JPH0738703U - 方向流量制御弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 方向流量制御弁装置の応答性を改善する。 【構成】 パイロット式方向流量制御弁３が中立位置に
あるときには、コントローラ６は、ソレノイドｄ，ｄ′
を励磁して、パイロット弁１，１′から管路５，５′を
介してパイロット式方向流量制御弁３に両方向にスタン
バイ圧を与える。管路５の圧力ｐをスタンバイ圧よりも
高くし、パイロット式方向流量制御弁３のスプールが変
位する最低圧よりも大きくすると、スプールの変位によ
ってパイロット式方向流量制御弁３の切換えを行うこと
ができる。与圧している状態からパイロット圧を上昇さ
せるので、圧縮などに伴う遅れは発生せず、高速応答を
実現することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電気的に制御されるパイロット圧力によって、コントロールバルブ を切換えて、アクチュエータに作動油を供給する方向流量制御弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、油圧装置を電気的に制御することによって、各種の高度な制御が実 現されている。油圧装置を用いると、大きな力を容易に発生することができ、電 気制御を用いれば、高度な制御を高速に行うことができるからである。しかしな がら、油圧装置においては、作動油が実際に流動する必要があるので、圧縮性や 流体抵抗による時間的遅れが大きい。特に、低温で作動油が高粘度となるときに は、応答性が悪い。油圧装置における応答性改善を目的とした先行技術は、たと えば特公平２−２２２７５号公報（特開昭５７−４７０８３号公報）や、特開昭 ６１−２０１９６９号公報などに開示されている。図４は、特公平２−２２２７ ５号公報の第１図を示す。電気的に制御される制御装置１０は、方向切換バルブ １１をパイロット圧によって遠隔制御する。方向切換バルブ１１は、高圧流入口 １２から、管路１３，１４に接続されるアクチュエータに、作動油を供給する。

【０００３】 制御装置１０内には、一対の三方バルブ１５，１６が備えられる。三方バルブ １５，１６は、電気的に駆動され、パイロット圧供給流入口１７，１８とパイロ ット制御用の制御圧吐出口１９，２０をそれぞれ備えている。図は三方バルブ１ ５，１６に電気的な駆動が行われていない状態を示す。供給流入口１７，１８と 、制御圧吐出口１９，２０との間はブロックされている。制御圧吐出口１９，２ ０は、管路２１，２２とそれぞれ導通し、管路２３を介してタンクへ連通する。

【０００４】 三方バルブ１５，１６の一方のソレノイドを電力付勢すると、発生する力に比 例した圧力で流体を供給流入口１７，１８から制御圧吐出口１９，２０へ流動さ せると同時に、他方の制御圧吐出口１９，２０から管路２１，２２を介してタン クヘパイロット流を流動させることが可能である。

【０００５】 制御圧吐出口１９，２０の圧力は、管路２４を介してシャトルバルブ２５へ与 えられる。シャトルバルブ２５は、大きい方の圧力を管路２６，２７を介して三 方バルブ１５，１６にパイロット圧としてそれぞれ与える。低い制御圧を有する 三方バルブ１５または１６は、電力付勢されない通常位置に戻り、タンクへのパ イロット流の戻り流動が容易になり、応答が速くなる。

【０００６】 特開昭６１−２０１９６９号公報の先行技術では、電気制御ではなく、油圧パ イロット操作の場合について、中立状態でもパイロット圧の最低圧をある程度の レベルは確保している。これによって作動油の圧縮性分などによる遅れをカバー している。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

図４に示される先行技術では、方向切換バルブ１１を作動させるためのパイロ ット流路の戻り側のパイロット圧を下げ、応答速度を改善しようとしている。し かしながら、パイロット圧の供給側では、三方バルブ１５，１６が駆動されてか ら立上がるまで作動油の圧縮や流体抵抗による遅れが改善されない。

【０００８】 特開昭６１−２０１９６９号の先行技術では、中立状態でのパイロット圧を最 低圧としてある程度のレベル確保し、作動の立上り時の圧縮や流体抵抗による遅 れを改善している。しかしながら、パイロット圧の最低圧を確保するために、操 作弁のタンクポートとタンクとの間に、たとえばリリーフ弁を設ける。しかしな がら、常時リリーフ弁に設定圧を発生させる必要があるので、パイロット圧を発 生する油圧ポンプなどの負荷が大きくなり、エネルギーロスとなる。また、操作 弁によって制御される切換弁などの排出側についての改善は行われていない。

【０００９】 本考案の目的は、エネルギーロスなくパイロット圧の昇圧を早めることができ る方向流量制御弁装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、スプールを一方向または他方向に変位させて作動油の流動方向と流 量との制御を電気的に制御されるパイロット圧力によって行う方向流量制御弁装 置において、 スプールが中立位置にあるとき、スプールの両変位方向に対して、スプールの 変位が生じない範囲で予め定めるスタンバイ圧力をそれぞれ与えて与圧し、スプ ールを一方向に変位させるとき、変位方向に与える圧力を増大する制御手段を含 むことを特徴とする方向流量制御弁装置である。

