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技術 流量制御装置

出願人 日立建機株式会社
発明者 加藤英世落合正巳豊岡司
出願日 1992年11月17日 (28年1ヶ月経過) 出願番号 1992-307282
公開日 1994年6月7日 (26年6ヶ月経過) 公開番号 1994-159309
状態 特許登録済
技術分野 流体圧回路(1) 掘削機械の作業制御
主要キーワード 各流量制御装置 多品種小量生産 等圧力 検出路 複合駆動 流量装置 初期変位 信号管路
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

目的

従来の流量制御装置における画一的な流量特性修正を加えて各種アクチュエータに見合った流量特性を容易に得ることができるようにするとともに、低負荷時と高負荷時とでアクチュエータの速度を異なる水準に変更できるロードセンシング制御適合した流量制御装置を提供する。

構成

複数のアクチュエータ10,11を有し、ロードセンシング制御を行う油圧回路に設けられる流量制御装置6,9において、タンクに接続され最高負荷圧検出路16の最高負荷圧を導く導入管路30,33を設けるとともに同管路30,33に互に協働してその最高負荷圧を修正する第1絞り31,34及び第2絞り32,35を設け、その修正された最高負荷圧を圧力補償部38,39に導いてこれに閉方向の制御力を付与し、可変絞り部4,7の絞り前後差圧を修正する。

概要

背景

油圧ポンプ油圧で複数のアクチュエータの適宜のものを同時駆動する油圧回路すなわちアクチュエータを複合駆動する油圧回路にあっては、その複合駆動されるすべてのアクチュエータが円滑に駆動されるようにするため、これらのアクチュエータ中最高負荷がかかっているものを駆動するに足るだけの油圧をたえず供給してやるようにすることが必要である。そのため、このような油圧回路においては、ロードセンシング制御という制御が行われている。ロードセンシング制御とは、端的にいうと、このような複合駆動されるアクチュエータを有する油圧回路において、複合駆動されているアクチュエータの負荷圧の中から最高負荷圧を検出し、油圧ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるようにポンプ吐出容量を制御するようにする制御方式のことをいう。このような制御方式を採用することにより、各アクチュエータに十分な油圧が供給されるだけではなく、油圧ポンプは、たえず必要な限度で油圧を供給することとなり、動力消費を低く押えることができることとなる。

しかるに、ロードセンシング制御を行う油圧回路にあっては、圧力油の配分手段を設けないで主管路から分岐路を通じて油圧を導くと、その圧力油は、負荷のより低いアクチュエータに導かれる傾向となり、その適切な配分が行われ得ない。そこで、このような油圧回路においては、各アクチュエータに圧力油を適切に配分するための手段である流量制御装置が設けられている。

以下、これらの技術内容を図8に基づいて詳述する。図8は、従来の一般的な流量制御装置が設けられたロードセンシング制御を行う油圧回路の一例を示す従来例の油圧回路図である。

1は可変容量形ポンプ、2は同ポンプ1に設けられ後述するように同ポンプ1の吐出容量ひいては吐出圧力を調整する機能を有する傾転制御装置、3は同ポンプ1の吐出口に接続された管路である主管路である。4,7は油圧機械を操作するオペレータにより弁開度が与えられその弁開度に比例した流量を流す機能を有する可変絞り部、5,8はこれら可変絞り部4,7の絞り前後差圧を一定の値に制御する機能を有する圧力補償部、5A,8Aは、この圧力補償部5,8の油路を閉じるようにプリセットするばね、6,9はこれら可変絞り部4と圧力補償部5、可変絞り部7と圧力補償部8からそれぞれなる流量制御装置である。これら流量制御装置6,9について、図8では可変絞り部4と圧力補償部5、可変絞り部7と圧力補償部8を独立別個の構造のもののように便宜上分けて図示しているが、実際は、これらは異種機能部の集合体として一体不可分のバルブユニットをなすものである。10,11はこの流量制御装置6,9によりそれぞれ制御されるアクチュエータで、油圧ショベルを例にとれば、アームブーム回動させる油圧シリンダのような機器、12,13はこれらアクチュエータ10,11と主管路3とを接続する主管路3から分岐した負荷管路、14,15はチェック弁、16は負荷管路12,13の各アクチュエータ10,11の負荷圧のうち高い方の負荷圧すなわち最高負荷圧が導かれる最高負荷圧検出路であり。その最高負荷圧を傾転制御装置2に導く。この最高負荷圧検出路16は、接続管路14A,15Aによりそれぞれ負荷管路12,13に接続されているが、それぞれチェック弁14,15を介して接続されているため、その圧力油が各負荷管路12,13に流れるのはこれらの各チェック弁14,15によりそれぞれ阻止され、しかも、その最高負荷圧検出路16に、アクチュエータ10,11の負荷圧中高い方の負荷圧が導かれると、その当然の結果として低い方の負荷圧は導かれ得ないこととなる。その結果、負荷圧検出路には、これらのアクチュエータ10,11の複合駆動中、これらの負荷圧のうちの高い方の負荷圧が常に選択されて導かれることになる。17は圧力補償部5と最高負荷圧検出路16との間を接続管路14Aの一部を介して接続する同補償部5の信号管路で、最高負荷圧検出路16の最高負荷圧を圧力補償部5に導き、例えば圧力補償部5に設けた可変オリフィスのようなものを閉じるように、ばね5Aとともに閉方向の制御力を付与する。18は可変絞り部4の下流圧を導く圧力補償部5の信号管路で、その下流圧を圧力補償部5に導いてこれに開方向の制御力を付与する。圧力補償部5は、これらの制御力により開口量を調節して後述するように可変絞り部4の絞り前後差圧を一定の値に制御する作用をする。19は信号管路17と同様に最高負荷圧を導く圧力補償部8の信号管路で、ばね8Aとともに同補償部8に閉方向の制御力を付与するものであり、20は信号管路18と同様に可変絞り部7の下流圧を導く圧力補償部8の信号管路で、同補償部8に開方向の制御力を付与する。圧力補償部8は、圧力補償部5と同様、このような閉方向及び開方向の制御力により、可変絞り部7の絞り前後差圧が常に一定となるように絶えずその開口量が調節される構造となっている。

なお、21はアンロード弁といわれる圧力制御弁で、流量制御装置6,9の可変絞り部4,7が操作されずアクチュエータ10,11が駆動されていない状態のときに、主管路3の圧力が所定値に達すると、可変容量形ポンプ1の吐出油を直接タンクへ戻して同ポンプ1を無負荷状態にし、動力節減しようとするものであり、22は傾転制御装置2と主管路3とを接続する吐出圧検出路で、可変容量形ポンプ1の吐出圧力を傾転制御装置2に導く。

以上のような油圧回路に基づいて、まず、ロードセンシング制御について説明する。

いま、可変容量形ポンプ1が運転され可変絞り部4,7がオペレータにより操作されて、油圧が主管路3、各負荷管路12,13を通じて各アクチュエータ10,11に導かれ、これらが複合駆動されていたとすると、各アクチュエータ10,11の負荷圧中高い方の負荷圧すなわち最高負荷圧は、負荷管路12,13のいずれかからチェック弁14,15を設けた接続管路14A,15Aのいずれかを通じて最高負荷圧検出路16に導かれ、さらに、傾転制御装置2に導かれる。一方、可変容量形ポンプ1の吐出圧力も、主管路3から吐出圧検出路22を通じて傾転制御装置2に導かれる。そうすると、傾転制御装置2は、これらの圧力信号により可変容量形ポンプ1の傾転を制御する手段を有していることから、同ポンプ1の吐出圧力が最高負荷圧に所定値すなわちいわゆるロードセンシング差圧を加えた圧力よりも高いときは、同ポンプ1の吐出容量を減少させ、低いときは増加させるように同ポンプの傾転を制御する。その結果、可変容量形ポンプ1は、その吐出圧力が最高負荷圧よりも予め定められた規定値だけ高くなるように吐出容量を制御され、いわゆるロードセンシング制御が行われることとなる。

