JPS5857559A - 油圧閉回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は各種の油圧機械に備えられる油圧閉回路に係り
、特に油圧シリンダを具備する油圧閉（ロ）路に関する
。

油圧シリンダを含む油圧閉回路では、油圧シリンダのロ
ンド側とボトム側の有効面積の差に起因するチャージ油
量の変動が問題となる。すなわちメインポンプである油
圧ポンプが、油圧シリンダのボトム側に油を吐出する場
合には璽ツド側の油が不足し、逆の場合には戻り油量の
方が多くなる。

マタチャージポンプの吐出蓋は油圧シリンダのロッドが
伸びる際の当該ロンドの最大速度と、油圧シリンダのボ
トム側とロンド側との面積差との檀で決まる。一般にこ
の値は、油圧ボンア、油圧モータで構成された油圧閉回
路における必要蓋よりもはるかに大きな値となる。した
がってチャージボン１が固定容量型である場合にはその
エネルギ損失が大きく、回路効率が非常に低くなる。こ
の対策としてチャージボン７を可変容量型にし、必要な
油量だけをチャージする事が考えられる。

第１図はこのようなチャージポンプを備えた従来の油圧
閉回路の一例を示す回路図である。同図において、１は
油圧ボン１．２はこの油圧ポンプ１によって駆動され、
図示しない負荷を作動させる油圧シリンダ、９は油圧シ
リンダ２を構成するレッド、１０．１０は油圧ボン１１
と油圧シリンダ２とを連絡する管路である。３，３は回
路の最高圧力を設定する圧力制御弁、５は回路の低圧側
圧力を設定する圧力制御弁、４は７ラツシング弁で、管
路１０．１０のうちの低圧側の管路の圧油を圧力制御弁
５を経てタンクに解放する。７は可変容量型のチャージ
ポンプで、管路１０，１０のうちの低圧側の管路に吐出
油を供給する。８はこのチャージポンプ７の吐出圧力を
設定する圧力制御弁、６，６はチャージボン７７と管路
１０．１０とを連絡する管路にそれぞれ介設した逆止弁
である。チャージポンプ７からの吐出油はこの逆止弁６
．６のいずれかを経て低圧側の管路に供給される。

ところでこのように構成しである従来の油圧閉回路にあ
っては、チャージボンプフが可変容量型になっているこ
とから、固定容量型にした場合におけるよりもエネルギ
損失は抑制できるものの、次に述べるような問題がある
。

油圧ポンプ１が一定の吐出量を油圧シリンダ２のボトム
側に供給している場合には、チャージボン１７は油圧ポ
ンプ１の吐出量と油圧シリンダ２からの戻り油量との差
よりもわずかに多い吐出量を回路の低圧側管路に供給す
ればよい。しかし油圧ポンプ１の吐出蓋が急に増加した
場合には、油の圧縮性等の影響により戻り油量が増加す
るまでに相応の時間がかかり、その結果、回路の低圧側
の圧力は急激に低下して負圧となる。このために油圧ポ
ンプｌの吸込側ではキャビテーションが発生する。この
キャビテーションの発生は油田閉回路を構成する機器、
特に油圧ボｙ７１の寿命の劣化を招くものである。なお
この負圧を短時間のうちに回復させるためには、瞬間的
に油圧ポンプ１の吐出量と戻り油量との差よりもはるか
に多量の油をチャージすればよい。そのためには回路内
の油の流速をすみやかに増加（急加速）させる必要があ
る。

しかしながら１紀した従来の油圧回路にあっては、チャ
ージポンプ７の吐出蓋を必要な値に制御することは可能
であるものの、圧力制御弁８によってチャージ圧力が一
定に保たれるようになっているために、油の急加速を実
現させることができない。またチャージ圧力と同様に回
路の低圧側圧力も一定であることから、その一定差圧に
よってチャージされる油量は、逆止弁６，６′やその前
後の管路形状により、流体力学的に限界がある。したが
ってこのような油圧ポンプ１の吐出量の急激な増加に際
して、従来の油圧閉回路はチャージポンプ７の吐出量は
必要蓋が確保できるものの、瞬間的に大流量をチャージ
することができず、キャビテーションの発生を防止でき
ない不具合がある。

