JPH0768962B2

JPH0768962B2 - ロードセンシング機能付き方向切換弁

Info

Publication number: JPH0768962B2
Application number: JP15367991A
Authority: JP
Inventors: 林道森川; 大山　　潔; 東一平田; 勇輔梶田; 玄六杉山
Original assignee: Bosch Corp; Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp; Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: IT1248513B; US5161575A; JPH04351384A; ITMI911701A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、方向切換弁とりわけ
ロードセンシング機能を備えた方向切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーショベル、バックホウなどで代表
される建設機械においては、１つの油圧ポンプからの吐
出油で複数のアクチュエータ、たとえば、旋回用モー
タ、走行用の左右のモータ、ブームシリンダ、アームシ
リンダ、バケットシリンダなどを駆動することがある。
それら各アクチュエータは油圧ポンプにそれぞれ方向切
換弁を介して接続され、それら方向切換弁を個々に操作
することによって各アクチュエータは駆動制御される。
そして、負荷圧の変動によってアクチュエータの作動速
度が変化しないように、アクチュエータに流れる油の流
量を圧力補償弁で補償するようにしているのが一般であ
る。

【０００３】ところで、上記建設機械では、複数のアク
チュエータを同時に操作することが多い。たとえば、ブ
ームシリンダとアームシリンダとバケットシリンダを同
時に動かしたりする場合である。このような場合、同時
稼働しているアクチュエータの要求する総油量が極端に
多くなると、油圧ポンプの吐出能力が不足し、供給圧が
低下し、圧力補償弁が正規の作動をしなくなる。その結
果、軽負荷側のアクチュエータだけが駆動され、高負荷
側のアクチュエータが駆動されなくなり、各アクチュエ
ータ相互間の作動速度のバランスが崩れるという問題が
ある。

【０００４】この問題を改善するための技術が、日本国
実用新案公開第１５０２０１号/１９８９、日本国特許
公開公報第２６６３０２号／１９８９および日本国特許
公開公報第１３４４０２号／１９９０に開示されてい
る。これらの先行技術は、それぞれの方向切換弁に、圧
力補償弁のほかシャトル弁を組込んで複合弁とし、アク
チュエータの負荷圧をセンシングして圧力補償弁とシャ
トル弁に導くようにしている。そして、そのような複合
弁を複数組み合わせて多連弁とし、駆動中のアクチュエ
ータの負荷圧力のうち最大のものをシャトル弁によって
選択させ、その選択した最大負荷圧力でポンプライン圧
(回路全体の圧力)を調整し、また最大負荷圧力とポンプ
ライン圧の差圧に応じて、圧力補償弁の絞り開度を制御
するようにしている。

【０００５】先行技術は、方向切換弁のスプールが、ア
クチュエータポートとブリッジポートとのスイッチング
と圧油供給量の制御を行う周知の絞り付きのロッドを有
している。そして、アクチュエータの負荷圧をセンシン
グするため、前記スプールを通路穴構造としたことが示
されている。詳しくは、方向切換弁のスプール穴の中央
にロードセンシングポートを設け、このロードセンシン
グポートに圧力補償弁とシャトル弁の受圧面をそれぞれ
臨ませている。そして、スプールには、左右両端から軸
線方向に袋穴状のロードセンシング穴をそれぞれ穿設し
ている。左右の各ロードセンシング穴には、穴先端付近
(スプール中立時のロードセンシングポートに対応する
部位)のランド部に、半径方向の導孔(センター導孔と称
す)をそれぞれ設けるとともに、スプール中立時にアク
チュエータ-ポートとタンクポート間に位置する部位の
ランド部に、別の半径方向の導孔(サイド導孔と称す)を
それぞれ穿設している。

【０００６】これらの先行技術は、方向切換弁のスプー
ルが中立状態のときに、両センター導孔をロードセンシ
ングポートに位置させ、また両サイド導孔を左右のタン
クポートに位置させる。これによって、ロードセンシン
グポートとタンクポートとを連通させる。また、スプー
ルが移動したときに、移動方向に応じて、左または右の
ロードセンシング穴のセンター導孔とサイド導孔によっ
てアクチュエータポートをロードセンシングポートと接
続し、それによってアクチュエータの負荷圧を、圧力補
償弁に開方向の力として作用させ、また、同時にシャト
ル弁に送るようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの先行
技術は、方向切換弁のスプールが中立位置から移動し始
めると、負荷圧を導入しようとするロードセンシング穴
に属するサイド導孔が、それまでタンクポートに通じて
いた状態からタンクポートと遮断される。次いで負荷圧
を導入しない側のセンター導孔がロードセンシングポー
トと遮断される。これによって、ロードセンシングポー
トは左右いずれのタンクポートとも連通しない状態とな
る。その後、絞り付きランドがアクチュエータポートと
ブリッジポートとを連通させ始める前に、負荷圧を導入
しようとするロードセンシング穴に属するサイド導孔が
アクチュエータポートに連通する。上述したスプールの
ストロークと開口面積の関係は図８に示すようになる。
すなわち、ロードセンシングポートＬＳ→タンクポート
Ｔの開口面積はスプールのストロークが始まるとすぐに
ゼロになる。そして次に、アクチュエータポートＢ→ロ
ードセンシングポートＬＳの開口面積が急に増加する。
したがって、先行技術では、スプールが或るストローク
に達すると、負荷圧がロードセンシングポートに急激に
飛込み、ロードセンシングポート圧が急上昇する。この
ため、図９のようにポンプライン圧が急勾配で立上ると
いう問題があった。