次に、このようなロードセンシング制御を行う図8の油圧回路に基づいて、従来の流量制御装置の作用について説明する。

いま、前記のロードセンシング制御が行われ、アクチュエータ10,11が複合駆動されていたとすると、最高負荷検出路16の最高負荷圧が各信号管路17,19を通じて各圧力補償部5,8にそれぞれ導かれ、ばね5A,8Aとともに閉方向の制御力を付与し、一方、各可変絞り部4,7の下流圧が各信号管路18,20を通じて各圧力補償部5,8にそれぞれ導かれて開方向の制御力を付与している。そして、可変絞り部4,7の下流圧が最高負荷圧とばね力を考慮した所定値よりも高まっていると、開方向の制御力が閉方向の制御力に打ち勝って圧力補償部5,8の可変オリフィスを開放し、アクチュエータ10,11にこれらを駆動するに足るだけの油圧を供給する。このような状態において、もし、前記下流圧が更に高まろうとすると圧力補償部5,8はその可変オリフィスを拡大してその下流圧を低下させるように開口量を自己調節し、逆に、下流圧が低下しようとすると、可変オリフィスを縮小してその下流圧を増大させるように開口量を自己調節する。かくて、可変絞り部4,7の下流圧は、圧力補償部5,8のこのような圧力調節機能により、アクチュエータ10,11の負荷変動に影響されることなく、最高負荷圧よりも規定の値だけ高い圧力を常に保持することとなる。すなわち、可変絞り部4,7の絞り前後差圧は、ロードセンシング制御による可変容量形ポンプ1の吐出圧力の制御と相まって、その可変絞り部4,7の開度やアクチュエータ10,11の負荷変動に影響されることなく常に一定となるように圧力補償が行われることとなる。その結果、開度が一定であっても絞り前後差圧に変動があれば流量が変化するという可変絞り部4,7が本来的に有する欠点は克服され、可変絞り部4,7は、回路圧力の変動に影響されずに開度に応じて流量を一定に調節することが可能となる。

そこで、このことをより正確に説明するため数式で表わすと、まず、圧力補償部5,8においては、その上流側にそれぞれ形成されている各可変絞り部4,7の下流側圧力Pzi を(1)式に従うように制御している。

概要

従来の流量制御装置における画一的な流量特性修正を加えて各種アクチュエータに見合った流量特性を容易に得ることができるようにするとともに、低負荷時と高負荷時とでアクチュエータの速度を異なる水準に変更できるロードセンシング制御に適合した流量制御装置を提供する。

複数のアクチュエータ10,11を有し、ロードセンシング制御を行う油圧回路に設けられる流量制御装置6,9において、タンクに接続され最高負荷圧検出路16の最高負荷圧を導く導入管路30,33を設けるとともに同管路30,33に互に協働してその最高負荷圧を修正する第1絞り31,34及び第2絞り32,35を設け、その修正された最高負荷圧を圧力補償部38,39に導いてこれに閉方向の制御力を付与し、可変絞り部4,7の絞り前後差圧を修正する。

目的

本発明は、以上のような従来技術の問題を解決し、従来の流量制御装置における画一的な流量特性に修正を加えて各種アクチュエータに見合った流量特性を容易に得ることができ、生産効率増進が図れるとともに、低負荷時と高負荷時とでアクチュエータの速度を異なる水準に変更できてその作業性や操作性の向上を図ることができるロードセンシング制御に適合した流量制御装置を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

可変容量形ポンプと、同ポンプ油圧により駆動される複数のアクチュエータとを有し、これらのアクチュエータの負荷圧のうち最高負荷圧を検出して可変容量形ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように同ポンプの吐出容量を制御するロードセンシング制御を行う油圧回路に設けられ、可変絞り部と、その可変絞り部の下流圧及び最高負荷圧に基づく圧力によりそれぞれ開方向及び閉方向の制御力が付与されて開口量を調節し前記可変絞り部の絞り前後差圧を制御する圧力補償部とからなる流量制御装置において、タンクに接続され最高負荷圧を導く管路を設けるとともに同管路に互に協働してその最高負荷圧を修正する絞りを設け、圧力補償部に閉方向の制御力を付与するための圧力を導く信号管路として、少なくとも、絞りにより修正された最高負荷圧を圧力補償部に導く修正最高負荷圧導入用の信号管路を設けるようにしたことを特徴とする流量制御装置。

請求項2

請求項1において、絞りにより修正された最高負荷圧を圧力補償部に導く修正最高負荷圧導入用の信号管路を設ける場合に、圧力補償部に閉方向の制御力を付与するための圧力を導く信号管路として、最高負荷圧を圧力補償部に導く最高負荷圧導入用の信号管路を付加し、これら修正最高負荷圧導入用の信号管路及び最高負荷圧導入用の信号管路の少なくとも一方の側に、油路開閉閉鎖時に下流側の油圧を逃がす手段を設けたことを特徴とする流量制御装置。

技術分野

0001

本発明は、油圧機械アクチュエータの駆動を制御しロードセンシング制御を行う油圧回路適合する流量制御装置に関するものであって、特に、油圧ショベル油圧クレーン等の建設機械にとって有用なものである。

背景技術

0002

油圧ポンプ油圧で複数のアクチュエータの適宜のものを同時駆動する油圧回路すなわちアクチュエータを複合駆動する油圧回路にあっては、その複合駆動されるすべてのアクチュエータが円滑に駆動されるようにするため、これらのアクチュエータ中最高負荷がかかっているものを駆動するに足るだけの油圧をたえず供給してやるようにすることが必要である。そのため、このような油圧回路においては、ロードセンシング制御という制御が行われている。ロードセンシング制御とは、端的にいうと、このような複合駆動されるアクチュエータを有する油圧回路において、複合駆動されているアクチュエータの負荷圧の中から最高負荷圧を検出し、油圧ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるようにポンプ吐出容量を制御するようにする制御方式のことをいう。このような制御方式を採用することにより、各アクチュエータに十分な油圧が供給されるだけではなく、油圧ポンプは、たえず必要な限度で油圧を供給することとなり、動力消費を低く押えることができることとなる。

0003

しかるに、ロードセンシング制御を行う油圧回路にあっては、圧力油の配分手段を設けないで主管路から分岐路を通じて油圧を導くと、その圧力油は、負荷のより低いアクチュエータに導かれる傾向となり、その適切な配分が行われ得ない。そこで、このような油圧回路においては、各アクチュエータに圧力油を適切に配分するための手段である流量制御装置が設けられている。

0004

以下、これらの技術内容図8に基づいて詳述する。図8は、従来の一般的な流量制御装置が設けられたロードセンシング制御を行う油圧回路の一例を示す従来例の油圧回路図である。

