JPH0492767A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、１個のポンプから供給される作動油
のうち、規定流量をパワーステアリング装置に分流し、
その規定流量以上の余剰流量を作業機等に分流する流量
制御弁に関する。

（従来の技術） 第７図を参照して従来例を説明する。第７図は流量制御
弁の構成を示す断面図であり、まず、制御弁本体１０１
がある。この制御弁本体１０１には、油圧ポンプ１０３
に連通するポンプポート１０５、パワーステアリング装
置に接続された制御流ポート１０７、作業機側に接続さ
れた余剰流ポート１０９が形成されている。

制御弁本体１０１内には、ボア１１１が形成されていて
、このボア１１１内には、メインスプール１１３が摺動
可能に収容されている。又、上記ボア１１１内には５ケ
一ス部材１１５が、上記メインスプール１１３に対して
直列の状態で収容されている。

上記ボア１１１の内周面には、第１〜第６環状溝１１７
．１１９．１２１．１２３．１２５．１２７が形成され
ている。上記第１環状渭１１７は、通路１２９を介して
、第６環状渭１２７に連通されている。又、第４環状渭
１２３は、通路１３１を介して、リリーフ弁１３３に連
通されているさらに、第５環状渭１２５は、タンクポー
ト１３５に連通されている。

メインスプール１１３は、その一端をパイロット室１３
７に臨ませているとともに、他端をケース部材１１５と
の間に形成された圧力室１３９に臨ませている。

又、メインスプール１１３の外周面には、第１環状凹部
１４１及び第２環状凹部１４３とが形成されている。上
記圧力室１３９内には、圧縮コイルスプリング１４５が
装着されていて、上記メインスプール１１３を図中左側
に付勢している。

そして、メインスプール１１３が圧縮コイルスプリング
１４５によって「ノーマル位置」を保持している状態で
は、上記第１環状凹部１４１が、第１環状渭１１７及び
第２環状渭１１９の両方にまたがった状態にあり、ポン
プポート１０５と通路１２９とを連通している。

これに対して、メインスプール１１３が、圧縮コイルス
プリング１４５のスプリング力に抗して図中右側に移動
した場合には、ポンプポート１０５が、通路１２９と余
剰流ポート１０９とにそれぞれ連通した状態になる。

ケース部材１１５には、第４環状渭１２３と圧力室１３
９とを連通ずるダンピングオリフィス１４７が形成され
ているとともに、第４環状溝１２３に開口されたオリフ
ィス１４９が形成されている。又、第５環状渭１２５に
開口したポート１５１が形成されているとともに、第６
環状渭１２７に開口された第１制御オリフイス１５３及
び第２制御オリフイス１５５とが形成されている。

上記第１制御オリフイス１５３は、第２制御オリフイス
１５５より、その開口面積が小さくなっている。

ケース部材１１５内には、補助スプール１５７が内装さ
れている。この補助スプール１５７は、その一端を制御
流ポート１０７に臨−せているとともに、他端をバネ室
１５９内に１誌せている。

補助スプール１５７には、環状凹部１６１が形成されて
おり、この環状凹部１６１は、補助スプール１５７に形
成された絞り通路１６３を介して、制御流ポート１０７
に連通されている。

上記絞り通路１６３は、通孔１６５を介して、バネ室１
５９に連通されていて、又、バネ室１５９内には、圧縮
コイルスプリング１６７が装着されている。

補助スプール１５７の外周には、段部１６９が形成され
ていて、この段部１６９を境にして、制御流ポート１０
７＠の外径が、バネ室１５９側の外径より大きくなって
いる。ス、ケース部材１１５の内周にも、段部１７１が
形成されていて、これら両段部１６９．１７１とによっ
て、ポート１５１に連通するドレン室１７３を形成して
いる。

上記補助スプール１５７が、圧縮コイルスプリング１６
７によって、図中右側に付勢されていて「ノーマル位置
」にある場合には、環状凹部１６１が、第１制御オリフ
イス１５３だけに連通した状態になる。そして、補助ス
プール１５７が、圧縮コイルスプリング１６７のスプリ
ング力に抗して図中左側に移動すると、環状凹部１６１
と第１制御オリフイス１５３、第２制御オリフイス１５
５の両方に連通した状態になる。

尚、図中符号１７７．１７９はタンクである。

以上の構成において、メインスプール１１３及び補助ス
プール１５７が「ノーマル位置」にある場合に、油圧ポ
ンプ１０３から規定量以下の少量の流体が流入すると、
その流体は、通路１２９及び第１制御オリフイス１５３
を介して、制御流ポート１０７から流出する。

