JP5266150B2 - 高圧油圧システム用油圧回路 - Google Patents

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この発明は、高圧油圧システム用油圧回路、特に、作動油を正逆二方向に供給可能な低圧ポンプから高圧ポンプへ供給し、低圧ポンプから供給される作動油の圧力に基づいて、高圧ポンプから油圧アクチュエータへ作動油を供給する経路を開閉するようにした高圧油圧システムにおいて、低圧ポンプの圧力を極力低くすることによって、低圧ポンプの駆動モーターにかかる負荷を軽減すると共に、低速時の作動を安定させ、さらに、作動油の温度上昇を抑制した高圧油圧システム用油圧回路に関するものである。
従来、油圧ジャッキ等の油圧システムにおいて用いられる油圧回路としては、電磁切換弁や方向制御弁を使用した油圧回路が知られている。この油圧回路は、電磁切換弁や方向制御弁の開閉操作によって作動油の流れを切り換えて、油圧ジャッキ等の作動を制御するようにしたものである。
しかし、電磁切換弁や方向制御弁は、構造が複雑で部品点数が多いことから、故障が生じ易く、また、高価である。従って、電磁切換弁や方向制御弁を使用した油圧回路によって制御される油圧ジャッキ等も故障が生じ易く、また、高価となる。
そこで、電磁切換弁や方向制御弁を使用することなく、油圧ジャッキ等の作動を制御することができるようにした油圧回路が特許文献1(特開2002−195216号公報)に開示されている。
この油圧回路は、作動油を正逆2方向に供給可能な油圧ポンプと、複数個のチェック弁とパイロットチェック弁とを適切に組み合わせた油圧回路であり、故障が無く、コンパクトで、安価な油圧回路となっている。
しかし、作動油を正逆二方向に供給可能な油圧ポンプとしては、35MPa(350kgf/cm2)のものが最大であることから、一般的に高圧と呼ばれる35MPa(350kgf/cm2)を超えた領域には、上記特許文献1に記載の技術を適用することができない。
このために、通常、35MPa(350kgf/cm2)を超えた高圧領域で使用される油圧ジャッキ等においては、一方向に作動油を供給する油圧ポンプに電磁切換弁や方向制御弁を組み合わせた油圧回路によって、その作動が制御されている。そのため、構造が複雑で高価な電磁切換弁や方向制御弁を用いることから、従来の高圧領域で使用される油圧ジャッキ等は、故障が生じ易く、また、高価なものとなっている。
そこで、高圧領域で使用される油圧ジャッキ等の高圧油圧システムにおいて、その作動を制御する油圧回路として、構造が複雑で高価な電磁切換弁や方向制御弁を用いることなく、コンパクトで安価で故障の少ない高圧油圧システム用油圧回路が特許文献2(特開2006−292067号公報)に開示されている。以下、この高圧油圧システム用油圧回路を従来技術といい、図面を参照しながら説明する。
図2は、従来技術を示す油圧回路である。
図2に示すように、従来技術は、作動油を一方向に供給可能なサーボモーター22により駆動されるポンプであって、作動油を油圧アクチュエータとしての油圧ジャッキ10に供給する高圧ポンプ21と、作動油を正逆二方向に供給可能であって、且つ、この二方向の何れの方向からも作動油を高圧ポンプ21に供給できる低圧ポンプ23と、高圧ポンプ21から油圧ジャッキ10へ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁25a〜25dを備え、低圧ポンプ23から高圧ポンプ21へ供給される作動油の圧力によりパイロットチェック弁25a〜25dの開閉状態が切り換わるようにしたものである。油圧ジャッキ10は、油圧シリンダ11、ピストンロッド12、チェック弁13、リリーフ弁14、チェック弁付き可変絞り弁15を備え、油圧ジャッキ10の作動は、油圧制御部20によって制御される。33は、湯面計、34は、エアーブリーザーである。
上記従来技術の油圧回路において、作動油の流れの経路は、以下の8通りである。
第1経路は、低圧ポンプ23が油タンク24から吸引した作動油を正方向に吐出して高圧ポンプ21に供給する経路である。作動油は、油タンク24→ストレーナ30→チェック弁26b→低圧ポンプ23→チェック弁26c→リリーフ弁27bの順に通過して、高圧ポンプ21に流れる。
