JPH01112002A

JPH01112002A - カウンタバランス機能を備えた制御装置

Info

Publication number: JPH01112002A
Application number: JP16829887A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Asaoka; 浅岡　正晴
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1987-07-06
Publication date: 1989-04-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、産業機械や建設機械等の走行用アクチュエ
ータ等を制御するのに最適なカウンタバランス機能を備
えた制御装置に関する。

（従来の技術）第６図に示した従来の装置は、ポンプＰの下流側に方向
切換弁ｌを接続するとともに、この方向切換弁１の下流
側にカウンタバランス弁２を接続している。

そして、このカウンタバランス弁２は、一対のアクチュ
エータポート３．４を介して車両の走行用モータｍに接
続している。

なお、図中符号５，６をはクロスオーバ形リリーフ弁で
、上記走行用モータｍにブレーキ力を作用させるもので
ある。

いま１例えば、方向切換弁ｌを図面左側位置に切り換え
ると、ポンプＰからの圧力流体は、アクチュエータポー
ト３を経由して走行用モータｍに供給される。そして、
このときのモータｍの戻り流体は、他方のアクチュエー
タポート４からカウンタバランス弁２及び方向切換弁１
を経由してタンクＴに戻される。

上記のようにして当該車両を走行させているときに、そ
れが逸走すると、アクチュエータポート３がネガティブ
ロードになるので、カウンタバランス弁２が図示の中立
位置に戻り、当該車両の逸走を防止する。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の装置では、方向切換弁１とカウ
ンタバランス弁２とを別々に設けなければならないので
、当該回路が複雑になるという問題があった。

また、カウンタバランス弁２は、かなり高価なので、こ
のカウンタバランス弁２を必要とするというだけで、全
体的にコストアップになるという問題もあった。

この発明の目的は、カウンタバランス弁を不要にし、上
記従来の欠点を解消した装置を提供することである。

（問題点を解決する手段）上記の目的を達成するために、この発明は、バルブケー
スに、一対のアクチュエータボートを形成するとともに
、このアクチュエータボートのいずれか一方をポンプに
連通し、いずれか他方をタンクに連通ずるメータインス
プールを内装する一方、上記アクチュエータポートをタ
ンクに連通ずる通路過程に、ポペットタイプのメータア
ウトバルブを設け、このメータアウトバルブのパイロッ
ト室を、供給側となるいずれか一方のアクチュエータボ
ートに連通ずるようにしている。

（本発明の作用）この発明は、上記のように構成したので、メータインス
プールを切り換えて、当該アクチュエータに圧力流体□
を供給すると、そのときの流体圧がメータアウトバルブ
のパロット室に作用し、当該メータアウトバルブを、上
記供給圧に応じて開弁する。

したがって、アクチュエータにはメータインスプールの
開度に応じた流量が供給されるとともに、その負荷に応
じた流量が流出される。

そして、上記供給側にネガティブロードが作用すると、
メータアウトバルブのパイロット室の圧力も低くなるの
で、それにともなってこのメータアウトバルブの開口が
絞られ、当該アクチュエータの逸走が防止される。

（本発明の効果）この発明の制御装置によれば、メータアウトバルブを設
けるだけで、従来のカウンタバランス弁を省略できるの
で、全体のコストが極端に安くなる。

（本発明の実施例）第１図は、この実施例の回路図で、バルブケースＣには
、モータｍに連通した一対のアクチュエータボート７．
８を形成するとともに、このアクチュエータボート７．
８にはチエツク弁９．１０を設けている。しかも、この
バルブケースＣにはメータインスプールＳを内装すると
ともに、このスプールＳの両端をパイロット室１１．１
２に臨ませている。。

さらに、上記アクチュエータボート７．８とタンクＴと
を結ぶ通路過程にメータアウトバルブｖ、、ｖ２　を設
けているが、これらメータアウトバルブｖ、、ｖ２は、
そのパイロット圧力室１３．１４を、当該メータアウト
バルブの流入側に接続したアクチュエータボートとは友
対側のアクチュエータボート８．７に接続している。

