JPH0333928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は動力伝達装置に関するが、特に掘削
機を含む土砂移動機器に見られるような作動器に
対する油圧回路に関する。

この発明は更に例えば掘削機の如き土砂移動機
器やクレーンに見られる油圧シリンダのような多
数の作動器を制御するための油圧装置に関する。
そのような油圧装置においては手動式制御器によ
りパイロツト油圧回路を介して制御されるパイロ
ツト作動型制御弁を各作動器に対して配設するこ
とが従来の定型である。その制御弁は作動器の作
動速度と作動方向とを制御するために作動器へ油
圧流体を供給する機能を有する。その上各作動器
に対する制御弁は作動器から流出する油圧流体の
流量を制御する。超過負荷を制御するために平衡
弁または固定式流量制御路を配設することも普通
のやり方である。

［従来の技術］ 米国特許第4201052号（特開昭55−149402号）
と、本特許出願に譲渡されたカール．R.ロンネ
モ氏による1980年２月４日付米国特許願出願番号
第117936号とにおいて、夫々作動器の作動位置と
作動速度を正確に制御するための油圧装置が記載
され且つ特許請求されている。該油圧装置は簡単
且つ容易に製作し且つ維持されると共に、その装
置の色々な各部分にかかる負荷圧力の変化または
同一油圧源によつて作動する他の作動器による影
響を受けないし、またその油圧装置は作動器へ超
過負荷が印加された場合に圧力源からの流れを使
用しなくてもよいし、またその油圧装置の制御弁
は作動器への有圧管系統に機能不全部分が生じた
場合に負荷の制御不能となることを防ぐため作動
器と隣接して取付けることができるし、更に作動
器からの流れを制御するバルブはエネルギー生成
負荷の場合に速度を制御する機能を有するし、ま
た作動器への流れを制御するバルブはエネルギー
吸収負荷の場合に速度を制御する機能を有する
し、更にまた各作動器に対するバルブ装置は各作
動器へ夫々取付けることができるので、作動器へ
取付けたバルブ装置と連通する通路が破損して圧
力が低下した場合に、このバルブ装置は制御され
ない負荷の低減を防ぐための手段と共同すること
ができるし、更に作動器へ出入する流れを制御す
るバルブの作動タイミングを特定負荷の特有性能
に応じて調整するように設計することもできる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで回転式作動器を利用する掘削機の振り
廻し駆動器のような種類の高い慣性負荷に対して
はその負荷の円滑な停止、円滑な始動、及び正確
な位置決めが極めて重要な必要条件である。しか
し従来の技術では、この条件は満たされていなか
つた。

従つて、本発明の課題は高い慣性負荷に対して
円滑な停止、円滑な始動、及び正確な位置決めを
実現する油圧装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、油圧制御装置は油圧作動器
と、パイロツト制御器と、ポンプとによつて構成
される。油圧作動器には可動要素と、該要素を対
抗方向へ移動するための入口または出口として交
互に機能するに適した１対の開口とが含まれる。
パイロツト制御器は油圧装置へパイロツト圧力の
流体を給送するが、ポンプは作動器へポンプ圧力
の流体を供給する。制御装置には各開口へ夫々連
結するに適した導管と、作動器から流出する流体
を制御するため各導管へ夫々介装した流出量調整
弁とが含まれる。各流出量調整弁は何れもパイロ
ツト制御器からのパイロツト圧力によつて選択的
にパイロツト作動される。流入量調整弁手段はポ
ンプから作動器へ流入する流体を制御すると共
に、パイロツト制御器からのパイロツト圧力によ
つて選択的に作動することができる。本発明によ
れば、この油圧制御装置の導管の各々における圧
力を感知し、それと共に上記パイロツト圧力によ
る上記流入量調整弁手段の作動に対抗する圧力を
該流入量調整弁手段に印加する手段が設けられ
る。後述するように、これによつてパイロツト圧
力により流入量調整弁手段が急激に開放しその後
圧力の低下によつて作動がぎくしやくすることが
防がれる。こうして高い慣性負荷の場合にも円滑
な作動が図られる。また本発明の第二の側面によ
れば、この油圧制御装置の制御方法が提供され、
これは上記作動器の上記開口の一方へ供給される
圧力を感知する段階と、上記作動器へ上記流体を
供給するための上記パイロツト圧力による上記流
入量調整弁手段の一方向への移動に対抗する圧力
を該流入量調整弁手段へ印加する段階からなる。

