JPH09100804A - 油圧駆動システムおよびそれに用いる弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】瞬間的な圧力変動によるプリードオフ弁からの
定常的な圧油の流出をなくし、油圧駆動システム全体の
エネルギロスを最小限に留める。 【解決手段】ブリードオフ弁２４を備えた油圧駆動シス
テムにおいて、前記吐出管路３とパイロットライン１２
に接続され、吐出管路３とパイロットライン１２の瞬間
的な圧力の変動による差圧の変動に応答し、前記第３の
設定圧力もしくはそれより小さい第４の設定圧力を超え
ると、前記ブリードオフ弁２４の開弁に先立って、前記
油圧ポンプ１の吐出量の一部を流出させる弁装置３０を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等複
数のアクチュエータを有する作業機械の油圧駆動システ
ムおよびそれに用いる弁装置に係り、特に、ロードセン
シング制御方式の油圧駆動システムおよびそれに用いる
弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロードセンシング制御方式の油圧駆動シ
ステムとして、例えば、特開平３−１２５００１号に開
示されたシステムが提案されている。この油圧駆動シス
テムは、図４に示すように構成されている。同図におい
て、１は可変容量型の油圧ポンプで、斜板２の傾斜角度
を変えることにより、吐出容量を変えるように構成され
ている。３は吐出管路で、油圧ポンプ１から吐出された
圧油を、圧力補償弁４Ａ、４Ｂおよび方向切替弁５Ａ、
５Ｂを介してアクチュエータ６Ａ、６Ｂに供給する。７
はリリーフ弁で、吐出管路３に接続され、吐出管路３の
最高圧力を規制する。

【０００３】前記圧力補償弁４Ａ（４Ｂ）は、ばね１０
で開弁方向に付勢されるとともに、方向切替弁５Ａ（５
Ｂ）の上流の圧力（方向切替弁５Ａ（５Ｂ）の入り口に
おける圧油の圧力）がパイロットライン８を介して、閉
弁方向にフィードバックされ、アクチュエータ６Ａ（６
Ｂ）の負荷圧力（方向切替弁５Ａ（５Ｂ）の出口におけ
る圧油の圧力）がパイロットライン９を介して、開弁方
向にフィードバックされている。１１はシャトル弁で、
アクチュエータ６Ａ、６Ｂの作動中に、負荷圧力の高い
方の圧力（最高負荷圧力）をパイロットライン１２に送
り出す。

【０００４】１３はポンプレギュレータ装置で、油圧ポ
ンプ１の斜板２を駆動するシリンダ１４と、前記吐出管
路３とパイロットライン１２に接続され、前記シリンダ
１４の動きを決める切替弁１５とにより構成されてい
る。前記切替弁１５は、ばね１８で一方向に付勢される
とともに、吐出管路３の圧力が、パイロットライン１６
を介して、ばね１８の圧力と対向する側にフィードバッ
クされ、最高負荷圧力がパイロットライン１２を介し
て、前記ばね１８の圧力を助勢する側にフィードバック
されている。

【０００５】このような構成であるから、吐出管路３の
圧力が、最高負荷圧力とばね１８で設定された圧力とを
加えた圧力より高いときには、油圧ポンプ１の吐出容量
を減少させ、低いときには、吐出容量を増加させるよう
にシリンダ１４を作動させる。したがって、油圧ポンプ
１の吐出圧力は、最高負荷圧力よりもばね１８で設定さ
れた圧力分だけ高く保たれる。なお、ポンプレギュレー
タ装置１３は、全ての方向切替弁５Ａ、５Ｂが中立位置
にあるとき、すなわち、負荷圧力が零のとき、油圧ポン
プ１の放熱を行なわせること等を目的とし、斜板２の傾
斜をほぼ最小位置に保持して最少吐出量を確保するよう
に、シリンダ１４と斜板２の位置関係が設定されてい
る。

【０００６】２０はアンロード弁で、前記吐出管路３と
パイロットライン１２に接続されている。このアンロー
ド弁２０は、ばね２３で閉弁方向に付勢されるととも
に、パイロットライン２１を介して、吐出管路３の圧力
（方向切替弁５Ａ（５Ｂ）の上流の圧力）が開弁方向に
フィードバックされ、パイロットライン１２を介してア
クチュエータ６Ａ（６Ｂ）の負荷圧力が閉弁方向にフィ
ードバックされている。このような構成であるから、吐
出管路３の圧力が、最高負荷圧力とばね２３で設定され
た圧力を加えた圧力より高いときには、アンロード弁２
０は開弁され、油圧ポンプ１から吐出された圧油を流出
させる。また、全ての方向切替弁５Ａ、５Ｂが中立位置
にあるときには、油圧ポンプ１から吐出された全ての圧
油を流出させ、吐出管路３内の圧力を、ばね２３で設定
された値に保持する。

