JPH0448962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、掘削機やクレーンなどのスイングド
ライブの所定のブレーキ圧における自動ブレーキ
作動用の油圧制御システムに関する。

［従来の技術］ 正逆両方向に駆動される可動要素及び入口及び
出口として交互に機能する開口を有する油圧アク
チユエータと、作動ラインを介して前記アクチユ
エータに流体を供給するポンプと、前記ポンプと
前記アクチユエータの開口の間で前記作動ライン
に介装された方向制御弁手段と、前記方向制御弁
手段を制御するパイロツト制御ラインを含むパイ
ロツト制御手段とからなり、前記方向制御弁手段
がパイロツト制御メータイン弁手段と、パイロツ
ト制御メータアウト弁手段と、パイロツト圧力が
存在せず前記メータイン弁手段が中立位置に戻つ
た場合に前記メータアウト弁手段が過剰の負荷圧
力を受ける作動ラインのためのリリーフ弁として
機能するよう前記メータアウト弁手段の各々に連
結されたポペツト弁の各々を含む油圧制御システ
ムが、米国特許第4201052号に記載されており、
ブーム用のスイングドライブを有する掘削機やク
レーンのような土木作業機器に用いられている。

スイングドライブの構成においては通常、方向
制御弁を通りモーターへと供給される流量又は流
速の制御が用いられている。流量又は流速の制御
を行うことにより、オペレータはシステム圧力に
ある流体の方向を制御しまた流量を制御する。

掘削機には通常、ブームのブロツクセンターブ
レーキ作動のためのクローズドセンター位置を有
する方向制御弁が備えられる。即ちブームとそれ
に支持された何らかの荷重は、コマンド信号が存
在しなくなれば直ちに減速して停止する。このよ
うな使用状態においては、上記米国特許第
4201052号に記載の構成の場合、モーター又はア
クチユエータからの戻り流は出口開口においてメ
ータアウト弁によつて放圧される。このメータア
ウト弁は、ポペツト弁によつて定まる所定の設定
圧力を有するリリーフ弁として機能する。ブロツ
クセンターブレーキ作動によりブームと負荷との
迅速な整列が行われ、また掘削機が傾斜面におい
て作業を行つている場合には、ブームは静止状態
に維持される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら幾つかの典型的な適用例において
は、クレーン上のブームは自由スイング又は滑走
することが望まれる。つまりこの場合には、パイ
ロツト制御手段によるコマンド信号の不存在下に
おいて、ブームとそれに支持された何らかの負荷
が、ブームケーブルや負荷の過剰の振動を生ずる
ことなしに、システム内の摩擦力によつて停止す
るまで滑走すべきであるとされる。

自由スイングブレーキ構成を採るクレーンで最
初の訓練及び経験を積んだオペレータは、ブロツ
クセンターブレーキ作動を行う掘削機の操作を行
うようになつた場合、自由スイング特性を好むこ
とが見いだされている。逆に、ブロツクセンター
ブレーキ構成を採る掘削機で最初の訓練及び経験
を積んだオペレータは、自由スイングブレーキ構
成を備えたクレーンの操作を行うようになつた場
合、ブロツクセンター構成が好ましいと表明する
ことが判つている。

また操作条件によつては、スイングドライブを
所定の低圧でブレーキングすることが望ましい。
つまり、ポペツト弁によつて定まるリリーフ弁の
設定圧力以下の圧力設定でブレーキングすること
が望ましい場合がある。

以上の観点からして本発明の課題は、冒頭に述
べたような油圧制御システムであつて、慣性の高
い駆動に対して所定の圧力において自動的なブレ
ーキングを行い得るものを提供することであり、
そこにおいてオペレータが簡単な調整により、自
由スイングブレーキ構成、或いは自由スイングブ
レーキ構成とブロツクセンターブレーキ構成の間
のどのような減圧ブレーキング構成をも選択する
ことのできるものを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題は、前述の構成の油圧制御システム
において、負荷圧力に対抗して前記ポペツト弁の
ピストン手段に作用する可変の背圧を確立すべ
く、前記ポペツト弁の各々の調節可能なリリーフ
弁手段が連結されていることによつて達成され
る。

したがつて本発明の主題は、スイングドライ
ブ、車両推進ドライブ、ウインチドライブその他
の慣性の高い駆動のための流速制御油圧システム
用の選択的自動ブレーキ作動構成にある。

