JP3025898B2 - リリーフ油量の減少装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアクチエータの作動回路に、その方向切換弁
の圧油供給ポンプ或いはその駆動エンジンで駆動される
他のポンプによつて他のアクチエータの作動をも可能と
する回路が附設した建設機械などの油圧回路に関する。

〔従来の技術〕

従来第６図に示すように、中立位置からのスプール変
位の増大に応じて高圧側或いは低圧側の内部流路の絞り
開度が増大するパイロツト操作のばねセンタ形の方向切
換弁１と、これにより作動を制御されるアクチエータ２
との間の両側給排油路3a,3bに夫々該アクチエータの最
高圧規制用のリリーフ弁4a,4bの入口を接続して、該方
向切換弁の両側パイロツト操作部1a,1bを夫々タンク
（Ｔ）に接続する常時位置の両側パイロツト弁5a,5b
が、常時位置からの操作レバー６の正逆操作量に応じた
パイロツト油圧を出力するように、該両パイロツト弁の
一方を前記リリーフ弁の設定圧力より低い一定圧力の油
圧源７に選択的に接続可能な遠隔操作装置を設けてなる
油圧回路に、前記方向切換弁への圧油供給ポンプ８或い
はその駆動エンジンによつて他のアクチエータの作動可
能な回路９を附設するようなことは、従前普通に用いら
れている。例えば特開昭62−10341号公報、特開平１−1
76803号公報や特公平１−60702号公報参照。

尚第６図の方向切換弁１は、中立位置（イ）とその両
側の切換位置（ロ），（ニ）との間に夫々該中立位置か
らのスプール変位の増大に応じて高圧側或いは低圧側の
内部流路の絞り開度が次第に増大すると共に、他のアク
チエータ作動回路９に圧油を供給するバイパス流路10の
絞り開度が次第に減少する過渡的な中間位置（ハ），
（ホ）を備え、圧油供給ポンプ８と油圧源のパイロツト
ポンプ７や他の油圧ポンプとオールスピードカバナ付の
エンジンで同時駆動するようにしてなる。尚他のアクチ
エータ作動回路９がその方向切換弁の中立位置で作動す
る無負荷回路を含むことは勿論である。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来型回路では、アクチエータの動作終端におい
て一方のリリーフ弁が開いた場合や、該リリーフ弁が開
いたまゝ他のアクチエータを同時駆動する場合等に、タ
ンクへのリリーフ油量に応じた動力損失や騒音を生ずる
し、リリーフ弁自体が大型となることは避けられない。
又アクチエータの駆動時にパイロツト油路或いは油圧パ
イロツト信号ラインの油が循環しないため、冬季の始動
時に低温による油の粘度増大によつて方向切換弁の切換
え応答性が低下する問題を生ずる。

本発明はリリーフ油量をタンクに接続されている方の
パイロツト油路に排出するようにすると共に、方向切換
弁のスプールに背圧を与える絞りを該パイロツト油路に
設けて、上記諸問題を解決しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は前記方向切換弁の
両側パイロツト操作部を夫々対応パイロツト弁に接続す
るパイロツト油路の途中に夫々絞りを挿入して、該各絞
りとこれに対応するパイロツト操作部との間のパイロツ
ト油路に、反対側のパイロツト操作部の作動時における
高圧側の給排油路に接続した前記リリーフ弁の出口を夫
々接続し、一方のパイロツト操作部の作動時に生じる該
リリーフ弁の排出油圧によつて、他方の非作動側パイロ
ツト操作部に方向切換弁のスプール変位を減少させる背
圧が作用するように、前記絞りのオリフイス面積を設定
したものである。

〔作用〕

本発明は上記構成よりなるから、操作レバーの操作に
応じ方向切換弁の一方のパイロツト操作部にパイロツト
油圧を供給して、該方向切換弁のスプールを該パイロツ
ト油圧に応じ摺動させることにより、アクチエータをそ
の動作終端まで作動させて、高圧側の給排油路に接続し
た方のリリーフ弁が開いた時は、そのリリーフ油量がタ
ンクに連通している他方の非作動側パイロツト操作部と
絞りとの間のパイロツト油路に排出されて、該絞りによ
り非作動側パイロツト操作部に、作動側パイロツト操作
部よるスプール変位を減少させる背圧が作用するから、
該方向切換弁の内部流路の絞り開度が減少してリリーフ
油量を減少させる。同時に油温が上昇したリリーフ油量
が非作動側パイロツト操作部に連結したパイロツト油路
を通つてタンクに排出されるから、アクチエータを正逆
作動させて両リリーフ弁を開かせる空動きをさせること
により、油圧パイロツト信号ラインの油温を迅速に上昇
させることができる。

