JP3868650B2 - 油圧回路、優先弁ブロック及び操作弁ブロック集合体 - Google Patents
油圧回路、優先弁ブロック及び操作弁ブロック集合体 Download PDFInfo
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Description
【産業上の技術分野】
本発明は油圧回路、優先弁ブロック及び操作弁ブロック集合体に係わり、特に、単一のポンプから吐出した圧油を高圧仕様操作弁が設けられた高圧側回路及び低圧仕様操作弁が設けられた低圧側回路に分配する油圧回路、前記高圧側回路及び前記低圧側回路に圧油を分配するポート構造を有する優先弁ブロック、及びそれぞれに操作弁を有する複数の操作弁ブロックを組み合わせた操作弁ブロック集合体に関する。
【0002】
【従来の技術】
建設機械や作業機を備えた車両、例えばブルドーザ等にはチルトシリンダ駆動用のチルト弁等やステアリングモータ駆動用のステアリング弁等の弁類や同弁類に圧油を供給する管路と接続された可変容量形のポンプ等が搭載されている。例えば、前記弁類や油路等を有する油圧回路はブロックに組み込んで一体化している。従来の油圧回路にあっては、例えば図9に示すように、ステアリング回路3及び作業機回路4に圧油を分配する優先弁5が単一の前記可変容量形のポンプ1の吐出し管路2に配されている。
【0003】
前記優先弁5は前記ポンプ1と連通した入力ポート6と、ステアリング及び作業機回路3,4と接続した2つの出力ポート7,8と、第1及び第2パイロット受圧部9,10とを有しており、前記ポンプ1から吐出した圧油は前記優先弁5を経て前記ステアリング回路3及び前記作業機回路4に分配される。前記優先弁5の出力ポート7には前記ステアリング弁12が接続されている。同出力ポート8には4基のクローズドセンタ形の操作弁13、例えばリフト弁等が圧力補償弁14を介してそれぞれ接続されている。
【0004】
作業機操作弁13には図示しない各種の作業機用アクチュエータ、例えばリフトシリンダやチルトシリンダ等が各々接続回路15を介してそれぞれ接続されている。ポンプ1の吐出管路2には油圧回路の最大圧力を制限するメインリリーフ弁17を備えている。メインリリーフ弁17は背圧弁18を介してドレン回路19に接続されている。またポンプ1の吐出管路2にはアンロード弁16を備えている。アンロード弁16は、ポンプ吐出圧力とアクチュエータに作用する負荷圧のうち最大の負荷圧との差圧が設定値を越えるとアンロードする。アンロードされた戻り圧油はドレン回路19へ排出される。
【0005】
ポンプ1はロードセンシング弁11を備えている。ロードセンシング弁11はポンプ1の吐出圧力とアクチュエータに作用する負荷圧のうち最大の負荷圧との差圧を一定に保つよう作動する。より具体的には、ロードセンシング弁11の出力圧がポンプ1の斜板角を制御する部材であるサーボピストンの受圧部へ導入される。サーボピストンはポンプ1の吐出圧とロードセンシング弁11の出力圧により移動する。サーボピストンの移動によりポンプ斜板角が変化する構造である。従来の油圧回路では前記ステアリングモータに負荷が作用した場合に、優先弁5によりステアリング回路4に接続した出力ポート7への流量を増加させている。このとき作業機回路に接続した出力ポート8への流量は当然に減少させている。
【0006】
図9に示した油圧回路はブルドーザの油圧回路である。この油圧回路を油圧ショベルに適用することも可能である。その場合は、前記ステアリング回路を操作弁を2つ備えた走行モータ回路とする。また、作業機回路はアクチュエータの数だけ操作弁を増減させれば、全く同様に優先弁5による流量の優先回路を構成することができる。前述の圧力補償弁は一般に複数の流量制御弁で入力側と出力側の差圧をそれぞれ同一にする機能を有している。この機能により、各アクチュエータ毎に異なっている負荷圧に関わらず、流量制御弁の開度に応じた流量を出力することができる。この機能は公知であり、圧力補償弁の接続方法や構造についても多くの種類が公知である。また、操作弁や圧力補償弁などは相互に連結してブロックを構成するかまたは、単一のブロックに集合して設けられるのが一般的である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述の油圧回路では、回路の最大圧力は負荷の最も大きいと見込まれるアクチュエータに応じて設計される。前記ブルドーザの場合であれば、ステアリングモータに必要な圧力と流量を確保すべく設計される。油圧ショベルの場合でも走行モータには比較的大きな負荷圧が作用する。
【0008】
操作弁等を有するブロックは最大の圧力と最大の流量に合わせて製作される。このとき操作弁などを有するブロックは大型になり、重量も大きくなる。しかしながらアクチュエータ毎に検討すれば、最大圧力と最大流量に合わせて製作しなくてよいアクチュエータも存在する。
【0009】
建設機械等の車輌が比較的大きければ、従来の油圧回路を実現する大型の操作弁ブロックを搭載することは容易である。しかしながら比較的小さい車輌の場合、操作弁ブロックの搭載スペースに制約を生じる場合がある。つまり最大圧力と最大流量に合わせて製作された操作弁ブロックを搭載できない問題点があった。
【0010】
比較的小さい建設機械等の車輌では一般に、ステアリングモータや走行モータでは高圧大流量を要する一方で、作業機回路では比較的低圧小流量でよい。車輌が小さくなると必要な圧力の高低差、必要な流量の差は顕著になる。
【0011】
しかしながら、従来の油圧回路を用いて作業機回路側だけを低圧小流量仕様の操作弁を採用し、小型軽量化を図ることはできない。従来の油圧回路では、ステアリング弁12と作業機操作弁15に接続した圧力補償弁14への入力圧力は同一となる回路である。したがって、作業機回路だけ低圧仕様としても、ポンプ圧はステアリング弁12の負荷圧に応じて高圧となり、低圧仕様操作弁の仕様圧力値を越えてしまう。また、圧油は圧力の低い方へ優先的に流れてしまい、車輌として構成できないという問題点があった。
