JPH10184603A

JPH10184603A - 油圧モータ制御回路

Info

Publication number: JPH10184603A
Application number: JP33925696A
Authority: JP
Inventors: Yoji Misaki; 陽二三崎
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧モータの減速時に急激な旋回速度の減少
が生じない操作性能の優れた油圧モータの制御回路を提
供することを課題としている。【解決手段】油圧モータの各ポートに切換制御弁を介
して油圧ポンプと油タンクを接続した油圧モータの制御
回路において、該油圧モータ起動時には該切換制御弁の
出力ポートとタンクポートの連通する油路の開口面積を
小さくし、該油圧モータの減速時には該開口面積大きく
するように開口調節手段を設けたことを特徴とするして
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、油圧モータの制
御回路の技術分野に属する。さらに詳細には、油圧ショ
ベルの旋回操作等に使用する油圧モータに適した制御回
路の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、油圧モータの回転を制御する
制御回路には、方向切換制御弁（以下、切換制御弁とい
う）が使用されている。切換制御弁には種種のタイプの
ものがあるが、油圧ショベルの旋回操作に使用されてい
る代表的な切換制御弁について図５〜図９を参照して以
下に説明する。

【０００３】図５、６は従来の基本的制御回路の機能構
成を示した図である。図５は中立状態、即ち油圧モータ
２に油圧ポンプ１からの圧油の供給を停止している場合
を示し、図６は油圧モータが右回転駆動されている場合
を示す。これらの図において、油圧ポンプ１と油圧モー
タ２のポート２ａが油路１１によって連結され、油圧モ
ータ２の他のポート２ｂは油タンクＴと油路１２によっ
て連結されている。油路１１、１２の中間に６ポート３
位置の切換制御弁３が設けられている。切換制御弁３は
中立状態でセンタ油路１３が連通するように接続されて
おり、センタ油路１３の下流端にはネガティブフィード
バック用絞り４を介して油タンクＴ’に接続されてい
る。油路１３の絞り４の上流の油圧（以下、ネガコン圧
という）が分岐管６により油圧ポンプ１の吐出量を制御
するレギュレータ５に供給され、ネガティブフィードバ
ック制御されている。

【０００４】図７はネガコン圧Ｐｎとポンプ吐出量Ｑの
関係の１例を示した図である。図７に示すように、切換
弁が中立状態にあるときはネガコン圧ＰｎはＰｓとな
り、ポンプ吐出量ＱはＱｍｉｎに制御されている。ま
た、この状態から油圧モータ２を右（又は左）回転起動
すると圧油が油圧モータ２に流入するため、ネガコン圧
Ｐｎは減少し、ポンプ吐出量Ｑは増加する。油圧モータ
２のフル回転時にはネガコン圧Ｐｎは更に減少し、ポン
プ吐出量ＱはＱｍａｘまで増大する。

【０００５】図８は切換制御弁３の実際の構造の１例を
示す図である。本図はモータ２が左回転をしている状態
であり、スプールが左方行へ移動している。図８におい
て、ハウジング２１には油圧モータ２に接続する油路２
２、２３と、油圧ポンプ１に接続する油路２４と、油タ
ンクＴに接続する油路２５、２６と、油タンクＴ’（又
はセンタ油路１３）に接続する油路２７、２８と、油路
２４と油路２２又は２３とをスプール３０の移動に従っ
て連通させるための油路２９が設けられている。油路２
９と油路２４は弁４０を介して連通されている。また、
弁４０は動作を正確にするためにスプリング４１によっ
て下向きに押圧されている。その結果、油路２４の圧力
が油路２９の圧力に比べて高いときは油路２４の油圧が
スプリング４１のバネ力に打ち勝って、圧油は図の矢印
で示すように油路２４から油路２９へ流れる。しかし、
油路２９の油圧が油路２４の油圧と略等しいか或いは低
いときは弁４０は流路を閉じて逆流を防止する。

【０００６】上記各油路を接続又は遮断するメインスプ
ール３０には切欠溝３１、３２、３３及び３１’、３
２’、３３’が設けられている。メインスプール３０の
両端にはパイロットポートと連通した小室３４、３９が
設けられている。小室３４にはスプリング３５と座金３
６、３７からなる平衡機構３８が設けられている。平衡
機構３８は小室３４、３９のパイロット圧が等しいとき
にメインスプール３０を中央位置に置き、切欠溝３１、
３１’を介して油路２４と油路２７、２８を連通させ
る。