〔実 施 例〕

以下第６図の原理図に本発明を適用した場合の実施例
を第１図〜第４図について説明する。図中第６図と同一
符号を付した部品は相対応する部品を示し、油圧源７の
吐出圧力はリリーフ弁4a,4bの設定圧力（Pc）より著し
く低く、該リリーフ弁4aの出口はフイルタ13aを介して
パイロツト操作部1aと絞り12aとの間のパイロツト油路1
1aに接続され、又リリーフ弁4bの出口はフイルタ13bを
介してパイロツト操作部1bと絞り12bとの間のパイロツ
ト油路11bに接続されている。尚図示してはいないが、
各パイロツト弁5a,5bの吐出パイロツト油圧を夫々対応
するパイロツト操作部1a,1bに伝達可能な逆止弁を夫々
対応する絞り12a,12bと並列にパイロツト油路中に挿入
してもよい。

操作レバー６を操作して一方のパイロツト弁、例えば
5aを第１図のように全スローク（Ｓ）だけ切換えること
により、油路11aを介して方向切換弁１のパイロツト操
作部1aに油圧源７から最大パイロツト油圧を供給した時
に、該方向切換弁のスプールは同図のように切換位置
（ロ）に切換えられる。この時に高圧側の給排油路3bの
回路圧力（LP）がリリーフ弁4bの設定圧力（Pc）より小
さくて、該リリーフ弁が作動しなければ、パイロツト操
作部1a,1bと対応する絞り12a,12bとの間の油路の圧力を
夫々（Pa1），（Pb1）とし、又該各絞りと対応するパイ
ロツト弁5a,5bとの間の油路の圧力を夫々（Pa2），（Pb
2）とすれば、 Pa1＝Pa2＝Ｐ′（第３図参照） Pb1＝Pb2＝Ｏ 高圧側給排油路3bの回路圧力（LP）がリリーフ弁設定圧
力（Pc）に達してリリーフ弁4bが開くと、該リリーフ弁
の出口より排出された油は順次フイルタ13b,絞り12b,パ
イロツト弁5bを経てタンクに流れる。この時圧力（Pb
1）と（Pb2）の関係は絞り12bによる絞り効果によつて Pb1＞Pb2≧Ｏ となる。絞り12bとパイロツト操作部1bとの間の油路に
圧力（Pb1）が発生すると、方向切換弁１のスプールに
作用する実質圧力は（Pa1−Pb1）となるが、この差圧は
上述の（Ｐ′）より小さいため、該スプールは中立位置
復帰ばねの弾力に抗して第２図のように中間位置（ハ）
に押し戻される。その結果（Pa1＝Ｐ′）であるにも拘
らずリリーフ油量は減少して、回路９の他のアクチエー
タの作動が可能となる。

次にスプールの押し戻し量及びリリーフ油量と圧力
（Pb1）との関係を第４図に示す。第４図の右図は（Pa1
＝Ｐ′）の時の（Pb1）とリリーフ油量即ち方向切換弁
通過流量との関係を示し、曲線（Ａ）はスプールの押し
戻しによるリリーフ油量の減少を考慮しない絞り12bの
みによる絞り効果を示す曲線であり、又曲線（Ｂ）は
（Pa1＝Ｐ′）の状態において方向切換弁１のパイロツ
ト操作部1bに作用するパイロツト油圧（Pb1）と該方向
切換弁の高圧側内部流路の絞り通過流量即ちリリーフ油
量との関係を示す曲線である。

