JP2003194006A - 建設重装備用油量制御装置 - Google Patents

建設重装備用油量制御装置

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JP2003194006A JP2002280457A JP2002280457A JP2003194006A JP 2003194006 A JP2003194006 A JP 2003194006A JP 2002280457 A JP2002280457 A JP 2002280457A JP 2002280457 A JP2002280457 A JP 2002280457A JP 2003194006 A JP2003194006 A JP 2003194006A
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    • F15B13/0416Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor with means or adapted for load sensing
    • F15B13/0417Load sensing elements; Internal fluid connections therefor; Anti-saturation or pressure-compensation valves

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 アクチュエータの負荷圧力及び油圧ポンプの
圧力変動が発生する場合にも設定の油量を一定にアクチ
ュエータへ供給及び逆流することが防止できるようにす
る。 【解決手段】油圧ポンプに連結されたアクチュエータ3
の駆動をコントロールする制御弁4と、油圧ポンプと制
御弁4間の油路に開閉可能に設けられたロジックチェッ
ク弁8と、油圧ポンプとロジックチェック弁8の背圧室
間に設けられ切替えの際、油圧ポンプからロジックチェ
ック弁8の上端を通過する油量をコントロールしてロジ
ックチェック弁8の圧力室の圧力をコントロールするロ
ジック制御弁13を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は掘削機等の建設重装
備に取付けるアクチュエータの負荷圧力及び油圧ポンプ
の圧力変動が発生する場合にも、設定の油量を一定にア
クチュエータへ供給してアクチュエータから逆流するこ
とが防止できるようにした建設重装備用油量制御装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1は従来技術による建設重装備用油量
制御装置の油圧回路図である。 図示したように、建設
重装備用油量制御装置は、エンジンにつながる油圧ポン
プ(P)と、油圧ポンプ(P)につながり作動油の供給の
際、駆動するアクチュエータ(300)と、油圧ポンプ
(P)とアクチュエータ(300)間の並列油路(103)に
設けられ、アクチュエータ(300)の起動、停止及び方
向切替えを制御するコントロール弁(100)と、コント
ロール弁(100)の出口側ポート(101、102)とア
クチュエータ(300)間の油路に設けられ、アクチュエ
ータ(300)へ供給する油量を制限してこれの駆動速度
を制御する油量制御弁(400;400A, 400B)を
備える。
【0003】図面の中、説明符号のない105はセンタ
ーバイパス通路、106は油圧回路に設定の圧力を越え
る負荷発生の際、作動油を油圧タンク(T)へドレインさ
せるリリーフ弁である。
【0004】従って、図示なしの操作レバー(joy stic
k)の操作によるパイロット信号圧(Pi)がコントロール
弁(100)の右側端へ印加され内部スプールを図1の図
面上、左側方向へ切替えさせることにより、油圧ポンプ
(P)から吐出される作動油は並列油路(103)と位置切
替えられた制御弁(100)を経由してアクチュエータ
(300)のラージ室(302)へ供給されると同時に、ア
クチュエータ(300)のスモール室(301)から帰還さ
れる作動油はチェック弁(405B)を経由して油圧タン
