JP2004019810A - Directional switching control valve device - Google Patents
Directional switching control valve device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004019810A JP2004019810A JP2002176265A JP2002176265A JP2004019810A JP 2004019810 A JP2004019810 A JP 2004019810A JP 2002176265 A JP2002176265 A JP 2002176265A JP 2002176265 A JP2002176265 A JP 2002176265A JP 2004019810 A JP2004019810 A JP 2004019810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pump
- passages
- valve
- directional control
- control valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
- E02F9/2267—Valves or distributors
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2278—Hydraulic circuits
- E02F9/2292—Systems with two or more pumps
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2278—Hydraulic circuits
- E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に搭載され、複数の油圧ポンプで複数のアクチュエータを駆動する油圧システムに用いる方向切換弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械で複数の油圧ポンプで複数のアクチュエータを駆動する油圧システムには、特公平2−16416号公報に記載のようなオープンセンタ回路と呼ばれるものと、特開平4−194405号公報に記載のようなクローズドセンタ回路と呼ばれるものがある。
【0003】
オープンセンタ回路は油圧ポンプ毎に油圧ポンプの吐出ラインをタンクに接続するセンタバイパスラインを有し、このセンタバイパスラインに複数の方向切換弁を直列に配置し、各方向切換弁の中立時、油圧ポンプの吐出油をセンタバイパスライン及び方向切換弁のセンタバイパス絞りを通してタンクに還流し、各方向切換弁が操作されるとその操作量に応じてセンタバイパス絞りを絞り(ブリード流量制御)、油圧ポンプの吐出圧を上昇させて各アクチュエータに圧油を供給するものである。
【0004】
オープンセンタ回路ではタンデム接続と呼ばれる優先回路や、複数の油圧ポンプの吐出油を合流させる合流回路を設けることで、複数のアクチュエータを同時に駆動するときの複合操作性や独立性を維持している。また、各方向切換弁の操作時に、方向切換弁のストローク(操作量)に応じてメータイン絞りの開口面積を増加させるともに、センタバイパス絞りの開口面積を減じ、ブリード流量制御により油圧ポンプの吐出圧を上昇させることでアクチュエータの負荷特性に応じた流量制御を行い、かつアクチュエータの起動時にブリード流量制御により油圧変動に対するクッション作用を得、急激な圧力上昇を防止している。
【0005】
クローズドセンタ回路はセンタバイパスラインを有しない回路であって、特開平4−194405号公報に記載のように各方向切換弁を油圧ポンプに対してパラレルに接続し、ポンプ圧と負荷圧との差圧を一定に制御するロードセンシングシステムなどを併用することにより各方向切換弁の中立時にポンプ吐出流量を減らしたり、各方向切換弁の操作時にポンプ吐出流量を増やし各アクチュエータに圧油を供給している。
【0006】
また、各方向切換弁の上流側或いは下流側に圧力補償弁を設け、この圧力補償弁により各方向切換弁のメータイン絞りの前後差圧を維持することで、複合操作性やそのときの各アクチュエータの独立性を維持したり、アクチュエータ毎の流量特性(メータリング特性)を確保している。
【0007】
また、クローズドセンタ回路の油圧システムとして、特開平9−79212号公報に提案されているものがある。この油圧システムは、複数のクローズドセンタ型の方向切換弁の少なくとも1つ(第1の方向切換弁)を第1及び第2の2つの油圧ポンプに接続し、他の1つ(第2の方向切換弁)を少なくとも第1油圧ポンプに接続し、第1の方向切換弁の第1油圧ポンプ側のフィーダラインに第1の補助弁を配置し、第2油圧ポンプ側のフィーダラインに第2の補助弁を配置し、第1及び第2の補助弁の開閉を制御したり絞り具合(開口面積)を変えることで合流回路と優先回路の機能を持たせたものである。また、第1油圧ポンプの吐出ラインを第1のブリード弁を配置したバイパスラインを介してタンクに接続し、第2油圧ポンプの吐出ラインを第2のブリード弁を配置したバイパスラインを介してタンクに接続し、これらブリード弁を関連する方向切換弁の操作に連動して電気油圧的に操作することでオープンセンタ回路における各方向切換弁のセンタバイパス絞りと同様のブリード流量制御を行えるようにしている。
【0008】
ここで、第1及び第2のブリード弁の制御手段としては、第1及び第2の方向切換弁の操作パイロット圧の検出手段、コントローラ、比例電磁弁が設けられ、コントローラには、第1及び第2の方向切換弁の操作量(操作パイロット圧)に対する第1のブリード弁の開口面積特性と第2のブリード弁の開口面積特性が設定されている。第1及び第2の方向切換弁の操作レバーが操作され、操作パイロット圧が検出されると、コントローラはその操作パイロット圧に対応する第1又は第2のブリード弁の開口面積を求め、その開口面積が得られるよう対応する比例電磁弁を駆動する。比例電磁弁の出力圧力は第1又は第2のブリード弁に与えられ、第1又は第2のブリード弁を駆動する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。
【0010】
従来のオープンセンタ回路は、上記のように優先回路や合流回路を設けることで、複合操作性や各アクチュエータの独立性を維持するとともに、方向切換弁のセンタバイパス絞りによるブリード流量制御によりアクチュエータの負荷特性に応じた流量制御機能と油圧変動に対するクッション作用を得ており、現在製品として広く実用化されている。
【0011】
しかし、オープンセンタ回路では、各方向切換弁にはセンタバイパスラインの通路(センタバイパス絞り)が必要であり、かつ1つのアクチュエータに複数の方向切換弁を設ける必要があり、方向切換弁弁装置の構造が複雑で大がかりとなる問題がある。また、センタバイパスラインで優先回路を構成するため、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に優先度合いとメータリング特性と独立して調整することができず、制御性に限界がある。
【0012】
クローズドセンタ回路はセンタバイパスラインを必要とせず、かつ通常は1つのアクチュエータに1つの方向切換弁を設ければよいので、オープンセンタ回路に比べて弁構造は大がかりにならない。しかし、基本的にはパラレル回路であるので、複数の油圧ポンプを使用し、アクチュエータの高出力化に対応しようとした場合、優先回路や合流回路を組み込むのが難しく、複合操作性や独立性を維持することが難しいという問題がある。また、クローズドセンタ回路ではオープンセンタ回路のような油圧変動に対するクッション性能は得られず、油圧ポンプの吐出圧が大きく変化し易く、操作性に問題がある。
【0013】
特開平9−79212号公報に記載の油圧システムは、クローズドセンタ回路の油圧システムで合流回路と優先回路を簡単な構造で実現し、しかも補助弁とブリード弁を個別に制御することにより複合操作時に優先度合いとメータリング特性と独立して調整することができる。また、第1及び第2のブリード弁をオープンセンタ回路における各方向切換弁のセンタバイパス絞りのように作動させることで、アクチュエータの負荷特性に応じた流量制御機能と油圧変動に対するクッション作用を得ている。
【0014】
しかし、特開平9−79212号公報に記載の油圧システムでは、複数の方向切換弁に対して1つのブリード弁を設け、オープンセンタ回路の方向切換弁毎のセンタバイパス絞りに近い機能を持たせようとするものであり、複数の方向切換弁に係わるアクチュエータのそれぞれの負荷特性に応じてブリード弁の制御量を変えなければならない。この場合、コントローラでの計算が複雑になり過ぎること、製品毎の性能のばらつき、電気油圧制御の応答遅れなどの理由により、実際に複数のアクチュエータのそれぞれの負荷特性に適合するようブリード弁を制御することは極めて難しく、当該油圧システムは未だ実用化に至っていない。
【0015】
本発明の目的は、クローズドセンタ回路で合流回路と優先回路とを簡単な構成で実現することができかつ複合操作での優先度合いとメータリング特性とを独立して制御できる油圧システムにおいて、複数のアクチュエータのそれぞれの負荷特性に応じた流量制御が行え、しかも弁構造が大かがりとならずコンパクトである方向切換弁装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、ほぼ同じ高さ位置に並んで配置された第1及び第2のポンプ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路から隔てられた高さ位置にこれらポンプ通路を横切る方向に並んで配置された第1及び第2の方向切換弁スプールと、前記第1及び第2のポンプ通路を前記第1の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第1及び第2のフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を横切る方向にそれぞれ配置され、第1及び第2のポンプ通路から前記第1及び第2のフィーダ通路に供給される圧油の流れをそれぞれ補助的に制御する第1及び第2の補助弁ポペット弁と、前記第1のポンプ通路を前記第2の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第3のフィーダ通路と、前記第1のポンプ通路を横切る方向に配置され、第1のポンプ通路から前記第3のフィーダ通路に供給される圧油の流れを補助的に制御する第3の補助弁ポペット弁とを備えた方向切換弁装置において、前記第1及び第2の方向切換弁スプールを挟んで前記第1及び第2のポンプ通路の反対側の高さ位置で前記第1及び第2のポンプ通路と同方向に並んで配置され、一端側を前記第1及び第2のポンプ通路に連絡し、他端側をタンク通路に連絡した第1及び第2のバイパス通路と、前記第1のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記第1及び第2の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第1及び第2のブリード弁スプールと、前記第2のバイパス通路を横切る方向に配置され、前記第1の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第3のブリード弁スプールとを備え、前記第1及び第2のブリード弁スプール前記第1のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置し、前記第3のブリード弁スプールを前記第2のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置したものとする。
【0017】
このように第1及び第2のポンプ通路、第1及び第方向切換弁スプール、第1〜第3のフィーダ通路、第1〜第3の補助弁ポペット弁を設けることにより、特開平9−79212号公報に記載のようにクローズドセンタ回路で合流回路と優先回路とを簡単な構成で実現することができかつ複合操作での優先度合いとメータリング特性とを独立して制御することができる。
【0018】
また、第1のバイパス通路に第1及び第2のブリード弁スプールを配置し、第2のバイパス通路に第3のブリード弁スプールを配置することにより、第1の方向切換弁スプールの操作時に第1及び第2のブリード弁スプールを操作し、第2の方向切換弁スプールの操作時に第3のブリード弁を操作することで、第1及び第2の方向切換弁スプールのそれぞれに対し個別にブリード流量制御を行えるものとなり、アクチュエータの負荷特性に応じた流量制御が行えかつ油圧変動に対するクッション作用が得られる。
【0019】
また、第1及び第2のバイパス通路を、第1及び第2の方向切換弁スプールを挟んで第1及び第2のポンプ通路の反対側の高さ位置で第1及び第2のポンプ通路と同方向に並べて配置し、これら第1及び第2のバイパス通路を横切る方向に第1〜第3のブリード弁スプールを並べて配置し、第1及び第2のブリード弁スプール第1のバイパス通路側で第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置し、第3のブリード弁スプールを前記バイパス通路側で第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置することにより、方向切換弁スプールとブリード弁スプールの高さ方向の距離が短くなるため、ブリード弁スプールの数が増えてもハウジングの限られた容積内に種々の弁要素を無駄なく合理的に配置することができ、弁構造をコンパクトにすることができる。
【0020】
(2)上記(1)において、好ましくは、前記第1〜第3のブリード弁スプールは、それらの両端部分に、対応する方向切換弁スプールをストロークさせるパイロット圧力信号が導かれる受圧部を備え、そのパイロット圧力信号により作動する。
【0021】
これにより第1〜第3のブリード弁スプールは、対応する方向切換弁スプールを操作するのと同じパイロット圧力信号により直接油圧駆動されるため、第1〜第3のブリード弁を応答遅れなく操作することができ、良好な流量制御機能が得られる。
【0022】
(3)また、上記(1)において、好ましくは、前記第1及び第2のポンプ通路を挟んで前記第1の方向切換弁スプールと反対側の高さ位置で前記第1及び第2の補助弁ポペット弁と同方向に配置された第1及び第2の補助弁パイロットスプールと、前記第1及び第2のポンプ通路を挟んで前記第2の方向切換弁スプールと反対側の高さ位置で前記第3の補助弁ポペット弁と同方向に配置された第3の補助弁パイロットスプールとを更に備える。
【0023】
これにより補助弁パイロットスプールも同じハウジング内に無駄なく合理的に配置することができ、弁構造をコンパクトにすることができる。
【0024】
(4)更に、上記(1)において、好ましくは、前記第1及び第2のバイパス通路とほぼ同じ高さ位置で前記第1及び第2のバイパス通路の下流側にそれぞれ配置された第1及び第2のポンプコントロール弁を更に備える。
【0025】
これにより第1及び第2のポンプコントロール弁も同じハウジング内に無駄なく合理的に配置することができ、弁構造をコンパクトにすることができる。
【0026】
(5)また、上記目的を達成するために、本発明は、ほぼ同じ高さ位置に並んで配置された第1及び第2のポンプ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路から隔てられた高さ位置にこれらポンプ通路を横切る方向に並んで配置された第1及び第2の方向切換弁スプールと、前記第1及び第2のポンプ通路を前記第1の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第1及び第2のフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を横切る方向にそれぞれ配置され、第1及び第2のポンプ通路から前記第1及び第2のフィーダ通路に供給される圧油の流れをそれぞれ補助的に制御する第1及び第2の補助弁ポペット弁と、前記第1及び第2のポンプ通路を前記第2の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第3及び第4のフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を横切る方向にそれぞれ配置され、第1及び第2のポンプ通路から前記第3及び第4のフィーダ通路に供給される圧油の流れをそれぞれ補助的に制御する第3及び第4の補助弁ポペット弁とを備えた方向切換弁装置において、前記第1及び第2の方向切換弁スプールを挟んで前記第1及び第2のポンプ通路の反対側の高さ位置で前記第1及び第2のポンプ通路と同方向に並んで配置され、一端側を前記第1及び第2のポンプ通路に連絡し、他端側をタンク通路に連絡した第1及び第2のバイパス通路と、前記第1のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記第1及び第2の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第1及び第2のブリード弁スプールと、前記第2のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記第1及び第2の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第3及び第4のブリード弁スプールとを備え、前記第1及び第2のブリード弁スプールを前記第1のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置し、前記第3及び第4のブリード弁スプールを前記第2のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置したものとする。
【0027】
これにより特開平9−79212号公報に記載のように、クローズドセンタ回路で第2の方向切換弁スプールも含めて合流回路と優先回路とを簡単な構成で実現することができかつ複合操作での優先度合いとメータリング特性とを独立して制御することができる。
【0028】
また、上記(1)で述べたように、そのような油圧システムで複数のアクチュエータのそれぞれの負荷特性に応じた流量制御が行え、しかも弁構造をコンパクトにすることができる。
【0029】
(6)更に、上記目的を達成するために、本発明は、ほぼ同じ高さ位置に並んで配置された第1及び第2のポンプ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路から隔てられた高さ位置にこれらポンプ通路を横切る方向に並んで配置された右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールを含む複数の方向切換弁スプールと、前記第1のポンプ通路を前記右走行用の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第1のフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を前記左走行用の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第2及び第3のフィーダ通路と、前記第2のポンプ通路を前記旋回用の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第4のフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を前記バケット用の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第5及び第6のフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を前記ブーム用の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第7及び第8もフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を前記アーム用の方向切換弁スプールのポンプポートに連絡する第9及び第10のフィーダ通路と、前記第1及び第2のポンプ通路を横切る方向にそれぞれ配置され、第1及び第2のポンプ通路から前記第2及び第3のフィーダ通路に供給される圧油の流れをそれぞれ補助的に制御する第1及び第2の補助弁ポペット弁と、前記第1及び第2のポンプ通路を横切る方向にそれぞれ配置され、第1及び第2のポンプ通路から前記第5及び第6のフィーダ通路に供給される圧油の流れをそれぞれ補助的に制御する第3及び第4の補助弁ポペット弁と、前記第1及び第2のポンプ通路を横切る方向にそれぞれ配置され、第1及び第2のポンプ通路から前記第7及び第8のフィーダ通路に供給される圧油の流れをそれぞれ補助的に制御する第5及び第6の補助弁ポペット弁と、前記第1及び第2のポンプ通路を横切る方向にそれぞれ配置され、第1及び第2のポンプ通路から前記第9及び第10のフィーダ通路に供給される圧油の流れをそれぞれ補助的に制御する第7及び第8の補助弁ポペット弁とを備えた方向切換弁装置において、前記第1及び第2の方向切換弁スプールを挟んで前記第1及び第2のポンプ通路の反対側の高さ位置で前記第1及び第2のポンプ通路と同方向に並んで配置され、一端側を前記第1及び第2のポンプ通路に連絡し、他端側をタンク通路に連絡した第1及び第2のバイパス通路と、前記第1のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの少なくとも右走行用の方向切換弁を含む4つの方向切換弁スプールについて、各方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第1〜第4のブリード弁スプールと、前記第2のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの少なくとも旋回用の方向切換弁と前記4つの方向切換弁スプールに含まれない残りの方向切換弁スプールとを含む4つの方向切換弁スプールについて、各方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第5〜第8のブリード弁スプールとを備え、前記第1〜第4のブリード弁スプールを前記第1のバイパス通路側で前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの3つの方向切換弁スプールに対し千鳥に配置し、前記第5〜第8のブリード弁スプールを前記第2のバイパス通路側で前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの3つの方向切換弁スプールに対し千鳥に配置したものとする。
【0030】
これにより特開平9−79212号公報に記載のように、油圧ショベルの油圧システムに用いるクローズドセンタ回路で合流回路と優先回路とを簡単な構成で実現することができかつ複合操作での優先度合いとメータリング特性とを独立して制御することができる。
【0031】
また、上記(1)で述べたように、そのような油圧システムで複数のアクチュエータのそれぞれの負荷特性に応じた流量制御が行え、しかも弁構造をコンパクトにすることができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【0033】
