JPH1182412A

JPH1182412A - 作業機の油圧制御装置

Info

Publication number: JPH1182412A
Application number: JP24933997A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ikari; 政典碇
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】作業機レバー２１，２２の操作指令に対する
パイロット油圧を調整することにより、作業機レバー２
１，２２の不感域を少なくすると共に、作動条件により
異なる作業機レバー２１，２２の操作量の差を減少させ
て操作感覚を向上させる作業機の油圧制御装置を提供す
る。【解決手段】メータイン開始点Ｏmiからブリードオフ
閉止点Ｏboまでの操作区間内の所定の操作指令Ｌｓのと
きに、操作区間で操作指令Ｌｓの一次増加関数となる基
準パイロット油圧より大きく設定したパイロット油圧
と、メータイン開始点Ｏmiのパイロット油圧と、ブリー
ドオフ閉止点Ｏboのパイロット油圧とを含み、かつ、操
作指令の増加関数となるパイロット油圧を演算して比例
電磁式制御弁２５〜２８に出力するコントローラ２０を
有することを特徴とする作業機の油圧制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷役車両のような
作業機の油圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ポンプからの流量を、方向制御弁の
センタバイパス管路を介してタンクにブリードオフする
ことにより、アクチュエータの速度を制御するブリード
オフ制御は、作業機の油圧制御装置に広く使用されてい
る。ブリードオフ制御の方向制御弁は、アクチュエータ
に接続されたメータイン開口を開き始めるメータイン開
始点から、タンクに接続されたブリードオフ開口を全閉
し、油圧ポンプからの流量を全量アクチュエータに供給
するブリードオフ閉止点まで、スプールストロークに応
じてメータイン開口を増加すると共に、ブリードオフ開
口を減少させる。作業機レバーの操作量に応じた操作指
令に対して一次の増加関数となるパイロット油圧を、パ
イロット比例制御弁から方向制御弁のパイロット部に供
給すると、方向制御弁のスプールはパイロット油圧に応
じてストロークする。そのため、パイロット油圧に応じ
てアクチュエータに供給される圧油の流量が変化しアク
チュエータの速度が制御される。

【０００３】図７によりブリードオフ制御の方向制御弁
の特性を説明する。横軸に作業機レバーの操作指令ＬS
をとると、メータイン開口Ａmiを全閉し、油圧ポンプか
らの流量を全量ブリードオフする中立点の操作指令Ｏ
（以後、中立点Ｏと記す）から、ブリードオフ開口Ａbo
を全閉するブリードオフ閉止点の操作指令Ｏbo（以後、
ブリードオフ閉止点Ｏboと記す）まで、実線で示すよう
に、方向制御弁のスプールストロークに応じてメータイ
ン開口Ａmiを増加すると共に、ブリードオフ開口Ａboを
減少させる。パイロット比例制御弁の発生するパイロッ
ト油圧Ｆ0 は、横軸に作業機レバーの操作指令ＬS をと
り縦軸にパイロット油圧ｐをとると、メータイン開始点
の操作指令Ｏmi（以後、メータイン開始点Ｏmiと記す）
時のパイロット油圧ｐmiと、フリードオフ閉止点Ｏboの
パイロット油圧ｐboとを満足し、操作指令ＬS に対する
一次の増加関数で示される。

【０００４】このように、パイロット油圧Ｆ0 は、実線
で示すように、操作指令ＬS に対して一次の増加関数で
示されるため、方向制御弁のスプールストロークも操作
指令ＬS に対して一次の増加関数となり、図７の横軸で
は操作指令ＬS とスプールストロークとを同一尺度で示
してある。そのため、中立点Ｏ、メータイン開始点Ｏm
i、ブリードオフ閉止点Ｏbo等は、操作指令ＬS とスプ
ールストロークとに共通している。エンジン定格回転数
で、積荷時と空荷時のアクチュエータ流量Ｑ、およびロ
ーアイドルで積荷時と空荷時のアクチュエータ流量Ｑを
それぞれ実線で示す。また、バケット等の荷役作業機上
昇の際には、アクチュエータ駆動圧Ｐは、破線で示すよ
うに、空荷時のアクチュエータ起動点ｍ1 のアクチュエ
ータ駆動圧Ｐ1 と、積荷時のアクチュエータ起動点ｍ2
のアクチュエータ駆動圧Ｐ2 を通るように変化する。

【０００５】（１）ブリードオフ開口Ａboを通過する圧
油の流量をＱ、ブリードオフ開口Ａbo前後の圧力差をΔ
Ｐ、ブリードオフ開口の流量係数をＣとすると、次の関
係式が成立することが知られている。Ｑ＝ＣＡbo√Ｐ・・・・・式エンジンのローアイドル時にエンジン回転数が減少し
て、油圧ポンプの吐出量、即ち、ブリードオフ開口Ａbo
に流入する圧油の流量Ｑが減少する。流量Ｑが減少して
も所定のアクチュエータ駆動圧Ｐ（空荷時はＰ1 、積荷
時はＰ2 ）を保持するには、式から分かるようにブリ
ードオフ開口Ａboを減少させる必要がある。即ち、アク
チュエータ起動点は、空荷時にはエンジン定格回転数の
時のアクチュエータ起動点ｍ1 からローアイドル時のア
クチュエータ起動点ｎ1 に、積荷時にはエンジン定格回
転数の時のアクチュエータ起動点ｍ2 からローアイドル
時のアクチュエータ起動点ｎ2 に、作業機レバーの操作
指令Ｌｓが増加する。

