JPH0210322Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は可変容量形ポンプ（以下、可変ポン
プという。）を用いた省エネルギ形のキヤビテー
シヨン防止回路に関する。

〈従来の技術〉 最近、本出願人は省エネルギ形の油圧回路とし
て、可変ポンプのポンプラインに、切換位置にお
いて閉鎖し、中立位置において開放してタンクへ
通じるパイロツト通路を有する切換弁を介設する
と共に、上記ポンプラインとタンクとの間にバイ
パス形圧力補償弁を接続し、この圧力補償弁のパ
イロツト室をポンプラインに、バネ室を上記パイ
ロツト通路に接続する一方、上記可変ポンプの吐
出量制御部をポンプラインとタンクとに切換接続
する吐出量制御弁のパイロツト室に上記ポンプラ
インを接続する一方、上記吐出量制御弁のバネ室
に絞りを介してポンプラインを接続すると共に、
上記バネ室をパイロツトラインを介して上記切換
弁のパイロツト通路に接続することにより、バイ
パス形圧力補償弁１３に上記切換弁における絞り
前後の差圧を一定に制御する圧力補償機能とサー
ジ圧を防止するサージ吸収弁の役目も兼ねさせる
一方、上記切換弁の中立時に上記吐出量制御弁の
バネ室を上記パイロツト通路を介してタンクに連
通させて、上記吐出量制御弁の作動により、上記
可変ポンプの吐出圧力が小さく、吐出流量を極く
少量に制御して、切換弁の中立時に動力損失をな
くすようにしたものを提案した（特願昭56−
214413号、特開昭58−117140号）。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、本考案者は、上記省エネルギ形
の油圧回路には下記の問題があることを知見し
た。すなわち、切換弁（ABR接続のもの）を中
立に戻してアクチユエータを停止させようとした
際に、アクチユエータ（たとえば油圧モータ）が
慣性により自走する。このとき、アクチユエータ
の供給側が負圧傾向になることおよびアクチユエ
ータなどから油が外部にリークし、アクチユエー
タと切換弁間の管路における油量が不足すること
などの要因でキヤビテーシヨンが発生する。この
キヤビテーシヨンを防止するためには、アクチユ
エータと切換弁間の管路に油を補給する必要があ
る。

しかし、前述のように切換弁を中立位置へ設定
すれば、可変ポンプの吐出量は急激に減少すると
供に、切換弁からタンクへ開放される流量も皆無
になる。このためアクチユエータと切換弁間の管
路へは、切換弁のタンクラインを介してタンクか
ら油を自吸して補給することになる。しかし、切
換弁のABR接続通路の抵抗などにより補給が困
難で、キヤビテーシヨンの発生を防止できないの
である。

また、アクチユエータを所定位置へ確実に停止
させるため、切換弁（ABR接続のもの）とアク
チユエータとの間にカウンターバランス弁を介設
して、切換弁を中立位置に設定したとき、カウン
ターバランス弁によりアクチユエータを停止させ
るようにするものもある。しかし、このようなも
のでもアクチユエータを停止させる際に、アクチ
ユエータ（たとえば油圧モータ）の貫性によつ
て、排出側の管路が加圧され、供給側の管路は負
圧傾向になると共に、リークなどにより、アクチ
ユエータの管路における油量が不足するので、切
換弁のタンクラインを介してタンクから流体を自
吸しようとするのであるが、切換弁のABR接続
部の通路抵抗、管路抵抗により充分な自吸ができ
ない。このように、カウンターバランス弁を設け
たものでも、アクチユエータの自走に対してタン
クラインからの油の補給が困難になり、キヤビテ
ーシヨンが発生するという問題がある。

このようにキヤビテーシヨンの発生は、カウン
ターバランス弁の有無に拘わらず、切換弁の
ABR接続部の通路抵抗などのため、タンクライ
ンから油を十分に自吸できないために生じるので
ある。

