JP4565759B2 - 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、油圧ショベルなどの建設車両に用いる油圧制御装置に係わり、ポンプを接続した回路系統を複数備えた油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示す従来の装置は、第１〜３ポンプＰ１〜Ｐ３を備えるとともに、これら第１〜３ポンプＰ１〜Ｐ３のぞれぞれには、第１〜３回路系統ａ〜ｃを接続している。
上記第１回路系統ａは、第１ポンプＰ１に接続した第１供給流路１に、オープンセンタータイプの第１〜３切換弁１１〜１３をパラレルに接続している。これら第１〜３切換弁１１〜１３は、図示する中立位置にあるときに、第１中立流路２を介して第１ポンプＰ１とタンク流路１０とを連通させる。そして、いずれかの切換弁を切り換えると、その切換弁に接続した図示していないアクチュエータに第１パラレル流路３を介して圧油を供給するようにしている。
なお、上記第１ポンプＰ１の最大吐出量は、上記第１〜３切換弁１１〜１３に接続する３台のアクチュエータの最大必要流量に基づいて設定している。
【０００３】
上記第２回路系統ｂは、第２ポンプＰ２に接続した第２供給流路４に、オープンセンタータイプの第４〜６切換弁１４〜１６をパラレルに接続している。これら第４〜６切換弁１４〜１６も、図示する中立位置にあるときに、第２中立流路５を介して第２ポンプＰ２とタンク流路１０とを連通させる。そして、いずれかの切換弁を切り換えると、その切換弁に接続した図示していないアクチュエータに第２パラレル流路６を介して圧油を供給するようにしている。
【０００４】
また、上記第６切換弁１６というのは、予備用の切換弁である。この予備用切換弁１６というのは、特殊なアクチュエータを用いる建設車両に対して予め用意したものである。すなわち、第２回路系統ｂによって制御するアクチュエータが２台だけの場合には、予備用切換弁１６は使用しないが、特殊なアクチュエータがあって、第２制御系統ｂに接続するアクチュエータが合計３台となる場合には、特殊なアクチュエータを予備用切換弁１６に接続する。そして、この予備用切換弁１６によって特殊なアクチュエータを制御するようにしている。
なお、特殊なアクチュエータを用いる場合は希なので、第２ポンプＰ２の最大吐出量というのは、上記第４、５切換弁１４，１５に接続する２台のアクチュエータの最大必要流量に基づいて設定している。
【０００５】
一方、上記第３回路系統ｃは、第３ポンプＰ３に接続した第３供給流路７に、オープンセンタータイプの第７〜９切換弁１７〜１９をパラレルに接続している。これら第７〜９切換弁１７〜１９は、図示する中立位置にあるときに、第３中立流路８を介して第３ポンプＰ３とその下流側とを連通し、いずれかの切換弁を切り換えると、その切換弁に接続した図示していないアクチュエータに第３パラレル流路９を介して圧油を供給するようにしている。
なお、上記第３ポンプＰ３の最大吐出量は、上記第７〜９切換弁１７〜１９に接続する３台のアクチュエータの最大必要流量に基づいて設定している。
【０００６】
また、上記第３中立流路８の下流側を、第２回路系統ｂの第２中立流路５に接続するとともに、この第３中立流路８と第２中立流路５とを連通する流路に合流切換弁２０を設けている。この合流切換弁２０は、図示する開位置にあるときに、第３中立流路８と第２中立流路５とを連通し、第３ポンプＰ３の吐出油を第２回路系統ｂに供給する。また、閉位置に切り換わると、第３中立流路８がタンク流路１０に連通する一方で第２中立流路５との連通が遮断されて、第３ポンプＰ３の吐出油が第２回路系統ｂに供給されなくなる。
【０００７】
上記のように合流させる流路を設けたのは、予備用切換弁１６に接続した特殊なアクチュエータに供給する流量が、不足しないようにするためである。すなわち、予備用切換弁１６には、第２ポンプＰ２の吐出油を供給しているが、この第２ポンプＰ２の最大吐出量というのは、第４，５切換弁１４，１５に接続するアクチュエータの最大必要流量に基づいて設定されており、予備用切換弁１６に接続する特殊なアクチュエータに供給する流量を考慮していない。そのため、この特殊なアクチュエータを作動させた場合に、供給流量不足が生じることがある。
