JP3604557B2 - 油圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械等に適用される油圧バルブ等の油圧制御装置に係り、特に圧力損失が少なく応答性が良好にして安定性および複合操作性に優れた油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の油圧制御装置として、例えば図８に示す構成からなる油圧制御弁が知られている。
【０００３】
すなわち、図８に示す油圧制御弁は、バルブボディ１０内に切換スプール１２を内蔵し、油圧ポンプの供給通路１４からの圧油を、シリンダポート１６ａまたは１６ｂへ供給するに際し、前記切換スプール１２のバルブボディ１０に対する相対移動に伴い、供給通路１４から油室１８への通路が開口され、これにより油室１８へ流入した圧油は、油室２０に至り、前記切換スプール１２が中立位置にある時は、前記油室２０とこの下流にあってシリンダポート１６ａまたは１６ｂに至る通路２２、２２とを遮断しているプランジャ２４を、図において上方へ移動させた後、前記通路２２、２２へ流入して前記シリンダポート１６ａまたは１６ｂへ流出するように構成されている。
【０００４】
また、前記プランジャ２４の背室２５には、このプランジャ２４に作用する圧油が、油室２０から通路２２へ通過するに際し、前記プランジャ２４を圧力補償手段として作用させるように、ほぼ一定の圧力降下を生じさせているため、また前記プランジャ２４の確実な作動を行なわせるため、ばね２６を設けて、このばね２６の弾力により前記プランジャ２４が油室２０と通路２２とを遮断するように構成されている。なお、このばね２６がない場合には、前記プランジャ２４の平衡する位置が定まらず、圧力補償機能を安定化することが困難である。
【０００５】
また、前記プランジャ２４の背室２５は、連通路２８を介して外部に接続されており、さらにこの連通路２８は適宜絞りを介してタンク回路２９に接続されている。
【０００６】
なお、前記以外の公知の油圧制御弁においても、油圧ポンプの供給通路からシリンダポートへ圧油を供給する場合において、圧油の流入する通路上に圧力補償弁としての可動部材を設け、この可動部材の前後にほぼ一定の圧力降下を発生させるために、前記可動部材に対して前記供給通路からシリンダポートへの通路を遮断するように、ばね力を作用させる構成とすることが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の油圧制御弁においては、改善されるべき種々の問題が残されている。
【０００８】
すなわち、前記従来技術においては、全て油圧ポンプの供給通路とシリンダポートの間において、圧力補償弁が設けられており、かつこれらの圧力補償弁は、加圧流体が作用しない状態では、前述した油圧ポンプの供給通路からシリンダポートへ圧油を供給する通路を遮断するように、ばね力を作用させている。従って、切換スプールが操作され、圧油がシリンダポートへ流入する際には、常にばね力に対向して前記圧力補償弁を開口させなければならない。また、前記圧力補償弁としての機能を持たせるためには、前記ばね力は、微弱ではない値を有しており、従って常にこのばね力に相当する圧力損失を伴うことから、省エネルギー上において問題がある。
【０００９】
さらに、前記図８に示す構成からなる油圧制御弁において、プランジャの背室は、適宜絞りを介してタンク回路に接続されているが、切換スプールが非作動状態では、前記圧力補償弁は油圧ポンプの供給通路からシリンダポートへ圧油を供給する通路を遮断している。従って、この油圧制御弁が寒冷地等で使用される際には、作動油の粘度が非常に高い状態で急始動される場合において、前記圧力補償弁の弁室内の作動油は前記絞りを経て外部へ排出されるので、この排出に際して多少の時間を要するため、前記圧力補償弁としてのプランジャが移動してその前後の通路が開口するには、応答遅れが発生する惧れがある。
【００１０】
なお、この場合、前記絞りの開度を大きく設定すれば、応答性は改善されるが、前記圧力補償弁に十分な性能を維持させるためには、前記絞りからの排出油が多くなり、システムとしての省エネルギー上において問題がある。
【００１１】
しかも、２つのスプールを同時操作する場合には、全ての圧力補償弁が、閉鎖位置と開放位置の中間位置で、それぞれ平衡しなければならないため、相互の影響を受け易く、安定性に対して十分な配慮をする必要がある。
【００１２】
そこで、本発明者は、鋭意研究ならび検討を重ねた結果、バルブボディ内に複数の切換スプールと、これら切換スプールの少なくとも一部に対応して逆止弁とを設け、各切換弁に対して共通の圧油供給通路からの圧油を、前記切換スプールの移動によって、この切換スプールが中立位置にある時は閉鎖状態に維持し、中立からの移動に従い開度の調整される前記切換スプールの開口部を介してシリンダポートに供給するように構成すると共に、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に前記逆止弁を配置した構成からなる油圧制御弁において、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に、その間の通路の開度を調整する流量調整手段をそれぞれ設けると共に、これらの流量調整手段を相互に連通接続する連通路を設け、前記各流量調整手段にばね力を作用させて、切換スプールが中立位置にある場合、あるいは単独操作した場合、および複数の切換スプールを同時操作したときに、一方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第１の圧力が、同時操作された他方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第２の圧力より高い場合または等しい場合には、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を最大に維持し、また前記第１の圧力が同時操作された他方の切換スプールの第２の圧力より低い場合には、前記第２の圧力が前記連通路を介して一方の切換スプールの流量調整手段に対して前記ばね力および第１の圧力に対向して作用して、前記一方の切換スプールの通路の開度を閉方向に調整するように構成すれば、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路が最少限の開度を維持して、高負荷側の圧力と軽負荷側の圧力との差が大きい場合でも、高負荷側の圧力によって軽負荷側の通路が遮断されることなく、しかも機械的なストローク制限手段を必要とすることなく、省エネルギーで応答性に優れた油圧制御装置を得ることができることを突き止めた。
【００１３】
従って、本発明の目的は、構造が比較的簡単にして、省エネルギーで応答性に優れ、しかも複合操作に際しての操作性および安定性に優れた油圧制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る油圧制御装置は、バルブボディ内に複数の切換スプールと、これら切換スプールの少なくとも一部に対応して逆止弁とを設け、各切換弁に対して共通の圧油供給通路からの圧油を、前記切換スプールの移動によって、この切換スプールが中立位置にある時は閉鎖状態に維持し、中立からの移動に従い開度の調整される前記切換スプールの開口部を介してシリンダポートに供給するように構成すると共に、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に前記逆止弁を配置してなる油圧制御装置であって、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に、その間の通路の開度を調整する流量調整手段をそれぞれ設けると共に、これらの流量調整手段を相互に連通接続する連通路を設け、前記各流量調整手段にばね力を作用させて、切換スプールが中立位置にある場合、あるいは単独操作した場合、および複数の切換スプールを同時操作したときに、一方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第１の圧力が、同時操作された他方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第２の圧力より高い場合または等しい場合には、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を最大に維持し、前記第１の圧力が同時操作された他方の切換スプールの第２の圧力より低い場合には、前記第２の圧力が前記連通路を介して一方の切換スプールの流量調整手段に対して前記ばね力および第１の圧力に対向して作用し、前記一方の切換スプールの通路の開度を閉方向に調整するように構成する油圧制御装置において、前記各流量調整手段は、その一方を各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に形成した前室に開口すると共に、他方をそれぞれ独立した背室に開口してなるスプールからなり、前記各前室をこの前室への圧油の流れが阻止される向きに設けた逆止弁を介して各連通路および背室に連通接続し、背室には前記スプールを前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を開放する向きに作用するばね手段を設けた構成とすることができる。
【００１６】
この場合、前記流量調整手段のスプール中に逆止弁を内蔵することができる。
【００１７】
また、前記各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に連通路を設け、この連通路に対して前記スプールの側面に設けた中間室にスプール内通路を開口し、連通路の圧力が、前記前室の圧力と前記スプールを開放位置に保持するばね力との和を越える際、前記スプールの最大ストロークを制限するように前記中間室とスプール内通路との間で背室への開口を制限するよう構成することができる。
【００１８】
