(57)【要約】      （修正有）【課題】流体圧ポンプからの供給流量が、複数のアクチュエータの要求量の合計より不足しても、速度バランスを保つことが可能なアンチサチュレーション装置を提供する。【解決手段】  流体を複数のアクチュエータに供給するための供給回路に、各アクチュエータの方向を切換えるための切換弁を備えた装置であって、各供給回路の切換弁の上流側に減圧形圧力補償流量制御弁を設け、各供給回路の切換弁の下流側に流量制御弁を設け、流量制御弁の下流側と他の供給回路の流量制御弁の下流側との間にチェック弁を介して接続されるロードセンシングラインを設け、減圧形圧力補償流量制御弁は、切換弁のスプールの上流側の流体圧と、切換弁のスプールの下流側の流体圧との差圧が所定の値となるよう切換弁への流体の流入量を制御し、流量制御弁は、切換弁の下流側の流体圧と、ロードセンシングラインの流体圧との差圧に基づいて、流量制御弁から流出する流体量を制御する。【選択図】  図１
2005337466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流体圧ポンプから複数のアクチュエータに供給するための供給回路に、各アクチュエータの方向を切換えるための切換弁を備えたアンチサチュレーション装置であって、
前記各供給回路の前記切換弁の上流側に減圧形圧力補償流量制御弁を設け、
前記各供給回路の前記切換弁の下流側に流量制御弁を設け、
前記流量制御弁の下流側と他の前記供給回路の流量制御弁の下流側との間にチェック弁を介して接続されるロードセンシングラインを設け、
前記減圧形圧力補償流量制御弁は、前記切換弁のスプールの上流側の流体圧と、前記切換弁のスプールの下流側の流体圧との差圧が所定の差圧となるよう前記切換弁への流体の流入量を制御し、
前記流量制御弁は、前記切換弁の下流側の流体圧と、前記ロードセンシングラインの流体圧との差圧に基づいて、前記流量制御弁から流出する流体量を制御することを特徴とするアンチサチュレーション装置。
【請求項２】
前記供給回路の上流側にブリードオフコンペンセータを設けたことを特徴とする請求項１に記載のアンチサチュレーション装置。
【請求項３】
前記ロードセンシングラインに、前記切換弁中立時に前記ロードセンシングラインの圧力を下げるためのフローコントローラを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンチサチュレーション装置。
【請求項４】
前記ブリードオフコンペンセータの上流側にリリーフ弁を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のアンチサチュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル、クレーン車等の操作性が重要な油圧駆動装置に関し、特に、１つの流体圧ポンプにより複数のアクチュエータを制御するためのアンチサチュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル、油圧クレーン等、複数の被駆動体を駆動する複数の油圧アクチュエータを備えた油圧駆動装置においては、油圧ポンプの吐出圧を負荷圧又は要求流量に連動して制御すると共に、切換弁に関連して圧力補償流量制御弁を配置し、この圧力補償流量制御弁で切換弁の前後差圧を制御して、複数のアクチュエータを同時に駆動する際に、各アクチュエータへの流体の供給流量が安定するように制御される。
【０００３】
この制御を行う代表的な方式について主に２つあり、以下に図面を参照して説明する。
まず、図３に示されるように、流体圧ポンプ５１から供給される流体を、各供給回路５２，５２の各切換弁５５，５５を介してアクチュエータ５３，５３に供給する回路において、各切換弁５５，５５の上流側に、スプールの開口面積の前後の差圧を導入して、メータイン形の圧力補償機能を有する減圧形圧力補償流量制御弁５４を設ける方式がある。
【０００４】
次に、図４に示されるように、各切換弁６５，６５の下流側に、流量制御弁６４，６４を設け、２個以上のアクチュエータ６３，６３の同時操作を行ったときに、操作量に対する必要流量と流体圧ポンプ６１の供給流量が逆転した場合にも軽負荷側の供給回路６２が優先作動しない方式（分流方式）がある。
これらのいずれもが、流体圧ポンプ側にブリードオフコンペンセータ５９，６９が設けられており、ブリードオフ形圧力補償機能を有している。
【０００５】
しかしながら、図３で示される方式では、２個以上のアクチュエータ５３，５３を同時操作をしているときに、操作量に対する必要流量が、流体圧ポンプ５１から供給されている流体の量以上となった場合に軽負荷側の供給回路５２のみが、操作量に応じて流量が追従してしまうために高負荷側の供給回路５２は流量が減じてしまう欠点がある。
