JPH04224301A - 負荷感応形制御装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アクチュエータの負
荷圧を検出して、ポンプの吐出圧を制御する負荷感応形
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示した従来の装置は、可変吐出ポ
ンプ１は、その吐出側に接続した高圧流路２を、第１、
２操作弁３、４のインポート５に接続している。

【０００３】上記操作弁３、４は、図示の中立位置にあ
るとき、上記インポート５を閉じているが、そのスプー
ル６を左右いずれかに切換えることによって、可変オリ
フィス７が開くとともに、その切換え量に応じて可変オ
リフィス７の開度が制御される。そして、この可変オリ
フィス７の下流側にはチェック弁８を介して圧力補償弁
９を接続している。さらに、この圧力補償弁９の下流側
は、操作弁３、４の供給ポート１０に連通させている。 この供給ポート１０は、操作弁３、４が中立位置にある
ときに閉じているが、スプール６を左右いずれかに切換
えることによって、アクチュエータポート１１、１２の
うちのいずれか一方に連通する。このとき、いずれか他
方のアクチュエータポートはタンク流路１３に連通する
。

【０００４】さらに、上記操作弁３、４には負荷検出ポ
ート１４を形成しているが、この負荷検出ポート１４は
、操作弁３、４が中立位置にあるときタンク流路１３に
連通する。そして、操作弁３、４が左右いずれかに切換
わると、高圧側のアクチュエータポートに連通するよう
にしている。

【０００５】上記圧力補償弁９は、一方のパイロット室
９ａに、この圧力補償弁９の上流側の圧力を導き、他方
のパイロット室９ｂに負荷検出ポート１４側の圧力を導
く。ただし、複数のシャトル弁１５の作用で、操作弁３
、４によって制御されるアクチュエータのうちの最高の
負荷圧が選択されて、この他方のパイロット室９ｂに導
かれるようにしている。このようにした圧力補償弁９は
、可変オリフィス７の下流側の圧力が最高負荷圧よりも
一定圧力だけ高くなるように制御する。

【０００６】また、シャトル弁１５で選択された最高負
荷圧は、制御バルブ１６の一方のパイロット室１６ａに
導かれる。そして、この制御バルブ１６の他方のパイロ
ット室１６ｂには、上記高圧流路２の圧力、すなわち可
変吐出ポンプ１の吐出圧が導かれるようにしている。し
たがって、制御バルブ１６は可変吐出ポンプ１の吐出圧
と最高負荷圧との相対差に応じて動作することになる。 そして、この制御バルブ１６の動作によって、制御シリ
ンダ１７が動作し、可変吐出ポンプ１の吐出圧が最高負
荷圧よりも一定の値だけ常に高くなるように制御する。 なお、図中符号１８はメインリリーフ弁である。

【０００７】上記のようにした可変吐出ポンプ１と圧力
補償弁９との相互作用によって、操作弁３、４の切換え
量に比例した一定の流量がアクチュエータに供給される
ことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の装置では、複数のアクチュエータのうちの最高負荷圧
の作用で、可変吐出ポンプ１の吐出圧が制御されるよう
になっているので、次のような場合にエネルギー損失が
大きくなるという問題があった。

【０００９】例えば、上記装置をパワーショベルに使用
し、旋回時のように慣性体を負荷にするときには、操作
弁を切換えた瞬間に、慣性体を加速するために負荷圧が
急上昇し、回路圧がメインリリーフ弁１８の設定圧まで
上昇してしまう。この上昇した回路圧は、前記したよう
に、各操作弁３、４及び可変吐出ポンプ１の制御信号に
なっているので、もし旋回回路系以外の回路系において
、低圧で大流量を使っていると、可変吐出ポンプ１は高
圧大流量の吐出を余儀なくされる。つまり、高圧微小流
量を必要とする旋回回路系のために、低圧大流量を必要
とする回路系に高圧大流量を供給しなければならないの
で、エネルギー損失が極端に大きくなるという問題があ
った。