【０００８】すなわち、ロードセンシングポートがシャ
トル弁の入口にも通じているため、負荷圧がそのシャト
ル弁の第１入口に作用する。そのシャトル弁の第２入口
には、他の方向切換弁からの負荷圧が同時に作用し、高
い方の圧力が選択されて出口から出力される。その出口
は次の方向切換弁のシャトル弁の入口に通じているた
め、最終段のシャトル弁の出口から最大負荷圧が取り出
されることになる。その最大負荷圧は、圧力補償弁より
も上流のポンプ吐出路に接続したアンロード弁に導かれ
る。方向切換弁のスプールが中立位置にあるときには、
ロードセンシングポート圧が立たないため、当然、アン
ロード弁の背圧室は低圧であり、アンロード弁の弁体が
開弁し、ポンプの吐出油は無負荷でタンクに戻されてい
る。方向切換弁のスプールが移動し、負荷圧がセンシン
グされることによってアンロード弁の弁体が閉じてポン
プの吐出油がタンクに戻されなくなり、ポンプライン圧
(回路圧)が立つわけである。

【０００９】しかし、前記のように、スプールが或るス
トロークに達したときに、負荷圧が(量的にも全量が)ロ
ードセンシング穴を介してロードセンシングポートに急
激に飛込むことは、シャトル弁で選択された最大負荷圧
が急激にアンロード弁の背圧室に作用し、アンロード弁
体が急激に閉じることを意味する。このため、図９に示
すようにポンプライン圧が急角度で上昇し、その急上昇
した圧力の作動油が圧力補償弁を経由し、ブリッジポー
トからアクチュエータポートを経てアクチュエータに送
られる。その結果、従来のロードセンシング機能付き方
向切換弁では、たとえば走行開始時やブーム上昇開始時
などのアクチュエータの駆動開始時に大きなショックが
生じさせたり、サージ圧によって大きな異音を生じさせ
たりする。さらに、荷物をゆっくりと持ち上げるため徐
々にアクチュエータの圧力を上げるような場合に、圧力
制御が困難になるという問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の目的とすると
ころは、前記問題点を解消し、比較的簡単な構造によっ
て滑らかな負荷圧センシングを行うことができ、ポンプ
ライン圧を徐々に立ち上がらせることができるロードセ
ンシング機能付き方向切換弁を提供することにある。上
記目的を達成するためこの発明は、アクチュエータポー
トとロードセンシングポートとのスイッチングおよびロ
ードセンシングポートとタンクポートとのスイッチング
をスプールの通路構造を利用して行い、さらに、その通
路構造をブリッジポートからアクチュエータポートへの
ポンプ圧油の流量制御にも使用するようにしたものであ
る。

【００１１】すなわち、この発明は次の構造を備えてい
る。スプール穴を有するバルブボデイと、前記スプール
穴に摺動自在に内挿されたスプールとを備え、スプール
穴の周りには、中央にロードセンシングポートを、その
両側にブリッジポートとアクチュエータポートおよびタ
ンクポートを設けている。前記スプールは、左右両端か
ら軸線方向に伸びかつ先端が行き止まりとなった２つの
通路穴を有し、前記２つの通路穴は、スプールが中立状
態のときにブリッジポートとアクチュエータポート間の
スプール穴壁で閉じられる半径方向の高圧孔と、同じく
スプール中立状態のときに、タンクポートに通じる半径
方向の低圧孔をそれぞれ有し、前記低圧孔は、各通路穴
に内蔵させたロードチェック弁で開閉されるようになっ
ている。

【００１２】一方の通路穴の先端付近には、スプールが
中立状態のときにロードセンシングポートに通じる導孔
が穿設されており、前記導孔に隣接するスプール外周に
は、スプールの移動初期段階においてロードセンシング
ポートからタンクポートへの流れを制御する絞り部が形
成されている。また、他方の通路穴の先端付近には、第
１導孔と第２導孔が互いに接近した関係で設けられてい
る。第１導孔は、スプールが中立状態のときにもロード
センシングポートに通じている。第２導孔は、スプール
が中立状態のときにはスプール穴壁により閉じられ、ス
プールがストロークして高圧孔がブリッジポートに通じ
た後にロードセンシングポートに通じるようになってい
る。前記導孔の径は第１導孔の径よりも大きく、第１導
孔の径は第２導孔の径よりも大きいことが好ましい。こ
の発明の他の構成や効果は以下の実施例の説明で明らか
にするが、この発明の基本的特徴を備えている限り、実
施例に示される構成に限定されるものではなく、種々の
変更、修正が可能であることは明らかである。

