JP2001187901A - 建機の油圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合操作時の合計要求流量がポンプ最大吐出
量を越えても良好な流量分配機能が発揮される アフターオリフ
ィス型の長所を、 アンチサチュレーション弁を設けることなくヒ゛フォアオ
リフィス型で実現させ、構造簡素化やコストダウンを図る。 【解決手段】 制御弁１０，１１に内装の絞り１５，１
６の上流側に配備される複数の圧力補償弁１２，１３と
を備えたビフォアオリフィス型ロードセンンシング回路
において、圧力補償弁１２，１３を、圧力補償弁通過後
で、かつ、絞り１５通過前の第１中間圧ＰＺと、複数の
油圧アクチュエータ６Ｃ，７Ｃの負荷圧のうちの最高負
荷圧ＶＬＳと、バネ２１とで流路断絶側に付勢し、油圧
ポンプ９の吐出圧ＶＰと、絞り１５通過後で、かつ、油
圧アクチュエータ６Ｃ，７Ｃ通過前の第２中間圧ＰＬと
で流路接続側に付勢する４信号入力型に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウ等の建
機に適用されるロードセンシング回路を備えた油圧装置
に係り、詳しくは、ビフォアオリフィス型ロードセンシ
ング回路の構造簡素化を図るとともに、圧力補償弁の構
造簡素化やコンパクト化が行えるようにする技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】建機の油圧装置にロードセンシング回路
を採用する場合、旋回台を旋回させながらブーム上昇さ
せるといった複合操作時においても、それら複数の油圧
アクチュエータの負荷に応じた流量が供給される流量制
御機能を持たせるための手段としては、ビフォアオリフ
ィス構造とアフターオリフィス構造（共に公知技術）と
があり、対象機種の大きさや使用形態、或いは仕様等に
応じて適宜に使い分けていた。

【０００３】ビフォアオリフィス構造は、例えば図７に
示すように、ポンプ９の圧を油圧アクチュエータ６Ｃ，
７Ｃに送る圧供給経路において、絞り１５，１６（制御
弁１０，１１）の上流側（圧供給上手側）に圧力補償弁
１２，１３を配備したものである。つまり、ポンプ圧は
負荷圧の高いアクチュエータに合わせて設定されるの
で、負荷圧の低い側ではポンプ圧と負荷圧との差が増加
するが、夫々のアクチュエータ経路に装備した圧力補償
弁の働きにより、アクチュエータに流れる流量は、絞り
１５，１６と圧力補償弁１２，１３の戻しバネ２１によ
って定まり、負荷圧の影響を受けないようにできる。図
中４７は、調節シリンダ１４と共に圧制御手段１７を構
成する調節弁である。

【０００４】しかしながら、単に圧力補償弁を設けるだ
けでは、複合操作時において、複数の油圧アクチュエー
タの要求流量がポンプの最大流量を越えたときには、適
切なＬＳ差圧（ロードセンシング差圧）を確保すること
ができず、夫々の制御弁開度に比例した流量が得られな
くなる。そこで、ビフォアオリフィス構造では、複数の
油圧アクチュエータの要求流量がポンプの最大流量を越
えたときでも、油圧アクチュエータの負荷に応じた油量
が供給される流量分配機能を持たせるための手段とし
て、複数の油圧アクチュエータ６Ｃ，７Ｃのうちの最大
負荷圧とポンプ圧とで作用するアンチサチュレーション
弁４６を設けている。

【０００５】つまり、ＬＳ差圧がアンチサチュレーショ
ン弁４６の戻しバネ４６ａにより設定された値以下に低
下すると、各アクチュエータ経路への流量を減らすよう
に作用し、各制御弁１０，１１を通過する流量比が夫々
の絞り１５，１６の開度比と同じとなって適切な状態に
制御されるのである。このビフォアオリフィス構造のも
のでは、複合操作時における複数の油圧アクチュエータ
への分流比を意図的に変化させることが可能であり、種
々の特性設定が比較的容易であって設計自由度に優れて
いる利点がある。

