(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量ポンプから供給される圧油に基づき、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を発生させる第１絞り部と、
前記可変容量ポンプから前記第１絞り部への前記圧油の供給が遮断された場合に、前記第１絞り部と直列に接続されて前記第１絞り部を通過した前記圧油が流入するとともに前記圧油に対する流動抵抗が前記第１絞り部よりも大きい第２絞り部を有し、前記第１絞り部の下流側で供給済みの前記圧油に対する流動抵抗を増加させ、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を徐々に低下させながら保持可能な圧力保持部と、
を備える制御用圧力発生装置。
【請求項２】
可変容量ポンプから供給される圧油に基づき、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を発生させる第１絞り部と、
前記可変容量ポンプから前記第１絞り部への前記圧油の供給が遮断された場合に、前記第１絞り部と直列に接続される第２絞り部を有し、前記第１絞り部の上流側および下流側の少なくとも一方において供給済みの前記圧油に対する流動抵抗を増加させ、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を徐々に低下させながら保持可能な圧力保持部と、
前記可変容量ポンプから前記第１絞り部への前記圧油の供給が遮断された場合に、互いに直列に接続された前記第１絞り部および前記第２絞り部に対して上流側から圧油を供給可能なアキュムレータと、
を備える制御用圧力発生装置。
【請求項３】
前記第２絞り部は、前記第１絞り部の下流側に配置されるとともに、前記圧油に対する流動抵抗が前記第１絞り部よりも大きく、
前記アキュムレータは、前記第１絞り部の上流側から前記圧油を供給可能である、
請求項２に記載の制御用圧力発生装置。
【請求項４】
可変容量ポンプから供給される圧油に基づき、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を発生させる圧力発生部と、
前記可変容量ポンプから前記圧力発生部への前記圧油の供給が遮断された場合に、前記圧力発生部の上流側および下流側の少なくとも一方において供給済みの前記圧油に対する流動抵抗を増加させ、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を徐々に低下させながら保持可能な圧力保持部と、
を備え、
前記圧力保持部は、前記可変容量ポンプから前記圧力発生部への前記圧油の供給が遮断された場合に供給済みの前記圧油が導かれる絞り部と、前記絞り部の上流側において前記圧油の圧力が低下するに従い、前記絞り部に向かう流路を徐々に細くする流量調整部とを有した、
制御用圧力発生装置。
【請求項５】
前記圧力保持部は、前記絞り部および前記流量調整部が設けられた第１流路と、前記第１流路に比べて流動抵抗が小さな第２流路と、前記第１流路および前記第２流路を選択的に切り換え可能であるとともに、前記可変容量ポンプから所定のアクチュエータのみに圧油が供給されて前記可変容量ポンプから前記圧力発生部への前記圧油の供給が遮断された場合に、前記制御用圧力発生装置に供給済みの前記圧油を前記第１流路に導く切換え弁とを有した、
請求項４に記載の制御用圧力発生装置。
【請求項６】
前記所定のアクチュエータは、油圧モータである、
請求項５に記載の制御用圧力発生装置。
【請求項７】
前記可変容量ポンプと、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の制御用圧力発生装置と、
を備える油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御用圧力発生装置および油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネガティブ制御系の油圧システムの制御用圧力発生装置として、フートリリーフ装置が知られている。フートリリーフ装置は、例えばオープンセンタ式の油圧回路において、センタバイパスを通る圧油に基づき制御圧力を発生させる。そして、フートリリーフ装置は、その制御圧力を可変容量ポンプにフィードバックすることで、可変容量ポンプの吐出容量をネガティブ制御する。これにより、アクチュエータが駆動されない無負荷状態では、可変容量ポンプに高い制御圧力が入力され、可変容量ポンプの吐出容量が小さくなる。その結果、可変容量ポンプの動作の無駄を小さくすることができる。
【０００３】
以上のように、ネガティブ制御される可変容量ポンプは、フートリリーフ装置から受け取る制御圧力に基づき、吐出容量を調整する。すなわち、可変容量ポンプは、フートリリーフ装置から高い制御圧力を受け取る場合に、吐出容量を少なくする。また、可変容量ポンプは、低い制御圧力を受け取る場合に、吐出容量を多くする。そして、可変容量ポンプは、０ＭＰａの制御圧力を受け取る場合に、最大流量を吐出する。
【０００４】
ところで、フートリリーフ装置に供給される圧油は、アクチュエータが駆動される場合に、瞬時（例えば０．１秒）に遮断される。そして、フートリリーフ装置は、圧油の遮断に応じて、可変容量ポンプに対して０ＭＰａの制御圧力を送る。その結果、可変容量ポンプは、吐出容量を急激に増やし、最大流量を吐出する。
【０００５】
一方で、例えばアクチュエータの一つである油圧モータは、停止状態から徐々に加速する。また、加速の初期状態の油圧モータは、あまり多くの量の圧油を必要としない。このため、加速の初期状態の油圧モータに対して最大流量の圧油が供給されると、多くの圧油は、リリーフ弁から熱エネルギーとして捨てられることになる。
また、他の種類のアクチュエータの場合でも、動作初期時に最大流量の圧油が供給されると、振動や衝撃を伴うショックを生じる可能性がある。
