確実に行うことができる油圧制御装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る油圧制御装置は、可変容量ポンプの吐出ラインにセンタバイパス通路を有する複数の切換弁からなる制御弁を接続し、この制御弁のセンタバイパス通路の出口側に圧力発生手段を配置し、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をネガティブ流量制御方式で調整するように構成した油圧回路において、前記制御弁が接続された可変容量ポンプの吐出ライン上に流量調整手段を設けると共に、前記流量調整手段の上流側から供給ラインを分岐し、この分岐した供給ライン上にロードセンシング方式で構成する追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、このクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を検出して前記流量調整手段に作用させるように構成することを特徴とする。
【００２３】
この場合、さらに前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させるように構成することができる。
【００２４】
また、さらに前記流量調整手段の開方向に外部信号を作用させるように構成することもできる。
【００２５】
一方、前記追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの検出された負荷圧力から、それらの中の最大負荷圧力を選択して前記流量調整手段の閉方向に作用させると共に、前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させるように構成することができる。
【００２６】
また、前記追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間に可変絞り弁を設け、この可変絞り弁の開方向には前記クローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を作用させると共に、前記可変絞り弁の閉方向には前記アクチュエータの負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させるように構成することができる。
【００２７】
さらに、前記分岐した供給ライン上に複数の追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、これらクローズドセンタ型切換弁に接続された各追加アクチュエータの負荷圧力をそれぞれ検出し、それらの中の最大負荷圧力を選択して前記流量調整手段の閉方向に作用させると共に、前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、さらに前記クローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間に可変絞り弁を設け、この可変絞り弁の開方向には前記クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させると共に、前記可変絞り弁の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させるように構成することができる。
【００２８】
この場合、前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向には前記各クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することができる。
【００２９】
また、前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁の追加アクチュエータへの供給通路をこれら各切換弁の外部で接続した迂回通路にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向には前記各クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することができる。
【００３０】
さらに、前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁の上流側にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向にはこれら各可変絞り弁の下流側の圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る油圧制御装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図６ないし図８に示す従来の油圧制御装置と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
図１は、本発明に係る油圧制御装置の一実施例として、油圧ショベルに適用した場合を示すものである。すなわち、図１において、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 には、それぞれ制御弁Ｘ、Ｙが接続されており、本実施例においては、一方の可変容量ポンプＰ1 側の吐出ラインが分岐されて、追加制御弁Ｚへ接続されている。なお、この追加制御弁Ｚの実施態様は、後述する図２、図３および図４に示す通りである。
【００３３】
また、前記制御弁Ｘ、Ｙの各構成、制御弁Ｘと制御弁Ｙとの間の通路構成、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 の制御方式は、前述した従来のネガティブ流量制御方式と同じであるが、理解を容易にするため、再度説明する。
【００３４】
すなわち、一方の制御弁Ｘには、旋回、アーム、左走行用切換弁としてＸ1、Ｘ2、Ｘ3が組み込まれており、これら切換弁はセンタバイパス通路１０およびパラレル通路１２を介して可変容量ポンプＰ1に接続されている。また、センタバイパス通路１０の出口側には、センタバイパス弁Ｘcが設けられている。このセンタバイパス弁Ｘcは、本実施例においては、他方の制御弁Ｙに含まれるブーム用切換弁Ｙ1を操作する場合に、その操作信号圧力がブーム用切換弁Ｙ1を操作するのみならず、同時にポートｐｘを介してセンタバイパス弁Ｘcの操作部にも導かれ、センタバイパス弁Ｘcをブーム用切換弁Ｙ1の中立時の開の状態から閉方向に徐々に絞るように作用し、可変容量ポンプＰ1の吐出流量も通路１３を介して切換弁Ｙ1にも合流させ、ブーム速度を増速するように構成されている。そして、前記センタバイパス弁Ｘcの下流には、圧力発生手段としてのリリーフ付き絞り弁Ｆxを設けて、このリリーフ付き絞り弁Ｆxの上流側圧力をポートｆｘを介して導き前記可変容量ポンプＰ1の吐出流量制御用として検出するように構成されている。
【００３５】
また、他方の制御弁Ｙにおいても、ブーム、バケット、予備、右走行用切換弁としてＹ1、Ｙ2、Ｙ3、Ｙ4が組み込まれており、これら切換弁はセンタバイパス通路２０およびパラレル通路２２を介して可変容量ポンプＰ2に接続されている。また、アーム用シリンダ増速のためのセンタバイパス弁Ｙcをセンタバイパス通路２０の出口側に設け、さらに図示しないが、可変容量ポンプＰ2の吐出油を、前記アーム用切換弁Ｘ2へ供給し得るように構成されている。さらに、前記センタバイパス弁Ｙcの下流には、可変容量ポンプＰ2を制御するための圧力発生手段としてのリリーフ付き絞り弁Ｆyを設けて、このリリーフ付き絞り弁Ｆyの上流側圧力をポートｆｙを介して導き前記可変容量ポンプＰ2の吐出流量制御用として検出するように構成されている。
