JPH0443602Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、圧油供給方向を切り換える切換弁と
この切換弁のポンプ通路に小開度と大開度の２位
置をとるように介設されたポペツト弁からなる２
速制御弁に関する。

＜従来の技術＞ 従来、この種の２速制御弁として、例えば第５
図に示すようなものが知られている（特開昭58−
203202号公報）。この２速制御弁は、本体４１内
のスプール弁室４２に嵌装したスプール弁体４３
を摺動させて、１次ポートＰとタンクポートＴを
シリンダ４５のロツド室に連通する２次ポートＡ
とシリンダ４５のピストン室に連通する２次ポー
トＢとに切換接続する絞り切換弁４４と、底部中
央にオリフイス４５ａとその回りに側部へ抜ける
絞り通路４５ｂをもつ有底円筒状のポペツト弁体
４５を、ドレンポートＤをもつポペツト弁室４６
に嵌装し、この弁室４６に縮装したばね４７で上
記ポペツト弁体４５の底部外縁を入口ポートPo
と上記絞り切換弁４４の１次ポートＰとの間に設
けられた弁座４８に向けて付勢してなるポペツト
弁４９とからなる。

そして、例えばスプール弁体４３を図中の矢印
Ｘの方向に摺動させ、１次ポートＰを２次ポート
Ｂに、タンクポートＴを２次ポートＡに夫々連通
させてシリンダ４５を上昇させる場合、ポペツト
弁室４６のドレンポートＤに接続した切換弁５０
を閉成（図中の左シンボル位置）すると、ばね４
７で着座せしめられるポペツト弁体４５の絞り通
路４５ｂで小流量に絞られる圧油が、入口ポート
Poから一次ポートＰ、２次ポートＢを経てシリ
ンダ４５のピストン室に供給されて、シリンダ４
５は低速上昇する。一方、上記切換弁４４を開成
（図中の右シンボル位置）すると、入口ポートPo
からポペツト弁体４５のオリフイス４５ａ、ドレ
ンポートＤ、切換弁５０を経てタンク５１へ抜け
るドレン流によつてポペツト弁体４５がばね４７
に抗して弁座４８からリフトし、入口ポートPo
と１次ポートＰ間が開成して、大流量の圧油が２
次ポートＢを経てシリンダ４５のピストン室に供
給され、シリンダ４５は高速上昇する。即ち、小
開度と大開度の２位置をとるポペツト弁４９でシ
リンダ４５への流量を２段階に切り換えるのであ
る。

＜考案が解決しようとする課題＞ ところが、上記従来の２速制御弁は、入口ポー
トPoとタンク５１の間に絞り要素としてポペツ
ト弁体４５のオリフイス４５ａが介在するだけの
構造であるため、切換弁５０を開成すると上記オ
リフイス４５ａ，ドレンポートＤを経て多量のド
レン流が常時タンク５１へ流れる。そのため、前
述の例で切換弁５０を閉成して低速上昇させてい
たシリンダ４５を、高速上昇させるべく切換弁５
０を開成すると、上記多量のドレン流のためシリ
ンダ４５の背圧が瞬時低下し、ピストンが一時急
下降するという制御上の問題がある。また、ドレ
ン流の増大は、シリンダ４５に供給できる作動油
量の減少をもたらす。そして、このドレン流を減
少させるには、オリフイス４５ａの孔径をたとえ
ば0.3mm以下にすればよいのであるが、それには
精密で手間のかかる機械加工が必要になつて、２
速制御弁が高価になるという欠点がある。また、
このようなオリフイスを加工しても、オリフイス
が作動油中のごみですぐに目詰まりを生じ、ごみ
が容易に除去できないという欠点がある。

