(57)【要約】【課題】  ポンプの負荷を軽減でき、かつ、再生専用弁の不要な流体圧アクチュエータの油圧駆動回路を提供する。【解決手段】  流体圧源（１）に連通する供給通路（９）と、タンク側に連通する戻し通路（１０）と、流体圧アクチュエータ（２）に作動流体を給排する第１、第２通路（５、６）と、前記第１、第２通路を前記供給通路と前記戻し通路にそれぞれ選択的に連通する第１、第２切替弁（７、８）と、を備え、前記第１、第２切替弁を介して前記流体圧アクチュエータの作動方向を切替る流体圧駆動回路（３０）において、前記供給通路は第１、第２切替弁を連通する供給側連通路を備え、前記第２切替弁は前記第２通路から流出する作動流体を供給側連通路と第１切替弁を通して第１通路に導く再生ポジションｒを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧源に連通する供給通路と、
タンク側に連通する戻し通路と、
流体圧アクチュエータに作動流体を給排する第１、第２通路と、
前記第１、第２通路を前記供給通路と前記戻し通路にそれぞれ選択的に連通する第１、第２切替弁と、を備え、
前記第１、第２切替弁を介して前記流体圧アクチュエータの作動方向を切替る流体圧駆動回路において、
前記供給通路は第１、第２切替弁を連通する供給側連通路を備え、
前記第２切替弁は前記第２通路から流出する作動流体を供給側連通路と第１切替弁を通して第１通路に導く再生ポジションｒを備えた、
ことを特徴とした流体圧駆動回路。
【請求項２】
前記第２切替弁の再生ポジションｒは、前記第２通路から流出する作動流体の一部を前記供給側連通路と第１切替弁を通して第１通路に導き、残りを前記戻し通路に導くことを特徴とした請求項１に記載の流体駆動回路。
【請求項３】
前記第２切替弁の再生ポジションｒは、前記第２通路から前記供給連通路へと流れる作動流体に抵抗を付与する第１絞りと、前記第２通路から前記戻し通路へと流れる作動流体に抵抗を付与する第２絞りと、を備えたことを特徴とした請求項１に記載の流体駆動回路。
【請求項４】
前記第１通路の流体圧力を検出する第１圧力センサと、前記第２通路の流体圧力を検出する第２圧力センサと、を備え、前記第２通路の流体圧力が前記第１通路の流体圧力よりも高い場合、前記第２切替弁を前記再生ポジションｒに切り替えられる構成としたことを特徴とした請求項１に記載の流体駆動回路。
【請求項５】
前記第２切替弁の再生ポジションｒは、前記第１通路から前記第２通路へ作動流体が逆流するの防ぐチェック弁を有することを特徴とした請求項１に記載の流体駆動回路。
【請求項６】
前記第１切替弁は、前記第１通路から流出する作動流体を供給側連通路と第２切替弁を通して第２通路に導く再生ポジションｒを備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体駆動回路。
【請求項７】
前記第１通路の流体圧力を検出する第１圧力センサと、前記第２通路の流体圧力を検出する第２圧力センサと、を備え、前記第１通路の流体圧力が前記第２通路の流体圧力よりも高い場合、前記第１切替弁を前記再生ポジションｒに切り替えられる構成としたことを特徴とする請求項６に記載の流体駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータを駆動する流体圧駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータを駆動する油圧回路には、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
この油圧回路９０は、図４に示すように、油圧源として作動油を吐出するポンプ１、アクチュエータとして油圧により伸縮作動する油圧シリンダ２、油圧シリンダ２のロッド側ポート３の作動油を給排する第１通路５、油圧シリンダ２のヘッド側ポート４の作動油を給排する第２通路６、油圧シリンダ２に対する作動油を切り替える四方弁９３、ポンプ１から吐出される作動油を四方弁９３に導く供給通路９、四方弁９３からの作動油をタンク１７に戻す戻し通路１０、ポンプ１への作動油の逆圧を防止するロードチェック弁９１、およびポンプ１の吐出圧を規制するリリーフ弁９２を主に構成される。