ク(T)へドレインされることによりアクチュエータ(3
00)は駆動することになる。
【0005】この時、作業条件によってアクチュエータ
(300)の駆動速度を制御するために油量を制限しよう
とする場合、ラージ室(302)へ流込まれる油量をスロ
ットル弁(401A)の開き量によるスプール(402)の
入口、出口油路(402、403A)の圧力差によって設
定された弁スプーリング(404A)との圧力差により油
量調節弁(400A)が調節できるようになる。
【0006】しかし、前記のような油量制御装置におい
ては、前記の油量制御弁(400)をコントロール弁(1
00)の出口側ポート(101、102)とアクチュエー
タ(300)間の油路に設けるために、別のブロックが必
要となるので当該部品数の増加により原価費用が上乗さ
れ、設計の際にレイアウト(LAY-OUT)上の干渉及びスペ
ースが狭小な場所での使用が不可能な問題点を有する。
【0007】なお、前記のアクチュエータ(30)側の負
荷圧力が油圧ポンプ(P)側の吐出圧力より高くなる場
合、必要なチェック機能が油量制御弁(400)には備わ
らなくてチェック弁(104)をコントロール弁(100)
の入口側並列油路(103)に別に設けなければならない
という問題点を有する。
【0008】図2は従来技術による他の油量制御装置の
油圧回路図である。
【0009】図示したように、油量制御装置は、油圧ポ
ンプ(P)と、油圧ポンプ(P)につながり作動油の供給
際、駆動するアクチュエータ(A, B, C)と、油圧ポン
プ(P)とアクチュエータ(A, B, C)間の油路に設けら
れ、アクチュエータ(A,B, C)へ供給される作動油の
流れ方向を制御する方向切替え弁(D, E, F)を備え
る。
【0010】この時、前記方向切替え弁(E)はアクチュ
エータ(B)につながりポンプ通路(500)と、アクチュ
エータ(B)に連通される負荷ポート(501、502)を
有する負荷通路(503、504)と、ポンプ通路(50
0)から分岐され負荷通路(503、504)に接続され
る移動通路(505)と、センターバイパス通路(510)
に設けられ、アクチュエータ(B)へ供給される作動油を
制御する制御弁(512)と、シート弁(512)と制御弁
(511)間に設けられるパイロットスプール弁(513)
を備えることにより、油圧ポンプ(P)からポンプ通路
(500)、移動通路(505)を通して制御弁(511)の
可変スロットル弁(515、516)へ供給される作動油
の油量を制限して、アクチュエータ(B)の負荷通路(5
03、504)へ流込まれる作動油の油量を制御するこ
とができる。
【0011】この時、前記移動通路(505)はポンプ通
路(500)に連通される通路(506)と、この通路(5
06)の両側に位置する一対の通路(507、508)
と、通路(506)と一対の通路(507、508)を連結
する環状の通路(509)を備える。
【0012】従って、オペレータの操作によるパイロッ
ト信号圧が前記方向切替え弁(D)の制御弁(514)へ印
加され油圧ポンプ(P)から吐出される作動圧が位置切替
えられた制御弁(514)を経由してアクチュエータ(A)
へ供給され駆動させる時、パイロット信号圧の印加によ
り切替えられる制御弁(511)を経由してアクチュエー
タ(B)へ供給される作動油の油量を比例的に制御できる
ことになる。
【0013】しかし、前記パイロットスプール弁(51
3)が常に開放された初期状態を保持するので、油圧ポ
ンプ(P)から吐出される作動油の圧力よりアクチュエー
タ(B)の負荷通路(503、504)に発生される負荷圧
力がさらに高くなる場合、シート弁(512)を介して逆
流が発生されアクチュエータ(B)に設定の作動圧が供給
されないため、制御不能による安全事故が発生し得ると
いう問題点を有する。
【0014】これに鑑みて、図示なしのシート弁内に逆
流防止用チェック弁を設けて用いているが、これも逆流
発生の際、応答性が劣り装備の信頼度が低下され、当該
部品数の増加により製作コストが上乗する問題点を有す
る。
【0015】なお、アクチュエータ(B)の負荷圧力、又
