JPS6255025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は可変容量形油圧ポンプにより油圧モ
ータたとえば油圧シヨベル、油圧クレーンの旋回
油圧モータ等を駆動する油圧閉回路に関するもの
である。

第１図は従来の油圧モータ駆動油圧閉回路を示
す図である。図において１は両傾転可変容量形油
圧ポンプ、２は油圧ポンプ１により駆動される固
定容量形油圧モータ、３は油圧モータ２により駆
動される負荷、４ａ，４ｂは油圧ポンプ１と油圧
モータ２とを接続する管路、５は油圧源、６ａ，
６ｂは油圧源５と管路４ａ，４ｂとを接続する管
路に設けられた逆止弁、７は管路４ａ，４ｂ間に
設けられたフラツシング弁、８ａ，８ｂは管路４
ａ，４ｂ間に設けられた圧力設定弁である。

この油圧閉回路においては、操作レバーなどの
操作装置（図示せず）を操作することにより、油
圧ポンプ１の傾転量を零から所定値にすると、た
とえば管路４ａに圧油が吐出され、油圧モータ２
が回転を始め、負荷３が駆動される。このとき、
油圧ポンプ１の吐出量が油圧モータ２の回転速度
に見合つた流量よりも多いと、管路４ａの圧力が
上昇し、管路４ａの圧力が圧力設定弁８ａの設定
圧力に達すると、管路４ａの圧油が圧力設定弁８
ａを通つて管路４ｂへ流出するから、管路４ａの
最高圧力は圧力設定弁８ａの設定圧力となる。こ
のため、油圧モータ２の加速時の回転加速度は、
操作装置の操作量にかかわらず、圧力設定弁８
ａ，８ｂの設定圧力および油圧モータ２の容量で
定まる一定値となる。また、油圧モータ２が回転
しているときに、操作装置を操作することによ
り、油圧ポンプ１の吐出量を減少させると、油圧
モータ２が負荷３の慣性により回転されるため、
油圧モータ２から吐出される油量が油圧ポンプ１
の吐出量（吸入量）より多くなり、管路４ｂの圧
力が上昇し、管路４ｂの圧力が圧力設定弁８ｂの
設定圧力に達すると、管路４ｂの圧油が圧力設定
弁８ｂを通つて管路４ａへ流出するから、管路４
ｂの最高圧力は圧力設定弁の設定圧力となる。こ
のため、油圧モータ２の減速時の回転加速度は、
操作装置の操作量にかかわらず、圧力設定弁８
ｂ，８ａの設定圧力および油圧モータ２の容量で
定まる一定値となる。このように、操作装置の操
作量にかかわらず、油圧モータ２の回転加速度が
一定値であるから、微妙な加減速の制御が困難で
あり、また加速時に油圧ポンプ１の圧油が圧力設
定弁８ａ，８ｂを通過するから、エネルギー損失
が大きい。

この発明は上述の問題点を解決するためになさ
れたもので、油圧モータの回転加速度を操作装置
の操作量に応じた値とすることができ、かつエネ
ルギー損失が小さい油圧モータ駆動油圧閉回路を
提供することを目的とする。

この目的を達成するため、この発明においては
油圧ポンプの傾転量を制御するためのシリンダ
と、そのシリンダと操作装置との間に設けられた
第１のサーボ弁と、パイロツトポートの圧力が上
記操作装置で設定された圧力以上になつたとき上
記シリンダへの圧油を遮断する第２のサーボ弁
と、上記操作装置が作動位置となつたとき上記第
２のサーボ弁のパイロツトポートに上記油圧ポン
プの圧油が吐出された管路の圧力を供給する切換
弁とを設ける。

第２図はこの発明に係る油圧モータ駆動油圧閉
回路を示す図である。図において９は油圧ポンプ
１の傾転量を制御するシリンダ、１０はシリンダ
９のピストン、１１ａ，１１ｂはシリンダ９のス
プリング、１２は操作装置である操作レバーで、
図面の都合上同一の操作レバー１２を４つに示し
てある。１３は操作レバー１２とシリンダ９との
間に設けられたサーボ弁、１４はサーボ弁１３の
スリーブで、スリーブ１４は操作レバー１２の操
作量に応じて変位する。１５はサーボ弁１３のス
プールで、スプール１５はピストン１０と連動し
て変位する。１６は油圧源、１７は油圧源１６と
ホーボ弁１３との間に設けられたサーボ弁、１８
はサーボ弁１７のスリーブ、１９はスリーブ１８
の一端に設けられたスプリング、２０はスリーブ
１８の他端に取付けられたコ形部材、２１は操作
レバー１２によつて回動されるリンクで、コ形部
材２０はスプリング１９によつてリンク２１に押
付けられているから、スリーブ１８は操作レバー
１２の操作量の絶対値に応じた値だけ変位する。
２２はサーボ弁１７のスプール、２３はスプール
２２の一端に設けられたスプリング、２４は操作
レバー１２により操作される切換弁で、切換弁２
４がＮ位置のときにはサーボ弁１７のパイロツト
ポートをタンクに連通し、切換弁２４がＡ，Ｂ位
置のときにはサーボ弁１７のパイロツトポートを
管路４ａ，４ｂに連通する。２５は操作レバー１
２により移動されるカム、２６ａ，２６ｂはカム
２５の位置により設定圧力が変化する圧力設定弁
で、圧力設定弁２６ａ，２６ｂの設定圧力が変化
すると、圧力設定弁８ａ，８ｂの設定圧力が変化
する。

