JPH07332307A - 油圧アクチュエータ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力制御弁によるポンプ吐出圧の制御を全流
量域に亘って安定して行いうるようにする。 【構成】 余剰油をタンクＴに戻すバイパスライン１１
に油圧パイロット作動型の圧力制御弁７を設けるととも
に、この圧力制御弁７の開き側パイロットライン１１
に、コントローラ１３によって制御される電磁切換弁１
２を設け、バイパス流量が圧力制御弁７の不安定制御流
量域に入る直前で電磁切換弁１２を閉じることにより、
圧力制御弁７に対するポンプ吐出圧の導入作用を停止さ
せて圧力制御弁７を閉じ、不安定制御流量域をカットす
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルや油圧クレ
ーン等の油圧機械に使用される油圧アクチュエータ回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧アクチュエータ回路におい
て、ポンプの吐出流量と吐出圧を制御するものとして、
図６に示すものが公知である。

【０００３】これを説明すると、１は可変容量型油圧ポ
ンプ（以下、単にポンプという）、２はこのポンプ１の
吐出流量を制御するレギュレータ、３はポンプ１によっ
て駆動される油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ
（以下、単にシリンダという）、４はこのシリンダ３と
ポンプ１との間に設けられた油圧パイロット式のコント
ロールバルブである。

【０００４】このコントロールバルブ４は、図示しない
リモコン弁の操作によりパイロット圧を供給されて中立
位置イと両側駆動位置ロ，ハとの間で切換わり作動し、
これによってシリンダ３の作動が制御される。

【０００５】一方、ポンプ１とコントロールバルブ４と
の間に圧力補償弁５が設けられるとともに、この圧力補
償弁５の上流側に、余剰油をタンクＴに戻すバイパスラ
イン６が接続され、このバイパスライン６に、ポンプ吐
出圧を制御する圧力制御装置としての油圧パイロット作
動型の圧力制御弁７と、圧力発生器（絞り）８とが設け
られている。

【０００６】コントロールバルブ４には、両側駆動位置
ロ，ハにおいてポンプ流路に絞り４ａが設けられ、この
絞り４ａの入口側の圧力（ポンプ吐出圧）が圧力補償弁
５の閉じ側パイロットポートに、出口側圧力（シリンダ
３の負荷圧）が圧力補償弁５の開き側パイロットポート
に、それぞれポンプ圧導入ライン９、シリンダ圧導入ラ
イン１０を介して接続されている。

【０００７】また、ポンプ圧導入ライン１０は、圧力制
御弁７の閉じ側パイロットポートにも接続され、シリン
ダ３の負荷圧が圧力制御弁７にこれを閉じる方向のパイ
ロット圧として供給される。

【０００８】一方、圧力制御弁７の開き側パイロットポ
ートは、開き側パイロットライン１１を介して同弁７の
入口側に接続され、ポンプ吐出圧が圧力制御弁７に開き
方向のパイロット圧として導入される。

【０００９】また、圧力発生器８の入口側がレギュレー
タ２に接続され、この入口側圧力がレギュレータ２に流
量（傾転角）指令信号として供給される。すなわち、こ
の圧力発生器８とレギュレータ２とによってネガティブ
コントロール装置が構成され、圧力発生器８の入口圧
（ネガコン圧）によってポンプ１の吐出流量が制御され
る。

【００１０】この構成において、コントロールバルブ４
が中立位置イにあるときは、同バルブ４のポンプ流路お
よびタンク流路がともにブロックされているため、ポン
プ１の吐出油は、全量がバイパスライン６を通ってタン
クＴに戻される。

【００１１】このとき、圧力発生器８の入口側に発生し
たネガコン圧ＰNEGがレギュレータ２に加えられてポン
プ吐出流量が設定される。

【００１２】このネガコン圧ＰNEGとポンプ吐出流量Ｑ
の関係を図７に示している。同図に示すように、ポンプ
吐出流量の最大値Ｑmaxと最小値Ｑminは、それぞれ図示
しないメカニックストッパによって規制され、ネガコン
圧Ｐ１〜Ｐ２の間でポンプ吐出流量がＱmaxからＱminま
で変化する。

