JP2001193704A - 油圧制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、回路全体を大型化させることな
く、中立時のエネルギー損失を低減し、省エネルギー化
によって燃費を向上させる油圧制御回路を提供すること
である。 【解決手段】 定吐出タイプのメインポンプＰ１と切換
弁２，３とを、供給路１を介して接続するとともに、こ
の供給路１の供給量を制御する流量制御弁１６を設け
る。そして、この流量制御弁１６のスプリング１７にそ
のバネ力を調節するピストン２０を連係するとともに、
このピストン２０の推力を上記メインポンプＰ１とは別
の圧力源で調節し、上記スプリング１７のバネ力を中立
時には弱くし、切換時には強くする構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アクチュエータ
ーの負荷圧を検出し、定吐出ポンプの吐出圧をその負荷
圧よりも設定圧分だけ高く保つ油圧制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例を図３に示す。この従来の油圧制
御回路において、定吐出タイプのメインポンプＰ１と切
換弁２，３とを、供給路１を介して接続するとともに、
この供給路１の供給量を制御する流量制御弁１６を設け
る。また、切換弁２，３には、図示していないアクチュ
エーターを接続している。この切換弁２，３は、メイン
ポンプＰ１とアクチュエーターとの連通を、中立時に遮
断し、切換時に連通させるいわゆるクローズドセンタタ
イプのものである。

【０００３】また、切換弁２，３には負荷圧ライン１
２，１３がそれぞれ設けられており、この負荷圧ライン
１２，１３にアクチュエーターの負荷圧を導いている。
この負荷圧ライン１２と負荷圧ライン１３とは、シャト
ル弁１４で合流し、負荷圧ライン１２，１３によって導
かれた負荷圧は、高圧選択される。そして高圧選択され
た最高負荷圧は、最高負荷圧ライン１５に導かれる。た
だし、これら負荷圧ライン１２，１３は、切換弁２，３
が中立位置にあるとき、タンクＴに連通する構成にして
いる。メインポンプＰ１から供給された圧油は供給路１
を通り、切換弁２を通過して切換弁３を通るように流れ
る。そして、切換弁２，３を通った供給路１は、その先
端をプラグで塞いでいる。

【０００４】また、流量制御弁１６は、メインポンプＰ
１からの流量をアクチュエーターとタンクＴとに分流す
るための分流比を決めるものである。すなわち、流量制
御弁１６の一方のパイロット室１６ａにメインポンプＰ
１からの吐出圧を導き、他方のパイロット室１６ｂに最
高負荷圧ライン１５の圧力を導く。そして、流量制御弁
１６は、最高負荷圧よりも吐出圧の方が、スプリング１
７のバネ力に相当した圧力だけ高くなるように、メイン
ポンプＰからアクチュエーターに供給される流量と、タ
ンクＴに流す流量との流量配分を決めている。つまり、
流量制御弁１６はロードセンシング制御をおこなってい
る。なお、切換弁２，３の構成については、本発明の実
施例と同様なので、後に実施例で詳細に説明する。

【０００５】上記のような構成において、図３に示すよ
うに切換弁２，３が中立にあるとき、メインポンプＰ１
とアクチュエーターとの連通は遮断されている。したが
って、供給路１の圧力が高くなり、この圧力が流量制御
弁１６の一方のパイロット室１６ａに導かれる。

【０００６】上記流量制御弁１６の他方のパイロット室
１６ｂには、最高負荷圧が導かれる。しかし、中立時に
はメインポンプＰ１とアクチュエーターとの連通が遮断
されている上、負荷圧ライン１２，１３は、タンクＴに
連通しているので、負荷圧ライン１２，１３はタンク圧
になる。したがって、上記流量制御弁１６は吐出圧を導
いているパイロット室１６ａには高い圧力が作用し、他
方のパイロット室１６ｂはタンク圧になる。そのため
に、流量制御弁１６はそのバルブを全開させる方向にフ
ルストロークして、メインポンプＰ１のポンプ量の全量
をタンクＴに流す。