【０００４】
油圧シリンダ２を重力によって収縮させる場合、四方弁９３は再生ポジションｒに切替られる。これにより、第２通路６から第１通路５に作動油の一部が流れ、ポンプ１から供給する作動油の量が減ってポンプ１の負荷を減らすことができる。
【０００５】
四方弁９３の再生ポジションｒは、第２通路６と第１通路５をチェック弁９４を介して接続する油路と、供給通路９と第１通路５を接続する再生油路と、第２通路６と戻し通路１０を絞り９５を介して接続する油路と、から構成される。
【０００６】
四方弁９３の場合、供給側シリンダポートと戻り側シリンダポートが同一バルブ上に存在するため、戻り側シリンダポートからタンクポートの油路と戻り側シリンダポートから供給側シリンダポートの油路を同時に構成することができる。したがって、図４に示すようにスプールに再生回路を設けることが一般的に行われている。
【特許文献１】特開２０００−１７０７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の油圧回路９０では、メータイン、メータアウトの制御が独立にできないため、自由度のある制御ができない。メータイン、メータアウトの制御を独立に行う油圧回路として、２つの三方弁を独立に制御する油圧回路がある。しかし、三方弁を使う場合、１つのバルブに対して１つのシリンダポートしかないため、供給側シリンダポートと戻り側のシリンダポートが同一バルブ上に存在することは不可能であり、上述のような再生回路を形成することができない。この場合、再生回路を構成するためには、再生専用弁を別個に設ける必要があった。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題を解決し、再生専用弁を設けることなしに再生回路を形成できる油圧駆動回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、流体圧源に連通する供給通路と、タンク側に連通する戻し通路と、流体圧アクチュエータに作動流体を給排する第１、第２通路と、前記第１、第２通路を前記供給通路と前記戻し通路にそれぞれ選択的に連通する第１、第２切替弁と、を備え、前記第１、第２切替弁を介して前記流体圧アクチュエータの作動方向を切替る流体圧駆動回路において、前記供給通路は第１、第２切替弁を連通する供給側連通路を備え、前記第２切替弁は前記第２通路から流出する作動流体を供給側連通路と第１切替弁を通して第１通路に導く再生ポジションｒを備えた。
【発明の効果】
【００１０】
上述の構成により、メータイン、メータアウトの制御が独立の行える流体圧回路において、再生専用弁を設けることなしに再生回路を形成できる。また、第２切替弁に油圧源から作動油を供給する供給連通路を再生回路の一部として使用することができるため、別個に再生回路用通路を設ける必要がない。したがって、流体圧駆動回路を単純化でき、小型で低コストの流体圧駆動回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の流体圧駆動回路として設けられる油圧駆動回路の一実施形態を示す。この油圧駆動回路３０は、油圧源として作動油を吐出するポンプ１、アクチュエータとして油圧により伸縮作動する油圧シリンダ２、油圧シリンダ２のロッド側室にロッド側ポート３を介して作動油を給排する第１通路５、油圧シリンダ２のヘッド側室にヘッド側ポート４を介して作動油を給排する第２通路６、ロッド側ポート３に対する作動油を切り替える第１切替弁７、ヘッド側ポート４に対する作動油を切り替える第２切替弁８、ポンプ１から吐出される作動油を第１切替弁７と第２切替弁８に導く供給通路９、第１切替弁７と第２切替弁８からの作動油をタンク１７に戻す戻し通路１０、ロッド側ポート３の油圧を検出する第１圧力センサ１３、ヘッド側ポート４の油圧を検出する第２圧力センサ１４、ポンプ１への作動油の逆流を防止するロードチェック弁９１、およびポンプ１の吐出圧を規制するリリーフ弁９２を備える。油圧駆動回路３０は、図示しないコントローラが第１、第２切替弁７、８のポジションを切り替えることにより制御される。
