JPWO2014068973A1 - 液圧制御装置 - Google Patents

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Abstract

液圧制御装置１では、切換弁２６、操作弁３６、第１背圧出力機構４２及び第２シャトル弁４１を備えている。操作弁３６は、操作レバー３７が操作されると操作量に応じた第１出力圧Ｐ０１を出力し、第１背圧出力機構４２は、所定の作動状態を充足すると第１背圧Ｐｂ１を出力する。第１出力圧Ｐ０１は、第１パイロット圧Ｐ１として切換弁２６に入力され、第１背圧Ｐｂ１は、第２パイロット圧Ｐ２として切換弁２６に入力される。切換弁２６は、第１及び第２パイロット圧Ｐ１，Ｐ２の差圧に応じた流量の液圧をブーム用シリンダ７に供給するようになっている。

Description

本発明は、液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給して前記アクチュエータを駆動する液圧制御装置、及びそれを備える建設機械に関する。
油圧ショベル等の建設機械は、複数の油圧アクチュエータを備えており、油圧アクチュエータを駆動させることでブーム、アーム、バケット、旋回装置、及び走行装置等の様々な構成要素を動かして様々な作業等を行うことができるようになっている。建設機械は、これらの油圧アクチュエータを駆動させるべく、例えば特許文献１のような油圧制御装置を備えている。
特許文献１に記載の油圧制御装置は、油圧ポンプを有しており、油圧ポンプから吐出される油圧をアクチュエータに供給することでアクチュエータを駆動するようになっている。油圧制御装置は、切換弁（流量制御機能を含むもの）及び操作弁を有しており、切換弁は、油圧ポンプとアクチュエータとの間に位置している。切換弁は、スプールの位置に応じてアクチュエータに流す油圧の流量を調整するように構成されている。この切換弁には操作弁が繋がっており、操作弁には操作レバーが設けられている。
前記操作レバーと前記切換弁の間には電磁比例制御弁とコントローラが設けられ、このコントローラには前記操作レバーの操作量に応じた操作信号が入力される。コントローラはこれに応じて電磁比例制御弁を駆動することで、前記操作レバーに応じた第１又は第２パイロット圧が出力される。これら２つのパイロット圧は、切換弁に入力されるようになっており、スプールは、入力されるパイロット圧に応じた位置に移動するようになっている。それ故、アクチュエータには、操作レバーの操作量とアクチュエータの負荷圧に応じた流量の油圧が操作レバーの操作方向に応じた方向に供給されるようになっている。
特開昭６４−６５０１号公報
特許文献１に記載の油圧制御装置は、前述するように複数のアクチュエータを備えた油圧機械、例えば建設機械で用いられており、操作、温度及び駆動状態等の作動条件は様々である。例えば、建設機械が低温環境下で使用される場合と高温環境下で使用される場合とでは、アクチュエータに供給される圧液の粘度が異なっており、操作レバーの操作量が同じであってもアクチュエータに供給される圧液の流量が異なる。そのため、低温環境に対応させるべく操作量に対して流れる流量が多くなるように切換弁を設定すると、高温環境下ではアクチュエータの動作に多くの圧液がアクチュエータに流れて衝撃を生じることがある。
また、操作レバーからの操作信号の断線や接続不良、前記電磁比例制御弁のスティックや電線の断線や接続不良、コントローラの作動不良等が発生すると、前記操作レバーを操作しても切換弁を操作することが不可能となる。
また、複数のアクチュエータが建設機械に設けられ、切換弁に圧力補償機構がない場合、複数の操作レバーが操作されたとき、負荷の小さいアクチュエータに流れる流量が過大となるので、負荷の小さい方の切換弁の上流に、操作の種類に応じて選択的に働く絞りを設ける必要がある。なぜなら、複数の操作レバーを操作する場合、負荷の大きさに応じて小さい負荷のアクチュエータの操作レバーの操作量を小さく調整することが求められるが、不慣れなオペレータにとってはこのような操作が困難であるという理由からである。
そこで本発明は、作動状態に応じてアクチュエータに流れる圧液の流量を調整することができる液圧制御装置を提供することを目的としている。
本発明の液圧制御装置は、エンジン又は電動機によって駆動する液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給して前記アクチュエータを駆動する液圧制御装置であって、操作レバーが設けられ、前記操作レバーを操作するとその操作量に応じた圧力の出力圧を出力する操作弁と、所定の作動状態になると背圧を出力する背圧出力機構と、前記操作弁から出力される前記出力圧が第１パイロット圧として入力され且つ前記背圧が第２パイロット圧として入力され、前記第１パイロット圧と第２パイロット圧との差圧に応じた流量の圧液を前記アクチュエータに供給する流量制御弁とを備えるものである。
本発明に従えば、所定の作動状態になると第２パイロット圧として背圧が流量制御弁に入力される。これにより、操作レバーの操作量を変えることなく第１パイロット圧と第２パイロット圧との差圧を作動状態に応じて変更することができる。つまり、操作レバーの操作量を変えることなく、作動状態に応じてアクチュエータに流れる液圧の流量を調整することができる。
上記発明において、前記作動状態には、前記操作レバーの操作状態、前記エンジンの回転数、前記圧液の温度及び前記アクチュエータに作用する負荷のうち少なくとも１つの状態が含まれ、前記背圧出力機構は、前記作動状態に応じた圧力の背圧を出力するようになっていることが好ましい。
上記構成に従えば、作動状態に応じた効率的な運転を実現することができる。
上記発明において、前記流量制御弁及び前記操作弁は、複数の前記アクチュエータに対して前記アクチュエータ毎に設けられており、前記操作レバーの操作状態には、複数の前記操作弁に夫々設けられている前記操作レバーのうち少なくとも２つ以上の前記操作レバーが操作されることが含まれることが好ましい。
上記構成に従えば、複数の操作レバーが操作されたときにいずれかの流量制御弁によってそれに対応するアクチュエータに流れる圧液の流量を調整することができる。例えば、負荷が小さいアクチュエータに流れる圧液の流量を減少させるようにすることで負荷の大きいアクチュエータにも圧液が流れるようになり、負荷の大きいアクチュエータの駆動速度の極端な低下を防ぐことができる。
上記発明において、前記背圧出力機構は、制御装置と電磁制御弁とを有し、前記制御装置は、前記作動状態に応じた指令信号を前記電磁制御弁に出力し、前記電磁制御弁は、入力される前記指令信号に応じた圧力の前記背圧を出力するようになっていることが好ましい。
上記構成に従えば、電磁制御弁を採用しているので、きめ細かく操作性をチューニングすることができる。更に、操作性のチューニング作業を制御装置の設定のみで行うことができるため、液圧制御装置のチューニング作業が容易になり、液圧制御装置の開発時間を短縮することができる。
上記発明において、前記電磁制御弁は、ノーマルクローズド形の弁であることが好ましい。
上記構成に従えば、電磁制御弁に電流が流れない不具合が生じても電磁制御弁が開口したままになることを防ぐことができ、液圧制御装置のフェイルセーフを実現することができる。
上記発明において、入力される２つの入力圧のうち高圧の方を選択して前記流量制御弁に前記第２パイロット圧として出力する高圧選択弁を備え、前記操作弁は、前記操作レバーの操作方向に応じてその操作量に応じた圧力の第１出力圧及び第２出力圧を前記出力圧として夫々出力し、前記流量制御弁には、前記第１パイロット圧として前記第１出力圧が入力され、前記高圧選択弁には、前記第２出力圧と前記背圧とが前記入力圧として入力されるようになっていることが好ましい。
