JP2003269409A - Valve device and fluid pressure circuit - Google Patents
Valve device and fluid pressure circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、流量制御特性に特
徴を有する弁装置およびこの弁装置を用いた流体圧回路
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve device having a characteristic of a flow rate control characteristic and a fluid pressure circuit using the valve device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4に、従来のパイロット作動式スプー
ル弁を用いた場合の油圧ショベルにおけるブーム回路を
示す。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a boom circuit in a hydraulic excavator when a conventional pilot operated spool valve is used.
【0003】この図4において、ボディ1にメインスプ
ール2が摺動自在に嵌入されており、その両端のカバー
3およびカバー4内にリターンスプリング5およびリタ
ーンスプリング6が設けられ、それぞれ、ばね受け体7
およびばね受け体8を介してメインスプール2を支持し
ている。In FIG. 4, a main spool 2 is slidably fitted in a body 1, and a return spring 5 and a return spring 6 are provided in a cover 3 and a cover 4 at both ends of the main spool 2, respectively. 7
The main spool 2 is supported via the spring receiver 8.
【0004】今、図4において、一方のカバー3に設け
られたパイロットポートPPにパイロット圧が負荷され
ると、スプール端に右方向の力が加わり、メインスプー
ル2は、この右方向の力が右側のカバー4内に配置され
たリターンスプリング6の抗力と釣り合う位置まで移動
する。Now, in FIG. 4, when pilot pressure is applied to the pilot port P P provided on one cover 3, a rightward force is applied to the spool end, and the main spool 2 receives this rightward force. Moves to a position balanced with the resistance of the return spring 6 arranged in the cover 4 on the right side.
【0005】メインスプール2が右方向に変位していく
と、やがてランド部9およびランド部10が開口し、油が
ポートPからポートAの方向に、およびポートBからポ
ートТの方向に流れる。When the main spool 2 is displaced rightward, the land portion 9 and the land portion 10 are opened, and the oil flows from the port P to the port A and from the port B to the port T.
【0006】また、出力側の各ポートA、Bは、それぞ
れ油圧シリンダ11のロッド側油室12およびヘッド側油室
13にメイン油路14,15を介して繋がっており、さらに、
ポートPには油圧ポンプ16の吐出口が繋がっており、ポ
ートAから供給された油がロッド側油室12に流れ、ヘッ
ド側油室13からの戻り油がポートBを介してタンク17へ
流れることにより、油圧シリンダ11のロッド11rが縮み
方向に動き、油圧ショベルのブームが下がる。The output side ports A and B are connected to the rod side oil chamber 12 and the head side oil chamber of the hydraulic cylinder 11, respectively.
It is connected to 13 via main oil passages 14 and 15, and
The discharge port of the hydraulic pump 16 is connected to the port P, the oil supplied from the port A flows into the rod side oil chamber 12, and the return oil from the head side oil chamber 13 flows into the tank 17 via the port B. As a result, the rod 11r of the hydraulic cylinder 11 moves in the contracting direction, and the boom of the hydraulic excavator lowers.
【0007】図4に示されたメインスプール2の開口部
S、UおよびWを制御するランド部上には、切欠溝状の
ノッチS1、U1およびW1があり、これらのノッチS
1、U1およびW1により、メインスプール2の開口部
S、UおよびWは、図5に示すような開口特性を有して
いる。Notched groove-shaped notches S 1 , U 1 and W 1 are provided on the land portion for controlling the openings S, U and W of the main spool 2 shown in FIG.
Due to 1 , 1 , U 1 and W 1 , the openings S, U and W of the main spool 2 have opening characteristics as shown in FIG.
【0008】この開口特性は、図6に示されるような油
圧シリンダに代表されるアクチュエータのいわゆるスピ
ード制御を行なう上で重要な役割を果たすもので、その
良し悪しで、アクチュエータの操作性が左右される。This opening characteristic plays an important role in performing so-called speed control of an actuator represented by a hydraulic cylinder as shown in FIG. 6, and whether it is good or bad depends on the operability of the actuator. It
【0009】特に、図6におけるパイロット圧PP1以
下のアクチュエータの微操作域C1のカーブ(以下、こ
のカーブを「微操作性カーブC1」とする)は、図5に
示されたスプール開口特性の開口部Uにおける微小開口
面積M1でコントロールされるものとする。In particular, the curve of the fine operation range C1 of the actuator at the pilot pressure P P1 or less in FIG. 6 (hereinafter, this curve is referred to as "fine operation characteristic curve C1") is the spool opening characteristic shown in FIG. It is assumed to be controlled by the minute opening area M1 in the opening U.
