JPH0435601Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本考案は、油圧シヨベルなどの建設機械、各種
の産業機械等に用いられている油圧シリンダの戻
り油回生回路に関するものである。 （従来の技術） 油圧シヨベルのブーム駆動用油圧シリンダにお
ける駆動回路について従来例を説明すると、第５
図に示すように容量制御部３ａを有する可変容量
形油圧ポンプ３およびタンク１０とブーム１駆動
用油圧シリンダ２の両油室２ａ，２ｂとの間の両
管路l₂，l₃に、室４ａ，４ｂ，４ｃを有する方向
切換弁４を介装し、油圧ポンプ３および方向切換
弁４の制御をするパイロツト圧供給切換弁５を、
パイロツト管路l₄，l₅，l₆および高圧選択弁７で
連結して付設した構造になつており、パイロツト
圧供給切換弁５を矢示方向Ａに操作すると、パイ
ロツト油圧源６からの圧油が減圧弁５ｃ、パイロ
ツト管路l₄を経てパイロツト圧として供給され、
方向切換弁４が室４ａから４ｃに切換えられると
ともに、高圧選択弁７、パイロツト管路l₆を経て
容量制御部３ａが容量増加（ポンプ吐出流量の増
加）側へ制御され、油圧ポンプ３の吐出圧油が管
路l₂から油圧シリンダ２の油室（ロツド側）２ｂ
に供給され油室２ａの作動油は管路l₃からタンク
１０へ導びかれて、油圧シリンダ２が短縮作動と
なつてブーム１を矢示方向Ｂに駆動でき、パイロ
ツト圧供給切換弁５を矢示方向A′に操作すると、
油圧シリンダが伸長作動となりブームを矢示方向
B′に駆動できる構造になつている。 前記パイロツト圧供給切換弁５の操作レバー５
ａの操作量とパイロツト圧は比例し、一方、パイ
ロツト圧と油圧ポンプの容量（斜板制御）が比例
し、また、パイロツト圧と方向切換弁の操作量が
比例するようになつており、操作レバーにより油
圧シリンダの作動速度が制御される。 （考案が解決しようとする問題点） 従来の前記油圧シリンダ駆動回路は、油圧シリ
ンダによつてブームを下降操作する場合にも、油
圧ポンプから油圧シリンダの油室に圧油を供給し
なければならないので動力損失になつており、ま
た、ブームの降下速度が速すぎた場合に、油圧ポ
ンプから油室シリンダの油室への圧油供給不足に
より負圧が生じ、異常振動、異常音が発生するな
どの問題点がある。 （問題点の解決手段） 本案は、前記のような問題点に対処するための
油圧シリンダの戻り油回生回路であつて、方向切
換弁と油圧シリンダ間の両管路間に、油圧シリン
ダの重量負荷による同負荷側への作動時に切換え
られ同油圧シリンダの重量負荷側油室から負圧側
油室に戻り油の回生作動になつて同負圧側油室へ
の圧油供給を確保してシリンダ作動速度を制御す
る回生制御弁を設け、パイロツト圧供給切換弁の
パイロツト圧出口に設けられ重量負荷側油室の重
量負荷圧で切換えられて方向切換弁を中立とし油
圧ポンプを小容量運転としかつ回生制御弁を回生
作動側に切換えるパイロツト圧切換弁を設けたこ
とにより、油圧シリンダの重量負荷による同負荷
側への作動時に、同油圧シリンダの重量負荷側油
室の戻り作動油を負圧側油室に回生供給して同負
圧側油室の圧油供給を確保しシリンダ作動速度を
制御して、油圧シリンダの駆動性能を高め動力節
減とともに異常振動、異常音の発生を防止して前
記のような問題点を解消している。 （作用） 油圧シリンダの重量負荷による同負荷側への作
動時には、油圧シリンダの重量負荷側油室の重量
負荷圧でパイロツト圧切換弁が切換えられて、同
パイロツト圧切換弁によつてパイロツト圧供給切
