JPH0754145B2 - 流体制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、建設機械などに使用され、原動機で可変容
量形ポンプと固定容量形の制御ポンプを駆動し、制御ポ
ンプからの吐出流体で可変容量形ポンプの吐出量制御部
を制御して可変容量形ポンプの吐出量を制御するように
した流体制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の流体制御装置としては第２図に示すよう
なものがある（特願昭62−095930号）。この流体制御装
置は原動機１に可変容量形ポンプ２と固定容量形の制御
ポンプ３を連動させ、可変容量形ポンプ２と油圧モータ
５とをメインライン4,4によって接続すると共に、上記
可変容量形ポンプ２の斜板６を制御する斜板制御シリン
ダ7,7と上記制御ポンプ３とを中間に切換弁８を設けた
制御ライン9,10,10によって接続している。

そして、制御ポンプ３からの吐出流体によって上記可変
容量形ポンプ２の斜板６の傾きを斜板制御シリンダ7,7
を介して制御することにより、可変容量形ポンプ２の１
回転当たりの吐出量を制御して、油圧モータ５の回転数
を可変制御するようにしている。

その際に、上記切換弁８によって上記制御ポンプ３から
斜板制御シリンダ7,7への流体の経路を切り換えること
により、上記油圧モータ５の回転方向を制御することが
できる。

〈発明が解決しようとする課題〉 このように、上記流体制御装置では、上記切換弁８によ
って上記制御ポンプ３から斜板制御シリンダ７への流体
の経路を切り換えることにより、上記油圧モータ５の回
転方向を制御している。

しかしながら、流体の粘性等により上記斜板６の傾斜角
変化はヒステリシスを有する。したがって、上記油圧ポ
ンプを停止させるため制御弁８を中立位置に切り換えた
場合、上記斜板６の傾斜がなかなか中立位置に戻らず車
両がすぐには停止しないという問題がある。

そこで、この発明の目的は、油圧モータの回転方向を制
御するための制御弁を中立位置にした場合に、可変容量
形ポンプの斜板が完全に中立位置に戻っていなくても、
油圧モータの回転を完全に停止することができる流体制
御装置を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の流体制御装置は、
第１図に例示するように、吐出量制御部22,23に導かれ
た流体圧力が一定圧力以上になると、その流体圧力の増
大につれて吐出量を増大する構造の可変容量形ポンプ12
と、固定容量形の制御ポンプ13とを原動機11に連動さ
せ、上記可変容量形ポンプ12と油圧モータ15とを二つの
メインライン16,17を介して接続して閉回路を構成し、
上記吐出量制御部22または23に導かれる流体のパイロッ
ト経路を切り換えて、上記油圧モータ15を正逆回転ある
いは非回転に制御する切換弁25を設け、上記パイロット
経路の圧力によって作動させられ、上記切換弁25が油圧
モータ15を非回転にする位置にあるときに、上記二つの
メインライン16,17を連通するパイロット操作切換弁64
を設けたことを特徴としている。

〈作用〉 この発明の流体制御装置においては、原動機11を回転す
るとそれに連動して可変容量形ポンプ12と制御ポンプ13
が回転して、それぞれの吐出口より流体が吐出される。
上記可変容量形ポンプ12からの吐出流体は上記メインラ
イン16またはメインライン17を介して油圧モータ15に供
給され、この油圧モータ15を駆動する。一方、上記制御
ポンプ13からの流体は切換弁25によってパイロット経路
を切り換え制御されて吐出制御部22または吐出制御部23
に導かれて、上記油圧モータ15の正逆または非回転が制
御される。

その際に、上記切換弁25が油圧モータ15を非回転にする
位置にあるときは上記二つのメインライン16,17がパイ
ロット操作切換弁64によって連通される。したがって、
上記油圧モータ15への流体の流れは停止され油圧モータ
15の回転は停止する。

〈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図に示すように、エンジン11に可変容量形ポンプ12
と固定容量形の制御ポンプ13を直結して連動させてい
る。上記可変容量形ポンプ12にアクチュエータとしての
車両走行用の油圧モータ15をメインライン16,17により
連結して閉回路を形成している。

