JP2563355Y2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、流量制御弁、さらに詳
しくいえば、一方向の流過に対してはフリーフローの状
態とし、これと逆方向の流れに対しては一定圧の流量制
御を行う圧力補償流量制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の流量制御弁の例としては、実開昭
６２−４４３０５号のものがある。図６はこれを示し、
弁本体２１は、中心部にスプール２２を摺動可能に内蔵
する。スプール２２は、第１の油室２３、第２の油室２
４、およびこれらの油室２３・２４間に形成された絞り
２５をそなえる。弁本体２１には、第１のポート２６お
よび第２のポート２７と、前記のスプール２２と弁本体
２１の内壁とで構成されて第１のポートからの油の流入
時のみ第１のポートと第２のポートとを連通させる開閉
部２８と、スプール２２と第１のポート２６とで構成さ
れて第２のポートから絞り２５を経る油の流入時のみ油
の流量を一定に制御する制御オリフィス部２９とをそな
えている。

【０００３】前記のように構成される従来の流量制御弁
は、油圧ショベルなどの土木機械において、油圧回路に
介設して使用されることが多い。図７は、油圧ショベル
のコントロール弁と、それによって操作される油圧アク
チュエータとの油圧系統図を示す。

【０００４】同図において、最初に操縦用パイロット弁
３１のレバー３２を右方向（Ｃ矢の方向）に倒すと、ポ
ンプ３３の圧油が導入されてパイロットライン３４ｂに
パイロット圧力が発生し、スプール３５の右側の室３６
ｂに作用するので、スプール３５が図の左方向に移行し
て、その結果ポンプ３８からの圧油がアクチュエータ３
７に送られてこれを駆動し、排出油はタンク３９に排出
される。つぎに、この状態からレバー３２を中立位置に
戻すと、パイロットライン３４ｂのパイロット圧力が消
滅するので、スプール３５も急激に中立位置に戻り、そ
の結果アクチュエータ３７はショックを伴って急激に停
止する。

【０００５】そのショックを緩和するために、図６の流
量制御弁をパイロットライン３４ａ・３４ｂの途中に介
設して使用することが行われる。その接続要領は、図７
中の一点鎖線で示すように、パイロットライン３４ａ・
３４ｂが操縦台３１とスプール３５の各両端の室３６ａ
・３６ｂとの間をそれぞれ直結することなく、流量制御
弁Ｐａ・Ｐｂを経由して接続され、しかもスプール３５
の室３６ａ（３６ｂの場合も同じ）が、流量制御弁Ｐａ
（Ｐｂの場合も同じ）の第２のポート２７と向かい合う
位置となるように接続される。それぞれの流量制御弁Ｐ
ａ・Ｐｂは、油が第１のポート２６から第２のポート２
７に向かって流れるときはフリーフローの状態で油の通
過を許し、第２のポート２７から第１のポート２６に向
かって流れるときにのみ、圧力補償流量制御を行うの
で、アクチュエータ３７が停止するときのショックを緩
和することができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】図７に例示される油圧
装置において、コントロール弁のパイロットラインの途
中に、前記のショックを緩和する目的をもって、前記の
構成よりなる従来型の流量制御弁を介設する場合には、
つぎのような問題点がある。

【０００７】（１）操縦台３１のレバー３２をＣ矢の方
向に倒した位置から、急に元の“中立位置”に戻した場
合、アクチュエータ３７は、ある時間遅れの後に停止す
る。この時間遅れは、通常は問題にならない場合が多い
が、対象となる油圧装置の使用目的によっては、前記の
時間遅れを排除したい場合があり、また緊急事態の発生
などで時間遅れの許されない場合もある。このような場
合のために、流量制御機能の解除手段を備えていること
が流量制御弁にとって望ましいことであるが、前記従来
の流量制御弁には、このような解除手段はそなわってい
ない。

