JP2008286264A

JP2008286264A - 油圧制御装置

Info

Publication number: JP2008286264A
Application number: JP2007130117A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sugano; 剛菅野
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】複数の予備用切換弁が制御する各アクチュエータをオペレータの要求通りに同時に作動させることができる油圧制御装置を提供する。
【解決手段】複数の回路系統の最下流で各ポンプの吐出流れを合流させる合流通路と、合流通路にパラレルに接続した複数の予備用切換弁と、一方のパイロット室には上記合流通路の圧力を作用させ、他方のパイロット室にはスプリングを設けるとともに、上記複数の予備用切換弁が制御するアクチュエータの最高負荷圧を作用させ、上記合流通路の圧力をアクチュエータの最高負荷圧よりもスプリングのバネ力相当分だけ高く保つ流量制御弁とを備え、上記複数の予備用切換弁のそれぞれには圧力補償弁を接続するとともに、これら各圧力補償弁は、当該圧力補償弁の上流側の圧力を一端に導く一方、他端には上記最高負荷圧を導き、この最高負荷圧によって上記複数の予備用切換弁の前後の差圧を等しく保つ構成にした。
【選択図】図１

Description

この発明は、油圧ショベルなどの建設車両に用いる、複数の回路系統を備えた油圧制御装置に関する。

この種の油圧制御装置として特許文献１に示された発明が知られている。この油圧制御装置は、ポンプにオープンセンタタイプの切換弁を接続した回路系統を複数備えている。そして、これら複数の回路系統のうち、二つの回路系統の最下流を合流させるとともに、この最下流を合流させた通路に一の予備用切換弁を接続している。
このようにした油圧制御装置によれば、各回路系統に設けた切換弁を中立位置に保持した状態で、予備用の切換弁を切り換えることによって、当該予備用の切換弁に接続したアクチュエータにポンプからの吐出油を供給して、当該予備用のアクチュエータを作動することができる。
特開２００２−２７６６０７号公報

上記の油圧制御装置によれば、複数の回路系統の最下流を合流させた合流通路に予備用切換弁を一つだけ接続することを前提としており、合流通路に複数の予備用切換弁を接続することを想定したものではない。そのため、上記の油圧制御装置に複数の予備用切換弁を接続したとしても、これら複数の予備用切換弁に接続したアクチュエータを、オペレータの要求通りに同時に作動させることができない。
なぜなら、合流通路に複数の予備用切換弁を接続するとともに、これら複数の予備用切換弁を同時に切り換えると、ポンプから吐出する吐出油が負荷圧の低いアクチュエータに優先的に導かれてしまい、負荷圧の高いアクチュエータを、オペレータの要求通りに作動させることができなくなってしまうからである。
このように、上記油圧制御装置によれば、複数の予備用切換弁が制御する各アクチュエータを、オペレータの要求通りに同時に作動させることができないという問題があった。

この発明の目的は、複数の回路系統の最下流を合流させた合流通路に複数の予備用切換弁を接続するとともに、これら各予備用切換弁が制御する各アクチュエータをオペレータの要求通りに同時に作動させる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、複数のポンプと、オープンセンタタイプの複数の切換弁を備えるとともに上記各ポンプに接続した複数の回路系統と、これら回路系統の最下流で各ポンプの吐出流れを合流させる合流通路と、この合流通路にパラレルに接続した複数の予備用切換弁と、一方のパイロット室には上記合流通路の圧力を作用させ、他方のパイロット室にはスプリングを設けるとともに、上記複数の予備用切換弁が制御するアクチュエータの最高負荷圧を作用させ、上記合流通路の圧力をアクチュエータの最高負荷圧よりもスプリングのバネ力相当分だけ高く保つ流量制御弁とを備え、上記複数の予備用切換弁のそれぞれには圧力補償弁を接続するとともに、これら各圧力補償弁は、当該圧力補償弁の上流側の圧力を一端に導く一方、他端には上記最高負荷圧を導き、この最高負荷圧によって上記複数の予備用切換弁の前後の差圧を等しく保つ点に特徴を有する。

この発明によれば、流量制御弁によって、合流通路の圧力を、アクチュエータの最高負荷圧よりもスプリングのバネ力相当分だけ高く保つことができる。したがって、予備用切換弁が制御する各アクチュエータをオペレータの要求通りに作動させることができる。
また、合流通路に接続した複数の予備用切換弁のそれぞれに、圧力補償弁を接続するとともに、これら各圧力補償弁を予備用切換弁が制御するアクチュエータの最高負荷圧によって制御するようにしたので、各予備用切換弁の前後の差圧を等しく保つことができる。したがって、複数の予備用切換弁を同時に切り換えても、負荷圧の低いアクチュエータにポンプからの吐出油が優先的に導かれることがない。

