JPH04191503A - ロードセンシングシステムにおけるカットオフキャンセル機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、油圧式掘削機等の建設機械に装着する油圧駆
動装置に１系り、特に油圧ポンプの吐出圧とアクチュエ
ータの負荷圧との差圧が設定値に保持されるように油圧
ポンプの吐出量を制御するロードセンシングシステムに
おけるカットオフキャンセル機構に関する。

［従来の技術］ ロードセンシングシステムを備えた油圧機械、たとえは
油圧式掘削機においては、第３図に示すようにエンジン
等の動力源によって駆動される可変容量膨油圧ポンプ（
以下ポンプという）１と、このポンプ１が吐出する圧油
によって駆動されるフーム、アーム、パケット等の作業
機や旋回装置用のアクチュエータ２，３等と、ポンプ１
からアクチュエータ２，３等に送られる圧油の方向を切
り換えるクローズドセンタの方向切換弁４．　５等と、
ポンプ１が吐出する圧油の流量を制御するレギュレータ
１６およびレギュレータバルブ１７とを備えている。

前記方向切換弁４，５等は１個に結合されてポンプ１に
回路６て接続され、油タンク７に回路８て接続されてい
る。またレギュレータバルブ１７の一端は回路６から分
岐したパイロット回路１９に接続されてポンプ１の吐出
圧力Ｐｐを受け、他端は各アクチュエータ２，３等の負
荷圧力のうち最高の圧力をオリフィス２０を介して圧力
ＰＬＳとして受け、レギュレータ１６を介してポンプ１
の吐出ｆｉｔ　Ｑ　ｐを制御しでいる。

方向切換弁４，５等にはポンプ１からの回路６と並列に
回路６ａ、６ｂ等が接続されるとともに、アクチュエー
タ２には回路２ａ、２ｂが、またアクチュエータ３には
回路３ａ、３ｂがそれぞれ接続されている。方向切換弁
４，５等は３位置からなり、各位置てボー１−　Ｒを経
てシャトル弁１０゜１１等に接続されている。これらの
シャトル弁１０．１１等にはパイロット回路１２　ａ、
　　１２　ｂ等が接続されていて、パイロット回路１３
を介しで各アクチュエータ２，３等の回路２ａ、　　２
ｂ、、３ａ、３１）等に挿入された減圧弁１４ａ、１４
１）。

１５　ａ、　　Ｉ　５　ｂ等に導かれている。　　前記
回路６の分岐回路にはアンロード弁２８が設りられ、パ
イロット回路１２ｂにはオリフィス２０とＬＳリリーフ
弁２１とが設けられている。アンロード弁２８の一端に
はポンプ１の吐出圧ＰＰがパイロット回路６Ｃによって
導かれ、他端には前記オリフィス２０を経たアクチュエ
ータ負荷圧ＰＬＳがパイロット回路１２ｃによって導か
れている。

アクチュエータに加わる負荷が小さいときは、ポンプ吐
出量を　Ｑρ、ポンプ吐出圧をＰｐ、流量係数なＣ１方
向切換弁の開口面積なＡ、パイロット回路１２ｃの油圧
なＰＬＳとすると下記の式で表すことができる。

ｏ、　ｐ　＝　ｃ　Ｘ　Ａ　Ｘ　Ｖ’〒〒＝１己Ｐｐと
　Ｐしｓとの差圧は一定になるように制御されているの
で、たとえは差圧を　２０ｋｇ／ｃｍ２とすると、 Ｑρ＝ｃｘＡｘｖ’Ｔ百　　　となる。

