JPH0343444Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ブルドーザなどの建設機械に装着さ
れた作業機用シリンダに圧油を供給制御する油圧
装置内に用いられる圧力補償付比例制御弁に関す
るものである。

従来技術 ブルドーザのブレードを上下するブレードリフ
トシリンダとブレードをチルトするブレードチル
トシリンダに圧油を供給する油圧装置には、１個
の油圧ポンプを用いるものと、２個の油圧ポンプ
を用いるものとがあるが、１個の油圧ポンプを用
いた場合、ブレードチルトシリンダの速度はブレ
ードリフトシリンダの速度に比較して小さくする
必要があるため、油圧ポンプからチルトシリンダ
へ行く部分にブリードオフ形式の流量制御弁を設
け、小流量をチルトシリンダへ送つている。この
ためブレードをチルト操作したときにも油圧ポン
プは大流量を吐出しており、エネルギの損失が非
常に大きいという問題がある。

一方２個の油圧ポンプを用いた場合、ブレード
チルト用の小容量油圧ポンプを別にもち、ブレー
ドチルトシリンダを使用しないとき、その流量を
他方の大容量油圧ポンプの流量と合流させてブレ
ードリフトシリンダに供給するようになつてい
る。このためブレードチルトシリンダを操作した
ときは小容量油圧ポンプ側しか圧力が上昇せず、
大容量油圧ポンプはアンロードしているので、１
個の油圧ポンプを用いた場合に比較してエネルギ
の損失が少ない。

しかし、ブレードリフトシリンダによつてブレ
ードを上下動して押士、整地作業を行なうときの
ように、リフトシリンダを微操作を行なう場合、
リフトシリンダへ行く流量は大小容量油圧ポンプ
が合流した全流量は必要はない。このため上記２
個の油圧ポンプを用いた場合、ブレードリフト弁
にて合流した大・小容量の油圧ポンプの全流量を
比例制御弁にて流量制御していため、上記微操作
範囲では大・小容量の油圧ポンプとも圧力が上昇
し、やはりエネルギの損失が大きいという問題が
ある。

そこで、第１図（特開昭58−91903号）に示す
ような圧力補償付比例制御弁が知られている。

つまり、入力ポート７と、リフトシリンダ１９
に連通するアクチユエータポート８，９と、ドレ
ンポート１２，１３とパイロツトポート１０，１
１を有する弁穴に、移動することにより上記アク
チユエータポート８，９が入力ポート７あるいは
ドレンポート１２，１３に選択的に連通し、また
このとき入力ポート７に連通するアクチユエータ
ポート８，９に上記パイロツトポート１０，１１
を連通するスプール３ａを嵌挿した方向制御弁３
と、第１・第２ポート２２，２３と、ドレンポー
ト２４，２５とばね２７が内装され、かつパイロ
ツトポート２６を有して一側部に設けたばね室２
８と、他側部に設けた圧力室２９とを有する弁穴
に、ばね室２８に発生する押し力にて移動したと
きに第１ポート２２、第２ポート２３とドレンポ
ート２４，２５との連通を順次遮断するランド３
０，３１と、第１ポート２２と圧力室２９とを連
通する導通孔３２を有するスプール２ａを嵌挿し
た圧力補償弁２とからなり、上記方向制御弁３と
圧力補償弁２の両パイロツトポート１０，１１，
２６を接続し、また方向制御弁３の入力ポート７
と圧力補償弁の第１ポート２２に連通する第１ポ
ンプポート２０と、上記入力ポート７と第２ポー
ト２３に連通する第２ポンプポート２１とを設
け、第１ポート２０には大容量油圧ポンプP₁を
接続すると共に、第２ポート２１には小容量油圧
ポンプP₂を接続し、方向制御弁３の微操作範囲
において不必要側の油圧ポンプP₂からの圧油を
アンロードしてエネルギロスを少なくすることが
できるようにした圧力補償付比例制御弁である。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、この圧力補償付比例制御弁であると、
アンロード時には第１・第２ポート２２，２３よ
りスプール２ａが挿通された弁穴２ｂを通つてド
レンポート２４，２５に油圧ポンプP₁，P₂の吐
出圧油が流出するので、弁穴２ｂを通過する際に
圧力損失が生じてしまう。

この圧力損失を低減するにはスプール２ａのス
トロークを大きくするか、又はスプール２ａの径
を大きくすれば良いが、このようにするとばね室
２８のアンロードからオンロード時に切換える際
のストローク容量が大きくなり、アンロードから
オンロードへの切換え応答性が悪くなる。

