JPS6022201B2 - 流体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は吐出量可変ポンプの吐出量を圧力制御弁で制
御して、主流回路に設けられた流量調整可変オリフィス
の前後の差圧を略一定に制御するようにした省エネルギ
ー的な流体装置に関する。

従来、この種の流体装置は、たとえば第１図に示すよう
に、常時最大流量を吐出しようとする吐出塁可変ポンプ
１０１とアクチュェータ１０２との間の主流回路１０３
に流量調整可変オリフィス１０４を設けると共に、上記
吐出量可変ポンプ１０１の吐出量可変要素としての斜板
１０１ａを制御するシリンダ１０５と主流回路１０３と
の間に１次ボート１０６と２次ボート１０７とを有する
２ボート形圧力制御弁１１１を接続すると共に、上記２
次ボート１０７と斜板制御シリンダ１０５との間のライ
ン１１５から、絞り１１６が介設されてタンク１８に通
じるライン１１７を分岐させる一方、上記流量調整可変
オリフィス１０４よりも下流側に設けられたクローズド
センタ形切換弁１２０が切換位置にある流量制御時、圧
力制御弁１ １ １のスプール１ １２の両端に上記流
量調整可変オリフィス１０４の前後の圧力を夫々伝えて
、該圧力制御弁１１１を上記流量調整可変オリフィス１
０４の前後の差圧に応じて開閉させて、上記流量調整可
変オリフィス１０４の前後の差圧が一定になるように、
吐出量可変ポンプ１０１の吐出量および吐出圧力を流量
調整可変オリフィス１０４の関度およびァクチュェータ
１０２の負荷に応じて制御して、無駄な流量および圧力
を生じさせないようにしている（米国特許２，８９２，
３１２号）。さらに、上記流体装置は、切換弁１２０が
中立位置にある際に、圧力制御弁１１４の背圧室１２４
を絞り１２５を介設したタンクライン１２６を介してタ
ンク１２７に開放して、吐出量可変ポンプ１０１の吐出
圧を背圧室１２４のスプリング１１３のバネ圧に相当す
る騒く低圧に制御して、いわゆるペントアンロード運転
をして動力損失を極めて小さくするようにしている。し
かしながら、上記従来の流体装置は、絞り１２５を介設
したタンクライン１２６を備えているために、切襖弁１
２０を切換位置に位置させている流量制御時に、上記タ
ンクライン１２６より全く無駄な流量損失が生じ、結局
、動力損失が生じるという欠点がある。

そこで、本発明の目的は「吐出塁可変ポンプの吐出量お
よび吐出圧力を要求に応じて制御して、動力損失を少な
くすることができるという省エネルギー効果を保持した
ままで、さらに、従来の如き漏れ流量をなくして、さら
に、動力損失を少なくするという利点を得ることにある
。

このため、本発明は吐出量可変制御要素を最大額斜方向
に付勢して吐出量を最大値に維持しようとする特性の吐
出塁可変ポンプとアクチュェータとの間の主流回路に流
量調整可変オリフィスを設ける一方、１次ボートと２次
ボートとを有し、これらボート間を開閉自在となすスプ
ールの外周面で上記２次ボートを閉鎖する２ボート形圧
力制御弁の２次ボートと、上記吐出量可変制御要素を中
立方向に駆動するシリンダとをラインを介して接続し、
該ラインから絞りを有するタンクラインを分岐させると
共に、上記１次ボートを主流回路に接続し、さらに、上
記２ボート形圧力制御弁のス３プールの一端に上記流量
調整可変オリフィスの前位の圧力を伝えると共に、該ス
プールの池端のスプリングを縮装した背圧室を、上記流
量調整可変オリフィスの開閉に連動して、上記流量調整
可変オリフィスの後位と、低圧となすペント路とに劫４
換連通して、上記流量調整可変オリフィスの開放時のみ
に、該流量調整可変オリフィスの後位の圧力を、上誌圧
力制御弁の背圧室に伝えるようにすると共に、上記２ボ
ート形圧力制御弁をスプールの両端に伝えられる両圧力
の差圧に応動させて、上記１次ボートと２次ボートとの
間を開閉自在になして、上記吐出量可変ポンプの吐出量
を要求に応じて制御するようにすることにより、動力損
失を少なくし、かつペントアンロード運転ができる上に
流量制御時に圧力制御弁の背圧室から漏れ流量を生じさ
せないようにして、さらに動力損失を少なくするように
したことを特徴としている。

