JP2019060439A - 液圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクチュエータから作動油の排出を迅速に行うことができる油圧駆動装置の一例を開示する。【解決手段】 油圧駆動装置１は、油圧シリンダ３から作動油タンク１０（低圧側）に作動油を排出するための流路を開閉する第３開閉弁９を備え、第３開閉弁９は、第３主弁体９１Ｂを弁座９１Ａに対して離接変位することにより当該流路を開閉する。これにより、油圧シリンダ３の作動油の排出を、油圧シリンダ３への作動油の供給と油圧シリンダ３からの作動油の排出とを切換え、主弁部が、例えばスプール弁方式にて構成される切換弁で行う従来の油圧駆動装置に比べて、油圧シリンダ３からの作動油の排出の応答性が向上する。したがって、油圧駆動装置１では、油圧シリンダ３から作動油を迅速に作動油タンク１０へ排出することができ得る。【選択図】図１

Description

本願は、作動液体の供給を受けて作動するアクチュエータ等を備える液圧駆動装置に関する。

例えば、特許文献１に記載の液圧駆動装置では、油圧シリンダ等のアクチュエータからの作動油の排出を、当該油圧シリンダへの作動油の供給と当該油圧シリンダからの作動油の排出とを切換える切換弁で行っている。

特開平４−３０２７０２号公報

油圧シリンダへの作動油の供給、及び当該油圧シリンダからの作動油の排出が、例えばスプール弁方式にて構成される１つの切換弁で行われる構成では、作動油の排出応答性が低下し、油圧シリンダから迅速に作動油を排出することが難しい。

本願は、上記点に鑑み、アクチュエータから作動油等の作動液体の排出を迅速に行うことができる液圧駆動装置の一例を開示する。

液圧駆動装置は、アクチュエータ（３）に作動液体を供給する第１ポンプ（１１）と、アクチュエータ（３）に作動液体を供給する第２ポンプ（１２）であって、第１ポンプ（１１）に比べて吐出圧力が高く、かつ、当該第１ポンプ（１１）より小さい流量の作動液体を供給するための第２ポンプ（１２）と、アクチュエータ（３）と第１ポンプ（１１）とを接続する流路を開閉するパイロット式の第１開閉弁（５）であって、弁座（５１Ａ）に対して離接変位することにより当該流路を開閉する第１主弁体（５１Ｂ）を有する第１主弁部（５１）、及び当該第１主弁部（５１）の第１作用室（５１Ｃ）内の圧力を制御する第１パイロット弁部（５２）を有する第１開閉弁（５）と、アクチュエータ（３）と第２ポンプ（１２）とを接続する流路を開閉するパイロット式の第２開閉弁（７）であって、弁座（７１Ａ）に対して離接変位することにより当該流路を開閉する第２主弁体（７１Ｂ）を有する第２主弁部（７１）、及び当該第２主弁部（７１）の第２作用室（７１Ｃ）内の圧力を制御する第２パイロット弁部（７２）を有する第２開閉弁（７）と、アクチュエータ（３）から低圧側に作動液体を排出するための流路を開閉するパイロット式の第３開閉弁（９）であって、弁座（９１Ａ）に対して離接変位することにより当該流路を開閉する第３主弁体（９１Ｂ）を有する第３主弁部（９１）、及び当該第３主弁部（９１）の第３作用室（９１Ｃ）内の圧力を制御する第３パイロット弁部（９２）を有する第３開閉弁（９）とを備えることが望ましい。

これにより、当該液圧駆動装置では、アクチュエータ（３）に作動液体を供給するための第１開閉弁（５）及び第２開閉弁（７）に加え、アクチュエータから作動液体を排出するための第３開閉弁（９）が設けられた構成である。このため、当該液圧駆動装置では、第３開閉弁（９）を開くことにより作動液体を排出することができる。

