JPH10238506A - 油圧機械の油圧駆動装置及び方向切換弁装置 - Google Patents

油圧機械の油圧駆動装置及び方向切換弁装置

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JPH10238506A
JPH10238506A JP9044198A JP4419897A JPH10238506A JP H10238506 A JPH10238506 A JP H10238506A JP 9044198 A JP9044198 A JP 9044198A JP 4419897 A JP4419897 A JP 4419897A JP H10238506 A JPH10238506 A JP H10238506A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧駆動装置において、オープンセンタ型の方
向切換弁の機能を損なうことなく方向切換弁のスプール
の軸長を短縮し、加工精度の向上及びコンパクト化を図
れると共に、コントローラを用いずにオープンセンタ型
の方向切換弁と同等の機能を果たせす。 【解決手段】油圧ポンプ50に圧油供給路3を介して接
続され、アクチュエータ51に供給される圧油の流れを
制御するクローズドセンタ型の方向切換弁2を有する油
圧駆動装置において、圧油供給路3とタンク53とを接
続するアンロード回路10に方向切換弁2の操作量に応
じてアンロード回路を絞り遮断する絞り遮断手段11を
設け、この絞り遮断手段を、弁体12aの移動量に応じ
て開口面積を増減させるフィードバックスリット12b
を有するロジック弁12と、方向切換弁2の操作量に応
じてフィードバックスリット12bを通過するパイロッ
ト流量を制御するパイロット可変絞り13とで構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベルや油圧
クレーンなどの建設機械に備えられる油圧駆動装置及び
この油圧駆動装置に用いられる方向切換弁装置に係わ
り、特に、クローズドセンタ型の方向切換弁を備えかつ
油圧ポンプの圧油供給路をタンクに接続するアンロード
回路を備えた油圧駆動装置及び方向切換弁装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】油圧ショベルや油圧クレーンなどの油圧
機械の油圧駆動装置に用いられる方向切換弁にはオープ
ンセンタ型とクローズドセンタ型とがある。オープンセ
ンタ型の方向切換弁を備えた従来の方向切換弁装置の一
例を図10に示す。
【0003】図10において、ハウジング101には操
作レバー装置の操作量に応じて変位(ストローク)する
スプール102が挿入されており、このスプール102
の中央部の周囲には、油圧ポンプに接続するフィーダポ
ート103とタンクポート104とを接続するバイパス
ポート105が設けられている。スプール102が中立
位置にあるときにはバイパスポート105は全開し、油
圧ポンプからの圧油を全量タンクに流し、スプール10
2が図示左方又は右方に移動するに従ってバイパスポー
ト105の開口面積を減少させ、油圧ポンプからの圧油
の一部をメータイン絞り102a又は102b及び負荷
ポート109a又は109bを介してアクチュエータに
供給可能とし、スプール102のフルストローク位置で
はバイパスポート105は遮断され、油圧ポンプからの
圧油を全量アクチュエータに供給できるようにする。
【0004】なお、107a,107bはオーバロード
リリーフバルブ、108はロードチェックバルブであ
り、これらは通常方向切換弁装置の構成に必要な部品で
ある。また、図示しないメインリリーフバルブも装着さ
れている。
【0005】このオープンセンタ型の方向切換弁を用い
た弁装置では、操作レバー装置の操作量に応じた開度と
なるようバイパスポート105が絞られるので、アクチ
ュエータの起動時には油圧ポンプの吐出流量の一部をブ
リードしながらアクチュエータを駆動するいわゆるブリ
ード制御が可能であり、このブリード制御は油圧ポンプ
の吐出圧力を急激に変化させないので、アクチュエータ
にショックを与えない良好な操作フィーリングが得られ
る。
【0006】一方、クローズドセンタ型の方向切換弁は
スプールの中立位置でフィーダポートを全閉する弁であ
り、圧力補償弁と組み合わせて用いることにより、負荷
圧力が変動しても開口面積に応じた一定の流量の圧油を
アクチュエータに供給可能である。しかし、クローズド
センタ型の方向切換弁は常に開口面積に応じた流量をア
クチュエータに供給するため、油圧ポンプの吐出圧が急
変し易く、アクチュエータの動きが急峻となりがちであ
る。そこで、このクローズドセンタ型の方向切換弁を備
えた油圧回路でオープンセンタ型の方向切換弁のような
ブリード制御を可能とする油圧駆動装置が特開平7−6
3203号公報に提案されている。
【0007】特開平7−63203号公報に記載の油圧
駆動装置は、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って駆動される複数のアクチ
ュエータと、複数のアクチュエータに供給される圧油の
流れを制御するクローズドセンタ型の複数の方向切換弁
と、複数の方向切換弁を駆動操作する複数の操作レバー
装置と、油圧ポンプの圧油供給路に接続されたバイパス
ラインと、このバイパスラインに配置され、複数の方向
切換弁の中立時に油圧ポンプより吐出される圧油をタン
クに還流するブリード弁と、複数の操作レバー装置の操
作量に応じた開度となるようブリード弁を制御するコン
トローラとを備えている。
【0008】このように構成した油圧駆動装置では、操
作レバー装置の操作量に応じた開度となるようブリード
弁を制御することにより当該ブリード弁がセンターバイ
パス絞りと同様の機能を果たし、方向切換弁としてクロ
ーズドセンタ型の弁を用いながら、オープンセンタ型の
方向切換弁によるブリード制御と同等の操作感覚が得ら
れ、良好な操作性が得られる。
【0009】以上において、オープンセンタ型の方向切
換弁のバイパスポート105及び特開平7−63203
号公報に記載のバイパスラインは、いずれも油圧ポンプ
の圧油供給路をタンクに接続するものであるため、本願
明細書中では、これらを総称して「アンロード回路」と
いう。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。
