JPH0429089Y2

JPH0429089Y2 -

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Publication number: JPH0429089Y2
Application number: JP1986020530U
Authority: JP
Priority date: 1986-02-15
Filing date: 1986-02-15
Publication date: 1992-07-15
Also published as: JPS62132275U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、建設機械に搭載した可変容量形油圧
ポンプの吐出流量制御装置に関するものである。

従来の技術従来から建設機械に搭載した可変容量形油圧ポ
ンプのレギユレータとして、アクチユエータ作動
用操作レバの操作量に比例するパイロツト圧力指
令によりポンプ傾転角を自動調整してポンプ吐出
流量を制御する方式のものがあつた。例えば、第
４図に示す制御方式はネガチブコントロール方式
であるが、ネガコンパイロツト圧力Piは上記操作
レバのすべてが中立位置に近づくにつれ高くなる
指令圧としてレギユレータに作用し、この指令圧
に応じてポンプ吐出流量を減少させる。すなわ
ち、第４図において、ネガコンパイロツト圧力Pi
がパイロツトピストン３に働くと、ネガチブコン
ロトール弁２２が作動し、それと同時に、フイー
ドバツクレバ２０が作動し、それと同時に、フイ
ードバツクレバ２０を介してサーボピストン弁２
３のサーボピストン１７（第６図）を作動する。
そうすると、サーボピストン１７と可変ポンプ２
４の傾転角可変用素子とを連結しているレバ２５
は従動し、可変ポンプ２４の傾転角を変化させ
て、ポンプ吐出流量を調整する。また、第５図に
示す制御方式はポジチブコントロール方式である
が、ポジチブコントロール弁２６を設け、パイロ
ツト圧力P′iが高くなると、おおむね、上記と同
様の過程を経て指令圧に応じてポンプ吐出流量を
前記とは逆に増大させる方式である。

前記第４図ネガチブコントロール方式の従来技
術レギユレータ１′の断面構造を示す図が第６図
である。第６図において、ネガチブコントロール
弁２２′のパイロツトケーシング３０のポート
“ニ”へ導入されるネガコンパイロツト圧力Piが
所定の圧力Pi₁以下のとき、ポンプの傾転角は最
大位置（吐出量は最大値Q₁）にある。そしてネ
ガコンパイロツト圧力Piが所定の圧力Pi₁よりも
高圧のPi₂に上昇すると、パイロツトピストン３
はネガコンケーシング２内のスプリング４の力と
ネガコンパイロツト圧力Pi₂による油圧力とがつ
り合うまでネガコンスプール５を左へ移動させる
が、このときネガコンスリーブ６はもとの位置を
保持しているのでネガコンスプール５のみの移動
により、ネガコンスプール５のタンクポート７は
ネガコンスリーブ６の油路８へ開口する。そうす
ると、サーボピストン弁２３内ボデイ９の油室１
０にある油は油路１１、ネガコンスリーブ６の油
路８、ネガコンスプール５のタンクポート７、ネ
ガコンスプール５を貫通する油路１２，油室１
３、油路１４を経て油タンク１５に排出される。
一方、サーボピストン弁２３におけるサーボピス
トン１７の操作レバ１８とネガコンスリーブ６と
は、支点１９にて回動自在に設けられたフイード
バツクレバ２０により連結されている。それで、
ボデイ９の油室１０内の油が油タンク１５へ排出
されると、第７図のように、油室１６に加わるポ
ンプ吐出圧力P₁によりサーボピストン１７は右
へ移動し、ポンプ吐出量を減少させる。それと同
時にサーボピストン１７の右方への動きは、フイ
ードバツクレバ２０を介してネガコンスリーブ６
をネガコンスプール５の移動に追随する如く左へ
移動させる。そして、ネガコンスプール５のタン
クポート７が閉じた位置で流量減少作動は静定
し、ポンプ吐出量は先の吐出量の最大値よりも少
ない値のQ₂になる。

従来技術の他の実施例として、第８図に示す如
きサーボピストン内蔵形可変ポンプ３１′がある。
図において、ポート“ホ”に導入する油圧P₂が
増大すると、サーボピストン３２は右方へ移動
し、斜板３３の傾転角を小なる如き方向へ変化さ
せるので流量減少を行うことができる。

