JP2556998B2 - 油圧回路 - Google Patents

油圧回路

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JP2556998B2 JP2122951A JP12295190A JP2556998B2 JP 2556998 B2 JP2556998 B2 JP 2556998B2 JP 2122951 A JP2122951 A JP 2122951A JP 12295190 A JP12295190 A JP 12295190A JP 2556998 B2 JP2556998 B2 JP 2556998B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、1つの油圧ポンプあるいは、複数である
が、操作弁の上流側で各油圧ポンプの吐出回路が接続さ
れていて実質的に1つと見なせる油圧ポンプの吐出圧油
を複数の油圧アクチュエータに供給する油圧回路に関す
る。
〔従来の技術〕
1つの油圧ポンプあるいは、複数であるが、操作弁の
上流側で各油圧ポンプの吐出回路が接続されていて実質
的に1つと見なせる油圧ポンプの吐出圧油を複数の油圧
アクチュエータに供給するには、油圧ポンプの吐出路に
複数の操作弁を設け、その操作弁を切換えることで各油
圧アクチュエータに圧油を供給すれば良いが、このよう
にすると複数の油圧アクチュエータに圧油を同時に供給
する際に、負荷の小さな油圧アクチュエータにのみ圧油
が供給されて負荷の大きな油圧アクチュエータに圧油が
供給されなくなってしまう。
そこで、複数のアクチュエータを有する油圧ショベル
の油圧回路においては、前述のような場合、オペレータ
が負荷の小さなアクチュエータ側の操作弁の操作量を減
少させて開口面積を小さくし、圧油が流れにくくするこ
とによって、負荷の大きなアクチュエータにも圧油を供
給できるようにして負荷の異なる複数のアクチュエータ
を同時に駆動できるようにしていた。つまりオペレータ
がいつも負荷のバランスをとりながら、複数の操作弁の
操作量を異ならせて複数のアクチュエータを同時に駆動
するという繁雑なことを行っていた。
このことで解消する油圧回路としては、例えば特開昭
59−197603号公報に示すものが提案されている。
かかる油圧回路を模式的に示すと第3図に示すように
なる。
つまり、油圧ポンプ1の吐出路1aに複数の操作弁2を
設け、各操作弁2と各油圧アクチュエータ3を接続する
回路4に圧力補償弁5をそれぞれ設ける。この圧力補償
弁5は第1の受圧部5aの圧力で開口面積小方向に押さ
れ、第2の受圧部5bの圧力で開口面積大方向に押される
ものである。前記各回路4の圧力、つまり負荷圧におけ
る最も高い圧力をシャトル弁6で検出し、その検出した
負荷圧を各圧力補償弁5の第1の受圧部5aに作用し、各
圧力補償弁5の上流圧(操作弁2の出口側圧力)を各圧
力補償弁5の第2の受圧部5bに作用してその負荷圧に見
合う圧力にセットしている。ここでセットするとは、複
数の油圧アクチュエータの中の最も高い負荷圧で、他の
油圧アクチュエータに接続されている圧力補償弁の開口
面積を小さくし、その上流圧(つまり操作弁2の出口側
圧力)を最も高い負荷圧と同一の圧力にすることであ
る。これにより、各操作弁2の出口側圧力を等しくして
各操作弁2を同時操作した時に各操作弁2の出口側圧力
(圧力補償弁5の上流側圧力)は最も高い負荷圧と同じ
圧力となり、また操作弁2の入口側圧力は、共通の油圧
ポンプ1のポンプ圧であるから各操作弁2の開口面積の
前後差圧は、等しくなるので、各操作弁の開口面積に比
例した分流比で各油圧アクチュエータ3に圧油を供給で
きる。
〔発明が解決しようとする課題〕
かかる油圧回路であると、圧力補償弁5の機能によっ
て各油圧アクチュエータ3の負荷の大小に無関係に操作
弁2の開口面積に比例した流量分配ができるから、1つ
の油圧ポンプ1の吐出圧油を操作弁2の操作量に比例し
