(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量ポンプにオープンセンタ型の複数の切換弁を内蔵する制御弁を接続し、これら複数の切換弁にはそれぞれアクチュエータを接続し、これらアクチュエータへの前記可変容量ポンプからの圧油の給排を前記各切換弁の操作により行うよう構成し、切換弁のセンタバイパス通路の最下流に圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するよう構成してなる油圧システムにおいて、
各切換弁は、前記可変容量ポンプからの圧油供給通路に対してパラレルに接続し、前記圧油供給通路からの圧油を、この圧油供給通路からシリンダポートへの通路上に設けた油室へ、前記各切換弁の切換スプールの中立位置からの移動により形成される開口部を介して導くように構成し、
前記各油室とシリンダポートとの間に、第１の流量調整手段と、逆止弁と、前記油室の圧力を検出する圧力検出手段とをそれぞれ設けると共に、前記各第１の流量調整手段に跨がる連通路を設け、
前記各第１の流量調整手段に対しては、各第１の流量調整手段に係わる油室の圧力を開方向に作用させると共に、前記各圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を閉方向に作用させるよう構成し、
前記可変容量ポンプからの圧油供給通路を分岐してバイパス通路を設け、このバイパス通路を前記圧力発生手段の上流側に連通接続しかつ前記バイパス通路上には第２の流量調整手段を設け、この第２の流量調整手段の開方向にはその上流側圧力を作用させると共に、閉方向にはばね力と前記圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を作用させるよう構成し、
さらに前記圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するよう構成したことを特徴とする油圧システム。
【請求項２】
圧力検出手段は、油室と第１の流量調整手段との間に設けてなる請求項１記載の油圧システム。
【請求項３】
圧力検出手段は、油室と逆止弁との間に設けてなる請求項１記載の油圧システム。
【請求項４】
第１の流量調整手段を切換弁と逆止弁との間に設け、この第１の流量調整手段にばね力を作用させ、中立状態では前記切換弁と逆止弁との通路を連通する位置に保持するよう構成してなる請求項１または２記載の油圧システム。
【請求項５】
第１の流量調整手段を切換弁と逆止弁との間に設け、この第１の流量調整手段にばね力を作用させ、中立状態では前記切換弁と逆止弁との通路を遮断する位置に保持するよう構成してなる請求項１ないし３のいずれかに記載の油圧システム。
【請求項６】
第１の流量調整手段の内部に逆止弁を内蔵し、この逆止弁を圧力検出手段として構成してなる請求項４記載の油圧システム。
【請求項７】
第１の流量調整手段は、減圧弁の機能を有してなる請求項４または６記載の油圧システム。
【請求項８】
複数の切換弁が同時操作された際に、高負荷側の第１の流量調整手段は、対応する切換弁と逆止弁との間に形成される油室を連通路に連通接続すると共に、軽負荷側の第１の流量調整手段は、対応する切換弁と逆止弁との間に形成される油室の圧力が前記連通路の圧力に比較してばね力により予め定められた圧力より低下した時に前記連通路と前記油室との通路を遮断するように構成してなる請求項４記載の油圧システム。
【請求項９】
第１の流量調整手段が最大移動した位置において、前記第１の流量調整手段は切換弁からアクチュエータへの間での油路を遮断しないように構成してなる請求項４記載の油圧システム。
【請求項１０】
各切換弁のセンタバイパス通路の最下流において、第２の流量調整手段からのバイパス通路との接続部より上流側に、センタバイパス通路を開閉すると共に外部操作によって開度調整可能な開閉手段を設けてなる請求項１記載の油圧システム。
【請求項１１】
第１の流量調整手段のばね力の設定荷重を、第２の流量調整手段のばね力の設定荷重と異なる荷重に設定してなる請求項４または５記載の油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械等に適用される油圧システムに係り、特に複合操作性に優れると共に複数のアクチュエータへの圧油の供給を、それぞれアクチュエータの特性または作業条件等に応じて最適に行うことができる油圧システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変容量ポンプにより吐出される圧油を、切換弁を介してアクチュエータへ給排するように構成した油圧システムにおいて、前記可変容量ポンプの吐出流量を調整する手段として、切換弁をオープンセンタ型やクローズドセンタ型に構成する方式が知られている。
【０００３】
しかるに、油圧ショベル等の建設機械に使用されている油圧システムとして、例えば可変容量ポンプから複数の切換弁を有する制御弁に対して圧油を供給するに際し、制御弁のセンタバイパス通路の出口に圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて、その可変容量ポンプの吐出流量を調整する手段からなる油圧システムが知られている（実開昭５１−３３２０１号公報）。
【０００４】
