JPS6234961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、可変容量ポンプの吐出量をアクチ
ユエータの速度に応じて制御する省動力形の油圧
回路に関し、キヤビテーシヨンを防止する油圧回
路に関する。

＜従来の技術＞ 従来、この種の油圧回路としては、第２図に示
すようなものが公知である（特開昭51−51682号
公報）。この油圧回路は可変容量ポンプ１の圧力
ライン２に方向制御弁３の圧力ポートＰを接続
し、上記方向制御弁３の絞り４前後の圧力をパワ
ーマツチ弁５のパイロツト室６およびバネ室７に
作用させている。そして、上記パイロツト室６と
バネ室７との圧力差により、上記可変容量ポンプ
１の斜板制御シリンダ１ａを、上記圧力ライン２
とタンク８とに切換接続して、可変容量ポンプ１
の吐出量を、方向制御弁３の絞り開度に対応した
値に制御して、可変容量ポンプ１が油圧シリンダ
９の速度に対応した油量のみを吐出するようにし
ているので、動力の損失がないという長所を有す
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記従来の油圧回路において
は、油圧シリンダ９の駆動中に方向制御弁３を中
立位置方向へ復帰させて油圧シリンダを減速させ
る場合や上記方向制御弁３を中立に戻して油圧シ
リンダ９を停止させようとした場合、油圧シリン
ダ９は負荷の慣性により自走する。このため、油
圧シリンダ９に圧油を供給している負荷ラインが
負圧状態になり、キヤビテーシヨンが生じて騒音
が発生したりする。

そこで、この発明の目的は、慣性負荷を有する
アクチユエータを省動力でもつて駆動することが
できながら、アクチユエータの減速時あるいはア
クチユエータを停止させようとするときに、アク
チユエータが自走しても負荷ラインが負圧状態に
なることを防止すると共に、キヤビテーシヨンの
発生を防止し得る油圧回路を提供することにあ
る。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、この発明は、第１
図に例示するように、中立時には圧力ポートＰ、
タンクポートＲおよび負荷ポートＡ，Ｂを閉鎖
し、ベントポートｍをタンクに開放する一方、切
換時には圧力ポートＰを負荷ポートＡまたはＢに
接続し、ベントポートｍを上記負荷ポートＡまた
はＢに接続する構造の方向制御弁２１と、この方
向制御弁２１の圧力ポートＰに圧力ライン５１を
介して接続した可変容量ポンプ１１と、上記方向
制御弁２１の負荷ポートＡまたはＢに負荷ライン
５２または５３を介して接続した慣性負荷を有す
るアクチユエータ３０と、上記圧力ライン５１に
接続するパイロツト室及び上記ベントポートｍに
接続するバネ室を備え、この両室の圧力差により
上記ポンプ１１の吐出量制御部１１ａを、上記圧
力ライン５１とタンクとに切換接続するパワーマ
ツチ弁１２とを備えた油圧回路において、上記可
変容量ポンプ１１の吐出量を制御する吐出量制御
部１１ａの吐出量減少側への応答速度を遅くする
速度規制手段１３と、上記方向制御弁２１の圧力
ポートＰに接続するパイロツト室及び上記ベント
ポートｍに接続するバネ室を備え、この両室の圧
力差で上記圧力ライン５１を減圧する減圧形圧力
補償弁２２と、上記圧力ライン５１に接続するパ
イロツト室及び上記ベントポートｍに接続するバ
ネ室を備え、この両室の圧力差で上記圧力ライン
５１から分岐するバイパスライン５６を開閉する
ノーマルクローズ形２ポート弁４０と、上記バイ
パスライン５６から上記負荷ライン５２または５
３への流れを自由流とするチエツク弁２４または
２３と、上記バイパスライン５６と上記方向制御
弁２１のタンクライン５５との合流ラインからタ
ンクへの流れに抵抗を与える背圧手段７５とを設
け、上記圧力補償弁２２の差圧より上記パワーマ
ツチ弁１２の差圧を大きく、かつ、このパワーマ
ツチ弁１２の差圧より上記２ポート弁４０の差圧
を大なる関係にしたことを特徴としている。

