JPS6151701B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧系統の制御装置に係り、ことに油
圧シヨベルの旋回体等の大きな慣性を有する負荷
を駆動する油圧系統にあつて、油圧モータを停止
状態に保持するモータ停止手段の自動操作が可能
な制御装置に関する。

一般に、油圧シヨベルの旋回体のように慣性の
大きな負荷を油圧モータによつて駆動する油圧系
統にあつては、油圧モータを停止状態に保持する
モータ停止手段を、損耗や破損を生ずることなく
自動的に操作するためには、油圧モータが停止し
ているか、あるいは停止状態に近い速度にあるか
を検出する必要がある。そしてこの種の検出手段
を備えた従来の制御装置としては例えば次のもの
が提案されている。すなわち、 (1) 負荷を作動させる油圧モータの出力軸に、油
圧モータを作動させる油圧ポンプとは別の油圧
ポンプを連結し、その吐出し圧油によつて油圧
モータの回転状態を検出するようにした制御装
置。

(2) 油圧モータが設置される主管路の当該モータ
の前後のいずれかに絞り弁を設け、この絞り弁
の差圧によつて主管路内の圧油の流れを検出し
て油圧モータの回転状態を知るようにした制御
装置。

(3) 油圧モータが設置される主管路の当該油圧モ
ータの前後に設けたクロスオーバーリリーフ弁
のリリーフ状態を検出するようにしたもの。す
なわち油圧モータのポンプ作用状態により、こ
の油圧モータの回転状態を検出するようにした
制御装置。

しかし上記(1)の制御装置にあつては、別に油圧
ポンプを設けるために構造が複雑で高価となり、
しかも動力損失を生ずる不具合があり、(2)の制御
装置にあつては、主管路上に絞り弁を設けてある
ので、その圧力損失による動力損失が大きくなる
不具合があり、(3)の制御装置にあつては、一般に
リリーフ弁の作動が不安定になる小流量域でのク
ロスオーバーリリーフ弁の特性に左右されるため
正確な検出効果が得られない不具合がある。

ところで従来、油圧閉回路においては、可変容
量油圧ポンプの吐出し容量を調整する制御レバー
が中立位置にある時のみ油圧モータを停止状態に
保持するモータ停止手段を作動させるようにした
制御装置が提案されているが、慣性の大きな負荷
を駆動する場合には、上記の制御レバーが中立位
置にあつても、クロスオーバーリリーフ弁でリリ
ーフしつつ油圧モータが回転しつづける場合があ
る。そしてこの状態におけるモータ停止手段の作
動を防止するために、従来、制御レバーが中立位
置に復帰してからモータ停止手段が作動を開始す
るまでに所定の遅延時間を設けることが行なわれ
ている。この遅延時間は、例えばモータ停止手段
操作用の管路上に絞り弁を設けることにより得て
いる。しかしこのように遅延時間を絞り弁によつ
て設定するものは、作動油の温度変化に伴う当該
作動油の粘度の大幅な変化により遅延時間が変化
してしまい不都合がある。さらに、例えば油圧シ
ヨベルの旋回体におけるように、土工機の負荷お
よび位置の状態に応じて油圧モータにかかる負荷
の慣性の大きさが大幅に変化するようなものにあ
つては、これに伴つて上記したクロスオーバーリ
リーフ弁のリリーフ状態継続時間が大幅に変わる
ので、この全ての状態に適合して油圧モータが実
質的に停止した後、速やかにモータ停止手段が作
動するように上記の遅延時間を設定することは困
難である。

本発明は上記した従来技術における実情に鑑み
てなされたもので、その目的は、油圧モータを停
止状態に保持するモータ停止手段を、油圧モータ
の停止後、速やかに自動的に作動させることので
きる油圧系統の制御装置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、可変容量
油圧ポンプと油圧モータによつて油圧閉回路を構
成し、可変容量油圧ポンプの吐出し容量を制御す
る油圧サーボ機構を制御する制御弁を設け、上記
油圧サーボ機構に、その中立位置近傍で荷重が低
下する反力付与機構を設け、上記油圧サーボ機構
を構成するサーボ弁の出力側の圧力あるいは、こ
の圧力に応じて作動する圧力伝達手段を介した制
御圧力を上記モータ停止手段に導くように構成し
たことを特徴とする。