この種の従来技術は、切換弁の切換スプールによる中立位置からフル操作位置までの移動過程において、切換スプールの操作量に応じて可変容量ポンプからの吐出油につき、全量をセンタバイパス通路を経てタンク回路へ排出し、あるいはシリンダポートの開口によるシリンダポートへの供給と共にその一部をセンタバイパス通路へ排出し、または全量をシリンダポートへ供給する過程を経て、この間におけるセンタバイパス通路の排出流量に反比例するよう前記圧力発生手段の特性を調整することによって、前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するように構成したものである。
【０００５】
また、他の従来技術からなる油圧システムとして、可変容量ポンプの圧油供給通路にパラレルに接続された複数のクローズドセンタ型の切換弁において、圧油供給通路からシリンダポートへは、切換弁の切換スプールの移動に従い、圧油供給通路へ開口する切換弁の切欠部を介して圧油を供給すると共に、前記圧油供給通路からシリンダポートに至るまでの間の圧力を検出し、この検出圧力と圧油供給通路における圧力との差圧が一定になるように、前記検出圧力を可変容量ポンプの吐出流量調整手段に接続して、前記可変容量ポンプの吐出流量を調整する構成からなる油圧システムが知られている（特開平６−５８３０５号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の油圧システムにおいては、改善されるべき種々の問題点が残されている。
【０００７】
すなわち、前記従来における前者のような可変容量ポンプの吐出流量の制御方式は、ネガティブ流量制御方式であるが、この制御方式による油圧システムにおいては、切換スプールが中間位置にあって、可変容量ポンプからの圧油供給通路がシリンダポートとセンタバイパス通路を経て、タンク回路に接続された状態において、シリンダポートに接続された負荷の大小に応じて、前記負荷を作動する時の切換弁の操作量がそれぞれ異なるために、切換弁の操作者には負荷の大小が感覚的に判断できる特性を有している。これにより、操作上の安全性において利点を有する反面、微操作が困難となる問題を生じる。
【０００８】
また、このような従来の油圧システムにおいては、油圧ショベル等の多用途の機械に適用される場合には、標準アクチュエータに加えて、さらに追加のアクチュエータを駆動するための切換弁が必要となる。しかも、この追加のアクチュエータと既存の標準アクチュエータの同時操作に際しても、良好な複合操作性を必要とする場合には、追加のアクチュエータ用の切換弁に対しても、既存のアクチュエータ用切換弁との適切な流量配分手段が必要である。しかし、従来のオープンセンタ型の切換弁による技術においては、未だに適切な手段が提案されてなく、また実施もされていない。
【０００９】
さらに、前記従来の油圧システムにおいては、追加されたアクチュエータに対して、可変容量ポンプからの圧油の供給流量を、この可変容量ポンプの最大能力の中間値で設定したい場合には、センタバイパス通路から一定量の圧油を排出しなければならないが、この場合の流量は追加されたアクチュエータの負荷の大小により変化するので、追加のアクチュエータの速度が負荷によって異なるために、建設機械としての操作が困難となる難点がある。
【００１０】
一方、前記従来における後者のような可変容量ポンプの吐出流量の制御方式は、ロードセンシング型流量制御方式であるが、この制御方式による油圧システムにおいては、切換弁に接続された負荷の大小に係わらず、負荷を作動する切換弁の操作量は、ほぼ一定となる利点がある。また、この制御方式では、油圧ショベル等の多用途の機械に適用される場合でも、追加のアクチュエータとの流量配分は、前記各切換弁における前記検出圧力のうちの最高圧力を利用することにより、行うことができる等の利点がある。
【００１１】
しかし、この油圧システムにおいては、切換弁に接続されたアクチュエータへの圧油の供給は、常に圧力補償されているので、始動時に飛び出し感があるとの問題がある。また、アクチュエータの負荷が非常に大きな場合でも、常に切換弁の同じ操作位置で負荷が作動する特性を有する。従って、この特性は、この制御方式における利点である反面、切換弁の操作者には、その負荷の大きさが感覚的に判断できないため、操作上の安全性に問題を生じる惧れがある。すなわち、切換弁の切換スプールを中立位置で操作している過程で、対応するアクチュエータが取扱う負荷が急変した場合でも、ネガティブ流量制御方式のようにバイパス通路を経由するバイパス油量を有しないので、可変容量ポンプの吐出流量は減少することなく、この結果油圧システムの圧力が急上昇し、安全性に問題を生じるのである。
【００１２】
また、前記油圧システムにおいては、制御弁からの可変容量ポンプへの吐出流量制御のための信号は、高圧信号であるために、信号ラインの容量、環境温度等によって制御の安定性に影響を受け易く、十分な配慮が必要となる。
【００１３】
