JP3691343B2 - Pipe break control valve device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の油圧機械に設けられ、シリンダ用ホースの破断時に負荷の落下を防止する配管破断制御弁装置（ホースラプチャバルブ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧機械、例えば油圧ショベルにおいては、アーム等の負荷を駆動するアクチュエータである油圧シリンダに圧油を輸送するホース又は鋼管が万一破損した場合でも、負荷の落下を防止できるようにしたいというニーズがあり、このようなニーズに対してホースラプチャバルブと呼ばれる配管破断制御弁装置が設けられている。従来の一般的な配管破断制御弁装置を図１４に油圧回路で示し、その断面図を図１５に示す。
【０００３】
図１４及び図１５において、配管破断制御弁装置２００は２つの入出力ポート２０１，２０２及びタンクポート２０３を備えたハウジング２０４を有し、入出力ポート２０１は油圧シリンダ１０２のボトムポートに直接取り付けられ、入出力ポート２０２は油圧配管１０５にを介してコントロールバルブ１０３のアクチュエータポートの１つに接続され、タンクポート２０３はドレン配管２０５を介してタンク１０９に接続されており、ハウジング２０４内には、外部信号である手動パイロット弁１０８からのパイロット圧によって作動するメインスプール２１１、供給用のチェックバルブ２１２、メインスプール２１１に設けられたパイロット部２１３によって制御されるポペット弁体２１４、異常圧を開放するオーバーロードリリーフバルブ２１５が設けられている。
【０００４】
このような従来の配管破断制御弁装置２００において、油圧シリンダ１０２のボトム側への圧油の供給は、コントロールバルブ１０３からの圧油を弁装置２００内の供給用のチェックバルブ２１２を介して供給することにより行われる。また、油圧シリンダ１０２のボトム側からの圧油の排出は、弁装置２００のメインスプール２１１を外部信号であるパイロット圧によって作動させ、まずこのメインスプール２１１に設けられたパイロット部２１３によって制御されるポペット弁体２１４を開放状態とし、更にメインスプール２１１に設けられた可変絞り部２１１ａを開口し、圧油の流量をコントロールしながらタンク１０９に排出することによって行われる。
ポペット弁体２１４は、メインスプール２１１と直列に設けられ、油圧シリンダ１０２のボトム側の負荷圧を保持する状態で、リーク量を減少させる機能（ロードチェック機能）を有している。
【０００５】
オーバーロードリリーフバルブ２１５は、過大な外力が油圧シリンダ１０２に作用し、そのボトム側に供給する圧油が高圧となった場合に圧油を排出して配管の破損を防止するものである。
【０００６】
また、コントロールバルブ１０３から入出力ポート２０２に至る油圧配管１０５が、万一、破損した場合、チェックバルブ２１２及びポペット弁体２１４は閉じ、油圧シリンダ１０２が支える負荷の落下が防止される。このとき、手動パイロット弁１０８からのパイロット圧によりメインスプール２１１を操作し、可変絞り部２１１ａの開口面積を調整することにより、負荷の自重でゆっくりと油圧シリンダ１０２を縮め、負荷を安全な位置に移動することができる。
【０００７】
１０７ａ，１０７ｂは回路内の最大圧力を制限するメインリリーフバルブである。
【０００８】
また、特開平３−２４９４１１号公報には比例シート弁を利用して弁装置全体の小型化を図った配管破断制御弁装置が開示されている。図１６にその配管破断制御装置を示す。
【０００９】
図１６において、配管破断制御弁装置３００は入口ポート３２０、ワークポート３２１、タンクポート３２２を備えたハウジング３２３を有し、入口ポート３２０はコントロールバルブ１０３のアクチュエータポートの１つに接続され、ワークポート３２１は油圧シリンダ１０２のボトムポートに接続され、タンクポート３２２はドレン配管２０５を介してタンク１０９に接続されており、ハウジング３２３内には、供給用のチェックバルブ３２４、比例シート弁３２５、オーバーロードリリーフバルブ３２６、パイロット弁３４０が設けられている。パイロット弁３４０は外部信号である手動パイロット弁１０８（図１４参照）からのパイロット圧によって作動し、このパイロット弁３４０の作動により比例シート弁３２５が作動する。オーバーロードリリーフバルブ３２６は比例シート弁３２５に組み込まれている。
【００１０】
油圧シリンダ１０２のボトム側への圧油の供給は、コントロールバルブ１０３からの圧油を弁装置３００内の供給用のチェックバルブ３２４を介して供給することにより行われる。また、油圧シリンダ１０２のボトム側からの圧油の排出は、弁装置３００のパイロット弁３４０を外部信号であるパイロット圧によって作動させ、比例シート弁３２５を開弁し、圧油の流量をコントロールしながらタンク１０９に排出することによって行われる。また、比例シート弁３２５は、油圧シリンダ１０２のボトム側の負荷圧を保持する状態で、リーク量を減少させる機能（ロードチェック機能）を有している。
【００１１】
オーバーロードリリーフバルブ３２６は、過大な外力が油圧シリンダ１０２に作用し、そのボトム側に供給する圧油が高圧となった場合に比例シート弁３２５を開弁し、圧油を排出して配管の破損を防止する。
【００１２】
また、コントロールバルブ１０３から入口ポート３２０に至る配管１０５が、万一、破損した場合、チェックバルブ３２４及び比例シート弁３２５は閉じ、油圧シリンダ１０２が支える負荷の落下が防止される。このとき、パイロット圧によりパイロット弁３４０のスプール３４１を操作し、比例シート弁３２５の開口面積を調整することにより、負荷の自重でゆっくりと油圧シリンダ１０２を縮め、負荷を安全な位置に移動することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では圧力損失を低減しかつ弁装置全体を小型化及び製造コストの低減を図ることが困難であるという問題があった。
【００１４】
つまり、図１４及び図１５に示した従来技術では、供給用のチェックバルブ２１２、メインスプール２１１、メインスプール２１１に設けられたパイロット部２１３によって制御されるポペット弁体２１４、及びオーバーロードリリーフバルブ２１５の各部品が、それぞれの機能に対応して個別に設けられている。このため、これら部品を限られた大きさのハウジング２０４内に収めるためには、各部品の大きさが制限される。また、製造コストの低減も困難であった。
【００１５】
一方、メインスプール２１１には、油圧シリンダ１０２から排出される圧油の全油量が通過するため、大径のスプール弁体とする必要がある。また、メインスプール２１１とポペット弁体２１４は直列に設けられており、このため、大油量がこれらの２つの弁要素を通過することとなる。したがって、これら部品を限られた大きさのハウジング２０４内に収めると、各部品の大きさが小さくなって、十分な流路が確保されず、圧力損失の上昇を招く場合があった。また、直列に設けられたメインスプール２１１とポペット弁体２１４の２つを大油量が通過する構成であり、このことによっても圧力損失が不可避であった。
【００１６】
ここで、配管破断制御弁装置はブームシリンダのボトム側やアームシリンダのロッド側に装着され、ブームシリンダやアームシリンダが取り付けられるブームやアームは上下方向に回動操作される作業部材である。このため、ハウジング２０４を圧損を考慮した大きさとすると、ブームやアームの作動中に岩石等の障害物に当たって破損する恐れが増大し、適切な設計が困難であった。
【００１７】
図１６に示した特開平３−２４９４１１号公報に記載の従来技術では、パイロット弁３４０で制御される比例シート弁３２５にオーバーロードリリーフバルブ３２６を組み込むことにより、比例シート弁３２５に上記従来技術のメインスプール２１１の機能の他、ポペット弁体２１４及びオーバーロードリリーフバルブ２１５の機能を持たせている。このため、上記従来技術に比べ部品点数が減り、圧損を低減しつつある程度の小型化が達成される。しかし、この従来技術でも、供給用のチェックバルブ３２４は依然として必須の部品であり、弁装置の小型化及び製造コストの低減のため更なる改善が望まれている。
【００１８】
以上の問題点を解決するため本出願人は特願平１０−１１０７７６号（出願日：平成１０年４月２１日）にて次のような発明を提案した。
【００１９】
「油圧シリンダの給排ポートと油圧配管の間に設けられ、外部信号に応じて前記給排ポートから前記油圧配管に流出する圧油の流量を制御する配管破断制御弁装置において、前記給排ポートに接続されるシリンダ接続室、前記油圧配管に接続される配管接続室、及び背圧室を設けたハウジングに摺動自在に配置され、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を遮断及び連通可能でありかつ移動量に応じて開口面積を変化させる主弁としてのポペット弁体と、前記背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路に設けられ、前記外部信号で作動し、移動量に応じて前記パイロット通路を流れるパイロット流量を遮断及び制御するパイロット弁としてのスプール弁体とを備え、前記ポペット弁体に、このポペット弁体の遮断位置で初期開口面積を有し、ポペット弁体の移動量に応じて開口面積を増大させ、前記シリンダ接続室から前記背圧室へ流出する前記パイロット流量の通過流量を制御するフィードバック可変絞り通路を設けたことを特徴とする配管破断制御弁装置」。
【００２０】
このように構成した先願発明の弁装置においては、油圧シリンダのボトム側への圧油供給時は、フィードバック可変絞り通路が初期開口面積を有することから、配管接続室の圧力が上昇し負荷圧より高くなると、ポペット弁体は開弁し、油圧シリンダのボトム側に圧油が供給可能となる（従来の供給側のチェックバルブ機能）。
【００２１】
また、油圧シリンダのボトム側から圧油を排出する場合は、スプール弁体が外部信号で作動し、パイロット弁体の移動量に応じたパイロット流量が流れると、パイロット流量に応じてポペット弁体が開弁しかつその移動量が制御され、油圧シリンダのボトム側の圧油の大部分はポペット弁体を通過し、残りがフィードバック可変絞り通路、背圧室、スプール弁体を通過し、それぞれタンクに排出される（従来のメインスプール機能）。
【００２２】
更に、油圧シリンダのボトム側の負荷圧を保持する場合は、ポペット弁体が遮断位置にあり、このポペット弁体が負荷圧を保持し、リーク量を減少させる（ロードチェック機能）。
【００２３】
以上のように先願発明の弁装置では、配管破断制御弁装置として必要な最低限の諸機能（供給側のチェックバルブ機能、メインスプール機能及びロードチェック機能）を果たせる。また、先願発明の弁装置では、大流量が流れる流路に配置される部品はポペット弁体だけであり、圧力損失を低減しかつ弁装置全体の小型化及び製造コストの低減が図れる。
【００２４】
本発明の目的は、上記先願発明を改良し、配管破断制御弁装置として必要な最低限の諸機能を果たしつつ圧力損失を低減しかつ弁装置全体の小型化及び製造コストの低減を可能とすると共に、滑らかな流量制御特性が得られかつ流量制御特性を幅広く設定可能とする配管破断制御弁装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧シリンダの給排ポートと油圧配管の間に設けられ、外部信号に応じて前記給排ポートから前記油圧配管に流出する圧油の流量を制御する配管破断制御弁装置において、前記給排ポートに接続されるシリンダ接続室、前記油圧配管に接続される配管接続室、及び背圧室を設けたハウジングに摺動自在に配置され、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を遮断及び連通可能でありかつ移動量に応じて開口面積を変化させる主弁としてのポペット弁体と、前記ポペット弁体に設けられ、このポペット弁体の遮断位置で初期開口面積を有し、ポペット弁体の移動量に応じて開口面積を増大させるフィードバック可変絞り通路と、前記背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路に配置され、前記外部信号で作動しかつ前記外部信号に応じて開口面積を増大させ、前記シリンダ接続室から前記フィードバック可変絞り通路、背圧室及びパイロット通路を通って前記配管接続室へと流れるパイロット流量を遮断及び制御する第１の可変絞り部と、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を接続するサブ通路に配置され、前記外部信号で作動しかつ前記外部信号に応じて開口面積を増大させ、前記サブ通路を流れるサブ流量を遮断及び制御する第２の可変絞り部とを備えるものとする。
【００２６】
ポペット弁体と第１の可変絞り部を設け、ポペット弁体に初期開口面積を有するフィードバック可変絞り通路を設けることは先願発明と同じであり、これにより配管破断制御弁装置として必要な最低限の諸機能を果たしつつ圧力損失を低減しかつ弁装置全体の小型化及び製造コストの低減が可能となる。
【００２７】
また、サブ通路に第２の可変絞り部を配置することにより、第２の可変絞り部に微操作領域での流量制御機能を受け持たせ、第２の可変絞り部による微操作領域での流量制御と第１の可変絞り部によるポペット弁体の制御を分けて行うことができるようになり、滑らかな流量制御特性が得られかつ流量制御特性が幅広く設定可能となる。
【００２８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記外部信号により前記第２の可変絞り部が前記第１の可変絞り部より早く開くように第１及び第２の可変絞り部の開口タイミングを設定する。
【００２９】
これにより上記（１）で述べたように第２の可変絞り部に微操作領域での流量制御機能を受け持たせ、第２の可変絞り部による微操作領域での流量制御と第１の可変絞り部によるポペット弁体の制御を分けて行えるようになる。
【００３０】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記第１の可変絞り部と第２の可変絞り部をそれぞれ別々のスプール弁体に設ける。
【００３１】
これにより第１の可変絞り部と第２の可変絞り部は、それぞれ、可変絞り部のノッチの位置だけでなくスプール弁体に働くバネの強さによっても開口タイミングを変えれるようになり、精度良く流量制御特性を設定できる。
【００３２】
（４）更に、上記（１）において、好ましくは、前記第１の可変絞り部と第２の可変絞り部を同じスプール弁体に設ける。
【００３３】
これにより弁装置の部品点数が少なくなり、一層の小型化が可能となる。
【００３４】
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、好ましくは、前記ポペット弁体の開弁後に前記サブ通路を遮断する手段を設ける。
【００３５】
上記（１）のようにパイロット通路及び第１の可変絞り部に加えサブ通路及び第２の可変絞り部を設けると、パイロット流量とサブ流量が配管接続室側で合流するため、合流部及びその下流側での流量の増加による通路圧損の増加や合流部での噴流により背圧室の圧力が上昇或いは変動し、ポペット弁体の開口面積が外部信号の指令通りの大きさまで開かず、メインの流量制御に影響を与える可能性がある。
【００３６】
ポペット弁体の開弁後にサブ通路を遮断することにより、サブ通路の遮断後はパイロット流量単独の流れとなるため、パイロット流量とサブ流量との合流による通路圧損の増加や噴流を抑え、メインの流量制御への影響を低減できる。
【００３７】
（６）更に、上記（５）において、好ましくは、前記サブ通路を遮断する手段する手段は、前記第２の可変絞り部を設けたスプール弁体に設けられ、このスプール弁体が所定距離以上移動すると第２の可変絞り部の流路を遮断するランド部である。
【００３８】
これによりスプール弁体にランド部を追加形成しただけなので、簡単な構成でサブ通路を遮断することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００４０】
図１は本発明の第１の実施形態による配管破断制御弁装置を油圧回路で示す図であり、図２及び図３はその配管破断制御弁装置の構造を示す断面図である。
