JP3957664B2 - 油圧制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、２つのアクチュエータを同時に作動させる油圧制御装置に関する。

図４は、建設車両等に用いられる油圧制御装置の回路図を示している。
図示するように、走行用のアクチュエータ１０１，１０２に切換弁１０３，１０４を接続している。これら切換弁１０３，１０４は、可変ポンプＰ２に接続した流入ポート１０５，１０６と、圧力補償弁１０７，１０８に接続した中継ポート１０９，１１０とを形成している。また、切換弁１０３，１０４を左右どちらに切り換えても、上記流入ポート１０５，１０６と中継ポート１０９，１１０とが連通するようにしている。そして、その連通過程で形成される可変絞り１１１，１１２の開度は、切換弁１０３，１０４の切換量に比例する。

上記中継ポート１０９，１１０の下流側には、上記圧力補償弁１０７，１０８を接続するとともに、この圧力補償弁１０７，１０８の下流側を第１連通ポート１１３，１１４と第２連通ポート１１５，１１６とに接続している。これら第１、第２連通ポート１１３〜１１６は、切換弁１０３，１０４が図示の中立位置にあるとき、戻りポート１１７〜１２０を介してタンク通路１２１に連通する。

そして、切換弁１０３，１０４が図面左側位置に切り換わると、第１連通ポート１１３，１１４が、第１アクチュエータポート１２２，１２３に連通するとともに、第２アクチュエータポート１２４，１２５が戻りポート１１８，１２０を介してタンク通路１２１に連通する。
また、切換弁１０３，１０４が図面右側位置に切り換わると、第２連通ポート１１５，１１６が、第２アクチュエータポート１２４，１２５に連通するとともに、第１アクチュエータポート１２２，１２３が戻りポート１１７，１１９を介してタンク通路１２１に連通する。

上記のようにした切換弁１０３，１０４は、図面左端に設けた第１パイロット室１２６，１２７と、図面右端に設けた第２パイロット室１２８，１２９とのそれぞれを、図示していないパイロット減圧弁に接続している。
このパイロット減圧弁は、図示しないスロットルレバーを倒した方向に応じて、第１パイロット室１２６，１２７にパイロット圧を導き、第２パイロット室１２８，１２９をタンクＴ２に連通するか、もしくは、第２パイロット室１２８，１２９にパイロット圧を導き、第１パイロット室１２６，１２７をタンクＴ２に連通する構成にしている。
また、上記パイロット減圧弁は、上記スロットルレバーの操作量に応じてパイロット圧の大きさを制御できるようにしている。

上記可変ポンプＰ２は、レギュレータ１３０に連結している。このレギュレータ１３０には、シャトル弁１３１が選択したアクチュエータ１０１，１０２の負荷圧のうち最も高い負荷圧を導くようにしている。
そして、上記レギュレータ１３０は、最高負荷圧に一定の圧力を加算した吐出圧を維持するように、可変ポンプＰ２の吐出流量を制御する。
なお、シャトル弁１３１とレギュレータ１３０との連通過程には、リリーフ弁１３２を設けている。

上記圧力補償弁１０７，１０８は、その一方のパイロット室１３３，１３４を、負荷検出流路１３９を介して上記シャトル弁１３１に連通させている。したがって、この一方のパイロット室１３３，１３４にも最高負荷圧が導かれる。
また、この一方のパイロット室１３３，１３４には、スプリング１３５，１３６のバネ力を作用させている。

そして、上記一方のパイロット室１３３，１３４と対向する他方のパイロット室１３７，１３８は、この圧力補償弁１０７，１０８の上流側の圧力を導くようにしている。
このようにした圧力補償弁１０７，１０８は、切換弁１０３，１０４の可変絞り１１１，１１２の下流側の圧力を、最高負荷圧よりもスプリング１３５，１３６のバネ力相当分の圧力を加算した値に制御する。