【０００６】アフターオリフィス構造は、例えば、特開
平９−２０９４１２号公報に示されたもののように、絞
り（制御弁）の下流側に圧力補償弁を配備したものであ
る。この構造では、絞りの上流側で、かつ、圧力補償弁
の下流側の圧を信号圧に対して一定になるように圧力補
償弁がバランスするので、流量分配の比率が各制御弁の
開口面積に比例するように作用する。従って、複合操作
時は勿論、複数の油圧アクチュエータの要求流量がポン
プの最大流量を越えたときでも、特別な回路を必要とす
ることなく前述の流量分配機能が得られる利点があり、
アンチサチュレーション弁等は不要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここでは、複合操作時
における特性設定の融通が効き易いビフォアオリフィス
構造のロードセンシング回路を採用するものであるが、
この構造では、前述したようにアンチサチュレーション
弁等のアフターオリフィス構造では存在しない特別な回
路が必要であり、構造の複雑化やコストアップを招いて
いる。そこで本発明は、流量分配機能を備えながらアン
チサチュレーション弁を省けるようにして、シンプル化
やコストダウンさせることを目的とする。又、その場合
に、圧力補償弁の簡素化を図ることも目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の構成〕第１
発明は、建機の油圧回路において、複数の油圧アクチュ
エータと、可変容量型の油圧ポンプと、油圧アクチュエ
ータへの圧油供給経路に作用する絞りを備えた複数の制
御弁と、油圧ポンプの単位時間当たりの吐出量を可変設
定する流量調節機構と、絞りに対する圧油供給上手側に
配備される複数の圧力補償弁とを備えるとともに、圧力
補償弁通過前の圧と、絞り通過後の圧との差圧を所定値
に維持するように流量調節機構を操作する圧制御手段を
設け、圧力補償弁を、圧力補償弁通過後で、かつ、絞り
通過前の第１中間圧と、複数の油圧アクチュエータに作
用する負荷圧のうちの最高負荷圧と、弾性機構とで流路
断絶側に付勢し、油圧ポンプの吐出圧と、絞り通過後
で、かつ、油圧アクチュエータ通過前の第２中間圧とで
流路接続側に付勢する状態に構成してあることを特徴と
する。

【０００９】〔請求項１の構成による作用と効果〕請求
項１の構成は、圧力補償弁を制御するべく、従来ではア
ンチサチュレーション弁を介した油圧ポンプの吐出圧
（ＶＰ）と、制御弁の絞り前後の圧（ＰＺ），（ＰＬ）
とによる３信号（図７参照）、或いは吐出圧（ＶＰ）と
最高負荷圧（ＶＬＳ）との２信号を、直接に圧力補償弁
に作用させて該圧力補償弁を制御する構造であったもの
を、吐出圧（ＶＰ）と最高負荷圧（ＶＬＳ）に、制御弁
の絞り前後の圧（ＰＺ），（ＰＬ）を加えた４信号を直
接に圧力補償弁に作用させて制御するものである（図２
参照）。

【００１０】これにより、詳しくは「発明の実施の形
態」の項で説明するが、圧力補償弁を絞り（制御弁）の
下流側（圧供給下手側）に配置したアフターオリフィス
型ロードセンシング回路の持つ作用効果、すなわち、
「複合操作時の要求流量がポンプ最大吐出量を上回って
も、特別な回路を必要とすることなく各制御弁の開度に
比例した分流機能が得られる」を発揮できるようにな
る。

【００１１】その結果、図７に示すアンチサチュレーシ
ョン弁４６が不要な回路構成の簡素化が図れるととも
に、種々の特性設定が可能であって設計自由度の高いビ
フォアオリフィス型ロードセンシング回路を、アフター
オリフィス型の長所も備えた高性能なものとして提供す
ることができた。

【００１２】〔請求項２の構成〕第２発明は、第１発明
において、圧力補償弁を、吐出圧を受ける第１ピストン
と、流路断絶側に第２中間圧と第１中間圧とが作用し、
かつ、流路接続側に吐出圧が作用するスプールと、流路
断絶側に弾性機構と最高負荷圧とが作用し、かつ、流路
接続側に第２中間圧とが作用する第２ピストンとを備え
て構成し、第１ピストンとスプールとを、吐出圧の作用
によってこれら両者を互いに遠ざける力が作用する状態
に流路断続方向で相対移動自在に嵌合するとともに、ス
プールと第２ピストンとを、スプールの流路接続側への
移動方向又は第２ピストンの流路断絶側への移動方向で
連動移動する状態に片当たり接当させてあることを特徴
とする。

【００１３】〔請求項２の構成による作用と効果〕請求
項１の構成による作用効果に加えて、詳しくは「発明の
実施の形態」の項で説明するが、以下のような作用効果
がある。すなわち、ケーシングに収納される第１ピスト
ン、スプール、第２ピストンの各部品は、圧力補償弁に
作用する吐出圧、第１中間圧、第２中間圧、及び最高負
荷圧の４信号のうちのいずれかの圧が作用するポート部
間のみに位置する状態になり、各部品の移動を可能とす
るための専用のドレンポ−ト部が不要となる。

