(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量形ポンプで制御される複数のアクチュエータを有し、当該アクチュエータの負荷圧力の中の最高負荷圧力を検出し、可変容量形ポンプの吐出圧力が上記検出した最高負荷圧力よりも所定値だけ高くなるように制御するロードセンシング機能を備える多連型の油圧制御システムに使用され、
当該システム内の最高負荷圧力が供給される最高負荷圧力ポートを備える油圧制御装置において、
可変オリフィスを介して、ポンプポートと連通する第１流路が入力ポートに接続され、所定のアクチュエータに接続される油圧制御装置の出力ポートに連通する第２流路が出力ポートに接続され、第２流路内の圧力に応じて第１流路の圧力を制御するために開口量が変化する絞りと、当該絞りを閉じる方向に力を作用させる圧力室とを有するコンペンセータと、
当該コンペンセータに内蔵され、最高負荷圧力ポートに供給される他の連の最高負荷圧力と第２流路内の圧力との圧力差に応じて、上記可変オリフィスおよびコンペンセータとは独立して作動する切換弁であって、第２流路内の圧力が当該システム内の他の連の最高負荷圧力よりも高い場合にコンペンセータの圧力室と第２流路とを連通して、第２流路の圧力に応じて第１流路の圧力を制御するとともに、第１流路に繋がる第１孔と最高負荷圧力ポートに繋がる第２孔とを連通して、第１流路の圧力を第２流路の圧力まで減圧し、当該減圧された圧力を最高負荷圧力ポートに供給し、第２流路内の圧力が当該システム内の他の連の最高負荷圧力よりも低い場合に、前記第１孔を閉じるとともに、前記第２孔とコンペンセータの圧力室とを連通してコンペンセータの圧力室に当該システム内の他の連の最高負荷圧力を導いて、前記絞りを閉じる方向に作用させて第１流路の圧力を制御する切換弁と
を備えていることを特徴とする油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧制御装置において、
さらに、第２流路から第１流路への加圧された流体の逆流を遮断する逆止弁を、上記コンペンセータの入力ポートと出力ポートの間に備える油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は、たとえば、油圧ショベルや油圧クレーン等の建設機械の油圧制御システムに用いられる油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【技術背景】
従来、油圧ショベルや油圧クレーン等の建設機械には、多連型の油圧制御システムが採用されている。このシステムは、１つの給油ポンプから吐出される加圧された流体を複数の油圧制御装置に供給し、各油圧制御装置に接続されているアクチュエータを駆動するというものである。
【０００３】
上記の油圧制御システムでは、ロードセンシング機能を備えるものが知られている（たとえば、特開平６−５８３０５号公報参照）。この機能は次のようなものである。
【０００４】
油圧制御システムにおいて可変容量形の油圧ポンプを使用し、各アクチュエータに供給する加圧された流体の圧力のうち最高のもの（以下、最高負荷圧力ＰLSという）をフィードバック制御量として取り扱う。そして、上記油圧ポンプの吐出圧Ｐと上記最高負荷圧力ＰLSとの差が一定となるように上記油圧ポンプを制御する。
【０００５】
上記ロードセンシング機能を備える油圧制御装置は、パイロット圧力として供給される流体の圧力または手動操作量に応じて開口する絞りと、当該絞りの前後の差圧を一定に制御するコンペンセータと、加圧された流体の出力ポートと各ポンプポートとの間に配置された逆止弁とを有する。この逆止弁は、加圧された流体の逆流を防止するものである。
【０００６】
図１３は、従来の油圧制御装置５００の断面図である。この油圧制御装置５００は、ロードセンシング機能を備える多連型の油圧制御システムで使用されるものである。油圧制御装置５００は、本体５０１と、スプール弁５０２と、当該スプール弁５０２と交わる各流路５３０〜５３８と、ポンプポート５１０と、圧力室５１５に連通する最高負荷圧力ポート（ＰLSポート）５１３と、タンクポート５１１と、圧力室５１５に備えられたバネ５１４によって図面下向きに付勢されたコンペンセータ５０７と、当該コンペンセータ５０７と一体に形成されているシャトル弁５０４と、逆止弁５０３ａ，５０３ｂと、リリーフ弁５０５，５０６とを有する。
【０００７】
スプール弁５０２は、図示するように複数の小径部と、絞りとして働く切欠部とを備える。スプール弁５０２は、左側にスライドすることにより、ポンプポート５１０と流路５３０とを連通し、スライド量の増加に伴い流路５３０に多くの流体を供給する。また、スプール弁５０２が左側にスライドすることにより、流路５３１と流路５３３とが連通され、流路５３３と流路５３５，５３６とが遮断され、流路５３２と流路５３４とが遮断され、流路５３４が流路５３７および流路５３８に連通される。ここで、流路５３７は、タンクポート５１１に繋がるものであり、流路５３８は、リリーフ弁５０５に繋がるものである。
【０００８】
スプール弁５０２を図面左側にスライドさせた場合、ポンプポート５１０の圧力は、流路５３０、コンペンセータ５０７、逆止弁５０３ｂ、流路５３１、および、流路５３３を介して、ポートＡに出力される。このポートＡは、図示しないアクチュエータに接続されている。この場合、上記図示しないアクチュエータからポートＢに戻ってくる流体は、流路５３４および流路５３７を介してタンクポート５１１に排出される。なお、突発的に高い圧力が発生した場合には、リリーフ弁５０５が作動してスプール弁５０２の故障を防ぐようになっている。