【０００８】（２）レバー３２をＣ矢の方向に倒した位
置から、急激に“中立位置”を通り越して反対方向の左
側に倒した位置まで持って行き、それによってアクチュ
エータ３７を急激に逆回転ないし逆移動させたいことが
ある。この場合、アクチュエータ３７が、レバー３２の
操縦操作に対応して高速応答してくれることが望ましい
が、従来の流量制御弁をそなえるものにあっては、ある
時間遅れの後にアクチュエータ３７の稼働が停止し、停
止した後に逆方向の稼働が始動することになって、期待
する高速応答を実現することができない。たとえば、油
圧式掘削ショベルにおいて、バケットにて掘削作業を行
った後、バケットを持ち上げ、これをかなりのスピード
の下に前後方向に交互に振って、付着している土砂をバ
ケットの表面から払い落とす反復作業が必要な場合があ
るが、このような作業を前記従来の流量制御弁付きの油
圧装置で行うと、バケットの土砂を払い落とすための反
復作業がきわめて緩慢な動作となって、快適な作業の進
展が望まれず、作業能率も甚だ低いものとなる。

【０００９】本考案は、特定方向の流れに対して流量制
御弁のそなえる流量制御機能を、簡単な構成と容易な操
作とによって任意にこれを解除して、前記特定方向の流
れに対してもフリーフローの状態で流れ得るようにし、
あるいはその状態からの該機能の復元が簡単容易にでき
るようにし、それによって従来の流量制御弁のそなえる
機能の改善と流量制御弁の用途の拡大を図ることを目的
としている。

【００１０】また、前記の流量制御機能の解除ならびに
復元の手段を、流量制御弁の属する油圧回路の圧油を利
用して行うことができるようにして、関連装置の合理化
ならびに簡略化を図ることをも目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的達成のため
に、本考案の流量制御弁においては、イ）弁本体１と、
ロ）その内部に設けられた内腔２内での摺動を可能に内
蔵され、外周面に長手方向のみぞ３をそなえ、内部に長
手方向の孔４をそなえる大径スプール５と、ハ）大径ス
プールの孔４内での摺動を可能に設けられ、中心部に長
手方向に設けた油室６の途中に絞り７が設けられる小径
スプール８と、ニ）弁本体１の一方の端面に開口し、内
腔２に設けた第１のすきま９と連通する第１のポート１
０と、ホ）弁本体１の他の端面に開口し、内腔２に設け
た第２のすきま１１と連通する第２のポート１２と、
ヘ）弁本体１のさらに他の端面に開口し、圧油の導入に
よって大径スプール５を第１のポート１０の方向に移動
する油室１３およびピストン１８と、ト）第２のポート
１２からの油の流入時あるいは油室１３への油の導入時
にのみ、大径スプール５の第１のポート１０の方向への
移動に応じて、大径スプール５の外周面のみぞ３が第２
のすきま１１と第１のすきま９とを連通させることによ
り、第２のポート１２と第１のポート１０とを連通させ
る開閉部１４と、チ）大径スプール５と小径スプール８
とによって構成され、第１のポート１０から絞り７を経
る油の流入時にのみ、油の流量を一定に制御する制御オ
リフィス部１５と、リ）大径スプール５を開閉部１４が
閉じられる方向に付勢するバネ１６と、ヌ）小径スプー
ル８を制御オリフィス部１５が開放される方向に付勢す
るバネ１７とをそなえている。

【００１２】流量制御弁が、油圧コントロール弁を用い
てアクチュエータの駆動を制御する圧油ラインの途中に
介設されて使用されるとき、流量制御弁の油室１３に導
入するための圧油を、油圧コントロール弁のスプール位
置制御用の油圧パイロット管系から導くようにすること
は効果的である。

【００１３】

【作用】（ａ）流量制御弁の弁本体１の端部に開口する
第１のポート１０から油が流入すると、大径スプール５
がバネ１６によって油の流入方向へ移動して開閉部１４
が閉じられた状態にあるので、流入した油は絞り７を経
て油室６に進み、制御オリフィス部１５を通過して第２
のすきま１１に至り、ここから第２のポート１２に向か
って流れる。このとき、絞り７の前後の差圧に応じ、差
圧が大であれば、小径スプール８はバネ１７に抗して制
御オリフィス部１５を狭くする方向に移動し、通過流量
を制限して圧力補償を行う。反対に差圧が小さければ、
小径スプール８は制御オリフィス部１５を広くする方向
に移動し、そのため通過油に対する流量制御が安定した
状態で行われる。

