建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路
【課題】１台の油圧ポンプで複数のコントロールバルブを駆動する油圧アクチュエータの駆動回路において、各コントロールバルブの要求流量が変化した場合であっても、作動油供給流量を不足させない駆動回路を提供する。
【解決手段】２つの油圧アクチュエータ群に圧油を供給する容量可変の油圧ポンプ１と、レギュレータ１３と、油圧ポンプから吐出した圧油を入力し一定の流量比に分流して出力する分流弁２と、分流弁から分流した２系統の油路２ａ，２ｂにおいて、圧油の方向と流量を各々制御して前記各油圧アクチュエータ群に供給する２台のコントロールバルブユニット５，６とを備え、各コントロールバルブユニットの要求流量をそれぞれ取り込む検出油路と、検出油路で取り込んだ各要求流量の高値を選択する選択手段と、選択手段で選択された最大要求流量を満たすように、油圧ポンプの吐出流量を制御するレギュレータとを備えた。
【解決手段】２つの油圧アクチュエータ群に圧油を供給する容量可変の油圧ポンプ１と、レギュレータ１３と、油圧ポンプから吐出した圧油を入力し一定の流量比に分流して出力する分流弁２と、分流弁から分流した２系統の油路２ａ，２ｂにおいて、圧油の方向と流量を各々制御して前記各油圧アクチュエータ群に供給する２台のコントロールバルブユニット５，６とを備え、各コントロールバルブユニットの要求流量をそれぞれ取り込む検出油路と、検出油路で取り込んだ各要求流量の高値を選択する選択手段と、選択手段で選択された最大要求流量を満たすように、油圧ポンプの吐出流量を制御するレギュレータとを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路に係り、特に、１台の油圧ポンプから吐出される作動油を複数のコントロールバルブに供給する建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械は、例えばアームの駆動や走行のために数多くの油圧アクチュエータを備えていて、これらの油圧アクチュエータを動作させるために、複数台のコントロールバルブと油圧ポンプとを備えている。
【０００３】
これら複数のコントロールバルブを駆動する油圧ポンプの単一化と小型軽量化及びコストの低減を目的として、いわゆるネガティブコントロール機能を備えた油圧アクチュエータの駆動回路がある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この駆動回路は、容量可変ポンプの吐出圧に応動してポンプ傾転角を変化させるレギュレータと、このポンプに並列に接続した複数のコントロールバルブユニットにポンプの吐出流体である作動油を分流する分流弁と、各コントロールバルブユニットからタンクへ還流する作動油の還流量に応じた圧力を取り出す回路と、これらの回路圧力の差圧に応じて分流比を変化させるように前記分流弁を駆動する手段と、前記回路圧力の合成圧に応じてレギュレータのポンプ傾転角調整を補正する手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２２９００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した油圧アクチュエータの駆動回路は、コントロールバルブユニットからタンクへ還流する作動油の圧力に応動して分流弁の分流比を変化させるとともに、レギュレータによるポンプ傾転角調整を補正する手段とを備えたので、常にコントロールバルブユニットに必要流量が供給されるように分流比が変化し、油圧ポンプの吐出量もトータルな必要流量に応じて変化している。このため、１台のポンプで複数のコントロールバルブユニットを効率よく駆動でき、上述した目的が達成できる。
【０００７】
しかしながら、この油圧アクチュエータの駆動回路は、コントロールバルブユニットからタンクへ還流する作動油の圧力に応動して分流弁の分流比を決定するため、各コントロールバルブの要求流量が変化した場合に分流弁の応答性が悪く、作動油供給流量が不足して、操作性や作業効率を低下させるおそれがあるという問題があった。また、分流弁を構成するスプールを各コントロールバルブユニットからの検出圧力で摺動させることにより分流比を制御するため、油圧回路が複雑になるとともに、分流弁自体のコストも高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、１台の油圧ポンプで複数のコントロールバルブを駆動する油圧アクチュエータの駆動回路において、各コントロールバルブの要求流量が変化した場合であっても、作動油供給流量を不足させないポンプ吐出流量制御手段を備えた油圧アクチュエータの駆動回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、建設機械の作業機を駆動する少なくとも１つのアクチュエータからなる第１油圧アクチュエータ群及び第２油圧アクチュエータ群と、前記油圧アクチュエータ群に圧油を供給する容量可変の油圧ポンプと、前記油圧ポンプのポンプ傾転角を変化させるレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出した圧油を入力し一定の流量比に分流して出力する分流弁と、前記分流弁から分流した２系統の油路において、圧油の方向と流量を各々制御して前記各油圧アクチュエータ群に供給する２台のコントロールバルブとを備えた建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路であって、前記各コントロールバルブの要求流量をそれぞれ取り込む２系統の検出油路と、前記各検出油路で取り込んだ各要求流量の最大値を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された最大要求流量を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する前記レギュレータとを備えたものとする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記建設機械の駆動を指令する操作レバー装置と、前記操作レバー装置の操作量に応じて前記各コントロールバルブのスプールを駆動させる２系統の制御油回路とを備え、前記検出油路は、前記各制御油回路の圧力を取り出す２系統の油路であり、前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか高圧側の油路を出力側に連通させるシャトル弁と、前記シャトル弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポジコン制御型の前記レギュレータとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
更に、第３の発明は、第１の発明において、前記検出油路は、前記各コントロールバルブからセンタバイパスを介してタンクへ還流する圧油の還流量に応じた圧力を取り出す２系統の油路であり、前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか低圧側の油路を出力側に連通させる最小圧選択弁と、前記最小圧選択弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するネガコン制御型の前記レギュレータとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記最小圧選択弁は、前記各コントロールバルブから前記各センターバイパスを介して前記タンクへ還流する２系統の油路における圧力を弁駆動圧として、前記２系統の油路のうち低圧側の油路を選択する切替弁であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分流比固定の分流弁を用いるとともに、各コントロールバルブの最大要求流量を検出し、この最大要求流量に応じてポンプ吐出流量を制御するので、各コントロールバルブの要求流量が変化した場合であっても、作動油供給流量の不足を発生させることはない。この結果、操作性や作業効率を向上させることができる。また、分流弁を制御する油圧回路が省略できるので簡略化された駆動回路となり、コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。
【図２】本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。
