JPS649481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧シヨベルの走行装置、旋回装
置、フロント、油圧クレーンのウインチ等として
用いられる油圧モータ、油圧シリンダ等のアクチ
ユエータ（以下、「油圧モータ」という）を制動
するためのブレーキ装置を備えたアクチユエータ
の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、油圧シヨベルの走行装置としては油圧
モータが用いられるが、該油圧シヨベルが駐車中
に外部から油圧モータを回動させようとする力が
作用すると、油圧モータの内部リークにより油圧
モータがスリツプして静止状態を保持し得なくな
る。このために通常、油圧モータの出力軸に連結
された動力伝達系と係合する駐車ブレーキが設け
られている。

第１図に従来技術におけるブレーキ装置を備え
た油圧モータの制御装置を示す。

同図において、１は油圧ポンプ、２は該油圧ポ
ンプ１により駆動されるアクチユエータとしての
油圧モータ、３は油圧ポンプ１からの圧油の油圧
モータ２への給排を制御するためのABR接続の
方向切換弁である。該方向切換弁３のアクチユエ
ータ側ポートと油圧モータ２の流出入ポートとは
管路４，５で接続されており、該管路４，５の途
中にはチエツク弁６Ａ，６Ｂを内装した内部パイ
ロツト方式のカウンタバランス弁６が配設され
て、該管路４，５を管路４Ａ，４Ｂおよび５Ａ，
５Ｂに画成している。該カウンタバランス弁６は
油圧モータ２が負荷を受けている状態で方向切換
弁３を操作して中立位置からいずれかの作動位置
に切換えたときに、慣性負荷のために管路４Ｂま
たは５Ｂ内の油が油圧ポンプ１の供給流量以上に
流れて油圧モータ２が過回転し、油圧シヨベルが
逸走してしまうのを防止するために設けられてい
る。さらに、管路４Ｂ，５Ｂにはオーバーロード
リリーフ弁が７，８が設けられて、油圧モータ２
に過大な慣性負荷が作用したときに管路４Ｂ，５
Ｂ内に異常な高圧が発生するのを防止している。
一方、方向切換弁３の油圧源側ポートには一端が
チエツク弁９を介して油圧ポンプ１と接続された
圧油供給管１０が設けられると共に、該方向切換
弁３のタンク側ポートには一端がタンク１１に接
続された戻り油管１２の各他端が設けられてい
る。また、方向切換弁３が中立位置にあるときに
は、管路４Ａ，５Ａは共に戻り油管１２と連通さ
れる。

次に、１３は前記油圧モータ２の出力軸２Ａに
連結したドラム１４に係合するブレーキ装置で、
該ブレーキ装置１３は油圧シヨベルの駐車ブレー
キである。ブレーキ装置１３は前記ドラム１４に
圧接されるライニング等の制動部１５と、該制動
部１５をドラム１４に圧接する方向に常時付勢す
るばね１６と、該ばね１６に抗して制動部１５を
ドラム１４から離反させる駆動部１７とで大略構
成されるネガテイブ方式のものである。そして、
駆動部１７はシリンダ１７Ａと、ピストン１７Ｂ
と、制動部１５と連結されるロツド１７Ｃとから
なり、シリンダ１７Ａとピストン１７Ｂとの間に
は圧力室Ａが設けられ、該圧力室Ａに圧油が供給
されたときに、制動が解除される。該圧力室Ａは
高圧選択弁１８を介して管路４Ａ，５Ａと接続さ
れており、該高圧選択弁１８は管路４Ａ，５Ａが
等圧であるときには絞り部１８Ａ，１８Ｂを介し
て駆動部１７の圧力室Ａと連通し、管路４Ａと５
Ａとの間に差圧が生じたときには、いずれか高圧
側の管路４Ａまたは５Ａと油圧シリンダ１７の圧
力室Ａとを連通させるものである。

図中、１９は方向切換弁３が中立位置にあると
きに油圧ポンプ１の吐出油をタンク１１に戻し、
アンロード運転させるためのアンロード流路で、
該アンロード流路１９は方向切換弁３のセンタバ
イパスイ回路となつている。また、２０は油圧ポ
ンプ１の最高吐出圧を規制するメインリリーフ弁
である。

従来技術のアクチユエータの制御装置は前述の
構成を有するもので、第１図は方向切換弁３が中
立位置にあり、このため油圧モータ２に圧油が供
給されず、該油圧モータ２は停止した状態を示し
ている。このとき、管路４，５は共に方向切換弁
３および戻り油管１２を介してタンク１１と連通
しているため、駆動部１７の圧力室Ａには圧力が
作用しておらず、制動部１５はばね１６の付勢力
により、ドラム１４に圧接されており、制動状態
にある。また、管路４Ａ，５Ａ間には差圧が生じ
ていないため、カウンタバランス弁６、高圧選択
弁１８は共に中立位置にある。