そこで、本発明者は、鋭意研究ならびに検討を重ねた結果、可変容量ポンプにオープンセンタ型の複数の切換弁を内蔵する制御弁を接続すると共に、これら複数の切換弁にはそれぞれアクチュエータを接続して、これらアクチュエータへの前記可変容量ポンプからの圧油の給排を前記各切換弁の操作により行うよう構成し、切換弁のセンタバイパス通路の最下流に圧力発生手段を設けて、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するよう構成した油圧システムにおいて、各切換弁は、前記可変容量ポンプからの圧油供給通路に対してパラレルに接続し、前記圧油供給通路からの圧油を、この圧油供給通路からシリンダポートへの通路上に設けた油室へ、前記各切換弁の切換スプールの中立位置からの移動により形成される開口部を介して導くようにし、前記各油室とシリンダポートとの間に、第１の流量調整手段と、逆止弁と、前記油室の圧力を検出する圧力検出手段とをそれぞれ設けると共に、前記各第１の流量調整手段に跨がる連通路を設け、前記各第１の流量調整手段に対しては、各第１の流量調整手段に係わる油室の圧力を開方向に作用させると共に、前記各圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を閉方向に作用させるようにし、前記可変容量ポンプからの圧油供給通路を分岐してバイパス通路を設け、このバイパス通路を前記圧力発生手段の上流側に連通接続しかつ前記バイパス通路上には第２の流量調整手段を設け、この第２の流量調整手段の開方向にはその上流側圧力を作用させると共に、閉方向にはばね力と前記圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を作用させるようにし、さらに前記圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するように構成すれば、アクチュエータに対する最大供給油量は、これが可変容量ポンプの最大吐出量以下の場合には、各アクチュエータに応じて各切換弁の絞りの開度を適切に調整することにより、アクチュエータの負荷の大小に係わらず、最適な最大流量を設定することができると共に、アクチュエータの始動に際しては、飛び出し感のない操作を得ることができ、しかもアクチュエータへの最大速度は、そのアクチュエータが作動する負荷の大小に係わらず一定の速度を得ることができることを突き止めた。
【００１４】
従って、本発明の目的は、従来のオープンセンタ型オープンセンタ型流量制御方式やクローズドセンタ型流量制御方式による問題点を解消すると共に、各流量制御方式の利点を備え、構造が簡単にして信頼性が高く、しかも複合操作に際しての操作性および安定性に優れた油圧システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る油圧システムは、可変容量ポンプにオープンセンタ型の複数の切換弁を内蔵する制御弁を接続し、これら複数の切換弁にはそれぞれアクチュエータを接続し、これらアクチュエータへの前記可変容量ポンプからの圧油の給排を前記各切換弁の操作により行うよう構成し、切換弁のセンタバイパス通路の最下流に圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するよう構成してなる油圧システムにおいて、
各切換弁は、前記可変容量ポンプからの圧油供給通路に対してパラレルに接続し、前記圧油供給通路からの圧油を、この圧油供給通路からシリンダポートへの通路上に設けた油室へ、前記各切換弁の切換スプールの中立位置からの移動により形成される開口部を介して導くように構成し、
前記各油室とシリンダポートとの間に、第１の流量調整手段と、逆止弁と、前記油室の圧力を検出する圧力検出手段とをそれぞれ設けると共に、前記各第１の流量調整手段に跨がる連通路を設け、
前記各第１の流量調整手段に対しては、各第１の流量調整手段に係わる油室の圧力を開方向に作用させると共に、前記各圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を閉方向に作用させるよう構成し、
前記可変容量ポンプからの圧油供給通路を分岐してバイパス通路を設け、このバイパス通路を前記圧力発生手段の上流側に連通接続しかつ前記バイパス通路上には第２の流量調整手段を設け、この第２の流量調整手段の開方向にはその上流側圧力を作用させると共に、閉方向にはばね力と前記圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を作用させるよう構成し、
さらに前記圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するよう構成したことを特徴とする。
【００１６】
この場合、前記圧力検出手段は、油室と第１の流量調整手段との間に設けることができる。
【００１７】
また、前記圧力検出手段は、油室と逆止弁との間に設けることができる。
【００１８】
一方、前記第１の流量調整手段を切換弁と逆止弁との間に設け、この第１の流量調整手段にばね力を作用させ、中立状態では前記切換弁と逆止弁との通路を連通する位置に保持するよう構成することができる。
【００１９】
また、前記第１の流量調整手段を切換弁と逆止弁との間に設け、この第１の流量調整手段にばね力を作用させ、中立状態では前記切換弁と逆止弁との通路を遮断する位置に保持するよう構成することもできる。
【００２０】
さらに、前記第１の流量調整手段の内部に逆止弁を内蔵し、この逆止弁を圧力検出手段として構成することができる。
【００２１】
また、前記第１の流量調整手段は、減圧弁の機能を有するように構成することができる。
【００２２】
