JP2005337388A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロードセンシング回路系統に圧油を供給していないとき、圧油を供給しているときのいずれであっても、走行直進性を良好に保つ。
【解決手段】 流路選択弁２４は、可変吐出源Ｐの一方の吐出ポートからの圧油を一方の切換弁２５に導く単独流路選択位置２４ａと、可変吐出源の一方の吐出ポートからの圧油をチェック弁２７の下流側に導くとともに他方の吐出ポートからの圧油を一対の切換弁２５，２６の両方に同時に導く複数流路選択位置２４ｂとに切り換え可能にし、他方の切換弁２６の下流側には、ロードセンシング制御機構２２に導かれるポンプ吐出圧信号通路２９をタンクＴに導いたり、タンクＴへの流路を遮断したりする回路系統選択弁３２を設け、回路系統選択弁３２を遮断したとき、回路系統選択弁３２の上流側の圧油をチェック弁２７の上流側に導く構成にした点に特徴を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、建設車両に用いるのに最適な油圧制御装置に関する。

図３に示した従来の油圧制御装置は、ロードセンシング制御機構を備えた一つの可変吐出ポンプ１に、走行用モータ２，３およびその他のアクチュエータ４，５とを並列に接続している。また、これら各走行モータ２，３およびその他のアクチュエータ４，５には、その上流側から流量制御弁６〜９および圧力補償弁１０〜１３を接続している。
そして、これら走行モータ２，３およびその他のアクチュエータ４，５の各負荷圧は、シャトル弁１４〜１６で最高圧が選択されるとともに、その最高圧が可変吐出ポンプ１の制御機構１７に導かれるようにしている。なお、図中符号１８は上記制御機構１７をタンク１９に導く絞りである。

このようにした油圧制御装置における可変吐出ポンプ１は、走行モータを含めた各アクチュエータ２〜５の最高負荷圧よりも設定圧分だけ高いポンプ吐出圧力を維持するようにその吐出流量を制御するものである。
特開２００１−３５５２５７号公報

上記のようにした従来の油圧制御装置では、走行モードで、特に曲がり走行のときには、外側の走行体を駆動する走行モータの負荷圧の方が大きくなるが、可変吐出ポンプ１の吐出圧は、その高い方の負荷圧まで圧力上昇する。ところが、可変吐出ポンプ１には通常馬力一定制御機構が備わっているので、上記のようにその吐出圧が上昇しすぎると、吐出量を減少させる制御をする。そのために、曲がり走行の際に、走行速度が低下するという問題があった。

また、走行モータ２，３に供給すべき最大流量は、流量制御弁６，７の絞り面積によって設定される。しかし、この流量制御弁６，７の絞り面積は、その加工のばらつきによって必ずしも一定しない。そのために、流量制御弁を同じようにフルストロークしたとしても、両走行モータ２，３に供給される流量が異なってしまい、その直進性が悪くなるという問題があった。

なお、公知文献として示した特許文献１に記載された油圧制御装置は、走行モータを駆動しているときに、ロードセンシング回路系統のアクチュエータを作動させることができないものである。
この発明の目的は、ロードセンシング回路系統に圧油を供給していないとき、あるいは、圧油を供給しているときのいずれであっても、走行直進性を良好に保つ油圧制御装置を提供することである。

