(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプの吐出ラインに方向制御弁を接続配置し、この方向制御弁を経てタンクに連通するタンクラインに圧力発生手段を設け、この圧力発生手段において発生する制御圧力を信号ラインを介してポンプ吐出流量制御手段に印加することにより、前記方向制御弁に接続された慣性負荷を操作するアクチュエータを駆動するための油圧ポンプの吐出流量をネガティブ制御するように構成してなるポンプ圧力制御回路の方向制御弁において、前記方向制御弁の操作スプールに対して対向配置されたセンタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、外部信号により流量調整の可能な絞り弁を並列に設け、
前記方向制御弁は油圧ショベルの旋回用方向制御弁であって、外部信号により流量調整の可能な絞り弁は、センタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、操作スプールと平行に補助スプールを配設し、この補助スプールにバイパスブリードノッチを設けて、旋回半径に応じたパイロット信号圧力により前記補助スプールを操作するように構成され、
旋回半径が大きい際にはパイロット信号圧力が発生することなく、前記補助スプールのバイパスブリードノッチはブロックされるので、前記油圧ポンプのポンプ吐出圧力が上昇し、旋回リリーフ設定圧力に見合った加速度で、旋回体の移動を増速させ、
旋回半径が小さくなる際には旋回半径に見合うパイロット信号圧力が増大するように発生して、前記操作スプールを全ストローク移動操作したとしても、前記補助スプールのバイパスブリードノッチによる絞り弁の作用によって、圧力発生手段において発生する制御圧力に基づく前記油圧ポンプのポンプ吐出圧力は低く抑えられると共に、加速度的には旋回半径が大きい際と同等に、旋回体の移動を増速させることを特徴とするポンプ圧力制御回路の方向制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械の慣性負荷すなわち油圧ショベルにおける旋回体を操作するためのアクチュエータを駆動制御するポンプ圧力制御回路の方向制御弁に係り、特に慣性負荷としての旋回体の旋回時におけるポンプ圧力制御を行うに際し、旋回体の回転半径の大小に拘らず円滑な操作を可能とする方向制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、慣性負荷を操作するアクチュエータすなわち油圧モータを駆動制御するためのポンプ圧力制御回路として、例えば図２の（ａ）に示すように、油圧ポンプ１０の吐出ライン１２に方向制御弁１４を接続配置し、この方向制御弁１４を経てタンク１６に連通するタンクライン１８に圧力発生手段２０を設けて、この圧力発生手段２０において発生する制御圧力を、信号ライン２２を介してポンプ吐出流量制御手段２４に印加することにより、油圧ポンプ１０の吐出流量をネガティブ制御するように構成したものが知られている。
【０００３】
しかるに、従来におけるこの種のポンプ圧力制御回路において、慣性負荷が小さい場合におけるポンプ圧力制御手段として、次の３つの手段が知られている。 (1)．方向制御弁のスプールのストローク量を規制する手段
(2)．バイパス通路を設ける手段
(3)．旋回モータのリリーフ設定圧力を切換える手段
【０００４】
そこで、前記(1)の方向制御弁のスプールのストローク量を規制する手段は、図２の（ａ）に示すポンプ圧力制御回路において、慣性負荷が小さい時には旋回のパイロット圧力３０ａ、３０ｂを外部信号３２ａ、３２ｂにより減圧手段３４ａ、３４ｂにおいて減圧することにより、方向制御弁１４の操作スプールのストローク量を規制するように構成したものである。このように構成することにより、方向制御弁１４内における油圧ポンプ１０の吐出流量制御に関する絞り通路、すなわち図２の（ｂ）に示す方向制御弁１４のシンボル図の中間位置Ｉにおいて、センタバイパス通路へブリードオフして、ポンプ吐出圧力の上昇を抑制することができる。
【０００５】
また、前記(2)のバイパス通路を設ける手段は、図３に示すように、既存のポンプ圧力制御回路におけるセンタバイパス通路１２ａとは別のバイパス通路３６を、圧力発生手段２０の上流側に接続配置し、外部信号圧力３７により、各方向制御弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内における油圧ポンプ１０の吐出流量制御に関する絞り通路に対する圧油をバイパスさせて、ポンプ吐出圧力の上昇を抑制することができるように構成したものである。
