JPH05248404A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

建設機械の油圧回路

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JPH05248404A
JPH05248404A JP4048694A JP4869492A JPH05248404A JP H05248404 A JPH05248404 A JP H05248404A JP 4048694 A JP4048694 A JP 4048694A JP 4869492 A JP4869492 A JP 4869492A JP H05248404 A JPH05248404 A JP H05248404A
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JP
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hydraulic pump
variable displacement
displacement hydraulic
flow rate
detecting
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JP4048694A
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Inventor
Kiyotaka Nagasawa
清隆 長沢
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Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変容量油圧ポンプを大型化せずして最大設
定流量を大にし、アクチュエータのメータリング領域を
広く確保する。 【構成】 エンジン21の回転数Nを検出する検出手段
33と、可変容量油圧ポンプ22の吐出圧Pを検出する
検出手段34と、操作レバー23,25の操作ストロー
クθ1 ,θ2 を検出する検出手段24,26を設ける。
各検出手段の検出値に基づき、レギュレータ28へ電気
信号Epを出力し、流量制御弁31,32の駆動手段3
5,40へ電気信号Ec1 ,Ec2 ,Ec3 ,Ec4
出力して制御する。操作レバー23,25の操作による
最大要求流量が可変容量油圧ポンプ22の最大吐出量を
超えたときは、最大要求流量を可変容量油圧ポンプ22
の吐出可能な流量とするような制御部27を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建設機械の油圧回路に関
するものであり、特に、複数のアクチュエータに夫々流
量制御弁を接続し、可変容量油圧ポンプにより之等アク
チュエータに圧力油を供給する建設機械の油圧回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の此種建設機械の油圧回路を図8に
示す。エンジン1によって可変容量油圧ポンプ2を駆動
し、操作レバー3及び4の操作信号が制御部5へ入力さ
れ、該制御部5からレギュレータ6へ電気信号が出力さ
れて、操作レバー3及び4の操作ストロークに応じた圧
力油が流量制御弁7及び8へ吐出される。流量制御弁7
及び8のスプールの駆動手段9及び10として、各スプ
ールの両端にソレノイド9a,9b並びに10a,10
bを設けてあり、操作レバー3及び4の操作により制御
部5からソレノイド9a又は9b、或いは10a又は1
0bに電気信号が出力されて流量制御弁7及び8のスプ
ールを何れかの位置へ駆動制御する。そして、操作レバ
ー3及び4の操作に応じて流量制御弁7及び8のスプー
ルを移動し、前記可変容量油圧ポンプ2の吐出油がアク
チュエータ11及び12へ導出される。
【0003】図9は可変容量油圧ポンプ2の吐出量Qp
と吐出圧Pとの関係を示すグラフであり、エンジン1の
回転数Nを低下するのに伴って曲線が矢印方向へ変化す