【０００６】（２）エンジン回転数が一定で、ブリード
オフ開口Ａboを通過する圧油の流量Ｑが一定のとき、作
業機が空荷状態から積荷状態になると、アクチュエータ
が起動するためのアクチュエータ駆動圧Ｐが空荷時のＰ
1 から積荷時のＰ2 まで増加するため、式から分かる
ようにブリードオフ開口Ａboが減少するようにスプール
をストロークさせる必要がある。即ち、アクチュエータ
起動点は、エンジン定格回転数の時にはアクチュエータ
起動点ｍ1 からアクチュエータ起動点ｍ2 まで、また、
ローアイドル時にはアクチュエータ起動点ｎ1 からアク
チュエータ起動点ｎ2 まで増加する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

（１）エンジンが定格回転数からローアイドルになり、
エンジン回転数が低下して油圧ポンプの吐出量が減少
し、方向制御弁に流入する圧油の流量Ｑが減少すると、
空荷時のアクチュエータ起動点はｍ1 からｎ1 に、積荷
時のアクチュエータ起動点はｍ2 からｎ2 に作業機レバ
ーの操作指令Ｌｓが増加する。また、作業機が空荷状態
から積荷状態になり、アクチュエータ駆動圧Ｐが空荷時
のＰ1 から積荷時のＰ2 まで増加すると、アクチュエー
タ起動点は、エンジン定格回転数の時にはｍ1 からｍ2
に、ローアイドル時にはｎ1 からｎ2 まで増加する。そ
のため、アクチュエータ起動点までの作業機レバーの不
感域が増大する問題がある。（２）エンジン回転数により油圧ポンプの吐出量が変化
して、方向制御弁に流入する圧油の流量Ｑが変化した
り、作業機の作業状態によりアクチュエータ駆動圧Ｐが
変化すると、アクチュエータ起動点は、エンジン定格回
転数時のｍ1 ，ｍ2、ローアイドル時のｎ1 ，ｎ2 と大
きく変化するため、オペレータは作業機の動作を見なが
ら、エンジン回転数やアクチユエータの負荷圧によっ
て、作業機レバーの操作を頻繁に補正する必要があり、
操作性を低下させる問題がある。

【０００８】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たもので、作業機レバーの操作指令に対するパイロット
油圧を調整することにより、作業機レバーの不感域を少
なくすると共に、作動条件により異なる作業機レバーの
操作量（この操作量に応じて操作指令が出力する）の差
を減少させて操作感覚を向上させる作業機の油圧制御装
置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記の
目的を達成するために、本発明に係る作業機の油圧制御
装置の第１発明は、作業機を駆動するアクチュエータ
と、アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、油
圧ポンプとアクチュエータを接続する管路に介設され、
アクチュエータに接続されたメータイン開口を開き始め
るメータイン開始点から、タンクに接続されたブリード
オフ開口を全閉し、油圧ポンプからの流量を全量アクチ
ュエータに供給するブリードオフ閉止点まで、スプール
ストロークに応じてメータイン開口を増加すると共に、
ブリードオフ開口を減少させる方向制御弁と、作業機レ
バーの操作量に応じたパイロット油圧を発生し、このパ
イロット油圧を方向制御弁のパイロット部に供給する比
例電磁式制御弁とを有する作業機の油圧制御装置におい
て、メータイン開始点からブリードオフ閉止点までの操
作区間内の所定の操作指令のときに、操作区間で操作指
令の一次増加関数となる基準パイロット油圧より大きく
設定したパイロット油圧と、メータイン開始点のパイロ
ット油圧と、ブリードオフ閉止点のパイロット油圧とを
含み、かつ、操作指令の増加関数となるパイロット油圧
を演算して比例電磁式制御弁に出力するコントローラを
有することを特徴とする。

【００１０】第１発明によれば、所定の操作指令のとき
のパイロット油圧と同じ値になる基準パイロット油圧の
操作指令は、所定の操作指令より所定量だけ大きい操作
指令となる。そのため、作業機レバーの操作量も少なく
なり、操作不感域が減少して操作感覚が向上する。

【００１１】また、スプールストロークがメータイン開
始点となるときは、パイロット油圧と基準パイロット油
圧とが等しく設定してあり、また、所定の操作指令のと
きのパイロット油圧は基準パイロット油圧より大きく設
定してあるため、所定の操作指令のときのパイロット油
圧以下では、操作指令に対するパイロット油圧の変化率
は、操作指令に対する基準パイロット油圧の変化率より
大きい。そのため、アクチュエータ負荷やポンプ吐出量
によって操作指令がばらついても、基準パイロット油圧
のときの操作指令のばらつきより少なくなる。従って、
作業機レバーの操作量のばらつきによる違和感が減少し
て操作感覚が向上する。さらに、作業機レバーの操作量
に対する作業機の速度（スプールストローク、即ち、パ
イロット油圧）の変化率、およびアクチュエータ駆動力
の変化率を調整できることからも操作性が向上する。

