JPS5831505B2 - リモ−トコントロ−ルパルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパイロット圧によって遠隔操作されるリモー
トコントロールバルブに関する。

遠隔操作によってリモートコントロールバルブ、例えば
方向切換弁を切換えようとするならば、制御スプールの
両端に圧力室を形成し、この圧力室にパイロット圧を供
給してスプールを切換動作させればよい。

制御スプールには一般に一定のクリアランスがとられて
いるので、スプールの移動後制御を開始するのはこのク
リアランス範囲を越えてからになる。

したがってこの間圧力室に供給されたパイロット圧は、
実質的な制御にとっては不要なものである。

通常パイロット圧を供給するには、パイロットバルブが
利用されるが、パイロットバルブによって発生する有効
な圧力の制御範囲はおのずから限度がある。

このパイロット圧を受けて作動するリモートコントロー
ルバルブは、この有効範囲内ノ圧力値によって制御され
ることが望ましい。

したがって今述べたようにパイロット圧がある一定圧に
上昇する間不要となれば、それだけ有効に使用しうる範
囲が減小することにより、この狭ばめられた範囲で必要
量の制御を行おうとすると、微操作は難かしく精密な操
作は期待しえない。

これに対して非常に小さなパイロット圧でスプールを初
期動作させようとするならば、対向側のスプリング力を
弱める必要があるがこんどは逆に有効パイロット圧の上
限に達しないうちに切換時の制御域を越えてスプールが
移動してしまう。

このような問題は例えば仏国特許２１０４８３０号明細
書に開示されたリモートコントロールバルブについても
同様に生じていた。

この発明はかかる課題を解決するために提案されたもの
で、供給される有効範囲内のパイロット圧をスプールの
動作有効領域に最拡限利用できるようにすることを目的
とする。

そこでこの発明は、スプールの両端に位置してパイロッ
ト圧を作用させる圧力室を形威し、このパイロット圧に
対抗するスプリングをスプール対向端に配置し、このス
プリングは予圧縮された第１のスプリングと、それより
も予圧縮荷重の少ない第２のスプリングと、さらに第２
のスプリングよりも予圧縮荷重及びばね定数の小さい第
３のスプリングとを直列に接続してなり、かつ第３のス
プリングと第２のスプリングとの間に介装したスプリン
グシートを、スプールの初期変位後に係止するストッパ
を設けたものである。

したがって、スプールにかかるパイロット圧のわずかな
圧力変化で、まず最も弱い第３のスプリングが圧縮され
、このスプリングシートがストッパに係止するまでがス
プールのクリアランス範囲となり、次いで第２のスプリ
ングが圧縮を開始するとこれが制御の有効ストローク範
囲となり最後に第２のスプリングと第１のスプリングと
の圧縮荷重が等しくなってからは、両スプリングの直列
合成ばね定数にもとづきわずかな圧力変化でスプールが
急動作する。

以下実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図の実施例はスリーポジションの方向切換弁として
適用したもので、ポンプボー）Ｐからの流体をポートＡ
またはＢに供給すると同時に、ポートＢまたはＡをリタ
ーンポートＲに開放するスプール１を備える。

バルブボディ２にはスプール１が滑動自由に収められ、
このスプール１０両端にそれぞれ圧力室３と４が形成さ
れる。

圧力室３と４にはパイロットバルブ５から選択的にパイ
ロット圧が伝達され、それによりスプール１を右方ある
いは左方に移動させる。

圧力室３と４はボディ２に取付けたキャップ６゜７で区
画され、スプール３の端面に接してロッド８ａが設けら
れ、ロッド８ａはスプール３の突出端に挿入されかつス
プール１側への移動をストッパで規制された筒状のスプ
リングシー）９ａに摺動可能に挿入支持される。

