図面 (/)

技術 油圧作業回路

出願人 東芝機械株式会社
発明者 荒木英夫
出願日 1994年4月28日 (26年7ヶ月経過) 出願番号 1994-092172
公開日 1995年11月14日 (25年0ヶ月経過) 公開番号 1995-301204
状態 特許登録済
技術分野 掘削機械の作業制御 流体圧回路(1)
主要キーワード 各弁開度 戻り圧力 ポンプ吐出ライン サージ圧力 油圧作業 圧力制御弁装置 両スプール 補助弁
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年11月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

目的

従来の油圧作業回路において、その回路内に発生するサージ圧力を適正に抑制することができるよう構成した油圧作業回路を得る。

構成

従来の油圧作業回路のポンプ部10におけるポンプ制御弁装置20に対して、ポンプ吐出ライン14とタンクライン16との間にポンプ吐出圧力ライン40の圧力を開方向に、また最大負荷圧力ライン88の圧力およびスプリング42aの力を閉方向に、それぞれ印加するように構成し、さらに、圧力制御弁42が開閉制御される圧力をポンプ制御弁装置20内の流量制御弁32の開閉制御圧力よりも若干高くなるようにそのスプリング42aの力を設定する。

概要

背景

一般に、この種の油圧作業回路においては、通常、可変容量ポンプ吐出流量をポンプ制御弁装置を介してネガティブ流量制御するポンプ部と、このポンプ部からの吐出油を複数のアクチュエータに対してそれぞれの方向切換弁を介して給排する複合制御弁部とからなり、前記方向切換弁を適宜操作することにより、所要のアクチュエータ、例えばバケットブームアーム等の各アクチュエータを適宜選択し、そしてこれらを単独操作もしくはそれらの中の幾つかを同時に複合操作できるように構成されている。なお、ネガティブ流量制御技術とは、公知であるので詳しい説明は省略するが、制御圧力の減少に伴ってポンプ吐出流量を最小から最大へ増加させ、逆に制御圧力の増加に伴ってポンプ吐出流量を最大から最小へ減少させる技術である。

しかるに、この種の油圧作業回路は、前記複合操作時において、個々のアクチュエータへの必要圧油量の合計がポンプ吐出容量超過すると、一般に、個々のアクチュエータへの油量配分が適正に行われず、このため複合操作性が低下するに至っていた。また、さらに複合制御弁部内にはキャビテーション等が発生し、このため騒音信頼性についての問題が提起されていた。

そこで、本出願人は、先に、前述したような問題を解決する新規な技術を開発し、特許出願を行った(例えば、特開平4−19406号公報参照)。

以下、前記提案された従来技術について簡単に説明する。すなわち、図7は、先に提案された油圧作業回路を示すものである。この油圧作業回路は、可変容量ポンプ12の吐出流量を、ポンプ吐出ライン14のタンクライン16へのバイパスライン18上に設けたポンプ制御弁装置20、並びにパイロットライン22およびネガティブ流量制御装置24を介して制御するポンプ部10と、前記可変容量ポンプ12からの吐出油を複数(図示においては2個)のアクチュエータ52、54に対し、それぞれの分岐高圧ライン56、58と、ロードチェック弁60、62と、方向切換弁64、66と、アクチュエータライン68、70と、戻りライン72、74とを介して給排する複合制御弁部50とにより構成されている。なお、図中の参照符号26はタンク、28はサクションライン、76はメインリリーフ弁、そして78はタンクラインをそれぞれ示す。

さらに、この油圧作業回路においては、各アクチュエータ52、54のそれぞれの戻りライン72、74上には、戻り油制御用補助弁80、82を設けると共に、ポンプ制御弁装置20は、バイパスライン18とタンクライン16との間に設置された流量制御弁32と、この流量制御弁32とタンクライン16との間に設置された圧力発生手段(オリフィス)30とにより構成し、さらに流量制御弁32は、ポンプ吐出ライン14の圧力が伝達されるポンプ吐出圧力ライン34とアクチュエータ52、54のうちの最大負荷圧力が伝達される最大負荷圧力ライン88との圧力差によって開方向に、スプリング32aによって閉方向に作動するように構成する。また、流量制御弁32と圧力発生手段30との間のバイパス信号ライン18bをパイロットライン22に接続し、圧力発生手段30によりバイパス信号ライン18bに発生する圧力をネガティブ流量制御装置24の制御圧力とする。そして、補助弁80、82に対しては、その一端部にそれぞれのアクチュエータ52、54の負荷圧力が伝達される個別負荷圧力ライン84、86の圧力およびスプリング80a、82aの力を開方向に、また他端部には前記個別負荷圧力ライン84、86の中の最大負荷圧力(最大負荷圧力ライン88の圧力)を閉方向に、それぞれ印加するように構成し、シャトル弁90については、個別負荷圧力ライン84、86の圧力のうち高い方の圧力を最大負荷圧力ライン88に伝達するよう構成する。なお、図中の参照符号36はリリーフ弁を示す。

