| 【発明の名称】 |
流体圧制御回路 |
| 【発明者】 |
【氏名】岩崎 仁
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| 【要約】 |
【課題】コントロール弁の構造を改良するのみで、制御対象物の起動および停止を円滑にする。
【解決手段】タンク15から作動流体を吸込み吐出するポンプ14に、通路21を経てコントロール弁11を接続する。コントロール弁11に、通路25，26を経て、油圧ショベルにおける上部旋回体を旋回駆動する旋回モータ10を接続する。コントロール弁11は、中立位置Ａから微小変位した弁作動位置Ｂで、本来のポンプ14・タンク15間のＰ−Ｔ通路18、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19、旋回モータ10・タンク15間のＭ−Ｔ通路20に加えて、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19をタンク15への通路30に連通するブリード通路31を有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 作動流体を収容するタンクと、タンク内の作動流体を吸込むポンプと、ポンプから吐出された作動流体を中立位置からの変位により少なくとも方向制御するコントロール弁と、コントロール弁より出力された作動流体により作動し制御対象物を駆動する流体圧アクチュエータとを備え、コントロール弁は、中立位置から微小変位した弁作動位置でポンプ・流体圧アクチュエータ間をタンクに連通するブリード通路を具備したことを特徴とする流体圧制御回路。
【請求項２】 ブリード通路中に設けられ流体圧アクチュエータの負荷圧によりブリード通路を閉じる切換弁を具備したことを特徴とする請求項１記載の流体圧制御回路。
【請求項３】 ブリード通路は、建設機械の旋回系制御回路におけるコントロール弁に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の流体圧制御回路。
【請求項４】 コントロール弁は、レバー操作量に応じて変位するスプールを備え、ブリード通路は、レバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置に設けられたノッチで形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体圧制御回路。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コントロール弁により制御される流体圧制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、油圧ショベルなどの建設機械に用いられている流体圧アクチュエータとしての旋回モータ10を制御するためのコントロール弁11を示す。
【０００３】このコントロール弁11は、パイロット操作弁（以下、この操作弁を「リモコン弁」という）12から出力されたパイロット油圧信号によりストロークするスプール13を備え、そのスプール13の作動方向および作動ストロークにより、旋回モータ10の旋回方向および旋回速度を制御する。
【０００４】このコントロール弁11は、ポンプ14からタンク15へ作動油を排出するＰ−Ｔ通路18の開度と、ポンプ14から旋回モータ10へ作動油を供給するＰ−Ｍ通路19の開度と、旋回モータ10からタンク15へ作動油を排出するＭ−Ｔ通路20の開度とを、スプール13により制御している。
【０００５】例えば、図７において、リモコン弁12の操作レバーを一側に操作して、そのリモコン弁12から右側のポート16にパイロット油が供給されると、スプール13は、コイルスプリング17を圧縮しながら左方へ移動し、ポンプ14・タンク15間のＰ−Ｔ通路18が閉じるとともに、ポンプ14から旋回モータ10の一方のポート10a へのＰ−Ｍ通路19が開き、同時に、旋回モータ10の他方のポート10b からタンク15へのＭ−Ｔ通路20が開く。
【０００６】この場合は、ポンプ14から通路21を経て通路22内に供給された作動油が、ロードホールドチェック弁23を通過して、通路24およびＰ−Ｍ通路19を経て通路25に流れ、旋回モータ10の一方のポート10aに供給され、他方のポート10b の油は、通路26からＭ−Ｔ通路20を経て戻し通路27に入り、タンク15に排出される。なお、通路25から旋回モータ10に供給される作動油は、リリーフ弁28により設定された圧力より上昇しない。
【０００７】図８は、図７に示された従来のオープンセンタ方式による旋回系制御回路を回路図で示したものである。なお、Ａはコントロール弁11におけるスプール13の中立位置、Ｂは中立位置Ａから微小変位した一方の弁作動位置、Ｃは一方の弁切換完了位置を表す。なお、他方の弁作動位置および弁切換完了位置は同様であるから、その図示および説明は省略する。
【０００８】旋回の起動性は、スプール13における、ポンプ14からタンク15へのＰ−Ｔ通路18、ポンプ14から旋回モータ10へのＰ−Ｍ通路19、旋回モータ10からタンク15へのＭ−Ｔ通路20の３種の絞り量によって決定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】油圧ショベルなどの旋回操作では、フロント作業機の姿勢などによって負荷が変化してしまうことから、フロント作業機が負荷の小さい小旋回径の姿勢にある場合は起動時に旋回スピードが急増する「飛び出し」という現象が発生する。
【００１０】この「飛び出し」現象が発生すると、吊り作業での位置合わせが難しくなるとともに、微操作により位置合せなどするオペレータへの負担が増大する。また、停止時には急激に旋回停止するため、ショックが発生してスムーズな操作が阻害される。