【０００７】２４はブリードオフ弁で、前記吐出管路３
とパイロットライン１２に接続されている。このブリー
ドオフ弁２４は、ばね２７で閉弁方向に付勢されるとと
もに、パイロットライン２５を介して、吐出管路３の圧
力が開弁方向にフィードバックされ、パイロットライン
１２を介してアクチュエータ６Ａ（６Ｂ）の負荷圧力が
閉弁方向にフィードバックされている。

【０００８】このブリードオフ弁２４のばね２７は、ポ
ンプレギュレータ装置１３のばね１８の設定値より低い
目標値が設定され、吐出管路３とパイロットライン１２
の差圧がこの目標値以上に高くなったとき、前記アンロ
ード弁２０の開弁に先立って開弁し、アンロード弁２０
の流出量に比べ少量の圧油を流出させ、吐出管路３とパ
イロットライン１２の差圧の急激な上昇を押さえる。

【０００９】このようなロードセンシング制御方式の油
圧駆動システムにおいては、中立位置にある方向切替弁
４Ａ、４Ｂを操作して、アクチュエータ６Ａ、６Ｂを作
動させようとすると、油圧ポンプ１の吐出量が不足し、
吐出管路３の圧力が低下する。すると、ポンプレギュレ
ータ装置１３の切替弁１５が切り替わり、油圧ポンプ１
の斜板２の傾斜を吐出量が増加する方向に移動させる。
その結果、油圧ポンプ１の吐出量が増加し、アクチュエ
ータ６Ａ、６Ｂを作動させるのに必要な流量に達すると
吐出管路３の圧力が上昇する。

【００１０】しかし、パイロットライン１２の圧力伝達
の遅れ、ポンプレギュレータ装置１３や斜板２の応答の
遅れによって、油圧ポンプ１はその吐出量を必要以上に
増加させる。このため、吐出管路３の圧力が必要以上に
上昇する。そして、吐出管路３とパイロットライン１２
の差圧が、ブリードオフ弁２４のばね２７の設定値に達
すると、ブリードオフ弁２４が作動して油圧ポンプ１の
吐出する圧油の一部を排出し、吐出管路３とパイロット
ライン１２の差圧の急激な上昇を防止する。

【００１１】したがって、吐出管路３とパイロットライ
ン１２の差圧の上昇が緩やかになり、吐出管路３とパイ
ロットライン１２の差圧の変動に対応するポンプレギュ
レータ装置１３の応答が遅れても、油圧ポンプ１の吐出
量の制御の過剰に起因するハンチングをなくし、安定し
たロードセンシング制御を行なうことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のロード
センシング制御方式の油圧駆動システムにおいては、ブ
リードオフ弁２４のばね２７の設定圧力を、ポンプレギ
ュレータ装置１３のばね１８の設定圧力より小さくしな
いと、ブリードオフ弁２４を設ける意味がなくなる。こ
のため、ブリードオフ弁２４が、駆動される機械側で発
生する振動などによるパイロットライン１２の瞬間的な
圧力変動に応答し、通常の運転時にも少量ではあるが定
常的に圧油が流出し、油圧駆動システム全体のエネルギ
ーロスが発生する。

【００１３】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、駆動
される機械側で発生する振動などによる負荷側の瞬間的
な圧力変動によるブリードオフ弁からの定常的な圧油の
流出をなくし、油圧駆動システム全体のエネルギロスを
最小限に留めるようにした油圧駆動システムおよびそれ
に用いる弁装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、可変容量型油圧ポンプと、この
油圧ポンプから吐出された圧油を導く吐出管路と、この
吐出管路に介装され、前記油圧ポンプから吐出された圧
油の流れを制御する複数の方向切替弁と、前記吐出管路
に接続され、前記油圧ポンプから吐出された圧油により
駆動される複数のアクチュエータと、前記アクチュエー
タに供給された圧油の最高負荷圧力をフィードバックす
るパイロットラインと、前記吐出管路とパイロットライ
ンに接続され、前記方向切替弁がすべて中立位置にある
とき、前記油圧ポンプを最少吐出容量に保持するととも
に、油圧ポンプの吐出圧力を前記アクチュエータの最高
負荷圧力よりも第１の設定圧力だけ高く保つように油圧
ポンプを制御するポンプレギュレータ装置と、前記吐出
管路とパイロットラインに接続され、吐出管路とパイロ
ットラインの差圧に応答し、この差圧が前記第１の設定
圧力より大きい第２の設定圧力に達すると、前記油圧ポ
ンプの吐出量のほぼ全量を流出させ、吐出管路の圧力の
上昇を規制するアンロード弁と、前記吐出管路とパイロ
ットラインに接続され、前記第１の設定圧力より大き
く、第２の設定圧力より小さい第３の設定圧力を超える
と、前記アンロード弁の開弁に先立って開弁し、前記ア
ンロード弁の開弁による流出流量に比べて小流量を流出
するブリードオフ弁を備えた油圧駆動システムにおい
て、前記吐出管路とパイロットラインに接続され、吐出
管路とパイロットラインの瞬間的な圧力の変動による差
圧の変動に応答し、前記第３の設定圧力もしくはそれよ
り小さい第４の設定圧力を超えると、前記ブリードオフ
弁の開弁に先立って、前記油圧ポンプの吐出量の一部を
流出させる弁装置を設けた。

