JPS5874946A - 流体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、たとえばパワーショベルの上部旋回体を駆
動するため等に用いれば特に好適なもので、可変ポンプ
と油圧モータとをループ状に接続した閉回路を基本とす
る流体制御装置であって、特に閉回路の特性を損なうこ
となく、油圧モータを所定の位置にロックできる流体制
御装置に関するものである。

従来、たとえばパワーショベルの上記旋回体を（駆動す
る油圧モータと可変ボンデとを閉回路で構成した流体制
御装置が提供されているが、斯る制押装置は次のような
問題がある。

即ち可変ポンプを回転駆動しながら吐出量を零にしたと
き、油圧モータに外力が作用すれば、該モータは可変ポ
ンプからタンクにリークする漏洩流体により空転する危
険性があり、従って油圧モータを所定位置に停止させる
停止弁が必要で、例えば第１図に示す如くカウンタバラ
ンス弁を回路に介設丁れば目的を達成できる反面、閉回
路の特性を損なう欠陥がある。

そこで先ず閉回路にカウンタバランス弁（以下カウンタ
弁という）を単に介設した流体制御装置を第１図にもと
づ、いて説明し、この装置の問題点を指摘する。

即ち第１図に示すように、エンジンｌにより駆動される
可変ポンプ２の第１ポート２ａにライン３ａｉ介してカ
ウンタ弁４の１次側のボートＸｌを接続すると共に、該
カウンタ弁４０２次側のボー）Ｙ、にライン８ｂを介し
て、上部旋回体５を駆動する油圧モータ６の第１ボー）
６ａｐ接続する一方、該油圧モータ６の第２ボート６ｂ
にライン７ｂを介してカウンタ弁４の２次側のポートＹ
２に接続すると共に、該カウンタ弁４の１次側のポーＦ
シに’）４７７＠を介し″Ｃ’ｃ変ｆ　＞　７’　２０
：）第２ポー）２ｂｆ：接続して、閉回路を構成して、
タンク容量を小さくできるようにすると共に、回路内に
ゴミ等が侵′入しないようにしている。

また、上記カウンタ弁４は８位置Ｓｏ、Ｓｌ、Ｓ２を有
し、中立位置Ｓｏにおいて両通路にチェック弁１１．１
２を備えると共に、各切換位置８１．８２において一方
の通路にチェック弁ｌｌま７２：は１２を備え、他方の
通路に紋り１’８または１４を備えるような構造になっ
ており、一端のバネ室１５にパイロットフィン１６を介
してフィン８ａを接続し、他端のバネ室１７にバイロン
）ライン１８を介してライン７λを接続して、可変ポン
プ２の吐出量制御部の一例としての斜板２０が中立位置
にあって吐出量が略零である際には、カウンタ弁４のチ
ェック弁１１．１２で油圧モータ６からの流体の排出を
防止して、油圧モータ６を静止し得るようにする一方、
可変ポンプ２の斜板２０を傾斜させてたとえば第１ボー
ト２ａからライン８為へ流体を吐出させた際には、カウ
ンタ弁４のバネ室１５に作用するライン８ａの流体圧力
により、カウンタ弁４をシンボル位置Ｓｌに位置させて
、流体をチェック弁ｌｌを通して油圧モータ６の第１ポ
ー）６ａに供給して、油圧モータ６を回転させ、油圧モ
ータ６の第２ポー）６ｂから排出される流体を、カウン
タ弁４の絞り１８を通して、可変ポンプ２の第２ポー）
２ｂに戻すようになっていて、可変ポンプ２の斜板２０
を制御して吐出方向および吐出流量を制御することによ
って、余剰流体を排出することなく、したがって省エネ
ルギ的に、油圧モータ６および上部旋回体５０回転方向
および回転速度を制御できるようにしている。

