JPH0320602B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パワーシヨベル、油圧クレーン、建
設機械、荷役機械等のアクチユエータ（油圧機
器）に適用する油圧回路に関するものである。

（従来の技術） メータイン弁とメータアウト弁とを使用したア
クチユエータの油圧回路は、従来公知である（必
要ならば特開昭55−149402号公報を参照された
い）。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来のアクチユエータの油圧回路では、第
１図Ａ，Ｂに示すように弁の開口面積特性が負荷
重条件で決められており、正荷重時には油圧機器
（アクチユエータ）戻り側の背圧が大きくて、こ
れがエネルギーロスになるという問題があつた。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであ
り、その目的とする処は、正荷重動作時の油圧機
器戻り側の背圧をなくすことができて、エネルギ
ーロスを解消できるアクチユエータの油圧回路を
提供しようとする点にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、パイ
ロツト圧により開方向に動かされてポンプからの
圧油をアクチユエータ上部のヘツド側圧力室へ供
給する第１のメータイン弁と、パイロツト圧によ
り開方向に動かされて上記ポンプからの圧油を上
記アクチユエータ下部のロツド側圧力室へ供給す
る第２のメータイン弁と、上記第１のメータイン
弁の開方向への作動時に開方向へ動かされて上記
アクチユエータ下部のロツド側圧力室の油をタン
クへ排出する第２のメータアウト弁と、上記第２
のメータイン弁の開方向への作動時に開方向へ動
かされて上記アクチユエータ上部のヘツド側圧力
室の油をタンクへ排出する第１のメータアウト弁
とを具え、前記第１、第２のメータアウト弁をバ
イパスする各バイパス油路に第１、第２の再生チ
エツク弁を設け、下方に負荷のかかつたアクチユ
エータを上方へ作動させる正荷重作動時に上記第
１のメータイン弁の油圧に発生する上記負荷に見
合つた高圧により上記第２の再生チイツク弁をス
プリングに抗して全開方向に移動させてアクチユ
エータ上部のヘツド側圧力室に働く背圧を解除す
るための背圧解除ピストンを上記第２の再生チイ
ツク弁に対向して設置している。

（作用） 本発明のアクチユエータの油圧回路は前記のよ
うに構成されており、下方に負荷のかかつたアク
チユエータを上方に作動させる正荷重作動時に
は、リモートコントロールバルブのレバーをＡ方
向へ一定量移動させ、第１のメータイン弁の油室
に二次圧を発生させ、第１のメータイン弁と第２
のメータアウト弁とを同時に移動させ、可変吐出
量ポンプからの圧油を油圧回路のＡポートを経て
アクチユエータ下部のロツド側圧力室へ供給し
て、アクチユエータを縮み方向に作動し、アクチ
ユエータの負荷を上昇させて、油圧回路にアクチ
ユエータの負荷に見合う高圧が発生するとき、こ
の高圧を背圧解除ピストンに伝え、同背圧解除ピ
ストンをスプリングに抗して移動させて、第２の
再生チイツク弁を全開にする。

（実施例） 次に本発明の油圧機器の油圧回路を第２図Ａ，
Ｂ及び第３，４，５図に示す一実施例により説明
すると、本発明は、第２図Ａ，Ｂに示すようにメ
ータアウト側にバイパス回路ａを設けている。こ
れを第３，４，５図により具体的に説明すると、
可変吐出量ポンプ１とアクチユエータ２との間が
油圧回路３により接続される一方、バイロツトポ
ンプ６と油圧回路３との間にリモートコントロー
ルバルブ５が設けられ、可変吐出量ポンプ１から
の圧油が油圧回路３のＰポートへ導かれ、第１、
第２のメータインスプール８ａ，８ｂの周りの油
室１３ａ，１３ｂへ導入される。メータインスプ
ール８ａ，８ｂの周りのもう一つの油圧１４ａ，
１４ｂは、上記油室１３ａ，１３ｂに対して中立
時には遮断されているが、第１、第２のメータイ
ンスプール８ａ，８ｂが上方へ移動すると、第
１、第２のメータインスプール８ａ，８ｂに設け
たメータリング用ノツチ１６ａ，１６ｂを介して
油室１３ａ，１３ｂと油圧１４ａ，１４ｂとが連
通するように形成されている。同油室１４ａの圧
油は、負荷保持チエツク弁１９ａを押し開いて、
第１のメータアウトスプール２１ａの周囲を通つ
て通路２５ａへ導入され、さらに油圧回路３のＡ
ポートを経由してアクチユエータ２のロツド側油
室３５へ導入される。また上記油室１４ｂの圧油
は、負荷保持チエツク弁１９ｂを押し開いて、第
２のメータアウトスプール２１ｂの周囲を通つて
通路２５ｂに導入され、さらに油圧回路３のＢポ
ートを経由してアクチユエータ２上部のヘツド側
圧力室３４へ導入される。上記通路２５ａは、通
路２８に対して中立時には、シート２６ａにより
遮断されているが、第１のメータアウトスプール
２１ａが上方に移動すると、そのストローク量に
応じて連通するように形成されている。また上記
通路２５ｂは、通路２８に対して中立時には、シ
ート２６ｂにより遮断されているが、メータアウ
トスプール２１ｂが上方に移動すると、そのスト
ローク量に応じて連通するように形成されてい
る。また上記通路２８の油は、油圧回路３のＴポ
ート→オリフイス付背圧弁５５を経由してタンク
に戻る。他方、上記通路２８の油は、バイパス油
路２５a′に入り、第１の再生チエツク弁３６ａを
スプリング３７ａに抗し押し開いて、通路２５ａ
に入るとともに、バイパス油路２５b′に入り、第
２の再生チエツク弁３６ｂをスフリング３７ｂに
抗し押し開いて、通路２５ｂに入る。