図１において、この油圧駆動回路は、図示しないエンジン等によって駆動される油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出された圧油を常に一定の流量比に分流する分流弁２と、油圧ポンプから吐出された圧油が供給され、図示しないブーム、アーム等の建設機械の作業機をそれぞれ駆動する第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２と、油圧ポンプ１から分流弁２を介してそれぞれ第１及び第２油圧アクチュエータ群３−１，３−２，４−１，４−２に供給される圧油の方向及び流量を制御する第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２と、第１流量制御スプール５−１と５−２とからなる第１コントロールバルブユニット５と、第２流量制御スプール６−１と６−２とからなる第２コントロールバルブユニット６と、第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２と、最小圧選択弁１２と、レギュレータ１３とを備えている。
【００１７】
油圧ポンプ１は可変容量機構として例えば斜板１ａを有している。この斜板１ａをレギュレータ１３で操作して、その傾転角を調整することにより油圧ポンプ１の容量（押しのけ容積）を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。
【００１８】
油圧ポンプ１の吐出側には、吐出油路１ｂの一端側が接続され、吐出油路１ｂの他端側は、分流弁２の入力側に接続されている。分流弁２の出力側の一方には第１分流油路２ａの一端側が接続され、第１分流油路２ａの他端側はコントロールバルブユニット５に接続されている。また、分流弁２の出力側の他方には第２分流油路２ｂの一端側が接続され、第２分流油路２ｂの他端側はコントロールバルブユニット６に接続されている。
【００１９】
分流弁２は、例えば入力ポートから分岐した２つの油路に設けた固定絞りの下流にあるスプールの移動により油路の開口面積を変化させることで、２つの油路の圧力を等しくする機構を有しており、これにより２つの出力ポートの分流比を１：１に保つことができる（例えば実開昭６３−１４５００１などに開示される）。
【００２０】
第１及び第２コントロールバルブユニット５，６は、その内部に第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２を有していて、これらの流量制御スプールは、それぞれが第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２の操作によって生じるパイロット油の圧力によりその位置を切換える制御がなされている。具体的には、第１操作レバー７−１，７−２の操作量に応じたパイロット油を制御油回路である第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを介して第１流量制御スプール５−１，５−２の受圧部へ供給している。同様に、第２操作レバー８−１，８−２の操作量に応じたパイロット油を制御油回路である第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介して第２流量制御スプール６−１，６−２の受圧部へ供給している。
【００２１】
第１流量制御スプール５−１，５−２及び第２流量制御スプール６−１，６−２が動くことにより、第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２に供給される圧油の方向及び流量が制御され、これらの油圧アクチュエータが駆動制御される。
【００２２】
第１及び第２流量制御スプール５−１，５−２，６−１，６−２はいずれもセンタバイパス型の切換弁である。第１流量制御スプール５−１と５−２のセンタバイパス油路は、直列に接続されていて、第１流量制御スプール５−２のセンタバイパス油路の排出側には、一端をタンク１１に開口した第１排出油路５ａの他端が接続されている。第１排出油路５ａには、分岐部が設けられていて、この分岐部には、第１還流油路５ｂの一端側が接続され、第１還流油路５ｂの他端側は、最小選択弁１２の一方の入力ポート１２ｅに接続されている。この分岐部とタンク１１側の開口部との間に還流する油路の圧力を取り出すための第１オリフィス９が設けられている。
【００２３】
同様に、第２流量制御スプール６−１と６−２のセンタバイパス油路は、直列に接続されていて、第２流量制御スプール６−２のセンタバイパス油路の排出側には、一端をタンク１１に開口した第２排出油路６ａの他端が接続されている。第２排出油路６ａには、分岐部が設けられていて、この分岐部には、第２還流油路６ｂの一端側が接続され、第２還流油路６ｂの他端側は、最小圧選択弁１２の他方の入力ポート１２ｆに接続されている。この分岐部とタンク１１側の開口部との間に還流する油路の圧力を取り出すための第２オリフィス１０が設けられている。
【００２４】
選択手段としての最小圧選択弁１２は、２個の入力ポート１２ｅ、１２ｆと１個の出力ポート１２ａとを有する２位置切換弁である。入力ポート１２ｅには、内部油路１２ｄの一端側が接続されていて、内部油路１２ｄの他端側は、内部スプール１２ｂの下部側に接続されている。一方、入力ポート１２ｆには、内部油路１２ｃの一端側が接続されていて、内部油路１２ｃの他端側は、内部スプール１２ｂの上部側に接続されている。入力ポート１２ｅと１２ｆの圧力差によって、内部スプール１２ｂの位置を切換可能としている。出力ポート１２ａには、駆動油路１２ｇの一端側が接続され、駆動油路１２ｇの他端側は、レギュレータ１３に接続されている。
【００２５】
レギュレータ１３は、ばね付き単動シリンダタイプのアクチュエータであって、ボトム室に配設されたばね部材１３ｃによってロッド室側に押しつけられるピストンロッド１３ｂと、ピストンシリンダのロッド室側に形成され圧油が流入する油室１３ａと、ピストンロッド１３ｂの駆動量に応じて油圧ポンプ１の傾転角を変更させる斜板１ａとを備えている。
【００２６】
次に、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態における動作について説明する。
図１において、レギュレータ１３内のピストンロッド１３ｂは、油圧ポンプ１の傾転角を制御していて、ピストンロッド１３ｂが右に動くと、油圧ポンプ１の傾転角が大きくなり、ポンプ吐出流量は増加し、左に動くと油圧ポンプ１の傾転角が小さくなり、ポンプ吐出流量は減少する。
【００２７】
ピストンロッド１３ｂの駆動量は、ばね部材１３ｃと油室１３ａに流入した圧油の圧力との大小によって制御されている。このため、油室１３ａの圧力が下がると、ピストンロッド１３ｂが右に動くとともにポンプ吐出流量は上がり、油室１３ａの圧力が上がると、ピストンロッド１３ｂが左に動くとともにポンプ吐出流量は下がることになる。換言すると、油室１３ａへ供給する圧油の圧力を上昇させれば、ポンプ吐出流量を下げることができ、油室１３ａへ供給する圧油の圧力を下降させれば、ポンプ吐出流量を上げることができる。
【００２８】
油圧ポンプ１から吐出される圧油は、分流弁２を介して第１及び第２コントロールバルブユニット５，６に供給される。分流弁２の分流比は固定であるため、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６には一定の流量比の圧油が供給されている。
【００２９】
ここで、第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２を何も操作しない場合は、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２は中立位置にあるため、供給された圧油はセンタバイパスを介してそのまま、第１排出油路５ａ及び第２排出油路６ａを流れる。
【００３０】
一方、第１操作レバー７−１，７−２，及び／又は第２操作レバー８−１，８−２を操作すると、操作した操作レバーに応じて、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び／又は第２流量制御スプール６−１，６−２が駆動し、油圧ポンプ１から供給された圧油は、第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び／又は第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２に供給される。このとき第１排出油路５ａ及び第２排出油路６ａには、いずれの油圧アクチュエータ群にも供給されなかった余剰分の圧油と、供給された油圧アクチュエータからの戻り油が流れることになる。この際、上述した第１オリフィス９と第２オリフィス１０が作用し、還流する圧油の流量に応じた圧力がこれらのオリフィス９，１０の上流側で形成される。
【００３１】
第１還流油路５ｂ及び第２還流油路６ｂには、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６それぞれのタンク１１への還流体である圧油が満たされている。第１排出油路５ａ及び／又は第２排出油路６ａを流れる圧油の還流量が大きいときには、第１還流油路５ｂ及び／又は第２還流油路６ｂ内の圧力は高くなり、第１排出油路５ａ及び／又は第２排出油路６ａを流れる圧油の還流量が小さいときには、第１還流油路５ｂ及び／又は第２還流油路６ｂ内の圧力は低くなる。