このため、フートリリーフ装置は、可変容量ポンプからの圧油の供給が遮断された場合の応答性において改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６９０８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、緩やかな応答性を実現可能な制御用圧力発生装置および油圧システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の制御用圧力発生装置は、第１絞り部と、圧力保持部とを持つ。前記第１絞り部は、可変容量ポンプから供給される圧油に基づき、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を発生させる。前記圧力保持部は、前記可変容量ポンプから前記第１絞り部への前記圧油の供給が遮断された場合に、前記第１絞り部と直列に接続されて前記第１絞り部を通過した前記圧油が流入するとともに前記圧油に対する流動抵抗が前記第１絞り部よりも大きい第２絞り部を有し、前記第１絞り部の下流側で供給済みの前記圧油に対する流動抵抗を増加させ、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を徐々に低下させながら保持可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一つの実施形態の油圧システムを示す油圧回路図。
【図２】図１中に示された油圧システムの動作例を示すグラフ。
【図３】図１中に示された圧力保持部およびコントローラの実施例を示す断面図。
【図４】図１中に示された圧力保持部およびコントローラの実施例を示す断面図。
【図５】図１中に示された圧力保持部およびコントローラの実施例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の制御用圧力発生装置および油圧システムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの重複する説明は省略する場合がある。また、本願でいう「上流」および「下流」とは、可変容量ポンプからの圧油の流れ方向における「上流」および「下流」を意味する。
【００１１】
図１から図５を参照して、一つの実施形態のフートリリーフ装置１および油圧システム（ネガティブ制御油圧システム）２を説明する。フートリリーフ装置１は、「制御用圧力発生装置」の一例である。
図１は、本実施形態のフートリリーフ装置１を含む油圧システム２の全体を示す。油圧システム２は、例えば、油圧ショベルのような作業機械に用いられる。図１に示すように、油圧システム２は、可変容量ポンプ１０、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３、コントロールバルブ１４、フートリリーフ装置１、およびタンクＴを有する。
【００１２】
可変容量ポンプ１０は、ネガティブ制御の油圧ポンプである。詳しく述べると、可変容量ポンプ１０は、当該可変容量ポンプ１０の吐出容量を制御するポンプ制御部１０ａを有する。ポンプ制御部１０ａには、制御ラインＳ（信号ライン）が接続される。ポンプ制御部１０ａは、制御ラインＳに入力される制御圧力（圧力信号）が高くなるに従い、可変容量ポンプ１０の吐出容量を減少させる。一方で、ポンプ制御部１０ａは、制御ラインＳに入力される制御圧力が低くなるに従い、可変容量ポンプ１０の吐出容量を増加させる。例えば、ポンプ制御部１０ａは、０ＭＰａの制御圧力を受け取る場合に、可変容量ポンプ１０の吐出容量を最大にする。
【００１３】
第１アクチュエータ１１は、例えば油圧モータ（例えば斜板式ピストンモータ）である。第１アクチュエータ１１は、「所定のアクチュエータ」の一例である。第１アクチュエータ１１は、可変容量ポンプ１０から圧油が供給されることで駆動する。第１アクチュエータ１１は、例えば、作業機械の旋回体ＳＷを旋回させる旋回モータである。なお、図１では旋回体ＳＷを模式的に示す。第１アクチュエータ１１は、停止状態から駆動を開始する場合に、徐々に加速する。第１アクチュエータ１１は、徐々に加速する間、使用する圧油の流量を徐々に増やす。言い換えると、加速の初期状態の第１アクチュエータ１１は、あまり多くの量の圧油を必要としない。
【００１４】
一方で、第２および第３のアクチュエータ１２，１３の各々は、例えば油圧シリンダである。第２および第３のアクチュエータ１２，１３は、可変容量ポンプ１０から圧油が供給されることで駆動する。第２および第３のアクチュエータ１２，１３は、駆動開始時にも、ある程度の量の圧油を必要とする。言い換えると、第２および第３のアクチュエータ１２，１３は、第１アクチュエータ１１に比べて、駆動開始時に多くの量の圧油を必要とする。
【００１５】
コントロールバルブ１４は、可変容量ポンプ１０と、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３と、フートリリーフ装置１との間に設けられる。例えば、コントロールバルブ１４は、３つの切換え弁２１，２２，２３を含む。
【００１６】
第１切換え弁２１は、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３が停止状態（無負荷状態）の場合に、可変容量ポンプ１０から供給される圧油をフートリリーフ装置１に向けて通す。また、第１切換え弁２１は、第１アクチュエータ１１の操作に応じたパイロット信号を受け取る場合に、フートリリーフ装置１への圧油の供給を遮断するとともに、可変容量ポンプ１０から供給される圧油を第１アクチュエータ１１に向けて通す。
【００１７】
同様に、第２切換え弁２２は、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３が停止状態の場合に、可変容量ポンプ１０から供給される圧油をフートリリーフ装置１に向けて通す。また、第２切換え弁２２は、第２アクチュエータ１２の操作に応じたパイロット信号を受け取る場合に、フートリリーフ装置１への圧油の供給を遮断するとともに、可変容量ポンプ１０から供給される圧油を第２アクチュエータ１２に向けて通す。
【００１８】