作業機たとえばパケットに大きな負荷がかかり、バケッ
ト駆動用アクチュエータの負荷圧が増大すると、ＬＳリ
リーフ弁２１が作動する。そうすると、パイロット回路
１２１）にあるオリフィス２〇によって、ポンプの吐出
圧ＰＰとパイロット回路１２ｃの油圧ＰＬＳとの差圧が
２０Ｌ（ｇ／ｃｍ２より大きくなり、レギュレータバル
ブ１７が切り換えられてレギュレータ１６を駆動し、油
圧ポンプ１の斜板角が減少し、アクチュエータに送る油
量をカットオフしてしまう。通常、リリーフ時にはアン
ロードバルブ２３が作動し、 Ｐｐ−ｐＨ≧３０ｋｇ／ａｍ２ となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記のようにアクチュエータに加わる負荷
圧が増大したとき、カットオフ機構が作動してポンプ吐
出量を最小にしてしまうと、リリーフによって生じるエ
ネルキーロスは低減することができるが、オペレータに
とっては力強さに欠ける機械のように感しる場合が起こ
る。油圧式掘削機を用いて掘削中に作業機たとえはパケ
ットに加わる負荷が増大すると、アクチュエータの負荷
圧が増大するため第４図（ａ）に示したように、ポンプ
吐出圧ＰＰが上昇し、リリーフ圧に到達ず−〇− る。ポンプ吐出量はＰｐの上昇によって減少し、カット
オフ機構が作動すると、第４図（ｂ）に実線で示すよう
に最小吐出量となる。同時に第４図（Ｃ）に実線で示す
ようにアクチュエータ速度も低下し、カットオフ時には
０となる。オペレータは負荷が過大であることを察知し
てブームレバーを上げ方向に操作し、パケットを僅かに
上げてバケットに加わる負荷を逃がす。この操作により
パケットに加わる負荷が軽くなり、第４図（ａ）に示ず
ポンプ吐出圧Ｐｐが下がり、カットオフ作用が解除され
てポンプ吐出圧が再び増大する（第４図ｂ）。このとき
の吐出量上昇カーブはポンプの応答性によって決まる。

これによりアクチュエータは駆動を再開し、バケットが
動き出すことになるが、第４図（Ｃ）に実線で示すよう
に前記ブームレバーを上げ操作してバケットの負荷を軽
減してからパケットの動きがリリーフ前の状態に戻るま
でに時間ｔ１がかかり、掘削力の弱い機械のような印象
を与えることになる。

本発明は上記従来の問題点に着目し、必要に応じてカッ
トオフ作用をキャンセルすることができる手段を備え、
省エネルギーモードと機械の力強さを感じさぜる重掘削
モードとの選択操作ができるような、ロート′センシン
グシステムにおけるカットオフキャンセル機構を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明に係るロードセンシン
グシステムにおけるカットオフキャンセル機構は、ポン
プと、このポンプが吐出する圧油によって駆動される油
圧アクチュエータと、前記ポンプから油圧アクチュエー
タに供給される圧油の流れを制御する方向切換弁と、ポ
ンプから吐出される圧油の流量を制御する吐出量制御手
段とを（ｌｆＦｊえ、前記吐出量制御手段は前記ポンプ
の容量可変手段を駆動するレギュレータと、ポンプの吐
出圧ＰＰと前記油圧アクチュエータの負荷圧ＰＬＳとの
差圧に応じて前記レギュレータの駆動を制御し、前記差
圧ＰＰ−ＰＬＳを設定値に保持するレギュレータバルブ
とを備えた油圧駆動装置において、前記アクチュエータ
負荷圧をオリフィスを介してレギュレータバルブに伝達
する回路に設けたＬＳリリーフ弁に、このＬＳリリーフ
弁のリリーフセット圧を、前記油圧ポンプから前記方向
切換弁に至る回路に設けたメインリリーフ弁のリリーフ
セット圧よりも高くするリリーフセット圧可変手段を設
ける構成とし、このような構成において、ＬＳリリーフ
弁のリリーフセット圧可変手段と、メインリリーフ弁の
リリーフセット圧可変手段とを設ける構成としてもよい
。

前記リリーフセット圧可変手段は、スイッチによって作
動する電磁弁と、油圧ポンプと、この油圧ポンプが吐出
する圧油を前記電磁弁を介してＬＳリリーフ弁またはメ
インリリーフ弁に導くパイロット回路とからなる構成と
した。

［作用コ 上記構成によれは、アクチュエータ負荷圧をレギュレー
タバルブに伝達する回路に設けたＬＳリリーフ弁のリリ
ーフセット圧を、ポンプから方向切換弁に至る回路に設
けたメインリリーフ弁のリリーフセット圧よりも高くす
るリリーフセット圧可変手段を設りたので、リリーフセ
ット圧可変手段を作動させてＬＳリリーフ弁のリリーフ
セット圧をメインリリーフ弁のリリーフセット圧よりも
高くすると、アクチュエータに加わる負荷圧が上昇した
ときメインリリーフ弁が作動し、ポンプ吐出圧Ｐｐとア
クチュエータ負荷圧ＰＬＳとの差がレギュレータバルブ
のセット差圧よりも小さくなる。

