JP4614717B2 - 方向制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、単動型アクチュエータに対して流量制御を行うことのできる方向制御弁に関するものである。

従来、例えばフォークリフトのリフトシリンダの下げ制御は、同リフトシリンダのボトム室からの戻り流量をリフトシリンダ用の方向制御弁にて制御することで行っていた。このとき、戻り流量は、方向制御弁に配設した１個のポートによって制御されている。また、リフトシリンダにおける負荷圧が高いときにも、フォークの下降速度を制限するため、リフトシリンダと方向制御弁との間には流量調整弁を配設した回路構成が用いられていた。

リフトシリンダと方向制御弁との間に流量調整弁を配設する代わりに、方向制御弁内に流量調整弁を配設したシリンダ制御装置（特許文献１参照。）が提案されている。特許文献１に記載されたシリンダ制御装置において、従来技術として記載されているリフトシリンダと方向制御弁との間に流量調整弁を配設した装置を図３に示した。また、方向制御弁内に流量調整弁を配設したシリンダ制御装置を、特許文献１における発明として図４に示した。

図３に示した従来の装置は、フォークリフトのシリンダ１５０を制御する装置である。スプール弁１２１のシリンダポート１２２は、シリンダ１５０のボトム室１２３に接続している。シリンダポート１２２とボトム室１２３との間にはチェック弁１２４及び上述した流量調整弁として機能するフローレギュレータバルブ１２７が並列して設けられている。チェック弁１２４は、シリンダポート１２２からシリンダ１５０のボトム室１２３への流通のみを許容するように配されている。

図３で示すように、スプール弁１２１のスプール１２１ａが中立位置に位置している状態から、スプール１２１ａを右方向に移動させると、供給通路１２８とシリンダポート１２２とは、スプール１２１ａに形成した第１環状溝１２９を介して連通する。

このとき、ポンプポート１３０から供給された圧油は、流路１３１→供給通路１２８→第１環状溝１２９→シリンダポート１２２→チェック弁１２４を経由してシリンダ１５０のボトム室１２３に供給され、フォーク１４８を上昇させる。その後、スプール１２１ａを図３で示す中立位置に再び戻すと、ボトム室１２３への圧油の供給が停止してスプール１２１ａは中立位置に保持され、フォーク１４８は上方に保持される。

フォーク１４８が上方に保持された状態から、スプール１２１ａを図３の左方向に移動させると、戻り通路１３３が第１環状溝１２９を介してシリンダポート１２２に連通する。このとき、シリンダ１５０のボトム室１２３は、フローレギュレータバルブ１２７→シリンダポート１２２→第１環状溝１２９を介して戻り通路１３３に連通する。これにより、フォーク１４８は自重にて下降することができる。

この従来から用いられている回路構成では、ボトム室１２３からタンクに流出させるときの方向制御弁におけるポートとして、シリンダポート１２２が１個用いられている。また、フォーク１４８の下降速度は、シリンダ１５０内からの圧油の流出量によって制御されている。この流出量は、フローレギュレータバルブ１２７の開度と、第１環状溝１２９が戻り通路１３３に臨んだときに形成される流路開度とによって制御される。

ボトム室１２３から流出する流量が、フローレギュレータバルブ１２７の設定流量を超えない範囲では、手動操作によるスプール１２１ａのストローク位置に応じて、フォーク１４８の下降速度が制御される。

図４に示す特許文献１の発明であるシリンダ制御装置では、シリンダポート１２２にパイロットオペレートチェック弁１３４を内装していることを特徴としている。パイロットオペレートチェック弁１３４のポペット１３４ａを内装したばね箱１３５には、スプリング１３６が設けられ、前記ポペット１３４ａをシート部１３７に対して圧接する構成となっている。

ポペット１３４ａにはオリフィス１３８が形成され、同オリフィス１３８を介してシリンダ側１２２ｂとばね箱１３５とが連通している。なお、符号１４６はボール状の栓であり、パイロット通路１３９を形成したときの開口端部を閉塞するシール部材として用いられている。

スプール１２１ａには、キリ孔１４１と連通孔１４４、レギュレータ室１２５とが形成され、レギュレータ室１２５にはスプリング１４９により付勢されたスプール１２６が内装されている。スプリング１４９の作用によって、スプール１２６は図４で示す中立位置に保持されている。スプール１２６が中立位置にいるときには、環状凹部１２６ｃに対してキリ孔１４１と連通孔１４４とが全開状態を維持する。スプール１２６がスプリング１４９に抗して図４の右方向に移動すると、制御部１２６ａに形成したテーパ部によってキリ孔１４１の開度を徐々に絞るとともに、最終的にはこの制御部１２６ａによってキリ孔１４１を閉じることができる。

