JP4846456B2 - Hydraulic control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧作動の建設機械に使用される、多連型の油圧制御弁に関するもので、特にロ一ドセンシング方式と呼ばれる、流量制御方式の油圧制御弁に関する。 The present invention relates to a multiple-type hydraulic control valve used in a hydraulically operated construction machine, and more particularly to a flow rate control type hydraulic control valve called a load sensing type.
ロードセンシング式油圧制御装置の利点は油圧アクチュエータの負荷圧力すなわち、アキュムレータ駆動圧力が変化しても切換弁の操作量に比例して流量を供給し、又は新たな切換弁および油圧アクチュエータを追加した場合でも容易に流量配分が出来ることにある。その場合、ロードセンシング機能を有する切換弁群とロードセンシング機能を有しない切換弁群とを共通の可変容量ポンプに接続し、これら各々の切換弁群の切換弁に接続されたアクチュエータが慣性、負荷圧力が異なる場合でもかつ同時に駆動しても、極めて簡単な方法で、それぞれのアクチュエータの特性に応じて非常にスムースな起動特性、操作性を得ることが出来る油圧制御装置が開示されている。(特許文献1) The advantage of the load-sensing hydraulic control system is that the flow rate is supplied in proportion to the operation amount of the switching valve even when the load pressure of the hydraulic actuator, that is, the accumulator driving pressure changes, or when a new switching valve and hydraulic actuator are added But it is easy to distribute the flow. In that case, the switching valve group having the load sensing function and the switching valve group not having the load sensing function are connected to a common variable displacement pump, and the actuator connected to the switching valve of each of these switching valve groups has inertia, load There is disclosed a hydraulic control device that can obtain very smooth start-up characteristics and operability in accordance with the characteristics of each actuator in a very simple manner even when the pressures are different and when they are driven simultaneously. (Patent Document 1)
前記特許文献1では本発明に関連するアンロード弁の記載がないので、アンロード弁を含む従来のロードセンシング式油圧制御装置の典型的な油圧回路構成を改めて図2に示す。 Since there is no description of the unload valve related to the present invention in Patent Document 1, a typical hydraulic circuit configuration of a conventional load sensing type hydraulic control device including the unload valve is shown again in FIG.
同図2において、参照符号10は原動機12により駆動される可変容量ポンプ、10Aは同ポンプ10の斜板を示し、参照符号14は斜板10Aの傾斜角を調整する油圧シリンダである。参照符号20、及び30は可変容量ポンプ10からの圧油供給ラインL1に接続されたクローズセンタ型の切換弁でありこれら切換弁20、30には油圧シリンダからなる油圧アクチュエータACT1、ACT2がそれぞれ接続されている。
In FIG. 2,
また、各切換弁20、30と各油圧アクチュエータACT1、ACT2との間には補償弁22、32が設けられている。これら補償弁22、32と切換弁20、30との間には負荷圧力検出ラインSL1、SL2が設けられて、各負荷圧力が取出され、これら取出された負荷圧力は前記補償弁22、32に対して、それぞれバネ26、36と共にこれらを開方向に作用すると同時に高圧選択手段40によって選択された負荷圧力検出ラインSL1又はSL2のいずれかの圧力が信号ラインSL5すなわち、ロードセンシングラインLSへ取出され、前記補償弁26及び36に対してこれらを絞り方向に作用させている。同時にこの信号ラインSL5の圧力はラインSL7として可変容量ポンプ10の容量調整装置16に作用している。
ここで、可変容量ポンプ10の圧油供給ラインL1には前記アンロード弁18が接続され、このアンロード弁18は、信号ラインSL6の圧力と可変容量ポンプ10の圧油供給ラインL1との圧力差が、当該アンロード弁18に設けられたバネ18Aの力によって定まる所定圧力を超えると前記圧油供給ラインL1をアンロードするようになっている。
Here, the
上記の構成において、例えば切換弁20を図中20Bの位置へ操作した場合を想定すると、可変容量ポンプ10からの圧油は、ラインL0、L1、L2から切換弁20内の供給通路20B1を経て通路L4に至り、同通路L4から補償弁26、逆止弁24、ラインL5を経て再び切換弁20に戻りラインLA1を通って油圧アクチュエータACT1に与えられ、その戻り側のラインLB1から切換弁20を経てタンクラインL8を介してタンクTに戻されるようになっている。
