JP6822930B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、建設機械の油圧回路に設けられ、油圧ポンプからアクチュエータに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁に関する。

油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械の油圧回路には、例えば、油圧ポンプからアクチュエータに供給される作動油の流量および方向を切換え制御する複数の方向制御弁が用いられている。これら複数の方向制御弁の少なくとも１つは、アクチュエータから油圧ポンプへの逆流を防止するチェック弁が配置される油圧ポンプからの供給油路にシート弁型の流量制御弁になっている（特許文献１）。この流量制御弁は、供給油路における油圧ポンプ側の第１入力ポート（入口側流路）とアクチュエータ側の第１出力ポート（出口側流路）とを開閉するために主弁座に対して離着座する弁部を有する主弁と、主弁の開口量を制御するために弁部に対して反対側に形成された主弁の背圧室へ主弁の外周に形成した第１可変絞り（フィードバック絞り）を介して接続される第２入力ポート（パイロット流路）を有するパイロット弁を備えている。第２入力ポートは、パイロット弁に形成された第２可変絞り（パイロット絞り）を介して主弁の弁部の出力側である前記第１出力ポートに接続されている。主弁の第１入力ポートの油圧を受ける受圧面Ａ１と主弁の第１出力ポートの油圧を受ける受圧面Ｂ１との面積比が、主弁の第１可変絞りの開口面積Ａ２とパイロット弁の第２可変絞りの開口面積Ｂ２との比の二乗と等しくなるように、主弁の変位量は変化する。

流量制御弁における流量制御は、パイロット弁の操作により主弁の変位量に応じて主弁絞りの開口量が変化することにより、入口側流路から出口側流路に流れる作動油の流量が制御される。この場合、パイロット弁のパイロット絞りの開口量を可変に制御することで、主弁のフィードバック絞りの開口量がパイロット絞りの開口量の変化に対応して変化し、主弁を通過する流量がパイロット弁の操作によって制御される。

さらに、流量制御弁は、ロードチェック弁としての機能を備えており、このロードチェック弁により出口側流路から入口側流路への逆流を防止することができる。この場合、出口側流路に対して入口側流路の圧力が低くなると、出口側流路からパイロット絞り、主弁の背圧室、フィードバック絞り、チェック弁を介して入口側流路に向かう流れがチェック弁によって遮断される。これにより、主弁の背圧室の圧力と出口側流路の圧力とが等しくなり、主弁に背圧室の圧力による閉弁方向の力が作用する。この結果、主弁が閉弁方向に変位して、出口側流路から入口側流路への逆流を防止することができる。

特開平０６−１９３６０４号公報（特許第2987279号公報）

例えば、後述する図１０に示すように、部品の製造ばらつきに伴うパイロット絞りの最小開口量のばらつきを抑制するために、パイロット弁のパイロット絞りを可変絞りと固定絞りとの２つの絞りにより構成することが考えられる。しかし、この構成の場合、パイロット絞りを通過する流量が多くなり、このパイロット絞りに作用する流体力が大きくなる可能性がある。そして、この流体力の影響を受けて、パイロット操作されるパイロット弁（パイロットスプール）のパイロット圧に対する軸方向の変位量がばらつく傾向となり、パイロット絞りの開口量を高精度に可変に制御することが難しくなる可能性がある。これにより、主弁による入口側流路から出口側流路への流量を高精度に可変に制御することが難しくなる可能性がある。また、パイロット弁、延いては、パイロットハウジングが大型化し、製造コストの増大、および、部品搭載性の低下を招く可能性もある。さらに、出口側流路から背圧室への流路の長さが長くなり、チェック弁の応答性が低下する可能性がある。

本発明の目的は、流体力の影響を抑制して、入口側流路から出口側流路への流量を高精度に可変に制御でき、かつ、チェック弁の応答性を向上することができる流量制御弁を提供することにある。

本発明の流量制御弁は、ハウジングと、パイロットハウジングと、前記ハウジングと前記パイロットハウジングとのうちの少なくとも前記ハウジングに設けられた主弁室と、前記主弁室に摺動可能に設けられ、弁部を有する主弁と、前記主弁室の一端側に設けられ、前記主弁の弁部が離着座することで作動流体を連通、遮断する主弁座と、前記主弁に対して前記主弁座から離れる方向の圧力を与えると共に、前記主弁室の外部から前記主弁室の内部に作動流体を導入する入口側流路と、前記主弁が前記主弁座から離れたときに前記主弁室の内部から前記主弁室の外部に作動流体を導出すると共に、前記主弁に対して前記主弁座から離れる方向の圧力を与える出口側流路と、前記主弁室の他端側に設けられ、前記主弁に対して前記主弁座に近付く方向の圧力を与える背圧室と、前記主弁に設けられ、前記入口側流路と前記背圧室とを連通するフィードバック流路と、前記ハウジングおよび前記パイロットハウジングに設けられ、前記背圧室と前記出口側流路とを連通するパイロット流路と、前記主弁に設けられ、前記主弁の前記主弁座から離れる方向の変位に伴って前記入口側流路と前記出口側流路との間の開口量を増大させる主弁絞りと、前記フィードバック流路と前記背圧室との間に設けられ、前記主弁の前記主弁座から離れる方向の変位に伴って前記フィードバック流路と前記背圧室との間の開口量を増大させるフィードバック絞りと、前記パイロットハウジングに摺動可能に設けられたパイロット弁と、前記パイロット弁を初期位置に付勢するスプリングと、前記パイロット弁に設けられ、前記パイロット弁の変位に伴って前記パイロット流路の開口量を減少または増大させるパイロット絞りと、前記フィードバック流路に設けられ、前記入口側流路から前記背圧室への作動流体の流れを許容し、これとは逆の流れを阻止するチェック弁とを備えており、前記パイロット絞りの開口量に応じて前記主弁の変位量を制御することにより、前記入口側流路から前記出口側流路への流量を可変に制御する流量制御機能を有すると共に、前記出口側流路の圧力に対して前記入口側流路の圧力が低いときに、前記出口側流路から前記入口側流路への作動流体の流れを前記主弁と前記チェック弁とにより阻止するロードチェック機能を有する流量制御弁において、前記背圧室と前記出口側流路との間に設けられ、前記パイロット流路を介さずに前記背圧室と前記出口側流路とを連通すると共に、前記主弁の変位量に拘わらず前記背圧室と前記出口側流路との間の開口量を固定する固定絞りを備えており、前記パイロット絞りは、前記パイロット弁の変位量が前記初期位置となる最小値から最大値に変位するときに前記最大値に達する前に前記パイロット流路の開口量がゼロになるように、または、前記パイロット弁の変位量が前記最大値から前記最小値に変位するときに前記最小値に達する前に前記パイロット流路の開口量がゼロになるように構成されている。

本発明によれば、流体力の影響を抑制して、入口側流路から出口側流路への流量を高精度に可変に制御でき、かつ、チェック弁の応答性を向上することができる。

第１の実施の形態による流量制御弁を油圧ショベルの油圧回路に適用した場合を示す全体構成図である。 図１中の流量制御弁および方向制御弁を示す縦断面図である。 図２中の流量制御弁、即ち、図２中の（III）部を拡大して示す縦断面図である。 第１の実施の形態によるパイロット弁変位量と主弁変位量とパイロット絞り開口量と固定絞り開口量との関係の一例を示す特性線図である。 第２の実施の形態による流量制御弁を示す図３と同様位置の縦断面図である。 第３の実施の形態による流量制御弁を示す図３と同様位置の縦断面図である。 第４の実施の形態による流量制御弁を示す縦断面図である。 第１の比較例による流量制御弁を示す縦断面図である。 第１の比較例によるパイロット弁変位量とパイロット絞り開口量と主弁変位量との関係の一例を示す特性線図である。 第２の比較例による流量制御弁を示す縦断面図である。 第２の比較例によるパイロット弁変位量とパイロット絞り開口量と主弁変位量との関係の一例を示す特性線図である。