なお、図中符号Ｒ，，Ｒ２はリリーフ弁、ｔｌ、ｔ２　
はチエツク弁である。

例えば、いま一方のパイロット圧力室１２にパイロット
圧を導くと、メータインスプールＳが第１図右側位芒に
切り換わる。したがって、ポンプＰからの吐出流体は、
チエツク弁９からアクチュエータボート７を通ってモー
タｍに供給される。

そして、上記供給圧力は、他方のメータアウト／＜、Ｉ
ｔ／フＶ２のパイロッ）室１４に作用するので、このメ
ータアウトバルブｖ２が開く。したがって、上記モータ
ｍからの戻り流体は、他方のアクチュエータボート８か
ら、このメータアウトバルブｖ２　を経由してタンクＴ
に戻される。

上記の状態でモータｍが逸走すると、アクチュエータポ
ート７側にネガティブロードが作用する。しかし、この
ときのアクチュエータポート７側のネガティブロードが
メータアウトバルブｖ２のパイロット圧力室１４にも作
用するので、このメータアウトバルブｖ２が閉じる方向
に移動する、そのために当該モータｍの逸走が防止され
る。

上記第１図の回路図の構成をより具体的に示したのが、
第２〜５図の各実施例である。

そして、第２．３図に示した第１実施例は、バルブケー
スＣに一対のスプール孔１５．１Ｂを形成し、このスプ
ール孔１５．１８に、メータインスプールｓ、、ｓ２を
摺動自在に設けている。

上記メータインスプールｓ、、ｓ２は、その両端をパイ
ロット室１７〜２０に臨ませているが、一方のパイロッ
ト室１８．２０にはセンタリングスプリング２１．２２
を設け、ノーマル状態において、°当該メータインスプ
ールｓ、、ｓ２が図示の中立位置を保持するようにして
いる。

なお、上記のように一対のスプールｓ、、ｓ２を内装し
たバルブケースＣは、それに内装する構成要素も含めて
、両スプール間における軸線と平行な中心線ａ−ａを境
に線対称になるようにしている。したがって、以下に説
明する各構成要素も上記中心線ａ−ａを中心にして上下
に一対ずつ設けることになる。

上記メータインスプールｓ、　、ｓ２の中央部分には環
状溝２３．２４を形成しているが、この環状溝２３．２
４は、ポンプポー）２５．２８に常時連通する関係にし
ている。

なお、これら両ポンプボート２５．２６は、図示してい
ない別々のポンプに接続するものである。

上記ポンプポート２５．２６の両側には、アクチュエー
タポート７及び８．２７及び２８を形成しているが、こ
れら各アクチュエータポートには、アクチュエータ側へ
の流通のみを許容するチエツク弁９及び１０．２９及び
３０を設けている。

上記アクチエータポートの外側には、戻り通路３１及び
３２．３３及び３４を形成しているが、これら各戻り通
路は、上記中心線ａ−ａ方向に形成したタンク通路３５
に合流するようにしている。

さらに上記アクチュエータポート７及び８．２７及び２
８のそれぞれには、メータアウトバルブ■ｌ〜ｖ４を設
けているが、これら各メータアウトバルブｖ、−ｖ４の
構成は全て同一なので、これら各メータアウトバルブに
関しては、第３図を参照しながら、同一符号をもって説
明する。

すなわち、バルブケースＣには、上記各アクチュエータ
ポート７．８，２７．２８に対応させた弁孔３８を形成
するとともに、この弁孔３６の一端を上記アクチュエー
タポート側に開口させ、他端をバルブケースＣの外面に
開口させている。

上記のようにした弁孔３８には、当該メータアウトバル
ブＶの筒状本体３７を嵌着するとともに、この筒状本体
３７の外側にガイドプラグ３８を嵌着して当該筒状本体
３７をしっかりと押さえ付け、それが弁孔３６から抜け
るのを防止している・上記筒状本体３７には、メータア
ウトポペット３８を内装しているが、このメータアウト
ポペット３８は中空にし、その中空部分を上記ガイドプ
ラグ３８のガイド部３８ａに摺動自在に嵌合している。