［実施例］ 第１図を参照すると、本発明を実施した油圧装
置は回転油圧シリンダとして図示した作動器２０
を備えているが、この作動器２０の出力軸２１は
従来構造による負荷感知型制御器を有する可変容
量ポンプ装置２２から供給される油圧流体によつ
て対向へ移動される。この油圧装置は更に図示し
ない手動式制御器を備えているが、その制御器は
上記した如き作動器２０の移動方向を制御するた
めにパイロツト圧力をバルブ装置２４へ向ける。
ポンプ２２からの流体は導管２５と２６を経て流
入量調整弁２７へ供給されるが、流入量調整弁２
７は供給された油圧流体の流れを作動器２０の一
端または他端へ指向すると共にその流入量を制御
する機能を備えている。流入量調整弁２７はその
一端と連通する導管２８，３０とその他端と連通
する導管２９，３１とを介して図示されていない
制御器によりパイロツト圧力を受ける。この流入
量調整弁２７の移動方向に応じて各導管３２また
は３３を経由する油圧流体が作動器２０の一端ま
たは他端へ送給される。

この油圧装置には更に各導管３２と３３には作
動器２０の両端と夫々接続する１対の流出量調整
弁３４と３５が含まれているが、各流出量調整弁
３４，３５は油圧流体がポンプ２２から流入しな
くて作動器から流出する方の作動器２０の一端か
らタンクへの通路３６への流体の流量を制御す
る。

この油圧装置には更に各導管３２と３３とに
夫々介装したバネ付ポペツト弁３７，３８と、タ
ンクへの通路３６へ各導管３２と３３とを夫々連
通させるに適したばね付キヤビテーシヨン防止弁
３９，４０とが含まれる。更に図示されていない
ばね付ポペツト弁がパイロツト圧力によつて作動
する安全弁として機能するため各流出量調整弁３
４と３５へ夫々組込まれている。オリフイス４９
を有する漏出管４７はパイロツト圧送給導管２
８，２９の分岐管２８ａ，２９ａに夫々介装した
逆止弁７７を介して各導管２８と２９へ連通する
と共に通路３６を介して各流出量制御弁３４と３
５へも連結される。各流出量調整弁３４，３５の
ばね端は分岐管３６ａ，２９ｂを夫々介して通路
３６と分岐管２９ａへ夫々連結される。

この油圧装置には更に戻り管即ちタンクへの通
路３６に組込んだ背圧弁４４が含まれている。背
圧弁４４は超過負荷の場合または作動器を駆動し
ようとする下降中の荷重の時、キヤビテーシヨン
を最小限に抑制する機能を有する。ポンプ２２の
取水側安全弁４５はポンプ２２の入口に必要な流
量を超過流量を取出すために配設されるが、その
取出した超過流量は作動器に利用できる流体を増
加するため背圧弁４４へ送給される。

流入量調整弁２７はスプールが移動可能に定置
される中心貫通孔を穿設しているが、そのスプー
ルはパイロツト圧力が印加されていない時スプー
ルの両端に配置した１値のばねによつて中正位置
に保持される。そのスプールは圧力導管２６から
各導管３２と３３に通ずる各流路を通常は閉塞す
る。パイロツト圧力導管３０または３１から流入
量調整弁２７へパイロツト圧力が印加された時、
そのスプールはパイロツト圧力とスプールを付勢
するばねの負荷と、圧力流体の圧力との間に存在
する力関係が釣合う位置までパイロツト圧力が印
加された方向へ移動する。スプールの移動方向は
導管３２と３３の何れに導管２６からの圧力流体
が送給されるかを決定する。

流出量調整弁３４または３５へ夫々連通する導
管２８または２９へパイロツト圧力が印加された
時、その圧力を印加された方のバルブは作動器２
０の関連する一端からタンクへの通路３６に通ず
る流路を絞るように作動される。