上記構成に従えば、操作レバーを操作して第２出力圧を出力させた場合、背圧に代わって第２出力圧が第２パイロット圧として流量制御弁に入力される。これにより、第２出力圧に応じた流量の液圧を流量制御弁からアクチュエータに供給することができる。
上記発明において、前記背圧出力機構は、前記第１出力圧を圧力源とし、前記第１出力圧を減圧して前記背圧を生成するようになっていることが好ましい。
上記構成に従えば、操作弁の操作レバーが操作されていないときに背圧出力機構から背圧が出力されることを防ぐことができる。これにより、操作弁の操作レバーが操作されていない際に背圧出力機構が誤作動してもスプールが動くことがない。それ故、液圧制御装置のフェイルセーフを実現することができる。更に、電磁比例弁の供給圧力よりも電磁比例弁からの最高出力圧を低く設定することによって、電磁制御弁が最大開度で作動し続けても、流量制御弁をある一定の位置まで移動させてアクチュエータに圧液を供給することができる。これにより、電磁制御弁の故障によって液圧制御装置が作動しない事態を防ぐことができる。
上記発明において、前記電磁制御弁から出力される前記背圧を前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧のうちいずれか一方のパイロット圧として前記流量制御弁に入力する背圧切換弁、を備え、前記操作弁は、前記操作レバーの操作方向に応じて第１出力圧及び第２出力圧のいずれかを前記出力圧として出力し、前記第１出力圧は、前記第１パイロット圧として前記流量制御弁に入力され、前記第２出力圧は、前記第２パイロット圧として前記流量制御弁に入力され、前記背圧切換弁は、前記操作弁から前記第１出力圧が出力されると前記背圧を前記第２パイロット圧として前記流量制御弁に入力し、前記操作弁から前記第２出力圧が出力されると前記背圧を前記第１パイロット圧として切換え弁に入力するようになっていることが好ましい。
上記構成に従えば、電磁制御弁から出力される背圧を背圧切換弁によって前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧として流量制御弁に入力することができる。これにより、電磁制御弁を第１パイロット圧側及び第２パイロット圧側に夫々個別に設ける必要がなくなり、電磁制御弁の数を低減することができ、液圧制御装置の製造コストを低減することができる
上記発明において、前記第１出力圧及び第２出力圧のうち高い方の出力圧を減圧して前記背圧を生成するようになっていることが好ましい。
上記構成に従えば、操作弁の操作レバーが操作されていないときに電磁制御弁から背圧が出力されることを防ぐことができる。これにより、操作弁の操作レバーが操作されていない際に電磁制御弁が誤作動してもスプールが動くことがない。それ故、液圧制御装置のフェイルセーフを実現することができる。更に、電磁制御弁が最大開度で作動し続けても、流量制御弁をある一定の位置まで移動させてアクチュエータに圧液を供給することができる。これにより、電磁制御弁の故障によって液圧制御装置が作動しない事態を防ぐことができる。
本発明によれば、作動条件に応じてアクチュエータに流れる液圧の流量を調整することができる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
本件発明の実施形態の液圧制御装置を備える油圧ショベルを示す側面図である。 第１実施形態の液圧制御装置の液圧回路を示す回路図である。 図２の液圧制御装置の液圧回路の一部分を拡大して示す回路図である。 （ａ）は、ブーム用バルブユニットの操作レバーの操作量の時系列変化を示し、（ｂ）は、ブーム用バルブユニットのスプールの差圧の時系列変化を示し、（ｃ）は、ブーム用シリンダに流れる圧液の流量の時系列変化を示す。 （ａ）は、アーム用バルブユニットの操作レバー３７の操作量の時系列変化を示し、（ｂ）は、アーム用バルブユニットのスプールの差圧ｄｐの時系列変化を示し、（ｃ）は、アーム用シリンダに流れる圧液の流量の時系列変化を示している。 第２実施形態の液圧制御装置の液圧回路を示す回路図である。 第３実施形態の液圧制御装置の液圧回路を示す回路図である。 図７の液圧制御装置の液圧回路の一部分を拡大して示す回路図である。 第４実施形態の液圧制御装置の液圧回路の一部分を拡大して示す回路図である。
以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の第１乃至第４実施形態に係る液圧制御装置１，１Ａ〜１Ｃ及びそれを備える油圧ショベル２の構成を説明する。なお、実施形態における方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、液圧制御御置１，１Ａ〜１Ｃ及び油圧ショベル２の構造に関して、それらの構成の配置及び向き等をその方向に限定することを示唆するものではない。また、以下に説明する液圧制御装置１，１Ａ〜１Ｃ及び油圧ショベル２の構造は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
＜第１実施形態＞
［油圧ショベル］
図１に示すように、建設機械である油圧ショベル２は、先端部に取り付けられたアタッチメント、例えばバケット３によって掘削や運搬等の様々な作業を行うことができるようになっている。油圧ショベル２は、クローラー等の走行装置４を有しており、走行装置４の上に旋回体５が旋回可能に載せられている。旋回体５は、後述する旋回用モータ１０によって旋回駆動可能に構成されており、運転者が搭乗するための運転席５ａが形成されている。
また、旋回体５には、そこから上斜め前方に延在するブーム６が上下方向に揺動可能に設けられている。ブーム６と旋回体５とには、ブーム用シリンダ７が架設されており、ブーム用シリンダ７を伸縮させることで旋回体５に対してブーム６が揺動するようになっている。このように揺動するブーム６の先端部には、そこから下斜め前方に延在するアーム８が前後方向に揺動可能に設けられている。ブーム６とアーム８とには、アーム用シリンダ９が架設されており、アーム用シリンダ９を伸縮させることでブーム６に対してアーム８が揺動するようになっている。更に、アーム８の先端部には、前後方向に揺動可能にバケット３が設けられている。なお、詳しくは説明しないが、バケット３にもバケット用シリンダが設けられており、バケット用シリンダを伸縮させることでバケット３が前後方向に揺動するようになっている。
このように構成される油圧ショベル２は、ブーム用シリンダ７、アーム用シリンダ９及び旋回用モータ１０等のアクチュエータに圧液を供給してそれらを駆動する液圧制御装置１を備えており、後述するような作用効果を奏する。以下では、液圧制御装置１の構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。
［液圧制御装置］
液圧制御装置１は、いわゆるネガティブコントロール式の液圧制御回路で構成されており、液圧ポンプ１１を備えている。液圧ポンプ１１は、エンジンＥに連結されており、このエンジンＥが回転駆動することによって油圧を吐出するように構成されている。また、液圧ポンプ１１は、斜板１１ａを有する可変容量型液圧ポンプが採用されており、斜板１１ａの角度に応じた流量で油圧を吐出するようになっている。このように構成されている液圧ポンプ１１の吐出ポート１１ｂは、主通路１２に繋がっている。
