JPS595165B2 - 液圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一個の流体ポンプによって複数個のアクチュエ
ータを個々に或いは同時に作動させることのできる液圧
制御装置に関するものにして、そのうちの主要アクチュ
エータをその他のアクチュエータに作用する負荷の変動
に関係なく常に比例制御でき、しかも動力損失を最少限
に抑制する如くしたことを特徴とするものである。

一個の流体ポンプで複数のアクチュエータを作動させる
装置としては従来より土木機械等がある。

このうちのパワーショベルを例に挙げてみると、パケッ
ト操作用、パケットアーム操作用、アーム旋回用などの
多数のアクチュエータを備え、これら各アクチュエータ
を一個の流体ポンプで作動させる如く成している。

しかし、これら各アクチュエータのうちには必ず所定数
の主要アクチュエータがあって、この主要アクチュエー
タは流量補償がなされなければならない。

すなわちパワーショベルの場合は旋回用のアクチュエー
タが最も負荷が大きく、そのうえ遠心力等が作用して危
険度も高いので、これを主要アクチュエータとして流量
補償する如くシている。

しかしながら、従来の装置では複数アクチュエータを同
時に作動させることによってポンプの吐出し量が要求量
よりも不足した場合、軽負荷のアクチュエータへ流体が
供給され、常に主要アクチュエータへ優先的に流体が供
給される補償がなく、複数アクチュエータの負荷が変動
するこの種の液圧制御装置では、主要アクチュエータの
流量補償が行なわれなくなる欠点があった（特開昭４９
−１３５８２号公報）。

本発明は上記の点に鑑み発明したもので、特殊な流量比
例制御装置を用いることによりポンプの吐出し量が複数
アクチュエータの要求量より不足すると共に、各アクチ
ュエータの負荷が変化した場合でも主要アクチュエータ
を正確に流量補償できることを目的−吉する。

上記目的を達成するために、本発明は一つのプランジャ
に形成した絞り圧力制御部と分流圧力制御部とが一側が
制御状態であるとき他側が非制御状態である如くこれら
側圧力制御部が交互に制御作用を行なう如き圧力補償弁
を流体ポンプの吐出側に設置すると共に、前記絞り圧力
制御部の後位に流量調整可変オリフィスを備えた流量方
向制御弁を介して主要アクチュエータを接続し、前記流
量調整可変オリフィスの前位を圧力補償弁のプランジャ
の反スプリング側に、前記流量調整可変オリフィスの後
位をスプリング側にそれぞれ連通せしめる一方、前記分
流圧力制御部の後位に接続した分流ラインに対して中立
アンロード通路付の方向制御弁を介してその他のアクチ
ュエータを接続すると共に、該方向制御弁の中立時、前
記アンロード通路を介して前記分流ラインを流れる流体
によって前記流体ポンプの吐出量を制御するように構成
して、ポンプの吐出し量が複数アクチュエータの要求量
より不足すると共に、各アクチュエータの負荷が変化し
た場合、前記圧力補償弁の絞り圧力制御部と分流圧力制
御部とのいずれかで、圧力補償して、流体ポンプの吐出
流体を、常に主要アクチュエータへ優先的に供給するこ
とにより、主要アクチュエータを正確に流量補償できる
のである。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に示すように流体ポンプ１と主要アクチュエータ
３との間に流量比例制御装置Ｃを、また該流量比例制御
装置Ｃにおける圧力補償弁１０から分岐した分流ライン
２０中にその他のアクチュエータ４，４′を設けている
。

前記流量比例制御装置Ｃは圧力補償弁１０と流量方向制
御弁３０とからなり、該圧力補償弁１０のプランジャ１
３は略中央部にランド１５を備え、該ランド１５と一次
室１４の左コーナとの間にはノ−ルクローズ状の分流圧
力制御部Ｚを形成し、同ランド１５と一次室１４の右コ
ーナとの間にはノーマルオープン状の絞り圧力制御部Ｙ
を形成している。

