(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧油供給通路、シリンダポート及びタンクポートとを含む複数の油室を備えたバルブボディーと、
このバルブボディー内に摺動自在液密的に挿入され、前記圧油供給通路から供給される圧油を、前記シリンダポートを介してアクチュエータへ供給するとともに、このアクチュエータからの戻り油を、タンクポートよりタンクラインへ排出するよう油の給排を切換える切換スプールと、
前記圧油供給通路とシリンダポートとの間に設けた中間室と、
この中間室とシリンダポートとの間に設けた逆止弁と、
前記シリンダポートと前記タンクポートとの間に設けた補助ポートと、
前記バルブボディー内において、前記切換スプールの一端側に設けられた補助ポートと、前記切換スプールの他端側に設けられた補助ポートとを連通接続し、さらに前記タンクラインとも連通する圧力補償通路と、
この圧力補償通路と前記タンクラインとの間に設けられ、圧力補償通路と前記タンクラインとの間の開度を調整する流量調整手段と、
前記中間室の圧力を検出する圧力検出手段と、
を有する複数の切換弁を備え、
それぞれの切換弁において前記圧力検出手段によって検出された圧力のうち最高圧力を選択する最高圧力選択手段と、
を備え、
前記流量調整手段の開き方向にはそれぞれの前記切換弁の前記中間室の圧力を作用させるとともに、閉じ方向には、前記最高圧力選択手段により選択された最高圧力を作用させるよう構成した、
油圧制御装置であって、
さらに、それぞれの前記切換弁に設けられた前記切換スプールに、前記補助ポートと前記タンクポートとの間に、前記切換スプールの移動に伴い開度の調整されるノッチを設けたことにより、
前記補助ポートから前記タンクポートへの油の流量制御が、前記流量調整手段によるものと、さらに、これと並列的に設けた前記ノッチによる流量制御との２系統で行われることを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械等に使用される油圧バルブの油圧制御装置に係り、さらに詳細には、共通の油圧ポンプに接続された複数の負荷の異なるアクチュエータを確実に同時操作でき、かつ、各アクチュエータへの圧油油量配分をそれぞれの負荷の特性に応じて調整可能なように構成した油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の油圧制御装置は、複数のアクチュエータを各切換弁により同時に操作するときには、各アクチュエータにより検出された負荷圧力の内の最高圧力を、この圧力より軽負荷側のアクチュエータにおける圧力補償弁として用いられる流量調整手段を閉方向へ印加させることにより、軽負荷側のアクチュエータの負荷を上昇させて各アクチュエータの負荷を見かけ上、同一にすることで油圧ポンプの吐出圧の圧力補償をして、各切換弁のスプールの移動に伴い調整されるポンプポートとシリンダポートとの開口部の面積比によって油圧ポンプの圧油を各アクチュエータへ任意に分配できるものである。
【０００３】
しかしながら、前述した従来の技術においては、複合操作性、すなわち、共通の油圧ポンプに接続された複数の負荷の異なるアクチュエータを同時に操作し、かつ、各アクチュエータへの圧油油量配分をそれぞれの負荷の特性に応じて調整可能なように向上を図るには、アクチュエータの戻り油量に応じた圧力補償弁の制御が必要となるためにその絞りは任意に開閉できることが望ましいが、その一方で、軽負荷と重負荷との圧力差が大きな場合には圧力補償弁の閉じ方向に重負荷が印加されると瞬時に軽負荷側の圧力補償弁が絞られるために、瞬間的には補償圧力が必要以上に上昇する状態、すなわち、圧力過補償になるために、ポンプ圧力が急激に上昇しショックの発生の原因となる。
【０００４】
そこで、この圧力過補償の防止策として各々のアクチュエータの戻り油量に応じて絞りを必要以上に絞り過ぎないように規制する手法が用いられた。この手法は、圧力補償弁が最も閉じたときの絞り特性を、アクチュエータの戻り油量が最大時に油圧ポンプの吐出圧を最大にする最大補償圧力が得られるようにする手法が一般的であるが、背反要因として以下のような欠点が生じる。
すなわち、圧力補償弁を前記絞り特性にすることで、例えば、軽負荷と重負荷との圧力差が大きく、さらに、軽負荷側の切換弁のスプールの移動量が小さく、つまり、アクチュエータの戻り油量が最大量に対して少量のときには、軽負荷側の見かけ上の負荷を重負荷相当まで上昇させることが出来なくなる、圧力未補償の状態になるために、油圧ポンプからの圧油は軽負荷側のアクチュエータへ必要以上に供給されることになり，満足な複合操作性が得られなくなる。
