JPH056692B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、主弁とパイロツト弁とからなる減
圧弁に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の減圧弁としては、第５図に示す
ように、主弁１とポペツト形の２ポート式パイロ
ツト弁２からなるものが知られている（油圧技
術、24巻、No.４、21頁）。この減圧弁は、主弁１
の２次ポートＢ側からパイロツト弁２のポペツト
３へのベント流れを形成するベント絞り５を有す
るパイロツト通路６を設け、このベント絞り５と
ポペツト３との間の流体圧力を主弁１の主スプー
ル７の一端側のバネ室８に導く一方、主弁１の２
次ポートＢの圧力を主スプール７の他端側のパイ
ロツト室９に導いている。つまり、主スプール７
にはパイロツト室９の流体圧力とバネ室８の流体
圧力にバネ１０力を加算した合力とが対抗してお
り、上記２次ポートＢの流体圧力がパイロツト弁
２の設定圧力に達すると、パイロツト弁２が開弁
してベント流れを形成する。このためベント絞り
５の前後に差圧が形成され、この差圧がバネ圧相
当になると、主スプール７を動作させて可変オリ
フイス４の開度を狭め、２次ポートＢの圧力を減
圧するのである。そして、２次ポートＢの流体圧
力が設定圧力よりも低くなると、パイロツト弁２
が閉じて、ベント流量を零にしてベント絞り５の
前後の差圧を解消し、バネ１０力により、主スプ
ール７を第５図中右方へ動かせて、可変オリフイ
ス４の開度を広げて、１次ポートＡから２次ポー
トＢに流体を供給して、２次ポートＢの圧力を上
昇させ、所望の設定圧力に制御している。また２
次ポートＢからタンクポートＴにかけてリリーフ
作動をする。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上記従来の減圧弁においては、前述
のように、２次ポートＢの圧力が設定圧力よりも
低下した場合、特に２次ポートＢの圧力がパイロ
ツト弁２を完全に閉鎖する程に急速に低下した場
合に、主スプール７を右側へ移動させて開動作を
させて、初めて２次ポートＢの圧力が上昇する。
しかしながら、このようにパイロツト弁２に続い
て主弁２１の主スプール７を動作させて、２次ポ
ートＢの圧力を初めて制御する構造では、主スプ
ール７の質量、寸法が大きくて、主スプール７の
動作が遅いため、負荷の影響による２次ポートＢ
の圧力変動に対する修正動作の応答性が悪いとい
う問題がある。

そこで、この発明の目的は、主弁の動作に先行
して、主弁の２次ポートにパイロツト弁から積極
的に流体を供給できるようにして、負荷側の変動
に対する減圧弁の圧力制御の応答性を高めること
にある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するため、この発明は、第１
図に例示するように、スプール形式の３ポート形
の主弁２１とパイロツト弁２２を用い、主弁２１
の１次ポートＡにパイロツト弁２２の１次ポート
ａを、主弁２１の２次ポートＢにパイロツト弁２
２の２次ポートｂを各々接続して、主弁２１とパ
イロツト弁２２を並列に接続すると共に、主弁２
１の主スプール２５をスプール部とピストン部と
からなる段付構造にしたことを基本的な特徴とし
ている。より詳しくは、２次ポートＢを１次ポー
トＡとタンクポートＴとに切換連通するスプール
部と上記スプール部の径よりも径が大きいピスト
ン部を有する主スプール２５のスプール部側の端
面の室を通路を介して上記２次ポートＢに、上記
主スプール２５のピストン部側端面の室を絞り３
３を有する通路を介して上記２次ポートＢに夫々
連通させた主弁２１と、２次ポートｂを１次ポー
トａとタンクポートｔとに切換連通するパイロツ
トスプール４１の一端側の室を通路を介して上記
２次ポートｂに連通し、上記パイロツトスプール
４１の他端側に押圧手段を設けた３ポート形パイ
ロツト弁２２とからなり、上記パイロツト弁２２
の１次ポートａを上記主弁２１の１次ポートＡ
に、また上記パイロツト弁２２の２次ポートｂを
上記主スプール２５のピストン部側の端面の室に
夫々連通させたことを特徴としている。

