JPH0316524B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流量調整用可変絞りに対する一次圧
力または二次圧力が変動しても常に可変絞りの前
後差圧を一定に保つて絞り開度で設定した一定流
量を負荷に供給するようにした流量制御回路に関
する。

従来、流量調整用の可変絞りでは、絞りの前後
差圧ΔPに変動があると通過流量が変化する欠点
があつた。

即ち、絞りを通る流量をＱ、絞り部分の流量係
数をｃ、絞りの開口面積をＡ、流体の密度をρと
すると、流量Ｑは次式で与えられ、 Ｑ＝cA√2 (1) 絞りの前後差圧ΔPにより流量Ｑが変化する。

そこで従来の流量制御弁では、前記第(1)式によ
り絞り前後の差圧ΔPを一定にすれれば流量が変
化しないという原理に基づき、絞り弁と定差減圧
弁を組み合せ、絞りの前後に圧力変動があつても
絞りの前後差圧を一定にして通過流量を設定流量
に保つようにしている。

第１図は定差減圧弁を組み合せた従来の流量制
御回路を示したもので、第２図に示す弁構造をも
つて実現されている。

第１図において、１は流量調整用の可変絞りで
あり、この可変絞り１の入口側の油路に定差減圧
弁２が直列に配列され、定差減圧弁２の一次側パ
イロツト室に可変絞り１の入口圧力Ｐ１を導入
し、また可変絞り１の出口圧力Ｐ２を差圧設定ス
プリング３を備えた二次側パイロツト室に導入し
ている。

更に第２図の弁構造を参照して詳細に説明する
ならば、ボデイ３の流入口から流出口に至る流路
には、まず、圧力補償スプール４が摺動自在に設
けられ、スプール４の右側のランドと流入通路と
の間で圧力補償オリフイス５を形成し、スプール
４の右側に可変絞り１の入口圧力Ｐ１を導入した
一次パイロツト室７を形成し、また左側には、大
径ピストン８を一体に形成し、大径ピストン８の
右側に入口圧力Ｐ１を導入すると共に、左側の二
次側パイロツト室９に差圧設定スプリング１０を
設け、且つ可変絞り１の出口圧力Ｐ２を導入して
いる。

この第１，２図に示す流量制御回路の動作は、
流体の流れは流入口から入つて圧力補償オリフイ
ス５および可変絞り１を通つて流出口に至り、こ
の時、可変絞り１の入口圧力Ｐ１は小穴を通つて
圧力補償スプール４のＡ２，Ａ３面積部に作用
し、また出口圧力Ｐ２はＡ１面積部に作用してい
る。従つて、流体が流れている定常状態で圧力補
償スプール４に作用している力のバランスを考え
ると、 Ｆ＋A1×P2＝（A2＋A3）×P1 （但し、Ｆは差圧設定スプリング１０の圧縮
力）となり、Ａ１＋Ａ２＝Ａ３であるから、 P1−P2＝Ｆ／A1 (2) となり、可変絞り１の前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）が
一定となる。

具体的には、入口圧力Poが変動した場合、圧
力Poに応じて圧力補償オリフイス５からの流入
量が変化し、可変絞り１の前後差圧が変わつて圧
力補償スプール４に作用する力のバランスがくず
れる。即ち、入口圧力Poが高くなると圧力補償
スプール４は左側に、また入口圧力Poが低くな
ると圧力補償スプール４は右側にバランスする位
置まで移動する。

一方、出口圧力Ｐ２が変化した場合にも圧力補
償スプール４のバランスがくずれ、出口圧力Ｐ２
が低くなるとスプール４は左側へ、出口圧力Ｐ２
が高くなると右側へバランスする位置まで移動す
る。

この結果、圧力補償スプール４の作動で前記第
(2)式のＦ／Ａ１＝一定となるよう定差減圧弁が働
き、可変絞り１の通過流量を一定とする。

しかしながら、このような従来の流量制御回路
にあつては、可変絞り１を流れる流体の圧力およ
び流量により定差減圧弁２の圧力補償オリフイス
５の開度は自動的に調整されるが、厳密にはスプ
ール４に働く流体力（フローホース）には高差
圧、大流量なほど大きくなり、スプリング力に比
し無視できなくなる。すなわち、この例ではスプ
リング力から流体力を減らす方向に働く。結果と
して可変絞り１前後の差圧が減少する。

