JPS6227283B2 - - 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
可変オリフイ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
出量可変ポンプ１０１とアクチユエータ１０２と
の間の主流回路１０３に流量調整可変オリフイス
１０４を設けると共に、上記吐出量可変ポンプ１
０１の吐出量可変要素としての斜板１０１ａを制
御シリンダ１０５と主流回路１０３との間に１次
ポート１０６と２次ポート１０７とを有する２ポ
ート形圧力制御弁１１１を接続すると共に、上記
２次ポート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１１８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イス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１
２０が切換位置にある流量制御時、圧力制御弁１
１１のスプール１１２の両端に上記流量調整可変
オリフイス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イス
１０４の前後の差圧に応じて開閉させて、上記流
量調整可変オリフイス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イス１０４
の開度およびアクチユエータ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2892312号）。そして
上記流体装置は、複数のアクチユエータ１０２，
１２１を駆動する際に、最も大きな負荷圧をチエ
ツク弁１２０ａ，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｂ
で選択して圧力制御弁３０の背圧室１２４に伝え
て、最も負荷圧の大きいアクチユエータ（たとえ
ば１０２）に対する流量調整可変オリフイス１０
４の前後の差圧を一定に制御するようにしてい
る。

ところで、上記従来の流体装置は、前述の如
く、省エネルギー効果を有し、かつ、負荷圧の最
も大きいアクチユエータ側の流量調整可変オリフ
イスの前後の差圧を一定に制御して、重負荷側の
アクチユエータの速度制御を優先することができ
るが、全アクチユエータ１０２，１２１の要求流
量が吐出量可変ポンプ１の最大吐出流量よりも大
きい場合には、各アクチユエータ１０２，１２１
に対する各流量調整可変オリフイス１０４，１２
２の前後の差圧が全て予め定めた一定値よりも小
さくなつてしまうという不具合がある。

そこで、この発明の目的は、上記従来の不具合
を除去することにあつて、吐出量可変ポンプの吐
出量および吐出圧力を要求に応じて制御して、動
力損失をなくす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、複数のアクチユエータを
同時に駆動できる一方、各可変オリフイスの開度
に対応した値に各アクチユエータの速度を設定す
ることができ、しかも複数のアクチユエータ全体
の必要流量が吐出量可変ポンプの最大吐出流量を
越える場合には、特定のアクチユエータに対する
流量調整可変オリフイスの前後の差圧を優先的に
略一定に制御して、特定のアクチユエータのみを
優先的に圧力補償し得るようにすることにある。

このため、この発明は、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ユエ
ータとの間に、絞り減圧制御部と分流制御部とを
有する優先形の圧力制御弁の減圧制御部と流量調
整可変オリフイスとを順次上流側より接続すると
共に、上記優先形の圧力制御弁のスプールの一端
に上記流量調整可変オリフイスの前位の圧力を伝
える一方、上記スプールの他端のスプリングを縮
装した背圧室に上記流量調整可変オリフイスの後
位の圧力を伝える構成として、上記優先形の圧力
制御弁のスプールを両端に伝えられる両圧力の差
圧に応動させて、上記流量調整可変オリフイスの
前後の差圧を略一定に制御し、さらに、上記優先
形の圧力制御弁の分流制御部と今一つのアクチユ
エータとの間に今一つの流量調整可変オリフイス
を接続する一方、１次ポートと２次ポートとを有
する２ポート形圧力制御弁の２次ポートに、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
次ポートを上記流量調整可変オリフイスの上流側
に接続し、さらに、上記２ポート形圧力制御弁の
スプールの一端に上記流量調整可変オリフイスの
前位の圧力を伝える一方、該スプールの他端のス
プリングを縮装した背圧室に上記流量調整可変オ
リフイスの後位の圧力を伝える構成として、上記
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２次ポートと１次ポー
トとの間を開閉自在になして、上記吐出量可変ポ
ンプの吐出量を制御して、上記流量調整可変オリ
フイスの前後の差圧を略一定に制御し得るように
することにより、省エネルギー効果を保持したま
まで、複数のアクチユエータ全体の要求流量が吐
出量可変ポンプの最大吐出流量を越える場合に
は、優先形の圧力制御弁の減圧制御部に接続した
流量調整可変オリフイスの前後の差圧を優先的に
一定制御し、その流量調整可変オリフイスに対応
する特定のアクチユエータを優先的に圧力補償し
得るようにしたことを特徴としている。

以下、この発明を図示の実施例について詳細に
説明する。

第２図において、吐出量可変ポンプ１はたとえ
ば斜板等の吐出量可変制御要素２をトラニオン軸
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、従つ
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と連通し
ており、また、吐出側に接続した吐出回路８は優
先形の圧力制御弁４３の１次ポート３０１に、第
１制御回路８ｘは上記圧力制御弁４３の減圧ポー
ト３０２に、第２制御回路８ｚは上記圧力制御弁
４３の分流ポート３０３にそれぞれ接続されてい
る。上記第２制御回路８ｚは、流量方向制御弁１
０を介してアクチユエータ５０に接続している。

