JPH0473034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、油圧ポンプと入口側、出口側の受圧
面積が異なる片ロツドシリンダとを連絡する閉回
路の油をチヤージポンプなどの油補給手段と協働
して入れ換えるフラツシング弁に係り、特にポペ
ツト弁を有するフラツシング弁に関する。

〔発明の背景〕

第３図は従来のフラツシング弁が備えられる油
圧回路の一例を示す回路図である。

１は可変容量油圧ポンプ、２はこの油圧ポンプ
１によつて駆動され、入口側、出口側の受圧面積
が異なり、しかも一方向の連続的作動中に負荷の
方向の変更を生じるアクチユエータ、例えば油圧
シヨベルのアームシリンダを構成する片ロツドシ
リンダ、Ａ，Ｂはこれらの油圧ポンプ１とシリン
ダ２とを連絡する主管路、Ｃは低圧管路、３は主
管路Ａ，Ｂと低圧管路Ｃとに連絡され、主管路
Ａ，Ｂ間に差圧が生じたときに高圧側の主管路を
閉塞し、低圧側の主管路を低圧管路Ｃに接続する
従来のフラツシング弁である。

このフラツシング弁３は、主に２つのポペツト
弁４，５と、切換弁６と、絞り７，８とからなつ
ている。各ポペツト弁４，５は主管路Ａ，または
主管路Ｂに接続された入口室４ａ，５ａと、低圧
管路Ｃに接続された出口室４ｂ，５ｂと、入口室
４ａ，５ａの圧力によつて前進して入口室４ａ，
５ａと出口室４ｂ，５ｂとを連通するポペツト４
ｃ，５ｃと、ポペツト４ｃ，５ｃの前進阻止方向
に圧力を作用させる圧力室４ｄ，５ｄと、低圧側
の主管路Ａまたは主管路Ｂの最高圧力に応じて設
定されたばね４ｅ，５ｅとから構成される。ま
た、切換弁６は主管路Ａまたは主管路Ｂに接続さ
れる圧力室６ａ，６ｂと、圧力室６ａ，６ｂの圧
力を受けてプツシユロツド６ｃを介して押し合う
２つのポペツト６ｄ，６ｅと、主管路Ａ，Ｂ間に
差圧がないときにポペツト６ｄ，６ｅを中立位置
に戻す弱いばね６ｆ，６ｇと、低圧管路Ｃに接続
された共通ポート６ｈと、切換室６ｉとポペツト
弁４，５の圧力室４ｄ，５ｄに接続される切換ポ
ート６ｊ，６ｋとから構成される。絞り７は主管
路Ａとポペツト弁４の圧力室４ｄとの間に設けら
れ、絞り８は主管路Ｂとポペツト弁５の圧力室５
ｄとの間に設けられる。また、９は絞り７の出口
側と低圧管路Ｃとの間に設けたパイロツトリリー
フ弁、１０は絞り８の出口側と低圧管路Ｃとの間
に設けたパイロツトリリーフ弁である。

上記した切換弁６と絞り７，８とは、主管路
Ａ，Ｂ間の差圧を検出し、高圧側の主管路に接続
されたポペツト弁を閉止状態にし、低圧側の主管
路に接続されたポペツト弁を開通可能状態にする
差圧応動手段を構成している。

なお、１１はチヤージポンプ、１２，１３はチ
エツク弁、１４はチヤージ用のリリーフ弁、１５
は片ロツドシリンダ２のロツド側とボトム側の面
積差による閉回路内の油量の変化を補うアキユム
レータ、１６はタンクである。

上記のように構成されるフラツシング弁３を備
えた油圧回路における動作は以下のとおりであ
る。

すなわち、主管路Ａ，Ｂ間に差圧がない場合に
は、切換弁６は中立位置にあり、共通ポート６ｈ
は切換室６ｉを経て両方の切換ポート６ｊ，６ｋ
に連通する。したがつてポペツト弁４，５の圧力
室４ｄ，５ｄは低圧管路Ｃを経てタンク１６に連
通する。この状態を開通可能状態と呼ぶ。そのた
め、この状態で主管路Ａ，Ｂの圧力がポペツト弁
４，５のばね４ｅ，５ｅにより定められたクラツ
キング圧より大きくなると、ポペツト４ｃ，５ｃ
は前進して入口室４ａ，５ａと出口室４ｂ，５ｂ
とを連通し、すなわちポペツト弁４，５を開通さ
せる。これにより、主管路Ａ，Ｂはタンク１６に
接続され、油がタンク１６に放出される。