第2経路は、低圧ポンプ23が油タンク24から吸引した作動油を逆方向に吐出して高圧ポンプ21に供給する経路である。作動油は、油タンク24→ストレーナ30→チェック弁26a→低圧ポンプ23→チェック弁26d→リリーフ弁27bの順に通過して、高圧ポンプ21に流れる。
第3経路は、高圧ポンプ21から油圧シリンダ11の下室11aに高圧の作動油が流れる経路である。作動油は、高圧ポンプ21→チェック弁26f→パイロットチェック弁25a→ストップ弁28a→カップリング29a→チェック弁13の順に通過して、油圧シリンダ11の下室11aに流れる。ここで、パイロットチェック弁25aのパイロット圧は、低圧ポンプ23の正方向への吐出圧であり、低圧ポンプ23から正方向に吐出されている時にパイロットチェック弁25aが開状態になる。
第4経路は、油圧シリンダ11の下室11aの作動油が油タンク24に回収される経路である。作動油は、油圧シリンダ11の下室11a→リリーフ弁14→カップリング29a→ストップ弁28a→パイロットチェック弁25cの順に通過して、油タンク24に流れる。ここで、パイロットチェック弁25cのパイロット圧は、低圧ポンプ23の逆方向への吐出圧であり、低圧ポンプ23から逆方向に吐出されている時にパイロットチェック弁25cが開状態になる。
第5経路は、高圧ポンプ21から油圧シリンダ11の上室11bに高圧の作動油が流れる経路である。作動油は、高圧ポンプ21→チェック弁26f→パイロットチェック弁25b→ストップ弁28b→カップリング29bの順に通過して、油圧シリンダ11の上室11bに流れる。ここで、パイロットチェック弁25bのパイロット圧は、低圧ポンプ23の逆方向への吐出圧であり、低圧ポンプ23から逆方向に吐出されている時にパイロットチェック弁25bが開状態になる。
第6経路は、油圧シリンダ11の上室11bの作動油が油タンク24に回収される経路である。作動油は、油圧シリンダ11の上室11b→カップリング29b→ストップ弁28b→パイロットチェック弁25dの順に通過して、油タンク24に流れる。ここで、パイロットチェック弁25dのパイロット圧は、低圧ポンプ23の正方向への吐出圧であり、低圧ポンプ23から正方向に吐出されている時にパイロットチェック弁25dが開状態になる。
第7経路は、低圧ポンプ23から正方向に吐出された作動油が油タンク24に戻る経路である。作動油は、低圧ポンプ23→チェック弁26c→リリーフ弁27b→チェック弁26e→ラインフィルタ31→クーラー32の順に通過して、油タンク24に流れる。
第8経路は、低圧ポンプ23から逆方向に吐出された作動油が油タンク24に戻る経路であり、作動油は、低圧ポンプ23→チェック弁26d→リリーフ弁27b→チェック弁26e→ラインフィルタ31→クーラー32の順に通過して、油タンク24に流れる。
以下に、上記従来技術による油圧ジャッキ10の作動態様を説明する。
先ず、油圧ジャッキ10のピストンロッド12を上昇させる場合であるが、その際には、低圧ポンプ23を正回転させて作動油を正方向(図中、BからA方向)に供給する。これによって、油タンク24から吸引した作動油は、上記第1経路を経由して高圧ポンプ21に供給される。
低圧ポンプ23の供給方向が正方向であるので、パイロットチェック弁25aが開状態になり、高圧ポンプ21で高圧にされた作動油は、上記第3経路を経由して油圧シリンダ11の下室11aに供給される。同時に、パイロットチェック弁25dが開状態になり、油圧シリンダ11の上室11bの作動油は、上記第6経路を経由して油タンク24に回収される。これによってピストンロッド12が上昇する。
次に、油圧ジャッキ10のピストンロッド12を下降させる場合であるが、その際には、低圧ポンプ23を逆回転させて作動油を逆方向(図中、AからB方向)に供給する。これによって、油タンク24から吸引した作動油は、第2経路を経由して高圧ポンプ21に供給される。そして、低圧ポンプ23の作動油の供給方向が逆方向であるので、パイロットチェック弁25bが開状態になり、高圧ポンプ21で高圧にされた作動油は、上記第5経路を経由して油圧シリンダ11の上室11bに供給される。同時に、パイロットチェック弁25cが開状態になり、油圧シリンダ11の下室11aの作動油は、上記第4経路を経由して油タンク24に回収される。これによって、ピストンロッド12が下降する。
