JP3839101B2 - 流量制御弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプから方向切換弁に供給される吐出圧油の流量制御を行う流量制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術の流量制御弁としては、実公平3−53289号公報に記載されたものがある。この種の流量制御弁は、図5に示すように、弁本体100に形成されたスプール孔101にポンプ通路102、タンク通路103および供給通路104とが開口している。ポンプ通路102は図示しないポンプに接続され、タンク通路103は図示しないタンクに接続され、供給通路104は図示しない方向切換弁を介してアクチュエータに接続されている。
【0003】
そして、スプール孔101にはスプール105が摺動自在に挿入されている。このスプール105は、常時、固定絞り106を介して、ポンプ通路102と供給通路104とを連通している。また、スプール105は可変絞り107を介してポンプ通路102とタンク通路103とを連通する。この可変絞り107はスプール105の移動によって、その開弁度が変わるようになっている。
【0004】
更に、スプール105には肩部105Aが形成され、スプール孔101には肩部105を対向する位置に段部101Aが形成され、この肩部105Aと段部101Aとで段付受圧部108を構成している。この段付受圧部108にはポンプ通路102の圧力が導入され、この圧力がスプール105を可変絞り107の開度が拡大する方向に付勢する。段付受圧部108と対向するバネ室109には供給通路104の圧力が導入され、この圧力がスプール105を可変絞り107の開度が減少する方向に付勢する。また、スプール105はバネ室109に介装されたバネ110により可変絞り107の開度が減少する方向に付勢され、このバネ110のバネ力は電磁比例ソレノイド111により調整されるようになっている。
【0005】
このように構成される流量制御弁は、ソレノイド111に電流を印加することで、バネ110を圧縮してバネ力を増加する。この増加したバネは、可変絞り107の開度を減少する方向に、スプール105に作用する。そして、可変絞り107の開度を減少させ、タンク通路103に流出する流量が減少して、供給通路104に供給する流量を増加させるものである。
【0006】
ここで、上記のようにソレノイド111を印加して供給通路104の流量を制御する場合の、ソレノド111の印加電流と供給通路104の流量の特性を、図6(a)および図6(b)に基づいて説明する。尚、図6(a)はスプール105とソレノイド111との間に介在するバネ110が、ある程度圧縮した状態(セット荷重状態)で組み込まれた場合を示し、図6(b)はバネ110が無負荷の状態で組み込まれた場合を示す。
【0007】
図6(a)では、ソレノイド111に印加する電流が0(mA)のとき、固定絞り106の前後には、バネ110のセット荷重に応じた前後差圧が発生しており、最小流量Qminの油がポンプ通路102から固定絞り106を介して供給通路104に流れる。そして、ソレノイド111に印加する電流の増加に伴い、供給通路104の流量は最大流量Qmaxまで増加する。また、図6(b)では、ソレノイド111に印加する電流が0mAのとき、固定絞り106の前後差圧は0kgf/cm2 であり、供給通路104に油は流入しない。そして、ソレノイド111に印加する電流の増加に伴い、供給通路104の流量は最大流量Qmaxまで増加する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の流量制御弁では、ソレノイド111または電気系統が故障すると、ソレノイド111に電流を印加できなくなる。そうすると、バネ110を圧縮することができないことから、図6(a)に示すものでは、最小流量Qminしか油を供給通路104に流入できなくなる。よって、上記アクチュエータに供給される流量が不足して、アクチュエータの作動が緩慢になり、作業に支障をきたす。また、図6(b)に示すものに至っては、上記アクチュエータに全く油が供給されないので、故障した状態から復帰できないという問題がある。
【0009】
本発明の流量制御弁は、ソレノイドや電気系統の故障が発生した場合にも、最大流量をアクチュエータに供給できるようにすることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、
請求項1の流量制御弁では、圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第1圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第2圧力室とを有してなる流量制御弁において、