さらに、上記メータアウトポペット３９とガイドプラグ
３８との間にスプリング４０を介在させ、このスプリン
グ４０の作用で当該メータアウトポペット３９の先端に
形成したポペット部４１が、上記筒状本体３７に形成し
たシート部４２に圧接し、アクチュエータポート７．８
．２７．２８と上記戻り通路３１〜３４との連通を遮断
するようにしている。

上記のようにしたメータアウトポペット３９であって、
上記スプリング４０が接触する部分の外周には、環状突
部４３を形成するとともに、この環状突部と上記筒状本
体３７に形成した段部４４とが相まってパイロット圧力
室４５を形成している。

上記パイロット圧力室４５は、第２図に示した通路４６
〜４８を介して前記アクチュエータポート７．８．２７
．２８に連通している。

したがって、このアクチュエータポート７．８．２７．
２８の圧力がパイロット圧力室４５に作用し、当該メー
タアウトポペット３８が、スプリング４０に抗して移動
する。このようにメータアウトポペット３８が移動する
と、上記ポペット部４１がシート部４２を開き、アクチ
ュエータポート７．８．２７．２日と戻り通路３１〜３
４を連通させる。

なお、図中符号５０はメータアウトポペット３９に形成
した通孔で、メータアウトポペット３９と、ガイドプラ
グ３８との間のスプリング室５１を、戻り通路３１〜３
４に連通させるためのものである。

また、上記メータアウトポペット３９には、リリーフポ
ペット５２を摺動自在に挿入しているが、このリリーフ
ポペット５２には、制御ピストン５３を摺動自在に挿入
している。さらに、この制御ピストン５３の中心部分に
は、通孔５４を形成するとともに、この通孔５４の先端
にオリフィス５５を形成している。

そして、上記制御ピストン５３におけるオリフィス５５
とは反対端にフランジ部５６を形成し、このフランジ部
５６と上記ガイドプラグ３８との間にスプリング５７を
介在させている。

したがって、通常は、上記スプリング５７の作用で、フ
ランジ部５６がリリーフポペット５２に圧接するととも
に、このスプリング力がリリーフポペット５２にも作用
するので、当該リリーフポペット５２が、メータアウト
ポペット３８内に形成したシート部５８に圧接し、当該
シート部５８を閉じるようにしている。

なお、上記リリーフポペット５２は、その先端に傾斜部
５８を形成し、この傾斜部５８が上記シート部５８に接
触するようにしている。

上記のようにリリーフポペット５２及び制御ピストン５
３を内装したメータアウトポペット３９は、上記ガイド
プラグ３８との間に圧力室６０を形成するが、ガイドプ
ラグ３８のガイド部３８ａの直径によって決まる圧力室
８０内の受圧面積ＡＩが、シート部４２側の受圧面積Ａ
２よりもわずかに大きくなるようにしている。このよう
に圧力室８０内の受圧面積を少し大きくしたのは、アク
チュエータポート７．８．２７．２８側の圧力が当該メ
ータアウトポペット３８に作用したとき、シート部４２
が閉じ勝手になるようにするためである。

また、上記ガイドプラグ３８には、中空部６１を形成す
るとともに、この中空部６１には、パイロ−／　トポペ
ット８２を設けている。このパイロ−／　）ポペット６
２は、スプリング６３の作用で、上記中空部８１に形成
したシート部６４に圧接し、圧力室６０と中空部６１と
の連通を遮断している。そして、上記中空部６１は、流
通孔６５→スプリング室５１→通孔５０を経由して戻り
通路３１〜３４に連通している。

しかして、いずれか一方のメータインスプール、例えば
、メータインスプールＳ＋のパイロット室１８にパイロ
ット圧を導くと、当該スプールＳ１が図面左方向に移動
するので、ポンプボート２５とアクチュエータポート７
とが環状溝２３を介して連通ずる。このように両ポート
２５．７が連通すれば、ポンプＰからの吐出流体が、チ
エツク弁９を通過して、モータｍに供給される。