従って、このように構成された油圧作業回路によれば、流量制御弁32がポンプ吐出ライン14と最大負荷圧力ライン88との圧力差を一定値すなわち流量制御弁32の開閉制御圧力に維持するように作動し、アクチュエータ52、54への供給流量不足すれば、ポンプ吐出ライン14とアクチュエータライン68、70の間の圧力差が減少するので、これに伴ってポンプ吐出ライン14と最大負荷圧力ライン88との圧力差が減少し、流量制御弁32が閉じ、圧力発生手段30によって生じるバイパス信号ライン18bの圧力が低下し、これを検知してネガティブ流量制御装置24がポンプ吐出流量を増加させて不足する供給流量を補い、逆にアクチュエータ52、54への供給流量が過大となれば、ポンプ吐出ライン14とアクチュエータライン68、70の間の圧力差が増加するので、これに伴ってポンプ吐出ライン14と最大負荷圧力ライン88との圧力差が増加し、流量制御弁32が開き、圧力発生手段30によって生じるバイパス信号ライン18bの圧力が上昇し、これを検知してネガティブ流量制御装置24がポンプ吐出流量を減少させてアクチュエータ52、54への供給流量を減少させる。

従って、アクチュエータ52、54を単独あるいは複数同時に操作する時、流量制御弁32、圧力発生手段30およびネガティブ流量制御装置24が前述したように協働し、可変容量ポンプ12の吐出流量に余裕がある場合は、方向切換弁64、66の弁開度に比例した流量が、可変容量ポンプ12の吐出流量が最大となっても不足する場合は、各弁開度に応じてポンプ吐出流量を比例配分した流量がアクチュエータ52、54に供給されるので、建設機械等の操作者が方向切換弁64、66を操作することにより定めた弁開度に応じた速度で(換言すれば、操作者が望む速度で)アクチュエータが作動し、良好な操作性が得られる。

なお、補助弁80、82の作用効果については、前記公報に記載されているので詳細な説明は省略するが、補助弁80、82は、アクチュエータ52とアクチュエータ54との間で負荷圧力に差があった場合、低負荷側のアクチュエータのみに油が供給されて、高負荷側のアクチュエータが作動しなくなるという問題点を解決するために設置されたものであり、例えばアクチュエータ52の負荷圧力がアクチュエータ54の負荷圧力より低いと仮定した場合、高圧側のアクチュエータライン70の圧力が伝達される最大負荷圧力ライン88の圧力で補助弁80が切換えられ、戻りライン72とタンクライン78の間が絞られ、スプリング80aの力を比較的小さく設定すればアクチュエータライン68の圧力はアクチュエータライン70の圧力と同等な圧力まで上昇するので、負荷圧力に殆ど影響されずに弁開度64cと66cの大きさに応じてポンプ吐出流量が比例配分され、アクチュエータ52、54は共に操作者が望む速度で作動する。

概要

従来の油圧作業回路において、その回路内に発生するサージ圧力を適正に抑制することができるよう構成した油圧作業回路を得る。

従来の油圧作業回路のポンプ部10におけるポンプ制御弁装置20に対して、ポンプ吐出ライン14とタンクライン16との間にポンプ吐出圧力ライン40の圧力を開方向に、また最大負荷圧力ライン88の圧力およびスプリング42aの力を閉方向に、それぞれ印加するように構成し、さらに、圧力制御弁42が開閉制御される圧力をポンプ制御弁装置20内の流量制御弁32の開閉制御圧力よりも若干高くなるようにそのスプリング42aの力を設定する。

目的

そこで、本発明の目的は、方向切換弁の操作の過渡状態時に、回路内に発生するサージ圧力を有効に抑制することができるように改善した油圧作業回路を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

ネガティブ流量制御装置を有する可変容量ポンプ吐出流量をポンプ吐出ラインタンクラインへのバイパスライン上に設けたポンプ制御弁装置を介して制御するポンプ部と、前記可変容量ポンプからの吐出油を複数のアクチュエータに対してそれぞれの方向切換弁を介して給排する複合制御弁部とからなり、前記ポンプ制御弁装置は前記ポンプ吐出ラインの圧力と前記アクチュエータの負荷圧力のうちの最大圧力との差圧およびスプリング手段により開閉制御される流量制御弁と、この流量制御弁と前記タンクラインとの間に設置された圧力発生手段とにより構成し、この圧力発生手段により発生する圧力を前記ネガティブ流量制御装置の制御圧力とすることにより、前記ポンプ吐出ラインの圧力と前記アクチュエータの負荷圧力のうちの最大圧力との差圧を前記流量制御弁の開閉制御圧力に維持し、前記流量制御弁と前記圧力発生手段と前記ネガティブ流量制御装置が協働して前記アクチュエータへ供給する流量を制御するように構成した油圧作業回路において、前記ポンプ吐出ラインと前記タンクラインの間に、前記ポンプ吐出ラインの圧力と前記アクチュエータの負荷圧力のうちの最大圧力との差圧およびスプリング手段により開閉制御される圧力制御弁を設け、この圧力制御弁の開閉制御圧力を前記流量制御弁の開閉制御圧力よりも若干大きく設定したことを特徴とする油圧作業回路。