【００４１】
図１において、１００は本実施形態の配管破断制御弁装置であり、この弁装置１００が備えられる油圧駆動装置は、油圧ポンプ１０１と、この油圧ポンプ１０１から吐出された圧油により駆動される油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）１０２と、油圧ポンプ１０１から油圧シリンダ１０２に供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブ１０３と、コントロールバルブ１０３から伸びる油圧配管であるアクチュエータライン１０５，１０６に接続され、回路内の最大圧力を制限するメインのオーバーロードリリーフバルブ１０７ａ，１０７ｂと、手動パイロット弁１０８と、タンク１０９とを有している。
【００４２】
配管破断制御弁装置１００は、図１及び図２に示すように、２つの入出力ポート１，２を備えたハウジング３を有し、入出力ポート１は油圧シリンダ１０２のボトムポートに直接取り付けられ、入出力ポート２はアクチュエータライン１０５を介してコントロールバルブ１０３のアクチュエータポートの１つに接続されている。
【００４３】
ハウジング３内には、主弁としてのポペット弁体５と、外部信号である手動パイロット弁１０８からのパイロット圧によって作動しポペット弁体５を作動させるパイロット弁としての第１のスプール弁体６と、この第１のスプール弁体６と同じパイロット圧で作動し小流量域の流量を制御する第２のスプール弁体５０と、オーバーロードリリーフバルブの機能を有する小リリーフバルブ７とが設けられている。
【００４４】
ハウジング３内には、また、入出力ポート１に接続されるシリンダ接続室８、入出力ポート２に接続される配管接続室９、背圧室１０が設けられ、主弁としてのポペット弁体５は背圧室１０の圧力を背面で受け、シリンダ接続室８と配管接続室９との間を遮断及び連通しかつ移動量に応じて開口面積を変化させるようハウジング３内に摺動自在に配置されている。ポペット弁体５には、ポペット弁体５の移動量に応じて開口面積を増大させ、その開口面積に応じてシリンダ接続室８から背圧室１０へ流出するパイロット流量の通過量を制御するフィードバック可変絞り通路となるフィードハックスリット１１が設けられている。背圧室１０はプラグ１２により閉じられ（図２参照）、背圧室１０内にはポペット弁体５を図示の遮断位置に保持するバネ１３が配設されている。
【００４５】
ハウジング３内には、また、背圧室１０と配管接続室９との間を接続するパイロット通路１５ａ，１５ｂが設けられ、パイロット弁としての第１のスプール弁体６はこのパイロット通路１５ａ，１５ｂ間に設けられている。ここで、パイロット１５ｂは通路部分１５ｂ１，１５ｂ２の２部分からなり、通路部分１５ｂ２はサブ通路（後述）の一部を兼ねている。
【００４６】
第１のスプール弁体６はパイロット通路１５ａ，１５ｂを連通可能な複数のノッチからなるパイロット可変絞り部６ａを有し、第１のスプール弁体６の閉弁方向作動端部にはパイロット可変絞り部６ａの初期開弁力を設定するバネ１６が設けられ、第１のスプール弁体６の開弁方向作動端部には上記外部信号であるパイロット圧が導かれる受圧室１７が設けられ、この受圧室１７に導かれるパイロット圧（外部信号）による制御力とバネ１６の付勢力とによって第１のスプール弁体６の移動量が決定され、この移動量に応じてパイロット可変絞り部６ａの開口面積が変化し、パイロット通路１５ａ，１５ｂを流れるパイロット流量を遮断及び制御する。バネ１６はバネ受け１８で支えられ、このバネ受け１８にはバネ１６の初期設定力（パイロット可変絞り部６ａの初期開弁力）を調整可能とするネジ部１９が設けられている。バネ１６が配置されるバネ室２０は第１のスプール弁体６の動きをスムーズにするためドレン通路２１を介してタンクに接続されている。
【００４７】
ハウジング３内には、更に、シリンダ接続室８と配管接続室９との間を接続するサブ通路１５ｃ，１５ｄが設けられ、第２のスプール弁体５０はこのサブ通路１５ｃ，１５ｄ間に配置されている。サブ通路１５ｄはパイロット通路１５ｂの部分１５ｂ２を介して配管接続室９に接続されている。即ち、通路部分１５ｂ２はパイロット兼サブ通路となっている。
【００４８】
第２のスプール弁体５０はサブ通路１５ｃ，１５ｄを連通可能な複数のノッチからなるサブ可変絞り部５０ａを有し、第２のスプール弁体５０の閉弁方向作動端部にはサブ可変絞り部５０ａの初期開弁力を設定するバネ５１が設けられ、第２のスプール弁体５０の開弁方向作動端部には上記外部信号であるパイロット圧が導かれる受圧室５２が設けられ、この受圧室５２に導かれるパイロット圧（外部信号）による制御力とバネ５１の付勢力とによって第２のスプール弁体５０の移動量が決定され、この移動量に応じてサブ可変絞り部５０ａの開口面積が変化し、サブ通路１５ｃ，１５ｄを流れるサブ流量を遮断及び制御する。バネ５１はバネ受け５３で支えられ、このバネ受け５３にはバネ５１の初期設定力（サブ可変絞り部５０ａの初期開弁力）を調整可能とするネジ部５４が設けられている。バネ５１が配置されるバネ室５５は第２のスプール弁体５０の動きをスムーズにするためドレン通路２１を介してタンクに接続されている。
【００４９】
ハウジング３内には、また、小リリーフバルブ７の入側に位置するリリーフ通路１５ｅと出側に位置するドレン通路１５ｆとが設けられ、リリーフ通路１５ｅはシリンダ接続室８に接続され、ドレン通路１５ｆはドレン通路２１を介してタンクに接続されている。また、ドレン通路１５ｆには圧力発生手段である絞り３４が設けられ、小リリーフバルブ７と絞り３４との間から信号通路３６が分岐している。
【００５０】
上記の第１のスプール弁体６の開弁方向作動端部には、パイロット圧（外部信号）が導かれる受圧室１７に加え、もう１つの受圧室３５が設けられ、この受圧室３５に信号通路３６を接続し、絞り３４で発生した圧力を第１のスプール弁体６に外部信号であるパイロット圧と同じ側の駆動力として作用させる構成となっている。
【００５１】
受圧室１７，３５の具体的構成を図３に示す。第１のスプール弁体６は、可変絞り部６ａを形成した主スプール部６ｂと、反バネ１６側で主スプール部６ｂに接するピストン部６ｃに分割され、受圧室１７はピストン部６ｃの反主スプール部６ｂ側の端部に設けられ、受圧室３５は主スプール部６ｂとピストン部６ｃが接する部分に設けられている。このような構成により受圧室１７に導かれるパイロット圧と受圧室３５に導かれる絞り３４で発生した圧力が共に可変絞り部６ａの開方向に作用する。
【００５２】
図４はポペット弁体５の移動量（ストローク）に対するポペット弁体５の開口面積及びフィードバックスリット１１の開口面積の関係を示す図である。ポペット弁体５が遮断位置にあるとき、フィードバックスリット１１は所定の初期開口面積Ａ0を有しており、ポペット弁体５が遮断位置から開き始め、移動量が増大するにしたがってポペット弁体５及びフィードバックスリット１１の開口面積は比例的に増大する。フィードバックスリット１１が初期開口面積Ａ0を有することにより、ポペット弁体５が従来の供給用のチェックバルブの機能を果たしている（後述）。
【００５３】
図５は外部信号である手動パイロット弁１０８からのパイロット圧に対する第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの通過流量（パイロット流量）とポペット弁体５の通過流量（メインの流量）との関係、これらと第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａの通過流量（サブ流量）との関係、更にはこれらと弁装置１００の総通過流量との関係を示す図であり、Ｘ１はパイロット可変絞り部６ａの流量制御の特性線、Ｘ２はポペット弁体５の流量制御の特性線、Ｘ３はサブ可変絞り部５０ａの流量制御の特性線、Ｘ４はそれらを合計した流量制御の特性線、つまり弁装置１００の流量制御の特性線である。
【００５４】
図５において、パイロット圧が０からＰ2になるまでの範囲は第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの不感帯であり、この間はパイロット圧が上昇しても第１のスプール弁体６はバネ１６の初期設定力で停止しているか、移動したとしてもパイロット可変絞り部６ａが開くまでのオーバーラップ領域であり、パイロット可変絞り部６ａは遮断状態にある。パイロット圧がＰ2に達すると、特性線Ｘ１で示すように第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａは開き始め、パイロット圧がＰ2を越えて上昇するにしたがってパイロット可変絞り部６ａの開口面積が増大し、これに応じてパイロット可変絞り部６ａの通過流量、即ちパイロット通路１５ａ，１５ｂを流れるパイロット流量も増大する。
【００５５】
また、パイロット圧がＰ3（＞Ｐ2）でパイロット流量が所定流量となるまでの範囲はポペット弁体５の不感帯であり、この間はパイロット流量が生じてもフィードバックスリット１１による背圧室１０の圧力低下が不十分であり、ポペット弁体５はバネ１３の初期設定力により遮断位置に保たれている。パイロット圧がＰ3でパイロット流量が所定流量に達すると、特性線Ｘ２で示すようにポペット弁体５は開き始め、パイロット圧がＰ3を越えて上昇するにしたがってポペット弁体５の開口面積が増大し、これに応じてポペット弁体の通過流量、即ちメインの流量も増大する。
【００５６】
更に、パイロット圧が０からＰ1になるまでの範囲は第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａの不感帯であり、この間はパイロット圧が上昇しても第２のスプール弁体５０はバネ５１の初期設定力で停止しているか、移動したとしてもサブ可変絞り部５０ａが開くまでのオーバーラップ領域であり、サブ可変絞り部５０ａは遮断状態にある。パイロット圧がＰ1に達すると、特性線Ｘ３で示すように第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａは開き始め、パイロット圧がＰ1を越えて上昇するにしたがってサブ可変絞り部５０ａの開口面積が増大し、これに応じてサブ可変絞り部５０ａの通過流量、即ちサブ通路１５ｃ，１５ｄを流れるサブ流量も増大する。
【００５７】
また、Ｐ1＜Ｐ2であり、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａは前記パイロット圧により開くとき、第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａよりも早く開くように開口タイミングが設定され、サブ可変絞り部５０ａに微操作領域での流量制御機能を受け持たせている。
【００５８】
以上のように第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａ、ポペット弁体５、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａの通過流量が変化する結果、弁装置１００の総通過流量は特性線Ｘ４で示すように変化する。
【００５９】
ここで、図５において、第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの特性線Ｘ１の傾きは、パイロット可変絞り部６ａのノッチの大きさを変えることで調整でき、特性線Ｘ１の始端つまりパイロット可変絞り部６ａの開口タイミングはバネ１６の強さ（初期設定力）あるいはパイロット可変絞り部６ａのノッチの位置を調節することで調整できる。また、このように第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの特性線Ｘ１の傾きや開口タイミングを変えることでパイロット流量が所定流量となるパイロット圧が変わり、ポペット弁体５の開口タイミング（特性線Ｘ２の始端）を調整できる。更に、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａの特性線Ｘ３の傾きは、サブ可変絞り部５０ａのノッチの大きさを変えることで調整でき、特性線Ｘ３の始端つまりサブ可変絞り部５０ａの開口タイミングはバネ５１の強さ（初期設定力）あるいは可変絞り部５０ａのノッチの位置を調節することで調整できる。
【００６０】
次に、以上のように構成した配管破断制御弁装置１００の動作を説明する。
【００６１】
まず、アクチュエータライン１０５が破断していない通常時の動作を説明する。
【００６２】
１）油圧シリンダ１０２のボトム側への圧油供給時
手動パイロット弁１０８の操作レバーを図示Ａ方向に操作し、コントロールバルブ１０３を図示左側の位置に切り換えると、油圧ポンプ１０１の圧油がコントロールバルブ１０３を介して弁装置１００の配管接続室９に供給され、この配管接続室９の圧力が上昇する。このとき、弁装置１００のシリンダ接続室８の圧力は油圧シリンダ１０２のボトム側の負荷圧になっており、フィードバックスリット１１が上記のように初期開口面積Ａ0を有することから、背圧室１０の圧力も当該負荷圧になっており、このため配管接続室９の圧力が負荷圧より低い間はポペット弁体５は遮断位置に保たれるが、配管接続室９の圧力が負荷圧より高くなると、直ちにポペット弁体５は図示上方へ移動し、シリンダ接続室８に圧油が流入可能となり、油圧ポンプ１０１の圧油は油圧シリンダ１０２のボトム側に供給される。なお、ポペット弁体５が上方へ移動する間、背圧室１０の圧油はフィードバックスリット１１を通ってシリンダ接続室８に移動し、ポペット弁体５の開弁はスムーズに行われる。油圧シリンダ１０２のロッド側からの圧油はコントロールバルブ１０３を介してタンク１０９に排出される。
【００６３】
２）油圧シリンダ１０２のボトム側から圧油をコントロールバルブ１０３ヘ排出する場合
手動パイロット弁１０８の操作レバーを図示Ｂ方向に操作し、コントロールバルブ１０３を図示右側の位置に切り換えると、油圧ポンプ１０１の圧油がコントロールバルブ１０３を介して油圧シリンダ１０２のロッド側に供給される。これと同時に、手動パイロット弁１０８からのパイロット圧が第１のスプール弁体６の受圧室１７に導かれ、パイロット圧により第１のスプール弁体６が移動し、第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａがその移動量に見合った開口面積となる。このため、上記のようにパイロット通路１５ａ，１５ｂに当該パイロット圧に応じたパイロット流量が流れ、このパイロット流量に応じてポペット弁体５が開弁しかつその移動量が制御される。また、手動パイロット弁１０８からのパイロット圧が第２のスプール弁体５０の受圧室２にも導かれ、パイロット圧により第２のスプール弁体５０が移動し、第２のスプール弁体５０のパイロット可変絞り部５０ａがその移動量に見合った開口面積となり、上記のようにサブ通路１５ｃ，１５ｄに当該パイロット圧に応じたサブ流量が流れる。このため、油圧シリンダ１０２のボトム側の圧油は弁装置１００のポペット弁体５、第１のスプール弁体６、第２のスプール弁体５０に制御されながらコントロールバルブ１０３へ排出され、更にタンク１０９へと排出される。
【００６４】
３）油圧シリンダ１０２のボトム側の負荷圧の保持
コントロールバルブ１０３の中立位置で吊り荷を保持する場合のように、油圧シリンダ１０２のボトム側の負荷圧が高圧となる状態では、遮断位置にあるポペット弁体５が従来のロードチェック弁と同様に負荷圧を保持し、リーク量を減少させる機能（ロードチェック機能）を果たす。
【００６５】
４）過大な外力が油圧シリンダ１０２に作用した場合
油圧シリンダ１０２に過大な外力が作用し、シリンダ接続室８が高圧になると、リリーフ通路１５ｅの圧力が上昇して小リリーフバルブ７が開き、絞り３４を設けたドレン通路１５ｆに圧油が流れ込む。この結果、信号通路３６の圧力が上昇し、第１のスプール弁体６を移動してパイロット可変絞り部６ａを開き、パイロット通路１５ａ，１５ｂにパイロット流量が流れる。これによりポペット弁体５も開弁し、外力により生じた高圧の圧油をアクチュエータライン１０５に接続されたオーバーロードリリーフバルブ１０７ａによりタンク１０９ヘと排出し、機器の破損を防止する。このとき、小リリーフバルブ７を通過する圧油は小流量であるので、従来のオーバーロードリリーフバルブと同等の機能を小型の小リリーフバルブ７で実現することができる。
