JP7083605B2 - パイロット油制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、パイロット油制御回路に関する。

従来、例えばミニショベル等の建設機械の油圧回路において、パイロットポンプによって生じたパイロット圧の圧油をリモコン弁に供給し、このリモコン弁が供給するパイロット圧をコントロールバルブに対して供給することが行われている（例えば特許文献１参照）。このパイロットポンプの吐出油路には、パイロットリリーフ弁が接続され、パイロットリリーフ弁は、パイロットポンプから吐出される圧油の圧力を一定に保つ。

このようなパイロット圧油回路においては、安全性を高めるため、リモコン弁への圧油の供給を遮断してコントロールバルブの操作を無効にする油圧ロック弁が設けられている。油圧ロック弁は、パイロットポンプの吐出ラインに配置され、レバーの操作に基づいて、リモコン弁への圧油の供給を遮断したり、リモコン弁への圧油の供給を行ったりすることが可能な電磁弁である。

特開２０１０－１０１０６８号公報

しかしながら、従来のパイロット圧油回路においては、圧油回路にパイロットリリーフ弁が接続されているため、パイロット圧油回路のパイロットポンプから吐出される圧油を一定の圧力に保つため、エネルギーを損失するという課題がある。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであって、コンパクトな構成とし、エネルギーの損失を抑えることが可能な、パイロット油制御回路を提供することを目的とする。

本発明は、パイロット油の供給通路と、前記供給通路上に設けられた電磁弁と、前記電磁弁に接続されたタンク通路と、を備え、前記電磁弁は、非励磁状態において、前記供給通路を前記タンク通路に接続する、パイロット油制御回路である。

本発明は、前記電磁弁は、励磁状態において、予め設定した圧力に達したところで前記供給通路を前記タンク通路に接続する、パイロット油制御回路である。

本発明は、前記供給通路の途中にリモコン弁側通路が分岐して接続され、前記リモコン弁側通路にリモコン弁が接続されている、パイロット油制御回路である。

本発明は、励磁状態において、前記リモコン弁側通路を介して前記リモコン弁にパイロット油が供給される、パイロット油制御回路である。

本発明によれば、パイロット油の供給通路上に電磁弁を設けたので、パイロット油制御回路をコンパクトな構成とし、エネルギーの損失を抑えることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るパイロット油制御回路を示す概略油圧回路図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るパイロット油制御回路の電磁リリーフ弁を示す断面図である。 図３（ａ）は、電磁リリーフ弁が非励磁状態にある場合におけるパイロット油制御回路を示す概略油圧回路図であり、図３（ｂ）は、電磁リリーフ弁が励磁状態にある場合におけるパイロット油制御回路を示す概略油圧回路図である。

以下、図１乃至図３を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態によるパイロット油制御回路を示す概略油圧回路図である。

なお、以下に説明するパイロット油制御回路は、油圧ショベルを駆動する油圧回路に用いられるものである。しかしながら、本実施の形態によるパイロット油制御回路１０は油圧ショベルで用いられるものに限定されない。例えば、油圧ショベル以外の建設機械や、建設機械以外の油圧駆動機器においても、本実施の形態によるパイロット油制御回路を用いることが可能である。

図１に示すように、本実施の形態によるパイロット油制御回路１０は、パイロットポンプ１４からリモコン弁１５にパイロット圧のパイロット油を供給し、あるいは、パイロットポンプ１４からのパイロット油をドレンタンクＴ側に排出する油圧回路である。

このパイロット油制御回路１０は、パイロット油の供給通路１１と、供給通路１１上に設けられた電磁リリーフ弁（電磁弁）３０と、電磁リリーフ弁３０に接続されたタンク通路１２と、を備えている。このうち電磁リリーフ弁３０は、非励磁状態と励磁状態とをとることができる。電磁リリーフ弁３０が非励磁状態にある場合、供給通路１１をタンク通路１２に接続する。一方、電磁リリーフ弁３０が励磁状態にある場合、供給通路１１内のパイロット油が予め設定した圧力（パイロット圧）に達したところで、供給通路１１をタンク通路１２に接続し、供給通路１１内の圧力を予め設定した圧力に維持する。

供給通路１１は、パイロットポンプ１４からのパイロット油を供給する通路である。この供給通路１１は、パイロットポンプ１４から電磁リリーフ弁３０まで延びている。供給通路１１の途中には、リモコン弁側通路１３が分岐して接続されている。このリモコン弁側通路１３には、リモコン弁１５が接続されている。供給通路１１は、パイロットポンプ１４からのパイロット油を電磁リリーフ弁３０又はリモコン弁側通路１３に供給するものである。またリモコン弁側通路１３は、供給通路１１からのパイロット油をリモコン弁１５に供給するものである。このリモコン弁側通路１３は、供給通路１１との分岐部１１ａからリモコン弁１５まで延びている。