以下、本発明の流量制御弁の実施の形態を、油圧ショベルの油圧回路に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図４は、第１の実施の形態を示している。図１において、建設機械の代表例である油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３の前部側に俯仰の動作が可能に設けられ掘削作業等を行う多関節構造の作業装置４とを含んで構成されている。この場合、下部走行体２と上部旋回体３は、油圧ショベル１の車体を構成している。

作業機またはフロントとも呼ばれる作業装置４は、例えば、ブーム５、アーム６、作業具としてのバケット７と、これらを駆動する油圧アクチュエータ（液圧アクチュエータ）としてのブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ（作業具シリンダ）１０とを含んで構成されている。作業装置４は、油圧ポンプ１１からの圧油の供給に基づいて、油圧シリンダであるシリンダ８，９，１０が伸長または縮小することにより、俯仰の動作をする。なお、図１では、図面が複雑になることを避けるために、主としてブームシリンダ８とアームシリンダ９に関する油圧回路を示している。

油圧ショベル１の上部旋回体３に搭載されたメインの油圧ポンプ１１は、タンク１２と共に油圧源を構成している。油圧ポンプ１１は、例えば、ディーゼルエンジン等の原動機（図示せず）により回転駆動される。油圧ポンプ１１は、タンク１２内の作動油を吸込んでポンプ管路１３およびセンタバイパス管路１４に向けて圧油を吐出（供給）する。ポンプ管路１３およびセンタバイパス管路１４に吐出した圧油は、ブーム用方向制御弁１６を介してブームシリンダ８に供給され、アーム用方向制御弁１８を介してアームシリンダ９に供給される。また、ブーム用方向制御弁１６およびアーム用方向制御弁１８とタンク１２との間には、例えばブームシリンダ８およびアームシリンダ９からの戻り油をタンク１２側に還流させるためのタンク管路１５が設けられている。

ここで、ポンプ管路１３の途中には、分岐管路１３Ａ，１３Ｂが設けられている。一方の分岐管路１３Ａは、後述の流量制御弁３３を介してアーム用方向制御弁１８の高圧側ポート（即ち、図２中に示す後述の出口側流路２７）に接続されている。他方の分岐管路１３Ｂは、後述するブーム用方向制御弁１６の高圧側ポートに接続されている。なお、ポンプ管路１３とタンク管路１５は、別の分岐管路、別の方向制御弁（いずれも図示せず）等を介してバケットシリンダ１０等にも接続されている。

ブームシリンダ８用の方向制御弁であるブーム用方向制御弁１６（以下、ブーム用制御弁１６という）は、左，右の油圧パイロット部１６Ａ，１６Ｂを有しており、常時は中立位置（イ）に保持される。ブーム用制御弁１６は、左，右の油圧パイロット部１６Ａ，１６Ｂに対して、例えば油圧パイロット式の操作弁であるブーム用レバー操作装置（図示せず）からパイロット圧が供給されることにより、中立位置（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。

一対のアクチュエータ管路１７Ａ，１７Ｂは、ブームシリンダ８とブーム用制御弁１６との間に設けられている。一方のアクチュエータ１７Ａは、ブームシリンダ８のボトム側油室（図示せず）をブーム用制御弁１６の一方の圧油流出入ポートに接続するものである。他方のアクチュエータ管路１７Ｂは、ブームシリンダ８のロッド側油室（図示せず）をブーム用制御弁１６の他方の圧油流出入ポートに接続するものである。

アームシリンダ９用の方向制御弁であるアーム用方向制御弁１８(以下、アーム用制御弁１８という）は、左，右の油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂを有しており、常時は中立位置（イ）に保持される。アーム用制御弁１８は、左，右の油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂに対して、例えば油圧パイロット式の操作弁であるアーム用レバー操作装置（図示せず）からパイロット圧が供給されることにより、中立位置（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。

一対のアクチュエータ管路１９Ａ，１９Ｂは、アームシリンダ９とアーム用制御弁１８との間に設けられている。一方のアクチュエータ管路１９Ａは、アームシリンダ９のボトム側油室（図示せず）をアーム用制御弁１８の一方の圧油流出入ポート（即ち、図２中に示す流出入通路２８Ａ）に接続するものである。他方のアクチュエータ管路１９Ｂは、アームシリンダ９のロッド側油室（図示せず）をアーム用制御弁１８の他方の圧油流出入ポート（即ち、図２中に示す流出入通路２８Ｂ）に接続するものである。

アーム用制御弁１８が中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ａ、後述の流量制御弁３３、アーム用制御弁１８、アクチュエータ管路１９Ａを介してアームシリンダ９のボトム側油室に供給され、ロッド側油室内の圧油はアクチュエータ管路１９Ｂ、アーム用制御弁１８、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、アームシリンダ９は、ボトム側油室に供給された圧油により伸長し、アーム６を下向きに俯動する。

アーム用制御弁１８が中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ａ、流量制御弁３３、アーム用制御弁１８、アクチュエータ管路１９Ｂを介してアームシリンダ９のロッド側油室に供給され、ボトム側油室内の圧油はアクチュエータ管路１９Ａ、アーム用制御弁１８、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、アームシリンダ９は、ロッド側油室に供給された圧油により縮小し、アーム６を上向きに仰動する。

リリーフ弁２０は、設定圧可変式のリリーフ弁である。リリーフ弁２０は、ポンプ管路１３およびセンタバイパス管路１４とタンク管路１５との間に設けられている。リリーフ弁２０は、例えば、ポンプ管路１３内の圧力が設定圧以上に上昇すると開弁し、このときの過剰圧をタンク管路１５側にリリーフするものである。リリーフ弁２０は、圧力設定用ばね２０Ａおよびパイロット油室２０Ｂ等を有しており、外部からパイロット油室２０Ｂに供給されるパイロット圧に従って圧力設定用ばね２０Ａの設定圧力が変化する。これにより、リリーフ弁２０は、そのリリーフ設定圧が低圧設定と高圧設定との間で２段階または３段以上の多段階に調整可能な構成となっている。

制御弁装置２１は、アーム用制御弁１８と後述の流量制御弁３３とを含んで構成されている。図２に示すように、制御弁装置２１は、アーム用制御弁１８と流量制御弁３３とに共通した弁ケーシング２２を有している。この場合、弁ケーシング２２は、アーム用制御弁１８のスプール２９および流量制御弁３３の主弁４３を収容するハウジング２３と、流量制御弁３３の主弁４３およびパイロット弁５５を収容するパイロットハウジング３６とを含んで構成されている。これらハウジング２３とパイロットハウジング３６は、それぞれ別部品として別々に形成されている。そして、ハウジング２３にパイロットハウジング３６を取付けることにより、一つの（一体または共通）ケーシングとなる弁ケーシング２２を構成している。

次に、制御弁装置２１のアーム用制御弁１８について説明する。なお、図２では、中立位置（イ）の状態のアーム用制御弁１８を示している。

アーム用制御弁１８は、油圧ポンプ１１からアームシリンダ９に供給される圧油の方向を制御するスプール弁装置である。アーム用制御弁１８は、ハウジング２３と、スプール摺動穴２４と、入口側流路２５と、出口側流路２７と、一対の流出入通路２８Ａ，２８Ｂと、スプール２９と、左，右の蓋体３０Ａ，３０Ｂと、ストッパ３１と、ばね３２とを含んで構成されている。ハウジング２３は、パイロットハウジング３６と共に制御弁装置２１の弁ケーシング２２を構成している。ハウジング２３には、スプール摺動穴２４、入口側流路２５、出口側流路２７、一対の流出入通路２８Ａ，２８Ｂが形成されている。

スプール摺動穴２４は、ハウジング２３の左，右方向（図２の左，右方向、後述のスプール２９が摺動する軸方向）に貫通して直線上に延びている。スプール摺動穴２４の周壁側には、第１の環状油溝２４Ａ，２４Ｂ、第２の環状油溝２４Ｃ，２４Ｄ、および、第３の環状油溝２４Ｅ，２４Ｆが形成されている。第１の環状油溝２４Ａ，２４Ｂは、スプール摺動穴２４の軸方向の中央側に、互いに左，右方向に離間して設けられている。第２の環状油溝２４Ｃ，２４Ｄは、第１の環状油溝２４Ａ，２４Ｂよりもスプール摺動穴２４の軸方向外側の位置に、互いに左，右方向に離間して設けられている。第３の環状油溝２４Ｅ，２４Ｆは、第２の環状油溝２４Ｃ，２４Ｄよりもスプール摺動穴２４の軸方向外側の位置に、互いに左，右方向に離間して設けられている。