図1は、本発明の一実施の形態に係わる方向切換弁装置を用いた油圧システムを示す油圧回路図であり、本発明を油圧ショベルに適用した場合のものである。
【0034】
図1において、本実施の形態が係わる油圧システムは、第1及び第2の2つの可変容量型の油圧ポンプ1a,1bと、油圧ポンプ1a,1bの容量をそれぞれ制御するレギュレータ2a,2bと、ブームシリンダ3、アームシリンダ4、予備のアクチュエータ69、バケットシリンダ5、旋回モータ6及び第1、第2の走行モータ7,8を含む複数のアクチュエータと、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに接続され、ブームシリンダ3、アームシリンダ4、予備のアクチュエータ69、バケットシリンダ5に供給される圧油の流量をそれぞれ制御するクローズドセンタ式のブーム用方向切換弁9、アーム用方向切換弁10、バケット用方向切換弁11と、予備用の方向切換弁70と、第2の油圧ポンプ1bに接続され、旋回モータ6に供給される圧油の流量を制御するクローズドセンタ式の旋回用方向切換弁12と、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに接続され、第1の走行モータ7に供給される圧油の流量を制御するクローズドセンタ式の第1の走行用方向切換弁13と、第1の油圧ポンプ1aに接続され、第2の走行モータ8に供給される圧油の流量を制御するクローズドセンタ式の第2の走行用方向切換弁14とを備えている。
【0035】
ブーム用、アーム用、バケット用、旋回用、第1及び第2の走行用、予備用の各方向切換弁9〜14,70はそれぞれスプール両端にパイロット油圧駆動部9da,9db;10da,10db;11da,11db;12da,12db;13da,13db;14da,14db;70da,70dbを有するパイロット操作弁であり、それぞれパイロット圧力信号92a,92b;102a,102b;112a,112b;122a,122b;132a,132b;142a,142b;702a,702bにより切り換え操作される。
【0036】
ブーム用、アーム用、バケット用、旋回用、第1及び第2の走行用、予備用の各方向切換弁9〜14,70はそれぞれポンプポート9p,10p,11p,12p,13p,14p,70p、タンクポート9t,10t,11t,12t,13t,14t,70t、2つのアクチュエータポート9a,9b;10a,10b;11a,11b;12a,12b;13a,13b;14a,14b;70a,70bを有し、タンクポートはタンク29に接続され、アクチュエータポートは対応する油圧アクチュエータに接続されている。第1及び第2の走行用方向切換弁13,14のポンプポート13a,13b;14a,14bと第1及び第2の走行モータ7,8との間にはそれぞれカウンターバランス弁27,28が設けられている。
【0037】
また、ブーム用方向切換弁9のポンプポート9pは第1及び第2のポンプライン30a,30b及び第1及び第2のブーム用フィーダライン93a,93bを介して第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに接続され、アーム用方向切換弁10のポンプポート10pは第1及び第2のポンプライン30a,30b及び第1及び第2のアーム用フィーダライン103a,103bを介して第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに接続され、バケット用方向切換弁11のポンプポート11pは第1及び第2のポンプライン30a,30b及び第1及び第2のバケット用フィーダライン113a,113bを介して第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに接続され、予備用方向切換弁70のポンプポート70pは第1及び第2のポンプライン30a,30b及び第1及び第2の予備用フィーダライン703a,703bを介して第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに接続され、旋回用方向切換弁12のポンプポート12pは第2のポンプライン30b及び旋回用フィーダライン123bを介して第2の油圧ポンプ1bに接続され、第1の走行用方向切換弁13のポンプポート13pは第1及び第2のポンプライン30a,30b及び第1及び第2の走行用フィーダライン133a,133bを介して第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに接続され、第2の走行用方向切換弁14のポンプポート14pは第1のポンプライン30a及び走行用フィーダライン143aを介して第1の油圧ポンプ1aに接続されている。
【0038】
第1及び第2のブーム用フィーダライン93a,93bには、第1及び第2のブーム用補助弁91a,91bが設置され、第1及び第2のアーム用フィーダライン103a,103b、第1及び第2のバケット用フィーダライン113a,113b、第1及び第2の予備用フィーダライン703a,703b、第1及び第2の走行用フィーダライン133a,133bにも同様な第1及び第2のアーム用補助弁101a,101b、第1及び第2のバケット用補助弁111a,111b、第1及び第2のアーム用補助弁701a,701b、第1及び第2の走行用補助弁131a,131bが設置されている。これら補助弁はそれぞれ比例電磁弁31a,31b;32a,32b;33a,33b;34a,34b;35a,35bが発生する制御圧力により駆動される。
【0039】
補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bはポペット弁タイプのバルブであり、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに圧油が逆流するのを防止する逆流防止機能と第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bから供給される圧油の流れを補助的に制御する可変抵抗機能とを有し、可変抵抗機能には、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bからの圧油の流れを選択的に遮断する流れ遮断機能が含まれる。可変抵抗機能を有するポペット弁の原理は公知であり(例えば特表昭58−501781号公報参照)、本実施形態の補助弁はこのポペット弁を応用したものである。補助弁の詳細は後述する。
【0040】
旋回用フィーダライン123bには旋回モータ6の負荷が高いときに旋回モータ6から第2の油圧ポンプ1bに圧油が逆流するのを防止するロードチェック弁16が設けられ、第2のバケット用フィーダライン113bの第2の補助弁111bの上流側にはバケット速度を制限するための固定絞り17が設けられている。
【0041】
第1及び第2のポンプライン30a,30bからはそれぞれリリーフライン72a,72bが分岐し、リリーフライン72a,72bにはチェック弁73a,73bが設けられ、チェック弁73a,73bの下流側はライン74を介してタンク29に接続され、ライン74には第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの吐出油の最高圧力を規制するメインリリーフ弁75が設けられている。
【0042】
また、第1及び第2のポンプライン30a,30bからはそれぞれ第1及び第2のポンプライン30a,30bをタンク29に接続する第1及び第2のバイパスライン25a,25bが分岐し、第1のバイパスライン25aには第1〜第4のブリード弁81〜84が設置され、第2のバイパスライン25bには第5〜第8のブリード弁85〜88が設置されている。また、第1のバイパスライン25aにおいて第1〜第4のブリード弁81〜84の下流側にはポンプコントロール弁77が設けられ、第2のバイパスライン25bにおいて第5〜第8のブリード弁85〜88の下流側にはポンプコントロール弁78が設けられている。ブリード弁81〜88及びポンプコントロール弁77,78の詳細は後述する。
【0043】
図2に油圧ショベルの操作系を示す。油圧ショベルには、ブーム及びバケットの操作手段として操作レバー装置19が設けられ、アーム及び旋回の操作手段として操作レバー装置20が設けられ、走行の操作手段として左走行及び右走行の操作ペダル装置21,22が設けられ、予備用の操作手段として操作レバー装置23が設けられている。
【0044】
操作レバー装置19は前後、左右を含むユニバーサル方向に操作可能な操作レバー19aを有し、操作レバー19aを前後方向に操作するとその操作方向と操作量に応じてブーム上げのパイロット圧力信号92a及びブーム下げのパイロット圧力信号92bを生成し、操作レバー19aを左右方向に操作するとその操作方向と操作量に応じてバケットクラウドのパイロット圧力信号112a及びバケットダンプのパイロット圧力信号112bを生成する。操作レバー装置20も前後、左右を含むユニバーサル方向に操作可能な操作レバー20aを有し、操作レバー20aを左右方向に操作するとその操作方向と操作量に応じてアームクラウドのパイロット圧力信号102a及びアームダンプのパイロット圧力信号102bを生成し、操作レバー20aを前後方向に操作するとその操作方向と操作量に応じて旋回右のパイロット圧力信号122a及び旋回左のパイロット圧力信号122bを生成する。
【0045】
左走行の操作ペダル装置21は、操作ペダル21aを前後に踏み込むと、その踏み込み方向と踏み込み量に応じて左走行前進のパイロット圧力信号132a及び左走行後進のパイロット圧力信号132bを生成し、右走行の操作ペダル装置22は、操作ペダル22aを前後に踏み込むと、その踏み込み方向と踏み込み量に応じて右走行前進のパイロット圧力信号142a及び右走行後進のパイロット圧力信号142bを生成する。予備用の操作レバー装置23は、操作レバー23aを操作すると、その操作方向と操作量に応じてパイロット圧力信号702a,702bを生成する。
【0046】
また、アームクラウドのパイロット圧力信号102aと予備用のパイロット圧力信号702aの高圧側がシャトル弁24aにより選択され、パイロット圧力信号711aとして出力され、アームダンプのパイロット圧力信号102bと予備用のパイロット圧力信号702bの高圧側がシャトル弁24bにより選択され、パイロット圧力信号711bとして出力され、旋回右のパイロット圧力信号122aと予備用のパイロット圧力信号702aの高圧側がシャトル弁24cにより選択され、パイロット圧力信号712aとして出力され、旋回左のパイロット圧力信号122bと予備用のパイロット圧力信号702bの高圧側がシャトル弁24dにより選択され、パイロット圧力信号712bとして出力され、ブーム上げのパイロット圧力信号92aとバケットクラウドのパイロット圧力信号112aの高圧側がシャトル弁24eにより選択され、パイロット圧力信号713aとして出力される。
【0047】
図3に、補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bの駆動手段である比例電磁弁31a,31b;32a,32b;33a,33b;34a,34b;35a,35bの制御系を示す。
【0048】
補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bの制御手段として方向切換弁9〜14,70に与えられるパイロット圧力信号の圧力を検出するパイロット圧センサ41a,41b;42a,42b;43a,43b;44a,44b;45a,45b;46a,46b;47a、47bと、コントローラ25とが設けられ、コントローラ25でそれらパイロット圧センサからの信号に基づき所定の演算を行い、各比例電磁弁31a,31b〜35a,35bに指令信号を出力する。比例電磁弁31a,31b〜35a,35bはその指令信号により作動し、補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bを制御する。
【0049】
コントローラ25は、パイロット圧センサ41a,41b〜47a,47bの検出信号をA/D変換し入力する入力部25aと、予め設定された特性を記憶した記憶部25bと、この記憶部25bから前記特性を読み出して所定の演算を行い比例電磁弁31a,31b〜35a,35bの指令信号を算出する演算部25cと、この演算部25cで算出した指令信号を駆動信号に変換して出力する出力部25dとを備えている。
【0050】
図4に、上述した油圧システムが搭載される油圧ショベルの外観を示す。油圧ショベルはブームシリンダ3により駆動されるブーム50と、アームシリンダ4により駆動されるアーム51と、バケットシリンダ5により駆動されるバケット52と、旋回モータ6により駆動される上部旋回体53と、第1及び第2の走行モータ7,8により駆動される左右の走行装置54,55とを備え、ブーム50、アーム51、バケット52は上部旋回体53の前部で作業を行うフロント作業機56を構成し、左右の走行装置54,55は下部走行体57を構成している。また、例えば破砕作業等、バケット以外のアタッチメントを使用する作業を行う場合は、バケット52を取り外し、予備のアクチュエータ69を備えたアタッチメントを取り付け、作業を行う。
【0051】
コントローラ25は、補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bの制御に際して、パイロット圧センサ41a,41b〜47a,47bの検出信号から走行装置54,55、旋回体53、ブーム50、アーム51、バケット52の操作状態を判別し、その操作状態に応じて補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bの動作状態(全開か、全閉か、絞りか、絞る場合は絞り具合をどの位にするか)を決定し、比例電磁弁31a,31b〜35a,35bに指令信号を出力する。
【0052】
図5〜図9に、コントローラ25による補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bの動作状態を示す。
【0053】
図5は単独操作での補助弁の動作状態を、図6は走行2複合、走行3複合での補助弁の動作状態を、図7は旋回2複合、旋回3複合での補助弁の動作状態を、図8はフロント2複合での補助弁の動作状態を、図9はフロント3複合での補助弁の動作状態をそれぞれ示す。図中、○は全開、×は全閉、△は絞りを意味する。また、( )は待機状態での動作状態である。
【0054】
補助弁の絞り(△印)は、複合操作時のものであり、その絞り量は相手方方向切換弁の操作量(パイロット圧力信号)に応じて決められる。
【0055】
図10に補助弁が絞られるときの相手方方向切換弁の操作量と補助弁の開口面積との関係(以下、開口曲線という)を示す。図10は、一例として、ブーム上げ・アームクラウド複合操作時のアーム用の第1の油圧ポンプ1a側の補助弁101aの開口曲線を示すものである。横軸はブーム用の方向切換弁9の操作量であり、縦軸はブーム用の方向切換弁9と補助弁101aの開口面積である。ブーム上げ・アームクラウド複合操作のため、パイロット圧力信号92a,101aによりブーム用及びアーム用の方向切換弁9,10を操作したとき、ブーム用の方向切換弁9のメータイン絞りの開口面積は方向切換弁9の操作量に応じて図10のX0に示すように全閉から全開まで変化する。一方、このとき、アーム用の第1の油圧ポンプ1a側の補助弁101aの開口面積はブーム用の方向切換弁9の操作量に応じて図10のX1に示すように全開から全閉まで変化する。
【0056】
複合操作時の他の補助弁の絞り動作における開口曲線も同様である。
【0057】
前述したように補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bには逆流防止機能がある。このように補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bに逆流防止機能を持たせた上、これら補助弁を開閉したり(流れ遮断機能)、上述した絞り機能(可変抵抗機能)を持たせることにより、クローズドセンタ式の弁を用いた回路で合流回路、ロードチェック、優先回路の機能を実現することができる。なお、この点は特開平9−79212号公報に詳しい。
【0058】
図11にブリード弁81〜88及びポンプコントロール弁77,78の詳細を示す。
【0059】
第1のブリード弁81は右走行用であり、第2のブリード弁82はバケット1用であり、第3のブリード弁83はブーム1用であり、第4ブリード弁84はアーム2及び予備2用であり、第5ブリード弁85は旋回及び予備2用であり、第6ブリード弁86はアーム1用であり、第7ブリード弁87はブーム2及びバケット2用であり、第8ブリード弁88は左走行用である。ここで、例えば「バケット1用」の「1」はバケット操作時に最初(1段目)に動作するの意味であり、「バケット2用」の「2」はバケット操作時にその次(2段目)に動作するの意味であり、これによりバケットシリンダ5には最初に第1の油圧ポンプ1aの吐出油が供給され、次に第2の油圧ポンプ1bの吐出油が合流して供給される(後述)。他のアクチュエータの「1」及び「2」も同様である。
【0060】
第1〜第8ブリード弁81〜88は、それぞれ、図示中央の中立位置と左右の動作位置を有する2ポート3位置切換弁であり、図示中央の中立位置にあるときはブリード絞りを全開させ、左右動作位置に操作されその操作量が増えるに従いそれぞれのブリード絞りの開口面積を全開から全閉へと減少させる。また、第1〜第8ブリード弁81〜88はそれぞれスプール両端に油圧駆動部81a,81b〜88a,88bを有するパイロット操作弁であり、それぞれパイロット圧力信号142a,142b;112a,112b;92a,92b;711a,711b;712a,712b;102a,102b;713a,112b;132a,132bにより切り換え操作される。
【0061】
ポンプコントロール弁77は、バイパスライン25aを流れる圧油の流量が減少するに従って高くなるポンプ制御圧力を生成するバルブであり、バイパスライン25aに設けられた絞り77aと、可変リリーフ弁77bと、絞り77aの上流側の圧力に応じて可変リリーフ弁77bのバネ77cの力(リリーフ設定圧)を調節する油圧駆動部77dとで構成されている。可変リリーフ弁77bとパイロット油圧源79との間には絞り77eが設けられ、絞り77eと可変リリーフ弁77bの間の圧力がポンプ制御圧力として油圧ポンプ1aのレギュレータ2aに導かれる。第1〜第4ブリード弁81〜84が図示の全開状態にあるとき、バイパスライン25aを流れる流量は最大となり、絞り77aの上流の圧力は最高となる。この圧力により油圧駆動部77dはバネ77cの力(リリーフ設定圧)を最小にするよう動作し、絞り77eと可変リリーフ弁77bの間の圧力(ポンプ制御圧力)が最低となるよう制御される。レギュレータ2aはポジティブ制御方式であり、ポンプ制御圧力が最低のときレギュレータ2aは油圧ポンプ1aの傾転(吐出容量)を最小にし、油圧ポンプ1aの吐出流量を最少に制御する。第1〜第4ブリード弁81〜84のいずれかが操作され、開口面積が絞られるに従い、バイパスライン25aを流れる流量は減少し、絞り77aの上流の圧力は低下する。これに伴い油圧駆動部77dはバネ77cの力(リリーフ設定圧)を大きくするよう動作し、絞り77eと可変リリーフ弁77bの間の圧力(ポンプ制御圧力)を上昇させる。これによりレギュレータ2aは油圧ポンプ1aの傾転(吐出容量)を増大させ、油圧ポンプ1aの吐出流量を増大するよう制御する。
【0062】
ポンプコントロール弁78も同様であり、絞り78aと、可変リリーフ弁78bと、可変リリーフ弁78bのバネ78cの力(リリーフ設定圧)を調節する油圧駆動部78dとで構成され、絞り78eと可変リリーフ弁78bの間の圧力がポンプ制御圧力として油圧ポンプ1bのレギュレータ2bに導かれる。
【0063】
図12及び図13に、ブリード弁の操作量とブリード絞りの開口面積の関係(以下、開口曲線という)を示す。
【0064】
図12は、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの吐出油が合流して供給されるアクチュエータの動作方向に係わるブリード弁のブリード絞りの開口曲線を示し、一例として、ブーム上げ方向に係わるブリード弁83,87の図示右側の動作位置におけるブリード絞りの開口曲線を示すものである。横軸はブリード弁83,87の操作量であり、縦軸はブリード絞りの開口面積である。比較のため、ブーム用の方向切換弁9をブーム上げ方向のメータイン絞りの開口曲線も示している。パイロット圧力信号92aによりブーム用の方向切換弁9をブーム上げ方向に操作したとき、方向切換弁9のメータイン絞りの開口面積はその操作量に応じて図12のX0に示すように全閉から全開まで変化する。一方、このとき、パイロット圧力信号92a(パイロット圧力信号713a)により第1の油圧ポンプ1a側のブリード弁83及び第2の油圧ポンプ1b側のブリード弁87も図示左方に操作され、ブリード弁83の図示右側の動作位置におけるブリード絞りの開口面積はその操作量に応じて図12のX2に示すように全開から全閉まで変化し、ブリード弁87の図示右側の動作位置におけるブリード絞りの開口面積は、ブリード弁83より遅れて、その操作量に応じて図12のX3に示すように全開から全閉まで変化する。
【0065】
このようにブーム用の方向切換弁9をブーム上げ方向に操作したとき、方向切換弁9の操作に連動してブリード弁83,87を順次絞ることにより(ブリード流量制御)、まず、第1の油圧ポンプ1aの吐出圧を徐々に高め、第1の油圧ポンプ1aの吐出油がブームムシリンダ3に供給され、次に第2の油圧ポンプ1bの吐出圧を徐々に高め、第2の油圧ポンプ1bの吐出油がブームシリンダ3に供給される。このときの流量特性(メータリング特性)は、ブーム用の方向切換弁9のメータイン絞りの開口曲線の特性とブリード弁83,87のブリード絞りの開口曲線の特性(ブリード流量特性)の組み合わせに依存したものとなり、それらを適切に設定することによりブームシリンダ3の負荷特性に応じたメータリング特性が得られ、適切な流量制御を行うことができる。また、ブームシリンダ3の起動は、ブリード弁83,87により圧油の一部を抜きながら行うので、油圧変動に対するクッション作用が得られ、油圧ポンプ1a,1bの吐出圧を徐々に高めることでブームシリンダ3の急激な速度変化を防止することができる。
【0066】
アームクラウドに係わるブリード弁86,84の図示右側の動作位置におけるブリード絞り、アームダンプに係わるブリード弁86,84の図示左側の動作位置におけるブリード絞り、バケットクラウドに係わるブリード弁82,87の図示右側の動作位置におけるブリード絞り、バケットダンプに係わるブリード弁82,87の図示左側の動作位置におけるブリード絞り、予備用の一方向動作に係わるブリード弁85,84の図示右側の動作位置におけるブリード絞り、予備用の反対方向動作に係わるブリード弁85,84の図示左側の動作位置におけるブリード絞りも、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの吐出油が合流して供給される他のアクチュエータの動作方向に係わるブリード弁のブリード絞りに該当し、これらブリード絞りの開口曲線についても、その概略は同様である。ただし、動作の順序は前述した「1」及び「2」の順である。また、それらブリード絞りの開口曲線の特性は、アクチュエータのそれぞれの動作方向での負荷特性に応じたメータリング特性が得られるように微妙に変えられている。
【0067】