考案が解決しようとする問題点可変容量形油圧ポンプを搭載した建設機械、例
えば油圧シヨベルは、基本的には可能な限りその
作業能率を向上させるためにポンプ吐出量を増大
させ、作業アタツチメント用アクチユエータの作
動速度をできるだけ早くする一方、アクチユエー
タ作動用の操作レバを操作しないとき、無駄な動
力損失、油温上昇などを防止する目的で、自動的
に、油圧ポンプの吐出油量が最大値Q₁から最小
値Q₂となるように配慮される。例えばネガチブ
コントロール方式では、可変容量形油圧ポンプの
レギユレータに作用するネガコンパイロツト圧力
Piを高くすると、指令圧に応じてポンプ吐出量を
減少させるようにしてある。しかし、ネガコンパ
イロツト圧力PiがPi₁以下のときにはポンプ吐出
量が最大Q₁であり、ネガコンパイロツト圧力Pi
がPi₂以上に上昇しないと流量減少作動は行われ
ない。油圧シヨベルの作業状況によつては、アク
チユエータの作動速度がはやすぎると機械本体の
安定性や制御性に難点が発生して、微調整操作に
対する要求に応ずるのが難しくなる。したがつ
て、従来技術の油圧シヨベルでは、微調整操作を
行う場合にはエンジン回転数を低減させ、それに
よりポンプ吐出量を減少させて操作していた。と
ころがエンジン回転数の低減にともない、エンジ
ン出力トルクならびに馬力も低減してしまうの
で、油圧シヨベルの作業効率は低下するのみなら
ず、作業中にエンストなどをおこして不具合であ
つた。それで本考案は、上述の点を改善すること
を目的とするものである。

問題点を解決するための手段上記の問題点を解決するために講じたこの考案
の手段を、吐出量制御をネガチブコントロール方
式とした油圧回路の場合について述べると、イ可変ポンプ用レギユレータのコントロール弁
のパイロツトピストンの移動により、油圧ポン
プの吐出流量を増大させる方向の側に流量カツ
トケーシングを設けた。

ロ流量カツトケーシングに、パイロツトピスト
ン作動用パイロツト圧油を導入するためのポー
トを設けた。

ハまた、パイロツトピストンが油圧ポンプの吐
出流量を増大させる移動ストロークを所定値ま
で制限する流量カツトピストンと、それを挿入
する油室と、流量カツトケーシングの端部に上
記移動ストローク制限指令用圧油を油室に導入
するためのポートとを設けた。

ニさらに、上記制限指令用圧油源となるパイロ
ツトポンプを設け、制限指令用圧油導入用ポー
トを圧油源またはタンク回路へと切換え接続可
能な切換手段を設けた。

ホ上記切換手段の操作は運転席付近に設けた操
作装置により運転者が自在に行うことができる
ようにした。

作用イエンジンを高速回転させた状態で油圧シヨベ
ルのアクチユエータを作動させている場合に
は、ネガコンパイロツト圧力Piは所定の値Pi₁
以下となるのでポンプ吐出量は最大値Q₁であ
るが、ネガコンパイロツト圧力PiをPi₁よりも
高圧のPi₂に上昇させるすなわち、アクチユエ
ータの作動を中止すると、パイロツトピストン
はネガコンケーシング内のスプリングの力と油
圧力とがつり合うまでネガコンスプールを油圧
ポンプの吐出量を減少させる方向へ移動させ
る。

ロネガコンパイロツト圧力PiがPi₁以下である
とき、すなわち、アクチユエータ作動操作中で
は、上述の如くポンプ吐出量は最大値Q₁とな
るが、運転者が運転席付近の切換手段の操作装
置を操作してパイロツトポンプからの制限指令
用圧油源からの油路を開路し、移動ストローク
制限指令用ポートを経由して流量カツトピスト
ンの油室へ作用させると、流量カツトピストン
はネガコンスプールを、油圧ポンプの吐出油量
が減少する方向の所定のストローク位置まで移
動させる。