主管路Ａ，Ｂ間に差圧が発生していないとき
に、油圧ポンプ１を運転して、シリンダ２を駆動
しようとする場合、例えば主管路Ａの圧力が上昇
すると、その圧力がポペツト弁４のクラツキング
圧に達する以前に、切換弁６が差圧により駆動さ
れて、ポペツト弁４の圧力室４ｄをタンク１６か
らしや断するとともに、ポペツト弁５の圧力室５
ｄを引きつずきタンク１６に連通させる。ポペツ
ト弁４の圧力室４ｄには絞り７を経て主管路Ａの
圧力が導入され、閉止状態となるので、ポペツト
弁４は主管路Ａの圧力がクラツキング圧以上に上
昇しても開通することはない。

そして、慣性系の負荷をシリンダ２により駆動
している場合、油圧ポンプ１の吐出量を減らす
と、それまで主管路Ａが高圧側であるとすれば、
主管路Ｂが高圧側に瞬時に切換わるが、ポペツト
弁４，５は油の通路面積を大きくとるためのポペ
ツト４ｃ，５ｃの移動量が小さくできるために、
切換動作が速く、油の洩れの心配がないので、主
管路Ａ，Ｂの高圧、低圧の切換わりによく追従す
る。したがつて操作の応答性が良い。

ところで、第４図は前述した第３図に示す油圧
回路が備えられる油圧作業機の一例として挙げた
油圧シヨベルの側面図である。この図において、
２は前述した第３図に示す油圧回路に備えられる
片ロツドシリンダ（アームシリンダ）、１７はこ
のシリンダ２によつて駆動するアームである。こ
のような油圧シヨベルにあつては、同第４図の矢
印１８で示すようにアーム１７をダンプ操作する
際に、シリンダ２は収縮する方向に作動するが、
その途中において負荷の方向が逆転する。すなわ
ち破線で示すアーム１７の状態から矢印１８方向
に回動する前半では、当該アーム１７の自重によ
つてシリンダ２のボトム側に連絡された主管路Ｂ
が高圧になつており、ポペツト弁５は閉状態、ポ
ペツト弁４は開状態となる。そして、さらにアー
ム１７が矢印１８方向に移動し、このアーム１７
がほぼ鉛直状態になると、上記とは逆にアーム１
７を持上げるためにシリンダ２のロツド側に連絡
された主管路Ａが高圧になる。このとき、主管路
Ａ，Ｂの圧力の逆転により、ポペツト弁４は閉状
態となり、反対にポペツト弁５が開状態となる。

第５図はこの間の油の流れを示す説明図であ
る。この図に示すように、シリンダ２のボトム側
のピストン面積をS_H、ロツド側のピストン面積を
S_Rとし、話を簡単にするために仮にS_H／S_R＝２と
し、油圧ポンプ１の吐出流量をＱとすると、主管
路Ｂが高圧である前半は、シリンダ２のロツド側
に流入する流量はＱ／２であり、残りのＱ／２の
流量は低圧管路Ｃに戻される。これが、主管路Ａ
が前述したように高圧になつたとたんポペツト弁
４が閉じられ、シリンダ２のロツド側に流入する
流量がＱになる。このときの流量変化により主管
路Ａにサージ圧が立ち、シヨツクを生じ、このシ
ヨツクはフローフオースも大きく作用するため流
量Ｑが大きいときはより顕著にあらわれる。

このようなシヨツクを緩和させるために、従来
ポペツト弁４，５のシート部をクツシヨン機能を
持たせる形状にしたものが提案されているが、こ
のようにすると応答性が遅くなり、ポペツト弁
４，５を設けることによる利点が損われることに
なる。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来技術における実状に
鑑みてなされたもので、その目的は、大きな流量
が片ロツドシリンダに供給されるときの当該片ロ
ツドシリンダに流入する流量の急激な変化に伴う
サージ圧の発生を、ポペツト弁のシート部の形状
を変えることなく抑制することができるフラツシ
ング弁を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、可変容量
油圧ポンプと、入口側、出口側の受圧面積が異な
り、しかも一方向の連続的作動中に負荷の方向の
変更を生じる片ロツドシリンダとの間を閉回路に
連絡する２つの主管路と、タンクに通じる低圧管
路とに接続され、２つの主管路間に差圧が生じた
ときに高圧側の主管路を閉塞し、低圧側の主管路
を低圧管路に接続するとともに、主管路と低圧管
路との間に配設され、閉止状態では主管路と低圧
管路との連通をしや断し、開通可能状態では主管
路の圧力が設定圧以上のときに主管路と低圧管路
とを連通させるポペツト弁を有するものにおい
て、負荷の変更に伴つて主管路内に生じるサージ
圧の大きさが所定以上の大きさかどうか判断する
判断手段と、この判断手段でサージ圧の大きさが
所定以上と判断されたときにポペツト弁のポペツ
トの閉じ速度を緩和させる緩和手段を備えた構成
にしてある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明のフラツシング弁を図に基づいて
説明する。第１図は本発明の一実施例が備えられ
る油圧回路を示す回路図、第２図は第１図に示す
油圧回路が備えられる油圧作業機の一例として挙
げた油圧シヨベルの側面図である。