この欠点を解消するために、例えば、特許文献１に開示される装置を先に提案したが、この文献に開示されるアンチサチュレーション機能は全流量に対して機能しないので完全な欠点解消とはいえなかった。
【０００６】
また、図４で示される方式では、エンジン回転数の変化及び負荷圧力の変化により、流体圧ポンプ６１から供給される流量が変化すると、アクチュエータ６３，６３の制御流量は、ブリードオフコンペンセータ６９のオーバーライド特性により若干変動してしまう。このため、各切換弁６５，６５のスプールの最大流量はきちんと定まらず、ウィンチ等のモータ回路に使用するときは、最大流量の変動を考慮しないと過回転により、モータを損傷する危険があった。
【特許文献１】特開平６−７４２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、各アクチュエータが、単独、或いは、連動して作動する場合のいずれであっても、各アクチュエータに供給される流体の流量を制御することができ、流体圧ポンプからの供給流量が、各アクチュエータの操作量より不足しても、操作しているアクチュエータの流量バランス、即ち、速度バランスを保つことが可能なアンチサチュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明者は、鋭意検討の結果、下記の通り解決手段を見出した。
即ち、本発明のアンチサチュレーション装置は、請求項１に記載の通り、流体を流体圧ポンプから複数のアクチュエータに供給するための供給回路に、各アクチュエータの方向を切換えるための切換弁を備えたアンチサチュレーション装置であって、前記各供給回路の前記切換弁の上流側に減圧形圧力補償流量制御弁を設け、前記各供給回路の前記切換弁の下流側に流量制御弁を設け、前記流量制御弁の下流側と他の前記供給回路の流量制御弁の下流側との間にチェック弁を介して接続されるロードセンシングラインを設け、前記減圧形圧力補償流量制御弁は、前記切換弁のスプールの上流側の流体圧と、前記切換弁のスプールの下流側の流体圧との差圧が所定の差圧となるよう前記切換弁への流体の流入量を制御し、前記流量制御弁は、前記切換弁の下流側の流体圧と、前記ロードセンシングラインの流体圧との差圧に基づいて、前記流量制御弁から流出する流体量を制御することを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のアンチサチュレーション装置において、前記供給回路の上流側にブリードオフコンペンセータを設けたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のアンチサチュレーション装置において、前記ロードセンシングラインに、前記切換弁中立時に前記ロードセンシングラインの圧力を下げるためのフローコントローラを設けたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項２又は３に記載のアンチサチュレーション装置において、前記ブリードオフコンペンセータの上流側にリリーフ弁を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、流体圧ポンプからの供給流量が、各アクチュエータの操作に必要な流量よりも十分であるときは、各アクチュエータを単独、或いは、複数のアクチュエータの連動操作をしても、流体圧ポンプからの供給流量に影響されない流量制御特性が得られる。また、複数のアクチュエータを連動して操作する際に、流体圧ポンプからの供給流量が、各アクチュエータの操作に必要な流量より少なくなった場合は、アンチサチュレーション機能（分配機能）が働き、各切換弁のスプールの開度に応じて、各アクチュエータの出力ポートに所定の流量の流体が送られる。これにより、各アクチュエータの流量特性が明確（特に最大流量を規定することができる）になると共に、流体圧ポンプからの供給流量が操作量より不足しても操作しているアクチュエータが流量バランス、即ち、速度バランスを保ちながら作動できるため、建設機械等において良好な操作性を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の実施の形態は、流体圧ポンプから分岐された複数の供給回路に、流体を流体圧ポンプから複数のアクチュエータに供給するための供給回路に、各アクチュエータの方向を切換えるための切換弁を備えたアンチサチュレーション装置であって、前記各供給回路の前記切換弁の上流側に減圧形圧力補償流量制御弁を設け、前記各供給回路の前記切換弁の下流側に流量制御弁を設け、前記流量制御弁の下流側と他の前記供給回路の流量制御弁の下流側との間にチェック弁を介して接続されるロードセンシングラインを設け、前記減圧形圧力補償流量制御弁は、前記切換弁のスプールの上流側の流体圧と、前記切換弁のスプールの下流側の流体圧との差圧が所定の差圧となるよう前記切換弁への流体の流入量を制御し、前記流量制御弁は、前記切換弁の下流側の流体圧と、前記ロードセンシングラインの流体圧との差圧に基づいて、前記流量制御弁から流出する流体量を制御するものである。