請求項2

圧力制御弁をポンプ制御弁装置と同一弁体内に設け、圧力制御弁のスプール内において流量制御弁のスプールを同軸上に摺動自在に配置して一体的に構成してなる請求項1記載の油圧作業回路。

請求項3

流量制御弁スプールの最大負荷圧力作用端部側に、圧油流通を前記作用端部側から前記スプールの内部側へは自由に許容すると共にその反対側へは阻止するチェック弁と、この時の圧油流通量を制限するオリフィスとを、並列に設けてなる請求項2記載の油圧作業回路。

請求項4

流量制御弁スプールのポンプ吐出ライン圧力作用端部側に、前記スプールに発生する軸方向の力を小さくするための小径ピストン手段を設け、前記流量制御弁スプールの両端は軸方向穴を介して連通させてなる請求項2または3記載の油圧作業回路。

技術分野

0001

本発明は、各種のアクチュエータを操作する建設機械等の油圧作業回路、特に複数のアクチュエータを同時に操作する複合操作性を向上したこの種の回路において、アクチュエータの操作時に発生する回路内サージ圧力を適正に抑制することができる油圧作業回路に関する。

背景技術

0002

一般に、この種の油圧作業回路においては、通常、可変容量ポンプ吐出流量をポンプ制御弁装置を介してネガティブ流量制御するポンプ部と、このポンプ部からの吐出油を複数のアクチュエータに対してそれぞれの方向切換弁を介して給排する複合制御弁部とからなり、前記方向切換弁を適宜操作することにより、所要のアクチュエータ、例えばバケットブームアーム等の各アクチュエータを適宜選択し、そしてこれらを単独操作もしくはそれらの中の幾つかを同時に複合操作できるように構成されている。なお、ネガティブ流量制御技術とは、公知であるので詳しい説明は省略するが、制御圧力の減少に伴ってポンプ吐出流量を最小から最大へ増加させ、逆に制御圧力の増加に伴ってポンプ吐出流量を最大から最小へ減少させる技術である。

0003

しかるに、この種の油圧作業回路は、前記複合操作時において、個々のアクチュエータへの必要圧油量の合計がポンプ吐出容量超過すると、一般に、個々のアクチュエータへの油量配分が適正に行われず、このため複合操作性が低下するに至っていた。また、さらに複合制御弁部内にはキャビテーション等が発生し、このため騒音信頼性についての問題が提起されていた。

0004

そこで、本出願人は、先に、前述したような問題を解決する新規な技術を開発し、特許出願を行った(例えば、特開平4−19406号公報参照)。

0005

以下、前記提案された従来技術について簡単に説明する。すなわち、図7は、先に提案された油圧作業回路を示すものである。この油圧作業回路は、可変容量ポンプ12の吐出流量を、ポンプ吐出ライン14のタンクライン16へのバイパスライン18上に設けたポンプ制御弁装置20、並びにパイロットライン22およびネガティブ流量制御装置24を介して制御するポンプ部10と、前記可変容量ポンプ12からの吐出油を複数(図示においては2個)のアクチュエータ52、54に対し、それぞれの分岐高圧ライン56、58と、ロードチェック弁60、62と、方向切換弁64、66と、アクチュエータライン68、70と、戻りライン72、74とを介して給排する複合制御弁部50とにより構成されている。なお、図中の参照符号26はタンク、28はサクションライン、76はメインリリーフ弁、そして78はタンクラインをそれぞれ示す。

0006

さらに、この油圧作業回路においては、各アクチュエータ52、54のそれぞれの戻りライン72、74上には、戻り油制御用補助弁80、82を設けると共に、ポンプ制御弁装置20は、バイパスライン18とタンクライン16との間に設置された流量制御弁32と、この流量制御弁32とタンクライン16との間に設置された圧力発生手段(オリフィス)30とにより構成し、さらに流量制御弁32は、ポンプ吐出ライン14の圧力が伝達されるポンプ吐出圧力ライン34とアクチュエータ52、54のうちの最大負荷圧力が伝達される最大負荷圧力ライン88との圧力差によって開方向に、スプリング32aによって閉方向に作動するように構成する。また、流量制御弁32と圧力発生手段30との間のバイパス信号ライン18bをパイロットライン22に接続し、圧力発生手段30によりバイパス信号ライン18bに発生する圧力をネガティブ流量制御装置24の制御圧力とする。そして、補助弁80、82に対しては、その一端部にそれぞれのアクチュエータ52、54の負荷圧力が伝達される個別負荷圧力ライン84、86の圧力およびスプリング80a、82aの力を開方向に、また他端部には前記個別負荷圧力ライン84、86の中の最大負荷圧力(最大負荷圧力ライン88の圧力)を閉方向に、それぞれ印加するように構成し、シャトル弁90については、個別負荷圧力ライン84、86の圧力のうち高い方の圧力を最大負荷圧力ライン88に伝達するよう構成する。なお、図中の参照符号36はリリーフ弁を示す。