そして、第１開閉弁（５）、第２開閉弁（７）及び第３開閉弁（９）それぞれの主弁部は、いわゆる「ポペット式」のバルブであるので、スプール式のバルブに比べて迅速に開閉作動する。したがって、当該液圧駆動装置では、アクチュエータ（３）から作動液体を迅速に排出することができるので、液圧駆動装置、つまりアクチュエータ（３）の応答性を向上させることができる。

第１主弁体（５１Ｂ）、第２主弁体（７１Ｂ）及び第３主弁体（９１Ｂ）は、弁座（５１Ａ、７１Ａ、９１Ａ）に対して離接変位することにより当該流路を開閉する構成であるので、主弁部が、例えばスプール弁方式にて構成された開閉弁に比べて、第１主弁部（５１）、第２主弁部（７１）及び第３主弁部（９１）が閉じた際に発生する作動液体の漏れ量を小さくできる。

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

実施形態に係る油圧駆動装置の油圧回路図である。 実施形態に係る油圧駆動装置（特に、第２開閉弁及び第３開閉弁）を示す図である。 実施形態に係る油圧駆動装置（特に、第２開閉弁及び第３開閉弁）を示す図（図２のＡ矢視図）である。

以下に説明する「発明の実施形態」は、本願発明の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。

少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「１つの」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。

（第１実施形態）
１．油圧駆動装置の概要
１．１ 油圧駆動装置の概略構成
油圧駆動装置１は、図１に示すように、油圧シリンダ３の作動を制御する制御弁として、第１開閉弁５、第２開閉弁７及び第３開閉弁９等を少なくとも備える。油圧シリンダ３は、作動油の供給・排出に応じて伸縮するテレスコープ（テレスコピック）型のアクチェータである。

第１ポンプ１１及び第２ポンプ１２は油圧シリンダ３に作動油を供給するためのポンプである。第２ポンプ１２は、第１ポンプ１１に比べて吐出圧力が高く、かつ、当該第１ポンプ１１より小さい流量の作動油を供給するためのポンプである。

つまり、第１ポンプ１１は、第２ポンプ１２に比べて吐出圧力が低く、かつ、当該第２ポンプ１２より大きい流量の作動油を供給するためのポンプである。以下、第１ポンプ１１を低圧大流量ポンプ１１ともいう。第２ポンプ１２を高圧小流量ポンプ１２ともいう。

第１電動機１３は低圧大流量ポンプ１１を駆動する回転力を発生する。第２電動機１４は高圧小流量ポンプ１２を駆動する回転力を発生する。第１アキュムレータ１５及び第２アキュムレータ１６は蓄圧器である。

すなわち、第１アキュムレータ１５は、低圧大流量ポンプ１１が稼働している際に、当該低圧大流量ポンプ１１の発生させた圧力を蓄える。当該第１アキュムレータ１５は、低圧大流量ポンプ１１の立ち上がり時等の吐出圧力が十分に上昇していないときに、蓄圧した圧力を放出して吐出圧力を補完する。

第２アキュムレータ１６は、高圧低流量ポンプ１２が稼働している際に、当該高圧小流量ポンプ１２の発生させた圧力を蓄える。当該第２アキュムレータ１６は、高圧小流量ポンプ１２の立ち上がり時等の吐出圧力が十分に上昇していないときに、蓄圧した圧力を放出して吐出圧力を補完する。

１．２ 油圧駆動装置の概略作動
第１開閉弁５は、油圧シリンダ３と低圧大流量ポンプ１１とを接続する流路を開閉するパイロット式の開閉弁である。第２開閉弁７は、油圧シリンダ３と高圧小流量ポンプ１２とを接続する流路を開閉するパイロット式の開閉弁である。

第３開閉弁９は、油圧シリンダ３から低圧側（本実施形態では、作動油タンク１０）に作動油を排出するための流路を開閉するパイロット式の開閉弁である。低圧大流量ポンプ１１及び高圧小流量ポンプ１２は、作動油タンク１０から作動油を吸引して吐出する。