上記可変容量形ポンプ12の斜板21の傾斜角を制御する吐
出量制御部としての斜板制御シリンダ22,23は、中間に
切換弁25を有する制御ライン26,27,28を介して制御ポン
プ13に接続している。上記可変容量形ポンプ12は斜板21
を中立位置から両方向に傾斜させることによって、両方
向に流体を吐出することができる。また、上記可変容量
形ポンプ12は、斜板制御シリンダ22に加わる流体圧力と
斜板制御シリンダ23に加わる流体圧力との差圧が一定圧
力以上になると、斜板21が一定角度以上傾斜して、流体
を吐出し始め、その差圧の増大につれて斜板21の傾斜角
が増大して吐出量が増大するようになっている。

上記制御ポンプ13の吐出口と切換弁25のポンプポートＰ
との間の制御ライン26には前後の差圧が例えば2kg/cm²
で開くシーケンス弁37を設け、このシーケンス弁37と制
御ポンプ13との間からタンク38に分岐ライン41を分岐さ
せている。この分岐ライン41に上流側より順次絞り39と
リリーフ弁40を設けている。上記絞り39とリリーフ弁40
との間の分岐ライン41にはチェック弁42,43を介してメ
インライン16,17を接続して、上記リリーフ弁40の設定
圧でメインライン16,17に流体を補給できるようにして
いる。すなわち、上記制御ポンプ13は可変容量形ポンプ
12の吐出量を制御するための流体を供給する他に、メイ
ンライン16,17の流体の量が不足する場合にメインライ
ン16,17に流体をチャージする機能を有する。また、上
記絞り39とリリーフ弁40との間の分岐ライン41と切換弁
25のタンクポートＴとを中間にチェック付き絞り弁45を
有する戻りライン46によって接続している。

上記シーケンス弁37と切換弁25のポンプポートＰとの間
の制御ライン26と上記戻りライン46とは、中間に差圧が
2kg/cm²以上、例えば4kg/cm²で開くシーケンス弁51と可
変絞り52を有する分岐ライン53によって接続し、また、
中間に可変絞り55を有する分岐ライン56によっても接続
している。さらに、上記制御ライン26の上記分岐ライン
56より下流側と上記戻りライン46の上記チェック付き絞
り弁45より上流側とを、上流側より順次切換弁47と例え
ば差圧8kg/cm²で動作するリリーフ弁48を有する分岐ラ
イン49によって接続している。上記切換弁25の負荷ポー
トA,Bを斜板制御シリンダ23,22に制御ライン27,28によ
って夫々接続している。また、上記制御ライン27と制御
ライン28とを通常は全閉でクラッチと同じ作用をする可
変絞り57を有するライン59によって接続し、さらにパイ
ロット圧によってクラッチとして動作するパイロット操
作切換弁31を有する分岐ライン32によっても接続してい
る。

上記パイロット操作切換弁31の一方のパイロットポート
を上記エンジン11によって駆動されるポンプ14の吐出口
にパイロットライン33によって接続し、他方のパイロッ
トポートをパイロット操作切換弁64の２次ポートにパイ
ロットライン34によって接続している。このパイロット
操作切換弁64は３位置切換弁であり、中立位置において
２つの１次ポートを絞りを介して連通するようにしてい
る。したがって、パイロット操作切換弁64が中立位置に
なるとメインライン16とメインライン17とが所定の開度
でバイパスされる。また、上記２つの１次ポートは、夫
々パイロットライン65,66を介してメインライン16,17に
接続すると共に、パイロットポートを夫々パイロットラ
イン68,69によって上記制御ライン27,28に接続してい
る。すなわち、上記パイロットライン68,69を介して供
給される制御ライン27,28の流体圧によって、パイロッ
ト操作切換弁64のシンボル位置を切換制御して、吐出側
のメインライン16または17の流体を上記パイロット操作
切換弁31の一方のパイロットポートに供給するようにし
ている。したがって、パイロット操作切換弁31は、ポン
プ14からの流体圧と吐出側のメインライン16または17か
らの流体のトータル圧力によって切換操作される。

また、上記メインライン16とメインライン17とを切換弁
81を介して接続している。この切換弁81はパイロット操
作切換弁82とチェック付き絞り弁84を内蔵しており、こ
のチェック付き絞り弁84の一方のポートとパイロット操
作切換弁82のパイロットポートとを、このパイロット操
作切換弁82側からのみの流れを自由にするようにパイロ
ットライン83によって接続している。さらに、このチェ
ック付き絞り弁84の他方のポートと上記絞り39とリリー
フ弁40との間の分岐ライン41とをパイロットライン85で
接続している。

