JPH068641B2 - 油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、油圧シヨベル等の建設機械に備えられる油圧
回路に係り、特にセンタバイパス型の複数の方向切換弁
を有し、これらの方向切換弁が全て中立状態にあるとき
に可変容量油圧ポンプの吐出量が減少するようにレギユ
レータを作動させる低圧発生手段を有する油圧回路に関
する。

＜従来技術＞ 第４図はこの種の従来の油圧回路を示す回路図で、これ
は、特公昭４７−3927号公報に開示されたものである。

この従来の油圧回路は、可変容量油圧ポンプ１と、この
可変容量油圧ポンプ１の吐出量を規定するメインリリー
フ弁Ｒ．Ｖと、可変容量油圧ポンプ１から吐出される圧
油によって駆動するアクチユエータ、すなわち作動装置
１２ａ、１２ｂと、可変容量油圧ポンプ１と作動装置１
２ａ、１２ｂとの間に配置され、作動装置１２ａ、１２
ｂの駆動を制御する複数のセンタバイパス型の方向切換
弁１１ａ，１１ｂからなる複合切換弁１１と、可変容量
油圧ポンプ１の吐出量を制御するレギユレータ、すなわ
ち制御シリンダ１８と、この制御シリンダ１８に連絡可
能なパイロツトポンプ、すなわち制御用ポンプ１６と、
方向切換弁１１ａ，１１ｂの下流に設けられ、これらの
方向切換弁１１ａ，１１ｂが全て中立状態にあるとき
に、可変容量油圧ポンプ１の吐出量が減少するように制
御シリンダ１８を作動させる低圧を発生させる低圧発生
手段、すなわちオリフイス１３と、このオリフイス１３
の上流に連通する管路４０と制御シリンダ１８との間に
設けられ、シリンダ３９、パワーピストン３８、スプー
ル２６、このスプール２６を付勢するスプリング３４等
を有する入力制限制御弁１７、および可変容量油圧ポン
プ１および制御用ポンプ１６を駆動する原動機７を備え
ている。

そして、同第４図に示す状態は複合切換弁１１の切換弁
１１ａおよび１１ｂを共に中立位置にしたアイドリング
状態を示すもので、このときポンプ１から吐出されだ圧
油は複合切換弁１１のセンタバイパスを通り、タンク１
０に排出されている。そこでこの圧油はオリフイス１３
によつて圧力降下され、この圧力降下によりオリフイス
１３の上流側のセンタバイパスに圧力が生じ、この圧力
が管路４０を介してシリンダ３９に導かれ、シリンダ３
９内の圧力が上昇しており、パワーピストン３８はスプ
リング３４の反発力に抗してスプール２６を右行させて
おり、制御用ポンプ１６からの流入ポート２３を第２の
流出ポート２５９に接続させ、制御シリンダ１８のロツ
ドエンド側に圧油を供給しており、制御シリンダ１８の
ピストン１９は左行限近くに押しやられ、カム板５をほ
ぼ中立位置に位置させてポンプ１の吐出量を減じ、吐出
圧力を低下させている。

また、例えば作動装置１２ａを作動させるため切換弁１
１ａを中立位置から切換えると複合切換弁１１のセンタ
バイパスはしや断され、オリフイス１３に対する圧油の
供給は絶たれる。このためオリフイス１３の上流側の圧
力は低下する。そこでシリンダ３９内の圧力が低下し、
パワーピストン３８の右方への力はなくなり、スプリン
グ３４の反発力によりスプール２６は左行し入力制限制
御弁１７の流入ポート２３を第１の流出ポート２４に接
続する。そして、制御用ポンプ１６の圧油は制御シリン
ダ１８のヘッドエンド側に送られ、スプリング２１の反
発力に抗して、ピストン１９を右行させ、連結杆２０等
を介してカム板５の傾斜角度を増大させ、他方制御シリ
ンダ１８のロツドエンド側の油は第２の流出ポート２５
から点線で示される管路を経てタンク１０に排出され
る。そこでポンプ１は吐出量を増大し、この圧油は切換
弁１１ａを介して作動装置１２ａの右室に送られ、ピス
トンを左行させる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記のように構成される従来の油圧回路にあつては、作
動装置１２ａ，１２ｂの駆動圧力すなわち可変容量油圧
ポンプ１から吐出される圧油の圧力はメインリリーフ弁
Ｒ．Ｖの設定値によつて一義的に制限され、また可変容
量油圧ポンプ１の吐出量も切換弁１１ａ、１１ｂの切換
え動作に伴うカム板５の傾斜によつて一義的に決められ
るようになつている。