なお、低圧ポンプ23から吐出された作動油の一部は、上記第7経路または上記第8経路を経由して油タンク24に回収されるが、その際にクーラー32によって所定の温度に冷却される。
特開2002−195216号公報 特開2006−292067号公報
上述のように、従来技術によれば、作動油を一方向に供給可能な高圧ポンプ21と、作動油を正逆二方向に供給可能で、且つ、この二方向の何れの方向からも作動油を高圧ポンプ21に供給できる低圧ポンプ23と、高圧ポンプ21から油圧ジャッキ10へ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁25a〜25dを設け、低圧ポンプ23からの作動油の供給方向に基づいてパイロットチェック弁25a〜25dの開閉状態が切り換わるようにしているので、複雑で高価な電磁切換弁や方向制御弁を用いなくても、高圧ポンプ21から油圧ジャッキ10への作動油の流れを適切に制御することができ、この結果、油圧ジャッキ10を的確に作動させることができる。
しかしながら、従来技術は、以下のような問題点があった。
(a)従来技術の油圧回路は、高圧油圧回路であるので、高圧ポンプ21から油圧ジャッキ10へ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁25a〜25dを開閉するには、低圧ポンプ23であっても高い圧力を必要とする。
(b)低圧ポンプ23の圧力を高くすると、低圧ポンプ23の駆動モーターにかかる負荷が大きくなり、余分なエネルギーが消費される。
(c)低圧ポンプの低圧油圧回路である上記第8経路は、パイロットチェック弁25a〜25dを開放するための圧力で作動油が低圧ポンプの低圧油圧回路に設けられたリリーフ弁27bから放出し続けるので、作動油の温度が上昇する。リリーフ弁は、設定圧力が高いほど大きな熱量をリリーフ時に発生するので、上記(a)のように、低圧ポンプ23の圧力を高くすると、作動油の温度上昇がさらに助長される。
(d)作動油の温度が上昇すると、作動油の粘度が減少することが知られているが、作動油の粘度が減少すると、油圧ポンプのドレン量が増加する。この結果、油圧回路の圧力が低下したり、油圧ポンプからの吐出流量が理論値より大きく減少して、上記(a)のように、低圧ポンプ23の圧力を高くすることができない恐れがある。
従って、この発明の目的は、従来技術における低圧ポンプの圧力を低くすることによって、低圧ポンプの駆動モーターにかかる負荷を軽減することができ、この結果、余分なエネルギーの消費を抑制することができ、しかも、高圧ポンプから油圧ジャッキへ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁の低圧ポンプによるパイロット圧を低くすることによって、低圧ポンプの低圧油圧回路に設けられたリリーフ弁での作動油の温度上昇を抑制することができ、この結果、作動油の温度上昇に起因する上記問題を解決することができる高圧油圧システム用油圧回路を提供することにある。
この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とするものである。
請求項1に記載の発明は、作動油を一方向に供給可能なポンプであって、作動油を油圧アクチュエータに供給する高圧ポンプと、作動油を正逆二方向に供給可能であって、且つ、前記二方向の何れの方向からも作動油を前記高圧ポンプに供給できる低圧ポンプと、前記高圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁を備え、前記低圧ポンプから前記高圧ポンプに供給される作動油の圧力により前記パイロットチェック弁の開閉状態が切り換わる高圧油圧システム用油圧回路において、前記高圧ポンプの吐出側から分岐してバイパスパイロットラインを設け、前記バイパスパイロットラインに、前記高圧ポンプの圧力を前記低圧ポンプの圧力にまで減圧する減圧弁を設け、減圧された前記バイパスパイロットラインの作動油の圧力を、前記パイロットチェック弁を開閉する前記低圧ポンプからの作動油の圧力に付加することに特徴を有するものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の高圧油圧システム用油圧回路において、前記減圧弁により前記高圧ポンプの圧力を減圧し、減圧された前記バイパスパイロットラインの作動油の圧力のみによって前記パイロットチェック弁を開閉することに特徴を有するものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の高圧油圧システム用油圧回路において、前記高圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ作動油を供給する経路は、前記油圧アクチュエータが備えた2つの圧力室に対応して2つの経路に分岐しており、前記2つの経路のそれぞれにパイロットチェック弁が設けられていると共に、前記低圧ポンプからの作動油の供給方向に応じて、前記2つの経路の何れか一方の経路のパイロットチェック弁が開状態になることに特徴を有するものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3の何れか1つに記載の高圧油圧システム用油圧回路において、前記低圧ポンプによって作動油を前記高圧ポンプに供給する経路にリリーフ弁が設けられていることに特徴を有するものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4の何れか1つに記載の高圧油圧システム用油圧回路において、前記低圧ポンプから吐出された作動油を油タンクに戻す経路に設けられたチェック弁としてクラッキング圧の高いものを使用することに特徴を有するものである。
この発明によれば、従来技術における低圧ポンプの圧力を低くすることができるので、低圧ポンプの駆動モーターにかかる負荷を軽減することができ、この結果、余分なエネルギーの消費を抑制することができる。しかも、高圧ポンプから油圧ジャッキへ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁の低圧ポンプによるパイロット圧を低くすることができるので、低圧ポンプの低圧油圧回路に設けられたリリーフ弁での作動油の温度上昇を抑制することができ、この結果、作動油の温度上昇に起因する問題を解決することができる。また、低速時(低流量時)にパイロットチェック弁の圧力が十分に上がらないことを防ぐことができるので、低速時も作動を安定したものにできる。さらに、高圧ポンプから油圧ジャッキへ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁を、減圧弁により減圧されたバイパスパイロットラインの圧力のみにより開閉することによって、作動油の温度上昇をさらに抑制することができる。
この発明の高圧油圧システム用油圧回路を示す図である。 従来技術を示す油圧回路図である。
この発明の高圧油圧システム用油圧回路の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明の高圧油圧システム用油圧回路を示す図である。
図1に示すように、この発明の高圧油圧システム用油圧回路は、図2に示す従来技術において、その高圧ポンプ21の吐出側から分岐してバイパスパイロットライン1が新たに設けられ、バイパスパイロットライン1に、高圧ポンプ21の圧力を低圧ポンプ23の圧力にまで減圧する減圧弁2が設けられ、減圧されたバイパスパイロットライン1の作動油の圧力がパイロットチェック弁25a〜25dを開閉する低圧ポンプ23からの作動油の圧力に付加されることに特徴を有するものである。
以下、この発明の高圧油圧システム用油圧回路をさらに詳細に説明する。なお、図1において、図2におけると同じ番号は、同一物を示し、説明は省略する。