そこで、このような難点を克服するものとして、例えば、特開平４−１６０２０４号公報に開示されるような技術が知られている。この技術によれば、油圧制御装置は、圧力補償弁の絞り量を外部圧力により調整可能にするために、圧力補償弁のスプールにストローク調整手段を設けている。
このため、ストローク調整手段が、外部調整力を介して作動させると、圧力補償弁のスプールによる絞りが適宜に調整されるため、軽負荷側のアクチュエータの圧力未補償を伴わずに、急激なポンプ圧力の上昇を回避し、良好な複合操作性を得ることが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前述の技術においては、以下に述べるような難点があった。
圧力補償弁のスプールおよびストローク調整手段が、複雑な構造のため、構成部品が多くなるだけでなく非常に高価なものとなり、また、ストローク調整手段に何らかの外部調整力の印加が必要となるため、その制御も非常に複雑である。一方で、仮に、前記外部調整力に各切換弁に印加する圧力を用いた際に意図する圧力補償を実現するためには、各切換弁と圧力補償弁のスプールとのストロークに対する各絞りの同期をとることが必要となり、このため、両者には高度な加工精度が要求される。さらに、アクチュエータの大小や、シリンダ系のアクチュエータのように切換弁の切換方向により戻り油量が異なる場合や、モータ系のアクチュエータのように戻り油量が同一である場合、つまり、複数の切換弁の流量特性が各々で異なる際には、その流量特性に応じた圧力補償弁の絞りを設定する必要があるために、圧力補償弁のスプールの種類が多数必要となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、切換弁の操作量には依らずに任意の補償圧力が得られ、複数のアクチュエータの同時操作性を大幅に向上させることが可能な建設機械の油圧制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、
圧油供給通路、シリンダポート及びタンクポートとを含む複数の油室を備えたバルブボディーと、
このバルブボディー内に摺動自在液密的に挿入され、前記圧油供給通路から供給される圧油を、前記シリンダポートを介してアクチュエータへ供給するとともに、このアクチュエータからの戻り油を、タンクポートよりタンクラインへ排出するよう油の給排を切換える切換スプールと、
前記圧油供給通路とシリンダポートとの間に設けた中間室と、
この中間室とシリンダポートとの間に設けた逆止弁と、
前記シリンダポートと前記タンクポートとの間に設けた補助ポートと、
前記バルブボディー内において、前記切換スプールの一端側に設けられた補助ポートと、前記切換スプールの他端側に設けられた補助ポートとを連通接続し、さらに前記タンクラインとも連通する圧力補償通路と、
この圧力補償通路と前記タンクラインとの間に設けられ、圧力補償通路と前記タンクラインとの間の開度を調整する流量調整手段と、
前記中間室の圧力を検出する圧力検出手段と、
を有する複数の切換弁を備え、
それぞれの切換弁において前記圧力検出手段によって検出された圧力のうち最高圧力を選択する最高圧力選択手段と、
を備え、
前記流量調整手段の開き方向にはそれぞれの前記切換弁の前記中間室の圧力を作用させるとともに、閉じ方向には、前記最高圧力選択手段により選択された最高圧力を作用させるよう構成した、
油圧制御装置であって、
さらに、それぞれの前記切換弁に設けられた前記切換スプールに、前記補助ポートと前記タンクポートとの間に、前記切換スプールの移動に伴い開度の調整されるノッチを設けたことにより、
前記補助ポートから前記タンクポートへの油の流量制御が、前記流量調整手段によるものと、さらに、これと並列的に設けた前記ノッチによる流量制御との２系統で行われることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、切換弁を構成する切換スプールに、補助ポートとタンクラインとの間に同切換スプールの移動に伴い開度の調整される開口部を設けることにより、圧力補償弁機能を有する流量調整手段におけるノッチの移動量の規制による補償不十分領域の発生を防止することが出来、ノッチの移動量を規制する構造を簡単にすることができるので、複数のアクチュエータの同時操作性を大幅に向上させることができると共に、低コストに製作可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る建設機械の油圧制御装置における実施の形態を図１により以下詳細に説明する。図１において、油圧制御装置は二つの切換弁１、２から構成されており、これらの切換弁１、２は、それぞれポンプライン７を介して共通の油圧ポンプ１１に接続すると共にそれぞれのタンクポート２０ａ、２０ｂをタンクライン８を介して共通のタンク９に接続する。また、切換弁１、２は、各々同一に構成されるものであるから、同一構成部分には、同一参照符号をつけると共に一方の切換弁１ついてのみ詳細に説明し、他方の切換弁２にはダッシュの符号を付けて説明を省略する。
