JP2004204923A

JP2004204923A - 油圧制御装置

Info

Publication number: JP2004204923A
Application number: JP2002373618A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakamura; 雅之中村; Ikuo Inagaki; 郁夫稲垣
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】この発明の目的は、アクチュエータ作動時のショック等を防止しつつ、アクチュエータを停止状態に保持することのできる油圧制御装置を提供することである。
【解決手段】アクチュエータの負荷圧に一定の圧力を加えたポンプ吐出圧となるように流量を制御する可変吐出ポンプと、この可変吐出ポンプからの流量を制御してアクチュエータに供給する切換弁と、この切換弁とアクチュエータとの間に設けた圧力補償弁２３と、この圧力補償弁２３とアクチュエータとの間に設けた逆流防止弁２５とを備え、上記圧力補償弁２３と逆流防止弁２５との間に設けた連絡通路２１を、絞り通路２８を介してタンクに連通させたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロードセンシング機構を備えた油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーショベルなどの油圧機器においては、ロードセンシング機構を備えた油圧制御装置が用いられている。
上記ロードセンシング機構は、アクチュエータを作動させる場合に、その負荷変動に係わらずに、切換弁の開度に応じた要求作動速度を維持するためのものである。
【０００３】
ところが、このロードセンシング機構には、次のような不都合がある。
例えば、旋回モータなどの慣性力の大きいアクチュエータを動かす場合、作動初期に非常に大きい負荷圧が発生する。非常に大きな負荷圧が発生しているにもかかわらず、切換弁の操作量に比例した流量を供給しようとするために、機体にショックが発生する。つまり、ロードセンシング機構を設けると、切換弁の操作量に応じて制御流量が敏感に変化するために、作動初期におけるアクチュエータの滑らかな制御が難しいという不都合があった。
【０００４】
また、バケットを下降させる場合に、そのバケットの先端が地面に接しても、オペレータが操作弁を中立位置に戻さない限り、バケットは一定の速度で下降し続ける。そのため、バケットが地面に食い込んでしまったり、機体が持ち上げられたりして、オペレータに不快感を与えるという不都合もあった。
【０００５】
そこで、上記不都合を解決したものとして、特許文献１に記載された装置が従来から知られている。
この従来の装置は、図４に示すように、可変吐出ポンプ１の吐出路１ａに、複数の切換弁２ａ，２ｂを接続するとともに、これら切換弁２ａ，２ｂに流路４ａ，４ｂを介してアクチュエータ３ａ，３ｂを接続している。
上記流路４ａ，４ｂには、圧力補償弁５，５をそれぞれ設け、これら圧力補償弁５，５のパイロット室５ａ，５ａに、チェック弁６，６によって選択したアクチュエータ３ａ，３ｂの最高圧力を導くようにしている。
【０００６】
また、上記アクチュエータの最高圧を、パイロットライン７を介して可変吐出ポンプ１のレギュレータ８に導いている。そして、この可変吐出ポンプ１の吐出圧を負荷圧に応じて制御することにより、圧力補償弁５，５の前後の圧力差がセット圧に保たれるようにしている。このように圧力補償弁５，５の前後の圧力差をセット圧に保つことで、負荷圧に差がある場合でも、各切換弁２ａ，２ｂの開度に応じた流量がアクチュエータ３ａ，３ｂに供給されるので、その作動速度が一定に制御されることになる。
【０００７】
一方、アクチュエータ３ｂを制御する切換弁２ｂには、メータイン絞り部１０とメータアウト絞り部１２とを設けている。メータアウト絞り部１２は、流路４ｂから分岐させたタンク流路１１に設けたものであり、メータアウト絞り１２が開くことによって、アクチュエータ３ｂに供給される圧油の一部をタンクに排出するようにしている。