第１の環状油溝２４Ａ，２４Ｂは、全体として逆Ｕ字状に形成された出口側流路２７により互いに連通している。第１の環状油溝２４Ａ，２４Ｂは、スプール２９が図２に示す中立位置から左，右方向に変位したときに、第２の環状油溝２４Ｃ，２４Ｄに対して連通，遮断される。第２の環状油溝２４Ｃ，２４Ｄは、左，右の流出入通路２８Ａ，２８Ｂを介して一対のアクチュエータ管路１９Ａ，１９Ｂに常時連通している。第３の環状油溝２４Ｅ，２４Ｆは、各タンク管路１５を介してタンク１２に常時連通している。第３の環状油溝２４Ｅ，２４Ｆは、スプール２９が図２に示す中立位置から左，右方向に変位したときに、第２の環状油溝２４Ｃ，２４Ｄに対して連通，遮断される。

入口側流路２５は、スプール摺動穴２４から径方向に離間した位置に設けられている。この場合、入口側流路２５は、スプール摺動穴２４と直交する方向（図２の表，裏方向）に沿って延びている。入口側流路２５は、ポンプ管路１３（より具体的には、分岐管路１３Ａ）を介して油圧ポンプ１１と接続されている。出口側流路２７は、入口側流路２５と連通穴２６の位置で交差しており、全体として逆Ｕ字状に延びている。出口側流路２７は、互いに離間して設けられた第１の環状油溝２４Ａ，２４Ｂを連通している。

連通穴２６は、出口側流路２７を挟んで後述の弁体摺動穴３４と対向する位置に配置されている。連通穴２６は、入口側流路２５を出口側流路２７に対して交差するように連通させるものである。連通穴２６は、後述の弁体摺動穴３４およびパイロットハウジング３６の凹部３７と共に主弁室４２を構成している。そして、出口側流路２７と連通穴２６との交差部位には、後述の主弁４３が離着座する環状弁座としてのテーパ状の主弁座４６が設けられている。

一対の流出入通路２８Ａ，２８Ｂは、出口側流路２７および弁体摺動穴３４を挟むように、ハウジング２３の左，右方向に離間して設けられている。一対の流出入通路２８Ａ，２８Ｂは、アーム用制御弁１８の圧油流出入ポートを構成するものである。即ち、一対の流出入通路２８Ａ，２８Ｂは、アクチュエータ管路１９Ａ，１９Ｂを介してアームシリンダ９（のロッド側油室、ボトム側油室）に接続されている。

スプール２９は、ハウジング２３のスプール摺動穴２４内に挿嵌されている。スプール２９は、外部から油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂに供給されたパイロット圧に従ってスプール摺動穴２４内を左，右方向に摺動変位する。これにより、図１に示すアーム用制御弁１８は、中立位置（イ）から左，右の切換位置（ロ），（ハ）に切換わるものである。

図２に示すように、スプール２９は、第２の環状油溝２４Ｃ，２４Ｄを第１の環状油溝２４Ａ，２４Ｂと第３の環状油溝２４Ｅ，２４Ｆとのいずれか一方に選択的に連通，遮断させる切換ランド２９Ａ，２９Ｂを有している。切換ランド２９Ａ，２９Ｂには、圧油の流量を微調整するためのノッチ２９Ａ１，２９Ｂ１がそれぞれ複数個、周方向に離間して形成されている。

ここで、スプール２９が図２の左方向に摺動変位したときは、スプール２９の切換ランド２９Ａが第１の環状油溝２４Ａを第２の環状油溝２４Ｃに連通させる。これと共に、スプール２９の切換ランド２９Ｂは、第１の環状油溝２４Ｂを第２の環状油溝２４Ｄに対して遮断すると共に、第２の環状油溝２４Ｄを第３の環状油溝２４Ｆに連通させる。これにより、アーム用制御弁１８は、図１に示す中立位置（イ）から右側の切換位置（ハ）に切換わる。

一方、スプール２９が図２中の右方向に摺動変位したときは、スプール２９の切換ランド２９Ｂが第１の環状油溝２４Ｂを第２の環状油溝２４Ｄに連通させる。これと共に、スプール２９の切換ランド２９Ａは、第１の環状油溝２４Ａを第２の環状油溝２４Ｃに対して遮断すると共に、第２の環状油溝２４Ｃを第３の環状油溝２４Ｅに連通させる。これにより、アーム用制御弁１８は、図１に示す中立位置（イ）から左側の切換位置（ロ）に切換わる。

左，右の蓋体３０Ａ，３０Ｂは、スプール２９と共にアーム用制御弁１８を構成している。蓋体３０Ａ，３０Ｂは、スプール摺動穴２４の軸方向（左，右方向）両側に位置してハウジング２３に取付けられている。蓋体３０Ａ，３０Ｂは、スプール摺動穴２４の両端側を閉塞するものである。左側の蓋体３０Ａは、右側の蓋体３０Ｂよりも長尺に形成され、この左側の蓋体３０Ａ内には、センタリング用のばね３２が設けられている。蓋体３０Ａ，３０Ｂの内側には油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂが設けられ、これらの油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂには、操作弁（レバー操作装置）からパイロット圧が供給される。アーム用制御弁１８のスプール２９は、このときのパイロット圧に従ってスプール摺動穴２４内を図２の左，右方向に摺動変位されるものである。

ストッパ３１は、スプール２９の左側にこのスプール２９と一体的に設けられている。ストッパ３１は、蓋体３０Ａ内に摺動変位可能に配置され、蓋体３０Ａ内を軸方向に延びる軸部３１Ａを有している。ストッパ３１は、スプール２９が図２の左方向に摺動変位したときに、スプール２９のストロークエンドを規制するものである。

ばね３２は、スプール２９を中立位置に保持するためのセンタリング用のばねである。ばね３２は、ストッパ３１の軸部３１Ａの外周側に位置してスプール２９の端面とストッパ３１との間に予め初期荷重を与えた状態で配設されている。そして、ばね３２は、油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂからのパイロット圧がタンク圧レベルまで低下したときに、スプール２９を中立位置に保持する。

次に、制御弁装置２１の流量制御弁３３について説明する。なお、図２および図３では、主弁４３が最も開口した最大流量の状態の流量制御弁３３を示している。

流量制御弁３３は、アームシリンダ９に供給される圧油の流量の調整を行うポペット弁装置である。流量制御弁３３は、ハウジング２３と、パイロットハウジング３６と、主弁室４２と、主弁４３と、主弁座４６と、入口側流路２５と、出口側流路２７と、背圧室４７と、フィードバック流路４９と、パイロット流路５０と、主弁絞り５３と、フィードバック絞り５４と、パイロット弁５５と、パイロット絞り５６と、チェック弁６２とを含んで構成されている。

ハウジング２３は、パイロットハウジング３６と共に流量制御弁３３のケーシングを構成している。ハウジング２３には、入口側流路２５、連通穴２６、出口側流路２７に加えて、弁体摺動穴３４、分岐通路３５が形成されている。

弁体摺動穴３４は、連通穴２６および出口側流路２７を挟んで入口側流路２５とは反対側に配置されており、段付穴として形成されている。弁体摺動穴３４は、パイロットハウジング３６と出口側流路２７との間を、スプール摺動穴２４と直交する方向（図２の上，下方向）に延びている。弁体摺動穴３４は、連通穴２６およびパイロットハウジング３６の凹部３７と共に、主弁室４２を構成している。そして、主弁室４２内には、主弁４３が変位可能に挿嵌（嵌合）されている。

