JPS6367403A

JPS6367403A - 慣性体駆動用油圧装置

Info

Publication number: JPS6367403A
Application number: JP20922886A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Endo; 弘遠藤; Koichi Morita; 森田　紘一; Yoshie Koibuchi; 鯉渕　芳栄; Teruo Akiyama; 照夫秋山; Tadao Kikuchi; 菊池　忠男
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1988-03-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、慣性体を駆動する油圧装置、たとえばパワー
ショベルの旋回体を駆動する油圧装置に関する。

〔従来の技術〕

パワーショベルの旋回体等の慣性体を油圧モータによっ
て駆動する油圧装置では、従来、慣性体の慣性エネルギ
ーをリリーフパルプでリリーフさせることによシ油圧モ
ータを制御させるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のようにして慣性体の制動を行った場合、該慣性体
の制動エネルギーが上記ＩＪ　ＩＪ−フ弁によって熱褪
失として消費され、したがってこの制動エネルギーが全
く活用されないことになる。

本発明は、上記制動エネルギーを有効に活用することが
できる油圧装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明の第１発明では、安全弁が並設された油圧モータ
と、この油圧モータに方向切換弁を介して圧油を供給す
る油圧ポンプとを備え、上記油圧モータに慣性体が負荷
された油圧装置において、チェック弁と上記安全弁より
も低いセット圧を有するシーケンス弁とを介して上記油
圧モータに接続されたアキュムレータと、上記アキュム
レータと上記油圧ポンプの吐出管路との間に介在された
放出弁と、上記方向切換弁が中立位置から操作されたさ
らに上記放出弁を開放させる手段とを設けている。

また、本発明の第２発明では、上記の構成に加えて上記
方向切換弁が中立位置にある場合に、上記油圧ポンプの
吐出圧油を上記油圧モータの吸込回路忙供給する手段を
設けるようにしている。

〔作　用〕

本発明によれば、油圧モータの制動エネルギーがシーケ
ンス弁を介してアキ、ムレータに回収され、このエネル
ギーが油圧モータの駆動に活用される。また方向切換弁
の中立時に油圧ポンプの吐出圧油が油圧モータの吸込回
路に供給される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明釦係る油圧装置の一実施例を示す。

同図にシいて、可変容量型油圧ポンプ１は、図示してい
ない原動機によって駆動され、またポンプ制御部２によ
ってその斜板１亀の傾転角１１が制御される。

ポンプ制御部２には、ＣＯ弁（カットオフ弁）２０１と
、ＮＣ弁（ネガティブコントロール弁）２０２と、案内
弁２０３と、サー？アクチェエータ２０４とが備えられ
ている。

ＣＯ弁２０１は第２図に示す如く、ポンプ１の吐出圧Ｐ
、がＰｐ、になるまでには一定な圧力Ｐｃ（＝入力圧）
を出力し、上記吐出圧Ｐ、が２９１以上になるとその出
力圧Ｐｃを急激に減少させるように作用する。１次ＮＣ
弁２０２は、後記するジェットセンサ３の出力圧Ｐｉ　
　、　　Ｐｄをノヤイロット圧として入力し、第３図に
示すようにこのパイロット圧Ｐｔ、　Ｐｄの差（Ｐｔ−
Ｐｄ　）に比例してその出力圧Ｐｌを下げる作用をもつ
。

上記ＮＣ弁２０２の出力圧Ｐ１は案内弁２０３に制御圧
として入力される。そして案内弁２０３より出力される
圧油によってサー？アクチェエータ２０４が作動され、
これによってモータ１の斜板１１が駆動される。

上記したジェットセンサ３は、オリフィス３０１゜３０
２とリリーフ弁３０３とを有し、管路２７に供給される
方向切換弁４のキャリオーバ流量を入力パラメータとし
て前記圧Ｐｔ、　Ｐｄを出力する。

第４図は、上記キャリオーバ流量と上記出力圧差ＣＰｔ
−ｐ、１　）との関係を示している。

キャリオーバ流量は、第５図に示すように、方向切換弁
４の中立位置からのストローク量が増大するに伴って減
少する。それ故、第４図の関係から上記ストローク量の
増大に伴って上記圧力差Ｐｔ−Ｐｄが減少することにな
り、これは第３図の関係からＮＣ弁２０２の出力圧Ｐ１
を増加させることになる。そしてＮＣ弁２０２の出力圧
Ｐｉが増加すると、案内弁２０３およびサーボアクチュ
エータ２０４を介してポンプ１の斜板傾転角が増大され
、これによって該ポンプ１の吐出量が太きくなる。