なお、ストレーナ１１Ａは、低圧大流量ポンプ１１により吸引される作動油を濾す濾過器である。ストレーナ１２Ａは、高圧小流量ポンプ１２により吸引される作動油を濾す濾過器である。

低圧大流量ポンプ１１から作動油が供給される場合には、第１開閉弁５が開かれ、かつ、第２開閉弁７及び第３開閉弁９が閉じた状態となる。この状態では、油圧シリンダ３は供給される油圧により伸張する。

高圧低流量ポンプ１２から作動油が供給される場合には、第２開閉弁７が開かれ、かつ、第１開閉弁５及び第３開閉弁９が閉じた状態となる。この状態では、油圧シリンダ３は供給される油圧により伸張する。

第３開閉弁９が開かれ、かつ、第１開閉弁５及び第２開閉弁７が閉じられた状態では、油圧シリンダ３内の作動油が低圧側に排出される。このため、この状態では、油圧シリンダ３は縮小する。

２．第１開閉弁の構成（図１参照）
第１開閉弁５は、第１主弁部５１及び第１パイロット弁部５２等を有して構成されている。第１主弁部５１は、いわゆる「ポペット式」のバルブである。すなわち、当該第１主弁部５１は、弁座５１Ａの開口方向に対して直角方向に離接変位することにより、作動油の流路を開閉する第１主弁体５１Ｂを有する。

「弁座５１Ａの開口方向」とは、弁座５１Ａにより縁取られた開口部、つまり第１主弁体５１Ｂにより開閉される開口の中心軸線方向をいう。「開口の中心軸線方向」とは、開口の外縁により形成される図形の図心を通り、かつ、当該図形の法線と平行な方向をいう。

第１パイロット弁部５２は、第１主弁部５１の第１作用室５１Ｃ内の圧力を制御するバルブである。具体的には、第１パイロット弁部５２は、第１作用室５１Ｃに高圧（低圧大流量ポンプ１１の吐出圧）を供給する場合と第１作用室５１Ｃを低圧側（作動油タンク１０側）に連通させる場合とを切り替える。

なお、低圧大流量ポンプ１１が停止し、吐出圧が油圧シリンダ３内の作動油圧力より低下したときは、高圧優先シャトル弁５３により油圧シリンダ３内の圧力が第１作用室５１Ｃに導入される。

したがって、第１作用室５１Ｃに高圧が導入されている状態では、第１作用室５１Ｃが第１主弁体５１Ｂに作用させる力（以下、閉弁力）が、第１主弁体５１Ｂを開弁させる力（以下、開弁力）より大きくなるため、第１主弁部５１が閉じた状態となる。

第１作用室５１Ｃが低圧側と連通している場合には、開弁力が閉弁力より大きくなるので、第１主弁部５１が開いた状態となる。なお、開弁力は、第１主弁体５１Ｂのうち第１作用室５１Ｃと反対側に作用する圧力による力である。

なお、第１パイロット弁部５２は、いわゆる「スプール式」の電磁バルブである。図１中、実線で示す流路は、油圧シリンダ３を稼働させるための作動油が流通する主流路である。破線で示す流路は、第１パイロット弁部５２等のパイロット弁部用のパイロット流路である。

３．第２開閉弁の構成（図２参照）
第２開閉弁７は、第２主弁部７１及び第２パイロット弁部７２等を有して構成されている。第２主弁部７１は、いわゆる「ポペット式」のバルブである。すなわち、当該第２主弁部７１は、弁座７１Ａの開口方向に対して直角方向に離接変位することにより、作動油の流路を開閉する第２主弁体７１Ｂを有する。「弁座７１Ａの開口方向」とは、第１開閉弁５における「弁座５１Ａの開口方向」と同様である。

