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JP3298899B2 - 負荷感応形制御装置 - Google Patents

負荷感応形制御装置

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JP3298899B2
JP3298899B2 JP41453590A JP41453590A JP3298899B2 JP 3298899 B2 JP3298899 B2 JP 3298899B2 JP 41453590 A JP41453590 A JP 41453590A JP 41453590 A JP41453590 A JP 41453590A JP 3298899 B2 JP3298899 B2 JP 3298899B2
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JP
Japan
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pressure
valve
flow path
load
spool
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JP41453590A
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米窪義健
晋 成田
長谷川好美
小岩井秀志
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KYB Corp
Original Assignee
KYB Corp
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Publication date
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アクチュエータの負
荷圧を検出して、ポンプの吐出圧を制御する負荷感応形
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8に示した従来の装置は、可変吐出ポ
ンプ1は、その吐出側に接続した高圧流路2を、第1、
2操作弁3、4のインポート5に接続している。
【0003】上記操作弁3、4は、図示の中立位置にあ
るとき、上記インポート5を閉じているが、そのスプー
ル6を左右いずれかに切換えることによって、可変オリ
フィス7が開くとともに、その切換え量に応じて可変オ
リフィス7の開度が制御される。そして、この可変オリ
フィス7の下流側にはチェック弁8を介して圧力補償弁
9を接続している。さらに、この圧力補償弁9の下流側
は、操作弁3、4の供給ポート10に連通させている。
この供給ポート10は、操作弁3、4が中立位置にある
ときに閉じているが、スプール6を左右いずれかに切換
えることによって、アクチュエータポート11、12の
うちのいずれか一方に連通する。このとき、いずれか他
方のアクチュエータポートはタンク流路13に連通す
る。
【0004】さらに、上記操作弁3、4には負荷検出ポ
ート14を形成しているが、この負荷検出ポート14
は、操作弁3、4が中立位置にあるときタンク流路13
に連通する。そして、操作弁3、4が左右いずれかに切
換わると、高圧側のアクチュエータポートに連通するよ
うにしている。
【0005】上記圧力補償弁9は、一方のパイロット室
9aに、この圧力補償弁9の上流側の圧力を導き、他方
のパイロット室9bに負荷検出ポート14側の圧力を導
く。ただし、複数のシャトル弁15の作用で、操作弁
3、4によって制御されるアクチュエータのうちの最高
の負荷圧が選択されて、この他方のパイロット室9bに
導かれるようにしている。このようにした圧力補償弁9
は、可変オリフィス7の下流側の圧力が最高負荷圧より
も一定圧力だけ高くなるように制御する。
【0006】また、シャトル弁15で選択された最高負
荷圧は、制御バルブ16の一方のパイロット室16aに
導かれる。そして、この制御バルブ16の他方のパイロ
ット室16bには、上記高圧流路2の圧力、すなわち可
変吐出ポンプ1の吐出圧が導かれるようにしている。し
たがって、制御バルブ16は可変吐出ポンプ1の吐出圧
と最高負荷圧との相対差に応じて動作することになる。
そして、この制御バルブ16の動作によって、制御シリ
ンダ17が動作し、可変吐出ポンプ1の吐出圧が最高負
荷圧よりも一定の値だけ常に高くなるように制御する。
なお、図中符号18はメインリリーフ弁である。
【0007】上記のようにした可変吐出ポンプ1と圧力
補償弁9との相互作用によって、操作弁3、4の切換え
量に比例した一定の流量がアクチュエータに供給される
ことになる。すなわち、操作弁3、4を同時に操作した
ときに、これら操作弁3、4の上流側のポンプ吐出圧
