JP2008275041A - ロードセンシング制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力補償弁とサージカット弁とのマッチングの困難を克服し、負荷変動に対するポンプの応答遅れをポンプに較べて応答性の優れたサージカット弁によって補い、負荷変動によるサージ圧力を防止し、ハンチングの収束を早期に行うことを解決する。
【解決手段】コントロールシリンダ２４とそれに対抗するばね部材２５を有する可変容量形油圧ポンプ２１のコントロールシリンダ２４には、吐出圧力から圧力補償弁２３によって圧油が導かれるように油路２６が導かれている。圧力補償弁２３は可変容量形油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐ１が負荷圧力ＰＬと減圧弁２７によって作られるロードセンシング差圧（ΔＰ=Ｐｒ）の和と釣り合うようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は可変容量形油圧ポンプを用いたロードセンシング制御回路に関し、さらに詳細には、負荷変動に対する可変容量形油圧ポンプの応答遅れをポンプに較べて応答性の優れたサージカット弁によって補間して、負荷変動によるサージ圧力を防止しハンチングの収束を早期に行うことができるロードセンシング制御回路に関する。

従来、この種のロードセンシング制御回路として、図４のように示されている油圧回路図がある。図４によれば、圧力補償弁３によって吐出量可変ポンプ１のポンプ圧力が負荷圧力とばね部材の弾発力に釣り合うように制御されるため電磁式流量制御弁２の前後の差圧ΔP、すなわちロードセンシング差圧は圧力補償弁３のスプリング３ａの弾発力を該圧力補償弁３の断面積で除した圧力となるため、差圧目標値が固定であった。また、サージカット弁５は吐出量可変ポンプ１のポンプ圧力P1と負荷圧力から固定絞り６及び７を介して圧力補償弁３のスプリング室側に導かれた圧力P３及びスプリング３ａの弾発力の釣り合いによって、リリーフ弁4が作動する圧力制御中にのみ作動するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８−２２２９９０号公報

しかしながら、特許文献１においては最高圧力に達しない負荷変動、例えば慣性負荷などに対して、吐出量可変ポンプの応答遅れによってハンチングが発生する可能性がある。また、圧力補償弁の差圧調整とサージカット弁との調整は連動していないため、圧力補償弁の調整を変更した場合、サージカット弁のばね部材の弾発力を調整する必要があるという問題があった。
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、圧力補償弁とサージカット弁とのマッチングの困難を克服し、負荷変動に対するポンプの応答遅れをポンプに較べて応答性の優れたサージカット弁によって補い、負荷変動によるサージ圧力を防止し、ハンチングの収束を早期に行うことを解決できるロードセンシング制御回路を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
容量を変化させることができる可変容量形油圧ポンプと、
開口面積を変化させることができる絞り弁要素と、
を有するロードセンシング制御回路において、
前記絞り弁要素の前後の差圧を前記可変容量形油圧ポンプの吐出圧力の減圧弁にて設定された圧力により設定することができることを特徴とする。
本発明によれば、圧力補償弁の差圧目標値を任意に設定することができ、減圧弁を遠隔操作式にすることによって外部からの設定で調整が可能である。さらに、圧力補償弁の差圧の測定が減圧圧力で確認でき、該差圧の検出が電気的に容易に確認することができる。

請求項２記載の発明は、前記可変容量形油圧ポンプの吐出側に設けられ、吐出圧力が負荷圧力と前記減圧弁にて設定された圧力及び弁の閉じ側に付勢されるばね部材による相当圧力の和となった際に、前記可変容量形油圧ポンプの吐出流量をタンクに逃がすサージカット弁を備えたので、過大な圧力変動を抑制及び回路の保護とハンチングの抑制ができ、圧力補償弁の目標差圧を請求項１の手段で変化させた際、サージカット弁の設定も連動して変化させることができるので好適である。
請求項３記載の発明は、前記サージカット弁と前記可変量形油圧ポンプの圧力補償弁に導かれる負荷圧力ラインに設けられた該サージカット弁と該圧力補償弁との間に固定絞りを設け、該固定絞り後の圧力が設定値に到達した際にパイロット圧をタンクへ逃がすことができるようにしたリリーフ弁を設けたので、フルカットオフにできる機能を追加することができ、好適である。

本発明は、圧力補償弁の差圧目標値を任意に設定することができ、減圧弁を遠隔操作式にすることによって外部からの設定で調整が可能である。さらに、圧力補償弁の差圧の測定が減圧圧力で確認でき、該差圧の検出が電気的に容易に確認することができる。

以下、本発明に係るロードセンシング制御回路につき好適の実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係るロードセンシング制御回路２０の油圧回路図である。
図１において、コントロールシリンダ２４とそれに対向するばね部材２５を有する可変容量形油圧ポンプ２１（以下、ポンプ２１という）のコントロールシリンダ２４には、吐出圧力から圧力補償弁２３によって圧油が導かれるように油路２６が導かれている。前記圧力補償弁２３は、ポンプ２１の吐出圧力Ｐ１が負荷圧力ＰＬと減圧弁２７によって作られるロードセンシング差圧（ΔＰ=Ｐｒ）の和と釣り合うようになっている。

