JP2593012Y2

JP2593012Y2 - 圧力補償弁

Info

Publication number: JP2593012Y2
Application number: JP1992074110U
Authority: JP
Inventors: 和義石浜; 和則池井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2007-10-23
Also published as: JPH0637606U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、１つの油圧ポンプの吐
出圧油を複数のアクチュエータに流量分配して供給する
油圧回路等に用いられる圧力補償弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】１つの油圧ポンプの吐出圧油を複数のア
クチュエータに供給すると、負荷圧の低いアクチュエー
タにのみ圧油が供給されてしまう。そこで、圧力補償弁
を設け、この圧力補償弁をアクチュエータの最も高い負
荷圧でセットし、負荷の異なる各アクチュエータにも圧
油を流量分配して供給できるようにしている。

【０００３】このような圧力補償弁としては、例えば図
１に示すものが知られている。すなわち、弁本体１に入
口ポート２と出口ポート３を連通・遮断する弁４を設け
てチェック弁部５とし、前記弁本体１に、第１ポート６
に連通した第１圧力室７の圧力で第２ポート８と第３ポ
ート９を連通し、第３ポート９に連通した第２圧力室１
０の圧力で第２ポート８と第３ポート９を遮断するスプ
ール１１を設けて減圧弁部１２とし、前記スプール１１
をばね１３で第２ポート８と第３ポート９を遮断する方
向に押して前記弁４に当接した圧力補償弁。

【０００４】図１を参照して作動を説明する。操作時の
過度的な状態から定常状態に至るまでを説明する。な
お、他方の圧力補償弁、方向制御弁、アクチュエータは
符号に「′」をつけて説明する。まず、一方のアクチュ
エータ１６のみを操作する場合を説明する。初めは、全
ての方向制御弁１５，１５′は中立位置Ｃの状態であ
る。出口ポート３、第１圧力室７、第２圧力室１０のい
ずれも圧力は０である。また、入口ポート２、第２ポー
ト８には最低限のポンプ圧が作用している。最低限のポ
ンプ圧とは、吐出圧制御装置５０のばね５１によって決
定される。この状態では、弁４、スプール１１は図示の
位置にあり、全てのポートは互いに遮断されている。

【０００５】次に、一方の方向制御弁１５のみをＡ位置
またはＢ位置とする。ここで、負荷圧導入路１８を経由
して第１圧力室７にアクチュエータ１６の負荷圧がかか
る。この時、第１圧力室７の圧力は第２圧力室１０の圧
力より高い。また、アクチュエータ１６の負荷圧は入口
側管路１７を経由し出口ポート３へ作用する。従って、
スプール１１は弁４より離れて図中右方向へ移動する。

【０００６】スプール１１のきり孔１１Ａが第２ポート
８へ開口すると、ポンプ吐出圧油が第２ポート８から第
２圧力室１０へ連通する。第２圧力室１０へ導かれた圧
油は負荷圧検出路１９を経由して吐出量制御弁５２を図
中Ｄ位置へ切換える。この時、ポンプ吐出圧油はタンク
への油路を遮断される。吐出量制御装置５０はタンクに
連通することでポンプ吐出圧は上昇する。吐出量制御弁
５２は、負荷圧検出路１９の圧力とばね５３によるばね
力の合計と、ポンプ吐出圧との差を所定量に保つ作動を
する。この吐出量制御弁により流量と圧力が決定され
る。

【０００７】この後、入口ポート２へ高くなったポンプ
吐出圧が作用する。従って弁４に作用する圧力は、出口
ポート３に作用する負荷圧よりも入口ポート２に作用す
るポンプ圧が高くなる。そこで弁４は図中右方向へ移動
する。弁４が出口ポート３へ開口することにより、入口
ポート２は出口ポート３へ連通する。ここで入口ポート
２と出口ポート３の圧力は等しくなる。入口ポート２の
圧力と第２圧力室１０の圧力の差圧を△Ｐ１とし、出口
ポート３に作用する負荷圧と第１圧力室７の圧力の差圧
を△Ｐ２とする。上述した作動により、一方の圧力補償
弁は△Ｐ１＝△Ｐ２となる位置でバランスし、定常状態
となる。なお、この△Ｐ１は吐出量制御弁５２のばね５
３のばね力により決定される。