る。一般的な建設機械の油圧回路では、各アクチュエー
タ11及び12の単独操作時の速度を確保するために、
エンジン回転数Nmaxでポンプ吐出圧Pも比較的低い
A位置で、操作レバー3及び4に対する流量制御弁7及
び8のスプールストローク(開口面積)を設定する。
【0004】そして、通常の操作では、図10に示すグ
ラフのように操作レバー3及び4の操作ストロークの合
計値と可変容量油圧ポンプ2の吐出量とは比例する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の建設機械の油圧
回路に於いては、アクチュエータ11又は12の負荷圧
が上昇して可変容量油圧ポンプ2の吐出量が図9のB位
置に減少した場合や、エンジン1の回転数を低下して使
用する場合、或いは、複合操作したときに操作レバー3
及び4の要求流量に対して可変容量油圧ポンプ2の吐出
量が不足した場合等は、図11のグラフのC位置に示す
ように、操作レバー3又は4の操作ストロークが100
%にならない中間点でポンプ吐出量が飽和してしまい、
操作レバー3又は4により流量制御弁7又は8のスプー
ルストロークをそれ以上移動しても、アクチュエータ1
1又は12への圧力油の流量は増加しなくなる。
【0006】従って、図12のグラフに示すように、操
作レバー3又は4の操作ストロークの中間位置Dでアク
チュエータ11又は12の作動速度が上昇しなくなり、
所謂メータリング領域(図12のSの範囲)が狭くなっ
て、操作性が著しく悪化する。そこで、可変容量油圧ポ
ンプを大形化せずして最大設定流量を大にし、アクチュ
エータの速度を制御するメータリング領域を広くするた
めに解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発
明はこの課題を解決することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案されたものであり、複数のアクチュエ
ータに夫々流量制御弁を接続し、エンジンによって駆動
され、且つ、之等流量制御弁を介してアクチュエータに
圧力油を供給する可変容量油圧ポンプを設け、夫々の流
量制御弁のスプールの駆動手段を操作する操作レバーを
備えた建設機械の油圧回路に於いて、エンジンの回転数
を検出する検出手段と、可変容量油圧ポンプの吐出圧を
検出する検出手段と、操作レバーの操作ストロークを検
出する検出手段とを備え、各検出手段の検出値に基づ
き、可変容量油圧ポンプのレギュレータ及び夫々の流量
制御弁の駆動手段とを制御して、操作レバーの操作によ
る最大要求流量が可変容量油圧ポンプの最大吐出量を超
えたとき、該最大要求流量が可変容量油圧ポンプの吐出
可能な流量とするような制御部を設けた建設機械の油圧
回路、及び、流量制御弁のスプールの両端に夫々電磁比
例弁を配置し、制御部からの電気信号の出力により之等
電磁比例弁を作動させ、前記流量制御弁のスプールの両
端に油圧源からのパイロット圧を制御して導出するよう
にした流量制御弁の駆動手段を備えた建設機械の油圧回
路を提供するものである。
【0008】
【作用】操作レバーにより流量制御弁のスプールの駆動
手段を操作し、アクチュエータを作動させているとき
に、制御部ではエンジンの回転数とポンプ吐出圧とから
油圧ポンプの特性曲線(P−Q曲線)を算出し、これに
よって可変容量油圧ポンプの最大吐出量を求める。そし
て、操作レバーの操作によるアクチュエータが必要とす
る最大要求流量に応じて、流量制御弁のスプールの駆動
手段への電気信号を制御する。
【0009】ここで、アクチュエータの最大要求流量が
可変容量油圧ポンプの最大吐出量を超えたときは、流量
制御弁の駆動手段への電気信号を補正してスプールスト
ロークを小にし、操作レバーの操作ストロークに対する
アクチュエータ速度を低下させて、メータリング領域を
確保する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図7に従
って詳述する。図1は建設機械の油圧回路を示したもの