一方、前記流量方向制御弁１０は、第２図の一
部を断面図で表わした第３図に具体的に示すよう
に、ブロツク１１に前記第２制御回路８ｚを接続
するＰポートＰと、アクチユエータ５０を接続す
る２個のＡポートＡ、ＢポートＢと、タンク７ｂ
を接続するタンクポートＴと、パイロツトライン
１３を接続するポート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ポートブロツク形に形成
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つて
中央のランド１５の両側のコーナとブロツクとの
間に流量調整可変オリフイス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イス１
９の後位つまり下流側に一端を開口したフイード
バツク通路２０を前記ポート１４に連通せしめて
いる。前記可動弁１８のランド１７の外周にはそ
の外周面および環状溝からなるベント切換部２１
を形成しており、前記フイードバツク通路２０と
連通する如く形成したベント路２２の途中を上記
ベント切換部２１の移動により開閉する如くして
いる。すなわち該ベンド切換部２１は可動弁１８
の中立時ベント路２２を開放し、可動弁１８を中
立位置から変位させたときベント路２２を閉塞す
る如くしている。

さらに圧力制御弁３０は第３図に示すように２
ポート形でハウジング２３に２個の主ポート２
４，２５を形成し、さらにパイロツトポート２７
とドレーンポート２８を形成しており、１次ポー
ト２４を上記第２制御回路８ｚに、二次ポート２
５を分流ライン２９に、ドレンポート２８をタン
クライン４０に、パイロツトポート２７を前記パ
イロツトライン１３にそれぞれ接続し、さらに圧
抜ポート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、前記パイロツトポート２７と連通する
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、一次ポート２４
と二次ポート２５との間をノーマルクローズに保
持せしめている。またパイロツト弁８０は前記背
圧室３２とドレンポート２８間に形成した弁座３
４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次ポート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１６
０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。

一方、前記優先形の圧力制御弁４３は第５図に
具体的に示すように、スプール４６におけるラン
ド４６′の両コーナとハウジン３００のコーナと
の間に絞り減圧制御部Ｙと分流制御部Ｚとを形成
し、背圧室４８に縮装したスプリング４７に抗す
るスプール４６の変位によつて、絞り減圧制御部
Ｙが仮想線Y′より開度が小さく制御状態のとき
分流制御部Ｚは非制御状態で、それとは対称的に
分流制御部Ｚが仮想線Z′より開度が小さく制御状
態のとき絞り減圧制御部Ｙが非制御状態になる如
く両制御部Ｙ，Ｚが交互に制御作用を行なう如き
構造である。斯る圧力制御弁４３において上記第
２制御回路８ｚを分流制御部Ｚを経由して、アク
チユエータ５０に連通する如く接続する一方、ア
クチユエータ５０ｘに通じる上記第１制御回路８
ｘを絞り減圧制御部Ｙを経由する如く接続すると
共に、該圧力制御弁４３のスプール４６の一端側
の背圧室４８と前記第１制御回路８ｘに設けられ
た流量方向制御弁１０ｘの流量調整可変オリフイ
ス１９ｘとの後位とを回路４９を介して連通せし
める一方、前記スプール４６の他端に通路３０５
を介して上記流量調整可変オリフイス１９ｘの前
位に連通せしめるようにしている。

しかして第５図に示した優先形の圧力制御弁４
３はスプール４６の他端に作用する流量調整可変
オリフイス１９ｘ前位の圧力に対して、背圧室４
８に導いた流量調整可変オリフイス１９ｘ後位の
負荷圧とスプリング４７のバネ圧とを対抗させ
て、スプール４６を進退動作させて、絞り減圧制
御部Ｘまたは分流制御部Ｙの制御作用で流量調整
可変オリフイス１９ｘの前後の差圧を略一定に制
御し、かかる制御を行なう上において余剰流体を
分流制御部Ｚを介して第２制御回路８ｚに分流さ
せ、この余剰流体でアクチユエータ５０を作動さ
せるようにしている。

なお、優先形の圧力制御弁４３の背圧室４８に
も、圧力制御弁３０の背圧室３２に設けたパイロ
ツト弁８０と全く同一構造をしたパイロツト弁８
０を設けている。

上記構成の流体装置は次のように動作する。

いま、第２図に示す流量方向制御弁１０ｙを中
立位置に位置させ、流量方向制御弁１０ｘ，１０
を共に切換位置に位置させた基本的作動状態につ
いて、下記の如く場合に分けて説明する。