本発明はこのような従来技術Ｇこおける実情に鑑みてな
されたもので、その目的は油圧ポンプ１の吐出量の急激
な増加に相応してチャージ流量を急加速することのでき
る油圧閉回路を提供することにある。

この目的を達成するために本発明は、チャージポンプの
吐出圧力を設定する圧力制御弁を外部パイロット式油圧
制御弁とするとともに、この外部パイロット式油圧制御
弁と、チャージポンプのレギュレータと、油圧ポンプの
レギュレータとに接続され、油圧シリンダの目標とされ
る速度に基づいて油圧ポンプの吐出量と、チャージポン
プの吐出蓋と、チャージボン１の吐出圧力とを演算し、
それぞれ相応する信号を油圧ポンプのレギュレータに、
チャージポンプのレギュレータに、及び外部パイロット
式油圧制御弁に送る演算機構を備えたｆｌ！＃戊にしで
ある。

以下、本発明の油圧閉回路を図に基づいて説明する。第
２図は本発明の一実施例を示す回路図、第３図、第４図
はそれぞれ＃１２図に示す油圧閉回路の特性線図である
。なお第２図において、前述した第１図に示す機器、部
材と同じものは同一の符号で示しである。また第２図に
示す機器、部材のうち第１図に示したものと同じものは
実質的に同様の機能を有することから説明を省略する。

第２図において、１１はチャージポンプ７の吐出量を制
御するレギュレータ、１３は油圧ポンプ１の吐出量を制
御するレギュレータ、１２はチャージポンプ７の吐出圧
力を設定する外部パイロット式油圧制御弁である。１４
は演算機構で、レギュレータ１１１１３、及び外部パイ
ロット式油圧制御弁１２に接続しである。この演算機構
１４は、油圧シリンダ２の目標とされる速度に基づいて
油圧ポンプ１の吐出蓋と、チャージポンプ７の吐出量と
、チャージポンプ７の吐出圧力とを演算し、油圧ポンプ
１の吐出量に相応する信号を油圧ポンプ１のレギュレー
タ１３に、チャーシボｙ７７の吐出量に相応する信号を
チャージポンプ７のレギュレータ１１に、チャージポン
プ７の吐出圧力に相応する信号を外部バイ四ツシ式油圧
制御弁１２に送る。なお油圧シリンダ２の目標とされる
速度は公知の手段、例えば操作レバーの操作によって容
易に演算機構１４に入力可能である。１５は演算機構１
４と油圧ボン７１のレギュレータ１３とを連結する信号
伝達手段、１６は演算機構１４とチャージポンプ７のレ
ギュレータ１１とを連結する信号伝達手段、１７は演算
機構１４と外部パイロット式油圧制御弁１２とを連結す
る信号伝達手段である。これらの信号伝達手段１５，１
６．１７は電気的手段、油圧的手段、あるいはリンク等
を含む機械的手段のいずれによっても構成することが可
能である。

次にこのように１＃成しである油圧閉回路における作用
について述べる。

はじめに油圧シリンダ２の目標とされる速度すなわち目
標値が操作レバーの変位等の態様で演算ｍｅ＃１４に入
力され、油圧ポンプ１が同＃！２図の矢印１８方向に油
を吐出する弯常的な状態について述べる。演算機構１４
は油圧シリンダ２の速度■と当該油圧シリンダ２のボト
ムの面積Ａ１とから必要な流量■＾、を演算し、この流
量ＶＡ、に相応する信号を信号伝達手段１５を介して油
圧ボン１１のレギュレータ１３に送る。ここで油圧シリ
ンダ２のロッド側からは矢印１９で示すように、ボトム
の面積＾１からロッド９の面積を差し引いた面積１〇 八と油圧シリンダ２の速度Ｖとの積によって求められる
流量ＶＡ、の油が戻って来る。これらの流量の差である
油量Ｖ（Ａ、−＾よ）が油圧ポンプ１の吸込側における
不足流量である。したがって演算機構１４は油ＭＶ　（
Ａ＋　−Ａｔ　）よりもわずかに多い油量に相応する信
号を信号伝達手段１６を介してチャージポンプ７のレギ
ュレータ１１に送る０これによって回路の低圧側は必要
な圧力を保持することができる。なおこの場合に増加す
べきチャージ流層は圧力制御弁５の特性によって決定さ
れる。