0007

従って、このように構成された油圧作業回路によれば、流量制御弁32がポンプ吐出ライン14と最大負荷圧力ライン88との圧力差を一定値すなわち流量制御弁32の開閉制御圧力に維持するように作動し、アクチュエータ52、54への供給流量不足すれば、ポンプ吐出ライン14とアクチュエータライン68、70の間の圧力差が減少するので、これに伴ってポンプ吐出ライン14と最大負荷圧力ライン88との圧力差が減少し、流量制御弁32が閉じ、圧力発生手段30によって生じるバイパス信号ライン18bの圧力が低下し、これを検知してネガティブ流量制御装置24がポンプ吐出流量を増加させて不足する供給流量を補い、逆にアクチュエータ52、54への供給流量が過大となれば、ポンプ吐出ライン14とアクチュエータライン68、70の間の圧力差が増加するので、これに伴ってポンプ吐出ライン14と最大負荷圧力ライン88との圧力差が増加し、流量制御弁32が開き、圧力発生手段30によって生じるバイパス信号ライン18bの圧力が上昇し、これを検知してネガティブ流量制御装置24がポンプ吐出流量を減少させてアクチュエータ52、54への供給流量を減少させる。

0008

従って、アクチュエータ52、54を単独あるいは複数同時に操作する時、流量制御弁32、圧力発生手段30およびネガティブ流量制御装置24が前述したように協働し、可変容量ポンプ12の吐出流量に余裕がある場合は、方向切換弁64、66の弁開度に比例した流量が、可変容量ポンプ12の吐出流量が最大となっても不足する場合は、各弁開度に応じてポンプ吐出流量を比例配分した流量がアクチュエータ52、54に供給されるので、建設機械等の操作者が方向切換弁64、66を操作することにより定めた弁開度に応じた速度で(換言すれば、操作者が望む速度で)アクチュエータが作動し、良好な操作性が得られる。

0009

なお、補助弁80、82の作用効果については、前記公報に記載されているので詳細な説明は省略するが、補助弁80、82は、アクチュエータ52とアクチュエータ54との間で負荷圧力に差があった場合、低負荷側のアクチュエータのみに油が供給されて、高負荷側のアクチュエータが作動しなくなるという問題点を解決するために設置されたものであり、例えばアクチュエータ52の負荷圧力がアクチュエータ54の負荷圧力より低いと仮定した場合、高圧側のアクチュエータライン70の圧力が伝達される最大負荷圧力ライン88の圧力で補助弁80が切換えられ、戻りライン72とタンクライン78の間が絞られ、スプリング80aの力を比較的小さく設定すればアクチュエータライン68の圧力はアクチュエータライン70の圧力と同等な圧力まで上昇するので、負荷圧力に殆ど影響されずに弁開度64cと66cの大きさに応じてポンプ吐出流量が比例配分され、アクチュエータ52、54は共に操作者が望む速度で作動する。

発明が解決しようとする課題

0010

しかしながら、従来の油圧作業回路は、以下に述べるような難点を有している。

0011

前述した図7に示す油圧作業回路において、例えば単独操作しているアクチュエータ52を急停止すべく、その方向切換弁64を図示の操作位置64aから中立位置64bへ急に移動すると、一般に流量制御弁32およびネガティブ流量制御装置24付き可変容量ポンプ12の応答速度は方向切換弁64の応答速度に比較して遅いので、可変容量ポンプ12の吐出油の一部がポンプ吐出ライン14内に一時的に封じ込められ、この結果ポンプ吐出ライン14内に過渡的なサージ圧力が発生する。そして、このサージ圧力の発生は、操作者に対して不快なショック感を与える。また、極端な場合には、メインリリーフ弁76が作動するほど高いサージ圧力が発生する。さらに、両アクチュエータ52、54の複合操作時には、例えば一方のアクチュエータ52を停止すべくその方向切換弁64を図示の操作位置64aから中立位置64bへ急に移動すると、分岐高圧ライン58、ロードチェック弁62、オリフィス66cを介して他方のアクチュエータ54に供給されていた今まで圧油流量が、前述と同様にして発生するポンプ吐出ライン14内のサージ圧力に影響されて、一時的にかつ急激に増大する。すなわち、アクチュエータ速度が一時的にかつ急激に変化するので、操作者に対して、前述したより以上の不快かつ予期し得ないショック感を与えることになる。

0012

なお、前記サージ圧力の低減、言い換えれば流量制御弁32の応答性の改善を行うためには、前記流量制御弁32にポンプ吐出圧力を伝達するポンプ吐出圧力ライン34上のオリフィス32bを大きく設定するか、もしくは省略することが提案される。しかしながら、この場合には、ポンプ部10の回路内の安定性が損なわれ、このためハンチング現象が生じ易くなる等、別の難点を生じる。なお、この場合、仮にハンチング現象が発生しなかったとしても、ポンプ吐出ライン14内の圧油は、なおオリフィス(圧力発生手段)30もしくはリリーフ弁36を通過してタンク26内へ解放しなければならないので、サージ圧力の低減を効果的に達成することは、実際には不可能である。

0013

このように、前記従来の油圧作業回路は、前記方向切換弁の操作の過渡状態時に、回路内にサージ圧力を発生することから、操作者に不快なショック感を与える難点を有していた。

