JP3011281B2 - 負荷感知制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アクチュエータの負
荷圧に応じて吐出量を可変にした可変ポンプを備えた負
荷感知制御回路に関する。

【０００２】図５に示した従来の制御回路は、図示して
いない一つの可変ポンプで複数のアクチュエータに圧油
を供給するタイプもので、図示の供給通路１はこの可変
ポンプと方向切換弁Ｖの流入ポート２とを接続してい
る。そして、この可変ポンプは馬力一定制御機能を保持
している。

【０００３】上記方向切換弁Ｖは、そのスプール３の両
側にパイロット室４、５を設けるとともに、このパイロ
ット室４、５を、図示していないパイロット圧制御機構
に接続している。また、この方向切換弁Ｖには、第１中
継ポート６、第２中継ポート７及びドレンポート８を形
成するとともに、アクチュエータポート９、１０及び負
荷検出ポート１１を形成している。なお、上記負荷検出
ポート１１は、各アクチュエータの最高負荷圧を選択す
る図示していない最高負荷圧選択機構に接続している。
この最高負荷圧選択機構で選択された最高圧は、図示し
ていない可変ポンプのレギュレータに伝達される。この
レギュレータは、当該可変ポンプの吐出圧が、この最高
負荷圧よりも一定の値だけ高くなるような制御をする。

【０００４】上記第１中継ポート６と第２中継ポート７
との間には圧力補償弁１２を接続している。この圧力補
償弁１２は、一方のパイロット室１２ａを第１中継ポー
ト６と圧力補償弁１２との間に接続し、他方のパイロッ
ト室１２ｂを上記最高負荷圧選択機構に接続している。
なお、この他方のパイロット室１２ｂにはスプリング１
３を設け、通常はこのスプリング１３の作用で圧力補償
弁１２が図示の閉位置を保つようにしている。なお、図
中符号１４は第１中継ポート６と圧力補償弁１２とを接
続する通路、１５は圧力補償弁１２と第２中継ポート７
とを接続する通路、１６はドレンポート８をタンクに導
くドレン通路、１７は通路１４に設けたロードチェック
弁である。

【０００５】いま、方向切換弁Ｖが図示の中立位置にあ
ると、ドレンポート８と負荷検出ポート１１とが連通す
るのみで、その他のポートはすべて閉じた状態を保つ。
したがって、この方向切換弁が制御するアクチュエータ
の負荷圧はドレン圧となり、その旨が最高負荷圧選択機
構に伝達される。上記の状態から、例えば一方のパイロ
ット室４にパイロット圧を作用させて、方向切換弁Ｖを
図面左側位置Ｌに切換えると、流入ポート２と第１中継
ポート６とが連通する。このときの連通路の開度は、方
向切換弁Ｖの切換え量、すなわちパイロット室４に作用
する圧力によって決まるので、その連通路は可変絞り１
８を構成することになる。方向切換弁Ｖが上記のように
左側位置Ｌに切換われば、第２中継ポート７と一方のア
クチュエータポート９とが連通するとともに、負荷検出
ポート１１もアクチュエータポート９に連通する。ま
た、他方のアクチュエータポート１０はドレンポート８
に連通する。

【０００６】したがって、供給通路１を経由して流入ポ
ート２に供給された可変ポンプからの圧油は、可変絞り
１８→第１中継ポート６→圧力補償弁１２→第２中継ポ
ート７→アクチュエータポート９を経由してアクチュエ
ータに供給される。そして、このアクチュエータからの
戻り油は、他方のアクチュエータポート１０からドレン
ポート８を経由してタンクに戻される。そして、このと
きのアクチュエータ側の負荷圧は負荷検出ポート１１を
経由して前記最高負荷圧選択機構に伝達される。

