JP2005172160A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷の大きなアクチュエータと相対的に負荷が小さなアクチュエータとを同時に起動するか、あるいは負荷の小さなアクチュエータを起動させた直後に負荷の大きなアクチュエータを起動した場合にも、十分なポンプ吐出量を確保し、必要とするアクチュエータの作動速度を保つことができる油圧制御装置を提供することである。
【解決手段】 特定のアクチュエータａの負荷圧を選択弁１６に導く負荷圧検出路８と、この負荷圧検出路８であって上記選択弁１６の上流側に設けた絞り２０と、この絞り２０と選択弁１６との間に接続したタンク通路２１と、このタンク通路２１に設けた切換弁２２とを備え、この切換弁２２は、タンク通路２１をタンクＴに開放したり、あるいはタンク通路２１を閉塞したりする構成にした点に特徴を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、１つの可変吐出量ポンプで複数のアクチュエータを制御する油圧制御装置に関する。

この種の装置は、一つの可変吐出量ポンプで複数のアクチュエータを同時に動作させるが、例えばこの装置を建設車両に用いたときには、旋回モータ、ブームシリンダおよびアームシリンダなどの複数のアクチュエータを同時に動作させることになる。そして、これら各アクチュエータを同時に動作させたときには、それらアクチュエータのうちの最高負荷圧を検出して、この検出した最高負荷圧に応じて可変吐出量ポンプの吐出量を制御するが、この油圧制御装置として、例えば、図５に示すものが従来から知られている。

図５は従来の装置を示す回路図であるが、この回路図では、旋回モータａとブームシリンダｂだけを対象にした制御系を示したもので、実際の建設車両では、その他アームシリンダやバケットシリンダ等の種々のアクチュエータが、可変吐出量ポンプｐに対して並列に接続されているものである。

そして、上記図５に示した装置は、可変吐出量ポンプｐに吐出路１０１を設けるとともに、この吐出路１０１を、旋回モータａに接続する旋回供給路１０２とブームシリンダｂに接続するブーム供給路１０３とに分岐している。したがって、上記旋回モータａおよびブームシリンダｂには、旋回供給路１０２、ブーム供給路１０３を介して上記可変吐出量ポンプｐからの作動油が供給される。

上記旋回供給路１０２には第１流量制御弁１０４を設けているが、この第１流量制御弁１０４は図示しない旋回操作レバーの操作量に応じて作動油の流量を制御する。そして、この第１流量制御弁１０４の下流側には第１圧力補償弁１０６を設けている。また、ブーム供給路１０３には第２流量制御弁１０５を設けているが、この第２流量制御弁１０５も図示しないブーム操作レバーの操作量に応じて作動油の流量を制御する。そして、この第２流量制御弁１０５の下流側には第２圧力補償弁１０７を設けている。

そして、上記第１、第２圧力補償弁１０６，１０７の下流側には、第１負荷圧検出路１０８と第２負荷圧検出路１０９とを接続するとともに、これら両負荷圧検出路１０８，１０９のそれぞれを選択弁であるシャトル弁１１６に接続している。さらに、このシャトル弁１１６の下流側はパイロット通路１１７を接続しているが、このパイロット通路１１７は、第１、第２圧力補償弁１０６，１０７の第１パイロット室１０６ａ，１０７ａに連通する第１パイロット通路１１０，１１１に接続している。さらに、このパイロット通路１１７は、それから分岐したパイロット通路１１８を介して、可変吐出量ポンプｐのレギュレータ１１９にも接続している。

したがって、旋回モータａとブームシリンダｂの負荷圧のうち、高い方の負荷圧がシャトル弁１１６で選択されるとともに、その選択された最高負荷圧が、上記第１パイロット室１０６ａ，１０７ａおよびレギュレータ１１９に導かれることになる。
なお、上記第１、第２圧力補償弁１０６，１０７の第１パイロット室１０６ａ，１０７ａ側には、スプリング１１２，１１３を設けている。

