JPH0758081B2

JPH0758081B2 - 油圧駆動システム

Info

Publication number: JPH0758081B2
Application number: JP1263683A
Authority: JP
Inventors: 隆史金井; 健一柳; 正己落合; 英世加藤; 東一平田; 秀明田中; 玄六杉山; 勇輔梶田; 和則中村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-10-09
Filing date: 1989-10-09
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH03125001A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は油圧ショベル等の複数の被駆動部材を有する作
業機械に用いる油圧駆動システムに係わり、特に、油圧
ポンプの吐出圧力が複数の油圧アクチュエータの最高負
荷圧力よりも一定値だけ高くなるようにポンプ吐出量を
制御し、アクチュエータに油圧を供給するロードセンシ
ング制御方式のポンプレギュレータ装置を備えた油圧駆
動システムに関する。

〔従来の技術〕

近年、油圧ショベル、油圧クレーン等、複数の被駆動体
を駆動する複数の油圧アクチュエータを備えた油圧駆動
システムにおいては、油圧ポンプの吐出圧力を負荷圧力
又は要求流量に連動して制御すると共に、流量制御弁に
関連して圧力補償弁を配置し、この圧力補償弁で流量制
御弁の前後差圧を制御して、複合駆動時の供給流量を安
定して制御することが行われている。このうち、油圧ポ
ンプの吐出圧力を負荷圧力に連動して制御するものの代
表例として、DE−A1−3535771号（米国特許4,738,102
号、特開昭62−88803号に対応）等に記載のロードセン
シング制御がある。ロードセンシング制御とは、油圧ポ
ンプの吐出圧力が複数のアクチュエータの最高負荷圧力
よりも一定値だけ高くなるようにポンプ吐出量を制御す
るものであり、この従来例においてはそのために、油圧
ポンプの吐出圧力と複数の油圧アクチュエータの最高負
荷圧力との差圧に応答して油圧ポンプの斜板位置を制御
するポンプレギュレータ装置を設けている。

そのポンプレギュレータ装置は、油圧ポンプの押しのけ
容積可変部材、例えば斜板を駆動するシリンダと、この
シリンダの動きを制御する切換弁とを有し、切換弁に
は、ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力がフィードバックさ
れており、ポンプ吐出圧力が最高負荷圧力よりもばねで
設定した値を加えた圧力より高いときは、油圧ポンプの
押しのけ容積、すなわち、ポンプ容量を減少させ、低い
ときは増加させるように駆動シリンダを動かす。

また、そのポンプレギュレータ装置は、方向切換弁が全
て中立位置にあるときに油圧ポンプの放熱等を行なわせ
る目的で、油圧ポンプの斜板をほぼ最小傾転位置に保持
し、最小吐出量を確保する構成となっている。油圧ポン
プの吐出管路にはポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差
圧に応答して作動するアンロード弁が接続され、その差
圧がアンロード弁のばねで設定した値に達すると最小傾
転位置にある油圧ポンプの吐出量のほぼ全量をタンクに
流出し、ポンプ吐出圧力の上昇を規制する。アンロード
弁のばねの設定値は、アクチュエータの駆動中にアンロ
ード弁が動作することを避けるために、ポンプレギュレ
ータ装置の切換弁のばねの設定値よりも高い値となって
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の油圧駆動システムにお
いて次のような問題があった。

今、方向切換弁の１つを操作して対応するアクチュエー
タを一定速度で動かしている場合を考える。このとき、
ポンプレギュレータ装置の切換弁はポンプ吐出圧力と最
高負荷圧力とばねとのバランスでほぼ中央の切換位置に
あり、この位置でポンプ容量を一定に制御している。こ
こで、他の方向切換弁の１つを操作して対応するアクチ
ュエータを動かそうとすると、ポンプ吐出量が不足し、
ポンプ吐出圧力が低下する。その結果、ポンプレギュレ
ータ装置の切換弁は油圧ポンプの容量を増加させるよう
にばねの付勢方向に切り換わる。ポンプ吐出量が増加
し、必要流量に達するとポンプ吐出圧力が上昇する。こ
のとき、ポンプレギュレータ装置の切換弁がもとの中央
位置に切り換わったときには、ポンプ吐出圧力をその切
換弁に導くパイロットラインの圧力伝達遅れや、斜板を
含むポンプレギュレータ装置の応答遅れ、主として斜板
の応答遅れのため、ポンプ吐出量は必要流量以上に増加
してしまう。したがって、ポンプ吐出圧力はさらに上昇
する。この圧力上昇は必要流量と実際の吐出量の差に比
例し、わずかな流量差によって大きな圧力変化を引き起
こす。このため、次の瞬間にはポンプレギュレータ装置
の切換弁がポンプ吐出圧力の付勢方向に切り換わり、ポ
ンプ容量を急激に減少させる。ここで、再びポンプ吐出
量の減少のしすぎから、ポンプ吐出圧力の低下、その結
果としてポンプ容量の急激な増加を招き、ポンプ容量の
増加、減少を激しく繰り返すいわゆる、ポンプ容量制御
のハンチングが生じる。

以上の現象は、１つのアクチュエータを駆動していると
きの負荷の急変や、方向切換弁の操作量の変化によって
も引き起こされる。

なお、アンロード弁は前述したその使用目的から、最小
傾転時のポンプ吐出量のほぼ全量を流す必要があるの
で、大きな開口面積を確保しなければならず、このため
弁スプールを小さくできないので、ばねの初期荷重も大
きく設定する必要がある。このため、圧力の急変に対し
て作動遅れは避けられず、上述したポンプ容量制御の応
答遅れによる圧力の急変には対応できず、ハンチングを
防止できない。

