JPH10299710A - パイロットコントロール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作部材の微操作ストローク範囲において、
従来よりも軽減された所望の操作力を得ること。 【解決手段】 操作部材によって作動制御されるパイロ
ット圧制御機構とを備え、パイロット圧制御機構の各々
は、操作レバーに連動して押し込まれるプッシュロッド
と、弁ハウジングとプッシュロッドとの間に設けられ
た、操作レバーの操作力決定用コイルばねと、プッシュ
ロッドに対し所定の範囲だけパイロット二次圧決定用コ
イルばね及び操作力決定用コイルばねを介して相対移動
可能に配設されたスプールとを備えたパイロットコント
ロール弁。操作力決定用コイルばねは非線形コイルばね
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械における制御弁等をパイロット二次圧によって作動
制御するためのパイロットコントロール弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、油圧ショベル等の建設機械に
おいては、アクチュエータを作動制御するための制御弁
を遠隔制御するために、油圧の如き流体圧を利用するパ
イロットコントロール弁（リモートコントロール弁）が
広く用いられている。例えば特開平２−１５４８０１号
公報に開示されたパイロットコントロール弁は、弁ハウ
ジング、操作レバー、４個のパイロット圧制御機構とを
備えている。オペレータによって操作される操作レバー
は弁ハウジングに設けられている。実質上同一の構成を
有する各パイロット圧制御機構は、それぞれ操作レバー
によって作動制御される。パイロット圧制御機構の各々
は、弁ハウジングに設けられ且つ操作レバーに連動して
押し込まれるプッシュロッドと、弁ハウジング内におい
て弁ハウジングとプッシュロッドとの間に設けられた、
操作レバーの操作力決定用コイルばねと、プッシュロッ
ドに対し所定の範囲だけパイロット二次圧決定用コイル
ばねを介して相対移動可能に配設されたスプールとを備
えている。このスプールは、操作レバーの非操作時には
制御弁のパイロットポートとドレンタンクとを連通し、
操作時にはパイロットポートとパイロット圧供給源とを
連通するよう構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のパイロット
コントロール弁において、操作レバーを中立に戻す反力
すなわち操作レバーの操作力を決定するための操作力決
定用コイルばねは、等ピッチ線形コイルばねから構成さ
れている。したがって操作レバーの操作力は、操作レバ
ーのストロークに比例して直線状に変化する（図３の２
点鎖線参照）。その結果、微操作ストローク範囲におけ
る操作レバーの操作力が比較的強くなり、しかもこの微
操作ストローク範囲は比較的使用頻度が高いこともあっ
て、オペレータの負担は少なくない。このことに起因し
て、上記従来のパイロットコントロール弁においては、
特に微操作ストローク範囲において良好な操作フィーリ
ングが得られない場合もあった。

【０００４】本発明は上記事実に基づいてなされたもの
であり、その主目的は、操作部材の微操作ストローク範
囲において、従来よりも軽減された所望の操作力を得る
ことができる、改良されたパイロットコントロール弁を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、弁ハウ
ジングに設けられ且つオペレータによって操作される操
作部材と、該操作部材によって作動制御されるパイロッ
ト圧制御機構とを備え、該パイロット圧制御機構は、弁
ハウジングに設けられ且つ該操作部材に連動して押し込
まれるプッシュロッドと、該弁ハウジング内において該
弁ハウジングと該プッシュロッドとの間に設けられた、
該操作部材の操作力決定用ばね部材と、該プッシュロッ
ドに対し所定の範囲だけパイロット二次圧決定用ばね部
材及び該操作部材の操作力決定用ばね部材を介して相対
移動可能に配設されたスプールとを備え、該スプール
は、該操作部材の非操作時には制御弁のパイロットポー
トとドレンタンクとを連通し、操作時には該パイロット
ポートとパイロット圧供給源とを連通するよう構成され
たパイロットコントロール弁において、該操作力決定用
ばね部材は非線形コイルばねから構成されている、こと
を特徴とするパイロットコントロール弁が提供される。

【０００６】上記発明においては、操作力決定用ばね部
材は非線形コイルばねから構成されているので、操作レ
バーの操作力は、操作レバーのストロークに対して下方
に膨らんだ曲線として示される非線形の変化となる。そ
して微操作ストローク範囲における操作力の増加の勾配
は比較的小さくかつ滑らかに変化するので、微操作スト
ローク範囲における操作レバーの操作力は従来に較べて
軽減され、オペレータの負担が軽減される。このことに
起因して操作フィーリング、特に微操作ストローク範囲
における操作フィーリングが向上する。そして更に、微
操作は、従来と比較して、同じプッシュロッドストロー
クであっても、操作レバーストロークが大きめとなるの
で、フルストロークが多く使用される、微操作があまり
要求されない作業量重視の掘削においては、レバー操作
が重ためとなってオペレータの感覚にマッチすることと
なり、この面においても操作フィーリングが向上する。