て各油圧アクチュエータ3にそれぞれ供給できる。
しかしながら、1つの油圧ポンプ1で、複数の油圧ア
クチュエータ3を駆動するように構成した油圧回路にお
いては、1つの油圧アクチュエータ3を単独に操作した
とき、油圧ポンプ1の全吐出量を供給して油圧アクチュ
エータの速度を確保することが通常であるから、複数の
油圧アクチュエータ3を同時操作すると(複数の油圧ア
クチュエータ3の合計必要流量)>(ポンプの吐出量)
となって、各油圧アクチュエータ3には、前述のように
各操作弁2の開口面積に比例した分流比でもって流量が
分流されることになり、単独操作したときに比べて、各
油圧アクチュエータ3の速度は低下する。たとえば油圧
アクチュエータ3が3個あって、各油圧アクチュエータ
に接続する操作弁2の開口面積が同一であり、各油圧ア
クチュエータ3は単独操作時には、油圧ポンプ1の全吐
出量を使用するものとすると、同時操作時には、各油圧
アクチュエータ3に供給される流量は1/3となり、各油
圧アクチュエータの同時操作時の速度は、単独操作時の
速度の1/3になってしまう。
また、1つの操作弁2を操作して1つの油圧アクチュ
エータ3に圧油を供給している状態で他の操作弁2を操
作して他の油圧アクチュエータ3に圧油を供給すると、
先に操作していた油圧アクチュエータ3への流量が減少
して速度低下が大きくなる。
複数の油圧アクチュエータを有する油圧回路で前述の
ように圧力補償を行うと、前記のような作用となり、従
来技術の不具合は解消されるが、単独操作時と同時操作
時の速度変化の割合が大きくなりすぎ、従来の機械(例
えばパワーショベル)とのブーム、アーム等の動きの差
が顕著になりすぎて、オペレータには、かえって異和感
を与えることになる。そこで同時操作したときに、低負
荷側の油圧アクチュエータの速度は、単独操作時の速度
に対して、適度に低下し高負荷側の油圧アクチュエータ
は、従来、動かずそれをオペレータが低負荷側の操作弁
の操作量を減少させて、高負荷側の油圧アクチュエータ
へも圧油が流れるように面倒な負荷バランス調整をして
いたものを、そのような操作をせずとも、高負荷側の油
圧アクチュエータも、適度な速度で動く(もちろんこの
ときは低負荷側の油圧アクチュエータの速度が高負荷側
の油圧アクチュエータの速度より速い)ことが、人間の
感覚とも一致して好ましい。
さらに言えば、油圧ポンプの吐出量を十分大きくすれ
ば、上述のような同時操作時のアクチュエータの速度低
下はなくなるが、油圧ポンプやそれを駆動する原動機が
過大となりコスト上、場積(取付けスペース)上成立し
得ない。
そこで、本発明は、負荷の大小によらず同時操作が可
能でその流量分配が低負荷側に多く、高負荷側に少なく
という人間の感覚と合い、かつ面倒な負荷バランス調整
を必要としない油圧回路を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
本発明は、油圧ポンプ10の吐出路10aに複数の操作弁1
5を設け、各操作弁15と各油圧アクチュエータ16の接続
回路に圧力補償弁18をそれぞれ設け、各圧力補償弁18を
第1受圧部19の圧力で開口面積大方向に押され、第2受
圧部20の圧力で開口面積小方向に押されるものとし、各
圧力補償弁18の第1受圧部19に各操作弁出口側圧力を供
給し、各圧力補償弁18の第2受圧部20に各油圧アクチュ
エータ16の負荷圧における最高の負荷圧を供給するよう
にした油圧回路において、 低負荷側の油圧アクチュエータ16の接続回路に設けた
圧力補償弁18における第1受圧部19の面圧面積を第2受
圧部20の受圧面積よりも大きくしたことを特徴とする油
圧回路である。
本発明の油圧回路によれば、複数の操作弁15を操作し
て複数の油圧アクチュエータ16に圧油を供給する時に、
低負荷側の油圧アクチュエータ16に接続した圧力補償弁
18を開口面積大方向に押す力が大きくなるので、低負荷
側となった油圧アクチュエータに、操作弁の開口面積比