前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第3圧力室と、この第3圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、減少させる減圧機構とを設けたものである。
これにより、ソレノイドや電気系統が故障すると、第3圧力室の圧力が減圧されることなく、導入された圧力状態に保たれる。従って、第2圧力室と第3圧力室の圧力が、第1圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、供給通路にはポンプ通路からタンク通路に油を戻すことなく、流入させることができる。
尚、第3圧力室の圧力は、減圧機構のソレノイドの印加電流の上昇とともに、減圧される。従って、スプールは第2、第3圧力室の圧力と第1圧力室の圧力を受け、この各圧力のバランスによりスプールの位置が決定され、ポンプ通路とタンク通路との開度が決まる。
【0011】
請求項2の流量制御弁では、請求項1のものに、前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであるものである。絞りを流れる流量は、Q=α(ΔP)1/2 で表される。但し、αは絞りの開度、ΔPは絞りの前後差圧である。そして、絞りの前後差圧ΔPが増加した場合に、絞りの開度が一定であると、流量Qは(ΔP)1/2 に比例して増加するから、前後差圧ΔPに対して流量Qの増加は少ない。これにより、絞りの前後差圧ΔPの増加とともに、絞りの開度αを増加させると、供給通路の流量Qを絞りの前後差圧ΔPに正比例させることができる。
【0012】
請求項3の流量制御弁では、圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第1圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第2圧力室とを有してなる流量制御弁において、前記スプールに係合するピストンと、このピストンを介して前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第4圧力室と、前記ピストンを介して前記スプールを、前記第4圧力室の圧力に対抗する方向に付勢する圧力が導入される第5圧力室と、この第4圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、増加させる加圧機構を設けたものである。これにより、ソレノイドや電気系統が故障すると、加圧機構は作動不能となり、第4圧力室の圧力を増加されることがない。従って、第2および第5圧力室の圧力が、第1圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、ポンプ通路からタンク通路に油を戻すことなく、供給通路に油を流入させることができる。尚、第4圧力室の圧力は、加圧機構のソレノイドの印加電流の上昇とともに、加圧される。従って、スプールには、第1圧力室と第2圧力室との圧力が対抗して作用する。また、ピストンは第4圧力室と第5圧力室との差圧分だけスプールを押圧する。この各圧力のバランスによりスプールの位置が決定され、ポンプ通路とタンク通路との開度が決まる。
【0013】
請求項4の流量制御弁では、請求項3のものに、前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであるものである。絞りを流れる流量は、Q=α(ΔP)1/2 で表される。但し、αは絞りの開度、ΔPは絞りの前後差圧である。そして、絞りの前後差圧ΔPが増加した場合に、絞りの開度が一定であると、流量Qは(ΔP)1/2 に比例して増加するから、前後差圧ΔPに対して流量Qの増加は少ない。これにより、絞り前後差圧ΔPの増加とともに、絞りの開度αを増加させると、供給通路の流量Qを絞りの前後差圧ΔPに正比例させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態における電磁比例流量制御弁について、図1ないし図3を参照して説明する。
【0015】