ロッド８ａには２つの段部が形成され、それぞれスプー
ル１の端面に近い方から小径部１０ａ、中径部１１ａ、
大径部１２ａと連らなり、小径部１０ａの段部に当接す
るスプリングシート１３ａと前記スプリングシー）９ａ
との間に第１スプリング１４ａが圧縮して介装され、さ
らにスプリングシート１３ａの背面と中径部１１ａと段
部に当接するスプリングシーＮ５ａとの間に第２スプリ
ング１６ａが同じく圧縮して介装されると共に、このス
プリングシー）１５ａとキャップ６の端壁１７ａとの間
にやはり予め圧縮された第３スプリング１８ａが介在し
、これにより第２、第１スプリング１６ａと１４ａを介
して間接的に第３スプリング１８ａがスプール１の端面
を一定のイニシアル荷重で押圧している。

第１．２スプリング１４ａと１６ａはスプリングシート
９ａと１５ａ間で作用し、後述するようにスプール１が
一定量ストロークしない間はスプール１に弾性力が作用
しない。

これら各スプリングは、スプール１の右行に伴って第３
スプリング１８ａが収縮し、スプリングシート１５ａの
背面がキャップ６に設けたストッパ１９ａに当接すると
第２スプリング１６ａが縮み始め、さらに一定量縮んだ
ときに第２−プリング１６ａと共に第１スプリング１４
ａが縮み始めるように、それぞれスプリング定数に１６
、Ｋ１４と初期圧縮量が設定しである。

尚、第３スプリング１８ａのスプリング定数に１８は非
常に小さく抑えられ、僅かのパイロット圧でスプール１
が移動するようになっている。

次に他方の圧力室４もこれと全（同様に構成され、それ
ぞれ、第１、第２、第３スプリング１４ｂ、１６ｂ、ｌ
ａｂが介在し、スプール１の左端面に作用している。

したがってスプール１０両端には結局第３スプリング１
８ａと１８ｂのイニシアル荷重が作用し、かつこれらが
同一値のため、この荷重分が相殺されスプール１は中立
状態に保持される。

次に、スプール１には５つのランド２０，２１゜２２．
２３，２４が設げられ、これらは中央のランド２２を中
心に左右対称的に配置され、またポη。

ポートＰもＰｌｔ Ｐ２ ｔ Ｐａ ｔ Ｐ４と４つに
分割され、その中央に３つのリターンポートＲｔ ｔ
Ｒ２ｔ Ｒ３のうちＲ２が配置され、そしてポンプポー
１・ＰｌとリターンポートＲ１との間にポートＡが、ま
たポンプポートＰ４ とリターンポートＲ３の間にボー
ＩＢが位置し、ボー）ＡとＢは例えばシリンダ２５０２
つの圧力室２６，２７とに連通する。

スプール１が中立位置にあるときはポンプポートＰ２
、 ＰａとリターンポートＲ２が連通し、圧力流体をタ
ンクへと還流すると共に、ボー）Ａ、 Ｂはポンプポー
トＰ、リターンポートＲのいずれとも連通せず、シリン
ダ２５は動作しない。

ランド２０と２４の内側端と、ランド２１と２３のそれ
ぞれ両側端にはスプール切換時に流量を制御するための
オリフィス３０，３１及び３２，３３と３４．３５が設
けられる。

以上のような構成であり、次の動作について説明する。

スプール１を右方に切換えてポートＡをリターンポート
Ｒ１と、ポートＢをポンプポートＰ４ と連通させ、シ
リンダ２５の圧力室２７に圧力流体を供給すると同時に
圧力室２６の流体をタンク側へと開放する場合、まずパ
イロットバルブ５のうち図中左方のパイロットバルブ５
ｂを動作させ、発生パイロット圧を左方の圧力室４に伝
達する。

尚このとき右方の圧力室３は右方のパイロットバルブ５
ａがタンク側へと開放されるため、流体圧が発生しない
。

この結果、スプール１の左端受圧面にこのパイロット圧
が作用し、これが圧力室３内に突出させたスプール１の
右端のロッド８ａ、スプリングシー１９ａ、第１スプリ
ング１４ａ、スプリングシー）１３ａ、第２スプリング
１６ａ、スプリングシーＮ５ａを介して、一端をキャッ
プ６の端壁１７ａと接する第３スプリング１８ａに作用
する。