そこで、方向切換弁３を図中(イ)の位置に切換え
ると、油圧ポンプ１から供給される圧油は管路４
Ａからカウンタバランス弁６のチエツク弁６Ｂを
開弁して管路４Ｂ内に流入し、油圧モータ２に供
給されるため、該油圧モータ２を回転させようと
する。しかし、管路５Ｂ内の油はカウンタバラン
ス弁６のチエツク弁６Ａにより排出されないため
封じ込め状態となり、油圧モータ２は回転しな
い。従つて、管路４Ａ，４Ｂ内の圧力が上昇して
管路５Ａとの間に差圧が生じ、カウンタバランス
弁６は位置(ニ)に切換わろうとする。これと同時に
該管路４Ａ内の圧力は高圧選択弁１８にも作用
し、該高圧選択弁１８は位置(ホ)に切換わることに
より、駆動部１７の圧力室Ａ内に圧油が供給さ
れ、ピストン１７Ｂがばね１６を収縮する方向に
作用して、制動解除状態になろうとする。そこ
で、ブレーキ装置１３の制動解除圧をカウンタバ
ランス弁６のばねによる切換設定圧力より低く設
定しておけば、まず、ブレーキ装置１３の制動解
除が行なわれ、然る後、カウンタバランス弁６が
位置(ニ)に変位し、油圧モータ２が回転駆動され
る。

前述の如く、カウンタバランス弁６は油圧モー
タ２に逆負荷がかかつたときにおける油圧シヨベ
ルの逸走の防止と、ブレーキ装置１３の制動解除
に必要な最小限圧力を発生させる機能とを併せ有
するものである。

然るに、カウンタバランス弁６は油圧回路中を
流れる流体をパイロツト圧として作動位置に切換
るものであるため、該パイロツト圧の変動により
ハンチング現象を起し易いという欠点がある。そ
こで、カウンタバランス弁６の機能の一つである
油圧モータ２の不適当な回転による油圧シヨベル
の逸走防止の機能をブレーキ装置１３により行な
わせることができれば、前述の欠点を有するカウ
ンタバランス弁６を不要とすることができ、しか
も油圧制御装置の構造が簡単なものとなり、その
製造価格も低減させることができる。

そこで、第１図に示した制御装置からカウンタ
バランス弁６を省略した場合、方向切換弁３をい
ずれかの作動位置から中立位置に切換えたとき
に、油圧モータ２が慣性力により過回転してしま
うので、それを防止するために方向切換弁３はそ
の中立位置においては管路４Ａ，５Ａが戻り油管
１２と連通しないクローズセンタ形式のもでなけ
らばならない。しかし、かかるクローズセンタ形
式の方向切換弁を使用すると、油圧モータ２が負
荷を受けている状態で中立位置に切換えて油圧モ
ータ２を停止させると、管路４または５に圧力を
生じ、この圧力が高圧選択弁１８を介して駆動部
１７の圧力室Ａ内に供給され、ブレーキ装置１３
が制動解除の状態を維持することになり、該ブレ
ーキ装置の機能が損われる結果となる。

〔発明の目的〕

本発明は叙上の点に鑑みなされたものであつ
て、カウンタバランス弁を使用することなくブレ
ーキ装置の制動および制動解除を適正に行なうこ
とを可能ならしめるアクチユエータの制御装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

この目的を達成するために、本発明に係るアク
チユエータの制御装置は、油圧ポンプと該油圧ポ
ンプにより駆動されるアクチユエータとの間に設
けられ、該アクチユエータへの圧油の給排を制御
するクローズセンタ形式の方向切換弁と、該方向
切換弁のアクチユエータ側ポートと前記アクチユ
エータの流出入ポートとの間に接続された管路
と、前記方向切換弁の油圧源側ポートと前記油圧
ポンプとの間を接続する圧油供給管と、前記方向
切換弁のタンク側ポートとタンクとの間を接続す
る戻り油管と、圧力室を有し、該圧力室内に所定
圧力が供給されたときに前記アクチユエータの制
動が解除されるブレーキ装置と、前記圧力室と前
記アクチユエータ側の各管路との間に接続され、
該各管路のうち低圧側の管路を前記圧力室に連通
させる低圧選択弁と、前記戻り油管の途中に設け
られ、該戻り油管に前記ブレーキ装置の制動を解
除すべき所定圧力よりも高い背圧を発生させる背
圧発生機構と、前記油圧ポンプと該背圧発生機構
の流入側との間に設けられ、前記方向切換弁が中
立位置にあるとき前記油圧ポンプからの圧油を該
背圧発生機構を介してタンクに戻すアンロード流
路とから構成したことにある。

