JPS6129401B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、可変ポンプ、絞り弁、ロードセン
シング弁、可変ポンプ用圧力補償弁、パイロツト
リリーフ弁およびサージ圧吸収弁を備えた動力マ
ツチ用サージ圧吸収回路の改良に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種のサージ圧吸収回路は、第７図に
示すように、可変ポンプ２０１のたとえば斜板制
御シリンダからなる吐出量制御部２０２をロード
センシング弁２０３により制御して、メインライ
ン２０４に設けた絞り弁２０５の前後の差圧を流
量制御状態において一定に制御すると共に、上記
吐出量制御部２０２を、バネ室をパイロツトリリ
ーフ弁２０６に接続した可変ポンプ用圧力補償弁
２０７により制御して、メインライン２０４の圧
力を圧力制御状態において一定に制御する一方、
上記可変ポンプ２０１と絞り弁２０５との間のメ
インライン２０４にサージ圧吸収弁２０８を接続
して、サージ圧を吸収するようにしている。

ところで、上記サージ圧吸収回路は、ロードセ
ンシング弁２０３と可変ポンプ用圧力補償弁２０
７とパイロツトリリーフ弁２０６の全体でいわゆ
る動力マツチ弁２１０を形成して可変ポンプ２０
１の吐出流量および吐出圧力を負荷の要求にマツ
チさせているので省エネルギー効果に優れるとい
う利点を有する。さらに、上記サージ圧吸収回路
は、圧力制御機能をロードセンシング弁２０３
に、圧力制御機能を可変ポンプ用圧力補償弁２０
７に夫々分担させ、つまり動力マツチ弁２１０を
分離形に形成しているので、流量制御状態から圧
力制御機能に移行する過渡時においてロードセン
シング弁２０３で可変ポンプ２０１の吐出流量の
制御を行なう区間が増大して、第１図中曲線イに
示す如く、圧力オーバライド特性に優れる。第１
図中の曲線ロは図示しない圧力、流量共用形の動
力マツチ弁の場合で圧力オーバライド特性が悪い
ものである。さらにまた、シリンダがストローク
エンドで急停止し、流量制御状態から圧力制御状
態に移行する際に発生するサージ圧力は、サージ
圧吸収弁２０８により緩和する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来のサージ圧吸収回路に
おいては、絞り弁２０５の開度を急激に減少させ
た際に、斜板制御シリンダ等のポンプ系の応答遅
れに起因して発生するサージ圧力、すなわち、絞
り弁２０５の前位のパイロツトリリーフ弁２０６
の設定圧未満のサージ圧力に対してはサージ圧吸
収弁２０８が動作せず、サージ圧力が第２図中曲
線ハで示す如く、軽減されずそのまま発生すると
いう欠点があつた。すなわち、従来のサージ圧吸
収回路はパイロツトリリーフ弁２０６の設定圧力
以上の場合にサージ圧吸収弁２０８が動作して、
パイロツトリリーフ弁２０６の設定圧以上のサー
ジ圧のみを吸収するが、パイロツトリリーフ弁２
０６の設定圧以下の制御状態において生じるサー
ジ圧力については吸収できなかつた。このため、
絞り弁２０５の前後の差圧が過大となつて、第２
図中曲線ニで示す如く、絞り弁２０５の出力流量
の減少側への応答性が悪くなるという欠点もあつ
た。