上記減圧形圧力補償流量制御弁を、前記切換弁のスプールの上流側の流体圧と、前記切換弁のスプールの下流側の流体圧との差圧が所定の差圧となるよう前記切換弁への流体の流入量を制御することにより、アクチュエータの操作量に対する必要流量が十分あるときは、単独のアクチュエータのみを作動させる場合又は複数のアクチュエータを作動させる場合のいずれの場合にも、流体圧ポンプから供給される供給流量に左右されずに、スプールの操作量に応じた制御流量が各スプールに流入するようになる。
また、複数の供給回路のうちの１つのアクチュエータの操作量に必要な流量が、流体圧ポンプから供給される流量より多くなったときは、前記切換弁の下流側の流体圧と、前記ロードセンシングラインの流体圧との差圧に基づいて、前記流量制御弁から流出する流体量を制御する流量制御弁の分配機能が働き、各スプールの操作量の比率に応じて流体圧ポンプから供給される流量が分流されるため、軽負荷側のアクチュエータを優先して制御するようなことがない。
【００１１】
また、本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態のアンチサチュレーション装置において、前記供給回路の上流側にブリードオフコンペンセータを設けることにより、流体圧ポンプが固定容量タイプのものであっても、その効率を有効に利用することができる。
【００１２】
また、本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態のアンチサチュレーション装置において、前記ロードセンシングラインに、前記切換弁中立時に前記ロードセンシングラインの圧力を下げるためのフローコントローラを設けることにより、前記切換弁が中立時にブリードオフコンペンセータをアンロード状態とすることができる。
【００１３】
また、本発明の第３の実施の形態は、第２又は第３の実施の形態のアンチサチュレーション装置において、前記ブリードオフコンペンセータの上流側にリリーフ弁を設けることにより、供給回路に流れる流体の最高圧力を制御することができる。
【実施例】
【００１４】
次に、本発明の一実施例について図１を用いて説明する。
符号１は内燃機関等の原動機で駆動される固定容量形、或いは、可変容量形の油圧ポンプで、この１台のポンプ１の吐出管路を複数の供給回路２ａ，２ｂに分岐して油圧モータや油圧シリンダのアクチュエータ３ａ，３ｂへ夫々接続し、各供給回路２ａ，２ｂの上流側には減圧形圧力補償流量制御弁４ａ，４ｂを設け、その下流側には手動式、或いは、油圧式切換の切換弁５ａ，５ｂを設けるようにした。そして、切換弁５ａ，５ｂの下流側には、流量制御弁６ａ，６ｂが設けられる。前記各減圧形圧力補償流量制御弁４ａ，４ｂには、切換弁５ａ，５ｂのスプールの絞りにより生じた流体圧及びバネによる所定の付勢力と、供給回路２ａ，２ｂの切換弁５ａ，５ｂの上流側の流体圧を作用させるようにし、切換弁５ａ，５ｂが操作されてその開口面積が決まると充分なポンプ流量があるときは、スプールの開口面積に応じた流量を供給すべく減圧形圧力補償流量制御弁４ａ，４ｂが作動する。流量制御弁６ａの下流側と、他の流量制御弁６ｂの下流側とはチェック弁７ａ，７ｂを介して接続され、この接続ラインが、各アクチュエータ３ａ，３ｂに供給される流体圧の高い圧力を検出するロードセンシングライン８を構成している。尚、図示の例では、ロードセンシングライン８は、ブリードオフコンペンセータ９にバネによる所定の付勢力とともに作用するようにし、流体圧ポンプ１から供給される流体圧が、前記ロードセンシングライン８と付勢力より上回る場合に、タンクＴに流体の一部を戻すようになっている。また、ロードセンシングライン８には、切換弁５ａ，５ｂが中立時にブリードオフコンペンセータ９がアンロード状態となるよう、微少流量用の逃がしフローコントローラ１０を設けるようにした。また、更に、供給回路２ａ，２ｂの上流側にはリリーフ弁１１を設けるようにし、供給回路２ａ，２ｂへの最高負荷圧力を制限するようにした。
【００１５】
前記切換弁５ａは、具体的には、図２に示すように１つのケーシング１２内にスプールを備える極めて簡単な構造により達成することができる。
前記ケーシング１２には、流体圧ポンプ１に減圧型圧力補償流量制御弁４ａを介して接続されるポート１３と、アクチュエータ３ａに接続されるポート１４，１５と、流量制御弁６ａに接続されるパイロットポート１６と、タンクに接続されるポート１７，１８とが設けられている。
