JP3594633B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータから排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成された流量調整機構を、アクチュエータを正逆両方向に駆動制御できるように二組備えた油圧駆動装置について、これらのポペット弁を有効活用できるように改良を加えた発明であって、特に、油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械の油圧駆動装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータから排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成された流量調整機構を、アクチュエータを正逆両方向に駆動制御できるように二組備えた油圧駆動装置が知られている。本発明は、このような油圧駆動装置を改良したものであるので、その技術内容を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、従来の油圧駆動装置に用いられているポペット弁単体の断面図、図８は従来の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【０００３】
図７において、ａはポペット弁の弁本体、ｂはこのポペット弁本体ａに形成された流入ポート、ｃは同じくポペット弁本体ａに形成された流出ポート、ｄはこれら流入ポートｂと流出ポートｃとの連通路を開閉するように設けられ開口量を調節するように変位するシート弁としての主弁、ｅはこの主弁ｄに設けられた可変絞りを形成するためのスリット、ｆはこのスリットｅを介して流入ポートと連通する背圧室である。ｇはパイロット圧により変位して開口量を調節し得るパイロット弁、ｈはこのパイロット弁ｇを内蔵するサブケーシング、ｉはこのサブケーシングｈ内に設けられパイロット弁ｇに閉方向の制御力を付与するバネ、ｊはパイロット圧を導いてパイロット弁ｇに開方向の制御力を付与するためのパイロット圧導入ポート、ｋは流入ポートａから背圧室ｆに導かれた圧油をパイロット弁ｇのポートを通じて流出ポートｃに導くための補助通路である。
【０００４】
図７のポペット弁は、このような構成を備えているから、後述のパイロット操作装置１４等の操作手段を操作して所定の値のパイロット圧をパイロット圧導入ポートｊを通じてパイロット弁ｇに導くと、そのパイロット圧は、バネｉの力に抗してパイロット弁ｇに開方向の制御力を付与し，そのバネｉの力がそのパイロット圧と平衡するまで同スプールｇを変位させてその開口量を調節する。このような状態において、流入ポートｂから圧油が供給されると、流入ポートｂからスリットｅを介して背圧室ｆに至る圧油の流れが生じ、その背圧室ｆの圧油は、パイロット弁ｇの開口量により流量が調節されて、補助通路ｋを介して流出ポートｃへ導かれる。その場合に、そのスリットｅを通過する圧油の通過流量と背圧室ｆから補助通路ｋを介して流出ポートｃへ導かれる圧油の流量とのバランスにより主弁ｄの変位（移動量）を制御することができる。したがって、パイロット弁ｇをパイロット圧の値により制御することにより、主弁ｄの変位を制御して流入ポートｂから流出ポートｃに流れる圧油の流量を制御することができる。
【０００５】
図８は、このような構造のポペット弁で構成された流量調整機構を有する油圧駆動装置について、従来のものに関する油圧回路の一例を示したものである。その構成を説明すると、図８において、１はアクチュエータを駆動するための圧油を発生するアクチュエータ駆動用の油圧ポンプ、２は図７のような構造のポペット弁を４個組み合わせて構成した流量調整機構ユニット、３はアクチュエータ、４は油圧ポンプ１の圧油を流量調整機構ユニット２を通じてアクチュエータ３へ供給するための主管路、５は流量調整機構ユニットへ送られた圧油をタンクへ戻すための戻り管路，６，７は流量調整機構ユニット２で流量が調節された圧油をその一方を通じてアクチュエータ３へ供給し他方を通じてアクチュエータ３から排出するための負荷管路、８，９はこの各負荷管路６，７にそれぞれ設けられパイロット圧により開放されるオペレートチェック弁、１０，１１はチェック弁、１２はアクチュエータ３の過負荷時に油圧ポンプで発生する圧油の一部をタンクへ逃してその圧油の最高圧力を制限する圧力制御弁としてのオーバロードリリーフ弁、１３はパイロット圧発生源としてのパイロットポンプ、１４はこのパイロットポンプ１３の圧油が導かれ操作レバー１４ａを矢印Ａ又は矢印Ｂ方向に操作することによりパイロット圧を出力するパイロット操作装置、１５，１６はこのパイロット操作装置１４が出力するパイロット圧を導くパイロット主管路である。パイロット操作装置１４は、その操作レバー１４を矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に操作することによりバネ１４ｂ，１４ｃを介して減圧弁１４ｄ又は減圧弁１４ｅを作動させ、その一方の減圧弁を通じてパイロット管路１５又はパイロット管路１６にパイロット圧を出力する。また、操作レバー１４ａの操作によりバネ１４ｂ，１４ｃを介して各減圧弁１４ｄ，１４ｅの制御部に作用する操作力に応じて、同弁の二次圧を設定するようにされているため、各パイロット管路１５，１６に出力するパイロット圧をその操作レバー１４ａの操作量により調節でき、所望の値のパイロット圧を出力することができるようになっている。この点を数式をもって表すと次のようになり、操作レバー１４ａの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ は、（１）式で表すことができる。
【０００６】
Ａ・Ｐｉ ＝Ｆｉｎ＝ｋｘ
Ｐｉ ＝Ｆｉｎ／Ａ ‥‥‥（１）
Ａ；減圧弁１４ｄ，１４ｅの制御部の受圧面積
Ｆｉｎ；減圧弁１４ｂ，１４ｃの制御部に作用する操作力
ｋ；バネ１４ｂ，１４ｃのバネ定数
ｘ；操作力を付与することにより生じるバネ１４ｂ，１４ｃのたわみ
従来の装置の構成を更に説明すると、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは図７で説明したと同じ構造のポペット弁で、ポペット弁２１ａ，２１ｂは、一次側が分岐路を介してそれぞれ主管路４に接続されるとともに二次側がアクチュエータ３を正逆反対方向に駆動できるようにその給排ポートに接続され、ポペット弁２２ａ，２２ｂは、一次側がアクチュエータ３の給排ポートに接続されるとともに二次側が戻り管路５に接続される。したがって、流量調整機構ユニット２は、メータイン要素としてポペット弁２１ａ，２１ｂを備え、メータアウト要素としてポペット弁２２ａ，２２ｂを備えたこれら４個のポペット弁で構成される。２３はパイロット主管路１５のパイロット圧をポペット弁２１ａに導くパイロット枝管路、２３ａはこのパイロット枝管路２３のパイロット圧をオペレートチェック弁９のパイロット圧受部に導くパイロット支管路、２４はパイロット主管路１５のパイロット圧をポペット弁２２ａのパイロット圧受部に導くパイロット枝管路、２５はパイロット主管路１６のパイロット圧をポペット弁２１ｂに導くパイロット枝管路，２５ａはこのパイロット枝管路２５のパイロット圧をオペレートチェック弁８のパイロット圧受部に導くパイロット支管路，２６はパイロット主管路１６のパイロット圧をポペット弁２２ｂのパイロット圧受部に導くパイロット枝管路である。
【０００７】
従来の油圧駆動装置は、このような構成を備えているので、いま、オペレータが操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作すると、この操作レバー１４ａの操作量に応じて所定の値のパイロット圧がパイロット管路１５に出力され、そのパイロット圧は、各枝管路２３，２４を通じてそれぞれ各ポペット弁２１ａ，２２ａのパイロット圧受部に導かれるとともに、支管路２３ａを通じてオペレートチェック弁９のパイロット圧受部に導かれる。そうすると、ポペット弁２１ａ及びポペット弁２２ａは、そのパイロット圧の値に応じて、所定の開口量だけ開口して、油圧ポンプ１からアクチュエータ３へ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータ３からタンクへ排出する圧油の排出流量を調節するように開作動するとともに、オペレートチェック弁９は、アクチュエータ３からタンクへ圧油を排出できるように開作動する。その結果、油圧ポンプ１の圧油は、主管路４、ポペット弁２１ａ，負荷管路６を通じてアクチュエータ３に供給されるとともに、アクチュエータ３内の圧油は、負荷管路７、オペレートチェック弁９、ポペット弁２２ａ、戻り管路５を通じてタンクへ戻され、アクチュエータ３を所定の速度で正方向に駆動する。また、オペレータが操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向に操作すると、そのパイロット圧は、各枝管路２５，２６を通じてそれぞれ各ポペット弁２１ｂ，２２ｂのパイロット圧受部に導かれるとともに、支管路２５ａを通じてオペレートチェック弁８のパイロット圧受部に導かれる。そうすると、前記と同様にして、油圧ポンプ１の圧油は、主管路４、ポペット弁２１ｂ，負荷管路７を通じてアクチュエータ３に供給されるとともに、アクチュエータ３内の圧油は、負荷管路６、オペレートチェック弁８、ポペット弁２２ｂ、戻り管路５を通じてタンクへ戻され、アクチュエータ３を所定の速度で今度は逆方向に駆動する。
【０００８】
以上の説明から明らかなように、従来の装置においては、ポペット弁２１ａ，２１ｂがメータイン要素として供給流量調節用の弁となり、ポペット弁２２ａ，２２ｂがメータアウト要素として排出流量調節用の弁となる。そして、これらの弁のうち、同時操作される一対の供給流量調節用のポペット弁２１ａ及び排出流量調節用のポペット弁２２ａが互いに協働してアクチュエータ３を正方向に駆動する流量調整機構を構成するとともに、同時操作される一対の供給流量調節用のポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用のポペット弁２２ｂが互いに協働してアクチュエータ３を逆方向に駆動する流量調整機構を構成し、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作することにより、アクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにされている。それゆえ、このようにして構成された流量調整機構は、流量調節機能を有する方向切換弁と同等の機能を果たすことができ、しかも、同一構造の４個のポペット弁２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂを用いて構成できることから、少品種大量生産が可能となり、生産効率の点で好ましいものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような同一構造の４個のポペット弁による流量調整機構を備えた従来の油圧駆動装置にあっては、生産効率の点では好ましいものであるが、各流量調整機構が互いに役割分担して他と独立して作動するように設計されていて、その一方が操作されているときには、他方のもののポペット弁を総て作動させないようにするという設計思想のもとに構成されているため、同一構造のポペット弁を４個も使用したものでありながら、２個のポペット弁は常に遊んでいて、使用部品の有効な活用を図るという点で問題のあることを見出した。
【００１０】
一方、油圧作業機においては、その油圧駆動装置をオペレータにとって操作感覚の優れたものにすること、すなわち操作性の向上を図ることが最近の重要なテーマであるが、前記の従来の油圧駆動装置においても、このような操作性の向上の観点から改善すべきことが種々考えられる。
【００１１】
油圧ショベルを例にしてこの点について言及すると、油圧ショベルにおいては、アクチュエータとして、掘削装置を構成するブーム、アーム及びバケットやその掘削装置を旋回するための旋回用油圧モータ、更にはこれらの装置を搭載した自走車体を駆動するための走行用油圧モータが設けられているが、これらのアクチュエータは、何れも大きな慣性負荷を駆動するものであるため、これに起因してその始動時に一つの問題が生じる。すなわち、操作レバーを所望の量だけ操作してこのようなアクチュエータを始動した場合、その操作量に応じて流量供給用ポペット弁が所要の量の圧油をアクチュエータに供給するが、アクチュエータは、大きい慣性負荷のため、すぐには始動できず、その当然の結果として、圧油はアクチュエータへ流入できない。その結果、負荷管路内の圧力は、オーバロードリリーフ弁の設定圧を超えるまでに急激に上昇し、しかる後、アクチュエータが始動するが、このアクチュエータは、一旦始動すると、その急激な圧力上昇により急激に加速され、一瞬飛び出すような感じになる。このような始動時における現象は、操作レバーの操作量の大小に関係なく微操作時にも発生するため、特に、精度の高い作業を行う場合等微操作性の要求される作業をする場合にオペレータの操作感覚を損ない不都合である。また、油圧ショベルにおいては、一つのアクチュエータが多様な作業に関与し、例えば、旋回用油圧モータにあっては、単なる旋回の目的で駆動する場合だけではなく、押し付け掘削等それ以外の目的で駆動する場合にも微操作性が要求されるため、始動時にこのような現象が発生すると、各種の作業に支障が生じる。その押し付け掘削について述べると、押し付け掘削は、旋回用油圧モータの旋回力を利用して掘削機を地山に押しつけながら側溝掘り等の作業をするものであるから、これを実施する場合にこのような現象が生じると、その旋回力の調節が容易にできず、すでに掘削した溝や穴をつぶしてしまう結果をもたらし、その作業を円滑に行えなくなる。
【００１２】
さらに、微操作性の向上を図るためには、操作レバーの操作量に対するアクチュエータの駆動速度を押さえるようにし、これにより微操作の行える操作領域を広げるようにすることも必要であるが、作業の効率を優先した標準作業中心の従来の油圧駆動装置では、このような点に対する配慮が欠けており、この点でも改善すべき余地がある。
【００１３】
以上述べたように、多数のポペット弁で構成された流量調製装置を備えた従来の油圧駆動装置においては、使用部品の有効な活用を図るという点で問題のある一方、操作性の向上の観点から改善すべき余地があることに鑑み、本発明は、このような流量調整機構を備えた油圧駆動装置において、その流量調整機構を構成する使用部品の有効な活用を図りつつ、アクチュエータの操作性の向上に資する油圧駆動装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、「操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを正方向に駆動するように設けられた流量調整機構と、操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを逆方向に駆動するように設けられた流量調整機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作してアクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにした油圧駆動装置」において、前記の目的を達成するため、第１の油圧駆動装置については、次の１）のように構成し、第２の油圧駆動装置については、次の２）のように構成した。