以下、本発明を図示の実施例について詳細に説０明する
。この菱贋は、第２図に示す如く、１台の吐出量可変ポ
ンプ１と、複数のアクチュェー夕５０，５０ａ，５０ｂ
と、１個の圧力制御弁３０と複数の流量方向制御弁１０
，１０ａ，１０ｂとから成夕り、これら各流量方向制御
弁１０，１０ａ，１０ｂは同一構造である。

そこで斯る具体例を第３図及び第４図に基づき１台の流
体ポンプ１と１個の圧力制御弁３０と１個の流量方向制
御弁１０とからなる流体装置にいて説明する。前記の吐
出量可変ポンプ１は吐出量可変制御要素２をトラニオン
藤３を支点にして変位させるシリンダ４を備え、該シリ
ンダ４内にはスプリング５を設置している。

該スプリング５は前記吐出量可変制御要素２を最大傾斜
方向に附勢する位置に設置しており、従って該ポンプ１
は吐出し量を「常に最大値に維持しようとする特性が持
たされている。さらに該ポンプ１の吸入側は回路６を介
してタンク７ａと運通しており、また吐出側に接続した
主流回路８は前記流量方向制御弁１０を介してアクチュ
ェ−夕５０に蓮適している。一方前記流量方向制御弁１
０はブロック１１に前記主流回路８を接続するＰボート
Ｐと、アクチュェータ５０を接続する２個のＡボートＡ
，ＢボートＢと、タンク７ｂを接続するタンクボートＴ
と、パイロットライン１３を接続するボート１４とを形
成すると共に、内部に３ランド１５，１６，１７形の可
動弁１８を設けてセンターオールボートブロック形に形
成せしめている。

さらに該流量方向制御弁１０は第４図の如く可動弁１８
を変位させることによって中央のランド１５の両側のコ
ーナとブロックとの間に流量調整可変オリフィス１９が
形成される如くしており、また前記流量調整可変オリフ
ィス１９の後位つまり下流側に一端を閉口したフィード
バック通路２０を前記ポート１４に蓮通せしめている。
前記可動弁１８のランド１７にはその外周面および環状
溝からなるペント切換部２１を形成しており、前記フィ
ードバック通路２０とタンクポ−トＴを蓮適する如く形
成したペント路２２を上記ペント切換部２１の移動によ
り開閉する如くしている。すなわち該ペント切換部２１
は可動弁１８の中立時ペント路２２を開放し、可動弁１
８を変位させたときペント略２２を閉塞する如くしてい
る。さらに前記圧力制御弁３０は２ボート形でハウジン
グ２３に２個の主ボート２４，２５を形成し、さらにパ
イロットボート２７とドレーンポート２８を形成してお
り、一次ボート２４を主流回路８に、二次ボート２５を
分流ライン２９に、ドレンポート２８をタンクライン４
川こ、パイロットボート２７を前記パイロットライン１
３にそれぞれ接続し、さらに、圧抜ボート２６にプラグ
２６ａをしている。

さらに前記ハウジング２３内にはスプール３１を設置す
ると共に、前記パイロットボート２７と運通する如く形
成した背圧室３２内のスプリング３３力を前記スプール
３１に作用させて、一次ボート２４と二次ボート２５と
の間をノーマルクローズに保持せしめている。またパイ
ロットリリーフ弁８０は前記背圧室３２とドレンポート
２８間に形成した弁座３４に弁体３５をスプリング３６
のバネ力でもつて圧着せしめている。また前記２次ポ−
ト２５に接続した分流ライン２９を前記シリン．ダ４の
反スプリング側に接続すると共に、さらに前記シリンダ
４のスプリング側に接続したライン３９をタンク７ａに
開放せしめる。