そのためポンプ斜板角は最大となり、１−【来のように
カットオフ゛しない。

また、前述したり、Ｓリリーフ弁のリリーフセット圧可
変手段とともに、メインリリーフ弁のリリーフセット圧
可変手段を設けた場合は、Ｉ、Ｓリリーフ弁とメインリ
リーフ弁の双方のリリーフセット圧を高めることができ
、かつメインリリーフ弁のリリーフセット圧よりもＬＳ
リリーフ弁のリリーフセット圧が高けれは、アクチュエ
ータに加わる負荷圧が上昇したとき、メインリリーフ弁
が作動し、ポンプ斜板角か最大となるので、重掘削時あ
るいは走行時に機械の力強さを発揮することかできる。

またリリーフセット圧可変手段を使用しないときは、従
来通り省エネルギーモードで稼働させることができる。

［実施例］ 以下に本発明に係るロードセンシングシステムにおける
カットオフキャンセル機構の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。

第１図は請求項（１）および請求項（３）に記載したカ
ットオフキャンセル機構を備えた油圧駆動装置の概略構
成を示す油圧回路図である。エンジン等の動力源によっ
て駆動されるポンプ１と、このポンプ１が吐出する圧油
によって駆動されるブーム、アーム、パケット等の作業
機や旋回装置用のアクチュエータ２，３等との間に、ポ
ンプ１からアクチュエータ２，３等に送られる圧油の方
向を切り換え、る方向切換弁４，５等が設けられ、方向
切換弁４，５等にはポンプ１からの回路６に並列にそれ
ぞれ回路６ａ、６ｂ等が接続され、油タンク７に回路８
で接続されている。

前記方向切換弁４，５等は１個に結合され、それぞれ７
ボ一ト３位置からなり、中立位置Ｎではポンプボートが
閉鎖され、切換位置り、　　Ｍまでは可変の紋り９で紋
られ、切換位置り、　　Ｍにおいて絞り９は一定の面積
になる。また各位置でボートＲを経てシャトル弁１０，
１１等に接続され、これらのシャトル弁１０．１１等に
はそれぞれパ、イロット回路１２ａ、１２ｂ等が接続さ
れていで、各シャトル弁１０，１１等を通過した最高圧
はパイロット回路１３を介して各アクチュエータ２゜３
等への回路２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ等に挿入された減圧
弁１４．ａ、１４ｂ、１５ａ、１５１）等に導かれてい
る。また方向切換弁４，５等は図示しない運転席近傍に
設けられたレバー操作によるパイロット圧制御弁からの
圧力指令を受けて切り換わる。

前記ポンプ１が吐出する圧油の流量を制御するレギュレ
ータ１６とレギュレータバルブ１７とは回路１８で接続
され、レギュレータバルブ１７は３ボ一ト２位置切換弁
で、このバルブ１７の一端は回路６から分岐したパイロ
ット回路１９に接続されてポンプ１の吐出圧Ｐｐを受け
、他端はパイロット回路１２ｃに接続されて各アクチュ
エータ２．３等の負荷圧のうち最高の圧力をオリフィス
２０を介して圧力ＰＬＳとして受けている。また前記オ
リフィス２０の下流側にＬＳリリーフ弁２１が設りられ
、前記回路６の分岐回路にメインリリーフ弁２２が設け
られている。

前記ＬＳリリーフ弁２１にはリリーフセット圧を設定す
る通常のスプリング２１ａの他に電磁弁２３を介して油
圧ポンプ２４から送られる圧油がパイロット回路２５て
導かれ、運転席近傍に設りられたスイッチ２６の出力配
線は前記電磁弁２３のソレノイドに接続されている。

また回路６から分岐して油タンク７に至る回路２７には
アンロー１・弁２８が設けられ、このアンロード弁２８
の一端には回路６の油圧すなわちポンプ１の吐出圧ＰＰ
が導かれ、他端には前記パイロット回路１２ｃを通った
パイロット圧ＰＬＳが導かれている。