【００１０】
切換弁１は、基本的には、バルブボディ１０内にポンプ１１からの圧油を受ける共通の圧油供給通路１２ａ、１２ｂと、バルブボディ１０に摺動自在に嵌挿された切換スプール１３と、この切換スプール１３の移動により圧油供給通路１２ａ、１２ｂからの圧油の供給を受ける中間室１４と、シリンダポート１５ａ、１５ｂと、これらのシリンダポート１５ａ、１５ｂと前記圧油供給通路１２ａ、１２ｂとの間に設けられ前記中間室１４からシリンダポート１５ａまたは１５ｂへ圧油を供給する通路１６と、通路１６上に設けられた逆止弁１７と、前記切換スプール１３の移動によりシリンダポート１５ａ，１５ｂの圧油をタンクポート２０ａ、２０ｂへ排出する補助ポート１８ａ、１８ｂと、これらの補助ポート１８ａ、１８ｂとを連通接続する圧力補償通路１９と、前記補助ポート１８ａ、１８ｂの外側に位置する前記タンクポート２０ａ、２０ｂおよびタンク通路２１と、このタンクライン２１と前記圧力補償通路１９との間に設けられた流量調整手段２５とをそれぞれ内蔵した構成からなる。
【００１１】
なお、切換スプール１３には、この切換スプール１３の移動に伴い圧油供給通路１２ａ、１２ｂを中間室１４に接続するためのノッチ２２ａ、２２ｂと、補助ポート１８ａ、１８ｂの各々をシリンダポート１５ａ、１５ｂまたはタンクポート２０ａ、２０ｂに連通接続するためのノッチ２３ａ、２３ｂおよび２４ａ、２４ｂが設けられている。ここで、ノッチ２２ａ、２２ｂは、ポンプ１１の吐出量を制御するポンプ吐出流量制御用、ノッチ２３ａ、２３ｂは、アクチュエータ３８からの戻り圧油量を制御するアクチュエータ戻り油制御用、ノッチ２４ａ、２４ｂは、圧力補償通路１９の圧油をタンクポート２０ａ、２０ｂに戻る圧油量を制御する圧力補償用の機能を有する。
【００１２】
また、流量調整手段２５は、スプール２６とばね２７とを備え、スプール２６はバルブボディ１０に形成されたスプール穴２８に摺動自在に嵌挿されると共に、その一端をカバー２９により囲繞する。そして、スプール２６に設けた内部通路４１の一端は逆止弁３１および通路３２を介してバルブボディ１０内に設けた背室３４に連通接続すると共に、その他端は前室３３に開口する。
【００１３】
上記、構成の流量調整手段２５は、スプール２６がばね２７の弾発力に抗して上方へ移動するに伴い、スプール２６の肩部２６ａがスプール穴２８に係合しつつ、その開度Ａはスプール２６に設けたノッチ３６によって規制されて次第に小さくなる。
一方、前室３３は、通路３５を介して中間室１４に連通接続され、前室３３内にばね２７を収納して、スプール２６の他端を弾力的に保持している。
さらに、背室３４は、連通路３７を経由し他方の切換弁２の背室３４′に連通接続している。なお、通路３５は中間室１４の圧力検出としての機能を有し、逆止弁３１は、通路３５により検出された圧力のうち最高圧力を検出する機能を有する。
【００１４】
かかる構成の切換弁１では、切換スプール１３の移動量によって、ノッチ２２ａ、２２ｂの開度が調整され油圧ポンプ１１の吐出流量が決定される。
よって、アクチュエータ３８の面積比が既知となれば、必然的に、切換スプール１３の操作量に応じた前記アクチュエータ３８からの戻り油量も既知となる。このため、ノッチ２４ａ、２４ｂは、アクチュエータ３８からの戻りの油量が全て通過するとした場合に、切換スプール１３の移動量に応じた任意の補償圧力が得られる絞り特性に設定することが出来る。また、流量調整手段２５において、ノッチ３６が閉じ方向（図１で上方向）に動いたときには、スプール穴２８とノッチ３６と開度を零にすることが出来る。
【００１５】
以上のように構成される場合の油圧制御装置では、単独操作および複合操作の場合には以下のように作用する。
単独操作時に、例えば、切換弁１の切換スプール１３を図１で右方向に操作した場合には、その移動量によりノッチ２２ｂに応じた圧油が油圧ポンプ１１より吐出され、圧油供給通路１２ｂへ導かれた後、逆止弁１７、通路１６よりシリンダポート１５ａを経てアクチュエータ３８に供給される。
一方、アクチュエータ３８からの戻り圧油は、シリンダポート１５ｂ、ノッチ２３ｂを介して圧力補償通路１９に至る。
【００１６】