つまり、ストローク容積は受圧面積とストロー
クの積であるから、スプールストロークを大きく
したり、スプール径を大きくすればストローク容
積が大きくなり、スプール２ａを図示位置より右
方に移動させるためにバネ室２８に移量のパイロ
ツト圧を供給しなければならず、スプール２ａが
右方に移動する時間が長くなつて応答性が悪くな
つてしまう。

そこで、本考案は圧力補償弁のスプールの径や
ストロークを大きくしても、そのスプールがアン
ロードからオンロードに切換え作動する時のばね
室のストローク容積を小さくでき、アンロード時
の圧力損失を低減できると共に、応答性を向上で
きるようにした圧力補償付比例制御弁を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］ 圧力補償弁のスプールの一端部を小径軸とし、
その小径軸を弁穴よりも小径の孔に嵌挿して一側
圧力室とし、この小径軸の外周にばねを設けてば
ね室の受圧面積を小径軸の断面積だけ小さくした
圧力補償付比例制御弁であり、これによつて圧力
補償弁のスプールの径やストロークを大きくして
第１ポート・第２ポートとドレーンポートとの開
口面積を増大してもアンロードからオンロードに
切換える際のストローク容積を小さくできる。

実施例 第２図は断面図であり、弁体１内に圧力補償弁
２と方向制御弁３と２個のロードチエツク弁４，
５とシヤトル弁６とが組込まれている。

上記方向制御弁３のスプール３ａが嵌挿される
弁穴３ｂには、軸方向中央に位置する入力ポート
７と、これの両側に位置するアクチユエータポー
ト８，９と、さらにその外側に順次位置するパイ
ロツトポート１０，１１およびドレンポート１
２，１３とが設けてある。一方スプール３には入
力ポート７とこれの両側のアクチユエータポート
８，９との連通を遮断（中立時）、あるいはどち
らか一方を選択的に連通（操作時）する入力ラン
ド１４，１５と、この入力ランド１４，１５の軸
方向外側に位置し、スプール３が中立位置にある
ときはパイロツトポート１０，１１をドレンポー
ト１２，１３に連通し、操作位置のときに、操作
側のアクチユエータポートとパイロツトポートと
を連通、他側のアクチユエータポートパイロツト
ポートとをドレンポートに連通させるドレン切換
ランド１６，１７とが設けてある。上記２個のパ
イロツトポート１０，１１はシヤトル弁６を介し
てパイロツト回路１８に接続してある。また２個
のアクチユエータポート８，９はブレードＡのリ
フトシリンダ１９の両側室に接続してある。

弁体１には第１および第２ポンプポート２０，
２１が設けてあり、これの第１ポンプポート２０
に大容量の油圧ポンプP₁が、第２ポンプ２１に
小容量の油圧ポンプP₂が接続してある。そして
第１ポンプポート２０は１個のロードチエツク弁
４を介して方向制御弁３の入力ポート７に連通
し、また第２ポンプポート２１は２個のロツドチ
エツク弁５，４を介して上記入力ポート７を連通
するようになつている。

圧力補償弁２のスプール２ａが嵌挿される弁穴
２ｂには第１ポンプポート２０に連通する第１ポ
ート２２と、第２ポンプポート２１と連通する第
２ポート２３と、ドレンポート２４，２５とパイ
ロツトポート２６とが設けてある。またこの弁穴
２ｂの一側にはスプール２ａを一方へ付勢するば
ね２７が内装してあり、このばね２７が収納され
るばね室２８に上記パイロツトポート２６が連通
してある。また弁穴２ｂの他側には上記ばね２７
に対向する圧力を発生させる他側圧力室２９がス
プール２ａの大径端面２′ａに対向させて構成さ
れ、一側には一側圧力室２９ａがスプール２ａの
小径端面２″ａに対向させて構成してある。

つまり、スプール２ａの一側には小径軸３３が
一体形成され、この小径軸３３はキヤツプ３４の
孔３５内に嵌挿されて一側圧力室２９ａを構成
し、小径軸３３と孔３５とはシール３６でシール
されてばね室２８と一側圧力室２９ａとを遮断し
ている。スプール２ａには、これがばね２７にて
付勢されたときに第１ポート２２とドレンポート
２４を遮断し、他側圧力室２９と一側圧力室２９
ａとの差圧にて逆方向に移動したときにこれを連
通する第１ランド３０と、上記ばね２７の付勢力
にてスプール２ａが移動したときに第２ポート２
３とドレンポート２５との連通を遮断する第２ラ
ンド３１とが設けてある。またこのスプール２ａ
には第１ポート２２と他側圧力室２９及び一側圧
力室２９ａとを常時連通する導通孔３２が設けて
ある。上記ばね室２８に連通するパイロツトポー
ト２６は上記シヤトル弁６にパイロツト回路１８
を介して接続されている。そしてこのパイロツト
回路１８にはリリーフ弁３７が接続してある。

