JP3703309B2 - 油圧制御回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、アクチュエータの負荷圧の変化に係わりなく、一定の要求流量を供給するロードセンシングバルブを備えた油圧制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から知られているこの種の油圧制御回路は、例えば、パワーショベルなどに用いられる。このパワーショベルには、旋回モータやブームシリンダなどの慣性力の大きなアクチュエータや、バケットのように慣性力はそれほどでもないアクチュエータが混在している。
そして、慣性力の大きな旋回モータなどに、ロードセンシング機能を持たせると、回路にハンチングという振動現象が発生してしまうことがあるが、その原因は次のとおりである。
【0003】
旋回モータのように慣性力の大きなアクチュエータを動かすと、オペレータの体には、その慣性力の方向とは反対方向の反動を受ける。この反動のために、オペレータが握っている操作レバーも、オペレータの体の移動方向に動いてしまう。このようなときに、オペレータは、本能的に操作レバーをその修正方向に戻そうとする。このアクチュエータの反動による操作レバーの動きと、オペレータの修正動作とが交互に発生するが、その度に、ロードセンシングバルブの切り換え量が変化する。切り換え量が変化すれば、当然のこととしてアクチュエータに供給される流量も変化する。しかし、ロードセンシング回路では信号系に遅れが生じるので、この供給流量の変化のサイクルと負荷変動のサイクルとの位相がずれてしまう。そのために当該回路にハンチングが発生してしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の油圧制御回路は、ロードセンシングバルブで慣性力の大きなアクチュエータを制御すると、当該回路にハンチングが発生するので、オペレータに不快感を与えるだけでなく、他の機器に対しても、悪影響を及ぼすという問題があった。
この発明の目的は、1台の可変吐出ポンプを利用して、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとに圧油を供給できるようにして、上記従来の問題を解消した油圧制御回路を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明は、可変吐出ポンプと、コンペンセータバルブを備えたロードセンシングバルブと、可変吐出ポンプの吐出圧を一方のパイロット室に作用させ、ロードセンシングバルブの負荷圧を他方のパイロット室に作用させるとともに、これら両パイロット室の圧力バランスで可変吐出ポンプの吐出量を制御するレギュレータとを備えてなる油圧制御回路を前提にする。
上記の油圧制御回路を前提にしつつ、第1の発明は、ロードセンシングバルブに接続した供給通路であって、そのロードセンシングバルブよりも下流側に、センターオープンバルブを接続し、このセンターオープンバルブの上流側にカットオフバルブを設け、これらセンターオープンバルブとカットオフバルブとの間に絞りを設け、この絞りの下流側の圧力をレギュレータの他方のパイロット室に導く構成にする一方、上記カットオフバルブとセンターオープンバルブとの間に、コンペンセータバルブを設けた点に特徴を有する。
【0006】
上記第1の発明は、ロードセンシングバルブの供給通路にカットオフ弁を設けたので、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させることができる。もし、カットオフ弁を設けずに、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させれば、次のような問題が発生する。つまり、ロードセンシングシステムでは、ロードセンシングバルブの要求流量が少なければ、可変吐出ポンプの吐出量を減少させる。そして、ロードセンシングバルブを中立位置にセットしたときには、可変吐出ポンプの吐出量もゼロにする。
一方、センターオープンバルブは、原則として定吐出ポンプに接続するものである。そして、このセンターオープンバルブは、ポンプの全吐出量を、アクチュエータに供給する流量と、ブリードオフさせる流量とに振り分けるようにする。つまり、このバルブの切り換え量が少なければ、ポンプ吐出量のほとんどをタンク側にブリードオフし、アクチュエータ側への供給流量を少なくする。反対に、バルブを最大に切り換えると、ブリードオフ量がゼロになって、ポンプ吐出量の全量がアクチュエータに供給される。
【0007】
上記のようにロードセンシングシステムでは、ブリードオフという機能が不要であり、センターオープンバルブではブリードオフが必要になるというように、両者の機能が異なる。このように機能が異なるものを、同一の供給通路に接続することは、本来不可能であるが、上記のようにカットオフ弁を用いることによって両者を併存できる。