本発明の目的は、ロードセンシング制御方式のポンプレ
ギュレータ装置を備えた油圧駆動システムにおいて、ポ
ンプ容量制御のハンチングを防止できる油圧駆動システ
ムを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的のため、可変容量型の油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動
される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前
記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れをそれ
ぞれ制御する複数の方向切換弁と、前記方向切換弁が全
て中立位置にあるときに前記油圧ポンプを最小容量に保
持すると共に、油圧ポンプの吐出圧力を前記アクチュエ
ータの最高負荷圧力よりも第１の設定値だけ高く保つよ
うに油圧ポンプの容量を制御するポンプレギュレータ手
段と、前記油圧ポンプの吐出管路に接続され、前記ポン
プ吐出圧力と前記最高負荷圧力との差圧に応答して動作
するアンロード弁を含み、前記差圧が前記第１の設定値
よりも大きな第２の設定値に達すると前記最小容量にあ
る油圧ポンプの吐出量のほぼ全量を流出する圧力上昇規
制手段とを備えた油圧駆動システムにおいて、前記圧力
上昇規制手段に、前記差圧が前記第２の設定値以下の前
記第１の設定値付近の値よりも小さな第３の設定値を越
えると前記アンロード弁の開弁に先立って開弁し、前記
第２の設定値に達したときの流出流量に比べて小流量を
流出するブリードオフ手段を設けた油圧駆動システムが
提供される。

ブリードオフ手段は種々の形態を取ることができる。例
えばブリードオフ手段は、油圧ポンプの吐出管路に接続
され、ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧に応答し
て作動する、アンロード弁と別体のブリードオフ弁であ
ってもよい。また、ブリードオフ手段は、アンロード弁
内に同軸的に内蔵され、ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力
との差圧に応答して作動するブリードオフ弁であっても
よい。

さらに、ブリードオフ手段は、差圧が第３の設定値を越
えると小流量を流出するようにアンロード弁に付加した
ブリードオフ機能であってもよい。

具体例として、ポンプ吐出量のほぼ全量を流出するため
の比較的大きい開口面積を与える第１の溝手段を設けた
弁スプールを有するアンロード弁において、この弁スプ
ールに、第１の溝手段の開口に先立って開口し、小流量
を流出するための比較的小さい開口面積を与える第２の
溝手段がさらに設けられる。

他の具体例として、差圧が開弁方向に作用する弁スプー
ルと、差圧に対抗して弁スプールを付勢する第１のばね
手段とを有し、第１のばね手段の初期荷重を、差圧が前
記第２の設定値に達すると弁スプールの開弁方向の移動
を許し、ポンプ吐出量のほぼ全量を流出するように設定
したアンロード弁において、差圧に対抗して前記弁スプ
ールを付勢する第２のばね手段と、弁スプールが所定の
ストローク移動する前は第１のばね手段と弁スプールと
を分離し、所定のストローク移動したときに該弁スプー
ルに接触して第１のばね手段の付勢力を弁スプールに伝
えるストッパとを有し、第２のばね手段の初期荷重を、
差圧が第３の設定値を越えると弁スプールの開弁方向の
移動を許すように第１のばね手段の初期荷重よりも小さ
く設定し、これにより差圧が第２の設定値を越えるまで
はストッパにより上記所定のストロークの位置に保持さ
れ、小流量を流出するように構成してもよい。

上記差圧の第３の設定値は第１の設定値よりも大きくし
てもよいし、小さくしてもよい。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、上述のプリード
オフ手段を設けることにより、ポンプレギュレータ手段
の応答遅れのためポンプ吐出量が必要流量以上に増加し
て、ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧が第３の設
定値を越えると余剰流量が流出し、当該差圧の極端な上
昇あるいは下降を防止し、ポンプ容量制御のハンチング
の発生を抑制する。

ここで、上記差圧の第３の設定値を第１の設定値よりも
高くした場合は、ポンプレギュレータ装置によりポンプ
吐出圧力が最高負荷圧力よりも第１の設定値だけ高く保
たれるように制御される通常の運転においては、ブリー
ドオフ手段は機能せず、ブリードオフ手段からの不要の
流量の漏れは発生せず、ポンプ吐出流量のロスが生じな
い。

上記差圧の第３の設定値を第１の設定値よりも低くした
場合は、通常の運転時に若干の流量の漏れはあるが、流
出流量をアンロード弁の流出流量に比べて小流量に設定
することによりロスを最小限に抑制できる。一方、この
場合は、差圧が第１の設定値を越える前から適度の流量
が流出するので、差圧の過度の上昇が一層効果的に防止
され、ポンプ容量制御のハンチングをより確実に防止し
て安定したロードセンシング制御が可能となる。

ブリードオフ手段をアンロード弁内に同軸的に内蔵した
ブリードオフ弁で構成した場合、あるいはアンロード弁
にブリードオフ機能を付加することにより構成した場合
は、アンロード弁とブリードオフ手段が一体化するの
で、弁構造がコンパクトとなると共に、従来のアンロー
ド弁をこれに置き換えるだけで、回路の変更をしなくて
も実施できる。