【００１４】故に、必要となる前記４信号の圧が入るポ
ートのみを形成すれば良いものとなり、ケーシングに形
成するポート数を極力少なくすることが可能となり、構
造及びコスト面で有利な圧力補償弁を得ることができ
た。因みに、図６に示す最初に創作された比較例として
の圧力補償弁では、８箇所のポート３８〜４５が存在す
るが、図４に示す改良された圧力補償弁では、５箇所の
ポート２７〜３１で機能するように合理化されている。
又、図６の圧力補償弁は４個の部品３３〜３６が必要で
あるが、図４の圧力補償弁では３個の部品２４〜２６で
良く、部品点数削減にも成功している。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１に建機の一例であるバック
ホウが示され、１は掘削作業装置、２は旋回台、３は走
行機台、４はクローラ走行装置、５はドーザ装置であ
り、掘削作業装置１は、ブーム６、アーム７、バケット
８を備えて構成されている。バックホウにおける油圧ア
クチュエータとしては、ブームシリンダ６Ｃやアームシ
リンダ７Ｃの他、符記しないが、バケットシリンダ、ス
イング用シリンダ、旋回用油圧モータ、走行用油圧モー
タ、ドーザ昇降用シリンダ等が存在している。

【００１６】図２に、油圧装置におけるブームシリンダ
６Ｃとアームシリンダ７Ｃ（夫々、油圧アクチュエータ
の一例）とに関する部分を抜粋した主要部の原理を示す
油圧回路図が示されている。この油圧回路は、油圧アク
チュエータの負荷圧よりも所定圧だけ高い圧でもって吐
出される油圧ポンプ９を備えたビフォアオリフィス型ロ
ードセンシング回路に構成されている。複数の油圧アク
チュエータが同時駆動される複合操作時のポンプ圧は、
複数の負荷圧のうちの最大負荷圧よりも所定圧だけ高い
圧に制御される。

【００１７】９は可変容量型の油圧ポンプ、１０は絞り
１５を備えたブーム用制御弁、１１は絞り１６を備えた
アーム用制御弁、１２はブーム用制御弁１０の圧供給上
手側に配置された圧力補償弁、１３はアーム用制御弁１
１の圧供給上手側に配置された圧力補償弁、１４は油圧
ポンプ９の単位時間当たりの吐出量を可変設定する流量
調節機構、１７は圧力補償弁通過前の圧と、絞り通過後
の圧との差圧を所定値に維持するように流量調節機構１
４を操作する圧制御手段である。

【００１８】又、１８は回路保護用の主リリーフ弁（サ
ージカットリリーフ弁）、１９は最高負荷圧を規定する
ためのシステムリリーフ弁、２０は後述するＬＳ差圧の
最大値を規定するためのアンロード弁である。３２は、
複数の油圧アクチュエータ６Ｃ，７Ｃのうちの最大負荷
圧（ＶＬＳ）を導くためのシャトル弁であり、油圧アク
チュエータの数より１個少ない数の分が装備される。

【００１９】圧力補償弁１２，１３は同じものであっ
て、流路を断絶方向に付勢するバネ２１（弾性機構の一
例）を備えており、定差減圧弁に似た構造を有してい
る。流量調節機構１４は、バネ２２を備えたバネ側油室
１４ａと反バネ側油室１４ｂとを有した調節シリンダで
構成されており、最高負荷圧をＶＬＳ、バネ２２の圧を
Ｆａ、油圧ポンプ９の吐出圧をＶＰとすると、圧制御手
段１７は、 ＶＬＳ＋Ｆａ＝ＶＰ となるように制御するのであり、このバネ圧Ｆａ（１４
kg）が前述のＬＳ差圧（請求項１に言う差圧）のことで
ある。

【００２０】又、制御弁１０，１１の絞り１５，１６に
よる圧損（圧力降下）をＶｓ、圧力補償弁のバネ２１の
圧をＦ1 とすると、 Ｆ1 ＋Ｖｓ＝Ｆａ となるように、制御弁１０（又は１１）の開度が決まる
制御が行われるのである。つまり、バネ２１の圧Ｆ1 を
７kgとすれば、絞り１５の圧損Ｖｓが７kgとなるように
制御弁１０の開度が制御されるのである。このロードセ
ンシング回路による制御動作の説明は公知技術につき、
これ以上の詳細説明は割愛する。

