(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型ポンプと、少なくとも一つの高圧系アクチュエータと、少なくとも一つの低圧系アクチュエータと、これらアクチュエータのそれぞれと可変容量型ポンプとの接続途中に設けた切換弁と、高圧系アクチュエータの最高負荷圧が導かれる高圧系ラインと、低圧系アクチェータの最高負荷圧が導かれる低圧系ラインと、これら高圧系ライン及び低圧系ラインの最高負荷圧のうち高い方が選択されて導かれる負荷圧選択ラインと、可変容量型ポンプの吐出圧を、負荷圧選択ラインに導かれた最高負荷圧よりも所定圧だけ高く保つよう可変容量型ポンプを制御するポンプ制御機構と、可変容量型ポンプの吐出最高圧を決める高圧リリーフバルブと、負荷圧選択ライン接続した低圧リリーフバルブと、低圧リリーフバルブと負荷圧選択ラインとの間に介在させたセレクタバルブとを備え、上記セレクタバルブは、通常は低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインから遮断した状態に保ち、低圧系ラインに圧力が発生したとき、低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインに連通する構成にしたことを特徴とする圧力制御回路。
【請求項２】
可変容量型ポンプと、少なくとも一つの高圧系アクチュエータと、少なくとも一つの低圧系アクチュエータと、これらアクチュエータのそれぞれと可変容量型ポンプとの接続途中に設けた切換弁と、高圧系アクチュエータの最高負荷圧が導かれる高圧系ラインと、低圧系アクチェータの最高負荷圧が導かれる低圧系ラインと、これら高圧系ライン及び低圧系ラインの最高負荷圧のうち高い方が選択されて導かれる負荷圧選択ラインと、可変容量型ポンプの吐出圧を、負荷圧選択ラインに導かれた最高負荷圧よりも所定圧だけ高く保つよう可変容量型ポンプを制御するポンプ制御機構と、負荷圧選択ライン接続した低圧リリーフバルブと、負荷圧選択ラインに接続した高圧リリーフバルブと、両リリーフバルブと負荷圧選択ラインとの間に介在させたセレクタバルブとを備え、上記セレクタバルブは、通常は高圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインに連通し、かつ、低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインから遮断した状態に保ち、低圧系ラインに圧力が発生したとき、高圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインから遮断し、かつ、低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインに連通する構成にしたことを特徴とする圧力制御回路。
【請求項３】
可変容量型ポンプと、少なくとも一つの高圧系アクチュエータと、少なくとも一つの低圧系アクチュエータと、これらアクチュエータのそれぞれと可変容量型ポンプとの接続途中に設けた切換弁と、高圧系アクチュエータの最高負荷圧が導かれる高圧系ラインと、低圧系アクチェータの最高負荷圧が導かれる低圧系ラインと、これら高圧系ライン及び低圧系ラインの最高負荷圧のうち高い方が選択されて導かれる負荷圧選択ラインと、可変容量型ポンプの吐出圧を、負荷圧選択ラインに導かれた最高負荷圧よりも所定圧だけ高く保つよう可変容量型ポンプを制御するポンプ制御機構と、負荷圧選択ラインに接続したリリーフバルブとを備え、上記リリーフバルブを、スプリングのイニシャル荷重によって高圧リリーフバルブとして設定するとともに、そのスプリングに取り付け長さ変更手段を連係させ、低圧系ラインに圧力が発生したとき、その圧力によって取り付け長さ変更手段が作動し、スプリングのイニシャル荷重を変化させて、リリーフバルブを低圧リリーフバルブとして機能させる構成にしたことを特徴とする圧力制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワーショベル等の建設機械に用いられる圧力制御回路に係り、特に、高圧系アクチュエータと低圧系アクチュエータとを備えた圧力制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーショベル等の建設機械に用いられる圧力制御回路としては、例えば、図５に示すものがあった。