一方、上記第１、第２圧力補償弁１０６，１０７の第２パイロット室１０６ｂ，１０７ｂには、第２パイロット通路１１４，１１５を介して上記第１、第２流量制御弁１０４，１０５の下流側の圧力を導いている。したがって、上記第１、第２圧力補償弁１０６，１０７は、第１、第２流量制御弁１０４，１０５の下流側の圧力が、最高負荷圧にスプリング１１２，１１３のバネ力相当分の圧力を加算した圧力になるように制御する。

また、上記シャトル弁１１６によって選択した最高負荷圧は、パイロット通路１１８を介してレギュレータ１１９にも導かれていること前記したとおりであるが、このレギュレータ１１９は、最高負荷圧に一定の圧力を加算した吐出圧を保つように可変吐出量ポンプｐを制御する。よって、第１、第２流量制御弁１０４，１０５の前後差圧は一定となる。

今、可変吐出量ポンプｐから吐出された作動油は、吐出路１０１を介して旋回供給路１０２とブーム供給路１０３とに導かれる。旋回供給路１０２に導かれた作動油は、第１流量制御弁１０４→第１圧力補償弁１０６を介して旋回モータａに供給される。また、ブーム供給路１０３に導かれた作動油は、第２流量制御弁１０５→第２圧力補償弁１０７を介してブームシリンダｂに供給される。

上記従来の装置において、例えば、旋回モータａとブームシリンダｂとを同時に、あるいはブームシリンダｂを起動させた直後に旋回モータａを起動させようとしたとき、慣性体である旋回モータａの起動時の負荷圧が、ブームシリンダｂの負荷圧よりも大きくなるのが通常である。したがって、上記シャトル弁１１６によって検出される最高負荷圧は、旋回モータａの負荷圧で決まることになる。

なお、旋回モータａの負荷圧は、起動時の圧力および起動から定常速度に至るまでの加速時間の大小によって異なる。すなわち、旋回モータａを短時間で加速する場合の負荷圧は、時間かけて緩やかに加速する場合の負荷圧よりも高くなる。しかし、通常は、第１流量制御弁１０４が、レバー操作等により短時間に操作されることから、旋回供給路２の作動圧力は短時間に上昇し、図示しないリリーフ弁の設定圧付近まで上昇するので、旋回モータａの負荷圧は他のアクチュエータの負荷圧よりも高くなる。

特開平５−１７２１０８号公報

上記従来の装置では、旋回モータａとブームシリンダｂとを同時に、あるいはブームシリンダｂを起動させた直後に旋回モータａを起動させようとしたとき、旋回モータａの負荷圧が過大になると、可変吐出量ポンプｐには、この負荷の大きい旋回モータａの負荷圧が導かれる。そのため、上記可変吐出量ポンプｐの吐出圧も、上記旋回モータａの負荷圧に伴って過大になる。このように、可変吐出量ポンプｐの吐出圧が過大になれば、ポンプ吐出量は当該圧力で入力馬力が制御される流量まで減少してしまう。

上記のように、可変吐出量ポンプｐの吐出量が減少してしまうと、この減少した吐出量で、旋回モータａだけでなく他のアクチュエータも制御されることになる。そのために、例えば、他のアクチュエータが要求する作動速度が得られないという問題が発生してしまう。

例えば、バケットで土砂をすくいながら旋回して、その土砂をトラックに積み込むいわゆる持ち上げ旋回作業では、バケットシリンダ、アームシリンダ、ブームシリンダｂおよび旋回モータａを同時に動作させる。
このとき、ブームシリンダｂには、他のアクチュエータよりも短時間で多くの動作量が要求される。しかし、上記のように可変吐出量ポンプｐの吐出量が減少してしまうと、ブームシリンダｂが短い時間内に目的の位置まで動作しなくなる。したがって、バケットをダンプカーの荷台よりも低い位置までしか上げることができないので、バケットが荷台に当たってしまうという問題があった。

この発明の目的は、負荷の大きなアクチュエータと相対的に負荷が小さなアクチュエータとを同時に起動するか、あるいは負荷の小さなアクチュエータを起動させた直後に負荷の大きなアクチュエータを起動した場合にも、十分なポンプ吐出量を確保し、必要とするアクチュエータの作動速度を保つことができる油圧制御装置を提供することである。