ところで、このような油圧回路が備えられる建設機械例
えば油圧シヨベルにあつては、通常おこなわれる作業で
ある掘削作業の他に、ブーム、アームを昇降させて荷の
吊り上げ下げ、つまりクレーン作業をおこなう場合があ
るが、このクレーン作業には一般に大きな吊り上げ力を
得るための高いポンプ吐出圧力と、安全性を考慮したゆ
るやかな作業速度を与える比較的少ないポンプ吐出量と
が要求される。

しかしながら、上記した従来の油圧回路にあつては常に
一定の吐出圧力と吐出流量が作動装置１２ａ、１２ｂに
供給されることから、このようなクレーン作業には対応
し難く、すなわちポンプ吐出圧力の不足に伴う荷の吊り
上げ力不足や、多量のポンプ吐出流量に伴う早いアーム
等の昇降により作業の安全性の低下を生じる懸念があ
る。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、ポンプ吐出量およびポンプ吐
出圧を必要に応じて変えることのできる油圧回路を提供
することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ この目的を達成するために本発明は、可変容量油圧ポン
プと、この可変容量油圧ポンプの吐出油の圧力を規定す
るメインリリーフ弁と、可変容量油圧ポンプの吐出油に
よつて駆動するアクチユエータと、該可変容量油圧ポン
プとアクチユエータとの間に配置され、該アクチユエー
タの駆動を制御する複数のセンタバイパス型の方向切換
弁と、可変容量油圧ポンプの吐出量を制御するレギユレ
ータと、このレギユレータに連絡可能なパイロツトポン
プと、方向切換弁の下流に設けられ、これらの方向切換
弁が全て中立状態にあるときに、可変容量油圧ポンプの
吐出量が減少するようにレギユレータを作動させる低圧
を発生させる低圧発生手段とを備えたものにおいて、パ
イロットポンプを介して供給される圧を、可変容量油圧
ポンプの吐出量が通常供給される最大流量に比べて所定
量少なくなるようにレギユレータを制御可能な圧に設定
するとともに、低圧発生手段で発生する低圧を含む当該
低圧発生手段の上流の圧力、およびパイロツトポンプを
介して供給される圧のいずれかを選択的にレギユレータ
に供給可能な例えばシヤトル弁を含む圧力供給手段と、
この圧力供給手段とパイロツトポンプとの間に設けら
れ、該パイロツトポンプを介して供給される圧を該圧力
供給手段に導くか否か切換える例えば切換弁等を含む切
換手段と、圧力供給手段の切換動作に連動して可変容量
油圧ポンプの吐出圧が高くなるように変更する例えば複
数のメインリリーフ弁や減圧弁等からなる圧力変更手段
とを備えた構成にしてある。

＜作用＞ 本発明は、上記のように構成してあることから、方向切
換弁が全て中立状態にあるときは、低圧発生手段で発生
した低圧を圧力供給手段を介してレギユレータに供給
し、これによつて可変容量油圧ポンプの吐出量を減少さ
せ、また、方向切換弁が切換えられた通常の作業時にあ
つては圧力変更手段を介して通常のメインリリーフ弁の
設定圧力によつて制限されているポンプ吐出圧をアクチ
ユエータに供給して当該通常作業を実施させ、また、油
圧シヨベルにおけるクレーン作業などのときは、切換手
段を介してパイロツトポンプに係る圧を圧力供給手段を
経てレギユレータに供給し、このレギユレータをポンプ
の最大流量が減少するように作動させるとともに、切換
手段の切換動作に連動して可変容量油圧ポンプの吐出圧
を高くして、これらの高いポンプ吐出圧と比較的少ない
ポンプ吐出量とを供給できる。