第１の発明は、２系統の吐出ポートを備えた可変吐出源と、この可変吐出源に接続した走行回路系統と、走行回路系統のセンターオープン通路を介して上記可変吐出源に接続したロードセンシング回路系統とを備え、上記可変吐出源はロードセンシング制御機構を備えるとともに、このロードセンシング制御機構は上記可変吐出源の吐出圧とロードセンシング回路系統のアクチュエータの負荷圧との差圧を一定にするように吐出圧を制御する構成にし、上記走行回路系統には、一対の走行モータと、これら走行モータを制御するセンターオープン型の一対の切換弁とを備え、上記一方の走行モータを制御する切換弁は一方の供給通路を介して可変吐出源の一方の吐出ポートに接続し、他方の走行モータを制御する切換弁は他方の供給通路を介して可変吐出源の他方の吐出ポートに接続し、上記一方の切換弁のセンターオープン通路下流側とロードセンシング回路系統との間に、ロードセンシング回路系統への流通のみを許容するチェック弁を設け、かつ、一方の切換弁に接続した一方の供給通路には流路選択弁を設けるとともに、この流路選択弁は、可変吐出源の一方の吐出ポートからの圧油を上記一方の切換弁に導く単独流路選択位置と、可変吐出源の一方の吐出ポートからの圧油を上記チェック弁の下流側に導くとともに他方の吐出ポートからの圧油を一対の切換弁の両方に同時に導く複数流路選択位置とに切り換え可能にし、しかも、他方の切換弁の下流側には、前記ロードセンシング制御機構に導かれるポンプ吐出圧信号通路をタンクに導いたり、あるいはそのタンクへの流路を遮断したりする回路系統選択弁を設け、この回路系統選択弁を遮断したとき、回路系統選択弁の上流側の圧油を上記チェック弁の上流側に導く構成にした点に特徴を有する。

第１の発明によれば、ロードセンシング回路系統のアクチュエータを作動しないときには、回路系統選択弁を開位置にすると同時に、流路選択弁を単独流路選択位置に保持することによって、両吐出ポートからの圧油を、両走行モータにそれぞれ独立して供給することができる。しかも、このときには、回路系統選択弁を、ロードセンシング制御機構に導かれるポンプ吐出圧信号通路をタンクに導く位置に保持すれば、可変吐出源は実質的に最大吐出状態で定吐出源として機能することになる。したがって、オープンセンター形の両切換弁によって、両走行モータへの流量制御が可能になり、両走行モータへの供給流量の差がほとんどなくなり、直進走行性能も向上する。

一方、ロードセンシング回路系統のアクチュエータを作動している時に、回路系統選択弁を閉位置にし、かつ、流路選択弁を単独流路選択位置に保持すると、可変吐出源の両吐出ポートからの圧油は、両走行切換弁のセンターオープン通路を通ってチェック弁の上流側の通路で合流する。このようにして合流した圧油は、チェック弁を通過してロードセンシング回路系統のアクチュエータに供給される。しかも、この時には、チェック弁の上流側の圧力が可変吐出源の吐出圧信号としてロードセンシング制御機構に導かれるので、可変吐出源はロードセンシング回路系統の最高負荷圧信号と前記可変吐出源の吐出圧信号との差圧を一定に保つように吐出流量を制御することができ、ロードセンシング回路系統のアクチュエータは、ロードセンシング制御により作動させることができる。

一方、ロードセンシング回路系統のアクチュエータを作動しているときには、回路系統選択弁を閉位置にすると同時に、流路選択弁を複数流路選択位置に保持することによって、一方の吐出ポートからの圧油をロードセンシング回路系統のアクチュエータ供給し、他方のアクチュエータからの圧油を両走行モータに分流して供給することができる。つまり、走行モータとロードセンシング回路系統のアクチュエータとを同時に作動させることができる。

図１は第１の実施形態を示したもので、この第１の実施形態における可変吐出源としての可変吐出ポンプＰは、２つの吐出ポートを備え、一方の吐出ポートを一方の供給通路２０に接続し、他方の吐出ポートを他方の供給通路２１に接続している。このようにした可変吐出ポンプＰは、ロードセンシング回路系統Ｌにおけるアクチュエータの負荷圧と、可変吐出ポンプＰの吐出圧信号との差圧を一定に保つためのロードセンシング制御機構２２を備えている。

また、上記一方の供給通路２０は、流路選択弁２４を介して一方の走行モータを制御する切換弁２５に接続し、他方の供給通路２１は、他方の走行モータを制御する切換弁２６に直接接続している。なお、これら切換弁２５，２６およびそれに接続された走行モータで走行回路系統Ｒを構成するものである。

