JP2607302Y2 - 方向流量制御弁装置 - Google Patents

方向流量制御弁装置

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JP2607302Y2
JP2607302Y2 JP1993069829U JP6982993U JP2607302Y2 JP 2607302 Y2 JP2607302 Y2 JP 2607302Y2 JP 1993069829 U JP1993069829 U JP 1993069829U JP 6982993 U JP6982993 U JP 6982993U JP 2607302 Y2 JP2607302 Y2 JP 2607302Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、電気的に制御されるパ
イロット圧力によって、コントロールバルブを切換え
て、アクチュエータに作動油を供給する方向流量制御弁
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、油圧装置を電気的に制御する
ことによって、各種の高度な制御が実現されている。油
圧装置を用いると、大きな力を容易に発生することがで
き、電気制御を用いれば、高度な制御を高速に行うこと
ができるからである。しかしながら、油圧装置において
は、作動油が実際に流動する必要があるので、圧縮性や
流体抵抗による時間的遅れが大きい。特に、低温で作動
油が高粘度となるときには、応答性が悪い。油圧装置に
おける応答性改善を目的とした先行技術は、たとえば特
公平2−22275号公報(特開昭57−47083号
公報)や、特開昭61−201969号公報などに開示
されている。図4は、特公平2−22275号公報の第
1図を示す。電気的に制御される制御装置10は、方向
切換バルブ11をパイロット圧によって遠隔制御する。
方向切換バルブ11は、高圧流入口12から、管路1
3,14に接続されるアクチュエータに、作動油を供給
する。
【0003】制御装置10内には、一対の三方バルブ1
5,16が備えられる。三方バルブ15,16は、電気
的に駆動され、パイロット圧供給流入口17,18とパ
イロット制御用の制御圧吐出口19,20をそれぞれ備
えている。図は三方バルブ15,16に電気的な駆動が
行われていない状態を示す。供給流入口17,18と、
制御圧吐出口19,20との間はブロックされている。
制御圧吐出口19,20は、管路21,22とそれぞれ
導通し、管路23を介してタンクへ連通する。
【0004】三方バルブ15,16の一方のソレノイド
を電力付勢すると、発生する力に比例した圧力で流体を
供給流入口17,18から制御圧吐出口19,20へ流
動させると同時に、他方の制御圧吐出口19,20から
管路21,22を介してタンクヘパイロット流を流動さ
せることが可能である。
【0005】制御圧吐出口19,20の圧力は、管路2
4を介してシャトルバルブ25へ与えられる。シャトル
バルブ25は、大きい方の圧力を管路26,27を介し
て三方バルブ15,16にパイロット圧としてそれぞれ
与える。低い制御圧を有する三方バルブ15または16
は、電力付勢されない通常位置に戻り、タンクへのパイ
ロット流の戻り流動が容易になり、応答が速くなる。
【0006】特開昭61−201969号公報の先行技
術では、電気制御ではなく、油圧パイロット操作の場合
について、中立状態でもパイロット圧の最低圧をある程
度のレベルは確保している。これによって作動油の圧縮
性分などによる遅れをカバーしている。
【0007】
【考案が解決しようとする課題】図4に示される先行技
術では、方向切換バルブ11を作動させるためのパイロ
ット流路の戻り側のパイロット圧を下げ、応答速度を改
善しようとしている。しかしながら、パイロット圧の供
給側では、三方バルブ15,16が駆動されてから立上
がるまで作動油の圧縮や流体抵抗による遅れが改善され
ない。
【0008】特開昭61−201969号の先行技術で
は、中立状態でのパイロット圧を最低圧としてある程度
のレベルを確保し、作動の立上り時の圧縮や流体抵抗に
よる遅れを改善している。しかしながら、パイロット圧
の最低圧を確保するために、操作弁のタンクポートとタ
ンクとの間に、たとえばリリーフ弁を設ける。しかしな
がら、常時リリーフ弁に設定圧を発生させる必要がある
ので、パイロット圧を発生する油圧ポンプなどの負荷が
大きくなり、エネルギーロスとなる。また、操作弁によ
って制御される切換弁などの排出側についての改善は行