さらに、ブリードオフ手段をアンロード弁と別体のブリ
ードオフ弁で構成した場合、あるいはアンロード弁内に
同軸的に内蔵したブリードオフ弁で構成した場合には、
ブリードオフ弁のスプールを小径にし、重量を軽くでき
るので、ブリードオフ手段の応答性が良好になると共
に、アンロード圧力とブリードオフ圧力を独立して設定
可能となり、制御の自由度が増す。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図において、１は可変容量型の油圧ポンプであり、
押しのけ容積可変機構、すなわち、斜板２により容量を
制御される。油圧ポンプ１より吐出された圧油は吐出管
路３から圧力補償弁4A,4Bおよび方向切換弁5A,5Bを経
て、負荷である油圧シリンダ6A,6Bに供給され、これを
駆動する。回路の最高圧力はリリーフ弁７で規制され
る。

圧力補償弁4Aには、パイロットライン８により方向切換
弁5Aの上流の圧力、すなわち、入口圧力が閉弁方向にフ
ィードバックされ、同時にパイロットライン９により油
圧シリンダ6Aの負荷圧力、すなわち、方向切換弁5Aの出
口圧力が開弁方向にフィードバックされる。また、開弁
方向に付勢するばね10が設けられている。この構成によ
り、油圧シリンダ6Aの作動中、方向切換弁5Aの前後差圧
がばね10で設定された値より大きい場合には流路面積を
減少させ、小さい場合は増加させる。この作用により、
方向切換弁5Aの前後差圧はばね10で設定された一定の値
に保たれる。このため、ポンプ吐出圧力または負荷圧力
が変動しても、方向切換弁5Aの前後差圧が一定となるの
で、方向切換弁5Aの通路面積が一定である限り油圧シリ
ンダ6Aの駆動速度は変化しない。圧力補償弁4Bも同様で
ある。

複数のシリンダ6A,6Bの負荷圧力は高圧選択弁11により
最高負荷圧力ＰLmaxが選択され、パイロットライン12に
送られる。

油圧ポンプ１の容量、すなわち、斜板２の傾転位置はロ
ードセンシング制御方式のポンプレギュレータ装置13に
より制御される。ポンプレギュレータ装置13は、油圧ポ
ンプ１の斜板２を駆動するシリンダ14と、シリンダ14の
動きを決める切換弁15とを有している。切換弁15にはパ
イロットライン16によりポンプ吐出圧力Psがフィードバ
ックされ、パイロットライン17により最高負荷圧力ＰLm
axがフィードバックされる。また、最高負荷圧力がフィ
ードバックされる側にばね18が設けられている。この構
成により、ポンプ吐出圧力が最高負荷圧力にばね18で設
定した値を加えた圧力より高いときには、ポンプ容量を
減少させ、低いときには増加させるようにシリンダ14を
駆動する。この作用により、油圧ポンプの吐出圧力Psは
最高負荷圧力ＰLmaxよりもばね18の設定値だけ高く保つ
ようにポンプ容量が制御される。

また、ポンプレギュレータ装置13は、方向切換弁5A,5B
が全て中立位置にあるとき、すなわち、負荷圧力が零の
ときに、油圧ポンプ１の放熱等を行なわせる目的で、斜
板２をほぼ最小傾転位置に保持し、最小吐出量を確保す
るように、シリンダ14と斜板２との位置関係を定めてい
る。

吐出管路３にはアンロード弁20が設けられている。アン
ロード弁20は全ての方向切換弁5A,5Bが中立位置にある
ときに、後述するブリードオフ弁24と協働して、油圧ポ
ンプ１の前述した最小吐出量のほぼ全量を戻り回路に流
出させる、すなわち、アンロードするためのものであ
り、アンロード弁20にはパイロットライン21によりポン
プ吐出圧力がフィードバックされ、パイロットライン22
により最高負荷圧力がフィードバックされる。また、最
高負荷圧力がフィードバックされる側にばね23が設けら
れている。ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧がば
ね23で設定した値より高くなろうとするアンロード弁20
は開弁し、ポンプ吐出量を流出する。このアンロード弁
の作用により、方向切換弁5A,5Bが中立位置にあるとき
に、ポンプ吐出圧力を実質的に無負荷でばね23の設定し
た値に保持する。

ポンプレギュレータ装置13のばね18の設定値は、圧力補
償弁4A,4Bのばね10の設定値に各部の圧損を加味した値
に等しいか、それよりも大きな値であり、アンロード弁
20のばね23の設定値は、油圧シリンダ6A,6Bの駆動中に
アンロード弁20が動作することを避けるためにばね18の
設定値よりもさらに高い値となっている。

一例として、リリーフ弁７の設定圧力を280kg/cm²とす
ると、ばね23の設定値は25kg/cm²、ばね18の設定値は15
kg/cm²、ばね10の設定値は8kg/cm²である。

そして本実施例においては、吐出管路３にさらにブリー
ドオフ弁24が設けられている。このブリードオフ弁は、
油圧シリンダ6A,6Bの駆動中、ポンプ吐出圧力が最高負
荷圧力よりも目標値以上高くなったときに、ポンプ吐出
量の一部を吐出管路３から戻り回路に逃がす、すなわ
ち、ブリードオフするためのもので、ブリードオフ弁24
にはパイロットライン25によりポンプ吐出圧力がフィー
ドバックされ、パイロットライン26により最高負荷圧力
がフィードバックされる。また、最高負荷圧力がフィー
ドバックされる側に上述した目標値を設定するばね27が
設けられている。ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差
圧がばね27で設定した値より高くなると、ブリードオフ
弁24はアンロード弁20の開弁に先立って開弁し、アンロ
ード弁20の流出流量に比べて小流量をタンクに流出す
る。