【０００７】しかし、パイロット室１６ｂ側には、スプ
リング１７が設けられていて、パイロット室１６ａ側へ
押している。つまり、負荷圧が立っていない中立時であ
っても、流量制御弁１６を切り換えるためには、スプリ
ング１７のバネ力にうち勝つだけの圧力をメインポンプ
Ｐ１に発生させなければならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、いわゆ
るクローズドセンタタイプの切換弁の場合、中立時には
流量制御弁１６を開位置の方向にフルストロークさせ
て、ポンプ圧をタンクＴへと逃がしている。なぜなら、
中立時にはアクチュエーターには油圧が供給されないの
で、メインポンプＰ１は圧力を発生させる必要がないか
らである。このような状況で、メインポンプＰ１が、中
立時にアクチュエーターに供給されることのない圧力を
発生させることはエネルギーロスである。したがって、
流量制御弁１６を切り換えてポンプ圧をタンクＴに流出
させるときは、できる限り吐出圧を低く保って、エネル
ギーロスを防ぎたい。

【０００９】しかし、従来例において、中立時に吐出油
がタンクＴへと流れるようにするためには、どうしても
メインポンプＰ１がスプリング１７のバネ力にうち勝つ
だけの圧力をださなければならない。すなわち、アクチ
ュエーターが動作しない中立時でも、一定の圧が常に立
つような構成になっている。したがって、中立時におい
て、流量制御弁１６を切り換えるための圧力によって、
エネルギー損失が生じ、燃費が悪くなるという問題があ
る。

【００１０】この問題を解決するために、流量制御弁１
６とは別にアンロード弁を設けることが考えられる。し
かし、アンロード弁を設置すると、部品点数が多くなる
ばかりでなく、回路全体が大型化してしまうという問題
が発生する。この発明の目的は、回路を大型化させるこ
となく、中立時のエネルギー損失を低減し、省エネルギ
ー化によって燃費を向上させる油圧制御回路を提供する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、定吐出ポ
ンプと、供給路を介して定吐出ポンプと接続したクロー
ズドセンタタイプの切換弁と、吐出圧を負荷圧よりもス
プリングのバネ力で設定した圧力分だけ高く保つように
アクチュエーターとタンクとの流量配分を決める流量制
御弁とを備える油圧制御回路において、上記流量制御弁
のスプリングにそのバネ力を調節するピストンを連係す
るとともに、このピストンの推力を上記定吐出ポンプと
は別の圧力源で調節し、上記スプリングのバネ力を中立
時には弱くし、切換時には強くする構成にした点に特徴
を有する。

【００１２】第２の発明は、流量制御弁のスプリングに
ピストンを連係した圧制御回路において、ピストンの推
力をパイロットポンプで調節するとともに、パイロット
ポンプからの供給路を介して上記切換弁に接続した切換
手段を設け、切換弁と切換手段は連動して切り換わると
ともに、上記切換手段を介してパイロットポンプの吐出
圧をピストンに作用させる点に特徴を有する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に示した第１実施例は、流量
制御弁１６のスプリング１７のバネ力をピストン２０で
調節する構成にした点に特徴を有するものである。従来
例と同様の構成要素については同一の符号を用い、詳細
な説明を省略する。この第１実施例において、切換弁
２，３には、圧力補償弁８，９が接続されている。この
圧力補償弁８，９には、そのバルブの一方のパイロット
室８ａ，９ａに供給圧を導き、他方のパイロット室８
ｂ，９ｂにシャトル弁１４で選択された最高負荷圧を導
く。これによって圧力補償弁１６は、負荷圧の変化にか
かわらずスプリング１０，１１で設定されたバネ力分だ
け供給圧が高くなるように制御している。

【００１４】なお、圧力補償弁８，９に導かれる負荷圧
は、回路の最高負荷圧でなければならない。なぜなら、
切換弁２，３に対応するアクチュエーターのうちどちら
かの負荷圧が高くなり、どちらかが低くなったときに、
低い負荷圧が導かれた圧力補償弁は機能しなくなるから
である。この理由を以下で説明する。

