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公開番号2025125341
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021329
出願日2024-02-15
発明の名称制御弁装置および作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人広和特許事務所
主分類F15B 11/00 20060101AFI20250820BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】センタバイパス油路を流れる圧油の流量を、個体毎に異なる圧力損失に関らず正確に検出する。
【解決手段】制御弁装置20は、油圧ポンプ14に接続されるポンプポート21A、タンク15に接続されるタンクポート21B、および油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータポート21C,21Dが設けられたバルブケーシング21と、バルブケーシング21に設けられ、油圧ポンプ14からポンプポート21Aに吐出した圧油の方向をタンクポート21Bまたはアクチュエータポート21C,21Dに切換えるスプール弁29とを備える。バルブケーシング21内には、ポンプポート21Aとタンクポート21Bとの間を接続するセンタバイパス油路24を流れる圧油によって回転し、センタバイパス油路24を流れる圧油の流量を検出するタービン30が設けられている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
油圧ポンプに接続されるポンプポート、タンクに接続されるタンクポート、および油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータポートが設けられたバルブケーシングと、
前記バルブケーシングに設けられ、前記油圧ポンプから前記ポンプポートに吐出した圧油の方向を前記タンクポートまたは前記アクチュエータポートに切換えるスプール弁とを備えた制御弁装置において、
前記バルブケーシング内には、前記ポンプポートと前記タンクポートとの間を接続するセンタバイパス油路を流れる圧油によって回転することにより前記センタバイパス油路を流れる圧油の流量を検出するタービンが設けられていることを特徴とする制御弁装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記タービンには、前記タービンの回転に応じて電力を発生する発電機が取付けられることを特徴とする請求項１に記載の制御弁装置。
【請求項３】
前記発電機には、前記発電機が発電した電力を蓄える蓄電池が接続されることを特徴とする請求項２に記載の制御弁装置。
【請求項４】
前記タービンは、前記バルブケーシングに対して着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の制御弁装置。
【請求項５】
前記タービンは、
前記センタバイパス油路に連通する流入口と流出口が設けられ、外周側に前記バルブケーシングに螺着されるねじ部が形成された筒状の支持ケースと、
前記支持ケース内に回転可能に配置され前記流入口から流出口へと流れる圧油によって回転するタービン本体と、
一端側が前記支持ケース内で前記タービン本体に固定され、他端側が前記支持ケースの外部に突出したタービン軸とを備えることを特徴とする請求項１に記載の制御弁装置。
【請求項６】
自走可能な車体と、前記車体に回動可能に設けられた作業装置と、前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに作動用の圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出した圧油の方向を制御する制御弁装置とを含んで構成され、
前記油圧ポンプは、吐出容量を変化させる容量可変部と、前記容量可変部の動作を制御する容量制御機構とを備えてなる作業機械において、
前記制御弁装置は、前記油圧ポンプに接続されるポンプポート、タンクに接続されるタンクポート、および前記油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータポートが設けられたバルブケーシングと、前記バルブケーシングに設けられ、前記油圧ポンプから前記ポンプポートに吐出した圧油の方向を前記タンクポートまたは前記アクチュエータポートに切換えるスプール弁とを備え、
前記バルブケーシング内には、前記ポンプポートと前記タンクポートとの間を接続するセンタバイパス油路を流れる圧油によって回転することにより前記センタバイパス油路を流れる圧油の流量を検出するタービンが設けられ、
前記容量制御機構は、前記タービンの回転に応じて前記容量可変部の動作を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項７】
前記タービンの回転数を検出する回転計と、
前記回転計によって検出された前記タービンの回転数に基づいて前記容量制御機構に制御信号を出力するコントローラとを備えることを特徴とする請求項６に記載の作業機械。
【請求項８】
前記タービンの回転に応じて電力を発生する発電機と、
前記発電機が発電した電力に基づいて前記容量制御機構に制御信号を出力するコントローラとを備えることを特徴とする請求項６に記載の作業機械。
【請求項９】