パイロットポンプ１４は、例えば油圧ショベルのエンジン１６に接続されており、このエンジン１６によって駆動される。パイロットポンプ１４は、例えば定容量型のギヤポンプによって構成されており、パイロット油を供給するために使用される。

供給通路１１には、パイロットフィルタ１７と、逆止弁１８と、アキュムレータ１９とがそれぞれ配置されている。このうちパイロットフィルタ１７は、パイロットポンプ１４からのパイロット油中に存在する不純物を除去するためのものである。また、逆止弁１８は、パイロット油が電磁リリーフ弁３０側からパイロットポンプ１４側に逆流することを防止する弁である。また、アキュムレータ１９は、供給通路１１内を流れるパイロット油の脈動を軽減するためのものである。

リモコン弁１５には、リモコン弁側通路１３を介してパイロット油が供給され、あるいは、リモコン弁側通路１３からパイロット油が供給されない。すなわち、電磁リリーフ弁３０が励磁状態にある場合、リモコン弁側通路１３から予め設定した圧力（パイロット圧）のパイロット油がリモコン弁１５に供給される。一方、電磁リリーフ弁３０が非励磁状態にある場合、リモコン弁１５にはリモコン弁側通路１３からのパイロット油は供給されない。

リモコン弁１５は、リモコン弁側通路１３に接続されるとともに、コントロールバルブ２１を操作するパイロット圧のパイロット油を生成するものである。リモコン弁１５には、操作レバー２２が接続されており、リモコン弁１５は操作レバー２２によって操作される。すなわち、操作レバー２２が第１の方向に操作された際、リモコン弁１５は第１のパイロット用バルブ通路２３からパイロット油をコントロールバルブ２１に送り込み、操作レバー２２が第１の方向と異なる第２の方向に操作された際、リモコン弁１５は第２のパイロット用バルブ通路２４からのパイロット油をコントロールバルブ２１に送り込む。

電磁リリーフ弁３０は、電気的に駆動する弁であり、上述したように、非励磁状態において供給通路１１をタンク通路１２に接続する。このとき、パイロットポンプ１４からのパイロット油は、供給通路１１から電磁リリーフ弁３０を介してタンク通路１２に送られ、タンク通路１２に接続されたドレンタンクＴに排出される。このとき、供給通路１１内のパイロット油の圧力は十分に低く、パイロット油は、リモコン弁側通路１３に送られない。

一方、電磁リリーフ弁３０が励磁状態にある場合、供給通路１１内のパイロット油の圧力が上昇し、予め設定した圧力（パイロット圧、例えば３５ｂａｒ）に達したところで、電磁リリーフ弁３０は、供給通路１１をタンク通路１２に接続する。また、供給通路１１からは上記圧力のパイロット油が、リモコン弁１５に供給される。上記圧力に達したとき、供給通路１１がタンク通路１２に接続されるので、リモコン弁１５に供給されるパイロット油が上記圧力を上回るおそれがない。すなわち、電磁リリーフ弁３０は、リモコン弁１５に供給されるパイロット油の圧力を一定に保持し、必要以上に圧力が上昇することを防ぐ、リリーフ弁としての役割を果たす。なお、例えば図示しないセーフティーレバーを操作することにより、電磁リリーフ弁３０の非励磁状態と励磁状態とを切り換えるようになっていても良い。

図１において、電磁リリーフ弁３０は、リモコン弁側通路１３と供給通路１１との分岐部１１ａよりも下流側に位置しているが、これに限られるものではない。電磁リリーフ弁３０は、供給通路１１のうち、（ｉ）パイロットフィルタ１７と逆止弁１８との間の位置、（ii）逆止弁１８とアキュムレータ１９との間の位置のいずれかに設けられていても良い。

次に、図２を参照して、電磁リリーフ弁３０の構成について説明する。図２は、電磁リリーフ弁３０の構成を示す断面図である。なお、図２では、同一の電磁リリーフ弁３０を異なる状態にて示している。

図２に示すように、電磁リリーフ弁３０は、供給通路１１のパイロット油の圧力を一定に保持する励磁状態と、供給通路１１をタンク通路１２に接続する非励磁状態をとることができる。このうち、図２の左半分が、非励磁状態にある電磁リリーフ弁３０を示し、図２の右半分が、励磁状態にある電磁リリーフ弁３０を示している。