結局、上記ポンプ制御部２は、方向切換弁４が図示する
中立位置（ストローク零の位置）にあるときにポンプ１
の斜板傾転角を最小にさせ、該切換弁４のストロークが
増大するに伴って該傾転角を大きくさせるように作用す
る。

／４’イロット弁５は、切換弁４を切換えるためのパイ
ロット圧を発生するものであり、レバー５０１が位置Ａ
およびＢに操作されたさいＫそれぞれ切換弁４が位置４
Ｂおよび４０に切換えられる。

圧力センサ６は、切換弁４に作用するパイロット圧をシ
ャトル弁７を介して検出するものであり、その出力信号
は切換弁４の切換操作を示す信号として後記するコント
ローラ８に入力される。

双方向回転形の油圧モータ９は、パワーシ曹ベルの旋回
体等の慣性体２９を駆動するものである。

この油圧モータ９の一方および他方のポートは、それぞ
れ管路１０．１１を介して切換弁４に接続され、かつ該
モータ９側からの流入を許容するチェック弁１２．１３
’ｉ介してシーケンス弁１４に接続されている。一方、
上記モータ９には該モータ９の駆動油圧の大きさを制限
する安全弁１５゜１６が並設され、さらにこの安全弁１
５．１６にそれぞれチェック弁１７．１８が並設される
とともに、安全弁１５．１６とチェック弁１７．１８の
共通接続点２８に吸込管路１９が接続されている。

上記シーケンス弁１４は、そのセット圧が上記安全弁１
５．１６のセット圧よりもわずかに低くなるように調整
されている。そしてこのシーケンス弁１４の出力ポート
はアキュムレータ２０に接続されるとともに、放出弁２
１を介して油圧ポンプ１の吐出側管路２３に接続されて
いる。

上記放出弁２１は、アキュムレータ２０とポンプ１間に
介装された主弁２１１と、絞り２１２を介して主弁２１
１に並設された電磁式のパイロット弁２１３とを備えた
構成をもつ。

なお、固定ポンプ２２は斜板゛制御部２の油圧源である
。

以下、この実施側の作用を説明する。

第６図（ａｌは、パイロット・弁５の操作レバー５０１
の位置変化を、同図（ｂｌはジェットセンサ３の出力圧
差Ｐｔ−ｐｄの変化を、同図（ｃｌはポンプ１の斜板傾
転角の変化を、同図（ｄｌは方向切換弁４の位置変化を
、同図（ｄｌは該切換弁４の位置変化を、同図（ａ）は
油圧モータ９に作用する油圧の変化を、また同図（ｆ）
は油圧そ一夕９の回転速度変化をそれぞれ示している。

パイロット弁５のレバー５０１が中立位置Ａにある状態
では、切換弁４が中立位置４Ａ（このとき弁４４’ｃ　
）・−りは零）にあシ、このとき、第５図に示した関係
から切換弁４のキャリオーバ流量が最大になるので、第
３図、第今図に示した関係からジェットセンサ３の出力
圧差Ｐｔ−Ｐｄも最大となる。この結果、ＮＣ弁の出力
圧Ｐ１が最小となりてポンプ１の斜板傾転角が最小の状
態となる。

ここで、パイロット弁５のレバー５０１が操作されて、
切換弁４が例えば位置４Ｃ側に切換えられたとすると、
ポンプ１よシ吐出される圧油は管路１０→モータ９→管
路１１という経路を通ってタンクに戻り、これによって
該モータ９が駆動される。

このとき方向切換弁４のキャリオーバ流量が零、つまシ
ジェットセンサ３の通過流量がゼロとなるので％ＮＣＮ
Ｃ弁２が最大斜板信号圧を出力しうる位置まで駆動され
、その結果、ポンプは最大斜板位置になろうとする。し
かし、切換弁４の切換当初は慣性体１８の重量のために
モータ９がただちに駆動しないので、モータ９の駆動圧
が高くな〕、これはＣＯ弁２０１を絞ることになる。そ
れ故、切換弁４の切換当初はポンプ１の斜板傾転角が最
小の状態に保持される。そして、モータ９が加速されて
その駆動圧が低下してくるとＣＯ弁２０１が開放されて
ボンｆ１の斜板１ａが最大傾転角まで変化され、これに
伴ってモータ９が最大回転速度に到達する。なお、上記
操作９？４の切換当初におけるボンｆ１の余剰圧は安全
弁１５を介してリリーフされる。

つぎに、・母イロット弁５を中立位置に戻した場合を説
明する。この場合切換弁４が中立位置に復帰されるので
、前記したようにポンプ１の斜板傾転角が最小になり、
かつモータ９への圧油の供給が停止される。そして、慣
性体２９の慣性力によってモータ９が２７７作用を行っ
て該モータ９のポー）９ｂより圧油が吐出される。