従つて、流入量調整弁におけるスプールの移動
方向を決定するように作用するパイロツト圧力と
同一のパイロツト圧力によつて流出量調整弁の関
連する一方が決定されると共にその流路が抑制さ
れるので、作動器２０からの流体がタンクへの通
路３６へ還流されることが判明する。

エネルギー吸収負荷の場合には、手動制御器が
作動器２０を所定方向へ作動させるように操作さ
れた時、パイロツト圧力送給導管２８と導管３０
とを介して印加されたパイロツト圧力によつて流
入量調整弁２７のスプールは右の方へ移動される
ので、油圧流体供給導管２６からの圧力流体は導
管３３と逆止弁３８とを経て油圧作動器２０の開
口Ｂへ送給される。パイロツト圧力送給管２８か
らの同一パイロツト圧力が流出量調整弁３４へも
同時に印加されるので、作動器２０の開口から流
出する流体は流出量調整弁３４の開弁された通路
を経てタンクへの戻り通路３６へ還流することが
できる。

手動制御器が上記と同じように操作され、作動
器２０が過走性負荷又は負荷の低下の状態にある
場合、パイロツト圧力はその送給導管２８へ送給
されるが、そのパイロツト圧力の影響により流入
量調整弁２７が開弁する以前に流出量調整弁３４
が開弁する。その結果、作動器２０の負荷によつ
て作動器内の油圧流体が作動器２０の開口Ａから
流出量調整弁３４の開弁された流路を経てタンク
への戻り通路３６へ押し出される。これと同時に
逆止弁４０が通路３６へ押し出された油圧流体に
より開弁されるため、その油圧流体のいくらかは
開口Ｂを経て作動器２０の他端へ還流されるの
で、キヤビテーシヨンを回避することができる。
従つて、流入量調整弁２７を開弁することもな
く、ポンプからの流体を利用することもなくて作
動器２０の他端へ流体が供給される。

作動器２０を浮動位置とするには、制御器はバ
イパスされ、パイロツト圧がパイロツト圧力送給
導管２８と２９の双方へ印加される。

これは例えばパイロツトポンプからの流体を各
導管２８と２９へ直接送給する図外の流体回路に
よつて実現されるが、その結果として各流出量調
整弁３４と３５が同時に開弁されるため、作動器
２０の両開口ＡとＢが何れもタンクの圧力と連通
する。この状態において各流出量調整弁３４と３
５は流体がシリンダの両端の間を自由に往来する
ための単なる流路を構成する機能を果たす。

流入量調整弁２７と各流出量調整弁３４，３５
とに夫々組込んだ各ばねの弾力と、各バルブの浮
圧面積とを変更することにより、これらの各バル
ブの間に作用する作動タイミングを制御すること
ができる。従つて、そのタイミングを例えば流出
量調整弁が流入量調整弁より先行して作動するよ
うに調節したとすると、作動器２０が吊下荷重に
より駆動されている場合に流入量調整弁によつて
圧力流体の流量及び速度が制御される。重力によ
つて下降中の荷重の如き弛緩負荷を有するような
装置において荷重によつて生成される圧力は作動
器２０からの油圧流体の流量と速度を制御する流
出量調整弁３４，３５への圧力源を構成する。こ
のような状態において、キヤビテーシヨン防止用
逆止弁３９と４０は作動器２０の流体供給側へ流
体が流入できるように開弁されるので、弛緩負荷
態様または圧力源状態にある作動器２０へ送給す
るためにポンプ２２から圧力流体を供給する必要
がない。

各パイロツト圧力送給導管２８，２９の支管に
は各流出量調整弁３４，３５に夫々隣接する１対
の逆止弁７７が配設される。各逆止弁７７は通路
３６におけるタンクからの高い圧力流体を放出で
きるようにしたものであるが、放出された流体は
比較的温くて、各パイロツト圧力送給導管２８と
２９へパイロツト圧力が印加されていない時、各
導管２８と２９を介して制御器と流体リザーバへ
還流される。パイロツト圧ｂが各パイロツト送給
導管２８と２９へ印加される時、各逆止弁７７は
パイロツト圧力をタンク圧力から隔離するように
閉弁される。