＜実施例＞ 以下、本発明の油圧回路を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図である。こ
の図において、５１は可変容量油圧ポンプ、５２、５３
は可変容量油圧ポンプ５１から吐出される圧油の圧力を
規定するメインリリーフ弁で、このうちメインリリーフ
弁５２の設定圧はメインリリーフ弁５３と設定圧よりも
大きく設定してある。５４、５５は図示しないアクチユ
エータの駆動を制御するセンタバイパス型の方向切換
弁、５６は可変容量油圧ポンプ５１の吐出量を制御する
レギユレータである。５７は方向切換弁５５の下流に配
置され、方向切換５４、５５が全て中立状態にあるとき
に、可変容量油圧ポンプ５１の吐出量が減少するように
レギユレータ５６を作動させる低圧を発生させる低圧発
生手段、例えば低圧リリーフ弁、５８はタンクである。

また、５９はパイロットポンプ、６０はこのパイロツト
ポンプ５９のパイロツト圧を規定するリリーフ弁で、こ
のリリーフ弁６０によつてパイロツトポンプ５９のパイ
ロツト圧が、可変容量油圧ポンプ５１の吐出量が通常供
給される最大流量に比べて所定量少なくなるようにレギ
ユレータ５６を制御可能な圧に設定されている。また６
１は低圧リリーフ弁５７で発生した低圧を含む当該低圧
リリーフ弁５７の上流の圧力、およびパイロツトポンプ
５９のパイロツト圧のいずれかを選択的にレギユレータ
５６に供給可能な圧力供給手段、例えばシヤトル弁で、
管路６２を介して低圧リリーフ弁５７の上流に連絡さ
れ、管路６３を介してレギユレータ５６に連絡され、ま
たパイロツトポンプ５９のパイロツト圧が供給可能な管
路６４に連絡されており、管路６２、６４のいずれかの
圧力を管路６３を介してレギユレータ５６に供給する。

６５は管路６４をパイロツトポンプ５９に連絡するか、
あるいはタンク５８に連絡するか切換える電磁切換弁
で、スイツチ６６の信号の入力によりばねに抗して図示
右位置すなわち管路６４に連通する位置に切換えられる
ようになつている。これらのスイツチ６６、電磁切換弁
６５、および上述した管路６４は、パイロツトポンプ５
９のパイロツト圧をシヤトル弁６１に導くか否か切換え
る切換手段を構成している。また６７は管路６４の圧力
に応じて閉止位置に切換えられる開閉弁で、管路６８を
介してメインリリーフ弁５３の駆動部に連絡されてい
る。これらの開閉弁６７とメインリリーフ弁５３、およ
び前述したメインリリーフ弁５２は、パイロツトポンプ
５９と管路６４とを連絡する電磁切換弁６５の切換動作
に連動して可変容量油圧ポンプの吐出圧が高くなるよう
に変更する圧力変更手段を構成している。

このように構成してある油圧回路にあつては、同第１図
に示すように、スイツチ６６がＯＦＦで電磁切換弁６５
が左位置に切換えられているときは、管路６４が電磁切
換弁６５を介してタンク５８に連絡され、パイロツトポ
ンプ５９のパイロツト圧がシヤトル弁６１に導かれない
ようになつており、また管路６４内がタンク圧であるこ
とから開閉弁６７は同第１図に示すように連通位置にあ
り、したがつてメインリリーフ弁５３の駆動部は管路６
８、開閉弁６７を介してタンク５８に連通している。そ
して、同第１図に示すように、方向切換弁５４、５５の
双方が中立状態にある時は、可変容量油圧ポンプ５１か
ら吐出される圧油が方向切換弁５４、５５、低圧リリー
フ弁５７を介してタンク５８に戻されるが、低圧リリー
フ弁５７の上流で発生した低圧が管路６２を介してシヤ
トル弁６１に導かれ、さらに管路６３を介してレギユレ
ータ５６に導かれ、これによつてレギユレータ５６が可
変容量油圧ポンプ５１の傾転角を小さくするように制御
され、当該可変容量油圧ポンプ５１の吐出量がほとんど
０に近くなるように制御される。このとき、メインリリ
ーフ弁５２の設定圧力に比べて設定圧力が小さいメイン
リリーフ弁５３の駆動部が、管路６８、開閉弁６７を介
してタンク５８に連通しているので、可変容量油圧ポン
プ５１の吐出圧はメインリリーフ弁５３の設定圧力に制
限される。

