JPH0337641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は可変容量形ポンプ（以下、可変ポン
プという。）を用いた省エネルギ形のキヤビテー
シヨン防止回路に関する。

〔従来の技術〕

最近、本出願人は省エネルギ形の油圧回路とし
て、可変ポンプのポンプラインに、切換位置にお
いて閉鎖し、中立位置において開放してタンクへ
通じるパイロツト通路を有する絞り切換弁を介設
すると共に、上記ポンプラインとタンクとの間に
バイパス形圧力補償弁を接続して上記絞り切換弁
における絞り前後の差圧を一定に制御し、かつ、
上記可変ポンプの吐出量制御部をポンプラインと
タンクとに切換接続する吐出量制御弁のパイロツ
ト室に上記ポンプラインを接続する一方、上記吐
出量制御弁のバネ室に絞りを介してポンプライン
を接続すると共に、上記バネ室をパイロツトライ
ンを介して上記絞り切換弁のパイロツト通路に接
続することにより、バイパス形圧力補償弁にサー
ジ吸収弁の役目も兼ねさせて、サージ吸収弁を省
略しえ、しかも、上記絞り切換弁の中立時に上記
吐出量制御弁のバネ室を上記パイロツト通路を介
してタンクに連通させて、上記吐出量制御弁の作
動により、上記可変ポンプの吐出流量を極く少量
に制御して、中立時に動力損失をなくするように
したものを提案した（特願昭56−214413号、特開
昭58−117140号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、本発明者は、上記省エネルギ形
の油圧回路には下記の問題があることを知見し
た。すなわち、絞り切換弁（特にABR接続のも
の）を中立に戻してアクチユエータを停止させよ
うとした際に、アクチユエータ（たとえば油圧モ
ータ）が慣性により自走する。このとき、前述の
ように、可変ポンプの斜板を急激に中立（フエザ
リング位置）に戻しているため、タンクラインの
圧力が急激に低下して、既に低圧になつていて、
アクチユエータの自走に対してタンクラインから
の油の補給が困難になり、キヤビテーシヨンが発
生するという問題がある。

そこで、この発明の目的は、上記問題を解消す
ることにあつて、省エネルギ効果を保持したまま
で、絞り切換弁を中立位置に戻した際における可
変ポンプの吐出量制御部の中立位置への復帰を遅
延させることにより、キヤビテーシヨンの発生を
防止し得るようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明は、可変容
量形ポンプのポンプラインに、切換位置において
閉鎖し中立位置において開放してタンクへ通じる
パイロツト通路と、切換位置において負荷ポート
に連通し中立位置においてタンクに連通するフイ
ードバツク通路とを有すると共に、中立位置にお
いて負荷ポートとタンクポートが連通するABR
接続形の絞り切換弁を介設すると共に、上記ポン
プラインと、上記タンクポートとタンクとを接続
するポンプラインとの間に上記絞り切換弁におけ
る絞り前後の差圧を一定に制御するバイパス形圧
力補償弁を接続し、このバイパス形圧力補償弁の
バネ室に上記フイードバツク通路を接続し、か
つ、上記可変容量形ポンプの吐出量制御部を上記
ポンプラインのタンクとに切換接続する吐出量制
御弁のパイロツト室に上記ポンプラインを接続す
る一方、上記吐出量制御弁のバネ室に絞りを介し
て上記ポンプラインを接続すると共に、上記バネ
室をパイロツトラインを介して上記絞り切換弁の
パイロツト通路に接続して、上記絞り切換弁の中
立時に上記吐出量制御弁のバネ室を上記パイロツ
ト通路を介してタンクに連通させ、さらに、上記
吐出量制御弁のバネ室の外側に室を形成し、この
室とバネ室との間の仕切壁に、上記吐出量制御弁
のスプールの一部を摺動自在に貫通させて、上記
室内に突出させると共に、上記室を、絞り弁を有
するラインを介して上記パイロツトラインに連通
させて、上記絞り切換弁の中立時に、上記室内の
流体の排出に上記絞り弁によつて抵抗を与えて、
上記吐出量制御弁のスプールの移動を遅らせるよ
うにしたことを特徴としている。