【0011】まず、図10に示すオープンセンタ型の方
向切換弁を備えた弁装置では、アンロード回路105
が、スプール102の作動で遮断されるよう構成されて
いるため、スプール102に関しては、スプール全長が
長くなり、精度良く加工することが困難であり、ハウジ
ング101に関してはアンロード回路105を構成する
部分のハウジング長が長くなり、重量増加によりコスト
的に不利であったり、鋳物の製作が困難である。
【0012】一方、特開平7−63203号公報に記載
の油圧駆動装置では、方向切換弁自体はクローズドセン
タ型であるため、オープンセンタ型の方向切換弁のよう
な上述した問題はない。しかし、クローズドセンタ型の
方向切換弁を用いてオープンセンタ型の方向切換弁によ
るブリード制御と同等の機能を果たすため、アンロード
回路に設置したブリード弁を制御するためのコントロー
ラを必要とし、高価になる。
【0013】本発明の目的は、オープンセンタ型の方向
切換弁の機能を損なうことなく方向切換弁のスプールの
軸長を短縮し、加工精度の向上及びコンパクト化を図れ
ると共に、コントローラを用いずにオープンセンタ型の
方向切換弁と同等の機能を果たせる油圧駆動装置及び方
向切換弁装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するため、本発明によれば、油圧
ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によって
駆動されるアクチュエータと、前記油圧ポンプに圧油供
給路を介して接続され、前記アクチュエータに供給され
る圧油の流れを制御するクローズドセンタ型の方向切換
弁と、前記油圧ポンプの圧油供給路とタンクとを接続す
るアンロード回路と、このアンロード回路に設置され、
前記方向切換弁の操作量に応じてアンロード回路を絞り
遮断する絞り遮断手段とを備えた油圧駆動装置におい
て、前記絞り遮断手段が、弁体の移動量に応じて開口面
積を変化させるフィードバックスリットを有するロジッ
ク弁と、前記フィードバックスリットを通過するパイロ
ット流量を制御するパイロット可変絞りと、前記方向切
換弁の操作量に応じて前記パイロット可変絞りの開度を
変化させる操作連動手段とを備えるものとする。
【0015】以上のように構成した本発明においては、
方向切換弁が操作されると、方向切換弁の操作量に応じ
て操作連動手段によりパイロット可変絞りの開度が変化
し、ロジック弁のフィードバックスリットを通過するパ
イロット流量も変化する。このパイロット流量が減少し
た場合には、ロジック弁の開度も減少し、アンロード回
路を介してタンクに流出していた圧油は徐々に絞られ、
油圧ポンプの吐出圧力が上昇し、この吐出圧力がアクチ
ュエータの負荷圧力よりも高くなると、油圧ポンプから
吐出された圧油の一部をアンロード回路を介してタンク
に流出しつつ、残りが方向切換弁を介してアクチュエー
タに供給される。ロジック弁が全閉すると、油圧ポンプ
から吐出された圧油の全量がアクチュエータに供給され
る。
【0016】このように本発明では、クローズドセンタ
型の方向切換弁を用いて、オープンセンタ型の方向切換
弁によるブリード制御と同等の機能が果たされ、しかも
この機能がコントローラを用いずに達成される。
【0017】また、ロジック弁とパイロット可変絞りと
の組み合わせからなる絞り遮断手段を用いるので、複数
のアクチュエータを含む油圧回路でオープンセンタ型の
方向切換弁と同等の機能を果たす場合でも、パイロット
可変絞りを直列に接続することでコントローラを用いな
くても容易に対応できる。
【0018】また、オープンセンタ型の方向切換弁と同
等の機能を果たしつつも、方向切換弁自体はクローズド
センタ型であるため、バイパスポートが不要な分、方向
切換弁のスプール全長が短くなり、精度良く加工するこ
とができると共に、方向切換弁のハウジングもコンパク
ト化できる。
【0019】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記操作連動手段は、前記方向切換弁の操作量が増大す
るにしたがって前記パイロット可変絞りの開度を減少さ
せるものとする。
【0020】これにより、方向切換弁の操作量が増大す
るとパイロット可変絞りの開度が減少し、ロジック弁の
フィードバックスリットを通過するパイロット流量が減
少するよう制御される。
【0021】(3)上記(1)において、好ましくは、
操作信号としてパイロット圧力を出力し前記方向切換弁
を駆動するパイロット弁を更に備え、前記操作連動手段
は、前記方向切換弁と絞り遮断手段のパイロット可変絞
りを前記パイロット弁の同じパイロット圧により操作す
る手段である。
【0022】このように方向切換弁と遮断手段のパイロ
ット可変絞りを油圧パイロット方式トすることにより、
同じパイロット圧を用いて容易に方向切換弁とパイロッ
ト可変絞りの連動が可能となる。
【0023】(4)また、上記(1)において、好まし
くは、前記アクチュエータ、方向切換弁はそれぞれ複数
個あり、前記絞り遮断手段のパイロット可変絞りを前記
複数の方向切換弁に対応して複数個、直列に接続したも
のとする。
【0024】これにより方向切換弁とパイロット可変絞
りの組み合わせの各々について、上記(1)で述べたよ
うにオープンセンタ型の方向切換弁と同等の機能が得ら
れると共に、従来の多連のオープンセンタ型の方向切換
弁の機能を実現できる。
【0025】(5)更に、上記(1)において、好まし
くは、前記絞り遮断手段のパイロット可変絞りとタンク
との間にパイロット流量を検出する流量検出手段を配置
し、この流量検出手段で発生する信号を用いて前記油圧
ポンプの吐出流量を調整可能とする。
【0026】これにより従来のオープンセンタ型の方向
切換弁と同等の機能が得られると共に、流量検出手段の
通過流量が少ないパイロット流量であるため、流量検出
手段を小さくできると共に、流量検出手段の信頼性も向
上できる。
【0027】(6)また、上記(1)において、好まし
くは、前記絞り遮断手段のパイロット可変絞りと並列に
リリーフ弁を配置したものとする。
【0028】このように油圧ポンプの供給する大流量を
リリーフさせる従来の大型のリリーフ弁の代わりに、パ
イロット流量をリリーフさせるリリーフ弁を配置するこ
とにより、リリーフ弁を小型化でき、油圧駆動装置の構
