JP2652791B2

JP2652791B2 - 流量制御装置

Info

Publication number: JP2652791B2
Application number: JP2303088A
Authority: JP
Inventors: 信弥野村; 正晴浅岡; 米秋高橋
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1988-02-03
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH01197814A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、一つのロードセンシングポンプで複数の
アクチュエータを駆動するための流量制御装置に関す
る。

（従来の技術）第７図に示した従来の流量制御装置は、一対のアクチ
ュエータ１、２をロードセンシングポンプ３にパラレル
に接続するとともに、それらの接続過程には、その上流
側から圧力補償弁４、５と可変絞り６、７とを設けてい
る。

上記ロードセンシングポンプ３は、吐出圧制御部８を
備えた可変吐出ポンプからなるもので、吐出圧制御部８
の一方のパイロット室９を、シャトル弁10を介して、両
可変絞り６、７の下流側に接続している。また、この吐
出圧制御部８の他方のパイロット室11は、当該ポンプ３
の吐出側に接続している。そして、この吐出圧制御部８
は、シャトル弁10で選択された最高負荷圧と当該ポンプ
３の吐出圧とを比較し、その吐出圧が常に上記最高負荷
圧よりも設定分だけ高く維持されるように、当該ポンプ
３の吐出圧を制御するものである。

また、圧力補償弁４、５は、その一方の側にスプリン
グ12、13を作用させ、通常は当該圧力補償弁４、５が図
示の全開状態を保つようにしている。さらに、このスプ
リングを作用させた側のパイロット室14、15を、上記可
変絞り６、７の下流側に接続する一方、この圧力補償弁
４、５の他方の側のパイロット室16、17は、上記可変絞
り６、７の上流側に接続している。

いま、例えば、次のような通常の運転条件が設定され
たとする。

アクチュエータ１について負荷圧力50kg 要求流量40/min アクチュエータ２について負荷圧力100kg 要求流量50/min ポンプ３について最大吐出量100/min ロードセンシング差圧10kg 圧力補償弁４、５についてコンペンセータ差圧5kg なお、上記各アクチュエータ１、２の要求流量は、可
変絞り６、７の開度に応じて決まるが、この可変絞り
６、７の開度はオペレータが選択するものである。

また、ロードセンシング差圧10kgとは、シャトル弁10
で選択された負荷圧P_LSに対して、当該ポンプＰの吐出
圧P_OUTが、P_OUT＝P_LS＋10kgに制御されることを意味す
る。

さらに、コンペンセータ差圧5kgとは、可変絞り６、
７前後の差圧が5kgとなるように、当該圧力補償弁４、
５が機能することを意味する。

しかして、両アクチュエータ１、２の要求流量が、上
記のように40と50であるときは、当該ポンプ３の最
大吐出能力の範囲内なので、圧力補償弁４、５は次のよ
うに機能する。

すなわち、吐出圧制御部８の一方のパイロット室９に
はシャトル弁10で選択されたアクチュエータ２の負荷圧
100kgが作用するので、当該ポンプ３の吐出圧は、それ
よりも10kg高い110kgに維持される。

そこで、一方の圧力補償弁４では、可変絞り６の前後
の差圧を5kgに維持すべく55kgの圧力低下を負担する。
また、他方の圧力補償弁５も、可変絞り７前後の差圧を
5kgに保つために5kgの圧力低下を負担し、それぞれのア
クチュエータ１、２に要求流量を供給する。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の装置は、当該アクチュエータ
１、２の合計要求流量が、ポンプ３の最大吐出能力の範
囲内であれば問題はないが、その合計要求流量が、最大
吐出能力を超えたときに、次のような問題が発生する。

例えば、一方の可変絞り６の開度を大きくして、アク
チュエータ１の要求流量を60/minに増やしたとする
と、両アクチュエータ１、２の合計要求流量が100に
なって当該ポンプ３の能力を超えてしまう。

そのためにパイロット室９に100kgのパイロット圧が
作用したときに、当該ポンプ３はその吐出圧を110kgに
維持しようとするが、それを維持できなくなる。

そこで、このときの吐出圧を例えば104kgと仮定すれ
ば、一方の圧力補償弁４はその開度を大きくして自己の
圧損を49kgに減らし、可変絞り６前後の差圧5kgを保
ち、一方のアクチュエータ１に対する流量60を維持す
る。

これに対して他方の圧力補償弁５も、その開度を大き
くして自己の圧損を小さくしようとするが、ポンプ３の
吐出圧が低下するので、可変絞り７前後の差圧を5kgに
保つことができない。