スプール１２１ａの左側にある第１環状溝１２９には流出孔１４２が形成されている。同流出孔１４２の一端は第１環状溝１２９に常時開口し、他端はスプール１２１ａが左側に移動したときに戻り通路１３３と連通する構成となっている。

作動について説明する。スプール１２１ａが図４の右方向に移動すると、供給通路１２８とシリンダポート１２２のスプール弁側１２２ａとが連通する。ポンプから吐出した圧油は、パイロットオペレートチェック弁１３４のポペット１３４ａを押し開き、シリンダ１５０のボトム室１２３に導入されてフォーク１４８を上昇させる。

この状態からスプール１２１ａを図４で示す中立位置に戻すと、ボトム室１２３がパイロットオペレートチェック弁１３４のポペット１３４ａによって閉じられ、フォーク１４８を所定の高さ位置に保持することができる。

スプール１２１ａが図４の左方向に移動すると、キリ孔１４１がパイロットポート１４０を開く。ボトム室１２３からシリンダポート１２２に戻った圧油は、オリフィス１３８→ばね箱１３５→パイロット通路１３９→パイロットポート１４０の流路、即ちパイロット流路を経て、更にキリ孔１４１→環状凹部１２６ｃ→連通孔１４４→第２環状溝１３２を通り戻り通路１３３に流出する。

このとき、オリフィス１３８前後には圧力差が生じる。オリフィス１３８の上流側の圧力によってポペット１３４ａは、スプリング１３６に抗して移動し、シート部１３７を開く。シート部１３７が開くと、ボトム室１２３内の圧油は、シリンダポート１２２のスプール側１２２ａ→流出孔１４２を経由して戻り通路１３３に流出する。

またこのとき、スプール側１２２ａの流体圧力は、スプール１２１ａ内に形成したレギュレータ通路１４３を介してスプール１２６の受圧部１２６ａに作用する。戻り通路１３３における油圧は、スプリング室１４５に臨ませた受圧部１２６ｂに対して作用する。

いま、フォーク１４８の負荷が大きく、スプール１２１ａの切り換えストロークに対してフォーク１４８の下降速度が速くなろうとすると、ボトム室１２３からの圧油の流出量が多くなり、それにともなって流出孔１４２前後の差圧が大きくなる。この差圧がスプール１２６に作用しているスプリング１４９の設定圧力以上になると、スプール１２６はスプリング１４９を撓ませながら、スプリング１４９の付勢力とバランスする位置まで移動する。このようにして、制御部１２６ａによってキリ孔１４１の開度を制御することができる。

キリ孔１４１の開度が小さくなると、ポペット１３４ａのばね箱１３５内の圧力が上昇し、ポペット１３４ａが移動してシート部１３７との間における流路を絞ることになる。これにより、シリンダポート１２２のスプール弁側１２２ａに流入する流量を制限できる。
実公平６−４５６８２号公報

特許文献１に記載されているような従来装置では、シリンダ１５０からの戻り圧油の流量制御をスプール弁１２１に配した１個のシリンダポート１２２により行っていた。このため、戻り圧油の制御量を大きくするためには、スプール弁１２１内におけるシリンダポート１２２からの流路面積を大きくしなければならなかった。制御流量を大きくするためには、サイズの大きな方向制御弁を使用しなければならなくなり、方向制御弁を設置するための場積が大きくなってしまう問題があった。

特許文献１に記載された発明のシリンダ制御装置においては、フォーク１４８に加わっている負荷の大小に係わらずフォーク１４８の下降速度を制御することができ、スプール１２１ａの切り換えストロークに応じた下降速度でフォーク１４８を降下させることができる。

しかし、特許文献１に記載されている従来装置と同様に、シリンダ１５０からの戻り回路においては、１個のシリンダポート１２２により戻り圧油の流量制御を行っている。このため、前記従来装置と同様に大きな戻り流量の制御を行うことのできないといった問題を有していた。図４を一見するとパイロットポート１４０は、シリンダ１５０の流出ポートとして使用しているように見えるが、同パイロットポート１４０は、スプール１２６の移動位置を制御するためのポートであって、ポペット１３４ａの開閉制御を行うポートとして使用されている。

このため、パイロットポート１４０はシリンダ１５０からの戻り圧油を流出させるためのポートとしては使用されていない。また、スプール１２６とポペット１３４ａとによる流量調整では、スプール１２６の作動に追従したポペット１３４ａの動作が、ＯＮ・ＯＦＦ制御に近い動きとなるため、制御性が悪いという問題があった。