【００１１】 また本発明は、スプールを一方向または他方向に変位させて作動油の流動方向 と流量との制御を電気的に制御されるパイロット圧力によって行う方向流量制御 弁装置において、 スプールが中立位置にあるとき、スプールの両変位方向に対して、スプールの 変位が生じない範囲で予め定めるスタンバイ圧力をそれぞれ与えて与圧し、スプ ールを一方向に変位させるとき、変位方向のみに加圧し、他方向に対する与圧を 停止する制御手段を含むことを特徴とする方向流量制御弁装置である。

【００１２】

【作用】

本考案に従えば、方向流量制御弁には、スプールが中立位置にあるときに、ス プールの変位が生じない範囲で予め定めるスタンバイ圧力をスプールの両変位方 向に対してそれぞれ与え、与圧しておく。スプールを一方向に変位させるときに は、変位方向に与える圧力を増大する。与圧によって作動油は圧縮されているの で、変位方向に与える圧力の増大によってスプールを迅速に変位させることがで き、応答性が改善される。

【００１３】 また本考案に従えば、スプールが中立位置にあるときには両変位方向からスタ ンバイ圧を与えて与圧し、スプールを一方向に変位させるときには変位方向のみ に加圧し、他方向に対する与圧は停止する。変位方向の反対方向に対する与圧が 停止するので、変位を一層迅速に行うことができる。

【００１４】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例の概略的な構成を示す。パイロット弁１，１′は、 パイロットポンプ２から供給されるパイロット圧によって、パイロット式方向流 量制御弁３のスプールを一方向または他方向に変位させるために設けられる。パ イロット式方向流量制御弁３のスプールは、主ポンプ４から供給される作動油を 、シリンダや油圧モータなどのアクチュエータＡに与える方向や流量を切換える 。パイロット式方向流量制御弁３は、管路５，５′を介してパイロット弁１，１ ′から圧力ｐ，ｐ′が与えられると、一方向または他方向にスプールを変位させ る。各パイロット弁１，１′は、管路５，５′を、流入ポートとは遮断し、流出 ポートと導通させる位置ａ，ａ′と、流入ポートおよび流出ポートと絞りを介し て導通させる位置ｂ，ｂ′と、流入ポートと導通させ、流出ポートとは遮断する 位置ｃ，ｃ′とをそれぞれソレノイドｄ，ｄ′の励磁状態に応じて切換え可能で ある。ソレノイドｄ，ｄ′の制御は、コントローラ６によって行われる。コント ローラ６は、たとえばマイクロコンピュータなどを含んで実現され、ジョイステ ィック７などの操作に従い、ソレノイドｄ，ｄ′をそれぞれ制御するための電気 的出力を与える。パイロットポンプ２の吐出管路には、リリーフ弁８が設けられ 、位置ａ，ａ′でブロックされたときにパイロット圧が過大になるのを防ぐ。位 置ｂ，ｂ′における絞りの程度は、ソレノイドｄ，ｄ′の励磁状態に応じて変化 する。パイロット弁１，１′や、リリーフ弁８あるいはパイロット式方向流量制 御弁３から排出される作動油は、タンク９に戻る。

【００１５】 図２は、パイロット式方向流量制御弁３に対するパイロット圧力ｐとスプール ストロークＬとの関係を示す。パイロット圧力ｐが、最低圧ｐ１に達しない範囲 では、スプールはパイロット圧力ｐを与えても変位しない。スプールに最大の変 位Ｌ１を与えるためには、パイロット圧力ｐ２を与える必要がある。本実施例で は、パイロット式方向流量制御弁３の中立位置においても、管路５，５′を介し て、スタンバイ圧力ｐ３を与え、与圧する。スタンバイ圧力ｐ３は、スプールが 変位する最低圧ｐ１よりもわずかに小さく、しかも両方向に与圧することによっ て相殺されるので、スプールの変位は生じない。

【００１６】 図３は、図１の実施例における管路５，５′のパイロット圧ｐ，ｐ′制御状態 を示す。図３（１），図３（２）は、管路５，５′のパイロット圧ｐ，ｐ′の変 化をそれぞれ示す。図３（３）は、スプールの変位量Ｌの変化を示す。時刻ｔ１ からｔ２までの間は、スプールは中立位置にあり、管路５，５′ともスタンバイ 圧力ｐ３で与圧される。時刻ｔ２から管路５のみパイロット圧ｐ２で加圧し、管 路５′の与圧は停止する。これによって時刻ｔ３からスプールは変位を開始し、 時刻ｔ４に最大変位Ｌ１に達する。スプールを中立位置に復帰させるときには、 時刻ｔ５で管路５のパイロット圧ｐを０に下げ、管路５′のパイロット圧ｐ′を スタンバイ圧力ｐ３に上げる。これによって時刻ｔ６でスプールは復帰のための 変位を開始し、時刻ｔ７で中立位置に復帰する。管路５のパイロット圧ｐは、ス プールの復帰のための変位が開始された時刻ｔ６以降に、スタンバイ圧力ｐ３に 復帰させる。以上説明したような、時刻ｔ２からｔ７までのスプールのストロー ク変化は、高速応答の動作モードである。このようなパイロット圧ｐ，ｐ′の 変化は、パイロット弁１，１′が電気的に制御される比例制御弁であるので、ソ レノイドｄ，ｄ′を励磁する電流によって容易に実現することができる。