そして、前記複数の切換弁が同時操作された際に、高負荷側の第１の流量調整手段は、対応する切換弁と逆止弁との間に形成される油室を連通路に連通接続すると共に、軽負荷側の第１の流量調整手段は、対応する切換弁と逆止弁との間に形成される油室の圧力が前記連通路の圧力に比較してばね力により予め定められた圧力より低下した時に前記連通路と前記油室との通路を遮断するように構成することができる。
【００２３】
また、前記第１の流量調整手段が最大移動した位置において、前記第１の流量調整手段は切換弁からアクチュエータへの間での油路を遮断しないように構成することができる。
【００２４】
さらに、前記各切換弁のセンタバイパス通路の最下流において、第２の流量調整手段からのバイパス通路との接続部より上流側に、センタバイパス通路を開閉すると共に外部操作によって開度調整可能な開閉手段を設けることができる。
【００２５】
さらにまた、前記第１の流量調整手段のばね力の設定荷重を、第２の流量調整手段のばね力の設定荷重と異なる荷重に設定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る油圧システムの実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２７】
実施例１
図１は、本発明に係る油圧システムの一実施例を示す油圧制御装置の油圧回路図である。すなわち、図１において、参照符号１０は可変容量ポンプを示し、この可変容量ポンプ１０は可変制御機構１２を備え、複数の切換弁を有する油圧制御弁の圧油排出通路側に設けた圧力発生手段の上流側圧力を、信号圧力として前記可変制御機構１２へ伝達して、可変容量ポンプ１０の吐出流量を調整するように構成したものである。この場合、前記圧力発生手段の特性および可変制御機構１２は、従来技術のネガティブ流量制御方式の特性を使用するものである。
【００２８】
しかるに、前記可変容量ポンプ１０には、圧油供給通路１４を介して複数の切換弁１６、１７が接続されており、これら切換弁１６、１７にはアクチュエータ１８、１９が接続されている。また、圧油供給通路１４からは、バイパス通路２０が分岐され、このバイパス通路２０は順次（第２の）流量調整手段２２および圧力発生手段２４を介してタンクＴに連通接続されている。そして、前記流量調整手段２２は、その開方向にバイパス通路２０の圧力を作用させると共に、閉方向に対してはばね２３のばね力と後述する連通路（３６）の圧力とを作用させるように構成される。
【００２９】
前記各切換弁１６、１７には、それぞれ（第１の）流量調整手段２６、２７が接続され、これら流量調整手段２６、２７に対しては、各切換弁が操作された時に圧油供給通路１４からの圧油が、各切換弁の油室２８、２９を経て供給されるように構成されている。また、前記各流量調整手段２６、２７の下流側には、それぞれ逆止弁３０、３１がそれぞれ設けられている。
【００３０】
前記油室２８、２９の圧力は、各流量調整手段２６、２７に対して、それぞればね３２、３３のばね力と共に開方向に作用し、この圧力はそれぞれ逆止弁３４、３５により検出される。このようにして、検出された圧力は、連通路３６を介していずれか高圧側の圧力が前記各流量調整手段２６、２７に対して共通の閉方向の力として作用する。また、この連通路３６の圧力は、通路３７を介して前述した流量調整手段２２に対して、これを閉方向に制御するように作用させている。  また、圧油供給通路１４からは、センタバイパス通路３８を分岐し、このセンタバイパス通路３８は各切換弁１７、１６を順次経由し、その出口通路３９を経て前記圧力発生手段２４の上流側のバイパス通路２０に連通接続されている。
【００３１】
しかるに、前記構成からなる複数の切換弁１６、１７を有する油圧制御弁のうち、一方の切換弁１６についての具体的な構成例を示せば、図２に示す通りである。なお、説明の便宜上、図１に示す油圧制御装置の構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付して説明する。
【００３２】
図２において、参照符号４０はバルブボディを示し、このバルブボディ４０は、可変容量ポンプ１０からの圧油の供給を受ける共通の圧油供給通路１４と、切換スプール４２と、この切換スプール４２の移動により圧油供給通路１４からの圧油の供給を受ける油室２８と、アクチュエータ１８との連通を行うシリンダポート４６ａ、４６ｂと、前記油室２８からシリンダポート４６ａまたは４６ｂへの通路４８、４８の途中に設けられた流量調整手段２６と、逆止弁３０、３０と、前記切換スプール４２の移動によりシリンダポート４６ａ、４６ｂの圧油をタンクＴへ排出するタンクポート５２とをそれぞれ内蔵した構成からなる。
【００３３】
しかるに、前記流量調整手段２６は、スプール５４とばね３２とを備え、その中立位置において、ばね３２はスプール５４に対して油室２８からシリンダポート４６ａ、４６ｂへ連通する通路２６Ａを開放する側にこれを保持している。このスプール５４は、カバー５６により囲繞するすると共に、その一端を前記カバー５６に当接させて、スプール５４をバルブボディ４０に設けたスプール穴５８内に摺動自在かつ液密的に保持する。
【００３４】
一方、バルブボディ４０には、前記通路２６Ａに連通する通路４８、４８が設けられると共に、これら通路４８、４８の途中には逆止弁３０、３０が設けられ、そして前記通路２６Ａの油室２８側には前室６０が形成されている。また、前記スプール５４の一端を保持するカバー５６内には、背室６２が形成され、この背室６２に前記ばね３２が収納配置されている。さらに、前記前室６０に連通する油室２８に対し、前室６０への圧油の流れを阻止する向きに逆止弁３４を設けた構成からなる。
