JPH11218246A - アンロード弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ポンプの吐出量に応じたアンロード開始
圧力が得られるアンロード弁とする。 【解決手段】 第１油圧ポンプ１を駆動するエンジン３
５で補助油圧ポンプ３６を駆動し、その吐出路３７に絞
り３８を設け、その絞り３８の上流側圧力と下流側圧力
との差圧でアンロード弁を遮断位置に向けて押し、エン
ジン３５の回転速度に比例した力でアンロード弁を遮断
位置に向けて押すことでアンロード開始圧力を油圧ポン
プの吐出量に応じた圧力とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルの油
圧システム等に用いられて油圧ポンプの吐出圧油をアン
ロードするアンロード弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ポンプの吐出圧油を操作弁でアクチ
ュエータに供給する油圧システムにおいて、その操作弁
が、ポンプポートが中立位置で遮断されるクローズドセ
ンタ形式の操作弁を用いると操作弁が中立位置の時に油
圧ポンプの吐出圧（以下ポンプ圧という）がリリーフ弁
のセット圧まで上昇する。このために、油圧ポンプを駆
動するエンジンの馬力を無駄に消費する。

【０００３】このことを解消するために、油圧ポンプの
吐出路（以下ポンプ吐出路という）にアンロード弁を設
け、操作弁が中立位置の時には油圧ポンプの吐出圧油
（以下ポンプ吐出圧油という）をタンクに流出し、操作
弁が圧油供給位置の時にはポンプ吐出圧油をタンクに流
出しないようにしている。

【０００４】前述のアンロード弁は、弁本体にスプール
を設け、このスプールをポンプ吐出圧で入口ポートをタ
ンクポートに連通する位置に向けて移動し、アクチュエ
ータの負荷圧（以下負荷圧という）とスプリングでスプ
ールを入口ポートとタンクポートを遮断する位置に向け
て移動し、入口ポートをポンプ吐出路に連通し、タンク
ポートをタンクに連通して、ポンプ圧と負荷圧の差圧
（ポンプ圧−負荷圧）がスプリングで決まる所定圧力よ
りも大きくなるとポンプ吐出圧油をタンクに流出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このアンロード弁であ
ると、ポンプ吐出圧油をタンクに流出する時のポンプ圧
と負荷圧の差圧、つまりアンロード開始圧力が一定であ
る。このために、油圧ポンプの吐出量が変化してもアン
ロード開始圧力が同一となってしまう。差圧を△Ｐ、流
量をＱとすると、Ｑ＝ｋ×Ａ×平方根△Ｐ（ｋは定数、
Ａは開口面積）の関係にあるので、アンロード開始圧力
が一定であると流量も一定になる。このことは、エンジ
ン回転速度を変化させても流量が変化しない領域ができ
てしまうことである。したがって、作業機の速度も変化
せず作業者の感覚と合わなくなってしまう。

【０００６】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにしたアンロード弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】第１の発
明は、エンジン３５で駆動される油圧ポンプの吐出路に
設けられ、そのポンプ吐出圧油をタンク側にアンロード
するアンロード弁において、スプリング４０と第１受圧
部４１の圧力と第１補助受圧部４２の圧力で遮断位置Ｅ
に向けて押され、第２受圧部４３の圧力と第２補助受圧
部４４の圧力でアンロード位置Ｆに向けて押され、前記
第１受圧部４１に負荷圧が供給され、第２受圧部４３に
ポンプ吐出圧が供給され、前記エンジン３５で駆動され
る補助油圧ポンプ３６の吐出路３７に絞り３８を設け、
その絞り３８の上流側圧力が第１補助受圧部４２に供給
され、かつ下流側圧力が第２補助受圧部４４に供給され
ることを特徴とするアンロード弁である。

【０００８】第１の発明によれば、補助油圧ポンプ３６
の吐出量はエンジン回転速度に比例し、その吐出路３７
に設けた絞り３８の上流側圧力と下流側圧力の差圧はエ
ンジン回転数の２乗に比例するし、アンロード弁は絞り
３８の上流側圧力と下流側圧力の差圧で遮断方向に押さ
れるから、アンロード弁はエンジン回転速度の２乗に比
例した力で遮断方向に押される。