アクチユエータ５０ｘと５０との全要求流量
つまり流量調整可変オリフイス１９ｘと１９と
の全要求流量が吐出量可変ポンプ１の最大吐出
流量よりも少ない場合。

この場合、第５図に示すように、優先形の圧
力制御弁４３のスプール４６は、その両端に作
用する流体圧力の差圧に応動して軸方向に進退
動作して、絞り減圧制御部Ｙの開度または分流
制御部Ｚの開度を制御して、流量調整可変オリ
フイス１９ｘの前後の差圧を背圧室４８のスプ
リング４７のバネ圧に相当する一定値に制御す
る。

一方、優先形の圧力制御弁４３の分流制御部
Ｚおよび分流ポート３０３を通つて排出される
余剰流体は、第２制御回路８ｚを通つて流量調
整可変オリフイス１９に向けて供給されるが、
圧力制御弁３０は下記の如く動作して、第３図
に示すその背圧室３２のスプリング３３のバネ
圧に流量調整可変オリフイス１９の前後の差圧
を対応させるように、吐出量可変ポンプ１の吐
出量を制御する。すなわち、上記圧力制御弁３
０のスプール３１の一端の１次ポート側２４側
には流量調整可変オリフイス１９前位の圧力が
作用し、スプール３１の他端の背圧室３２には
流量調整可変オリフイス１９後位の圧力とスプ
リング３３のバネ圧とが作用して、スプール３
１はそれにより軸方向に進退動作する。したが
つて、圧力制御弁３０の１次ポート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に２次ポート２５と１次ポート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を有するタンクライン１６
０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次ポート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のバネ圧以上のときには、圧力制御弁３
０は１次ポート２４と２次ポート２５とを連通
させて、第２制御回路８ｚの流体を分流ライン
２９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
り最小傾斜側に位置させて、可変ポンプ１の吐
出量を減少させる。なお、応答の遅れにより、
第２制御回路８ｚの圧力が過度に上昇しようと
するときには、安全弁３８により流体をリリー
フさせることができる。

このように、圧力制御弁３０は、１次ポート
２４側と背圧室３２の流体圧力差、つまり流量
調整可変オリフイス１９の前後の差圧に応動し
て、２次ポート２５と１次ポート２４との間を
開閉して、可変ポンプ１の吐出量および吐出圧
力を流量調整可変オリフイス１９の開度および
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イス１９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。したがつて、動力損失が少
なくなつている。

アクチユエータ５０ｘと５０との全要求流量
つまり流量調整可変オリフイス１９ｘと１９と
に夫々一定の前後の差圧を生じさせるために必
要とする全流量が吐出量可変ポンプ１の最大吐
出流量よりも多い場合。

この場合（第５図参照）、優先形の圧力制御
弁４３は、前述の如く動作して、流量調整可変
オリフイス１９ｘの前後の差圧がスプリング４
７のバネ圧に相当する一定値になるように上記
流量調整可変オリフイス１９ｘの前後の差圧を
優先的に圧力補償して、余剰流体を分流ポート
３０３から排出する。上記余剰流体は、流量調
整可変オリフイス１９に供給されるが、上記余
剰流体では、流量が不足するため、流量調整可
変オリフイス１９の前後の差圧は所定の一定値
つまりスプリング３３のバネ圧に対応する一定
値よりも低くなる。このため、第３図に示す如
く、圧力制御弁３０のスプール３１の両端に伝
えられる両圧力の差圧が背圧室３２のスプリン
グ３３のバネ圧以下となつて、スプール３１を
第３図中左方に変位させて、２次ポート２５と
１次ポート２４との間を閉鎖し、吐出量可変要
素２を最大吐出側に傾斜させて、吐出量可変ポ
ンプ１に最大流量を吐出させている。

このように、この流体装置は、全要求流量が
吐出量可変ポンプ１の最大吐出流量よりも大き
い際には、吐出量可変ポンプ１に最大流量を吐
出させながら、優先形の圧力制御弁４３の減圧
ポート３０２側の流量調整可変オリフイス１９
ｘの前後の差圧を優先的に一定に制御し、その
流量調整可変オリフイス１９ｘに接続したアク
チユエータ５０ｘを優先的に圧力補償して正確
に速度制御し得るようにし、さらに優先形の圧
力制御弁４３の分流ポート３０３からの余剰流
体を他のアクチユエータ５０に供給するもので
ある。つまり、この流体装置は、吐出量可変ポ
ンプ１の吐出流量が不足する際には、特定のア
クチユエータ５０ｘを他のアクチユエータ５０
よりも優先的に圧力補償することができるので
ある。

なお、上記圧力制御弁３０，４３の動作中に
おいては、パイロツト弁８０，８０は背圧室３
２，４８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。