また、このときにはアクチュエータポート７側の圧力が
、通路４６を経由してパイロット圧力室４５に導かれる
ので、メータアウトポペット３９が移動し、シート部４
２の開度を、上記供給圧に比例した大きさに維持する。

したがって、上記モータｍからの戻り流体は、他方のア
クチュエータポート８からシート部４２を経由して戻り
通路３２に流出し。

この戻り通路３２からタンク通路３５を経由してタンク
Ｔに戻される。

上記のことからも明らかなように、メータイン側に関し
ては、メータインスプールＳ１で制御し、メータアウト
側に関しては、メータアウトバルブ■２で制御する。そ
して、メータインスプールＳｌは、パイロット室１８に
導かれたパイロット圧に比例して制御され、またメータ
アウトバルブ■２は供給側の圧力に比例して制御される
ことになる。

また、上記の状態でアクチュエータポート７側にネガテ
ィブロードが発生すると、メータアウトバルブ■２のパ
イロット圧力室４５内の圧力が低下するので、メータア
ウトポペット３９がスプリング４０の作用でシート部４
２を閉じる方向に移動し、走行用モータロの逸走を防止
する。

上記のようにして当該モータｍを動作させた後、パイロ
ット室１日内を図示していないタンクに連通すれば、メ
ータインスプールＳｌがセンタリングスプリング２１の
作用で図示の中立位置に復帰するとともに、メータアウ
トポペット３８も、圧力室６０内の圧力作用とスプリン
グ４０の作用とで図示の位置に復帰する。

したがって、このときには当該アクチュエータボート７
．８の両者が、チエツク弁９．１０、メータアウトバル
ブのポペット部４１及びリリーフポペット５２で閉鎖さ
れることになる。アクチュエータボート７．８がポペッ
トで閉鎖されるので、その部分からの漏れを完全に防止
できる。換言すれば、アクチュエータポート７．８から
のリークを完全に防止できるので、当該負荷を確実に保
持できる。

しかも、前記したように圧力室６０の受圧面積Ａ１を、
シート部４２の受圧面積Ａ２よりも少し大きくしたので
、アクチュエータボート側の圧力がこれら両受正面積に
作用したとき、このメータアウトポペット３８が、アク
チュエータポート側の圧力変化に関係なく、常に閉じ勝
手になる。したがって、そのメータアウト制御が安定し
たものになる。

また、アクチエータボート７．８側の圧力が上昇すると
、それにともなって圧力室８０内の圧力も上昇する。そ
して、この圧力が設定圧以上になると、ガイドプラグ３
日に設けたパイロット圧ペ−／　ト８２がスプリング６
３に抗して移動し、シート部８４を開く。

このようにシート部８４が開くと、この圧力室６０内の
流体が、戻り通路に戻されるので、制御ピストン５３に
形成したオリフィス５５に流れが発生して、その前後に
圧力差が生じる。この圧力差によって、制御ピストン５
３とともにリリーフポペット５２も移動し、シート部５
８を開いて、アクチュエータポートを戻り通路に連通し
、アクチュエータポート側の圧力を設定圧以下に抑える
。

また、アクチュエータポート側の圧力が設定圧以下にな
ると、戻り通路３１．３２の圧力がリリーフポペット５
２の傾斜部５９に作用し、当該リリーフポペットをスプ
リング５７北抗して移動させ、シート部５８を開くので
、戻り通路側の流体がアクチュエータポート側に供給さ
れることになる。