換弁からパイロツト圧が切換え供給され、方向切
換弁が中立となり油圧ポンプから油圧シリンダへ
の圧油供給が停止され油圧ポンプが小容量運転に
なるとともに、回生制御弁が切換えられ油圧シリ
ンダの重量負荷側油室内の作動油が絞られて負圧
側油室へ供給され、同負圧側油室への圧油供給が
確保されて、油圧シリンダが戻り油の回生供給に
より所定の作動速度に制御されて作動される。 （実施例） 第１図および第２図に本考案の第１実施例を示
しており、油圧シヨベルのブーム１駆動用油圧シ
リンダ２の駆動回路であつて、容量制御部３ａを
有する可変容量形油圧ポンプ３およびタンク１０
と油圧シリンダ２の両油室２ａ，２ｂとの間の両
管路l₂，l₃に、室４ａ，４ｂ，４ｃを有する方向
切換弁４が介装され、油圧ポンプ３および方向切
換弁４の制御をするパイロツト圧供給切換弁５
を、パイロツト管路l₄，l₅，l₆，l₇および高圧選択
弁７で連結して付設した構成になつており、パイ
ロツト圧供給切換弁５を矢示方向Ａに操作する
と、パイロツト油圧源６からの圧油が減圧弁５
ｃ、パイロツト管l₇，l₄を経てパイロツト圧とし
て供給され、方向切換弁４が室４ａから４ｃに切
換えられ、高圧選択弁７、パイロツト管路l₆を経
て容量制御部３ａが容量増加（ポンプ吐出流量の
増加）側へ制御され、油圧ポンプ３の吐出圧油が
管路l₂から油圧シリンダ２の油室２ｂに供給され
油室２ａの作動油は管路l₃からタンク１０へ導び
かれて、油圧シリンダ２が短縮作動となつてブー
ム１を矢示方向Ｂに駆動でき、パイロツト圧供給
切換弁５を矢示方向A′に操作すると、油圧シリ
ンダが伸長作動となりブームを矢示方向B′に駆
動する基本的な構成になつている。 パイロツト圧供給切換弁５の操作レバー５ａの
操作量とパイロツト圧は比例、パイロツト圧と油
圧ポンプの容量が比例、さらにパイロツト圧と方
向切換弁の操作量が比例関係を有し、操作レバー
により油圧シリンダの作動速度が制御される構造
になつている。 さらに、本考案においては、方向切換弁４と油
圧シリンダ２間の両管路l₂，l₃間に室９ａ，９ｂ
を有する回生制御弁９を介装して設けるととも
に、パイロツト圧供給切換弁５の一方のパイロツ
ト出口管路l₇にパイロツト圧切換弁８が設けられ
ている。 前記回生制御弁９について詳述すると、室９ａ
に切換えられている時は、油圧ポンプ３からの吐
出圧油が方向切換弁４で一方の管路l₂またはl₃に
流通されて油圧シリンダ２へ供給され、油圧シリ
ンダ２内の作動油が他方の管路l₃またはl₂に流通
されるタンク１０へ導びかれる通常の駆動回路を
形成し、室９ｂに切換えられると回生作動になる
構成になつており、該回生作動は、第２図に示す
ような絞り開口特性を有し、油圧シリンダ２の油
室２ａから２ｂへの開口面積と、室２ｂからタン
ク１０への開口面積との比を選択することによ
り、後記作用説明の原理で油室２ｂ（負圧側油室）
を負圧にすることなくある一定の適切な油圧を確
保し、油室２ａ（重量負荷側油室）の戻り側作動
油を油室２ｂへ回生しながら、ブーム１の降下速
度を操作レバー５ａで制御するようになつてい
る。さらに、前記パイロツト圧切換弁８について
詳述すると、油圧シリンダ２の油室２ａ（重量負
荷側油室）側にブーム１の自重による重量負荷が
かかつて所定以上に圧力が立つた際に、同油室２
ａの前記圧力が管路l₃、パイロツト管路l₉を介し
パイロツト圧として作用し、パイロツト切換弁８
が室８ｂ側に切換えられて、方向切換弁４を中立
室４ａに切換え、油圧ポンプ３の容量制御部３ａ
を小容量運転に制御するとともに、回生制御弁９