そこで、本考案の目的は、スプール切換弁とこ
のポンプ通路に介設された小開度と大開度の２位
置をとるポペツト弁からなる２速制御弁の上記ポ
ペツト弁を、大開度たるリフト時にオリフイスを
経るドレン流が少なくなり、かつごみで目詰まり
しない簡素な構造にすることによつて、自重負荷
の落下現象やごみによるドラブルを生じない安価
な２速制御弁を提供することである。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため本考案の２速制御弁
は、第２図に例示するように、本体２１内のスプ
ール弁室２２に嵌装したスプール弁体２３を摺動
させて、１次ポートＰとタンクポートＴを一方の
２次ポートＡと他方の２次ポートＢとに切換接続
する切換弁３と、底部中央にオリフイス３４ａを
もつ有底円筒状のポペツト弁体３４をドレンポー
トＤをもつポペツト弁室２７に嵌装し、このポペ
ツト弁室２７に縮装したばね３６で上記ポペツト
弁体３４の底部外縁を入口ポートPoと上記切換
弁の２３の１次ポートＰとの間に設けられた弁座
３７に向けて付勢して、着座状態で上記ポペツト
弁体３４の底部外縁部に設けた小開度の絞り３４
ｂによつて入口ポートPoから１次ポートＰへの
流路を絞る一方、上記ポペツト弁体３４のオリフ
イス３４ａからドレンポートＤを経るドレン流で
リフトして入口ポートPoと１次ポートＰ間を開
成するポペツト弁１２からなるものにおいて、上
記ポペツト弁体３４に内嵌するようにポペツト弁
室２７に嵌装され、リフトしたポペツト弁体３４
の底部内面に当接する先端面にこの先端面を径方
向に横切り、上記オリフイス３４ａに連通するド
レン溝３５ｂを形成したストツパ３５を備えたこ
とを特徴とする。

＜作用＞ まず、ポペツト弁室２７のドレンポートＤを閉
じた状態では、ポペツト弁体３４は、弁室２７に
縮装したばね３６で付勢されてその底部外縁を入
口ポートPoと切換弁３の１次ポートＰとの間に
設けられた弁座３７に着座させる。圧油は、着座
状態のポペツト弁体３４の底部外縁部に設けられ
た小開度の絞り３４ｂを介して、入口ポートPo
から切換弁３の１次ポートＰ、２次ポートＡ，Ｂ
を経て小流量でアクチユエータ等に供給され、ア
クチユエータは低速駆動される。次に、ポペツト
弁室２７のドレンポートＤをタンク１７に開放す
ると、ポペツト弁体３４のオリフイス３４ａから
上記タンク１７へ流れるドレン流によつて、ポペ
ツト弁体３４がばね３６に抗してリフトし、入口
ポートPoと１次ポートＰ間を開成する。このと
き、リフトしたポペツト弁体３４の底部内面は、
ポペツト弁室２７に嵌装されたストツパ３５の先
端面に当接し、ポペツト弁体３４のオリフイス３
４ａが上記先端面に形成されたドレン溝３５ｂに
連通するので、入口ポートPoからのドレン流は
これらの部分で絞られて小流量になる。こうし
て、圧油は、開成したポペツト弁１２を介して、
入口ポートPoから切換弁３の１次ポートＰ、２
次ポートＡ，Ｂを経て大流量でアクチユエータ等
に供給され、アクチユエータは高速駆動され、し
かも上述のドレン流の減少により大開度切換時の
従来の如き自重負荷の落下現象が生じない。ま
た、ストツパ先端面のドレン溝３５ｂでドレン流
を十分絞れるので、オリフイス３４ａの孔径が大
きくて済むうえ、ドレン溝３５ｂに詰つたごみも
ポペツト弁体３４の着座に伴う離反動作で除去さ
れる。

＜実施例＞ 以下、本考案を図示の実施例により詳細に説明
する。

第１図は本考案の２速制御弁を含む油圧回路を
示し、定容量形油圧ポンプ１の吐出ライン２に
は、負荷圧検出ポートR₁，R₂をもつ４ポート絞
り切換弁３のＰポートを接続し、この絞り切換弁
３のＡポート、Ｂポートをライン４，５を介して
油圧シリンダ６のロツド室、ピストン室に夫々連
通するとともに、Ｔポートをタンクライン７を介
してタンク８に連通している。そして、絞り切換
弁３をばねに抗するレバー操作で図中の右または
左のシンボル位置に切り換えて油圧シリンダ６の
ピストンロツド６ａを下降あるいは上昇させるよ
うにしている。