【００３６】
なお、本実施例において、前記可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 は、通常のネガティブ流量制御方式の構成が使用されている。
【００３７】
本実施例において、可変容量ポンプＰ1 と制御弁Ｘとの間には、追加制御弁Ｚへの分岐ライン１５を設けると共に、この分岐ライン１５の分岐点の下流側の制御弁Ｘへの供給通路上に、流量調整手段としての流量調整弁Ｎx を設ける。なお、図示の実施例においては、一方の制御弁Ｘのみに流量調整弁Ｎx を設けた場合を示したが、他方の制御弁Ｙについても同様に、流量調整手段としての流量調整弁Ｎy を設けた構成とすることが可能であり、この場合には流量調整弁Ｎx 、Ｎy のそれぞれ上流側から図示していないチェック弁を介して、追加制御弁Ｚへ合流するように構成することができる。
【００３８】
次に、前記追加制御弁Ｚの構成について、図２に基づいて説明する。制御弁Ｚには、切換弁Ｚ1 、Ｚ2 が設けられ、これらの切換弁に対しては前記制御弁Ｘへ接続された可変容量ポンプＰ1 から分岐した分岐ライン１５からパラレル通路３１および３２を介して接続されている。また、前記切換弁Ｚ1 、Ｚ2 においては、これらの切換弁に接続された各アクチュエータの負荷圧力が検出され、これらの検出された負荷圧力は信号ライン３５、３６を介して高圧選択手段３７へ導かれて高圧選択が行われる。そして、この高圧選択された圧力は、信号ライン３９を介してそれぞれ切換弁Ｚ1 、Ｚ2 とタンク回路４０との間に設けられた可変絞り３３、３４の閉方向に、または前記各アクチュエータの負荷圧力を前記可変絞り３３、３４の開方向に、作用させると共に、前記高圧選択された最高負荷圧力を、信号ポートｎxpを介して可変容量ポンプＰ1 と切換弁Ｘとの間に設けた流量調整弁Ｎx の閉方向に、ばね１６の力と並行して作用させている。なお、この流量調整弁Ｎx の開方向には、この流量調整弁Ｎx の上流側圧力を作用させている。
【００３９】
なお、図２において、参照符号３８は切換弁Ｚ1 、Ｚ2 内の絞りを示す。また、前記制御弁Ｚ内の切換弁Ｚ1 、Ｚ2 が、中立位置にある時には、信号ライン３５、３６は前記各切換弁を経て、タンク回路４０へ接続されている。
【００４０】
次に、前記構成からなる本実施例における油圧ショベルとしての油圧制御装置の動作につき説明する。
【００４１】
１．制御弁Ｘ、Ｙを操作する場合
追加制御弁Ｚの各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 は、中立位置にあるので、図１に示す流量調整弁Ｎx の信号ポートｎxpに作用する圧力は、タンクラインに接続されているので低圧である。すなわち、可変容量ポンプＰ1 の吐出油は、その吐出圧力によりその流量調整弁Ｎx を開口させて、その全量が制御弁Ｘに流れる。この結果、制御弁Ｘもしくは制御弁Ｙを操作する時には、従来技術としてのネガティブ流量制御方式と同じである。従って、油圧ショベルの標準アクチュエータを操作する場合には、オペレータの操作感覚に一致したネガティブ流量制御方式をそのまま適用することができる。
【００４２】
２．追加制御弁Ｚを操作する場合
追加制御弁Ｚを操作する場合は、油圧ショベルの標準アクチュエータに追加アクチュエータが付加された場合と同じであり、これら追加アクチュエータを操作する場合には、単独もしくは複数同時操作にも拘らず、切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の操作量に応じた追加アクチュエータの速度が得られ、かつ制御弁Ｚに含まれる各切換弁間の流量も、各切換弁の操作量に応じて配分されるので、確実に同時操作を行うことができる。
【００４３】
３．制御弁Ｘと追加制御弁Ｚとを同時に操作する場合
図１と図２に示す構成においては、追加制御弁Ｚへの余剰油が制御弁Ｘへ供給されるので、制御弁Ｘにおいては、この余剰油による通常のネガティブ流量制御方式として、また追加制御弁Ｚにおいては、従来技術のロードセンシング方式として、それぞれ油圧源として同一の油圧ポンプを使用しているにも拘らず、各制御弁に接続されたアクチュエータの特性に対し最適な制御方式を得ることができる。
【００４４】
なお、図１および図２に示す場合は、追加制御弁Ｚの余剰油を制御弁Ｘで使用しているが、制御弁Ｘに対しても十分な油量を供給する場合には、図５に示すように、制御弁Ｘの上流側に設けた流量調整弁Ｎx の開度制御において、これを開方向に制御する制御手段を付加することにより、容易に達成することができる。
【００４５】
そこで、例えば前記切換弁Ｚ1 と切換弁Ｘ1 とを同時に操作し、しかも切換弁Ｚ1 に接続されたアクチュエータの負荷圧力が、切換弁Ｘ1 に接続されたアクチュエータの負荷圧力よりも低く、前記切換弁Ｚ1 、Ｘ1 をそれぞれフル操作した場合には、次のように作動させることができる。
【００４６】
切換弁Ｚ1 を、図５において左方へフル操作すると、可変容量ポンプＰ1 からの圧油は、パラレル通路３１′、３２′を経て切換弁Ｚ1 、Ｚ2 に至り、この切換弁Ｚ1 内の絞り３８′を経て、通路４３′からアクチュエータ４５′を経て通路４４′へ送出される。これと同時に、アクチュエータ４５′の負荷圧力（通路４３′の圧力）は、通路４６′を経て高圧検出手段４７′で検出され、信号ライン４８′へ導出されて、この圧力は流量調整弁Ｎx の信号ポートｎxpへ伝達され、ばね１６′と共に流量調整弁Ｎx を閉方向に制御する。
【００４７】
この場合、信号ライン４８′の圧力による力と、ばね１６′の力との和が、信号ライン１０′の圧力による力に比較して大きな場合には、流量調整弁Ｎx は閉じた位置に保持されるので、制御弁Ｘへの余剰油が無くなり、この結果切換弁Ｘ1 を操作しても、アクチュエータ４９′を駆動することができない。
【００４８】
そこで、このような場合には、流量調整弁Ｎx に対して、外部からこれを開方向に制御する信号Ｎ0 を与えることにより、この流量調整弁Ｎx を所定の開度に維持することができるので、可変容量ポンプＰ1 から制御弁Ｘへの通路が確保される。なお、この外部信号Ｎ0 としては、制御弁Ｘ内もしくは制御弁Ｙ内の切換弁を、操作するための操作圧力に基づくものでもよい。
【００４９】
ここで、さらに流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′側の圧力を検出し、この圧力とアクチュエータ４５′の検出された負荷圧力（通路４６′内の圧力）とを高圧検出手段５０′で比較して、その高圧側圧力を可変絞り３３′の閉方向に作用させているので、制御弁Ｘへの圧油の流れにおいて、流量調整弁Ｎx の上流と下流とで発生する差圧が、切換弁Ｚ1 内の絞り３８′で発生する差圧と同じになるように、流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′の圧力が可変絞り３３′の開度を調整する。
【００５０】
この結果、アクチュエータ４５′と４９′との負荷圧力に差があっても、軽負荷側の戻り通路を絞ることにより、パラレル通路３１′の圧力は、制御弁Ｘ内の切換弁Ｘ1 に接続されたアクチュエータ４９′を駆動できる圧力まで上昇し、負荷圧力が異なるアクチュエータを同時に操作することが可能となる。なお、この場合には、制御弁Ｘ側への圧油の供給量は、流量調整弁Ｎx の開度によって定まる。
【００５１】