は油圧ポンプ(P)からの吐出圧力によってアクチュエー
タ(B)へ供給される油量が変動され安全事故が発生し得
る問題点を有する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アク
チュエータの駆動速度を制御する油量制御弁をアクチュ
エータへ供給される作動油の流れ方向を制御するコント
ロール弁の内部に設けられ、コンパックトな構造により
設計する際、レイアウト上の干渉を防止して、狭小なス
ペースでも使用できるようにした建設重装備用油量制御
装置を提供することにある。
【0017】本発明の他の目的は、アクチュエータの負
荷圧力及び油圧ポンプの圧力変動によるハンチング及び
ショックを減少させ、当該部品の耐久性を向上できるよ
うにした建設重装備用油量制御装置を提供することにあ
る。
【0018】本発明の他の目的は、油圧ポンプの吐出圧
力より作業装置の負荷圧力が高い時、チェック弁の機能
を行って応答性を向上させることができるようにした建
設重装備用油量制御装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの本発明の望ましい一実施例による建設重装備用油量
制御装置は、油圧ポンプと、油圧ポンプにつながり作動
油供給の際、駆動するアクチュエータと、油圧ポンプと
アクチュエータ間の並列油路に設けられアクチュエータ
の起動、停止及び方向切替えを制御する制御弁を備える
建設重装備用油量制御装置において、前記制御弁の供給
側油路と前記並列油路との間に開閉可能に設けられるロ
ジックチェック弁と、一側圧力室につながる前記供給側
油路内の圧力に対する他側圧力室につながるアクチュエ
ータ側油路内の圧力及び設定の弁バネの弾性力により切
替えの際、前記並列油路と連通した入口側油路とロジッ
クチェック弁の圧力室につながった出口側油路を開閉す
るロジック制御弁を提供する。
【0020】望ましい一実施例によると、前記ロジック
チェック弁とロジック制御弁を連結する前記出口側油路
にオリフィスが設けられる。
【0021】なお、前記ロジックチェック弁の圧力室に
ピストンが設けられ、ピストンを貫通する油路にオリフ
ィスが設けられる。
【0022】なお、前記ロジックチェック弁の圧力室と
供給側油路を連結する油路にチェック弁が設けられ、チ
ェック弁の前後側から分岐された油路にオリフィスが設
けられる。
【0023】なお、前記ロジック制御弁のスプールが供
給側通路に可変オリフィスが設けられる。
【0024】なお、前記ロジックチェック弁は弁シート
の移動量によって前記並列油路から供給通路に対する開
口面積を変化させる制御可変スロットル(throttle)をさ
らに備える。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の望ましい一実施例による建設重装備用油量制御装置
をさらに詳しく説明する。
【0026】図3は本発明の一実施例による建設重装備
用油量制御装置の油圧回路図であり、図4はパイロット
圧力とスプール開口面積との関係を示すグラフである。
【0027】図示したように、油圧ポンプ(P)と、油圧
ポンプ(P)につながり作動油供給の際、駆動するアクチ
ュエータ(3)と、油圧ポンプ(P)とアクチュエータ(3)
間の並列油路(6)に設けられ、操作レバー(L)の操作に
よるパイロット信号圧印加の際に切替えられアクチュエ
ータ(3)の起動、停止及び方向切替えを制御する制御弁
(4)と、制御弁(4)の供給側油路(7)と並列油路間に開
閉可能に設けられる逆流防止及び圧力補充形の油量調節
弁(22)を備える。
【0028】前記油量調節弁(22)は、供給側油路(7)
と圧力室(12)を連結するチェック油路(10)にオリフ
ィス(9)が設けられ、予め設定された弁バネ(11)の弾
性力により並列油路(6)と供給側油路(7)を閉鎖したこ
とを初期状態で弾性バイアスを行うロジックチェック弁
(8)と、一側の圧力室(13a)にはロジックチェック弁
(8)を通した供給側油路(7)内の圧力を検出する油路
(15)がつながっており、他側の圧力室(13b)には制
御弁(4)のオリフィス(19a,19b)を通したアクチ