【００１５】この弁装置は、本体と、この本体の中に摺
動可能に支持されたスプールと、このスプールを一方向
に付勢するバネとを設け、前記本体に、油圧ポンプから
の圧油の圧力が前記スプールの移動方向に等しくかかる
ように設定された入口と、この入口から分岐され、前記
スプールに前記ばねと対向する力を作用させるように設
定されたパイロット管路と、絞りを介して前記スプール
に前記ばねと同方向の力を作用させるように設定された
パイロット管路とからなる一次圧力系管路と、アクチュ
エータからの圧油の圧力が前記スプールに前記ばねと同
方向の力を作用させるように設定された圧力信号の入口
と、この入口から分岐され、絞りを介して前記スプール
に前記ばねと対向する力を作用させるように設定された
パイロット管路とからなる２次圧力系管路と、ドレンタ
ンクへの排出口を形成し、吐出管路とパイロットライン
の瞬間的な圧力の変動による差圧の変動に応答し、ブリ
ードオフ弁の開弁に先立って、前記油圧ポンプの吐出量
の一部を流出させるようにした。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明による油圧駆動シス
テムの一実施形態を、図２および図３は油圧駆動システ
ムに用いられる弁装置の一実施形態を示すものである。
なお、図１において、図４と同じものは、同じ符号をつ
けて示してある。図１、図２および図３において、弁装
置３０は、吐出管路３とパイロットライン１２に接続さ
れている。

【００１７】３１は弁装置３０の本体。３２はスプール
で、その両側に吐出管路３からの圧油を導入する圧力室
３３、３４と、パイロットライン１２からの圧油を導入
する圧力室３５、３６を形成するように、本体３１に摺
動可能に支持されている。３７はばねで、圧力室３３に
配置され、スプール３２を圧力室３４側に向けて付勢し
ている。

【００１８】３８はパイロットラインで、吐出管路３か
ら導入された圧油の一部を分岐し、絞り３９を介して圧
力室３３に導入する。４０はパイロットラインで、吐出
管路３から導入された圧油の一部を分岐し、圧力室３４
に導入する。

【００１９】４１はパイロットラインで、パイロットラ
イン１２から圧力室３５に導入された圧油の一部を分岐
し、絞り４２を介して圧力室３６に導入する。４３は排
出口で、圧力室３４に導入された圧油をドレーンタンク
に排出する。

【００２０】弁装置３０は、このような構成であるか
ら、ばね３７のばね力と、吐出管路３からパイロットラ
イン３８と絞り３９を介して圧力室３３に供給される油
圧およびパイロットライン１２から圧力室３５に供給さ
れる油圧によって、スプール３２が圧力室３４側（閉弁
方向）に向けて付勢され、吐出管路３からパイロットラ
イン４０を介して圧力室３４に供給される油圧と、パイ
ロットライン１２からパイロットライン４１および絞り
４２を介して圧力室３６に供給される油圧によって、ス
プール３２が圧力室３３側（開弁方向）に向けて付勢さ
れている。

【００２１】上記の構成において、油圧駆動システムの
通常の運転時に発生する吐出管路３およびパイロットラ
イン１２の圧力変動の周期が長く比較的穏やかな場合に
は、弁装置３０は、絞り３９、４２の影響を受けること
なく、各圧力室３３、３５と圧力室３４、３６の圧力が
釣合い、スプール３２は、ばね３７のばね力によって閉
弁方向に付勢されている。すなわち、弁装置３０は、作
動しない。したがって、吐出管路３およびパイロットラ
イン１２の圧力変動には、ブリードオフ弁２４が応答
し、圧油の圧力を制御する。

【００２２】一方、機構部の振動、負荷の変動などによ
り、吐出管路３およびパイロットライン１２の圧力が瞬
間的に変動すると、弁装置３０の絞り３７、４０の影響
で、圧力室３４の圧力の変動に対する圧力室３３の圧力
の変動、あるいは圧力室３５に対する圧力室３６の圧力
の変動が遅れるため、瞬間的に各圧力室３３、３５と圧
力室３４、３６の圧力が釣合いが崩れる。このため、吐
出管路３の圧力が上昇した場合、および、パイロットラ
イン１２の圧力が低下した場合には、ばね３７のばね力
に抗して、スプール３２が開弁方向に移動し、吐出管路
３から供給されている圧油をドレーンタンクに排出す
る。