【００１３】

【実施例】以下この発明の実施例を添付図面に基いて説
明する。図１と図２はこの発明による方向切換弁の一実
施例を中立状態で示し、図３と図４はスプールを移動し
た状態で示している。Ｖはこの発明による方向切換弁の
全体を示し、同様な構造の他の方向切換弁とで多連弁を
構成する。１はバルブボデイ、２はバルブボデイを横方
向に貫通するスプール穴、３はスプール穴２に摺動自在
に内挿されたスプールである。

【００１４】１３は外部のポンプで、スプール穴２のセ
ンター上方のバルブボデイに設けたポンプポートＰに管
路や通路を介して接続されている。前記ポンプ１３の吐
出口とポンプポートＰ間には、アンロード弁１４が接続
されている。このアンロード弁１４は、先行技術と同じ
ように、シャトル弁によって選択されたアクチュエータ
の最大負荷圧が背圧室に導入され、この最大負荷圧とス
プリング１４０の荷重との合力とでポンプ吐出圧を調整
しポンプライン圧を創成するものである。

【００１５】前記スプール穴２は、中央に環状のロード
センシングポートＬＳを有し、そのロードセンシングポ
ートＬＳの両側に、ポンプ１３からの圧油の供給ポート
としてのブリッジポートＰＡ，ＰＢが形成されている。
ブリッジポートＰＡ，ＰＢは上端がスプール穴２と直交
状に設けられている縦穴４に通じており、ポンプからの
圧油は、ポンプポートＰから縦穴４内の圧力補償弁５を
経由してブリッジポートＰＡ，ＰＢに供給される。圧力
補償弁５は、受圧面が前記ロードセンシングポートＬＳ
に通じていて、ロードセンシングポートＬＳに流入した
負荷圧により開弁方向に動かされるようになっている。
また、ロードセンシングポートＬＳは、バルブボデイ１
に組み込まれたシャトル弁１５に通じている。このシャ
トル弁１５は、先行技術と同様に、第１と第２の入口と
１つの出口との間にボールを配置した構造からなってい
る。シャトル弁１５の第１入口がロードセンシングポー
トＬＳに通じ、第２入口は、隣接する他の方向切換弁の
シャトル弁の出口と通じている。

【００１６】前記圧力補償弁５は慣用のばね式のもので
もよい。しかし、好ましくは、先行技術で示されている
ようなポンプライン圧とアクチュエータ負荷圧との圧力
差などで制御される形式のものである。図１は後者のタ
イプの圧力補償弁５を部分的に示しており、縦穴４に摺
動自在にはめられた筒状スプール５ａと、これにねじな
どで一体化されたスリーブ５ｂを備えている。

【００１７】ポンプポートＰはスプール穴２よりも上方
の縦穴部位に開口しており、筒状スプール５ａにはポン
プポートＰに対応する位置に通孔５０が設けられてい
る。さらに筒状スプール５ａは、縦穴に嵌まるランドに
続いてロッド部を有し、この部分にも通孔５１が形成さ
れている。そして、縦穴４とブリッジポートＰＡ，ＰＢ
の上端との交差部位に対応する筒状スプール外周には、
ポンプポートＰから通孔５１を通った圧油を流量制御し
てブリッジポートＰＡ，ＰＢに流すための切欠き５２が
形成されている。

【００１８】さらに、ブリッジポートＰＡ，ＰＢの連通
域に面する筒状スプール外周には、ブリッジポートＰ
Ａ，ＰＢの圧力を導入する信号圧導入孔５３が設けら
れ、スリーブ５ｂには、信号圧導入孔５３から内部に導
入された信号圧を上方に導く通路５４が形成されてい
る。通路５４はスリーブ５ｂの上端受圧面(図示してい
ない)に通じ、この受圧面に働く圧力で筒状スプール５
ａは閉じ側に押圧されるようになっている。

【００１９】前記ブリッジポートＰＡ，ＰＢより外側に
はアクチュエータポートＡ，Ｂが設けられている。それ
らアクチュエータポートＡ，Ｂは、バルブボデイ１の上
端面に開口し、図示しないアクチュエータたとえば油圧
シリンダのピストン側とロッド側に接続されている。さ
らにアクチュエータポートＡ，Ｂの外側には左右のタン
クポートＴａ，Ｔｂが設けられ、それらは図示しないタ
ンクに接続されている。

【００２０】そして各ブリッジポートＰＡ，ＰＢの外側
寄りの部位に、それぞれ第１環状絞り部２０ａ，２０ｂ
が設けられ、アクチュエータポートＡ，Ｂの外側寄りの
部位にも、それぞれ第２環状絞り部２１ａ，２１ｂが設
けられている。また、タンクポートＴa，Ｔbの内側寄り
の部位には、それぞれ第３環状絞り部２２ａ，２２ｂが
設けられている。