このときの、圧力補償弁２３における圧力バランス式は、
Ｐ（ポンプ２１の圧力）＋Ｐｄｒ（ドレン背圧）＝ＰＬ（負荷圧力）＋Ｐｒ（減圧弁２７の出力）で表せることができる。
ここで、前記Ｐｄｒ（ドレン背圧）は、ほぼ大気圧と考えると、
Ｐ（ポンプ２１の圧力）＝ＰＬ（負荷圧力）＋Ｐｒ（減圧弁２７の出力）となる。
実際には、待機時に圧力補償弁２３のスプール（図示しない）が図１で右側に移動し、ドレーンポートｂがコントロールシリンダ２４と連通する必要があるため、スプール（図示しない）の両端または片方にばね部材２３ａを付加している。
なお、圧力補償弁２３のバランス点におけるばね部材２３ａにより付勢される荷重は、減圧弁２７の出力Ｐｒによる荷重よりも充分に小さな弾発力とする。
なお、可変固定絞り弁（絞り弁要素）２２は、手動式を使用しているが、電磁式可変絞り弁にしても勿論差し支えない。

減圧弁２７の出力Ｐｒによって油圧的に、ロードセンシング差圧ΔＰを決定、調整できるので、該ロードセンシング差圧の調整が圧力計（図示しない）により容易に設定でき、さらには減圧弁２７を電磁比例式やリモートコントロール方式にすることによって、遠隔操作が可能になるなどの効果が得られる。
ポンプ２１の吐出圧力Ｐ１を制御する手段としては、圧力補償弁２３によるポンプ制御に加えて、ポンプ２１の吐出圧力Ｐ１と負荷圧力ＰＬ、及び減圧弁２７の出力Ｐｒによるロードセンシング差圧ΔＰ及びばね部材２８ａの弾発力のバランスによって制御されるサージカット弁２８を付加している。
この場合、サージカット弁２８における圧力バランス式は、
Ｐ（ポンプ２１の圧力）＋Ｐｄｒ（ドレン背圧）＝ＰＬ（負荷圧力）＋Ｐｒ（減圧弁２７の出力）＋Ｆｓｐ（ばね部材２８ａの弾発力）で表せることができる。

このとき、サージカット弁２８から常時、油圧の漏れが発生し、無駄なエネルギを発生させないために、静的にはポンプ２１の圧力補償弁２３での制御を優先する。すなわち、サージカット弁２８を閉じる方向に一定のばね部材２８ａの弾発力を付勢することができるものとする。サージカット弁２８が作動する圧力（制御する圧力）は、負荷圧力PLと一つの減圧弁２７により決定されるので制御を連動させることができ、極めて優れたサージカット特性を得ることができる。
また、ポンプ２１の制御だけでは応答遅れが避けられないため、応答性に優れる弁制御を追加することで、急激な圧力のオーバーシュートを小さくできるので、結果的に油圧的な振動（ハンチング）の収束を速くすることが可能となる。

図２は本発明の第二の実施の形態に係るロードセンシング制御回路３０の油圧回路図を示す。図２中、図１の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。以下、同様とする。
図２に示すように、負荷圧力ＰＬラインのサージカット弁２８と圧力補償弁２３の間に固定絞り３１を付加し、該固定絞り３１の下流３１ａをパイロットリリーフ弁３２で圧力制御することにより、ポンプ２１の吐出最高圧力を規制することができる。

図３は本発明の第三の実施の形態に係るロードセンシング制御回路４０の油圧回路図を示す。図３において減圧弁２７の入力源として別の油圧源、例えば油圧源４１を用いた場合である。

本発明は、減圧弁によって圧力補償弁のロードセンシング差圧を決定し、ポンプの吐出側に設けたサージカット弁の制御圧力もこの減圧弁によって制御することによって、例えば慣性が大きなアクチュエータの起動時などでは、ポンプの応答遅れをサージカット弁によって補い、負荷圧力しいては、ポンプ吐出圧力の初期のサージ圧力を抑制することができ、結果的に制御目標圧力に対するアンダーシュートが小さくなるため、ハンチングの収束が容易に行うことが可能になる。
さらには、油圧回路に発生する過大なサージ圧力を抑制することができるので、油圧機器や配管の寿命を縮めることがないので、資源を有効に利用することができる。

本発明の第一の実施の形態に係るロードセンシング制御回路の油圧回路図である。 本発明の第二の実施の形態に係るロードセンシング制御回路の油圧回路図である。 本発明の第三の実施の形態に係るロードセンシング制御回路の油圧回路図である。 本発明の第四の実施の形態に係るロードセンシング制御回路の油圧回路図である。

符号の説明

２０、３０、４０ ロードセンシング制御回路
２１ 可変容量形油圧ポンプ ２２ 可変固定絞り弁
２３ 圧力補償弁 ２４ コントロールシリンダ
２７ 減圧弁 ２８ サージカット弁
３１ 固定絞り ３１ パイロットリリーフ弁

Claims (3)

1. 容量を変化させることができる可変容量形油圧ポンプと、
   開口面積を変化させることができる絞り弁要素と、
   を有するロードセンシング制御回路において、
   前記絞り弁要素の前後の差圧を前記可変容量形油圧ポンプの吐出圧力の減圧弁にて設定された圧力により設定することができることを特徴とするロードセンシング制御回路。
2. 請求項１記載のロードセンシング制御回路において、
   前記可変容量形油圧ポンプの吐出側に設けられ、吐出圧力が負荷圧力と前記減圧弁にて設定された圧力及び弁の閉じ側に付勢されるばね部材による相当圧力の和となった際に、前記可変容量形油圧ポンプの吐出流量をタンクに逃がすサージカット弁を備えたことを特徴とするロードセンシング制御回路。
3. 請求項１または２記載のロードセンシング制御回路において、
   前記サージカット弁と前記可変量形油圧ポンプの圧力補償弁に導かれる負荷圧力ラインに設けられた該圧力補償弁と該サージカット弁との間に固定絞りを設け、該固定絞り後の圧力が設定値に到達した際にパイロット圧をタンクへ逃がすことができるようにしたリリーフ弁を設けたことを特徴とするロードセンシング制御回路。
   
   

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