は、制御バルブ16および制御シリンダ17によって制
御され、また、操作弁3、4の下流側の圧力は、圧力補
償弁9、9によって同圧にそろえられる。そのため、操
作弁3の前後の圧力差と、操作弁4の前後の圧力差と
が、同じになり、各操作弁3、4のアクチュエータに
は、その切換え量に比例した流量が供給される。したが
って、負荷の小さいアクチュエータ側にほとんどの流量
が供給されて、負荷の大きいアクチュエータ側に圧油が
供給されない、といった不都合が生じない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の装置では、複数のアクチュエータのうちの最高負荷圧
の作用で、可変吐出ポンプ1の吐出圧が制御されるよう
になっているので、次のような場合にエネルギー損失が
大きくなるという問題があった。
【0009】例えば、上記装置をパワーショベルに使用
し、旋回時のように慣性体を負荷にするときには、操作
弁を切換えた瞬間に、慣性体を加速するために負荷圧が
急上昇し、回路圧がメインリリーフ弁18の設定圧まで
上昇してしまう。この上昇した回路圧は、前記したよう
に、各操作弁3、4及び可変吐出ポンプ1の制御信号に
なっているので、もし旋回回路系以外の回路系におい
て、低圧で大流量を使っていると、可変吐出ポンプ1は
高圧大流量の吐出を余儀なくされる。つまり、高圧微小
流量を必要とする旋回回路系のために、低圧大流量を必
要とする回路系に高圧大流量を供給しなければならない
ので、エネルギー損失が極端に大きくなるという問題が
あった。
【0010】特に、この可変吐出ポンプ1が馬力一定制
御をしているときに、その吐出圧が上昇すると、当該ポ
ンプの吐出可能量は、定馬力曲線に沿って減少してしま
う。そのために低圧大流量を要求している回路系への供
給流量が制限されてしまうという問題があった。
【0011】この発明の目的は、特定のアクチュエータ
が低圧微小流量を要求するような場合にも、可変吐出ポ
ンプの吐出圧が急上昇するのを防止し、上記従来の欠点
を解消した負荷感応形制御装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数のアク
チュエータのそれぞれに操作弁を備え、これら操作弁の
バルブ本体にスプールを内装し、このスプールの切換え
量に応じて、供給流路とアクチュエータとを連通する過
程に設けた可変オリフィスの開度を制御する一方、各操
作弁の下流側に接続した圧力補償弁により、各操作弁の
下流側の圧力をアクチュエータの最高負荷圧よりも所定
の圧力分だけ高く保ち、しかも、上記アクチュエータの
最高負荷圧とポンプ吐出圧とをパイロット圧として、ポ
ンプ吐出圧が、アクチュエータの最高負荷圧よりも一定
の圧力分だけ高くなるように制御する制御機構を備えた
負荷感応形制御装置を前提とするものである。上記の装
置を前提にしつつ、第1の発明は、圧力補償弁の上流側
を、抵抗を付与しながらタンク流路に連通させた点に特
徴を有する。第2の発明は、スプールの軸線に沿ってブ
リードオフ流路を形成し、このブリードオフ流路を介し
て圧力補償弁の上流側とタンク流路とを連通させた点に
特徴を有する。第3の発明は、バルブ本体にブリードオ
フ流路を形成し、このブリードオフ流路を介して圧力補
償弁の上流側とタンク流路とを連通させた点に特徴を有
する。第4の発明は、バルブ本体に、圧力補償弁とタン
ク流路とを結ぶ取付け孔を形成し、この取付け孔に、サ
ージセットリリーフ弁を設けた点に特徴を有する。
【0013】
【作用】この発明は、上記のように構成したので、ある
特定のアクチュエータの負荷圧が上昇しても、可変吐出
ポンプの吐出量の一部の微小流量がタンク流路に流れる
ので、この特定のアクチュエータへの供給流量がゼロで
も、圧力上昇をともなうことがない。
【0014】
【実施例】第1実施例を示した図1は、操作弁Vに圧
力補償弁Vを組み込んだ断面図を示すもので、この操
作弁と圧力補償弁以外の構成は、前記従来と同様であ
る。そこで、これら操作弁と圧力補償弁以外の構成要素
に関しては、同一符号を付して説明する。なお、上記制
御バルブ16および制御シリンダ17がこの発明の制御
機構を構成するものである。
【0015】操作弁V1 は、そのバルブ本体21に、ス
プール22を摺動自在に挿入するとともに、このスプー
ル22のほぼ中央位置両側に、ノッチ23、24を形成
した第1環状溝25、26を形成している。この第1環
状溝25、26は、バルブ本体21側に形成した供給流
路27、28に常時連通している。そして、スプール2
2を左右いずれかに切換えることによって、第1環状溝
25又は26を介して、供給流路27又は28と、中継
流路29とが連通する。ただし、それらが連通したとき
の流路面積は、ノッチ23、24と中継流路29とのラ
ップ量によって相違する。つまり、このノッチ23、2
4と中継流路29とで、スプール22の切換え量に比例