【００６６】
また、万一、アクチュエータライン１０５が破断したときは、上述した吊り荷を保持する場合と同様に、遮断位置にあるポペット弁体５がロードチェック弁（ホールディングバルブ）として機能し、油圧シリンダ１０２のボトム側の圧油の流出を阻止し、ブームの落下を防止する。また、その状態でブームを安全な位置まで下げるときは、手動パイロット弁１０８の操作レバーを図示Ｂ方向に操作すると、上述したように手動パイロット弁１０８からのパイロット圧がスプール弁体６の受圧室１７に導かれ、パイロット圧によりスプール弁体６が開弁しポペット弁体５を開弁するため、油圧シリンダ１０２のボトム側の圧油を流量制御しながら排出でき、ブームをゆっくりと下げることができる。
【００６７】
以上のように本実施形態によれば、油圧シリンダ１０２に給排される圧油の全油量が通過する流路にポペット弁体５を設けるだけで、従来の配管破断制御弁装置の供給用のチェックバルブ、ロードチェックバルブ、オーバーロードリリーフバルブの機能を果たせるので、圧力損失の少ない弁装置が構成でき、エネルギ損失の少ない効率の良い運転が可能となる。また、弁装置１００は従来の配管破断制御弁装置に比較して小型化できるため、作業上での破損の機会が減少し、設計上の自由度も増す。更に、部品点数が少ないため故障の頻度が低減し、信頼性を向上できるとともに、低コストで製造できる。
【００６８】
また、過大な外力により生じた高圧の圧油を小リリーフバルブ７に作用させることでポペット弁体５を開弁しメインのオーバーロードリリーフバルブ１０７ａからタンクヘと開放するとき、小リリーフバルブ７を通過する圧油は小流量となるから、従来のオーバーロードリリーフバルブと同等の機能を小型の小リリーフバルブ７で実現することができる。しかも、小リリーフバルブ７からタンクに開放される圧油は従来あったドレンラインと同等のドレン通路２１を介してなされるため、弁装置１００のオーバーロードリリーフバルブ専用のドレン配管は不要となり、弁装置１００回りの配管の引き回しを簡素化できる。
【００６９】
以上の効果は本出願人の先願である特願平１０−１１０７７６号の発明によっても得られる効果である。
【００７０】
本発明の弁装置１００は、先願発明の弁装置に対しサブ通路１５ｃ，１５ｄ及び第２のスプール弁体５０を追加しており、これにより滑らかな流量制御特性が得られかつ流量制御特性が幅広く設定可能となる。以下、この点について図面を用いて詳しく説明する。
【００７１】
まず、図６に比較例として先願発明の弁装置を示し、この弁装置を説明する。図中、図１に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００７２】
図６において、２００が先願発明の弁装置であり、この弁装置２００は、ハウジング２０３内に図１に示したサブ通路１５ｃ，１５ｄ及び第２のスプール弁体５０がなく、リリーフ通路１５ｅをシリンダ接続室８でなく背圧室１０に接続している点を除いて、図１に示した本実施形態の弁装置１００と同じである。
【００７３】
リリーフ通路１５ｅの接続位置の相違点に関し、リリーフ通路１５ｅをシリンダ接続室８でなく背圧室１０に接続することによっても、油圧シリンダ１０２の高圧はフィードバックスリット１１、背圧室１０を介してリリーフ通路１５ｅに伝わるため、同様のオーバーロードリリーフ機能が得られる。ただし、この場合は、油圧シリンダ１０２とリリーフ通路１５ｅ間にフィードバックスリット１１（絞り）が介在するため、小リリーフバルブ７の動作が動的に不安定になる可能性がある。図１に示した本実施形態の弁装置１００では、油圧シリンダ１０２の高圧を直接リリーフ通路１５ｅに導いているので、小リリーフバルブ７を応答良く動作させ、安定したリリーフ機能が得られる。
【００７４】
図７は図６に示した弁装置２００での外部信号であるパイロット圧に対するスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの通過流量（パイロット流量）とポペット弁体５の通過流量（メインの流量）との関係、及びこれらと弁装置２００の総通過流量との関係を示す図であり、Ｙ１はパイロット可変絞り部６ａの流量制御の特性線、Ｙ２はポペット弁体５の流量制御の特性線、Ｙ３はそれらを合計した流量制御の特性線、つまり弁装置２００の流量制御の特性線である。
【００７５】
図７において、パイロット圧が０からＰ11になるまでの範囲はスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの不感帯であり、この間はパイロット圧が上昇してもスプール弁体６はバネ１６の初期設定力で停止しているか、移動したとしてもパイロット可変絞り部６ａが開くまでのオーバーラップ領域であり、パイロット可変絞り部６ａは遮断状態にある。パイロット圧がＰ11に達すると、特性線Ｙ１で示すようにスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａは開き始め、パイロット圧がＰ12を越えて上昇するにしたがってパイロット可変絞り部６ａの開口面積が増大し、これに応じてパイロット可変絞り部６ａの通過流量、即ちパイロット通路１５ａ，１５ｂを流れるパイロット流量も増大する。
【００７６】
また、パイロット圧がＰ12（＞Ｐ11）でパイロット流量が所定流量となるまでの範囲はポペット弁体５の不感帯であり、この間はパイロット流量が生じてもフィードバックスリット１１による背圧室１０の圧力低下が不十分であり、ポペット弁体５はバネ１３の初期設定力により遮断位置に保たれている。パイロット圧がＰ12でパイロット流量が所定流量に達すると、特性線Ｙ２で示すようにポペット弁体５は開き始め、パイロット圧がＰ12を越えて上昇するにしたがってポペット弁体５の開口面積が増大し、これに応じてポペット弁体の通過流量、即ちメインの流量も増大する。
【００７７】
以上のようにスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａ、ポペット弁体５の通過流量が変化する結果、弁装置２００の総通過流量は特性線Ｙ３で示すように変化する。
【００７８】
しかしながら、上記先願発明の弁装置２００では、微操作領域（手動パイロット弁１０８のレバー操作量が小さくパイロット圧の低い領域）での流量制御とポペット弁体５の制御をスプール弁体６の同じパイロット可変絞り部６ａで行っているため、微操作領域での流量制御特性を変えると全体の流量制御幅が変化し、滑らかな流量制御特性が得られない場合がある。
【００７９】
例えば、先願発明の弁装置２００で微操作領域での操作性（微操作性）を良くするためスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの流量制御特性を変更し特性線をＹ１からＹ４のように小さな傾きに変えると、ポペット弁体５の開口タイミングがＰ12点からＰ13点にずれ、ポペット弁体５の流量制御の特性線はＹ２からＹ５に変化し、弁装置２００の総通過流量の特性はＹ６のように変化する。この場合、特性線Ｙ４の傾きが小さいので微操作性は良くなるが、弁装置２００を通過する最大流量（フルレバー操作した最高パイロット圧時の流量）が減少するため、全体の流量制御幅が小さくなり、滑らかな流量制御特性が得られない。また、スプール弁体６の開口タイミングをＰ11点からずらした場合も、ポペット弁体５の開口タイミングがＰ12点から同様にずれるため、流量制御幅が小さくなり、滑らかな流量制御特性が得られない。
【００８０】
これに対し、図１に示した本実施形態の弁装置１００では、第２のスプール弁体５０を更に設け、この第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａをポペット弁体５のパイロット通路１５ａ，１５ｂとは別のサブ通路１５ｃ，１５ｄに配置している。このため、サブ可変絞り部５０ａの流量制御特性を変えてもパイロット通路１５ａ，１５ｂのパイロット流量は変わらず、ポペット弁体５の開口タイミングは変化しない。また、パイロット圧の上昇に対しサブ可変絞り部５０ａが第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａよりも早く開くように開口タイミングを設定し、サブパイロット可変絞り部５０ａに微操作領域での流量制御機能を受け持たせている。つまり、本実施形態では、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａを追加することで、微操作領域での流量制御とポペット弁体５の制御を分けたものである。
【００８１】
このように微操作領域での流量制御とポペット弁体５の制御を分けることで、微操作領域の流量制御に関係なくポペット弁体５の開口タイミングを設定できるようになり、微操作領域での流量制御特性を変えても全体の流量制御幅は変化せず、微操作領域での操作性を良くするため流量制御の特性線の傾きを小さくした場合でも滑らかな流量制御特性が得られる。
【００８２】
例えば、図５において、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａの特性線が破線のＸ５であった場合、これを本実施形態のＸ３に傾きが小さくなるように変更しても、ポペット弁体５の開口タイミングのＰ3点は変わらないので、ポペット弁体５の流量制御特性も変わらず、弁装置１００の総通過流量の特性はＸ６からＸ４に変化する。つまり、微操作領域での流量制御特性は変化するが、弁装置１００を通過する最大流量の変化は僅かであり、全体の流量制御幅はほとんど変化しない。また、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａの開口タイミングをＰ1点からずらした場合も同様であり、ポペット弁体５の開口タイミングはＰ3点から変化せず、全体の流量制御幅はほとんど変化しない。
【００８３】
また、逆に、第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの特性（特性線Ｘの傾きや開口タイミング）を変えてポペット弁体５の流量制御特性を変えても、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａによる微操作領域での流量制御特性は変わらない。
【００８４】
以上のように微操作領域の流量制御特性とポペット弁体５の流量制御特性を個々に設定でき、微操作領域での流量制御特性を変えても全体の流量制御幅はほとんど変化しないので、微操作領域での操作性を良くするため流量制御の特性線の傾きを小さくした場合でも滑らかな流量制御特性が得られる。
【００８５】
また、第２のスプール弁体５０のサブ可変絞り部５０ａの特性の変更と第１のスプール弁体６のパイロット可変絞り部６ａの特性の変更（ポペット弁体５の特性の変更）を任意に組み合わせることにより流量制御特性の幅広い設定が可能となる。このため、設計の自由度が増すので、要求流量制御特性の異なる多種のアクチュエータ（油圧シリンダ）に適用することができる。
【００８６】
また、本実施形態では、パイロット可変絞り部６ａとサブ可変絞り部５０ａをそれぞれ別々のスプール弁体６，５０に設けたので、パイロット可変絞り部６ａとサブ可変絞り部５０ａは、それぞれ、ノッチの位置だけでなく第１及び第２のスプール弁体６，５０に働くバネ１６，５１の強さによっても開口タイミングを変えることができ、精度良く流量制御特性を設定できる。
【００８７】
本発明の第２の実施形態を図８及び図９により説明する。図中、図１及び図２に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００８８】
図８及び図９において、１００Ａは本実施形態の配管破断制御弁装置であり、この弁装置１００Ａのハウジング３Ａ内には、外部信号である手動パイロット弁１０８からのパイロット圧によって作動する単一のスプール弁体６０が配置され、このスプール弁体６０が第１の実施形態の第１のスプール弁体６と第２のスプール弁体５０とを兼ねる構成となっている。
【００８９】
つまり、スプール弁体６０は、ピストン部６ｃと主スプール部６ｄとに分割され、主スプール部６ｄはパイロット通路１５ａとパイロット兼サブ通路１５ｈを連通可能な複数のノッチからなるパイロット可変絞り部６ａと、サブ通路１５ｃとパイロット兼サブ通路１５ｈを連通可能な複数のノッチからなるサブ可変絞り部５０ａを有し、パイロット可変絞り部６ａとサブ可変絞り部５０ａとの間にはパイロット兼サブ通路１５ｈが接続される共通の流出ポート５８が設けられている。また、主スプール部６ｄの閉弁方向作動端部にはパイロット可変絞り部６ａ及びサブ可変絞り部５０ａの初期開弁力を設定するバネ１６Ａが設けられ、ピストン部６ｃの開弁方向作動端部には上記外部信号であるパイロット圧が導かれる受圧室１７が設けられ、この受圧室１７に導かれるパイロット圧（外部信号）による制御力とバネ１６Ａの付勢力とによってスプール弁体６０の移動量が決定され、この移動量に応じてパイロット可変絞り部６ａ及びサブ可変絞り部５０ａの開口面積を変化させ、パイロット通路１５ａとパイロット兼サブ通路１５ｈを流れるパイロット流量及びサブ通路１５ｃとパイロット兼サブ通路１５ｈを流れるサブ流量を遮断及び制御する。また、主スプール部６ｄとピストン部６ｃが接する部分には受圧室３５が設けられ、小リリーフバルブ７の作動時、絞り３４で発生した圧力が受圧室３５に導かれ、オーバーロードリリーフ機能に寄与する。
【００９０】
ここで、パイロット可変絞り部６ａ、ポペット弁体５、サブ可変絞り部５０ａによる流量制御特性は第１の実施形態の図５に示したものと同じであり、サブ可変絞り部５０ａはパイロット可変絞り部６ａよりも早く開くように開口タイミングが設定され、サブ可変絞り部５０ａに微操作領域での流量制御を受け持たせている。
【００９１】
弁装置１００Ａのその他の構成は第１の実施形態の弁装置１００と実質的に同じである。
【００９２】
このように構成した本実施形態においても、パイロット可変絞り部６ａとサブ可変絞り部５０ａのそれぞれのノッチの大きさとばね１６Ａの強さ及びノッチの位置を調節することで微操作領域での流量制御に関係なくポペット弁体５の開口タイミングを調整できる。このため、微操作領域の流量制御特性とポペット弁体５の流量制御特性を個々に設定でき、微操作領域での流量制御特性を変えても全体の流量制御幅はほとんど変化せず、微操作領域での操作性を良くするため流量制御の特性線の傾きを小さくした場合でも滑らかな流量制御特性が得られる。また、流量制御特性の幅広い設定が可能となり、設計の自由度が増し、要求流量制御特性の異なる多種のアクチュエータ（油圧シリンダ）に適用することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、パイロット可変絞り部６ａとサブ可変絞り部５０ａを同じスプール弁体６０に設けたため、第１の実施形態に比べて部品点数が少なく、弁装置をより小型化できるという効果が得られる。
【００９４】
本発明の第３の実施形態を図１０〜図１２により説明する。図中、図１、図２、図８及び図９に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００９５】
図１０及び図１１において、１００Ｂは本実施形態の配管破断制御弁装置であり、この弁装置１００Ｂのハウジング３Ａ内には、外部信号である手動パイロット弁１０８からのパイロット圧によって作動する単一のスプール弁体６０Ｂが配置され、このスプール弁体６０Ｂも第２の実施形態のスプール弁体６０と同様、第１の実施形態の第１のスプール弁体６と第２のスプール弁体５０とを兼ねる構成となっている。
【００９６】
つまり、本実施形態におけるスプール弁体６０Ｂは、ピストン部６ｃと主スプール部６ｅとに分割され、主スプール部６ｅはパイロット通路１５ａとパイロット兼サブ通路１５ｈを連通可能な複数のノッチからなるパイロット可変絞り部６ａと、サブ通路１５ｃとパイロット兼サブ通路１５ｈを連通可能な複数のノッチからなるサブ可変絞り部５０ａを有している。また、主スプール部６ｅにはサブ可変絞り部５０ａの流出側にランド部６１が設けられている。このランド部６１は、サブ通路の遮断手段として機能するものであり、主スプール部６ｅが図示の非作動位置（中立位置）にあるときは、ランド部６１はパイロット兼サブ通路１５ｈが接続される流出ポート５８内に位置し、外部信号であるパイロット圧により主スプール部６ｅが開弁方向（図示下方）に所定距離移動すると、ランド部６１はハウジング３Ａのスプール孔に嵌入し、サブ可変絞り部５０ａの流出ポート５８側の流路を閉じる。ここで、ランド部６１がサブ可変絞り部５０ａの流路を閉じる所定距離とは、主スプール部６ｅが移動してパイロット可変絞り部６ａを開口し、ポペット弁体５を開口した後の主スプール部６ｅのストローク距離である。
