JP4067596B2 - 建設機械の油圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧制御装置に係り、特にポジティブコントロール方式で可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設機械に備えられるアクチュエータの油圧制御装置として、パイロット操作弁から出力されるパイロット圧力によりポンプの吐出流量を制御するポジティブコントロール方式が公知である。
【０００３】
図７は、この種のポジティブコントロール方式の従来の建設機械の油圧制御装置を示す油圧回路図、図８は図７に示す油圧制御装置に備えられるパイロット操作弁の出力特性を示す図、図９は図７に示す油圧制御装置に備えられる可変容量油圧ポンプの吐出流量特性を示す図である。
【０００４】
図７に示す従来技術は、メインポンプを形成する可変容量油圧ポンプ１と、この可変容量油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動するアクチュエータ、例えば油圧シリンダ４と、可変容量油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に供給される圧油の流れを制御する方向切換弁３とが備えられている。方向切換弁３が位置３ａに切換えられると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のボトム側とが連通し、油圧シリンダ４のロッド側とタンク９とが連通する。また、方向切換弁３が位置３ｂに切換えられると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のロッド側とが連通し、油圧シリンダ４のボトム側とタンク９とが連通する。可変容量油圧ポンプ１の吐出流量は、流量制御装置２によって制御される。油圧シリンダ４は図示しない作業機を駆動する。例えば建設機械が油圧ショベルであれば、油圧シリンダ４は、アームシリンダ、ブームシリンダなどである。
【０００５】
また、図７に示す従来技術は、方向切換弁３を切換えるパイロット圧力Ｐａを出力するパイロット操作弁５と、このパイロット操作弁５に圧油を供給するパイロットポンプ７と、このパイロットポンプ７の吐出圧力を規定するパイロットリリーフ弁８とを備えている。パイロット操作弁５は、減圧弁部１０，１１と、これらの減圧弁部１０，１１を作動させる操作レバー５ａから構成されている。減圧弁部１０は、パイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動制御部に接続され、減圧弁部１１は、パイロット管路１４を介して方向切換弁３の他方の駆動制御部に接続されている。また、パイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａとパイロット管路１４のパイロット圧力Ｐａのうちの最大値を選択し、その最大値をポンプ制御信号Ｐｃとして、信号管路１２を介して流量制御装置２に出力する選択弁６を備えている。
【０００６】
パイロット操作弁５の出力特性、すなわち操作レバー５ａの操作量Ｓと、減圧弁部１０，１１から出力されるパイロット圧力Ｐａとの関係は、図８に示すように、レバー操作量Ｓにほぼ比例するパイロット圧力Ｐａが出力されるようになっている。また、可変容量油圧ポンプ１の吐出流量特性、すなわち流量制御装置２に与えられるポンプ制御信号Ｐｃと、可変容量油圧ポンプ１から吐出されるポンプ流量Ｑとの関係は、図９に示すように、ポンプ制御信号Ｐｃ（該当するパイロット圧力Ｐａに等しい）にほぼ比例するポンプ流量Ｑが吐出されるようになっている。
【０００７】
このように構成される従来技術では、油圧シリンダ４を例えば伸長動作させようとしてパイロット操作弁５の操作レバー５ａを矢印５ｂ方向に回動させると、減圧弁部１０が作動し、この減圧弁部１０からパイロット圧力Ｐａが出力される。このパイロット圧力Ｐａは、パイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動制御部に出力され、この方向切換弁３が位置３ａに切換えられる。またこのとき、選択弁６によりパイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａが選択され、このパイロット圧力Ｐａがポンプ制御信号Ｐｃとして信号管路１２に出力される。このポンプ制御信号Ｐｃにより流量制御装置２が駆動し、可変容量油圧ポンプ１から吐出されるポンプ流量Ｑが、パイロット操作弁５の操作レバー５ａの操作量Ｓに相応する量に制御される。この可変容量油圧ポンプ１から吐出されたポンプ流量Ｑは、方向切換弁３を介して油圧シリンダ４のボトム側に供給され、ロッド側の油は方向切換弁３を介してタンク９に戻される。これにより油圧シリンダ４が伸長し、該当する図示しない作業機が駆動する。
【０００８】
なお、この種の公知技術としては、特許第２５３４８９７号公報に示されるものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図７に示した従来技術では、選択弁６に供給されるパイロット圧力Ｐａを、そのままポンプ制御信号Ｐｃとして信号管路１２に導き、流量制御装置２を駆動するようになっている。パイロット操作弁５、方向切換弁３、パイロット管路１３，１４、及び選択弁６が含まれるパイロット回路の位置と、可変容量油圧ポンプ１の近傍に配置される流量制御装置２の位置とを十分に離隔させざるを得ない配置設計上、上述した信号管路１２は、一般にゴムホースから構成され、長さも数ｍと長いものとなっている。したがって、この信号管路１２の容積と、方向切換弁３の各駆動制御部に連なるパイロット管路１３，１４の容積との合計容積が比較的大きくなっている。
【００１０】
このため図７に示す従来技術では、操作レバー５ａを操作してパイロット操作弁５を作動させた際に、減圧弁部１０あるいは減圧弁部１１から出力されるパイロット圧油が上述の合計容積に相当する量となるまでにわずかながら時間がかかり、方向切換弁３の切換えが遅れがちになる。また、管路１２，１３，１４への流量が大きくなると、選択弁６での圧損が大きくなり、流量制御装置２の作動も遅れがちになる。すなわち、パイロット操作弁５の操作に対する方向切換弁３の切換え応答性が低下しがちであり、同時に、パイロット操作弁５の操作に対する可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑの増減の追従性が低下しがちであった。これらにより、従来技術では、方向切換弁３で制御される油圧シリンダ４、つまりアクチュエータの駆動制御精度が低下しやすく、これに伴って当該建設機械で実施される作業の能率の向上を見込めない問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した従来技術における実状に鑑みてなされたもので、その目的は、パイロット操作弁の操作に対する方向切換弁の切換え応答性を向上させることができるとともに、パイロット操作弁の操作に対する可変容量油圧ポンプのポンプ流量の増減の追従性を向上させることができる建設機械の油圧制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１記載の発明は、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油により駆動するアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから吐出され上記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