分岐通路３５は、出口側流路２７の途中から分岐した油路である。分岐通路３５は、パイロットハウジング３６側の第２の通路４０と常時連通している。分岐通路３５は、第２の通路４０、および、パイロットハウジング３６に設けられた別の通路である第１の通路３９と共に、パイロット流路５０を構成している。

パイロットハウジング３６は、ハウジング２３と共に流量制御弁３３のケーシング（弁ケーシング２２）を構成している。パイロットハウジング３６は、ハウジング２３の弁体摺動穴３４を外側から閉塞するようにハウジング２３の外側面に設けられている。パイロットハウジング３６には、後述の主弁４３および弁ばね４８が収容される凹部３７と、後述のパイロット弁５５等が収容される弁収容穴３８と、この弁収容穴３８と凹部３７との間を連通する第１の通路３９と、ハウジング２３の分岐通路３５と弁収容穴３８との間を斜めに傾斜して延びパイロット弁５５により第１の通路３９に対して連通，遮断される第２の通路４０と、パイロット圧の給排ポート４１とが設けられている。給排ポート４１は、弁収容穴３８の内面とパイロット弁５５とにより画成されたパイロット室５７に接続されている。

主弁室４２は、ハウジング２３およびパイロットハウジング３６に設けられている。主弁室４２は、ハウジング２３の弁体摺動穴３４および連通穴２６とパイロットハウジング３６の凹部３７とにより構成され、内部に主弁４３を収容している。これにより、主弁室４２は、ハウジング２３とパイロットハウジング３６との両方にわたって設けられている。

主弁４３は、主弁室４２に摺動可能に設けられている。主弁４３は、流量制御弁３３の弁体となるもので、弁部４４Ｄを有している。この場合、主弁４３は、弁体摺動穴３４内に挿嵌された段付の弁部材４４と、弁部材４４の軸方向一側に螺合して設けられ後述のチェック弁６２を弁部材４４との間で変位可能に保持する弁保持部材４５とを含んで構成されている。弁保持部材４５は、弁ばね４８をパイロットハウジング３６の凹部３７（の底部）との間で縮装状態に支持するばね受部４５Ａと、有底筒状に形成され弁部材４４（後述の段付穴部４４Ｇの上部側）内に螺入した状態で内側にチェック弁６２を変位可能に保持する保持筒部４５Ｂとを含んで構成されている。この場合、保持筒部４５Ｂの内側には、チェック弁６２とばね６３とが収納されている。

弁部材４４は、弁体摺動穴３４内に摺動可能に挿嵌された大径部４４Ａと、該大径部４４Ａの軸方向一側に設けられた小径筒部４４Ｂと、大径部４４Ａの軸方向他側に小径な縮径部４４Ｃを介して一体に形成され外周側がハウジング２３の主弁座４６に離着座する弁部４４Ｄと、該弁部４４Ｄの他側(先端側）から入口側流路２５に向けて軸方向に突出した筒状突出部４４Ｅとを含んで構成されている。この場合、弁部４４Ｄは、シート部とも呼ばれ、主弁４３（弁部材４４）に設けられている。弁部４４Ｄは、主弁座４６に接触（着座）することで、入口側流路２５と出口側流路２７との間の作動流体の流れを遮断する。

また、弁部材４４には、筒状突出部４４Ｅの内周側から縮径部４４Ｃ、大径部４４Ａ、小径筒部４４Ｂ内へと軸方向一側(上側)に向けて延び途中部位にチェック弁６２用の弁座４４Ｆが形成された段付穴部４４Ｇと、該段付穴部４４Ｇの径方向に延びた径方向穴４４Ｈと、後述のフィードバック絞り５４とが設けられている。段付穴部４４Ｇは、筒状突出部４４Ｅの内周側を介して入口側流路２５と連通している。径方向穴４４Ｈは、後述の背圧室４７とフィードバック絞り５４を介して連通する。これにより、段付穴部４４Ｇおよび径方向穴４４Ｈは、フィードバック流路４９を構成している。

また、弁部材４４の筒状突出部４４Ｅには、複数の径方向貫通孔からなる主弁絞り５３が設けられている。これにより、入口側流路２５から連通穴２６を介して出口側流路２７へと流れる圧油の流量（即ち、出口側流路２７に対する連通穴２６の開口面積）は、主弁絞り５３により調整される。さらに、弁部材４４の大径部４４Ａの外周側には、後述の固定絞り６４が設けられている。

主弁座４６は、主弁室４２の一端側（入口側流路２５側）に設けられている。即ち、主弁座４６は、ハウジング２３のうち出口側流路２７と連通穴２６との交差部位に設けられており、テーパ状の環状弁座として構成されている。主弁座４６は、主弁４３の弁部４４Ｄが離着座することで作動流体を連通、遮断する。

入口側流路２５は、ハウジング２３に設けられており、油圧ポンプ１１の吐出側と接続されている。入口側流路２５は、油圧ポンプ１１から供給される圧油（作動流体）に基づいて、主弁４３に対して主弁座４６から離れる方向（開弁方向）の圧力を与える。これと共に、入口側流路２５は、主弁室４２の外部（油圧ポンプ１１側）から主弁室４２の内部に作動流体を導入する。入口側流路２５は、主弁座４６に面している。

出口側流路２７は、ハウジング２３に設けられており、アーム用制御弁１８のスプール摺動穴２４に接続されている。出口側流路２７は、主弁４３が主弁座４６から離れたときに主弁室４２の内部（連通穴２６側）から主弁室４２の外部（アーム用制御弁１８のスプール摺動穴２４側、より詳しくは、アームシリンダ９側）に作動流体を導出する。これと共に、出口側流路２７は、主弁４３に対して主弁座４６から離れる方向（開弁方向）の圧力を与える。出口側流路２７も、主弁座４６に面している。

背圧室４７は、主弁室４２の他端側（入口側流路２５とは反対側）に設けられている。背圧室４７は、主弁４３に対して主弁座４６に近付く方向（閉弁方向）の圧力を与えるものである。即ち、背圧室４７は、主弁４３の変位量（リフト量）を可変に制御する制御圧室であり、パイロットハウジング３６の凹部３７と主弁４３との間に形成されている。そして、背圧室４７は、パイロットハウジング３６の第１の通路３９に常時連通している。

弁ばね４８は、背圧室４７内に位置して主弁４３（の弁保持部材４５）とパイロットハウジング３６の凹部３７（の底部）との間に配設されている。弁ばね４８は、コイルスプリング等を用いて構成され、主弁４３（弁保持部材４５）を常時閉弁方向に付勢している。主弁４３は、背圧室４７内に発生する背圧（制御圧）によっても閉弁方向に押圧される。

フィードバック流路４９は、主弁４３の内部に設けられている。即ち、フィードバック流路４９は、主弁４３（弁部材４４）の段付穴部４４Ｇと径方向穴４４Ｈとにより構成されている。この場合、径方向穴４４Ｈは、フィードバック絞り５４を介して背圧室４７と連通している。これにより、フィードバック流路４９は、入口側流路２５と背圧室４７とを連通している。

パイロット流路５０は、ハウジング２３およびパイロットハウジング３６に設けられている。即ち、パイロット流路５０は、ハウジング２３の分岐通路３５と、パイロットハウジング３６の第１の通路３９および第２の通路４０とにより構成されている。これにより、パイロット流路５０は、背圧室４７と出口側流路２７とを連通している。この場合、第１の通路３９は、パイロット絞り５６の上流側の管路となるパイロット絞り上流管路５１を構成しており、第２の通路４０および分岐通路３５は、パイロット絞り５６の下流側の管路となるパイロット絞り下流管路５２を構成している。

主弁絞り５３は、主弁４３に設けられている。即ち、主弁絞り５３は、弁部材４４の筒状突出部４４Ｅに設けられた径方向貫通孔により構成されている。主弁絞り５３は、主弁４３の主弁座４６から離れる方向の変位（図２，３の上，下方向の上側への変位）に伴って、入口側流路２５と出口側流路２７との間の開口量を増大させる。