【０００９】これによって、アンロード弁のアンロード
開始圧力はエンジン回転速度が速い時に高く、遅い時に
低くなるので、エンジン回転速度が変化して油圧ポンプ
の吐出量が変化した際に、その吐出量に対応したアンロ
ード開始圧力とすることができる。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、第１
油圧ポンプ１の吐出路２に設けた第１のアンロード弁３
と、第２油圧ポンプ１１の吐出路１２に設けた第２のア
ンロード弁１３を弁本体の幅方向一側寄りで厚さ方向両
側寄り位置にそれぞれ設け、第１油圧ポンプ１の吐出圧
油と第２油圧ポンプ１１の吐出圧油を合流、分離する合
流弁３０を前記弁本体の幅方向他側寄りに設けたアンロ
ード弁である。

【００１１】第２の発明によれば、第１のアンロード弁
３と第２のアンロード弁１３と合流弁３０は１つの弁本
体に設けたので、第１・第２油圧ポンプの吐出圧油を合
流、分離する油圧システムの場合に、２つのアンロード
弁３，１３と合流弁３０をコンパクトに設けることがで
きる。

【００１２】第３の発明は、第２の発明において、前記
合流弁３０を弁本体の幅方向他側寄りで厚さ方向一側寄
り位置に設け、前記第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ
１１の最高ポンプ吐出圧を設定するリリーフ弁３４を前
記弁本体の幅方向他側寄りで厚さ方向他側寄り位置に設
けたアンロード弁である。

【００１３】第３の発明によれば、第１のアンロード弁
３、第２のアンロード弁１３、リリーフ弁３４を１つの
弁本体に設けたので、第１・第２油圧ポンプの吐出圧油
を合流、分離する油圧システムの場合に、２つのアンロ
ード弁３，１３と合流弁３０とリリーフ弁３４をコンパ
クトに設けることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に示すように、第１油圧ポン
プ１の吐出路２には第１のアンロード弁３、圧力補償弁
４、左走行操作弁５（つまり、第１の操作弁）が設けて
あり、その走行操作弁５を中立位置Ｎから第１位置Ａ、
第２位置Ｂに切換えることで左走行モータ６（つまり、
第１の油圧アクチュエータ）に吐出路２の圧油を供給す
る。

【００１５】第２油圧ポンプ１１の吐出路１２には第２
のアンロード弁１３、圧力補償弁１４を介して右走行操
作弁１５（つまり、第２の操作弁）が設けてあり、その
右走行操作弁１５を中立位置Ｎから第１位置Ａ、第２位
置Ｂに切換えると右走行モータ１６（つまり、第２の油
圧アクチュエータ）に吐出路１２の圧油を供給する。

【００１６】前記第２油圧ポンプ１１の吐出路１２には
作業機用回路１８（つまり、第３の油圧アクチュエータ
用回路）が接続してあり、この作業機用回路１８には圧
力補償弁１９を介して複数の作業機操作弁２０（つま
り、第３の操作弁）がそれぞれ接続してある。

【００１７】作業機用操作弁２０を中立位置Ｎから第１
位置Ａ、第２位置Ｂに切換えると作業機用回路１８の圧
油が作業機シリンダ２１（つまり、第３の油圧アクチュ
エータ）に供給される。なお、図１においては作業機操
作弁２０、作業機シリンダ２１は１つのみしか図示して
いないが、実際には複数備えている。

【００１８】前記左走行操作弁５、右走行操作弁１５、
作業機操作弁２０は負荷圧検出ポート２２を有し、第１
位置Ａ、第２位置Ｂとした時に負荷圧が負荷圧検出ポー
ト２２に検出される。

【００１９】前記圧力補償弁４はチェック弁部２３と減
圧弁部２４を備え、減圧弁部２４は負荷圧検出ポート２
２に検出した当該圧力補償弁４から圧油が供給される油
圧アクチュエータの負荷圧（以下自己の負荷圧という）
を第１負荷圧回路２５へ出力するように作動し、この圧
力補償弁４は自己の負荷圧と他の油圧アクチュエータの
負荷圧（以下他の負荷圧という）における高い方の負荷
圧でセットされる。