ポンプ１０１には、切換弁１０２〜１０５をタンデムに接続している。そして、切換弁１０２、１０３には、走行用モータ等の高圧系アクチュエータ１０６、１０７を、また、切換弁１０４、１０５には、作業用アクチュエータ等の低圧系アクチュエータ１０８、１０９を接続している。低圧系アクチュエータ１０８、１０９に流れる流量を制御する切換弁１０４、１０５は、その両パイロット室１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂに導いたパイロット圧によって切換えるようにしている。
【０００３】
このようにした圧力制御回路では、例えば、高圧系アクチュエータ１０６、１０７のみを使用しているときには、回路の最高圧を高圧に設定しておけばよい。ただし、低圧系アクチュエータ１０８、１０９を使用するときには、これらアクチュエータ１０８、１０９等を保護するために、回路の最高圧を低圧に設定しなければならない。
そこで、ポンプライン１１０には、高圧リリーフバルブ１１１と低圧リリーフバルブ１１２とを接続している。そして、これらリリーフバルブ１１１、１１２とポンプライン１１０との間に、セレクタバルブ１１３を介在させている。
【０００４】
セレクタバルブ１１３は、通常、スプリング１１４によって、高圧リリーフバルブ１１１をポンプライン１１０に連通し、かつ、低圧リリーフバルブ１１２をポンプライン１１０から遮断している。この状態では、高圧リリーフバルブ１１１が機能して、回路の最高圧が、高圧系アクチュエータ１０６、１０７に合わせた高圧に設定されている。
【０００５】
それに対して、低圧系アクチュエータ１０８、１０９を使用するため、パイロット圧を切換弁１０４、１０５のパイロット室１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂに導くと、そのパイロット圧のうち最高圧力がシャトル弁１１５で選択され、セレクタバルブ１１３の圧力室１１３ａに導かれる。したがって、セレクタバルブ１１３はスプリング１１４に抗して切換わり、低圧リリーフバルブ１１２をポンプライン１１０に連通し、かつ、高圧リリーフバルブ１１１をポンプライン１１０から遮断する。この状態では、低圧リリーフバルブ１１２が機能して、回路の最高圧が、低圧系アクチュエータ１０８、１０９に合わせた低圧に設定されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来例の圧力制御回路では、パイロット圧を選択してセレクタバルブ１１３の圧力室１１３ａに導く回路系が別に必要となり、回路全体が複雑になって、コストもかかってしまう。
また、低圧系アクチュエータ１０８、１０９を制御する切換弁１０４、１０５を、例えばマニュアル操作にしたような場合等には、パイロット圧を利用できなず、他の方法でセレクタバルブ１１３を切換えるようにしなければならない。
この発明の目的は、ロードセンシング機能を利用して、回路の最高圧を高圧にも低圧にも設定できる圧力制御回路を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、圧力制御回路に係り、可変容量型ポンプと、少なくとも一つの高圧系アクチュエータと、少なくとも一つの低圧系アクチュエータと、これらアクチュエータのそれぞれと可変容量型ポンプとの接続途中に設けた切換弁と、高圧系アクチュエータの最高負荷圧が導かれる高圧系ラインと、低圧系アクチェータの最高負荷圧が導かれる低圧系ラインと、これら高圧系ライン及び低圧系ラインの最高負荷圧のうち高い方が選択されて導かれる負荷圧選択ラインと、可変容量型ポンプの吐出圧を、負荷圧選択ラインに導かれた最高負荷圧よりも所定圧だけ高く保つよう可変容量型ポンプを制御するポンプ制御機構と、可変容量型ポンプの吐出最高圧を決める高圧リリーフバルブと、負荷圧選択ライン接続した低圧リリーフバルブと、低圧リリーフバルブと負荷圧選択ラインとの間に介在させたセレクタバルブとを備え、上記セレクタバルブは、通常は低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインから遮断した状態に保ち、低圧系ラインに圧力が発生したとき、低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインに連通する構成にした点に特徴を有する。