１）一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて二次圧を低下させてこの二次圧をパイロット圧として出力する減圧弁を設けて、他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁をこのパイロット圧により作動させてその開口量を制御し得るようにするとともに、一方の流量調整機構の操作時に、この流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、これにより、アクチュエータへの圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るように構成した。
２）一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて閉方向の制御力を設定、付与されるとともにアクチュエーターへ供給される油圧により開方向の制御力を付与されて開閉するパイロットリリーフ弁を設けて、他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁の背圧室内の背圧をこのパイロットリリーフ弁の開閉により逃がしたり保持したりしてその排出流量調節用ポペット弁の開口量をオンオフ制御し得るようにするとともに、一方の流量調整機構の操作時に、この流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、これにより、アクチュエータへの圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るように構成した。
【００１５】
【作用】
本発明の第１の油圧駆動装置及び第２の油圧駆動装置は、それぞれ前記１）及び２）のように構成しているので、一方の流量調整機構を操作すると、何れの油圧駆動装置も、一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁がアクチュエータへの圧油の供給流量及びアクチュエータからの圧油の排出流量をそれぞれ調節し、その際、一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路を形成する。すなわち、第１の油圧駆動装置では、減圧弁が一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて二次圧を低下させてこの二次圧をパイロット圧として出力し、このパイロット圧により他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を作動させて、この排出流量調節用ポペット弁により一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側にブリードオフ回路を形成する。
また、第２の油圧駆動装置では、パイロットリリーフ弁が一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて閉方向の制御力を設定、付与されるとともにアクチュエーターへ供給される油圧により開方向の制御力を付与されて開閉し、このパイロットリリーフ弁の開閉により、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁の背圧室内の背圧を逃がしたり保持したりしてこの排出流量調節用ポペット弁の開口量をオンオフ制御して、この排出流量調節用ポペット弁により一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側にブリードオフ回路を形成する。本発明の第１の油圧駆動装置及び第２の油圧駆動装置は、こうした仕組みによりアクチュエータへの圧油の供給流量を、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を介してそれぞれ減圧弁及びパイロットリリーフ弁によりブリードオフ制御して、アクチュエータの駆動速度を、予め設定された低い速度水準に押さえるように調整することができるので、流量調整機構を構成する使用部品の有効な活用を図りつつ、アクチュエータの操作性の向上に資することができる。
【００１６】
【実施例】
まず、図１に基づいて後述する本発明の実施例の概要を説明する。図１は本発明の実施例の概要を説明するための油圧駆動装置に関する要部の油圧回路図である。図１において図８と同一の符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表すので、説明の重複を避けるため詳述しない。
【００１７】
図１の油圧駆動装置は、図８の油圧駆動装置と同様、操作レバー１４ａの矢印Ａ方向の操作により同時操作される一対の供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａで構成され、アクチュエータを正方向に駆動する流量調整弁機構と、操作レバー１４ａの矢印Ｂ方向の操作により同時操作される一対の供給流量調節用ポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用ポペット弁２２ｂで構成され、アクチュエータ３を逆方向に駆動する流量調整弁機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを操作レバー１４ａにより選択的に操作することにより、アクチュエータ３を正逆所望の方向に駆動し得るようにされている。
【００１８】
従来の油圧駆動装置においては、前述のように、アクチュエータ３を正方向、逆方向に駆動するこれら両流量調整機構が互いに独立して作動するように設計されていて、その一方が操作されているときに他方のもののポペット弁を総て作動させないようにするという設計思想のもとに構成されていたが、本発明においては、このような既成の発想を転換し、一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁を流量調整のために活用して操作性の向上に資するようにした。そのため、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を作動させてその開口量を制御するための制御機構を設けるとともに、その供給流量調節用ポペット弁の二次側に、前記排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、アクチュエータ３への圧油の供給流量がその制御機構によりブリードオフ制御され得るようにした。
【００１９】
このような技術内容を具体化するため、第１の実施例では、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂも作動させてその開口量を制御できるように、パイロット枝管路２４，２６を通じて他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に対して減圧して調整されたパイロット圧を出力するようにしている。そのため、同実施例では、一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧により二次圧が設定される減圧弁を設け、その二次圧がパイロット圧としてパイロット枝管路２４，２６から他方の流量調整機構の排出流量調節弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に入力されるようすることにより、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの開口量が操作レバー１４ａの操作量に対応して適切に制御されるようにしている。
【００２０】
第２の実施例では、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂも作動させてその開口量を制御できるように、その排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室の圧油を適宜タンクへ逃がすための排出管路３３ａ，３３ｂを新たに設け、負荷管路７，６の油圧が一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧により設定されるリリーフ設定圧を超えたときに、背圧室の背圧を、この排出管路３３ａ，３３ｂを通じてタンクへ逃がすようにし、その結果、そのリリーフ設定圧にまで低下したときには、その背圧を保持するようにして、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの開口量をオンオフ制御できるようにしている。そのため、同実施例では、一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧により前記リリーフ設定圧を設定するためのパイロットリリーフ弁をこの排出管路３３ａ，３３ｂに設けて、このパイロットリリーフ弁の開閉により他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂが背圧室内の背圧を逃がされたり保持されたりして開口量をオンオフ制御され得るようにし、これにより、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の油圧を適宜タンクへ逃がして、その二次側の油圧すなわち負荷管路７，６のアクチュエータ負荷圧が操作レバー１４ａの操作量に対応して適切に制御されるようにしている。
【００２１】
第１の実施例、第２の実施例においては、以上述べたような、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂも作動させてその開口量を制御できるようにするための制御機構を設けるほか、この排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂによりブリードオフ回路が形成されるように、この各ポペット弁２２ａ，２２ｂの一次側をそれぞれ各供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側に接続している。本発明の実施例では、このような構成により、一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁を活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御することができるようにしている。
【００２２】
以上概説した第１の実施例及び第２の実施例においては、その何れも、一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧と関連して、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁の開口量を制御するようにしているが、このような制御機構に代えて、流量調整機構の各ポペット弁の開口量を制御するためのコントローラを設け、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁の開口量を、作業内容等に応じて最適なものにするように、コントローラからの電気信号により制御することもできる。以上の説明から明らかなように、本発明の油圧駆動装置を具体化する場合、要は、一方の流量調整機構の操作時に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁も活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御することができるように構成されればよく、その態様は、油圧作業機の種類やその作業機で行う作業内容等に応じて適宜選択すべき、設計上の選択事項である。
【００２３】
そこで、図２乃至図６に基づいて本発明の実施例を詳述する。図２は本発明の第１の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図、図３は操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用パイロット圧との関係を示した第１の実施例に関する特性線図、図４は操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ回路の形成に兼用されるポペット弁との関係を示した第１の実施例に関する特性線図、図５は本発明の第２の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図、図６は操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用のリリーフ弁との関係を示した第２の実施例に関する特性線図である。図２及び図５において図８と同一の符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表すので、説明の重複を避けるため詳述しない。なお、この図２及び図５の油圧回路図は、何れも油圧駆動装置が操縦されていない状態を図示したものである。
【００２４】
