JP3703309B2 - 油圧制御回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アクチュエータの負荷圧の変化に係わりなく、一定の要求流量を供給するロードセンシングバルブを備えた油圧制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られているこの種の油圧制御回路は、例えば、パワーショベルなどに用いられる。このパワーショベルには、旋回モータやブームシリンダなどの慣性力の大きなアクチュエータや、バケットのように慣性力はそれほどでもないアクチュエータが混在している。
そして、慣性力の大きな旋回モータなどに、ロードセンシング機能を持たせると、回路にハンチングという振動現象が発生してしまうことがあるが、その原因は次のとおりである。
【０００３】
旋回モータのように慣性力の大きなアクチュエータを動かすと、オペレータの体には、その慣性力の方向とは反対方向の反動を受ける。この反動のために、オペレータが握っている操作レバーも、オペレータの体の移動方向に動いてしまう。このようなときに、オペレータは、本能的に操作レバーをその修正方向に戻そうとする。このアクチュエータの反動による操作レバーの動きと、オペレータの修正動作とが交互に発生するが、その度に、ロードセンシングバルブの切り換え量が変化する。切り換え量が変化すれば、当然のこととしてアクチュエータに供給される流量も変化する。しかし、ロードセンシング回路では信号系に遅れが生じるので、この供給流量の変化のサイクルと負荷変動のサイクルとの位相がずれてしまう。そのために当該回路にハンチングが発生してしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の油圧制御回路は、ロードセンシングバルブで慣性力の大きなアクチュエータを制御すると、当該回路にハンチングが発生するので、オペレータに不快感を与えるだけでなく、他の機器に対しても、悪影響を及ぼすという問題があった。
この発明の目的は、１台の可変吐出ポンプを利用して、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとに圧油を供給できるようにして、上記従来の問題を解消した油圧制御回路を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、可変吐出ポンプと、コンペンセータバルブを備えたロードセンシングバルブと、可変吐出ポンプの吐出圧を一方のパイロット室に作用させ、ロードセンシングバルブの負荷圧を他方のパイロット室に作用させるとともに、これら両パイロット室の圧力バランスで可変吐出ポンプの吐出量を制御するレギュレータとを備えてなる油圧制御回路を前提にする。
上記の油圧制御回路を前提にしつつ、第１の発明は、ロードセンシングバルブに接続した供給通路であって、そのロードセンシングバルブよりも下流側に、センターオープンバルブを接続し、このセンターオープンバルブの上流側にカットオフバルブを設け、これらセンターオープンバルブとカットオフバルブとの間に絞りを設け、この絞りの下流側の圧力をレギュレータの他方のパイロット室に導く構成にする一方、上記カットオフバルブとセンターオープンバルブとの間に、コンペンセータバルブを設けた点に特徴を有する。
【０００６】
上記第１の発明は、ロードセンシングバルブの供給通路にカットオフ弁を設けたので、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させることができる。もし、カットオフ弁を設けずに、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させれば、次のような問題が発生する。つまり、ロードセンシングシステムでは、ロードセンシングバルブの要求流量が少なければ、可変吐出ポンプの吐出量を減少させる。そして、ロードセンシングバルブを中立位置にセットしたときには、可変吐出ポンプの吐出量もゼロにする。
一方、センターオープンバルブは、原則として定吐出ポンプに接続するものである。そして、このセンターオープンバルブは、ポンプの全吐出量を、アクチュエータに供給する流量と、ブリードオフさせる流量とに振り分けるようにする。つまり、このバルブの切り換え量が少なければ、ポンプ吐出量のほとんどをタンク側にブリードオフし、アクチュエータ側への供給流量を少なくする。反対に、バルブを最大に切り換えると、ブリードオフ量がゼロになって、ポンプ吐出量の全量がアクチュエータに供給される。
【０００７】
上記のようにロードセンシングシステムでは、ブリードオフという機能が不要であり、センターオープンバルブではブリードオフが必要になるというように、両者の機能が異なる。このように機能が異なるものを、同一の供給通路に接続することは、本来不可能であるが、上記のようにカットオフ弁を用いることによって両者を併存できる。
また、センターオープンバルブとカットオフ弁との間に絞りを設け、この絞りの下流側の圧力をレギュレータの他方のパイロット室に導くようにしたので、このセンターオープンバルブに供給される流量が一定になる。したがって、センターオープンバルブを定吐出ポンプに接続したのと同じことになる。
【０００８】
さらに、この発明では、カットオフバルブとセンターオープンバルブとの間に、コンペンセータバルブを設けた点にも特徴を有する。
このようにコンペンセータバルブを設けたので、ロードセンシングバルブに接続したアクチュエータと、センターオープンバルブに接続したアクチュエータとの両方を同時に作動させられる。
第２の発明は、パイロット圧で制御されるセンターオープンバルブと、同じくパイロット圧で制御されるカットオフバルブとを備え、これら両バルブを連動させる構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示した第１実施例において、供給通路ａ1 に圧油を吐出する可変吐出ポンプＰは、その吐出量がレギュレータＲで制御される。このレギュレータＲは、可変吐出ポンプＰの斜板１を傾転させるシリンダ２、３と、一方のシリンダ２に導く圧力を制御する制御バルブ４とからなる。そして、上記制御バルブ４は、その一方のパイロット室４ａを、パイロット通路５を介して供給通路ａ1に連通させ、他方のパイロット室４ｂを負荷圧を導くパイロット通路６ａに連通させている。しかも、この他方のパイロット室４ｂ側にはスプリング４ｃを設けている。なお、上記他方のシリンダ３は、通路７を介して供給通路ａ1に直接連通させている。
【００１０】
上記のようにした制御バルブ４が、スプリング４ｃの作用で図示のノーマル位置である図面下側位置にあるとき、一方のシリンダ２をタンクＴに連通させる。また、制御バルブ４が、スプリング４ｃに抗して図面上側位置に完全に切り換わったときには、パイロット通路５と一方のシリンダ２とを連通させる。
ただし、制御バルブ４は、実際には、
（一方のパイロット室４ａの圧力）
＝（他方のパイロット室４ｂの圧力）＋（スプリング４ｃのバネ力）の状態でバランスする。このバランス状態で、一方のシリンダ２に導かれる圧力が制御される。つまり、レギュレータＲは、可変吐出ポンプＰの吐出圧が、パイロット通路６ａに導かれる負荷圧よりも、スプリング４ｃのバネ力に相当する分だけ高くなるように制御する。
【００１１】
上記供給通路ａ1には、アフターオリフィスタイプの第１、２ロードセンシングバルブLC1およびLC2を接続している。第１ロードセンシングバルブLC1は、手動操作バルブ８とコンペンセータバルブ９とからなる。また、第２ロードセンシングバルブLC2は、パイロット操作バルブ１０とコンペンセータバルブ１１とからなる。
そして、上記両ロードセンシングバルブLC1およびLC2に接続したアクチュエータの負荷圧は、シャトル弁１２、１３で高圧選択されるとともに、パイロット通路６ａを介して、制御バルブ４の他方のパイロット室４ｂに導かれる。
【００１２】
また、上記コンペンセータバルブ９、１１は、その一方のパイロット室９ａ、１１ａをこれらバルブ９、１１の上流側に接続し、他方のパイロット室９ｂ、１１ｂをパイロット通路６ｂおよびパイロット通路６ａを介して、制御バルブ４の他方のパイロット室４ｂに連通させている。したがって、パイロット室９ｂ、１１ｂには、制御バルブ４の他方のパイロット室４ｂと同様に、シャトル弁１２、１３で選択されたアクチュエータの最高負荷圧が作用することになる。
【００１３】
上記の構成において、可変吐出ポンプＰは、両アクチュエータの高い方の負荷圧よりも、スプリング４ｃのバネ力分だけさらに高い吐出圧を維持するようにその吐出流量を制御する。そして、両ロードセンシングバルブLC1およびLC2は、負荷圧の変化に係わりなく、操作バルブ８、１０の切り換え量すなわち要求流量に応じて常に一定の流量が供給されるように作動する。
なお、図中符号１４はタンク通路である。
【００１４】
上記供給通路ａ1であって、第２ロードセンシングバルブLC2よりも下流側に、供給通路ａ1に連続する供給通路ａ2を延長し、この供給通路ａ2にカットオフ弁１５を接続している。このカットオフ弁１５は、その一方にパイロット室１５ａを設け、他方にスプリング１５ｂを設けている。そして、このカットオフ弁１５は、パイロット室１５ａにパイロット圧が作用していないノーマル状態のときに、供給通路ａ1とａ2を遮断し、パイロット室１５ａにパイロット圧が作用したときに供給通路ａ1とａ2を連通させる。
【００１５】
上記のようにしたカットオフ弁１５の下流側には絞り１６を設けるとともに、この絞り１６の下流側には、コンペンセータバルブ２２を設けている。このコンペンセータバルブ２２は、その一方のパイロット室２２ａを絞り１６の下流側に接続し、他方のパイロット室２２ｂをパイロット通路６ｂに接続している。したがって、この他方のパイロット室２２ｂにも、シャトル弁１２、１３で選択された最高負荷圧が導かれることになる。そして 、この他方のパイロット室２２ｂにはスプリング２２ｃを設けている。