【０００８】
第２の発明は、圧力制御回路に係り、可変容量型ポンプと、少なくとも一つの高圧系アクチュエータと、少なくとも一つの低圧系アクチュエータと、これらアクチュエータのそれぞれと可変容量型ポンプとの接続途中に設けた切換弁と、高圧系アクチュエータの最高負荷圧が導かれる高圧系ラインと、低圧系アクチェータの最高負荷圧が導かれる低圧系ラインと、これら高圧系ライン及び低圧系ラインの最高負荷圧のうち高い方が選択されて導かれる負荷圧選択ラインと、可変容量型ポンプの吐出圧を、負荷圧選択ラインに導かれた最高負荷圧よりも所定圧だけ高く保つよう可変容量型ポンプを制御するポンプ制御機構と、負荷圧選択ライン接続した低圧リリーフバルブと、負荷圧選択ラインに接続した高圧リリーフバルブと、両リリーフバルブと負荷圧選択ラインとの間に介在させたセレクタバルブとを備え、上記セレクタバルブは、通常は高圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインに連通し、かつ、低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインから遮断した状態に保ち、低圧系ラインに圧力が発生したとき、高圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインから遮断し、かつ、低圧リリーフバルブを負荷圧選択ラインに連通する構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
第３の発明は、圧力制御回路に係り、可変容量型ポンプと、少なくとも一つの高圧系アクチュエータと、少なくとも一つの低圧系アクチュエータと、これらアクチュエータのそれぞれと可変容量型ポンプとの接続途中に設けた切換弁と、高圧系アクチュエータの最高負荷圧が導かれる高圧系ラインと、低圧系アクチェータの最高負荷圧が導かれる低圧系ラインと、これら高圧系ライン及び低圧系ラインの最高負荷圧のうち高い方が選択されて導かれる負荷圧選択ラインと、可変容量型ポンプの吐出圧を、負荷圧選択ラインに導かれた最高負荷圧よりも所定圧だけ高く保つよう可変容量型ポンプを制御するポンプ制御機構と、負荷圧選択ラインに接続したリリーフバルブとを備え、上記リリーフバルブを、スプリングのイニシャル荷重によって高圧リリーフバルブとして設定するとともに、そのスプリングに取り付け長さ変更手段を連係させ、低圧系ラインに圧力が発生したとき、その圧力によって取り付け長さ変更手段が作動し、スプリングのイニシャル荷重を変化させて、リリーフバルブを低圧リリーフバルブとして機能させる構成にした点に特徴を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明の圧力制御弁の第１実施例を示す。
可変容量型ポンプ１には、切換弁２〜５をパラレルに接続している。そして、切換弁２、３には、走行用モータ等の高圧系アクチュエータ６、７を、また、切換弁４、５には、作業用アクチュエータ等の低圧系アクチュエータ８、９を接続している。
この圧力制御回路では、ロードセンシング機能を持たせ、可変容量型ポンプ１の吐出圧を、アクチュエータの最高負荷圧よりも所定圧だけ高く保つようにしている。
【００１１】
可変容量型ポンプ１の斜板には、制御シリンダ１０を連係させている。そして、制御バルブ１１によって可変容量型ポンプ１の吐出圧から制御圧力を生成し、この制御圧力を制御シリンダ１０の圧力室１０ａに導いている。
