JP5739066B2 - 建設機械用の油圧制御弁 - Google Patents

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Description

本発明は、建設機械用の油圧制御弁に係り、さらに詳しくは、スイング操作とアームなどの作業装置の操作を同時に行う複合操作時にセンタバイパス通路を遮断させることなく油圧ポンプから吐出した高負荷の作動油を逃して(アンロード)油圧ポンプの圧力上昇を防ぐことのできる建設機械用の油圧制御弁に関する。
図1に示す従来の技術による建設機械用の油圧制御弁は、エンジン(図示せず)に接続される油圧ポンプ1と、油圧ポンプ1の吐出流路2と連通するセンタバイパス通路5の上流側に配設され、切換え時にスイングモータ(図示せず)の起動、停止及び方向切換えを制御するスイングスプール3と、油圧ポンプ1のセンタバイパス通路5の下流側に配設され、切換え時にアームシリンダ(図示せず)の起動、停止及び方向切換えを制御するアームスプール4と、を備える。
このとき、前記吐出流路2は、これと連通するセンタバイパス通路5と、吐出流路2に分岐状に接続される並列通路6と、を備える。
図中の符号14は、シリンダ通路12、13にそれぞれ配設される逃がし弁である。
建設機械を旋回させるためにポートal1に供給されるパイロット信号圧によってスイングスプール3が図中の左側方向に切り換えられる。このとき、油圧ポンプ1から吐出した作動油(hydraulic fluid)は、スイングスプール3の入口ラインに配設された逆止弁7と、切り換えられたスイングスプール3とを順次に通過した後、通路8を経てポートAL1に供給される。これにより、スイングモータが駆動されるので、装備を旋回させることができる。
このとき、スイングモータから戻る作動油はポートBL1に逃されるため、通路9、切り換えられたスイングスプール3及び戻り通路10を通って油圧タンクに戻る。
このように慣性体である油圧モータを駆動するためには、初期に十分な起動圧力が必要となる。すなわち、スイングスプール3を設計するときに油圧ポンプ1からスイングモータにつながる通路を十分に小さくして油圧ポンプ1の圧力を上昇させる。
一方、相対的に低負荷のアームの作業装置の操作とスイング操作を同時に行う場合、油圧ポンプ1から吐出する作動油が全て相対的に低負荷のアーム側に供給されるため、スイング側には作動油が供給されない。
このため、従来の油圧制御弁においては、アーム側に作動油を供給する並列通路6にオリフィス11を配設してアーム側に供給される作動油の量を制限し、これと同時に、油圧システムの全体にスイング操作を優先的に働かせることにより、アームスプール4の切換えによるセンタバイパス通路5の遮断によって油圧ポンプ1の圧力を上昇させて、起動圧力に合わせてスイングモータに作動油が優先的に供給されるようにしている。
アーム操作を単独で行う場合、並列通路6のオリフィス11を経てアームスプール4に作動油が供給されるため、油圧ポンプ1の圧力が上昇すると共に圧力ロスが生じる。このようにスイング操作を優先的に確保するためにオリフィス11が用いられるため、油圧ポンプ1の圧力上昇を招き、エネルギーロスにつながる。
図2のグラフから明らかなように、アームスプール4にアームインパイロット信号圧aが流入して切り換えられる場合、油圧ポンプ1側の圧力bがアーム側の圧力cと似通ったパターンで形成された後、スイングスプール3に旋回パイロット信号圧dが流入すると、油圧ポンプ1側の圧力はスイング側負荷eと同じ圧力(300Kgf/cm)まで上昇するパターンが形成される。このとき、アーム側の圧力cは相対的に低圧力(60〜80Kgf/cm)の領域において負荷を維持している。
このため、油圧ポンプ1側の圧力は、スイング操作の際、高いスイング圧力に追従するが、アームイン側の負荷は相対的に低い圧力を形成するため、油圧ポンプ1側の圧力が上昇して過度な圧力ロスが生じてエネルギーロスを招き、燃費の低下につながるという問題点を有する。
ネガティブ制御方式においては、方向切換え弁が中立位置にあり、油圧ポンプからの吐出流量が制御弁のセンタバイパス通路に逃されて油圧ポンプの吐出流量が最小限に留められる。一方、少なくとも一つの制御弁が切り換えられると、センタバイパス通路に逃されて通過する作動油は遮断され、油圧ポンプの吐出流量は増大すると共に油圧ポンプの圧力は上昇する。
このとき、スイングモータなどの慣性体を駆動または停止するためには、初期に高い駆動圧力が必要となるため、逃がし弁の圧力まで上昇することもある。このため、スイング操作を単独で行うとき、または、スイング操作とアームシリンダなどの油圧アクチュエータの操作を同時に行う複合操作をするときは、スイング側の高負荷圧力が制御弁システムに影響するため、制御弁の操作に応じる吐出流量の増大によって圧力はさらに上昇する。