【０００９】
ＰLSポート５１３には、上記圧力ＰLSが供給される。この圧力ＰLSは、上述したように、多連型の油圧制御システムを構成する各油圧制御装置に供給される流体の油圧のうち最高の圧力である。
【００１０】
ＰLSポート５１３は、圧力室５１５に連通している。この圧力室５１５にはバネ５１４が納められており、このバネ５１４によって、コンペンセータ５０７が下側に付勢されている。
【００１１】
コンペンセータ５０７は、最高負荷圧力ＰLSが作用して生じる力ＰLS×Ｓ（但し、Ｓはコンペンセータ５０７の上面の面積）と、コンペンセータ５０７の上昇に応じて増加するバネの弾性力Ｆとを加えた力（以下、ＰLS×Ｓ＋Ｆと表す）によって下側に付勢されている。コンペンセータ５０７は、流路５３０に供給される流体の圧力Ｐ１によってコンペンセータ５０７の下面（面積Ｓ）に作用する力Ｐ１×Ｓが、上記ＰLS×Ｓ＋Ｆより大きくなった場合に上昇する。コンペンセータ５０７は、上昇に伴い開口する絞りを備え、当該コンペンセータ５０７の入口の圧力（すなわち、流路５３０内の圧力Ｐ１）が圧力ＰLSと同等程度の圧力となるように調整する。コンペンセータ５０７を通過した流体は、逆止弁５０３ａ，５０３ｂを介して、流路５３１，５３２に流れ込む。なお、当該場合において、流路５３１，５３２は、スプール弁５０２が図面左右へ移動することによって生じる開口部を通じて、流路５３３，５３４と連通する。
【００１２】
シャトル弁５０４は、コンペンセータ５０７と一体形成されている。シャトル弁５０４は、コンペンセータ５０７から上方に延びる縦孔５２０と、当該縦孔５２０と交差する横孔５２１とを備える。この横孔５２１は、コンペンセータ５０７と共にシャトル弁５０４が所定量だけ上昇した場合にのみ、ＰLSポート５１３および圧力室５１５と連通するように形成されている。流路５３０内の圧力Ｐ１の上昇に伴って、シャトル弁５０４が上記所定量だけ上昇すると、流路５３０とＰLSポート５１３とが上記縦孔５２０および横孔５２１を介して連通し、流路５３０内の圧力Ｐ１が最高負荷圧力ＰLSになる。
【００１３】
上述したように、油圧制御装置５００では、コンペンセータ５０７とポートＡおよびＢとの間に、コンペンセータ５０７を通過した流体の逆流を防止する逆止弁５０３ａ，５０３ｂを備える。当該逆止弁５０３ａおよび５０３ｂを配置するためには、ある程度のスペースが必要となるため、油圧制御装置５００の小型化の妨げとなっていた。
【００１４】
また、上記油圧制御装置５００では、流路５３０内の圧力Ｐ１が他の連の最高負荷圧力ＰLSよりも大きくなっても、直ちに最高負荷圧力ＰLSの更新は行われない。すなわち、流路５３０内の油圧によってコンペンセータ５０７の底面（面積Ｓ）に作用する力（Ｐ１×Ｓ）が、圧力ＰLSによってコンペンセータ５０７の上面（面積Ｓ）に作用する力（ＰLS×Ｓ）と前記所定量だけ上昇した位置でのバネ５１４の弾性力Ｆとを加えた力（ＰLS×Ｓ＋Ｆ）よりも大きくなり、且つコンペンセータ５０７が一定量ストロークした場合に、最高負荷圧力ＰLSが更新される。
【００１５】
この結果、ロードセンシング機能を備える多連型の油圧制御システムにおいて、ポンプの傾転制御に必要な信号圧力である最高負荷圧力ＰLSと、油圧制御装置内５００に実際に生じている最高負荷圧力との間に偏差が生じる時間が長くなり、そのため、油制御装置５００およびポンプを含めたシステムにおいて、ハンチングが発生し易くなる。
【００１６】
【発明の開示】
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ロードセンシング機能を備える多連型の油圧制御システムに使用される油圧制御装置であって、小型で、且つ、上記最高負荷圧力ＰLSと実際の油圧装置内の最高負荷圧力との偏差が生じる時間を短くする機能を備えた油圧制御装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するため、本願に係る油圧制御装置は、可変容量形ポンプで制御される複数のアクチュエータを有し、これらのアクチュエータの負荷圧力の中の最高負荷圧力を検出して可変容量形ポンプの吐出圧力がその最高負荷圧力よりも所定値だけ高くなるように制御するロードセンシング機能を備える多連型の油圧制御システムで使用され、当該システム内の最高負荷圧力が供給される最高負荷圧力ポートを備える油圧制御装置において、
可変オリフィスを介して、ポンプポートと連通する第１流路が入力ポートに接続され、所定のアクチュエータに接続される油圧制御装置の出力ポートに連通する第２流路が出力ポートに接続され、第２流路内の圧力に応じて第１流路の圧力を制御するために開口量が変化する絞りと、当該絞りを閉じる方向に力を作用させる圧力室とを有するコンペンセータと、