次にカットオフキャンセル機構の作動について説明する
。

スイッチ２６をＯＦＦにした場合は従来のロードセンシ
ングシステムと全く同一で、ポンプ吐出圧Ｐｐと、オリ
フィス２０を通過した各アクチュエータ負荷圧の最大値
ＰＬＳとの差圧が設定値に達するとカットオフ機構が作
動してポンプ吐出量を低減させる省エネルギーモードの
ままである。

オペレータがスイッチ２６をＯＮにすると、電磁弁２３
のソレノイドが励磁され、油圧ポンプ２４から送られる
圧油がパイロット回路２５を通ってＬＳリリーフ弁２１
に作用し、ＬＳリリーフ弁２１のリリーフセット圧はメ
インリリーフ弁２２のリリーフセット圧より高くなる。

たとえば、メインリリーフ弁２２のリリーフセット圧は
３５０ｋｇ／ｃｍ２のままて、ＬＳリリーフ弁２１のリ
リーフセット圧は３２０ｋｇ／ｃｒｎ２から４００ｋ　
ｇ　／　ｃ　ｒｎ２　に上昇する。

このためアクチュエータに加わる負荷圧が上昇してポン
プ１の吐出圧が３５０ｋｇ／ｃｍ”を超えると、メイン
リリーフ弁２２が作動し、ＬＳリリーフ弁２１は作動し
ないので、ＰｐとＰしｓとの差圧はレギュレータバルブ
１７の設定圧を超えない。従ってポンプ１は最大斜板角
で駆動され、カットオフしない。そして作業機に加わる
負荷が軽減されると第４１”ｍ（ｃ）に点線で示したよ
うに、作業機が即時十分な油量で動かされ、感覚的に力
強い掘削となる。

第２図は請求項（２）および請求項（３）に記載したカ
ットオフキャンセル機構を備えた油圧駆動装置の概略構
成を示す油圧回路図である。この図ではＬＳリリーフ弁
２１のみならず、メインリリーフ弁２２にも電磁弁２９
、油圧ポンプ３０およびスイッチ３１を設け、ＬＳリリ
ーフ弁２１、メインリリーフ弁２２ともにリリーフセッ
ト圧を可変としている。

スイッチ２６を特徴とする請求項（１）の場合と同じく
、電磁弁２３のソレノイドが励磁され、油圧ポンプ２４
から送られる圧油かＬＳリリーフ弁２１に作用し、ＬＳ
リリーフ弁２１のリリーフセット圧はメインリリーフ弁
２２のリリーフセット圧より高くなる。

スイッチ２６．３１の双方をＯＮにすると、電磁弁２３
．２９のソレノイドがともに励磁され、油圧ポンプ２４
から送られる圧油はＬＳリリーフ弁２１に作用し、油圧
ポンプ３０から送られる圧油はメインリリーフ弁２２に
作用する。その結果、ＬＳリリーフ弁２１のリリーフセ
ット圧は３２０Ｒｇ　／　ｃ　ｒｎ２　から４００ｋｇ
／ｃｍ２に、またメインリリーフ弁２２のリリーフセッ
ト圧は３５０ｋｇ／ｃｒｎ２から３８０１＜　ｇ／　ｃ
ｒｎ２にそれぞれ上昇する。このため、アクチュエータ
に加わる負荷圧が上昇してポンプ１の吐出圧が３８０ｋ
ｇ／Ｃｒｒ１２を超えると、メインリリーフ弁２２が作
動し、ＬＳリリーフ弁２１は作動しないので、ＰｐとＰ
ｕｓとの差圧はレギュレータバルブ１７の設定圧を超え
ない。従ってポンプ１は最大斜板角で駆動され、カット
オフしない。すなわち請求項（２）の実施例においては
、請求項（１）の実施例の場合よりもリリーフセット圧
が増大しているので、更に重掘削モートどなる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれは、アクチュエータ負
荷圧をレギュレータバルブに伝達する回路に設けたＬＳ
リリーフ弁のリリーフセット圧を高める手段、あるいは
前記ＬＳリリーフ弁と、ポンプ吐出回路に設けたメイン
リリーフ弁との双方に、それぞれリリーフセット圧を高
める手段を設け、アクチュエータに加わる負荷圧が上昇
したとき、メインリリーフ弁を作動させることにしたの
で、ポンプ吐出圧とアクチュエータ負荷圧との差圧はレ
ギュレータバルブの設定圧を超えない。従ってアクチュ
エータの負荷圧が上昇してもカットオフ機構が作動せず
、圧油はリリーフ状態を続け、アクチュエータ負荷圧が
軽減されると直ちにアクチュエータが駆動を再開するの
で、機械の力強さる。