【０００７】

【実施の形態】以下、図１〜図３を参照して、本発明に
従って構成されたパイロットコントロール弁の実施形態
について説明する。このパイロットコントロール弁は建
設機械、例えば油圧ショベルに好適に使用することがで
きる。

【０００８】図１を参照して、パイロットコントロール
弁は全体を番号２で示す弁ハウジングを具備している。
弁ハウジング２の上方中央部には、ジョイント部材４が
螺着されている。ジョイント部材４の上端部には操作レ
バー６の下端部が連結されている。操作部材である操作
レバー６の下端部には作用プレート７が固定されてお
り、また操作レバー６とジョイント部材４の連結部位を
覆うようにして保護ブーツ８が配設されている。この操
作レバー６は、ピン９を中心として図１において左右方
向（図示しないオペレータの運転席から見て前後方
向）、即ち矢印Ｆ及びＲで示す方向に旋回自在であると
共にピン９と直交するピン（図示せず）を中心として紙
面に垂直な方向（上記運転席から見て左右方向）に旋回
自在である。なお上記弁ハウジング２、したがって操作
レバー６は、上記運転席の左右に配設され、図１及び図
２に示す操作レバー６は、そのうちの右側に配設されて
いるものである。

【０００９】操作レバー６が図１において左右方向及び
紙面に垂直な方向に旋回自在であることに関連して、弁
ハウジング２内には４個のパイロット圧制御機構１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄが配設され、図１におい
ては操作レバー６を図１の左右方向に旋回せしめたとき
に作用プレート７を介して作動される２個のパイロット
圧制御機構１０ａ及び１０ｂのみを示す。図示しない他
の２個のパイロット圧制御機構１０ｃ及び１０ｄは、図
１においては操作レバー６を紙面に垂直な方向に旋回せ
しめたときに作用プレート７を介して作動される。４個
のパイロット圧制御機構１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１
０ｄは実質上同一の構成であり、以下主としてそれらの
一つであるパイロット圧制御機構１０ａについて説明す
る。パイロット圧制御機構１０ａは、プッシュロッド１
２及びスプール１４を備えている。

【００１０】弁ハウジング２に短円筒状の部材１６が装
着され、この円筒状部材１６にプッシュロッド１２が上
下方向に移動自在に装着されている。また、弁ハウジン
グ２内には第１の流体圧室１８及び第２の流体圧室２０
が設けられ、スプール１４はこれら第１の流体圧室１８
及び第２の流体圧室２０を貫通して配設されている。ス
プール１４の上端には頭部が設けられ、一方プッシュロ
ッド１２の下端には受凹部が設けられている。受凹部
は、下端が開口し上端が閉じられた孔によって形成され
ている。受凹部の下端内には上記頭部が所定の範囲だけ
相対的に移動自在に受入れられている。このスプール１
４の頭部には受部材２２が配設され、この受部材２２と
弁ハウジング２との間には、操作レバー６の操作力決定
用コイルばね２４が介在されていると共に、受部材２２
とスプール１４のスプールランド１４ａとの間にはパイ
ロット二次圧決定用コイルばね２６が介在されている。
操作力決定用コイルばね２４は非線形コイルばね、この
実施形態においては不等ピッチコイルばねから構成され
ている。そして操作力決定用コイルばね２４は弁ハウジ
ング２に対して受部材２２を上方に偏倚せしめ、受部材
２２をプッシュロッド１２の下面に当接せしめる。ま
た、パイロット二次圧決定用コイルばね２６は受部材２
２に対してスプール１４を下方に偏倚せしめ、スプール
１４の頭部を受部材２２の上面に当接せしめる。

【００１１】第１の流体圧室１８は、流路２８を介して
パイロット油圧ポンプの如きパイロット圧供給源３０に
接続されている。流路２８には流路３２を経てリリーフ
弁３４が配設されている。リリーフ弁３４は、流路２８
内の流体圧力が所定圧力になると開になって流路２８内
の圧油の如き流体をドレンタンクＴに戻し、流路２８内
の流体圧力を所定圧力に維持する。また、第２の流体圧
室２０は、流路３６を介して制御弁３８の片方のパイロ
ットポートに接続されている。更に、弁ハウジング２内
に設けられた流体圧室４０及び４２は、それぞれ流路を
介してドレンタンクＴに接続されている。

