JPH0237481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は可変容量形ポンプを用いた省エネル
ギ形の油圧回路に関する。

従来、この種の省エネルギ形の油圧回路として
は、可変容量形ポンプ（以下、可変ポンプとい
う。）の吐出量制御部に作用させる流体を制御す
る吐出量制御弁のパイロツト室とバネ室とに、上
記可変ポンプのポンプラインに設けた絞り切換弁
の前後の圧力を夫々伝えて、上記吐出量制御弁を
作動させ、上記絞り切換弁の前後の差圧をその開
度如何に拘らず一定にするように、可変ポンプの
吐出流量を要求に応じて制御して、無駄な流量を
吐出させないようにして、省エネルギ効果を図る
と共に、可変ポンプの応答性の悪さにより生じよ
うとするサージ圧力を２ポート弁からなるサージ
吸収弁により吸収するようにしたものが知られて
いる（実開昭56−54301号）。

しかしながら、上記従来の省エネルギ形の油圧
回路は吐出量制御弁および応答性の悪い可変ポン
プを用いているために生じようとするサージ圧力
を吸収するために、どうしてもサージ吸収弁を必
要とし、回路構成が複雑、高価になるという欠点
がある。

そこで、この発明の目的は、サージ圧吸収弁を
省略できる上に、上記従来例とは別途な方式で可
変ポンプに無駄な流体を吐出させないようにし
て、動力損失を少なくできる省エネルギ形の油圧
回路を提供することである。

このため、この発明は、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
いて開放しタンクへ通じるパイロツト通路を有す
る絞り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
して上記絞り切換弁における絞り前後の差圧を一
定に制御し、かつ、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
力補償弁にサージ吸収弁の役目も兼ねさせて、サ
ージ吸収弁を省略しえ、しかも、上記絞り切換弁
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
量を極く少量に制御して、中立時に動力損失をな
くするようにしたことを特徴としている。

上記構成によれば、上記絞り切換弁の切換位置
においては、そのパイロツト通路が閉鎖されて、
吐出量制御弁のパイロツト室とバネ室が同圧にな
つて、可変容量形ポンプは固定ポンプとして動作
して、最大流量を吐出する。そしてバイパス形圧
力補償弁による弁制御方式で絞り切換弁の絞りの
前後の差圧一定に圧力補償する。このように、可
変ポンプを固定ポンプとして動作させ、バイパス
形圧力補償弁で弁制御で圧力補償するので、可変
ポンプの吐出量制御による圧力補償に比して、応
答性が早く、さらに、バイパス形圧力補償弁を通
して余剰流体をタンクへ排出するので、バイパス
形圧力補償弁がサージ吸収弁の役目をして、サー
ジ圧を吸収することができる。

次に、絞り切換弁を中立位置に位置させると、
絞り切換弁のパイロツト通路が開放されてタンク
に連通し、吐出量制御弁のバネ室がパイロツトラ
インおよびパイロツト通路を介してタンクに連通
する。そのため、吐出量制御弁は、パイロツト室
とバネ室との差圧がバネのバネ圧となるように、
つまりポンプラインの圧力がバネのバネ圧となる
ように動作して、可変ポンプの吐出流量を制御す
る。このとき、可変ポンプの吐出流量は、絞りの
前後の差圧がバネ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、可変ポンプの吐出
圧力は上記バネ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る。つまり、吐出圧
力、吐出流量とも小さいアンロード運転が行なわ
れる。また、このとき、パイロツトラインには流
体が流れて充ちているので、次に、絞り切換弁を
切換えて吐出量制御弁を作動させて可変ポンプを
最大流量を吐出する固定ポンプとして動作させる
際に、吐出量制御弁のバネ室の圧力が迅速に上昇
し、その応答性が早くなり、ひいては可変ポンプ
を固定ポンプとして動作させる際の応答が早くな
る。

以下、この発明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に介設したクロ
ーズドセンタ形絞り切換弁、４は上記絞り切換弁
３により作動方向および速度を制御される油圧シ
リンダである。

上記絞り切換弁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絞り切換弁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パイロツト通路８を備
える。

また、上記絞り切換弁３よりも上流側のポンプ
ライン２からはタンク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にバ
イパス形圧力補償弁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
１５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ント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。

また、上記吐出量制御弁２３のバネ室２６に
は、中間にパイロツトリリーフ弁３３を介設した
パイロツトライン３４を介してタンク３５に接続
している。

上記構成の省エネルギ形油圧回路において、い
ま、絞り切換弁３を切換位置S₁に位置させて、油
圧シリンダ４のピストンロツド４ａを突出作動さ
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２
２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２１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１３は
上記絞り前記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へ排出できるので、バイパス形圧力補償
弁１３にサージ吸収弁の役目をさせて、サージ圧
を吸収することができる。

次に、油圧シリンダ４のピストンロツド４ａが
ストロークエンドに至り、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の圧力を制御す
る。このため、吐出量制御弁２２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２２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、上記油圧シリンダ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１６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を停止している。

次に、絞り切換弁３を中立位置S_O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２
２のバネ室２６がパイロツトライン２９およびパ
イロツト通路８を介してタンク５に連通するた
め、吐出量制御弁２２はパイロツト室２４とバネ
室２６との差圧がバネ３０のバネ圧となるよう
に、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。このとき、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、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に切換えて
吐出量制御弁２２を作動させる際に、そのバネ室
２６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を閉鎖したままで
ある。