図２に示すように、電磁リリーフ弁３０は、主たる構成要素として、駆動装置３１及び弁３２を有している。駆動装置３１は、弁３２を駆動して弁３２を移動する。駆動装置３１は、駆動ロッド３３を有している。また駆動ロッド３３は、その中心軸線に沿って進退可能に保持されている。なお、駆動ロッド３３の軸線に沿って、駆動装置３１及び弁３２は並べられている。後述する弁３２のスプール３４の中心軸線は、駆動ロッド３３の中心軸線と同一線上に位置している。

駆動装置３１は、ソレノイドアクチュエータとして構成されており、ソレノイドコイル３５を含んでいる。この駆動装置３１においては、ソレノイドコイル３５に励磁電流を流すと、駆動ロッド３３が、弁３２のバネ（付勢部材）３６の付勢力に抗して軸方向（駆動ロッド３３の中心軸線の方向）に移動する。駆動ロッド３３は、ソレノイドコイル３５が励磁された励磁状態と、ソレノイドコイル３５が励磁されていない非励磁状態との２つの位置をとることができる。

次に、弁３２について説明する。弁３２は、スプール収容孔３７が形成された弁本体３８と、スプール収容孔３７に保持されたスプール３４と、を有している。軸部材状のスプール３４は、その軸線と平行な軸方向にスプール収容孔３７内で移動可能となっている。また、弁３２は、弁本体３８内に配置されたバネ３６を有している。このバネ３６は、スプール３４を駆動ロッド３３に向けて付勢している。この結果、駆動ロッド３３の先端部は、スプール３４に当接する。バネ３６は、図示された例において圧縮ばねによって構成されている。このバネ３６は、駆動ロッド３３とスプール３４との接触状態を維持するためのものであり、バネ３６からの付勢力は、駆動ロッド３３からスプール３４への推力と比較して格段に小さく設定されていてもよい。弁本体３８は、止め輪４７によって固定部材３９に収容及び固定されている。また、弁本体３８の外周には、Ｏリング４８が装着されている。

励磁状態において駆動ロッド３３が進出すると、スプール３４は、駆動ロッド３３に押圧されて、弁本体３８に対して移動する。また、非励磁状態において駆動ロッド３３が後退すると、スプール３４は、バネ３６に押圧されて、駆動ロッド３３との接触状態を維持するよう弁本体３８に対して移動する。

弁本体３８には、パイロット圧ポート４１、第１ドレンポート４２及び第２ドレンポート４９が形成されている。一方、スプール３４には、主流路４４及び分岐流路４５が形成されている。また、スプール３４の駆動ロッド３３側には、スプール３４の他の部分よりも径が小さい小径部５１が形成されている。

スプール３４が、図２の左半分に示された排出位置に位置する場合、パイロット圧ポート４１が、主流路４４及び分岐流路４５を介して第１ドレンポート４２に連通する。スプール３４が、図２の右半分に示された供給位置に位置する場合、パイロット圧ポート４１は第１ドレンポート４２から遮断されるが、供給通路１１内のパイロット油の圧力が上昇すると、パイロット圧ポート４１が主流路４４及び分岐流路４５を介して第１ドレンポート４２に連通し、供給通路１１内のパイロット油の圧力を降下させる。第２ドレンポート４９は、スプール３４が排出位置及び供給位置のいずれにある場合にも、タンク通路１２と、小径部５１の外周に形成される空間とを互いに連通する。

なお、パイロット圧ポート４１は、スプール収容孔３７に連通し、且つ、供給通路１１に接続される。また、パイロット圧ポート４１は、パイロット油を供給するリモコン弁１５にも接続している。第１ドレンポート４２は、スプール収容孔３７に開口し、且つ、タンク通路１２を介してドレンタンクＴに連通する。したがって、非励磁状態、すなわちスプール３４が排出位置に位置する電磁リリーフ弁３０では、パイロットポンプ１４からドレンタンクＴへと油が排出される。励磁状態、すなわちスプール３４が供給位置に位置する電磁リリーフ弁３０では、供給通路１１内のパイロット油の圧力が予め設定した圧力となり、このパイロット油がパイロットポンプ１４からリモコン弁１５へ供給される。

次に、スプール３４について説明する。スプール３４は、バネ３６によって押圧され、駆動ロッド３３に向けて付勢されている。またスプール３４は、駆動ロッド３３の先端部に接触している。スプール３４には、その軸線上を延びる主流路４４が形成されている。この主流路４４は、パイロット圧ポート４１に向けて開口している。また、スプール３４には、主流路４４に接続する分岐流路４５が形成されている。