［実施例］ 以下に本発明を、添付図面を参照して２つの実
施例について説明する。

第１図を参照すると、本発明を具体化している
油圧制御システムはアクチユエータ２０を含んで
ある。このアクチユエータはここでは回転油圧モ
ーターとして示されており、可動要素２１として
出力軸を有し、この出力軸は可変容量型ポンプ２
２から供給される油圧流体によつて正逆両方向に
動かされる。ポンプ２２は、在来の構造に従つて
負荷感知制御されている。本発明の油圧制御シス
テムはまた、手動操作されるパイロツト制御手段
としてコントローラ２３を含み、これはパイロツ
ト圧力を方向制御弁２４へと送つてアクチユエー
タ２０の移動方向を制御する。ポンプ２２からの
流体は作動ライン２５及び２６を通つてメータイ
ン弁２７へと送られ、メータイン弁２７はアクチ
ユエータ２０の開口Ａ又はＢの一方へと油圧流体
の流れ方向を制御する。メータイン弁２７は、パ
イロツト制御ライン２８，２９，３０及び３１を
介してパイロツト圧力制御されている。メータイ
ン弁２７の弁スプールの移動方向に応じて、油圧
流体は作動ライン３２，３３の一方を通つてアク
チユエータ２０の一方又は他方の開口Ａ又はＢへ
と送られる。

本発明の油圧制御システムにはまた、アクチユ
エータ２０の開口Ａ，Ｂの各々に連結されたメー
タアウト弁３４，３５が含まれており、それによ
つて開口Ａ又はＢの付近で作動ライン３２又は３
３の一方を通つてタンクライン３６へと流れる戻
り流を制御する。即ち、供給を行つていない作動
ライン３２又は３３は戻りラインとなる。

本発明の油圧制御システムにはさらに、作動ラ
イン３２，３３にある負荷チエツク弁３７，３８
と、作動ライン３２，３３をタンクライン３６へ
と放圧するよう構成されたバネ負荷アンチキヤビ
テーシヨン弁３９，４０が含まれる。また、バネ
負荷ポペツト弁４１，４２がメータアウト弁３
４，３５の各々と連結されていて、パイロツト制
御リリーフ弁として作動している。オリフイス４
９を有するブリードライン４７が、タンクライン
３６からメータアウト弁３４，３５へと延びてい
る。

本発明の油圧制御システムにはまた、タンクラ
イン３６と連結されている背圧弁４４が含まれ
る。背圧弁４４は、過走性負荷又は負荷の降下に
よつてアクチユエータ２０が下方へと駆動される
場合に生ずるキヤビテーシヨンを最小限とするよ
うに機能する。ポンプ２２の入力要求よりも過剰
の流体を取り上げるようにポンプ充填リリーフ弁
４５が設けられており、それを背圧弁４４に印加
して、過走性負荷等の場合にアクチユエータ２０
に利用され得る流体を補完するようになつてい
る。

メータイン弁２７はスプールが配置されるボア
を有し、パイロツト圧力が存在しない場合、スプ
ールはバネによつて中立位置に保持される。スプ
ールは通常、圧力を供給する作動ライン２６から
作動ライン３２，３３への流れを阻止している
（クローズドセンター位置）。パイロツト制御ライ
ン３０又は３１の何れかにパイロツト圧力が印加
されると、パイロツト圧力とバネによる負荷及び
流体圧の間に力の均衡が存在するようになるま
で、メータイン弁のスプールはパイロツト圧力の
方向に移動する。この移動方向は、作動ライン２
６からの圧力流体が作動ライン３２，３３のどち
らかに供給されるかを決定する。

メータアウト弁３４又は３５へと通ずるパイロ
ツト制御ライン２８又は２９の何れかへとパイロ
ツト圧力が印加されると、そのメータアウト弁は
起動されて、関連するアクチユエータ２０の開口
Ａ又はＢからタンクライン３６へと流体を絞り出
す。

以上のようにして、メータイン弁２７の開く方
向を決定するように機能するのと同じパイロツト
圧力がまた、適当なメータアウト弁３４又は３５
の開放を決定し制御するように機能し、それによ
りアクチユエータ２０の流体がタンクライン３６
へと戻ることが看取されよう。