この油圧閉回路においては、操作レバー１２が
図のように中立位置にあるときには、シリンダ９
のピストン１０が中立位置にあり、油圧ポンプ１
の傾転量は零であるから、油圧ポンプ１は圧油を
吐出せず、油圧モータ２が停止している。この状
態で、操作レバー１２をたとえば右方向に傾す
と、スリーブ１４が右方に移動するから、サーボ
弁１３がＢ位置となり、スリーブ１８が左方に移
動するから、サーボ弁１７はＡ位置になり、また
切換弁２４がＡ位置となり、さらにカム２５が右
方に移動するから、圧力設定弁２６ａの設定圧力
は変化しないので、圧力設定弁８ａの設定圧力は
変化せず、一方圧力設定弁２６ｂの設定圧力が減
少するので、圧力設定弁８ｂの設定圧力が減少す
る。このため、油圧源１６の圧油がサーボ弁１
７，１３を介してシリンダ９の左室９ａに供給さ
れ、シリンダ９の右室９ｂがサーボ弁１３を介し
てタンクに連通するから、ピストン１０が右方に
移動し、油圧ポンプ１の傾転量が増加し、油圧ポ
ンプ１の圧油が管路４ａに吐出され、油圧モータ
２が回転し始め、負荷３が駆動される。このと
き、負荷３の慣性が大きいため、油圧モータ２の
回転速度がゆつくり上昇し、油圧ポンプ１の吐出
量が油圧モータ２の回転に見合つた流量よりも多
いと、管路４ａの圧力が上昇する。そして、管路
４ａの圧力は切換弁２４を介してサーボ弁１７の
パイロツトポートに供給されるから、スプール２
２が左方に移動し、管路４ａの圧力がスリーブ１
８の変位量（操作レバー１２の操作量）に応じた
値になると、サーボ弁１７がＢ位置となり、左室
９ａがサーボ弁１３，１７を介してタンクに連通
し、ピストン１０が左方に移動し、油圧ポンプ１
の傾転量が減少し、油圧ポンプ１の吐出量が減少
する。この結果、管路４ａの圧力が減少し、スプ
ール２２が右方に移動し、サーボ弁１７がＮ位置
となり、左室９ａに油圧源１６の圧油が供給さ
れ、ピストン１０が右方に移動し、油圧ポンプ１
の傾転量が増加する。そして、再び油圧ポンプ１
の吐出量が油圧モータ２の回転速度に見合つた流
量よりも多くなると、管路４ａの圧力が上昇し、
サーボ弁１７により油圧源１６の圧油が遮断され
る。このようにして、油圧ポンプ１の吐出量は油
圧モータ２の回転速度に応じて除々に増加し、ピ
ストン１０の変位量（スプール１５の変位量）が
スリーブ１４の変位量（操作レバー１２の操作
量）に応じた値になると、サーボ弁１３がＮ位置
となり、シリンダ９の左室９ａ、右室９ｂがブロ
ツクされるから、油圧ポンプ１の吐出量は操作レ
バー１２の操作量に応じた値（定常吐出量）に保
持され、油圧モータ２の回転速度が操作レバー１
２の操作量に応じた値である定常回転速度にな
る。すなわち、油圧ポンプ１の定常吐出量Ｑ（油
圧モータ２の定常回転速度）は第３図ａに示すよ
うに操作レバー１２の操作量ｘに応じた値とな
る。ここで、操作レバー１２の操作量の絶対値を
大きくした場合には、スリーブ１８の変位量が大
きいから、サーボ弁１７のパイロツトポートに作
用する圧力すなわち油圧ポンプ１の吐出側管路の
圧力が高くなければ、サーボ弁１７がＢ位置にな
らないのに対して、操作レバー１２の操作量の絶
対値を小さくした場合には、スリーブ１８の変位
量が小さいから、油圧ポンプ１の吐出側管路の圧
力が低くとも、サーボ弁１７がＢ位置になる。す
なわち、サーボ弁１７がＢ位置となり、油圧源１
６の圧油を遮断するときの油圧ポンプ１の吐出側
管路の圧力P₁は、第３図ｂに示すように、操作レ
バー１２の操作量ｘに応じた値となる。したがつ
て、操作レバー１２の操作量の絶対値が大きい場
合には、油圧ポンプ１の吐出側管路の圧力が高く
なるから、油圧モータ２の回転加速度が大きくな
り、操作レバー１２の操作量の絶対値が小さい場
合には、油圧ポンプ１の吐出側管路の圧力が低く
なるから、油圧モータ２の回転加速度が小さくな
る。つまり、油圧モータ２の回転加速度は操作レ
バー１２の操作量に応じた値となる。なお、第３
図ｅは操作レバー１２の操作量ｘと切換弁２４の
切換位置との関係を示すグラフである。