【００３２】
また、この圧油の還流量が多いこと、つまり第１還流油路５ｂ及び／又は第２還流油路６ｂ内の圧力が高いことは、いずれの油圧アクチュエータ群にも供給されなかった余剰流量が多いことと同義であり、第１及び／又は第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量に対して油圧ポンプ１の吐出流量が過剰であることを示している。
逆に、この圧油の還流量が少ないことは、第１及び／又は第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量に対して油圧ポンプ１の吐出流量が不足していることを示している。
【００３３】
ここで、例えば、油圧ポンプ１からの圧油が供給されている状態において、第１コントロールバルブユニット５の要求流量が、第２コントロールバルブユニット６の要求流量より多い場合を想定すると、第１排出油路５ａを流れる圧油の還流量が、第２排出油路６ａを流れる圧油の還流量より少ないため、第２還流油路６ｂの圧力が第１還流油路５ｂの圧力より高くなる。この結果、最小圧選択弁２２においては、内部油路１２ｃの圧力が内部油路１２ｄの圧力より高くなり、内部スプール１２ｂを上方から下方へ移動させ、第１還流油路５ｂを駆動油路１２ｇと連通させる。
【００３４】
逆に、第２コントロールバルブユニット６の要求流量が、第１コントロールバルブユニット５の要求流量より多い場合は、第２還流油路６ｂを駆動油路１２ｇと連通させる。つまり、最小圧選択弁１２は、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６のいずれかのうち要求流量の多いコントロールバルブユニットに対応する還流油路を駆動油路１２ｇに連通させている。この結果、レギュレータ１３の油室１３ａには、要求流量の多いコントロールバルブユニットの方の還流油路の圧油が導入され、この圧油の圧力に応じて斜板１ａの傾転角が制御される。
【００３５】
例えば、第２コントロールバルブユニット６の要求流量が、第１コントロールバルブユニット５の要求流量より多い場合は、上述したように第２還流油路６ｂの圧油が、レギュレータ１３の油室１３ａに導入されて油圧ポンプ１の吐出流量が制御されている。この状態において、さらに、第２コントロールバルブユニット６の要求流量が増加すると、第２還流油路６ｂの圧油の圧力は低下し、レギュレータ１３の油室１３ａの圧力も低下する。この結果、ピストンロッド１３ｂが右に動くとともに油圧ポンプ１の吐出流量は上がることになり、この増加した吐出流量の圧油が、分流弁２を介して第２コントロールバルブユニット６に供給されることになる。
【００３６】
このように、本実施の形態における建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路は、最小圧選択弁１２によって、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量の多い方のコントロールバルブユニットの還流体を選択し、この選択された還流体でレギュレータ１３を制御して油圧ポンプ１の吐出流量の増減を決めている。したがって、油圧ポンプ１から吐出され分流弁２を介して固定の分流比で第１及び第２コントロールバルブユニット５，６へ供給される圧油の供給流量が、それぞれのコントロールバルブユニットの要求流量を下回ることは発生しない。
【００３７】
上述した本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態によれば、分流比固定の分流弁２を用いるとともに、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の最大要求流量を検出し、この最大要求流量に応じてポンプ吐出流量を制御するので、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量が変化した場合であっても、作動油供給流量の不足を発生させることはない。この結果、操作性や作業効率を向上させることができる。また、分流弁２を制御する油圧回路が省略できるので簡略化された駆動回路となり、コストの低減化を図ることができる。
【実施例２】
【００３８】
以下、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図２は本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図２に示す本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の油圧源と作業機等とで構成されるが、以下の構成が異なる。
【００３９】
第１の実施の形態における第１及び第２還流油路５ｂ，６ｂ、第１及び第２オリフィス９，１０、及び最小圧選択弁１２を省略し、後述する第１及び第２シャトルブロック２０，２１と、シャトル弁２２とを設けて構成した点が異なる。
【００４０】
図２において、制御油回路である第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ分岐部を設け、これらの分岐部に第１検出油路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれの一端側を接続し、第１検出油路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれの他端側を第１シャトルブロック２０の入力側ポートに接続している。
【００４１】
同様に、制御油回路である第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにそれぞれ分岐部を設け、これらの分岐部に第２検出油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれの一端側を接続し、第２検出油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれの他端側を第２シャトルブロック２１の入力側ポートに接続している。
【００４２】
第１シャトルブロック２０は、内部に３個のシャトル弁２０ｅ，２０ｆ，２０ｇを備えていて、入力された第１検出油路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの操作指令圧力の中の最高圧力を出力ポートに出力する。この出力ポートには、第１出力油路２２ａの一端側が接続されている。
【００４３】
同様に、第２シャトルブロック２１は、内部に３個のシャトル弁２１ｅ，２１ｆ，２１ｇを備えていて、入力された第２検出油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの操作指令圧力の中の最高圧力を出力ポートに出力する。この出力ポートには、第２出力油路２２ｂの一端側が接続されている。
【００４４】
シャトル弁２２は、２個の入力ポートの一方に第１出力油路２２ａの他端側を接続し、他方の入力ポートに第２出力油路２２ｂの他端側を接続している。出力ポートには、駆動油路２３の一端側が接続され、駆動油路２３の他端側は、レギュレータ１３に接続されている。シャトル弁２２は、入力された第１出力油路２２ａの操作指令圧力と第２出力油路２２ｂの操作指令圧力との高い方の圧力を出力ポートに出力し、レギュレータ１４の油室１４ａへ圧油を供給する。
【００４５】
レギュレータ１４は、ばね付き単動シリンダタイプのアクチュエータであって、ボトム室に配設されたばね部材１４ｃによってロッド室側に押しつけられるピストンロッド１４ｂと、ピストンシリンダのロッド室側に形成され圧油が流入する油室１４ａと、ピストンロッド１４ｂの駆動量に応じて油圧ポンプ１の傾転角を変更させる斜板１ａとを備えている。
【００４６】
次に、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態における動作について説明する。
図２において、レギュレータ１４内のピストンロッド１４ｂは、油圧ポンプ１の傾転角を制御していて、ピストンロッド１４ｂが右に動くと、油圧ポンプ１の傾転角が大きくなり、ポンプ吐出流量は増加し、左に動くと油圧ポンプ１の傾転角が小さくなり、ポンプ吐出流量は減少する。
【００４７】
ピストンロッド１４ｂの駆動量は、ばね部材１４ｃと油室１４ａに流入した圧油の圧力との大小によって制御されている。このため、油室１４ａの圧力が上がると、ピストンロッド１４ｂが右に動くとともにポンプ吐出流量は上がり、油室１４ａの圧力が下がると、ピストンロッド１４ｂが左に動くとともにポンプ吐出流量は下がることになる。換言すると、油室１４ａへ供給する圧油の圧力を上昇させれば、ポンプ吐出流量を上げることができ、油室１４ａへ供給する圧油の圧力を下降させれば、ポンプ吐出流量を下げることができる。
