JP2631125B2 - Load pressure compensation pump discharge flow control circuit - Google Patents
Load pressure compensation pump discharge flow control circuitInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 建設機械用の油圧回路に係るもので、特にポンプ流量
制御される油圧回路において、切換弁にかかる負荷に関
係なくバイパス切換弁のストローク位置に応じて一定流
量を吐出し得るポンプ吐出流量制御回路に関するもので
ある。The present invention relates to a hydraulic circuit for construction machinery, and particularly in a hydraulic circuit in which a pump flow rate is controlled, a stroke position of a bypass switching valve is set regardless of a load applied to the switching valve. The present invention relates to a pump discharge flow rate control circuit capable of discharging a constant flow rate in response to the flow rate.
［従来の技術］ 建設機械用として過去に使用されたことのあるダイキ
ンパワーマッチシステムについて説明する。第４図はそ
の回路図である。[Prior Art] A Daikin power match system that has been used in the past for construction machines will be described. FIG. 4 is a circuit diagram thereof.
図において、27はセンタクローズ可変絞り切換弁、18
はシリンダ、28はアクチュエータ、26は多連弁の最大負
荷を検出するシャトルバルブである。In the figure, reference numeral 27 denotes a center-closed variable throttle switching valve, 18
Is a cylinder, 28 is an actuator, and 26 is a shuttle valve for detecting the maximum load of the multiple valve.
本回路はバイパス通路なしのクローズドセンタになっ
ており、切換弁27の供給通路とシリンダボートの間に可
変絞りが設置されており、スプールストロークに応じて
可変絞りが変化し、その上・下流の圧力差によりポンプ
吐出流量を制御するようにしたものであり、シリンダ負
荷に関係なくスプールストロークに応じてポンプ吐出流
量を制御できるものである。また、スプール中立時はポ
ンプ吐出流量がほぼ０になるように構成されている。This circuit is a closed center without a bypass passage, a variable throttle is installed between the supply passage of the switching valve 27 and the cylinder boat, the variable throttle changes according to the spool stroke, and the upstream and downstream The pump discharge flow rate is controlled by the pressure difference, and the pump discharge flow rate can be controlled according to the spool stroke regardless of the cylinder load. Further, when the spool is neutral, the pump discharge flow rate is configured to be substantially zero.
［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような従来のポンプ吐出流量制御回路
にあっては、スプール中立時にポンプ吐出流量が０に近
いために、流量を増大する応答が遅く、さらに、スプー
ル中立状態にメイクアップ効果の必要な慣性負荷の大き
いアクチュエータ（例えば旋回など）ではキャビテーシ
ョンが発生し易い。[Problems to be Solved by the Invention] In such a conventional pump discharge flow rate control circuit, the response of increasing the flow rate is slow because the pump discharge flow rate is close to 0 when the spool is neutral. Cavitation is likely to occur in an actuator having a large inertial load (for example, turning) that requires a makeup effect in a neutral state.
また、入口圧力とシリンダボート圧力を検出しなけれ
ばならないので構造が複雑になり、コストアップの要因
となり、特に多連弁になると最大負荷を検出するシャト
ルバルブなどが必要となる。In addition, since the inlet pressure and the cylinder boat pressure must be detected, the structure becomes complicated and causes an increase in cost. In particular, a multi-valve valve requires a shuttle valve for detecting the maximum load.
また、入口圧力とシリンダポート圧力との差圧により
ポンプ吐出流量を制御するために、シリンダポートに接
続された負荷によってシリンダポートにキャビテーショ
ンが生じると、入口圧力とシリンダポート圧力との圧力
差が大きくなり、ポンプ吐出流量を減じる方向にポンプ
が制御されるので、より一層キャビテーションを助長す
ることになるし、さらに、ポンプ吐出流量以上にシリン
ダポートからタンクポートに油を流出させると（面積差
も考慮にいれて）キャビテーションを助長することにな
るので、シリンダからタンクへの開口面積と、供給路か
らシリンダへの開口面積の設定に注意を要することにな
る。Also, in order to control the pump discharge flow rate by the differential pressure between the inlet pressure and the cylinder port pressure, if cavitation occurs in the cylinder port due to the load connected to the cylinder port, the pressure difference between the inlet pressure and the cylinder port pressure increases. The pump is controlled in the direction to reduce the pump discharge flow rate, which further promotes cavitation. In addition, if the oil is discharged from the cylinder port to the tank port more than the pump discharge flow rate (the area difference is also taken into consideration). Therefore, care must be taken in setting the opening area from the cylinder to the tank and the opening area from the supply path to the cylinder.
