JPH07317706A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的大慣性のアクチュエータを含む建設機
械の油圧回路において、複合操作性およびエネルギ効率
の低下を防止する油圧回路を得る。 【構成】 アクチュエータは、大慣性の旋回用３２と小
慣性のブームおよびアーム用３４、３６とからなり、方
向切換弁は、大慣性用のオープンセンタ型６０と小慣性
用のクローズドセンタ型３４、３６とからなり、方向切
換弁６０のバイパス通路６０ａには、タンクライン５４
に連通する圧油バイパスライン６２を接続すると共に、
このライン上に圧力補償付流量制御弁６４と圧力発生手
段６６とを設け、さらに制御弁６４には、その開方向に
この制御弁の上流側圧力を信号ライン６４ａを介して印
加すると共に、閉方向には小慣性アクチュエータ３４、
３６の最大負荷圧力を信号ライン４２、４４、高圧選択
手段４８、信号ライン５０を介して印加し、そして可変
容量ポンプ１０の流量制御機構１０ａには圧力発生手段
６６の上流側圧力を信号ライン６８を介して印加するよ
うに構成する。

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、
特に比較的大慣性のアクチュエータを含む油圧回路に係
り、さらにこのような回路における複合操作性およびエ
ネルギ効率の向上を達成することができる油圧回路の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の油圧回路は、ロードセン
シング回路として構成することが好適であり、このよう
な回路は一般に公知である。

【０００３】図４は、この種の油圧回路を示すものであ
る。なお、図示例においては２つのアクチュエータ系統
のみが示されている。しかるに、図４においては、ネガ
ティブ制御可変容量ポンプ１０のポンプライン１２から
の吐出圧油を、それぞれの分岐ポンプライン１４、１
６、方向切換弁２０、２２およびアクチュエータライン
２６、２８を介して、それぞれのアクチュエータ３２、
３４へパラレルに給排する油圧回路が示されている。そ
こで、前記各方向切換弁（クローズドセンタ型）２０、
２２の入口には、それぞれ流量制御弁３８、４０を設
け、そしてこれらに対して、その閉方向には当該流量制
御弁３８、４０の出口側油路１４ａ、１６ａの圧力をそ
れぞれの信号ライン３８ａ、４０ａを介して印加すると
共に、開方向には当該方向切換弁２０、２２で発生する
アクチュエータ３２、３４の負荷圧力をそれぞれの信号
ライン４２、４４を介して印加する。一方、可変容量ポ
ンプ１０の流量制御機構１０ａには、前記負荷圧力の中
の高い方の圧力を高圧選択手段４８および信号ライン５
０を介して導入するよう構成されている。なお、図中の
参照符号５２はリリーフ弁、５４はタンクラインをそれ
ぞれ示す。

【０００４】従って、このような構成によれば、一般的
に、各方向切換弁２０、２２を操作すると、その開度に
見合ったポンプ油量が、それぞれのアクチュエータ３
２、３４へ供給される。しかも、この油量は、各アクチ
ュエータ３２、３４の負荷圧力が変動しても常に一定に
保持される。このように、この種の油圧回路において
は、アクチュエータの駆動速度が、方向切換弁の操作量
に比例して設定されると共に、この速度が負荷圧力の変
動に拘らず常に一定に保持されるので、油圧回路すなわ
ち機械の操作性、特に複合操作性を大幅に向上すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の油圧回路は、特にこの回路内に比較的大慣性のアク
チュエータが含まれている場合に、以下に述べるような
難点を有していた。