【００１３】
供給通路９はロードチェック弁９１の下流側から分岐して第１、第２切替弁７、８に接続する供給側連通路９ａ有する。第１切替弁７のポジションａは供給通路９と第１通路５を接続し、ポジションｂは戻し通路１０と第１通路５を接続し、ポジションｃは第１通路５、供給通路９、および戻し通路１０をそれぞれ閉じる。第２切替弁８のポジションａは供給連通路９ａと第２通路６を接続し、ポジションｂは戻し通路１０と第２通路６を接続し、ポジションｃは第２通路６、供給連通路９ａ、および戻し通路１０をそれぞれ閉じる。
【００１４】
第２切替弁８は、油圧シリンダ２が重力によって作動する際に、油圧シリンダ２から第２通路６を通って流出する作動油を供給側連通路９ａと第１切替弁７と第１通路５を通して油圧シリンダ２へ導く再生ポジションｒを備える。この再生ポジションｒは、第２通路６と供給側連通路９ａを第１絞り１５を介して接続する油路５０と、第２通路６と戻し通路１０を第２絞り１６を介して接続する油路５１とを備える。
【００１５】
以下に本実施形態の油圧駆動回路３０の動作を説明する。図１の油圧駆動回路３０において、油圧シリンダ２を伸長させる場合、第２切替弁８をポジションａに、第１切替弁７をポジションｂに切り替える。すると、ポンプ１からの作動油は供給側連通路９ａより第２切替弁８を通して油圧シリンダ２のヘッド側ポート４に供給される。同時に油圧シリンダ２のロッド側ポート３は第１切替弁７を通してタンク１７に通じるため、油圧シリンダ２のロッド側ポート３からの作動油はタンク１７に戻り、油圧シリンダ２は伸長する。
【００１６】
油圧シリンダ２を収縮させる場合、第２切替弁８をポジションｂに、第１切替弁７をポジションａに切り替える。すると、ポンプ１からの作動油は第１切替弁７を通して油圧シリンダ２のロッド側ポート３に供給される。同時に油圧シリンダ２のヘッド側ポート４は第２切替弁８を通してタンク１７に通じるため、油圧シリンダ２は収縮する。
【００１７】
次に、ヘッド側ポート４からの作動油を再生して油圧シリンダ２を収縮する場合を説明する。第２切替弁８を再生ポジションｒに、第１切替弁７をポジションａにする。このとき、第１圧力センサ１３、第２圧力センサ１４により、油圧シリンダ２のロッド側ポート３の圧力、ヘッド側ポート４の圧力がそれぞれ検知され、ヘッド側ポート４の圧力がロッド側ポート３の圧力より高い場合に、第２切替弁８は再生ポジションｒに切り替えることができるよう、図示しないコントローラにより制御されている。
【００１８】
これにより、油圧シリンダ２のヘッド側ポート４から流出した作動油の一部を第１絞り１５を介して第１切替弁７に導く再生回路を形成する。このとき、ヘッド側ポート４から流出する作動油の量は、ロッド側ポート３が流入する作動油の量よりロッドの体積分多くなるため、一部が第２絞り１６を介してタンク１７ヘ流れ、油圧シリンダ２は収縮する。第１、第２絞りを設けることにより、第１通路へ導く作動油の流量を調節し、油圧シリンダ２に重い重量がかかっているときでも、油圧シリンダ２が急激に収縮するのを防止することができる。
【００１９】
また、油圧シリンダ２が自重で収縮するより速い速度で収縮させる場合等、第１切替弁７をポジションａとしているため、ポンプ１からロッド側ポート３に作動油が供給される。したがって、ポンプ１からの作動油の供給は、作動油を再生しない場合よりも少なくてすむので、ポンプ１の負荷は軽減される。
【００２０】
この構成により、メータイン、メータアウトの制御が独立の行える流体圧回路において、再生専用弁を設けることなしに再生回路を形成できる。
【００２１】
また、第２切替弁８にポンプ１から作動油を供給する供給連通路９ａを再生回路の一部として使用することができるため、別個に再生回路用通路を設ける必要がない。したがって、油圧駆動回路３０を単純化でき、小型で低コストの油圧駆動回路を提供することができる。