【００４８】
本実施の形態においては、第１及び第２シャトルブロック２０，２１及びシャトル弁２２を介して、第１及び第２流量制御スプールの操作指令圧の中で最も高圧の圧油がレギュレータ１４の油室１４ａに連通される。レギュレータ１４は、操作指令圧が０の時、つまりいずれの操作レバーも操作されていない時は、油圧ポンプ１にスタンバイ流量を吐出させ、いずれかの操作レバーのフルレバー操作時の操作指令圧が入力された時は、油圧ポンプ１に最大流量を吐出させるように設定されている。
【００４９】
油圧ポンプ１から吐出される圧油は、分流弁２を介して第１及び第２コントロールバルブユニット５，６に供給される。分流弁２の分流比は固定であるため、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６には一定の流量比の圧油が供給されている。
【００５０】
ここで、第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２を何も操作しない場合は、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２は中立位置にあるため、供給された圧油はセンタバイパスを介してそのまま、第１排出油路５ａからタンク１１へ流れる。
【００５１】
一方、第１操作レバー７−１，７−２，及び／又は第２操作レバー８−１，８−２を操作すると、操作した操作レバーに応じて、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び／又は第２流量制御スプール６−１，６−２が駆動し、油圧ポンプ１から供給された圧油は、第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び／又は第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２に供給される。
【００５２】
このとき第１操作レバー７−１，７−２，及び／又は第２操作レバー８−１，８−２の操作量が、大きければ大きいほどそれぞれの操作量に応じた第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び／又は第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの圧油の圧力が上昇し、各パイロット油路に対応する第１流量制御スプール５−１，５−２，及び／又は第２流量制御スプール６−１，６−２の開口面積を拡大する。この結果、各操作レバーに対応する油圧アクチュエータへの圧油の供給量を増加させる。
【００５３】
換言すると、第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれの圧油の圧力が高ければ高いほど、これらのパイロット油路に対応する第１及び第２油圧アクチュエータ３−１，３−２，４−１，４−２の要求流量が大きいことを示している。逆に、第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれの圧油の圧力が低ければ低いほど、これらのパイロット油路に対応する第１及び第２油圧アクチュエータ３−１，３−２，４−１，４−２の要求流量が小さいことを示している。
【００５４】
上述したように、第１及び第２シャトルブロック２０，２１及びシャトル弁２２を介して、第１及び第２流量制御スプールの操作指令圧である第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの圧油の中で最も高圧の圧油がレギュレータ１４の油室１４ａに連通されている。したがって、最も要求流量が大きい油圧アクチュエータに対応するように油圧ポンプ１の吐出流量が制御されている。
【００５５】
本実施の形態においては、各油圧アクチュエータを駆動するための各操作レバーの生成する操作指令圧の中の最大操作指令圧を検出し、この最大操作指令圧によって、油圧ポンプ１の吐出流量を制御するので、油圧ポンプ１から吐出され分流弁２を介して固定の分流比で第１及び第２コントロールバルブユニット５，６へ供給される圧油の供給流量が、それぞれのコントロールバルブユニットの要求流量を下回ることは発生しない。
【００５６】
上述した本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、操作レバーの操作量に応じた油圧ポンプ１の吐出流量制御（いわゆるポジティブコントロール回路）であっても、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量が変化した場合に、作動油供給流量の不足を発生させず、操作性や作業効率を向上させることができる。
【００５８】
なお、本発明の実施の形態として、いわゆるネガティブコントロール回路（ネガコン制御型）とポジティブコントロール回路（ポジコン制御型）を用いて説明したが、これに限るものではない。例えば、２個のコントロールバルブユニットにおけるいずれかの最大要求流量を検出する手段を有していればよい。また、分流弁の分流比を１：１に固定した場合であっても、本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 油圧ポンプ
１ａ 斜板
１ｂ 吐出油路
２ 分流弁
２ａ 第１分流油路
２ｂ 第２分流油路
３−１，２ 第１油圧アクチュエータ群
４−１，２ 第２油圧アクチュエータ群
５ 第１コントロールバルブユニット
５ａ 第１排出油路
５ｂ 第１還流油路
５−１，２ 第１流量制御スプール
６ 第２コントロールバルブユニット
６ａ 第２排出油路
６ｂ 第２還流油路
６−１，２ 第２流量制御スプール
７−１，２ 第１操作レバー
８−１，２ 第２操作レバー
９ 第１オリフィス
１０ 第２オリフィス
１１ タンク
１２ 最小圧選択弁
１３ レギュレータ
２０ 第１シャトルブロック
２１ 第２シャトルブロック
２２ シャトル弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路に係り、特に、１台の油圧ポンプから吐出される作動油を複数のコントロールバルブに供給する建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械は、例えばアームの駆動や走行のために数多くの油圧アクチュエータを備えていて、これらの油圧アクチュエータを動作させるために、複数台のコントロールバルブと油圧ポンプとを備えている。
【０００３】
これら複数のコントロールバルブを駆動する油圧ポンプの単一化と小型軽量化及びコストの低減を目的として、いわゆるネガティブコントロール機能を備えた油圧アクチュエータの駆動回路がある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この駆動回路は、容量可変ポンプの吐出圧に応動してポンプ傾転角を変化させるレギュレータと、このポンプに並列に接続した複数のコントロールバルブユニットにポンプの吐出流体である作動油を分流する分流弁と、各コントロールバルブユニットからタンクへ還流する作動油の還流量に応じた圧力を取り出す回路と、これらの回路圧力の差圧に応じて分流比を変化させるように前記分流弁を駆動する手段と、前記回路圧力の合成圧に応じてレギュレータのポンプ傾転角調整を補正する手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２２９００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した油圧アクチュエータの駆動回路は、コントロールバルブユニットからタンクへ還流する作動油の圧力に応動して分流弁の分流比を変化させるとともに、レギュレータによるポンプ傾転角調整を補正する手段とを備えたので、常にコントロールバルブユニットに必要流量が供給されるように分流比が変化し、油圧ポンプの吐出量もトータルな必要流量に応じて変化している。このため、１台のポンプで複数のコントロールバルブユニットを効率よく駆動でき、上述した目的が達成できる。
【０００７】