これら側圧力制御部Ｚ、Ｙは第３図の如くプランジャ１
３が左方向に移動してランド１５の左側が線１５ａより
左方向のとき分流圧力制御部２は制御状態で絞り圧力制
御部Ｙを非制御状態にし、同ランド１５の右側が線１５
ｂより右方向のとき絞り圧力制御部Ｙを制御状態で分流
圧力制御部Ｚを非制御状態にするものである。

また前記−火室１４に形成したポンプポート１７には第
１図の如く流体ポンプ１の供給ライン１８を接続し、分
流ポート１９には第１図の如く分流ライン２０を接続し
ている。

さらに圧力補償弁１０の背圧室１６には差圧設定用のス
プリング２３を設置すると共に、パイロットリリーフ弁
１２を弁座２４にスプリング２５によって圧着させ、該
スプリング２５力をネジ棒２６によって調整する如くし
ている。

また前記流量方向制御弁３０はハウジング３１に前記圧
力補償弁１０の二次室に連通ずるポート３２と、タンク
２１への戻りライン２２を連結するタンクポート３３と
、主要アクチュエータ３を接続する二個のポー・）３４
．３５とを形成すると共に、内部に３ランド３６．３７
．３８形のスプール３９を設けてセンターオールポート
ブロック形に形成せしめている。

−前記のスプール３９を変位させることによって中央の
ランド３７の両側のコーナとハウジング３１のコーナと
の間に流量調整可変オリフィス４０を形成することがで
きる構成であり、該可変、ｔｌＪフイス４０の近傍に一
端を開口したフィードバック通路４１を絞り４２を介し
て背圧室１６に接続している。

また前記スプール３９には前記背圧室１６と前言ｅタン
クポート３３とを連通ずるベント路４３の切換部４４を
形成すると共に、前記タンクポート３３をパイロットリ
リーフ弁１２の二次側を介してタンク２１に連通せしめ
ている。

一方、主要アクチュエータ３以外のその他のアクチュエ
ータ４，４′は、前記分流ライン２０にそれぞれ中立ア
ンロード通路５ａ、５ａ’付の３位置４ポート形方向制
御弁５，５′を介して設置しており、これらアクチュエ
ータ４，４′の戻りライン６を主要アクチュエータ３の
戻りライン２２に連結している。

また前記の方向制御弁５，５′と並列に分流ライン２０
に連結したバイパスライン７にリリーフ弁８を設けると
共に、前記方向制御弁５，５′の後位における分流ライ
ン２０中に絞り９を設け、該絞り９の前位から分岐した
パイロットライン１１を前記流体ポンプ１の吐出量可変
操作シリング２７に接続し、さらに前記絞り９と並列に
逃し弁２８を設けたものである。

上記の如く構成した実施例の作用について以下説明する
。

第２図は流量方向制御弁３０を中立位置より左方向に変
位させた状態であるが該流量方向制御弁３０を中立位置
にセットすると流体ポンプ１と主要アクチュエータ３と
の回路を遮断し、それに変ってベント路４３が切換部４
４によって開放される。

つまり第１図の如き状態になる。斯る中立状態では圧力
補償弁１０の背圧室１６はベント路４３を介してタンク
ポート３３に連通する。

このだめ斯る状態で流体ポンプ１を駆動すると該流体ポ
ンプ１から吐出される流体は第１図においてポンプポー
ト１７から通路１３ａを介してプランジャ１３の左端に
導かれ該プランジャ１３を右動させ絞で流体ポンプ１の
吐出量が増大してサブアクチュエータ４または４′が動
かされ、該サブアクチュエータ４または４′から押出さ
れる流体を戻りライン６を介してタンク２１に返還する
ことができるものである。

その後、第２図に示す如く第１図に示した流量方向制御
弁３０におけるスプール３９を変位させて第２図の如く
該流量方向制御弁３０を切換え、流量調整可変オリフィ
ス４０を所定の開度に開くと、該流量調整可変オリフィ
ス４０を通過する流体は主要アクチュエータ３に導かへ
同主要アクチュエータ３から押出される流体を戻りライ
ン２２を介してタンク２１に返還し始める。