【0010】ここで、メインスプール2の開口部Uが開
口したときの開口面積をAX、通過油量をQ、開口部U
のノッチU1より上流側の直前の圧力(すなわちシリン
ダ圧)をPC、ノッチU1の直後の圧力(すなわちタン
ク圧)をPT、これらの圧力の前後差圧をΔPとする
と、「ベルヌーイの式」より次の式(数1)が成り立
つ。[0010] Here, the opening area when opening U of the main spool 2 is opened A X, the passing oil amount Q, the opening U
If the pressure immediately upstream of the notch U 1 (that is, the cylinder pressure) is P C , the pressure immediately after the notch U 1 (that is, the tank pressure) is P T , and the differential pressure across these pressures is ΔP, then The following equation (Equation 1) is established from the equation of
【0011】(数1) Q=K・AX・ΔP1/2 ただし、ΔP=PC−PT、K:定数(Equation 1) Q = K · A X · ΔP 1/2 where ΔP = P C −P T , K: constant
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、式(数
1)より、開口部Uの前後差圧ΔPの大小により、開口
面積AXが同一でも通過油量Qが変わるため、例えば、
図6においてノッチ直前の圧力(シリンダ圧)を
PC1、直後の圧力(タンク圧)をPT1とし、その前
後差圧ΔPCのときに図6における理想的な微操作性カ
ーブC1となるものとすると、ノッチ直前の圧力がPC1
より大きくなるか、またはノッチ直後の圧力がPTlよ
り小さくなって、その前後差圧がΔPCより大きくなる
と、通過油量も多くなって、スピードカーブがC2のよ
うになり、油圧シリンダ11の動き出しスピードが速くな
る。In the prior art, according to the equation (Formula 1), the amount of oil passing Q changes depending on the magnitude of the differential pressure ΔP across the opening U even if the opening area A X is the same.
P C1 notch just before the pressure (cylinder pressure) in FIG. 6, after the pressure (tank pressure) and P T1, which is an ideal fine operability curve C1 in FIG. 6 at the time of the differential pressure [Delta] P C Then, the pressure just before the notch is P C1
When it becomes larger or the pressure immediately after the notch becomes smaller than P Tl and the differential pressure across it becomes larger than ΔP C , the amount of oil passing through also increases and the speed curve becomes like C2 and the hydraulic cylinder 11 The speed at which you start moving becomes faster.
【0013】すなわち、メインスプール2を操作するレ
バー操作量およびこれに伴うパイロット操作圧が同一で
も、開口部の前後差圧が高いと、油圧シリンダの動き出
しが急になって、微操作性が悪化してしまうという問題
点があった。That is, even if the lever operating amount for operating the main spool 2 and the pilot operating pressure associated therewith are the same, if the differential pressure across the opening is high, the hydraulic cylinder suddenly starts to move, and the fine operability deteriorates. There was a problem that it did.
【0014】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、圧力変化が生じても小流量域のみで圧力補償され
た流量制御が可能の弁装置を提供することを目的とし、
また、この弁装置を用いてアクチュエータの微操作性を
向上できる流体圧回路を提供することを目的とするもの
である。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a valve device capable of pressure-compensated flow rate control only in a small flow rate region even when a pressure change occurs.
It is another object of the present invention to provide a fluid pressure circuit that can improve the fine operability of the actuator by using this valve device.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された発
明は、弁本体と、弁本体内に変位自在に設けられ弁本体
との相対的関係により変位量に応じた流量制御が可能の
流量制御弁体と、流量制御弁体内に設けられ流量制御弁
体の一定変位量より小さな変位量において変位量に応じ
て圧力補償された流量制御が可能の圧力補償機構とを具
備した弁装置であり、流量制御弁体の変位量が一定変位
量より小さい場合は、圧力補償機構が変位量に応じて圧
力補償された流量制御をし、変位量が大きい場合は、流
量制御弁体が弁本体との相対的関係により変位量に応じ
た流量制御をするので、小流量域では、圧力変化の影響
を受けることなく変位量に応じた流量制御ができるとと
もに、大流量域では、圧力損失の少ない流量制御ができ
る。According to the invention described in claim 1, the flow rate can be controlled according to the displacement amount by the relative relationship between the valve body and the valve body which is displaceably provided in the valve body. A valve device comprising a flow rate control valve body and a pressure compensation mechanism which is provided in the flow rate control valve body and is capable of performing flow rate control in which the pressure is compensated in accordance with a displacement amount smaller than a constant displacement amount of the flow rate control valve body. Yes, if the displacement amount of the flow control valve element is smaller than the constant displacement amount, the pressure compensating mechanism controls the pressure-compensated flow rate according to the displacement amount, and if the displacement amount is large, the flow control valve element is the valve body. Since the flow rate is controlled according to the amount of displacement based on the relative relationship with, it is possible to control the flow rate according to the amount of displacement without being affected by pressure changes in the small flow rate range, and to reduce the pressure loss in the large flow rate range. Flow rate can be controlled.
【0016】請求項2に記載された発明は、請求項1記
載の弁装置における流量制御弁体を、パイロット操作形
のスプールとしたものであり、低パイロット圧によりス
プールを小変位量操作するときは、圧力補償機構によ
り、負荷などの圧力変化の影響を受けることなく変位量
に応じた流量制御ができ、また、高パイロット圧により
スプールを大変位量操作するときは、このスプールによ
り圧力損失の少ない流量制御ができる。According to a second aspect of the present invention, the flow control valve element in the valve device according to the first aspect is a pilot-operated spool, and when the spool is operated by a small amount of displacement by low pilot pressure. The pressure compensating mechanism enables flow rate control according to the displacement amount without being affected by pressure changes such as load. Also, when operating the spool with a large displacement amount by high pilot pressure, this spool can reduce pressure loss. A small flow rate can be controlled.