【０００６】
さらに、前記(3)の旋回モータのリリーフ設定圧力を切換える手段は、図４に示すように、方向制御弁１４に接続される慣性負荷を駆動制御する旋回モータ３８の油圧回路４０において、リリーフ弁４２ａ、４２ｂにより設定する旋回リリーフ設定圧力を、外部信号４４ａ、４４ｂにより低下させて、ポンプ吐出圧力の上昇を抑制することができるように構成したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来技術に係るポンプ吐出圧力制御においては、解決すべき種々の難点がある。
【０００８】
すなわち、前記(1)の方向制御弁１４の操作スプールのストローク量を規制する手段においては、方向制御弁１４に対するスプール切換信号圧力を、減圧信号（３２ａ、３２ｂ）により減圧させる機構（３４ａ、３４ｂ）を必要とするため、構造が複雑となるばかりでなく、ストローク量を規制することにより、レバー操作の幅が狭くなる等の難点がある。
【０００９】
また、前記(2)のバイパス通路３６を設ける手段においては、所定の方向切換弁１４ａにより旋回の作業を行うと同時に、他の方向切換弁１４ｂの操作スプールを操作する際には、それらのスプール切換信号によりバイパス通路３６をブロックしなければならず、その信号処理の操作が複雑となるばかりでなく、センタバイパス通路１２ａの最上流から圧力発生手段２０の上流側までバイパス通路３６を設ける必要があるため、十分な設置スペースを必要とし、構造的に複雑となる等の難点がある。
【００１０】
さらに、前記(3)の旋回モータ３８のリリーフ設定圧力を切換える手段においては、リリーフ弁４２ａ、４２ｂのリリーフ設定圧力を低くした時に、リリーフ動作するまでの操作スプールの移動量が減るために、操作スプールのストローク量を規制した時と同様に、レバー操作の幅が狭くなるばかりでなく、設定圧力の切換えが可能なリリーフ弁とするために、構造が複雑となる等の難点がある。
【００１１】
そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、油圧ポンプの吐出ラインに方向制御弁を接続配置し、この方向制御弁を経てタンクに連通するタンクラインに圧力発生手段を設け、この圧力発生手段において発生する制御圧力を信号ラインを介してポンプ吐出流量制御手段に印加することにより、前記方向制御弁に接続された慣性負荷を操作する油圧モータを駆動するための油圧ポンプの吐出流量をネガティブ制御するようにポンプ圧力制御回路を構成した場合、前記方向制御弁の操作スプールに対して対向配置されたセンタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、外部信号により流量調整の可能な絞り弁を並列に設けることにより、簡単な構成にして、慣性負荷としての油圧ショベルの旋回体の移動を行うアクチュエータの駆動を、旋回半径の大きさに拘らず円滑に増速することができることを突き止めた。
【００１２】
従って、本発明の目的は、慣性負荷としての旋回体の旋回時等における油圧ポンプのポンプ圧力制御を行うに際し、旋回体の回転半径の大小に拘らず円滑に操作することができ、しかも簡単な構成で低コストに製造することができるポンプ圧力制御回路の方向制御弁を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るポンプ圧力制御回路の方向制御弁は、油圧ポンプの吐出ラインに方向制御弁を接続配置し、この方向制御弁を経てタンクに連通するタンクラインに圧力発生手段を設け、この圧力発生手段において発生する制御圧力を信号ラインを介してポンプ吐出流量制御手段に印加することにより、前記方向制御弁に接続された慣性負荷を操作するアクチュエータを駆動するための油圧ポンプの吐出流量をネガティブ制御するように構成してなるポンプ圧力制御回路の方向制御弁において、前記方向制御弁の操作スプールに対して対向配置されたセンタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、外部信号により流量調整の可能な絞り弁を並列に設け、
