JP2603495B2 - 油圧方向制御弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特に、建設機械等の油圧アクチュエータの
駆動方向や速度を制御するための、油圧ポンプおよび油
圧アクチュエータと、その間に設けた油圧制御弁とから
なる油圧方向制御弁装置に係るもので、スプール弁の持
つ良好なメータイン・メータアウト流量制御特性や、ポ
ペット弁の持つ低漏洩性を犠牲にすることなく、パイロ
ット圧力制御される油圧方向制御弁の構造を簡素化する
ことに関するものである。

［従来の技術］ パイロット圧力制御される油圧方向制御弁において、
メータイン弁にスプール弁を使用し、ポペット弁のリフ
ト量を制御して、メータアウト流量制御を行ない、該ポ
ペット弁とロードチェック弁でアクチュエータポートを
中立時にブロックし、中立時の低漏洩性能を向上させた
従来技術としては、特開昭55−149402号公報記載「伝導
装置」がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来技術による場合、ポペット弁の位
置を制御するために複雑なサーボ機構を使用することに
なり、油圧方向制御弁全体のコストを引きあげる結果と
なっていた。そこで本発明は、前述の従来技術の有する
ポペット弁中立時の低漏洩性能や、アクチュエータ駆動
時のメータイン・メータアウト流量制御性能を犠牲にす
ることなく、ポペット弁リフト量制御に複雑な機構を使
用せず簡素化して低コストの油圧方向制御弁を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明は、油圧アクチュ
エータおよび該アクチュエータに油を供給するための可
変容量ポンプを有し、前記アクチュエータはアクチュエ
ータ機素を両方向に動かすための油を交互に供給および
排出する対向した一対の開口を有し、前記アクチュエー
タと前記ポンプの間に油圧制御弁を有し、前記制御弁の
弁体は前記アクチュエータの開口にそれぞれ接続した一
対のアクチュエータ通路と、前記ポンプに接続した入口
通路と、タンクに接続し前記アクチュエータからの戻り
油が流入する出口通路と、パイロット圧力によって位置
制御されるスプール弁と、一対の２次通路と、一対のロ
ードチェック弁とを有して、前記スプール弁は、パイロ
ット圧力によって中立位置から一方の側に操作されたと
き、前記一対の２次通路のうち一方の２次通路と一方の
出口通路との間をブロックするとともに、前記入口通路
と前記一方の２次通路の間を可変オリフィスを介して連
通させてメータイン流量制御を行ない、他方の２次通路
と他方の出口通路の間を可変オリフィスを介して連通さ
せてメータアウト流量制御を行なうように構成し、前記
ロードチェック弁はそれぞれ前記２次通路と前記アクチ
ュエータ通路の間に設置され、チェック弁シート径より
直径の大なる大径側をアクチュエータ側になるように
し、前記チェック弁の大径が面した大径室をオリフィス
を介して前記アクチュエータ通路に連通させるようにし
た油圧方向制御弁装置において、前記スプール弁を位置
制御するパイロット圧力で操作されるパイロットスプー
ルを設け、該パイロットスプールは、前記スプール弁が
中立位置から一方の側に操作されたときに前記入口通路
に連通されない側の他方の２次通路に面したロードチェ
ック弁の大径室をタンクに接続し、前記スプール弁が中
立位置にあるときは前記大径室とタンクの間をブロック
するように構成した油圧方向制御弁装置とする。

［作 用］ 上記の構成における油圧方向制御弁装置において、パ
イロット圧力によってスプール弁が作動し、アクチュエ
ータが駆動される時に、一対のロードチェック弁を設け
て、メータイン流量が通過する一方の側のロードチェッ
ク弁とは反対側のロードチェック弁の大径室を、同じく
パイロット圧力によって作動する小径のパイロットスプ
ールを作動させることによって、タンクに連通させ、ア
クチュエータからの戻り油が流入するアクチュエータ通
路からオリフィスを通って、前記大径室にパイロット油
を通し、該オリフィスの前後に発生する圧力差によって
ロードチェック弁を開き、アクチュエータ通路からメー
タイン流量が流入しない側の２次通路に油が流れるよう
にし、該２次通路とタンクに接続した出口通路の開口面
積を制御することによってメータアウト流量制御が行な
われる。

