JPH05240208A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の油圧消費器の並列運転時における量分
配比を不足供給時に変化させて、規定の油圧消費器を優
先させる。 【構成】 優先的に操作したい油圧消費器のための１つ
または複数の制御弁を操作するための制御圧が、別の弁
１７を制御するようになっており、該制御弁が、圧力媒
体流の分配を行なって、１つまたは複数の油圧消費器が
優先的に操作されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧制御システムに設
けられた、同時に操作される複数の油圧消費器を荷重と
は無関係に制御する目的で前記油圧消費器に圧力媒体を
供給するための弁装置であって、システムに対する圧力
媒体の不足供給時に、一度調節された部分流の比が不変
に維持される形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の弁装置はドイツ連邦共
和国特許出願公開第３６３４７２８号明細書に開示され
ている。

【０００３】建設機械、特に掘削機では、個々の油圧消
費器、たとえば回転装置、ブーム、ディッパおよびバケ
ットを互いに無関係に、しかも部分的に同時に操作する
ことが必要となる。これらの油圧消費器の互いに独立し
た個別運転においては、前記油圧消費器に、必要に応じ
て利用し得る最大圧力媒体量が供給され得る。並列運転
時、つまり圧力消費器の均一な速度が望まれるような場
合には、最大圧力媒体量を圧力消費器に均一に分配しな
ければならない。いずれの運転形式においても、前記油
圧消費器は荷重とは無関係に作動することが望ましい。
たとえば、掘削機制御において個別運転時では、各装
備、たとえばブームやディッパの高い速度が要求される
が、それに対して回転装置の速度は比較的低く設定され
ることが望ましい。積載時のような並列運転の場合で
は、ブーム、ディッパおよび回転装置の運動経過がほぼ
等しい速度で行われることが望ましい。このような操作
を簡単にするためには、このことが、制御器の最大変位
時に自動的に保証されることが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、複数
の油圧消費器の並列運転時における量分配比を不足供給
時に変化させて、特定の油圧消費器を優先させるような
弁装置を提供することである。たとえば、個別運転時で
は大きく異なる量を供給されるような２つの油圧消費器
は、並列運転時ではほぼ等しい速度で荷重とは無関係に
運動することが望ましい。このような量分配比は圧力媒
体の不足供給時にも維持されることが望ましい。

【０００５】例：掘削機制御 個別運転 ブーム４００ｌ／分；ディッパ４００ｌ／分；回転装置
２００ｌ／分。

【０００６】各装備には高い個別速度が望まれ、それに
対して回転装置量は比較的小さく設定されなければなら
ない。

【０００７】たとえば積載時に生じるような典型的な運
動経過はブームと回転装置とディッパとの並列運転を必
要とする。

【０００８】この場合に、制御可能性を改善するために
は、前記３つの油圧消費器の速度があまり大きく異なら
ないことが望ましい。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、優先的に操作したい油圧消費器の
ための１つまたは複数の制御弁を操作するための制御圧
が、別の弁を制御するようになっており、該制御弁が、
圧力媒体流の分配を行なって、１つまたは複数の油圧消
費器が優先的に操作されるようにした。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、制御器によって要求さ
れる圧力媒体量が、制御ポンプの最大吐出量よりも大き
くなった場合に、操作優先ランクで上位ランクの油圧消
費器が、要求された量もしくは速度を得るのに対して、
下位ランクの油圧消費器は最大でも残留量しか得られな
くなる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。

【００１２】図１には、符号１で回転装置に用いられる
制御スプール弁が示されており、符号２，３でブームと
ディッパとに用いられる制御スプール弁が示されてい
る。制御スプール弁の制御は制御器４，５，６を介して
行われる。これらの制御器は制御導管７，８，９，１
０，１１，１２を介して制御スプール弁１，２，３を制
御する。

