JP2000186702A - ポンプ圧力制御回路の方向制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 慣性負荷としての旋回体の旋回時における油
圧ポンプのポンプ圧力制御を行うに際し、旋回体の回転
半径の大小に拘らず円滑に操作することができ、しかも
簡単な構成で低コストに製造することができるポンプ圧
力制御回路の方向制御弁を提供する。 【解決手段】 方向制御弁５０の操作スプール５４に対
して対向配置されたセンタバイパス通路を形成する上流
側バイパス通路６６と下流側バイパス通路６８ｂとの間
に、外部信号により流量調整の可能な絞り弁として、操
作スプール５４と平行に補助スプール７２を配設し、こ
の補助スプールにバイパスブリードノッチ７３を設け
て、パイロット信号圧力により前記補助スプールを操作
するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械の慣性負
荷すなわち油圧ショベルにおける旋回体を操作するため
のアクチュエータを駆動制御するポンプ圧力制御回路の
方向制御弁に係り、特に慣性負荷としての旋回体の旋回
時におけるポンプ圧力制御を行うに際し、旋回体の回転
半径の大小に拘らず円滑な操作を可能とする方向制御弁
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、慣性負荷を操作するアクチュエ
ータすなわち油圧モータを駆動制御するためのポンプ圧
力制御回路として、例えば図２の（ａ）に示すように、
油圧ポンプ１０の吐出ライン１２に方向制御弁１４を接
続配置し、この方向制御弁１４を経てタンク１６に連通
するタンクライン１８に圧力発生手段２０を設けて、こ
の圧力発生手段２０において発生する制御圧力を、信号
ライン２２を介してポンプ吐出流量制御手段２４に印加
することにより、油圧ポンプ１０の吐出流量をネガティ
ブ制御するように構成したものが知られている。

【０００３】しかるに、従来におけるこの種のポンプ圧
力制御回路において、慣性負荷が小さい場合におけるポ
ンプ圧力制御手段として、次の３つの手段が知られてい
る。 (1)．方向制御弁のスプールのストローク量を規制する
手段 (2)．バイパス通路を設ける手段 (3)．旋回モータのリリーフ設定圧力を切換える手段

【０００４】そこで、前記(1)の方向制御弁のスプール
のストローク量を規制する手段は、図２の（ａ）に示す
ポンプ圧力制御回路において、慣性負荷が小さい時には
旋回のパイロット圧力３０ａ、３０ｂを外部信号３２
ａ、３２ｂにより減圧手段３４ａ、３４ｂにおいて減圧
することにより、方向制御弁１４の操作スプールのスト
ローク量を規制するように構成したものである。このよ
うに構成することにより、方向制御弁１４内における油
圧ポンプ１０の吐出流量制御に関する絞り通路、すなわ
ち図２の（ｂ）に示す方向制御弁１４のシンボル図の中
間位置Ｉにおいて、センタバイパス通路へブリードオフ
して、ポンプ吐出圧力の上昇を抑制することができる。

【０００５】また、前記(2)のバイパス通路を設ける手
段は、図３に示すように、既存のポンプ圧力制御回路に
おけるセンタバイパス通路１２ａとは別のバイパス通路
３６を、圧力発生手段２０の上流側に接続配置し、外部
信号圧力３７により、各方向制御弁１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ内における油圧ポンプ１０の吐出流量制御に関する
絞り通路に対する圧油をバイパスさせて、ポンプ吐出圧
力の上昇を抑制することができるように構成したもので
ある。

【０００６】さらに、前記(3)の旋回モータのリリーフ
設定圧力を切換える手段は、図４に示すように、方向制
御弁１４に接続される慣性負荷を駆動制御する旋回モー
タ３８の油圧回路４０において、リリーフ弁４２ａ、４
２ｂにより設定する旋回リリーフ設定圧力を、外部信号
４４ａ、４４ｂにより低下させて、ポンプ吐出圧力の上
昇を抑制することができるように構成したものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術に係るポンプ吐出圧力制御においては、解決
すべき種々の難点がある。