主通路１２には、後述する３つのバルブユニット２１，２２，２３が介在しており、バルブユニット２１，２２，２３の更に下流側には、絞り２４を介してタンク２５が接続されている。また、主通路１２には、絞り２４を迂回するように絞り２４の前後にリリーフ通路１３が繋がれており、リリーフ通路１３には、リリーフ弁１４が設けられている。また、主通路１２には、絞り２４の上流側であって３つのバルブユニット２１，２２，２３の下流側にネガコン通路（ネガティブコントロール通路）１５が接続されている。ネガコン通路１５は、液圧ポンプ１１に設けられるサーボピストン機構１６に繋がっており、このネガコン通路１５を通じて絞り２４により上昇した圧力がネガコン圧Ｐｎとしてサーボピストン機構１６に導かれるようになっている。
サーボピストン機構１６は、サーボピストン１６ａを有しており、サーボピストン１６ａは、ネガコン通路１５を通じて導かれるネガコン圧Ｐｎに応じた位置に移動するようになっている。サーボピストン１６ａは、液圧ポンプ１１の斜板１１ａと連結されており、斜板１１ａはサーボピストン１６ａの位置に応じた角度に傾転するようになっている。具体的には、ネガコン圧Ｐｎが上昇すると、斜板１１ａがその角度を小さくするように傾転して液圧ポンプ１１の吐出流量を減少させ、ネガコン圧Ｐｎが下降すると斜板１１ａがその角度を大きくするように傾転して液圧ポンプ１１の吐出流量を増加させるようになっている。
また、主通路１２には供給通路１７が繋がっており、この供給通路１７を介して吐出された油圧が各アクチュエータ７，９，１０に供給される。供給通路１７は、液圧ポンプ１１の下流側であって３つのバルブユニット２１，２２，２３の上流側において主通路１２から分岐している。供給通路１７もまたその下流側で３つに分岐しており、分岐する各々の通路部１７ａ，１７ｂ，１７ｃには、３つのバルブユニット２１，２２，２３が夫々接続されている。また、３つのバルブユニット２１，２２，２３は、タンク通路１８に繋がっており、このタンク通路１８を介してタンク２５に繋がっている。
これら３つのバルブユニット２１，２２，２３のうち最も上流側にあるブーム用バルブユニット２１は、ブーム用シリンダ７に流す圧液の流れる方向及び流量を制御し、最も下流側に位置するアーム用バルブユニット２３は、アーム用シリンダ９に流す圧液の流れる方向及び流量を制御するようになっている。更に、２つのバルブユニット２１，２３の間に位置する旋回用バルブユニット２２は、旋回体５を旋回させる旋回用モータ１０に流す圧液の流れる方向及び流量を制御するようになっている。これら３つのバルブユニット２１，２２，２３は、駆動するアクチュエータが異なる点を除いて同様の構成及び機能を有している。以下では、ブーム用バルブユニット２１の構成について詳しく説明し、旋回用バルブユニット２２及びアーム用バルブユニット２３の構成については、異なる点について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、旋回用バルブユニット２２及びアーム用バルブユニット２３の機能については、異なる点について主に説明し、ブーム用バルブユニット２１と同一の機能については説明を省略する。
［ブーム用バルブユニット］
ブーム用バルブユニット２１は、圧液の流れる方向及びその流量を制御する切換弁２６を有している。流量制御弁である切換弁２６には、供給通路１７、タンク通路１８、第１給排通路３１及び第２給排通路３２が接続されている。第１給排通路３１は、ブーム用シリンダ７のヘッド側７ａに繋がっており、第２給排通路３２は、ブーム用シリンダ７のロッド側７ｂに繋がっている。また、切換弁２６は、スプール２７を有しており、このスプール２７の位置に応じて圧液の流れる方向及び流量が変わるようになっている。
更に詳細に説明すると、スプール２７は、中立位置Ｍから第１オフセット位置Ｓ１及び第２オフセット位置Ｓ２の方へと移動可能に構成されており、中立位置Ｍでは、主通路１２が連通し、供給通路１７、タンク通路１８、第１給排通路３１及び第２給排通路３２が夫々遮断されている。これにより、ブーム用シリンダ７への油圧の給排が止まり、ブーム６の動きが止まるようになっている。他方、主通路１２が連通することでネガコン圧Ｐｎが高くなり、液圧ポンプ１１の吐出流量が減少する。
中立位置Ｍから第１オフセット位置Ｓ１の方へとスプール２７を移動させると、供給通路１７が第１給排通路３１に繋がり、第２給排通路３２がタンク通路１８に繋がる。これにより、ブーム用シリンダ７のヘッド側７ａに圧液が供給されてブーム用シリンダ７が伸長し、ブーム６が上方に向かって揺動する。他方、主通路１２はスプール２７によって絞られ、やがて遮断されるようになっている。これにより、ネガコン圧Ｐｎが低下し、液圧ポンプ１１の吐出流量が増加する。
また、中立位置Ｍから第２オフセット位置Ｓ２の方へとスプール２７を移動させると、供給通路１７が第２給排通路３２に繋がり、第１給排通路３１がタンク通路１８に繋がる。これにより、ブーム用シリンダ７のロッド側７ｂに圧液が供給されてブーム用シリンダ７が収縮し、ブーム６が下方に向かって揺動する。他方、主通路１２は、スプール２７によって絞られ、やがて遮断されるようになっている。これにより、ネガコン圧Ｐｎが低下し、液圧ポンプ１１の吐出流量が増加する。
このように接続先を切換えるスプール２７には、互いに抗する２つのパイロット圧Ｐ１，Ｐ２が与えられており、これら２つのパイロット圧Ｐ１、Ｐ２の差圧ｄｐに応じた位置にスプール２７が移動するようになっている。即ち、切換弁２６は、２つのパイロット圧Ｐ１、Ｐ２の差圧ｄｐに応じた方向及び流量の圧液をブーム用シリンダ７に供給するようになっている。これら２つのパイロット圧Ｐ１，Ｐ２は、第１パイロット通路３４及び第２パイロット通路３５を通じて導かれるようになっており、第１パイロット通路３４及び第２パイロット通路３５は、操作弁３６に繋がっている。
操作弁３６は、操作レバー３７が設けられており、操作レバー３７の操作量に応じた液圧を操作レバー３７の操作方向に応じた方向に出力するようになっている。即ち、操作弁３６は、操作レバー３７が第１方向（例えば前方）に操作されると操作レバー３７の操作量に応じた第１出力圧Ｐ０１を第１パイロット通路３４に出力し、また操作レバー３７が第２方向（例えば、後方）に操作されると操作レバー３７の操作量に応じた第２出力圧Ｐ０２を第２パイロット通路３５に出力するようになっている。第１パイロット通路３４には、そこに出力された第１出力圧Ｐ０１を検出する第１圧力センサＰＳ１が設けられ、更にその下流側に第１シャトル弁３９が介在している。また、第２パイロット通路３５には、そこに出力された第２出力圧Ｐ０２を検出する第２圧力センサＰＳ２が設けられ、更にその下流側に第２シャトル弁４１が介在している。
第１選択弁である第１シャトル弁３９の下流側と第２シャトル弁４１の上流側には、第１背圧出力機構４２が設けられており、第１背圧出力機構４２は、通路４３を有している。通路４３は、第１シャトル弁３９の下流側に繋がっており、第１電磁比例制御弁４４が設けられている。第１電磁比例制御弁４４は、いわゆるノーマルクローズド形（正比例制御弁）であり、第１パイロット通路３４から導かれた液圧（第１パイロット圧Ｐ１）を圧力源として第１背圧Ｐｂ１に調整して第２シャトル弁４１に出力するようになっている。第２シャトル弁４１は、第１背圧Ｐｂ１及び第２出力圧Ｐ０２のうちいずれか高圧を選択し、その選択された液圧を第２パイロット圧Ｐ２としてスプール２７に与えるようになっている。