で定まる分流比よりも多くの流量が供給され、高負荷側
となった油圧アクチュエータには操作弁の開口面積比で
定まる分流比よりも少ない流量が供給される。
〔実 施 例〕
第1図に示すように、油圧ポンプ10は斜板11の角度を
変更することで容量、つまり1回転当り吐出流量が変化
する可変容量型の油圧ポンプとなり、その斜板11は大径
ピストン12で容量減方向に傾動し、小径ピストン13で容
量増方向に傾動する。
前記大径ピストン12の受圧室12aは切換弁14で油圧ポ
ンプ10の吐出路10aに連通・遮断され、小径ピストン13
の受圧室13aは前記吐出路10aに接続してある。
前記油圧ポンプ10の吐出路10aには複数の操作弁15が
設けてあり、各操作弁15と油圧アクチュエータ16を接続
する回路17に圧力補償弁18がそれぞれ設けてあり、該圧
力補償弁18は第1受圧部19の圧油で開口面積が大きくな
る方向に押され、第2受圧部20の圧油で開口面積が小さ
くなる方向に押される構成としてあり、第1受圧部19は
操作弁15の出口側に接続して出口側圧力が供給され、第
2受圧部20はシャトル弁21を経て各回路17に接続されて
最も高い負荷圧が供給される。
前記切換弁14は吐出路10a内の圧力で連通方向に押さ
れ、バネ22と前記負荷圧でドレーン方向に押されて、吐
出圧力P1と負荷圧PLSの差圧(P1−PLS)がバネ22で設定
したバネ力よりも大きくなると、切換弁14は連通位置に
切換わり大径ピストン12の受圧室12aに吐出圧を供給し
て斜板11を容量減方向に傾動し、吐出圧量P1と負荷圧P
LSの差圧(P1−PLS)がバネ22で設定したバネ力よりも
小さくなると切換弁14はドレーン位置に切換わり大径ピ
ストン12の受圧室12aをタンク側に流出して斜板11を容
量増方向に傾動する。
前記操作弁15はパイロット制御弁23よりのパイロット
圧油に比例して開口面積が増大する方向に操作され、そ
のパイロット圧油はレバー24の操作ストロークに比例す
る。
次に作動を説明する。
各操作弁15を同時操作して各油圧アクチュエータ16に
油圧ポンプ10の圧油を供給する際に各油圧アクチュエー
タ16のうち油圧シリンダ(第1図で右側)を仮に高負荷
側の油圧アクチュエータとし、油圧モータ(第1図で左
側)を仮に低負荷側の油圧アクチュエータとする。
高負荷側流量をQ1、低負荷側流量をQ2、圧力補償弁18
の第1受圧部19の受圧面積をAa、第2受圧部20の受圧面
積をAbとすると、 と表わされる。
ここで複数の圧力補償弁18の第1受圧部19の受圧面積
Aaと、第2受圧部20の受圧面積Abは、各圧力補償弁で、
同一の受圧面積Aaとしてもよいし、異なる値としてもよ
い。また受圧面積Abについても同一としてもよいし、異
なる値としてもよい。
ただし、Cは定数、a1は高負荷側の操作弁開口面積、
a2は低負荷側の操作弁開口面積、P1は吐出圧、PLSは負
荷圧である。
つまり、高負荷側の油圧アクチュエータ16に接続した
回路17の圧力補償弁18は、第1受圧部19の圧力>第2受
圧部20の圧力であるから、単なるロードチェック弁の開
放状態と同一の状態となり、低負荷側の油圧アクチュエ
ータ16に接続した回路17の圧力補償弁18においては、第
1受圧部19の圧力と第2受圧部20の圧力と第1、第2受
圧部19,20の受圧面積比によって決定されることにな
る。
このようであるから、(2)式において第1受圧部19
の受圧面積Aaを第2受圧部20の受圧面積Abより大きくす
れば低負荷側流量Q2と高負荷側流量Q1の比は、操作弁15
の開口面積a2とa1の比で定まる値よりも大きくなる。つ
まり低負荷側流量Q2の流量が多くなる。その程度は
(2)式よりAb/Aaで定まることがわかる。また第1受
圧部19の受圧面積Aa=第2受圧部20の受圧面積Abとすれ
ば(2)式は(1)式と同一となるから、低負荷側流量
Q2と高負荷側流量Q1の比は、操作弁15の開口面積a1とa1
の比のみで定まることがわかる。