【０００６】すなわち、前記従来の油圧回路（図４参
照）においては、例えばアクチュエータ３２、３４がそ
れぞれ大慣性の旋回用および小慣性のブーム用である場
合に、これら両アクチュエー３２、３４を同時操作（複
合操作）すべく両方向切換弁２０、２２を、例えば同時
にハーフレバー操作する場合（なお、この場合、ポンプ
１０の吐出能力は両アクチュエータ３２、３４を同時駆
動するに十分な能力を有するものとする）を想定する
と、ポンプ吐出圧力が漸次上昇する。これにより、先ず
ブームアクチュエータ３４の駆動圧力（例えば１３０ｂ
ａｒ）では、ブームアクチュエータ３４が駆動し、次い
で旋回アクチュエータ３２の駆動圧力（例えば２５０ｂ
ａｒ）では、旋回アクチュエータ３２が駆動される。

【０００７】また、例えば、大慣性旋回アクチュエータ
３２を微速制御する場合に、その起動時に、先ず方向切
換弁２０を左方へ操作してポンプ１０からの吐出圧油を
流量制御弁３８および前記方向切換弁２０を介してアク
チュエータ３２へ供給してこれを駆動し、その後これを
減速すべく方向切換弁２０をやや中立位置に戻してその
開口絞り通路の面積を減少させる場合を想定すると、こ
の場合には、前記絞り通路２０ａの差圧が増大するの
で、油路１４ａの圧力に比較して信号ライン４２の圧力
が相対的に低下し、従って流量制御弁３８はその閉方向
に移動し、この結果ポンプ１０からアクチュエータ３２
へ供給される圧油量が減少する。すなわち、アクチュエ
ータ３２が減速される。

【０００８】しかるに、前述のような操作の場合に、前
記従来の油圧回路においては、アクチュエータ３２は、
それ自体の大慣性によってその状態を維持し、もしくは
その運動を継続し続けようとすることから、前者（複合
操作）においては、所定の駆動圧力に上昇してもアクチ
ュエータ３２は即時には起動することはなく、またこれ
に基因して回路内には高圧が発生する。また、後者にお
いては、アクチュエータ３２への圧油供給量が減少して
も、アクチュエータ３２は即座には減速することなく、
またこれに基因して回路内には異常圧が生じて、キャビ
ティションおよびハンティングが繰返し発生する。そし
て、その高圧時には、リリーフ弁５２がしばしば作動し
て、圧油が無駄に消費されていた。

【０００９】このため、前記従来の油圧回路において
は、いずれの場合にも前記高圧もしくは異状圧発生のた
めに操作性が低下すると共に、前記圧油消費のためにエ
ネルギ効率が低下する。また、特に前者の場合には、大
慣性アクチュエータ３２の前記起動遅れのために、すな
わち定常駆動までの間は、低負荷圧力（小慣性）側のブ
ームアクチュエータ３４が、その駆動圧力とポンプ吐出
圧力との間の差圧（２５０−１３０＝１２０ｂａｒ）を
流量制御弁４０の圧損として無駄に消費するため、さら
にエネルギ効率が低下する等の難点を有していた。

【００１０】そこで、本発明の目的は、比較的大慣性の
アクチュエータを含む建設機械の油圧回路において、複
合操作性およびエネルギ効率の低下を防止することがで
きる油圧回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る建設機械の油圧回路は、１つの比較的
大慣性のアクチュエータと１つもしくは複数の比較的小
慣性のアクチュエータとからなり、これらのアクチュエ
ータに対して、それぞれネガティブ制御可変容量ポンプ
からの吐出圧油を、分岐ポンプライン、方向切換弁およ
びアクチュエータラインを介してパラレルに給排する建
設機械の油圧回路において、前記大慣性アクチュエータ
用の方向切換弁はバイパス通路を有するオープンセンタ
型に形成し、一方前記小慣性アクチュエータ用の方向切
換弁はクローズドセンタ型に形成し、前記オープンセン
タ型方向切換弁の前記バイパス通路にはタンクラインに
連通する圧油バイパスラインを接続すると共に、この圧
油バイパスライン上に上流側から順に圧力補償付流量制
御弁と圧力発生手段とを設け、前記圧力補償付流量制御
弁には、その開方向に当該制御弁の上流側圧力を印加す
ると共に、閉方向に前記クローズドセンタ型方向切換弁
で発生する前記小慣性アクチュエータの負荷圧力および
／またはその中の最大負荷圧力およびばね圧を印加し
て、前記圧力発生手段の上流側圧力を介して前記ネガテ
ィブ制御可変容量ポンプを制御するよう構成することを
特徴とする。