この発明は、可変吐出量ポンプと、この可変吐出量ポンプに接続した複数のアクチュエータとを備え、かつ、上記可変吐出量ポンプとアクチュエータとの間には、圧力補償弁と流量制御弁とを設けるとともに、上記圧力補償弁で圧力補償された複数のアクチュエータの負荷圧を選択弁で選択してその最高負荷圧をレギュレータに導き、可変吐出量ポンプは、このレギュレータの作用で、上記最高負荷圧に応じて可変吐出量ポンプの吐出量を制御する構成にした油圧制御装置を前提とする。

上記の油圧制御装置を前提にしつつ、この発明は、特定のアクチュエータの負荷圧を上記選択弁に導く負荷圧検出路と、この負荷圧検出路であって上記選択弁の上流側に設けた絞りと、この絞りと選択弁との間に接続したタンク通路と、このタンク通路に設けた切換弁とを備え、この切換弁は、タンク通路をタンクに開放したり、あるいはタンク通路を閉塞したりする構成にした点に特徴を有する。

この発明によれば、切換弁を切り換えてタンク通路をタンクに開放することによって、特定のアクチュエータから導かれる負荷圧を低く抑えることができる。このように特定のアクチュエータの負荷圧を低く抑えられるので、可変吐出量ポンプの吐出量は、特定のアクチュエータ以外のアクチュエータの負荷圧で制御されることになる。つまり、特定のアクチュエータの負荷圧が他のアクチュエータの負荷圧よりも高い場合に、負荷圧が相対的に低いアクチュエータを基準にして可変吐出量ポンプの吐出量が決められることになる。

したがって、例えば、建設車両のように旋回モータとブームシリンダとを同時に動作させたり、あるいはブームシリンダを動作させた後に旋回モータを動作させたりした場合に、ブームシリンダへの供給流量が不足して、その作動速度を維持できないという問題は発生しない。

図１は、本発明の第１実施形態を示す回路図であるが、この回路構成は、第１負荷圧検出路８であってシャトル弁１６の上流側に絞り２０を設けるとともに、この絞り２０とシャトル弁１６との間に接続したタンク通路２１に切換弁２２を設けた点が上記従来例と異なっている。

上記図１に示した装置は、可変吐出量ポンプＰに吐出路１を設けるとともに、この吐出路１を、旋回モータＡに接続する旋回供給路２とブームシリンダＢに接続するブーム供給路３とに分岐している。したがって、上記旋回モータＡおよびブームシリンダＢには、旋回供給路２、ブーム供給路３を介して上記可変吐出量ポンプＰからの作動油が供給される。

上記旋回供給路２には第１流量制御弁４を設けているが、この第１流量制御弁４は図示しない旋回操作レバーの操作量に応じて作動油の流量を制御する。そして、この第１流量制御弁４の下流側には第１圧力補償弁６を設けている。また、ブーム供給路３には第２流量制御弁５を設けているが、この第２流量制御弁５も図示しないブーム操作レバーの操作量に応じて作動油の流量を制御する。そして、この第２流量制御弁５の下流側には第２圧力補償弁７を設けている。

上記第１、第２圧力補償弁６，７の下流側には、第１負荷圧検出路８と第２負荷圧検出路９とを接続するとともに、これら両負荷圧検出路８，９のそれぞれを選択弁であるシャトル弁１６に接続している。そして、上記第１負荷圧検出路８であってシャトル弁１６の上流側には、絞り２０を設けるとともに、この絞り２０とシャトル弁１６との間に接続したタンク通路２１には、切換弁２２を設けている。この切換弁２２には、その一端にパイロット室２３を設けるとともに、他端にスプリング２４を設けている。

また、上記パイロット室２３には、上記ブームシリンダＢの動作によって発生する負荷圧をパイロット圧として導くようにしている。そして、パイロット室２３にブームシリンダＢの負荷圧がパイロット圧として導かれると、上記切換弁２２は、スプリング２４のバネ力に抗して図１に示した遮断位置から連通位置に切り換わる。つまり、切換弁２２は、ブームシリンダＢが動作すると、遮断位置から連通位置に切り換わることになる。