【0012】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、単一のポンプから吐出した高圧の圧油を高圧側操作弁が配された高圧側回路及び低圧側操作弁が配された低圧側回路に分配する油圧回路、前記高圧側回路及び前記低圧側回路間に圧油を分配する優先弁を有する簡易且つ廉価な優先弁ブロック、及び配管等を必要とせず全体の大きさを小型化すると共に軽量化し、コストを低減可能とした複数の操作弁をもつ操作弁ブロックを組み合わせた操作弁ブロック集合体を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本発明に係る油圧回路は、単一のポンプと、同ポンプの吐出管路に接続され、高圧側及び低圧側回路に圧油を分配する高圧側出力ポートと低圧側出力ポートの2つの出力ポートを有する優先弁と、同優先弁の一方の出力ポートに接続された高圧仕様操作弁と、同高圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータと、前記優先弁の他方の出力ポートに接続された減圧弁と、同減圧弁の出力ポートに接続された低圧仕様操作弁と、同低圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータとを備えてなり、前記高圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータに負荷が作用したとき、前記ポンプからの圧油を前記高圧仕様操作弁に優先して供給するようにしている。
【0014】
この発明によれば、前記単一のポンプの吐出管路には2つの出力ポートを有する優先弁が配され、前記高圧仕様操作弁の負荷圧の変動に応じて作用する設定圧に設定され、一方の出力ポートには、例えば流路面積の大きい通路を連通させて高圧仕様の前記高圧側回路が接続されると共に、他方の出力ポートには、例えば流路面積の小さい通路を連通させて前記減圧弁を介して低圧仕様の前記低圧側回路が接続されている。そして、前記減圧弁は前記低圧側回路の最大設定圧と略同一又は若干低めに設定されている。
【0015】
かかる構成により、前記低圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータより高い負荷圧が前記高圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータに作用したとき、前記ポンプからの圧油は前記高圧仕様操作弁に優先して供給される。前記優先弁の他方の出力ポートから前記減圧弁を経て前記低圧側回路に流れる圧油は前記減圧弁により所定圧に減圧して供給される。
【0016】
このように、前記単一のポンプから吐出した圧油を前記優先弁を介して圧力や流量の異なる低圧側及び高圧側回路に分配し、同低圧側回路に供給する圧油を前記減圧弁により所定圧に減圧させているため、前記低圧側回路に余分な圧油を供給することがなくなり前記低圧側回路を保護することが可能であり、前記高圧側回路と接続されたアクチュエータを優先して駆動させることが可能となる。更に、前記低圧側回路に供給する圧油を前記減圧弁により所定圧に減圧させているため、前記高圧側及び低圧側操作弁が混在して配される高圧側及び低圧側回路に高圧の単一ポンプからの圧油を分配する油圧回路を簡単に構成することができる。
【0017】
そして第1の発明に係る油圧回路の構成は、ロードセンシング弁を有する可変容量形の単一のポンプと、同ポンプの吐出管路に接続され、高圧側及び低圧側回路に圧油を分配する高圧側出力ポートと低圧側出力ポートの2つの出力ポートを有する優先弁と、同優先弁の一方の出力ポートに接続された圧力補償弁を備えた高圧仕様操作弁と、同高圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータと、前記圧力補償弁は高圧側LS圧を出力する圧力補償弁であり、前記優先弁の他方の出力ポートに接続された減圧弁と、同減圧弁の出力ポートに接続された低圧仕様操作弁と、同低圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータと、前記圧力補償弁は低圧側LS圧を出力する圧力補償弁であり、高圧側LS圧と低圧側LS圧を比較して高い方の圧力を出力をする高圧優先回路を備えてなり、前記ポンプの吐出圧と前記高圧側LS圧との差圧が一定範囲以内の場合に、前記ポンプからの圧油を前記高圧仕様操作弁に優先して供給するようにしてなることを特徴としている。
【0018】
かかる構成によれば、前記単一の可変容量形ポンプの吐出管路に接続された優先弁の高圧回路側の出力ポートは、前記単一のポンプからの圧油の流量を優先させ、前記優先弁の低圧回路側の出力ポートは前記単一ポンプからの圧油の流量を前記高圧回路側の出力ポートに流れた流量分だけ減少させると共に前記減圧弁は前記高圧回路側に応じて高くなるポンプの吐出圧を所定圧に減圧させている。前記優先弁は前記ポンプの吐出圧と前記高圧側LS圧との差圧が一定範囲以内の場合に、前記単一の可変容量形ポンプからの圧油を前記高圧仕様操作弁に優先して供給する。
【0019】
このため、第1の発明にあっては、前記優先弁の高圧回路側の出力ポートから前記圧力補償弁を経て前記高圧仕様操作弁と接続されたアクチュエータに圧油を供給すると共に、前記優先弁の低圧回路側の出力ポートから前記減圧弁を通して、前記圧力補償弁を経て前記低圧仕様操作弁に接続されたアクチュエータに圧油を供給する。このとき、前記高圧側回路に配されたアクチュエータの負荷圧の変動に応じて、前記高圧仕様操作弁の圧力補償弁を作動させ、前記高圧仕様操作弁から吐出される圧油を所定の流量に流量制御する。
【0020】
一方、 前記低圧仕様操作弁の圧力補償弁は、前記低圧側回路に配されたアクチュエータを駆動したとき、同アクチュエータの負荷圧の変動に応じて、対応する圧力補償弁を作動させ、前記低圧仕様操作弁から吐出される圧油を所定の流量に流量制御する。複数の前記低圧側回路に配されたアクチュエータを同時に駆動する場合、前記低圧側操作弁の圧力補償弁は複数の前記アクチュエータのうち最も高圧の負荷圧と同一になるように作用する。