【0017】請求項3に記載された発明は、請求項2記
載の弁装置における流量制御弁体が、スプールのランド
部にて一定変位量より小さな変位量で開口される部分に
設けられた圧力補償機構の流量制御孔と、スプールのラ
ンド部にて一定変位量より大きな変位量で開口される部
分に設けられた切欠状の溝とを具備したものであり、ス
プール変位量の小さな領域では、圧力補償機構の流量制
御孔により圧力変化の影響を受けることなく変位量に応
じた流量制御ができるとともに、スプール変位量の大き
な領域では、大流量を制御できる切欠状の溝により圧力
損失の少ない流量制御ができる。According to a third aspect of the present invention, in the valve device according to the second aspect, the flow control valve element has a pressure provided in a portion of the land portion of the spool which is opened with a displacement smaller than a predetermined displacement. The compensating mechanism is provided with a flow control hole and a notch-shaped groove provided in a portion of the land portion of the spool that is opened with a displacement amount larger than a certain displacement amount, and in a region where the spool displacement amount is small, The flow rate control hole of the pressure compensating mechanism enables flow rate control according to the displacement amount without being affected by pressure changes, and in the region where the spool displacement amount is large, the flow rate with small pressure loss can be controlled by the notched groove. You can control.
【0018】請求項4に記載された発明は、請求項1乃
至3のいずれか記載の弁装置における圧力補償機構が、
流量制御弁体内に設けられ流量制御弁体の変位量に応じ
て弁本体との関係で開口面積を制御されるオリフィスを
含む圧力補償通路と、圧力補償通路中に設けられオリフ
ィスの前後差圧を一定に制御する圧力補償スプールと、
圧力補償スプールをオリフィスの前後差圧により発生す
る力と平衡する付勢力で位置決めするスプリングとを具
備したものであり、流量制御弁体内に設けられたオリフ
ィスを含む圧力補償通路と、圧力補償通路中に設けられ
た圧力補償スプールと、圧力補償スプールを位置決めす
るスプリングとにより、流量制御弁体内に圧力補償機構
をコンパクトに組込むことができる。According to a fourth aspect of the invention, there is provided a pressure compensating mechanism in the valve device according to any one of the first to third aspects.
A pressure compensation passage that includes an orifice that is provided in the flow control valve body and whose opening area is controlled in relation to the valve body according to the displacement amount of the flow control valve body, and the differential pressure across the orifice that is provided in the pressure compensation passage A pressure compensation spool that is controlled to be constant,
A pressure compensating spool is provided with a spring for positioning with a biasing force that balances the force generated by the differential pressure across the orifice, and the pressure compensating passage including the orifice provided in the flow control valve body and the pressure compensating passage The pressure compensation mechanism can be compactly incorporated in the flow control valve body by the pressure compensation spool provided in the and the spring for positioning the pressure compensation spool.
【0019】請求項5に記載された発明は、請求項4記
載の弁装置における圧力補償スプールが、同径に形成さ
れた複数のランド部を有するものであり、同径のランド
部に対応させて流量制御弁体にストレートの穴加工を施
せばよいので、加工が容易になる。According to the invention described in claim 5, the pressure compensating spool in the valve device according to claim 4 has a plurality of land portions formed to have the same diameter. Since it is only necessary to form a straight hole in the flow control valve body, the processing becomes easier.
【0020】請求項6に記載された発明は、請求項4記
載の弁装置における圧力補償スプールが、異径に形成さ
れた複数のランド部を有するものであり、異径のランド
部を用いる場合は、圧力補償スプールを付勢するスプリ
ングの付勢力が、同径のランド部を用いる場合より小さ
くて済み、スプリングを小型化できる。In a sixth aspect of the present invention, the pressure compensating spool in the valve device according to the fourth aspect has a plurality of land portions having different diameters, and when the land portions having different diameters are used. The spring force for urging the pressure compensating spool is smaller than that in the case of using the land portion having the same diameter, and the spring can be miniaturized.
【0021】請求項7に記載された発明は、流体圧によ
り作動するアクチュエータと、アクチュエータからの戻
り流体を流量制御する請求項1乃至6のいずれか記載の
弁装置とを具備した流体圧回路であり、流量制御弁体に
圧力補償機構を内蔵した弁装置により、小流量域では、
アクチュエータからの負荷圧の影響を受けることなく、
アクチュエータの低速域での微操作性を向上できるとと
もに、大流量域では、過大な圧力損失を受けることな
く、アクチュエータの高速動作を制御できる。The invention described in claim 7 is a fluid pressure circuit comprising an actuator operated by fluid pressure and the valve device according to any one of claims 1 to 6 for controlling the flow rate of the return fluid from the actuator. Yes, with a valve device that has a pressure compensation mechanism built into the flow control valve body,
Without being affected by the load pressure from the actuator,
The fine operability of the actuator in the low speed range can be improved, and the high speed operation of the actuator can be controlled in the large flow rate range without receiving an excessive pressure loss.
