JP3001491B2 - 油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧回路に関する
ものであり、とくに油圧回路における戻り油の配管抵抗
と管内流速の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧回路に利用される配管は、流通する
作動油の粘性、圧力、流量、管内流速や配管抵抗などを
考慮して、内径、肉厚、材質が決定される。石油系作動
油の場合、推奨される粘度範囲において、アクチュエー
タに供給される高圧側の管内流速は２.５〜６ｍ／ｓ、
アクチュエータから排出される低圧側の管内流速は、高
圧側の管内流速の約１／２程度(１.５〜４ｍ／ｓ)とさ
れている。配管が非常に長い場合には、一般に高圧側の
管内流速は４ｍ／ｓ以下とすることが望ましいとされて
いる。

【０００３】配管中を流れる作動油の流れが一方向であ
れば、低圧側の配管の内径を、高圧側の配管の内径より
も大きくすることで、低圧側の管内流速を抑えることが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すように、正逆両方向に作動可能なアクチュエータ(3
0)を具えた油圧回路(10)では、方向制御弁(50)によって
作動油の流れ方向が正逆反転し、高圧側と低圧側が入れ
替わる。つまり、配管の一方が高圧側、他方が低圧側と
定まっているわけではないので、配管の内径を予め変え
ておくことによって高圧側と低圧側を区別することはで
きない。

【０００５】また、大型の建設機械、例えばオーガ掘削
機、杭打機などでは、油圧モータ、油圧シリンダ装置な
どのアクチュエータ(30)が長さ数〜数十メートルのリー
ダに昇降可能な状態で取り付けられており、ポンプ(20)
やタンク(40)からアクチュエータ(30)までの距離も数〜
十数メートル離れてしまう(図３中の配管中の省略部分
が数〜十数メートルに相当する)。このような装置で
は、一般に正逆両方向に作動可能なアクチュエータ(30)
が使用されているから、高圧側と低圧側の配管内径が同
じであると、とくに低圧側の配管における戻り油の配管
抵抗が増大して、ポンプ(20)に大きな負荷がかかった
り、油圧回路の効率や性能が大きく低下してしまう問題
があった。

【０００６】本発明の目的は、低圧側の配管抵抗の低減
と、戻り油の管内流速の改善を図るとともに、効率、性
能を向上させることのできる油圧回路を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の油圧回路(10)は、アクチュエータ(30)から
排出された戻り油を、２経路でタンク(40)に戻すように
したものである。

【０００８】本発明の油圧回路(10)は、作動油を送出す
るポンプ(20)と、作動油が流通する第１配管(32)及び第
２配管(34)が夫々接続され、作動油の供給を受けて正又
は逆方向に切り換えて作動可能なアクチュエータ(30)
と、作動油を貯えるタンク(40)と、ポンプ(20)に連繋さ
れたポンプポート(52)及びタンク(40)に連繋された第１
共通戻り管(42)を、前記第１配管(32)と第２配管(34)へ
夫々切り換え可能に連繋する弁機構であって、ポンプポ
ート(52)を第１配管(32)へ連通させると共に、第１共通
戻り管(42)を第２配管(34)へ連通させる第１切換位置
と、ポンプポート(52)と第２配管(34)を連通させると共
に第１共通戻り管(42)を第１配管(32)へ連通させる第２
切換位置を有する方向制御弁(50)と、を具える油圧回路
において、アクチュエータ(30)の第１配管(32)側のポー
ト(33)に連通した第１戻り管(36)と、アクチュエータ(3
0)の第２配管(34)側のポート(35)に連通した第２戻り管
(38)と、第１戻り管(36)及び第２戻り管(38)を、タンク
(40)に連繋された第２共通戻り管(44)へ切り換え可能に
連繋する戻り管切換弁(60)を具えてなる。

