JPS6314230B2 - - Google Patents

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JPS6314230B2
JPS6314230B2 JP18713180A JP18713180A JPS6314230B2 JP S6314230 B2 JPS6314230 B2 JP S6314230B2 JP 18713180 A JP18713180 A JP 18713180A JP 18713180 A JP18713180 A JP 18713180A JP S6314230 B2 JPS6314230 B2 JP S6314230B2
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Japan
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pressure
valve
hydraulic
motor
hydraulic motor
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JP18713180A
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Yukio Aoyanagi
Shuichi Ichama
Yasuhiko Murata
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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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、正確な検出結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
が中立位置にあるときにのみ、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
に伴な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である。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、これに伴なつて上記したク
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、油圧ポン
プと油圧モータとによつて油圧回路を構成し、油
圧モータを停止状態に保持するモータ停止手段に
作動を解除する制御圧力を供給する油圧源とモー
タ停止手段とを連絡する管路の途上に、油圧モー
タが配設される管路の圧力に応じて制御圧力を伝
える第1の圧力伝達手段と、油圧モータの作動方
向および作動速度を指令する制御手段の入力手段
の作動に関連して制御圧力を伝える第2の圧力伝
達手段とを備え、これらの第1の圧力伝達手段お
よび第2の圧力伝達手段の少なくとも一方の作動
によりモータ停止装置の作動を解除するように構
成してある。
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は油圧
ポンプ例えば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によつて作動する慣性負荷であ
る。この第1の実施例にあつては、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。10はサーボ弁で、入力手段例えば操作レバ
ー10a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は油圧モータ2の作動方向および作動速度を
指令する制御手段、すなわち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。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、17はこの
開閉弁21に作動を解除する制御圧力を供給する
油圧源である。なお、上記したクロスオーバーリ
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。11は上記した油圧サーボ機構を
制御する制御弁で、制御弁11は油圧源17に連
絡してある。12はシヤトル弁で、シヤトル弁1
2は高圧側の主管路の圧力を取出して制御弁11
のパイロツトポートに導く。そして、第3図に示
すように、シヤトル弁12の出力側圧力p1すなわ
ち制御弁11のパイロツト圧力が圧力p1aより低
いときには、制御弁11がa位置となつて、制御
弁11の出力側圧力p2は油圧源17の吐出圧力p3
と等しいが、圧力p1が圧力p1aより高くなると、
制御弁11が中間位置bとなつて、圧力p2は圧力
p1が高くなるに従つて低くなる。13,14は油
圧源17と開閉弁21のパイツトポートとを連絡
する管路の途中に並列に介設した切換弁で、切換
弁13はサーボ弁10を操作する操作レバー10