【００１５】ここで、切換弁２，３の最高負荷圧を圧力
補償弁８，９のパイロット室８ｂ，９ｂに導くのではな
く、その切換弁に接続したアクチュエーターの負荷圧を
導く場合について説明する。この第１実施例では、２つ
の切換弁２，３を備えているので、これに接続したアク
チュエーターの使い方によっては、どちらか一方の負荷
圧が高くなり、他方が低くなるという現象が起きる。
今、切換弁２が高くなり、切換弁３が低くなったとす
る。この条件の下で、流量制御弁１６は、最高負荷圧
と、吐出圧との差圧を一定に保つ。すなわち、高い負荷
圧である切換弁２側の負荷圧が最高負荷圧として選択さ
れ、これに応じて吐出圧も高く制御される。

【００１６】前述したとおり、供給路１は切換弁２と切
換弁３を貫くように通っているので、２つの切換弁２，
３に供給される圧力は等しい。したがって、パイロット
室８ａ，９ａに導かれる圧力も等しくなる。上記のよう
な構成において、負荷圧が高い切換弁２では、供給圧が
パイロット室８ａに導かれ、自己の負荷圧すなわち最高
負荷圧がパイロット室８ｂに導かれる。そして、圧力補
償弁８によって、切換弁２への供給圧が自己の負荷圧よ
りもスプリング１０のバネ力分だけ高くなるように制御
する。

【００１７】しかし、負荷圧が低い切換弁３では、パイ
ロット室９ａに導かれる供給圧が、パイロット室９ｂに
導かれる自己の負荷圧に対して大きすぎる。なぜなら、
供給圧は、負荷圧が高い切換弁２にあわせて設定された
からである。このような状況では、圧力補償弁９はバル
ブを開く方向、すなわち図の右方向に強い力でフルスト
ロークして、左方向には動けなくなってしまう。その結
果、左右にふらふら動きながら、流量を制御するとい
う、圧力補償弁の機能を果たさなくなってしまう。

【００１８】上記に対して、最高負荷圧をパイロット室
８ｂ，９ｂに導くと、どちらかの切換弁の負荷圧が高く
て、他の切換弁の負荷圧が低いようなときでも、圧力補
償弁８，９に導かれる供給圧と負荷圧との間に必要以上
の圧力差が生じない。したがって、２つの切換弁２，３
に応じたアクチュエーターの負荷圧の大きさが異なって
も、圧力補償弁８と圧力補償弁９とに導かれる負荷圧は
等しく、また供給圧も等しい。したがって、圧力補償弁
８，９がどちらかのバルブ側にフルストロークすること
がなく、左右にふらふらと動きながらバランス位置を特
定し、切換弁２，３に供給される圧力を調節することが
できる。

【００１９】これらのことより、この実施例の場合、圧
力補償弁８，９のパイロット室８ｂ，９ｂに導かれる負
荷圧は、シャトル弁１４によって高圧選択された最高負
荷圧でなければならない。なお、それぞれの切換弁２，
３に適した圧力を供給するためには、圧力補償弁８，９
に設けられたスプリング１０，１１のバネ力で調節すれ
ばよい。

【００２０】さらに、切換弁２にはレバー６が設けら
れ、スプリング４のバネ力に抗して切り換えられる。ま
た、切換弁３には、パイロット室７が設けられていて、
このパイロット室７に導かれるパイロット圧がスプリン
グ５のバネ力にうち勝ったとき、切換弁３が切り換えら
れる。切換弁をどのような手段で切り換えるかは、切換
弁に接続するアクチュエーターの種類等で異なる。ま
た、切換弁の数はいくつあってもよい。なお、メインポ
ンプＰ１にはリリーフ弁１８が接続されていて、これは
回路全体の最高圧を制御するものである。

【００２１】さらに、第１実施例では、流量制御弁１６
のスプリング１７とピストン２０とを連係させている。
また、ピストン２０にはパイロットライン２４を接続
し、他の駆動源からのパイロット圧をピストン２０に作
用させる。上記他の駆動源とは、第１実施例で示した制
御回路と連動しているものでもよいし、これとは連動し
ない全く別のものでもよい。