さらに、上記ライン２９からは、絞り３７が介設されて
タンク７ａに通じるタンクライン１６０を分岐させると
共に、安全弁３８が介設されてタンク７ａに通じるライ
ン１６１を分岐させている。前記実施例は第３図に示す
如く可動弁１８を中立にしてアクチュヱータ５川こ流体
を供給していない場合にも、流体ポンプーから余分な流
体を吐出させないし、また余分な圧力が発生しないよう
な制御機能を有しており、斯る作用を下記に説明する。

すなわち、流体ポンプ１は吐出し量を常に最大値に維持
しようとする特性をもっているから、可変ポンプ１用の
原動機を駆動すると同時に可変ポンプ１は最大流量で流
体を主流回路８を介して吐出するが、第３図の如く可動
弁１８を中立にしていると前記吐出流体全量が圧力制御
弁３０の１次ボート２４の方向に供給される。

一方前記可動弁１８が中立のときは、ベント切換部２１
およびペント路２２を介して背圧室３２がタンク７ｂに
開放されている。従って圧力制御弁３０において１次ボ
ート２４の圧力に抗するのはスプリング３３力のみであ
る。このため吐出量可変ポンプーから吐出される流体は
前記スプリング３３に抗してスプール３１を第４図に示
す如く右方に変位させ、１次ボート２４と２次ボート２
５との間を開放して分流ライン２９に流入する。この流
体は絞り３７の作用によって一定の圧力となっており、
上記流体の一部はシリンダ４の反スプリング側に流入し
て、吐出塁可変制御要素２を中立側に位置させて、可変
ポンプ１の吐出塁を低減させる。上誌吐出量可変制御要
素２を中立位置に変位させる間に、ある時間が必要であ
って、主流回路８の圧力が過度に上昇しようとするが、
上記安全弁３８によって、可変ポンプ１の吐出流体をリ
リーフさせて、回路の安全を図ることができる。前記流
体ポンプ１が仮りにその吐出し量を完全に止めてしまう
と主流回路８内の圧力がなくなりスプール３１が第３図
の状態に復帰してシリンダー４の反スプリング側を絞り
３７を介してタンク７ａに開放してシリンダ４内のスプ
リング５によって吐出量可変制御要素２を再び煩斜最大
角の方向に煩斜ごせて吐出し量を増大させることになる
から、主流回路８の圧力と、タンク７ｂに通じるパイロ
ットライン１３の圧力との差圧がスプリング３３のバネ
圧に相当するように、つまり、主流回路８の圧力がスプ
リング３３のバネ圧をスプール３１の端面の断面積で割
った圧力となるようにポンプ１の吐出し量は自動的に制
御される。

このためスプール３１のランド経つまり端面の受圧面積
およびシリンダ４のピストン受圧面積を大きく形成して
おくことによって流量方向制御弁１０の中立時における
ポンプ１からの吐出し量並びに吐出圧力は非常に小さく
てよく、従ってアクチュェータ５川こ流体を供聯合しな
いときは流体ポンプ亀の吐出し量を極〈小量に抑えて余
分な吐出を防止すると同時に、余分な圧力の発生を防止
することができ、結果として動力の損失を極めて低減す
ることができるものである。次に前記実施例は第４図の
如く可動弁１８を変位させてアクチュェータ５０に流体
を供給している場合、可変ポンプ１からアクチュェータ
が要求しない余分な流体を吐出させないし、また負荷が
要求しない余分な圧力をも発生させないような制御機能
を有しており、斯る作用を下記に説明する。

すなわち「第４図の如く可動弁１８を変位させて流量調
整可変オリフィス１９を所定の関度に開くと、可変ポン
プ１から吐出されている流体はアクチュェータ５０に供
給され始める。