0005

1は可変容量形ポンプ、2は同ポンプ1に設けられ後述するように同ポンプ1の吐出容量ひいては吐出圧力を調整する機能を有する傾転制御装置、3は同ポンプ1の吐出口に接続された管路である主管路である。4,7は油圧機械を操作するオペレータにより弁開度が与えられその弁開度に比例した流量を流す機能を有する可変絞り部、5,8はこれら可変絞り部4,7の絞り前後差圧を一定の値に制御する機能を有する圧力補償部、5A,8Aは、この圧力補償部5,8の油路を閉じるようにプリセットするばね、6,9はこれら可変絞り部4と圧力補償部5、可変絞り部7と圧力補償部8からそれぞれなる流量制御装置である。これら流量制御装置6,9について、図8では可変絞り部4と圧力補償部5、可変絞り部7と圧力補償部8を独立別個の構造のもののように便宜上分けて図示しているが、実際は、これらは異種機能部の集合体として一体不可分のバルブユニットをなすものである。10,11はこの流量制御装置6,9によりそれぞれ制御されるアクチュエータで、油圧ショベルを例にとれば、アームブーム回動させる油圧シリンダのような機器、12,13はこれらアクチュエータ10,11と主管路3とを接続する主管路3から分岐した負荷管路、14,15はチェック弁、16は負荷管路12,13の各アクチュエータ10,11の負荷圧のうち高い方の負荷圧すなわち最高負荷圧が導かれる最高負荷圧検出路であり。その最高負荷圧を傾転制御装置2に導く。この最高負荷圧検出路16は、接続管路14A,15Aによりそれぞれ負荷管路12,13に接続されているが、それぞれチェック弁14,15を介して接続されているため、その圧力油が各負荷管路12,13に流れるのはこれらの各チェック弁14,15によりそれぞれ阻止され、しかも、その最高負荷圧検出路16に、アクチュエータ10,11の負荷圧中高い方の負荷圧が導かれると、その当然の結果として低い方の負荷圧は導かれ得ないこととなる。その結果、負荷圧検出路には、これらのアクチュエータ10,11の複合駆動中、これらの負荷圧のうちの高い方の負荷圧が常に選択されて導かれることになる。17は圧力補償部5と最高負荷圧検出路16との間を接続管路14Aの一部を介して接続する同補償部5の信号管路で、最高負荷圧検出路16の最高負荷圧を圧力補償部5に導き、例えば圧力補償部5に設けた可変オリフィスのようなものを閉じるように、ばね5Aとともに閉方向の制御力を付与する。18は可変絞り部4の下流圧を導く圧力補償部5の信号管路で、その下流圧を圧力補償部5に導いてこれに開方向の制御力を付与する。圧力補償部5は、これらの制御力により開口量を調節して後述するように可変絞り部4の絞り前後差圧を一定の値に制御する作用をする。19は信号管路17と同様に最高負荷圧を導く圧力補償部8の信号管路で、ばね8Aとともに同補償部8に閉方向の制御力を付与するものであり、20は信号管路18と同様に可変絞り部7の下流圧を導く圧力補償部8の信号管路で、同補償部8に開方向の制御力を付与する。圧力補償部8は、圧力補償部5と同様、このような閉方向及び開方向の制御力により、可変絞り部7の絞り前後差圧が常に一定となるように絶えずその開口量が調節される構造となっている。

0006

なお、21はアンロード弁といわれる圧力制御弁で、流量制御装置6,9の可変絞り部4,7が操作されずアクチュエータ10,11が駆動されていない状態のときに、主管路3の圧力が所定値に達すると、可変容量形ポンプ1の吐出油を直接タンクへ戻して同ポンプ1を無負荷状態にし、動力節減しようとするものであり、22は傾転制御装置2と主管路3とを接続する吐出圧検出路で、可変容量形ポンプ1の吐出圧力を傾転制御装置2に導く。

0007

以上のような油圧回路に基づいて、まず、ロードセンシング制御について説明する。

0008

いま、可変容量形ポンプ1が運転され可変絞り部4,7がオペレータにより操作されて、油圧が主管路3、各負荷管路12,13を通じて各アクチュエータ10,11に導かれ、これらが複合駆動されていたとすると、各アクチュエータ10,11の負荷圧中高い方の負荷圧すなわち最高負荷圧は、負荷管路12,13のいずれかからチェック弁14,15を設けた接続管路14A,15Aのいずれかを通じて最高負荷圧検出路16に導かれ、さらに、傾転制御装置2に導かれる。一方、可変容量形ポンプ1の吐出圧力も、主管路3から吐出圧検出路22を通じて傾転制御装置2に導かれる。そうすると、傾転制御装置2は、これらの圧力信号により可変容量形ポンプ1の傾転を制御する手段を有していることから、同ポンプ1の吐出圧力が最高負荷圧に所定値すなわちいわゆるロードセンシング差圧を加えた圧力よりも高いときは、同ポンプ1の吐出容量を減少させ、低いときは増加させるように同ポンプの傾転を制御する。その結果、可変容量形ポンプ1は、その吐出圧力が最高負荷圧よりも予め定められた規定値だけ高くなるように吐出容量を制御され、いわゆるロードセンシング制御が行われることとなる。

0009

次に、このようなロードセンシング制御を行う図8の油圧回路に基づいて、従来の流量制御装置の作用について説明する。

0010

いま、前記のロードセンシング制御が行われ、アクチュエータ10,11が複合駆動されていたとすると、最高負荷検出路16の最高負荷圧が各信号管路17,19を通じて各圧力補償部5,8にそれぞれ導かれ、ばね5A,8Aとともに閉方向の制御力を付与し、一方、各可変絞り部4,7の下流圧が各信号管路18,20を通じて各圧力補償部5,8にそれぞれ導かれて開方向の制御力を付与している。そして、可変絞り部4,7の下流圧が最高負荷圧とばね力を考慮した所定値よりも高まっていると、開方向の制御力が閉方向の制御力に打ち勝って圧力補償部5,8の可変オリフィスを開放し、アクチュエータ10,11にこれらを駆動するに足るだけの油圧を供給する。このような状態において、もし、前記下流圧が更に高まろうとすると圧力補償部5,8はその可変オリフィスを拡大してその下流圧を低下させるように開口量を自己調節し、逆に、下流圧が低下しようとすると、可変オリフィスを縮小してその下流圧を増大させるように開口量を自己調節する。かくて、可変絞り部4,7の下流圧は、圧力補償部5,8のこのような圧力調節機能により、アクチュエータ10,11の負荷変動に影響されることなく、最高負荷圧よりも規定の値だけ高い圧力を常に保持することとなる。すなわち、可変絞り部4,7の絞り前後差圧は、ロードセンシング制御による可変容量形ポンプ1の吐出圧力の制御と相まって、その可変絞り部4,7の開度やアクチュエータ10,11の負荷変動に影響されることなく常に一定となるように圧力補償が行われることとなる。その結果、開度が一定であっても絞り前後差圧に変動があれば流量が変化するという可変絞り部4,7が本来的に有する欠点は克服され、可変絞り部4,7は、回路圧力の変動に影響されずに開度に応じて流量を一定に調節することが可能となる。

0011

そこで、このことをより正確に説明するため数式で表わすと、まず、圧力補償部5,8においては、その上流側にそれぞれ形成されている各可変絞り部4,7の下流側圧力Pzi を(1)式に従うように制御している。