上記切換弁２５，２６は、センターオープン型であり、それが図示の中立位置にあるとき、センターオープン通路２５ａ，２６ａが開放される構成にしている。そして、一方の切換弁２５におけるセンターオープン通路２５ａの下流側にはチェック弁２７を設けるとともに、このチェック弁２７の下流側にロードセンシング回路系統Ｌを接続している。このようにしたチェック弁２７は、センターオープン通路２５ａからロードセンシング回路系統Ｌへの流通のみを許容する構成にしている。
また、他方の切換弁２６におけるセンターオープン通路２６ａの下流側は、連通路２８を介して上記チェック弁２７の上流側に接続しているが、この連通路２８には、ロードセンシング制御機構２２のポンプ吐出圧信号入力ポートＰｐに圧力を伝達するポンプ吐出圧信号通路２９を接続している。

さらに、上記連通路２８は、分岐点３０を基点にしてタンクＴに導かれる戻り通路３１にも連通しているが、この戻り通路３１には回路系統選択弁３２を接続している。この回路系統選択弁３２は、図示のように閉位置と開位置とに切り換え可能にしたもので、この回路系統選択弁３２が閉位置にあるとき、切換弁２６のセンターオープン通路２６ａを経由した圧油が、チェック弁２７の上流側においてセンターオープン通路２５ａを経由した圧油と合流する。
また、回路系統選択弁３２が開位置にあるとき、上記センターオープン通路２５ａ，２６ａおよびポンプ吐出圧信号通路２９をタンクＴに連通させる。
なお、上記回路系統選択弁３２は、通常は、閉位置を保ち、パイロット圧が作用したとき、開位置に切り換わるようにしている。

一方、前記した流路選択弁２４は、図示の通常位置において、単独流路選択位置２４ａを保持し、パイロット圧が作用したとき複数流路選択位置２４ｂに切り換わるようにしている。そして、単独流路選択位置２４ａを保っているときには、一方の供給流路２０を切換弁２５に直接連通させるとともに、他方の供給通路２１に接続した分岐通路３３を閉じる構成にしている。また、この流路選択弁２４が複数流路選択位置２４ｂに切り換わったときには、上記分岐通路３３と切換弁２５とを連通させると同時に、一方の供給通路２０とチェック弁２７の下流側に連通する連通路２３とを連通させる。したがって、複数流路選択位置２４ｂに切り換えたときには、可変吐出ポンプＰの他方の吐出ポートに対して、切換弁２５，２６が並列に接続されたことになる。

さらに、前記チェック弁２７の下流側に接続したロードセンシング回路系統Ｌには、複数の流量制御弁３４〜３７を設けるとともに、これら各流量制御弁３４〜３７には、圧力補償弁３８〜４１を設けている。しかも、これら各流量制御弁３４〜３７には、その負荷圧を導く負荷検出流路を設けるとともに、最下流の流量制御弁３７を除いた流量制御弁３４〜３６の負荷検出流路にシャトル弁４２〜４４を設けている。そして、これらシャトル弁４２〜４４で選択された最高負荷圧がパイロット圧として、可変吐出ポンプＰのロードセンシング制御機構２２に導かれるようにしている。

上記のようにしたロードセンシング回路系統Ｌの上流側、すなわち、流量制御弁３４とチェック弁２７との間に、ロードセンシング差圧弁４５を設けている。このロードセンシング差圧弁４５は、その一方のパイロット室４５ａをロードセンシング回路系統Ｌの上流側に連通させ、他方のパイロット室４５ｂをシャトル弁４２に接続している。そして、上記他方のパイロット室４５ｂ側には、スプリング４６を設け、通常は、このスプリング４６の作用で、ロードセンシング差圧弁４５が図示の閉位置を保つようにしている。したがって、一方のパイロット室４５ａ側のパイロット圧による作用力が、ロードセンシング回路系統Ｌ側の最高負荷圧とスプリング４６のバネ力との合計作用力に打ち勝ったとき開位置に切り換わり、ロードセンシング回路系統Ｌへの供給油をタンクＴに導くことになる。

