JPH0337643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明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
ンを介して上記絞り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流量を極く少量
に制御して、中立時に動力損失をなくするように
したものを提案した（特願昭56−214413号、特開
昭58−117140号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、本発明者は、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、絞り切換弁（特に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、前述の
ように、可変ポンプの斜板を急激に中立（フエザ
リング位置）に戻しているため、タンクラインの
圧力が急激に低下して、既に低圧になつていて、
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。

そこで、この発明の目的は、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、絞り切換弁を中立位置に戻した際における可
変ポンプの吐出量制御部の中立位置への復帰を遅
延させることにより、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。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明は、可変容
量形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
パイロツト通路と、切換位置において負荷ポート
に連通し中立位置においてタンクに連通するフイ
ードバツク通路とを有すると共に、中立位置にお
いて負荷ポートとタンクポートが連通するABR
接続形の絞り切換弁を介設すると共に、上記ポン
プラインと、上記タンクポートとタンクとを接続
するタンクラインとの間に上記絞り切換弁におけ
る絞り前後の差圧を一定に制御するバイパス形圧
力補償弁を接続し、このバイパス形圧力補償弁の
バネ室に上記フイードバツク通路を接続し、か
つ、上記可変容量形ポンプの吐出量制御部を上記
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
て上記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、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、さらに、上記
吐出量制御弁のバネ室の外側に室を形成し、この
室とバネ室との間の仕切壁に、遅延用ピストンを
摺動自在に嵌合して上記バネ室および室内に突出
させる共に、上記バネ室と室とを、絞りを有する
通路を介して連通させる一方、上記遅延用ピスト
ンをバネによつて上記バネ室に向けて付勢して、
上記遅延用ピストンによつて上記吐出量制御弁の
スプールのバネ室側への作動を遅延させるように
したことを特徴としている。

〔作 用〕

上記絞り切換弁の中立時に、上記吐出量制御弁
のバネ室は上記パイロツト通路を介してタンクに
連通することにより、上記吐出量制御弁の作動に
より、上記可変ポンプの吐出流量は極く少量に制
御され、絞り切換弁の中立時に動力損失がなくな
る。さらに、上記吐出量制御弁のバネ室の外側に
室を形成し、この室とバネ室との間の仕切壁に、
遅延用ピストンを摺動自在に嵌合して上記バネ室
および室に突出させると共に、上記バネ室と室と
を、絞りを有する通路を介して連通させる一方、
上記遅延用ピストンをバネによつて上記バネ室に
向けて付勢し、上記遅延用ピストンによつて、上
記吐出量制御弁のスプールのバネ室側への作動を
遅延させて、可変ポンプの吐出量制御弁の応答を
遅らせ、暫時、ポンプ流量に維持し、このポンプ
流量を、絞り切換弁の中立時にフイードバツク通
路を介して、バネ室がタンクに連通しているバイ
パス形圧力補償弁を通してタンクラインに流出し
て、このタンクラインの圧力を保持して、アクチ
ユエータが慣性力で作動しても、上記タンクライ
ンにABR接続形の絞り切換弁を介して通じる負
荷ポート側のラインのキヤビテーシヨンの発生を
防止し得る。

〔実施例〕

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、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接続形絞り切換弁、４は上
記絞り切換弁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を介して室８２を形成する。上記仕切壁
８１に遅延用ピストン８４を摺動自在に嵌合し
て、上記バネ室２６および室８２内に突出させ
る。上記遅延用ピストン８４を、室８２に縮装し
たバネ９０によつて、上記バネ室２６に向けて付
勢して、上記遅延用ピストン８４に設けた外鍔８
４ａを室８２の内壁面に当接させる。さらに、上
記遅延用ピストン８４の軸心に、絞り８５を有す
る通路８６を設けて、上記バネ室２６と室８２と
を連通させる。

第２図において、８６ａは半径方向の切欠き、
８８はスペーサ、８９はドレンポートである。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。

また、上記吐出量制御弁２２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を接続
している。

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および室８２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２
２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２１は斜
板を最大斜傾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および室８２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３
３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に急に中立位置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および室８２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のスプール８
３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、上記室８２の作動
油は絞り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、たとえ貫性力により、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。

その後、上記吐出量制御弁２２のバネ室２６の
外側の室８２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
２２を作動させる際に、そのバネ室２６および室
８２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。