前記したように、シーケンス弁１４０セツト圧は安全弁
１６のそれよりも若干低く設尼されているので、上記モ
ータ９のポンプ作用による吐出圧によってシーケンス弁
１４が開弁される。この結果、モータ９よシ吐出され九
圧油がシーケンス弁１４を介してアキエムレータ２０に
流入し、これによって、モータ９の制動エネルギー（慣
性エネルギー）がアキエムレータ２０に回収される。

ところで、上記ノ４イロット弁５の操作謔セ記切換弁４
が中立位置４Ａから位置４Ｂｉたは４０に切換えられた
場合には、パイロット弁５の出力圧が圧力センサ６で検
出され、その検出信号がコントローラ８に加えられる。

そしてコントローラ８は、上記検出信号が入力されてい
る間、前記放出弁２１の／４イロット弁２１３を切換作
動させ、これによりて主弁２１１の圧力室２１１ａの圧
力が低下してこの主弁２１１が開放される。

し九がって、上記アキエムレータ２０にモータ９の制動
エネルギーが回収されたのち、上記切換弁４が位１ｊ！
ｔ４Ｂおよび４Ｃに切換えられた場合。

アキエムレータの蓄圧エネルギーが放出弁２トを介して
ポンプ１の吐出管路２３に供給される。つまファキエム
レータ２０の蓄圧エネルギーがポンプ吐出エネルギーに
合流する。この結果、上記蓄圧エネルギーがモータ９を
駆動するエネルギーとして活用されることになる。

かくして、この実施例によれば、モータ９の制御が行な
われる度に制動エネルギーがアキュムレータに回収され
、そしてこのエネルギーがモータ９の駆動エネルギーと
して再利用される。

なお、放出弁２φに設けられているオリフィス２１２は
、ノヤイロット弁２１３の切換作動時に主弁２１１の上
流圧を保持させる作用をなす。

また、安全弁２４は管路２５が異常圧になるのを防止す
るために設けられており、さらに手動圧抜き弁２６は運
搬時等における管路２５の圧抜きに使用される。

上記モータ９に並設され大安全弁１５．１６およびチェ
ック弁１７．１８は、何らかの要因、たとえばチェック
弁１２．１３やシーケンス弁１４等故障でモータ９よシ
吐出される圧油がアキエムレータ側に回収されない場合
にも作動する。すなわち、かかる場合には、上記モータ
９の吐出圧油が安全弁１５（または１６）およびチェッ
ク弁１８（または１７）を通してポンプの駆動側ポー）
　９ｂ（または９ａ）に還流され、これによって制動エ
ネルギーが安全弁１５（または１６）で熱損失として消
費される。従来においては、モータ９の制動エネルギー
を上記のように安全弁１５ま六は１６の熱損失として消
費していｆｃため、この制動エネルギーが再利用されな
かった。

なお、上記圧油の還流中にはモータ９等から圧油が若干
漏出する場合がある。しかし、上記漏出によるかれ還流
圧油の不足分は上記吸込管路１９を介して自動的に補充
されるので、この圧油不足によっていわゆるキャビテー
ションが発生することはない。

ところで、アキエムレータ２０が使用されない従来にお
りては、上記圧油の還流によってキャビテーションの発
生が防止されるが、上記実施例のようにモータ９の制動
エネルギーをアキュムレータ２０に回収させた場合、上
記還流が生じないことからモータ駆動管路にキャビテー
ションを発生する虞れがあシ、このキャビテーションは
モータ９に騒音を発生させｆｃシ、該モータを損傷させ
る等の弊害をもたらす。

第７図は、アキュムレータ２０を設け７′２．場合にお
けるキャビテーションの発生を防止することができる本
発明の実施例を示す。

この実施例では、上記ジェットセンサ３が接続され大切
換弁４の中立時吐出管路２７と上記チェック弁１７．１
８の共通接続点である圧油補充用吸込口２８との間に管
路３０が設けられ、また吸込管路１θの途中にタンク３
２側からの流入を許容するチェック弁３１が設けられて
いる。

この実施例によれば、切換弁４が中立位Ｕ４ＡＫ操作さ
れてモータ９が減速されている場合に、つまりモータ９
の制動エネルギーがアキエムレータ２０に回収されてい
る場合に、ポンプ１よシ吐出された圧油が管路３０を介
して上記吸込口２８に供給される。したがってたとえば
慣性体１８の慣性によってモータ９の／−）９ｂ１４１
］から圧油が吐出されているとすると、上記吸込口２「
に供給されたポンプ１の吐出圧油がチェック弁１７を通
ってモータ９の他方のｙｌ？−）９ａに流入することに
なる。したがって、上記吸込口２８とチェック弁１７．
１８はモータ９の吸込回路として機能する。