本願発明では、上述した従来からの問題点を解決し、簡単な構成でしかも方向制御弁としての場積を大きくすることのなく、大流量の戻り圧油を流量制御することができ、戻り圧油の流量調整を行う場合の応答特性を向上させた方向制御弁を提供することにある。

本願発明の課題は請求項１、２に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願発明では請求項１に記載したように、単動型アクチュエータの方向制御弁において、前記単動型アクチュエータからの戻り回路における戻りポートとして、同時に作用する２個のアクチュエータポートが配設され、一方の前記アクチュエータポートは、主スプールに通じ、他方の前記アクチュエータポートは、制御スプールに通じ、前記制御スプールは、一方にバネが付勢され、他方に背圧を受ける受圧部が形成され、前記主スプールは、前記制御スプールとは別体に構成され、前記バネの付勢力により当接した前記制御スプールと一体的に摺動し、
前記主スプールと前記制御スプールとが当接する油室は、前記方向制御弁に形成したシールドレインポートに接続し、前記主スプールを通った圧油を排出する回路及び前記制御スプールを通った圧油を排出する回路は、共に合流してドレン管路に接続し、前記制御スプールの受圧部には、前記ドレン管路における背圧が作用してなり、前記主スプール及び前記制御スプールから排出される流量の総和で、排出流量を制御してなることを特徴としている。

また、本願発明では請求項２に記載したように、前記制御スプールは、前記主スプールとの当接面と前記制御スプールの受圧部における前記バネを押圧する受圧面との間に面積段差が設けられ、前記バネを押圧する受圧面の面積が、前記主スプールとの当接面における面積よりも大きく構成され、前記制御スプールは、前記面積段差部に作用する背圧による押圧力と、前記バネのバネ力とによって制御されてなることを第２の特徴となしている。

本願発明では、単動型アクチュエータからの戻り流量を方向制御弁に形成した２個のポートからタンクラインに流出させることができる。このため、方向制御弁としては、ポートを１個用いた場合に比べて倍の流量に対して流量制御を行うことができる。しかも、本願発明における方向制御弁では、戻り圧油のポートとして同時に作用する２個の戻りポートとしては、単動型アクチュエータの方向制御弁として一般に用いられている復動型アクチュエータ用の方向制御弁での２個の戻りポートを有効に利用して構成することができる。

即ち、復動型アクチュエータの方向制御弁を本願発明における方向制御弁として用いる場合には、方向制御弁におけるスプールを摺動させるスプールランド構成をそのまま利用して、復動型アクチュエータ用の方向制御弁での２個あるアクチュエータポートを、単動型アクチュエータからの戻りポートとして同時に使用することができる。このとき、方向制御弁でのスプールの構成を、２個のアクチュエータポートを戻りポートとして同時に使用できる構成とすることで、本願発明に係わる方向制御弁を構成できる。

復動型アクチュエータの方向制御弁の弁構成をそのまま利用することができるので、方向制御弁としての場積を変えずに、戻り回路における制御流量が、１個のアクチュエータポートを用いた場合に比べて２倍となった方向制御弁を配設できる。

本願発明では、例えば、単動型アクチュエータの負荷圧をタンクに排出するときにおいて、単動型アクチュエータに作用している荷重等の大きさが大きくて負荷圧が高くなり、単動型アクチュエータの下降速度が速くなるような場合であっても、方向制御弁における制御スプールによって、単動型アクチュエータの下降速度を所望の速度に制御できる。

制御スプールの面積段差部に作用する背圧による押圧力が、予め設定したバネの付勢力よりも小さいときには、制御スプールは、前記バネの付勢力によって２分割した他方の主スプールに当接した状態となる。そして、主スプールと制御スプールとはあたかも一体のスプールとして作動し、スプール操作手段によって一体的に操作されることになる。これにより、方向制御弁は通常の方向制御弁としての機能を奏することができる。

このように、一般に用いられている復動型アクチュエータ用の方向制御弁における弁本体の構成、あるいは少なくともスプール摺動用のシリンダ構成をそのまま利用することができる。シリンダ内で摺動するスプールの構成としては、同スプールを２分割した上で、２分割した一方のスプールを制御スプールとして構成することができる。

制御スプールの面積段差部に作用する背圧による押圧力が、予め設定したバネの付勢力よりも大きくなると、制御スプールは主スプールとの当接状態から離間する。そして、制御スプールの面積段差部に作用する背圧による押圧力が、同じく制御スプールに作用するバネの付勢力に抗して大きいあいだは、制御スプールは前記バネを縮小させる方向に移動する。そして、面積段差部に作用する背圧による押圧力とバネの付勢力とがバランスする位置に位置決めされることになる。これにより、方向制御弁に流量調整弁としての機能をもたせることができる。