【００２０】具体的には、自己の負荷圧が高い時にはチ
ェック弁部２３の開口面積が大きく、その自己の負荷圧
が第１負荷圧回路２５に出力される。他の負荷圧が高い
時にはチェック弁部２３の開口面積が小さく、自己の負
荷圧は第１負荷圧回路２５に出力されない。

【００２１】前記圧力補償弁１４と圧力補償弁１９も同
様にチェック弁部２３と減圧弁部２４を備え、減圧弁部
２４は負荷圧検出ポート２２に検出した自己の負荷圧と
第２負荷圧回路２６へ出力するように作動し、この圧力
補償弁４は自己の負荷圧と他の負荷圧における高い方の
負荷圧でセットされる。

【００２２】前記吐出路２と吐出路１２及び第１負荷圧
回路２５と第２負荷圧回路２６は合流弁３０で合流・分
離される。この合流弁３０はスプリング３１で合流位置
Ｃに保持され、受圧部３２に圧油が作用すると分離位置
Ｄに切換る。この受圧部３２に作用する圧油は、任意に
設定可であり、油圧回路中から特定の信号として導入し
ても良く、作業者のレバー操作による圧油の導入でも良
い。

【００２３】前記吐出路２と吐出路１２は高圧優先弁３
３でリリーフ弁３４に接続し、その吐出路２、吐出路１
２の最高圧がリリーフ弁３４のリリーフセット圧以上と
ならないようにしてある。

【００２４】前記第１・第２油圧ポンプ１，１１を駆動
するエンジン３５で補助油圧ポンプ３６を駆動する。補
助油圧ポンプ３６は固定容量型であり、その吐出圧油
は、作業機操作弁２０を切換えるパイロット圧等として
利用される。その吐出路３７に絞り３８が設けてあり、
この絞り３８の上流側圧力と下流側圧力との差圧で補助
油圧ポンプ３６の吐出量、つまりエンジン３５の回転速
度を検出できるようにしてある。なお、ここで、補助油
圧ポンプ３６をパイロット圧発生とエンジン回転速度の
検出に共用しているが、補助油圧ポンプ３６はエンジン
回転速度を検出するだけとしても良い。

【００２５】前記アンロード弁３，１３はスプリング４
０と第１受圧部４１に作用する負荷圧と第１補助受圧部
４２の圧力で遮断位置Ｅに押され、第２受圧部４３に作
用するポンプ吐出圧と第２補助受圧部４４の圧力でアン
ロード位置Ｆに押される。

【００２６】前記アンロード弁３、アンロード弁１３の
第１補助受圧部４２に前記絞り３８の上流側圧力が作用
し、その第２補助受圧部４４に絞り３８の下流側圧力が
作用する。これによって、アンロード弁３，１３を閉じ
方向に押す力が作用し、その力はエンジン３５の回転速
度の２乗に比例する。

【００２７】次にアンロード弁３，１３の動作を説明す
る。アンロード弁３，１３は各操作弁が中立位置Ｎで負
荷圧ゼロの時に第１・第２油圧ポンプ１，１１のポンプ
吐出圧を低圧とする。つまり、第１・第２油圧ポンプン
１，１１は容量ゼロから容量増加すると応答性が悪くな
るので、操作弁が中立位置の時に若干の容量としてあ
り、操作弁が中立位置Ｎの時にも圧油を吐出するので、
ポンプ吐出圧が上昇する。ポンプ吐出圧が上昇するとア
ンロード弁３，１３がスプリング４０及び絞り３８の差
圧に抗してアンロード位置Ｆに押され、ポンプ吐出圧油
はアンロードし、ポンプ吐出圧はアンロード弁３，１３
のアンロード開始圧力よりも高圧とならない。つまり、
ポンプ吐出圧と負荷圧の差圧はエンジン回転数が一定で
あれば一定となる。