そこで、この考案の目的は、上記問題を解消す
ることにあつて、省エネルギ効果を保持したまま
で、切換弁を中立位置に戻した際、アクチユエー
タの自走に伴うキヤビテーシヨンの発生を防止し
得るようにすることにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この考案の構成は、
可変容量形ポンプ１のポンプライン２に、ABR
接続形の切換弁３を接続し、この切換弁３に第
１，第２通路７，８を設け、中立位置において両
通路７，８をタンクへ開放し、切換位置において
第１通路７を負荷ポート（ＡまたはＢ）へ連通
し、第２通路８を閉鎖する一方、上記ポンプライ
ン２から分岐したバイパスライン１２に常閉形の
圧力補償弁１３を接続し、この圧力補償弁１３の
パイロツト室をポンプラインに、バネ室１４を上
記切換弁３の第１通路７に接続し、上記可変容量
形ポンプ１の吐出量制御部２１を上記ポンプライ
ン２とタンク２３とに切換接続する吐出量制御弁
２２のパイロツト室２４に上記ポンプライン２を
接続する一方、上記吐出量制御弁２２のバネ室２
６を、絞り２７を介設したパイロツトライン２８
を介してポンプライン２に接続すると共に、パイ
ロツトライン２９を介して上記切換弁３の第２通
路８に接続し、上記切換弁３の中立時に上記吐出
量制御弁２２のバネ室２６を上記第２通路８を介
してタンクに連通させるようにした回路におい
て、上記切換弁３のタンクライン７５に上記圧力
補償弁１３のタンクラインを接続する一方、上記
吐出量制御弁２２のバネ室２６に隣接してダンパ
室８２を設け、このダンパ室８２に遅延用ピスト
ン８４を摺動自在に嵌合すると共に、上記遅延用
ピストン８４の背圧室８８に設けたリターンスプ
リング９０で、この遅延用ピストン８４をバネ室
２６側に付勢して、上記吐出量制御弁２２のスプ
ール８３の端面に遅延用ピストン８４の端面が当
接し得るようにする一方、上記遅延用ピストン８
４を貫通する通路９５を介して、上記バネ室２６
と上記背圧室８８とを連通させると共に、上記吐
出量制御弁２２のスプール８３の端面または遅延
用ピストン８４の端面が少なくとも一方に、溝８
５を設けて、上記遅延用ピストン８４の端面が吐
出量制御弁２２のスプール８３の端面に当接して
いる際に、上記溝８５が上記通路９５の絞りとな
るようにしたことを特徴としている。

〈作用〉 上記絞りによる遅延用ピストン８４の遅延作動
によつて、上記吐出量制御弁２２のスプール８３
のバネ室側への作動を遅延させて、可変ポンプ１
の吐出量が略零になるまでの応答を遅らせ、この
間可変ポンプ１からの流量を圧力補償弁１３を介
して切換弁３のタンクラインに開放することによ
り、このタンクラインには背圧が発生し、この背
圧によつてアクチユエータへの自吸を促進するの
であつて、アクチユエータが慣性力で動作して
も、非加圧側の管路には自吸により流体が補給さ
れ、キヤビテーシヨンが発生することはない。そ
して、絞りとして作用する上記端面に設けられた
溝８５にゴミ等が目詰まりしても、上記吐出量制
御弁２２のスプール８３と遅延用ピストン８４と
が離間した際に、上記溝８５が分割されて、開放
されるからゴミが除去される。その後可変ポンプ
１は吐出量制御弁２２により中立位置へ操作さ
れ、吐出量を略零になすのである。

〈実施例〉 以下、この考案を図示の実施例により詳細に説
明する。

第１図において、１はたとえば斜板を常時最大
傾斜方向に付勢して最大流量を吐出するようにし
た斜板式可変容量形ピストンポンプからなる可変
ポンプ、２は可変ポンプ１の吐出口に接続したポ
ンプライン、３はポンプライン２に介設され、ポ
ンプポートＰ、負荷ポートＡ，Ｂおよびタンクポ
ートＲを有するABR接続形切換弁、４は上記切
換弁３により作動方向及び速度を制御される油圧
モータである。

上記切換弁３は、絞り弁と方向切換弁との機能
を有し、さらに、中立位置においてタンク５に連
通する一方、切換位置において切換弁３の絞り
（図示せず）の後位（下流側）に連通して負荷圧
を検出する第１通路であるフイードバツク通路７
の他に、中立位置において開放してタンク５に連
通する一方、切換位置において閉鎖する第２通路
であるパイロツト通路８を備える。