成を更に単純化できる。
【0029】(7)また、上記目的を達成するために、
本発明は、バルブハウジングと、このハウジング内に摺
動可能に設けられ、油圧ポンプに接続するフィーダポー
トとアクチューエタに接続する負荷ポートとを連通する
メインスプールと、前記フィーダポートとタンクに接続
するタンクポートとを接続するアンロード回路と、この
アンロード回路に設置され、前記メインスプールの操作
量に応じてアンロード回路を絞り遮断する絞り遮断手段
とを備えた方向切換弁装置において、前記絞り遮断手段
が、弁体の移動量に応じて開口面積を変化させるフィー
ドバックスリットを有するロジック弁と、前記フィード
バックスリットを通過するパイロット流量を制御するパ
イロット可変絞りを有し、中立位置から変位するに従っ
て前記パイロット可変絞りの開度を減少させるサブスプ
ールと、前記メインスプールの操作量に応じて前記サブ
スプールを変位させる操作連動手段とを有するものとす
る。
【0030】以上のように構成した本発明においては、
メインスプールが操作されると、パイロット可変絞りの
開度が減少するよう操作連動手段によりサブスプールが
変位し、ロジック弁のフィードバックスリットを通過す
るパイロット流量が減少し、ロジック弁の開度も減少す
る。これにより、上記(1)で述べたように油圧ポンプ
から吐出された圧油の一部をアンロード回路を介してタ
ンクに流出しつつ、残りが方向切換弁を介してアクチュ
エータに供給され、コントローラを用いることなくオー
プンセンタ型の方向切換弁と同等の機能が得られる。
【0031】また、上記(1)で述べたように、複数の
アクチュエータを含む油圧回路への対応も容易であり、
加工精度の向上及びコンパクト化も図れる。
【0032】(8)上記(7)において、好ましくは、
前記操作連動手段は、前記メインスプールとサブスプー
ルのそれぞれの両端に設けられたパイロット圧力の受圧
室と、このメインスプールの受圧室とサブスプールの受
圧室とを連通する手段とを有している。
【0033】これにより同じパイロット圧を用いて容易
に方向切換弁とパイロット可変絞りの連動が可能とな
る。
【0034】(9)また、上記(7)において、好まし
くは、前記メインスプールとサブスプールが、前記バル
ブハウジング内に平行に配置されている。
【0035】これによりメインスプールとサブスプール
の両端がそれぞれ同じハウジング面に位置し、この同じ
ハウジング面に操作連動手段を設けることが可能とな
り、連動のための構成が容易となる。
【0036】(10)更に、上記(7)において、好ま
しくは、前記メインスプールとサブスプールの組み合わ
せが前記バルブハウジング内に複数組装備され、複数の
サブスプールを直列に接続したものとする。
【0037】これにより上記(3)で述べたように、メ
インスプールとサブスプールの組み合わせの各々につい
てオープンセンタ型の方向切換弁と同等の機能が得られ
ると共に、従来の多連のオープンセンタ型の方向切換弁
の機能を実現できる。
【0038】(11)また、上記(7)において、好ま
しくは、前記サブスプールとタンクポート間にパイロッ
ト流量を検出する流量検出手段を配置し、この流量検出
手段で発生する信号を用いて前記油圧ポンプの吐出流量
を調整可能とする。
【0039】これにより上記(4)で述べたように、流
量検出手段を小さくできかつ流量検出手段の信頼性も向
上できる。
【0040】(12)更に、上記(7)において、前記
サブスプールと並列にリリーフ弁を配置したものとす
る。
【0041】これにより上記(5)で述べたように、リ
リーフ弁を小型化でき、油圧駆動装置の構成を更に単純
化できる。
【0042】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。
【0043】まず、本発明の第1の実施形態を図1〜図
3により説明する。
【0044】図1において、本実施形態の油圧駆動装置
は、油圧ポンプ50と、この油圧ポンプ50から吐出さ
れた圧油により駆動される油圧アクチュエータ51と、
油圧ポンプ50からアクチュエータ51に供給される圧
油の流れを制御する方向切換弁装置52と、タンク53
とを有している。
【0045】方向切換弁装置52は、クローズドセンタ
型の方向切換弁を構成するメインスプール2と、油圧ポ
ンプに接続され圧油供給路を構成するフィーダポート3
及び入口ポート3aと、タンク53に接続されたタンク
ポート4と、アクチュエータに接続する負荷ポート5
a,5bと、負荷ポート5a,5bからフィーダポート
3への圧油の逆流を防止するロードチェック弁6と、負
荷ポート5a,5bにそれぞれ接続されたオーバロード
リリーフ弁7a,7bと、回路内の最大圧力を制限する
メインリリーフ弁8とを有している。なお、図示の都合
上、図1では、メインスプール2に係わるタンクポート
4、オーバロードリリーフ弁7a,7bに係わるタンク
ポート4は、メインリリーフ弁8の下流のタンクポート
4とは別に示し、これに伴ってタンクもメインリリーフ
弁8の下流のタンク53とは別に示しているが、実際に
はこれらはそれぞれ同一のものである。
【0046】メインスプール2は、その動作方向に応じ
て、フィーダポート3と負荷ポート5a又は5bとを連
通するとともに、負荷ポート5b又は5aとタンクポー
ト4とを連通する。また、メインスプール2にはメータ
イン及びメータアウトの可変絞り(後述)が設けられ、
メインスプール2の変位(ストローク)に応じてフィー
ダポート3から負荷ポート5a又は5bへの圧油の流量
及び負荷ポート5b又は5aからタンクポート4への圧
油の流量が制御される。
【0047】本実施形態では、メインスプール2を作動
させるためにパイロット弁54の出力であるパイロット
圧を用いており、パイロット弁54の操作レバー54a
が操作されると、メインスプール2の対応する端部にパ
イロット弁54の出力圧が印加され、メインスプール2
が切り換え操作される。
【0048】また、方向切換弁装置52は、フィーダポ
ート3をタンクポート4に接続するアンロード回路10
を有している。このアンロード回路10は、フィーダポ
ート3の一部である通路10aとタンクポート4につな
がる通路10bとからなり、通路10aと通路10bと
の間にメインスプール2の操作量(ストローク)に応じ
てアンロード回路10を絞り遮断する絞り遮断手段11
が設けられている。