また、第３切換え弁２３は、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３が停止状態の場合に、可変容量ポンプ１０から供給される圧油をフートリリーフ装置１に向けて通す。また、第３切換え弁２３は、第３アクチュエータ１３の操作に応じたパイロット信号を受け取る場合に、フートリリーフ装置１への圧油の供給を遮断するとともに、可変容量ポンプ１０から供給される圧油を第３アクチュエータ１３に向けて通す。
【００１９】
フートリリーフ装置１は、圧油供給ラインＬ０を介してコントロールバルブ１４に接続される。フートリリーフ装置１には、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３が停止状態の場合、圧油供給ラインＬ０を通じて可変容量ポンプ１０から圧油が供給される。図１に示すように、フートリリーフ装置１は、油圧回路として互いに並列に設けられた第１ラインＬ１と、第２ラインＬ２とを含む。
【００２０】
第１ラインＬ１には、リリーフ弁３０が設けられる。リリーフ弁３０は、通常時（すなわちフートリリーフ装置１に供給される圧油の圧力が所定値以下の場合）に、第１ラインＬ１を閉鎖している。リリーフ弁３０は、フートリリーフ装置１に供給される圧油の圧力が所定値を超えた場合に、第１ラインＬ１を開通させる。これにより、フートリリーフ装置１は、過大な圧力から保護される。
【００２１】
一方で、第２ラインＬ２には、第１絞り部（第１オリフィス）３１が設けられる。第１絞り部３１は、「圧力発生部」の一例である。第１絞り部３１は、可変容量ポンプ１０から供給される圧油に基づき、可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力を発生させる。
【００２２】
詳しく述べると、可変容量ポンプ１０から第２ラインＬ２に圧油が供給されると、第１絞り部３１の上流側に圧力が発生する。図１に示すように、例えば第１絞り部３１の上流側では、制御ラインＳの第１端部が第２ラインＬ２に接続される。また、制御ラインＳの第２端部は、可変容量ポンプ１０のポンプ制御部１０ａに接続される。これにより、第１絞り部３１の上流側に発生する圧力は、可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力として可変容量ポンプ１０のポンプ制御部１０ａに入力される。
【００２３】
また、本実施形態のフートリリーフ装置１は、チェック弁３２、アキュムレータ３３、第１分岐流路Ｌ２ａ、第２分岐流路Ｌ２ｂ、第２絞り部３４、流量調整部３５、切換え弁３６、およびコントローラ３７を有する。
【００２４】
チェック弁３２は、第２ラインＬ２において、アキュムレータ３３の上流側に設けられる。チェック弁３２は、第２ラインＬ２を上流側から下流側に向かう圧油の流れを通すとともに、第２ラインＬ２を下流側から上流側に向かう圧油の流れを遮断する。これにより、アキュムレータ３３が圧油を供給する場合に、アキュムレータ３３からの圧油がチェック弁３２を越えて第２ラインＬ２の上流側に流れることが抑制される。
【００２５】
アキュムレータ３３は、第２ラインＬ２において、チェック弁３２と第１絞り部３１との間に設けられる。言い換えると、アキュムレータ３３は、第１絞り部３１および後述する圧力保持部４１の上流側に接続される。アキュムレータ３３は、例えばケースと、前記ケースの内部に設けられたプラダ（隔膜）とを有する。プラダの内部には気体（例えば窒素ガス）が封入される。アキュムレータ３３は、可変容量ポンプ１０から圧油が供給される場合に、前記圧油の圧力に基づいて圧力を蓄える。具体的には、アキュムレータ３３は、可変容量ポンプ１０から圧油が供給される場合に、圧油の圧力によって前記気体を圧縮させながら前記圧油の一部を収容する。アキュムレータ３３の内部で圧縮された前記気体は、アキュムレータ３３に収容された圧油に対して、可変容量ポンプ１０から供給される圧油と略同じ圧力を作用させる。
【００２６】
アキュムレータ３３は、可変容量ポンプ１０からフートリリーフ装置１への圧油の供給が遮断された場合に、圧縮されていた前記気体が膨張することで蓄えていた圧油を第２ラインＬ２に供給する。これにより、アキュムレータ３３は、フートリリーフ装置１内の圧油（例えば前記圧油の供給が遮断される前に供給済みの圧油）に対して圧力を印加する。なお本願でいう「供給済みの圧油」とは、「フートリリーフ装置１に供給済みの圧油」の意味である。すなわち、本願でいう「供給済みの圧油」は、アキュムレータ３３の内部に収容され、可変容量ポンプ１０からの圧油の供給が遮断された場合に、アキュムレータ３３から供給される圧油を含む。
【００２７】
第１分岐流路（第１流路）Ｌ２ａおよび第２分岐流路（第２流路）Ｌ２ｂは、第１絞り部３１の下流側で互いに分岐している。第１分岐流路Ｌ２ａおよび第２分岐流路Ｌ２ｂは、それぞれ圧油回収ラインＬ３に接続される。言い換えると、第１分岐流路Ｌ２ａおよび第２分岐流路Ｌ２ｂは、第１絞り部３１と圧油回収ラインＬ３との間で、油圧回路として互いに並列に設けられる。第１分岐流路Ｌ２ａまたは第２分岐流路Ｌ２ｂを流れた圧油は、圧油回収ラインＬ３を通じてタンクＴに回収される。
【００２８】
第２絞り部（第２オリフィス）３４は、第１分岐流路Ｌ２ａの途中に設けられる。これにより、第１分岐流路Ｌ２ａの流動抵抗が高められている。例えば、圧油に対する第２絞り部３４の流動抵抗は、圧油に対する第１絞り部３１の流動抵抗よりも大きい。
【００２９】
流量調整部（流量調整弁）３５は、第１分岐流路Ｌ２ａにおいて、第２絞り部３４の上流側に設けられる。流量調整部３５は、第２絞り部３４の上流側において圧油の圧力が低下するに従い、第２絞り部３４に向かう流路を徐々に細くする。
具体的には、流量調整部３５は、第２絞り部３４の上流側の圧力と第２絞り部３４の下流側の圧力との違いによって動くスプールを有する。ここで、第２絞り部３４の下流側の圧力は、実質的に一定と見做すことができる。このため、前記スプールは、実質的に第２絞り部３４の上流側の圧力の変化によって動く。流量調整部３５は、第２絞り部３４の上流側において圧油の圧力が低下する場合に、前記スプールが動くことで、第２絞り部３４に向かう流路を徐々に細くする。なお、このスプールの動きの一例は、後述する実施例のなかで詳しく説明する。