また、上記切換弁３（以下、絞り切換弁とい
う。）よりも上流側のポンプライン２からは、タ
ンクライン７５を介してタンク１１に通じるバイ
パスライン１２を分岐させ、そのバイパスライン
１２に常閉形圧力補償弁（位下、バイパス形圧力
補償弁という。）１３を介設すると共に、その圧
力補償弁１３のバネ室１４をパイロツトライン１
５を介して絞り切換弁３のフイードバツク通路７
の１次側の負荷圧検知ポート７ａに接続してい
る。したがつて、上記絞り切換弁３を切換えてい
る際には、バイパス形圧力補償弁１３はそのバネ
室１４のバネ１６のバネ圧に相当する一定値に絞
り切換弁３の絞り前後の差圧を制御して、余剰流
体をタンク１１に排出するようになつている。ま
た、上記バイパス形圧力補償弁１３の下流のバイ
パスライン１２は、絞り切換弁３のタンクポート
Ｒに接続したタンクライン７５に接続している。

また、上記可変ポンプ１の吐出量制御部として
の斜板制御シリンダ２１の反バネ側の室２１ａ
は、吐出量制御弁の一例としての３ポート絞り切
換弁２２を介して、ポンプライン２とタンク２３
とに切換接続し得るようにしている。上記吐出量
制御弁２２のパイロツト室２４には、パイロツト
ライン２５を介してポンプライン２を接続する一
方、吐出量制御弁２２のバネ室２６には、中間に
絞り２７を介設したパイロツトライン２８を介し
てポンプライン２に接続すると共に、パイロツト
ライン２９を介して絞り切換弁３のパイロツト通
路８の１次ポート８ａに接続している。上記吐出
量制御弁２２のバネ室２６のバネ３０のバネ圧
は、バイパス形圧力補償弁１３のバネ室１４のバ
ネ１６のバネ圧よりも小さく設定している。

さらに、第２，３図に具体的構造を示すよう
に、上記吐出量制御弁２３のバネ室２６の外側に
は、仕切壁８１を介してダンパ室８２を形成す
る。上記ダンパ室８２には、遅延用ピストン８４
の大径部８４ａを摺動自在に嵌合している。上記
遅延用ピストン８４の小径部８４ｂは、仕切壁８
１を、周囲に大きな間隙８７をあけて貫通させ、
吐出量制御弁２２のバネ室２６内に突出させて、
そのスプール８３の端面に上記小径部８４ｂの端
面を当接し得るようにしている。上記遅延用ピス
トン８４の背圧室８８には、リターンスプリング
９０を縮装して、上記遅延用ピストン８４を上記
バネ室２６に向けて付勢する。また、上記遅延用
ピストン８４の軸心には、貫通孔９１を設け、小
径部８４ｂの端面に、この貫通孔９１のバネ室２
６側の開口から小径部８４ｂの外周面に到る半径
方向の溝８５，８５を形成し、、上記スプール８
３の端面に遅延用ピストン８４の小径部８４ｂの
端面が当接している際に、この溝８５，８５と貫
通孔９１とで、バネ室２６と背圧室８８とを連通
させる通路９５を形成し、上記溝８５，８５がこ
の通路９５の絞りとなるようにしている。上記バ
ネ室２６のバネ３０のバネ力は、リターンスプリ
ング９０のバネ力よりも強くしている。

なお、第１，２図において、３３は吐出量制御
弁２２のバネ室２６に接続したパイロツトリリー
フ弁であり、第２図において、８６はスペーサ、
８９はドレンポートである。また、第２図に示す
具体的構造において、第１図中と同一構成部は、
同一参照番号を付して説明を省略する。