〔作用〕

このように構成することにより、方向切換弁が
中立位置にあるときにも、アンロード流路を介し
て供給される圧油により、発生機構により戻り油
管内はブレーキ装置の制動解除圧力も高い圧力に
維持されているから、方向切換弁を作動位置に切
換えたときには、低圧選択弁が直ちにこれを検出
し、アクチユエータの駆動に先立つてブレーキ装
置の制動を解除することができる。

一方、方向切換弁を中立位置に戻し、アクチユ
エータが停止している状態で、または該アクチユ
エータが停止しようとする状態で、外力が作用し
たときには、一対の管路のうち負荷が作用しない
側の管路の圧力が急激に低下するから、低圧選択
弁が直ちにこれを検出し、ブレーキ装置に制動を
与え、アクチユエータのスリツプを防止し、確実
に制動状態とすることができる。

〔実施例〕

以下、第２図および第３図に基づき本発明の実
施例を説明する。

まず、第２図は本発明の第１の実施例を示すも
ので、第１図と同一構成要素については同一符合
を付してその説明を省略する。

図中、２１は方向切換弁で、該方向切換弁２１
はその中立位置においては、管路４，５のいずれ
もが戻り油管１２と連通しないクローズセンタ形
式のものである。そして、方向切換弁２１のアク
チユエータ側ポートは配管４，５と接続され、油
圧源側ポートはチエツク弁９を介して圧油供給管
１０と接続され、タンク側ポートは戻り油管１２
と接続されている。

２２は従来技術による高圧選択弁１８に代る低
圧選択弁で、該低圧選択弁２２は管路４，５とブ
レーキ装置１３を構成する駆動部１７の圧力室Ａ
との間に設けられている。そして、該低圧選択弁
２２は管路４，５間に差圧が生じたときにいずれ
か低圧側の管路４または５内の圧力を前記圧力室
Ａ内に伝達するものである。

２３は戻り油管１２の途中に設けられたリリー
フ弁で、該リリーフ弁２３は戻り油管１２にブレ
ーキ装置１３の制動解除圧よりも高い背圧を発生
するようなリリーフ設定圧力を有し、本発明の背
圧発生機構を構成している。

さらに、２４は方向切換弁２１のセンタバイパ
ス回路を介して油圧ポンプ１と前記リリーフ弁２
３の流入側に位置して戻り油管１２との間に設け
られたアンロード流路で、該アンロード流路２４
は方向切換弁２３が中立位置にあるときにも油圧
ポンプ１の吐出圧をリリーフ弁２３の設定圧に維
持し、アンロード運転を行なわせるものである。

かくして、リリーフ弁２３には、方向切換弁２
１が中立位置にあるときはアンロード流路２４を
流れる油圧ポンプ１の吐出油が作用し、また方向
切換弁２１の作動位置への切換時は油圧モータ２
からの戻り油が作用している。このため、リリー
フ弁２３の流入側、即ち戻り油管１２は常にタン
ク圧よりも高い所定のリリーフ圧に保持されてい
る。

図中、２５は油圧ポンプ１の最高吐出圧を規制
するメインリリーフ弁で、本実施例では戻り油管
１２と接続する構成となつているが、従来技術と
同様にタンク１１に直接リリーフしてもよい。

本実施例に係るアクチユエータの制御装置は前
述の構成を有するもので、従来技術において方向
切換弁３と油圧モータ２との間に設けられたカウ
ンタバランス弁６が省略されている。

本実施例はこのように構成されるが、次にその
作用について述べる。

まず、方向切換弁２１が中立位置にあるときに
は、油圧ポンプ１の吐出圧はアンロード流路２４
を介してリリーフ弁２３の流入側に作用している
から、該アンロード流路２４、油圧ポンプ１、戻
り油管１２は該リリーフ弁２３の設定圧に維持さ
れている。

この状態で、方向切換弁２１を中立位置から作
動位置(イ)に切換えると、油圧ポンプ１から吐出油
は圧油供給管１０、チエツク弁９、方向切換弁２
１および管路４を順次介して油圧モータ２内に流
入し、一方、管路５は戻り油管１２と接続し、該
油圧モータ２を回転させようとする。しかし、方
向切換弁２１を切換えた直後は、圧油供給管１
０、管路４は油圧ポンプ１の吐出圧がリリーフ設
定圧まで低下し、また油圧モータ２はブレーキ装
置１３により制動された状態になつているため
に、回転することはない。