して開度を相違させる可変オリフィスを構成するもので
ある。
【0016】上記のようにしたスプール22には、ブリ
ードオフ流路30を形成しているが、このブリードオフ
流路30は、スプール22の中央部分に開口した小孔3
0aと、スプール22の軸線に沿って形成した流通孔3
0bと、上記小孔30aとは反対側において開口する小
孔30cとからなる。このようにしたブリードオフ流路
30は、スプール22が微小切換え範囲にあるかぎり、
小孔30aが中継流路29に連通し、小孔30cがバル
ブ本体21側に形成したタンク流路31に連通するよう
にしている。
【0017】また、上記中継流路29には、圧力補償弁
2 を接続している。この圧力補償弁V2 は、バルブ本
体21に一体的に組み込むとともに、その円筒スプール
32をバルブ本体21に対して摺動自在にしている。こ
の円筒スプール32にはチェック弁33を内装している
が、このチェック弁33は、中継流路29から円筒スプ
ール32に形成した流出ポート34への流通のみを許容
する構成にしている。そして、この圧力補償弁V2 は、
中継流路29側を一方のパイロット室35とするととも
に、このパイロット室35とは反対側に他方のパイロッ
ト室36を形成している。この他方のパイロット室36
には、複数のシャトル弁15で選択された最高負荷圧が
作用するようにしている。
【0018】上記他方のパイロット室36にはスプリン
グ37を設けている。したがって、パイロット室35の
圧力が、他方のパイロット室36の圧力とスプリング3
7のばね力とを合計した力に打ち勝つと円筒スプール3
2が上昇する。この円筒スプール32が上昇すると、そ
の移動量に応じて、流出ポート34と高圧流路38との
ラップ量が制御される。これによって、中継流路29と
高圧流路38との圧力差が、一定の値以上になるもので
ある。
【0019】上記高圧流路38は、スプール22の移動
方向に応じて、第2環状溝39を介して一方のアクチュ
エータポート40に連通したり、第2環状溝41を介し
て他方のアクチュエータポート42に連通したりする。
なお、これらアクチュエータポート40、42は、一方
が高圧流路38に連通しているときは、他方がタンク流
路31に連通するものである。
【0020】次に、この第1実施例の作用を説明するい
ま、スプール22を図面右方向に移動すると、ノッチ2
3が中継流路29とラップし、その可変オリフィスの開
度が定まる。したがって、供給流路27に供給された圧
力流体は中継流路29に流れるとともに、そのときの圧
力が圧力補償弁V2 の一方のパイロット室35に作用
し、チェック弁33を開弁させる。
【0021】圧力補償弁V2 の一方のパイロット室35
に上記のように圧力が作用すると、円筒スプール32
は、一方のパイロット室35の圧力作用と、他方のパイ
ロット室36の圧力作用及びスプリング37のばね力と
が、バランスする位置まで上昇する。これによって流出
ポート34と高圧流路38とのラップ量が定まる。
【0022】したがって、中継流路29に流入した圧力
流体は、高圧流路38及び第2環状溝39を経由して一
方のアクチュエータポート40からアクチュエータ側に
供給される。このとき、アクチュエータからの戻り流体
は、他方のアクチュエータポート42及び第2環状溝4
1を経由してタンク流路31に流出する。
【0023】そして、上記の状態で中継流路29に供給
された圧力流体の一部は、ブリードオフ流路30を経由
してタンク流路31に流出する。したがって、この特定
の操作弁の開度を微少開度とした場合で、アクチュエー
タへの供給流量がゼロであっても、このブリードオフさ
れる流量のみは確保される。このようにアクチュエータ
への供給流量がゼロになっても、最低限ブリードオフ流
量だけは確保されるので、ポンプ吐出圧の急激な上昇を
防止できるとともに、負荷側の圧力を連続的に変化させ
ることも可能になる。
【0024】これを図7に示した馬力一定曲線を参考に
して、さらに詳しく説明する。もし、アクチュエータ側
の負荷圧Pが上昇すると、それにともなって流量Qが減
少する。ただし、上記第1実施例のように、負荷圧Pが
ある一定限度以上になっても、ブリードオフ流量q1
確保されていれば、圧力p1 がそれ以上上昇しない。し
たがって、そのエネルギー損失を小さく押さえることが
できる。
【0025】図2に示した第2実施例は、バルブ本体2
1に、中継流路29とタンク流路31とを連通させるブ
リードオフ流路43を直接形成したもので、その他は、
第1実施例と同様である。
【0026】図3〜図6に示した第3実施例は、中継流
路29とタンク流路31とを直接連通させる通路に、サ
ージセットリリーフ弁44を設けたものである。このサ
ージセットリリーフ弁44は、円筒状のバルブケース4
5にポペット46を摺動自在に設けるとともに、このバ
ルブケース45には中継流路29側にシート部47を形