次に、上記第１の実施形態の作用を説明する。
走行モータを制御する切換弁２５あるいは２６もしくは両方が切り換えられたときには、その切り換え操作をトリガーにして回路系統選択弁３２にパイロット圧が作用するようにしている。
上記のように回路系統選択弁３２にパイロット圧が作用すれば、当該選択弁３２は開位置に切り換わり、ポンプ吐出圧信号通路２９をタンクＴに導く。ポンプ吐出圧信号通路２９がタンクＴに導かれるので、ロードセンシング制御機構２２にフィードバックされるチェック弁２７の上流側のポンプ吐出圧信号がタンク圧になる。言い換えると、チェック弁２７の上流側の圧力と、ロードセンシング回路系統Ｌのアクチュエータの負荷圧との差圧がほとんどなくなる。

上記このような状態では、当該ポンプＰが、ロードセンシング圧（タンク圧）との差圧を維持しようとして、そのポンプ吐出量を最大に上昇させる。したがって、当該可変吐出ポンプＰは、その最大吐出量を定格とした定吐出ポンプとして機能することになる。

上記のような状態を維持するとともに、流路選択弁２４を単独流路選択位置２４ａに保って、切換弁２５，２６を切り換えれば、一方の吐出ポートに吐出された圧油は一方の供給通路２０を経由して切換弁２５に供給され、他方の吐出ポートに吐出された圧油は他方の供給通路２１を経由して切換弁２６に供給される。このとき、可変吐出ポンプＰが上記したように定吐出ポンプとして機能するので、その吐出量の全量が切換弁２５，２６に供給される。このように可変吐出ポンプＰの最大流量が切換弁２５，２６に供給されるので、切換弁２５，２６をフルストロークさせたときの開度、すなわちその絞り面積に多少のばらつきがあっても、走行モータに供給される流量の差はほとんどなくなる。したがって、走行モータの直進性が損なわれたりしない。

切換弁２５，２６を中立状態に復帰すると、そのときの切り換え動作がトリガーとなって、回路系統選択弁３２が図示の閉位置に復帰するようにしている。このとき、両供給通路２０，２１を経由して切換弁２５，２６に供給された圧油は、それぞれのセンターオープン通路２５ａ，２６ａを経由するとともに、チェック弁２７の上流側において合流する。すなわち、切換弁２５のセンターオープン通路２５ａを通過した圧油は、チェック弁２７の上流側に直接到達する。一方、切換弁２６のセンターオープン通路２６ａを通過した圧油は、分岐点３０から連通路２８を経由してチェック弁２７の上流側に達する。

また、このときには、回路系統選択弁３２によって、タンクＴと、ロードセンシング制御機構２２に導かれるポンプ吐出圧信号通路２９との連通が遮断されるので、当該回路におけるチェック弁２７の圧力は、ポンプ吐出圧信号としてロードセンシング制御機構２２の負荷圧信号入力ポートに導かれることになる。言い換えると、ロードセンシング制御機構２２が正常に機能することになる。

上記の状態でロードセンシング回路系統Ｌのいずれかの流量制御弁３４〜３７を切り換えると、チェック弁２７の上流側に供給された圧油が、当該流量制御弁に接続したアクチュエータに供給される。そして、このときには、ロードセンシング回路系統Ｌ側の最高負荷圧がパイロット圧としてロードセンシング制御機構２２に作用するので、当該ポンプＰは、その設定した差圧を維持するようにチェック弁２７の上流側の圧力すなわちポンプ吐出圧が制御される。