当該コンペンセータに内蔵され、最高負荷圧力ポートに供給される他の連の最高負荷圧力と第２流路内の圧力との圧力差に応じて、上記可変オリフィスおよびコンペンセータとは独立して作動する切換弁であって、第２流路内の圧力が当該システム内の他の連の最高負荷圧力よりも高い場合にコンペンセータの圧力室と第２流路とを連通して、第２流路の圧力に応じて第１流路の圧力を制御するとともに、第１流路に繋がる第１孔と最高負荷圧力ポートに繋がる第２孔とを連通して、第１流路の圧力を第２流路の圧力まで減圧し、当該減圧された圧力を最高負荷圧力ポートに供給し、第２流路内の圧力が当該システム内の他の連の最高負荷圧力よりも低い場合に、前記第１孔を閉じるとともに、前記第２孔とコンペンセータの圧力室とを連通してコンペンセータの圧力室に当該システム内の他の連の最高負荷圧力を導いて、前記絞りを閉じる方向に作用させて第１流路の圧力を制御する切換弁と
を備えていることを特徴とする。
【００１９】
さらに、上記油圧制御装置において、第２流路から第１流路への加圧された流体の逆流を遮断する逆止弁を、上記コンペンセータの入力ポートと出力ポートの間に備えることもできる。
【００２０】
すなわち、本発明の油圧制御装置は、ロードセンシング機能を備える多連型の油圧制御システムで使用される。この油圧制御装置は、当該システム内の最高負荷圧力が供給される最高負荷圧力ポートを備える。この油圧制御装置の特徴とするところは、当該油圧制御装置が備えるコンペンセータに、従来の油圧制御装置が備える逆止弁（たとえば、図１３に示した従来の油圧制御装置５００の逆止弁５０３ａ，５０３ｂ）に相当する機能を持たせた点、および当該コンペンセータに内蔵され、コンペンセータとは独立して動作することにより、最高負荷圧力の調節を常時行うシャトル弁を備えた点、シャトル弁（切換弁）は、第１流路の圧力を第２流路の圧力にまで減圧し、当該圧力を最高負荷圧力ポートへ導く点であり、最高負荷圧力は、第１流路の圧力、すなわちポンプ圧からシャトル弁（切換弁）の減圧作用を伴って直接に導かれる。
【００２１】
コンペンセータに逆止弁の機能を付加したので、部品点数が減り、装置の小型化を図ることができる。また、独立動作するシャトル弁を備えたので、油圧制御システム内の最高負荷圧力の更新を常時行うことができ、油圧制御システムにおける最高負荷圧力と実際の油圧制御装置内の最高負荷圧力との間に偏差が生じるのを防止することができる。
【００２２】
【発明を実施するための最良の形態】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る油圧制御装置１００，２００，３００を使用した多連式の油圧制御システム１の構成を油圧系統図で示したものである。図２は、油圧制御装置１００の断面図であって、油圧制御装置１００の具体的な構成を図示している。図３は、図２に示した調整弁１１０近傍の拡大図である。
【００２３】
可変容量形ポンプ制御部１０から伸びる給油ライン５０は、各油圧制御装置１００，２００，３００のポンプポート１２０，２２０，３２０に接続されている。各油圧制御装置１００，２００，３００のタンクポート１２１，２２１，３２１は、排油ライン５１を介して排油タンク１６に接続されている。各油圧制御部１００，２００，３００の最高負荷圧力ＰLSポート（以下、「ＰLSポート」という。）１８３，２８３，３８３は、ＰLSライン１８に接続されている。ＰLSライン１８は、可変容量形ポンプ制御部１０の入力部２０に接続されている。この入力部２０は、最高負荷圧力ＰLSが入力されるようになっている。
【００２４】
なお、ＰLSライン１８には、絞り弁２１が設けられている。この絞り弁２１は、切換弁１０３に作用する圧力を制御するために、回路内に常に加圧された油（以下、適宜「作動油」という。）の流れが生じるようにするものである。この絞り弁２１によって、回路内を流れる作動油のうち微量の作動油（１％程度）が、排油タンク１６に戻されるようになっている。この絞り弁２１は、可変容量形ポンプの傾転を制御するための切換弁（以下、「切換弁」という。）１４内に、同様の機能を有する構造として設けることもできる。
(1) 可変容量形ポンプ制御部によるロードセンシング機能
可変容量形ポンプ制御部１０は、入力部２０に入力される最高負荷圧力ＰLSの値をフィードバック制御量として用い、当該最高負荷圧力ＰLSの値と可変容量形ポンプ１１の吐出圧Ｐとの差（基準差圧Ｐref）が常に一定となるように、可変容量形ポンプ１１の吐出圧Ｐを制御する。
【００２５】
可変容量形ポンプ制御部１０は、可変容量形ポンプ１１と、傾転制御装置１３と、切換弁１４と、タンク１５とにより構成される。
【００２６】
可変容量形ポンプ１１は、フィードバックレバー１２を備える。このフィードバックレバー１２は、図中反時計回りの方向に操作されることにより、吐出量を減少させるようになっている。フィードバックレバー１２の上端部は、傾転制御装置１３の制御棒に接続されている。この制御棒には、バネ１３ａが備えられている。
【００２７】
傾転制御装置１３の制御棒には、給油ライン５０の分岐管内の圧力により図中右向きの力と、切換弁１４の下部ポート１４ａから導かれる圧力により図中左向きの力と、スプリング力とが作用する。したがって、かかる力の相互作用によって、制御棒が左右に動くようになっている。
【００２８】
切換弁１４は、３つのポートを備えており、２つの状態に切り換えることができる。当該切換弁１４は、可変容量形ポンプ１１の吐出圧Ｐに基づく力にバネ１３ａによる力を加えた力と、最高負荷圧力ＰLSに所定の基準圧力Ｐrefを付加した圧力（ＰLS＋Ｐref）に基づく力との関係（強弱）に応じて切り換わるようになっている。
【００２９】