これにより、建設機械の適正な要求馬力よりも遥かに高い馬力を使ってしまって燃費が劣り、過度なエネルギーロスにつながる。なお、ポジティブ制御方式においても、制御弁の操作量に応じて油圧ポンプの吐出流量が増大するため、同様に油圧ポンプの圧力が過度に上昇してエネルギーロスを招いてしまう。
本発明の目的は、スイング操作とアームなどの作業装置の操作を同時に行う複合操作時にアーム側のセンタバイパス通路を遮断させることなく油圧ポンプから吐出した高負荷の作動油を逃して、油圧ポンプの過度な圧力上昇を防いでエネルギーロスを低減して燃費を改善することのできる建設機械用の油圧制御弁を提供することにある。
本発明の実施形態に係る建設機械用の油圧制御弁は、
エンジンに接続される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出流路に連通するセンタバイパス通路の上流側に配設され、切換え時にスイングモータの起動、停止及び方向切換えを制御するスイングスプールと、
センタバイパス通路の下流側に配設され、切換え時にアームシリンダの起動、停止及び方向切換えを制御するアームスプールと、
アームスプール内に配設され、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時に上昇する油圧ポンプからの吐出流量の圧力によって切り換えられ、切換え時にスイング側の増大した圧力をセンタバイパス通路に逃すセンタバイパス調整弁と、を備えることを特徴とする。
本発明の好適な実施形態によれば、前記センタバイパス調整弁の圧力はアーム側の負荷圧力に設定して、スイング時にスイング側のパイロット圧力に応じてスイング側の起動圧力まで線形的に増大するように制御される。
前記センタバイパス調整弁は、
アームスプール内に配設され、油圧ポンプの吐出流路に連通するように通路が形成されるスリーブと、
前記スリーブに摺動切換可能に内設され、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時に切り換えられて油圧ポンプ側の吐出流量の一部をセンタバイパス通路に逃してアーム側の負荷圧力に維持する第1のピストンと、
第1のピストンの一方の端部に密着し、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時にアーム側の負荷圧力に対してさらに加えられるスイング側のパイロット圧力に応じて可変的に上昇させた負荷圧力によって切り換えられて第1のピストンを押し付ける第2のピストンと、
第1のピストンの他方の端部に弁ばねによって弾設される第3のピストンと、を備える。
前記第3のピストンを支持する弁ばねの設定圧力は、アーム操作時に油圧ポンプ側の負荷圧力よりは大きく、スイング操作時に油圧ポンプ側の負荷圧力よりは小さく設定される。
前記油圧ポンプの吐出流路に連通するように油圧制御弁にブリッジ状に連通して形成される一対のセンタバイパス通路は、アームスプールに形成される通路とセンタバイパス調整弁を経て油圧ポンプの吐出流路とに連通するセンタバイパス通路に連通する。
前記油圧ポンプは、センタバイパス通路に配設される油圧制御弁の切換え量に比例して吐出流量を制御するポジティブ制御方式によって制御される。
前記油圧ポンプは、センタバイパス通路の下流側に配設される圧力形成手段によって形成される吐出流量の圧力に反比例して吐出流量を制御するネガティブ制御方式によって制御される。
上記の構成を有する本発明の実施形態に係る建設機械用の油圧制御弁は、下記のメリットを有する。
アーム側の制御弁スプール内にセンタバイパス調整弁を配設して、スイング操作とアームなどの作業装置の操作を同時に行う複合操作時に油圧ポンプから吐出した高負荷の作動油がセンタバイパス調整弁を介して逃されて圧力が下がり、油圧ポンプに生じる高負荷の圧力を下げることによりエネルギーロスを減らして燃費を改善することができる。
従来の技術による建設機械用の油圧制御弁の油圧回路図である。 従来の技術による建設機械用の油圧制御弁におけるスイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時の圧力を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る建設機械用の油圧制御弁の油圧回路図である。 本発明の実施形態に係る建設機械用の油圧制御弁の断面図である。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述するが、これは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることはない。