ュエータ(3)側の負荷圧力を検出する油路(16)がつな
がり、油路(15)と油路(16)との圧力差及び予め設定
された弁バネ(14)の弾性力により切替えの際、並列油
路(6)に連通された入口側油路(17)とロジックチェッ
ク弁(8)の圧力室(12)につながった出口側油路(18)
を開閉するロジック制御弁(13)からなるものである。
【0029】この時、前記油路(16)は制御弁(4)が中
立位置である場合、油圧タンク(T)によりつながり、パ
イロット信号圧(Pi)印加により制御弁(4)のスプール
(5)が左側、又は右側方向へ切替えられる場合にオリフ
ィス(19;19a,19b)の下流側にて負荷圧力を感知
するように形成される。
【0030】図面中に、説明符号のない20はセンター
バイパス通路、21は油圧回路内に設定の作動圧を形成
するリリーフ弁である。
【0031】以下、添付の図面を参照して本発明の望ま
しい一実施例による建設重装備用油量制御装置の作動を
さらに詳しく説明する。
【0032】図4はパイロット圧力とスプール開口面積
との関係を示すグラフである。
【0033】図示したように、オペレータによりパイロ
ット操作レバー(L)を操作してパイロット信号圧の印加
により制御弁(4)を左側、又は右側方向へ設定の圧力に
切替えさせる場合、即ちスプール(5)開口部面積線図の
“A”パイロット圧力に切替えると制御弁(4)の開口面
積は“A”に設定される。
【0034】この時、センターバイパス通路(20)が遮
断されることにより、油圧ポンプ(P)から吐出される作
動油は並列油路(6)−ロジックチェック弁(8)−供給側
油路(7)−スプール(5)の開口面積を次第に通過してア
クチュエータ(3)のラージ室へ供給されこれを延長駆動
させることができることになる。
【0035】この時、作業の条件に応じてアクチュエー
タ(3)へ供給される油量を制限してこれの駆動速度を制
御しようとする場合、制御弁(4)のパイロット圧力
“A”に切替え、油量が通過する面積を“A”に設定す
ると、通過する油量(Q)は、 Q=Cd ×A'×√ΔP (ここで、Cd;油量係数、 A';オリフィス面積、 Δ
P;オリフィス前後の圧力差である)
【0036】即ち、スプール(5)を通過する油量はオリ
フィス(19)前後の圧力差を同一に保持すると、オリフ
ィスの断面積に比例することになる。
【0037】この時、スプール(5)の開口面積を
“A'”に設定した時、オリフィス(19)を通過する油
量がオリフィス(19)前後の圧力差〔制御弁(4)の入口
の圧力ーアクチュエータ(3)の負荷圧力〕が設定値の以
下である場合には、ロジック制御弁(13)は制御され
ず、初期の中立状態を保持するので、油量が制御されず
に流込まれる。
【0038】なお、油量が漸進的に増加してオリフィス
(19)の前後圧力差が設定値を越える場合、供給側油路
(7)に発生する作動圧がロジック制御弁(13)の弁バネ
(14)の弾性力より大きくなるので、ロジック制御弁
(13)が図面上、右側方向へ切替えられることにより、
入口側油路(17)と出口側油路(18)が連通され、油圧
ポンプ(P)から吐出され制御された作動油がロジックチ
ェック弁(8)の圧力室(12)に到達することになる。
【0039】圧力室(12)に到達した制御の作動油はロ
ジックチェック弁(8)のオリフィス(9)を経由して供給
側の油路(7)へ流れ出される。ロジックチェック弁(8)
のオリフィス(9)によりロジックチェック弁(8)の圧力
室(12)へ流込まれる油量はロジック制御弁(13)の移
動量によって増減され、油量の増減によってロジックチ
ェック弁(8)の圧力室(12)の圧力が制御される。
【0040】なお、ロジックチェック弁(8)の圧力室
(12)とシート部との断面積差によるロジックチェック
弁(8)の圧力室(12)の圧力によりロジックチェック弁
(8)はシート方向へ移動するので、ロジックチェック弁
(8)の通過面積が小さくなるので、油量が減ることにな
る。
【0041】従って、スプール(5)のオリフィス面積("
A'")を通過する油量はアクチュエータ(3)の負荷圧力
及び油圧ポンプ(P)の圧力変動にかかわらず、常に一定