まず、図２乃至図４に基づいて本発明の第１の実施例について説明すると、図２において、５０は一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁を作動させてその開口量を制御し得るようにするための制御機構で、この制御機構によりアクチュエータ３への圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るようにする。５１ａ，５１ｂは一次側からパイロットポンプ１３で発生した油圧が導かれこの油圧を減圧して調整したパイロット圧を二次側へ出力する減圧弁、５２ａ，５２ｂは排出流量調節用ポペット弁２２ｂ，２２ａのパイロット受部にパイロット圧を導くパイロット管路を切り換えるためのパイロット管路切換用の切換弁であり、制御機構５０は、これら減圧弁５１ａ，５１ｂ、切換弁５２ａ，５２ｂと、これらの弁に付随する以下に述べる構成要素とからなる。５３はパイロット主管路１５のパイロット圧を減圧弁５１ａのパイロット圧受部に導き同弁５１ａに対して閉方向の制御力を付与するパイロット枝管路、５４は減圧弁５１ａの二次圧をそのパイロット圧受部に導き同様の制御力を付与するパイロット二次圧管路、５５は減圧弁５１ａの初期設定圧を設定するためそのパイロット受部に初期付勢力を付与して開方向の制御力を付与するバネ、５６は減圧弁５１ａで減圧されたパイロットポンプ１３からの圧油すなわち減圧弁５１ａの二次側の圧油を切換弁５２ａに導くパイロット副管路、５７はパイロット主管路１６のパイロット圧を切換弁５２ａに導くパイロット枝管路、５８はパイロット主管路１５のパイロット圧を切換弁５２ａのパイロット圧受部に導くパイロット枝管路である。減圧弁５１ａは、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向へ操作したとき、パイロット枝管路５３とパイロット二次圧管路５４の双方のパイロット圧がバネ５５の付勢力に対抗してパイロットポンプ１３から導かれた油圧を減圧するようにパイロット圧受部に作用し、パイロット枝管路５３のパイロット圧がパイロット圧受部に作用していないとき、パイロットポンプ１３からの圧油をタンクへ逃がす。また、切換弁５２ａは、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向へ操作したとき、パイロット主管路１５のパイロット圧がパイロット枝管路５８を通じてパイロット圧受部に入力されて、パイロット副管路５６の圧油をパイロット枝管路２６に導くように油路が切り換えられ、そのパイロット圧が入力されないときにパイロット枝管路５７のパイロット圧をパイロット枝管路２６に導くように油路が切り換えられる。
【００２５】
５９は各パイロット主管路１６のパイロット圧を減圧弁５１ｂのパイロット圧受部に導き減圧弁５１ａと同様の制御力を付与するパイロット枝管路、６０は減圧弁５１ｂの二次圧をそのパイロット圧受部に導く、パイロット二次圧管路５４と同様のパイロット二次圧管路、６１は減圧弁５１ｂのパイロット受部に初期付勢力を付与する、バネ５５と同様のバネ、６２は減圧弁５１ｂの二次側の圧油を切換弁５２ｂに導く、パイロット副管路５６と同様のパイロット副管路、６３はパイロット主管路１５のパイロット圧を切換弁５２ｂに導く、パイロット枝管路５７と同様のパイロット枝管路、６４はパイロット主管路１６のパイロット圧を切換弁５２ｂのパイロット圧受部に導く、パイロット枝管路５８と同様のパイロット枝管路である。減圧弁５１ｂは、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向へ操作したとき、パイロット枝管路５９とパイロット二次圧管路６０の双方のパイロット圧がバネ６１の付勢力に対抗してパイロットポンプ１３から導かれた油圧を減圧するようにパイロット圧受部に作用し、減圧弁５１ａと同様の作動をする。また、切換弁５２ｂは、切換弁５２ａと同様、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向へ操作したとき、パイロット主管路１６のパイロット圧がパイロット枝管路６４を通じてパイロット圧受部に入力されて、パイロット副管路６２の圧油をパイロット枝管路２４に導くように油路が切り換えられ、そのパイロット圧が入力されないときにパイロット枝管路６３のパイロット圧をパイロット枝管路２４に導くように油路が切り換えられる。これらの説明から明らかなように、パイロット枝管路２４，２６は、図２の従来の装置では操作レバー１４ａの操作によりパイロット操作装置１４の減圧弁１４ｄ，１４ｅから出力するパイロット圧をパイロット主管路１５，１６から排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に導くだけの役割をしていたが、本実施例では、このように、切換弁５２ｂ，５２ａを設けてパイロット枝管路６４，５８からのパイロット圧によりその油路を切り換えられるようにしたため、減圧弁５１ｂ，５１ａで発生する二次圧をパイロット圧としてパイロット副管路６２，５６から排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に導く役割もする。
【００２６】
そこで、この減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏと操作レバー１４ａの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ との関係を数式をもって表すと次のようになり、減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏは、（２）式で表すことができる。
【００２７】
Ａ（Ｐｉ ＋Ｐｏ）＝ｋ（ｘ＋ｘ０）≒ｆ０
∴ Ｐｏ＝ｆ０ ／Ａ−Ｐｉ ‥‥‥‥‥‥（２）
Ａ；減圧弁５１ａ，５１ｂのパイロット受部の受圧面積
ｋ；ばね５５，６１のバネ定数
ｘ；制御力を付与することにより生じるバネ５５，６１のたわみ
ｘ０；初期設定時のバネ５５，６１のたわみ
ｆ０；バネ５５，６１の初期付勢力
ここで、例えば、前（２）式におけるｆ０ ／Ａが操作レバー１４ａの操作により出力され得るパイロット圧Ｐｉ の最大値Ｐｉｍａｘと等しくなるようにバネ５５，６１の初期付勢力ｆ０を初期設定したとすると、減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏは、（３）式で表すことができる。
【００２８】
Ｐｏ＝Ｐｉｍａｘ−Ｐｉ ‥‥‥（３）
この（３）式から明らかなように、バネ５５，６１の初期付勢力ｆ０をＰｉｍａｘと等しくなるように初期設定したとすると、減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏは、操作レバー１４ａの操作量に応じて０〜Ｐｉｍａｘの範囲の値に制御され、操作レバー１４ａの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ が大きくなると、その分減少することとなる。なお、減圧弁５１ａ，５１ｂの初期設定圧は、バネ５５，６１の初期付勢力ｆ０を調節することにより任意に設定できるから、操作レバー１４ａの操作量に応じて発生する二次圧Ｐｏの値は、バネ５５，６１の初期付勢力ｆ０を調節することにより任意に選択することができる。
【００２９】
本発明の第１実施例の油圧駆動装置は、以上のような構成を備えているので、いま、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作したとすると、その操作レバー１４ａの操作量に応じた所定値のパイロット圧がパイロット主管路１５に出力され、このパイロット圧は、パイロット枝管路２３を通じて供給流量調節用ポペット弁２１ａのパイロット受部へ、また、パイロット枝管路２３及びパイロット支管路２３ａを通じてオペレートチェック弁９のパイロット受部へそれぞれ導かれるとともに、パイロット枝管路６３、切換弁５２ｂ、パイロット枝管路２４を通じて排出流量調節用ポペット弁２２ａのパイロット受部に導かれる。同時に、パイロット主管路１５に出力された所定値のパイロット圧は、パイロット枝管路５３を通じて減圧弁５１ａのパイロット受部に導かれるとともに、パイロット枝管路５８を通じて切換弁５２ａのパイロット受部に導かれ、減圧弁５１ａは、パイロット受部に導かれたパイロット圧により調整されたパイロット圧をパイロット副管路５６に出力するとともに、このパイロット圧をパイロット枝管路２６を通じて排出流量調節用ポペット弁２２ｂに導くことのできるように切換弁５２ａを切り換える。本実施例の装置は、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作したときにこのような作動をする結果、供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａは、操作装置１４から出力するパイロット圧の値に応じて所定の開口量だけ開口してアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節し、その際、排出流量調節用ポペット弁２２ｂは、減圧弁５１ａから出力するパイロット圧により開作動し、このパイロット圧の値に応じて所定の開口量だけ開口するため、供給流量調節用ポペット弁２１ａの二次側にブリードオフ回路が形成され、その二次側の圧油をその減圧弁５１ａのパイロット圧の値に応じて所定の流量だけ戻り管路５を通じてタンクへ逃がす。すなわち、供給流量調節用ポペット弁２１ａで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量が排出流量調節用ポペット弁２２ｂを介して減圧弁５１ａによりブリードオフ制御されることになる。以上、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作した場合のことを述べたが、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向に操作した場合にも、前記したと同様の過程を経て、今度は、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用ポペット弁２２ｂがアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節する役割をし、その際、供給流量調節用ポペット弁２１ｂの二次側にブリードオフ回路が形成される。すなわち、供給流量調節用ポペット弁２１ｂで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量が排出流量調節用ポペット弁２２ａを介して減圧弁５１ｂによりブリードオフ制御されることになる。
【００３０】
図３には、このようなブリードオフ制御の際、ブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁へ入力されるパイロット圧すなわちブリード用パイロット圧ＰｏＢ が操作レバーの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ によりどのように変化するかの例を示している。また、図４には、このブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁の開度すなわちブリード弁開度ａｏＢ や供給流量調節用ポペット弁開度すなわちメータイン弁開度ａｉ が操作レバーの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ によりどのように変化するかの例を示している。
【００３１】
そこで、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に操作した場合にそれぞれ作動する供給流量調節用ポペット弁２１ａ又は供給流量調節用ポペット弁２１ｂをメータイン弁、その場合にブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁２２ｂ又は排出流量調節用ポペット弁２２ａをブリード弁と略称し、この第１の実施例の油圧駆動装置が前述したような大きな慣性負荷を駆動した状態において、アクチュエータ３へ圧油を供給している側の負荷管路６又は負荷管路７内にどのような負荷圧が生じるかの点を定量的に考察する。このような状態において、アクチュエータ３は、その始動時、大きい慣性負荷のためにすぐには始動できず、圧油がアクチュエータ３へ流入できない点は、従来の油圧駆動回路と同じである。このとき、可変絞り部としてのメータイン弁を通過する圧油の流量Ｑｉ と可変絞りとしてのブリード弁を通過する圧油の流量ＱＢ とは等しくなるので、前記の負荷管路の負荷圧Ｐａは次のようにして求めることができる。
【００３２】
Ｑｉ ＝Ｋ・ａｉ √（Ｐｓ−Ｐａ） ‥‥‥（４）
ＱＢ ＝Ｋ・ａｏＢ √（Ｐａ−ＰＴ） ‥‥‥（５）
いま述べたようにＱｉ ＝ＱＢ であり、かつ、ＰＴ ≒０であるとみるこができるから、これら（４）式及び（５）式より、負荷圧Ｐａは（６）式のとおりになる。
【００３３】
ａｉ ；メータイン弁の開度
ａｏＢ ；ブリード弁の開度
ＰＴ；タンク内の圧力
Ｐｓ；アクチュエータ駆動用油圧ポンプの吐出圧
χ；ブリード弁開度ａｏＢ に対するメータイン弁開度ａｉ の比率
前（６）式と図４とを併せ考えれば明らかなように、アクチュエータ３を始動する場合において、第１の実施例では、操作装置１４から出力されるパイロット圧が小さいとき、すなわち、メータイン弁の開度が小さい微操作時には、小さな負荷圧Ｐａしか生じないため、小さな駆動圧力（加速圧力）を得ることが可能となり，パイロット圧が大きいときには、逆に、大きな駆動圧力を得ることができる。したがって、本実施例によれば、アクチュエータ３が始動時に急激な圧力上昇により急激に加速され、微操作性の要求される作業をする際にオペレータの操作感覚を損なうというというような前述した従来技術にみられる問題は生じない。また、一方の流量調整機構の作動時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁でブリードオフ回路が形成され、アクチュエータ３への圧油の供給流量がブリードオフ制御されるようにしているので、操作レバー１４ａの操作量に対するアクチュエータ３の駆動速度が押さえられ、その結果、微操作の行える操作レバー１４ａの操作領域は必然的に広げるられるため、この点でも微操作性の向上を図ることができる。このように、第１の実施例によれば、一方の流量調整機構の操作時、従来の装置においては遊んでいた他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁を活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御することができ、使用部品の有効な活用を図りつつ、操作性の良好な油圧駆動装置を得ることができる。
【００３４】
