JP3772037B2 - 油圧制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一台のポンプの吐出油を分流して、これら分流した圧油をアクチュエータ用とパイロット用との両方に使用する油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一台のポンプの吐出油を分流して、アクチュエータ用とパイロット用との両方に使用する油圧制御装置としては、例えば、図２に示すものがある。
図２に示すように、ポンプＰの吐出油が導かれる供給流路１には、コンペンセータバルブ２を接続している。
このコンペンセータバルブ２は、その優先流ポート３に優先流路４を接続している。この優先流路４には、図示していないリフトシリンダを制御するパイロット切換弁５と、図示していないチルトシリンダを制御するパイロット切換弁６とを互いにパラレルに接続している。これらパイロット切換弁５、６は、中立位置にあるとき、優先流路４を遮断する構成となっている。
【０００３】
また、コンペンセータバルブ２の余剰流ポート９には、余剰流路８を接続している。そして、この余剰流路８に図示しないアタッチメント用アクチュエータを制御するパイロット切換弁７を接続している。このパイロット切換弁７は、中立位置にあるとき、余剰流路８をタンクＴに連通する構成となっている。
上記コンペンセータバルブ２の切り換え位置は、一方のパイロット室２ａの作用力と他方のパイロット室２ｂの作用力およびスプリング１０のバネ力の合計した力とのバランスによって決められるが、上記パイロット室２ａ、２ｂに導かれるパイロット圧については、後で詳しく説明する。
【０００４】
上記コンペンセータバルブ２の上流側の供給流路１には、分岐流路１１を接続している。そして、この分岐流路１１に、流量制御弁１２を接続し、その下流に固定絞り１３を設けている。
上記流量制御弁１２は、その一方のパイロット室１２ａにダンパオリフィス１４を介して固定絞り１３の上流側の圧力を導き、また、スプリング１５を設けた他方のパイロット室１２ｂに、固定絞り１３の下流側の圧力を導いている。
このようにした流量制御弁１２は、固定絞り１３前後の差圧を、スプリング１５のバネ力相当分に保ち、そこを通過する流量を一定に保つ制御機能を発揮する。したがって、固定絞り１３の下流側には、流量制御弁１２と固定絞り１３とによって設定された一定の流量が供給される。
また、このように一定の流量が供給される固定絞り１３の下流側には、リリーフ弁１６を接続し、このリリーフ弁１６の設定圧にその上流側の圧力を保つようにしている。
【０００５】
上記リリーフ弁１６と固定絞り１３との間には、パイロット流路１７を接続している。そして、このパイロット流路１７を、上記パイロット切換弁５〜７の比例電磁式減圧弁１８ａ〜２０ａ、１８ｂ〜２０ｂに接続している。また、パイロット流路１７には、シャトル弁２４を接続している。そして、このシャトル弁２４をコンペンセータバルブ２の他方のパイロット室２ｂに接続している。
上記シャトル弁２４は、シャトル弁２３に接続しているが、このシャトル弁２３は、パイロット切換弁５、６のシリンダの負荷圧をそれぞれ導く負荷側パイロット通路２１、２２に接続している。シャトル弁２３は、パイロット切換弁５、６に接続したシリンダの負荷圧のうち、高い方の負荷圧を選択してシャトル弁２４に導く。したがって、シャトル弁２４は、このシャトル弁２３で選択された圧力と、リリーフ弁１６で設定された圧力とのうち、高い方の圧力を選択して、コンペンセータバルブ２の他方のパイロット室２ｂに導く。
【０００６】
一方、コンペンセータバルブ２の一方のパイロット室２ａには、パイロット切換弁５、６の上流側の圧力を導いている。
したがって、コンペンセータバルブ２は、リフトシリンダやチルトシリンダの負荷圧がパイロット圧よりも低い場合、パイロット切換弁５、６の上流側の圧力と、リリーフ弁１６で設定されたパイロット圧とのバランスで動作し、リフトシリンダやチルトシリンダの負荷圧が、パイロット圧よりも高い場合、パイロット切換弁５、６の上流側の圧力とその下流側の圧力とのバランスで動作する。
なお、符号２５、２６は、ダンパオリフィスであり、符号２７は、メインリリーフ弁である。
【０００７】