上記油圧ポンプ１近傍の吐出ライン２とタンク
ライン７を接続するリリーフライン９には、圧力
制御弁１０を介設し、この圧力制御弁１０のばね
１０ａをもつばね室１０ｂを、パイロツトライン
１１を介して上記４ポート絞り切換弁３の負荷圧
検出ポートR₁に連通する一方、負荷圧検出ポー
トR₂をパイロツトライン１２を介して上記タン
クライン７の途中に接続している。上記圧力制御
弁１０は、４ポート絞り切換弁３が中立位置にあ
るとき、ばね室１０ｂがパイロツトライン１１、
負荷圧検出ポートR₁，R₂、パイロツトライン１
２およびタンクライン７を介してタンク８に開放
されて、吐出ライン２からの吐出油圧力がばね１
０ａのばね圧に達すると吐出油をリリーフさせる
アンロード弁として機能する一方、４ポート絞り
切換弁３が図中左右のシンボル位置にあるとき、
ばね室１０ｂにパイロツトライン１１を介してシ
リンダ６の負荷圧を導いて、吐出油圧力が負荷圧
とばね１０ａのばね圧の合計圧に達すると吐出油
をリリーフさせ、後述する制御弁１２の前後の差
圧を一定に保持する圧力補償弁として機能する。

本考案の要部をなす上記制御弁１２は、４ポー
ト絞り切換弁３と圧力制御弁１０との間の吐出ラ
イン２に介設されたポペツト弁であり、着座した
絞り開度の小さい図中左のシンボル位置１２ａと
弁座からリフトした絞り開度の大きい図中右のシ
ンボル位置１２ｂとの２位置をとるとともに、ば
ね１２ｃをもつばね室１２ｄには絞り１３を介し
て吐出ライン２の上流側の圧力が作用し、上記ば
ね室１２ｄに対向するパイロツト室１２ｅには直
接吐出ライン２の上流側の圧力が作用するように
構成されている。なお、上記絞り１３は、第２図
で後述するように、具体的には有底円筒状のポペ
ツト弁体の底部中央に設けられたオリフイス３４
ａであり、左のシンボル位置１２ａ中の絞り１４
は、上記ポペツト弁体の底部外縁部に設けられた
切欠部３４ｂであり、右のシンボル位置１２ｂ中
の絞り１５は、リフトしたポペツト弁体の底部内
面に当接するストツパの先端面に設けられ、上記
オリフイスに連通するドレン溝３５ｂである。

さらに、上記制御弁１２のばね室１２ｄは、パ
イロツトライン１６を介してタンク１７に接続
し、このパイロツトライン１６に遮断位置１８ａ
と連通位置１８ｂとの２位置をとるスプリングオ
フセツトの電磁切換弁１８を介設している。そし
て、この電磁切換弁１８を遮断位置１８ａに位置
付けて、制御弁１２のばね室１２ｄのタンク１７
への連通を断つて、吐出ライン２の圧力を制御弁
１２のばね室１２ｄとパイロツト室１２ｅとに作
用させることにより、制御弁１２をばね１２ｃの
付勢力で小開度位置１２ａに位置付ける一方、電
磁切換弁１８を連通位置１８ｂに位置付けて、吐
出ライン２から絞り１３を介してばね室１２ｄに
作用する圧力をタンク１７に逃がすことにより、
対向するパイロツト室１２ｅに作用する吐出ライ
ン２の圧力で制御弁１２を大開度位置１２ｂに切
り換えるようになつており、これら両開度位置の
絞り開度は、上記絞り切換弁３の絞り開度に比し
て小さく設定されている。

上記実施例の油圧回路の動作は、従来例（特開
昭58−203202号公報）と本質的に何ら異ならず、
上記公報に詳述されており、また本考案の解決す
べき課題ともさほど関係しないので、その要点の
みを述べる。

まず、絞り切換弁３を中立位置に位置付ける
と、絞り切換弁３の各ポートＡ，Ｂ，Ｐ，，Ｔ間
が遮断されて油圧シリンダ６がその位置で停止す
るとともに、圧力制御弁１０のばね室１０ｂがタ
ンク８に開放されて、油圧ポンプ１からの吐出油
はこの圧力制御弁１０を経て低圧でアンロードさ
れる。

