JPH0320601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パワーシヨベル、油圧クレーン、建
設機械、荷役機械等のアクチユエータ（油圧機
器）に適用する油圧回路に関するものである。

（従来の技術） メータイン弁とメータアウト弁とを使用したア
クチユエータの油圧回路は、従来公知である（必
要ならば特開昭55−149402号公報を参照された
い）。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来のアクチユエータの油圧回路では、メ
ータイン弁とメータアウト弁とのそれぞれをパイ
ロツト圧により動かすようにしているため、次の
欠点があつた。即ち、（）急速に作動させる場
合の所要パイロツト油量が多くて、パイロツト供
給流量に制限がある場合には、応答遅れが生じ
る。これは、複数個のバルブを同時に作動させる
連動時に顕著に表れる。（）メータイン弁とメ
ータアウト弁とのそれぞれに異なるばね力、摩擦
力、流体力（フローフオース）が働くので、同各
弁のタイミングにずれが生じて、操作感覚がよく
ないという問題があつた。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであ
り、その目的とする処は、メータイン弁とメータ
アウトとを急速に作動させる場合、パイロツト供
給流量に制限があつても、応答性を向上できる。
またメータイン弁とメータアウト弁とにずれが生
じなくて、操作感覚を向上できるアクチユエータ
の油圧回路を提供しようとする点にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、パイ
ロツト圧により開方向に動かされてポンプからの
圧油をアクチユエータ上部のヘツド側圧力室へ供
給する第１のメータイン弁と、パイロツト圧によ
り開方向に動かされて上記ポンプからの圧油を上
記アクチユエータ下部のロツド側圧力室へ供給す
る第２のメータイン弁と、上記第１のメータイン
弁の開方向への作動時に開方向へ動かされて上記
アクチユエータ下部のロツド側圧力室の油タンク
へ排出する第２のメータアウト弁と、上記第２の
メータイン弁の開方向への作動時に開方向へ動か
されて上記アクチユエータ上部のヘツド側圧力室
の油をタンクへ排出する第１のメータアウト弁と
を具え、メータアウト弁をメータイン弁で動かす
ように前記第１のメータイン弁と前記第２のメー
タアウト弁、及び前記第２のメータイン弁と前記
第１のメータアウト弁とを軸方向に直列に配設し
ている。

（作用） 本発明のアクチユエータの油圧回路は前記のよ
うに構成されており、アクチユエータを往復作動
させる場合、第１のメータアウト弁または第２の
メータアウト弁を移動させるためのパイロツト油
量は、第１のメータイン弁または第２のメータイ
ン弁のパイロツト油量でよくて、急速に作動させ
る場合のパイロツト油量が少なくなり、そのた
め、パイロツト供給油量に制限がある場合でも、
応答性が向上する。またアクチユエータを往復作
動させる場合、第１のメータアウト弁または第２
のメータアウト弁と第１のメータイン弁または第
２のメータイン弁との移動量が等しい。そのた
め、両者のタイミングにずれを生じることがな
く、円滑な作動が可能になつて、良好な操作感覚
が向上する。なおメータアウト弁とパイロツトリ
リーフ弁とを組み合わせて、オーバロードリリー
フ弁機能を持たせた場合、前記従来例では、メー
タアウト弁のハイロツトリリーフ弁側面積（A₁）
が負荷圧側面積（A₂）よりも大きいので、設定
リリーフ圧力よりもずつと低い圧力で前もれが始
まるという欠点があつたが、本発明では、負荷圧
が規定値以上に上がつて、第１のメータアウト弁
または第２のメータアウト弁がリリーフ作動する
場合、規定値になる寸前まで開口しないので、前
もれが少なくて、アクチユエータの負荷保持特性
が向上するという利点がある。