しかしながら、この油圧アクチュエータの駆動回路は、コントロールバルブユニットからタンクへ還流する作動油の圧力に応動して分流弁の分流比を決定するため、各コントロールバルブの要求流量が変化した場合に分流弁の応答性が悪く、作動油供給流量が不足して、操作性や作業効率を低下させるおそれがあるという問題があった。また、分流弁を構成するスプールを各コントロールバルブユニットからの検出圧力で摺動させることにより分流比を制御するため、油圧回路が複雑になるとともに、分流弁自体のコストも高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、１台の油圧ポンプで複数のコントロールバルブを駆動する油圧アクチュエータの駆動回路において、各コントロールバルブの要求流量が変化した場合であっても、作動油供給流量を不足させないポンプ吐出流量制御手段を備えた油圧アクチュエータの駆動回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、建設機械の作業機を駆動する少なくとも１つのアクチュエータからなる第１油圧アクチュエータ群及び第２油圧アクチュエータ群と、前記油圧アクチュエータ群に圧油を供給する容量可変の油圧ポンプと、前記油圧ポンプのポンプ傾転角を変化させるレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出した圧油を入力し一定の流量比に分流して出力する分流弁と、前記分流弁から分流した２系統の油路において、圧油の方向と流量を各々制御して前記各油圧アクチュエータ群に供給する２台のコントロールバルブとを備えた建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路であって、前記各コントロールバルブの要求流量をそれぞれ取り込む２系統の検出油路と、前記各検出油路で取り込んだ各要求流量の最大値を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された最大要求流量を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する前記レギュレータとを備えたものとする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記建設機械の駆動を指令する操作レバー装置と、前記操作レバー装置の操作量に応じて前記各コントロールバルブのスプールを駆動させる２系統の制御油回路とを備え、前記検出油路は、前記各制御油回路の圧力を取り出す２系統の油路であり、前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか高圧側の油路を出力側に連通させるシャトル弁と、前記シャトル弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポジコン制御型の前記レギュレータとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
更に、第３の発明は、第１の発明において、前記検出油路は、前記各コントロールバルブからセンタバイパスを介してタンクへ還流する圧油の還流量に応じた圧力を取り出す２系統の油路であり、前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか低圧側の油路を出力側に連通させる最小圧選択弁と、前記最小圧選択弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するネガコン制御型の前記レギュレータとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記最小圧選択弁は、前記各コントロールバルブから前記各センターバイパスを介して前記タンクへ還流する２系統の油路における圧力を弁駆動圧として、前記２系統の油路のうち低圧側の油路を選択する切替弁であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分流比固定の分流弁を用いるとともに、各コントロールバルブの最大要求流量を検出し、この最大要求流量に応じてポンプ吐出流量を制御するので、各コントロールバルブの要求流量が変化した場合であっても、作動油供給流量の不足を発生させることはない。この結果、操作性や作業効率を向上させることができる。また、分流弁を制御する油圧回路が省略できるので簡略化された駆動回路となり、コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。
【図２】本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。
図１において、この油圧駆動回路は、図示しないエンジン等によって駆動される油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出された圧油を常に一定の流量比に分流する分流弁２と、油圧ポンプから吐出された圧油が供給され、図示しないブーム、アーム等の建設機械の作業機をそれぞれ駆動する第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２と、油圧ポンプ１から分流弁２を介してそれぞれ第１及び第２油圧アクチュエータ群３−１，３−２，４−１，４−２に供給される圧油の方向及び流量を制御する第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２と、第１流量制御スプール５−１と５−２とからなる第１コントロールバルブユニット５と、第２流量制御スプール６−１と６−２とからなる第２コントロールバルブユニット６と、第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２と、最小圧選択弁１２と、レギュレータ１３とを備えている。
【００１７】
油圧ポンプ１は可変容量機構として例えば斜板１ａを有している。この斜板１ａをレギュレータ１３で操作して、その傾転角を調整することにより油圧ポンプ１の容量（押しのけ容積）を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。
【００１８】
油圧ポンプ１の吐出側には、吐出油路１ｂの一端側が接続され、吐出油路１ｂの他端側は、分流弁２の入力側に接続されている。分流弁２の出力側の一方には第１分流油路２ａの一端側が接続され、第１分流油路２ａの他端側はコントロールバルブユニット５に接続されている。また、分流弁２の出力側の他方には第２分流油路２ｂの一端側が接続され、第２分流油路２ｂの他端側はコントロールバルブユニット６に接続されている。
【００１９】
分流弁２は、例えば入力ポートから分岐した２つの油路に設けた固定絞りの下流にあるスプールの移動により油路の開口面積を変化させることで、２つの油路の圧力を等しくする機構を有しており、これにより２つの出力ポートの分流比を１：１に保つことができる（例えば実開昭６３−１４５００１などに開示される）。
【００２０】
第１及び第２コントロールバルブユニット５，６は、その内部に第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２を有していて、これらの流量制御スプールは、それぞれが第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２の操作によって生じるパイロット油の圧力によりその位置を切換える制御がなされている。具体的には、第１操作レバー７−１，７−２の操作量に応じたパイロット油を制御油回路である第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを介して第１流量制御スプール５−１，５−２の受圧部へ供給している。同様に、第２操作レバー８−１，８−２の操作量に応じたパイロット油を制御油回路である第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介して第２流量制御スプール６−１，６−２の受圧部へ供給している。
【００２１】
第１流量制御スプール５−１，５−２及び第２流量制御スプール６−１，６−２が動くことにより、第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２に供給される圧油の方向及び流量が制御され、これらの油圧アクチュエータが駆動制御される。
【００２２】
第１及び第２流量制御スプール５−１，５−２，６−１，６−２はいずれもセンタバイパス型の切換弁である。第１流量制御スプール５−１と５−２のセンタバイパス油路は、直列に接続されていて、第１流量制御スプール５−２のセンタバイパス油路の排出側には、一端をタンク１１に開口した第１排出油路５ａの他端が接続されている。第１排出油路５ａには、分岐部が設けられていて、この分岐部には、第１還流油路５ｂの一端側が接続され、第１還流油路５ｂの他端側は、最小選択弁１２の一方の入力ポート１２ｅに接続されている。この分岐部とタンク１１側の開口部との間に還流する油路の圧力を取り出すための第１オリフィス９が設けられている。
【００２３】
同様に、第２流量制御スプール６−１と６−２のセンタバイパス油路は、直列に接続されていて、第２流量制御スプール６−２のセンタバイパス油路の排出側には、一端をタンク１１に開口した第２排出油路６ａの他端が接続されている。第２排出油路６ａには、分岐部が設けられていて、この分岐部には、第２還流油路６ｂの一端側が接続され、第２還流油路６ｂの他端側は、最小圧選択弁１２の他方の入力ポート１２ｆに接続されている。この分岐部とタンク１１側の開口部との間に還流する油路の圧力を取り出すための第２オリフィス１０が設けられている。