【０００７】また、圧力補償弁１２は、その一方のパイ
ロット室１２ａに可変絞り１８の下流側の圧力が作用
し、他方のパイロット室１２ｂに最高負荷圧選択機構で
選択された圧力が作用する。したがって、この圧力補償
弁１２は、その上流側の圧力がパイロット室１２ｂに作
用する最高負荷圧よりも一定の値高くなるように制御す
る。そして、供給通路１側の圧力も、可変ポンプの制御
機能によって、圧力補償弁１２の上流側よりもさらに高
い圧力に制御される。これによって、可変絞り１８前後
の差圧が常に一定に保たれるとともに、この可変絞り１
８を通過する流量も一定に保たれる。

【０００８】なお、方向切換弁Ｖを上記とは反対方向で
ある右側位置Ｒに切換えたときには、第２中継ポート７
とアクチュエータポート１０とが連通するとともに、ア
クチュエータポート９とドレンポート８とが連通するの
もので、その他は上記の場合と実質的に同様である。

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の制御回路では、例えばアクチュエータであるシリンダ
がストロークエンドにある状態で方向切換弁Ｖをほんの
わずかでも切換えると、その回路圧はすぐに最高圧まで
上昇してしまう。そのために馬力一定制御機能を保持し
た可変ポンプの吐出量が減少し、他のアクチュエータに
対する供給流量が不足してしまうという問題があった。
この発明の目的は、例えばストロークエンドにあるシリ
ンダに接続した方向切換弁を切換えても、その回路圧が
最高圧まで上昇しないようにして、他のアクチュエータ
への供給流量を確保する制御回路を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数のアク
チュエータと、これらアクチュエータを制御するととも
にパイロット圧の作用で切換え方向と切換え量とを制御
される方向切換弁と、この方向切換弁の前後の差圧を一
定に保つ圧力補償弁と、複数のアクチュエータのうちの
最高負荷圧に応じて馬力一定に制御される可変ポンプと
を備えてなる負荷感知制御回路を前提にするものであ
る。上記の装置を前提にしつつ、この発明は、上記方向
切換弁の下流側に、リリーフ弁を接続するとともに、こ
のリリーフ弁のパイロット室に、方向切換弁を切り換え
るためのパイロット圧を導く構成にし、パイロット室に
導いたパイロット圧に応じて、リリーフ弁の設定圧を可
変にした点に特徴を有する。

【００１０】

【作用】この発明は、上記のように構成したので、方向
切換弁を切換えたときには、そのパイロット圧に応じて
リリーフ弁の設定圧が変化する。すなわち、つまり、低
いパイロット圧で方向切換弁を切換えれば、そのときの
リリーフ弁の設定圧も低くなる。したがって、パイロッ
ト圧が低く、方向切換弁をわずかにしか切換えないとき
には、このリリーフ弁の設定圧も低くなる。反対に、高
いパイロット圧をパイロット室１２ａあるいは１２ｂの
いずれかに作用させて、方向切換弁Ｖを大きく切換える
ときには、リリーフ弁の設定圧も高くなる。

【００１１】

【発明の効果】この発明の負荷感知制御回路によれば、
方向切換弁をわずかにしか切換えない微少切換え位置で
は、リリーフ弁の設定圧が低く抑えられるので、例えば
アクチュエータであるシリンダがストロークエンドにあ
っても、その回路圧が最高圧まで上昇することがない。
したがって、可変ポンプの吐出量も極端には減少せず、
他のアクチュエータへの供給流量が不足して、その作動
が不能になるような不都合はなくなる。特に、オペレー
タは、シリンダがストロークエンドに近づくと、その作
動速度を落とそうとする。作動速度を落とすために、方
向切換弁を中立に戻していけば、それに応じてリリーフ
弁の設定圧も低くなる。そのため、シリンダがストロー
クエンドに達したときの回路圧の上昇を低く抑えること
ができる。したがって、可変ポンプの吐出量が減って、
他のアクチュエータの作動速度が遅くなるということが
ない。

【００１２】

【実施例】図１〜図３に示した第１実施例は、リリーフ
弁１９を設けた点に特徴を有し、その他の構成は従来と
同様である。そこで、以下にはこの特徴点を中心に説明
するとともに、同一の構成要素については同一符号を付
して説明する。