【0049】本実施形態では、この絞り遮断手段11
は、ロジック弁12とサブスプール13とで構成されて
いる。
【0050】ロジック弁12はアンロード回路を開閉す
るするシート弁タイプの弁体12aを有し、弁体12a
には弁体12aの移動量に応じて開口面積を増減させる
フィードバックスリット12bが形成され、かつ弁体1
2aの出口(通路10b)とは反対側の端部は背圧室1
2cに面し、ロジック弁12の入口(通路10a)は弁
体12a内に形成した通路12d及び上記フィードバッ
クスリット12bを介して背圧室12cと連通してい
る。
【0051】サブスプール13はパイロット通路14の
通路部分14aと通路部分14bの間に配置され、パイ
ロット通路14の通路部分14aは背圧室12cに接続
され、パイロット通路14の通路部分14bはタンクポ
ート4に接続されている。また、サブスプール13の両
端には、メインスプール2と同じパイロット弁54の出
力圧(パイロット圧)が印加され、このパイロット圧に
よりメインスプール2の操作量に応じて切り換え操作さ
れ、サブスプール13に設けられたパイロット可変絞り
(後述)の開度(開口面積)を変化させる。すなわち、
サブスプール13が図示の中立位置にあるときにはパイ
ロット可変絞りは最大開度となり、サブスプール13が
図示の中立位置からいずれか一方に移動すると、その移
動量に応じてパイロット可変絞りの開度を減少させる。
【0052】このようなサブスプール13のパイロット
可変絞りの開度の変化により、ロジック弁12のフィー
ドバックスリット12bを通過するパイロット流量が変
化し、ロジック弁12のタンクポート4へ連通する開口
面積が制御される。パイロット流量は、ロジック弁12
のフィードバックスリット12bを通過後、背圧室12
c、パイロット通路14a、サブスプール13に設けら
れたパイロット可変絞りを介し、更にパイロット通路1
4bを介してタンクポート4へ流出する。パイロット可
変絞りの開度を絞り、パイロット流量の流出量を制限す
ると、ロジック弁12の背圧室12cの圧力が上昇し、
ロジック弁12の弁体12aが図示下方へ移動し、ロジ
ック弁12の開度(アンロード回路10の開口量)を制
限することとなり、サブスプール13のパイロット可変
絞りが閉塞状態となれば、ロジック弁12もほぼ閉塞さ
れ、アンロード回路10も閉塞される。
【0053】なお、このロジック弁12及びサブスプー
ル13の作動に関しては、特開平6−193604号公
報にて公知である。
【0054】方向切換弁装置52の構造の一例を図2及
び図3に示す。
【0055】図2は方向切換弁装置52をメインスプー
ル2とサブスプール13の軸心を通る平面で切った断面
であり、ハウジング1内にはメインスプール2とサブス
プール13が摺動自在に装着されている。また、ハウジ
ング1には、油圧ポンプ50(図1参照)に接続するフ
ィーダポート3と、アクチュエータ51(図1参照)に
接続する負荷ポート5a,5bと、メインスプール2の
作動によって負荷ポート5a,5bからの戻り油が排出
されるタンクポート4a,4bとが形成されると共に、
フィーダポート3と入口ポート3aとの間にはロードチ
ェック弁6が配置され、負荷ポート5a,5bにはオー
バロードリリーフ弁7a,7bが配置されている。フィ
ーダポート3は紙面直交方向に伸びている。
【0056】メインスプール2にはメータインの可変絞
り(ノッチ)2a−1,2a−2とメータアウトの可変
絞り(ノッチ)2b−1,2b−2とが形成され、メイ
ンスプール2が図示右方に移動すると、フィーダポート
3の圧油がロードチェック弁6を押し上げて入口ポート
3aに流入し、ここからメータイン可変絞り2a−1を
介して負荷ポート5aに流入し、更にアクチュエータ5
1(図1参照)に供給される。アクチュエータ51から
の戻り油は、負荷ポート5bからメータアウト可変絞り
2b−1を介してタンクポート4bに流入し、ここから
タンク53(図1参照)に戻される。メインスプール2
が図示左方に移動した場合も同様である。ただし、入口
ポート3aからの圧油はメータイン可変絞り2a−2を
介してアクチュエータ51(図1参照)に供給され、ア
クチュエータ51からの戻り油はメータアウト可変絞り
2b−2及びタンクポート4aを介してタンク53(図
1参照)に戻される。
【0057】サブスプール13には、その中央部にパイ
ロット可変絞り(ノッチ)13a,13bが形成され、
可変絞り13aは紙面直交方向に伸びるパイロット通路
14a−2の一端に臨み、可変絞り13bはサブスプー
ル13の外周に沿って形成されたパイロット通路14b
−1の一端に臨み、パイロット通路14b−1の他端は
パイロット通路14b−2を介してタンクポート4bに
接続されている。
【0058】また、メインスプール2とサブスプール1
3は平行に装着されており、パイロット弁54(図1参
照)の出力圧がパイロットキャップ20a,20b内の
メイン受圧室21a,21bに導かれ、メインスプール
2に印加されると共に、パイロットキャップ20a,2
0b内に設けた通路22a,22bを介してサブ受圧室
23a,23bにも導かれ、サブスプール13にも印加
される。
【0059】図3はロジック弁12を通る断面図であ
り、フィーダポート3の一部が通路10aとして絞り遮
断手段11のロジック弁12の入口まで伸び、この通路
10aとタンクポート4cにつながる通路106との間
にロジック弁12の弁体12aが位置している。この弁
体10aはフィードバックスリット12bと通路12d
を有し、弁体12aの通路10bと反対側の端部は背圧
室12cに面し、この背圧室12cはパイロット通路1
4a−1を介して上述したパイロット通路14a−2に
接続されている。
【0060】パイロット通路14a−1,14a−2は
図1に示したパイロット通路14の通路部分14aに相
当し、パイロット通路14b−1,14b−2は図1に
示したパイロット通路14の通路部分14bに相当す
る。また、タンクポート4a、4b,4cは図1に示し
たタンクポート4に接続されている。
【0061】上述したように、図2に示すサブスプール
13のパイロット可変絞り13a,13bの開度が変化
すると、図3に示すロジック弁12のフィードバックス
リット12bを通過するパイロット流量が変化し、ロジ
ック弁12の弁体10aの図示上下方向の位置が変化
し、ロジック弁12の開度、すなわちアンロード回路1