向切換弁と、この方向切換弁を切換える複数のパイロット圧力を出力可能なパイロット操作弁と、このパイロット操作弁に圧油を供給するパイロットポンプと、上記パイロット操作弁から出力される上記複数のパイロット圧力のうちの最大値を選択する選択弁と、この選択弁により選択された該当するパイロット圧力にほぼ比例して上記可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置とを備えたポジティブコントロール方式により上記可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する建設機械の油圧制御装置おいて、上記選択弁により選択された上記該当するパイロット圧力を導く第１信号管路と、この第１信号管路で導かれたパイロット圧力に応じて、上記パイロットポンプの吐出圧力を、その中立時にタンク圧よりも大きい所定圧に設定して上記流量制御装置の駆動を制御するポンプ制御信号に変換する圧力制御弁と、上記パイロットポンプと上記圧力制御弁とを接続する分岐管路と、上記圧力制御弁で変換されたポンプ制御信号を上記流量制御装置に導く第２信号管路とを設け、上記圧力制御弁は、上記選択弁の近傍位置で、上記第１信号管路が上記第２信号管路よりも十分に短くなる位置に配置されるとともに、上記選択弁からパイロット圧力が出力されないときに上記所定圧に基づいたポンプ制御信号を上記流量制御弁に出力して上記可変容量油圧ポンプの流量を所定の最小流量よりも大きい所定流量に設定する構成にしてある。
【００１３】
このように構成した本発明では、圧力制御弁を流量制御装置の位置にほとんど関係なく配置できる。すなわち、選択弁の近傍位置に配置することができる。これに伴い、選択弁に供給されたパイロット圧力を、圧力制御弁を駆動する圧力信号として導く第１信号管路は、十分に長さの短いものに設定できる。例えば数１０ｃｍ程度の長さの信号管路とすることができる。
【００１４】
したがって、その第１信号管路の容積と、方向切換弁の各駆動制御部に連なるパイロット管路の容積との合計容積を比較的小さく設定することができる。これにより、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力が瞬時に方向切換弁の駆動制御部に与えられ、方向切換弁が切換えられる。すなわち、パイロット操作弁の操作量に対応したストロークだけ方向切換弁が切換えられるとともに、パイロット操作弁の操作に対する方向切換弁の良好な切換え応答性が得られる。
【００１５】
また、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力が第１信号管路を介して導かれ、この圧力制御弁が作動し、パイロットポンプから出力され、分岐管路を経て導かれる圧油が圧力制御弁においてポンプ制御信号に変換され、このポンプ制御信号が第２信号管路によって流量制御装置に出力される。これにより流量制御装置が駆動し、可変容量油圧ポンプのポンプ流量がパイロット操作弁の操作量に対応して制御される。可変容量油圧ポンプから吐出される圧油は、方向切換弁を経てアクチュエータに供給され、これによりアクチュエータは、パイロット操作弁の操作量に対応して駆動する。したがって、パイロットポンプから出力される圧油の流量及び圧力を変換して得られるポンプ制御信号は、パイロット操作弁と方向切換弁の各駆動制御部とを連絡するパイロット管路の容積に何ら関与することがなく、十分な流量を確保することができる。これにより、圧力制御弁が駆動したとき、瞬時に流量制御装置が駆動し、パイロット操作弁の操作に対する可変容量油圧ポンプのポンプ流量の増減の良好な追従性が得られる。また、パイロット操作弁が操作されず、減圧弁が中立に保たれている状態では、流量制御装置には第２信号管路を介してタンク圧よりも大きい所定圧が与えられる。これにより流量制御装置は、パイロット操作弁が操作されないときでも、可変容量油圧ポンプのポンプ流量を所定の最少流量よりも大きい流量に設定される。
【００１６】
また、上記目的を達成するために本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、圧力制御弁が減圧弁から成る構成にしてある。
【００１７】
このように構成した請求項２に係る発明では、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力により減圧弁が作動し、パイロットポンプから出力され、分岐管路を介して導かれる圧油が減圧弁において減圧されてポンプ制御信号に変換され、このポンプ制御信号が第２信号管路によって流量制御装置に出力される。
【００２２】
また、上記目的を達成するために本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記圧力制御弁としてリリーフ弁を設けるとともに、上記分岐管路に絞りを設け、この絞りと上記リリーフ弁との間の分岐管路部分からポンプ制御信号を出力する構成にしてある。
【００２３】
このように構成した請求項３に係る発明では、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力によりリリーフ弁が作動し、パイロットポンプから出力され、分岐管路を介して導かれる圧油の流量及び圧力が、リリーフ弁と、その上流に位置する絞りとの間に位置する分岐管路部分において、パイロット操作弁から出力されるパイロット圧力に応じて変化する。すなわち、パイロットポンプから出力される圧油は、パイロット操作弁のパイロット圧力に応じたポンプ制御信号に変換され、このポンプ制御信号が第２信号管路によって流量制御装置に出力される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００２９】
図１は本発明者らが考案した建設機械の油圧制御装置の参考例を示す油圧回路図、図２は図１に示す油圧制御装置の参考例に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。なお、図１に示す油圧制御装置の参考例は、例えば油圧ショベルに備えられる油圧制御装置を示している。また、同図１において、前述した図７に示すものと同等のものは、同じ符号で示してある。
【００３０】
すなわち、図１に示す油圧制御装置の参考例にあっても、メインポンプを形成する可変容量油圧ポンプ１と、この可変容量油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動するアクチュエータ、例えばアームシリンダやブームシリンダなどの油圧シリンダ４と、可変容量油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に供給される圧油の流れを制御する方向切換弁３とを設けてある。なお、同図１では１つの油圧シリンダ４、及び１つの方向切換弁３のみを描いてあるが、油圧ショベルにあっては、他の油圧シリンダ、油圧モータ等の複数のアクチュエータ、及び対応する複数の方向切換弁が現実には備えられる。しかし、説明を容易にするために便宜上、これらの他のアクチュエータ、及び対応する方向切換弁については図示、及び説明を省略する。
【００３１】
前述した方向切換弁３を位置３ａに切換えると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のボトム側とが連通し、油圧シリンダ４のロッド側とタンク９とが連通する。また、位置３ｂに切換えると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のロッド側とが連通し、油圧シリンダ４のボトム側とタンク９とが連通する。これらの機能については、前述の図７に関して述べたのと同様である。
