JPS6032041B2 - 流体制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） 本発明は、油圧ショベル等の旋回台のような慣性負荷の
作動時のショックを緩和した流体制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従釆、この種の流体制御装置は、方向制御弁の籾換時に
、慣性負荷による回略内の瓶の圧縮と圧力補償手段の応
答の遅れとのからみ合いで生じる回路振動を解消するた
めに、第１，２図に示すような礎造になっていた。

例えば第１図に示す流体制御装贋は、ポンプ１の圧力ラ
イン２に絞り弁３とアクチュェータ４を順次接続すると
共に上記絞り弁３の一次側にバイパス形圧力補償弁５よ
りなる圧力補償手段を設置し、上記絞り弁３の前後の差
圧を一定に保持して流量制御する一方、上記絞り弁３の
二次側に通じるバイパス形圧力補償弁５のバネ室を、中
間に絞り６を設置したペントライン７を介してタンク８
ａに接続して慣性負荷による回路内の油の圧縮を減衰す
ることにより、回路振動を解消するようにしたものであ
る。

また第２図に示す流体制御装置は絞り弁３の二次側を、
中間に絞り６を設置したペントライン７を介してタンク
８ｂに接続して、回路内の油の圧縮を緩和することによ
り回路振動を解消するようにしたものである。〈発明が
解決しようとする問題点〉 ところが、上記第１、第２図に示す流体制御装贋は、常
時ペントライン７からの漏らし流量が存在するために、
動力損失、熱発生が生じるのみならず、ポンプ１の最大
吐出流量を利用することができず、かつバイパス形圧力
補償弁５により絞り弁３の流量を制御してもそれを全く
アクチュェ−夕４に供Ｖ給できないのでその制御が不正
確になるという問題があった。

したがって、これらの装置を回路振動が生じやすい慣性
負荷を持つ油圧ショベルに用いた場合には、次のような
問題があった。

すなわち、これらの装置を油圧ショベル等の走行用の油
圧モータの駆動に用いれば、常時生じている上記漏らし
流量のために、左右の車輪の回転数が異なって直進走行
ができず、また流量が要求される旋回台の旋回用油圧モ
ータの駆動に用いれば、ポンプの最大流量を利用できな
いという問題があった。そこで、この発明の目的は、油
圧ショベル等の旋回または走行の起動初期には、負荷側
からタンクにリーク流れを発生させてショックを緩和す
ると共に、定常時にはリーク流れをなくして大流量を確
保し、かつ正確な流量制御を得るようにすることである
。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、少なくとも３つのボートＰ，Ｔ’Ａを備えた
本体にスプールを挿鼓し、上記スプールと上記本体とで
上記圧力ボートＰと上記負荷ボートＡ間に第１絞りを、
上記負荷ボートＡと上記タンクボートＴ間に第２絞りを
それぞれ形成して、上記スプールの中立位置では上記第
１絞りを閉鎖し、上記第２絞りを開放すると共に、上記
スプールの切換位置では上記第１絞りを開放し、上記第
２絞りを閉鎖する一方、上記中立位置から切換位置への
過渡期には上記第１、第２絞りを開放する方向制御弁と
、上記第１絞りの前後から分岐した差圧通路の圧力に応
動するスプールで上記第１絞りの前後筆圧を一定に保持
する圧力補償手段とから成る流体制御装置である。

〈作用） 上記構成により、この発明は、上記方向制御弁のスプー
ル２３の功換過渡時には、負荷ボートＡとタンクＴと第
２絞り５１で運通して漏れ流量が生じ、回路振動やサー
ジ圧の発生が防止され、かつ、上記スプール２３の切換
完了後には、第１絞り５３が閉鎖され上記漏れ流量がな
くなり動力損失、熱発生を生じさせずに、正確な流量制
御がされる。

く実施例〉 以下、本発明に係る流体制御装置を図示の実施例につい
て詳細に説明する。

この流体制御装置は、第３図に示すように、上段に方向
制御弁２０を備え、下段に圧力補償手段６０を備える。

上記万向制御弁２０は、４ボート３位燈切襖弁で、本体
２１に設けたスブール室２２にスプール２３を摺動自在
に鞍め込んでいる。上記スプール室２２には、左方より
順の５個の環状溝２４，２５，２６，２７，２８を設け
、上記各環状溝を夫々タンクボートＴ、負荷ボートＢ、
圧力ボートＰ、負荷ボートＡ、タンクボートＴに蓮適し
ている。