図13は、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの一方だけの吐出油が供給されるアクチュエータの動作方向に係わるブリード弁のブリード絞りの開口曲線を示し、一例として、右走行モータ7の前進方向に係わるブリード弁81の図示右側の動作位置におけるブリード絞りの開口曲線を示すものである。横軸はブリード弁81の操作量であり、縦軸はブリード絞りの開口面積である。比較のため、右走行用の方向切換弁14を前進方向のメータイン絞りの開口曲線も示している。パイロット圧力信号142aにより右走行用の方向切換弁14を前進方向に操作したとき、方向切換弁14のメータイン絞りの開口面積はその操作量に応じて図13のX4に示すように全閉から全開まで変化する。一方、このとき、パイロット圧力信号142aによりブリード弁81も図示左方に操作され、ブリード弁81の図示右側の動作位置におけるブリード絞りの開口面積はその操作量に応じて図13のX5に示すように全開から全閉まで変化する。
【0068】
このように右走行用の方向切換弁14を前進方向に操作したとき、方向切換弁14の操作に連動してブリード弁81を絞ることにより(ブリード流量制御)、第1の油圧ポンプ1aの吐出圧を徐々に高め、第1の油圧ポンプ1aの吐出油が右走行モータ8に供給される。このときの流量特性(メータリング特性)は、右走行用の方向切換弁14のメータイン絞りの開口曲線の特性とブリード弁81のブリード絞りの開口曲線の特性(ブリード流量特性)の組み合わせに依存するものとなり、それらを適切に設定することにより右走行モータ8の負荷特性に応じたメータリング特性が得られ、適切な流量制御を行うことができる。また、右走行モータ8の起動は、ブリード弁81により圧油の一部を抜きながら行うので、油圧変動に対するクッション作用が得られ、油圧ポンプ1aの吐出圧を徐々に高めることで右走行モータ8の急激な駆動を防止することができる。
【0069】
右走行の後進に係わるブリード弁81の図示左側の動作位置におけるブリード絞り、左走行の前進に係わるブリード弁88の図示右側の動作位置におけるブリード絞り、左走行の後進に係わるブリード弁88の図示左側の動作位置におけるブリード絞り、旋回右に係わるブリード弁85の図示右側の動作位置におけるブリード絞り、旋回左に係わるブリード弁85の図示左側の動作位置におけるブリード絞りも、第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの一方だけの吐出油が供給されるアクチュエータの動作方向に係わるブリード弁のブリード絞りに該当し、これらブリード絞りの開口曲線についても、その概略は同様である。ただし、それらブリード絞りの開口曲線の特性は、アクチュエータのそれぞれの動作方向での負荷特性に応じたメータリング特性が得られるように微妙に変えられている。
【0070】
なお、アーム2と予備2用、旋回と予備1用、ブーム2とバケット2用のブリード制御は要求されている流量特性が近似している点を考慮し、ブリード弁84,85,87は、それぞれ、アーム2と予備2用、旋回と予備1用、ブーム2とバケット2用を兼用している。これによりブリード弁の数を可能な限り減らし、方向切換弁装置の簡素化が図れる。
【0071】
以上のようにブリード弁81〜88を設けこれらを制御することにより、特開平9−79212号公報に記載のように、従来のオープンセンタ回路に対して補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bが構成する優先回路とブリード弁81〜88が構成するブリード回路とが分離され、優先度合いとメータリング特性とを独立して制御することができる。
【0072】
また、特開平9−79212号公報に記載の油圧システムでは、図1に示した第1及び第2のバイパスライン25a,25bにブリード弁を1つづつ設け、第1のバイパスライン25a側のブリード弁を第1の油圧ポンプに係わる全ての方向切換弁に共用し、第2のバイパスライン25b側のブリード弁を第2の油圧ポンプに係わる全ての方向切換弁に共用し、方向切換弁の操作時にそれらブリード弁を電気油圧的に制御することにより従来のオープンセンタ回路における各方向切換弁のセンタバイパス絞りと同等の機能を得ようとしている。しかし、1つのブリード弁で1つの油圧ポンプに係わる全ての方向切換弁に対しブリード弁を適切に動作させ、適切な流量制御を行うことは極めて困難である。
【0073】
図1に示す油圧システムでは、上記のように第1のバイパスライン25aに第1〜第4のブリード弁81〜84を設け、第2のバイパスライン25bに第5〜第8のブリード弁85〜88を設け、図12及び図13に示すようにアクチュエータ1〜8,69のそれぞれの動作方向での負荷特性に応じた開口曲線を設定することにより、従来のオープンセンタ回路における各方向切換弁のセンタバイパス絞りと同様、方向切換弁の全てに対し個別にブリード流量制御を行えるものとなり、アクチュエータの負荷特性に応じた流量制御が行えかつ油圧変動に対するクッション作用が得られる。
【0074】
次に、本発明の一実施の形態に係わる方向切換弁装置の詳細を説明する。本実施の形態に係わる方向切換弁装置は、方向切換弁9〜14,70、補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701b、リリーフ弁75、ブリード弁81〜88、ポンプコントロール弁77,78等を含むものである。
【0075】
図14は、本実施の形態に係わる方向切換弁装置の左右の側面を展開して示すものであり、図15は方向切換弁装置の上面図、図16は方向切換弁装置の右側面図、図17は方向切換弁装置の左側面図である。また、以下の説明において、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」とは図14に示す状態を基準として表現したものである。
【0076】
本実施の形態に係わる方向切換弁装置は、上面201及び下面202、右側面203、左側面204、前端面205、後端面206を有するほぼ矩形のハウジング207を有している。
【0077】
ハウジング207の上面201には第1及び第2のポンプポート211a,211b、右走行用のアクチュエータポート212a,212b、左走行用のアクチュエータポート213a,213b、旋回用のアクチュエータポート214a,214b、予備用のアクチュエータポート215a,215b、バケット用のアクチュエータポート216a,216b、ブーム用のアクチュエータポート217a,217b、アーム用のアクチュエータポート218a,218b、ドレンポート219,220が形成されている。第1及び第2のポンプポート211a,211bはそれぞれ第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bに油圧配管により接続され、右走行用のアクチュエータポート212a,212b、左走行用のアクチュエータポート213a,213b、旋回用のアクチュエータポート214a,214b、予備用のアクチュエータポート215a,215b、バケット用のアクチュエータポート216a,216b、ブーム用のアクチュエータポート217a,217b、アーム用のアクチュエータポート218a,218bは、それぞれ、右走行モータ8、左走行モータ7、旋回モータ6、予備用のアクチュエータ69、バケットシリンダ5、ブームシリンダ3、アームシリンダ4に油圧配管により接続され、ドレンポート219,220はタンク29に油圧配管により接続されている。
【0078】
ハウジング207の右側面203には、第1サイドブロック225がボルト(図示せず)により固設され、左側面204には第2サイドブロック226がボルト(図示せず)により固設されている。第1サイドブロック225には方向切換弁用のパイロットポート231a〜237aと、補助弁用のパイロットポート241a〜245aと、ブリード弁用のパイロットポート251a〜254a及び251b〜254bと、ポンプ制御ポート256aとが設けられ、第2サイドブロック226にも同様に方向切換弁用のパイロットポート231b〜237bと、補助弁用のパイロットポート241b〜245bと、ブリード弁用のパイロットポート261a〜264a及び261b〜264bと、ポンプ制御ポート256bと、ドレンポート221とが設けられている。また、第1及び第2サイドブロック225,226には絞り付き接続プラグ258a,258bが装着され、絞り付き接続プラグ258a,258bにはパイロット油圧源ポート257a,257bが設けられている。
【0079】
方向切換弁用のパイロットポート231a,231bは右走行用(方向切換弁14用)であり、右走行用のパイロット圧力信号142a,142bが導かれるよう右走行用の操作ペダル装置22の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート232a,232bは左走行用(方向切換弁13用)であり、左走行用のパイロット圧力信号132a,132bが導かれるよう左走行用の操作ペダル装置21の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート233a,233bは旋回用(方向切換弁12用)であり、旋回用のパイロット圧力信号122a,122bが導かれるよう操作レバー装置20の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート234a,234bは予備用(方向切換弁70用)であり、予備用のパイロット圧力信号702a,702bが導かれるよう操作レバー装置23の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート235a,235bはバケット用(方向切換弁11用)であり、バケット用のパイロット圧力信号112a,112bが導かれるよう操作レバー装置19の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート236a,236bはブーム用(方向切換弁10用)であり、ブーム用のパイロット圧力信号92a,92bが導かれるよう操作レバー装置19の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート237a,237bはアーム用(方向切換弁9用)でり、アーム用パイロット圧力信号102a,102bが導かれるよう操作レバー装置20の出力ポートに油圧配管により接続されている。
【0080】
補助弁用のパイロットポート241a,241bは左走行用(補助弁131a,131b用)であり、比例電磁弁34a,34bの出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート242a,242bは予備用(補助弁701,702用)であり、比例電磁弁35a,35bの出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート243a,243bはバケット用(補助弁111a,111b用)であり、比例電磁弁33a,33bの出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート244a,244bはブーム用(補助弁91a,91b用)であり、比例電磁弁31a,31bの出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート245a,245bはアーム用(補助弁101a,101b用)であり、比例電磁弁32a,32bの出力ポートに油圧配管により接続されている。
【0081】
ブリード弁用のパイロットポート251a,251bは右走行用(ブリード弁81用)であり、右走行用のパイロット圧力信号142a,142bが導かれるよう右走行用の操作ペダル装置22の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート252a,252bはバケット1用(ブリード弁82用)であり、バケット用のパイロット圧力信号112a,112bが導かれるよう操作レバー装置19の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート253a,253bはブーム1用(ブリード弁83用)であり、ブーム用パイロット圧力信号92a,92bが導かれるよう操作レバー装置19の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート254a,254bはアーム2及び予備2用(ブリード弁84用)であり、アーム用パイロット圧力信号102a,102b又は予備用のパイロット圧力信号702a,702bが導かれるようシャトル弁24a,24bの出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート261a,261bは旋回及び予備1用(ブリード弁85用)であり、旋回用のパイロット圧力信号122a,122b又は予備用のパイロット圧力信号702a,702bが導かれるようシャトル弁24c,24dの出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート262a,262bはアーム1用(ブリード弁86用)であり、アーム用パイロット圧力信号102a,102bが導かれるよう操作レバー装置20の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート263a,263bはブーム2及びバケット2用(ブリード弁87用)であり、バケットクラウド用のパイロット圧力信号112a又はブーム上げ用のパイロット圧力信号92a及びバケットダンプ用のパイロット圧力信号112bが導かれるようシャトル弁24e及び操作レバー装置19の出力ポートに油圧配管により接続され、パイロットポート264a,264bは左走行用(ブリード弁88用)であり、左走行用のパイロット圧力信号132a,132bが導かれるよう左走行用の操作ペダル装置21の出力ポートに油圧配管により接続されている。
【0082】
ポンプ制御ポート256a,256bは油圧ポンプ1a,1bのレギュレータ2a,2bに油圧配管により接続され、絞り付き接続プラグ258a,258bのパイロット油圧源ポート257a,257bはパイロット油圧源79に油圧配管により接続され、ドレンポート221はタンク29に油圧配管により接続されている。
【0083】
図18〜図26は、それぞれ、図16及び図17のA−A線、B−B線、C−C線、D−D線、E−E線、F−F線、G−G線、H−H線、I−I線の各断面図である。
【0084】
図18〜図26において、ハウジング207内には、第1及び第2の2つのポンプ通路301,302(第1及び第2のポンプライン30a,30bに相当)がほぼ同じ高さ位置に互いに平行に並んで前後方向に伸びるよう形成され、かつ第1及び第2のポンプ通路301,302の上側でそれから隔てられた高さ位置に、第1及び第2の2つのタンク通路303,304がほぼ同じ高さ位置に互いに平行に並んで前後方向に伸びるよう形成されている。
【0085】
第1及び第2のポンプ通路301,302は、図18に示すように、その前端部分においてそれぞれ通路305,306を介して第1及び第2のポンプポート211a,211bに連絡している。また、通路305,306からは通路307,308が分岐し、これら通路307,308は更に1つの通路309につなり、通路307,308には通路305,306から通路309への圧油の流れを許すチェック弁73a,73bが配置されている。通路309にはメインリリーフ弁75が装着され、メインリリーフ弁75の排出側は通路310を介して第1のタンク通路303に連絡している。
【0086】
第1及び第2のタンク通路303,304は、図26に示すように、その後端部分において空洞312により互いにつながり、かつ第1のタンク通路303はドレン通路221につながり、第2のタンク通路304は通路313を介してドレンポート219に連絡している。
【0087】
また、ハウジング207内には、図19〜図25に示すように、方向切換弁用のスプールボア321,322,323,324,325,326,327が第1及び第2のタンクポート303,304を貫通するように、互いに所定間隔をおいて平行に形成されている。
【0088】
図19に示すスプールボア321には右走行用の方向切換弁14を構成する方向切換弁スプール331が摺動自在に挿入され、図20に示すスプールボア322には左走行用の方向切換弁13を構成する方向切換弁スプール332が摺動自在に挿入され、図21に示すスプールボア323には旋回用の方向切換弁12を構成する方向切換弁スプール333が摺動自在に挿入され、図22に示すスプールボア324には予備用の方向切換弁70を構成する方向切換弁スプール334が摺動自在に挿入され、図23に示すスプールボア325にはバケット用の方向切換弁11を構成する方向切換弁スプール335が摺動自在に挿入され、図24に示すスプールボア326にはブーム用の方向切換弁9を構成する方向切換弁スプール336が摺動自在に挿入され、図25に示すスプールボア327にはアーム用の方向切換弁10を構成する方向切換弁スプール337が摺動自在に挿入されている。
【0089】
方向切換弁用のスプールボア321,322,323,324,325,326,327および方向切換弁スプール331〜337は、第1及び第2のポンプ通路301,302から隔てられた高さ位置で第1及び第2のポンプ通路301,302を横切る方向に互いに平行に並んで配置形成されている。
【0090】
スプールボア321〜327の中央部にはそれぞれ環状のポンプポート341〜347が形成され、その両側にそれぞれ環状のアクチュエータポート351a,351b〜357a,357bが形成されている。図19のポンプポート341はフィーダ通路361,371(走行用フィーダライン143aに相当)を介して第1のポンプ通路301に連絡し、図20のポンプポート342はフィーダ通路362及びフィーダ通路372a,372b(第1及び第2の走行用フィーダライン133a,133bに相当)を介して第1及び第2のポンプ通路301,302に連絡可能であり、図21に示すポンプポート343はフィーダ通路363,373(旋回用フィーダライン123bに相当)を介して第2のポンプ通路302に連絡可能であり、図22のポンプポート344はフィーダ通路364及びフィーダ通路374a,374b(第1及び第2の予備用フィーダライン703a,703bに相当)を介して第1及び第2のポンプ通路301,302に連絡可能であり、図23、図24及び図25のポンプポート345,346,347も、それぞれ、フィーダ通路365及びフィーダ通路375a,375b(第1及び第2のバケット用フィーダライン113a,113bに相当)、フィーダ通路366及びフィーダ通路376a,376b(第1及び第2のアーム用フィーダライン103a,103bに相当)及びフィーダ通路367及びフィーダ通路377a,377b(第1及び第2のブーム用フィーダライン93a,93bに相当)を介して第1及び第2のポンプ通路301,302に連絡可能である。アクチュエータポート351a,351b〜357a,357bは、それぞれ、ハウジング上面201に開口する右走行用のアクチュエータポート212a,212b、左走行用のアクチュエータポート213a,213b、旋回用のアクチュエータポート214a,214b、予備用のアクチュエータポート215a,215b、バケット用のアクチュエータポート216a,216b、ブーム用のアクチュエータポート217a,217b、アーム用のアクチュエータポート218a,218bに通路381a,381b〜387a,387bを介して連絡している。
【0091】
方向切換弁スプール331〜337には、それぞれ、流入側ノッチ391a,391b〜397a,397b及び流出側ノッチ401a,401b〜407a,407bが形成されている。図19の流入側ノッチ391a,391bは、方向切換弁スプール331の移動方向に応じてポンプポート341をアクチュエータポート351a,351bに連通させるメータインの可変絞りを形成し、流出側ノッチ401a,401bは、方向切換弁スプール331の移動方向に応じてアクチュエータポート351a,351bをタンク通路303,304に連通させるメータアウトの可変絞りを形成する。図20〜図25の流入側ノッチ392a,392b〜397a,397bも同様に、それぞれ、方向切換弁スプール332〜337の移動方向に応じてポンプポート342〜347をアクチュエータポート352a,352b〜357a,357bに連通させるメータインの可変絞りを形成し、流出側ノッチ402a,402b〜407a,407bも、それぞれ、方向切換弁スプール332〜337の移動方向に応じてアクチュエータポート352a,352b〜357a,357bをタンク通路303,304に連通させるメータアウトの可変絞りを形成する。
【0092】
スプールボア321〜327はハウジング207の左右の側面203,204に開口し、第1サイドブロック225の対応する箇所にはバネ室兼受圧室411a〜417aが形成され、第2サイドブロック226の対応する箇所には受圧室411b〜417bが形成され、バネ室兼受圧室411a〜417aはパイロットポート231a〜237aに連絡し、受圧室411b〜417bはパイロットポート231b〜237bに連絡している。また、バネ室兼受圧室411a〜417aには方向切換弁スプール331〜337を中立位置に保持するバネ機構421〜427が配置されている。
【0093】
図20において、ハウジング207内にはフィーダ通路372a,372bと整合しかつ第1及び第2のポンプ通路301,302に開口するよう、方向切換弁用のスプールボア322と平行にバルブボア432a,432bが形成され、バルブボア432a,432b内に左走行用補助弁131a,131bのポペット弁442a,442bが配置されている。また、ポペット弁442a,442bの下側には互いに整合するようバルブボア432a,432bと平行に小スプールボア452a,452bが形成され、小スプールボア452a,452bには左走行用補助弁131a,131bのパイロットスプール462a,462bが挿入されている。
【0094】
図27に左走行用補助弁131aのポペット弁442a及びパイロットスプール462a部分の拡大図を示す。
【0095】
走行用補助弁131aのポペット弁442aは、図27に拡大して示すように、フィーダ通路372aのポンプ通路301への開口部分とバルブボア432aのポンプ通路301への開口部分とに摺動可能に挿入されたポペット501aを有し、ポペット501aのフィーダ通路372aへの挿入部分にはポペット501aの移動ストロークに応じてポンプ通路301からフィーダ通路372aへの開口面積を変化させる流量制御用の開口部503aが形成され、ポペット501aの反対側には背圧室505aが形成されている。背圧室505aにはポペット501を閉位置に保持するバネ506aが配置されている。また、ポペット501aはフィーダ通路372aの圧力を受ける受圧部507aと、ポンプ通路301の圧力を受ける受圧部509aと、背圧室505aの圧力を受ける受圧部511aとを有し、受圧部507aの有効受圧面積をAp、受圧部509aの有効受圧面積をAz、受圧部511aの有効受圧面積をAcとすると、Ac=Az+Apの関係になっている。更に、ポペット501aのバルブボア432aへの挿入部分にはポペット501aの移動ストロークに応じて背圧室505aへの開口面積を変化させるフィードバックスリット513aが形成されている。また、ポペット501aにはポンプ通路301をフィードバックスリット513aに連通させる内部通路515aが形成され、内部通路515aにはフィードバックスリット513a側からポンプ通路301側への圧油の逆流を防止するロードチェック弁517aが設けられている。