【００２３】すなわち、吐出管路３およびパイロットラ
イン１２の瞬間的な圧力の変動に対しては、ブリードオ
フ弁２４の応答に先立って弁装置３０が応答し、周期が
長く比較的穏やかな圧力変動に対しては、弁装置３０が
応答することなく、ブリードオフ弁２４が応答するよう
にしたので、ブリードオフ弁２４からの定常的な圧油の
流出をなくし、油圧駆動システム全体のエネルギロスを
最小限に留めることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
リードオフ弁を備えたロードセンシングシステム制御方
式の油圧駆動システムにおいて、前記吐出管路とパイロ
ットラインに接続され、吐出管路とパイロットラインの
瞬間的な圧力の変動による差圧の変動に応答し、前記第
３の設定圧力もしくはそれより小さい第４の設定圧力を
超えると、前記ブリードオフ弁の開弁に先立って、前記
油圧ポンプの吐出量の一部を流出させる弁装置を設けた
ので、ブリードオフ弁２４からの定常的な圧油の流出を
なくし、油圧駆動システム全体のエネルギロスを最小限
に留めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による油圧駆動システムの回路図。

【図２】図１における弁装置の断面図。

【図３】図２に示す弁装置を記号で表す記号図。

【図４】従来の油圧駆動システムの回路図。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ３ 吐出管路 ４Ａ、４Ｂ 方向切替弁 ６Ａ、６Ｂ アクチュエータ １２ パイロットライン １３ ポンプレギュレータ装置 ２０ アンロード弁 ２４ ブリードオフ弁 ３０ 弁装置 ３１ 本体 ３２ スプール ３３、３４ 圧力室 ３５、３６ 圧力室 ３７ ばね ３８ パイロットライン ３９ 絞り ４０ パイロットライン ４１ パイロットライン ４２ 絞り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプ
   から吐出された圧油を導く吐出管路と、この吐出管路に
   介装され、前記油圧ポンプから吐出された圧油の流れを
   制御する複数の方向切替弁と、前記吐出管路に接続さ
   れ、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され
   る複数のアクチュエータと、前記アクチュエータに供給
   された圧油の最高負荷圧力をフィードバックするパイロ
   ットラインと、前記吐出管路とパイロットラインに接続
   され、前記方向切替弁がすべて中立位置にあるとき、前
   記油圧ポンプを最少吐出容量に保持するとともに、油圧
   ポンプの吐出圧力を前記アクチュエータの最高負荷圧力
   よりも第１の設定圧力だけ高く保つように油圧ポンプを
   制御するポンプレギュレータ装置と、前記吐出管路とパ
   イロットラインに接続され、吐出管路とパイロットライ
   ンの差圧に応答し、この差圧が前記第１の設定圧力より
   大きい第２の設定圧力に達すると、前記油圧ポンプの吐
   出量のほぼ全量を流出させ、吐出管路の圧力の上昇を規
   制するアンロード弁と、前記吐出管路とパイロットライ
   ンに接続され、前記第１の設定圧力より大きく、第２の
   設定圧力より小さい第３の設定圧力を超えると、前記ア
   ンロード弁の開弁に先立って開弁し、前記アンロード弁
   の開弁による流出流量に比べて小流量を流出するブリー
   ドオフ弁を備えた油圧駆動システムにおいて、前記吐出
   管路とパイロットラインに接続され、吐出管路とパイロ
   ットラインの瞬間的な圧力の変動による差圧の変動に応
   答し、前記第３の設定圧力もしくはそれより小さい第４
   の設定圧力を超えると、前記プリードオフ弁の開弁に先
   立って、前記油圧ポンプの吐出量の一部を流出させる弁
   装置を設けたことを特徴とする油圧駆動システム。
2. 【請求項２】弁装置の本体と、その両側に吐出管路から
   の圧油を導入する一対の圧力室と、負荷側のパイロット
   ラインからの圧油を導入する一対の圧力室を形成するよ
   うに本体に摺動可能に支持されたスプールと、このスプ
   ールを一方に向けて付勢するばねとを備え、前記本体
   に、吐出管路から導入された圧油の一部をそのまま一方
   の圧力室に導入するパイロットラインと、絞りを介して
   他方の圧力室に導入するパイロットラインを形成し、負
   荷側のパイロットラインから一方の圧力室に導入された
   圧油の一部を絞りを介して他方の圧力室に導入するパイ
   ロットラインを形成したことを特徴とする弁装置。