ブリードオフ弁24の構造を第２図に示す。ボディ30内に
スプール31が滑動自在に組み込まれ、スプール31の両端
には圧力室32,33が設けられている。ボディ30には３つ
のポート34,35,36が設けられ、圧力室32はスプール31に
設けられた内部通路37を介してポート34に連通し、圧力
室33はポート35に直接連通している。ポート34が第１図
の吐出管路３に接続され、ポンプ吐出圧力Psが導かれ、
ポート35は第１図のパイロットライン26に接続され、最
高負荷圧力ＰLmaxが導かれ、ポート39がタンクに接続さ
れる。また、内部通路37は第１図のパイロットライン25
の機能を果たしている。スプール31にはその外周に溝39
が設けられ、スプール31が図示の位置から左方に移動す
ると、この溝を介してポート34とポート36が連通する。
圧力室33にはスプール31を図示右方に付勢する前述した
ばね27が配置されている。

第3a図は第２図のIII部の拡大図であり、溝39のポート3
6側の端部には溝39に先立って開口する第２の溝40が設
けられ、溝40は第3b図に示すように円周方向に配列され
た多数のノッチからなり、これらノッチは深さ方向およ
び長さ方向共にＶ字形をしている。

このように構成したブリードオフ弁24の流量特性を、ブ
リードオフ弁24を併用しない場合のアンロード弁20の流
量特性、すなわち、従来のアンロード弁の流量特性と比
較して第５図に示す。

第5a図は従来のアンロード弁の流量特性を示し、横軸は
ポンプ吐出圧力と最高負荷圧力との差圧ΔＰであり、縦
軸は開口面積Ａである。また、横軸のΔP1はばね10の設
定値、すなわち、方向切換弁5A,5Bの目標前後差圧であ
り、ΔP2はばね18の設定値、すなわち、ポンプ吐出圧力
と最高負荷圧力とのロードセンシング制御補償差圧であ
り、ΔP3はばね23の設定値、すなわち、アンロード差圧
である。従来のアンロード弁は差圧ΔＰが設定値ΔP2を
越え設定値ΔP3に近付くと開弁し、設定値ΔP3で油圧ポ
ンプ１の最小吐出量の全量を流出し得る開口面積A0を確
保する。

第5b図は本実施例のブリードオフ弁24の流量特性を示
す。差圧ΔＰが設定値ΔP2をわずかに越えたばね27の設
定値ΔP4に達すると上述したＶ字形の溝40が開き始め、
その開口面積は差圧ΔＰの増加と共に従来のアンロード
弁の特性線よりも小さい勾配で増加する。アンロード弁
の特性線と交差するときの開口面積A1はアンロード弁の
上述した開口面積A0の約1/3であり、これによりブリー
ドオフ弁24は前述したように、アンロード弁20の開弁に
先立って開弁し、その流出流量に比べて小流量をタンク
に流出する。

一例として、前述したように、ばね23の設定値ΔP3が25
kg/cm²、ばね18が設定値ΔP2が15kg/cm²、ばね10の設定
値ΔP1が8kg/cm²である場合は、ばね27の設定値ΔP4は
設定値ΔP2よりも数kg/cm²高い値、例えば18kg/cm²であ
る。

ブリードオフ弁24の第２の溝の他の形状を第4a図および
第4b図に示す。この例では、溝41は深さ及び幅がほぼ一
定のほぼ長方形をした多数のノッチからなっている。こ
の溝41を備えたブリードオフ弁27の流量特性を第5c図に
示す。溝41の場合はその形状がほぼ長方形であることか
ら、Ｖ字形の溝40と異なり、設定値ΔP4で開弁した後、
始めの開口面積A1が確保され、それ以上差圧ΔＰが増え
ても同じ開口面積を保つ。

第６図および第７図に本実施例のアンロード弁20の流量
特性、およびその流量特性と上述したブリードオフ弁27
の流量特性を合成した結果を示す。第６図はブリードオ
フ弁24が第3a図および第3b図に示す溝40を有し、第5b図
に示す流量特性を有する場合、第７図はブリードオフ弁
24が第4a図および第4b図に示す溝41を有し、第5c図に示
す流量特性を有する場合である。

アンロード弁20は従来のアンロード弁と異なり、ブリー
ドオフ弁24と協働して油圧ポンプ１の最小吐出量を全量
を流出できればよいのであるから、従来のアンロード弁
より同じΔＰに対する開口面積は小さくなっている。そ
して、アンロード弁20とブリードオフ弁24の開口面積の
和が設定値ΔP3のとき開口面積A0になるように設定され
ている。

次に、このように構成した本実施例の動作を説明する。

今、方向切換弁5A,5Bの１つ、例えば方向切換弁5Aを操
作して油圧シリンダ6Aを一定速度で動かしている場合を
考える。このとき、ポンプレギュレータ装置13の切換弁
15はポンプ吐出圧力と最高負荷圧力とばね18とのバラン
スでほぼ中央の切換位置にあり、この位置で斜板２の傾
転位置、すなわち、ポンプ容量を一定に制御している。
ここで、他の方向切換弁5Bを操作して油圧シリンダ6Bを
動かそうとすると、瞬間的にポンプ吐出量が不足し、ポ
ンプ吐出圧力が低下する。その結果、切換弁15は斜板２
の傾転位置を増加させるように図示右方に切り換わる。
ポンプ吐出量が増加し、必要流量に達するとポンプ吐出
圧力が上昇する。このとき、切換弁13がもとの中央位置
に切り換わった時点で、パイロットライン16の圧力の伝
達遅れや、ポンプレギュレータ装置13および斜板２の応
答遅れのため、ポンプ吐出量は必要流量以上に増加しよ
うとする。