【０００８】すなわち、前記(1)の方向制御弁１４の操
作スプールのストローク量を規制する手段においては、
方向制御弁１４に対するスプール切換信号圧力を、減圧
信号（３２ａ、３２ｂ）により減圧させる機構（３４
ａ、３４ｂ）を必要とするため、構造が複雑となるばか
りでなく、ストローク量を規制することにより、レバー
操作の幅が狭くなる等の難点がある。

【０００９】また、前記(2)のバイパス通路３６を設け
る手段においては、所定の方向切換弁１４ａにより旋回
の作業を行うと同時に、他の方向切換弁１４ｂの操作ス
プールを操作する際には、それらのスプール切換信号に
よりバイパス通路３６をブロックしなければならず、そ
の信号処理の操作が複雑となるばかりでなく、センタバ
イパス通路１２ａの最上流から圧力発生手段２０の上流
側までバイパス通路３６を設ける必要があるため、十分
な設置スペースを必要とし、構造的に複雑となる等の難
点がある。

【００１０】さらに、前記(3)の旋回モータ３８のリリ
ーフ設定圧力を切換える手段においては、リリーフ弁４
２ａ、４２ｂのリリーフ設定圧力を低くした時に、リリ
ーフ動作するまでの操作スプールの移動量が減るため
に、操作スプールのストローク量を規制した時と同様
に、レバー操作の幅が狭くなるばかりでなく、設定圧力
の切換えが可能なリリーフ弁とするために、構造が複雑
となる等の難点がある。

【００１１】そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結
果、油圧ポンプの吐出ラインに方向制御弁を接続配置
し、この方向制御弁を経てタンクに連通するタンクライ
ンに圧力発生手段を設け、この圧力発生手段において発
生する制御圧力を信号ラインを介してポンプ吐出流量制
御手段に印加することにより、前記方向制御弁に接続さ
れた慣性負荷を操作する油圧モータを駆動するための油
圧ポンプの吐出流量をネガティブ制御するようにポンプ
圧力制御回路を構成した場合、前記方向制御弁の操作ス
プールに対して対向配置されたセンタバイパス通路を形
成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間
に、外部信号により流量調整の可能な絞り弁を並列に設
けることにより、簡単な構成にして、慣性負荷としての
油圧ショベルの旋回体の移動を行うアクチュエータの駆
動を、旋回半径の大きさに拘らず円滑に増速することが
できることを突き止めた。

【００１２】従って、本発明の目的は、慣性負荷として
の旋回体の旋回時等における油圧ポンプのポンプ圧力制
御を行うに際し、旋回体の回転半径の大小に拘らず円滑
に操作することができ、しかも簡単な構成で低コストに
製造することができるポンプ圧力制御回路の方向制御弁
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るポンプ圧力制御回路の方向制御弁は、
油圧ポンプの吐出ラインに方向制御弁を接続配置し、こ
の方向制御弁を経てタンクに連通するタンクラインに圧
力発生手段を設け、この圧力発生手段において発生する
制御圧力を信号ラインを介してポンプ吐出流量制御手段
に印加することにより、前記方向制御弁に接続された慣
性負荷を操作するアクチュエータを駆動するための油圧
ポンプの吐出流量をネガティブ制御するように構成して
なるポンプ圧力制御回路の方向制御弁において、前記方
向制御弁の操作スプールに対して対向配置されたセンタ
バイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バ
イパス通路との間に、外部信号により流量調整の可能な
絞り弁を並列に設けたことを特徴とする。

【００１４】そこで、前記方向制御弁が油圧ショベルの
旋回用方向制御弁である場合、前記外部信号により流量
調整の可能な絞り弁は、センタバイパス通路を形成する
上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、操
作スプールと平行に補助スプールを配設し、この補助ス
プールにバイパスブリードノッチを設けて、旋回半径に
応じたパイロット信号圧力により前記補助スプールを操
作するようにした構成とすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るポンプ圧力制
御回路の方向制御弁の実施例につき、添付図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明に係るポンプ圧力制御回路
における方向制御弁の一実施例として、油圧ショベルの
旋回用方向制御弁を示すものである。