図3及び図4に示す本発明の実施形態に係る建設機械用の油圧制御弁は、
エンジン(図示せず)に接続される油圧ポンプ1と、
油圧ポンプ1の吐出流路2に連通する「センタバイパス通路5の上流側に配設され、切換え時にスイングモータ(図示せず)の起動、停止及び方向切換えを制御するスイングスプール3と、
センタバイパス通路5の下流側に配設され、切換え時にアームシリンダ(図示せず)の起動、停止及び方向切換えを制御するアームスプール15と、
アームスプール15内に配設され、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時に上昇する油圧ポンプ1からの吐出流量の圧力によって切り換えられ、切換え時にスイング側の上昇した圧力をセンタバイパス通路5に逃すセンタバイパス調整弁16と、を備えることを特徴とする。
このとき、前記センタバイパス調整弁16の圧力はアーム側の負荷圧力に設定して、スイング時にスイング側のパイロット圧力に応じてスイング側の起動圧力まで線形的に圧力が増大するように制御される。
前記センタバイパス調整弁16は、
アームスプール15内に配設され、油圧ポンプ1の吐出流路2に連通するように通路17が形成されるスリーブ18と、
前記スリーブ18に摺動切換可能に内設され、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時に切り換えられて油圧ポンプ1側からの吐出流量の一部をセンタバイパス通路5に逃してアーム側の負荷圧力に維持する第1のピストン19と、
第1のピストン19の一方の端部に密着し、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時にアーム側の負荷圧力に対してさらに加えられるスイング側のパイロット圧力に応じて可変的に上昇させた負荷圧力によって切り換えられて第1のピストン19を押し付ける第2のピストン20と、
第1のピストン19の他方の端部に弁ばね21によって弾設される第3のピストン22と、を備える。
前記第3のピストン22を支持する弁ばね21の設定圧力は、アーム操作時に油圧ポンプ1側の負荷圧力よりは大きく、スイング操作時に油圧ポンプ1側の負荷圧力よりは小さく設定される。
前記油圧ポンプ1の吐出流路2に連通するように油圧制御弁23にブリッジ状に連通されて形成される一対のセンタバイパス通路24、25は、アームスプール15に形成される通路26とセンタバイパス調整弁16を経て油圧ポンプ1の吐出流路2に連通するセンタバイパス通路5に連通する。
前記油圧ポンプ1は、センタバイパス通路5に配設される油圧制御弁(MCVのスプールをいう)の切換え量に比例して吐出流量を制御するポジティブ制御方式によって制御される。
前記油圧ポンプ1は、センタバイパス通路5の下流側に配設される圧力形成手段によって形成される吐出流量の圧力に反比例して吐出流量を制御するネガティブ制御方式によって制御される。
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態に係る建設機械用の油圧制御弁の使用例について詳述する。
図3に示すように、アーム操作とスイング操作を同時に行う複合操作時に、ポートal2に供給されるアームインパイロット信号圧によってアームスプール15が図中の左側方向に切り換えられる。このため、油圧ポンプ1から吐出した作動油は、吐出流路2と、並列通路6のオリフィス11及び逆止弁を順に経由して切り換えられたアームスプール15を通過してシリンダ通路12に沿ってポートAL2に供給されるため、不図示のアームシリンダに供給されてこれをアームイン動作させる。
一方、油圧ポンプ1からセンタバイパス通路5に供給される作動油はアームスプール15の切換えによってセンタバイパス通路5が遮断された状態であるため、並列通路6にのみ作動油が供給される。
このとき、アーム側に形成される負荷圧力は油圧ポンプ1の圧力にそのまま伝達され、センタバイパス通路5にも圧力が形成されるが、この圧力は通路27を経てセンタバイパス調整弁16の入口側に供給され、これと同時に、通路28を介してセンタバイパス調整弁16を図中の左側方向に切り換える圧力として働く。センタバイパス調整弁16を切り換える圧力は、弁ばね21と圧力平衡をなしているが、弁ばね21の設定圧力はアーム操作時の油圧ポンプ1側の負荷圧力よりは大きく、スイング操作時の負荷圧力よりは小さく予め設定される。