ここで、ブリードオフ弁24は流量差に起因する圧力上昇
を防止することが目的であり、ブリードオフさせるべき
流量はわずかである。したがって、バルブ寸法は小さく
でき、その結果、高い応答性を有している。

したがって、必要流量に対して実吐出量が多すぎた場
合、ポンプ吐出圧力がさらに上昇しようとするが、これ
に伴って差圧ΔＰが上昇し、ばね18の設定値ΔP2をわず
かに越えた、ばね27の設定値ΔP4に達するとブリードオ
フ弁24がただちに動作し、ポンプ吐出量の一部をタンク
に逃がすことにより差圧ΔＰの過度な上昇を防止する。
その結果、ポンプレギュレータ装置13の切換弁15へのフ
ィードバック差圧もある一定値の越えないため、ポンプ
容量の制御のしすぎが生じ難くなり、ポンプ容量制御の
ハンチングを抑制できる。

本発明の他の実施例を第８図により説明する。本実施例
はアンロード弁内にブリードオフ弁を同軸的に内蔵さ
せ、両者を一体化したものである。

第８図において、本実施例のブリードオフ弁兼アンロー
ド弁49は、ボディ50内にアンロード弁用のスプール51が
滑動自在に組み込まれ、スプール51内にブリードオフ弁
用のスプール52が滑動自在に組み込まれ、スプール51,5
2の両端には共通の圧力室53,54が設けられている。ボデ
ィ50には３つのポート55,56,57が設けられ、圧力室53は
ボディ50に設けられた通路58を介してポート55に連通
し、圧力室54はポート50に直接連通している。ポート55
が第１図の吐出管路３に接続され、ポンプ吐出力Psが導
かれ、ポート56は第１図のパイロットライン26に接続さ
れ、最高負荷圧力ＰLmaxが導かれ、ポート57がタンクに
接続される。また、スプール51にはその外周に溝59が設
けられ、スプール51が図示の位置から左方に移動する
と、この溝を介してポート55とポート57が連通する。な
お、通路58はスプール51に設けてもよい。

スプール52にもポート55に連通する通路60と、ポート57
に連通する通路61とが設けられ、スプール52の外周に溝
62が設けられ、スプール52が図示の位置から左方に移動
すると、この溝を介して通路60と通路61、したがってポ
ート55とポート57が連通する。

ボディ50内の圧力室54にはスプール51を図示右方に付勢
するばね63が配置され、スプール51内の圧力室54にはス
プール52を図示右方に付勢するばね64が配置され、スプ
ール51内にはさらに、スプール52の図示右方のストロー
クを規制するストッパ65およびばね64の荷重を受けるス
トッパ66が設けられている。

ブリードオフ弁用のスプール52の溝62のポート57側の端
部には、第3a図および第４図ａに示す溝40または41と同
様の溝が形成されている。今、差圧ΔＰ（＝Ps−ＰLma
x）が増加し、ばね18（第１図参照）の設定値ΔP2を越
え、さらにばね64の設定値ΔP4（第5b図および第5c図参
照）を越えると、スプール52はばね64を押し縮めて、ス
プール51内を図示左方に移動する。その結果、ポート55
に導かれた圧油は通路60および溝62を通り、通路61を経
てポート57に流れ、戻り回路に流出する。さらに差圧Δ
Ｐが増加し、ばね63の設定値ΔP3に近付くと、スプール
51がばね63を押し縮め、ボディ50内を図示左方に移動
し、ポート55からの圧油は溝59を経てポート57に流れる
ようになる。したがって、本実施例でも、第１の実施例
と同様に、制御誤差によりポンプ吐出圧力が急上昇する
と、ただちに重量の軽いブリードオフ弁用のスプール52
が作用し、圧力上昇を規制し、ハンチングを防止する。

また、本実施例によれば、アンロード弁とブリードオフ
弁を一体にしたので、コンパクトな弁構造を得ることが
できると共に、従来のアンロード弁をこれに置き換える
だけで、回路の変更なくして実施できる。

本発明のさらに他の実施例を第９図〜第12図により説明
する。図中、第１図に示す部材と同等の部材には同じ符
号を付している。本実施例はアンロード弁のスプールに
ブリードオフ機能を組み込んだものである。

すなわち、第９図において、油圧ポンプ１の吐出管路３
に第１図のアンロード弁20に代えブリードオフ機能付き
アンロード弁70を配置し、第１図のブリードオフ弁24は
配置しない。アンロード弁70の最高負荷圧力がフィード
バックされる側にばね71が設けられている。ポンプ吐出
圧力と最高負荷圧力との差圧がばね71で設定した値より
高くなろうとするとアンロード弁70は開弁し、ポンプ吐
出量を流出する。

ブリードオフ機能付きアンロード弁70の全体構造は第２
図に示す第１の実施例のブリードオフ弁24と実質的に同
じである。ただし、基本的にはアンロード弁であるの
で、バルブ寸法、すなわち、スプールの直径はアンロー
ド弁に必要な直径、すなわち、設定値ΔP3で油圧ポンプ
１の最小吐出量のほぼ全量を流出し得る直径となってい
る。