先ず、本発明の電磁比例流量制御弁3が用いられる油圧回路1について、図1に基づいて説明する。図1において、1は油圧回路であって、油圧ポンプ2、電磁比例流量制御弁3、及び複数の方向切換弁4を有して構成されている。油圧ポンプ2はタンク6から作動流体(油)を吸引してアンロード通路7(ポンプ通路)に吐出させるものである。このアンロード通路7は各方向切換弁4に接続されると共に、各方向切換弁4の相互間を連通してタンク通路8に連絡されている。また、アンロード通路7は減圧弁27を介してパイロット通路9と、タンク通路8に連絡される分岐アンロード通路7Aと、供給通路10とに分岐している。この供給通路10は、各方向切換弁4の入力側ポート4aに並列に接続されている。各方向切換弁4は、図示しない各アクチュエータに接続される2つの出力側ポート4b,4cと、タンク通路8に接続される排出側ポート4dとを備えている。各方向切換弁4は、中立位置(入力側ポート4a,排出側ポート4dと、各出力側ポート4b,4cとを遮断する位置)と、切換位置(上記各アクチュエータの一方側の部屋と供給通路10と連通し、上記各アクチュエータの他方側の部屋とタンク通路8と連通する位置)と、切換位置(上記各アクチュエータの一方側の部屋とタンク通路8と連通し、上記各アクチュエータの他方側の部屋と供給通路10と連通する位置)とを有している。各方向切換弁4は、操作レバーの操作、又はパイロット通路9から分岐する各分岐パイロット通路9Aを通じて電磁比例弁4e,4fにより制御されて導入されるパイロット圧で上記各々の位置に切換わる。
【0016】
電磁比例流量制御弁3は、アンロード通路7と分岐アンロード通路7Aとの間に設けられた流量制御弁15と、パイロット通路9に接続する電磁比例弁16と、供給通路10中に設けられた絞り17と、この絞り17の下流側に設けられた逆止弁18とで構成されている。この流量制御弁15には、この一方側の第1圧力室Aにアンロード通路7の圧力(ポンプ側の圧力)が導入され、他方側の第2圧力室Bに供給通路10の圧力(絞りを通過した圧力)が導入されている。そして、上記他方側の第3圧力室Cは電磁比例弁16を介してパイロット通路9,タンク通路8に接続されている。そして、流量制御弁15は、供給通路10から導入される第2圧力室Bの圧力,電磁比例弁16を介してパイロット通路9から導入される第3圧力室Cのパイロット圧の和と、アンロード通路7から導入される第1圧力室Aとの圧力関係で、アンロード通路7とタンク通路8との通路開度を調整する。
一方、電磁比例弁16は、パイロット通路9と第3圧力室Cとの通路開度と、タンク通路8と第3圧力室Cとの通路開度とを調整して、第3圧力室Cの圧力を制御する。
【0017】
24はリリーフ弁、26は補償弁である。また、27は減圧弁であって、油圧ポンプ2からの吐出圧油を減圧して、パイロット通路9を通して、電磁比例流量制御弁3の電磁比例弁16と各方向切換弁4に導入する。
【0018】
次に、電磁比例流量制御弁3の具体的な構成について、図2を参照して説明する。
【0019】
図2において、30は電磁比例流量制御弁3の弁本体である。この弁本体30には、流量制御弁15、電磁比例弁16及び逆止弁18とが一体的に組み込まれている。31は流量制御弁15を構成するスプールであって、弁本体30の長手方向に貫通するスプール孔32に摺動自在に嵌合されている。このスプール31の一端側は、弁本体30に取り付けられたプラグ33に係合する。スプール31の他端側は、ばね15aに当接する。このばね15aは、スプール孔32内に取り付けられたプラグ34とスプール31との間に張設されている。ばね15aは、スプール31を一端側に付勢している。スプール孔32には、スプール31とプラグ34との間に第3圧力室Cが形成されている。弁本体30には、スプール孔32のプラグ33側端に開口してタンク通路8に連通する分岐アンロード通路7Aが形成されている。スプール孔32の略中央はアンロード通路7が開口している。アンロード通路7は、逆止弁18を介して供給通路10に接続されている。逆止弁18はその開口により可変絞り17を形成している。また、スプール31は、分岐アンロード通路7A、アンロード通路7およびフィーダ通路36を遮断しており、スプール31が移動した際に、分岐アンロード通路7Aとアンロード通路7との間を接続する第1環状溝31aが形成されている。これにより、スプール31は切欠き状の絞り28を形成する。
【0020】
また、スプール31の内部には、一端側に開口する第1圧力孔41が形成されている。この第1圧力孔41は連絡孔40から段々に拡径する小径孔部41Aと大径孔部41Bとが連続しており、この大径孔部41B内に摺動自在に挿入された第1ピストン42とで第1圧力室Aを区画している。第1圧力室Aは小径孔部41Aと連絡孔40とを介してアンロード通路7に連通している。第1ピストン42は、スプール孔32の一端側に取り付けられたプラグ33に当接している。
【0021】