な圧力差に通過することにより、一定の油量を保持する
ので、コンパックトな構造により設計の際、レイアウト
上の干渉が防止できる。
【0042】なお、アクチュエータ(3)の負荷圧力変
動、又は油圧ポンプ(P)の圧力が瞬間的に変動する場合
にも、油量制御弁(22)の移動に伴うロジックチェック
弁(8)の圧力室(12)の圧力が2次に制御されるので、
ハンチング及びショックを減少して油圧システムの安定
が確保できる。
【0043】なお、油圧ポンプ(P)の吐出圧力よりアク
チュエータ(3)の負荷圧力が高い場合、ロジック制御弁
(13)が中立を保持して遮断され(図3に図示した状態)
ロジックチェック弁(8)は一般的なチェック弁の機能を
有するので、対応性に優れている装備の信頼度を向上さ
せることができる。
【0044】
【発明の効果】以上からのように、本発明の望ましい一
実施例による油量制御装置は、ロジック制御弁(13)の
切替え量によって油圧ポンプ(P)からの作動油がロジッ
クチェック弁(8)の圧力室(12)を通過する油量が制御
され、圧力室(12)を通過する油量によりロジックチェ
ック弁(8)の圧力室(12)圧力が制御されることによ
り、アクチュエータ(3)の負荷圧力及び油圧ポンプ(P)
の圧力変動にかかわらず、一定な油量をアクチュエータ
(3)へ供給でき、アクチュエータ(3)から逆流すること
が防止できる。
【0045】図5乃至図8は本発明の望ましい他の実施
例による油量制御装置の要部抜粋図である。
【0046】図示したように、油圧ポンプ(P)につなが
り駆動するアクチュエータ(3)と、油圧ポンプ(P)とア
クチュエータ(3)間の油路に設けられるロジックチェッ
ク弁(8)と、ロジックチェック弁(8)の圧力室(12)と
油圧ポンプ(P)間の油路に設けられるロジック制御弁
(13)などは図2に示した本発明の一実施例による油量
制御装置のものと実質的に同一なので、これらの説明は
省略したものである。
【0047】図5に示したように、本発明の望ましい他
の実施例による油量制御装置は、前記ロジックチェック
弁(8)の圧力室(12)とロジック制御弁(13)とを連結
する油路(18)にオリフィス(23)を設け、ダンピング
効果を確保することにより、油圧ポンプ(P)の圧力変動
及びアクチュエータ(3)の負荷圧力による急激な油量及
び圧力変化することを防止することによりハンチング及
び油圧システムの不安定が防止できる。
【0048】図6に示したように、本発明の望ましいさ
らに他の実施例による油量制御装置は、前記ロジックチ
ェック弁(8)の圧力室(12)にピストン(24)を設け、
ピストン(24)を貫通する油路にオリフィス(24a)を
設けることにより、油圧ポンプ(P)の吐出圧力よりアク
チュエータ(3)の負荷圧力が高い場合、ロジックチェッ
ク弁(8)の圧力室(12)に作動油を迅速に補充できるの
で、逆流防止の機能を働く際の応答性に優れることにな
る。
【0049】図7に示したように、本発明の望ましいさ
らに他の実施例による油量制御装置は、ロジックチェッ
ク弁(8)の圧力室(12)と供給側油路(7)を連結する油
路にチェック弁(25)を設け、チェック弁(25)の前後
側から分岐した油路にオリフィス(26)を設けることに
より、逆流防止の機能を働く際、作動油をチェック弁
(25)を介してロジックチェック弁(8)の圧力室(12)
に迅速に補充でき、油量をコントロールする際には、制
御される作動油がオリフィス(26)のみを通過できるこ
とになる。
【0050】図8に示したように、本発明の望ましいさ
らに他の実施例による建設重装備用の油量制御装置は、
油圧ポンプ(P)につながり駆動するアクチュエータ(3)
と、油圧ポンプ(P)とアクチュエータ(3)間の油路に設
けられる制御弁(4)と、油圧ポンプ(P)と制御弁(4)間
の油路に設けられるロジックチェック弁(8)と、ロジッ
クチェック弁(8)の圧力室(12)と油圧ポンプ(P)間の
油路に設けられるロジック制御弁(13)等を備え、これ
らは図3に示した本発明の一実施例による油量制御装置
のものと実質的に同一ので、これらの説明は省略する
が、重なる図面符号は同一に表したものである。