aに関連して作動し、また切換弁14はシヤトル
弁12の出力側圧力p1をパイロツト圧力として作
動し、圧力p1が後述の制御弁11の設定圧力p1b
よりも低い圧力p4より低いときには、切換弁14
がa位置となり、圧力p1が圧力p4より高くなる
と、切換弁14がb位置となる。15はシヤトル
弁で、シヤトル弁15は切換弁13,14からの
圧力のうち高圧の方を選択する。そして、切換弁
14は圧力p1に応じて開閉弁21に油圧源17か
らの制御圧力を伝える第1の圧力伝達手段を構成
しており、また切換弁13は油圧サーボ機構の操
作レバー10aの作動に関連して開閉弁21に油
圧源17からの制御圧力を伝える第2の圧力伝達
手段を構成している。18はシヤトル弁15と開
閉弁21のパイロツトポートとを連絡する管路に
設けたチエツク弁で、チエツク弁18はシヤトル
弁15から開閉弁21のパイロツトポートへの流
れを許容する。19はチエツク弁18と並列に設
けた絞り弁で、絞り弁19は切換弁13および切
換弁14の両者が開閉弁21のパイロツトポート
をタンクに連通した時点から例えば0.2〜0.3sec遅
れて、開閉弁21を閉すなわち作動状態とする。
第2図は第1図に示した制御装置の油圧サーボ
機構の構成を示す図である。図において、9cは
サーボシリンダ9のピストン、9a,9bはサー
ボシリンダ9のシリンダ室、9dはサーボシリン
ダ9のピストンロツドで、ピストンロツド9dは
油圧ポンプ1の斜板に連結されている。10bは
サーボ弁10のスプールで、スプール10bは操
作レバー10aに連結されている。10cはサー
ボ弁10のスリーブ、30はスリーブ10cに連
結されたリンク、31は中央部が回動可能に支持
されたリンクで、リンク31の両端にはピストン
ロツド9d、リンク30が連結されている。
この油圧サーボ機構においては、操作レバー1
0aを操作すると、スプール10bがたとえば左
行し、油圧源17からの圧油がシリンダ室9aに
供給されるから、ピストン9cが右行するので、
油圧ポンプ1の吐出し容量が増加し、ピストン9
cの右行に応じてスリーブ10cが左行し、スリ
ーブ10cの移動量がスプール10bの移動量と
同一になると、サーボ弁10が閉となつて、油圧
源17の圧油がシリンダ室9aに供給されなくな
り、ピストン9cはその位置に停止し、油圧ポン
プ1の吐出し容量が操作レバー10aの操作量に
応じた値となる。この状態で、操作レバー10a
を中立位置に戻すと、スプール10bが右行し、
油圧源17からの圧油がシリンダ室9bに供給さ
れるから、ピストン9cが左行するので、油圧ポ
ンプ1の吐出し容量が減少し、ピストン9cの左
行に応じてスリーブ10cが右行し、スリーブ1
0cが中立位置に戻ると、サーボ弁10が閉とな
つて、油圧減17の圧油がシリンダ室9bに供給
されなくなり、ピストン9cはその位置に停止
し、油圧ポンプ1の吐出し容量が零となる。
つぎに、第1図に示した制御装置の動作につい
て説明する。
まず、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10aを操作すると、切換
弁13が切換わり、油圧源17の圧油がチエツク
弁18を介して速やかに開閉弁21のパイロツト
ポートに供給されるので、開閉弁21が開すなわ
ち解除状態とされ、また上述した如くサーボシリ
ンダ9のサーボピストン9cが移動し、油圧ポン
プ1の吐出し流量Qが増加する。ここで、油圧モ
ータ2の容量をDn、油圧モータ2の回転速度を
ωn、負荷3の慣性モーメントをJとすると(な
お、油圧ポンプ1の吐出し側主管路の圧力はp1)、
(1),(2)式が成立する。
Q=Dn・ωn (1) Jdωn/dt=Dn・p1 (2) (1),(2)式を整理すると(3)式となる。
p1=J/Dm2・dQ/dt (3) そして、慣性モーメントJ、容量Dnは一定で
あるから、圧力p1はdQ/dtに比例する。また、油圧 ポンプ1の駆動軸の回転数を一定とすると、流量
Qはサーボピストン9cの位置に応じた値となる
から、dQ/dtはサーボピストン9cの速度vに比例 する。したがつて、第4図の線aで示すように、
圧力p1は速度vに比例する。さらに、上述した如
く、第3図に示すように、圧力p1が圧力p1aより
低いときには、制御弁11の出力側圧力p2は圧力
p3と等しいが、圧力p1が圧力P1aより高くなると、
圧力p2が低くなり、また速度vは圧力p2に応じた
値となるから、第4図の線bで示すように、圧力
p1が圧力p1aより低いときには、速度vは圧力p3
に応じた速度v1であるが、圧力p1が圧力p1aより
高くなると、圧力p2の低下に応じて速度vが減少
する。このため、圧力p1が上昇して、線aと線b
との交点の圧力つまり制御弁11の設定圧力p1b
になつたとき、圧力p1と速度vとの関係がバラン
スし、以後圧力p1は圧力p1bに保たれ、速度vは
速度v2に保たれる。すなわち、圧力p1が圧力p1b
より高くなると、速度vが速度v2より小さくなる
ので、圧力p1が低下し、また圧力p1が圧力p1b
り低くなると、速度vが速度v2より大きくなるの
で、圧力p1が上昇するため、結局圧力p1は圧力