【0096】
パイロットスプール462aにはノッチ522aが形成され、このノッチ522aによりパイロットスプール462aの移動ストロークに応じて開口面積を変化させるパイロット可変絞りを形成している。また、ハウジング207には背圧室505aを小スプールボア452aのノッチ522aの入側部分に連絡する通路532aと、小スプールボア452aのノッチ522aの出側部分をフィーダ通路372aに連絡する通路542aとが形成され、ノッチ522a(パイロット可変絞り)の開口面積を変えることによりポペット501の内部通路515a、フィードバックスリット513a、背圧室505aと、通路532a,542aとにより構成されるパイロットラインを流れるパイロット流量が変化する。
【0097】
パイロットスプール462aの一端側は第1サイドブロック225に形成されたバネ室兼受圧室552aに突出し、バネ室兼受圧室552aはパイロットポート241aに連絡し、パイロットポート241aより比例電磁弁34aの出力圧が導かれ、その圧力に応じてパイロットスプール462aが動かされる。また、バネ室兼受圧室552aにはパイロットスプール462aを中立位置に保持するバネ機構553aが配置されている。
【0098】
以上のように構成したポペットタイプの補助弁131aの動作原理は公知であり、ポペット501aの背圧室505a側の受圧部511aの有効受圧面積Acとポンプ通路301側の受圧部509aの有効受圧面積Apとの比をKとし、ポンプ通路301の圧力(ポンプ圧力)をPp、フィーダ通路372aの圧力(メータイン可変絞りの入側の圧力)をPzとすると、背圧室505aの圧力PcがK,Pp,Pzの関数となり、フィードバックスリット513aの作る開口面積がパイロットスプール462aのノッチ522aが作る開口面積に対してKにより定まる所定の関係となるようにポペット501aが動く。例えば、Ac:Ap=2:1でK=1/2とすると、Pc=(Pp+Pz)/2で、フィードバックスリット513aの作る開口面積がパイロットスプール462aのノッチ522aが作る開口面積と等しくなるようにポペット501aが動く。この時、開口部503aの大きさを適切に選んでおけば、ポンプ通路301からフィーダ通路372aへの開口面積をパイロットスプール462aを動かすことによって自由に制御可能である。パイロットスプール462aは比例電磁弁34aで制御されるので、結局、ポンプ通路301からフィーダ通路372aへの開口面積をコントローラ25により制御できる(可変抵抗機能)。
【0099】
また、フィーダ通路372aにポンプ通路301よりも高い圧力が負荷されたときには、ポペット501のフィーダ通路372a側の受圧部507aに圧力がかかると同時に、通路542a、小スプールボア452a、ノッチ522a、通路532aを通してポペット501の背圧室505a側の受圧部511aにも同じ圧力が作用する。ここで、ポペット501の受圧部511aは受圧部507aより有効受圧面積が大きい。このためポペット501はフィーダ通路372aの方に押し付けられ、ポペット501はロードチェック弁として作用する(逆流防止機能)。
【0100】
左走行用補助弁131bのポペット弁442bとパイロットスプール462bも同様に構成されており、ポペット弁442a及びパイロットスプール462aに関する部分と同じ部分には同じ符号に添え字bを付して示している。小スプールボア452a,452bの内端側はドレン通路531に連絡している。
【0101】
図22、図23、図24、図25において、ハウジング207内にはフィーダ通路374a,374b〜377a,377bと整合しかつ第1及び第2のポンプ通路301,302に開口するよう、方向切換弁用のスプールボア324〜327と平行にバルブボア434a,434b〜437a,437bが形成され、バルブボア434a,434b〜437a,437b内に予備用補助弁701a,701bのポペット弁444a,444b、バケット用補助弁111a,111bのポペット弁445a,445b、ブーム用補助弁91a,91bのポペット弁446a,446b、アーム用補助弁101a,101bのポペット弁447a,447bが配置されている。また、ポペット弁444a,444b〜447a,447bの下側には互いに整合するようバルブボア434a,434b〜437a,437bと平行に小スプールボア454a,454b〜457a,457bが形成され、小スプールボア454a,454b〜457a,457bには予備用補助弁701a,701bのパイロットスプール464a,464b、バケット用補助弁111a,111bのパイロットスプール465a,465b、ブーム用補助弁91a,91bのパイロットスプール466a,466b、アーム用補助弁101a,101bのパイロットスプール467a,467bが挿入されている。
【0102】
予備用補助弁701a,701bのポペット弁444a,444bとパイロットスプール464a,464b、バケット用補助弁111a,111bのポペット弁445a,445bとパイロットスプール465a,465b、ブーム用補助弁91a,91bのポペット弁446a,446bとパイロットスプール466a,466b、アーム用補助弁101a,101bのポペット弁447a,447bとパイロットスプール467a,467bも、左走行用補助弁131a,131bのポペット弁442a,442b及びパイロットスプール462a,462bと同様に構成され、パイロットスプール464a,464b〜467a,467bにはノッチ524a,534b〜527a,527bが形成され、ハウジング207には通路534a,534b〜537a,537b、通路544a,544b〜547a,547bが形成され、第1及び第2サイドブロック225,226にはバネ室兼受圧室554a,554b〜557a,557bが形成されている。
【0103】
ただし、図23に示すバケット用補助弁111bのポペット501bに形成される流量制御用の開口部503bは開口面積を小さく形成され、固定絞り17(図1参照)として機能するように構成されている。
【0104】
図21において、フィーダ通路373の第2のポンプ通路302への開口部にポンプ通路302からフィーダ通路373への圧油の流れを許すチェック弁16が配置されている。
【0105】
図22において、ハウジング207内にはアクチュエータポート215a,215bの通路384a,384bに開口するボア560a,560bと、ボア560a,560bをタンクポート303,304に連絡する通路561a,561bが形成され、ボア560a,560bに閉鎖プラグ562a,562bが装着されている。必要に応じ、閉鎖プラグに代え予備用のオーバロードリリーフ弁を装着してもよい。図23においては、アクチュエータポート216a,216bの通路385a,385bに開口するボア563a,563bと、ボア563a,563bをタンクポート303,304に連絡する通路564a,564bが形成され、ボア563a,563bにバケット用のオーバロードリリーフ弁565a,565bが装着されている。
【0106】
図24において、ハウジング207内にはアクチュエータポート217aの通路386aに開口するボア571が形成され、第1サイドブロック225にはボア571と整合するボア572が形成され、これらボア571,572にアンチドリフト弁(ノンリーク弁)573が装着されている。また、ハウジング207内にはアクチュエータポート217bの通路386bに開口するボア574と、このボア574をタンクポート304に連絡する通路575が形成され、ボア574にブーム用のオーバロードリリーフ弁576bが装着されている。更に、ハウジング207内には通路386aのアクチュエータポート217a付近から分岐する通路577と、図24に示す断面部分において通路577に連絡し、図24に示す断面部分から図26に示す断面部分まで前後方向に伸びる通路578と、図26に示す断面部分においてドレンポート219に連絡する通路579と、通路579に開口しかつ通路578が開口するボア580とが形成され、ボア580にブーム用のもう1つのオーバロードリリーフ弁576aが装着されている。
【0107】
図25において、ハウジング207内には同様にアクチュエータポート218aの通路387aに開口するボア591が形成され、第1サイドブロック225にはボア579と整合するボア592が形成され、これらボア591,592にアンチドリフト弁(ノンリーク弁)593が装着されている。また、ハウジング207内にはアクチュエータポート218bの通路387bに開口するボア594と、このボア594をタンクポート304に連絡する通路595が形成され、ボア594にブーム用のオーバロードリリーフ弁596bが装着されている。更に、ハウジング207内にはアクチュエータポート218aの通路387aのアンチドリフト弁部分から図26に示す断面部分まで前後方向に伸びる通路598と、図26に示す断面部分において通路579に開口しかつ通路598が開口するボア599とが形成され、ボア599にブーム用のもう1つのオーバロードリリーフ弁596aが装着されている。
【0108】
図28にブーム用方向切換弁9に係わるアンチドリフト弁573の詳細を示す。
【0109】
図28において、アンチドリフト弁573は、通路386aを開閉するポペット弁610と、ポペット弁610を閉弁方向に付勢するバネ611を保持するバネ受け612と、バネ受け612が固定されるスリーブ613とを有し、ポペット弁610とバネ受け612との間には背圧室614が形成され、バネ受け612とスリーブ613間にはドレン室615が形成されている。また、スリーブ613内にはパイロット弁616とパイロットピストン617が一体となったピストンバルブ618が摺動可能に挿入され、パイロット弁616とパイロットピストン617間に制御室619が形成され、パイロットピストン617の背面部にパイロット室620が形成されている。制御室619はスリーブ613に形成された通路621及びハウジング207及び第1サイドブロック225に形成された通路622,623を介して通路386aのパイロットポート217a側に連通するとともに、スリーブ613に形成された通路624及び外周溝625を介して背圧室614に連通している。通路621には絞り626が設けられている。また、第1サイドブロック225にはドレン通路627が形成され、ドレン室615はスリーブ613に形成された通路628及びスリーブ613の後端側の隙間629を介してそのドレン通路627に連通している。ドレン通路627はパイロットポート236aの外周溝630を通り、更に図15に示すドレン通路631につながり、ドレンポート632に至っている。
【0110】
図28に戻り、パイロット室620は、スリーブ613に形成した通路635及び第1サイドブロック225に形成した通路636を介して方向切換弁9のバネ室兼受圧室416aに連通し、バネ室兼受圧室416aに導かれたブーム上げ用のパイロット圧力信号92aがパイロット室620にも導かれる構成となっている。
【0111】
方向切換弁スプール336が図24に示す中立位置にあるとき、パイロット室620はほぼタンク圧となっており、パイロット弁616は図示の位置にあり、制御室619とドレン室615は閉じられている。また、ブームシリンダ3のボトム側が負荷を保持しているとき、ブームシリンダ3の負荷圧(負荷の保持圧)はパイロットポート217a、通路622,623、通路621を介して制御室619に導かれ、更に通路624及び外周溝625を介して背圧室614に導かれ、ポペット弁610を閉弁位置に押圧保持する。このため、ブームシリンダ3のボトム側の圧油は通路386aのポペット弁610の下流側に漏れ出ることはなく、ブームシリンダ3の負荷が保持される。
【0112】
ブーム上げのため方向切換弁9のバネ室兼受圧室416aにパイロット圧力信号92aが導かれると、方向切換弁スプール336が図示左方に操作されるとともに、そのパイロット圧力信号92aがパイロット室620に導かれ、パイロット弁616を図示左方に押して制御室619とドレン室615を連通させる。このため制御室619内の圧力はタンク圧付近まで低下し、この低下した圧力が通路624、外周溝625を介して背圧室614に導かれる。その結果、ポペット弁610はポペット弁610の受圧部637に作用する負荷圧により開弁し、ブームシリンダ3のボトム側の圧油を排出することが可能となる。
【0113】
ブーム上げのため方向切換弁9のバネ室兼受圧室416bにパイロット圧力信号92bが導かれる場合は、通路386aに導かれる供給圧によりポペット弁610は開弁し、ブームシリンダ3のボトム側に圧油を供給することが可能となる。
【0114】
アーム用方向切換弁10に係わるアンチドリフト弁(ノンリーク弁)593の構造及び作用もブーム用方向切換弁9に係わるアンチドリフト弁573と同様である。
【0115】
図29は図16及び図17のK−K線断面図である。
【0116】
図29において、ハウジング207内には、第1及び第2のバイパス通路801,802(第1及び第2のバイパスライン25a,25bに相当)がほぼ同じ高さ位置で互いに平行に並んで前後方向に伸びるように形成されている。第1のバイパス通路801はブリッジ通路651〜654及び最下流の単一通路655を順次接続して構成され、第2のバイパス通路802はブリッジ通路661〜664及び最下流の単一通路665を順次接続して構成されている。第1及び第2のバイパス通路801,802は、図19及び図20から分かるように、方向切換弁スプール331〜337を挟んで第1及び第2のポンプ通路301及び302の反対側であって、方向切換弁スプール331〜337とハウジング207の上面201に開口するアクチュエータポート212a,212b〜218a,218bの間に位置している。
【0117】
また、ハウジング207内において、第1のバイパス通路801側にはスプールボア681〜684及びバルブボア685が互いに所定間隔を置いて平行に形成され、第2のバイパス通路802側にはスプールボア691〜694及びバルブボア695が互いに所定間隔を置いて平行に形成され、スプールボア681〜684には第1〜第4のブリード弁81〜84を構成するブリード弁スプール811〜814が摺動自在に挿入され、スプールボア691〜694には第5〜第8のブリード弁85〜88を構成するブリード弁スプール821〜824が摺動自在に挿入され、バルブボア685にはポンプコントロール弁77の弁体815が摺動可能に挿入され、バルブボア695にはポンプコントロール弁78の弁体825が摺動可能に挿入されている。ブリード弁スプール811〜814及び弁体815は第1のバイパス通路801を横切る方向に並んで配置され、ブリード弁スプール821〜824及び弁体825は第2のバイパス通路802を横切る方向に並んで配置されている。
【0118】
また、ブリード弁スプール811〜814及びブリード弁スプール821〜824は、後述する如く、右走行用の方向切換弁スプール331、左走行用の方向切換弁スプール332、旋回用の方向切換弁スプール333の上側においてこれら方向切換弁スプール331,332,333に対して位置をずらし、方向切換弁スプール331,332,333に対して概ね千鳥に配置され、これにより方向切換弁スプールとブリード弁スプールの高さ方向の距離が短くなるため、ブリード弁スプールが多数あってもハウジング202の限られた容積内で種々の弁要素が合理的に配置され、弁装置全体をコンパクトにしている。
【0119】
ブリッジ通路651〜654の最上流のブリッジ通路651は、その上流部分で図18に示すように、通路671を介して第1のポンプ通路301に連絡する通路305に連絡し、ブリッジ通路661〜664の最上流のブリッジ通路661も同様に、その上流部分で通路672を介して第2のポンプ通路302に連絡する通路306に連絡している。最下流の単一通路655,665は、それぞれ、それらの下流部分でポンプコントロール弁77,78を介して、更に図21に示すように通路673,674を介してタンク通路303,304に連絡している。
【0120】
スプールボア681〜684及びスプールボア691〜694の中央部とその両側には、それぞれ、ブリッジ通路651〜654及びブリッジ通路661〜664の一部をなす2つの入力ポートと1つの出力ポートが形成されている。また、バルブボア685,695には、それぞれ、単一通路655,665及び通路673,674(図21参照)の一部をなす環状の入力ポート及び出力ポートが形成されている。
【0121】
ブリード弁スプール811〜814には、2つの入力ポートに対応する位置にノッチ831a,831b〜834a,834bが形成され、これらノッチはブリード弁スプール811〜814の移動方向に応じて上流側のブリッジ通路と下流側のブリッジ通路を連通指せるブリード絞りを形成し、ブリード弁スプール821〜824にも、同様に、2つの入力ポートに対応する位置にノッチ841a,841b〜844a,844bが形成され、これらノッチはブリード弁スプール821〜824の移動方向に応じて上流側のブリッジ通路と下流側のブリッジ通路を連通指せるブリード絞りを形成する。
【0122】
スプールボア681〜684及びスプールボア691〜694は、それぞれ、ハウジング207の左右の側面203,204に開口し、第1サイドブロック225の対応する箇所にはバネ室兼受圧室851a〜854aが形成され、第2サイドブロック226の対応する箇所にもバネ室兼受圧室861a〜864aが形成され、バネ室兼受圧室851a〜854aはパイロットポート251a〜254aに連絡し、バネ室兼受圧室861a〜864aはパイロットポート261a〜264aに連絡している。また、バネ室兼受圧室851a〜854a及び861a〜864aにはブリード弁スプール811〜814及び及び821〜824を中立位置に保持するバネ機構871〜878が配置されている。
【0123】
スプールボア681〜684及びスプールボア691〜694の内端側には受圧室851b〜854b及び861b〜864bが形成され、これら受圧室851b〜854b及び861b〜864bは、それぞれ、図18〜図20に示すように、ハウジング207及び第1及び第2サイドブロック225,226内においてスプールボア681〜684及び691〜694及びバネ室兼受圧室851a〜854a及び861a〜864aの下側に平行に形成された通路881a,881b〜888a,888b(通路883a,883b及び887a,887bは図示省略)を介してパイロットポート251b〜254b及びパイロットポート261b〜264bに連絡している。
【0124】
例えば、パイロット圧力信号92aによりブーム用の方向切換弁9の方向切換弁スプール336(図24参照)をブーム上げ方向の図示左方に操作したとき、方向切換弁スプール336のノッチ396(メータイン絞り)の開口面積はその操作量に応じて前述した図12のX0に示すように全閉から全開まで変化する。一方、このとき、パイロット圧力信号92a(パイロット圧力信号713a)により第1の油圧ポンプ1a側のブリード弁83ブリード弁スプール813は図29の図示左方に操作され、第2の油圧ポンプ1b側のブリード弁87のブリード弁スプール823は図29の図示右方に操作され、ブリード弁スプール813のノッチ833a(ブリード絞り)の開口面積はその操作量に応じて図12のX2に示すように全開から全閉まで変化し、ブリード弁スプール823のノッチ843a(ブリード絞り)の開口面積は、ブリード弁スプール813より遅れて、その操作量に応じて図12のX3に示すように全開から全閉まで変化する。これにより前述したように第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの吐出圧を順次高め、ブーム用の方向切換弁スプール336のノッチ396の開口曲線の特性とブリード弁スプール813,823のノッチ833a,843aの開口曲線の特性(ブリード流量特性)の組み合わせに応じた流量特性(メータリング特性)にて第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの吐出油がブームシリンダ3に供給される。このとき、それら特性を適切に設定することにより、ブームシリンダ3の負荷特性に応じたメータリング特性が得られ、適切な流量制御を行うことができる。また、ブームシリンダ3の起動は、ブリード弁83,87のスプール813,823により圧油の一部を抜きながら行うので、油圧変動に対するクッション作用が得られ、油圧ポンプ1a,1bの吐出圧を徐々に高めることでブームシリンダ3の急激な駆動を防止することができる。
【0125】
第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの吐出油が合流して供給される他のアクチュエータの動作方向に係わるブリード弁スプールについても同様であり、それらブリード弁スプールのノッチ(ブリード絞り)の開口曲線の特性は、アクチュエータのそれぞれの動作方向での負荷特性に応じたメータリング特性が得られるように微妙に変えられている。
【0126】
また、例えばパイロット圧力信号142aにより右走行用の方向切換弁14の方向切換弁スプール331(図19参照)を前進方向の図示左方に操作したとき、方向切換弁スプール331のノッチ391b(メータイン絞り)の開口面積はその操作量に応じて前述した図13のX4に示すように全閉から全開まで変化する。一方、このとき、パイロット圧力信号142aによりブリード弁81のブリード弁スプール811も図29の図示左方に操作され、ブリード弁スプール811のノッチ831a(ブリード絞り)の開口面積はその操作量に応じて図13のX5に示すように全開から全閉まで変化する。これにより前述したように第1の油圧ポンプ1aの吐出圧を徐々に高め、右走行用の方向切換弁スプール331のノッチ391bの開口曲線の特性とブリード弁スプール811のノッチ831aの開口曲線の特性(ブリード流量特性)の組み合わせに応じた流量特性(メータリング特性)にて第1の油圧ポンプ1aの吐出油が右走行モータ8に供給される。このとき、それらの特性を適切に設定することにより右走行モータ8の負荷特性に応じたメータリング特性が得られ、適切な流量制御を行うことができる。また、右走行モータ8の起動は、ブリード弁81のスプール811により圧油の一部を抜きながら行うので、油圧変動に対するクッション作用が得られ、油圧ポンプ1aの吐出圧を徐々に高めることで右走行モータ8の急激な駆動を防止することができる。
【0127】
第1及び第2の油圧ポンプ1a,1bの一方だけの吐出油が供給される他のアクチュエータの動作方向に係わるブリード弁スプールについても同様であり、それらブリード弁スプールのノッチ(ブリード絞り)の開口曲線の特性は、アクチュエータのそれぞれの動作方向での負荷特性に応じたメータリング特性が得られるように微妙に変えられている。
【0128】
また、図16示すパイロットポート231a〜233aとパイロットポート251a〜254a及び251b〜254bとの位置関係、図17に示すパイロットポート231b〜233bとパイロットポート261a〜264a及び261b〜264bとの位置関係から分かるように、ブリード弁スプール811〜814及びブリード弁スプール821〜824は右走行用の方向切換弁スプール331、左走行用の方向切換弁スプール332、旋回用の方向切換弁スプール333の上側においてこれら方向切換弁スプール331,332,333に対して前後方向に位置をずらし、方向切換弁スプール331,332,333に対して概ね千鳥に配置され、これにより方向切換弁スプールとブリード弁スプールの高さ方向の距離が短くなるため、ブリード弁スプールが多数あってもハウジング202の限られた容積内で種々の弁要素を干渉することなく合理的に配置することができ、弁装置全体をコンパクトにすることができる。