前記方向制御弁は油圧ショベルの旋回用方向制御弁であって、外部信号により流量調整の可能な絞り弁は、センタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、操作スプールと平行に補助スプールを配設し、この補助スプールにバイパスブリードノッチを設けて、旋回半径に応じたパイロット信号圧力により前記補助スプールを操作するように構成され、
旋回半径が大きい際にはパイロット信号圧力が発生することなく、前記補助スプールのバイパスブリードノッチはブロックされるので、前記油圧ポンプのポンプ吐出圧力が上昇し、旋回リリーフ設定圧力に見合った加速度で、旋回体の移動を増速させ、
旋回半径が小さくなる際には旋回半径に見合うパイロット信号圧力が増大するように発生して、前記操作スプールを全ストローク移動操作したとしても、前記補助スプールのバイパスブリードノッチによる絞り弁の作用によって、圧力発生手段において発生する制御圧力に基づく前記油圧ポンプのポンプ吐出圧力は低く抑えられると共に、加速度的には旋回半径が大きい際と同等に、旋回体の移動を増速させることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るポンプ圧力制御回路の方向制御弁の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るポンプ圧力制御回路における方向制御弁の一実施例として、油圧ショベルの旋回用方向制御弁を示すものである。
【００１７】
すなわち、図１において、参照符号５０は方向制御弁を示し、この方向制御弁５０はケーシング５２内に旋回用の操作スプール５４が摺動可能に挿通配置され、一対の給排油路５６ａ、５６ｂと、この給排油路５６ａ、５６ｂに連通接続された給排ポート５８ａ、５８ｂと、前記給排油路５６ａ、５６ｂの内側に配設された逆Ｕ字形の供給油路６０と、前記給排油路５６ａ、５６ｂの外側にタンク６１に接続された排出油路６２ａ、６２ｂとがそれぞれ設けられている。
【００１８】
前記供給油路６０の中央には、油圧ポンプ６４に連通する供給油路６５および上流側バイパス通路６６が設けられ、さらにこの上流側バイパス通路６６の両外側には、下流側バイパス通路６８ａ、６８ｂが設けられている。そして、前記供給油路６０と供給油路６５とは、チェック弁７０を介して接続されている。一方、前記上流側バイパス通路６６は、前記操作スプール５４に設けたバイパスカットノッチ５５により、下流側バイパス通路６８ａ、６８ｂに接続されている。
【００１９】
そして、前記下流側バイパス通路６８ａ、６８ｂは、外部に導出されたタンク６１と連通接続されるタンクライン７４に対し、圧力発生手段７６を介して接続すると共に、この圧力発生手段７６において発生する制御圧力を、ポンプ制御信号ライン７７を介して油圧ポンプ６４のポンプ吐出流量制御手段７８に供給するように構成配置する。このように構成することにより、前記給排ポート５８ａ、５８ｂに外部接続したアクチュエータとしての旋回モータ８０の駆動に際し、油圧ポンプ６４の吐出ライン８１へ吐出されるポンプ吐出流量がネガティブ制御される。なお、図１において、参照符号８２ａ、８２ｂは旋回モータ８０のそれぞれ保護部材を示す。
【００２０】
しかるに、本発明においては、センタバイパス通路を形成する前記上流側バイパス通路６６と下流側バイパス通路６８ｂとの間に、前記操作スプール５４と平行に補助スプール７２を配設し、この補助スプール７２にバイパスブリードノッチ７３を設けて、旋回体の旋回半径の大きさに見合ったパイロット信号圧力により前記補助スプール７２を操作するように構成する。
【００２１】
このように、前記操作スプール５４のセンタバイパス通路の前後だけを、前記補助スプール７２に設けたバイパスブリードノッチ７３によりバイパスさせる構成としたことにより、方向制御弁の図示していない他の（旋回用以外の）操作スプールを操作する際に、簡単な構造によって、バイパス通路をブロックする必要が無くなる等の利点が得られる。
【００２２】
従って、前記構成からなる本実施例の方向制御弁５０は、慣性負荷としての油圧ショベルの旋回体の移動を行うアクチュエータとしての旋回モータ８０の駆動を増速する場合において、旋回半径が大きい時には、パイロット信号圧力Ｐspが発生することなく、補助スプール７２は、先端の油室７５ａがタンク圧であり、弱いばね７５ｂの弾力により、図示の右側位置に保持される。すなわち、この場合、前記補助スプール７２のバイパスブリードノッチ７３はブロックされるので、従来の通り油圧ポンプ６４のポンプ吐出圧力が上昇し、旋回リリーフ設定圧力に見合った加速度で、旋回体の移動を増速させることができる。