【００９７】
図１２に外部信号であるパイロット圧に対するパイロット可変絞り部６ａの通過流量（パイロット流量）の特性（Ｘ１）、ポペット弁体５の通過流量（メインの流量）の特性（Ｘ２）、サブ可変絞り部５０ａの通過流量（サブ流量）の特性（Ｘ３Ｂ）、それらを合計した通過流量の特性（Ｘ４）の関係を示す。
【００９８】
図１２において、パイロット圧がＰ1になるとサブ可変絞り部５０ａが開き始め、パイロット圧がＰ1を越えて上昇するにしたがってサブ可変絞り部５０ａの開口面積が増大し、これに応じてサブ可変絞り部５０ａの通過流量、即ちサブ通路１５ｃ及びパイロット兼サブ通路１５ｈを流れるサブ流量も増大する。
【００９９】
パイロット圧がＰ2に達すると、今度はパイロット可変絞り部６ａが開き始め、パイロット圧がＰ2を越えて上昇するにしたがってパイロット可変絞り部６ａの開口面積が増大し、これに応じてパイロット可変絞り部６ａの通過流量、即ちパイロット通路１５ａ及びパイロット兼サブ通路１５ｈを流れるパイロット流量も増大する。
【０１００】
パイロット圧が更に上昇しＰ3に達すると、ポペット弁体５は開き始め、パイロット圧がＰ3を越えて上昇するにしたがってポペット弁体５の開口面積が増大し、これに応じてポペット弁体５の通過流量、即ちメインの流量も増大する。
【０１０１】
以上の流量は第１及び第２の実施の形態のものと同じである。本実施の形態では、スプール弁体６０Ｂのサブ可変絞り部５０ａの流出側にランド部５１が設けられており、このランド部６１は、パイロット圧がＰ3付近に達すると、サブ可変絞り部５０ａの流出ポート５８側の流路を閉じ始め、パイロット圧がＰ3を越えて増大するにしたがって当該流路の開口面積を減らし、パイロット圧がＰ4に達するとその流路を完全に遮断する。このため、サブ可変絞り部５０ａの通過流量、即ちサブ流量はパイロット圧がＰ3付近に達すると減り始め、パイロット圧がＰ3を越えて増大するにしたがって減少し、パイロット圧がＰ4に達すると０となる。
【０１０２】
以上のように構成した本実施の形態によれば、パイロット可変絞り部６ａとサブ可変絞り部５０ａを同じスプール弁体６０Ｂに設けたので、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、スプール弁体６０Ｂにサブ通路の遮断手段として機能するランド部５１を設けたので、次の効果が得られる。
【０１０４】
第１及び第２の実施形態のようにパイロット通路及びパイロット可変絞り部６ａに加えサブ通路及びサブ可変絞り部５０ａを設けた場合は、パイロット流量とサブ流量が配管接続室側、例えば第１の実施の形態では通路１５ｂ２、第２の実施形態では流出ポート５８で合流するため、合流部及びその下流側で流量が増加し、それに伴って通路での圧力損失が増加する。また、パイロット流量とサブ流量の合流部では２つの流れが衝突し噴流が生じる。このような通路圧損の増加や合流部での噴流は背圧室１０に圧力の上昇或いは変動をもたらし、ポペット弁体５の開口面積が外部信号の指令通りの大きさまで開かず、メインの流量制御に影響を与える可能性がある。
【０１０５】
本実施の形態では、上記のようにポペット弁体５の開弁後にランド部６１によりサブ通路を遮断するので、サブ通路の遮断後はパイロット流量単独の流れとなるため、パイロット流量とサブ流量との合流による通路圧損の増加や噴流を抑え、メインの流量制御への影響を低減でき、スムーズなメインの流量制御が可能となる。また、圧力損失が減るため合流通路を細くでき、弁装置の一層の小型化が可能となる。また、スプール弁体６０Ｂ（主主プール部６ｅ）にランド部６１を追加形成しただけなので、簡単な構成でサブ通路を遮断することができる。
【０１０６】
上述した第３の実施の形態は、パイロット可変絞り部とサブ可変絞り部と同じパイロット弁体に設けた第２の実施の形態を変更し、そのパイロット弁体にサブ可変絞り部の流路の遮断手段を設けたが、パイロット可変絞り部とサブ可変絞り部と別々のパイロット弁体に設けた第１の実施の形態にも同様な変更を加えることができる。図１３は第１の実施の形態にそのような変更を加えた場合の第２のスプール弁体部分の拡大図である。
【０１０７】
図１３において、第２のスプール弁体５０Ｃのサブ可変絞り部５０ａの流入側であって、サブ通路１５ｃが接続される流入ポート５９の部分にランド部６１Ｃが設けられている。このランド部６１Ｃは、第２のスプール弁体５０Ｃが図示の非作動位置（中立位置）にあるときは、流入ポート５９内に位置し、外部信号であるパイロット圧により第２のスプール弁体５０Ｃが開弁方向（図示下方）に所定距離移動しポペット弁体５（図１参照）が開口すると、ハウジング３のスプール孔に嵌入し、サブ可変絞り部５０ａの流入ポート５９側の流路を閉じるように構成されている。
【０１０８】
このように構成した本実施形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、ポペット弁体の開弁後にランド部６１Ｃによりサブ通路を遮断するので、サブ通路の遮断後はパイロット流量単独の流れとなるため、パイロット流量とサブ流量との合流による通路圧損の増加や噴流を抑え、メインの流量制御への影響を低減でき、スムーズなメインの流量制御が可能となる。また、圧力損失が減るため合流通路（図１に示した通路１５ｂ）を細くでき、弁装置の一層の小型化が可能となる。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明によれば、配管破断制御弁装置として必要な諸機能を果たしつつ圧力損失を低減しかつ弁装置全体の小型化及び製造コストの低減が可能となる。また、サブ通路に第２の可変絞り部を設けるだけで、滑らかな流量制御特性が得られると共に、流量制御特性を幅広く設定可能とし、設計上の自由度が増し、多種のアクチュエータ（油圧シリンダ）に適用させることができる。
【０１１０】
また、本発明によれば、サブ通路を遮断する手段を設けることで、合流通路の圧力損失や合流部の噴流によるポペット移動量への影響を低減でき、精度の良いスムーズなメインの流量制御が可能となると共に、合流通路を細くでき、弁装置の一層の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図２】図１に示す配管破断制御弁装置のポペット弁体と第１のスプール弁体部分の構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す配管破断制御弁装置の小リリーフバルブ部分の構造を示す断面図である。
【図４】ポペット弁体の移動量（ストローク）に対するポペット弁体の開口面積及びフィードバックスリットの開口面積の関係を示す図である。
【図５】図１に示す配管破断制御弁装置のパイロット圧に対するパイロット可変絞り部の通過流量（パイロット流量）の特性、ポペット弁体の通過流量（メインの流量）の特性、サブ可変絞り部の通過流量（サブ流量）の特性、それらを合計した通過流量の特性の関係を示す図である。
【図６】比較例として、先願発明の配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図７】図６に示す配管破断制御弁装置のパイロット圧に対するスプール弁体のパイロット可変絞り部の通過流量（パイロット流量）とポペット弁体の通過流量（メインの流量）との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図９】図８に示す配管破断制御弁装置のポペット弁体とスプール弁体部分の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図１１】図１０に示す配管破断制御弁装置のポペット弁体とスプール弁体部分の構造を示す断面図である。
【図１２】図１０に示す配管破断制御弁装置のパイロット圧に対するパイロット可変絞り部の通過流量（パイロット流量）の特性、ポペット弁体の通過流量（メインの流量）の特性、サブ可変絞り部の通過流量（サブ流量）の特性、それらを合計した通過流量の特性の関係を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態による配管破断制御弁装置の要部の断面図である。
【図１４】従来の配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図１５】図１４に示す配管破断制御弁装置のポペット弁体とスプール弁体部分の構造を示す断面図である。
【図１６】従来の配管破断制御弁装置のポペット弁体の移動量（ストローク）に対するポペット弁体の開口面積及ぴフィードバックスリットの開口面積の関係を示す図である。
【符号の説明】
１，２ 入出カポート
３，３Ａ ハウジング
５ ポペット弁体
６ 第１のスプール弁体
６ｂ，６ｄ，６ｅ 主スプール
６ｃ ピストン部
７ 小リリーフバルブ
８ シリンダ接続室
９ 配管接続室
１０ 背圧室
１１ フィードパックスリット
１２ プラグ
１３ バネ
１５ａ，１５ｂ パィロット通路
１５ｃ，１５ｄ サブ通路
１５ｅ リリーフ通路
１５ｆ ドレン通路
１５ｈ パイロット兼サブ通路
１６，１６Ａ バネ
１７ 受圧室
１８ バネ受け
１９ネジ部
２０ バネ室
２１ ドレン通路
３４ 絞り
３５ 受圧室
３６ 信号通路
５０，５０Ｃ 第２のスプール弁体
５０ａ サブ可変絞り部
５１ バネ
５２ 受圧室
５８ 流出ポート
８９ 流入ポート
６０，６０Ｂ 単一のスプール弁体
６１，６１Ｃ ランド部
１００，１００Ａ，１００Ｂ 配管破断制御弁装置
１０１ 油圧ポンプ
１０２ 油圧シリンダ
１０３ コントロールバルブ
１０５ アクチュエータライン（油圧配管）
１０６ アクチュエータライン
１０７ａ，１０７ｂ オーバーロードリリーフバルブ
１０８ 手動パイロット弁
１０９ タンク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe breakage control valve device (hose rupture valve) that is provided in a hydraulic machine such as a hydraulic excavator and prevents a load from dropping when a cylinder hose is broken.
[0002]
[Prior art]
In a hydraulic machine, for example, a hydraulic excavator, there is a need to prevent a load from dropping even if a hose or a steel pipe that transports pressure oil to a hydraulic cylinder that is an actuator that drives a load such as an arm is damaged. There is a piping breakage control valve device called a hose rupture valve for such needs. A conventional general pipe breakage control valve device is shown in FIG. 14 as a hydraulic circuit, and a sectional view thereof is shown in FIG.
[0003]
14 and 15, the pipe breakage control valve device 200 has a housing 204 having two input / output ports 201 and 202 and a tank port 203, and the input / output port 201 is directly attached to the bottom port of the hydraulic cylinder 102. The input / output port 202 is connected to one of the actuator ports of the control valve 103 via the hydraulic pipe 105, and the tank port 203 is connected to the tank 109 via the drain pipe 205. Main spool 211 that is operated by a pilot pressure from manual pilot valve 108 that is an external signal, supply check valve 212, poppet valve body 214 that is controlled by pilot section 213 provided in main spool 211, and releases abnormal pressure Overload relief bar Bed 215 is provided.
[0004]
In such a conventional pipe breakage control valve device 200, the pressure oil is supplied to the bottom side of the hydraulic cylinder 102 by supplying the pressure oil from the control valve 103 via the supply check valve 212 in the valve device 200. Is done. Further, the discharge of the pressure oil from the bottom side of the hydraulic cylinder 102 is controlled by a pilot section 213 provided in the main spool 211 by operating the main spool 211 of the valve device 200 by a pilot pressure which is an external signal. The operation is performed by opening the poppet valve body 214, opening a variable throttle 211a provided in the main spool 211, and discharging it to the tank 109 while controlling the flow rate of the pressure oil.
The poppet valve body 214 is provided in series with the main spool 211 and has a function of reducing the amount of leakage (load check function) while maintaining the load pressure on the bottom side of the hydraulic cylinder 102.
[0005]
The overload relief valve 215 prevents damage to the piping by discharging the pressure oil when an excessive external force acts on the hydraulic cylinder 102 and the pressure oil supplied to the bottom side becomes high pressure.