【００３２】
また、可変容量油圧ポンプ１の吐出流量を制御する流量制御装置２と、方向切換弁３を切換えるパイロット圧力Ｐａを出力するパイロット操作弁５と、このパイロット操作弁５に圧油を供給するパイロットポンプ７と、このパイロットポンプ７の吐出圧力を設定するパイロットリリーフ弁８とを設けてある。パイロット操作弁５は前述したように、減圧弁部１０，１１と、これらの減圧弁部１０，１１を作動させる操作レバー５ａとを含んでいる。減圧弁部１０は、パイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動制御部に接続してあり、減圧弁部１１は、パイロット管路１４を介して方向切換弁３の他方の駆動制御部に接続してある。さらに、パイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａとパイロット管路１４のパイロット圧力Ｐａのうちの最大値を選択して出力する選択弁６を設けてある。以上の基本的な構成については、前述した図７に示すものと同等である。
この図１に示す油圧制御装置の参考例では、特に、選択弁６により選択された該当するパイロット圧力Ｐａを導く第１信号管路２１ａと、この第１信号管路２１ａで導かれたパイロット圧力Ｐａに応じて、パイロットポンプ７の吐出圧力を、流量制御装置２の駆動を制御するポンプ制御信号Ｐｃに変換する圧力制御弁、例えば、その中立時にポンプ制御信号Ｐｃをタンク圧に設定する減圧弁２０と、パイロットポンプ７と減圧弁２０とを接続する分岐管路２２と、減圧弁２０において変換されたポンプ制御信号Ｐｃを流量制御装置２に導く第２信号管路２１ｂとを設けてある。
【００３３】
上述した減圧弁２０は、可変容量油圧ポンプ１の近傍に配置される流量制御装置２の位置とはほとんど関係なく配置することができる。すなわち、選択弁６の近傍位置に配置することができる。これに伴い、選択弁６に供給されたパイロット圧力Ｐａを減圧弁２０を駆動する圧力信号として導く第１信号管路２１ａを十分に長さの短いものに設定できる。例えば、この第１信号管路２１ａを長さが数１０ｃｍ程度の鋼管とすることができる。これにより、第１信号管路２１ａの容積と、方向切換弁３の各制御部に連なるパイロット管路１３，１４の容積との合計容積を比較的小さく、すなわち図７に示す場合に比べて小さくすることができる。また、減圧弁２０と流量制御装置２とを接続する第２信号管路２１ｂを、前述した図７に示した信号管路１２と同様に、例えば長さ数ｍのゴムホースとしてある。
【００３４】
このように構成した油圧制御装置の参考例では、油圧シリンダ４を例えば伸長動作させようとしてパイロット操作弁５の操作レバー５ａを矢印５ｂ方向に回動させると、減圧弁部１０が作動し、この減圧弁部１０からパイロット圧力Ｐａが出力される。このパイロット圧力Ｐａがパイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動部に与えられ、この方向切換弁３が位置３ａに切換えられる。
【００３５】
またこのとき、選択弁６によりパイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａが選択され、このパイロット圧力Ｐａが第１信号管路２１ａに導かれ、減圧弁２０が作動する。したがって、パイロットポンプ７から出力され、分岐管路２２を経て導かれる圧油が減圧弁２０においてポンプ制御信号Ｐｃに変換され、このポンプ制御信号Ｐｃが第２信号管路２１ｂによって流量制御装置２に出力される。これによって流量制御装置２が駆動し、可変容量油圧ポンプ１から吐出されるポンプ流量Ｑが、パイロット操作弁５のレバー操作量Ｓにほぼ等しくなるように制御される。すなわち、前述した図８に示す関係からパイロット操作弁５のレバー操作量Ｓにほぼ比例するパイロット圧力Ｐａが出力され、図２に示すように、そのパイロット圧力Ｐａに比例するポンプ制御信号Ｐｃが流量制御装置２に出力されて、可変容量油圧ポンプ１から出力されるポンプ流量Ｑが制御される。この可変容量油圧ポンプ１から吐出されたポンプ流量Ｑは、方向切換弁３の前述した位置３ａを介して油圧シリンダ４のボトム側に供給され、ロッド側の油は方向切換弁３の位置３ａを介してタンク９に戻される。これにより油圧シリンダ４が伸長し、該当する図示しない作業機を駆動させることができる。
【００３６】
なお、パイロット操作弁５が操作されず減圧弁２０が図１に示すような中立位置に保たれるときには、流量制御装置２は第２信号管路２１ｂを介してタンク９に連通し、これにより流量制御装置２は可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑを所定の最少流量に設定する。すなわち、このとき可変容量油圧ポンプ１からは、所定の最少流量が吐出される。例えば、この最少流量を０とすることもできる。
【００３７】
以上の油圧制御装置の参考例にあっては、前述したように減圧弁２０を選択弁６の近傍に配置し、第１信号管路２１ａの長さを短く設定してあることから、第１信号管路２１ａとパイロット管路１３，１４の合計容積が比較的小さくなる。これにより、パイロット操作弁５を操作した際に、そのパイロット圧力Ｐａが瞬時に方向切換弁３の一方の駆動制御部に与えられ、方向切換弁３が切換えられる。すなわち、パイロット操作弁５の操作量に対応したストロークだけ方向切換弁が切換えられるとともに、パイロット操作弁５の操作に対する方向切換弁３の良好な切換え応答性が得られる。
【００３８】
また、上述のようにパイロット操作弁５を操作した際に、そのパイロット圧力Ｐａにより減圧弁２０が作動し、この減圧弁２０でパイロットポンプ７から出力される圧油がポンプ制御信号Ｐｃに変換される。このようにパイロットポンプ７から出力される圧油の流量及び圧力を変換して得られるポンプ制御信号Ｐｃは、パイロット操作弁５と方向切換弁３の各駆動制御部とを連絡するパイロット管路１３，１４の容積に何ら関与することがなく、十分な流量を確保することができる。これにより、減圧弁２０が駆動したとき、瞬時に流量制御装置２が駆動し、パイロット操作弁５の操作に対する可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑの増減の良好な追従性が得られる。
【００３９】
これらのことにより、この油圧制御装置の参考例によれば、パイロット操作弁５の操作と、方向切換弁３の切換え操作、可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑの制御とをマッチングさせることができ、方向切換弁３で制御される油圧シリンダ４の駆動を高精度で制御することができ、当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４０】
図３は本発明の第１の実施形態を示す油圧回路図、図４は図３に示す第１の実施形態に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。
【００４１】
この第１の実施形態は、第１信号管路２１ａによって導かれたパイロット圧力に応じて、パイロットポンプ７の吐出圧力を、流量制御装置２の駆動を制御するポンプ制御信号Ｐｃに変換する圧力制御弁として、その中立時にポンプ制御信号Ｐｃをタンク圧よりも大きい所定圧に設定する減圧弁４０を設けてある。すなわち、この減圧弁４０は、中立時には、ばねの力分だけオフセットされて絞り側の位置（ロ）となるように設定してある。その他の構成については、前述した図１に示す本発明者らが考案した油圧制御装置の参考例と同じである。
【００４２】