（実施例） 次に本発明の油圧機器の油圧回路を第１，２，
３図に示す一実施例により説明すると、可変吐出
量ポンプ１とアクチユエータ２との間が油圧回路
３により接続される一方、パイロツトポンプ６と
油圧回路３との間にリモートコントロールバルブ
５が設けられ、可変吐出量ポンプ１からの圧油が
油圧回路３のＰポートへ導かれ、第１、第２のメ
ータインスプール８ａ，８ｂの周りの油室１３
ａ，１３ｂへ導入される。メータインスプール８
ａ，８ｂの周りのもう一つの油圧１４ａ，１４ｂ
は、上記油室１３ａ，１３ｂに対して中立時には
遮断されているが、第１、第２のメータインスプ
ール８ａ，８ｂが上方へ移動すると第１、第２の
メータインスプール８ａ，８ｂに設けたメータリ
ング用ノツチ１６ａ，１６ｂを介して油室１３
ａ，１３ｂと油室１４ａ，１４ｂとが連通するよ
うに形成されている。同油室１４ａの圧油は、負
荷保持チエツク弁１９ａを押し開いて、第１のメ
ータアウトスプール２１ａの周囲を通つて通路２
５ａへ導入され、さらに油圧回路３のＡポートを
経由してアクチユエータ２のロツド側油室３５へ
導入される。また上記油室１４ｂの圧油は、負荷
保持チエツク弁１９ｂを押し開いて、第２のメー
タアウトスプール２１ｂの周囲を通つて通路２５
ｂに導入され、さらに油圧回路３のＢポートを経
由してアクチユエータ２上部のヘツド側圧力室３
４へ導入される。上記通路２５ａは、通路２８に
対して中立時には、シート２６ａにより遮断され
ているが、第１のメータアウトスプール２１ａが
上方に移動すると、そのストローク量に応じて連
通するように形成されている。また上記通路２５
ｂは、通路２８に対して中立時には、シート２６
ｂにより遮断されているが、メータアウトスプー
ル２１ｂが上方に移動すると、そのストローク量
に応じて連通するように形成されている。また上
記通路２８の油は、油圧回路３のＴポート→オリ
フイス付背圧弁５５を経由してタンクに戻る。他
方、上記通路２８の油は、バイパス油路２５a′に
入り、第１の再生チエツク弁３６ａをスプリング
３７ａに抗し押し開いて、通路２５ａに入るとと
もに、バイパス油路２５b′に入り、第２の再生チ
エツク弁３６ｂをスフリング３７ｂに抗し押し開
いて、通路２５ｂに入る。負荷保持チエツク弁１
９ａ，１９ｂと再生チエツク弁３６ａ，３６ｂと
の各スプリング２０ａ，２０ｂ及び３７ａ，３７
ｂには、各バルスのクラツキング圧力が最小にな
るものを使用している。またリモートコントロー
ルバルブ５の二次圧側は、油圧回路３のRAポー
トとPBポートとに接続している。そして同リモ
ートコントロールバルブ５のレバーをＡ方向へ移
動させると、ストローク量に応じた二次圧がRA
ポート側に立ち、リモートコントロールバルブ５
のレバーをＢ方向に移動させると、ストローク量
に応じた二次圧がRBポート側に立つように構成
されている。またこれらRAポート及びRBポー
トの二次圧は、第１のメータインスプール８ａの
ばね室１２ａまたは第２のメータインスプール８
ｂのばね室１２ｂへ導かれ、この圧力が第１のメ
ータインスプール８ａまたは第２のメータインス
プール８ｂの下端部に作用し、第１のメータイン
スプール８ａは、メータアウトスプール２１ｂを
スプリング１０ａ，１１ａ，２２ｂの合計対抗力
と釣り合う位置まで上方に移動させ、第１のメー
タインスプール８ｂは、メータアウトスプール２
１ａをスプリング１０ｂ，１１ｂ，２２ａの合計
対抗力と釣り合う位置まで上方に移動させるよう
に構成されている。また第１、第２のメータアウ
トスプール２１ａ，２１ｂの中には、オリフイス
５４ｂ，５４ｂをもつチエツク弁２３ａ，２３ｂ
が弱いスプリング２４ａ，２４ｂとともに内蔵さ
れ、通路２５ａ，２５ｂから油室５６ａ，５６ｂ
へ流れる流量を制限するとともに、油室５６ａ，
５６ｂから通路２５ａ，２５ｂには低い差圧で油
の流れを許容するようになつている。またパイロ
ツトリリーフ弁２９ａ，２９ｂは、油室５６ａ，
５６ｂの油圧によりスプリング３０ａ，３０ｂの
対抗力と釣り合う位置まで移動して、開口する。
ばね室５７ａ，５８ａは、通路２７ａを介して通
路２８に連通し、ばね室５７ｂ，５８ｂは、通路
２７ｂを介して通路２８に連通している。油圧１
４ａ，１４ｂの圧力のうち、何れか高い方の圧力
がシヤトル弁４４により検出され、これが油圧回
路３のＬポートへ導かれる。また上記可変吐出量
ポンプ１の吐出量制御弁４は、吐出圧（Ｐポート
圧）と負荷圧（Ｌポート圧）との差圧が常に一定
値になるように可変吐出量ポンプ１の吐出量を制
御している。また第１、第２のメータインスプー
ル８ａ，８ｂの上部油室１５ａ，１５ｂは、チエ
ツク弁５０ａ，５０ｂを介してRAポートとRB
ポートとに連通している。またメータインスプー
ル８ａ，８ｂの押上制御力の抵抗に支障のないよ
うにスプリング５１ａ，５１ｂの抗力は充分に小
さく、また通路２８の背圧を受けるメータインス
プール先端部の直径１８ａ，１８ｂは、充分に小
さくなつている。また上記通路２８は、オリフイ
ス６０ａ，６０ｂを介して油室１５ａ，１５ｂに
連通している。なお負荷圧感知形リリーフ弁５３
は、可変吐出量ポンプ１の吐出ラインからの油を
逃がすように構成されている。またこの負荷圧感
知形リリーフ弁５３は、吐出圧（Ｐポート圧）と
負荷圧（Ｌポート圧）との差圧が常に吐出量制御
弁４の制御差圧設定値よりも僅かに高い一定値に
なるように設定されている。なおメータアウトス
プール２１ａのパイロツトリリーフ弁側受圧面積
＝A₁〔π/4×（D²−d² ₁）〕は、負荷側受圧面積＝A₂
〔π/4×（D²−d² ₂）〕に等しくなつている。

