JPS6234963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧装置に用いられる方向制御弁に
関し、特に、高圧下で用いるのに適し、スプール
と本体とがそれ程密に嵌合していなくともモータ
の作動を完全に制御できる方向制御弁に関する。

〔従来の技術〕

物質を取扱う移動式の装置、例えばアースムー
バー（土地の掘削、土地の移動に用いる）などに
広く使用されるような装置は、定容量型ポンプの
ような１つの油圧供給源によつて種々の流体モー
タの作動を制御するために、スプール型方向制御
弁の積層体を使用している。機械に対する動力の
要求が高まり続けているため、設計者はより高い
圧力を使用するようになるが、このことは制御弁
の作動に対する要求をさらにシビアにする。より
高い圧力を使用することは２つの方向に悪化する
問題を生ずる。すなわち、それはスプールとその
スプールがすべる弁本体内のボアとの間のすきま
を通る流れ（漏れ）を増大し、弁本体のゆがみを
大きくする。このことは弁とボア部分との軸方向
の整合のずれ、および同心の位置からの変位を生
ずるおそれを有する。流体の漏れに関するこの第
１の問題を軽減するためには、スプールと弁本体
との間の直径方向のすきまを小さくすることが必
要であるが、しかし弁本体のゆがみにより生じる
スプールの固着の問題を回避するためには、すき
まを大きくするしか方法がない。スプールにおけ
る漏れによる漸増的な負荷の降下を防止するため
に負荷保持逆止弁を使用することが普通になつた
が、しかしこれは問題を部分的に緩和するに過ぎ
ず、高圧の装置にとつては不十分である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、スプールと弁本体との間、特
にモータポート（出口ポート）と戻り管路との間
の調整オリフイスにおける嵌合を極端に密にする
必要がなく、高い作動圧力の下でモータの運動を
十分に制御することができる、改良された方向制
御弁を提供することである。

他の目的は、パイロツト操作逆止弁が各々のモ
ータポートからの流れを直接戻り管路に向け、負
荷保持逆止弁及び弁スプールを迂回させるように
働くよう設けられ、かつこのパイロツト操作逆止
弁がモータポートのための最大圧力制御弁として
も、カウンタバランス弁としても働くことができ
る方向制御弁を提供することである。

さらに他の目的は、二つのパイロツト操作逆止
弁が同時に開かれて、流体の流れをモータポート
から直接油槽に流し、負荷保持逆止弁を迂回させ
るフロート位置を有する方向制御弁を提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

これらの目的は、油圧装置に用いられる方向制
御弁組立体であつて、本体と、流入流体を２つの
モータポートのいずれかに向けるよう該本体内に
配置されているクローズドセンター形式のすべり
スプールと、該スプール及び前記モータポートの
各々との間に設けられる負荷保持逆止弁と、各々
のモータポート及び戻りポートとの間に１つずつ
接続され、オリフイスを通してそれぞれのモータ
ポート圧力を受けるスリーブを有しているパイロ
ツト操作逆止弁と、予め定められた圧力において
該パイロツト操作逆止弁のそれぞれのスリーブ内
の室の圧力を逃すためのパイロツトリリーフ弁
と、負荷保持逆止弁の上流の作動圧力に対し反対
側のモータポートのために応答するパイロツト弁
と、負荷保持逆止弁の上流の作動圧力により平衡
されているパイロツトピストンとから成り、前記
パイロツトリリーフ弁は前記パイロツト操作逆止
弁を制御して各々のモータポート内の最大圧力を
制限し、前記パイロツトピストンは反対側のモー
タポートの負荷保持逆止弁の上流の作動圧力に応
答して前記パイロツト弁を制御し前記室を戻りポ
ートと連通して前記パイロツト操作逆止弁をカウ
ンタバランス弁として作用させ、さらに前記パイ
ロツト弁に流入圧力を向けるためスプールにより
制御されるポートを備え、該ポートは流入圧力を
両方のパイロツト弁に同時に向けて前記パイロツ
ト操作逆止弁を開き、前記負荷保持逆止弁を迂回
してモータポートを油槽に至らしめることを特徴
とする方向制御弁組立体を提供することによつて
達成される。以下添付図面を参照して詳しく説明
する。