そして、ポート１３に流入した流体は、例えば、スプールを右側に移動させることにより、減圧型圧力補償流量制御弁４ａ及び流量制御弁６ａを介してポート１５からアクチュエータ３ａに供給され、アクチュエータ３ａからポート１４及びポート１７を介してタンクへと戻されることとなる。
【００１６】
上記の構成において、全体的な流体の流れを図１を使用して説明すると、一つの切換弁５ａを切換え位置に操作すると、流体圧ポンプ１からの流体が供給回路２ａを介してアクチュエータ３ａへ流れ、前記アクチュエータ３ａを作動させる仕事を終えた流体はタンクＴへと戻る。
【００１７】
この時の切換弁５ａの操作量に応じた減圧形圧力補償流量制御弁４ａの作動を説明する。
まず、最初に流体圧ポンプ１からの流体の供給量が、供給回路２ａ及び／又は供給回路２ｂにおいて必要とされる流量以下である場合について説明する。
減圧形圧力補償流量制御弁４ａは、切換弁５ａのスプールの下流側の流体圧と、供給回路２ａの上流側の流体圧との差圧が所定圧となるようにバネによる付勢力により流量が制限されることになる。従って、切換弁５ａに供給される流体量は、流体圧ポンプ１の吐出圧に影響されることなく、切換弁５ａのスプールの前後の差圧に基づいて制御される。尚、供給回路２ｂの減圧形圧力補償流量制御弁４ｂにおいても同様の制御がされる。
【００１８】
次に、供給回路２ａ及び／又は供給回路２ｂにおいて必要とされる流量以上となる場合について説明する。
上記供給回路２ａに流体が供給されている状態で、他の供給回路２ｂの切換弁５ｂが切換えられて、他の供給回路２ｂのアクチュエータ３ｂにも流体を供給し始めると、流体圧ポンプ１からの吐出流量が一定であるなら、流体圧ポンプ１から供給回路２ａへ供給される流体圧が低くなる。この時、ロードセンシングライン８には、流体圧モータ３ａ，３ｂに供給される流体圧のうちの高い方の圧力が生じることになる。
そして、供給回路２ｂにおける操作量が流体圧ポンプ１からの供給流量よりも多くなると、供給回路２ａの流体の供給量は、流量制御弁６ａにより規制される。その結果、流体圧ポンプ１から供給回路２ｂへの流体の供給量が増大する。
従って、各スプールの操作量に応じた供給流量が、供給回路２ａ，２ｂに分流されることになるので、低負荷側となる供給回路２ａの制御を優先することにはならない。
【００１９】
また、上記供給回路２ａ，２ｂの上流側に設けられたブリードオフコンペンセータ９は、供給回路２ａ，２ｂに供給される流体圧が、ロードセンシングライン８に生じる流体圧に対して所定の圧力以上になると、流体圧ポンプ１から供給される流体の余剰量をタンクＴに戻すようになっている。尚、このブリードオフコンペンセータ９は、流体圧ポンプ１として固定容量ポンプを使用する場合に必要なもので、ロードセンシングする可変容量ポンプには、必ずしも必要ではない。
【００２０】
また、上記供給回路２ａ，２ｂの上流側に設けられたリリーフ弁１１は、供給回路２ａ，２ｂの負荷圧力の最高値を規制するためのものである。
【００２１】
尚、上記実施例においては、説明のためにアクチュエータ３ａ，３ｂを２つ設けた場合のアンチサチュレーション装置について説明したが、本発明は必ずしもこれに限定される２つ以上のアクチュエータを備えたものであっても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例の回路図
【図２】同回路における切換弁の説明図
【図３】従来例の説明のための回路図
【図４】従来例の説明のための回路図
【符号の説明】
【００２３】
１ａ，１ｂ    油圧ポンプ
２ａ，２ｂ    供給回路
３ａ，３ｂ    アクチュエータ
４ａ，４ｂ    減圧形圧力補償流量制御弁
５ａ，５ｂ    切換弁
６ａ，６ｂ    流量制御弁
７ａ，７ｂ    チェック弁
８    ロードセンシングライン
９    ブリードオフコンペンセータ
１０    フローコントローラ
１１    リリーフ弁
１２    ケーシング
１３    吐出回路に接続されるポート
１４    アクチュエータに接続されるポート
１５    アクチュエータに接続されるポート
１７    タンク戻りポート
１８    タンク戻りポート
５１    油圧ポンプ
５２    供給回路
５３    アクチュエータ
５４    減圧形圧力補償流量制御弁
５５    切換弁
５６    ブリードオフコンペンセータ
６１    油圧ポンプ
６２    供給回路
６３    アクチュエータ
６４    流量制御弁
６５    切換弁
６６    ブリードオフコンペンセータ
【図１】
2005337466.tif 000003
【図２】
2005337466.tif 000004
【図３】
2005337466.tif 000005
【図４】
2005337466.tif 000006