また、スプールを中立へ急激に戻す操作において、ポ
ンプの応答性が遅い場合はサージ圧が発生する。（メイ
ンリリーフバルブ付でもリリーフ圧までのサージ圧が発
生する。） そこで、本発明は、スプール中立時にポンプ最小吐出
流量を通過できるバイパス通路を設け、アクチュエータ
の応答性が良く、かつ種々の条件下でキャビテーション
に強く、構造の簡単な負荷圧補償ポンプ吐出流量制御回
路を提供することを目的とする。Further, in the operation of rapidly returning the spool to neutral, if the response of the pump is slow, a surge pressure is generated. (Surge pressure up to the relief pressure is generated even with the main relief valve.) Therefore, the present invention provides a bypass passage which can pass the minimum discharge flow rate of the pump when the spool is neutral, and has a good responsiveness of the actuator and various conditions. It is an object of the present invention to provide a load pressure compensating pump discharge flow rate control circuit which is resistant to cavitation and simple in structure.
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明に係る負荷圧補
償ポンプ吐出流量制御回路は、パイロット信号により吐
出流量を増減し得るポンプと、該ポンプからの吐出流量
を供給油路を介して通油される方向切換弁と、該方向切
換弁の前記供給油路より分岐して通油されるメータリン
グ用バイパス切換弁と、該バイパス切換弁の流路内に設
けられ、前記バイパス切換弁の上流側圧力と下流側圧力
の差圧および圧縮バネの付勢力により開閉し、前記バイ
パス切換弁の開口面積により制御される開閉弁とから成
り、前記方向切換弁および前記バイパス切換弁の中立時
のポンプ吐出流量を最小となるように前記パイロット信
号を設定することを特徴とし、前記バイパス切換弁およ
び前記開閉弁の最下流に圧力発生装置を設け、該圧力発
生装置の上流よりポンプ吐出流量制御用パイロット信号
を取り出し、前記ポンプをネガティブ流量制御を行なう
こと、および前記方向切換弁および前記バイパス切換が
パイロット信号により操作されるように構成し、パイロ
ット信号の最大ポンプ吐出流量制御用パイロット信号を
取り出し、前記ポンプをポジティブ流量制御を行なうこ
とを特徴とする。Means for Solving the Problems To achieve the above object, a load pressure compensation pump discharge flow rate control circuit according to the present invention includes a pump capable of increasing or decreasing a discharge flow rate by a pilot signal, and a discharge flow rate from the pump. A directional switching valve through which oil is supplied through a supply oil passage, a metering bypass directional switching valve which branches off from the supply oil passage of the directional switching valve, and is provided in a flow passage of the bypass switching valve. An opening / closing valve that is opened and closed by a differential pressure between an upstream pressure and a downstream pressure of the bypass switching valve and a biasing force of a compression spring, and is controlled by an opening area of the bypass switching valve. The pilot signal is set so as to minimize the pump discharge flow rate when the bypass switching valve is in a neutral state, and a pressure generating device is provided at the most downstream of the bypass switching valve and the on-off valve. Extracting a pilot signal for controlling the pump discharge flow rate from upstream of the pressure generating device, performing negative flow control on the pump, and operating the directional control valve and the bypass switching by the pilot signal. A pilot signal for controlling the maximum pump discharge flow rate of the signal is taken out, and the pump is subjected to positive flow rate control.
［作 用］ 切換弁のスプール中立時にある程度の最小流量がバイ
パス通路を流れているため、応答遅れが少なく、また、
バイパス通路でサージ圧を吸収でき得る。[Operation] Since a certain minimum flow rate flows through the bypass passage when the spool of the switching valve is in the neutral position, the response delay is small.