また、第２選択弁である第２シャトル弁４１の下流側と第１シャトル弁３９の上流側には、第２背圧出力機構４５が設けられており、第２背圧出力機構４５は、通路４６を有している。通路４６は、第２シャトル弁４１の下流側に繋がっており、第２電磁比例制御弁４７が設けられている。第２電磁比例制御弁４７は、第２パイロット通路３５から導かれた液圧（第２パイロット圧Ｐ２）を圧力源として第２背圧Ｐｂ２に調整して第１シャトル弁３９に出力するようになっている。第１シャトル弁３９は、第２背圧Ｐｂ２及び第１出力圧Ｐ０１のうちいずれか高圧を選択し、その選択された液圧を第１パイロット圧Ｐ１としてスプール２７に与えるようになっている。
このように構成される２つの背圧出力機構４２，４５は、更に制御装置５０を有しており、制御装置５０は、２つの電磁比例制御弁４４，４７に電気的に接続されている。この制御装置５０は、２つの電磁比例制御弁４４，４７に電流（指令信号）を流すようになっており、２つの電磁比例制御弁４４，４７は、この電流に応じた圧力に第１背圧Ｐｂ１及び第２背圧Ｐｂ２を調整するようになっている。
また、制御装置５０は、第１圧力センサＰＳ１及び第２圧力センサＰＳ２に電気的に接続されており、第１出力圧Ｐ０１及び第２出力圧Ｐ０２を取得するようになっている。制御装置５０は、取得した第１出力圧Ｐ０１及び第２出力圧Ｐ０２に基づいて操作レバー３７の操作状態（操作量及び操作方向）を検出し、この操作状態及び液圧制御装置１の作動条件（所定の作動状態）に応じて２つの電磁比例制御弁４４，４７に流す電流を決定するようになっている。この電流の決定方法の詳細については後述するが、所定の作動状態には、例えば、他のバルブユニット２２，２３の作動状態（即ち、他の操作レバー３７の操作状態）、エンジンＥの回転数、油温、及びアクチュエータに作用する負荷が含まれ、エンジンＥの回転数、油温、及びアクチュエータに作用する負荷については、図示しないセンサにより検出されるようになっている。以下では、このように構成される２つの背圧出力機構４２，４５の機能について説明する。
操作レバー３７が操作されて第１出力圧が出力されると、この第１出力圧が第１パイロット圧Ｐ１として第１シャトル弁３９の下流側に導かれる。これにより、スプール２７が第１パイロット圧Ｐ１によって第１オフセット位置Ｓ１の方へと押される。また、第１パイロット圧Ｐ１は、通路４３を介して第１電磁比例制御弁４４に導かれ、第１電磁比例制御弁４４は、この第１パイロット圧Ｐ１を圧力源として制御装置５０からの指令信号に応じた第１背圧Ｐｂ１を出力する。第２シャトル弁４１は、操作弁３６から第２出力圧Ｐ０２が出力されていないので、出力された第１背圧Ｐｂ１を第２パイロット圧Ｐ２として選択し、これがスプール２７に与えられる。
このようにスプール２７に第２パイロット圧Ｐ２を与えることで、第１オフセット位置Ｓ１の方へと押されているスプール２７を第２パイロット圧Ｐ２により中立位置Ｍの方へと押し戻すことができる。そうすると、供給通路１７と第１給排通路３１との間の開度が小さくなり、ブーム用シリンダ７のヘッド側７ａに導かれる液圧の流量を規制することができる。なお、スプール２７は、第１背圧Ｐｂ１が高ければ高いほど中立位置Ｍ側に押し戻され、押し戻される量に応じて前記開度が小さくなってブーム用シリンダ７のヘッド側７ａに導かれる圧液の流量が規制される。つまり、制御装置５０から第１電磁比例制御弁４４に流れる電流を調整することで、操作レバー３７の操作量を変えることなくブーム用シリンダ７のヘッド側７ａに導かれる圧液の流量を調整することができる。また、制御装置５０は、充足する作動条件に応じて第１電磁比例制御弁４４に流す電流を調整してヘッド側７ａに導かれる圧液の流量を調整するようになっている。
他方、操作レバー３７が操作されて第２出力圧が出力されると、この第２出力圧が第２パイロット圧Ｐ２として第２シャトル弁４１の下流側に導かれる。これにより、スプール２７が第２パイロット圧Ｐ２によって第２オフセット位置Ｓ２の方へと押される。また、前述の場合と同様に第２背圧出力機構４５から第２背圧Ｐｂ２が出力される。第１シャトル弁３９は、第２背圧Ｐｂ２を第１パイロット圧Ｐ１として選択し、これがスプール２７に与えられる。これにより、第１オフセット位置Ｓ２の方へと押されているスプール２７を中立位置Ｍの方へと押し戻すことができる。そうすると、供給通路１７と第２給排通路３２との間の開度が小さくなり、ブーム用シリンダ７のロッド側７ｂに導かれる圧液の流量を規制することができる。スプール２７は、第２背圧Ｐｂ２が高ければ高いほど中立位置Ｍ側に押し戻され、押し戻される量に応じて前記開度が小さくなってブーム用シリンダ７のロッド側７ｂに導かれる油圧の流量が規制される。つまり、制御装置５０から第２電磁比例制御弁４７に流れる電流を調整することで、操作レバー３７の操作量を変えることなくブーム用シリンダ７のロッド側７ｂに導かれる圧液の流量を調整することができる。また、制御装置５０は、充足する作動条件に応じて第２電磁比例制御弁４７に流す電流を調整してロッド側７ｂに導かれる圧液の流量を調整するようになっている。
このような機能を有する背圧出力機構４２，４５では、制御装置５０が予め定められた作動条件を充足するか否かを判定する。例えば、油温センサにより検出される油温が予め定められた作動条件（具体的には、第１の所定温度以上）を充足すると制御装置５０が判定すると、制御装置５０は電磁比例制御弁４４，４７に電流を流してブーム用シリンダ７に油圧を流れにくくするようになっている。なお、制御装置５０から各電磁比例制御弁４４，４７に流される電流は、操作弁３６から出力される出力圧Ｐ０１，Ｐ０２に応じて調整されており、出力圧Ｐ０１，Ｐ０２が大きい場合は流す電流を大きくして規制する流量を大きくし、出力圧Ｐ０１，Ｐ０２が小さい場合は流す電流を小さくして規制する流量を抑えるようになっている。このように流量を規制することで、粘度が低い高温環境下においてブーム６の起動動作時にブーム用シリンダ７に多くの圧液が供給されて生じる衝撃を緩和することができる。
逆に、油温センサにより検出された油温が別の作動条件（具体的には、第２の所定温度（＜第１の所定温度）以上）を充足しないと制御装置５０が判定すると、制御装置５０は、第１の所定温度を充足している場合よりも電磁比例制御弁４４，４７に流す電流を小さくし、ブーム用バルブユニット２１からブーム用シリンダ７に圧液を流れやすくする。これにより、粘度が高い低温環境下においてブーム６の起動動作時にブーム用シリンダ７に供給される圧液が少量となりブーム６の動作にもたつきが生じることを解消することができる。
［旋回用バルブユニット］
旋回用バルブユニット２２では、第１給排通路３１及び第２給排通路３２が旋回用モータ１０に接続されている。旋回用モータ１０は、いわゆる液圧モータであり、２つのポート１０ａ，１０ｂを有している。旋回用モータ１０は、圧液が供給されるポート１０ａ，１０ｂに応じて正回転及び逆回転するようになっており、第１ポート１０ａに第１給排通路３１が接続され、第２ポート１０ｂに第２給排通路３２が接続されている。
このように構成される旋回用バルブユニット２２では、スプール２７が中立位置Ｍに位置すると、旋回用モータ１０、第１給排通路３１、第２給排通路３２、リリーフ弁４８およびチェック弁４９によって閉回路が形成される。このとき、旋回体５が慣性によって旋回することにより、旋回用モータ１０にブレーキトルクが発生し、ブレーキトルクがリリーフ弁４８によって調整されつつ、旋回体５の旋回が止まる。スプール２７が第１オフセット位置Ｓ１に位置すると旋回用モータ１０が正回転して旋回体５が旋回し、スプール２７が第２オフセット位置Ｓ２に位置すると旋回用モータ１０が逆回転して旋回体５が旋回するようになっている。
