JPH0154561B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、片ロツド油圧シリンダや油圧モータ
などの油圧アクチユエータを閉回路により駆動す
る油圧アクチユエータの閉回路駆動装置の改良、
特にフラツシング機能を有する開閉弁（主回路の
油の一部を低圧側主回路よりタンクへ排出させる
開閉弁）の改良に関し、油圧シヨベルなどに好適
なものである。

第１図は従来の片ロツド油圧シリンダの閉回路
駆動装置を示す。可変容量油圧ポンプ１が、油圧
シリンダ２に対して二つの主回路Ａ，Ｂにより閉
回路に接続される。主回路Ａ，Ｂと低圧回路Ｃと
の間にはフラツシング弁３が接続され、フラツシ
ング弁３は主回路Ａ，Ｂの圧力差に応じて動作す
る。即ち、圧力差がない場合には、フラツシング
弁３は中立位置にあつて、主回路Ａ，Ｂの両方を
低圧回路から遮断する。主回路Ａ又はＢが高圧側
になると、フラツシング弁３は低圧側の主回路Ｂ
又はＡを低圧回路Ｃに連通させ、低圧回路Ｃに設
けられたリリーフ弁４を通して主回路Ｂ又はＡの
余剰圧油をタンク５に排出させる。低圧側の主回
路Ｂ又はＡで油が不足すると、タンク５からチエ
ツク弁６又は７を経て油が補給される。

第１図において、油圧シリンダ２に矢印に示す
右方の外力が加わつている場合に、この外力の作
用する方向に急激に油圧シリンダ２を駆動しよう
とすると、油圧シリンダ２のピストンの動作遅れ
のために主回路Ｂの圧力が主回路Ｂの圧力が主回
路Ａの圧力より低くなつて、フラツシング弁３が
切り換わり、主回路Ｂが低圧回路Ｃに連通され
る。このため、油圧シリンダ２は急激に加速され
る。そして、可変容量油圧ポンプ１からの供給油
量に見合つた速度に達した時に、二つの主回路
Ａ，Ｂの圧力が平衡するので、フラツシング弁３
は中立位置に復帰し、主回路Ａ，Ｂは共に低圧回
路Ｃから遮断される。これによつて、主回路Ｂに
圧油が閉じめられ、油圧シリンダ２の速度が急変
し、衝撃が発生する。

本願出願人は、特願昭56−1614号（特開昭57−
116913号）によつて、フラツシング弁を中立位置
で主回路Ａ，Ｂのいずれか一方と低圧回路Ｃとを
連通させる構造にし、それによつて異常な閉じ込
み圧力を防止する発明を提案しているが、フラツ
シング弁の切り換わり及び油圧シリンダの急激な
加速は、解決されていない。これは、フラツシン
グ弁３が主回路Ａ，Ｂの圧力差によつてのみ切り
換えられるところに起因する。

また、フラツシング弁が主回路Ａ，Ｂの圧力差
によつてのみ切り換えられることは、油圧モータ
の閉回路駆動装置においても別の問題をひき起こ
している。第２図は従来の油圧モータの閉回路駆
動装置を示す。８は油圧モータ、９はチヤージポ
ンプ、１０はチヤージ用のリリーフ弁である。

第２図において、油圧モータ８が、例えば外力
によつて駆動され、この時、可変容量油圧ポンプ
１の吐出し方向が主回路Ｂ側であるとすると、主
回路Ａが高圧側となるので、フラツシング弁３は
主回路Ｂを低圧回路Ｃに連通させる。ここで、可
変容量油圧ポンプ１の吐出しポート及び吸込みポ
ートとフラツシング弁３との間の圧力損失が、配
管が長いとか、間に別の弁が挿入されているとか
の理由によつて大きい場合には、フラツシング弁
３の付近では主回路Ａの圧力が主回路Ｂより高い
のに対して、可変容量油圧ポンプ１の付近では逆
に主回路Ｂの圧力が主回路Ａより高くなる状況が
生ずる。この場合、可変容量油圧ポンプ１から主
回路Ｂへ吐き出された圧油は、フラツシング弁３
及びリリーフ弁４を通つてタンク５へ流出し、油
圧モータ８の速度が可変容量油圧ポンプ１の吐出
し流量に見合つた速度より小さくなるという不具
合が生ずる。これによつて生ずる可変容量油圧ポ
ンプ１の吸込みポートへ戻る流量の不足分は、チ
ヤージポンプ９からの圧油によつて補われる。

