JPH0623564B2

JPH0623564B2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JPH0623564B2
Application number: JP61269366A
Authority: JP
Inventors: 一監大嶋
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1986-11-12
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPS63125805A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、例えば、１つのポンプから供給された作動
油のうち、制御流量をパワーステアリング装置に分流
し、その制御流量以上の流量を作業機等に分流する流量
制御弁に関する。

（従来の技術）この種のものとして第６図に示す制御弁が従来から知ら
れているが、この制御弁の構成は次のとおりである。

本体１に、ポンプポート２、パワーステアリングに接続
した制御流ポート３及び作業機等に接続した余剰流ポー
ト４を形成するとともに、この本体１にメインスプール
５を摺動自在に内装している。

そして、上記メインスプール５の一端をパイロット室６
に臨ませ、他端を、制御流ポート３に連通する中継室７
に臨ませるとともに、この中継室７に設けたスプリング
８の作用で、ノーマル位置において、そのメインスプー
ル５の上記一端をパイロット室６の壁面９に接触させる
ようにしている。

さらに、上記メインスプール５には補助スプール10を摺
動自在に内装しているが、この補助スプール10の一端
を、タンクポート11に連通させたスプリング室12に臨ま
せ、他端を上記中継室７側に臨ませている。この補助ス
プール10には第１、２オリフィス13、14を形成し、上記
スプリング室12に設けたバネ15の作用で、当該補助スプ
ール10が図示のノーマル位置にあるとき、上記第１オリ
フィス13のみが開く。そして、中継室７側の圧力上昇に
ともなって、第１オリフィス13とともに第２オリフィス
14が開く。

いま、ポンプポート２から圧油が流入すると、その圧油
は、次の経路を通って制御流ポート３から流出する。

すなわち、メインスプール５に形成した第１環状凹溝16
→通路17→本体１に形成した環状溝18→メインスプール
５に形成した第２環状凹溝19→第１オリフィス13→中継
室７を経由して、上記圧油が制御流ポート３から流出す
る。

この場合に、制御流ポート３に接続したパワーステアリ
ングを操作していなければ、中継室７内の圧力が上昇せ
ず、補助スプール10が図示のノーマル位置を保ち、第１
オリフィス13のみが開口し続ける。このようにパワース
テアリングを操作していなければ、第１オリフィス13の
みしか開口しないので、当該ポンプの吐出量が制御流量
以下の少量であっても、第１オリフィス13前後に十分な
圧力差が生じる。そして、上記第１オリフィス13の上流
側の圧力が通路20からパイロット室６に伝達され、下流
側の圧力が中継室７に伝達される。このように両室６、
７に圧力が伝達されるとともに、それら室内の圧力差が
第１オリフィス13前後の差圧に対応するので、メインス
プール５はパイロット室６内の圧力作用で、スプリング
８に抗して移動する。メインスプール５が移動すれば、
当該メインスプール５に形成した第１環状凹溝16を介し
てポンプポート２と余剰流ポート４とが連通するので、
ポンプポート２に流入したポンプ吐出油が余剰流ポート
４から作業機側に流れる。

上記のようにパワーステアリングを操作していないとき
には、当該ポンプ吐出量が制御流量以下であっても、余
剰流ポート４に接続した作業機側に圧油を供給できる。

そして、上記の状態からパワーステアリングを操作する
と、その負荷圧が補助スプール10に作用するので、当該
補助スプール10がバネ15に抗して移動し、第１制御オリ
フィス13とともに第２制御オリフィス14を開口させる。

このようにパワーステアリングを操作すると、両オリフ
ィス13、14が開口するので、当該オリフィスの実質的な
開口面積が拡大し、それだけオリフィス13、14前後の差
圧が少なくなる。そのためにメインスプール５が、多少
図面左方向に移動して、ポンプポート２と余剰流ポート
３との連通を遮断する。したがって、ポンプ吐出量が制
御流量以下で、しかもパワーステアリングを操作してい
るときには、その吐出量の全量がパワーステアリングに
供給される。

パワーステアリングを操作して第１、２制御オリフィス
13、14が開いているときに、ポンプ吐出量が制御流量以
上になると、上記両オリフィス13、14前後の差圧が大き
くなるので、メインスプール５がスプリング８に抗して
移動し、ポンプポート２と余剰流ポート４とを連通させ
る。

したがって、ポンプ吐出量のうち、一定の制御流量を制
御流ポート３からパワーステアリング側に供給し、その
余剰流量を余剰流ポート４から作業機側に供給する。

つまり、この従来の装置は、当該ポンプ吐出量が制御流
量以下のときであっても、パワーステアリングを操作し
ていなければ、その流量を作業機側に供給し、ローアイ
ドリング時のポンプ吐出量を有効に利用することができ
る。