【００１３】上記リリーフ弁１９は、通路１４をドレン
通路１６に導く通路２０に設けたもので、この通路１４
の圧力がリリーフ弁１９の設定圧以上になると、リリー
フ弁１９が開弁して通路１４の圧油を通路２０からドレ
ン通路１６に導くものである。そして、このリリーフ弁
１９の設定圧は、スプリング２１のばね力とこのスプリ
ング２１を設けたパイロット圧室２２の圧力作用とによ
って定まる。パイロット圧室２２はシャトル弁２３を介
して方向切換弁Ｖの両パイロット室４、５に連通してい
る。したがって、このパイロット圧室２２には、方向切
換弁Ｖのパイロット室４、５のうちの高い方の圧力が作
用するものである。

【００１４】この図１の回路構成を具体的に示したのが
図２である。この図２における弁本体Ｂに設けたスプー
ル３を図示の中立位置から図面右方向に移動すると、ノ
ッチ２４が第１中継ポート６とラップするとともに、そ
のラップ量に応じて前記可変絞り１８の開度が決まる。
したがって、供給ポート２ａに供給された圧油は可変絞
り１８を経由して第１中継ポート６に流れ、ロードチェ
ック弁１７を開くとともに、そのときの圧力が圧力補償
弁１２の一方のパイロット室１２ａに作用する。

【００１５】圧力補償弁１２の一方のパイロット室１２
ａに圧力が作用すると、その円筒スプール２５が、一方
のパイロット室１２ａの圧力作用と、他方のパイロット
室１２ｂの圧力作用及びスプリング１３のばね力とがバ
ランスする位置まで上昇する。これによって圧力補償弁
１２の流出ポート２６と第２中継ポート７とのラップ量
が定まる。

【００１６】したがって、第１中継ポート６に流入した
圧油は、第２中継ポート７及びスプール３に形成した第
１環状溝２７を経由してアクチュエータポート９に供給
される。このときアクチュエータからの戻り油は、アク
チュエータポート１０及び第２環状溝２８を経由してド
レン通路１６に戻される。また、圧力補償弁１２の他方
のパイロット室１２ｂには、最高負荷圧選択機構で選択
されたパイロット圧が作用する。したがって、前記した
ように可変絞り１８前後の差圧が一定に保たれ、その絞
り開度に応じた一定流量が供給されることになる。

【００１７】さらに、弁本体Ｂには、リリーフ弁１９を
設けている。このリリーフ弁１９は、第１中継ポート６
に開口するシート部２９と、このシート部２９を開閉す
るポペット３０と、このポペット３０をシート部２９に
圧接させるスプリング２１とからなる。そして、このス
プリング２１側にはパイロット圧室２２を形成するとと
もに、このパイロット圧室２２をシャトル弁２３を介し
てスプール３両端にパイロット室４、５に連通してい
る。

【００１８】次に、この実施例の作用を説明する。ただ
し、方向切換弁の切換え量に応じて可変絞り１８の開度
が定まるとともに、その開度に応じた流量がアクチュエ
ータに供給されること従来と同様である。そこで、この
従来と同様な部分の説明は省略するとともに、リリーフ
弁１９の作用を中心に説明する。

【００１９】いま、方向切換弁Ｖの一方のパイロット室
４にパイロット圧を作用させると、この方向切換弁Ｖが
前記のように切換わるとともに、そのときのパイロット
圧がリリーフ弁１９のパイロット圧室２２に作用する。
したがって、パイロット室４に高いパイロット圧を作用
させて方向切換弁Ｖを大きく切換えれば、それだけリリ
ーフ弁１９のパイロット圧室２２に作用する圧力も高く
なる。言い換えれば、方向切換弁Ｖの切換え量が大きけ
れば大きいほど、リリーフ弁１９の設定圧も高くなる。
反対に、方向切換弁Ｖの切換え量が小さければ小さいほ
ど、リリーフ弁１９の設定圧も低くなる。この関係を示
したのが図３である。この図３はリリーフ弁１９のパイ
ロット圧室２２に作用する圧力Ｐｉとリリーフ弁１９の
設定圧との関係を示したものである。