また、センターオープンバルブとカットオフ弁との間に絞りを設け、この絞りの下流側の圧力をレギュレータの他方のパイロット室に導くようにしたので、このセンターオープンバルブに供給される流量が一定になる。したがって、センターオープンバルブを定吐出ポンプに接続したのと同じことになる。
【0008】
さらに、この発明では、カットオフバルブとセンターオープンバルブとの間に、コンペンセータバルブを設けた点にも特徴を有する。
このようにコンペンセータバルブを設けたので、ロードセンシングバルブに接続したアクチュエータと、センターオープンバルブに接続したアクチュエータとの両方を同時に作動させられる。
第2の発明は、パイロット圧で制御されるセンターオープンバルブと、同じくパイロット圧で制御されるカットオフバルブとを備え、これら両バルブを連動させる構成にした点に特徴を有する。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に示した第1実施例において、供給通路a1 に圧油を吐出する可変吐出ポンプPは、その吐出量がレギュレータRで制御される。このレギュレータRは、可変吐出ポンプPの斜板1を傾転させるシリンダ2、3と、一方のシリンダ2に導く圧力を制御する制御バルブ4とからなる。そして、上記制御バルブ4は、その一方のパイロット室4aを、パイロット通路5を介して供給通路a1に連通させ、他方のパイロット室4bを負荷圧を導くパイロット通路6aに連通させている。しかも、この他方のパイロット室4b側にはスプリング4cを設けている。なお、上記他方のシリンダ3は、通路7を介して供給通路a1に直接連通させている。
【0010】
上記のようにした制御バルブ4が、スプリング4cの作用で図示のノーマル位置である図面下側位置にあるとき、一方のシリンダ2をタンクTに連通させる。また、制御バルブ4が、スプリング4cに抗して図面上側位置に完全に切り換わったときには、パイロット通路5と一方のシリンダ2とを連通させる。
ただし、制御バルブ4は、実際には、
(一方のパイロット室4aの圧力)
=(他方のパイロット室4bの圧力)+(スプリング4cのバネ力)の状態でバランスする。このバランス状態で、一方のシリンダ2に導かれる圧力が制御される。つまり、レギュレータRは、可変吐出ポンプPの吐出圧が、パイロット通路6aに導かれる負荷圧よりも、スプリング4cのバネ力に相当する分だけ高くなるように制御する。
【0011】
上記供給通路a1には、アフターオリフィスタイプの第1、2ロードセンシングバルブLC1およびLC2を接続している。第1ロードセンシングバルブLC1は、手動操作バルブ8とコンペンセータバルブ9とからなる。また、第2ロードセンシングバルブLC2は、パイロット操作バルブ10とコンペンセータバルブ11とからなる。
そして、上記両ロードセンシングバルブLC1およびLC2に接続したアクチュエータの負荷圧は、シャトル弁12、13で高圧選択されるとともに、パイロット通路6aを介して、制御バルブ4の他方のパイロット室4bに導かれる。
【0012】
また、上記コンペンセータバルブ9、11は、その一方のパイロット室9a、11aをこれらバルブ9、11の上流側に接続し、他方のパイロット室9b、11bをパイロット通路6bおよびパイロット通路6aを介して、制御バルブ4の他方のパイロット室4bに連通させている。したがって、パイロット室9b、11bには、制御バルブ4の他方のパイロット室4bと同様に、シャトル弁12、13で選択されたアクチュエータの最高負荷圧が作用することになる。
【0013】
上記の構成において、可変吐出ポンプPは、両アクチュエータの高い方の負荷圧よりも、スプリング4cのバネ力分だけさらに高い吐出圧を維持するようにその吐出流量を制御する。そして、両ロードセンシングバルブLC1およびLC2は、負荷圧の変化に係わりなく、操作バルブ8、10の切り換え量すなわち要求流量に応じて常に一定の流量が供給されるように作動する。
なお、図中符号14はタンク通路である。
【0014】
上記供給通路a1であって、第2ロードセンシングバルブLC2よりも下流側に、供給通路a1に連続する供給通路a2を延長し、この供給通路a2にカットオフ弁15を接続している。このカットオフ弁15は、その一方にパイロット室15aを設け、他方にスプリング15bを設けている。そして、このカットオフ弁15は、パイロット室15aにパイロット圧が作用していないノーマル状態のときに、供給通路a1とa2を遮断し、パイロット室15aにパイロット圧が作用したときに供給通路a1とa2を連通させる。
【0015】
上記のようにしたカットオフ弁15の下流側には絞り16を設けるとともに、この絞り16の下流側には、コンペンセータバルブ22を設けている。このコンペンセータバルブ22は、その一方のパイロット室22aを絞り16の下流側に接続し、他方のパイロット室22bをパイロット通路6bに接続している。したがって、この他方のパイロット室22bにも、シャトル弁12、13で選択された最高負荷圧が導かれることになる。そして 、この他方のパイロット室22bにはスプリング22cを設けている。