また、両端のバネ室にラインＢｂｔたは７ｂの圧力が伝
えられるシャトル弁２１によって、低圧用リリーフ弁２
２をライン８ｂまたは７ｂに切換接続可能に４して、ラ
イン８ｂまたは７ｂｔ−シャトル弁２１およ、び低圧用
リリーフ弁２２を介してタンク２８に接続可能になし、
さらにまた、ライン８ｂの最高圧力を高、圧用リリーフ
弁２５で規制し、ライン７ｂの最高圧力を高圧用リリー
フ弁２６で規制して安全を確保している。

また、ライン３ｍまたは７ａの流体が不足する場合には
、エンジン１によシ可変ポンプ２の軸を介して駆動され
るチャージポンプ８１から吐出される流体をチェック弁
８２．８８を介してラインｊｌａ、７ｉに補給し得るよ
うにしており、また、チャージｌノブ８１の吐出流体は
、図示しない装置によって、可変ポンプｌＯの斜板２０
ｔ−制御するためにも用いている。

ところで上記流体制御装置において、例えば可変ボン１
２．の斜板２・０・を操作して油圧モータ６Ｉを左回転
に設定すれば上部旋回体・６＋の負荷によりライン３１
・、Ｂｂは加圧側に成り、一方のフィン細。

７ｂは排出側になる。斯る状態で上部旋回体５の負荷が
減少して、例えば上部旋回体５に装着したブームおよび
アーム（内示せず）に作用する重力により、上記旋回体
５が強制的に回転方向に加速され自走傾向になったとき
、該モータ６はポンプ作用することになり、ライン８ａ
、Ｂｂは高圧かう低圧ニ、ライン７ａ、７ｂは低圧から
高圧に成る。この結果、カウンタ弁４は右シンボルＳｌ
がらφ“立位置Ｓｏ又は左シンボル５２に切換わるので
、排出側のフィン７ｂはチェック弁１４又は１２で閉鎖
され、ライン７ｂの流体をリリーフ弁２６よりフィン８
ｂにバイパスすることによって、フィン７ｂの異常高圧
を防止する。しかし斯る場合、リリーフ弁７ｂの作動に
よって熱発生し、回路内の油温を上昇させるのであって
、熱損失を初め油圧モータ６の制動力をカウンタ弁４で
行なうため工ｙジン制動という閉回路の特性を損なう欠
陥がある。

本発明は上記の点に鑑み発明したもので、目的は閉回路
の特性を損なうことなく、油圧モータな所定の位置に停
止できるようにした流体制御装置であって、特にモータ
からの戻り流体全量をリリーフ弁を介して低圧回路に短
絡し制動圧力を得る代りに、可変ボン１で油圧モータに
制動力を加えることによりリリーフ弁による熱損失を低
減すると共に、カウンタ弁のチェック機能により油圧モ
ータを所定位置でロックするようにした流体制御装置を
提供することにある。

即ち本発明は、可変ポンプに設けた一対のボートと油圧
モータに設けた一対のボートとをカウンタバランス弁を
介して閉回路を形成し、該カウンタバランス弁における
一側のパイロット室と上記可変ポンプの吐出しボートと
をパイロット切換弁を介して接続すると共に、上記パイ
ロット切換弁のパイロット室を上記可変ポンプの吐出し
ボートに連通し、該切換弁のバネ室を上記油圧モータの
流入ボートに連通して、上記パイロット切換弁により上
記カウンタバランス弁のパイロット室ヲタンクと吐出し
ボートとに切換自在に成す一方、上記パイロット室をタ
ンクに開放したとき、バネにより上記カウンタバランス
弁を中立位置に設定してカウンタバランス弁に形成した
一対のチェック弁により上記油圧モータの流み、流出ポ
ートを閉鎖し、上記パイロット室を吐出しボートに連通
したとき、上記カウンタバランス弁を切換位置に設定し
て上記可変ポンプの吸込みボートと油圧モータの流出ボ
ートおよびチェック弁を介して可変ポンプの吐出しボー
トと油圧モータの流入ポートとをそれぞれ連通する如く
なしたことを特徴とする流体制御装置である。