0014

そこで、本発明の目的は、方向切換弁の操作の過渡状態時に、回路内に発生するサージ圧力を有効に抑制することができるように改善した油圧作業回路を提供することにある。

課題を解決するための手段

0015

先の目的を達成するために、本発明に係る油圧作業回路は、ネガティブ流量制御装置を有する可変容量ポンプの吐出流量をポンプ吐出ラインのタンクラインへのバイパスライン上に設けたポンプ制御弁装置を介して制御するポンプ部と、前記可変容量ポンプからの吐出油を複数のアクチュエータに対してそれぞれの方向切換弁を介して給排する複合制御弁部とからなり、前記ポンプ制御弁装置は前記ポンプ吐出ラインの圧力と前記アクチュエータの負荷圧力のうちの最大圧力との差圧およびスプリング手段により開閉制御される流量制御弁と、この流量制御弁と前記タンクラインとの間に設置された圧力発生手段とにより構成し、この圧力発生手段により発生する圧力を前記ネガティブ流量制御装置の制御圧力とすることにより、前記ポンプ吐出ラインの圧力と前記アクチュエータの負荷圧力のうちの最大圧力との差圧を前記流量制御弁の開閉制御圧力に維持し、前記流量制御弁と前記圧力発生手段と前記ネガティブ流量制御装置が協働して前記アクチュエータへ供給する流量を制御するように構成した油圧作業回路において、前記ポンプ吐出ラインと前記タンクラインの間に、前記ポンプ吐出ラインの圧力と前記アクチュエータの負荷圧力のうちの最大圧力との差圧およびスプリング手段により開閉制御される圧力制御弁を設け、この圧力制御弁の開閉制御圧力を前記流量制御弁の開閉制御圧力よりも若干大きく設定したことを特徴とする。

0016

この場合、圧力制御弁をポンプ制御弁装置と同一弁体内に設け、圧力制御弁のスプール内において流量制御弁のスプールを同軸上に摺動自在に配置して一体的に構成することができる。

0017

また、流量制御弁スプールの最大負荷圧力作用端部側に、圧油の流通を前記作用端部側から前記スプールの内部側へは自由に許容すると共にその反対側へは阻止するチェック弁と、この時の圧油流通量を制限するオリフィスとを、並列に設けることができる。

0018

さらに、流量制御弁スプールのポンプ吐出ライン圧力作用端部側に、前記スプールに発生する軸方向の力を小さくするための小径ピストン手段を設け、前記流量制御弁スプールの両端は軸方向穴を介して連通させるように構成することができる。

0019

本発明に係る油圧作業回路によれば、本発明で設けた圧力制御弁の開閉制御圧力が流量制御弁の開閉制御圧力より若干大きく設定されているので、換言すればポンプ吐出ライン(14)と最大負荷圧力ライン(88)との圧力差が徐々に増加するとき圧力制御弁が開くより先に流量制御弁が開くので、定常状態では圧力制御弁が作動せず、従来の油圧作業回路と同じ作用により良好な操作性が得られることは勿論であるが、過渡状態において、ポンプ吐出ライン(14)と最大負荷圧力ライン(88)との圧力差が圧力制御弁開閉制御圧力より大となるようなサージ圧力がポンプ吐出ラインに発生しようとした場合には、圧力制御弁が流量制御弁より速く応答してポンプ吐出ラインの油をタンクラインへ戻すので、ポンプ吐出ラインに発生するサージ圧力を抑制することができ、このサージ圧力に起因するショックも抑制可能となる。

0020

次に、本発明に係る油圧作業回路の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図7に示す従来の構造と同一の構成部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。

0021

図1において、先ず本発明の油圧作業回路の構成は、前述したことからも理解されるように、前記従来の油圧作業回路(図7)のそれと基本的には同一である。そこで、本発明の油圧作業回路の基本的構成について、再び簡単に説明する。すなわち、図1において、油圧作業回路は、可変容量ポンプ12の吐出流量を、ポンプ吐出ライン14のタンクライン16へのバイパスライン18上に設けたポンプ制御弁装置20、並びにパイロットライン22およびネガティブ流量制御装置24を介して制御するポンプ部10と、前記可変容量ポンプ12からの吐出油を複数(図示の実施例では2個)のアクチュエータ52、54に対し、それぞれの分岐高圧ライン56、58と、ロードチェック弁60、62と、方向切換弁64、66と、アクチュエータライン68、70と、戻りライン72、74とを介して給排する複合制御弁部50とにより構成されている。

0022

また、前記戻りライン72、74上には、戻り油制御用補助弁80、82を設けると共に、ポンプ制御弁装置20は、バイパスライン18とタンクライン16との間に設置された流量制御弁32と、この流量制御弁32とタンクライン16との間に設置された圧力発生手段(オリフィス)30とにより構成し、さらに流量制御弁32は、ポンプ吐出ライン14の圧力が伝達されるポンプ吐出圧力ライン34とアクチュエータ52、54の内の最大負荷圧力が伝達される最大負荷圧力ライン88との圧力差によって開方向に、スプリング32aによって閉方向に作動するように構成する。また、流量制御弁32と圧力発生手段30との間のバイパス信号ライン18bをパイロットライン22に接続し、圧力発生手段30によりバイパス信号ライン18bに発生する圧力をネガティブ流量制御装置24の制御圧力とする。そして、補助弁80、82に対しては、その一端分にそれぞれのアクチュエータ52、54の負荷圧力が伝達される個別負荷圧力ライン84、86の圧力およびスプリング80a、82aの力を開方向に、また他端部には前記個別負荷圧力ライン84、86の中の最大負荷圧力(最大負荷圧力ライン88の圧力)を閉方向に、それぞれ印加するように構成する。なお、図中の参照符号26はタンク、28はサクションラインを示し、また76はメインリリーフ弁、78はタンクライン、90はシャトル弁をそれぞれ示す。