【００２１】図４に示すように、圧力補償弁１２は、制
御弁１０を構成するケーシング１０ｃに一体形成されて
弁ブロックＢを構成している。制御弁１０は、バネ機構
２２によって中立位置に復帰付勢される主スプール２３
を摺動自在にケーシング１０ｃに内装するとともに、ブ
ームシリンダ６Ｃに給排するための一対のデリバリポー
トＤｐ，Ｄｐと、一対のタンクポート（ドレンポート）
Ｔｐ，Ｔｐと、圧力補償弁１２を通過した直後の油圧ポ
ンプ９の圧油である第１中間圧（ＰＺ）を導くファース
トポートＦｐと、絞り１５通過後の圧である第２中間圧
（ＰＬ）を導くセカンドポートＳｐとを形成して構成さ
れている。

【００２２】圧力補償弁１２は、ケーシング１０ｃにス
プール２５と第２ピストン２６とを摺動移動自在に内装
するとともに、スプール２５に相対移動自在に内嵌合さ
れた第１ピストン２４を備えている。ケーシング１０ｃ
には、スプール２５の第１ピストン２４内嵌側端に位置
する第１ポート２７と、スプール２５における大径部２
５Ａの第２ピストン２６側端（反第１ピストン２４内嵌
側端）に位置する第３ポート２９と、スプール２５の長
手方向中間に位置する第２ポート２８と、第２ピストン
２６のスプール２５側端に位置する第４ポート３０と、
第２ピストン２６のバネ装着側端（反スプール２５側
端）に位置する第５ポート３１との計５箇所のポートが
形成されている。

【００２３】流路断絶状態（図４の状態）において、ス
プール２５は、第２ポート２８から第３ポート２９方向
に延びるランド２５ｒと、第１ピストン２４の内嵌部２
５ｎと第２ポート２８とを連通させる連通油路２５ｓと
が形成された大径部２５Ａと、第２ピストン２６に接当
自在な小径部２５Ｂとから成る段付き形状に形成されて
いる。

【００２４】スプール２５との相対摺動が自在な第１ピ
ストン２４は、製作都合によって専用の部品として組み
込まれているが、その開放側端（図中右端）はケーシン
グ１０ｃに面接当しており、これ自身は動かない実質的
に固定体である。第２ピストン２６は、第４ポート３０
と第５ポート３１とに跨がっており、小径部２５Ｂに常
時接当させるべく前述のバネ２１を装備している。

【００２５】ここで、第１及び第５ポート２７，３１に
は最高負荷圧（ＶＬＳ）が、第２ポート２８には吐出圧
（ＶＰ）が、第３ポート２９には第１中間圧（ＰＺ）
が、そして、第４ポート３０には第２中間圧（ＰＬ）が
夫々導かれている。従って、第１ピストン２４には、連
通油路２５ｓを介して油圧ポンプ９の吐出圧（ＶＰ）が
作用し、スプール２５には、流路断絶側（図４の右側）
に第２中間圧（ＰＬ）と第１中間圧（ＰＺ）とが作用
し、かつ、流路接続側（図４の左側）に吐出圧（ＶＰ）
が作用し、第２ピストン２６には、流路断絶側にバネ２
１（弾性機構の一例）と最高負荷圧（ＶＬＳ）とが作用
し、かつ、流路接続側に第２中間圧（ＰＬ）とが作用す
る状態に圧力補償弁１２が構成されている。

【００２６】つまり、圧力補償弁１２全体としては、図
３や図８に示すように、吐出圧（ＶＰ）と最高負荷圧
（ＶＬＳ）と第１中間圧（ＰＺ）と第２中間圧（ＰＬ）
との４信号が直接作用する状態に構成されている。そし
て、吐出圧（ＶＰ）により、第１ピストン２４に対して
スプール２５が第２ピストン２６側（図４中で左側）に
移動させる力（これら両者２４，２５を遠ざける力）が
作用する状態に、第１ピストン２４とスプール２５とを
流路断続方向で相対移動自在に嵌合し、又、スプール２
５と第２ピストン２６とを、スプール２５の流路接続側
（図４中で左側）への移動方向、又は第２ピストン２６
の流路断絶側（図４中で右側）への移動方向で連動移動
する状態に片当たり接当させてある。