【０００７】図８を用いて、油圧モータ２を起動する場
合を説明する。インチング起動時には小室３４に小さな
パイロット圧が作用し、メインスプール３０が少し左方
へ移動する。また、ポンプ吐出圧は略Ｐｓに等しく、油
路２４にはこのポンプの吐出圧が作用する。ポンプの吐
出圧はスプリング４１のバネ力に打ち勝って、弁４０を
開き、圧油は図の実線矢印の如く、油路２４、切欠溝３
２、油路２３を経て油圧モータ２に流入する。油圧モー
タ２から流出した圧油は油路２２、切欠溝３３、油路２
５を通って、油タンクＴに帰還する。

【０００８】この状態では、油路２２と油路２５との間
の流路は連通されるが、切欠溝３３によって絞られた状
態にある。この連通路の絞り（切欠溝３３等）によって
形成される開口面積を開口面積ＣＴと呼ぶことにする。
開口面積ＣＴが大きければ油路２２と油路２５の流路に
おける絞り抵抗は小さい。なお、スプール３０が右方向
へ移動したときは開口面積ＣＴは油路２３と油路２６の
開口面積となる。同様に油路２４と油路２７（又は油路
２８）との間の開口面積を開口面積ＰＴと呼び、流路２
４と流路２３（又は油路２２）との間の開口面積を開口
面積ＰＣと呼ぶ。

【０００９】小室３４に作用するパイロット油圧を上昇
させると、メインスプール３０は更に左方向へ移動し、
油路２２と油路２５が切欠溝３３以外の部分、即ち、ス
プールの小径部分（首部）でも連通し、開口面積ＣＴは
増加する。開口面積ＣＴの大きさとメインスプール３０
のストロークの関係は図９の曲線ＣＴのように設定され
ており、開口面積が急激に変化する部分Ｘが存在する。
部分Ｘの存在は限られたストロークで、開口面積を小さ
くして背圧を高くする部分と開口面積を大きくして圧力
損出を少なくする部分の両方の要求を満たすために避け
られない。なお、図９中、曲線ＰＴは開口面積ＰＴの変
化を表しており、曲線ＰＣは開口面積ＰＣの変化を表し
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】メインスプール３０の
開口面積ＣＴは、インチング（微少動作）の操作性を良
くするため、ストロークの小さな範囲で開口面積を小さ
くして背圧を発生させ、旋回に作用する駆動力を弱める
必要がある。一方、旋回フル操作時には背圧を小さくし
て圧力損失を小さくする必要があり、開口面積ＣＴはあ
る程度大きくする必要がある。従って、図９に示すよう
に、開口面積ＣＴが急変化する部分Ｘが生じる。しかし
ながら、開口面積ＣＴが急変化していると、減速時に急
激な開口面積の減少が生じ、背圧が急激に増加して旋回
速度が急激に減少し、操作性が悪くなり、課題が生じて
いた。

【００１１】この発明は、上述のような背景の下になさ
れたもので、減速時に急激な旋回速度の減少が生じない
操作性能の優れた油圧モータの制御回路を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の制御回路は、油圧モータの両ポート
に切換制御弁を介して油圧ポンプと油タンクを接続した
油圧モータの制御回路において、該油圧モータ起動時に
は該切換制御弁の出力ポートとタンクポートの連通する
油路の開口面積を小さくし、該油圧モータの減速時には
該開口面積を大きくするように開口調節手段を設けたこ
とを特徴としている。油圧モータを停止時からインチン
グ動作などの起動時には油路の開口面積も小さい。スプ
ールのストロークを大きくするにつれて開口面積も増加
し、圧油による回転トルクも大きくなる。逆に、最大回
転数から減速させる場合は開口調節手段が開口面積を増
加させているため開口面積の変化率は緩和されている。
従って、減速時は流路の開口面積、即ち、絞りの変化率
は緩やかで急峻な背圧変化が生じない。