スプール31の内部には、他端側に開口する第2圧力孔46が設けられている。この第2圧力孔46内に摺動自在に挿入された第2ピストン47とで第2圧力室Bを区画している。また、第2ピストン47は、第3圧力室C内に延びてプラグ34に当接している。第2圧力室Bは、スプール31に形成された第2圧力通路20と、弁本体30に形成されたフィード通路36を介して供給通路10に連通する。これにより、第2圧力室Bに供給通路10の圧力が導入される。尚、第1圧力室Aと第2圧力室Bから各々のスプール31に作用される圧力の受圧面積はほぼ同等である。また、第1圧力室Aをスプール31の内部一端側に形成し、第2圧力室Bをスプール31の内部他端側に形成したので、スプール31の外径を変えることなくスプール孔32を同径に形成できる。よって、スプール孔32の加工がし易くできる。ばね15aは、常時、スプール31をプラグ33に当接させ、アンロード通路7と分岐アンロード通路7Aとを遮断する位置に押圧する。
【0022】
逆止弁18は、弁本体30の上方に開口してフィーダ通路36(供給通路10)に連通する弁孔50に摺動自在に挿入されて、フィーダ通路36内に突出する弁体51と、弁孔50の開口を閉鎖して弁体51との間で液圧室Kを区画するソケット52とを有している。この弁体51は、ソケット52に移動自在に収納されたばね受材53との間に張設された戻しばね54のばね力で、フィーダ通路36とアンロード通路7とを連通する通路に形成された弁座55に付勢されている。また、弁体51には、液圧室Kとフィーダ通路36(供給通路10)とを連通する孔56が形成されている。また、ソケット52には、ばね受材53に係合する調整ボルト・ナット57が設けられており、この調整ボルト・ナット57を回動することでばね受材53を液圧室K内で移動させて、戻しばね54のばね力が調整できるようになっている。
さらに、弁体51にはアンロード通路7と供給通路10とを連通する固定絞り51Aが形成されている。
【0023】
電磁比例弁16は、弁本体30の上方に開口して第3圧力室Cに連通する段付き孔60に取り付けられている。電磁比例弁16は、減圧機構を構成する段付き孔60内に配置された弁体61と、この弁体61を移動させる電磁比例ソレノイド22とを有している。この弁体61は段付き孔60に挿入される案内プラグ63と、この案内プラグ63内に摺動自在に挿入される作動子64とで構成されている。案内プラグ63内には、この軸線方向に相互に所定間隔を隔てて、パイロット通路9に連絡するパイロット供給孔66と、タンク通路8に連絡するタンク排出孔67とが開口している。一方、作動子64は、電磁ソレノイド22の消磁時にパイロット供給孔66に連通する液補給孔68と、電磁ソレノイド22の励磁時にタンク排出孔67に連通する液排出孔69とが形成されている。また、作動子64には、弁本体30に取付けられた電磁比例ソレノイド22の移動軸22Aに当接している。また、作動子64の内部には、液補給孔68および液排出孔69と第3圧力室Cとを連通する連絡通路21が形成されている。そして、作動子64は、案内プラグ63と作動子64との間に張設された弁ばね23のばね力で、通常、電磁比例ソレノイド22側に付勢されて、液補給孔68がパイロット供給孔66に開口し、液排出孔69がタンク排出孔67から遮断される位置にされている。
【0024】
このように、本発明の電磁比例流量制御弁3は、以上のように構成されるが、次に、この電磁比例流量制御弁3の作動について、図1及び図2に基づいて説明する。
【0025】
(A)先ず、油圧ポンプ2を作動してタンク6から作動流体(油)を吸引してアンロード通路7に吐出する。各方向切換弁4へ供給する油圧ポンプ2の吐出圧油の流量を制御するためには、電磁比例弁16のソレノイド22に印加する電流を調整する。例えば、供給通路10に圧送される流量を減少させるためには、ソレノイド22に印加する電流を増加させる。これにより、作動子64を図2に示す状態で下方に摺動させて、パイロット供給孔66(パイロット通路9)に対する液補給孔68(第3圧力室C)の開口度を減少させ、タンク排出孔67(タンク通路8)に対する液排出孔69(第3圧力室C)の開口度を増加させる。そして、油圧ポンプ2からパイロット通路9−パイロット供給孔66を通して連絡通路21に導入される圧油と、連絡通路21から液排出孔69−タンク排出孔67及びタンク通路8を介してタンク6に戻される圧油との圧力差だけの圧力が第3圧力室Cに導入される。第3圧力室Cに導入された圧力は、ソレノイド22に印加する電流を増加させる前より減少して、スプール31の他端側に作用することになる。
【0026】
また、油圧ポンプ2からの吐出圧油は、第1圧力孔41を通して第1圧力室Aに導入され、この導入された吐出圧油の圧力がスプール31の一端側に作用する。また、供給通路10の圧力は、フィーダ通路36と第2圧力通路20とを通して第2圧力室Bに導入され、この供給通路10の圧力がスプール31の他端側に作用する。
【0027】