【００１７】すなわち、図１において、参照符号５０は
方向制御弁を示し、この方向制御弁５０はケーシング５
２内に旋回用の操作スプール５４が摺動可能に挿通配置
され、一対の給排油路５６ａ、５６ｂと、この給排油路
５６ａ、５６ｂに連通接続された給排ポート５８ａ、５
８ｂと、前記給排油路５６ａ、５６ｂの内側に配設され
た逆Ｕ字形の供給油路６０と、前記給排油路５６ａ、５
６ｂの外側にタンク６１に接続された排出油路６２ａ、
６２ｂとがそれぞれ設けられている。

【００１８】前記供給油路６０の中央には、油圧ポンプ
６４に連通する供給油路６５および上流側バイパス通路
６６が設けられ、さらにこの上流側バイパス通路６６の
両外側には、下流側バイパス通路６８ａ、６８ｂが設け
られている。そして、前記供給油路６０と供給油路６５
とは、チェック弁７０を介して接続されている。一方、
前記上流側バイパス通路６６は、前記操作スプール５４
に設けたバイパスカットノッチ５５により、下流側バイ
パス通路６８ａ、６８ｂに接続されている。

【００１９】そして、前記下流側バイパス通路６８ａ、
６８ｂは、外部に導出されたタンク６１と連通接続され
るタンクライン７４に対し、圧力発生手段７６を介して
接続すると共に、この圧力発生手段７６において発生す
る制御圧力を、ポンプ制御信号ライン７７を介して油圧
ポンプ６４のポンプ吐出流量制御手段７８に供給するよ
うに構成配置する。このように構成することにより、前
記給排ポート５８ａ、５８ｂに外部接続したアクチュエ
ータとしての旋回モータ８０の駆動に際し、油圧ポンプ
６４の吐出ライン８１へ吐出されるポンプ吐出流量がネ
ガティブ制御される。なお、図１において、参照符号８
２ａ、８２ｂは旋回モータ８０のそれぞれ保護部材を示
す。

【００２０】しかるに、本発明においては、センタバイ
パス通路を形成する前記上流側バイパス通路６６と下流
側バイパス通路６８ｂとの間に、前記操作スプール５４
と平行に補助スプール７２を配設し、この補助スプール
７２にバイパスブリードノッチ７３を設けて、旋回体の
旋回半径の大きさに見合ったパイロット信号圧力により
前記補助スプール７２を操作するように構成する。

【００２１】このように、前記操作スプール５４のセン
タバイパス通路の前後だけを、前記補助スプール７２に
設けたバイパスブリードノッチ７３によりバイパスさせ
る構成としたことにより、方向制御弁の図示していない
他の（旋回用以外の）操作スプールを操作する際に、簡
単な構造によって、バイパス通路をブロックする必要が
無くなる等の利点が得られる。

【００２２】従って、前記構成からなる本実施例の方向
制御弁５０は、慣性負荷としての油圧ショベルの旋回体
の移動を行うアクチュエータとしての旋回モータ８０の
駆動を増速する場合において、旋回半径が大きい時に
は、パイロット信号圧力Ｐspが発生することなく、補助
スプール７２は、先端の油室７５ａがタンク圧であり、
弱いばね７５ｂの弾力により、図示の右側位置に保持さ
れる。すなわち、この場合、前記補助スプール７２のバ
イパスブリードノッチ７３はブロックされるので、従来
の通り油圧ポンプ６４のポンプ吐出圧力が上昇し、旋回
リリーフ設定圧力に見合った加速度で、旋回体の移動を
増速させることができる。

【００２３】また、前記とは逆に、旋回半径が小さくな
る時には、旋回半径に見合うパイロット信号圧力Ｐspが
増大するように発生し、補助スプール７２は、前記ばね
７５ｂの弾力に打ち勝って図示の左側方向に移動する。
この場合、操作スプール５４を図示の右方向へ全ストロ
ーク移動操作したとしても、供給油路６５の圧油は、上
流側バイパス通路６６、補助スプール７２のバイパスブ
リードノッチ７３、下流側バイパス通路６８ｂの経路で
ブリードされる。従って、前記補助スプール７２のバイ
パスブリードノッチ７３による絞り弁の作用によって、
圧力発生手段７６において発生する制御圧力に基づく油
圧ポンプ６４のポンプ吐出圧力は低く抑えられると共
に、加速度的には旋回半径が大きい時と同等に、旋回体
の移動を増速させることができる。