【００１２】本発明に係る作業機の油圧制御装置の第２
発明は、第１発明において、所定の操作指令はアクチュ
エータ起動点であり、基準パイロット油圧より所定量だ
け大きいパイロット油圧は、予め知られているアクチュ
エータ起動点のパイロット油圧であることを特徴とす
る。

【００１３】第２発明によれば、測定または計算により
予め知られているアクチュエータ起動点のパイロット油
圧を、所定の操作指令として設定したアクチュエータ起
動点のときのパイロット油圧とし、このパイロット油圧
を含む、操作指令の増加関数となるパイロット油圧によ
り方向制御弁が制御される。そのため、第１発明と同様
にして、基準パイロット油圧のときに比べてアクチュエ
ータ起動点までの作業機レバーの操作量が少なくなり操
作不感域が減少する。また、アクチュエータ負荷やポン
プ吐出量によるアクチュエータ起動点のばらつきも少な
くなるため、作業機レバーの操作量の差による違和感が
減少して操作感覚が向上する。

【００１４】本発明に係る作業機の油圧制御装置の第３
発明は、第２発明において、油圧ポンプの吐出量を検出
するポンプ吐出量センサー、およびアクチュエータ負荷
圧を検出する負荷圧センサーのうち少なくとも一方を備
え、これらセンサーからの検出信号を受けて、ポンプ吐
出量やアクチュエータ負荷圧によって異なるアクチュエ
ータ起動点が、相互に所望量だけ近付づき、ばらつきが
少なくなるようパイロット油圧を演算して比例電磁式制
御弁に出力するコントローラを有することを特徴とす
る。

【００１５】第３発明によれば、コントローラはポンプ
吐出量センサーおよび負荷圧センサーの少なくとも一方
からの検出信号を受けて、ポンプ吐出量やアクチュエー
タ負荷圧による各アクチュエータ起動点のばらつきが少
なくなるように、パイロット油圧により方向制御弁が制
御される。そのため、ポンプ吐出量やアクチュエータ負
荷圧が変化しても、アクチュエータ起動点までに必要な
作業機レバーの各操作量が近づくことにより、作業機レ
バーの操作量の差による違和感が減少して操作感覚が向
上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る作業機の油圧
制御装置の各実施例について、図１〜図６の図面を参照
して詳述する。

【００１７】図１は、本発明に係る作業機の油圧制御装
置の各実施例に共通する制御回路図であり、図２は、本
発明に係る作業機の油圧制御装置を搭載した荷役車両の
前部側面図である。図２において、前方車体１にはブー
ム２がブームシリンダ３により回動自在に装着されてい
る。また、ブーム２にはバケット６がバケットリンク４
を介してバケットシリンダ５により回動自在に装着され
ている。図１において、エンジン１３により駆動される
油圧ポンプ９と作業機２，６を駆動するアクチュエータ
３，６を接続する管路には、図３で後述する方向制御弁
７，８（第１方向制御弁７とタンデム回路で接続した第
２方向制御弁８）が介設される。方向制御弁７，８から
ブリードオフした圧油は、中立位置を流れ、ブリードオ
フ管路１０を介してドレンされる。

【００１８】コントローラ２０には、ポンプ吐出量セン
サー２３が検出するポンプ吐出量信号、負荷圧センサー
２４が検出するアクチュエータ負荷圧信号、および作業
機レバー２１，２２の操作量Ｌｓに応じた操作指令Ｌｓ
が入力する。コントローラ２０は、記憶されている複数
のパイロット油圧指令（詳細は後述する）のうちから、
ポンプ吐出量信号やアクチュエータ負荷圧信号に応じ
て、アクチュエータ起動点のばらつきが少なくなるよう
に設定した複数のパイロット油圧指令から選択して、操
作指令に対応するパイロット油圧指令を各比例電磁式制
御弁２５〜２８それぞれに出力する。各比例電磁式制御
弁２５〜２８は、リリーフ弁１２により一定圧に保持さ
れたパイロット元圧を入力し、コントローラ２０から入
力したパイロット油圧指令に応じて発生したパイロット
油圧を各方向制御弁７，８のパイロット部に供給する。

【００１９】図１の構成によれば次のように作用する。
コントローラ２０が、ポンプ吐出量信号、アクチュエー
タ負荷圧信号および操作指令Ｌｓを入力すると、記憶さ
れている複数のパイロット油圧指令のうちから、図６に
示すようなフロー（アクチュエータ負荷圧信号を検出し
ていない例）に従って、比例電磁式制御弁２５〜２８が
出力する各パイロット油圧に対応するパイロット油圧指
令を選択して、このパイロット油圧指令から操作指令Ｌ
ｓに対応するパイロット油圧指令を各比例電磁式制御弁
２５〜２８に出力する。比例電磁式制御弁２５〜２８か
ら発生したパイロット油圧が方向制御弁７，８のパイロ
ット部に供給されると、方向制御弁７，８は、パイロッ
ト油圧に応じて油圧ポンプ９から吐出された圧油をアク
チュエータ３，６に供給し、余分な圧油はブリードオフ
管路１０を介してドレンする。