そして、スプール31の位置は、第1圧力室Aと、これに対向する第2圧力室Bの圧力,第3圧力室Cの圧力およびばね15aのばね力との和とのバランスで決まる。よって、第3圧力室Cの圧力が減少すると、第1圧力室Aの圧力が第3圧力室Cの圧力、第圧力室Bの圧力およびばね15aのばね力に抗してプラグ34側にスプール31を移動させる。よって、アンロード通路7とタンク通路8との間の絞り28の開弁度が増加し、アンロード通路7から導入された油圧ポンプ2の吐出圧油が絞り28を介してタンク6に逃げる量が増加する。これにより、逆止弁18を通して供給通路10に油圧ポンプ2からの吐出圧油が供給されるが、この一部が絞り28および分岐アンロード通路7Aを介してタンク通路8に逃がされので、供給通路10から多連方向切換弁装置5の各方向切換弁4に供給される圧油の流量が減少される。
【0028】
このように、流量制御弁15のスプール31の位置は、分岐アンロード通路7Aとタンク通路8とを開弁する方向に作用する第1圧力室Aの圧力と、これらを遮断する方向に作用する第2圧力室Bの圧力,第3圧力室Cの圧力及びばね15aのばね力との和との釣り合いで決定される。また、第3圧力室Cに導入される圧力はソレノイド22に励磁で移動される作動子64による、液補給孔68とパイロット供給孔66との開口度と、液排出孔69とタンク排出孔67との開口度との関係で決定される。従って、供給通路10の流量は、ソレノイド22の励磁量によって移動される作動子64の移動量で制御される。このソレノイド22に印加する電流と供給通路10へ圧送される流量は、図3に示すように電流の増加に比例して流量が減少する。
【0029】
尚、固定絞り51Aは、常時、アンロード通路7と供給通路10とを連通しているので、電流を最大にしても流量Qmin(L/min)を出力でき、アクチュエータを微動作させる場合に、ソレノイド22に最大電源を印加すると、流量Qminが供給される供給通路10に圧送されるので、ソレノイド22の印加電流の微調節を必要としない。また、流量0(L/min)からの調整が必要な場合は、固定絞り51Aを設けなければよい。
【0030】
また、各方向切換弁4に接続されている上記各アクチュエータの負荷が増大すると、その負荷に対抗する圧力も上昇することになるので、供給通路10の圧力も上昇する。そして、供給通路10にフィーダ通路36を介して連通する第2圧力室Bの圧力が上昇して、この上昇した第2圧力室Bの圧力が,第3圧力室Cの圧力及びばね15aのばね力と共に、第1圧力室Aの圧力に抗して、第2圧力室Bの容積を増加しつつ、且つ第1圧力室Aの容積を減少させるようにスプール31をプラグ33側に移動させるので、アンロード通路7とタンク通路8との絞り28による絞り開口度が減少する。
【0031】
これにより、アンロード通路7の圧力も上記各アクチュエータの負荷の増大に対応して上昇すると共に、逆止弁18の弁体51もアンロード通路7と、戻しばね54のばね力とが釣り合う位置に移動して、弁座55に対する開弁度を調整するので、上記各アクチュエータの負荷の変動に係わることなく、流量制御弁15はソレノイド22の励磁量によって移動される作動子64の移動量で決められた流量を供給通路10に送ることができる。
【0032】
(B)油圧ポンプ2からアンロード通路7を介して流量制御弁15に導入される吐出圧油の全流量を、供給通路10を通して各方向切換弁4に供給するためには、電磁比例弁16のソレノイド22を消磁する。これにより、作動子64を弁ばね23のばね力でソレノイド22側に摺動させて、パイロット供給孔66(パイロット通路9)に対する液補給孔68(第3圧力室C)の開口度を大きくし、且つタンク排出孔67(タンク通路8)と液排出孔69(第3圧力室C)とを遮断する位置にする。これにより、第3圧力室Cには、パイロット通路9−パイロット供給孔66−液補給孔68−連絡通路21を通して、減圧弁27から吐出するパイロット圧とほぼ同圧の圧力が導入される。
【0033】
これと同時に、油圧ポンプ2の吐出圧油がアンドロード通路7及び第1圧力孔41を通して、第1圧力室Aに導入されることになるが、第3圧力室Cの圧力,第2圧力室Bに供給される供給通路10の圧力及びばね15aのばね力との和が、第1圧力室Aに導入された圧力より大きくなる。この結果、スプール31は、その一端側31Aがプラグ33に当接するまで移動されて、アンロード通路7とタンク通路8とを遮断する位置に切換わるので、アンロード通路7逆止弁18を通して油圧ポンプ2から吐出された圧油の全流量が供給通路10に供給され、この供給通路10から多連方向切換弁装置5の各方向切換弁4に供給される。
【0034】
このように、電磁比例弁16のソレノイド22の消磁時には、作動子64は弁ばね23のばね力で、ソレノイド22側に移動されてタンク通路8と第3圧力室Cとを遮断し、連絡通路21を介して第3圧力室Cとパイロット通路9とを連通する位置に切換わるので、例えば、ソレノイド22が不作動となる故障が発生した場合には、弁ばね23のばね力によって、上記図2に示す状態に作動子64を復帰させることにより、圧力室Cに油圧ポンプ2の吐出圧油をパイロット圧として供給する。アンロード通路7から逆止弁18を通して供給通路10に油圧ポンプ2からの吐出圧油を供給することができるので、この供給通路10から各方向切換弁4を介して上記各アクチュエータに圧油を供給でき作動状態を保持することが可能となる。