しかし、方向切換弁２１を作動位置(イ)に切換え
た後は、過渡的時間の経過と共に油圧ポンプ１と
アンロード流路２４との連通が遮断され、油圧ン
プ１によつて管路４内の圧力が上昇していく。一
方、管路５は方向切換弁２１を介して戻り油管１
２と接続して直ちにリリーフ弁２３の設定圧にな
る。この結果、昇圧されていく管路４とリリーフ
設定圧にある管路５との間に差圧が生じ、低圧選
択弁２２はこれを検知して位置(ト)に切換わる。ま
た、前述したように、管路５は戻り油管１２と接
続されてリリーフ弁２３のリリーフ設定圧になる
ため、該リリーフ弁２３の背圧が管路５、低圧選
択弁２２を介して圧力室Ａにも作用する。そこ
で、ブレーキ装置１３の制動解除圧をリリーフ弁
２３のリリーフ設定圧より低く、即ちリリーフ設
定圧の方を制動解除圧よりも高く設定しておけ
ば、ピストン１７Ｂがロツド１７Ｃと共に図中右
方に変位し、ばね１６が収縮し、制動部１５がド
ラム１４から離反するので、該ブレーキ装置１３
は制動解除の状態となる。

このように、方向切換弁２１を作動位置(イ)に切
換えると、過渡的時間の経過と共に、まずブレー
キ装置１３の制動が解除され、次に管路４内がリ
リーフ設定圧から油圧ポンプ１のポンプ圧まで高
まつていくことにより、油圧モータ２が回転し、
この回転は出力軸２Ａから履帯等に伝達される。

かくして、油圧モータ２が回転すると、該油圧
モータ２の回転中はその戻り油は管路５、戻り油
管１２を経てリリーフ弁２３内に流入するから、
管路５内はリリーフ弁２３の設定圧近傍となる。
この圧力はポンプ圧近傍である管路４内の圧力よ
りも低く、しかもブレーキ装置１３の制動解除圧
よりも高い。このため、低圧選択弁２２は必ず位
置(ト)の状態にあり、駆動部１７の圧力室Ａ内には
管路５内の圧力が作用し、ブレーキ装置１３は制
動解除状態を維持する。

一方、油圧シヨベルが傾斜地を降坂する等の理
由で、油圧モータ２の回転中に該油圧モータ２に
外力が加わり、過回転すると、管路４内の圧力が
急激に減少する。このため、管路４内の圧力が管
路５内の圧力よりも低くなるので、低圧選択弁２
２は速やかに位置(チ)に切換わり、駆動部１７の圧
力室Ａ内の圧力も低下してばね１６により制動部
１５がドラム１４に圧接されて制動状態となるか
ら、油圧モータ２の過回転が防止され、油圧シヨ
ベルが逸走することはない。この点について、従
来技術においてはかかる機構をカウンタバランス
弁６を行つており、このため回路内の圧力変化に
よりハンチング現象が起こる。しかし、本実施例
にあつてはカウンタバランス弁を使用していない
のでこのようなハンチングが発生することはな
い。

次に、方向切換弁２１を位置(イ)から中立位置に
切換えたとする。これにより方向切換弁２１は油
圧源側ポートおよびタンク側ポートとアクチユエ
ータ側ポートとの連通を遮断し、油圧モータ２へ
の圧油の供給はなくなるので、油圧モータ２は停
止する。このように、油圧モータ２が完全に停止
しても、管路４および５内には圧力がこもり、実
際上は該各管路４，５内には残圧が発生してい
る。このため、低圧選択弁２２が中立状態に戻つ
たとしても、管路４，５からの残圧がブレーキ装
置１３の圧力室Ａに作用し、該ブレーキ装置１３
は制動解除位置のままとなつている。

さらに、前述のように油圧モータ２が停止して
いる状態で何らかの原因で油圧モータ２に外力が
作用し、または油圧シヨベルが傾斜地で停止しよ
うとしたために油圧モータ２に外力が作用する等
の理由で、当該油圧モータ２が回転しようとする
場合がある。このように、油圧モータ２に外力が
作用し回転しようとすると、該油圧モータ２内を
油が流れることはもとより、方向切換弁２１、オ
ーバロードリリーフ弁７，８等の〓間摺動部分か
ら油が漏出し、該油圧モータ２が若干スリツプす
ることになる。

