JPH0438923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、建設機械の作業機用のアクチエータ
を駆動するための油圧回路に用いる油圧制御装置
で、特に、アクチエータの入口に接続した流入回
路内に、パイロツト弁の開度に従いその開度が主
流路の圧力によらず制御される流量制御弁を用い
た油圧制御装置に関するものである。

従来の技術 従来の上記油圧制御装置としては米国特許第
4535809号明細書に示されたものがある。

この従来例のものは第３図に示すようになつて
いて、油圧ポンプａからアクチエータｂに至る流
入回路c₁，c₂及びアクチエータｂからタンクｄに
至る流出回路e₁，e₂内にそれぞれパイロツト弁ｆ
の開度に応じて流量が制御される流量制御弁ｇが
介装されている。

そしてパイロツト弁ｆと流量制御弁ｇの具体的
な構成は第６図に示すようになつている。

すなわち、流量制御弁ｇの入力ポートｈと出力
ポートｉとはシート弁ｊにて開閉されるようにな
つており、またシート弁ｊには上記入力ポートｈ
に流入した圧油を絞りながらパイロツト室ｋに流
す絞り穴ｌが設けてあり、パイロツト室ｋと上記
出力ポートｉとを接続するパイロツト回路ｍにパ
イロツト弁ｆが介装してある。

上記従来例において、入力ポートｈに圧油が作
用しているときに、パイロツト弁ｆを絞りながら
開くと、パイロツト回路ｍにパイロツト流が生
じ、これにより入力ポートｈと出力ポートｉの間
に圧力差が生じてシート弁ｊがその圧力差に応じ
た分だけ開き所定の流量の圧油が入力ポートｋか
ら出力ポートｉへ流れる。このとき、入力ポート
ｈからパイロツト室ｋへ流れるパイロツト流は絞
り穴ｌにて絞られるので、入力ポートｈから出力
ポートｉに流れる圧油の流量は入力ポートｈの圧
力によらず、上記パイロツト弁ｆの開度により制
御される。

上記流量制御弁ｇのシート弁ｊには入力ポート
ｈと出力ポートｉの圧力を受ける受圧面ｎ，ｏが
設けてある。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の流量制御弁ｇにあつては、パイロツ
ト弁ｆを用いてパイロツト流を第７図中に点線で
示すように流すと、上記したように入力ポートｈ
と出力ポートｉとの間の圧力差によりシート弁ｊ
が開いてその圧力差に応じた量の圧油が入力ポー
トｈから出力ポートｉへ流れるが、このとき、ア
クチエータが作動を開始するために出力ポートｉ
側の圧力が瞬間的に上昇する。そしてこの出力ポ
ートｉの上昇した圧力がシート弁ｊの出力ポート
ｉに対向する受圧面ｏに作用する。このためにシ
ート弁ｊはこの出力ポートｉ側の圧力上昇により
瞬間的に大きく開動作されてしまう。従つて流量
制御弁ｇを通るメイン流量は第７図中に実線で示
すようにその作動初期に突出し、流量制御弁ｇの
操作初期にアクチエータが瞬間的に急動作してし
まうという問題があつた。

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところはパイロツト弁を急に連通位
置に切換えたとしても主流路の圧力はオーバシユ
ートすることがなく、このときのアクチエータの
瞬間的な急動作が防止される油圧制御装置を提供
することにある。

問題点を解決するための手段及び作用 上記の目的を達成するために本発明は、アクチ
エータ１の流入ポートと油圧ポンプ４との間の流
入側の主流路に、閉用パイロツトポート１６，１
７に作用するパイロツト圧にて閉となり、開用パ
イロツトポート１８に作用するパイロツト圧にて
上記閉用パイロツトポート１６，１７に作用する
作用力に打勝つて開となる流量制御弁６ａを介装
した油圧制御装置において、上記流量制御弁６ａ
の開用パイロツトポート１８をパイロツト弁１３
ａを介して主流路の上流側に接続し、また閉用パ
イロツトポートを主流路の上流側と下流側にそれ
ぞれ別々に接続し、上記開用パイロツトポート１
８を弁の開動作によつて絞り開度が大きくなるよ
うにした可変絞り１９を介して主流量の下流側に
接続した構成としてある。

そして、パイロツト弁１３ａを切換えて開用パ
イロツトポート１８に主流路の上流側からのパイ
ロツト圧を作用させることにより、このパイロツ
ト圧の大きさに応じて流量制御弁６ａを開にし、
またこのときの開用のパイロツト圧を可変絞り１
９を介して下流側へドレンし、流量制御弁６ａが
上記可変絞り１９により主流路内の圧力に関係な
く流量を制御するようにした。