この第１の実施形態では、前述した油圧制御装置の参考例と同様の作用効果が得られる他、特に、パイロット操作弁５が操作されず減圧弁４０が中立に保たれているときでも、パイロットポンプ７から吐出され、分岐管路２２を介して導かれる圧油の一部が減圧弁４０で変換され、信号管路２１ｂにポンプ制御信号Ｐｃとして供給される（図４に例示）。これに応じて流量制御装置２がわずかながら駆動し、可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑが所定の最少流量よりも大きい所定流量に設定される。したがって、パイロット操作弁５が操作されない作業機停止状態であっても、所定流量が当該油圧回路に流れ、これにより回路の冷却の防止、すなわち暖機運転を実現させることができる。また、パイロット操作弁５の操作開始時点から比較的大きな流量Ｑを可変容量油圧ポンプ１から吐出させることができ、作業開始時の油圧シリンダ４の立上り速度を速めにして当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４３】
図５は本発明の第２の実施形態を示す油圧回路図、図５に示す第２の実施形態に備えられるリリーフ弁に関連する駆動特性を示す図である。
【００４４】
この第２の実施形態は、第１信号管路２１ａで導かれたパイロット圧力Ｐａに応じて、パイロットポンプ７の吐出圧力を、流量制御装置２の駆動を制御するポンプ制御信号Ｐｃに変換する圧力制御弁として、リリーフ弁３０を設けてある。このリリリーフ弁３０は、ばねのセット圧を適宜調節することにより、例えばパイロット操作弁５が操作されず中立に保たれているときであっても、分岐管路２２を流れる圧油の全量はタンク９に戻さず、一定量だけはタンク９への流出を阻止する圧に設定してある。また、パイロットポンプ７に連絡される分岐管路２２に絞り３２を設けてあり、この絞り２２とリリーフ弁３０との間の分岐管路２２部分からポンプ制御信号Ｐｃを出力させる構成にしてある。その他の構成は、前述した図３に示す第１の実施形態と同じである。
【００４５】
このように構成した第２の実施形態では、特に、パイロット操作弁５の操作に伴って選択弁６にパイロット圧力Ｐａが供給され、このパイロット圧力Ｐａが信号管路２１ａを介して導かれ、リリーフ弁３０が作動すると、パイロットポンプ７から吐出され、絞り３２を通過した圧油が、この絞り３２とリリーフ弁３０との間に位置する分岐管路２２部分でポンプ制御信号Ｐｃに変換され、そのポンプ制御信号Ｐｃが流量制御装置２に与えられる。これにより可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑはパイロット操作弁５のレバー操作量Ｓに対応した流量に制御される。
【００４６】
また、パイロット操作弁５が操作されずリリーフ弁３０が中立に保たれている状態では、パイロットポンプ７から吐出される圧油のうちの一定量は前述のようにタンク９への流出を阻止され、したがって、絞り３２とリリーフ弁３０との間に位置する分岐管路２２部分に圧が立ち、図６に示すように小さな値ながらタンク圧よりも大きいポンプ制御信号Ｐｃが信号管路２１ｂに出力される。これにより、前述した第１の実施形態におけるのと同様に、可変容量油圧ポンプ１の吐出流量Ｑが所定の最少流量よりも大きい所定流量に設定される。したがって、第１の実施形態と同等の作用効果、すなわち、パイロット操作弁５が操作されない作業機停止状態における暖機運転の実現と、作業開始時の油圧シリンダ４の立上り速度の確保による当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧力制御弁を選択弁の近傍位置で、第１信号管路が第２信号管路よりも十分に短くなる位置に配置したことに伴って、この第１信号管路と、方向切換弁に連なるパイロット管路との合計容積を従来よりも小さく設定でき、これによりパイロット操作弁の操作に伴ってパイロット管路に十分な圧油を瞬時に供給でき、パイロット操作弁の操作に対する方向切換弁の切換え応答性を従来に比べて向上させることができる。また、パイロットポンプから出力される圧油を圧力制御弁で変換して得られるポンプ制御信号は、方向切換弁に連なるパイロット管路の容積に何ら関与することがなく、したがって、十分な流量を確保することができ、これによりパイロット操作弁の操作に対する可変容量油圧ポンプのポンプ流量の増減の追従性を従来に比べて向上させることができる。これらのことにより、パイロット操作弁の操作と、方向切換弁の切換え操作、可変容量油圧ポンプのポンプ流量の制御とをマッチングさせることができ、方向切換弁で制御されるアクチュエータの駆動を高精度で制御することができ、当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４９】
また特に、パイロット操作弁が操作されない作業機停止状態であっても、所定流量が当該油圧回路に流れ、これにより暖機を実現させることができ、また、パイロット操作弁の操作開始時点から比較的大きな流量を可変容量油圧ポンプから吐出させることができ、作業開始時のアクチュエータの立上り速度を速めにし、この観点から当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明者らが考案した建設機械の油圧制御装置の参考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参考例に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】 図３に示す第１の実施形態に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態を示す油圧回路図である。
【図６】 図５に示す第２の実施形態に備えられるリリーフ弁に関連する駆動特性を示す図である。
【図７】 従来の建設機械の油圧制御装置を示す油圧回路図である。
【図８】 図７に示す油圧制御装置に備えられるパイロット操作弁の出力特性を示す図である。
【図９】 図７に示す油圧制御装置に備えられる可変容量油圧ポンプの吐出流量特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 可変容量油圧ポンプ
２ 流量制御装置
３ 方向切換弁
３ａ 位置
３ｂ 位置
４ 油圧シリンダ（アクチュエータ）
５ パイロット操作弁
５ａ 操作レバー
６ 選択弁
７ パイロットポンプ
８ パイロットリリーフ弁
９ タンク
１０ 減圧弁部
１１ 減圧弁部
１３ パイロット管路
１４ パイロット管路
２０ 減圧弁（圧力制御弁）
２１ａ 第１信号管路
２１ｂ 第２信号管路
２２ 分岐管路
３０ リリーフ弁（圧力制御弁）
３２ 絞り
４０ 減圧弁（圧力制御弁）
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧制御装置に係り、特にポジティブコントロール方式で可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設機械に備えられるアクチュエータの油圧制御装置として、パイロット操作弁から出力されるパイロット圧力によりポンプの吐出流量を制御するポジティブコントロール方式が公知である。
【０００３】
図７は、この種のポジティブコントロール方式の従来の建設機械の油圧制御装置を示す油圧回路図、図８は図７に示す油圧制御装置に備えられるパイロット操作弁の出力特性を示す図、図９は図７に示す油圧制御装置に備えられる可変容量油圧ポンプの吐出流量特性を示す図である。
【０００４】