そのために、この従来の装置では、アクチュエータの
合計要求流量がポンプ３の最大吐出能力を超えてしまう
と、その供給流量は、負荷の小さいアクチュエータ側に
優先的に供給されてしまい、負荷の大きいアクチュエー
タには、十分な流量が供給されないので、その負荷の大
きいアクチュエータの作動に支障を来すという問題があ
った。

この発明の目的は、アクチュエータの合計要求流量
が、ポンプの最大吐出能力を超えたときには、流量配分
を目標比率に沿って制御できるようにし、負荷の大きい
アクチュエータにも、上記目標比率に沿った流量を供給
できるようにすることである。

（問題点を解決する手段）第１の発明は、一つのロードセンシングポンプで複数
のアクチュエータを駆動させるとともに、このアクチュ
エータの上流側に流路開度制御部を設け、この流路開度
制御部のさらに上流側には、当該流路開度制御部の前後
の差圧を一定に保つ圧力補償弁を接続した流量制御装置
を前提にするものである。

上記の装置を前提にしつつ、第１の発明は、ロードセ
ンシング差圧が設定圧以下になったとき、流路開度制御
部前後の差圧を小さくする方向に圧力補償弁を動作させ
るためのパイロット室を、当該圧力補償弁に備えた点に
特徴を有する。

また、第２の発明は、第１の発明と同一の前提条件の
もとで、上記流路開度制御部と圧力補償弁との間に、ロ
ードセンシング差圧に応じて開度を制御する流量制御バ
ルブを設けた点に特徴を有するものである。

なお、上記流路開度制御部とは、可変絞りや方向切換
弁を含む概念として使用している。また、この発明にお
いてアクチュエータの数は限定されない。

（本発明の作用）第１の発明は、上記のように構成したので、アクチュ
エータの合計要求流量がポンプの最大吐出能力を超える
と、圧力補償弁がその開度を相対的に小さくして、流路
開度制御部前後の差圧を小さく保つ。したがって、各ア
クチュエータには、当該ポンプの最大吐出能力の範囲内
で、目標比率に沿った流量が供給されることになる。

第２の発明において、アクチュエータの合計要求流量
が当該ポンプの最大吐出能力を超えると、流量制御バル
ブが機能して、上記目標比率に沿って流量制御をするこ
とになる。

（本発明の効果）この発明の装置によれば、アクチュエータの合計要求
流量がポンプの最大吐出能力を超えても、負荷の小さい
アクチュエータに作動流体が供給されたりしなくなる。

（本発明の実施例）第１、２図に示した第１実施例は、その圧力補償弁
４、５であって、スプリング12、13とは反対側であるパ
イロット室16、17側に、それらとは別のパイロット室1
8、19を設け、これら両パイロット室18、19を、パイロ
ット圧制御弁20のパイロットポート21に接続している。
このパイロット圧制御弁20は、その流入ポート22をパイ
ロットポンプ23に接続するとともに、その流出ポート24
をタンク25に接続している。

さらに、このパイロット圧制御弁20には、パイロット
室26、27を形成しているが、一方のパイロット室26側に
はスプリング28を設けている。そして、この一方のパイ
ロット室26は、シャトル弁10に接続し、吐出圧制御部８
のパイロット室９と同様に、アクチュエータ１、２の高
い方の負荷圧が当該パイロット室26に作用するようにし
ている。また、他方のパイロット室27は、ロードセンシ
ングポンプ３の吐出側に接続しているものである。

上記のようにしたパイロット圧制御弁20は、通常は、
スプリング28の作用で全開位置Ｉを保持しているが、パ
イロット室26側の作用力に対してパイロット室27側の作
用力が打ち勝つと、絞り位置IIあるいは全閉位置IIIに
切り換わるものである。そして、上記全閉位置IIIに切
り換わったときには、上記圧力補償弁４、５の別のパイ
ロット室18、19をタンク25に連通させる構成にしてい
る。

なお、図中符号29はパイロットポンプ23の吐出圧を制
御するリリーフ弁である。

しかして、前記従来と同一の条件で、しかも、両アク
チュエータ１、２の合計要求流量が当該ポンプ３の最大
吐出能力の範囲内を維持して、両アクチュエータが駆動
したとしすると、当該ポンプ３は負荷圧100kgよりもロ
ードセンシング差圧10kgだけその吐出圧を高く維持す
る。このようにロードセンシング差圧が10kgに維持され
ているときには、パイロット圧制御弁20のパイロット室
26、27にも10kgの差圧が発生するので、当該パイロット
圧制御弁20は全閉位置IIIに切り換わる。