【００３５】
前記逆止弁３４に対しては、他方の切換弁１７の切換スプールに対応する油室に設けた逆止弁３５と連通路３６を介して接続し、この連通路３６を適宜絞り６４を介してタンクＴへ連通接続する。
【００３６】
また、前記流量調整手段２６を構成するスプール５４に対して設けられた背室６２は、他方の切換弁１７の切換スプールに対応する背室（例えば６３）と連通路３６を介して連通接続し、さらにこの連通路３６を前記各逆止弁３４、３５と連通接続される連通路３６と相互に連通接続されている。
【００３７】
さらに、前記切換スプール４２の一部に、可変容量ポンプ１０からの圧油の供給を受ける圧油供給通路１４に対して分岐される圧油を供給する、センタバイパス通路３８を設けた構成からなる。
【００３８】
そして、圧油供給通路１４から分岐されたバイパス通路２０には、図１に示すように、順次流量調整手段２２および圧力発生手段２４を介してタンクＴに連通接続すると共に、前記圧力発生手段２４は、前記センタバイパス通路３８の出口通路３９すなわち最下流に位置するよう接続配置する。
【００３９】
このようにして、前記圧力発生手段２４の上流側圧力を圧力信号ライン６８を介して可変制御機構１２に伝達して、前記圧力発生手段２４の上流側圧力に応じて可変容量ポンプ１０の吐出流量を調整するように構成する（図１および図２参照）。
【００４０】
次に、前記構成からなる本実施例における油圧システムの動作につき説明する。
【００４１】
（１）各切換弁が中立位置にある時
各切換弁１６、１７が中立位置にある時には（図３参照）、可変容量ポンプ１０の圧油供給通路１４の圧油は、センタバイパス通路３８、３９を経て圧力発生手段２４の上流側に至ると共に、バイパス通路２０に接続配置された流量調整手段２２においては、これを閉方向に制御する圧力である連通路３６の圧力は、比較的に開度の小さな絞り６４を介してタンクＴに連通接続されている。この場合、前記連通路３６の圧力は、各切換弁１６、１７からの圧油の供給がなく、低圧に維持されているので、流量調整手段２２は、その上流側の圧力がばね２３のばね力に対向してこれを開放している。従って、圧力発生手段２４に対しては、前記センタバイパス通路３８の出口通路３９と、流量調整手段２２を経た圧油とが流出する。
【００４２】
この場合、圧力発生手段２４への圧油の流出経路に係わらず、この圧力発生手段２４においては、これを通過する油量ｑとその上流側圧力ｐとの関係は、図４に示すように、一義的に定まっているので、可変容量ポンプ１０の吐出流量Ｑは、図５に示すように、ネガティブ流量制御方式により最少に維持されている。
【００４３】
（２）一方の切換弁を中間位置まで操作した時
次に、一方の切換弁１６を、例えば図３に示す中間位置Ｍまで操作した場合、この状態ではセンタバイパス通路３８は通路３８Ｍの開度で絞られつつ下流（出口通路３９）へ連通接続される。これと同時に、圧油供給通路１４から分岐された通路は絞り２８Ｍを介して油室２８へ連通接続されるので、前記油室２８の圧力すなわち逆止弁３４を介して油室２８に接続された連通路３６内の圧力も上昇し、この圧力が流量調整手段２２に作用して、これを閉方向に制御する。
【００４４】
この場合において、前記切換弁１６の絞り２８Ｍを通過する際の圧力降下が、ばね２３のばね力に相当する圧力より小さい時は、連通路３６内の圧力による力とばね２３のばね力との和が、バイパス通路２０すなわち信号ライン２５の圧力による力より大きくなるので、流量調整手段２２は閉じられる。従って、この状態では、可変容量ポンプ１０の吐出流量は、センタバイパス通路３８の開度からブリードオフされる油量によって調整される。
【００４５】
このようにして、圧油供給通路１４の圧力は、切換弁１６の切換スプール４２のストロークの増加、すなわちセンタバイパス通路３８の開度の縮小、に応じて徐々に上昇するので、例えば大きな負荷を起動する際においても、あるいは負荷の大小によって切換弁の操作量に対する負荷の始動するポイントが異なっていても、従来の完全なロードセンシング方式において、完全に圧力補償されていることから、生じていた飛び出し感がなくなり、円滑な起動特性を得ることができる。
【００４６】
また、前記切換弁の中間位置Ｍにおいて、絞り２８Ｍにおける圧力損失による力が、前述した場合とは逆に、絞り２８Ｍの通過油量が増加して、連通路３６内の圧力による力とばね２３のばね力との和が、信号ライン２５の圧力による力より小さい場合には、前記信号ライン２５内の圧力が流量調整手段２２を開き、圧油供給通路１４の圧油の一部を、圧力発生手段２４の上流側へ排出する。この結果、前記圧力発生手段２４の通過油量が増加し、すなわちこの上流側の圧力が上昇して、可変容量ポンプ１０の吐出流量を低減させるので、前記絞り２８Ｍを通過する油量、すなわちアクチュエータ１８への供給油量は、切換弁１６の切換スプール４２のストロークに対して、予め設定された開度の絞り２８Ｍに対応した流量に適正化される。
【００４７】
（３）一方の切換弁をストロークエンドまで操作した時