３位置切換弁71の１次側の一方のポートを上記メインラ
イン16にライン73によって接続し、他方のポートをメイ
ンライン17にライン74によって接続する一方、２次側ポ
ートをライン75,リリーフ弁72,ライン76を介して分岐ラ
イン41に接続している。また、メインライン16とメイン
ライン17とをリリーフ弁77を有するライン78、および、
リリーフ弁79を有するライン80で接続している。

尚、61は制御ポンプの吸い込みラインに設けたフィル
タ、62はクーラーである。

上記構成の流体装置は次のように動作する。

いま、車両を前進させるために、切換弁25を右のシンボ
ル位置に切り換え、切換弁47のシンボル位置をV₁にし
て、分岐ライン49を閉鎖して、リリーフ弁48が動作しな
いようにし、そして、クラッチと同じ作用をするバイパ
ス用の絞り弁57を全閉にしておく。また、エンジン11の
回転数が低い場合は、可変容量形ポンプ12およびポンプ
14の吐出圧が低いためパイロット操作切換弁31のパイロ
ット圧は低く、パイロット操作切換弁31はシンボル位置
V₅に位置し分岐ライン32は閉鎖される。そして、エンジ
ン11のアクセルペダルを踏み込んで、エンジン11の回転
数を上昇させると、エンジン11に連動する制御ポンプ13
の吐出流量が増大する。制御ポンプ13から、吐出した流
体は分岐ライン41の絞り39を通り、リリーフ弁40を押し
開いてタンクに排出される。メインライン16,17に油が
充満されていない場合には、チェック弁42,43を通して
メインライン16,17に油が補給される。このメインライ
ン16,17へ油を補給するチャージ圧力はリリーフ弁40の
設定圧力である。エンジン11の回転数が低くて制御ポン
プ13の吐出量が少なく、分岐ライン41の絞り39の前後の
差圧が2kg/cm²以下の場合、すなわち、制御ライン26の
シーケンス弁37の前後の圧力差が2kg/cm²以下でシーケ
ンス弁37が閉鎖された状態では、斜板制御シリンダ22,2
3には分岐ライン56により戻りライン46の同一の流体圧
力（リリーフ弁40の設定圧力）が導かれ、斜板21は傾転
せず、可変容量形ポンプ12は空転し、流体を吐出しな
い。

さらに、エンジン11の回転数が上昇し、制御ポンプ13か
らの吐出流量が増大すると、シーケンス弁37の１次側と
２次側との差圧が2kg/cm²を超えて、シーケンス弁37は
開放され、その下流側に制御ポンプ13からの吐出流体が
供給され始める。そうすると、制御ライン26の流体は分
岐ライン56の可変絞り55を介して戻りライン46に流出す
る。そして、可変絞り55の１次側の圧力Paは斜板制御シ
リンダ23に導かれ、２次側の圧力Pbは斜板制御シリンダ
22に導かれるが、上記可変絞り55と絞り39によって発生
する差圧つまりコントロール圧力（Pa−Pb）が斜板21を
傾斜させる値に達するまでは、可変容量形ポンプ12は油
を吐出しない。さらにエンジン11の回転数が増大して制
御ポンプ13の入力回転数が増大して、上記コントロール
圧力（Pa−Pb）が一定以上になって、斜板21を傾斜させ
る値に達すると、斜板21が傾動し可変容量形ポンプ12は
メインライン16に流体を吐出し始める。このように可変
容量形ポンプ12が油を吐出し、かつ、シーケンス弁51が
閉鎖している状態では、制御ポンプ13の入力回転数に対
応して可変容量形ポンプ12の吐出量が変動する。特に、
エンジン11つまり制御ポンプ13の入力回転数に対するコ
ントロール圧力（Pa−Pb）の増加率は、絞り39と可変絞
り55の開口面積に依存する。したがって、可変絞り55の
開度を調整すれば、上記増加率を変化させることがで
き、結果的に、制御ポンプ13の入力回転数に対する可変
容量形ポンプ12の吐出量を調整できる。

さらに、エンジン11の回転数が増大し、上記コントロー
ル圧力（Pa−Pb）がシーケンス弁51の前後の差圧（例え
ば4kg/cm²）以上に増大すると、分岐ライン53のシーケ
ンス弁51が開放され、制御ライン26の流体は、分岐ライ
ン53の可変絞り52を通って戻りライン46からタンク38に
バイパスされることになる。このときの制御ポンプ13の
入力回転数の変化に対するコントロール圧力（Pa−Pb）
は絞り39と可変絞り52と可変絞り55との全開口面積によ
って与えられる。