第10図に第２図のIII部の拡大図に相当する部分の拡大
図を示す。参照番号72はボディであり、73はボディ72内
を滑動可能なスプール、74はその周囲に設けられたアン
ロード用の溝、75は出口ポートである。溝74の出口ポー
ト75側の端部には溝74に先立って開口する第２の溝、す
なわち、ブリードオフ用の溝の76が設けられ、溝76は第
3b図に示す溝40と同様に円周方向に配列された多数のノ
ッチからなり、これらノッチは深さ方向および長さ方向
共にＶ字形をしている。ただしこの溝の長さは、第3a図
と第10図との比較から分るように、ブリードオフ弁24の
溝40よりも短い。このブリードオフ用の溝は、第１の実
施例の第4a図および第4b図に示す溝41と同様、第11図に
示すように深さ及び幅がほぼ一定の長方形の溝77であっ
てもよい。

このように構成したブリードオフ機能付きアンロード弁
70の流量特性を第12a図〜第12c図により説明する。第12
a図は、第１の実施例の第5a図と同様、従来のアンロー
ド弁の流量特性を示し、横軸のΔP1はばね10の設定値、
ΔP2はばね18の設定値、ΔP3はばね23の設定値である。
縦軸のA0は差圧ΔＰが設定値ΔP3にあるときの油圧ポン
プ１の最小吐出量の全量を流出し得る開口面積である。

第12b図は第10図に示す溝76を有するブリードオフ機能
付きアンロード弁70の流量特性を示す。差圧ΔＰが設定
値ΔP2をわずかに越えたばね71の設定値ΔP4に達すると
ブリードオフ用のＶ字形の溝76が開き始め、その開口面
積は差圧ΔＰの増加と共に従来のアンロード弁の特性線
よりも小さい勾配で増加し、差圧ΔＰがさらに上昇し、
設定値ΔP3に近付くとアンロード用の溝74が開口し、そ
の開口面積は差圧ΔＰの増加と共に従来のアンロード弁
の特性線と同じ勾配で増加する。溝76の特性線が溝74の
特性線に交差するときの開口面積A1はアンロード弁の上
述した開口面積A0の約1/3である。

第12c図は第11図に示す溝77を有するブリードオフ機能
付きアンロード弁70の流量特性を示す。溝77の場合は、
第5c図と同様、設定値ΔP4で開弁した後、始めの開口面
積A1が確保される。

このように構成したブリードオフ機能付きアンロード弁
70は、アンロード用の溝74の開口に先立ってブリードオ
フ用の溝76が開口し、アンロード時の流出流量に比べて
小流量をタンクに流出する。

したがって、本実施例においても、油圧ポンプ１の必要
流量に対して実吐出量が多すぎた場合、ポンプ吐出圧力
が上昇し、差圧ΔＰがばね18の設定値ΔP2を越え、さら
にばね27の設定値ΔP3を越えると、ブリードオフ用の溝
76または77が開口し、差圧ΔＰの過度な上昇を防止す
る。その結果、ポンプレギュレータ装置13の切換弁15へ
のフィードバック差圧もある一定値を越えないため、ポ
ンプ容量の制御のしすぎが生じ難くなり、ポンプ容量制
御のハンチングを抑制できる。

本発明のさらに他の実施例を第13図及び第14図により説
明する。図中、第１図に示す部材と同等の部材には同じ
符号を付している。本実施例は、弁スプールを付勢する
ばねを２段に設け、ブリードオフ機能付きアンロード弁
を提供するものである。

第13図において、油圧ポンプ１の吐出管路３に第９図に
示す前述の実施例と同様ブリードオフ機能付きアンロー
ド弁80が設置されている。このアンロード弁80の最高負
荷圧力がフィードバックされる側にばね81,82が２段で
設けられ、一方のばね82はアンロード弁80が所定のスト
ローク移動した後に弁スプールに接触し、作用するよう
になっている。

ブリードオフ機能付きアンロード弁80の構造を第14図に
示す。アンロード弁80は、基本的には第２図に示したブ
リードオフ弁24と同じであり、ボディ90、スプール91、
圧力室92,93、３つのポート94,95,96、内部通路97、ス
プール外周の溝98を有している。ただし、第９図の実施
例におけるアンロード弁70と同様、アンロード弁90は油
圧ポンプの最小吐出量のほぼ全量を流出できるバルブ寸
法を有している。また、溝98の端部にはこれに先立って
開口する溝は設けられていない。圧力室93には上述した
２つのばね81,82が配設され、ばね81はスプールに常時
接触し、これを図示右方に付勢し、ばね82はボディ90の
段部99に位置するストッパ100に保持されている。スプ
ール91の同じ側の端部には段部101が設けられ、ストッ
パ100の内周部と当接可能とされている。

スプール91は最初は、ばね81とポンプ吐出圧力Psと最高
負荷圧力ＰLmaxとのバランスで移動する。したがって、
差圧ΔＰがばね81の設定値ΔP4を越えるとスプール91は
ストッパ100に当たるまで移動し、ポート94とポート96
を比較的小さい開口面積A1で連通する。差圧ΔＰがばね
82の予圧縮力、すなわち、初期荷重を越えるまでは差圧
ΔＰが上昇しても開口面積は変化せず、一定の開口面積
A1を保持する。差圧ΔＰがばね82の初期荷重を越えると
スプール91は再び移動し、開口面積が増加する。この流
量特性は前述した第12c図とほぼ同じとなる。