次に、走行回路系統Ｒとロードセンシング回路系統Ｌとの両方のアクチュエータを同時に作動させる場合について説明する。
上記のように同時作動をさせるときには、次のようになる。すなわち、ロードセンシング回路系統Ｌの流量制御弁３４〜３７のいずれかを切り換えた状態で、走行回路系統Ｒの切換弁２５，２６のいずれかを切り換えると、すなわち、走行回路系統Ｒの切換弁２５，２６と、とロードセンシング回路系統Ｌの流量制御弁３４〜３７とを同時に操作すると、流路選択弁２４が複数流路選択位置２４ｂに切り換わるとともに、回路系統選択弁３２が開位置に切り換わる。ただし、回路系統選択弁３２は、走行系の切換弁２５，２６を切り換えたときに自動的に切り換わるものである。

上記のように流路選択弁２４を複数流路選択位置２４ｂに切り換えると、供給通路２１に対して両切換弁２５，２６が並列に接続された状態になる。したがって、可変吐出ポンプＰの他方の吐出ポートから吐出された圧油が、切換弁２５，２６に同時に供給されることになる。
また、可変吐出ポンプＰの一方の吐出ポートから吐出された圧油は、流路選択弁２４を介してチェック弁２７の下流側に供給されるとともに、ロードセンシング回路系統Ｌに供給される。
したがって、走行回路系統の走行モータと、ロードセンシング回路系統のアクチュエータとを同時に作動させることができる。

ただし、前記したように走行回路系統の走行モータを作動させるために、切換弁２５，２６を切り換えると、回路系統選択弁３２が開位置に切り換わるので、ロードセンシング制御機構２２は可変吐出ポンプＰの吐出量を最大に維持する。しかしながら、ロードセンシング回路系統のアクチュエータは、流量制御弁３４〜３７の切換量すなわち要求流量以上の流量を必要としないので、場合によっては、ロードセンシング回路系統Ｌに供給される流量が過大になることが予想される。この場合には、ロードセンシング差圧弁４５が動作して、必要以上の余剰流量をタンクＴに戻すことになる。そのために、このロードセンシング差圧弁４５のスプリン４６グのバネ力は、ロードセンシング差圧と等しいかそれよりも多少高くなるように設定している。

さらに、回路系統選択弁３２を図示の閉位置に保ち、流路選択弁２４を単独流路選択位置２４ａに保ちつつ、切換弁２５，２６を中立位置に保持しておけば、可変吐出ポンプＰの両吐出ポートから吐出された圧油は、切換弁２５のセンターオープン通路２５ａを経由した圧油と、切換弁２６のセンターオープン通路２６ａを経由した圧油とが、チェック弁２７の上流側で合流することになるので、可変吐出ポンプＰの吐出量全量をロードセンシング回路系統に供給することができる。

なお、上記した第１の実施形態においては、可変吐出ポンプＰを２吐出ポートタイプにしたが、２台の可変吐出ポンプを備えて、一方のポンプを一方の供給通路２０に接続し、他方のポンプを他方の供給通路２１に接続するようにしてもよい。

図２に示した第２の実施形態は、１シリンダブロック２フロー型の可変吐出ポンプＰ以外に定吐出ポンプ４７を設けている。そして、定吐出ポンプ４７で別の回路系統Ａに接続したアクチュエータを制御する流量制御弁４８，４９を作動させるようにしている。

また、この第２の実施形態では、回路系統選択弁を第１の実施形態の選択弁と相違させている。すなわち、この第２実施形態の回路系統選択弁５０は、第１切り換え位置と第２切り換え位置との間で切り換え可能にしたものである。上記第１切り換え位置においては、切換弁２５，２６のセンターオープン通路２５ａ，２６ａと、タンクＴとの連通を遮断するとともに、シャトル弁４２で選択されたロードセンシング回路系統Ｌの最高負荷圧をロードセンシング制御機構２２の負荷圧信号入力ポートに導くようにしている。また、上記第２切り換え位置においては、センターバイパス通路２５ａ，２６ａを、絞りを介してタンクＴに連通させるとともに、ロードセンシング制御機構２２の負荷圧信号入力ポートをタンクＴに連通させるようにしている。