【０００８】次に、上記定常状態から更に低負荷である
他方のアクチュエータ１６′を操作する場合を説明す
る。他方の圧力補償弁の第２圧力室１０′は、負荷圧検
出路１９を介して一方の圧力補償弁の第２圧力室１０と
連通している。従って、中立位置Ｃである作動前の状態
から、他方の圧力補償弁の第２圧力室１０′には圧力が
作用している。ここで他方の方向制御弁１５′をＡ位置
またはＢ位置に切換える。アクチュエータ１６′には低
負荷が作用しているので、第１圧力室６′には低圧が作
用する。第２圧力室１０′にはアクチュエータ１６′の
高負荷による高い圧力が作用しているので、スプール１
１は図中位置左方向へ押されている。

【０００９】ここで、入口ポート２′にはポンプ１４の
吐出圧が入口ポート２と等しく作用している。入口ポー
ト２′の圧力により弁４′は図中位置右方向へ押され、
弁４′はスプール１１′から図中左方向へ突出した押杆
５４′を介してスプール１１′を図中右方向へ押す。上
述したように、一方、他方の圧力補償弁は定常状態で△
Ｐ１＝△Ｐ２を維持するべく作用する。従って、一方、
他方のアクチュエータ１６，１６′に各々異なる負荷圧
が作用しても、油圧ポンプの吐出圧油を流量分配して供
給することができる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】圧力補償弁のチェック
弁部５，５′はロードチェック機能を有する。ロードチ
ェック機能とは、アクチュエータ１６，１６′に作用す
る外部負荷によって負荷圧導入路１８の負荷圧がポンプ
吐出圧よりも高くなった場合、アクュエータ１６，１
６′から圧油が逆流してアクチュエータ１６，１６′が
動くことを防止するものである。具体的には、弁４に作
用する圧力を比較し、入口ポート２に作用するポンプ圧
よりも出口ポート３に作用する外部負荷による負荷圧の
方が高い場合、弁４は図中左方向へ移動し、弁４は出口
ポート３への開口を遮断するチェック弁として機能す
る。

【００１１】しかしながら、上記ロードチェック機能で
は次のような問題点がある。すなわち、外部負荷がアク
チュエータに作用した時に弁４を遮断方向へ移動させる
には、入口ポート２の圧力より出口ポート３の圧力が高
くなる必要がある。ここで出口ポート３の圧力が高い状
態、つまり出口ポート２との差圧を生じるためには、弁
４の開口部に圧油の流れによる圧力損失を必要とする。
言い換えれば弁４の開口部を絞りとして機能させ差圧を
発生させる必要がある。つまり、出口ポート３から入口
ポート２へ圧油が流れなければならない。弁４をチェッ
ク弁と機能させるためには必ず逆流を生じる。従ってア
クチュエータ１６は外部負荷によって作動してしまう。
弁４をチェック弁として作動させるのに、出口ポート３
の圧力のみを用いている。このため必ず逆流を生じてか
ら作動することになり、チェック弁としての応答性に問
題があった。また必ず逆流を生じるのでチェック弁機能
として精度が悪いとの問題点があった。