以下、本発明の油圧系統の制御装置を図に基づ
いて詳述する。第１図は本発明の第１の実施例の
構成を示す回路図である。図において１は可変容
量油圧ポンプ、２はこの可変容量油圧ポンプ１に
よつて駆動する油圧モータ、３は油圧モータ２に
よつて作動する負荷である。上記の可変容量油圧
ポンプ１と油圧モータ２とによつて油圧閉回路を
構成してある。１６はこの閉回路へチヤージ圧油
を供給するチヤージ油圧源、４は油圧ポンプ１と
油圧モータ２とを連絡する主管路とチヤージ油圧
源１６との間に介設したチエツク弁、５はフラツ
シング弁である。このフラツシング弁５は、チヤ
ージ油圧源１６からのチヤージ流量に対応した余
剰流量を低圧側主管路から排出する。６はフラツ
シング弁５の下流に設けたリリーフ弁で、閉回路
の最低圧力を設定する。７はクロスオーバーリリ
ーフ弁で、閉回路の最高圧力を設定する。８はチ
エツク弁で、チヤージ油圧源１６からのチヤージ
がない場合に閉回路にタンクからの作動油を供給
する。９はサーボシリンダで、可変容量油圧ポン
プ１の吐出し容量調整部材を操作する。前記サー
ボシリンダ９に設けられた反力付与機構（以下バ
ネ機構という）には、第２図のＡ，Ｂに示すよう
に、中立近傍で荷重が低下する反力を付与してい
る。１０はサーボ弁で、入力手段例えば操作レバ
ーの操作に応じてサーボシリンダ９を制御する。
これらのサーボシリンダ９およびサーボ弁１０は
可変容量油圧ポンプ１の吐出し容量を制御する油
圧サーボ機構を構成している。２０は油圧モータ
２を停止状態に保持するモータ停止手段、例えば
ブレーキ装置１７はこのブレーキ装置２０に作動
を解除する制御圧力を供給する油圧源である。１
１は上記した油圧サーボ機構を制御する制御弁
で、油圧源１７に連絡してある。もちろん別系統
の油圧源に連絡しても良い。１２はシヤトル弁
で、主管路の圧力を取出して制御弁１１に導く。
すなわち上記した制御弁１１は主管路の圧力をパ
イロツト圧としてサーボ弁１０への供給圧油を制
御する。この制御弁１１の設定圧力は上記したク
ロスオーバーリリーフ弁の設定圧力よりも小さく
設定してある。２２はサーボシリンダ９とサーボ
弁１０とを接続する管路の圧力を取出すシヤトル
弁である。１４は上記したシヤトル弁２２に連絡
した切換弁で、サーボ弁１０の出力側の圧力によ
つて作動する。この切換弁１４は、ブレーキ装置
２０と油圧源１７とを連絡する管路の途上に介設
してある。上記したシヤトル弁２２および切換弁
１４は、油圧サーボ機構を構成するサーボ弁１０
の出力側の圧力に応じてブレーキ装置２０に油圧
源１７からの制御圧力を伝える圧力伝達手段を構
成している。そして１８は切換弁１４とブレーキ
装置２０とを連絡する管路に設けたチエツク弁
で、切換弁１４からブレーキ装置２０への流れを
許容する。１９はこのチエツク弁１８に並列に設
けた絞り弁である。これらのチエツク弁１８およ
び絞り弁１９は、サーボ弁１０の入力手段の切換
操作時などの過渡的期間にブレーキ装置２０が作
動することを防止する。

このように構成した制御装置における作用は次
のとおりである。すなわち油圧モータ加速操作時
にあつては、サーボ弁１０の操作レバーを操作す
ると、その操作量に応じてサーボシリンダ９とサ
ーボ弁１０とで構成された油圧サーボ機構が作動
し、油圧ポンプ１の吐出し容量が操作される。こ
の時、サーボ弁１０の出力側の圧力がシヤトル弁
２２を介して切換弁１４を切換えるので、油圧源
１７からの制御用圧油は、切換弁１４、チエツク
弁１８を介してブレーキ装置２０に導かれ、その
作動すなわちブレーキ作用を解除する。そこで油
圧モータ２は油圧ポンプ１の吐出し容量に見合う
速度で作動しようとするが、負荷３の慣性が大き
い場合には直ちにその速度に達することができ
ず、そのために油圧ポンプ１の吐出し側主管路の
圧力が上昇する。この圧力はシヤトル弁１２を介
して制御弁１１に導かれ、制御弁１１の作動設定
圧力を越えると、制御弁１１を作動させて、油圧
源１７からサーボ弁１０への供給流量を低減さ
せ、油圧ポンプ１の吐出し容量の変化速度を小さ
くする。一般に慣性負荷を駆動する際の駆動圧力
は吐出し流量の変化速度に比例するので、この時
主管路の圧力は低下する。このようにして結局、
主管路の圧力は制御弁１１の設定によつて定まる
圧力に制御される。