ハネガコンスプールの移動により、ネガコンス
プールのタンクポートはサーボピストンの片端
の油室へ連通するので、サーボピストンは移動
する。

ニサーボピストンが上記の移動をすると、前述
従来技術にて説明した流量減少作動と同様の作
動により、ポンプ吐出量は減少する。

実施例以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第１図は本考案の流量制御装置の構造
を示すレギユレータ１の断面図およびそれに関す
るパイロツト油圧回路図と電気回路図である。図
において、２２，２３はレギユレータ１を構成し
ているネガチブコントロール弁とサーボピストン
弁である。ネガチブコントロール弁２２におい
て、２はネガコンケーシング、３はパイロツトピ
ストン、４はスプリング、５はネガコンスプー
ル、６はネガコンスリーブ、７はタンクポート、
８は油路、２１は流量カツトケーシング、２７は
流量カツトピストン、２８はねじ付スリーブ、２
９はプラグである。またサーボピストン弁２３に
おいて、９はボデイ、１０，１６は油室、１７は
サーボピストン、１８は操作レバである。それで
サーボピストン１７の操作レバ１８とネガコンス
リーブ６とは、支点１９にて回動自在に設けられ
たフイードバツクレバ２０により連結されてい
る。流量カツトピストン２７をスプリング４の弾
発力、パイロツトピストン３の油室に作用するパ
イロツト圧の作用力に抗して作動させるための最
大流量カツト圧力源Pmを発生する油圧ポンプが
パイロツトポンプ３４、そのパイロツトポンプ３
４の吐出油を切換えるバルブが電磁弁３５、ま
た、３６はリリーフ弁である。３７は電気回路で
あるが、スイツチ３８、ソレノイド３９、電源部
４０が直列に結線してある。それで、スイツチ３
８を閉じて電気回路３７に通電すると、ソレノイ
ド３９は電磁弁３５をＢ位置からＡ位置へと切換
える。

本考案の流量制御装置は上記の如く構成されて
いるが、次にその作動機能について述べる。第１
図内ネガチブコントロール弁２２の流量カツトケ
ーシング２１において、ポート“イ”へ導入され
るネガコンパイロツト圧力Piによりパイロツトピ
ストン３を作動させ、可変ポンプ吐出流量を減少
させる機能は、従来技術と同じである。しかし本
考案では、パイロツトピストン３が移動すること
により油圧ポンプの吐出流量を増大させる側に流
量カツトピストン２７を設け、プラグ２９のポー
ト“ロ”より最大流量カツト圧力Pmを電磁弁３
５を経由して導入するようにしてある。そうし
て、通常の運転条件においては、ポート“イ”に
加わるネガコンパイロツト圧力Piが、所定の圧力
値Pi₁以下のとき、ポンプ傾転角は最大位置（ポ
ンプ吐出量最大Q₁）にある。そこで運転者が、
運転席付近に設けられたスイツチ３８を閉じると
電気回路３７は通電し、ソレノイド３９は電磁弁
３５をＡ位置に切換わり、パイロツトポンプ３４
からの吐出圧油すなわち、最大流量カツト圧力
Pmの圧油は、電磁弁３５のＡ位置、パイロツト
油路４１を通り、プラグ２９のポート“ロ”へ送
油され、流量カツトピストン２７は点線指示の位
置より左方へ移動し、その流量カツトピストン２
７の肩部がねじ付スリーブ２８内部の段付部
“ハ”部へ当るまで移動する。それにともない該
ピストン２７の頂部はパイロツトピストン３を介
入してネガコンスプール５を所定のストロークだ
け左方へ移動させ、ネガコンスプール５のタンク
ポート７はサーボピストン１７の片端の油室１０
へ連通する。その結果、前記従来の技術にて説明
した流量減少作動と同様の作動により、サーボピ
ストン１７は右へ移動し、ポンプ吐出量は所定量
まで低減するので、アクチユエータの作動速度
も、その操作用レバの操作量の如何にかかわらず
低速に制限される。