負荷保持チエツク弁１９ａ，１９ｂと再生チエ
ツク弁３６ａ，３６ｂとの各スプリング２０ａ，
２０ｂ及び３７ａ，３７ｂには、各バルスのクラ
ツキング圧力が最小になるものを使用している。
またリモートコントロールバルブ５の二次圧側
は、油圧回路３のRAポートとRBポートとに接
続している。そして同リモートコントロールバル
ブ５のレバーをＡ方向へ移動させると、ストロー
ク量に応じた二次圧がRAポート側に立ち、リモ
ートコントロールバルブ５のレバーをＢ方向に移
動させると、ストローク量に応じた二次圧がRB
ポート側に立つように構成されている。またこれ
らRAポート及びRBポートの二次圧は、第１の
メータインスプール８ａのばね室１２ａまたは第
２のメータインスプール８ｂのばね室１２ｂへ導
かれ、この圧力が第１のメータインスプール８ａ
または第２のメータインスプール８ｂの下端部に
作用し、第１のメータインスプール８ａは、メー
タアウトスプール２１ｂをスプリング１０ａ，１
１ａ，２２ｂの合計対抗力と釣り合う位置まで上
方に移動させ、第１のメータインスプール８ｂ
は、メータアウトスプール２１ａはスプリング１
０ｂ，１１ｂ，２２ａの合計対抗力と釣り合う位
置まで上方に移動させるように構成されている。
また第１、第２のメータアウトスプール２１ａ，
２１ｂの中には、オリフイス５４ａ，５４ｂをも
つチエツク弁２３ａ，２３ｂが弱いスプリング２
４ａ，２４ｂとともに内蔵され、通路２５ａ，２
５ｂから油室５６ａ，５６ｂへ流れる流量を制限
するとともに、油室５６ａ，５６ｂから通路２５
ａ，２５ｂには低い差圧で油の流れを許容するよ
うになつている。またパイロツトリリーフ弁２９
ａ，２９ｂは、油室５６ａ，５６ｂの油圧により
スプリング３０ａ，３０ｂの対抗力と釣り合う位
置まで移動して、開口する。ばね室５７ａ，５８
ａは、通路２７ａを介して通路２８に連通し、ば
ね室５７ｂ，５８ｂは、通路２７ｂを介して通路
２８に連通している。油圧１４ａ，１４ｂの圧力
のうち、何れか高い方の圧力がシヤトル弁４４に
より検出され、これが油圧回路３のＬポートへ導
かれる。また上記可変吐出量ポンプ１の吐出量制
御弁４は、吐出圧（Ｐポート圧）と負荷圧（Ｌポ
ート圧）との差圧が常に一定値になるように可変
吐出量ポンプ１の吐出量を制御している。また第
１、第２のメータインスプール８ａ，８ｂの上部
油１５ａ，１５ｂは、チエツク弁５０ａ，５０ｂ
を介してRAポートとRBポートとに連通してい
る。またメータインスプール８ａ，８ｂの押上制
御力の抵抗に支障のないようにスプリング５１
ａ，５１ｂの抗力は充分に小さく、また通路２８
の背圧を受けるメータインスプール先端部の直径
１８ａ，１８ｂは、充分に小さくなつている。ま
た上記通路２８は、オリフイス６０ａ，６０ｂを
介して油室１５ａ，１５ｂに連通している。なお
負荷圧感知形リリーフ弁５３は、可変吐出量ポン
プ１の吐出ラインからの油を逃がすように構成さ
れている。またこの負荷圧感知形リリーフ弁５３
は、吐出圧（Ｐポート圧）と負荷圧（Ｌポート
圧）との差圧が常に吐出量制御弁４の制御差圧設
定値よりも僅かに高い一定値になるように設定さ
れている。なお油室１４ａの油圧は、背圧解除ピ
ストン３１の下端油室５９へ導かれる。