さらに、前記各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に連通路を設け、この連通路に対し前記スプールの側面に設けた中間室から前室および背室にそれぞれ独立して通路を開口し、さらに前記前室からは前記開口と前室との間に絞りを設け、前記連通路と前室の圧力差の増加に応じて前記スプールが移動した際、連通路に接続する中間室と前室との連通を遮断しつつ中間室と前室との開口を制限するように構成することができる。
【００１９】
一方、前記各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に第１および第２の連通路を設け、第１の連通路に対し前記各スプールの側面に、そのスプール内に設けた逆止弁を介して前記前室と連通する通路を開口させ、さらに前記各スプールの背室と連通する独立した第２の連通路を設け、前記各背室は前記第２の連通路によってのみ外部と接続し、前記第２の連通路には前記第１の連通路内の圧力を制御圧とする減圧弁の２次圧力を作用させるように構成することもできる。
【００２０】
この場合、前記減圧弁の２次圧力を外部信号により調整するように構成することができる。
【００２１】
また、前記切換スプールは、クローズドセンタ型の油圧制御装置として構成することもできる。
【００２２】
さらに、前記切換スプールは、オープンセンタ型の油圧制御装置として構成しすることができる。
【００２３】
この場合、前記可変容量ポンプにより圧油を供給するように構成し、複数の切換弁のセンタバイパスの最下流側に圧力発生手段を設け、前記圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をネガティブ流量制御により調整するよう構成することができる。
【００２４】
また、前記可変容量ポンプにより圧油を供給するように構成し、複数の切換弁の切換スプールを操作するパイロットバルブを設け、このパイロットバルブを操作する操作信号に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をポジティブ流量制御により調整するよう構成することもできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る油圧制御装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明に係る油圧制御装置の一実施例を示すものである。すなわち、図１において、参照符号３０はバルブボディを示し、このバルブボディ３０は、可変容量ポンプＰからの圧油の供給を受ける共通の圧油供給通路３２と、切換スプール３４と、この切換スプール３４の移動により圧油供給通路３２からの圧油の供給を受ける油室３６と、シリンダポート３８ａ、３８ｂと、前記油室３６からシリンダポート３８ａまたは３８ｂへの通路４０、４０の途中に設けられた流量調整手段４２と、逆止弁４４、４４と、前記切換スプール３４の移動によりシリンダポート３８ａ、３８ｂの圧油をタンクＴへ排出するタンクポート４６とをそれぞれ内蔵した構成からなる。
【００２７】
しかるに、前記流量調整手段４２は、スプール４８とばね４９とを備え、その中立位置において、ばね４９はスプール４８に対して油室３６からシリンダポート３８ａ、３８ｂへ連通する通路３９を開放する側にこれを保持している。このスプール４８は、カバー５０により囲繞するすると共に、その一端を前記カバー５０に当接させて、スプール４８をバルブボディ３０に設けたスプール穴５２内に摺動自在かつ液密的に保持する。
【００２８】
一方、バルブボディ３０には、前記通路３９に連通する通路４０、４０が設けられると共に、これら通路４０、４０の途中には逆止弁４４、４４が設けられ、そして前記通路３９の油室３６側には前室５４が形成されている。また、前記スプール４８の一端を保持するカバー５０内には、背室５６が形成され、この背室５６に前記ばね４９が収納配置されている。
【００２９】
さらに、前記通路４０と背室５６との間のスプール穴５２の中間部には、中間室５８が設けられ、この中間室５８に対しては、スプール４８が中立位置にある時、前記スプール４８に設けられた通路６０、６１が開口するように構成配置されている。しかるに、この前記スプール４８は、前記通路６０がスプール内通路６２を介して背室５６と連通接続され、また前記通路６１がスプール内通路６３を介して前室５４と連通接続されている。なお、前記通路６１は、比較的小径とし、絞り効果を持たせてある。
【００３０】
そして、前記中間室５８は、本実施例の図１に示す構成と同一の他の切換スプールに係るスプールの各中間室（例えば５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）と連通路６４を介して接続し、この連通路６４を適宜絞り６６を介してタンクＴへ連通接続する。
【００３１】
次に、前記構成からなる本実施例における油圧制御装置の動作につき説明する。
【００３２】
（１）単独操作する場合
図１に示す構成ないしこれと同じ構成からなる複数の切換スプールを有する油圧制御装置において、前記いずれか１つの切換スプールを操作した場合、例えば図１において、切換スプール３４を左方へ移動させると、前記切換スプール３４の一部に設けた切欠部３４ａが、共通の圧油供給通路３２に開口し、この開口部から圧油が油室３６へ流入し、前室５４、通路３９、通路４０、４０を経て、逆止弁４４、４４、油室４５、４５へ至り、前記切換スプール３４の一部に設けた切欠部３４ｂを介して一方のシリンダポート３８ｂへ流入する。
【００３３】
そこで、単独操作の場合には、前室５４の圧油は、スプール４８内の通路６３、６１、６０、６２を経て、背室５６へ至ると共に、中間室５８から連通路６４を経て、他の切換スプールに係る中間室（５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）と相互に連通してタンクＴへ排出される。しかし、前記他の切換スプールにおける前室、背室等へも圧油は伝達されるが、これらは全て外部に対しては閉鎖された空間であるので、前記油室３６に流入した圧油は、その僅かな一部が絞り６６を介してタンクＴへ排出される以外は、全てシリンダポート３８ａまたは３８ｂへ供給される。また、この場合、前室５４とスプール４８の背室５６とは、前記のように連通した状態にあり、しかもばね４９はスプール４８を図１において上方に保持することができる。
【００３４】
従って、本実施例の油圧制御装置によれば、通路３９は常時開放されているので、前記スプール４８による圧力損失は無くなる。さらに、前述したように、切換スプール３４が急始動しても、従来技術の圧力補償弁のように常時は通路を遮断していないので、寒冷地等において作動油の粘度が高くなる場合においても、応答遅れを生じることが無くなる。このようにして、本実施例の油圧制御装置においては、従来技術に比較して、省エネルギー、応答性、安定性等の点において大幅に改善されることが明らかである。
【００３５】
（２）複数の切換スプールを同時操作した場合（高負荷側の動作）
高負荷側に係るスプール４８については、前記単独操作の場合と同じである。但し、スプール４８の絞られた通路６１から中間室５８へ流出した圧油は、他の軽負荷側の中間室（５９ａ）を経て、他の軽負荷側の前室（５４）、油室（４０、４５）を経てシリンダポート（３８ｂ）へ流出しようとするが、他の切換スプール（３４）に係るスプール（４８）の通路（６１）も絞られているので、圧力損失が生じ、しかも背室（５６）へは連通路６４の圧力が作用する。このため、前記他の切換スプール（３４）においてはスプール（４８）の背室（５６）内の圧力が前室５４内の圧力より相対的に大きくなり、この圧力差が前記スプール４８を、ばね４９のばね力に対抗して下降されるので、前記絞られた通路６１からの他の軽負荷側の切換スプール（３４）側への圧油の流れは遮断される〔図２の（ａ）参照〕。
【００３６】
この場合、スプール３４を保持するばね４９のばね力を、小さく設定しておけば、高負荷側から軽負荷側への中間室５８からの圧油の流れは、非常に僅かな圧力差で即遮断されるので、高負荷側の負荷は独立して確実に動作させることができる。なお、前記高負荷側と軽負荷側との両者の圧力がほぼ等しい場合には、各スプール４８の絞られた通路６１の連通は維持されるが、これはほぼ等しい負荷を共に動作させる目的であるから、何等問題ではなく、前記両者への供給油量をより均等化する場合においても好都合である。
【００３７】
（３）複数の切換スプールを同時操作した場合（軽負荷側の動作）
軽負荷側のシリンダポート３８ａまたは３８ｂへは、軽負荷側の切換スプール３４の切欠部３４ａを経た圧油が、圧油供給通路３２から流入し、油室３６、前室５４、通路４０、逆止弁４４、通路４５を経て供給されるが、スプール４８に対しては高負荷側の圧油が、前述したように相互に連通路６４を経て背室５６へ供給され、しかもこの圧力は軽負荷側の前室５４の圧力に比較して高い。このため、スプール４８をばね４９のばね力に抗して通路３９の開度を小さくする方向に移動させ、このスプール４８は下降してその他端により前室５４を圧縮し、通路３９の開度を制限する。この時、前記通路３９の開度は、背室５６の圧力が前室５４の圧力とばね４９のばね力の和とが平衡する位置に制御される。
【００３８】
従って、前記ばね４９のばね力を小さく設定することにより、油室３６の圧力は上昇して高負荷側の油室（３６）の圧力は、前述した場合と同様に、高負荷側のスプール（４８）は開放位置に保持されるので、前室５４、通路４０とほぼ同圧になり、この結果、軽負荷側の負荷は高負荷側の負荷とほぼ同圧にて動作させることができる。
【００３９】
前述したように、本実施例の油圧制御装置においては、スプール４８には、中間室５８を介して背室５６へ圧油を導入しているので、切換スプール３４が低負荷側に使用された場合には、相互に連通路６４を経て背室５６へ導入した圧力が、自ら中間室５８と背室５６の通路６０を遮断しようとするので、スプール４８はそれ以上移動することができない〔図２の（ｂ）参照〕。この結果、この状態で通路３９の最少限の開度を維持すれば、高負荷側と低負荷側との圧力差が大きい場合でも、高負荷側の圧力によって低負荷側の通路が遮断されることはなく、しかも機械的なストローク制限手段が不要であることから、構造物の信頼性も向上させることができる。