[0006]
If the hydraulic piping 105 from the control valve 103 to the input / output port 202 is damaged, the check valve 212 and the poppet valve body 214 are closed to prevent the load supported by the hydraulic cylinder 102 from dropping. At this time, by operating the main spool 211 with the pilot pressure from the manual pilot valve 108 and adjusting the opening area of the variable throttle portion 211a, the hydraulic cylinder 102 is slowly contracted by its own weight, and the load is brought to a safe position. Can move.
[0007]
107a and 107b are main relief valves that limit the maximum pressure in the circuit.
[0008]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 3-249411 discloses a pipe breakage control valve device that uses a proportional seat valve to reduce the size of the entire valve device. FIG. 16 shows the pipe breakage control device.
[0009]
In FIG. 16, the pipe break control valve device 300 has a housing 323 having an inlet port 320, a work port 321, and a tank port 322, and the inlet port 320 is connected to one of the actuator ports of the control valve 103. Connected to the bottom port of the hydraulic cylinder 102, the tank port 322 is connected to the tank 109 via a drain pipe 205, and a check valve 324 for supply, a proportional seat valve 325, an overload relief valve are provided in the housing 323. 326 and a pilot valve 340 are provided. The pilot valve 340 is operated by a pilot pressure from the manual pilot valve 108 (see FIG. 14), which is an external signal, and the proportional seat valve 325 is operated by the operation of the pilot valve 340. The overload relief valve 326 is incorporated in the proportional seat valve 325.
[0010]
The pressure oil is supplied to the bottom side of the hydraulic cylinder 102 by supplying the pressure oil from the control valve 103 through the supply check valve 324 in the valve device 300. The hydraulic oil is discharged from the bottom side of the hydraulic cylinder 102 by operating the pilot valve 340 of the valve device 300 with the pilot pressure as an external signal, opening the proportional seat valve 325, and controlling the flow rate of the hydraulic oil. However, it is performed by discharging into the tank 109. Further, the proportional seat valve 325 has a function of reducing the amount of leakage (load check function) while maintaining the load pressure on the bottom side of the hydraulic cylinder 102.
[0011]
The overload relief valve 326 opens the proportional seat valve 325 when an excessive external force acts on the hydraulic cylinder 102 and the pressure oil supplied to the bottom side becomes high pressure, and discharges the pressure oil to discharge the piping. Prevent damage.
[0012]
If the pipe 105 from the control valve 103 to the inlet port 320 is damaged, the check valve 324 and the proportional seat valve 325 are closed, and the load supported by the hydraulic cylinder 102 is prevented from dropping. At this time, by operating the spool 341 of the pilot valve 340 with the pilot pressure and adjusting the opening area of the proportional seat valve 325, the hydraulic cylinder 102 is slowly contracted by its own weight, and the load is moved to a safe position. Can do.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described prior art has a problem that it is difficult to reduce pressure loss, downsize the entire valve device, and reduce manufacturing costs.
[0014]
That is, in the prior art shown in FIGS. 14 and 15, the supply check valve 212, the main spool 211, the poppet valve body 214 controlled by the pilot unit 213 provided in the main spool 211, and the overload relief valve 215. These parts are individually provided corresponding to the respective functions. For this reason, in order to store these parts in the housing 204 of a limited size, the size of each part is limited. In addition, it is difficult to reduce manufacturing costs.
[0015]
On the other hand, since the entire amount of the pressure oil discharged from the hydraulic cylinder 102 passes through the main spool 211, it is necessary to use a large-diameter spool valve body. Further, the main spool 211 and the poppet valve body 214 are provided in series, so that a large amount of oil passes through these two valve elements. Therefore, when these components are housed in the housing 204 having a limited size, the size of each component is reduced, and a sufficient flow path is not ensured, which may increase pressure loss. In addition, a large amount of oil passes through the main spool 211 and the poppet valve body 214 provided in series, and this also inevitably caused pressure loss.
[0016]
Here, the pipe break control valve device is attached to the bottom side of the boom cylinder or the rod side of the arm cylinder, and the boom or arm to which the boom cylinder or the arm cylinder is attached is a working member that is rotated in the vertical direction. For this reason, if the housing 204 is sized in consideration of pressure loss, there is an increased risk of hitting an obstacle such as a rock during operation of the boom or arm, making it difficult to design appropriately.
[0017]
In the prior art described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-249411 shown in FIG. 16, the overload relief valve 326 is incorporated in the proportional seat valve 325 controlled by the pilot valve 340, whereby the proportional seat valve 325 has the above prior art. In addition to the function of the main spool 211, the poppet valve body 214 and the overload relief valve 215 are provided. For this reason, the number of parts is reduced as compared with the prior art, and a certain degree of miniaturization is achieved while reducing pressure loss. However, even in this prior art, the supply check valve 324 is still an essential component, and further improvement is desired in order to reduce the size of the valve device and reduce the manufacturing cost.
[0018]
In order to solve the above problems, the present applicant has proposed the following invention in Japanese Patent Application No. 10-110776 (filing date: April 21, 1998).
[0019]
In the pipe breakage control valve device, which is provided between the supply / discharge port of the hydraulic cylinder and the hydraulic pipe and controls the flow rate of the pressure oil flowing from the supply / discharge port to the hydraulic pipe according to an external signal, the supply / discharge port A cylinder connection chamber connected to the hydraulic pipe, a pipe connection chamber connected to the hydraulic piping, and a housing provided with a back pressure chamber, and is slidably disposed between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber. A poppet valve body as a main valve that can communicate and change the opening area according to the amount of movement, and is provided in a pilot passage that connects between the back pressure chamber and the pipe connection chamber, and is operated by the external signal. A spool valve body as a pilot valve that shuts off and controls the pilot flow rate flowing through the pilot passage according to the amount of movement, and the poppet valve body is initially set at the shut-off position of the poppet valve body. A feedback variable throttle passage having a mouth area, increasing the opening area according to the amount of movement of the poppet valve body, and controlling the flow rate of the pilot flow flowing out from the cylinder connection chamber to the back pressure chamber is provided. Pipe breakage control valve device characterized by
[0020]
In the valve device according to the invention of the prior application constructed as described above, when the pressure oil is supplied to the bottom side of the hydraulic cylinder, the feedback variable throttle passage has an initial opening area. When it becomes higher, the poppet valve body opens and pressure oil can be supplied to the bottom side of the hydraulic cylinder (conventional supply side check valve function).
[0021]
In addition, when the hydraulic oil is discharged from the bottom side of the hydraulic cylinder, the spool valve body is actuated by an external signal, and when the pilot flow rate corresponding to the movement amount of the pilot valve body flows, the poppet valve body is moved according to the pilot flow rate. The valve is opened and the amount of movement is controlled, and most of the pressure oil on the bottom side of the hydraulic cylinder passes through the poppet valve body, and the rest passes through the feedback variable throttle passage, back pressure chamber, and spool valve body. (Conventional main spool function).
[0022]
Furthermore, when the load pressure on the bottom side of the hydraulic cylinder is held, the poppet valve body is in the cutoff position, and this poppet valve body holds the load pressure and reduces the leak amount (load check function).
[0023]
As described above, the valve device according to the invention of the prior application can perform the minimum functions (supply side check valve function, main spool function and load check function) necessary for the pipe breakage control valve device. Further, in the valve device of the prior invention, the only part that is arranged in the flow path through which a large flow rate flows is the poppet valve body, so that pressure loss can be reduced and the entire valve device can be reduced in size and manufacturing cost.
[0024]
The object of the present invention is to improve the above-mentioned invention of the prior application, reduce the pressure loss while performing the minimum functions necessary as a pipe breakage control valve device, and reduce the overall size of the valve device and the manufacturing cost. In addition, it is an object of the present invention to provide a pipe break control valve device that can obtain a smooth flow rate control characteristic and can set a wide range of flow rate control characteristics.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a flow rate of pressure oil that is provided between a supply / discharge port of a hydraulic cylinder and a hydraulic pipe and flows out from the supply / discharge port to the hydraulic pipe in response to an external signal. In the pipe breakage control valve device for controlling the cylinder, the cylinder connection chamber connected to the supply / exhaust port, the pipe connection chamber connected to the hydraulic pipe, and a housing provided with a back pressure chamber are slidably disposed, A poppet valve body as a main valve capable of blocking and communicating between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber and changing the opening area in accordance with the amount of movement, and the poppet valve body. A variable feedback throttle passage that has an initial opening area at the shut-off position and increases the opening area in accordance with the amount of movement of the poppet valve body, and a pilot passage that connects the back pressure chamber and the pipe connection chamber It is, operating in the external signal And increasing the opening area according to the external signal, A first variable throttle portion for blocking and controlling a pilot flow rate flowing from the cylinder connection chamber to the pipe connection chamber through the feedback variable throttle passage, the back pressure chamber and the pilot passage; and the cylinder connection chamber and the pipe connection Placed in a sub-passage that connects to the chamber and operates with the external signal And increasing the opening area according to the external signal, And a second variable restrictor configured to block and control a sub flow rate flowing through the sub passage.
[0026]
Providing the poppet valve body and the first variable throttle portion, and providing the feedback variable throttle passage having the initial opening area in the poppet valve body is the same as the invention of the prior application. It is possible to reduce the pressure loss while fulfilling these functions, and to reduce the overall size of the valve device and the manufacturing cost.
[0027]
Further, by arranging the second variable throttle portion in the sub-passage, the second variable throttle portion has a flow control function in the fine operation region, and the flow rate in the fine operation region by the second variable throttle portion. The control and the control of the poppet valve body by the first variable restrictor can be performed separately, so that a smooth flow rate control characteristic can be obtained and a wide range of flow rate control characteristics can be set.
[0028]
(2) In the above (1), preferably, the opening timing of the first and second variable aperture portions is set so that the second variable aperture portion opens earlier than the first variable aperture portion by the external signal. To do.
[0029]
As a result, as described in (1) above, the second variable throttle unit is given a flow control function in the fine operation region, and the flow control and the first variable in the fine operation region by the second variable throttle unit. The poppet valve body can be controlled separately by the throttle portion.
[0030]
(3) In the above (1), preferably, the first variable throttle part and the second variable throttle part are respectively provided in separate spool valve bodies.
[0031]
As a result, the opening timing of the first variable throttle part and the second variable throttle part can be changed not only by the position of the notch of the variable throttle part but also by the strength of the spring acting on the spool valve body. The flow control characteristics can be set well.
[0032]
(4) Further, in the above (1), preferably, the first variable throttle part and the second variable throttle part are provided in the same spool valve body.
[0033]
Thereby, the number of parts of the valve device is reduced, and further miniaturization becomes possible.
[0034]
(5) In any one of the above (1) to (4), preferably, means for blocking the sub-passage is provided after the poppet valve element is opened.
[0035]
When the sub passage and the second variable throttle portion are provided in addition to the pilot passage and the first variable throttle portion as described in (1) above, the pilot flow rate and the sub flow rate are merged on the pipe connection chamber side. The pressure in the back pressure chamber rises or fluctuates due to an increase in passage pressure loss due to an increase in flow rate on the downstream side and a jet at the junction, and the opening area of the poppet valve body does not open to the size as commanded by the external signal. It may affect the flow control.
[0036]
By shutting off the sub passage after the poppet valve element is opened, the pilot flow alone flows after the sub passage is shut down, so that the increase in passage pressure loss and jet flow due to the merge of the pilot flow and sub flow are suppressed, and the main flow is reduced. The influence on flow control can be reduced.
[0037]
(6) Further, in the above (5), preferably, the means for blocking the sub-passage is provided in a spool valve body provided with the second variable restrictor, and the spool valve body is not less than a predetermined distance. The land portion shuts off the flow path of the second variable throttle portion when moved.
[0038]
Accordingly, since the land portion is only additionally formed on the spool valve body, the sub passage can be blocked with a simple configuration.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 1 is a diagram showing a pipe breakage control valve device according to a first embodiment of the present invention in a hydraulic circuit, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing the structure of the pipe breakage control valve device.
[0041]
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a pipe break control valve device according to the present embodiment. A hydraulic drive device provided with the valve device 100 includes a hydraulic pump 101 and hydraulic pressure driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump 101. The circuit is connected to an actuator (hydraulic cylinder) 102, a control valve 103 that controls the flow of pressure oil supplied from the hydraulic pump 101 to the hydraulic cylinder 102, and actuator lines 105 and 106 that are hydraulic pipes extending from the control valve 103. It has main overload relief valves 107a and 107b for limiting the maximum pressure inside, a manual pilot valve 108, and a tank 109.
[0042]
As shown in FIGS. 1 and 2, the pipe breakage control valve device 100 has a housing 3 having two input / output ports 1 and 2, and the input / output port 1 is directly attached to the bottom port of the hydraulic cylinder 102. The input / output port 2 is connected to one of the actuator ports of the control valve 103 via the actuator line 105.
[0043]
In the housing 3, there are a poppet valve body 5 as a main valve, and a first spool valve body 6 as a pilot valve that is operated by a pilot pressure from a manual pilot valve 108 that is an external signal and operates the poppet valve body 5. A second spool valve body 50 that operates at the same pilot pressure as that of the first spool valve body 6 and controls the flow rate in the small flow rate region, and a small relief valve 7 that functions as an overload relief valve are provided. Yes.
[0044]
In the housing 3, a cylinder connection chamber 8 connected to the input / output port 1, a pipe connection chamber 9 connected to the input / output port 2, and a back pressure chamber 10 are provided, and a poppet valve body 5 as a main valve is provided. Receives the pressure of the back pressure chamber 10 on the back, and is slidably disposed in the housing 3 so as to block and communicate between the cylinder connection chamber 8 and the pipe connection chamber 9 and change the opening area according to the amount of movement. Has been. The poppet valve body 5 has a feedback area that increases the opening area according to the amount of movement of the poppet valve body 5 and controls the passage amount of the pilot flow flowing out from the cylinder connection chamber 8 to the back pressure chamber 10 according to the opening area. A feed hack slit 11 serving as a variable throttle passage is provided. The back pressure chamber 10 is closed by a plug 12 (see FIG. 2), and a spring 13 is disposed in the back pressure chamber 10 to hold the poppet valve body 5 in the illustrated blocking position.
[0045]
In the housing 3, pilot passages 15a and 15b for connecting the back pressure chamber 10 and the pipe connection chamber 9 are provided, and the first spool valve body 6 as a pilot valve is provided in the pilot passages 15a and 15b. It is provided in between. Here, the pilot 15b consists of two parts of passage parts 15b1 and 15b2, and the passage part 15b2 also serves as a part of a sub-passage (described later).