また、旋回用バルブユニット２２では、第１背圧出力機構４２によって旋回用モータ１０の第１ポート１０ａに流れる圧液の流量を規制し、また第２背圧出力機構４５によって第２ポート１０ｂに流れる圧液の流量を規制することができるようになっている。これにより、ブーム用シリンダ７の場合と同様に旋回用モータ１０の初動動作時における衝撃及びもたつきを低減することができる。また、起動動作時に多量の圧液が旋回用モータ１０に流れることを防ぐことができ、省エネルギー化を達成することができる。
更に、旋回用バルブユニット２２では、第１パイロット通路３４に出力される第１出力圧Ｐ０１を検出する第３圧力センサＰＳ３が第１パイロット通路３４に設けられ、第２パイロット通路３５に出力される第２出力圧Ｐ０２を検出する第４圧力センサＰＳ４が第２パイロット通路３５に設けられている。第３圧力センサＰＳ３は、第１シャトル弁３９の上流側に設けられ、第４圧力センサＰＳ４は、第２シャトル弁４１の上流側に設けられている。また、第３圧力センサＰＳ３及び第４圧力センサＰＳ４は制御装置５０に電気的に接続されており、制御装置５０は第３圧力センサＰＳ３及び第４圧力センサＰＳ４から第１出力圧Ｐ０１及び第２出力圧Ｐ０２を取得するようになっている。
このように構成される旋回用バルブユニット２２では、制御装置５０が第３圧力センサＰＳ３及び第４圧力センサＰＳ４から取得する第１出力圧Ｐ０１及び第２出力圧Ｐ０２に基づいて操作レバー３７の操作状態を検出し、この操作状態及び液圧制御装置１の作動条件に応じて２つの電磁比例制御弁４４，４７に流す電流を決定するようになっている。それ故、制御装置５０から電磁比例制御弁４４，４７に夫々流れる電流を調整することで操作レバー３７の操作量を変えることなく旋回用モータ１０に導かれる圧液の流量を調整することができる。
［アーム用バルブユニット］
アーム用バルブユニット２３では、第１給排通路３１及び第２給排通路３２がアーム用シリンダ９のヘッド側９ａ及びロッド側９ｂに夫々繋がっている。アーム用シリンダ９は、そのヘッド側９ａに圧液が供給されると伸長し、ロッド側９ｂに圧液が供給されると収縮するようになっている。
このようにアーム用シリンダ９に接続されているアーム用バルブユニット２３は、そのスプール２７が中立位置Ｍに位置すると、アーム用シリンダ９への圧液の給排を止めてアーム８の動きを止めるようになっている。また、アーム用バルブユニット２３は、スプール２７が第１オフセット位置Ｓ１に位置すると、アーム用シリンダ９のヘッド側９ａに圧液を供給してアーム８を後方（引く側）に揺動させ、スプール２７が第２オフセット位置Ｓ２に位置すると、アーム用シリンダ９のロッド側９ｂに圧液を供給してアーム８を前方（押す側）に揺動させるようになっている。
また、アーム用バルブユニット２３では、第１背圧出力機構４２によってアーム用シリンダ９のヘッド側９ａに流れる圧液の流量を規制し、また第２背圧出力機構４５によってロッド側９ｂに流れる圧液の流量を規制することができるようになっている。これにより、ブーム用シリンダ７の場合と同様にアーム用シリンダ９の起動動作時における衝撃及びもたつきを低減することができる。
更に、アーム用バルブユニット２３では、第１パイロット通路３４にそこに出力される第１出力圧Ｐ０１を検出する第５圧力センサＰＳ５が設けられ、第２パイロット通路３５にそこに出力される第２出力圧Ｐ０２を検出する第６圧力センサｐＳ６が設けられている。第５圧力センサＰＳ５は、第１シャトル弁３９の上流側に設けられ、第６圧力センサＰＳ６は、第２シャトル弁４１の上流側に設けられている。また、第５圧力センサＰＳ５及び第６圧力センサＰＳ６は制御装置５０に電気的に接続されており、制御装置５０は第５圧力センサＰＳ５及び第６圧力センサＰＳ６から第１出力圧Ｐ０１及び第２出力圧Ｐ０２を取得するようになっている。
このように構成されるアーム用バルブユニット２３では、制御装置５０が第５圧力センサＰＳ５及び第６圧力センサＰＳ６から取得する第１出力圧Ｐ０１及び第２出力圧Ｐ０２に基づいて操作レバー３７の操作状態を検出し、この操作状態及び液圧制御装置１の作動条件に応じて２つの電磁比例制御弁４４，４７に流す電流を決定するようになっている。それ故、制御装置５０から電磁比例制御弁４４，４７に夫々流れる電流を調整することで操作レバー３７の操作量を変えることなくアーム用シリンダ９に導かれる圧液の流量を調整することができる。
［液圧制御装置の機能］
液圧制御装置１では、前述のように各バルブユニット２１，２２，２３の操作レバー３７が操作されるとそれの操作方向に応じた出力圧Ｐ０１，Ｐ０２が操作弁３６から出力され、出力圧Ｐ０１，Ｐ０２に応じてスプール２７が移動して各アクチュエータ７，９，１０に液圧が供給されて各アクチュエータ７，９，１０が作動する。操作レバー３７が単独で夫々操作された場合、上述するような起動動作を除いて基本的に制御装置５０から２つの電磁比例制御弁４４，４７に電流が流れないようになっている。即ち、各バルブユニット２１，２２，２３では、第１背圧出力機構４２及び第２背圧出力機構４５による油圧の流量規制が実施されないようになっている。他方、ブーム６を上げるようにブーム用バルブユニット２１の操作レバー３７が操作されている間に、アーム用バルブユニット２３の操作レバー３７が操作された場合、以下のように機能する。
ブーム用バルブユニット２１の操作レバー３７がブーム６を上げるように操作されると、その操作弁３６から第１出力圧Ｐ０１が出力され、この第１出力圧が第１シャトル弁３９を介して第１パイロット圧Ｐ１としてスプール２７に与えられる。また、アーム用バルブユニット２３の操作レバー３７が操作される、例えばアーム８を後方に引くように操作レバー３７が操作されると、アーム用バルブユニット２３の操作弁３６から第１出力圧Ｐ０１が出力され、この第１出力圧Ｐ０１が第１シャトル弁３９を介して第１パイロット圧Ｐ１としてスプール２７に与えられる。このように各操作弁３６から第１出力圧Ｐ０１が出力されると、第１圧力センサＰＳ１及び第５圧力センサＰＳ５で第１出力圧と第５出力圧が検出され、制御装置５０がブーム６を上げる動作とアーム８を引く動作とが同時に実行されていると判断する。
なお、アーム８を前方に押すように操作レバー３７が操作されるときは、アーム用バルブユニット２３の操作弁３６から第２出力圧Ｐ０２が出力され、この第２出力圧Ｐ０２が第２シャトル弁４１を介して第２パイロット圧Ｐ２としてスプール２７に与えられる。この際、第６圧力センサＰＳ６で第２出力圧Ｐ０２が検出され、制御装置５０が第２出力圧を取得して制御装置５０がブーム６を上げる動作とアーム８を前方に押す動作とが同時に実行されていると判断する。
制御装置５０は、ブーム６を上げる動作とアーム８を引く動作とが同時に実行されていると判断すると、アーム用バルブユニット２３の第１電磁比例制御弁４４に電流を流す。この際に流される電流は、アーム用バルブユニット２３の操作レバー３７の操作量に応じており、第１電磁比例制御弁４４から出力される第１背圧Ｐｂ１は、操作レバー３７に応じた圧力となっている。このようにして出力される第１背圧Ｐｂ１は、第２シャトル弁４１を介して第２パイロット圧Ｐ２としてスプール２７に与えられ、これによりアーム用バルブユニット２３のスプール２７が中立位置Ｍ側の方に押し戻され、アーム用シリンダ９に流れる圧液の流量を規制する。
