JPH058002U - 油圧方向制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 可変容量ポンプ１と二つの油圧アクチュエー
タ３，４との間にそれぞれ油圧方向制御弁５，６を設け
る。油圧方向制御弁５，６は、中立位置ｎのバイパス油
路12と、油圧アクチュエータ３，４への油圧供給通路Ps
−C2とに、圧力補償付流量制御弁21，50を設ける。圧力
補償付流量制御弁21は、Ps−C2油路が高負荷の場合で
も、弁切換時に分流状態となるバイパス油路12での排油
量を押さえて、Ps−C2油路への流量を確保し、高負荷の
油圧シリンダ３を油圧方向制御弁５の一定のスプールス
トロークで作動開始する。圧力補償付流量制御弁50は、
低圧負荷の油圧モータ４への流量を規制し、高圧負荷の
油圧シリンダ３への流量を確保し、パラレル接続された
両アクチュエータ３，４を同時に作動する。 【効果】 高負荷でもアクチュエータ作動開始の油圧方
向制御弁のスプールストロークポイントは低負荷の場合
と変らず低負荷の場合と同様に機械操作を円滑に行え
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、油圧ショベル、ショベルローダ、クレーン等の建設機械、荷役機械 等に使用される油圧方向制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２に従来の油圧ショベルに使用されている油圧回路の一例を示す。

【０００３】 可変容量ポンプ１には容量制御機構２が設けられている。この可変容量ポンプ １と複数の油圧アクチュエータ３，４との間に油圧方向制御弁５，６がそれぞれ 設けられている。この油圧回路には、前記方向制御弁５，６のスプール中立位置 で前記可変容量ポンプ１の容量制御機構２をネガティブコントロールするネガテ ィブ制御回路が設けられている。

【０００４】 すなわち、ネガティブコントロールリリーフ弁７（以下、リリーフ弁という） およびネガティブコントロールオリフィス８（以下、オリフィスという）がリタ ーン回路９に設けられ、ネガティブ信号油路10が前記ポンプ容量制御機構２のネ ガティブ制御部Ｎに連通され、そして、油圧方向制御弁５，６のスプールが図示 されるように中立位置にあるときは、このスプール中立位置におけるバイパス油 路12を経たポンプ吐出圧力が、ネガティブ信号油路10を経て前記容量制御機構２ のネガティブ制御部Ｎに供給される。一方、バイパス油路12の手前のポンプ吐出 圧力は、前記容量制御機構２の馬力制御部Ｐに供給される。

【０００５】 前記油圧方向制御弁５，６の圧油供給ポートPsにはそれぞれチェック弁13，14 が設けられ、排油ポートＴにはタンク11が接続され、それぞれの出力ポートC1， C2には油圧アクチュエータ３，４が接続されている。油圧アクチュエータ３は油 圧シリンダであり、油圧アクチュエータ４は油圧モータである。

【０００６】 さらに、操作レバー15により操作されるリモコン弁16には、パイロットポンプ 17からリリーフ弁18により設定された一定油圧が供給され、このリモコン弁16か らパイロット信号油路19，20の一方を経て前記油圧方向制御弁５，６のパイロッ ト圧室にそれぞれパイロット油圧が供給される。

【０００７】 次に、この従来例の作用を油圧アクチュエータ３について説明する。

【０００８】 油圧方向制御弁５の中立位置ｎでは可変容量ポンプ１の吐出圧油は、バイパス 油路12，オリフィス８を経てタンク11へドレンされる。リリーフ弁７は、バイパ ス油路12の圧力がリリーフ弁７の設定圧力に達すると、圧油をリターン油路９に 逃がし、オリフィス８の上流側に発生するネガティブコントロール圧力（以下ネ ガコン圧力という）の急激な変動によるショックを防ぐ。

【０００９】 前記オリフィス８の上流側に発生するネガコン圧力がネガティブ信号油路10を 経て可変容量ポンプ１の容量制御機構２のネガティブ制御部Ｎに伝えられて、前 記ポンプ１の吐出流量を最小に制御している。このような可変容量ポンプ１の稼 働状態をポンプのアンロード状態という。