そして、上記負荷ボートＡは図示しない慣性負荷を持つ
アクチュェータに連結している。また上記環状溝２５と
２６の間に設けた小環状溝３１と、上記環状溝２６と２
７の間に設けた小環状溝３２とは、夫々図示しない通路
により上記環状溝２６に運速させている。すなわち、上
記小環状溝３１，３２は、常に圧力ボートＰに通じてい
る。一方、上記スプール２３は４個のランド３５，３６
，３７，３８を備えている。

上記ランド３５，３６，３７，３８とスプール室２２の
摺鰯面との相互作用により、上記圧力ボートＰを負荷ボ
ートＡまたはＢに、また負荷ボートＡまたはＢをタンク
ボートＴに切換接続する。上記ランド３５とスプール室
２２の摺動面との相互作用で圧力ボートＰと負荷ボート
Ａとの間に、第１絞り５３が形成される。また、同様に
、ボートＰと負荷ボートＢとの間に第１絞りが形成され
る。すなわち、図示のスプール２３の中立位置において
は、圧力ボートＰは閉鎖され、負荷ボートＡ，Ｂはタン
クボートＴに蓮通し、スプール２３を左方に位置させた
ときには、圧力ボートＰと負荷ボートＡ：タンクボート
Ｔと負荷ボートＢが運通し、スプール２３を右方に位置
させたときには、圧力ボートＰと負荷ボートＢ；タンク
ボートＴと負荷ボートＡが蓮適する。上記本体２１の左
端には、カバー４１を固定してスプリング室４２を形成
し、上記スプリング室４２に設けたスプリング４３によ
り、上記スプール２３を常時中立位置に付勢するように
している。

また、上記本体２１の上部にはカバー５８を固定し、上
記カバー５８に設けた通路５９により両端の環状溝２４
，２８を蓮通させている。一方、上記スプール２３の両
端のランド３５，３８の情動面の各内端には、軸Ｄ方向
に各切欠き溝４６”４５を夫々設け、上記スプール２３
の変位時に上記各切欠き溝４５，４６とスプール室２２
の各摺動面２２ａ，２２ｂとにより各第２絞り５１，５
２を夫々形成する。すなわち、上記第２絞り５１は、ス
プール２３の左方への移動時、中央のランド３７がスプ
ール室２２の摺動面２２ｃより離れて圧力ボートＰに負
荷ボートＡが蓮適すると同時に外側のランド３８が摺動
面２２ａに接触して負荷ボートＡとタンクボートＴの運
通を断とうとするときに、上記切欠き溝４５と摺動面２
２ａとにより形成される。したがって、上記第２絞り５
１は、上記スプール２３の切換直後の圧力ボートＰから
負荷ボートＡへの流量が小量な時に、負荷ボートＡにタ
ンクボートＴを運速させて、漏らし流量が生じるように
している。また、上記第２絞り５１は、さらに上記スプ
ール２３を左方に移動させて最大変位させたときには、
上記切欠き溝４５が完全にスプール室２２の摺動面２２
ａに覆われて閉鎖するようにしている。

これにより、圧力ボートＰから負荷ボートＡへの流量が
回路振動が生じない程度に大量な時には、負荷ボートＡ
からタンクボートＴへの漏らし流量が存在しないように
している。上記スプール２３のストローク変位に対する
上記第２絞り５１の開閉及びボートＡ，Ｔ間の開閉の具
体的寸法構成は、第４図に示すようになっている。

すなわち、スプール２３の中立位置からの全ストローク
は１３＝８．５肋であって、圧力ボートＰと負荷ボート
Ａとは、スプール２３が中立位置から左方へ１，コ２．
５肌変位したときに運通するのに対して、負荷ボートＡ
とタンクボートＴとは、スプール２３が中立位置から左
方へ１２＝７．５豚変位するまで上記第２絞り５１を介
して選通したままであり、上記スプール２３が７．５柳
以上変位すると上記第２絞り５１が閉鎖されて、その蓮
通が断たれる。一方、上記本体２１には、パイロット通
路５４を設けると共に、上記パイロット通路５４の関口
５４ａ，５４ｂをスプール室２２の各摺動面２２ｃ，２
２ｄに夫々設け、スプール２３にしたがってランドを変
位させることにより、上記開口５４ａまたは５４ｂを負
荷ボートＡまたはＢに運速させるようにしている。すな
わち、上記関口５４ａは上記環状溝２７と上記小環状溝
３２との間に設ける一方、上記関口５４ｂは上記環状溝
２５と上記小環状溝３１との間に設けているので、スプ
ール２３を左方に変位させたときには、そのランド３７
の摺敷面は関口５４ａから離れて上記開口５４ａを負荷
ボートＡに運速させる一方、ランド３６の摺動面は関口
５４ｂを閉鎖し、またスプール２３を右方に変位させた
ときには、ランド３７の摺敷面は開口５４ａを閉鎖する
一方、ランド３６の情勤面は閉口５４ｂから離れて核閉
口５４ｂを負荷ボートＢに蓮通させる。したがって、パ
イロット通路５４は、スプール２３を中立位置から切り
換えたときに、圧力ボートＰに運通した負荷ボートＡま
たはＢに蓮適する。また、上記本体２１には、一端がパ
イロット通路５４に通じ他端がカバー５８の通路５９に
通じるペント通路５５を垂直に設けている。