【００２７】図４に示すように、スプ−ル２５と第２ピ
ストン２６とを、これらが相対離間する方向には互いに
移動可能に片当たり接当させてあるのは、ケーシング１
０ｃに側方からの組み付け及び取り外しを自在とするた
めには、物理的にそうせざるを得ないからであり、機能
的には一体形成されていても良いものである。但し、こ
れら両者２５，２６は圧力補償弁１２としての機能上、
常に接当して一体に移動することが必要であるため、ス
プール２５には図４の紙面上で常に左向きに動こうとす
る力が作用し、かつ、第２ピストン２６には図４の紙面
上で常に右向きに動こうとする力が作用する状態となる
ように、第１〜第５ポート２７〜３１の配置場所を、夫
々の圧力の大小関係を考慮して決める工夫がなされてい
る（例えば、最高負荷圧ＶＬＳが作用する第５ポ−ト３
１と、第１中間圧ＰＺが作用する第３ポ−ト２９との配
置関係）。

【００２８】ここで、第１ピストン２４の直径をＡｇ、
スプール２５の大径部２５Ａの直径をＡｈ、小径部２５
Ｂの直径をＡｉ、第２ピストン２６の直径をＡｊ、バネ
２１の圧をＦ1 とすると、圧力補償弁１２としての圧力
バランス式は、 Ｆ1 ＋ＶＬＳ×Ａｊ−ＰＬ×Ａｊ＋ＰＬ×Ａｉ＋ＰＺ
（Ａｈ−Ａｉ）＝ＶＰ×Ａｇ＋ＶＬＳ（Ａｈ−Ａｇ） Ｆ1 ＋ＶＬＳ（Ａｊ−Ａｈ＋Ａｇ）＋ＰＺ（Ａｈ−Ａ
ｉ）＝ＰＬ（Ａｊ−Ａｉ）＋ＶＰ×Ａｇ Ａｊ＝Ａｈとすると、 Ｆ1 ＋ＶＬＳ×Ａｇ＋ＰＺ（Ａｈ−Ａｉ）＝ＰＬ（Ａｊ
−Ａｉ）＋ＶＰ×Ａｇ Ａｇ＝Ａｈ−Ａｉ＝ＡＪ−Ａｉ＝Ａとすると、 Ｆ1 ＋Ａ（ＶＬＳ＋ＰＺ）＝Ａ（ＰＬ＋ＶＰ）…………… となる。

【００２９】作用としては、制御弁１０が中立位置以外
に操作された状態では、第２ポート２８を介して油室で
ある内嵌部２５ｎに吐出圧（ＶＰ）が導かれているの
で、スプール２５に作用する最高負荷圧（ＶＬＳ）と、
第２ピストン２６に作用する最高負荷圧（ＶＬＳ）との
圧力バランスから、第１ピストン２４に対してスプール
２５がバネ２１の圧（Ｆ1 ）に抗して図４中で左方向に
移動して図５に示す流路開通状態になり、ランド２５ｒ
を介して第２ポート２８と第３ポート２９とが連通され
る。それによって、圧力補償弁１２が流路接続状態にな
り、絞り１５前後の圧（主スプール２３前後の圧）（Ｐ
Ｚ），（ＰＬ）が夫々第３ポート２９と第４ポート３０
に導かれるので、前記式の状態でバランスして流路接
続状態が維持されるのである。

【００３０】圧力補償弁１２をシンボルマークとして示
すと、図３に示すようになる。すなわち、スプール２５
を備えた第１弁部１２Ａと、第２ピストン２６を備えた
第２弁部１２Ｂとで構成されるとともに、第１弁部１２
Ａに第２ポート２８と第３ポート２９が存在し、かつ、
第２弁部１２Ｂに第４ポート３０と第５ポート３１とバ
ネ２１とが存在する。但し、第１ピストン２４と第１ポ
ート２７との図示は省略されている。

【００３１】図３に基づく圧力補償弁１２における圧力
バランスは、 （ＰＺ−ＰＬ）＝（ＶＰ−ＶＬＳ）−Ｆ1 …………… ここで、 ＰＺ−ＰＬ ： 絞り１５前後の圧損 ＶＰ−ＶＬＳ ： 油圧ポンプ９の制御差圧（ＬＳ差
圧） Ｆ1 ： バネ２２の圧（圧損） となる。

【００３２】因みに、アフターオリフィス型では、 圧力補償弁の上流圧＝吐出圧−絞りでの圧損…………… になっている。すなわち、アフターオリフィス型では、
絞りの下流圧（圧力補償弁の上流圧）を信号圧に対して
一定となるように圧力補償弁がバランスするため、２個
以上の油圧アクチュエータを同時駆動させる複合操作時
には、分流される比率が各制御弁のスプール開口面積に
比例する。つまり、アフターオリフィス型の圧力補償弁
は２信号〔最高負荷圧（ＶＬＳ）と吐出圧（ＶＰ）〕の
圧力バランスである。