次に前記第３，４，５図に示すアクチユエータ
の油圧回路の作用を具体的に説明する。

先ず第３図に示すようにリモートコントロール
バルブ５が中立状態にあるときの作用を説明す
る。このとき、リモートコントロールバルブ５の
レバーは、中立位置にあり、リモートコントロー
ルバルブ５の油路５′がタンク７に連通している。
そのため、油室１４ａ，１４ｂの圧力が孔１７
ａ，１７ｂ→RAポート及びRBポート→リモー
トコントロールバルブ５の油路５′→タンク７に
抜けており、Ｌポート圧が低圧になり、吐出量制
御弁４が働いて、可変吐出量ポンプ１の吐出量が
最小に保たれ、リリーフ弁５３により最小吐出圧
でリリーフする。このリリーフ流量は、オリフイ
ス付背圧弁５５を流れるので、通路２８に僅かに
背圧が発生し、これが通路２８からオリフイス６
０ａ，６０ｂを経由してRAポート、RBポート
へ僅かな油の流れを許容する。この油の流れ作用
により、タンク７の暖かい油が油圧回路３の内部
を循環して、本体を暖めるので、本体とスプール
との熱膨張量によるロツク現象（熱シヨツク）が
防止される。静止中のアクチユエータ２がパイロ
ツトリリーフ弁２９ａ，２９ｂの設定圧を越える
外力で強制的に作動させられるときには、パイロ
ツトリリーフ弁２９ａ，２９ｂから逃げた油の補
充をするため、タンク７の油がオリフイス付背圧
弁５５から再生チエツク弁３６ａ，３６ｂを経由
してアクチユエータ２へ吸い込まれる。

また第４図に示すように下方に負荷Ｗのかかつ
たアクチユエータ２を上方に作動させる場合（正
荷重作動時）について説明する。リモートコント
ロールバルブ５のレバーをＡ方向へ一定量移動さ
せると、油室１２ａに二次圧が発生し、第１のメ
ータインスプール８ａと第２のメータアウトスプ
ール２１ｂとが同時に上方へ移動する。可変吐出
量ポンプ１からの圧油は、Ａポートを経由してア
クチユエータ２下部のロツド側圧室３５へ供給さ
れ、アクチユエータ２が縮み方向に作動して、ア
クチユエータ２の負荷Ｗが上方へ移動する。同ア
クチユエータ２上部のヘツド側圧力室３４から排
出される油は、Ｂポートを経由して第２のメータ
アウトスプール２１ｂのシート部２６ｂの開口部
を通つて通路２８へ導入され、ここからタンク７
へ戻る。このとき、油室１４ａには、アクチユエ
ータ２の負荷に見合う高圧が発生するので、背圧
解除ピストン３１及び第２の再生チエツク弁３６
ｂがスプリング３７ｂに抗して上方に移動し、同
第２の再生チエツク弁３６ｂが全開になつて、通
路２５ｂに背圧を発生させないようにする。可変
吐出量ポンプ１の吐出量は、メータリング用ノツ
チ１６ａの前後１３ａ，１４ａの差圧が一定にな
るように吐出量制御弁４により調整される。アク
チユエータ２がストロークエンドに行き詰まつた
場合、及び通路２５ａに許容値以上の高圧が発生
した場合には、パイロツトリリーフ弁２９ａが開
いて、油室５６ａの圧力が低下し、メータアウト
スプール２１ａが上方に移動して、リリーフ弁と
して機能し、通路２５ａに許容値以上の圧力を発
生させないようにする。また通路２５ｂに許容値
以上の高圧が発生した場合、同様にパイロツトリ
リーフ弁２９ｂが作動する。なお第１のメータイ
ンスプール８ａまたは第２のメータインスプール
８ｂが上方に移動することにより排出される油室
１５ａまたは１５ｂの油は、チエツク弁５０ａま
たはチエツク弁５０ｂからRBポート、RAポー
ト側へ戻される。また第１のメータアウトスプー
ル２１ａまたは第２のメータアウトスプール２１
ｂが上方に移動することにより排出される油室５
６ａまたは５６ｂの油は、チエツク弁２３ａまた
は２３ｂから通路２５ａ及び２５ｂ側へ戻され
る。