そこで、この発明の目的は、絞り弁の開度を急
激に減少させた際の、サージ圧力を軽減し、かつ
絞り弁の出力流量の減少側への応答性を良好にす
ることにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達するため、この発明の構成は、可
変ポンプ１，９０に接続したメインライン２に絞
り弁３を設け、流量制御状態において、該絞り弁
３の前後の圧力が夫々伝えられるパイロツト室と
バネ室との差圧に応じて作動するロードセンシン
グ弁１１，９１により、上記可変ポンプ１の吐出
量制御部２３，９３を制御して、上記絞り弁３の
前後の差圧を一定に制御すると共に、上記メイン
ライン２の圧力が伝えられるパイロツト室と、パ
イロツトリリーフ弁１３で一定圧力以下に制御さ
れるバネ室との差圧に応じて作動する可変ポンプ
用圧力補償弁１２，９２により、上記可変ポンプ
１，９０の吐出量制御部２３，９３を制御して、
上記メインライン２の圧力を一定に制御し、さら
に上記可変ポンプ１，９０と絞り弁３との間のメ
インライン２にサージ圧吸収弁４を接続したサー
ジ圧吸収回路において、 上記ロードセンシング弁１１，９１に、絞り弁
３の後位に連通するポートｅとサージ圧吸収弁４
のバネ室４５に連通するポートｆとを設けて、上
記ロードセンシング弁１１，９１のパイロツト室
とバネ室との差圧が一定値未満の場合には、上記
ポートｅと上記ポートｆとの間を閉鎖状態にする
一方、上記ロードセンシング弁１１，９１のパイ
ロツト室とバネ室との差圧が一定値以上の場合に
は、上記ポートｅと上記ポートｆとの間を連通す
るように構成したことを特徴とする。

〈発明の作用〉 そして、上記構成により、第３図、第６図に例
示するように、絞り弁３を急激に絞ると、絞り弁
３の前位にサージ圧力が発生して絞り弁３の前後
の差圧が大きくなり、この差圧が一定値以上にな
ると、ロードセンシング弁１１のパイロツト室と
バネ室には絞り弁３の前位の圧力と後位の圧力が
夫々伝達されているので、ロードセンシング弁１
１が作動して、シンボル位置S₃に位置し、ポート
ｅとポートｆが連通して、サージ圧吸収弁４のバ
ネ室と絞り弁３の後位とが通じる。そして、サー
ジ圧吸収弁４は開放してサージ圧力を吸収する。
このサージ圧吸収作用により、サージ圧力が軽減
され、絞り弁３の前後の差圧が過大となることは
なく、絞り弁３の出力流量の減少側への応答性は
良好になる。

〈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３図において、１は可変ポンプ、２は可変ポ
ンプ１の出口に接続したメインライン、３はメイ
ンライン２に設けた絞り弁、４は可変ポンプ１と
絞り弁３との間のメインライン２とタンク５とを
接続するライン６に設けたサージ圧吸収弁、１１
はロードセンシング弁の一例としての５ポートパ
イロツト弁、１２は可変ポンプ用圧力補償弁の一
例としての３ポートパイロツト弁、１３は電磁比
例形のパイロツトリリーフ弁である。

上記ロードセンシング弁１１は、シンボル位置
S₁でポートｍとｎを連通させ、ポートｌ，ｅ，ｆ
を各々閉鎖し、シンボル位置S₂でポートｌとｎを
連通させ、ポートｍ，ｅ，ｆを各々閉鎖し、シン
ボル位置S₃で、ポートｌとｎを連通させると共
に、ポートｅとｆを連通させ、ポートｍを閉鎖す
るようになつている。上記ロードセンシング弁１
１の具体的構造の一例を第４図に示す。このロー
ドセンシング弁１１はシリンダ室７０に３ランド
を有するスプール７１を摺動自在に嵌め込んでな
り、図示の状態はシンボル位置S₁に相当し、スプ
ール７１を第４図中右方に移動させるに従つて、
順次シンボル位置S₁，S₂に相当するようになつて
いる。また、上記可変ポンプ用圧力補償弁１２は
シンボル位置V₁でポートｂとｃを連通させ、ポ
ートａを閉鎖し、シンボル位置V₂でポートａと
ｃを連通させ、ポートｂを閉鎖するようになつて
いる。

上記ロードセンシング弁１１のポートｌはパイ
ロツトライン１５を介して絞り弁３の前位のメイ
ンライン２に接続すると共にそのポートｍはパイ
ロツトライン１６を介してタンク１７に接続す
る。また、上記ロードセンシング弁１１のポート
ｎはパイロツトライン１８を介して圧力補償弁１
２のポートｂに接続し、該圧力補償弁１２のポー
トａはパイロツトライン２１を介して絞り弁３の
前位のメインライン２に接続する一方、圧力補償
弁１２のポートｃはパイロツトライン２２を介し
て可変ポンプ１のたとえば斜板制御シリンダから
吐出量制御部２３に接続する。