そこで、本発明では、スプール弁がパイロット圧力に
よって一方の側へ作動すると、該一方の側の入口通路は
２次通路と連通し、可変オリフィスを介してメータイン
流量制御が行なわれる。また反対側のロードチェック弁
の小径のパイロットスプールが同じくパイロット圧力に
よって作動し、アクチュエータ通路に流入する戻り油を
オリフィスを介して大径室に通して該オリフィスの前後
に圧力差を発生させてロードチェック弁を開き、前記反
対側の２次通路と出口通路が連通し、可変オリフィスを
介してメータアウト流量制御が行なわれる。

またロードチェック弁を使用することによって、チェ
ック弁のシート部の特性と、かつパイロットスプールの
径が一般のスプール弁と比較して小さく設定可能である
こととにより、中立位置において大径室をブロックさせ
て漏洩量を極めて少なくする。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。

１は可変容量ポンプであり、原動機によって駆動さ
れ、油をタンク２より吸入しポンプライン３へ吐出する
もので、ロードセンシング装置４を有している。ロード
センシング装置４は構造を図示しないがパイロットライ
ン５の圧力よりも前記ポンプライン３の圧力が規定の制
御圧力だけ高くなるように可変容量ポンプ１の吐出流量
を制御するものである。

６は油圧アクチュエータで、アクチュエータ機素７を
両方向に動かすために、入口と出口として交互に作用す
ることのできる一対の開口8a,8bを有している。９は前
記可変容量ポンプ１と前記油圧アクチュエータ６の間に
設置された油圧方向制御弁の弁体で、前記アクチュエー
タの開口8a,8bに別々にアクチュエータライン10a,10bを
介して接続した一対のアクチュエータ通路11a,11bと、
前記ポンプライン３に接続した入口通路12と、タンク２
に接続した出口通路13a,13bと、パイロット操作弁14の
レバー15の操作方向によりパイロットライン16aあるい
は16bに発生するパイロット圧力によって位置制御され
るスプール弁17と、該スプール弁17の移動位置によっ
て、それぞれ入口通路12と可変オリフィス18aまたは18b
を介して連通する一対の２次通路19a,19bと、該２次通
路19a,19bと前記一対のアクチュエータ通路11a,11bの間
に位置し、該アクチュエータ通路から入口通路12に油が
逆流しないためのロードチェック弁20a,20bとを有して
いる。また該ロードチェック弁20a,20bは、圧縮バネ34
a,34bを内設しており、それぞれその大径側端面と、ス
トッパー部材21a,21bと、チェック弁摺動穴22a,22bとで
構成されるチェック弁大径室23a,23bに面し、該チェッ
ウ弁大径室23a,23bはオリフィス24a,24bを介して前記ア
クチュエータ通路11a,11bに連通している。

25a,25bは一対のパイロット弁体であり、該弁体内に
パイロットスプール26a,26bが摺動自在に組み込まれ、
該パイロットスプールの一端面には、それぞれパイロッ
トライン16a,16bのパイロット圧力が作用しており、前
記パイロット操作弁14が中立に位置して前記パイロット
圧力が発生していない状態では圧縮バネ27a,27bの力に
よって、例えば図の右側のパイロットスプール26bの場
合では図示の位置に偏位して、前記大径室23bに連通し
たパイロット通路28bをブロックしており、パイロット
ライン16bに規定の圧力が作用する状態になると、前記
パイロットスプール26bは図で左方に移動し、パイロッ
ト通路28bがドレン通路29bと連通し、該ドレン通路29b
はタンク２に連通する構成となっている。図の左側のパ
イロット弁体25aには、前記スプール弁17の位置を制御
するための圧縮バネ30,スプリングガイド31,キャップ32
などの部材は組み込まれていないがその他の構成は25b
と同等である。