パイロット減圧弁を操作して、切換弁１０３，１０４の第１パイロット室１２６，１２７にパイロット圧を導くと、切換弁１０３，１０４が図面左側位置に切り換わる。したがって、可変ポンプＰ２からの圧油が第１アクチュエータポート１２２，１２３を経由してアクチュエータ１０１，１０２に供給され、アクチュエータ１０１，１０２は作動する。そして、これらアクチュエータ１０１，１０２からの戻り圧油が、第２アクチュエータポート１２４，１２５を経由してタンク通路１２１に戻される。

上記のようにしてアクチュエータ１０１，１０２を作動させると、アクチュエータ１０１，１０２の負荷圧が負荷検出流路１３９に導かれるが、上記したようにシャトル弁１３１で最高負荷圧が選択されてレギュレータ１３０に導かれる。そして、レギュレータ１３０は、最高負荷圧に一定の圧力を加算した吐出圧を維持するように、可変ポンプＰ２の吐出流量を制御する。

また、このときの最高負荷圧は、圧力補償弁１０７，１０８の一方のパイロット室１３３，１３４にも導かれる。したがって、切換弁１０３，１０４の可変絞り１１１，１１２の前後の差圧は一定に保たれる。
なお、切換弁１０３，１０４の第２パイロット室１２８，１２９にパイロット圧を導いて、切換弁１０３，１０４を図面右側位置に切り換えた場合は、その供給側と戻り側とが上記とは逆になるだけなので、その説明を省略する。

上記のようにした油圧制御装置では、上記切換弁１０３，１０４を同じ量だけ切り換えると、走行用のアクチュエータ１０１，１０２の作動速度が等しくなるので、車両は直進走行する。
しかし、可変ポンプＰ２とアクチュエータ１０１，１０２との間に設けた切換弁１０３，１０４、圧力補償弁１０７，１０８、他の流路等に加工誤差がどうしても生じてしまうので、アクチュエータ１０１側とアクチュエータ１０２側とで圧力損失が異なる。また、油の漏れ量にも差が生じるので、アクチュエータ１０１，１０２の作動速度に差ができてしまう。そのため、車両を直進走行させようとしても、曲がってしまうという問題があった。

上記の問題を解消するために、図５に示すような装置が従来から知られている。
図５に示すように、上記切換弁１０３，１０４には、第３連通ポート１４０，１４１と第４連通ポート１４２，１４３を形成している。また、これら切換弁１０３，１０４には、切換弁１０３，１０４をフルに切り換えたときの切換位置である全速走行ポジション１０３ａ，１０４ａと１０３ｂ，１０４ｂとを設けている。

上記第３連通ポート１４０，１４１は、切換弁１０３，１０４を全速走行ポジション１０３ａ，１０４ａに切り換えたとき、第１アクチュエータポート１２２，１２３と連通するようにしている。一方、上記第４連通ポート１４２，１４３は、切換弁１０３，１０４を全速走行ポジション１０３ｂ，１０４ｂに切り換えたとき、第２アクチュエータポート１２４，１２５と連通するようにしている。
そして、上記のようにした第３、第４連通ポート１４０〜１４３のすべては、連通路１４４を介して連通するようにしている。

上記のような従来の装置において、切換弁１０３，１０４を全速走行ポジション１０３ａ，１０４ａに切り換えると、可変絞り１１１，１１２の開度が最大になるとともに、第１アクチュエータポート１２２と１２３とが、第３連通ポート１４０，１４１及び連通路１４４を介して連通する。第１アクチュエータポート１２２と１２３とが連通すると、アクチュエータ１０１，１０２に供給される圧油の量が等しくなる。したがって、走行用のアクチュエータ１０１，１０２の作動速度は等しくなり、当該車両の直進性を確保することができる。

特開平８−３３８４０４号公報（第２〜４頁、図１，図２）

上記図５に示す従来の油圧制御装置では、切換弁１０３，１０４を全速走行ポジション１０３ａ，１０４ａに切り換えると、切換弁１０３と切換弁１０４とが連通する。この状態で、アクチュエータ１０１とアクチュエータ１０２とが外部から受ける負荷に差があると、アクチュエータ１０１，１０２間に圧力差が生じるので、圧力の低いアクチュエータにより多くの圧油が供給されてしまう。したがって、アクチュエータ１０１，１０２の作動速度に差ができてしまうことになる。