そして上記のようにスイツチ６６がＯＦＦの状態にあつ
て、方向切換弁５４、５５を適宜、中立位置から切換え
ると、低圧リリーフ弁５７の上流には可変容量油圧ポン
プ５１の圧油が流れなくなり、したがつて、この低圧リ
リーフ弁５７の上流の圧が下がつて、例えばタンク圧と
なり、このタンク圧が管路６２、シヤトル弁６１、管路
６３を介してレギユレータ５６に供給され、これによつ
てレギユレータ５６か可変容量油圧ポンプ５１の傾転角
を大きくするように制御され、当該可変容量油圧ポンプ
５１から最大流量が吐出され、メインリリーフ弁５３に
よつて制限された吐出圧および上記の吐出量が該当する
方向切換弁５４、５５を介して図示しないアクチユエー
タに供給され、これにより当該アクチユエータによる通
常作業、例えば油圧シヨベルにおける掘削作業等をおこ
なうことができる。

また、このような状態からスイツチ６６をＯＮにする
と、電磁切換弁６５が第１図の右位置に切換えられ、こ
れによつてパイロツトポンプ５９からリリーフ弁６０で
規定されたパイロツト圧が当該電磁切換弁６５、管路６
４を介してシヤトル弁６１に送られる。この場合、方向
切換弁５４、５５が中立状態にあるときは、上述のよう
に低圧リリーフ弁５７の上流に発生した低圧が管路６２
を介してシヤトル弁６１に導かれており、したがつてこ
の低圧の方が上記のパイロツト圧よりも大きく、当該低
圧がレギユレータ５６に供給されて、可変容量油圧ポン
プ５１の傾転角は吐出量がほぼ０近くになるように制御
される。そして、このような状態にあつて、方向切換弁
５４、５５がその中立位置から切換えられると、低圧リ
リーフ弁５７の上流の圧力が低下していくが、今度は上
述のパイロツト圧がシヤトル弁６１、管路６３を介して
レギユレータ５６に供給され、これによつて可変容量油
圧ポンプ５１は最大流量に比べて若干カツトされた比較
的少ない流量を吐出するようになる。

また、上述のように管路６４にパイロツト圧が導かれる
と同第１図に示す開閉弁６７が右位置に切換えられ、こ
れによつてメインリリーフ弁５３の駆動部に連結される
管路６８がブロツクされる。したがつて、可変容量油圧
ポンプ５１から吐出される圧油の圧力がメインリリーフ
弁５３の設定圧力よりも高くなつたとき、今度は当該圧
力はメインリリーフ弁５２で規定される高い圧力で制限
される。すなわち、上述のようにスイツチ６６をＯＮに
し、方向切換弁５４、５５を中立位置から切換えると、
通常作業時に比べて吐出量が比較的少なく、吐出圧が高
い圧油が当該方向切換弁５４、５５を介して該当するア
クチユエータに供給され、これによつて当該アクチユエ
ータによる特別な作業、例えば油圧シヨベルにおける掘
削作業等をおこなうことができる。

このように構成した第１の実施例にあつては、ポンプ吐
出量およびポンプ吐出圧を必要に応じて換えることがで
き、したがつて作業の種類に対応した最適なアクチユエ
ータの動作を実現させることができる。