これにより、流量調整部３５は、第２絞り部３４の上流側において圧油の圧力が低下するに従い、第２絞り部３４に向かう圧油の流量を徐々に少なくする。
【００３０】
一方で、切換え弁３６は、第２分岐流路Ｌ２ｂに設けられる。切換え弁３６は、第２分岐流路Ｌ２ｂを、開通状態と閉鎖状態とで切換え可能である。例えば、切換え弁３６は、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３が操作されていない状態では、第２分岐流路Ｌ２ｂを開通させている。
【００３１】
第２分岐流路Ｌ２ｂには、第２絞り部３４および流量調整部３５が設けられない。言い換えると、圧油に対する第２分岐流路Ｌ２ｂの流動抵抗は、圧油に対する第１分岐流路Ｌ２ａの流動抵抗よりも小さい。このため、切換え弁３６が第２分岐流路Ｌ２ｂを開通させると、第２ラインＬ２の圧油の多くは、第２分岐流路Ｌ２ｂに流入する。そして、第２分岐流路Ｌ２ｂに流入した圧油は、圧油回収ラインＬ３を通じてタンクＴに回収される。言い換えると、切換え弁３６が第２分岐流路Ｌ２ｂを開通させる場合、第１分岐流路Ｌ２ａには、圧油は実質的に流れない。
【００３２】
一方で、切換え弁３６が第２分岐流路Ｌ２ｂを閉鎖すると、第２ラインＬ２の圧油は、第１分岐流路Ｌ２ａに流入する。そして、第１分岐流路Ｌ２ａに流入した圧油は、流量調整部３５および第２絞り部３４を通り、圧油回収ラインＬ３を通じてタンクＴに回収される。すなわち、切換え弁３６は、第２ラインＬ２の圧油が流れる流路として、第１分岐流路Ｌ２ａと第２分岐流路Ｌ２ｂとを選択的に切り換えることができる。
【００３３】
コントローラ３７は、切換え弁３６の切り替えを制御する。詳しく述べると、コントローラ３７には、第１アクチュエータ１１が操作される場合に、第１アクチュエータ１１の操作に応じたパイロット信号が入力される。同様に、コントローラ３７には、第２アクチュエータ１２が操作される場合に、第２アクチュエータ１２の操作に応じたパイロット信号が入力される。また、コントローラ３７には、第３アクチュエータ１３が操作される場合に、第３アクチュエータ１３の操作に応じたパイロット信号が入力される。なお、コントローラ３７に入力されるパイロット信号は、圧力信号でもよく、電気信号でもよい。
【００３４】
例えば、コントローラ３７は、第１アクチュエータ１１の操作に応じたパイロット信号のみが入力された場合、第２分岐流路Ｌ２ｂを閉鎖するように切換え弁３６を制御する。これにより、第２ラインＬ２の圧油は、流量調整部３５および第２絞り部３４に導かれる。
一方で、コントローラ３７は、第２または第３のアクチュエータ１２，１３の操作に応じたパイロット信号が入力された場合、第２分岐流路Ｌ２ｂを開通させるように切換え弁３６を制御する。これにより、第２ラインＬ２の多くの圧油は、第１分岐流路Ｌ２ａの流量調整部３５および第２絞り部３４を通らずに、第２分岐流路Ｌ２ｂを通ってタンクＴに流れる。
また例えば、コントローラ３７は、第１アクチュエータ１１の操作に応じたパイロット信号と、第２または第３のアクチュエータ１２，１３の操作に応じたパイロット信号の両方が同時に入力される場合は、第２分岐流路Ｌ２ｂを開通させるように切換え弁３６を制御する。なお、コントローラ３７の制御は、上記例に限定されない。例えば、コントローラ３７は、第１アクチュエータ１１の操作に応じたパイロット信号と、第２または第３のアクチュエータ１２，１３の操作に応じたパイロット信号の両方が同時に入力される場合は、第２分岐流路Ｌ２ｂを閉鎖するように切換え弁３６を制御してもよい。
【００３５】
以上説明した、第１分岐流路Ｌ２ａ、第２分岐流路Ｌ２ｂ、第２絞り部３４、流量調整部３５、および切換え弁３６は、協働して「圧力保持部（信号保持部、流量規制部）４１」の一例を構成する。すなわち、本実施形態の圧力保持部４１は、可変容量ポンプ１０からの圧油の供給が遮断された場合に、第１絞り部３１の下流において圧油に対する流動抵抗を増加させる。これにより、圧力保持部４１は、可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への圧油の供給が遮断された状態で、可変容量ポンプ１０に対して出力する制御圧力を徐々に低下させながら保持する。
【００３６】
また、圧力保持部４１は、第１絞り部３１の下流側に代えて、または第１絞り部３１の下流側に加えて、第１絞り部３１の上流側に設けられてもよい。この場合、圧力保持部４１は、第１絞り部３１の上流側において供給済みの圧油に対する流動抵抗を増加させる。
【００３７】
次に、本実施形態のフートリリーフ装置１の作用について説明する。
ここで、図２は、フートリリーフ装置１および可変容量ポンプ１０の動作例を示す。図２中の（ａ）は、第２または第３のアクチュエータ１２，１３が操作される場合を示す。また、図２中の（ｂ）は、第１アクチュエータ１１のみが操作される場合を示す。なお、図２中の「制御圧力」とは、フートリリーフ装置１が出力する制御圧力のことである。また、図２中の「ポンプ吐出容量」とは、可変容量ポンプ１０の吐出容量のことである。
【００３８】
まず先に、第２または第３のアクチュエータ１２，１３が操作される場合を説明する。なおここでは、第２アクチュエータ１２が操作される場合を代表して説明する。第３アクチュエータ１３が操作される場合は、以下の説明において「第２アクチュエータ１２」を「第３アクチュエータ１３」、「第２切換え弁２２」を「第３切換え弁２３」と読み替えればよい。
【００３９】
第２アクチュエータ１２が操作される場合、第２切換え弁２２にパイロット信号が入力される。第２切換え弁２２は、前記パイロット信号に基づき、可変容量ポンプ１０からフートリリーフ装置１に向かう圧油の流れを遮断するととともに、可変容量ポンプ１０から第２アクチュエータ１２に圧油を供給するように切り換わる。
【００４０】
可変容量ポンプ１０からフートリリーフ装置１に向かう圧油の流れが遮断されると、アキュムレータ３３は、蓄えていた圧油を第２ラインＬ２に供給する。これにより第１絞り部３１の上流側には、可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力が発生する。この制御圧力は、制御ラインＳを介して可変容量ポンプ１０に出力される。