【００１４】（ｂ）前記とは逆に、第２のポート１２か
ら油が流入すると、大径スプール５がバネ１６に抗して
第１のポート１０の方向に向かって押されて移動し、移
動に応じて大径スプール５の外周面のみぞ３が開閉部１
４を通じて弁本体１の内腔２に設けた第１のすきま９と
連通し、第２のすきま１１と第１のすきま９とが連通す
るので、第２のポート１２と第１のポート１０とがフリ
ーフローの状態で連通する。

【００１５】（ｃ）つぎに、弁本体１の他の端面に開口
する油室１３に対して圧油を導入すると、大径スプール
５はピストン１８に押されてバネ１６に抗して第１のポ
ート１０の方向に移動し、その結果大径スプール５のみ
ぞ３によって、第１のすきま９と第２のすきま１１とが
開閉部１４を通じて連通の状態に置かれる。

【００１６】この状態で第１のポート１０から油が流入
すると、油は、第１のポート１０、第１のすきま９、開
閉部１４、みぞ３、第２のすきま１１、第２のポート１
２と流れ、第１のポート１０から第２のポート１２に向
かって流れる油に対してフリーフロー状態の流れを実現
する。

【００１７】（ｄ）また、この状態、すなわち油室１３
に圧油が導入されている状態で第２のポート１２から油
が流入したときは、大径スプール５はすでに第１のポー
ト１０の方向に向かって移動した位置にあるので、油の
流通経路は、前記（ｂ）で説明した経路と全く同等の経
路となり、フリーフローの状態となる。

【００１８】本考案の流量制御弁が、油圧コントロール
弁のスプール位置を制御する油圧パイロット管系などに
連結して使用される場合に、油室１３に導入する圧油源
として、油圧パイロットラインの圧油を利用すると、装
置の簡略化ができる。

【００１９】

【実施例】本考案の流量制御弁の実施例について、図面
を参照して以下に説明する。

【００２０】図１、図２および図３において、弁本体１
は、その内部に設けられた内腔２内での摺動を可能に大
径スプール５を内蔵する。大径スプール５は、外周面に
長手方向のみぞ３をそなえ、内部に長手方向の孔４をそ
なえてその孔４内での摺動を可能に小径スプール８を内
蔵する。小径スプール８は、中心部に長手方向に設けた
油室６の途中に絞り７が設けられる。

【００２１】弁本体１は、一方の端面に開口し、内腔２
に設けた第１のすきま９と連通する第１のポート１０
と、弁本体１の他の端面に開口し、内腔２に設けた第２
のすきま１１と連通する第２のポート１２とをそなえ
る。

【００２２】弁本体１のさらに他の端面には、油室１３
が設けられる。油室１３は、その底面が大径スプール５
の端面と対向する位置に配置されて油室１３と内腔２と
の間で摺動を可能に設けられたピストン１８を内蔵す
る。そのため油室１３に圧油が導入されると、大径スプ
ール５はその端面にピストン１８を介して油圧を受け、
第１のポート１０の方向に移動を強制される。

【００２３】第１のすきま９とみぞ３との間には開閉部
１４が設けられる。大径スプール５を開閉部１４が閉じ
られる方向に付勢するためのバネ１６が、内腔２内に設
けられる。開閉部１４は、第２のポート１２からの油の
流入時あるいは油室１３への油の導入時に、大径スプー
ル５がバネ１６に抗して第１のポート１０の方向へ移動
することにより、大径スプール５の外周面のみぞ３を通
じて第２のすきま１１と第１のすきま９とを連通させる
役目をする。その連通によって、第２のポート１２と第
１のポート１０とが連通する。

【００２４】制御オリフィス部１５は、大径スプール５
の孔４を大径スプール５の外周面に連通させる小孔と、
孔４内を摺動する小径スプール８の端辺部とによって構
成される。小径スプール８を制御オリフィス部１５が開
放される方向に付勢するためのバネ１７が、小径スプー
ル８と大径スプール５との間に設けられている。制御オ
リフィス部１５は、第１のポート１０から絞り７を経る
油の流入時に、小径スプール８が絞り７の前後の差圧に
よりバネ１７に抗して移動させられて、前記端辺部が通
路としての前記小孔の開口面積を制御することにより、
前記の方向に流れる時にのみ油の流量を一定に制御す
る。