フィードバック絞り５４は、フィードバック流路４９と背圧室４７との間に設けられている。第１の実施の形態では、フィードバック絞り５４は、主弁４３（弁部材４４の大径部４４Ａ）の外周面側に可変絞りとして設けられている。フィードバック絞り５４は、主弁４３の主弁座４６から離れる方向（開弁方向）の変位に伴って、フィードバック流路４９と背圧室４７との間の開口量を増大させる。

パイロット弁５５は、パイロットハウジング３６に摺動可能に設けられている。即ち、パイロット弁５５は、パイロットハウジング３６の弁収容穴３８内に摺動可能に挿嵌（嵌合）して設けられている。そして、パイロット弁５５は、パイロット絞り５６を有するスプール弁体として構成されている。パイロット弁５５は、パイロット室５７に作動流体を導入して加圧することで変位する。また、パイロット弁５５の変位に伴って、後述のドレン室５９の内部の作動流体は、図示しないドレンポートより排出される。

パイロット絞り５６は、パイロット弁５５に設けられている。即ち、パイロット絞り５６は、パイロット弁５５の外周面側に可変絞りとして設けられている。パイロット絞り５６は、パイロット弁５５の変位に伴って、パイロット流路５０の開口量を減少させる。即ち、パイロット絞り５６は、パイロット室５７への圧油（パイロット圧）の供給に伴って、パイロット弁５５が軸方向の一側（図２，３の左，右方向の右側に）に進む程、パイロット流路５０の開口量を減少させる。この場合、パイロット絞り５６は、例えば、軸方向の一側に進む程（パイロット室５７から離れる程）、深さが深くなる切り欠きとして構成することができる。さらに、後述するように、第１の実施の形態のパイロット絞り５６は、パイロット弁５５の変位量が最大値（最も右側）に達する前にパイロット流路５０の開口量がゼロになるように構成されている。

蓋体５８は、弁収容穴３８の軸方向の一側に位置してパイロットハウジング３６に螺合により取付けられている。蓋体５８は、弁収容穴３８の一側を閉塞することにより、パイロット弁５５の一側にドレン室（ばね室）５９を画成している。そして、蓋体５８とパイロット弁５５との間には、縮装状態でスプリング６０が設けられている。スプリング６０は、ワッシャ６１を介してパイロット弁５５を開弁方向に付勢する。

パイロット弁５５は、スプリング６０により図１中に示す連通位置（ａ）に配置されるときに、パイロット流路５０である第１，第２の通路３９，４０間をパイロット絞り５６を介して連通させる。このとき、主弁４３の背圧室４７は、第１，第２の通路３９，４０およびハウジング２３側の分岐通路３５を介して出口側流路２７と連通し、出口側流路２７と等しい圧力に保たれる。これにより、主弁４３は、全開位置まで開弁される。

一方、パイロット弁５５は、外部指令用の遠隔操作弁（図示せず）から給排ポート４１を介してパイロット室５７に供給される外部指令圧としてのパイロット圧が予め決められた所定の圧力値以上まで上昇したときに、スプリング６０に抗して摺動変位し、第１，第２の通路３９，４０間を遮断する。これにより、パイロット弁５５は、図１中に示す連通位置（ａ）から遮断位置（ｂ）にスプリング６０に抗して切換わる。このとき、主弁４３の背圧室４７は、第２の通路４０に対して遮断される。これにより、主弁４３は、最小開口位置となる。

チェック弁６２は、フィードバック流路４９に設けられている。即ち、チェック弁６２は、弁部材４４と弁保持部材４５との間に収容されている。チェック弁６２は、弁保持部材４５の保持筒部４５Ｂ内に摺動可能に挿嵌され、常時は弁部材４４の弁座４４Ｆに着座するようにばね６３により付勢されている。即ち、チェック弁用のばね６３は、チェック弁６２を閉弁方向に付勢する。チェック弁６２は、入口側流路２５から背圧室４７への作動流体の流れを許容し、これとは逆の流れを阻止（遮断）する。即ち、チェック弁６２は、弁部材４４の筒状突出部４４Ｅ側から入口側流路２５内の圧力が作用すると、ばね６３に抗して弁座４４Ｆから離座するように開弁する。これにより、入口側流路２５内の圧油は、弁部材４４の段付穴部４４Ｇおよび径方向穴４４Ｈ、フィードバック絞り５４を介して背圧室４７に供給される。このように、チェック弁６２は、主弁４３内を入口側流路２５から背圧室４７に向けて圧油が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する。即ち、チェック弁６２は、背圧室４７内の油液が弁部材４４の径方向穴４４Ｈ等を介して段付穴部４４Ｇ、入口側流路２５に向け流通するのを阻止するものである。

このように構成される流量制御弁３３は、流量制御機能とロードチェック機能とを有している。即ち、流量制御弁３３は、パイロット絞り５６の開口量に応じて主弁４３の変位量（リフト量、即ち、開口面積）を制御することにより、入口側流路２５から出口側流路２７への流量（アーム用制御弁１８を流通する圧油の流量）を可変に制御する流量制御機能を有している。これと共に、流量制御弁３３は、出口側流路２７の圧力に対して入口側流路２５の圧力が低いときに、出口側流路２７から入口側流路２５への作動流体（油液）の流れを主弁４３とチェック弁６２とにより阻止するロードチェック機能を有している。

ここで、第１の実施の形態の流量制御弁３３の特徴部分の説明に先立って、図８に示す第１の比較例による流量制御弁１０１について説明する。この図８の流量制御弁１０１は、第１の実施の形態による流量制御弁３３と比較すると、主弁１０２およびパイロット弁１０３の構成が相違する。具体的には、第１の実施の形態の主弁４３は、後述する固定絞り６４が設けられている。これに対し、第１の比較例の主弁１０２は、固定絞り６４が設けられていない。また、第１の比較例のパイロット弁１０３のパイロット絞り１０４は、第１の実施の形態のパイロット弁５５のパイロット絞り５６と同様に、可変絞りとして構成されている。しかし、第１の比較例のパイロット絞り１０４は、パイロット弁１０３の変位量が最大値に達しても（パイロット弁１０３が図８の最も右側まで変位しても）、パイロット流路５０の開口量がゼロにならない点で、第１の実施の形態のパイロット絞り５６と相違する。

このような第１の比較例による流量制御弁１０１も、第１の実施の形態による流量制御弁３３と同様に、パイロット絞り１０４の開口量を可変に制御することで、主弁１０２の変位量が制御される。即ち、パイロット絞り１０４の開口量を可変に制御することで、主弁１０２に設けられたフィードバック絞り５４の開口量がパイロット絞り１０４の開口量の変化に対応して変化し、主弁１０２の変位量が制御される。これにより、主弁１０２に設けられた主弁絞り１０２Ｂの開口量が可変に制御され、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を所望の値に制御することができる。

ここで、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を最小に制御する場合を考える。この場合には、パイロット弁１０３のパイロット室５７の圧力を最大にして、パイロット弁１０３の変位量を最大にすることにより、パイロット絞り５６の開口量（パイロット流路５０の開口量）を最小にする。これにより、主弁１０２の変位量を最小にして、主弁絞り５３の開口量を最小にすることができる。このとき、例えば、部品の製造ばらつきによって、「パイロット絞り１０４」と「パイロット弁１０３を摺動可能に嵌合するパイロットハウジング３６」との間に軸方向の相対ばらつきが生じることに伴って、パイロット絞り１０４の最小開口量がばらつく可能性がある。そして、このパイロット絞り１０４の最小開口量のばらつきに伴って、主弁１０２の変位量がばらつくことにより、入口側流路２５から出口側流路２７への流量もばらつく可能性がある。

図９は、第１の比較例の流量制御弁１０１（図８）による「パイロット弁１０３の変位量」と「パイロット絞り１０４の開口量」と「主弁１０２の変位量」との関係の一例を示す特性線図である。図９中の実線は、製造ばらつき「なし」の特性を示しており、図９中の破線は、製造ばらつき「あり」の特性を示している。この図９から明らかなように、第１の比較例の流量制御弁１０１は、パイロット弁１０３のパイロット室５７の圧力を最大にしてパイロット弁１０３の変位量を最大（即ち、パイロット絞り１０４開口量を最小）にしたときに、製造ばらつきに伴って主弁変位量がばらつき、入口側流路２５から出口側流路２７への流量がばらつく可能性がある。高精度に油圧アクチュエータ（アームシリンダ９）を駆動させるためには、高精度な流量制御が必要になるため、このような流量のばらつきは好ましくない。