また演算機構１４は圧力制御弁５の設定圧力よりやや高
い圧力に相応する信号を信号伝達手段１７を介して外部
パイロット式油圧制御弁１２に送る。

これによってチャージポンプ７から吐出された油は、外
部パイロット式油圧制御弁１２からタンクへ逃げること
なく、逆止弁６を通じて低圧側を構成する管路１０に供
給される。

なお、油圧ポンプ１が矢印１８と逆方向に油を吐出する
場合には、油圧シリンダ２からの戻り油量の方が吐出量
よりも多いことから、チャージボン７７から強制的にチ
ャージしなくても、低圧側でキャビテーションを発生す
ることはない。しかしこの場合には油の温度、油中のゴ
叱等の管理を考慮して、一定置の油を入れ替える目的で
、チャージボン１７が一定数の油を吐出し続けるように
するとよい。もちろんこの吐出量をゼｐにするようにし
てもよい。

第３図は上記の関係を示すもので、横軸には油圧ポンプ
１の吐出量（Ｑｍａｌｏ）を、縦軸にはチャージポンプ
７の吐出蓋（Ｑｃｈαｒｆｅ　）をとってあり、また油
圧ボン７１の吐出量（Ｑ　ｍａｉｎ　）は当該油圧ポン
プ１が＃Ｉ２図の矢印１８方向へ油を吐出する場合をプ
ラス（＋）Ｓ逆方向の場合をマイナス（−）で示しであ
る。

次に油圧ポンプ１が矢印１８方向へ油を吐出している定
常状態から、油圧シリンダ２の速度指令が大きな値に変
化した状態について述べる。上記の速度指令を受けた演
算機構１４は、油圧ボン７１の吐出量に相応する信号を
信号伝達手段１５な介して油圧ポンプ１のレギュレータ
１３に送ル。

これと同時に演算機構１４は信号伝達手段１７を介して
外部パイ四ット弐油圧制御弁１２にもチ密の圧力に相応
する信号を送る。ここで所定の圧力とは第４図の実線で
示す関係を満足するものである。すなわち油圧ポンプ吐
出量の時間変化（ｄＱｍａＩｎ　／ｄｔ　）に相応して
増加する圧力（Ｐｃｈａｒｆｅ　）である。なお油圧ポ
ンプ１の吐出量の時間変化がゼロ（定常状態）または負
（吐出量減少）の場合には、前述したようにチャージボ
ン１７の吐出圧力すなわち外部パイロット式油圧制御弁
１２の設定圧力は、圧力制御弁５の設定圧力よりもわず
かに高い圧力に保持されるようになっている。

このように油圧ポンプ１の吐出蓋が急激に増加するよう
な場合に、本発明は演算機１１１４から外部パイロット
式油圧制御弁１２に上述した信号が送られるので、油の
圧縮性や回路を構成する機器の剛性などの影蕾によって
戻り流量が瞬間的に不足しても、第１に外部パイロット
式油圧制御弁１２の設定圧力が上ったことによって回路
内のＭを急加速することができ、第２に外部パイロット
式油圧制御弁１２と低圧側の圧力を設定する圧力制御弁
５との差圧が大きくなり、これによって従来と同じ管路
面積であってもより多くの流量をチャージすることがで
きる。また上記した第１．第２の相乗効果によって、低
圧側の圧力をすみやかに圧力制御弁５の設定圧力に復帰
できる。

なお油圧シリンダ２によって作動する図示しない負荷の
慣性がきわめて大きくて、第２図の矢印１８方向の油の
吐出時に油圧ポンプ１の吐出１ｔ−減少した際＆：：油
圧シリンダ２が負荷によって駆動されるような場合には
、油圧ポンプ１の吐出側が負圧になることが想定される
が、このような場合には１１１４図の破線で示す特性を
保持するように、演算機構１４から外部パイレット式油
圧制絢弁１２に信号を送るようにすると都合がよい。