【００１３】制御器４の制御導管７，８はシャトル弁１
５に通じた分岐導管７ａ，８ａを有している。このシャ
トル弁の出口は制御導管１６を介して、２方向切換弁と
して構成された弁１７の制御接続部に通じている。弁１
７の反対の側は調節可能な圧縮ばね１９によって負荷さ
れる。弁１７の出口Ｂは圧力制限弁１８を介してタンク
導管２０に通じている。弁１７の入口Ａは制御導管２２
を介して逆止弁２３と、絞り２４と、制御器５を備えた
制御導管１０とに接続している。この制御器５は制御分
岐導管２５を介して制御スプール弁２を切換位置ａにシ
フトし、この切換位置でブームシリンダの底面が負荷さ
れるようになる。さらに、入口Ａは逆止弁２６を介して
絞り２８と、ディッパ用の制御器６を備えた制御導管１
１とに接続されている。この場合、この制御導管１１内
の制御圧は制御スプール弁３を切換位置ａにシフトし、
この切換位置でディッパシリンダの底面が負荷されるよ
うになっている。弁１７の出口Ｂは圧力制限弁１８の入
口と接続している。弁１７の図示の切換位置では、両接
続部、つまり入口Ａと出口Ｂとの間の接続が遮断されて
おり、したがって圧力制限弁１８、ひいてはタンク導管
２０に対する接続も遮断されている。回転装置用の制御
スプール弁１のための制御器４から作用する制御圧は、
シャトル弁１５を介して弁１７の制御側に伝播して、圧
縮ばね１９によって調節し得る規定の切換圧が超えられ
ると、弁１７を図示の遮断位置から通流位置に切り変え
るようになっている。これによって、ブームの底面に用
いられる制御スプール弁２のための制御導管２５と、デ
ィッパに用いられる制御スプール弁３のための制御導管
３０とには、圧力制限弁１８によって規定されている程
度の大きさの制御圧しか形成されなくなる。したがっ
て、圧力制限弁１８はブームシリンダおよびディッパシ
リンダの底面のための制御スプール弁２，３の最大通流
開放を規定し、ひいてはこれらのシリンダの最大引き出
し速度を規定する訳である。弁１７が図示の遮断位置に
位置している場合は、当該制御スプール弁２；３の制御
液に対して圧力制限弁１８は作用しない。したがって、
これらの制御スプール弁は制御器５，６によって完全に
変位させることができる。油圧消費器のための作動液は
可変吐出量形ポンプ３１によって供給される。可変吐出
量形ポンプ３１によって供給された作動液はポンプ導管
３２を介して、個々の制御スプール弁１，２，３と、バ
ケットおよび走行装置のための制御スプール弁とに供給
される。

【００１４】荷重とは無関係な制御を行うためには、各
制御スプール弁に切換弁３４を備えた圧力バランス３３
が配属されている。切換弁３４によって、個々の圧力バ
ランスにはばね側で、生じる最大荷重がその都度負荷さ
れ、これによって制御全体に対する不足供給時に、つま
り制御スプール弁の位置に基づき、ポンプが供給し得る
量よりも多い作業液が要求される場合に、提供された最
大ポンプ吐出量は制御スプール弁の各横断面開放に相応
して油圧消費器に分配される。

【００１５】ブームとディッパのための制御導管１０，
１１に配置された絞り２４，２８は、圧力制限弁１８が
開放されている場合に、絞り個所の背後の導管区分２
５，３０に、圧力制限弁１８で調節されているような制
限された圧力が生じることを保証している。

【００１６】図１に示した制御の作用形式を図２につき
詳しく説明する。図２に示した線図は符号ｔで示したＸ
軸で、油圧消費器の制御を時間的順序で示している。符
号ｑで示したＹ軸には、個々の油圧消費器の量もしくは
速度が示されている。

【００１７】積載過程では、操作を簡単にする目的で操
作者が制御器を終端位置にまで操作する。個別運転時で
は、各油圧消費器が、制御弁横断面積もしくは最大ポン
プ吐出量によって規定されている最大速度に到達する。
この実施例では、油圧消費器であるビームとディッパが
個別運転時に３００ｌ／分の最大速度に到達でき、優先
的に操作したい回転装置が２００ｌ／分の最大速度に到
達できると仮定する。最大ポンプ吐出量は４００ｌ／分
と仮定されているので、油圧消費器の並列運転時では、
全体速度が４００ｌ／分を超えるやいやな、不足供給が
生じる。