【００２２】
図２は本発明の流体圧駆動回路の第２の実施形態を示す。本実施形態によると、第２切替弁８の再生ポジションｒの油路５０は、ポンプ１から吐出された作動油が供給連通路９ａから第２通路６を通って油圧シリンダ２のヘッド側ポート４に逆流するのを防ぐチェック弁３５を備える。このチェック弁３５によって逆流が防止されるので、油圧シリンダ２のロッド側ポート３およびヘッド側ポート４の圧力を監視する必要がなくなるため、この油圧駆動回路４０は、第１の実施形態の油圧駆動回路３０の構成要素であったロッド側センサ１３とヘッド側センサ１４を備えない。他の構成は第１の実施形態と同じであり、同一の構成には同一の符号を付す。
【００２３】
以下に、本実施形態による油圧駆動回路４０の動作を説明する。作動油を再生させないで油圧シリンダ２を伸長または収縮するための動作は、第１の実施形態で説明したとおりである。
【００２４】
作動油の再生を用いて油圧シリンダ２を収縮する場合、第２切替弁８を再生ポジションｒに、第１切替弁７をポジションａに切り替える。このとき、第２切替弁８から供給連通路９ａ、第１切替弁７、および第１通路５を通って油圧シリンダ２のロッド側ポート３へ通じる再生回路が構成される。油圧シリンダ２のロッド側ポート３の作動油がヘッド側ポート４の作動油より高圧の場合、再生ポジションｒに設けられたチェック弁３５が再生回路を閉じて、作動油がヘッド側ポート４に逆流するのを防ぐ。すなわち、油圧シリンダ２の自重によりヘッド側ポート４の圧力がロッド側ポート３の圧力より高圧である場合のみ、再生回路が形成される。このとき、ヘッド側ポート４から流出する作動油の量はロッド側ポート３が必要とする作動油の量より多いために、一部が第２絞り１６を介してタンク１７ヘ流れ、油圧シリンダ２は収縮する。
【００２５】
駆動力が必要などの理由により油圧シリンダ２のヘッド側ポート４の作動油がロッド側ポート３側の作動油より低圧となっている場合、チェック弁３５が開かないため、ヘッド側ポート４からの作動油の全量が第２切替弁８を通じてタンク１７ヘ流れ、ヘッド側ポート４からの作動油は再生されることなく油圧シリンダ２は収縮する。
【００２６】
このように、本実施形態では、第１、第２圧力センサ１３、１４を設け、油圧シリンダ２のヘッド側ポート４およびロッド側ポート３の圧力を検知し、コントローラによりヘッド側ポート４の圧力がロッド側ポート３の圧力より高い場合にのみ第２切替弁８が再生ポジションｒに切り替えるように制御する必要がない。
【００２７】
また、油圧シリンダ２が自重で収縮するより速い速度で収縮させる場合等、第１切替弁７のポジションをポジションａとしているため、ポンプ１からロッド側ポート３に作動油が供給される。したがって、ポンプ１からの作動油の供給は、作動油を再生しない場合よりも少なくてすむので、ポンプ１の負荷は軽減される。
【００２８】
図３は本発明の流体圧駆動回路の第３の実施形態を示す。本実施形態によると、第１切替弁７は、第２切替弁８の再生ポジションｒと同じ構成の再生ポジションｒを備える。この再生ポジションｒは、第１通路５と供給連通路９ａを第３絞り４１を介して接続する油路５３と、第１通路５と戻り通路１０を第４絞り４２を介して接続する油路５４とを備える。他の構成は第１の実施形態と同じであり、同一の構成には同一の符号を付す。
【００２９】
この油圧駆動回路８０は、パワーショベルのアームなど油圧シリンダ２の傾き角度によって自重のかかる方向が変わり、ロッド側ポート３とヘッド側ポート４とで高圧となる側が変化するような場合に適用される。油圧シリンダ２のロッド側ポート３およびヘッド側ポート４の油圧は第１、第２圧力センサ１３、１４により検知され、ロッド側ポート３の圧力がヘッド側ポート４の圧力より高い場合にのみ第１切替弁７は再生ポジションｒをとることができるよう、図示しないコントローラにより制御されている。
【００３０】