【００２０】図３により、本発明に係る作業機の油圧制
御装置に関する第１実施例（エンジン定格回転数の時）
について説明する。方向制御弁７，８については、図７
と同じであるため説明を省略する。コントローラ２０に
は、操作指令Ｌｓに対して一次の増加関数となる基準パ
イロット油圧Ｆ0 に対応する基準パイロット油圧指令が
記憶されている。基準パイロット油圧Ｆ0 は、メータイ
ン開始点Ｏmiではｐmi、ブリードオフ閉止点Ｏboではｐ
boであり、また、基準パイロット油圧Ｆ0 により方向制
御弁７，８を制御するときに、エンジン定格回転数ので
空荷時のアクチュエータ起動点ｍ1 と、積荷時のアクチ
ュエータ起動点ｍ2 とは、計算または測定により予め知
られている。

【００２１】（１）第１、２パイロット油圧指令の記憶
方法；コントローラ２０は、次の各処理により第１、２
パイロット油圧Ｆ1 ，Ｆ2 に対応する第１、２パイロッ
ト油圧指令を記憶する。（ｉ）ポンプ吐出量およびアク
チュエータ負荷圧によって生ずる、アクチュエータ起動
点のばらつきが少なくなるように、アクチュエータ起動
点ｍ2 より所望量だけ小さいアクチュエータ起動点ｍ2a
を設定する。（ii）アクチュエータ起動点ｍ2 の基準パ
イロット油圧ｐm2を演算し、これと同じ値をアクチュエ
ータ起動点ｍ2aにおけるパイロット油圧ｐm2a として設
定する。（iii)アクチュエータ起動点ｍ2aにおけるパイ
ロット油圧ｐm2a と、メータイン開始点Ｏmiにおけるパ
イロット油圧ｐmiと、ブリードオフ閉止点Ｏboにおける
パイロット油圧ｐboとを含む、操作指令Ｌｓに関する一
次増加関数となる第１パイロット油圧Ｆ1 に対応する第
１パイロット油圧指令と、アクチュエータ起動点ｍ2aに
おけるパイロット油圧ｐm2a と、ブリードオフ閉止点Ｏ
boにおけるパイロット油圧ｐboとを含む、操作指令Ｌｓ
に関する一次増加関数となる第２パイロット油圧Ｆ2に
対応する第２パイロット油圧指令とを記憶する。なお、
基準パイロット油圧Ｆ0 によりタンテムセンタ弁７，８
を制御したときのアクチュエータ流量を二点鎖線で示
す。

【００２２】（２）第１、２パイロット油圧Ｆ1 ，Ｆ2
による制御方法；コントローラ２０が、ポンプ吐出量信
号を入力してエンジン定格回転数の時であると判断する
と、記憶されている第１、２パイロット油圧指令を読み
込んで、操作指令Ｌｓに対応するパイロット油圧指令を
演算して各比例電磁式制御弁２５〜２８に出力する。比
例電磁式制御弁２５〜２８は、入力したパイロット油圧
指令に応じたパイロット油圧により方向制御弁７，８を
制御する。即ち、作業機２，６は、第１、２パイロット
油圧Ｆ1 ，Ｆ2 により、作業機レバー２１，２２の操作
指令Ｌｓに応じて制御される。

【００２３】図３において、積荷時のアクチュエータ起
動点ｍ2aにおけるパイロット油圧ｐm2a と、空荷時のア
クチュエータ起動点ｍ1aにおけるパイロット油圧ｐm1a
との差をΔｐとし、基準パイロット油圧による空荷時の
アクチュエータ起動点をｍ1，積荷時のアクチュエータ
起動点をｍ2 、第１パイロット油圧Ｆ1 の操作指令に対
する変化率をα、基準パイロット油圧Ｆ0 の操作指令に
対する変化率をβとすると、（ｍ2a−ｍ1a）＝Δｐ／ｔ
ａｎα、（ｍ2 −ｍ1 ）＝Δｐ／ｔａｎβとなる。従っ
て、α＞βであるため、（ｍ2a−ｍ1a）＜（ｍ2 −ｍ1
）となり、第１、２パイロット油圧Ｆ1 ，Ｆ2 で方向
制御弁７，８を制御すると、積荷時のアクチュエータ起
動点ｍ2aと空荷時のアクチュエータ起動点ｍ1aとの差
が、基準パイロット油圧Ｆ0 による積荷時のアクチュエ
ータ起動点ｍ2 と空荷時のアクチュエータ起動点ｍ1 と
の差より減少して操作感覚が向上すると共に、空荷時の
アクチュエータ起動点ｍ1a、積荷時のアクチュエータ起
動点ｍ2aは両方共、メータイン開始点Ｏmi方向に移動す
るため操作不感域が減少する。

【００２４】積荷時のアクチュエータ起動点ｍ2aは必要
に応じて任意に設定できると共に、第１パイロット油圧
Ｆ1 を一次関数に限定しなければ、空荷時のアクチュエ
ータ起動点ｍ1aも必要に応じて任意に設定できるため、
操作感覚を向上できる自由度がより広範囲になる。ま
た、操作指令Ｌｓに対するアクチュエータ流量Ｑ（作業
機速度）、およびアクチュエータ駆動圧Ｐ（作業機駆動
力）の各変化率を調整することからも操作性を向上でき
る。さらに、アクチュエータ駆動圧Ｐは、空荷時のアク
チュエータ起動点ｍ1aにおけるアクチュエータ駆動圧Ｐ
1 と、積荷時のアクチュエータ起動点ｍ2aにおけるアク
チュエータ駆動圧Ｐ2 とを通る破線で示すように変化す
るためアクチュエータ付加に対する操作感覚が得られ
る。