0023

このように構成される油圧作業回路によれば、アクチュエータ52、54を単独であるいは複数同時に操作する時、流量制御弁32、圧力発生手段30およびネガティブ流量制御装置24が協働し、たとえアクチュエータ間に負荷圧力の差があっても補助弁80、82の作用により、アクチュエータ52、54が操作者の望む速度で作動し、良好な操作性が得られる。

0024

しかるに、本発明においては、前記従来の油圧制御回路に対して、ポンプ吐出ライン14に接続したバイパスライン18とタンクライン16の間に圧力制御弁42を付設し、この圧力制御弁42はポンプ吐出ライン14の圧力が伝達されるポンプ吐出圧力ライン40と最大負荷圧力ライン88との圧力差によって開方向に、スプリング42aによって、閉方向に作動するよう構成し、その開閉制御圧力を、流量制御弁32の開閉制御圧力より若干大となるように、スプリング42aの力を設定することとした。

0025

次に、このような構成からなる本発明の油圧作業回路の、特にその過渡状態時における作動につき、以下詳細に説明する。なお、ここで、アクチュエータ52、54のいずれか、例えばアクチュエータ52が単独で定常駆動されている静的な単独操作状態においては、流量制御弁32と圧力制御弁42とはいずれもその両端部に同じ圧力が印加されており、これら両者は、前述したように、その開閉制御圧力を後者(圧力制御弁開閉制御圧力)が前者(流量制御弁開閉制御圧力)より大きくなるように設定されているので、圧力制御弁42は作動しないことは明らかである。

0026

そこで、先ずアクチュエータ52が単独操作されている前記静的な単独操作状態において、例えばこれを急停止すべく、その方向切換弁64を操作位置64aから図示の中立位置64bへ急に移動すると、ポンプ吐出ライン14内には、前述したように各部の応答速度の相違等から、可変容量ポンプ12の吐出油が一時的に封じ込められ、サージ圧力が発生しようとする。しかるに、本発明においては、この場合、圧力制御弁42に閉方向へ印加されている最大負荷圧力ライン88が、前記方向切換弁64の中立位置64bへの操作により戻り圧力ライン72すなわちタンクライン78にシャトル弁90を介して連通するので、前記サージ圧力が前記圧力制御弁開閉制御圧力まで上昇すれば、前記圧力制御弁42は速く応答して42bの位置になり、ポンプ吐出ライン14内の油はタンクライン16を介してタンク26ヘ排出されるので、ポンプ吐出ライン14に許容できないほどのサージ圧力が発生することを抑制するすることができる。

0027

次に、両アクチュエータ52、54の複合操作時には、例えば一方のアクチュエータ52を停止すべく、その方向切換弁64を操作位置64aから図示の中立位置64bへ急に移動すると、この場合においても従来は前述の場合と同様にして、ポンプ吐出ライン14内には一時的にサージ圧力が発生する。しかも、この場合、前述したように他のアクチュエータ54の速度が急上昇して建設機械等の操作者に予期しないショック感が与えられるが、本発明においては、この時にポンプ吐出ライン14内の圧力が、(アクチュエータ54の負荷圧力)+(圧力制御弁開閉制御圧力)に達すると、圧力制御弁42は速く開いて、ポンプ吐出ライン14内の油はタンクライン16を介してタンク26ヘ排出される。従って、ポンプ吐出ライン14に許容できないほどのサージ圧力が発生せず、操作者に対して前記ショック感を与えることはない。なお、この場合、圧力制御弁開閉制御圧力が流量制御弁開閉制御圧力より若干高くはなっているが、殆ど等しく設定されているので、アクチュエータ54への供給流量の変化は僅かであり、操作者はアクチュエータ54の速度変化感じることはない。

0028

このように、本発明の油圧作業回路によれば、方向切換弁の操作の過渡状態時に回路内に発生するサージ圧力を許容範囲に抑制することが可能である。

0029

次に、このような構成からなる本発明のポンプ制御弁装置20、すなわち流量制御弁32および圧力制御弁42についての好適な具体的構造からなる実施例を、図2を参照しながら以下詳細に説明する。