なお、第６図中符号21はリリーフ弁で、制御流ポート３
側が設定圧以上になったときに開弁するが、それは当該
ハンドルをすえ切り状態にしている場合を想定できる。
したがって、このすえ切り状態にあるのときは、その制
御流量の全量がタンクポート11からタンクに戻される。

（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流量制御弁によれば、補助スプ
ール10の一端を臨ませたスプリング室12をタンクポート
11に連通させているので、ステアリングを操作して制御
流ポート３側の圧力がＰに達すると、上記補助スプール
10が即座に切り換わり、両オリフィス13、14を開口さ
せ、第７図に示すように、制御流量をＱ_１からＱ_２に増
加させる。

このようにした従来の流量制御弁で、例えば、上記切り
換え圧力Ｐを低く設定すると、当該作動油の低温時に、
一度切り換った補助スプールがもとの位置に戻らなくな
る。つまり、作動油の温度が低いと、それだけ配管抵抗
も大きくなるので、その圧損によって制御流ポート側の
背圧が上記圧力Ｐよりも高くなる。この高くなった背圧
が補助スプール10に作用するので、ステアリングを中立
位置に戻したとしても、当該補助スプール10が原位置に
戻らなくなる。

そこで、上記切り換え圧力Ｐを高く設定すると、例え
ば、高速走行時のように、ステアリングの操作抵抗が小
さく、制御流ポート側の圧力が上記切り換え圧力Ｐ以上
に高くならない場合は、当該補助スプールが切り換わら
ず、パワーステアリングに十分な流量が供給されないと
いう問題があった。

この発明の目的は、制御流ポート側の圧力に応じて補助
スプールが無段階に切り換り、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）この発明は、上記の目的を達成するために、その構成を
次のようにしている。

すなわち、ポンプポート、制御流ポート及び余剰流ポー
トとを形成した本体にメインスプールを内装し、このメ
インスプールの一端をパイロット室に臨ませ、パイロッ
ト室とは反対側に嵌合したケース部材に補助スプールを
摺動自在に内装し、さらに、このケース部材には、補助
スプールの移動位置に応じて開度を可変にした制御オリ
フィスを形成し、上記補助スプールには制御オリフィス
を制御流ポートに連通させる絞り通路を形成するととも
に、当該制御オリフィス及び絞り通路を介して上記ポン
プポートと制御流ポートとを連通させ、この制御オリフ
ィスの上流側の圧力を上記パイロット室に作用させてな
り、しかも、制御流ポート側の圧力をこの補助スプール
の一端に作用させ、絞り通路の上流側の圧力を当該補助
スプールの他端に作用させ、制御流ポート側の圧力上昇
にともなって補助スプールが移動し、上記制御オリフィ
スの開度を大きくする構成にしている。

（本発明の作用）この発明の流量制御弁によれば、制御流ポートの下流側
の圧力がある値になったときに補助スプールが移動し始
め、制御スプールの開度を大きくし、その制御流量を増
大させる。しかし、この制御流量の増大にともなって、
絞り通路前後の圧力差も大きくなるので、補助スプール
の両端に作用する圧力の差も大きくなる。したがって、
当該補助スプールがゆっくりと移動し、その制御流量を
徐々に増加させる。

（本発明の効果）上記のように補助スプールがゆっくりと移動して、その
制御流量を徐々に増大させるので、制御流ポートの下流
側の圧力が相対的に低いときに、当該補助スプールの移
動を開始させ、上記下流側の圧力が高くなったときに、
制御オリフィスを全開させて、全制御流量を供給させる
ことができる。

したがって、高速走行時のように、当該ステアリングの
操作抵抗が小さいときでも、補助スプールを移動させ
て、、その制御流量を増大させることができる。

また、制御流ポートの下流側の管路抵抗が大きく、その
圧力損失が大きい場合でも、絞り通路前後に圧力差が生
じる。そのために、例えば、当該ステアリングを中立位
置に戻せば、補助スプールを上記圧力差によって原位置
に復帰させることができる。

（本発明の実施例）第１〜５図に示した実施例の本体22には、ポンプＰに連
通させたポンプポート23、パワーステアリングに接続し
た制御流ポート24及び作業機側に接続した余剰流ポート
25とを形成するとともに、この本体22に形成したボア26
内にメインスプール27を摺動自在に設けている。さら
に、このボア26内に、メインスプール27に対して直列に
したケース部材28を嵌合している。