以下、この発明を図示の実施例について詳細に説明する
。

第２図において、ｌはエンジン、２は可変ポンプ、４は
カウンタ弁、５はパワーショベルの上部旋回体、６は油
圧モータ、２１はシャトル弁、２２は低圧用リリーフ弁
、２５．２６は高圧用リリーフ弁、８１はチャージポン
プ、８８．８４Ｆ１ｆニツク弁、８５はリリーフ弁であ
って、それら各々の構造およびそれら相互の接続構造は
第１図に示す従来例と同様である。

上記カウンタ弁４の一方のバネ室１５’ｉ、二位置形の
パイロット切換弁４１′ｔ−介してカウンタ弁４の１次
側ポートＸ□に接続されたライン８ａに接続し、該切換
１ｆ４１により上記バネ室１５′ｆｔラインＳａｔたは
タンク４２に切換接続可能にする。

上記パイロット切換弁！１のパイロット室４４とバネ室
４５とに、夫々、上記ライン８ａとライン８ｂとの圧力
を伝えて、該パイロット切換弁４１を上記カウンタ弁４
のチェック弁１１を有する一方の通路の前後の差圧に応
動させて、上記差圧がパイロット切換弁４１のバネ室４
５のバネ４６のバネ圧以上になると、パイロット切換弁
４１をシンホル位置ｖｌに位置させて、カウンタ弁４の
一方のバネ室１５をライン８ａに連通させて、該カウン
タ弁４を切換位置Ｓ０に位置させて、可変ポンプ２の第
１ボート２３をチェック弁１１を介して油圧モータ６の
第１ボー）６１に、また油圧モータ６の第２ボー）６ｂ
を可変ポンプ２の第２ポー）２ｂに連通させて、油圧モ
ータ６ｔ−一方向に回転し得るようになってｈる。

１に、カウンタ弁４の他方のバネ室１７？二位置形のパ
イロット切換弁６１を介して、カウンタ弁４の１次側の
ボートＸ、・に接続されたライン７ａ１に接続し、該切
換弁５１に！り上記バネ室１７をライン７ａまたはタン
ク５２に切換接続可能にする。上記パイロット切換弁５
１のバイロン）室５４とバネ室５５とに、夫々、上記ラ
イン７３とライン７ｂとの圧力を伝えて、該パイロット
切換弁５１を上記カウンタ弁４のチェック弁１２′ｆ：
有する他方の通路の前後の差圧に応動させて、上記差圧
がパイロット切換弁４１のバネ室５５のバネ５６のバネ
圧以上になると、パイロット切換弁５１をシンボル位置
■ｌに位置させて、カウンタ弁４の他方のバネ室１７を
フィン７ａに連通させて、該カウンタ弁４を切換位置Ｓ
２に位置させて、可変ポンプ２の第２ポー）２ｂをチェ
ック弁１２を介して油圧モータ６の第２ボート６ｂに、
また油圧モータ６の第１ボー）６ａｖｉ−可変ポンプ２
の第１ポート２ａに連通させて、油圧モータ６を逆方向
に回転し得るようになっている。