【００１３】コントロールバルブ４が中立位置イにある
ときは、ポンプ吐出油の全量がバイパスライン６の圧力
発生器８を通過するため、ネガコン圧ＰNEGが大きくな
ってポンプ吐出流量が少なくなり、それにつれてネガコ
ン圧ＰNEGが低下し、最小流量Ｑminで安定する。

【００１４】次に、コントロールバルブ４が駆動位置ロ
またはハに操作されると、ポンプ吐出油は同バルブ４を
通ってシリンダ３に流入し、シリンダ３が伸長または縮
小作動を開始する。

【００１５】このとき、コントロールバルブ４の絞り４
ａの入口側圧力（ポンプ吐出圧）が圧力補償弁５の閉じ
側パイロットポートに、出口側圧力（シリンダ負荷圧）
が圧力補償弁５の開き側パイロットポートにそれぞれ加
えられる。

【００１６】これにより、圧力補償弁５による差圧一定
制御が行われ、シリンダ負荷圧の変動に関係なくシリン
ダ流量が一定に保たれてシリンダ速度が一定に制御され
る。

【００１７】また、シリンダ負荷圧は圧力制御弁７の閉
じ側パイロットポートにも加えられ、シリンダ負荷圧の
変化に応じて圧力制御弁７の設定圧が変化することによ
り、ポンプ吐出圧が常にシリンダ負荷圧よりも高い圧力
に保たれる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ポンプ１の流量および圧力の制御を行う従来の油圧アク
チュエータ回路においては、次のような欠点があった。

【００１９】前記のように、コントロールバルブ４が中
立位置イから駆動位置ロまたはハに切換えられ、シリン
ダ流量が増加するに従ってコントロールバルブ４におけ
る絞り４ａの前後の差圧が小さくなる。

【００２０】そして、この差圧の減少に伴って圧力制御
弁７が閉じ方向に作動し、差圧が同弁７のバネ力よりも
小さくなった時点で圧力制御弁７が全閉状態となる。こ
れにより、バイパスライン６を流れる流量（以下、バイ
パス流量という）が０となり、ポンプ吐出油の全量がシ
リンダ３に流入する。

【００２１】ここで、圧力制御弁７は、とくに高圧で大
流量から微小流量までの制御を行う圧力制御弁に共通の
特性として、通過流量が微小な状態での作動が不安定と
なるという特性を有する。このため、この圧力制御弁７
が上記の全閉となる直前（微小流量域）で圧力制御が
うまく行われずに回路全体の振動やハンチングが生じ易
いという問題があった。

【００２２】そこで本発明は、圧力制御弁による圧力制
御を全流量域に亘って安定して行うことができる油圧ア
クチュエータ回路を提供するものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、油圧
アクチュエータを駆動する可変容量型の油圧ポンプの吐
出側に、余剰油をタンクに戻すバイパスラインが設けら
れるとともに、このバイパスラインの圧力に基づいて上
記油圧ポンプの吐出流量を制御するネガティブコントロ
ール装置と、上記油圧ポンプの吐出圧と上記油圧アクチ
ュエータの負荷圧とに基づいて油圧ポンプの吐出圧を制
御する圧力制御装置とが設けられる油圧アクチュエータ
回路において、上記圧力制御装置として、上記バイパス
ラインに、上記ポンプ吐出圧が導入される開き側パイロ
ットポートと上記アクチュエータ負荷圧が導入される閉
じ側パイロットポートとを備えた油圧パイロット作動型
の圧力制御弁が設けられるとともに、上記ポンプ吐出圧
をこの圧力制御弁の開き側パイロットポートに導入する
開き側パイロットラインに、同ラインを開閉する電磁切
換弁が設けられ、かつ、上記バイパスラインの流量が上
記圧力制御弁の安定制御流量域の下限値付近の値として
予め設定された値になったときに上記電磁切換弁を閉じ
側に作動させるコントローラを具備してなるものであ
る。