p1bに保持され、速度vは速度v2に保持される。
以上のことから、操作レバー10aを操作したと
きには、第5図に示すように、操作直後の圧力p1
は低いので、速度vが大きく、流量Qが急激に増
加し、その結果圧力p1が急激に上昇するが、圧力
p1がp1bに達すると、速度vがv2に保たれ、流量
Qは直線的に増加し、圧力p1はp1bに保たれる。
そして、流量Qが操作レバー10aの操作量に応
じた値となつたとき、サーボ弁10が閉となり、
以後流量Qがその値に保たれるので、圧力p1が急
激に低下する。
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10a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10aを中立位置に戻
す操作が行われる操作時にあつては、操作レバー
10aを中立位置に戻すと、切換弁13が中立位
置に戻つて、開閉弁21のパイロツトポートが切
換弁13を介してタンクに連通され、またこの場
合にも第4図の関係すなわち圧力p1(油圧ポンプ
1の吸込み側主管路の圧力)と速度vとの関係が
成立するから、第6図に示すように、操作直後の
圧力p1は低いので、速度vが大きく、流量Qが急
激に減少し、その結果圧力p1が急激に上昇する。
この場合、操作レバー10aを中立位置に戻した
直後においては、開閉弁21のパイロツトポート
が切換弁13および切換弁14を介してタンクに
連通されるが、圧力p1が急激に上昇し、圧力p1
直ちに圧力p4より高くなり、切換弁14がb位置
に切換わるから、切換弁14を介して圧油源17
の圧油が開閉弁21のパイロツトポートに供給さ
れ、この間の時間は0.2sec程度以下であるため、
絞り弁19によつて開閉弁21は解除状態に保持
される。そして、圧力p1がp1bに達すると、速度
vがv2に保たれ、流量Qは直線的に減少し、圧力
p1はp1bに保たれる。そして、流量Qが零になつ
たとき、油圧モータ2も停止するので、圧力p1
急激に低下して設定圧力p4より低くなるので、切
換弁14がすぐにa位置に切換わり、開閉弁21
のパイロツトポートが切換弁13および切換弁1
4を介してタンクに連通されるから、開閉弁21
が速やかに作動状態となる。
このように、上記実施例の制御装置は、サーボ
弁10の操作レバー10aを操作しているときは
もちろんのこと、操作レバー10a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、開閉弁21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
は速やかに開閉弁21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。さらに、クロスオーバーリリーフ弁7の設
定圧力prを圧力p1bよりも高く設定すれば、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。
なお、上記実施例のように、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2
1を設けたものにあつては、油圧モータ2の作動
を拘束する機能は後述する第2の実施例における
モータ停止手段すなわちブレーキ装置よりは劣
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1
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。また、この第1の実施例を示す第1図にあつ
ては図示していないが、シヤトル弁15と開閉弁
21の間に切換弁を設け、シヤトル弁15からの
圧力によりこの切換弁を操作し、この切換弁から
の圧力によつて開閉弁21を操作するようにして
もよい。
第7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7図にお
いて、31は油圧ポンプで、負荷3を駆動する油
圧モータ2とともに開回路を構成している。36
は油圧ポンプ31の最大圧力を設定するリリーフ
弁、34は油圧モータ2の作動方向および作動速
度を指令する制御手段すなわち切換弁、35は油
圧モータ2の逸走を防止するカウンタバランス弁
である。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で、シヤ
トル弁15等を介して油圧源17に連絡してあ
る。39は切換弁34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切換
弁34を作動させる。38は切換弁でタンクに連
通可能に構成してあり、カウンタバランス弁35
に内蔵させたシヤトル弁からの信号圧力を受けて
作動するようになつている。14は前述の第1の
実施例と同じ切換弁で、主管路の圧力を取出すシ
ヤトル弁12に連絡してある。切換弁14,38
はブレーキ装置20と油圧源17とを連絡する管
路の途上に並列に介設してある。上述したシヤト