0の開口量が制御される。
【0062】パイロット流量は、図3のロジック弁12
のフィードバックスリット12bを通過後、背圧室12
c、パイロット通路14a−1,14a−2(14
a)、サブスプール13に設けられたパイロット可変絞
り13a又は13bを介し、更にパイロット通路14b
−1,14b−2(14b)を介してタンクポート4b
へ流出する。
【0063】サブスプール13が作動し、パイロット可
変絞り13a又は13bの開度が減少すると、パイロッ
ト流量が制限され、ロジック弁12の背圧室12cの圧
力が上昇し、ロジック弁12の弁体12aが図示下方へ
移動し、アンロード回路10の開口量を制限することと
なり、サブスプール13のパイロット可変絞り13a又
は13bが閉塞状態となれば、アンロード回路10もほ
ぼ閉塞される。
【0064】また、図3において、フィーダポート3と
タンクポート4cの間にはリリーフ弁8が配置されてい
る。
【0065】以上のように構成した本実施形態において
は、パイロット弁54の操作レバー54aの非操作時に
は、方向切換弁のメインスプール2のメータインの可変
絞り2a−1及び2a−2は閉じており、サブスプール
13のパイロット可変絞り13a及び13bは最大開度
に開いており、ロジック弁12の弁体12aも最大開度
の位置にあり、油圧ポンプ50から吐出された圧油は全
量がロジック弁12を介してタンクポート4を経てタン
ク53へと流れている。
【0066】この状態からオペレータがパイロット弁5
4の操作レバー54aを操作すると、その操作方向と操
作量に応じて対応するパイロット圧が方向切換弁のメイ
ンスプール2に印加され、これと同時に同じパイロット
圧が絞り遮断手段11のサブスプール13にも印加さ
れ、メインスプール2のメータインの可変絞り2a−1
又は2a−2は開き、サブスプール13のパイロット可
変絞り13a又は13bの開度は減少し、それぞれ同じ
パイロット圧に応じた開度となるよう切り換え操作され
る。このため、ロジック弁12の開度も減少し、油圧ポ
ンプ50からタンク63に流出していた圧油はパイロッ
ト弁54の出力圧の上昇と共に徐々に絞られ、油圧ポン
プ50の吐出圧力が上昇し、この吐出圧力がアクチュエ
ータ51の負荷圧力よりも高くなると、油圧ポンプ50
から吐出された圧油の一部がメインスプール2のメータ
インの可変絞り2a−1又は2a−2を介してアクチュ
エータ51に供給され、ロジック弁12の開度が小さく
なるに従ってアクチュエータ51への供給流量は増大
し、サブスプール13のパイロット可変絞り13a又は
13bが全閉し、ロジック弁12も全閉すると、油圧ポ
ンプ50から吐出された圧油は全量がアクチュエータ5
1に供給される。
【0067】従って、本実施形態によれば、クローズド
センタ型の方向切換弁(メインスプール2)を用いて、
オープンセンタ型の方向切換弁と同等の機能が達成さ
れ、良好な操作性が得られると共に、この機能をコント
ローラを用いずに実現できる。
【0068】また、ロジック弁12とサブスプール11
との組み合わせからなる遮断手段11でアンロード回路
10のブリード弁を構成したので、複数のアクチュエー
タを含む油圧回路でオープンセンタ型の方向切換弁と同
等の機能を果たす場合でも、後述する実施形態から明ら
かなように、サブスプール11を直列に接続することで
コントローラを用いなくても容易に対応できる。
【0069】また、従来のオープンセンタ型の方向切換
弁と同等の機能を果たしつつ、方向切換弁自体はクロー
ズドセンタ型なので、オープンセンタ型の方向切換弁の
問題点(メインスプールに関しては、メインスプール全
長が長くなり、精度良く加工することが困難であり、ハ
ウジング1に関してはアンロード回路を構成する部分の
ハウジング長が長くなり、重量増加によりコスト的に不
利であったり、鋳物の製作が困難である等の問題点)を
改善し、加工精度の向上及びコンパクト化が図れ、更に
上記コントローラの不使用と相俟って方向切換弁装置の
製造コストを低減できる。
【0070】更に、メインスプール2の全長Lに対する
外径Dの比L/Dを小さく設計できるため、ハウジング
加工時の穴の曲がり及びスプール自体の曲がりの影響が
小さくなる。この結果、設計的にクリアランスを従来よ
り小さく設計できるため、スプールタイプの方向切換弁
での技術的問題点であった油密性能を大幅に改善でき
る。更に、ハウジングの大きさが小さく設計でき、熱伝
播が迅速に行われるため、熱的なアンバランスによるヒ
ートショックによるスプール固着のトラブルも解消され
る。
【0071】また、本実施形態では方向切換弁は油圧パ
イロット方式であり、同じパイロット圧を用いることに
より容易にメインスプール2とサブスプール13の連動
が可能となる。
【0072】特に、メインスプール2とサブスプール1
3は平行に配置されているので、メインスプール2とサ
ブスプール13の両端がそれぞれ同じハウジング面に位
置し、このハウジング面に共通のパイロトキャップ20
を配置でき、連動のための構成がより容易となる。
【0073】本発明の第2の実施形態を図4により説明
する。本実施形態はメインスプールとサブスプールを機
械的に連動させたものである。図中、図1に示すものと
同等の部材には同じ符号を付している。
【0074】図において、52Aは本実施形態の油圧駆
動装置に用いる方向切換弁装置であり、この方向切換弁
装置52Aは、図1に示すパイロット弁54に代え、機
械的な操作レバー装置54Aを有している。操作レバー
装置54Aは、メインスプール2に機械的に連結された
操作レバー54bと、この操作レバー54bの動きをサ
ブスプール13にも伝える操作連動機構54cを有し、
操作レバー54bを操作すると、その操作方向と操作量
に応じてメインスプール2を機械的に切り換え操作する
と共に、その動きがサブスプール13にも伝えられ、メ
インスプール2の操作量に応じてサブスプール2も機械
的に切り換え操作する構成となっている。
【0075】本実施形態によっても、第1の実施形態と
同様の効果が得られる。
【0076】本発明の第3の実施形態を図5〜図7によ
り説明する。本実施形態は、複数のメインスプールとサ
ブスプールの組み合わせで、従来の多連の方向切換弁の
機能を実現するものである。図中、図1、図2に示すも
のと同等の部材には同じ符号を付している。
【0077】図5において、本実施形態の油圧駆動装置