〔実施例及び作用〕

第１図の弁１０は穿設された孔部即ちボア
（bore）１４を有する本体１２から成り、ボア１
４の中にはすべりスプール１６が入つている。本
体の上下の面は第３図に見られるように図面の平
面に対して平行な平らなものとし、同様の弁と共
に積重ね、ボルト１８により一緒に固定しうるよ
うにするのが好ましい。本体は入口ポート２０を
有し、入口ポート２０はボア２２を経て圧力ポー
ト２４に接続し、該圧力ポート２４はボア１４の
中央拡大部に位置している。スプール１６が中央
にある位置において、スプール１６上のランド２
６，２７は圧力ポート２４を閉じている。スプー
ル１６が左または右に移動すると、圧力ポート２
４はポート２８またはポート３０に接続する。こ
れらのポート２８，３０は負荷保持逆止弁、３
２，３４を経てアクチユエータ（図示せず）の接
続される出口ポートたるモータポート３６，３８
に達している。これらの負荷保持逆止弁はばね４
０のようなばねによりその弁座に偏倚され、当該
逆止弁がない場合に重力または流体モータに作用
する他の力により望ましくない逆流がモータポー
トを通つて生じるのを防止するように働く。

スプール１６は端部のランド４２，４４を有
し、該ランド４２，４４はスプールが中央にある
位置において、ポート２８，３０を、積み重ねら
れた弁即ち弁のバンク（bank）を通つて端から
端まで延びているタンクポート即ち戻りポート４
６，４８に接続する。この接続は、後述するパイ
ロツト弁からの少量の放出流を運ぶに必要とされ
るだけであるので、大きくなくてもよい。戻りポ
ート４６，４８から戻り管路４７，４９がパイロ
ツト操作逆止弁５０，５２にまで延び、該パイロ
ツト操作逆止弁５０，５２はそれぞれ通路４７と
ポート３６の間、および通路４９とポート３８の
間の接続を制御する。このため、パイロツト操作
逆止弁５０または５２が後に述べる手段により開
かれると、モータから返る流れは、スプール１６
が移動してポート２８と戻りポート４６の間、ま
たはポート３０と戻りポート４８の間の接続をブ
ロツクしている時でも、戻りポート４６に直接達
する。そのためにランド４２または４４とボア１
４との間の嵌合を極端に密にすることは必要でな
い。そのような嵌合の度合はモータポート３６，
３８からの戻り流をブロツクすることに少しも関
係がないからである。

パイロツト操作逆止弁５２の構造もパイロツト
操作逆止弁５０のそれと同様なものであるが、パ
イロツト操作逆止弁５０は静止スリーブ５８を含
んでおり、スリーブ５８は弁座６０を有する。弁
座６０の上にはパイロツト操作逆止弁５０が通常
着座し、またパイロツト操作逆止弁５０はばね６
２および室（chamber）６４内の流体圧力により
偏倚されている。パイロツト操作逆止弁５０は静
止スパツド６６の上をすべり、スパツド６６は室
６４内で流体圧力が作用する領域を制限する。ス
リーブ５８内の室６４の内径は弁座６０よりも多
少大きく、弁座６０に近接したパイロツト操作逆
止弁５０の周囲には環状域が形成され、この域に
モータポート３６内の圧力が作用してパイロツト
操作逆止弁５０をその弁座６０から脱座させるこ
とが可能である。