【0051】本発明のさらに他の実施例による建設重装
備用の油量制御装置は、前記ロジックチェック弁(8)の
弁シートはこれの移動量に応じて、前記油圧ポンプ(P)
の並列通路(6)から供給通路(7)に対する開口面積を変
化させる制御可変スロットル(8a)が外周縁に形成され
ることから、アクチュエータ(3)に供給される油量コン
トロールが容易になる。
【0052】本発明は特許請求の範囲において請求する
旨を外れずに、当該分野における通常の知識を有する者
により様々に変更実施できるので、本発明の技術保護範
囲は前述した特定の望ましい実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による建設重装備用油量制御装置の油
圧回路図。
【図2】従来技術による他の油量制御装置の油圧回路
図。
【図3】本発明の望ましい位置実施例による建設重装備
用油量制御装置の油圧回路図。
【図4】パイロット圧力とスプール開口面積との関係を
示すグラフ。
【図5】本発明の望ましい他の実施例による油量制御装
置の要部抜粋図。
【図6】本発明の望ましいさらに他の実施例による油量
制御装置の要部抜粋図。
【図7】本発明の望ましいさらに他の実施例による油量
制御装置の要部抜粋図。
【図8】本発明の望ましいさらに他の実施例による油量
制御装置の要部抜粋図である。
フロントページの続き Fターム(参考) 2D003 AA01 AB02 AB05 BA07 BB03 CA02 DA03 DB02 3H089 AA27 AA65 BB10 BB17 CC01 DA02 DB04 DB24 DB34 DB47 DB49 DB58 DB60 DB73 DB79 GG02 JJ01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油圧ポンプと、油圧ポンプにつながり作動
    油の供給の際、駆動するアクチュエータと、油圧ポンプ
    とアクチュエータとの間の並列油路に設けられ、アクチ
    ュエータの起動、停止及び方向切替えを制御する制御弁
    を備える建設重装備用油量制御装置において:一側圧力
    室につながる前記供給側油路内の圧力に対する他側圧力
    室につながる前記アクチュエータ側油路内の圧力及び設
    定の弁バネの弾性力により切替えの際、前記並列油路と
    連通した入口側油路と前記ロジックチェック弁の圧力室
    につながった出口側油路を開閉するロジック制御弁を備
    えることを特徴とする建設重装備用油量制御装置。
  2. 【請求項2】前記ロジックチェック弁とロジック制御弁
    を連結する前記出口側の油路にオリフィスが設けられた
    ことを特徴とする請求項第1に記載の建設重装備用油量
    制御装置。
  3. 【請求項3】 前記ロジックチェック弁の圧力室にピ
    ストンが設けられ、前記ピストンを貫通する油路にオリ
    フィスが設けられたことを特徴とする請求項第1に記載
    の建設重装備用油量制御装置。
  4. 【請求項4】前記ロジックチェック弁の圧力室と供給側
    の油路とを連結する油路にチェック弁が設けられ、前記
    チェック弁の前後側から分岐された油路にオリフィスが
    設けられたことを特徴とする請求項第1に記載の建設重
    装備用油量制御装置。
  5. 【請求項5】前記ロジック制御弁の供給側油路と前記ロ
    ジックチェック弁の圧力室を連結する油路にオリフィス
    が設けられたことを特徴とする請求項第1に記載の建設
    重装備用油量制御装置。
  6. 【請求項6】前記ロジック制御弁スプールの供給側通路
    に可変オリフィスが設けられたことを特徴とする請求項
    第1に記載の建設重装備用油量制御装置。
  7. 【請求項7】前記ロジックチェック弁は弁シートの移動
    量によって前記並列油路から供給通路に対する開口面積
    を変化させる制御可変スロットルをさらに備えることを
    特徴とする請求項第1に記載の建設重装備用油量制御装
    置。
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