【００１３】また、請求項２に記載の制御回路は、請求
項１記載の回路において、前記開口調節手段として、タ
ンクポートから出力ポートに連通する新たな油路を設
け、該油路上に開閉弁を設けて、該開閉弁を油圧モータ
の起動時には閉じ、減速時には開くように弁制御手段を
設けたことを特徴としている。更に、請求項３に記載の
制御回路は、請求項２記載の回路において、前記開閉弁
はポペット弁とし、前記弁制御手段は前記切換制御弁の
ポンプポートの油圧と出力ポートの油圧との差圧により
該ポペット弁の開閉を制御することを特徴としている。

【００１４】請求項４に記載の制御回路は、請求項１〜
請求項３に記載の回路において、前記新設油路を前記切
換弁制御のメインスプールの内部に設けたことを特徴と
している。新設油路及び開閉弁をメインスプール内部に
設けたことにより装置自体を特に大きくする必要がな
い。

【００１５】

【発明の実施形態】以下、図面を参照してこの発明の実
施形態について説明する。図１、２は実施形態の構成を
示した図で、図１は油圧モータの起動時の場合、図２は
油圧モータの減速時の場合を示す。図３は実施形態のメ
インスプールの詳細拡大図を示す。図４はこの実施形態
の結果を示した図である。図１〜４において、従来技術
で既に説明した構成又は要素は同一の参照番号を付して
（ただし、一部については省略）詳細な説明は省略す
る。

【００１６】図３において、メインスプール５０の略中
央に移動方向と直角方向に縦ポート５３が設けられてい
る。また、スプール５０が左側へ移動したときに油路２
５と連通する位置に縦ポート５６が、右側へ移動したと
きに油路２６と連通する位置に縦ポート５７がそれぞれ
設けられている。さらに、左右の首部に縦ポート５４、
５５が設けられている。縦ポート５６と縦ポート５４は
スプール５０の内部、移動方向と略平行に設けられた横
連通路５１ａによって連通しており、同様に縦ポート５
７と縦ポート５５は横連通路５１ｂによって連通してい
る。

【００１７】縦ポート５３と縦ポート５４（又は縦ポー
ト５５）との油圧差によって横連通路５１ａ（５１ｂ）
を開閉するポペット６０ａ（６１ａ）が横連通路５１ａ
（５１ｂ）の入口に面して設けられている。ポペット６
０ａ（又は６１ａ）の弁側は縦ポート５４（５５）と連
通し、背面側は内部に設けられた横連通路５１（５
１’）によって縦ポート５３と連通している。また、ポ
ペット６０ａ（６１ａ）と横連通路５１（５１’）との
間に、ポペットの動作を安定させるためのスプリング６
０ｂ（６１ｂ）が介挿されている。

【００１８】縦ポート５３の油圧が縦ポート５４の油圧
より大きくなるとポペット６０ａは横連通路５１ａの入
口を閉鎖し、縦ポート５４と縦ポート５６との油路は遮
断される。逆に、縦ポート５４の油圧が縦ポート５３の
油圧より大きくなるとポペット６０ａは横連通路５１の
入口を開き、縦ポート５４と縦ポート５６との油路は連
通する。なお、図３の左側ポペット弁６０は油路が開い
ている状態を示し、右側ポペット弁６１は油路を閉じた
状態を示す。

【００１９】本実施形態は以上のように構成されている
ので、以下のように作用する。即ち、スプール５０が中
央位置にあるときは開口面積ＣＴはゼロで、油路２２と
油路２５（及び油路２３と２６）は連通路が遮断されて
いる。同様に開口面積ＰＣもゼロで油路２４と２２（及
び油路２４と２３）の連通路も遮断されている。一方、
開口面積ＰＴは最大で、油路２４と２７（及び２８）は
連通状態にあり、油圧ポンプ１からの圧油は全て油タン
クＴ’へ流れる。

【００２０】次に、上の状態からスプール５０をゆっく
りと左方向へ移動させると（右方向へ移動させる場合は
対象で全く同じである。以下、同じ）、ストロークが小
さい間は、図４に示すように開口面積ＣＴはなめらかに
増加するが、開口面積ＣＴの値も小さい。従って、この
場合は油路２２の背圧が高く、油圧モータに作用する回
転トルクも小さい。逆に、この状態からストロークをゼ
ロに戻す場合も開口面積ＣＴの変化は少ない。従って、
インチング操作等のストロークの小さい範囲で円滑に動
かす作業に適している。