0012

0013

なお、同式における各記号の意味は次のとおりである。

0014

Pzi ;各可変絞り部の下流圧
Plmax;最高負荷圧
A;Pzi,Plmaxに関する各圧力補償部の受圧面積
k;ばね定数
Zi ;各圧力補償部の変位
Zoi ;各圧力補償部の初期変位
Coi ;定数
そして、更に付言すると、Zoi は、端的にいうと、圧力補償部5,8の油路を閉じるようにプリセットするためのばねのプリセット力であり、Zi は、ばね力等圧力補償部5,8の閉方向の制御力に抗してこれを所定開度まで開放するのに要する力である。

0015

一方、可変絞り部4,7の上流側に圧油を供給する可変容量形ポンプ1の吐出圧力Psは、ロードセンシング制御により、(2)式に示すとおり最高負荷圧Plmaxよりも予め定められた規定値だけすなわちロードセンシング差圧ΔPLSだけ高くなるように調節され、その圧力PsすなわちPlmax+ΔPLSが可変絞り部4,7の上流側圧力となる。

0016

0017

そうすると、各流量制御装置6,9の可変絞り部4,7に任意の弁開度が与えられている状態では、これらの絞り前後差圧Ps−Pzi は、(1),(2)式より、いずれも(3)式に示すとおり常にロードセンシング差圧ΔPLSに近似する一定の値を保ったことになる。

0018

0019

すなわち、可変絞り部4,7の絞り前後差圧は、いずれの絞り部においても、図7破線で示すように負荷圧の変化に関係なくほぼロードセンシング差圧ΔPLSに等しい圧力を保つように圧力補償が行われている。その結果、可変絞り部4,7の流入流量Qiは、(4)式に示すとおり、それぞれの可変絞り部弁開度に比例した値にすることができ、その弁開度が一定ならば、負荷変動に影響されることなく一定の値を保ったことができる。

0020

0021

なお、(4)式における記号の意味は次のとおりである。

0022

Qi;各可変絞り部の流入流量
Ai;各可変絞り部弁開度
N;定数
このような複数のアクチュエータを有してロードセンシング制御が行われる油圧回路に用いられている従来の流量制御装置においては、以上述べたことから明らかなように、可変絞り部の絞り前後差圧がいずれのアクチュエータのものも等しく、かつ、負荷圧の大小に関係なく常に一定であった。

発明が解決しようとする課題

0023

しかしながら、このような従来の流量制御装置にあっては、これをそのまま用いると画一的な流量特性しか得られず、それぞれのアクチュエータに見合った流量特性は得られない。そこで、従来は、このような流量特性を得るために、各アクチュエータごとに可変絞り部の弁開度について異なる設計を施す等しくて異なる規格の流量制御装置を各種取りそろえておくようにすることを余儀なくされた。例えば、油圧ショベルを例にとると、そのアクチュエータの一つであるブーム、アーム、バケットの各シリンダは、径が異なっていて単位流量当たりの作動速度が異なるとともに望ましい作動速度の領域も異なるから、これらの各シリンダが適正領域の作動速度を得られるようにするためには、異なる設計の可変絞り部を有する流量制御装置のバルブユニット製品を多種取りそろえなければならず、いわゆる多品種小量生産を行うこととなって生産効率の点で問題があった。

0024

また、従来の流量制御装置においては、負荷の大小に関係なく、可変絞り部の絞り前後差圧が一定であって常に流量を一定に保持することから、軽負荷時や重負時にアクチュエータの速度を適切な値に調節することはできず、そのため、各アクチュエータにより行う作業の種類に応じて、作業能率を向上させたり、あるいはその操作をオペレータにとって快適なものとする等作業性や操作性の向上を計ることも困難であった。例えば、油圧ショベルのように、土砂の単純な掘削積み込み作業を行うことに加えて、地面を平らにならす、水平面や斜面をしめ固めて整地する、溝を精度よく掘削する、砂利をすくい均一にまく等の各種作業を行い、さらには、バケットを他のアタッチメント取り換えて別の種類の建設作業を行う等多様な作業を行う機械においては、負荷の大小すなわち作業の種類に応じて、作業性を向上させるべくアクチュエータの速度を高い水準したり、あるいは操作性を向上させるべくその速度を低い水準にしたりすることが必要であるが、負荷の大小によらず流量を一定に保持する従来の流量制御装置にあっては、このような要請応えるのは困難である。

0025

本発明は、以上のような従来技術の問題を解決し、従来の流量制御装置における画一的な流量特性に修正を加えて各種アクチュエータに見合った流量特性を容易に得ることができ、生産効率の増進が図れるとともに、低負荷時と高負荷時とでアクチュエータの速度を異なる水準に変更できてその作業性や操作性の向上を図ることができるロードセンシング制御に適合した流量制御装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0026

本発明の前記の目的は、可変容量形ポンプと、同ポンプの油圧により駆動される複数のアクチュエータとを有し、これらのアクチュエータの負荷圧のうち最高負荷圧を検出して可変容量形ポンプの吐出圧がその最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように同ポンプの吐出容量を制御するロードセンシング制御を行う油圧回路に設けられ、可変絞り部と、その可変絞り部の下流圧及び最高負荷圧に基づく圧力によりそれぞれ開方向及び閉方向の制御力が付与されて開口量を調節し前記可変絞り部の絞り前後差圧を制御する圧力補償部とからなる流量制御装置において、タンクに接続され最高負荷圧を導く管路を設けるとともに同管路に互に協働してその最高負荷圧を修正する絞りを設け、圧力補償部に閉方向の制御力を付与するための圧力を導く信号管路として、少なくとも、絞りにより修正された最高負荷圧を圧力補償部に導く修正最高負荷圧導入用の信号管路を設けるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲の請求項1に記載のとおりの流量制御装置により達成できる。

0027

本発明の流量制御装置は、ロードセンシング制御を行う油圧回路に設けられる流量制御装置において、特に、タンクに接続され最高負荷圧を導く管路を設けるとともに同管路に互に協働してその最高負荷圧を修正する絞りを設け、絞りにより修正された最高負荷圧を圧力補償部に導いて閉方向の制御力を付与するようにした構成を備えているので、従来の流量制御装置において圧力補償部に閉方向の制御力を付与していた最高負荷圧は、前記絞りにより修正され、これにより、従来の流量制御装置における画一的な流量特性に所定の傾向をもって修正を加えることができるとともに、アクチュエータの負荷の大小に応じて修正することもできる。

0028

本発明の基本となる実施例を図1及び図2に基づいて説明する。

0029

まず、本発明の第1の実施例を図1に基づいて説明すると、図1は、本発明の流量制御装置に関する第1の実施例を示す油圧回路図で、図8と同一符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表わしているので、これらの部分については、説明の重複を避けるため詳述しない。

0030

図1から明らかなように、図1の油圧回路は、可変容量形ポンプ1と、同ポンプ1の吐出容量を調整する機能を有する傾転制御装置2と、同ポンプ1により駆動される複数のアクチュエータ10,11と、これらのアクチュエータ10,11の負荷圧のうち最高負荷圧が導かれる最高負荷圧検出路16とを有し、その最高負荷圧により傾転制御装置2を通じて可変容量形ポンプ1の吐出圧が最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように同ポンプ1の吐出容量を制御するようにしてロードセンシング制御を行うようにしたものである点で、従来の流量制御装置が設けられた図8の油圧回路と変りはない。また、可変容量ポンプ1の吐出側には、可変絞り部4,7と、その下流圧及び前記最高負荷圧に基づく圧力によりそれぞれ開方向の制御力が付与されて開口量を調節し可変絞り部4,7の絞り前後差圧を制御する圧力補償部とからなり、各アクチュエータ10,11を制御する流量制御装置が設けられている点でも、図8の油圧回路と共通している。