図７に示す従来技術は、メインポンプを形成する可変容量油圧ポンプ１と、この可変容量油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動するアクチュエータ、例えば油圧シリンダ４と、可変容量油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に供給される圧油の流れを制御する方向切換弁３とが備えられている。方向切換弁３が位置３ａに切換えられると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のボトム側とが連通し、油圧シリンダ４のロッド側とタンク９とが連通する。また、方向切換弁３が位置３ｂに切換えられると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のロッド側とが連通し、油圧シリンダ４のボトム側とタンク９とが連通する。可変容量油圧ポンプ１の吐出流量は、流量制御装置２によって制御される。油圧シリンダ４は図示しない作業機を駆動する。例えば建設機械が油圧ショベルであれば、油圧シリンダ４は、アームシリンダ、ブームシリンダなどである。
【０００５】
また、図７に示す従来技術は、方向切換弁３を切換えるパイロット圧力Ｐａを出力するパイロット操作弁５と、このパイロット操作弁５に圧油を供給するパイロットポンプ７と、このパイロットポンプ７の吐出圧力を規定するパイロットリリーフ弁８とを備えている。パイロット操作弁５は、減圧弁部１０，１１と、これらの減圧弁部１０，１１を作動させる操作レバー５ａから構成されている。減圧弁部１０は、パイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動制御部に接続され、減圧弁部１１は、パイロット管路１４を介して方向切換弁３の他方の駆動制御部に接続されている。また、パイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａとパイロット管路１４のパイロット圧力Ｐａのうちの最大値を選択し、その最大値をポンプ制御信号Ｐｃとして、信号管路１２を介して流量制御装置２に出力する選択弁６を備えている。
【０００６】
パイロット操作弁５の出力特性、すなわち操作レバー５ａの操作量Ｓと、減圧弁部１０，１１から出力されるパイロット圧力Ｐａとの関係は、図８に示すように、レバー操作量Ｓにほぼ比例するパイロット圧力Ｐａが出力されるようになっている。また、可変容量油圧ポンプ１の吐出流量特性、すなわち流量制御装置２に与えられるポンプ制御信号Ｐｃと、可変容量油圧ポンプ１から吐出されるポンプ流量Ｑとの関係は、図９に示すように、ポンプ制御信号Ｐｃ（該当するパイロット圧力Ｐａに等しい）にほぼ比例するポンプ流量Ｑが吐出されるようになっている。
【０００７】
このように構成される従来技術では、油圧シリンダ４を例えば伸長動作させようとしてパイロット操作弁５の操作レバー５ａを矢印５ｂ方向に回動させると、減圧弁部１０が作動し、この減圧弁部１０からパイロット圧力Ｐａが出力される。このパイロット圧力Ｐａは、パイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動制御部に出力され、この方向切換弁３が位置３ａに切換えられる。またこのとき、選択弁６によりパイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａが選択され、このパイロット圧力Ｐａがポンプ制御信号Ｐｃとして信号管路１２に出力される。このポンプ制御信号Ｐｃにより流量制御装置２が駆動し、可変容量油圧ポンプ１から吐出されるポンプ流量Ｑが、パイロット操作弁５の操作レバー５ａの操作量Ｓに相応する量に制御される。この可変容量油圧ポンプ１から吐出されたポンプ流量Ｑは、方向切換弁３を介して油圧シリンダ４のボトム側に供給され、ロッド側の油は方向切換弁３を介してタンク９に戻される。これにより油圧シリンダ４が伸長し、該当する図示しない作業機が駆動する。
【０００８】
なお、この種の公知技術としては、特許第２５３４８９７号公報に示されるものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図７に示した従来技術では、選択弁６に供給されるパイロット圧力Ｐａを、そのままポンプ制御信号Ｐｃとして信号管路１２に導き、流量制御装置２を駆動するようになっている。パイロット操作弁５、方向切換弁３、パイロット管路１３，１４、及び選択弁６が含まれるパイロット回路の位置と、可変容量油圧ポンプ１の近傍に配置される流量制御装置２の位置とを十分に離隔させざるを得ない配置設計上、上述した信号管路１２は、一般にゴムホースから構成され、長さも数ｍと長いものとなっている。したがって、この信号管路１２の容積と、方向切換弁３の各駆動制御部に連なるパイロット管路１３，１４の容積との合計容積が比較的大きくなっている。
【００１０】
このため図７に示す従来技術では、操作レバー５ａを操作してパイロット操作弁５を作動させた際に、減圧弁部１０あるいは減圧弁部１１から出力されるパイロット圧油が上述の合計容積に相当する量となるまでにわずかながら時間がかかり、方向切換弁３の切換えが遅れがちになる。また、管路１２，１３，１４への流量が大きくなると、選択弁６での圧損が大きくなり、流量制御装置２の作動も遅れがちになる。すなわち、パイロット操作弁５の操作に対する方向切換弁３の切換え応答性が低下しがちであり、同時に、パイロット操作弁５の操作に対する可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑの増減の追従性が低下しがちであった。これらにより、従来技術では、方向切換弁３で制御される油圧シリンダ４、つまりアクチュエータの駆動制御精度が低下しやすく、これに伴って当該建設機械で実施される作業の能率の向上を見込めない問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した従来技術における実状に鑑みてなされたもので、その目的は、パイロット操作弁の操作に対する方向切換弁の切換え応答性を向上させることができるとともに、パイロット操作弁の操作に対する可変容量油圧ポンプのポンプ流量の増減の追従性を向上させることができる建設機械の油圧制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１記載の発明は、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油により駆動するアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから吐出され上記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向切換弁と、この方向切換弁を切換える複数のパイロット圧力を出力可能なパイロット操作弁と、このパイロット操作弁に圧油を供給するパイロットポンプと、上記パイロット操作弁から出力される上記複数のパイロット圧力のうちの最大値を選択する選択弁と、この選択弁により選択された該当するパイロット圧力にほぼ比例して上記可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置とを備えたポジティブコントロール方式により上記可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する建設機械の油圧制御装置おいて、上記選択弁により選択された上記該当するパイロット圧力を導く第１信号管路と、この第１信号管路で導かれたパイロット圧力に応じて、上記パイロットポンプの吐出圧力を、その中立時にタンク圧よりも大きい所定圧に設定して上記流量制御装置の駆動を制御するポンプ制御信号に変換する圧力制御弁と、上記パイロットポンプと上記圧力制御弁とを接続する分岐管路と、上記圧力制御弁で変換されたポンプ制御信号を上記流量制御装置に導く第２信号管路とを設け、上記圧力制御弁は、上記選択弁の近傍位置で、上記第１信号管路が上記第２信号管路よりも十分に短くなる位置に配置されるとともに、上記選択弁からパイロット圧力が出力されないときに上記所定圧に基づいたポンプ制御信号を上記流量制御弁に出力して上記可変容量油圧ポンプの流量を所定の最小流量よりも大きい所定流量に設定する構成にしてある。