In the above configuration, for example, assuming that the
その場合、油圧アクチュエータACT1の駆動圧力すなわち、負荷圧に対応する通路L4の圧力は信号ラインSL1を介して検出され、さらに高圧選択手段40を経て信号ラインSL5上の圧力として検出され、この検出圧力は信号ラインSL6としてバネ18Aの力と共にアンロード弁18に作用し、可変容量ポンプ10の圧油供給ラインL1とタンクTに通じるタンクラインL11との導通を遮断するようになっている。なお、参照符号13は、各切換弁への操作圧油信号を供給するポンプ、例えばギヤポンプである。
In this case, the driving pressure of the hydraulic actuator ACT1, that is, the pressure in the passage L4 corresponding to the load pressure is detected via the signal line SL1, and further detected as the pressure on the signal line SL5 via the high pressure selection means 40. Acts on the
同様な関係は、切換弁30、油圧アクチュエータACT2を駆動した場合にも該当するがその詳細説明は省略する。
The same relationship applies to the case where the
ところで、油圧作動の建設機械では、当該作業機械の状態、走行作業、掘削作業、操作していない状態(以下中立状態という)を検出するため、各切換弁に信号回路を形成する場合がある。例えば、中立状態と作業状態を検出し建設機械のエンジン回転数を制御するオートアイドルや走行作業を検出し、この信号を警報ランプや警報音、更にはシステムの最高圧力を昇圧するのに使用される。 By the way, in a hydraulically operated construction machine, a signal circuit may be formed in each switching valve in order to detect the state of the working machine, traveling work, excavation work, and an unoperated state (hereinafter referred to as a neutral state). For example, it detects auto-idle and running work that detects the neutral state and working state and controls the engine speed of construction machinery, and this signal is used to boost the alarm lamp and sound, as well as the maximum pressure of the system. The
図3は、前記中立状態と作業状態とを検出するためのオートアイドル機能を有する油圧回路を示し、図3の(a)は、9個の切換弁からなる多連弁100の断面を例示したものであり、同図(b)は、そのうちの1つの切換弁102を示し、同図(c)は、前述したロードセンシングラインLSと接続されているアンロード弁18の構造を示す。また、図4は、図3に示した多連弁100の油圧制御回路の詳細を示す。
FIG. 3 shows a hydraulic circuit having an auto-idle function for detecting the neutral state and the working state, and FIG. 3A illustrates a cross section of the
図3(a)において、多連弁100には、ギヤポンプからの圧油が頂部の圧油供給ポートpgに接続されており、同圧油供給ポートpgから絞り106を介して通じている通路104が各切換弁の弁体内部に形成されている。この通路104は、各切換弁のスプールsprの移動により遮断、連通されるよう形成されている。図示の場合では、全ての切換弁が中立の状態にあり、所謂オートアイドルの状態を示している。なお、図3(a)中、切換弁102Aから102Bおよび102Cには通路104は示されていないが、異なる断面にて102Aから102Cを経て102Bに接続されている。参照符号108はタンクライン、110は可変容量ポンプ10からの圧油供給ラインをそれぞれ示している。
In FIG. 3 (a), the
図3(b)は多連弁100の中の1つの切換弁102の油圧回路を示しており、ここで、ポートpgは前述した圧油供給ポートであり、検出ポートpxは信号検出用のポートである。
FIG. 3B shows a hydraulic circuit of one
図3(c)は、アンロード弁18の構造を示しており、中央の貫通穴にはスプールsprが挿入されておりその左端部はバネ114により右方へ押圧されている。ポートPT1は可変容量ポンプ10の圧油供給ラインL1(図2参照)に接続されている。また、ポートPT2はタンクラインTに接続されている。
FIG. 3C shows the structure of the
ポートPT3はロードセンシングラインLS(図2のSL6)に接続されている。したがって、ポートPT3に与えられるロードセンシングラインLSの圧力が所定圧以上の場合はスプールsprを図示のように右方へ押圧しているので、可変容量ポンプ10の吐出圧があってもポートPT1とPT2は導通を阻止されている。 The port PT3 is connected to the load sensing line LS (SL6 in FIG. 2). Therefore, when the pressure of the load sensing line LS applied to the port PT3 is equal to or higher than a predetermined pressure, the spool spr is pressed to the right as shown in FIG. PT2 is prevented from conducting.