このように、第１制御オリフイス１５３を流体が流通す
ると、その前後に圧力差が発生する。そして、上流側の
圧力が、パイロット通路１７５を介して、パイロット室
１３７に導入される。又、下流側の圧力は、通孔１６５
、バネ室１５９、オリフィス１４９、第４環状渭１２３
、ダンピングオリフィス１４７を介して、圧力室１３９
内に導入される。

それによって、メインスプール１１３は、圧縮コイルス
プリング１４５のスプリング力に抗して、図中右側に移
動する。このメインスプール１１３の移動によって、ポ
ンプポート１０５と通路１２９を連通させるとともに、
ポンプポート１０５と余剰流ポート１０９とを連通させ
る。

そして、油圧ポンプ１０３の吐出流量がさらに大きくな
ると、第１制御オリフイス１５３の前後の差圧がさらに
大きくなるので、メインスプール１１３の移動量もさら
に大きくなる。それによって、ポンプポート１０５と余
剰流ポート１０９とを連通させる流路の開度が拡大され
、余剰流ポート１０９側への供給流量がさらに多くなる
。

一方、パワーステアリングを操作すると、その負荷圧の
作用によって、制御流ポート１０７側の圧力が上昇する
。その圧力は、補助スプール１５７の両端面に作用する
。その際、補助スプール１５７の両端面の受圧面積が異
なるので、該受圧面積の差による図中左側への作用力が
、圧縮コイルスプリング１６７のスプリング力を上回る
と、補助スプール１５７が図中左側に移動する。

上記補助スプール１５７の図中左側への移動により、第
２制御オリフイス１５５が開放される。

よって、制御流ポート１０７を介してパワーステアリン
グに供給される流量は、第１制御オリフイ１５３、第２
制御オリフイス１５５の両方によって制御されることに
なる。

そして、油圧ポンプ１０３の吐出流量が、規定流量以下
の場合に、パワーステアリングを操作すると、補助スプ
ール１５７が移動して、第１及び第２制御オリフイス１
５３．１５５が開放されるので、前後の差圧が小さくな
る。

よって、メインスプール１１３が圧縮コイルスプリング
１４５のスプリング力によって、図中左側に移動し、ポ
ンプポート１０５と余剰流ポート１０９との連通を遮断
する。したがって、規定流量以下の全流量がパワーステ
アリングに供給される。

つまり、パワーステアリングを操作していないときには
、油圧ポンプ１０３の吐出流量が規定流量以下であって
も、その略全量が余剰流ポート１０９から作業機側に供
給される。そして、パワーステアリングを操作すれば、
第１及び第２制御オリフイス１５３．１５５によって制
御された制御流量が、制御流ポート１０７を介して、パ
ワーステアリングに供給され、規定流量以上の余剰流量
が余剰流ポート１０９を介して作業機側に供給される。

制御流ポート１０７の下流側の圧力が、一定圧力以上に
なると、補助スプール１５７が移動し始め、第２制御オ
リフイス１５５の開度を大きくし、その制御流量を増大
させる。この制御流量の増大によって、絞り通路１６３
の圧力差も大きくなり、補助スプール１５７の両端に作
用する圧力差も大きくなる。

よって、補助スプール１５７が図中左側に移動し、第２
制御オリフイス１５５の開度をさらに大きくして、制御
流量をさらに増大させていく。

尚、パワーステアリングを操作しているときで、そのハ
ンドルをいわゆるすえ切り状態にするとリリーフ弁１３
３が開弁し、制御流ポート１０７側の流体をタンク１７
７に戻す。その際、オリフィス１４９が設けられている
ので、リリーフ弁１３３を介してタンク１７７に戻され
る流量は絞られ、油圧ポンプ１０３の吐出流量の略全量
が余剰流ポート１０９側に供給される。

ところで、かかる構成をなす流量制御弁において、制御
流ポート１０７と補助スプール１５７との間に、ダンパ
機構１８１が設けられている。これは次のような背景に
基づくものである。

すなわち、ハンドルを急激に切返すと、制御流ポート１
０７の下流側に接続した切換弁も切換わる。その際、切
換弁は中立位置を通過し、そのときに、制御流ポート１
０７がＷＲ間的にタンク】７７に連通することになる。

そして、中立位置を通過すると再度圧力が高くなる。

このように、ハンドルの急激な切換操作によって制御流
ポート１０７側の圧力が急激に変動すると、ハンドル操
作に「引っ掛かり現象」を感じるという問題が生じる。

そこで、制御流ポート１０７側の圧力が急激に低下して
、補助スプール１５７が図中右側に移動する場合に、こ
れを上記ダンパ機構１８１によって緩衝し、ハンドル操
作時の「引っ掛がり現象Ｊをなくさんとするものである
。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の構成によると次のような問題があった。