この発明に係る油圧制御装置の一実施形態を図１〜４に示す回路図を用いて説明する。
図１は、油圧ショベル用の油圧制御装置の回路図であり、図２〜４は、この回路図の部分拡大図である。この油圧制御装置は、図１からも明らかなように、３つの回路系統Ａ〜Ｃを備えるとともに、これら各回路系統Ａ〜Ｃのそれぞれに、第１ポンプＰ_１〜第３ポンプＰ_３を接続している。
回路系統Ａには、図２からも明らかなように、第１ポンプＰ_１に接続する第１ポンプ通路１を設けるとともに、この第１ポンプ通路１には、その上流から連通弁２、およびオープンセンタタイプの切換弁３〜５をタンデムに接続している。また、上記第１ポンプ通路１には、連通弁２よりも上流側においてパラレル通路６を接続するとともに、このパラレル通路６を上記切換弁３〜５の各ポートに導いている。

そして、上記切換弁３〜５にはアクチュエータを接続するとともに、当該切換弁３〜５が図示の中立位置から左右いずれかの位置に切り換わったとき、第１ポンプＰ_１から吐出する吐出油を、パラレル通路６を介して各アクチュエータに導くようにしている。なお、切換弁３〜５は、図示しないパイロットポンプからのパイロット圧によって切り換わり、この切り換え位置において上記第１ポンプ通路１を遮断するようにしている。

また、上記回路系統Ｂには、図３からも明らかなように、第２ポンプＰ_２に接続する第２ポンプ通路７を設けるとともに、この第２ポンプ通路７には、その上流からオープンセンタタイプの切換弁８，９をタンデムに接続している。上記第２ポンプ通路７には、切換弁８の上流側において供給通路１０を接続するとともに、この供給通路１０を切換弁８のポートに導くようにしている。また、第２ポンプ通路７には、切換弁８の下流であって切換弁９の上流側において、供給通路１１を接続するとともに、この供給通路１１を上記切換弁９のポートに導いている。
そして、上記切換弁８，９にはアクチュエータを接続するとともに、当該切換弁８，９が図示の中立位置から左右いずれかの位置に切り換わったとき、第２ポンプＰ_２から吐出する吐出油を、供給通路１０，１１を介して各アクチュエータに導くようにしている。なお、切換弁８，９は、図示しないパイロットポンプからのパイロット圧によって切り換わり、この切り換え位置において上記第２ポンプ通路７を遮断するようにしている。

さらに、回路系統Ｃには、図４からも明らかなように、第３ポンプＰ_３に接続する第３ポンプ通路１２を設けるとともに、この第３ポンプ通路１２には、その上流からオープンセンタタイプの切換弁１３〜１５をタンデムに接続している。また、上記第３ポンプ通路１２には、切換弁１３の上流側において供給通路１６を接続するとともに、この供給通路１６を切換弁１３のポートに導くようにしている。また、第３ポンプ通路１２には、切換弁１３の下流であって切換弁１４の上流側において、供給通路１７を接続するとともに、この供給通路１７を上記切換弁１４のポートに導いている。さらに、第３ポンプ通路１２には、切換弁１４の下流であって切換弁１５の上流側において、供給通路１８を接続するとともに、この供給通路１８を上記切換弁１５のポートに導いている。

そして、上記切換弁１３〜１５にはアクチュエータを接続するとともに、当該切換弁１３〜１５が図示の中立位置から左右いずれかの位置に切り換わったとき、第３ポンプＰ_３から吐出する吐出油を、供給通路１６〜１８を介してアクチュエータに導くようにしている。なお、切換弁１３〜１５は、図示しないパイロットポンプからのパイロット圧によって切り換わり、この切り換え位置において上記第３ポンプ通路１２を遮断するようにしている。
そして、この実施形態においては、回路系統Ａに設けた切換弁３はブレード用のシリンダを、切換弁４は旋回用のモータを、切換弁５はスイング用のモータを制御する。同様に回路系統Ｂに設けた切換弁８は一方の走行用のモータを制御し、切換弁９はアーム用のシリンダを増速制御する。回路系統Ｃに設けた切換弁１３は他方の走行用のモータを、切換弁１４はブーム用のシリンダを、切換弁１５はバケット用のシリンダを制御する。