[0046]
The first spool valve body 6 has a pilot variable throttle portion 6a composed of a plurality of notches capable of communicating with the pilot passages 15a and 15b, and the pilot variable throttle in the valve closing direction operation end of the first spool valve body 6 is provided. A spring 16 for setting an initial valve opening force of the portion 6a is provided, and a pressure receiving chamber 17 into which a pilot pressure as the external signal is guided is provided at a valve opening direction operation end of the first spool valve body 6, The amount of movement of the first spool valve body 6 is determined by the control force by the pilot pressure (external signal) guided to the pressure receiving chamber 17 and the biasing force of the spring 16, and the opening of the pilot variable throttle portion 6a is determined according to this amount of movement. The area changes, and the pilot flow through the pilot passages 15a and 15b is cut off and controlled. The spring 16 is supported by a spring receiver 18, and the spring receiver 18 is provided with a screw portion 19 that can adjust an initial setting force of the spring 16 (an initial valve opening force of the pilot variable throttle portion 6 a). A spring chamber 20 in which the spring 16 is disposed is connected to a tank via a drain passage 21 in order to make the first spool valve body 6 move smoothly.
[0047]
In the housing 3, there are further provided sub passages 15c, 15d for connecting the cylinder connection chamber 8 and the pipe connection chamber 9, and the second spool valve body 50 is disposed between the sub passages 15c, 15d. ing. The sub passage 15d is connected to the pipe connection chamber 9 via a portion 15b2 of the pilot passage 15b. That is, the passage portion 15b2 is a pilot / sub-passage.
[0048]
The second spool valve body 50 has a sub variable throttle portion 50a composed of a plurality of notches capable of communicating with the sub passages 15c and 15d, and a sub variable throttle in the valve closing direction operation end of the second spool valve body 50. A spring 51 for setting the initial valve opening force of the portion 50a is provided, and a pressure receiving chamber 52 into which the pilot pressure as the external signal is guided is provided at the valve opening direction operation end of the second spool valve body 50. The amount of movement of the second spool valve body 50 is determined by the control force by the pilot pressure (external signal) guided to the pressure receiving chamber 52 and the urging force of the spring 51, and the opening of the sub variable restrictor 50a is determined according to this amount of movement. The area changes, and the sub flow rate flowing through the sub passages 15c and 15d is cut off and controlled. The spring 51 is supported by a spring receiver 53. The spring receiver 53 is provided with a screw portion 54 that can adjust an initial setting force of the spring 51 (an initial valve opening force of the sub variable throttle portion 50a). The spring chamber 55 in which the spring 51 is disposed is connected to the tank via the drain passage 21 in order to make the movement of the second spool valve body 50 smooth.
[0049]
In the housing 3, a relief passage 15e located on the inlet side of the small relief valve 7 and a drain passage 15f located on the outlet side are provided. The relief passage 15e is connected to the cylinder connection chamber 8, and the drain passage 15f. Is connected to the tank via a drain passage 21. The drain passage 15f is provided with a throttle 34 as pressure generating means, and a signal passage 36 is branched from between the small relief valve 7 and the throttle 34.
[0050]
In addition to the pressure receiving chamber 17 to which the pilot pressure (external signal) is guided, another pressure receiving chamber 35 is provided at the valve opening direction operation end of the first spool valve body 6, and a signal is supplied to the pressure receiving chamber 35. The passage 36 is connected, and the pressure generated in the throttle 34 is configured to act on the first spool valve body 6 as a driving force on the same side as the pilot pressure that is an external signal.
[0051]
A specific configuration of the pressure receiving chambers 17 and 35 is shown in FIG. The first spool valve body 6 is divided into a main spool portion 6b that forms a variable throttle portion 6a and a piston portion 6c that contacts the main spool portion 6b on the side opposite to the spring 16, and the pressure receiving chamber 17 is the counter main portion of the piston portion 6c. The pressure receiving chamber 35 is provided at an end portion on the spool portion 6b side, and is provided at a portion where the main spool portion 6b and the piston portion 6c are in contact with each other. With such a configuration, the pilot pressure guided to the pressure receiving chamber 17 and the pressure generated by the throttle 34 guided to the pressure receiving chamber 35 both act in the opening direction of the variable throttle portion 6a.
[0052]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the opening area of the poppet valve body 5 and the opening area of the feedback slit 11 with respect to the movement amount (stroke) of the poppet valve body 5. When the poppet valve body 5 is in the blocking position, the feedback slit 11 has a predetermined initial opening area A. 0 As the poppet valve body 5 starts to open from the blocking position and the movement amount increases, the opening areas of the poppet valve body 5 and the feedback slit 11 increase proportionally. Feedback slit 11 has initial opening area A 0 The poppet valve body 5 functions as a conventional check valve for supply (described later).
[0053]
FIG. 5 shows the flow rate (pilot flow rate) of the pilot variable throttle 6a of the first spool valve body 6 and the flow rate (main flow rate) of the poppet valve body 5 with respect to the pilot pressure from the manual pilot valve 108 which is an external signal. , The relationship between these and the passage flow rate (sub flow rate) of the sub variable throttle 50a of the second spool valve body 50, and the relationship between these and the total passage flow rate of the valve device 100, X1 Is a characteristic line for flow control of the pilot variable restrictor 6a, X2 is a characteristic line for flow control of the poppet valve body 5, X3 is a characteristic line for flow control of the sub variable restrictor 50a, and X4 is a characteristic of flow control obtained by adding them together. This is a characteristic line for flow control of the valve device 100.
[0054]
In FIG. 5, the pilot pressure is from 0 to P 2 The range up to is the dead zone of the pilot variable throttle 6a of the first spool valve body 6. During this time, even if the pilot pressure rises, the first spool valve body 6 stops with the initial setting force of the spring 16. Even if it moves, it is an overlap area | region until the pilot variable aperture part 6a opens, and the pilot variable aperture part 6a is in the interruption | blocking state. Pilot pressure is P 2 Is reached, the pilot variable throttle 6a of the first spool valve body 6 begins to open as indicated by the characteristic line X1, and the pilot pressure is P 2 As the flow rate rises above, the opening area of the pilot variable throttle 6a increases, and accordingly, the flow rate of the pilot variable throttle 6a, that is, the pilot flow rate through the pilot passages 15a and 15b also increases.
[0055]
The pilot pressure is P Three (> P 2 ) Until the pilot flow rate reaches a predetermined flow rate, the dead zone of the poppet valve body 5, during which the pressure drop in the back pressure chamber 10 due to the feedback slit 11 is insufficient even if the pilot flow rate occurs. 5 is maintained at the blocking position by the initial setting force of the spring 13. Pilot pressure is P Three When the pilot flow rate reaches a predetermined flow rate, the poppet valve body 5 starts to open as shown by the characteristic line X2, and the pilot pressure is P Three The opening area of the poppet valve body 5 increases as it rises beyond the range, and the passage flow rate of the poppet valve body, that is, the main flow rate also increases accordingly.
[0056]
Furthermore, the pilot pressure is 0 to P 1 The range up to becomes the dead zone of the sub variable throttle 50a of the second spool valve body 50. During this time, even if the pilot pressure rises, the second spool valve body 50 stops with the initial setting force of the spring 51. Even if it moves, it is an overlap area | region until the sub variable aperture part 50a opens, and the sub variable aperture part 50a is in the interruption | blocking state. Pilot pressure is P 1 , The sub variable throttle 50a of the second spool valve body 50 begins to open as indicated by the characteristic line X3, and the pilot pressure is P 1 As the flow rate rises above, the opening area of the sub variable throttle unit 50a increases, and accordingly, the flow rate of the sub variable throttle unit 50a, that is, the sub flow rate flowing through the sub passages 15c and 15d also increases.
[0057]
P 1 <P 2 The opening timing is set so that the sub variable throttle portion 50a of the second spool valve body 50 opens earlier than the pilot variable throttle portion 6a of the first spool valve body 6 when the sub variable throttle portion 50a is opened by the pilot pressure. The variable restrictor 50a is provided with a flow control function in the fine operation region.
[0058]
As described above, the total flow rate of the valve device 100 is changed as a result of changes in the flow rate of the pilot variable restrictor 6a, the poppet valve element 5, and the sub variable restrictor 50a of the second spool valve element 50 of the first spool valve element 6. The flow rate changes as indicated by the characteristic line X4.
[0059]
Here, in FIG. 5, the inclination of the characteristic line X1 of the pilot variable restrictor 6a of the first spool valve body 6 can be adjusted by changing the size of the notch of the pilot variable restrictor 6a. That is, the opening timing of the pilot variable aperture 6a can be adjusted by adjusting the strength of the spring 16 (initial setting force) or the notch position of the pilot variable aperture 6a. Further, the pilot pressure at which the pilot flow rate becomes a predetermined flow rate is changed by changing the slope of the characteristic line X1 of the pilot variable throttle portion 6a of the first spool valve body 6 and the opening timing in this way, and the opening timing of the poppet valve body 5 is changed. (The start of the characteristic line X2) can be adjusted. Further, the inclination of the characteristic line X3 of the sub variable restrictor 50a of the second spool valve body 50 can be adjusted by changing the size of the notch of the sub variable restrictor 50a. The starting end of the characteristic line X3, that is, the sub variable restrictor The opening timing of 50a can be adjusted by adjusting the strength of the spring 51 (initial setting force) or the position of the notch of the variable aperture 50a.
[0060]
Next, the operation of the pipe breakage control valve device 100 configured as described above will be described.
[0061]
First, a normal operation when the actuator line 105 is not broken will be described.
[0062]
1) When supplying hydraulic oil to the bottom of the hydraulic cylinder 102
When the operation lever of the manual pilot valve 108 is operated in the direction A in the figure and the control valve 103 is switched to the left position in the figure, the pressure oil from the hydraulic pump 101 is supplied to the pipe connection chamber 9 of the valve device 100 through the control valve 103. As a result, the pressure in the pipe connection chamber 9 rises. At this time, the pressure in the cylinder connection chamber 8 of the valve device 100 is the load pressure on the bottom side of the hydraulic cylinder 102, and the feedback slit 11 has the initial opening area A as described above. 0 Therefore, the pressure of the back pressure chamber 10 is also the load pressure. Therefore, while the pressure of the pipe connection chamber 9 is lower than the load pressure, the poppet valve body 5 is kept at the shut-off position. When the pressure in the chamber 9 becomes higher than the load pressure, the poppet valve body 5 immediately moves upward in the figure, allowing the pressure oil to flow into the cylinder connection chamber 8, and supplying the hydraulic oil from the hydraulic pump 101 to the bottom side of the hydraulic cylinder 102. Is done. In addition, while the poppet valve body 5 moves upward, the pressure oil in the back pressure chamber 10 moves to the cylinder connection chamber 8 through the feedback slit 11, and the poppet valve body 5 is smoothly opened. Pressure oil from the rod side of the hydraulic cylinder 102 is discharged to the tank 109 via the control valve 103.
[0063]
2) When pressure oil is discharged from the bottom side of the hydraulic cylinder 102 to the control valve 103
When the operation lever of the manual pilot valve 108 is operated in the direction B in the figure and the control valve 103 is switched to the right position in the figure, the pressure oil of the hydraulic pump 101 is supplied to the rod side of the hydraulic cylinder 102 via the control valve 103. . At the same time, the pilot pressure from the manual pilot valve 108 is guided to the pressure receiving chamber 17 of the first spool valve body 6, the first spool valve body 6 is moved by the pilot pressure, and the first spool valve body 6 The pilot variable aperture 6a has an opening area commensurate with the amount of movement. Therefore, a pilot flow rate corresponding to the pilot pressure flows through the pilot passages 15a and 15b as described above, and the poppet valve body 5 is opened and the amount of movement thereof is controlled according to the pilot flow rate. Further, the pilot pressure from the manual pilot valve 108 is also guided to the pressure receiving chamber 2 of the second spool valve body 50, and the second spool valve body 50 is moved by the pilot pressure, and the pilot of the second spool valve body 50 is moved. The variable throttle portion 50a has an opening area commensurate with the amount of movement, and the sub flow rate corresponding to the pilot pressure flows through the sub passages 15c and 15d as described above. Therefore, the pressure oil on the bottom side of the hydraulic cylinder 102 is discharged to the control valve 103 while being controlled by the poppet valve body 5, the first spool valve body 6, and the second spool valve body 50 of the valve device 100. It is discharged to 109.
[0064]
3) Holding the load pressure on the bottom side of the hydraulic cylinder 102
In the state where the load pressure on the bottom side of the hydraulic cylinder 102 is high as in the case where the suspended load is held at the neutral position of the control valve 103, the poppet valve body 5 in the shut-off position is similar to the conventional load check valve. The load pressure is maintained and the leak amount is reduced (load check function).
[0065]
4) When excessive external force acts on the hydraulic cylinder 102
When an excessive external force acts on the hydraulic cylinder 102 and the cylinder connection chamber 8 becomes high pressure, the pressure in the relief passage 15e rises, the small relief valve 7 opens, and the pressure oil flows into the drain passage 15f provided with the throttle 34. As a result, the pressure in the signal passage 36 rises, the first spool valve body 6 is moved to open the pilot variable throttle 6a, and a pilot flow rate flows through the pilot passages 15a and 15b. As a result, the poppet valve body 5 is also opened, and the high pressure oil generated by the external force is discharged to the tank 109 by the overload relief valve 107a connected to the actuator line 105, thereby preventing the equipment from being damaged. At this time, since the pressure oil passing through the small relief valve 7 has a small flow rate, a function equivalent to that of the conventional overload relief valve can be realized by the small small relief valve 7.
[0066]
If the actuator line 105 is broken, the poppet valve body 5 at the shut-off position functions as a load check valve (holding valve) as in the case of holding the suspended load described above. Prevents the bottom side pressure oil from flowing out and prevents the boom from dropping. Further, when lowering the boom to a safe position in this state, if the operating lever of the manual pilot valve 108 is operated in the direction B in the figure, the pilot pressure from the manual pilot valve 108 is changed to the pressure receiving chamber of the spool valve body 6 as described above. 17, because the spool valve body 6 is opened by the pilot pressure and the poppet valve body 5 is opened, the pressure oil on the bottom side of the hydraulic cylinder 102 can be discharged while controlling the flow rate, and the boom can be lowered slowly. it can.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, the conventional pipe breakage control valve device can be supplied only by providing the poppet valve body 5 in the flow path through which the total amount of pressure oil supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 102 passes. The check valve, the load check valve, and the overload relief valve can function, so that a valve device with low pressure loss can be configured, and efficient operation with low energy loss is possible. Further, since the valve device 100 can be reduced in size as compared with the conventional pipe breakage control valve device, the chance of breakage in operation is reduced, and the degree of freedom in design is increased. Furthermore, since the number of parts is small, the frequency of failures can be reduced, reliability can be improved, and manufacturing can be performed at low cost.