つぎに、油圧モータ２が定常回転速度で回転し
ているときに、操作レバー１２を中立位置にする
と、スリーブ１４が図示の位置に戻るから、サー
ボ弁１３がＡ位置となり、またスリーブ１８が図
示の位置に戻り、かつ切換弁２４がＮ位置に戻る
ので、サーボ弁１７のパイロツトポートがタンク
に連通するから、サーボ弁１７はＮ位置となり、
さらにカム２５の変位が零となるから、圧力設定
弁２６ａ，２６ｂの設定圧力が最高値であり、圧
力設定弁８ａ，８ｂの設定圧力が最高値となる。
このため、油圧源１６の圧油がサーボ弁１７，１
３を介してシリンダ９の右室９ｂに供給され、左
室９ａがサーボ弁１３を介してタンクに連通する
から、ピストン１０が左方に移動し、油圧ポンプ
１の傾転量が減少し、ピストン１０が中立位置と
なつたとき、すなわち油圧ポンプ１の傾転量が零
となり、油圧ポンプ１の吐出量が零となつたと
き、スプール１５が図示の位置に戻り、サーボ弁
１３はＮ位置となり、左室９ａ、右室９ｂがブロ
ツクされるので、ピストン１０が中立位置に保持
され、油圧ポンプ１の傾転量が零に保持される。
このとき、油圧モータ２は負荷３の慣性力により
回転し続けるので、管路４ｂの圧力が高くなり、
圧力設定弁８ｂが開となり、管路４ｂの圧油が圧
力設定弁８ｂを介して管路４ａに流出し、油圧モ
ータ２の回転速度がしだいに小さくなり、油圧モ
ータ２が停止する。また、油圧モータ２が定常回
転速度で回転しているときに、操作レバー１２の
操作量を小さくすると、操作レバー１２を中立位
置に戻したときとほぼ同等の作用により、ピスト
ン１０の変位量が操作レバー１２の操作量に応じ
た値に保持され、油圧ポンプ１の吐出量が操作レ
バー１２の操作量に応じた値に減少する。このと
き、油圧ポンプ１の吐出量（吸入量）が油圧モー
タ２の回転速度に見合つた流量よりも少ないと、
管路４ｂの圧力が上昇し、管路４ｂの圧力が圧力
設定弁８ｂの設定圧力になると、管路４ｂの圧油
が圧力設定弁８ｂを介して管路４ａに流出し、油
圧モータ２の回転速度がしだいに小さくなる。そ
して、油圧モータ２の回転速度が油圧ポンプ１の
吐出量に見合つた値に近づくと、管路４ｂの圧力
が低下し、管路４ｂの圧力が圧力設定弁８ｂの設
定圧力以下になると、圧力設定弁８ｂが閉とな
り、油圧モータ２の回転速度は油圧ポンプ１の吐
出量（操作レバー１２の操作量）に応じた値すな
わち定常回転速度に保持される。ここで、圧力設
定弁２６ａ，２６ｂの設定圧力はカム２５により
操作レバー１２の操作量に応じた値となるので、
圧力設定弁８ａ，８ｂの設定圧力が操作レバー１
２の操作量に応じた値となるから、操作レバー１
２の操作量ｘと管路４ａ，４ｂの最高圧力Ｐ_2a，
Ｐ_2bとの関係は第３図ｃ，ｄに示すようになる。
このため、油圧モータ２を減速する場合、操作レ
バー１２の操作量を小さくした結果の油圧ポンプ
１の吐出量および吸込量が少ないときには、油圧
ポンプ１の吸入側の管路の圧力が高くなるから、
油圧モータ２の回転加速度（回転減速度）が大き
くなり、操作レバー１２の操作量を小さくした結
果の油圧ポンプ１の吐出量および吸込量がまた大
きいときには、油圧ポンプ１の吸入側の管路の圧
力が低くなるから、油圧モータ２の回転加速度が
小さくなる。つまり、油圧モータ２の回転加速度
は、操作レバー１２の操作量を小さくした結果の
油圧ポンプ１の吐出量および吸込量に応じた値と
なる。