制御バルブ１１は、その一方のパイロット室１１ａに、可変容量型ポンプ１の吐出圧を導いている。また、他方のパイロット室１１ｂには、負荷圧選択ライン１２を介してアクチュエータの最高負荷圧を導いている。したがって、可変容量型ポンプ１の吐出圧による作用力が、アクチュエータの最高負荷圧による作用力とスプリング１３のバネ力とにバランスした位置で、制御圧力を生成することになる。
この制御圧力が圧力室１０ａに導かれると、制御シリンダ１０は、可変容量型ポンプ１の傾転角を変えて、その吐出圧を変化させる。したがって、可変容量型ポンプ１の吐出圧は、アクチュエータの最高負荷圧よりもスプリング１３のバネ力に相当する分だけ高く保たれることになる。
【００１２】
上記のようなロードセンシング機能を持たせるためには、アクチュエータの最高負荷圧を選択しなければならないが、ここでは、まず、高圧系アクチュエータ６、７側の最高負荷圧をシャトル弁１４によって選択して高圧系ライン１５に導き、また、低圧系アクチュエータ８、９側の最高負荷圧をシャトル弁１６によって選択して低圧系ライン１７に導いている。そして、これら高圧系ライン１５及び低圧系ライン１７の最高負荷圧のうち高い方をシャトル弁１８で選択して、上記負荷圧選択ライン１２に導いている。
【００１３】
ここで、ポンプライン１９には、高圧リリーフバルブ２０を接続している。この高圧リリーフバルブ２０は、そのリリーフ圧が比較的高く設定され、サージカットするとともに、可変容量型ポンプ１の吐出圧が異常に高くなるのを防止している。
また、負荷圧選択ライン１２には、セレクタバルブ２１を介して低圧リリーフバルブ２２を接続している。この低圧リリーフバルブ２２は、そのリリーフ圧が低圧系アクチュエータ８、９に合わせて比較的低く設定されている。
【００１４】
セレクタバルブ２１は、通常、スプリング２３によって図１の切換位置を保ち、低圧リリーフバルブ２２を負荷圧選択ライン１２から遮断している。この状態では、低圧リリーフバルブ２２は機能せず、回路の最高圧は上記高圧リリーフバルブ２０によって決められることになる。
そして、このセレクタバルブ２１には、低圧系ライン１７の圧力をパイロット圧として導いている。したがって、低圧系ライン１７に圧力が発生すると、セレクタバルブ２１はスプリング２３に抗して切換わり、低圧リリーフバルブ２２を負荷圧選択ライン１２に連通する。この状態では、低圧リリーフバルブ２２が機能して、回路の最高圧はこの低圧リリーフバルブ２２によって決められることになる。
【００１５】
次に、この第１実施例の圧力制御回路の作用を説明する。
いま、例えば、高圧系アクチュエータ６、７のみを使用しているとする。
このとき、低圧系アクチュエータ８、９には負荷圧が発生しないので、低圧系ライン１７に圧力が発生しない。したがって、セレクタバルブ２１は、スプリング２３によって図１の切換位置を保ち、低圧リリーフバルブ２２を負荷圧選択ライン１２から遮断している。この状態では、前述したように、低圧リリーフバルブ２２は機能せず、回路の最高圧は上記高圧リリーフバルブ２０によって決められることになる。
【００１６】
それに対して、低圧系アクチュエータ８、９を使用したら、そこにも負荷圧が発生し、低圧系ライン１７には圧力が発生する。したがって、この低圧系ライン１７の圧力がパイロット圧として導かれ、セレクタバルブ２１はスプリング２３に抗して切換わり、低圧リリーフバルブ２２を負荷圧選択ライン１２に連通する。この状態では、前述したように、低圧リリーフバルブ２２が機能して、回路の最高圧はこの低圧リリーフバルブ２２によって決められることになる。
【００１７】
このようにした第１実施例の圧力制御回路では、例えば、高圧系アクチュエータ６、７のみを使用しているときには、回路の最高圧を高圧に設定しておくことができる。そして、低圧系アクチュエータ８、９を使用するときには、回路の最高圧を低圧に設定することができ、これら低圧系アクチュエータ８、９等を保護することができる。
そして、ロードセンシング機能には、アクチュエータの最高負荷圧を選択する回路系が必要であることに着目し、その回路系を利用してセレクタバルブ２１を切換えている。したがって、セレクタバルブ２１を切換えるために別な回路系を設ける必要がなく、回路全体はそのままで、コストもかからない。