【００２３】
また、前記とは逆に、旋回半径が小さくなる時には、旋回半径に見合うパイロット信号圧力Ｐspが増大するように発生し、補助スプール７２は、前記ばね７５ｂの弾力に打ち勝って図示の左側方向に移動する。この場合、操作スプール５４を図示の右方向へ全ストローク移動操作したとしても、供給油路６５の圧油は、上流側バイパス通路６６、補助スプール７２のバイパスブリードノッチ７３、下流側バイパス通路６８ｂの経路でブリードされる。従って、前記補助スプール７２のバイパスブリードノッチ７３による絞り弁の作用によって、圧力発生手段７６において発生する制御圧力に基づく油圧ポンプ６４のポンプ吐出圧力は低く抑えられると共に、加速度的には旋回半径が大きい時と同等に、旋回体の移動を増速させることができる。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかなように、本発明に係るポンプ圧力制御回路の方向制御弁は、油圧ポンプの吐出ラインに方向制御弁を接続配置し、この方向制御弁を経てタンクに連通するタンクラインに圧力発生手段を設け、この圧力発生手段において発生する制御圧力を信号ラインを介してポンプ吐出流量制御手段に印加することにより、前記方向制御弁に接続された慣性負荷を操作するアクチュエータを駆動するための油圧ポンプの吐出流量をネガティブ制御するように構成してなるポンプ圧力制御回路の方向制御弁において、前記方向制御弁の操作スプールに対して対向配置されたセンタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、外部信号により流量調整の可能な絞り弁を並列に設け、
前記方向制御弁は油圧ショベルの旋回用方向制御弁であって、外部信号により流量調整の可能な絞り弁は、センタバイパス通路を形成する上流側バイパス通路と下流側バイパス通路との間に、操作スプールと平行に補助スプールを配設し、この補助スプールにバイパスブリードノッチを設けて、旋回半径に応じたパイロット信号圧力により前記補助スプールを操作するように構成され、
旋回半径が大きい際にはパイロット信号圧力が発生することなく、前記補助スプールのバイパスブリードノッチはブロックされるので、前記油圧ポンプのポンプ吐出圧力が上昇し、旋回リリーフ設定圧力に見合った加速度で、旋回体の移動を増速させ、
旋回半径が小さくなる際には旋回半径に見合うパイロット信号圧力が増大するように発生して、前記操作スプールを全ストローク移動操作したとしても、前記補助スプールのバイパスブリードノッチによる絞り弁の作用によって、圧力発生手段において発生する制御圧力に基づく前記油圧ポンプのポンプ吐出圧力は低く抑えられると共に、加速度的には旋回半径が大きい際と同等に、旋回体の移動を増速させた構成としたことにより、慣性負荷としての旋回体の旋回時における油圧ポンプのポンプ圧力制御を行うに際し、旋回体の回転半径の大小に拘らず円滑に操作することができ、しかも簡単な構成で低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポンプ圧力制御回路の方向制御弁の一実施例を示す要部断面構造と油圧系統との接続状態を示す説明図である。
【図２】（ａ）は従来のポンプ圧力制御回路の一構成例を示す油圧系統図であり、（ｂ）は（ａ）に示す方向制御弁の要部シンボル図である。
【図３】従来のポンプ圧力制御回路の別の構成例を示す油圧系統図である。
【図４】従来のポンプ圧力制御回路のさらに別の構成例を示す要部油圧系統図である。
【符号の説明】
５０  方向制御弁
５２  ケーシング
５４  操作スプール
５５  バイパスカットノッチ
５６ａ、５６ｂ  給排油路
５８ａ、５８ｂ  給排ポート
６０  供給油路
６１  タンク
６２ａ、６２ｂ
６４  油圧ポンプ
６５  供給油路
６６  上流側バイパス通路
６８ａ、６８ｂ  下流側バイパス通路
７０  チェック弁
７２  補助スプール
７３  バイパスブリードノッチ
７４  タンクライン
７５ａ  先端の油室
７５ｂ  ばね
７６  圧力発生手段
７７  ポンプ制御信号ライン
７８  ポンプ吐出流量制御手段
８０  旋回モータ
８１  吐出ライン
８２ａ、８２ｂ  保護部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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