さらに、このシャトル弁１６の下流側はパイロット通路１７を接続しているが、このパイロット通路１７は、第１、第２圧力補償弁６，７の第１パイロット室６ａ，７ａに連通する第１パイロット通路１０，１１に接続している。さらに、このパイロット通路１７は、それから分岐したパイロット通路１８を介して、可変吐出量ポンプＰのレギュレータ１９にも接続している。

したがって、旋回モータＡとブームシリンダＢの負荷圧のうち、高い方の負荷圧がシャトル弁１６で選択されるとともに、その選択された最高負荷圧が、上記第１パイロット室６ａ，７ａおよびレギュレータ１９に導かれることになる。
なお、上記第１、第２圧力補償弁６，７の第１パイロット室６ａ，７ａ側には、スプリング１２，１３を設けている。

一方、上記第１、第２圧力補償弁６，７の第２パイロット室６ｂ，７ｂには、第２パイロット通路１４，１５を介して上記第１、第２流量制御弁４，５の下流側の圧力を導いている。したがって、上記第１、第２圧力補償弁６，７は、第１、第２流量制御弁４，５の下流側の圧力が、最高負荷圧にスプリング１２，１３のバネ力相当分の圧力を加算した圧力になるように制御する。

また、上記シャトル弁１６によって選択した最高負荷圧は、パイロット通路１８を介してレギュレータ１９にも導かれていること前記したとおりであるが、このレギュレータ１９は、最高負荷圧に一定の圧力を加算した吐出圧を保つように可変吐出量ポンプＰを制御する。よって、第１、第２流量制御弁４，５の前後差圧は一定となる。

今、可変吐出量ポンプＰから吐出された作動油は、吐出路１を介して旋回供給路２とブーム供給路３とに導かれる。旋回供給路２に導かれた作動油は、第１流量制御弁４→第１圧力補償弁６を介して旋回モータＡに供給される。また、ブーム供給路３に導かれた作動油は、第２流量制御弁５→第２圧力補償弁７を介してブームシリンダＢに供給される。

上記構成にしたこの第１実施形態の油圧制御装置において、旋回モータＡとブームシリンダＢとを同時に動作させたり、あるいはブームシリンダＢを動作させた後に旋回モータＡを動作させると、上記したように、ブームシリンダＢの動作に伴って切換弁２２が図１に示した社団位置から連通位置に切り換わる。

上記切換弁２２が遮断位置から連通位置に切り換わると、タンク通路２１がタンクＴに開放され、このタンク通路２１およびタンク通路２１と接続する絞り２０の下流側の圧力はタンク圧となる。言い換えれば、上記第１負荷圧検出路８を介してシャトル弁１６に導かれる旋回モータＡの負荷圧をタンク圧とすることができる。したがって、旋回モータＡの負荷圧が過大なものとなっても、シャトル弁１６に導かれる負荷圧を低く抑えることができる。
なお、絞り２０を設けたのは、上記のように絞り２０の下流側がタンク圧となったときに、絞り２０の上流側までタンク圧とならないようにするためである。

この第１実施形態によれば、例えば、上述の持ち上げ旋回作業のように旋回モータＡの負荷圧がブームシリンダＢの負荷圧よりも高い場合でも、シャトル弁１６に導かれる旋回モータＡの負荷圧を低く抑えることができるので、シャトル弁１６は、ブームシリンダＢの負荷圧を選択する。したがって、可変吐出量ポンプＰは、ブームシリンダＢの負荷圧によって制御されるので、ブームシリンダＢへの供給流量を確保でき、その作動速度を維持することができる。

上記のようにブームシリンダＢの負荷圧によって可変吐出量ポンプＰが制御されるとき、上記旋回供給路２にはブームシリンダＢの負荷圧に一定の圧力を加算した吐出圧しか生じないことになる。しかし、上記ブームシリンダＢの作動圧力は、旋回モータＡが最低限必要とする作動圧力、すなわち、起動し、緩やかに加速するために必要な最低限の圧力より高く設定されている場合が多いので、旋回モータＡは必要な作動圧力を得て駆動することができる。