上記のようにパイロット圧制御弁20が全閉位置IIIに
切り換わると、上記圧力補償弁４、５のパイロット室1
8、19がタンク25に連通するので、このパイロット室1
8、19が一切機能しない。したがって、この場合には、
前記した従来と全く同様に動作し、一方のアクチュエー
タ１には40の流量が供給され、他方のアクチュエータ
２には50の流量が供給されるものである。

そして、上記両アクチュエータ１、２の合計要求流量
がポンプ３の最大吐出能力を超えると、従来と同様に、
ポンプ吐出圧が110kgを維持できなくなるので、パイロ
ット圧制御弁20の両パイロット室26、27の圧力差も小さ
くなる。そのために当該パイロット圧制御弁20がスプリ
ング28のバネ力の作用で絞り位置IIあるいは全開位置Ｉ
に切り換わる。このようにパイロット圧制御弁20が切り
換わると、パイロットポンプ23の吐出圧が当該パイロッ
ト圧制御弁20を経由して圧力補償弁４、５のパイロット
室18、19に作用する。そして、このときのパイロット室
18、19の作用力は、ロードセンシング差圧で定まるパイ
ロット圧制御弁20の切り換え位置に応じて決まるもので
ある。

いま、両アクチュエータ１、２の合計要求流量が、ポ
ンプ３の最大吐出能力を超えたと想定し、しかも、この
ときのポンプ３の吐出圧を109.545kgと仮定すると、そ
の制御形態は次のようになる。

まず、パイロット圧制御弁20の出力P_ASは、規定のロ
ードセンシング差圧−（P_OUT−P_LS）で、出力P_AS＝10−
（109.545−100）＝0.455となる。

このパイロット圧制御弁20の出力P_ASは、両圧力補償
弁４、５のパイロット室18、19に伝達されるので、その
コンペンセータ圧力ΔＰは、 ΔＰ＝（スプリング12、13による規定差圧） −（P_ASによる圧力）＝５−0.455＝4.545 となる。

したがって、アクチュエータ１への供給流量は、要求
流量60×（4.545/5）＝54.5となる。

また、アクチュエータ２への供給流量は、要求流量50
×（4.545/5）＝45.5となり、両者の合計流量が100
になる。

上記のようにこの第１実施例によれば、第２図のグラ
フに示すように、アクチュエータ１、２の合計要求流量
がポンプ３の最大吐出能力の範囲内であれば、両アクチ
ュエータ１、２への流量配分は特性線ｂに沿ったものと
なる。

しかし、上記のようにアクチュエータ１側の要求流量
を60にしたときには、その流量配分は、目標比率特性
線ａに沿ったものとなる。つまり、一方のアクチュエー
タ１の要求流量60に対して、例えば、そのほぼ90％を
供給するとともに、他方のアクチュエータ２側の供給流
量もほぼ90％を確保するものである。

第３図に示した第２実施例は、パイロット圧制御弁20
の流入ポート22をポンプ３の吐出側に直接接続し、第１
実施例のパイロットポンプ23を省略するとともに、この
流入ポート22とポンプ３との接続過程に絞り30を設けた
点が第１実施例と相違するものである。なお、この第２
実施例における絞り30は、リリーフ弁に置き換えてもよ
いものである。

第４図に示した第３実施例は、パイロット圧制御弁20
の構成を上記第１、２実施例と相違させたものである。
すなわち、この第３実施例のパイロット圧制御弁20は、
その弁本体にスプール31を内装し、当該スプール31の両
側にパイロット室32、33を形成するとともに、上記パイ
ロット室33のさらに外方における当該スプール端を、圧
力感知室34に臨ませている。そして、上記パイロット室
32側にスプリング35を介在させたものである。したがっ
て、このパイロット圧制御弁20の制御特性は、圧力補償
弁４、５のパイロット室18、19の圧力変化に対応して変
化するものである。

なお、この第３実施例における圧力補償弁４、５は、
第１実施例のものを具体的に示したもので、実質的には
第１実施例と同様のものである。

第５図に示した第４実施例は、第３実施例のパイロッ
ト室33をパイロットポンプ36に接続したもので、その他
の構成は第３実施例と同様である。

第６図に示した第５実施例は、第１実施例と同様に、
ロードセンシングポンプ３の下流側にアクチュエータ
１、２をパラレルに接続するとともに、これらのポンプ
３とアクチュエータ１、２との間には、その上流側から
圧力制御弁37、38、流量制御バルブ39、40及び可変絞り
６、７を順に接続している。

上記圧力制御弁37、38は、その上記流量制御バルブ3
9、40の上流側の圧力と、可変絞り６、７の下流側の圧
力との間に、スプリング41、42で設定した差圧が保たれ
るようにしたものである。

