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JPS5947099B2 - Hydraulic excavator hydraulic control device - Google Patents
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JPS5947099B2 - Hydraulic excavator hydraulic control device - Google Patents

Hydraulic excavator hydraulic control device

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Publication number
JPS5947099B2
JPS5947099B2 JP85175A JP85175A JPS5947099B2 JP S5947099 B2 JPS5947099 B2 JP S5947099B2 JP 85175 A JP85175 A JP 85175A JP 85175 A JP85175 A JP 85175A JP S5947099 B2 JPS5947099 B2 JP S5947099B2
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JP
Japan
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hydraulic
switching valve
stroke
spool
pump
Prior art date
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Application number
JP85175A
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Japanese (ja)
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JPS5178504A (en
Inventor
巌 森川
幸雄 青柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、可変吐出量油圧ポンプを圧油源とし、切換
弁のスプールを操作してアクチュエータの速度を制御す
る油圧ショベルの油圧制装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a hydraulic control device for a hydraulic excavator that uses a variable discharge amount hydraulic pump as a pressure oil source and controls the speed of an actuator by operating a spool of a switching valve.

油圧ショベルにおりる油圧シリンダ、油圧モータなどの
アクチュエータの速度制御は、i般に流量調整機能を持
つ切換弁(以下切換弁という)のスプールを、レバー、
リンク機構などにより直接に、あるいはパイロット油圧
などにより間接に操作し、その絞りの開度を調整して行
っている。
Speed control of actuators such as hydraulic cylinders and hydraulic motors in hydraulic excavators is generally performed by using a lever, a lever,
This is done by adjusting the opening of the throttle, either directly using a link mechanism or indirectly using pilot oil pressure.

このような制御装置に用いられる切換弁およびその切換
弁を組込んだ油圧系統の−ψ1を第1図により説明する
A switching valve used in such a control device and -ψ1 of a hydraulic system incorporating the switching valve will be explained with reference to FIG.

切換弁1の弁本体2には絞り部3aを形成したスプール
3が軸方向に摺動できるように挿入されている。
A spool 3 having a constricted portion 3a is inserted into the valve body 2 of the switching valve 1 so as to be slidable in the axial direction.

弁本体2にはポー)P、A、B。Rが設けられており、
ポートPは可変吐出量油圧ポンプ4の仕出側に接続され
、ボー)A、Bは油圧シリンダ50反ロッド側の室、ロ
ッド側の室に接続され、ポートRは油タンク6に接続さ
れている。
The valve body 2 has ports P, A, and B. R is provided,
Port P is connected to the delivery side of the variable discharge amount hydraulic pump 4, ports A and B are connected to the chamber on the opposite side of the hydraulic cylinder 50 and the chamber on the rod side, and port R is connected to the oil tank 6. .

油圧ポンプ4q比出側の回路にはリリーフ弁7が設置さ
れている。
A relief valve 7 is installed in the circuit on the output side of the hydraulic pump 4q.

油圧シリンダ5の駆動速度の制御は、切換弁1のスプー
ル30ストロークを操作して絞り部3aの開度な変えて
、油タンク6へ逃げる流量を制御することにより行う。
The driving speed of the hydraulic cylinder 5 is controlled by operating the stroke of the spool 30 of the switching valve 1 to change the opening degree of the throttle portion 3a and controlling the flow rate that escapes to the oil tank 6.

スプール3のストロークに対する絞り部3aの開口面積
は、通常第2図に示す斜線のように変化する。
The opening area of the throttle portion 3a relative to the stroke of the spool 3 usually changes as shown by the diagonal line in FIG.

すなわち、切換弁の中立位置(ストロークの零の位置)
では大きく、シたがって油圧ポンプ4からの吐出油はほ
とんど抵抗なしに油タンク6へ逃げる。
In other words, the neutral position (zero stroke position) of the switching valve
Therefore, the oil discharged from the hydraulic pump 4 escapes to the oil tank 6 with almost no resistance.