これを解決するには、圧力補償スプール４の液
圧作用面積Ａ１，Ａ２，Ａ３を大きくし、且つ差
圧設定スプリング１０の強さを大きくすればよい
が、使用流量が同じでも制御弁が大型化し、また
スプールの大型化に伴なつて応答性も低下し、更
に差圧設定スプリングを強くすると、定差減圧弁
が作動するための最低圧力が上昇するという問題
があつた。

一方、応答性の低下に対してはパイロツト流路
の流路面積を大きくすることで解決できるが、当
然に弁の大型化を招くという問題を生じる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、定差減圧弁の圧力補償スプールお
よび差圧設定スプリングを大型化することなく可
変絞りの前後差圧を定格流量の範囲内で常に一定
に保つことができ、また定格流量も定差減圧弁の
差圧設定スプリングの強さによらず適宜に定める
ことができる流量制御回路を提供することを目的
とする。

この目的を達成するため本発明は、流量調整用
可変絞りの流入側に定差減圧弁を直列に配列し、
定差減圧弁の一次側パイロツト室に可変絞りの入
口圧力を導入し、また定差減圧弁の流入側油路と
差圧設定スプリングを備えた二次側パイロツト室
を結ぶ油路に一定流量を流す定流量制御弁を設、
一方、定差減圧弁の二次側パイロツト室と可変絞
りの出口を結ぶ油路にシーケンス弁を設け、この
シーケンス弁の一次側パイロツト室に可変絞りの
入口圧力を導入すると共にシーケンス圧力設定ス
プリングを備えた二次側パイロツト室には可変絞
りの出口圧力を導入し、更にシーケンス弁に固定
オリフイスを並列接続した回路構成としたもので
ある。

更に、前記回路における定流量制御弁の流出側
油路をタンクに接続し、このタンク接続油路に負
荷停止時のピーク圧力で開くリリーフ弁を設ける
ようにしたものである。

このような回路構成を持つ流量制御回路によれ
ば、可変絞りの前後差圧はシーケンス弁を作動さ
せるパイロツト圧力として加えられ、前後差圧が
低下した場合には、シーケンス弁を閉じて定流量
制御弁および固定オリフイスを介して流れる流体
により定差減圧弁の二次側パイロツト圧力を上昇
させ、定差減圧弁のスプール開度を大きくして絞
りの通過流量を設定流量に回復させ、一方、前後
差圧が増加した場合には、シーケンス弁を開いて
定差減圧弁の二次側パイロツト圧力を下げること
でスプール開度を絞つて可変絞りの通過流量を設
定流量に押え込む作用が得られる。またリリーフ
弁をパイロツト系統に設けることで、負荷停止時
の回路圧力の上昇をリリーフ設定圧力に押える。

このような構成および作用により本発明によれ
ば次の効果が得られる。

まず、定差減圧弁のバランス変動を無くすため
にスプールの大型化および差圧設定スプリングを
強くする必要がなく、更に新たに設けた体流量制
御弁、シーケンス弁および固定オリフイスは定差
減圧弁のパイロツト系統の油路に設けていること
から小型のものでよく流量制御回路を実現する弁
構造を大幅に小形化することができる。

また、定格流量を増加させるためのスプリング
荷重の増加は、シーケンス弁のスプリング荷重の
変更で実現することができるため、定格流量を増
加させても弁構造が大型化せず、定差減圧弁を変
更せずに簡単に定格流量を増加させることができ
る。

更に又、負荷停止時のピーク圧力を設定リリー
フ圧力に押えて回路を保護し、且つリリーフ弁の
作動で負荷停止状態でもパイロツト系統に小流量
を流して回路の安定性を向上することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第３図は本発明の一実施例を示した回路図であ
る。

まず、構成を説明すると、液圧源からシリンダ
等の負荷に接続される主油路１１には流量調整用
の可変絞り１が設けられ、可変絞り１の流入側に
定差減圧弁２を直列に配列しており、定差減圧弁
２の一次側パイロツト室には可変絞り１の入口圧
力Ｐ１がパイロツト油路１２を介して導入され、
二次側パイロツト室には差圧設定スプリング１０
が設けられている。この可変絞り１と定差減圧弁
２でなる回路部は第１，２図に示した従来の流量
制御回路と同じ構成を有する。