＜作用＞ 上記構成の油圧回路は、方向制御弁２１を切換
位置に位置させた状態で、慣性負荷を有するアク
チユエータを定常駆動している場合は、パイロツ
ト室に伝えられる圧力ライン５１の圧力と、ベン
トポートｍを介してバネ室に伝えられる負荷圧と
によつて、パワーマツチ弁２１が切換作動され、
可変容量ポンプ１１の吐出量は方向制御弁２１の
開度に応じた油量に制御される。このとき、減圧
形圧力補償弁２２の圧力補償する差圧はパワーマ
ツチ弁１２の圧力補償する差圧より小さいため、
方向制御弁２１の前後の差圧は減圧形圧力補償弁
２２により、一定圧力に圧力補償され、２ポート
弁４０を開放するための設定されたパイロツト室
とバネ室の差圧がパワーマツチ弁１２の圧力補償
する差圧よりも大きいため、２ポート弁４０は閉
鎖されている。したがつて、このとき可変容量ポ
ンプ１１は余分な流体を吐出せず、かつ、２ポー
ト弁４０は閉鎖して、タンクに流体を排出しない
ので、省エネルギーが達成される。

次に、方向制御弁２１を切換位置から中立方向
に移動させて、アクチユエータ３０を減速しよう
とすると、負荷の慣性によつてアクチユエータ３
０が自走し、負荷ライン５２または５３に負荷が
生じようとする。しかし、この負荷ラインの圧力
は方向制御弁２１のベントポートｍを通して、２
ポート弁４０のバネ室とパワーマツチ弁１２のバ
ネ室に伝えられてパワーマツチ弁１２はパイロツ
ト室とバネ室の差圧により可変容量ポンプ１１の
吐出量を減ずる側に作動しようとするが、速度規
制手段１３により、可変容量ポンプ１１の吐出量
の減少側への応答が遅れ、この応答遅れの間だけ
可変容量ポンプ１１は余剰流体を吐出し、圧力ラ
イン５１の圧力が高くなる。その結果、２ポート
弁４０が開放して、余剰流体はタンクラインにバ
イパスされ、タンクライン５５に流入して、タン
クライン５５に設けられた背圧手段７５によつ
て、タンクライン５５の圧力が高くなり、余剰流
体の一部はオールポートブロツクの方向制御弁２
１を迂回して、チエツク弁２３または２４を通
り、負荷ライン５２または５３に供給され、負荷
ライン５２または５３における負荷およびキヤビ
ラーシヨンの発生が防止される。また、アクチユ
エータ３０の負荷変動や減速時等には、パワーマ
ツチ弁１２による可変容量ポンプ１１の吐出量制
御に先行して、減圧形圧力補償弁２２が圧力補償
するので、負荷変動時や減速時の圧力補償応答が
早く正確な流量設定となる。すなわち、可変容量
ポンプ１１の吐出量減少方向の応答が速度規制手
段１３により遅くなるので、上記減圧形圧力補償
弁２２はこの応答の遅れによる悪影響を排除し
て、極めて有効である。

＜実施例＞ 以下、本発明を図示の実施例について詳細に説
明する。

この油圧回路は、第１図に示すように、負荷に
対応して吐出量が調整される可変容量ポンプユニ
ツト１０と、上記ポンプユニツト１０からの油を
負荷に対応した一定圧力に減圧して切換接続する
切換弁ユニツト２０と、上記切換弁ユニツト２０
から油を供給されて負荷を駆動する油圧シリンダ
３０を備え、さらに該油圧シリンダ３０への負荷
ライン５２，５３に接続されるタンクライン５５
と、上記ポンプユニツト１０からの圧力ライン５
１との間に設置されて、可変容量ポンプ１１から
の油を負荷ライン５３に供給するノーマルクロー
ズ形２ポート弁４０を備えている。