【００１２】スプール１４は、操作レバー６の非操作時
には制御弁３８の片方のパイロットポートとドレンタン
クＴとを連通し、操作時には該パイロットポートとパイ
ロット圧供給源３０とを連通するよう構成されている。
このような構成は、具体的には、スプール１４に軸方向
に間隔を置いて形成されたスプールランド１４ａ及び１
４ｂと、スプールランド１４ａ及び１４ｂ間に形成され
るそれらより小径の溝部よりなる。スプールランド１４
ａの受圧面積はスプールランド１４ｂの受圧面積り大き
く形成されている。すなわちスプールランド１４ａの直
径＾スプールランド１４ｂのそれより大きく形成されて
いる。スプールランド１４ｂの端部は流体圧室４２に臨
むよう位置付けられている。したがってスプールランド
１４ｂの自由端は常時ドレンタンクＴに連通されてい
る。

【００１３】なおパイロット圧制御機構１０ｂにおい
て、第２の流体圧室２０は、パイロット圧制御機構１０
ａの第２の流体圧室２０から独立し、流路４４を介して
制御弁３８の他方のパイロットポートに接続されてい
る。

【００１４】図１と共に図３を参照して、操作レバー６
を中立位置からピン９回りに矢印Ｆで示す方向に徐々に
旋回させると、作用プレート７がプッシュロッド１２を
下方に移動させる（押し込む）。プッシュロッド１２は
受部材２２を下方に押し込んでゆく。これに追従してス
プール１４が所定の距離だけ下降すると、スプールラン
ド１４ａが第２の流体圧室２０と流体圧室４０との流路
をはじめて遮断する。またスプールランド１４ｂの下降
により、第１の流体圧室１８から第２の流体圧室２０に
パイロット圧供給源３０からの圧力流体が送給されはじ
め、第２の流体圧室２０の流体圧力が上昇する。このパ
イロット二次圧は、流路３６を介して制御弁３８の片方
のパイロットポートに供給され、制御弁３８を図示の中
立状態から左方のファンクションに切り換えるよう作用
する。

【００１５】スプールランド１４ａの直径はスプールラ
ンド１４ｂのそれより大きく形成されているので、スプ
ール１４を上方に移動させる力が、第１の流体圧室１８
から第２の流体圧室２０に圧力流体が送給されることに
より発生しはじめる。その結果、パイロット二次圧決定
用コイルばね２６がたわみはじめる。プッシュロッド１
２は、パイロット二次圧決定用コイルばね２６をたわま
せながらスプール１４に対して下方に所定の距離だけ相
対移動する。すなわち、プッシュロッド１２の受凹部の
上端とスプール１４の頭部の上端との距離が吸収され、
それらが実質上当接した状態となる。プッシュロッド１
２のスプール１４に対する上記相対移動によりパイロッ
ト二次圧が決定される。

【００１６】プッシュロッド１２のスプール１４に対す
る相対的可動範囲である上記相対移動距離が吸収され終
わると、プッシュロッド１２の受凹部の上端によって、
スプール１４は強制的に下方に押し下げられ、第１の流
体圧室１８と第２の流体圧室２０とが全開状態で連通さ
れる。これによりパイロット二次圧は最大となる。

【００１７】以上のようにして制御弁３８の切換が遂行
され、図示しないアクチュエータが作動制御させられ
る。そして制御弁３８の切換は、操作レバー６の上記旋
回操作により作動制御されるが、プッシュロッド１２の
下降に従って操作力決定用コイルばね２４は圧縮されて
ゆく。そして操作力決定用コイルばね２４は上記したよ
うに非線形コイルばね（不等ピッチコイルばね）から構
成されているので、操作レバー６の操作力は、図３に示
されているように、操作レバー６のストロークＬ２に対
して下方に膨らんだ曲線として示される非線形の変化と
なる（図３の実線参照）。そして微操作ストローク範囲
Ｌ０〜Ｌ１における操作力の増加の勾配は比較的小さく
かつ滑らかに変化するので、微操作ストローク範囲Ｌ０
〜Ｌ１における操作レバーの操作力は従来に較べて軽減
される。図３においては、ストロークＬ１において、従
来の操作力Ｐ１に対しＰ１−αの操作力となってαだけ
操作力が軽減され、オペレータの負担が軽減される。こ
のことに起因して操作フィーリング、特に微操作ストロ
ーク範囲Ｌ０〜Ｌ１における操作フィーリングが向上す
る。そして更に、微操作は、従来と比較して、同じプッ
シュロッドストロークであっても、操作レバーストロー
クが大きめとなるので、フルストローク（図３のＬ２）
が多く使用される、微操作があまり要求されない作業量
重視の掘削においては、レバー操作が重ためとなってオ
ペレータの感覚にマッチすることとなり、この面におい
ても操作フィーリングが向上する。