【００１３】
このように構成した本発明では、圧力制御弁を流量制御装置の位置にほとんど関係なく配置できる。すなわち、選択弁の近傍位置に配置することができる。これに伴い、選択弁に供給されたパイロット圧力を、圧力制御弁を駆動する圧力信号として導く第１信号管路は、十分に長さの短いものに設定できる。例えば数１０ｃｍ程度の長さの信号管路とすることができる。
【００１４】
したがって、その第１信号管路の容積と、方向切換弁の各駆動制御部に連なるパイロット管路の容積との合計容積を比較的小さく設定することができる。これにより、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力が瞬時に方向切換弁の駆動制御部に与えられ、方向切換弁が切換えられる。すなわち、パイロット操作弁の操作量に対応したストロークだけ方向切換弁が切換えられるとともに、パイロット操作弁の操作に対する方向切換弁の良好な切換え応答性が得られる。
【００１５】
また、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力が第１信号管路を介して導かれ、この圧力制御弁が作動し、パイロットポンプから出力され、分岐管路を経て導かれる圧油が圧力制御弁においてポンプ制御信号に変換され、このポンプ制御信号が第２信号管路によって流量制御装置に出力される。これにより流量制御装置が駆動し、可変容量油圧ポンプのポンプ流量がパイロット操作弁の操作量に対応して制御される。可変容量油圧ポンプから吐出される圧油は、方向切換弁を経てアクチュエータに供給され、これによりアクチュエータは、パイロット操作弁の操作量に対応して駆動する。したがって、パイロットポンプから出力される圧油の流量及び圧力を変換して得られるポンプ制御信号は、パイロット操作弁と方向切換弁の各駆動制御部とを連絡するパイロット管路の容積に何ら関与することがなく、十分な流量を確保することができる。これにより、圧力制御弁が駆動したとき、瞬時に流量制御装置が駆動し、パイロット操作弁の操作に対する可変容量油圧ポンプのポンプ流量の増減の良好な追従性が得られる。また、パイロット操作弁が操作されず、減圧弁が中立に保たれている状態では、流量制御装置には第２信号管路を介してタンク圧よりも大きい所定圧が与えられる。これにより流量制御装置は、パイロット操作弁が操作されないときでも、可変容量油圧ポンプのポンプ流量を所定の最少流量よりも大きい流量に設定される。
【００１６】
また、上記目的を達成するために本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、圧力制御弁が減圧弁から成る構成にしてある。
【００１７】
このように構成した請求項２に係る発明では、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力により減圧弁が作動し、パイロットポンプから出力され、分岐管路を介して導かれる圧油が減圧弁において減圧されてポンプ制御信号に変換され、このポンプ制御信号が第２信号管路によって流量制御装置に出力される。
【００２２】
また、上記目的を達成するために本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記圧力制御弁としてリリーフ弁を設けるとともに、上記分岐管路に絞りを設け、この絞りと上記リリーフ弁との間の分岐管路部分からポンプ制御信号を出力する構成にしてある。
【００２３】
このように構成した請求項３に係る発明では、パイロット操作弁を操作した際に、そのパイロット圧力によりリリーフ弁が作動し、パイロットポンプから出力され、分岐管路を介して導かれる圧油の流量及び圧力が、リリーフ弁と、その上流に位置する絞りとの間に位置する分岐管路部分において、パイロット操作弁から出力されるパイロット圧力に応じて変化する。すなわち、パイロットポンプから出力される圧油は、パイロット操作弁のパイロット圧力に応じたポンプ制御信号に変換され、このポンプ制御信号が第２信号管路によって流量制御装置に出力される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００２９】
図１は本発明者らが考案した建設機械の油圧制御装置の参考例を示す油圧回路図、図２は図１に示す油圧制御装置の参考例に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。なお、図１に示す油圧制御装置の参考例は、例えば油圧ショベルに備えられる油圧制御装置を示している。また、同図１において、前述した図７に示すものと同等のものは、同じ符号で示してある。
【００３０】
すなわち、図１に示す油圧制御装置の参考例にあっても、メインポンプを形成する可変容量油圧ポンプ１と、この可変容量油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動するアクチュエータ、例えばアームシリンダやブームシリンダなどの油圧シリンダ４と、可変容量油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に供給される圧油の流れを制御する方向切換弁３とを設けてある。なお、同図１では１つの油圧シリンダ４、及び１つの方向切換弁３のみを描いてあるが、油圧ショベルにあっては、他の油圧シリンダ、油圧モータ等の複数のアクチュエータ、及び対応する複数の方向切換弁が現実には備えられる。しかし、説明を容易にするために便宜上、これらの他のアクチュエータ、及び対応する方向切換弁については図示、及び説明を省略する。
【００３１】
前述した方向切換弁３を位置３ａに切換えると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のボトム側とが連通し、油圧シリンダ４のロッド側とタンク９とが連通する。また、位置３ｂに切換えると、可変容量油圧ポンプ１と油圧シリンダ４のロッド側とが連通し、油圧シリンダ４のボトム側とタンク９とが連通する。これらの機能については、前述の図７に関して述べたのと同様である。
【００３２】
また、可変容量油圧ポンプ１の吐出流量を制御する流量制御装置２と、方向切換弁３を切換えるパイロット圧力Ｐａを出力するパイロット操作弁５と、このパイロット操作弁５に圧油を供給するパイロットポンプ７と、このパイロットポンプ７の吐出圧力を設定するパイロットリリーフ弁８とを設けてある。パイロット操作弁５は前述したように、減圧弁部１０，１１と、これらの減圧弁部１０，１１を作動させる操作レバー５ａとを含んでいる。減圧弁部１０は、パイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動制御部に接続してあり、減圧弁部１１は、パイロット管路１４を介して方向切換弁３の他方の駆動制御部に接続してある。さらに、パイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａとパイロット管路１４のパイロット圧力Ｐａのうちの最大値を選択して出力する選択弁６を設けてある。以上の基本的な構成については、前述した図７に示すものと同等である。