したがって、本実施例によっても上述した第９図の実施
例と同様に差圧ΔＰの過度な上昇を防止し、ポンプ容量
制御のハンチングを防止できる。

本発明のさらに他の実施例を第15図及び第16図により説
明する。本実施例はポンプ吐出量をブリードオフさせる
ときの差圧の設定値を変えたものである。

すなわち、第15a図および第15b図はそれぞれ第１図に示
す実施例の第5b図および第5c図に対応するもので、第5b
図および第5c図では、ブリードオフ弁25（第１図参照）
は差圧ΔＰが設定値ΔP2をわずかに越えた設定値ΔP4に
達するとＶ字形の溝40（第3a図参照）または長方形の溝
41（第4a図参照）が開き始め、アンロード弁20（第１図
参照）の開弁に先立って小流量をタンクに流出するよう
にしたが、本実施例では、ばね27（第１図および第２図
参照）の設定を変え、差圧ΔＰが設定値ΔP2よりも小さ
い設定値ΔP5に達すると溝40または41が開き始めるよう
にしたものである。

また、第16a図および第16b図はそれぞれ第９図に示す実
施例の第12b図および第12c図に対応するもので、第12b
図および第12c図では、ブリードオフ機能付きアンロー
ド弁70（第９図参照）のブリードオフ用のＶ字形の溝76
（第10図参照）または長方形の溝77（第11図参照）に差
圧ΔＰが設定値ΔP2をわずかに越えた設定値ΔP4に達す
ると開き始め、アンロード用の溝74（第10図および第11
図参照）の開弁に先立って小流量をタンクに流出するよ
うにしたが、本実施例では、ばね71（第９図参照）の設
定を変え、第16a図および第16b図の流量特性と同様、差
圧ΔＰが設定値ΔP2よりも小さい設定値ΔP5に達すると
溝76または77が開き始めるようにしたものである。

一例として、前述したように、設定値ΔP1が8kg/cm²、
設定値ΔP2が15kg/cm²、設定値ΔP3が25kg/cm²である場
合は、設定値ΔP5は設定値ΔP2よりも数kg/cm²低い値、
例えば12kg/cm²である。

その他の構成は第１図または第９図の実施例と同じであ
る。

前述した実施例では、ブリードオフを開始する設定値Δ
P4をアンロードを開始する設定値ΔP2より高くしたの
で、ポンプレギュレータ装置13によりポンプ吐出圧力が
最高負荷圧力よりも設定値ΔP2だけ高く保たれるように
制御される通常の運転においては、ブリードオフ弁25ま
たはブリードオフ用の溝76または77は機能せず、ブリー
ドオフ手段からの不要の流量の漏れが発生せず、ポンプ
吐出流量のロスが生じない。

これに対して、本実施例では設定値ΔP5を設定値ΔP2よ
りも低くしたので、通常の運転時にもブリードオフ手段
が機能し、若干の流量の漏れが発生するが、開口面積A1
の設定を調整することにより流量の漏れは最小限にでき
ると共に、本実施例では、差圧が設定値ΔP2を越える前
から過度の流量が流出するので、差圧の過度の上昇を一
層効果的に防止でき、ポンプ容量制御のハンチングをよ
り確実に防止し、安定したロードセンシング制御が可能
となる。