既に述べたように、パワーステアリングを操作していな
い場合であっても、制御流ポート１０７を介して流体が
供給されていて（以下、スタンバイ流量という）、パワ
ーステアリングを操作した場合には、制御流ポート１０
７側の圧力上昇により、供給流量は規定流量まで増大さ
れる。

その際、パワーステアリングの操作性を損なわないため
には、スタンバイ流量を規定流量の半分以上に設定する
必要があり、それだけ、余剰流ポート１０９を介して作
業機に供給される流体の流量が少なくなることになり、
パワーステアリングを操作していない場合における作業
機のスピードアップを図る上で問題があった。

又、別の問題として、パワーステアリングを急激に操作
した場合の応答性の問題があった。すなわち、パワース
テアリングを急激に操作した場合には、流体の増大が間
に合わず、瞬間的にマニアルステアリングになってしま
うという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたしのでその目
的とするところは、スタンバイ流量を減少させることに
より、作業機のスピードアップを図るとともに、パワー
ステアリングを急激に操作した場合の応答性を向上させ
ることが可能な流量制御弁を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するべく本ａ発明による流量制御弁は、
油圧ポンプに連絡するポンプポート　パワーステアリン
グに連絡する制御流ポート、作業機に連絡する余剰流ポ
ートを備えた制御弁本体と、上記制御弁本体に形成され
たボア内に圧縮コイルスプリングによって一方向に付勢
された状態で摺動可能に収容され、適宜摺動することに
より上記ポンプポートと制御流ポート、ポンプポートと
余剰流ポートとを連通させるスプールと、上記スプール
に形成され上記ポンプポートを介して導入された流体の
一部をスタンバイ流量として上記制御流ポートに導くス
タンバイオリフィスと、上記スプールと制御流ポートと
を連絡する通路途中に介挿され規定流量オリフィスを備
え上記ポンプポート及びスプールを介して導入された流
体の一部を規定流量として上記制御流ポートに導くスリ
ーブと、上記スリーブ内に摺動可能に収容されパワース
テアリング動作時であって作業機非動作時には上記規定
流量オリフィスを介して導入される流体圧力によって上
記規定流量オリフィスを開放する方向に摺動し、パワー
ステアリング非動作時であって作業機動作時には上記規
定流量オリフィスを閉塞する方向に摺動し、パワーステ
アリング動作時であって作業機動作時には流体圧が設定
圧に達することにより規定流量用オリフィスを開放する
方向に摺動するピストンと、を具備したことを特徴とす
るものである。

〈作用〉 まず、パワーステアリング及び作業機の両方を操作しな
い場合、又はパワーステアリングのみを操作した場合に
ついて説明する。この場合には、ピストンはスリーブの
規定流量用オリフィスを開放する方向に移動している。

よって、ポンプポートを介して導入された流体の一部は
、スタンバイオリフィスを介して、制御流ポートに導入
され、かつ、規定流量用オリフィスを介して、制御流ポ
ートに導入され、そこからパワーステアリング側に供給
される６又、余剰流量については、余剰流ポートを介し
て、作業機側に供給される。

次に、作業機のみを操作した場合について説明する。こ
の場合には、まず、ピストンがスリーブの規定流量用オ
リフィスを閉塞する方向に摺動する。

よって、規定流量用オリフィスを介して、制御流ポート
に導かれる流体流量は減少またはなくなり、その分、余
剰流ポートを介して作業機側に供給される流体流量が増
大する。そして、パワーステアリング側には、スタンバ
イオリフィスを介してスタンバイ流量としてのみ供給さ
れる。

その際、パワーステアリング操作時には、規定流量オリ
フィスを介して、規定流量が常に供給されるので、上記
スタンバイ流量としては少ない量でよく、従来のように
、規定流量の半分以上とすることはない。

次に、パワーステアリングと作業機とを同時に操作した
場合であるが、この場合には、ピストンがスリーブのオ
リフィスを開放する方向に移動するので、規定流量用オ
リフィスを介して規定流量が制御流ポートに導かれる。

（実施例） 以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の第１実施
例を説明する。第１図は本実施例による流量制御弁の構
成を示す断面図である。

まず、制御弁本体１があり、この制御弁本体１には、油
圧ポンプに連絡するポンプポートＰ、パワーステアリン
グに連終する制御流ポートＰＦ、余剰流量を作業機に供
給する余剰流ポートＥＦ、タンクに連絡するタンクポー
トＴが、それぞれ形成されている。