上記ポンプユニツト１０は、可変容量ポンプ１
１と、２位置３ポート切換弁よりなるいわゆるパ
ワーマツチ弁１２と、チエツク付絞り弁１３と、
パイロツトリリーフ弁１４を備える。そして、上
記可変容量ポンプ１１の例えば斜板制御シリンダ
よりなる制御部１１ａを、それに順次直列に接続
したチエツク付絞り弁１３とパワーマツチ弁１２
とを介して、該可変容量ポンプ１１からの圧力ラ
イン５１の分岐ライン６０に接続し、上記負荷に
対応するパワーマツチ弁１２の切換作動により、
そのシンボル位置a₁において上記制御部１１ａを
圧力ライン５１に接続し、可変容量ポンプ１１の
斜板を中立側へ位置させて吐出量を減少させ、ま
た、そのシンボル位置a₂において該制御部１１ａ
をタンクに開放して、可変容量ポンプ１１を最大
吐出量に復帰させると共に、チエツク付絞り弁１
３の絞り１３ａにより可変容量のポンプ吐出量を
減少させる側への応答速度を制御している。上記
パワーマツチ弁１２の切換は、一端に加わる圧力
ライン５１の分岐ライン６０に接続されたパイロ
ツトライン６１の油圧と、他端に加わるスプリン
グ１２ａのバネ圧および負荷ライン５２，５３に
切換接続されるパイロツトライン６２の圧力で作
動させる。このパワーマツチ弁１２の切換により
上記可変容量ポンプ１１の吐出圧が、負荷に対応
して、上記スプリング１２ａにより負荷より所定
圧力（例えば６Kg／cm²）高い圧力になるようにし
ている。また、上記パイロツトライン６２には、
タンクに通じる分岐ライン６３を設けると共に、
該ライン６３の中間にリリーフ弁１４を設けて、
該パイロツトライン６２が設定圧以上になると、
リリーフ弁１４をタンクに開放して、上記パイロ
ツトライン６２の圧力を一定限度内に制限し、上
記パワーマツチ弁１２の制御により上記可変容量
ポンプ１１の最大吐出圧を制限している。

一方、上記切換弁ユニツト２０は、クローズド
センタ形中立ベントアンロード通路付方向制御弁
２１と減圧形圧力補償弁２２と、チエツク弁２
３，２４を備える。そして、上記圧力ライン５１
に可変容量ポンプ１１の側から、順次直列に上記
減圧弁２２、方向制御弁２１の圧力ポートＰを接
続すると共に、該方向制御弁２１のタンクポート
Ｒに上記タンクライン５５を接続する一方、該方
向制御弁２１の出口側の各負荷ポートＡ，Ｂに、
上記各負荷ライン５２，５３を介して、上記油圧
シリンダ３０の各室３０ａ，３０ｂを夫々接続
し、さらに、該方向制御弁２１の入口側のベント
ポートｍに上記パイロツトライン６２を接続する
と共に、該パイロツトライン６２を、パイロツト
ライン６４を介して、上記減圧形圧力補償弁２２
のバネ室に接続する一方、該方向制御弁２１の出
口側のベントポートｎをパイロツトライン６５を
介して、タンクライン５５に接続している。した
がつて、上記方向制御弁２１が、第１図に示すよ
うに、中立位置b₂に存するときには、上記圧力ラ
イン５１およびタンクライン５５は閉鎖されて、
上記油圧シリンダ３０の作動が停止させられると
共に、パイロツトライン６２はタンクに通じ、そ
のため、上記パワーマツチ弁１２が、そのシンボ
ル位置a₁に位置させられる結果、上記可変容量ポ
ンプ１１の斜板が中立に位置させられ、該可変容
量ポンプ１１はほとんど油を吐出せず、無負荷運
転を行うようになる。

また、上記方向制御弁２１が第１図において、
左または右のシンボル位置b₁，b₃に切換られたと
きは、その入口側ベントポートｍは該方向制御弁
２１の圧力ポートＰに接続された負荷ポートＡま
たはＢに接続されて、該入口側ベントポートｍに
接続されたパイロツトライン６２は、負荷ライン
５２または５３に接続される。したがつて、この
とき、上記可変容量ポンプ１１は、上記パワーマ
ツチ弁１２により、上記パイロツトライン６２か
らの負荷ラインの油圧に該パワーマツチ弁１２の
スプリング１２ａのバネ圧を加えた圧力の油を吐
き出し、また、上記減圧弁２２は、圧力ライン５
１の油圧を負荷ラインの圧力まで減圧して、油を
方向制御弁２１に供給する。したがつて、この切
換弁ユニツト２０と可変容量ポンプユニツト１０
とを備えたいわゆるパワーマツチ回路は、負荷ラ
イン５２，５３に送られる必要な油のみをポンプ
１１から吐き出し、無駄な油を吐出することがな
い。