【0016】
上記のようにしたコンペンセータバルブ22の下流側には第1、2センターオープンバルブ18、19をタンデムに接続するとともに、このコンペンセータバルブ22と第1センターオープンバルブ18との間は、パイロット通路17を介してシャトル弁13に接続されている。したがって、コンペンセータバルブ22の下流側の圧力、すなわち第1センターオープンバルブ18に接続したアクチュエータの負荷圧は、第2ロードセンシングバルブ LC2 側の負荷圧との間で高圧選択されて、シャトル弁12に導かれる。
【0017】
そして、第1センターオープンバルブ18は、パイロット圧の作用で切り換わるとともに、パイロット制御部18aを設けている。このパイロット制御部18aは、カットオフ弁15のパイロット室15aに連通した通路20を開放したり、あるいはそれを遮断したりする。そして、この通路20はタンク通路14に接続している。このようにした第1センターオープンバルブ18が、図示の中立位置にあるとき、パイロット制御部18aが開位置を保つようにしている。
【0018】
上記第2センターオープンバルブ19は、手動操作で切り換わるとともに、上記第1センターオープンバルブ18と同様のパイロット制御部19aを設けている。
したがって、第1、2センターオープンバルブ18、19が図示の中立位置にあるとき、コンペンセータバルブ22よりも下流側の供給通路a 2 が、これら第1、2センターオープンバルブ18、19を経由してタンクTに連通する。このときカットオフ弁15のパイロット室15aに接続した通路20も、パイロット制御部18a、19aを介してタンクTに連通しているので、カットオフ弁15は図示のノーマル位置を保ち、供給通路a 1 、a 2 との連通が遮断される。
【0019】
そして、第1、2センターオープンバルブ18、19のいずれかを切り換えると、それらのパイロット制御部18aあるいは19aによって通路20が閉鎖される。この状態で、カットオフ弁15のパイロット室15aにパイロット圧を作用させれば、カットオフ弁15が開位置に切り換わり、供給通路a 1 、a 2 を連通させる。このように、両供給通路a 1 、a 2 が連通すれば、可変吐出ポンプPの吐出油が絞り16およびコンペンセータバルブ22を経由して第1、2センターオープンバルブ18、19に供給される。
上記のように第1、2ロードセンシングバルブ LC1 、 LC2 を中立位置に保った状態でカットオフ弁15が開き、絞り16に圧油が流れれば、その絞り16の前後に差圧が発生する。この絞り16の上流側の圧力は、パイロット通路5を介して、制御バルブ4の一方のパイロット室4aに作用する。また、この絞り16の下流側の圧力は、コンペンセータバルブ22の一方のパイロット室22aに作用する。
なお、図中符号21は供給通路a1に接続したリリーフ弁である。
【0020】
次に、この第1実施例の作用を説明する。
カットオフ弁15を図示のノーマル位置に保って、かつ、第1、2ロードセンシングバルブLC1、LC2も図示の中立位置にあるときには、負荷圧を導くパイロット通路6aがタンクTに通じてタンク圧になるので、制御バルブ4における他方のパイロット室4bの圧力もほとんどタンク圧になる。したがって、制御バルブ4が図面上側位置に切り換わって、シリンダ2を伸長させ、可変吐出ポンプPの吐出量をほぼゼロに保つ。
【0021】
この状態で、第1、2ロードセンシングバルブLC1、LC2のいずれか、あるいは両方を切り換えたとすると、アクチュエータのそのときの最高負荷圧がシャトル弁12、13で選択されて、制御バルブ4の他方のパイロット室4bに導かれる。したがって、可変吐出ポンプPは、最高負荷圧よりもスプリング4cのバネ力分だけ高い圧力を吐出するようにその流量を制御する。
また、第1、2ロードセンシングバルブLC1、LC2に接続されたアクチュエータは、それらの手動操作バルブ8あるいはパイロット操作バルブ10の切り換え量に比例した一定流量が供給される。言い換えれば、これらバルブ8あるいは10の切り換え量で決まる要求流量を一定に保つように、コンペンセータバルブ9、11が作動する。
【0022】
一方、第1、2ロードセンシングバルブ LC1 、 LC2 に接続したアクチュエータを停止して、第1、2センターオープンバルブ18、19に接続したアクチュエータのみを作動させる場合には、絞り16の上流側の圧力を制御バルブ4の一方のパイロット室4aに導き、コンペンセータバルブ22の下流側の圧力を制御バルブ4の他方のパイロット室4bに導く。したがって、レギュレータRは、絞り16の上流側の圧力と、コンペンセータバルブ22の下流側の圧力との差が一定になるように、ポンプ吐出量を制御する。結局、この場合には、コンペンセータバルブ22は、圧力損失を発生させる手段としてだけ機能するもので、その本来的な機能は発揮しない。