図３は、前記図２に示すクローズドセンタ切換弁からなる追加制御弁Ｚの変形例を示すものである。すなわち、図３においては、前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 のアクチュエータへの供給通路をこれらの各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の外部で接続した迂回通路５３、５４にそれぞれ可変絞り３３、３４を設け、前記各可変絞り３３、３４の開方向には前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 に接続されたアクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させると共に、前記各可変絞り３３、３４の閉方向には切換弁Ｚ1 、Ｚ2 に接続されたアクチュエータの負荷圧力の両方をそれぞれの可変絞り３３、３４に導くようにすることにより、結果として最大負荷圧力が選択されて作用させるように構成したものである。
【００５２】
そして、このように構成される追加制御弁Ｚを、図５に示す制御弁Ｚに代えて使用する場合には、前記選択された最大負荷圧力と流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′の圧力とを高圧検出手段５０′により選択して、その高圧側圧力を前記各可変絞り３３、３４の閉方向に作用させると共に、前記流量調整弁Ｎx の上流側圧力を通路１０′を介して前記流量調整弁Ｎx の開方向に作用させ、これと並行して前記流量調整弁Ｎx にはその開度を調整するための外部信号Ｎ0 を作用させるように構成することにより、前記実施例と同様に制御動作させることができる（図５参照）。
【００５３】
図４は、前記図２に示すクローズドセンタ切換弁からなる追加制御弁Ｚのさらに別の変形例を示すものである。すなわち、図４においては、前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の上流側にそれぞれ可変絞り３３、３４を設け、前記各可変絞り３３、３４の閉方向には前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の上流側に設けた前記各可変絞り３３、３４のそれぞれの下流側の圧力を作用させると共に、前記各可変絞り３３、３４の開方向には前記アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から、通路３５、３６および高圧選択手段３７を介して選択される最大負荷圧力を、作用させるように構成したものである。
【００５４】
そして、このように構成される追加制御弁Ｚを、図５に示す制御弁Ｚに代えて使用する場合には、前記選択された最大負荷圧力と流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′の圧力とを高圧検出手段５０′により選択して、その高圧側圧力を前記各可変絞り３３、３４の開方向に作用させると共に、前記流量調整弁Ｎx の上流側圧力を通路１０′を介して前記流量調整弁Ｎx の開方向に作用させ、これと並行して前記流量調整弁Ｎx にはその開度を調整するための外部信号Ｎ0 を作用させるように構成することにより、前記実施例と同様に制御動作させることができる（図５参照）。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施例として油圧ショベルに適用した場合について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００５６】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る油圧制御装置は、可変容量ポンプの吐出ラインにセンタバイパス通路を有する複数の切換弁からなる制御弁を接続し、この制御弁のセンタバイパス通路の出口側に圧力発生手段を配置し、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をネガティブ流量制御方式で調整するように構成した油圧回路において、前記制御弁が接続された可変容量ポンプの吐出ライン上に流量調整手段を設けると共に、前記流量調整手段の上流側から供給ラインを分岐し、この分岐した供給ライン上にロードセンシング方式で構成する追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、このクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を検出して前記流量調整手段に作用させる構成としたことにより、標準のアクチュエータを駆動する場合において、オペレータの操作感覚に一致したアクチュエータの作動を行うことができると共に、追加のアタッチメントを付加した場合においても、標準のアクチュエータとの同時操作を確実に行うことができる。
【００５７】
特に、本発明においては、油圧ショベルの標準アクチュエータ駆動用の油圧制御装置として多用されているネガティブ流量制御方式の油圧制御装置をそのまま生かし、これに非常に簡単な方法で、追加アクチュエータ駆動用にロードセンシング方式の制御装置を付加することによって、油圧ショベルの標準アクチュエータ操作においても、また追加されたアクチュエータ操作においても、共に最適な制御方式を得ることができ、これにより油圧ショベルの多様化をさらに推進することができる等の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制御装置の一実施例を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路の一構成例を示す油圧回路図である。
【図３】図１に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路の別の構成例を示す油圧回路図である。
【図４】図１に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路のさらに別の構成例を示す油圧回路図である。
【図５】本発明に係る油圧制御装置の別の実施例を示す油圧回路図である。
【図６】従来のネガティブ流量制御方式による油圧制御装置の概略構成を示す油圧回路図である。
【図７】図６に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路の概略構成を示す油圧回路図である。
【図８】従来のロードセンシング方式による油圧制御装置の概略構成を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
Ｐ1、Ｐ2 可変容量ポンプ
Ｘ、Ｙ 制御弁
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3 切換弁
Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3、Ｙ4 切換弁
Ｚ 追加制御弁（クローズドセンタ型切換弁）
Ｚ1、Ｚ2 切換弁
Ｎx、Ｎy 流量調整弁（流量調整手段）
Ｘc、Ｙc センタバイパス弁
Ｆx、Ｆy リリーフ付き絞り弁（圧力発生手段）
ｎxp 信号ポート
Ｎ0 外部信号
１０、２０ センタバイパス通路
１０′ 信号ライン
１２、２２ パラレル通路
１３ 通路
１５ 分岐ライン
１６、１６′ ばね
３１、３２、３１′、３２′ パラレル通路
３３、３４、３３′、３４′ 可変絞り
３５、３６ 信号ライン