【００１１】すなわち、Ｐ−Ｔ通路18、Ｐ−Ｍ通路19、Ｍ−Ｔ通路20の開度は、スプール13のストロークによって決まっている。したがって、フロント作業機の姿勢などの負荷が変動した場合は、起動するレバー位置も変化し、最小旋回径姿勢などの軽負荷状態では、起動トルクが負荷を過剰にオーバーしてしまい、起動時の初速が速すぎてコントロールできないような「飛び出し」現象が発生する。
【００１２】また、停止時には、旋回モータ10からタンク15への絞り抵抗大のＭ−Ｔ通路20により急激に閉止されるためスムーズに停止することができない。
【００１３】これに対し、図９に示されるように、旋回モータ10とコントロール弁11との間の通路25，26間に、外部制御回路からの電気信号により切換作動する切換弁29を設け、この切換弁29の絞り29a を介して、旋回モータ10の左右の通路25，26間を連通する所謂ファインスイング回路がある。
【００１４】このファインスイング回路では、起動時に、ポンプ14から旋回モータ10に供給される作動油の一部が切換弁29の絞り29aを経てタンク15に放出され、急激な起動が防止されるとともに、停止時は、旋回モータ10から吐出されるがＭ−Ｔ通路20の絞り抵抗により高圧側となる通路26の作動油を、切換弁29の絞り29aを経て、停止時低圧側となる通路25側へ逃がすことで、急停止が防止される。
【００１５】しかしながら、このファインスイング回路は、前記切換弁29を電気的に制御するための外部制御回路が必要になり、制御系が複雑になる問題がある。
【００１６】本発明は、このような点に鑑みなされたもので、コントロール弁の構造を改良するのみで、制御対象物の起動および停止を円滑にすることを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発明は、作動流体を収容するタンクと、タンク内の作動流体を吸込むポンプと、ポンプから吐出された作動流体を中立位置からの変位により少なくとも方向制御するコントロール弁と、コントロール弁より出力された作動流体により作動し制御対象物を駆動する流体圧アクチュエータとを備え、コントロール弁は、中立位置から微小変位した弁作動位置でポンプ・流体圧アクチュエータ間をタンクに連通するブリード通路を具備した流体圧制御回路である。
【００１８】そして、コントロール弁に、中立位置から微小変位した弁作動位置でポンプ・流体圧アクチュエータ間をタンクに連通するブリード通路を追加して、流体圧アクチュエータによる制御対象物の起動および停止をスムーズにし、起動および停止フィーリングを改善する。また、従来の所謂ファインスイング回路のように外部の制御回路を必要としない。
【００１９】請求項２に記載された発明は、請求項１記載のブリード通路中に設けられ流体圧アクチュエータの負荷圧によりブリード通路を閉じる切換弁を具備した流体圧制御回路である。
【００２０】そして、流体圧アクチュエータの負荷圧によりブリード通路を閉じる切換弁により、流体圧アクチュエータの負荷圧がブリード通路から放出されるおそれを防止して、制御対象物の自重によるずり落ちなどの下降作用を防止する。
【００２１】請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のブリード通路が、建設機械の旋回系制御回路におけるコントロール弁に設けられた流体圧制御回路である。
【００２２】そして、建設機械の旋回系制御回路におけるコントロール弁にブリード通路を追加して、建設機械における制御対象物の旋回起動および停止をスムーズにし、旋回起動および停止フィーリングを改善する。
【００２３】請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のコントロール弁がレバー操作量に応じて変位するスプールを備え、ブリード通路は、レバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置に設けられたノッチで形成する流体圧制御回路である。
【００２４】そして、レバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置にノッチを設けるだけで、ブリード通路を形成する。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１乃至図６を参照しながら説明する。これらの実施の形態は、建設機械としての油圧ショベルにおける旋回起動および停止性を改善した旋回系制御回路の例である。
【００２６】先ず、図１乃至図３は第１の実施の形態を示す。この実施の形態において、図７乃至図９に示された従来例と同様の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する場合もある。
【００２７】図１および図２に示されるように、タンク15内に収容された作動流体としての作動油を吸込み吐出するポンプ（油圧ポンプ）14に、通路21を経て、このポンプ14から吐出された作動油を中立位置からの変位（変位方向および変位量）により方向制御および流量制御するコントロール弁11が接続されている。
【００２８】このコントロール弁11には、通路25，26を経て、このコントロール弁11より出力された作動油により作動して制御対象物としての油圧ショベルにおける上部旋回体を旋回駆動する流体圧アクチュエータとしての旋回モータ10が接続されている。