上記のようにした従来の装置は、パイロット切換弁５、６を図示の中立位置すなわち閉位置に保って、ポンプＰを駆動すると、優先流路４側にポンプ吐出油が流れようとするが、パイロット切換弁５、６が閉じているので、優先流路４には流れが生じない。ただ、この優先流路４に発生した圧力は、コンペンセータバルブ２の一方のパイロット室２ａに作用する。
また、コンペンセータバルブ２の上流側では、ポンプＰの吐出油が分岐流路１１を通過するので、パイロット流路１７には、リリーフ弁１６の設定圧に相当するパイロット圧が発生する。そして、このパイロット流路１７に発生したパイロット圧は、シャトル弁２４で選択されて、コンペンセータバルブ２の他方のパイロット室２ｂに導かれる。
【０００８】
したがって、コンペンセータバルブ２は、一方のパイロット室２ａのパイロット圧の作用力と、他方のパイロット室２ｂのパイロット圧の作用力およびスプリング１０のバネ力とがバランスする位置を保つ。ただし、この場合に、他方のパイロット室２ｂのパイロット圧は、リリーフ弁１６で設定された一定の圧力に保たれる。
そして、上記バランスした状態から、ポンプＰの吐出圧が上昇すれば、コンペンセータバルブ２の一方のパイロット室２ａの作用力が打ち勝って、コンペンセータバルブ２のスプールが左方向に移動し、図面右側のポジションに切り換わる。したがって、ポンプＰの吐出油が、余剰流路８およびパイロット切換弁７の中立流路を介してタンクＴに排出される。
そして、この状態でスタンバイ状態となる。
【０００９】
一方、上記リリーフ弁１６の上流側に発生したパイロット圧は、パイロット流路１７を介して各パイロット切換弁５〜７の比例電磁式減圧弁１８ａ〜２０ａ、１８ｂ〜２０ｂに導かれる。これら比例電磁式減圧弁１８ａ〜２０ａ、１８ｂ〜２０ｂは、パイロット圧を励磁電流に比例した圧力に減圧して、その減圧した圧油を各パイロット室５ａ〜７ａ、５ｂ〜７ｂに導く。したがって、各パイロット切換弁５〜７は、パイロット室５ａ〜７ａ、５ｂ〜７ｂに導かれた圧力の作用によって切り換わる。
【００１０】
例えば、スタンバイ状態から、比例電磁式減圧弁１８ａのみを励磁して、パイロット切換弁５を切り換えたとすると、このパイロット切換弁５は、その切り換え量に応じた絞り開度を保つ。
そして、上記パイロット切換弁５の開度によって構成された絞りの上流側の圧力がコンペンセータバルブ２の一方のパイロット室２ａに導かれ、また、絞りの下流側の圧力がシャトル弁２３を経由してシャトル弁２４に導かれる。
上記の状態において、上記絞りの下流側の圧力、すなわちパイロット切換弁５に接続したリフトシリンダの負荷圧が、リリーフ弁１６の設定圧以上になれば、このリフトシリンダに対してコンペンセータ２がロードセンシング機能を発揮する。すなわち、コンペンセータバルブ２が、パイロット切換弁５の開度によって決まる絞り前後の差圧を一定になるように制御する。したがって、リフトシリンダには、その負荷変動に係わりなく一定の流量が供給される。
【００１１】
また、パイロット切換弁５とパイロット切換弁６とを同時に切り換えた場合には、コンペンセータバルブ２が、それらパイロット切換弁５、６に接続したシリンダのうち、高い方の負荷圧で制御される。
しかし、このときには、優先流路４に供給される流量が制御されるだけで、個々のパイロット切換弁５、６に接続したシリンダに対して、コンペンセータバルブ２がロードセンシング機能を発揮するわけではない。もし、個々のパイロット切換弁５、６に接続したシリンダに対しても、ロードセンシング機能を発揮させようとすれば、両パイロット切換弁５、６のそれぞれにコンペンセータバルブを設けなければならない。
【００１２】
なお、優先流路４に供給される流量以上の流量は、余剰流量として余剰流路８に供給される。したがって、図示していないアタッチメント用シリンダは、この余剰流路８に供給される余剰流量で作動することとなる。
【００１３】
一方、上記スタンバイ状態から、パイロット切換弁７の比例電磁式減圧弁２０ａのみを励磁して、このパイロット切換弁９だけを切り換えた場合には、アタッチメント用アクチュエータに圧油が供給されて、それが作動することとなる。
そして、この場合には、アタッチメント用アクチュエータの負荷圧が余剰流路８に生じる。
コンペンセータバルブ２の優先流ポート３と余剰流ポート９とは、実際には連通した状態になっているため、上記余剰流路８に生じた負荷圧は、コンペンセータバルブ２の一方のパイロット室２ａに導かれる。