したがって、この第１実施例では、メータアウトバルブ
が、メータアウト制御をすることはもちろん、リリーフ
弁及びサクション弁としても機能するものである。

なお、メータインスプールＳ２を切り換えた場合にも、
その作用は、上記の場合とまったく同様なので、その詳
細な説明は省略する。

なお、この第１実施例では、１つのバルブケースＣに、
一対の装置を内装するものにしたが、それらを別々にし
てもよいこと当然である。

そして、バルブケースＣに１つの装置を組み込んだ別の
実施例として示したのが、第４．５図の第２．３実施例
である。

この第４図に示した第２実施例は、メータアウトバルブ
ｖ、、ｖ２　と、サクション弁機能を備えたリリーフ弁
Ｒ１、Ｒ２とを別々に構成したものである。なお、上記
各メータアウトバルブの構成は、それぞれ同一なので、
それらの構成要素を同一符号を付して説明する。

このメータアウトバルブは、アクチュエータポート７．
８を横切る形で筒体６７を嵌合するとともに、この筒体
Ｃ７内にポペット８８を内装している。このポペット６
８は、その一端をタンク通路Ｃ９側に臨ませ、他端を室
７０側に臨ませるとともに、これらタンク通路６９と室
７０とを、貫通孔７１を介して連通している。

このようにしたポペット８８は、上記筒体Ｂ７のシート
部７２の直径で決まるタンク通路６８側の受圧面積Ａ３
よりも、室７０側の受圧面ａＡ４の方を大きくしている
。

上記室７０は、通路７３及びオリフィス７４を介してア
クチュエータポート側に連通している。また、上記ポペ
ット６８の軸方向外側には、サーボピストン７５を内装
するとともに、このサーボピストン７５の外側に形成し
たスプリング室７Ｂにスプリング７７を設けている。そ
して、このスプリング室７Ｂとは反対側をパイロット圧
力室７８としている。このパイロット圧力室７８は、通
路７９．８０を介して反対側のアクチュエータポート７
．８に連通している。

ている。

上記のようにしたサーボピストン７５のパイロット圧力
室７８側には、制御ロッド８１を設け、この制御ロッド
８１を、ポペット８８の貫通孔７１の開口部分に接触さ
せ、通常は、その開口を閉じている。

上記のように制御ロッド８１の先端を貫通孔７１の開口
に接触させることによって、当該ポペット６８にもスプ
リング７７のバネ力を作用させ、通常は、このポペット
８８をシート部７２に圧接し、それを閉じるようにして
いる。

なお、上記リリーフ弁Ｒ，，Ｒ２は、その実質的な構成
が前記第１実施例と同様なので、その詳細な説明は省略
する。

しかして、メータインスプールＳのパイロット室１８に
パイロット圧を供給すると、メータインスプールＳが、
上記パイロット圧に比例して、図面左方向に移動し、ポ
ンプボート２５とアクチュエータボート７とを連通し、
当該ボート７から図示していないモータｍに圧力流体を
供給する。そして、このときの供給圧は、通路７９を経
由してメータアウトバルブｖ２のパイロット圧力室７８
にも導かれる。したがって、サーボピストン７５は、上
記供給圧の作用力と、スプリング７７のバネ力とがバラ
ンスする位置まで移動する。

サーボピストン７５が上記のように移動すると、その制
御ロッド８１がポペット６８から離れる方向に移動し１
貫通孔７１の開口を開く。

貫通孔７１が開かれれば、アクチュエタボート８側の圧
力流体がオリクイスフ４→通路７３→室７０→貢通孔７
１を経由してタンク通路６９に流出する。

したがって、上記オリフィス７４前後に圧力差が生じ、
この圧力差によって当該ポペット６８が室７０方向に移
動し、シート部７２を開く。

そして、ポペット８８が上記のように移動すると、貫通
孔７１の開口が制御ロッド８１に接近するので、当該開
口が小さくなる。このように開口が絞られれば、上記オ
リフィス７４の上流側と室７０との圧力差が小さくなる
ので、ポペット６８が当該位置でバランスして停止する
。

つまり、この第２実施例においても、メータインスプー
ルＳの移動によるイン側の流量がパイロット室１８に導
かれたパイロット圧によって制御され、メータアウトバ
ルブのポペット８８の移動によるアウト側の流量は、供
給圧によって制御されることになる。