第６図に示す実施例は、第２図に示すものを
主要構造として、第１、第２制御回路８ｘ，８
ｚを閉回路に構成したものであり、該図の場合
は可変ポンプ１の吸入側に低圧リリーフ弁４４
で制御した流体をチヤージポンプ４５によつて
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
で有効である。

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ユエータとの間に、絞り
減圧制御部と分流制御部とを有する優先形の圧力
制御弁の減圧制御部と流量調整可変オリフイスと
を順次上流側より接続すると共に、上記優先形の
圧力制御弁のスプールの一端に上記流量調整可変
オリフイスの前位の圧力を伝える一方、上記スプ
ールの他端のスプリングを縮装した背圧室に上記
流量調整可変オリフイスの後位の圧力を伝える構
成として、上記優先形の圧力制御弁のスプールを
両端に伝えられる両圧力の差圧に応動させて、上
記流量調整可変オリフイスの前後の差圧を略一定
に制御し、さらに、上記優先形の圧力制御弁の分
流制御部と今一つのアクチユエータとの間に今一
つの流量調整可変オリフイスを接続する一方、１
次ポートと２次ポートとを有する２ポート形圧力
制御弁の２次ポートに、上記吐出量可変制御要素
の中立方向に駆動するシリンダをラインを介して
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次ポートを上記流量
調整可変オリフイスの上流側に接続し、さらに、
上記２ポート形圧力制御弁のスプールの一端に上
記流量調整可変オリフイスの前位の圧力を伝える
一方、該スプールの他端のスプリングを縮装した
背圧室に上記流量調整可変オリフイスの後位の圧
力を伝える構成として、上記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２次ポートと１次ポ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制
御して、上記流量調整可変オリフイスの前後の差
圧を略一定に制御し得るようにしているので、動
力損失を少なくすることができる上に、複数のア
クチユエータ全体の要求流量が吐出量可変ポンプ
の最大吐出量を越える場合には、優先形の圧力制
御弁の減圧制御部に接続した流量調整可変オリフ
イスの前後差圧を優先的に一定制御し、その流量
調整可変オリフイスに対応する特定のアクチユエ
ータを優先的に圧力補償することができる。

【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図はこ
の発明の一実施例の回路図、第３図、第５図は
夫々第２図の部分断面図、第４図は流量方向制御
弁の作動説明図、第６図は変形例の回路図であ
る。 １…吐出量可変ポンプ、２…吐出量可変制御要
素、４…シリンダ、７ａ，７ｂ…タンク、８…吐
出回路、８ｘ…第１制御回路、８ｚ…第２制御回
路、１９，１９ｘ…流量調整可変オリフイス、２
４…１次ポート、２５…２次ポート、３０，４３
…圧力制御弁、３１…スプール、３２…背圧室、
３３…スプリング、３７…絞り。

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の吐出回路８に、絞り減圧制御
   部Ｙと分流制御部Ｚとを有する優先形の圧力制御
   弁４３を接続し、該圧力制御弁４３の減圧制御部
   Ｙを介した第１制御回路８ｘに第１流量調整可変
   オリフフイス１９ｘを設け、該可変オリフイス１
   ９ｘの後位に第１アクチユエータ５０ｘを接続す
   ると共に、上記優先形の圧力制御弁４３のスプー
   ル４６の一端に上記第１流量調整可変オリフイス
   １９ｘの前位の圧力を伝える一方、上記スプール
   ４６の他端のスプリング４７を縮装した背圧室４
   ８に上記第１流量調整可変オリフイス１９ｘの後
   位の圧力を伝える構成として、上記優先形の圧力
   制御弁４３のスプール４６を両端に伝えられる両
   圧力の差圧に応動させて、上記第１流量調整可変
   オリフイス１９ｘの前後の差圧を略一定に制御
   し、さらに、上記優先形の圧力制御弁４３の分流
   制御部Ｚを介した第２制御回路８ｚに第２流量調
   整可変オリフイス１９を接続し、該可変オリフイ
   ス１９の後位に第２アクチユエータ５０を接続す
   る一方、１次ポート２４と２次ポート２５とを有
   する２ポート形圧力制制御弁３０の２次ポート２
   ５に、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
   を上記第２流量調整可変オリフイス１９の上流側
   に接続し、さらに、上記２ポート形圧力制御弁３
   ０のスプール３１の一端に上記第２流量調整可変
   オリフイス１９の前位の圧力を伝える一方、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に上記第２流量調整可変オリフイス１９
   の後位の圧力を伝える構成として、上記圧力制御
   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２次ポート２５と１次
   ポート２４との間を開閉自在になして、上記吐出
   量可変ポンプ１の吐出量を制御して、上記第２流
   量調整可変オリフイス１９の前後の差圧を略一定
   に制御し得るようにしたことを特徴とする流体装
   置。