上記管路３０を設けた場合、モータ９の減速開始時には
ポンプ１の吐出圧油が全量モータ９に供給され、これは
ジェットセンサ３の圧油通過流量が零となること、つｔ
ｂ該センサの出力圧差Ｐｔ−Ｐｄが零になることを意味
する。し大がって、切換弁４が操作されている状態にお
いて斜板が最大傾転角にありなポンプ１は、切換弁４が
中立位置に切換えられた当初は第６図（ｅ）に一点鎖線
で示すように最大斜板傾転角を保持する。そして、モー
タ９が減速されて該モータ９への圧油の供給が過剰にな
ると、ジェットセンサ３にも圧油が通過するようになっ
て第６図社と点鎖線；て・°示す如く該センサ３による
出力圧差ｐｔ−ｐｄが生じてくる。これは、ＮＣ弁２０
２の出力圧Ｐ１を減少させるので、２ンプ１の斜板傾転
角を小さくさせ、以後モータ９の減速が進行するに伴っ
て、上記ポンプ１の斜板が最小傾転角まで駆動される。

結局、この実施例忙よれば、ポンプ１からの供給圧油に
よって補充され、これによってキャビテーションの発生
が効果的に防止される。そして、ポンプｌの斜板傾転角
も最大から最小へと自動的に変化する。

なお、上記実施例では、可変容量型の油圧−ンゾ１が使
用されているが、本発明は固定容量型油圧ポンプを使用
した場合にも当然適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、油圧モータの制動エネルギーをアキュ
ムレータに回収し、これを上記モータの駆動エネルギー
として再利用することができる。

また、モータの制動時にキャビテーションが発生するこ
とを確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る油圧装置の一実施例を示した油圧
回路図、第２図はＣＯ弁の特性を例示したグラフ、第３
図はＮＣ弁の特性を例示したグラフ、第４図はｖｙｔ　
、Ｔ灸弁のキャリオーバ流量とジェットセンサの出力圧
差との関係を例示し穴グラフ、第５図はｐ＝−ｆｆｌ弁
のストロークとキャリオーバ流量との関係を例示したグ
ラフ、第６図は第１図および第７図に示し六実施例の作
用を示し九波形図、第７図は本発明の別の実施態様を示
した油田回路図である。１・・・油圧ポンプ、１ａ・・・斜板、２・・・斜板制
御部、３・・・ジェットセンサ、４・・・方向切換弁、
５・・・ノ４イロット弁、６・・・圧力センサ、８・・
・コントローラ、１２．１３，１７．１８・・・チェッ
ク弁、１４・・・シーケンス弁、１９・・・吸込管路、
２０・・・アキエムレータ、２１・・・放出弁、２８・
・・吸込口、２９・・・慣性体、３０・・・管路。不５ア虹二斤力　Ｐｐ第２図午ヤリ芹−バａ１第４図Ｌ−Ｐｄ第３図方１？５＋圀撲丑ストローク第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　安全弁が並設された油圧モータと、この油圧モ
ータに方向切換弁を介して圧油を供給する油圧ポンプと
を備え、上記油圧モータに慣性体が負荷された油圧装置
において、チェック弁と上記安全弁よりも低いセット圧を有するシ
ーケンス弁とを介して上記油圧モータに接続されたアキ
ュムレータと、上記アキュムレータと上記油圧ポンプの吐出管路との間
に介在された放出弁と、上記方向切換弁が中立位置から操作されたさいに上記放
出弁を開放させる手段とを備えることを特徴とする慣性体駆動用油圧装置。
（２）　安全弁が並設され、かつキャビテーション防止
用の吸込回路が並設された油圧モータと、この油圧モー
タに方向切換弁を介して圧油を供給する油圧ポンプとを
備え、上記油圧モータに慣性体が負荷された油圧装置に
おいて、チェック弁と上記安全弁よりも低いセット圧を有するシ
ーケンス弁とを介して上記油圧モータに接続されたアキ
ュムレータと、上記アキュムレータと上記油圧ポンプの吐出管路との間
に介在された放出弁と、上記方向切換弁が中立位置から操作されたさいに上記放
出弁を開放させる手段と、上記方向切換弁が中立位置にある場合に、上記油圧ポン
プの吐出圧油を上記吸込回路に供給する手段とを備えることを特徴とする慣性体駆動用油圧装置。