一方、アーム操作を単独で行う場合にはセンタバイパス調整弁16は作動しないが、アーム操作と同時にスイング操作を行う場合にはポートal1に供給されるパイロット信号圧によってスイングスプール3を図中の左側方向に切り換えることにより、油圧ポンプ1から吐出した作動油はスイングスプール3の入口ラインに配設された逆止弁7と、切り換えられたスイングスプール3とを順に通過した後、通路8を経てポートAL1に供給される。これにより、スイングモータが駆動され、装備を旋回させることができる。
このとき、スイングモータから戻る作動油はポートBL1に逃されるため、通路9と、切り換えられたスイングスプール3及び戻り通路10を通って油圧タンクTに戻る。このため、アーム操作とスイング操作を同時に行うことができる。
一方、アームスプール15が既に完全に切り換えられた状態であるため、センタバイパス通路5も既に遮断されている。これにより、操作レバーの操作量に応じた油圧ポンプ側の吐出流量の増大により、油圧ポンプ1の圧力も次第に増大するが、ポートal1にパイロット信号圧を供給すると、シャトル弁30とパイロット通路31を経てセンタバイパス調整弁16に隣接する第3のピストン22に圧力が伝達される。
このように第3のピストン22に圧力が伝達されると、第3のピストン22の右側にアーム側の圧力以上に設定された弁ばね21の弾性力に対して、ポートal1に加えられるスイング側のパイロット圧力が第3のピストン22の断面積に可変的に伝達される。弁ばね21の初期のアーム負荷以上の圧力に対してさらに加えられるスイング側のパイロット圧力に応じて可変的に負荷圧力を上昇させる。
このとき、油圧ポンプ1側にかかるスイング側の負荷圧力は十分に大きいため、センタバイパス調整弁16を図中の左側方向に切り換える。これにより、スイングスプール3のセンタバイパス通路3aを通過した作動油は切り換えられたセンタバイパス調整弁16を通過して、通路32を通ってアームスプール15を経たセンタバイパス通路5に逃され、油圧タンクTに戻る。
図4に示すように、ポートaにアームインパイロット信号圧が供給されると、アームスプール15に伝達されるパイロット信号圧が弁ばね33の弾性力を超えてアームスプール15を図中の右側方向に切り換える。吐出流路2から供給された作動油はポペット34を図中の上方向に押し付けるため並列通路35に供給され、これと同時に、吐出流路6に供給された作動油はプラグ36のオリフィス37を経てポペット38を押し付ける。これにより、この作動油は、ポペット38のスライド外面に形成された溝を経て並列通路35に合流された後、切り換えられたアームスプール15に形成されたスプールノッチ39を経てシリンダ通路12に供給される。このため、シリンダ通路12に供給された作動油は、ポートAL2を経て不図示のアームシリンダに供給されてアームイン動作させ、アームシリンダから戻る作動油はポートBL2を経てシリンダ通路13に供給されるため、切り換えられたアームスプール15に形成されたスプールノッチ40及びタンク通路50を通って油圧タンクに戻る。
このとき、図中の右側方向に切り換えられたアームスプール15内に取り付けられたセンタバイパス調整弁16の作動について説明する。
吐出流路2の圧力は、アームスプール15に形成された通路41とスリーブ18に形成された通路42を通って第1のピストン19の溝19aに供給される。センタバイパス通路24、25はブリッジ状に油圧制御弁23の内部において互いに連通しているため、油圧ポンプ1から供給された圧力がセンタバイパス通路24、25に同じく加えられる。センタバイパス通路24に油圧ポンプ1の圧力が加えられると、切り換えられたアームスプール15のスプールノッチ43及び通路28に供給されてスリーブ18の内部において摺動しながら、第1のピストン19と密着している第2のピストン20の左側に加えられる。
第2のピストン20は、プラグ44に隣接し、且つ、第3のピストン22によって支持された弁ばね21の弾性力を超えてはじめて、図中の右側方向に切り換えられる。このとき、弁ばね21の初期の制御圧力はアームの負荷圧力(60〜80Kgf/cm)程度に設定された後、設定圧力を超えると、図中の右側方向に切り換えられる。このとき、第1のピストン19が図中の右側方向に切り換えられることにより、第1のピストン19の溝19aに加えられた油圧ポンプの圧力はスリーブ18の通路17と連通し、アームスプール16の通路26を経てセンタバイパス通路25と連通された後、油圧制御弁23の内部でブリッジ状にセンタバイパス通路24と連通してバイパスされて油圧タンクに戻る。つまり、油圧ポンプ1側の吐出流量の一部をセンタバイパス通路5に逃すことにより、アーム側の負荷圧力に一定に保持することができる。