次に、絞り切換弁３を図中の左のシンボル位置
に切り換えると、Ｐポート、Ｂポートを経て油圧
シリンダ６のピストン室に吐出油が供給され、ピ
ストンロツド６ａが上昇するとともに、圧力制御
弁１０のばね室１０ｂに絞り切換弁３のＡポート
の圧力が導かれて、制御弁１２の前後の差圧が一
定に保持され、上記吐出油の流量は、圧力補償さ
りた制御弁１２の絞り開度に対応して正確に制御
される。即ち、電磁切換弁１８を消磁して制御弁
１２のばね室１２ｄに吐出圧を作用させると、小
開度位置１２ａに位置付けられる制御弁１２によ
つて小流量が得られ、電磁切換弁１８を励磁して
ばね室１２ｄをタンク１７に開放すると、大開度
位置１２ｂに位置付けられる制御弁１２によつて
大流量が得られる。従つて、油圧シリンダ６のピ
ストンロツド６ａは、低速あるいは高速で上昇す
る。逆に、絞り切換弁３を図中の右のシンボル位
置に切り換えた場合も、同様にして油圧シリンダ
６のピストンロツド６ａを低速あるいは高速で正
確に下降させることができる。

第２図は、第１図で述べた４ポート絞り切換弁
３と制御弁１２を一体化した２速制御弁の一例を
示す断面図である。この２速制御弁は、本体２１
に形成したスプール弁室２２に３つのランド２３
ａ，２３ｂ，２３ｃを有するスプール弁体２３を
摺動自在に嵌装している。上記スプール弁室２２
には、図中左から互に一定間隔をあけて順に環状
溝Ｔ、２４，Ｐ，Po，Ｐ，２５，Ｔを設け、環
状溝２４，２５を油圧シリンダ６のピストン室に
接続される２次ポートＢ、油圧シリンダ６のロツ
ド室に接続される２次ポートＡに夫々連通させ、
環状溝Ｔ，Poを夫々図示しないタンクポート、
入口ポートに連通させるとともに、環状溝Ｐ，
Po，Ｐを三叉状の通路２６で互いに連通させる
一方、上記環状溝Poに対向するポペツト弁室２
７とこれに連通するドレンポートＤを有するプラ
グ２８を、ポペツト弁室２７の前端が上記通路２
６の交叉部に臨むように本体２１に液密に螺着し
ている。

本体２１から突出する上記スプール弁体２３の
一端には、頭部にばね受け３０を外嵌した調整ボ
ルト２９を軸方向に進退自在に螺着し、この調整
ボルト２９の胴部に弁体の一端で係止されるよう
に外嵌したばね受け３１と上記ばね受け３０との
間にばね３２を装着し、これらを覆つて本体２１
の側部にばねケース３３を固定して、ばね３２を
予圧縮している。

従つて、各ポート間が遮断された図示の中立位
置から、スプール弁体２３の他端に取り付けられ
た図示しない操作レバーによつて、スプール弁体
２３をばね３２に抗して図中左方へ移動させれ
ば、１次ポートたる環状溝Ｐと２次ポートＡが、
タンクポートたる環状溝Ｔと２次ポートＢが夫々
連通してシリンダ６のピストンロツド６ａが下降
せしめられる一方（第１図の右シンボル位置参
照）、図中右方へ移動させれば、各ポートの連通
が切り換わつてピストンロツド６ａが上昇せしめ
られる（第１図の左のシンボル位置参照）。また、
各ポート間の開度は、スプール弁体２３の移動量
に応じて連続的に変化するから、シリンダ６への
作動油の流量を任意に制御できる。即ち、本体２
１のスプール弁室２２に嵌装されたスプール弁体
２３が第１図の４ポート絞り切換弁３を構成す
る。