【0129】
図30にポンプコントロール弁77部分の拡大図を示す。図30には、単一通路655の一部をなす環状の入力ポートが符号655aで示され、単一通路673の一部をなす環状の出力ポートが符号673aで示されている。
【0130】
ポンプコントロール弁77は上述した弁体815を有し、弁体815には絞り77を構成するノッチ891が形成されている。また、ポンプコントロール弁77は、第1サイドブロック225に装着されたスリーブ892と、スリーブ892のハウジング207側の端部に開口するバルブボア893内に配置されたリリーフ弁77bの弁体894とを有し、バルブボア893内のリリーフ弁77bの弁体894の先端側にはバルブ室895が形成されている。
【0131】
第1サイドブロック225には前述した絞り付き接続プラグ258aの接続ポート896が形成され、接続ポート896は通路897a,897b,897cを介してポンプ制御ポート256aに連通し、絞り付き接続プラグ258aのパイロット油圧源ポート257aは絞り付き接続プラグ258a内に形成された絞り77eを介して通路897a,897b,897cと連通している。
【0132】
スリーブ892には通路895bが連通する環状の外周凹所898と、この外周凹所898に開口する通路899と、通路899に連絡しかつバルブ室895に開口する通路900とが形成され、バルブ室895はリリーフ弁体77bの弁894に形成された通路901及びバネ室902、弁体815内に形成されたバネ室903、軸通路904、ハウジング207に形成されたバネ室905、通路906,907を介してドレンポート220に連絡している。
【0133】
バネ室905内には弁体815をノッチ891(絞り77a)の閉じ方向に付勢するバネ910が配置され、バネ室902,903内にはリリーフ弁77bののバネ77cが配置されている。弁体815は入力ポート655aから導かれる圧油により図示左方に付勢されることでバネ77c、つまりリリーフ弁77bの設定圧を調節するものであり、前述した油圧駆動部77dを構成する。
【0134】
第1〜第4ブリード弁81〜84が全開状態にあるとき、バイパス通路801を流れる流量は最大となり、ノッチ891(絞り77a)の上流の圧力は最高となる。この圧力により弁体815(油圧駆動部77d)はバネ77cの力(リリーフ設定圧)を最小にするよう図示左方に移動する。このためパイロット油圧源ポート257aから絞り77eを介して通路897a〜897cに導かれたパイロット油圧源79(図11参照)の圧力は、通路897a〜897cの圧油がスリーブ892の通路899,900、バルブ室895、弁体894の通路901及びバルブ室902、弁体815のバネ室903及び軸通路904、ハウジング207のバネ室905、通路906,907を介してドレンポート220からタンクへと流出することにより、可変リリーフ弁77bの設定圧である最低圧力まで低下するよう制御される。第1〜第4ブリード弁81〜84のいずれかが操作され、ブリード絞りのノッチが絞られるに従い、バイパス通路801の下流側に流れる流量は減少し、ノッチ891(絞り77a)の上流側の圧力は低下する。これに伴い弁体815(油圧駆動部77d)はバネ910の力によりバネ77cの力(リリーフ設定圧)を大きくするよう図示右方に移動する。このため通路897a〜897cの圧力はバネ77cの力(リリーフ設定圧)の増加に伴って上昇する。これによりレギュレータ2aは油圧ポンプ1aの傾転(吐出容量)を増大させ、油圧ポンプ1aの吐出流量を増大するよう制御する。
【0135】
ポンプコントロール弁78も同様に構成されている。
【0136】
以上のように構成した本実施の形態によれば、ブリード弁81〜88(ブリード弁スプール811〜814及び821〜824)を設けこれらを制御することにより、特開平9−79212号公報に記載のように、従来のオープンセンタ回路に対して補助弁91a,91b;101a,101b;111a,111b;131a,131b;701a,701bが構成する優先回路とブリード弁81〜88が構成するブリード回路とが分離され、優先度合いとメータリング特性とを独立して制御することができる。
【0137】
また、第1のバイパスライン25a(第1のバイパス通路801)に第1〜第4のブリード弁81〜84(ブリード弁スプール811〜814)を設け、第2のバイパスライン25b(第2のバイパス通路802)に第5〜第8のブリード弁85〜88(ブリード弁スプール821〜824)を設け、図12及び図13に示したようにアクチュエータ1〜8,69のそれぞれの動作方向での負荷特性に応じた開口曲線を設定することにより、従来のオープンセンタ回路における各方向切換弁のセンタバイパス絞りと同様、方向切換弁の全てに対し個別にブリード流量制御を行えるものとなり、アクチュエータの負荷特性に応じた流量制御が行えるとともに、油圧変動に対するクッション作用が得られる。
【0138】
更に、ブリード弁スプール811〜814及びブリード弁スプール821〜824を右走行用の方向切換弁スプール331、左走行用の方向切換弁スプール332、旋回用の方向切換弁スプール333の上側においてこれら方向切換弁スプール331,332,333に対して前後方向に位置をずらし、方向切換弁スプール331,332,333に対して概ね千鳥に配置したので、方向切換弁スプールとブリード弁スプールの高さ方向の距離が短くなるため、ブリード弁スプールが多数あってもハウジング202の限られた容積内で種々の弁要素を干渉することなく合理的に配置することができ、弁装置全体をコンパクトにすることができる。
【0139】
【発明の効果】
本発明によれば、クローズドセンタ回路で合流回路と優先回路とを簡単な構成で実現することができかつ複合操作での優先度合いとメータリング特性とを独立して制御できる油圧システムにおいて、複数のアクチュエータのそれぞれの負荷特性に応じた流量制御が行え、しかも弁構造が大かがりとならずコンパクトである方向切換弁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる方向切換弁装置を用いた油圧システムの回路図である。
【図2】図1に示す油圧システムの操作系を示す図である。
【図3】図1に示す油圧システムのコントローラの構成図である。
【図4】図1に示す油圧システムが搭載される油圧ショベルの外観図である。
【図5】図1に示す油圧システムにおける単独操作で補助弁を制御するときの操作状態と補助弁動作位置との関係を示す図である。
【図6】図1に示す油圧システムにおける走行複合操作で補助弁を制御するときの操作状態と補助弁動作位置との関係を示す図である。
【図7】図1に示す油圧システムにおける旋回複合操作で補助弁を制御するときの操作状態と補助弁動作位置との関係を示す図である。
【図8】図1に示す油圧システムにおけるフロント2複合操作で補助弁を制御するときの操作状態と補助弁動作位置との関係を示す図である。
【図9】図1に示す油圧システムにおけるフロント3複合操作で補助弁を制御するときの操作状態と補助弁動作位置との関係を示す図である。
【図10】図1に示す油圧システムの補助弁の開口曲線を示す図である。
【図11】図1に示す油圧システムにおけるブリード弁及びポンプコントロール弁の詳細を示す図である。
【図12】ブリード弁の開口曲線を示す図である。
【図13】ブリード弁の開口曲線を示す図である。
【図14】本発明の一実施の形態に係わる方向切換弁装置の左右の側面を展開して示す図である。
【図15】方向切換弁装置の上面図である。
【図16】方向切換弁装置の右側面図である。
【図17】方向切換弁装置の左側面図である。
【図18】図16及び図17のA−A線の断面図である。
【図19】図16及び図17のB−B線の断面図である。
【図20】図16及び図17のC−C線の断面図である。
【図21】図16及び図17のD−D線の断面図である。
【図22】図16及び図17のE−E線の断面図である。
【図23】図16及び図17のF−F線の断面図である。
【図24】図16及び図17のG−G線の断面図である。
【図25】図16及び図17のH−H線の断面図である。
【図26】図16及び図17のI−I線の断面図である。
【図27】図20に示す左走行用補助弁のポペット弁及びパイロットスプール部分の拡大図である。
【図28】図24に示すブーム用方向切換弁に係わるアンチドリフト弁の詳細を示す。
【図29】図16及び図17のK−K線断面図である。
【図30】図21に示すポンプコントロール弁部分の拡大図である。
【符号の説明】
1a,b 油圧ポンプ
2a,2b レギュレータ
3 ブームシリンダ
4 アームシリンダ
5 バケットシリンダ
6 旋回モータ
7 左走行モータ
8 右走行モータ
69 予備のアクチュエータ
9 ブーム用方向切換弁
10 アーム用方向切換弁
11 バケット用方向切換弁
12 旋回用方向切換弁
13 左走行用方向切換弁
14 右走行用方向切換弁
70 予備用方向切換弁
16 ロードチェック弁
17 固定絞り
25a,25b ブリードライン
29 タンク
30a,30b ポンプライン
31a,31b 比例電磁弁
32a,32b 比例電磁弁
33a,33b 比例電磁弁
34a,34b 比例電磁弁
35a,35b 比例電磁弁
41a,41b パイロット圧センサ
42a,42b パイロット圧センサ
43a,43b パイロット圧センサ
44a,44b パイロット圧センサ
45a,45b パイロット圧センサ
46a,46b パイロット圧センサ
47a,47b パイロット圧センサ
77,78 ポンプコントロール弁
81〜88 ブリード弁
91a,91b 補助弁
92a,92b パイロット圧力信号
93a,93b フィーダライン
101a,101b 補助弁
102a,102b パイロット圧力信号
103a,103b フィーダライン
111a,111b 補助弁
112a,112b パイロット圧力信号
113a,113b フィーダライン
122a,122b パイロット圧力信号
123b フィーダライン
131a,131b 補助弁
132a,132b パイロット圧力信号
133a,133b フィーダライン
142a,142b パイロット圧力信号
143a フィーダライン
701a,701b 補助弁
702a,702b パイロット圧力信号
703a,703b フィーダライン
711a,711b パイロット圧力信号
712a,712b パイロット圧力信号
713a パイロット圧力信号
201 上面
202 下面
203 右側面
204 左側面
205 前端面
206 後端面
207 ハウジング
225 第1サイドブロック
226 第2サイドブロック
231a〜237a;231b〜237b パイロットポート
241a〜245a;241b〜245b パイロットポート
251a〜254a;251b〜254b パイロットポート
261a〜264a;261b〜264b パイロットポート
301,302 ポンプ通路
303,304 タンク通路
331〜337 方向切換弁スプール
361,371 フィーダ通路
362,372a,372b フィーダ通路
363,372 フィーダ通路
364〜367,374a,374b〜377a,377b フィーダ通路
391a,391b〜397a,397b 流入側ノッチ
401a,401b〜407a,407b 流出側ノッチ
442a,442b〜447a,447b ポペット弁
462a,462b〜467a,467b パイロットスプール
562a,562b 閉鎖プラグ
565a,564b オーバロードリリーフ弁
573 アンチドリフト弁
576a,576b オーバロードリリーフ弁
593 アンチドリフト弁
596a,596b オーバロードリリーフ弁
801,802 第1及び第2のバイパス通路
811〜814;821〜824 ブリード弁スプール
815,825 ポンプコントロール弁の弁体
831a,831b〜834a,834b ノッチ
841a,841b〜844a,844b ノッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a directional control valve device mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator and used in a hydraulic system that drives a plurality of actuators with a plurality of hydraulic pumps.
[0002]
[Prior art]
Hydraulic systems for driving a plurality of actuators with a plurality of hydraulic pumps on a construction machine such as a hydraulic shovel or the like include a so-called open center circuit as described in Japanese Patent Publication No. 2-164416, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-194405. There is a circuit called a closed center circuit as described in (1).
[0003]
The open center circuit has a center bypass line that connects the discharge line of the hydraulic pump to the tank for each hydraulic pump, and a plurality of directional control valves are arranged in series in the center bypass line. The oil discharged from the pump is returned to the tank through the center bypass line and the center bypass throttle of the directional control valve. When each directional control valve is operated, the center bypass throttle is throttled according to the operation amount (bleed flow control), and the hydraulic pump is operated. To supply pressure oil to each actuator by increasing the discharge pressure.
[0004]
In the open center circuit, by providing a priority circuit called a tandem connection or a merging circuit for merging the discharge oils of a plurality of hydraulic pumps, the combined operability and independence when simultaneously driving a plurality of actuators is maintained. When operating each directional control valve, the opening area of the meter-in throttle is increased according to the stroke (operating amount) of the directional control valve, the opening area of the center bypass throttle is reduced, and the discharge pressure of the hydraulic pump is controlled by bleed flow control. , The flow rate is controlled in accordance with the load characteristics of the actuator, and the bleed flow rate control at the time of starting the actuator provides a cushioning effect against hydraulic pressure fluctuations, thereby preventing a sudden increase in pressure.
[0005]
The closed center circuit is a circuit having no center bypass line. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-194405, each directional control valve is connected in parallel to a hydraulic pump, and a difference between a pump pressure and a load pressure is determined. By using a load sensing system that controls the pressure at a constant level, the pump discharge flow rate can be reduced when each directional control valve is neutral, or the pump discharge flow rate can be increased when operating each directional control valve to supply pressure oil to each actuator. I have.
[0006]
In addition, a pressure compensating valve is provided upstream or downstream of each directional control valve, and the pressure compensating valve maintains the differential pressure across the meter-in throttle of each directional control valve, thereby achieving combined operability and each actuator at that time. And the flow characteristics (metering characteristics) of each actuator are ensured.
[0007]
As a closed center circuit hydraulic system, there is one proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79212. In this hydraulic system, at least one of a plurality of closed center type directional switching valves (first directional switching valve) is connected to first and second two hydraulic pumps, and the other one (second directional switching valve) is connected. Switching valve) is connected to at least the first hydraulic pump, a first auxiliary valve is disposed on a feeder line of the first directional switching valve on the first hydraulic pump side, and a second auxiliary valve is disposed on a feeder line of the second hydraulic pump side. An auxiliary valve is provided to control the opening and closing of the first and second auxiliary valves and to change the degree of throttle (opening area) to provide the functions of a merging circuit and a priority circuit. Further, the discharge line of the first hydraulic pump is connected to the tank via a bypass line in which the first bleed valve is disposed, and the discharge line of the second hydraulic pump is connected to the tank through a bypass line in which the second bleed valve is disposed. And the bleed valves are operated in an electro-hydraulic manner in conjunction with the operation of the related directional control valves so that the same bleed flow control as the center bypass throttle of each directional control valve in the open center circuit can be performed. I have.
[0008]