【００２４】請求項２の発明は、油圧アクチュエータを
駆動する可変容量型の油圧ポンプの吐出側に、余剰油を
タンクに戻すバイパスラインが設けられるとともに、こ
のバイパスラインの圧力に基づいて上記油圧ポンプの吐
出流量を制御するネガティブコントロール装置と、上記
油圧ポンプの吐出圧と上記油圧アクチュエータの負荷圧
とに基づいて油圧ポンプの吐出圧を制御する圧力制御装
置とが設けられ、この圧力制御装置は、上記バイパスラ
インに設けられた電磁比例式の圧力制御弁と、この圧力
制御弁を制御するコントローラとからなり、このコント
ローラは、（I）上記バイパスラインの流量が圧力制御
弁の安定制御流量域では、上記ポンプ吐出圧とアクチュ
エータ負荷圧の差が一定となるように圧力制御弁を制御
し、（II）バイパスラインの流量が、上記電磁比例弁の
安定制御流量域の下限値付近の値として予め設定された
値となったときに上記圧力制御弁を閉じるように構成さ
れたものである。

【００２５】

【作用】請求項１の構成によると、バイパス流量が圧力
制御弁の不安定制御流量域に入る直前で電磁切換弁が閉
じ位置に切換えられることにより、圧力制御弁に対する
ポンプ吐出圧の導入作用が停止するため、同制御弁に
は、アクチュエータ負荷圧のみが導入される。

【００２６】これにより、バイパス流量が不安定制御流
量域（微小流量域）に入る前に圧力制御弁が閉じるた
め、不安定制御流量域がカットされ、全流量域に亘って
安定した制御が行われる。

【００２７】一方、請求項２の構成によると、バイパス
流量が圧力制御弁の不安定制御流量域に入る直前で圧力
制御弁が閉じるため、請求項１の構成による場合と同様
に不安定制御流量域がカットされる。

【００２８】

【実施例】以下の実施例において、図６に示す従来回路
と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を
省略する。

【００２９】第１実施例（図１，２参照） 圧力制御弁７の開き側パイロットライン１１に電磁切換
弁１２が設けられ、これら圧力制御弁７と電磁切換弁１
２とによって、ポンプ吐出圧を制御する圧力制御装置が
構成されている。

【００３０】電磁切換弁１２は、操作信号が入力されな
い状態では図示のように開き位置イにあって開き側パイ
ロットライン１１を開き、コントローラ１３から操作信
号が入力されたときに閉じ位置ロに切換わってパイロッ
トライン１１を閉じる。

【００３１】すなわち、 電磁切換弁１２が開き位置イにあるときは、図６に
示す従来回路と同じように、ポンプ吐出圧をシリンダ負
荷圧よりも高い圧力に保持する圧力制御（差圧一定制
御）が行われ、 電磁切換弁１２が閉じ位置ロに切換わると、圧力制
御弁７の開き側ポートへのシリンダ負荷圧の導入が停止
するため、同制御弁７が直ちに全閉状態となる。

【００３２】コントローラ１３は、コントロールバルブ
４に加えられるパイロット圧Ｐｐ（シリンダ流量に比例
する）を圧力センサ１４，１４によって取り込み、この
パイロット圧Ｐｐと、予め設定した圧力（以下、設定圧
力という）Ｐｓとに基づいて電磁切換弁１２を制御す
る。

【００３３】この点を詳述すると、コントローラ１３の
設定圧力Ｐｓは、図２に示すように、圧力制御弁７の作
動が安定して行われるバイパス流量ＱNEGの下限値Ｑｓ
に対応するコントロールバルブ４のパイロット圧Ｐｐの
値として設定されている。