【００２１】スプール３はバルブボデイ１を貫き、第２
端(図面では右端)は復帰用スプリング機構で支持され、
第１端(図面では左端)には任意の操作手段が作用するよ
うになっている。第１端は、この実施例ではパイロット
圧室に臨み、ここに導入されたパイロット油圧で押圧さ
れるようになっている。そして、スプール３の外周には
各アクチュエータポートＡ，Ｂ内に位置する部位に、そ
れぞれ１つずつロッド部３０ａ，３０ｂが設けられてい
る。これらロッド部３０ａ，３０ｂはこの発明では必ず
しも必要としない。前記スプール３は、第１端と第２端
からそれぞれ軸線方向に通路穴６ａ，６ｂが穿設されて
いる。なお、２つの通路穴は、特定の必要がある場合に
は、６ａを第１通路穴、６ｂを第２通路穴と称すること
にする。第１通路穴６ａと第２通路穴６ｂは同軸上にあ
るが、それぞれ先端が前記ロードセンシングポート領域
のスプールセンター部３００まで達し、そこで行き止ま
りとなっている。第１通路穴６ａと第２通路穴６ｂの後
端は第１端と第２端にねじ込んだプラグ３ａ，３ｂによ
りそれぞれ閉じられている。

【００２２】スプール３には、ロッド部３０ａ，３０ｂ
に近いランド部位に、おのおのの通路穴６ａ，通路穴６
ｂに通じる高圧孔７ａ，７ｂが半径方向に穿設されてい
る。それら高圧孔７ａ，７ｂはそれぞれ円周上では複数
個ずつからなっていて、スプール３が中立状態のとき
に、前記ブリッジポートＰＡ，ＰＢとアクチュエータポ
ートＡ，Ｂ間のスプール穴壁２００ａ，２００ｂで開口
が閉じられ、スプール３が移動したときに前記第１環状
絞り部２０ａ，２０ｂとで絞り通路となる。

【００２３】また、スプール３には、ロッド部３０ａ，
３０ｂをはさんで前記高圧孔７ａ，７ｂと反対側のラン
ド部位には、おのおの通路穴６ａ，通路穴６ｂに通じる
低圧孔８ａ，８ｂが半径方向に穿設されている。それら
低圧孔８ａ，８ｂは、半径方向外端がスプール外周にお
のおの設けたリング溝８０ａ，８０ｂに通じている。ス
プール中立状態において、リング溝８０ａ，８０ｂは、
タンクポートＴａ，Ｔｂに面する第３環状絞り部２２
ａ，２２ｂとそれぞれ連通している。

【００２４】しかし、低圧孔８ａは、ノーマル状態でロ
ードチェック弁９ａによって第１通路穴６ａと遮断され
ている。同様に低圧孔８ｂもノーマル状態でロードチェ
ック弁９ａによって第２通路穴６ｂと遮断されている。
各ロードチェック弁９ａ，９ｂは通路穴６ａ，６ｂの先
端側からの圧油により開弁する形式のものである。ロー
ドチェック弁９ａ，９ｂの構造は任意であるが、この実
施例では、各ロードチェック弁９ａ，９ｂは、それぞれ
通路穴壁に摺動自在にはめられたポペット弁体９１を有
している。ポペット弁体９１は前記プラグ３ａ，３ｂで
支持されたスプリング９２によって背後から付勢され、
それによって弁体先端部が低圧孔８ａ，８ｂの内端と通
路穴６ａ，６ｂとの境界のシート部９０に着座されるよ
うになっている。

【００２５】さらにスプール３には、スプールセンター
部３００の直近位置に、第１通路穴６ａ(左方の通路穴)
の先端領域に通じる導孔１０が半径方向に設けられてい
る。導孔１０は同一円周上に複数個(図では４個)明けら
れており、スプール外周に形成したリング溝１０１に通
じている。そのリング溝１０１は、スプール中立状態の
ときにロードセンシングポートＬＳに通じ、スプール３
が左方に移動したときに、スプール穴壁２０１ａによっ
て閉じられる。しかも、前記リング溝１０１に隣接する
スプールセンター部外周には絞り部１００が形成されて
いる。この絞り部１００は、スプール３の移動初期段階
において、ロードセンシングポートＬＳからタンクポー
トＴａに流れる圧油の流量を絞るためのものである。そ
の絞り作用は、ポンプ圧油を供給しようとする側の低圧
孔８ｂがタンクポートＴｂと遮断された時期から開始さ
れ、アクチュエータポートとロードセンシングポートＬ
Ｓとの接続時、さらにブリッジポートＰＢとアクチュエ
ータポートＢとの接続時にも持続する。絞り部１００は
テーパでもよいが、好ましくは実施例で示すように円周
上に複数個設けた切欠きである。その切欠きは軸線方向
端がリング溝１０１に通じている。

【００２６】これに対し、前記導孔１０と反対側のスプ
ールセンター部３００の直近位置には、内端が第２通路
穴(右方の通路穴)６ｂの先端領域に通じた第１導孔１１
が設けられている。第１導孔１１は、同一円周上で複数
個(図では2個)明けられ、スプール３が中立状態のとき
にもロードセンシングポートＬＳに通じている。第１導
孔１１は、ブリッジポートＰＢとアクチュエータポート
Ｂの接続時に、アクチュエータポートＢからロードセン
シングポートＬＳへ圧油を一次導入する。またブリッジ
ポートＰＡとアクチュエータポートＡの接続時には、ロ
ードセンシングポートＬＳからタンクポートＴｂへの圧
油を絞る役目を果たす。このため、第１導孔１１は、図
２で示すように、前記導孔１０の径ｄ₁よりも小さな径
ｄ₂となっている。