Here, as control means for the first and second bleed valves, there are provided means for detecting operating pilot pressure of the first and second directional control valves, a controller, and a proportional solenoid valve. An opening area characteristic of the first bleed valve and an opening area characteristic of the second bleed valve with respect to an operation amount (operating pilot pressure) of the second direction switching valve are set. When the operating levers of the first and second directional control valves are operated and the operating pilot pressure is detected, the controller determines the opening area of the first or second bleed valve corresponding to the operating pilot pressure, and determines the opening area. The corresponding proportional solenoid valve is driven to obtain the area. The output pressure of the proportional solenoid valve is applied to the first or second bleed valve to drive the first or second bleed valve.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems.
[0010]
In the conventional open center circuit, by providing the priority circuit and the merging circuit as described above, the combined operability and the independence of each actuator are maintained, and the load on the actuator is controlled by the bleed flow rate control by the center bypass throttle of the directional control valve. It has a flow control function according to its characteristics and a cushioning effect against hydraulic fluctuations, and is currently widely used as a product.
[0011]
However, in the open center circuit, each directional control valve requires a center bypass line passage (center bypass restrictor) and one actuator needs to be provided with a plurality of directional control valves. There is a problem that the structure is complicated and large. In addition, since the priority circuit is formed by the center bypass line, the priority level and the metering characteristics cannot be independently adjusted during the combined operation of driving a plurality of actuators at the same time, and the controllability is limited.
[0012]
Since the closed center circuit does not require a center bypass line, and usually only needs to provide one directional control valve for one actuator, the valve structure is not large as compared with the open center circuit. However, since it is basically a parallel circuit, it is difficult to incorporate a priority circuit and a merging circuit when multiple hydraulic pumps are used and it is attempted to increase the output of the actuator. There is a problem that it is difficult to maintain. Further, in the closed center circuit, the cushion performance against the fluctuation of the hydraulic pressure as in the open center circuit cannot be obtained, and the discharge pressure of the hydraulic pump is apt to change greatly, and there is a problem in operability.
[0013]
The hydraulic system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79212 is a closed center circuit hydraulic system that realizes a merging circuit and a priority circuit with a simple structure, and separately controls an auxiliary valve and a bleed valve to perform a combined operation. The priority and metering characteristics can be adjusted independently. Further, by operating the first and second bleed valves like the center bypass throttles of the respective directional control valves in the open center circuit, a flow control function according to the load characteristics of the actuator and a cushioning action against hydraulic fluctuations are obtained. I have.
[0014]
However, in the hydraulic system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79212, one bleed valve is provided for a plurality of directional control valves, and a function similar to a center bypass throttle for each directional control valve in an open center circuit will be provided. The control amount of the bleed valve must be changed according to the load characteristics of the actuators related to the plurality of directional control valves. In this case, the bleed valve is actually controlled to match the load characteristics of each of the multiple actuators due to factors such as too complicated calculation by the controller, performance variations between products, and response delay of electro-hydraulic control. It is extremely difficult to do so, and the hydraulic system has not yet been put to practical use.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydraulic system that can realize a merging circuit and a priority circuit with a simple configuration in a closed center circuit and that can independently control the priority and metering characteristics in a combined operation. An object of the present invention is to provide a directional switching valve device that can perform flow control according to the load characteristics of each actuator and that is compact without a large valve structure.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention is directed to a first and a second pump passages arranged side by side at substantially the same height, and a height separated from the first and the second pump passages. And first and second directional control valve spools arranged side by side in a direction crossing these pump passages at the first position, and connecting the first and second pump passages to a pump port of the first directional control valve spool. The first and second feeder passages are disposed in a direction crossing the first and second pump passages, respectively, and supplied from the first and second pump passages to the first and second feeder passages. First and second auxiliary valve poppet valves for respectively controlling the flow of pressure oil in a supplementary manner, and a third feeder passage connecting the first pump passage to a pump port of the second directional control valve spool. , The first pump passage A third auxiliary valve poppet valve that is arranged in a transverse direction and that auxiliary controls the flow of the pressure oil supplied from the first pump passage to the third feeder passage. One end of the first and second directional control valve spools is disposed at a height position opposite to the first and second pump passages in the same direction as the first and second pump passages with the first and second directional control valve spools interposed therebetween. Are connected to the first and second pump passages, the first and second bypass passages are connected to the tank passage at the other end, and are arranged side by side in a direction crossing the first bypass passage. First and second bleed valve spools that decrease the opening area as the operation strokes of the first and second directional control valve spools increase, and are disposed in a direction crossing the second bypass passage, the first direction Operation of switching valve spool A third bleed valve spool for decreasing the opening area as the stroke increases, wherein the first and second bleed valve spools are provided on the first and second directional control valve spools on the first bypass passage side. On the other hand, the third bleed valve spool is staggered with respect to the first and second direction switching valve spools on the side of the second bypass passage.
[0017]
By providing the first and second pump passages, the first and second directional control valve spools, the first to third feeder passages, and the first to third auxiliary valve poppet valves in this manner, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79212 is disclosed. As described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157, a merger circuit and a priority circuit can be realized with a simple configuration by a closed center circuit, and the priority degree and metering characteristics in a combined operation can be independently controlled.
[0018]
Further, by disposing the first and second bleed valve spools in the first bypass passage and disposing the third bleed valve spool in the second bypass passage, the first directional control valve spool is operated when the first directional control valve spool is operated. By operating the first and second bleed valve spools and operating the third bleed valve at the time of operating the second directional valve spool, the bleed is individually performed on each of the first and second directional valve spools. Flow control can be performed, flow control can be performed in accordance with the load characteristics of the actuator, and a cushion effect against hydraulic pressure fluctuation can be obtained.
[0019]
Further, the first and second bypass passages are connected to the first and second pump passages at heights opposite to the first and second pump passages with respect to the first and second directional control valve spools. The first and third bleed valve spools are arranged side by side in the direction crossing the first and second bypass passages, and the first and second bleed valve spools are arranged on the first bypass passage side. By arranging the first and second directional control valve spools in a staggered manner, and arranging the third bleed valve spool on the bypass passage side in a staggered manner with respect to the first and second directional control valve spools, Since the distance in the height direction between the valve spool and the bleed valve spool is shortened, even if the number of bleed valve spools increases, various valve elements can be rationally arranged within the limited volume of the housing without waste, Set the valve structure to It can be in the Pact.
[0020]
(2) In the above (1), preferably, the first to third bleed valve spools have, at both ends thereof, a pressure receiving portion to which a pilot pressure signal for causing the corresponding directional control valve spool to stroke is guided. Activated by the pilot pressure signal.
[0021]
Accordingly, the first to third bleed valve spools are directly hydraulically driven by the same pilot pressure signal as operating the corresponding directional control valve spool, so that the first to third bleed valves are operated without delay. And a good flow control function can be obtained.
[0022]
(3) In the above (1), preferably, the first and second auxiliary members are located at a height opposite to the first directional control valve spool across the first and second pump passages. First and second auxiliary valve pilot spools arranged in the same direction as the valve poppet valve, and at a height opposite to the second directional control valve spool across the first and second pump passages; A third auxiliary valve pilot spool disposed in the same direction as the third auxiliary valve poppet valve;
[0023]
Accordingly, the auxiliary valve pilot spool can be rationally disposed in the same housing without waste, and the valve structure can be made compact.