可変容量形ポンプ１１は、上記圧力Ｐrefに相当するスプリングを備えている。可変容量形ポンプ１１の吐出圧Ｐが上記圧力（ＰLS＋Ｐref）よりも高い場合、切換弁１４は図中左側の接続状態に切り換る。そして、傾転制御装置１３の右側のポートに可変容量形ポンプ１１から吐出された作動油が送り込まれ、傾転制御装置１３の制御棒が図中左側に移動する。これにより、可変容量形ポンプ１１のフィードバックレバー１２が反時計回りに動いて、可変容量形ポンプ１１の吐出量が減少する。
【００３０】
一方、上記圧力（ＰLS＋Ｐref）が吐出圧Ｐよりも高い場合、切換弁１４は図中右側の接続状態に切り換る。そして、傾転制御装置１３の右側のポートからタンク１５に作動油が抜け、傾転制御装置１３の制御棒が右側に移動する。これにより、可変容量形ポンプ１１のフィードバックレバー１２が時計方向に動いて、可変容量形ポンプ１１の吐出量が増加する。
【００３１】
このような切換弁１４の動作により、ＰLSライン１８に生じる最高負荷圧力と可変容量形ポンプ１１から吐出される吐出圧Ｐとの差は、常に所定の基準値Ｐrefに維持される。
【００３２】
(2) 油圧制御装置
油圧制御システム１は、油圧制御装置１００，２００，３００を備える。各油圧制御装置１００，２００，３００の構成は、同じである。以下、油圧制御装置１００についてのみ説明する。
【００３３】
油圧制御装置１００は、大きく分けて、スプール弁１０１と、一体型油圧調整弁（以下、「調整弁」という。）１１０とにより構成される。
【００３４】
スプール弁１０１は、そのスライド量に応じて可変オリフィス１０１ａ，１０１ｂを開き、ポンプポート１２０に供給される作動油を可変オリフィス１０１ａ，１０１ｂを介して調整弁１１０に出力する。また、スプール弁１０１は、スライドの向き（左右）に応じて、調整弁１１０から出力される作動油をポートＡ１（油圧制御装置の出力ポート）またはポートＢ１（油圧制御装置の出力ポート）に出力する。
【００３５】
調整弁１１０は、従来より知られている油圧制御装置のコンペンセータ（たとえば、図１３の従来の油圧制御装置５００のコンペンセータ５０７）、逆止弁（たとえば、図１３の従来の油圧制御装置５００の逆止弁５０３ａ，５０３ｂ）およびシャトル弁（たとえば、図１３の従来の油圧制御装置５００のシャトル弁５０４）に相当する機能を有する。
【００３６】
調整弁１１０は、コンペンセータ１０２と、切換弁１０３とにより構成されている。コンペンセータ１０２は、２つのポートを備えており、２つの状態を切り換えることができる。
【００３７】
切換弁１０３は、上記コンペンセータ１０２の内部に配置されている。切換弁１０３は、４つのポートを備えており、２つの状態を切り換えることができる。切換弁１０３は、コンペンセータ１０２に対して独立して機能する。
【００３８】
上記コンペンセータ１０２は、以下に示す合計圧力（ＰLS＋Ｆ／Ｓ、またはＰ21＋Ｆ／Ｓ；但し、Ｓは、作用面の面積）の高低により切り換わる。コンペンセータ１０２が作動することにより、コンペンセート部（絞り）１５９の開口面積が制御され、調整弁１１０に供給される作動油の圧力Ｐ１１が制御されるようになっている。ここで、合計圧力とは、切換弁１０３によって選択して出力される最高負荷圧力ＰLS（後に詳述）とバネ１６５（図２参照）とを合計した圧力、または、第２流路１３１，１３２（図２参照）内の圧力Ｐ２１に当該調整弁１１０に備えられたバネ（図３に示すバネ１６５に相当）の弾性力Ｆにより加算される圧力とを合計した圧力である。
【００３９】
圧力Ｐ１１が上記合計圧力（ＰLS＋Ｆ／Ｓ）以下の場合には、入力ポート１０２ａと出力ポート１０２ｂの間が閉じられる方向に作用する。その結果、開口面積が小さくなり、Ｐ１１＝（ＰLS＋Ｆ／Ｓ）となるように制御される。すなわち、図において絞り１５９が絞られた状態となる。
【００４０】
また、圧力Ｐ１１が上記合計圧力（ＰLS＋Ｆ／Ｓ）よりも高い場合には、入力ポート１０２ａは、圧力Ｐ１１の値に応じて開口する絞り１５９および逆止弁１５９ａ（係止部１５９ａ）を介して出力ポート１０２ｂに接続される。このとき、絞り１５９の開きが大きくなり、Ｐ１１＝（Ｐ２１＋Ｆ／Ｓ）となる。
【００４１】
切換弁１０３は、４つのポートを備えており、２つの状態を切り換えることができる。切換弁１０３は、ＰLSポート１８３に導かれる最高負荷圧力ＰLSと、上記コンペンセータ１０２の出力ポート１０２ｂから出力される作動油の圧力Ｐ２１との高低によって切り換る。
【００４２】
最高負荷圧力ＰLSが圧力Ｐ２１よりも高い場合、ＰLSポート１８３から伸びるラインが、コンペンセータ１０２の入力部１０２ｃに接続される。一方、最高負荷圧力ＰLSが圧力Ｐ２１よりも低い場合、調整弁１１０に供給された作動油（圧力Ｐ１１）は、最高負荷圧力ＰLSポート１８３に供給される。また、後述するように圧力Ｐ１１が減圧されてＰ２１と同等の圧力となる。それにより、油圧制御システム１内の最高負荷圧力ＰLSがＰ２１に更新される。さらに、コンペンセータ１０２の入力部１０２ｃに、コンペンセータ１０２の出力ポート１０２ｂから伸びるラインが接続される。
【００４３】
(3) 油圧制御装置の具体的な構成
以下、油圧制御装置１００の具体的な構成および機能について詳細に説明する。
【００４４】