【００２７】また、この第１導孔１１と所定の間隔Ｃを
置いた部位には、内端が第２通路穴６ｂに通じる第２導
孔１２が穿設されている。第２導孔１２も同一円周上に
複数個(図では8個)明けられており、第２導孔１２の外
端はスプール３が中立状態のときに、ロードセンシング
ポートＬＳとブリッジポートＰＢ間のスプール穴壁２０
１ｂで閉じられる。この第２導孔１２は、ブリッジポー
トＰＢとアクチュエータポートＢの接続時に、アクチュ
エータポートＢからの負荷圧をロードセンシングポート
ＬＳに２次導入するためのもので、前記第１導孔１１の
径ｄ₂よりも小さな径ｄ₃に作られている。

【００２８】なお、この実施例では、第１導孔１１と第
２導孔１２を、右側のアクチュエータポートＢに対応す
る第２通路穴６ｂに設けているが、左側のアクチュエー
タポートＡに対応する第１通路穴６ａに設けてもよい。
この場合には、当然のことながら、導孔１０と絞り部１
００はスプールセンター部右側に設けられる。

【００２９】

【実施例の作用】この発明による方向切換弁Ｖはスタッ
ク弁である場合、アクチュエータの数に応じてスタック
される。ポンプ１３から吐出された圧油の流れを説明す
ると、圧油は管路と通路を通って各方向切換弁のポンプ
ポートＰに入り、圧力補償弁５の筒状スプール５ａに設
けられている通孔５０から内部に流入し、通孔５１と切
欠き５２を介してブリッジポートＰＡ、ＰＢに流入す
る。スプール３が図１に示す中立状態のときには、左右
の高圧孔７ａ，７ｂがスプール穴壁２００ａ、２００ｂ
によって閉じられている。このとき、リング溝８０ａ、
８０ｂが第３環状溝２２ａ，２２ｂに通じているため、
左右の低圧孔８ａ，８ｂはそれぞれ左右のタンクポート
Ｔａ，Ｔｂに通じている。また、スプールセンター部３
００に隣接した位置の導孔１０と第１導孔１１は、おの
おのロードセンシングポートＬＳに通じている。

【００３０】ロードセンシングポートＬＳ内の油は、導
孔１０と第１導孔１１からそれぞれ第１通路穴６ａと第
２通路穴６ｂを通り、それら第１通路穴６ａと第２通路
穴６ｂに受圧面が面している各ロードチェック弁９ａ，
９ｂに作用し、それらロードチェック弁９ａ，９ｂをそ
れぞれ開弁させる。それによりロードセンシングポート
ＬＳ内の油は各低圧孔８ａ，８ｂからタンクポートＴ
ａ，Ｔｂに抜け出す。ロードセンシングポートＬＳ内の
圧力がタンクポート圧とほぼ同等になるとロードチェッ
ク弁９ａ，９ｂは閉じる。スプール３が中立状態では、
ロードセンシングポートＬＳの負荷圧は立っていない。
それゆえ、圧力がほぼゼロの負荷圧がロードセンシング
ポートＬＳに通じているシャトル弁１５を経てアンロー
ド弁１４の背圧室に到る。アンロード弁１４には背圧室
と対抗する側にポンプ吐出圧がパイロット圧として導か
れている。そのポンプ吐出圧のスプリング１４０の荷重
より高い分は、アンロード弁体を図１の状態から開弁さ
せ、タンクに戻される。

【００３１】この状態から、いま、右側のアクチュエー
タポートＢにポンプからの圧油を供給するために、スプ
ール３を図１において左方に移動させるとする。する
と、第２通路穴６ｂに属する低圧孔８ｂの外端にあるリ
ング溝８０ｂがタンクポートＴｂと遮断されはじめる。
また、第２通路穴６ｂの高圧孔７ｂが次第にブリッジポ
ートＰＢに接近するとともに、第２導孔１２がロードセ
ンシングポートＬＳに接近する。一方、第１通路穴６ａ
の導孔１０は左方に移動し、導孔１０に隣接している絞
り部１００が、ロードセンシングポートＬＳの左端に続
くスプール穴壁２０１ａの始端に接近し、絞り部１００
による流量絞り制御が開始される。第２通路穴６ｂの低
圧孔８ｂがタンクポートＴｂと遮断することによってロ
ードセンシングポートＬＳの油は第２通路穴６ｂから右
方へは排出されなくなるが、依然として導孔１０が絞り
部１００を介してロードセンシングポートＬＳに通じて
いる。このため、ロードセンシングポートＬＳと第２通
路穴６ｂが、第１通路穴６ａ側のタンクポートＴａと通
じている状態がスプールの初期のストロークの間持続さ
れる。