[0024]
(4) Further, in the above (1), preferably, the first and second bypass passages are arranged at substantially the same height position as the first and second bypass passages and downstream of the first and second bypass passages, respectively. The apparatus further includes a second pump control valve.
[0025]
Thus, the first and second pump control valves can be rationally arranged without waste in the same housing, and the valve structure can be made compact.
[0026]
(5) Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a method in which the first and second pump passages arranged at substantially the same height are separated from the first and second pump passages. First and second directional control valve spools arranged side by side in a direction crossing these pump passages at a raised position, and a pump port of the first directional control valve spool connected to the first and second pump passages. And a first feeder passage communicating with the first feeder passage and a first feeder passage arranged in a direction crossing the first and second pump passages, and supplying the first and second feeder passages from the first and second pump passages. First and second auxiliary valve poppet valves for respectively controlling the flow of pressurized oil to be supplied, and a first and a second pump passage connecting the first and second pump passages to a pump port of the second directional control valve spool. Third and fourth feeder passages; The first and second pump passages are respectively arranged in a direction crossing the first and second pump passages, and the flow of the pressure oil supplied from the first and second pump passages to the third and fourth feeder passages is respectively auxiliary controlled. A directional switching valve device comprising a third and a fourth auxiliary valve poppet valve, wherein a height position on the opposite side of the first and second pump passages across the first and second directional switching valve spools. The first and second pump passages are arranged in the same direction as the first and second pump passages, and have one end connected to the first and second pump passages and the other end connected to the tank passage. First and second bleed valves arranged side by side in a direction crossing the first bypass passage and decreasing an opening area as an operation stroke of the first and second directional control valve spools increases; A spool and the second Third and fourth bleed valve spools arranged side by side in a direction crossing the bypass passage, the opening areas decreasing as the operation strokes of the first and second directional control valve spools increase; And a second bleed valve spool is arranged on the first bypass passage side in a zigzag manner with respect to the first and second directional control valve spools, and the third and fourth bleed valve spools are arranged in the second bypass. It is assumed that the first and second directional control valve spools are staggered on the passage side.
[0027]
Thus, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79212, a merger circuit and a priority circuit including a second directional control valve spool can be realized with a simple configuration in a closed center circuit, and a combined operation can be realized. The priority and the metering characteristics can be controlled independently.
[0028]
Further, as described in the above (1), the flow rate can be controlled according to the load characteristics of each of the plurality of actuators in such a hydraulic system, and the valve structure can be made compact.
[0029]
(6) Further, in order to achieve the above object, the present invention is directed to a first and a second pump passages arranged side by side at substantially the same height, and separated from the first and the second pump passages. A plurality of directional control valve spools including directional control valve spools for right traveling, left traveling, turning, bucket, boom, and arm, which are arranged side by side in a direction traversing these pump passages at the height position. A first feeder passage connecting the first pump passage to a pump port of the right-running direction switching valve spool, and a first feeder passage connecting the first and second pump passages to the left-running direction switching valve spool. Second and third feeder passages communicating with a pump port; a fourth feeder passage communicating the second pump passage with a pump port of the directional valve spool for turning; and the first and second feeder passages. In front of the pump passage Fifth and sixth feeder passages communicating with the pump ports of the directional valve spools for buckets, and seventh and sixth feeders communicating the first and second pump passages with the pump ports of the directional valve spools for the boom. Eighth also a feeder passage, ninth and tenth feeder passages connecting the first and second pump passages to a pump port of a directional valve spool for the arm, and first and second pump passages. And second auxiliary valve poppets respectively arranged in a direction crossing the first and second pump passages for supplementarily controlling the flow of pressure oil supplied from the first and second pump passages to the second and third feeder passages, respectively. And a valve disposed in a direction crossing the first and second pump passages, respectively, to deflect the flow of the pressure oil supplied from the first and second pump passages to the fifth and sixth feeder passages. Third and fourth auxiliary valve poppet valves which are controlled in an auxiliary manner, and which are arranged in a direction crossing the first and second pump passages, respectively, from the first and second pump passages. And a fifth and a sixth auxiliary valve poppet valves for respectively controlling the flow of the pressure oil supplied to the feeder passages of the first and second pump passages in a direction crossing the first and second pump passages, respectively. A directional switching valve device comprising: a seventh and an eighth auxiliary valve poppet valves for auxiliary controlling the flow of the pressure oil supplied from the second pump passage to the ninth and tenth feeder passages, respectively. The first and second directional control valve spools are arranged in the same direction as the first and second pump passages at a height position opposite to the first and second pump passages with the first and second directional control valve spools therebetween. Sides of the first and second pump passages The first and second bypass passages connected to the tank passage at the other end side are arranged side by side in a direction crossing the first bypass passage, and the right traveling, the left traveling, the turning, The opening area of the four directional control valve spools including at least the directional control valve for right running among the directional control valve spools for the bucket, the boom, and the arm decreases as the operation stroke of each directional control valve spool increases. The first to fourth bleed valve spools to be operated are arranged side by side in the direction crossing the second bypass passage, and the direction switching for the right running, the left running, the turning, the bucket, the boom, and the arm is performed. Regarding four directional control valve spools including at least the directional directional control valve for turning of the valve spools and the remaining directional control valve spools not included in the four directional control valve spools, A fifth to an eighth bleed valve spool for decreasing the opening area as the operation stroke of the direction switching valve spool increases, wherein the first to fourth bleed valve spools are connected to the right side on the first bypass passage side. The three directional control valve spools of the directional control valve spools for traveling, left traveling, turning, bucket, boom, and arm are arranged in a staggered manner, and the fifth to eighth bleed valve spools are arranged. Three directional control valve spools out of the directional control valve spools for the right running, the left running, the turning, the bucket, the boom, and the arm on the second bypass passage side; I do.
[0030]
As a result, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79212, a merging circuit and a priority circuit can be realized with a simple configuration in a closed center circuit used in a hydraulic system of a hydraulic shovel, and the priority degree in a combined operation can be improved. Metering characteristics can be controlled independently.
[0031]
Further, as described in the above (1), the flow rate can be controlled according to the load characteristics of each of the plurality of actuators in such a hydraulic system, and the valve structure can be made compact.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a hydraulic system using a direction switching valve device according to one embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to a hydraulic shovel.
[0034]
In FIG. 1, a hydraulic system according to the present embodiment includes first and second two variable displacement
[0035]
The boom, arm, bucket, turning, first and second traveling, and spare directional switching valves 9 to 14, 70 are respectively provided at both ends of the spool with pilot hydraulic drive units 9da, 9db; 10da, 10db; 12da, 12db; 13da, 13db; 14da, 14db; 70da, 70db. Pilot operation valves having
[0036]
The boom, arm, bucket, swivel, first and second traveling, and spare directional control valves 9 to 14, 70 are respectively provided with pump ports 9p, 10p, 11p, 12p, 13p, 14p, 70p. , Tank ports 9t, 10t, 11t, 12t, 13t, 14t, 70t, two actuator ports 9a, 9b; 10a, 10b; 11a, 11b; 12a, 12b; 13a, 13b; 14a, 14b; 70a, 70b. The tank port is connected to the
[0037]
The pump port 9p of the boom directional control valve 9 is connected to the first and second
[0038]
The first and second boom
[0039]
The
[0040]
The turning feeder line 123b is provided with a
[0041]
Relief lines 72a and 72b branch off from the first and second pump lines 30a and 30b, respectively. Check valves 73a and 73b are provided in the relief lines 72a and 72b, and a
[0042]
In addition, first and
[0043]
FIG. 2 shows an operation system of the excavator. The hydraulic shovel is provided with an operating
[0044]
The
[0045]
When the operating
[0046]
The high pressure side of the arm cloud
[0047]
FIG. 3 shows
[0048]
101a, 101b; 111a, 111b; 131a, 131b;
[0049]
The
[0050]
FIG. 4 shows an external appearance of a hydraulic shovel on which the above-described hydraulic system is mounted. The hydraulic excavator includes a
[0051]
When controlling the
[0052]
5 to 9 show operating states of the
[0053]
5 shows the operation state of the auxiliary valve in the single operation, FIG. 6 shows the operation state of the auxiliary valve in the traveling 2 combination and the traveling 3 combination, and FIG. 7 shows the operation state of the auxiliary valve in the turning 2 combination and the turning 3 combination. 8 shows the operating state of the auxiliary valve in the front 2 combination, and FIG. 9 shows the operating state of the auxiliary valve in the
[0054]
The throttle (△) of the auxiliary valve is for the combined operation, and the throttle amount is determined according to the operation amount (pilot pressure signal) of the other party directional switching valve.
[0055]
FIG. 10 shows the relationship between the operation amount of the counter direction switching valve and the opening area of the auxiliary valve when the auxiliary valve is throttled (hereinafter referred to as an opening curve). FIG. 10 shows, as an example, an opening curve of the
[0056]
The same applies to the opening curves in the throttle operation of the other auxiliary valves during the combined operation.
[0057]
As described above, the
[0058]
FIG. 11 shows details of the
[0059]
The
[0060]
The first to
[0061]
The
[0062]
The same applies to the
[0063]
12 and 13 show the relationship between the operation amount of the bleed valve and the opening area of the bleed throttle (hereinafter, referred to as an opening curve).
[0064]
FIG. 12 shows the opening curve of the bleed throttle of the bleed valve in relation to the operation direction of the actuator to which the discharge oils of the first and second
[0065]
When the boom direction switching valve 9 is operated in the boom raising direction in this manner, the
[0066]
Bleed throttle at the operating position on the right side of the
[0067]
FIG. 13 shows an opening curve of a bleed throttle of a bleed valve related to an operation direction of an actuator to which only one of the first and second
[0068]
As described above, when the right-direction switching valve 14 is operated in the forward direction, the
[0069]
Bleed throttle at the left operating position of
[0070]
The bleed control for the arm 2 and the spare 2, the swivel and the spare 1, and the boom 2 and the bucket 2 takes into account that the required flow characteristics are similar, and the
[0071]
As described above, by providing the
[0072]
In the hydraulic system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79212, one bleed valve is provided for each of the first and
[0073]
In the hydraulic system shown in FIG. 1, the first to fourth bleed
[0074]
Next, details of the direction switching valve device according to the embodiment of the present invention will be described. The directional switching valve device according to the present embodiment includes directional switching valves 9 to 14, 70,
[0075]
14 is an exploded view of the left and right side surfaces of the direction switching valve device according to the present embodiment, FIG. 15 is a top view of the direction switching valve device, FIG. 16 is a right side view of the direction switching valve device, FIG. 17 is a left side view of the direction switching valve device. In the following description, “up”, “down”, “right”, “left”, “front”, and “rear” are expressed with reference to the state shown in FIG.
[0076]
The direction switching valve device according to the present embodiment has a substantially
[0077]
On the
[0078]
A
[0079]
The
[0080]
[0081]
The
[0082]
The
[0083]
18 to 26 are AA line, BB line, CC line, DD line, EE line, FF line, GG line, and FIGS. 16 and 17, respectively. It is each sectional view of the HH line and the II line.
[0084]
18 to 26, in a
[0085]
As shown in FIG. 18, the first and
[0086]
As shown in FIG. 26, the first and
[0087]
As shown in FIGS. 19 to 25, spool bores 321, 322, 323, 324, 325, 326, and 327 for the directional control valve are provided in the
[0088]
A directional
[0089]
The spool bores 321, 322, 323, 324, 325, 326, and 327 for the directional control valves and the directional control valve spools 331 to 337 are located at a height position separated from the first and
[0090]
[0091]
The direction switching valve spools 331 to 337 are formed with inflow side notches 391a, 391b to 397a, 397b and outflow side notches 401a, 401b to 407a, 407b, respectively. The inflow side notches 391a and 391b in FIG. 19 form a meter-in variable throttle that connects the
[0092]
The spool bores 321 to 327 are opened on the left and right side surfaces 203 and 204 of the
[0093]
In FIG. 20, valve bores 432a and 432b are provided in the
[0094]
FIG. 27 is an enlarged view of the
[0095]
The
[0096]
A
[0097]
One end of the
[0098]
The operating principle of the poppet type
[0099]
When a pressure higher than that of the
[0100]
The poppet valve 442b and the pilot spool 462b of the left traveling
[0101]
22, 23, 24, and 25, a directional control valve is provided in the
[0102]
Poppet valves 444a and 444b of spare
[0103]
However, the opening 503b for controlling the flow rate formed in the poppet 501b of the bucket
[0104]
In FIG. 21, a
[0105]
In FIG. 22, bores 560a, 560b opening to the
[0106]
In FIG. 24, a
[0107]
In FIG. 25, similarly, a
[0108]
FIG. 28 shows details of the
[0109]
28, an
[0110]
Returning to FIG. 28, the
[0111]
When the directional control valve spool 336 is at the neutral position shown in FIG. 24, the
[0112]
When the
[0113]
When the pilot pressure signal 92b is led to the spring /
[0114]
The structure and operation of the anti-drift valve (non-leak valve) 593 related to the arm
[0115]
FIG. 29 is a sectional view taken along the line KK of FIGS. 16 and 17.
[0116]
In FIG. 29, in a
[0117]
In the
[0118]
As described later, the bleed valve spools 811 to 814 and bleed valve spools 821 to 824 include a direction switching
[0119]
The
[0120]
Two input ports and one output port forming part of the
[0121]
[0122]
The spool bores 681 to 684 and the spool bores 691 to 694 open to the left and right side surfaces 203 and 204 of the
[0123]
Pressure receiving chambers 851b to 854b and 861b to 864b are formed on the inner end sides of the spool bores 681 to 684 and the spool bores 691 to 694, and these pressure receiving chambers 851b to 854b and 861b to 864b are respectively shown in FIGS. As shown, in the
[0124]
For example, when the directional control valve spool 336 (see FIG. 24) of the directional control valve 9 for the boom is operated to the left in the boom raising direction by the
[0125]
The same applies to the bleed valve spools related to the operation directions of the other actuators to which the discharge oils of the first and second
[0126]
For example, when the directional control valve spool 331 (see FIG. 19) of the directional control valve 14 for right running is operated to the left in the forward direction by the
[0127]
The same applies to the bleed valve spools related to the operation directions of the other actuators to which only one of the first and second
[0128]
Also, the positional relationship between
[0129]
FIG. 30 is an enlarged view of the
[0130]
The
[0131]
The
[0132]
The
[0133]
A
[0134]
When the first to fourth bleed
[0135]
The
[0136]
According to the present embodiment configured as described above, by providing the
[0137]
Further, first to
[0138]
Further, the bleed valve spools 811 to 814 and the bleed valve spools 821 to 824 are switched over in a direction above the direction switching
[0139]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, in a hydraulic system that can realize a merging circuit and a priority circuit with a simple configuration in a closed center circuit and that can independently control the priority and metering characteristics in a combined operation, It is possible to provide a directional control valve device that can perform flow control according to the load characteristics of each of the actuators and has a compact valve structure without a large valve structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a hydraulic system using a direction switching valve device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operation system of the hydraulic system shown in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a controller of the hydraulic system shown in FIG. 1;
4 is an external view of a hydraulic shovel on which the hydraulic system shown in FIG. 1 is mounted.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an operation state and an auxiliary valve operating position when the auxiliary valve is controlled by a single operation in the hydraulic system shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an operation state and an auxiliary valve operating position when controlling the auxiliary valve in the traveling combined operation in the hydraulic system shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an operation state and an auxiliary valve operating position when controlling an auxiliary valve in a combined swing operation in the hydraulic system shown in FIG. 1;
8 is a diagram showing a relationship between an operation state and an auxiliary valve operating position when controlling the auxiliary valve in the front two combined operation in the hydraulic system shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an operation state and an auxiliary valve operating position when controlling the auxiliary valve in the front three combined operations in the hydraulic system shown in FIG. 1;
FIG. 10 is a view showing an opening curve of an auxiliary valve of the hydraulic system shown in FIG. 1;
11 is a diagram showing details of a bleed valve and a pump control valve in the hydraulic system shown in FIG. 1.
FIG. 12 is a diagram showing an opening curve of a bleed valve.
FIG. 13 is a diagram showing an opening curve of a bleed valve.
FIG. 14 is an expanded view showing left and right side surfaces of the directional control valve device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a top view of the direction switching valve device.
FIG. 16 is a right side view of the direction switching valve device.
FIG. 17 is a left side view of the direction switching valve device.