更にこの状態から、外力が小さくなるか、或い
は油圧モータ８の速度低下によりフラツシング弁
３の近傍の主回路Ａ，Ｂ間圧力差が、フラツシン
グ弁３の切換設定圧力より小さくなつた時、フラ
ツシング弁３が中立位置に復帰し、それまでタン
ク５へ流出していた可変容量油圧ポンプ１からの
圧油の流れが急激に閉止される。したがつて、主
回路Ｂに高圧が発生し、油圧モータ８が急加速さ
れる。この現象は、上記の場合典型的に発生する
が、主回路Ａ，Ｂの圧力損失が非常に大きい場合
には、油圧モータ８により外部負荷、特に慣性負
荷を駆動する通常時にも発生する。このような不
具合は操作性を著しく損なう。

この問題を解決するには、フラツシング弁３を
可変容量油圧ポンプ１の付近に配置すればよい
が、別の問題が生ずる。即ち、低圧側の主回路か
らフラツシング弁３によつて低圧回路Ｃへ分流さ
れていた流量が、圧力損失を生じている主回路の
部分にも流れるため、この部分を大流量が流れる
ことになり、動力損失が大きくなるうえに、可変
容量油圧ポンプ１を駆動する原動機の最大出力を
越える場合には、油圧モータ８の速度を低下させ
ざるを得ない欠点が生ずる。

また、レバー操作量すなわちアクチユエータ駆
動流量が小さく、且つ外力も小さい場合、主回路
Ａ，Ｂの圧力差がフラツシング弁３の切換設定圧
力の上下を変動し、これに伴つて、フラツシング
弁３がひんぱんに切換わるハンチング現象を発生
する不具合がある。

以上のように、主回路Ａ，Ｂ間の圧力差でのみ
主回路Ａ，Ｂと低圧回路Ｃとの接続を切り換える
と種々の不具合が発生する。

本発明の目的は、フラツシング機能を有する開
閉弁が望ましくない状態で切り換わるために発生
する不具合を防止することができ、操作性を向上
させることができる油圧アクチユエータの閉回路
駆動装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、二つの
主回路の圧力差を検出する圧力差検出手段と、油
圧アクチユエータの操作指令を検出する操作指令
検出手段と、前記圧力差検出手段により検出され
た前記圧力差と前記操作指令検出手段により検出
された前記操作指令の両方に基づいて、開閉弁を
制御する制御手段とを設け、以て、開閉弁の制御
入力条件として油圧アクチユエータの操作指令を
加えるようにしたことを特徴とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。

第３図は本発明の一実施例である片ロツドの油
圧シリンダの閉回路駆動装置を示す。第１図及び
第２図と同様の部分は同一符号にて示す。開閉弁
１１，１２はポペツト弁タイプのもので、ポペツ
ト１１ａ，１２ａ、ばね１１ｂ，１２ｂ及びパイ
ロツト受圧室１１ｃ，１２ｃをそれぞれ有し、主
回路Ａ，Ｂと低圧回路Ｃとの間の接続を開閉す
る。切換弁１３，１４は開閉弁１１，１２のパイ
ロツト受圧室１１ｃ，１２ｃを主回路Ａ，Ｂとド
レンとに切り換えるものである。主回路Ａ，Ｂの
圧力を検出する圧力検出器１５，１６は、検出信
号P_A，P_Bを制御回路１７へ出力する。制御回路
１７は、検出信号P_A，P_Bと操作レバー１８から
の操作指令信号Ｘとに基づいて演算し、切換弁１
３，１４及びレギユレータ１９へ指令信号を出力
する。低圧回路Ｃのリリーフ弁４は、チヤージ用
のリリーフ弁を兼用する。