であり、エンジン21によって可変容量油圧ポンプ22
を駆動し、一方の操作レバー23の操作ストロークを検
出する検出手段24と、他方の操作レバー25の操作ス
トロークを検出する検出手段26とにより、操作信号E
θ1 及びEθ2 が制御部27へ入力され、後述する制御
部27での制御によってレギュレータ28へ電気信号E
pが出力される。可変容量油圧ポンプ22は、この電気
信号Epに基づくレギュレータ28の作動で傾転角が変
化し、油路29及び30によって流量制御弁31及び3
2へ圧力油が吐出される。
【0011】エンジン21と可変容量油圧ポンプ22と
の連結部にエンジン21の回転数N(=可変容量油圧ポ
ンプ22の回転数)を検出する検出手段33を設け、油
路29に可変容量油圧ポンプ22の吐出圧Pを検出する
検出手段34を設ける。之等検出手段33及び34は、
夫々エンジンの回転数N及びポンプの吐出圧Pを電気信
号として制御部27へ出力する。
【0012】流量制御弁31のスプールの駆動手段35
として、スプールの両端のパイロット受圧部に夫々電磁
比例弁36及び37を配置し、電磁比例弁36のソレノ
イド38及び電磁比例弁37のソレノイド39は、制御
部27からの電気信号Ec1及びEc2 によってオンオ
フされる。又、流量制御弁32のスプールの駆動手段4
0として、スプールの両端のパイロット受圧部に夫々電
磁比例弁41及び42を配置し、電磁比例弁41のソレ
ノイド43及び電磁比例弁42のソレノイド44は、制
御部27からの電気信号Ec3 及びEc4 によってオン
オフされる。
【0013】そして、油圧源45からパイロット油路4
6を通過するパイロット油は、電磁比例弁36を介して
流量制御弁31のスプールの一方のパイロット受圧部へ
導出され、パイロット油路47を通過するパイロット油
は、電磁比例弁37を介して流量制御弁31のスプール
の他方のパイロット受圧部へ導出される。又、パイロッ
ト油路48を通過するパイロット油は、電磁比例弁41
を介して流量制御弁32のスプールの一方のパイロット
受圧部へ導出され、パイロット油路49を通過するパイ
ロット油は電磁比例弁42を介して流量制御弁32のス
プールの他方のパイロット受圧部へ導出される。之等流
量制御弁31の駆動手段35並びに流量制御弁32の駆
動手段40は、夫々制御部27からの電気信号Ec1
Ec2 ,Ec3 ,Ec4 によって制御されるが、図示し
た状態は双方の流量制御弁31及び32のスプールが中
立位置31a及び32aにあり、流量制御弁31及び3
2がセンタークローズド形であるため、油路29及び3
0の圧力油はアクチュエータ50及び51と遮断された
状態となっている。
【0014】次に、本発明の建設機械の油圧回路の制御
部27に於ける制御手順について説明する。該制御部2
7は記憶機能、演算機能、論理判断機能を有するCPU
にて形成され、設定手段27a、演算手段27b、判別
手段27c、出力手段27dから成っている。制御部2
7の設定手段27aでは、図2のグラフに示すように、
操作レバー23及び25の夫々の検出手段24及び26
により検出した操作ストロークθ1 及びθ2 と、夫々の
検出手段24及び25から制御部27へ出力する電気信
号Eθ 1 及びEθ2 との関係を設定し、図3に示すよう
に、電気信号Eθ1 及びEθ2と各流量制御弁31及び
32の夫々の要求流量Q1 及びQ2 との関係を設定す
る。又、図4に示すように、レギュレータ28への電気
信号Epと可変容量油圧ポンプ22の吐出量Qpとの関
係を設定するとともに図5に示すように、各電磁比例弁
のソレノイド38,39,43,44への電気信号Ec
1 ,Ec2 ,Ec3,Ec4 と、夫々の流量制御弁31
及び32のスプールストローク(即ち、要求流量Q1
びQ2 )との関係を設定する。更に、検出手段33から
検出したエンジン21の回転数Nと、検出手段34から
検出した可変容量油圧ポンプ22の吐出圧Pとにより、
図9に示した油圧ポンプの特性曲線(P−Q曲線)を設
定する。
【0015】次に、制御部27の演算手段27bでは、