【０００９】第１戻り管(36)、第２戻り管(38)は、夫々
第１配管(32)、第２配管(34)から分岐して配設してもよ
いし、第１配管(32)側のポート(33)、第２配管側のポー
ト(35)に直接接続してもよい。戻り管(36)(38)を配管(3
2)(34)から分岐させる場合、分岐点は、できるだけアク
チュエータ(30)から近い位置に設けることが望ましい。

【００１０】前記戻り管切換弁(60)は、方向制御弁(50)
が第１切換位置にあるときには、第２配管(34)を第２共
通戻り管(44)へ連通し、方向制御弁(50)が第２切換位置
にあるときには、第１配管(32)を第２共通戻り管(44)へ
連通するように切換制御を行なう。

【００１１】

【作用】方向制御弁(50)が第１切換位置にあるときに
は、第２戻り管(38)と第２共通戻り管(44)が連通するよ
うに戻り管切換弁(60)を切り換えて、第２配管(34)と第
２共通戻り管(44)を第２戻り管(38)を介して連通させ
る。その結果、戻り油の排出経路が、第２配管(34)から
第１共通戻り管(42)を通ってタンク(40)に至る経路と、
第２戻り管(38)、第２共通戻り管(44)を通ってタンク(4
0)に至る経路の２経路となり、戻り油の配管抵抗と管内
流速を低減できる。

【００１２】また、方向制御弁(50)が第２切換位置にあ
るときには、第１戻り管(36)と第２共通戻り管(44)が連
通するように戻り管切換弁(60)を切り換え、第１配管(3
2)と第２共通戻り管(44)を第１戻り管(36)を介して接続
する。その結果、戻り油の排出経路が、第１配管(32)か
ら第１共通戻り管(42)を通ってタンク(40)に至る経路
と、第１戻り管(36)、第２共通戻り管(44)を通ってタン
ク(40)に至る経路の２経路となり、戻り油の配管抵抗と
管内流速を低減できる。

【００１３】上記のとおり、戻り油の排出を２経路とす
ることにより、戻り油の配管抵抗と管内流速の低減を図
ることができる。低圧側の配管抵抗及び管内流速を低減
できるから、油圧回路(10)の効率と性能の向上を達成で
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の油圧回
路(10)を示す図である。油圧回路(10)は、ポンプ(20)、
アクチュエータ(30)、タンク(40)と、アクチュエータ(3
0)への作動油の流れを正逆切り換える方向制御弁(50)
と、アクチュエータ(30)から排出された作動油の一部を
タンク(40)に排出する戻り管切換弁(60)を具える。

【００１５】ポンプ(20)は、原動機、モータ(22)などか
ら駆動力を受けて作動し、作動油をタンク(40)から方向
制御弁(50)を介してアクチュエータ(30)に送り出す。

【００１６】方向制御弁(50)は、ポンプ(20)に接続され
るポンプポート(52)と、タンク(40)に第１共通戻り管(4
2)を介して接続される第１タンクポート(54)と、後記す
るアクチュエータ(30)に接続される第１ポート(56)と第
２ポート(58)を具え、図１に示すごとく、ポンプポート
(52)と第１ポート(56)を連通すると共に第１タンクポー
ト(54)と第２ポート(58)を連通する第１切換位置と、図
２に示すごとく、ポンプポート(52)と第２ポート(58)を
連通すると共に第１タンクポート(54)と第１ポート(56)
を連通する第２切換位置の少なくとも２位置をとること
のできる弁機構である。方向制御弁(50)は、電磁操作弁
を用いることができる。

【００１７】アクチュエータ(30)は、作動油の供給及び
排出を行なう第１入出力ポート(33)と第２入出力ポート
(35)を具え、前記方向制御弁(50)の第１ポート(56)、第
２ポート(58)に第１配管(32)、第２配管(34)を介して接
続される。アクチュエータ(30)は、何れかの配管(32)(3
4)から作動油の供給を受け、他方の配管から作動油を排
出して、正逆両方向に作動する。この種アクチュエータ
(30)として、正逆回転可能な油圧モータ、複動型シリン
ダ装置を挙げることができる。