【００２４】
選択手段としての最小圧選択弁１２は、２個の入力ポート１２ｅ、１２ｆと１個の出力ポート１２ａとを有する２位置切換弁である。入力ポート１２ｅには、内部油路１２ｄの一端側が接続されていて、内部油路１２ｄの他端側は、内部スプール１２ｂの下部側に接続されている。一方、入力ポート１２ｆには、内部油路１２ｃの一端側が接続されていて、内部油路１２ｃの他端側は、内部スプール１２ｂの上部側に接続されている。入力ポート１２ｅと１２ｆの圧力差によって、内部スプール１２ｂの位置を切換可能としている。出力ポート１２ａには、駆動油路１２ｇの一端側が接続され、駆動油路１２ｇの他端側は、レギュレータ１３に接続されている。
【００２５】
レギュレータ１３は、ばね付き単動シリンダタイプのアクチュエータであって、ボトム室に配設されたばね部材１３ｃによってロッド室側に押しつけられるピストンロッド１３ｂと、ピストンシリンダのロッド室側に形成され圧油が流入する油室１３ａと、ピストンロッド１３ｂの駆動量に応じて油圧ポンプ１の傾転角を変更させる斜板１ａとを備えている。
【００２６】
次に、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態における動作について説明する。
図１において、レギュレータ１３内のピストンロッド１３ｂは、油圧ポンプ１の傾転角を制御していて、ピストンロッド１３ｂが右に動くと、油圧ポンプ１の傾転角が大きくなり、ポンプ吐出流量は増加し、左に動くと油圧ポンプ１の傾転角が小さくなり、ポンプ吐出流量は減少する。
【００２７】
ピストンロッド１３ｂの駆動量は、ばね部材１３ｃと油室１３ａに流入した圧油の圧力との大小によって制御されている。このため、油室１３ａの圧力が下がると、ピストンロッド１３ｂが右に動くとともにポンプ吐出流量は上がり、油室１３ａの圧力が上がると、ピストンロッド１３ｂが左に動くとともにポンプ吐出流量は下がることになる。換言すると、油室１３ａへ供給する圧油の圧力を上昇させれば、ポンプ吐出流量を下げることができ、油室１３ａへ供給する圧油の圧力を下降させれば、ポンプ吐出流量を上げることができる。
【００２８】
油圧ポンプ１から吐出される圧油は、分流弁２を介して第１及び第２コントロールバルブユニット５，６に供給される。分流弁２の分流比は固定であるため、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６には一定の流量比の圧油が供給されている。
【００２９】
ここで、第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２を何も操作しない場合は、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２は中立位置にあるため、供給された圧油はセンタバイパスを介してそのまま、第１排出油路５ａ及び第２排出油路６ａを流れる。
【００３０】
一方、第１操作レバー７−１，７−２，及び／又は第２操作レバー８−１，８−２を操作すると、操作した操作レバーに応じて、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び／又は第２流量制御スプール６−１，６−２が駆動し、油圧ポンプ１から供給された圧油は、第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び／又は第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２に供給される。このとき第１排出油路５ａ及び第２排出油路６ａには、いずれの油圧アクチュエータ群にも供給されなかった余剰分の圧油と、供給された油圧アクチュエータからの戻り油が流れることになる。この際、上述した第１オリフィス９と第２オリフィス１０が作用し、還流する圧油の流量に応じた圧力がこれらのオリフィス９，１０の上流側で形成される。
【００３１】
第１還流油路５ｂ及び第２還流油路６ｂには、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６それぞれのタンク１１への還流体である圧油が満たされている。第１排出油路５ａ及び／又は第２排出油路６ａを流れる圧油の還流量が大きいときには、第１還流油路５ｂ及び／又は第２還流油路６ｂ内の圧力は高くなり、第１排出油路５ａ及び／又は第２排出油路６ａを流れる圧油の還流量が小さいときには、第１還流油路５ｂ及び／又は第２還流油路６ｂ内の圧力は低くなる。
【００３２】
また、この圧油の還流量が多いこと、つまり第１還流油路５ｂ及び／又は第２還流油路６ｂ内の圧力が高いことは、いずれの油圧アクチュエータ群にも供給されなかった余剰流量が多いことと同義であり、第１及び／又は第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量に対して油圧ポンプ１の吐出流量が過剰であることを示している。
逆に、この圧油の還流量が少ないことは、第１及び／又は第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量に対して油圧ポンプ１の吐出流量が不足していることを示している。
【００３３】
ここで、例えば、油圧ポンプ１からの圧油が供給されている状態において、第１コントロールバルブユニット５の要求流量が、第２コントロールバルブユニット６の要求流量より多い場合を想定すると、第１排出油路５ａを流れる圧油の還流量が、第２排出油路６ａを流れる圧油の還流量より少ないため、第２還流油路６ｂの圧力が第１還流油路５ｂの圧力より高くなる。この結果、最小圧選択弁２２においては、内部油路１２ｃの圧力が内部油路１２ｄの圧力より高くなり、内部スプール１２ｂを上方から下方へ移動させ、第１還流油路５ｂを駆動油路１２ｇと連通させる。
【００３４】
逆に、第２コントロールバルブユニット６の要求流量が、第１コントロールバルブユニット５の要求流量より多い場合は、第２還流油路６ｂを駆動油路１２ｇと連通させる。つまり、最小圧選択弁１２は、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６のいずれかのうち要求流量の多いコントロールバルブユニットに対応する還流油路を駆動油路１２ｇに連通させている。この結果、レギュレータ１３の油室１３ａには、要求流量の多いコントロールバルブユニットの方の還流油路の圧油が導入され、この圧油の圧力に応じて斜板１ａの傾転角が制御される。
【００３５】
例えば、第２コントロールバルブユニット６の要求流量が、第１コントロールバルブユニット５の要求流量より多い場合は、上述したように第２還流油路６ｂの圧油が、レギュレータ１３の油室１３ａに導入されて油圧ポンプ１の吐出流量が制御されている。この状態において、さらに、第２コントロールバルブユニット６の要求流量が増加すると、第２還流油路６ｂの圧油の圧力は低下し、レギュレータ１３の油室１３ａの圧力も低下する。この結果、ピストンロッド１３ｂが右に動くとともに油圧ポンプ１の吐出流量は上がることになり、この増加した吐出流量の圧油が、分流弁２を介して第２コントロールバルブユニット６に供給されることになる。
【００３６】
このように、本実施の形態における建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路は、最小圧選択弁１２によって、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量の多い方のコントロールバルブユニットの還流体を選択し、この選択された還流体でレギュレータ１３を制御して油圧ポンプ１の吐出流量の増減を決めている。したがって、油圧ポンプ１から吐出され分流弁２を介して固定の分流比で第１及び第２コントロールバルブユニット５，６へ供給される圧油の供給流量が、それぞれのコントロールバルブユニットの要求流量を下回ることは発生しない。
【００３７】
上述した本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態によれば、分流比固定の分流弁２を用いるとともに、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の最大要求流量を検出し、この最大要求流量に応じてポンプ吐出流量を制御するので、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量が変化した場合であっても、作動油供給流量の不足を発生させることはない。この結果、操作性や作業効率を向上させることができる。また、分流弁２を制御する油圧回路が省略できるので簡略化された駆動回路となり、コストの低減化を図ることができる。