また、このメータアウト絞り部１２の開口面積及びメータイン絞り部１０の開口面積は、切換弁２ｂの操作ストロークに連動して制御されるものであり、図５に示すように操作ストロークがゼロの場合には、メータイン絞り１０の開口面積はゼロで、メータアウト絞り１２の開口面積が最大となる。
【０００８】
上記メータアウト絞り部１２は、操作ストロークの増加に伴ってその開口面積が徐々に小さくなり、操作ストロークがＳ２に達すると完全に閉じる。
一方、上記メータイン絞り部１０は、操作ストロークがＳ１に達すると開口して、その後、操作ストロークに応じて開口面積が増加する。
【０００９】
上記のようにした従来の装置は、メータイン絞り部１０が開き始めた時点でも、メータアウト絞り部１２が開いている。
したがって、アクチュエータ３ｂに供給される圧油の一部がタンクに排出される。このように供給する圧油の一部をタンクに排出することによって、アクチュエータ３ｂの作動初期時のショックを軽減し、また、バケットが地面に食い込んだり機体が持ち上がったりすることも防止できる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−２８８２０２号公報（第３頁、図２，図３）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、切換弁２ｂが中立状態にある場合でも、メータアウト絞り部１２が開いているので、アクチュエータ３ｂとタンクとが連通した状態になっている。そのため、切換弁２ｂを中立位置に保持している場合でも、アクチュエータ３ｂの油がタンクに流出してしまい、このアクチュエータ３ｂによって制御するバケット等の位置を保持することができないという問題があった。
また、操作初期にアクチュエータ３ｂに供給される流量が少なく、その全量がメータアウト絞り部１２を介してタンクに流出している状態では、アクチュエータの自重等で発生している圧力により、アクチュエータ３ｂの油がメータアウト絞り部１２を介してタンクに流出してしまい、アクチュエータ３ｂの逆走が発生するという問題もあった。
この発明の目的は、アクチュエータ作動時のショック等を防止しつつ、アクチュエータを停止状態に保持することのできる油圧制御装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、アクチュエータの負荷圧に一定の圧力を加えたポンプ吐出圧となるように流量を制御する可変吐出ポンプと、この可変吐出ポンプからの流量を制御してアクチュエータに供給する切換弁と、この切換弁とアクチュエータとの間に設けた圧力補償弁と、この圧力補償弁とアクチュエータとの間に設けた逆流防止弁とを備え、上記圧力補償弁と逆流防止弁との間に設けた連絡通路を、絞り通路を介してタンクに連通させたことを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、上記第１の発明において、切換弁が中立位置から所定の量だけ移動すると、連絡通路とタンクとの連通を遮断する構成にしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態は、バルブボディ１５にスプール孔１６を形成するとともに、このスプール孔１６にスプール１７を摺動自在に組み込んでいる。
また、上記バルブボディ１５には、ポンプポート１８，１９を形成するとともに、このポンプポート１８，１９に図示していない可変吐出ポンプを接続している。
上記可変吐出ポンプは、アクチュエータの負荷圧に応じてその吐出量を可変に制御するものであり、このように吐出量を可変に制御することによって、アクチュエータの負荷圧よりも一定の圧力分だけポンプ吐出圧を高く維持するようにしている。
【００１５】
さらに、上記バルブボディ１５には、供給ポート２０を形成している。この供給ポート２０は、連絡通路２１を介してブリッジ通路２２に連通させている。
上記連絡通路２１には、圧力補償弁２３を設けるとともに、この圧力補償弁２３の背圧室２４には、連絡通路２１から導かれたアクチュエータの負荷圧を導くようにしており、同時にこの負荷圧は図示していないポンプへも負荷圧信号として導かれている。なお、上記背圧室２４には、セット圧を設定するスプリング３０を組み込んでいる。
さらにまた、連絡通路２１とブリッジ通路２２との間には、逆流防止弁２５を設けている。この逆流防止弁２５は、連絡通路２１側からブリッジ通路２２側への圧油の流通のみを許容し、ブリッジ通路２２側から連絡通路２１側への流通を規制するものである。