これに対して、このような流量のばらつきを抑制するために、パイロット絞りを「可変絞り」と「固定絞り」とにより構成することが考えられる。図１０は、第２の比較例による流量制御弁１１１を示している。図１０に示す第２の比較例の流量制御弁１１１は、パイロット弁１１２のパイロット絞り１１３が、開口量を０（ゼロ）にできるように構成された可変絞り１１３Ａと、パイロット弁１１２の変位量によらず開口量が一定である固定絞り１１３Ｂとにより構成されている。この点が、第１の比較例の流量制御弁１０１と相違する。

このような第２の比較例の流量制御弁１１１は、部品の製造ばらつきによって「パイロット絞り１１３」と「パイロット弁１１２を摺動可能に嵌合するパイロットハウジング３６」との間に軸方向の相対ばらつきが生じたとしても、パイロット弁１１２の最大変位位置においてパイロット絞り１１３は、固定絞り１１３Ｂのみによって開口量が規制される。このため、パイロット弁１１２の最大変位位置での開口量がばらつくことを抑制でき、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を高精度に最小に制御することができる。

図１１は、第２の比較例の流量制御弁１１１（図１０）による「パイロット弁１１２の変位量」と「パイロット絞り１１３の開口量」と「主弁１０２の変位量」との関係の一例を示す特性線図である。図１１中の実線は、製造ばらつき「なし」の特性を示しており、図１１中の破線は、製造ばらつき「あり」の特性を示している。この図１１から明らかなように、第２の比較例の流量制御弁１１１は、パイロット弁１１２のパイロット室５７の圧力を最大にしてパイロット弁１１２の変位量を最大（即ち、パイロット絞り１１３の開口量を最小）にしたときに、製造ばらつきに拘わらず主弁変位量を所望に規制することができる。これにより、入口側流路２５から出口側流路２７への流量がばらつくことを抑制することができる。

しかし、第２の比較例の流量制御弁１１１の場合、パイロット絞り１１３に２種類の絞り（可変絞り１１３Ａ、固定絞り１１３Ｂ）が形成されている。このため、パイロット絞り１１３を通過する流量が多くなり、パイロット絞り１１３に作用する流体力（パイロット弁１１２の軸方向に加わる力）が大きくなる可能性がある。そして、この流体力の影響により、パイロット絞り１１３の開口量を高精度に可変に制御することが難しくなり、結果として、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を高精度に可変に制御することが難しくなる可能性がある。さらに、パイロット絞り１１３に２種類の絞り１１３Ａ，１１３Ｂを形成するために、パイロット弁１１２の外径を大きくする必要が生じる可能性がある。これにより、パイロットハウジングが大型化し、製造コストの増大、および、部品搭載性の低下を招くおそれもある。

次に、第１の比較例および第２の比較例による流量制御弁１０１，１１１のロードチェック機能について考える。流量制御弁１０１，１１１は、「弁部１０２Ａが設けられた主弁１０２」と「主弁１０２の内部に設けられたチェック弁６２」とを用いて、出口側流路２７から入口側流路２５への逆流を防止する。具体的には、出口側流路２７に対して入口側流路２５の圧力が低い場合、出口側流路２７→パイロット絞り下流管路５２→パイロット絞り１０４，１１３→パイロット絞り上流管路５１→背圧室４７→フィードバック絞り５４→チェック弁６２→入口側流路２５に流れが生じるが、この流れは、チェック弁６２によって遮断される。これにより、背圧室４７と出口側流路２７の圧力が等しくなり、主弁１０２には背圧室４７の圧力による閉弁方向の力が作用して閉弁方向に変位する。この結果、主弁１０２の弁部１０２Ａがハウジング２３の主弁座４６に着座することで、出口側流路２７→主弁絞り１０２Ｂ→入口側流路２５の流れが遮断される。

しかし、第１の比較例および第２の比較例による流量制御弁１０１，１１１の場合、出口側流路２７から背圧室４７に流れが生じるときに、パイロット絞り上流管路５１およびパイロット絞り下流管路５２が介在するため、出口側流路２７から背圧室１７への流路の長さが長くなる。このような流路長さが長くなることは、ロードチェック機能を発揮するまでのチェック弁６２の応答性の遅れ、延いては、主弁１０２（主弁絞り１０２Ｂ）の応答性の遅れにつながる可能性がある。そして、この遅れが著しい場合に、逆流を生じさせるおそれがある。

そこで、第１の実施の形態では、「入口側流路２５から出口側流路２７への流量を高精度に可変に制御すること」と「チェック弁６２の応答性を向上すること」とを両立できるように、次の構成を採用している。即ち、図２および図３に示すように、第１の実施の形態では、背圧室４７と出口側流路２７との間に固定絞り６４を設けている。この場合、固定絞り６４は、パイロット流路５０（即ち、パイロット絞り上流管路５１およびパイロット絞り下流管路５２）を介さずに、背圧室４７と出口側流路２７とを連通するものである。これと共に、固定絞り６４は、主弁４３の変位量に拘わらず、背圧室４７と出口側流路２７との間の開口量を固定する（一定にする）ものである。

このために、第１の実施の形態では、主弁４３の外周面（弁部材４４の大径部４４Ａの外周面）に、主弁４３の軸方向に延びる複数または単数の主弁側連通溝６４Ａが設けられている。主弁側連通溝６４Ａは、弁部材４４の大径部４４Ａの軸方向の全体に亙って設けられている。固定絞り６４は、主弁側連通溝６４Ａと主弁室４２の壁面とにより構成されている。

さらに、第１の実施の形態では、パイロット絞り５６は、可変絞りにより構成されている。この場合、パイロット絞り５６は、パイロット弁５５の変位に伴ってパイロット流路５０の開口量が減少する。これと共に、パイロット絞り５６は、パイロット弁５５の変位量が最大値に達する前に、パイロット流路５０の開口量がゼロになる。即ち、パイロット弁５５は、図２，３の左側から右側に向けて進むことにより変位量が最大値に達する前に、パイロット絞り上流管路５１とパイロット絞り下流管路５２との間の接続を遮断する。パイロット弁５５の変位量の最大値は、パイロット室５７へのパイロット圧の供給に基づいてパイロット弁５５が初期位置から最も変位した位置に対応する。また、「開口量がゼロ」は、開口量が完全にゼロの状態だけでなく、不可避的な隙間等により開口量が完全にゼロでないが実質的にゼロの状態を含むものである。即ち、「開口量がゼロ」は、主弁４３の変位量を高精度に制御できる範囲で、完全にゼロではない状態も許容するものである。

第１の実施の形態による流量制御弁３３を備えた制御弁装置２１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は、ポンプ管路１３の分岐管路１３Ａからハウジング２３の入口側流路２５、流量制御弁３３の主弁４３と連通穴２６との間（主弁絞り５３）を流通して出口側流路２７に流れる。そして、出口側流路２７に流れた圧油は、アーム用制御弁１８を中立位置（イ）から切換位置（ロ）または（ハ）に切換えることにより、一対のアクチュエータ管路１９Ａ，１９Ｂを介してアームシリンダ９に給排される。

アームシリンダ９に供給される圧油の流量は、流量制御弁３３の主弁４３における開口面積と、アーム用制御弁１８のスプール２９（切換ランド２９Ａ，２９Ｂ）による開口面積とによって決められる。また、ハウジング２３の入口側流路２５から出口側流路２７に向けた圧油の流れを遮断する場合に、流量制御弁３３の主弁４３は、弁部４４Ｄをハウジング２３の主弁座４６に着座させることにより、両流路２５，２７間を遮断する。