上記構成における作用を以下に説明する。

(1) 中立時（第２図） 方向制御弁３を中立とした状態で２個の油圧ポ
ンプP₁，P₂からそれぞれ圧油が弁体１の第１・
第２ポンプポート２０，２１に流入すると、この
とき方向制御弁３の入力ポート７が閉じられてい
るから、圧力補償弁２の第１・第２ポート２２，
２３の圧力が上昇する。かくすると上記第１ポー
ト２２の圧力はスプール２ａの導通孔３２を通つ
て他側圧力室２９と一側圧力室２９ａに作用す
る。そしてこの他側圧力室２９と一側圧力室２９
ａ内の圧力が作用するスプール２ａの受圧面積差
による左方への押圧力がばね２７による右方への
押し力以上となるとスプール２ａは右方に移動し
て図示位置となり、この状態で第１・第２ポート
２２，２３がドレーンポート２４，２５に連通
し、上記両ポンプP₁，P₂からの圧油はドレンさ
れる。（つまり、アンロードされる）。なおこのと
き、ばね室２８もパイロツトポート２６、パイロ
ツト回路１８、シヤトル弁６、方向制御弁３を介
してドレンされている。

(2) 微操作時（第３図） 方向制御弁３のスプール３を例えば左方へ移動
すると、まず左側のパイロツトポート１０とドレ
ンポート１２との連通が遮断され、その後左側の
アクチユエータポート８とパイロツトポート１０
とが連通される。従つてアクチユエータであるチ
ルトシリンダ１９の負荷圧が圧力補償弁２のばね
室２８に導かれる。なおこのとき右側のパイロツ
トポート１１はドレンポート１３に連通している
が、シヤトル弁６によりここから上記パイロツト
圧が逃げることがない。ばね室２８に上記パイロ
ツト圧が入ると、このばね室２８の圧力が上昇
し、圧力補償弁２のスプール２ａは前記受圧面積
差による左方への押力に抗して右方へ移動する。
かくすると、圧力補償弁２の第１・第２ポート２
２，２３とドレンポート２４，２５との連通度合
（開度）が狭くなり、ドレンへの流出が減少して
第１・第２ポート２２，２３の圧力が上昇する。
（つまり、オンロードとなる） 方向制御弁３のスプール３ａをさらに左方へ移
動すると、左側の入力ランド１４の切欠１４ａが
左側のアクチユエータポート８に連通し、入力ポ
ート７の圧油はこの切欠１４ａを通つてアクチユ
エータポート８へ流れ始める。ところがこの連通
開度は小さいため第１・第２ポート２０，２１の
圧力はさらに上昇し、第１ポート２０の圧力は圧
力補償弁２の他側圧力室２９と一側圧力室２９ａ
とに作用され、この他側圧力室２９と一側圧力室
２９ａの圧力が上昇する。従つて圧力補償弁２の
のスプール２ａは上記ばね２７とばね室２８の圧
力による押圧力に打勝つてスプール受圧面積差に
よる押圧力により左方へ移動される。すると第２
ポート２３とドレンポート２５とが徐々に開き始
め、第２ポンプP₂からの圧油の一部はドレンさ
れる。これにより方向制御弁３の入力ポート７か
らアクチユエータポート８へ流出する流量は減少
し、これの流路断面積に合つた流量となる。結局
圧力補償弁２はアクチユエータポート８と第１ポ
ート２０との圧力差を一定に保つことになる。

このことから入力ポート７からアクチユエータ
ポート８への流量はポンプ吐出量、アクチユエー
タの負荷圧に関係なく入力ポート７からアクチユ
エータポート８への流量断面積のみで定められ
る。

従つて方向制御弁３のスプール３ａのストロー
クと流路断面積の関係と、圧力補償弁２のスプー
ル２ａのストロークと流路断面積を適切に定めて
ブルドーザ等の土工機に使用した場合、微操作時
においては小容量の第２ポンプP₂はアンロード
され、省エネを図れる。

(3) フルストローク時（第４図） 方向制御弁３のスプール３ａを左方へストロー
クエンドまで移動すると、入力ポート７とアクチ
ユエータポート８との流路断積が大きくなり、こ
の部分を通過するときの流体圧力損失が下がるた
め、第１ポート２２の圧力が低下し、圧力補償弁
２のスプール２ａはばね２７により右方へ押さ
れ、圧力補償弁２の両ドレンポート２４，２５が
閉じられ第１・第２ポンプP₁，P₂双方の全流量
がアクチユエータへ流れる。