【００１６】
上記連絡通路２１は、絞り通路２８を介してタンク通路２９に連通させている。そして、上記タンク通路２９は、図示していないタンクに接続されている。
なお、図中符号２６，２７は、アクチュエータポートであり、これらアクチュエータポート２６，２７に、図示していない配管を介してアクチュエータを接続するようにしている。
【００１７】
一方、上記スプール１７には、第１〜第４環状溝３１〜３４を形成するとともに、ノッチ３６の一端を第２環状溝３２に開口させ、ノッチ３７の一端を第３環状溝３３に開口させている。
このようにしたスプール１７は、図中左側の端部に図示していない操作レバーを連係し、この操作レバーを操作することによって、スプール孔１６内を摺動するようにしている。ただし、このスプール１７は、操作レバーを操作しなければ、センタリングスプリング３８の弾性力によって図示する中立位置を保持するようにしている。
【００１８】
次に、この実施形態の作用を説明する。
図示する中立状態から、スプール１７を例えば右方向に切り換えると、ノッチ３６を介してポンプポート１８と供給ポート２０とが連通するとともに、第１環状溝３１を介してブリッジ通路２２とアクチュエータポート２６とが連通し、第４環状溝３４を介してアクチュエータポート２７とタンク通路２９とが連通する。
そのため、図示していない可変吐出ポンプから吐出された圧油は、ポンプポート１８からノッチ３６を介して供給ポート２０に導かれて、この供給ポート２０内の圧油作用によって圧力補償弁２３が開く。圧力補償弁２３が開くと、供給ポート２０に導かれた圧油は、連絡通路２１→逆流防止弁２５→ブリッジ通路２２→第１環状溝３１を介してアクチュエータポート２６に導かれる。
【００１９】
このようにして圧油がアクチュエータに供給されると、そのアクチュエータが作動することになる。そして、このアクチュエータからの戻り油が、アクチュエータポート２７→第４環状溝３４を介してタンク通路２９に排出されることになる。
なお、スプール１７を上記と反対方向、すなわち図面左方向に切り換えた場合には、アクチュエータポート２７に圧油が供給されて、このアクチュエータからの戻り油が、アクチュエータポート２６を介してタンク通路２９に排出されることになるが、基本的な作用については上記の場合と実質的に同じなので、その詳細な説明については省略する。
【００２０】
上記のようにしてアクチュエータが作動するが、このとき生じるアクチュエータの負荷圧は、可変吐出ポンプのレギュレータと圧力補償弁２３の背圧室２４とに導かれる。そして、可変吐出ポンプは、負荷圧よりも一定の圧力分だけ供給圧が高くなるようにその吐出流量を制御する。また、圧力補償弁２３は、その前後の圧力差を一定に保つようにその開度を調節する。
したがって、アクチュエータが作動している最中に、その負荷圧が変動したとしても、ノッチ３６の開口面積に比例した流量がアクチュエータに供給されることとなり、このアクチュエータの作動速度は一定に保たれる。
【００２１】
また、この第１実施形態では、絞り通路２８を介して連絡通路２１とタンク通路２９とを連通させているので、アクチュエータの負荷圧に応じて供給圧が高くなった場合でも、その圧油の一部を絞り通路２８を介してタンク通路２９側に逃がすことができる。
したがって、アクチュエータ作動時に生じるショックの発生や、バケットが地面に食い込んだり、機体が持ち上がったりするという不都合を防止することができる。
【００２２】
さらに、絞り通路２８とアクチュエータポート２７との間には、逆流防止弁２５を設けているので、例えばスプール１７の操作初期にアクチュエータへ供給される流量が少なく、その全量が絞り通路２８を介してタンク通路２９に流れている場合や、スプール１７を中立位置に戻した場合に、アクチュエータ側の圧油が絞り通路２８を介してタンク通路２９に漏れることがない。
したがって、アクチュエータの逆走がなく、停止状態も保持することができる。
以上のように、この第１実施形態によれば、アクチュエータ作動時のショック等を防止しつつ、アクチュエータを停止状態に保持することもできる。
【００２３】
なお、図２は、スプール１７のストロークと、連絡通路２１とタンク通路２９との連通面積との関係を示すグラフである。