【００３３】アフターオリフィス型における式を書き
換えると 圧力補償弁の上流圧＝最高負荷圧＋バネ圧…………… であるから、と式より、 吐出圧−絞りでの圧損＝最高負荷圧＋バネ圧 すなわち、 絞りでの圧損＝吐出圧−最高負荷圧−バネ圧…………… となる。この式と式とは実質同じであるから、ビフ
ォアオリフィス型では、吐出圧（ＶＰ）と最高負荷圧
（ＶＬＳ）に、絞り前後の差圧（ＰＺ−ＰＬ）を加えて
４信号を直接に入力する構造とすることで、アフターオ
リフィス型と同じ効果、すなわち、Å「複合操作時の要
求流量がポンプ最大吐出量を上回っても、アンチサチュ
レーション弁を用いることなく、各制御弁の開度に比例
した分流機能が得られる」を発揮できることが判る。

【００３４】そこで、図２に示す油圧回路にて、前記効
果Åを確認する。先ず、初期条件として、 ・ブームシリンダ６Ｃの要求流量 ： ８０Ｌ ・アームシリンダ７Ｃの要求流量 ： ６０Ｌ ・ブームシリンダ６Ｃの負荷圧 ： １００kg ・アームシリンダ７Ｃの負荷圧 ： ８０kg ・油圧ポンプの最大吐出量 ： １３０Ｌ とすれば、最高負荷圧（ＶＬＳ）は１００kgである。各
圧力補償弁１２，１３での圧力バランスは、 ＰＺ1 −ＰＬ1 ＝ＶＰ−ＶＬＳ−Ｆ1 （圧力補償弁１２） ＰＺ2 −ＰＬ2 ＝ＶＰ−ＶＬＳ−Ｆ1 （圧力補償弁１３） となり、ＰＺ1 −ＰＬ1 ＝ＰＺ2 −ＰＬ2 、すなわち、
ΔＰ1 ＝ΔＰ2である。

【００３５】各制御弁１０，１１での圧損が同じである
から、分流状態としては、各制御弁１０，１１のスプー
ル開口面積比、つまり要求流量比となる。よって、 ブームシリンダ６Ｃの流量Ｑ1 ：アームシリンダ７Ｃの
流量Ｑ2 ＝４：３ となる。ここで、吐出圧ＶＰを（最高負荷圧＋ＬＳ差
圧）にしようとするが、要求流量１４０Ｌは最大吐出量
１３０Ｌより大きいので、油圧ポンプ９の吐出量Ｑは最
大となり、 Ｑ1 ＝１３０×４／７≒７４. ３Ｌ Ｑ2 ＝１３０×３／７≒５５. ７Ｌ という具合に分流される。

【００３６】参考として図８に、単動型の油圧シリンダ
６Ｃ，７Ｃを用いて、より簡素化されたビフォアオリフ
ィス型ロードセンシング回路の主要部を線図として示
す。括弧書きの符号は、その符号が付された油路等に作
用する圧力や流量の種類を示している。

【００３７】−比較例の圧力補償弁１２について− 図６に、図４に示すものの以前に創作された弁ブロック
Ｂ’を比較例として示してある。図４に示す本願の弁ブ
ロックＢとは、圧力補償弁部位のみ異なるので、その部
分について説明する。比較例の圧力補償弁１２は、第１
ピストン３３と、これを摺動自在に内嵌合したスプール
３４と、第２ピストン３５と、これを摺動自在に内嵌合
した第３ピストン３６とを備え、スプール３４と第３ピ
ストン３６とを片当たり接当連動するように端部どうし
を嵌合してある。尚、図６においては、第１及び第２ピ
ストン３３，３５は同じ径としてある。

【００３８】スプール３４は、第１ピストン３３の内嵌
部３４ｎ、これに吐出圧（ＶＰ）を導く連通油路３４
ｓ、及びランド３４ｒが形成された大径部３４Ａと、小
径部３４Ｂとで構成されている。第３ピストン３６は、
第２ピストン３５及びバネ３７の内嵌部３６ｎや、これ
に最高負荷圧（ＶＬＳ）を導く連通油路３６ｓが形成さ
れた大径部３６Ａと、小径部３６Ｂとで構成されてい
る。