図4は、図3(a)、(c)をまとめて油圧回路と示した図である。同図中、A1〜A9、B1〜B9は各アクチュエータへの圧油の給排用のポートを示す。参照符号Pは可変容量ポンプ10からの圧油供給のポートを示し、同Rはタンクラインへのポートである。
FIG. 4 is a diagram collectively showing FIGS. 3A and 3C as a hydraulic circuit. In the figure, A1 to A9 and B1 to B9 indicate ports for supplying and discharging pressure oil to and from each actuator. Reference numeral P denotes a port for supplying pressure oil from the
図3、図4に例示したオートアイドル判定機能を備えたロードセンシング式油圧制御装置では、通路104が多連弁100の各切換弁に対し直列接続されているので、図示のように中立状態では検出ポートpxの圧力は絞り106によりタンクラインと同圧となるが、その中の任意の1つの切換弁のスプールが移動すると通路104が遮断されることとなり、前記検出ポートpxにはギヤポンプ13の圧力が与えられる。その結果、この検出ポートpxからの圧油信号を利用してオートアイドル状態か否かを判別することができるものである。
In the load sensing type hydraulic control apparatus having the auto idle determination function illustrated in FIGS. 3 and 4, the
しかしながら、このような油圧回路では、図3の(a)に示されるように、各切換弁に通路104を形成しなければならず、加工コストがかかるだけでなく、通路104が各弁体の一方の側(図では右端側)に形成されるため弁体の寸法もそれだけ長くしなければならないという問題がある。
However, in such a hydraulic circuit, as shown in FIG. 3 (a), the
本発明者等は、上記問題点を解決せんとして鋭意検討した結果、ロードセンシング信号を使用するアンロード弁を利用することによって前記の問題が解決できることを突き止めた。 As a result of intensive investigations aimed at solving the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using an unload valve that uses a load sensing signal.
従って、本発明の目的は、ロードセンシング式油圧制御装置において、各切換弁にオートアイドル状態か否かの検出を行う通路を形成することなく当該オートアイドル状態の有無を検出することを可能にするアンロード機能を備えた油圧制御弁を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to enable detection of the presence or absence of the auto idle state without forming a passage for detecting whether or not the auto idle state is set in each switching valve in the load sensing hydraulic control device. An object of the present invention is to provide a hydraulic control valve having an unload function.
上記の目的を達成するため本発明の油圧制御弁は、可変容量ポンプを備えたロードセンシング式油圧制御装置に配置され、ロードセンシング信号圧力の有、無に応じて前記ポンプの吐出ラインをアンロードする機能を備えた制御弁であって、前記可変容量ポンプとは別に設けた圧油供給手段からの圧油を、絞りを介して受容する第1ポートと、タンクラインに接続されるとともに前記ロードセンシング信号圧力の有、無に応じて前記第1ポートと遮断、連通するよう形成された第2ポートとを備え、前記絞りと第1ポートとの間にある油路圧力を前記油圧制御装置におけるオートアイドル状態を現す信号圧力として取出す検出ライン(DTL)を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the hydraulic control valve of the present invention is disposed in a load sensing type hydraulic control device having a variable displacement pump, and unloads the discharge line of the pump according to the presence or absence of the load sensing signal pressure. A control valve having a function to perform the operation, wherein the load is connected to a first port for receiving pressure oil from a pressure oil supply means provided separately from the variable displacement pump through a throttle, and to the tank line, and the load A second port formed so as to shut off and communicate with the first port depending on whether a sensing signal pressure is present or not, and an oil passage pressure between the throttle and the first port is set in the hydraulic control device. It has a detection line (DTL) which is taken out as a signal pressure indicating an auto idle state.