第２パイロット弁部７２は、第２主弁部７１の第２作用室７１Ｃ内の圧力を制御するバルブである。具体的には、第２パイロット弁部７２は、第２作用室７１Ｃに高圧（高圧低流量ポンプ１２の吐出圧）を供給する場合と第２作用室７１Ｃを低圧側（作動油タンク１０側）に連通させる場合とを切り替える。なお、第２パイロット弁部７２は、いわゆる「スプール式」の電磁バルブである。

したがって、第２作用室７１Ｃに高圧が導入されている状態では、第２作用室７１Ｃが第２主弁体７１Ｂに作用させる力（以下、閉弁力）が、第２主弁体７１Ｂを開弁させる力（以下、開弁力）より大きくなるため、第２主弁部７１が閉じた状態となる。

第２作用室７１Ｃが低圧側と連通している場合には、開弁力が閉弁力より大きくなるので、第２主弁部７１が開いた状態となる。なお、開弁力は、第２主弁体７１Ｂのうち第２作用室７１Ｃと反対側に作用する圧力による力である。

４．第３開閉弁の構成（図３参照）
第３開閉弁９は、第３主弁部９１及び第３パイロット弁部９２等を有して構成されている。第３主弁部９１は、いわゆる「ポペット式」のバルブである。すなわち、当該第３主弁部９１は、弁座９１Ａの開口方向に対して直角方向に離接変位することにより、作動油の流路を開閉する第３主弁体９１Ｂを有する。「弁座９１Ａの開口方向」とは、第１開閉弁５における「弁座５１Ａの開口方向」と同様である。

第３パイロット弁部９２は、第３主弁部９１の第３作用室９１Ｃ内の圧力を制御するバルブである。具体的には、第３パイロット弁部９２は、第３作用室９１Ｃに高圧（油圧シリンダ３内圧力）を供給する場合と第３作用室９１Ｃを低圧側（作動油タンク１０側）に連通させる場合とを切り替える。なお、第３パイロット弁部９２は、いわゆる「スプール式」の電磁バルブである。

したがって、第３作用室９１Ｃに高圧が導入されている状態では、第３作用室９１Ｃが第３主弁体９１Ｂに作用させる力（以下、閉弁力）が、第３主弁体９１Ｂを開弁させる力（以下、開弁力）より大きくなるため、第３主弁部９１が閉じた状態となる。

第３作用室９１Ｃが低圧側と連通している場合には、開弁力が閉弁力より大きくなるので、第３主弁部９１が開いた状態となる。なお、開弁力は、第３主弁体９１Ｂのうち第３作用室９１Ｃと反対側に作用する圧力による力である。

５．その他の構成
図２及び図３に示すように、１つのハウジングブロック１７に第２主弁体７１Ｂ及び第３主弁体９１Ｂが収納されている。つまり、第２作用室７１Ｃ及び第３作用室９１Ｃは、当該ハウジングブロック１７内に設けられている。なお、本実施形態に係るハウジングブロック１７は、六面体状のブロック体である。

第２パイロット弁部７２は、図２に示すように、ハウジングブロック１７の外壁面のうち第２主弁体７１Ｂと対向する位置に配置されている。つまり、第２パイロット弁部７２は、第２主弁体７１Ｂに対して、当該第２主弁体７１Ｂの変位方向と平行な方向にずれている。

「第２主弁体７１Ｂの変位方向と平行な方向」は、第２主弁体７１Ｂの中心軸線と一致する。なお、本実施形態では、第２パイロット弁部７２は、スペーサ７２Ａを介してハウジングブロック１７の外壁面に固定されている。

第３パイロット弁部９２は、図３に示すように、ハウジングブロック１７の外壁面のうち第３主弁体９１Ｂと対向する位置に配置されている。つまり、第３パイロット弁部３２は、第３主弁体７９Ｂに対して、当該第３主弁体９１Ｂの変位方向と平行な方向にずれている。

「第３主弁体９１Ｂの変位方向と平行な方向」は、第３主弁体９１Ｂの中心軸線と一致する。なお、本実施形態では、第３パイロット弁部９２は、スペーサ９２Ａを介してハウジングブロック１７の外壁面に固定されている。