【００３９】図６に示す流路断絶状態において、ケーシ
ング１０ｃにはスプール３４側（図中右側）から順に、
第１〜８ポート３８〜４５が形成されている。第１、第
５、及び第８ポート３８，４２，４５はタンクへ通じる
ドレンポートであり、第２ポート３９は主スプール２３
への連通ポート、第３ポート４０は吐出圧（ＶＰ）を受
けるポンプポート、第４ポート４１は第１中間圧（Ｐ
Ｚ）を受けるポート、第６ポート４３は第２中間圧（Ｐ
Ｌ）を受けるポート、第７ポート４４は最高負荷圧（Ｖ
ＬＳ）を受けるポートである。

【００４０】ここで、第１ピストン３３の直径をＡａ、
スプール３４の大径部３４Ａの直径をＡｂ、小径部３３
Ｂの直径をＡｃ、第２ピストン３５の直径をＡｆ、第３
ピストン３６の大径部３６Ａ直径をＡｅ、小径部３６Ｂ
の直径をＡｄ、バネ３７の圧をＦ2 とすると、圧力補償
弁１２としての圧力バランス式は、 Ｆ2 ＋ＶＬＳ×Ａｆ＋ＰＺ（Ａｂ−Ａｃ）＝ＶＰ×Ａａ
＋ＰＬ（Ａｅ−Ａｄ） となり、Ａｆ＝Ａｂ−Ａｃ＝Ａａ＝Ａｅ−Ａｄ＝Ａとす
ると、 Ｆ2 ＋Ａ（ＶＬＳ＋ＰＺ）＝Ａ（ＶＰ＋ＰＬ）…………… となる。

【００４１】作用としては、第３ポート４０から連通油
路３４ｓを通って第１内嵌部３４ｎに吐出圧（ＶＰ）が
入ると、第２内嵌部３６ｎに入る最高負荷圧（ＶＬＳ）
とバネ３７の圧との和に打ち勝ってスプール３４が第３
ピストン３６側（図６中で左側）に移動し、第２ポート
３９と第３ポート４０とがランド３４ｒを介して連通す
る。すると、圧力補償弁１２が流路接続状態になり、絞
り１５前後の圧（主スプール２３前後の圧）（ＰＺ）、
（ＰＬ）が夫々第４ポート４１と第６ポート４３に導か
れるので、前記式の状態でバランスして流路接続状態
が維持されるのである。

【００４２】−本願と比較例との圧力補償弁１２の比較
− 図６に示す比較例の圧力補償弁１２では、３個のピスト
ン３３，３５，３６と１個のスプール３４の４部品が存
在するとともに、吐出圧（ＶＰ）によって圧力補償弁１
２のスプール３４を動かして得られる第１中間圧（Ｐ
Ｚ）の圧油を、先ず制御弁１０に流してから第４ポート
４１に入れるように構成してある。

【００４３】そして、スプール３４における第１ピスト
ン３３の嵌合端部、すなわち第１ポート３８と、第３ピ
ストン３６における第２ピストン３５の嵌合部端、すな
わち第８ポート４５とは、スプール３４や第３ピストン
３６の摺動移動を可能とするため（及びリークに対応す
るため）、夫々ドレンポートを形成しておく必要があ
る。加えて、スプール３４と第３ピストン３６との接当
嵌合部にも、これら両者の相対移動を許容するため（及
びリークに対応するため）に、第５ポート４２としてド
レンポートを形成しておく必要がある。これにより、３
箇所のドレンポートを含む計８箇所のポートを必要とし
ている。

【００４４】これに対して、図４に示す本願の圧力補償
弁１２では、両端に最高負荷圧（ＶＬＳ）が入る第１及
び第５ポート２７，３１を形成し、かつ、スプール２５
と第２ピストン２６との接当部を、第２中間圧（ＰＬ）
が入る第４ポート３０として、いずれも圧油の流れが生
じる箇所にするとともに、第１ピストン２４の断面積を
Ａｇ、スプール大径部２５Ａの断面積をＡｈ、スプール
小径部２５Ｂの断面積をＡｉとして、 Ａｇ＝Ａｈ−Ａｉ に設定することで、前述した摺動移動を可能にすること
やリーク対策が実現できており、比較例のように専用の
ドレンポートやピストンを設ける必要がない。

【００４５】そして、第２ピストン２６のバネ２１側端
には最高負荷圧（ＶＬＳ）を作用させることから、比較
例のようにケーシング１０ｃに接当するピストン３５を
別途設ける必要がない。以上により、圧力補償弁１２を
構成する部品が４部品から３部品に減り、かつ、必要な
ポート数も８箇所から５箇所に減っており、構造の簡素
化やコストダウンが行える合理的なものになっている。