0030

先ず、本発明のポンプ制御弁装置20は、基本的には、ハウジング100のスプール穴100a内に、圧力制御弁42のスプール102を摺動自在に設け、その軸方向穴102a内に、流量制御弁32のスプール104を摺動自在に設けた構成からなる。スプール102は、その図示の左側端面が、バイパスライン18に連通した室106に面すると共に、右側端面が最大負荷圧力ライン88に接続した室108に面しており、スプリング42aの付勢力で左側へ移動している図示の状態においては、軸直角穴110aが前記スプール穴100aでブロックされ、バイパスライン18とタンクライン16の間を遮断している。また、前記両室106、108間の圧力差が圧力制御弁42の補助制御圧力Pに達すると、前記スプール102は、右側に移動して軸直角穴110aをタンクライン16に解放し、またバイパスライン18の圧油を軸直角穴110b、環状油路110c、軸直角穴110aを通してタンクライン16へ流通させるよう構成されている。一方、スプール104は、その図示の左側端面がオリフィス32bを介して室106の圧力を受けると共に、右側端面が軸方向穴110dを介して室108の圧力を受けており、スプリング32aの付勢力で左側へ移動している図示の状態においては、軸直角穴110eがランド110fでブロックされているので、バイパスライン18とオリフィス30の上流のバイパス信号ライン18bとの間を遮断しているが、前記両室106、108間の圧力差が流量制御弁32の開閉制御圧力に達すると、右側に移動して軸直角穴110eと環状油路110cとを連通し、バイパスライン18の圧油を軸直角穴110b、環状油路110c、軸直角穴110eを通してバイパス信号ライン18bへ流通させるように構成され、さらにこのバイパス信号ライン18bはパイロットライン22を介してネガティブ流量制御装置24に接続されている。

0031

バイパスライン18と最大負荷圧力ライン88との圧力差が定常状態あるいはゆっくりと変動する状態であるならば、圧力制御弁開閉制御圧力が流量制御弁開閉制御圧力よりも大きく設定されているので、スプール102が作動するより早くスプール104が作動し、前述したように流量制御弁32、圧力発生手段30、この圧力発生手段30の作用でバイパス信号ライン18bに発生する圧力により制御されるネガティブ流量制御装置24が協働して、バイパスライン18およびこれに接続したポンプ吐出ライン14と最大負荷圧力ライン88との圧力差を一定値(流量制御弁開閉制御圧力)に保ち、アクチュエータ52、54へ供給する流量が適切に制御される。なお、本実施例においては、明らかなことではあるが、流量制御弁開閉制御圧力はスプリング32aの力をスプール104の端面受圧面積除算した値であり、圧力制御弁開閉制御圧力はスプリング42aの力をスプール102の端面受圧面積で除算した値である。

0032

一方、ポンプ吐出ライン14の圧力が急激に上昇した場合には、バイパスライン18と最大負荷圧力ライン88との圧力差も急激に増大しようとするが、この圧力差が圧力制御弁開閉制御圧力になれば、バイパスライン18と室106との間には室106とスプール104との間にあるオリフィス32bのような絞りは介在しないので、スプール102はスプール104より速く右へ作動し、バイパスライン18内の圧油は速やかにタンクライン16へ排出されて、バイパスライン18およびこれに接続したポンプ吐出ライン14に許容できないほどのサージ圧力が発生することはない。

0033

このように、本実施例におけるポンプ制御弁装置によれば、その構造が一体的かつ比較的小形に構成されることにより、サージ圧力を抑制する前記油圧作業回路を、さらにコンパクトかつ安価に提供し得る利点が発揮される。

0034

図3および図4は、本発明の油圧作業回路におけるポンプ制御弁装置の別の実施例を示す。本実施例は、基本的には、先の実施例において、その流量制御弁スプールの最大負荷圧力作用端部側に、所定のチェック弁およびオリフィスを設け、これにより油圧作業回路の安定性を向上すると共に、操作性を確保するように構成したものである。

0035

本実施例のポンプ制御弁装置120は、流量制御弁スプール104の最大負荷圧力ライン88に接続した室108側に、圧油の流通を前記室108からスプール102の内部側(室110h)へは自由に許容するが、その反対側へは阻止するチェック弁122と、この時の圧油流通量を制限するオリフィス124とを並列に設けた構成からなる。従って、オリフィス124は、圧力制御弁装置120の作動を安定化して油圧作業回路の安定性を向上し得ることは明らかである。

0036

しかるに、チェック弁122は、前記オリフィス124の設置に伴い発生する不都合を解決すべく設けられている。すなわち、チェック弁122を備えない前記圧力制御弁装置120においては、駆動しているアクチュエータ52(図1参照)の負荷圧力が増大すると、室110h内から、両スプール102、104間の環状隙間110iを通ってバイパス信号ライン18b内へ漏洩する圧油流量が増大し、このためオリフィス124の前後に大きな差圧が発生して、室110hの圧力が室108の圧力よりかなり低下するに至っている。このため、バイパスライン18と室110hとの間の圧力差は所定の流量制御弁開閉制御圧力に保たれるが、バイパスライン18と最大負荷圧力ライン88との圧力差すなわちポンプ吐出ライン14とアクチュエータライン68との圧力差は減少する。この結果、アクチュエータ52に供給される流量が不足して、アクチュエータ52を所定の速度で駆動できなくなる。