このように、単動型アクチュエータからの戻り回路において、制御スプールに作用する戻り回路の背圧の大きさによって、一方のアクチュエータポートにおいて流量調整弁としての機能をもたせることも、通常の方向制御弁としての機能をもたせることもできる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本願発明の方向制御弁の構成としては、以下でフォークリフトにおけるリフトシリンダに対する圧油の方向制御を行う方向制御弁を例にとって説明を行うが、本願発明の方向制御弁としてはフォークリフトのリフトシリンダ用の方向制御弁に限定されるものではなく、単動型アクチュエータに対する方向制御弁として多様に適用することができるものである。

また、本願発明の方向制御弁を用いた油圧回路は、以下で説明する油圧回路に限定されるものではなく、本願発明の課題を解決することができる油圧回路であれば他の油圧回路上に本願発明の方向制御弁を配設することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。

図１は、本発明に係わる方向制御弁を用いた油圧回路図である。図２は、本願発明に係わる方向制御弁の一つの実施例を示す断面図である。図１は、フォークリフトのステアリングを駆動操作するアクチュエータを優先されるアクチュエータとして示し、フォーク昇降用のリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂ及びマストの前後傾動用のチルトシリンダ２０Ａ、２０Ｂを優先されないアクチュエータとして示した油圧回路図である。優先されるアクチュエータと優先されないアクチュエータへの分流は、負荷圧感応型の優先弁３により行うことができる。

可変容量ポンプ１から管路３０に吐出した圧油は、パイロット管路３１を通ってポンプ容量制御弁２の一端面に作用している。また、ポンプ容量制御弁２の他端面には、ステアリングを駆動操作するアクチュエータの負荷圧、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂの負荷圧及びチルトシリンダ２０Ａ、２０Ｂの負荷圧のうちで一番高圧となった負荷圧が、最高負荷圧検知ライン４８を通って作用している。

これにより、管路３０の油圧とアクチュエータの負荷圧のうちで最高負荷圧との差圧に応じて、前記ポンプ容量制御弁２を制御することができ、同差圧に応じて前記可変容量ポンプ１の突出流量を制御することができる。

優先弁３は３ポート２３Ａ〜２３Ｃを有し、ポート２３Ｃは管路３０を介して可変容量ポンプ１に接続している。ポート２３Ａは、管路３８を通って第１方向制御弁８のポート２４Ｆに接続するとともに、チェック弁１６を介して第２方向制御弁１７のポート２５Ｄに接続している。ポート２３Ｂは、管路３２を介して図示せぬステアリングを駆動操作するアクチュエータと接続されており、可変容量ポンプ１の吐出圧油を優先されるアクチュエータ用として供給することができる。

また、管路３２内の前記出力圧は、パイロット管路３４−１、絞り５７を介して負荷圧検知ライン３５に連通している。絞り５７によって減圧された管路３２内の出力圧は、優先されるアクチュエータの負荷検知圧となることができる。

パイロット管路６４は、負荷圧検知ライン３５から分岐したパイロット管路３６と合流し、絞り５８を介して優先弁７の一端に接続している。同絞り５８を通った圧油は、第１検知圧となってバネ４の付勢力とともに優先弁３に作用し、優先弁３を図１における第１位置３−１側に切換えることができる。

パイロット管路６３及びパイロット管路６５に配した絞り５６を介して得られる第２検知圧は、前記第１検知圧とは反対に、優先弁３を図１における第３位置３−３側に切換えるように作用している。

パイロット管路３６に配した電磁切換制御弁５の電磁コイル７が励磁されて、電磁切換制御弁５が開弁状態にあるときには、パイロット管路６４の検知圧は、負荷検知圧ライン３５内の負荷検知圧と等しくなる。優先弁３を第１位置３−１側に切換える第１作動圧力としては、負荷検知圧ライン３５内の負荷検知圧とバネ４の付勢力とが作用する。このとき、優先弁３を第３位置３−３に切換える第２作動圧力としては、ステアリングの駆動操作アクチュエータに供給される管路３２内の出力圧が第２検知圧として作用する。

第２作動圧力と第１作動圧力との差圧が、ステアリングの駆動操作アクチュエータを駆動するために予め設定した差圧以上となると、同差圧に応じて優先弁３は第２作動圧により第２位置３−１から第２位置３−２、第３位置３−３に切換わる。これにより、ステアリングの駆動操作アクチュエータを駆動するに必要な流量以上の圧油は、管路３８からリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂ及び／又はチルトシリンダ２０Ａ、２０Ｂに供給することができる。