例えば、図３のような傾斜地を走行すると、アクチュエータ１０１がアクチュエータ１０２よりも大きい負荷を受けるので、アクチュエータ１０１の圧力が高くなる。このため、アクチュエータ１０１，１０２間に圧力差が生じ、圧力の低いアクチュエータ１０２により多くの圧油が供給されてしまう。したがって、アクチュエータ１０２の作動速度がアクチュエータ１０１よりも速くなり、車両はアクチュエータ１０１側に曲がってしまう。

また、車両が曲がるのを是正するために、アクチュエータ１０１により多くの圧油を供給しようとしても、アクチュエータ１０２の圧力が低いので、アクチュエータ１０２に供給される圧油がさらに増加してしまう。したがって、アクチュエータ１０１側に曲がるのをさらに助長してしまう。

つまり、従来の装置では、平地を走行する場合には直進性を確保できるが、図３のような傾斜地を走行する場合、すなわちアクチュエータ１０１とアクチュエータ１０２とが外部から受ける負荷の差が大きい場合には、車両が曲がってしまうという問題があった。
この発明の目的は、２つのアクチュエータが外部から受ける負荷に差があったときに、両アクチュエータをレバー操作に応じた作動速度とすることができる油圧制御装置を提供することである。

第１の発明は、第1アクチュエータに圧力供給源の圧油を導く第１供給回路と、第２アクチュエータに圧力供給源の圧油を導く第２供給回路と、上記両供給回路に設けた切換弁と、この切換弁の下流側に設けた圧力補償弁と、上記第１供給回路の最下流側と第２供給回路の最下流側とを連通する連通路と、この連通路に設けた連通弁とを備え、上記連通弁は、第1供給回路の負荷圧と第２供給回路の負荷圧との差が、設定した圧力以下のとき、連通路を介して第１供給回路と第２供給回路とを連通し、設定した圧力を超えたとき、第１供給回路と第２供給回路との連通を遮断することを特徴とする。

第２の発明は、第１供給回路と第２供給回路とを連通する連通位置と、第１供給回路と第２供給回路との連通を遮断する遮断位置とを有する連通弁であって、この連通弁には第１パイロット室と第２パイロット室とを設けるとともに、第１パイロット室側及び第２パイロット室側に付勢力を等しくした付勢手段を設け、上記第１パイロット室に第１供給回路の負荷圧を導く第１パイロット通路と、第２パイロット室に第２供給回路の負荷圧を導く第２パイロット通路と、連通路上であって、上記第１パイロット通路と第２パイロット通路との間に設けた絞りとを備え、第１パイロット室に導かれた第１供給回路の負荷圧と、第２パイロット室に導かれた第２供給回路の負荷圧との差が、上記付勢手段の付勢力以下のとき、連通弁が連通位置を保ち、第１供給回路と第２供給回路とを連通し、付勢力を超えたとき、連通弁が遮断位置に切り換わり、第１供給回路と第２供給回路との連通を遮断することを特徴とする。

第１，２の発明によれば、連通路に設けた連通弁によって、第１供給回路と第２供給回路との負荷圧の差が、設定した圧力以下のとき第１供給回路と第２供給回路とを連通し、設定した圧力を超えたとき第１供給回路と第２供給回路との連通を遮断するようにしている。したがって、第１アクチュエータと第２アクチュエータとが外部から受ける負荷の差によって、第１、第２アクチュエータ間の圧力差が設定した圧力を超えたときには、第１、第２アクチュエータに供給される圧油の量がほぼ等しくなるので、第１、第２アクチュエータをレバー操作に応じた作動速度とすることができる。
また、連通路の一端を第１供給回路の最下流側に接続し、その他端を第２供給回路の最下流側に接続することによって、連通路と第１、第２アクチュエータとの距離を短くしている。したがって、連通路と第１、第２アクチュエータとの間の圧力損失や油漏れなどの影響が少ないので、第１、第２アクチュエータの負荷を正確に検出することができる。