３７ 高圧選択手段
３８、３８′ 切換弁Ｚ1 、Ｚ2 内の絞り
３９ 信号ライン
４０ タンク回路
４３′、４４′ 通路
４５′、４９′ アクチュエータ
４６′ 通路
４７′、５０′ 高圧検出手段
４８′ 信号ライン
５１′ 下流側通路
５３、５４ 迂回回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の油圧制御装置に係り、特にアクチュエータが追加されても容易に対応することができ、しかも操作性に優れた油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば油圧ショベルの油圧制御方式として、ネガティブ流量制御方式やロードセンシング方式等が知られている。
【０００３】
図６は、従来のネガティブ流量制御方式を油圧ショベルに適用した場合の油圧回路図を示すものである。なお、この制御方式においては、複合操作性の向上等を目的とし、油圧ポンプとして通常２つの可変容量ポンプが使用される。
【０００４】
しかるに、図６において、各可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 には制御弁Ｘ、Ｙが接続されており、また前記制御弁Ｘおよび制御弁Ｙにはそれぞれ複数の切換弁Ｘ1 、Ｘ2 、Ｘ3 および切換弁Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 、Ｙ4 が組み込まれている。前記各切換弁は、前記順番により、旋回（Ｘ1 ）、アーム（Ｘ2 ）、左走行（Ｘ3 ）、ブーム（Ｙ1 ）、バケット（Ｙ2 ）、予備（Ｙ3 ）、右走行（Ｙ4 ）の各アクチュエータに接続される。
【０００５】
なお、この場合、前記各切換弁のセンタバイパス上には、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 の吐出流量を調整するための圧力発生手段Ｆx 、Ｆy の上流側に、開閉弁Ｘc 、Ｙc が設けられており、この開閉弁Ｘc 、Ｙc を操作することにより、アームまたはブームの増速ができるように構成されている。
【０００６】
さらに、予備の切換弁の外に、追加切換弁が必要な場合には、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 の吐出ラインを分岐して、その先にクローズドセンタ型切換弁からなる制御弁Ｚ′を追加し、この追加制御弁Ｚ′の各切換弁Ｚ′1 、Ｚ′2 にそれぞれ接続したアクチュエータを操作する際には、制御弁Ｘのセンタバイパス通路上に設けた開閉弁Ｘc を同時に操作して、可変容量ポンプＰ1 の吐出流量を調整すると共に、可変容量ポンプＰ1 の吐出ラインの圧力を確実に上昇させるように構成されている（図７参照）。
【０００７】
このような従来技術においては、標準のアクチュエータ、すなわち旋回（Ｘ1 ）、アーム（Ｘ2 ）、予備（Ｙ3 ）、左右走行（Ｘ3 、Ｙ4 ）、ブーム（Ｙ1 ）、バケット（Ｙ2 ）の間では、複数のアクチュエータが同時に操作された場合でも、各アクチュエータが円滑に同時作動するように、合流回路や絞り等の設置によって、圧力バランスを調整して流量配分ができるように構成されている。
【０００８】
図８は、従来のロードセンシング方式を油圧ショベルに適用した場合の油圧回路図を示すものである。なお、この制御方式においては、駆動される油圧ショベルのアクチュエータは、図６に示す場合と同様である。
【０００９】
しかるに、図８において、油圧ポンプは可変容量ポンプであり、全てのアクチュエータに対して実質的に単一の油圧ポンプＰから圧油が供給される。この可変容量ポンプＰには、制御弁Ｗが接続されており、この制御弁Ｗには複数の切換弁Ｗ1 、Ｗ2 、Ｗ3 、Ｗ4 、Ｗ5 、Ｗ6 、Ｗ7 が組み込まれている。さらに、これらの切換弁には、図６と同様にアクチュエータがそれぞれ接続されている。
【００１０】
また、各切換弁においては、それぞれアクチュエータの負荷圧力を検出し、各切換弁の入口部に設けられた圧力補償流量制御弁Ｐcvに各負荷圧力を個別に作用させると共に、前記各検出された負荷圧力の最大圧力を選択して、この最大負荷圧力を共通的に前記圧力補償流量制御弁Ｐcvに作用させる。これと同時に、前記最大負荷圧力は、前記可変容量ポンプＰの吐出流量制御装置Ｆc に導いて、前記可変容量ポンプＰの吐出流量を、前記切換弁の操作量に応じて調整するように構成されている。
【００１１】
このような従来技術においては、負荷圧力の異なる複数のアクチュエータを同時操作する場合においても、前記圧力補償流量制御弁Ｐcvの機能により、各アクチュエータを同時に作動することができる。
【００１２】
また、複数の追加アクチュエータが必要な場合においても、図８に示すように、必要な切換弁Ｗx を付加するだけでよい。しかも、追加アクチュエータの場合には、オペレータの操作感覚としては、切換弁の操作量に対してアクチュエータの速度が、負荷の大小に拘らず一定になることが望ましい場合が多く、従って追加アクチュエータに対してはロードセンシング方式の方が対応が容易である。
【００１３】
但し、油圧ショベルの標準アクチュエータを駆動するための油圧制御装置の機能は、アクチュエータの負荷の大小によって、各アクチュエータを操作するための各切換弁の操作量が異なる（重ければ重いほど操作量が多くなる）方が、長年の使用実績等によりオペレータの操作感覚に一致する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の油圧制御方式においては、なお改善されるべき種々の問題が残されている。
【００１５】
すなわち、前者のネガティブ流量制御方式においては、追加制御弁Ｚ′が付加された場合には、この追加アタッチメントの種類によっては、その負荷の大きさは様々であり、このため標準のアクチュエータと追加アタッチメントとを同時に操作しようとしても、これらの間の駆動圧力差が大きい場合には、同時操作が困難となり、油圧ショベルの作業性が著しく低下する惧れがある。
【００１６】
特に、追加アタッチメント数が複数の場合には、これら追加アタッチメントおよび標準のアクチュエータを同時に操作しようとしても、通常各アクチュエータの負荷圧力には比較的大きな差がある場合が多いので、切換弁の操作量の調整によっては、各アクチュエータへの供給油量の配分が殆ど不可能となる難点がある。
【００１７】
また、後者のロードセンシング方式においては、アクチュエータの負荷の大小に拘らず、所定のレバー操作量に対して一義的にアクチュエータ速度が定まり、オペレータは感覚的に負荷の大小を把握できず、場合によっては油圧ショベルの安全性や燃費等に影響を与える場合がある。特に、標準のアクチュエータを操作する場合には、この傾向が顕著である。
【００１８】
なお、前述したネガティブ流量制御方式の場合におけるポンプ吐出流量制御には、各制御弁Ｘ、Ｙのセンタバイパス出口に設けられた圧力発生手段Ｆx 、Ｆy の上流側に発生する圧力を使用している。しかるに、この圧力は、実用上最大約４０Ｋｇｆ／ｃｍ2 とし、比較的低圧であることから比較的安定した制御を行うことができる。しかし、前記ロードセンシング方式の場合には、検出した負荷圧力の最大圧力をポンプ吐出流量制御に使用しているので、操作性の問題に加えて、信号ラインを構成する部材の長さや容量等の影響を受け、不安定になり易い等の実用上の問題を有している。
【００１９】