そこで、上記したように、第３ポンプＰ３の吐出油を合流させることによって、その供給流量不足を補うようにしている。
なお、合流切換弁２０によって、第３ポンプＰ３からの圧油の流入をカットできるようにしたのは、予備用切換弁１６に接続する特殊なアクチュエータの種類によっては、第２ポンプＰ２からの流量だけで足りる場合があるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来例では、予備用切換弁１６に接続したアクチュエータに十分な流量を供給することができる。
ところが、この従来例では、アクチュエータに供給する最大供給量を、第２ポンプによる単独供給と、第２ポンプおよび第３ポンプによる合計供給との２段階にしか設定することができない。しかも、この２段階の流量も、各ポンプの最大吐出量によってほぼ決まってしまう。つまり、予備用切換弁に接続したアクチュエータへの最大供給量を、細かく設定することができなかった。
【０００９】
そのため、予備用切換弁に接続するアクチュエータの種類によっては、そのアクチュエータに最適な最大供給量に設定することができず、その作動速度が速すぎたり遅すぎたりして、オペレータが制御しにくくなることがあった。
この発明の目的は、予備用切換弁に接続するアクチュエータへの最大供給量を、無断階に設定することのできる油圧制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数のポンプと、各ポンプに接続したオープンセンタータイプの切換弁からなる回路系統と、これら回路系統の最下流を合流させた合流流路と、この合流流路に設けた予備用切換弁と、この予備用切換弁のアクチュエータに圧油を供給する流路に設けた流量制御絞りと、上記合流流路とタンクとを連通する排出流路と、この排出流路に設けた流量制御弁と、この流量制御弁に設けるとともに、その上流側の圧力を設定する圧力設定機構と、上記流量制御絞りの上流側に発生する圧力を流量制御弁の一方のパイロット室に導く第１パイロットラインと、上記流量制御絞りの下流側に発生する圧力を流量制御弁の他方のパイロット室に導く第２パイロットラインと、上記予備用切換弁がアクチュエータと合流流路との連通を遮断したときに、合流流路をタンクに開放する圧力開放機構とを備え、上記予備用切換弁によってアクチュエータに圧油を供給するときに、流量制御絞り前後に生じる差圧を流量制御弁によって一定に保つ一方、上記予備用切換弁の中立時には、合流流路が圧力開放機構によってタンクに開放される構成にしたことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明における圧力解放機構を、流量制御弁とこの流量制御弁に設けたスプリングの弾性力を制御する制御シリンダとから構成したことを特徴とする。
第３の発明は、上記第１の発明における圧力解放機構を、流量制御弁をバイパスするように合流流路に接続されたパイロットチェック弁と、このパイロットチェック弁にパイロット圧を導くパイロットラインとから構成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施例は、第１〜３ポンプＰ１〜Ｐ３を備えるとともに、これら第１〜３ポンプＰ１〜Ｐ３のぞれぞれには、第１〜３回路系統Ａ〜Ｃを接続している。
上記第１回路系統Ａは、第１ポンプＰ１に接続した第１供給流路３０に、オープンセンタータイプの第１〜３切換弁２１〜２３をパラレルに接続している。これら第１〜３切換弁２１〜２３は、図示する中立位置にあるときに、第１中立流路３１を介して第１ポンプＰ１とタンク流路４０とを連通させる。そして、いずれかの切換弁を切り換えると、その切換弁に接続した図示していないアクチュエータに第１パラレル流路３２を介して圧油を供給するようにしている。
なお、上記第１ポンプＰ１の最大吐出量は、上記第１〜３切換弁２１〜２３に接続する３台のアクチュエータにおける最大必要流量に基づいて設定している。
【００１３】