は、油圧ポンプ50から吐出される圧油によって駆動さ
れる油圧アクチュエータとして、アクチュエータ51に
加えもう1つのアクチュエータ51−2を有し、方向切
換弁装置52Bもこれに対応して下記のように構成され
ている。
【0078】方向切換弁装置52Bの油圧ポンプ50に
接続するフィーダポート3にはメインスプール2とメイ
ンスプール2−2が並列に接続してあると共に、絞り遮
断手段11Bのパイロット通路14B上に、メインスプ
ール2に連動して作動するサブスプール13とメインス
プール2−2に連動して作動するサブスプール13−2
とを直列に接続してある。また、メインスプール2−2
に関し、入口ポート3a−2、負荷ポート5a−2,5
b−2、ロードチェック弁6−2、オーバロードリリー
フ弁7a−2,7b−2が設けられている。
【0079】ここで、サブスプール13はパイロット通
路14Bの通路部分14aと14cの間に配置され、サ
ブスプール13−2はパイロット通路14Bの通路部分
14cと通路部分14bの間に配置されている。また、
サブスプール13−2の両端には、メインスプール2−
2と同じパイロット弁54−2の出力圧(パイロット
圧)が印加され、このパイロット圧によりメインスプー
ル2−2の操作量に応じて切り換え操作され、サブスプ
ール13−2に設けられたパイロット可変絞り(後述)
の開度(開口面積)を変化させる。すなわち、サブスプ
ール13−2が図示の中立位置にあるときにはパイロッ
ト可変絞りは最大開度となり、サブスプール13−2が
図示の中立位置からいずれか一方に移動すると、その移
動量に応じてパイロット可変絞りの開度を減少させる。
【0080】以上のように構成すれば、パイロット弁5
4,54−2のいずれかの操作レバー54a又は54a
−2が操作され、メインスプール2,2−2のいずれか
が作動すると、これに応じてサブスプール13,13−
2の対応するものが作動し、パイロット流量が制限さ
れ、ロジック弁12の背圧室12cの圧力が上昇し、ロ
ジック弁12の弁体12aが図示下方へ移動し、ロジッ
ク弁12の開度(アンロード回路10の開口量)を制限
することとなり、サブスプール13又は13−2のパイ
ロット可変絞りが閉塞状態となれば、ロジック弁12も
ほぼ閉塞され、アンロード回路10も閉塞される。
【0081】また、パイロット弁54,54−2の両方
の操作レバー54a,54a−2がハーフ操作され、メ
インスプール2,2−2が作動すると、これに応じてサ
ブスプール13,13−2も作動する。このとき、操作
レバー54a,54a−2がハーフ操作であるので、サ
ブスプール13,13−2もハーフ操作となり、その操
作量に対応したパイロット可変絞りの開度でパイロット
流量が制限され、ロジック弁12の開度(アンロード回
路10の開口量)を制限する。この動作は、複数のオー
プンセンタ型の方向切換弁のバイパスポートを直列に接
続したもので方向切換弁をハーフ操作した場合のバイパ
スポートの動作と等価であり、アクチュエータ51,5
1−2の両方を駆動する複合操作でも、クローズドセン
タ型の方向切換弁(メインスプール2)を用いて、オー
プンセンタ型の方向切換弁によるブリード制御と同等の
制御を行うことができる。
【0082】方向切換弁装置52Bの構造の一例を、第
1の実施形態に関する図2及び図3と図6及び図7を用
いて説明する。
【0083】まず、方向切換弁装置52Bのメインスプ
ール2及びサブスプール13に関する部分の構造は、第
1の実施形態で図2を用いて説明したのと実質的に同じ
である。ただし、図2中、パイロット通路14a−2は
後述するパイロット通路14a−3に置き換えられる。
【0084】また、方向切換弁装置52Bの絞り遮断手
段11Bのロジック弁12に関する部分の構造は、第1
の実施形態で図3を用いて説明したのと同じである。
【0085】方向切換弁装置52Bのメインスプール2
−2及びサブスプール13−3に関する部分の構造を図
6に示す。
【0086】図6は方向切換弁装置52Bをメインスプ
ール2−2とサブスプール13−2の軸心を通る平面で
切った断面であり、ハウジング1内にはメインスプール
2−2とサブスプール13−2が摺動自在に装着されて
いる。また、アクチュエータ51−2(図5参照)に接
続する負荷ポート5a−2,5b−2と、メインスプー
ル2−2の作動によって負荷ポート5a−2,5b−2
からの戻り油が排出されるタンクポート4a−2,4b
−2とが形成されると共に、フィーダポート3と入口ポ
ート3a−2の間にはロードチェック弁6−2が配置さ
れ、負荷ポート5a−2,5b−2にはオーバロードリ
リーフ弁7a−2,7b−2が配置されている。フィー
ダポート3は紙面直交方向に伸び、図2に示すフィーダ
ポート3とつながっている。
【0087】メインスプール2−2の構造は、第1の実
施形態の図2に示すメインスプール2の構造と実質的に
同じである。
【0088】サブスプール13−2には、その中央部に
パイロット可変絞り(ノッチ)13a−2,13b−2
が形成され、可変絞り13a−2は紙面直交方向に伸び
るパイロット通路14a−2の一端に臨み、可変絞り1
3b−2はパイロット通路14a−3の一端に臨んでい
る。
【0089】また、メインスプール2−2とサブスプー
ル13−2は平行に装着されており、パイロット弁54
−2(図5参照)の出力圧がパイロットキャップ20a
−2,20b−2内のメイン受圧室21a−2,21b
−2に導かれ、メインスプール2−2に印加されると共
に、パイロットキャップ20a−2,20b−2内に設
けた通路22a−2,22b−2を介してサブ受圧室2
3a−2,23b−2にも導かれ、サブスプール13−
2にも印加される。
【0090】図7はパイロット通路14a−2,14a
−3,14b−1の関係を示す図であり、パイロット通
路14a−2は図3に示すパイロット通路14a−1を
介してロジック弁12の背圧室12cに接続されてお
り、パイロット通路14a−3はサブスプール13−2
の可変絞り13b−2とサブスプール13の可変絞り1
3aとをつなげている。パイロット通路14a−1,1
4a−2は図5に示したパイロット通路14の通路部分
14aに相当し、パイロット通路14a−3は図5に示
したパイロット通路14の通路部分14cに相当し、パ
イロット通路14b−1,14b−2は図5に示したパ
イロット通路14の通路部分14bに相当する。また、