【００２８】また、エンジン３５の回転速度（第１・第
２油圧ポンプ１，１１の回転数）が変化すると、前述の
ように絞り３８前後の差圧が変化してアンロード弁３，
１３を閉じ方向に押す力がエンジン回転速度に比例して
変化する。

【００２９】これにより、アンロード弁３、アンロード
弁１３のアンロード開始圧力はエンジン回転速度が速い
時には高く、遅い時には低くなるので、エンジン回転速
度が変化して第１・第２油圧ポンプ１，１１の吐出量
（単位時間当り吐出量）が変化した際に、その吐出量に
対応したアンロード開始圧力とすることができる。

【００３０】次にアンロード弁３の具体形状を説明す
る。図２に示すように、弁本体５０に第１スプール孔５
１と第２スプール孔５２が同心状に形成され、第１スプ
ール孔５１に入口ポート５３とタンクポート５４を連通
・遮断する第１スプール５５が嵌挿してある。第１スプ
ール５５には入口ポート５３の圧力を第２受圧室５６に
供給する油孔５７が形成してあり、この第２受圧室５６
の圧力で第１スプール５５は入口ポート５３とタンクポ
ート５４を連通する方向に押される。つまり、第２受圧
室５６が第１図における第２受圧部４３に相当する。

【００３１】第２スプール孔５２には第２スプール５８
が嵌挿してあり、この第２スプール５８の小径部５８ａ
と前記第１スプール５５の小径部５５ａが連通孔５９に
嵌挿してある。第２スプール５８はスプリング６０と第
１補助受圧室６１の圧力で図中左方に押されて前記第１
スプール５５を流入ポート５３とタンクポート５４を遮
断する方向に押す。つまり、第１補助受圧室６１が図１
における第１補助受圧部４２に相当し、スプリング６０
がスプリング４０に相当する。

【００３２】前記第２スプール５８の盲穴６２にロード
ピストン６３が嵌挿されて第１受圧室６４を形成し、第
２スプール孔５２と第２スプール５８で第２補助受圧室
６５を形成している。第１受圧室６４の圧力で第２スプ
ール５８は左方に移動され、第２補助受圧室６５の圧力
で第２スプール５８は右方に移動する。つまり、第１受
圧室６４、第２補助受圧室６５が図１における第１受圧
部４１、第２補助受圧部４４に相当する。

【００３３】このようであるから、流入ポート５３に第
１油圧ポンプ１の吐出圧油、第１受圧室６４に負荷圧、
第１補助受圧室６１に絞り３８の上流側圧力、第２補助
受圧室６５に絞り３８の下流側圧力をそれぞれ供給する
ことで、前述の第１アンロード弁３と同様にアンロード
する。

【００３４】次に各弁の具体形状を説明する。図３に示
すように、第１弁本体６６−１と第２弁本体６６−２と
第３弁本体６６−３は所定の幅ａ−１，ａ−２，ａ−３
と厚さｂ−１，ｂ−２，ｂ−３と長さｃ−１，ｃ−２，
ｃ−３を有する直方体で、それらは厚さ方向に重ね合せ
連結される。第１弁本体６６−１の幅方向一側寄りに第
１のアンロード弁３と第２のアンロード弁１３が厚さ方
向に間隔を置いて設けてあり、幅方向他側寄りに合流弁
３０とリリーフ弁３４が設けてある。第２弁本体６６−
２の幅方向に間隔を置いて左走行操作弁４と圧力補償弁
５が設けてある。第３弁本体６６−３の幅方向に間隔を
置いて右走行操作弁１４と圧力補償弁１５が設けてあ
る。

【００３５】前記第１・第２のアンロード弁３，１３は
図２に示すアンロード弁と同一形状で、第１のアンロー
ド弁３の流入ポート５３、第２補助受圧室６５、第１受
圧室６４は第１・第２・第３ポート６７−１，６７−
２，６７−３で第１弁本体６６−１の厚さ方向一側面６
６−１ａ（下面）に開口している。第２のアンロード弁
１３の流入ポート５３、第１受圧室６４は第４・第５ポ
ート６７−４，６７−５で第１弁本体６６−１の厚さ方
向他側面６６−１ｂ（上面）に開口している。第２補助
受圧室６５は第１油孔６８で第２補助受圧室６５に連通
している。