【００４０】
実施例２
図３は、本発明に係る油圧制御装置の別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図１に示す実施例１の油圧制御装置における流量調整手段４２の別の構成例を示すものである。なお、説明の便宜上、図１に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図３において、本実施例の流量調整手段４２は、スプール４８は、その内部に通路６３および６５を有し、これらの通路６３および６５は前室５４と中間室５８とを連通接続するものであり、前記路６３と６５との間に中間室５８から前室５４への圧油の流れを阻止する向きに逆止弁６８が設けた構成からなる。
【００４２】
前記中間室５８は、他の切換スプールに係るスプールの各中間室（例えば５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）と第１の連通路６４を介して接続し、この第１の連通路６４は、減圧弁７０の制御室７１に連通接続されている。
【００４３】
また、前記スプール４８は、背室５６に収納配置したばね４９により、通路３９を開放する位置に保持しているが、背室５６は中間室５８とは完全に独立しているが、第２の連通路７２により、他の切換スプールに係るスプールの各背室（例えば５７ａ、５７ｂ、５７ｃ）と連通接続され、この第２の連通路７２は前記減圧弁７０の２次圧室７３に連通接続されている。なお、前記第１の連通路６４と第２の連通路７２には、それぞれ絞り６６と７４を介してタンクＴに連通接続されており、非作動時において前記第１の連通路６４と第２の連通路７２とを、それぞれ低圧に維持するように設定されている。
【００４４】
前記減圧弁７０には、ばね７５が設けてあり、このばね７５は一端が減圧弁スプール７６に当接し、他端は外部の信号圧によって移動するピストン７７が当接しており、油室７８へのパイロット信号圧力の給排により、前記減圧弁スプール７６に対するばね荷重を調整できるように構成されている。そして、前記減圧弁７０の減圧弁スプール７６の側面には、本実施例の油圧制御装置に圧油を供給する可変容量ポンプＰからの圧油を分岐して、この圧油を導入する油室７９が設けられている。
【００４５】
従って、前記減圧弁７０においては、油室（２次圧室）７３の圧力は油室（制御室）７１の圧力に比較し、常にばね７５のばね力に相当する圧力の差ΔＰだけ低い圧力に維持されている。すなわち、第１の連通路６４の圧力が変化しても、第２の連通路７２の圧力つまり背室５６の圧力は、常にこの変化に対応して前記圧力差ΔＰをもって追従することになる。
【００４６】
しかるに、前記第１の連通路６４に連通接続される中間室５８内の圧力は、各スプールに設けた逆止弁６８により、各前室５４の最も高い圧力が選択されて供給されているので、各背室５６へはこの最も高い圧力に対応した圧力が、前記減圧弁７０より供給され、この結果として、前記図１に示す実施例１の油圧制御装置と同等の作用および効果を得ることができる。しかも、図３に示す本実施例の油圧制御装置の場合には、第１の連通路６４と第２の連通路７２とが互いに独立しているので、第１の連通路６４の変化油量は、減圧弁７０の比較的小さな減圧弁スプール７６を移動させる量となるので、少量でよく、従って逆止弁６８を経て供給される油量も少量でよく、流量調整手段４２の作動はより安定したものとなる。
【００４７】
特に、本実施例の油圧制御装置において、流量調整手段には、順次高圧を比較選択動作を行う複雑な構成からなるシャトルバルブ等は不要であり、単に各スプールに逆止弁を設ける構造でよく、従って構造も簡単となる利点が得られる。しかも、本実施例の油圧制御装置においては、前述した構成により、減圧弁の２次圧力を、減圧弁スプールに対する油室への信号圧力の供給により調整することができるので、２以上の切換弁を操作する場合における、軽負荷側の最小通路開度を調整することができ、この種の油圧制御装置の適用される用途に応じて、最適な同時操作性を得ることが可能となる。
【００４８】
実施例３
図４は、本発明に係る油圧制御装置のさらに別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図１に示す実施例１のクローズドセンタ型の油圧制御装置に対し、センタバイパス通路を有するオープンセンタ型の油圧制御装置として構成したものである。なお、説明の便宜上、図１に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４９】
図４において、本実施例の油圧制御装置は、切換スプール３４の一部に、可変容量ポンプＰからの圧油の供給を受ける圧油供給通路３２に対して分岐される圧油を供給する、センタバイパス通路８０を設けた構成からなる。その他の構成は、前記実施例１の油圧制御装置の構成と同一である。このように、本発明に係る油圧制御装置は、クローズドセンタ型およびオープンセンタ型の油圧制御装置として、それぞれの特性に適合させ、広く応用することができる。
【００５０】
実施例４
図５は、本発明に係る油圧制御装置のさらにまた別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図１に示す実施例１の油圧制御装置における流量調整手段４２のさらに別の構成例を示すものであり、図３に示す実施例２の油圧制御装置の変形例を示すものである。なお、説明の便宜上、図１に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５１】
しかるに、本実施例の油圧制御装置は、図５に示すように、図３に示す実施例２の油圧制御装置において、流量調整手段４２を構成するスプール４８に対して、中間室５８および連通路６４を省略し、一方前室５４に連通する油室３６に対し、前室５４への圧油の流れを阻止する向きに逆止弁８２を設けた構成からなる。
【００５２】
前記逆止弁８２に対しては、他の切換えスプールに対応する油室にそれぞれ設けた各逆止弁（例えば８３ａ、８３ｂ、８３ｃ）と連通路８４を介して連通接続し、この連通路８４を適宜絞り８６を介してタンクＴへ連通接続する。
【００５３】
また、前記流量調整手段４２を構成するスプール４８に対して設けられた背室５６は、他の切換えスプールに係るスプールの各背室（例えば５７ａ、５７ｂ、５７ｃ）と連通路７２を介して連通接続し、さらにこの連通路７２を前記各逆止弁と連通接続される連通路８４と相互に連通接続されている。
【００５４】
このように構成することによっても、図３に示す実施例２の油圧制御装置と同様にして、図１に示す実施例１の油圧制御装置と同等の作用および効果を得ることができる。
【００５５】
実施例５
図６は、本発明に係る油圧制御装置の他の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図４に示すオープンセンタ型の油圧制御装置を構成する切換弁を適用した他の実施例である。
【００５６】
すなわち、図６に示すように、複数の前記構成からなる切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃのセンタバイパス通路９２の出口側すなわち下流側に、圧力発生手段９４を設けた構成からなる。また、前記各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃのアクチュエータへの供給通路を、これらの各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの外部で接続した迂回回路９３ａ、９３ｂ、９３ｃにそれぞれ可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃを設ける。この場合、前記各可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃの開方向には、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃにそれぞれ接続されたアクチュエータの各負荷圧力を作用させると共に、前記各可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃの閉方向には、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃにそれぞれ接続されたアクチュエータの各負荷圧力をそれぞれの可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃに導くように構成したものである。
【００５７】
本実施例の油圧制御装置によれば、前記圧力発生手段９４の上流側圧力に応じて、可変容量ポンプＰの吐出流量を調整するように構成されている。従って、この可変容量ポンプＰの吐出流量調整方式を、ネガティブ流量制御方式とした場合には、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの各切換スプールの移動に伴い、センタバイパス通路９２の通過油量が減少して、前記圧力発生手段９４の上流側圧力が低下する。これにより、前記可変容量ポンプＰからの吐出流量は、増加しつつ、その吐出圧油が各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃを介してそれぞれのアクチュエータへ供給される。この時、複数の切換弁が同時操作される場合には、前述したように、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの操作量に応じて、前記ネガティブ流量制御された可変容量ポンプＰからの圧油が、各アクチュエータへ配分される。
【００５８】
なお、従来技術におけるネガティブ流量制御方式の可変容量ポンプからなる油圧制御装置においては、複数の切換弁を操作した場合の流量配分は、共通の圧油供給通路から各切換弁への供給通路を分岐して、これら分岐された供給通路上に固定絞りもしくは外部信号により、開度を段階的に調整し得る可変絞りを設けることにより、負荷の異なる各アクチュエータへの流量配分を行っている。従って、この場合には、前記可変容量ポンプを駆動する原動機の回転数の変化や各切換弁に接続されたアクチュエータの負荷の変化によって、各切換弁に供給される圧油の配分比が変化するので、油圧制御装置を適切に操作することが非常に困難となる場合がある。