そして、ハウジングブロック１７の外壁面のうち第２パイロット弁部７２が配置された面１７Ａとハウジングブロック１７の外壁面のうち第３パイロット弁部９２が配置された面１７Ｂとは、互いに交差している。

なお、本実施形態に係るハウジングブロック１７は六面体状であるので、第２パイロット弁部７２が配置された面１７Ａと第３パイロット弁部９２が配置された面１７Ｂとは、互いに直交した面である。

図１中、第１ポートＰ１は、ハウジングブロック１７と油圧シリンダ３とを繋ぐ流出口である。第１ポートＰ１は、第１開閉弁５の流出口および第２開閉弁７の流出口と油圧シリンダ３とを繋ぐ流出口である。

第２ポートＰ２は、ハウジングブロック１７と高圧小流量ポンプ１２とを繋ぐ流入口である。第２ポートＰ２は、第２開閉弁７の流入口と高圧小流量ポンプ１２とを繋ぐ流入口である。

排出ポートＲ１、Ｒ２は、作動油タンク１０とハウジングブロック１７とを繋ぐ流出口である。排出ポートＲ１は、第３開閉弁９の流出口と作動油タンク１０とを繋ぐ流出口である。排出ポートＲ２は、第２開閉弁７の第２パイロット弁部７２および第３開閉弁９の第３パイロット弁部９２と作動油タンク１０とを繋ぐ流出口である。

圧力センサＰＨは、図２及び図３に示すように、ハウジングブロック１７に装着されている。圧力センサＰＨは、第２開閉弁７と油圧シリンダ３とを繋ぐ流路の圧力を検出する。

６．本実施形態に係る油圧駆動装置の特徴
本実施形態に係る油圧駆動装置１では、油圧シリンダ３に作動油を供給するための第１開閉弁５及び第２開閉弁７に加え、油圧シリンダ３から作動油を排出するための第３開閉弁９が設けられた構成である。このため、当該油圧駆動装置１では、第３開閉弁９を開くことにより作動油を排出することができる。

そして、第１開閉弁５、第２開閉弁７及び第３開閉弁９それぞれの主弁部は、いわゆる「ポペット式」のバルブであるので、スプール式のバルブに比べて迅速に開閉作動する。したがって、当該油圧駆動装置１では、油圧シリンダ３から作動油を迅速に排出することができるので、油圧駆動装置１、つまり油圧シリンダ３の応答性を向上させることができる。

第１主弁体５１Ｂ、第２主弁体７１Ｂ及び第３主弁体９１Ｂは、弁座５１Ａ、７１Ａ、９１Ａに対して離接変位することにより流路を開閉する構成であるので、それら主弁部が、例えばスプール弁方式にて構成された開閉弁に比べて、第１主弁部５１、第２主弁部７１及び第３主弁部９１が閉じた際に発生する作動油の漏れ量を小さくできる。

ハウジングブロック１７に第２主弁体７１Ｂ及び第３主弁体９１Ｂが収納され、かつ、当該ハウジングブロック１７に第２作用室７１Ｃ及び第３作用室９１Ｃが設けられている。

そして、第２パイロット弁部７２は、ハウジングブロック１７の外壁面のうち第２主弁体７１Ｂと対向する位置に配置されている。第３パイロット弁部９２は、ハウジングブロック１７の外壁面のうち第３主弁体９１Ｂと対向する位置に配置されている。

これにより、第２開閉弁７及び第３開閉弁９が１つのハウジングブロック１７に纏められた構成となるので、第２開閉弁７及び第３開閉弁９が異なるハウジングに設けられた構成に比べて、第２開閉弁７及び第３開閉弁９が小型になり得る。