0037

従って、前記チェック弁122を前記両室110h、108間に設置すれば、前記オリフィス124前後に差圧が発生しないので、前述したような不都合は生じない。

0038

図5および図6は、本発明における圧力制御弁装置のさらに別の実施例を示す。本実施例においては、基本的に、先の実施例(図3および図4参照)において、さらに流量制御弁スプールのポンプ吐出ライン圧力作用端部側に所定の小径ピストン手段を設け、これにより所要の流量制御弁開閉制御圧力を自由に設定できるよう構成したものである。

0039

前述した各実施例においては、圧力制御弁装置20あるいは120全体の構造を小形コンパクト化する意図から、流量制御弁32のスプール104を、圧力制御弁42のスプール102内に配置しているが、この場合にスプリング32aを装着する室110hの大きさが小さくなり、結果的にポンプ補償制御圧力pを充分高く設定することが実際的には困難である。

0040

そこで、本実施例の圧力制御弁装置130(図5および図6参照)においては、流量制御弁スプール104のポンプ吐出ライン圧力作用端部側(室106側)に、スプール104の直径より小さい直径のピストン132を設置し、このピストン132に室106の圧力を作用させることにより、スプール104を図において右側へ押圧してこのスプール104の左右両端面に、オリフィス134および軸方向穴136を介して連通される室110hの圧力を同時に作用させ、これによりスプール104に発生する軸方向の力を平衡させるように構成したものである。従って、本実施例によれば、スプリング32aの力が、先の実施例の場合と同様であっても、スプール104が小径のピストン132によって右方向へ押圧される力は、先の実施例の場合より小さくなるので、結果的に流量制御弁開閉制御圧力を任意所望の高さに容易に設定できることは明らかである。

0041

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。

発明の効果

0042

以上説明したように、本発明に係る油圧作業回路は、従来の油圧作業回路に対して、流量制御弁の開閉制御圧力よりも若干高い制御圧力で開閉する圧力制御弁を付設して、ポンプ吐出ライン内に発生する高いサージ圧力の圧油をタンクラインへ排出するよう構成したことにより、従来のこの種の油圧作業回路において不可避的に発生していた回路内の前記サージ圧力、並びにこれに起因する操作上の不快なショック感を確実に抑制することが可能となる。

図面の簡単な説明

0043

図1本発明に係る油圧作業回路の一実施例を示す油圧回路図である。
図2図1に示す油圧作業回路におけるポンプ制御弁装置の構造を示す断面図である。
図3本発明に係る油圧作業回路におけるポンプ制御弁装置の別の実施例を示す油圧回路図である。
図4図3に示すポンプ制御弁装置の構造を示す断面図である。
図5本発明に係る油圧作業回路におけるポンプ制御弁装置のさらに別の実施例を示す油圧回路図である。
図6図5に示すポンプ制御弁装置の構造を示す断面図である。
図7従来の油圧作業回路の構成を示す油圧回路図である。

--

0044

10ポンプ部
12可変容量ポンプ
14ポンプ吐出ライン
16タンクライン
18バイパスライン
18bバイパス信号ライン
20ポンプ制御弁装置
22パイロットライン
24ネガティブ流量制御装置
26タンク
28サクションライン
30オリフィス(圧力発生手段)
32流量制御弁
32aスプリング
32b オリフィス
34ポンプ吐出圧力ライン
36リリーフ弁
40 ポンプ吐出圧力ライン
42圧力制御弁
42a スプリング
50複合制御弁部
52、54アクチュエータ
56、58分岐高圧ライン
60、62ロードチェック弁
64、66 方向切換弁
68、70アクチュエータライン
72、74戻りライン
76メインリリーフ弁
78 タンクライン
80、82補助弁
80a、82a スプリング
84、86 個別負荷圧力ライン
88最大負荷圧力ライン
90シャトル弁
100ハウジング
100aスプール穴
102スプール(圧力制御弁)
102a軸方向穴
104 スプール(流量制御弁)
106、108 室
110a、110b、110e 軸直角穴
110c環状油路
110d 軸方向穴
110gランド
110h 室
110i環状隙間
120 ポンプ制御弁装置
122チェック弁
124 オリフィス
130 ポンプ制御弁装置
132ピストン
134 オリフィス
136 軸方向穴

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • コベルコ建機株式会社の「 作業機械の油圧駆動装置」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】作業効率の低下を伴うことなく、ブーム及びバケットを共通の油圧ポンプで駆動しながらブーム上げ動作を確実に行うことが可能な油圧駆動装置を提供する。【解決手段】油圧駆動装置は、ブームシリンダ26及び... 詳細

  • コベルコ建機株式会社の「 作業機械の油圧駆動装置」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】著しい作業効率の低下及び圧力損失を伴うことなく、ブーム及びバケットを共通の油圧ポンプで駆動しながらブーム上げ動作を確実に行うことが可能な油圧駆動装置を提供する。【解決手段】油圧駆動装置は、ブー... 詳細

  • 日立建機株式会社の「 作業機械」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】隣接する2つの目標面の境界線付近の整形精度を向上させることができる作業機械を提供する。【解決手段】コントローラ10は、複数の目標面の中から、第1目標面S1に隣接する目標面である第2目標面S2を... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