そして、切換弁２５，２６を切り換えたときには、その切り換え動作をトリガーにして、回路系統選択弁５０が第２切り換え位置に切り換わる。この状態では、ロードセンシング制御機構２２の負荷圧信号入力ポートが絞りを介してタンクＴに連通する。すなわち、センターオープン通路２５ａ，２６ａが絞りを介してタンクＴに連通される。このようにセンターオープン通路２５ａ，２６ａを、絞りを介してタンクＴに連通させることによって、ロードセンシング制御機構２２は、この絞りの前後の差圧を一定にするようにポンプ吐出量を制御する。したがって、絞りの面積を小さく設定しておけば、微操作時の余剰流量を少なくでき、それだけエネルギーロスを少なくできる。

第１の実施形態の回路図である。 第２の実施形態の回路図である。 従来の装置の回路図である。

符号の説明

Ｐ 可変吐出ポンプ
２０，２１ 供給流路
２４ 流路選択弁
２４ａ 単独流路選択位置
２４ｂ 複数流路選択位置
２５，２６ 切換弁
２５ａ，２６ａ センターオープン通路
Ｒ 走行回路系統
２９ ポンプ吐出圧信号通路
２７ チェック弁
Ｌ ロードセンシング回路系統
３２，５０ 回路系統選択弁

Claims (3)

1. ２系統の吐出ポートを備えた可変吐出源と、この可変吐出源に接続した走行回路系統と、走行回路系統のセンターオープン通路を介して上記可変吐出源に接続したロードセンシング回路系統とを備え、上記可変吐出源はロードセンシング制御機構を備えるとともに、このロードセンシング制御機構は上記可変吐出源の吐出圧とロードセンシング回路系統のアクチュエータの負荷圧との差圧を一定にするように吐出圧を制御する構成にし、上記走行回路系統には、一対の走行モータと、これら走行モータを制御するセンターオープン型の一対の切換弁とを備え、上記一方の走行モータを制御する切換弁は一方の供給通路を介して可変吐出源の一方の吐出ポートに接続し、他方の走行モータを制御する切換弁は他方の供給通路を介して可変吐出源の他方の吐出ポートに接続し、上記一方の切換弁のセンターオープン通路下流側とロードセンシング回路系統との間に、ロードセンシング回路系統への流通のみを許容するチェック弁を設け、かつ、一方の切換弁に接続した一方の供給通路には流路選択弁を設けるとともに、この流路選択弁は、可変吐出源の一方の吐出ポートからの圧油を上記一方の切換弁に導く単独流路選択位置と、可変吐出源の一方の吐出ポートからの圧油を上記チェック弁の下流側に導くとともに他方の吐出ポートからの圧油を一対の切換弁の両方に同時に導く複数流路選択位置とに切り換え可能にし、しかも、他方の切換弁の下流側には、前記ロードセンシング制御機構に導かれるポンプ吐出圧信号通路をタンクに導いたり、あるいはそのタンクへの流路を遮断したりする回路系統選択弁を設け、この回路系統選択弁を遮断したとき、回路系統選択弁の上流側の圧油を上記チェック弁の上流側に導く構成にした油圧制御装置。
2. 上記回路系統選択弁には、両切換弁のセンターオープン通路下流側をタンクに導く切り換え位置において、上記センターオープン通路をタンクに導く流路に絞りを設ける一方、ロードセンシング回路系統の負荷圧を可変吐出源に作用させない切り換え流路を設けた請求項１記載の油圧制御装置。
3. 上記チェック弁とロードセンシング回路系統との間に、可変吐出源の吐出圧とロードセンシング回路系統の最高負荷圧との圧力差が設定差圧以上になったときに、チェック弁の下流側の圧油をタンクに導くロードセンシング差圧弁を設けた請求項１〜２のいずれかに記載の油圧制御装置。

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