【００４１】
第２アクチュエータ１２が操作される場合は、コントローラ３７は、フートリリーフ装置１の切換え弁３６を制御し、第２分岐流路Ｌ２ｂを開通させる。このため、第２ラインＬ２の多くの圧油は、第２分岐流路Ｌ２ｂを通り、圧油回収ラインＬ３に流れる。
【００４２】
このため、第２ラインＬ２の圧油は、比較的早く、フートリリーフ装置１の外部に流出する。このため、第１絞り部３１の上流側に発生する制御圧力は、比較的早く低下する（図２中の（ａ）参照）。そして、可変容量ポンプ１０は、フートリリーフ装置１から受け取る制御圧力の低下に応じて、吐出容量を増加させる。これにより、第２アクチュエータ１２が操作される場合は、第２アクチュエータ１２の動作開始時から比較的多くの圧油が第２アクチュエータ１２に供給される。
【００４３】
次に、第１アクチュエータ１１のみが操作される場合について説明する。
第１アクチュエータ１１が操作される場合、第１切換え弁２１にパイロット信号が入力される。第１切換え弁２１は、前記パイロット信号に基づき、可変容量ポンプ１０からフートリリーフ装置１に向かう圧油の流れを遮断するととともに、可変容量ポンプ１０から第１アクチュエータ１１に圧油を供給するように切り換わる。
【００４４】
可変容量ポンプ１０からフートリリーフ装置１に向かう圧油の流れが遮断されると、アキュムレータ３３は、蓄えていた圧油を第２ラインＬ２に供給する。これにより、第１絞り部３１の上流側には、可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力が発生する。この制御圧力は、制御ラインＳを介して可変容量ポンプ１０に出力される。
【００４５】
ここで、第１アクチュエータ１１のみが操作される場合は、コントローラ３７は、フートリリーフ装置１の切換え弁３６を制御し、第２分岐流路Ｌ２ｂを閉鎖する。このため、第２ラインＬ２の圧油は、第１分岐流路Ｌ２ａに流入し、流量調整部３５および第２絞り部３４に導かれる。言い換えると、フートリリーフ装置１は、第２ラインＬ２の圧油に対する流動抵抗を増加させる。
【００４６】
このため、第２ラインＬ２の圧油は、比較的ゆっくりと、フートリリーフ装置１の外部に流出する。このため、第１絞り部３１の上流側に発生する制御圧力は、圧油のゆっくりとした流出に応じて徐々に低下する（図２中の（ｂ）参照）。そして、可変容量ポンプ１０は、フートリリーフ装置１から受け取る制御圧力の低下に応じて、吐出容量を徐々に増加させる。これにより、第１アクチュエータ１１が操作される場合は、第１アクチュエータ１１の動作開始時には第１アクチュエータ１１にあまり多くの量の圧油が供給されない。
【００４７】
以上のような構成によれば、緩やかな応答性を実現可能なフートリリーフ装置１および油圧システム２を提供することができる。
【００４８】
すなわち、本実施形態のフートリリーフ装置１は、第１絞り部３１と、圧力保持部４１とを有する。第１絞り部３１は、可変容量ポンプ１０から供給される圧油に基づき、可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力を発生させる。圧力保持部４１は、可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への圧油の供給が遮断された場合に、第１絞り部３１の上流側および下流側の少なくとも一方において供給済みの圧油に対する流動抵抗を増加させ、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を徐々に低下させながら保持可能である。
【００４９】
このような構成によれば、圧力保持部４１を有しないフートリリーフ装置に比べて、可変容量ポンプ１０に対する制御圧力を比較的ゆっくりと低下させることができる。これにより、可変容量ポンプ１０は、アクチュエータに供給する圧油の流量を徐々に増やすことができる。言い換えると、可変容量ポンプ１０の吐出容量の増量速度を制御することができる。
【００５０】
具体的には、アクチュエータが必要とする流量に合わせて、可変容量ポンプ１０の吐出容量を制御することができる。例えば、停止状態から徐々に加速される油圧モータに対して、加速の初期状態で過大な量の圧油が供給されることを避けることができる。これにより、第１アクチュエータ１１のリリーフ弁からタンクＴへ流れる無駄な圧油の量を減らすことができる。これにより、油圧システム２の燃費の向上および省エネルギー化を図ることができる。また上記構成のフートリリーフ装置１によれば、他の種類のアクチュエータの場合でも、動作初期時に過大な量の圧油が供給されることを避けることができる。これにより、振動や衝撃を伴うショックがアクチュエータに生じることを抑制することができる。
【００５１】
本実施形態では、フートリリーフ装置１は、第１絞り部３１および圧力保持部４１の少なくとも一方の上流側に接続されたアキュムレータ３３を備える。アキュムレータ３３は、可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への圧油の供給が遮断された場合に、供給済みの圧油に圧力を印加可能である。このような構成によれば、可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への圧油の供給が遮断された場合であっても、供給済みの圧油に対してアキュムレータ３３から圧力が印加されるため、必要な制御圧力をより確実に発生させることができる。
【００５２】
本実施形態では、圧力保持部４１は、第２絞り部３４を含む。圧力保持部４１は、可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への圧油の供給が遮断された場合に、供給済みの圧油を第２絞り部３４に導くことで圧油に対する流動抵抗を増加させる。このような構成によれば、第２絞り部３４の形状や構成を選定することで、制御圧力が低下する速度や時間を比較的柔軟に設定することができる。これにより、アクチュエータが必要とする流量に合わせて、圧油を供給しやすくなる。これにより、油圧システム２のさらなる燃費の向上および省エネルギー化を図ることができる。