電磁切換制御弁５を切換えて閉弁状態とすると、第１検知圧及び第２検知圧は共に管路３２内のパイロット圧となり、等しい圧力となる。このため、優先弁３は、バネ４の付勢力により第１位置３−１に切換わり、同第１位置３−１状態が維持されることになる。このとき、優先弁３は、他のアクチュエータであるリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂ及び／又はチルトシリンダ２０Ａ、２０Ｂへの給油を停止した状態となる。また、優先弁３は、優先されるアクチュエータに対してのみ給油することのでき、管路３２のみと連通した状態が維持される。

電磁切換制御弁５の切換制御としては、例えば、運転席に設置した着座確認スイッチにより切換制御を行わせることができる。即ち、運転者が運転席に着座していることを前記着座確認スイッチにより検出しているときには、電磁切換制御弁５の電磁コイル７を励磁状態として導通状態となし、パイロット管路３６と負荷圧検知ライン３５とを導通状態としておくことができる。

第１方向制御弁８は７ポート２４Ａ〜２４Ｇを備え、主スプール１１Ａと制御スプール１１Ｂとに２分割されたスプールを有している。一方のスプールが主スプール１１Ａを構成し、他方のスプールが制御スプール１１Ｂを構成している。第１方向制御弁８のアクチュエータポート２４Ｂ及びアクチュエータポート２４Ｄは下流側で合流し、パイロットチェック弁２９を介して管路３９を通りリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂに接続している。

ポート２４Ａは、パイロットチェック弁２９の圧力室と電磁切換制御弁１５とを介して接続している。パイロットチェック弁２９には、ステアリングの負荷圧検知ライン３５から分岐したパイロット管路３７が接続しており、第１方向制御弁８のアクチュエータポート２４Ｂから出力された油圧が、ステアリングの負荷検知圧以上で、現在加わっているリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂの負荷圧以上となった時に、アクチュエータポート２４Ｂから出力された油圧をリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂに供給することができる。

また、負荷圧センシングポート２４Ｃは、第１方向制御弁８が第１位置８−１にあるとき、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂに供給する出力圧を、パイロット圧としてパイロット管路４６を介してシャトル弁２１に供給することができる。

タンクポート２４Ｅ、２４Ｇは、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂから排出される背圧をドレイン管路４３に排出するポートとして使用されるとともに、同背圧をパイロット圧として前記制御スプール１１Ｂに作用させるポートとして使用される。タンクポート２４Ｅ、２４Ｇからの前記パイロット圧に基づいて、制御スプール１１Ｂをバネ１０の付勢力に抗して図１の左側に移動させることができる。

アクチュエータポート２４Ｂ、２４Ｄ及びタンクポート２４Ｅ、２４Ｇのそれぞれ２ヶ所のポートは、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂの付加圧をタンクへ流出させるポートとして使用することができる。

第１方向制御弁８のリフト操作レバー９を操作して、第１方向制御弁８を第３位置８−３に切り換え、電磁切換制御弁１５を制御してパイロット管路４４を第１方向制御弁８のポート２４Ａと連通させる。このとき、タンクポート２４Ｇ、２４Ｅからドレイン管路４３に排出する背圧によって、アクチュエータポート２４Ｄを閉じる方向に移動させる。言い換えると、制御スプール１１Ｂをバネ１０の付勢力に抗して図１の左側に移動させる制御を行うことができる。

これにより、アクチュエータポート２４Ｄから流入する戻り圧油の流量が、制御スプール１１Ｂに作用する前記パイロット圧によって制御されることになる。即ち、第１方向制御弁８内にアクチュエータポート２４Ｄに対する流量制御特性を持たせることが可能となり、リフトシリンダ１３Ａ，１３Ｂの下降を第１方向制御弁８にて制御することができる。

制御スプール１１Ｂに作用する背圧がバネ１０による付勢力よりも大きいときには、タンクポート２４Ｇ及びタンクポート２４Ｅの背圧によってアクチュエータポート２４Ｄを閉じる方向、即ち、制御スプール１１Ｂをバネ１０の付勢力に抗して図１の左側に移動させる制御を行うことができる。これにより、アクチュエータポート２４Ｄから流出される圧油の流量調整を行うことができ、第１方向制御弁８内にアクチュエータポート２４Ｄに対する流量調整弁を構成することができる。