特に、第２の発明によれば、連通路上であって、第１パイロット通路と第２パイロット通路との間に絞りを設けたので、供給路と供給路とが連通し連通路に圧油が流れるとき、その圧油が急激に流れてしまうのを抑えることができる。圧油の急激な流れを抑えることができるので、圧油の急激な流れに伴う振動が起こらない。したがって、上記装置自体の振動を抑制することができる。

図１〜図３に、この発明の一実施形態である油圧制御装置の回路図を示す。
図示するように、この発明の圧力供給源である可変ポンプＰに吐出路３を設けるとともに、この吐出路３を第１供給路４ａと第１供給路５ａとに分岐している。
また、上記第１供給路４ａには切換弁６を設け、第１供給路５ａには切換弁７を設けている。そして、上記切換弁６の下流側の供給路を第２供給路４ｂとし、切換弁７の下流側の供給路を第２供給路５ｂとしている。
なお、上記第１供給路４ａと第２供給路４ｂとによって、この発明の第１供給回路を構成するとともに、上記第１供給路５ａと第２供給路５ｂとによって、この発明の第２供給回路を構成している。

さらに、上記第１供給路４ａには、第２供給路４ｂを介して走行用の第１アクチュエータ１を接続し、第１供給路５ａには、第２供給路５ｂを介して走行用の第２アクチュエータ２を接続している。したがって、第１、第２アクチュエータ１，２には、第１、第２供給路４ａ，４ｂおよび第１、第２供給路５ａ，５ｂを介して可変ポンプＰからの圧油が供給される。

上記第２供給路４ｂ，５ｂには、圧力補償弁８，９を設けている。そして、これら圧力補償弁８，９の第１パイロット室８ａ，９ａには、第１、第２アクチュエータ１，２の負荷圧のうち最も高い負荷圧を、第１パイロット通路１１，１２を介して導いている。
また、この圧力補償弁８，９の第１パイロット室８ａ，９ａ側には、バネ力を等しくしたスプリング１８，１９を設けている。

一方、圧力補償弁８，９の第２パイロット室８ｂ，９ｂには、それぞれ第２パイロット通路１４，１５を介して各切換弁６，７の下流側の圧力を導いている。
そのため、各圧力補償弁８，９は、その上流側の圧力、すなわち各切換弁６，７の下流側の圧力を、最高負荷圧にスプリング１８，１９のバネ力相当分の圧力を加算した値に維持するようにその開度を保つ。

なお、上記第１、第２アクチュエータ１，２の最高負荷圧は、シャトル弁１０によって選択するようにしている。また、このシャトル弁１０によって選択した最高負荷圧を、パイロット通路１３から上記第１パイロット通路１１，１２を介して各圧力補償弁８，９の第１パイロット室８ａ，９ａに導いている。
そして、上記シャトル弁１０によって選択した最高負荷圧は、パイロット通路１６を介してレギュレータ１７にも導いている。このレギュレータ１７は、最高負荷圧に一定の圧力を加算した吐出圧を保つように、可変ポンプＰの吐出流量を制御する。

また、上記第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとを連通路２０によって連通するとともに、この連通路２０には、連通弁２１を設けている。この連通弁２１は、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとを連通路２０を介して連通する連通位置Ａと、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとの連通を遮断する遮断位置Ｂ，Ｃとから構成されている。
上記連通弁２１の第１パイロット室２１ａには、第１アクチュエータ１側の圧力を、第１パイロット通路２２を介して導いている。一方、連通弁２１の第２パイロット室２１ｂには、第２アクチュエータ２側の圧力を、第２パイロット通路２３を介して導いている。

そして、上記連通弁２１の両端には、バネ力を等しくしたスプリング２４，２５を設けている。したがって、この連通弁２１は、第１アクチュエータ１側の圧力と、第２アクチュエータ２側の圧力との差が、スプリング２４，２５の設定圧以下の場合、図示の連通位置Ａから移動せずに、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとを連通する。