この構成に加えて本発明では、まず定差減圧弁
２の流入側と二次側パイロツト室を結ぶ油路１３
に一定のパイロツト小流量を流すための定流量制
御弁１４が設けられ、この定流量制御弁１４は流
量を決める固定絞り１５と定差減圧弁１６を直列
に配列した構造をもつ。定差減圧弁１６は固定絞
り１５の前後差圧を一定に保つように固定絞り１
５の前後差圧および差圧設定スプリング１７に基
づいて作動する。この定流量制御弁１４を構成す
る固定絞り１５と定差減圧弁１６による絞り前後
差圧を一定に保つ制御は、第１，２図に示した従
来の流量制御回路と同じ作用による。

一方、定差減圧弁２の二次側パイロツト室と可
変絞り１の流出側の主油路１１とを結ぶ油路１７
にはシーケンス弁１８が設けられ、シーケンス弁
１８の一次側パイロツト室には可変絞り１の入口
圧力Ｐ１がパイロツト油路１９を介して導入さ
れ、また差圧設定スプリング２０を備えた二次側
パイロツト室には可変絞り１の出口圧力Ｐ２が導
入されている。更にシーケンス弁１８にはバイパ
ス油路２１をもつて固定絞り２２が並列接続され
ている。

ここで、定差減圧弁２における差圧設定スプリ
ング１０のスプリング荷重Foは従来装置と同等
もしくは小さめにされており、従つて、定差減圧
弁２で用いる圧力補償スプールも従来装置と同等
もしくは、より小型のスプールが使用される。一
方、シーケンス弁１８の差圧設定スプリング２０
としては、可変絞り１の定格流量に応じて定めら
れ、定格流量を増大させるときには充分にスプリ
ング荷重Ｆ１が大きい差圧設定スプリング２０を
使用する。

そして、定差減圧弁２の設定差圧を、例えば２
Kgｆ／cm²、シーケンス弁１８の設定差圧を、例え
ば４Kgｆ／cm²に設定しており、４Kgｆ／cm²の差圧
で減圧弁スプールを制御する。

次に、第３図の実施例の動作を説明する。

可変絞り１の開度を設定流量が得られる開度に
開いた状態で主油路１１に流体を流しているとき
に、例えば入口圧力Poまたは出口圧力Ｐ２の変
動により可変絞り１の前後差圧ΔP（＝P1−P2）
が低下したとすると、前後差圧ΔPによりシーケ
ンス弁１８に加わる力が差圧設定スプリング２０
のスプリング力Ｆ１以下となつたときにシーケン
ス弁１８が図示のように閉じ、バイパス油路２１
に設けた固定絞り２２を介して定流量制御弁１４
による一定流量ｑ１が流れ、この一定流量ｑ１に
よる固定絞り２２の発生差圧で定差減圧弁２の二
次側パイロツト室に対する圧力が上昇し、定差減
圧弁２の圧力補償スプールは圧力補償オリフイス
を開く方向に移動してバランスし、その結果、可
変オリフイス１に流れる流量を増加して前後差圧
ΔPを設定流量に対応した一定値に回復させる。

次に、入口圧力Poの増加もしくは出口圧力Ｐ
２の減少により可変絞り１の前後差圧ΔP（＝P1
−P2）が増加したとすると、前後差圧ΔPに応じ
てシーケンス弁１８に作用する力が差圧設定スプ
リング２０のスプリング力Ｆ１を上回つたときに
シーケンス弁１８が切換わつて油路を開き、定流
量制御弁１４よりの一定流量ｑ１をシーケンス弁
１８を介して流す。このため定差減圧弁２の二次
側パイロツト室の圧力が下がり、定差減圧弁２に
おける圧力補償スプールを圧力補償オリフイスを
閉じる方向に移動させてバランスし、このため可
変絞り１を流れる流量が絞られて前後差圧ΔPを
設定流量に応じた一定値に押え込むようになる。