また、タンクポート２４Ｇ及びタンクポート２４Ｅの背圧がバネ１０による付勢力よりも小さいときには、バネ１０の付勢力により制御スプール１１Ｂは主スプール１１Ａと連動して一体的に移動する。これにより、リフト操作レバー９の作動によって、第１方向制御弁８を第１位置８−１から第３位置８−３までの３位置に位置を切り換えることができる。

第１方向制御弁８を第３位置８−３に切り換えた状態において、制御スプール１１Ｂに作用する背圧が、バネ１０の付勢力より大きな圧力となった時には、アクチュエータポート２４Ｄを閉じる方向に制御スプール１１Ｂが移動し、アクチュエータポート２４Ｄを介してタンクポート２４Ｇからドレイン管４３に流出されるリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂからの圧油を、制御スプール１１Ｂに作用する背圧により流量調整することが可能となる。

これにより、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂに加わる負荷荷重によって、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂの下降速度が変化しようとしても、第１方向制御弁８内に形成した流量調整弁によって、フォークの下降速度を制御することができる。

リフトシリンダ１３Ａとリフトシリンダ１３Ｂとの間は、管路４０に配した下降セフティ弁１４を介して接続されている。下降セフティ弁１４は、例えば、管路３９等が破損した場合にリフトシリンダ１３Ａが下降した場合であっても、リフトシリンダ１３Ｂが下降するのを停止するように機能する。

チルトシリンダ２０Ａ、２０Ｂの作動制御は、優先弁３から出力された管路３８内の圧油を、第２方向制御弁１７におけるポート２５Ｄからポート２５Ａ又はポート２５Ｂに切り換えることにより行える。チルトシリンダ２０Ａ、２０Ｂから排出される圧油は、管路４１又は管路４２を通り、ドレイン管路４３からタンク２７に戻すことができる。

図２に示すように、第１方向制御弁８は７ポートが形成されている。尚、図２において、図１に示した部材と同じ部材については、同一の符号を用いている。第１方向制御弁８には、ポンプ圧を入力するポンプポート２４Ｆ、アクチュエータへの出力及びアクチュエータからの戻り油圧を受け入れる２個のアクチュエータポート２４Ｂ、２４Ｄ、タンクに接続する２個のタンクポート２４Ｅ，２４Ｇ、シールドレインポート２４Ｈ、負荷圧センシングポート２４Ｃが形成されている。

シールドレインポート２４Ｈは、背圧を発生させずに直接タンクに圧油を排出するポートである。また、２個のアクチュエータポート２４Ｂ、２４Ｄは、合流管路６６により合流して出力ポート８１に接続している。負荷圧センシングポート２４Ｃは、シャトル弁２１に接続している。

第１方向制御弁８の弁室内には、２分割された主スプール１１Ａと制御スプール１１Ｂが内装され、主スプール１１Ａと制御スプール１１Ｂとは当接面７８にて当接することができる。主スプール１１Ａの一端部には操作レバー９（図１参照。）を支承する連結孔７５が形成されている。

主スプール１１Ａの一端部側には、主スプール１１Ａを図２に示す中立位置に戻す中立バネ機構１２が配設されている。中立バネ機構１２は、バネ箱６０内に配設した一対のリテーナ７６Ａ、７６Ｂ間にバネ７４を配した構成となっている。リテーナ７６Ａは、主スプール１１Ａに形成した段部６７に当接し、リテーナ７６Ｂは主スプール１１Ａに固定された筒体６８に当接している。また、一対のリテーナ７６Ａ、７６Ｂは、前記段部６７及び筒体６８をそれぞれ押圧する方向にバネ７４によりバネ付勢されている。

中立バネ機構１２として、図１では操作レバー９の下端部に配設した構成を示しているが、図２に示すように中立バネ機構１２としては主スプール１１Ａに配設することもできる。また、図１において操作レバー１８には中立バネ機構を図示していないが、操作レバー１８にも中立バネ機構が配設されている。操作レバー１８における中立バネ機構としては、第２方向制御弁１７のスプールに配設することも、操作レバー１８に対して配設することもできる。

主スプール１１Ａが図２の右方向に移動すると、段部６７に当接したリテーナ７６Ａも主スプール１１Ａとともに右方向に移動してバネ７４を圧縮する。主スプール１１Ａの右方向への移動が解除されると、主スプール１１Ａは前記圧縮したバネ７４の復元力により、図２で示す中立位置に自動復帰する。同様に、主スプール１１Ａが図２の左方向に移動すると、筒体６８によりリテーナ７６Ｂが左方向に移動してバネ７４を圧縮する。主スプール１１Ａの左方向への移動が解除されると、主スプール１１Ａは前記圧縮したバネ７４の復元力により、図２で示す中立位置に自動復帰する。