一方、第１アクチュエータ１側の圧力と、第２アクチュエータ２側の圧力との差が、スプリング２４，２５の設定圧を超えると、連通弁２１は、連通位置Ａから遮断位置Ｂまたは遮断位置Ｃに切り換わり、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとの連通を遮断することになる。

なお、連通弁２１を切り換えるのに必要な第１アクチュエータ１側と第２アクチュエータ２側の圧力差は、スプリング２４，２５の設定圧によって決まる。したがって、スプリング２４，２５の設定圧を変更すれば、連通弁２１を切り換えるのに必要な圧力差も変更することができる。

また、上記連通弁２１には、絞り２６を設けている。この絞り２６によって、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとが連通し連通路２０に圧油が流れるとき、その圧油の急激な流れを抑えることができる。圧油の急激な流れを抑えることができるので、圧油の急激な流れに伴う振動が起こらない。したがって、上記装置自体の振動を抑制することができる。

なお、上記第１供給路４ａと切換弁６と、第２供給路４ｂと圧力補償弁８とで、この発明の第１回路を構成している。また、上記第１供給路５ａと切換弁７と、第２供給路５ｂと圧力補償弁９とで、この発明の第２回路を構成している。

上記可変ポンプＰから吐出された圧油は、吐出路３を介して両第１供給路４ａ，５ａに導かれる。第１供給路４ａに導かれた圧油は、切換弁６→第２供給路４ｂ→圧力補償弁８を介して第１アクチュエータ１に供給される。一方、第１供給路５ａに導かれた圧油は、切換弁７→第２供給路５ｂ→圧力補償弁９を介して第２アクチュエータ２に供給される。

このとき、各圧力補償弁８，９の第１パイロット室８ａ、９ａには、最高負荷圧が作用しているので、各圧力補償弁８，９の上流側の圧力、すなわち各切換弁６，７の下流側の圧力は、最高負荷圧にスプリング１８，１９のバネ力相当分の圧力を加算した値に保たれる。

一方、各切換弁６，７の上流側の圧力は、可変ポンプＰによって最高負荷圧に一定圧力を加算した値に保たれている。そのため、各切換弁６，７の上流・下流の圧力差、すなわち、各切換弁６，７前後の圧力差は等しくなる。したがって、各切換弁６，７を切り換えたときに、それぞれの開度に応じた割合の流量が、第２供給路４ｂ，５ｂを介して第１、第２アクチュエータ１，２に供給されることになる。

このとき、第１アクチュエータ１側の圧力と、第２アクチュエータ２側の圧力との差が、スプリング２４，２５の設定圧以下であれば、連通弁２１は図示の連通位置Ａから移動せずに、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとが連通路２０を介して連通する。
一方、第１アクチュエータ１側の圧力と、第２アクチュエータ２側の圧力との差が、スプリング２４，２５の設定圧を超えると、連通弁２１は遮断位置ＢまたはＣに切り換わり、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとの連通を遮断する。

上記実施形態によれば、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとの連通を遮断するので、第１アクチュエータ１と第２アクチュエータ２とが外部から受ける負荷の差によって、第１、第２アクチュエータ１，２間に圧力差ができても、圧力の低いアクチュエータに多くの圧油が供給されてしまうことがない。つまり、第１、第２アクチュエータ１，２に対する圧油の供給量がほぼ等しくなるので、第１アクチュエータ１と第２アクチュエータ２をレバー操作に応じた作動速度とすることができる。
したがって、上記装置を用いた車両で図３のような傾斜地を走行しても、第１、第２アクチュエータ１，２の作動速度は等しくなるので、当該車両の直進性を確保することができる。

なお、上記実施形態では、絞り２６を連通弁２１に設けているが、この絞り２６は、連通路２０上であって、第１パイロット通路２２と第２パイロット通路２３との間に設ければよい。
例えば、図２に示すように、絞り２６を連通路２０に設ければ、連通弁２１を絞り２６のスペース分だけ小型化することができる。

また、連通路２０は、図１、図２に示すように、その一端を第２供給路４ｂの最下流側に接続し、その他端を第２供給路５ｂの最下流側に接続して第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとを連通するようにしているが、第２供給路４ｂと第２供給路５ｂとを連通すれば、どこに接続してもかまわない。