ストロークが進むにつれて絞り部3aの開口面積が小さ
くなり、油タンクへ逃げる流量を減らし、油圧シリンダ
5に流れる流量を増す。
As the stroke progresses, the opening area of the throttle portion 3a becomes smaller, reducing the flow rate escaping to the oil tank and increasing the flow rate flowing to the hydraulic cylinder 5.

最終的には開口面積は零となり、油圧ポンプの全吐出量
が油圧シリンダ5に送られる。
Eventually, the opening area becomes zero, and the entire discharge amount of the hydraulic pump is sent to the hydraulic cylinder 5.

ところで、可変比出量油圧ポンプを使用する場合に哄主
としてむだな動力消費を節減する意味から、小さい速度
で負荷を駆動する場合にはポンプ吐出量を小さく、マた
大きな速度が必要である場合には吐出量を大きくすると
いう吐出量の制御を、切換弁のスプールのストロークと
連動させて行うことが有利である。
By the way, when using a variable specific output hydraulic pump, in order to reduce wasteful power consumption, the pump discharge rate should be reduced when driving a load at a small speed, and when a large speed is required, the pump discharge amount should be reduced. In this case, it is advantageous to control the discharge amount by increasing the discharge amount in conjunction with the stroke of the spool of the switching valve.

その例を第3図に示す。この場合、切換弁の絞り部の開
度変化が第2図に示すようなものであると、下記の不具
合いが生じる。
An example is shown in FIG. In this case, if the opening degree of the throttle portion of the switching valve changes as shown in FIG. 2, the following problems will occur.

(A 負荷を駆動する流量は、ポンプ吐出量と切換弁の
絞り部の開度とにより定まるが、双方の誤差が集積され
るため、制御流量の誤差が大きくなりやすい。
(A) The flow rate that drives the load is determined by the pump discharge amount and the opening degree of the throttle section of the switching valve, but since errors from both are accumulated, errors in the control flow rate tend to become large.

(B)切換弁のスプールのストロークに応じてポンプ吐
出量が増大する一方、絞り部の開度が減少するので、双
方の効果により負荷への流量は急激に増大しがちになる
(B) While the pump discharge amount increases in accordance with the stroke of the spool of the switching valve, the opening degree of the throttle portion decreases, so the flow rate to the load tends to increase rapidly due to both effects.

(C切換弁のスプールをパイロット油圧などにより間接
に操作する場合には、フローフォース(流れの運動量変
化にもとすく力、またはベルヌーイの力と呼ばれる)に
よりスプールが所与の位置からずれて絞り開度が変るた
め、流量制御特性が大きく影響される。
(When the spool of the C switching valve is operated indirectly by pilot oil pressure, etc., the spool shifts from a given position due to flow force (a force that responds to changes in the momentum of the flow, or is called Bernoulli's force), causing the spool to become throttled. Since the opening degree changes, the flow control characteristics are greatly affected.

すなわち、スツール弁などの開口部におりる流れは一般
に噴流として取り扱われ、その流れの運動量変化にもと
すく力が弁に作用する。
That is, the flow that enters the opening of a stool valve or the like is generally treated as a jet flow, and a force acts on the valve due to a change in the momentum of the flow.

この発明は上記の欠点を除くためのもので、切換弁のス
プールのストロークと連動して吐出量を増大する可変仕
出量ポンプに対して、油タンクへ逃がす圧油の量を調整
する絞りの開口面積が、スプールのストロークの増大に
対して一定となる部分を有する切換弁を接続したもので
ある。
This invention is intended to eliminate the above-mentioned drawbacks, and is aimed at a variable output pump that increases the output amount in conjunction with the stroke of the spool of the switching valve. A switching valve is connected that has a portion whose area remains constant as the stroke of the spool increases.