上記構成のキヤビテーシヨン防止回路におい
て、いま、絞り切換弁３を切換位置S₁に位置させ
て、油圧モータ４を一方向に回転作動させている
とする。

このとき、吐出量制御弁２２のバネ室２６は絞
り２７およびパイロツトライン２８を介してポン
プライン２に連通し、かつ絞り切換弁３のパイロ
ツト通路８は閉鎖されているため、吐出量制御弁
２２のバネ室２６および背圧室８８の圧力はポン
プライン２の圧力と同一となり、また吐出量制御
弁２２のパイロツト室２４も、パイロツトライン
２５を介してポンプライン２に連通しているた
め、ポンプライン２と同一圧力となる。したがつ
て、吐出量制御弁２２はバネ３０のバネ力により
シンボル位置V₁に位置して、斜板制御シリンダ
２１の反バネ側の室２１ａは吐出量制御弁２２を
介してタンク２３に連通し、斜板制御シリンダ２
１は斜板を最大傾斜側に傾斜させて最大流量を吐
出させる。

一方、絞り切換弁３の切換位置S₁において、フ
イードバツク通路７は絞り切換弁３の絞りの後位
に連通しているため、バイパス形圧力補償弁１３
のバネ室１４にはパイロツトライン１５を介して
負荷圧が導かれており、バイパス形圧力補償弁１
３は上記絞り前後の差圧を一定に制御し、余剰流
体をタンク１１に排出する。

このように、絞り切換弁３の切換位置S₁（S₂の
場合も同様）においては、バイパス形圧力補償弁
１３による弁制御方式で絞り切換弁３の絞りの圧
力補償をしているので、その応答性が早く、また
バイパス形圧力補償弁１３を通して余剰流体をタ
ンク１１へ排出できる。このバイパス形圧力補償
弁１３は、絞り切換弁３の開度を大から小にした
とき、ポンプライン２に発生するサージ圧力を吸
収することができるサージ吸収弁の役目をさせて
いる。

次に、油圧モータ４に何等かの理由で過負荷が
かかり油圧モータ４が停止したとする。

そうすると、ポンプライン２の圧力が上昇し、
その圧力が導かれているパイロツトリリーフ弁３
３が動作し、リリーフ状態となり、その設定圧力
に吐出量制御弁２２のバネ室２６および背圧室８
８の圧力を制御する。このため、吐出量制御弁２
２は、そのパイロツト室２４とバネ室２６との差
圧がバネ３０のバネ圧となるように、シンボル位
置V₁に位置したり、シンボル位置V₂に位置した
りし、定常時にはそれらの間に位置して、可変ポ
ンプ１の吐出流量を制御する。このとき、可変ポ
ンプ１の吐出流体の圧力はパイロツトリリーフ弁
３３の設定圧力に応じた圧力になつていて高い
が、その吐出流量はパイロツトライン２８の小さ
な絞り２７の前後の差圧力が吐出量制御弁２７の
バネ３０のバネ圧に相当する値になるだけの量で
あるので、極く少量であり、動力損失を少なくで
き、省エネルギ効果を発揮できる。

なお、上記油圧モータ４が停止しているリリー
フ状態においては、絞り切換弁３には流体が流れ
ないため、バイパス形圧力補償弁１３のパイロツ
ト室３８とバネ室１４の圧力は同一となつてい
て、バイパス形圧力補償弁１３はバネ１６のバネ
力により閉鎖した状態で停止している。

次に、油圧モータ４の回転作動中に絞り切換弁
３を急に中立位置S₀に位置させたとする。

そうすると、絞り切換弁３のパイロツト通路８
が開放されて、タンク５に連通し、吐出量制御弁
２２のバネ室２６および背圧室８８がパイロツト
ライン２９、パイロツト通路８および通路９５を
介してタンク５に連通するため、吐出量制御弁２
２のスプール８３が第２図中右方に移動して、吐
出量制御弁２２が第１図中シンボル位置V₂に位
置して、可変ポンプ１の吐出流量を減少させよう
とする。しかし、上記スプール８３が第２図中右
方へ移動しようとして、遅延用ピストン８４を第
２図中右方へ押圧して移動しようとしても、上記
背圧室８８内の作動油は通路９５の絞り８５のみ
を通してバネ室２６に排出されることになるた
め、上記遅延用ピストン８４の作動が遅く、その
ためスプール８３の移動が遅延させられ、可変ポ
ンプ１の斜板制御シリンダ２１の応答が遅らされ
て、その分、可変ポンプ１の吐出流量が維持され
ることになる。このため、バイパス形圧力補償弁
１３からタンクライン７５に排出される作動油が
存在することになり、タンクライン７５の圧力が
暫時保持されることになる。したがつて、油圧モ
ータ４が、絞り切換弁３の中立位置S₀において、
たとえ慣性力により、自走したとしても、上記タ
ンクライン７５の圧力が保持されているため、キ
ヤビテーシヨンの発生が防止される。