【００３２】この発明は、初段階として、負荷圧を導入
しようとする側の通路穴６ｂに属する低圧孔８ｂがタン
クポートと遮断されることは先行技術と同じである。し
かし、次段階として、負荷圧を導入しない側の通路穴６
ａに属する導孔１０(先行技術のセンター導孔に対応す
る孔)が、任意に設定されるスプール初期ストロークの
間、ロードセンシングポートＬＳと遮断されない状態に
保たれる。この状態のもとで、アクチュエータポートＢ
とロードセンシングポートＬＳの接続と、ブリッジポー
トＰＢとアクチュエータポートＢの接続とが順次行われ
ることが特徴である。まず、スプール３のストローク増
加によって、第２通路穴６ｂに属する低圧孔８ｂのリン
グ溝８０ｂがアクチュエータポートＢの第２環状絞り部
２１ｂと通じ始め、そのオーバラップ状態がストローク
に応じて増してゆく。そのアクチュエータポートＢの負
荷圧は第２通路穴６ｂから第１導孔１１を経てロードセ
ンシングポートＬＳに導入される。しかし、前記のよう
に絞り部１００がロードセンシングポートＬＳに通じて
いるため、負荷圧は流量を絞られつつ導孔１０から第１
通路穴６ａに入り、ロードチェック弁８ａを開いて低圧
孔８ｂからタンクポートＴａに抜けてゆく。したがっ
て、ロードセングポートＬＳの負荷圧は徐々に高くなっ
ていく。

【００３３】ロードセンシングポートＬＳに流入した負
荷圧は、シャトル弁１５の第１入口に入る。このシャト
ル弁１５では、第２入口に作用している他の方向切換弁
の負荷圧と比較されることで最大負荷圧が選択される。
方向切換弁が一つだけ操作された場合には、当該方向切
換弁のアクチュエータからの負荷圧が最大負荷圧であ
る。いずれにしても最大負荷圧はアンロード弁１４の背
圧室に送られる。この最大負荷圧とスプリング１４０の
荷重との合力がポンプ吐出圧に勝ると、そのアンロード
弁体は閉じ側に動き、ポンプ吐出油のタンクへの戻り量
が減少され、ポンプ吐出油が方向切換弁Ｖのポンプポー
トＰへと圧送される。すなわち、ポンプライン圧が立ち
始まる。

【００３４】一方、スプール３のストロークがさらに増
すと、第２通路穴６ｂに属する高圧孔７ｂがブリッジポ
ートＰＢの第１環状絞り部２０ｂと通じ始め、それまで
ブリッジポートＰＢで止められていたポンプ圧油がアク
チュエータポートＢに供給され始まる。これが絞り部１
００による制御ストローク末期であり、図３はこの状態
を示している。なお、図４はスプール３がフルストロー
クした状態を示している。図３の状態では、ポンプから
の圧油は、ブリッジポートＰＢから高圧孔７ｂを介して
第２通路穴６ｂに入り、ロードチェック弁９ｂを開弁し
て低圧孔８ｂおよびリング溝８０ｂからアクチュエータ
ポートＢに流れる。また、ポンプからの圧油は、同時に
通路穴６ｂの先端方向にも流れる。このときには、第１
導孔１１がロードセンシングポートＬＳに充分に通じて
いる。しかし、絞り部１００がまだスプール穴壁２０１
ａで塞がれていない。このため、第１導孔１１からロー
ドセンシングポートＬＳに流入した圧油は、絞り部１０
０で流量を絞られながらリング溝１０１から導孔１０に
入り、第１通路穴６ａに流れ込み、タンクポートＴａに
抜けてゆく。スプール３の移動に伴って絞り部１００と
ロードセンシングポートＬＳとのラップ量が減少するた
め、第１通路穴６ａに流れ込む流量は減少し、したがっ
て、ロードセンシングポートＬＳの圧力は次第に上昇し
てゆく。このロードセンシングポートＬＳの圧力がシャ
トル弁１５に作用するため、選択された最大負荷圧も高
くなり、それがアンロード弁１４の背圧室に導入される
ため、アンロード弁１４のアンロード弁体はますます閉
じ、したがってポンプライン圧は上昇する。

【００３５】上記の位置からスプール３がさらに左方に
移動すると、スプール３の移動につれて絞り部１００が
スプール穴壁２０１ａで塞がれていくため、タンクポー
トＴａへの流失が漸減する。それにより第１通路穴６ａ
の圧力が低下し、一旦、ロードチェック弁９ａが閉じ
る。したがって、この発明では、開口面積は、図６のＬ
Ｓ→Ｔａ、ＰＢ→Ｂのようになる。図６のＬＳ→Ｔａの
開口面積がゼロとなるのは、絞り部１００がスプール穴
壁２０１ａで塞がれるからである。一方、ブリッジポー
トＰＢからの圧油は、第１導孔１１からロードセンシン
グポートＬＳへと、また高圧孔８ｂからブリッジポート
Ｂへと供給され続ける。