この発明の油圧制御装置は、レバーの操作によって連動
する可変仕出量ポン10斤出量可変装置及び切換弁を備
え、前記切換弁の切換えによって前記可変吐出量油圧ポ
ンプからの圧油をアクチュエータに供給する回路を備え
ている油圧ショベルの油圧系統において、圧油を油タン
クに逃がすために前記切換弁のスプールに、定められた
少ないストロークの範囲ではそのストローク量に応じて
開口面積が小さくなり、前記定められたストロークより
大きい定められたストロークの範囲では開口面積が一定
か、あるいは非常に少なり変化になり、前記それぞれ定
められたストロークよりさらに太きい定められたストロ
ークの範囲では開口面積が零となるまで小さくなる通路
を形成したことを特徴とするものである。
The hydraulic control device of the present invention includes a variable output pump 10, a loaf output variable device, and a switching valve that are interlocked by operating a lever, and supplies pressure oil from the variable output hydraulic pump to an actuator by switching the switching valve. In the hydraulic system of a hydraulic excavator, the spool of the switching valve has an opening area that decreases in accordance with the stroke amount in a predetermined small stroke range in order to release pressure oil to the oil tank. In the range of a defined stroke that is larger than the defined stroke, the opening area is constant or varies very little, and in the range of a defined stroke that is thicker than the respective defined stroke, the opening area is zero. It is characterized by forming a passage that becomes smaller until it becomes smaller.

第4図は切換弁のスプールのストロークに対するこの発
明による絞り部の開口面積、ポンプ吐出量、負荷への流
量を、そ名ぞれ線S、D、Fで示したものである。
FIG. 4 shows the opening area of the throttle section according to the present invention, the pump discharge amount, and the flow rate to the load with respect to the stroke of the spool of the switching valve, respectively, by lines S, D, and F.

同図においてbがスプールのストロークの増大に対して
絞りの開口面積が一定となる部分である。
In the figure, b is a portion where the aperture area of the diaphragm remains constant as the stroke of the spool increases.

すなわち、この発明は、bのように切換弁の絞りの開度
を一定にし、可変吐出量ポンプの特性を生かして切換弁
のスプールのストロークと連動して吐出量を増大させ、
負荷へ流れる流量を斜線Fのように増大させてアクチュ
エータの速度制御を行うようにしたものである。
That is, this invention makes the opening degree of the throttle of the switching valve constant as shown in b, and increases the discharge amount in conjunction with the stroke of the spool of the switching valve by taking advantage of the characteristics of the variable discharge amount pump.
The speed of the actuator is controlled by increasing the flow rate flowing to the load as indicated by the diagonal line F.

bのように一定にするかわりに、非常にゆるやかな斜線
の特性となるようにしてもよい。
Instead of being constant like b, it may be possible to have a very gentle diagonal line characteristic.

第5図はこの発明による切換弁8の一例を示すもので、
弁本体9に挿入したスプール10には、切欠部10a、
切欠部10aに向けて突出させた環状突出部10b1環
状突出部10bに半径方向にあけた穴10cをそなえた
絞り部が形成されており、この絞り部は可変吐出量油圧
ポンプの吐出側につらなるポートPと油タンクにつらな
るポートRに臨んでいる。
FIG. 5 shows an example of the switching valve 8 according to the present invention.
The spool 10 inserted into the valve body 9 has a notch 10a,
An annular protrusion 10b protrudes toward the notch 10a, and a constriction part with a hole 10c drilled in the radial direction is formed in the annular protrusion 10b, and this constriction part is connected to the discharge side of the variable discharge amount hydraulic pump. It faces Port R, which is connected to Port P and the oil tank.

同図で、a、b、cの部分はそれぞれ第4図のa、b、
cの範囲に対応する部分を表わす。
In the figure, parts a, b, and c are respectively a, b, and c in Figure 4.
It represents the part corresponding to the range of c.

油圧シリンダに接続するポートA。Bは図示を省略しで
ある。
Port A connects to the hydraulic cylinder. B is not shown.

スプール10のaの部分ではスプールの移動に応じて絞
りの開度が漸次減少し、スプール10のbの部分では絞
りの開度は一定となり、スプール10のCの部分では絞
りの開度は減少して零に至る。
At part a of the spool 10, the opening of the iris gradually decreases as the spool moves, at part b of the spool 10, the opening of the iris remains constant, and at part C of the spool 10, the opening of the iris decreases. and reaches zero.

以下、この発明による油圧制御装置の一実施態様を第6
図により説明する。
Hereinafter, one embodiment of the hydraulic control device according to the present invention will be described in the sixth embodiment.
This will be explained using figures.