また、上記負荷ライン５２，５３は、チエツク
弁２３，２４を中間に夫々設置した各ライン５
７，５８により、タンクライン５５に接続してお
り、該タンクライン５５から負荷ライン５２，５
３へ油が流入できるが、負荷ライン５２，５３か
らタンクライン５５には油が流出できないように
している。

一方、上記油圧シリンダ３０は、垂直に設置す
ると共に、そのシリンダロツド３０ｃの先端に負
荷３１を固定している。該負荷３１は、上記シリ
ンダ室３０ｂに圧油を供給して、該負荷３１を下
方に走行中、上記方向制御弁２１を中立位置b₂に
位置せしめて、負荷ライン５２，５３を閉鎖して
も、該負荷３１がその自重でさらに自走して、シ
リンダ室３０ｂおよびその負荷ライン５３は負圧
すなわち真空が生じるほど、大きな慣性を持つて
いる。

一方、上記２ポート弁４０は、上記ポンプユニ
ツト１０と切換弁ユニツト２０との間の圧力ライ
ン５１と、タンクライン５５とを接続したバイパ
スライン５６の中間に設けている。

該２ポート弁４０の作動は、一端に加わる圧力
ライン５１の油圧と、他端に加わるスプリング４
０ａのバネ圧およびパイロツトライン７１を介し
て他端に加わるパイロツトライン６２の油圧によ
り作動され、かつ上記パイロツトライン７１の中
間にはチエツク付絞り弁７２を設置している。し
たがつて、上記２ポート弁４０は、上記可変容量
ポンプ１１の吐出圧たる上記圧ライン５１の油圧
が、パイロツトライン６２の油圧にスプリング４
０ａのバネ圧を加えた圧力以上になると、該２ポ
ート弁４０のバネ室の油が、上記チエツク付絞り
弁７２のチエツク７２ｂを通して、タンクに迅速
に排出されると共に、該２ポート弁４０が開放さ
れて、圧力ライン５１の油が、タンクライン５
５、負圧を生じた負荷ライン５３に供給されるよ
うになる。一方、上記圧力ライン５１の油圧が下
がると、該チエツク付絞り弁７２の絞り７２ａに
より調節されて再び上記バネ室に油が流入して、
上記２ポート弁４０が閉鎖されるのであつて、該
絞り７２ａの絞りを調整することによつて弁４０
の閉鎖時間を調整することができる。なお、上記
ポート弁４０のスプリング４０ａのバネ圧は、上
記パワーマツチ弁１２のスプリング１２ａのバネ
圧より大きい値に設定している。

また、上記バイパスライン５６とタンクライン
５５の合流点の下流側のタンクライン５５には、
背圧手段であるスプリング付チエツク弁７５を設
けて、タンクライン５５に一定の背圧を加わえる
ようにしている。