次に、図５及び図６に基づいて本発明の第２の実施例について説明すると、図５において、３１ａ，３１ｂは各パイロット支管路２５ａ，２３ａのパイロット圧によりそれぞれ操作され油路を開閉する連通弁、３２ａ，３２ｂは各パイロット支管路２５ａ，２３ａのパイロット圧で付勢されるバネの付勢力により閉方向の制御力を設定、付与され、負荷管路７，６の圧力により開方向の制御力を付与されるパイロットリリーフ弁で、開方向の制御力が閉方向の制御力よりも大きくなったとき、すなわち負荷管路７，６の油圧がパイロット支管路２５ａ，２３ａのパイロット圧で付勢されるバネの付勢力を超えたときに開放されて、各排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室の圧油を後記排出管路３３ａ，３３ｂを通じてリリーフする。したがって、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂは、各パイロット支管路２５ａ，２３ａと圧負荷管路７，６とのパイロット圧で操作される一種の開閉弁で、その開閉により排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室内の背圧を逃がしたり保持したりするため、同ポペット弁２２ａ，２２ｂを開閉させることができる。この排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、開作動時、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の圧油を戻り管路５を通じてタンクへ逃がすこととなるため、排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂと相俟って、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側にブリードオフ回路を形成させるための可変リリーフ弁としての機能を兼備することになる。３３ａ，３３ｂはそれぞれ連通弁３１ａ，３１ｂ、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂが順次設けられ各排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室の圧油を各パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂを通じてタンクへ逃がすための排出管路で、一端が各排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室に接続され他端が戻り管路５とつながるように配管されている。連通弁３１ａは、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向へ操作したとき、パイロット主管路１６に出力されるパイロット圧がパイロット枝管路２５、パイロット支管路２５ａを通じてパイロット圧受部に入力されて、排出管路３３ａの圧油をパイロットリリーフ弁３２ａの一次側に導くように油路を開き、そのパイロット圧が入力されないときに油路を閉じる。同様にして、連通弁３１ｂは、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向へ操作したとき、パイロット主管路１５に出力されるパイロット圧がパイロット枝管路２３、パイロット支管路２３ａを通じてパイロット圧受部に入力されて、排出管路３３ｂの圧油をパイロットリリーフ弁３２ｂの一次側に導くように油路を開き、そのパイロット圧が入力されないときに油路を閉じる。また、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂは、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向、Ａ方向へ操作したとき、各パイロット主管路１６，１５にそれぞれ出力されるパイロット圧が連通弁３１ａ，３１ｂと同様の過程を経てパイロット受部に入力され、これによりバネの付勢力が設定されるため、その閉方向の制御力が主パイロット管路１６，１５のパイロット圧すなわち操作レバー１４ａの操作量に応じて設定される。排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、このようなパイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂを付設したことにより、負荷管路７，６の油圧がパイロット圧により設定されたバネの付勢力を超えたときに、背圧室の背圧をリリーフして全開し、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の圧油を戻り管路５を通じてタンクへ逃がし、その結果、負荷管路７，６の圧力がそのバネの付勢力に相当する値にまで低下すると、もとどおり閉じ、このような開閉動作を繰り返しながら、負荷管路７，６の圧力をパイロット圧により設定されたバネの付勢力に相当する値に常に押さえる。すなわち、排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、その開口量を、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂを通じてパイロット主管路１６，１５のパイロット圧によりオンオフ制御され、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の油圧をタンクへ逃がし得るようにされていることから、パイロット主管路１６，１５のパイロット圧によりリリーフ圧が可変に設定され、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の圧油をタンクへ逃がす可変リリーフ弁としての機能を兼備することになる。
【００３５】
本発明の第２の実施例の油圧駆動装置は、以上のような構成を備えているので、いま、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作したとすると、その操作レバー１４ａの操作量に応じた所定値のパイロット圧がパイロット主管路１５に出力され、第１の実施例と同様の過程を経て供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａのパイロット受部にそれぞれ導かれる。同時に、パイロット主管路１５に出力された所定値のパイロット圧は、パイロット枝管路２３、パイロット支管路２３ａを通じて連通弁３１ｂのパイロット圧受部に入力されて、排出管路３３ｂの圧油をパイロットリリーフ弁３２ｂの一次側に導くように油路を開くとともに、同様にしてパイロットリリーフ弁３２ｂのパイロット受部にも入力され、このパイロット受部に導かれたパイロット圧によりパイロットリリーフ弁３２ｂのバネの付勢力が設定される。以上の結果、供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａは、第１の実施例と同様、パイロット操作装置１４から出力するパイロット圧の値に応じて所定の開口量だけ開口してアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節し、その場合に、負荷管路６の油圧がパイロット操作装置１４のパイロット圧により設定されたパイロットリリーフ弁３２ｂのバネの付勢力を超えると、排出流量調節用ポペット弁２２ｂは、背圧室内の背圧を逃がされて全開し、供給流量調節用ポペット弁２１ａの二次側にブリードオフ回路を形成し、その結果、その二次側の油圧が戻り管路５を通じてタンクに逃がされてリリーフ設定圧まで低下すると、排出流量調節用ポペット弁２２ｂは、背圧室内の背圧を保持されて再び閉じ、このような動作を繰り返しながら、負荷管路６のアクチュエータ負荷圧を所定のリリーフ設定圧に保持する。すなわち、供給流量調節用ポペット弁２１ａで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量は、制御機構をなすパイロットリリーフ弁３２ｂにより、排出流量調節用ポペット弁２２ｂの開口量がオンオフ制御されて、負荷管路６のアクチュエータ負荷圧を所定の設定圧に保持するようにブリードオフ制御されることになる。以上、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作した場合のことを述べたが、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向に操作した場合にも、前記したと同様の過程を経て、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用ポペット弁２２ｂがアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節し、その際、供給流量調節用ポペット弁２１ｂで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量が排出流量調節用ポペット弁２２ａを介してパイロットリリーフ弁３２ａによりブリードオフ制御されることになる。
【００３６】
図６には、このようなブリードオフ制御の際、ブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁のリリーフ設定圧を、操作装置１４から出力されるパイロット圧によりパイロットリリーフ弁を通じて設定する場合の圧力特性の一例を示している。なお、同図において、「従来」と表示した一点鎖線は、このような修正の行われない従来の油圧駆動装置における供給流量調節用ポペット弁の二次側のの圧力特性を、参考のために示したものである。この図６から明らかなように、第２の実施例によれば、操作装置１４から出力されるパイロット圧が小さいときには、ブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁のリリーフ設定圧を相対的に小さく、そのパイロット圧が大きいときには、そのリリーフ設定圧を相対的に大きく設定することができることから、この排出流量調節用ポペット弁をして、その設定されたリリーフ設定圧に基づいて開閉動作を繰り返させながら、供給流量調節用ポペット弁の二次側の油圧を適宜リリーフさせることにより、その二次側の油圧すなわち負荷管路のアクチュエータ負荷圧を、所望の値に保持するように直接的に圧力制御することができる。その結果、操作レバー１４ａの操作量が小さいときには、アクチュエータ３を駆動するための加速圧を低く押さえることができ、その操作量が大きいときには大きくすることが可能であり、微操作時、大操作時の何れにおいても良好な操作性を確保することができる。したがって、本実施例によっても、第１の実施例と同様、従来の装置においては遊んでいた排出流量調節用ポペット弁を活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御し、使用部品の有効な活用を図りつつ、操作性の向上に資する油圧駆動装置を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、「操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを正方向に駆動するように設けられた流量調整機構と、操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを逆方向に駆動するように設けられた流量調整機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作してアクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにした油圧駆動装置」において、第１の油圧駆動装置については、「課題を解決するための手段」の項で１）に示したように構成し、第２の油圧駆動装置については、「課題を解決するための手段」の項で２）に示したように構成しているので、第１の油圧駆動装置及び第２の油圧駆動装置は、一方の流量調整機構の操作時に、従来の装置においては遊んでいた他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を活用して、アクチュエータへの圧油の供給流量を、この排出流量調節用ポペット弁を介してそれぞれ減圧弁及びパイロットリリーフ弁によりブリードオフ制御することができる。その結果、流量調整機構を構成する使用部品の有効な活用を図りつつ、アクチュエータの操作性の向上に資することができる。
【００３９】
本発明は、ポペット弁による一対の流量調整機構をアクチュエータの正、逆各方向の駆動のために互いに独立して作動させるようにするという従来技術の発想を転換し、一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁も流量調整のために積極的に活用して操作性の向上に資するようにしたものであり、その発想は斬新的なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の概要を説明するための油圧駆動装置に関する要部の油圧回路図である。
【図２】本発明の第１の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【図３】操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用パイロット圧との関係を示した第１の実施例に関する特性線図である。
【図４】操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ回路の形成に兼用されるポペット弁との関係を示した第１の実施例に関する特性線図である。
【図５】本発明の第２の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【図６】操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用のリリーフ弁との関係を示した第２の実施例に関する特性線図である。
【図７】従来の油圧駆動装置に用いられているポペット弁単体の断面図である。
【図８】従来の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ駆動用の油圧ポンプ
２ 流量調整機構ユニット
３ アクチュエータ
４ 主管路
５ 戻り管路
６，７ 負荷管路
８，９ オペレートチェック弁
１３ パイロットポンプ
１４ パイロット操作装置
１５，１６ パイロット主管路
２１ａ，２１ｂ 供給流量調節用ポペット弁
２２ａ，２２ｂ 排出流量調節用ポペット弁
３１ａ、３１ｂ ブリードオフ制御用リリーフ弁
３２ａ３２ｂ 切換弁
５１ａ，５１ｂ ブリードオフ制御用減圧弁
５２ａ，５２ｂ 切換弁
ａ ポペット弁の弁本体
ｂ 流入ポート
ｃ 流出ポート
ｄ 主弁
ｅ スリット
ｆ 背圧室
ｇ パイロット弁
ｊ パイロット圧導入ポート
【産業上の利用分野】
本発明は、アクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータから排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成された流量調整機構を、アクチュエータを正逆両方向に駆動制御できるように二組備えた油圧駆動装置について、これらのポペット弁を有効活用できるように改良を加えた発明であって、特に、油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械の油圧駆動装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータから排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成された流量調整機構を、アクチュエータを正逆両方向に駆動制御できるように二組備えた油圧駆動装置が知られている。本発明は、このような油圧駆動装置を改良したものであるので、その技術内容を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、従来の油圧駆動装置に用いられているポペット弁単体の断面図、図８は従来の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【０００３】