【００２５】以上については、図１に示す方向制御弁
７，８によりブームシリンダ３、またはバケットシリン
ダ５を単独に操作した場合の説明であるが、方向制御弁
７によりブームシリンダ３を上昇中に、方向制御弁８に
よりバケットシリンダ５を同時操作する場合について説
明する。方向制御弁８は方向制御弁７に対しタンデム回
路を構成しており、ブリードオフ開口Ａboにはブームシ
リンダ３の負荷圧が背圧として作用している。一般にブ
ームの負荷圧はバケットの負荷圧よりも高いことから、
バケットシリンダ５の起動点はメータイン開始点Ｏmiと
なり、方向制御弁８のメータイン開口量に応じて、操作
指令Ｌｓの増加と共に、バケットシリンダ５に供給され
るアクチュエータ流量Ｑ（バケット速度）が増大する。
このときには、アクチュエータ流量Ｑが最大となる操作
指令ｍb の基準パイロット油圧ｐbと等しくなり、パイ
ロット油圧Ｐboでの操作指令ｍbaでアクチュエータ流量
Ｑが最大となる。

【００２６】図４により、本発明に係る作業機の油圧制
御装置に関する第２実施例（エンジンローアイドル時）
について説明する。方向制御弁７，８については、図７
と同じであるため説明を省略する。コントローラ２０に
は、操作指令Ｌｓに対して一次の増加関数となる基準パ
イロット油圧Ｆ0 に対応する基準パイロット油圧指令が
記憶されている。基準パイロット油圧Ｆ0 は、メータイ
ン開始点Ｏmiではｐmi、ブリードオフ閉止点Ｏboではｐ
boであり、また、基準パイロット油圧Ｆ0 により方向制
御弁７，８を制御するときに、ローアイドルで空荷時の
アクチュエータ起動点ｎ1 と、積荷時のアクチュエータ
起動点ｎ2 とは、計算または測定により予め知られてい
る。

【００２７】（１）第３、４パイロット油圧指令の記憶
方法；コントローラ２０は、次の各処理により第３、４
パイロット油圧Ｆ3 ，Ｆ4 に対応する第３、４パイロッ
ト油圧指令を記憶する。（ｉ）アクチュエータ起動点の
ばらつきが少なくなるように、アクチュエータ起動点ｎ
2 より、所定量だけ小さい設定操作指令アクチュエータ
起動点ｎ2aを設定する。（ii）アクチュエータ起動点ｎ
2 の基準パイロット油圧ｐn2を演算し、これと同じ値を
アクチュエータ起動点ｎ2aにおけるパイロット油圧ｐｎ
a として設定する。（iii)アクチュエータ起動点ｎ2aに
おけるパイロット油圧ｐn2a と、メータイン開始点Ｏmi
におけるパイロット油圧ｐmiと、ブリードオフ閉止点Ｏ
boにおけるパイロット油圧ｐboとを含む、操作指令Ｌｓ
に関する一次増加関数となる第３パイロット油圧Ｆ3 に
対応する第３パイロット油圧指令と、アクチュエータ起
動点ｎ2aにおけるパイロット油圧ｐn2a と、ブリードオ
フ閉止点Ｏboにおけるパイロット油圧ｐboとを含む、操
作指令Ｌｓに関する一次増加関数となる第４パイロット
油圧Ｆ4 に対応する第４パイロット油圧指令とを記憶す
る。なお、基準パイロット油圧Ｆ0 によりタンテムセン
タ弁７，８を制御したときのアクチュエータ流量を二点
鎖線で示す。

【００２８】（２）第３、４パイロット油圧Ｆ3 ，Ｆ4
による制御方法；コントローラ２０が、ポンプ吐出量信
号を入力してローアイドル時であると判断すると、記憶
されている第３、４設定パイロット油圧指令を読み込ん
で、操作指令Ｌｓに対応するパイロット油圧指令を演算
して各比例電磁式制御弁２５〜２８に出力する。比例電
磁式制御弁２５〜２８は、入力したパイロット油圧指令
に応じたパイロット油圧により方向制御弁７，８を制御
する。即ち、作業機２，６は、第３、４パイロット油圧
Ｆ3 ，Ｆ4 により、作業機レバー２１，２２の操作指令
Ｌｓに応じて制御される。

【００２９】図４において、積荷時のアクチュエータ起
動点ｎ2aにおけるパイロット油圧ｐn2a と、空荷時のア
クチュエータ起動点ｎ1aにおけるパイロット油圧ｐn1a
との差をΔｐとし、基準パイロット油圧による空荷時の
アクチュエータ起動点をｎ1，積荷時のアクチュエータ
起動点をｎ2 、第３パイロット油圧Ｆ3 の操作指令に対
する変化率をα、基準パイロット油圧Ｆ0 の操作指令に
対する変化率をβとすると、（ｎ2a−ｎ1a）＝Δｐ／ｔ
ａｎα、（ｎ2 −ｎ1 ）＝Δｐ／ｔａｎβとなる。従っ
て、α＞βであるため、（ｎ2a−ｎ1a）＜（ｎ2 −ｎ1
）となり、第３、４パイロット油圧Ｆ3 ，Ｆ4 で方向
制御弁７，８を制御すると、積荷時のアクチュエータ起
動点ｎ2aと空荷時のアクチュエータ起動点ｎ1aとの差
が、基準パイロット油圧Ｆ0 のときの積荷時のアクチュ
エータ起動点ｎ2 と空荷時のアクチュエータ起動点ｎ1
の差より減少して操作感覚が向上すると共に、積荷時の
アクチュエータ起動点ｎ2aと空荷時のアクチュエータ起
動点ｎ1aは両方共、メータイン開始点Ｏmi方向に移動す
るため操作不感域が減少する。