一方、入口ポートたる環状溝Poに対向する上
記ポペツト弁室２７には、有底円筒状のポペツト
弁対３４を摺動自在に嵌装し、このポペツト弁体
３４に内嵌するように台付円柱状のストツパ３５
をその台部を弁室後端に当接させて嵌装するとと
もに、上記ストツパ３５の台部とポペツト弁体３
４の底部内面との間にばね３６を縮装して、ポペ
ツト弁体３４を環状溝Poとポペツト弁室２７の
境界部に設けられた弁座３７に向けて付勢して着
座させている。上記ポペツト弁体３４は、第３図
にも示すように、底部中央に第１図の絞り１３を
なすオリフイス３４ａを有し、弁座３７に当接す
る底部外縁に第１図の絞り１４をなす４つの切欠
部３４ｂを有する。また、上記ストツパ３５は、
第４図にも示すように、径方向に横切る第１図の
絞り１５をなすドレン溝３５ｄ（第４図ｃ参照）
を裏面に有する円板状の台部３５ｃと、この台部
３５ｃの表面中央に突設したシヤフト部３５ａか
らなり、シヤフト部３５ａの先端面は、径方向に
横切る第１図の絞り１５をなすドレン溝３５ｂ
（第４図ａ，ｂ参照）を有するとともに、弁座３
７からリフトする上記ポペツト弁体３４の底部内
面に当接して、ポペツト弁体のオリフイス３４ａ
に上記ドレン溝３５ｂが連通するようになつてい
る。そして、ポペツト弁室２７に嵌装されたポペ
ツト弁体３４が第１図の制御弁１２を構成する。
なお、絞りをなす上記オリフイス３４ａ、切欠部
３４ｂ、ドレン溝３５ｂ，３５ｄの開度は、上記
スプール弁体２３によるポート間の絞り開度より
も相当小さく設定されているが、機械加工に問題
のない寸法であり、例えばオリフイス３４ａの孔
径は１mm程度である。また、ポペツト弁室２７に
連なるドレンポートＤは、前述の電磁切換弁１８
を介してタンク１７に接続している。

上記構成の２速制御弁の動作は、次のとおりで
ある。

いま、スプール弁体２３が第２図中で右方に切
り換わつているものとする。まず、電磁切換弁１
８を消磁して、ポペツト弁室２７のドレンポート
Ｄとタンク１７との連通を遮断すると、ポペツト
弁体３４は、ストツパ３５との間に縮装したば３
６によつて付勢されて、その底部外縁を入口ポー
トPoとスプール弁の１次ポートＰとの間に設け
られた弁座３７に着座させる。入口ポートPoの
圧油は、着座したポペツト弁体３４の小開度の切
欠部３４ｂで絞られて通路２６、上記１次ポート
Ｐ、２次ポートＢを経て小流量でシリンダ６のピ
ストン室に供給され、ピストンロツド６ａは低速
で上昇せしめられる。次に、電磁切換弁１８を励
磁して、ポペツト弁室２７のドレンポートＤをタ
ンク１７に開放すると、ポペツト弁体３４のオリ
フイス３４ａからドレン溝３５ｄを経てタンク１
７へ流れるドレン流によつて、ポペツト弁体３４
がばね３６に抗してリフトし、入口ポートPoと
１次ポートＰ間が開成する。このとき、リフトし
たポペツト弁体３４の底部内面は、ポペツト弁室
２７に嵌装されたストツパ３５のシヤフト部３５
ａの先端面に当接し、ポペツト弁体３４のオリフ
イス３４ａがこの先端面に形成されたドレン溝３
５ｂに連通するので、入口ポートPoからのドレ
ン流はこのドレン溝およびストツパ台部の裏面の
ドレン溝３５ｄで絞られて小流量になる。従つ
て、第５図の従来例のように多量のドレン流が常
時タンク１７へ流れないので、シリンダ６の背圧
が瞬時低下せず、低速上昇していたピストンロツ
ド６ａが自重負荷で一時急落下することがない。
かくて、入口ポートPoの圧油は、開成したポペ
ツト弁を通り上述と同様の経路でシリンダ６のピ
ストン室に大流量で供給され、ピストンロツド６
ａは高速で上昇せしめられる。またスプール弁体
２３を第２図中で左方に切り換えた場合も同様に
して、シリンダ６のピストンロツド６ａを低速あ
るいは高速で下降せしめることができる。