このように、中立バネ機構１２では、主スプール１１Ａを中立位置に自動復帰させることができ、しかも自動復帰した中立位置に主スプールを維持させておくことができる。

主スプール１１Ａには、ポンプポート２４Ｆと負荷圧センシングポート２４Ｃとの接続及び遮断を行うことのできる環状溝７９が形成されている。また、主スプール１１Ａには、負荷圧センシングポート２４Ｃとアクチュエータポート２４Ｂとの接続及び遮断及びアクチュエータポート２４Ｂとタンクポート２４Ｅとの接続及び遮断を行うことのできる環状溝８０が形成されている。環状溝７９及び環状溝８０には、ポートとの接続時に急激な圧力変動を抑える切欠溝７９ａ、８０ａ、８０ｂが形成されている。

制御スプール１１Ｂの一端部には、当接面７８にて制御スプール１１Ｂを主スプール１１Ａに当接させるバネ１０が作用している。また、制御スプール１１Ｂには、アクチュエータポート２４Ｄとタンクポート２４Ｇとの接続及び遮断を行う環状溝７７が形成されている。

環状溝７７には、ポートとの接続時に急激な圧力変動を抑える切欠溝７７ａ、７７ｂが形成されている。また、環状溝７７には、アクチュエータポート２４Ｄから流入する背圧によって制御スプール１１Ｂを作動させる受圧面８３ａ、８３ｂが形成され、受圧面８３ａの受圧面積が受圧面８３ｂの受圧面積よりも大きく形成されている。また、密閉を必要とする部位には、Ｏリング８４やシール部材８５が配設されている。

次に、第１方向制御弁８の作動について説明する。操作レバーが操作されずに主スプール１１Ａが図２に示す中立位置にあるときには、ポンプポート２４Ｆとアクチュエータポート２４Ｂとの連通が遮断された状態となっている。また、制御スプール１１Ｂは、バネ１０の付勢力により中立位置に維持された主スプール１１Ａに当接した状態となっている。

操作レバーが操作され、主スプール１１Ａが図２に示す中立位置から左方向に移動すると、ポンプポート２４Ｆと負荷圧センシングポート２４Ｃとが環状溝７９により連通し、負荷圧センシングポート２４Ｃとアクチュエータポート２４Ｂとが環状溝８０により連通する。これにより、ポンプポート２４Ｆに供給された圧油を、出力ポート８１から単動型アクチュエータであるリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂに供給することができる。リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂは供給された圧油により上昇する。

このとき、制御スプール１１Ｂは、主スプール１１Ａからの押圧によりバネ１０を圧縮しながら主スプール１１Ａと一体的に図２の左方向に移動する。また、制御スプール１１Ｂの移動によって、アクチュエータポート２４Ｄはタンクポート２４Ｇに対して閉じられた状態となっている。このため、アクチュエータポート２４Ｂから合流管路６６を介してアクチュエータポート２４Ｄに流入した圧油は、タンクに流出することが防止される。

操作レバーの操作を解除すると、主スプール１１Ａは中立バネ機構１２の作動により中立位置に自動復帰する。このとき、制御スプール１１Ｂは、圧縮したバネ１０の復元力により主スプール１１Ａに当接した状態を維持しながら図２に示す位置に自動復帰する。

主スプール１１Ａの中立位置への自動復帰により、アクチュエータポート２４Ｂは遮断された状態となる。これにより、アクチュエータポート２４Ｂにおける圧力が維持され、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂにより上昇したフォークを所望の高さ位置に維持しておくことができる。

操作レバーが操作されて、主スプール１１Ａが図２の中立位置から右方向に移動すると、環状溝８０によりアクチュエータポート２４Ｂとタンクポート２４Ｅとが連通し、フォークを自重により下降させることができる。

このとき、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂからの圧油の戻り回路は、アクチュエータポート２４Ｄにも流入している。制御スプール１１Ｂは、バネ１０により第１スリーブ１１Ａに追従して図２の右方向に移動しているので、制御スプール１１Ｂの右方向への移動により、アクチュエータポート２４Ｄとタンクポート２４Ｇとは環状溝７７により連通することになる。

環状溝７７における受圧面８３ａ及び受圧面８３ｂには、戻り回路の背圧が作用する。受圧面８３ａと受圧面８３ｂとの受圧面積差に加わる前記背圧により、制御スプール１１Ｂは図２の左方向に付勢される。このとき、背圧による付勢力がバネ１０による付勢力より大きくなると、制御スプール１１Ｂは図２の左方向に移動し、環状溝７７とアクチュエータポート２４Ｄとの間に流れる圧油の流量を減少させることができ、流量調整弁を構成することができる。