〈作用〉 通常の減圧作動中、第１図に例示するように、
パイロツト弁２２は押圧手段４８の押圧力に応じ
た圧力にパイロツト弁２２の２次ポートｂの圧力
を制御し、主弁２１の２次ポートＢ、絞り３３、
パイロツト弁２２の２次ポートｂ、タンクポート
ｔを流れるパイロツト流れが生じる。

いま、何等かの原因で主弁２１の２次ポートＢ
の２次圧力（P_B）が設定圧力よりも急激に低下
したとすると、パイロツト弁２２のパイロツトス
プール４１の一端側の圧力が低下して、パイロツ
トスプール４１が１次ポートａと２次ポートｂと
の間を開き、２次ポートｂとタンクポートｔとの
間を閉じるように動作して、主弁２１の動作に先
立つて、パイロツト弁２２の２次ポートｂから絞
り３３を通つて主弁２１の２次ポートＢへの供給
する補償流が生じて、上記２次ポートＢへパイロ
ツト弁２２から流体が供給され、続いて、主弁２
１が動作して可変オリフイス２６の開度が増大し
て、主流れが増大する。このように、主弁２１が
動作する前に、小形で応答性の早いパイロツト弁
２２を通して、積極的に１次ポートａから圧力流
体を主スプール２５のピストン部側端面の室およ
び２次ポートＢへ供給するので、主弁２１の２次
ポートＢの圧力変動に対する修正動作の応答性が
早くなる。また、このようにパイロツト弁２２を
通して主スプール２５における受圧面積の大きな
ピストン部に圧力流体を供給して、作用させるの
で、主スプール２５に作用する軸推力（フローフ
オース）に抗して、主スプール２５を大きな力で
作動させることができ、したがつて、大きな軸推
力に対しても対抗でき、最大流量を増大すること
ができる。

次に、何等かの原因で主弁２１の２次ポートＢ
の２次圧力（P_B）が急激に設定圧力よりも上昇
したとする。そうすると、パイロツト弁２２のパ
イロツトスプール４１の一端の圧力が上昇して、
パイロツトスプール４１は２次ポートｂとタンク
ポートｔとの間を開くように動作して、パイロツ
ト流れをドレンとして増大させる。ここでも主弁
２１の閉作動に先行してパイロツト弁２２が作動
して、主弁２１の２次ポートＢの圧力（P_B）を
減小させ、続いて主弁２１が閉作動して、主流れ
を減小させて、さらに２次ポートＢとタンクポー
トＴを連通させて、減圧作用を行なう。このよう
にパイロツト弁２２が主弁２１に先行して、直接
に減圧作用を行なうので、応答性が早くなる。

また、スプール部２５ａの端面よりも断面積が
大きなピストン部２５ｂの端面にパイロツト流体
が作用し、増力された大きな力で主スプール２５
が作動させられるから、主スプール２５を押圧す
るバネ３１が用いられても、１次ポートＡと２次
ポートＢとの間が全開になるまで主スプール２５
がバネ３１を圧縮して移動可能で、主弁２１の１
次圧力（PA）と２次圧力（P_B）が等しい状態に
圧力制御し得る。また、２次ポートＢは、パイロ
ツト弁２２又は主スプール２５を介してタンクに
開放されるので、２次圧力（P_B）を零圧力に近
い極低圧から制御できる。したがつて、零圧力か
ら１次圧力（PA）に等しい高圧にわたつて制御
できる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説
明する。