このように、従来の油圧ショベル等の建設機械用の油圧制御装置においては、追加アクチュエータの有無に拘らず、ネガティブ流量制御方式またはロードセンシング方式等のいずれかのみの単一の制御方式で構成されているため、油圧ショベルとしての標準アクチュエータと追加されたアクチュエータを、共に最適な制御を行うためには不十分であり、油圧ショベルの多様化をさらに推進するには、同時操作性、追加の容易性等の点で従来の単一制御方式では問題がある。
【００２０】
そこで、本発明者等は、鋭意研究ならび検討を重ねた結果、可変容量ポンプの吐出ラインにセンタバイパス通路を有する複数の切換弁からなる制御弁を接続し、この制御弁のセンタバイパス通路の出口側に圧力調整弁を配置して、この圧力調整弁の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するように構成する油圧ショベル等の油圧制御装置において、前記制御弁が接続された可変容量ポンプの吐出ライン上に流量調整弁を設けると共に、この流量調整弁の上流側から供給ラインを分岐し、この分岐した供給ライン上にクローズドセンタ型切換弁からなる制御弁を追加して接続し、この追加制御弁の切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を検出して前記流量調整弁に作用させるように構成することにより、油圧ショベルの標準アクチュエータ駆動用の油圧制御装置として多用されているネガティブ流量制御方式の油圧制御装置をそのまま生かすことができると共に、追加アクチュエータ駆動用にロードセンシング方式の制御装置が付加されて、油圧ショベルの標準アクチュエータ操作においても、また追加されたアクチュエータ操作においても、共に最適な制御方式を得ることができ、これにより油圧ショベルの多様化を容易に推進することができることを突き止めた。
【００２１】
従って、本発明の目的は、油圧ショベル等の油圧制御装置において、標準のアクチュエータを駆動する場合において、オペレータの操作感覚に一致したアクチュエータの作動を行うことができると共に、追加のアタッチメントを付加した場合においても、標準のアクチュエータとの同時操作を確実に行うことができる油圧制御装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る油圧制御装置は、可変容量ポンプの吐出ラインにセンタバイパス通路を有する複数の切換弁からなる制御弁を接続し、この制御弁のセンタバイパス通路の出口側に圧力発生手段を配置し、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をネガティブ流量制御方式で調整するように構成した油圧回路において、前記制御弁が接続された可変容量ポンプの吐出ライン上に流量調整手段を設けると共に、前記流量調整手段の上流側から供給ラインを分岐し、この分岐した供給ライン上にロードセンシング方式で構成する追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、このクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を検出して前記流量調整手段に作用させるように構成することを特徴とする。
【００２３】
この場合、さらに前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させるように構成することができる。
【００２４】
また、さらに前記流量調整手段の開方向に外部信号を作用させるように構成することもできる。
【００２５】
一方、前記追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの検出された負荷圧力から、それらの中の最大負荷圧力を選択して前記流量調整手段の閉方向に作用させると共に、前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させるように構成することができる。
【００２６】
また、前記追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間に可変絞り弁を設け、この可変絞り弁の開方向には前記クローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を作用させると共に、前記可変絞り弁の閉方向には前記アクチュエータの負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させるように構成することができる。
【００２７】
さらに、前記分岐した供給ライン上に複数の追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、これらクローズドセンタ型切換弁に接続された各追加アクチュエータの負荷圧力をそれぞれ検出し、それらの中の最大負荷圧力を選択して前記流量調整手段の閉方向に作用させると共に、前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、さらに前記クローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間に可変絞り弁を設け、この可変絞り弁の開方向には前記クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させると共に、前記可変絞り弁の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させるように構成することができる。
【００２８】
この場合、前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向には前記各クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することができる。
【００２９】
また、前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁の追加アクチュエータへの供給通路をこれら各切換弁の外部で接続した迂回通路にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向には前記各クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することができる。
【００３０】
さらに、前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁の上流側にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向にはこれら各可変絞り弁の下流側の圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る油圧制御装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図６ないし図８に示す従来の油圧制御装置と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
図１は、本発明に係る油圧制御装置の一実施例として、油圧ショベルに適用した場合を示すものである。すなわち、図１において、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 には、それぞれ制御弁Ｘ、Ｙが接続されており、本実施例においては、一方の可変容量ポンプＰ1 側の吐出ラインが分岐されて、追加制御弁Ｚへ接続されている。なお、この追加制御弁Ｚの実施態様は、後述する図２、図３および図４に示す通りである。
【００３３】