次に動作を第４図の制御回路１７のフローチヤ
ートを参照して説明する。

ステツプ２０で信号P_A，P_B，Ｘを読み込み、
油圧シリンダ２が停止状態で、且つ主回路Ａ，Ｂ
の圧力差が所定値以下の場合には、ステツプ２１
では、操作指令信号Ｘが零であるから、NOの判
定をする。ステツプ２２では、圧力差｜P_A−P_B
｜は所定値より小さいので、NOの判定をする。
これによつて、ステツプ２６により制御回路１７
は切換弁１３，１４の両方をオフにする。したが
つて、切換弁１３，１４は開閉弁１１，１２のパ
イロツト受圧室１１ｃ，１２ｃを主回路Ａ，Ｂに
接続し、開閉弁１３，１４は共に閉止される。そ
して、ステツプ２８では吐出量零の指令信号をレ
ギユレータ１９へ出力する。

操作レバー１８が操作され、油圧シリンダ２の
作動方向及び速度を設定する操作指令信号Ｘが、
制御回路１７に入力すると、操作指令信号Ｘの変
化速度が所定値より小さい場合と、それが所定値
より大きくても、ステツプ２７で、可変容量油圧
ポンプ１の吐出し方向を高圧側であると判定した
場合のいずれであつても、ステツプ２２により圧
力差｜P_A−P_B｜を判定する。油圧シリンダ２の
通常の起動時、或いは作動中に、主回路Ａ，Ｂ間
に圧力差が発生すれば、ステツプ２３によりP_A
＞P_Bを判定し、主回路Ａが高圧側の場合には、
ステツプ２４で、切換弁１３をオフに、切換弁１
４をオンにし、開閉弁１１を閉止させ、開閉弁１
２を開通させる。これによつて低圧側の主回路Ｂ
が低圧回路Ｃに連通され、余剰圧油がタンク５に
排出される。ステツプ２３で主回路Ｂの圧力が高
いと判定した場合には、ステツプ２５で、切換弁
１３をオンに、切換弁１４をオフに、それぞれ制
御し、開閉弁１１を開通させ、開閉弁１２を閉止
させる。その後、ステツプ２８で、操作指令信号
Ｘに応じた指令信号をレギユレータ１９へ出力
し、可変容量油圧ポンプ１の吐出し方向及び吐出
し流量が制御される。

油圧シリンダ２に外力が加えられて、主回路Ｂ
が高圧側になつている状態で、外力が作用する方
向と同じ方向に油圧シリンダ２を駆動しようとし
て、操作レバー１８を急激に操作した場合には、
ステツプ２１で、操作指令信号Ｘの変化速度が所
定値より大となることによりYESと判定し、ス
テツプ２７で、可変容量油圧ポンプ１の吐出し方
向が主回路Ａ側であるので、NOと判定し、切換
弁１３，１４を切り換えずに、そのままの状態を
保持させる。即ち、レバー操作前は、主回路Ｂが
高圧側となつていたので、切換弁１３がオン、切
換弁１４がオフ、となつており、その状態が保持
される。したがつて、主回路Ａが急激に高圧側に
なつても、主回路Ａが開閉弁１１の開通によつて
低圧回路Ｃに連通された状態が保持されるので油
圧シリンダ２の急加速が防止される。

操作レバー１８の操作量を略一定にしていて、
油圧シリンダ２にかかる負荷の変動により主回路
Ａ，Ｂの圧力の大小関係が変わつた場合には、ス
テツプ２２〜２６の動作を行うので、従来のフラ
ツシング弁と同等の機能を果たす。

本実施例によれば、主回路Ａ，Ｂの圧力差の他
に、操作指令信号Ｘの変化速度及び吐出し方向を
見ているので、油圧シリンダ２の速度の急変を防
ぎ、操作性を向上させることができる。

なお、本発明の技術的範囲に属するものではな
いが、エンジントラブルなどの非常時に、制御回
路１７への非常入力によつて切換弁１３，１４の
いずれか一方、或いは両方をオンにするような制
御回路１７の構成にすれば、非常時に油圧シリン
ダ２を自由降下させることができ、安全性を高め
ることができる。

第３図では、切換弁１３，１４を制御回路１７
が制御しているが、第５図に示されるように、制
御回路１７が電磁弁タイプの開閉弁２９，３０を
直接制御するようにしてもよい。通常、この場合
にはチヤージ用のチエツク弁６，７が必要とな
る。

