JP4846456B2 - 油圧制御弁 - Google Patents

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００２−２９５４０５

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明による、アンロード機能を備えた油圧制御弁の軸方向断面図であって、（ａ）はオートアイドルでない状態を検出ライン上に検出する例を示し、（ｂ）はオートアイドル状態を検出ライン上に検出する例を示す。 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図である。 従来の、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、（ａ）は、９個の切換弁からなる多連弁断面を例示したものであり、（ｂ）は、そのうちの１つの切換弁の油圧回路を示し、（ｃ）は、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の構造を示す。 図３に例示した多連弁の詳細油圧制御回路である。

符号の説明

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

Claims (3)

1. 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）を有することを特徴とするアンロード機能を有する油圧制御弁。
2. 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ていることを特徴とする請求項１に記載されたアンロード機能を有する油圧制御弁。
3. 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ることを特徴とする請求項１または２に記載されたアンロード機能を有する油圧制御弁。

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