上記ロードセンシング弁１１のパイロツト室２
５はパイロツトライン２６を介して絞り弁３の前
位のメインライン２に接続する一方、そのバネ室
２７はパイロツトライン２８を介して絞り弁３の
後位のメインライン２に接続する。上記パイロツ
トライン２８に、フイードイン絞り３１を設けた
パイロツトライン３２を介して、パイロツトライ
ン１５を接続すると共に、パイロツトライン３３
を介して、ロードセンシング弁１１のポートｅを
接続する。

可変ポンプ用圧力補償弁１２のパイロツト室３
４にはパイロツトライン３５を介して絞り弁３の
前位のメインライン２を接続する一方、バネ室３
７にはパイロツトリリーフ弁１３を設けたパイロ
ツトライン３８を介してタンク３９を接続する。
上記バネ室３７とパイロツトリリーフ弁１３との
間のパイロツトライン３８に、フイードイン絞り
４１を設けたパイロツトライン４２を介して、パ
イロツトライン２１を接続すると共に、パイロツ
トライン４２，４３を介してロードセンシング弁
１１のポートｆを接続する一方、パイロツトライ
ン４４を介してサージ圧吸収弁４のバネ室４５を
接続する。したがつて、サージ圧吸収弁４のバネ
室４５はパイロツトライン４４，３８，４２、フ
イードイン絞り４１、パイロツトライン２１を介
して、絞り弁３の前位のメインライン２に連通す
る一方、パイロツトライン４４，３８，４２，４
３を介して、ロードセンシング弁１１のポートｆ
に連通するようになつている。

このようにサージ圧吸収弁４のバネ室４５をタ
ンクに連通せずにロードセンシング弁１１のポー
トｆとポートｅを介して絞り弁３の後位に連通す
るのは、本発明のサージ圧吸収回路がサージ圧力
発生時にロードセンシング弁１１を作動してポー
トｆとポートｅを連通させ、絞り弁３の後位の圧
力をサージ圧吸収弁４のバネ室４５に伝達する一
方、絞り弁３の前位の圧力をサージ圧吸収弁４の
パイロツト室５４に伝達してサージ圧吸収弁４を
作動させ、サージ圧力を吸収するようにしている
からである。なお、上記サージ圧吸収弁４のバネ
室４５をタンクに連通したので、バネ室４５の圧
力が略零圧となり、バネ室４５の圧力が低くなり
すぎ、圧力アンダーシユートが生じ、また、圧力
制御ができなくなるからである。さらに上記バネ
室４５とパイロツトリリーフ弁１３とを接続して
いるのは、サージ圧吸収弁４に安全弁としての機
能をもたせるためである。上記ロードセンシング
弁１１のバネ室２７のバネ５１のバネ圧はたとえ
ば６Kg／cm²に設定して、該ロードセンシング弁１
１を、パイロツト室２５とバネ室２７との差圧が
６Kg／cm²未満の場合、つまり絞り弁３の前後の差
圧が６Kg／cm²未満の場合にシンボル位置S₁に位置
させ、上記差圧が６Kg／cm²を越える場合にシンボ
ル位置S₂に位置させ、さらに上記差圧が６Kg／cm²
以上のある一定値たとえば７Kg／cm²を越えるとシ
ンボル位置S₃に位置させるようにしている。また
上記可変ポンプ用圧力補償弁１２のバネ室３７の
バネ圧はたとえば６Kg／cm²に設定して、パイロツ
ト室３４とバネ室３７との差圧が６Kg／cm²未満の
場合に該可変ポンプ用圧力補償弁１２をシンボル
位置V₁に位置させ、上記差圧が６Kg／cm²以上の
場合にシンボル位置V₂に位置させるようにして
いる。また上記サージ圧吸収弁４のバネ５３のバ
ネ圧はたとえば８Kg／cm²に設定して、パイロツト
室５４とバネ室４５との差圧が８Kg／cm²以上の場
合に開放するようにしている。