【００３０】積荷時のアクチュエータ起動点ｎ2aは必要
に応じて任意に設定できると共に、第３パイロット油圧
Ｆ3 を一次関数に限定しなければ空荷時のアクチュエー
タ起動点ｎ1aも必要に応じて任意に設定できるため、操
作感覚を向上できる自由度がより広範囲になる。また、
操作指令Ｌｓに対するアクチュエータ流量Ｑ（作業機速
度）、およびアクチュエータ駆動圧Ｐ（作業機駆動力）
の各変化率を調整することからも操作性を向上できる。
さらに、アクチュエータ駆動圧Ｐは、空荷時のアクチュ
エータ起動点ｎ1aにおけるアクチュエータ駆動圧Ｐ1
と、積荷時のアクチュエータ起動点ｎ2aにおけるアクチ
ュエータ駆動圧Ｐ2 とを通る破線で示すように変化する
ためアクチュエータ付加に対する操作感覚が得られる。

【００３１】以上については、図１に示す方向制御弁
７，８によりブームシリンダ３、またはバケットシリン
ダ５を単独に操作した場合の説明であるが、方向制御弁
７によりブームシリンダ３を上昇中に、方向制御弁８に
よりバケットシリンダ５を同時操作する場合について説
明する。方向制御弁８のブリードオフ開口Ａboにはブー
ムシリンダ３の負荷圧が背圧として作用しているため、
メータイン開始点Ｏmiがバケットシリンダ５の起動点と
なる。そして、方向制御弁８のメータイン開口量に応じ
て、操作指令Ｌｓの増加と共に、バケットシリンダ５に
供給されるアクチュエータ流量Ｑ（バケット速度）が増
大する。このときには、アクチュエータ流量Ｑが最大と
なる操作指令ｎb の基準パイロット油圧ｐnbと等しくな
り、パイロット油圧Ｐboでの、操作指令ｎbaでアクチュ
エータ流量Ｑが最大となる。

【００３２】図５により、本発明に係る作業機の油圧制
御装置に関する第３実施例（エンジンローアイドルでブ
リードオフ閉止点Ｏboを中立点Ｏ方向に移動する場合）
について説明する。方向制御弁７，８については、図７
と同じであるため説明を省略する。コントローラ２０に
は、操作指令Ｌｓに対して一次の増加関数となる基準パ
イロット油圧Ｆ0 に対応する基準パイロット油圧指令が
記憶されている。基準パイロット油圧Ｆ0 は、メータイ
ン開始点Ｏmiではｐmi、ブリードオフ閉止点Ｏboではｐ
boであり、また、基準パイロット油圧Ｆ0 により方向制
御弁７，８を制御するときに、ローアイドルで空荷時の
アクチュエータ起動点ｎ1 と、積荷時のアクチュエータ
起動点ｎ2 とは、計算または測定により予め知られてい
る。

【００３３】（１）第５、６パイロット油圧指令の記憶
方法；コントローラ２０は、次の各処理により第５、６
パイロット油圧Ｆ5 ，Ｆ6 のための第５、６パイロット
油圧指令を記憶する。（ｉ）アクチュエータ起動点のば
らつきが少なくなるように、アクチュエータ起動点ｎ2
より所定量だけ小さい設定操作指令アクチュエータ起動
点ｎ2aを設定する。（ii）アクチュエータ起動点ｎ2 の
基準パイロット油圧ｐn2を演算し、これと同じ値をアク
チュエータ起動点ｎ2aにおけるパイロット油圧ｐｎa と
して設定する。（iii)ブリードオフ閉止点Ｏboより所定
量だけ小さいブリードオフ閉止点Ｏboa が設定される
と、ブリードオフ閉止点Ｏboの基準パイロット油圧ｐbo
を演算し、ブリードオフ閉止点Ｏboa におけるパイロッ
ト油圧ｐboaとして設定する。（iv）アクチュエータ起
動点ｎ2aにおけるパイロット油圧ｐn2a と、メータイン
開始点Ｏmiにおけるパイロット油圧ｐmiとを含む、操作
指令Ｌｓに関する一次増加関数となる第５パイロット油
圧Ｆ5 に対応する第５パイロット油圧指令と、アクチュ
エータ起動点ｎ2aにおけるパイロット油圧ｐn2a と、ブ
リードオフ閉止点Ｏboa におけるパイロット油圧ｐboa
とを含む、操作指令Ｌｓに関する一次増加関数となる第
６パイロット油圧Ｆ6 に対応する第６パイロット油圧指
令とを記憶する。なお、基準パイロット油圧Ｆ0 により
タンテムセンタ弁７，８を制御したときのアクチュエー
タ流量を二点鎖線で示す。