【００２１】また、停止状態からスプール５０を左方向
へ急激に大きく移動する場合は、油路２２と２５の開口
面積は図４に実線で示す開口面積ＣＴとなる。この場合
は横連通路５１ａの入口はポペット弁６０により閉鎖さ
れている。曲線ＣＴから分かるように開口面積ＣＴは急
激に増加している。即ち、背圧が急激に減少し、油圧モ
ータ２の回転は迅速に最大回転に達する。

【００２２】逆に、最大ストロークからスプール５０を
急激にゼロに戻す場合は、油圧モータ２の慣性力のため
に油路２２の圧力は油路２４の圧力よりも高くなる。従
って、ポペット弁６０は図の右方向へ押圧され、横連通
路５１ａの入口を開く。油路２２と２５の連通路の開口
面積は横連通路５１ａの開口面積Ｃ１だけ増加し、図４
の点線の開口面積ＣＴ’となる。曲線ＣＴ’から分かる
ように開口面積ＣＴ’の変化率は開口面積ＣＴの変化率
に比べて小さい。従って、開口面積の急減による背圧の
急激増加は緩和される。

【００２３】この結果、操作性能が改良される。即ち、
この実施形態の制御回路ではインチング操作などのゆっ
くりしたストロークの小さい操作に対しては従来回路の
操作性と同じであるが、大きなストロークを移動する早
い操作に対しては従来回路に比べて操作性が良くなると
云う効果が得られる。

【００２４】以上、この発明の実施形態を図面により詳
述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるが
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。また、本発明
の利用分野は油圧ショベルの旋回用油圧モータに限られ
るものではなく、他の用途、例えば走行用油圧モータ等
にも適用できるものである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、油圧モータの減速時においても急激に大きな背
圧が生じることもなく、油圧モータの旋回が急減速する
という事態は生じない。従って、従来回路に比べて操作
性が良くなると云う効果が得られる。また、請求項４に
記載の回路では、さらに、従来と同じコンパクトな構造
で構成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の油圧モータ起動時の状態
を示す図である。

【図２】実施形態の油圧モータ減速時の状態を示す図
である。

【図３】実施形態のスプールの詳細を示す断面図であ
る。

【図４】実施形態の開口面積の変化を示す図である。

【図５】従来回路の構成を示した図である。

【図６】従来回路の起動時の構成を説明する図であ
る。

【図７】従来回路のポンプの吐出圧と吐出量の関係を
示した図である。

【図８】従来回路の切換制御弁の構造を示した図であ
る

【図９】従来回路の開口面積の変化を示した図であ
る。

【符号の説明】

１油圧ポンプ２油圧モータ２ａ，２ｂ油圧モータポート３切換制御弁１３センタ油路２２、２３油路（出力ポート）２４油路（ポンプポート）２５〜２８油路（タンクポート）３１、３２、３３切欠溝３０、５０スプール５１、５１’ 横連通路５１ａ，５１ｂ横連通路５３〜５７縦ポート６０、６１ポペット弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧モータの両ポートに切換制御弁を介
して油圧ポンプと油タンクを接続した油圧モータの制御
回路において、該油圧モータ起動時には該切換制御弁の
出力ポートとタンクポートの連通する油路の開口面積を
小さくし、該油圧モータの減速時には該開口面積大きく
するように開口調節手段を設けたことを特徴とする油圧
モータ制御回路。
【請求項２】前記開口調節手段は、タンクポートから
出力ポートに連通する新たな油路を設け、該油路上に開
閉弁を設けて、該開閉弁を油圧モータの起動時には閉
じ、減速時には開くように弁制御手段を設けたことを特
徴とする請求項１に記載の油圧モータ制御回路。
【請求項３】前記開閉弁はポペット弁とし、前記弁制
御手段は前記切換制御弁のポンプポートの油圧と出力ポ
ートの油圧との差圧により該ポペット弁の開閉を制御す
るようにしたことを特徴とする請求項２に記載の油圧モ
ータ制御回路。
【請求項４】前記新設油路を前記切換弁制御のメイン
スプールの内部に設けたことを特徴とする請求項１〜３
の何れか１に記載の油圧モータ制御回路。