また、前記制御弁Ｘ、Ｙの各構成、制御弁Ｘと制御弁Ｙとの間の通路構成、可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 の制御方式は、前述した従来のネガティブ流量制御方式と同じであるが、理解を容易にするため、再度説明する。
【００３４】
すなわち、一方の制御弁Ｘには、旋回、アーム、左走行用切換弁としてＸ1、Ｘ2、Ｘ3が組み込まれており、これら切換弁はセンタバイパス通路１０およびパラレル通路１２を介して可変容量ポンプＰ1に接続されている。また、センタバイパス通路１０の出口側には、センタバイパス弁Ｘcが設けられている。このセンタバイパス弁Ｘcは、本実施例においては、他方の制御弁Ｙに含まれるブーム用切換弁Ｙ1を操作する場合に、その操作信号圧力がブーム用切換弁Ｙ1を操作するのみならず、同時にポートｐｘを介してセンタバイパス弁Ｘcの操作部にも導かれ、センタバイパス弁Ｘcをブーム用切換弁Ｙ1の中立時の開の状態から閉方向に徐々に絞るように作用し、可変容量ポンプＰ1の吐出流量も通路１３を介して切換弁Ｙ1にも合流させ、ブーム速度を増速するように構成されている。そして、前記センタバイパス弁Ｘcの下流には、圧力発生手段としてのリリーフ付き絞り弁Ｆxを設けて、このリリーフ付き絞り弁Ｆxの上流側圧力をポートｆｘを介して導き前記可変容量ポンプＰ1の吐出流量制御用として検出するように構成されている。
【００３５】
また、他方の制御弁Ｙにおいても、ブーム、バケット、予備、右走行用切換弁としてＹ1、Ｙ2、Ｙ3、Ｙ4が組み込まれており、これら切換弁はセンタバイパス通路２０およびパラレル通路２２を介して可変容量ポンプＰ2に接続されている。また、アーム用シリンダ増速のためのセンタバイパス弁Ｙcをセンタバイパス通路２０の出口側に設け、さらに図示しないが、可変容量ポンプＰ2の吐出油を、前記アーム用切換弁Ｘ2へ供給し得るように構成されている。さらに、前記センタバイパス弁Ｙcの下流には、可変容量ポンプＰ2を制御するための圧力発生手段としてのリリーフ付き絞り弁Ｆyを設けて、このリリーフ付き絞り弁Ｆyの上流側圧力をポートｆｙを介して導き前記可変容量ポンプＰ2の吐出流量制御用として検出するように構成されている。
【００３６】
なお、本実施例において、前記可変容量ポンプＰ1 、Ｐ2 は、通常のネガティブ流量制御方式の構成が使用されている。
【００３７】
本実施例において、可変容量ポンプＰ1 と制御弁Ｘとの間には、追加制御弁Ｚへの分岐ライン１５を設けると共に、この分岐ライン１５の分岐点の下流側の制御弁Ｘへの供給通路上に、流量調整手段としての流量調整弁Ｎx を設ける。なお、図示の実施例においては、一方の制御弁Ｘのみに流量調整弁Ｎx を設けた場合を示したが、他方の制御弁Ｙについても同様に、流量調整手段としての流量調整弁Ｎy を設けた構成とすることが可能であり、この場合には流量調整弁Ｎx 、Ｎy のそれぞれ上流側から図示していないチェック弁を介して、追加制御弁Ｚへ合流するように構成することができる。
【００３８】
次に、前記追加制御弁Ｚの構成について、図２に基づいて説明する。制御弁Ｚには、切換弁Ｚ1 、Ｚ2 が設けられ、これらの切換弁に対しては前記制御弁Ｘへ接続された可変容量ポンプＰ1 から分岐した分岐ライン１５からパラレル通路３１および３２を介して接続されている。また、前記切換弁Ｚ1 、Ｚ2 においては、これらの切換弁に接続された各アクチュエータの負荷圧力が検出され、これらの検出された負荷圧力は信号ライン３５、３６を介して高圧選択手段３７へ導かれて高圧選択が行われる。そして、この高圧選択された圧力は、信号ライン３９を介してそれぞれ切換弁Ｚ1 、Ｚ2 とタンク回路４０との間に設けられた可変絞り３３、３４の閉方向に、または前記各アクチュエータの負荷圧力を前記可変絞り３３、３４の開方向に、作用させると共に、前記高圧選択された最高負荷圧力を、信号ポートｎxpを介して可変容量ポンプＰ1 と切換弁Ｘとの間に設けた流量調整弁Ｎx の閉方向に、ばね１６の力と並行して作用させている。なお、この流量調整弁Ｎx の開方向には、この流量調整弁Ｎx の上流側圧力を作用させている。
【００３９】
なお、図２において、参照符号３８は切換弁Ｚ1 、Ｚ2 内の絞りを示す。また、前記制御弁Ｚ内の切換弁Ｚ1 、Ｚ2 が、中立位置にある時には、信号ライン３５、３６は前記各切換弁を経て、タンク回路４０へ接続されている。
【００４０】
次に、前記構成からなる本実施例における油圧ショベルとしての油圧制御装置の動作につき説明する。
【００４１】
１．制御弁Ｘ、Ｙを操作する場合
追加制御弁Ｚの各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 は、中立位置にあるので、図１に示す流量調整弁Ｎx の信号ポートｎxpに作用する圧力は、タンクラインに接続されているので低圧である。すなわち、可変容量ポンプＰ1 の吐出油は、その吐出圧力によりその流量調整弁Ｎx を開口させて、その全量が制御弁Ｘに流れる。この結果、制御弁Ｘもしくは制御弁Ｙを操作する時には、従来技術としてのネガティブ流量制御方式と同じである。従って、油圧ショベルの標準アクチュエータを操作する場合には、オペレータの操作感覚に一致したネガティブ流量制御方式をそのまま適用することができる。
【００４２】
２．追加制御弁Ｚを操作する場合
追加制御弁Ｚを操作する場合は、油圧ショベルの標準アクチュエータに追加アクチュエータが付加された場合と同じであり、これら追加アクチュエータを操作する場合には、単独もしくは複数同時操作にも拘らず、切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の操作量に応じた追加アクチュエータの速度が得られ、かつ制御弁Ｚに含まれる各切換弁間の流量も、各切換弁の操作量に応じて配分されるので、確実に同時操作を行うことができる。
【００４３】
３．制御弁Ｘと追加制御弁Ｚとを同時に操作する場合
図１と図２に示す構成においては、追加制御弁Ｚへの余剰油が制御弁Ｘへ供給されるので、制御弁Ｘにおいては、この余剰油による通常のネガティブ流量制御方式として、また追加制御弁Ｚにおいては、従来技術のロードセンシング方式として、それぞれ油圧源として同一の油圧ポンプを使用しているにも拘らず、各制御弁に接続されたアクチュエータの特性に対し最適な制御方式を得ることができる。
【００４４】
なお、図１および図２に示す場合は、追加制御弁Ｚの余剰油を制御弁Ｘで使用しているが、制御弁Ｘに対しても十分な油量を供給する場合には、図５に示すように、制御弁Ｘの上流側に設けた流量調整弁Ｎx の開度制御において、これを開方向に制御する制御手段を付加することにより、容易に達成することができる。
【００４５】
そこで、例えば前記切換弁Ｚ1 と切換弁Ｘ1 とを同時に操作し、しかも切換弁Ｚ1 に接続されたアクチュエータの負荷圧力が、切換弁Ｘ1 に接続されたアクチュエータの負荷圧力よりも低く、前記切換弁Ｚ1 、Ｘ1 をそれぞれフル操作した場合には、次のように作動させることができる。
【００４６】
切換弁Ｚ1 を、図５において左方へフル操作すると、可変容量ポンプＰ1 からの圧油は、パラレル通路３１′、３２′を経て切換弁Ｚ1 、Ｚ2 に至り、この切換弁Ｚ1 内の絞り３８′を経て、通路４３′からアクチュエータ４５′を経て通路４４′へ送出される。これと同時に、アクチュエータ４５′の負荷圧力（通路４３′の圧力）は、通路４６′を経て高圧検出手段４７′で検出され、信号ライン４８′へ導出されて、この圧力は流量調整弁Ｎx の信号ポートｎxpへ伝達され、ばね１６′と共に流量調整弁Ｎx を閉方向に制御する。
【００４７】