【００１２】前記の油圧回路において、オープンセンタ
型方向切換弁は、そのバイパス絞り通路を、フルストロ
ーク操作位置においても絞り連通状態に形成することが
できる。

【００１３】また、最も一般的には、大慣性アクチュエ
ータは旋回アクチュエータによって、そして小慣性アク
チュエータはブーム、アームおよび／またはその他のア
クチュエータによって構成することができる。

【００１４】

【作用】本発明においては、ネガティブ制御可変容量ポ
ンプは、小慣性アクチュエータ用クローズドセンタ型方
向切換弁に連動すると共に、大慣性アクチュエータ用オ
ープンセンタ型方向切換弁にも従属する圧力補償付流量
制御弁を介して制御される。従って、本発明によれば、
大、小慣性アクチュエータの同時駆動時等においてもこ
れら各アクチュエータが円滑にかつ損失なく駆動するこ
とが可能となる。すなわち、従来のこの種の油圧回路の
難点であった複合操作性およびエネルギ効率の低下を防
止することができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明に係る建設機械の油圧回路の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。なお、説明の便宜上、図４に示す従来の構造と同一
の構成部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省
略する。

【００１６】先ず、本発明に係る油圧回路のアクチュエ
ータ系統の配列は、前記従来の油圧回路の場合と同様の
構成からなる。そこで、本実施例においては、３つのア
クチュエータ系統からなるものを示す。すなわち、図１
において、油圧回路は、基本的には、ネガティブ制御可
変容量ポンプ１０のポンプライン１２からの吐出圧油
を、それぞれの分岐ポンプライン１４、１６、１８、方
向切換弁６０、２２、２４およびアクチュエータライン
２６、２８、３０を介して、それぞれのアクチュエータ
３２、３４、３６へパラレルに給排するよう構成されて
いる。なお、ここで、前記アクチュエータは、１つの比
較的大慣性の、最も一般的には旋回用のアクチュエータ
３２と、１つもしくは複数（図示の実施例では２つ）の
比較的小慣性の、例えばブームおよびアーム用のアクチ
ュエータ３４、３６とから構成されている。

【００１７】しかるに、本実施例においては、このよう
な構成において、先ず前記方向切換弁は、大慣性の前記
旋回アクチュエータ３２用の方向切換弁６０は、バイパ
ス通路６０ａを有するオープンセンタ型に形成され、ま
た小慣性の前記ブームおよびアームアクチュエータ３
４、３６用の方向切換弁２２、２４は、通常のクローズ
ドセンタ型に形成される。そして、これらの方向切換弁
６０および２２、２４は、それぞれパラレルに接続され
ている。さらに、オープンセンタ型方向切換弁６０の前
記バイパス通路６０ａには、一方にタンクライン５４に
連通する圧油バイパスライン６２ａを接続し、この下流
側圧油バイパスライン６２ａに圧力発生手段６６を設
け、他方のポンプライン１２に接続する方向切換弁６０
の上流側の圧油バイパスライン６２に圧力補償付流量制
御弁６４を設けている。なお、圧力補償付流量制御弁６
４は、破線で示すように、方向切換弁６０の下流側の圧
油バイパスライン６２ａで圧力発生手段６６の上流側に
設けても良い。そして、前記圧力補償付流量制御弁６４
には、その開方向にこの制御弁６４の上流側圧力を信号
ライン６４ａを介して印加すると共に、閉方向には、ク
ローズドセンタ型方向切換弁２２、２４で発生する小慣
性アクチュエータ３４、３６の負荷圧力の中の最大負荷
圧力（小慣性アクチュエータが１つの場合はその負荷圧
力）を信号ライン４２、４４および高圧選択手段４８、
信号ライン５０を介しておよびこれに加えてばね６４ｂ
の圧力を印加する。さらにまた、可変容量ポンプ１０の
流量制御機構１０ａには、圧力発生手段６６の上流側圧
力、すなわち下流側圧油バイパスライン６２ａの圧力を
信号ライン６８を介して印加するように構成する。ま
た、図中の参照符号５２はリリーフ弁、５４はタンクラ
インをそれぞれ示す。