上記構成のサージ圧吸収回路において、いま絞
り弁３の開度を一定に設定し、該絞り弁３よりも
下流側に接続した図示しないシリンダを前進させ
ているとする。

このとき、ロードセンシング弁１１のパイロツ
ト室２５とバネ室２７とには絞り弁３の前後の圧
力が夫々パイロツトライン１５，２６とパイロツ
トライン２８を介して伝えられている。このた
め、ロードセンシング弁１１は、そのパイロツト
室２５とバネ室２７との圧力差がバネ圧６Kg／cm²
以下となると、シンボル位置S₁に位置して、可変
ポンプ１の吐出量制御部２３をパイロツトライン
２２、可変ポンプ用圧力補償弁１２、パイロツト
ライン１８、パイロツトライン１６を介してタン
ク１７に連通させ、可変ポンプ１の斜板を最大吐
出側に傾斜させて、吐出量を増大させる。一方、
上記パイロツト室２５とバネ室２７との差圧がバ
ネ圧６Kg／cm²以上になると、ロードセンシング弁
１１はシンボル位置S₂に位置して、可変ポンプ１
の吐出量制御部２３をパイロツトライン２２、可
変ポンプ用圧力補償弁１２、パイロツトライン１
８、パイロツトライン１５を介して、絞り弁３の
前位のメインライン２に連通させ、該吐出量制御
部に流体圧を作用させて、可変ポンプ１の斜板を
中立側に傾斜させて、吐出量を減少させる。この
ようにロードセンシング弁１１は、可変ポンプ１
の吐出量を負荷の要求に応じて制御して絞り弁３
の前後の差圧を一定値６Kg／cm²に制御している。
したがつて、この流体回路は省エネルギー効果の
大きなものである。またロードセンシング弁１１
の動作は、フイードイン絞り３１を設けたパイロ
ツトライン３２を介して、バネ室２７のメインラ
イン２の流体を導びいているために、スプールの
移動によりバネ室２７の容積が増大する場合にお
いても迅速なものである。

次に、絞り弁３の開度を急激に減少するとす
る。そうすると、絞り弁３の前位のメインライン
２に第２図中曲線ハに示す如きサージ圧力が発生
しようとする。しかし、下記の如くサージ圧力を
緩和するのである。すなわちこのサージ圧力の発
生に伴つて、絞り弁３の前後の差圧が増大すると
共に、ロードセンシング弁１１のパイロツト室２
５とバネ室２７との差圧が増大する。そして、ロ
ードセンシング弁１１のパイロツト室２５とバネ
室２７との差圧がたとえば７Kg／cm²以上になる
と、ロードセンシング弁１１はシンボル位置S₃に
位置して、ロードセンシング弁１１のポートｅと
ｆとが連通して、絞り弁３の後位の流体圧力は、
パイロツトライン２８，３３、上記ポートｅ，
ｆ、パイロツトライン４３，４２，３８，４４を
介して、サージ圧吸収弁４のバネ室４５に伝えら
れるようになる。即ちサージ圧吸収弁４のバネ室
４５の圧力は、絞り弁３の前位の圧力から絞り弁
３の後位の圧力に低減されるのである。このた
め、絞り弁３の前後の差圧がサージ圧吸収弁４の
バネ圧８Kg／cm²以上になると、該サージ圧吸収弁
４は作動して確実に開放し、実験結果を示す第２
図中曲線ホに示す如く、絞り弁３の前位に発生す
るサージ圧力を従来に比して軽減するのである。
なお、このように、ロードセンシング弁１１がシ
ンボル位置S₃に位置する、すなわちポートｆとポ
ートｅとが連通する状態に位置するためのパイロ
ツト室とバネ室の差圧が７Kg／cm²になるようにロ
ードセンシング弁１１のバネ５１のバネ圧を設定
し、サージ圧吸収弁４が作動するためのバネ圧を
上記圧力７Kg／cm²よりも高い８Kg／cm²に設定した
のは、ロードセンシング弁１１が作動した後にサ
ージ圧吸収弁４が作動してサージ圧力を吸収する
ようにするためである。このサージ圧力の軽減作
用により、絞り弁３の開度を急激に減少させて
も、その前後の差圧が過大とならないので、実験
結果を示す第２図中曲線ヘに示す如く、絞り弁３
の出力流量の減少側への応答性が良好になる。つ
まり、このサージ圧吸収回路は、サージ圧力によ
り発生する絞り弁の前後の過大な差圧を利用し
て、ロードセンシング弁１１のポートｅとｆとを
連通させ、サージ圧吸収弁４のバネ室の圧力を絞
り弁３の後位に導いて、該サージ圧吸収弁４を作
動させ、サージ圧力を軽減すると共に、絞り弁３
の出力流量の減少側への応答性を良くしているの
である。