そこで、単独操作の場合、流量調整手段２５において、中間室１４内の圧油は、通路３５、前室３３、スプール２６の内部通路４１、逆止弁３１、通路３２を経て背室３４に至る。さらに、この圧油は、連通路３７を経由し、他方の切換弁２に係る背室３４′と相互に連通し、比較的小さな絞り３９を経てその一部がタンクライン８よりタンク９へ排出されているので、背室３４の圧力は前室３３とほぼ同圧となる。この場合、スプール２６は、前室３３に設けたばね２７の弾発力により流量調整手段２５のスプール２６の凹部３０とバルブボディ１０に設けたスプール穴２８とによって形成される環状通路４０の開度Ａを開放位置に保持しているので、アクチュエータ３８からの戻り油は、流量調整手段２５によって何等制限されることがなくノッチ２４ｂよりタンクポート２０ｂに導かれてタンクライン８よりタンク９に排出されると共に、大半が前記環状通路４０を経てタンク通路２１に至り、タンクライン８よりタンク９に排出される。
【００１７】
一方、複合操作の場合、すなわち、切換弁１および２を操作し、切換弁１を軽負荷側にすれば、前記単独操作の場合と同様に、切換スプール１３を右方に操作すると、油圧ポンプ１１からの圧油の流れ方向は、単独操作の場合と同じようになるが、流量調整手段２５において、その背室３４に対して、高負荷側である切換弁２の中間室１４′の圧力が連通路３７を介して流入しており、しかもこの圧油は軽負荷側のスプール２６に設けた逆止弁３１によって、軽負荷側における背室３４内の圧力は前室３３の圧力より高くなる。したがって、前室３３に対する背室３４の圧力差による力が、ばね２７の弾発力に打ち勝つと、流量調整手段２５のスプール２６を閉じ方向（図１で上方）に移動させて、圧力補償通路１９からタンク通路２１へ連通する環状通路４０の開度Ａを制限し、アクチュエータ３８からの戻り油に抵抗を与える。
【００１８】
この状態において、軽負荷側の切換弁１における負荷は、ノッチ２４ｂを重負荷圧圧力以上に設定しておくとことにより、見かけ上、重負荷側の負荷、例えば、切換弁２に作用する負荷と同一となるまで上昇させることが可能である。
よって、軽負荷側、重負荷側のそれぞれ切換弁１、２の切換スプール１３、
１３′におけるポンプ吐出流量制御用のノッチ２２ａ、２２ｂまたはノッチ２２ａ′、２２ｂ′の面積比に対応して油圧ポンプ１１の圧油流量が配分できるので、アクチュエータ３８、３８′の複合操作が出来る。
そして、軽負荷側の流量調整手段２５のスプール２６は、高負荷側の切換弁２の圧油によりスプール穴２８とノッチ３６との開度が零になる位置まで移動しても、その時の過補償圧力は、切換スプール１３のノッチ２４ａ、２４ｂにより決定される補償圧力以下となるので、油圧ポンプ１１による急激な圧力上昇に伴うショックの発生は生じない。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明は、切換弁を構成する切換スプールに、補助ポートとタンクラインとの間に同切換スプールの移動に伴い開度の調整される開口部を設けることにより、圧力補償弁機能を有する流量調整手段おけるノッチの移動量の規制による補償不十分領域の発生を防止することが出来、ノッチの移動量を規制する構造を簡単にすることができるので、複数のアクチュエータの同時操作性を大幅に向上させることができると共に、低コストに製作可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す制御弁概略構造図である。
【符号の説明】
１、２    切換弁
７    ポンプライン
８    タンクライン
９    タンク
１０    バルブボディ
１１    油圧ポンプ
１２ａ、１２ｂ、１２ａ′、１２ｂ′    圧油供給通路
１３、１３′    切換スプール
１４、１４′    中間室
１５ａ、１５ｂ、１５ａ′、１５ｂ′    シリンダポート
１６、１６′    通路
１７、１７′    逆止弁
１８ａ、１８ｂ、１８ａ′、１８ｂ′    補助ポート
１９、１９′    圧力補償回路
２０ａ、２０ｂ、２０ａ′、２０ｂ′    タンクポート
２１、２１′    タンク通路
２２ａ、２２ｂ、２２ａ′、２２ｂ′    ノッチ
２３ａ、２３ｂ、２３ａ′、２３ｂ′    ノッチ
２４ａ、２４ｂ、２４ａ′、２４ｂ′    ノッチ
２５、２５′    流量調整手段
２６、２６′    スプール
２６ａ、２６ａ′    肩部
２７、２７′    ばね
２８、２８′    スプール穴
２９、２９′    カバー
３０、３０′    凹部
３１、３１′    逆止弁
３２、３２′、３５、３５′    通路
３３、３３′    前室
３４、３４′    背室
３６、３６′    ノッチ
３７、３７′    連通路
３８、３８′    アクチュエータ
３９    絞り
４０、４０′    環状通路
４１、４１′    内部通路
【図１】
0003731146.tif 000002