もちろん、低圧系アクチュエータ８、９を制御する切換弁４、５を、どのような方法で操作しても関係がなく、利用範囲が限定されることがない。
【００１８】
図２に示す第２実施例では、ポンプライン１９に高圧リリーフバルブ２０を設けるのではなく、負荷圧選択ライン１２に、低圧リリーフバルブ２４と高圧リリーフバルブ２５とを接続している。そして、これらリリーフバルブ２４、２５と負荷圧選択ライン１２との間には、セレクタバルブ２６を介在させている。ただし、それ以外の構成については上記第１実施例と同じなので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００１９】
セレクタバルブ２６は、通常、スプリング２７によって図２の切換位置を保ち、低圧リリーフバルブ２４を負荷圧選択ライン１２から遮断し、かつ、高圧リリーフバルブ２５を負荷圧選択ライン１２に連通している。この状態では、高圧リリーフバルブ２５が機能して、回路の最高圧はこの高圧リリーフバルブ２５によって決められることになる。
そして、第１実施例と同様に、低圧系ライン１７に圧力が発生すると、それがパイロット圧としてセレクタバルブ２６に導かれる。したがって、セレクタバルブ２６はスプリング２７に抗して切換わり、低圧リリーフバルブ２４を負荷圧選択ライン１２に連通し、かつ、高圧リリーフバルブ２５を負荷圧選択ライン１２から遮断する。この状態では、低圧リリーフバルブ２４が機能して、回路の最高圧はこの低圧リリーフバルブ２４によって決められることになる。
【００２０】
図３に示す第３実施例では、負荷圧選択ライン１２に直接にリリーフバルブ２８を接続している。そして、この一つのリリーフバルブ２８を、高圧リリーフバルブ及び低圧リリーフバルブの両方として機能させるようにしている。ただし、それ以外の構成については上記第１実施例と同じなので、ここではその詳細な説明を省略する。
リリーフバルブ２８は、スプリング２９、３０のイニシャル荷重の差によって、高圧リリーフバルブとして設定されている。つまり、スプリング２９のイニシャル荷重を、スプリング３０のイニシャル荷重よりも大きくして、その差がリリーフ圧として設定されている。
そして、上記スプリング３０にはシリンダ３１を連係させ、このシリンダ３１の圧力室３１ａを低圧系ライン１７に接続している。
【００２１】
次に、この第３実施例の圧力制御回路の作用を説明する。
いま、例えば、高圧系アクチュエータ６、７のみを使用しているとする。
このとき、低圧系アクチュエータ８、９には負荷圧が発生しないので、低圧系ライン１７に圧力が発生しない。したがって、シリンダ３１の圧力室３１ａには圧力が導かれず、前述したように、リリーフバルブ２８が高圧リリーフバルブとして機能し、回路の最高圧は高く設定されていることになる。
【００２２】
それに対して、低圧系アクチュエータ８、９を使用したら、低圧系ライン１７に圧力が発生する。そして、この低圧系ライン１７の圧力が圧力室３１ａに導かれ、シリンダ３１はスプリング３０を押し縮めるように作動する。したがって、スプリング３０のイニシャル荷重が大きくなり、そのぶん両スプリング２９、３９０のイニシャル荷重の差、つまり、リリーフ圧が低くなる。この状態では、リリーフバルブ２８が低圧リリーフバルブとして機能し、回路の最高圧は低く設定されることになる。
なお、この第３実施例では、スプリング２９、３０が相まって、この発明でいうスプリングを構成している。また、スプリング３０の取り付け長さを変更するシリンダ３１が、この発明でいう取り付け長さ変更手段を構成している。
【００２３】
図４に示す第４実施例でも、第３実施例と同じように、一つのリリーフバルブ２８を、高圧リリーフバルブ及び低圧リリーフバルブの両方として機能させている。
リリーフバルブ２８は、スプリング３２のイニシャル荷重によって、高圧リリーフバルブとして設定されている。
このスプリング３２にはシリンダ３３を連係させ、その取り付け長さを、シリンダ３３に組み込んだスプリング３４によって決めている。そして、このシリンダ３３の圧力室３３ａを低圧系ライン１７に接続して、その圧力をスプリング３４に抗して作用させるようにしている。