操作レバー23及び24の操作ストロークθ1 及びθ2
から流量制御弁31及び32に対する要求流量Q1 及び
2を算出し、前記油圧ポンプの特性曲線(P−Q曲
線)から可変容量油圧ポンプ22の吐出可能な最大流量
Qpmaxを算出する。これと同時に、夫々の要求流量
の最大値Q1 max及びQ2 maxとから最大要求流量
の合計値ΣQmaxを算出し、該最大要求流量の合計値
ΣQmaxが可変容量油圧ポンプ22の吐出可能な最大
流量Qpmaxを超えた場合に、可変容量油圧ポンプ2
2の吐出可能な最大流量Qpmaxと前記最大要求流量
の合計値ΣQmaxとの比Kを算出する。そして、各電
磁比例弁のソレノイド38,39,43,44への電気
信号Ec1,Ec2 ,Ec3 ,Ec4 に夫々Kを乗算し
て補正する。
【0016】一方、制御部27の判別手段27cでは、
前述した最大要求流量の合計値ΣQmaxと可変容量油
圧ポンプ22の吐出可能な最大流量Qpmaxとを比較
して、大小を判別する。更に、制御部27の出力手段2
7dでは、可変容量油圧ポンプ22の吐出量を変化させ
るレギュレータ28への電気信号Epを出力し、駆動手
段35の電磁比例弁のソレノイド38及び39への電気
信号Ec1 及びEc2 、並びに駆動手段40の電磁比例
弁のソレノイド43及び44への電気信号Ec3 及びE
4 を出力する。
【0017】図6は前記制御部27の制御手順のフロー
チャートであり、先ず検出手段24及び26によって操
作レバー23の操作ストロークθ1 及び操作レバー25
の操作ストロークθ2 を読み込み、夫々の操作ストロー
クθ1 及びθ2 を電気信号Eθ1 及びEθ2 に変換して
制御部27へ入力する。これと同時に、検出手段33に
よりエンジン21の回転数Nを読み込み、電気信号に変
換して制御部27へ入力するとともに、検出手段34に
より可変容量油圧ポンプ22の吐出圧Pを読み込み、電
気信号に変換して制御部27へ入力する(ステップ10
1)。
【0018】次に、制御部27の設定手段27aによ
り、図2に示したように、前記操作ストロークθ1 及び
θ2 と電気信号Eθ1 及びEθ2 との関係を設定し、図
3に示したように、電気信号Eθ1 及びEθ2 と各流量
制御弁31及び32の夫々の要求流量Q1 及びQ2 との
関係を設定する。又、図4に示すように、レギュレータ
28への電気信号Epと可変容量油圧ポンプ22の吐出
量Qpとの関係を設定するとともに、図5に示すように
各電磁比例弁のソレノイド38,39,43,44への
電気信号Ec1 ,Ec2 ,Ec3 ,Ec4 と、夫々の流
量制御弁31及び32の要求流量Q1 及びQ2 との関係
を設定する。更に、図9に示すように、エンジン21の
回転数Nと、可変容量油圧ポンプ22の吐出圧Pとによ
り、油圧ポンプの特性曲線(P−Q曲線)を設定する
(ステップ102)。
【0019】之等の読み込みデータ及び設定データに基
づき、制御部27の演算手段27bでは、油圧ポンプの
特性曲線(P−Q曲線)から可変容量油圧ポンプ22の
吐出可能な最大流量Qpmaxを算出する(ステップ1
03)。これと同時に、操作ストロークθ1 及びθ2
拘わらず、流量制御弁31及び32に対する要求流量の
最大値Q1 max及びQ2 maxから、最大要求流量の
合計値ΣQmaxを算出する(ステップ104)。
【0020】そして、実際の操作ストロークθ1 及びθ
2 に対応した夫々の要求流量Q1 及びQ2 の合計値Qを
算出し、流量制御弁31の要求流量Q1 に対応して駆動
手段35への電気信号Ec1 及びEc2 を設定するとと
もに、流量制御弁32の要求流量Q2 に対応して駆動手
段40への電気信号Ec3 ,Ec4 を設定する(ステッ
プ105)。
【0021】制御部27の判別手段27cにより、前記
最大要求流量の合計値ΣQmaxと吐出可能な最大流量
Qpmaxとを比較し、吐出可能な最大流量Qpmax
が最大要求流量ΣQmax以上であるか否かを判別する
(ステップ106)。ここで、可変容量油圧ポンプ22