この場合、信号ライン４８′の圧力による力と、ばね１６′の力との和が、信号ライン１０′の圧力による力に比較して大きな場合には、流量調整弁Ｎx は閉じた位置に保持されるので、制御弁Ｘへの余剰油が無くなり、この結果切換弁Ｘ1 を操作しても、アクチュエータ４９′を駆動することができない。
【００４８】
そこで、このような場合には、流量調整弁Ｎx に対して、外部からこれを開方向に制御する信号Ｎ0 を与えることにより、この流量調整弁Ｎx を所定の開度に維持することができるので、可変容量ポンプＰ1 から制御弁Ｘへの通路が確保される。なお、この外部信号Ｎ0 としては、制御弁Ｘ内もしくは制御弁Ｙ内の切換弁を、操作するための操作圧力に基づくものでもよい。
【００４９】
ここで、さらに流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′側の圧力を検出し、この圧力とアクチュエータ４５′の検出された負荷圧力（通路４６′内の圧力）とを高圧検出手段５０′で比較して、その高圧側圧力を可変絞り３３′の閉方向に作用させているので、制御弁Ｘへの圧油の流れにおいて、流量調整弁Ｎx の上流と下流とで発生する差圧が、切換弁Ｚ1 内の絞り３８′で発生する差圧と同じになるように、流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′の圧力が可変絞り３３′の開度を調整する。
【００５０】
この結果、アクチュエータ４５′と４９′との負荷圧力に差があっても、軽負荷側の戻り通路を絞ることにより、パラレル通路３１′の圧力は、制御弁Ｘ内の切換弁Ｘ1 に接続されたアクチュエータ４９′を駆動できる圧力まで上昇し、負荷圧力が異なるアクチュエータを同時に操作することが可能となる。なお、この場合には、制御弁Ｘ側への圧油の供給量は、流量調整弁Ｎx の開度によって定まる。
【００５１】
図３は、前記図２に示すクローズドセンタ切換弁からなる追加制御弁Ｚの変形例を示すものである。すなわち、図３においては、前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 のアクチュエータへの供給通路をこれらの各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の外部で接続した迂回通路５３、５４にそれぞれ可変絞り３３、３４を設け、前記各可変絞り３３、３４の開方向には前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 に接続されたアクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させると共に、前記各可変絞り３３、３４の閉方向には切換弁Ｚ1 、Ｚ2 に接続されたアクチュエータの負荷圧力の両方をそれぞれの可変絞り３３、３４に導くようにすることにより、結果として最大負荷圧力が選択されて作用させるように構成したものである。
【００５２】
そして、このように構成される追加制御弁Ｚを、図５に示す制御弁Ｚに代えて使用する場合には、前記選択された最大負荷圧力と流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′の圧力とを高圧検出手段５０′により選択して、その高圧側圧力を前記各可変絞り３３、３４の閉方向に作用させると共に、前記流量調整弁Ｎx の上流側圧力を通路１０′を介して前記流量調整弁Ｎx の開方向に作用させ、これと並行して前記流量調整弁Ｎx にはその開度を調整するための外部信号Ｎ0 を作用させるように構成することにより、前記実施例と同様に制御動作させることができる（図５参照）。
【００５３】
図４は、前記図２に示すクローズドセンタ切換弁からなる追加制御弁Ｚのさらに別の変形例を示すものである。すなわち、図４においては、前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の上流側にそれぞれ可変絞り３３、３４を設け、前記各可変絞り３３、３４の閉方向には前記各切換弁Ｚ1 、Ｚ2 の上流側に設けた前記各可変絞り３３、３４のそれぞれの下流側の圧力を作用させると共に、前記各可変絞り３３、３４の開方向には前記アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から、通路３５、３６および高圧選択手段３７を介して選択される最大負荷圧力を、作用させるように構成したものである。
【００５４】
そして、このように構成される追加制御弁Ｚを、図５に示す制御弁Ｚに代えて使用する場合には、前記選択された最大負荷圧力と流量調整弁Ｎx の下流側通路５１′の圧力とを高圧検出手段５０′により選択して、その高圧側圧力を前記各可変絞り３３、３４の開方向に作用させると共に、前記流量調整弁Ｎx の上流側圧力を通路１０′を介して前記流量調整弁Ｎx の開方向に作用させ、これと並行して前記流量調整弁Ｎx にはその開度を調整するための外部信号Ｎ0 を作用させるように構成することにより、前記実施例と同様に制御動作させることができる（図５参照）。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施例として油圧ショベルに適用した場合について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００５６】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る油圧制御装置は、可変容量ポンプの吐出ラインにセンタバイパス通路を有する複数の切換弁からなる制御弁を接続し、この制御弁のセンタバイパス通路の出口側に圧力発生手段を配置し、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をネガティブ流量制御方式で調整するように構成した油圧回路において、前記制御弁が接続された可変容量ポンプの吐出ライン上に流量調整手段を設けると共に、前記流量調整手段の上流側から供給ラインを分岐し、この分岐した供給ライン上にロードセンシング方式で構成する追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、このクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を検出して前記流量調整手段に作用させる構成としたことにより、標準のアクチュエータを駆動する場合において、オペレータの操作感覚に一致したアクチュエータの作動を行うことができると共に、追加のアタッチメントを付加した場合においても、標準のアクチュエータとの同時操作を確実に行うことができる。
【００５７】
特に、本発明においては、油圧ショベルの標準アクチュエータ駆動用の油圧制御装置として多用されているネガティブ流量制御方式の油圧制御装置をそのまま生かし、これに非常に簡単な方法で、追加アクチュエータ駆動用にロードセンシング方式の制御装置を付加することによって、油圧ショベルの標準アクチュエータ操作においても、また追加されたアクチュエータ操作においても、共に最適な制御方式を得ることができ、これにより油圧ショベルの多様化をさらに推進することができる等の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制御装置の一実施例を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路の一構成例を示す油圧回路図である。