【００１８】図２に示した時点Ａでは、ブームのための
制御スプール弁２の切換位置ａを制御するための制御器
５が終端位置にまで操作される。この時に、制御導管１
０，２５内の制御圧はたとえば３０バールの最大値に到
達し、ブームのための制御スプール弁は終端位置（１０
０％）にまで開く。可変吐出量形ポンプ３１は充分に旋
回し、ブームは時点Ｂまでに３００ｌ／分の最大速度に
到達する。

【００１９】時点Ｃでは、回転装置のための制御スプー
ル弁に用いられる制御器４が終端位置にまで操作され
る。制御導管７，８内の制御圧は同じく３０バールの値
に到達するので、回転装置のための制御スプール弁１は
終端位置にまで開く。

【００２０】時点Ｄでは、可変吐出量形ポンプ３１が４
００ｌ／分の最大吐出量を供給し、この場合、ブームは
相変わらず３００ｌ／分を維持しており、回転装置は１
００ｌ／分に到達する。

【００２１】優先制御を有しない公知の制御システムで
は、この時点Ｄで不足供給制御が働き、最大ポンプ吐出
量を回転装置とブームとに対して公称量に応じて等比で
分配する。このような量分配は破線で示されている。

【００２２】本発明の構成では、時点Ｄで優先制御が有
効となり、この場合、優先的に操作したい上位ランクの
回転装置のための制御圧は、シャトル弁１５を介して弁
１７にも案内され、たとえば１９バールの調節された圧
縮ばね力が超えられると、この弁を開放位置に切り換え
る。これによって、ブームのための３０バールの制御圧
は、弁１７の下流側に配置された圧力制限弁１８によっ
て調節された、約２０バールの低い最大制御圧にまで減
じられ、その結果、ブームのための制御スプール弁２は
その公称横断面積の約６６％にまで減じられる。これに
よって、ブームの速度は３００ｌ／分から約２００ｌ／
分にまで減じられる。制御ポンプの最大吐出量が４００
ｌ／分であるので、回転装置に対しては、その最大速度
に必要な２００ｌ／分が提供されている。したがって、
ブームの速度が３００ｌ／分から約２００ｌ／分にまで
減じられた分、回転装置の速度は１００ｌ／分から２０
０ｌ／分の最大速度にまで上昇する。ブームにおける制
御圧が２０バールに制限されたことに基づき、油圧消費
器に対する不足供給はまだ生じない。時点Ｅで付加的に
ディッパがその終端位置にまで操作され、したがってデ
ィッパの制御スプール弁が、圧力制限弁１８における調
節に相応して２０バールの最大制御圧によって負荷され
た後で、はじめて４００ｌ／分の最大ポンプ吐出量で
は、前記油圧消費器に所要の作業液量を供給するために
はもはや不十分となる。したがって、この時点において
不足供給制御が作動し、この場合、制御スプール弁１，
２，３の測定遮蔽体に配属された、最大荷重圧によって
閉鎖方向に制御される圧力バランス３３は、制御弁開放
に応じて分配機能を引き受ける。したがって、最大ポン
プ吐出量は圧力バランスによって３つの油圧消費器の全
てに、つまり回転装置とブームとディッパとに等比で、
対応する制御スプール弁の開放横断面積に応じて分配さ
れる訳である。

【００２３】ブームと回転装置の速度は時点Ｆまでにそ
れぞれ２００ｌ／分から約１３３ｌ／分にまで減じられ
る。それに対して、接続されたディッパはその分、約１
３３ｌ／分にまで速度を増大させるので、ブームと回転
装置とディッパとは、時点Ｆを超えてからほぼ等しい速
度で運動する。圧力制限弁１８における圧力調節によっ
て、並列運転に合わせて優先的に操作したい上位ランク
の油圧消費器の速度対下位ランクの油圧消費器の速度
を、規定された別の比に調節することもできる。

【００２４】当然ながら、優先制御によって、個別運転
におけるブームもしくはディッパの最大速度を一層高く
設定することもでき（４００ｌ／分の最大ポンプ吐出量
にまで）、しかもこの場合、並列運転時に全ての油圧消
費器に対する等しい速度は失われない。