一方、アーム操作とスイング操作を同時に行う場合、スイングポートswにスイング側のパイロット圧力が供給され、この圧力は通路31を経てポケット45に供給され、図中の右側方向に切り換えられたアームスプール15の通路46を経て第3のピストン22の右側端部を押し付けて弁ばね21を圧縮する。これにより、初期に設定されたアーム側の負荷圧力に対してさらに加えられるスイング側のパイロット圧力に応じて可変的に負荷圧力を上昇させる。
一方、アームイン単独作動と同様に、スイング操作により油圧ポンプ1側にかかる十分に大きな高負荷の圧力が切り換えられたアームスプール15に内蔵された第2のピストン20の左側に加えられる。このとき、第2のピストン20の左側に加えられる高負荷の圧力が、アーム側の負荷圧力に対してさらに加えられるスイング側のパイロット圧力に応じて可変的に上昇させた負荷圧力を超え、第2のピストン20が図中の右側方向に切り換えられると、これと同時に、第1のピストン19が右側方向に移動される。これと同様に、第1のピストン19の溝19aに加えられた油圧ポンプ1の圧力はスリーブ18の通路17と連通し、アームスプール15の通路26を経てセンタバイパス通路25と連通した後、センタバイパス通路24とブリッジ状に連通してバイパスされた後、油圧タンクに戻る。つまり、油圧ポンプ1側の吐出流量の一部をセンタバイパス通路5に逃すことによりスイング操作による過負荷を防ぎ、スイング側のパイロット圧力に比例して可変的にスイング側の負荷圧力を維持することが可能になる。
これにより、スイング操作の優先的な確保による油圧ポンプ側の過度な圧力上昇を防いで、過度な馬力消費及びエネルギーロスを減らすことにより、燃費を改善することができる。
このため、ネガティブ制御方式である場合は、センタバイパスの流量増大に起因するネガティブ制御圧力の増大により油圧ポンプの斜板傾転角を減らすことにより油圧ポンプの吐出流量を減らして油圧ポンプの過度な圧力上昇を防ぐことができる。
一方、ポジティブ制御方式である場合は、操作量の増大に起因して増大した、油圧ポンプからの吐出流量をセンタバイパス通路に逃すことにより油圧ポンプの過度な圧力上昇を抑え、アーム操作とスイング操作を同時に行うと、センタバイパス通路の遮断による油圧ポンプの過度な圧力上昇を防ぐことができる。このとき、センタバイパス調整弁をアームスプール内に配設してアーム操作とスイング操作を同時に行うときにセンタバイパス通路を遮断させることなく油圧ポンプから吐出した高負荷の作動油を逃して油圧ポンプの圧力の過度な上昇を防いでエネルギーロスを減らすことができる。
以上述べたように、本発明の実施形態に係る建設機械用の油圧制御弁によれば、スイングスプールがアームスプールよりも上流側に配設され、ネガティブ制御方式またはポジティブ制御方式によって吐出流量が制御される油圧制御弁において、アームスプール内にセンタバイパス調整弁を配設して、スイング操作とアームなどの作業装置の操作を同時に行う複合操作時に、油圧ポンプから吐出した高負荷の作動油がセンタバイパス調整弁を介して逃されて圧力が下がり、油圧ポンプに生じる高負荷圧力を減らすことによりエネルギーロスを減らすことができる。
1 油圧ポンプ
3 スイングスプール
5 センタバイパス通路
7 逆止弁
9 通路
11 オリフィス
13 シリンダ通路
15 アームスプール
17 通路
19 第1のピストン
21 弁ばね
23 油圧制御弁
25 センタバイパス通路
27 通路
31 通路
33 弁ばね
35 並列通路
37 オリフィス
39 スプールノッチ
41 通路
43 スプールノッチ
45 ポケット

Claims (7)

  1. エンジンに接続される油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプの吐出流路に連通するセンタバイパス通路の上流側に配設され、切換え時にスイングモータの起動、停止及び方向切換えを制御するスイングスプールと、
    前記センタバイパス通路の下流側に配設され、切換え時にアームシリンダの起動、停止及び方向切換えを制御するアームスプールと、
    前記アームスプール内に配設され、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時に上昇する油圧ポンプからの吐出流量の圧力によって切り換えられ、切換え時にスイング側の増大した圧力をセンタバイパス通路に逃すセンタバイパス調整弁と、を備えることを特徴とする建設機械用の油圧制御弁。