〔作 用〕

上記絞り切換弁の中立時に、上記吐出量制御弁
のバネ室は上記パイロツト通路を介してタンクに
連通することにより、上記吐出量制御弁の作動に
より、上記可変ポンプの吐出流量は極く少量に制
御され、絞り切換弁の中立時に動力損失がなくな
る。さらに、上記吐出量制御弁のバネ室の外側に
室を形成し、この室とバネ室との間の仕切壁に、
上記吐出量制御弁のスプールの一部を摺動自在に
貫通させて、上記室内に突出させると共に、上記
室を、絞り弁を有するラインを介して上記パイロ
ツトラインに連通させているから、上記絞り切換
弁の中立時に、上記室内の流体の排出に上記絞り
弁によつて抵抗を与えて、上記吐出量制御弁のス
プールの移動が遅らされ、可変ポンプの吐出量制
御部の応答が遅くなり、暫時、ポンプ流量を維持
し、このポンプ流量を、絞り切換弁の中立時にフ
イードバツク通路を介して、バネ室がタンクに連
通しているバイパス形圧力補償弁を通してタンク
ラインに流出して、このタンクラインの圧力を保
持して、アクチユエータが慣性力で作動しても、
上記タンクラインにABR接続形の絞り切換弁を
介して通じる負荷ポート側のラインのキヤビテー
シヨンの発生を防止し得る。

〔実施例〕

以下、この発明を図示の実施例により詳細に説
明する。

第１図において、１はたとえば斜板を常時最大
傾斜方向に付勢して最大流量を吐出するようにし
た斜板式可変容量形ピストンポンプからなる可変
ポンプ、２は可変ポンプ１の吐出口に接続したポ
ンプライン、３はポンプライン２に介設した、ポ
ンプポートＰ、負荷ポートＡ，Ｂおよびタンクポ
ートＲを有するABR接続形絞り切換弁、４は上
記絞り切換弁３により作動方向および速度を制御
される油圧モータである。

上記絞り切換弁３は、絞り弁と方向切換弁との
機能を有し、さらに、中立位置においてタンク５
に連通する一方、切換位置において絞り切換弁３
の絞り（図示せず）の後位（下流側）に連通して
負荷圧を検出するフイードバツク通路７の他に、
中立位置において開放してタンク５に連通する一
方切換位置において閉鎖するパイロツト通路８を
備える。

また、上記絞り切換弁３よりも上流側のポンプ
ライン２からは、タンクライン７５を介してタン
ク１１に通じるバイパスライン１２を分岐させ、
そのバイパスライン１２にバイパス形圧力補償弁
１３を介設すると共に、その圧力補償弁１３のバ
ネ室１４をパイロツトライン１５を介して絞り切
換弁３のフイードバツク通路７の１次側の負荷圧
検知ポート７ａに接続している。したがつて、上
記絞り切換弁３を切換えている際には、バイパス
形圧力補償弁１３にはそのバネ室１４のバネ１６
のバネ圧に相当する一定値に絞り切換弁３の絞り
前後の差圧を制御して、余剰流体をタンク１１に
排出するようになつている。また、上記バイパス
形圧力補償弁１３の下流のバイパスライン１２
は、絞り切換弁３のタンクポートＲに接続したタ
ンクライン７５に接続している。

また、上記可変ポンプ１の吐出量制御部として
の斜板制御シリンダ２１の反バネ側の室２１ａ
は、吐出量制御弁の一例としての３ポート絞り切
換弁２２を介して、ポンプライン２とタンク２３
とに切換接続し得るようにしている。上記吐出量
制御弁２２のパイロツト室２４には、パイロツト
ライン２５を介してポンプライン２を接続する一
方、吐出量制御弁２２のバネ室２６には、中間に
絞り２７を介設したパイロツトライン２８を介し
てポンプライン２に接続すると共に、パイロツト
ライン２９を介して絞り切換弁３のパイロツト通
路８の１次ポート８ａに接続している。上記吐出
量制御弁２２のバネ室２６のバネ３０のバネ圧
は、バイパス形圧力補償弁１３のバネ室１４のバ
ネ１６のバネ圧よりも小さく設定している。