【００３４】（２）第５、６パイロット油圧Ｆ5 ，Ｆ6
による制御方法；コントローラ２０が、ポンプ吐出量信
号を入力してローアイドル時であると共に、ブリードオ
フ閉止点Ｏboの移動信号を入力すると、記憶されている
第５、６パイロット油圧指令を読み込んで、操作指令Ｌ
ｓに対応するパイロット油圧指令を演算して各比例電磁
式制御弁２５〜２８に出力する。比例電磁式制御弁２５
〜２８は、入力したパイロット油圧指令に応じたパイロ
ット油圧により方向制御弁７，８を制御する。即ち、作
業機２，６は、第５、６パイロット油圧Ｆ5 ，Ｆ6 によ
り、作業機レバー２１，２２の操作指令Ｌｓに応じて制
御される。

【００３５】図５において、アクチュエータ起動点ｎ2a
におけるパイロット油圧ｐn2a と、アクチュエータ起動
点ｎ1aにおけるパイロット油圧ｐn1a との差をΔｐと
し、基準パイロット油圧による空荷時のアクチュエータ
起動点をｎ1 ，積荷時のアクチュエータ起動点をｎ2 、
第５パイロット油圧Ｆ5 の操作指令に対する変化率を
α、基準パイロット油圧Ｆ0 の操作指令に対する変化率
をβとすると、（ｎ2a−ｎ1a）＝Δｐ／ｔａｎα、（ｎ
2 −ｎ1 ）＝Δｐ／ｔａｎβとなる。従って、α＞βで
あるため、（ｎ2a−ｎ1a）＜（ｎ2 −ｎ1 ）となり、第
５、６パイロット油圧Ｆ5 ，Ｆ6 で方向制御弁７，８を
制御すると、積荷時のアクチュエータ起動点ｎ2aと空荷
時のアクチュエータ起動点ｎ1aとの差が、基準パイロッ
ト油圧Ｆ0 のときの積荷時のアクチュエータ起動点ｎ2
と空荷時のアクチュエータ起動点ｎ1の差より減少して
操作感覚が向上すると共に、積荷時のアクチュエータ起
動点ｎ2a，空荷時のアクチュエータ起動点ｎ1aは両方
共、メータイン開始点Ｏmi方向に移動するため操作不感
域が減少する。また、ブリードオフ閉止点Ｏboa は、基
準パイロット油圧のときのブリードオフ閉止点Ｏboか
ら、（Ｏbo−Ｏboa ）だけメータイン開始点Ｏmi方向に
移動する。

【００３６】ブリードオフ閉止点Ｏboa 、および積荷時
のアクチュエータ起動点ｎ2aは必要に応じて設定できる
と共に、第５パイロット油圧Ｆ5 を一次関数に限定しな
ければアクチュエータ起動点ｎ1aも必要に応じて設定で
きるため、操作感覚を向上できる自由度が一層広範囲に
なる。また、操作指令Ｌｓに対するアクチュエータ流量
Ｑ（作業機速度）、およびアクチュエータ駆動圧Ｐ（作
業機駆動力）の各変化率を調整することからも操作性を
向上できる。特に、操作指令Ｌｓに対するアクチュエー
タ流量Ｑ（作業機速度）の変化率を、第２実施例のよう
に大きく減少させたくない場合に適用される。さらに、
アクチュエータ駆動圧Ｐは、空荷時のアクチュエータ起
動点ｎ1aにおけるアクチュエータ駆動圧Ｐ1 と、積荷時
のアクチュエータ起動点ｎ2aにおけるアクチュエータ駆
動圧Ｐ2 とを通る破線で示すように変化するためアクチ
ュエータ付加に対する操作感覚が得られる。

【００３７】なお、方向制御弁７によりブームシリンダ
３を上昇中に、方向制御弁８によりバケットシリンダ５
を同時操作する場合については、図４に示す第２実施例
と同様のため説明を省略する。

【００３８】以上、第１〜３実施例では説明を分かり易
くするために各実施例について別々に説明したが、実用
上は、第１〜６パイロット油圧Ｆ1 〜Ｆ6 に対応する各
パイロット油圧指令がコントローラ２０に記憶されてお
り、図６に示すフローチャートにより制御される。即
ち、ステップＳ１で、コントローラ２０がポンプ吐出量
信号と操作指令Ｌｓを入力すると、ステップＳ２で、エ
ンジンが定格回転数かどうかを判断して、エンジン定格
回転数の時にはステップＳ３で、コントローラ２０に記
憶されている第１〜６パイロット油圧指令から第１，２
パイロット油圧指令を選択して、ステップＳ４で、操作
指令Ｌｓに対応するパイロット油圧指令を演算して、ス
テップＳ５で、各比例電磁式制御弁２５〜２８に出力す
る。ステップＳ２で、エンジンが定格回転数以下の時に
は、ステップＳ６で、ブリードオフ閉止点を移動するか
どうかを判断して、移動しない場合はステップＳ６で、
第３，４パイロット油圧指令を選択し、また、ステップ
Ｓ６で、ブリードオフ閉止点を移動する場合はステップ
Ｓ１０で、第５，６パイロット油圧指令を選択して、ス
テップＳ８，９およびステップＳ１１，１２で、ステッ
プＳ４，５と同様にして各比例電磁式制御弁２５〜２８
に出力する。