この図１に示す油圧制御装置の参考例では、特に、選択弁６により選択された該当するパイロット圧力Ｐａを導く第１信号管路２１ａと、この第１信号管路２１ａで導かれたパイロット圧力Ｐａに応じて、パイロットポンプ７の吐出圧力を、流量制御装置２の駆動を制御するポンプ制御信号Ｐｃに変換する圧力制御弁、例えば、その中立時にポンプ制御信号Ｐｃをタンク圧に設定する減圧弁２０と、パイロットポンプ７と減圧弁２０とを接続する分岐管路２２と、減圧弁２０において変換されたポンプ制御信号Ｐｃを流量制御装置２に導く第２信号管路２１ｂとを設けてある。
【００３３】
上述した減圧弁２０は、可変容量油圧ポンプ１の近傍に配置される流量制御装置２の位置とはほとんど関係なく配置することができる。すなわち、選択弁６の近傍位置に配置することができる。これに伴い、選択弁６に供給されたパイロット圧力Ｐａを減圧弁２０を駆動する圧力信号として導く第１信号管路２１ａを十分に長さの短いものに設定できる。例えば、この第１信号管路２１ａを長さが数１０ｃｍ程度の鋼管とすることができる。これにより、第１信号管路２１ａの容積と、方向切換弁３の各制御部に連なるパイロット管路１３，１４の容積との合計容積を比較的小さく、すなわち図７に示す場合に比べて小さくすることができる。また、減圧弁２０と流量制御装置２とを接続する第２信号管路２１ｂを、前述した図７に示した信号管路１２と同様に、例えば長さ数ｍのゴムホースとしてある。
【００３４】
このように構成した油圧制御装置の参考例では、油圧シリンダ４を例えば伸長動作させようとしてパイロット操作弁５の操作レバー５ａを矢印５ｂ方向に回動させると、減圧弁部１０が作動し、この減圧弁部１０からパイロット圧力Ｐａが出力される。このパイロット圧力Ｐａがパイロット管路１３を介して方向切換弁３の一方の駆動部に与えられ、この方向切換弁３が位置３ａに切換えられる。
【００３５】
またこのとき、選択弁６によりパイロット管路１３のパイロット圧力Ｐａが選択され、このパイロット圧力Ｐａが第１信号管路２１ａに導かれ、減圧弁２０が作動する。したがって、パイロットポンプ７から出力され、分岐管路２２を経て導かれる圧油が減圧弁２０においてポンプ制御信号Ｐｃに変換され、このポンプ制御信号Ｐｃが第２信号管路２１ｂによって流量制御装置２に出力される。これによって流量制御装置２が駆動し、可変容量油圧ポンプ１から吐出されるポンプ流量Ｑが、パイロット操作弁５のレバー操作量Ｓにほぼ等しくなるように制御される。すなわち、前述した図８に示す関係からパイロット操作弁５のレバー操作量Ｓにほぼ比例するパイロット圧力Ｐａが出力され、図２に示すように、そのパイロット圧力Ｐａに比例するポンプ制御信号Ｐｃが流量制御装置２に出力されて、可変容量油圧ポンプ１から出力されるポンプ流量Ｑが制御される。この可変容量油圧ポンプ１から吐出されたポンプ流量Ｑは、方向切換弁３の前述した位置３ａを介して油圧シリンダ４のボトム側に供給され、ロッド側の油は方向切換弁３の位置３ａを介してタンク９に戻される。これにより油圧シリンダ４が伸長し、該当する図示しない作業機を駆動させることができる。
【００３６】
なお、パイロット操作弁５が操作されず減圧弁２０が図１に示すような中立位置に保たれるときには、流量制御装置２は第２信号管路２１ｂを介してタンク９に連通し、これにより流量制御装置２は可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑを所定の最少流量に設定する。すなわち、このとき可変容量油圧ポンプ１からは、所定の最少流量が吐出される。例えば、この最少流量を０とすることもできる。
【００３７】
以上の油圧制御装置の参考例にあっては、前述したように減圧弁２０を選択弁６の近傍に配置し、第１信号管路２１ａの長さを短く設定してあることから、第１信号管路２１ａとパイロット管路１３，１４の合計容積が比較的小さくなる。これにより、パイロット操作弁５を操作した際に、そのパイロット圧力Ｐａが瞬時に方向切換弁３の一方の駆動制御部に与えられ、方向切換弁３が切換えられる。すなわち、パイロット操作弁５の操作量に対応したストロークだけ方向切換弁が切換えられるとともに、パイロット操作弁５の操作に対する方向切換弁３の良好な切換え応答性が得られる。
【００３８】
また、上述のようにパイロット操作弁５を操作した際に、そのパイロット圧力Ｐａにより減圧弁２０が作動し、この減圧弁２０でパイロットポンプ７から出力される圧油がポンプ制御信号Ｐｃに変換される。このようにパイロットポンプ７から出力される圧油の流量及び圧力を変換して得られるポンプ制御信号Ｐｃは、パイロット操作弁５と方向切換弁３の各駆動制御部とを連絡するパイロット管路１３，１４の容積に何ら関与することがなく、十分な流量を確保することができる。これにより、減圧弁２０が駆動したとき、瞬時に流量制御装置２が駆動し、パイロット操作弁５の操作に対する可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑの増減の良好な追従性が得られる。
【００３９】
これらのことにより、この油圧制御装置の参考例によれば、パイロット操作弁５の操作と、方向切換弁３の切換え操作、可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑの制御とをマッチングさせることができ、方向切換弁３で制御される油圧シリンダ４の駆動を高精度で制御することができ、当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４０】
図３は本発明の第１の実施形態を示す油圧回路図、図４は図３に示す第１の実施形態に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。
【００４１】
この第１の実施形態は、第１信号管路２１ａによって導かれたパイロット圧力に応じて、パイロットポンプ７の吐出圧力を、流量制御装置２の駆動を制御するポンプ制御信号Ｐｃに変換する圧力制御弁として、その中立時にポンプ制御信号Ｐｃをタンク圧よりも大きい所定圧に設定する減圧弁４０を設けてある。すなわち、この減圧弁４０は、中立時には、ばねの力分だけオフセットされて絞り側の位置（ロ）となるように設定してある。その他の構成については、前述した図１に示す本発明者らが考案した油圧制御装置の参考例と同じである。
【００４２】
この第１の実施形態では、前述した油圧制御装置の参考例と同様の作用効果が得られる他、特に、パイロット操作弁５が操作されず減圧弁４０が中立に保たれているときでも、パイロットポンプ７から吐出され、分岐管路２２を介して導かれる圧油の一部が減圧弁４０で変換され、信号管路２１ｂにポンプ制御信号Ｐｃとして供給される（図４に例示）。これに応じて流量制御装置２がわずかながら駆動し、可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑが所定の最少流量よりも大きい所定流量に設定される。したがって、パイロット操作弁５が操作されない作業機停止状態であっても、所定流量が当該油圧回路に流れ、これにより回路の冷却の防止、すなわち暖機運転を実現させることができる。また、パイロット操作弁５の操作開始時点から比較的大きな流量Ｑを可変容量油圧ポンプ１から吐出させることができ、作業開始時の油圧シリンダ４の立上り速度を速めにして当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４３】
図５は本発明の第２の実施形態を示す油圧回路図、図５に示す第２の実施形態に備えられるリリーフ弁に関連する駆動特性を示す図である。
【００４４】