そして、上記ボア26の内周には、第１〜６環状溝29〜34
を形成している。この第１環状溝29は通路35を介して第
６環状溝34に連通し、第２環状溝30はポンプポート23に
連通し、第４環状溝32は通路36を介してリリープ弁37に
接続し、第５環状溝33はタンクポート38に連通させてい
る。

上記メインスプール27は、その一端をパイロット室39に
臨ませるとともに、他端を、ケース部材28との間に形成
した圧力室40に臨ませている。このようにしたメインス
プール27には、第１環状凹溝41と第２環状凹溝42とを形
成し、上記圧力室40に設けたスプリング43の作用で、第
１図のノーマル位置を保っているとき、第１環状凹溝41
が、前記第１、２環状溝29、30の両者をまたぎ、ポンプ
ポート23と通路35とを連通させる。

また、メインスプール27がスプリング43に抗して移動す
ると、第２図に示すように、ポンプポート23が通路35と
余剰流ポート25とのぞれぞれに連通する。

上記ケース部材28には、上記第４環状溝32と圧力室40を
連通するダンピングオリフィス44と、第４環状溝32に開
口させたオリフィス45と、第５環状溝33に開口させたポ
ート46と、第６環状溝34に開口させた第１、２制御オリ
フィス47、48とを形成している。そして、この第１制御
オリフィス46は、第２制御オリフィス47よりもその開口
面積を小さくしている。

上記のようにしたケース部材28には、補助スプール49を
内装しているが、この補助スプール49の一端を上記制御
流ポート24側に臨ませ、他端をバネ室50に臨ませてい
る。

上記補助スプール49には環状凹部51を形成しているが、
この環状凹部51は、当該補助スプール49に形成した絞り
通路52を介して制御流ポート24に連通させている。ま
た、上記絞り通路52は通孔53を介して上記バネ室50に連
通している。さらに、上記補助スプール49の外周には段
部55を形成しているが、この段部55を境にして、制御流
ポート24側の直径Ｄ_１を、バネ室50側の直径Ｄ_２よりも
大きくしている。そして、上記ケース部材28の内周にも
段部56を形成し、これら両段部55、56が相まって、ポー
ト46に常時連通するドレン室57を形成している。

上記のようした補助スプール49が、バネ室50に設けたバ
ネ54の作用で、第１図に示すノーマル位置にあるとき、
その環状凹部51が、ケース部材28に形成した第１制御オ
リフィス47のみに開口し、第２制御オリフィス48が閉ざ
されるようにしている。そして、当該補助スプール49が
バネ54に抗して移動したとき、上記両オリフィス47、48
が開口するようにしている。

しかして、メインスプール27及び補助スプール49を第１
図に示すノーマル位置に保った状態で、ポンプＰから制
御流量以下の少量の圧油が流入すると、その圧油は、通
路35から第１制御オリフィス47を通過して制御流ポート
24から流出する。このように第１制御オリフィス47に油
が流れると、その前後に圧力差が生じ、その上流側の圧
力がポパイロット通路58を伝わってパイロット室39に導
かれる。また、下流側の圧力は、通孔53→バネ室50→オ
リフィス45→第４環状溝32→ダンピングオリフィス44を
伝わって圧力室40に導かれる。

したがって、メインスプール27は、スプリング43に抗し
て移動し、第２図に示すようにポンプポート23と通路35
とを連通させるとともに、ポンプポート23と余剰流ポー
ト25とも連通させる。

そして、ポンプＰの吐出量が多くなると、上記第１制御
オリフィス47前後の差圧が、さらに大きくなるので、メ
インスプール27の移動量も多くなる。したがって、ポン
プポート23と余剰流ポート25とを連通させる流路の開度
を一層大きくし、余剰流ポート25側の開度を一層大きく
する。

上記の状態からパワーステアリングを操作すると、制御
流ポート24側の圧力が上昇するが、このときの圧力は、
補助スプール49の両端面に作用する。そして、この補助
スプール49の両端面の受圧面積が上記したように相違す
るので、その受圧面積差に応じた作用力がバネ54のバネ
力に打ち勝つと、当該補助スプール49が移動し、第３図
に示すように、第１制御オリフィス47とともに第２制御
オリフィス48が開く。

上記のように補助スプール49が移動して第２制御オリフ
ィス48も開けば、制御流ポート24からパワーステアリン
グに供給される流量が、この両制御オリフィス47、48で
制御される。

そして、ポンプＰの吐出量が制御流量以下の場合に、パ
ワーステアリングを操作すると、上記のように補助スプ
ール49が移動して、両制御オリフィス47、48が開くの
で、そのオリフィス前後の差圧が少なくなる。そのため
に当該メインスプール27がスプリング43の力で図面左方
向に移動し、ポンプポート23と余剰流ポート25との連通
を遮断する。したがって、この制御流量以下の全流量が
制御流ポート24からパワーステアリングに供給される。