第１図に示すフラツシング弁３は、ポペツト弁
４の入口室４ａ内に、プツシユロツド４ｆと、ば
ね４ｇとを収納させてあり、ばね４ｇによつてプ
ツシユロツド４ｆを常時ポペツト４ｃに接するよ
うに付勢させてある。なお、このばね４ｇはばね
４ｅのばね力に比べて十分に小さいばね力に設定
してある。また、１９は絞り、２０は電磁弁で、
これらの絞り１９と電磁弁２０はプツシユロツド
４ｆの背部と主管路Ａとを連絡する管路に並列に
配置してある。上記したプツシユロツド４ｆとば
ね４ｇは、絞り１９と電磁弁２０とともに、ポペ
ツト弁４のポペツト４ｃの閉じ速度を緩和させる
緩和手段を構成している。なお、同第１図に示す
２１は低圧管路Ｃを流れる圧油の圧力を設定する
リリーフ弁である。

また、第２図に示す２２は油圧ポンプ１を駆動
するエンジン、２３はエンジン２２の回転数Ｎを
検出する回転数検出器、２４は油圧ポンプ１の傾
転角θを検出する角度検出器、２５は記憶、演
算、比較機能を有する制御装置で、回転数検出器
２３，角度検出器２４，および前述した電磁弁２
０はこの制御装置２５に接続されている。この制
御装置２５は、角度検出器２４から出力される油
圧ポンプ１の傾転角θに対応する押しのけ容積Ｄ
と、回転数検出器２３から出力されるエンジン２
２の回転数Ｎと、エンジン２２と油圧ポンプ１と
を接続する図示しない減速装置における減速比Ｉ
とから現に吐出している流量Q_Aを求める演算、 Ｎ・Ｉ・Ｄ＝Q_A をおこなう。また、経験上想定されるサージ圧の
発生に相応する大きさの流量をQ_Tとして記憶す
るとともに、例えば上記Q_AとQ_Tとを比較し、Q_A
がQ_Tに等しくなつたときに、信号e_Aを電磁弁２
０に出力する。上記した回転数検出器２３、角度
検出器２４、制御装置２５は、片ロツドシリンダ
２の一方向の連続的作動中に生じる負荷の方向の
変更に伴つて主管路Ａ内に生じるサージ圧の大き
さが所定以上の大きさかどうか、すなわち主管路
Ａを流れる流量Q_Aがサージ圧の大きさに相応す
る流量Q_T以上かどうか判断する判断手段を構成
している。

上記の第１図に示すように構成してあるフラツ
シング弁３を有する油圧回路にあつては、油圧ポ
ンプ１から吐出される流量が小さい場合にあつて
は、制御装置２５から信号e_Aが出力されないので
電磁弁２０は第１図に示す状態、すなわちプツシ
ユロツド４ｆの背部と主管路Ａとを連通させる状
態に保たれ、したがつてポペツト弁４のポペツト
４ｃの閉じ速度は早く、俊敏な応答性が確保さ
れ、アーム１７の息つき現象を生じることはな
い。

また、油圧ポンプ１から吐出される流量が大き
くなり、回転数検出器２３、角度検出器２４から
出力されるθ，Ｎに基づいて制御装置２５で演算
された流量Q_Aがあらかじめ記憶されている流量
Q_Tに等しくなると、制御装置２５から電磁弁２
０に信号e_Aが出力され、この電磁弁２０が同第１
図の下方位置に切換えられ、プツシユロツド４ｆ
の背部と主管路Ａとの連通が断たれる。この状態
にあつては、ポペツト弁４が開状態から閉状態に
移行するに際し、ポペツト弁４のプツシユロツド
４ｆの背部から主管路Ａに流れる圧油は絞り１９
で絞られることから、ポペツト４ｃの閉じ速度が
緩和されポペツト４ｃは緩やかな速度で入口室４
ａと出口室４ｂとを閉止する。