実施例 本発明の実施例を第１図乃至第４図に基づいて
説明する。

図中１は復動形のアクチエータ、２，３はこの
アクチユエータ１の両出入口に接続した往復回路
である第１、第２回路、４は油圧ポンプ、５はタ
ンクである。上記第１、第２回路２，３のそれぞ
れは流入回路２ａ，３ａとドレン回路２ｂ，３ｂ
とに分岐していて、それぞれの流入回路２ａ，３
ａはメータイン側の流量制御弁６ａ，６ｂを介し
て油圧ポンプ４に接続されており、またそれぞれ
のドレン回路２ｂ，３ｂはメータアウト側の流量
制御弁７ａ，７ｂを介してタンク５に接続されて
いる。

上記メータアウト側の流量制御弁７ａ，７ｂは
ポペツト弁形の２方向弁構造となつていて、閉じ
方向に付勢するばね８と、閉じ方向に作用し、か
つ可変絞り弁９を介して上流側回路に接続した閉
用パイロツトポート１０と、開方向に作用し、か
つ上流側回路に接続した上流側開用パイロツトポ
ート１１と、開方向に作用し、かつ下流側回路に
接続した下流側開用パイロツトポート１２とを有
している。そして上記閉用パイロツトポート１０
は後述する第１、第２のパイロツト弁１３ａ，１
３ｂを介してタンク側に接続されている。また上
記閉用パイロツトポート１０は流入回路２ａ，３
ａが所定圧力以上になつたときに開となるリリー
フ弁１４ａ，１４ｂを介してタンク側に接続され
ている。

一方メータイン側の流量制御弁６ａ，６ｂも上
記メータアウト側の流量制御弁７ａ，７ｂと同様
にポペツト弁形の２方向構造となつていて、閉じ
側には、閉じ方向に付勢するばね１５と、閉じ方
向に作用し、かつ上流側回路に接続した上流側閉
用パイロツトポート１６と、閉方向に作用し、か
つ下流側回路に接続した下流側閉用パイロツトポ
ート１７とを有している。また開側には、開方向
に作用し、かつパイロツト弁１３ａ，１３ｂを介
して上流側に接続した開用パイロツトポート１８
が設けてあり、またこの開用パイロツトポート１
８は可変絞り１９及び逆止弁２０を介して下流側
回路に接続されている。上記各可変絞り９，１９
は流量制御弁６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂのそれぞれ
の弁の開動作によつて絞り開度が大きくなるよう
になつている。

上記第１、第２のパイロツト弁１３ａ，１３ｂ
は連通位置Ａと中立位置Ｂとを有しており、ソレ
ノイドに通電することにより連通位置Ａに切換る
ようになつている。このパイロツト弁１３ａ，１
３ｂはその切換動作に応じて絞られるようにした
構成となつている。そしてこの両パイロツト弁１
３ａ，１３ｂのうち、第１のパイロツト弁１３ａ
は第１のメータイン側の流量制御弁６ａの開用パ
イロツトポート１８と上流側回路との間と、第２
のメータアウト側の流量制御弁７ｂの閉用パイロ
ツトポート１０とタンク回路との間に介装されて
いる。また第２のパイロツト弁１３ｂは第２のメ
ータイン側の流量制御弁６ｂの開用パイロツトポ
ート１８と上流側回路との間と、第１のメータア
ウト側の流量制御弁７ａの閉用パイロツトポート
１０とタンク回路との間に介装されている。そし
て両パイロツト弁１３ａ，１３ｂの各連通位置Ａ
は各パイロツト回路を連通し、中立位置Ｂはメー
タアウト側の閉用パイロツトポート１０を閉じる
と共に、メータイン側の開用パイロツトポート１
８をドレンするようになつている。

上記構成において、パイロツト弁１３ａ，１３
ｂが中立位置Ｂとなつているときには両メータイ
ン側の流量制御弁６ａ，６ｂの開用パイロツトポ
ート１８，１８はドレンされており、また上流側
開用パイロツトポート１６にポンプ圧が作用して
いることにより両メータイン側の流量制御弁６
ａ，６ｂは閉状態となりアクチエータ１は駆動さ
れない。