従つて第２図の回路では、例えばリリーフ油量が過大
に流れようとすると、絞り12bによる絞り効果により圧
力（Pb1）が上昇して、リリーフ油量が過大に流れない
ように方向切換弁のスプールを押し戻すし、又リリーフ
油量が過小になろうとすると、圧力（Pb1）が下降する
ため、スプールは高圧側内部流路の絞り開度増大方向に
摺動してリリーフ油量を多くしようとするため、結局リ
リーフ油量は曲線（Ａ），（Ｂ）の交点である（Q1）に
なる。第４図の左図は（Pa1＝Ｐ′）時にパイロツト操
作部1bに作用するパイロツト油圧（Pb1）とスプールス
トロークとの関係を示す線図であつてリリーフ油量（Q
1）時のスプール押し戻し量（Ｃ）を示す。尚（Ｓ）は
全ストロークである。

以上の説明で明らかなように第６図の従来型回路で
は、圧力（Pb1）によるフイードバツクが無いため、第
４図の（Q2）の油量がリリーフしていたが、第２図の回
路ではリリーフ油量が（Q1）に減少する。しかもこの実
施例では、アクチエータ２のリリーフ弁が開いた状態で
回路９の他のアクチエータを作動させ得るから動力損失
もそれだけ少なくなる。

第５図は前述の特開平１−176803号公報記載のロード
センシングシステムに本発明を適用した実施例であつ
て、同図中、第１図の部品符号と同一符号を付した部材
は相対応する部材を示す。この実施例では、アクチエー
タ２への圧油供給ポンプ８が可変容量形で、その余裕出
力を利用して少くも１個の他のアクチエータ２′を作動
する回路９は、該可変容量形ポンプ８の吐出口にアクチ
エータ２の作動回路と並列に接続されている。アクチエ
ータ２′の作動回路９にも本発明が適用されており、ア
クチエータ２の作動回路の部品符号にダツシユを付した
符号の部材は、同様のリリーフ油量の減少装置の構成部
材を示すが、方向切換弁１′の両側パイロツト操作部を
夫々制御するパイロツト弁と、その操作レバーは図示を
省略している。

14,14′は夫々可変容量形ポンプ８の吐出口と方向切
換弁1,1′のプレツシヤポートとの間の油路に挿入した
減圧形の圧力補償弁で、該圧力補償弁14,14′は夫々ア
クチエータの負荷の変動如何に拘らず、対応する方向切
換弁の高圧側内部流路に形成される可変絞り（Ｖ）の前
後の圧力差を一定に保持する。

各アクチエータの負荷圧力の内の最も高い負荷圧力
は、各圧力補償弁14,14′へのパイロツト油路15,15′の
間に接続したシヤトル弁16より取出され、該最高負荷圧
力とポンプ吐出圧力とは、パイロツト油路17a,17bによ
つて可変容量形ポンプ８に設けたポンプ吐出量制御装置
の流量制御弁17に伝達されて、該両圧力間の差を常に一
定に保持する流量だけポンプ吐出圧油を該ポンプ吐出量
制御装置の傾転角調節シリンダ18に供給する。従つてポ
ンプ８からは、方向切換弁1,1′で必要とする流量の圧
油を吐出し、しかもその圧力は負荷圧力より流量制御弁
17のスプリング力の分だけ高い圧力となり、エネルギー
ロスを少なくする。

尚全方向切換弁が中立位置の時は、図示のように前述
のパイロツト油路15,15′が夫々タンク（Ｔ）に連通し
て負荷圧力が無くなるため、ポンプ吐出口に接続したア
ンロード弁（ブリードオフ形補償弁）19が開くと共に、
流量制御弁17が図の上位置に切換えられて、ポンプは最
小傾転角となり、ポンプ吐出油は該アンロード弁より全
量タンクへ排出される。20は建設機械の走行モータの最
高圧力を規制するポンプ系のリリーフ弁で、該リリーフ
弁の設定圧はアクチエータ側のリリーフ弁4a,4b等の設
定圧よりも高い。