なお、ここでいうサージ圧力とは、パイロツト
リリーフ弁１３の設定圧力以上のサージ圧力を意
味するものではなく、パイロツトリリーフ弁１３
の設定圧力よりは遥かに低い圧力であつて絞り弁
３を絞つた場合に生じる圧力である。つまり、パ
イロツトリリーフ弁１３の設定圧力以下の圧力で
あり、パイロツトリリーフ弁１３の作動によつて
は吸収できないものである。

次いで、サージ圧力がなくなると、ロードセン
シング弁１１は、シンボル位置S₁またはS₂に位置
して絞り弁３の前後の差圧を一定に制御する。

なお、上記一連の動作において、メインライン
２はパイロツトリリーフ弁１３の設定圧力になつ
ていないため、パイロツトリリーフ弁１３は閉鎖
したままであり、このため、可変ポンプ用圧力補
償弁１２のパイロツト室３４の圧力とバネ室３７
の圧力が同一となり、バネ力によりシンボル位置
V₁に位置している。

次に、上記シリンダが前進状態からストローク
エンドで急停止して、流量制御状態から圧力制御
状態に移行するとする。そうすると、パイロツト
リリーフ弁１３とフイードイン絞り４１との間の
パイロツトライン４２，３８の流体圧力は、該パ
イロツトリリーフ弁１３の動作により、その設定
圧力に制御される。このとき、可変ポンプ用圧力
補償弁１２は、パイロツト室３４の圧力と上記設
定圧力であるバネ室３７の圧力との差圧がバネ圧
６Kg／cm²となるように、シンボル位置V₁または
V₂に位置し、定常的にはシンボル位置V₁とV₂と
の中間に位置する。

なお、上記可変ポンプ用圧力補償弁１２は、絞
り４１の前後の差圧がバネ室３７のバネ５２のバ
ネ圧相当になるように可変ポンプ１の吐出圧力を
制御するものであるので、可変ポンプ用圧力補償
弁１２のバネ圧６Kg／cm²は、上述のロードセンシ
ング弁１１のバネ５１のバネ圧やサージ圧吸収弁
４のバネ５３のバネ圧とは関係なく設定されるも
のである。可変ポンプ１の吐出量制御部２３は、
パイロツトライン２２を介して制御されて、可変
ポンプ１は斜板を中立側に位置させて極く僅かな
吐出量状態でもつて、可変ポンプ用圧力補償弁１
２はメインライン２の圧力をパイロツトリリーフ
弁１３の設定圧力よりも可変ポンプ用圧力補償弁
１２のバネ室３７のバネ５２のバネ圧相当分だけ
高い圧力に制御する。メインライン２のサージ圧
力も上述と同様にサージ圧吸収弁４により軽減さ
れる。また上記流量制御から圧力制御に移行する
過渡時においても、ロードセンシング弁１１は、
絞り弁３の前後の差圧を一定にする働きをするの
で、このサージ圧吸収回路の圧力オーバーライド
特性は、第１図中曲線イに示す如く良好なもので
ある。つまり、可変ポンプ用圧力補償弁１２が完
全に制御シンボル位置に位置するまで、ロードセ
ンシング弁１１により、絞り弁３の前後の差圧を
一定に制御しているので、過渡時においても、精
確な流量制御範囲が増大するのである。

また、この過渡時にもサージ圧力が発生する
と、サージ圧吸収弁４が作動してサージ圧力を吸
収する。このようにサージ圧吸収弁４は流量制御
状態、圧力制御状態、それらの間の過渡状態を問
わず、サージ圧力が発生すれば、そのサージ圧力
を吸収する。