また、回路系統Ａにおいて第１ポンプ通路１に接続した連通弁２には、分配通路１９，２０を接続するとともに、上記連通弁２が、図示の位置にあるとき第１ポンプ通路１を連通状態に保つとともに、上記分配通路１９，２０を遮断するようにしている。
上記分配通路１９，２０は、各回路系統Ａ〜Ｃに亘って設けられており、分配通路１９は、一端を連通弁２のポートに接続するとともに、他端を回路系統Ｂの供給通路１１に接続している。また、上記分配通路２０は、一端を連通弁２の他のポートに接続するとともに、この連通弁２のポートを回路系統Ｃの供給通路１７，１８に連通させている。
そして、上記連通弁２は、図示の位置で第１ポンプ通路１を連通状態に保つとともに、両分配通路１９，２０を遮断すること上記した通りであるが、図示の位置から図中右側の切り換え位置に切り換わったとき、連通弁２に設けたオリフィス２ａによって第１ポンプ通路１を絞るとともに、第１ポンプＰ_１からの吐出油を分配通路１９，２０に導く。

上記連通弁２は、通常、スプリングのバネ力によって図示の位置に保たれているが、パイロット室２ｂにパイロット圧が作用すると、当該パイロット圧によって図中右側位置に切り換わる。このパイロット室２ｂにパイロット圧を導くのがパイロットポンプＰＰであり、このパイロットポンプＰＰとパイロット室２ｂとはパイロット通路２１によって接続されている。
このパイロット通路２１は、上記パイロットポンプＰＰとパイロット室２ｂとの連通過程から第１分岐部２１ａを分岐させるとともに、この第１分岐部２１ａからさらに第２分岐部２１ｂを分岐させている。

上記第１分岐部２１ａは、上記切換弁８→切換弁１３を介してタンクに連通する。また、上記第２分岐部２１ｂは、上記切換弁８よりも上流側で第１分岐部２１ａから分岐するとともに、上記切換弁１４→切換弁１５→切換弁９および後述する予備用切換弁２３→予備用切換弁２４を介してタンクに連通する。
そして、各切換弁８，９，１３，１４，１５，２３，２４は、それが中立位置にあるとき、上記第１分岐部２１ａまたは第２分岐部２１ｂを連通状態に保つとともに、それらがいずれかの方向に切り換わったとき、上記第１分岐部２１ａまたは第２分岐部２１ｂを遮断する。
パイロット通路２１にはパイロットポンプＰＰから常時所定のパイロット流体が導かれているが、各切換弁８，９，１３，１４，１５，２３，２４が中立位置にあるとき、パイロット流体は上記第１分岐部２１ａおよび第２分岐部２１ｂを介してタンクに導かれるため、パイロット室２ｂには、連通弁２を切り換えるほどのパイロット圧が作用していない。
一方、上記の状態から切換弁８，１３のいずれか一方または双方が切り換わるとともに、上記切換弁９，１４，１５，２３，２４の少なくても一つが切り換わると、パイロット通路２１（第１分岐部２１ａおよび第２分岐部２１ｂ）がタンクから完全に遮断されるので、パイロット室２ｂに所定のパイロット圧が作用し、連通弁２が切り換わる。

また、回路系統Ｂには、上記回路系統Ａの最下流と回路系統Ｂの最下流とを接続した合流通路２２を設けている。言い換えれば、回路系統Ａにおける第１ポンプ通路１の最下流と、回路系統Ｂにおける第２ポンプ通路７の最下流とを接続して、第１ポンプＰ_１および第２ポンプＰ_２の吐出流れを合流通路２２に導くようにしている。
そして、この合流通路２２には、所定のアクチュエータを制御する予備用切換弁２３，２４をパラレルに接続するとともに、合流通路２２に導かれた吐出油によって当該アクチュエータを作動するようにしている。

具体的には、図３に示すように、予備用切換弁２３，２４には導入ポートａ、導出ポートｂ、一対の供給ポートｃ，ｃ、一対のアクチュエータポートｄ，ｄおよびタンクポートｅを形成している。そして、予備用切換弁２３，２４は、それが中立位置にあるとき、上記各ポートａ〜ｅを遮断状態に保ち、予備用切換弁２３，２４をいずれかの切り換え位置に切り換えたとき、各ポートが次のように連通する。
すなわち、予備用切換弁２３，２４が切り換わったとき、導入ポートａと導出ポートｂとは、制御オリフィスｆを介して連通する。上記導出ポートｂには供給流路２５が接続されており、この供給流路２５を介して導出ポートｂと供給ポートｃ，ｃとが連通するようにしている。そして、予備用切換弁２３，２４の切り換え位置において、上記供給ポートｃ，ｃのいずれかが、アクチュエータポートｄ，ｄのいずれか一方に連通するとともに、アクチュエータポートｄ，ｄのいずれか他方とタンクポートｅとが連通するようにしている。