このような油圧回路は小形のパワーシヨベル等に用い
られるが、該パワーシヨベルのアーム先端にバケツトの
代りに取付けた鋏状のグラツプルで解体すべき建造物を
つかみ、該グラツプル開閉アクチエータのリリーフ弁を
作動させながら旋回台を旋回アクチエータで旋回させる
か、或いは他のブーム或いはアームの作動アクチエータ
を駆動する場合のように、複数アクチエータの高圧複合
作動を行う場合には、あるアクチエータのリリーフ弁が
作動すると、該リリーフ弁の設定圧に応じてポンプ吐出
流量が減少するのと、この減少したポンプ吐出流量が両
アクチエータに分流されるのとにより、アクチエータの
作動速度が著しく低下するが、リリーフしたアクチエー
タ作動回路の方向切換弁、例えば１の両側パイロツト操
作部を夫々対応パイロツト弁5a,5bに接続するパイロツ
ト油路11a,11bの途中に夫々絞り12a,12bを挿入して、該
絞りを対応するパイロツト操作部との間のパイロツト油
路に、反対側のパイロツト操作部の作動時における高圧
側の給排油路3a,3bに接続したリリーフ弁4a,4bの出口を
夫々接続しているから、一方のパイロツト操作部、例え
ば1aの作動時に生じるリリーフ弁4bの出口からの排出油
量によつて他方の非作動側パイロツト操作部1bに方向切
換弁１のスプール変位を減少させる背圧が作用して、リ
リーフ油量を減少させることができ、これに応じて他の
アクチエータの作動速度が増大する。

以上可変容量形ポンプがロードセンシグンシステムで
制御される場合について説明したが、該可変容量形ポン
プが特開昭62−10341号公報記載のようにネガテイブ制
御方式で制御される場合にも、本発明を適用し得ること
は明らかである。

〔発明の効果〕

本発明は前記構成よりなるから次のような効果を奏す
る。

（１）アクチエータの動作終端においてそのリリーフ弁
が開いた場合など、該リリーフ弁の作動時におけるリリ
ーフ油量を従来より減少できるから、リリーフ弁を小型
化して、その作動時の騒音を少なくすることができる。

（２）アクチエータの動作終端においてそのリリーフ弁
を作動させたまゝ、他のアクチエータを同時駆動するに
際し、他のアクチエータの作動速度を従来より増大でき
る。

（３）冬季の暖機運転に際し、従来困難であつた方向切
換弁の遠隔操作装置の油温上昇を迅速に行うことがで
き、従来より暖機運転時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明一実施例の作動経過を示
す油圧回路図、第３図及び第４図は夫々機能説明用線
図、第５図は他の実施例の油圧回路図、第６図は従来形
油圧回路図である。 1,1′……方向切換弁、1a,1b……パイロツト操作部、2,
2′……アクチエータ、3a,3b……給排油路、4a,4b……
リリーフ弁、5a,5b……パイロツト弁、６……操作レバ
ー、７……油圧源、８……圧油供給ポンプ、９……他の
アクチエータの作動回路、11a,11b……パイロツト油
路、12a,12b……絞り。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中立位置からのスプール変位の増大に応じ
   て内部流路の絞り開度が増大するパイロツト操作のばね
   センタ形方向切換弁（１）と、これにより作動を制御さ
   れるアクチエータ（２）との間の両側給排油路（3a,3
   b）に夫々該アクチエータの最高圧規制用のリリーフ弁
   （4a,4b）の入口を接続して、該方向切換弁の両側パイ
   ロツト操作部（1a,1b）を夫々タンクに接続する常時位
   置の両側パイロツト弁（5a,5b）が該常時位置からの操
   作レバー（６）の正逆操作量に応じたパイロツト油圧を
   出力するように、該両パイロツト弁の一方を前記リリー
   フ弁の設定圧力より低い一定圧力の油圧源（７）に選択
   的に接続可能な遠隔操作装置を設けてなる油圧回路に、
   前記方向切換弁への圧油供給ポンプ（８）或いはその駆
   動エンジンによつて他のアクチエータの作動可能な回路
   （９）を附設するに際し、前記方向切換弁の両側パイロ
   ツト操作部（1a,1b）を夫々対応パイロツト弁に接続す
   るパイロツト油路（11a,11b）の途中に夫々絞り（12a,1
   2b）を挿入して、該各絞りとこれに対応するパイロツト
   操作部との間のパイロツト油路に、反対側のパイロツト
   操作部の作動時における高圧側の給排油路に接続した前
   記リリーフ弁の出口を夫々接続し、一方のパイロツト操
   作部の作動時に生じる該リリーフ弁の排出油圧によつ
   て、他方の非作動側パイロツト操作部に方向切換弁
   （１）のスプール変位を減少させる背圧が作用するよう
   に、前記絞り（12a,12b）のオリフイス面積を設定した
   ことを特徴とするリリーフ油量の減少装置。