複数のアクチユエータを制御するよう方向制御
弁２４が複数ある場合に、それらのアクチユエー
タの１つにおける最大の負荷圧力を感知し、それ
を負荷感知型の可変容量型ポンプ２２へと印加す
るための手段が設けられる。複数の方向制御弁２
４はそれぞれに、作動ライン３２及び３３の隣接
する位置に接続されたシヤトル弁５１を有し、こ
れらの作動ライン３２，３３の一方から負荷圧力
を受けるようになつている。シヤトル弁５１はこ
れらのラインの何れの圧力が高いかを感知し、よ
り高い圧力をライン５０に印加するようにシフト
する。ライン５０は別のシヤトル弁５１ａ及びポ
ンプ２２のサーボモーターへと延びており、ポン
プの置換容量を制御する。各々の方向制御弁２４
には順次シヤトル弁５１ａが組み込まれてあり、
それによつて隣接する方向制御弁２４の負荷圧力
同士を比較してより高い方の負荷圧力を次へと伝
達し、最終的には最も高い負荷圧力がポンプに印
加されることになる。

上記の油圧回路は、前述した米国特許第
4201052号に記載されており、そこには使用され
ている構成部材の詳細が示されている。単一のス
プールを有するメータイン弁２７は、２つのスプ
ールを有するメータイン弁によつて代替すること
ができる。

メータアウト弁３４又は３５の起動は、次のよ
うにして行われる。コントローラ２３から、パイ
ロツト制御ライン２８を介してチヤンバ７０へと
パイロツト圧力が印加され、それによりメータア
ウト弁３４又は３５のピストン６７はシフトして
ステム６５を引つ込める。従つてチヤンバ６３は
通路６４を介してタンクライン３６へと連通され
る。戻り流によつて開口Ａ内に発生される圧力
は、メータアウト弁３４又は３５のスプールを弁
座から移動し、流れがタンクライン３６に入るこ
とを可能にする。

同様の作用はポペツト弁４１又は４２によつて
ももたらされる。この弁は通常、タンクライン３
６へと延びる低圧のドレン通路７３に対しての、
開口Ａからオリフイス６２を介しての圧力又はチ
ヤンバ６３から通路６９を介しての圧力を遮断し
ている。このポペツト４１又は４２のバネチヤン
バ４１ａ又は４２ａ内の圧力が放圧されたなら
ば、ポペツト弁４１又は４２のピストン７１又は
７２に作用している開口Ａからの圧力はこのポペ
ツト弁を開き、メータアウト弁３４のチヤンバ６
３が通路６９，７３を介してタンクライン３６へ
と放圧されることを可能にする。ポペツト弁４１
のバネチヤンバ４１ａ内の圧力が少し下がつただ
けであつたならば、ポペツト弁の開度は少なく、
メータアウト弁３４のスプールを弁座から持ち上
げるためには、バネチヤンバ４１ａ内の圧力が放
圧された場合よりも、開口Ａにより多くの圧力が
必要である。つまり、アクチユエータ２０からの
戻り流についてより多くの絞り効果が生成され
る。

かくしてバネチヤンバ４１ａ又は４２ａの圧力
の設定は、アクチユエータ２０、最終的にはアク
チユエータに接続されたブームがスイングを許容
されるか、或いは多かれ少なかれブレーキングさ
れるのかを決定する手段となる。この圧力の設定
は、第１図のリリーフ弁５６及び５７又は第２図
のリリーフ弁５８及び５９に必要とされるリリー
フ圧力を調節することによつて達成される。オペ
レータはこれらのリリーフ弁５６，５７又は５
８，５９のバネ力を単に調節することにより、上
記のどの特徴を優先するのかを選択することがで
きる。

コントローラ２３による操作の後の期間だけに
ついて、つまりコマンド信号の不存在下において
リリーフ弁５６，５７又は５８，５９を起動する
ための手段を備えることが必要になる。この目的
のため、先のコマンド信号実行期間中に開口Ａ又
はＢからオリフイス３７ａ，３８ａの各々を介し
て圧力負荷されるチヤンバ３７ｂ，３８ｂが設け
られ、リリーフ弁５６，５７，５８，５９のそれ
ぞれを横切る圧力降下を生ずるようにされる。即
ち、これらのリリーフ弁の下流側はコマンド信号
のない期間の間、低圧側へと接続されるが、この
ときオリフイス３７ａ，３８ａの作用によつてチ
ヤンバ３７ｂ，３８ｂ内の減圧程度は緩やかであ
るため、リリーフ弁の上流側は相対的に高圧とな
り、リリーフ弁の起動に必要な圧力差が形成され
る。第２図に良く示されているように、リリーフ
弁５８，５９の下流側の各々は、ライン６０又は
６１によつて作動ライン３２又は３３のそれぞれ
に接続されている。メータイン弁２７のスプール
は小さな通路２７Ａ，２７ｂを有し、これらはス
プールの中立位置においてパイロツト制御ライン
３０及び３１のそれぞれと、従つてコントローラ
２３と連通している。圧力コマンド信号が消えた
ならば、パイロツト制御ライン３０又は３１は低
圧となり、従つて通路２７ａと作動ライン３２、
又は通路２７ｂと作動ライン３３を介してライン
６０又は６１も低圧なる。