上記構成の流体制御装置は次のように動作する。

いま、この流体制御装置を装着したパワーショベルを例
えば傾斜面に設置し、可変ポンプ２の斜板２０を操作（
して油圧モータ６により上部旋回体５を回転駆動する例
えば可変ポンプ２の流体をライン８ａ側に吐出すると、
パイロット切換弁４１が切換わり、ライン８ａの圧力が
バネ室１５に伝達されることによシカウンタ弁４は右シ
ンボルへとなり、ポンプ２からの吐出流体を油圧モータ
６に供給して上部旋回転体５を回転駆動する゛のである
。尚モータ６φ１ら排出する流体はライン７ｂ、カウン
タ弁４およびライン７ａより可変ポンプ２の吸込側に流
入するのである。斯る場合ライン８ａ、Ｂｂは上部旋回
体５の負荷に相当する圧力が発生する高圧が発生する高
圧ラインであるのに対このとき、上部旋回体５に取り付
けられている図示しないブームおよびアームに作用する
重力により、上部旋回体５に回転モーメントが働いて、
該上部旋回体５が回転方向に加速され、自走傾向になる
とする。したがって、油圧モータ６は、ポンプとして作
用することになる。このため、油圧モータ６の第２ボー
ト６ｂから吐出される流体は、フィン７ｂ、カウンタ弁
４の絞り１８およびライン８ａ側通して、可変ポンプ２
に供給され、可変ポンプｌを駆動しようとするので、油
圧モータ６には可変ポンプ２およびエンジンｌによりエ
ンジンブレーキがかけられる。したがって、上部旋回体
５および油圧モータ６は、リリーフ弁２６を吹かせるこ
となく、したがって、熱を発生させることなく、スムー
ズに回転駆動させる。なお、ライン７ｂｌｘらカウンタ
９ｆ４の絞ｖ１８ｆ：通ってライン７ａに流体が流れる
際には、該絞ｖ１８の前後の差圧に応動して、他方のパ
イロット切換弁５１はシンボル位置■２に位置したまま
である。

可変ポンプ２の吐出Ｊｋを略零に設定した後は、カウン
タ弁４は中立位置Ｓ。に復帰し、上部旋回転しようとす
るが、これに対して可変ポンプ２はエンジン等で略一定
の回転に規制されているため１劃的に可変ポンプ２によ
って油圧モータ６に制動が加わる°ことになり、結果的
に油圧モータ６の自走を防止するのであって、閉回路の
特性を有効に利用したこ３とになる・。即ち、外力によ
って油圧モータ６がポンプ作用を成す場合、ラインＢａ
。

８ｂは高圧に、ライン７ａ、７ｂｉｌｃ低圧から高圧に
圧力変化するが、カウンタ弁４の設定位置は右シンボル
Ｓｌの状態にある。即ちライン９ａ、　ｆ３ｂが高圧か
ら低圧−に圧力変化してもチェック弁、１１０前後には
差圧が形成され該差圧がパイロット切換弁４１のバネ４
６カ以下に低減しない限り、右シンボルＳ１位置を保持
する。従ってライン７ａ。

７ｂＫは油圧モータ６の１章を防止するだけの圧力が発
生し、該圧力により油圧モータ６に制動力が加わるので
あって、該圧力はリリーフ弁２ｂの設定圧以下であるた
め、リリーフ弁２ｂによる熱発生がなく、熱損失の低減
になると共に、油圧モータ６の制動力を可変ポンプ２で
行なうことができるのである。

しかして可変ポンプ２の吐出量を減少させて、略零の状
態に設定すれば油圧モータ６は自走することなく減速さ
れ、停止するのである。このとき可変ポンプ２の吐出量
が略零になるので、カウンタ弁４前後の差圧がなくなる
結果、バネ４６によりパイロット切換弁４１はＶ２の位
置に設定され、バネ室１５ｉタンク４２に開放するので
、カウンタ弁４は中立位置Ｓ。に復帰するのである。従
って油圧モータ６はカウンタ弁４のチェック弁１１゜１
２によって所定位置にロックされるのであって、油圧モ
ータ６に外力が作用しても回転移動しないのである。肖
リリーフ弁２６は可変ボン１２の吐出量を急激に変化さ
せたときに発生するサージ圧を吸収するものである。

上部旋回体５および油圧モータ６が前記と逆方向に回転
させられた場合は、流体の流れの方向お。

よびカウンタ弁４の切換位置が前記と逆になり、パイロ
ット切換弁５１が切り換わるが、動作は前記と同様であ
る。上記実施例では油圧モータ６を正逆転するために一
対のパイロット切換弁４１゜５１を設けたが、油圧モー
タ６ｔ″一方向のみ回転駆動する場合は一側のパイロッ
ト切換弁４１又は５１のみでよく２個設ける必要はない
。