上記第２回路系統Ｂは、第２ポンプＰ２に接続した第２供給流路３３に、オープンセンタータイプの第４、５切換弁２４，２５をパラレルに接続している。これら第４、５切換弁２４，２５は、図示する中立位置にあるときに、第２中立流路３４を開放し、いずれかの切換弁を切り換えると、その切換弁に接続した図示していないアクチュエータに第２パラレル流路３５を介して圧油を供給する。
なお、第２ポンプＰ２の最大吐出量は、上記第４、５切換弁２４、２５に接続する２台のアクチュエータにおける最大必要流量に基づいて設定している。
【００１４】
また、上記第２中立流路３４の下流側は、排出流路４１と第３回路系統Ｂの第３中立流路３７とを接続している。そして、排出流路４１には、流量制御弁４２を接続している。
なお、この流量制御弁４２の機能については後で説明する。
【００１５】
一方、上記第３回路系統Ｃは、第３ポンプＰ３に接続した第３供給流路３６に、オープンセンタータイプの第７〜９切換弁２７〜２９をパラレルに接続している。
これら第７〜９切換弁２７〜２９も、図示する中立位置にあるときに、第３中立流路３７を開放し、いずれかの切換弁を切り換えると、その切換弁に接続した図示していないアクチュエータに第３パラレル流路３８を介して圧油を供給する。
また、上記第７〜９切換弁２７〜２９に接続する３台のアクチュエータにおける最大必要流量に基づいて、上記第３ポンプＰ３の最大吐出量を設定している。
【００１６】
上記第３中立流路３７の第９切換弁２９よりも下流側には、予備用切換弁２６を接続している。この予備用切換弁２６は、建設車両に特殊なアクチュエータがある場合に、そのアクチュエータを接続するためのものであり、いずれか一方に切り換えると、その内部流路に設けた流量制御絞り４３を介してアクチュエータに圧油を供給する。なお、上記流量制御絞り４３は、予備用切換弁２６のバルブストロークに応じてその開度を保つ可変オリフィスからなるものである。
また、この予備用切換弁２６は、図示する中立位置で、そのアクチュエータポートを遮断するとともに、第３中立流路３７を開放する。そして、このとき、第３中立流路３７に導いた圧油を、排出流路４１を介して上記流量制御弁４２に導く。
【００１７】
上記流量制御弁４２は、その一方のパイロット室４２ａを、第１パイロットライン４５を介して排出流路４１に接続し、スプリング４７を設けた他方のパイロット室４２ｂを、第２パイロットライン４６を介して流路４４に接続している。
また、上記スプリング４７の一端には、制御シリンダ５０のロッドを接続している。そして、この制御シリンダ５０のボトム側室には、パイロットライン５１を介して外部からパイロット圧を導いている。
上記パイロットライン５１には、分岐ライン５２を接続し、この分岐ライン５２を予備用切換弁２６のパイロットポートに接続している。このパイロットポートは、予備用切換弁２６が図示する中立位置にあるときに、他方のパイロットポートを介してタンク流路４０に連通しているが、いずれかの位置に切り換えると、その連通が遮断される。
【００１８】
上記のようにして分岐ライン５２とタンク流路４０との連通が遮断されると、パイロットライン５１の圧力が上昇して、その圧力作用によって制御シリンダ５０のロッドが伸張する。ロッドが伸張すると、スプリング４７が縮められて、所定の弾性力が流量制御弁４２の図示していないスプールに作用する。そして、このスプリング４７による所定の弾性力がスプールに作用したときに、流量制御弁４２がその制御機能を発揮するようにしている。つまり、予備用切換弁２６を切り換えたときにのみ、流量制御弁４２の制御機能を発揮させ、それ以外のときには、流量制御弁４２の制御機能が発揮しないようにしている。
【００１９】
例えば、図示するように、全ての切換弁２１〜２９が中立位置にあれば、第２，３ポンプＰ２，Ｐ３からそれぞれ吐出された圧油は、排出流路４１を介して流量制御弁４２に導かれる。このとき、予備用切換弁２６が中立位置にあるので、スプリング４７の弾性力が流量制御弁４２のスプールに作用せず、その制御機能が発揮されていない。
【００２０】