ここで、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を可変に制御する場合、パイロット弁５５のパイロット室５７にパイロット圧が供給されることによりパイロット室５７が加圧され、パイロット弁５５が図３の右方に向けて変位する。これにより、パイロット弁５５のパイロット絞り５６の開口量が可変に制御される。そして、例えば、出口側流路２７に対して入口側流路２５の圧力が高い場合、入口側流路２５から出口側流路２７に流れが生じる。このとき、入口側流路２５→チェック弁６２→フィードバック絞り５４→背圧室４７に流れが生じると共に、背圧室４７から出口側流路２７に生じる流れは、２経路存在する。一方は、背圧室４７→パイロット絞り上流管路５１→パイロット絞り５６→パイロット絞り下流管路５２→出口側流路２７である。他方は、背圧室４７→固定絞り６４→出口側流路２７である。

背圧室４７と出口側流路２７との間の開口量であるパイロット絞り５６と固定絞り６４の開口量に対して、主弁４３の開弁方向の変位量が大きい場合は、フィードバック絞り５４の開口量が大きいため、背圧室４７の圧力は入口側流路２５の圧力に近付く。これにより、主弁４３は、背圧室４７の圧力による閉弁方向の力を受けて閉弁方向に変位する。この結果、主弁４３の変位に伴って、フィードバック絞り５４の開口量が減少するため、背圧室４７の圧力は減圧され、主弁４３に作用する背圧室４７の圧力による閉弁方向の力が減少する。

この位置フィードバック作用の結果、主弁４３は、「入口側流路２５と出口側流路２７の圧力による開弁方向の力」と「背圧室４７の圧力と弁ばね４８による閉弁方向の力」とが釣り合う位置にて停止する。これにより、可変に制御されるパイロット絞り５６と固定絞り６４の開口量に、フィードバック絞り５４の開口量が対応するよう主弁４３の変位量が制御される。そして、これに伴って、主弁絞り５３の開口量が制御されることで、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を可変に制御することができる。

一方、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を最小に制御する場合、パイロット室５７は最大圧力に加圧され、パイロット弁５５が最大変位量まで変位し、パイロット絞り５６の開口量が０（ゼロ）に制御される。そして、例えば、出口側流路２７に対して入口側流路２５の圧力が高い場合、入口側流路２５から出口側流路２７に流れが生じる。このとき、入口側流路２５→チェック弁６２→フィードバック絞り５４→背圧室４７に流れが生じると共に、背圧室４７から出口側流路２７に生じる流れは、１経路のみ存在する。即ち、背圧室４７→固定絞り６４→出口側流路２７である。

上述した位置フィードバック作用により、固定絞り６４の開口量にフィードバック絞り５４の開口量が対応するよう主弁の変位量が最小に制御される。そして、これに伴って、主弁絞り５３の開口量が最小に制御されることで、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を最小に制御することができる。

また、ロードチェック機能に関して、出口側流路２７に対して入口側流路２５の圧力が低い場合、出口側流路２７から入口側流路２５に逆流が生じる傾向となる。このとき、出口側流路２７→固定絞り６４→背圧室４７→フィードバック絞り５４→チェック弁６２→入口側流路２５に流れが生じるが、この流れは、チェック弁６２によって遮断される。これにより、背圧室４７と出口側流路２７の圧力が等しくなるため、主弁４３には背圧室４７の圧力による閉弁方向の力が生じて主弁４３が閉弁方向に変位する。これにより、主弁４３の弁部４４Ｄが主弁座４６に着座し、出口側流路２７→主弁絞り５３→入口側流路２５の流れが遮断される。この結果、出口側流路２７から入口側流路２５への逆流が防止され、ロードチェック機能を果たすことができる。

このように、第１の実施の形態によれば、背圧室４７と出口側流路２７との間の開口量を可変絞り（パイロット弁５５のパイロット絞り５６）と固定絞り（主弁４３の固定絞り６４）とにより構成している。このため、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を最小に制御する場合に、背圧室４７と出口側流路２７との間の最小開口量は、固定絞り６４のみによって構成される。この結果、部品の製造ばらつきによってパイロット絞り５６とパイロットハウジング３６との間に軸方向の相対ばらつきが生じたとしても、最小開口量がばらつくことを抑制でき、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を高精度に最小に制御することができる。

図４は、第１の実施の形態の流量制御弁３３による「パイロット弁５５の変位量」と「パイロット絞り５６の開口量」と「主弁４３の変位量」と「固定絞り６４の開口量」の関係の一例を示す特性線図である。図４中の実線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、製造ばらつき「なし」の特性（Ｌ１：パイロット絞り５６の開口量、Ｌ２：主弁４３の変位量、Ｌ３：固定絞り６４の開口量）を示しており、図４中の破線Ｌ１−１，Ｌ１−２，Ｌ２−１，Ｌ２−２は、製造ばらつき「あり」の特性（Ｌ１−１，Ｌ１−２：パイロット絞り５６の開口量、Ｌ２−１，Ｌ２−２：主弁４３の変位量）を示している。この図４から明らかなように、第１の実施の形態の流量制御弁３３は、パイロット弁５５のパイロット室５７の圧力を最大にしてパイロット弁５５の変位量を最大（即ち、パイロット絞り５６の開口量をゼロ）にしたときに、製造ばらつきに拘わらず主弁変位量を所望（図４中のＡ部）に規制することができる。これにより、入口側流路２５から出口側流路２７への流量がばらつくことを抑制することができる。

これに加えて、第１の実施の形態では、主弁４３の変位量を制御するために必要な背圧室４７から出口側流路２７への流量のうち、主弁４３の変位量を固定（一定）に制御するための流量は、背圧室４７と出口側流路２７との間に設けられた固定絞り６４を通過する。このため、パイロット絞り５６を通過する流量は、主弁４３の変位量を可変に制御するための流量のみでよく、流量が固定絞り６４に分担された分、パイロット絞り５６に作用する流体力を低減できる。この結果、パイロット絞り５６の開口量を高精度に可変に制御することができ、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を高精度に可変に制御できる。

さらに、パイロット絞り５６には、可変絞りのみを形成するだけでよいため、可変絞りと固定絞りとの両方をパイロット弁に設ける構成と比較して、パイロット弁５５の大きさを小さくすることもできる。これにより、パイロット弁５５、延いては、パイロットハウジング３６を小型化することができ、製造コストの低減および部品搭載性を向上できる。しかも、出口側流路２７から背圧室４７への流路となる固定絞り６４を経由する流路は、パイロット絞り５６を経由するパイロット流路５０（パイロット絞り上流管路５１、パイロット絞り下流管路５２）よりも短く構成できる。このため、チェック弁６２の応答性を向上することもでき、作動流体の逆流を防止することができる。

また、主弁４３の外周部に固定絞り６４を設けたことに伴って、主弁４３に作用する流体力の変動幅を低減することもできる。即ち、主弁４３の主弁絞り５３を通過して出口側流路２７に噴出する噴流によって出口側流路２７の上流側が圧力の高い高圧部となると共に、この高圧部が固定絞り６４を介して背圧室４７の圧力を高めることにより、主弁４３に作用する開弁方向の流体力を低減することができる。これにより、主弁４３の最小変位位置から全開位置までの間で主弁４３に加わる流体力の変動幅を低減することができる。

また、第１の実施の形態によれば、固定絞り６４は、主弁４３の外周面に設けられた主弁側連通溝６４Ａと主弁室４２の壁面とにより構成されている。このため、主弁４３の外周面に主弁側連通溝６４Ａを形成することで、主弁室４２に固定絞りを容易に設けることができる。

なお、上述した第１の実施の形態では、固定絞り６４を構成するために、主弁４３に主弁側連通溝６４Ａを設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図５に示す第２の実施の形態のように、主弁室４２の壁面に主弁室側連通溝７２Ａを設ける構成とてもよい。

即ち、第２の実施の形態では、主弁７１は、第１の比較例および第２の比較例の主弁１０２と同様に、第１の実施の形態のような主弁側連通溝６４Ａが設けられていない。しかし、第２の実施の形態では、主弁室４２の壁面（内周面）に、複数または単数の主弁室側連通溝７２Ａが設けられている。主弁室側連通溝７２Ａは、ハウジング２３の弁体摺動穴３４の軸方向に亙って設けられている。固定絞り７２は、主弁室側連通溝７２Ａと主弁７１の外周面とにより構成されている。このような第２の実施の形態によれば、主弁室４２の壁面に主弁室側連通溝７２Ａを形成することで、主弁室４２に固定絞り７２を容易に設けることができる。