【００３６】合流弁３０は図５に示すように、第１弁本
体６６−１に形成したスプール孔７０に第１ポンプポー
ト７１、第１出力ポート７２、中間ポート７３、第２出
力ポート７４、第２ポンプポート７５、第１負荷圧ポー
ト７６、第２負荷圧ポート７７を長さ方向に順次形成し
てあり、このスプール孔７０にスプール７８が嵌挿して
ある。

【００３７】前記スプール７８はスプリング７９で第１
位置に押されて各ポートを連通し、合流弁３０が連通位
置Ｃとなる。スプール７８は受圧室８０の圧力で第２位
置に押されて第１出力ポート７２と中間ポート７３及び
中間ポート７３と第２出力ポート７４を遮断して合流弁
３０が遮断位置Ｅとなる。

【００３８】前記第１・第２ポンプポート７１，７５は
第１弁本体６６−１の長さ方向の両端面６６−１ｃ，６
６−１ｄに開口連通している。第１出力ポート７２は第
１のアンロード弁３の入口ポート５３に連通している。
第１のアンロード弁３の第２補助受圧室６５は第１弁本
体６６−１の幅方向一端面６６−１ｅに開口している。
８２は第１負荷圧導入油孔、８３は第２油孔であり、第
２油孔８３が第１・第２のアンロード弁３，１３の第１
補助受圧室６１にそれぞれ連通している。

【００３９】前記第２のアンロード弁１３の入口ポート
５３は連通油孔８４で合流弁３０の第２出力ポート７４
に連通している。前記第１ポンプポート７１と中間ポー
ト７３と連通油孔８４は図１において高圧優先弁３３に
相当するチェック弁３３ａでリリーフ弁３４の高圧側室
８５に連通し、そのリリーフ弁３４の低圧側室８６はタ
ンク通路８７に連通している。

【００４０】前記左走行操作弁５、右走行操作弁１５は
図７に示すように、第２・第３弁本体６６−２，６６−
３のスプール孔９０に第１タンクポート９１、第１アク
チュエータポート９２、第１中間ポート９３、入力ポー
ト９４、第２中間ポート９５、第２アクチュエータポー
ト９６、第２タンクポート９７を長さ方向に間隔を置い
て順次形成し、そのスプール孔９０にスプール９８を嵌
挿してある。

【００４１】圧力補償弁４，１４は第２・第３弁本体
４，１４の第１スプール孔１００に入口ポート１０１と
出口ポート１０２を連通・遮断する第１スプール１０３
を嵌挿してチェック弁部２３とし、第２スプール孔１０
４に第２スプール１０５を嵌挿して減圧弁２４とした従
来公知のものである。

【００４２】第２弁本体６６−２に設けた左走行操作弁
４の第１タンクポート９１、圧力補償弁４の入口ポート
１０１は厚さ方向他側面（上面）に開口し、第２弁本体
６６−２を第１弁本体６６−１の厚さ方向一側面（下
面）６６−１ａに重ね合せて連結すると第１タンクポー
ト９１がタンクポート５４に連通し、入口ポート１０１
が流入ポート５３に連通する。

【００４３】第３弁本体６６−３に設けた右走行操作弁
５の第１タンクポート９１、圧力補償弁１４の入口ポー
ト１０１は厚さ方向一側面（下面）に開口し、第３弁本
体６６−３を第１弁本体６６−１の厚さ方向他側面（上
面）６６−１ｂに重ね合せて連結すると第１タンクポー
ト９１がタンクポート５４に連通し、入口ポート１０１
が流入ポート５３に連通する。

【００４４】このようであるから、第１弁本体６６−１
に第１・第２のアンロード弁３，１３と合流弁３０とリ
リーフ弁１３をコンパクトに設けることができるし、第
１弁本体６６−１に第２・第３弁本体６６−２，６６−
３を重ね合せて連結することで図１に示す油圧回路とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンロード弁を用いた油圧システムの
説明図である。