このように、上記２速制御弁によれば、前述の
如くポペツト弁３４を小開度位置から大開度位置
へ切り換えたとき、制御上の問題となる従来の如
く自重負荷の落下現象が生じず、ポペツト弁３４
のオリフイス３４ａの孔径を従来のように0.3mm
以下にする必要がないので、ごみによるオリフイ
スの目詰まりがなくなるうえ、弁の機械加工が容
易になつて低廉化を図ることができる。また、ス
トツパシヤフト部先端のドレン溝３５ｂに詰また
ごみもポペツト弁体３４の着座、リフト動作で自
然に除去され、従来の目詰まりによるトラブルが
一挙に解消される。

なお、本考案が図示の実施例に限られないのは
いうまでもない。

＜考案の効果＞ 以上の説明で明らかなように、本考案の２速制
御弁は、本体内の弁室に嵌装したスプール弁体の
摺動で１次ポートとタンクポートを一方と他方の
２次ポートに切換接続する切換弁と、本体内のド
レンポートをもつ弁室に嵌装した有底円筒状でド
レン用のオリフイスをもつポペツト弁体を、弁室
に縮装したばねで入口ポートと上記切換弁の１次
ポートとの間に設けられた弁座に着座させ、着座
状態で底部外縁の絞りによる小開度位置を、リフ
ト状態で開成による大開度位置をとるポペツト弁
とからなるものにおいて、上記ポペツト弁体に内
嵌するようにポペツト弁室にストツパを嵌装し、
リフトしたポペツト弁体の底部内面に当接する上
記ストツパの先端面に、この先端面に径方向に横
切りかつ上記オリフイスに連通するドレン溝を形
成しているので、オリフイスの孔径が大きくても
ポペツト弁体リフト時にこのオリフイスを経てド
レンポートから流出するドレン流を上記ドレン溝
によつて十分小流量に絞ることができ、ドレン量
の減少によつてポペツト弁体リフト時の自重負荷
に落下現象を使用上問題のない程度に抑えるとと
もに負荷に使用できる圧油量を増大できるうえ、
ごみによるオリフイスやドレン溝の目詰まりをな
くせてトラブルが解消でき、さらにオリフイスの
機械加工が容易化して製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の２速制御弁を含む油圧回路の
一例を示す図、第２図は上記２速制御弁の具体例
を示す断面図、第３図、第４図は上記２速制御弁
のポペツト弁体、ストツパを示す図、第５図は従
来の２速制御弁を示す断面図である。 ３……４ポート絞り切換弁、６……シリンダ、
１２……制御弁、１８……電磁切換弁、２１……
本体、２２……スプール弁室、２３……スプール
弁体、２７……ポペツト弁室、３４……ポペツト
弁体、１３，３４ａ……オリフイス、１４，３４
ｂ……切欠部、３５……ストツパ、１５，３５
ｂ，３５ｄ……ドレン溝、３６……ばね、３７…
…弁座、Po……入口ポート、Ｐ……１次ポート、
Ａ，Ｂ……２次ポート、Ｄ……ドレンポート。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 本体２１内のスプール弁室２２に嵌装したスプ
   ール弁体２３を摺動させて、１次ポートＰとタン
   クポートＴを一方の２次ポートＡと他方の２次ポ
   ートＢとに切換接続する切換弁３と、底部中央に
   オリフイス３４ａをもつ有底円筒状のポペツト弁
   体３４をドレンポートＤをもつポペツト弁室２７
   に嵌装し、このポペツト弁室２７に縮装したばね
   ３６で上記ポペツト弁体３４の底部外縁を入口ポ
   ートPoと上記切換弁の１次ポートＰとの間に設
   けられた弁座３７に向けて付勢して、着座状態で
   上記ポペツト弁体３４の底部外縁部に設けた絞り
   ３４ｂによつて入口ポートPoから１次ポートＰ
   への流路を絞る一方、上記ポペツト弁体３４のオ
   リフイス３４ａからドレンポートＤを経るドレン
   流でリフトして入口ポートPoと１次ポートＰ間
   を開成するポペツト弁１２からなる２速制御弁に
   おいて、 上記ポペツト弁体３４に内嵌するようにポペツ
   ト弁室２７に嵌装され、リフトしたポペツト弁体
   ３４の底部内面に当接する先端面にこの先端面を
   径方向に横切り、上記オリフイス３４ａに連通す
   るドレン溝３５ｂを形成したストツパ３５を備え
   たことを特徴とする２速制御弁。