コンペンセータバルブ22が本来の機能を発揮するのは、センターオープンバルブに接続したアクチュエータと、ロードセンシングバルブに接続したアクチュエータとを同時に作動させるときである。
【0023】
今、例えば、両アクチュエータを同時に作動させるために、第1ロードセンシングバルブ LC1 を切り換えるとともに、第1センターオープンバルブ18およびカットオフ弁15を切り換えたとする。
このようにすると、第1ロードセンシングバルブ LC1 側の負荷圧と、第1センターオープンバルブ18側の負荷圧とが、シャトル弁12で高圧選択されて制御バルブ4の他方のパイロット室4bに導かれる。
また、可変吐出ポンプPの吐出圧は、制御バルブ4の一方のパイロット室4aに導かれる。
したがって、可変吐出ポンプPは、各アクチュエータのうちの最高負荷圧よりも、スプリング4cのバネ力に相当する圧力分だけ高い圧力を維持するようにその吐出量が制御される。
そして、第1コンペンセータバルブ LC1 のコンペンセータバルブ9は、負荷圧の変動に係わりなく、手動操作バルブ8の切り換え量で決まる要求流量を一定に保つように制御する。
また、コンペンセータバルブ22も、絞り16を通過する流量が、負荷圧の変動に係わりなく一定に保たれるように制御する。ただし、この絞り16の開度が一定なので、結局は、この絞り16よりも下流側は、定吐出ポンプに接続されたのと同じことになる。
【0024】
図2に示した第2実施例は、第1、2ロードセンシングバルブLC1、LC2をビフォアーオリフィスタイプにするとともに、コンペンセータバルブ22の下流側に絞り16を設けて、この部分でもビフォアーオリフィスタイプにしている。そして、これらの点以外は、第1実施例と全て同様である。したがって、この第2実施例については、第1実施例の説明をそのまま援用する。
なお、上記第1、2実施例において、第1、2センターオープンバルブ18、19のそれぞれにパイロット制御部18a、19aを設け、これら第1、2センターオープンバルブ18、19とカットオフ弁15とを連動させるようにしているが、必ずしもそれらを連動させなくてもよい。
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【発明の効果】
第1の発明の油圧制御回路によれば、1台の可変吐出ポンプのもとに、ロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させても、ロードセンシングバルブのロードセンシング機能を損なうようなことがない。このようにロードセンシングバルブとセンターオープンバルブとを併存させられるので、例えば、パワーショベルのように、慣性力の大きな旋回モータなどをセンターオープンバルブに接続しておけば、当該回路にハンチングなどが発生しない。
しかも、ロードセンシングバルブに接続したアクチュエータとセンターオープンバルブに接続したアクチュエータとを、同時に作動させることができる。
第2の発明の油圧制御回路によれば、カットオフ弁が不用意に開いて、ロードセンシング機能を損なうこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例の回路図である。
【図2】 第2実施例の回路図である。
【符号の説明】
P 可変吐出ポンプ
R レギュレータ
4a 一方のパイロット室
4b 他方のパイロット室
a1 供給通路
a2 供給通路
LC1 第1ロードセンシングバルブ
9 コンペンセータバルブ
LC2 第2ロードセンシングバルブ
11 コンペンセータバルブ
15 カットオフ弁
16 絞り
22 コンペンセータバルブ
Claims (2)
- 可変吐出ポンプと、コンペンセータバルブを備えたロードセンシングバルブと、可変吐出ポンプの吐出圧を一方のパイロット室に作用させ、ロードセンシングバルブの負荷圧を他方のパイロット室に作用させるとともに、これら両パイロット室の圧力バランスで可変吐出ポンプの吐出量を制御するレギュレータとを備えてなる油圧制御回路において、ロードセンシングバルブに接続した供給通路であって、そのロードセンシングバルブよりも下流側に、センターオープンバルブを接続し、このセンターオープンバルブの上流側にカットオフバルブを設け、これらセンターオープンバルブとカットオフバルブとの間に絞りを設け、この絞りの下流側の圧力をレギュレータの他方のパイロット室に導く構成にする一方、上記カットオフバルブとセンターオープンバルブとの間に、コンペンセータバルブを設けた油圧制御回路。
- パイロット圧で制御されるセンターオープンバルブと、同じくパイロット圧で制御されるカットオフバルブとを備え、これら両バルブを連動させる構成にした請求項1記載の油圧制御回路。
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