上記ペント通路５５は、スプール２３が中立位置に存す
るときには、そのランド３７に設けた環状細溝３７ａに
より開放される一方、上記スプール２３が中立位置より
変位したときには、ランド３７の摺動面により閉鎖され
るようになっている。したがって、上記パイロット通路
５４は、スプール２３が中立位置に存するときには、ベ
ント通路５５、通路５９を介して、タンクボートＴに蓬
適する。一方、上記圧力補償手段６０は、バイパス形圧
力補償弁よりなっている。もっとも、バイパス形圧力補
償弁に替えて減圧形圧力補償弁や優先形圧力補償弁を用
いてもよい。上記バイパス形圧力補償弁６０は、本体６
１に設けたスプール室６２にスプール６３と摺動自在に
鉄め込んでいる。

上記スプール室６２には、左方よりｈ項‘こ環状溝６５
，６６，６７を設け、上記環状溝６５はポンプ９川こ接
続すると共に通路６９を介して、上記方向制御弁２０の
圧力ボートＰに接続する一方、上記環状溝６７はタンク
９１に接続すると共に通路７０を介して方向制御弁２０
のタンクボートＴに接続している。一方、上記スプール
６３は、ランド７１，７２，７３を備えており、該各ラ
ンド７１，７２，７３は夫々スプール室６２の摺動面６
２ａ，６２ｂ，６２ｃを摺動自在に俵め込んでいる。

そして、上記スプール６３の左右への作動により、上記
摺動面６２ｂとランド７２の摺動面が接離して、環状溝
６５と６７との間の通路を開閉し、ポンプ９０からの油
をタンク９１にバイパスするようにしている。上記本体
６１の他端に設けたバネ室７６には、差圧通路であるパ
イロット通路８１を介して方向制御弁２０のパイロット
通路５４に接続する一方、上記本体６１の右端に設けた
パイロット室７８には、上記スプール６３の中心に設け
た差圧通路である通路８３を介して、環状溝６５に接続
している。

したがって、上記バネ室７６には、方向制御弁２０の負
荷ボートＡまたはＢの油圧が加えられる一方、パイロッ
ト室７８には、方向制御弁２０の圧力ボートＰの油圧が
加えられるので、上記バイパス形圧力補償弁６０のスプ
ール６３は、上記方向制御弁２０の前後の差圧が上記バ
ネ室７６に設けたスプリング７９のバネ力に相当した値
になるように作動させられる。なお、第８図は第３図の
構造図を回路記号で示したものである。５３は第１絞り
を示す。

上記構成の流体制御装置は次のように作動する。

方向制御弁２０のスプール２３が図示の中立位置に存す
るときには、圧力ボートＰはランド３６，３７により閉
鎖され、負荷ボートＡ，ＢはタンクボートＴに接続され
、またバイパス形圧力補償弁６０のバネ室７６はパイロ
ット通路８１、パイロット通路５４、ベント通路５５を
介して、タンク９１に後続されて、ポンプ９０はアンロ
ード運転を行なう。

今、方向制御弁２０のスプール２３を図示の位置から左
方に変位させると、ランド３７の楢動面がスプール室２
２の摺動面２２ｃから離れて、圧力ボートＰを負荷ボー
トＡに連通させる。

このとき、ランド３８の摺動面がスプール室２２の情動
面２２ａに密接して負荷ボートＡとタンクボートＴの蓮
通を断とうとするが、ランド３８の摺動面に設けた切欠
き溝４５と上記摺敷面２２ａとにより形成される第２絞
り５１により、負荷ボートＡとタンクボートＴは運通し
たままである。したがって、上記第２絞り５１を通って
負荷ボートＡからタンクボートＴへ漏れ油が生じ、この
作用により、バイパス形圧力補償弁６０の応答遅れと慣
性負荷による油の圧縮とのからみ合いで生じる回路振動
や、サージ圧の発生を防止する。さらに、上記スプール
２３を中立位置より左方に７．５肋以上変位させると、
ランド３８の摺動面に設けた切欠き溝４５をスブール室
２７の摺動面２２ａが完全に覆い、第２絞り５１を密閉
する。