【0022】請求項8に記載された発明は、請求項7記
載の流体圧回路におけるアクチュエータを、油圧ショベ
ルの可動部を作動する油圧アクチュエータとしたもので
あり、この油圧アクチュエータが高負荷状態にあって
も、油圧アクチュエータの低速域での微操作性を向上で
き、優れたインチング操作が可能であるとともに、過大
な圧力損失を受けることなく、油圧アクチュエータの高
速域での動作速度を、従来技術と同じにできる。According to an eighth aspect of the present invention, the actuator in the fluid pressure circuit according to the seventh aspect is a hydraulic actuator that operates a movable portion of a hydraulic excavator, and the hydraulic actuator is in a high load state. However, the fine operability of the hydraulic actuator in the low speed range can be improved, excellent inching operation can be performed, and the operating speed of the hydraulic actuator in the high speed range can be reduced from the conventional technology without receiving excessive pressure loss. You can do the same.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図1に示された一
実施の形態、および図2に示された他の実施の形態を参
照しながら詳細に説明する。なお、図4に示された従来
技術と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を
省略する場合もある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to one embodiment shown in FIG. 1 and another embodiment shown in FIG. The same parts as those of the conventional technique shown in FIG. 4 may be denoted by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.
【0024】先ず、図1に示されたパイロット作動式ス
プール形の弁装置Vと、この弁装置Vを油圧ショベルの
ブームシリンダ制御用に用いた流体圧回路の一実施の形
態を説明する。First, one embodiment of the pilot operated spool type valve device V shown in FIG. 1 and a fluid pressure circuit using the valve device V for controlling a boom cylinder of a hydraulic excavator will be described.
【0025】弁装置Vは、弁本体としてのボディ1内に
流量制御弁体としてのメインスプール2が摺動自在に嵌
入されて変位自在に設けられている。このメインスプー
ル2は、その一端部および他端部に導入されたパイロッ
ト圧によりボディ1に対し変位し、ボディ1との相対的
関係により、方向制御および変位量に応じた流量制御が
可能のパイロット操作形のスプールである。In the valve device V, a main spool 2 as a flow rate control valve body is slidably fitted in a body 1 as a valve body so as to be displaceable. The main spool 2 is displaced with respect to the body 1 by a pilot pressure introduced at one end and the other end of the main spool 2, and the relative relationship with the body 1 makes it possible to control the flow direction according to the direction control and the displacement amount. It is an operation type spool.
【0026】ボディ1の両端には、パイロットポートP
Pよりパイロット圧油の導入を受けるカバー3,4がそ
れぞれ一体的に設けられ、これらのカバー3,4内に
は、リターンスプリング5,6がそれぞれ設けられ、こ
れらのリターンスプリング5,6により、メインスプー
ル2の両端部に嵌着されたばね受け体7,8がそれぞれ
内向きに付勢され、カバー3,4内へのパイロット圧油
の導入がない場合のメインスプール2が中立位置に戻さ
れる。Pilot ports P are provided at both ends of the body 1.
Covers 3 and 4 for receiving pilot pressure oil from P are integrally provided, and return springs 5 and 6 are provided in these covers 3 and 4, respectively. The spring receivers 7 and 8 fitted to both ends of the main spool 2 are biased inwardly, respectively, and the main spool 2 is returned to the neutral position when the pilot pressure oil is not introduced into the covers 3 and 4. .
【0027】メインスプール2には、方向制御用および
流量制御用のランド部9,10が設けられ、パイロット圧
により変位したランド部9,10とボディ1との相対的位
置関係により、ボディ1に設けられたポートPおよびポ
ートTとポートAおよびポートBとを接続する通路の切
換および通路中の開口面積の制御がなされる。The main spool 2 is provided with lands 9 and 10 for direction control and flow rate control. The body 1 is provided with a relative positional relationship between the lands 9 and 10 displaced by pilot pressure and the body 1. Switching of the passages connecting the provided ports P and T with the ports A and B and control of the opening area in the passages are performed.
【0028】ポートAおよびポートBは、流体圧として
の油圧により作動するアクチュエータとしての油圧アク
チュエータ(以下、この油圧アクチュエータを「油圧シ
リンダ」という)11のロッド側油室12およびヘッド側油
室13に、メイン油路14,15を介して繋がれ、さらに、ポ
ートPは、油圧ポンプ16の吐出口に繋がれ、ポートT
は、タンク17に繋がれている。油圧シリンダ11は、例え
ば、油圧ショベルのフロント作業機を構成するブームを
上下動するためのブームシリンダである。Ports A and B are provided in a rod-side oil chamber 12 and a head-side oil chamber 13 of a hydraulic actuator (hereinafter, this hydraulic actuator will be referred to as a "hydraulic cylinder") 11 that operates by hydraulic pressure as a fluid pressure. , The main oil passages 14 and 15, and the port P is connected to the discharge port of the hydraulic pump 16 and the port T.
Is connected to tank 17. The hydraulic cylinder 11 is, for example, a boom cylinder for vertically moving a boom that constitutes a front working machine of a hydraulic excavator.