室６４は狭小オリフイス７０を経てモータポー
ト３６に連通している。また、室６４は通路７６
によりパイロツトリリーフ弁８０の入口ポートに
接続している。パイロツトリリーフ弁８０はナツ
ト９２に穿設された出口ポート８２を有し、該ポ
ート８２はパイロツト操作逆止弁５０の中央ボア
８８と戻り管路４７に通ずるスリーブ５８の孔部
９０を経て戻りポート４６に達している。このた
めパイロツト操作逆止弁５０はパイロツトリリー
フ弁８０と共にモータポート３６に対して最大圧
力制御弁として作用することができる。即ちこの
圧力がパイロツトリリーフ弁８０の調整ナツト９
２の設定により決定される、弁８０を開くに十分
な値に達し、そして弁８０を通る流れがオリフイ
ス７０内に有意の圧力降下を生ぜしめるに十分な
程流れると、室６４内の圧力は十分に降下して、
パイロツト操作逆止弁５０の周囲の前記環状域に
作用するモータの全圧力はパイロツト操作逆止弁
５０を開き、出口ポート即ちモータポート３６内
への通剰の圧力を逃す。

パイロツト操作逆止弁５０は小さなパイロツト
ピストン９４（第３図）の故にカウンタバランス
弁としての働きも有している。パイロツトピスト
ン９４はステム９６を有し、例えばスプール１６
が右方に動かされてポート２４とポート３８を連
通したとき、通路９９−９８を通る流体の圧力に
より下に動かされ、ステム９６でパイロツト弁９
７を開く。そのために、パイロツトピストン９４
の上面は通路９８および通路９９を経てポート２
８に接続している。このとき、室６４内の流体は
通路９５からポート２８を通り、戻りポート４６
へと逃げるので、パイロツト操作逆止弁５０は開
いてモータポート３６からの戻り流をポート４６
へと通す。従つて、パイロツト操作逆止弁５０が
開いてモータポート３６からの戻りポート４６へ
と通す前に、室６４から戻りポート４６へ逃げる
流体により、ある小さな作動圧力がポート２８内
で形成されることになる。尚、パイロツトピスト
ン９４の底部は通路９５を経てポート２８と直接
連通している。パイロツト操作逆止弁５０と同様
にしてパイロツト操作逆止弁５２を制御するため
に、同様のパイロツトピストン９４、パイロツト
弁９７および通路９５，９８，９９が設けられて
いる。このためスプール１６が左右のどちらへ移
動しても、シヤトル弁１１８により閉塞されてい
ない方の通路９９を介して、ポート２８内の、ま
たはポート３０内の圧力は両方のバイロツトピス
トン９４の上面に向けられることが知られよう。
しかし、この同じ圧力は通路９５を経て一方のパ
イロツトピストン９４の底に向けられるので、一
度に１つのパイロツト弁９７だけしか開くことが
できない。例えば圧力ポート２４とモータポート
３８が連通するとき、ポート３０内の圧力はパイ
ロツトピストン９４の上面及び底面に向けてパイ
ロツトピストン９４を平衝させるため、パイロツ
ト操作逆止弁５０の側のパイロツト弁しか開くこ
とができないのである。

仮にここで負荷がオーバーランしたと考えてみ
ると、圧力ポート２４及びポート３０における圧
力は減少し、従つてパイロツトピストン９４（ポ
ート２８に関する）への通路９８への圧力も減少
する。この圧力の減少はパイロツト弁９７を閉じ
るように作用し、かくして室６４から通路９５へ
と流体が逃げるのを妨げる。それによつてパイロ
ツト操作逆止弁５０を閉じるような圧力が室６４
内に生成され、モータポート３６からの戻り流が
制限される。このようにしてパイロツト操作逆止
弁５０はカウンタバランス弁として作用するので
あるが、その場合にパイロツト操作逆止弁５０は
通常は完全に閉鎖される訳ではない。なぜなら戻
り流を遮断するのではなく単に制限することによ
つてカウンタバランス弁としての作用は充分に営
まれ、かつそれによりポート３０内に一定の圧力
が保持されるからである。