(4) リリーフ時 方向制御弁３の操作時において、アクチユエー
タ１９がストロークエンドになつたとき、または
大きな外力を受けた場合には、リリーフ弁３７の
設定圧まで回路圧が上昇するが、それ以上になる
とリリーフ弁３７がリリーフし始める。すると、
圧力補償弁２のばね室２８の圧力と他側圧力室２
９、一側圧力室２９ａの圧力のバランスがくず
れ、ばね室２８内の圧力が低くなるから、スプー
ル２ａは受圧面積差の押力により左方へ移動さ
れ、第１・第２ポート２２，２３がドレンポート
２４，２５に連通し、油圧回路の過剰圧力発生が
防止される。

また方向制御弁３のスプール３ａに設けたドレ
ン切換ランド１６，１７には、スプール３ａを微
操作したときにおいて、アクチユエータポート
８，９とパイロツトポート１０，１１とが徐々に
連通するよう切欠１６ａ，１７ａが設けてある。

また、スプール２ａの一端部は小径軸３３とな
つてばね室２８内に位置しているから、ばね室２
８の受圧面積は小径軸３３の断面積だけ小さくな
り、スプール２ａのストロークを大きくしたり、
径を大きくしたりしてもスプール２ａがアンロー
ドよりオンロードに切換わる際のばね室２８のス
トローク容積を小さくでき、アンロード時の圧力
損失を小さくできると共に応答性を向上できる。

［考案の効果］ 第１ポンプポート２０と第２ポンプポート２１
にそれぞれ油圧ポンプP₁，P₂を接続した２個の
油圧ポンプを用いた場合に、方向制御弁３を微操
作範囲において、１個の油圧ポンプ吐出量で足り
る場合には他方の油圧ポンプからの圧力は圧力補
償弁２よりアンロードされ、このアンロードされ
た方の油圧ポンプの駆動力が小さくなり、エネル
ギロスを少なくすることができる。

また、圧力補償弁２のそのスプール２ａの一端
部は小径軸３３となつてばね室２８内に位置する
から、ばね室内２８の受圧面積は小径軸３３の断
面積だけ小さくなり、そのスプール径やストロー
クを大きくしてもスプール２ａをアンロードより
オンロードに移動する際のばね室２８のストロー
ク容積を小さくできるから、アンロード時の圧力
損失を低減できると共に、応答性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面図、第２図以降は本考案
の実施例を示すもので、第２図は中立時、第３図
は微操作時、第４図はフルストローク時のそれぞ
れの操作状態を示す断面図である。 ２は圧力補償弁、３は方向制御弁、２ａ，３ａ
はスプール、７は入力ポート、８，９はアクチユ
エータポート、１０，１１，２６はパイロツトポ
ート、１２，１３，２４，２５はドレンポート、
２０，２１はポンプポート、２２，２３は第１・
第２ポート、２７はばね、２８はばね室、２９は
他側圧力室、２９ａは一側圧力室、３０，３１は
ランド、３２は導通孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力ポート７と、アクチユエータに連通するア
   クチユエータポート８，９と、ドレンポート１
   ２，１３とパイロツトポート１０，１１を有する
   弁穴に、移動することにより上記アクチユエータ
   ポート８，９が入力ポート７あるいはドレンポー
   ト１２，１３に選択的に連通し、またこのとき入
   力ポート７に連通するアクチユエータポータ８，
   ９に上記パイロツトポート１０，１１を連通する
   スプール３ａを嵌挿した方向制御弁３と、第１・
   第２ポート２２，２３と、ドレンポート２４，２
   ５と、ばね２７が内装され、かつパイロツトポー
   ト２６を有して一側部に設けたばね室２８と、他
   側部に設けた他側圧力室２９と一側部に設けた一
   側圧力室２９ａを有する弁穴に、ばね室２８に発
   生する押し力ににて他側方に移動したときに第１
   ポート２２、第２ポート２３とドレンポート２
   ４，２５との連通を順次遮断するランド３０，３
   １と、第１ポート２２と他側圧力室２９及び一側
   圧力室２９ａとを連通する両端面に開口した導通
   孔３２を有するスプール２ａと嵌挿した圧力補償
   弁２とからなり、上記方向制御弁３と圧力補償弁
   ２の両パイロツトポート１０，１１，２６を接続
   し、また方向制御弁３の入力ポート７と圧力補償
   弁の第１ポート２２に連通する第１ポンプポート
   ２０と、上記入力ポート７と第２ポート２３に連
   通する第２ポンプポート２１を設けると共に、前
   記スプール２ａの一端部を小径軸３３とし、この
   小径軸３３を前記弁穴より小径の孔３５内に嵌挿
   して前記一側圧力室２９ａとし、この小径軸３３
   の外周に前記ばね２７を設けてばね室２８の受圧
   面積を小径軸３３の断面積だけ小さくしたことを
   特徴とす圧力補償付比例制御弁。