例えば油圧シヨベルにあつては、通常はアーム等を比較
的早く動作させる掘削作業等を実施でき、またクレーン
作業時には大きな吊り上げ力が得られて、しかもアーム
等を比較的ゆるやかに動作させ、作業の安全を図ること
ができる。

第２図および第３図はそれぞれ本発明の第２、第３の実
施例を示す回路図である。

第２図に示す第２の実施例にあつては低圧発生手段とし
て第１図に示すような低圧リリーブ弁の代りに絞り６９
を設けてある。その他の構成は第１図に示す第１の実施
例と同等である。このように絞り６９を設けた場合も、
方向切換弁５４、５５が中立状態にあるときには、絞り
６９の上流に低圧が発生し、この低圧が管路６２、シヤ
トル弁６１、管路６３を介してレギユレータ５６に導か
れ、可変容量油圧ポンプ５１の吐出量が０近くに減少す
る。そして、第１の実施例と同様に、スイツチ６６のＯ
Ｎと方向切換弁５４、５５の切換動作により、図示しな
いアクチユエータに通常よりも吐出量の少ない、吐出圧
の高い圧油を供給でき、第１の実施例と同様の作用効果
を奏する。

第３図に示す本発明の第３の実施例にあつては、それぞ
れセンタバイパス型の複数の方向切換弁を含む２系統の
油圧回路に対応して２つの可変容量油圧ポンプ５１ａ、
５１ｂを設けてあり、それぞれの自己ポンプの吐出圧が
相手ポンプのレギユレータ５６ｂ、５６ａに与えられ、
全馬力制御が可能になつている。また、同一系統の全て
の方向切換弁の中立時に低圧リリーフ弁５７ａ、５７ｂ
の上流で発生した低圧が管路６２ａ、６２ｂを介してシ
ヤトル弁６１ａ、６１ｂに供給され、スイツチ６６をＯ
Ｎにすると、パイロツトポンプ５９のパイロツト圧を減
圧弁７０で減圧して電磁切換弁６５を介してシヤトル弁
６１ａ、６１ｂに供給可能になつており、このシヤトル
弁６１ａ、６１ｂで選択された圧力がレギユレータ５６
ａ、５６ｂに供給されるようになつている。

このように構成した第３の実施例にあつても、油圧ポン
プ５１ａ、あるいは油圧ポンプ５１ｂに対応するそれぞ
れの系統に含まれる全ての方向切換弁が中立状態にある
ときには、低圧リリーフ弁５７ａ、あるいは低圧リリー
フ弁５７ｂの上流で低圧が発生し、これら低圧がシヤト
ル弁６１ａ、６１ｂを介してレギユレータ５６ａ、ある
いはレギユレータ５６ｂに供給され、可変容量油圧ポン
プ５１ａ、５１ｂの吐出量をほぼ０近くにすることがで
きる。また、スイツチ６６をＯＮにした状態で方向切換
弁を中立位置から切換えると、パイロツトポンプ５９の
パイロツト圧を減圧弁７０で減圧した圧力が電磁切換弁
６５を介してシヤトル弁６１ａ、あるいはシヤトル弁６
１ｂに供給され、当該圧力がレギユレータ５６ａ、５６
ｂに供給されて可変容量油圧ポンプ５１ａ、５１ｂの吐
出量が通常作業時の最大流量に比べて若干少なくなるよ
うに制限されるとともに、電磁切換弁６５の切換えに伴
う開閉弁６７の切換えによつてメインリリーフ圧がメイ
ンリリーフ弁５３の設定圧力からメインリリーフ弁５２
の設定圧力に変更され、したがつて、可変容量油圧ポン
プ５１ａ、５１ｂの吐出圧が高くなり油圧シヨベルにお
けるクレーン作業等のように、吐出量はそれほど必要と
しないが、大きな吐出圧を要する作業を実施することが
できる。