【００２５】このように構成される流量制御弁の作用に
ついて、つぎに説明する。図１において、弁本体１の第
１のポート１０から矢印Ａの方向に油が流入すると、大
径スプール５がバネ１６によって油の流入方向へ移動し
て開閉部１４が閉じられた状態にあるので、油は絞り７
を経て油室６に進み、制御オリフィス部１５を通過して
第２のすきま１１から第２のポート１２に向かって流
れ、Ａ矢の方向に流出する。そのため通過油に対する流
量制御が安定した状態で行われる。

【００２６】つぎに、図２に示すように、第２のポート
１２から矢印Ｂの方向に油が流入すると、大径スプール
５がバネ１６に抗して第１のポート１０の方向に向かっ
て押されて移動し、移動に応じて大径スプール５の外周
面のみぞ３が開閉部１４を通じて第１のすきま９と連通
し、第２のすきま１１と第１のすきま９とが連通し、そ
の結果、第２のポート１２と第１のポート１０とが連通
し、油はフリーフローの状態でＢ矢の方向に流出する。

【００２７】つぎに、図３に示すように、油室１３に対
して矢印Ｐの方向に圧油を導入すると、大径スプール５
はピストン１８に押されてバネ１６に抗して第１のポー
ト１０の方向に移動し、その結果大径スプール５のみぞ
３によって、第１のすきま９と第２のすきま１１とが開
閉部１４を通じて連通の状態に置かれる。

【００２８】この状態で第１のポート１０から矢印Ａ１
の方向に油が流入すると、油は、第１のポート１０、第
１のすきま９、開閉部１４、みぞ３、第２のすきま１
１、第２のポート１２と流れ、第１のポート１０から第
２のポート１２に向かって流れる油に対して、フリーフ
ローの状態の流れを行わせる。

【００２９】また、前記の状態、すなわち油室１３に圧
油が導入されている状態で第２のポート１２から油が流
入するときは、大径スプール５は、油室１３の油圧によ
ってすでに第１のポート１０の方向に移動した位置にあ
るので、油の流通経路は、前記の図２で説明した経路と
全く同じ経路となり、フリーフローの状態となる。

【００３０】図４は、本考案にかかる流量制御弁２０ｂ
を、油圧装置の一対のパイロットライン３４ａ・３４ｂ
のうち、３４ｂの途中に介設した回路の例を示す。本考
案の流量制御弁を図示のような油圧回路に適用した場
合、レバー３２によって操作されるアクチュエータ３７
の発動・停止に伴って発生するショックを防止する面で
役立つことは、図６の従来装置の説明に際して、すでに
述べたところと同様である。

【００３１】本考案の流量制御弁２０ｂは、前記従来の
流量制御弁と異なり、図１，図２および図３でその構成
について説明したように、弁本体１の端面に油室１３が
設けられているので、油室１３に対して圧油を導入する
ための導入管２１を連結し、導入管２１を通じて導入さ
れる圧油を制御することにより、必要に応じて任意に前
記の流量制御機能の解除を実施することができる。

【００３２】このようにして、導入管２１から圧油を導
入して流量制御機能を解除すると、従来の流量制御弁の
場合には実現できなかった前記の時間遅れの排除を任意
に行うことが可能となり、緊急時の対処を含めてアクチ
ュエータの発停に要する時間の短縮を実現することがで
きる。

【００３３】また図４のように、導入管２１をパイロッ
トライン３４ａにつないでおくと、レバー３２を一旦矢
印Ｃの方向に倒した後、その位置から急激に“中立位
置”を通り越して反対方向の左側に倒した位置まで持っ
て行き、それによってアクチュエータ３７を急激に逆回
転ないし逆移動させたい場合に、レバー３２の操作に応
じて油圧の発生がパイロットライン３４ｂからパイロッ
トライン３４ａに移り、それと同時にパイロットライン
３４ａの油圧が導入管２１を経て流量制御弁２０ｂの油
室１３に到達して、流量制御機能を解除するので、解除
操作がレバー３２の操作にともなって全く自動的に行わ
れ、とくにレバー３２の傾倒操作が短時間の間に反復し
て行われる場合などに、作業能率の向上に貢献する。ま
た同時に、圧油配管に関して装置の簡略化ができて好都
合である。