【0029】また、前記弁装置Vのメインスプール2内
には、このメインスプール2の一定変位量より小さな変
位量において変位量に応じて圧力補償された流量制御が
可能の圧力補償機構19が設けられている。Further, in the main spool 2 of the valve device V, there is provided a pressure compensating mechanism 19 capable of performing flow rate control in which the pressure is compensated in accordance with the amount of displacement of the main spool 2 at a displacement amount smaller than a constant displacement amount. Has been.
【0030】この圧力補償機構19は、油圧シリンダ11か
らの戻り流体としての戻り油を流量制御するもので、メ
インスプール2の開口部U側の端部内に、圧力補償通路
20を形成する軸方向の穴が設けられ、この軸方向の穴内
に圧力補償スプールとしての小スプール21が摺動自在に
嵌入されている。この小スプール21は、一端部に設けら
れたスプリング22の付勢力により、反対側の端面23が、
軸方向の穴の端面20Eに当接されている。The pressure compensating mechanism 19 controls the flow rate of the return oil as the return fluid from the hydraulic cylinder 11, and the pressure compensating passage is formed in the end of the main spool 2 on the opening U side.
An axial hole forming 20 is provided, and a small spool 21 as a pressure compensating spool is slidably fitted in the axial hole. This small spool 21 has an end face 23 on the opposite side, due to the urging force of a spring 22 provided at one end,
It is in contact with the end face 20E of the axial hole.
【0031】メインスプール2のランド部10のタンク側
領域には、流量制御孔としてのオリフィス24が複数開い
ており、開口特性カーブはV1、その総開口面積は、図
5における微小開口面積M1に相当するようになってい
る。A plurality of orifices 24 serving as flow rate control holes are opened in the tank side region of the land portion 10 of the main spool 2, the opening characteristic curve is V1, and the total opening area is the minute opening area M1 in FIG. It has become equivalent.
【0032】メインスプール2の開口部Uよりシリンダ
側に位置するポートB側ランド中落ち部2Bには、その総
断面積がオリフィス24の総断面積より十分に大きい開口
穴25が開いており、この開口穴25を介してオリフィス24
がポートBに導通している。この開口穴25の開口面積
は、小スプール21により、その変位量に応じて制御され
る。An opening hole 25 having a total cross-sectional area sufficiently larger than the total cross-sectional area of the orifice 24 is formed in the port B-side land drop portion 2B located on the cylinder side of the opening U of the main spool 2. Orifice 24 through this opening hole 25
Is connected to port B. The opening area of the opening hole 25 is controlled by the small spool 21 according to the displacement amount thereof.
【0033】前記圧力補償通路20は、軸方向の穴ととも
に、メインスプール2の変位量に応じてボディ1との相
対的関係で開口面積を制御される径方向のオリフィス24
や、小スプール21の変位量に応じて開口面積を制御され
る径方向の開口穴25を含む。The pressure compensating passage 20, together with the axial hole, has a radial orifice 24 whose opening area is controlled in relation to the body 1 in accordance with the displacement of the main spool 2.
Also, it includes a radial opening hole 25 whose opening area is controlled according to the amount of displacement of the small spool 21.
【0034】圧力補償通路20中に設けられた小スプール
21は、オリフィス24の前後差圧を一定に制御するもので
あり、スプリング22は、小スプール21をオリフィス24の
前後差圧により発生する力と平衡する付勢力で位置決め
するものである。A small spool provided in the pressure compensation passage 20
Reference numeral 21 controls the differential pressure across the orifice 24 to be constant, and the spring 22 positions the small spool 21 with an urging force that balances the force generated by the differential pressure across the orifice 24.
【0035】さらに、メインスプール2のポートТ側ラ
ンド中落ち部2Tには、開口穴26が開いており、この開口
穴26により、小スプール用のスプリング22が収納された
スプリング室27とポートТとが導通されている。Further, an opening hole 26 is opened in the land drop portion 2T on the port Т side of the main spool 2, and the opening hole 26 allows the spring chamber 27 in which the spring 22 for the small spool is housed and the port Т. And are conducted.
【0036】また、図5における微小開口面積M1より
大きい開口面積部分は、メインスプール2の開口部Uの
外周面に設けられた切欠状の溝としてのノッチU1の総
開口面積により構成されているものとする。Further, the opening area portion larger than the minute opening area M1 in FIG. 5 is constituted by the total opening area of the notch U 1 as a notched groove provided on the outer peripheral surface of the opening U of the main spool 2. Be present.
【0037】一方、小スプール21には径方向の導通穴2
8、軸方向の導通穴29および径方向の導通穴30が開いて
おり、これらの導通穴28,29,30により、中央に位置す
る油室31の圧力が、左側に位置する油室32に導通してい
る。On the other hand, the small spool 21 has a radial conduction hole 2
8, the axial conduction hole 29 and the radial conduction hole 30 are opened, and the pressure of the oil chamber 31 located in the center is transferred to the oil chamber 32 located on the left side by these conduction holes 28, 29, 30. There is continuity.