油圧制御装置１００は、本体１０５と、スプール弁１０１と、当該スプール弁１０１と交わる各流路１３０〜１３６と、ポンプポート１２０と、タンクポート１２１ａ，１２１ｂと、ＰLSポート１８３と、バネ１６５により図中下向きに付勢された調整弁１１０と、リリーフ弁１４０，１４１と、ポートＡ１（出力ポート）およびポートＢ１とを備えている。なお、油圧制御装置１００の特徴部分である調整弁１１０およびその近傍の構成については、後に拡大図（図３）を用いて詳細に説明する。
【００４５】
スプール弁１０１は、図示するように複数の小径部と、絞りとして働く切欠部とを備えている。スプール弁１０１が図中左側にスライドすることにより、ポンプポート１２０と流路１３０とが連通される。そして、スプール弁１０１のスライド量の増加に伴い可変オリフィス１０１ａの開度が大きくなり、多くの作動油が流れる。
【００４６】
また、スプール弁１０１のスライドに伴って、流路１３２と流路１３４とが連通され、流路１３３と流路１３５とが連通される。流路１３５は、タンクポート１２１ｂおよびリリーフ弁１４０に繋がっている。さらに、スプール弁１０１のスライドに伴って、流路１３４と流路１３６とが遮断され、流路１３１と流路１３３とが遮断される。流路１３６は、タンクポート１２１ａおよびリリーフ弁１４１に繋がっている。
【００４７】
スプール弁１０１が図中左側にスライドされた場合、ポンプポート１２０に供給された作動油は、流路１３０、調整弁１１０の絞り１５９、流路１３２および流路１３４を介してポートＡ１に供給される。ポートＡ１は、図示しないアクチュエータに接続されている。このアクチュエータからポートＢ１に戻ってくる作動油は、流路１３３を介してタンクポート１２１ｂに排出される。なお、突発的に高い圧力が発生した場合には、リリーフ弁１４１が動作してスプール弁１０１等の故障を防止する。
【００４８】
また、スプール弁１０１が図中右側にスライドされることにより、ポンプポート１２０と流路１３０とが連通される。そして、スプール弁１０１のスライド量の増加に伴い可変オリフィス１０１ｂの開度が大きくなり、多くの作動油が供給される。
【００４９】
また、スプール弁１０１のスライドに伴って、流路１３１と流路１３３とが連通され、流路１３４と流路１３６とが連通される。流路１３６は、タンクポート１２１ａおよびリリーフ弁１４１に繋がっている。さらに、スプール弁１０１のスライドに伴って、流路１３３と流路１３５とが遮断され、流路１３２と流路１３４とが遮断される。流路１３５は、ポート１２１ｂおよびリリーフ弁１４０に繋がっている。
【００５０】
スプール弁１０１が図中右側にスライドされた場合、ポンプポート１２０に供給される作動油は、流路１３０、調整弁１１０の絞り１５９、流路１３１、流路１３３を介してポートＢ１に供給される。ポートＢ１は、図示しないアクチュエータに接続されている。このアクチュエータからポートＡ１に戻ってくる作動油は、流路１３４を介してタンクポート１２１ａに排出される。なお、突発的に高い圧力が発生した場合には、リリーフ弁１４０が動作してスプール弁１０１等の故障を防ぐ。
【００５１】
スプール弁１０１の形状および動作は、油圧制御装置１００の特徴部分でないため、これ以上の説明は省く。
【００５２】
調整弁１１０は、本体１０５に設けられた所定形状のシリンダとカバー１７０との間に収納されている。後に説明するように、圧力室１６４には、ＰLSポート１８３または流路１３０から油圧制御システム１内で最大の圧力ＰLSが供給される。したがって、調整弁１１０は、最高負荷圧力ＰLSが作用して生じる力ＰLS×ＳD4（但し、ＳD4は、最高負荷圧力ＰLSが作用する調整弁１１０の直径Ｄ４の上面の面積）に、当該調整弁１１０の位置に応じて決まるバネ１６５の弾性力Ｆを加算した力（ＰLS×ＳD4＋Ｆ）で下向きに付勢されている。また、調整弁１１０は、流路１３０に流れ込む作動油により、力Ｐ１１×ＳD3（但し、Ｐ１１は、流路１３０内の圧力。ＳD3は、圧力Ｐ１１が作用する調整弁１１０の直径Ｄ３の下面の面積）で上向きに付勢されている。
【００５３】
調整弁１１０は、大きく分けて、シャトル弁と、逆止弁として機能する環状の係止部１５７と、絞り１５９とにより構成される。シャトル弁は、孔１５０、孔１５１（他の連の最高負荷圧力を導く流路）、孔１５２（第２孔）、孔１５４、孔１５６（第１孔）およびピストン１５５で構成される。
【００５４】
油圧制御装置１００の本体１０５には、直径Ｄ１，深さＬ１の第１シリンダ部、直径Ｄ２，深さＬ２の第２シリンダ部および直径Ｄ３，深さＬ３の第３シリンダ部が同軸上に連続して設けられている。第１シリンダ部の側部には、ＰLSポート１８３が設けられている。第１シリンダ部から第２シリンダ部にかけての連結部は、テーパ状に加工されている。第２シリンダ部と第３シリンダ部の連結部には、段差が設けられている。第２シリンダ部の下部側面には、流路１３１および流路１３２に繋がる開口部が設けられている。
【００５５】
本体１０５との間で調整弁１１０を収納するカバー１７０は、下方に開口部を有する直径Ｄ２の略円筒状の形状を有する。カバー１７０は、フランジ１７０ａによって本体１０５に位置決めされる。図示するように、第１シリンダ部と本体１０５との間には、パッキン１７３およびパッキン１７４によって気密な空間が形成されている。また、カバー１７０は、貫通孔１７２（第２孔）を備えている。この貫通孔１７２は、上記気密な空間を区画する面に設けられている。ＰLSポート１８３に供給される最高負荷圧力ＰLSは、貫通孔１７２を通じてカバー１７０の内側へと導かれる。
【００５６】