  2. 前記センタバイパス調整弁の圧力が、アーム側の負荷圧力に設定され、スイング時にスイング側のパイロット圧力に応じてスイング側の起動圧力まで線形的に増大するように制御されることを特徴とする請求項1に記載の建設機械用の油圧制御弁。
  3. 前記センタバイパス調整弁が、
    前記アームスプール内に配設され、前記油圧ポンプの吐出流路に連通するように通路が形成されるスリーブと、
    前記スリーブに摺動切換可能に内設され、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時に切り換えられて油圧ポンプ側の吐出流量の一部をセンタバイパス通路に逃してアーム側の負荷圧力に維持する第1のピストンと、
    前記第1のピストンの一方の端部に密着し、スイング操作とアーム操作を同時に行う複合操作時にアーム側の負荷圧力に対してさらに加えられるスイング側のパイロット圧力に応じて可変的に上昇させた負荷圧力によって切り換えられて第1のピストンを押し付ける第2のピストンと、
    前記第1のピストンの他方の端部に弁ばねによって弾設される第3のピストンと、を備えることを特徴とする請求項1に記載の建設機械用の油圧制御弁。
  4. 前記第3のピストンを支持する弁ばねの設定圧力が、アーム操作時に油圧ポンプ側の負荷圧力よりは大きく、スイング操作時に油圧ポンプ側の負荷圧力よりは小さく設定されることを特徴とする請求項3に記載の建設機械用の油圧制御弁。
  5. 前記油圧ポンプの吐出流路に連通するように油圧制御弁にブリッジ状に連通して形成される一対のセンタバイパス通路が、前記アームスプールに形成される通路と前記センタバイパス調整弁を経て前記油圧ポンプの吐出流路に連通するセンタバイパス通路とに連通することを特徴とする請求項1に記載の建設機械用の油圧制御弁。
  6. 前記油圧ポンプが、前記センタバイパス通路に配設される油圧制御弁の切換え量に比例して吐出流量を制御するポジティブ制御方式によって制御されることを特徴とする請求項1に記載の建設機械用の油圧制御弁。
  7. 前記油圧ポンプが、前記センタバイパス通路の下流側に配設される圧力形成手段によって形成される吐出流量の圧力に反比例して吐出流量を制御するネガティブ制御方式によって制御されることを特徴とする請求項1に記載の建設機械用の油圧制御弁。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9003951B2 (en) 2011-10-05 2015-04-14 Caterpillar Inc. Hydraulic system with bi-directional regeneration
US10184499B2 (en) 2013-07-24 2019-01-22 Volvo Construction Equipment Ab Hydraulic circuit for construction machine
CN106715801A (zh) * 2014-09-19 2017-05-24 沃尔沃建造设备有限公司 用于施工设备的液压回路
JP6452514B2 (ja) * 2015-03-26 2019-01-16 ジヤトコ株式会社 油圧制御回路
WO2017122836A1 (ko) * 2016-01-11 2017-07-20 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설기계용 유압시스템
KR102561435B1 (ko) * 2016-08-31 2023-07-31 에이치디현대인프라코어 주식회사 건설기계의 제어 시스템 및 건설기계의 제어 방법
KR102582826B1 (ko) * 2016-09-12 2023-09-26 에이치디현대인프라코어 주식회사 건설기계의 제어 시스템 및 건설기계의 제어 방법
JP6777317B2 (ja) * 2017-05-16 2020-10-28 株式会社クボタ 作業機の油圧システム及び制御弁
US10422358B2 (en) * 2017-10-31 2019-09-24 Deere & Company Method for improving electro-hydraulic system response
JP7198072B2 (ja) * 2018-12-13 2022-12-28 キャタピラー エス エー アール エル 建設機械の油圧制御回路
US11624452B2 (en) 2019-04-12 2023-04-11 Barko Hydraulics, LLC System for adjusting rate of spool centering in a pilot-controlled hydraulic spool valve