アーム用シリンダ９の引き動作時の負荷は、ブーム用シリンダ７の上げ動作時の負荷に比べて小さく、圧液は負荷の小さいアーム用シリンダ９に流れやすい。それ故、アーム用シリンダ９に流れる圧液の流量を規制することによって、アーム用シリンダ９に圧液が優先的に流れることを防ぎ、以下で説明するようにブーム用バルブユニット２１の操作レバー３７の操作量に応じた圧液がブーム用シリンダ７に流れるようにすることができる。これにより、ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９を各々に対応する操作レバー３７の操作量にほぼ応じた速度で動かすことができる。
以下では、各操作レバー３７の操作量と各アクチュエータ７，９に流れる圧液の流量との関係を図４及び図５を参照しながら更に具体的に説明する。なお、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の縦軸は、ブーム用バルブユニット２１の操作レバー３７の操作量、ブーム用バルブユニット２１のスプールに作用するパイロット圧の差圧ｄｐ、及びブーム用シリンダ７に流れる圧液の流量を夫々示し、横軸は、時間を示している。また、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の縦軸は、アーム用バルブユニット２３の操作レバー３７の操作量、アーム用バルブユニット２３のスプールに作用するパイロット圧の差圧ｄｐ、及びアーム用シリンダ９に流れる油圧の流量を夫々示し、横軸は、時間を示している。
液圧制御装置１では、ブーム用バルブユニット２１の操作レバー３７が図４（ａ）のように一定の速度で操作方向一方（図２で示す右側）に操作されると、ブーム用バルブユニット２１の操作弁３６から一定の速度で上昇する第１出力圧Ｐ０１が出力される。この際、操作弁３６から第２出力圧Ｐ０２が出力されず、また第１背圧機構からも第１背圧Ｐｂ１が出力されない。それ故、スプール２７に作用する差圧ｄｐの絶対値が第１パイロット圧Ｐ１に対応し、図４（ｃ）の（イ）のように操作レバー３７の操作量に応じて一様に増加する。
同時にアーム用バルブユニット２３の操作レバー３７を図５（ａ）のように一定速度で操作方向一方（図２で示す右側）に操作すると、アーム用バルブユニット２３の操作弁３６から一定の速度で上昇する第１出力圧Ｐ０１が出力されて第１パイロット圧Ｐ１としてアーム用バルブユニット２３のスプール２７に与えられる。例えば、第１パイロット圧Ｐ１だけがスプール２７に作用する場合、第１パイロット圧Ｐ１に抗する圧力がスプール２７に作用しないので、スプール２７に作用する差圧ｄｐは、図５（ａ）及び（ｂ）の実線のようにアーム用バルブユニット２３の操作弁３６から操作量に応じて一定の速度で増加する。そうすると、ブーム用シリンダ７の負荷に対してアーム用シリンダ９の負荷の方が小さいためにアーム用シリンダ９の方に圧液が優先的に流れる（図４（ｃ）及び図５（ｃ）の（ロ）参照）。
液圧制御装置１では、アーム用バルブユニット２３に関して、第１出力圧Ｐ０１が第１シャトル弁３９の下流側に導かれることで第１背圧出力機構４２から第１背圧Ｐｂ１が出力されて、この第１背圧Ｐｂ１が第２パイロット圧Ｐ２としてスプール２７に与えられる。第１背圧Ｐｂ１は、上述の通り、制御装置５０からの電流に応じて出力されるようになっており、制御装置５０は、予め定められた設定に基づいて電流を流すようになっている。本実施形態では、制御装置５０からの電流は、アーム用バルブユニット２３の操作レバー３７の操作量に応じて設定されており、スプール２７にかかる差圧ｄｐが図５（ｂ）の一点鎖線のようになるように設定されている。
このように電流を設定することで、液圧制御装置１では、ブーム用バルブユニット２１及びアーム用バルブユニット２３の操作レバー３７を同時に操作しても、ブーム用シリンダ７及びアーム用シリンダ９に流れる圧液の流量を図４（ｃ）（ハ）及び図５（ｃ）（ハ）のように操作レバー３７の操作量に対応してほぼ一定の流量配分とすることができる。
このように機能する液圧制御装置１では、操作量に応じた流量の圧液を各アクチュエータ７，９，１０に供給することができるので、操作性が向上する。また、液圧制御装置１では、第１背圧出力機構４２及び第２背圧出力機構４５によって各アクチュエータ７，９，１０に供給する液圧の流量を規制することができる。これら第１背圧出力機構４２及び第２背圧出力機構４５では、制御装置５０から各電磁比例制御弁４４，４７に流す電流に応じて規制する流量を調整することができる。それ故、第１背圧Ｐｂ１及び第２背圧Ｐｂ２の調整を制御装置５０から電磁比例制御弁４４，４７に流す電流の設定を変えるだけで行うことができる。従って、パイロット式の制御弁を採用した場合のようなチューニング（開口面積を変更したスプールを何本も用意して、順次これを取り替えて試験を行い、最適開口面積を決定する作業）を必要とせず、液圧制御装置１の開発時間を短縮することができる。
なお、前述では、ブーム用バルブユニット２１及びアーム用バルブユニット２３の操作レバー３７が同時に操作されている場合について説明したが、ブーム６を上げるようにブーム用バルブユニット２１の操作レバー３７が操作されている際に旋回用バルブユニット２２の操作レバー３７が操作された場合も、液圧制御装置１が同様の動きをする。即ち、ブーム用バルブユニット２１及び旋回用バルブユニット２２の操作レバー３７が同時に操作されると、旋回用モータ１０に流れる油圧の流量が規制され、アーム用バルブユニット２３の場合と同様の作用効果を奏する。なお、詳しい内容については、前述の記載を参照し、その説明を省略する。
このような構成を有する液圧制御装置１では、背圧出力機構４２，４５の電磁比例制御弁４４，４７にノーマルクローズ形の弁が採用されている。それ故、制御装置５０から各電磁比例制御弁４４，４７に電流を流すことができないという不具合が生じたり、電磁比例制御弁４４，４７の可動部が異物等により固着して作動不良となった場合においても、意図しない位置にスプール２７が動くことがない。それ故、液圧制御装置１において、フェイルセーフが達成されている。また、背圧出力機構４２，４５の圧力源が操作弁３６の出力圧Ｐ０１，Ｐ０２であるので、操作弁３６の操作レバー３７が操作されていない中立状態では、各電磁比例制御弁４４，４７が誤作動してもスプール２７が動くことがない。この点でも、液圧制御装置１においてフェイルセーフが達成されている。
更に、各電磁比例制御弁４４，４７は、第１及び第２パイロット圧Ｐ１，Ｐ２を圧力源としており、各々から出力する第１及び第２背圧Ｐｂ１，Ｐｂ２が第１及び第２パイロット圧Ｐ１，Ｐ２よりも低くなるように構成されている。即ち、各電磁比例制御弁４４，４７の最大開度が１００％未満、例えば７０％以下、更に好ましくは５０％以下になるように構成されている。このように構成することで、電磁比例制御弁４４，４７の故障により最大開度で作動し続けてもスプール２７を中立位置Ｍから各オフセット位置Ｓ１，Ｓ２の方向にある一定の位置まで移動させてアクチュエータ７，９，１０に液圧を供給することができる。これにより、電磁比例制御弁４４，４７の故障又は制御装置５０の故障によって液圧制御装置１が作動しない事態を防ぐことができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態の液圧制御装置１Ａは、第１実施形態の液圧制御装置１と構成が類似している。以下では、第２実施形態の液圧制御装置１Ａの構成については、第１実施形態の液圧制御装置１と異なる点について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。後述する第３実施形態及び第４実施形態の液圧制御装置１Ｂ，１Ｃについても同様である。