以上の作用をまとめると、油圧モータ２を加減
速するときの回転加速度および定常回転速度は操
作レバー１２の操作量に応じた値となる。このた
め、第４図に示すように、油圧モータ２の回転開
始時から油圧モータ２の回転速度ωが定常回転速
度になるまでの所要時間T₁、油圧モータ２の回
転速度ωが最高値ω_naxのときに、油圧モータ２
の減速開始時から油圧モータ２の回転速度ωが定
常回転速度になるまでの所要時間T₂を、操作レ
バー１２の操作量にかかわらず、すなわち油圧モ
ータ２の定常回転数にかかわらず一定にすること
もできる。また、第５図に示すように、油圧モー
タ２の回転開始時から油圧モータ２の回転速度ω
が定常回転速度になるまでの総回転数（∫^ｔ２ _ｔ１ωdt
＝N₁）、油圧モータ２の回転速度ωが最高値ω_nax
のときに、油圧モータ２の減速開始時から油圧モ
ータ２の回転速度ωが定常回転数になるまでの総
回転数（∫^ｔ４ _ｔ３ωdt＝N₂）を、操作レバー１２の操
作量にかかわらず、すなわち油圧モータ２の定常
回転数にかかわらず一定にすることもできる。さ
らに、加速時に所要時間T₁を一定とし、減速時
に総回転数N₂を一定にすることもでき、加速時
に総回転数N₁を一定にし、減速時に所要時間T₂
を一定にすることも可能である。

以上説明したように、この発明に係る油圧モー
タ駆動油圧閉回路においては、油圧モータの回転
加速度を操作装置の操作量に応じた値とすること
ができるから、微妙な加減速の制御を容易に行な
うことができる。また、加速時に油圧ポンプの圧
油が圧力設定弁を通過して吸入側管路に流出する
ことがないから、エネルギー損失が小さい。さら
に、速度制御、位置制御等の制候目的に応じて、
加減速時の所要時間、総回転数を一定に定めれ
ば、誰にでも精度のよい操作が非常に簡単にでき
る。このように、この発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油圧モータ駆動油圧閉回路を示
す図、第２図はこの発明に係る油圧モータ駆動油
圧閉回路を示す図、第３図ないし第５図はこの発
明に係る油圧モータ駆動油圧閉回路の動作を説明
するためのグラフである。 １……両傾転可変容量形油圧ポンプ、２……固
定容量形油圧モータ、３……負荷、４ａ，４ｂ…
…管路、８ａ，８ｂ……圧力設定弁、９……シリ
ンダ、１２……操作レバー、１３……サーボ弁、
１６……油圧源、１７……サーボ弁、２４……切
換弁、２５……カム、２６ａ，２６ｂ……圧力設
定弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変容量形油圧ポンプにより油圧モータを駆
   動する油圧閉回路において、上記油圧ポンプの傾
   転量を制御するためのシリンダと、そのシリンダ
   と操作装置との間に設けられた第１のサーボ弁
   と、パイロツトポートの圧力が上記操作装置で設
   定された圧力以上になつたとき上記シリンダへの
   圧油を遮断する第２のサーボ弁と、上記操作装置
   が作動位置となつたとき上記第２のサーボ弁のパ
   イロツトポートに上記油圧ポンプの圧油が吐出さ
   れた管路の圧力を供給する切換弁とを具備したこ
   とを特徴とする油圧モータ駆動油圧閉回路。 ２ 上記操作装置の操作量にかかわらず、上記油
   圧モータを定常回転速度まで加速するのに要する
   所要時間をほぼ一定にしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の油圧モータ駆動油圧閉回
   路。 ３ 上記操作装置の操作量にかかわらず、上記油
   圧モータを定常回転速度まで加速する間の総回転
   数をほぼ一定にしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の油圧モータ駆動油圧閉回路。 ４ 上記油圧ポンプと上記油圧モータとを接続す
   る管路の最高圧力を設定する圧力設定弁の設定圧
   力を上記操作装置の操作量に応じた値とする手段
   を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項または第３項記載の油圧モータ駆動油
   圧閉回路。 ５ 上記操作装置の操作量にかかわらず、上記油
   圧モータを定常回転速度まで減速するのに要する
   所要時間をほぼ一定にしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の油圧モータ駆動油圧閉回
   路。 ６ 上記操作装置の操作量にかかわらず、上記油
   圧モータを定常回転速度まで減速する間の総回転
   数をほぼ一定にしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の油圧モータ駆動油圧閉回路。