【実施例２】
【００３８】
以下、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図２は本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
図２に示す本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の油圧源と作業機等とで構成されるが、以下の構成が異なる。
【００３９】
第１の実施の形態における第１及び第２還流油路５ｂ，６ｂ、第１及び第２オリフィス９，１０、及び最小圧選択弁１２を省略し、後述する第１及び第２シャトルブロック２０，２１と、シャトル弁２２とを設けて構成した点が異なる。
【００４０】
図２において、制御油回路である第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにそれぞれ分岐部を設け、これらの分岐部に第１検出油路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれの一端側を接続し、第１検出油路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれの他端側を第１シャトルブロック２０の入力側ポートに接続している。
【００４１】
同様に、制御油回路である第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにそれぞれ分岐部を設け、これらの分岐部に第２検出油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれの一端側を接続し、第２検出油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれの他端側を第２シャトルブロック２１の入力側ポートに接続している。
【００４２】
第１シャトルブロック２０は、内部に３個のシャトル弁２０ｅ，２０ｆ，２０ｇを備えていて、入力された第１検出油路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの操作指令圧力の中の最高圧力を出力ポートに出力する。この出力ポートには、第１出力油路２２ａの一端側が接続されている。
【００４３】
同様に、第２シャトルブロック２１は、内部に３個のシャトル弁２１ｅ，２１ｆ，２１ｇを備えていて、入力された第２検出油路２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの操作指令圧力の中の最高圧力を出力ポートに出力する。この出力ポートには、第２出力油路２２ｂの一端側が接続されている。
【００４４】
シャトル弁２２は、２個の入力ポートの一方に第１出力油路２２ａの他端側を接続し、他方の入力ポートに第２出力油路２２ｂの他端側を接続している。出力ポートには、駆動油路２３の一端側が接続され、駆動油路２３の他端側は、レギュレータ１３に接続されている。シャトル弁２２は、入力された第１出力油路２２ａの操作指令圧力と第２出力油路２２ｂの操作指令圧力との高い方の圧力を出力ポートに出力し、レギュレータ１４の油室１４ａへ圧油を供給する。
【００４５】
レギュレータ１４は、ばね付き単動シリンダタイプのアクチュエータであって、ボトム室に配設されたばね部材１４ｃによってロッド室側に押しつけられるピストンロッド１４ｂと、ピストンシリンダのロッド室側に形成され圧油が流入する油室１４ａと、ピストンロッド１４ｂの駆動量に応じて油圧ポンプ１の傾転角を変更させる斜板１ａとを備えている。
【００４６】
次に、本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態における動作について説明する。
図２において、レギュレータ１４内のピストンロッド１４ｂは、油圧ポンプ１の傾転角を制御していて、ピストンロッド１４ｂが右に動くと、油圧ポンプ１の傾転角が大きくなり、ポンプ吐出流量は増加し、左に動くと油圧ポンプ１の傾転角が小さくなり、ポンプ吐出流量は減少する。
【００４７】
ピストンロッド１４ｂの駆動量は、ばね部材１４ｃと油室１４ａに流入した圧油の圧力との大小によって制御されている。このため、油室１４ａの圧力が上がると、ピストンロッド１４ｂが右に動くとともにポンプ吐出流量は上がり、油室１４ａの圧力が下がると、ピストンロッド１４ｂが左に動くとともにポンプ吐出流量は下がることになる。換言すると、油室１４ａへ供給する圧油の圧力を上昇させれば、ポンプ吐出流量を上げることができ、油室１４ａへ供給する圧油の圧力を下降させれば、ポンプ吐出流量を下げることができる。
【００４８】
本実施の形態においては、第１及び第２シャトルブロック２０，２１及びシャトル弁２２を介して、第１及び第２流量制御スプールの操作指令圧の中で最も高圧の圧油がレギュレータ１４の油室１４ａに連通される。レギュレータ１４は、操作指令圧が０の時、つまりいずれの操作レバーも操作されていない時は、油圧ポンプ１にスタンバイ流量を吐出させ、いずれかの操作レバーのフルレバー操作時の操作指令圧が入力された時は、油圧ポンプ１に最大流量を吐出させるように設定されている。
【００４９】
油圧ポンプ１から吐出される圧油は、分流弁２を介して第１及び第２コントロールバルブユニット５，６に供給される。分流弁２の分流比は固定であるため、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６には一定の流量比の圧油が供給されている。
【００５０】
ここで、第１操作レバー７−１，７−２，及び第２操作レバー８−１，８−２を何も操作しない場合は、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び第２流量制御スプール６−１，６−２は中立位置にあるため、供給された圧油はセンタバイパスを介してそのまま、第１排出油路５ａからタンク１１へ流れる。
【００５１】
一方、第１操作レバー７−１，７−２，及び／又は第２操作レバー８−１，８−２を操作すると、操作した操作レバーに応じて、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６内の第１流量制御スプール５−１，５−２，及び／又は第２流量制御スプール６−１，６−２が駆動し、油圧ポンプ１から供給された圧油は、第１油圧アクチュエータ群３−１，３−２，及び／又は第２油圧アクチュエータ群４−１，４−２に供給される。
【００５２】
このとき第１操作レバー７−１，７−２，及び／又は第２操作レバー８−１，８−２の操作量が、大きければ大きいほどそれぞれの操作量に応じた第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び／又は第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの圧油の圧力が上昇し、各パイロット油路に対応する第１流量制御スプール５−１，５−２，及び／又は第２流量制御スプール６−１，６−２の開口面積を拡大する。この結果、各操作レバーに対応する油圧アクチュエータへの圧油の供給量を増加させる。
【００５３】
換言すると、第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれの圧油の圧力が高ければ高いほど、これらのパイロット油路に対応する第１及び第２油圧アクチュエータ３−１，３−２，４−１，４−２の要求流量が大きいことを示している。逆に、第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれの圧油の圧力が低ければ低いほど、これらのパイロット油路に対応する第１及び第２油圧アクチュエータ３−１，３−２，４−１，４−２の要求流量が小さいことを示している。
【００５４】
上述したように、第１及び第２シャトルブロック２０，２１及びシャトル弁２２を介して、第１及び第２流量制御スプールの操作指令圧である第１パイロット油路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び第２パイロット油路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの圧油の中で最も高圧の圧油がレギュレータ１４の油室１４ａに連通されている。したがって、最も要求流量が大きい油圧アクチュエータに対応するように油圧ポンプ１の吐出流量が制御されている。
【００５５】
本実施の形態においては、各油圧アクチュエータを駆動するための各操作レバーの生成する操作指令圧の中の最大操作指令圧を検出し、この最大操作指令圧によって、油圧ポンプ１の吐出流量を制御するので、油圧ポンプ１から吐出され分流弁２を介して固定の分流比で第１及び第２コントロールバルブユニット５，６へ供給される圧油の供給流量が、それぞれのコントロールバルブユニットの要求流量を下回ることは発生しない。