0031

そこで、本発明により改良を加えた点である流量制御装置の構成を第1の実施例に基づいて説明すると、30は最高負荷圧検出路16とタンクとの間を接続管路14Aの一部を介して接続する導入管路、31,32はこの導入管路30の上流側から下流側に向けて順次設けられた第1絞り、第2絞りで、これら第1絞り31及び第2絞り32は、導入管路30を通じて導かれた最高負荷圧検出路16の最高負荷圧の値を互に協働して修正する機能を果たす。33は最高負荷圧検出路16とタンクとの間を接続する導入管路、34,35は導入管路33の上流側から下流側ら向けて順次設けられた第1絞り、第2絞りで、前記第1絞り31、第2絞り32と同様の機能を果たす。36,37は信号管路、38,39は圧力補償部、38A,39Aは前記図8のばね5A,8Aと同様の機能をするばねで、信号管路36,37は、第1絞り31及び第2絞り32間の導入管路30と圧力補償部38、第1絞り34及び第2絞り35間の導入管路33と圧力補償部39をそれぞれ接続して第1絞り31及び第2絞り32により修正された最高負荷圧、第1絞り34及び第2絞り35により修正された最高負荷圧を各圧力補償部38,39に導き、これらに閉方向の制御力を付与する。本発明の第1の実施例では、圧力補償部38,39に閉方向の制御力を付与する信号管路として、これらの信号管路36,37のほか、図8の従来例における信号管路17,19も設けられていて、最高負荷圧を修正しないで圧力補償部38,39に導く信号管路が付加されている。したがって、大ずかみにいえば、第1の実施例では、閉方向の制御力が強められる傾向となっているから、これに呼応して、圧力補償部38,39に開方向の制御力を付与する信号管路18,20の圧力すなわち可変絞り部4,7の下流圧も高まる傾向しなり、その結果、可変絞り部4,7の絞り前後差圧は減少傾向となって可変絞り部流入流量を押える傾向の流量特性が得られる。

0032

そこで、その流量特性を正確に表わすために数式により説明すると、まず、各導入管路での絞りによる発生圧力すなわち各第1絞り31,34とこれに対応する各第2絞り32,35との間にそれぞれ発生する圧力Pci は、(5)式のとおりとなる。

0033

0034

なお、同式における前掲したもの以外の各記号の意味は次のとおりである。

0035

Pci ;各導入管路での絞りによる発生圧力
ai ;各第1の絞りの開度
bi ;各第2絞りの開度
Pt;タンク圧
そうすると、圧力補償部38,39においては、その上流側にそれぞれ形成されている各可変絞り部4,7の下流圧PziをPci+Plmax+k/A(Zi+Zoi )となるように、すなわち、(6)式に従うように制御している。

0036

0037

一方、可変絞り部4,7の上流側に圧油を供給する可変容量形ポンプ1の吐出圧力Psは、ロードセンシング制御により、前掲(2)式に示すとおりPlmax+ΔPLSとなるように調節されているから、各流量制御装置6,9の可変絞り部4,7に任意の弁開度が与えられている状態では、これらの絞り前後差圧Ps−Pzi は、(6),(2)式より(7)式に示すとおり制御されていることになる。

0038

0039

なお、(7)式中の記号Kiは、同式中の1+1/[1+(ai/bi)2]を式整理するために置き換えただけのものであり、正の定数とみることができる。

0040

その絞り前後差圧Ps−Pzi を図示すると、可変絞り部4,7のいずれの絞り前後差圧も、図7中の第1実施例の実線で示すような負荷圧の増加に応じて減少する傾向となる。その結果、可変絞り部4,7の流入流量Qiは、(8)式に示すとおり、それぞれの可変絞り部開度に比例し、しかも、軽負荷時に優先的な流量特性をもつように修正できる。

0041

0042

更に付言すると、(8)式中の比例定数Ki は、前述したところから明らかなように、第1絞り,第2絞りの各開度ai,biにより決定される定数であるから、この流量特性は、単に導入管路中の各絞りの開度を適宜調整するだけで任意に設定し変更することができ、それゆえ、この種の流量特性を必要とするアクチュエータである限り、各アクチュエータごとに最適な流量特性を容易に得ることができる。

0043

(8)式から明らかなように、第1の実施例によれば、流量を一貫して押える傾向にし、かつ、重負荷時よりも軽負荷時に流量を大とすることができる流量特性を得ることができる。

0044

次に、本発明の第2の実施例を図2に基づいて説明すると、図2は本発明の流量制御装置に関する第2の実施例を示す油圧回路図で、図1図8と同一符号を付けた部分は、これらの図と同一又は同等の部分を表わしているので、これらの部分については、説明の重複を避けるため詳述しない。

0045

図2から明らかなように、図2の油圧回路は、図1のものと比べて、図8の従来例にみられるような信号管路17,19が図1のもののようには設けられていない点で異なるだけである。それゆえ、図2のものは、ロードセンシング制御を行うようにしたものである点、可変容量形ポンプ1の吐出側には、可変絞り部4,7と、その下流圧及び最高負荷圧に基づく圧力によりそれぞれ開方向及び閉方向の制御力が付与されて開口量を調節し可変絞り部4,7の絞り前後差圧を制御する圧力補償部とからなり、各アクチュエータ10,11を制御する流量制御装置が設けられている点で、図1ものと同様、図8の油圧回路と共通している。

0046

そこで、本発明により改良を加えた点である流量制御装置の構成について、第2の実施例中のものを第1の実施例中のものと比較すると、第2の実施例中の流量制御装置は、タンクに接続され最高負荷圧検出路16の最高負荷圧を導く導入管路30,33を設けるとともに各導入管路30,33の上流側から下流側に向けて第1絞り31,34、第2絞り32,35をそれぞれ設け、これら第1しぼ31及び第2絞り32により修正された最高負荷圧、第1絞り34及び第2絞り35により修正された最高負荷圧を各信号管路36,37により各圧力補償部38,39にそれぞれ導いてこれらに閉方向の制御力を付与するようにしている点において、第1の実施例中の流量制御装置と基本的に差異はなく、このような構成を用いる場合に、第1実施例中のものには最高負荷圧をそのまま導く信号管路17,19が付加されているのに対し、第2の実施例中のものにはこのようなものが付加されていない点で、両者は、実施の態様が異なるにすぎない。

0047

第2の実施例では、ばね38A,39Aの力を除けば、修正された最高負荷圧すなわち減圧された最高負荷圧だけが閉方向の制御力として圧力補償部38,39に付与されていて閉方向の制御力が弱められる傾向となっているから、これに呼応して、可変絞り部4,7の下流圧も低下する傾向となり、その結果、可変絞り部4,7の絞り前後差圧は増加傾向となって可変絞り部流入流量を増加させる傾向の流量特性が得られる。