さらに、第２図に具体的構造を示すように、上
記吐出量制御弁２３のバネ室２６の外側には、仕
切壁８１を介して室８２を形成する。一方、上記
吐出量制御弁２２のスプール８３には、バネ室２
６を貫通し、さらに上記仕切壁８１を摺動自在に
貫通して室８２内に突出するピストン部８３ａを
一体に形成する。上記室８２には、絞り弁の一例
としてのチエツク弁付絞り弁８５を有するライン
８６を介して、パイロツトライン２８に接続す
る。

第２図において、８８はスペーサ、８９はドレ
ンポートである。第２図に示す具体的構造におい
て、第１図中と同一構成部は、同一参照番号を付
して説明を省略する。

また、上記吐出量制御弁２２のバネ室２６に
は、中間にパイロツトリリーフ弁３３を介設した
パイロツトライン３４を介してタンク３５を接続
している。

上記構成のキヤビテーシヨン防止回路におい
て、いま、絞り切換弁３の切換位置S₁に位置させ
て、油圧モータ４を一方向に回転作動させている
とする。

このとき、吐出量制御弁２２のバネ室２６は絞
り２７およびパイロツトライン２８を介してポン
プライン２に連通し、かつ絞り切換弁３のパイロ
ツト通路８は閉鎖されているため、吐出量制御弁
２２のバネ室２６および室８２の圧力はポンプラ
イン２の圧力と同一となり、また吐出量制御弁２
２のパイロツト室２４も、パイロツトライン２５
を介してポンプライン２に連通しているため、ポ
ンプライン２と同一圧力となる。したがつて、吐
出量制御弁２２のバネ３０のバネ力によりシンボ
ル位置V₁に位置して、斜板制御シリンダ２１の
反バネ側の室２１ａは吐出量制御弁２２を介して
タンク２３に連通し、斜板制御シリンダ２１は斜
板を最大傾斜側に傾斜させて最大流量を吐出させ
る。

一方、絞り切換弁３の切換位置S₁において、フ
イードバツク通路７は絞り切換弁３の絞りの後位
に連通しているため、バイパス形圧力補償弁１３
のバネ室にはパイロツトライン１５を介して負荷
圧が導かれており、バイパス形圧力補償弁１３は
上記絞り前後の差圧を一定に制御し、余剰流体を
タンク１１に排出する。

このように、絞り切換弁３の切換位置S₁（S₂の
場合も同様）においては、バイパス形圧力補償弁
１３による弁制御方式で絞り切換弁３の絞りの圧
力補償をしているので、その応答性が早く、また
バイパス形圧力補償弁１３を通して余剰流体をタ
ンク１１へ排出できるので、バイパス形圧力補償
弁１３にサージ吸収弁の役目をさせて、サージ圧
を吸収することができる。

次に、油圧モータ４に何等かの理由で過負荷が
かかり油圧モータ４が停止したとする。

そうすると、ポンプライン２の圧力が上昇し、
その圧力が導かれているパイロツトリリーフ弁３
３が動作し、リリーフ状態となり、その設定圧力
に吐出量制御弁２２のバネ室２６および室８２の
圧力を制御する。このため、吐出量制御弁２２
は、そのパイロツト室２４とバネ室２６との差圧
がバネ３０のバネ圧となるように、シンボル位置
V₁に位置したり、シンボル位置V₂に位置したり
し、定常時にはそれらの間に位置して、可変ポン
プ１の吐出流量を制御する。このとき、可変ポン
プ１の吐出流体の圧力はパイロツトリリーフ弁３
３の設定圧力に応じた圧力になつていて高いが、
その吐出流量はパイロツトライン２８の小さな絞
り２７の前後の差圧力が吐出量制御弁２７のバネ
３０のバネ圧に相当する値になるだけの量である
ので、極く少量であり、動力損失を少なくでき、
省エネルギ効果を発揮できる。