減圧弁2を設けたバイパスパイロットライン1は、2つの経路に分岐され、それぞれの経路にパイロットチェック弁3a、3bが設けられている。パイロットチェック弁3a、3bは、バイパスパイロットライン1の作動油の圧力が減圧弁2により低圧に調整されているので、通常の低圧用油圧部品を使用することができる。
パイロットチェック弁3aのパイロットライン(L1)は、上記従来技術の第1経路、すなわち、低圧ポンプ23が油タンク24から吸引した作動油を正方向に吐出して高圧ポンプ21に供給する経路のチェック弁26b、26cに行くライン(L2)に接続されている。
パイロットチェック弁3bのパイロットライン(L3)は、上記従来技術の第2経路、すなわち、低圧ポンプ23が油タンク24から吸引した作動油を逆方向に吐出して高圧ポンプ21に供給する経路のチェック弁26a、26dに行くライン(L4)に接続されている。
また、バイパスパイロットライン1からの逆流を防止するため、ライン(L5)にチェック弁35aが設けられ、ライン(L6)にチェック弁35bが設けられている。
パイロットチェック弁3aの下流側のラインは、パイロットチェック弁25a、25dのパイロットラインに接続されている。
パイロットチェック弁3bの下流側のラインは、パイロットチェック弁25b、25cのパイロットラインに接続されている。
以上のように、高圧ポンプ21の吐出側から分岐してバイパスパイロットライン1を設け、バイパスパイロットライン1に、高圧ポンプ21の圧力を低圧ポンプ23の圧力にまで減圧する減圧弁2を設け、減圧されたバイパスパイロットライン1の作動油の圧力を、パイロットチェック弁25a〜25dを開閉する低圧ポンプ23からの作動油の圧力に付加することによって、低圧ポンプ23の吐出量が不足した場合であっても、高圧ポンプ21による油圧ジャッキ10の作動が正常に行われる。
しかも、上述のように、減圧弁2により減圧されたバイパスパイロットライン1の圧力を、パイロットチェック弁25a〜25dを開閉する低圧ポンプ23からの作動油の圧力に付加することによって、その分、低圧ポンプ23の圧力を低くすることができる。従って、低圧ポンプ23の駆動モーターにかかる負荷を軽減することができ、この結果、余分なエネルギーの消費を抑制することができる。
さらに、低圧ポンプ23の圧力を低くすることができるので、低圧ポンプ23の低圧油圧回路に設けられたリリーフ弁27bでの作動油の温度上昇を抑制することができる。すなわち、上記従来技術の第1経路および上記従来技術の第2経路の圧力が低くなったので、作動油の温度上昇に起因する上記問題を解決することができる。
以上の説明は、減圧弁2により減圧されたバイパスパイロットライン1を低圧ポンプ23からのパイロットチェック弁25a〜25dのパイロットラインに接続して、パイロットチェック弁25a〜25dを開閉するものであるが、チェック弁35a、35bによりバイパスパイロットライン1から低圧ポンプ23側への逆流を防止できるので、バイパスパイロットライン1の圧力を低圧ポンプ23側よりも高い圧力に設定すれば、減圧弁2により減圧されたバイパスパイロットライン1の圧力のみによってパイロットチェック弁25a〜25dを開閉することができる。
すなわち、減圧弁2によりバイパスパイロットライン1の圧力を、低圧ポンプ23側よりも高い圧力に設定し、このようにして減圧した高圧ポンプ21の圧力をパイロットチェック弁25a〜25dのパイロット圧として、パイロットチェック弁25a〜25dを開閉する。このパイロット圧は、低圧ポンプ23側へは流れないため、低圧ポンプ23側の圧力は、パイロットチェック弁25a〜25dのパイロット圧と無関係に低く設定することができる。
この結果、上記従来技術の第7経路、すなわち、低圧ポンプ23から正方向に吐出された作動油が油タンク24に戻る経路に設けられたチェック弁26eとして、クラッキング圧が高いものを使用すれば、リリーフ弁27bをなくすことができるので、さらに作動油の温度上昇を抑制することができる。
しかも、パイロットチェック弁3a、3bとして、通常の低圧油圧部品を使用することができ、そのライン圧力は、パイロットチェック弁3a、3bのパイロット圧以上で、かつ、高圧ポンプの圧力より可能な限り低い中圧に設定することができる。これにより、パイロットチェック弁25a〜25dのパイロット圧を中圧に設定することができる。