【００１６】
上記のようにしたコンペンセータバルブ２２の下流側には第１、２センターオープンバルブ１８、１９をタンデムに接続するとともに、このコンペンセータバルブ２２と第１センターオープンバルブ１８との間は、パイロット通路１７を介してシャトル弁１３に接続されている。したがって、コンペンセータバルブ２２の下流側の圧力、すなわち第１センターオープンバルブ１８に接続したアクチュエータの負荷圧は、第２ロードセンシングバルブ LC2 側の負荷圧との間で高圧選択されて、シャトル弁１２に導かれる。
【００１７】
そして、第１センターオープンバルブ１８は、パイロット圧の作用で切り換わるとともに、パイロット制御部１８ａを設けている。このパイロット制御部１８ａは、カットオフ弁１５のパイロット室１５ａに連通した通路２０を開放したり、あるいはそれを遮断したりする。そして、この通路２０はタンク通路１４に接続している。このようにした第１センターオープンバルブ１８が、図示の中立位置にあるとき、パイロット制御部１８ａが開位置を保つようにしている。
【００１８】
上記第２センターオープンバルブ１９は、手動操作で切り換わるとともに、上記第１センターオープンバルブ１８と同様のパイロット制御部１９ａを設けている。
したがって、第１、２センターオープンバルブ１８、１９が図示の中立位置にあるとき、コンペンセータバルブ２２よりも下流側の供給通路ａ 2 が、これら第１、２センターオープンバルブ１８、１９を経由してタンクＴに連通する。このときカットオフ弁１５のパイロット室１５ａに接続した通路２０も、パイロット制御部１８ａ、１９ａを介してタンクＴに連通しているので、カットオフ弁１５は図示のノーマル位置を保ち、供給通路ａ 1 、ａ 2 との連通が遮断される。
【００１９】
そして、第１、２センターオープンバルブ１８、１９のいずれかを切り換えると、それらのパイロット制御部１８ａあるいは１９ａによって通路２０が閉鎖される。この状態で、カットオフ弁１５のパイロット室１５ａにパイロット圧を作用させれば、カットオフ弁１５が開位置に切り換わり、供給通路ａ 1 、ａ 2 を連通させる。このように、両供給通路ａ 1 、ａ 2 が連通すれば、可変吐出ポンプＰの吐出油が絞り１６およびコンペンセータバルブ２２を経由して第１、２センターオープンバルブ１８、１９に供給される。
上記のように第１、２ロードセンシングバルブ LC1 、 LC2 を中立位置に保った状態でカットオフ弁１５が開き、絞り１６に圧油が流れれば、その絞り１６の前後に差圧が発生する。この絞り１６の上流側の圧力は、パイロット通路５を介して、制御バルブ４の一方のパイロット室４ａに作用する。また、この絞り１６の下流側の圧力は、コンペンセータバルブ２２の一方のパイロット室２２ａに作用する。
なお、図中符号２１は供給通路ａ1に接続したリリーフ弁である。
【００２０】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
カットオフ弁１５を図示のノーマル位置に保って、かつ、第１、２ロードセンシングバルブLC1、LC2も図示の中立位置にあるときには、負荷圧を導くパイロット通路６ａがタンクＴに通じてタンク圧になるので、制御バルブ４における他方のパイロット室４ｂの圧力もほとんどタンク圧になる。したがって、制御バルブ４が図面上側位置に切り換わって、シリンダ２を伸長させ、可変吐出ポンプＰの吐出量をほぼゼロに保つ。
【００２１】
この状態で、第１、２ロードセンシングバルブLC1、LC2のいずれか、あるいは両方を切り換えたとすると、アクチュエータのそのときの最高負荷圧がシャトル弁１２、１３で選択されて、制御バルブ４の他方のパイロット室４ｂに導かれる。したがって、可変吐出ポンプＰは、最高負荷圧よりもスプリング４ｃのバネ力分だけ高い圧力を吐出するようにその流量を制御する。
また、第１、２ロードセンシングバルブLC1、LC2に接続されたアクチュエータは、それらの手動操作バルブ８あるいはパイロット操作バルブ１０の切り換え量に比例した一定流量が供給される。言い換えれば、これらバルブ８あるいは１０の切り換え量で決まる要求流量を一定に保つように、コンペンセータバルブ９、１１が作動する。
【００２２】
一方、第１、２ロードセンシングバルブ LC1 、 LC2 に接続したアクチュエータを停止して、第１、２センターオープンバルブ１８、１９に接続したアクチュエータのみを作動させる場合には、絞り１６の上流側の圧力を制御バルブ４の一方のパイロット室４ａに導き、コンペンセータバルブ２２の下流側の圧力を制御バルブ４の他方のパイロット室４ｂに導く。したがって、レギュレータＲは、絞り１６の上流側の圧力と、コンペンセータバルブ２２の下流側の圧力との差が一定になるように、ポンプ吐出量を制御する。結局、この場合には、コンペンセータバルブ２２は、圧力損失を発生させる手段としてだけ機能するもので、その本来的な機能は発揮しない。