つぎに、サーボ弁１０の操作レバーの操作量に
見合つた分だけサーボシリンダ９が変位した状態
では、サーボシリンダ９にはバネ機構により第２
図に示すような変位に応じた荷重が作用するの
で、サーボ弁１０の出力側にこれに対抗する圧力
が発生しており、これにより切換弁１４は切換状
態に保持され、ブレーキ装置２０は解除され続け
る。

また油圧モータ減速操作時、すなわちサーボ弁
１０の操作レバーを一定の操作位置に保持して、
油圧モータ２が一定速度で回転している定常状態
から操作レバーを中立位置に戻す操作が行なわれ
る操作時にあつては、サーボ弁１０の操作レバー
を中立位置に戻すと油圧ポンプ１の吐出し容量が
減じようとするが、このとき油圧モータ２には負
荷３の慣性が作用するので、油圧ポンプ１の吸込
み側主管路の圧力が上昇する。それはいわゆる油
圧モータ２のポンプ作用である。この主管路の圧
力が制御弁１１に作用して油圧ポンプ１の吐出し
容量の変化速度を小さくするので、吸込み側主管
路の圧力が所定の設定値に制御される。なお上記
したように制御弁１１の設定圧力はクロスオーバ
ーリリーフ弁７の設定圧力よりも小さく設定して
あるので、加速時にあつても減速時にあつても、
リリーフによる動力損失あるいは発熱を生ずるこ
とがない。

またサーボ弁１０の操作レバーを中立位置に戻
した場合には、油圧ポンプ１の吸込み側の圧力が
速やかに上昇し、制御弁１１が作動するので、サ
ーボ弁１０は操作レバーに追随して直ちに中立状
態に復帰することができず、切換状態にとどま
る。つまり油圧ポンプ１の傾転角が中立方向に急
激に作動しない。したがつてサーボ弁１０の出力
側の圧力は、制御弁１１によつて定める油圧源１
７からの供給圧力とタンク圧力との間の値とな
る。この圧力はシヤトル弁２２により取出され、
これによつて切換弁１４が作動する。したがつて
サーボ弁１０が切換状態にある間は、切換弁１４
からの制御圧力でブレーキ装置２０の作動を解除
しておくことができ、かつサーボ弁１０が中立位
置、すなわち油圧ポンプ１が中立状態、油圧モー
タ２が実質的に停止状態となつた時には、バネ機
構から与えられる荷重が低下してサーボ弁１０の
出力側の圧力が下がるので、切換弁１４が中立に
復帰し、ブレーキ装置２０を作動させることがで
きる。

上記実施例に示す制御装置は、以上のようにし
てサーボ弁１０の操作レバーを操作している時は
もちろんのこと、操作レバーを中立位置に戻して
も、油圧モータ２が実質的に停止状態となるまで
はブレーキ装置２０のブレーキ作用を解除してお
くことができ、また油圧モータ２が停止した後は
速やかにブレーキ装置２０を作動させることがで
き、負荷の慣性の変化による影響を何ら受けるこ
とはない。

第３図は本発明の第２の実施例の構成を示す回
路図である。なお上記第１図に示す部材と同じ部
材は同一の符号で示してある。この第２図におい
て、２１は油圧モータ２を停止状態に保持するモ
ータ停止手段、例えば開閉弁で、可変容量油圧ポ
ンプ１と油圧モータ２とを接続する主管路上に設
けてあり、油圧源１７に連絡してある。２３はサ
ーボ弁１０の入力手段、例えばパイロツト弁で、
操作レバーの操作量に応じてパイロツト圧力を出
力し、このパイロツト圧力によりサーボ弁１０を
作動させる。シヤトル弁２２は、油圧サーボ機構
を構成するサーボ弁１０の出力側の圧力を開閉弁
２１に伝える。なおクロスオーバーリリーフ弁７
は開閉弁２１よりも油圧モータ２に近く設けてあ
る。

このように構成した制御装置にあつては、油圧
モータ加速操作時には、パイロツト弁２３の操作
レバーを操作することによつてサーボ弁１０が作
動し、その出力側に発生した圧力がシヤトル弁２
２、チエツク弁１８を介して開閉弁２１に供給さ
れるので、開閉弁２１は主管路を導通させる。ま
た油圧モータ減速操作時には、第１の実施例にお
けるのと同様に制御弁１１によつて吸込み側主管
路の圧力が設定値に制御される。さらに操作レバ
ーを中立位置に戻した場合には、パイロツト弁２
３も同第３図に示す状態に戻るが、サーボ弁１０
が切換状態にある間、すなわち油圧モータ２が完
全に停止していない状態にある場合には、このサ
ーボ弁１０、シヤトル弁２２、チエツク弁１８を
介して開閉弁２１に圧油が供給され、それ故開閉
弁２１は主管路を導通状態に保つ。そしてサーボ
弁１０が中立位置、すなわち油圧ポンプ１が中立
状態、油圧モータ２が停止状態となつた時には、
直ちに開閉弁２１が作動し、主管路は同第３図に
示すような導通不能状態となる。