第１図において、２１は３ポート形の主弁、２
２は３ポート形のパイロツト弁である。

上記主弁２１の主スプール２５は、３つのラン
ド２５ａ−₁，２５ａ−₂，２５ａ−₃を有するス
プール部２５ａとこのスプール部２５ａより大径
なピストン部２５ｂとを一体形成している。上記
ランド２５ａ−₁，２５ａ−₂，２５ａ−₃とピス
トン部２５ｂは本体２０に摺動自在に嵌合してい
る。上記ピストン部２５ｂの径はランド２５ａ−
_１，２５ａ−₂，２５ａ−₃の径よりも大きくして
いる。そして、上記主スプール２５の作動によつ
てランド２５ａ−₂で２次ポートＢを１次ポート
ＡとタンクポートＴに切換連通するようにしてい
る。上記主スプール２５のスプール部２５ａ側の
一端のバネ３１を縮装したバネ室２８にはパイロ
ツト通路２９を介して２次ポートＢを接続してい
る。上記パイロツト通路２９のランド２５ａ−₂
に開口する開口２９ａが常に２次ポートＢに連通
するように主スプール２５の寸法を定めている。
また、上記主スプール２５のピストン部２５ｂ側
の他端のパイロツト室３２には、絞り３３を有す
るパイロツト通路３５を介して２次ポートＢを接
続している。したがつて、主弁２１はパイロツト
室３２とバネ室２８との圧力による力の差がバネ
３１のバネ力に相当するように主スプール２５を
動作させて、２次ポートＢと１次ポートＡおよび
タンクポートＴとの間の可変オリフイス２６，３
０の開度を制御する。

一方、上記パイロツト弁２２はノーマルクロー
ズド形でパイロツトスプール４１の作動によつて
ランド４１ａで２次ポートｂを、１次ポートａと
タンクポートｔに切換連通するようになつてい
る。上記パイロツトスプール４１の一端側の室４
５にはパイロツト通路４６を介して２次ポートｂ
を接続している。上記パイロツト弁２２の室４５
にはバネ４７を縮装している。一方、上記パイロ
ツトスプール４１の他端側には、調整可能な押圧
手段の一例としての電磁比例ソレノイド４８を設
けて、パイロツトスプール４１の中心を電磁比例
ソレノイド４８のプランジヤ４８ａによつて電流
の通電値（ｉ）に比例した力で押圧するようにし
ている。上記プランジヤ４８ａには釣り合い用の
バネ４９でパイロツトスプール４１に向けて押圧
している。上記バネ４７のバネ力はバネ４９のバ
ネ力よりも若干強くしている。上記パイロツトス
プール４１の左端には係合部４１ｂを設けて、ノ
ーマル位置で１次ポートａと２次ポートｂとの間
を閉鎖するようにしている。すなわち、パイロツ
ト弁２２はノーマルクローズド形になつている。
したがつて、パイロツト弁２２のパイロツトスプ
ール４１はプランジヤ４８ａの押圧力と室４５の
圧力つまり２次ポートｂの圧力とがバランスする
ように動作するようになつている。

上記パイロツト弁２２の１次ポートａはパイロ
ツト通路５１を介して主弁２１の１次ポートＡに
接続すると共に、上記パイロツト弁２２の２次ポ
ートｂは主弁２１の２次ポートＢに通じるバネ室
３２にパイロツト通路５２を介して接続して、主
弁２１とパイロツト弁２２を並列的な状態に接続
している。上記パイロツト弁２２のタンクポート
ｔおよびプランジヤ４８ａを収容した室６５はド
レン通路５３を介してタンク６１に接続してい
る。また、主弁２１のピストン部２５ｂとランド
２５ａ−₃との間の室６６もドレン通路５３を介
してタンク６１に接続している。

また、上記主弁２１の２次ポートＢは油圧シリ
ンダ５５に通路５６を介して接続し、１次ポート
Ａは圧力源５７に通路５８を介して接続し、タン
クポートＴは通路７１を介してタンク６１に接続
している。

上記構成において、電磁比例ソレノイド４８へ
通電している電流値（ｉ）が一定で、油圧シリン
ダ５５が負荷の影響を受けて静止しており、主弁
２１の２次ポートＢから絞り３３、パイロツト弁
２２の２次ポートｂおよびタンクポートｔを通つ
てタンク５４へのベント流れが生じ、上記絞り３
３の前後には主弁２１のスプール部２５ａの端面
に作用する流体力とピストン部２５ｂに作用する
流体力との差がバネ３１のバネ圧に相当するよう
な差圧が生じているとする。