The surge pressure can be absorbed by the bypass passage.
切換弁のストローク途中では、ポンプ吐出流量の一部
を開閉弁およびバイパス切換弁に通油し、バイパス流量
はバイパス切換弁の開口面積に応じて一定流量となるよ
うに開閉弁によって制御されるのでシリンダへの流量は
負荷圧に関係なくストローク位置に応じたパイロット信
号圧力によりポンプ吐出流量を一定流量になるように制
御する。During the stroke of the switching valve, part of the pump discharge flow rate is passed through the on-off valve and the bypass switching valve, and the bypass flow rate is controlled by the on-off valve so as to have a constant flow rate according to the opening area of the bypass switching valve. The flow rate to the cylinder is controlled so that the pump discharge flow rate becomes constant by the pilot signal pressure corresponding to the stroke position regardless of the load pressure.
さらに、ネガティブ流量制御する場合は大きな負荷に
よりアクチュエータにキャビテーションが発生したとき
に、バイパス流量を減じパイロット信号圧力が下がりポ
ンプ吐出流量を増大し、シリンダへの流量を充分なるよ
うにポンプ吐出流量を制御してキャビテーションの発生
を抑制する。Furthermore, in the case of negative flow control, when cavitation occurs in the actuator due to a large load, the pump discharge flow rate is controlled so that the bypass flow rate is reduced, the pilot signal pressure is reduced, the pump discharge flow rate is increased, and the flow rate to the cylinder is sufficient. To suppress the occurrence of cavitation.
［実施例］ 第１図は本発明の一実施例であるネガティブ流量制御
とした場合の回路図であり、以下この図により詳細に説
明する。[Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram in the case of a negative flow rate control according to an embodiment of the present invention, which will be described in detail below with reference to FIG.
10はパイロット信号により吐出流量を制御されるポン
プであり、そのポンプ10から吐出された油圧油は方向切
換弁12の供給通路13に接続され、一部流量は開閉弁14を
介してバイパス切換弁16に通油された後、圧力発生装置
17を通過してタンク23に排出される。方向切換弁12は、
その作動により負荷Ｗに接続されたシリンダ18の方向を
制御し、また、開閉弁14はバイパス切換弁16の上流側圧
力と下流側圧力の差圧により制御され、バイパス切換弁
16のバイパス開口面積が大きい場合（差圧が小）は圧縮
バネ19により充分に開口しており、バイパス開口面積が
小さくなると（差圧が大）圧縮バネ19に抗して閉じてく
る構造となっていて、供給通路13の圧力に関係なくバイ
パス開口面積に見合った流量を通過し得る。バイパス切
換弁16は中立時に最大開口となり、スプールストローク
エンドではその通路を閉め切り、ストローク途中では開
閉弁14との関係から最適な開口面積を有している。Reference numeral 10 denotes a pump whose discharge flow rate is controlled by a pilot signal. Hydraulic oil discharged from the pump 10 is connected to a supply passage 13 of a direction switching valve 12, and a part of the flow rate is controlled by a bypass switching valve via an on-off valve 14. After passing through 16 the pressure generator
After passing through 17, it is discharged to the tank 23. The directional control valve 12 is
By the operation, the direction of the cylinder 18 connected to the load W is controlled, and the on-off valve 14 is controlled by the differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the bypass switching valve 16.
When the bypass opening area of 16 is large (the differential pressure is small), it is sufficiently opened by the compression spring 19, and when the bypass opening area is small (the differential pressure is large), it is closed against the compression spring 19 Therefore, the flow rate corresponding to the bypass opening area can be passed regardless of the pressure in the supply passage 13. The bypass switching valve 16 has a maximum opening when neutral, closes the passage at the end of the spool stroke, and has an optimal opening area during the stroke due to the relationship with the on-off valve 14.
また、方向切換弁12とバイパス切換弁16は連結してお
り、以後これらを総称するときは切換弁と呼ぶ。Further, the direction switching valve 12 and the bypass switching valve 16 are connected, and hereinafter, when these are collectively referred to as a switching valve.