第２図はこの発明を油圧シヨベルの油圧回路と
して用いた変形例であり、第１図の部分と同一機
能を有する部分は同一符号を付して説明を省略
し、異なる部分のみを説明する。

第２図において、５０は定馬力制御用パイロツ
ト弁であつて、リンク機構等の信号伝達手段５１
を介して伝えられる可変ポンプ１の吐出量を示す
斜板からの信号とポンプライン２の圧力信号とに
より動作させて、可変ポンプ１の吐出圧力と吐出
流量の積たる馬力が一定となるようにシンボル位
置M₁またはM₂に位置して吐出量制御部２１を制
御するようになつており、吐出圧力に対して吐出
流量が過大な場合にはシンボル位置M₂に位置し
て吐出量制御部２２の動作状態の如何に関係なく
ライン５２を介して吐出量制御部２１に流体を供
給して可変ポンプ１の吐出量を減少させ、また吐
出圧力に対して吐出量が過少な場合には上記パイ
ロツト弁２２はシンボル位置M₁に位置するが、
この場合はライン５２にチエツク弁５４を設けて
いるために、吐出量制御弁２２のシンボル位置如
何により吐出量制御部２１を制御するようにして
いる。

また、１３ａは１次ポート５６と常開の減圧ポ
ート５７との常閉のバイパスポート５８とを有し
て、バイパス形圧力補償弁としても機能する優先
形圧力補償弁であつて、１次ポート５６と減圧ポ
ート５７との間の開度を制御して減圧ポート５７
側の優先ライン５９を優先的に圧力補償する一
方、余剰流体をバイパスポート５８から排出する
ものである。

また、６１は優先ライン５９に接続した絞り切
換弁３ａ，３ｂの最大負荷圧力を選択して優先形
圧力補償弁５６のバネ室に伝えるシヤトル弁、６
２は絞り切換弁３，３の最大負荷圧力を選択して
バイパス形圧力補償弁１３のバネ室に伝えるシヤ
トル弁である。

また、上記各絞り切換弁３，３，３ａ，３ａの
パイロツト通路８，８，８，８は直列にパイロツ
トライン２９に接続して、全ての絞り切換弁３，
３，３ａ，３ａが中立位置に存するときのみに、
吐出量制御弁２２のバネ室をタンク５に連通させ
て、可変ポンプ１をアンロード運転するようにし
ている。

また、６５，６５は油圧シヨベルの走行用油圧
モータ、６６は旋回用油圧モータ、６７はアーム
用油圧シリンダ、６８はブーム用油圧シリンダ、
６９はバケツト用油圧シリンダである。

なお、第２図において、左半分の回路構成は右
半分の回路構成と略同様なので説明は省略する。

上記各実施例では絞り切換弁３，３，３ａ，３
ａを用いたが、絞り弁と切換弁とを別個に設けて
もよい。また、パイロツトリリーフ弁３３を優先
形圧力補償弁１３ａのバネ室に接続してもよい。

以上の説明で明らかなように、この発明は、可
変ポンプのポンプラインに、切換位置において閉
鎖する一方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絞り切換弁を設ける
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て上記絞り切換弁にお
ける絞り前後の差圧を一定に制御し、かつ、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
介して上記絞り切換弁のパイロツト通路に接続し
ているので、上記絞り切換弁の切換時には、可変
ポンプを固定ポンプとして動作させて、バイパス
形圧力補償弁で弁制御方式で圧力補償して、可変
ポンプによる圧力補償に比して早い応答性を得る
ことができ、かつバイパス形圧力補償弁にサージ
吸収弁の役目をさせて、サージ吸収弁を省略で
き、かつ、上記絞り切換弁の中立時に、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
で、可変ポンプの吐出流量および吐出圧力とも小
さなアンロード運転をでき、したがつて、動力損
失を少なくすることができ、しかも、上記中立時
に、上記パイロツトラインに流体が流れて満ちて
いるので、上記絞り切換弁を切換えて吐出量制御
弁および可変ポンプの吐出量制御部を作動させる
際の、吐出量制御弁の応答性を迅速にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の油圧回路図、第
２図は変形例の回路図である。 １……可変ポンプ、２……ポンプライン、３…
…絞り切換弁、４……油圧シリンダ、８……パイ
ロツト通路、１３……バイパス形圧力補償弁、２
２……吐出量制御弁、２７……絞り、２９……パ
イロツトライン、３３……パイロツトリリーフ
弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変容量形ポンプ１のポンプライン２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８を有する絞り切
   換弁を介設すると共に、上記ポンプライン２とタ
   ンクとの間にバイパス形圧力補償弁１３を接続し
   て上記絞り切換弁における絞り前後の差圧を一定
   に制御し、かつ、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に絞り２７を介
   して上記ポンプライン２を接続すると共に、上記
   バネ室２６をパイロツトライン２９を介して上記
   絞り切換弁のパイロツト通路８に接続して、上記
   絞り切換弁の中立時に上記吐出量制御弁２２のバ
   ネ室２６を上記パイロツト通路８を介してタンク
   に連通させて、上記吐出量切換弁２２の作動によ
   り、上記可変容量形ポンプ１の吐出量を減少させ
   るようにしたことを特徴とする油圧回路。