[0068]
Further, when the poppet valve body 5 is opened by applying high pressure oil generated by an excessive external force to the small relief valve 7 and opened from the main overload relief valve 107a to the tank, the small relief valve 7 is passed. Since the pressure oil to be flowed has a small flow rate, a function equivalent to that of the conventional overload relief valve can be realized by the small small relief valve 7. Moreover, since the pressure oil released from the small relief valve 7 to the tank is made through the drain passage 21 equivalent to the conventional drain line, there is no need for a drain pipe dedicated to the overload relief valve of the valve device 100. The piping around the device 100 can be simplified.
[0069]
The above effect is also obtained by the invention of Japanese Patent Application No. 10-110766 which is the prior application of the present applicant.
[0070]
In the valve device 100 of the present invention, the sub passages 15c and 15d and the second spool valve body 50 are added to the valve device of the prior invention, whereby a smooth flow control characteristic is obtained and the flow control characteristic is improved. A wide range of settings is possible. Hereinafter, this point will be described in detail with reference to the drawings.
[0071]
First, FIG. 6 shows a valve device of the prior invention as a comparative example, and this valve device will be described. In the figure, the same components as those shown in FIG.
[0072]
In FIG. 6, reference numeral 200 denotes a valve device according to the invention of the prior application. This valve device 200 does not have the sub passages 15c and 15d and the second spool valve body 50 shown in FIG. The valve device 100 is the same as the valve device 100 of this embodiment shown in FIG. 1 except that it is connected to the back pressure chamber 10 instead of the cylinder connection chamber 8.
[0073]
Regarding the difference in the connection position of the relief passage 15e, the high pressure of the hydraulic cylinder 102 can be relieved via the feedback slit 11 and the back pressure chamber 10 by connecting the relief passage 15e to the back pressure chamber 10 instead of the cylinder connection chamber 8. Since it is transmitted to the passage 15e, the same overload relief function is obtained. However, in this case, since the feedback slit 11 (throttle) is interposed between the hydraulic cylinder 102 and the relief passage 15e, the operation of the small relief valve 7 may be dynamically unstable. In the valve device 100 of the present embodiment shown in FIG. 1, since the high pressure of the hydraulic cylinder 102 is directly guided to the relief passage 15e, the small relief valve 7 is operated with good response, and a stable relief function is obtained.
[0074]
FIG. 7 shows the flow rate (pilot flow rate) of the pilot variable throttle 6a of the spool valve body 6 and the flow rate (main flow rate) of the poppet valve body 5 with respect to the pilot pressure which is an external signal in the valve device 200 shown in FIG. And Y1 is a characteristic line for flow control of the pilot variable throttle 6a, Y2 is a characteristic line for flow control of the poppet valve body 5, Y3 is a flow rate control characteristic line obtained by summing them, that is, a flow rate control characteristic line of the valve device 200.
[0075]
In FIG. 7, the pilot pressure is from 0 to P 11 The range up to is the dead zone of the pilot variable throttle 6a of the spool valve body 6. During this period, even if the pilot pressure increases, the spool valve body 6 is stopped or moved by the initial setting force of the spring 16. Is an overlap region until the pilot variable throttle 6a is opened, and the pilot variable throttle 6a is in a cut-off state. Pilot pressure is P 11 Is reached, the pilot variable throttle 6a of the spool valve body 6 begins to open as indicated by the characteristic line Y1, and the pilot pressure is P 12 As the flow rate rises above, the opening area of the pilot variable throttle 6a increases, and accordingly, the flow rate of the pilot variable throttle 6a, that is, the pilot flow rate through the pilot passages 15a and 15b also increases.
[0076]
The pilot pressure is P 12 (> P 11 ) Until the pilot flow rate reaches a predetermined flow rate, the dead zone of the poppet valve body 5, during which the pressure drop in the back pressure chamber 10 due to the feedback slit 11 is insufficient even if the pilot flow rate occurs. 5 is maintained at the blocking position by the initial setting force of the spring 13. Pilot pressure is P 12 When the pilot flow rate reaches a predetermined flow rate, the poppet valve body 5 starts to open as shown by the characteristic line Y2, and the pilot pressure is P 12 The opening area of the poppet valve body 5 increases as it rises beyond the range, and the passage flow rate of the poppet valve body, that is, the main flow rate also increases accordingly.
[0077]
As described above, as a result of the passage flow rate of the pilot variable throttle 6a and the poppet valve body 5 of the spool valve body 6 changing, the total passage flow rate of the valve device 200 changes as indicated by the characteristic line Y3.
[0078]
However, in the valve device 200 of the prior invention, the flow rate control and the poppet valve body 5 are controlled in the same manner as the spool valve body 6 in the fine operation region (the region where the lever operation amount of the manual pilot valve 108 is small and the pilot pressure is low). Since the control is performed by the pilot variable restrictor 6a, when the flow control characteristic in the fine operation region is changed, the entire flow control width changes, and a smooth flow control characteristic may not be obtained.
[0079]
For example, in order to improve the operability (fine operability) in the fine operation region in the valve device 200 of the prior invention, the flow rate control characteristic of the pilot variable throttle portion 6a of the spool valve body 6 is changed to change the characteristic line from Y1 to Y4. If the inclination is changed to a small inclination, the opening timing of the poppet valve body 5 is P 12 P from the point 13 The characteristic line of the flow control of the poppet valve body 5 changes from Y2 to Y5, and the characteristic of the total passage flow rate of the valve device 200 changes as Y6. In this case, since the inclination of the characteristic line Y4 is small, the fine operability is improved, but the maximum flow rate passing through the valve device 200 (the flow rate at the maximum pilot pressure operated by the full lever) is reduced, so the overall flow rate control width is small. Therefore, smooth flow control characteristics cannot be obtained. Further, the opening timing of the spool valve body 6 is set to P 11 Even when shifted from the point, the opening timing of the poppet valve body 5 is P 12 Similarly, since it deviates from the point, the flow rate control width becomes small, and a smooth flow rate control characteristic cannot be obtained.
[0080]
On the other hand, in the valve device 100 of the present embodiment shown in FIG. 1, a second spool valve body 50 is further provided, and the sub variable throttle 50 a of the second spool valve body 50 is used as a pilot of the poppet valve body 5. It arrange | positions in the subchannel | paths 15c and 15d different from the channel | paths 15a and 15b. For this reason, even if the flow rate control characteristic of the sub variable restrictor 50a is changed, the pilot flow rate of the pilot passages 15a and 15b does not change, and the opening timing of the poppet valve body 5 does not change. Further, the opening timing is set so that the sub variable throttle 50a opens earlier than the pilot variable throttle 6a of the first spool valve body 6 with respect to the increase of the pilot pressure, and the sub pilot variable throttle 50a has a fine operation range. Is responsible for the flow control function. That is, in this embodiment, the sub variable throttle 50a of the second spool valve body 50 is added to separate the flow control in the fine operation region and the control of the poppet valve body 5.
[0081]
By separating the flow control in the fine operation region and the control of the poppet valve body 5 in this way, the opening timing of the poppet valve body 5 can be set regardless of the flow control in the fine operation region. Even if the flow rate control characteristic is changed, the overall flow rate control width does not change, and a smooth flow rate control characteristic can be obtained even when the slope of the flow rate control characteristic line is reduced in order to improve the operability in the fine operation region.
[0082]
For example, in FIG. 5, when the characteristic line of the sub variable throttle portion 50a of the second spool valve body 50 is a broken line X5, even if this is changed to X3 of the present embodiment so that the inclination becomes small, P of opening timing of poppet valve body 5 Three Since the point does not change, the flow rate control characteristic of the poppet valve body 5 does not change, and the characteristic of the total passage flow rate of the valve device 100 changes from X6 to X4. That is, the flow rate control characteristic in the fine operation region changes, but the change in the maximum flow rate passing through the valve device 100 is slight, and the overall flow rate control width hardly changes. Further, the opening timing of the sub variable throttle 50a of the second spool valve body 50 is set to P 1 The same applies to the case of shifting from the point, and the opening timing of the poppet valve body 5 is P Three It does not change from the point, and the overall flow rate control width hardly changes.
[0083]
Conversely, even if the flow control characteristic of the poppet valve body 5 is changed by changing the characteristics (inclination of characteristic line X or opening timing) of the pilot variable throttle 6a of the first spool valve body 6, the second spool The flow rate control characteristic in the fine operation region by the sub variable restrictor 50a of the valve body 50 is not changed.
[0084]
As described above, the flow control characteristics in the fine operation area and the flow control characteristics of the poppet valve body 5 can be individually set, and even if the flow control characteristics in the fine operation area are changed, the overall flow control width hardly changes. A smooth flow control characteristic can be obtained even when the slope of the flow control characteristic line is reduced in order to improve the operability in the operation region.
[0085]
Further, it is possible to arbitrarily change the characteristics of the sub variable restrictor 50a of the second spool valve body 50 and the characteristics of the pilot variable restrictor 6a of the first spool valve element 6 (change the characteristics of the poppet valve element 5). By combining them, a wide range of flow control characteristics can be set. For this reason, since the freedom degree of design increases, it can apply to the various actuators (hydraulic cylinder) from which a required flow control characteristic differs.
[0086]
In the present embodiment, the pilot variable restrictor 6a and the sub variable restrictor 50a are provided in separate spool valve bodies 6 and 50, respectively. Therefore, the pilot variable restrictor 6a and the sub variable restrictor 50a are notch-shaped. The opening timing can be changed not only by the position but also by the strength of the springs 16 and 51 acting on the first and second spool valve bodies 6 and 50, and the flow rate control characteristic can be set with high accuracy.
[0087]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0088]
8 and 9, reference numeral 100A denotes a pipe breakage control valve device according to the present embodiment, and a single valve operated by a pilot pressure from the manual pilot valve 108 which is an external signal is provided in the housing 3A of the valve device 100A. A spool valve body 60 is disposed, and the spool valve body 60 serves as the first spool valve body 6 and the second spool valve body 50 of the first embodiment.
[0089]
That is, the spool valve body 60 is divided into a piston portion 6c and a main spool portion 6d, and the main spool portion 6d includes a pilot variable throttle portion 6a including a plurality of notches capable of communicating the pilot passage 15a and the pilot / sub-passage 15h. The sub-variable throttle portion 50a is formed of a plurality of notches capable of communicating the sub-passage 15c and the pilot / sub-passage 15h, and the pilot / sub-passage 15h is provided between the pilot variable throttle portion 6a and the sub-variable throttle portion 50a. A common outflow port 58 to be connected is provided. Further, a spring 16A for setting the initial valve opening force of the pilot variable throttle portion 6a and the sub variable throttle portion 50a is provided at the valve closing direction operation end portion of the main spool portion 6d, and the valve opening direction operation end portion of the piston portion 6c. Is provided with a pressure receiving chamber 17 through which the pilot pressure, which is the external signal, is guided, and the amount of movement of the spool valve body 60 by the control force by the pilot pressure (external signal) guided to the pressure receiving chamber 17 and the biasing force of the spring 16A. The opening areas of the pilot variable restrictor 6a and the sub variable restrictor 50a are changed according to the amount of movement, and the pilot flow rate flowing through the pilot passage 15a and the pilot / sub-passage 15h and the sub-passage 15c and the pilot / sub-passage are changed. Cut off and control the sub flow through 15h. In addition, a pressure receiving chamber 35 is provided in a portion where the main spool portion 6d and the piston portion 6c are in contact with each other, and when the small relief valve 7 is operated, the pressure generated in the throttle 34 is guided to the pressure receiving chamber 35 and contributes to the overload relief function. To do.
[0090]
Here, the flow control characteristics of the pilot variable throttle 6a, the poppet valve body 5, and the sub variable throttle 50a are the same as those shown in FIG. 5 of the first embodiment, and the sub variable throttle 50a is a pilot variable throttle. The opening timing is set so as to open earlier than the portion 6a, and the sub variable throttle portion 50a is in charge of flow control in the fine operation region.
[0091]
The other configuration of the valve device 100A is substantially the same as that of the valve device 100 of the first embodiment.
[0092]
Also in this embodiment configured as described above, the flow rate control in the fine operation region is achieved by adjusting the size of the notches of the pilot variable restrictor 6a and the sub variable restrictor 50a, the strength of the spring 16A, and the position of the notches. The opening timing of the poppet valve body 5 can be adjusted regardless of the above. For this reason, the flow control characteristics in the fine operation area and the flow control characteristics of the poppet valve body 5 can be individually set, and even if the flow control characteristics in the fine operation area are changed, the overall flow control width hardly changes. A smooth flow control characteristic can be obtained even when the slope of the flow control characteristic line is reduced in order to improve the operability in the region. Further, a wide range of flow rate control characteristics can be set, the degree of freedom in design increases, and it can be applied to various actuators (hydraulic cylinders) having different required flow rate control characteristics.
[0093]
Further, in the present embodiment, the pilot variable throttle portion 6a and the sub variable throttle portion 50a are provided in the same spool valve body 60. Therefore, the number of parts is small compared to the first embodiment, and the valve device can be further downsized. Is obtained.
[0094]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, the same components as those shown in FIGS. 1, 2, 8 and 9 are denoted by the same reference numerals.
[0095]
10 and 11, reference numeral 100B denotes a pipe breakage control valve device according to the present embodiment, and a single unit operated by a pilot pressure from the manual pilot valve 108 which is an external signal is provided in the housing 3A of the valve device 100B. The spool valve body 60B is arranged, and the spool valve body 60B is also connected to the first spool valve body 6 and the second spool valve body 50 of the first embodiment, like the spool valve body 60 of the second embodiment. It has a structure that doubles as well.
[0096]
That is, the spool valve body 60B in the present embodiment is divided into a piston portion 6c and a main spool portion 6e, and the main spool portion 6e is a variable pilot having a plurality of notches capable of communicating the pilot passage 15a and the pilot / sub-passage 15h. The throttle unit 6a has a sub variable throttle unit 50a composed of a plurality of notches capable of communicating the sub passage 15c and the pilot / sub passage 15h. The main spool portion 6e is provided with a land portion 61 on the outflow side of the sub variable throttle portion 50a. The land portion 61 functions as a sub-passage blocking means. When the main spool portion 6e is in the illustrated inoperative position (neutral position), the land portion 61 is connected to the pilot / sub-passage 15h. When the main spool portion 6e is located in the outflow port 58 and moves by a predetermined distance in the valve opening direction (downward in the drawing) by the pilot pressure that is an external signal, the land portion 61 is fitted into the spool hole of the housing 3A, and the sub variable throttle portion The flow path on the outflow port 58 side of 50a is closed. Here, the predetermined distance at which the land portion 61 closes the flow path of the sub variable throttle portion 50a is the main spool after the main spool portion 6e is moved to open the pilot variable throttle portion 6a and the poppet valve body 5 is opened. This is the stroke distance of the portion 6e.