【0021】
かかる構成を備えることにより、高圧側LS圧と低圧側LS圧とのうち最も高い負荷圧を前記高圧優先回路を経て前記ポンプのロードセンシング弁に供給する。同ロードセンシング弁によりポンプ吐出量を制御する。前記ポンプから吐出した圧油は、前記優先弁を介して前記高圧側回路に優先して供給される。一方、前記優先弁から前記減圧弁を経て前記低圧側回路に流れる圧油は前記減圧弁により所定圧に減圧して供給される。
【0022】
従って、本発明にあっては、頭書に述べた上記作用効果に加えて、負荷変動があっても前記各圧力補償弁により前記ポンプの圧油を常に一定の流量で高圧側及び低圧側回路に供給することが可能であり、前記優先弁に流れる圧油量を簡易且つ廉価な構造で適正な比率をもって配分することが可能となる。
【0023】
第2の発明に係る高圧側及び低圧側回路に圧油を分配する油圧回路は単一のブロック形構造になっている。即ち、前記単一のブロック形構造である本発明の優先弁ブロックは、請求項2に係る発明のごとく略直方体の優先弁ブロックであって、該優先弁ブロックの一面にポンプ圧入力ポートを備え、前記ポンプ圧入力ポートの圧力を制限するメインリリーフ弁と、前記ポンプ圧入力ポートへ導入された圧油を2つのポートヘ出力する優先弁と、前記2つのポートのうち一方のポートの出力圧を減圧する減圧弁とを備え、前記一面と隣合う面に減圧弁の出力ポートを備え、前記2つのポートのうち他方のポートを、前記減圧弁の出力ポートを備えた面と対向する面に備え、前記メインリーフ弁と前記優先弁とは、前記他方のポートを備えた面と略平行な面に配され、前記優先弁と前記減圧弁は、前記他方のポートを備えた面と略垂直な面に配されている。
【0024】
第2の発明によれば、高圧仕様操作弁及び前記低圧仕様操作弁に圧油を分配するポート構造を有する優先弁ブロックの内部には、ポンプ圧入力ポート及び同ポンプ圧入力ポートの圧力を制限するメインリリーフ弁、圧油を分配する優先弁、及び低圧側回路に流入する圧油を減圧する減圧弁が組み込まれている。
【0025】
このため、使用圧力の異なる回路構造を簡易に且つ廉価に構成することが可能であり、小型化且つ軽量化を達成することが可能となる。かかる優先弁ブロックは小型且つ軽量であるため、作業機の設置場所を小さくすることができると共に持ち運びを容易に行うことができる。
【0026】
第3の発明は優先弁ブロックの内部は、アンロード弁を備え、同アンロード弁と前記減圧弁にてなす平面が、前記メインリリーフ弁と前記優先弁にてなす平面と略平行になっている。
【0027】
第3の発明によれば、かかる優先弁は使用圧力の異なるアンロード弁を配することが可能である。従って、作業機の設置場所をさらに小さくすることができ、小型の車輛に容易に搭載することができる。
【0028】
第4の発明に係る優先弁ブロックは、複数の操作弁を組み込んだそれぞれの操作弁ブロックと組み合わされる。即ち、請求項4に係る発明は、各々が操作弁を有する複数のブロックを一体に結合した操作弁ブロック集合体であって、高圧仕様操作弁を備えた高圧仕様操作弁ブロックと、低圧仕様操作弁を備えた低圧仕様操作弁ブロックと、優先弁ブロックとを備え、同優先弁ブロックは前記高圧仕様操作弁ブロックと低圧仕様操作弁ブロックとの間に配され、前記優先弁ブロックは優先弁と、減圧弁と、ポンプ圧入力ポートを備え、前記優先弁は前記ポンプ圧入力ポートに導入された圧力流体を2つのポートヘ出力する弁であり、該2つのポートのうち一方が、前記高圧仕様操作弁ブロックに連接する端面(以下、高圧側端面と呼ぶ)に有し、前記2つのポートのうち他方が、前記減圧弁に接続するとともに、前記減圧弁の圧力流体の出力ポートを介して前記低圧仕様操作弁ブロックに連接する端面(以下、低圧側端面と呼ぶ)に有してなることを特徴としている。
【0029】
第4の発明によれば、操作弁ブロック集合体の前記優先弁ブロックは、一側面に設けられたポンプ圧入力ポートと、前記高圧側操作弁ブロックに連設する連設面に設けられた2つのポンプ圧入力ポートとを有した簡易な構造になっている。このため、前記高圧仕様及び低圧仕様操作弁ブロックを連設しやすく、各操作弁ブロック内の操作弁の仕様等を自在に設定することが可能である。また各操作弁ブロックの集合体構造に配管を必要とせず、簡易に連設することが可能となることに加えて、前記操作弁ブロック集合体の小型化且つ軽量化を達成することが可能となる。
【0030】
第5の発明は、前記高圧仕様操作弁ブロックには高圧側圧力補償弁が配され、前記低圧仕様操作弁ブロックには低圧側圧力補償弁が配され、前記優先弁ブロックの高圧側端面に備えた出力ポートは、前記高圧側圧力補償弁のポンプ圧導入ポートに連通されると共に、同高圧側圧力補償弁の信号出力ポートは、前記優先弁のパイロット受圧部に連通され、前記優先弁ブロックの低圧側端面に備えた出力ポートは、前記低圧側圧力補償弁のポンプ圧導入ポートに連通されている。
【0031】
第5の発明によれば、前記高圧仕様及び前記低圧仕様の各操作弁ブロックに圧力補償弁をそれぞれ配したとき、前記優先弁を有する優先弁ブロックの高圧側端面に備えた出力ポートに前記高圧側圧力補償弁のポンプ圧導入ポートを連通させると共に、前記優先弁のパイロット受圧部への入力ポートに前記高圧側圧力補償弁の信号出力ポートを連通させ、前記優先弁ブロックの低圧側端面に備えた出力ポートに前記低圧側圧力補償弁のポンプ圧導入ポートを連通させ、前記高圧仕様操作弁ブロック及び前記低圧仕様操作弁ブロックの間に前記優先弁ブロックの連設面を連設させ、各連設面を連設した状態で固定する。このため、第4の発明の作用効果に加えて、かかる操作弁ブロック集合体は小型且つ軽量であるため、作業機の搭載場所を小さくすることができ、小型の車輛に使用することができると共に持ち運びを容易に行うことができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