さらに、一方の切換弁１６を、例えば図３に示すストロークエンド位置Ｅまで操作した場合、センタバイパス通路３８は完全に閉じられているので、圧油供給通路１４の圧油は、通路１４Ｅのみに供給される。この通路１４Ｅの開度は、絞り１４Ｅ′により設定されているので、この絞り１４Ｅ′を経てアクチュエータ１８に供給される油量は、連通路３６内の圧力による力と流量調整手段２２のばね２３のばね力との和が、信号ライン２５の圧力による力と等しくなるように、すなわち絞り１４Ｅ′における圧力降下が、一定となるよう流量調整手段２２の開度が調整された結果として、一義的に定まる可変容量ポンプ１０の吐出流量が供給される。
【００４８】
このように、本実施例の油圧システムにおいては、アクチュエータ１８に対する最大供給油量は、これが可変容量ポンプ１０の最大吐出量以下の場合には、各アクチュエータ１８、１９に応じて各切換弁１６、１７の絞り１４Ｅ′の開度を適切に調整することにより、アクチュエータの負荷の大小に係わらず、最適な最大流量を設定することができる。
【００４９】
なお、図１において、切換弁１６に対する流量調整手段２６には、一方の切換弁１６のみを操作する場合、前記流量調整手段２６の開方向には、ばね３２のばね力と油室２８の圧力が信号ライン３２′を介して作用し、またその閉方向には、油室２８の圧力が逆止弁３４を通過した後信号ライン３４′を介して作用している。なお、前記信号ライン３４′は、連通路３６に連通接続され、また連通路３６は絞り６４を介してタンクＴに連通接続されているが、絞り６４の開度は比較的小さく設定しているので、前記信号ライン３４′の圧力は、ほぼ油室２８の圧力に等しく、従って切換弁１６のみの操作では、流量調整手段２６は開放の位置に保持されている。
【００５０】
前述した通り、本実施例の油圧システムにおいては、アクチュエータの始動に際しては、飛び出し感のない操作を得ることができると共に、アクチュエータへの最大速度は、そのアクチュエータが作動する負荷の大小に係わらず一定の速度をえることができる。従って、本発明による油圧システムは、従来技術に比較して、飛躍的な操作性の向上を図ることができる。
【００５１】
（４）各切換弁を同時に操作した時
次に、各切換弁１６、１７を同時に操作し、例えば一方の切換弁１６に連通接続されたアクチュエータ１８の駆動圧力が、他方の切換弁１７に連通接続されたアクチュエータ１９の駆動圧力より高い場合を想定する。なお、この場合、各切換弁１６、１７は、図１において左方へ操作され、圧油供給通路１４からの圧油は、各切換弁１６、１７の通路１４Ｂ、１４Ｂおよびこの通路１４Ｂ、１４Ｂ上にそれぞれ設定された絞り１４Ｂ′、１４Ｂ′を経て、油室２８、２９へ供給される。そして、一方の切換弁１６においては、油室２８、流量調整手段２６、逆止弁３０、通路１３Ｂ、シリンダポート４６ａおよび配管４４ａを経てアクチュエータ１８に至り、またアクチュエータ１８からの戻り油は、配管４４ｂ、シリンダポート４６ｂおよび通路１５Ｂを経てタンクＴへ排出するように構成されている。この構成は、他方の切換弁１７においても同様である。なお、参照符号４５ａ、４５ｂは、他方の切換弁１７に連通接続される配管をそれぞれ示す。
【００５２】
前記各切換弁１６、１７の操作過程において、油室２９の圧力は、油室２８の圧力より低いので、これらの油室２８、２９は逆止弁３４、３５を介して、共に連通路３６に接続されているため、高圧側の油室２８の圧力のみが逆止弁３４を経て連通路３６に流入する。この結果、高圧側の流量調整手段２６においては、前述した切換弁の単独操作の場合と同様に、前記流量調整手段２６の開方向には、ばね３２のばね力と信号ライン３２′を介して作用する油室２８の圧力による力との和が作用すると共に、その閉方向には、油室２８の圧力とほぼ等しい圧力が作用することにより、流量調整手段２６は開放の位置２６Ａに保持される。
【００５３】
一方、低圧側の流量調整手段２７において、その開方向には、油室２９の圧力による力とばね３３のばね力とが作用すると共に、その閉方向には、油室２９の圧力が逆止弁３４、信号ライン３４′連通路３６および信号ライン３５′を経て作用する。しかし、この場合、ばね３３のばね力が比較的小さい場合には、信号ライン３５′の圧力による力は、このばね３３のばね力と信号ライン３３′を介して作用する油室２９の圧力による力との和より大きくなる。従って、流量調整手段２７は、図１において左方へ操作され、これにより前記流量調整手段２７における開度は開放の位置から絞り２７Ｂにより絞られた位置となり、流量調整手段２７の開度は前記の開方向と閉方向に作用する力がバランスする位置に調整される。このことは、連通路３６の圧力、すなわち信号ライン３４′および信号ライン３５′の圧力は、共に油室２８の圧力にほぼ等しいので、この圧力とバランスする油室２９の圧力もまた前記油室２８の圧力にほぼ等しくなる。
【００５４】
また、圧油供給通路１４の圧力は、各切換弁１６、１７に対しても共通であり、油室２８、２９の圧力もほぼ等しいことから、各切換弁１６、１７の通路１４Ｂ、１４Ｂの絞り部１４Ｂ′、１４Ｂ′における圧力差も、それぞれほぼ等しくなる。従って、負荷の異なるアクチュエータ１８、１９を同時操作した場合においても、各切換弁１６、１７の操作量に応じて、確実に圧油の流量配分を行うことができる。
【００５５】
なお、各切換弁１６、１７を同時操作した場合の可変容量ポンプ１０の吐出流量について、それぞれ切換弁の操作量に応じて、センタバイパス通路３８、３９、流量調整手段２２からの排出油によって定まる圧力発生手段２４の上流側の圧力によって制御されることは、前述した切換弁の単独操作の場合と同じである。