【００１８】次に、前記構成からなる本発明の油圧回路
の動作につき説明する。先ず初めに、全ての方向切換弁
６０、２２、２４が中立位置にある状態では、クローズ
ドセンタ型方向切換弁２２、２４の信号ライン４２、４
４は、それぞれタンクライン５４、５４に接続されてい
るので、信号ライン５０の圧力は低圧に保持されてい
る。従って、圧力補償付流量制御弁６４は、信号ライン
６４ａを介して印加される圧油バイパスライン６２の圧
力により開放状態に維持されているので、下流側圧油バ
イパスライン６２ａの圧力、すなわち信号ライン６８の
圧力はポンプライン１２の高圧に保持され、この高圧が
可変容量ポンプ１０の流量制御機構１０ａに導かれ、制
御圧力が高圧のときポンプ吐出流量を減少させるネガテ
ィブ制御により可変容量ポンプ１０の吐出流量はミニマ
ムに維持される。

【００１９】前記の状態において、例えば小慣性のブー
ムアクチュエータ３４を微速駆動すべく、そのクローズ
ドセンタ型方向切換弁２２を、例えばハーフレバー位置
まで、図において左方へ操作すると、ポンプ１０からの
吐出圧油は、ポンプライン１２、分岐ポンプライン１
６、そして前記方向切換弁２２の絞り通路２２ａを経
て、アクチュエータライン２８へ供給される。しかる
に、この時、前記圧油圧力、すなわちアクチュエータ３
４の負荷圧力は、信号ライン４２、高圧選択手段４８、
信号ライン５０を介して、圧力補償付流量制御弁６４を
閉じる方向へ作用する。従って、圧力補償付流量制御弁
６４は、信号ライン６８、流量制御機構１０ａを介し
て、ポンプ１０の吐出流量を増大する方向に制御する。
この結果、ポンプ１０の吐出流量は、前記絞り通路２２
ａでの差圧が常に一定となるように、つまりアクチュエ
ータ３４への供給油量がその負荷圧力の如何に拘らず常
に一定となるように自動的に調整される。すなわち、ア
クチュエータ３４は、その負荷圧力の変動に拘らず常に
一定速度で単独操作される。

【００２０】さらに、前記単独操作状態において、大慣
性の旋回アクチュエータ３２を同時駆動（複合操作）す
べく、その方向切換弁６０を、例えばハーフレバー位置
まで、図において左方へ操作すると、図２に示すハーフ
レバー位置における油圧シンボル図から分かるように、
圧油バイパスライン６２は、絞り通路６０ｂを介して下
流側圧油バイパスライン６２ａにも、また絞り通路６０
ｃを介してアクチュエータライン２６にも平行して接続
される。従って、この状態では、圧力補償付流量制御弁
６４での流量制御に加え、絞り通路６０ａでも絞られる
ので、下流側圧油バイパスライン６２ａへ流れる圧油量
は、ブームアクチュエータ３４の単独操作時よりも減少
し、これにより信号ライン６８の圧力が低下して、流量
制御機構１０ａを介してネガティブ制御により可変容量
ポンプ１０の吐出流量が増加し、この増加圧油分は旋回
アクチュエータ３２を駆動しようとする。