【００２９】前記コントロール弁11は、中立位置Ａから微小変位した弁作動位置Ｂで、本来のポンプ14・タンク15間のＰ−Ｔ通路18、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19、旋回モータ10・タンク15間のＭ−Ｔ通路20に加えて、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19を、タンク15への通路30に連通するブリード通路31を有する。
【００３０】すなわち、コントロール弁11は、パイロット操作用のリモコン弁12（図７）のレバー操作量に応じて変位するスプール13を備えているが、前記ブリード通路31は、レバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置に設けられたものであり、図２のスプール構造に示されるように、スプール13の周面に軸方向のノッチを加工して、ブリード通路31を形成する。
【００３１】図２に示されるように、Ｐ−Ｔ通路18、Ｐ−Ｍ通路19、Ｍ−Ｔ通路20およびブリード通路31などは、旋回モータ10の両方向回転に対応して、コントロール弁11の左右部に対称的に形成される可変絞りである。
【００３２】図３は、このブリード通路31のスプール位置を示し、ブリード通路31は、スプールストロークの浅い起動域に設けられ、この起動域を過ぎると閉止するように形成されている。
【００３３】このように、ポンプ14から旋回モータ10へのＰ−Ｍ通路19より分岐されたブリード通路31は、レバーの浅い起動域および停止域のみ連通機能するように設定され、起動時および停止時に、絞り抵抗の大きなＰ−Ｔ通路18に加えて、新たにポンプ14からタンク15へのＰ−Ｔ通路となって作動油を放出することにより、旋回モータ10に供給される作動油の一部をタンク15への通路30にブリードさせるものである。
【００３４】次に、この図１乃至図３に示された実施の形態の作用効果を説明する。
【００３５】図１に示されるように、起動時には、中立位置Ａから弁切換完了位置Ｃへ移行する際に、弁作動位置Ｂにおいて、ポンプ14から旋回モータ10へ供給される作動油の一部がブリード通路31を通じてタンク15に放出され、図９に示されるような切換弁29によるファインスイング回路を用いなくても、このファインスイング回路と同様の機能を有する回路となる。
【００３６】また、停止時には、弁切換完了位置Ｃから中立位置Ａへ戻る際に、弁作動位置Ｂにおいて、旋回モータ10に供給される作動油の一部を、ブリード通路31を経てタンク15へブリードさせることで、旋回トルクを停止直前に過剰にならないように調整して、上部旋回体の旋回急停止を防止する。
【００３７】したがって、油圧ショベルのフロント作業機が最小旋回径姿勢などの軽負荷状態にあっても、起動時に発生するサージ圧が低減され、所謂「飛び出し」現象を防止してスムーズに起動するとともに、停止もスムーズに行われる。
【００３８】このように、コントロール弁11の中立位置Ａから微小変位した弁作動位置Ｂにて、本来のポンプ14・タンク15間のＰ−Ｔ通路18だけでなく、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19をタンク15側に連通するブリード通路31を追加することにより、旋回モータ10による上部旋回体の旋回起動をスムーズにし、また、弁切換完了位置Ｃから中立位置Ａへ戻る際に、中立位置Ａの近傍の弁作動位置Ｂにおいて、停止直前にポンプ14から旋回モータ10へ供給される作動油の一部を、ブリード通路31を経てタンク15へブリードさせることで、旋回トルクを過剰にならないように調整して、上部旋回体の旋回停止をスムーズにし、旋回起動および停止フィーリングを改善する。
【００３９】しかも、リモコン弁12のレバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置にノッチを設けるだけで、ブリード通路31を容易に形成できる。
【００４０】次に、図４は第２の実施の形態を示す。なお、図１に示された実施の形態と同様の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４１】コントロール弁11は、レバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置、すなわち中立位置Ａから微小変位した弁作動位置Ｂにおいて、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19、旋回モータ10・タンク15間のＭ−Ｔ通路20に加えて、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19をタンク15への通路に連通するブリード通路31を有する。
【００４２】この図４に示されたブリード通路31は、スプール13の周面に軸方向のノッチを加工して形成するとともに、弁作動位置Ｂで図８に示されたポンプ14・タンク15間のＰ−Ｔ通路18よりも大開度に形成する。このブリード通路31は、スプールストロークの浅い起動域に設けられ、この起動域を過ぎると閉止するように形成されている。
【００４３】そして、この図４に示されたポンプ14から旋回モータ10へのＰ−Ｍ通路19より分岐されたブリード通路31は、レバー操作の浅い起動時または停止直前のみ連通機能するように設定され、起動時および停止直前に、開度の大きなブリード通路31により、ポンプ14から旋回モータ10に供給される作動油の一部をタンク15へブリードさせることにより、旋回トルクを過剰にならないように調整して、上部旋回体の急激な旋回起動または旋回停止を防止し、旋回起動および停止フィーリングを改善する。