タンクポート4a,4b,4c,4a−2,4b−2は
図1に示したタンクポート4に接続されている。
【0091】上述したように、図2に示すサブスプール
13又は図6に示すサブスプール13−2のいずれかが
作動すると、図3に示すロジック弁12のフィードバッ
クスリット12bを通過するパイロット流量が変化し、
ロジック弁12の弁体10aの図示上下方向の位置が変
化し、ロジック弁12の開度、すなわちアンロード回路
10の開口量が制御される。
【0092】パイロット流量は、図3のロジック弁12
のフィードバックスリット12bを通過後、背圧室12
c、パイロット通路14a−1,14a−2(14
a)、サブスプール13−2に設けられたパイロット可
変絞り13a−2又は13b−2を介し、パイロット通
路14a−3(14c)、サブスプール13に設けられ
たパイロット可変絞り13a又は13bを介し、更にパ
イロット通路14b−1,14b−2(14b)を介し
てタンクポート4bへ流出する。
【0093】サブスプール13又は13−1が作動し、
パイロット可変絞り13a又は13b若しくは13a−
2,13b−2の開度が減少すると、パイロット流量が
制限され、ロジック弁12の背圧室12cの圧力が上昇
し、ロジック弁12の弁体12aが図示下方へ移動し、
アンロード回路10の開口量を制限することとなり、サ
ブスプール13又は13−2の可変絞りが閉塞状態とな
れば、アンロード回路10もほぼ閉塞される。
【0094】以上のように、本実施形態によれば、複数
のメインスプールとサブスプールの組み合わせの各々に
ついて、第1の実施形態で説明したオープンセンタ型の
方向切換弁と同等の機能が得られ、第1の実施形態と同
様の効果が得られると共に、複数のメインスプールとサ
ブスプールの組み合わせで、従来の多連のオープンセン
タ型の方向切換弁の機能を実現することができる。
【0095】また、従来のオープンセンタ型の方向切換
弁に対するアンロード回路分の重量低減が、連数に比例
して得られるため、このように多連弁として構成した場
合により顕著な原価低減が可能となる。
【0096】なお、この実施形態では、2連の方向切換
弁の例を示したが、更に図2で示したメインスプールを
サブスプールの組み合わせを追加すれば、任意の連数の
方向切換弁を構成可能である。
【0097】本発明の第4の実施形態を図8を用いて説
明する。図中、図1、図5に示すものと同等の部材には
同じ符号を付している。
【0098】従来のオープンセンタ型の方向切換弁と油
圧ポンプの流量制御の組み合わせでは、油圧ポンプから
吐出された圧油が全量通過するアンロード回路にリリー
フ機能付きの絞り等を流量検出手段として設けており、
この流量検出手段からの信号で油圧ポンプの容量を制御
する方式が一般的である。
【0099】しかし、この方式だと、油圧ポンプの吐出
流量が全量流量検出手段(絞り)を通過する場合があ
り、このため流量検出手段自体が大きくなり、また信頼
性に乏しくなるという問題があった。
【0100】本実施形態は、このような問題も合わせて
解決するものであり、図8に示す方向切換弁装置52C
に含まれる絞り遮断手段11Cは、下流のサブスプール
13とタンクポート4間のパイロット通路14bに、パ
イロット通路14Bを流れるパイロット流量を検出する
流量検出手段、例えば絞り30を有し、この絞り30で
発生する圧力信号を信号ライン31を介して油圧ポンプ
50のレギュレータ50aに導き、油圧ポンプ50の吐
出流量を調整可能としている。
【0101】このように構成した本実施形態では、従来
のオープンセンタ型の方向切換弁と同等の機能を得るこ
とができるとともに、流量検出手段である絞り30の通
過流量が少ないパイロット流量であるため、従来絞りと
並列に設けていたリリーフ弁を省略でき、流量検出手段
を小さくできると共に、流量検出手段の信頼性も向上で
きる。
【0102】本発明の第5の実施形態を図9を用いて説
明する。図中、図1、図5に示すものと同等の部材には
同じ符号を付している。
【0103】図9において、本実施形態の方向切換弁装
置52Dに含まれる絞り遮断手段1Dは、サブスプール
13−2と並列に接続されたリリーフ弁40を有し、こ
のリリーフ弁40の設定圧力以上にパイロット通路14
Bの通路部分14aの圧力が上昇すると、パイロット流
量の一部あるいは全部をタンクポート4を介してタンク
53に排出するように構成している。
【0104】このように構成した本実施形態では、フィ
ーダポート3に関連して圧力が上昇するパイロット通路
14aの圧力が設定値以上に上昇すれば、ロジッック弁
12の背圧室12cの圧力が低下し、フィーダポート3
とタンクポート4とを遮断していたロジック弁12の弁
体12aが図示上方に移動し、フィーダポート3の最大
圧力の上限を設定可能にできる。
【0105】このように油圧ポンプ50の供給する大流
量をリリーフさせる従来の大型のリリーフ弁の代わり
に、パイロット通路14aにリリーフ弁40を設けパイ
ロット流量をリリーフさせてることで、従来のリリーフ
弁と同等の機能を得ることができ、油圧駆動装置及び方
向切換弁装置の構成を更に単純化できる。
【0106】
【発明の効果】本発明によれば、オープンセンタ型の方
向切換弁の機能を損なうことなく方向切換弁のスプール
の軸長を短縮し、加工精度の向上及びコンパクト化を図
れると共に、コントローラを用いずにオープンセンタ型
の方向切換弁と同等の機能を果たすことができ、方向切
換弁装置の製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による油圧駆動装置及
び方向切換弁装置の油圧回路図である。
【図2】図1に示す方向切換弁装置をメインスプール及
びサブスプールを含む平面で切った断面図である。
【図3】図1に示す方向切換弁装置をロジック弁の弁体
を含む平面で切った断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態による油圧駆動装置及
び方向切換弁装置の油圧回路図である。
【図5】本発明の第3の実施形態による油圧駆動装置及
び方向切換弁装置の油圧回路図である。
【図6】図5に示す方向切換弁装置を一方のメインスプ
ール及びサブスプールを含む平面で切った断面図であ
る。
【図7】パイロット通路のつながりを示す断面図であ
る。
【図8】本発明の第4の実施形態による油圧駆動装置及
び方向切換弁装置の油圧回路図である。