【００２１】しかるに、この時、アクチュエータ３２
は、その慣性が大きいので直ちには駆動せず、従ってポ
ンプライン１２の圧力は前記ポンプの吐出流量増加によ
り上昇しようとする。しかし、前記吐出流量増加分は、
圧力補償付流量制御弁６４によるものではなく、方向切
換弁６０のバイパス通路６０ａ面積の減少によるもので
あるので、下流側の圧油バイパスライン６２ａへのバイ
パス流量はポンプライン１２の圧力上昇に伴って増加す
ることができ、この結果ポンプ吐出流量は減少する。す
なわち、ポンプライン１２の圧力が異常に上昇すること
はない。言換えれば、両アクチュエータ３４、３２の複
合操作時には、ブームアクチュエータ３４が作動しつつ
この作動圧力が旋回アクチュエータ３２にも作用し、こ
の結果旋回アクチュエータ３２がゆっくりと、しかも円
滑に駆動する。すなわち、両アクチュエータ３２、３４
は、その操作性およびエネルギ効率が低下することはな
い。

【００２２】なお、大負荷アクチュエータ３２の単独操
作時には、このアクチュエータ３２は、通常のネガティ
ブ制御に従い、オープンセンタ型方向切換弁６０を介し
てセンタバイパスブリードオフ制御されるので、円滑に
かつ損失なく駆動されることは明らかである。

【００２３】このように、本発明に係る油圧回路によれ
ば、そのネガティブ制御可変容量ポンプを、小慣性アク
チュエータ用クローズドセンタ型方向切換弁に連動する
と共に、大慣性アクチュエータ用オープンセンタ型方向
切換弁にも従属する圧力補償付流量制御弁を介して制御
するように構成したことにより、大・小慣性アクチュエ
ータの同時駆動時等にも、これら各アクチュエータを円
滑にかつ損失なく駆動することができる。すなわち、従
来のこの種の油圧回路の難点であった複合操作性および
エネルギ効率の低下を確実に防止することができる。

【００２４】次に、図３に、本発明に係る油圧回路の別
の実施例を示す。本実施例は、そのオープンセンタ型方
向切換弁７０のバイパス絞り通路７０ｂを、この弁のフ
ルストローク操作位置においても絞り連通状態に設定す
るよう形成したものである。このことは、一般に旋回ア
クチュエータ３２は、ブーム、アーム等、その他アクチ
ュエータ３４、３６とは異なり、高速駆動を必要としな
いので、このように形成することにより、信号ライン６
８（図１参照）の信号圧力を常に所定の圧力に維持し、
旋回アクチュエータ３２への最大供給油量（最大駆動速
度）を、他のアクチュエータ３４、３６のそれに比較し
て低減するように構成することができる。

【００２５】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る建設
機械の油圧回路は、１つの比較的大慣性のアクチュエー
タと１つもしくは複数の比較的小慣性のアクチュエータ
とからなり、これらのアクチュエータに対して、それぞ
れネガティブ制御可変容量ポンプからの吐出圧油を、分
岐ポンプライン、方向切換弁およびアクチュエータライ
ンを介してパラレルに給排する建設機械の油圧回路にお
いて、前記大慣性アクチュエータ用の方向切換弁はバイ
パス通路を有するオープンセンタ型に形成し、一方前記
小慣性アクチュエータ用の方向切換弁はクローズドセン
タ型に形成し、前記オープンセンタ型方向切換弁の前記
バイパス通路にはタンクラインに連通する圧油バイパス
ラインを接続すると共に、この圧油バイパスライン上に
上流側から順に圧力補償付流量制御弁と圧力発生手段と
を設け、前記圧力補償付流量制御弁には、その開方向に
当該制御弁の上流側圧力を印加すると共に、閉方向に前
記クローズドセンタ型方向切換弁で発生する前記小慣性
アクチュエータの負荷圧力および／またはその中の最大
負荷圧力およびばね圧を印加して、前記圧力発生手段の
上流側圧力を介して前記ネガティブ制御可変容量ポンプ
を制御するよう構成したことにより、ネガティブ制御可
変容量ポンプを、小慣性アクチュエータ用クローズドセ
ンタ型方向切換弁に連動すると共に、大慣性アクチュエ
ータ用オープンセンタ型方向切換弁にも従属する圧力補
償付流量制御弁を介して制御することができ、大・小慣
性アクチュエータの同時駆動時等にも、これら各アクチ
ュエータを円滑にかつ損失なく駆動することが可能とな
る。