の吐出可能な最大流量Qpmaxが最大要求流量の合計
値ΣQmax以上であるときは、可変容量油圧ポンプ2
2の吐出量Qpの値を前記要求流量の合計値Qとする
(ステップ107)。
【0022】一方、最大要求流量ΣQmaxが可変容量
油圧ポンプ22の吐出可能な最大流量Qpmaxを超え
たときは、可変容量油圧ポンプ22の吐出量Qpの値を
Qpmaxとする(ステップ108)。そして、Qpm
axとΣQmaxとの比Kを算出し(ステップ10
9)、各駆動手段35及び40への電気信号Ec1 ,E
2 ,Ec3 ,Ec4 を補正する(ステップ110)。
【0023】制御部27の出力手段27dにより、可変
容量油圧ポンプ22のレギュレータ28への電気信号E
pを出力し、駆動手段35の電磁比例弁のソレノイド3
8及び39への電気信号Ec1 及びEc2 、並びに駆動
手段40への電磁比例弁のソレノイド43及び44へ電
気信号Ec3 及びEc4 を出力する(ステップ11
1)。
【0024】即ち、最大要求流量ΣQmaxが可変容量
油圧ポンプ22の吐出可能な最大流量Qpmax以内で
あれば、制御部27からの電気信号Epによってレギュ
レータ28が作動し、可変容量油圧ポンプ22の吐出量
Qpが要求流量の合計値Qとなるように制御される。更
に、電気信号Ec1 及びEc2 により電磁比例弁36及
び37が作動し、一方の流量制御弁31の駆動手段35
が制御される。そして、スプールが31aの位置から他
の31b又は31c方向へ移動し、その移動量は前記駆
動手段35の制御により変化し、アクチュエータ50へ
圧力油が導出される。
【0025】又、電気信号Ec3 及びEc4 により電磁
比例弁41及び42が作動し、他方の流量制御弁32の
駆動手段40が制御される。そして、スプールが32a
の位置から他の32b又は32c方向へ移動し、その移
動量は前記駆動手段35の制御により変化し、アクチュ
エータ51へ圧力油が導出される。従って、図7の実線
に示すように、操作レバー23及び25の操作ストロ
ークθ1 及びθ2 に対応したアクチュエータ速度で、各
アクチュエータ50及び51が作動する。
【0026】一方、最大要求流量ΣQmaxが可変容量
油圧ポンプ22の吐出可能な最大流量Qpmaxを超え
た場合は、制御部27からの電気信号Epによってレギ
ュレータ28が作動し、可変容量油圧ポンプ22の吐出
量Qpは吐出可能な最大流量Qpmaxとなるように吐
出量が制御される。更に、Kを乗算して補正した電気信
号Ec1 及びEc2 により電磁比例弁36及び37が作
動し、一方の流量制御弁31の駆動手段35が制御され
る。そして、スプールが31aの位置から他の31b又
は31c方向へ移動し、その移動量は前記駆動手段35
の制御により前述したΣQmax≦Qpmaxの場合よ
り小さく変化し、アクチュエータ50へ圧力油が導出さ
れる。
【0027】又、Kを乗算して補正した電気信号Ec3
及びEc4 により電磁比例弁41及び42が作動し、他
方の流量制御弁32の駆動手段40が制御される。そし
て、スプールが32aの位置から他の32b又は32c
方向へ移動し、その移動量は前記駆動手段35の制御に
より前述したΣQmax≦Qpmaxの場合より小さく
変化し、アクチュエータ51へ圧力油が導出される。従
って、図7の二点鎖線に示すように、操作レバー23
及び25の操作ストロークθ1 及びθ2 に対するアクチ
ュエータ速度が下がり、メータリング領域が常に確保で
きる。
【0028】尚、この発明は、この発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、そして、この発
明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【0029】
【発明の効果】本発明は上記一実施例に詳述したように
構成したので、アクチュエータの負荷圧が急上昇したと
きや複合操作したとき、或いはエンジンの回転数を低下
させたとき等に、操作レバーの操作によるアクチュエー
タの最大要求流量が可変容量油圧ポンプの最大吐出量を