第６図は本発明の他の実施例である油圧モータ
の閉回路駆動装置を示す。第２図及び第５図と同
様な部分は同一符号にて示す。

本実施例では、開閉弁２９，３０の開弁設定圧
力を従来の切換設定圧力のように常に一定にする
のではなく、レバー操作量及び主回路Ａ，Ｂの圧
力損失を考慮して変える。その動作について、第
７図の開弁設定圧力及び第８図の制御回路１７の
フローチヤートを参照にして説明する。３１〜４
２はステツプを示す。

制御回路１７は、ステツプ３１にて操作指令信
号Ｘ及び検出信号P_A，P_Bを読み込む。操作指令
信号Ｘの絶対値の大きさが所定値｜X_O｜より小
さい時には、ステツプ３２からステツプ４１に移
行し、開閉弁２９，３０をいずれも閉止させ、そ
の後、レギユレータ１９に操作指令信号Ｘに応じ
た指令信号を出力する。この状態は、主回路Ａ，
Ｂの圧力差ΔPの値の如何にかかわらず、制御さ
れるので、レバー操作量が小さく、且つ外力も小
さい場合に生ずるハンチング現象を防ぐことがで
きる。

油圧モータ８に外力が作用しておらず、油圧モ
ータ８の付近の高圧側主回路と、可変容量油圧ポ
ンプ１の付近の高圧側主回路とが一致している場
合には、例えば、主回路Ａが高圧側であるとする
と、制御回路１７は、ステツプ３４でYESの判
定をし、ステツプ３５で開弁設定圧力ΔP₁（Ｘ）
をメモリから読み出す。主回路Ａが高圧側である
時の開閉弁３０の開弁設定圧力ΔP₁（Ｘ）と、主
回路Ｂが高圧側である時の開閉弁２９の開弁設定
圧力ΔP₂（Ｘ）とが、第７図に示されるように、
吐出し方向及び吐出量に応じて予め定められ、メ
モリに記憶されている。

主回路Ａが高圧側で、且つ吐出し側である場合
には、開弁設定圧力ΔP₁（Ｘ）は常に一定であり、
ステツプ３６で、圧力差ΔPが開弁設定圧力ΔP₁
（Ｘ）より大きいと判定すると、ステツプ３７で、
開閉弁３０を開通させる。これによつて低圧側の
主回路Ｂが低圧回路Ｃに連通され、従来のフラツ
シング弁と同様の機能を果たす。

油圧モータ８に外力が作用していて、主回路Ｂ
が吐出側であるので、油圧モータ８付近の主回路
Ａが高圧側であるとした場合には、ステツプ３５
で、開弁設定圧力ΔP₁（Ｘ）を読み出すと、その
値は第７図の第二象限に示されるように操作指令
信号Ｘの値が負方向に大きくなるに従つて大きく
なる。即ち、主回路Ｂを流れる流量が大きくな
り、主回路Ｂの圧力損失もそれに伴つて大きくな
るので、この圧力損失の増加分を加算して、ΔP₁
（Ｘ）としている。この圧力損失補正分を第７図
において点線にて示す。主回路内に発生する圧力
損失は、そこを流れる圧油の流量、即ち油圧ポン
プの吐出容量（ポンプ入力軸回転数が略一定の場
合）に対応して定まるのである。したがつて、ス
テツプ３６で、圧力差ΔPと開弁設定圧力ΔP₁
（Ｘ）とを比較することは、主回路Ｂに圧力損失
がない場合に主回路Ａ，Ｂの圧力を比較している
のと同じことになる。つまり、可変容量油圧ポン
プ１の付近では主回路Ｂの圧力が主回路Ａの圧力
より高いのに、圧力損失のために油圧モータ８の
付近では主回路Ａの圧力が主回路Ｂより高い場合
には、圧力差△Ｐは開弁設定圧力△P₁より小さ
くなり、開閉弁３０が閉状態に保持される。そし
て、外力が更に大きくなつて、油圧モータ８の付
近でも主回路Ａの圧力が主回路Ｂより高くなると
（油圧モータ８がポンプ作用を行い、可変容量油
圧ポンプ１がモータ作用を行う）、圧力差△Ｐは
開弁設定圧力△P₁より大きくなり、開閉弁３０
が開状態に制御される。これにより、第２図の説
明中に述べた、油圧モータ８の速度が吐出し流量
に見合つた速度より小さくなる不具合や、更にそ
の後、急加速される不具合を解決することができ
る。