【００３４】いま、コントロールバルブ４が中立位置イ
から駆動位置ロまたはハ側に操作され、シリンダ流量お
よびバイパス流量が変化する状態において、Ｐｐ＜Ｐｓ
の範囲、すなわちバイパス流量ＱNEGが安定制御流量域
（Ｑｓ以上）にあるときには、コントローラ１３から電
磁切換弁１２に対する操作信号は出力されない。

【００３５】従って、電磁切換弁１２は開き位置イに保
持されるため、圧力制御弁７は、シリンダ負荷圧とポン
プ吐出圧とに基づく本来の差圧一定制御を行う。

【００３６】一方、コントロールバルブ４のパイロット
圧Ｐｐが設定圧Ｐｓ以上（Ｐｐ≧Ｐｓ）、すなわちバイ
パス流量ＱNEGが安定制御流量の下限値Ｑｓ以下となる
と、コントローラ１３から電磁切換弁１２に操作信号が
出力されて同切換弁１２が閉じ位置ロに切換わる。

【００３７】これにより、圧力制御弁７へのシリンダ負
荷圧の導入が停止して同制御弁７が全閉状態となり、バ
イパス流量ＱNEGが０となる。

【００３８】こうして、不安定制御流量域（微小流量
域）がカットされるため、この不安定制御流量域で圧力
制御弁７の作動が不安定となって回路全体の振動やハン
チングが発生するというおそれがなくなる。

【００３９】第２実施例（図３〜図５参照） 第１実施例との相違点のみを説明する。

【００４０】第２実施例においては、第１実施例の油圧
パイロット作動型の圧力制御弁７に代えて、入力信号の
大きさによって通路開口面積（入口側圧力＝ポンプ吐出
圧）が変化する電磁比例式の圧力制御弁１５がバイパス
ライン６に設けられ、この圧力制御弁１５がコントロー
ラ１３によって制御されるように構成されている。

【００４１】コントローラ１３には、コントロールバル
ブ４のパイロット圧Ｐｐが圧力センサ１４，１４によっ
て取り込まれるほか、ポンプ吐出圧Ｐａとシリンダ負荷
圧Ｐｂがそれぞれ圧力センサ１５，１６によって取り込
まれ、これらによって次のような制御を行う。

【００４２】（I）Ｐｐ＜Ｐｓの範囲では、ポンプ吐出
圧Ｐａとシリンダ負荷圧Ｐｂの差ΔＰを求め、この差圧
ΔＰが、予め設定された値Ｐｃとなるように、圧力制御
弁１５に操作信号を出力する。

【００４３】すなわち、圧力制御弁１５に対し、ΔＰ＞
Ｐｃのときには開口面積Ａを増加させてポンプ吐出圧を
低下させる方向の信号、ΔＰ＜Ｐｃのときは開口面積Ａ
を減少させてポンプ吐出圧を上昇させる方向の信号をそ
れぞれ出力する。これによって差圧一定制御が行われ
る。

【００４４】（II）Ｐｐ≧Ｐｓの範囲では、開口面積Ａ
を、Ｐｐ＝Ｐｓの時点での大きさＡｓからコントロール
バルブ４のパイロット圧Ｐｐに応じて直線的に増減変化
させ、Ｐｐ＝ＰL（Ｐｓよりも少し低い値）で０とす
る。これによって、不安定制御流量域での圧力制御がカ
ットされる。