そして、この一方のパイロット室２ａに導かれた負荷圧が、スタンバイ状態におけるポンプＰの吐出力よりも大きくなると、コンペンセータバルブ２のスプールがさらに左方向に押されて、フルストロークした状態になる。
【００１４】
上記のようにコンペンセータバルブ２のスプールが左方向にフルストロークした状態から、比例電磁式減圧弁１８ａを励磁して、パイロット室５ａにパイロット圧を導くと、パイロット切換弁５が切り換わる。
このようにパイロット切換弁５が切り換わると、優先流路４と図示していないリフトシリンダとが連通し、優先流路４内に流れが生じてその圧力が低下する。そのため、優先流路４に連通するコンペンセータバルブ２の一方のパイロット室２ａの圧力も低下する。
【００１５】
上記のように一方のパイロット室２ａの圧力が低下すると、コンペンセータバルブ２のスプールは、図面左方向にフルストロークした状態から、図面右方向に移動する。したがって、ポンプＰの吐出油は、コンペンセータバルブ２の切り換え位置に応じて、優先流路４側と余剰流路８側とに分流されることとなる。
【００１６】
なお、上記パイロット切換弁５〜７は、流量制御弁１２と固定絞り１３とで決められた一定のパイロット流量の範囲内で切り換えるようにしている。そして、このパイロット流量は、パイロット切換弁５〜７のいずれか２台を、同時に所定の速度で切り換えるのに必要とされる流量に基づいて決めている。このようにパイロット流量を決めた理由を、以下に説明する。
【００１７】
パイロット切換弁５〜７を所定の速度で切り換えるためには、これらパイロット切換弁５〜７のパイロット室５ａ〜７ａ、５ｂ〜７ｂに、所定の圧力に保ったパイロット流量を、スプールのストローク量に比例した量だけ供給しなければならない。例えば、全てのパイロット切換弁５〜７を、所定の速度で同時に切り換える場合には、３つのパイロット室に供給する分のパイロット流量が必要となる。
ただし、オペレータが３台のアクチュエータを同時に作動させるということはほとんどなく、３台の切換弁５〜７を同時に切り換えることは、ほどんどないのが実状である。
【００１８】
また、この従来例では、１台のポンプＰの吐出油を分流させて、パイロット用とアクチュエータ用との両方に使用しているので、ポンプＰの吐出量が一定ならば、パイロット流量を増やすと、アクチュエータ用の流量が相対的に減る。そのため、パイロット流量を増やすと、アクチュエータの最大作動速度が遅くなるという問題がある。
そこで、この従来の装置では、実際の使用状況や、アクチュエータの最大作動速度を考慮して、パイロット流量を、パイロット切換弁５〜７のうち、いずれか２台のパイロット切換弁を同時に所定の速度で換えるために必要なだけの流量に設定している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置は、パイロット切換弁５〜７の操作状態によって、コンペンセータバルブ２の応答性が悪くなり、それが原因で供給流路１の圧力が低下し、パイロット切換弁５〜７に接続したアクチュエータの応答性が悪くなるという問題があった。この従来の装置の問題について、詳しく以下に説明する。
【００２０】
例えば、上記したように、パイロット切換弁７に接続したアタッチメント用アクチュエータを作動させることにより、コンペンセータバルブ２のスプールが図中左方向にフルストロークしている状態から、パイロット切換弁７を中立に戻すとともに、パイロット切換弁５を切り換えると、パイロット切換弁７が開いて余剰流路８とタンクＴとを連通し、また、パイロット切換弁５が開いて優先流路４と図示していないリフトシリンダとを連通する。
このとき、パイロット切換弁７では、そのスプールが中立に戻ることによってそのパイロット室７ｂにパイロット流量が吸い込まれ、パイロット切換弁５では、そのパイロット室５ａにパイロット流量が供給される。
【００２１】
また、上記のようにコンペンセータバルブ２のスプールが図中左方向にフルストロークしている状態で、パイロット切換弁７が開いて余剰流路８とタンクＴとが連通すると、コンペンセータバルブ２を介してポンプＰとタンクＴが連通状態に保たれる。そのため、瞬間的にポンプ圧が低下して、供給流路４内の圧力も低下する。このように優先流路４の圧力が低下すると、コンペンセータバルブ２の一方のパイロット室２ａの圧力も低下する。したがって、コンペンセータバルブ２のスプールは、一方のパイロット室２ａ側の推力にうち勝って、図中右方向に移動し始める。