このとき、上記ランド３７は摺動面２２ｃより大きく離
れて、圧力ボートＰより負荷ボートＡへの制御流量は大
きくなっているので、上記の如く第２絞り５１を全閉し
て漏らし油を生じさせなくても、回路振動が生じること
はない。一方、上記の如く、漏らし油が発生しないので
、大流量を確保でき、換言するとバイパス形圧力補償手
段６０１こより制御した流量を全てアクチュェータに供
賭浩できる。第５図は、上記方向制御弁２０のスプール
２３のストローク変位を助変数として、負荷圧に対する
方向制御弁２０の制御流量を示すものである。

各曲線Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，蚤，Ｓ６は、夫々スト
ローク変位３．５肋，４．５肌，５．５側，６．５柳，
７．５肌，８柵の状態を示す。これより明らかなように
ストローク変位７．５肋以上になると、負荷圧に関係な
く漏れ流量が生じないことが分る。第６図に示す第１絞
り５１ａは、上記第２絞り５１の変形例で、スブール２
３のストローク変位に伴なつて、絞り量が変化するよう
にしたものである。

上記第２絞り５１ａを形成すべくランド３８に設けた溝
４９の藩中は、該ランド３８の端面に向けてＶ字状に拡
大させている。

したがって、上記第２絞り５１ａは切換直後の回路振動
の生じやすいときには、第２絞り５１ａの断面積を大き
くして、漏らし流量を大きくし、回路振動を防止する一
方、ストローク変位の増大に伴なつて第２絞り５１ａの
断面積を減小して、漏らし流量を減小する。また第７図
に示す第２絞り５１ｂは上記第２絞り５１の第２変形例
でスプール２３のストローク変位に伴なう絞り量の変化
の少ない形のもので、第６図又は第７図のような絞り形
状は負荷の状況に応じて選択することができる。上記各
実施例においては、各第１絞り５１，５１ａ，５１ｂは
、各切欠き溝４５，４６をスプール２３のランド３８，
３５の楢動面に設けて形成したが、上記切欠き溝をスプ
ール室２２の摺動面２２２に設けて絞りを形成してもよ
い。

〈発明の効果〉 上記説明で明らかなように、本発明の流体制御装置は、
切換過渡時のみ漏れ流量を生じさせ、切襖完了後には漏
れ流量を無くするので、起動初明の回路振動やショック
（サージ圧力）の発生を防止でき、しかも、切換完了後
には漏れ流量を無くするので動力損失、熱発生がなくな
り、かつ正確な流量制御ができる。

また、上記第１、第２絞りを上記スプールの変位に伴な
つて絞り量が変化する構造にすれば、回路振動及びサー
ジ圧の発生を防止する上で一層好適である。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は従来の流体制御装置の油圧回路図、第３図
は本発明の−実施例に係る流体制御装置の要部断面図、
第４図は第３図に示す流体制御装置のストローク変位に
対する各ボート間の開閉関係を示す線図、第５図はスプ
ールを変位させた状態での負荷庄一制御流量特性図、第
６図、第７図は絞りの変形例を示す図、第８図は第３図
の流体制御装置の回路図である。 ２０・・・・・・方向制御弁、２１・・・・・・本体、
２３・・…・スプール、５１……第１絞り、５３……第
２絞り、６０・・・・・・圧力補償手段、６３・・・・
・・スプールシ８１，８３・・・・・・差圧通路。 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第３図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも３つのポートＰ，Ｔ，Ａを備えた本体２
   １にスプール２３を挿嵌し、上記スプール２３と上記本
   体２１とで上記圧力ポートＰと上記負荷ポートＡ間に第
   １絞り５３を、上記負荷ポートＡと上記タンクポートＴ
   間に第２絞り５１，５１ａ，５１ｂをそれぞれ形成して
   、上記スプール２３の中立位置では上記第１絞り５３を
   閉鎖し、上記第２絞り５１，５１ａ，５１ｂを開放する
   と共に、上記スプール２３の切換位置では上記第１絞り
   ５３を開放し、上記第２絞り５１，５１ａ，５１ｂを閉
   鎖する一方、上記中立位置から切換位置への過渡期には
   上記第１、第２絞り５３，５１，５１ａ，５１ｂを開放
   する方向制御弁２０と、 上記第１絞り５１，５１ａ，
   ５１ｂの前後から分岐した差圧通路８１，８３の圧力に
   応動するスプール６３で上記第１絞り５３の前後差圧を
   一定に保持する圧力補償手段６０とから成る流体制御装
   置。