さらに、エンジン11の回転数が増大すると、コントロー
ル圧力（Pa−Pb）は上記変化特性に従って増大し、やが
て斜板21は最大角傾斜して可変容量形ポンプ12の１回転
当たりの吐出量は最大となる。

次に、上記切換弁47をシンボル位置V₂に切換えて、リリ
ーフ弁48が動作するようにし、エンジン11の回転数を増
大させたとする。そして、制御ライン26の圧力がリリー
フ弁48の設定圧になると、リリーフ弁48が動作して制御
ライン26,27の圧力はリリーフ弁48の例えば25kg/cm²に
保たれ、戻りライン46、制御ライン28の圧力はリリーフ
弁40の設定圧に保たれる。その結果、斜板21は両制御ラ
イン27,28の圧力差に対応した傾斜角に保たれ、それ以
後は、エンジン11の回転数が如何に増大しても可変容量
形ポンプ12の１回転当たりの吐出量は一定に固定され
る。このように、リリーフ弁48の設定圧によって、斜板
21の最大傾斜角を規定して、制御モードを変えることに
よって、最大流量を多段に設定できるのである。なお、
斜板21が最大角傾斜した最大流量を吐出するエンジン11
の回転数の調整はリリーフ弁48の動作、非動作に拘わら
ずシーケンス弁51が開放された後に動作することになる
可変絞り52の開度を調整することによって行なわれる。

次に、エンジン11の回転数が減少して、絞り39の前後の
差圧（Pa−Pb）がシーケンス弁37を開放する差圧2kg以
下になると、上記シーケンス弁37が閉鎖して、斜板制御
シリンダ23,22には同一圧力の流体が導かれることにな
り、斜板21は直ちに中立位置に復帰し、復帰時のエンジ
ン11の回転数に対する吐出量のヒステリシスがなくな
る。

上述のようにして、エンジン11に連動した可変容量形ポ
ンプ12より流体が吐出され、この流体によって油圧モー
タ15が駆動されると共に、上記エンジンに駆動されるポ
ンプ14からも流体が吐出され、他の流体装置に供給され
る。その際に、吐出側のメインライン16または17の流体
圧と、ポンプ14からの流体圧のトータル圧力が一定圧力
以上になると、上記パイロット操作切換弁31が動作して
制御ライン27と制御ライン28とがバイパスされる。そし
て、斜板制御シリンダ22,23にはライン32を介して戻り
ライン46よりも高い同一の流体圧力が導かれ、斜板21は
中立位置に復帰し、可変容量ポンプ12は流体の吐出を停
止する。このように、ポンプ14が負荷状態になるときは
圧力補償状態に入るときの可変容量形ポンプ12の吐出圧
は、低く抑えることができ、エンジン11の過負荷を防止
できると共に、主機の破損を防止することができる。

次に、この発明に係る中立バイパス動作について説明す
る。

上述のように、切換弁25のシンボル位置を右側に切り換
えて、エンジン11の回転数を制御することによって速度
を制御しながら車両が前進する。そして、車両を停止す
るために切換弁25のシンボルを中立位置に切り換える
と、制御ライン27,28内の流体は中立位置になった切換
弁25およびチェック付き絞り弁45を介してタンク38に排
出される。したがって、制御ライン27と制御ライン28の
圧力（すなわち、パイロットライン68,69の圧力）は同
じになり、パイロット操作切換弁64は中立位置になる。
そうすると、パイロット操作切換弁64は上述のようにそ
のシンボル位置が中立位置のときはメインライン16とメ
インライン17とを絞りを介して連通するようになってい
るので、メインライン16,17がある開度でバイパスされ
る。したがって、油圧モータ15が停止され車両が確実に
停止される。

また、エンスト等によってエンジン11が停止した場合、
制御ポンプ13の停止によってパイロットライン83内の流
体は、チェック付き絞り弁84のチェック弁側を通りパイ
ロットライン85および分岐ライン41を介してタンク38に
排出される。そうすると、切換弁81内のパイロット操作
切換弁82のシンボル位置はスプリングバックによってバ
イパスシンボルとなる。したがって、メインライン16と
メインライン17との間はバイパスされて油圧モータ15が
停止し、車両は確実に停止する。