この場合ペント路２２はペント切換部２１の移動によっ
て封鎖されるので、背圧室３２にはフィードバック通路
２０を介してアクチュェータ５０の負荷Ｗに対応した圧
力が作用し、この結果圧力制御弁３０の１次ボート２４
と２次ボート２５との間は−旦封鎖され、分流ライン２
９への分流作用を停止する。このためシリンダ４の反ス
プリング例の室内の流体はスプリング５力によって絞り
３７からタンク７ａに押出され、この結果吐出量可変制
御要素２はスプリング５のバネ力によって最大傾斜角の
方向に傾斜し始め吐出し量を増大させ始める。そして圧
力制御弁３０は下記の如き圧力補償態勢に入る。すなわ
ち「スプール３１の１次ボート２４側にはポンプ吐出圧
が作用し「他端の背圧室３２には前記負圧Ｗによる流体
圧とスプリング３３のバネ圧とが作用していて、スプー
ル３１はそれにより鞠方向に進退動作する。したがって
、圧力制御弁３０の１次ボート２４側の流体圧力と背圧
室３２側の流体圧力との圧力差がスプリング３３のバネ
圧以下のときには、圧力制御弁３０‘ま２次ボート２５
と１次ボート２４との間を閉鎖してシリンダ４の反スプ
リング側の流体を絞り３７からタンク７ａに排出して吐
出量可変制御要素２を最大流量吐出側つまり最大傾斜側
に傾斜させて、吐出量を増大させる。一方、上記圧力制
御弁３０の１次ボート２４側の流体圧力と背圧室３２の
流体圧力との圧力差がスプリング３３のバネ圧以上のと
きには、圧力制御弁３０は１次ボート２４と２次ボート
２５とを運速させて、主流回路８の流体を分流ライン２
９を通して、シリンダ４の反スプリング側に供給して、
吐出量可変制御要素２を中立側つまり最小額斜側に位置
させて、可変ポンプ１の吐出量を減少させる。なお、こ
のとき、絞り３７の作用により分流ライン２９の圧力は
一定圧力になっている。このように、圧力制御弁３川ま
、１次ボート２４側と背圧室３２との流体圧力差、つま
り流量調整可変オリフィス１９の前後の差圧に応動して
、２次ボート２５と１次ポ−ト２４との間を開閉して可
変ポンプ１の吐出塁および吐出圧力を流量調整可変オリ
フィス１９の関度および負荷に応じて制御して、無駄な
流体を吐出しないようにし、流量調整可変オリフィス１
９の前後の差圧をスプリング３３のバネ圧に対応した一
定値に制御する。

したがって、動力損失が少なくなっている。また、上記
流量方向制御弁１０が切換位置にある流量制御時におい
ては、ベント略２２はペント切換部２１により閉鎖され
ているため、圧力制御弁３０の背圧室３２から〜第１図
に示す従来例の如き、無駄な漏れ流量が生じることがな
く、したがってさらに動力損失が少なくなっている。な
お、上記圧力制御弁３０の動作中においては、パイロッ
トリリーフ弁８０は背圧室３２の圧力がその設定圧力以
下であるため閉鎖しているとする。一方、アクチュヱー
タ５０としての油圧シリングの運動がたとえばストロー
クエンドで制限を受けて、圧力制御弁３０の背圧室３２
の圧力が上昇すると、パイロットリリーフ弁８０はその
設定圧力に背圧室３２の圧力を制御する。

このため、圧力制御弁３０はそのスプール３１の一端に
作用する１次ボート２４の流体圧力とスプール３１の池
端に作用する上記パイロットリリーフ弁８０の設定圧力
とを対抗させて、スプール３１を鞠方向に進退動作させ
て、２次ボート２５と１次ボートとの間を開閉して、可
変ポンプ１の虹出量を前述の如く制御し、１次ボート２
４の流体圧力を上記設定圧力よりもスプリング３３のバ
ネ力に対応した一定値だけ高い圧力に制御する。このと
き、可変ポンプ１の吐出流体は、主流回路８、流量調整
可変オリフィス１９、フィードバック通路２０、絞り８
８を有するパイロットライン１３、背圧室３２、パイロ
ットリリーフ弁８０、ドレンポート２８およびタンクラ
イン４０を通ってタンクＴｃに排出されるが、開度の小
さい絞り８８によって、流量調整可変オリフィス１９の
関度如何に関係なく、背圧室３２の圧力はパイロットリ
リーフ弁８０の設定圧力になっている。また、上記絞り
８８の作用によって可変ポンプ１の吐出量は略零に近い
極く僅かになっている。したがって、この流体装置は極
〈僅かな動力で主流回路８の圧力を一定圧力に圧力制御
することができる。第５図に示す実施例は第２，３，４
図を主要構造として主流回路８を閉回路に形成したもの
である。