を回生作動側の室９ｂに切換え制御する構成にな
つている。 本考案の第１実施例は、前記のような構成にな
つており、パイロツト圧供給切換弁５の操作レバ
ー５ａを矢示方向Ａに操作すると、パイロツト油
圧源６よりの圧油が減圧弁５ｃ、パイロツト圧出
口管路l₇を経てパイロツト圧となり、ブーム１の
自重により油圧シリンダ２の室２ａ（重量負荷側
油室）に圧力が立つと、該圧力がパイロツト圧と
してパイロツト管路l₉を経てパイロツト圧切換弁
８に加わり室８ｂに切換えられる。 パイロツト圧切換弁８が室８ｂに切換えられる
と、パイロツト出口管路l₇のパイロツト圧は、パ
イロツト管路l₈を経て回生制御弁９を室９ｂに切
換えて同回生制御弁９を回生作動とし、方向切換
弁４へのパイロツト管路l₄、油圧ポンプ３の容量
制御部３ａへのパイロツト管路l₆はタンク１０ａ
へ連結され、方向切換弁４は中立室４ａに切換え
られ油圧ポンプ３が小容量運転に制御される。よ
つて、油圧ポンプ３の吐出圧油は油圧シリンダ２
へ供給されず、油圧ポンプ３は動力節減の運転に
なるとともに、回生制御弁９によつて、油圧シリ
ンダ２の室２ａ（重量負荷側油室）の重量負荷圧
油が管路l₃から回生制御弁９の絞り開口作用によ
り管路l₂を経て室２ｂ（負荷側油室）へ回生供給
され、室２ｂ内に適切な圧力が確保、保持され負
圧を生じることなく油圧シリンダ２が円滑な短縮
作動となりブーム１が矢示方向Ｂへ降下されると
ともに、油圧シリンダ２の作動速度、ブーム１の
降下速度は、操作レバー５ａの操作による回生制
御弁９の絞り開口面積の調整によつて制御され
る。 前記回生制御弁９の回生原理を第３図によつて
詳述すると、油圧シリンダ２に加わる重量をＷ、
油圧シリンダの室２ａの圧力をPb、同室２ｂの
圧力をPr、タンク１０の圧力をPt、油圧シリン
ダの室２ａ側受圧面積をAb、同室２ｂ側受圧面
積をAr、室２ａ、管路l₃から管路l₂への間の絞り
開口面積をa_b、管路l₂からタンク１０への絞り開
口面積をa_t

【式】（Ｃ：流量係数、 ｇ：重力加速度、ｒ：油の比重量）とすると、シ
リンダの力のバランスにより Ｗ／Ab＋PrAr／Ab＝Pb ……(1) 室２ａ、管路l₃から管路l₂に通過する流量q_bは、 q_b＝ξa_b√− ……(2) 管路l₂からタンク１０にへの流量q_tは q_t＝ξa_t√− ……(3) 一方、流量q_bと油圧シリンダ２降下速度ｘ・の関
係より q_b＝Abｘ・ ……(4) 流量q_tと油圧シリンダ２降下速度ｘ・の関係より q_t＝（Ab−Ar）ｘ・ ……(5) （Ab−Ar）／Ab＝Ｋとすると q_b＝q_t／Ｋ ……(6) (3)式においてPt≒０とし(6)，(2)，(3)式より a_b√−＝a_t／Ｋ√ ∴ a_b ²（Pb−Pr）＝a_t ²／K²・Pr ∴ K²a_b ²＋a_t ²／K²・Pr＝a_b ²Pb Pr＝K²a_b ²／a_t ²＋K²a_b ²Pb ……(7) (7)式を(1)式に代入して Pb＝Ｗ／Ab・K²a_b ²＋a_t ²／K³a_b ²＋a_t ² ……(8) (7)式にてa_t＝Ca_bととすると（但し、Ｃは定数） Pr＝K²／C²＋K²・Pb ……(9) 同様にして(8)式は Pb＝Ｗ／AbK²＋C²／K³＋C² ……(10) (2)式、(4)式、(9)式より と表わすことができ、(9)，(10)，(11)式より油圧シ
リンダの室２ａ，管路l₃から管路l₂への開口面積
a_bと管路l₂からタンク１０への開口面積a_tとを一
定の比で設定することにより、油圧シリンダ(2)に