【００２０】したがって、例えばアクチュエータである
シリンダがストロークエンド付近にあるとき、方向切換
弁Ｖをわずかに切換えたときは、リリーフ弁１９の設定
圧が低い状態に保たれる。このようにリリーフ弁１９の
設定圧が低いので、シリンダがストロークエンドに達し
ても、その回路圧が最高圧まで上昇しない。そのために
可変ポンプの吐出量が減少することもなくなる。言い換
えれば、このストロークエンドに達したシリンダの圧力
上昇のために、他のアクチュエータへ圧油を供給できな
くなるような不都合を解消できる。なお、シリンダを作
動させる場合、通常、オペレータはその作動状況を見
て、シリンダがストロークエンドに近づくと、その速度
を落とそうとする。シリンダの作動速度を落せば、それ
に応じてリリーフ弁１９の設定圧も低くなる。したがっ
て、ストロークエンドに達したときの回路圧の上昇を低
く抑えることができる。

【００２１】図４は第２実施例を示したものであるが、
この第２実施例が第１実施例と相違する点は、圧力補償
弁１２の下流側の圧力と、パイロット圧室２２の圧力と
を対峙させ、それらの圧力差に応じてリリーフ弁１９を
開弁させるようにしたことである。そして、このように
圧力補償弁１２の下流側の圧力作用でリリーフ弁１９が
開弁するようにしたのは、次の理由からである。

【００２２】上記第１実施例の場合は、圧力補償弁１２
のパイロット室１２ｂに作用する最高負荷圧が、他の操
作系の圧力で決まると、その圧力は、当然のこととして
当該アクチュエータの負荷を検出する負荷検出ポート１
１の圧力よりも高くなる。そのために、前記第１実施例
の通路２０の圧力が、上記負荷検出ポート１１の負荷圧
とは無関係に高圧になることがある。このように操作し
ている系の負荷圧と無関係に通路２０の圧力が上昇する
と、その操作系のアクチュエータの作動状況とは無関係
にリリーフ弁１９が機能してしまうことがある。例え
ば、ある操作系では低圧で負荷操作が行われている場合
に、他の系で高圧が発生すると、その高圧の作用でリリ
ーフ弁１９が機能してしまい、当該低圧の負荷操作系の
アクチュエータの作動速度を遅くしてしまうことがあ
る。

【００２３】そこで、この第２実施例では、リリーフ弁
１９を圧力補償弁１２の下流側に通路３１を設け、この
通路３１にリリーフ弁１９を接続することによって、リ
リーフ圧力を、その操作系であるアクチュエータの負荷
圧力で決められるようにして、他の系の最高負荷圧の影
響を受けないようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の要部の回路図である。

【図２】第１実施例の要部の断面図である。

【図３】リリーフ弁のパイロット圧室に作用する圧力Ｐ
ｉとリリーフ弁の設定圧との関係を示したグラフであ
る。

【図４】第２実施例の要部の回路図である。

【図５】従来の要部の回路図である。

【符号の説明】

Ｖ 方向切換弁 １９ リリーフ弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアクチュエータと、これらアクチ
   ュエータを制御するとともにパイロット圧の作用で切換
   え方向と切換え量とを制御される方向切換弁と、この方
   向切換弁の前後の差圧を一定に保つ圧力補償弁と、複数
   のアクチュエータのうちの最高負荷圧に応じて馬力一定
   に制御される可変ポンプとを備えてなる負荷感知制御回
   路において、上記方向切換弁の下流側に、リリーフ弁を
   接続するとともに、このリリーフ弁のパイロット室に、
   方向切換弁を切り換えるためのパイロット圧を導く構成
   にし、パイロット室に導いたパイロット圧に応じて、リ
   リーフ弁の設定圧を可変にしたことを特徴とする負荷感
   知制御回路。