0048

その流量特性を正確に表わすために数式により説明すると、絞りによる発生圧力Pci は、前掲(5)式のとおりであるから、圧力補償部38,39においては、その上流側に形成されている可変絞り部4,7の下流圧PziをPci+k/A(Zi+Zoi)となるように、すなわち、(9)式に従うように制御している。

0049

0050

一方、可変絞り部4,7の上流側に圧油を供給する可変容量形ポンプ1の吐出圧力Psは、ロードセンシング制御により、前掲(2)式に示すとおりPlmax+ΔPLSとなるように調節されているから、各流量制御装置6,9の可変絞り部4,7に任意の開度が与えられている状態では、これらの絞り前後差圧Ps−Pzi は、(9),(2)式より(10)式に示すとおり制御されていることになる。

0051

0052

なお、(10)式の記号K’i は、同式中の1−Ki を単に置き換えただけのものであり、具体的には、(bi/ai)2/[1+(ai+bi)2]を意味するから、正の定数とみることができる。

0053

その絞り前後差圧Ps−Pzi を図示すると、可変絞り部4,7のいずれの絞り前後差圧も、図7中の第2実施例の実線で示すような負荷圧の増加に応じて増加する傾向となる。その結果、可変絞り部4,7の流入流量Qiは、(11)式に示すとおり、それぞれの可変絞り部開度に比例し、しかも、重負荷時に優先的な流量特性をもつように修正できる。

0054

0055

そして、(11)式中の比例定数K’i は、(8)式中のKi と同様、第1絞り、第2絞りの各開度ai,biにより決定される定数であって、この流量特性は、単に導入管路中の各絞りの開度を適宜調整するだけで任意に設定し変更することができるから、この種の流量特性を必要とするアクチュエータである限り、各アクチュエータごとに最適な流量特性を容易に得ることができる。

0056

(11)式から明らかなように、第2の実施例によれば、流量を一貫して増加傾向にし、かつ、軽負荷時よりも重負荷時に流量を大とすることができる流量特性を得ることができる。

0057

以上述べた第1の実施例及び第2の実施例で用いられている流量制御装置は、その実施の態様が異なるとしても、いずれも、タンクに接続された最高負荷圧を導く管路を設けるとともに同管路に互に協働してその最高負荷圧を修正する絞りを設け、同絞りにより修正された最高負荷圧を圧力補償部に導いて閉方向の制御力を付与するようにした構成を備えている点で軌を一にしており、このような構成がベースとなって、従来の流量制御装置における画一的な流量特性に所定の傾向をもって修正を加えることができるとともに、アクチュエータの負荷の大小に関係なく常に一定に保持されていた従来の流量制御装置の流量を、その負荷の大小に応じて修正することもできるのである。そして、その結果、従来の流量制御装置の基本的構造を変えることなく、既存のロードセンシング制御を行う油圧回路に簡単な変更を加えるだけで、各種のアクチュエータに見合った流量特性を容易に得ることができ、従来の流量制御装置のように、異なる設計の可変絞りを有するバルブユニット製品を多種取りそろえるようなことは必要でなくなって生産効率の増進が図れるとともに、軽負荷時と重負荷時とでアクチュエータの速度を異なる水準に変更することが可能となってその作業性や操作性の向上も図ることもできる。

0058

以上、本発明の基本となる実施例を説明したが、図1の油圧回路の構成をベースにして、同回路中の閉方向の制御力を付与する信号管路の適所に油路の開閉手段を設け、その下流側の油圧を同手段の閉鎖時に逃がすようにすることにより、第1の実施例と第2の実施例の流量特性を選択的に得るようにしたり、あるいは、第1の実施例と従来例の流量特性、第2の実施例と従来例の流量特性を選択的に得るようにしたり、さらには、これら三者の中から所望の流量特性を選択的に得るようにすることができる。すなわち、最高負荷圧を導く信号管路17,19に開閉手段を設け、これを開くようにすると第1の実施例の流量特性が得られ、閉じるようにすると、第2の実施例の流量特性が得られる。また、修正された最高負荷圧を導く信号管路36,37や、場合によっては信号管路17,19以降信号管路36,37に至るまでの導入管路30に開閉手段を設けたり、第1絞り31,34それ自体を開閉機能を有する可変絞りとする等、信号管路17,19以降圧力補償部38,39に至るまでの信号管路36,37の側の管路に開閉手段を設け、これを開くようにすると第1の実施例の流量特性が得られ、閉じるようにすると従来例の流量特性が得られる。さらに、最高負荷圧を導く信号管路17,19に第1の開閉手段を設けるとともに、信号管路17,19以降圧力補償部38,39に至るまでの信号管路36,37の側の管路に第2の開閉手段を設け、第1の開閉手段を閉じ第2の開閉手段を開くようにすると、第2の実施例の流量特性が得られ、逆に、第1の開閉手段を開き第2の開閉手段を閉じるようにすると、従来の流量特性が得られる。そして、これら第1,第2の開閉手段を共に開くようにすると、第1の実施例の流量特性が得られるから、これら二つの開閉手段を適宜開閉操作することにより、第1の実施例、第2の実施例及び従来例の流量特性のなかから所望のものを選択的に得ることができる。

0059

流量制御装置をこのような構成のものにし、アクチュエータ10,11により行う作業の内容やその主作業機と取り換えられるアタッチメントの種類さらにはこれらの機器による作業の個別的局面に応じて、操作性を向上させるべく例えば第1の実施例の流量特性を選択したり、作業性を向上させるべく第2の実施例の流量特性を選択する等、作業の種類や局面に即した流量特性の選択を、各種制御機構により自動的に行ったり、又はオペレータの経験により手動で行ったりすることができるようにすれば、従来のものに較べて使い勝手のよい流量制御装置が得られる。したがって、本発明の流量制御装置を実際上具体化する場合にこのような構成を採用して適切な設計を施せば、これを各種作業機器に多角的に利用してその操縦性能の向上に資することが期待できる。

0060

以下、ここで述べた構成を具体化する手法を明らかにするため、本発明の第3の実施例乃至第6の実施例を示し、図3乃至図6に基づいてこれらの実施例を説明する。図3は、本発明の流量制御装置に関する第3の実施例を示す油圧回路図、図4は、本発明の流量制御装置に関する第4の実施例を示す油圧回路図、図5は、本発明の流量制御装置に関する第5の実施例を示す油圧回路図、図6は、本発明の流量制御装置に関する第6の実施例を示す油圧回路図である。これらの図に付けた符号中、図1図2及び図3と同一符号を付けた部分は、これらの3図面と同一又は同等の部分を表わしているので、これらの部分については、説明の重複を避けるため詳述しない。

0061

本発明の第3の実施例を図3に基づいて説明すると、50は最高負荷圧検出路16の最高負荷圧を圧力補償部38に導く信号管路17に設けられた油圧パイロット式切換弁で、その一方の端部には、プリセットばねが設けられてプリセット力が付与されているとともに負荷管路12内のアクチュエータ10の自己負荷圧を導くパイロット管路51が接続されており、他方の端部には、導入管路30中第1絞り31の上流側部分内の最高負荷圧を導くパイロット管路52が接続されている。そして、この油圧パイロット式切換弁50は、パイロット管路51により導かれるアクチュエータ10の自己負荷圧が最高負荷圧である場合には、図示の状態にあり、信号管路17を開放してその下流部17A内の油をタンクへ逃がす。53は信号管路17と同様の信号管路19に設けられた油圧パイロット式切換弁で、一方の端部に、プリセットばねが設けられるとともにアクチュエータ11の自己負荷圧を導くパイロット管路54が接続され、他方の端部に、最高負荷圧を導くパイロット管路55が接続されていて、油圧パイロット式切換弁50と同様の構成を有し同様の働きをする。