図７において、ａはポペット弁の弁本体、ｂはこのポペット弁本体ａに形成された流入ポート、ｃは同じくポペット弁本体ａに形成された流出ポート、ｄはこれら流入ポートｂと流出ポートｃとの連通路を開閉するように設けられ開口量を調節するように変位するシート弁としての主弁、ｅはこの主弁ｄに設けられた可変絞りを形成するためのスリット、ｆはこのスリットｅを介して流入ポートと連通する背圧室である。ｇはパイロット圧により変位して開口量を調節し得るパイロット弁、ｈはこのパイロット弁ｇを内蔵するサブケーシング、ｉはこのサブケーシングｈ内に設けられパイロット弁ｇに閉方向の制御力を付与するバネ、ｊはパイロット圧を導いてパイロット弁ｇに開方向の制御力を付与するためのパイロット圧導入ポート、ｋは流入ポートａから背圧室ｆに導かれた圧油をパイロット弁ｇのポートを通じて流出ポートｃに導くための補助通路である。
【０００４】
図７のポペット弁は、このような構成を備えているから、後述のパイロット操作装置１４等の操作手段を操作して所定の値のパイロット圧をパイロット圧導入ポートｊを通じてパイロット弁ｇに導くと、そのパイロット圧は、バネｉの力に抗してパイロット弁ｇに開方向の制御力を付与し，そのバネｉの力がそのパイロット圧と平衡するまで同スプールｇを変位させてその開口量を調節する。このような状態において、流入ポートｂから圧油が供給されると、流入ポートｂからスリットｅを介して背圧室ｆに至る圧油の流れが生じ、その背圧室ｆの圧油は、パイロット弁ｇの開口量により流量が調節されて、補助通路ｋを介して流出ポートｃへ導かれる。その場合に、そのスリットｅを通過する圧油の通過流量と背圧室ｆから補助通路ｋを介して流出ポートｃへ導かれる圧油の流量とのバランスにより主弁ｄの変位（移動量）を制御することができる。したがって、パイロット弁ｇをパイロット圧の値により制御することにより、主弁ｄの変位を制御して流入ポートｂから流出ポートｃに流れる圧油の流量を制御することができる。
【０００５】
図８は、このような構造のポペット弁で構成された流量調整機構を有する油圧駆動装置について、従来のものに関する油圧回路の一例を示したものである。その構成を説明すると、図８において、１はアクチュエータを駆動するための圧油を発生するアクチュエータ駆動用の油圧ポンプ、２は図７のような構造のポペット弁を４個組み合わせて構成した流量調整機構ユニット、３はアクチュエータ、４は油圧ポンプ１の圧油を流量調整機構ユニット２を通じてアクチュエータ３へ供給するための主管路、５は流量調整機構ユニットへ送られた圧油をタンクへ戻すための戻り管路，６，７は流量調整機構ユニット２で流量が調節された圧油をその一方を通じてアクチュエータ３へ供給し他方を通じてアクチュエータ３から排出するための負荷管路、８，９はこの各負荷管路６，７にそれぞれ設けられパイロット圧により開放されるオペレートチェック弁、１０，１１はチェック弁、１２はアクチュエータ３の過負荷時に油圧ポンプで発生する圧油の一部をタンクへ逃してその圧油の最高圧力を制限する圧力制御弁としてのオーバロードリリーフ弁、１３はパイロット圧発生源としてのパイロットポンプ、１４はこのパイロットポンプ１３の圧油が導かれ操作レバー１４ａを矢印Ａ又は矢印Ｂ方向に操作することによりパイロット圧を出力するパイロット操作装置、１５，１６はこのパイロット操作装置１４が出力するパイロット圧を導くパイロット主管路である。パイロット操作装置１４は、その操作レバー１４を矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に操作することによりバネ１４ｂ，１４ｃを介して減圧弁１４ｄ又は減圧弁１４ｅを作動させ、その一方の減圧弁を通じてパイロット管路１５又はパイロット管路１６にパイロット圧を出力する。また、操作レバー１４ａの操作によりバネ１４ｂ，１４ｃを介して各減圧弁１４ｄ，１４ｅの制御部に作用する操作力に応じて、同弁の二次圧を設定するようにされているため、各パイロット管路１５，１６に出力するパイロット圧をその操作レバー１４ａの操作量により調節でき、所望の値のパイロット圧を出力することができるようになっている。この点を数式をもって表すと次のようになり、操作レバー１４ａの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ は、（１）式で表すことができる。
【０００６】
Ａ・Ｐｉ ＝Ｆｉｎ＝ｋｘ
Ｐｉ ＝Ｆｉｎ／Ａ ‥‥‥（１）
Ａ；減圧弁１４ｄ，１４ｅの制御部の受圧面積
Ｆｉｎ；減圧弁１４ｂ，１４ｃの制御部に作用する操作力
ｋ；バネ１４ｂ，１４ｃのバネ定数
ｘ；操作力を付与することにより生じるバネ１４ｂ，１４ｃのたわみ
従来の装置の構成を更に説明すると、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは図７で説明したと同じ構造のポペット弁で、ポペット弁２１ａ，２１ｂは、一次側が分岐路を介してそれぞれ主管路４に接続されるとともに二次側がアクチュエータ３を正逆反対方向に駆動できるようにその給排ポートに接続され、ポペット弁２２ａ，２２ｂは、一次側がアクチュエータ３の給排ポートに接続されるとともに二次側が戻り管路５に接続される。したがって、流量調整機構ユニット２は、メータイン要素としてポペット弁２１ａ，２１ｂを備え、メータアウト要素としてポペット弁２２ａ，２２ｂを備えたこれら４個のポペット弁で構成される。２３はパイロット主管路１５のパイロット圧をポペット弁２１ａに導くパイロット枝管路、２３ａはこのパイロット枝管路２３のパイロット圧をオペレートチェック弁９のパイロット圧受部に導くパイロット支管路、２４はパイロット主管路１５のパイロット圧をポペット弁２２ａのパイロット圧受部に導くパイロット枝管路、２５はパイロット主管路１６のパイロット圧をポペット弁２１ｂに導くパイロット枝管路，２５ａはこのパイロット枝管路２５のパイロット圧をオペレートチェック弁８のパイロット圧受部に導くパイロット支管路，２６はパイロット主管路１６のパイロット圧をポペット弁２２ｂのパイロット圧受部に導くパイロット枝管路である。
【０００７】
従来の油圧駆動装置は、このような構成を備えているので、いま、オペレータが操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作すると、この操作レバー１４ａの操作量に応じて所定の値のパイロット圧がパイロット管路１５に出力され、そのパイロット圧は、各枝管路２３，２４を通じてそれぞれ各ポペット弁２１ａ，２２ａのパイロット圧受部に導かれるとともに、支管路２３ａを通じてオペレートチェック弁９のパイロット圧受部に導かれる。そうすると、ポペット弁２１ａ及びポペット弁２２ａは、そのパイロット圧の値に応じて、所定の開口量だけ開口して、油圧ポンプ１からアクチュエータ３へ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータ３からタンクへ排出する圧油の排出流量を調節するように開作動するとともに、オペレートチェック弁９は、アクチュエータ３からタンクへ圧油を排出できるように開作動する。その結果、油圧ポンプ１の圧油は、主管路４、ポペット弁２１ａ，負荷管路６を通じてアクチュエータ３に供給されるとともに、アクチュエータ３内の圧油は、負荷管路７、オペレートチェック弁９、ポペット弁２２ａ、戻り管路５を通じてタンクへ戻され、アクチュエータ３を所定の速度で正方向に駆動する。また、オペレータが操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向に操作すると、そのパイロット圧は、各枝管路２５，２６を通じてそれぞれ各ポペット弁２１ｂ，２２ｂのパイロット圧受部に導かれるとともに、支管路２５ａを通じてオペレートチェック弁８のパイロット圧受部に導かれる。そうすると、前記と同様にして、油圧ポンプ１の圧油は、主管路４、ポペット弁２１ｂ，負荷管路７を通じてアクチュエータ３に供給されるとともに、アクチュエータ３内の圧油は、負荷管路６、オペレートチェック弁８、ポペット弁２２ｂ、戻り管路５を通じてタンクへ戻され、アクチュエータ３を所定の速度で今度は逆方向に駆動する。
【０００８】
以上の説明から明らかなように、従来の装置においては、ポペット弁２１ａ，２１ｂがメータイン要素として供給流量調節用の弁となり、ポペット弁２２ａ，２２ｂがメータアウト要素として排出流量調節用の弁となる。そして、これらの弁のうち、同時操作される一対の供給流量調節用のポペット弁２１ａ及び排出流量調節用のポペット弁２２ａが互いに協働してアクチュエータ３を正方向に駆動する流量調整機構を構成するとともに、同時操作される一対の供給流量調節用のポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用のポペット弁２２ｂが互いに協働してアクチュエータ３を逆方向に駆動する流量調整機構を構成し、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作することにより、アクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにされている。それゆえ、このようにして構成された流量調整機構は、流量調節機能を有する方向切換弁と同等の機能を果たすことができ、しかも、同一構造の４個のポペット弁２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂを用いて構成できることから、少品種大量生産が可能となり、生産効率の点で好ましいものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような同一構造の４個のポペット弁による流量調整機構を備えた従来の油圧駆動装置にあっては、生産効率の点では好ましいものであるが、各流量調整機構が互いに役割分担して他と独立して作動するように設計されていて、その一方が操作されているときには、他方のもののポペット弁を総て作動させないようにするという設計思想のもとに構成されているため、同一構造のポペット弁を４個も使用したものでありながら、２個のポペット弁は常に遊んでいて、使用部品の有効な活用を図るという点で問題のあることを見出した。
【００１０】
一方、油圧作業機においては、その油圧駆動装置をオペレータにとって操作感覚の優れたものにすること、すなわち操作性の向上を図ることが最近の重要なテーマであるが、前記の従来の油圧駆動装置においても、このような操作性の向上の観点から改善すべきことが種々考えられる。
【００１１】
油圧ショベルを例にしてこの点について言及すると、油圧ショベルにおいては、アクチュエータとして、掘削装置を構成するブーム、アーム及びバケットやその掘削装置を旋回するための旋回用油圧モータ、更にはこれらの装置を搭載した自走車体を駆動するための走行用油圧モータが設けられているが、これらのアクチュエータは、何れも大きな慣性負荷を駆動するものであるため、これに起因してその始動時に一つの問題が生じる。すなわち、操作レバーを所望の量だけ操作してこのようなアクチュエータを始動した場合、その操作量に応じて流量供給用ポペット弁が所要の量の圧油をアクチュエータに供給するが、アクチュエータは、大きい慣性負荷のため、すぐには始動できず、その当然の結果として、圧油はアクチュエータへ流入できない。その結果、負荷管路内の圧力は、オーバロードリリーフ弁の設定圧を超えるまでに急激に上昇し、しかる後、アクチュエータが始動するが、このアクチュエータは、一旦始動すると、その急激な圧力上昇により急激に加速され、一瞬飛び出すような感じになる。このような始動時における現象は、操作レバーの操作量の大小に関係なく微操作時にも発生するため、特に、精度の高い作業を行う場合等微操作性の要求される作業をする場合にオペレータの操作感覚を損ない不都合である。また、油圧ショベルにおいては、一つのアクチュエータが多様な作業に関与し、例えば、旋回用油圧モータにあっては、単なる旋回の目的で駆動する場合だけではなく、押し付け掘削等それ以外の目的で駆動する場合にも微操作性が要求されるため、始動時にこのような現象が発生すると、各種の作業に支障が生じる。その押し付け掘削について述べると、押し付け掘削は、旋回用油圧モータの旋回力を利用して掘削機を地山に押しつけながら側溝掘り等の作業をするものであるから、これを実施する場合にこのような現象が生じると、その旋回力の調節が容易にできず、すでに掘削した溝や穴をつぶしてしまう結果をもたらし、その作業を円滑に行えなくなる。
【００１２】
さらに、微操作性の向上を図るためには、操作レバーの操作量に対するアクチュエータの駆動速度を押さえるようにし、これにより微操作の行える操作領域を広げるようにすることも必要であるが、作業の効率を優先した標準作業中心の従来の油圧駆動装置では、このような点に対する配慮が欠けており、この点でも改善すべき余地がある。
【００１３】
以上述べたように、多数のポペット弁で構成された流量調製装置を備えた従来の油圧駆動装置においては、使用部品の有効な活用を図るという点で問題のある一方、操作性の向上の観点から改善すべき余地があることに鑑み、本発明は、このような流量調整機構を備えた油圧駆動装置において、その流量調整機構を構成する使用部品の有効な活用を図りつつ、アクチュエータの操作性の向上に資する油圧駆動装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、「操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを正方向に駆動するように設けられた流量調整機構と、操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを逆方向に駆動するように設けられた流量調整機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作してアクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにした油圧駆動装置」において、前記の目的を達成するため、第１の油圧駆動装置については、次の１）のように構成し、第２の油圧駆動装置については、次の２）のように構成した。
１）一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて二次圧を低下させてこの二次圧をパイロット圧として出力する減圧弁を設けて、他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁をこのパイロット圧により作動させてその開口量を制御し得るようにするとともに、一方の流量調整機構の操作時に、この流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、これにより、アクチュエータへの圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るように構成した。