調整弁１１０は、直径Ｄ４の円柱状のピストンにより構成されており、その下部に直径Ｄ３の絞り１５９を備えている。調整弁１１０は、孔１５０、孔１５１、孔１５２、孔１５４、孔１５６、小径部１５３、ピストン１５５および係止部１５７により構成される。
【００５７】
円柱状の小径部１５３は、少なくとも、調整弁１１０の上下移動に伴って調整弁１１０がカバー１７０の貫通孔１７２を通過する範囲に設けられている。
【００５８】
孔１５２は、小径部１５３の適当な箇所から中心軸方向に延びている。孔１５１は、孔１５２と交わるように縦向きに設けられており、その上部が閉塞されている。孔１５４は、孔１５１，１５０および絞り１５９と連通する孔１５６と交わるように横向きに設けられている。
【００５９】
ピストン１５５は、孔１５４内に気密な状態で左右に摺動するように収納されている。孔１５０は、孔１５４と交わり、圧力室１６４に連通するように縦向きに設けられている。孔１５６は、孔１５４と交わり、絞り１５９を通って流路１３０に連通するように縦向きに設けられている。
【００６０】
係止部１５７は、環状の突起部であり、絞り１５９の上部に設けられている。係止部１５７は、図に示すように上方に行くほど直径が大きくなるように加工されており、本体１０５の直径Ｄ３，深さＬ３の第３シリンダ部の上端部に当接するように設計されている。
【００６１】
調整弁１１０は、図に示すような側部を有する。この側部は、係止部１５７が第２シリンダ部と第３シリンダ部の段差部分に接している場合に、流路１３１，１３２を完全に閉塞するために十分な長さを有する。つまり、上記孔１５４は、係止部１５７が第２シリンダ部と第３シリンダ部の段差部分に接している状態であっても、図示する位置、すなわち、カバー１７０よりも下側の位置にまで降りてこない場所に設けられる。
【００６２】
なお、上記側部には、切欠部１６０および流路１６１が設けられている。これらは、流路１３２、流路１３１および孔１５４と連通する。
【００６３】
流路１３０内の圧力が流路１３２および流路１３１の圧力より低下した場合、係止部１５７は、流路１３０と流路１３１および流路１３２との間を遮断し、流路１３１および流路１３２から流路１３０へと作動油が逆流するのを防止する。このとき、第２シリンダ部と第３シリンダ部の段差部分に設けられた円錐状の部分は、弁座として機能する。
【００６４】
係止部１５７の下側には、上記絞り１５９が設けられている。この絞り１５９によって、流路１３０が流路１３１および流路１３２に連通される。この絞り１５９は、調整弁１１０の上昇に伴い開口面積が増加する。
【００６５】
絞り１５９は、その前後の差圧、すなわち、流路１３０（第１流路）に流れる作動油の圧力Ｐ１１と、ポンプポート１２０（第２流路）の圧力との差が一定となるように働く。
【００６６】
なお、上記調整弁１１０において、最高負荷圧力ＰLSの作用する面の面積ＳD4と、流路１３０内を流れる圧力Ｐ１１が作用する面の面積ＳD3との大小関係を調節することで、負荷圧に対する流量制御特性を調整することができる。
【００６７】
すなわち、ＳD4＞ＳD3（たとえば、ＳD4をＳD3に比べて１％〜１０％程度大きくする）とすれば、負荷圧に依存して絞り１５９による補正量が制限される。また、ＳD4＜ＳD3（たとえば、ＳD4をＳD3に比べて１％〜１０％程度小さくする）とすれば、ＳD4＝ＳD3の場合に制御される流量よりも多い作動油が分流し、絞り１５９による過剰補正が行われる。さらに、ＳD4＝ＳD3とすれば、流量制御特性が負荷圧に依存しない標準的なロードセンシングシステムが構成される。
【００６８】
図４は、ピストン１５５の斜視図である。
【００６９】
ピストン１５５は、円柱状の小径部１５５ａを有し、この小径部１５５ａに図に示すような十字孔１５５ｂが設けられている。さらに、当該十字孔１５５ｂの交差点に連通する孔１５５ｃと、油圧バランス用の油溝１５５ｄとが設けられている。なお、上記小径部１５５ａの位置および長さは、図３において、ピストン１５５が孔１５４の左側にあるときに孔１５６と孔１５１とが連通し、ピストン１５５が孔１５４の右側にあるときに孔１５６と孔１５０とが連通するように設定されている。
【００７０】
ＰLSポート１８３、小径部１７１、孔１７２、小径部１５３、孔１５２および孔１５１を介して孔１５４に入力される作動油（この作動油の圧力は、最高負荷圧力ＰLS）は、ピストン１５５の小径部１５５ａ，十字孔１５５ｂおよび孔１５５ｃを介して孔１５４の左側の部屋に供給される。これにより、図３において、ピストン１５５は、圧力の大小関係に応じて左右に移動する。
【００７１】
他方、流路１３２内の作動油（この作動油の圧力はＰ２１）は、切欠部１６０、流路１６１を介して孔１５４の右側の部屋に供給される。これにより、図３において、ピストン１５５は、圧力の大小関係に応じて左右に移動する。このように、ピストン１５５は、絞り１５９とは独立して作動する。
【００７２】
ここで、再び図３を参照する。図３は、流路１３２内の圧力Ｐ２１の方がシステム１内の他の連の最高負荷圧力ＰLSよりも高い場合におけるピストン１５５の状態を示す図である。
【００７３】
この場合において、絞り１５９上に設けた孔１５６がピストン１５５を介して孔１５１，１５２に接続され、流路１３０内の作動油（この作動油の圧力はＰ１１）がＰLSポート１８３に供給される。また、流路１３２内の作動油（この作動油の圧力はＰ２１）は、切欠部１６０、流路１６１を介して圧力室１６４に導かれる。これにより、油圧制御システム１の最高負荷圧力ＰLSが圧力Ｐ２１に更新される。最高負荷圧力ＰLSは、後述のようにしてＰ２１に減圧される。