図1に本発明の実施の形態である油圧回路図を示す。同油圧回路には可変容量形ポンプ37を備えている。同ポンプ37の吐出管路に優先弁38を備えている。同優先弁38は前記ポンプ37の吐出圧油を二つの管路に分岐するものである。分岐した一方の管路には減圧弁52を備えている。同減圧弁52の出力側管路52bには低圧仕様操作弁30,31を備えている。これら低圧仕様操作弁30,31は各々圧力補償弁32,32を接続している。なお低圧仕様操作弁の数及び用途は本油圧回路を適用する車輌の種類によって異なる。例えばブルドーザであれば、操作弁は各々チルト弁、リフト弁等となる。また油圧ショベルであれば、ブーム弁、アーム弁等となる。
【0033】
前記優先弁38の他方の管路は高圧仕様操作弁34を備えている。同高圧仕様操作弁34は圧力補償弁35を備えている。前記高圧仕様操作弁34の数および用途は、低圧仕様操作弁と同様に本油圧回路を適用する車輌の種類によって異なる。例えばブルドーザであれば、操作弁はステアリング弁となる。また油圧ショベルであれば、走行弁等となる。前記低圧仕様及び前記高圧仕様操作弁には各々アクチュエータであるシリンダやモータが接続されている。
【0034】
以下本明細書では、優先弁38の2つの出力管路のうち減圧弁52を備えて低圧仕様操作弁30,31を備えた側の管路を低圧側回路33と呼ぶ。また、高圧仕様操作弁34を備えた側の管路を高圧側回路36と呼ぶ。
【0035】
単一の前記ポンプ37の吐出管路45にはメインリリーフ弁46及びアンロード弁47が接続されている。前記メインリリーフ弁46及び前記アンロード弁47の各出力側はドレン回路48に接続されている。同ドレン回路48に接続された背圧弁54は前記高圧仕様操作弁34の戻り側(ドレン回路48へ出力する側)の最低圧力を定めている。前記アンロード弁47は前記ポンプ37の吐出圧と全油圧回路中最大の負荷圧に応じて定まる信号圧(以下最大LS圧という)との差圧が設定値を越えたときアンロードする。
【0036】
単一の前記ポンプ37は斜坂式ピストンポンプであり、ロードセンシング弁49を備えている。ロードセンシング弁49は前記ポンプ37の吐出圧を最大LS圧との差圧が一定になるように制御する。より具体的にはポンプコントロール弁50を介してサーボピストン51を作動させることによりポンプ斜板角を変化させてポンプ吐出量を制御している。
【0037】
前記優先弁38は入力ポート38aと高圧側及び低圧側の出力ポート38b,38cとの3つのポートを有する弁である。尚、高圧側又は低圧側とは接続する弁類によって便宜的に用いる呼称である。前記出力ポート38b,38cの圧力が前記優先弁38により高圧と低圧に分岐するものではない。前記入力ポート38aには前記ポンプ37の吐出管路45が接続されている。前記優先弁38の高圧側出力ポート38bには前記高圧仕様操作弁34が圧力補償弁35を介して接続されている。前記優先弁38の低圧側出力ポート38cには減圧弁52の入力ポートが接続されている。
【0038】
まず高圧側回路36を説明する。
前記高圧仕様操作弁34に接続した圧力補償弁35は、フローコントロール弁部35aと減圧弁部35bにより構成されている。この圧力補償弁35は2つの差圧が等しくなる位置でバランスし、その開口面積が定まる構成となっている。1つは前記フローコントロール弁部35aの上流側圧力と高圧側LS圧との差圧、もう1つは前記フローコントロール弁部35aの下流側圧力と前記操作弁34に接続したアクチュエータの負荷圧との差圧である。なお高圧側LS圧とは、本実施例では減圧弁部35bの出力圧そのものである。前記フローコントロール弁部35aの下流側は前記高圧仕様操作弁34のポンプ圧導入ポート34aに接続されている。フローコントロール弁部35aを通過した圧油は高圧仕様操作弁34の作動位置に応じて図示せぬアクチュエータを接続する接続回路43又は44に連通する。なお、この型の圧力補償弁については公知であり、詳細な説明は省略する。
【0039】
前記減圧弁部35bの信号出力ポート35eは前記優先弁38のバネ室側ヘパイロット圧として導入される。また、信号出力ポート35eはロードセンシングリリーフ弁55と背圧弁54を介してドレン回路48に接続されている。
【0040】
次に低圧側回路33を説明する。
前記減圧弁52の出力ポート52aには前記圧力補償弁32を介して前記低圧仕様操作弁30,31等がそれぞれ接続されている。前記減圧弁52は前記優先弁38から送出した圧油を低圧仕様操作弁に合わせた所定圧に減圧する。前記低圧仕様操作弁30,31に接続した圧力補償弁32は、フローコントロール弁部32aと減圧弁部32bにより構成されている。前記低圧側回路33に備えた全ての圧力補償弁32が有する減圧弁部32bの出力圧油は管路57aと互いに連通している。この管路57aの圧力が低圧側LS圧である。
【0041】
前記低圧仕様操作弁30,31に接続した圧力補償弁32は、フローコントロール弁部32aと減圧弁部32bにより構成されている。この圧力補償弁32は2つの差圧が等しくなる位置でバランスし、その開口面積が定まる構成となっている。1つは前記フローコントロール弁部32aの上流側圧力と高圧側LS圧との差圧、もう1つは前記フローコントロール弁部32aの下流側圧力と前記操作弁30,31に接続したアクチュエータの負荷圧との差圧である。なお高圧側LS圧とは、本実施例では減圧弁部32bの出力圧そのものである。前記フローコントロール弁部32aの下流側は低圧仕様操作弁30,31のポンプ圧導入ポート30aに接続されている。前記フローコントロール弁部32aを通過した圧油は前記低圧仕様操作弁30,31の作動位置に応じて図示せぬアクチュエータを接続する接続回路39,40,41,42に連通する。なお、この型の圧力補償弁については公知であり、詳細な説明は省略する。
【0042】
前記低圧側LS圧管路57aはシャトル弁57に接続されている。同シャトル弁57は低圧側LS圧と前記高圧仕様操作弁34に接続された圧力補償弁35の減圧弁部35bの出力圧とを比較し高い方の圧力を出力する。ここで出力された圧力が最大LS圧となる。同最大LS圧は前述の通り、前記アンロード弁47と前記ロードセンシング弁49へ供給される。同ロードセンシング弁49は前記ポンプ37の吐出圧と前記最大LS圧との差圧を一定にするよう前記サーボピストン51を作動させる。同サーボピストン51を作動させることによりポンプ斜板角を変化させてポンプ吐出量を制御する。