いま、何等かの原因で主弁２１の２次ポートＢ
の流体圧力（P_B）が設定圧力（平衡点）よりも
急激に低下したとする。そうすると、上記２次ポ
ートＢに通じるパイロツト弁２２のパイロツト室
４５の圧力も急激に低下し、パイロツトスプール
４１は電磁比例ソレノイド４８に押圧されて第１
図中左方に移動して、タンクポートｔへの流量を
減少し、あるいはパイロツト弁２２の１次ポート
ａから２次ポートｂへ圧力流体を供給するので、
パイロツト弁２２の２次ポートｂ側の圧力が主弁
２１の動作に先行して上昇する。そのため、絞り
３３を通るベント流量が減少し、あるいはパイロ
ツト弁２２の２次ポートｂ側から絞り３３を有す
るパイロツト通路３５を介して主弁２１の２次ポ
ートＢへ流体流れが生じる。続いて、主弁２１の
主スプール２５は、ピストン部２５ｂに作用する
パイロツト弁２２の２次ポートｂ側の圧力によ
り、第１図中左方へ移動して、可変オリフイス２
６の開度を増大させ、１次ポートＡから２次ポー
トＢへの主流れを増大させる。

このように、主弁２１が開作動する前に、主弁
２１に比べて小形で応答性の早いパイロツト弁２
２を通して、主弁２１のパイロツト室３２および
２次ポートＢに圧力流体を供給するので、負荷の
影響による主弁２１の２次ポートＢの圧力変動に
対する修正動作の応答性が早くなる。

また、上記主弁２１の主スプール２５が軸推力
により、可変オリフイス２６を閉じるように動作
して、２次ポートＢの圧力が急激に低下すると、
主弁２１のパイロツト室３２に前述のようにパイ
ロツト弁２２を通して圧力流体が供給され、ピス
トン部２５ｂを押圧するので、スプール２５は軸
推力を相殺する方向に作動でき、すなわち、主ス
プール２５を正常な開度位置に作動させることが
でき、主弁２１の最大流量を増大することが可能
である。

次に、何等かの原因で主弁２１の２次ポートＢ
の圧力（P_B）が急激に設定圧力よりも上昇した
とする。そうすると、パイロツト弁２２のパイロ
ツトスプール４１の一端のパイロツト室４５の圧
力が上昇して、パイロツトスプール４１は第１図
中右方へ移動して２次ポートｂとタンクポートｔ
との間を開く方向に動作して、ベント流量をドレ
ンとしてさらに増大させる。ここでも、主弁２１
の閉作動に先行してパイロツト弁２２が作動し
て、主弁２１の２次ポートＢの圧力（P_B）を減
小させ、続いて、主弁２１は２次ポートＢと１次
ポートＡの間を狭くし、さらには２次ポートＢか
らタンクポートＴへの流れを生じさせて、減圧作
用を行なう。このようにパイロツト弁２２が主弁
２１に先行して、直接に減圧作用を行なうので、
２次ポートＢの圧力変動に対する修正動作の応答
性が早くなる。

また、主弁２１の主スプール２５を受圧面積の
大きいピストン部２５ｂに流体圧力を作用させ
て、大きな力で主スプール２５を作動させている
ので、主スプール２５を可変オリフイス２６が全
開になるまで作動させて、１次圧力（PA）と２
次圧力（P_B）とが等しい状態に制御できる。ま
た、ソレノイド４８を消磁したとき、２次ポート
Ｂは、パイロツト弁２２および主スプール２５を
介してタンクへ開放されるので、２次圧力（P_B）
を零圧力に近い状態でも主スプール２５を制御で
き、したがつて、２次圧力（P_B）を略零圧力か
ら制御できる。すなわち、主弁２１の２次圧力
（P_B）を０Kg／cm²から１次圧力（PA）に等しい
状態まで制御できるのである。

第２図は、パイロツト弁２２の電磁比例ソレノ
イド４８に通電する電流値(i)と主弁２１の２次ポ
ートＢの流体圧力（P_B）との関係を示すグラフ
で、２次圧力（P_B）が０Kg／cm²から電流値(i)に
比例して、直接的に増大することが分かる。