リリーフ弁５６及び５７（第１図）はチエツク
弁として構成することができ、これらのチエツク
弁の下流側は、調節可能なリリーフ弁５２、ライ
ン５３，５０及びシヤトル弁５１を介して、その
時点で低圧側に接続されている作動ライン３２又
は３３の一部、小さな通路２７ａ又は２７ｂを通
してパイロツト制御ライン３０又は３１へと通じ
ている。

本発明によれば、メータイン弁２７のスプール
が作動されてアクチユエータ２０の開口Ａ又はＢ
の一方に対しシステム圧力を供給する場合、その
システム圧力はまた、メータアウト弁３４，３５
のパイロツトリリーフ弁として作用するバネ負荷
されたポペツト弁４１，４２の放圧を防ぐように
印加される。第１図に示されているように、調節
可能なリリーフ弁５２がライン５３により、チエ
ツク弁５６，５７を有するライン５４及び５５を
介し、メータアウト弁３４，３５を制御するポペ
ツト弁４１，４２へと接続されている。

［作用］ オペレータがコントローラ２３にコマンドを与
えてパイロツト圧力をパイロツト圧力ライン３０
に印加し、メータイン弁２７のスプールを第１図
の右方向へとシフトさせる場合、流体は作動ライ
ン２６からアクチユエータ開口Ｂへと流れる。こ
の同じパイロツト圧力がまた、メータアウト弁３
４を開放させてアクチユエータから出る流れを許
容する。負荷は、パイロツト圧力のレベルによつ
て定まる速度まで加速される。オペレータが負荷
の停止を望む場合には、オペレータはコントロー
ラ２３を中立位置とすることにより、パイロツト
圧力ライン２８のパイロツト圧力を除去する。供
給されていた流れは停止し、メータイン弁２７の
スプールと負荷チエツク弁３８の間にある作動ラ
イン３３の一部は、パイロツト制御ライン２９を
介して排出されることができる。パイロツトリリ
ーフ弁５２のバネチヤンバは低圧となる。このパ
イロツトリリーフ弁５２はポペツト弁４１又は４
２のピストン７１又は７２に作用する背圧を生成
していたものであるが、バネチヤンバが低圧とな
るとリリーフ弁５６又は５７を介して背圧を放圧
してポペツト弁４１又は４２の開放を許し、それ
によつて開口Ａ又はＢの負荷圧力に関してメータ
アウト弁３４又は３５がリリーフ弁として機能す
ることを可能にする。

慣性の高い負荷が、開口Ｂを用いて最高速度ま
で加速され、パイロツト制御ライン２８，３０の
パイロツト圧力が止んだ場合、負荷は走行し続け
ようとし、開口Ａの付近で作動ライン３２へと戻
る流れを生ずる。リリーフ弁５２は、走行を続け
ている負荷によつて生成された圧力に抗して負荷
チエツク弁３７により遮断されている作動ライン
３２又は３３の一部へと排出される。

第２図に示された本発明の実施例によれば、ラ
イン６０，６１のそれぞれには調節可能なリリー
フ弁５８，５９が設けられており、これらのライ
ンは作動ライン３２，３３のそれぞれの一部へと
延びている。

［発明の効果］ 本発明によれば、リリーフ弁５８，５９のバネ
の強さを調節することにより、ブレーキング圧力
のレベルを予め選択することができる。その値は
非常に低い圧力、つまり自由滑走状態から、最大
のリリーフ弁設定までの広い範囲内で種々に選択
することができる。負荷が駆動されている最中で
あり、システム圧力が差動ラインの何れかの部分
に存在している場合には、本発明により付加され
たポペツト弁４１，４２によるリリーフ作用は働
かない。以上のようにして本発明は、慣性の高い
負荷に対して所望とする圧力において自動的なブ
レーキングを行い得る。そしてオペレータは簡単
な調整により、自由スイングブレーキ構成、或い
は自由スイングブレーキ構成とブロツクセンター
ブレーキ構成の間のどのような減圧ブレーキング
構成をも選択することができる。