また、スプール弁１にはメータアウト流量制御のため
に一対の可変オリフィス37a,37bが設けられており、ス
プール中立位置では前記一対の２次通路19a,19bは微少
な開口面積で、出口通路13a,13bと連通しており、スプ
ール弁17が図で左へ移動すると、左側の２次通路19aと
出口通路13aの間はブロックされ、これに反して右側の
２次通路19bと出口通路13bの間の開口面積がスプール弁
17の左行に伴って増加する。逆にスプール弁17が図で右
へ移動すると、右側の２次通路19bと出口通路13bの間が
ブロックされ、これに反して左側の２次通路19aと出口
通路13aの間の開口面積がスプール弁17の右行に伴って
増加する。

また、38はロードセンシング（負荷圧検知）通路で、
前記パイロットライン５と接続しており、スプール弁17
が中立位置にある時は該スプール弁17に設けられた軸直
角穴39,軸心穴40および軸直角穴41a,41bを介して２次通
路19a,19bに連通しており、スプール弁17が図で左行す
ると軸直角穴41bがブロックされ、ロードセンシング通
路38は２次通路19aに連通し、逆にスプール弁17が右行
すると軸直角穴41aがブロックされ、ロードセンシング
通路38は２次通路19bに連通する。

また、42は小容量の固定容量ポンプであり、タンク２
から油を吸入してパイロットポンプライン43に油を吐出
し、これに接続したパイロット操作弁14の油入口44にリ
リーフ弁45で設定された圧力が作用するように構成され
ている。

次に作動について説明する。

パイロット操作弁14のレバー15が中立位置にある時
は、パイロットライン16a,16bは、共に、該操作弁14の
内部通路（図示せず）を通ってタンク２に接続してお
り、パイロット圧力が該パイロットラインに発生しない
ので、弁体９内のスプール弁17は、図示の位置にあり、
入口通路12はブロックされ、ロードセンシング通路38
は、スプール弁内部通路39,40,41aまたは41b、２次通路
19aまたは19b,出口通路13を通ってタンク２に連通して
いる。従って可変容量ポンプ１は、ロードセンシング装
置４の働きで、ポンプラインの圧力を規定の制御圧力に
保ち、極めて微かな流量を吐出している。またパイロッ
トライン16a,16bは共にタンクに連通しているので、パ
イロットライン16bに連通したパイロット通路46bもタン
ク圧力になっており、パイロットスプール26bは圧縮バ
ネ27bの力によって図で右側に偏位して、ロードチェッ
ク弁大径室23bに連通したパイロット通路28bをブロック
している。また左側のパイロット弁体25a内のパイロッ
トスプール26aも同様にロードチェック弁大径室23aに連
通したパイロット通路28aをブロックしている。従って
アクチュエータ通路11a,11bに負荷圧力が作用しても、
該圧力がオリフィス24a,24bを介して大径室23a,23bに作
用し、２次通路19a,19bはタンクに連通しているので、
ロードチェック弁20a,20bは図示の位置を保ち、チェッ
ク弁の特性からシート部からの漏洩量を極めて少なくす
ることができる。なお、パイロットスプール26a,26bは
スプール弁17のように大流量を流す必要はなく、その直
径は小に設定可能であり、漏洩量は通常、直径に比例す
るから、一般のスプール弁と比較して漏洩量を少なくす
ることが可能である。

次にパイロット操作弁を操作して、パイロットライン
16bが加圧されると、（該パイロット圧力）×（スプー
ル17の受圧面積）の力が圧縮バネ30の力とつり合う位置
（図で左方）に移動する。すると、入口通路12と２次通
路19aがメータイン流量制御用可変オリフィス18aを介し
て連通し、ロードセンシング通路38が２次通路19aと連
通する。この時該可変オリフィス18aに油が流れないと
すれば、入口通路12に接続したポンプライン３と、ロー
ドセンシング通路38に接続したパイロットライン５との
間の差圧がなくなり、これを検知したロードセンシング
装置４が可変容量ポンプ１の吐出流量を可変オリフィス
18aの前後に規定の圧力差が発生するまで吐出量を増加
させる。なおパイロットスプール26bはスプール弁17の
移動に先行して、図で左側に移動するように圧縮バネ27
bの力が調節されており、アクチュエータ６からの戻り
油がアクチュエータ通路11bに流れ、該アクチュエータ
通路に圧力が発生すれば、パイロット油がオリフィス24
b,ロードチェック弁大径室23b,パイロット通路28b,ドレ
ン通路29bを通ってタンク２へ流れ、オリフィス24b前後
に差圧が発生し、図で右側のロードチェック弁20bがリ
フトする。