なお、上記油圧モータ４が停止しているリリー
フ状態においては、絞り切換弁３には流体が流れ
ないため、バイパス形圧力補償弁１３のパイロツ
ト室３８とバネ室１６の圧力は同一となつてい
て、バイパス形圧力補償弁１３はバネ１６のバネ
力により閉鎖した状態で停止している。

次に、油圧モータ４の回転作動中に絞り切換弁
３を急に中立位置S₀に位置させたとする。

そうすると、絞り切換弁３のパイロツト通路８
が開放されて、タンク５に連通し、吐出量制御弁
２２のバネ室２６および室８２がパイロツトライ
ン２９およびパイロツト通路８を介してタンク５
に連通するため、吐出量制御弁２２のスプール８
３が第２図中右方に移動して、吐出量制御弁２２
が第１図中シンボル位置V₂に位置して、可変ポ
ンプ１の吐出流量を減少させようとする。しか
し、上記スプール８３が第２図中右方へ移動しよ
うとして、そのピストン部８３ａを上記室８２内
に突出させようとしても、上記室８２内の作動油
は、チエツク弁付絞り弁８５の絞り弁部８５ａの
みを通してタンク５に排出されることになるた
め、上記スプール８３の移動が遅延させられ、可
変ポンプ１の斜板制御シリンダ２１の応答が遅ら
されて、その分、可変ポンプ１の吐出流量が維持
されることになる。このため、バイパス形圧力補
償弁１３からタンクライン７５に排出される作動
油が存在することになり、タンクライン７５の圧
力が暫時保持されることになる。したがつて、油
圧モータ４が、絞り切換弁３の中立位置S₀におい
て、たとえ慣性力により、自走したとしても、上
記タンクライン７５の圧力が保持されているた
め、キヤビテーシヨンの発生が防止される。

その後、上記吐出量制御弁２２のバネ室２６の
外側の室８２内の作動油をタンク５に向けて排出
しつつ、吐出量制御弁２２のスプール８３は第２
図中右方に位置して、吐出量制御弁２２は第１図
中シンボル位置V₂に位置し、さらに、吐出量制
御弁２２のパイロツト室２４とバネ室２６との差
圧がバネ３０のバネ圧となるように、つまりポン
プライン２の圧力がバネ３０のバネ圧となるよう
に、シンボル位置V₁やV₂に位置し、定常的には
それらの中間に位置して、可変ポンプ１の吐出流
量を制御する。そして、可変ポンプ１の吐出流量
は、パイロツトライン２８の小さな絞り２７の前
後の差圧がバネ３０のバネ圧となるだけの量であ
るので、極く少量であり、かつ、可変ポンプ１の
吐出圧力は上記バネ３０のバネ圧に相当する極く
低圧であるので動力損失が少なくなつている。つ
まり、吐出量制御弁２２のバネ室２６をタンク５
に連通させることにより、可変ポンプ１に吐出圧
力、吐出流量とも小さいアンロード運転を行なわ
せているのである。

また、このとき、絞り２７を有するパイロツト
ライン２８を通つて、吐出量制御弁２２のバネ室
２６に流入した作動油は、チエツク弁付絞り弁８
５を経由することなく、パイロツトライン２９を
通つてタンク５に排出されるので、上記バネ室２
６に圧力が立つことがなく、したがつて、可変ポ
ンプ１のアンロード時、いわゆるフエザリング時
の吐出圧力はバネ３０の略バネ圧に相当する低圧
になつて、動力損失が少ない。また、このとき、
パイロツトライン２９には流体が流れて充ちてい
るので、次に、絞り切換弁３を切換えて吐出量制
御弁２２を作動させる際に、そのバネ室２６およ
び室８２の圧力を迅速に上昇させて、その応答性
を早くすることができ、また室８２にチエツク弁
付絞り弁８５のチエツク部８５ｂを通して作動油
を供給するので応答性を早くすることができる。