また、リフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂからの戻り流量は、操作レバー９の操作量で制御することができるとともに、同制御されている流量下において更に上述した流量調整弁の作用でリフトシリンダ１３Ａ、１３Ｂの最大下降速度を制御することができる。

なお、図２においてはアクチュエータポート２４Ｂとアクチュエータポート２４Ｄとは、第１方向制御弁８内で合流し、出力ポート８１を介して単動型アクチュエータと連結する構成を示している。しかしながら、アクチュエータポート２４Ｂとアクチュエータポート２４Ｄとを合流させる構成は、第１方向制御弁８内で合流させる構成に限定されるものではなく、アクチュエータポート２４Ｂとアクチュエータポート２４Ｄとにそれぞれ出力ポートを形成し、それぞれの出力ポートに接続した管路同士を途中で合流させる構成とすることもできる。

各種単動型アクチュエータに用いることのできる方向制御弁として、本願発明の方向制御弁を適用することができる。

油圧回路図である。（実施例） 方向制御弁の断面図である。（実施例） スプール弁の断面図である。（従来例１） スプール弁の断面図である。（従来例２）

符号の説明

３ 優先弁
５ 電磁切換制御弁
８ 第１方向制御弁
１１ スプール
１１Ａ 主スプール
１１Ｂ 制御スプール
１２ 中立バネ機構
１３Ａ、１３Ｂ リフトシリンダ
１７ 第２方向制御弁
２０Ａ、２０Ｂ チルトシリンダ
２４Ａ ポート
２４Ｂ アクチュエータポート
２４Ｃ ポート
２４Ｄ アクチュエータポート
２４Ｅ タンクポート
２４Ｆ ポンプポート
２４Ｇ タンクポート
２４Ｈ シールドレインポート
７０ ロードチェック弁
７１ ポート
７７ 環状溝
７８ 当接面
７９ 環状溝
８０ 環状溝
８１ 出力ポート
８２ 負荷圧センシングポート
８３ａ、ｂ 受圧面
１２１ スプール弁
１２１ａ スプール
１２２ シリンダポート
１２２ａ スプール弁側
１２２ｂ シリンダ側
１２３ ボトム室
１２４ チェック弁
１２５ レギュレータ室
１２６ ピストン
１２６ａ 制御部
１２７ フォローレギュレータバルブ
１２９ 第１環状溝
１３０ ポンプポート
１３２ 第２環状溝
１３３ 戻り通路
１３４ オペレートチェック弁
１３４ａ ポペット
１３５ ばね箱
１３７ シート部
１３８ オリフィス
１３９ パイロット通路
１４０ パイロットポート
１４１ キリ孔
１４２ 流出孔
１４３ レギュレータ通路
１４４ 連通孔
１４５ スプリング室
１４７ シリンダ
１４８ ファーク
１４９ スプリング

Claims (2)

1. 単動型アクチュエータの方向制御弁において、
   前記単動型アクチュエータからの戻り回路における戻りポートとして、同時に作用する２個のアクチュエータポートが配設され、
   一方の前記アクチュエータポートは、主スプールに通じ、他方の前記アクチュエータポートは、制御スプールに通じ、
   前記制御スプールは、一方にバネが付勢され、他方に背圧を受ける受圧部が形成され、
   前記主スプールは、前記制御スプールとは別体に構成され、前記バネの付勢力により当接した前記制御スプールと一体的に摺動し、
   前記主スプールと前記制御スプールとが当接する油室は、前記方向制御弁に形成したシールドレインポートに接続し、
   前記主スプールを通った圧油を排出する回路及び前記制御スプールを通った圧油を排出する回路は、共に合流してドレン管路に接続し、
   前記制御スプールの受圧部には、前記ドレン管路における背圧が作用してなり、
   前記主スプール及び前記制御スプールから排出される流量の総和で、排出流量を制御してなることを特徴とする方向切換弁。
2. 前記制御スプールは、前記主スプールとの当接面と前記制御スプールの受圧部における前記バネを押圧する受圧面との間に面積段差が設けられ、
   前記バネを押圧する受圧面の面積が、前記主スプールとの当接面における面積よりも大きく構成され、
   前記制御スプールは、前記面積段差部に作用する背圧による押圧力と、前記バネのバネ力とによって制御されてなることを特徴とする請求項１記載の方向切換弁。

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