なお上記の第２の実施例のように、油圧モータ
２を停止状態に保持するモータ停止手段として開
閉弁２１を設けたものにあつては、油圧モータ２
の作動を拘束する機能は前述した第１の実施例に
おけるブレーキ装置２０よりは劣る。しかし油圧
ポンプ１による拘束機能よりは格段に優つてお
り、一般の開回路に使用されるカウンタバランス
弁と同等である。またこの第２の実施例に示すよ
うに、クロスオーバーリリーフ弁７を開閉弁２１
よりも油圧モータ２に近く設けたものにあつて
は、負荷３に過度の外力が付加された場合には、
クロスオーバーリリーフ弁７が作動するので、油
圧モータ２の出力軸および減速機などの動力伝達
系統の破損を防止する機能を有する。

なおサーボ弁１０の中立時接続形成、サーボ弁
１０の入力手段、あるいはサーボ弁１０の出力側
圧力と油圧モータ停止手段との接続手段、バネ機
構の特性などに関しては、第１図、第３図に示し
た実施例に限定されるものではなく、サーボ弁１
０の作動状態では油圧モータ停止手段の作動を解
除し、サーボ弁１０の中立位置すなわち油圧ポン
プ１の中立位置で油圧モータ停止手段を作動させ
る機構あるいは回路接続となつていればよい。

また、反力付与機構はサーボシリンダ９内に設
ける必要はなく、ポンプ１の吐出し容量の操作
部、および操作部材と連結された接合部材に係合
されていればよい。

本発明の油圧系統の制御装置は上記したよう
に、主管路の圧力によつて油圧サーボ機構を制御
する制御弁を設け、油圧サーボ機構に、その中立
位置近傍で荷重が低下する反力付与機構を設け、
上記油圧サーボ機構を構成するサーボ弁の出力側
の圧力あるいは、この圧力に応じて作動する圧力
伝達手段を介した制御圧力をモータ停止手段に導
くように構成してあることから、油圧モータの停
止後速やかにモータ停止手段を自動的に作動させ
ることができ、従来のように油圧ポンプを別に設
ける必要がなく、それ故簡単な構造にすることが
できる効果があり、また従来のように主管路に絞
り弁を設けて油圧モータの回転状態を検出するこ
とがなく、かつ上記の制御弁の設定圧力はクロス
オーバーリリーフ弁の設定圧力よりも小さくする
ことができることから、動力損失を生じない効果
があり、また従来のようにクロスオーバーリリー
フ弁のリリーフ状態を検出する必要がなく、かつ
油圧サーボ機構の入力手段が中立位置に復帰して
からモータ停止手段が作動を開始するまでの遅延
時間を設定する手段を設けることがないので、負
荷の慣性の変化に影響されることなくきわめて正
確にモータ停止手段を作動させることのできる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧系統の制御装置の第１の
実施例を示す回路図、第２図は反力付与機構の設
定値を示す説明図、第３図は本発明の第２の実施
例を示す回路図である。 １……可変容量油圧ポンプ、２……油圧モー
タ、３……負荷、９……サーボシリンダ、１０…
…サーボ弁、１１……制御弁、１２，２２……シ
ヤトル弁、１３，１４……切換弁、１７……油圧
源、２０……ブレーキ装置、２１……開閉弁、２
３……パイロツト弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポ
   ンプによつて駆動し、負荷を作動させる油圧モー
   タとによつて油圧閉回路を構成し、上記可変容量
   油圧ポンプの吐出し容量を制御する油圧サーボ機
   構と、上記油圧モータを停止状態に保持するモー
   タ停止手段とを備えた油圧系統の制御装置におい
   て、上記可変容量油圧ポンプと上記油圧モータと
   を連絡する主管路の圧力に応じて上記油圧サーボ
   機構を制御する制御弁を設け、上記油圧サーボ機
   構に、その中立位置近傍で荷重が低下する反力付
   与機構を設け、上記油圧サーボ機構を構成するサ
   ーボ弁の出力側の圧力あるいはこの圧力に応じて
   作動する圧力伝達手段を介した制御圧力を上記モ
   ータ停止手段に導くように構成したことを特徴と
   する油圧系統の制御装置。