２）一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて閉方向の制御力を設定、付与されるとともにアクチュエーターへ供給される油圧により開方向の制御力を付与されて開閉するパイロットリリーフ弁を設けて、他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁の背圧室内の背圧をこのパイロットリリーフ弁の開閉により逃がしたり保持したりしてその排出流量調節用ポペット弁の開口量をオンオフ制御し得るようにするとともに、一方の流量調整機構の操作時に、この流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、これにより、アクチュエータへの圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るように構成した。
【００１５】
【作用】
本発明の第１の油圧駆動装置及び第２の油圧駆動装置は、それぞれ前記１）及び２）のように構成しているので、一方の流量調整機構を操作すると、何れの油圧駆動装置も、一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁がアクチュエータへの圧油の供給流量及びアクチュエータからの圧油の排出流量をそれぞれ調節し、その際、一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路を形成する。すなわち、第１の油圧駆動装置では、減圧弁が一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて二次圧を低下させてこの二次圧をパイロット圧として出力し、このパイロット圧により他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を作動させて、この排出流量調節用ポペット弁により一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側にブリードオフ回路を形成する。
また、第２の油圧駆動装置では、パイロットリリーフ弁が一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて閉方向の制御力を設定、付与されるとともにアクチュエーターへ供給される油圧により開方向の制御力を付与されて開閉し、このパイロットリリーフ弁の開閉により、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁の背圧室内の背圧を逃がしたり保持したりしてこの排出流量調節用ポペット弁の開口量をオンオフ制御して、この排出流量調節用ポペット弁により一方の流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側にブリードオフ回路を形成する。本発明の第１の油圧駆動装置及び第２の油圧駆動装置は、こうした仕組みによりアクチュエータへの圧油の供給流量を、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を介してそれぞれ減圧弁及びパイロットリリーフ弁によりブリードオフ制御して、アクチュエータの駆動速度を、予め設定された低い速度水準に押さえるように調整することができるので、流量調整機構を構成する使用部品の有効な活用を図りつつ、アクチュエータの操作性の向上に資することができる。
【００１６】
【実施例】
まず、図１に基づいて後述する本発明の実施例の概要を説明する。図１は本発明の実施例の概要を説明するための油圧駆動装置に関する要部の油圧回路図である。図１において図８と同一の符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表すので、説明の重複を避けるため詳述しない。
【００１７】
図１の油圧駆動装置は、図８の油圧駆動装置と同様、操作レバー１４ａの矢印Ａ方向の操作により同時操作される一対の供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａで構成され、アクチュエータを正方向に駆動する流量調整弁機構と、操作レバー１４ａの矢印Ｂ方向の操作により同時操作される一対の供給流量調節用ポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用ポペット弁２２ｂで構成され、アクチュエータ３を逆方向に駆動する流量調整弁機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを操作レバー１４ａにより選択的に操作することにより、アクチュエータ３を正逆所望の方向に駆動し得るようにされている。
【００１８】
従来の油圧駆動装置においては、前述のように、アクチュエータ３を正方向、逆方向に駆動するこれら両流量調整機構が互いに独立して作動するように設計されていて、その一方が操作されているときに他方のもののポペット弁を総て作動させないようにするという設計思想のもとに構成されていたが、本発明においては、このような既成の発想を転換し、一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁を流量調整のために活用して操作性の向上に資するようにした。そのため、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を作動させてその開口量を制御するための制御機構を設けるとともに、その供給流量調節用ポペット弁の二次側に、前記排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、アクチュエータ３への圧油の供給流量がその制御機構によりブリードオフ制御され得るようにした。
【００１９】
このような技術内容を具体化するため、第１の実施例では、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂも作動させてその開口量を制御できるように、パイロット枝管路２４，２６を通じて他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に対して減圧して調整されたパイロット圧を出力するようにしている。そのため、同実施例では、一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧により二次圧が設定される減圧弁を設け、その二次圧がパイロット圧としてパイロット枝管路２４，２６から他方の流量調整機構の排出流量調節弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に入力されるようすることにより、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの開口量が操作レバー１４ａの操作量に対応して適切に制御されるようにしている。
【００２０】
第２の実施例では、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂも作動させてその開口量を制御できるように、その排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室の圧油を適宜タンクへ逃がすための排出管路３３ａ，３３ｂを新たに設け、負荷管路７，６の油圧が一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧により設定されるリリーフ設定圧を超えたときに、背圧室の背圧を、この排出管路３３ａ，３３ｂを通じてタンクへ逃がすようにし、その結果、そのリリーフ設定圧にまで低下したときには、その背圧を保持するようにして、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの開口量をオンオフ制御できるようにしている。そのため、同実施例では、一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧により前記リリーフ設定圧を設定するためのパイロットリリーフ弁をこの排出管路３３ａ，３３ｂに設けて、このパイロットリリーフ弁の開閉により他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂが背圧室内の背圧を逃がされたり保持されたりして開口量をオンオフ制御され得るようにし、これにより、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の油圧を適宜タンクへ逃がして、その二次側の油圧すなわち負荷管路７，６のアクチュエータ負荷圧が操作レバー１４ａの操作量に対応して適切に制御されるようにしている。
【００２１】
第１の実施例、第２の実施例においては、以上述べたような、一方の流量調整機構の操作時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂも作動させてその開口量を制御できるようにするための制御機構を設けるほか、この排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂによりブリードオフ回路が形成されるように、この各ポペット弁２２ａ，２２ｂの一次側をそれぞれ各供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側に接続している。本発明の実施例では、このような構成により、一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁を活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御することができるようにしている。
【００２２】
以上概説した第１の実施例及び第２の実施例においては、その何れも、一方の流量調整機構を操作するためのパイロット圧と関連して、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁の開口量を制御するようにしているが、このような制御機構に代えて、流量調整機構の各ポペット弁の開口量を制御するためのコントローラを設け、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁の開口量を、作業内容等に応じて最適なものにするように、コントローラからの電気信号により制御することもできる。以上の説明から明らかなように、本発明の油圧駆動装置を具体化する場合、要は、一方の流量調整機構の操作時に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁も活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御することができるように構成されればよく、その態様は、油圧作業機の種類やその作業機で行う作業内容等に応じて適宜選択すべき、設計上の選択事項である。
【００２３】
そこで、図２乃至図６に基づいて本発明の実施例を詳述する。図２は本発明の第１の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図、図３は操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用パイロット圧との関係を示した第１の実施例に関する特性線図、図４は操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ回路の形成に兼用されるポペット弁との関係を示した第１の実施例に関する特性線図、図５は本発明の第２の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図、図６は操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用のリリーフ弁との関係を示した第２の実施例に関する特性線図である。図２及び図５において図８と同一の符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表すので、説明の重複を避けるため詳述しない。なお、この図２及び図５の油圧回路図は、何れも油圧駆動装置が操縦されていない状態を図示したものである。
【００２４】
まず、図２乃至図４に基づいて本発明の第１の実施例について説明すると、図２において、５０は一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁を作動させてその開口量を制御し得るようにするための制御機構で、この制御機構によりアクチュエータ３への圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るようにする。５１ａ，５１ｂは一次側からパイロットポンプ１３で発生した油圧が導かれこの油圧を減圧して調整したパイロット圧を二次側へ出力する減圧弁、５２ａ，５２ｂは排出流量調節用ポペット弁２２ｂ，２２ａのパイロット受部にパイロット圧を導くパイロット管路を切り換えるためのパイロット管路切換用の切換弁であり、制御機構５０は、これら減圧弁５１ａ，５１ｂ、切換弁５２ａ，５２ｂと、これらの弁に付随する以下に述べる構成要素とからなる。５３はパイロット主管路１５のパイロット圧を減圧弁５１ａのパイロット圧受部に導き同弁５１ａに対して閉方向の制御力を付与するパイロット枝管路、５４は減圧弁５１ａの二次圧をそのパイロット圧受部に導き同様の制御力を付与するパイロット二次圧管路、５５は減圧弁５１ａの初期設定圧を設定するためそのパイロット受部に初期付勢力を付与して開方向の制御力を付与するバネ、５６は減圧弁５１ａで減圧されたパイロットポンプ１３からの圧油すなわち減圧弁５１ａの二次側の圧油を切換弁５２ａに導くパイロット副管路、５７はパイロット主管路１６のパイロット圧を切換弁５２ａに導くパイロット枝管路、５８はパイロット主管路１５のパイロット圧を切換弁５２ａのパイロット圧受部に導くパイロット枝管路である。減圧弁５１ａは、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向へ操作したとき、パイロット枝管路５３とパイロット二次圧管路５４の双方のパイロット圧がバネ５５の付勢力に対抗してパイロットポンプ１３から導かれた油圧を減圧するようにパイロット圧受部に作用し、パイロット枝管路５３のパイロット圧がパイロット圧受部に作用していないとき、パイロットポンプ１３からの圧油をタンクへ逃がす。また、切換弁５２ａは、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向へ操作したとき、パイロット主管路１５のパイロット圧がパイロット枝管路５８を通じてパイロット圧受部に入力されて、パイロット副管路５６の圧油をパイロット枝管路２６に導くように油路が切り換えられ、そのパイロット圧が入力されないときにパイロット枝管路５７のパイロット圧をパイロット枝管路２６に導くように油路が切り換えられる。