また第５図に示すように下方に負荷Ｗのかかつ
たアクチユエータ２を下方へ作動させる場合（負
荷重作動時）について説明する。リモートコント
ロールバルブ５のレバーをＢ方向に移動させる
と、油室１２ｂに二次圧が発生して、第２のメー
タインスプール８ｂと第１のメータアウトスプー
ル２１ａとが同時に移動する。アクチユエータ２
下部のロツド側圧力室３５からの排出油は、シー
ト２６ａの開口部から通路２８へ導入される。通
路２８の圧力は、オリリフイス付背圧弁５５によ
り背圧が確保されているため、再生チエツク弁３
６ｂを押し開いて、油を通路２８よりも圧力の低
い通路２５ｂへ流入させる。即ち、アクチユエー
タ２下部のロツド側圧力室３５からの戻り油が再
生されて、再びアクチユエータ２上部のヘツド側
圧力室３４に導入可能になる。同ヘツド側圧力室
３４には、可変吐出量ポンプ１からの吐出油も供
給されるが、この量は、メークリングスリツト１
６ｂにより制限を受ける。しかし前述の戻り油が
再生されるので、同ヘツド側圧力室３４の圧力が
負圧にならなくて、キヤビテーシヨンの発生が防
止される。

（発明の効果） 本発明のアクチユエータの油圧回路は前記のよ
うに下方に負荷のかかつたアクチユエータを上方
に作動させる正荷重作動時には、リモートコント
ロールバルブのレバーをＡ方向へ一定量移動さ
せ、第１のメータイン弁の油室に二次圧を発生さ
せ、第１のメータイン弁と第２のメータアウト弁
とを同時に移動させ、可変吐出量ポンプからの圧
油を油圧回路のＡポートを経てアクチユエータ下
部のロツド側圧力室へ供給して、アクチユエータ
を縮み方向に作動し、アクチユエータの負荷を上
昇させて、油圧回路にアクチユエータの負荷に見
合う高圧が発生するとき、この高圧を背圧解除ピ
ストンに伝え、同背圧解除ピストンをスプリング
に抗して移動させて、第２の再生チエツク弁を全
開にするので、正荷重作動時のアクチユエータ戻
り側の背圧をなくすことができて、エネルギーロ
スを解消できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来のアクチユエータの油圧回路の
概略を示す説明図、第１図Ｂはそのスプール開口
面積とレバー開度との関係を示す説明図、第２図
Ａは本発明に係わるアクチユエータの油圧回路の
一実施例の概略を示す説明図、第２図Ｂはそのス
プール開口面積とレバー開度との関係を示す説明
図、第３図は同油圧回路の詳細を示す油圧回路
図、第４図は同油圧回路のアクチユエータ正荷重
作動時を示す油圧回路図、第５図は同油圧回路の
アクチユエータ負荷重作動時を示す油圧回路図で
ある。 １…ポンプ、２…アクチユエータ、７…タン
ク、８ａ…第１のメータイン弁、８ｂ…第２のメ
ータイン弁、２１ａ…第１のメータアウト弁、２
１ｂ…第２のメータアウト弁、２５a′，２５b′…
バイパス油路、３１…背圧解除用ピストン、３４
…アクチユエータ２のヘツド側圧力室、３５…ア
クチユエータ２のロツド側圧力室、３６ａ…第１
の再生チエツク弁、３６ｂ…第２の再生チエツク
弁、３７ａ，３７ｂ…スプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パイロツト圧により開方向に動かされてポン
   プからの圧油をアクチユエータ上部のヘツド側圧
   力室へ供給する第１のメータイン弁と、パイロツ
   ト圧により開方に動かされて上記ポンプからの圧
   油を上記アクチユエータ下部のロツド側圧力室へ
   供給する第２のメータイン弁と、上記第１のメー
   タイン弁の開方向への作動時に開方向へ動かされ
   て上記アクチユエータ下部のロツド側圧力室の油
   をタンクへ排出する第２のメータアウト弁と、上
   記第２のメータイン弁の開方向への作動時に開方
   向へ動かされて上記アクチユエータ上部のヘツド
   側圧力室の油をタンクへ排出する第１のメータア
   ウト弁とを具え、前記第１、第２のメータアウト
   弁をバイパスする各バイパス油路に第１、第２の
   再生チエツク弁を設け、下方に負荷のかかつたア
   クチユエータを上方へ作動させる正荷重作動時に
   上記第１のメータイン弁の油圧に発生する上記負
   荷に見合つた高圧により上記第２の再生チエツク
   弁ををスプリングに抗して全開方向に移動させて
   アクチユエータ上部のヘツド側圧力室に働く背圧
   を解除するための背圧解除ピストンを上記第２の
   再生チエツク弁に対向して設置したことを特徴と
   するアクチユエータの油圧回路。