なお、図示しないがパイロツト弁２２のパイロ
ツトスプール４１にデイザー効果を付加すれば、
より制度の高い比例圧力制御をすることができ
る。

第３図は他の実施例を示し、第１図に示すもの
に対して、パイロツト弁２２の１次ポートａとタ
ンクポートｔとを置換してノーマルオープン形に
し、さらに、電磁比例ソレノイド４８のプランジ
ヤ４８ａを収容した室６５に２次ポートｂの圧力
を導くようにしたものである。他の構成は第１図
に示すものと同様であり、それらについては同一
参照番号を付して説明を省略する。

この第３図に示すものでは、バネ４７が押圧手
段となり、電磁比例ソレノイド４８の押圧力が強
くなると、バネ４７のパイロツトスプール４１に
対する押圧力が相対的に弱くなつたことになり、
第４図に示すように電流値(i)が大きくなると主弁
２１の２次圧力（P_B）が低くなる。なお、電流
値(i)が設定値になるまでは、バネ４７のバネ力が
バネ４７のバネ力よりも!?かに強いため、パイロ
ツト弁２２の１次ポートａと２次ポートｂとの間
が全開になり、主弁２１の１次圧力（PA）と２
次圧力（P_B）は等しくなる。

なお、上記実施例では、主弁２１の主スプール
２５のスプール部２５ａとピストン部２５ｂを一
体構造にしたが、スプール部２５ａとピストン部
２５ｂとは分離構造であつてもよい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明は、スプー
ル形式の３ポート形のパイロツト弁の１次ポート
に主弁の１次ポートを、上記パイロツト弁の２次
ポートに主弁の２次ポートおよび主スプールの他
端側を夫々接続し、主弁とパイロツト弁を並列状
態に接続しているので、負荷の影響により主弁の
２次ポートの圧力が変動した場合に、主弁の動作
に先行して、パイロツト弁から主弁の２次ポート
に向けて圧力流体を積極的に供給でき、したがつ
て、負荷等の影響による主弁の２次ポートの圧力
変動に対する減圧弁の修正動作の応答性を早くで
きる。また、軸推力を相殺するように主スプール
をパイロツト弁でもつて補償するので、減圧弁の
最大流量を増大できる。さらに、パイロツト弁が
非作動状態のとき、主弁の２次ポートは、パイロ
ツト弁又は主スプールを介してタンクへ開放され
るので、２次圧力を零圧力から制御できると共
に、主弁の小径のスプール部と大径のピストン部
からなる主スプールのピストン部にパイロツト弁
の２次ポートから供給される流体の圧力を作用さ
せて、大きな力で主スプールを作動させるので、
２次圧力を１次圧力に等しい値にでき、従つてこ
の減圧弁では略零圧力から１次圧力に等しい値に
わたる広範囲に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は夫々この発明の一実施例の原
理図、第２図、第４図は夫々上記実施例の特性
図、第５図は従来例の断面図である。 ２１……主弁、２２……パイロツト弁、２５…
…主スプール、２５ａ……スプール部、２５ｂ…
…ピストン部、３３……絞り、４１……パイロツ
トスプール、４８……電磁比例ソレノイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２次ポートＢを１次ポートＡとタンクポート
   Ｔとに切換連通するスプール部と上記スプール部
   の径よりも径が大きいピストン部を有する主スプ
   ール２５のスプール部側の端面の室を通路を介し
   て上記２次ポートＢに、上記主スプール２５のピ
   ストン部側端面の室を絞り３３を有する通路を介
   して上記２次ポートＢに夫々連通させた主弁２１
   と、 ２次ポートｂを１次ポートａとタンクポートｔ
   とに切換連通するパイロツトスプール４１の一端
   側の室を通路を介して上記２次ポートｂに連通
   し、上記パイロツトスプール４１の他端側に押圧
   手段を設けた３ポート形パイロツト弁２２とから
   なり、 上記パイロツト弁２２の１次ポートａを上記主
   弁２１の１次ポートＡに、また上記パイロツト弁
   ２２の２次ポートｂを上記主スプール２５のピス
   トン部側の端面の室に夫々連通させたことを特徴
   とする減圧弁。