可変吐出量油圧ポンプ11と補助回路用油圧ポンプ12
とは原動機13によって駆動される。
Variable discharge amount hydraulic pump 11 and auxiliary circuit hydraulic pump 12
is driven by a prime mover 13.

油圧ポンプ11の吐出側にはさきに述べたこの発明によ
る切換弁8と、油圧ポンプ11の最高吐出圧力を設定す
るリリーフ弁14とが接読されており、切換弁8のポー
トA、Bはそれぞれ油圧シリンダ150反ロッド側室、
ロッド側室に接続されている。
On the discharge side of the hydraulic pump 11, the switching valve 8 according to the present invention described earlier and a relief valve 14 for setting the maximum discharge pressure of the hydraulic pump 11 are connected, and the ports A and B of the switching valve 8 are Hydraulic cylinder 150 anti-rod side chamber, respectively;
The rod is connected to the side chamber.

油圧ポンプ12の吐出側には、レバー16により操作す
る遠隔制御弁(操作量に応じて二次圧を制御する弁)1
7.18と油圧ポンプ12の最高圧力を設定するIJ
IJ−フ弁19が接続さね、ている。
On the discharge side of the hydraulic pump 12, there is a remote control valve 1 (a valve that controls secondary pressure according to the amount of operation) operated by a lever 16.
7.18 and IJ to set the maximum pressure of the hydraulic pump 12
IJ-F valve 19 is connected.

遠隔制御弁17,18の二次側は破線で示す回路により
、切換弁8の操作室に接続されているとともに、シャト
ル弁20を経て油圧ポンプ11の傾転角を制御するため
のシリンダ(吐出量可変装置)21に接続されている。
The secondary sides of the remote control valves 17 and 18 are connected to the operation chamber of the switching valve 8 through a circuit shown by a broken line, and are also connected to a cylinder (discharge (amount variable device) 21.

レバー16により遠隔its弁17または18を操作す
れば、油圧ポンプ12からの一次圧が操作に応じた二次
田に制御され、その二次圧油が切換弁8に導かれるとと
もに、シャトル弁20を経て油圧シリンダ21に導かれ
る。
When the remote valve 17 or 18 is operated by the lever 16, the primary pressure from the hydraulic pump 12 is controlled to the secondary pressure according to the operation, and the secondary pressure oil is guided to the switching valve 8, and the shuttle valve 20 It is guided to the hydraulic cylinder 21 through the.

これにより切換弁Bのスプール100ストロークと油圧
ポンプ11の仕出量が、さきに説明したように制御され
る。
As a result, the spool 100 stroke of the switching valve B and the delivery amount of the hydraulic pump 11 are controlled as described above.

以上説明したこの発明によれば下記の効果が得られる。According to the invention described above, the following effects can be obtained.

(1)負荷への流量を制御する範囲では、切換弁の絞り
の開度がスプールのストロークに対してほぼ一定であり
、したがって、負荷へ流れる流量は可変吐出量油圧ポン
プの吐出量により決まるので、切換弁の絞りの開度が変
化する場合にくらべて制御誤差が小さくなる。
(1) In the range where the flow rate to the load is controlled, the opening degree of the switching valve's throttle is almost constant with respect to the stroke of the spool, and therefore the flow rate flowing to the load is determined by the discharge rate of the variable displacement hydraulic pump. , the control error is smaller than when the opening degree of the throttle of the switching valve changes.

(2)操作量に対する負荷への流量の増大の割合いはほ
ぼポンプ吐出量の増大する割合いにより決まるので、同
時に切換弁q咬り開度を減少させた場合にくらべて、流
量の増大する割合いが小さくなる。
(2) Since it is determined by the rate of increase in flow rate for the load relative to the manipulated variable, or the rate of increase in the pump discharge amount, the flow rate will increase compared to when the switching valve q opening degree is decreased at the same time. The ratio becomes smaller.

したがって、より円滑な速度制御を行うことができる。Therefore, smoother speed control can be performed.