【００３６】図３の状態からスプール３がストロークエ
ンドに近づくと、それまでスプール穴壁２０１ｂで閉じ
られていた第２導孔１２がロードセンシングポートＬＳ
と連通し始める。したがって、アクチュエータポートＢ
の負荷圧は、それまで第１導孔１１からだけロードセン
シングポートＬＳに導かれていた状態から、図４のよう
に第１導孔１１と第２導孔１２の双方から導かれること
になる。このため、図６のように、ＬＳ→Ｔａの開口
面積がゼロになると同時に、Ｂ→ＬＳの開口面積がリニ
アに増大し、ロードセンシングポートＬＳの圧力(負荷
圧)が高くなる。このロードセンシングポートＬＳの圧
力がシャトル弁１５の第１入口に作用する。このシャト
ル弁１５の第２入口には、図１で模式的に示す他の方向
切換弁に属するシャトル弁１６の出口から導かれた他ア
クチュエータの負荷圧、または既に選択された高い負荷
圧が作用する。そして、高い側の負荷圧が選択される。
この実施例ではわかりやすくするためシャトル弁１５は
最終段のものとしており、したがって、シャトル弁１５
では複数のアクチュエータの最大負荷圧が選択され、最
大負荷圧が出口通路１５０を経てアンロード弁１４の背
圧室に送られる。この背圧室に導かれた最大負荷圧は既
に述べた段階での最大負荷圧より高い。したがって、ス
プリング１４０の荷重と合算された力とポンプ吐出圧
(パイロット圧)とがバランスする位置までアンロード弁
体は閉じられる。それによってポンプ吐出油は負荷圧に
応じたポンプライン圧となって各方向切換弁に送られ
る。

【００３７】アクチュエータの負荷圧のセンシング状態
はポンプライン圧に大きな影響を与える。この発明で
は、図３と図６から明らかなように、スプールの初期ス
トローク中に、負荷圧とブリッジポートＰＢからの圧油
が絞り１００で制御されつつロードセンシングポートＬ
ＳからタンクポートＴａに抜け、絞り１００が次第に閉
じることによってロードセンシングポートＬＳの圧力が
徐々に高くなる。したがって、シャトル弁で連続的に選
択されてアンロード弁１４に導かれる最大負荷圧も急激
でなく徐々に高くなる。このためアンロード弁の弁体の
閉じ具合もゆっくりと滑らかにものとなる。このため、
ポンプライン圧を、図７に示されるように比較的ゆるや
かな角度で立ち上がらせることができる。その滑らかに
上昇したポンプライン圧の圧油がポンプポートＰから圧
力補償弁５の切欠き５２を経てブリッジポートＰＢに導
かれ、アクチュエータポートＢに供給される。したがっ
て、アクチュエータに対する圧力制御特に始動時の制御
が非常に良好になる。

【００３８】図７に示されるポンプライン圧の立上り傾
斜角度は、導孔１０のリング溝１０１に隣接する絞り部
１００の長さの設定によって如何ようにも調整すること
ができる。しかも、絞り部１００を長いストロークに渡
って設けても、通路穴６ａ，６ｂにロードチェック弁９
ａ，９ｂがあるため、アクチュエータポート圧が抜ける
ことはない。以後アクチュエータの負荷圧はアクチュエ
ータポートＢからロードセンシングポートＬＳに作用す
る。これにより、アクチュエータの負荷圧とブリッジポ
ートＰＡ，ＰＢの圧力と差によって圧力補償弁５の筒状
スプール５ａが動かされ、切欠き５２によってブリッジ
ポートＰＡ，ＰＢに対する圧油の流量を制御する。

【００３９】この発明においては、スプール３の２つの
通路穴６ａ，６ｂをロードセンシング用の通路として使
用するほか、ブリッジポートＰＡ，ＰＢからアクチュエ
ータポートＡ，Ｂへのポンプ圧油の流路としても使用し
ている。すなわち、スプール３が左方に移動すれば、ポ
ンプ圧油はブリッジポートＰＢから高圧孔７ｂ→第２通
路孔６ｂ→低圧孔８ｂを経て右側アクチュエータポート
Ｂに送られる。このとき、左側のアクチュエータポート
Ａの圧力は、スプール３の移動によって高圧孔７ａがア
クチュエータポートＡに通じるため、第２通路穴６ａを
通り、ロードチェック弁９ａを開弁してタンクポートＴ
ａに抜ける。このときには、導孔１０および絞り部１０
０がスプール穴壁２００ａで閉じられているため、左側
のアクチュエータポートＡの圧力はロードセンシングポ
ートＬＳに流入しない。

【００４０】なお、左側のアクチュエータポートＡにポ
ンプ圧油を供給する場合には、スプール３を右方に移動
する。それにより、ポンプ圧油はブリッジポートＰＡか
ら高圧孔７ａ→第１通路孔６ａ→低圧孔８ａを経て左側
アクチュエータポートＡに送られる。このときには、第
１導孔１１が前記絞り１００と同じように負荷圧のセン
シング用絞り要素として働くことになる。