【００２２】上記のような構成において、この第１実施
例では、流量制御弁１６のスプリング１７のバネ力を強
くしたり、弱くしたりすることを特徴とする。以下、そ
の具体的な作用を説明する。切換弁２，３が中立のと
き、ピストン２０に作用するパイロット圧を低くする。
パイロット圧が低くなると、ピストン２０を収縮させる
力が小さくなるので、そのバネ力は弱くなる。したがっ
て、このバネ力に抗して流用制御弁１６を切り換えるた
めに、メインポンプＰ１から吐出される圧力は、わずか
でよい。すなわち、従来のように、スプリング１７に設
定された強いバネ力にうち勝つほどの圧力を必要としな
い。

【００２３】また、切換弁２，３が切り換わったとき、
それに連動してパイロットライン２４に圧力が発生す
る。その圧力がピストン２０に作用するようにしてい
る。このように、ピストン２０に油圧が作用すると、ス
プリング１７はピストン２０で押されて、それを収縮さ
せ、バネ力を強くする。

【００２４】また、切換弁２，３が切り換わると、メイ
ンポンプＰ１とアクチュエーターが連通するとともに、
負荷圧ライン１２，１３にアクチュエーターの負荷圧が
導かれる。流量制御弁１６は、パイロット室１６ａ，１
６ｂに導かれた、吐出圧と負荷圧との差圧を一定に保つ
ために、左右にふらつきながらバランス位置を特定し、
アクチュエーターへの供給量を制御する。この第１実施
例では、中立時に流量制御弁１６に設けたスプリング１
７のバネ力を弱くして、ポンプ流量をタンクＴにアンロ
ードさせることにした。すなわち、中立時には、流量制
御弁１６がアンロード機能を発揮できるようにしたの
で、新たにアンロード弁を設けなくても、中立時のエネ
ルギー損失を最小限まで低減することができ、省エネル
ギー化が可能となる。

【００２５】図２に示した第２実施例は、中立時におい
て流量制御弁１６のスプリング１７のバネ力をピストン
２０で調節する構成にし、さらにこのピストン２０のス
トロークをパイロットポンプＰ２と切換弁２，３に接続
した切り換え手段２２，２３を用いておこなうこととし
た。なお、第１実施例と同様の構成要素については、同
じ符号を用い、詳細な説明を省略する。

【００２６】第２実施例では、第１実施例と同様に流量
制御弁１６のスプリング１７をピストン２０のロッド部
で保持する構成にした。また、メインポンプＰ１とは別
にパイロットポンプＰ２を設け、このパイロットポンプ
Ｐ２は供給流路２１を介して、切換手段２２，２３に接
続している。また、パイロットポンプＰ２の吐出圧をパ
イロットライン２４を介してピストン２０のパイロット
室２０ａに導く。パイロットライン２４は、供給路２１
の切換手段２２，２３よりも上流から導く。なお、符号
２５は供給流路２１の圧力を制御するリリーフ弁であ
る。

【００２７】切換手段２２は切換弁２に、切換手段２３
は切換弁３にそれぞれ連係し、切換弁２，３に連動して
切換手段２２，２３も切り換わるようにしている。すな
わち、切換弁２，３が中立位置にあるときには、切換手
段２２，２３も中立位置にあり、切換弁２，３が切換位
置に切り換わったら、切換手段２２，２３も切り換わ
る。

【００２８】上記のように、切換弁２，３が中立位置に
あり、切換手段２２，２３も中立位置にあるとき、パイ
ロットポンプＰ２から吐出される圧油は切換手段２２，
２３を素通りしてタンクＴへと流入する。したがって、
ピストン２０に作用する圧力は、タンク圧となる。タン
ク圧になれば、スプリング１７は外力によってたわむこ
とがなく、その分弱いバネ力に保たれる。つまり、メイ
ンポンプＰ１は、低い吐出圧で流量制御弁１６を切り換
え、ポンプ流量をタンクＴへとアンロードする。