両パイロツト弁１３ａ，１３ｂのうち、例えば
第１のパイロツト弁１３ａを連通位置Ａに切換え
るとメータイン側の第１の流量制御弁６ａの開用
パイロツトポート１８に圧力が作用して流量制御
弁６ａは開となり、油圧ポンプ４の圧油がアクチ
ユエータ１の一方のポートに流入してこのアクチ
ユエータ１を一方向へ駆動する。このとき、第２
のメータアウト側の流量制御弁７ｂの閉用パイロ
ツトポート１０は第１のパイロツト弁１３ａを介
してタンク回路へドレンされるため上記アクチユ
エータ１の戻り流はこの第２のメータアウト側の
流量制御弁７ｂを介してドレンされる。

上記作用において、第１のメータイン側の流量
制御弁６ａが開きすぎると、この弁の動きに応じ
て可変絞り１９が開いて開用パイロツトポート１
８のパイロツト圧が低下されて開きすぎが補正さ
れる。このときの流量制御弁６ａを通る流量は油
圧ポンプ４の吐出圧に関係なく、開用パイロツト
ポート１８の圧力によつてきまり、従つてパイロ
ツト弁１３ａの開度によつて上記流量がきめられ
る。またメータイン側の回路の下流側の圧力がポ
ンプ側より高いと、その圧力が流量制御弁６ａの
下流側の閉用パイロツトポート１７に作用してこ
の弁６ａが閉じられる。

一方両パイロツト弁１３ａ，１３ｂのうち他方
のパイロツト弁１３ｂを切換えた場合には第２の
メータイン側と、第１のメータアウト側の流量制
御弁６ａ，７ａが作動してアクチエータ１は逆方
向に駆動される。そして上記両流量制御弁６ａ，
７ａの作用は上記と同じである。

上記メータイン側の流量制御弁６ａ，６ｂの具
体的構成は第２図に示すようになつている。

第２図において、２１は弁体２２に嵌合するス
リーブであり、このスリーブ２１にポペツト２３
が摺動自在に嵌合されている。スリーブ２１には
上流側回路に連通する流入孔２４と、下流側回路
に連通する流出孔２５と、開用のパイロツトポー
ト１８に連通するパイロツト孔２６とを有してい
る。ポペツト２３の中間部には流入孔２４に対向
するくびれ部２７が設けてあり、このくびれ部２
７の軸方向一方のランド部が流出孔２５に対向
し、そのくびれ部側端部がスリーブ２１に設けた
弁座２１ａに流出孔２５側から接触する弁面２７
ａとなつている。そしてくびれ部２７の他方のラ
ンド部の径は上記弁面２７ａの径より大径になつ
ていて、このくびれ部２７に圧油が流入したとき
には、上記弁面２７ａが弁座に当接している状態
でポペツト２３は弁座２７ａが閉じる方向に付勢
されるようになつており、この部分が第１図に示
す上流側の閉用パイロツトポート１６に相当す
る。

ポペツト２３の基端部にはパイロツト孔２６と
ポペツト２３の基端面とを常時連通する通路２８
が設けてある。またスリーブ２１の基端部には、
このポペツト２３が上記弁面が開く方向に移動し
たときにパイロツト孔２６に絞られながら連通す
るスリツト２９が半径方向に設けてあり、このス
リツト２９はポペツト２３の軸心に設けた絞り孔
３０に連通しており、この部分が第１図に示す可
変絞り１９に相当する。絞り孔３０の開口端には
逆止弁２０が閉じ方向にばね付勢して当接されて
いる。そしてこの逆止弁２０の出口側に対向する
位置でのスリーブ２１には下流側回路に連通する
孔３１が設けてある。本明細書の実施例において
は、上記逆止弁２０を閉じ方向、即ち右方向に付
勢している左側のばね１５は二つの機能を持たさ
れていて、それらは逆止弁２０を閉じ方向に付勢
する機能と、第１図の回路図における流量制御弁
６ａを閉じ方向に付勢するばね１５の機能であ
る。

すなわち、ばね１５は逆止弁２０をポペツト２
３の絞り孔３０開口周縁に押しつけて逆止弁２０
を閉じ方向に付勢すると同時にポペツト２３を第
２図で右方に押して弁面２７ａを弁座２１ａに押
しつけ付勢して流量制御弁６ａを閉じ方向に付勢
しており、絞り孔３０に流入した圧油で逆止弁２
０をばね１５に抗して開き動作して逆止弁２０と
ポペツト２３が離れた時には逆止弁２０を押し開
く圧力によつてポペツト２３が第２図で右方に押
されるからばね１５によつてポペツト２３、つま
り流量制御弁６ａは閉じ方向に付勢されることに
なる。