(3) フローフォースの作用により切換弁のスプー
ルが正規の位置からずれても、絞りの開口面積は変らな
いので、速度制御の性能は変化しない。
(3) Even if the spool of the switching valve deviates from its normal position due to the action of flow force, the opening area of the throttle does not change, so the speed control performance does not change.

これはパイロット油圧などにより切換弁のスプールを間
接操作する場合に有効である。
This is effective when the spool of the switching valve is indirectly operated using pilot oil pressure or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来油圧ショベルの制御装置に使用されている
切換弁とその切換弁を組込んだ油圧回路との一例を示す
系統図、第2図は第1図の切換弁における圧油を油タン
クへ逃がす絞りの開度とスプールのストロークとの関係
を示す図、第3図は油圧ショベルに使用されている可変
吐出量油圧ポンプの指令量に対する吐出量を表わした図
、第4図はこの発明による切換弁における圧油を油タン
クへ逃がす絞り開度、ポンプ吐出量、負荷への流量とス
プールのストロークとの関係を示す図、第5図はこの発
明による切換弁における圧油を油タンク5逃がす絞りの
部分を示す断面図、第6図はこの発明による油圧ショベ
ルの油圧制御装置の一実施例を示す系統図である。 8・・切換弁、10・・スプール、10a・・切欠部、
10b・・環状突出部、10c・・穴、11・・可変吐
出量油圧ポンプ、12・・補助回路用油圧ポンプ、14
.19・・リリーフ弁、15・・油圧シリンダ、16・
・レバー、17.18・・遠隔制御弁、20・・シャト
ル弁、21・・油圧シリンダ。
Figure 1 is a system diagram showing an example of a switching valve and a hydraulic circuit incorporating the switching valve, which are conventionally used in the control device of a hydraulic excavator. Figure 3 is a diagram showing the relationship between the opening of the throttle that releases water to the tank and the stroke of the spool, Figure 3 is a diagram showing the discharge amount relative to the command amount of a variable discharge hydraulic pump used in a hydraulic excavator, and Figure 4 is this diagram. Figure 5 is a diagram showing the relationship between the throttle opening for releasing pressure oil to the oil tank in the switching valve according to the invention, the pump discharge amount, the flow rate to the load, and the stroke of the spool. 5. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a portion of the relief throttle, and FIG. 6 is a system diagram showing an embodiment of the hydraulic control device for a hydraulic excavator according to the present invention. 8...Switching valve, 10...Spool, 10a...Notch,
10b... Annular protrusion, 10c... Hole, 11... Variable discharge amount hydraulic pump, 12... Hydraulic pump for auxiliary circuit, 14
.. 19.Relief valve, 15.Hydraulic cylinder, 16.
- Lever, 17.18...Remote control valve, 20...Shuttle valve, 21...Hydraulic cylinder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 レバーの操作によって連動する可変比出量ポンプの
吐出量可変装置及び切換弁を備え、前記切換弁の切換え
によって前記可変比出量油圧ポンプからの圧油をアクチ
ュエータに供給する回路を備えている油圧ショベルの油
圧系統において、圧油を油タンクに逃がすために前記切
換弁のスプールに、定められた少ないストロークの範囲
ではそのストローク量に応じて開ロ面積力司1さくなり
、前記定められたストロークより大きい定められたスト
ロークの範囲では開口面積が一定か、あるいは非常に少
ない変化になり、前記それぞれ定められたストロークよ
りさらに大きい定められたストロークの紘では開口面積
が零となるまでlJXさくなる通路を形成したことを特
徴とする油圧制御装態
1. It is equipped with a discharge amount variable device and a switching valve for a variable ratio output pump that are linked by operating a lever, and is equipped with a circuit that supplies pressure oil from the variable ratio output hydraulic pump to an actuator by switching the switching valve. In the hydraulic system of a hydraulic excavator, in order to release pressure oil to the oil tank, the spool of the switching valve has an opening area force that is reduced by 1 in accordance with the stroke amount in a predetermined small stroke range. In the range of a prescribed stroke larger than the stroke, the opening area is constant or changes very little, and in the range of a prescribed stroke larger than the respective prescribed stroke, the opening area decreases by lJX until it becomes zero. Hydraulic control system characterized by forming a passage
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