【００５３】
本実施形態では、圧力保持部４１は、第２絞り部３４の上流側において圧油の圧力が低下するに従い、第２絞り部３４に向かう流路を徐々に細くする流量調整部３５を有する。このような構成によれば、第２絞り部３４の上流側において圧油の圧力が低下するに従い、フートリリーフ装置１から流出する圧油の流量を徐々に減らすことができる。これにより、可変容量ポンプ１０に対する制御圧力をさらにゆっくりと低下させることができる。このため、アクチュエータに供給する圧油の流量をさらにゆっくりと増やしたい場合などに適したフートリリーフ装置１を提供することができる。
【００５４】
言い換えると、上記構成の流量調整部３５が設けられることで、第２絞り部３４の上流側と下流側の圧力差が大きく、第２絞り部３４を通る圧油の流量が多い場合に、第２絞り部３４に向かう流路を比較的大きくすることができる。一方で、第２絞り部３４の上流側と下流側の圧力差が小さく、第２絞り部３４を通る圧油の流量が少ない場合に、第２絞り部３４に向かう流路を比較的小さくすることができる。これにより、第１分岐流路Ｌ２ａの圧油の流れを安定させることができる。
なお、流量調整部３５は、必須の構成要素ではない。例えば、第２絞り部３４が設けられるだけでも、圧力保持部４１は、可変容量ポンプ１０に対する制御圧力を比較的ゆっくりと低下させることができる。
【００５５】
本実施形態では、圧力保持部４１は、第１分岐流路Ｌ２ａと、第２分岐流路Ｌ２ｂと、切換え弁３６とを有する。第１分岐流路Ｌ２ａには、第２絞り部３４および流量調整部３５が設けられる。第２分岐流路Ｌ２ｂは、第１分岐流路Ｌ２ａに比べて流動抵抗が小さい。切換え弁３６は、第１分岐流路Ｌ２ａおよび第２分岐流路Ｌ２ｂを選択的に切り換え可能であるとともに、可変容量ポンプ１０から第１アクチュエータ１１のみに圧油が供給されて可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への圧油の供給が遮断された場合に、フートリリーフ装置１に供給済みの圧油を第１分岐流路Ｌ２ａに導く。
【００５６】
このような構成によれば、切換え弁３６を制御することで、フートリリーフ装置１の応答性を変更することができる。すなわち、第１アクチュエータ１１のみが駆動される場合に、第１分岐流路Ｌ２ａを選択することで、可変容量ポンプ１０に対する制御圧力を徐々に低下させることができる。一方で、他のアクチュエータが駆動される場合に、第２分岐流路Ｌ２ｂを選択することで、可変容量ポンプ１０に対する制御圧力を比較的早く低下させることができる。言い換えると、第２分岐流路Ｌ２ｂを選択することで、圧力保持部４１が設けられていないフートリリーフ装置と略同じ応答性を実現することができる。すなわち、必要に応じて応答性を変えることができる可変応答性のフートリリーフ装置１を提供することができる。例えば、フートリリーフ装置１は、アクチュエータの種類に応じて応答性を変えることができる。
【００５７】
また本実施形態を別の観点で見ると、本実施形態のフートリリーフ装置１は、第１絞り部３１と、アキュムレータ３３とを有する。第１絞り部３１は、可変容量ポンプ１０から供給される圧油に基づき、可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力を発生させる。アキュムレータ３３は、可変容量ポンプ１０からの圧油の供給が遮断された場合に、第１絞り部３１に圧油を供給可能である。このような構成によれば、可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への圧油の供給が遮断された場合であっても、アキュムレータ３３から圧油が供給されるため、必要な制御圧力をより確実に発生させることができる。
【００５８】
（実施例）
次に、図３から図５を参照し、圧力保持部４１およびコントローラ３７の具体的な構成例を説明する。なお、圧力保持部４１およびコントローラ３７は、以下の構成に限定されない。なお、図１において、図３中の構成に対応する部分には同じ符号を付す。
【００５９】
図３は、圧力保持部４１およびコントローラ３７を含む油圧制御装置５０の一例を示す。油圧制御装置５０は、本体ブロック６０、第１スプール６１、および第２スプール６２を有する。本体ブロック６０は、第１油路７１、第２油路７２、第１圧力室７３、および第２圧力室７４を有する。
【００６０】
第１油路７１は、例えば本体ブロック６０の一端部から他端部に亘り、直線状に延びている。第１油路７１には、第２油路７２が連通する。第２油路７２は、第１油路７１のなかで後述する第１スプール６１よりも上流側に位置する部分に連通する。第２油路７２の端部には、流入ポート８１が設けられる。フートリリーフ装置１に供給された圧油は、流入ポート８１および第２油路７２を通じて第１油路７１に流入する。流入ポート８１は、例えば第１絞り部３１の下流側に位置する。流入ポート８１は、第１絞り部３１の上流にある出力ポート８２（図１参照）を介して制御ラインＳに接続される。なお、流入ポート８１の位置は、図３中の位置に限定されない。流入ポート８１の位置は、任意に設定可能である。
【００６１】
本実施例では、本体ブロック６０のなかで第１スプール６１よりも上流側に位置する部分において第１スプール６１によって流入ポート８１の圧力が制御され、その圧力により第１絞り部３１の上流にある出力ポート８２を介して可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力が出力される。すなわち本実施例では、圧力保持部４１が動作する場合、第１絞り部３１の下流側において発生した圧力に応じて出力ポート８２の圧力が制御され、その圧力が可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力として制御ラインＳに出力される。
【００６２】