【００１０】特に、この可変吐出ポンプ１が馬力一定制
御をしているときに、その吐出圧が上昇すると、当該ポ
ンプの吐出可能量は、定馬力曲線に沿って減少してしま
う。そのために低圧大流量を要求している回路系への供
給流量が制限されてしまうという問題があった。

【００１１】この発明の目的は、特定のアクチュエータ
が低圧微小流量を要求するような場合にも、可変吐出ポ
ンプの吐出圧が急上昇するのを防止し、上記従来の欠点
を解消した負荷感応形制御装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数のアク
チュエータのそれぞれに操作弁を備え、これら操作弁の
バルブ本体にスプールを内装し、このスプールの切換え
量に応じて、供給流路とアクチュエータとを連通する過
程に設けた可変オフィスの開度を制御する一方、この可
変オリフィスの下流側に、負荷圧と可変オリフィスの下
流側の圧力との圧力差を一定に保つ圧力補償弁を設け、
しかも、上記負荷圧とポンプ吐出圧とをパイロット圧と
して、ポンプ吐出圧が、負荷圧よりも一定圧以上になる
ように制御する制御機構を備えた負荷感応形制御装置を
前提にするものである。上記の装置を前提にしつつ、こ
の発明は、圧力補償弁の上流側を、抵抗を付与しながら
タンク流路に連通させた点に特徴を有する。

【００１３】

【作用】この発明は、上記のように構成したので、ある
特定のアクチュエータの負荷圧が上昇しても、可変吐出
ポンプの吐出量の一部の微小流量がタンク流路に流れる
ので、この特定のアクチュエータへの供給流量がゼロで
も、圧力上昇をともなうことがない。

【００１４】

【実施例】第１実施例を示した図１は、操作弁Ｖ１　に
圧力補償弁Ｖ２　を組み込んだ断面図を示すもので、こ
の操作弁と圧力補償弁以外の構成は、前記従来と同様で
ある。そこで、これら操作弁と圧力補償弁以外の構成要
素に関しては、同一符号を付して説明する。

【００１５】操作弁Ｖ１　は、そのバルブ本体２１に、
スプール２２を摺動自在に挿入するとともに、このスプ
ール２２のほぼ中央位置両側に、ノッチ２３、２４を形
成した第１環状溝２５、２６を形成している。この第１
環状溝２５、２６は、バルブ本体２１側に形成した供給
流路２７、２８に常時連通している。そして、スプール
２２を左右いずれかに切換えることによって、第１環状
溝２５又は２６を介して、供給流路２７又は２８と、中
継流路２９とが連通する。ただし、それらが連通したと
きの流路面積は、ノッチ２３、２４と中継流路２９との
ラップ量によって相違する。つまり、このノッチ２３、
２４と中継流路２９とで、スプール２２の切換え量に比
例して開度を相違させる可変オリフィスを構成するもの
である。

【００１６】上記のようにしたスプール２２には、ブリ
ードオフ流路３０を形成しているが、このブリードオフ
流路３０は、スプール２２の中央部分に開口した小孔３
０ａと、スプール２２の軸線に沿って形成した流通孔３
０ｂと、上記小孔３０ａとは反対側において開口する小
孔３０ｃとからなる。このようにしたブリードオフ流路
３０は、スプール２２が微小切換え範囲にあるかぎり、
小孔３０ａが中継流路２９に連通し、小孔３０ｃがバル
ブ本体２１側に形成したタンク流路３１に連通するよう
にしている。

【００１７】また、上記中継流路２９には、圧力補償弁
Ｖ２　を接続している。この圧力補償弁Ｖ２　は、バル
ブ本体２１に一体的に組み込むとともに、その円筒スプ
ール３２をバルブ本体２１に対して摺動自在にしている
。この円筒スプール３２にはチェック弁３３を内装して
いるが、このチェック弁３３は、中継流路２９から円筒
スプール３２に形成した流出ポート３４への流通のみを
許容する構成にしている。そして、この圧力補償弁Ｖ２
　は、中継流路２９側を一方のパイロット室３５とする
とともに、このパイロット室３５とは反対側に他方のパ
イロット室３６を形成している。この他方のパイロット
室３６には、複数のシャトル弁１５で選択された最高負
荷圧が作用するようにしている。