次に、再びエンジン11が駆動されると、制御ポンプ13が
回転し始めて、制御ポンプ13からの流体は分岐ライン4
1,パイロットライン85およびパイロットライン83を介し
てパイロット操作切換弁82のパイロットポートに供給さ
れる。したがって、パイロット操作切換弁82のシンボル
位置は右側となり、メインライン16とメインライン17と
の間のバイパス路は閉鎖されて油圧モータ15が回転し、
切換弁25のシンボル位置に応じて車両は前進あるいは後
退することができる。その際に、制御ポンプ13からの吐
出流体はチェック付き絞り84の絞り側を通過するため、
パイロットライン83の圧力はすぐには上昇することはな
い。したがって、パイロット操作切換弁82のシンボル位
置は徐々に右側に切り換わる。こうすることにより、次
のように極低温時にエンジン11がエンストした場合の安
全を確保することができるのである。

すなわち、極低温時には、流体の粘性等による斜板21の
傾斜変化のヒステリシスのために、斜板21はすぐには中
立位置に戻らない。したがって、エンストしたエンジン
11をすぐ再起動させると、まだ斜板21は傾転しているの
で油圧モータ15に流体が供給されて回転し始め、車両が
直ぐに飛び出してしまって危険である。ところが、この
発明によれば斜板21が完全に中立位置に戻らないうちに
エンジン11が再起動されて制御ポンプ13が回転し始めて
も、上述のように、メインライン16とメイライン17との
間はしばらくの間バイパスされているので、油圧モータ
15は急に回転し始めることがなく車両が急に飛び出すこ
とはないのである。

上記実施例では制御ポンプ13にメインライン16,17への
油の補給を行うチャージポンプの役も兼ねさせたが、制
御ポンプとチャージポンプの機能を分離してチャージポ
ンプを別に設けてもよい。また、上記実施例では、分岐
ライン41にリリーフ弁40を設けて、メインライン16,17
に油をチャージするようにしているが、油の補給を行な
わない場合には、リリーフ弁40を取り去ってもよい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の流体制御装置は、
原動機に可変容量形ポンプと固定容量形の制御ポンプを
連動させ、上記可変容量形ポンプと油圧モータとを二つ
のメインラインによって接続して閉回路を構成し、上記
可変容量形ポンプの吐出量制御部に導かれる流体のパイ
ロット経路を切り換える切換弁を設け、この切換弁が油
圧モータを非回転にする位置にあるときには、パイロッ
ト操作切換弁によって上記二つのメインラインを連通す
るようにしたので、上記切換弁が油圧モータを非回転に
する位置にあるときは上記可変容量形ポンプから上記油
圧モータへ流体は流れず、この油圧モータは回転されな
い。

したがって、例えば上記切換弁が油圧モータを非回転に
する位置にあるときに、可変容量形ポンプの斜板の中立
位置への戻りが遅くても上記油圧モータは確実に停止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の流体回路図、第２図は従
来の流体制御装置の回路図である。 11……エンジン、12……可変容量形ポンプ、13……制御
ポンプ、15……油圧モータ、16,17……メインライン、2
1……斜板、22,23……斜板制御シリンダ、25,47,81……
切換弁、26,27,28……制御ライン、31,64,71,82……パ
イロット操作切換弁、32,41,49,53,56……分岐ライン、
37,51……シーケンス弁、39……絞り、40,48,72,77,79
……リリーフ弁、52,55,57……可変絞り、84……チェッ
ク付き絞り弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−149016（ＪＰ，Ａ) 実公 昭48−38144（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吐出量制御部（22,23）に導かれた流体圧
   力が一定圧力以上になると、その流体圧力の増大につれ
   て吐出量を増大する構造の可変容量形ポンプ（12）と、
   固定容量形の制御ポンプ（13）とを原動機（11）に連動
   させ、 上記可変容量形ポンプ（12）と油圧モータ（15）とを二
   つのメインライン（16,17）を介して接続して閉回路を
   構成し、 上記吐出量制御部（22または23）に導かれる流体のパイ
   ロット経路を切り換えて、上記油圧モータ（15）を正逆
   回転あるいは非回転に制御する切換弁（25）を設け、 上記パイロット経路の圧力によって作動させられ、上記
   切換弁（25）が油圧モータ（15）を非回転にする位置に
   あるときに、上記二つのメインライン（16,17）を連通
   するパイロット操作切換弁（64）を設けたことを特徴と
   する流体制御装置。