つまり各油圧アクチュエータで、圧力補償弁18の受圧
面積比(第1受圧部19の受圧面積Asと第2受圧部20の受
圧面積Abの比Ab/Aa)を1以下に設定することより、操
作弁の開口面積比で定める分流比より低負荷側となった
油圧アクチュエータの流量をより多くし、油圧ポンプの
吐出量は定まっているので、高負荷側となった油圧アク
チュエータには、結果として操作弁の開口面積比で定ま
る分流比よりも少ない流量を流せることになる。
このため、単独操作から複合操作に移っても、低負荷
側となった油圧アクチュエータは、単独操作時の速度か
らの速度低下の度合が従来の圧力補償を有する油圧回路
よりも少なくでき、また従来の圧力補償を有しない油圧
回路のような高負荷側の油圧アクチュエータが停止して
しまうこともないのでオペレータが負荷バランスをとろ
うと繁雑に操作弁の開口面積を調節しようとしてレバー
24を操作する必要もなくなり、負荷の低いものは速く、
負荷の高いものはおそく動くという人間の感覚にあった
速度に設定することが可能となる。
以上の実施例ではシャトル弁21を圧力補償弁18の出口
側に設けたが、第2図のように圧力補償弁18の入口側に
設けても良い。
〔発明の効果〕
複数の操作弁15を操作して複数の油圧アクチュエータ
16に圧油を供給する時に、低負荷側の油圧アクチュエー
タ16に接続した圧力補償弁18を開口面積大方向に押す力
が大きくなるので、低負荷側となった油圧アクチュエー
タに操作弁の開口面積比で定まる分流比よりも多くの流
量が供給され、高負荷側となった油圧アクチュエータに
は操作弁の開口面積比で定まる分流比よりも少ない流量
が供給される。したがって、複数の操作弁15を同時に操
作して複数の油圧アクチュエータ16に圧力を供給する時
に低負荷側の油圧アクチュエータの速度が速く、高負荷
側の油圧アクチュエータの速度が遅くなるから、人間の
感覚にあった速度とすることができる。
また、1つの操作弁を操作して1つの油圧アクチュエ
ータに圧油を供給している単独操作から、前述の複合操
作とした時に低負荷側の油圧アクチュエータの速度低下
を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の第1・第2実施例を示す油圧
回路図、第3図は従来例の油圧回路図である。 10は油圧ポンプ、10aは吐出路、15は操作弁、16は油圧
アクチュエータ、17は回路、18は圧力補償弁、19,20は
第1・第2受圧部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 光治 神奈川県川崎市川崎区中瀬3―20―1 株式会社小松製作所川崎工場内 (72)発明者 篠崎 晋一 神奈川県川崎市川崎区中瀬3―20―1 株式会社小松製作所川崎工場内 (56)参考文献 特開 昭59−197603(JP,A) 特開 平1−153802(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油圧ポンプ10の吐出路10aに複数の操作弁1
    5を設け、各操作弁15と各油圧アクチュエータ16の接続
    回路に圧力補償弁18をそれぞれ設け、各圧力補償弁18を
    第1受圧部19の圧力で開口面積大方向に押され、第2受
    圧部20の圧力で開口面積小方向に押されるものとし、各
    圧力補償弁18の第1受圧部19に各操作弁出口側圧力を供
    給し、各圧力補償弁18の第2受圧部20に各油圧アクチュ
    エータ16の負荷圧における最高の負荷圧を供給するよう
    にした油圧回路において、 低負荷側の油圧アクチュエータ16の接続回路に設けた圧
    力補償弁18における第1受圧部19の面圧面積を第2受圧
    部20の受圧面積よりも大きくしたことを特徴とする油圧
    回路。
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