ところが、スプール１の静摩擦などに起因してパイロッ
ト圧が一定値に達する迄は（作動最低圧）、スプール１
は移動を始めな（・。

これは第２図の特性曲線図で示すと、ａ点に相当する。

このａ点の圧力に達すると、第３スプリング１８ａが縮
み始め、しかもこのスプリング定数に１８は非常に小さ
いため、スプール１はｂ点まで微小な圧力増加によって
移動し、ｂ点でスプリングシーＮ５ａがストッパ１９ａ
に当接する。

そしてこのｂ点がスプール１のクリアランス範囲の限界
で、これを越えて移動すると、ボー）Ｂにはポンプポー
トＲ４からの圧力流体がランド２３０制御オリフイス３
５を介して流入し、シリンダ２５の圧力室２７に供給さ
れ、これと同時に圧力室２６はポートＡ、ランド２０の
オリフィス３０、リターンポートＲ１を経てタンクへと
開放されるので、供給流量に応じた速度でシリンダ２５
の作動が始まる。

このようにストッパ１９ａにスプリングシート１５ａが
当接した後、圧力室４のパイロット圧がさらに上昇する
と、こんどは第２スプリング１６ａが縮み始め、この作
用力と対応してスプール１はストロークする。

これが第２図のｂ−＋０間に相当する。

第３スプリング１８ａが一定量収縮した後はスプリング
シーＮ５ａがストッパ１９ａと当接するので、それ以後
スプール１が右行しても第３スプリング１８はその収縮
量を増さない。

逆にこのようにストッパ１９と当接する迄は第２スプリ
ング１６ａがいっさい縮まないように、予め第２スプリ
ング１６ａは圧縮してセットされているのである。

そしてこのｌ） −＋ ０間は制御オリフィス３５を介
して流量が制御される範囲で、このオリフィス３５の開
度に応じて、規定の流量によってシリンダ２５の速度を
制御する。

しかもこのｂ−＋０間のパイロット圧力変化範囲が、パ
イロットバルブ５の有効圧力変化の制御域の大部分を占
めるように、第２スプリング１６ａのスプリング定数に
１６を選ぶ。

このようにしてスプール１の切換制御域を過ぎると（第
２図Ｃ→ｄ）、このとき、ｂ点において縮んだ第２スプ
リング１６ａの作用力と、予め圧縮してセットした第１
スプリング１４ａとの作用力が等しくなるため、以後パ
イロット圧が上昇すると、これに対応するスプリング力
とじては、第２スプリング１５ａと第１スプリング１４
ａとが直列的に合成作用した力となるので、ｂ−＋０間
に比較してこのｃ−＋ｄ間は僅かな圧力上昇でスプール
１が太き（移動する。

前記第３スプリング１８ａの場合は、スＩ・ツバ１９ａ
の作用でその後のスプール１の移動にもとづいて増加す
る第２スプリング１６ａの対向力は、第３スプリング１
８ａにいっさい干渉しない、換言するとスプリングシー
ト１５ａを介してストッパ１９ａが受けるため、第２ス
プリング１６ａのみがｂ−＋０間で作用するが、こんど
は第２スプリング１６ａと第１スプリング１４ａとに同
時に作用、つまりスプール１が右行すればこれに応じて
両者１６ａと１４ａは共に縮みうる状態にあり（第１ス
プリング１４ａはスプール１とロッド８ａを介して当接
するスプリングシー）９ａと１３ａとの間で、第２スプ
リング１６ａはスプリングシー）１３ａとストッパ１９
ａに当接するスプリングシート１５ａとの間で）、その
合成スプリング定数には、Ｋ＝に１４・Ｋ１６／に１４
＋に１６となって、第２スプリング１６ａが単独で作用
する場合よりスプリング定数Ｋが非常に小さくなり、ｃ
−’）ｄのように微小な圧力変化でスプール１は大きく
ストロークするのである。