【００５９】
しかしながら、本実施例の油圧制御装置においては、前述した原動機の運転条件やアクチュエータの負荷条件に拘らず、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃへの前記可変容量ポンプＰからの圧油の分流比は、常に一定であるので、同時操作時の操作性を大幅に改善することができる。
【００６０】
実施例６
図７は、本発明に係る油圧制御装置のさらに他の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図６に示す実施例５のネガティブ流量制御方式の可変容量ポンプからなる油圧制御装置に代えて、各切換弁の切換スプールの操作量の増加に対応して吐出流量の増加するポジティブ流量制御方式の可変容量ポンプからなる油圧制御装置として構成したものである。なお、説明の便宜上、図６に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施例の油圧制御装置においては、図７に示すように、図６に示す実施例５の油圧制御装置において、圧力発生手段９４に代えて、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの切換スプールをそれぞれ操作する切換弁操作用パイロットバルブ９８ａ、９８ｂ、９８ｃをそれぞれ設け、前記各切換弁の切換スプールを操作するように構成したものである。この場合、前記各切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力の中から最大負荷圧力を選択して、この選択された最大負荷圧力によって可変容量ポンプＰの吐出流量をポジティブ流量制御するように構成される。
【００６２】
従って、本実施例の油圧制御装置においても、図６に示す実施例５のネガティブ流量制御方式と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施例として油圧ショベルに適用した場合について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００６４】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る油圧制御装置は、バルブボディ内に複数の切換スプールと、これら切換スプールの少なくとも一部に対応して逆止弁とを設け、各切換弁に対して共通の圧油供給通路からの圧油を、前記切換スプールの移動によって、この切換スプールが中立位置にある時は閉鎖状態に維持し、中立からの移動に従い開度の調整される前記切換スプールの開口部を介してシリンダポートに供給するように構成すると共に、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に前記逆止弁を配置してなる油圧制御装置であって、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に、その間の通路の開度を調整する流量調整手段をそれぞれ設けると共に、これらの流量調整手段を相互に連通接続する連通路を設け、前記各流量調整手段にばね力を作用させて、切換スプールが中立位置にある場合、あるいは単独操作した場合、および複数の切換スプールを同時操作したときに、一方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第１の圧力が、同時操作された他方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第２の圧力より高い場合または等しい場合には、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を最大に維持し、前記第１の圧力が同時操作された他方の切換スプールの第２の圧力より低い場合には、前記第２の圧力が前記連通路を介して一方の切換スプールの流量調整手段に対して前記ばね力および第１の圧力に対向して作用し、前記一方の切換スプールの通路の開度を閉方向に調整するように構成する油圧制御装置において、前記各流量調整手段は、その一方を各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に形成した前室に開口すると共に、他方をそれぞれ独立した背室に開口してなるスプールからなり、前記各前室をこの前室への圧油の流れが阻止される向きに設けた逆止弁を介して各連通路および背室に連通接続し、背室には前記スプールを前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を開放する向きに作用するばね手段を設けた構成としたことにより、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路が最少限の開度を維持して、高負荷側の圧力と軽負荷側の圧力との差が大きい場合でも、高負荷側の圧力によって軽負荷側の通路が遮断されることなく、しかも機械的なストローク制限手段を必要とすることなく、省エネルギーで応答性に優れ、しかも複合操作に際しての操作性および安定性に優れた油圧制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制御装置の一実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１に示す油圧制御装置において複数の切換スプールをと同時操作した場合の高負荷側および軽負荷側における圧力補償弁のそれぞれスプールの動作状態を示す要部概略説明図である。
【図３】本発明に係る油圧制御装置の別の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図４】本発明に係る油圧制御装置のさらに別の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図５】本発明に係る油圧制御装置のさらにまた別の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図６】本発明に係る油圧制御装置の他の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図７】本発明に係る油圧制御装置のさらに他の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図８】従来の油圧制御装置の概略構成を示す要部断面説明図である。
【符号の説明】
３０ バルブボディ
３２ 圧油供給通路
３４ 切換スプール
３４ａ、３４ｂ 切欠部
３６ 油室
３８ａ、３８ｂ シリンダポート
３９ 通路
４０ 通路
４２ 流量調整手段
４４ 逆止弁
４５ 油室
４６ タンクポート
４８ スプール
４９ ばね
５０ カバー
５２ スプール穴
５４ 前室
５６ 背室
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ 他の背室
５８ 中間室
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ 他の中間室
６０、６１ 通路
６２、６３ スプール内通路
６４ 連通路（第１の連通路）
６５ 通路
６６ 絞り
６８ 逆止弁
７０ 減圧弁
７１ 制御室
７２ 第２の連通路
７３ ２次圧室
７４ 絞り
７５ ばね
７６ 減圧弁スプール
７７ ピストン
７８ 油室
７９ 油室
８０ センタバイパス通路
８２ 逆止弁
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ 他の逆止弁
８４ 連通路
８６ 絞り
９０ａ、９０ｂ、９０ｃ 切換弁
９２ センタバイパス通路
９４ 圧力発生手段
９３ａ、９３ｂ、９３ｃ 迂回回路
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ 可変絞り
９６ 絞り
９８ａ、９８ｂ、９８ｃ 切換弁操作用パイロットバルブ
Ｐ 可変容量ポンプ
Ｔ タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械等に適用される油圧バルブ等の油圧制御装置に係り、特に圧力損失が少なく応答性が良好にして安定性および複合操作性に優れた油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の油圧制御装置として、例えば図８に示す構成からなる油圧制御弁が知られている。
【０００３】
すなわち、図８に示す油圧制御弁は、バルブボディ１０内に切換スプール１２を内蔵し、油圧ポンプの供給通路１４からの圧油を、シリンダポート１６ａまたは１６ｂへ供給するに際し、前記切換スプール１２のバルブボディ１０に対する相対移動に伴い、供給通路１４から油室１８への通路が開口され、これにより油室１８へ流入した圧油は、油室２０に至り、前記切換スプール１２が中立位置にある時は、前記油室２０とこの下流にあってシリンダポート１６ａまたは１６ｂに至る通路２２、２２とを遮断しているプランジャ２４を、図において上方へ移動させた後、前記通路２２、２２へ流入して前記シリンダポート１６ａまたは１６ｂへ流出するように構成されている。
【０００４】
また、前記プランジャ２４の背室２５には、このプランジャ２４に作用する圧油が、油室２０から通路２２へ通過するに際し、前記プランジャ２４を圧力補償手段として作用させるように、ほぼ一定の圧力降下を生じさせているため、また前記プランジャ２４の確実な作動を行なわせるため、ばね２６を設けて、このばね２６の弾力により前記プランジャ２４が油室２０と通路２２とを遮断するように構成されている。なお、このばね２６がない場合には、前記プランジャ２４の平衡する位置が定まらず、圧力補償機能を安定化することが困難である。
【０００５】
また、前記プランジャ２４の背室２５は、連通路２８を介して外部に接続されており、さらにこの連通路２８は適宜絞りを介してタンク回路２９に接続されている。