このような、可変絞り１の前後差圧ΔPに応じ
たシーケンス弁１８の作動による定差減圧弁２の
二次側パイロツト圧力の制御により、可変絞り１
の前後差圧ΔPが常に一定に保たれ、入口圧力Ｐ
０または出口圧力Ｐ２が変動してもシリンダ負荷
等に対し可変絞り１で設定した一定の流量を供給
することができる。

さらに、補足して説明すると、第３図におい
て、可変絞り１の後流側の圧力Ｐ２に対しＰ１は
シーケンス弁１８の設定圧力４Kgｆ／cm²高く自動
調整される。それはシーケンス弁１８はスプリン
グ２０により４Kgｆ／cm²に設定されているので
P1−P2＞４の時には開き、油路１３からの流れ
に対する抵抗を小さくし、定差減圧弁２のスプリ
ング室の圧力を低下させ、定差減圧弁２の絞り状
態を強くして、Ｐ１を低下させ、P1−P2＞４の
時には油路１３からの流れに対する抵抗を大き
く、定差減圧弁２のスプリング室の圧力を上昇さ
せて、定差減圧弁２を開く方向に移動させ、Ｐ１
の圧力を上昇させ、結果としてP1−P2＝４にす
る。

なお、油路１２と１３との間の差圧は、前述の
ように２Kgｆ／cm²にスプリング１０にて設定され
ているが、定差減圧弁２を流れる流量が大きく、
またその圧力効果が大の場合流体力が作用し、例
えばスプリング１０の力を弱める方向に働く。例
えば、その力を差圧で１Kgｆ／cm²とすると、油路
１３の圧力は油路１２の圧力、即ちＰ１より１Kg
ｆ／cm²低い圧力に制御されている。

このように、従来の場合には、定差減圧弁２の
みにて定差圧を作つており、したがつて流体力の
影響を受ける。前記の数値を使うと２Kgｆ／cm²→
１Kgｆ／cm²なので可変絞り１の流量はＱ∝√
により70％になつてしまう。

仮に、定差圧を４Kgｆ／cm²とすると流体力によ
り３Kgｆ／cm²になるので√３４＝87％となる。

ところが本願ではシーケンス弁１８が差圧検出
し、定流量制御弁からの一定流量のもとに機能す
るのでその設定差圧４Kgｆ／cm²は一切変化しな
い。

また、定差減圧弁２の二次側パイロツト圧力は
主油路１１から独立して設けたシーケンス弁１８
により制御されることから、定差減圧弁２の圧力
補償オリフイスの開度変化による影響をパイロツ
ト圧力に及ぼすことがなく、そのため差圧設定ス
プリング１０を強くしたり、圧力補償スプールの
液圧作用面積を増加させる必要がなく、定差減圧
弁２としては従来と同等もしくは更に小型のもの
を使用することができる。

更に、可変絞り１の前後差圧ΔPを一定に制御
できる最大流量に対応した定格流量の設定は、定
差減圧弁２の差圧設定スプリング１０によらず、
シーケンス弁１８における差圧設定スプリング２
０のスプリング荷重Ｆ１を増加させることで実現
でき、シーケンス弁１８を設けた油路１７には定
流量制御弁１４による小流量ｑ１を流すだけであ
ることから、シーケンス弁１８自体も小型化で
き、従つて、差圧設定スプリング２０のスプリン
グ荷重Ｆ１を大きくしても、弁構造を大型化する
必要はなく、定格流量を増大させても制御回路は
小型で済む。

この点は油路１３に設けた定流量制御弁および
シーケンス弁１８に並列接続した固定絞り２２に
ついても同様であり、定流量制御弁１４により小
流量ｑ１を流すだけであることから、定流量制御
弁１４および固定絞り２２としても小型のものを
使用することができ、その結果、定流量制御弁１
４、シーケンス弁１８および固定絞り２２を新た
に設けていても、制御回路は充分に小型化でき
る。

更に、定差減圧弁２の差圧設定スプリング１０
として、スプリング荷重Foの小さいものを使用
できることで、可変絞り１により小流量を設定し
ても前後差圧ΔPを常に一定に保つ制御を高精度
で行なうことができる。

第４図は、本発明の他の実施例を示した回路図
であり、この実施例は第３図における定流量制御
弁１４の流出側の油路１３にリリーフ弁２４を設
け、タンク２５に接続したことを特徴とし、他の
回路構成は第３図の実施例と同じであることから
同一番号を付して説明を省略する。