上記実施例の可変ポンプ１は、吐出量制御部と
しての斜板制御シリンダ２３に伝える流体圧力を
大きくすれば、そのまま吐出量が減少する形式の
ものであるが、たとえば第５図に示すように、バ
イアスピストン８１を設け、斜板制御シリンダ２
３とバイアスピストン８１とを対抗させるような
形式の可変ポンプ８０を用いてもよい。また、第
６図に示すように、可変ポンプ９０はその吐出量
制御部９３に伝える流体圧力を増大すれば、吐出
量が増大する形式のものであつてもよい。この場
合は、ロードセンシング弁９１および可変ポンプ
用圧力補償弁９２のシンボル記号は第１図に示す
実施例とは図示の如く、逆になる。なお、第６図
において、９５は最大流量を規制する制限ネジで
ある。また、第６図に示す可変ポンプ９０に、第
５図と同様にバイアスピストンを設けてもよいの
は勿論である。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかな如く、この発明によれ
ば、可変ポンプ、絞り弁、ロードセンシング弁、
可変ポンプ用圧力補償弁、パイロツトリリーフ弁
およびサージ圧吸収弁を備えた動力マツチ用サー
ジ圧吸収回路において、上記ロードセンシング弁
に、絞り弁の後位に連通するポートｅとサージ圧
吸収弁のバネ室に連通するポートｆとを設けて、
上記ロードセンシング弁のパイロツト室とバネ室
との差圧が一定値未満の場合には、上記ポートｅ
と上記ポートｆとの間を閉鎖状態にする一方、上
記ロードセンシング弁のパイロツト室とバネ室と
の差圧が一定値以上の場合には、上記ポートｅと
上記ポートｆとの間を連通するように構成したの
で、省エネルギー的で、圧力オーバーライド特性
に優れるという従来の効果に加えて、簡単な構成
でサージ圧を軽減でき、かつ絞り弁の出力流量の
減少側の応答性を良くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力オーバーライド特性を示すグラ
フ、第２図はサージ圧力および出力流量特性を示
すグラフ、第３，６図は夫々この発明の一実施例
に係るサージ圧吸収回路の回路図、第４図はロー
ドセンシング弁の一例の断面図、第５図はバイア
スピストン付可変ポンプのシンボル図、第７図は
従来例の説明図である。 １，９０……可変ポンプ、２……メインライ
ン、３……絞り弁、４……サージ圧吸収弁、１
１，９１……ロードセンシング弁、１２，９２…
…可変ポンプ用圧力補償弁、１３……パイロツト
リリーフ弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変ポンプ１，９０に接続したメインライン
   ２に絞り弁３を設け、流量制御状態において、該
   絞り弁３の前後の圧力が夫々伝えられるパイロツ
   ト室とバネ室との差圧に応じて作動するロードセ
   ンシング弁１１，９１により、上記可変ポンプ１
   の吐出量制御部２３，９３を制御して、上記絞り
   弁３の前後の差圧を一定に制御すると共に、上記
   メインライン２の圧力が伝えられるパイロツト室
   と、パイロツトリリーフ弁１３で一定圧力以下に
   制御されるバネ室との差圧に応じて作動する可変
   ポンプ用圧力補償弁１２，９２により、上記可変
   ポンプ１，９０の吐出量制御部２３，９３を制御
   して、上記メインライン２の圧力を一定に制御
   し、さらに上記可変ポンプ１，９０と絞り弁３と
   の間のメインライン２にサージ圧吸収弁４を接続
   したサージ圧吸収回路において、 上記ロードセンシング弁１１，９１に、絞り弁
   ３の後位に連通するポートｅとサージ圧吸収弁４
   のバネ室４５に連通するポートｆとを設けて、上
   記ロードセンシング弁１１，９１のパイロツト室
   とバネ室との差圧が一定値未満の場合には、上記
   ポートｅと上記ポートｆとの間を閉鎖状態にする
   一方、上記ロードセンシング弁１１，９１のパイ
   ロツト室とバネ室との差圧が一定値以上の場合に
   は、上記ポートｅと上記ポートｆとの間を連通す
   るように構成したことを特徴とするサージ圧吸収
   回路。