また、スプール弁17の移動量に応じて、開口面積が定
まる可変オリフィス37bを介して、図で右側の２次通路1
9bと出口通路13bの間も連通するので、制御されたメー
タイン流量は、入口通路12,メータイン流量制御用可変
オリフィス18a,2次通路19a,ロードチェック弁20a,アク
チュエータ通路11a,アクチュエータライン10aを経てア
クチュエータの一方の側の開口8aに流れ、アクチュエー
タからの戻り油は該アクチュエータの他方の側の開口8b
から、アクチュエータライン10b,アクチュエータ通路11
b,2次通路19b,メータアウト流量制御用可変オリフィス3
7b,出口通路13bを経てタンク２へ流れる。

以上スプール弁17が図で左側へ移動する場合を説明し
たが、図で右側へ移動する場合は、これと同様であるの
で説明の重複を省略する。

［発明の効果］ 以上述べたように、ポペット弁のリフト量を制御する
ための複雑な制御機構を使用することなく、従来技術と
同等の性能を有する低コストな油圧方向制御弁装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による油圧方向制御弁装置の概略図であ
る。 １……可変容量ポンプ、２……タンク、６……油圧アク
チュエータ、９……弁体、11a,11b……アクチュエータ
通路、12……入口通路、13a,13b……出口通路、14……
パイロット操作弁、17……スプール弁、18a,18b……可
変オリフィス、19a,19b……２次通路、20a,20b……ロー
ドチェック弁、23a,23b……チェック弁大径室、24a,24b
……オリフィス、25a,25b……パイロット弁体、26a,26b
……パイロットスプール,37a,37b……可変オリフィス、
42……固定容量ポンプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧アクチュエータおよび該アクチュエー
   タに油を供給するための可変容量ポンプを有し、前記ア
   クチュエータはアクチュエータ機素を両方向に動かすた
   めの油を交互に供給および排出する対向した一対の開口
   を有し、前記アクチュエータと前記ポンプの間に油圧制
   御弁を有し、前記制御弁の弁体は前記アクチュエータの
   開口にそれぞれ接続した一対のアクチュエータ通路と、
   前記ポンプに接続した入口通路と、タンクに接続し前記
   アクチュエータからの戻り油が流入する出口通路と、パ
   イロット圧力によって位置制御されるスプール弁と、一
   対の２次通路と、一対のロードチェック弁とを有して、
   前記スプール弁は、パイロット圧力によって中立位置か
   ら一方の側に操作されたとき、前記一対の２次通路のう
   ち一方の２次通路と一方の出口通路の間をブロックする
   とともに、前記入口通路と前記一方の２次通路の間を可
   変オリフィスを介して連通させてメータイン流量制御を
   行ない、他方の２次通路と他方の出口通路の間を可変オ
   リフィスを介して連通させてメータアウト流量制御を行
   なうように構成し、前記ロードチェック弁はそれぞれ前
   記２次通路と前記アクチュエータ通路の間に設置され、
   チェック弁シート径より直径の大なる大径側をアクチュ
   エータ側になるようにし、前記チェック弁の大径が面し
   た大径室をオリフィスを介して前記アクチュエータ通路
   に連通させるようにした油圧方向制御弁装置において、
   前記スプール弁を位置制御するパイロット圧力で操作さ
   れるパイロットスプールを設け、該パイロットスプール
   は、前記スプール弁が中立位置から一方の側に操作され
   たときに前記入口通路に連通されない側の他方の２次通
   路に面したロードチェック弁の大径室をタンクに接続
   し、前記スプール弁が中立位置にあるときは前記大径室
   とタンクの間をブロックするように構成したことを特徴
   とする油圧方向制御弁装置。