バイパス切換弁16を通過した流量はオリフィス20と低
圧リリーフ弁21を持つ圧力発生装置17により通過流量に
見合ったパイロット圧力を発生させ、そのパイロット圧
力はポンプ吐出流量制御信号として制御室に接続され、
パイロット圧力の高いときはポンプ吐出流量を最小と
し、逆に低いときは最大となるように設定されている。The flow rate passing through the bypass switching valve 16 generates a pilot pressure corresponding to the flow rate by a pressure generating device 17 having an orifice 20 and a low-pressure relief valve 21, and the pilot pressure is connected to a control chamber as a pump discharge flow rate control signal,
The pump discharge flow rate is set to be minimum when the pilot pressure is high, and to be maximum when the pilot pressure is low.
なお、22はメインリリーフ弁であり、回路圧力の異常
上昇を防止する。Reference numeral 22 denotes a main relief valve for preventing an abnormal increase in circuit pressure.
以下、作動について説明する。 Hereinafter, the operation will be described.
切換弁中立時のポンプからの吐出流量は、開閉弁14、
バイパス切換弁16を通過して圧力発生装置17に流れる
が、バイパス切換弁16の開口面積が大であるもので通過
流量も多くパイロット圧力が高くなり、ポンプ吐出流量
を減少させてポンプ吐出流量が最小となるように通過流
量（ポンプ最小吐出流量）およびパイロット圧力が設定
されている。When the switching valve is neutral, the discharge flow rate from the pump is
It flows through the bypass switching valve 16 to the pressure generating device 17, but since the opening area of the bypass switching valve 16 is large, the passing flow rate is also large and the pilot pressure is increased, and the pump discharge flow rate is reduced to reduce the pump discharge flow rate. The passing flow rate (minimum pump discharge flow rate) and the pilot pressure are set to be minimum.
次に切換弁ストローク途中では、ポンプ吐出流量は供
給通路13からシリンダ18へ通油されると同時に開閉弁14
を通ってバイパス切換弁16に流れるが、そのバイパス切
換弁16が絞られているために通過流量が減少し、従って
圧力発生装置17によるパイロット圧力が下がるのでポン
プ吐出流量は増大する。ここでバイパス切換弁16を通過
する流量は開口面積に応じて一定流量となるように開閉
弁14により設定されているので、供給通路13の負荷圧力
（シリンダ負荷圧力）に関係なく一定流量となる。従っ
て、バイパス流量は負荷圧力に関係することなく切換弁
ストローク位置に応じて一定流量となるので、ポンプ吐
出流量制御用のパイロット圧力および吐出流量は一定と
なり、供給通路13からシリンダ18への流量（ポンプ吐出
流量−バイパス流量）も負荷圧力に関係なく切換弁スト
ローク位置に応じた一定流量となる。Next, during the switching valve stroke, the pump discharge flow rate is passed through the supply passage 13 to the cylinder 18 and at the same time, the opening / closing valve 14 is opened.
Flows through the bypass switching valve 16, but the passage switching flow is reduced because the bypass switching valve 16 is throttled, and the pilot pressure by the pressure generating device 17 is reduced, so that the pump discharge flow increases. Here, the flow rate passing through the bypass switching valve 16 is set by the on-off valve 14 so as to be a constant flow rate according to the opening area, and therefore becomes a constant flow rate regardless of the load pressure (cylinder load pressure) of the supply passage 13. . Therefore, since the bypass flow rate is constant regardless of the load pressure according to the switching valve stroke position, the pilot pressure for controlling the pump discharge flow rate and the discharge flow rate are constant, and the flow rate from the supply passage 13 to the cylinder 18 ( The pump discharge flow rate-bypass flow rate) also becomes a constant flow rate according to the switching valve stroke position regardless of the load pressure.