【００２４】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。

【００２５】

【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明に係るポンプ圧力制御回路の方向制御弁は、油圧ポ
ンプの吐出ラインに方向制御弁を接続配置し、この方向
制御弁を経てタンクに連通するタンクラインに圧力発生
手段を設け、この圧力発生手段において発生する制御圧
力を信号ラインを介してポンプ吐出流量制御手段に印加
することにより、前記方向制御弁に接続された慣性負荷
を操作するアクチュエータを駆動するための油圧ポンプ
の吐出流量をネガティブ制御するように構成してな１る
ポンプ圧力制御回路の方向制御弁において、前記方向制
御弁の操作スプールに対して対向配置されたセンタバイ
パス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパ
ス通路との間に、外部信号により流量調整の可能な絞り
弁を並列に設けた構成としたことにより、慣性負荷とし
ての旋回体の旋回時における油圧ポンプのポンプ圧力制
御を行うに際し、旋回体の回転半径の大小に拘らず円滑
に操作することができ、しかも簡単な構成で低コストに
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポンプ圧力制御回路の方向制御弁
の一実施例を示す要部断面構造と油圧系統との接続状態
を示す説明図である。

【図２】（ａ）は従来のポンプ圧力制御回路の一構成例
を示す油圧系統図であり、（ｂ）は（ａ）に示す方向制
御弁の要部シンボル図である。

【図３】従来のポンプ圧力制御回路の別の構成例を示す
油圧系統図である。

【図４】従来のポンプ圧力制御回路のさらに別の構成例
を示す要部油圧系統図である。

【符号の説明】

５０ 方向制御弁 ５２ ケーシング ５４ 操作スプール ５５ バイパスカットノッチ ５６ａ、５６ｂ 給排油路 ５８ａ、５８ｂ 給排ポート ６０ 供給油路 ６１ タンク ６２ａ、６２ｂ ６４ 油圧ポンプ ６５ 供給油路 ６６ 上流側バイパス通路 ６８ａ、６８ｂ 下流側バイパス通路 ７０ チェック弁 ７２ 補助スプール ７３ バイパスブリードノッチ ７４ タンクライン ７５ａ 先端の油室 ７５ｂ ばね ７６ 圧力発生手段 ７７ ポンプ制御信号ライン ７８ ポンプ吐出流量制御手段 ８０ 旋回モータ ８１ 吐出ライン ８２ａ、８２ｂ 保護部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプの吐出ラインに方向制御弁を
   接続配置し、この方向制御弁を経てタンクに連通するタ
   ンクラインに圧力発生手段を設け、この圧力発生手段に
   おいて発生する制御圧力を信号ラインを介してポンプ吐
   出流量制御手段に印加することにより、前記方向制御弁
   に接続された慣性負荷を操作するアクチュエータを駆動
   するための油圧ポンプの吐出流量をネガティブ制御する
   ように構成してなるポンプ圧力制御回路の方向制御弁に
   おいて、 前記方向制御弁の操作スプールに対して対向配置された
   センタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下
   流側バイパス通路との間に、外部信号により流量調整の
   可能な絞り弁を並列に設けたことを特徴とするポンプ圧
   力制御回路の方向制御弁。
2. 【請求項２】 方向制御弁は油圧ショベルの旋回用方向
   制御弁であって、外部信号により流量調整の可能な絞り
   弁は、センタバイパス通路を形成する上流側バイパス通
   路と下流側バイパス通路との間に、操作スプールと平行
   に補助スプールを配設し、この補助スプールにバイパス
   ブリードノッチを設けて、旋回半径に応じたパイロット
   信号圧力により前記補助スプールを操作するように構成
   してなる請求項１記載のポンプ圧力制御回路の方向制御
   弁。