第１圧力室７３は、第１油路７１を横切るように設けられる。第１圧力室７３は、第１油路７１に連通する。第１圧力室７３の一端部には、第１ドレンポート８３が設けられる。第１ドレンポート８３は、圧油回収ラインＬ３に接続される。一方で、第１圧力室７３の他端部は、塞がれている。
【００６３】
第１圧力室７３には、第１スプール６１が摺動可能に収容される。第１スプール６１は、第１ドレンポート８３側に位置する第１端面６１ａと、第１端面６１ａとは反対側に位置する第２端面６１ｂとを有する。さらに、第１スプール６１は、第１凹部８５、第２凹部８６、および連通孔８７を有する。第１凹部８５および第２凹部８６の各々は、第１スプール６１の周面に設けられている。例えば、第１凹部８５および第２凹部８６の各々は、第１スプール６１の周面に環状に形成される。
【００６４】
第１凹部８５は、第１油路７１に連通する位置に設けられる。これにより、第１凹部８５には、第１油路７１から圧油が流入する。第１凹部８５は、後述する絞り部８９と共に直列絞りを形成する。第１凹部８５は、絞り部８９と協働して、第２絞り部３４の一例を形成する。第２凹部８６は、第１油路７１から外れた位置に設けられる。第２凹部８６には、第１スプール６１の摺動時に潤滑に用いられる圧油が収容される。
【００６５】
連通孔８７は、第１スプール６１の軸中心に対応して設けられる。連通孔８７は、第１スプール６１の摺動方向に延びている。また、第１凹部８５の底面と連通孔８７との間には、第１凹部８５と連通孔８７とを連通させる貫通孔８８が設けられる。これにより、第１凹部８５に流入した圧油は、貫通孔８８を通じて連通孔８７の内部に流入する。また、連通孔８７と第１端面６１ａとの間には、絞り部８９が設けられる。連通孔８７は、絞り部８９を通じて、第１ドレンポート８３に連通する。
【００６６】
第１スプール６１は、第１凹部８５と第１油路７１との重なる面積が比較的大きい第１位置（図４参照）と、前記第１位置に比べて、第１凹部８５と第１油路７１との重なる面積が小さい第２位置（図３，図５参照）との間で移動可能である。図３に示すように、第１スプール６１と第１ドレンポート８３との間には、第１弾性部材９１が設けられる。第１弾性部材９１は、第１スプール６１を前記第２位置に向けて付勢する。本実施形態では、第１圧力室７３、第１スプール６１、および第１弾性部材９１は、流量調整部３５の一例を構成する。
【００６７】
第２圧力室７４は、第１油路７１を横切るように設けられる。第２圧力室７４は、第１油路７１に連通する。第２圧力室７４の一端部には、第１信号入力ポート９３が設けられる。第１信号入力ポート９３には、第１アクチュエータ１１の操作に応じたパイロット信号が入力される。一方で、第２圧力室７４の他端部には、第２信号入力ポート９４が設けられる。第２信号入力ポート９４には、第２および第３アクチュエータ１２，１３の操作に応じたパイロット信号が入力される。
【００６８】
第２圧力室７４には、第２スプール６２が摺動可能に収容される。第２スプール６２は、一対の大径部９６ａ，９６ｂと、これら大径部９６ａ，９６ｂの間に設けられた小径部９７とを有する。第２スプール６２は、小径部９７と第１油路７１とが重なる開放位置（図３参照）と、大径部９６ｂが第１油路７１を閉じる閉塞位置（図４，図５参照）との間で移動可能である。第２スプール６２と第２信号入力ポート９４との間には、第２弾性部材９８が設けられる。第２弾性部材９８は、第２スプール６２を前記開放位置に向けて付勢する。本実施形態では、第２圧力室７４、第２スプール６２、および第２弾性部材９８は、切換え弁３６の一例を構成する。また、第１信号入力ポート９３、第２信号入力ポート９４、およびそれらを規定する部材は、コントローラ３７の一例を構成する。
【００６９】
第１油路７１の端部には、第２ドレンポート９９が設けられる。第２ドレンポート９９は、圧油回収ラインＬ３に接続される。言い換えると、第２スプール６２は、流入ポート８１と第２ドレンポート９９との間の流路を開閉する。
【００７０】
次に、油圧制御装置５０の動作例を説明する。
まず、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３が操作されていない場合を説明する。図３は、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３が操作されていない場合を示す。この場合は、第１信号入力ポート９３および第２信号入力ポート９４には、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３の操作に応じたパイロット信号が入力されない。そのため、第２スプール６２は、第２弾性部材９８の付勢力によって、前記開放位置に位置する。また、第１スプール６１は、第１弾性部材９１の付勢力によって、第１凹部８５と第１油路７１との重なる面積が小さい前記第２位置に位置する。
【００７１】
第２スプール６２が前記開放位置にあると、流入ポート８１から第１油路７１に流入した圧油の多くは、第１スプール６１の第１凹部８５を通り、第２ドレンポート９９に向けて流れる。言い換えると、圧油の多くは、絞り部８９には流れない。このため、出力ポート８２からは、高い圧力値の制御圧力は出力されない。
【００７２】
次に、第２または第３のアクチュエータ１２，１３のみが操作される場合を説明する。第２または第３のアクチュエータ１２，１３のみが操作される場合は、第１スプール６１および第２スプール６２の位置は、図３で示す状態と同じである。すなわち、第２または第３のアクチュエータ１２，１３が操作される場合、第２信号入力ポート９４にパイロット信号が入力される。また、第２スプール６２は、第２弾性部材９８によって、第１信号入力ポート９３に向けて付勢されている。これにより、第２スプール６２は、前記開放位置に位置する。また、第１スプール６１は、第１弾性部材９１の付勢力によって、第１凹部８５と第１油路７１との重なる面積が小さい前記第２位置に位置する。
【００７３】
第２スプール６２が前記開放位置にあると、流入ポート８１から第１油路７１に流入した圧油の多くは、第１スプール６１の第１凹部８５を通り、第２ドレンポート９９に向けて流れる。言い換えると、圧油の多くは、絞り部８９には流れない。このため、出力ポート８２からは、高い圧力値の制御圧力は出力されない。