【００４４】次に、図５は第３の実施の形態を示す。なお、この実施の形態は、図１に示された実施の形態を前提にするから、図１に示された実施の形態と同様の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４５】コントロール弁11のスプール13には、レバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置、すなわち中立位置Ａから微小変位した弁作動位置Ｂに、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19をタンク15への通路30に連通するブリード通路31が、図１の実施の形態と同様に設けられているが、このブリード通路31中に、旋回モータ10の負荷圧によりブリード通路31を閉じる切換弁32が設けられている。
【００４６】この切換弁32には、ブリード通路31を連通する側にその可動弁体を押圧するスプリング33と、このスプリング33に抗して旋回モータ10の通路25側から導入された負荷圧によりブリード通路31を遮断する側にその可動弁体を押圧するパイロットライン34とが設けられている。
【００４７】そして、例えば油圧ショベルが坂道にある場合のように、油圧ショベルの上部旋回体に搭載されたフロント作業機の旋回軸回りの自重負荷が旋回モータ10に作用する場合は、通路25側の負荷圧がブリード通路31より通路30側に放出されてしまうと、坂道などではフロント作業機が自重により旋回しながら低位にずり落ちる現象が発生してしまうが、図５の回路では、フロント作業機の自重負荷により通路25側に負荷圧が発生すると、その負荷圧はパイロットライン34により切換弁32に導かれて、その可動弁体をスプリング33に抗して切換え、ブリード通路31を遮断するから、旋回モータ10の通路25側の負荷圧がブリード通路31からタンク15側へ放出されるおそれを防止でき、フロント作業機の自重によるずり落ちなどの下降作用を防止できる。
【００４８】このように、図５に示された実施の形態は、建設機械の旋回系制御回路におけるコントロール弁11にブリード通路31を追加して、建設機械における制御対象物の旋回起動および停止をスムーズにし、起動および停止フィーリングを改善するとともに、モータ負荷圧によってブリード通路31を閉止する切換弁32を追加したから、制御対象物の自重によるずり落ちなどの下降作用を防止できる。
【００４９】また、図６は、第４の実施の形態を示し、前記図１に示された第１の実施の形態と同様に、前記コントロール弁11は、中立位置Ａから微小変位した弁作動位置Ｂで、本来のポンプ14・タンク15間のＰ−Ｔ通路18、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19、旋回モータ10・タンク15間のＭ−Ｔ通路20に加えて、ポンプ14・旋回モータ10間のＰ−Ｍ通路19を、タンク15への通路30に連通するブリード通路31を有するが、それらの通路における可変絞りは、図６に示された位置にある場合も考えられる。
【００５０】なお、本発明は、油圧ショベルだけでなく、旋回径が変化するクレーンにもそのまま用いることができる流体圧制御回路であり、さらには、重負荷から軽負荷へと負荷が変化する油圧シリンダなどの直動型の流体圧アクチュエータにも適用可能な流体圧制御回路である。
【００５１】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、コントロール弁の中立位置から微小変位した弁作動位置に、ポンプ・流体圧アクチュエータ間をタンクに連通するブリード通路を設けたから、コントロール弁の構造を改良するのみで、流体圧アクチュエータによる制御対象物の起動および停止をスムーズにでき、起動および停止フィーリングを改善できる。また、従来の所謂ファインスイング回路のように外部の制御回路を必要とせず、制御系の複雑化を防止できる。
【００５２】請求項２記載の発明によれば、流体圧アクチュエータの負荷圧によりブリード通路を閉じる切換弁により、流体圧アクチュエータの負荷圧がブリード通路から放出されるおそれを防止して、制御対象物の自重による下降作用を防止できる。
【００５３】請求項３記載の発明によれば、建設機械の旋回系制御回路におけるコントロール弁にブリード通路を設けて、建設機械における制御対象物の旋回起動および停止をスムーズにでき、旋回起動および停止フィーリングを改善でき、例えば油圧ショベルのフロント作業機が最小旋回径姿勢などの軽負荷状態にあっても、起動時に発生するサージ圧が低減され、所謂「飛び出し」現象を防止してスムーズに起動できるとともに、停止もスムーズにできる。また、従来の所謂ファインスイング回路のように外部の制御回路を必要とせず、旋回制御系の複雑化を防止できる。
【００５４】請求項４記載の発明によれば、レバー操作量の浅い領域に対応するスプール位置に設けられたノッチにより、ブリード通路を容易に形成できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９０２９７
【氏名又は名称】新キャタピラー三菱株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２８日（１９９９．１０．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２７６４
【弁理士】
【氏名又は名称】樺澤 襄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４２１９（Ｐ２００１−１２４２１９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０６５３７ |
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