第２図を参照すると、多数の作動器を制御する
複式バルブ装置２４の一つにおける最大負荷圧力
を感知すると共に、感知した高い負荷圧力を負荷
感知性可変容量型ポンプ２２へ印加するための手
段が配設される。各バルブ装置２４は通路７９を
介して隣接の作動器からその負荷圧力を印加され
るキヤツトル弁８０まで達する通路８１を備えて
いる。シヤツトル弁８０は通路７９と８１とから
夫々印加される圧力の何れが高いかを感知すると
共にその高い方の圧力をポンプ２２へ印加する如
く流路を器換える。各バルブ装置２４はこのよう
なシヤツトル弁８０，８２を順次組合せているの
で、各バルブ装置２４の負荷圧力が隣接のバルブ
装置の負荷圧力と比較してその高い方の圧力が更
に隣接するバルブ装置へと順次伝動されるため、
最後には最大負荷圧力がポンプ２２へ印加され
る。

上記した流体回路は最初に記載した米国特許第
4201052号と、その係属特許出願第117936号とに
おいて図示し且つ説明されている。単一の流入量
調整弁２７は上記の特許出願第117936号に説明さ
れているように２つの流入量調整弁と置換するこ
とができる。

油圧回路の各要素に対する好ましき構造の詳細
は上記した米国特許第420105号と、上記の特許出
願第117936号とにおいて更に技術的に詳しく記載
されているが、この双方とも参照文献としてこの
出願に組込まれている。

本発明の特徴に関する第３図を参照すると、流
入量調整弁２７は中心孔５０と、中心孔５０の中
に設置されるスプール５１とを有するが、スプー
ル５１はパイロツト圧力が印加される時、左右１
対のばね５２によつて中正位置に維持される。ス
プール５１は圧力導管２６から左右の各導管３
２，３３への流れを通常は封鎖する。パイロツト
圧力が導管３０と３１の何れか一方へ印加された
時、スプール５１がパイロツト圧力、各ばね５２
の負荷及び流体の圧力の間に存在する力関係の平
衡する位置までパイロツト圧力の方向へ移動され
る。この移動方向により導管２６からの圧力流体
が導管３２と３３の何れの方へ送球されるかが決
定される。

本発明によれば、流入量調整弁２７は米国特許
第4201052号に記載のものを改良して、逆止弁が
なく負荷感知性ブリードオリフイス１００のみが
含まれるようにしたものである。これは、パイロ
ツト圧力によりこのオリフイスを通る流量は微々
たるものだからである。更にスプール５１の中空
端に配置した負荷ピストン１０１は各ばね５２が
定置されている中空室１０２（第２図）と係接す
る。負荷または出口圧力も負荷ピストン１０１へ
通路１０３を経て印加されるので、出口圧力に比
例すると共に、スペール５１を開弁しようとする
パイロツト圧力に対抗する圧力がピストン１０１
の受圧面積に同等の面積へ作用する。

［作用］ 第１図と第２図を参照すると、回転式作動器２
０の例えば一開口Ａへ圧力を供給するため流入量
調整弁２７のスプール５１を左の方へ移動するよ
うにパイロツト圧力を送給すると、流入量調整弁
２７の反対端においてピストン１０１の受圧面積
へ通路１０３を経て作用する出口圧力はスプール
５１を開弁しようとする力に抵抗する。

試験の結果、流量対パイロツト圧力曲線は負荷
の速度におけるなだらかな変化を可能にするよう
な曲線であることを示している。

第５図を参照すると、試験の結果はサーボモー
タの停止した状態またはゼロ負荷流量に対して、
この油圧装置が入力するパイロツト圧力に相当す
る負荷において出力圧力を生成する如く作動する
ことを示している。この結果、この油圧装置は荷
重を少しづつ始動して停止させる、即ち少しづつ
荷重を移動させることを可能ならしめるものであ
る。