この第２の実施形態は、第１信号管路２１ａで導かれたパイロット圧力Ｐａに応じて、パイロットポンプ７の吐出圧力を、流量制御装置２の駆動を制御するポンプ制御信号Ｐｃに変換する圧力制御弁として、リリーフ弁３０を設けてある。このリリリーフ弁３０は、ばねのセット圧を適宜調節することにより、例えばパイロット操作弁５が操作されず中立に保たれているときであっても、分岐管路２２を流れる圧油の全量はタンク９に戻さず、一定量だけはタンク９への流出を阻止する圧に設定してある。また、パイロットポンプ７に連絡される分岐管路２２に絞り３２を設けてあり、この絞り２２とリリーフ弁３０との間の分岐管路２２部分からポンプ制御信号Ｐｃを出力させる構成にしてある。その他の構成は、前述した図３に示す第１の実施形態と同じである。
【００４５】
このように構成した第２の実施形態では、特に、パイロット操作弁５の操作に伴って選択弁６にパイロット圧力Ｐａが供給され、このパイロット圧力Ｐａが信号管路２１ａを介して導かれ、リリーフ弁３０が作動すると、パイロットポンプ７から吐出され、絞り３２を通過した圧油が、この絞り３２とリリーフ弁３０との間に位置する分岐管路２２部分でポンプ制御信号Ｐｃに変換され、そのポンプ制御信号Ｐｃが流量制御装置２に与えられる。これにより可変容量油圧ポンプ１のポンプ流量Ｑはパイロット操作弁５のレバー操作量Ｓに対応した流量に制御される。
【００４６】
また、パイロット操作弁５が操作されずリリーフ弁３０が中立に保たれている状態では、パイロットポンプ７から吐出される圧油のうちの一定量は前述のようにタンク９への流出を阻止され、したがって、絞り３２とリリーフ弁３０との間に位置する分岐管路２２部分に圧が立ち、図６に示すように小さな値ながらタンク圧よりも大きいポンプ制御信号Ｐｃが信号管路２１ｂに出力される。これにより、前述した第１の実施形態におけるのと同様に、可変容量油圧ポンプ１の吐出流量Ｑが所定の最少流量よりも大きい所定流量に設定される。したがって、第１の実施形態と同等の作用効果、すなわち、パイロット操作弁５が操作されない作業機停止状態における暖機運転の実現と、作業開始時の油圧シリンダ４の立上り速度の確保による当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、圧力制御弁を選択弁の近傍位置で、第１信号管路が第２信号管路よりも十分に短くなる位置に配置したことに伴って、この第１信号管路と、方向切換弁に連なるパイロット管路との合計容積を従来よりも小さく設定でき、これによりパイロット操作弁の操作に伴ってパイロット管路に十分な圧油を瞬時に供給でき、パイロット操作弁の操作に対する方向切換弁の切換え応答性を従来に比べて向上させることができる。また、パイロットポンプから出力される圧油を圧力制御弁で変換して得られるポンプ制御信号は、方向切換弁に連なるパイロット管路の容積に何ら関与することがなく、したがって、十分な流量を確保することができ、これによりパイロット操作弁の操作に対する可変容量油圧ポンプのポンプ流量の増減の追従性を従来に比べて向上させることができる。これらのことにより、パイロット操作弁の操作と、方向切換弁の切換え操作、可変容量油圧ポンプのポンプ流量の制御とをマッチングさせることができ、方向切換弁で制御されるアクチュエータの駆動を高精度で制御することができ、当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【００４９】
また特に、パイロット操作弁が操作されない作業機停止状態であっても、所定流量が当該油圧回路に流れ、これにより暖機を実現させることができ、また、パイロット操作弁の操作開始時点から比較的大きな流量を可変容量油圧ポンプから吐出させることができ、作業開始時のアクチュエータの立上り速度を速めにし、この観点から当該建設機械で実施される作業の能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明者らが考案した建設機械の油圧制御装置の参考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参考例に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】 図３に示す第１の実施形態に備えられる減圧弁の駆動特性を示す図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態を示す油圧回路図である。
【図６】 図５に示す第２の実施形態に備えられるリリーフ弁に関連する駆動特性を示す図である。
【図７】 従来の建設機械の油圧制御装置を示す油圧回路図である。
【図８】 図７に示す油圧制御装置に備えられるパイロット操作弁の出力特性を示す図である。
【図９】 図７に示す油圧制御装置に備えられる可変容量油圧ポンプの吐出流量特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 可変容量油圧ポンプ
２ 流量制御装置
３ 方向切換弁
３ａ 位置
３ｂ 位置
４ 油圧シリンダ（アクチュエータ）
５ パイロット操作弁
５ａ 操作レバー
６ 選択弁
７ パイロットポンプ
８ パイロットリリーフ弁
９ タンク
１０ 減圧弁部
１１ 減圧弁部
１３ パイロット管路
１４ パイロット管路
２０ 減圧弁（圧力制御弁）
２１ａ 第１信号管路
２１ｂ 第２信号管路
２２ 分岐管路
３０ リリーフ弁（圧力制御弁）
３２ 絞り
４０ 減圧弁（圧力制御弁）
Claims (3)
- 可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油により駆動するアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから吐出され上記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向切換弁と、この方向切換弁を切換える複数のパイロット圧力を出力可能なパイロット操作弁と、このパイロット操作弁に圧油を供給するパイロットポンプと、上記パイロット操作弁から出力される上記複数のパイロット圧力のうちの最大値を選択する選択弁と、この選択弁により選択された該当するパイロット圧力にほぼ比例して上記可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置とを備えたポジティブコントロール方式により上記可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する建設機械の油圧制御装置おいて、
上記選択弁により選択された上記該当するパイロット圧力を導く第１信号管路と、
この第１信号管路で導かれたパイロット圧力に応じて、上記パイロットポンプの吐出圧力を、その中立時にタンク圧よりも大きい所定圧に設定して上記流量制御装置の駆動を制御するポンプ制御信号に変換する圧力制御弁と、
上記パイロットポンプと上記圧力制御弁とを接続する分岐管路と、
上記圧力制御弁で変換されたポンプ制御信号を上記流量制御装置に導く第２信号管路とを設け、
上記圧力制御弁は、上記選択弁の近傍位置で、上記第１信号管路が上記第２信号管路よりも十分に短くなる位置に配置されるとともに、上記選択弁からパイロット圧力が出力されないときに上記所定圧に基づいたポンプ制御信号を上記流量制御弁に出力して上記可変容量油圧ポンプの流量を所定の最小流量よりも大きい所定流量に設定することを特徴とする建設機械の油圧制御装置。 - 上記圧力制御弁が減圧弁であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧制御装置。
- 上記圧力制御弁がリリーフ弁であり、上記分岐管路に絞りを設け、この絞りと上記リリーフ弁との間の分岐管路部分からポンプ制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧制御装置。
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