上記の状態でアクチュエータボート７側にネガティブロ
ードが発生すれば、メータアウトバルブｖ２のパイロッ
ト圧力室７８内の圧力が、その分低くなるので、サーボ
ピストン７５がスプリング７７の作用力で原位置方向に
移動する。したがって。

メータアウトポペットθ８も、シート部７２を閉じる方
向に移動し、モータｍの逸走を防止することになる。

また、上記のようにしてモータｍを動作した後、パイロ
ット室１８をタンクに連通ずれば、メータインスプール
Ｓが中立位置に復帰するとともに、メータアウトバルブ
のサーボピストン７５及びポペット８８が図示の位置に
復帰する。

したがって、このアクチュエータポート７．８は、第１
実施例と同様に、チエツク弁９．１０、ポペット６８及
びリリーフ弁５８．８０で閉鎖されることになる。つま
り、このアクチュエータポート７．８は、全てポペット
にて閉じちれるので、そこからのリークは完全に防止で
き、当該負荷を確実に保持できる。

第５図に示した第３実施例は、そのメータアウトバルブ
ｖ、、ｖ２の構造を上記第２実施例と同様にするととも
に、このメータアウトバルブＶｌ　、Ｖ２　とは別に直
動形リリーフ弁８２．８３を設けたものである。

上記直動形リリーフ弁８２．８３は、それぞれ同一の構
成にしているので、以下には、各構成要素に同一符号を
付して説明する。

上記直動形リリーフ弁は、アクチュエータポートに連通
した連通孔８４に、シート部材８５の先端突部８８を臨
ｉせるとともに、この連通孔８４と突部８８との間に通
路８７を形成している。

上記シート部材８５にはリリーフポペット８８を内装す
るとともに、このリリーフポペット８８にスプリング８
９を作用させ、通常は、当該リリーフポペット８８がシ
ート部材８５に形成したシート部８０に圧接するように
している。

そして、このリリーフ弁の流出ボート９１を、メータア
ウトバルブのパイロット圧力室７８に連通するとともに
、このパイロット圧力室７８は、通路９２．９３を介し
て連通孔８４が開口するアクチュエータボートとは反対
側のアクチュエータポート７゜８に連通している。

しかして、アクチュエータポート側の圧力が直動形リリ
ーフ弁で定めた設定圧以上になると、その圧力が通路８
７及びポート８４を介してリリーフポペット８８に作用
し、当該ポペット８８をスプリング８８に抗して移動さ
せる。

上記のようにリリーフポペット８８が移動すると、シー
ト部８０が開くので、アクチュエータポート８側の圧力
が、サーボピストン７５のパイロット圧力室７８に作用
し、サーボピストン７５を移動する。サーボピストン７
５が移動すれば、上記第２実施例と同様の原理で、ポペ
ット６８が開き、アクチュエータポート８側の流体をタ
ンク通路６９側に逃がす。

なお、その他の構成は、上記第２実施例と同様なので、
その詳細は省略する。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜５図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は各実施例に共通の回路図、第２図は第１実施例の断
面図、第３図は同じく第１実施例の要部の断面図、第４
．５図は第２．３実施例の断面図、第６図は従来の制御
装置の回路図である。Ｃ・・・バルブケース、Ｓ・・・メータインスプール、
７．８・・・アクチュエータボート、ｖ、−ｖ４・・・
メータアウトバルブ、１３．１４．４５．７８・・・パ
イロット圧力室、Ｐ・・・ポンプ、Ｔ・・・タンク。

Claims

【特許請求の範囲】

　バルブケースに、一対のアクチュエータポートを形成
するとともに、このアクチュエータポートのいずれか一
方をポンプに連通し、いずれか他方をタンクに連通する
メータインスプールを内装する一方、上記アクチュエー
タポートをタンクに連通する通路過程に、ポペットタイ
プのメータアウトバルブを設け、このメータアウトバル
ブのパイロット圧力室を、供給側となるいずれか一方の
アクチュエータポートに連通してなるカウンタバランス
機能を備えた制御装置。