【００５６】
上述した本発明の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、操作レバーの操作量に応じた油圧ポンプ１の吐出流量制御（いわゆるポジティブコントロール回路）であっても、第１及び第２コントロールバルブユニット５，６の要求流量が変化した場合に、作動油供給流量の不足を発生させず、操作性や作業効率を向上させることができる。
【００５８】
なお、本発明の実施の形態として、いわゆるネガティブコントロール回路（ネガコン制御型）とポジティブコントロール回路（ポジコン制御型）を用いて説明したが、これに限るものではない。例えば、２個のコントロールバルブユニットにおけるいずれかの最大要求流量を検出する手段を有していればよい。また、分流弁の分流比を１：１に固定した場合であっても、本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 油圧ポンプ
１ａ 斜板
１ｂ 吐出油路
２ 分流弁
２ａ 第１分流油路
２ｂ 第２分流油路
３−１，２ 第１油圧アクチュエータ群
４−１，２ 第２油圧アクチュエータ群
５ 第１コントロールバルブユニット
５ａ 第１排出油路
５ｂ 第１還流油路
５−１，２ 第１流量制御スプール
６ 第２コントロールバルブユニット
６ａ 第２排出油路
６ｂ 第２還流油路
６−１，２ 第２流量制御スプール
７−１，２ 第１操作レバー
８−１，２ 第２操作レバー
９ 第１オリフィス
１０ 第２オリフィス
１１ タンク
１２ 最小圧選択弁
１３ レギュレータ
２０ 第１シャトルブロック
２１ 第２シャトルブロック
２２ シャトル弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械の作業機を駆動する少なくとも１つのアクチュエータからなる第１油圧アクチュエータ群及び第２油圧アクチュエータ群と、
前記油圧アクチュエータ群に圧油を供給する容量可変の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプのポンプ傾転角を変化させるレギュレータと、
前記油圧ポンプから吐出した圧油を入力し一定の流量比に分流して出力する分流弁と、
前記分流弁から分流した２系統の油路において、圧油の方向と流量を各々制御して前記各油圧アクチュエータ群に供給する２台のコントロールバルブとを備えた建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路であって、
前記各コントロールバルブの要求流量をそれぞれ取り込む２系統の検出油路と、
前記各検出油路で取り込んだ各要求流量の最大値を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された最大要求流量を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する前記レギュレータとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路において、
前記建設機械の駆動を指令する操作レバー装置と、
前記操作レバー装置の操作量に応じて前記各コントロールバルブのスプールを駆動させる２系統の制御油回路とを備え、
前記検出油路は、前記各制御油回路の圧力を取り出す２系統の油路であり、
前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか高圧側の油路を出力側に連通させるシャトル弁と、
前記シャトル弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポジコン制御型の前記レギュレータとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路において、
前記検出油路は、前記各コントロールバルブからセンタバイパスを介してタンクへ還流する圧油の還流量に応じた圧力を取り出す２系統の油路であり、
前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか低圧側の油路を出力側に連通させる最小圧選択弁と、
前記最小圧選択弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するネガコン制御型の前記レギュレータとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【請求項４】
請求項３に記載の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路において、
前記最小圧選択弁は、前記各コントロールバルブから前記各センターバイパスを介して前記タンクへ還流する２系統の油路における圧力を弁駆動圧として、前記２系統の油路のうち低圧側の油路を選択する切替弁である
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【請求項１】
建設機械の作業機を駆動する少なくとも１つのアクチュエータからなる第１油圧アクチュエータ群及び第２油圧アクチュエータ群と、
前記油圧アクチュエータ群に圧油を供給する容量可変の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプのポンプ傾転角を変化させるレギュレータと、
前記油圧ポンプから吐出した圧油を入力し一定の流量比に分流して出力する分流弁と、
前記分流弁から分流した２系統の油路において、圧油の方向と流量を各々制御して前記各油圧アクチュエータ群に供給する２台のコントロールバルブとを備えた建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路であって、
前記各コントロールバルブの要求流量をそれぞれ取り込む２系統の検出油路と、
前記各検出油路で取り込んだ各要求流量の最大値を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された最大要求流量を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する前記レギュレータとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路において、
前記建設機械の駆動を指令する操作レバー装置と、
前記操作レバー装置の操作量に応じて前記各コントロールバルブのスプールを駆動させる２系統の制御油回路とを備え、
前記検出油路は、前記各制御油回路の圧力を取り出す２系統の油路であり、
前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか高圧側の油路を出力側に連通させるシャトル弁と、
前記シャトル弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポジコン制御型の前記レギュレータとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路において、
前記検出油路は、前記各コントロールバルブからセンタバイパスを介してタンクへ還流する圧油の還流量に応じた圧力を取り出す２系統の油路であり、
前記２系統の油路に入力側が接続され、これらの油路の圧力を比較していずれか低圧側の油路を出力側に連通させる最小圧選択弁と、
前記最小圧選択弁により連通された油路の圧力を満たすように、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するネガコン制御型の前記レギュレータとを備えた
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【請求項４】
請求項３に記載の建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路において、
前記最小圧選択弁は、前記各コントロールバルブから前記各センターバイパスを介して前記タンクへ還流する２系統の油路における圧力を弁駆動圧として、前記２系統の油路のうち低圧側の油路を選択する切替弁である
ことを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータ駆動回路。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１４１０３７（Ｐ２０１２−１４１０３７Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８４（Ｐ２０１１−５８４）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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