上記構成の油圧回路は次のように動作する。

まず、上記方向制御弁２１の右方のシンボル位
置b₁に位置せしめて、油圧シリンダ３０の負荷３
１が下方に走行中に、今強制的に上記方向制御弁
２１を中立位置方向に切換えて、上記負荷３１を
減速させようとしても、慣性により該負荷３１は
しばらく自走する。そのため、負荷ライン５３お
よびシリンダ室３０ｂに負圧が生じようとする。
しかし、この負荷ライン５３の圧力は方向制御弁
２１のベントポートｍを通して、２ポート弁４０
のバネ室とパワーマツチ弁１２のバネ室に伝えら
れてパワーマツチ弁１２はパイロツト室とバネ室
の差圧により可変容量ポンプ１１の吐出量を減ず
る側に作動しようとするが、チエツク付絞り弁１
３により、可変容量ポンプ１１の吐出量の減少側
への応答が遅れ、この応答遅れの間だけ可変容量
ポンプ１１は余剰流体を吐出し、圧力ライン５１
の圧力が高くなる。その結果、２ポート弁４０が
開放して、余剰流体はタンクライン５５にバイパ
スされ、タンクライン５５に流入して、タンクラ
イン５５に設けられたスプリング付チエツク弁７
５によつて、タンクライン５５の圧力が高くな
り、余剰流体の一部はオールポートブロツクの方
向制御弁２１を迂回して、チエツク弁２３または
２４を通り、負荷ライン５２または５３に供給さ
れ、負荷ライン５２または５３における負圧およ
びキヤビラーシヨンの発生が防止される。また、
油圧シリング３０の負荷変動や減速時等には、パ
ワーマツチ弁１２による可変容量ポンプ１１の吐
出量制御に先行して、減圧形圧力補償弁２２が圧
力補償するので、負荷変動時や減速時の圧力補償
応答が早く正確な流量設定となる。すなわち、可
変容量ポンプの吐出量減少方向の応答が速度規制
手段１３により遅くなるので、上記減圧形圧力補
償弁２２はこの応答の遅れによる悪影響を排除し
て、極めて有効である。

また、方向制御弁２１を切換位置に位置させた
状態で慣性負荷３１を有するアクチユエータ３０
を定常駆動している場合は、パイロツト室に伝え
られる圧力ライン５１の圧力と、ベントポートｍ
を介してバネ室に伝えられる負荷圧とによつて、
パワーマツチ弁２１が切換作動され、可変容量ポ
ンプ１１の吐出量は方向制御弁２１の開度に応じ
た油量に制御される。このとき、減圧形圧力補償
弁２２の圧力補償する差圧はパワーマツチ弁１２
の圧力補償する差圧より小さいため、方向制御弁
２１の前後の差圧は減圧形圧力補償弁２２によ
り、一定圧力に圧力補償され、２ポート弁４０を
開放するための設定されたパイロツト室とバネ室
の差圧がパワーマツチ弁１２の圧力補償する差圧
よりも大きいため、２ポート弁４０は閉鎖されて
いる。したがつて、このとき可変容量ポンプ１１
は余分な流体を吐出せず、かつ、２ポート弁４０
は閉鎖してタンクに流体を排出しないので、省エ
ネルギーが達成される。

なお、開放された２ポート弁４０は、可変容量
ポンプ１１の斜板が所定の位置に復帰し、圧力ラ
イン５１の油圧がパイロツトライン６２の油圧に
スプリング４０ａのバネ圧を加えた圧力以下にな
ると、閉鎖しようとするが、チエツク付絞り弁７
２の絞り７２ａの存在によつて、上記２ポート弁
４０のバネ室に流入しようとするパイロツトライ
ン６２からの油量が調節されて、負荷ライン５
３、シリンダ室３０ｂの負圧の大きさに応じて、
上記２ポート弁４０の開放している時間が制御さ
れるようになる。なお、リリーフ弁１１０は回路
の保護にいれたものである。

また、上記実施例では、速度制御手段としてチ
エツク付絞り弁１３をパワーマツチ弁１２と可変
容量ポンプ１１の制御部１１ａとの間に設けた
が、単に絞り弁を上記圧力ライン５１の分岐ライ
ン６０上に、そのライン６０とパイロツトライン
６１の交差点と、パワーマツチ弁１２との間に位
置するように設けて、上記可変容量ポンプ１１の
吐出量を減少させる側への応答速度を制御するよ
うにしてもよい。この場合は、上記実施例の如く
チエツク１３ｂを設けなくても、上記制御部１１
ａから油を迅速にタンクに排出して、可変容量ポ
ンプ１１の吐出量を増大する側への応答速度を早
くすることができる。

また、背圧手段はスプリング付チエツク弁７５
に代えて、ラインフイルター、長い管路、絞り弁
を用い、これにより抵抗を与えてもよい。

＜発明の効果＞ 以上より明らかなように、この発明の油圧回路
は、パワーマツチ弁で負荷に応じて可変容量ポン
プの吐出量を制御するので、動力の損失を生じさ
せず、省エネルギー効果がある。