しかし、油圧モータ２がある程度スリツプする
と、管路４，５のうち負荷が作用しない方の管路
内圧力が急激に低下し、低圧選択弁２２は直ちに
位置(ト)または(チ)に切換わる。この結果、ブレーキ
装置１３の圧力室Ａには管路４，５のうち低圧側
の圧力が作用し、ばね１６により制動部１５がド
ラム１４に圧接されて制動状態となる。

なお、ブレーキ装置１３が制動位置となると
き、駆動部１７のピストン１７Ｂが戻る分の油量
に相当する分だけ、管路４、または５内に補給さ
れることになり、油圧モータ２のスリツプの原因
となる。しかし、この場合の油圧モータ２のスリ
ツプ量は、圧力室Ａの油量分が油圧モータ２内を
流れることにより生じる程度のものだから、実用
上格別支障を来たすものではない。

第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、
第２図と同一構成要素には同一符号を付して説明
を省略する。

然るに、本実施例の特徴とするところは、背圧
発生機構として第１の実施例において使用したリ
リーフ弁２３に代えて絞り３１を設けたことにあ
る。これにより制御装置の構造をさらに簡単なも
のとすることができる。

また、背圧発生機構としては、前述したものの
ほか、戻り油管１２に比較的大きな管路圧損を生
じさせるようにしたものであつてもよい。

なお前述の各実施例では油圧シヨベルにおける
油圧モータの制御装置について述べたが、油圧モ
ータのほか油圧シリンダ等の制御装置としても使
用することができる。またブレーキ装置としては
ドラム１４と圧接する制動部１５と、ばね１６
と、シリンダ−ピストン機構を有する駆動部１７
とからなる形式のものとして述べたが、ドラム１
４を挟着するデイスク型式のブレーキ装置、例え
ば対向ピストン型、ピンスライド型のブレーキ装
置としてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳細に述べた如く、本発明に係るアクチユ
エータの制御装置によれば、低圧選択弁を介して
背圧発生機構からの背圧によりブレーキ装置を作
動させる構成としたから、カウンタバランス弁を
不要とすることができ、ハンチング現象の発生を
確実に防止し得て、回路中における圧油の流れが
安定するだけでなく、その構造も簡単かつコンパ
クトになり、安価に製造することができる等の諸
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるアクチユエータの制御
装置の系統図、第２図は本発明の第１の実施例を
示す系統図、第３図は本発明の第２の実施例を示
す系統図である。 １……油圧ポンプ、２……油圧モータ、４，５
……管路、１０……圧油供給管、１１……タン
ク、１２……戻り油管、１３……ブレーキ装置、
１５……制動部、１６……ばね、１７……駆動
部、２１……方向切換弁、２２……低圧選択弁、
２３……リリーフ弁（背圧発生機構）、３１……
絞り（背圧発生機構）、Ａ……圧力室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油圧ポンプと該油圧ポンプにより駆動される
   アクチユエータとの間に設けられ、該アクチユエ
   ータへの圧油の給排を制御するクローズセンタ形
   式の方向切換弁と、該方向切換弁のアクチユエー
   タ側ポートと前記アクチユエータの流出入ポート
   との間に接続された管路と、前記方向切換弁の油
   圧源側ポートと前記油圧ポンプとの間を接続する
   圧油供給管と、前記方向切換弁のタンク側ポート
   とタンクとの間を接続する戻り油管と、圧力室を
   有し、該圧力室内に所定圧力が供給されたときに
   前記アクチユエータの制動が解除されるブレーキ
   装置と、前記圧力室と前記アクチユエータ側の各
   管路との間に接続され、該各管路のうち低圧側の
   管路を前記圧力室に連通させる低圧選択弁と、前
   期戻り油管の途中に設けられ、該戻り油管に前記
   ブレーキ装置の制動を解除すべき所定圧力よりも
   高い背圧を発生させる背圧発生機構と、前記油圧
   ポンプと該背圧発生機構の流入側との間に設けら
   れ、前記方向切換弁が中立位置にあるとき前記油
   圧ポンプからの圧油を該背圧発生機構を介してタ
   ンクに戻すアンロード流路とから構成してなるア
   クチユエータの制御装置。 ２ 前記背圧発生機構は前期戻り油管に設けられ
   たリリーフ弁である特許請求の範囲１項記載のア
   クチユエータの制御装置。 ３ 前記背圧発生機構は前期戻り油管に設けた絞
   りである特許請求の範囲１項記載のアクチユエー
   タの制御装置。