0062

第3の実施例には、このような油圧パイロット式切換弁50,53が最高負荷圧を圧力補償部38,39に導く各信号管路17,19にそれぞれ設けられているので、いま、各油圧パイロット式切換弁50,53のパイロット管路51,54のうちパイロット管路51により導かれるアクチュエータ10の自己負荷圧が最高負荷圧であるとすると、油圧パイロット式切換弁50は、最高負荷圧を圧力補償部38に導く信号管路17を開放し、一方、パイロット管路54により導かれるアクチュエータ11の自己負荷圧は、最高負荷圧より低いので、油圧パイロット式切換弁53は、最高負荷圧を圧力補償部39に導く信号管路19を閉鎖し、その下流部19A内の油をタンクへ逃がす。その結果、圧力補償部38には、第1絞り31及び第2絞り32により修正された最高負荷圧が信号管路36を通じて付与されるほか、信号管路17を通じて最高負荷圧それ自体も付与され、一方、圧力補償部39には、第1絞り34及び第2絞り35に修正された最高負荷圧だけが信号管路37を通じて付与されることとなるから、一方の流量制御装置6は、第1の実施例と同じ流量特性をもつこととなり、他方の流量制御装置9は、第2の実施例と同じ流量特性をもつこととなる。また逆に、各パイロット管路51,54のうちパイロット54の方で導かれるアクチュエータ11の自己負荷圧が最高負荷圧であるとすると、その当然の結果として、両流量制御装置6,9がもつ前記の各流量特性は入れ替わる。

0063

このように、第3の実施例では、各アクチュエータ10,11の流量制御装置6,9にもたせる流量特性を選択する場合に、一方のアクチュエータ10,11と他方のアクチュエータ10,11との負荷圧の大小を比較することにより第1の実施例及び第2の実施例の流量特性のうちの一方を選択するようにし、当該流量制御装置のアクチュエータの負荷圧が他方のそれより低い場合には、作業性を重視してアクチュエータの速度を高い水準にするように第2の実施例の流量特性を選択し、そうでない場合には、操作性を重視してアクチュエータの速度を低い水準に押えるように第1の実施例の流量特性を選択するようにしている。しかしながら、流量制御装置にもたせる流量特性を選択する場合に、どのような条件のもとでどのような流量特性を選択するのが最良であるかは、当該流量制御装置のアクチュエータに設けられる作業機器の種類や作業内容等と関連して個別に定まることであって一義的には定まらないから、各流量制御装置6,9において第1の実施例や第2の実施例の流量特性を選択する場合に、その選択の条件を、第3の実施例とは異なり各流量制御装置6,9ごとに個別に設定し、他とは独立して選択し得るようにすることも勿論可能である。したがって、第3の実施例は、第1の実施例や第2の実施例の流量特性を選択的に得ることのできる流量制御装置についてその構成を具体化するための一手法を例示したものであり、その主眼は、第1の実施例のような流量制御装置において、最高負荷圧を圧力補償部に導く信号管路に、同信号管路を開閉し閉鎖時に下流側の油圧を逃がすことのできる手段を設けてこれらの流量特性を選択的に得られるようにした点である。

0064

本発明の第4の実施例を図4に基づいて説明すると、56は第1絞り31及び第2絞り32により修正された最高負荷圧を圧力補償部38に導く信号管路36に設けられた油圧パイロット式切換弁、57は第1絞り34及び第2絞り35により修正された最高負荷圧を圧力補償部39に導く信号管路37に設けられた油圧パイロット式切換弁で、両者は、第3の実施例中の前記パイロット式切換弁50,53と較べて設けられている信号管路が異なるだけで、構成及び機能の点で第3の実施例のものと本質的な差異はない。したがって、各油圧パイロット式切換弁56,57は、そのパイロット管路51,54に導かれるアクチュエータ10,11の自己負荷圧が最高負荷圧である場合に当該信号管路36,37を開放し、その自己負荷圧が最高負荷圧より低い場合に当該信号管路36,37を閉鎖し、その下流部36A,37Aの油をタンクへ逃がす。その結果、前者の場合には、当該圧力補償部38,39に、信号管路17,19による最高負荷圧のほか、当該信号管路36,37を通じて前記の修正され最高負荷圧も付与して、当該制御装置6,9に第1の実施例の流量特性をもたらすこととなり、後者の場合には、当該圧力補償部38,39に信号管路17,19による最高負荷圧だけを付与して、当該流量制御装置6,9に従来例の流量特性をもたらすこととなる。

0065

このように、第4の実施例は、アクチュエータの負荷圧が最高負荷圧の場合にだけ操作性を重視して、アクチュエータの速度を低い水準に押えるように第1の実施例の流量特性を選択し、そうでない場合には従来例の流量特性を選択するようにした流量制御装置に関するものであるが、その主眼は、第1の実施例のような流量制御装置において、第1絞り及び第2絞りにより修正された最高負荷圧を導く信号管路に、同信号管路を開閉し閉鎖時に下流側の油圧を逃がすことのできる手段を設け、第1の実施例や従来例の流量特性を選択的に得られるようにした点にある。なお、図4の油圧回路において、前記油圧パイロット式切換弁56,57のような閉鎖時に下流側の油圧を逃がす構成の弁を設ける代わりに、第1絞り31,34の直前開閉弁を設けたり、第1絞り31,34それ自体に開閉機能をもたせる等、信号管路36,37側における同管路の上流部にその油路を開閉する手段を設けた場合には、これら開閉弁や第1絞り31,34の下流側の油圧は、その閉鎖時に第2絞り32,35を通じて逃げることになるから、油圧パイロット式切換弁56,57のような構成の弁を用いなくとも、油路を開閉し閉鎖時に下流側の油圧を逃がす手段が自と形成されることになる。

0066

本発明の第5の実施例を図5に基づいて説明すると、58は最高負荷圧を圧力補償部38に導く信号管路17と第1絞り31及び第2絞り32により修正された最高負荷圧を圧力補償部38に導く信号管路36とにまたがって設けられた油圧パイロット式切換弁で、単一の弁ではあっても、開閉手段は、各信号管路17,36に配設されるようになっており、連動して作動する。すなわち、油圧パイロット式切換弁58は、これら二種の信号管路17,36のうち一方を開放しているときは他方を閉鎖し、閉鎖している方の信号管路の下流部17A,36Aの油をタンクへ逃がすような構造になっている。59は最高負荷圧を圧力補償部39に導く信号管路19と第1絞り34及び第2絞り35により修正された最高負荷圧を圧力補償部39に導く信号管路37とにまたがって設けられた油圧パイロット式切換弁で、前記油圧パイロット式切換弁58と同一構造のものである。各油圧パイロット式切換弁58,59は、一方の端部に、それぞれ負荷管路12,13内のアクチュエータ10,11の自己負荷圧を導く各パイロット管路51,54が接続されているとともにプリセットばねが設けられており、他方の端部にそれぞれ最高負荷圧を導く各パイロット管路52,55が接続されていて、この点では第3の実施例中の油圧パイロット式切換弁50,53と同様であり、パイロット管路51,54により導かれるアクチュエータの自己負荷圧が最高負荷圧である場合に図示の状態にある。