【００１０】 油圧アクチュエータ３を動かすべく操作レバー15を倒すと、パイロット信号圧 油がリモコン弁16のＡポートよりパイロット信号油路19を経て油圧方向制御弁５ のＡ側にパイロット信号圧力として入り、そのスプールがシフトされる。一方、 油圧方向制御弁５のＢ側から出たパイロット信号圧力のリターンは、パイロット 信号油路20を経てリモコン弁16のＢポートへ入り、タンク11へ吐出される。前記 Ａ側のパイロット信号圧力は操作レバー15のストローク量に応じた高さになり、 したがって油圧方向制御弁５のスプールもこれに応じたストローク量となる。

【００１１】 前記油圧方向制御弁５のスプールが操作レバー15のストロークに応じて中立位 置ｎより右室位置ａへ動き始めると、弁内バイパス油路12は閉じ方向へ、圧油供 給ポートPsから出力ポートC2への弁内油路（以下、Ps−C2油路という）は開き方 向へと変化し始める。そして、油圧アクチュエータ３はその荷重Ｗに抗して動き 始める。この場合、操作レバー15のストロークに対する油圧方向制御弁５のスプ ールストローク、換言すればバイパス油路12およびPs−C2油路の開口特性は常に 変らない。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

前記油圧アクチュエータ３の荷重Ｗが大きい場合は、小さい場合に比べてこの 油圧アクチュエータ３が動き始める操作レバー15のストローク位置が大きい方へ ずれる。これは、作業者が機械操作する上で好ましくない。その原因を以下に述 べる。

【００１３】 前述のごとく、油圧方向制御弁５の中立位置ｎから右室位置ａへスプールが動 くにつれ、弁内バイパス油路12の開口面積は減少方向へ、Ps−C2油路の開口面積 は増加方向へと変化する。このとき、ポンプ吐出圧油は油圧方向制御弁５のバイ パス油路12とPs−C2油路とに分流する状態にある。この場合に、油圧アクチュエ ータ３の負荷Ｗが大きいと、小さい時に比べてPs−C2油路に立つ負荷圧力は高く 、このためオリフィス８を経てタンク11に連通しているバイパス油路12の側へ流 れる流量が多くなるので、油圧方向制御弁５のスプールストロークをさらに大き くすることによって、このバイパス油路12の開口面積をさらに絞り込むようにす る。これにより、チェック弁13より上流側の圧力（ポンプ吐出圧力）が前記負荷 圧力より高くなったとき、始めてPs−C2油路への圧油供給が達成される。

【００１４】 これと同時に、バイパス油路12より下流（ネガティブ信号油路10）へブリード オフしていた油流が減少し始めるので、可変容量ポンプの吐出量が増え、油圧方 向制御弁５内への供給油量が徐々に量を増しながら油圧アクチュエータ３へ供給 し続けられる。

【００１５】 以上のような理由により、アクチュエータ負荷Ｗが大きい場合は、小さい場合 に比べて操作レバー15をより大きく引くことによりネガコン圧力が下がった所で アクチュエータが動き出すことになる。

【００１６】 また、図２に示されるような二つの油圧アクチュエータ３，４を動作させるパ ラレル回路にて、低負荷の油圧アクチュエータ４と高負荷の油圧アクチュエータ ３とを同時に作動させようとすると、従来のパラレル回路では低負荷側のみに作 動油が供給され、高負荷側は作動しないデメリットもある。

【００１７】 本考案は、このような点に鑑みなされたもので、高負荷時においても低負荷時 と同様に操作でき、操作性を向上し得るとともに、高負荷および低負荷の同時作 動開始が可能の油圧方向制御弁を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の考案は、可変容量ポンプ１と油圧アクチュエータ３との間に 設けられ、スプール中立位置ｎでネガティブコントロールオリフィス８を経てタ ンク11へ連通されるバイパス油路12が形成された油圧方向制御弁５において、前 記中立位置ｎにおけるバイパス油路12に、このバイパス油路12の通過流量を負荷 圧力によらずバイパス油路12の開度によって決まる一定の関係量に保つための圧 力補償付流量制御弁21が設けられた油圧方向制御弁である。