本実施例によれば、主回路Ａ，Ｂの圧力差の他
に、操作指令信号Ｘの大きさ及び吐出し方向、そ
の大きさに伴い変化する主回路Ａ，Ｂの圧力損失
を見ているので、主回路Ａ，Ｂの圧力差のハンチ
ング現象や、油圧モータ８の速度低下及びその後
の急加速を防ぎ、操作性を向上させることができ
る。

第６図において、圧力検出器１５，１６を可変
容量油圧ポンプ１の付近に設ければ、主回路Ａ，
Ｂの圧力損失分の補正が僅かで済むか、或いは場
合によつては全く無しにすることも可能である。

図示実施例において、制御回路１７が本発明の
制御手段に相当し、制御回路１７のステツプ２２
（第４図）及びステツプ３３（第８図）を行う部
分が圧力検出器１５，１６と共に圧力差検出手段
に相当し、制御回路１７のステツプ２１，２７
（第４図）及びステツプ３５，３８（第８図）を
行う部分が操作指令検出手段に相当する。

なお、圧力検出器１５，１６の代わりに差圧検
出器を用いることができる。

以上説明したように、本発明によれば、二つの
主回路の圧力差を検出する圧力差検出手段と、油
圧アクチユエータの操作指令を検出する操作指令
検出手段と、前記圧力差検出手段により検出され
た前記圧力差と前記操作指令検出手段により検出
された前記操作指令の両方に基づいて、開閉弁を
制御する制御手段とを設け、以て、開閉弁の制御
入力条件として油圧アクチユエータの操作指令を
加えるようにしたから、フラツシング機能を有す
る開閉弁が望ましくない状態で切り換わるために
発生する不具合を防止することができ、操作性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の片ロツド油圧シリンダの閉回路
駆動装置の回路図、第２図は従来の油圧モータの
閉回路駆動装置の回路図、第３図は本発明の一実
施例を示す回路図、第４図は本発明の一実施例に
おける制御回路の動作を示すフローチヤート、第
５図は第３図の実施例の変形を示す回路図、第６
図は本発明の他の実施例を示す回路図、第７図は
本発明の他の実施例における開弁設定圧力を示す
図、第８図は本発明の他の実施例における制御回
路の動作を示すフローチヤートである。 １…可変容量油圧ポンプ、２…油圧シリンダ、
４…リリーフ弁、５…タンク、８…油圧モータ、
１１，１２…開閉弁、１３，１４…切換弁、１
５，１６…圧力検出器、１７…制御回路、１８…
操作レバー、１９…レギユレータ、２９，３０…
開閉弁、Ａ，Ｂ…主回路、Ｃ…低圧回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変容量油圧ポンプを油圧アクチユエータに
   対して二つの主回路によつて閉回路に接続し、主
   回路の油の一部をタンクへ向けて排出する低圧回
   路と主回路との間に、該回路間の接続を開閉する
   開閉弁を設けた油圧アクチユエータの閉回路駆動
   装置において、前記二つの主回路の圧力差を検出
   する圧力差検出手段と、前記油圧アクチユエータ
   の操作指令を検出する操作指令検出手段と、前記
   圧力差検出手段により検出された前記圧力差と前
   記操作指令検出手段により検出された前記操作指
   令の両方に基づいて、前記開閉弁を制御する制御
   手段とを設けたことを特徴とする油圧アクチユエ
   ータの閉回路駆動装置。 ２ 油圧アクチユエータとして片ロツド油圧シリ
   ンダを用いた特許請求の範囲第１項記載の油圧ア
   クチユエータの閉回路駆動装置であつて、操作指
   令検出手段を、操作量の変化速度及び操作方向を
   検出するものとし、制御手段を、前記操作指令検
   出手段の検出結果に応じて、二つの主回路の圧力
   差による開閉弁制御と、該圧力差に無関係な開閉
   弁現状保持とに切り換わるものとした油圧アクチ
   ユエータの閉回路駆動装置。 ３ 操作指令検出手段を、操作量及び操作方向を
   検出するものとし、制御手段を、前記操作指令検
   出手段の検出結果に応じて開閉弁の開弁設定圧力
   を変更し、二つの主回路の圧力差による開閉弁制
   御を行うものとした特許請求の範囲第１項記載の
   油圧アクチユエータの閉回路駆動装置。