次に切換弁を図において左方向に操作した場合、負荷
Ｗが大きく供給通路13の流量が不足してキャビテーショ
ンが発生したときは、ポンプ吐出流量は負荷の小さい方
のシリンダポート側に流れ込みバイパス切換弁16への流
量が少なくなると、パイロット圧力が下がりポンプ吐出
流量は増大し充分にシリンダへ流量を供給できるように
ポンプ吐出流量制御するのでキャビテーションの発生を
押えることができる。Next, when the switching valve is operated to the left in the drawing, when the load W is large and the flow rate in the supply passage 13 is insufficient, and cavitation occurs, the pump discharge flow rate flows into the cylinder port side with the smaller load and the bypass switching is performed. When the flow rate to the valve 16 decreases, the pilot pressure decreases and the pump discharge flow rate increases, and the pump discharge flow rate is controlled so that the flow rate can be sufficiently supplied to the cylinder, so that the occurrence of cavitation can be suppressed.
切換弁中立時もまたある程度の最小流量をポンプが吐
出しているので同様な効果がある。特にキャビテーショ
ンを防止するメイクアップ回路を圧力発生装置前に設け
ればさらに効果がある。Even when the switching valve is neutral, the same effect can be obtained because the pump discharges a certain minimum flow rate. In particular, if a makeup circuit for preventing cavitation is provided in front of the pressure generating device, it is more effective.
また、ポンプ応答遅れによるサージ圧もバイパス通路
で吸収でき、さらに、切換弁中立時もある程度の吐出流
量を持っていることにより急激に操作した時の応答遅れ
も比較的少ない。Also, the surge pressure due to the pump response delay can be absorbed by the bypass passage, and the switch valve has a certain discharge flow rate even when the switching valve is in neutral, so that the response delay when abruptly operated is relatively small.
第２図は他の実施例で、ポジティブ流量制御されたも
のであり、切換弁ストローク途中でのキャビテーション
に対してはポンプ吐出流量が外部パイロット信号によっ
て決定されるので多少劣るが従来技術の例のパワーマッ
チシステムのようにポンプ吐出流量を減じることはな
い。その他の効果は前述のネガティブ流量制御の場合と
同じである。FIG. 2 shows another embodiment in which the positive flow rate is controlled, and the cavitation in the middle of the switching valve stroke is somewhat inferior because the pump discharge flow rate is determined by the external pilot signal. It does not reduce the pump discharge flow unlike the power match system. Other effects are the same as those of the negative flow rate control described above.
なお、第３図はネガティブ流量制御されたもので多連
弁となった場合の実施例を示しているが、多連弁となっ
てもそれぞれの切換弁のストローク位置に応じてポンプ
吐出流量が決定されるため、最大負荷を検出するシャト
ルバルブなどが不必要となり構造が簡単である。FIG. 3 shows an embodiment in which a negative flow rate control is performed and a multi-valve valve is used. However, even when a multi-valve valve is used, the pump discharge flow rate varies depending on the stroke position of each switching valve. Since it is determined, a shuttle valve for detecting the maximum load is not required, and the structure is simple.
ここで、第１図〜第３図の各実施例を示す図では、開
閉弁14はバイパス切換弁16の上流側に設置されている
が、開閉弁14がバイパス切換弁16の下流側に設置されて
も作用は同じであって、本発明の精神を逸脱しないこと
は明らかである。1 to 3, the on-off valve 14 is installed on the upstream side of the bypass switching valve 16, but the on-off valve 14 is installed on the downstream side of the bypass switching valve 16. Obviously, the operation is the same and does not depart from the spirit of the present invention.
［発明の効果］ 本発明は以上説明したように、ポンプ吐出流量制御を
行なう油圧回路において、ポンプ吐出流量の一部を開閉
弁およびバイパス切換弁に通油することにより、負荷圧
に関係なく最適なメータリング流量を得ることができる
と共に、キャビテーションを防止し、応答性を良くし、
また構造を簡単にしてコストダウンにつながる等々の効
果がある。[Effects of the Invention] As described above, in the hydraulic circuit for controlling the pump discharge flow rate, the present invention optimizes the pump discharge flow rate regardless of the load pressure by passing a part of the pump discharge flow rate to the on-off valve and the bypass switching valve. A high metering flow rate, prevent cavitation, improve responsiveness,
Also, there are effects such as simplifying the structure and leading to cost reduction.