CN113446279A (zh) * 2021-06-30 2021-09-28 北京航空航天大学宁波创新研究院 高压油路切换装置及液压系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4388946A (en) * 1981-04-20 1983-06-21 Linde Aktiengesellschaft Valves
JP2556998B2 (ja) * 1990-05-15 1996-11-27 株式会社小松製作所 油圧回路
WO1994010456A1 (en) * 1992-10-29 1994-05-11 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic control valve device and hydaulically driving device
JP3139769B2 (ja) * 1992-12-04 2001-03-05 日立建機株式会社 油圧再生装置
KR100208736B1 (ko) * 1994-04-30 1999-07-15 토니헬샴 유압식 기계장비의 제어밸브
DE19605992A1 (de) * 1996-02-17 1997-08-21 Rexroth Mannesmann Gmbh Hydraulische Steueranordnung, insbesondere für ein mobiles Arbeitsgerät
JP3501902B2 (ja) * 1996-06-28 2004-03-02 コベルコ建機株式会社 建設機械の制御回路
JP3264651B2 (ja) * 1998-04-28 2002-03-11 東芝機械株式会社 油圧制御装置
JP3868112B2 (ja) * 1998-05-22 2007-01-17 株式会社小松製作所 油圧駆動機械の制御装置
JP3545626B2 (ja) * 1999-02-04 2004-07-21 新キャタピラー三菱株式会社 作動油の供給制御装置
EP1088995A4 (en) * 1999-04-26 2006-04-05 Hitachi Construction Machinery HYDRAULIC CIRCUIT DEVICE
JP2002088823A (ja) * 2000-09-12 2002-03-27 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 掘削旋回作業車の油圧回路
DE10253131B4 (de) * 2002-10-31 2014-03-13 Linde Hydraulics Gmbh & Co. Kg Zylinderanbauventil
JP4453411B2 (ja) * 2004-03-18 2010-04-21 コベルコ建機株式会社 作業機械の油圧制御装置
KR100621983B1 (ko) * 2004-07-23 2006-09-14 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 중장비용 가변 재생밸브
JP2006183413A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 建設機械の制御回路
KR100929421B1 (ko) * 2007-10-22 2009-12-03 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 중장비용 유압제어밸브
JP4783393B2 (ja) * 2008-04-15 2011-09-28 住友建機株式会社 建設機械の油圧制御装置
CN101929177A (zh) * 2008-07-02 2010-12-29 沃尔沃建造设备控股(瑞典)有限公司 用于挖掘机的液压控制系统
EP2157245B1 (en) * 2008-08-21 2021-03-17 Volvo Construction Equipment AB Hydraulic system for construction equipment
US8607557B2 (en) * 2009-06-22 2013-12-17 Volvo Construction Equipment Holding Sweden Ab Hydraulic control system for excavator

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