【００２４】
次に、この第４実施例の圧力制御回路の作用を説明する。
いま、例えば、高圧系アクチュエータ６、７のみを使用しているとする。
このとき、低圧系アクチュエータ８、９には負荷圧が発生しないので、低圧系ライン１７に圧力が発生しない。したがって、シリンダ３３の圧力室３３ａには圧力が導かれず、前述したように、リリーフバルブ２８は、高圧リリーフバルブとして機能し、回路の最高圧は高く設定されていることになる。
【００２５】
それに対して、低圧系アクチュエータ８、９を使用したら、低圧系ライン１７に圧力が発生する。そして、この低圧系ライン１７の圧力が圧力室３３ａに導かれ、シリンダ３３は、スプリング３４に抗してストッパ３５に規制されるまで作動し、スプリング３２を引き伸ばすことになる。したがって、スプリング３２のイニシャル荷重が小さくなり、リリーフバルブ２８は低圧リリーフバルブとして機能し、回路の最高圧は低く設定されることになる。
なお、この第４実施例では、スプリング３２が、この発明でいうスプリングを構成している。また、スプリング３２の取り付け長さを変更するシリンダ３３が、この発明でいう取り付け長さ変更手段を構成している。
【００２６】
以上述べた第１〜４実施例では、制御シリンダ１０、制御バルブ１１等が相まって、この発明でいうポンプ制御機構を構成している。また、高圧系アクチュエータ、低圧系アクチュエータをそれぞれ二つずつしか図示していないが、その数は限定するものではない。
【００２７】
【発明の効果】
第１〜３の発明によれば、例えば、高圧系アクチュエータのみを使用しているときには、回路の最高圧を高圧に設定しておくことができる。そして、低圧系アクチュエータを使用するときには、回路の最高圧を低圧に設定することができ、これら低圧系アクチュエータ等を保護することができる。
そして、ロードセンシング機能には、アクチュエータの最高負荷圧を選択する回路系が必要であることに着目し、その回路系を利用して、回路の最高圧を高圧や低圧に変更するようにしている。したがって、回路の最高圧を高圧や低圧に変更するために別の回路系を設ける必要がなく、回路全体はそのままで、コストもかからない。
もちろん、低圧系アクチュエータを制御する切換弁を、どのような方法で操作しても関係がなく、利用範囲が限定されることがない。
特に、第３の発明によれば、一つのリリーフバルブを高圧リリーフバルブ及び低圧リリーフバルブの両方として機能させることができ、セレクタバルブを用いなくてよいので、コストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の圧力制御回路を示す図である。
【図２】第２実施例の圧力制御回路の要部を示す図である。
【図３】第３実施例の圧力制御回路の要部を示す図である。
【図４】第４実施例の圧力制御回路の要部を示す図である。
【図５】従来例の圧力制御回路を示す図である。
【符号の説明】
１                可変容量型ポンプ
２〜５            切換弁
６、７            高圧系アクチュエータ
８、９            低圧系アクチュエータ
１０              制御シリンダ
１１              制御バルブ
１２              負荷圧選択ライン
１４、１６、１８  シャトル弁
１５              高圧系ライン
１７              低圧系ライン
２０              高圧リリーフバルブ
２１              セレクタバルブ
２２              低圧リリーフバルブ
２４              低圧リリーフバルブ
２６              セレクタバルブ
２８              リリーフバルブ
２９、３０、３２  スプリング
３１、３３        シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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