それと同時に前記の如きスプール３９の切換えニヨッて
ベント路４３は切換部４４によって閉シられるので、背
圧室１６にはフィードバック通路４１を介して主要アク
チュエータ３に加わる負荷Ｗに対応した圧力が作用する
。

このため圧力補償弁１０は次の如き圧力補償態勢に入る
。

すなわち、方向制御弁５，５′を第２図の如く中立にし
てアンロードしている状態で主要アクチュエータ３を作
動させると、負荷Ｗが作動すると同時にプランジャ１３
の左端には負荷圧と流量調整可変オリフィス４０の抵抗
によって発生した圧力を加算した圧力が作用し、斯る圧
力と、背圧室１６に作用する負荷圧にスプリング２３圧
を加算した圧力とがバランスするように、プランジャ１
３が移動し、このプランジャ１３で分流圧力制御部２の
絞り開度な調整することによって二次室に連通ずるポー
ト３２以降の圧力を制御し、該制御を行なう上において
余剰した流体を分流圧力制御部２から分流ライン２０に
押出す。

しだがって流量調整可変オリフィス４０の前後の差圧は
常にスプリング２３力と対応するような補償がなされる
。

このため負荷Ｗが如何に変化しても主要アクチュエータ
３に対して常に流量調整可変オリフィス４０の開度と比
例的な流量が供給され、主要アクチュエータ３を前記オ
リフィス４０の開度と比例速度で作動させることができ
るものである。

しかも斯る制御時、前記の如く分流ライン２０に押出さ
れる余剰流は吐出量可変操作シリング２７に流入して、
流体ポンプ１の吐出量を、流量調整可変オリフィス４０
での通過量と絞り１９０通過量とを加算した流量に制御
する。

この結果、分流ライン２０へへ流入する流量は非常に小
量に制御され、主要アクチュエータ３を作動させるのに
要する動力以外の余分な動力の損失を最小限に抑制する
ことができるものである。

負荷Ｗは常に変動するものであり、該負荷Ｗが大きくな
り背圧室１６に作用する圧力がパイロットリリーフ弁１
２の設定圧に達すると、パイロットリリーフ弁１２が開
放される。

このため、プランジャ１３は両端の差圧により右動する
ので、絞り圧力制御部Ｙの開度は狭められ、反対に分流
圧力制御部Ｚの開度はさらに大きくなる。

このため大量の流体が吐出量可変操作シリンダ２７に導
かれて流体ポンプ１の吐出量を減少させ、ポンプ吐出圧
の上限をパイロットリリーフ弁１２の設定値に制御する
。

その後、前記の如く主要アクチュエータ３を単独で作動
させている状態において、方向制御弁５゜５′のいずれ
か一側、例えば方向制御弁５を中立位置から切換位置に
設定すると共に、流体ポンプ１の吐出し量ＱＰと、複数
アクチュエータ３，４の合計流量ＱＴと、主要アクチュ
エータ３のみの流量Ｑ１とがＱｌ＜ＱＰ＜ＱＴの関係に
あって、主要アクチュエータ３の負荷Ｗに比べてその他
のアクチュエータ４の負荷Ｗ２が小さい場合には、次の
ような制御が行なわれる。

すなわち、流体ポンプ１から吐出される流体はその他の
アクチュエータ４の方向、つまり負荷の小さい方向に優
先的に供給される傾向になると、圧力補償弁１０のプラ
ンジャ１３の左端に作用する圧力が低下するので、この
プランジャ１３両端に作用する圧力のバランスがくずれ
る。

このため圧力補償弁１０のプランジャ１３が左動して分
流圧力制御部Ｚの開度な小さくして流体ポンプ１の吐出
圧力を、プランジャ１３の両端に作用する力がバランス
する値にまで上昇させる。