このｃ−＋ｄ間は流量の制御域を越え、シリンダ２５を
いつきに作動させるようなときに使用される。

つまりこのようにしておけば、僅かなパイロット圧で大
きくストロークさせることができ、したがって仮にＯ→
ｄまでをパイロットバルブ５によって供給される圧力の
有効範囲とするならば、ｂ−＋０間をリモートコントロ
ールバルブの有効動作域として利用できるのであり、こ
れによりいわば不要な圧力範囲０−）ｌ）とＣ→ｄが非
常に狭くなり、供給パイロット圧を最大限有効に利用で
きるので、この間でスプール１を精度よく微操作するこ
とが可能となる。

第２図の点線で示す従来のリモートコントロールバルブ
の特性と比較してみると、供給される有効パイロット圧
の範囲を仮に一定（ｏ−＋ｄ）として、従来特性では圧
力範囲ｏ−＋ｂ′まではスプール切換制御外で、ｂ′→
Ｃ′が有効制御域となり、この結果有効ストローク量は
極めて小さくなり、微操作が難しくなる。

以上スプール１を右行させてポートＢに圧力流体を、ポ
ートＡをタンク側へと開放し、シリンダ２５を図中右方
に動作、つまり伸長させたが、スプール１を左行させれ
ばこれと逆の動作により、供給パイロット圧に応じてシ
リンダ２５を速度制御しつつ収縮させうろことは容易に
理解されるであろう。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、パ
イロット圧に対してスプールのクリアランス範囲の移動
を、バネ定数の小さい第３スプリングを作用させるので
、わずかな圧力値でスプールを確実にクリアランス範囲
だけ移動させられ、次いで、スプールのオリフィス開口
範囲内の制御は、上記第３のスプリングを固定した後第
２のスプリングをパイロット圧に対して作用させて行い
、これを越えてのパイロット圧に対しては、第２のスプ
リングと第１のスプリングを直列的に作用させこのとき
の第２のスプリングよりも合成バネ定数を小さくできる
ので、わずかなパイロット圧の変化でスプールをストロ
ークエンドまで移動させられ、この結果、パイロット圧
の圧力範囲に対して、第２のスプリングを働かせている
スプールのオリフィス開口範囲のストローク割合を太き
（とることができ、これを制御の有効ストローク範囲と
することにより、パイロット圧の変化に対する制御精度
を大幅に高められるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を示す断面図、第２図はこの実施例
にもとづくバルブ特性を供給パイロット圧とスプールス
トロークの関係で示す特性線図である。 １・・・・・・スプール、２・・・・・・バルブボディ
、３，４・・・・・・圧力室、６，７・・・・・・キャ
ップ、８ａ 、 ８ｂ・・・・・・ロッド、１４ａ、１
４ｂ・・・・・・第１スプリング、１６ａ、１６ｂ・・
・・・・第２スプリング、１８ａ。 １８ｂ・・・・・・第３スプリング、１９ａ、１９ｂ・
・・・・・ストッパ、Ａ ｔ Ｂ・・・・・・ポート、
Ｐ・・・・・・ポンプポート、Ｒ・・・・・・リターン
ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スプールの両端に位置してパイロット圧を作用させ
   る圧力室を形成し、このパイロット圧に抵抗するスプリ
   ングをスプール対向端に配置し、このスプリングは予圧
   縮された第１のスプリングと、それよりも予圧縮荷重の
   少ない第２のスプリングと、さらに第２のスプリングよ
   りも予圧縮荷重及びばね定数の小さい第３のスプリング
   とを直列に接続してなり、第３のスプリングの予圧縮荷
   重以上でかつ第２のスプリングの予圧縮荷重以下のパイ
   ロット圧でのスプールの変位範囲をスプールのクリアラ
   ンス範囲となし、第２のスプリングの予圧縮荷重を越え
   たときに第２のスプリングの端面を係止するストッパを
   設け、ストッパ係正数に第２のスプリングの予圧縮荷重
   以上でかつ第１のスプリングの予圧縮荷重以下のパイロ
   ット圧力でのスプールの変位範囲を有効ストロークとし
   たことを特徴とするリモートコントロールバルブ。