以上の説明で明らかな如く、この発明の流体制御装置は
、可変ポンプに設けた一対のボートと油圧モータに設け
た一対のボートとをカウンタバランス弁を介して閉回路
を形成し、該カウンタバランス弁における一側のパイロ
ット室と、上記可変ポンプの吐出しボー［と金パイロッ
ト切換弁を介して接続すると共に、上記パイロット切換
弁のパイロット室を上記可変ポンプの吐出しボートに連
通し、該切換弁のバネ室を上記油圧モータの流入ボート
に連通して、上記パイロット切換弁により上記カウンタ
バランス弁のバイロッ）室をタンクと吐出しボートとに
切換自在に成す一万、上記パイロット室をタンクに開放
したとき、バネにより上記カウンタバランス弁を中立位
置に設定してカウンタバランス弁に形成した一対のチェ
ック弁により上記油圧モータの流入、流出ポーＩｆ閉鎖
し、上記パイロット室を吐出しボートに連通したとき、
上記カウンタバランス弁を切換位置に設定して上記可変
ポンプの吸込みボートと油圧モータの流出ボートおよび
チェック弁を介・して可変ポンプの吐出しボートと油圧
モータの流入ボートとをそれぞれ連通する如くなしてい
るので、可変ポンプで吐出量を負荷の要求に応じて制御
してエネルギー損失を少なくでき、また、閉回路である
ため、タンク容量を小さくでき、しかもゴミ等の流体中
への侵入を防止できるという利点に加えて、油圧モータ
が外力により強制的に回転させられてもポンプを油圧モ
ータとして動作させて、油圧モータの回転に制動をかけ
ることができ、熱の発生を防止でき、特に可変ポンプを
エンジンで駆動する場合に、油圧モーＩＩＫエンジンブ
レーキをかけることができる。

さらに、油圧モータの非作動時には、カウンタバランス
弁により油圧モータを所定位置にロックすることができ
、従って外力の作用による油圧モータの回転移動を防止
するので、非常に安全な流体制御装置である。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の流体制御装置の回路図、第２図はこの発
明の一夾鼻例の回路図である。 ｌ・・・エンジン、　　２・・・可変ポンプ、　４・・
・カウンタ弁、　５・・・油圧モータ、　６・・・上部
旋回体、４１．５１・・・パイロット切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１ン可変ポンプ（２）に設けた一対のポー）　（２１
   ）、（２ｂ）と油圧モータ（６）に設けた一対のポー）
   　（６１ｋ）、（６ｂ）とをカウンタバランス弁（４）
   を介して閉回路を形成し、該カウンタバランス弁（４）
   における−側のパイロット室（１５）と上記可変ポンプ
   伝）の吐出しボー）（２ａ）とをパイロット切換弁（４
   １）を介して接続すると共に、上記パイロット切換弁（
   ４１）のパイロット室（４４）ｅ上記可変ポンプ（２）
   の吐出しボー）　Ｃ２ａ）に連通し、該切換弁（４１）
   のバネ室（４５）を上記油圧モータ（６）の流入ボー゛
   ）（６ｍ）に・連通して、上記パイロット切換弁（４υ
   により上記カウンタバランス弁（４）のパイロット室（
   １５）をタンク（４２）と吐出しボート（２ａ）とに切
   換自在に成す一方、上記パイロンを室（１５）をタンク
   （４２）に開放したとき、バネにより上記カウンタバラ
   ンス弁（４）、ｔ’中立位置に設定して、カウンタバラ
   ンス弁（４）に形成した一対のチェック弁（１１Ｘ１２
   ）により上記油圧モータ（６）の流入、流出ボー）　（
   ６ａ）（６ｂ）を閉鎖し、上記パイロット室（１５）を
   吐出しボート（２１）に連通したとき、上記カウンタバ
   ランスは）を切換位置に設定して、上記可変ポンプ（２
   ）の吸込みボート（２ｂ）と油圧モータ（６）の流出ボ
   ート（６ｂ）およ、びチェック弁（ｌｌ）を介して可変
   ポンプ（２）の吐出しボート（２ａ）と油圧モータの流
   入ボー　）　（６ａ）とをそれぞれ連通する如くなした
   ことを特徴とする流体制御装置。