上述した第１の実施の形態では、パイロット絞り５６を、パイロット弁５５の変位に伴ってパイロット流路５０の開口量を減少させ、かつ、パイロット弁５５の変位量が最大値に達する前にパイロット流路５０の開口量をゼロにする構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図６に示す第３の実施の形態のように、パイロット弁８１のパイロット絞り８２を、パイロット弁８１の変位に伴ってパイロット流路５０の開口量を増大させ、かつ、パイロット弁８１の変位量が最小値に達する前にパイロット流路５０の開口量をゼロにする構成としてもよい。

即ち、第３の実施の形態のパイロット絞り８２は、第１の実施の形態のパイロット絞り５６と同様に、パイロット弁８１の外周面側に可変絞りとして設けられている。この場合、第３の実施の形態では、パイロット絞り８２は、パイロット弁８１の変位に伴って、パイロット流路５０の開口量を増大させる。即ち、パイロット絞り８２は、パイロット室５７への圧油（パイロット圧）の供給に伴って、パイロット弁８１が軸方向の一側（図６の左，右方向の右側に）に進む程、パイロット流路５０の開口量を増大させる。この場合、パイロット絞り８２は、例えば、軸方向の一側に進む程（パイロット室５７から離れる程）、深さが浅くなる切り欠きとして構成することができる。なお、図６は、パイロット圧の供給に基づいて、パイロット弁８１がスプリング６０の弾性力に抗して軸方向の一側（右側）に進んだ状態を示している。

また、パイロット絞り８２は、パイロット弁８１の変位量が最小値に達する前に、パイロット流路５０の開口量がゼロになる。即ち、パイロット弁８１は、図８の右側から左側に向けて進むことにより変位量が最小値に達する前に、パイロット絞り上流管路５１とパイロット絞り下流管路５２との間の接続を遮断する。パイロット弁８１の変位量の最小値は、パイロット室５７にパイロット圧が供給されない状態での位置、即ち、スプリング６０によって戻された初期位置に対応する。このような第３の実施の形態も、第１の実施の形態と同様に、入口側流路２５から出口側流路２７への流量を高精度に可変に制御でき、かつ、チェック弁６２の応答性を向上することができる。

上述した第１の実施の形態では、ハウジング２３とパイロットハウジング３６とにより一つの（一体または共通）ケーシングを構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図７に示す第４の実施の形態のように、ハウジング２３とパイロットハウジング３６とを分離して配置すると共に、ハウジング２３とパイロットハウジング３６との間に接続管路９１，９１を設ける構成としてもよい。この場合、主弁室４２は、ハウジング２３に設けられる。即ち、主弁室４２は、上述した第１の実施の形態のようにハウジング２３とパイロットハウジング３６とにわたって設ける構成を採用することができる他、第４の実施の形態のようにハウジング２３に設ける構成を採用することができる。要するに、主弁室は、ハウジングとパイロットハウジングとのうちの少なくともハウジングに設けられるものである。

上述した各実施の形態では、アーム用制御弁１８からアームシリンダ９に向けて給排される圧油の流量を調整する流量制御弁３３を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ブーム用制御弁１６からブームシリンダ８に給排する圧油の流量調整を行う場合の流量制御弁に適用してもよく、バケットシリンダまたはこれ以外の油圧アクチュエータに方向制御弁を通じて圧油を給排する場合の流量制御弁にも適用することができる。

上述した各実施の形態では、建設機械として、油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ホイールローダ、油圧クレーン、ブルドーザ等、各種の建設機械に広く適用することができる。また、流量制御弁３３は、主弁４３の変位量（リフト量）に応じて作動流体の流量を小流量から大流量へと可変に制御する構成のものであればよく、各種の産業機器、機械機器に用いる流量制御弁として広く適用することができる。さらに、各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２１ 制御弁装置
２３ ハウジング
２５ 入口側流路
２７ 出口側流路
３３ 流量制御弁
３６ パイロットハウジング
４２ 主弁室
４３，７１ 主弁
４４Ｄ 弁部
４６ 主弁座
４７ 背圧室
４９ フィードバック流路
５０ パイロット流路
５３ 主弁絞り
５４ フィードバック絞り
５５，８１ パイロット弁
５６，８２ パイロット絞り
６２ チェック弁
６４，７２ 固定絞り
６４Ａ 主弁側連通溝
７２Ａ 主弁室側連通溝

Claims (3)

1. ハウジングと、
   パイロットハウジングと、
   前記ハウジングと前記パイロットハウジングとのうちの少なくとも前記ハウジングに設けられた主弁室と、
   前記主弁室に摺動可能に設けられ、弁部を有する主弁と、
   前記主弁室の一端側に設けられ、前記主弁の弁部が離着座することで作動流体を連通、遮断する主弁座と、
   前記主弁に対して前記主弁座から離れる方向の圧力を与えると共に、前記主弁室の外部から前記主弁室の内部に作動流体を導入する入口側流路と、
   前記主弁が前記主弁座から離れたときに前記主弁室の内部から前記主弁室の外部に作動流体を導出すると共に、前記主弁に対して前記主弁座から離れる方向の圧力を与える出口側流路と、
   前記主弁室の他端側に設けられ、前記主弁に対して前記主弁座に近付く方向の圧力を与える背圧室と、
   前記主弁に設けられ、前記入口側流路と前記背圧室とを連通するフィードバック流路と、
   前記ハウジングおよび前記パイロットハウジングに設けられ、前記背圧室と前記出口側流路とを連通するパイロット流路と、
   前記主弁に設けられ、前記主弁の前記主弁座から離れる方向の変位に伴って前記入口側流路と前記出口側流路との間の開口量を増大させる主弁絞りと、
   前記フィードバック流路と前記背圧室との間に設けられ、前記主弁の前記主弁座から離れる方向の変位に伴って前記フィードバック流路と前記背圧室との間の開口量を増大させるフィードバック絞りと、
   前記パイロットハウジングに摺動可能に設けられたパイロット弁と、
   前記パイロット弁を初期位置に付勢するスプリングと、
   前記パイロット弁に設けられ、前記パイロット弁の変位に伴って前記パイロット流路の開口量を減少または増大させるパイロット絞りと、
   前記フィードバック流路に設けられ、前記入口側流路から前記背圧室への作動流体の流れを許容し、これとは逆の流れを阻止するチェック弁とを備えており、
   前記パイロット絞りの開口量に応じて前記主弁の変位量を制御することにより、前記入口側流路から前記出口側流路への流量を可変に制御する流量制御機能を有すると共に、前記出口側流路の圧力に対して前記入口側流路の圧力が低いときに、前記出口側流路から前記入口側流路への作動流体の流れを前記主弁と前記チェック弁とにより阻止するロードチェック機能を有する流量制御弁において、
   前記背圧室と前記出口側流路との間に設けられ、前記パイロット流路を介さずに前記背圧室と前記出口側流路とを連通すると共に、前記主弁の変位量に拘わらず前記背圧室と前記出口側流路との間の開口量を固定する固定絞りを備えており、
   前記パイロット絞りは、前記パイロット弁の変位量が前記初期位置となる最小値から最大値に変位するときに前記最大値に達する前に前記パイロット流路の開口量がゼロになるように、または、前記パイロット弁の変位量が前記最大値から前記最小値に変位するときに前記最小値に達する前に前記パイロット流路の開口量がゼロになるように構成されていることを特徴とする流量制御弁。
2. 前記主弁の外周面に設けられた主弁側連通溝を備えており、
   前記固定絞りは、前記主弁側連通溝と前記主弁室の壁面とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記主弁室の壁面に設けられた主弁室側連通溝を備えており、
   前記固定絞りは、前記主弁室側連通溝と前記主弁の外周面とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。

Images