FIG. 18 is a sectional view taken along line AA of FIGS. 16 and 17;
FIG. 19 is a sectional view taken along line BB of FIGS. 16 and 17;
FIG. 20 is a sectional view taken along line CC of FIGS. 16 and 17;
FIG. 21 is a sectional view taken along line DD of FIGS. 16 and 17;
FIG. 22 is a sectional view taken along line EE in FIGS. 16 and 17;
FIG. 23 is a sectional view taken along line FF of FIGS. 16 and 17;
FIG. 24 is a sectional view taken along line GG of FIGS. 16 and 17;
FIG. 25 is a sectional view taken along line HH in FIGS. 16 and 17;
FIG. 26 is a sectional view taken along line II of FIGS. 16 and 17;
27 is an enlarged view of a poppet valve and a pilot spool portion of the left traveling auxiliary valve shown in FIG. 20;
28 shows details of an anti-drift valve related to the boom directional control valve shown in FIG. 24.
FIG. 29 is a sectional view taken along the line KK of FIGS. 16 and 17;
FIG. 30 is an enlarged view of a pump control valve portion shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1a, b Hydraulic pump
2a, 2b regulator
3 Boom cylinder
4 Arm cylinder
5 bucket cylinder
6 Swing motor
7 Left running motor
8 Right running motor
69 Spare actuator
9 Boom directional control valve
10 Arm directional switching valve
11 Directional switching valve for bucket
12 Direction switching valve for turning
13 Direction switching valve for left running
14 Right direction switching valve
70 Spare directional switching valve
16 Load check valve
17 Fixed aperture
25a, 25b bleed line
29 tanks
30a, 30b pump line
31a, 31b Proportional solenoid valve
32a, 32b proportional solenoid valve
33a, 33b proportional solenoid valve
34a, 34b proportional solenoid valve
35a, 35b proportional solenoid valve
41a, 41b Pilot pressure sensor
42a, 42b Pilot pressure sensor
43a, 43b Pilot pressure sensor
44a, 44b Pilot pressure sensor
45a, 45b Pilot pressure sensor
46a, 46b Pilot pressure sensor
47a, 47b Pilot pressure sensor
77, 78 Pump control valve
81-88 Bleed valve
91a, 91b Auxiliary valve
92a, 92b Pilot pressure signal
93a, 93b Feeder line
101a, 101b Auxiliary valve
102a, 102b Pilot pressure signal
103a, 103b Feeder line
111a, 111b Auxiliary valve
112a, 112b Pilot pressure signal
113a, 113b Feeder line
122a, 122b Pilot pressure signal
123b feeder line
131a, 131b Auxiliary valve
132a, 132b Pilot pressure signal
133a, 133b Feeder line
142a, 142b Pilot pressure signal
143a feeder line
701a, 701b Auxiliary valve
702a, 702b Pilot pressure signal
703a, 703b Feeder line
711a, 711b Pilot pressure signal
712a, 712b Pilot pressure signal
713a Pilot pressure signal
201 Top
202 bottom
203 Right side
204 Left side
205 front end
206 rear end face
207 housing
225 1st side block
226 Second side block
231a to 237a; 231b to 237b Pilot port
241a to 245a; 241b to 245b Pilot port
251a to 254a; 251b to 254b Pilot port
261a-264a; 261b-264b Pilot port
301, 302 Pump passage
303, 304 Tank passage
331-337 Directional valve spool
361,371 Feeder passage
362, 372a, 372b Feeder passage
363,372 Feeder passage
364-367, 374a, 374b-377a, 377b Feeder passage
391a, 391b to 397a, 397b Inflow side notch
401a, 401b to 407a, 407b Outflow side notch
442a, 442b to 447a, 447b Poppet valve
462a, 462b to 467a, 467b Pilot spool
562a, 562b Closure plug
565a, 564b Overload relief valve
573 Anti-drift valve
576a, 576b Overload relief valve
593 Anti-drift valve
596a, 596b Overload relief valve
801 and 802 first and second bypass passages
811-814; 821-824 Bleed valve spool
815,825 Valve body of pump control valve
831a, 831b to 834a, 834b notch
841a, 841b-844a, 844b Notch
Claims (6)
前記第1及び第2の方向切換弁スプールを挟んで前記第1及び第2のポンプ通路の反対側の高さ位置で前記第1及び第2のポンプ通路と同方向に並んで配置され、一端側を前記第1及び第2のポンプ通路に連絡し、他端側をタンク通路に連絡した第1及び第2のバイパス通路と、
前記第1のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記第1及び第2の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第1及び第2のブリード弁スプールと、
前記第2のバイパス通路を横切る方向に配置され、前記第1の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第3のブリード弁スプールとを備え、
前記第1及び第2のブリード弁スプール前記第1のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置し、前記第3のブリード弁スプールを前記第2のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置したことを特徴とする方向切換弁装置。First and second pump passages arranged side by side at substantially the same height, and arranged side by side across the pump passages at a height separated from the first and second pump passages First and second directional control valve spools, first and second feeder passages connecting the first and second pump passages to a pump port of the first directional control valve spool, and the first and second directional control valve spools; First and second pumps are respectively arranged in a direction crossing the second pump passage to control the flow of the pressure oil supplied from the first and second pump passages to the first and second feeder passages, respectively. A second auxiliary valve poppet valve, a third feeder passage connecting the first pump passage to a pump port of the second directional control valve spool, and a third feeder passage arranged in a direction crossing the first pump passage. Is it the first pump passage In the directional control valve device and a third auxiliary valve poppet valves that assist controlling a flow of the hydraulic fluid supplied to said third feeder passage,
The first and second directional control valve spools are arranged in the same direction as the first and second pump passages at a height position opposite to the first and second pump passages with the first and second directional control valve spools therebetween. First and second bypass passages, the first and second pump passages being connected to the first and second pump passages, and the other end being connected to a tank passage.
First and second bleed valve spools arranged side by side in a direction crossing the first bypass passage, and decreasing an opening area as an operation stroke of the first and second directional control valve spools increases;
A third bleed valve spool arranged in a direction crossing the second bypass passage, and decreasing an opening area as an operation stroke of the first directional control valve spool increases,
The first and second bleed valve spools are staggered on the first bypass passage side with respect to the first and second directional control valve spools, and the third bleed valve spool is connected to the second bypass passage. A directional control valve device characterized in that the directional control valve devices are arranged in a staggered manner with respect to the first and second directional control valve spools on the side.
前記第1及び第2の方向切換弁スプールを挟んで前記第1及び第2のポンプ通路の反対側の高さ位置で前記第1及び第2のポンプ通路と同方向に並んで配置され、一端側を前記第1及び第2のポンプ通路に連絡し、他端側をタンク通路に連絡した第1及び第2のバイパス通路と、
前記第1のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記第1及び第2の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第1及び第2のブリード弁スプールと、
前記第2のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記第1及び第2の方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第3及び第4のブリード弁スプールとを備え、
前記第1及び第2のブリード弁スプールを前記第1のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置し、前記第3及び第4のブリード弁スプールを前記第2のバイパス通路側で前記第1及び第2の方向切換弁スプールに対し千鳥に配置したことを特徴とする方向切換弁装置。First and second pump passages arranged side by side at substantially the same height position, and arranged at a height position separated from the first and second pump passages in a direction crossing these pump passages. First and second directional control valve spools, first and second feeder passages connecting the first and second pump passages to a pump port of the first directional control valve spool, and the first and second directional control valve spools; First and second pumps are respectively arranged in a direction crossing the second pump passage to control the flow of the pressure oil supplied from the first and second pump passages to the first and second feeder passages, respectively. A second auxiliary valve poppet valve, third and fourth feeder passages connecting the first and second pump passages to a pump port of the second directional control spool, and the first and second pumps In the direction across the passage And a third and fourth auxiliary valve poppet valves that auxiliary control the flow of pressure oil supplied from the first and second pump passages to the third and fourth feeder passages, respectively. In the directional switching valve device,
The first and second directional control valve spools are arranged in the same direction as the first and second pump passages at a height position opposite to the first and second pump passages with the first and second directional control valve spools therebetween. First and second bypass passages, the first and second pump passages being connected to the first and second pump passages, and the other end being connected to a tank passage.
First and second bleed valve spools arranged side by side in a direction crossing the first bypass passage, and decreasing an opening area as an operation stroke of the first and second directional control valve spools increases;
Third and fourth bleed valve spools arranged side by side in a direction crossing the second bypass passage, the opening areas decreasing as the operation strokes of the first and second directional control valve spools increase. ,
The first and second bleed valve spools are arranged in a zigzag manner with respect to the first and second directional control valve spools on the first bypass passage side, and the third and fourth bleed valve spools are disposed on the first and second bleed valve spools. 2. A directional control valve device, wherein the first and second directional control valve spools are arranged in a zigzag manner on a side of the second bypass passage.
前記第1及び第2の方向切換弁スプールを挟んで前記第1及び第2のポンプ通路の反対側の高さ位置で前記第1及び第2のポンプ通路と同方向に並んで配置され、一端側を前記第1及び第2のポンプ通路に連絡し、他端側をタンク通路に連絡した第1及び第2のバイパス通路と、
前記第1のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの少なくとも右走行用の方向切換弁を含む4つの方向切換弁スプールについて、各方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第1〜第4のブリード弁スプールと、
前記第2のバイパス通路を横切る方向に並んで配置され、前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの少なくとも旋回用の方向切換弁と前記4つの方向切換弁スプールに含まれない残りの方向切換弁スプールとを含む4つの方向切換弁スプールについて、各方向切換弁スプールの操作ストロークが増加するに従い開口面積を減少させる第5〜第8のブリード弁スプールとを備え、
前記第1〜第4のブリード弁スプールを前記第1のバイパス通路側で前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの3つの方向切換弁スプールに対し千鳥に配置し、前記第5〜第8のブリード弁スプールを前記第2のバイパス通路側で前記右走行用、左走行用、旋回用、バケット用、ブーム用、アーム用の方向切換弁スプールのうちの3つの方向切換弁スプールに対し千鳥に配置したことを特徴とする方向切換弁装置。First and second pump passages arranged side by side at substantially the same height position, and arranged at a height position separated from the first and second pump passages in a direction crossing these pump passages. A plurality of directional control valve spools including directional control valve spools for right traveling, left traveling, turning, bucket, boom, arm, and a directional switching spool for the right traveling through the first pump passage; A first feeder passage communicating with a pump port of the second direction, a second and third feeder passage communicating the first and second pump passages with a pump port of the directional control valve spool for left traveling, A fourth feeder passage connecting the second pump passage to a pump port of the turning directional control valve spool; and connecting the first and second pump passages to a pump port of the directional control valve spool for the bucket. Fifth and sixth feeder passages, and seventh and eighth feeder passages connecting the first and second pump passages to a pump port of the boom directional control spool. Ninth and tenth feeder passages connecting a second pump passage to a pump port of the directional control valve spool for the arm, and a first and a second pump passage are arranged in a direction crossing the first and second pump passages, respectively. First and second auxiliary valve poppet valves for respectively controlling the flow of pressure oil supplied from the second pump passage to the second and third feeder passages; and the first and second pumps Third and fourth auxiliary valves arranged in a direction crossing the passages, respectively, for supplementarily controlling the flow of pressure oil supplied from the first and second pump passages to the fifth and sixth feeder passages, respectively; Poppet And respectively arranged in a direction crossing the first and second pump passages, and assist the flow of the pressure oil supplied from the first and second pump passages to the seventh and eighth feeder passages, respectively. Fifth and sixth auxiliary valve poppet valves to be controlled and disposed in a direction crossing the first and second pump passages, respectively, from the first and second pump passages to the ninth and tenth feeder passages. A directional switching valve device comprising: a seventh and an eighth auxiliary valve poppet valve for auxiliary controlling the flow of the supplied pressure oil, respectively.
The first and second directional control valve spools are arranged in the same direction as the first and second pump passages at a height position opposite to the first and second pump passages with the first and second directional control valve spools therebetween. First and second bypass passages, the first and second pump passages being connected to the first and second pump passages, and the other end being connected to a tank passage.
At least one of right-hand traveling direction switching spools of the right-hand traveling, left traveling, turning, bucket, boom, and arm direction switching valve spools arranged in a direction crossing the first bypass passage; First to fourth bleed valve spools each of which has an opening area that decreases as an operation stroke of each of the directional valve spools increases, for four directional valve spools including valves;
A direction switching valve for turning at least one of the direction switching valve spools for the right running, the left running, the turning, the bucket, the boom, and the arm, which are arranged side by side in a direction crossing the second bypass passage; And four directional control valve spools, including the remaining directional control valve spools not included in the four directional control valve spools, wherein the opening area decreases as the operation stroke of each directional control valve spool increases. 8 bleed valve spools,
The first to fourth bleed valve spools are arranged on the first bypass passage side in three directions out of the direction switching valve spools for the right running, the left running, the turning, the bucket, the boom, and the arm. The fifth to eighth bleed valve spools are arranged in a zigzag manner with respect to the switching valve spool, and the fifth to eighth bleed valve spools for the right traveling, the left traveling, the turning, the bucket, the boom, and the arm are provided on the second bypass passage side. A directional control valve device, wherein three directional control valve spools of the directional control valve spools are staggered.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002176265A JP2004019810A (en) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | Directional switching control valve device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002176265A JP2004019810A (en) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | Directional switching control valve device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004019810A true JP2004019810A (en) | 2004-01-22 |
Family
ID=31174671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002176265A Pending JP2004019810A (en) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | Directional switching control valve device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004019810A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006283784A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Nabtesco Corp | Hydraulic circuit |
WO2015164321A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-29 | Parker-Hannifin Corporation | Independent metering valve for mobile equipment |
CN108194444A (en) * | 2018-03-20 | 2018-06-22 | 马鞍山唐拓凿岩机械有限公司 | The blank-run prevention hydraulic system and its control method of a kind of top hammer drilling machine |
WO2022107430A1 (en) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | 川崎重工業株式会社 | Multi-control valve |
WO2024127892A1 (en) * | 2022-12-15 | 2024-06-20 | カヤバ株式会社 | Fluid pressure control device |
-
2002
- 2002-06-17 JP JP2002176265A patent/JP2004019810A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006283784A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Nabtesco Corp | Hydraulic circuit |
JP4541209B2 (en) * | 2005-03-31 | 2010-09-08 | ナブテスコ株式会社 | Hydraulic circuit |
WO2015164321A1 (en) * | 2014-04-21 | 2015-10-29 | Parker-Hannifin Corporation | Independent metering valve for mobile equipment |
CN108194444A (en) * | 2018-03-20 | 2018-06-22 | 马鞍山唐拓凿岩机械有限公司 | The blank-run prevention hydraulic system and its control method of a kind of top hammer drilling machine |
CN108194444B (en) * | 2018-03-20 | 2024-02-13 | 马鞍山唐拓凿岩机械有限公司 | Anti-idle-drilling hydraulic system of top hammer drilling machine and control method thereof |
WO2022107430A1 (en) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | 川崎重工業株式会社 | Multi-control valve |
JP7561010B2 (en) | 2020-11-17 | 2024-10-03 | 川崎重工業株式会社 | Multi-Control Valve |
WO2024127892A1 (en) * | 2022-12-15 | 2024-06-20 | カヤバ株式会社 | Fluid pressure control device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0715029B1 (en) | Hydraulic circuit apparatus for hydraulic excavators | |
EP1191234B1 (en) | Hydraulic recovery system for construction machine and construction machine using the same | |
US5446979A (en) | Hydraulic circuit system for civil engineering and construction machines | |
US5277027A (en) | Hydraulic drive system with pressure compensting valve | |
EP1099856A1 (en) | Pump capacity control device and valve device | |
KR100797729B1 (en) | Actuater controller for hydraulic drive machine | |
KR20080031849A (en) | Hydraulic drive device | |
JP3477687B2 (en) | Flow control device | |
US10969026B2 (en) | Valve device | |
WO1991002902A1 (en) | Valve device and hydraulic circuit device | |
JP3471814B2 (en) | Directional control valve with shunt valve | |
US6378302B1 (en) | Hydraulic circuit system | |
JP3061858B2 (en) | Hydraulic drive and valve device | |
US6438952B1 (en) | Hydraulic circuit device | |
JP2004019810A (en) | Directional switching control valve device | |
JP3768192B2 (en) | Hydraulic control device | |
JP2002206508A (en) | Hydraulic driving device | |
JP4685542B2 (en) | Hydraulic drive | |
JPH07103882B2 (en) | Hydraulic valve with pressure compensation | |
JP2000282515A (en) | Hydraulic control circuit of construction machine | |
JP3691343B2 (en) | Pipe break control valve device | |
JPH06137304A (en) | Hydraulic control valve device | |
JP2007120573A (en) | Hydraulic control device | |
JP2001248603A (en) | Directional control valve having regeneration circuit | |
JP3474050B2 (en) | Construction machine hydraulic circuit |