【０００６】
なお、前記以外の公知の油圧制御弁においても、油圧ポンプの供給通路からシリンダポートへ圧油を供給する場合において、圧油の流入する通路上に圧力補償弁としての可動部材を設け、この可動部材の前後にほぼ一定の圧力降下を発生させるために、前記可動部材に対して前記供給通路からシリンダポートへの通路を遮断するように、ばね力を作用させる構成とすることが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の油圧制御弁においては、改善されるべき種々の問題が残されている。
【０００８】
すなわち、前記従来技術においては、全て油圧ポンプの供給通路とシリンダポートの間において、圧力補償弁が設けられており、かつこれらの圧力補償弁は、加圧流体が作用しない状態では、前述した油圧ポンプの供給通路からシリンダポートへ圧油を供給する通路を遮断するように、ばね力を作用させている。従って、切換スプールが操作され、圧油がシリンダポートへ流入する際には、常にばね力に対向して前記圧力補償弁を開口させなければならない。また、前記圧力補償弁としての機能を持たせるためには、前記ばね力は、微弱ではない値を有しており、従って常にこのばね力に相当する圧力損失を伴うことから、省エネルギー上において問題がある。
【０００９】
さらに、前記図８に示す構成からなる油圧制御弁において、プランジャの背室は、適宜絞りを介してタンク回路に接続されているが、切換スプールが非作動状態では、前記圧力補償弁は油圧ポンプの供給通路からシリンダポートへ圧油を供給する通路を遮断している。従って、この油圧制御弁が寒冷地等で使用される際には、作動油の粘度が非常に高い状態で急始動される場合において、前記圧力補償弁の弁室内の作動油は前記絞りを経て外部へ排出されるので、この排出に際して多少の時間を要するため、前記圧力補償弁としてのプランジャが移動してその前後の通路が開口するには、応答遅れが発生する惧れがある。
【００１０】
なお、この場合、前記絞りの開度を大きく設定すれば、応答性は改善されるが、前記圧力補償弁に十分な性能を維持させるためには、前記絞りからの排出油が多くなり、システムとしての省エネルギー上において問題がある。
【００１１】
しかも、２つのスプールを同時操作する場合には、全ての圧力補償弁が、閉鎖位置と開放位置の中間位置で、それぞれ平衡しなければならないため、相互の影響を受け易く、安定性に対して十分な配慮をする必要がある。
【００１２】
そこで、本発明者は、鋭意研究ならび検討を重ねた結果、バルブボディ内に複数の切換スプールと、これら切換スプールの少なくとも一部に対応して逆止弁とを設け、各切換弁に対して共通の圧油供給通路からの圧油を、前記切換スプールの移動によって、この切換スプールが中立位置にある時は閉鎖状態に維持し、中立からの移動に従い開度の調整される前記切換スプールの開口部を介してシリンダポートに供給するように構成すると共に、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に前記逆止弁を配置した構成からなる油圧制御弁において、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に、その間の通路の開度を調整する流量調整手段をそれぞれ設けると共に、これらの流量調整手段を相互に連通接続する連通路を設け、前記各流量調整手段にばね力を作用させて、切換スプールが中立位置にある場合、あるいは単独操作した場合、および複数の切換スプールを同時操作したときに、一方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第１の圧力が、同時操作された他方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第２の圧力より高い場合または等しい場合には、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を最大に維持し、また前記第１の圧力が同時操作された他方の切換スプールの第２の圧力より低い場合には、前記第２の圧力が前記連通路を介して一方の切換スプールの流量調整手段に対して前記ばね力および第１の圧力に対向して作用して、前記一方の切換スプールの通路の開度を閉方向に調整するように構成すれば、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路が最少限の開度を維持して、高負荷側の圧力と軽負荷側の圧力との差が大きい場合でも、高負荷側の圧力によって軽負荷側の通路が遮断されることなく、しかも機械的なストローク制限手段を必要とすることなく、省エネルギーで応答性に優れた油圧制御装置を得ることができることを突き止めた。
【００１３】
従って、本発明の目的は、構造が比較的簡単にして、省エネルギーで応答性に優れ、しかも複合操作に際しての操作性および安定性に優れた油圧制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る油圧制御装置は、バルブボディ内に複数の切換スプールと、これら切換スプールの少なくとも一部に対応して逆止弁とを設け、各切換弁に対して共通の圧油供給通路からの圧油を、前記切換スプールの移動によって、この切換スプールが中立位置にある時は閉鎖状態に維持し、中立からの移動に従い開度の調整される前記切換スプールの開口部を介してシリンダポートに供給するように構成すると共に、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に前記逆止弁を配置してなる油圧制御装置であって、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に、その間の通路の開度を調整する流量調整手段をそれぞれ設けると共に、これらの流量調整手段を相互に連通接続する連通路を設け、前記各流量調整手段にばね力を作用させて、切換スプールが中立位置にある場合、あるいは単独操作した場合、および複数の切換スプールを同時操作したときに、一方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第１の圧力が、同時操作された他方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第２の圧力より高い場合または等しい場合には、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を最大に維持し、前記第１の圧力が同時操作された他方の切換スプールの第２の圧力より低い場合には、前記第２の圧力が前記連通路を介して一方の切換スプールの流量調整手段に対して前記ばね力および第１の圧力に対向して作用し、前記一方の切換スプールの通路の開度を閉方向に調整するように構成する油圧制御装置において、前記各流量調整手段は、その一方を各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に形成した前室に開口すると共に、他方をそれぞれ独立した背室に開口してなるスプールからなり、前記各前室をこの前室への圧油の流れが阻止される向きに設けた逆止弁を介して各連通路および背室に連通接続し、背室には前記スプールを前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を開放する向きに作用するばね手段を設けた構成とすることができる。
【００１６】
この場合、前記流量調整手段のスプール中に逆止弁を内蔵することができる。
【００１７】
また、前記各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に連通路を設け、この連通路に対して前記スプールの側面に設けた中間室にスプール内通路を開口し、連通路の圧力が、前記前室の圧力と前記スプールを開放位置に保持するばね力との和を越える際、前記スプールの最大ストロークを制限するように前記中間室とスプール内通路との間で背室への開口を制限するよう構成することができる。
【００１８】
さらに、前記各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に連通路を設け、この連通路に対し前記スプールの側面に設けた中間室から前室および背室にそれぞれ独立して通路を開口し、さらに前記前室からは前記開口と前室との間に絞りを設け、前記連通路と前室の圧力差の増加に応じて前記スプールが移動した際、連通路に接続する中間室と前室との連通を遮断しつつ中間室と前室との開口を制限するように構成することができる。
【００１９】
一方、前記各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に第１および第２の連通路を設け、第１の連通路に対し前記各スプールの側面に、そのスプール内に設けた逆止弁を介して前記前室と連通する通路を開口させ、さらに前記各スプールの背室と連通する独立した第２の連通路を設け、前記各背室は前記第２の連通路によってのみ外部と接続し、前記第２の連通路には前記第１の連通路内の圧力を制御圧とする減圧弁の２次圧力を作用させるように構成することもできる。
【００２０】
この場合、前記減圧弁の２次圧力を外部信号により調整するように構成することができる。
【００２１】
また、前記切換スプールは、クローズドセンタ型の油圧制御装置として構成することもできる。
【００２２】
さらに、前記切換スプールは、オープンセンタ型の油圧制御装置として構成しすることができる。
【００２３】
この場合、前記可変容量ポンプにより圧油を供給するように構成し、複数の切換弁のセンタバイパスの最下流側に圧力発生手段を設け、前記圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をネガティブ流量制御により調整するよう構成することができる。
【００２４】