また、上記予備用切換弁２３，２４のそれぞれには、より詳細には、両予備用切換弁２３，２４に接続する供給流路２５には、圧力補償弁２６ａ，２６ｂをそれぞれ接続している。
この圧力補償弁２６ａ，２６ｂは、その一端に当該圧力補償弁２６ａ，２６ｂの上流側であって、予備用切換弁２３，２４（制御オリフィスｆ）の下流側の圧力を導く。一方、圧力補償弁２６ａ，２６ｂの他端には、最高圧通路２７を連通させるとともに、この最高圧通路２７を介して上記予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータのいずれか高い方の圧力、つまり予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータの最高負荷圧を導くようにしている。
このように、両圧力補償弁２６ａ，２６ｂを、予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータの最高負荷圧によって制御することによって、両予備用切換弁２３，２４における制御オリフィスｆ前後の差圧を等しく保つようにしている。

さらに、上記合流通路２２には、流量制御弁２８を接続している。この流量制御弁２８は、一方のパイロット室２８ａに合流通路２２の圧力を作用させるとともに、他方のパイロット室２８ｂには、上記最高圧通路２７を介して予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータの最高負荷圧を作用させている。また、上記最高負荷圧を作用させるパイロット室２８ｂにはスプリングｓを設けている。

次に上記油圧制御装置の作用について説明する。
油圧ショベルを走行させる場合には、切換弁８，１３を切り換える。すると、第２ポンプＰ_２から吐出した吐出油は、供給通路１０から一方の走行用のモータに導かれるとともに、第３ポンプＰ_３から吐出した吐出油は、供給通路１６から他方の走行用のモータに導かれる。したがって、第２ポンプＰ_２および第３ポンプＰ_３から吐出した吐出油によって、当該油圧ショベルを直進走行させることができる。
また、油圧ショベルが上記のように直進走行している状態で、切換弁３〜５を切り換えれば、第１ポンプＰ_１から吐出する吐出油が、パラレル通路６を介して切換弁３〜５が制御するアクチュエータに導かれるので、当該アクチュエータを直進走行しながら作動することができる。

また、上記の直進走行時において、各切換弁９，１４，１５，２３，２４のいずれかを切り換えると、パイロット通路２１がタンクから遮断される。つまり、直進走行時には、切換弁８，１３が切り換わっているので、パイロット通路２１の第１分岐部２１ａがタンクから遮断されている。そして、各切換弁９，１４，１５，２３，２４のいずれかを切り換えると、この切り換えたいずれかの切換弁によって第２分岐部２１ｂもタンクから遮断される。
このように、第１分岐部２１ａおよび第２分岐部２１ｂがタンクから遮断されるので、パイロットポンプＰＰから吐出したパイロット流体によって、連通弁２のパイロット室２ｂに圧力が作用して、連通弁２が図中右側位置に切り換わる。

連通弁２が図中右側位置に切り換わると、第１ポンプ通路１がオリフィス２ａによって絞られるとともに、分配通路１９，２０が第１ポンプＰ_１に連通する。このようにして、分配通路１９，２０に第１ポンプＰ_１からの吐出油が導かれるので、例えば切換弁１４を切り換えれば、第１ポンプＰ_１からの吐出油が、分配通路２０→供給通路１７→切換弁１４を介してブーム用のシリンダに導かれる。したがって、直進走行しながらブームを作動させることができる。
ただし、走行用のモータを制御する切換弁８，１３が中立位置にある場合、すなわち、車両の非走行時には、パイロット通路２１の第１分岐部２１ａがタンクに連通しているので、切換弁９，１４，１５，２３，２４を切り換えたとしても、連通弁２が切り換わることはない。したがって、非走行時に第１ポンプＰ_１からの吐出油が、分配通路１９，２０を介して回路系統Ｂ，Ｃに導かれることはない。