該図の場合は流体ポンプ１の吸入側に低圧リリーフ弁４
４で制御した流体をチャージポンプ４５によって補充す
る如くしているが、斯る補充流量は閉回路における漏洩
量に相当するだけであるから、開回路に比べてタンクの
容積を小形にできる点で有利である。第６図に示す実施
例における圧力制御弁８０ａは第３，４図におけるパイ
ロットリリーフ弁８０に相当するものであるが、該圧力
制御弁８０ａはポンプ上昇圧を制御するために一般に流
体ポンプに内蔵されたものであり、該制御弁の２次側に
図示の如くシリンダ４を蓮適することにより既存の圧力
制御弁８０ａを利用して簡単に過負荷時に安全制御を行
なうことができる効果がある。

次に、第２図に示す実施例について説明する。

この流体装置は、第３，第４図に示す流体装置の構造を
備え、さらに、第２図に示す如く流量調整可変オリフィ
ス１９の前位の主流回路８から、各アクチュ５０ａ，５
０ｂに蓮通する主流回路８ａ，８ｂを分岐させ、各主流
回路８ａ，８ｂに夫々流量調整可変オリフイス１９ａ，
１９ｂを設け「 さらに、各流量調整可変オリフィス１
９，１９ａ，１９ｂの後位の負荷圧力のうち最大の負荷
圧力をシャトル弁４２ａ，４２ｂで選択して、圧力制御
弁３０の背圧室３２に伝える構成としている。したがっ
て、この流体制御装置は、流量制御時において無駄な漏
れ流量が生じなくて、動力損失が少ないという効果を保
持したままで、さらに、複数のアクチュェータ５０，５
０ａ，５０ｂを各流量調整可変オリフィス１９，１９ａ
，１９ｂを介して同時に駆動する際に、圧力制御弁３０
の背圧室３２に最も大きい負荷圧力が伝えられるため、
後位の負荷圧力が最も大きい流量調整可変オリフィス（
たとえば１９ａ）の前後の差圧を一定に制御して、最も
負荷圧力の大きいアクチュェータ５０ａの速度制御を優
先することができる。

次に、第７図に示す実施例について説明する。この流体
装置は、第２図に示す流体装置の構造を備え、さらに第
７図に示す如く、各流量調整可変オリフイス１９，１９
ａ，１９ｂの前位の主流回路８，８ａ，８ｂに夫々減圧
形の圧力制御弁４３，４３ａ，４３ｂを設けて、該各減
圧形の圧力制御弁４３，４３ａ，４３ｂで各流量調整可
変オリフィス１９，１９ａ，１９ｂの前後の差圧を一定
に制御するようにしたものである。したがって、この流
体装置は、漏れ流量が生じなくて動力損失が少ないとい
う効果を保持したままで、複数のアクチュェータ５０，
５０ａ，５０ｂを同時に駆動する際に個々のァクチュェ
ー外こ対する各流量調整可変オリフィス１９，１９ａ，
１９ｂの前後の差圧を減圧形の圧力制御弁４３，４３ａ
，４３ｂで夫々略一定制御して、複数のアクチュェータ
５０，５０ａ，５０ｂを同時に正確に速度制御すること
ができる。