【００２５】図１に関する説明は、本発明を理解する上
で重要となる構成部分に限定した。別の油圧消費器、た
とえば走行装置やバケットは、本発明の理解する上で重
要ではない。

【００２６】制御圧に影響を与える弁１７の代わりに、
請求項７に記載したように、３方向切換弁を設けること
もできる。この３方向切換弁はポンプ導管３２のための
１つの入口と、上位ランクの油圧消費器および下位ラン
クの油圧消費器のための２つの出口とを備えている。こ
の場合、部分流の量は優先的に操作したい油圧消費器の
ための制御圧によって規定される。

【００２７】ポンプ導管３２に設けられた３方向切換弁
の代わりに、下位ランクの油圧消費器のための２方向切
換弁を組み込むことができる。これによって、下位ラン
クの油圧消費器のための部分流の量を規定するだけで済
む。さらに、請求項５に記載したように、弁１７と圧力
制限弁１８とを、両機能を兼ね備えた圧力比例弁として
構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘削機を制御するための回路図である。

【図２】掘削機のブームと回転装置とディッパとに対す
る量分配を速度と時間との関係で示す線図である。

【符号の説明】

１，２，３ 制御スプール弁、 ４，５，６ 制御器、
７，８，９，１０，１１，１２ 制御導管、 ７ａ，
８ａ 分岐導管、 １５ シャトル弁、 １６制御導
管、 １７ 弁 、１８ 圧力制限弁、 １９ 圧縮ば
ね、 ２０ タンク導管、 ２２ 制御導管、 ２３
逆止弁、 ２４ 絞り、 ２５ 制御分岐導管、 ２６
逆止弁、 ２８ 絞り、 ３０ 制御導管、 ３１
可変吐出量形ポンプ、３２ ポンプ導管、 ３３ 圧力
バランス、 ３４ 切換弁

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の油圧消費器を荷重とは無関係に制
   御するための弁装置であって、制御ポンプとして構成さ
   れた圧力媒体源の吐出量が、油圧消費器の荷重圧（Ｌ
   Ｓ）とは無関係に調節可能であり、油圧消費器に配属さ
   れた油圧制御可能な制御弁（１，２，３）が、圧力制御
   弁として構成された制御器（４，５，６）によって制御
   可能である形式のものにおいて、優先的に操作したい油
   圧消費器のための１つまたは複数の制御弁を操作するた
   めの制御圧が、別の弁（１７）を制御するようになって
   おり、該制御弁が、圧力媒体流の分配を行なって、１つ
   または複数の油圧消費器が優先的に操作されるようにな
   っていることを特徴とする弁装置。
2. 【請求項２】 前記弁（１７）が、前記制御圧によって
   閉鎖位置から開放方向に負荷されて、操作優先ランクで
   下位ランクの油圧消費器の制御弁（１，２，３）を操作
   するための最大到達可能な制御圧力を一層低い値に切り
   換えるようになっている、請求項１記載の弁装置。
3. 【請求項３】 制御液を導出する前記弁（１７）の下流
   側に、圧力制限弁（１８）が配置されている、請求項１
   または２記載の弁装置。
4. 【請求項４】 前記弁（１７）が、調節可能な圧縮ばね
   （１９）によって閉鎖方向に負荷されている、請求項１
   または２記載の弁装置。
5. 【請求項５】 前記弁（１７）が圧力比例弁として構成
   されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の
   弁装置。
6. 【請求項６】 操作したい下位ランクの油圧消費器の速
   度が上位ランクの油圧消費器の速度にほぼ一致するよう
   に、前記下位ランクの油圧消費器に対して比較的低い制
   御圧レベルが調節されている、請求項１から５までのい
   ずれか１項記載の弁装置。
7. 【請求項７】 前記弁（１７）が、連続的に調節可能な
   ３方向切換弁として構成されており、該３方向切換弁
   が、圧力媒体流を上位ランクの流れと下位ランクの流れ
   とに分配するようになっている、請求項１から６までの
   いずれか１項記載の弁装置。
8. 【請求項８】 前記弁（１７）が、下位ランクの油圧消
   費器のための部分流を供給するための２方向調量弁とし
   て作動するようになっている、請求項１から７までのい
   ずれか１項記載の弁装置。