つまり、パワーステアリングを操作していないときに
は、当該ポンプ吐出量が制御流量以下であっても、その
ほぼ全量が余剰流ポート25から作業機側に供給される。
そして、当該パワーステアリングを操作すれば、両制御
オリフィス47、48で制御された制御流量が制御流ポート
24を経由してパワーステアイングに供給され、その制御
流量以上の余剰流量が余剰ポート25を経由して作業機側
に供給される。

制御流ポート24の下流側の圧力が、第５図に示す圧力Ｐ
_１になると、補助スプール49が動し始め、第２制御スプ
ールの開度を大きくし、その制御流量Ｑ_１を増大させ
る。しかし、この制御流量の増大にともなって、絞り通
路52前後の圧力差も大きくなるので、補助スプール49の
両端に作用する圧力の差も大きくなる。したがって、当
該補助スプール49がゆっくりと移動し、その制御流量を
Ｑ_１からＱ_２に徐々に増加させる。

このように補助スプール49がゆっくりと移動して、その
制御流量を徐々に増大させるので、制御流ポート24の下
流側の圧力が相対的に低いＰ_１のときに、当該補助スプ
ールの移動を開始させ、上記下流側の圧力がＰ_２まで高
くなったときに、第２制御オリフィス48を全開させて、
全制御流量を供給させることができる。

したがって、高速走行時のように、当該ステアリングの
操作抵抗が小さいときでも、補助スプールを移動させ
て、その制御流量を増大させることができる。

また、制御流ポート24の下流側の管路抵抗が大きく、そ
の圧力損失が大きい場合でも、絞り通路52前後に圧力差
が生じる。そのために、例えば、当該ステアリングを中
立位置に戻せば、補助スプールを上記圧力差によって原
位置に復帰させることができる。

また、パワーステアリングを操作しているときで、その
ハンドルをいわゆるすえ切り状態にすると、第４図に示
すように、リリーフ弁37が開弁し、制御流ポート24側の
圧油をタンクＴに戻すが、このタンクＴに戻される流路
過程にオリフィス45を形成しているので、リリーフ弁37
からタンクＴに流出する流量が非常に少なくなる。した
がって、このときのポンプ吐出量のほぼ全量が、余剰流
ポート25に供給されることになる。

なお、従来の制御弁では、第６図に示したように制御流
ポート３にリリーフ弁21を直結しているので、上記のよ
うにすえ切り状態のときには、その制御流量の全量がリ
リーフ弁からタンクに戻されることになる。したがっ
て、ポンプ吐出量のうちの制御流量を除いた分だけ余剰
流ポート側に供給されることになる。

しかし、この発明の実施例によれば、上記したようにリ
リーフ弁37の上流側にオリフィス45を形成しているの
で、そのリリーフ弁37が開弁した場合にも、タンクＴに
戻される流量は、このオリフィス45に制御された量とな
り、上記したように当該ポンプ吐出量のほぼ全量が余剰
流ポート25側に供給されることになる。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜４図はこの発明の実施例の作動状況を示す断
面図、第５図はこの発明の制御流量と制御流ポート側の
圧力との関係を示したグラフ、第６図は従来の制御弁の
断面図、第７図はこの従来の制御弁の制御流量と制御流
ポート側の圧力との関係を示したグラフである。 22……本体、23……ポンプポート、24……制御流ポー
ト、25……余剰流ポート、27……メインスプール、28…
…ケース部材、39……パイロット室、47……第１制御オ
リフィス、48……第２制御オリフィス、49……補助スプ
ール、52……絞り通路、。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプポート、制御流ポート及び余剰流ポ
ートとを形成した本体にメインスプールを内装し、この
メインスプールの一端をパイロット室に臨ませ、パイロ
ット室とは反対側に嵌合したケース部材に補助スプール
を摺動自在に内装し、さらに、このケース部材には、補
助スプールの移動位置に応じて開度を可変にした制御オ
リフィスを形成し、上記補助スプールには制御オリフィ
スを制御流ポートに連通させる絞り通路を形成するとと
もに、当該制御オリフィス及び絞り通路を介して上記ポ
ンプポートと制御流ポートとを連通させ、この制御オリ
フィスの上流側の圧力を上記パイロット室に作用させて
なり、しかも、制御流ポート側の圧力をこの補助スプー
ルの一端に作用させ、絞り通路の上流側の圧力を当該補
助スプールの他端に作用させ、制御流ポート側の圧力上
昇にともなって補助スプールが移動し、上記制御オリフ
ィスの開度を大きくする構成にした流量制御弁。