なお、ポペツト２３はばね１５のみでなく流入
孔２４よりくびれ部２７に流入した圧油によつて
も閉じ側に付勢されており、逆止弁２０が開いた
時、つまり流量制御している時にポペツト２３を
流量制御位置に確実に位置決めする。またポペツ
ト２３の先端面は孔３１を介して下流側に連通し
てあり、この部分が第１図で示す下流側の閉用パ
イロツトポート１７に相当する。

したがつて、第２図において、パイロツト弁１
３ａを切換えて開用パイロツトポート１８へ圧油
を供給するとポペツト２３の基端側に開用パイロ
ツト圧が作用してその圧力に応じてポペツト２３
が移動してポペツト２３は開となり、このポペツ
ト２３の動きに応じた流量の圧油が下流側へ供給
される。このとき、ポペツト２３の動きに応じて
スリツト２９が開となつて上記開用パイロツトポ
ート１８のパイロツト流がスリツト２９より絞り
孔３０、逆止弁２０を経て下流側へ流れる。従つ
て開用パイロツトポート１８の圧力はパイロツト
弁１３ａの開度によつて定まる一定値を維持し、
ポペツト２３の位置はパイロツト弁１３ａの操作
量、すなわち、開度によつて定まり、ポペツト２
３のオーバランが防止される。また下流側の圧力
が上流側より高くなると、ポペツト２３は弁面を
弁座へ押しつける方向に付勢されて閉じられる。

第３図および第４図に本考案の他の実施例を示
す。この実施例における構成部材で上記した一実
施例に係る油圧制御装置の構成部材と同じものは
この構成部材と同一符号を付し構成説明を簡単に
する。

上記した一実施例に係る油圧制御装置では流量
制御弁６ａ，６ｂの開用パイロツトポート１８は
可変絞り１９及び逆止弁２０を介して下流側回路
に接続してあるが他の実施例に係る油圧制御装置
では第３図に示すように流量制御弁６ａ，６ｂは
可変絞り１９を介して下流側回路に接続してあ
り、これら下流側回路に逆止弁２０が設けてあ
る。

上記構成において、パイロツト弁１３ａ，１３
ｂが中立位置Ｂとなつているときには両メータイ
ン側の流量制御弁６ａ，６ｂの開用パイロツトポ
ート１８，１８はドレンされており、また上流側
開用パイロツトポート１６にポンプ圧が作用して
いることにより両メータイン側の流量制御弁６
ａ，６ｂは閉状態となりアクチエータ１は駆動さ
れない。

両パイロツト弁１３ａ，１３ｂのうち、例えば
第１のパイロツト弁１３ａを連通位置Ａに切換え
るとメータイン側の第１の流量制御弁６ａの開用
パイロツトポート１８に圧力が作用して流量制御
弁６ａは開となり、油圧ポンプ４の圧油がアクチ
エータ１の一方のポートに流入してこのアクチエ
ータ１を一方向へ駆動する。このとき、第２のメ
ータアウト側の流量制御弁７ｂの閉用パイロツト
ポート１０は第１のパイロツト弁１３ａを介して
タンク回路へドレンされるため上記アクチエータ
１の戻り流はこの第２のメータアウト側の流量制
御弁７ｂを介してドレンされる。

上記作用において、第１のメータイン側の流量
制御弁６ａが開きすぎると、この弁の動きに応じ
て可変絞り１９が開いて開用パイロツトポート１
８のパイロツト圧が低下されて開きすぎが補正さ
れる。このときの流量制御弁６ａを通る流量は油
圧ポンプ４の吐出圧に関係なく、開用パイロツト
ポート１８の圧力によつてきまり、従つてパイロ
ツト弁１３ａの開度によつて上記流量がきめられ
る。またメータイン側の回路の下流側の圧力がポ
ンプ側より高いと、その圧力が流量制御弁６ａの
下流側の閉用パイロツトポート１７に作用してこ
の弁６ａが閉じられる。

一方両パイロツト弁１３ａ，１３ｂのうち他方
のパイロツト弁１３ｂを切換えた場合には第２の
メータイン側と、第１のメータアウト側の流量制
御弁６ａ，７ａが作動してアクチエータ１は逆方
向に駆動される。そして上記流量制御弁６ａ，７
ａの作用は上記と同じである。

上記メータイン側の流量制御弁６ａ，６ｂの具
体的構成は第４図に示すようになつている。

第４図において、２１は弁体２２に嵌合するス
リーブであり、このスリーブ２１にスプール２
３′が摺動自在に嵌合されている。スリーブ２１
には上流側回路に連通する流入孔２４と、下流側
回路に連通する流出孔２５と、開用のパイロツト
ポート１８に連通するパイロツト孔２６と、スリ
ツト３３とを有している。