前記発電機が発電した電力を蓄える蓄電池を備えることを特徴とする請求項８に記載の作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば油圧アクチュエータに対する圧油の給排を制御する制御弁装置および作業機械に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ、油圧ショベル等の作業機械は、自走可能な車体と、車体に設けられた作業装置とを有し、作業装置を用いて排土作業、掘削作業等を行う。作業装置は複数の油圧アクチュエータによって駆動され、作業機械の車体には、作動油を加圧して油圧アクチュエータに供給する油圧ポンプ、および油圧ポンプから吐出した圧油を複数の油圧アクチュエータに対して給排する制御弁装置が搭載されている。一般に、作業機械には容量可変部を有する可変容量型の油圧ポンプが搭載され、容量制御機構によって容量可変部が駆動されることにより圧油の吐出量が制御される。
【０００３】
制御弁装置には、油圧ポンプに接続されるポンプポート、タンクに接続されるタンクポート、油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータポートが設けられると共に、油圧ポンプからポンプポートに吐出した圧油の方向をタンクポートまたはアクチュエータポートに切換えるスプール弁が設けられている。また、制御弁装置には、スプール弁を経由してポンプポートとタンクポートとの間を接続するセンタバイパス油路が設けられ、油圧アクチュエータの操作が行われないときには、油圧ポンプから吐出した圧油はセンタバイパス油路を通じてタンクに還流する。
【０００４】
ここで、従来技術では、センタバイパス油路の下流側にリリーフ弁と絞りとを設けたネガティブコントロールシステムを備えた制御弁装置が提案されている。このネガティブコントロールシステムを備えた制御弁装置は、リリーフ弁と絞りの前後に生じた差圧を容量制御機構に導き、油圧ポンプの容量可変部を駆動する。これにより、例えば油圧アクチュエータの操作が行われないときには、油圧ポンプの流量を制限して省エネルギに寄与することができる（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５８７０２０５号明細書
特許第３０５１０５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、２に記載された制御弁装置は、リリーフ弁と絞りの前後に意図的に差圧を生じさせ、この差圧に基づいて容量可変機構を駆動する構成となっている。このため、リリーフ弁と絞りとによって差圧を生じさせる構造自体が、センタバイパス油路の圧力損失となってしまい、油圧ポンプがエネルギを損失してしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、制御弁装置に設けられるセンタバイパス油路等の油路は、一般に、鋳造によってケーシングに一体形成されるため、センタバイパス油路の圧力損失は、バルブケーシングの個体毎に異なる。このため、リリーフ弁と絞りの前後に生じる差圧は、センタバイパス油路の個体毎の圧力損失のばらつきによって変動する。従って、容量可変機構が、リリーフ弁と絞りの前後に生じる差圧に基づいて油圧ポンプの容量可変部を制御することにより、油圧ポンプの流量も個体毎にばらつきを生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、センタバイパス油路を流れる圧油の流量を、個体毎に異なる圧力損失に関らず正確に検出し、かつ、圧油の流量を検出するときの油圧ポンプのエネルギ損失を抑えることができるようにした制御弁装置および作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、油圧ポンプに接続されるポンプポート、タンクに接続されるタンクポート、および油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータポートが設けられたバルブケーシングと、前記バルブケーシングに設けられ、前記油圧ポンプから前記ポンプポートに吐出した圧油の方向を前記タンクポートまたは前記アクチュエータポートに切換えるスプール弁とを備えた制御弁装置において、前記バルブケーシング内には、前記ポンプポートと前記タンクポートとの間を接続するセンタバイパス油路を流れる圧油によって回転することにより前記センタバイパス油路を流れる圧油の流量を検出するタービンが設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明は、自走可能な車体と、前記車体に回動可能に設けられた作業装置と、前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに作動用の圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出した圧油の方向を制御する制御弁装置とを含んで構成され、前記油圧ポンプは、吐出容量を変化させる容量可変部と、前記容量可変部の動作を制御する容量制御機構とを備えてなる作業機械において、前記制御弁装置は、前記油圧ポンプに接続されるポンプポート、タンクに接続されるタンクポート、および前記油圧アクチュエータに接続されるアクチュエータポートが設けられたバルブケーシングと、前記バルブケーシングに設けられ、前記油圧ポンプから前記ポンプポートに吐出した圧油の方向を前記タンクポートまたは前記アクチュエータポートに切換えるスプール弁とを備え、前記バルブケーシング内には、前記ポンプポートと前記タンクポートとの間を接続するセンタバイパス油路を流れる圧油によって回転することにより前記センタバイパス油路を流れる圧油の流量を検出するタービンが設けられ、前記容量制御機構は、前記タービンの回転に応じて前記容量可変部の動作を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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