【００４６】以上の実施形態では、スプ−ル２５の外径
Ａｈと第２ピストン２６の外径Ａｊとが等しく、弁の作
動が安定する状態のものとして説明したが、これらの径
の大小関係を変更設定することにより、種々の特性を持
たせることが可能である。例えば、ハンチングやジャー
キング等を迅速に収束させて、実質上それらを無くすこ
とによって安定したブームの起動を行わせることを目的
として、ブームシリンダに供給される作動油の圧力が高
くなると流量を減らすことが考えられる。逆に、作動油
の圧力が高くなると流量を増やすということも可能であ
り、これらのように圧の変動によってその流量が変更さ
れることを「自己圧依存性」と言う。

【００４７】又、供給される圧力が変わっても流量は不
変であるとか、２個のアクチュエ−タを動かす場合に、
一方のアクチュエ−タへの供給圧力が上がると、他方の
アクチュエ−タへの供給流量が上がる（下がる）といっ
た「相互圧依存性」を持たせることも可能である。例え
ば、ブームと旋回との複合操作時において、旋回起動時
の圧力上昇に伴ってブームシリンダへの流量比を増やす
ことにより、圧力上昇に起因したリリ−フ弁作動による
無駄を解消して作動油の有効利用が行えるとか、何らか
の原因によって斜行するときは、旋回外側の油圧モ−タ
への圧が高くなっているので、低圧側となる旋回内側の
油圧モ−タへの流量が増えるようにして、斜行が自動的
に減衰される方向に制御されるといった特性である。

【００４８】尚、これらの「自己圧依存性」や「相互圧
依存性」は、図６に示す比較例の構成において、第１ピ
ストン３３と第２ピストン３５とに面積差を設けること
で、同様に発揮させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの側面図

【図２】ビフォアオリフィス型ロードセンシング回路の
主要部を示す線図

【図３】圧力補償弁のシンボルマークを示す図

【図４】圧力補償弁の構造を示す弁ブロックの断面図

【図５】図４に示す弁ブロックの制御弁が操作された状
態での断面図

【図６】比較例の圧力補償弁の構造を示す弁ブロックの
断面図

【図７】従来のビフォアオリフィス型ロードセンシング
回路の主要部を示す線図

【図８】図２の他の描き方例を示す線図

【符号の説明】

６Ｃ，７Ｃ 油圧アクチュエータ ９ 油圧ポンプ １０，１１ 制御弁 １２，１３ 圧力補償弁 １４ 流量調節機構 １５，１６ 絞り １７ 圧制御手段 ２１ 弾性機構 ２４ 第１ピストン ２５ スプール ２６ 第２ピストン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の油圧アクチュエータと、可変容量
   型の油圧ポンプと、前記油圧アクチュエータへの圧油供
   給経路に作用する絞りを備えた複数の制御弁と、前記油
   圧ポンプの単位時間当たりの吐出量を可変設定する流量
   調節機構と、前記絞りに対する圧油供給上手側に配備さ
   れる複数の圧力補償弁とを備えるとともに、該圧力補償
   弁通過前の圧と、前記絞り通過後の圧との差圧を所定値
   に維持するように前記流量調節機構を操作する圧制御手
   段を設け、 前記圧力補償弁を、該圧力補償弁通過後で、かつ、前記
   絞り通過前の第１中間圧と、前記複数の油圧アクチュエ
   ータに作用する負荷圧のうちの最高負荷圧と、弾性機構
   とで流路断絶側に付勢し、前記油圧ポンプの吐出圧と、
   前記絞り通過後で、かつ、前記油圧アクチュエータ通過
   前の第２中間圧とで流路接続側に付勢する状態に構成し
   てある建機の油圧装置。
2. 【請求項２】 圧力補償弁を、吐出圧を受ける第１ピス
   トンと、流路断絶側に第２中間圧と第１中間圧とが作用
   し、かつ、流路接続側に前記吐出圧が作用するスプール
   と、流路断絶側に弾性機構と最高負荷圧とが作用し、か
   つ、流路接続側に前記第２中間圧とが作用する第２ピス
   トンとを備えて構成し、 前記第１ピストンと前記スプールとを、前記吐出圧の作
   用によってこれら両者を互いに遠ざける力が作用する状
   態に流路断続方向で相対移動自在に嵌合するとともに、
   前記スプールと前記第２ピストンとを、前記スプールの
   流路接続側への移動方向又は前記第２ピストンの流路断
   絶側への移動方向で連動移動する状態に片当たり接当さ
   せてある請求項１に記載の建機の油圧装置。