[0097]
FIG. 12 shows the characteristics (X1) of the passage flow rate (pilot flow rate) of the pilot variable restrictor 6a with respect to the pilot pressure that is an external signal, the characteristics (X2) of the passage flow rate (main flow rate) of the poppet valve body 5, and the sub variable restrictor portion. The relationship between the characteristic (X3B) of the passage flow rate (sub flow rate) of 50a and the characteristic (X4) of the passage flow rate obtained by adding them is shown.
[0098]
In FIG. 12, the pilot pressure is P 1 The sub variable throttle 50a begins to open and the pilot pressure is P 1 The opening area of the sub variable restrictor 50a increases as the value rises above, and accordingly, the passage flow rate of the sub variable restrictor 50a, that is, the sub flow rate flowing through the sub passage 15c and the pilot / sub passage 15h also increases.
[0099]
Pilot pressure is P 2 Then, the pilot variable throttle 6a starts to open and the pilot pressure becomes P 2 As the flow rate rises above, the opening area of the pilot variable restrictor 6a increases, and accordingly, the flow rate of the pilot variable restrictor 6a, that is, the pilot flow rate flowing through the pilot passage 15a and the pilot / sub-passage 15h also increases.
[0100]
The pilot pressure further increases and P Three Poppet valve body 5 begins to open and the pilot pressure is P Three The opening area of the poppet valve body 5 increases as it rises above, and the passage flow rate of the poppet valve body 5, that is, the main flow rate also increases accordingly.
[0101]
The above flow rates are the same as those in the first and second embodiments. In the present embodiment, a land portion 51 is provided on the outflow side of the sub variable throttle portion 50a of the spool valve body 60B. The land portion 61 has a pilot pressure of P Three When it reaches the vicinity, the flow path on the outflow port 58 side of the sub variable throttle 50a starts to close, and the pilot pressure becomes P Three As the flow rate increases over the range, the opening area of the flow path is reduced, and the pilot pressure becomes P Four When reached, the flow path is completely blocked. For this reason, the passage flow rate of the sub variable restrictor 50a, that is, the sub flow rate, the pilot pressure is P Three When it reaches the vicinity, it starts to decrease and the pilot pressure becomes P Three The pilot pressure decreases with increasing over Four Reaches 0.
[0102]
According to the present embodiment configured as described above, since the pilot variable throttle portion 6a and the sub variable throttle portion 50a are provided in the same spool valve body 60B, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
[0103]
Further, in the present embodiment, since the land portion 51 that functions as a blocking means for the sub passage is provided in the spool valve body 60B, the following effects can be obtained.
[0104]
When the sub passage and the sub variable throttle portion 50a are provided in addition to the pilot passage and the pilot variable throttle portion 6a as in the first and second embodiments, the pilot flow rate and the sub flow rate are set to the pipe connection chamber side, for example, the first flow rate. In the embodiment, the flow is merged at the passage 15b2 and in the second embodiment at the outflow port 58. Therefore, the flow rate increases at the merge portion and the downstream side, and the pressure loss in the passage increases accordingly. Moreover, two flows collide and a jet flow arises in the confluence | merging part of pilot flow volume and sub flow volume. Such an increase in passage pressure loss or a jet at the junction causes a pressure increase or fluctuation in the back pressure chamber 10, and the opening area of the poppet valve body 5 does not open to the size as commanded by the external signal. May be affected.
[0105]
In the present embodiment, since the sub passage is blocked by the land portion 61 after the poppet valve element 5 is opened as described above, after the sub passage is shut off, the pilot flow becomes a single flow. It is possible to suppress an increase in passage pressure loss and jet flow due to the merging, and to reduce the influence on the main flow rate control, thereby enabling a smooth main flow rate control. Further, since the pressure loss is reduced, the joining passage can be narrowed, and the valve device can be further downsized. Further, since the land portion 61 is only additionally formed on the spool valve body 60B (main main pool portion 6e), the sub passage can be blocked with a simple configuration.
[0106]
In the third embodiment described above, the second embodiment provided in the same pilot valve body as the pilot variable throttle part and the sub variable throttle part is changed, and the flow path of the sub variable throttle part is changed to the pilot valve body. Although the blocking means is provided, the same change can be applied to the first embodiment in which the pilot variable throttle part, the sub variable throttle part and the separate pilot valve bodies are provided. FIG. 13 is an enlarged view of the second spool valve body when such a change is added to the first embodiment.
[0107]
In FIG. 13, a land portion 61 </ b> C is provided on the inflow side of the sub variable throttle portion 50 a of the second spool valve body 50 </ b> C and the portion of the inflow port 59 to which the sub passage 15 c is connected. The land portion 61C is located in the inflow port 59 when the second spool valve body 50C is in the illustrated non-operating position (neutral position), and the second spool valve body 50C is driven by a pilot pressure that is an external signal. When the poppet valve body 5 (see FIG. 1) is opened by a predetermined distance in the valve opening direction (downward in the figure), it is inserted into the spool hole of the housing 3 and the flow path on the inflow port 59 side of the sub variable throttle 50a is closed. It is configured as follows.
[0108]
In the present embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the sub passage is blocked by the land portion 61C after the poppet valve body is opened. Since the pilot flow is a single flow, an increase in passage pressure loss and a jet flow due to the merge of the pilot flow and the sub flow can be suppressed, the influence on the main flow control can be reduced, and the smooth main flow control can be performed. Further, since the pressure loss is reduced, the joining passage (passage 15b shown in FIG. 1) can be narrowed, and the valve device can be further downsized.
[0109]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to reduce pressure loss while performing various functions necessary for a pipe breakage control valve device, and to reduce the size and manufacturing cost of the entire valve device. In addition, by simply providing the second variable restrictor in the sub-passage, smooth flow rate control characteristics can be obtained, and the flow rate control characteristics can be set widely, increasing the degree of design freedom, and various actuators (hydraulic cylinders) Can be applied to.
[0110]
Further, according to the present invention, by providing the means for blocking the sub passage, it is possible to reduce the influence on the poppet movement amount due to the pressure loss of the confluence passage and the jet flow of the confluence portion, and smooth main flow control with high accuracy can be achieved. In addition, the merging passage can be narrowed, and the valve device can be further miniaturized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a pipe breakage control valve device according to a first embodiment of the present invention in a hydraulic circuit together with a hydraulic drive device in which it is arranged.
2 is a cross-sectional view showing the structure of a poppet valve body and a first spool valve body portion of the pipe breakage control valve device shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing the structure of a small relief valve portion of the pipe breakage control valve device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the opening area of the poppet valve body and the opening area of the feedback slit with respect to the movement amount (stroke) of the poppet valve body.
FIG. 5 shows the characteristics of the passage variable flow rate (pilot flow rate) of the pilot variable throttle part with respect to the pilot pressure of the pipe breakage control valve device shown in FIG. 1, the characteristic of the flow rate of the poppet valve body (main flow rate), It is a figure which shows the relationship between the characteristic of a passage flow rate (sub flow rate), and the characteristic of the passage flow rate which totaled them.
FIG. 6 is a diagram showing, as a comparative example, a pipe breakage control valve device according to the invention of the prior application in a hydraulic circuit together with a hydraulic drive device in which it is arranged.
7 is a diagram showing the relationship between the flow rate (pilot flow rate) of the pilot variable throttle portion of the spool valve body and the flow rate (main flow rate) of the poppet valve body with respect to the pilot pressure of the pipe breakage control valve device shown in FIG. 6; It is.
FIG. 8 is a diagram showing a pipe breakage control valve device according to a second embodiment of the present invention in a hydraulic circuit together with a hydraulic drive device in which it is arranged.
9 is a cross-sectional view showing the structure of a poppet valve body and a spool valve body portion of the pipe breakage control valve device shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a pipe breakage control valve device according to a third embodiment of the present invention in a hydraulic circuit together with a hydraulic drive device in which it is arranged.
11 is a cross-sectional view showing a structure of a poppet valve body and a spool valve body portion of the pipe breakage control valve device shown in FIG.
12 shows the characteristics of the passage flow rate (pilot flow rate) of the pilot variable throttle portion with respect to the pilot pressure of the pipe breakage control valve device shown in FIG. 10, the characteristics of the passage flow rate (main flow rate) of the poppet valve body, It is a figure which shows the relationship between the characteristic of a passage flow rate (sub flow rate), and the characteristic of the passage flow rate which totaled them.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of a pipe breakage control valve device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a conventional pipe breakage control valve device in a hydraulic circuit together with a hydraulic drive device in which it is arranged.
15 is a cross-sectional view showing a structure of a poppet valve body and a spool valve body portion of the pipe breakage control valve device shown in FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between the opening area of the poppet valve body and the opening area of the feedback slit with respect to the movement amount (stroke) of the poppet valve body of the conventional pipe breakage control valve device.
[Explanation of symbols]
1, 2 Input / output
3,3A housing
5 Poppet disc
6 First spool valve body
6b, 6d, 6e Main spool
6c Piston part
7 Small relief valve
8 Cylinder connection chamber
9 Piping connection room
10 Back pressure chamber
11 Feed pack slit
12 plugs
13 Spring
15a, 15b Pilot passage
15c, 15d sub passage
15e relief passage
15f drain passage
15h Pilot and sub passage
16,16A Spring
17 Pressure receiving chamber
18 Spring holder
19 screw part
20 Spring chamber
21 Drain passage
34 Aperture
35 Pressure receiving chamber
36 Signal Path
50, 50C second spool valve body
50a Sub variable aperture
51 Spring
52 Pressure receiving chamber
58 Outflow port
89 Inflow port
60,60B Single spool valve body
61, 61C Land
100, 100A, 100B Pipe break control valve device
101 Hydraulic pump
102 Hydraulic cylinder
103 Control valve
105 Actuator line (Hydraulic piping)
106 Actuator line
107a, 107b Overload relief valve
108 Manual pilot valve
109 tanks

Claims (6)

油圧シリンダの給排ポートと油圧配管の間に設けられ、外部信号に応じて前記給排ポートから前記油圧配管に流出する圧油の流量を制御する配管破断制御弁装置において、
前記給排ポートに接続されるシリンダ接続室、前記油圧配管に接続される配管接続室、及び背圧室を設けたハウジングに摺動自在に配置され、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を遮断及び連通可能でありかつ移動量に応じて開口面積を変化させる主弁としてのポペット弁体と、
前記ポペット弁体に設けられ、このポペット弁体の遮断位置で初期開口面積を有し、ポペット弁体の移動量に応じて開口面積を増大させるフィードバック可変絞り通路と、
前記背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路に配置され、前記外部信号で作動しかつ前記外部信号に応じて開口面積を増大させ、前記シリンダ接続室から前記フィードバック可変絞り通路、背圧室及びパイロット通路を通って前記配管接続室へと流れるパイロット流量を遮断及び制御する第１の可変絞り部と、
前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を接続するサブ通路に配置され、前記外部信号で作動しかつ前記外部信号に応じて開口面積を増大させ、前記サブ通路を流れるサブ流量を遮断及び制御する第２の可変絞り部とを備えることを特徴とする配管破断制御弁装置。In a pipe breakage control valve device that is provided between a supply / discharge port of a hydraulic cylinder and a hydraulic pipe and controls a flow rate of pressure oil flowing out from the supply / discharge port to the hydraulic pipe in response to an external signal,
A cylinder connection chamber connected to the supply / exhaust port, a pipe connection chamber connected to the hydraulic pipe, and a housing provided with a back pressure chamber are slidably disposed, and the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber A poppet valve body as a main valve capable of blocking and communicating between them and changing the opening area according to the amount of movement;
A feedback variable throttle passage which is provided in the poppet valve body, has an initial opening area at a blocking position of the poppet valve body, and increases the opening area according to the movement amount of the poppet valve body;
It is arranged in a pilot passage connecting between the back pressure chamber and the pipe connection chamber, operates with the external signal and increases an opening area according to the external signal, and the feedback variable throttle passage from the cylinder connection chamber, A first variable restrictor for blocking and controlling a pilot flow rate flowing through the back pressure chamber and the pilot passage to the pipe connection chamber;
The sub-passage connecting between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber is operated by the external signal and increases the opening area in accordance with the external signal, and shuts off the sub flow rate flowing through the sub-passage. A pipe breakage control valve device comprising: a second variable restrictor for controlling. 請求項１記載の配管破断制御弁装置において、前記外部信号により前記第２の可変絞り部が前記第１の可変絞り部より早く開くように第１及び第２の可変絞り部の開口タイミングを設定したことを特徴とする配管破断制御弁装置。  2. The pipe break control valve device according to claim 1, wherein opening timings of the first and second variable throttle portions are set so that the second variable throttle portion opens earlier than the first variable throttle portion by the external signal. A pipe breakage control valve device characterized by that. 請求項１記載の配管破断制御弁装置において、前記第１の可変絞り部と第２の可変絞り部をそれぞれ別々のスプール弁体に設けたことを特徴とする配管破断制御弁装置。  2. The pipe break control valve device according to claim 1, wherein the first variable throttle portion and the second variable throttle portion are provided in separate spool valve bodies, respectively. 請求項１記載の配管破断制御弁装置において、前記第１の可変絞り部と第２の可変絞り部を同じスプール弁体に設けたことを特徴とする配管破断制御弁装置。  2. The pipe break control valve device according to claim 1, wherein the first variable throttle portion and the second variable throttle portion are provided in the same spool valve body. 請求項１〜４のいずれか１項記載の配管破断制御弁装置において、前記ポペット弁体の開弁後に前記サブ通路を遮断する手段を設けたことを特徴とする配管破断制御弁装置。  The pipe break control valve device according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for blocking the sub passage after the poppet valve body is opened. 請求項５記載の配管破断制御弁装置において、前記サブ通路を遮断する手段する手段は、前記第２の可変絞り部を設けたスプール弁体に設けられ、このスプール弁体が所定距離以上移動すると第２の可変絞り部の流路を遮断するランド部であることを特徴とする配管破断制御弁装置。  6. The pipe break control valve device according to claim 5, wherein the means for blocking the sub passage is provided in a spool valve body provided with the second variable restrictor, and when the spool valve body moves more than a predetermined distance. A pipe breakage control valve device that is a land part that blocks a flow path of a second variable throttle part.
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