この結果、流量調整可変オリフィス４０前後の差圧は一
定に保だわ、主要アクチュエータ３には可変オリフィス
４０の開度に対応した流量が優先的に供給され、その余
剰流は圧力補償弁１００分流圧力制御部Ｚから分流ライ
ン２０に分流され、この余剰流によってその他のアクチ
ュエータ４を作動させることができるものである。

前記の如き状態において負荷Ｗ２の荷重が主要アクチュ
エータ３の負荷Ｗよりも大きく変化してポンプ吐出圧力
が上昇する傾向になると、圧力補償弁１０のプランジャ
１３は直ちに応答して、分流圧力制御部２によるバイパ
ス制御から絞り圧力制御部Ｙの開度を小さくしてプラン
ジャ１３０両端に作用する力をバランスさせる減圧制御
を行なうものである。

すなわち、アクチュエータ４の負荷Ｗ２が増大して、ア
クチュエータ３の負荷Ｗを越えると、流体ポンプ１の吐
出流体は、負荷が小さい主要アクチュエータ３に供給さ
れる。

ところが、可変オリフィス４０により流量が制限されて
いるので、可変オリフィス４０の前位となすボート３２
の圧力が上昇する。

この圧力は通路１３ａを介してプランジャ１３の左端に
作用し、この左端の圧力と背圧室１６の負荷圧及びスプ
リング２３圧との合力が平衡するように、前記プランジ
ャ１３は右動し、絞り圧力制御部Ｙの開度な小さくする
。

その結果、分流圧力制御部Ｚは全開となって非制御状態
になるのに対して、絞り圧力制御部Ｙは、減圧制御とな
す制御状態になる。

つまり、供給ライン１８は、アクチュエータ４の負荷Ｗ
２に相当する高圧であって、この高圧を絞り圧力制御部
Ｙで減圧して可変オリフィス４０前位の圧力になすので
ある。

以上説明したように負荷Ｗと負荷Ｗ２との関係が変って
も主要アクチュエータ３は正確に流量補償されるのであ
る。

さらに前記負荷Ｗ２が変化しポンプ吐出圧力がリリーフ
弁８の設定圧よりも大きくなると、分流圧力制御部Ｚか
ら分流ライン２０に流入する流体は前記ＩＪ ＩＪ−フ
弁８を押開いて、吐出量可変操作シリング２７に導かへ
流体ポンプ１の吐出量を減少させ、ポンプ吐出圧の上限
を前記ＩＪ ＩＪ−フ弁８によって設定値に制御するも
のである。

なお第１図の実施例は、方向制御弁５の中立時、アンロ
ード通路５ａを介して分流ライン２０を流れる流体によ
って流体ポンプ１の吐出量を制御する手段として、前記
分流ライン２０を流れる流体をパイロットライン１１を
介して、直接、吐出量可変操作シリング２７に導く如く
したものである。

これに対して第４図は分流ライン２０を流れる流体によ
って流体ポンプ１の吐出量を制御する手段として、前記
分流ライン２０を流れる流体をパイロットライン１１ａ
を介して３方向形圧力方向制御弁４５ａに導いた点が異
なり、この圧力方向制御弁４５ａの変位によって流体ポ
ンプ１の吐出量を該流体ポンプ１の吐出圧そのものの作
用で制御する如くしたものである。

また第５図は分流ライン２０を流れる流体によって流体
ポンプ１の吐出量を制御する手段として、前記分流ライ
ン２０を流れる流体を３方向形圧力方向制御弁４５ｂを
介してパイロットライン１１ｂで吐出量可変操作シリン
グ２７に導いた点が異なり、この圧力方向制御弁４５ｂ
の変位によって吐出量可変操作シリング２７を分流ライ
ン２０とタンク２１ｂとに交互に連通させて、流体ポン
プ１の吐出量を制御する如くしたものである。

但し第４図及び第５図において第１図と同一符号で示し
た部分の構造並びにこれら部分の回路の接続については
、すでに第１図において説明したので詳しい説明は省略
する。