また、上記可変容量ポンプの圧力ラインと負荷
ラインとの間にオールポートブロツクの方向制御
弁を接続すると共に、上記負荷ラインにチエツク
弁を介して連結したタンクラインと、圧力ライン
との間に、ノーマルクローズ形２ポート弁を接続
して、アクチユエータの減速時に、速度規制手段
で余剰流体を生じさせ、かつ、２ポート弁を上記
圧力ラインの圧力でタンクラインに開放するよう
にしたので、負圧を生じようとしている負荷ライ
ンにチエツク弁を通して油を補結することがで
き、したがつて、キヤビテーシヨンの発生を防止
でき、かつ減速時に生ずる上記圧力ラインのサー
ジ圧を防止することができる。

また、アクチユエータの負荷変動や減速時等に
は、パワーマツチ弁による可変容量ポンプの吐出
量制御に先行して、減圧形圧力補償弁が圧力補償
するので、負荷変動時や減速時の圧力補償応答が
早く正確な流量設定となる。すなわち、可変容量
ポンプの吐出量減少方向の応答が速度規制手段に
より遅くなるので、上記減圧形圧力補償弁はこの
応答の遅れによる悪影響を排除して、極めて有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の油圧回路図、第２図は従来
の油圧回路図である。 １１……可変容量ポンプ、１２……パワーマツ
チ弁、２１……方向制御弁、２３，２４……チエ
ツク弁、３１……負荷、５１……圧力ライン、５
２，５３……負荷ライン、５５……タンクライ
ン、４０……ノーマルクローズ形２ポート弁、３
０……油圧シリンダ、１３，７２……チエツク付
絞り弁、１３ａ，７２ａ……絞り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中立時には圧力ポートＰ、タンクポートＲお
   よび負荷ポートＡ，Ｂを閉鎖し、ベントポートｍ
   をタンクに開放する一方、切換時には圧力ポート
   Ｐを負荷ポートＡまたはＢに接続し、ベントポー
   トｍを上記負荷ポートＡまたはＢに接続する構造
   の方向制御弁２１と、この方向制御弁２１の圧力
   ポートＰに圧力ライン５１を介して接続した可変
   容量ポンプ１１と、上記方向制御弁２１の負荷ポ
   ートＡまたはＢに負荷ライン５２または５３を介
   して接続した慣性負荷を有するアクチユエータ３
   ０と、上記圧力ライン５１に接続するパイロツト
   室及び上記ベントポートｍに接続するバネ室を備
   え、この両室の圧力差により上記ポンプ１１の吐
   出量制御部１１ａを、上記圧力ライン５１とタン
   クとに切換接続するパワーマツチ弁１２とを備え
   た油圧回路において、 上記可変容量ポンプ１１の吐出量を制御する吐
   出量制御部１１ａの吐出量減少側への応答速度を
   遅くする速度規制手段１３と、上記方向制御弁２
   １の圧力ポートＰに接続するパイロツト室及び上
   記ベントポートｍに接続するバネ室を備え、この
   両室の圧力差で上記圧力ライン５１を減圧する減
   圧形圧力補償弁２２と、上記圧力ライン５１に接
   続するパイロツト室及び上記ベントポートｍに接
   続するバネ室を備え、この両室の圧力差で上記圧
   力ライン５１から分岐するバイパスライン５６を
   開閉するノーマルクローズ形２ポート弁４０と、
   上記バイパスライン５６から上記負荷ライン５２
   または５３への流れを自由流とするチエツク弁２
   ４または２３と、上記バイパスライン５６と上記
   方向制御弁２１のタンクライン５５との合流ライ
   ンからタンクへの流れに抵抗を与える背圧手段７
   ５とを設け、上記圧力補償弁２２の差圧より上記
   パワーマツチ弁１２の差圧を大きく、かつ、この
   パワーマツチ弁１２の差圧より上記２ポート弁４
   ０の差圧を大なる関係にしたことを特徴とする油
   圧回路。 ２ 上記速度規制手段は、上記吐出量制御部１１
   ａと上記パワーマツチ弁１２との間に設けられ
   た、チエツク付絞り弁１３である特許請求の範囲
   第１項記載の油圧回路。