【００７４】
次に、第１アクチュエータ１１のみが操作される場合を説明する。図４および図５は、第１アクチュエータ１１のみが操作される場合を示す。まず図４に示すように、第１アクチュエータ１１のみが操作される場合、第１信号入力ポート９３にパイロット信号が入力される。これにより、第２スプール６２は、第２弾性部材９８の付勢力に打ち勝って、大径部９６ｂが第１油路７１を閉じる前記閉塞位置に移動する。
【００７５】
第２スプール６２が前記閉塞位置に移動すると、流入ポート８１から第１油路７１に流入した圧油は、第２ドレンポート９９から流出することができなくなる。このため、第１油路７１の圧油は、第１スプール６１の第１凹部８５から、貫通孔８８および連通孔８７を通り、絞り部８９に導かれる。これにより、第１スプール６１の上流側には、比較的高い圧力値の制御圧力が発生する。この制御圧力は、出力ポート８２から信号ラインＳに出力される。
【００７６】
またこの場合、第１スプール６１の連通孔８７の内面および第２端面６１ｂに作用する圧力Ｐ２は、第１スプール６１の第１端面６１ａに作用する圧力Ｐ１と第１弾性部材９１による付勢力との合力よりも高くなる。このため、第１スプール６１は、第１弾性部材９１の付勢力に打ち勝って、第１凹部８５と第１油路７１との重なる面積が比較的大きい前記第１位置に移動する。
【００７７】
そして、第１油路７１の圧油が第２絞り部３４を通って第１ドレンポート８３から徐々に排出されると、第１油路７１内に作用する圧力が徐々に低下する。その結果、出力ポート８２から出力される制御圧力が徐々に低下する。
【００７８】
ここで、第１油路７１内に作用する圧力が徐々に低下すると、第１スプール６１の連通孔８７の内面および第２端面６１ｂに作用する圧力Ｐ２が徐々に低下する。その結果、図５に示すように、第１スプール６１は、第１弾性部材９１の付勢力によって、前記第２位置に向けて徐々に移動する。これにより、第１凹部８５と第１油路７１との重なる面積が徐々に小さくなる。すなわち、第１油路７１から第２絞り部３４に向かう圧油の流量が少なくなるに従い、第１油路７１から第２絞り部３４に向かう流路が徐々に細くなる。これにより、第１油路７１から連通孔８７に流入する圧油の流れを安定させることができる。
【００７９】
次に、第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３の全てが操作される場合を説明する。第１から第３のアクチュエータ１１，１２，１３の全てが操作される場合は、第１スプール６１および第２スプール６２の位置は、図３で示す状態と同じである。すなわち、第１信号入力ポート９３には、第１アクチュエータ１１の操作に応じたパイロット信号が入力される。また、第２信号入力ポート９４には、第２および第３のアクチュエータ１２，１３の操作に応じたパイロット信号が入力される。さらに、第２スプール６２は、第２弾性部材９８によって、第１信号入力ポート９３に向けて付勢されている。これにより、第２スプール６２は、前記開放位置に位置する。また、第１スプール６１は、第１弾性部材９１の付勢力によって、第１凹部８５と第１油路７１との重なる面積が小さい前記第２位置に位置する。
【００８０】
第２スプール６２が前記開放位置にあると、流入ポート８１から第１油路７１に流入した圧油の多くは、第２スプール６２の小径部９７を通り第２ドレンポート９９に流れる。言い換えると、圧油の多くは、絞り部８９には流れない。このため、出力ポート８２からは、高い圧力値の制御圧力は出力されない。
【００８１】
以上、圧力保持部４１およびコントローラ３７の具体的な構成の一例を説明した。なお、上述したように、圧力保持部４１およびコントローラ３７は、上記例に限定されない。コントローラ３７は、例えば電気制御によって切換え弁３６を制御するものでもよい。
【００８２】
以上、一つの実施形態および実施例に係るフートリリーフ装置１および油圧システム２について説明したが、実施形態および実施例は上述のものに限定されない。
例えば、圧力保持部４１が徐々に低下させながら保持する制御圧力は、第１絞り部３１が発生させる制御圧力に限定されない。例えば、圧力保持部４１が徐々に低下させながら保持する制御圧力は、圧力保持部４１自体が発生させてもよい。例えば、上記実施例では、上記制御圧力の少なくとも一部は、圧力保持部４１の第２絞り部３４によって発生する。また、例えば上記制御圧力を圧力保持部４１自体が発生させる場合、アキュムレータ３３は、圧力保持部４１の上流側であれば、第１絞り部３１の下流側に設けられてもよい。
【００８３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、フートリリーフ装置１は、第１絞り部３１と、圧力保持部４１とを持つ。第１絞り部３１は、可変容量ポンプ１０から供給される圧油に基づき、可変容量ポンプ１０をネガティブ制御する制御圧力を発生させる。圧力保持部４１は、可変容量ポンプ１０から第１絞り部３１への前記圧油の供給が遮断された場合に、第１絞り部３１の上流側および下流側の少なくとも一方において供給済みの前記圧油に対する流動抵抗を増加させ、前記可変容量ポンプをネガティブ制御する制御圧力を徐々に低下させながら保持可能である。このような構成によれば、緩やかな応答性を実現可能なフートリリーフ装置１を提供することができる。
【００８４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８５】
１…フートリリーフ装置（制御用圧力発生装置）、２…油圧システム、１０…可変容量ポンプ、１１…第１アクチュエータ、１２…第２アクチュエータ、３１…第１絞り部（圧力発生部）、３３…アキュムレータ、３４…第２絞り部、３５…流量調整部、３６…切換え弁、４１…圧力保持部、Ｌ２ａ…第１分岐流路（第１流路）、Ｌ２ｂ…第２分岐流路（第２流路）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006606350.tif 000005
【図５】
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