われていない。
【0009】本考案の目的は、エネルギーロスなくパイ
ロット圧の昇圧を早めることができる方向流量制御弁装
置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本考案は、(a)パイロ
ット式方向流量制御弁3のスプールを一方または他方に
変位させて、作動油の流動方向と流量との制御を行う方
向流量制御弁装置において、 (b)パイロット式方向流量制御弁3のスプールに、一
方および他方に変位させるパイロット圧を、電気制御指
令に従ってそれぞれ与えることができる一対のパイロッ
ト弁1,1’と、 (c)各パイロット弁1,1’を制御するコントローラ
6であって、スプールが中立位置にあるとき、スプール
の両変位方向に対して、スプールの変位が生じない範囲
で予め定めるスタンバイ圧力を与えて予圧し、スプール
をいずれかの方向に変位させるとき、変位方向に与える
パイロット圧を、変位に必要な圧力だけスタンバイ圧力
に加えて増大させ、他方向はスタンバイ圧力を保つよう
に、各パイロット弁1,1’に電気制御指令を与え、予
圧の値を電気制御指令によって変化するコントローラ6
とを含み、 (d)各パイロット弁1,1’は電磁比例減圧弁である
ことを特徴とする方向流量制御弁装置である。
【0011】また本発明は、(a)パイロット式方向流
量制御弁3のスプールを一方または他方に変位させて、
作動油の流動方向と流量との制御を行う方向流量制御弁
装置において、 (b)パイロット式方向流量制御弁3のスプールに、一
方および他方に変位させるパイロット圧を、電気制御指
令に従ってそれぞれ与えることができる一対のパイロッ
ト弁1,1’と、 (c)各パイロット弁1,1’を制御するコントローラ
6であって、スプールが中立位置にあるとき、スプール
の両変位方向に対して、スプールの変位が生じない範囲
で予め定めるスタンバイ圧力を与えて予圧し、スプール
をいずれかの方向に変位させるとき、変位方向に与える
パイロット圧を、変位に必要な圧力までスタンバイ圧力
から増大させ、他方向は予圧を停止するように、各パイ
ロット弁1,1’に電気制御指令を与え、予圧の値を電
気制御指令によって変化するコントローラ6とを含み、 (d)各パイロット弁1,1’は電磁比例減圧弁である
ことを特徴とする方向流量制御弁装置である。
【0012】
【作用】本考案に従えば、パイロット式方向流量制御弁
3には、スプールが中立位置にあるときに、スプールの
変位が生じない範囲で予め定めるスタンバイ圧力をスプ
ールの両変位方向のパイロット圧としてそれぞれ与える
ように、コントローラ6が電磁比例減圧弁であるパイロ
ット弁1,1′に制御指令を与え、与圧しておく。スプ
ールを一方向に変位させるときには、変位方向に与える
パイロット圧力を変位に必要な圧力だけスタンバイ圧力
に加えて増大させる。他方向はスタンバイ圧力を保つ。
スタンバイ圧力の与圧によって作動油は圧縮されている
ので、変位方向に与える圧力の増大によってスプールを
迅速に変位させることができ、応答性が改善される。
【0013】また本考案に従えば、スプールが中立位置
にあるときには両変位方向からスタンバイ圧を与えて与
圧し、スプールを一方向に変位させるときには変位方向
のみに加圧し、他方向に対する与圧は停止する。変位方
向の反対方向に対する与圧が停止するので、変位を一層
迅速に行うことができる。
【0014】
【実施例】図1は、本考案の一実施例の概略的な構成を
示す。パイロット弁1,1′は、パイロットポンプ2か
ら供給されるパイロット圧によって、パイロット式方向
流量制御弁3のスプールを一方向または他方向に変位さ
せるために設けられる。パイロット式方向流量制御弁3
のスプールは、主ポンプ4から供給される作動油を、シ
リンダや油圧モータなどのアクチュエータAに与える方
向や流量を切換える。パイロット式方向流量制御弁3
は、管路5,5′を介してパイロット弁1,1′から圧
力p,p′が与えられると、一方向または他方向にスプ
ールを変位させる。各パイロット弁1,1′は、管路
5,5′を、流入ポートとは遮断し、流出ポートと導通
させる位置a,a′と、流入ポートおよび流出ポートと
絞りを介して導通させる位置b,b′と、流入ポートと
導通させ、流出ポートとは遮断する位置c,c′とをそ
れぞれソレノイドd,d′の励磁状態に応じて切換え可
能である。ソレノイドd,d′の制御は、コントローラ
6によって行われる。コントローラ6は、たとえばマイ
クロコンピュータなどを含んで実現され、ジョイスティ
ック7などの操作に従い、ソレノイドd,d′をそれぞ