0067

したがって、各油圧パイロット式切換弁58,59は、そのパイロット管路51,54に導かれる自己負荷圧が最高負荷圧である場合に、当該信号管路17,19を開放するとともに当該信号管路36,37を閉鎖してその下流部36A,37Aの油をタンクへ逃がし、その自己負荷圧が最高負荷圧より低い場合にはその逆になる。その結果、前者の場合には、当該圧力補償部38,39に信号管路17,19による最高負荷圧のみを付与して、当該流量制御装置6,9に従来例の流量特性をもたらすこことなり、後者の場合には、当該圧力補償部38,39に信号管路36,37による修正された最高負荷圧のみを付与して、当該流量制御装置6,9に第2の実施例の流量特性をもたらすこととなる。

0068

このように第5の実施例は、当該流量制御装置のアクチュエータの負荷圧が他方のそれより低い場合にだけ作業性を重視し、アクチュエータの速度を高い水準に上昇させるように第2の実施例の流量特性を選択し、そうでない場合には従来例の流量特性を選択するようにした流量制御装置に関するものであるが、その主眼は、第2実施例のような流量制御装置に最高負荷圧を圧力補償部に導く信号管路を付加した構造上は第1の実施例と差異のない流量制御装置において、最高負荷圧を圧力補償部に導く信号管路と第1絞り及び第2絞りにより修正された最高負荷圧を導く信号管路の双方に、これらの信号管路を開閉し閉鎖時に下流側の油圧を逃がすことのできる手段を設け、その一方だけを選択的に開放できるようにして、第2の実施例や従来例の流量特性を選択的に得られるようにした点にある。なお、図5の油圧回路において、前記油圧パイロット式切換弁58,59を設ける代わりに、信号管路17,19に第3の実施例中の油圧パイロット式切換弁50,53を設けるとともに、第1絞り31,34の直前に開閉弁を設けたり、第1絞り31,34それ自体に開閉機能をもたせる等、信号管路36,37側における同管路の上流部にその油路を開閉する手段を設け、その一方だけを選択的に開放できるようにした場合も、第5の実施例と同様の機能をもつ流量制御装置が得られる。

0069

本発明の第6の実施例を図6に基づいて説明すると、60,61は、最高負荷圧を圧力補償部38,39に導く信号管路17,19に設けられた電磁切換弁、62,63は、それぞれ、第1絞り31及び第2絞り32により修正された最高負荷圧を圧力補償部38に導く信号管路36、第1絞り34及び第2絞り35により修正された最高負荷圧を圧力補償部39に導く信号管路36,37に設けられた電磁切換弁で、それぞれがコントローラ64からの電気信号により操作されるものであり、弁本体の構造それ自体は、第3の実施例中の油圧パイロット式切換弁50,53と実質上差異がない。

0070

したがって、各アクチュエータ10,11に設けられる各種作業機器の作業の種類や各種作業の局面に応じて最適の流量特性が選択できるように、コントローラ64のデータ部に必要データを記憶させておくとともに、アクチュエータ10,11や作業機器の実動作時の状態を検知するための必要な検出信号、例えばすでに述べた実施例における各アクチュエータの自己負荷圧に関する検出信号等が得られるようにしておけば、各電磁切換弁60,61,62,63を適切に操作するための出力がコントローラ64の演算部で決定され、出力部から電気信号としてこれらの各電磁切換弁60,61,62,63へ出力される。したがって、第6の実施例は、ソフトウエアさえ調えておけば、第3の実施例〜第5の実施例のようなアクチュエータの自己負荷圧による流量特性の選択は勿論のこと、各種作業機の種類や作業の局面に即した流量特性の選択を行うことが可能となり、互換性のある汎用的な流量制御装置を提供し得るものである。なお、本実施例中のコントローラ64を用いて可変絞りとした第1絞り31,34及び第2絞り32,35を適宜調整してより適切な流量特性が得られるように制御すれば、一層使い勝手のよい汎用的な流量装置を得ることができる。

0071

以上、第1の実施例、第2の実施例及び従来例の各流量特性のうちの少なくとも二種の流量特性を選択的に得ることができる本発明の構成の具体化の際有用な流量制御装置の構成について、第3の実施例〜第6の実施例を例示して説明したが、これらの流量特性を選択する条件は、作業機器の種類や作業内容等に応じて設計上任意に選定し得ることであり、また、その選択は、各種制御機構を用いて自動的に行えるばかりでなく、場合によっては、オペレータの経験により手動で行えるようにすることもできる。したがって、以上の説明した流量制御装置の構成において主眼とする点は、絞りにより修正された最高負荷圧を圧力補償部に導く修正最高負荷圧導入用の信号管路とこれに付加された最高負荷圧を圧力補償部に導く最高負荷圧導入用の信号管路の少なくとも一方の側に、油路を開閉し閉鎖時に下流側の油圧を逃がす手段を設けた点にあり、これにより第1の実施例、第2の実施例及び従来例の各流量特性のうちの少なくとも二種の流量特性を選択的に得ることができ、各種作業機器の作業性の向上や操作性の向上の一層資することができる。

0072

本発明は、以上の第1の実施例乃至第6の実施例の説明から明らかなように、各種の態様で実施し得るものである。

発明の効果

0073

以上の説明から明らかなように、本発明の流量制御装置は、ロードセンシング制御を行う油圧回路に設けられる流量制御装置において、特に、タンクに接続され最高負荷圧を導く管路を設けるとともに同管路に互に協働してその最高負荷圧を修正する絞りを設け、絞りにより修正された最高負荷圧を圧力補償部に導いて閉方向の制御力を付与するようにした構成を備えているので、従来の制御装置における画一的な流量特性に所定の傾向をもって修正を加えることができるとともに、軽負荷時と重負荷時とでアクチュエータの速度を異なる水準に変更することが可能となり、その結果、各種アクチュエータに見合った流量特性を油圧回路の簡単な修正で容易に得ることができて生産効率の増進が図れるとともに、その作業性や操作性の向上を図ることもできる。

0074

このように、本発明は、最高負荷圧により制御することを当然の前提としていた従来の流量制御装置について、その最高負荷圧それ自体を絞りにより修正するという着想をもって改良を加え前記の目的を達成できるようにしたものであり、その発想は漸進的なものである。

図面の簡単な説明

0075

図1本発明の流量制御装置に関する第1の実施例を示す油圧回路図である。
図2本発明の流量制御装置に関する第2の実施例を示す油圧回路図である。
図3本発明の流量制御装置に関する第3の実施例を示す油圧回路図である。
図4本発明の流量制御装置に関する第4の実施例を示す油圧回路図である。
図5本発明の流量制御装置に関する第5の実施例を示す油圧回路図である。
図6本発明の流量制御装置に関する第6の実施例を示す油圧回路図である。
図7本発明及び従来例の流量制御装置に関する特性線図である。
図8従来例の油圧回路図である。

--

0076

1可変容量形ポンプ
2傾転制御装置
3主管路
4,7可変絞り部
6,9流量制御装置
10,11アクチュエータ
12,13負荷管路
14,15チェック弁
16最高負荷圧検出路
17,19信号管路
18,20 信号管路
21吐出圧検出路
30,33導入管路
31,34 第1絞り
32,35 第2絞り
36,37 信号管路
38,39圧力補償部

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