成している。また、上記ポペット46と直列にした補助
スプール48を設け、この補助スプール48とポペット
46との間にスプリング49を介在させるとともに、補
助スプール48とプラグ50との間にもスプリング51
を介在させている。
【0027】次に、この第3実施例の作用を説明する。
中継流路29側の圧力が低ければ、ポペット46はスプ
リング49、51の作用で、図4に示すようにシート部
47を閉じた状態に維持する。そして、中継流路29側
の圧力が上昇すると、その圧力が、ポペット46に形成
したオリフィス52を介して補助スプール48に作用す
るので、補助スプール48が図5に示すようにスプリン
グ49、51に抗して移動する。このように補助スプー
ル48が移動すれば、ポペット46と補助スプール48
との間に形成された室53の圧力が低下するので、ポペ
ット46も移動し、図5に示すように、シート部47を
開く。したがって、中継流路29の流体は、バルブケー
ス45に形成した小孔54を経由してタンク流路31に
流出する。そして、室53と中継流路29との圧力が等
しくなると、ポペット46だけが原位置に復帰して、図
6に示すように、シート部47を閉じるものである。上
記以外の構成は前記第1実施例と同様である。
【0028】
【発明の効果】この発明の制御装置によれば、負荷圧が
ある一定限度以上になっても、ブリードオフ流量が確保
されるので、ポンプ吐出圧がある一定以上上昇しない。
したがって、エネルギー損失を小さく押さえることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の操作弁の断面図である。
【図2】第2実施例の操作弁の断面図である。
【図3】第3実施例の操作弁の断面図である。
【図4】第3実施例の要部断面図で、シート部を閉じた
状態を示している。
【図5】第3実施例の要部断面図で、シート部を開いた
状態を示している。
【図6】第3実施例の要部断面図で、シート部を閉じた
状態を示している。
【図7】馬力一定曲線を示したフラフである。
【図8】従来の装置の回路図である。
【符号の説明】
1 操作弁 21 バルブ本体 22 スプール 23 可変オリフィスを構成する一方のノッチ 24 可変オリフィスを構成する他方のノッチ V2 圧力補償弁 30 ブリードオフ流路 31 タンク流路 44 サージセットリリーフ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川好美 東京都港区浜松町二丁目4番1号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (72)発明者 小岩井秀志 埼玉県浦和市辻8−7−24 カヤバ工業 株式会社 浦和工場内 (56)参考文献 特開 平2−309005(JP,A) 特開 平4−136508(JP,A) 特開 平4−136506(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 11/00 - 11/22 E02F 9/20 - 9/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアクチュエータのそれぞれに操作
    弁を備え、これら操作弁のバルブ本体にスプールを内装
    し、このスプールの切換え量に応じて、供給流路とアク
    チュエータとを連通する過程に設けた可変オリフィス
    開度を制御する一方、各操作弁の下流側に接続した圧力
    補償弁により、各操作弁の下流側の圧力をアクチュエー
    タの最高負荷圧よりも所定の圧力分だけ高く保ち、しか
    も、上記アクチュエータの最高負荷圧とポンプ吐出圧と
    をパイロット圧として、ポンプ吐出圧が、アクチュエー
    タの最高負荷圧よりも一定の圧力分だけ高くなるように
    制御する制御機構を備えた負荷感応形制御装置におい
    て、上記圧力補償弁の上流側を、抵抗を付与しながらタ
    ンク流路に連通させてなることを特徴とする負荷感応形
    制御装置。
  2. 【請求項2】 スプールの軸線に沿ってブリードオフ流
    路を形成し、このブリードオフ流路を介して圧力補償弁
    の上流側とタンク流路とを連通させてなる請求項1記載
    の負荷感応形制御装置。
  3. 【請求項3】 バルブ本体にブリードオフ流路を形成
    し、このブリードオフ流路を介して圧力補償弁の上流側
    とタンク流路とを連通させてなる請求項1記載の負荷感
    応形制御装置。
  4. 【請求項4】 バルブ本体に、圧力補償弁とタンク流路
    とを結ぶ取付け孔を形成し、この取付け孔に、サージセ
    ットリリーフ弁を設けてなる請求項1記載の負荷感応形
    制御装置。
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