【0038】また、メインスプール2の端部には、プラ
グ33が螺入されており、このプラグ33に設けられたスプ
リング嵌着穴の端面20Fにてスプリング22を支承し、か
つ、小スプール21がフルストローク時にこの端面20Fに
当たるようになっている。A plug 33 is screwed into the end of the main spool 2, and the spring 22 is supported by the end face 20F of the spring fitting hole provided in the plug 33, and the small spool 21. Is designed to hit this end face 20F during full stroke.
【0039】ここで、メインスプール2の開口部Uのオ
リフィス24が開口したときの開口面積をAX1、オリフ
ィス24での通過油量をQC、オリフィス24の直前の圧力
(すなわち油室31の圧力)をPC1、オリフィス24の直
後のタンク圧力をPT1とすると、オリフィス24の前後
差圧ΔPCのときに図6における理想的な微操作性カー
ブC1となるものとして、次の式(数2)が成り立つ。[0039] Here, the opening area when the orifice 24 of the opening U of the main spool 2 is opened A X1, the passing amount of oil at the orifice 24 Q C, the pressure immediately before the orifice 24 (i.e. the oil chamber 31 when the pressure) P C1, the tank pressure after the orifice 24 and P T1, as the ideal fine operability curve C1 in FIG. 6 when the differential pressure [Delta] P C of the orifice 24, the following equation ( Equation 2) holds.
【0040】(数2) QC=K・AX1・ΔPC 1/2 ただし、ΔPC=PC1−PT1、K:定数[0040] (number 2) Q C = K · A X1 · ΔP C 1/2 However, ΔP C = P C1 -P T1 , K: constant
【0041】また、小スプール21にて、3つの室を区画
形成する2つのランド部34,35の外径は、同径に形成さ
れている。In addition, the outer diameters of the two land portions 34 and 35 that define the three chambers in the small spool 21 are formed to have the same diameter.
【0042】さらに、小スプール21のランド部断面積を
US、開口穴25のうち小スプール21のランド部34により
開口された開口部36の開口面積をAX2、AX1=A
X2となるときのスプリング22の付勢力をFCとした場
合、FCは、次の式(数3)が成り立つように設定され
ているものとする。Further, the cross-sectional area of the land portion of the small spool 21 is U S , and the opening area of the opening portion 36 of the opening hole 25 opened by the land portion 34 of the small spool 21 is A X2 , A X1 = A
If the urging force of the spring 22 when the X2 was F C, F C is assumed to be set as the following equation (Equation 3) is satisfied.
【0043】(数3) FC=US・(PC1−PT1)=US・ΔPC (Equation 3) F C = U S · (P C1 −P T1 ) = U S · ΔP C
【0044】なお、小スプール21が図1に示された位置
にあるときは、開口穴25の開口面積が十分に大きく開い
ているため、開口穴25の直前の圧力(すなわちポートB
の圧力)PBは、オリフィス24の直前の圧力PC1と等
しく、PB=PC1となっている。When the small spool 21 is in the position shown in FIG. 1, since the opening area of the opening hole 25 is sufficiently large, the pressure immediately before the opening hole 25 (that is, the port B
Pressure P B is equal to the pressure P C1 immediately before the orifice 24, and P B = P C1 .
【0045】次に、この図1に示された実施の形態の作
用効果を説明する。Next, the function and effect of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
【0046】一方のカバー3に設けられたパイロットポ
ートPPにパイロット圧が負荷されると、スプール端に
右方向の力が加わり、メインスプール2は、この右方向
の力が右側のカバー4内に配置されたリターンスプリン
グ6の抗力と釣り合う位置まで移動する。When pilot pressure is applied to the pilot port P P provided on one cover 3, a rightward force is applied to the spool end, and the main spool 2 receives this rightward force inside the right cover 4. It moves to a position where it balances the drag force of the return spring 6 arranged at.
【0047】メインスプール2が右方向に変位していく
と、やがてランド部9およびランド部10が開口し、油圧
ポンプ16から吐出された油がポートPからポートAの方
向に流れ、ポートAからメイン油路14に供給された油が
油圧シリンダ11のロッド側油室12に流れる。一方、油圧
シリンダ11のヘッド側油室13からの戻り油は、メイン油
路15を経てポートBからポートТの方向に流れ、タンク
17に戻される。これにより、油圧シリンダ11のロッド11
rが縮み方向に動き、この油圧シリンダ11をブームシリ
ンダとして用いた油圧ショベルでは、そのブームが下が
る。When the main spool 2 is displaced rightward, the land portion 9 and the land portion 10 eventually open, and the oil discharged from the hydraulic pump 16 flows from the port P to the port A, and from the port A. The oil supplied to the main oil passage 14 flows into the rod-side oil chamber 12 of the hydraulic cylinder 11. On the other hand, the return oil from the head side oil chamber 13 of the hydraulic cylinder 11 flows through the main oil passage 15 from the port B to the port Т, and the tank
Returned to 17. As a result, the rod 11 of the hydraulic cylinder 11
r moves in the direction of contraction, and in a hydraulic excavator using this hydraulic cylinder 11 as a boom cylinder, the boom lowers.