図３の点線で示すように、油圧シリンダ２のロッド側が上向きの場合、油圧シリンダ２の自重はヘッド側ポート４方向に加わり、ヘッド側ポート４の圧力がより高圧となる。この場合、第１の実施形態で説明したように、第１切替弁をポジションａにし、第２切替弁を再生ポジションｒにすることで、再生回路を形成してヘッド側ポート４の作動油を再生し、油圧シリンダ２を収縮する。
【００３１】
図３に実線で示すように油圧シリンダ２のヘッド側が上向きの場合、油圧シリンダ２の自重はロッド側ポート３方向に加わるため、ロッド側ポート３の油圧のほうが高くなる。そこで、油圧シリンダ２を伸張させる場合、第１切替弁７を再生ポジションｒに、第２切替弁８をポジションａにすることにより、第１切替弁７から第２切替弁８を通って油圧シリンダ２のヘッド側ポート４へ作動油が流れる再生回路を形成する。
【００３２】
このとき、ロッド側ポート３から流出する作動油の量はヘッド側ポート４が必要とする作動油の量より少ないために、全量が第１切替弁７を通じて第２切替弁８側へ流れたとしても不足が生じるが、不足分の作動油はポンプ１から供給する。つまり、第２切替弁８へは油圧シリンダ２のロッド側ポート３からの作動油とポンプ１からの作動油が合流されて供給され、アクチュエータ２を伸長させる。これにより、再生する作動油の分だけ、ポンプ１の負荷を軽減できる。
【００３３】
油圧シリンダ２が自重で伸長するより速い速度が必要とされる場合等には、ポンプ１からより多くの作動油が供給されることになる。但し、このときポンプ１から供給する作動油は再生を用いない場合より少ない量で良い。
【００３４】
図３の点線で示すように、油圧シリンダ２のロッド側が上向きのときは、第２切替弁８を再生ポジションｒ、第１切替弁７をポジションａとし、第１の実施形態と同様にヘッド側ポート４から流出する作動油を再生することもできる。したがって、この構成により、油圧シリンダ２を収縮する場合だけでなく、油圧シリンダ２を伸長する場合にも作動油を再生することができる。
【００３５】
また、メータイン、メータアウトの制御が独立の行える流体圧回路において、再生専用弁を設けることなしに再生回路を形成できる。
【００３６】
また、第２切替弁８にポンプ１から作動油を供給する供給連通路９ａを再生回路の一部として使用することができるため、別個に再生回路用通路を設ける必要がない。したがって、油圧駆動回路８０を単純化でき、小型で低コストの油圧駆動回路を提供することができる。
【００３７】
なお、流体圧アクチュエータ２としては片ロッド形油圧シリンダに限らず、両ロッド形油圧シリンダまたは油圧モータなどでも良い。
【００３８】
本発明を、構造的と方法的特徴に関してある程度特定的な言葉で説明したが、本明細書に開示した手段は本発明を実施する好ましい形態を含むものであり、本発明はこれら図示し記載された特定の特徴に制限されない。したがって、本発明は、均等の原則に従って適切に解釈される特許請求の範囲に記載された範囲内におけるいかなる形態または変更についても含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は建設機械をはじめ種々の流体圧駆動回路に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態の油圧駆動回路を示す図である。
【図２】第２の実施形態の油圧駆動回路を示す図である。
【図３】第３の実施形態の油圧駆動回路を示す図である。
【図４】従来技術の油圧駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
２  流体圧アクチュエータ
５  第１通路
６  第２通路
７  第１切替弁
８  第２切替弁
９  供給通路
１０  戻し通路
１３  第１圧力センサ
１４  第２圧力センサ
１７  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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