【0035】
(C)アンロード通路7を介して流量制御弁15に導入される吐出圧油の全流量(絞り51Aを設けた場合は、Qminを除く油量)を、タンク通路8に戻すためには、電磁比例弁16のソレノイド22に印加する電流を最大にして、作動子64をスプール31側に摺動させて、パイロット通路9と第3圧力室Cを遮断すると共に、第3圧力室Cをタンク通路8に開口する。これにより、第3圧力室Cに導入される圧力が液排出孔69−タンク排出孔67及びタンク通路8を通してタンク6に戻されるので、この第3圧力室C内はタンク圧と同圧になる。
【0036】
これと同時に、油圧ポンプ2の吐出圧油がアンドロード通路7及び第1圧力孔41を通して第1圧力室Aに導入されているので、第1圧力室A内の圧力が、第2圧力室Bに供給される供給通路10の圧力,第3圧力室Cの圧力及びばね15aのばね力より大きくなる。この結果、スプール31は、この第1圧力室Aの容積を増加させつつ、且つ第2圧力室Bの容積を減少しつつプラグ34側に移動されていき、この環状溝31aを介しアンロード通路7とタンク通路8との開度が増加され、油圧ポンプ2から吐出される圧油で逆止弁18を開弁することなく、この全流量がスプール31の環状溝31aとスプール孔32間、分岐アンロード通路7A及びタンク通路8を通してタンク6に戻されることになる。また、絞り51Aを設けた場合は、この絞り51Aのみを介して流量Qminが供給通路10に流れる。
【0037】
次に、本発明の実施形態における電磁比例流量制御弁103の変形例について、図4に基づいて説明する。尚、図4の電磁比例流量制御弁103において、図1及び図2の電磁比例流量制御弁3と同一の符号は同一の構成を有するので、その説明は省略する。
【0038】
図4において、弁本体30に形成されスプール孔32は、略中央からプラグ33に向かって段々に縮径する大径孔部32A,小径孔部32Bとが連続に形成されている。スプール31は、小径孔部32Bと係合する第1小径部31Bと、大径孔部32Aと係合する大径部31Aと、第1小径部31Bとほぼ同径の第2小径部31Cとが順次形成されている。弁本体30にはスプール31の大径部31Aを挿入するために大径孔部32Cがスプール孔32に連設して、図4の右側に向かって形成されている。大径孔部32Cの開口にはソケット75が取り付けられている。ソケット75にはピストン79が摺動自在に挿入され、ピストン79はスプール31に当接して、プラグ34との間に第5圧力室Eを区画している。また、大径孔部32Cには、スプール31の小径部31Cとの間に後述する第2圧力室Bと第4圧力室Dを区画する案内部材76が挿入されている。
【0039】
また、第1圧力室Aはスプール孔32の大径孔部32Aと小径孔部32Bとの間に形成され、アンロード通路7に連通している。第2圧力室Bはフィーダ通路36を介して供給通路10に連通している。第4圧力室Dはピストン79とスプール31との間に形成され、電磁比例弁16を介してパイロット供給孔66とタンク排出孔67とに接続されている。第5圧力室Eはピストン79とプラグ34との間に形成され、パイロット供給孔66に常時連通している。そして、スプール31内には、軸線方向に貫通する摺動孔77が形成されており、第4圧力室Dの圧力をプラグ33側に導入し、第4圧力室Dのスプール31に直接作用する圧力を打ち消している。
【0040】
電磁比例弁16(加圧機構)の作動子64は、この段付き弁孔60内に張設された弁ばね23のばね力で、通常時(ソレノイド22の消磁時)、ソレノイド22側に付勢されて、液補給孔68がパイロット供給孔66から遮断され、液排出孔69がタンク排出孔67に開口している。また、この作動子64には、下側に位置するタンク排出孔67に開口して液圧室に連通する連絡通路21が形成されている。
【0041】
このように、本発明の変形例である電磁比例流量制御弁103は、以上のように構成されるが、次に、この電磁比例流量制御弁103の作動について、図4に基づいて説明する。
【0042】
(a)供給通路10の圧送する油量を減少させるには、電磁比例弁16のソレノイド22に印加する電流を増加すると、作動子64は図4中の下方に摺動して、パイロット供給孔66(パイロット通路9)に対する液補給孔68の開口度が増加して、下側に位置するタンク排出孔67(タンク通路8)に対する液排出孔69の開口度が減少する。そして、油圧ポンプ2からパイロット通路9−パイロット供給孔66を通して連絡通路21に導入される圧油と、連絡通路21から液排出孔69−タンク排出孔67及びタンク通路8を介してタンク6に戻される圧油の圧力差だけの圧力が、第4圧力室Dに導入される。これにより、ピストン79に第4圧力室Dの圧力が作用することになる。また、第5圧力室Eには、常時、パイロット圧が導入されるので、ピストン79は第4圧力室Dの圧力と第5圧力室Eの圧力との差分だけスプール31をプラグ33側に押圧する。