本発明はパイロツト制御されたメータイン弁及
びメータアウト弁を有する油圧制御回路について
特に有用なものであるけれども、手動操作され
る、又は機械的、電気的に作動される弁について
も利用可能である。また本発明のシステムは、車
両推進ドライブやウインチドライブのような、ス
イングドライブ以外の負荷についても適用可能な
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧制御回路の第１の実施例
の部分概略図、第２図は本発明の油圧制御回路の
第２の実施例の部分概略図である。 ２０……アクチユエータ、２１……可動要素、
２２……ポンプ、２３……コントローラ、２４…
…方向制御弁、２５，２６，３２，３３……作動
ライン、２７……メータイン弁、２８，２９，３
０，３１……パイロツト制御ライン、３４，３５
……メータアウト弁、３７，３８……負荷チエツ
ク弁、４１，４２……ポペツト弁、５１……シヤ
トル弁、５２，５６，５７，５８，５９……リリ
ーフ弁、７１，７２……ピストン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正逆両方向に駆動される可動要素２１を有
   し、入口及び出口として交互に機能する開口Ａ，
   Ｂを有する油圧アクチユエータ２０と、 作動ライン２５，２６，３２，３３を介して前
   記アクチユエータ２０に流体を供給するポンプ２
   ２と、 前記ポンプ２２と前記アクチユエータ２０の開
   口の間で前記作動ライン２５，２６，３２，３３
   に介装された方向制御弁手段２４と、 前記方向制御弁手段２４を制御するパイロツト
   制御ライン２８，２９，３０，３１を含むパイロ
   ツト制御手段２３とからなり、 前記方向制御弁手段２４がパイロツト制御メー
   タイン弁手段２７と、パイロツト制御メータアウ
   ト弁手段３４，３５と、パイロツト圧力が存在せ
   ず前記メータイン弁手段２７が中立位置に戻つた
   場合に前記メータアウト弁手段３４，３５が過剰
   の負荷圧力を受ける作動ライン３２，３３のため
   のリリーフ弁として機能するよう前記メータアウ
   ト弁手段３４，３５の各々に連結されたポペツト
   弁４１，４２の各々を含む、油圧制御システムに
   おいて、 前記ポペツト弁４１，４２のピストン手段７
   １，７２に作用する前記負荷圧力に対抗する可変
   の背圧を生成すべく、前記ポペツト弁４１，４２
   の各々に調節可能なリリーフ弁手段５２，５６，
   ５７，５８，５９が連結されていることを特徴と
   する油圧制御システム。 ２ 前記パイロツト制御手段２３の中立位置にお
   いて、前記調節可能なリリーフ弁手段５２，５
   ６，５７，５８，５９と低圧側との間に流路３
   ０，２７ａ，３２又は３１，２７ｂ，３３及び５
   ０，５３又は６０，６１が生成される、特許請求
   の範囲第１項記載の油圧制御システム。 ３ 前記低圧側への流路は、前記メータイン弁手
   段２７と負荷チエツク弁３７又は３８の間に配置
   されるそれぞれの作動ライン３２又は３３の一部
   を通つてパイロツト圧力が存在しない場合に前記
   作動ライン３２又は３３の一部からの負荷圧力を
   遮断し、 前記流路はまた前記メータイン弁手段２７の小
   さな通路２７ａ，２７ｂを介して前記パイロツト
   制御ライン３０又は３１の一方へと通る、特許請
   求の範囲第２項の油圧制御システム。 ４ 前記調節可能なリリーフ弁手段５２，５６，
   ５７は、前記作動ライン３２，３３の一部の相互
   の間に配置されたシヤトル弁５１へとライン５
   ０，５３を介して接続されたリリーフ弁５２を含
   む、特許請求の範囲第３項の油圧制御システム。 ５ 前記リリーフ弁手段５２，５６，５７は単一
   の圧力リリーフ弁５２を含み、前記圧力リリーフ
   弁５２から前記ポペツト弁４１，４２へとライン
   ５４，５５が延び、前記ライン５４，５５にはそ
   れぞれリリーフ弁５６，５７が含まれる、特許請
   求の範囲第１項から第４項の何れかの油圧制御シ
   ステム。 ６ 前記リリーフ弁手段５８，５９には一対のリ
   リーフ弁５８，５９と一対のライン６０，６１が
   含まれ、前記リリーフ弁５８又は５９の各々は前
   記一対のライン６０，６１のそれぞれを介して前
   記ポペツト弁４１，４２の一つに接続されてい
   る、特許請求の範囲第１項から第３項の何れかの
   油圧制御システム。