【図２】アンロード弁の具体形状を示す断面図である。

【図３】第１・第２・第３弁本体を分離した状態の概略
斜視図である。

【図４】図３のｄ−ｄ断面詳細図である。

【図５】図３のｅ−ｅ断面詳細図である。

【図６】図３のｆ−ｆ断面詳細図である。

【図７】図３のｇ−ｇ断面詳細図である。

【符号の説明】

１…第１油圧ポンプ ２…吐出路 ３…第１のアンロード弁 ４…圧力補償弁 ５…左走行操作弁 ６…左走行モータ １１…第２油圧ポンプ １２…吐出路 １３…第２のアンロード弁 １４…圧力補償弁 １５…右走行操作弁 １６…右走行モータ １８…作業機用回路 １９…圧力補償弁 ２０…作業機操作弁 ２１…作業機シリンダ ２３…チェック弁部 ２４…減圧弁部 ２５…第１負荷圧回路 ２６…第２負荷圧回路 ３０…合流弁 ３３…高圧優先弁 ３３ａ…チェック弁 ３４…リリーフ弁 ３５…エンジン ３６…補助油圧ポンプ ３７…吐出路 ３８…絞り ４０…スプリング ４１…第１受圧部 ４２…第１補助受圧部 ４３…第２受圧部 ４４…第２補助受圧部 ５０…弁本体 ５１…第１スプール孔 ５２…第２スプール孔 ５３…流入ポート ５４…タンクポート ５５…第１スプール ５６…第２受圧室 ５８…第２スプール ６１…第１補助受圧室 ６４…第１受圧室 ６５…第２補助受圧室 ６６−１…第１弁本体 ６６−２…第２弁本体 ６６−３…第３弁本体 ７０…スプール孔 ７１…第１ポンプポート ７２…第１出力ポート ７４…第２出力ポート ７５…第２ポンプポート ７８…スプール ９０…スプール孔 ９１…第１タンクポート ９２…第１アクチュエータポート ９６…第２アクチュエータポート ９７…第２タンクポート ９８…スプール １０１…入口ポート １０３…第１スプール １０５…第２スプール。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（３５）で駆動される油圧ポン
   プの吐出路に設けられ、そのポンプ吐出圧油をタンク側
   にアンロードするアンロード弁において、 スプリング（４０）と第１受圧部（４１）の圧力と第１
   補助受圧部（４２）の圧力で遮断位置Ｅに向けて押さ
   れ、第２受圧部（４３）の圧力と第２補助受圧部４４の
   圧力でアンロード位置（Ｆ）に向けて押され、 前記第１受圧部（４１）に負荷圧が供給され、第２受圧
   部（４３）にポンプ吐出圧が供給され、前記エンジン
   （３５）で駆動される補助油圧ポンプ（３６）の吐出路
   （３７）に絞り（３８）を設け、その絞り（３８）の上
   流側圧力が第１補助受圧部（４２）に供給され、かつ下
   流側圧力が第２補助受圧部（４４）に供給されることを
   特徴とするアンロード弁。
2. 【請求項２】 第１油圧ポンプ（１）の吐出路（２）に
   設けた第１のアンロード弁（３）と、第２油圧ポンプ
   （１１）の吐出路（１２）に設けた第２のアンロード弁
   （１３）を弁本体の幅方向一側寄りで厚さ方向両側寄り
   位置にそれぞれ設け、第１油圧ポンプ（１）の吐出圧油
   と第２油圧ポンプ（１１）の吐出圧油を合流、分離する
   合流弁（３０）を前記弁本体の幅方向他側寄りに設けた
   請求項１記載のアンロード弁。
3. 【請求項３】 前記合流弁（３０）を弁本体の幅方向他
   側寄りで厚さ方向一側寄り位置に設け、前記第１油圧ポ
   ンプ（１）と第２油圧ポンプ（１１）の最高ポンプ吐出
   圧を設定するリリーフ弁（３４）を前記弁本体の幅方向
   他側寄りで厚さ方向他側寄り位置に設けた請求項２記載
   のアンロード弁。