【００３４】一般に、図５のように、流量制御弁の油室
１３に圧油を導入するための導入管２１を設け、その途
中に開閉弁２２を介設する場合に、たとえば開閉弁２２
を電磁弁として、その操作用スイッチの設置場所をレバ
ー３２の付近に選ぶことにより、操縦性の向上に一層の
効果がもたらされることは明らかである。

【００３５】

【考案の効果】本考案の流量制御弁は以上のように構成
されるので、本来の流量制御弁がそなえる特定方向の流
れに対する流量制御機能はそのまま保有し、しかもその
保有する流量制御機能を、簡単な構成と容易な操作とに
よって、任意にこれを解除して前記特定方向の流れに対
してもフリーフローの状態で流れ得るようにし、またそ
の状態からの該機能の復元が簡単容易にできるように
し、それによって従来の流量制御弁のそなえる機能の改
善と流量制御弁の用途の拡大を図ることができるという
効果がある。

【００３６】また、前記の流量制御機能の解除ならびに
復元の操作を、流量制御弁の属する油圧回路の圧油を利
用して行うことができるようにしたので、関連装置の合
理化と簡略化をさらに進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の流量制御弁の一実施例の断面図であ
る。

【図２】図１の流量制御弁の異なる作動態様を示す断面
図である。

【図３】図１の流量制御弁のさらに異なる作動態様を示
す断面図である。

【図４】本考案の流量制御弁をそなえる油圧装置の一実
施例の油圧系統図である。

【図５】本考案の流量制御弁をそなえる油圧装置の他の
実施例の油圧系統図である。

【図６】従来の流量制御弁の断面図である。

【図７】従来の流量制御弁をそなえる油圧系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 弁本体 ２ 内腔 ３ みぞ ４ 孔 ５ 大径スプール ６ 油室 ７ 絞り ８ 小径スプール ９ 第１のすきま １０ 第１のポート １１ 第２のすきま １２ 第２のポート １３ 油室 １４ 開閉部 １５ 制御オリフィス部 １６・１７ バネ １８ ピストン

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体（１）と、 その内部に設けられた内腔（２）内での摺動を可能に内
   蔵され、外周面に長手方向のみぞ（３）をそなえ、内部
   に長手方向の孔（４）をそなえる大径スプール（５）
   と、 大径スプールの孔（４）内での摺動を可能に設けられ、
   中心部に長手方向に設けた油室（６）の途中に絞り
   （７）が設けられる小径スプール（８）と、 弁本体（１）の一方の端面に開口し、内腔（２）に設け
   た第１のすきま（９）と連通する第１のポート（１０）
   と、 弁本体（１）の他の端面に開口し、内腔（２）に設けた
   第２のすきま（１１）と連通する第２のポート（１２）
   と、 弁本体（１）のさらに他の端面に開口し、圧油の導入に
   よって、大径スプール（５）を第１のポート（１０）の
   方向に移動する油室（１３）およびピストン（１８）
   と、 第２のポート（１２）からの油の流入時あるいは油室
   （１３）への油の導入時にのみ、大径スプール（５）の
   第１のポート（１０）の方向への移動に応じて、大径ス
   プール（５）の外周面のみぞ（３）が第２のすきま（１
   １）と第１のすきま（９）とを連通させることにより、
   第２のポート（１２）と第１のポート（１０）とを連通
   させる開閉部（１４）と、 大径スプール（５）と小径スプール（８）とによって構
   成され、第１のポート（１０）から絞り（７）を経る油
   の流入時にのみ、油の流量を一定に制御する制御オリフ
   ィス部（１５）と、 大径スプール（５）を開閉部（１４）が閉じられる方向
   に付勢するバネ（１６）と、 小径スプール（８）を制御オリフィス部（１５）が開放
   される方向に付勢するバネ（１７）とをそなえることを
   特徴とする流量制御弁。
2. 【請求項２】 流量制御弁が油圧コントロール弁を用い
   てアクチュエータの駆動を制御する圧油ラインの途中に
   介設されているとき、流量制御弁の油室（１３）に圧油
   を導入する管が油圧コントロール弁のスプール位置を制
   御する油圧パイロット管系に連結される請求項１記載の
   流量制御弁。