【0043】
また、油圧ポンプ2からの吐出圧油は、アンロード通路7から第1圧力室Aに供給され、この第1圧力室Aに供給された圧力がスプール31に作用する。スプール31に作用する圧力の受圧面積は、スプール31の大径部31Aの断面積から第1小径部31Bの断面積を引いたものである。
【0044】
そして、第2圧力室Bに供給通路10の圧力が導入され、第2圧力室Bの圧力、ピストン79の押圧力およびばね15aのばね力との和が、第1圧力室Aの圧力より小さくなると、スプール31が上記圧力等とばね力の和に抗して、プラグ34側に移動していき、アンロード通路7とタンク通路8との間の絞り28の開口度が増大する。また、アンロード通路7から供給通路10に導入された油圧ポンプ2の吐出圧油をタンク6に逃がす油量が増加する。尚、スプール31に作用する受圧面積は、スプール31の大径部32Aの断面積から第2小径部31Cの断面積を引いたものである。よって、第1圧力室Aと第2圧力室Bとの受圧面積はほぼ同等となる。
【0045】
これにより、逆止弁18を通して供給通路10に油圧ポンプ2から吐出圧油が供給されるが、この一部が絞り28を介してタンク通路8に逃がされるので、供給通路10から各方向切換弁4に供給される圧油の流量と圧力が減少される。
【0046】
このように、流量制御弁15のスプール31の位置は、アンロード通路7とタンク通路8とを連通する方向に作用する第1圧力室Aの圧力と、これらを遮断する方向に作用する第2圧力室Bの圧力、ピストン79の押圧力およびばね15aのばね力の和との釣り合いで決定される。また、ピストン79の押圧力は第4圧力室Dに導入される圧力と、第5圧力室Eに導入される圧力とにより決まる。第4圧力室Dに導入される圧力はソレノイド22の励磁で移動される。作動子64による、パイロット供給孔66(パイロット通路9)に対する液補給孔68の開口度と、下側に位置するタンク排出孔67(タンク通路8)に対する液排出孔69の開口度との関係で決定される。従って、供給通路10の流量は、ソレノイド22の励磁量によって移動される作動子64の移動量で制御される。
【0047】
(b)油圧ポンプ2からアンロード通路7を介して流量制御弁15の第1圧力室Aに導入される吐出圧油の全流量を、供給通路10を通して各方向切換弁4に供給するためには、電磁比例弁16のソレノイド22を消磁することで、作動子64を弁ばね23のばね力でソレノイド22側に摺動させて、パイロット通路9に対する第4圧力室Eを遮断して、且つタンク通路8と液排出孔69(第4圧力室D)とを開口する。これにより、第4圧力室Dはタンク6と同圧になる。そして、ピストン79はスプール31をパイロット通路9とタンク通路8との差圧で押圧する。この結果、スプール31は、その一端側がプラグ33に当接するまで移動されて、アンロード通路7とタンク通路8とを遮断する位置にされる。また、油圧ポンプ2から吐出された圧油の全流量が供給通路10に供給され、この供給通路10から各方向切換弁4に供給される。
【0048】
このとき、ソレノイド22が不作動となる故障が発生した場合には、弁ばね23のばね力によって、上記図2に示す状態に作動子64を復帰させることにより、第4圧力室Dにタンク通路8を連通させる。また、第5圧力室Eは、常時パイロット通路9と連通しているから、ピストン79はスプール31を図4に示す位置に移動させる。
【0049】
これにより、アンロード通路7から逆止弁18を通して供給通路10に油圧ポンプ2からの吐出圧油を供給することができるので、この供給通路10から各方向切換弁4を介して上記各アクチュエータに圧油を供給でき作動状態を保持することが可能となる。
【0050】
(c)アンロード通路7から流量制御弁15に導入される吐出圧油の全流量を、タンク通路8に戻すためには、電磁比例弁16のソレノイドに印加する電流を最大にして、作動子64を図4中の下方に摺動させて、パイロット通路9に対する液補給孔68の開口を全開し、下側に位置するタンク通路8に対する液排出孔69の開口度を遮断する位置に制御する。これにより、第4圧力室Dがパイロット通路9の圧力となり、第4圧力室Dと第5圧力室Eが同圧になる。
【0051】
よって、ピストン79がスプール31を押圧する力がなくなり、スプール31はプラグ34側に移動され、アンロード通路7とタンク通路8とが連通状態になる。油圧ポンプ2から吐出される全流量がタンク6に戻され、供給通路10は油が圧送されない。