【００１２】そこで本考案は、応答性を改善し、チェッ
ク弁機能の精度を高めたロードチェック機能を有する圧
力補償弁を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】弁本体２０にチェック弁
部２８と減圧弁部３９を設け、前記チェック弁部２８は
入口ポート２３と出口ポート２４を連通・遮断する弁２
５を設けてなり、前記減圧弁部３９は第１・第２・第３
ポート２９，３０，３１とスプール３２を設けてなり、
前記スプール３２は第１ポート２９に連通した第１圧力
室３３の圧力で第２ポート３０と第３ポート３１を連通
し、第３ポート３１に連通した第２圧力室３４の圧力で
第２ポート３０と第３ポート３１を遮断し、ばね３６
は、第２ポート３０と第３ポート３１を遮断する方向に
スプール３２を押し、前記弁２５には前記第１圧力室３
３に突出すべくしてなる押杆３８を備え、前記押杆３８
は前記スプール３２に当接すべくしてなり、前記出口ポ
ート２４は方向制御弁４５の入口側に接続し、前記入口
ポート２３と前記第２ポート３０にポンプ吐出側管路を
接続し、前記方向制御弁４５の出口側に接続した負荷圧
検出路４３を第１ポート２９に接続してなることを特徴
とする圧力補償弁。

【００１４】

【作用】アクチュエータに外部負荷が作用して負荷
圧が生じた時に、その負荷圧は方向制御弁４５の内部絞
りを通ることなく負荷圧検出路４３、第１ポート２９を
通って第１圧力室３３に直ちに作用する。第１圧力室３
３に作用した負荷圧が押杆３８を押してチェック弁部２
８の弁２５を入口ポート２３と出口ポート２４を遮断す
る方向に押す。このように、アクチュエータに負荷圧が
生じると、その負荷圧によって直ちにロードチェック機
能を開始する。したがって、応答が速くなり、逆流する
圧油の量が低減しチェック弁機能の精度が向上する。ま
た、従来からの圧力補償機能を損なうことは全くない。

【００１５】

【実施例】図２に示すように、弁本体２０には一側
孔２１と他側孔２２が相対向して形成され、その一側孔
２１には入口ポート２３と出口ポート２４が形成してあ
ると共に、弁２５が嵌挿され、その弁２５はプラグ２６
に設けたストッパ杆２７で図示位置より左方に摺動しな
いように規制されてチェック弁部２８を構成している。
前記他側孔２２には第１・第２・第３ポート２９，３
０，３１が形成されている。また第２・第３ポート３
０，３１を連通・遮断するスプール３２が嵌挿されてい
る。第１ポート２９に開口した第１圧力室３３と第３ポ
ート３１に開口した第２圧力室３４を構成している。ス
プール３２はプラグ３５との間に設けたばね３６で左方
に押される。弁２５には一体的に設けられ透孔３７より
突出している押杆３８を有している。スプール３２はば
ね３６により押杆３８に当接し、かつ前記弁２５をスト
ッパ杆２７に当接しかつ各ポートを遮断する。第１圧力
室３３内の圧力でスプール３２が右方に摺動すると、第
２ポート３０と第３ポート３１を絞り孔３２Ａを介して
連通し、減圧弁部３９として作用すべく構成している。

【００１６】前記入口ポート２３と第２ポート３０は油
孔ポンプ４０のポンプ吐出路４１にに接続してポンプ吐
出圧が供給され、出口ポート２４に供給路４２が接続
し、第１ポート２９が負荷圧導入路４３に接続して第１
制御圧が供給され、第３ポート３１が負荷圧検出路４４
に接続して第２制御圧が供給される。４５は方向制御
弁、４６はアクチュエータである。

【００１７】図２を参照して作動を説明する。操作時の
過度的な状態から定常状態に至るまでを説明する。一方
のアクチュエータに高負荷、他方のアクチュエータに低
負荷から作用するものとし、他方の圧力補償弁、方向制
御弁、アクチュエータは符号に「′」をつけて説明す
る。まず、一方のアクチュエータ４６のみを操作する場
合を説明する。初めは、全ての方向制御弁４５，４５′
は中立位置Ｃの状態である。出口ポート２４、第１圧力
室３３、第２圧力室３４のいずれも圧力は０である。ま
た、入口ポート２３、第２ポート３０には最低限のポン
プ圧が作用している。最低限のポンプ圧とは、吐出圧制
御装置６０のばね６１によって決定される。この状態で
は、弁２５、スプール３２は図示の位置にあり、全ての
ポートは互いに遮断されている。