【００４１】深さと傾きという高い加工精度が要求され
る切欠きを用いず、スプール半径方向に穿った高圧孔７
ａ，７ｂでアクチュエータポートＡ，Ｂへの流量制御を
行うため、加工も容易で精度も高くすることができる。
なお、内部通路からだけでは流量が不足するときには、
スプールのランド部３０ａ，３０ｂに切欠きを設け、ポ
ンプからの圧油を通路穴６ａ，６ｂを通じてアクチュエ
ータポートＡ，Ｂに流し、さらにスプール３がストロー
クしたときに切欠きを働かせ、これを経由してアクチュ
エータポートＡ、Ｂに流すようにすることもができる。
この場合には、圧力補償弁５の筒状スプール５ａに通孔
５１を開閉するロードチェック弁を内蔵させることが必
要である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、ス
プール穴を有するバルブボデイと、前記スプール穴に摺
動自在に内挿されたスプールとを備え、スプール穴の周
りには、中央にロードセンシングポートを、その両側に
ブリッジポートとアクチュエータポートおよびタンクポ
ートを設け、前記スプールは、左右両端から軸線方向に
伸びかつ先端が行き止まりとなった２つの通路穴を有し
ている形式のロードセンシング機能付き方向切換弁にお
いて、前記２つの通路穴は、スプールが中立状態のとき
にブリッジポートとアクチュエータポート間のスプール
穴壁で閉じられる半径方向の高圧孔をそれぞれ有し、ま
た、同じくスプール中立状態のときに、タンクポートに
通じる半径方向の低圧孔をそれぞれ有し、前記低圧孔
は、各通路穴に内蔵させたロードチェック弁で開閉され
るようになっており、一方の通路穴の先端付近には、ス
プールが中立状態のときにロードセンシングポートに通
じる導孔が穿設され、前記導孔に隣接するスプール外周
には、スプールの移動初期においてロードセンシングポ
ートからタンクポートへの流れを制御する絞り部が形成
され、また、他方の通路穴の先端付近には、第１導孔と
第２導孔が互いに接近した関係で設けられており、第１
導孔は、スプールが中立状態のときにもロードセンシン
グポートに通じ、第２導孔は、スプールが中立状態のと
きにはスプール穴壁により閉じられ、スプールがストロ
ークして高圧孔がブリッジポートに通じた後にロードセ
ンシングポートに通じるようになっている構成を備えて
いるため、スプールが中立位置からストロークしたとき
に、アクチュエータの負荷圧が急激にロードセンシング
ラインに飛び込むことがなく、アクチュエータの負荷圧
をスプールのストロークに応じて滑らかにロードセンシ
ングラインに導入することができる。このため、負荷圧
を制御用媒体として創成されるポンプライン圧の立上り
を緩やかにすることができる。このため、アクチュエー
タの作動開始時のショックが少なく、サージ圧も防止で
き、また、圧力を徐々に増して荷物をゆっくりと持ち上
げるような制御を的確に行うことができるなどのすぐれ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるロードセンシング用方向切換
弁の一実施例を中立状態で示す断面図、

【図２】図１の一部拡大図、

【図３】スプール移動の途中の状態を示す断面図、

【図４】スプールフルストローク状態を示す断面図、

【図５】この発明による方向切換弁の回路図、

【図６】この発明における各ラインの開口面積−ストロ
ーク線図、

【図７】この発明によるポンプライン圧とストロークの
関係を示す線図、

【図８】従来のロードセンシング用方向切換弁の各ライ
ンの開口面積−ストローク線図、

【図９】従来のロードセンシング用方向切換弁の回路圧
とストロークの関係を示す線図。

【符号の説明】

１…バルブボデイ、２…スプール穴、３…スプール、６
ａ，６ｂ…通路穴、７ａ，７ｂ…高圧孔、８ａ，８ｂ…
低圧孔、９ａ，９ｂ…ロードチェック弁、１０…導孔、
１１…第１導孔、１２…第２導孔、１００…絞り部、Ｌ
Ｓ…ロードセンシングポート、ＰＡ，ＰＢ…ブリッジポ
ート、Ａ，Ｂ…アクチュエータポート、Ｔａ，Ｔｂ…タ
ンクポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｆ１５Ｂ 11/00 11/16 (72)発明者平田東一茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者梶田勇輔茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者杉山玄六茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (56)参考文献特開平１−224505（ＪＰ，Ａ) 特開平２−134402（ＪＰ，Ａ) 実開平１−150201（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−51701（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スプール穴の周りに、中央にロードセンシ
ングポートを、その両側にブリッジポートとアクチュエ
ータポートおよびタンクポートを設けたバルブボデイ
と、前記スプール穴に摺動自在に内挿され、左右両端か
ら軸線方向に伸びかつ先端が行き止まりとなった２つの
通路穴を有するスプールとを備えた方向切換弁におい
て、前記２つの通路穴は、スプールが中立状態のときに
ブリッジポートとアクチュエータポート間のスプール穴
壁で閉じられる半径方向の高圧孔と、同じくスプール中
立状態のときに、タンクポートに通じる半径方向の低圧
孔をそれぞれ有し、前記低圧孔は、各通路穴に内蔵させ
たロードチェック弁で開閉されるようになっており、一
方の通路穴の先端付近には、スプールが中立状態のとき
にロードセンシングポートに通じる導孔が穿設されると
ともに、該導孔に隣接するスプール外周には、スプール
の移動初期にロードセンシングポートからタンクポート
への流れを制御する絞り部が形成されており、他方の通
路穴の先端付近には、スプールが中立状態のときにもロ
ードセンシングポートに通じる第１導孔と、スプールが
中立状態のときにはスプール穴壁により閉じられ、スプ
ールがストロークして高圧孔がブリッジポートに通じた
後にロードセンシングポートに通じる第２導孔とが穿設
されていることを特徴とするロードセンシング機能付き
方向切換弁。