れ制御するための電気的出力を与える。パイロットポン
プ2の吐出管路には、リリーフ弁8が設けられ、位置
a,a′でブロックされたときにパイロット圧が過大に
なるのを防ぐ。位置b,b′における絞りの程度は、ソ
レノイドd,d′の励磁状態に応じて変化する。パイロ
ット弁1,1′や、リリーフ弁8あるいはパイロット式
方向流量制御弁3から排出される作動油は、タンク9に
戻る。
【0015】図2は、パイロット式方向流量制御弁3に
対するパイロット圧力pとスプールストロークLとの関
係を示す。パイロット圧力pが、最低圧p1に達しない
範囲では、スプールはパイロット圧力pを与えても変位
しない。スプールに最大の変位L1を与えるためには、
パイロット圧力p2を与える必要がある。本実施例で
は、パイロット式方向流量制御弁3の中立位置において
も、管路5,5′を介して、スタンバイ圧力p3を与
え、与圧する。スタンバイ圧力p3は、スプールが変位
する最低圧p1よりもわずかに小さく、しかも両方向に
与圧することによって相殺されるので、スプールの変位
は生じない。
【0016】図3は、図1の実施例における管路5,
5′のパイロット圧p,p′制御状態を示す。図3
(1),図3(2)は、管路5,5′のパイロット圧
p,p′の変化をそれぞれ示す。図3(3)は、スプー
ルの変位量Lの変化を示す。時刻t1からt2までの間
は、スプールは中立位置にあり、管路5,5′ともスタ
ンバイ圧力p3で与圧される。時刻t2から管路5のみ
パイロット圧p2で加圧し、管路5′の与圧は停止す
る。これによって時刻t3からスプールは変位を開始
し、時刻t4に最大変位L1に達する。スプールを中立
位置に復帰させるときには、時刻t5で管路5のパイロ
ット圧pを0に下げ、管路5′のパイロット圧p′をス
タンバイ圧力p3に上げる。これによって時刻t6でス
プールは復帰のための変位を開始し、時刻t7で中立位
置に復帰する。管路5のパイロット圧pは、スプールの
復帰のための変位が開始された時刻t6以降に、スタン
バイ圧力p3に復帰させる。以上説明したような、時刻
t2からt7までのスプールのストローク変化は、高
速応答の動作モードである。このようなパイロット圧
p,p′の変化は、パイロット弁1,1′が電気的に制
御される比例制御弁であるので、ソレノイドd,d′を
励磁する電流によって容易に実現することができる。
【0017】また、一方の管路5のパイロット圧pのみ
を変化させ、他方の管路5′のパイロット圧p′はスタ
ンバイ圧p3に保つ動作モードも可能である。すなわ
ち、管路5のパイロット圧pを時刻t11でp2+p3
に上昇させ、時刻t12から時刻t13までスプールを
最大変位量L1に変位させる。時刻t14でパイロット
圧pをスタンバイ圧力p3に戻すと、時刻t15から時
刻t16までの間に、スプールは中立位置に戻る。この
間管路5′のパイロット圧p′はスタンバイ圧力p3の
ままである。
【0018】図1に示すパイロット弁1,1′のような
比例制御弁を用いるときには、パイロット圧p,p′の
変化は切換位置b,b′で行われ、パイロット流の流出
側に絞りが入った状態となるので、時刻t11から時刻
t16までの動作モードは、前述の動作モードより
も遅くなる。しかしながら、予めスタンバイ圧力p3で
与圧してあるので、与圧が行われない図4に示す先行技
術などに比較すると、より高速の応答が得られる。な
お、管路5側にパイロット圧力pを加えてスプールを変
位させる場合について示しているけれども、管路5′側
にパイロット圧p′を加えて反対方向にスプールを変位
させる場合も同様である。
【0019】また、本実施例では、パイロット弁1,
1′として減圧弁を使用しているけれども、図3に示す
ような圧力変化が可能な他の構成の油圧回路を用いるこ
ともできる。図3に示すような2つの動作モード,
は、必要に応じて一方を選択すればよい。
【0020】また以上の実施例によれば、パイロットポ
ンプ2から供給するパイロット用の作動油が、低温で高
粘度となって、一般には応答性が悪い条件下でも、スタ
ンバイ圧力p3によって与圧しておくので、速い応答性
を確保することができる。さらに、より高速な応答が必
要な場合は、スプールを変位させる方向と反対側のパイ
ロット圧の制御も併せて行えばよい。また、図1に示す
ような構成は、図4に示す先行技術とハードウェアとし
ては同様であるので、コントローラ6の内部プログラム
を変更することなどによって容易に実現することができ
る。
【0021】
【考案の効果】以上のように本考案によれば、パイロッ
ト式方向流量制御弁3のスプールの中立位置でスプール