超えた場合には、操作レバーの操作ストロークに対する
流量制御弁のスプールの移動量が少なくなり、可変容量
油圧ポンプの吐出可能な流量となる。従って、アクチュ
エータを制御するメータリング領域が常に確保でき、建
設機械の油圧回路の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である建設機械の油圧回路
図。
【図2】操作レバーの操作ストロークθ1 (θ2 )と制
御部へ出力する電気信号Eθ1(Eθ2 )との関係を示
すグラフ。
【図3】電気信号Eθ1 (Eθ2 )と流量制御弁の要求
流量Q1 (Q2 )との関係を示すグラフ。
【図4】制御部からレギュレータへ出力する電気信号E
pと可変容量油圧ポンプの吐出量Qpとの関係を示すグ
ラフ。
【図5】各電磁比例弁のソレノイドへの電気信号E
1 ,Ec2 (Ec3 ,Ec4 )と流量制御弁のスプー
ルストロークとの関係を示すグラフ。
【図6】制御部の制御手順を示すフローチャート。
【図7】操作レバーの操作ストロークθ1 (θ2 )とア
クチュエータ速度との関係を示すグラフ。
【図8】従来型の建設機械の油圧回路図。
【図9】可変容量油圧ポンプの吐出量Qpと吐出圧Pと
の関係を示すグラフ。
【図10】操作レバーストロークの合計値と可変容量油
圧ポンプの吐出量との関係を示すグラフ。
【図11】操作レバーストロークとスプールストローク
の関係を示すグラフ。
【図12】操作レバーストロークとアクチュエータ速度
との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
21 エンジン 22 可変容量油圧ポンプ 23,25 操作レバー 24,26 (操作ストロークの)検出手段 27 制御部 28 レギュレータ 31,32 流量制御弁 33 (エンジン回転数の)検出手段 34 (可変容量油圧ポンプの)検出手段 35,40 駆動手段 36,37,41,42 電磁比例弁 45 油圧源 50,51 アクチュエータ θ1 ,θ2 操作ストローク N エンジンの回転数 P 可変容量油圧ポンプの吐出圧 Qp 可変容量油圧ポンプの吐出量 Qpmax 可変容量油圧ポンプの吐出可能な最大
流量 ΣQmax アクチュエータの最大要求流量の合計
値 Eθ1 ,Eθ2 操作ストロークの検出手段からの電気
信号 Ep レギュレータへの電気信号 Ec1 ,Ec2 電磁比例弁のソレノイドへの電気信号 Ec3 ,Ec4 電磁比例弁のソレノイドへの電気信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアクチュエータに夫々流量制御弁
    を接続し、エンジンによって駆動され、且つ、之等流量
    制御弁を介してアクチュエータに圧力油を供給する可変
    容量油圧ポンプを設け、夫々の流量制御弁のスプールの
    駆動手段を操作する操作レバーを備えた建設機械の油圧
    回路に於いて、エンジンの回転数を検出する検出手段
    と、可変容量油圧ポンプの吐出圧を検出する検出手段
    と、操作レバーの操作ストロークを検出する検出手段と
    を備え、各検出手段の検出値に基づき、可変容量油圧ポ
    ンプのレギュレータ及び夫々の流量制御弁の駆動手段と
    を制御して、操作レバーの操作による最大要求流量が可
    変容量油圧ポンプの最大吐出量を超えたとき、該最大要
    求流量が可変容量油圧ポンプの吐出可能な流量とするよ
    うな制御部を設けたことを特徴とする建設機械の油圧回
    路。
  2. 【請求項2】 流量制御弁のスプールの両端に夫々電磁
    比例弁を配置し、制御部からの電気信号の出力により之
    等電磁比例弁を作動させ、前記流量制御弁のスプールの
    両端に油圧源からのパイロット圧を制御して導出するよ
    うにした流量制御弁の駆動手段を備えた請求項1記載の
    建設機械の油圧回路。
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