【００３９】なお、以上の各実施例では、エンジン定格
回転数で積荷時のアクチュエータ起動点ｍ2a，ローアイ
ドルで積荷時のアクチュエータ起動点ｎ2aと、その設定
パイロット油圧ｐm2a ，ｐn2a を設定すると、エンジン
が定格回転数で空荷時のアクチュエータ起動点ｍ1a，ロ
ーアイドルで空荷時のアクチュエータ起動点ｎ1aと、そ
のパイロット油圧ｐm1a ，ｐn1a が一義的に決まる。そ
のため、作業機が空荷であるか、積荷であるかを検出す
る負荷圧センサー２４（図１に示す）は不要である。し
かし、エンジン定格回転数で積荷時のアクチュエータ起
動点ｍ2a，ローアイドルで積荷時のクチュエータ起動点
ｎ2aと、その設定パイロット油圧ｐm2a，ｐn2a とは独
立に、エンジン定格回転数で空荷時のアクチュエータ起
動点ｍ1a，ローアイドルで空荷時のアクチュエータ起動
点ｎ1aと、その設定パイロット油圧ｐm1a ，ｐn1a を設
定して、第１〜６設定パイロット油圧Ｆ1 〜Ｆ6 と同様
な各パイロット油圧指令をコントローラ２０に記憶する
こともできる。このときには、負荷圧センサー２４によ
り作業機が空荷であるか、積荷であるかを検出して、空
荷時のパイロット油圧指令か、積荷時のパイロット油圧
指令のいずれかを選択する必要がある。従って、図６の
ステップＳ１でアクチュエータ負荷圧を追加して読み込
み、ステップＳ２，Ｓ６の次に空荷か、積荷かを判断し
て空荷のパイロット油圧指令か、積荷のパイロット油圧
指令のいずれかを選択するステップが追加される。

【００４０】また、以上の各実施例では、第１〜６パイ
ロット油圧指令をコントローラ２０に記憶して、読み出
すパイロット油圧指令をポンフ吐出量信号に応じて選択
したが、第１〜６パイロット油圧指令の記憶方法で説明
した各処理を、ポンプ吐出量信号、アクチュエータ負荷
圧信号および操作指令Ｌｓを入力する度に演算してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る作業機の油圧制御装置に関する各
実施例の制御回路図である。

【図２】本発明に係る作業機の油圧制御装置を搭載した
荷役車両の前部側面図である。

【図３】本発明に係る作業機の油圧制御装置に関する第
１実施例（エンジン定格回転数の時）の説明図である。

【図４】本発明に係る作業機の油圧制御装置に関する第
２実施例（ローアイドル時）の説明図である。

【図５】本発明に係る作業機の油圧制御装置に関する第
３実施例（ローアイドルで、ブリードオフ閉止点移動
時）の説明図である。

【図６】本発明に係る作業機の油圧制御装置に関する各
実施例のフローチャートを示す図である。

【図７】従来技術における作業機の油圧制御装置の説明
図である。

【符号の説明】

１車体２ブーム３ブームシリンダ４バケットリンク５バケットシリンダ６バケット７第１方向制御弁８第２方向制御弁９油圧ポンプ１０ブリードオフ管路１１パイロットポンプ１２リリーフ弁１３エンジン２０コントローラ２１ブームレバー２２バケットレバー２３ポンプ吐出量センサー２４負荷圧センサー２５〜２８比例電磁式制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業機を駆動するアクチュエータと、ア
クチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、油圧ポン
プとアクチュエータを接続する管路に介設され、アクチ
ュエータに接続されたメータイン開口を開き始めるメー
タイン開始点から、タンクに接続されたブリードオフ開
口を全閉し、油圧ポンプからの流量を全量アクチュエー
タに供給するブリードオフ閉止点まで、スプールのスト
ロークに応じてメータイン開口を増加すると共に、ブリ
ードオフ開口を減少させる方向制御弁と、作業機レバー
の操作量に応じたパイロット油圧を発生し、このパイロ
ット油圧を方向制御弁のパイロット部に供給する比例電
磁式制御弁とを有する作業機の油圧制御装置において、メータイン開始点からブリードオフ閉止点までの操作区
間内の所定の操作指令のときに、操作区間で操作指令の
一次増加関数となる基準パイロット油圧より大きく設定
したパイロット油圧と、メータイン開始点のパイロット
油圧と、ブリードオフ閉止点のパイロット油圧とを含
み、かつ、操作指令の増加関数となるパイロット油圧を
演算して比例電磁式制御弁に出力するコントローラを有
することを特徴とする作業機の油圧制御装置。
【請求項２】請求項１記載の作業機の油圧制御装置に
おいて、所定の操作指令はアクチュエータ起動点であ
り、基準パイロット油圧より所定量だけ大きいパイロッ
ト油圧は、予め知られているアクチュエータ起動点のパ
イロット油圧であることを特徴とする作業機の油圧制御
装置。
【請求項３】油圧ポンプの吐出量を検出するポンプ吐
出量センサー、およびアクチュエータ負荷圧を検出する
負荷圧センサーのうち少なくとも一方を備え、これらセ
ンサーからの検出信号を受けて、ポンプ吐出量やアクチ
ュエータ負荷圧によって異なるアクチュエータ起動点
が、相互に所望量だけ方向制御弁の中立点に近付づくパ
イロット油圧を演算して比例電磁式制御弁に出力するコ
ントローラを有することを特徴とする請求項２記載の作
業機の油圧制御装置。