次に前記１，２，３図に示すアクチユエータの
油圧回路の作用を具体的に説明する。

先ず第１図に示すようにリモートコントロール
バルブ５が中立状態にあるときの作用を説明す
る。このとき、リモートコントロールバルブ５の
レバーは、中立位置にあり、リモートコントロー
ルバルブ５の油路５′がタンク７に連通している。
そのため、油室１４ａ，１４ｂの圧力が孔１７
ａ，１７ｂ→RAポート及びRBポート→リモー
トコントロールバルブ５の油路５′→タンク７に
抜けており、Ｌポート圧が低圧になり、吐出量制
御弁４が働いて、可変吐出量ポンプ１の吐出量が
最小に保たれ、リリーフ弁５３により最小吐出圧
でリリーフする。このリリーフ流量は、オリフイ
ス付背圧弁５５を流れるので、通路２８に僅かに
背圧が発生し、これが通路２８からオリフイス６
０ａ，６０ｂを経由してRAポート、RBポート
へ僅かな油の流れを許容する。この油の流れ作用
により、タンク７の暖かい油が油圧回路３の内部
を循環して、本体を暖めるので、本体とスプール
との熱膨張量によるロツク現象（熱シヨツク）が
防止される。静止中のアクチユエータ２がパイロ
ツトリリーフ弁２９ａ，２９ｂの設定圧を越える
外力で強制的に作動させられるときには、パイロ
ツトリリーフ弁弁２９ａ，２９ｂから逃げた油の
補充をするため、タンク７の油がオリフイス付背
圧弁５５から再生チエツク弁３６ａ，３６ｂを経
由してアクチユエータ２へ吸い込まれる。

また第２図に示すように下方に負荷Ｗのかかつ
たアクチユエータ２を上方に作動させる場合（正
荷重作動時）について説明する。リモートコント
ロールバルブ５のレバーをＡ方向へ一定量移動さ
せると、油室１２ａに二次圧が発生し、第１のメ
ータインスプール８ａと第２のメータアウトスプ
ール２１ｂとが同時に上方へ移動する。可変吐出
量ポンプ１からの圧油は、Ａポートを経由してア
クチユエータ２下部のロツド側圧力室３５へ供給
され、アクチユエータ２が縮み方向に作動して、
アクチユエータ２の負荷Ｗが上方へ移動する。同
アクチユエータ２上部のヘツド側圧力室３４から
排出される油は、Ｂポートを経由して第２のメー
タアウトスプール２１ｂのシート部２６ｂの開口
部を通つて通路２８へ導入され、ここからタンク
７へ戻る。可変吐出量ポンプ１の吐出量は、メー
タリング用ノツチ１６ａの前後１３ａ，１４ａの
差圧が一定になるように吐出量制御弁４により調
整される。アクチユエータ２がストロークエンド
に行き詰まつた場合、及び通路２５ａに許容値以
上の高圧が発生した場合には、パイロツトリリー
フ弁２９ａが開いて、油室５６ａの圧力が低下
し、メータアウトスプール２１ａが上方に移動し
て、リリーフ弁として機能し、通路２５ａに許容
値以上の圧力を発生させないようにする。また通
路２５ｂに許容値以上の高圧が発生した場合、同
様にパイロツトリリーフ弁２９ｂが作動する。な
お第１のメータインスプール８ａまたは第２のメ
ータインスプール８ｂが上方に移動することによ
り排出される油室１５ａまたは１５ｂの油は、チ
エツク弁５０ａまたはチエツク弁５０ｂからRB
ポート、RAポート側へ戻される。また第１のメ
ータアウトスプール２１ａまたは第２のメータア
ウトスプール２１ｂが上方に移動することにより
排出される油室５６ａまたは５６ｂの油は、チエ
ツク弁２３ａまたは２３ｂから通路２５ａ及び２
５ｂ側へ戻される。