【００１８】次に、一方の方向制御弁４５のみをＡ位置
またはＢ位置とする。ここで、負荷圧導入路４３を経由
して第１圧力室３３にアクチュエータ４６の負荷圧がか
かる。この時、第１圧力室３３の圧力は第２圧力室３４
の圧力より高い。また、アクチュエータ４６の負荷圧は
入口側管路４２を経由し出口ポート２４へ作用する。従
って、スプール３２は弁２５より離れて図中右方向へ移
動する。

【００１９】スプール３２のきり孔３２Ａが第２ポート
３０へ開口すると、ポンプ吐出圧油が第２ポート３０か
ら第２圧力室３４へ連通する。第２圧力室３４へ導かれ
た圧油は負荷圧検出路４４を経由して吐出量制御弁６２
を図中Ｄ位置へ切換える。この時、ポンプ吐出圧油はタ
ンクへの油路を遮断される。吐出量制御装置６０はタン
クに連通することでポンプ吐出圧は上昇する。吐出量制
御弁６２は、負荷圧検出路４４の圧力とばね６３による
ばね力の合計と、ポンプ吐出圧との差を所定量に保つ作
動をする。この吐出量制御弁６２により流量と圧力が決
定される。

【００２０】この後、入口ポート２３へ高くなったポン
プ吐出圧が作用する。従って弁２５に作用する圧力は、
出口ポート２４に作用する負荷圧よりも入口ポート２３
に作用するポンプ圧が高くなる。そこで弁２５は図中右
方向へ移動する。弁２５が出口ポート２４へ開口するこ
とにより、入口ポート２３は出口ポート２４へ連通す
る。ここで入口ポート２３と出口ポート２４の圧力は等
しくなる。入口ポート２３の圧力と第２圧力室３４の圧
力の差圧を△Ｐ１とし、出口ポート２４に作用する負荷
圧と第１圧力室２９の圧力の差圧を△Ｐ２とする。上述
した作動により、一方の圧力補償弁は△Ｐ１＝△Ｐ２と
なる位置でバランスし、定常状態となる。なお、この△
Ｐ１は吐出量制御弁６２のばね６３のばね力により決定
される。

【００２１】次に、上記定常状態から更に低負荷である
他方のアクチュエータ６′を操作する場合を説明する。
他方の圧力補償弁の第２圧力室３４′は、負荷圧検出路
４４を介して一方の圧力補償弁の第２圧力室３４と連通
している。従って、中立位置Ｃである作動前の状態か
ら、他方の圧力補償弁の第２圧力室３４′には圧力が作
用している。ここで方向制御弁４５′をＡ位置またはＢ
位置に切換える。アクチュエータ４６′には低負荷が作
用しているので、第１圧力室３３′には低圧が作用す
る。第２圧力室３４′にはアクチュエータ４６の高負荷
による高い圧力が作用しているので、スプール３２′は
図中位置左方向へ押されている。

【００２２】ここで、入口ポート２３′にはポンプ４０
の吐出圧が入口ポート２３と等しく作用している。入口
ポート２３′の圧力により弁２５′は図中右方向へ押さ
れ、スプール３２′は弁２５′から図中右方向へ突出し
た押杆３８′を介して図中右方向へ押される。上述した
ように、圧力補償弁は定常状態で△Ｐ１＝△Ｐ２を維持
するべく作用する。従って、一方、アクチュエータ４
６，４６′に各々異なる負荷圧が作用しても、油圧ポン
プの吐出圧油を流量分配して供給することができる。上
述した圧力補償弁の作動は従来の技術と全く同様であ
る。