【0043】
前記アンロード弁47は前記ポンプ37の吐出圧と前記最大LS圧との差圧が設定値を越えた場合に、前記ポンプ37の吐出圧油をドレン回路48に出力する。なお、通常は前記ロードセンシング弁49の設定差圧より前記アンロード弁47の設定差圧を若干大きくして油圧回路を設計する。
【0044】
前記優先弁38は前記圧力補償弁35の減圧弁部35bに連通された第1パイロット受圧部38dと前記優先弁38の高圧側出力ポート38bの信号出力ラインに連通する第2パイロット受圧部38eとを有している。前記優先弁38が第1の位置Aにあるときには、前記減圧弁52は前記優先弁38内の絞りを備えた流路面積の小さい通路に連通され、前記高圧仕様操作弁34は流路面積の大きい通路に連通される。前記優先弁38が第3の位置Cにあるときには、前記減圧弁52は流路面積の大きい通路に連通され、前記高圧仕様操作弁34は絞りを備えた流路面積の小さい通路に連通される。前記優先弁38に流れる圧油の流量は絞りを備えた通路により減少され、流路面積の大きい通路に優先して流れる。尚、図1において優先弁38を3位置の記号により示すが、第1位置A、第2位置B、第3位置Cは互いに連続して流路面積を変化させる構造である。
【0045】
前記優先弁38は、高圧仕様操作弁34に接続された圧力補償弁35の減圧弁部35bの出力圧とバネ力で第1位置Aとなる方向へ切り替わる。また、優先弁38の他方の出力圧である高圧側回路36の圧力によって第3位置Cとなる方向へ切り替わる。つまり、前記減圧弁部35bの出力圧と前記高圧側回路36の差圧とバネ力によって位置を切替えるものである。本発明では、バネ力をロードセンシング弁の設定差圧より大きくしている。このことにより、前記高圧仕様操作弁34を操作した場合には、前記低圧側管路52bの状態に関わらず、優先弁38を第1位置Aとすべく作用する。尚、バネ力を大きくする代わりに優先弁38のパイロット受圧部の面積を異ならせることによっても前述の様な、高圧仕様操作弁34に優先して流量を送ることができる。
【0046】
次に、本発明に係る油圧回路の作用を説明する。
まず、低圧側回路33に接続されたアクチュエータのみに負荷が作用した場合を述べる。低圧仕様操作弁30を操作すると当該低圧仕様操作弁30に接続されたアクチュエータに負荷圧が発生する。この負荷圧に応じて低圧仕様操作弁30に接続された圧力補償弁32の減圧弁部32bから負荷圧に応じた圧力が低圧側LS圧として出力される。低圧側回路33に接続された複数のアクチュエータが作動する場合、このアクチュエータのうち最大の負荷に応じた圧力が低圧側LS圧となる。低圧側LS圧は低圧側回路33中にある全圧力補償弁32のセット圧を定める。このことにより、減圧弁52を通過した後の流量は、各アクチュエータの負荷圧に関わりなく各低圧仕様操作弁30,31の開度に応じてのみ分配される。
【0047】
また、低圧側LS圧はシャトル弁57へ導入される。ここでは高圧側回路36に負荷が作用していないので、低圧側LS圧がそのまま最大LS圧として出力される。最大LS圧は前述の通りロードセンシング弁49へ導入される。前記ロードセンシング弁49により最大LS圧と単一のポンプ37の吐出圧との差圧が常に一定となるべく、前記ポンプ37の吐出圧を制御する。ここで減圧弁52の設定圧は、前記低圧側回路33の最大圧を決めるリリーフ弁53の設定圧と略同一か、若干低めに設定してある。すなわち、前記低圧側回路33のアクチュエータにのみ負荷圧が作用した場合には、減圧弁52は減圧作動は行わずに流量を通過させる。したがって、低圧側LS圧とポンプ37の吐出圧との差圧が一定となるべく制御される。
【0048】
次に、高圧側回路36に接続されたアクチュエータのみに負荷が作用した場合を述べる。
高圧仕様操作弁34を操作すると当該高圧仕様操作弁34に接続されたアクチュエータに負荷圧が発生する。この負荷圧に応じて高圧仕様操作弁34に接続された圧力補償弁35の減圧弁部35bから負荷圧に応じた圧力が出力される。図1に示す本実施例では高圧側回路36に接続されたアクチュエータは1つである。したがって、減圧弁部35bの出力圧がそのまま高圧側LS圧となる。高圧側LS圧は圧力補償弁35のセット圧を定める。高圧側LS圧はシャトル弁57へ導入される。ここでは低圧側回路33に負荷が作用していないので、高圧側LS圧がそのまま最大LS圧として出力される。最大LSは前述の通りロードセンシング弁49へ導入される。同ロードセンシング弁49により最大LS圧と単一のポンプ37の吐出圧との差圧が常に一定となるべく、前記ポンプ37の吐出圧を制御する。すなわち、前記高圧側回路36のアクチュエータにのみ負荷圧が作用した場合には、高圧側LS圧とポンプ37の吐出圧との差が一定となるべく制御される。
【0049】
次に、高圧側回路36と低圧側回路33の両方のアクチュエータが操作される場合を述べる。
高圧側回路に接続されたアクチュエータに作用する負荷圧が十分高い場合、前記シャトル弁57で比較される高圧側LS圧と低圧側LS圧とでは、高圧側LS圧の方が高い。したがって高圧側LS圧が最大LS圧として出力される。このとき、前記高圧側回路36に接続されたアクチュエータの負荷圧によってポンプ37の吐出圧は定まる。つまり、前記低圧側回路33によらず、高圧側LS圧とポンプ37の吐出圧との差が一定となるべくロードセンシング弁49が作用する。前記低圧側回路33では、前記高圧側回路36に応じて高くなっているポンプ37の吐出圧を減圧弁52で減圧する。前記低圧側回路36のポンプ圧は減圧弁52で減圧された圧力となり一定となる。このとき前記低圧側回路33の全圧力補償弁は、前述と同様に低圧側回路33に接続されたアクチュエータのうち最大の負荷圧により定まる低圧側LS圧によって設定される。
【0050】