ただし、この実施形態のように、第２供給路４ｂの最下流側と第２供給路５ｂの最下流側とを連通させれば、連通路２０と第１、第２アクチュエータ１，２との距離が短くなる。したがって、連通路と第１、第２アクチュエータ１，２との間の圧力損失や油もれなどの影響が少ないので、第１、第２アクチュエータ１，２の負荷を正確に検出することができる。

そして、この実施形態では、２つのアクチュエータ１，２に走行用のアクチュエータを用いているが、どのようなアクチュエータを用いてもかまわない。
例えば、演劇の舞台装置には、２つのシリンダアクチュエータによって、舞台を上下に移動するものがある。このような舞台装置のシリンダアクチュエータに、この発明の油圧制御装置を用いれば、舞台装置に偏った力がかかったとしても、２つのシリンダアクチュエータの作動速度はほぼ等しくなるので、舞台装置を水平のまま上下に移動することができる。

さらに、この実施形態では、上記連通弁２１の第１パイロット室２１ａ側及び第２パイロット室２１ｂ側に設けたスプリング１８，１９をこの発明の付勢手段として用いているが、ソレノイドやエアシリンダなどを付勢手段として用いてもよい。つまり、連通弁２１に付勢力を与えるものであれば、その手段はスプリングに限定されない。さらに、この付勢手段の付勢力を可変に制御できるようにしてもよい。
また、この実施形態では、１つの可変ポンプで２つのアクチュエータを作動させるロードセンシング回路を用いているが、可変ポンプを２つにして、２つのアクチュエータにそれぞれ接続するようにしてもよい。

第１実施形態を示す回路図である。 第２実施形態を示す回路図である。 傾斜地を走行する車両を示す図である。 従来の油圧制御装置を示す回路図である。 図４の油圧制御装置に連通路を設けた図である。

符号の説明

１，２ 第１、第２アクチュエータ
４ａ，５ａ 第１供給路
４ｂ，５ｂ 第２供給路
６、７ 切換弁
８，９ 圧力補償弁
２０ 連通路
２１ 連通弁
２１ａ 第１パイロット室
２１ｂ 第２パイロット室
２２ 第１パイロット通路
２３ 第２パイロット通路
２４，２５ スプリング
２６ 絞り
Ｐ 可変ポンプ

Claims (2)

1. 第1アクチュエータに圧力供給源の圧油を導く第１供給回路と、第２アクチュエータに圧力供給源の圧油を導く第２供給回路と、上記両供給回路に設けた切換弁と、この切換弁の下流側に設けた圧力補償弁と、上記第１供給回路の最下流側と第２供給回路の最下流側とを連通する連通路と、この連通路に設けた連通弁とを備え、上記連通弁は、第1供給回路の負荷圧と第２供給回路の負荷圧との差が、設定した圧力以下のとき、連通路を介して第１供給回路と第２供給回路とを連通し、設定した圧力を超えたとき、第１供給回路と第２供給回路との連通を遮断する油圧制御装置。
2. 第１供給回路と第２供給回路とを連通する連通位置と、第１供給回路と第２供給回路との連通を遮断する遮断位置とを有する連通弁であって、この連通弁には第１パイロット室と第２パイロット室とを設けるとともに、第１パイロット室側及び第２パイロット室側に付勢力を等しくした付勢手段を設け、上記第１パイロット室に第１供給回路の負荷圧を導く第１パイロット通路と、第２パイロット室に第２供給回路の負荷圧を導く第２パイロット通路と、連通路上であって、上記第１パイロット通路と第２パイロット通路との間に設けた絞りとを備え、第１パイロット室に導かれた第１供給回路の負荷圧と、第２パイロット室に導かれた第２供給回路の負荷圧との差が、上記付勢手段の付勢力以下のとき、連通弁が連通位置を保ち、第１供給回路と第２供給回路とを連通し、付勢力を超えたとき、連通弁が遮断位置に切り換わり、第１供給回路と第２供給回路との連通を遮断する請求項１記載の油圧制御装置。

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