の両変位方向に対して予め定めるスタンバイ圧力をそれ
ぞれパイロット圧として与え、スプールの変位が生じな
い範囲で与圧しておくので、変位方向にスプールを変位
させるのに必要な圧力を与える際の圧縮による遅れを小
さくできる。これによってスプールを迅速に変位させる
ことができ、特に低温で高粘度時における応答性の改善
を図ることができる。パイロット圧は、コントローラ6
から一対の電磁比例減圧弁であるパイロット弁1,1′
に与える制御指令に従って制御されるので、構成を簡略
化することができる。
【0022】本考案によれば、予めスプールの両変位方
向に与圧しておき、一方向に変位させるときには、コン
トローラ6が一対の電磁比例減圧弁であるパイロット弁
1,1′のうちの一方に変位に必要な圧力を出力し、他
方に与圧を停止するような制御指令を与える。変位方向
に対抗する与圧が停止されるので、スプールを一層迅速
に変位させることができ、応答性の一層の改善を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例の大略的な構成を示す油圧回
路図である。
【図2】図1に示すパイロット式方向流量制御弁3の動
作特性を示すグラフである。
【図3】図1の実施例の動作状態を示すタイムチャート
である。
【図4】先行技術の構成を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
1,1′ パイロット弁 2 パイロットポンプ 3 パイロット式方向流量制御弁 4 主ポンプ 5,5′ 管路 6 コントローラ 9 タンク A アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−201969(JP,A) 特開 昭59−34009(JP,A) 特開 昭61−236902(JP,A) 実開 昭56−157402(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 11/08

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)パイロット式方向流量制御弁3の
    スプールを一方または他方に変位させて、作動油の流動
    方向と流量との制御を行う方向流量制御弁装置におい
    て、 (b)パイロット式方向流量制御弁3のスプールに、一
    方および他方に変位させるパイロット圧を、電気制御指
    令に従ってそれぞれ与えることができる一対のパイロッ
    ト弁1,1’と、 (c)各パイロット弁1,1’を制御するコントローラ
    6であって、 スプールが中立位置にあるとき、スプールの両変位方向
    に対して、スプールの変位が生じない範囲で予め定める
    スタンバイ圧力を与えて予圧し、 スプールをいずれかの方向に変位させるとき、変位方向
    に与えるパイロット圧を、変位に必要な圧力だけスタン
    バイ圧力に加えて増大させ、他方向はスタンバイ圧力を
    保つように、各パイロット弁1,1’に電気制御指令を
    与え、 予圧の値を電気制御指令によって変化するコントローラ
    6とを含み、 (d)各パイロット弁1,1’は電磁比例減圧弁である
    ことを特徴とする方向流量制御弁装置。
  2. 【請求項2】 (a)パイロット式方向流量制御弁3の
    スプールを一方または他方に変位させて、作動油の流動
    方向と流量との制御を行う方向流量制御弁装置におい
    て、 (b)パイロット式方向流量制御弁3のスプールに、一
    方および他方に変位させるパイロット圧を、電気制御指
    令に従ってそれぞれ与えることができる一対のパイロッ
    ト弁1,1’と、 (c)各パイロット弁1,1’を制御するコントローラ
    6であって、 スプールが中立位置にあるとき、スプールの両変位方向
    に対して、スプールの変位が生じない範囲で予め定める
    スタンバイ圧力を与えて予圧し、 スプールをいずれかの方向に変位させるとき、変位方向
    に与えるパイロット圧を、変位に必要な圧力までスタン
    バイ圧力から増大させ、他方向は予圧を停止するよう
    に、各パイロット弁1,1’に電気制御指令を与え、 予圧の値を電気制御指令によって変化するコントローラ
    6とを含み、 (d)各パイロット弁1,1’は電磁比例減圧弁である
    ことを特徴とする方向流量制御弁装置。
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