すなわち、絞り切換弁３を切換位置S₁から中立
位置へ設定すると、両負何ポートＡ，Ｂはタンク
ポートＲへ開放されるため、油圧モータ４は慣性
により自走し、排出側の管路が加圧され、流体供
給側の管路は油のリーク等と相まつて負圧傾向に
なるが、上記のごとくタンクライン７５に背圧が
発生するので、油圧モータ４の供給側管路への自
吸が確実に行われる結果、アクチユエータのキヤ
ビテーシヨンが防止されるのである。

その後、上記吐出量制御弁２２のバネ室２６の
外側の背圧室８８内の作動油をタンク５に向けて
排出しつつ、吐出量制御弁２２のスプール８３は
遅延用ピストン８４と共に第２図中右方に位置し
て、吐出量制御弁２２は第１図中シンボル位置
V₂に位置し、さらに、吐出量制御弁２２のパイ
ロツト室２４とバネ室２６との差圧がバネ３０の
略バネ圧となるように、つまりポンプライン２の
圧力がバネ３０のバネ圧となるように、シンボル
位置V₁やV₂に位置し、定常的にはそれらの中間
に位置して、可変ポンプ１の吐出流量を制御す
る。そして、可変ポンプ１の吐出流量は、パイロ
ツトライン２８の小さな絞り２７の前後の差圧が
バネ３０のバネ圧となるだけの量であるので、極
く少量であり、かつ、可変ポンプ１の吐出圧力は
上記バネ３０のバネ圧に相当する極く低圧である
ので動力損失が少なくなつている。つまり、吐出
量制御弁２２のバネ室２６をタンク５に連通させ
ることにより、可変ポンプ１に吐出圧力、吐出流
量とも小さいアンロード運転を行なわせているの
である。

また、このとき、絞り２７を有するパイロツト
ライン２８を通つて、吐出量制御弁２２のバネ室
２６に流入した作動油は、絞り８５を経由するこ
となく、パイロツトライン２９を通つてタンク５
に排出されるので、上記バネ室２６に圧力（排
圧）が立つことがなく、したがつて、可変ポンプ
１のアンロード時、いわゆるフエザリング時の吐
出圧力はバネ３０の略バネ圧に相当する低圧にな
つて、動力損失が少ない。また、このとき、パイ
ロツトライン２９には流体が流れて充ちているの
で、次に絞り切換弁３を切換えて吐出量制御弁２
２を作動させる際に、そのバネ室２６および背圧
室８８の圧力を迅速に上昇させて、その応答性を
早くすることができる。

また、このとき、バイパス形圧力補償弁１３の
バネ室１４はパイロツトライン１５およびフイー
ドバツク通路７を介してタンク５に連通している
が、上記バネ室１４のバネ１６のバネ圧は、吐出
量制御弁２２のバネ３０のバネ圧よりも大きいの
で、バイパス形圧力補償弁１３は閉鎖したままで
ある。

また、上記吐出量制御弁２２の作動中におい
て、絞り（溝）８５においてゴミ等が目詰まりし
たとしても、バネ室２６のバネ３０のバネ力をリ
ターンスプリング９０のバネ力よりも強く設定し
ているため、可変ポンプ１をフエザリング（無負
荷運転）からオンロードさせる際、つまり、第２
図中スプール８３を左方に移動させる際に、スプ
ール８３が遅延用ピストン８４よりも先に第２図
中左方に移動して、スプール８３の端面と遅延用
ピストン８４の小径部８４ｂの端面とが離れるた
め、絞り８５に目詰まりしているゴミ等が除去さ
れる。したがつて、絞り８５がゴミ等で封がれる
という故障が生じない。