なお、上記実施例にあつては、スイツチ６６と電磁切換
弁６５と開閉弁６７とを別体に設け、電気系統を構成し
てあるが、本発明はこれに限られず、電磁切換弁６５と
開閉弁６７の機能を１つの切換弁ブロツクに組込み、ス
イツチ６６の代わりに手動操作式のレバーを設け、この
レバーによつて当該切換弁ブロツクを切換える構成とす
ることもできる。

また、上記実施例にあつては、圧力変更手段を構成する
ものとして設定圧力の異なる２つのメインリリーフ弁５
２、５３を設けてあるが、本発明はこれに限られず、こ
れらのメインリリーフ弁５２、５３に代えて１つのメイ
ンリリーフ弁を設け、その設定圧力を決めるばねのばね
力を可変にする手段を設けた構成にしてもよい。

また、上記第３の実施例にあつては減圧弁７０によつて
パイロツトポンプ５９からシヤトル弁６１ａ、６１ｂに
供給される圧力を一義的に決めているが、本発明はこれ
に限られず、減圧弁７０の二次圧を決めるばねのばね力
を可変にする手段を設けた構成にしてもよい。

＜発明の効果＞ 本発明の油圧回路は以上のように構成してあることか
ら、ポンプ吐出量およびポンプ吐出圧を必要に応じて変
えることができ、当該油圧回路が備えられる建設機械に
おいておこなわれる作業の種類に対応した最適なアクチ
ユエータの動作を実現させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧回路の第１の実施例を示す回路
図、第２図は本発明の第２の実施例を示す回路図、第３
図は本発明の第３の実施例を示す回路図、第４図は従来
の油圧回路を示す回路図である。 ５１……可変容量油圧ポンプ、５１ａ……第１の可変容
量油圧ポンプ、５１ｂ……第２の可変容量油圧ポンプ、
５２、５３……メインリリーフ弁、５４、５５……方向
切換弁、５６、５６ａ、５６ｂ……レギユレータ、５
７、５７ａ、５７ｂ……低圧リリーフ弁（低圧発生手
段）、５８……タンク、５９……パイロツトポンプ、６
０……リリーフ弁、６１、６１ａ、６１ｂ……シヤトル
弁（圧力供給手段）、６２、６２ａ、６２ｂ、６３、６
３ａ、６３ｂ、６４、６８……管路、６５……電磁切換
弁、６６……スイツチ、６７……開閉弁、６９……絞り
（低圧発生手段）、７０……減圧弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧
   ポンプの吐出油の圧力を規定するメインリリーフ弁と、
   可変容量油圧ポンプの吐出油によつて駆動するアクチユ
   エータと、該可変容量油圧ポンプとアクチユエータとの
   間に配置され、該アクチユエータの駆動を制御する複数
   のセンタバイパス型の方向切換弁と、上記可変容量油圧
   ポンプの吐出量を制御するレギユレータと、このレギユ
   レータに連絡可能なパイロツトポンプと、上記方向切換
   弁の下流に設けられ、これらの方向切換弁が全て中立状
   態にあるときに、該可変容量油圧ポンプの吐出量が減少
   するように上記レギユレータを作動させる低圧を発生さ
   せる低圧発生手段とを備えた油圧回路において、上記パ
   イロットポンプを介して供給される圧を、上記可変容量
   油圧ポンプの吐出量が通常供給される最大流量に比べて
   所定量少なくなるように上記レギユレータを制御可能な
   圧に設定するとともに、上記低圧発生手段で発生する低
   圧を含む当該低圧発生手段の上流の圧力、および上記パ
   イロツトポンプを介して供給される圧のいずれかを選択
   的にレギユレータに供給可能な圧力供給手段と、この圧
   力供給手段と上記パイロツトポンプとの間に設けられ、
   該パイロツトポンプを介して供給される圧を該圧力供給
   手段に導くか否か切換える切換手段と、上記圧力供給手
   段に上記パイロツトポンプを介して供給される圧を導く
   上記切換手段の切換動作に連動して、上記可変容量油圧
   ポンプの吐出圧が高くなるように変更する圧力変更手段
   とを備えたことを特徴とする油圧回路。