ル弁12および切換弁は、油圧モータ2が配設さ
れる主管路の圧力に応じてブレーキ装置20に制
御圧力を伝える第1の圧力伝達手段を構成してお
り、また上記の切換弁38は切換弁34の入力手
段であるパイロツト弁39の作動に関連してブレ
ーキ装置20に油圧源17からの制御圧力を伝え
る第2の圧力伝達手段を構成している。
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39の操作
レバーを操作することによつて切換弁34が作動
し、カウンタバランス弁35を介して油圧モータ
2に圧油が供給され、同時にカウンタバランス弁
35のシヤトル弁を介して切換弁38に圧力が供
給されることによつて当該切換弁38が切換わ
り、この切換弁38、シヤトル弁15、チエツク
弁18を介して油圧源17からの制御圧力が供給
されるので、ブレーキ装置20の作動が解除す
る。また、油圧モータ減速操作時には、パイロツ
ト弁39が同第7図に示す状態に戻り、これによ
つて切換弁38を介してブレーキ装置20への管
路がタンクに連通されるが、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、シヤトル
弁12を介して切換弁14が切換えられている状
態にあり、それ故、この切換弁14、シヤトル弁
15、チエツク弁18を介してブレーキ装置20
に油圧源17からの制御圧力が供給され、ブレー
キ装置20は作動解除の状態を保つ。そして、油
圧モータ2が完全に停止状態となつたときには、
直ちに切換弁14が作動し、切換弁14および切
換弁38がタンクに連通することから、ブレーキ
装置20はタンクに連絡され、作動する。
なお、上記の第2の実施例にあつては、カウン
タバランス弁35にシヤトル弁を内蔵させてある
が、このシヤトル弁をカウンタバランス弁35と
は別体に構成するようにしてもよい。また、油圧
モータ2の作動方向および作動速度を指令する制
御手段の入力手段の構成、この入力手段と第2の
圧力伝達手段を構成する切換弁との連動手段等に
ついては上記した第1,第2の実施例におけるよ
うに限定されることはなく、種々の態様をとりう
る。
本発明の油圧系統の制御装置は上記したように
モータ停止手段に制御圧力を供給する油圧源と当
該モータ停止手段とを連絡する管路上に、油圧モ
ータが配設される管路の圧力に応じてモータ停止
手段に制御圧力を伝える第1の圧力伝達手段と、
油圧モータの作動方向および作動速度を指令する
制御手段の入力手段の作動に関連してモータ停止
手段に制御圧力を伝える第2の圧力伝達手段を設
け、第1の圧力伝達手段および第2の圧力伝達手
段のうちの少なくとも一方からの制御圧力によつ
てモータ停止手段の作動を解除するように構成し
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図は第1図に示した制
御装置の油圧サーボ機構の構成を示す図、第3図
はシヤトル弁の出力側圧力p1と制御弁の出力側圧
力p2との関係を示すグラフ、第4図は圧力p1とサ
ーボシリンダのサーボピストンの速度vとの関係
を示すグラフ、第5図a,bはそれぞれ油圧モー
タ加速操作時の油圧ポンプの吐出し流量Q、圧力
p1の時間的変化を示すグラフ、第6図a,bはそ
れぞれモータ減速操作時の流量Q、圧力p1の時間
的変化を示すグラフ、第7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……慣性負荷、9……サーボシリンダ、1
0……サーボ弁、11……制御弁、12,15…
…シヤトル弁、13,14,34,38……切換
弁、17……油圧源、20……ブレーキ装置、2
1……開閉弁、31……油圧ポンプ、35……カ
ウンタバランス弁、39……パイロツト弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 油圧ポンプと、この油圧ポンプによつて駆動
    し、慣性負荷を作動させる油圧モータとによつて
    油圧回路を構成し、上記油圧モータの作動方向お
    よび作動速度を指令する制御手段と、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、こ
    のモータ停止手段に連絡され、このモータ停止手
    段に作動を解除する制御圧力を供給する油圧源と
    を備えた油圧系統の制御装置において、上記油圧
    源と上記モータ停止手段とを連絡する管路の途上
    に、上記油圧モータが配設される管路の圧力に応
    じてモータ停止手段に制御圧力を伝える第1の圧
    力伝達手段と、上記制御手段の入力手段の作動に
    関連してモータ停止手段に制御圧力を伝える第2
    の圧力伝達手段とを介設し、第1の圧力伝達手段
    および第2の圧力伝達手段の少なくとも一方を介
    して伝えられる制御圧力によつてモータ停止手段
    の作動を解除するようにしてあることを特徴とす
    る油圧系統の制御装置。
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