【００１８】上記他方のパイロット室３６にはスプリン
グ３７を設けている。したがって、パイロット室３５の
圧力が、他方のパイロット室３６の圧力とスプリング３
７のばね力とを合計した力に打ち勝つと円筒スプール３
２が上昇する。この円筒スプール３２が上昇すると、そ
の移動量に応じて、流出ポート３４と高圧流路３８との
ラップ量が制御される。これによって、中継流路２９と
高圧流路３８との圧力差が、一定の値以上になるもので
ある。

【００１９】上記高圧流路３８は、スプール２２の移動
方向に応じて、第２環状溝３９を介して一方のアクチュ
エータポート４０に連通したり、第２環状溝４１を介し
て他方のアクチュエータポート４２に連通したりする。 なお、これらアクチュエータポート４０、４２は、一方
が高圧流路３８に連通しているときは、他方がタンク流
路３１に連通するものである。

【００２０】次に、この第１実施例の作用を説明するい
ま、スプール２２を図面右方向に移動すると、ノッチ２
３が中継流路２９とラップし、その可変オリフィスの開
度が定まる。したがって、供給流路２７に供給された圧
力流体は中継流路２９に流れるとともに、そのときの圧
力が圧力補償弁Ｖ２　の一方のパイロット室３５に作用
し、チェック弁３３を開弁させる。

【００２１】圧力補償弁Ｖ２　の一方のパイロット室３
５に上記のように圧力が作用すると、円筒スプール３２
は、一方のパイロット室３５の圧力作用と、他方のパイ
ロット室３６の圧力作用及びスプリング３７のばね力と
が、バランスする位置まで上昇する。これによって流出
ポート３４と高圧流路３８とのラップ量が定まる。

【００２２】したがって、中継流路２９に流入した圧力
流体は、高圧流路３８及び第２環状溝３９を経由して一
方のアクチュエータポート４０からアクチュエータ側に
供給される。このとき、アクチュエータからの戻り流体
は、他方のアクチュエータポート４２及び第２環状溝４
１を経由してタンク流路３１に流出する。

【００２３】そして、上記の状態で中継流路２９に供給
された圧力流体の一部は、ブリードオフ流路３０を経由
してタンク流路３１に流出する。したがって、この特定
の操作弁の開度を微少開度とした場合で、アクチュエー
タへの供給流量がゼロであっても、このブリードオフさ
れる流量のみは確保される。このようにアクチュエータ
への供給流量がゼロになっても、最低限ブリードオフ流
量だけは確保されるので、ポンプ吐出圧の急激な上昇を
防止できるとともに、負荷側の圧力を連続的に変化させ
ることも可能になる。

【００２４】これを図７に示した馬力一定曲線を参考に
して、さらに詳しく説明する。もし、アクチュエータ側
の負荷圧Ｐが上昇すると、それにともなって流量Ｑが減
少する。ただし、上記第１実施例のように、負荷圧Ｐが
ある一定限度以上になっても、ブリードオフ流量ｑ１　
が確保されていれば、圧力ｐ１　がそれ以上上昇しない
。したがって、そのエネルギー損失を小さく押さえるこ
とができる。

【００２５】図２に示した第２実施例は、バルブ本体２
１に、中継流路２９とタンク流路３１とを連通させるブ
リードオフ流路４３を直接形成したもので、その他は、
第１実施例と同様である。

【００２６】図３〜図６に示した第３実施例は、中継流
路２９とタンク流路３１とを直接連通させる通路に、サ
ージセットリリーフ弁４４を設けたものである。このサ
ージセットリリーフ弁４４は、円筒状のバルブケース４
５にポペット４６を摺動自在に設けるとともに、このバ
ルブケース４５には中継流路２９側にシート部４７を形
成している。また、上記ポペット４６と直列にした補助
スプール４８を設け、この補助スプール４８とポペット
４６との間にスプリング４９を介在させるとともに、補
助スプール４８とプラグ５０との間にもスプリング５１
を介在させている。