［発明の効果］ 帰還ピストン１０１がなければ作動器へ流れる
流量は荷重圧力と無関係である。従つて、静止中
の荷重に対する流量の急激な入力によつて高圧の
頂点とそれに基く大きな加速度とが生成されるこ
ともあり得る。荷重が移動し始めるに従つて、圧
力が低下すると共にその加速度も減少するように
なる。従つて荷重の始動と停止による発作的運動
になり兼ねない。ところが本発明に従つて帰還ピ
ストンを導入することにより、今度は荷重圧力が
流入量調整弁のスプールの開口面積を減少するか
ら、加速度が大きな場合には荷重への流量が減少
される。他方、負荷の圧力状態が減少すると帰還
圧力も低減されるため、流入量調整弁のスプール
の開口面積も従つて増大され、その結果、加速度
の小さい場合にはもつと多量の流れが導入される
ことになるから、一層安定した加速度を維持する
ことができる。かくして高い慣性負荷に対して
も、円滑な動作が確保されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を包含する油圧回路を示す概要
図である。第２図は本発明を包含する油圧回路を
示す一部図表的系統図である。第３図は油圧装置
に利用される流入量調整弁の部分的断面図であ
る。第４図は流量対パイロツト圧力曲線を示す図
表である。第５図は出力負荷圧力対入力パイロツ
ト圧力曲線を示す図表である。 ２０：油圧作動器、２２：ポンプ装置、２７：
流入量調整弁、３２，３３：作動器２０への導
管、３４，３５：流出量調整弁、１００：オリフ
イス即ち出口圧力を感知する手段、１０１：ピス
トン、即ちパイロツト圧力に対抗する圧力を流入
量調整弁手段に印加する手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対向方向に作動要素を移動するための流体の
   入口と出口として交互に機能するに適した互いに
   対向する開口を有する油圧作動器と、 該油圧作動器へ流体を供給するためのポンプ
   と、 該ポンプから上記流体が供給されると共に、上
   記作動器の移動方向を制御するため交互に送給さ
   れるパイロツト圧力の流体によつてパイロツト制
   御される流入量調整弁手段と、 該流入量調整弁手段から上記作動器の上記各開
   口までそれぞれ延設されており上記流体の供給を
   行う１対の導管と、 上記作動器からの流量を制御するため上記作動
   器の上記各開口へ連接されると共に、上記パイロ
   ツト圧力によつてパイロツト作動される流出量調
   整弁手段と、 上記導管内における圧力を感知すると共に、上
   記パイロツト圧力による上記流入量調整弁手段の
   作動に対抗する圧力を該流入量調整弁手段に印加
   する手段とによつて構成される油圧制御装置。 ２ 上記印加する手段は上記流入量調整弁手段の
   一部を形成する、特許請求の範囲第１項記載の油
   圧制御装置。 ３ 上記流入量調整弁手段は上記パイロツト圧力
   によつて作動されるに適したスプールと、該スプ
   ールの中に配置したピストンと、上記スプールの
   供給圧力区域から上記スプールの上記ピストン配
   置区域まで延出するオリフイス手段とからなる、
   特許請求の範囲第２項記載の油圧制御装置。 ４ 上記作動器は回転型作動器からなる、特許請
   求の範囲第１項記載の油圧制御装置。 ５ 対向方向に作動要素を移動するための流体の
   入口と出口として交互に機能するに適した互いに
   対向する開口を有する油圧作動器と、該油圧作動
   器へ流体を供給するためのポンプと、該ポンプか
   ら上記流体が供給されると共に、上記作動器の移
   動方向を制御するため交互に送給されるパイロツ
   ト圧力の流体によつてパイロツト制御される流入
   量調整弁手段と、該流入量調整弁手段から上記作
   動器の上記各開口までそれぞれ延設されており上
   記流体の供給を行う１対の導管と、及び上記作動
   器からの流量を制御するため上記作動器の上記各
   開口へ連接されると共に上記パイロツト圧力によ
   つてパイロツト作動される流出量調整弁手段とか
   らなる油圧制御装置の上記流入量調整弁手段の作
   動を制御する方法であつて、 上記作動器の上記開口の一方へ供給される圧力
   を感知する段階と、上記作動器へ上記流体を供給
   するための上記パイロツト圧力による上記流入量
   調整弁手段の一方向への移動に対抗する圧力を該
   流入量調整弁手段へ印加する段階とによつて構成
   される方法。