液圧制御装置１Ａは、ポジティブコントロール方式の液圧制御回路で構成されており、主通路１２Ａが絞り２４を介することなくタンク２５に直接接続されている。また、液圧制御装置１Ａでは、サーボピストン機構１６にポジコン通路１５Ａを介して図示しないパイロットポンプが接続されており、ポジコン通路１５Ａに電磁弁１９が介在している。
電磁弁１９は、電磁制御弁であり、図示しないパイロットポンプから吐出された液圧を電磁弁１９に流れる電流に応じた圧力に減圧してポジコン圧ｐｐとして出力するようになっている。このようにして出力されたポジコン圧ｐｐは、サーボピストン機構１６に導かれ、サーボピストン１６ａは、このポジコン圧ｐｐに応じた位置に移動するようになっている。これにより、斜板１１ａがポジコン圧ｐｐに応じた角度に傾転する。
このように構成される電磁弁１９は、制御装置５０に接続されており、制御装置５０は、各圧力センサＰＳ１〜６から取得する出力圧に基づいて電磁弁１９に流す電流を決定している。例えば、制御装置５０は取得する出力圧に応じた電流、即ち出力圧が大きいとそれに応じた大きな電流を電磁弁１９に流し、出力圧が小さいとそれに応じた小さな電流を電磁弁１９に流すようになっている。つまり、制御装置５０は、操作レバー３７の操作量に応じた電流を電磁弁１９に流し、その操作量に応じた流量の液圧を液圧ポンプ１１から出力させるようになっている。
このように構成される液圧制御装置１Ａは、ポジティブコントロール方式の液圧制御回路を適用している点による作用効果を除いて、第１実施形態の液圧制御装置１と同様の作用効果を奏する。
＜第３実施形態＞
第３実施形態の液圧制御装置１Ｂは、図７に示すように３つのバルブユニット２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂを備えており、各バルブユニット２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂは、背圧出力機構６０を有している。各背圧出力機構６０は、第１シャトル弁３９及び第２シャトル弁４１に接続され、更に液圧制御装置１Ｂに備わるパイロットポンプ６１に並列して接続されている。パイロットポンプ６１は、定容量型液圧ポンプであり、背圧出力機構６０に定量の圧液を供給するようになっている。
背圧出力機構６０は、図８に示すように電磁比例制御弁６２と背圧切換弁６３とを有している。電磁比例制御弁６２は、いわゆるノーマルクローズ形の正比例制御弁である。電磁比例制御弁６２は、パイロットポンプ６１の吐出圧を圧力源としており、パイロットポンプ６１から吐出された圧液を減圧して背圧ｐｂに調整するようになっている。電磁比例制御弁６２は、背圧切換弁６３に接続されており、調整した背圧ｐｂを背圧切換弁６３に出力するようになっている。
背圧切換弁６３は、スプール６３ａを備えており、スプール６３ａの位置に応じて電磁比例制御弁６２から出力される圧液の流れる方向を切替えるようになっている。具体的に説明すると、背圧切換弁６３は、第１シャトル弁３９の入力ポートの片側及び第２シャトル弁４１の入力ポートの片側に接続されており、スプール６３ａは、中立位置Ｍ１から第１オフセット位置Ｓ１１及び第２オフセット位置Ｓ１２に移動可能に構成されている。スプール６３ａが中立位置Ｍ１から第１オフセット位置Ｓ１１の方に移動すると、電磁比例制御弁６２の出力ポートと第２シャトル弁４１の入力ポートの片側とが背圧切換弁６３を介して接続されて背圧ｐｂが第２シャトル弁４１の入力ポートの片側に導かれる。他方、スプール６３ａが中立位置Ｍ１から第２オフセット位置Ｓ１２の方に移動すると、電磁比例制御弁６２の出力ポートと第１シャトル弁３９の入力ポートの片側とが背圧切換弁６３を介して接続されて背圧ｐｂが第１シャトル弁３９の入力ポートの片側に導かれる。そして、スプール６３ａが中立位置Ｍ１に戻ると、電磁比例制御弁６２の出力ポートと第１シャトル弁３９の入力ポートの片側及び第２シャトル弁４１の入力ポートの片側との間が遮断されるようになっている。
このように移動するスプール６３ａは、互いに抗する２つのパイロット圧ｐ３，ｐ４を受圧しており、２つのパイロット圧ｐ３，ｐ４の差圧に応じた位置に移動するようになっている。これにより、背圧切換弁６３は、２つのパイロット圧ｐ３，ｐ４の差圧に応じた方向に電磁比例制御弁６２からの圧液を流すようになっている。
このようにして構成されている背圧出力機構６０は、操作レバー３７が第１方向に操作されて操作弁３６から第１出力圧Ｐ０１が出力されると、この第１出力圧Ｐ０１が第３パイロット圧ｐ３としてスプール６３ａに入力される。この際、操作弁３６からは第１出力圧Ｐ０１だけが出力されており、第４パイロット圧ｐ４は略ゼロである。それ故、スプール６３ａは、第１オフセット位置Ｓ１１の方へと移動し、電磁比例制御弁６２の出力ポートが背圧切換弁６３を介して第２シャトル弁４１の入力ポートの片側と接続される。これにより、電磁比例制御弁６２から出力される背圧ｐｂは背圧切換弁６３を介して第２シャトル弁４１の入力ポートの片側に導かれる。
第２シャトル弁４１では、第２出力圧Ｐ０２及び背圧ｐｂのいずれか高い方を選択するようになっているが、第２出力圧Ｐ０２が略ゼロであるので第２シャトル弁４１では背圧ｐｂが選択される。選択された背圧ｐｂは、第２パイロット圧Ｐ２として方向制御弁２６のスプール２７に与えられる。第１シャトル弁３９では、スプール６３ａが第１オフセット位置Ｓ１１の方へと移動することで電磁比例制御弁６２の出力ポートと第１シャトル弁３９の入力ポートの片側との間が遮断されるので、第１出力圧Ｐ０１が選択され、第１出力圧Ｐ０１が第１パイロット圧Ｐ１として方向制御弁２６のスプール２７に与えられる。
他方、操作レバー３７が第２方向に操作されて操作弁３６から第２出力圧Ｐ０２が出力された場合、第２出力圧Ｐ０２が第４パイロット圧ｐ４としてスプール６３ａに導かれる。この際、第３パイロット圧ｐ３は略ゼロであるので、スプール６３ａは第２オフセット位置Ｓ１２の方へと移動し、電磁比例制御弁６２の出力ポートが背圧切換弁６３を介して第１シャトル弁３９の入力ポートの片側に接続される。接続されることで電磁比例制御弁６２からの背圧ｐｂが背圧切換弁６３を介して第１シャトル弁３９の入力ポートの片側に導かれる。そして、第１シャトル弁３９では背圧ｐｂが選択され、背圧ｐｂが第１パイロット圧Ｐ１として方向制御弁２６のスプール２７に与えられる。第２シャトル弁４１では第２出力圧Ｐ０２が選択され、第２出力圧Ｐ０２が第２パイロット圧Ｐ２として方向制御弁２６のスプール２７に与えられる。
このように背圧出力機構６０では、操作弁３６からの各出力圧Ｐ０１，Ｐ０２に抗する背圧ｐｂをスプール２７に与えて各アクチュエータ７，９，１０への液圧の流量を規制するようになっており、規制される流量は背圧ｐｂに応じて決まり、背圧出力機構６０は、背圧ｐｂを調整すべく制御装置５０Ｂを有している。
制御装置５０Ｂは、電磁比例制御弁６２に電流を流し、流す電流を制御することによって背圧ｐｂを調整するようになっている。更に具体的に説明すると、制御装置５０Ｂは、充足する作動条件に応じて電磁比例制御弁６２に流す電流を制御し、充足する作動条件に応じた背圧ｐｂを電磁比例制御弁６２から出力させるようになっている。これにより、第１実施形態の液圧制御装置１と同様に各アクチュエータ７，９，１０に流れる圧液の流量を作動条件に合わせて規制することができる。
このようにして構成される液圧制御装置１Ｂでは、背圧切換弁６３を設けることで、背圧ｐｂを調圧するための電磁比例制御弁を第１パイロット圧側及び第２パイロット圧側に夫々個別に設ける必要がなくなる。これにより、各バルブユニット２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂにおける電磁比例制御弁６２の数を低減することができ、液圧制御装置１Ｂの製造コストを低減することができる。