【００２９】また、切換弁２，３が切り換わり、それに
連動して切換手段２２，２３も切り換わると、切換手段
２２，２３の全てのポートは閉じられる。切換手段２
２，２３のポートが全て閉じられると、パイロットポン
プＰ２の吐出圧は、パイロットライン２４に導かれる。
このように、供給路２１の圧力が高くなると、ピストン
２０のパイロット室２０ａに導かれる油圧も高くなり、
ピストン２０はスプリング１７を収縮させる。収縮した
スプリング１７は、流量制御弁１６に対して、パイロッ
ト室２０ａに導かれた圧力に応じたバネ力を作用させ、
ロードセンシング制御をおこなう。すなわち、この流量
制御弁１６は左右にふらふらと動いてバランス位置を特
定し、メインポンプＰ１から供給される流量の分流比を
決定する。

【００３０】また、切換弁２，３が中立位置にあるとき
には、流量制御弁１６にロードセンシング機能だけでな
く、スプリング１７のバネ力が小さくなるようにして、
アンロード機能を持たせるような構成にした。したがっ
て、従来のようにスプリング１７のバネ力にうち勝つだ
けのポンプ吐出圧を維持していたのと比べると、中立時
のエネルギー損失が最小に抑えることができる。しか
も、アンロード弁を別に設ける必要がないので、回路の
大型化を招くことがない。さらに、切換弁２，３が切換
位置に切り換わると、それに連動してスプリング１７に
バネ力が発生する構成にしたので、オペレーターは切換
弁を切り換えるだけで、流量制御弁１６のスプリング１
７のバネ力の強弱が自動的に切り換わる。

【００３１】

【発明の効果】第１の発明では、吐出圧と負荷圧とを一
定に保つ流量制御弁において、中立時には流量制御弁の
スプリングのバネ力を弱くすることができるので、流量
制御弁にアンロード機能を持たせることが可能となり、
エネルギー損失を最小限に抑えることができる。第２の
発明では、切換弁の切換に連動して切換手段も切り換わ
るので、切換弁を切り換えるだけで、自動的に流量制御
弁のバネ力も強くしたり、弱くしたりすることができ
る。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図1】第１実施例の回路図である。

【図２】第２実施例の回路図である。

【図３】従来例の回路図である。

【符号の説明】

Ｐ１ メインポンプ Ｐ２ パイロットポンプ １ 供給路 ２ 切換弁 ３ 切換弁 １６ 流量制御弁 １７ スプリング ２０ ピストン ２１ 供給流路 ２２ 切換手段 ２３ 切換手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H045 AA24 AA34 BA32 CA28 DA15 EA43 3H070 AA01 BB07 CC21 DD85 DD88 3H089 AA08 BB01 CC11 DA02 DA06 DB03 DB23 DB47 DB54 DB75 EE22 GG02 JJ20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定吐出ポンプと、供給路を介して定吐出ポ
   ンプと接続したクローズドセンタタイプの切換弁と、吐
   出圧を負荷圧よりもスプリングのバネ力で設定した圧力
   分だけ高く保つようにアクチュエーターとタンクとの流
   量配分を決める流量制御弁とを備える油圧制御回路にお
   いて、上記流量制御弁のスプリングにそのバネ力を調節
   するピストンを連係するとともに、このピストンの推力
   を上記定吐出ポンプとは別の圧力源で調節し、上記スプ
   リングのバネ力を中立時には弱くし、切換時には強くす
   る構成にした油圧制御回路。
2. 【請求項２】流量制御弁のスプリングにピストンを連係
   した圧制御回路において、ピストンの推力をパイロット
   ポンプで調節するとともに、パイロットポンプからの供
   給路を介して上記切換弁に接続した切換手段を設け、切
   換弁と切換手段は連動して切り換わるとともに、上記切
   換手段を介してパイロットポンプの吐出圧をピストンに
   作用させる構成にした請求項１記載の油圧制御回路。