したがつて前述のように、第２図に示すアーム
１７が破線の状態から矢印１８方向に移動して片
ロツドシリンダ２に加えられる負荷の方向が逆転
する場合、すなわちはじめに主管路Ｂが高圧にな
り、アーム１７がほぼ鉛直状態になつたときに主
管路Ａが高圧に変わる場合に、ポペツト弁４のポ
ペツト４ｃは緩やかな速度で移動して入口室４ａ
と出口室４ｂを閉止し、これにより片ロツドシリ
ンダ２に流入する流量の急激な変化に伴うサージ
圧の発生が抑制され、シヨツクを最小に抑えるこ
とができる。

なお、上記実施例では、プツシユロツド４ｆの
背部と主管路Ａとを連絡する管路に絞り１９、お
よびON，OFF式の電磁弁２０を設けてあるが、
これらの絞り１９，電磁弁２０の代りに比例電磁
弁を設け、ポペツト４ｃの閉じ速度を適宜緩和さ
せることのできる構成とすることができる。

また、上記実施例では、ポペツト４ｃとプツシ
ユロツド４ｆとは別体に設け、プツシユロツド４
ｆがポペツト４ｃに接するようにばね４ｇで付勢
するようにしてあるが、本発明はこれに限られ
ず、ポペツト４ｃとプツシユロツド４ｆとを一体
に形成し、ばね４ｇを除いた構成にすることもで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のフラツシング弁は、
片ロツドシリンダに作用する負荷の方向の変更に
伴つて主管路内に生じるサージ圧の大きさが所定
以上の大きさかどうか判断する判断手段の当該判
断結果に応じてポペツト弁のポペツトの閉じ速度
を緩和する緩和手段を備えた構成にしてあること
から、片ロツドシリンダに大きな流量が供給され
るときの当該片ロツドシリンダに流入する流量の
急激な変化に伴うサージ圧の発生を、従来のよう
なポペツト弁のシート部の形状を変えることなく
抑制することができ、それ故、必要時におけるポ
ペツト弁の追従性を確保できるとともに、サージ
圧の発生に伴うシヨツクを最小に抑えることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフラツシング弁の一実施例が
備えられる油圧回路を示す回路図、第２図は第１
図に示す油圧回路が備えられる油圧作業機の一例
として挙げた油圧シヨベルの側面図、第３図は従
来のフラツシング弁が備えられる油圧回路の一例
を示す回路図、第４図は前述した第３図に示す油
圧回路が備えられる油圧作業機の一例として挙げ
た油圧シヨベルの側面図、第５図は第４図に示す
油圧シヨベルのアームのダンプ操作時における油
の流れを示す説明図である。 １……可変容量油圧ポンプ、２……片ロツドシ
リンダ（アクチユエータ）、３……フラツシング
弁、４……ポペツト弁、４ａ……入口室、４ｃ…
…ポペツト、４ｆ……プツシユロツド、４ｇ……
ばね、６……切換弁、７，８……絞り、１９……
絞り、２０……電磁弁、２２……エンジン、２３
……回転数検出器、２４……角度検出器、２５…
…制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変容量油圧ポンプと、入口側、出口側の受
   圧面積が異なり、しかも一方向の連続的作動中に
   負荷の方向の変更を生じる片ロツドシリンダとの
   間を閉回路に連絡する２つの主管路と、タンクに
   通じる低圧管路とに接続され、２つの主管路間に
   差圧が生じたときに高圧側の主管路を閉塞し、低
   圧側の主管路を低圧管路に接続するとともに、上
   記主管路と上記低圧管路との間に配設され、閉止
   状態では主管路と低圧管路との連通をしや断し、
   開通可能状態では主管路の圧力が設定圧以上のと
   きに主管路と低圧管路とを連通させるポペツト弁
   を有するフラツシング弁において、上記負荷の方
   向の変更に伴つて上記主管路内に生じるサージ圧
   の大きさが所定以上の大きさかどうか判断する判
   断手段と、この判断手段でサージ圧の大きさが所
   定以上と判断されたときに上記ポペツト弁のポペ
   ツトの閉じ速度を緩和させる緩和手段を備えたこ
   とを特徴とするフラツシング弁。