したがって、排出流路４１からパイロットライン４５を介して流量制御弁４２のパイロット室４２ａに圧油が導かれると、この流量制御弁４２は開位置を保ち、排出流路４１に導いた圧油をそのままタンク流路４０に排出する。
つまり、予備用切換弁２６に接続した特殊なアクチュエータを作動させない場合や、予備用切換弁２６に特殊なアクチュエータを接続していない場合には、第２，３ポンプＰ２，Ｐ３の圧油をそのまま排出することによって、流量制御弁４２における圧力損失の発生を防止するようにしている。
【００２１】
一方、上記の状態から予備用切換弁２６をいずれかの方向に切り換えると、その内部に設けた流量制御絞り４３を介し、その開度に応じて第３中立流路３７と流路４４とが連通する。そのため、第３中立流路３７に導いた圧油が、可変オリフィスからなる流量制御絞り４３→流路４４を介してアクチュエータに供給される。
ここで、上記第３中立流路３７というのは、第２回路系統Ｂの第２中立流路３４に連通している。そのため、アクチュエータには、第２ポンプＰ２の圧油と、第３ポンプＰ３の圧油とを合計した流量が導かれる状態になっている。
【００２２】
ただし、上記のように流量制御絞り４３に流れが生じると、その開度に応じてこの流量制御絞り４３の前後に差圧が発生する。そして、この流量制御絞り４３の上流側の圧力を、第１パイロットライン４５を介して上記流量制御弁４２の一方のパイロット室４２ａに導き、流量制御絞り４３の下流側の圧力を、第２パイロットライン４６を介してスプリング４７を設けた流量制御弁４２の他方のパイロット室４２ｂに導く構成にしている。
また、このとき、流量制御弁４２は、予備用切換弁２６が切り換えられたことから、その制御機能を発揮する状態になっている。すなわち、この流量制御弁４２のスプールには、スプリング４７の所定の弾性力が作用している。
【００２３】
したがって、流量制御弁４２は、流量制御絞り４３の前後の差圧を一定に保つように、その開度を調節する。このようにすれば、予備用切換弁２６に接続するアクチュエータには、流量制御絞り４３のそのときの流路面積と、スプリング４７の弾性力に相当する差圧とによって決まる一定の流量が供給されることになる。
【００２４】
以上のように、この第１実施例によれば、予備用切換弁２６の内部流路に設けた流量制御絞り４３の開度と、排出流路４１に設けた流量制御弁４２のスプリング４７のバネ力を調節することによって、この予備用切換弁２６に接続するアクチュエータに供給される最大流量を自由に設定し、調節することができる。
したがって、アクチュエータの種類に応じて最適な最大供給流量に設定し、調節することができる。
なお、この第１実施例のスプリング４７が、この発明の圧力設定機構に相当するものである。
また、上記第５切換弁２５よりも下流側の第２中立流路３４と、第９切換弁２９よりも下流側の第３中立流路３７とによって、この発明の合流流路を構成している。
【００２５】
上記第１実施例では、制御シリンダ５０，パイロットライン５１，分岐ライン５２によって、この発明の圧力開放機構を構成しているが、この圧力開放機構をパイロットチェック弁５４によって構成したものが、図２に示す第２実施例である。
この第２実施例では、制御シリンダ５０に代えて、第２中立流路３４と第３中立流路３７との合流箇所に流量制御弁４２をバイパスするようにパイロットチェック弁５４を接続している。このパイロットチェック弁５４は、パイロットライン５１を介して外部から所定のパイロット圧を導くと閉状態を保つ。
【００２６】
ただし、上記パイロットライン５１には分岐ライン５２を接続し、この分岐ライン５２を、予備用切換弁２６のパイロットポートに接続している。そして、この予備用切換弁２６が中立位置にあるときに、パイロットライン５１をタンク流路４０に連通させて、パイロットチェック弁５４が開くようにしている。
この第２実施例によれば、予備用切換弁２６が中立位置にあり、アクチュエータと第３中立流路３７との連通を遮断している場合には、第３供給流路３７の圧油を、流量制御弁４２を経由することなく、直接パイロットチェック弁５４を介してタンク流路４０に排出する。
したがって、予備用切換弁２６が中立位置にあるときに、流量制御弁４２での圧力損失の発生を防止できる。