【００１９】 請求項２に記載の考案は、一つの可変容量ポンプ１とパラレル接続される複数 の油圧アクチュエータ３，４との間にそれぞれ設けられ、スプール中立位置ｎで ネガティブコントロールオリフィス８を経てタンク11へ連通されるバイパス油路 12がそれぞれ形成された油圧方向制御弁５，６において、前記中立位置ｎにおけ るバイパス油路12および油圧アクチュエータ３，４への油圧供給通路Ps−C2に、 バイパス油路12の通過流量および油圧アクチュエータ３，４への油圧供給流量を それぞれ負荷圧力によらず油路の開度によって決まる一定の関係量に保つための 圧力補償付流量制御弁21，50がそれぞれ設けられた油圧方向制御弁である。

【００２０】

【作用】 請求項１に記載の考案は、油圧方向制御弁５のスプールが中立位置ｎからａ側 へ切換えられる過渡状態では、ポンプ吐出圧油がバイパス油路12およびPs−C2油 路の両方に分流し得る状態となるが、バイパス油路12に圧力補償付流量制御弁21 を入れたので、バイパス油路12には常に負荷圧力によらず開度に比例する流量が 流れ、オリフィス８の上流部に発生するネガティブコントロール圧力が負荷圧力 によらずバイパス油路12の開度に常に一定の関係で制御されるとともに、ポンプ 吐出圧力もバイパス油路12の開度に常に一定の関係で制御され、油圧方向制御弁 ５が一定のスプールストローク作動されたときに、Ps−C2油路に油圧アクチュエ ータ３の負荷圧力を超える一定の圧力が供給され、負荷Ｗが作動される。

【００２１】 請求項２に記載の考案は、請求項１の作用に加えて、パラレル接続された油圧 方向制御弁５，６をａ側へ同時操作する場合、圧力補償付流量制御弁50の機能に より、例え油圧アクチュエータ４の負荷が油圧アクチュエータ３の負荷より小さ くても、低負荷の油圧アクチュエータ４への流量が規制されるから、高負荷の油 圧アクチュエータ３へも同時に圧油供給可能となり、両アクチュエータ３，４は 同時に作動を開始する。

【００２２】

【実施例】

以下、本考案を図３に示される油圧ショベルに適用した図１に示される油圧回 路を参照して詳細に説明する。なお、この図１において図２に示される従来例と 同様の部分は、同一符号を付してその説明を省略する。

【００２３】 図３に示される油圧ショベルの諸作業のうち、フロントＳによる荷重吊上げで は、ブームアクチュエータ3a、アームアクチュエータ3bに作動始めより大きい負 荷がかかり、また、坂道における上部旋回体Ｕの旋回振上げでは、旋回用の油圧 モータ４（図１）に作動始めより大きい負荷がかかる。

【００２４】 前記のような高負荷がかかり作業頻度の高いアクチュエータを作動する油圧回 路では、図１に示されるように、前記油圧方向制御弁５，６の中立位置ｎにおけ るバイパス油路12に、このバイパス油路12の通過流量を負荷圧力によらずバイパ ス油路の開度によって決まる一定の関係量に保つための圧力補償付流量制御弁21 を入れる。

【００２５】 特に、作業の性質上、高負荷の下で油圧アクチュエータ３を始動する頻度の高 い系統では、油圧方向制御弁５の中立位置ｎにおけるバイパス油路12に圧力補償 付流量制御弁21を必ず入れるようにする。

【００２６】 そうして、油圧方向制御弁５のスプールが中立位置ｎから右室位置ａへ動く過 渡状態では、ポンプ吐出圧油は弁内バイパス油路12およびPs−C2油路の両方に分 流し得る状態となるが、その際にバイパス油路12を通過する流量は、圧力補償付 流量制御弁21によって負荷圧力によらずバイパス油路12の開度に比例する流量に 規制される。

【００２７】 したがって、オリフィス８の上流部に発生するネガティブコントロール圧力が 負荷圧力によらずバイパス油路12の開度に常に一定の関係で制御されるとともに 、チェック弁13の上流部に発生するポンプ吐出圧力もバイパス油路12の開度に常 に一定の関係で制御され、従来のようなバイパス油路12によるポンプ吐出圧力の 低下が防止される。これにより、油圧方向制御弁５の一定のスプールストローク でPs−C2油路に油圧アクチュエータ３の負荷圧力を超える圧力が発生し、負荷Ｗ を動かすことができる。

【００２８】 言い換えると、従来のようにバイパス油路12の開口面積を絞り込むために油圧 方向制御弁５のスプールストロークをさらに大きくしなくても、圧力補償付流量 制御弁21に内蔵された圧力補償ピストンが流量制御の段階でバイパス油路12の開 口面積を絞り込むように作用するから、油圧方向制御弁５の一定のスプールスト ロークで所定のポンプ吐出圧力が得られ、Ps−C2油路への圧油供給が達成される ことになる。