【００２７】すなわち、本発明によれば、従来のこの種
の油圧回路において発生していた複合操作性およびエネ
ルギ効率の低下を確実に防止することができる。また、
本発明の油圧回路は、比較的簡単に構成し得る利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械の油圧回路の一実施例を
示す油圧系統図である。

【図２】図１に示す油圧回路の大慣性（旋回）アクチュ
エータ用オープンセンタ型方向切換弁のハーフレバー位
置における油圧シンボル図である。

【図３】図１に示す油圧回路の大慣性（旋回）アクチュ
エータ用オープンセンタ型方向切換弁の別の実施例を示
す油圧シンボル図である。

【図４】従来の建設機械の油圧回路の構成例を示す油圧
系統図である。

【符号の説明】

１０ 可変容量ポンプ １０ａ 流量制御機構 １２ ポンプライン １４、１６、１８ 分岐ポンプライン ２２、２４ クローズドセンタ型方向切換弁 ２２ａ 絞り通路 ２６、２８、３０ アクチュエータライン ３２ 大慣性（旋回）アクチュエータ ３４ 小慣性（ブーム）アクチュエータ ３６ 小慣性（アーム）アクチュエータ ４２、４４ 信号ライン ４８ 高圧選択手段 ５０ 信号ライン ５２ リリーフ弁 ５４ タンクライン ６０ オープンセンタ型方向切換弁 ６０ａ バイパス通路 ６０ｂ、６０ｃ 絞り通路 ６２ 圧油バイパスライン ６２ａ 下流側の圧油バイパスライン ６４ 圧力補償付流量制御弁 ６４ａ 信号ライン ６６ 圧力発生手段 ７０ オープンセンタ型方向切換弁 ７０ａ バイパス通路 ７０ｂ 絞り通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１５Ｂ 11/05 Ａ 8512−3Ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの比較的大慣性のアクチュエータと
   １つもしくは複数の比較的小慣性のアクチュエータとか
   らなり、これらのアクチュエータに対して、それぞれネ
   ガティブ制御可変容量ポンプからの吐出圧油を、分岐ポ
   ンプライン、方向切換弁およびアクチュエータラインを
   介してパラレルに給排する建設機械の油圧回路におい
   て、 前記大慣性アクチュエータ用の方向切換弁はバイパス通
   路を有するオープンセンタ型に形成し、一方前記小慣性
   アクチュエータ用の方向切換弁はクローズドセンタ型に
   形成し、 前記オープンセンタ型方向切換弁の前記バイパス通路に
   はタンクラインに連通する圧油バイパスラインを接続す
   ると共に、この圧油バイパスライン上に上流側から順に
   圧力補償付流量制御弁と圧力発生手段とを設け、 前記圧力補償付流量制御弁には、その開方向に当該制御
   弁の上流側圧力を印加すると共に、閉方向に前記クロー
   ズドセンタ型方向切換弁で発生する前記小慣性アクチュ
   エータの負荷圧力および／またはその中の最大負荷圧力
   およびばね圧を印加して、前記圧力発生手段の上流側圧
   力を介して前記ネガティブ制御可変容量ポンプを制御す
   るよう構成することを特徴とする建設機械の油圧回路。
2. 【請求項２】 オープンセンタ型方向切換弁は、そのバ
   イパス絞り通路を、フルストローク操作位置においても
   絞り連通状態に形成してなる請求項１記載の建設機械の
   油圧回路。
3. 【請求項３】 大慣性アクチュエータは旋回アクチュエ
   ータであり、小慣性アクチュエータはブーム、アームお
   よび／またはその他のアクチュエータである請求項１記
   載の建設機械の油圧回路。