また、前記可変容量ポンプにより圧油を供給するように構成し、複数の切換弁の切換スプールを操作するパイロットバルブを設け、このパイロットバルブを操作する操作信号に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量をポジティブ流量制御により調整するよう構成することもできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る油圧制御装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明に係る油圧制御装置の一実施例を示すものである。すなわち、図１において、参照符号３０はバルブボディを示し、このバルブボディ３０は、可変容量ポンプＰからの圧油の供給を受ける共通の圧油供給通路３２と、切換スプール３４と、この切換スプール３４の移動により圧油供給通路３２からの圧油の供給を受ける油室３６と、シリンダポート３８ａ、３８ｂと、前記油室３６からシリンダポート３８ａまたは３８ｂへの通路４０、４０の途中に設けられた流量調整手段４２と、逆止弁４４、４４と、前記切換スプール３４の移動によりシリンダポート３８ａ、３８ｂの圧油をタンクＴへ排出するタンクポート４６とをそれぞれ内蔵した構成からなる。
【００２７】
しかるに、前記流量調整手段４２は、スプール４８とばね４９とを備え、その中立位置において、ばね４９はスプール４８に対して油室３６からシリンダポート３８ａ、３８ｂへ連通する通路３９を開放する側にこれを保持している。このスプール４８は、カバー５０により囲繞するすると共に、その一端を前記カバー５０に当接させて、スプール４８をバルブボディ３０に設けたスプール穴５２内に摺動自在かつ液密的に保持する。
【００２８】
一方、バルブボディ３０には、前記通路３９に連通する通路４０、４０が設けられると共に、これら通路４０、４０の途中には逆止弁４４、４４が設けられ、そして前記通路３９の油室３６側には前室５４が形成されている。また、前記スプール４８の一端を保持するカバー５０内には、背室５６が形成され、この背室５６に前記ばね４９が収納配置されている。
【００２９】
さらに、前記通路４０と背室５６との間のスプール穴５２の中間部には、中間室５８が設けられ、この中間室５８に対しては、スプール４８が中立位置にある時、前記スプール４８に設けられた通路６０、６１が開口するように構成配置されている。しかるに、この前記スプール４８は、前記通路６０がスプール内通路６２を介して背室５６と連通接続され、また前記通路６１がスプール内通路６３を介して前室５４と連通接続されている。なお、前記通路６１は、比較的小径とし、絞り効果を持たせてある。
【００３０】
そして、前記中間室５８は、本実施例の図１に示す構成と同一の他の切換スプールに係るスプールの各中間室（例えば５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）と連通路６４を介して接続し、この連通路６４を適宜絞り６６を介してタンクＴへ連通接続する。
【００３１】
次に、前記構成からなる本実施例における油圧制御装置の動作につき説明する。
【００３２】
（１）単独操作する場合
図１に示す構成ないしこれと同じ構成からなる複数の切換スプールを有する油圧制御装置において、前記いずれか１つの切換スプールを操作した場合、例えば図１において、切換スプール３４を左方へ移動させると、前記切換スプール３４の一部に設けた切欠部３４ａが、共通の圧油供給通路３２に開口し、この開口部から圧油が油室３６へ流入し、前室５４、通路３９、通路４０、４０を経て、逆止弁４４、４４、油室４５、４５へ至り、前記切換スプール３４の一部に設けた切欠部３４ｂを介して一方のシリンダポート３８ｂへ流入する。
【００３３】
そこで、単独操作の場合には、前室５４の圧油は、スプール４８内の通路６３、６１、６０、６２を経て、背室５６へ至ると共に、中間室５８から連通路６４を経て、他の切換スプールに係る中間室（５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）と相互に連通してタンクＴへ排出される。しかし、前記他の切換スプールにおける前室、背室等へも圧油は伝達されるが、これらは全て外部に対しては閉鎖された空間であるので、前記油室３６に流入した圧油は、その僅かな一部が絞り６６を介してタンクＴへ排出される以外は、全てシリンダポート３８ａまたは３８ｂへ供給される。また、この場合、前室５４とスプール４８の背室５６とは、前記のように連通した状態にあり、しかもばね４９はスプール４８を図１において上方に保持することができる。
【００３４】
従って、本実施例の油圧制御装置によれば、通路３９は常時開放されているので、前記スプール４８による圧力損失は無くなる。さらに、前述したように、切換スプール３４が急始動しても、従来技術の圧力補償弁のように常時は通路を遮断していないので、寒冷地等において作動油の粘度が高くなる場合においても、応答遅れを生じることが無くなる。このようにして、本実施例の油圧制御装置においては、従来技術に比較して、省エネルギー、応答性、安定性等の点において大幅に改善されることが明らかである。
【００３５】
（２）複数の切換スプールを同時操作した場合（高負荷側の動作）
高負荷側に係るスプール４８については、前記単独操作の場合と同じである。但し、スプール４８の絞られた通路６１から中間室５８へ流出した圧油は、他の軽負荷側の中間室（５９ａ）を経て、他の軽負荷側の前室（５４）、油室（４０、４５）を経てシリンダポート（３８ｂ）へ流出しようとするが、他の切換スプール（３４）に係るスプール（４８）の通路（６１）も絞られているので、圧力損失が生じ、しかも背室（５６）へは連通路６４の圧力が作用する。このため、前記他の切換スプール（３４）においてはスプール（４８）の背室（５６）内の圧力が前室５４内の圧力より相対的に大きくなり、この圧力差が前記スプール４８を、ばね４９のばね力に対抗して下降されるので、前記絞られた通路６１からの他の軽負荷側の切換スプール（３４）側への圧油の流れは遮断される〔図２の（ａ）参照〕。
【００３６】
この場合、スプール３４を保持するばね４９のばね力を、小さく設定しておけば、高負荷側から軽負荷側への中間室５８からの圧油の流れは、非常に僅かな圧力差で即遮断されるので、高負荷側の負荷は独立して確実に動作させることができる。なお、前記高負荷側と軽負荷側との両者の圧力がほぼ等しい場合には、各スプール４８の絞られた通路６１の連通は維持されるが、これはほぼ等しい負荷を共に動作させる目的であるから、何等問題ではなく、前記両者への供給油量をより均等化する場合においても好都合である。
【００３７】
（３）複数の切換スプールを同時操作した場合（軽負荷側の動作）
軽負荷側のシリンダポート３８ａまたは３８ｂへは、軽負荷側の切換スプール３４の切欠部３４ａを経た圧油が、圧油供給通路３２から流入し、油室３６、前室５４、通路４０、逆止弁４４、通路４５を経て供給されるが、スプール４８に対しては高負荷側の圧油が、前述したように相互に連通路６４を経て背室５６へ供給され、しかもこの圧力は軽負荷側の前室５４の圧力に比較して高い。このため、スプール４８をばね４９のばね力に抗して通路３９の開度を小さくする方向に移動させ、このスプール４８は下降してその他端により前室５４を圧縮し、通路３９の開度を制限する。この時、前記通路３９の開度は、背室５６の圧力が前室５４の圧力とばね４９のばね力の和とが平衡する位置に制御される。
【００３８】
従って、前記ばね４９のばね力を小さく設定することにより、油室３６の圧力は上昇して高負荷側の油室（３６）の圧力は、前述した場合と同様に、高負荷側のスプール（４８）は開放位置に保持されるので、前室５４、通路４０とほぼ同圧になり、この結果、軽負荷側の負荷は高負荷側の負荷とほぼ同圧にて動作させることができる。
【００３９】
前述したように、本実施例の油圧制御装置においては、スプール４８には、中間室５８を介して背室５６へ圧油を導入しているので、切換スプール３４が低負荷側に使用された場合には、相互に連通路６４を経て背室５６へ導入した圧力が、自ら中間室５８と背室５６の通路６０を遮断しようとするので、スプール４８はそれ以上移動することができない〔図２の（ｂ）参照〕。この結果、この状態で通路３９の最少限の開度を維持すれば、高負荷側と低負荷側との圧力差が大きい場合でも、高負荷側の圧力によって低負荷側の通路が遮断されることはなく、しかも機械的なストローク制限手段が不要であることから、構造物の信頼性も向上させることができる。
【００４０】
実施例２
図３は、本発明に係る油圧制御装置の別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図１に示す実施例１の油圧制御装置における流量調整手段４２の別の構成例を示すものである。なお、説明の便宜上、図１に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図３において、本実施例の流量調整手段４２は、スプール４８は、その内部に通路６３および６５を有し、これらの通路６３および６５は前室５４と中間室５８とを連通接続するものであり、前記路６３と６５との間に中間室５８から前室５４への圧油の流れを阻止する向きに逆止弁６８が設けた構成からなる。
【００４２】
前記中間室５８は、他の切換スプールに係るスプールの各中間室（例えば５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）と第１の連通路６４を介して接続し、この第１の連通路６４は、減圧弁７０の制御室７１に連通接続されている。
【００４３】
また、前記スプール４８は、背室５６に収納配置したばね４９により、通路３９を開放する位置に保持しているが、背室５６は中間室５８とは完全に独立しているが、第２の連通路７２により、他の切換スプールに係るスプールの各背室（例えば５７ａ、５７ｂ、５７ｃ）と連通接続され、この第２の連通路７２は前記減圧弁７０の２次圧室７３に連通接続されている。なお、前記第１の連通路６４と第２の連通路７２には、それぞれ絞り６６と７４を介してタンクＴに連通接続されており、非作動時において前記第１の連通路６４と第２の連通路７２とを、それぞれ低圧に維持するように設定されている。
【００４４】