【図３】図１に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路の別の構成例を示す油圧回路図である。
【図４】図１に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路のさらに別の構成例を示す油圧回路図である。
【図５】本発明に係る油圧制御装置の別の実施例を示す油圧回路図である。
【図６】従来のネガティブ流量制御方式による油圧制御装置の概略構成を示す油圧回路図である。
【図７】図６に示す油圧制御装置の油圧回路に追加される油圧回路の概略構成を示す油圧回路図である。
【図８】従来のロードセンシング方式による油圧制御装置の概略構成を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
Ｐ1、Ｐ2 可変容量ポンプ
Ｘ、Ｙ 制御弁
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3 切換弁
Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3、Ｙ4 切換弁
Ｚ 追加制御弁（クローズドセンタ型切換弁）
Ｚ1、Ｚ2 切換弁
Ｎx、Ｎy 流量調整弁（流量調整手段）
Ｘc、Ｙc センタバイパス弁
Ｆx、Ｆy リリーフ付き絞り弁（圧力発生手段）
ｎxp 信号ポート
Ｎ0 外部信号
１０、２０ センタバイパス通路
１０′ 信号ライン
１２、２２ パラレル通路
１３ 通路
１５ 分岐ライン
１６、１６′ ばね
３１、３２、３１′、３２′ パラレル通路
３３、３４、３３′、３４′ 可変絞り
３５、３６ 信号ライン
３７ 高圧選択手段
３８、３８′ 切換弁Ｚ1 、Ｚ2 内の絞り
３９ 信号ライン
４０ タンク回路
４３′、４４′ 通路
４５′、４９′ アクチュエータ
４６′ 通路
４７′、５０′ 高圧検出手段
４８′ 信号ライン
５１′ 下流側通路
５３、５４ 迂回回路
Claims (9)
- 可変容量ポンプの吐出ラインにセンタバイパス通路を有する複数の切換弁からなる制御弁を接続し、この制御弁のセンタバイパス通路の出口側に圧力発生手段を配置し、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をネガティブ流量制御方式で調整するように構成した油圧回路において、前記制御弁が接続された可変容量ポンプの吐出ライン上に流量調整手段を設けると共に、前記流量調整手段の上流側から供給ラインを分岐し、この分岐した供給ライン上にロードセンシング方式で構成する追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、このクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を検出して前記流量調整手段に作用させるように構成することを特徴とする油圧制御装置。
- さらに前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させるように構成することを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
- さらに前記流量調整手段の開方向に外部信号を作用させるように構成することを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
- 前記追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの検出された負荷圧力から、それらの中の最大負荷圧力を選択して前記流量調整手段の閉方向に作用させると共に、前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させることを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
- 前記追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間に可変絞り弁を設け、この可変絞り弁の開方向には前記クローズドセンタ型切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力を作用させると共に、前記可変絞り弁の閉方向には前記アクチュエータの負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させるように構成することを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
- 前記分岐した供給ライン上に複数の追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁を接続し、これらクローズドセンタ型切換弁に接続された各追加アクチュエータの負荷圧力をそれぞれ検出し、それらの中の最大負荷圧力を選択して前記流量調整手段の閉方向に作用させると共に、前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、さらに前記クローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間に可変絞り弁を設け、この可変絞り弁の開方向には前記クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させると共に、前記可変絞り弁の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させるように構成することを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
- 前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁とタンクラインとの間にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向には前記各クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することを特徴とする請求項６記載の油圧制御装置。
- 前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁の追加アクチュエータへの供給通路をこれら各切換弁の外部で接続した迂回通路にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向には前記各クローズドセンタ型切換弁に接続された追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することを特徴とする請求項６記載の油圧制御装置。
- 前記各追加アクチュエータ用のクローズドセンタ型切換弁の上流側にそれぞれ可変絞り弁を設け、前記選択された最大負荷圧力と前記流量調整手段の下流側圧力との高圧側を選択して、前記各可変絞り弁の閉方向に作用させると共に、前記各可変絞り弁の開方向にはこれら各可変絞り弁の下流側の圧力を作用させ、かつ前記流量調整手段の上流側圧力を前記流量調整手段の開方向に作用させ、前記流量調整手段の閉方向には前記追加アクチュエータのそれぞれ負荷圧力の中から選択される最大負荷圧力を作用させ、これと並行して前記流量調整手段にはその開度を調整するための外部信号を作用させるように構成することを特徴とする請求項６記載の油圧制御装置。
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