【００１８】上記したように、パイロット圧制御機構
は、前後に２個（１０ａ及び１０ｂ）、左右に２個（１
０ｃ及び１０ｄ）設けられている。パイロット圧制御機
構のうちの前後の２個１０ａ及び１０ｂは、操作レバー
６の前後方向の旋回により作動制御され、パイロット圧
制御機構のうちの左右の２個１０ｃ及び１０ｄは、操作
レバー６の左右方向の旋回により作動制御される。上記
操作力決定用コイルばね２４は、パイロット圧制御機構
の全てにおいて非線形コイルばねとしてもよいし、その
うちの一部を選定して非線形コイルばねとしてもよい。
そしてパイロット圧制御機構のうちの左右の２個１０ｃ
及び１０ｄのみの、コイルばね２４を非線形コイルばね
から構成した場合には、操作レバー６の左右方向の操作
性が特に向上する。なぜならば人は、操作レバー６の前
後方向の操作には比較的力を発揮できるが、左右方向の
操作には同じ力でも重く感じるからである。その結果、
操作レバー６の前後及び左右方向の操作フィーリングが
全体としてバランス良く向上する。

【００１９】以上、本発明によるパイロットコントロー
ル弁を実施形態について説明したが、本発明は前記実施
形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱す
ることなく種々の変形あるいは修正が可能である。例え
ば、非線形コイルばねとして、前記実施形態においては
不等ピッチコイルばね２４が使用されているが、これに
限られるものではない。その他の非線形コイルばね、例
えば、円錐コイルばね、たる形コイルばね、テーパコイ
ルばね等を使用しても成立する。実施形態におけるよう
に、非線形コイルばねとして不等ピッチコイルばね２４
を使用した場合には、その外径が全長にわたって一定で
あるので、外径方向のスペースが一定となり、スペース
上有利である。また上記実施形態においては、操作レバ
ー用パイロットコントロール弁が使用されているが、こ
れに代えてそれ自体は周知の操作ペダル用パイロットコ
ントロール弁が使用される実施形態もある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によるパイロットコントロール弁
によれば、操作部材の微操作ストローク範囲において、
従来よりも軽減された所望の好ましい操作力を得ること
ができる。その結果、オペレータの負担が軽減される。
更に、操作フィーリング、特に微操作ストローク範囲の
操作フィーリングが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成されたパイロットコントロ
ール弁の実施形態を示す断面概略図。

【図２】図１を上面から見た概略図であって、操作レバ
ーとパイロット圧制御機構の各々の操作力決定用コイル
ばねのレイアウトを示す図。

【図３】図１に示すパイロットコントロール弁における
操作レバーのストロークと操作力との関係を示す線図を
従来と比較して示す線図。

【符号の説明】

２ 弁ハウジング ６ 操作レバー １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ パイロット圧制御機
構 １２ プッシュロッド １４ スプール １８ 第１の流体圧室 ２０ 第２の流体圧室 ２４ 操作レバーの操作力決定用コイルばね ３０ パイロット圧供給源 ３８ 制御弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁ハウジングに設けられ且つオペレータ
   によって操作される操作部材と、該操作部材によって作
   動制御されるパイロット圧制御機構とを備え、該パイロ
   ット圧制御機構は、弁ハウジングに設けられ且つ該操作
   部材に連動して押し込まれるプッシュロッドと、該弁ハ
   ウジング内において該弁ハウジングと該プッシュロッド
   との間に設けられた、該操作部材の操作力決定用ばね部
   材と、該プッシュロッドに対し所定の範囲だけパイロッ
   ト二次圧決定用ばね部材及び該操作部材の操作力決定用
   ばね部材を介して相対移動可能に配設されたスプールと
   を備え、該スプールは、該操作部材の非操作時には制御
   弁のパイロットポートとドレンタンクとを連通し、操作
   時には該パイロットポートとパイロット圧供給源とを連
   通するよう構成されたパイロットコントロール弁におい
   て、 該操作力決定用ばね部材は非線形コイルばねから構成さ
   れている、ことを特徴とするパイロットコントロール
   弁。
2. 【請求項２】 該非線形コイルばねは不等ピッチコイル
   ばねである、請求項１記載のパイロットコントロール
   弁。
3. 【請求項３】 該操作部材は前後方向及び左右方向に旋
   回自在である操作レバーからなり、該パイロット圧制御
   機構は、前後に２個、左右に２個設けられており、該パ
   イロット圧制御機構のうちの該前後の２個は、該操作レ
   バーの前後方向の旋回により作動制御され、該パイロッ
   ト圧制御機構のうちの該左右の２個は、該操作レバーの
   左右方向の旋回により作動制御され、該左右の２個の該
   パイロット圧制御機構における該操作力決定用ばね部材
   が該非線形コイルばねから構成されている、請求項１記
   載のパイロットコントロール弁。