【0048】油圧ショベルなどの作業機械では負荷が変
化しやすく、油圧シリンダ11からの戻り油圧も変化しや
すい。このため、オリフィス24の直前に位置する油室31
内の圧力がPC1より大きいPC1L(=PB1L)とな
り、前後差圧がΔPCより大きいΔPCLとなった場合
を考える。In a work machine such as a hydraulic excavator, the load is likely to change, and the return hydraulic pressure from the hydraulic cylinder 11 is also likely to change. Therefore, the oil chamber 31 located immediately before the orifice 24
Consider a case where the internal pressure becomes P C1L (= P B1L ) which is larger than P C1 and the front-back differential pressure becomes ΔP CL which is larger than ΔP C.
【0049】このとき、式(数2)より、オリフィス24
の通過油量はQCよりも大きくなりそうになるが、式
(数3)より、FC<US・ΔPCLとなるため、小ス
プール21はスプリング22に抗して右方向に移動し、ラン
ド部34により開口穴25が絞られて、開口部36の開口面積
AX2より小さいAX2Sになると、開口部36の前後で
差圧が発生し、油室31内の圧力がPC1Lから、このP
C1Lより小さいPC2となる。At this time, from the formula (Equation 2), the orifice 24
Although the passing oil amount becomes likely larger than Q C, from equation (3), since the F C <U S · ΔP CL , a small spool 21 is moved rightward against the spring 22 When the opening hole 25 is narrowed by the land portion 34 and becomes A X2S smaller than the opening area A X2 of the opening portion 36, a differential pressure is generated before and after the opening portion 36, and the pressure in the oil chamber 31 is changed from P C1L. , This P
It becomes P C2 smaller than C1L .
【0050】すると、オリフィス24の前後差圧ΔPCL
が下がり、式(数3)より、スプリング22によって小ス
プール21は左方向に押し戻され、結局は、前後差圧がΔ
PCに保たれる位置まで動く。Then, the differential pressure across the orifice 24 ΔP CL
And the small spool 21 is pushed back by the spring 22 to the left from the formula (Equation 3).
Move to the position kept at P C.
【0051】すなわち、ポートBとポートТの圧力差が
大きくなっても、小スプール21は、オリフィス24の前後
の差圧が常にΔPCになるように作動するため、式(数
2)より、通過油量は、QCに保たれる、いわゆる圧力
補償回路となっていて、図6における理想的な微操作性
カーブC1が保たれ、従来のように微操作性が悪化する
ことはない。That is, even if the pressure difference between the port B and the port T becomes large, the small spool 21 operates so that the differential pressure before and after the orifice 24 is always ΔP C. Therefore, from the formula (Equation 2), passing oil amount is kept at Q C, it has a so-called pressure compensation circuit, ideal fine operability curve C1 is maintained in FIG. 6, the fine operability as in the prior art does not deteriorate.
【0052】次に、図2を参照しながら、パイロット作
動式スプール形の弁装置Vの他の実施の形態を、この弁
装置Vを油圧ショベルのブームシリンダ制御用に用いた
流体圧回路とともに説明する。なお、図1に示された一
実施の形態と同様の部分には、同一符号を付して、その
説明を省略する。Next, referring to FIG. 2, another embodiment of the pilot operated spool type valve device V will be described together with a fluid pressure circuit using this valve device V for controlling a boom cylinder of a hydraulic excavator. To do. The same parts as those of the embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0053】図1に示された弁装置Vと同様に、メイン
スプール2内には、このメインスプール2の一定変位量
より小さな変位量において変位量に応じて圧力補償され
た流量制御が可能の圧力補償機構19が設けられている。Similar to the valve device V shown in FIG. 1, in the main spool 2, it is possible to perform flow rate control in which the pressure is compensated in accordance with the displacement in the displacement smaller than the constant displacement of the main spool 2. A pressure compensating mechanism 19 is provided.
【0054】この圧力補償機構19の小スプール21には、
径方向の導通穴28a,軸方向の導通穴29および径方向の
導通穴30が開いており、スプリング室27の圧力が油室32
に導通し、同圧になっている。On the small spool 21 of this pressure compensation mechanism 19,
The radial conduction hole 28a, the axial conduction hole 29, and the radial conduction hole 30 are opened, and the pressure in the spring chamber 27 is changed to the oil chamber 32.
To the same pressure.
【0055】ここで、前記式(数2)と同様に、メイン
スプール2の開口部Uのオリフィス24が開口したときの
開口面積をAX1、オリフィス24での通過油量をQC、
オリフィス24の直前の圧力(すなわち油室31の圧力)を
PC1、オリフィス24の直後のタンク圧力をPT1とす
ると、オリフィス24の前後差圧ΔPCのときに図6にお
ける理想的な微操作性カーブC1となるものとして、次
の式(数4)が成り立つ。[0055] Here, the equation (Equation 2) as well as, the opening area A X1, the passing amount of oil at the orifice 24 Q C when the orifice 24 of the opening U of the main spool 2 is opened,
P C1 immediately before the pressure (i.e., pressure of the oil chamber 31) of the orifice 24, when the tank pressure immediately after the orifice 24 and P T1, the ideal fine operation in FIG. 6 when the differential pressure [Delta] P C of the orifice 24 The following equation (Equation 4) is established as the characteristic curve C1.