なお、上記第１実施形態では、第１、第２流量制御弁４，５を第１、第２圧力補償弁６，７の上流側に設けているが、図２に示す第２実施形態のように、第１、第２圧力補償弁６，７の下流側に設けてもかまわない。この第２実施形態によっても、上記絞り２０とシャトル弁１６との間に接続したタンク通路２１に切換弁２２を設けることによって、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図３に示す第３実施形態は、上記切換弁２２の連通位置に絞り２５を設けた点が、上記第１実施形態と異なっている。
上記切換弁２２の連通位置に設けた絞り２５を適切に設定することによって、切換弁２２が連通位置に切り換わったとき、上記絞り２０とシャトル弁１６との間の圧力である点Ｒの圧力は、旋回モータＡの負荷圧とタンク圧との中間圧となる。

したがって、ブームシリンダＢの負荷圧が低いときには、点Ｒの圧力がブームシリンダＢの負荷圧よりも高くなるので、シャトル弁１６は、点Ｒの圧力を選択する。そのため、可変吐出量ポンプＰは、点Ｒの圧力によって制御されるので、旋回モータＡが最低限必要とする作動圧力を確保することができる。

なお、この第３実施形態では、絞り２５を切換弁２２に設けているが、この絞り２５は、上記点Ｒの圧力を旋回モータＡの負荷圧とタンク圧との中間圧とするために設けている。したがって、上記絞り２５は、切換弁２２の上流側または下流側、すなわち、上記タンク通路２１に設けるようにしてもかまわないこと当然である。

また、上記第３実施形態では、第１、第２流量制御弁４，５を第１、第２圧力補償弁６，７の上流側に設けているが、図４に示す第４実施形態のように、第１、第２圧力補償弁６，７の下流側に設けてもかまわない。この第４実施形態によっても、上記絞り２０とシャトル弁１６との間に接続したタンク通路２１に切換弁２２を設けることによって、上記第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらにまた、上記第１〜第４実施形態では、切換弁２２に設けたパイロット室２３には、ブームシリンダＢの負荷圧をパイロット圧として導くようにしているが、上記パイロット室２３にパイロット圧を導く方法は、これ以外であってもかまわないこと当然である。例えば、ブーム操作レバーを操作したときに、外部パイロット圧が導かれるようにしてもよい。

そして、上記切換弁２２は、上記のようにそのパイロット室２３にパイロット圧を導いて切り換わるようにしているが、パイロット室の代わりにソレノイドを設け、このソレノイドに通電することによって切り換わるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態を示す回路図である。 第２実施形態を示す回路図である。 第３実施形態を示す回路図である。 第４実施形態を示す回路図である。 従来例を示す回路図である。

符号の説明

Ｐ 可変吐出量ポンプ
Ａ 旋回モータ
Ｂ ブームシリンダ
４ 第１流量制御弁
５ 第２流量制御弁
６ 第１圧力補償弁
７ 第２圧力補償弁
８ 第１負荷圧検出路
１６ シャトル弁
２０ 絞り
２１ タンク通路
２２ 切換弁
Ｔ タンク
２５ 絞り

Claims (3)

1. 可変吐出量ポンプと、この可変吐出量ポンプに接続した複数のアクチュエータとを備え、かつ、上記可変吐出量ポンプとアクチュエータとの間には、圧力補償弁と流量制御弁とを設けるとともに、上記圧力補償弁で圧力補償された複数のアクチュエータの負荷圧を選択弁で選択して、その最高負荷圧をレギュレータに導き、可変吐出量ポンプは、このレギュレータの作用で、上記最高負荷圧に応じて吐出量を制御する構成にした油圧制御装置において、特定のアクチュエータの負荷圧を上記選択弁に導く負荷圧検出路と、この負荷圧検出路であって上記選択弁の上流側に設けた絞りと、この絞りと選択弁との間に接続したタンク通路と、このタンク通路に設けた切換弁とを備え、この切換弁は、タンク通路をタンクに開放したり、あるいはタンク通路を閉塞したりする構成にした油圧制御装置。
2. 上記切換弁に絞りを設けた請求項１記載の油圧制御装置。
3. 上記タンク通路に絞りを設けた請求項１記載の油圧制御装置。

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