この第５図の実施例で設けたリリーフ弁２４
は、シリンダ負荷がフルストローク、すなわちシ
リンダ端部まで移動したときに可変絞り１の出口
圧力Ｐ２が上昇し、固定オリフイス２２を介して
直接定差減圧弁２の二次側パイロツト室に加わる
ことを防止し、定差減圧弁２を負荷停止時のピー
ク圧力から保護するようにしたことを特徴とす
る。

すなわち、第４図の実施例では、定差減圧弁２
と可変絞り１を経て設定された一定流量が負荷シ
リンダに供給され、シリンダ端に達したときには
流量がゼロになると共に、回路内の圧力は液圧源
の吐出圧に向かつて上昇する。この圧力上昇に対
しリリーフ圧力設定スプリング２６で定まるリリ
ーフ設定圧力に達したときに、リリーフ弁２４が
開いてタンク２５に連通し、回路内の圧力をリリ
ーフ設定圧力に押える。このとき、リリーフ弁２
４には定流量制御弁１４による一定小流量ｑ１と
定差減圧弁２および可変絞り１のリークによる小
流量ｑ２が固定オリフイス２２を介して流れる。
この場合、定差減圧弁２における一次側パイロツ
ト圧力と二次側パイロツト圧力との差圧は、圧力
設定スプリング１０で定まる比較的低い差圧であ
り、シーケンス弁１８の差圧設定スプリング２０
による設定圧力とは無関係となり、負荷停止時に
生ずるピーク圧から定差減圧弁２を保護すること
ができる。

勿論、リリーフ弁２４としては、定流量制御弁
１４による小流量ｑ１と定差減圧弁２および可変
絞り１のリーク流量ｑ２を流すだけでよいことか
ら、充分に小型化でき、リリーフ弁２４を新たに
設けても弁装置を充分に小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路を示した回路図、第２図は従
来の弁構造の一例を示した断面図、第３図は本発
明の一実施例を示した回路図、第４図は本発明の
他の実施例を示した回路図である。 １……流量調整用の可変絞り、２，１６……定
差減圧弁、１０，１７，２０……差圧設定スプリ
ング、１１……主油路、１２，１９……パイロツ
ト油路、１３，１７……油路、１５，２２……固
定絞り、１８……シーケンス弁、２１……バイパ
ス油路、２４……リリーフ弁、２５……タンク、
２６……リリーフ設定圧力スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流量調整用可変絞りと、 該流量調整用可変絞りの流入側に直列に配列さ
   れ、可変絞りの入口圧力を導入した一次側パイロ
   ツト室および差圧設定スプリングを備えた二次側
   パイロツト室を有する定差減圧弁と、 該定差減圧弁の流入側油路と二次側パイロツト
   室を結ぶ油路に設けられ、一定流量を流す定流量
   制御弁と、 前記定差減圧弁の二次側パイロツト室と前記可
   変絞りの出口側油路を結ぶ油路に設けられ、前記
   可変絞りの入口圧力を一次パイロツト室に、出口
   圧力を設定スプリングを備えた二次側パイロツト
   室に導入したシーケンス弁と、 該シーケンス弁に並列接続された固定絞りとを
   備えたことを特徴とする流量制御回路。 ２ 流量調整用可変絞りと、 該可変絞りの入口圧力を導入した一次側パイロ
   ツト室および差圧設定スプリングを備えた二次側
   パイロツト室を有する定差減圧弁と、 該定差減圧弁の流入側油路と二次側パイロツト
   室を結ぶ油路に設けられ、一定流量を流す定流量
   制御弁と、 前記定差減圧弁の二次側パイロツト室と前記可
   変絞りの出口側油路とを結ぶ油路に設けられ、前
   記可変絞りの入口圧力を一次側パイロツト室に、
   出口圧力を差圧設定スプリングを備えた二次側パ
   イロツト室に導入したシーケンス弁と、 該シーケンス弁に並列接続された固定絞りと、 前記定流量制御弁の流出側からタンクに至る油
   路に設けられたリリーフ弁とを備えたことを特徴
   とする流量制御回路。