前記減圧弁７０には、ばね７５が設けてあり、このばね７５は一端が減圧弁スプール７６に当接し、他端は外部の信号圧によって移動するピストン７７が当接しており、油室７８へのパイロット信号圧力の給排により、前記減圧弁スプール７６に対するばね荷重を調整できるように構成されている。そして、前記減圧弁７０の減圧弁スプール７６の側面には、本実施例の油圧制御装置に圧油を供給する可変容量ポンプＰからの圧油を分岐して、この圧油を導入する油室７９が設けられている。
【００４５】
従って、前記減圧弁７０においては、油室（２次圧室）７３の圧力は油室（制御室）７１の圧力に比較し、常にばね７５のばね力に相当する圧力の差ΔＰだけ低い圧力に維持されている。すなわち、第１の連通路６４の圧力が変化しても、第２の連通路７２の圧力つまり背室５６の圧力は、常にこの変化に対応して前記圧力差ΔＰをもって追従することになる。
【００４６】
しかるに、前記第１の連通路６４に連通接続される中間室５８内の圧力は、各スプールに設けた逆止弁６８により、各前室５４の最も高い圧力が選択されて供給されているので、各背室５６へはこの最も高い圧力に対応した圧力が、前記減圧弁７０より供給され、この結果として、前記図１に示す実施例１の油圧制御装置と同等の作用および効果を得ることができる。しかも、図３に示す本実施例の油圧制御装置の場合には、第１の連通路６４と第２の連通路７２とが互いに独立しているので、第１の連通路６４の変化油量は、減圧弁７０の比較的小さな減圧弁スプール７６を移動させる量となるので、少量でよく、従って逆止弁６８を経て供給される油量も少量でよく、流量調整手段４２の作動はより安定したものとなる。
【００４７】
特に、本実施例の油圧制御装置において、流量調整手段には、順次高圧を比較選択動作を行う複雑な構成からなるシャトルバルブ等は不要であり、単に各スプールに逆止弁を設ける構造でよく、従って構造も簡単となる利点が得られる。しかも、本実施例の油圧制御装置においては、前述した構成により、減圧弁の２次圧力を、減圧弁スプールに対する油室への信号圧力の供給により調整することができるので、２以上の切換弁を操作する場合における、軽負荷側の最小通路開度を調整することができ、この種の油圧制御装置の適用される用途に応じて、最適な同時操作性を得ることが可能となる。
【００４８】
実施例３
図４は、本発明に係る油圧制御装置のさらに別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図１に示す実施例１のクローズドセンタ型の油圧制御装置に対し、センタバイパス通路を有するオープンセンタ型の油圧制御装置として構成したものである。なお、説明の便宜上、図１に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４９】
図４において、本実施例の油圧制御装置は、切換スプール３４の一部に、可変容量ポンプＰからの圧油の供給を受ける圧油供給通路３２に対して分岐される圧油を供給する、センタバイパス通路８０を設けた構成からなる。その他の構成は、前記実施例１の油圧制御装置の構成と同一である。このように、本発明に係る油圧制御装置は、クローズドセンタ型およびオープンセンタ型の油圧制御装置として、それぞれの特性に適合させ、広く応用することができる。
【００５０】
実施例４
図５は、本発明に係る油圧制御装置のさらにまた別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図１に示す実施例１の油圧制御装置における流量調整手段４２のさらに別の構成例を示すものであり、図３に示す実施例２の油圧制御装置の変形例を示すものである。なお、説明の便宜上、図１に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５１】
しかるに、本実施例の油圧制御装置は、図５に示すように、図３に示す実施例２の油圧制御装置において、流量調整手段４２を構成するスプール４８に対して、中間室５８および連通路６４を省略し、一方前室５４に連通する油室３６に対し、前室５４への圧油の流れを阻止する向きに逆止弁８２を設けた構成からなる。
【００５２】
前記逆止弁８２に対しては、他の切換えスプールに対応する油室にそれぞれ設けた各逆止弁（例えば８３ａ、８３ｂ、８３ｃ）と連通路８４を介して連通接続し、この連通路８４を適宜絞り８６を介してタンクＴへ連通接続する。
【００５３】
また、前記流量調整手段４２を構成するスプール４８に対して設けられた背室５６は、他の切換えスプールに係るスプールの各背室（例えば５７ａ、５７ｂ、５７ｃ）と連通路７２を介して連通接続し、さらにこの連通路７２を前記各逆止弁と連通接続される連通路８４と相互に連通接続されている。
【００５４】
このように構成することによっても、図３に示す実施例２の油圧制御装置と同様にして、図１に示す実施例１の油圧制御装置と同等の作用および効果を得ることができる。
【００５５】
実施例５
図６は、本発明に係る油圧制御装置の他の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図４に示すオープンセンタ型の油圧制御装置を構成する切換弁を適用した他の実施例である。
【００５６】
すなわち、図６に示すように、複数の前記構成からなる切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃのセンタバイパス通路９２の出口側すなわち下流側に、圧力発生手段９４を設けた構成からなる。また、前記各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃのアクチュエータへの供給通路を、これらの各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの外部で接続した迂回回路９３ａ、９３ｂ、９３ｃにそれぞれ可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃを設ける。この場合、前記各可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃの開方向には、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃにそれぞれ接続されたアクチュエータの各負荷圧力を作用させると共に、前記各可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃの閉方向には、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃにそれぞれ接続されたアクチュエータの各負荷圧力をそれぞれの可変絞り９５ａ、９５ｂ、９５ｃに導くように構成したものである。
【００５７】
本実施例の油圧制御装置によれば、前記圧力発生手段９４の上流側圧力に応じて、可変容量ポンプＰの吐出流量を調整するように構成されている。従って、この可変容量ポンプＰの吐出流量調整方式を、ネガティブ流量制御方式とした場合には、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの各切換スプールの移動に伴い、センタバイパス通路９２の通過油量が減少して、前記圧力発生手段９４の上流側圧力が低下する。これにより、前記可変容量ポンプＰからの吐出流量は、増加しつつ、その吐出圧油が各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃを介してそれぞれのアクチュエータへ供給される。この時、複数の切換弁が同時操作される場合には、前述したように、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの操作量に応じて、前記ネガティブ流量制御された可変容量ポンプＰからの圧油が、各アクチュエータへ配分される。
【００５８】
なお、従来技術におけるネガティブ流量制御方式の可変容量ポンプからなる油圧制御装置においては、複数の切換弁を操作した場合の流量配分は、共通の圧油供給通路から各切換弁への供給通路を分岐して、これら分岐された供給通路上に固定絞りもしくは外部信号により、開度を段階的に調整し得る可変絞りを設けることにより、負荷の異なる各アクチュエータへの流量配分を行っている。従って、この場合には、前記可変容量ポンプを駆動する原動機の回転数の変化や各切換弁に接続されたアクチュエータの負荷の変化によって、各切換弁に供給される圧油の配分比が変化するので、油圧制御装置を適切に操作することが非常に困難となる場合がある。
【００５９】
しかしながら、本実施例の油圧制御装置においては、前述した原動機の運転条件やアクチュエータの負荷条件に拘らず、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃへの前記可変容量ポンプＰからの圧油の分流比は、常に一定であるので、同時操作時の操作性を大幅に改善することができる。
【００６０】
実施例６
図７は、本発明に係る油圧制御装置のさらに他の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、図６に示す実施例５のネガティブ流量制御方式の可変容量ポンプからなる油圧制御装置に代えて、各切換弁の切換スプールの操作量の増加に対応して吐出流量の増加するポジティブ流量制御方式の可変容量ポンプからなる油圧制御装置として構成したものである。なお、説明の便宜上、図６に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施例の油圧制御装置においては、図７に示すように、図６に示す実施例５の油圧制御装置において、圧力発生手段９４に代えて、各切換弁９０ａ、９０ｂ、９０ｃの切換スプールをそれぞれ操作する切換弁操作用パイロットバルブ９８ａ、９８ｂ、９８ｃをそれぞれ設け、前記各切換弁の切換スプールを操作するように構成したものである。この場合、前記各切換弁に接続されたアクチュエータの負荷圧力の中から最大負荷圧力を選択して、この選択された最大負荷圧力によって可変容量ポンプＰの吐出流量をポジティブ流量制御するように構成される。
【００６２】