第２図は本考案の他の実施例を示す図である
が、２６，２３はレギユレータ４２を構成してい
るポジチブコントロール弁とサーボピストン弁で
ある。ポジチブコントロール弁２６において、４
３はポジコンケーシング、４４はパイロツトケー
シング、４５は流量カツトピストン、４６はプラ
グ、４７はスプリングシートである。図におい
て、ポジコンパイロツト圧力P′iをパイロツトケ
ーシング４４のポート“ヘ”へ働かせているとき
に、ポンプ吐出量は最大Q₁である。それで運転
者がスイツチ３８を閉じて電気回路３７に通電さ
せると、ソレノイド３９は電磁弁３５をＡ位置に
切換える。そうすると、パイロツトポンプ３４よ
りの吐出圧油すなわち最大流量カツト圧力P′mの
圧油は、電磁弁３５のＡ位置、パイロツト油路４
１を通り、プラグ４６のポート“トへ送油され
る。ポート“ト”に加える最大流量カツト圧力
P′mによる作用力がパイロツト圧力P′iによる作
用力以上になるようにしておくと、流量カツトピ
ストン４５は左方へ移動し、その流量カツトピス
トン４５の肩部がポジコンケーシング４３内部の
段付部“チ”部へ当るまで移動する。それにとも
ない、スプリングシート４７、ポジコンスプール
５′を介してパイロツトピストン３′は左方へ所定
のストロークだけ移動し、ポジコンスプール５′
のタンクポート７′はサーボピストン１７の片端
の油室１０へ連通する。そうすると、前記従来技
術にて説明した流量減少作動と同様の作動によ
り、サーボピストン１７は右へ移動し、ポンプ吐
出量は、或る制限された量まで減少する。

次に第３図はまた、本考案の他の実施例を示す
図であるが、３１はサーボピストン内蔵形可変ポ
ンプ、４８は流量カツトケーシング、４９はねじ
付スリーブ、５０は流量カツトピストン、５１は
プラグである。ポート“リ”にはたらく斜板傾転
角調整用パイロツト圧力P″₁＝０の場合に、ポン
プ吐出量は最大Q′₁である。それで運転者がスイ
ツチ３８を閉じて電気回路３７に通電させると、
ソレノイド３９は電磁弁３５をＡ位置に切換え
る。そうすると、パイロツトポンプ３４からの吐
出圧油すなわち最大流量カツト圧力P″mの圧油
は。電磁弁３５のＡ位置、パイロツト油路５２を
通り、プラグ５１のポート“ヌ”へ送油される。
ポート“ヌ”に加える最大流量カツト圧力P″mが
P″i以上であると、その圧力差に対応する作用力
で流量カツトピストン５０は右方へ移動してい
き、最終的にはその流量カツトピストン５０の肩
部がねじ付スリーブ４９内部の段付部“オ”部へ
当るまで移動する。それと同時にサーボピストン
３２は右方へ移動する。すなわち、流量カツトピ
ストン５０の作動によるサーボピストン３２の移
動は、斜板３３の傾転角が小となる方向へ作用す
るのでポンプ吐出量は所定の制限値まで減少す
る。