またカットオフキャンセル手段を使用しないときは従来
と同様に、ポンプ吐出圧とアクチュエータ負荷圧との差
圧が設定値に達すると、カットオフ機構が作動してポン
プ吐出量を低減させる省エネルギーモードとなる。オペ
レータは、前記重掘削モードと省エネルギーモードとを
作業内容に応じて自由に、かつ容易に選択することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１）および請求項（３）の実施例に係
るロー１ｚセンシングシステムにおＣ−）るカットオフ
キャンセル機構を備えた油圧駆動装置の概略油圧回路図
、第２図は請求項（２）および請求項（３）の実施例に
係るカットオフキャンセル機構を備えた油圧駆動装置の
概略油圧回路図、第３図は従来の技術によるロードセン
シングシステムを備えた油圧駆動装置の概略油圧回路図
、第４図はアクチュエータに加えられる負荷圧が増大し
た場合の主要項目の変化を示す図で、　（ａ）はポンプ
吐出圧、　（ｂ）、はポンプ吐出量、　（ｃ）はアクチ
ュエータ作動速度、　（ｄ）はリリーフ流量を示す。 １・・・・・・可変容量形油圧ポンプ ２．３・・・・・・アクチュエータ ＝　１８− ４．５・・・・・・方向切換弁 ６ｃ、１２ａ、１２ｂ、１３゜ １９．２５・・・・・・パイロット回路１６・・φ・・
φレギュレータ １７・・・φ争・レギュレータバルブ ２０・・・・・・オリフィス ２１・・・・・・ＬＳリリーフ弁 ２２・・・・・・メインリリーフ弁 ２３．２９・・・・・・電磁弁 ２４．３０・・・・・・油圧ポンプ ２６．３１・・・・・・スイッチ 出願人　　株式会社゛小松製作所

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変容量形油圧ポンプと、この可変容量形油圧ポ
   ンプが吐出する圧油によって駆動される油圧アクチュエ
   ータと、前記油圧ポンプから油圧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、油圧ポンプ
   から吐出される圧油の流量を制御する吐出量制御手段と
   を備え、前記吐出量制御手段は前記可変容量形油圧ポン
   プの容量可変手段を駆動するレギュレータと、油圧ポン
   プの吐出圧Ｐ＿Ｐと前記油圧アクチュエータの負荷圧Ｐ
   ＿Ｌ＿Ｓとの差圧に応じて前記レギュレータの駆動を制
   御し、前記差圧Ｐ＿Ｐ−Ｐ＿Ｌ＿Ｓを設定値に保持する
   レギュレータバルブとを備えた油圧駆動装置において、
   前記アクチュエータ負荷圧をオリフィスを介してレギュ
   レータバルブに伝達する回路に設けたＬＳリリーフ弁に
   、このＬＳリリーフ弁のリリーフセット圧を、前記油圧
   ポンプから前記方向切換弁に至る回路に設けたメインリ
   リーフ弁のリリーフセット圧よりも高くするリリーフセ
   ット圧可変手段を設けたことを特徴とするロードセンシ
   ングシステムにおけるカットオフキャンセル機構。
2. （２）ＬＳリリーフ弁のリリーフセット圧可変手段と、
   メインリリーフ弁のリリーフセット圧可変手段とを設け
   たことを特徴とする請求項（１）記載のロードセンシン
   グシステムにおけるカットオフキャンセル機構。
3. （３）前記リリーフセット圧可変手段が、スイッチによ
   って作動する電磁弁と、油圧ポンプと、この油圧ポンプ
   が吐出する圧油を前記電磁弁を介してＬＳリリーフ弁ま
   たはメインリリーフ弁に導くパイロット回路とからなる
   ことを特徴とする請求項（１）または請求項（２）記載
   のロードセンシングシステムにおけるカットオフキャン
   セル機構。