【００２２】
このときコンペンセータバルブ２のスプールは、図面左方向にフルストロークした位置から右方向に移動するため、そのストローク量が多くなっている。パイロット流量は、ストローク量に比例するので、このようにストローク量が多いと、他方のパイロット室２ｂに供給される流量も多くなる。
ところが、パイロット流量は、上記したように、パイロット切換弁を２台同時に切り換えるだけの流量に設定されているため、上記のように２台のパイロット切換弁５、７のパイロット室５ａ、７ｂにパイロット流量を供給し、かつ、コンペンセータバルブ２のパイロット室２ｂにもパイロット流量を供給すると、パイロット流量が不足気味になる。したがって、パイロット圧が低下して、所定の圧力でコンペンセータバルブ２のスプールを押すことができなくなる。そのため、コンペンセータバルブ２の切り換え応答性が悪くなる。
【００２３】
上記のようにコンペンセータバルブ２の切り換え応答性が悪くなると、供給流路１と余剰流路８とが連通した状態に保たれるが、このとき、余剰流路８は、パイロット切換弁７を介してタンクＴに連通しているため、供給通路１の圧力が急激に低下する。
このように供給通路１の圧力が低下すると、分岐流路１１内の圧力も低がり、リリーフ弁１６が閉じてしまう。リリーフ弁１６が閉じれば、当然のこととしてパイロット流路１７のパイロット圧もリリーフ弁１６の設定圧以下になり、所定のパイロット圧を保てなくなる。
そして、このように所定のパイロット圧を維持できなくなると、パイロット切換弁５の切り換え応答性が悪くなり、この切換弁５に接続した図示していないリフトシリンダに作動遅れが生じるという問題があった。
【００２４】
この発明の目的は、パイロット切換弁をどのように操作したとしても、そのパイロット切換弁の切り換え応答性を維持することができ、しかも、ポンプの吐出油を無駄なく使用することができる油圧制御装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ポンプと、このポンプに接続した供給流路と、この供給流路に接続するとともに、ポンプの吐出油を優先流路側と余剰流路側とに振り分けるコンペンセータバルブと、上記優先流路に接続したパイロット切換弁と、余剰流路に接続したパイロット切換弁と、上記供給流路に接続した分岐流路と、この分岐流路に設けた絞りと、この絞りの上流側に設けるとともに、絞り前後の差圧を一定に保つ流量制御弁と、絞りの下流側に設けるとともに、その上流側にパイロット圧を発生させるリリーフ弁と、このリリーフ弁の上流側に発生させたパイロット圧を上記パイロット切換弁のパイロット室に導くパイロット流路とを備えている。
【００２６】
そして、上記コンペンセータバルブは、その一方のパイロット室に優先流路側の負荷圧を導くとともに、他方のパイロット室に上記パイロット流路を介してパイロット圧を導く構成にした油圧制御装置を前提とする。
この発明は、上記装置を前提にしつつ、上記パイロット流路を、絞りと流量制御弁との間に接続したことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施例の装置は、分岐流路１１に接続したパイロット流路１７を、流量制御弁１２と固定絞り１３との間に位置させた点に最大の特徴を有する。
また、このパイロット流路１７を分岐して、コンペンセータバルブ２の他方のパイロット室２ｂに連通させるとともに、その連通過程にシャトル弁２４を設けている。そして、このシャトル弁２４で負荷圧とパイロット圧とを高圧選択するようにしている。
なお、その他の構成は、図２に示した上記従来例と同じなので、同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１に示す実施例の装置によれば、例えば、パイロット切換弁７のみに接続したアタッチメント用アクチュエータを作動させて、コンペンセータバルブ２のスプールを左方向にフルストロークさせている状態から、パイロット切換弁７を中立に戻すと同時にパイロット切換弁５をいずれかの方向に切り換えたとすると、パイロット切換弁５、７のパイロット室と、コンペンセータバルブ２の他方のパイロット室２ｂとに、パイロット流路１７を介してパイロット流量が供給される。