また、このとき、バイパス形圧力補償弁１３の
バネ室１４はパイロツトライン１５およびフイー
ドバツク通路７を介してタンク５に連通している
が、上記バネ室１４のバネ１６のバネ圧は、吐出
量制御弁２２のバネ３０のバネ圧よりも大きいの
で、バイパス形圧力補償弁１３は閉鎖したままで
ある。

第３図はこの発明を油圧シヨベルの油圧回路と
して用いた変形例であり、第１図の部分と同一機
能を有する部分は同一符号を付して説明を省略
し、異なる部分のみを説明する。

第３図において、５０は定馬力制御用パイロツ
ト弁であつて、リンク機構等の信号伝達手段５１
を介して伝えられる可変ポンプ１の吐出量を示す
斜板からの信号とポンプライン２の圧力信号とに
より動作させて、可変ポンプ１の吐出圧力と吐出
流量の積たる馬力が一定となるようにシンボル位
置M₁またはM₂に位置して吐出量制御部２１を制
御するようになつており、吐出圧力に対して吐出
流量が過大な場合にはシンボル位置M₂に位置し
て吐出量制御弁２２の動作状態の如何に関係なく
ライン５２を介して吐出量制御部２１に流体を供
給して可変ポンプ１の吐出量を減少させ、また吐
出圧力に対して吐出量が過少な場合には上記パイ
ロツト弁２２はシンボル位置M₁に位置するが、
この場合はライン５２にチエツク弁５４を設けて
いるために、吐出量制御弁２２のシンボル位置如
何により吐出量制御弁２１を制御するようにして
いる。

また、１３ａは１次ポート５６と常開の減圧ポ
ート５７と常閉のバイパスポート５８とを有し
て、バイパス形圧力補償弁としても機能する優先
形圧力補償弁であつて、１次ポート５６と減圧ポ
ート５７との間の開度を制御して減圧ポート５７
側の優先ライン５９を優先的に圧力補償する一
方、余剰流体をバイパスポート５８から排出する
ものである。

また、６１は優先ライン５９に接続した絞り切
換弁３ａ，３ｂの最大負荷圧力を選択して優先形
圧力補償弁５６のバネ室に伝えるシヤトル弁、６
２は絞り切換弁３，３の最大負荷圧力を選択して
バイパス形圧力補償弁１３のバネ室に伝えるシヤ
トル弁である。上記バイパス形圧力補償弁１３か
ら排出される作動油はタンクライン７５に供給さ
れる。

また、上記各絞り切換弁３，３，３ａ，３ａの
パイロツト通路８，８，８，８は直列にパイロツ
トライン２９に接続して、全ての絞り切換弁３，
３，３ａ，３ａが中立位置に存するときのみに、
吐出量制御弁２２のバネ室をタンク５に連通させ
て、可変ポンプ１をアンロード運転するようにし
ている。

また、６５，６５は油圧シヨベルの走行用油圧
モータ、６６は旋回用油圧モータ、６７はアーム
用油圧シリンダ、６８はブーム用油圧シリンダ、
６９はバケツト用油圧シリンダである。

なお、第３図において、左半分の回路構成は右
半分の回路構成と略同様なので説明は省略する。

上記各実施例では絞り切換弁３，３，３ａ，３
ａを用いたが、絞り弁と切換弁とを別個に設けて
もよい。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明は、可
変ポンプのポンプラインに、切換位置において閉
鎖する一方中立位置において開放してタンクへ通
じるパイロツト通路と、切換位置において負荷ポ
ートに連通し中立位置においてタンクに連通する
フイードバツク通路とを有すると共に、中立位置
において負荷ポートとタンクポートが連通する
ABR接続形の絞り切換弁を設けると共に、上記
ポンプラインと、上記タンクポートとタンクとを
接続するポンプラインとの間に上記絞り切換弁に
おける絞り前後の差圧を一定に制御するバイパス
形圧力補償弁を接続し、このバイパス形圧力補償
弁のバネ室に上記フイードバツク通路を接続し、
かつ、上記可変ポンプの吐出量制御部をポンプラ
インとタンクとに切換接続する吐出量制御弁のパ
イロツト室に上記ポンプラインを接続する一方、
上記吐出量制御弁のバネ室に絞りを介してポンプ
ラインを接続すると共に、上記バネ室をパイロツ
トラインを介して上記絞り切換弁のパイロツト通
路に接続して、上記絞り切換弁の中立時に、上記
吐出量制御弁のバネ室を上記パイロツト通路を介
してタンクに連通させ、さらに、上記吐出量制御
弁のバネ室の外側に室を形成し、この室とバネ室
との間の仕切壁に、上記吐出量制御弁のスプール
の一部を摺動自在に貫通させて、上記室内に突出
させると共に、上記室を、絞り弁を有するライン
を介して上記パイロツトラインに連通させている
ので、上記絞り切換弁の中立時に、上記室内の流
体の排出に上記絞り弁によつて抵抗を与えて、上
記吐出量制御弁のスプールの移動を遅らせて、可
変ポンプの吐出量制御部の応答を遅らせ、暫時、
ポンプ流量を維持し、タンクラインの圧力を保持
して、アクチユエータが慣性力で動作しても、キ
ヤビテーシヨンの発生を防止でき、しかも、可変
ポンプのアンロード時の吐出流量および吐出圧力
が小さく、特に、上記バネ室から排出される流体
が上記絞り弁を経由することがないため、バネ室
に圧力が立たず、したがつて、可変ポンプのフエ
ザリング時の吐出圧力を小さくできて、動力損失
を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路図、第２図
は吐出量制御弁の断面図、第３図は変形例の回路
図である。 １……可変ポンプ、２……ポンプライン、３…
…絞り切換弁、４……油圧モータ、８……パイロ
ツト通路、１３……バイパス形圧力補償弁、２２
……吐出量制御弁、２７……絞り、２９……パイ
ロツトライン、８１……仕切壁、８２……室、８
３……スプール、８５……チエツク弁付絞り弁、
８６……ライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変容量形ポンプ１のポンプライン２に、切
   換位置において閉鎖し中立位置において開放して
   タンクへ通じるパイロツト通路８と、切換位置に
   おいて負荷ポートＡまたはＢに連通し中立位置に
   おいてタンクに連通するフイードバツク通路７と
   を有すると共に、中立位置において負荷ポート
   Ａ，ＢとタンクポートＲが連通するABR接続形
   の絞り切換弁を介設すると共に、上記ポンプライ
   ン２と、上記タンクポートＲとタンクとを接続す
   るタンクラインとの間に上記絞り切換弁における
   絞り前後の差圧を一定に制御するバイパス形圧力
   補償弁１３を接続し、このバイパス形圧力補償弁
   １３のバネ室に上記フイードバツク通路７を接続
   し、かつ、上記可変容量形ポンプ１の吐出量制御
   部２１を上記ポンプライン２とタンク２３とに切
   換接続する吐出量制御弁２２のパイロツト室２４
   に上記ポンプライン２を接続する一方、上記吐出
   量制御弁２２のバネ室２６に絞り２７を介して上
   記ポンプライン２を接続すると共に、上記バネ室
   ２６をパイロツトライン２９を介して上記絞り切
   換弁のパイロツト通路８に接続して、上記絞り切
   換弁の中立時に上記吐出量制御弁２２のバネ室２
   ６を上記パイロツト通路８を介してタンクに連通
   させ、さらに、上記吐出量制御弁２２のバネ室２
   ６の外側に室８２を形成し、この室８２とバネ室
   ２６との間の仕切壁８１に、上記吐出量制御弁２
   ２のスプール８３の一部を摺動自在に貫通させ
   て、上記室８２内に突出させると共に、上記室８
   ２を、絞り弁８５を有するライン８６を介して上
   記パイロツトライン２９に連通させて、上記絞り
   切換弁３の中立時に、上記室８２内の流体の排出
   に上記絞り弁８５によつて抵抗を与えて、上記吐
   出量制御弁２２のスプール８３の移動を遅らせる
   ようにしたことを特徴とするキヤビテーシヨン防
   止回路。