また、第８図に示す流体装置は、第７図に示す流体装置
と略同一構成をしており、たゞ閉回路に構成した点のみ
が第７図のものと異なるものである。

以上の説明で明らかな如く、この発明の流体装置は、吐
出量可変制御要素を最大傾斜方向に付勢して吐出量を最
大値に維持しようとする特性の吐出量可変ポンプとアク
チュヱータとの間の主流回路に流量調整可変オリフィス
を設ける一方、１次ポ−トと２次ボートとを有する２次
ボートとを有し、これらボート間を開閉自在となすスプ
ールの外周面で上記２次ボートを閉鎖する２ボート形圧
力制御弁の２次ボートと、上記吐出量可変制御要素を中
立方向に駆動するシリンダとをラインを介して接続し、
該ラインから絞りを有するタンクラインを分岐させると
共に、上言己１次ボートを主流回路に接続し、さらに、
上記２ボート形圧力制御弁のスブールの一端に上記流量
調整可変オリフィスの前位の圧力を伝えると共に、該ス
プールの他端のスプリングを縮装した背圧室を、上記流
量調整可変オリフィスの開閉に連動して、上記流量調整
可変オリフィスの後＆と、低圧となすペント路とに切換
連通して、上記流量調整可変オリフィスの開放時のみに
、該流量調整可変オリフィスの後位の圧力を、上記圧力
制御弁の背圧室に伝えるようにすると共に、上記２ボー
ト形圧力制御弁をスプールの両端に伝えられる両圧力の
差圧に応動させて、上記１次ポ−トと２次ボートとの間
を開閉自在になして、上記吐出量可変ポンプの吐出量を
要求に応じて制御するようにしているので、動力損失を
少なくでき、かつペント路でペントアンロード運転がで
き、しかも流量制御時に圧力制御弁の背圧室から漏れ流
量を生じさせないようにして、さらに動力損失を少なく
することができる。

また、アクチュヱータに流体を供給する主流回路の負荷
圧力を直接に圧力制御弁で感知して、流量調整可変オリ
フィスの前後の差圧のみで、アクチュェータの作動の影
響を受けることな〈吐世量可変ポンプの吐出量および吐
出圧力を制御しているから、制御の応答性および安定性
に優れるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流体装置の回路図、第２図は本発明の一
実施例の回路図、第３図は第２図の部分断面図、第４図
は第３図に示す実施例の作動説明図、第５図、第６図、
第７図、第８図は本発明の他の実施例の回路図である。 １・・・・・・吐出塁可変ポンプ、２・・・・・・吐出
量可変制御要素、４・・…・シリンダ、７ａ，７ｂ，７
ｃ・・・・．・タンク、８，８３，８ｂ・・・・・・主
流回路、１９，１９ａ，１９ｂ・・・・・・流量調整可
変オリフィス、２１・・・・・・ベント切換部、２２・
・・・・・ベント路、２４・・・・・・１次ボート、２
５…ふ２次ボート、２６……タンクボート、３０……２
ボート形圧力制御弁、４３，４３ａ，４３ｂ・・…・減
圧形の圧力制御弁、５０，５０ａ，５０ｂ……アクチユ
エータ。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吐出量可変制御要素２を最大傾斜方向に付勢して吐
   出量を最大値に維持しようとする特性の吐出量可変ポン
   プ１とアクチユエータ５０との間の主流回路８に流量調
   整可変オリフイス１９を設ける一方、１次ポート２４と
   ２次ポート２５とを有し、これらポート２４，２５間を
   開閉自在となすスプール３１の外周面で上記２次ポート
   ２５を閉鎖する２ポート形圧力制御弁３０の２次ポート
   ２５と、上記吐出量可変制御要素２を中立方向に駆動す
   るシリンダ４とをライン２９を介して接続し、該ライン
   ２９から絞り３７を有するタンクライン１６０を分岐さ
   せると共に、上記１次ポート２４を主流回路８に接続し
   、さらに、上記２ポート形圧力制御弁３０のスプール３
   １の一端に上記流量調整可変オリフイス１９の前位の圧
   力を伝えると共に、該スプール３１の他端のスプリング
   ３３を縮装した背圧室３２を、上記流量調整可変オリフ
   イス１９の開閉に連動して、上記流量調整可変オリフイ
   ス１９の後位と低圧となすベント路２２とに切換連通し
   て、上記流量調整可変オリフイス１９の開放時のみに、
   該流量調整可変オリフイス１９の後位の圧力を、上記圧
   力制御弁３０の背圧室３２に伝えるようにすると共に、
   上記２ポート形圧力制御弁３０をスプール３１の両端に
   伝えられる両圧力の差圧に応動させて、上記１次ポート
   ２４と２次ポート２５との間を開閉自在になして、上記
   吐出量可変ポンプ１の吐出量を制御するようにしたこと
   を特徴とする流体装置。