上記実施例では、吐出量制御弁２２のバネ室２
６のバネ３０のバネ力をリターンスプリング９０
のバネ力よりも大きく設定したが、必ずしもそう
する必要はなく、吐出量制御弁のスプールの所定
位置で、スプールが遅延用ピストンと離間するよ
うに寸法構成してもよい。

また、上記実施例では絞り切換弁を直接油圧モ
ータに接続しているが、絞り切換弁にカウンター
バランス弁を接続したものにも、この考案を適用
すれば、キヤビテーシヨン防止効果が得られる。

〈考案の効果〉 以上の説明で明らかなように、この考案のキヤ
ビテーシヨン防止回路は、前述の如く、省エネル
ギ効果を保持したままで、切換弁を中立位置に戻
した際、可変ポンプの中立位置への復帰を遅延さ
せ、この間可変ポンプからの流体を圧力補償弁を
介して切換弁のタンクラインに合流させ、このタ
ンクラインに背圧を発生させることにより、アク
チユエータの供給側管路への自吸が確実に行わ
れ、アクチユエータの自走に伴うキヤビテーシヨ
ンが防止できる。しかも、絞り（溝）にゴミ等が
目詰まりしても、スプールと遅延用ピストンを離
間させて、ゴミ等を除去できるという利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の回路図、第２図
は吐出量制御弁の断面図、第３図は第２図Ａ−Ａ
線矢視図である。 １……可変ポンプ、３……切換弁、１３……バ
イパス形圧力補償弁、２２……吐出量制御弁、２
６……バネ室、３０……バネ、８２……ダンパ
室、８３……スプール、８４……遅延用ピスト
ン、８５……溝、９０……リターンスプリング、
９５……通路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 可変容量形ポンプ１のポンプライン２に、
   ABR接続形の切換弁３を接続し、この切換弁３
   に第１，第２通路７，８を設け、中立位置におい
   て両通路７，８をタンクへ開放し、切換位置にお
   いて第１通路７を負荷ポート（ＡまたはＢ）へ連
   通し、第２通路８を閉鎖する一方、上記ポンプラ
   イン２から分岐したバイパスライン１２に常閉形
   の圧力補償弁１３を接続し、この圧力補償弁１３
   のパイロツト室をポンプラインに、バネ室１４を
   上記切換弁３の第１通路７に接続し、上記可変容
   量形ポンプ１の吐出量制御部２１を上記ポンプラ
   イン２とタンク２３とに切換接続する吐出量制御
   弁２２のパイロツト室２４に上記ポンプライン２
   を接続する一方、上記吐出量制御弁２２のバネ室
   ２６を、絞り２７を介設したパイロツトライン２
   ８を介してポンプライン２に接続すると共に、パ
   イロツトライン２９を介して上記切換弁３の第２
   通路８に接続し、上記切換弁３の中立時に上記吐
   出量制御弁２２のバネ室２６を上記第２通路８を
   介してタンクに連通させるようにした回路におい
   て、 上記切換弁３のタンクライン７５に上記圧力補
   償弁１３のタンクラインを接続する一方、上記吐
   出量制御弁２２のバネ室２６に隣続してダンパ室
   ８２を設け、このダンパ室８２に遅延用ピストン
   ８４を摺動自在に嵌合すると共に、上記遅延用ピ
   ストン８４の背圧室８８に設けたリターンスプリ
   ング９０で、この遅延用ピストン８４をバネ室２
   ６側に付勢して、上記吐出量制御弁２２のスプー
   ル８３の端面に遅延用ピストン８４の端面が当接
   し得るようにする一方、上記遅延用ピストン８４
   を貫通する通路９５を介して、上記バネ室２６と
   上記背圧室８８とを連通させると共に、上記吐出
   量制御弁２２のスプール８３の端面または遅延用
   ピストン８４の端面の少なくとも一方に、溝８５
   を設けて、上記遅延用ピストン８４の端面が吐出
   量制御弁２２のスプール８３の端面に当接してい
   る際に、上記溝８５が上記通路９５の絞りとなる
   ようにしたことを特徴とするキヤビテーシヨン防
   止回路。