【００７４】
なお、ピストン１５５は、図示するように左端より僅かに右よりの位置で停止する。これは、孔１５６と孔１５１とが連通する部分の面積が調整されるためである。すなわち、作動油は、面積が調整された絞り部を通過し、ＰLSライン１８および絞り弁２１を経てタンクライン５１１に流出する。その際に作動油の圧力が減圧される。言い換えると、孔１５４の左側部分に導かれる圧力が右側に導かれる圧力Ｐ２１と同等の圧力となり、ピストン１５５に働く力がバランスされるためである。この場合において、ピストン１５５の小径部１５５ａは、孔１５０と孔１５１を連通しないように設けておく。
【００７５】
図５は、最高負荷圧力ＰLSが流路１３２の圧力Ｐ２１よりも高い場合におけるピストン１５５の状態を示す図である。
【００７６】
この場合、絞り１５９上に設けた孔１５６は、ピストン１５５によって閉じられており，ＰLSポート１８３を介して供給される作動油（この作動油の圧力は最高負荷圧力ＰLS）は、孔１５１および孔１５０を介して圧力室１６４へと導かれることになる。
【００７７】
この場合において、調整弁１１０は、実際には、流路１３０内の圧力Ｐ１１の大きさに応じた分だけ絞り１５９の開口量を調整するように上昇している。すなわち、圧力室１６４の圧力が、調整弁１１０に作用する力とバネ１６５のバネ力を合わせた力とバランスするように、圧力Ｐ１１が調整される。
【００７８】
以上のように、上記調整弁１１０を採用しているから、絞り１５９による圧力調整動作とは独立して、常時最高負荷圧力ＰLSの調節を行うことができるようになる。また、絞り１５９の上側に逆止弁として機能する係止部１５９ａを備えているから、圧力制御装置１００の小型化を図ることができる。
(4) 実際の駆動例
図６ないし図８は、上記油圧制御装置１００，２００，３００を用いる油圧制御システム１における実際の動作状態を説明するための図である。理解の容易のため、油圧制御装置２００および油圧制御装置３００の各部を表す参照番号には、既に説明した油圧制御装置１００の対応する部位を示す参照番号を２００番台および３００番台に置き換えたものを採用する。
【００７９】
図６は、油圧制御装置１００（第１連）のみが動作している状態を表す図である。具体的には、油圧制御装置１００のスプール弁１０１が右へ所定量Ｌ1だけスライドし、残りの２つの油圧制御装置２００，３００のスプール弁２０１，３０１を中立位置にした状態を表す。
【００８０】
この場合において、油圧制御装置１００には、可変容量形ポンプ１１からたとえば８０リットル／分の作動油が供給される。また、油圧制御装置１００には、たとえば５ＭＰａの負荷が接続されている。したがって、流路１３２内の圧力Ｐ３１は、５ＭＰａである。
【００８１】
また、油圧制御装置２００（第２連）には、たとえば２０ＭＰａの負荷が接続されている。したがって、流路２３２内の圧力Ｐ３２は、２０ＭＰａである。油圧制御装置３００（第３連）は無負荷状態である。当該状況下において、絞り１５９は、図示する最大開口位置で均衡する（拡大図を参照）。
【００８２】
油圧制御装置１００のみが制御状態であるため、供給される作動油の圧力が最大となり、ピストン１５５が左端から僅かに右寄りの位置で釣り合い、流路１３０内の圧力Ｐ２１がわずかに減圧されてＰ３１となる。このＰ３１が最高負荷圧力ＰLS（＝Ｐ４１）となる。
【００８３】
図７は、上記図６の状態で、油圧制御装置２００のスプール弁２０１を右側に所定量Ｌ2だけスライドさせた状態を表す。油圧制御装置２００には、可変容量形ポンプ１１からたとえば９０リットル／分の作動油が供給される。
【００８４】
前述のように油圧制御装置２００には、２００ＭＰａの負荷が接続されており、スプール弁２０１のスライドにより流路２３２と流路２３４とが連通し、流路２３２、切欠部２６０、流路２６１（図７では図示していないが、図２および図３にならい参照符号の番号を２００番台に置き換える。以下、同様。）を介して、孔２５４の右端部に前記負荷圧力が作用する。
【００８５】
このため、ピストン２５５は左方へ移動して孔２５０を介して圧力室２６４に前記負荷圧力を導かれる。また、孔２５６、ピストン２５５の小径部２５５ａ、孔２５１、孔２５２を介して、流路２３０（絞り２５９の入口ポート）とＰLSポート２８３とが接続される。
【００８６】
また、スプール弁２０１のスライドにより、可変オリフィスを介してポンプポート２２０と流路２３０とが連通する。このとき、ポンプポート２２０には油圧制御装置１００の負荷に対応する圧力しか生じていないから、流路２３０の圧力Ｐ２２＜Ｐ４２（圧力室２６４の圧力）となる。調整弁２１０は下降して係止部２５７が本体２０５のシート部に当接し、流路２３２から流路２３０への逆流が防止される。
【００８７】
調整弁２１０が流路２３０と流路２３２との連通を遮断することにより、流路２３０の作動油の流れはなくなる。このため、流路２３０の圧力Ｐ２２は、ポンプポート２２０の圧力Ｐ２１と等しくなる。流路２３０は、前述のようにＰLSポート２８３と連通し、ＰLSポート２８３はＰLSライン１８を介して油圧制御装置１００のＰLSポート１８３と連通しているから、流路２３２の圧力Ｐ２２（＝Ｐ１２）は、ＰLSポート１８３に導かれ、さらに、孔１７２、孔１５２、孔１５１、ピストン１５５の小径部１５５ａ、孔１５５ｃを介してピストン１５５が収容された孔１５４の左側に導かれる。