圧力ポート２４への流体の流入を制御するため
に補償弁１００が設けられ、該弁１００はボア２
２内をすべることができ、そしてばね１０２によ
り第１図の左方に偏倚されている。補償弁１００
はランド１０４を有し、ランド１０４は図示の位
置において入口ポート２０と圧力ポート２４との
間の接続を開いている。補償弁１００はさらにラ
ンド１０３を有し、ランド１０３は図示の位置に
おいて圧力ポート２０とキヤリーオーバーポート
１０６との間の接続を閉じ、キヤリーオーバーポ
ート１０６は下流にある次の部分の弁の入口ポー
トに達し、またはこの部分がたまたまバンクの最
後の部分である場合には、キヤリーオーバーポー
ト１０６は油槽に達している。補償弁１００が右
へ移動すると、入口ポート２０は圧力ポート２４
の代わりにキヤリーオーバーポート１０６に接続
する、該入口ポート２０は上流にある弁のキヤリ
ーオーバーポート１０６から流体を受取り、また
はこれがバンクの最初の弁である場合には、入口
ポート２０は例えば定容量形のポンプ１５の吐出
管から直接流体を受取る。

補償弁１００は孔部１０８およびボア１１０を
通してその左端にポート２４内の圧力を受け、こ
のため圧力ポート２４内の圧力を制限する傾向を
有する。ボア２２の右端にある室１１２は、常に
モータポート２８，３０のうちのより高い圧力を
受けているどちらか一方に接続されている。この
ことは、補償弁１００が弁１０により制御されて
いるモータの負荷を感知し、そして圧力ポート２
４とモータポート２８，３０のうちの作動中のも
のとの間に一定の圧力降下を維持することを可能
にする。室１１２との接続は、それぞれ通路９９
がモータポート２８，３０からシヤトル弁１１８
に達し、該シヤトル弁の出力が室１１２に接続し
ていることにより、確立されている。すなわちシ
ヤトル弁１１８をその内部で自由に移動させるボ
ア１１４は、通路１１５，１１６を経てボア２２
の右端の室１１２に接続している。

好ましくは、弁の本体１２の外側に、負荷に応
答するシステム補償弁が設けられる。この弁は第
２図に線図１３６で示されている。これは弁の積
層体中にあるどの弁であつても、より高いモータ
作動圧力を有するものからモータ作動圧力を受取
り、そしてこの時使用されている１つまたはそれ
以上のモータを作動させるに必要でない流体を、
導管１２２を通してタンクに還流させる。このた
めに、逆止弁１２６（第３図）および交叉導管１
２８が各々の弁部分に設けられている。これらは
導管１３０（第２図）とオリフイス１３２により
弁１３６の作動室と連絡している。小さなブリー
ドオリフイス１３４はこの作動室から流体を徐々
に流出させて、すべてのスプールが中央にある時
にこの弁が開くのを許容するように働く。換言す
れば、このオリフイス１３４は両方の逆止弁１２
６が閉じられた時に弁１３６の作動室の中に流体
が詰まるのを回避する。またパイロツトリリーフ
弁１２０を設け、これにより弁１３６をして入口
ポート２０またはポンプ吐出管内の最大圧力を制
限させることもできる。

フロート状態、すなわち両方のモータポートが
タンクポート即ち戻りポートに接続されて自由な
相互循環が行われる状態を達成するために、スプ
ール１６を、その通常の作動位置を越えて右に移
動させて、ランド２７をボア１４の側壁にあるポ
ート１３８のちようど右に位置させることができ
る。この位置においては、ランド２７の左端部は
まだ圧力ポート２４とポート２８とを隔ててい
る。また、ランド１４０も圧力ポート２４をポー
ト３０から隔てており、そしてランド１４２はポ
ート３０と戻りポート４８との間に小さな開口を
許容している。小さなポート１３８が流入圧力に
対して開いているために、この圧力は該ポート１
３８から通路１１６，１１５、ボア１１４、およ
び通路９８を通つて両方のパイロツト弁９７のパ
イロツトピストン９４の上面（第３図）に送られ
る。このため、両方の逆止弁５０，５２は開く
が、圧力流体はポート２８，３０のどちらにも入
らず、モータは自由にフロートすることを許され
る。