また、流量制御バルブ39、40は、その本体43、44に上
流側ポート45、46と下流側ポート47、48とを形成すると
ともに、この本体43、44にポペット室49、50と制御室5
1、52とを区画している。

上記ポペット室49、50のそれぞれにはポペット53、54
を内装するとともに、このポペット室49、50と制御室5
1、52とにプッシュロッド55、56を摺動自在に貫通させ
ている。

そして、制御室51、52にはピストン57、58を設けて、
この制御室を第１制御室51a、52a及び第２制御室51b、5
2bに区画するとともに、第１制御室51a、52aにはスプリ
ング59、60を作用させている。このようにしたスプリン
グ59、60のバネ力はピストン57、58を介してプッシュロ
ッド55、56に伝達されるとともに、当該バネ力が上記ポ
ペット53、54に作用する。

上記のようにポペット53、54にスプリング59、60を作
用させることによって、当該ポペット53、54が上流側ポ
ート45、46から下流側ポート47、48への流通のみを許容
するチェック弁として機能するようにしている。

また、上記第１制御室51a、52aは、ロードセンシング
ポンプ３に接続するとともに、第２制御室51b、52bをシ
ャトル弁10に接続している。

なお、図中符号61、62は下流側ポート47、48の圧力を
ポペット53、54の背圧として作用させるための圧力導入
通路である。

しかして、両アクチュエータ１、２の合計要求流量が
ポンプ３の最大吐出流量の範囲内にあるときは、ロード
センシング差圧が十分に維持されるが、その差圧が第
１、第２制御室内の圧力差となる。つまり、第２制御室
51b、52bの圧力が、第１制御室51a、52aの圧力よりも十
分に高く維持されるので、ピストン57、58がスプリング
59、60に抗して上昇し、プッシュロッド55、56の押圧力
を解除する。このようにプッシュロッド55、56の押圧力
が解除されれば、ポペット53、54がフリーになるので、
アクチュエータ１、２に対する供給流量は、圧力制御弁
37、38と可変絞り６、７とで制御され、前記第１実施例
と同様の制御形態になる。

これに対して、アクチュエータ１側の要求流量が増え
て、合計要求流量がポンプ３の最大吐出能力を超える
と、そのロードセンシング差圧が小さくなること第１実
施例と同様である。したがって、この場合には、第１、
２制御室の圧力差が小さくなるので、当該ピストン57、
58はスプリング59、60の作用で下降し、その押圧力をポ
ペット53、54に作用させる。

上記のようにしてポペット53、54が押されると、その
押圧力に応じて上流側ポート45、46の開度が絞られるも
ので、それが絞られた分だけアクチュエータ１、２に対
する供給流量が減少する。つまり、この第５実施例で
は、流量制御バルブ39、40を通過する流量を相対的に減
少させ、両アクチュエータが必要とする合計流量を、ポ
ンプ３の最大吐出流量の範囲内に押え、その範囲でアク
チュエータに対する必要流量を分配するようにしたもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面第１、２図にはこの発明の第１実施例を示すもの
で、第１図は回路図、第２図は分配流量特性を示したグ
ラフ、第３図は第２実施例を示した回路図、第４図は第
３実施例の回路図、第５図は第４実施例の要部の概略
図、第６図は第５実施例の回路図、第７図は従来の回路
図である。１、２……アクチュエータ、３……ロードセンシングポ
ンプ、４、５……圧力補償弁、６、７……流路開度制御
部としての可変絞り、18、19……パイロット室、39、40
……流量制御バルブ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一つのロードセンシングポンプで複数のア
クチュエータを駆動させるとともに、このアクチュエー
タの上流側に流路開度制御部を設け、この流路開度制御
部のさらに上流側には、当該流路開度制御部の前後の差
圧を一定に保つ圧力補償弁を接続した流量制御装置にお
いて、ロードセンシング差圧が設定圧以下になったと
き、流路開度制御部前後の差圧を小さくする方向に圧力
補償弁を動作させるためのパイロット室を、当該圧力補
償弁に備えた流量制御装置。
【請求項２】一つのロードセンシングポンプで複数のア
クチュエータを駆動させるとともに、このアクチュエー
タの上流側に流路開度制御部を設け、この流路開度制御
部のさらに上流側には、当該流路開度制御部の前後の差
圧を一定に保つ圧力補償弁を接続した流量制御装置にお
いて、上記流路開度制御部と圧力補償弁との間に、ロー
ドセンシング差圧に応じて開度を制御する流量制御バル
ブを設けた流量制御装置。