次に、以上の構成からなる電磁リリーフ弁３０の動作について説明する。

まず、ソレノイドコイル３５が励磁されていない場合（非励磁状態の場合）、弁３２のバネ３６の付勢力によって、駆動ロッド３３は後退する。バネ３６からの付勢力によって駆動ロッド３３に当接したスプール３４は、図２の左半分に示された非励磁状態に位置する。このとき、スプール３４の主流路４４及び分岐流路４５を介して、パイロット圧ポート４１は第１ドレンポート４２に連通する。したがって、供給通路１１からのパイロット油は、パイロット圧ポート４１、分岐流路４５、第１ドレンポート４２及びタンク通路１２を順次介してドレンタンクＴに回収される。

この状態から、ソレノイドコイル３５が励磁され、励磁状態となると、駆動ロッド３３は、バネ３６からの付勢力に抗して進み出て、スプール３４を駆動する。このとき、パイロット圧ポート４１は第１ドレンポート４２から遮断される。したがって、パイロット圧ポート４１に接続されたパイロットポンプ１４からのパイロット油によって供給通路１１内の圧力が上昇するとともに、パイロット圧ポート４１に接続されたリモコン弁１５へパイロット油が供給される。

一方、リモコン弁１５へ供給されるパイロット油の圧力（制御圧）が、駆動ロッド３３からスプール３４への推力とは逆向きにスプール３４に直接作用する。したがって、ソレノイドコイル３５が励磁されて、駆動ロッド３３がソレノイドコイル３５によって生成される磁界の大きさに対応した位置まで進み出たとしても、スプール３４へ加えられるパイロット油の圧力によって、スプール３４は駆動装置３１の側へ向けて移動する。そしてスプール３４へ加えられるパイロット油の圧力が、予め設定した圧力（パイロット圧）に達したとき、スプール３４の分岐流路４５が第１ドレンポート４２に連通する。このとき、供給通路１１はタンク通路１２に接続され、供給通路１１からのパイロット油は、第１ドレンポート４２およびタンク通路１２を順次介してドレンタンクＴに回収される。したがって、供給通路１１内のパイロット油の圧力が低下する。供給通路１１内のパイロット油の圧力が低下した場合、駆動ロッド３３は、再びバネ３６からの付勢力に抗して進み出て、スプール３４を駆動する。この場合、パイロット圧ポート４１は第１ドレンポート４２から遮断される。したがって、パイロット圧ポート４１に接続されたパイロットポンプ１４からのパイロット油によって供給通路１１内の圧力が上昇する。最終的に、駆動装置３１による駆動ロッド３３を用いた駆動力と、パイロット油の圧力が駆動ロッド３３を押圧する力と、バネ３６の付勢力とのバランスにより、スプール３４が軸方向に沿って往復移動し、パイロット圧ポート４１からリモコン弁１５に出力されるパイロット油の圧力が予め設定した圧力（パイロット圧）に維持される。

次に、図３（ａ）（ｂ）を参照して、上記構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、電磁リリーフ弁３０が非励磁状態にある。このとき、パイロットポンプ１４からのパイロット油は、供給通路１１から電磁リリーフ弁３０に送られる。この非励磁状態において、電磁リリーフ弁３０は、図２の左半分の位置にあり、スプール３４の主流路４４及び分岐流路４５を介して、パイロット圧ポート４１が第１ドレンポート４２に連通し、供給通路１１はタンク通路１２に接続される。このため、供給通路１１からのパイロット油は、電磁リリーフ弁３０を介してタンク通路１２に送られ、ドレンタンクＴに排出される。また、リモコン弁１５からのパイロット油も、リモコン弁側通路１３から電磁リリーフ弁３０を介してタンク通路１２に逃がされる。このとき、供給通路１１内のパイロット油の圧力は十分に低いため、パイロットポンプ１４からのパイロット油は、リモコン弁側通路１３に送られることはない。したがって、仮に操作レバー２２を操作しても、リモコン弁１５が作動することはなく、パイロット油がコントロールバルブ２１に送られることもない。