その場合、前記第1ポートと第2ポートは前記ロードセンシング信号圧力を受容するポートと前記可変容量ポンプからの圧油を受容するポートとの間に形成されることができる。また、その場合、前記圧油供給手段は前記可変容量ポンプと併設されたギヤポンプとすることができる。 In this case, the first port and the second port may be formed between a port that receives the load sensing signal pressure and a port that receives pressure oil from the variable displacement pump. In this case, the pressure oil supply means may be a gear pump provided along with the variable displacement pump.
請求項1に記載の本発明による油圧制御弁によれば、可変容量ポンプを備えたロードセンシング式油圧制御装置に配置され、ロードセンシング信号圧力の有無に応じて前記ポンプの吐出ラインをアンロードする機能を備えた制御弁であって、前記可変容量ポンプとは別に設けた圧油供給手段からの圧油を、絞りを介して受容する第1ポートと、タンクラインに接続されるとともに前記ロードセンシング信号圧力の有、無に応じて前記第1ポートと遮断、連通するよう形成された第2ポートとを備え、前記絞りと第1ポートとの間にある油路圧力を前記制御装置におけるオートアイドル状態を現す信号圧力として取出す検出ライン(DTL)を有するよう構成されているので、前記油圧制御装置の各切換弁にオートアイドル検出用の通路を形成しなくともよく、したがって、多連弁を構成する切換弁の数の大小に関係なくオートアイドル状態を検出することが可能である。 According to the hydraulic control valve of the first aspect of the present invention, it is arranged in a load sensing type hydraulic control device having a variable displacement pump, and unloads the discharge line of the pump according to the presence or absence of the load sensing signal pressure. A control valve having a function, wherein the load sensing is connected to a first port for receiving pressure oil from a pressure oil supply means provided separately from the variable displacement pump through a throttle, and to the tank line. A second port configured to shut off and communicate with the first port in response to the presence or absence of a signal pressure, and the oil passage pressure between the throttle and the first port Since it is configured to have a detection line (DTL) that is taken out as a signal pressure that represents the state, a passage for detecting automatic idle is formed in each switching valve of the hydraulic control device Well even without, therefore, it is possible to detect the auto idle state regardless of the number of large and small of the switching valve constituting the multiple-valve.
請求項2に記載された本発明による油圧制御弁によれば、第1ポートと第2ポートは前記ロードセンシング信号圧力を受容するポートと前記可変容量ポンプからの圧油を受容するポートとの間に形成されているので、スプールの長さを長くすることにより前記第1ポートおよび第2ポートを形成でき、従来のアンロード弁の構造を大幅に変更するものではないのでその設計・加工に際し容易に対応できる。 According to the hydraulic control valve of the present invention as set forth in claim 2, the first port and the second port are between the port that receives the load sensing signal pressure and the port that receives the pressure oil from the variable displacement pump. Therefore, the first port and the second port can be formed by increasing the length of the spool, and the structure of the conventional unloading valve is not significantly changed. It can correspond to.
請求項3に記載された本発明による油圧制御弁によれば、前記可変容量ポンプとは別に設けた圧油供給手段は、前記可変容量ポンプと併設されたギヤポンプであり、このギヤポンプは、各切換弁へのパイロット操作圧信号を発生するため、当該油圧制御装置に予め備わっているので新たな圧油供給手段を設置する必要がない。 According to the hydraulic control valve of the present invention as set forth in claim 3, the pressure oil supply means provided separately from the variable displacement pump is a gear pump provided together with the variable displacement pump. Since the pilot operation pressure signal to the valve is generated, it is not necessary to install new pressure oil supply means because the hydraulic control apparatus is provided in advance.