以上述べたように本発明の油圧閉回路は、演算機構から
外部パイロット式油圧制御弁に適宜信号を送ることによ
って、油圧ポンプの吐出量の時間的な変化に対してチャ
ージポンプの吐出圧力を制御するｗ成にしであるので、
油圧ポンプの吐出蓋の急激な増加に相応して応答性良く
チャージ流量を急速することができ、以下に列挙する効
果を奏する。

（１）　　油圧ポンプの吐出量が増加する時だけチャー
ジ圧力を上昇させることができるとともに、チャージポ
ンプの吐出量を常に最少値に設定することができるので
、エネルギ損失が少ない−。

（２）従来、油圧ポンプの吐出量の増加時に瞬間的に゛
発生していたキャビテーションを防止することができ、
回路を構成する油圧ポンプ、油圧シリンダ等の機器の耐
久性が向上する。

（８１キャビテーションの発生による負荷の逃走や制御
の不確実さがなくなり、安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

１８１図は従来の油圧閉回路の一例を示す回路図、第２
図は本発明の油圧閉回路の一実施例を示す回路図、餉３
図、第４図はそれぞれ第２図に示す油圧閉回路の特性線
図である。 １・・・・・・・油圧ポンプ、２・・・・・・油圧シリ
ンダ、７・・・・・・チャージポンプ、９・・・・・・
ロッド、１０，１０・・・・・・ＷＭ、１１．１３・・
・・・・レギュレータ、１２・・・・・・外部パイロッ
ト式油圧制御弁、１４・・・・・・演算＠榊、１５．１
６．１７・・・・・・信号伝達手段。 ｌ’　、　、−、、！Ｉ　Ｉ 第１図 第２図 第３図 （Ｏｃｈａｒｇｅ） 第４図 （Ｐｃｈａｒｇｅ） −ｍａｘ　　　　　　　Ｏ＋ｍａｘ ５ｅＬ不タフ５工出１【のド１１」変イど−、ｄＱｍａ
ｉｔ五ノ ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油によって
   駆動する油圧シリンダと、これらの油圧ポンプと油圧シ
   リンダとを連絡する管路と、このｔ路のうちの低圧側管
   路に所定量の吐出油を供給するチャージポンプとを備え
   た油圧閉回路において、上記チャージポンプの吐出圧力
   を設定する外部３４９７４式油圧制御弁を設けるととも
   に、この外部パイロット式油圧制御弁と、上記チャージ
   ポンプのレギュレータと、上記油圧ボン１のレギュレー
   タとに接続され、上記油圧シリンダの目標とされる速度
   に基づいて、上記油圧ポンプの吐出量と、チャージポン
   プの吐出量と、チャージポンプの吐出圧力とを演算し、
   当該油圧ポンプの吐出蓋に相応する信号を油圧ポンプの
   レギュレータに、当該チャージポンプの吐出量に相応す
   る信号をチャージポンプのレギュレータに、当該チャー
   ジポンプの吐出圧力に相応する信号を外部パイ田ット式
   油圧制御弁にそれぞれ送る演算機構とを備えたことを特
   徴とする油圧閉回路。 λ　演算機構は、油圧ポンプが油圧シリンダのボトム側
   に油を吐出する際には、この油圧ボ／１の吐出量の増減
   に応じてチャージポンプの吐出量を増減させる演算を行
   なうとともに、油圧ボン１の吐出量の時間当りの増加量
   に相応して一チャージポンプの吐出圧力を上昇させ、か
   つ油圧ボ／１の吐出量の時間当りの減少量に無関係に当
   該吐出圧力を一定にする演算を行ない、油圧ポンプが油
   圧シリンダのロッド側に油を吐出する際には、油圧ポン
   プの吐出量の増減に無関係にチャージポンプの吐出蓋を
   一定に保つ演算を行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲＃Ｉ１項記載の油圧閉回路・３、　演算機構は、油圧
   ポンプが油圧シリンダのロッド側に油を吐出する際には
   、チャージボン１の吐出圧力を開放又はそれに近い値と
   なるように演算を行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲ｗ！２項紀載の油圧閉回路。