制御弁本体１内には、ボア３が形成されていてこのボア
３には、第１環状渭５、第２環状渭７、第３環状渭９、
第４環状？１１１１がそれぞれ形成されている。

上記第１環状渭５は余剰流ポートＥＦに連終していて、
第２環状渭７はポンプポートＰに連絡している。

上記ボア５内には、スプール１３が図中左右方向に摺動
可能に収容されている。このスプール１３にはバネ室１
５が形成されていて、このバネ室１５内には圧縮コイル
スプリング１７が装着されている。スプール１３は、こ
の圧縮コイルスプリング１７によって図中右側に付勢さ
れている。

スプール１３の外周には、第１環状凹部１９と、第２環
状凹部２１とが形成されている。又、上記第１環状凹部
１９と第２環状凹部２１との間には、環状凸部２３が形
成されていて、この環状凸部２３と制御弁本体１の一部
とによって絞り部２５を構成している。又、第２環状凹
部２１の図中右端の部分と、制御弁本体］の一部とによ
って、別の絞り部２７を構成している。

スプール１３の図中右側端部には、図中上下方向に通路
２９が形成されていて、この通路２９は上記第３環状溝
９と連通されている。又、上記通路２９に直行する方向
にスタンバイ用オリフィス３１が形成されていて、この
スタンバイ用オリフィ３１を介して、上記通路２９とバ
ネ室１５側とが連通されている。又、通路２９を挟んで
上記スタンバイ用オリフィス３１の反対側には、ダンパ
オリフィス３３が形成されている。

制御弁本体１には、別のボア３５が形成されていて、こ
のボア３５内には、スリーブ３７が装着されている。こ
のスリーブ３７内には、ピストン３９が図中左右方向に
摺動可能に収容されていてこのピストン３９は、比例ソ
レノイド４１によって適宜駆動される。

上記スリーブ３７には、規定流量用オリフィス４３が形
成されていて、この規定流員用オリフィス４３と上記第
３環状溝９とは、通路４５を介して連通されている。又
、スリーブ３７内と制御流ポートＰＦとは、通路４７．
４９を介して連通されている。

上記スリーブ３７には、別のオリフィス５１が形成され
ていて、このオリフィス５１と、制御弁本体１内に内蔵
されたリリーフ弁５３とは、通路５５を介して連通され
ている。

又、本実施例による流量制御弁が組み込まれる機器の全
体の油圧回路図を第４図に示す、第４図に示すように、
アタッチメント用比例電磁切換弁５７、チルト用比例電
磁切換弁５９、リフト用比例電磁切換弁６１が設置され
ている。これら各比例電磁切換弁５７．５９．６１は、
図示しない各操作レバーを操作することにより出力され
る電気信号により動作する。

又、本実施例による流量制御弁のソレノイド４１も、各
操作レバーの操作により出力される電気信号により駆動
するものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。

まず、パワーステアリング及び作業機の両方供操作しな
い場合について説明する。第２図に示すように、ポンプ
ポートＰを介して導入された流体は、絞り部２７、通路
２９、スタンバイ用オリフィス３１、バネ室１５、通路
４９、制御流ポートＰＦを介して、パワーステアリング
に供給されるとともに、絞り部２７、通Ｆ！＠２９．４
５、規定流量用オリフィス４３、通路４７．４９、制御
流ポートＰＦを介して、パワーステアリングに供給され
る。

又、余剰流量は、絞り部２５、余剰流ポートＥＦを介し
て、作業機側に供給される。

その際、ピストン３９は、オリフィス５１側がリリーフ
弁５３を介してタンク側に連絡されているので、図中右
側に付勢されて図に示すような状態になっている。

次に、パワーステアリングのみを操作している場合であ
るが、これは、第２図に示す状態と同じである。

次に、作業機のみを操作した場合について説明する。任
意の操作レバーを操作することにより、比例ソレノイド
が作動して、第３図に示すようにピストン３つを図中左
側に移動させる。その結果、規定流量オリフィス４３が
絞られていき、それによって、制御流ポートＰＦを介し
てパワーステアリングに供給される流体流量が減少して
いくとともに、余剰流ポートＥＦを介して作業機に供給
される流体流量が増大していく。

そして、操作レバーをフルストロークとした場合には、
規定流量オリフィス４３が全閉状態となり、その結果、
パワーステアリング側には、スタンバイ用オリフィス３
１を介して、スタンバイ流量のみが制御流ポートＰＦを
通して供給される。

その際、パワーステアリングが操作されれば、規定流量
用オリフィス４３を介して、速やかに規定流量が供給さ
れるので、上記スタンバイ流量としては、少量（例えば
、規定流量の半分以下）で事足りる。