【0052】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、
請求項1の流量制御弁では、ソレノイドや電気系統が故障すると、第3圧力室の圧力が減圧されることなく、導入された圧力状態に保たれる。従って、第2圧力室と第3圧力室の圧力が、第1圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、ポンプ通路から吐出される全流量を供給通路に圧送することができる。よって、ソレノイド等の故障による影響を軽減し、上記故障が発生しても、アクチュエータを使用する作業を継続することができる。
【0053】
請求項2の流量制御弁では、請求項1の効果に加えて、絞りの前後差圧ΔPの増加とともに、絞りの開度を増加させて、供給通路の流量Qを絞りの前後差圧ΔPに正比例させることができる。よって、ソレノイドへの印加電流に応じた流量制御ができる。
【0054】
請求項3の流量制御弁では、ソレノイドや電気系統が故障すると、加圧機構は作動不能となり、第4圧力室の圧力を増加されることなく、導入された圧力に保持される。従って、第2および第5圧力室の圧力が、第1圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、ポンプ通路から吐出される全流量を供給通路に圧送することができる。よって、ソレノイド等の故障による影響を軽減し、上記故障が発生しても、アクチュエータを使用する作業を継続することができる。
【0055】
請求項4の流量制御弁では、請求項3の効果に加えて、絞りの前後差圧ΔPの増加とともに、絞りの開度を増加させて、供給通路の流量Qを絞りの前後差圧ΔPに正比例させることができる。よって、ソレノイドへの印加電流に応じた流量制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電磁比例流量制御弁が用いられる油圧回路を示す回路図である。
【図2】電磁比例流量制御弁の構成を示す断面図である。
【図3】ソレノイドの電流と供給通路を流れる流量の特性を示したグラフ図である。
【図4】電磁比例流量制御弁の変形例の構成を示す断面図である。
【図5】従来技術の流量制御弁の構成を示す断面図である
【図6】従来技術における、ソレノイドの電流と供給通路を流れる流量の特性を示したグラフ図である。
【符号の説明】
2 ポンプ(圧力源)
7 アンロード通路(ポンプ通路)
8 タンク通路
10 供給通路
17 絞り
22 ソレノイド(減圧機構、加圧機構)
30 弁本体
31 スプール
32 スプール孔
64 作動子(減圧機構、加圧機構)
A 第1圧力室
B 第2圧力室
C 第3圧力室
D 第4圧力室
E 第5圧力室
Claims (4)
- 圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第1圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第2圧力室とを有してなる流量制御弁において、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第3圧力室と、この第3圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、減少させる減圧機構とを設けたことを特徴とする流量制御弁。
- 前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであることを特徴とする請求項1に記載の流量制御弁。
- 圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第1圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第2圧力室とを有してなる流量制御弁において、前記スプールに係合するピストンと、このピストンを介して前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第4圧力室と、前記ピストンを介して前記スプールを、前記第4圧力室の圧力に対抗する方向に付勢する圧力が導入される第5圧力室と、この第4圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、増加させる加圧機構とを設けたことを特徴とする流量制御弁。
- 前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであることを特徴とする請求項3に記載の流量制御弁。
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