【００１８】第１配管(32)、第２配管(34)には、各々第
１戻り管(36)、第２戻り管(38)が接続されており、第１
戻り管(36)及び第２戻り管(38)の他端は、それぞれ戻り
管切換弁(60)に接続されている。なお、図示はしない
が、第１戻り管(36)、第２戻り管(38)を、夫々第１入出
力ポート(33)、第２入出力ポート(35)に直接接続しても
よい。戻り管切換弁(60)は、上記第１戻り管(36)、第２
戻り管(38)が接続される第１戻りポート(62)、第２戻り
ポート(64)、また、タンク(40)に第２共通戻り管(44)を
介して接続される第２タンクポート(66)とを具えてお
り、図１及び図２に示すように、第２タンクポート(66)
は、第１戻りポート(62)又は第２戻りポート(64)と切換
接続可能となっている。

【００１９】第１配管(32)と第２配管(34)は、アクチュ
エータ(30)に供給される作動油の通る配管が高圧側とな
り、アクチュエータ(30)から排出される戻り油の通る配
管が低圧側となるから、第１配管(32)と第２配管(34)と
の作動油の圧力差を利用して、戻り管切換弁(60)に油圧
パイロット式の切換弁を用いることができる。この場
合、戻り管切換弁(60)は、第１配管(32)が高圧側になっ
たときには、第２戻り管(38)が第２タンクポート(66)と
連通し、第２配管(34)が高圧側になったときには、第１
戻り管(36)が第２タンクポート(66)と連通するように設
定する。なお、戻り管切換弁(60)は、電磁操作式のもの
などを用いてもよいことは勿論である。

【００２０】タンク(40)は、ポンプ(20)と、前記方向制
御弁(50)の第１タンクポート(54)、戻り管切換弁(60)の
第２タンクポート(66)に連通しており、アクチュエータ
(30)から排出された作動油を貯え、ポンプ(20)に作動油
を供給する。

【００２１】以下、本発明の油圧回路(10)の作動油の流
れについて説明する。第１配管(32)からアクチュエータ
(30)に作動油を供給する場合について説明する。まず、
方向制御弁(50)を図１に示すように、第１切換位置に切
り換えて、ポンプポート(52)と第１ポート(56)、第１タ
ンクポート(54)と第２ポート(58)を夫々連通させる。こ
の状態で、ポンプ(20)を作動させると、第１配管(32)を
介して第１入出力ポート(33)からアクチュエータ(30)に
作動油が供給され、アクチュエータ(30)が作動する。ア
クチュエータ(30)の第２入出力ポート(35)から排出され
た作動油(戻り油)は、第２配管(34)を通って第１共通戻
り管(42)からタンク(40)に排出される。アクチュエータ
(30)に供給される作動油は、上述のとおり、アクチュエ
ータ(30)から排出される戻り油よりも高圧であるから、
戻り管切換弁(60)は、第２戻り管(38)を第２タンクポー
ト(66)に接続し、第２戻り管(38)が第２共通戻り管(44)
に連通するよう切り換えられる。第２戻り管(38)が第２
共通戻り管(44)と連通すると、戻り油の排出経路が、第
２配管(34)から第１共通戻り管(42)を通ってタンク(40)
に至る経路と、第２配管(34)から第２戻り管(38)、第２
共通戻り管(44)を通ってタンク(40)に至る経路の２経路
となり、戻り油の配管抵抗と管内流速を低減できる。