以下、本発明の実施の形態に基づく1実施例について添付図面の図1を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an example according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 of the accompanying drawings.
図1は、ロードセンシング式油圧制御装置に使用される本発明による油圧制御弁の詳細断面を示し、図1の(a)はオートアイドルでない状態すなわち、少なくともいずれか1つの切換弁が操作されてロードセンシング信号圧力が発生し、その結果、検出状態がONであることを示し、図1の(b)はオートアイドルの状態すなわち、いずれの切換弁も操作されず、したがって、ロードセンシング信号圧力は発生せず、その結果、検出状態がOFFであることを示す。 FIG. 1 shows a detailed cross section of a hydraulic control valve according to the present invention used in a load sensing type hydraulic control device, and FIG. 1 (a) shows a state in which it is not auto-idle, that is, at least one switching valve is operated. The load sensing signal pressure is generated, and as a result, the detection state is shown to be ON. FIG. 1B shows the auto idle state, that is, no switching valve is operated. Therefore, the load sensing signal pressure is It does not occur and, as a result, indicates that the detection state is OFF.
図1(a)において、流量調整機構140によりその斜板を制御される可変容量ポンプ120の吐出ライン120Aからの圧油は、分岐ライン120Bを介して油圧制御弁200のポートPT1に与えられている。また、併設されたギヤポンプ130からの圧油は絞り106Aを有する供給ラインSPLを介して油圧制御弁200のポートPT4に与えられている。さらに、ロードセンシングラインLSからの圧油が油圧制御弁200のポートPT3に与えられている。同図(a)では少なくとも1つの切換弁が操作されているので、ロードセンシングラインLSの圧力は高く、バネ160の収納されている室170の圧力も高圧となり、したがって、スプールsprは、図示のように、右端側に位置されている。この状態でポートPT1はタンクポートPT2と遮断されており、また、ポートPT4はタンクラインTLに接続されたポートPT4Aと遮断されている。したがって、ラインSPLには圧油が流れないので絞り106AとポートPT4との間の圧力は高圧のままとなっており検出ラインDTL上には高圧の信号圧力ONが現れることになる。なお、参照符号150は絞り106Bの上流側の信号圧力を前記流量調整機構140に導くラインである。
In FIG. 1A, the pressure oil from the
一方、図1(b)においては、オートアイドル状態であり、ロードセンシングラインLSには負荷圧力が検出されず、スプールsprの右端側にある室180にはポートPT1からの圧油がスプールsprの右端部中心部に形成されている孔部を通って入り込み、スプールsprを、バネ160に抗して左方へ移動させる。このスプール位置の状態では、ポートPT1とポートPT2は連通しておりアンロードされた状態である。また、ポートPT4とPT4Aも連通状態となっており、したがって、検出ラインDTLは絞り106Aの下流側にあるので、タンクラインTLと同圧すなわち、低くなる。このときの検出信号圧力は低圧すなわち、OFFとなっている。
On the other hand, in FIG. 1B, the auto-idle state is established, the load pressure is not detected in the load sensing line LS, and the pressure oil from the port PT1 enters the
以上本発明の好適な実施例について説明したが、本発明の精神は、これらに限定されるものではなく、当業者であれば種々の変形が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the spirit of the present invention is not limited to these, and various modifications can be made by those skilled in the art.
10、120 可変容量ポンプ
12 原動機
14 シリンダ
16 容量調整装置
16A バネ
18 アンロード弁
18A バネ
20、30 切換弁
22、32 補償弁
24、34 逆止弁
26、36 バネ
40 高圧選択手段
100 多連弁
102、102A、102B、102C 切換弁
104 通路
106、106A 絞り
108 タンクライン
110 圧油供給ライン
114 バネ
120A 吐出ライン
120B 分岐ライン
140 流量調整機構
150 ライン
160 バネ
170、180 室
200 油圧制御弁
DTL 検出ライン
LS ロードセンシングライン
SPL 圧油供給ライン
PT1、PT2、PT3、PT4 ポート
TL タンクライン
10, 120
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