【００４５】

【発明の効果】上記のように請求項１の発明によるとき
は、バイパスラインに油圧パイロット作動型の圧力制御
弁を設けるとともに、この圧力制御弁の開き側パイロッ
トラインに、コントローラによって制御される電磁切換
弁を設け、バイパス流量が圧力制御弁の不安定制御流量
域に入る直前で電磁切換弁を閉じることにより、圧力制
御弁に対するポンプ吐出圧の導入作用を停止させて圧力
制御弁を閉じる構成とし、請求項２の発明によるとき
は、バイパスラインに電磁比例式の圧力制御弁を設け、
コントローラにより、バイパス流量が圧力制御弁の不安
定制御流量域に入る直前でこの圧力制御弁を閉じる構成
としたから、圧力制御弁の不安定制御流量域をカット
し、全流量域に亘って回路の振動やハンチングが生じる
おそれのない安定した制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路構成図である。

【図２】同実施例におけるコントロールバルブのパイロ
ット圧とバイパス流量の関係を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す回路構成図である。

【図４】同実施例におけるコントロールバルブのパイロ
ット圧と差圧の関係を示す図である。

【図５】同実施例におけるコントロールバルブと電磁比
例式圧力制御弁の開口面積の関係を示す図である。

【図６】従来の回路構成を示す図である。

【図７】従来構成におけるネガコン圧とポンプ吐出流量
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ３ 油圧シリンダ（アクチュエータ） ４ コントロールバルブ ６ バイパスライン ８ ネガティブコントロール装置を構成する圧力発生器 ２ ネガティブコントロール装置を構成するポンプのレ
ギュレータ ７ 油圧パイロット作動型の圧力制御弁 １１ 同制御弁の開き側パイロットライン １２ 電磁切換弁 １３ コントローラ １５ 電磁比例式の圧力制御弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧アクチュエータを駆動する可変容量
   型の油圧ポンプの吐出側に、余剰油をタンクに戻すバイ
   パスラインが設けられるとともに、このバイパスライン
   の圧力に基づいて上記油圧ポンプの吐出流量を制御する
   ネガティブコントロール装置と、上記油圧ポンプの吐出
   圧と上記油圧アクチュエータの負荷圧とに基づいて油圧
   ポンプの吐出圧を制御する圧力制御装置とが設けられる
   油圧アクチュエータ回路において、上記圧力制御装置と
   して、上記バイパスラインに、上記ポンプ吐出圧が導入
   される開き側パイロットポートと上記アクチュエータ負
   荷圧が導入される閉じ側パイロットポートとを備えた油
   圧パイロット作動型の圧力制御弁が設けられるととも
   に、上記ポンプ吐出圧をこの圧力制御弁の開き側パイロ
   ットポートに導入する開き側パイロットラインに、同ラ
   インを開閉する電磁切換弁が設けられ、かつ、上記バイ
   パスラインの流量が上記圧力制御弁の安定制御流量域の
   下限値付近の値として予め設定された値になったときに
   上記電磁切換弁を閉じ側に作動させるコントローラを具
   備してなることを特徴とする油圧アクチュエータ回路。
2. 【請求項２】 油圧アクチュエータを駆動する可変容量
   型の油圧ポンプの吐出側に、余剰油をタンクに戻すバイ
   パスラインが設けられるとともに、このバイパスライン
   の圧力に基づいて上記油圧ポンプの吐出流量を制御する
   ネガティブコントロール装置と、上記油圧ポンプの吐出
   圧と上記油圧アクチュエータの負荷圧とに基づいて油圧
   ポンプの吐出圧を制御する圧力制御装置とが設けられ、
   この圧力制御装置は、上記バイパスラインに設けられた
   電磁比例式の圧力制御弁と、この圧力制御弁を制御する
   コントローラとからなり、このコントローラは、 （I）上記バイパスラインの流量が圧力制御弁の安定制
   御流量域では、上記ポンプ吐出圧とアクチュエータ負荷
   圧の差が一定となるように圧力制御弁を制御し、 （II）バイパスラインの流量が、上記電磁比例弁の安定
   制御流量域の下限値付近の値として予め設定された値と
   なったときに上記圧力制御弁を閉じるように構成された
   ことを特徴とする油圧アクチュエータ回路。