また第３図に示すように下方に負荷Ｗのかかつ
たアクチユエータ２を下方へ作動させる場合（負
荷重作動時）について説明する。リモートコント
ロールバルブ５のレバーをＢ方向に移動させる
と、油室１２ｂに二次圧が発生して、第２のメー
タインスプール８ｂと第１のメータアウトスプー
ル２１ａとが同時に移動する。アクチユエータ２
下部のロツド側圧力室３５からの排出油は、シー
ト２６ａの開口部から通路２８へ導入される。通
路２８の圧力は、オリフイス付背圧弁５５により
背圧が確保されているため、再生チエツク弁３６
ｂを押し開いて、油を通路２８よりも圧力の低い
通路２５ｂへ流入される。即ち、アクチユエータ
２下部のロツド側圧力室３５からの戻り油が再生
されて、再びアクチユエータ２上部のヘツド側圧
力室３４に導入可能になる。同ヘツド側圧力室３
４には、可変吐出量ポンプ１からの吐出油も供給
されるが、この量は、メークリングスリツト１６
ｂにより制限を受ける。しかし前述の戻り油が再
生されるので、同ヘツド側圧力室３４の圧力が負
圧にならなくて、キヤビテーシヨンの発生が防止
される。

（発明の効果） 本発明のアクチユエータの油圧回路は前記のよ
うにアクチユエータを往復作動させる場合、第１
のメータアウト弁または第２のメータアウト弁を
移動させるためのパイロツト油量は、第１のメー
タイン弁または第２のメータイン弁のパイロツト
油量でよくて、急速に作動させる場合のパイロツ
ト油量を少なくでき、そのため、パイロツト供給
油量に制限がある場合でも、応答性を向上でき
る。またアクチユエータを往復作動させる場合、
第１のメータアウト弁または第２のメータアウト
弁と第１のメータイン弁または第２のメータイン
弁との移動量が等しい。そのため、両者のタイミ
ングにずれを生じることがなく、円滑な作動が可
能になつて、操作感覚を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアクチユエータの油圧回路を
示す油圧回路図、第２図は同油圧回路のアクチユ
エータ正荷重作動時を示す油圧回路図、第３図は
同油圧回路のアクチユエータ負荷重作動時を示す
油圧回路図である。 １…ポンプ、２…アクチユエータ、７…タン
ク、８ａ…第１のメータイン弁、８ｂ…第２のメ
ータイン弁、２１ａ…第１のメータアウト弁、２
１ｂ…第２のメータアウト弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パイロツト圧により開方向に動かされてポン
   プからの圧油をアクチユエータ上部のヘツド側圧
   力室へ供給する第１のメータイン弁と、パイロツ
   ト圧により開方向に動かされて上記ポンプからの
   圧油を上記アクチユエータ下部のロツド側圧力室
   へ供給する第２のメータイン弁と、上記第１のメ
   ータイン弁の開方向への作動時に開方向へ動かさ
   れて上記アクチユエータ下部のロツド側圧力室の
   油をタンクへ排出する第２のメータアウト弁と、
   上記第２のメータイン弁の開方向への作動時に開
   方向へ動かされて上記アクチユエータ上部のヘツ
   ド側圧力室の油をタンクへ排出する第１のメータ
   アウト弁とを具え、メータアウト弁をメータイン
   弁で動かすように前記第１のメータイン弁と前記
   第２のメータアウト弁、及び前記第２のメータイ
   ン弁と前記第１のメータアウト弁とを軸方向に直
   列に配設したことを特徴とするアクチユエータの
   油圧回路。