【００２３】ここで、アクチュエータ４６に外部負荷に
よってポンプ吐出圧より高い負荷が作用した場合を考え
る。この時、負荷導入路４３を介して第１ポート２９へ
負荷圧が作用する。第１ポート２９へ作用した負荷圧
は、押杆３８の端面３８Ａを図中左方向へ押すことでロ
ードチェック弁として機能する。この後、方向制御弁４
５内の絞り部を経由して供給路４２へ負荷圧が導入さ
れ、出口ポート２４へ導入される。ここで負荷圧は弁２
５を図中左方向へ押すことでロードチェック機能として
機能する。従来の技術では、出口ポートに作用する負荷
圧のみによりロードチェック機能としていたのに対し、
本考案では更に、第１圧力室３３へ作用する負荷圧をも
使用している。

【００２４】一方の圧力補償弁のロードチェック機能を
詳述する。アクチュエータ４６に作用する外部負荷によ
って負荷圧導入路４３の圧力がポンプ吐出圧よりも高く
なった場合、アクチュエータ１６から圧油が逆流してア
クチュエータ１６が動くことを防止するものである。弁
２５は第１ポート２９へ突出する押杆３８を備えてい
る。アクチュエータ４６に外部負荷が作用した場合、入
口ポート２３の圧力よりも負荷圧導入路４３の圧力が高
くなる。押杆３８の端面３８ａは第１ポート２９の圧力
で図中左方向に押される。押杆３８は弁２５と一体的に
形成されており、弁２５が出口ポート３と入口ポート２
を遮断する方向へ移動する。

【００２５】ところで、出口ポート３へ作用する負荷圧
は方向制御弁４５に内蔵した絞りを通過する。このため
負荷圧が第１ポート２９へ作用するより遅れる。これに
対し、外部負荷により第１ポート２９へ作用する圧力は
圧油の流れはなく外部負荷と同時に作用するものであ
る。すなわち、外部負荷と同時にロードチェック機能が
作動し始める。従ってチェック弁としての作動開始は従
来の技術よりも早い時点となり、逆流を殆ど防止するこ
とができる。

【００２６】実際に圧力補償弁を製作し油圧回路に組み
込んだ場合、管路の長さや負荷圧の大きさによっては、
出口ポート３へ負荷圧が遅れて作用した時点でチェック
弁が完全に遮断状態に至っていない場合も考えられる。
しかしながら、負荷圧が出口ポート３へ作用した時点
で、従来のロードチェック機能と比較して出口ポート３
への開口は十分小さくなっている。そのためすぐさま絞
りとして作用し、出口ポート３から入口ポート２への圧
油の流れに差圧が発生する。従って、押杆３８の端面３
８Ａに作用する圧油は継続しているので、弁２５の遮断
速度は加速し、出口ポート３と入口ポート２を速やかに
遮断することになる。つまり、逆流する圧油の量は大き
く低減する。

【００２７】次に受圧面積差を説明する。従来のロード
チェック機能は、図１に示す通り弁４の受圧面積Ｅに対
するポンプ吐出圧と負荷圧の差△Ｐａで決定される。弁
４に作用する力は、△Ｐａ×Ｅである。本考案のロード
チェック機能は、図２に示す通り弁２５の受圧面積Ｅ−
Ｅに対するポンプ吐出圧と負荷圧の差△Ｐａと、押杆３
８の端面３８ａの受圧面積Ｇに対する方向制御弁４５の
前後差圧△Ｐｂとで決定される。△Ｐｂは入口ポート２
に作用するポンプ吐出圧と第１ポート２９に作用する負
荷圧との差としても全く同じである。つまり弁２５に作
用する力は、 △Ｐａ×（Ｅ−Ｆ）＋△Ｐｂ・Ｆである。本考案と従来の技術との力の差は次の式で表される。 △Ｐａ×（Ｅ−Ｆ）＋△Ｐｂ×Ｆ−△Ｐａ×Ｅ整理するとＦ×（△Ｐｂ−△Ｐａ）となる。定常状態では、△Ｐｂ＝△Ｐａであり、力に差はない。
しかしながら上述した通り、外部負荷の作用し始めの状
態では、第１ポート２９の方が圧力が高くなる。したが
って、 △Ｐｂ＞△Ｐａとなる時間帯が存在する。従って、ロードチェック弁と
しては、第１ポート２９の圧力を利用した方がより応答
が速くなり、精度よく機能することができる。