次に、図３（ｂ）に示すように、電磁リリーフ弁３０を励磁状態とする。このとき、電磁リリーフ弁３０とタンク通路１２とが遮断されるので、供給通路１１内のパイロット油の圧力が上昇する。この励磁状態において、電磁リリーフ弁３０は、図２の右半分の位置となる。そして供給通路１１内のパイロット油の圧力が予め設定した圧力（パイロット圧、例えば３５ｂａｒ）まで上昇した場合、スプール３４の分岐流路４５が第１ドレンポート４２に連通し、供給通路１１がタンク通路１２に接続される。この場合、供給通路１１内のパイロット油がタンク通路１２に逃がされるので、供給通路１１内のパイロット油の圧力が上記圧力を上回るおそれがない。一方、供給通路１１内のパイロット油の圧力が低下すると、再び駆動ロッド３３が進み出てスプール３４を駆動し、電磁リリーフ弁３０とタンク通路１２とが遮断される。このような動作を繰り返すことにより、供給通路１１内のパイロット油の圧力が上記予め設定した圧力となり、この圧力のパイロット油が、リモコン弁１５に安定的に供給される。この場合、操作レバー２２を操作することにより、リモコン弁１５が作動し、パイロット油をコントロールバルブ２１に送ることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電磁リリーフ弁３０は、非励磁状態において、供給通路１１をタンク通路１２に接続し、励磁状態において、予め設定した圧力に達したところで供給通路１１をタンク通路１２に接続する。この場合、電磁リリーフ弁３０が、非励磁状態において、リモコン弁１５へのパイロット油の供給を遮断し、励磁状態において、パイロット油の圧力を一定に保つとともにこのパイロット油をリモコン弁１５へ供給する。このため、パイロットポンプから吐出されるパイロット油の圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁と、リモコン弁へのパイロット油の供給を遮断する油圧ロック弁とを別体に設ける必要がない。これにより、パイロット油制御回路１０を構成する部品点数を減らし、パイロット油制御回路１０をコンパクトに構成することができる。また、パイロットリリーフ弁によってパイロットポンプから吐出されるパイロット油を常時一定の圧力に保持する必要がないので、エネルギーの損失を抑えることができる。この結果、パイロット油制御回路１０を用いた油圧駆動機器（例えば油圧ショベル）の製造コストを低減することができる。

また本実施の形態によれば、電磁リリーフ弁３０を用いることにより、非励磁状態において、パイロットポンプ１４を十分に低い圧力で駆動することが可能である。これにより、油圧駆動機器（例えば油圧ショベル）の燃費を向上させることができる。他方、比較例として、例えばパイロットリリーフ弁と油圧ロック弁とが別体に設けられている場合、パイロットポンプは、パイロットリリーフ弁のリリーフ圧で常時作動するため、油圧駆動機器の燃費が低下するおそれがある。

また本実施の形態によれば、電磁リリーフ弁３０をオンオフの２段階で制御することにより、電磁リリーフ弁３０の励磁状態と非励磁状態とを切り換えることができる。これにより、電磁リリーフ弁３０の構成を簡単にし、パイロット油制御回路１０をコンパクトに構成することができる。

また本実施の形態によれば、供給通路１１の途中に、リモコン弁側通路１３が分岐して接続され、リモコン弁側通路１３にリモコン弁１５が接続されている。これにより、電磁リリーフ弁３０が励磁状態にあるとき、予め設定した圧力のパイロット油を供給通路１１からリモコン弁側通路１３を介してリモコン弁１５に対して供給することができる。

１０ パイロット油制御回路
１１ 供給通路
１２ タンク通路
１３ リモコン弁側通路
１４ パイロットポンプ
１５ リモコン弁
１６ エンジン
３０ 電磁リリーフ弁（電磁弁）

Claims (4)

1. 逆止弁を備えたパイロット油の供給通路と、
   前記逆止弁より下流側の前記供給通路上に設けられた電磁弁と、
   前記逆止弁より下流側の位置で前記供給通路から分岐して接続されるリモコン弁側通路と、
   前記電磁弁に接続されたタンク通路と、を備え、
   前記電磁弁は、非励磁状態において、前記供給通路を前記タンク通路に接続し、かつ、前記リモコン弁側通路を前記タンク通路に接続し、前記供給通路及び前記リモコン弁側通路の前記パイロット油を前記タンク通路に送る、パイロット油制御回路。
2. 前記電磁弁は、励磁状態において、予め設定した圧力に達したところで前記供給通路を前記タンク通路に接続する、請求項１に記載のパイロット油制御回路。
3. 前記リモコン弁側通路にリモコン弁が接続されている、請求項１又は２に記載のパイロット油制御回路。
4. 励磁状態において、前記リモコン弁側通路を介して前記リモコン弁にパイロット油が供給される、請求項３に記載のパイロット油制御回路。

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