加わる重量Ｗが一定の時は、室２ａの圧力Pbが
一定となるので室２ｂの圧力Prも一定となり、
しかも油圧シリンダ(2)の降下速度ｘ・も開口面積a_b
に比例するので、操作レバー５ａ操作量と油圧シ
リンダ２の降下速度ｘ・は、比例することになる。 一方、油圧シリンダ２の室２ａに圧力が立たな
い場合、つまりブーム１の自重を利用できない場
合は、第１図においてパイロツト圧切換弁８は室
８ａに切換わり、それに伴なつて回生制御弁９へ
のパイロツト管路l₈はパイロツト切換弁８の室８
ａよりタンク１０ａに導びかれるので、回生制御
弁９は室９ａに戻つて、パイロツト圧は、パイロ
ツト圧切換弁８の室８ａよりパイロツト管路l₄に
導かれて方向切換弁４を室４ｃに切換え、またパ
イロツト管路l₆より油圧ポンプ３の容量（斜板）
制御部３ａに導かれて油圧ポンプ３の斜板角即ち
容量を増加させ、ポンプ吐出流量が増加される。 （他の実施例） 第４図に本考案の第２実施例を示しており、前
記第１実施例に比べるとパイロツト管路l₉に圧力
スイツチ１２を設け、電磁切換式パイロツト圧切
換弁８′にした点に特徴を有し、その他の構成に
ついては第１実施例と同様になつており同様な作
用効果が得られる。図中１１は電源である。 （考案の効果） 本考案は、前記のような構成になつているの
で、油圧シリンダの重量負荷による同負荷側の作
動時に、パイロツト圧切換弁が切換えられてパイ
ロツト圧供給切換弁からのパイロツト圧が切換え
られ、方向切換弁が中立になつて油圧ポンプの圧
油供給停止とともに同油圧ポンプが小容量運転と
なり、回生制御弁が切換えられて戻り油の回生作
動になつて、油圧シリンダの作動速度が制御さ
れ、その速度は自由に調整でき優れた作動性能を
有している。従つてまた、動力が著しく節減され
るとともに異常振動、異常音の発生が防止される
などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示すシリンダ駆
動回路図、第２図は回生制御弁の特性図、第３図
は回生制御弁の原理説明図、第４図は第２実施例
のシリンダ駆動回路図、第５図は従来例のシリン
ダ駆動回路図である。 １……油圧シリンダ、２ａ，２ｂ……油室、３
……油圧ポンプ、４……方向切換弁、５……パイ
ロツト圧供給切換弁、８，８′……パイロツト圧
切換弁、９……回生制御弁、１０……タンク、
l₁，l₂……管路、l₃〜l₉……パイロツト管路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 可変容量形油圧ポンプおよびタンクと油圧シリ
   ンダの両油室との間の両管路に方向切換弁を介装
   し、前記油圧ポンプの容量制御および前記方向切
   換弁の切換制御をするパイロツト圧供給切換弁を
   付設した油圧シリンダ駆動回路において、前記方
   向切換弁と前記油圧シリンダ間の前記両管路間
   に、前記油圧シリンダの重量負荷による同負荷側
   への作動時に切換えられ同油圧シリンダの重量負
   荷側油室から負圧側油室に戻り油回生作動になつ
   て同負圧側油室への圧油供給を確保してシリンダ
   作動速度を制御する回生制御弁を設け、前記パイ
   ロツト圧供給切換弁のパイロツト圧出口に設けら
   れ前記重量負荷側油室の重量負荷圧で切換えられ
   て前記方向切換弁を中立とし前記油圧ポンプを小
   容量運転としかつ前記回生制御弁を回生作動側に
   切換えるパイロツト圧切換弁を設けたことを特徴
   とする油圧シリンダの戻り油回生回路。