スプール２３′は段付形状をなしていて大径ラ
ンド部２３ａと小径ランド部２３ｂとこれら大小
ランド部２３ａ，２３ｂ間のくびれ部２３ｃとよ
り成る。大径ランド部２３ａの周部には環状溝３
１が形成してあり、この環状溝３１は連通孔３２
を介して小径ランド部２３ｂの端面２３ｄに開口
している。また前記小径ランド部２３ｂの周面に
は周方向に複数の切欠溝３４が形成してある。

前記スリーブ２１の溝部には弁座３５が形成し
てあり、この弁座３５に逆止弁２０の弁体３６が
ばね３７により付勢されて圧着しており、この弁
体３７にはロツド３８が設けてあつてロツド３８
の端面は前記スプール２３′の小径ランド部２３
ｂの端面２３ｄに近接している。

そして、前記スリツト３３と大径ランド部２３
ａの環状溝３１とで可変絞り１９を構成してお
り、また前記流入孔２４と切欠溝３４とで流量制
御を行う可変開口部を構成している。

また、前記パイロツト孔２６は固定絞りを構成
し、前記逆止弁２０の弁体３６を付勢するばね３
７は上記したばね１５に相当する。

また前記スプール２３′の小径ランド部２３ｂ
の端面２３ｄが下流側の閉用パイロツトポート１
７に相当する。

また、前記スプール２３′の大、小径ランド部
２３ａ，２３ｂによる面積差は流入する圧油によ
りスプール２３′は閉じる方向に付勢されこの面
積差を生じる部分が上流側の閉用パイロツトポー
ト１６に相当する。

したがつて、パイロツト弁１３ａを切換えて開
用パイロツトポート１８に圧油を供給すると前記
パイロツト孔２６を介してスプール２３′の右端
面にパイロツト圧が作用しスプール２３′は開方
向（第４図において左方）へと作動する。この時
スプール２３′の動きに応じてスリツト３３と大
径ランド部２３ａの環状溝３１とが連通して前記
圧油は、スリツト３３、環状溝３１を介して連通
孔３２へと流出する。そして開用パイロツトポー
ト１８の圧力がスプール形状（受圧面積比）によ
つて定まる値になつた位置でスプール２３′は停
止する。すなわちパイロツト弁１３ａの開度によ
りスプール２３′の開度は制御され、ポンプ４か
らの圧油は流入孔２４、切欠溝３４を経て逆止弁
２０を押し開らき下流側回路に流れる。

発明の効果 本発明によれば、メータイン側の流量制御弁６
ａ，６ｂは下流側の圧力が瞬間的に上昇した場合
閉じるため、パイロツト弁１３ａ，１３ｂを急に
連通位置Ａに切換えたとしても主流路の圧力はオ
ーバシユートすることがなく、このときのアクチ
エータ１の瞬間的な急動作が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図
は第１の実施例に用いられる流量制御弁を示す断
面図、第３図は本発明の他の実施例を示す回路
図、第４図は第３図の実施例に用いられる流量制
御弁を示す断面図、第５図は従来例を示す回路
図、第６図は従来の流量制御弁の断面図、第７図
は従来例における流量変化を示す線図である。 １はアクチエータ、４は油圧ポンプ、６ａ，６
ｂは流量制御弁、１３ａ，１３ｂはパイロツト
弁、１６，１７は閉用パイロツトポート、１８は
開用パイロツトポート、１９は可変絞り、２０は
逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁の開動作によつて絞り開度が大きくなるよ
   うにしたパイロツト弁で操作されるものであつ
   て、次のものを含む流量制御弁： 上流側回路に連通する流入孔と、下流側回路に
   連通する流出孔を有するスリーブ、 前記、スリーブ内に、前記流入孔と流出孔を閉
   じる位置から流入孔と流出孔を開口する方向に摺
   動自在に配された弁、 前記弁を流入孔と流出孔を閉じる位置に保持す
   る手段、 パイロツト弁の操作に応じて供給される流体で
   前記弁を流入孔と流出孔を開口する方向に移動さ
   せる手段、 前記弁の流入孔と流出孔を開口する方向への移
   動によつて前記パイロツト弁からの流体の流れを
   絞り、前記スリーブの流出孔側へドレーンさせ、
   その絞り開度が前記弁が流入孔と流出孔を開口す
   る方向へ移動するにつれて順次大きくなる可変絞
   り弁。 ２ 前記可変絞り弁は、弁とスリーブにより構成
   されていることを特徴する特許請求の範囲１記載
   の流量制御弁。