【００２２】つぎに、第２配管(34)からアクチュエータ
(30)に作動油を供給する場合について説明する。まず、
方向制御弁(50)を図２に示すように、第２切換位置に切
り換えて、ポンプポート(52)と第２ポート(58)、第１タ
ンクポート(54)と第１ポート(56)を夫々連通させる。こ
の状態で、ポンプ(20)を作動させると、第２配管(34)を
介して第２入出力ポート(35)からアクチュエータ(30)に
作動油が供給され、アクチュエータ(30)が上記とは逆方
向に作動する。アクチュエータ(30)の第１入出力ポート
(33)から排出された戻り油は、第１配管(32)を通って第
１共通戻り管(42)からタンク(40)に排出される。アクチ
ュエータ(30)に供給される作動油は、アクチュエータ(3
0)から排出される戻り油よりも高圧であるから、戻り管
切換弁(60)は、第１戻り管(36)を第２タンクポート(66)
と接続し、第１戻り管(36)が第２共通戻り管(44)に連通
するように切り換えられる。第１戻り管(36)が第２共通
戻り管(44)と連通すると、戻り油の排出経路が、第１配
管(32)から第１共通戻り管(42)を通ってタンク(40)に至
る経路と、第１配管(32)から第１戻り管(36)、第２共通
戻り管(44)を通ってタンク(40)に至る経路の２経路とな
り、戻り油の配管抵抗と管内流速を低減できる。

【００２３】なお、上記油圧回路(10)において、第１戻
り管(36)、第２戻り管(38)を直接入出力ポート(33)(35)
に接続した場合、第２共通戻り管(44)を通ってタンク(4
0)に至る戻り油の経路は、第１配管(32)、第２配管(34)
を通らず、アクチュエータ(30)から直接第１戻り管(3
6)、第２戻り管(38)を通って、第２共通戻り管(44)から
タンク(40)に至る経路となる。

【００２４】本発明の油圧回路(10)において、アクチュ
エータ(30)から排出される戻り油の管内流速を、アクチ
ュエータ(30)に供給される作動油の管内流速の約１／２
程度に設定する場合には、第１配管(32)、第２配管(3
4)、第１戻り管(36)、第２戻り管(38)及び第２共通戻り
管(44)の内径をほぼ同じに設定すればよい。このよう
に、同じ内径の配管を用いることによって、高圧側の管
内流速を２.５〜６ｍ／ｓの範囲内で設定したときに、
低圧側の管内流速を１.５〜４ｍ／ｓの範囲内に抑える
ことができる。

【００２５】なお、方向制御弁(50)として、２位置弁だ
けでなく、中立位置を有する３位置弁などを用いてもよ
い。この場合、中立位置にて、すべてのポートを閉じる
オールポートブロック形の弁や、ポンプポートを閉じる
ポンプポートブロック形の弁や、ポンプポートと第１タ
ンクポートを接続するセンタバイパス形の弁などを用い
ることができる。オートブロック形の弁や、ポンプポー
トブロック形の弁を用いた場合には、ポンプ(20)とポン
プポート(52)との間にリリーフ弁(図示せず)を設ける
と、アクチュエータ(30)の停止や作動方向の切換えの際
に、方向制御弁(50)を中立位置に切り換えるだけで、ポ
ンプ(20)を停止させる必要はない。

【００２６】また、油圧回路(10)には、必要に応じて、
適宜フィルタ(70)(70)、オイルクーラーなどを取り付け
てもよい。

【００２７】本発明の油圧回路(10)は、戻り油の管内流
速及び配管抵抗の低減を達成できるから、ポンプ(20)や
タンク(40)からアクチュエータ(30)までの距離が離れて
いる装置(図１及び図２の配管省略部分が相当する)への
利用に特に適している。その種装置として、オーガ掘削
機、杭打機等を挙げることができ、本発明をリーダに昇
降可能に配備される油圧モータ、油圧シリンダ装置など
のアクチュエータを作動させる油圧回路に適用すると、
アクチュエータ(30)とタンク(40)を結ぶ配管の内径を小
さくでき、配管の軽量化、ポンプ(20)の小型化、また、
昇降部分を駆動させる負荷の低減等を達成できる。ま
た、戻り管切換弁(60)として、油圧パイロット式の切換
弁を用いると、弁の作動に電気的な配線を不要とするこ
とができる利点がある。