【００５６】
実施例２
図６は、本発明に係る油圧システムの別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例は、図１に示す実施例１の油圧システムを構成する各切換弁１６、１７に対して設けた流量調整手段２６、２７の変形実施例である。従って、図１に示す構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５７】
すなわち、図６に示すように、本実施例においては、一方の流量調整手段２６につき、連通路３６に連通する独立した通路７０を設けると共に、この通路７０に絞り７１を設け、前記連通路３６と油室２８の圧力差の増加に応じてスプールが移動した際に、前記連通路３６と油室２８との開口を制限するように構成したものである。この構成は、他方の流量調整手段２７においても同様である。その他の構成は、図１に示す油圧システムの構成と同一である。
【００５８】
このように流量調整手段２６、２７を構成することによっても、前記実施例１の油圧システムと同様の作用および効果を得ることができる。
【００５９】
実施例３
図７は、本発明に係る油圧システムのさらに別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例は、図６に示す実施例２の油圧システムのさらに変形実施例である。従って、図１および図６に示す構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６０】
すなわち、図７に示すように、本実施例においては、減圧弁７２を付加したものである。この減圧弁７２は、圧油供給通路１４から分岐したバイパス通路２０の一部より通路７３を介して取出した圧力を１次圧力とし、流量調整手段２６または２７により検出した油室２８または２９の圧力を連通路３６を介して制御圧力として作用させ、この減圧弁７２の２次圧力を前記流量調整手段２６、２７および流量調整手段２２の閉方向へ作用させるように構成されている。さらに、前記減圧弁７２には、ばね７４を作用させると共に、このばね７４を外部操作信号７５によって調整するように構成されている。その他の構成は、図６に示す油圧システムの構成と同一である。
【００６１】
従って、このような構成からなる本実施例の油圧システムにおいては、切換弁１６、１７を操作した場合の分流比率を、前記各切換弁に接続されたアクチュエータ１８、１９の特性に応じて、意図的に変更することが可能であり、これにより本発明の適用される母機の特性に最適な油圧システムとして構成することができる。
【００６２】
実施例４
図８は、本発明に係る油圧システムの他の実施例を示すものである。すなわち、本実施例は、図１に示す実施例１の油圧システムの変形実施例である。従って、図１に示す構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６３】
すなわち、図８に示すように、本実施例においては、センタバイパス通路３８の出口通路３９上に、外部操作によって開度の調整を行うことができる開閉弁７６を設けたものである。その他の構成は、図１に示す油圧システムの構成と同一である。
【００６４】
このように構成した本実施例の油圧システムにおいては、前記開閉弁７６が開放位置にあるときは、図１に示す実施例１の油圧システムの作動と同じであるが、この開閉弁７６の開度を小さく設定するに従い、センタバイパス通路３８、３９からの排出量は少なくなる。従って、この場合、流量調整手段２２からの排出比率が増加し、これに伴い各切換弁１６または１７からアクチュエータ１８または１９への圧油の供給は、より圧力補償されたものとなる。さらに、前記開閉弁７６を完全に閉じた場合には、従来のロードセンシング方式と同様に、アクチュエータへの圧油の供給は完全に圧力補償されるので、本発明の適用される母機の作業および用途によっては、幅広い適用が可能となる。例えば、本実施例の油圧システムを油圧ショベル等に適用した場合には、クレーン作業モードにおいて微操作が可能となる等の特徴を付加することができる。
【００６５】
実施例５
図９は、本発明に係る油圧システムのさらに他の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前記実施例２と同様に、図１に示す実施例１の油圧システムを構成する各切換弁１６、１７に対して設けた流量調整手段２６、２７の変形実施例である。従って、図６に示す構成と同一の構成部分については同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６６】
すなわち、図９に示すように、本実施例においては、一方の流量調整手段２６につき、連通路３６に連通する独立した通路７０、７８を設けると共に、この通路７０、７８にそれぞれ逆止弁７７、７９を設け、前記連通路３６と油室２８の圧力差の増加に応じてスプールが移動した際に、前記連通路３６と油室２８との開口を制限するように構成したものである。この構成は、他方の流量調整手段２７においても同様である。その他の構成は、図１および図６に示す油圧システムの構成と同一である。
【００６７】