【００２５】
５９は各パイロット主管路１６のパイロット圧を減圧弁５１ｂのパイロット圧受部に導き減圧弁５１ａと同様の制御力を付与するパイロット枝管路、６０は減圧弁５１ｂの二次圧をそのパイロット圧受部に導く、パイロット二次圧管路５４と同様のパイロット二次圧管路、６１は減圧弁５１ｂのパイロット受部に初期付勢力を付与する、バネ５５と同様のバネ、６２は減圧弁５１ｂの二次側の圧油を切換弁５２ｂに導く、パイロット副管路５６と同様のパイロット副管路、６３はパイロット主管路１５のパイロット圧を切換弁５２ｂに導く、パイロット枝管路５７と同様のパイロット枝管路、６４はパイロット主管路１６のパイロット圧を切換弁５２ｂのパイロット圧受部に導く、パイロット枝管路５８と同様のパイロット枝管路である。減圧弁５１ｂは、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向へ操作したとき、パイロット枝管路５９とパイロット二次圧管路６０の双方のパイロット圧がバネ６１の付勢力に対抗してパイロットポンプ１３から導かれた油圧を減圧するようにパイロット圧受部に作用し、減圧弁５１ａと同様の作動をする。また、切換弁５２ｂは、切換弁５２ａと同様、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向へ操作したとき、パイロット主管路１６のパイロット圧がパイロット枝管路６４を通じてパイロット圧受部に入力されて、パイロット副管路６２の圧油をパイロット枝管路２４に導くように油路が切り換えられ、そのパイロット圧が入力されないときにパイロット枝管路６３のパイロット圧をパイロット枝管路２４に導くように油路が切り換えられる。これらの説明から明らかなように、パイロット枝管路２４，２６は、図２の従来の装置では操作レバー１４ａの操作によりパイロット操作装置１４の減圧弁１４ｄ，１４ｅから出力するパイロット圧をパイロット主管路１５，１６から排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に導くだけの役割をしていたが、本実施例では、このように、切換弁５２ｂ，５２ａを設けてパイロット枝管路６４，５８からのパイロット圧によりその油路を切り換えられるようにしたため、減圧弁５１ｂ，５１ａで発生する二次圧をパイロット圧としてパイロット副管路６２，５６から排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂのパイロット圧受部に導く役割もする。
【００２６】
そこで、この減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏと操作レバー１４ａの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ との関係を数式をもって表すと次のようになり、減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏは、（２）式で表すことができる。
【００２７】
Ａ（Ｐｉ ＋Ｐｏ）＝ｋ（ｘ＋ｘ０）≒ｆ０
∴ Ｐｏ＝ｆ０ ／Ａ−Ｐｉ ‥‥‥‥‥‥（２）
Ａ；減圧弁５１ａ，５１ｂのパイロット受部の受圧面積
ｋ；ばね５５，６１のバネ定数
ｘ；制御力を付与することにより生じるバネ５５，６１のたわみ
ｘ０；初期設定時のバネ５５，６１のたわみ
ｆ０；バネ５５，６１の初期付勢力
ここで、例えば、前（２）式におけるｆ０ ／Ａが操作レバー１４ａの操作により出力され得るパイロット圧Ｐｉ の最大値Ｐｉｍａｘと等しくなるようにバネ５５，６１の初期付勢力ｆ０を初期設定したとすると、減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏは、（３）式で表すことができる。
【００２８】
Ｐｏ＝Ｐｉｍａｘ−Ｐｉ ‥‥‥（３）
この（３）式から明らかなように、バネ５５，６１の初期付勢力ｆ０をＰｉｍａｘと等しくなるように初期設定したとすると、減圧弁５１ａ，５１ｂで発生する二次圧Ｐｏは、操作レバー１４ａの操作量に応じて０〜Ｐｉｍａｘの範囲の値に制御され、操作レバー１４ａの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ が大きくなると、その分減少することとなる。なお、減圧弁５１ａ，５１ｂの初期設定圧は、バネ５５，６１の初期付勢力ｆ０を調節することにより任意に設定できるから、操作レバー１４ａの操作量に応じて発生する二次圧Ｐｏの値は、バネ５５，６１の初期付勢力ｆ０を調節することにより任意に選択することができる。
【００２９】
本発明の第１実施例の油圧駆動装置は、以上のような構成を備えているので、いま、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作したとすると、その操作レバー１４ａの操作量に応じた所定値のパイロット圧がパイロット主管路１５に出力され、このパイロット圧は、パイロット枝管路２３を通じて供給流量調節用ポペット弁２１ａのパイロット受部へ、また、パイロット枝管路２３及びパイロット支管路２３ａを通じてオペレートチェック弁９のパイロット受部へそれぞれ導かれるとともに、パイロット枝管路６３、切換弁５２ｂ、パイロット枝管路２４を通じて排出流量調節用ポペット弁２２ａのパイロット受部に導かれる。同時に、パイロット主管路１５に出力された所定値のパイロット圧は、パイロット枝管路５３を通じて減圧弁５１ａのパイロット受部に導かれるとともに、パイロット枝管路５８を通じて切換弁５２ａのパイロット受部に導かれ、減圧弁５１ａは、パイロット受部に導かれたパイロット圧により調整されたパイロット圧をパイロット副管路５６に出力するとともに、このパイロット圧をパイロット枝管路２６を通じて排出流量調節用ポペット弁２２ｂに導くことのできるように切換弁５２ａを切り換える。本実施例の装置は、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作したときにこのような作動をする結果、供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａは、操作装置１４から出力するパイロット圧の値に応じて所定の開口量だけ開口してアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節し、その際、排出流量調節用ポペット弁２２ｂは、減圧弁５１ａから出力するパイロット圧により開作動し、このパイロット圧の値に応じて所定の開口量だけ開口するため、供給流量調節用ポペット弁２１ａの二次側にブリードオフ回路が形成され、その二次側の圧油をその減圧弁５１ａのパイロット圧の値に応じて所定の流量だけ戻り管路５を通じてタンクへ逃がす。すなわち、供給流量調節用ポペット弁２１ａで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量が排出流量調節用ポペット弁２２ｂを介して減圧弁５１ａによりブリードオフ制御されることになる。以上、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作した場合のことを述べたが、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向に操作した場合にも、前記したと同様の過程を経て、今度は、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用ポペット弁２２ｂがアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節する役割をし、その際、供給流量調節用ポペット弁２１ｂの二次側にブリードオフ回路が形成される。すなわち、供給流量調節用ポペット弁２１ｂで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量が排出流量調節用ポペット弁２２ａを介して減圧弁５１ｂによりブリードオフ制御されることになる。
【００３０】
図３には、このようなブリードオフ制御の際、ブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁へ入力されるパイロット圧すなわちブリード用パイロット圧ＰｏＢ が操作レバーの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ によりどのように変化するかの例を示している。また、図４には、このブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁の開度すなわちブリード弁開度ａｏＢ や供給流量調節用ポペット弁開度すなわちメータイン弁開度ａｉ が操作レバーの操作により出力されるパイロット圧Ｐｉ によりどのように変化するかの例を示している。
【００３１】
そこで、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に操作した場合にそれぞれ作動する供給流量調節用ポペット弁２１ａ又は供給流量調節用ポペット弁２１ｂをメータイン弁、その場合にブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁２２ｂ又は排出流量調節用ポペット弁２２ａをブリード弁と略称し、この第１の実施例の油圧駆動装置が前述したような大きな慣性負荷を駆動した状態において、アクチュエータ３へ圧油を供給している側の負荷管路６又は負荷管路７内にどのような負荷圧が生じるかの点を定量的に考察する。このような状態において、アクチュエータ３は、その始動時、大きい慣性負荷のためにすぐには始動できず、圧油がアクチュエータ３へ流入できない点は、従来の油圧駆動回路と同じである。このとき、可変絞り部としてのメータイン弁を通過する圧油の流量Ｑｉ と可変絞りとしてのブリード弁を通過する圧油の流量ＱＢ とは等しくなるので、前記の負荷管路の負荷圧Ｐａは次のようにして求めることができる。
【００３２】
Ｑｉ ＝Ｋ・ａｉ √（Ｐｓ−Ｐａ） ‥‥‥（４）
ＱＢ ＝Ｋ・ａｏＢ √（Ｐａ−ＰＴ） ‥‥‥（５）
いま述べたようにＱｉ ＝ＱＢ であり、かつ、ＰＴ ≒０であるとみるこができるから、これら（４）式及び（５）式より、負荷圧Ｐａは（６）式のとおりになる。
【００３３】
ａｏＢ ；ブリード弁の開度
ＰＴ；タンク内の圧力
Ｐｓ；アクチュエータ駆動用油圧ポンプの吐出圧
χ；ブリード弁開度ａｏＢ に対するメータイン弁開度ａｉ の比率
前（６）式と図４とを併せ考えれば明らかなように、アクチュエータ３を始動する場合において、第１の実施例では、操作装置１４から出力されるパイロット圧が小さいとき、すなわち、メータイン弁の開度が小さい微操作時には、小さな負荷圧Ｐａしか生じないため、小さな駆動圧力（加速圧力）を得ることが可能となり，パイロット圧が大きいときには、逆に、大きな駆動圧力を得ることができる。したがって、本実施例によれば、アクチュエータ３が始動時に急激な圧力上昇により急激に加速され、微操作性の要求される作業をする際にオペレータの操作感覚を損なうというというような前述した従来技術にみられる問題は生じない。また、一方の流量調整機構の作動時、他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁でブリードオフ回路が形成され、アクチュエータ３への圧油の供給流量がブリードオフ制御されるようにしているので、操作レバー１４ａの操作量に対するアクチュエータ３の駆動速度が押さえられ、その結果、微操作の行える操作レバー１４ａの操作領域は必然的に広げるられるため、この点でも微操作性の向上を図ることができる。このように、第１の実施例によれば、一方の流量調整機構の操作時、従来の装置においては遊んでいた他方の流量調整機構の排出流量調節用ポペット弁を活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御することができ、使用部品の有効な活用を図りつつ、操作性の良好な油圧駆動装置を得ることができる。
【００３４】
次に、図５及び図６に基づいて本発明の第２の実施例について説明すると、図５において、３１ａ，３１ｂは各パイロット支管路２５ａ，２３ａのパイロット圧によりそれぞれ操作され油路を開閉する連通弁、３２ａ，３２ｂは各パイロット支管路２５ａ，２３ａのパイロット圧で付勢されるバネの付勢力により閉方向の制御力を設定、付与され、負荷管路７，６の圧力により開方向の制御力を付与されるパイロットリリーフ弁で、開方向の制御力が閉方向の制御力よりも大きくなったとき、すなわち負荷管路７，６の油圧がパイロット支管路２５ａ，２３ａのパイロット圧で付勢されるバネの付勢力を超えたときに開放されて、各排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室の圧油を後記排出管路３３ａ，３３ｂを通じてリリーフする。したがって、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂは、各パイロット支管路２５ａ，２３ａと圧負荷管路７，６とのパイロット圧で操作される一種の開閉弁で、その開閉により排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室内の背圧を逃がしたり保持したりするため、同ポペット弁２２ａ，２２ｂを開閉させることができる。この排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、開作動時、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の圧油を戻り管路５を通じてタンクへ逃がすこととなるため、排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂと相俟って、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側にブリードオフ回路を形成させるための可変リリーフ弁としての機能を兼備することになる。３３ａ，３３ｂはそれぞれ連通弁３１ａ，３１ｂ、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂが順次設けられ各排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室の圧油を各パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂを通じてタンクへ逃がすための排出管路で、一端が各排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂの背圧室に接続され他端が戻り管路５とつながるように配管されている。