第３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３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
て吐出量制御弁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弁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。上記バイパス形圧力補償弁１３か
ら排出される作動油はタンクライン７５に供給さ
れる。

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はブーム用シリンダ、６９
はバケツト用油圧シリンダである。

なお、第３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。

また第４図は、第２図に示す吐出量制御弁２２
の変形例であつて、第２図と異なる第１点は、絞
り８５を、遅延用ピストン８４の外周に形成した
ことであり、第２点はバネ室２６から室８２への
流れを自由流とするチエツク弁１００を遅延用ピ
ストン８４に内蔵し、このチエツク弁１００の開
放により、遅延用ピストン８４の復帰応答を高め
たもので、具体的には第５図のごとくチエツク弁
１００を内蔵するものである。

〔発明の効果〕

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と、切換位置において負荷ポ
ートに連通して中立位置においてタンクに連通す
るフイードバツク通路とを有すると共に、中立位
置において負荷ポートとタンクポートが連通する
ABR接続形の絞り切換弁を設けると共に、上記
ポンプラインと、上記タンクポートとタンクとを
接続するタンクラインとの間に上記絞り切換弁に
おける絞り前後の差圧を一定に制御するバイパス
形圧力補償弁を接続し、このバイパス形圧力補償
弁のバネ室に上記フイードバツク通路を接続し、
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、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、さらに、上記吐出量制御
弁のバネ室の外側に室を形成し、この室とバネ室
との間の仕切壁に、遅延用ピストンを摺動自在に
嵌合して上記バネ室および室内に突出させると共
に、上記バネ室と室とを、絞りを有する通路を介
して連通させる一方、上記遅延用ピストンをバネ
によつて上記バネ室に向けて付勢して、上記遅延
用ピストンによつて上記吐出量制御弁のスプール
のバネ室側への作動を遅延させて、可変ポンプの
吐出量制御部の応答を遅らせ、暫時、ポンプ流量
を維持し、タンクラインの圧力を保持して、アク
チユエータが慣性力で動作しても、キヤビテーシ
ヨンの発生を防止でき、しかも、可変ポンプのア
ンロード時の吐出流量および吐出圧力が小さく、
特に、上記バネ室から排出される流体が上記絞り
弁を経由することがないため、バネ室に圧力が立
たず、したがつて、可変ポンプのフエザリング時
の吐出圧力を小さくできて、動力損失を小さくで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路図、第２図
は吐出量制御弁の断面図、第３図、第４図は変形
例の回路図、第５図は第４図の部分拡大図であ
る。 １……可変ポンプ、２……ポンプライン、３…
…絞り切換弁、４……油圧モータ、８……パイロ
ツト通路、１３……バイパス形圧力補償弁、２２
……吐出量制御弁、２７，８５……絞り、２９…
…パイロツトライン、３０，９０…バネ、８１…
…仕切壁、８２……室、８３……スプール、８４
…遅延用ピストン、８５……チエツク弁付絞り
弁、８６……ライン。

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と、切換位置に
   おいて負荷ポートＡまたはＢに連通し中立位置に
   おいてタンクに連通するフイードバツク通路７と
   を有すると共に、中立位置において負荷ポート
   Ａ，ＢとタンクポートＲが連通するABR接続形
   の絞り切換弁を介設すると共に、上記ポンプライ
   ン２と、上記タンクポートＲとタンクとを接続す
   るタンクラインとの間に上記絞り切換弁における
   絞り前後の差圧を一定に制御するバイパス形圧力
   補償弁１３を接続し、このバイパス形圧力補償弁
   １３のバネ室に上記フイードバツク通路７を接続
   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２
   ６を上記パイロツト通路８を介してタンクに連通
   させ、さらに、上記吐出量制御弁２２のバネ室２
   ６の外側に室８２を形成し、この室８２とバネ室
   ２６との間の仕切壁８１に、遅延用ピストン８４
   を摺動自在に嵌合して上記バネ室２６および室８
   ２内に突出させると共に、上記バネ室２６と室８
   ２とを、絞り８５を有する通路８６を介して連通
   させる一方、上記遅延用ピストン８４をバネ９０
   によつて上記バネ室２６に向けて付勢して、上記
   遅延用ピストン８４によつて上記吐出量制御弁２
   ２のスプール８３のバネ室２６側への作動を遅延
   させ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。