このように流量調整手段２６、２７を構成することによっても、前記実施例２の油圧システムと同様の作用および効果を得ることができる。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施例として油圧ショベルに適用した場合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。
【００６９】
【発明の効果】
前述したように、本発明に係る油圧システムは、可変容量ポンプにオープンセンタ型の複数の切換弁を内蔵する制御弁を接続し、これら複数の切換弁にはそれぞれアクチュエータを接続し、これらアクチュエータへの前記可変容量ポンプからの圧油の給排を前記各切換弁の操作により行うよう構成し、切換弁のセンタバイパス通路の最下流に圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整するよう構成してなる油圧システムにおいて、各切換弁は、前記可変容量ポンプからの圧油供給通路に対してパラレルに接続し、前記圧油供給通路からの圧油を、この圧油供給通路からシリンダポートへの通路上に設けた油室へ、前記各切換弁の切換スプールの中立位置からの移動により形成される開口部を介して導くように構成し、前記各油室とシリンダポートとの間に、第１の流量調整手段と、逆止弁と、前記油室の圧力を検出する圧力検出手段とをそれぞれ設けると共に、前記各第１の流量調整手段に跨がる連通路を設け、前記各第１の流量調整手段に対しては、各第１の流量調整手段に係わる油室の圧力を開方向に作用させると共に、前記各圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を閉方向に作用させるよう構成し、前記可変容量ポンプからの圧油供給通路を分岐してバイパス通路を設け、このバイパス通路を前記圧力発生手段の上流側に連通接続しかつ前記バイパス通路上には第２の流量調整手段を設け、この第２の流量調整手段の開方向にはその上流側圧力を作用させると共に、閉方向にはばね力と前記圧力検出手段から検出された圧力のうちの最高圧力を作用させるよう構成し、さらに前記圧力発生手段の上流側圧力に応じて前記可変容量ポンプの吐出流量を調整する構成としたことにより、従来の可変容量ポンプの吐出流量を調整するオープンセンタ型流量制御方式やクローズドセンタ型流量制御方式による問題点を解消すると共に、各流量制御方式の利点を備え、構造が簡単にして信頼性が高く、しかも複合操作に際しての操作性および安定性に優れた油圧システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧システムの一実施例を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す油圧システムを構成する油圧制御弁の概略構成を示す要部断面説明図である。
【図３】図１および図２に示す切換弁の中立位置、中間位置およびフルストローク位置におけるそれぞれ通路構成を油圧記号で示した説明図である。
【図４】図１に示す圧力発生手段における通過油量ｑとその上流側圧力ｐとの関係を示した特性曲線図である。
【図５】図１に示す圧力発生手段における上流側圧力ｐと可変容量ポンプの吐出流量Ｑとの関係を、図４に示す特性曲線とを併せ示した特性曲線図である。
【図６】本発明に係る油圧システムの別の実施例を示す油圧回路図である。
【図７】本発明に係る油圧システムのさらに別の実施例を示す油圧回路図である。
【図８】本発明に係る油圧システムの他の実施例を示す油圧回路図である。
【図９】本発明に係る油圧システムのさらに他の実施例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１０  可変容量ポンプ
１２  可変制御機構
１４  圧油供給通路
１６、１７  切換弁
１８、１９  アクチュエータ
２０  バイパス通路
２２  流量調整手段（第２）
２３  ばね
２４  圧力発生手段
２５  信号ライン
２６、２７  流量調整手段（第１）
２８、２９  油室
３０、３１  逆止弁
３２、３３  ばね
３２′、３３′  信号ライン
３４、３５  逆止弁
３４′、３５′  信号ライン
３６  連通路
３７  通路
３８  センタバイパス通路
３９  出口通路
４０  バルブボディ
４２  切換スプール
４４ａ、４４ｂ  配管
４５ａ、４５ｂ  配管
４６ａ、４６ｂ  シリンダポート
４８  通路
５２  タンクポート
５４  スプール
５６  カバー
５８  スプール穴
６０  前室
６２、６３  背室
６４  絞り
６８  圧力信号ライン
７０、７８  通路
７１  絞り
７２  減圧弁
７３  通路
７４  ばね
７５  外部操作信号
７６  開閉弁
７７、７９  逆止弁
Ｔ  タンク
【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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【図６】
0003558862.tif 000007
【図７】
0003558862.tif 000008
【図８】
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【図９】
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