コンペンセータバルブ２２が本来の機能を発揮するのは、センターオープンバルブに接続したアクチュエータと、ロードセンシングバルブに接続したアクチュエータとを同時に作動させるときである。
【００２３】
今、例えば、両アクチュエータを同時に作動させるために、第１ロードセンシングバルブ LC1 を切り換えるとともに、第１センターオープンバルブ１８およびカットオフ弁１５を切り換えたとする。
このようにすると、第１ロードセンシングバルブ LC1 側の負荷圧と、第１センターオープンバルブ１８側の負荷圧とが、シャトル弁１２で高圧選択されて制御バルブ４の他方のパイロット室４ｂに導かれる。
また、可変吐出ポンプＰの吐出圧は、制御バルブ４の一方のパイロット室４ａに導かれる。
したがって、可変吐出ポンプＰは、各アクチュエータのうちの最高負荷圧よりも、スプリング４ｃのバネ力に相当する圧力分だけ高い圧力を維持するようにその吐出量が制御される。
そして、第１コンペンセータバルブ LC1 のコンペンセータバルブ９は、負荷圧の変動に係わりなく、手動操作バルブ８の切り換え量で決まる要求流量を一定に保つように制御する。
また、コンペンセータバルブ２２も、絞り１６を通過する流量が、負荷圧の変動に係わりなく一定に保たれるように制御する。ただし、この絞り１６の開度が一定なので、結局は、この絞り１６よりも下流側は、定吐出ポンプに接続されたのと同じことになる。
【００２４】
図２に示した第２実施例は、第１、２ロードセンシングバルブLC1、LC2をビフォアーオリフィスタイプにするとともに、コンペンセータバルブ２２の下流側に絞り１６を設けて、この部分でもビフォアーオリフィスタイプにしている。そして、これらの点以外は、第１実施例と全て同様である。したがって、この第２実施例については、第１実施例の説明をそのまま援用する。
なお、上記第１、２実施例において、第１、２センターオープンバルブ１８、１９のそれぞれにパイロット制御部１８ａ、１９ａを設け、これら第１、２センターオープンバルブ１８、１９とカットオフ弁１５とを連動させるようにしているが、必ずしもそれらを連動させなくてもよい。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【発明の効果】
第１の発明の油圧制御回路によれば、１台の可変吐出ポンプのもとに、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させても、ロードセンシングバルブのロードセンシング機能を損なうようなことがない。このようにロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させられるので、例えば、パワーショベルのように、慣性力の大きな旋回モータなどをセンターオープンバルブに接続しておけば、当該回路にハンチングなどが発生しない。
しかも、ロードセンシングバルブに接続したアクチュエータとセンターオープンバルブに接続したアクチュエータとを、同時に作動させることができる。
第２の発明の油圧制御回路によれば、カットオフ弁が不用意に開いて、ロードセンシング機能を損なうこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の回路図である。
【図２】 第２実施例の回路図である。
【符号の説明】
Ｐ 可変吐出ポンプ
Ｒ レギュレータ
４ａ 一方のパイロット室
４ｂ 他方のパイロット室
ａ1 供給通路
ａ2 供給通路
LC1 第１ロードセンシングバルブ
９ コンペンセータバルブ
LC2 第２ロードセンシングバルブ
１１ コンペンセータバルブ
１５ カットオフ弁
１６ 絞り
２２ コンペンセータバルブ

Claims (2)

1. 可変吐出ポンプと、コンペンセータバルブを備えたロードセンシングバルブと、可変吐出ポンプの吐出圧を一方のパイロット室に作用させ、ロードセンシングバルブの負荷圧を他方のパイロット室に作用させるとともに、これら両パイロット室の圧力バランスで可変吐出ポンプの吐出量を制御するレギュレータとを備えてなる油圧制御回路において、ロードセンシングバルブに接続した供給通路であって、そのロードセンシングバルブよりも下流側に、センターオープンバルブを接続し、このセンターオープンバルブの上流側にカットオフバルブを設け、これらセンターオープンバルブとカットオフバルブとの間に絞りを設け、この絞りの下流側の圧力をレギュレータの他方のパイロット室に導く構成にする一方、上記カットオフバルブとセンターオープンバルブとの間に、コンペンセータバルブを設けた油圧制御回路。
2. パイロット圧で制御されるセンターオープンバルブと、同じくパイロット圧で制御されるカットオフバルブとを備え、これら両バルブを連動させる構成にした請求項１記載の油圧制御回路。

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