【００１７】 また、一方の管路５のパイロット圧ｐのみを変化させ、他方の管路５′のパイ ロット圧ｐ′はスタンバイ圧ｐ３に保つ動作モードも可能である。すなわち、管 路５のパイロット圧ｐを時刻ｔ１１でｐ２＋ｐ３に上昇させ、時刻ｔ１２から時 刻ｔ１３までスプールを最大変位量Ｌ１に変位させる。時刻ｔ１４でパイロット 圧ｐをスタンバイ圧力ｐ３に戻すと、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの間に、ス プールは中立位置に戻る。この間管路５′のパイロット圧ｐ′はスタンバイ圧力 ｐ３のままである。

【００１８】 図１に示すパイロット弁１，１′のような比例制御弁を用いるときには、パイ ロット圧ｐ，ｐ′の変化は切換位置ｂ，ｂ′で行われ、パイロット流の流出側に 絞りが入った状態となるので、時刻ｔ１１から時刻ｔ１６までの動作モードは 、前述の動作モードよりも遅くなる。しかしながら、予めスタンバイ圧力ｐ３ で与圧してあるので、与圧が行われない図４に示す先行技術などに比較すると、 より高速の応答が得られる。なお、管路５側にパイロット圧力ｐを加えてスプー ルを変位させる場合について示しているけれども、管路５′側にパイロット圧ｐ ′を加えて反対方向にスプールを変位させる場合も同様である。

【００１９】 また、本実施例では、パイロット弁１，１′として減圧弁を使用しているけれ ども、図３に示すような圧力変化が可能な他の構成の油圧回路を用いることもで きる。図３に示すような２つの動作モード，は、必要に応じて一方を選択す ればよい。

【００２０】 また以上の実施例によれば、パイロットポンプ２から供給するパイロット用の 作動油が、低温で高粘度となって、一般には応答性が悪い条件下でも、スタンバ イ圧力ｐ３によって与圧しておくので、速い応答性を確保することができる。さ らに、より高速な応答が必要な場合は、スプールを変位させる方向と反対側のパ イロット圧の制御も併せて行えばよい。また、図１に示すような構成は、図４に 示す先行技術とハードウェアとしては同様であるので、コントローラ６の内部プ ログラムを変更することなどによって容易に実現することができる。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、スプールの中立位置でスプールの両変位方向に 対して予め定めるスタンバイ圧力をそれぞれ与え、スプールの変位が生じない範 囲で与圧しておくので、変位方向に圧力を与える際の圧縮による遅れを小さくで きる。これによってスプールを迅速に変位させることができ、特に低温で高粘度 時における応答性の改善を図ることができる。

【００２２】 本考案によれば、予めスプールの両変位方向に与圧しておき、一方向に変位さ せるときには他方向の与圧を停止する。変位方向に対抗する与圧が停止されるの で、スプールを一層迅速に変位させることができ、応答性の一層の改善を図るこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の大略的な構成を示す油圧回
路図である。

【図２】図１に示すパイロット式方向流量制御弁３の動
作特性を示すグラフである。

【図３】図１の実施例の動作状態を示すタイムチャート
である。

【図４】先行技術の構成を示す油圧回路図である。

【符号の説明】

１，１′ パイロット弁 ２ パイロットポンプ ３ パイロット式方向流量制御弁 ４ 主ポンプ ５，５′ 管路 ６ コントローラ ９ タンク Ａ アクチュエータ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプールを一方向または他方向に変位さ
   せて作動油の流動方向と流量との制御を電気的に制御さ
   れるパイロット圧力によって行う方向流量制御弁装置に
   おいて、 スプールが中立位置にあるとき、スプールの両変位方向
   に対して、スプールの変位が生じない範囲で予め定める
   スタンバイ圧力をそれぞれ与えて与圧し、スプールを一
   方向に変位させるとき、変位方向に与える圧力を増大す
   る制御手段を含むことを特徴とする方向流量制御弁装
   置。
2. 【請求項２】 スプールを一方向または他方向に変位さ
   せて作動油の流動方向と流量との制御を電気的に制御さ
   れるパイロット圧力によって行う方向流量制御弁装置に
   おいて、 スプールが中立位置にあるとき、スプールの両変位方向
   に対して、スプールの変位が生じない範囲で予め定める
   スタンバイ圧力をそれぞれ与えて与圧し、スプールを一
   方向に変位させるとき、変位方向のみに加圧し、他方向
   に対する与圧を停止する制御手段を含むことを特徴とす
   る方向流量制御弁装置。