低圧側LS圧は前記高圧側回路36が作動していない場合と異なるが、前記低圧側回路33の中では、低圧仕様操作弁30,31の開度に応じて流量は分配される機能は維持される。前記高圧側回路36と低圧側回路33の両方のアクチュエータが操作される場合には、前述の通り優先弁38は第1位置Aとなる。仮に優先弁38が存在しない場合を考えると、低圧側回路33の方が圧力は低いため、ポンプ37の流量は圧力の低い低圧側回路33へ流れる。すなわち優先弁38は、圧力が高い高圧側回路36へ必要な流量を優先して分配供給する機能を有する。
【0051】
本実施例によれば、前記単一のポンプ37から吐出した圧油を前記優先弁38を介して圧力や流量の異なる低圧側及び高圧側回路33,36に分配し、同低圧側回路33に供給する圧油を前記減圧弁52により所定圧に減圧させているため、前記低圧側回路33に余分な圧油を供給することがなくなり、前記高圧側回路36に十分に圧油を供給することが可能であると共に、前記単一ポンプ37により高圧側回路36と接続されたアクチュエータを優先して駆動させることが可能となる。
【0052】
次に、本発明の具体的構造を図2ないし図7に示す。図2は、図1において2点鎖線で囲った範囲を操作弁ブロック集合体60として構成したものである。操作弁ブロック集合体60は複数の低圧仕様操作弁ブロック62、優先弁ブロック63、高圧仕様操作弁ブロック61を図示しないボルト等により固定連結してなるものである。
【0053】
優先弁ブロック63には前記優先弁38、メインリリーフ弁46、アンロード弁47、前記背圧弁54を備えている。前記優先弁ブロック63内には前記ポンプ圧入力ポート38a及び前記タンクポートに連通して前記メインリリーフ弁46が配されると共に、同メインリリーフ弁46と略同一水平面内に、同メインリリーフ弁46と略平行に優先弁38が配されている。前記メインリリーフ弁46と、前記優先弁38を含む平面に平行な平面には、前記優先弁38を含む平面と直交する部位に優先弁38と平行に配された減圧弁52が配されている。前記減圧弁52を含む平面内には同減圧弁52と平行に配されたアンロード弁47が配され、前記減圧弁52及び前記アンロード弁47を含む平面内には同アンロード弁47に平行に配された背圧弁54が配されている。
【0054】
図3は優先弁ブロック63の優先弁38を示す図2におけるA−A線断面図である。また図4は優先弁ブロック63の減圧弁52を示す図2におけるB−B線断面図である。
【0055】
ポンプ37の吐出圧油は優先弁ブロック63のポンプポート63aへ導入される。前記ポンプポートヘ導入された圧油は優先弁38の入力ポート38aへ連通する。入力ポート38aに連通された圧油は優先弁38の状態に応じて、高圧側回路に接続した高圧側出力ポート65b(前記38bに相当)、低圧側回路に接続した低圧側出力ポート65c(前記38cに相当)に出力される。高圧側出力ポート65bは図3では手前側へ接続している。図2においては高圧仕様操作弁ブロック61側に接続している。低圧側出力ポート65cは図3では奥側へ接続している。この低圧側出力ポート65cは図4での同一符号65cへ接続している。減圧弁の入力ポートでもある65cへ導入された圧油は、減圧弁52により減圧される。減圧された圧油は出力ポート52aより出力される。出力ポート52aは図4では奥側へ接続している。図2においては低圧仕様操作弁ブロック62側へ接続している。
【0056】
図3においてポンプポートヘ導入されたポンプ37の吐出圧油は減圧弁38の入力ポート38aに接続した管路46aを介してメインリリーフ弁46に導入されている。メインリリーフ弁46の出力圧油はポート46bへ排出される。ポートヘ導入されたポンプ37の吐出圧油は管路47aを介してアンロード弁47へ導入される。アンロード弁47の出力圧油はポート47bへ排出される。メインリリーフ弁46の排出ポート46aとアンロード弁47の排出ポート47bは互いに連通し、ドレン回路48へ接続している。
【0057】
図4において、排出ポート47bは背圧弁54の排出ポートを兼ねている。詳しくは後述するが、高圧仕様操作弁ブロック61の戻り圧油は背圧弁54の入力ポート54aに接続されている。前記入力ポート54aに接続された戻り圧油は背圧弁54を介して、アンロード弁47の排出ポートでもある47bへ排出される。背圧弁54から排出された圧油は、前記メインリリーフ弁46、アンロード弁47の排出圧油と合流し、ドレン回路48へ接続している。
【0058】
図5は低圧仕様操作弁ブロック62を示す図2におけるC−C線断面図である。低圧仕様操作弁ブロック62は、低圧仕様操作弁30と圧力補償弁32を備えている。前記減圧弁38の低圧側出力ポート65cは圧力補償弁32のフローコントロール弁部32aの入力ポート32cへ導入される。入力ポート32cへ導入された圧油はフローコントロール弁部32aの出力ポートで32eへ出力される。当該出力ポート32eは操作弁30のポンプポート30aへ接続している。操作弁30の30aへ導入された圧油は操作弁の操作によりアクチュエータポート39または40へ出力される。また前記減圧弁38の出力ポート65cは圧力補償弁32の減圧弁部32bの入力ポート32dへも接続している。アクチュエータの負荷圧により、減圧弁部32bは入力ポート32dの圧油を減圧して低圧側LS管路へ出力する。
【0059】
なお特に図示しないが、高圧仕様操作弁ブロック61の構造は図5に示した低圧仕様操作弁ブロック62と同様である。本発明では、高圧仕様操作弁ブロック61の流量や圧力の仕様は低圧仕様操作弁ブロック62に比して大きい。そのためブロックとしての大きさが低圧仕様操作弁ブロック62より大きなものとなっている。
【0060】
図6は、図2の操作弁ブロック集合体60を矢視F方向から目視した左側面図である。優先弁ブロック63では、メインリリーフ弁46と優先弁38が高圧仕様操作弁ブロック61との端面に対して略平行に備えている。この様に配置することにより、メインリリーフ弁やアンロード弁、優先弁、減圧弁を備えた優先弁ブロック61の容積が小さくすることできる。
【0061】