また、回路系統Ａ，Ｂに設けた切換弁３〜５，８，９が中立位置にあるとき、合流通路２２には、第１ポンプＰ_１および第２ポンプＰ_２からの吐出流れが合流するとともに、この合流通路２２の圧力が流量制御弁２８の一端に作用する。このとき、予備用切換弁２３，２４が中立位置にあれば、言い換えれば、予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータを作動させていなければ、流量制御弁２８の他端には圧力が作用しない。したがって、流量制御弁２８は、合流通路２２の圧力によって、スプリングｓのバネ力に抗して図中左側位置に切り換わり、第１ポンプＰ_１および第２ポンプＰ_２から吐出する圧油を、タンクに戻すこととなる。

一方、上記の状態から両予備用切換弁２３，２４を切り換えると、圧力補償弁２６ａ，２６ｂに設けたチェック弁２９によって、両予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータの負荷圧のうち、いずれか高い方の圧力、すなわち最高負荷圧が最高圧通路２７に導かれる。
このように、最高圧通路２７に導かれた最高負荷圧は、流量制御弁２８のパイロット室２８ｂに作用する。パイロット室２８ｂに最高負荷圧が作用すると、流量制御弁２８は、合流通路２２の圧力を、アクチュエータの最高負荷圧よりもスプリングｓのバネ力相当分だけ高く保つように制御される。上記のようにして、合流通路２２の圧力は最高負荷圧よりもスプリングｓのバネ力相当分だけ高く保たれれば、予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータをオペレータの要求通りに作動させることができる。

また、このとき、予備用切換弁２３，２４が制御するアクチュエータの最高負荷圧は、最高圧通路２７を介して圧力補償弁２６ａ，２６ｂに作用する。このように、圧力補償弁２６ａ，２６ｂは、その一端に最高負荷圧が作用するとともに、当該圧力補償弁２６ａ，２６ｂの上流側であって、制御オリフィスｆの下流側の圧力が他端に作用するので、両圧力補償弁２６ａ，２６ｂによって、予備用切換弁２３，２４に設けた制御オリフィスｆ前後の差圧は等しく保たれる。
制御オリフィスｆ前後の差圧すなわち予備用切換弁２３，２４前後の差圧が等しく保たれれば、例えば、予備用切換弁２３が制御するアクチュエータの負荷圧が小さく、予備用切換弁２４が制御するアクチュエータの負荷圧が非常に大きくなったとしても、合流通路２２で合流した吐出油が、予備用切換弁２３側に優先的に流れてしまうことがない。
したがって、予備用切換弁２３，２４に接続したアクチュエータの負荷圧が異なったとしても、オペレータの要求通りにアクチュエータを同時に作動させることができる。

なお、上記実施形態においては、２つの回路系統Ａ，Ｂの最下流を合流させたが、複数であればいくつの回路系統の最下流を合流させても構わない。
また、上記実施形態においては、流量制御弁を回路系統Ａに設けたが、回路系統Ｂに設けても構わない。いずれにしても、流量制御弁は、合流させる回路系統の最下流側に接続すればよい。
さらには、各切換弁が制御するアクチュエータは上記実施形態に限らないこと当然である。

この実施形態の回路図である。図１における回路系統Ａの部分拡大図である。図１における回路系統Ｂの部分拡大図である。図１における回路系統Ｃの部分拡大図である。

符号の説明

１第１ポンプ通路
３〜５，８，９切換弁
２２合流通路
２３，２４予備用切換弁
２６ａ，２６ｂ圧力補償弁
２８流量制御弁
２８ａ，２８ｂパイロット室
Ａ，Ｂ回路系統
Ｐ_１第１ポンプ
Ｐ_２第２ポンプ
ｓスプリング

Claims

複数のポンプと、オープンセンタタイプの複数の切換弁を備えるとともに上記各ポンプに接続した複数の回路系統と、これら回路系統の最下流で各ポンプの吐出流れを合流させる合流通路と、この合流通路にパラレルに接続した複数の予備用切換弁と、一方のパイロット室には上記合流通路の圧力を作用させ、他方のパイロット室にはスプリングを設けるとともに、上記複数の予備用切換弁が制御するアクチュエータの最高負荷圧を作用させ、上記合流通路の圧力をアクチュエータの最高負荷圧よりもスプリングのバネ力相当分だけ高く保つ流量制御弁とを備え、上記複数の予備用切換弁のそれぞれには圧力補償弁を接続するとともに、これら各圧力補償弁は、当該圧力補償弁の上流側の圧力を一端に導く一方、他端には上記最高負荷圧を導き、この最高負荷圧によって上記複数の予備用切換弁の前後の差圧を等しく保つ構成にした油圧制御装置。