弁１０に関係する回路は第２図の右半分に示さ
れている。左半分にも同様の弁の回路が示されて
いるがこの弁に用いられているスプール弁１７は
フロート位置を欠いている。このような弁は、
1975年２月10日に出願された動力伝達に関する本
出願人の米国出願第548475号に示されているもの
に類似してよい。所望ならば、弁１０の戻り通路
と油槽との間に低い背圧を維持するために、第２
図の如く外部リリーフ弁１４４を設けてもよい。

〔発明の効果〕

本発明では以上に述べたように、最大圧力制御
弁としてもカウンタバランス弁としても働くパイ
ロツト操作逆止弁が設けられている。このパイロ
ツト操作逆止弁はモータポートからの戻り流を直
接戻り管路へと向け、弁スプールを迂回させる。
このような構成及び作用により、高圧の流体を使
用する場合でも、従来のようにスプールとボアと
の嵌合を密にすることを必要とせずに満足な作動
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい形態を組入れた方向
制御弁の断面図、第２図は第１図の弁を組入れた
油圧伝達システムの回路の一例を示す回路図、第
３図は第１図の３−３線に沿う断面図である。 １０……弁、１２……弁の本体、１６……スプ
ール、２０……入口ポート、２４……圧力ポー
ト、２８，３０……ポート、３２，３４……逆止
弁、３６，３８……モータポート、４６，４８…
…戻りポート、５０，５２……パイロツト操作逆
止弁、７０……狭小オリフイス、８０……パイロ
ツトリリーフ弁、９４……パイロツトピストン、
９７……パイロツト弁、１３８……ポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油圧装置に用いられる方向制御弁組立体１０
   であつて、本体１２と、流入流体を２つのモータ
   ポート３６，３８のいずれかに向けるよう該本体
   内に配置されているクローズドセンター形式のす
   べりスプール１６と、該スプール及び前記モータ
   ポートの各々との間に設けられる負荷保持逆止弁
   ３２，３４と、各々のモータポート及び戻りポー
   ト４６，４８との間に１つずつ接続され、オリフ
   イス７０を通してそれぞれのモータポート圧力を
   受けるスリーブ５８を有しているパイロツト操作
   逆止弁５０，５２と、予め定められた圧力におい
   て該パイロツト操作逆止弁５０，５２のそれぞれ
   のスリーブ内の室６４の圧力を逃すためのパイロ
   ツトリリーフ弁８０と、負荷保持逆止弁の上流の
   作動圧力に対し反対側のモータポートのために応
   答するパイロツト弁９７と、負荷保持逆止弁の上
   流の作動圧力により平衡されているパイロツトピ
   ストン９４とから成り、前記パイロツトリリーフ
   弁８０は前記パイロツト操作逆止弁５０，５２を
   制御して各々のモータポート３６，３８内の最大
   圧力を制限し、前記パイロツトピストン９４は反
   対側のモータポートの負荷保持逆止弁の上流の作
   動圧力に応答して前記パイロツト弁９７を制御し
   前記室６４を戻りポート４６，４８と連通して前
   記パイロツト操作逆止弁５０，５２をカウンタバ
   ランス弁として作用させ、さらに前記パイロツト
   弁９７に流入圧力を向けるためスプールにより制
   御されるポート１３８を備え、該ポートは流入圧
   力を両方のパイロツト弁９７に同時に向けて前記
   パイロツト操作逆止弁５０，５２を開き、前記負
   荷保持逆止弁３２，３４を迂回してモータポート
   を油槽に至らしめることを特徴とする方向制御弁
   組立体。 ２ スプールの軸線と負荷保持逆止弁３２，３４
   及びパイロツト操作逆止弁５０，５２の軸線は１
   つの共通の平面内にあり、これら逆止弁の軸線は
   スプールの軸線に対して平行であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方向制御弁組
   立体。