図7は操作弁ブロック集合体60を示す図6におけるD−D線断面図である。優先弁ブロック60では、図中下側に優先弁38を備えている。図中上側には減圧弁52を備えている。優先弁38と減圧弁52は、優先弁ブロック60の高圧仕様操作弁ブロック63側端面(以下、高圧側端面と呼ぶ)または低圧仕様操作弁ブロック62側端面(以下、低圧側端面と呼ぶ)に対して略垂直に配置されている。高圧側端面では、優先弁38の高圧倒出力ポート65b(38b)が高圧仕様操作弁ブロック63に備えた圧力補償弁35のポンブ圧ポート35aに開口して連通している。低圧側端面では、減圧弁の出力ポート52aが低圧仕様操作弁ブロック62に備えた圧力補償弁30のポンプ圧ポート35cへ開口して連通している。
【0062】
本発明において、高圧仕様操作弁ブロック63の優先弁ブロック60と反対側の端面には高圧側カバー67を設けている。高圧側カバーには、高圧仕様操作弁ブロック6dに備えた圧力補償弁のポンプ圧導入ポート35cに開口した管路67aを設けている。当該管路は、前記高圧側圧力補償弁35の減圧弁部35bのポンプ圧ポート35dへ接続している。ここで高圧側カバーは必須ではない。優先弁38の高圧倒出力ポート65bから出力される圧油を前記高圧側圧力補償弁35のフローコントロール弁部35aと減圧弁部35bへ導入するものであればよい。高圧仕様操作弁ブロック63内部に管路を設けてもよい。または優先弁38の高圧倒出力ポート65bを分岐させてもよい。
【0063】
高圧側圧力補償弁35の減圧弁部35bの出力ポート35dは前記優先弁38のバネ室38dに連通している。また、優先弁38に備えたパイロット星38eには、高圧側出力ポート65bの圧力が導入される。優先弁38のスプール38fに備えた小孔38gは高圧側出力ポート65bに開口している。小孔からスプール38f内部に備えた管路を介してパイロット室38eへ圧油が導入される。上記により優先弁38が作動する。
【0064】
本発明において、低圧側回路の優先弁ブロック60とは反対側の端面は、低圧側カバー68を備えている。図7において最上部の部材である。低圧側カバー68は高圧側カバーと同様に、低圧側圧力補償弁32のポンプ圧導入ポート32cに開口した管路68aを設けている。当該管路は、前記低圧側圧力補償弁32の減圧弁部32bのポンブ圧ポート32dへ接続している。また、低圧側回路33の最大圧力を決めるリリーフ弁53は低圧側カバー内に設けられている。低圧側カバーは、高圧側カバーと同様に必須ではない。減圧弁52の出力ポート52aから出力される圧油を前記低圧側圧力補償弁32のフローコントロール弁部32aと減圧弁部32bへ導入するものであればよい。低圧仕様操作弁ブロック62内部に管路を設けてもよい。
【0065】
図8は図6のE−E線断面図であり、 ドレン回路を示している。優先弁ブロック60に備えたメインリリーフ弁47、アンロード弁48の排出圧油はポート48aへ排出される。ポート48aへ排出された圧油は優先弁ブロック60の低圧側端面に設けたポート48bへ連通する。ポート48bはポート48cに連通する。ポート48cは図示しない連絡管路を介して優先弁ブロック60の外部へ排出され、図示しないホース等を介してタンクヘ還流する。前記ポート48bは低圧仕様操作弁ブロック62のタンクポートヘ開口している。図8に示す通り、各低圧仕様操作弁ブロック62のタンクポートは互いに連通している。また、低圧側カバーにおいてもタンクポートは互いに連通している。従って、低圧側回路の戻り圧油は優先弁ブロック60に備えたポート48cからタンクヘ還流する。
【0066】
高圧仕様操作弁34のタンクポートは優先弁ブロック60に備えたポート48dへ連通している。高圧仕様操作弁34のタンクポートは高圧側カバーにおいても互いに連通している。前記ポート48dへ導入された圧油は、背圧弁54へ導入される。前記ポート48dは図4に示す背圧介入力ポート54aへ連通している。背圧介入力ポート54aへ導入された圧油は背圧弁54を介して、アンロード弁47の排出ポート47bへ排出され、ポート48aへ排出される。
【0067】
上述した構成によれば、優先弁ブロック63は上面に設けられたポンプポート63aと高圧側端面に設けた優先弁38の高圧側出力ポート38b、低圧側端面に設けた減圧弁52の出力ポート52aを有した簡易な構造となっている。そのため高圧仕様操作弁ブロック63、低圧仕様操作弁ブロック62を接続し易い。本発明では高圧仕様操作弁ブロック61は1つであるが、上述した通り低圧仕様操作弁ブロック62と同様に必要に応じた数だけ自在に設けることができる。また各操作弁ブロックを接続する際には、配管を必要としない。また必要最小限の大きさの操作ブロックを接続できるので、操作弁ブロック集合体60の小型化軽量化を達成することができる。
【0068】
更に、本発明に係る油圧回路によれば、前記単一のポンプ37から吐出した圧油を圧力と流量の異なる回路、低圧側回路33と高圧側回路36に分配することができる。従って、圧力と流量の異なる仕様の操作弁が混在する油圧回路を簡易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の代表的な実施例である油圧回路図である。
【図2】同操作弁ブロック集合体を示す正面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図2のB−B線断面図である。
【図5】図2のC−C線断面図である。
【図6】図2の操作弁ブロック集合体を矢視F方向から目視した図である。
【図7】図6のD−D線断面図である。
【図8】図6のE−E線断面図である。
【図9】従来の油圧回路図である。
【符号の説明】
1,37 可変容量形ポンプ
2,45 吐出管路
3,36 高圧側回路
4,33 低圧側回路
5,38 優先弁
6,38a 優先弁の入力ポート
7,8,38b,38c 優先弁の出力ポート
9,38d 第1パイロット受圧部
10,38e 第2パイロット受圧部
11,49 ロードセンシング弁
12,34 高圧側仕様操作弁
13,30,31 低圧側操作弁
14 圧力補償弁
15,39〜44 接続回路
16,47 アンロード弁