本発明は以上詳述したように、二つの圧力制御部Ｙ、Ｚ
が交互に制御作用を行なう如き圧力補償弁１０を流体ポ
ンプ１の吐出側に設置すると共に、前記絞り圧力制御部
Ｙの後位に流量調整可変オリフィス４０を備えた流量方
向制御弁３０を介して主要アクチュエータ３を接続し、
前記流量調整可変オリフィス４０の前位を圧力補償弁１
０のプランジャ１３の反スプリング側に、前記流量可変
調整オリフィス４０の後位をスプリング側にそれぞれ連
通せしめる一方、前記分流圧力制御部２の後位に中立ア
ンロード通路５ａ付の方向制御弁５を介してその他のア
クチュエータ４を接続したので、主要アクチュエータ３
と他のアクチュエータ４とを同時に作動させたときの要
求量に対してポンプの吐出量が不足すると共に、各アク
チュエータの負荷Ｗ、Ｗ２が相互に変化しても前記圧力
補償弁１０における２つの圧力制御部Ｙ、Ｚが交互に圧
力補償制御してポンプの吐出流体を、常に主要アクチュ
エータ３へ優先的に供給する流量補償を行なう。

従って主要アクチュエータ３を単独で、またその他のア
クチュエータ４と同時に作動させている場合でも、流体
ポンプ１の吐出量と複数アクチュエータの要求量並びに
負荷の変化などに関係なく主要アクチュエータ３を流量
調整可変オリフィス４０の開度と比例した速度制御でき
る広用途の効果がある。

しかも、前記方向制御弁５は中立アンロード通路５ａを
備え、該方向制御弁５の中立時、前記アンロード通路５
ａを介して前記分流ライン２０を流れる流体によって前
記流体ポンプ１の吐出量を制御する如くしたものである
から、該方向制御弁５を中立位置に保持しその他のアク
チュエータ４を停止させているとき、流体ポンプ１から
は流量調整可変オリフィス４０の開度より若干大きい流
量と、負荷Ｗを作動させる圧力より若干大きい圧力とし
か生じない。

従ってリリーフ弁を使用する一般の余剰流制御手段に比
べると、圧力損失並びに発熱量が極めて小さい効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す流体回路図、第２図は一
部をシンボルで示した前回と同一回路図、第３図は部分
作用説明図、第４図及び第５図は他の実施例の説明図で
ある。 １・・・流体ポンプ、３・・・主要アクチュエータ、４
・・・アクチュエータ、５・・・方向制御弁、５ａ・・
・中立アンロード通路、１０・・・圧力補償弁、２０・
・・分流ライン、３０・・・流量方向制御弁、４０・・
・流量調整可変オリフィス、Ｚ−・・分流圧力制御部、
Ｙ・・・絞り圧力制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １１つのプランジャに形成した絞り圧力制御部Ｙと分流
   圧力制御部Ｚとが一側が制御状態であるとき他側が非制
   御状態である如くこれら両正力制御部Ｙ、Ｚが交互に制
   御作用を行なう如き圧力補償弁１０を流体ポンプ１の吐
   出側に設置すると共に、前記絞り圧力制御部Ｙの後位に
   流量調整可変オリフィス４０を備えた流量方向制御弁３
   ０を介して主要アクチュエータ３を接続し、前記流量調
   整可変オリフィス４０の前位を圧力補償弁１０のプラン
   ジャの反スプリング側に、前記流量調整可変オリフィス
   ４０の後位をスプリング側にそれぞれ連通せしめる一方
   、前記分流圧力制御部２の後位に接続した分流ライン２
   ０に対して中立アンロード通路５ａ付の方向制御弁５を
   介してその他のアクチュエータ４を接続すると共に、該
   方向制御弁５の中立時、前記アンロード通路５ａを介し
   て前記分流ライン２０を流れる流体によって前記流体ポ
   ンプ１の吐出量を制御する如くしたことを特徴とする液
   圧制御装置。