第２パイロット弁部７２が配置された面１７Ａと第３パイロット弁部９２が配置された面１７Ｂとは、互いに交差した面である。これにより、第２パイロット弁部７２及び第３パイロット弁部９２が同一面に配設され構成に比べて、ハウジングブロック１７が小型になり得る。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、１つのハウジングブロック１７に第２主弁体７１Ｂ及び第３主弁体９１Ｂが収納され、かつ、当該ハウジングブロック１７に第２作用室７１Ｃ及び第３作用室９１Ｃが設けられていた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

上述の実施形態では、第２パイロット弁部７２は、ハウジングブロック１７の外壁面のうち第２主弁体７１Ｂと対向する位置に配置され、かつ、第３パイロット弁部９２は、ハウジングブロック１７の外壁面のうち第３主弁体９１Ｂと対向する位置に配置されていた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

上述の実施形態では、第２パイロット弁部７２が配置された面１７Ａと第３パイロット弁部９２が配置された面１７Ｂとは、互いに交差した面であった。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、第２パイロット弁部７２及び第３パイロット弁部９２が同一面に配設され構成であってもよい。

さらに、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。

１… 油圧駆動装置 ３… 油圧シリンダ ５… 第１開閉弁
７… 第２開閉弁 ９… 第３開閉弁 １０… 作動油タンク
１１… 第１ポンプ（低圧大流量ポンプ） １２… 第２ポンプ（高圧小流量ポンプ）
１３… 第１電動機 １４… 第２電動機 １７… ハウジングブロック
５１… 第１主弁部 ５１Ａ… 弁座 ５１Ｂ… 第１主弁体
５１Ｃ… 第１作用室 ５２… 第１パイロット弁部 ７１… 第２主弁部
７１Ａ… 弁座 ７１Ｂ… 第２主弁体 ７１Ｃ… 第２作用室
７２… 第２パイロット弁部 ９１… 第３主弁部 ９１Ａ… 弁座
９１Ｂ… 第３主弁体 ９１Ｃ… 第３作用室 ９２… 第３パイロット弁部

Claims (3)

1. 作動液体の供給を受けて作動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータに作動液体を供給する第１ポンプと、
   前記アクチュエータに作動液体を供給する第２ポンプであって、前記第１ポンプに比べて吐出圧力が高く、かつ、当該第１ポンプより小さい流量の作動液体を供給するための第２ポンプと、
   前記アクチュエータと前記第１ポンプとを接続する流路を開閉するパイロット式の第１開閉弁であって、弁座に対して離接変位することにより当該流路を開閉する第１主弁体を有する第１主弁部、及び当該第１主弁部の第１作用室内の圧力を制御する第１パイロット弁部を有する第１開閉弁と、
   前記アクチュエータと前記第２ポンプとを接続する流路を開閉するパイロット式の第２開閉弁であって、弁座に対して離接変位することにより当該流路を開閉する第２主弁体を有する第２主弁部、及び当該第２主弁部の第２作用室内の圧力を制御する第２パイロット弁部を有する第２開閉弁と、
   前記アクチュエータから低圧側に作動液体を排出するための流路を開閉するパイロット式の第３開閉弁であって、弁座に対して離接変位することにより当該流路を開閉する第３主弁体を有する第３主弁部、及び当該第３主弁部の第３作用室内の圧力を制御する第３パイロット弁部を有する第３開閉弁と
   を備える液圧駆動装置。
2. 前記第２主弁体及び前記第３主弁体を収納するとともに、前記第２作用室及び前記第３作用室が設けられたハウジングブロックを備え、
   前記第２パイロット弁部は、前記ハウジングブロックの外壁面のうち前記第２主弁体と対向する位置に配置され、
   さらに、前記第３パイロット弁部は、前記ハウジングブロックの外壁面のうち前記第３主弁体と対向する位置に配置されている請求項１に記載の液圧駆動装置。
3. 前記ハウジングブロックの外壁面のうち前記第２パイロット弁部が配置された面と前記ハウジングブロックの外壁面のうち前記第３パイロット弁部が配置された面とは、互いに交差した面である請求項２に記載の液圧駆動装置。

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