【００２８】

【発明の効果】本発明の油圧回路(10)によれば、戻り油
の配管抵抗を配管の内径を変えることなく低減させ、配
管圧力の低減を図ることができ、油圧回路(10)の効率、
性能の向上を達成できる。従って、正逆両方向に作動可
能なアクチュエータ(30)の駆動用の油圧回路(10)に適用
すると、配管抵抗を考慮した配管径の決定が容易とな
り、また、内径の大きい配管が不要となるため、装置の
簡素化、小型化を達成できる。また、戻り管切換弁(60)
として、油圧パイロット式の切換弁を用いると、弁の作
動に電気的な配線を不要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧回路を示す説明図であって、方向
制御弁を第１切換位置に切り換えた状態を示す図であ
る。

【図２】本発明の油圧回路を示す説明図であって、方向
制御弁を第２切換位置に切り換えた状態を示す図であ
る。

【図３】従来の油圧回路を示す説明図である。

【符号の説明】

(10) 油圧回路 (20) ポンプ (30) アクチュエータ (32) 第１配管 (34) 第２配管 (36) 第１戻り管 (38) 第２戻り管 (40) タンク (42) 第１共通戻り管 (44) 第２共通戻り管 (50) 方向制御弁 (60) 戻り管切換弁

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動油を送出するポンプ(20)と、 作動油が流通する第１配管(32)及び第２配管(34)が夫々
   接続され、作動油の供給を受けて正又は逆方向に切り換
   えて作動可能なアクチュエータ(30)と、 作動油を貯えるタンク(40)と、 ポンプ(20)に連繋されたポンプポート(52)及びタンク(4
   0)に連繋された第１共通戻り管(42)を、前記第１配管(3
   2)と第２配管(34)へ夫々切り換え可能に連繋する弁機構
   であって、ポンプポート(52)を第１配管(32)へ連通させ
   ると共に、第１共通戻り管(42)を第２配管(34)へ連通さ
   せる第１切換位置と、ポンプポート(52)と第２配管(34)
   を連通させると共に第１共通戻り管(42)を第１配管(32)
   へ連通させる第２切換位置を有する方向制御弁(50)と、 を具える油圧回路において、 アクチュエータ(30)の第１配管(32)側のポート(33)に連
   通した第１戻り管(36)と、 アクチュエータ(30)の第２配管(34)側のポート(35)に連
   通した第２戻り管(38)と、 第１戻り管(36)及び第２戻り管(38)を、タンク(40)に連
   繋された第２共通戻り管(44)へ切り換え可能に連繋する
   戻り管切換弁(60)を具えており、 戻り管切換弁(60)は、前記方向制御弁(50)が第１切換位
   置にあるときには、第２配管(34)を第２共通戻り管(44)
   へ連通し、方向制御弁(50)が第２切換位置にあるときに
   は、第１配管(32)を第２共通戻り管(44)へ連通するよう
   に切換制御することにより、戻り油を第１又は第２配管
   (32)(34)と、第２共通戻り管(44)の２経路によってタン
   ク(40)に戻すことを特徴とする油圧回路。
2. 【請求項２】 第１戻り管(36)は、第１配管(32)から分
   岐して配設され、第２戻り管(38)は、第２配管(34)から
   分岐して配設される請求項１に記載の油圧回路。
3. 【請求項３】 第１戻り管(36)は、第１配管(32)側のポ
   ート(33)に直接接続され、第２戻り管(38)は、第２配管
   (34)側のポート(35)に直接接続される請求項１に記載の
   油圧回路。
4. 【請求項４】 戻り管切換弁(60)は、油圧パイロット式
   の切換弁である請求項１乃至請求項３の何れかに記載の
   油圧回路。