【００２７】次に、この第３実施例の作用を説明する。 中継流路２９側の圧力が低ければ、ポペット４６はスプ
リング４９、５１の作用で、図４に示すようにシート部
４７を閉じた状態に維持する。そして、中継流路２９側
の圧力が上昇すると、その圧力が、ポペット４６に形成
したオリフィス５２を介して補助スプール４８に作用す
るので、補助スプール４８が図５に示すようにスプリン
グ４９、５１に抗して移動する。このように補助スプー
ル４８が移動すれば、ポペット４６と補助スプール４８
との間に形成された室５３の圧力が低下するので、ポペ
ット４６も移動し、図５に示すように、シート部４７を
開く。したがって、中継流路２９の流体は、バルブケー
ス４５に形成した小孔５４を経由してタンク流路３１に
流出する。そして、室５３と中継流路２９との圧力が等
しくなると、ポペット４６だけが原位置に復帰して、図
６に示すように、シート部４７を閉じるものである。上
記以外の構成は前記第１実施例と同様である。

【００２８】

【発明の効果】この発明の制御装置によれば、負荷圧が
ある一定限度以上になっても、ブリードオフ流量が確保
されるので、ポンプ吐出圧がある一定以上上昇しない。 したがって、エネルギー損失を小さく押さえることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の操作弁の断面図である。

【図２】第２実施例の操作弁の断面図である。

【図３】第３実施例の操作弁の断面図である。

【図４】第３実施例の要部断面図で、シート部を閉じた
状態を示している。

【図５】第３実施例の要部断面図で、シート部を開いた
状態を示している。

【図６】第３実施例の要部断面図で、シート部を閉じた
状態を示している。

【図７】馬力一定曲線を示したフラフである。

【図８】従来の装置の回路図である。

【符号の説明】

Ｖ１　　　操作弁 ２１　　バルブ本体 ２２　　スプール ２３　　可変オリフィスを構成する一方のノッチ２４　
　可変オリフィスを構成する他方のノッチＶ２　　　圧
力補償弁 ３０　　ブリードオフ流路 ３１　　タンク流路 ４４　　サージセットリリーフ弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数のアクチュエータのそれぞれに操
   作弁を備え、これら操作弁のバルブ本体にスプールを内
   装し、このスプールの切換え量に応じて、供給流路とア
   クチュエータとを連通する過程に設けた可変オフィスの
   開度を制御する一方、この可変オリフィスの下流側に、
   負荷圧と可変オリフィスの下流側の圧力との圧力差を一
   定に保つ圧力補償弁を設け、しかも、上記負荷圧とポン
   プ吐出圧とをパイロット圧として、ポンプ吐出圧が、負
   荷圧よりも一定圧以上になるように制御する制御機構を
   備えた負荷感応形制御装置において、上記圧力補償弁の
   上流側を、抵抗を付与しながらタンク流路に連通させて
   なることを特徴とする負荷感応形制御装置。
2. 【請求項２】　　スプールの軸線に沿ってブリードオフ
   流路を形成し、このブリードオフ流路を介して圧力補償
   弁の上流側とタンク流路とを連通させてなる請求項１記
   載の負荷感応形制御装置。
3. 【請求項３】　　バルブ本体にブリードオフ流路を形成
   し、このブリードオフ流路を介して圧力補償弁の上流側
   とタンク流路とを連通させてなる請求項１記載の負荷感
   応形制御装置。
4. 【請求項４】　　バルブ本体に、圧力補償弁とタンク流
   路とを結ぶ取付け孔を形成し、この取付け孔に、サージ
   セットリリーフ弁を設けてなる請求項１記載の負荷感応
   形制御装置。