【００２９】 このように、アクチュエータ負荷Ｗが大きい場合でも、バイパス油路12に低負 荷の場合と同様に、バイパス油路12の開度に一定の関係の流量が確保できる。

【００３０】 また、一つの可変容量ポンプ１にパラレル接続された油圧方向制御弁５，６に は、前記バイパス油路12だけでなく、二つの油圧アクチュエータ３，４への油圧 供給通路（Ps−C2油路）にも、油圧供給流量を負荷圧力によらず油路の開度によ って決まる一定の関係量に保つための圧力補償付流量制御弁50がそれぞれ設けら れている。

【００３１】 そうして、前記パイロット信号圧力により二つの油圧方向制御弁５，６をａ側 へ同時操作した場合、前記圧力補償付流量制御弁50の機能により、例え油圧アク チュエータ４の負荷圧力が油圧アクチュエータ３の負荷圧力より低圧でも、油圧 アクチュエータ４への流量が規制され、前記のようにパラレル接続された高負荷 の油圧アクチュエータ３へも同時に圧油供給可能となる。これにより、低負荷の 油圧アクチュエータ４と高負荷の油圧アクチュエータ３は同時に作動を開始する ことになる。

【００３２】 言い換えると、圧力補償付流量制御弁50に内蔵された圧力補償ピストンは負荷 圧力が高いほど油路の開口面積を拡大するように作用し、また、負荷圧力が低い ほど油路の開口面積を絞り込むように作用するから、実質的には油圧方向制御弁 ５，６のスプールストロークを調整したと同様の効果が得られる。

【００３３】

【考案の効果】

請求項１に記載の考案によれば、油圧方向制御弁のバイパス油路に圧力補償付 流量制御弁を設けたので、作業条件の関係からアクチュエータの作動開始より高 負荷がかかる場合、高負荷でもアクチュエータ作動開始の油圧方向制御弁のスプ ールストロークポイントは低負荷の場合と変らず、低負荷の場合と同様に機械操 作を円滑に行うことができる。

【００３４】 請求項２に記載の考案によれば、油圧方向制御弁における油圧アクチュエータ への油圧供給通路にも圧力補償付流量制御弁を設けたので、パラレル接続された 低負荷および高負荷の別々のアクチュエータに対して負荷圧力によらず油路開度 に応じた流量を等しく供給して作動させることができ、低圧側だけが動くことな く、両者とも同時に作動可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す油圧方向制御弁を使用
した油圧回路図である。

【図２】従来の油圧方向制御弁を使用した油圧回路図で
ある。

【図３】油圧ショベルの斜視図である。

【符号の説明】

１ 可変容量ポンプ ３，４ 油圧アクチュエータ ５，６ 油圧方向制御弁 ８ ネガティブコントロールオリフィス 11 タンク 12 バイパス油路 21 圧力補償付流量制御弁 50 圧力補償付流量制御弁

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容量ポンプと油圧アクチュエータと
   の間に設けられ、スプール中立位置でネガティブコント
   ロールオリフィスを経てタンクへ連通されるバイパス油
   路が形成された油圧方向制御弁において、 前記中立位置におけるバイパス油路に、このバイパス油
   路の通過流量を負荷圧力によらずバイパス油路の開度に
   よって決まる一定の関係量に保つための圧力補償付流量
   制御弁が設けられたことを特徴とする油圧方向制御弁。
2. 【請求項２】 一つの可変容量ポンプとパラレル接続さ
   れる複数の油圧アクチュエータとの間にそれぞれ設けら
   れ、スプール中立位置でネガティブコントロールオリフ
   ィスを経てタンクへ連通されるバイパス油路がそれぞれ
   形成された油圧方向制御弁において、 前記中立位置におけるバイパス油路および油圧アクチュ
   エータへの油圧供給通路に、バイパス油路の通過流量お
   よび油圧アクチュエータへの油圧供給流量をそれぞれ負
   荷圧力によらず油路の開度によって決まる一定の関係量
   に保つための圧力補償付流量制御弁がそれぞれ設けられ
   たことを特徴とする油圧方向制御弁。