図示するように、スプール１７のストロークに係わらず、連通する面積は一定である。したがって、この第１実施形態では、スプール１７の切換位置に係わらずに、絞り通路２８の圧力制御機能が常に発揮されることになる。ただし、絞り通路２８の圧力制御機能を特に必要とするのは、スプール１７のストロークが小さい範囲、すなわち微操作から中間域の範囲である。
【００２４】
そこで、図３に示した第２実施形態では、スプール１７のストロークの微操作から中間域の範囲でのみ、絞り通路２８の圧力制御機能が発揮されるようにしている。すなわち、この第２実施形態では、スプール１７に、第５環状溝３５とノッチ３９，４０とを形成する一方で、絞り通路２８を連絡通路２１に対してずらして設置している。その他の構成要素については前記第１実施形態と全く同じである。
【００２５】
この第２実施形態では、図示する中立位置において、連絡通路２１と絞り通路２８とが第５環状溝３５を介して連通している。この中立位置からスプール１７が左右に所定の量だけストロークすると、連絡通路２１と絞り通路２８とがノッチ３９または４０を介して連通した状態になる。さらにスプール１７が左右にストロークすると、上記連通が完全に遮断される。
【００２６】
このようにした第２実施形態によれば、図２の破線で示すように、スプール１７のストロークが少ない範囲でのみ、絞り通路２８の圧力制御機能が発揮される。
したがって、この第２実施形態によれば、アクチュエータ作動時のショック等を防止しつつ、ショック等がほとんど発生しないストロークの大きい範囲では、絞り通路２８による影響がないので、所定の流量制御特性を維持することができる。
また、この第２実施形態によっても、上記第１実施形態と同様に、アクチュエータ作動時のショック等を防止しつつ、アクチュエータの逆走がなく、停止状態も保持することもできる。
【００２７】
なお、上記第１、第２実施形態では、この発明の切換弁を構成するバルブボディ１５内に、圧力補償弁２３及び逆流防止弁２５を組み込んでいるが、圧力補償弁２３及び逆流防止弁２５は、切換弁と別体にしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
第１の発明によれば、圧力補償弁と逆流防止弁との間に連絡通路を設けることによって、供給圧の一部をタンクに逃がすことができるので、アクチュエータ作動時のショック等を防止することができる。
しかも、アクチュエータと絞り通路との間に逆流防止弁を設けているので、アクチュエータの逆走がなく、停止状態も保持することもできる。
【００２９】
第２の発明によれば、切換弁が中立位置から所定の量だけ移動すると、連絡通路とタンクとの連通を遮断する構成にしたので、アクチュエータ作動時のショック等を防止しつつ、ショック等がほとんど発生しないストロークの大きい範囲では、絞り通路による影響がないので、所定の流量制御特性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の断面図である。
【図２】スプール１７のストロークと連絡通路２１とタンク通路２９との連通面積との関係を示したグラフである。
【図３】第２実施形態の断面図である。
【図４】従来例の回路図である。
【図５】操作ストロークに対するメータイン絞り部１０及びメータアウト絞り部１２の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１５この発明の切換弁を構成するバルブボディ
２３圧力補償弁
２５逆流防止弁
２１連絡通路
２８絞り通路

Claims

アクチュエータの負荷圧に一定の圧力を加えたポンプ吐出圧となるように流量を制御する可変吐出ポンプと、この可変吐出ポンプからの流量を制御してアクチュエータに供給する切換弁と、この切換弁とアクチュエータとの間に設けた圧力補償弁と、この圧力補償弁とアクチュエータとの間に設けた逆流防止弁とを備え、上記圧力補償弁と逆流防止弁との間に設けた連絡通路を、絞り通路を介してタンクに連通させたことを特徴とする油圧制御装置。
切換弁が中立位置から所定の量だけ移動すると、連絡通路とタンクとの連通を遮断する構成にしたことを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。