従って、本実施例の油圧制御装置においても、図６に示す実施例５のネガティブ流量制御方式と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施例として油圧ショベルに適用した場合について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００６４】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る油圧制御装置は、バルブボディ内に複数の切換スプールと、これら切換スプールの少なくとも一部に対応して逆止弁とを設け、各切換弁に対して共通の圧油供給通路からの圧油を、前記切換スプールの移動によって、この切換スプールが中立位置にある時は閉鎖状態に維持し、中立からの移動に従い開度の調整される前記切換スプールの開口部を介してシリンダポートに供給するように構成すると共に、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に前記逆止弁を配置してなる油圧制御装置であって、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に、その間の通路の開度を調整する流量調整手段をそれぞれ設けると共に、これらの流量調整手段を相互に連通接続する連通路を設け、前記各流量調整手段にばね力を作用させて、切換スプールが中立位置にある場合、あるいは単独操作した場合、および複数の切換スプールを同時操作したときに、一方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第１の圧力が、同時操作された他方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第２の圧力より高い場合または等しい場合には、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を最大に維持し、前記第１の圧力が同時操作された他方の切換スプールの第２の圧力より低い場合には、前記第２の圧力が前記連通路を介して一方の切換スプールの流量調整手段に対して前記ばね力および第１の圧力に対向して作用し、前記一方の切換スプールの通路の開度を閉方向に調整するように構成する油圧制御装置において、前記各流量調整手段は、その一方を各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に形成した前室に開口すると共に、他方をそれぞれ独立した背室に開口してなるスプールからなり、前記各前室をこの前室への圧油の流れが阻止される向きに設けた逆止弁を介して各連通路および背室に連通接続し、背室には前記スプールを前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を開放する向きに作用するばね手段を設けた構成としたことにより、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路が最少限の開度を維持して、高負荷側の圧力と軽負荷側の圧力との差が大きい場合でも、高負荷側の圧力によって軽負荷側の通路が遮断されることなく、しかも機械的なストローク制限手段を必要とすることなく、省エネルギーで応答性に優れ、しかも複合操作に際しての操作性および安定性に優れた油圧制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制御装置の一実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１に示す油圧制御装置において複数の切換スプールをと同時操作した場合の高負荷側および軽負荷側における圧力補償弁のそれぞれスプールの動作状態を示す要部概略説明図である。
【図３】本発明に係る油圧制御装置の別の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図４】本発明に係る油圧制御装置のさらに別の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図５】本発明に係る油圧制御装置のさらにまた別の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図６】本発明に係る油圧制御装置の他の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図７】本発明に係る油圧制御装置のさらに他の実施例としての概略構成を示す要部断面説明図である。
【図８】従来の油圧制御装置の概略構成を示す要部断面説明図である。
【符号の説明】
３０ バルブボディ
３２ 圧油供給通路
３４ 切換スプール
３４ａ、３４ｂ 切欠部
３６ 油室
３８ａ、３８ｂ シリンダポート
３９ 通路
４０ 通路
４２ 流量調整手段
４４ 逆止弁
４５ 油室
４６ タンクポート
４８ スプール
４９ ばね
５０ カバー
５２ スプール穴
５４ 前室
５６ 背室
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ 他の背室
５８ 中間室
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ 他の中間室
６０、６１ 通路
６２、６３ スプール内通路
６４ 連通路（第１の連通路）
６５ 通路
６６ 絞り
６８ 逆止弁
７０ 減圧弁
７１ 制御室
７２ 第２の連通路
７３ ２次圧室
７４ 絞り
７５ ばね
７６ 減圧弁スプール
７７ ピストン
７８ 油室
７９ 油室
８０ センタバイパス通路
８２ 逆止弁
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ 他の逆止弁
８４ 連通路
８６ 絞り
９０ａ、９０ｂ、９０ｃ 切換弁
９２ センタバイパス通路
９４ 圧力発生手段
９３ａ、９３ｂ、９３ｃ 迂回回路
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ 可変絞り
９６ 絞り
９８ａ、９８ｂ、９８ｃ 切換弁操作用パイロットバルブ
Ｐ 可変容量ポンプ
Ｔ タンク
Claims (6)
- バルブボディ内に複数の切換スプールと、これら切換スプールの少なくとも一部に対応して逆止弁とを設け、各切換弁に対して共通の圧油供給通路からの圧油を、前記切換スプールの移動によって、この切換スプールが中立位置にある時は閉鎖状態に維持し、中立からの移動に従い開度の調整される前記切換スプールの開口部を介してシリンダポートに供給するように構成すると共に、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に前記逆止弁を配置してなる油圧制御装置であって、前記各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に、その間の通路の開度を調整する流量調整手段をそれぞれ設けると共に、これらの流量調整手段を相互に連通接続する連通路を設け、前記各流量調整手段にばね力を作用させて、切換スプールが中立位置にある場合、あるいは単独操作した場合、および複数の切換スプールを同時操作したときに、一方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第１の圧力が、同時操作された他方の切換スプールの開口部とシリンダポート間の第２の圧力より高い場合または等しい場合には、前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を最大に維持し、前記第１の圧力が同時操作された他方の切換スプールの第２の圧力より低い場合には、前記第２の圧力が前記連通路を介して一方の切換スプールの流量調整手段に対して前記ばね力および第１の圧力に対向して作用し、前記一方の切換スプールの通路の開度を閉方向に調整するように構成する油圧制御装置において、前記各流量調整手段は、その一方を各切換スプールの開口部とシリンダポートとの間に形成した前室に開口すると共に、他方をそれぞれ独立した背室に開口してなるスプールからなり、前記各前室をこの前室への圧油の流れが阻止される向きに設けた逆止弁を介して各連通路および背室に連通接続し、背室には前記スプールを前記切換スプールの開口部とシリンダポートとの間の通路の開度を開放する向きに作用するばね手段を設けてなる油圧制御装置。
- 流量調整手段のスプール中に逆止弁を内蔵してなる請求項１記載の油圧制御装置。
- 各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に連通路を設け、この連通路に対して前記スプールの側面に設けた中間室にスプール内通路を開口し、連通路の圧力が、前記前室の圧力と前記スプールを開放位置に保持するばね力との和を越える際、前記スプールの最大ストロークを制限するように前記中間室とスプール内通路との間で背室への開口を制限するよう構成してなる請求項１記載の油圧制御装置。
- 各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に連通路を設け、この連通路に対し前記スプールの側面に設けた中間室から前室および背室にそれぞれ独立して通路を開口し、さらに前記前室からは前記開口と前室との間に絞りを設け、前記連通路と前室の圧力差の増加に応じて前記スプールが移動した際、連通路に接続する中間室と前室との連通を遮断しつつ中間室と前室との開口を制限するように構成してなる請求項１記載の油圧制御装置。
- 各流量調整手段のスプールの背室と前室との間に第１および第２の連通路を設け、第１の連通路に対し前記各スプールの側面に、そのスプール内に設けた逆止弁を介して前記前室と連通する通路を開口させ、さらに前記各スプールの背室と連通する独立した第２の連通路を設け、前記各背室は前記第２の連通路によってのみ外部と接続し、前記第２の連通路には前記第１の連通路内の圧力を制御圧とする減圧弁の２次圧力を作用させるように構成してなる請求項１記載の油圧制御装置。
- 減圧弁の２次圧力を外部信号により調整するように構成してなる請求項５記載の油圧制御装置。
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