第３実施形態の液圧制御装置１Ｂは、その他、第１実施形態の液圧制御装置１と同様の作用効果を奏する。
＜第４実施形態＞
第４実施形態の液圧制御装置１Ｃは、第３実施形態の液圧制御装置１Ｂと構成が類似しており、電磁比例制御弁６２が操作弁３６から出力される出力圧Ｐ０１，Ｐ０２を圧力源としている点で異なっている。具体的に説明すると、図９に示すように、液圧制御装置１Ｃの背圧出力機構６０Ｃは、第３シャトル弁６４を有しており、第３シャトル弁６４は、操作弁３６の第１出力圧Ｐ０１，と第２出力圧Ｐ０２のうち高圧側を、電磁比例制御弁６２に供給する。
このように構成されている液圧制御装置１Ｃでは、電磁比例制御弁６２の圧力源が操作弁３６の出力圧Ｐ０１，Ｐ０２であるので、操作弁３６の操作レバー３７が操作されていない中立状態では、電磁比例制御弁６２が誤作動してもスプール２７が動くことがない。この点でも、液圧制御装置１Ｃにおいてフェイルセーフが達成されている。
第４実施形態の液圧制御装置１Ｃは、その他、第３実施形態の液圧制御装置１Ｂと同様の作用効果を奏する。
＜その他の形態＞
第１及び第２実施形態の液圧制御装置１，１Ａでは、第１背圧出力機構４２及び第２背圧出力機構４５の圧力源が操作弁３６の出力圧Ｐ０１，Ｐ０２であったが、必ずしもその必要はない。例えば、操作弁３６に圧液を供給するパイロットポンプを第１背圧出力機構４２及び第２背圧出力機構４５の入口に直接繋げて、このパイロットポンプを圧力源としてもよい。また、第１背圧出力機構４２及び第２背圧出力機構４５は、必ずしも２つ共に設けられている必要はなく、どちらか一方だけを備えていてもよい。更に、電磁比例制御弁４４，４７は、ノーマルクローズ形であることが好ましいが、ノーマルオープン形の電磁逆比例制御弁（電流を多く流れるほど、出力圧力が低下するタイプの電磁比例制御弁）であってもよい。
また、第１乃至第４実施形態の液圧制御装置１，１Ａ〜１Ｃで駆動するアクチュエータ７，９，１０は、上述するものに限定されず、バケット用シリンダ、ステアリング用シリンダ、又は走行駆動用モータであってもよい。また、液圧ポンプ１１は、必ずしも可変容量型のポンプである必要はなく、固定容量型のポンプであってもよい。更に、使用される圧液は、油に限定されず、水やその他の液体であってもよい。
また、第１乃至第４実施形態の液圧制御装置１，１Ａ〜１Ｃでは、ネガティブコントロール方式の液圧制御回路が適用された場合について説明したが、そのような方式の液圧制御回路に限らず、ポジティブコントロール方式の液圧制御回路に適用しても良く、スプールを用いる全てのタイプのコントロール弁を有する液圧制御回路に適用可能である。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
１，１Ａ〜１Ｃ 液圧制御装置
２ 油圧ショベル
７ ブーム用シリンダ
９ アーム用シリンダ
１０ 旋回用モータ
１１ 液圧ポンプ
１６ サーボピストン機構
２１ ブーム用バルブユニット
２２ 旋回用バルブユニット
２３ アーム用バルブユニット
２６ 切換弁
２７ スプール
３６ 操作弁
３７ 操作レバー
３９ 第１シャトル弁
４１ 第２シャトル弁
４２ 第１背圧出力機構
４４ 第１電磁比例制御弁
４５ 第２背圧出力機構
４７ 第２電磁比例制御弁
５０，５０Ｂ 制御装置
６０ 背圧出力機構
６１ パイロットポンプ
６２ 電磁比例制御弁
６３ 背圧切換弁
６４ 第３シャトル弁

Claims (9)

  1. エンジン又は電動機によって駆動する液圧ポンプから吐出される圧液をアクチュエータに供給して前記アクチュエータを駆動する液圧制御装置であって、
    操作レバーが設けられ、前記操作レバーを操作するとその操作量に応じた圧力の出力圧を出力する操作弁と、
    所定の作動状態になると背圧を出力する背圧出力機構と、
    前記操作弁から出力される前記出力圧が第１パイロット圧として入力され且つ前記背圧が第２パイロット圧として入力され、前記第１パイロット圧と第２パイロット圧との差圧に応じた流量の圧液を前記アクチュエータに供給する流量制御弁と、
    を備える、液圧制御装置。
  2. 前記作動状態には、前記操作レバーの操作状態、前記エンジンの回転数、前記圧液の温度及び前記アクチュエータに作用する負荷のうち少なくとも１つの状態が含まれ、
    前記背圧出力機構は、前記作動状態に応じた圧力の背圧を出力するようになっている、請求項１に記載の液圧制御装置。
  3. 前記流量制御弁及び前記操作弁は、複数の前記アクチュエータに対して前記アクチュエータ毎に設けられており、
    前記操作レバーの操作状態には、複数の前記操作弁に夫々設けられている前記操作レバーのうち少なくとも２つ以上の前記操作レバーが操作されることが含まれる、請求項２に記載の液圧制御装置。
  4. 前記背圧出力機構は、制御装置と電磁制御弁とを有し、
    前記制御装置は、前記作動状態に応じた指令信号を前記電磁制御弁に出力し、
    前記電磁制御弁は、入力される前記指令信号に応じた圧力の前記背圧を出力するようになっている、請求項２又は３に記載の液圧制御装置。
  5. 前記電磁制御弁は、ノーマルクローズド形の弁である、請求項４に記載の液圧制御装置。
  6. 入力される２つの入力圧のうち高圧の方を選択して前記流量制御弁に前記第２パイロット圧として出力する高圧選択弁を備え、
    前記操作弁は、前記操作レバーの操作方向に応じてその操作量に応じた圧力の第１出力圧及び第２出力圧を前記出力圧として夫々出力し、
    前記流量制御弁には、前記第１パイロット圧として前記第１出力圧が入力され、
    前記高圧選択弁には、前記第２出力圧と前記背圧とが前記２つの入力圧として入力されるようになっている、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の液圧制御装置。
  7. 前記背圧出力機構は、前記第１出力圧を圧力源とし、前記第１出力圧を減圧して前記背圧を生成するようになっている、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の液圧制御装置。
  8. 前記電磁制御弁から出力される前記背圧を前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧のうちいずれか一方のパイロット圧として前記流量制御弁に入力する背圧切換弁、を備え、
    前記操作弁は、前記操作レバーの操作方向に応じて第１出力圧及び第２出力圧のいずれかを前記出力圧として出力し、
    前記第１出力圧は、前記第１パイロット圧として前記流量制御弁に入力され、
    前記第２出力圧は、前記第２パイロット圧として前記流量制御弁に入力され、
    前記背圧切換弁は、前記操作弁から前記第１出力圧が出力されると前記背圧を前記第２パイロット圧として前記流量制御弁に入力し、前記操作弁から前記第２出力圧が出力されると前記背圧を前記第１パイロット圧として切換え弁に入力するようになっている、請求項４に記載の液圧制御装置。
  9. 前記電磁制御弁は、前記第１出力圧及び第２出力圧のうち高い方の出力圧を減圧して前記背圧を生成するようになっている、請求項８に記載の液圧制御装置。
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