【００２８】負荷の高いアクチュエータ４６を制御する
圧力補償弁の減圧弁部３９では、第１圧力室３３に供給
される第１制御圧が第２圧力室３４に供給される第２制
御圧よりも高い時にはポンプ吐出圧が減圧されて第３ポ
ート３１の圧力（第２制御圧）が第１ポート２９の圧力
（第１制御圧）と同一となると共に、入口ポート２３の
圧力（ポンプ吐出圧）と出口ポート２４の圧力（供給
圧）が同一となる。例えばポンプ吐出圧１２０ｋｇ／ｃ
ｍ^２、第１制御圧１００ｋｇ／ｃｍ^２の時には第２制御
圧１００ｋｇ／ｃｍ^２、供給圧１２０ｋｇ／ｃｍ^２とな
る。同時に負荷の低いアクチュエータ４６′を制御する
圧力補償弁の減圧弁部３９′では、第１制御圧よりも第
２制御圧が高い場合には第２ポート３０′と第３ポート
３１′が連通せずにポンプ吐出圧が第３ポート３１′に
供給されないと共に、弁２５′により入口ポート２３′
と出口ポート２４′の開口面積が減少して供給圧はポー
ト吐出圧よりも第２制御圧と第１制御圧の差圧分だけ低
くなる。例えば、ポンプ吐出圧１２０ｋｇ／ｃｍ^２、第
１制御圧１０ｋｇ／ｃｍ^２、第２制御圧１００ｋｇ／ｃ
ｍ^２の時には供給圧３０ｋｇ／ｃｍ^２となる。

【００２９】

【考案の効果】アクチュエータに外部負荷が作用して負
荷圧が生じた時に、その負荷圧は方向制御弁４５の内部
絞りを通ることなく負荷圧検出路４３、第１ポート２９
を通って第１圧力室３３に直ちに作用する。第１圧力室
３３に作用した負荷圧が押杆３８を押してチェック弁部
２８の弁２５を入口ポート２３と出口ポート２４を遮断
する方向に押す。このように、アクチュエータに負荷圧
が生じると、その負荷圧によって直ちにロードチェック
機能を開始する。したがって、応答が速くなり、逆流す
る圧油の量が低減しチェック弁機能の精度が向上する。
また、従来からの圧力補償機能を損なうことは全くな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の断面図である。

【図２】本考案の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

２０…弁本体、２３…入口ポート、２４…出口ポート、
２５…弁、２８…チェック弁部、２９…第１ポート、３
０…第２ポート、３１…第３ポート、３２…スプール、
３３…第１圧力室、３４…第２圧力室、３６…スプリン
グ、４３…負荷圧導入路、４４…負荷圧検出路、４５…
方向制御弁、４６…アクチュエータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F15B 11/05 F15B 11/00

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】弁本体２０にチェック弁部２８と減圧弁
部３９を設け、前記チェック弁部２８は入口ポート２３と出口ポート２
４を連通・遮断する弁２５を設けてなり、前記減圧弁部３９は第１・第２・第３ポート２９，３
０，３１とスプール３２を設けてなり、前記スプール３２は第１ポート２９に連通した第１圧力
室３３の圧力で第２ポート３０と第３ポート３１を連通
し、かつ、第３ポート３１に連通した第２圧力室３４の
圧力で第２ポート３０と第３ポート３１を遮断し、ばね３６は、第２ポート３０と第３ポート３１を遮断す
る方向にスプール３２を押し、前記弁２５には前記第１圧力室３３に突出すべくしてな
る押杆３８を備え、前記押杆３８は前記スプール３２に当接すべくしてな
り、前記出口ポート２４は方向制御弁４５の入口側に接続
し、前記入口ポート２３と前記第２ポート３０にポンプ吐出
側管路を接続し、前記方向制御弁４５の出口側に接続した負荷圧検出路４
３を第１ポート２９に接続してなることを特徴とする圧
力補償弁。