以上、説明したように、この発明によれば、従来技術における低圧ポンプの圧力を極力低くすることができるので、低圧ポンプの駆動モーターにかかる負荷を軽減することができ、この結果、余分なエネルギーの消費を抑制することができる。
しかも、高圧ポンプから油圧ジャッキへ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁の低圧ポンプによるパイロット圧を低くすることができるので、低圧ポンプの低圧油圧回路に設けられたリリーフ弁での作動油の温度上昇を抑制することができ、この結果、作動油の温度上昇に起因する問題を解決することができる。
さらに、高圧ポンプから油圧ジャッキへ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁を、減圧弁2により減圧されたバイパスパイロットライン1の圧力のみにより開閉することによって、作動油の温度上昇をさらに抑制することができる。
1:バイパスパイロットライン
2:減圧弁
3a:パイロットチェック弁
3b:パイロットチェック弁
10:油圧ジャッキ
11:油圧シリンダー
11a:下室
11b:上室
12:ピストンロッド
13:チェック弁
14:リリーフ弁
15:チェック弁付き可変絞り弁
20:油圧制御部
21:高圧ポンプ
22:サーボモーター
23:低圧ポンプ
24:油タンク
25a〜25d:チェック弁
26a〜26f:チェック弁
27:リリーフ弁
28a:ストップ弁
28b:ストップ弁
29a:カップリング
29b:カップリング
30:ストレーナ
31:ラインフィルタ
32:クーラー
33:湯面計
34:エアーブリーザー
35a、35b:チェック弁

Claims (5)

  1. 作動油を一方向に供給可能なポンプであって、作動油を油圧アクチュエータに供給する高圧ポンプと、作動油を正逆二方向に供給可能であって、且つ、前記二方向の何れの方向からも作動油を前記高圧ポンプに供給できる低圧ポンプと、前記高圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ作動油を供給する経路を開閉するパイロットチェック弁を備え、前記低圧ポンプから前記高圧ポンプに供給される作動油の圧力により前記パイロットチェック弁の開閉状態が切り換わる高圧油圧システム用油圧回路において、
    前記高圧ポンプの吐出側から分岐してバイパスパイロットラインを設け、前記バイパスパイロットラインに、前記高圧ポンプの圧力を前記低圧ポンプの圧力にまで減圧する減圧弁を設け、減圧された前記バイパスパイロットラインの作動油の圧力を、前記パイロットチェック弁を開閉する前記低圧ポンプからの作動油の圧力に付加することを特徴とする高圧油圧システム用油圧回路。
  2. 前記減圧弁により前記高圧ポンプの圧力を減圧し、減圧された前記バイパスパイロットラインの作動油の圧力のみによって前記パイロットチェック弁を開閉することを特徴とする、請求項1に記載の高圧油圧システム用油圧回路。
  3. 前記高圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ作動油を供給する経路は、前記油圧アクチュエータが備えた2つの圧力室に対応して2つの経路に分岐しており、前記2つの経路のそれぞれにパイロットチェック弁が設けられていると共に、前記低圧ポンプからの作動油の供給方向に応じて、前記2つの経路の何れか一方の経路のパイロットチェック弁が開状態になることを特徴とする、請求項1または2に記載の高圧油圧システム用油圧回路。
  4. 作動油を前記低圧ポンプによって前記高圧ポンプに供給する経路にリリーフ弁が設けられていることを特徴とする、請求項1から3の何れか1つに記載の高圧油圧システム用油圧回路。
  5. 前記低圧ポンプから吐出された作動油を油タンクに戻す経路に設けられたチェック弁としてクラッキング圧の高いものを使用することを特徴とする、請求項1から4の何れか1つに記載の高圧油圧システム用油圧回路。
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