【００８８】
一方、上記孔１５４の右側には、流路１３２の圧力Ｐ３１が作用しているが、Ｐ２２（＝Ｐ１２）＞Ｐ３１である。このため、            ピストン１５５は、図に示すように右側に移動して、孔１５１と孔１５６との連通を遮断すると共に、孔１５１と孔１５０とを連通させる。したがって、圧力室１６４には、ＰLSポート１８３の圧力Ｐ２２（＝Ｐ１２）が導かれる。
【００８９】
圧力室１６４に導かれた圧力Ｐ２２は、ポンプポート１２０の圧力Ｐ１１と等しい。また、流路１３０の圧力Ｐ２１＜Ｐ２２（圧力室１６４の圧力＝Ｐ１１）である。このため、調整弁１１０が下降して絞り１５９の開口面積が小さくなる。したがって、流路１３０から流路１３２への流れが制限され、流路１３０の圧力Ｐ２１およびポンプポート１２０の圧力Ｐ１１が上昇する。
【００９０】
上昇したポンプポート１２０の圧力Ｐ１１は、油圧制御装置２００のＰLSポート２８３を介して油圧制御装置１００の圧力室１６４へ導かれる。したがって、上述したと同様に、連鎖的にポンプポート１２０、２２０の圧力が上昇し、この圧力が油圧制御装置２００の負荷圧力を超えて、流路２３０の圧力Ｐ２２（＝Ｐ１１，Ｐ２１）＞流路２３２の圧力Ｐ３２（２０ＭＰａ）＋Ｆ／ＳＤ４（Ｆはバネ２６５により加えられる圧力、ＳＤ４は調整弁２１０の上部面積）になると、調整弁２１０が上昇して流路２３０と流路２３２とが連通される。つまり、アクチュエータに作動油が供給され、当該アクチュエータが駆動される。
【００９１】
この場合、ピストン２５５の左端部に作用する圧力は、右端部に作用する圧力よりもＦ／ＳＤ４だけ大きくなり、ピストン２５５は右側へ移動する。一方、この場合、孔２５６とピストン小径部２５５ａとを連通する流路の開口面積は小さくなるので、ピストン２５５の左端部に作用する圧力は減圧され、当該左端部の圧力Ｐ２２−Ｆ／ＳＤ４＝Ｐ３２となったところで、ピストン２５５の左端部に作用する圧力と右端部の圧力Ｐ３２とが釣り合い、その位置でピストン２５５が保持される。
【００９２】
したがって、ＰLSポート２８３は、流路２３０との接続状態が維持され、このＰLSポート２８３には流路２３２の圧力Ｐ３２（負荷圧力）まで減圧された圧力が導かれる。このＰLSポート２８３は、ＰLSライン１８を介して油圧制御装置１００の圧力室１６４と連通しているから、調整弁１１０が油圧制御装置２００の負荷圧力に応じて制御される。
【００９３】
このように、調整弁１１０、２１０、３１０を各油圧制御装置の最高負荷圧力に応じて制御することで、各油圧制御装置に接続されるアクチュエータを同時に操作することができる。
【００９４】
なお、図８は、上記図７の状態における状態の推移を表すものである。油圧制御装置１００において、圧力室１６４内の圧力Ｐ４１は、さらに上昇する。結果的にＰ４１＋Ｆ／Ｓ＝Ｐ２１（ここで、Ｆ／Ｓはバネ力）となるが、圧力Ｐ４１が上昇するのに伴い、圧力Ｐ２１も上昇する。このように連鎖的に上昇した後、絞り１５９は下降し始め、コンペン動作が行われる。
【００９５】
最終的には油圧制御装置２００の絞り２５９も開き、圧力Ｐ３２（２０ＭＰａ）が圧力Ｐ４２に導かれ、Ｐ２２＝Ｐ３２（２０ＭＰａ）＋Ｆ／ＳD4（Ｆは、バネ２６５により加えられる圧力、ＳD4は、調整弁１１０の上部面積）となる。
【００９６】
この場合、絞り２５９は、全開している。また、油圧制御装置１００の絞り１５９が動作するのに伴って圧力ＰLSが２０ＭＰａとなるため、油圧制御装置２００は、作動油を供給することができるようになる。ピストン２５５は、左端の圧力がＰ２２−Ｆ／ＳD4＝Ｐ３２となるように調圧を行い、左端よりわずかに離れた位置で釣り合う。
［産業上の利用の可能性］
本発明に係る油圧制御装置によれば、コンペンセータとは独立して動作するシャトル弁（切換弁）が備えられているため、当該油圧制御システム内で可変容量形ポンプの傾転制御を行うための最高負荷圧力の更新を常時行うことができる。したがって、ポンプに与えられる最高負荷圧力ＰLSと実際の油圧装置内の最高負荷圧との偏差が生じる時間を短くしてハンチングの発生を抑制することができる。
【００９７】
また、上記シャトル弁がコンペンセータに内蔵されているので、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の第１の実施形態に係る油圧制御システムを油圧系統図で示したものである。
【図２】は、油圧制御装置の構成を表す断面図である。
【図３】図３は、調整弁の構成を詳細に示す図である。
【図４】図４は、調整弁の備えるピストンの斜視図である。
【図５】図５は、調整弁のある状態を示す図である。
【図６】図６は、油圧制御システムにおける油圧制御装置の実際の動作状態を説明するための図である。
【図７】図７は、油圧制御システムにおける油圧制御装置の実際の動作状態を説明するための図である。
【図８】図８は、油圧制御システムにおける油圧制御装置の実際の動作状態を説明するための図である。
【図１３】図１３は、従来の油圧制御装置の構成を示す断面図である。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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