第１図はネガティブ流量制御した本発明の一実施例の油
圧回路図、第２図はポジティブ流量制御とした本発明の
他の実施例の油圧回路図、第３図はネガティブ流量制御
としたもので多連弁の場合の本発明の他の実施例の油圧
回路図、第４図は従来技術の例のダイキンパワーマッチ
システムの油圧回路図である。 10……ポンプ、12……方向切換弁、 13……供給通路、１……開閉弁、 16……バイパス切換弁、17……圧力発生装置、 18……シリンダ、19……圧縮バネ 20……オリフィス、21……低圧リリーフ弁、 22……メインリリーフ弁、23……タンク、 24……パイロット信号圧力用ポンプ、 25……パイロット弁、26……シャトルバルブ、 27……センタクローズ可変絞り切換弁、 28……アクチュエータ。FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of one embodiment of the present invention with negative flow control, FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of another embodiment of the present invention with positive flow control, and FIG. 3 is a negative flow control. FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram of a Daikin power match system according to another example of the prior art in the case of a multiple valve. 10 Pump, 12 Directional switching valve, 13 Supply passage, 1 On-off valve, 16 Bypass switching valve, 17 Pressure generator, 18 Cylinder, 19 Compression spring 20 … Orifice, 21 …… Low pressure relief valve, 22 …… Main relief valve, 23 …… Tank, 24 …… Pilot signal pressure pump, 25 …… Pilot valve, 26 …… Shuttle valve, 27 …… Center close variable throttle Switching valve, 28 …… Actuator.
Claims (3)
るポンプと、該ポンプからの吐出流量を供給油路を介し
て通油される方向切換弁と、該方向切換弁の前記供給油
路より分岐して通油されるメータリング用バイパス切換
弁と、該バイパス切換弁の流路内に設けられ、前記バイ
パス切換弁の上流側圧力と下流側圧力の差圧および圧縮
バネの付勢力により開閉し、前記バイパス切換弁の開口
面積により制御される開閉弁とから成り、前記方向切換
弁および前記バイパス切換弁の中立時のポンプ吐出流量
を最小となるように前記パイロット信号を設定すること
を特徴とする負荷圧補償ポンプ吐出流量制御回路。1. A pump capable of increasing or decreasing a discharge flow rate by a pilot signal, a directional control valve through which a discharge flow rate from the pump is passed through a supply oil passage, and a branch from the supply oil passage of the directional change valve. Metering bypass switching valve, which is provided in the flow path of the bypass switching valve, and opens and closes by a differential pressure between an upstream pressure and a downstream pressure of the bypass switching valve and a biasing force of a compression spring. An on-off valve controlled by an opening area of the bypass switching valve, wherein the pilot signal is set so as to minimize a pump discharge flow rate when the direction switching valve and the bypass switching valve are neutral. Pressure compensation pump discharge flow rate control circuit.
バイパス切換弁および前記開閉弁の最下流に圧力発生装
置を設け、該圧力発生装置の上流よりポンプ吐出流量制
御用パイロット信号を取り出し、前記ポンプをネガティ
ブ流量制御してなる負荷圧補償ポンプ吐出流量制御回
路。2. A pressure generating device according to claim 1, further comprising a pressure generating device provided at a most downstream side of the bypass switching valve and the on-off valve, and extracting a pilot signal for controlling a pump discharge flow rate from an upstream of the pressure generating device. A load pressure compensating pump discharge flow rate control circuit for controlling the negative flow rate of the pump.
方向切換弁および前記バイパス切換弁がパイロット信号
により操作されるように構成し、パイロット信号の最大
ポンプ吐出流量制御用パイロット信号を取り出し、前記
ポンプをポジティブ流量制御してなる負荷圧補償ポンプ
吐出流量制御回路。3. A directional control valve according to claim 1, wherein said directional control valve and said bypass directional control valve are operated by a pilot signal. A load pressure compensating pump discharge flow rate control circuit that performs positive flow control of the pump.
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|---|---|
| JPH01275902A JPH01275902A (en) | 1989-11-06 |
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