なお、以上の実施例では、各バルブを作動させる圧力
は、それぞれのばねによって決定される一定値としてい
るが、外部からの圧力や押付力を加えて可変とした場合
でも、本発明は適用できることは明らかであろう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロードセンシング制御される油圧ポン
プを容量制御の応答遅れによる圧力の急変に基づくハン
チングを防止でき、安定したロードセンシング制御を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による油圧駆動システムの回
路図であり、第２図は第１図のブリードオフ弁の断面図
であり、第３図（ａ）は第２図のIII部分の拡大図であ
り、第３図（ｂ）は同部分の平面展開図であり、第４図
（ａ）および第４図（ｂ）はそれぞれIII部分の他の構
成例を示す拡大図および平面展開図であり、第5a図は従
来のアンロード弁の流量特性図であり、第5b図および第
5c図は、それぞれ、第4a図および第4b図に対応する本実
施例のブリードオフ弁の流量特性を示す図であり、第６
図および第７図は、それぞれ、第5b図および第5c図に対
応する本実施例のアンロード弁とブリードオフ弁の流量
特性を合成した特性を示す図であり、第８図は本発明の
他の実施例によるアンロード弁とブリードオフ弁を一体
化した弁構造の断面図であり、第９図は本発明のさらに
他の実施例による油圧駆動システムの回路図であり、第
10図および第11図は、それぞれ、第９図の実施例におけ
るブリードオフ機能付きアンロード弁の要部を拡大して
示す、第3a図および第4a図に対応する図であり、第12a
図は従来のアンロード弁の流量特性図であり、第12b図
および第12c図は、それぞれ、第10図および第11図に対
応する本実施例のブリードオフ弁の流量特性を示す図で
あり、第13図は本発明のさらに他の実施例による油圧駆
動システムの回路図であり、第14図は第13図のブリード
オフ機能付アンロード弁の断面図であり、第15a図およ
び第15b図は、それぞれ第5b図および第5c図に対応す
る、本発明のさらに他の実施例による流量特性を示す図
であり、第16a図および第16b図は、それぞれ第12b図お
よび第12c図に対応する、本発明のさらに他の実施例に
よる流量特性を示す図である。符号の説明１……油圧ポンプ２……斜板（容量可変機構）３……吐出管路 5A,5B……方向切換弁 6A,6B……アクチュエータ 13……ポンプレギュレータ装置 20……アンロード弁（圧力上昇規制手段） 24……ブリードオフ弁（ブリードオフ手段） 49……ブリードオフ弁兼アンロード弁（圧力上昇規制手
段） 51……アンロード用スプール（アンロード弁） 52……ブリードオフ用スプール（ブリードオフ弁） 70,80……ブリードオフ機能付きアンロード弁 73……弁スプール 74……溝（第１の溝手段） 76,77……ブリードオフ用の溝（第２の溝手段） 81……ばね（第１のばね手段） 82……ばね（第２のばね手段） 91……弁スプール 100……ストッパ ΔＰ……差圧 ΔP2……第１の設定値 ΔP3……第２の設定値 ΔP4,ΔP5……第３の設定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤英世茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者平田東一茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者田中秀明茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者杉山玄六茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者梶田勇輔茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者中村和則茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (56)参考文献特開昭56−20803（ＪＰ，Ａ) 特開平１−247805（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−226702（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−54301（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポン
プから吐出される圧油により駆動される複数のアクチュ
エータと、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエー
タに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する複数の方
向切換弁と、前記方向切換弁が全て中立位置にあるとき
に前記油圧ポンプを最小容量に保持すると共に、油圧ポ
ンプの吐出圧力を前記アクチュエータの最高負荷圧力よ
りも第１の設定値だけ高く保つように油圧ポンプの容量
を制御するポンプレギュレータ手段と、前記油圧ポンプ
の吐出管路に接続され、前記ポンプ吐出圧力と前記最高
負荷圧力との差圧に応答して作動するアンロード弁を含
み、前記差圧が前記第１の設定値よりも大きな第２の設
定値に達すると前記最小容量にある油圧ポンプの吐出量
のほぼ全量を流出する圧力上昇規制手段とを備えた油圧
駆動システムにおいて、前記圧力上昇規制手段に、前記差圧が前記第２の設定値
以下の前記第１の設定値付近の値よりも小さな第３の設
定値を越えると前記アンロード弁の開弁に先立って開弁
し、前記第２の設定値に達したときの流出流量に比べて
小流量を流出するブリードオフ手段を設けたことを特徴
とする油圧駆動システム。
【請求項２】請求項１記載の油圧駆動システムにおい
て、前記ブリードオフ手段が、前記油圧ポンプの吐出管
路に接続され、前記ポンプ吐出圧力と前記最高負荷圧力
との差圧に応答して作動する、前記アンロード弁と別体
のブリードオフ弁であることを特徴とする油圧駆動シス
テム。
【請求項３】請求項１記載の油圧駆動システムにおい
て、前記ブリードオフ手段が、前記アンロード弁内に同
軸的に内蔵され、前記ポンプ吐出圧力と前記最高負荷圧
力との差圧に応答して作動するブリードオフ弁であるこ
とを特徴とする油圧駆動システム。
【請求項４】請求項１記載の油圧駆動システムにおい
て、前記アンロード弁に、前記差圧が第３の設定値を越
えると前記小流量を流出するブリードオフ機能を付加
し、前記ブリードオフ手段を構成したことを特徴とする
油圧駆動システム。
【請求項５】前記アンロード弁が、前記ポンプ吐出量の
ほぼ全量を流すための比較的大きい開口面積を与える第
１の溝手段を設けた弁スプールを有する請求項４記載の
油圧駆動システムにおいて、前記アンロード弁の弁スプールに、前記第１の溝手段の
開口に先立って開口し、前記小流量を流出するための比
較的小さい開口面積を与える第２の溝手段をさらに設け
たことを特徴とする油圧駆動システム。
【請求項６】前記アンロード弁が、前記差圧が開弁方向
に作用する弁スプールと、前記差圧に対抗して弁スプー
ルを付勢する第１のばね手段とを有し、前記第１のばね
手段の初期荷重を、前記差圧が前記第２の設定値に達す
ると前記弁スプールの開弁方向の移動を許し、前記ポン
プ吐出量のほぼ全量を流出するように設定した請求項４
記載の油圧駆動システムにおいて、前記アンロード弁は、前記差圧に対抗して前記弁スプー
ルを付勢する第２のばね手段と、前記弁スプールが所定
のストローク移動する前は前記第１のばね手段と弁スプ
ールとを分離し、所定のストローク移動したときに該弁
スプールに接触して前記第１のばね手段の付勢力を弁ス
プールに伝えるストッパとを有し、前記第２のばね手段
の初期荷重を、前記差圧が前記第３の設定値を越えると
前記弁スプールの開弁方向の移動を許すように前記第１
のばね手段の初期荷重よりも小さく設定し、これにより
前記差圧が前記第２の設定値を越えるまでは前記ストッ
パにより前記所定のストロークの位置に保持され、前記
小流量を流出することを特徴とする油圧駆動システム。
【請求項７】請求項１記載の油圧駆動システムにおい
て、前記差圧の第３の設定値は前記第１の設定値よりも
大きいことを特徴とする油圧駆動システム。
【請求項８】請求項１記載の油圧駆動システムにおい
て、前記差圧の第３の設定値は前記第１の設定値よりも
小さいことを特徴とする油圧駆動システム。
【請求項９】請求項１記載の油圧駆動システムにおい
て、前記ブリードオフ手段が開弁し、前記小流量を流出
するときの開口面積は前記圧力上昇規制手段が前記ポン
プ吐出量のほぼ全量を流出するときの開口面積の約1/3
以下であることを特徴とする油圧駆動システム。