【図9】本発明の第5の実施形態による油圧駆動装置及
び方向切換弁装置の油圧回路図である。
【図10】従来のオープンセンタ型の方向切換弁を備え
た弁装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 バルブハウジング 2 メインスプール 3 フィーダポート(圧油供給路) 4,4a〜4c タンクポート 5a,5b 負荷ポート 6 ロードチェック弁 7a,7b オーバーロードリリーフ弁 8 メインリリーフ弁 10 アンロード回路 11 絞り遮断手段 12 ロジック弁 12a 弁体 12b フィードバックスリット 12c 背圧室 12d 通路 13 サブスプール 13a,13b パイロット可変絞り 14 パイロット通路 20a,20b パイロットキャップ 21a,21b メイン受圧室 22a,22b 通路 23a,23b サブ受圧室 30 絞り(流量検出手段) 40 リリーフ弁 50 油圧ポンプ 51 アクチュエータ 52 方向切換弁装置 53 タンク 54 パイロット弁

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出さ
    れる圧油によって駆動されるアクチュエータと、前記油
    圧ポンプに圧油供給路を介して接続され、前記アクチュ
    エータに供給される圧油の流れを制御するクローズドセ
    ンタ型の方向切換弁と、前記油圧ポンプの圧油供給路と
    タンクとを接続するアンロード回路と、このアンロード
    回路に設置され、前記方向切換弁の操作量に応じてアン
    ロード回路を絞り遮断する絞り遮断手段とを備えた油圧
    駆動装置において、 前記絞り遮断手段が、弁体の移動量に応じて開口面積を
    変化させるフィードバックスリットを有するロジック弁
    と、前記フィードバックスリットを通過するパイロット
    流量を制御するパイロット可変絞りと、前記方向切換弁
    の操作量に応じて前記パイロット可変絞りの開度を変化
    させる操作連動手段とを備えることを特徴とする油圧駆
    動装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の油圧駆動装置において、前
    記操作連動手段は、前記方向切換弁の操作量が増大する
    にしたがって前記パイロット可変絞りの開度を減少させ
    ることを特徴とする油圧駆動装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の油圧駆動装置において、操
    作信号としてパイロット圧力を出力し前記方向切換弁を
    駆動するパイロット弁を更に備え、前記操作連動手段
    は、前記方向切換弁と絞り遮断手段のパイロット可変絞
    りを前記パイロット弁の同じパイロット圧により操作す
    る手段であることを特徴とする油圧駆動装置
  4. 【請求項4】請求項1記載の油圧駆動装置において、前
    記アクチュエータ、方向切換弁はそれぞれ複数個あり、
    前記絞り遮断手段のパイロット可変絞りを前記複数の方
    向切換弁に対応して複数個、直列に接続したことを特徴
    とする油圧駆動装置。
  5. 【請求項5】請求項1記載の油圧駆動装置において、前
    記絞り遮断手段のパイロット可変絞りとタンクとの間に
    パイロット流量を検出する流量検出手段を配置し、この
    流量検出手段で発生する信号を用いて前記油圧ポンプの
    吐出流量を調整可能とすることを特徴とする油圧駆動装
    置。
  6. 【請求項6】請求項1記載の油圧駆動装置において、前
    記絞り遮断手段のパイロット可変絞りと並列にリリーフ
    弁を配置したことを特徴とする油圧駆動装置。
  7. 【請求項7】バルブハウジングと、このハウジング内に
    摺動可能に設けられ、油圧ポンプに接続するフィーダポ
    ートとアクチューエタに接続する負荷ポートとを連通す
    るメインスプールと、前記フィーダポートとタンクに接
    続するタンクポートとを接続するアンロード回路と、こ
    のアンロード回路に設置され、前記メインスプールの操
    作量に応じてアンロード回路を絞り遮断する絞り遮断手
    段とを備えた方向切換弁装置において、 前記絞り遮断手段が、弁体の移動量に応じて開口面積を
    変化させるフィードバックスリットを有するロジック弁
    と、前記フィードバックスリットを通過するパイロット
    流量を制御するパイロット可変絞りを有し、中立位置か
    ら変位するに従って前記パイロット可変絞りの開度を減
    少させるサブスプールと、前記メインスプールの操作量
    に応じて前記サブスプールを変位させる操作連動手段と
    を有することを特徴とする方向切換弁装置。
  8. 【請求項8】請求項7記載の方向切換弁装置において、
    前記操作連動手段は、前記メインスプールとサブスプー
    ルのそれぞれの両端に設けられたパイロット圧力の受圧
    室と、このメインスプールの受圧室とサブスプールの受
    圧室とを連通する手段とを有することを特徴とする方向
    切換弁装置。
  9. 【請求項9】請求項7記載の方向切換弁装置において、
    前記メインスプールとサブスプールが、前記バルブハウ
    ジング内に平行に配置されていることを特徴とする方向
    切換弁装置。
  10. 【請求項10】請求項7記載の方向切換弁装置におい
    て、前記メインスプールとサブスプールの組み合わせが
    前記バルブハウジング内に複数組装備され、複数のサブ
    スプールを直列に接続したことを特徴とする方向切換弁
    装置。
  11. 【請求項11】請求項7記載の方向切換弁装置におい
    て、前記サブスプールとタンクポート間にパイロット流
    量を検出する流量検出手段を配置し、この流量検出手段
    で発生する信号を用いて前記油圧ポンプの吐出流量を調
    整可能としたことを特徴とする方向切換弁装置。
  12. 【請求項12】請求項7記載の方向切換弁装置におい
    て、前記サブスプールと並列にリリーフ弁を配置したこ
    とを特徴とする方向切換弁装置。
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