【００２７】
なお、この第２実施例では、スプリング４７が、この発明の圧力設定機構に相当するものである。このスプリング４７の弾性力を、アジャスターボルトなどによって調節して、流量制御弁４２に作用する弾性力を調節可能にしている。
ただし、この発明の圧力設定機構としては、比例ソレノイドや外部パイロット圧を利用してもよい。比例ソレノイドや外部パイロット圧を用いれば、装置を車両に組み込んだ後でも、流量制御弁４２に作用させる推力を、外部から簡単に調節することができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、予備用切換弁のアクチュエータに圧油を供給する流路に設けた流量制御絞り前後の差圧を、流量制御弁によって一定に保つ構成にしたので、流量制御絞りの開度と、流量制御弁の圧力設定機構の圧力を調節すれば、アクチュエータに供給する最大供給流量を、自由に設定し、調節することができる。
したがって、予備用切換弁に接続したアクチュエータの作動を、制御しやすくできる。
また、予備用切換弁がアクチュエータと合流流路との連通を遮断したときに、合流流路をタンク圧にする圧力開放機構を設けたので、アクチュエータ不使用時の流量制御弁における圧力損失を防止することができる。
【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。
【図３】従来例の回路図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｃ 回路系統
Ｐ１〜Ｐ３ ポンプ
２１〜２５，２７〜２９ 切換弁
２６ 予備用切換弁
３４ この発明の合流流路を構成する第２中立流路
３７ この発明の合流流路を構成する第３中立流路
４１ 排出流路
４２ 流量制御弁
４２ａ 流量制御弁の一方のパイロット室
４２ｂ 流量制御弁の他方のパイロット室
４３ 流量制御絞り
４５ 第１パイロットライン
４６ 第２パイロットライン
４７ この発明の圧力設定機構に相当するスプリング
５０ この発明の圧力開放機構を構成する制御シリンダ
５１ この発明の圧力開放機構を構成するパイロットライン
５２ この発明の圧力開放機構を構成する分岐ライン
５４ この発明の圧力開放機構を構成するパイロットチェック弁

Claims (3)

1. 複数のポンプと、各ポンプに接続したオープンセンタータイプの切換弁からなる回路系統と、これら回路系統の最下流を合流させた合流流路と、この合流流路に設けた予備用切換弁と、この予備用切換弁のアクチュエータに圧油を供給する流路に設けた流量制御絞りと、上記合流流路とタンクとを連通する排出流路と、この排出流路に設けた流量制御弁と、この流量制御弁に設けるとともに、その上流側の圧力を設定する圧力設定機構と、上記流量制御絞りの上流側に発生する圧力を流量制御弁の一方のパイロット室に導く第１パイロットラインと、上記流量制御絞りの下流側に発生する圧力を流量制御弁の他方のパイロット室に導く第２パイロットラインと、上記予備用切換弁がアクチュエータと合流流路との連通を遮断したときに、合流流路をタンクに開放する圧力開放機構とを備え、上記予備用切換弁によってアクチュエータに圧油を供給するときに、流量制御絞り前後に生じる差圧を流量制御弁によって一定に保つ一方、上記予備用切換弁の中立時には、合流流路が圧力開放機構によってタンクに開放される構成にしたことを特徴とする油圧制御装置。
2. 圧力解放機構が、流量制御弁とこの流量制御弁に設けたスプリングの弾性力を制御する制御シリンダとからなることを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
3. 圧力解放機構が、流量制御弁をバイパスするように合流流路に接続されたパイロットチェック弁と、このパイロットチェック弁にパイロット圧を導くパイロットラインとから構成されたことを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。

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