考案の効果上記のように本考案の流量制限装置は、運転席
付近に設けた操作装置を操作することにより、レ
ギユレータの流量制限指令圧力導入ポートへは、
パイロツトピストンの移動ストローク制限指令用
圧油またはタンク圧の何れかを選択的に接続でき
るようにした。さらに、ネガチブコントロール方
式のレギユレータの場合にはネガチブコントロー
ル弁の流量カツトケーシングにネガコンパイロツ
ト圧力導入ポートと上記流量制限指令圧力導入ポ
ートとを設け、ネガコンパイロツト圧力Piが所定
の圧力値以下にあるときも最大流量カツト圧力
Pmを流量カツトピストンに作用させ、ネガコン
スプールおよびサーボピストンの、油圧ポンプの
吐出量増大側への移動ストロークを制限してポン
プ吐出流量を減少させるようにした。またポジチ
ブコントロール方式のレギユレータの場合には、
ポジチブコントロール弁のポジコンスプールの移
動ストローク方向に対する片側にポジコンパイロ
ツト圧力導入ポートを、そして他方の片側に最大
流量制限指令圧力導入ポートを設け、最大流量カ
ツト圧力P′mを流量カツトピストンに作用させ、
ポジコンスプールの移動ストロークを所定値に制
限することによりサーボピストンの作動範囲を制
限しポンプ吐出流量が所定量を超えないよう減少
させるようにした。またサーボピストン内蔵形可
変ポンプにおいては、流量カツトケーシングに傾
転角調整用パイロツト圧力導入ポートを最大流量
制限指令圧力導入ポートを設け、最大流量カツト
圧力P″mを流量カツトピストンに作用させ、同時
にサーボピストンを作動させて、そのサーボピス
トンが直動的に斜板の傾転角度を所定値以下に制
限し、ポンプ吐出流量を減少させるようにした。
従来技術では、可変ポンプ用レギユレータのネガ
チブコントロール弁あるいはポジチブコントロー
ル弁において、パイロツトケーシング内のパイロ
ツトピストンに作用するネガコンパイロツト圧力
あるいはポジコンパイロツト圧Piの指令によつて
すべてのアクチユエータ作動用操作レバが中立位
置にあるとき流量減少作動は行われるが、可変ポ
ンプ最大吐出時のポンプ吐出量を減少させること
はできなかつた。それでアクチユエータの微操作
を行う場合には、エンジン回転数を低減しポンプ
吐出量を減少させていた。そのためにエンジンの
出力トルクならびに馬力は低減し、ひいては油圧
シヨベルの作業効率が定価するのみならず、作業
中にエンジン停止などして不具合であつた。しか
し本考案では、エンジンを高速回転させてエンジ
ン馬力を維持した状態において、運転者が運転席
付近に設けられた電磁弁作動用スイツチを操作し
て電気回路を閉じれば、最大流量カツト圧力Pm
が流量カツトピストンに作用し、パイロツト圧Pi
の値が、たとえ最大流量の指令になつていても、
流量カツトピストンが最大ポンプ吐出量を所定値
に制限する。したがつて、本考案の流量制御装置
では、エンジンの出力トルクおよび馬力を落とさ
ずポンプ吐出量を減少し、各種アクチユエータの
作動速度を遅くすることができる。そのために、
油圧シヨベルの微操作が可能となり、法面調整、
水平ならし、表土剥ぎなど精度の高い作業を容易
にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案流量制御装置のレギユレータの
断面図およびそれに関するパイロツト油圧回路図
と電気回路図、第２図および第３図は本考案の他
の実施例、第４図はネガチブコントロール方式の
油圧回路図、第５図はポジチブコントロール方式
の油圧回路図、第６図は従来技術レギユレータの
断面図、第７図および第８図は従来技術の他の実
施例である。１，１′，４２……レギユレータ、２……ネガ
コンケーシング、３，３′……パイロツトピスト
ン、４，４′……スプリング、５……ネガコンス
プール、５′……ポジコンスプール、６……ネガ
コンスリーブ、６′……ポジコンスリーブ、７，
７′……タンクポート、１７，３２……サーボピ
ストン、２０……フイードバツクレバ、２１，４
８……流量カツトケーシング、２２，２２′……
ネガチブコントロール弁、２３……サーボピスト
ン弁、２４……可変ポンプ、２６……ポジチブコ
ントロール弁、２７，４５，５０……流量カツト
ピストン、２８、４９……ねじ付スリーブ、２
９，４６，５１……プラグ、３０，４４……パイ
ロツトケーシング、３１，３１′……サーボピス
トン内蔵形可変ポンプ、３３……斜板、３４……
パイロツトポンプ、３５……電磁弁、３８……ス
イツチ、３９……ソレノイド。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

サーボピストンと、該サーボピストンの移動を
制御するコントロール弁からなるレギユレータに
より可変容量形油圧ポンプの吐出流量を加減し、
かつ、該吐出油により作動するアクチユエータの
作動用操作レバがすべて中立位置にあるときには
該吐出流量は最小値となり、上記操作レバの操作
にともない、該吐出油量が最大値となる如くした
流量制御装置において、上記レギユレータのコン
トロール弁内にあり、その移動ストロークの位置
により前記サーボピストンの位置を決定するパイ
ロツトピストンが移動して、油圧ポンプの吐出流
量を増大させる方向の側に設けて流量カツトケー
シングと、該流量カツトケーシングに内蔵され、
外部からの制御指令用圧油により作動し、上記パ
イロツトピストンの移動ストロークを所定値に制
限する流量カツトピストンと、該流量カツトピス
トン用の油室を制限指令用圧油の圧油源またはタ
ンクの何れかへ接続換えをする切換手段と、該切
換手段の操作を自在に行うことのできる操作装置
とを備えてなる建設機械の流量制御装置。