次に、パワーステアリングと作業機の両方を操作した場
合について説明する。この場合には、ステアリング回路
圧力、すなわち、ピストン３９の図中左側の圧力が、予
め設定された規定圧力に達すると、比例ソレノイド４１
によるピストン３９の図中左側への付勢が規制され、そ
の結果、規定流量オリフィス４３が開放されるので、規
定流量が制御流ポートＰＦを介してパワーステアリング
側に供給されるとともに、余剰流量が余剰流量ポートＰ
Ｆを介して供給される。

以上本実施例によると次のような効果を奏することがで
きる。

まず、パワーステアリングを操作している場合には、規
定流量用オリフィス４３を介して、規定流量の流体が速
やかに供給されるので、従来懸念されていた「引っ掛か
り現象」の発生を防止することができる。

又、パワーステアリングを操作した場合には、規定流量
用オリフィス４３を介して、規定流量の流体が速やかに
供給されるので、スタンバイ流量を規定流量の半分以下
に設定することができる。

それによって、パワーステアリングを操作していない場
合において、作業機側に供給される流体の流量を増大さ
せることができ、作業機のスピードを向上させることが
できる。

又、比例電磁切換弁５７〜６１を使用しているので、操
作レバーの電気信号をそのまま比例ソレノイド４１に入
力することかて゛きる。

さらに、比例電磁切換弁５７〜６１を使用した場合には
、操作レバーの信号をコントローラで処理することによ
り、任意のセクションで対応することができる。

次に、第５図及び第６図を参照して第２実施例を説明す
る。この場合には、リフトの上昇のみをスピードアップ
させるものであり、リフト用比例電磁切換弁６１ののソ
レノイド６３を励磁したときのパイロット圧力をポート
Ｐ２に供給すれば、前記第１実施励の場合と同様の効果
を得ることができる。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明による流量制御弁によると、
まず、パワーステアリングを操作している場合には、規
定流量が常に供給されているので「引っ掛かり現象Ｊの
発生を防止することができる。

又、パワーステアリングを操作した場合には、規定流量
が速やかに供給されるので、スタンバイ流量を規定流量
の半分以下に設定することができパワーステアリングを
操作していない場合における作業機のスピードアップを
図ることができる

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示す図で、
第１図は流量制御弁の断面図、第２図及び第３図は作用
を示す流量制御弁の断面図、第４図は流量制御弁が組み
込ぢれる機器全体の油圧回路図、第５図及び第６図は第
２実施例を示す図で、第５図は流量制御弁の断面図、第
６は流量制御弁が組み込まれる機器全体の油圧回路図、
第７図は従来の流量制御弁の断面図である。 １・・・制御弁本体、１３・・・スプール、１７・・・
圧縮コイルスプリング、３１・・・スタンバイオリフィ
ス、３７・・・スリーブ、３９・・・ピストン、４３・
・・規定流量オリフィス、Ｐ・・・ボングポート、ＰＦ
・・・制御流ポート、ＥＦ・・・余剰流ポート。 出願人代理人　弁理士　嶋　宣之 第２図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 油圧ポンプに連絡するポンプポート、パワーステアリン
   グに連絡する制御流ポート、作業機に連絡する余剰流ポ
   ートを備えた制御弁本体と、上記制御弁本体に形成され
   たボア内に圧縮コイルスプリングによって一方向に付勢
   された状態で摺動可能に収容され、適宜摺動することに
   より上記ポンプポートと制御流ポート、ポンプポートと
   余剰流ポートとを連通させるスプールと、 上記スプールに形成され上記ポンプポートを介して導入
   された流体の一部をスタンバイ流量として上記制御流ポ
   ートに導くスタンバイオリフィスと、 上記スプールと制御流ポートとを連絡する通路途中に介
   挿され規定流量オリフィスを備え上記ポンプポート及び
   スプールを介して導入された流体の一部を規定流量とし
   て上記制御流ポートに導くスリーブと、 上記スリーブ内に摺動可能に収容されパワーステアリン
   グ動作時であって作業機非動作時には上記規定流量オリ
   フィスを介して導入される流体圧力によって上記規定流
   量オリフィスを開放する方向に摺動し、パワーステアリ
   ング非動作時であって作業機動作時には上記規定流量オ
   リフィスを閉塞する方向に摺動し、パワーステアリング
   動作時であって作業機動作時には流体圧が設定圧に達す
   ることにより規定流量用オリフィスを開放する方向に摺
   動するピストンと、 を具備したことを特徴とする流量制御弁。