連通弁３１ａは、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向へ操作したとき、パイロット主管路１６に出力されるパイロット圧がパイロット枝管路２５、パイロット支管路２５ａを通じてパイロット圧受部に入力されて、排出管路３３ａの圧油をパイロットリリーフ弁３２ａの一次側に導くように油路を開き、そのパイロット圧が入力されないときに油路を閉じる。同様にして、連通弁３１ｂは、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向へ操作したとき、パイロット主管路１５に出力されるパイロット圧がパイロット枝管路２３、パイロット支管路２３ａを通じてパイロット圧受部に入力されて、排出管路３３ｂの圧油をパイロットリリーフ弁３２ｂの一次側に導くように油路を開き、そのパイロット圧が入力されないときに油路を閉じる。また、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂは、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向、Ａ方向へ操作したとき、各パイロット主管路１６，１５にそれぞれ出力されるパイロット圧が連通弁３１ａ，３１ｂと同様の過程を経てパイロット受部に入力され、これによりバネの付勢力が設定されるため、その閉方向の制御力が主パイロット管路１６，１５のパイロット圧すなわち操作レバー１４ａの操作量に応じて設定される。排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、このようなパイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂを付設したことにより、負荷管路７，６の油圧がパイロット圧により設定されたバネの付勢力を超えたときに、背圧室の背圧をリリーフして全開し、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の圧油を戻り管路５を通じてタンクへ逃がし、その結果、負荷管路７，６の圧力がそのバネの付勢力に相当する値にまで低下すると、もとどおり閉じ、このような開閉動作を繰り返しながら、負荷管路７，６の圧力をパイロット圧により設定されたバネの付勢力に相当する値に常に押さえる。すなわち、排出流量調節用ポペット弁２２ａ，２２ｂは、その開口量を、パイロットリリーフ弁３２ａ，３２ｂを通じてパイロット主管路１６，１５のパイロット圧によりオンオフ制御され、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の油圧をタンクへ逃がし得るようにされていることから、パイロット主管路１６，１５のパイロット圧によりリリーフ圧が可変に設定され、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ，２１ａの二次側の圧油をタンクへ逃がす可変リリーフ弁としての機能を兼備することになる。
【００３５】
本発明の第２の実施例の油圧駆動装置は、以上のような構成を備えているので、いま、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作したとすると、その操作レバー１４ａの操作量に応じた所定値のパイロット圧がパイロット主管路１５に出力され、第１の実施例と同様の過程を経て供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａのパイロット受部にそれぞれ導かれる。同時に、パイロット主管路１５に出力された所定値のパイロット圧は、パイロット枝管路２３、パイロット支管路２３ａを通じて連通弁３１ｂのパイロット圧受部に入力されて、排出管路３３ｂの圧油をパイロットリリーフ弁３２ｂの一次側に導くように油路を開くとともに、同様にしてパイロットリリーフ弁３２ｂのパイロット受部にも入力され、このパイロット受部に導かれたパイロット圧によりパイロットリリーフ弁３２ｂのバネの付勢力が設定される。以上の結果、供給流量調節用ポペット弁２１ａ及び排出流量調節用ポペット弁２２ａは、第１の実施例と同様、パイロット操作装置１４から出力するパイロット圧の値に応じて所定の開口量だけ開口してアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節し、その場合に、負荷管路６の油圧がパイロット操作装置１４のパイロット圧により設定されたパイロットリリーフ弁３２ｂのバネの付勢力を超えると、排出流量調節用ポペット弁２２ｂは、背圧室内の背圧を逃がされて全開し、供給流量調節用ポペット弁２１ａの二次側にブリードオフ回路を形成し、その結果、その二次側の油圧が戻り管路５を通じてタンクに逃がされてリリーフ設定圧まで低下すると、排出流量調節用ポペット弁２２ｂは、背圧室内の背圧を保持されて再び閉じ、このような動作を繰り返しながら、負荷管路６のアクチュエータ負荷圧を所定のリリーフ設定圧に保持する。すなわち、供給流量調節用ポペット弁２１ａで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量は、制御機構をなすパイロットリリーフ弁３２ｂにより、排出流量調節用ポペット弁２２ｂの開口量がオンオフ制御されて、負荷管路６のアクチュエータ負荷圧を所定の設定圧に保持するようにブリードオフ制御されることになる。以上、操作レバー１４ａを矢印Ａ方向に操作した場合のことを述べたが、操作レバー１４ａを矢印Ｂ方向に操作した場合にも、前記したと同様の過程を経て、供給流量調節用ポペット弁２１ｂ及び排出流量調節用ポペット弁２２ｂがアクチュエータ３への圧油の供給流量及びアクチュエータ３からの排出流量をそれぞれ調節し、その際、供給流量調節用ポペット弁２１ｂで調節されるアクチュエータ３への圧油の供給流量が排出流量調節用ポペット弁２２ａを介してパイロットリリーフ弁３２ａによりブリードオフ制御されることになる。
【００３６】
図６には、このようなブリードオフ制御の際、ブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁のリリーフ設定圧を、操作装置１４から出力されるパイロット圧によりパイロットリリーフ弁を通じて設定する場合の圧力特性の一例を示している。なお、同図において、「従来」と表示した一点鎖線は、このような修正の行われない従来の油圧駆動装置における供給流量調節用ポペット弁の二次側のの圧力特性を、参考のために示したものである。この図６から明らかなように、第２の実施例によれば、操作装置１４から出力されるパイロット圧が小さいときには、ブリードオフ回路を形成する排出流量調節用ポペット弁のリリーフ設定圧を相対的に小さく、そのパイロット圧が大きいときには、そのリリーフ設定圧を相対的に大きく設定することができることから、この排出流量調節用ポペット弁をして、その設定されたリリーフ設定圧に基づいて開閉動作を繰り返させながら、供給流量調節用ポペット弁の二次側の油圧を適宜リリーフさせることにより、その二次側の油圧すなわち負荷管路のアクチュエータ負荷圧を、所望の値に保持するように直接的に圧力制御することができる。その結果、操作レバー１４ａの操作量が小さいときには、アクチュエータ３を駆動するための加速圧を低く押さえることができ、その操作量が大きいときには大きくすることが可能であり、微操作時、大操作時の何れにおいても良好な操作性を確保することができる。したがって、本実施例によっても、第１の実施例と同様、従来の装置においては遊んでいた排出流量調節用ポペット弁を活用してアクチュエータへの圧油の供給流量をブリードオフ制御し、使用部品の有効な活用を図りつつ、操作性の向上に資する油圧駆動装置を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、「操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを正方向に駆動するように設けられた流量調整機構と、操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを逆方向に駆動するように設けられた流量調整機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作してアクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにした油圧駆動装置」において、第１の油圧駆動装置については、「課題を解決するための手段」の項で１）に示したように構成し、第２の油圧駆動装置については、「課題を解決するための手段」の項で２）に示したように構成しているので、第１の油圧駆動装置及び第２の油圧駆動装置は、一方の流量調整機構の操作時に、従来の装置においては遊んでいた他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁を活用して、アクチュエータへの圧油の供給流量を、この排出流量調節用ポペット弁を介してそれぞれ減圧弁及びパイロットリリーフ弁によりブリードオフ制御することができる。その結果、流量調整機構を構成する使用部品の有効な活用を図りつつ、アクチュエータの操作性の向上に資することができる。
【００３９】
本発明は、ポペット弁による一対の流量調整機構をアクチュエータの正、逆各方向の駆動のために互いに独立して作動させるようにするという従来技術の発想を転換し、一方の流量調整機構の操作時に他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁も流量調整のために積極的に活用して操作性の向上に資するようにしたものであり、その発想は斬新的なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の概要を説明するための油圧駆動装置に関する要部の油圧回路図である。
【図２】本発明の第１の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【図３】操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用パイロット圧との関係を示した第１の実施例に関する特性線図である。
【図４】操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ回路の形成に兼用されるポペット弁との関係を示した第１の実施例に関する特性線図である。
【図５】本発明の第２の実施例の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【図６】操作装置の操作により出力されるパイロット圧とブリードオフ制御用のリリーフ弁との関係を示した第２の実施例に関する特性線図である。
【図７】従来の油圧駆動装置に用いられているポペット弁単体の断面図である。
【図８】従来の油圧駆動装置に関する油圧回路図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ駆動用の油圧ポンプ
２ 流量調整機構ユニット
３ アクチュエータ
４ 主管路
５ 戻り管路
６，７ 負荷管路
８，９ オペレートチェック弁
１３ パイロットポンプ
１４ パイロット操作装置
１５，１６ パイロット主管路
２１ａ，２１ｂ 供給流量調節用ポペット弁
２２ａ，２２ｂ 排出流量調節用ポペット弁
３１ａ、３１ｂ ブリードオフ制御用リリーフ弁
３２ａ３２ｂ 切換弁
５１ａ，５１ｂ ブリードオフ制御用減圧弁
５２ａ，５２ｂ 切換弁
ａ ポペット弁の弁本体
ｂ 流入ポート
ｃ 流出ポート
ｄ 主弁
ｅ スリット
ｆ 背圧室
ｇ パイロット弁
ｊ パイロット圧導入ポート
Claims (2)
- 操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを正方向に駆動するように設けられた流量調整機構と、操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを逆方向に駆動するように設けられた流量調整機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作してアクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにした油圧駆動装置において、一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて二次圧を低下させてこの二次圧をパイロット圧として出力する減圧弁を設けて、他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁をこのパイロット圧により作動させてその開口量を制御し得るようにするとともに、一方の流量調整機構の操作時に、この流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、これにより、アクチュエータへの圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るように構成したことを特徴とする油圧駆動装置。
- 操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを正方向に駆動するように設けられた流量調整機構と、操作手段により同時操作されて油圧ポンプからアクチュエータへ供給する圧油の供給流量及びアクチュエータからタンクへ排出する圧油の排出流量をそれぞれ調節する供給流量調節用ポペット弁及び排出流量調節用ポペット弁で構成され、アクチュエータを逆方向に駆動するように設けられた流量調整機構とを備え、これら両流量調節機構の何れかを選択的に操作してアクチュエータを正逆所望の方向に駆動し得るようにした油圧駆動装置において、一方の流量調整機構の操作時の操作量に応じて閉方向の制御力を設定、付与されるとともにアクチュエーターへ供給される油圧により開方向の制御力を付与されて開閉するパイロットリリーフ弁を設けて、他方の流量調節機構のうちの排出流量調節用ポペット弁の背圧室内の背圧をこのパイロットリリーフ弁の開閉により逃がしたり保持したりしてその排出流量調節用ポペット弁の開口量をオンオフ制御し得るようにするとともに、一方の流量調整機構の操作時に、この流量調整機構の供給流量調節用ポペット弁の二次側に、他方の流量調節機構の排出流量調節用ポペット弁によりブリードオフ回路が形成されるようにし、これにより、アクチュエータへの圧油の供給流量がブリードオフ制御され得るように構成したことを特徴とする油圧駆動装置。
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