【００２９】
上記のように複数のパイロット室にパイロット流量が供給されると、相対的にリリーフ弁１６側へ供給される流量が少なくなろうとするが、このとき、流量制御弁１２が、固定絞り１３前後の差圧を一定に保つ機能を発揮して、その開度を大きくする。そのため、この流量制御弁１２を通過する流量が増えて、その下流側に供給される流量も増える。
このように流量制御弁１２の下流側に供給される流量が増えれば、リリーフ弁１６がリリーフした状態を保ち、その上流側の圧力を、リリーフ弁１６の設定圧に保つ。そのため、パイロット通路１７の圧力も、常に所定の圧力に保たれている。
【００３０】
このようにパイロット通路１７の圧力が、常に所定の圧力に保たれていれば、パイロット切換弁５、７やコンペンセータバルブ２に応答遅れが生じない。
したがって、パイロット切換弁５、７に接続したアクチュエータの作動遅れを防止できる。
なお、コンペンセータバルブ２の応答遅れもないので、従来例のように供給通路１内の圧力が低下することもない。
【００３１】
また、この実施例によれば、リリーフ弁１６の上流側に所定のパイロット圧を発生させることができれば、固定絞り１３の下流側に供給する流量は少なくてすむ。つまり、固定絞り１３の下流側には、リリーフ弁１６をリリーフさせるだけの流量を供給すれば足りる。
したがって、リリーフ弁１６の排出流量を少なくすることができ、このようにリリーフ弁１６の排出流量が少なくてすめば、このリリーフ弁１６を小型化できる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、固定絞りと流量制御弁との間にパイロット流路を接続して、パイロット流量をこの固定絞りの上流側から供給する構成にしているので、必要とするパイロット流量が増えると、それに応じて流量制御弁が開き、そこを通過する流量を増やす。そのため、リリーフ弁は常にリリーフした状態に保たれる。 このようにリリーフ弁が常にリリーフした状態に保たれれば、その上流側に接続したパイロット流路の圧力も、リリーフ弁の設定圧に常に保たれる。
したがって、パイロット切換弁やコンペンセータバルブの切り換え応答性を維持することができ、パイロット切換弁に接続したアクチュエータの作動遅れを防止できる。
【００３３】
また、この発明によれば、固定絞りの下流側には、リリーフ弁をリリーフさせるだけの流量を供給すれば足りる。
したがって、リリーフ弁を介して排出する流量を少なく抑えることができ、このようにリリーフ弁の排出流量を少なくできれば、このリリーフ弁を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の装置の回路図である。
【図２】従来の装置の回路図である。
【符号の説明】
１ 供給流路
２ コンペンセータバルブ
２ａ 一方のパイロット室
２ｂ 他方のパイロット室
４ 優先流路
５〜７ パイロット切換弁
５ａ〜７ａ、５ｂ〜７ｂ パイロット室
８ 余剰流路
１１ 分岐流路
１２ 流量制御弁
１３ 固定絞り
１６ リリーフ弁
１７ パイロット流路
Ｐ ポンプ

Claims (1)

1. ポンプと、このポンプに接続した供給流路と、この供給流路に接続するとともに、ポンプの吐出油を優先流路側と余剰流路側とに振り分けるコンペンセータバルブと、上記優先流路に接続したパイロット切換弁と、余剰流路に接続したパイロット切換弁と、上記供給流路に接続した分岐流路と、この分岐流路に設けた絞りと、この絞りの上流側に設けるとともに、絞り前後の差圧を一定に保つ流量制御弁と、絞りの下流側に設けるとともに、その上流側にパイロット圧を発生させるリリーフ弁と、このリリーフ弁の上流側に発生させたパイロット圧を上記パイロット切換弁のパイロット室に導くパイロット流路とを備え、上記コンペンセータバルブは、その一方のパイロット室に優先流路側の負荷圧を導くとともに、他方のパイロット室に上記パイロット流路を介してパイロット圧を導く構成にした油圧制御装置において、上記パイロット流路を、絞りと流量制御弁との間に接続したことを特徴とする油圧制御装置。

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