17,53 リリーフ弁
18,54 背圧弁
19,48 ドレン回路
20 作業機用LSリリーフ弁
21 ステアリング用LSリリーフ弁
30a,34a 操作弁のポンプポート
30b 操作弁の第1アクチュエータポート
30c 操作弁の第2アクチュエータポート
32 低圧側圧力補償弁
32a,35a フローコントロール弁部
32b,35b 圧力補償弁用減圧弁部
32c,32d ポンプ圧導入ポート
35 高圧側圧力補償弁
35c, 35d ポンプ圧導入ポート
35e 信号出力ポート
38b,65b 優先弁の高圧側出力ポート
38c 優先弁の低圧側出力ポート
38f 優先弁のスプール
38g 小孔
46 メインリリーフ弁
46a メインリリーフ弁の管路
46b メインリリーフ弁の管路
50 ポンプコントロール弁
51 サーボピストン
52 減圧弁
52a 減圧弁の入力ポート
52b 減圧弁の出力ポート
55 ロードセンシングリリーフ弁
56 負荷圧導入路
57 シャトル弁
57a 低圧側LS管路
60 操作弁ブロック集合体
61 高圧仕様操作弁ブロック
62 低圧仕様操作弁ブロック
63 優先弁ブロック
63a 優先弁ブロックのポンプポート
67 高圧側カバー
67a,68a 管路
68 低圧側カバー
Claims (5)
- ロードセンシング弁(49)を有する可変容量形の単一のポンプ(37)と、
同ポンプ(37)の吐出管路(45)に接続され、高圧側及び低圧側回路(36,33) に圧油を分配する高圧側出力ポート(38b) と低圧側出力ポート(38c) の2つの出力ポートを有する優先弁(38)と、
同優先弁(38)の一方の高圧側出力ポート(38b) に接続された圧力補償弁(35)を備えた高圧仕様操作弁(34)と、
同高圧仕様操作弁(34)に接続されたアクチュエータと、
前記圧力補償弁(35)は前記アクチュエータの負荷圧に応じた信号圧力(以下、高圧側LS圧という)を出力する圧力補償弁であり、
前記優先弁(38)の他方の低圧側出力ポート(38c) に接続された減圧弁(52)と、
同減圧弁(52)の出力ポート(38c) に接続された圧力補償弁(32)を備えた低圧仕様操作弁(30,31) と、
同低圧仕様操作弁(30,31) に接続されたアクチュエータと、
前記圧力補償弁(32)は前記アクチュエータの負荷圧に応じた信号圧力(以下、低圧側LS圧という)を出力する圧力補償弁であり、
前記高圧側LS圧と低圧側LS圧を比較して高い方の圧力を出力する高圧優先回路(57)を備えてなり、
前記ポンプ(37)の吐出圧と前記高圧側LS圧との差圧が一定範囲以内の場合に、前記ポンプ(37)からの圧油を前記高圧仕様操作弁(34)に優先して供給するようにしてなることを特徴とする油圧回路。 - 略直方体の優先弁ブロック(63)であって、
同優先弁ブロック(63)の一面にポンプ圧入力ポート(38a) を有し、
同ポンプ圧入力ポート(38a) の圧力を制限するメインリリーフ弁(46) と、前記ポンプ圧入力ポート(38a) へ導入された圧油を2つのポート(38b,38c) ヘ出力する優先弁(38)と、前記2つのポート(38b,38c) のうち一方のポート(38c) の出力圧を減圧する減圧弁(52)とを備え、
前記一面と隣合う面に減圧弁(52)の出力ポート(52a) を有し、
前記2つのポート(38b,38c) のうち他方のポート(38b) が、前記減圧弁(52)の出力ポート(52a) を備えた面と対向する面に有し、
前記メインリリーフ弁(46)と前記優先弁(38)とは、前記他方のポート(38b) を有する面と略平行な面に配され、
前記優先弁(38)と前記減圧弁(52)は、前記他方のポート(38b) を有する面と略垂直な面に配されてなることを特徴とする優先弁ブロック。 - アンロード弁(47)を備え、
同アンロード弁(47)と前記減圧弁(52)にてなす平面が、前記メインリリーフ弁(46)と前記優先弁(38)にてなす平面と略平行であることを特徴とする請求項2記載の優先弁ブロック。 - 各々が操作弁(30,31,34 等) を有する複数のブロック(61,62,63)を一体に結合した操作弁ブロック集合体(60)であって、
高圧仕様操作弁(34)を備えた高圧仕様操作弁ブロック(61)と、低圧仕様操作弁(30,31) を備えた低圧仕様操作弁ブロック(62)と、優先弁ブロック(63)を備え、
同優先弁ブロック(63)は前記高圧仕様操作弁ブロック(61)と低圧仕様操作弁ブロック(62)との間に配され、
前記優先弁ブロック(63)は優先弁(38)と、減圧弁(52)と、ポンプ圧入力ポート(38a) を備え、
前記優先弁(38)は前記ポンプ圧入力ポート(38a) に導入された圧力流体を2つのポート(38b,38c) ヘ出力する弁であり、
該2つのポート(38b,38c) のうち一方のポート(38b) が、前記高圧仕様操作弁ブロック(61)に連接する端面(以下、高圧側端面と呼ぶ)に有し、
前記2つのポート(38b,38c) のうち他方のポート(38c) が、前記減圧弁(52)に接続するとともに、前記減圧弁(52)の圧力流体の出力ポートを介して前記低圧仕様操作弁ブロック (62)に連接する端面(以下、低圧側端面と呼ぶ)に有してなる、
ことを特徴とする操作弁ブロック集合体。 - 前記高圧仕様操作弁ブロック(61)には高圧側圧力補償弁(35)が配され、
前記低圧仕様操作弁ブロック(62)には低圧側圧力補償弁(32)が配され、
前記優先弁ブロック(63)の高圧側端面に備えた出力ポート(38b) は、前記高圧側圧力補償弁(35)のポンプ圧導入ポート(35c,35d) に連通されると共に、
同高圧側圧力補償弁(35)の信号出力ポート(35e) は、前記優先弁(38)のパイロット受圧部(38d) に連通され、
前記優先弁ブロック(63)の低圧側端面に備えた出力ポート(38c) は、前記低圧側圧力補償弁(32)のポンプ圧導入ポート(32c,32d) に連通されてなる請求項4記載の操作弁ブロック集合体。
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