【0056】(数4) QC=K・AX1・ΔPC 1/2 ただし、ΔPC=PC1−PT1、K:定数[0056] (number 4) Q C = K · A X1 · ΔP C 1/2 However, ΔP C = P C1 -P T1 , K: constant
【0057】また、小スプール21は、図2左側のランド
部34の外径をD1、図2右側のランド部35の外径をD2
とすると、D1<D2となっている、いわゆる異径スプ
ールであり、ランド部34の断面積をS1、ランド部35の
断面積をS2とし、その面積差をΔSとする。In the small spool 21, the outer diameter of the land portion 34 on the left side of FIG. 2 is D 1 and the outer diameter of the land portion 35 on the right side of FIG. 2 is D 2
Then, it is a so-called different diameter spool in which D 1 <D 2, and the cross-sectional area of the land portion 34 is S 1 , the cross-sectional area of the land portion 35 is S 2 , and the area difference is ΔS.
【0058】さらに、メインスプール2のポートB側ラ
ンド中落ち部2Bに設けられた開口穴25のうち小スプール
21のランド部34にて開口された開口部36の開口面積をA
X2、AX1=AX2となるときのスプリング22の付勢
力をFCとした場合、FCは、次の式(数5)が成り立
つように設定されているものとする。Further, the small spool of the opening hole 25 provided in the land drop portion 2B on the port B side of the main spool 2
The opening area of the opening 36 opened at the land 34 of 21 is A
When the urging force of the spring 22 when X2 and A X1 = A X2 is F C, it is assumed that F C is set so that the following equation (Equation 5) holds.
【0059】(数5)
FC=(S2−S1)・(PC1−PT1)=ΔS・Δ
PC (Equation 5) F C = (S 2 −S 1 ) · (P C1 −P T1 ) = ΔS · Δ
P C
【0060】なお、小スプール21が図2に示された位置
にあるときは、開口穴25の開口面積が十分に大きく開い
ているため、PB=PC1となっている。When the small spool 21 is at the position shown in FIG. 2, P B = P C1 because the opening area of the opening hole 25 is sufficiently large.
【0061】次に、この図2に示された実施の形態の作
用効果を説明する。Next, the function and effect of the embodiment shown in FIG. 2 will be described.
【0062】油圧シリンダ11からの戻り油圧が変化し
て、オリフィス24の直前の圧力がPC 1より大きいP
C1L(=PB1L)となり、前後差圧がΔPCより大
きいΔPC Lとなった場合を考える。The return hydraulic pressure from the hydraulic cylinder 11 changes so that the pressure immediately before the orifice 24 is P greater than P C 1.
C1L (= P B1L) next, the case where the differential pressure becomes [Delta] P C is greater than [Delta] P C L.
【0063】このとき、式(数4)より、オリフィス24
の通過油量はQCよりも大きくなりそうになるが、式
(数5)より、FC<ΔS・ΔPCLとなるため、小ス
プール21はスプリング22に抗して右方向に移動し、ラン
ド部34により開口穴25が絞られて、開口部36の開口面積
AX2より小さいAX2Sになると、開口部36の前後で
差圧が発生し、油室31内の圧力がPC1Lから、このP
C1Lより小さいPC2となる。At this time, from the formula (Equation 4), the orifice 24
The pass oil amount becomes likely be larger than Q C, from equation (5), since the F C <ΔS · ΔP CL, a small spool 21 is moved rightward against the spring 22, When the opening hole 25 is narrowed by the land portion 34 and becomes A X2S smaller than the opening area A X2 of the opening portion 36, a differential pressure is generated before and after the opening portion 36, and the pressure in the oil chamber 31 is changed from P C1L to This P
It becomes P C2 smaller than C1L .
【0064】すると、オリフィス24の前後差圧ΔPCL
が下がり、式(数5)より、スプリング22によって、小
スプール21は、左方向に押し戻され、結局は、前後差圧
がΔPCに保たれる位置まで動く。Then, the differential pressure across the orifice 24, ΔP CL
And the small spool 21 is pushed back to the left by the spring 22 according to the formula (Equation 5), and eventually moves to a position where the front-to-back differential pressure is maintained at ΔP C.
【0065】すなわち、ポートBとポートТの圧力差が
大きくなっても、小スプール21が、オリフィス24の前後
の差圧が常にΔPCになるように作動するため、式(数
4)より、通過油量は、QCに保たれる、いわゆる圧力
補償回路となっていて、図6における理想的な微操作性
カーブC1が保たれ、従来技術のように微操作性が悪化
することはない。That is, even if the pressure difference between the port B and the port T becomes large, the small spool 21 operates so that the differential pressure before and after the orifice 24 is always ΔP C. Therefore, from the equation (Equation 4), passing oil amount is kept at Q C, have a so-called pressure compensation circuit, ideal fine operability curve C1 is maintained in FIG. 6, never fine operability as in the prior art may deteriorate .
【0066】次に、前記微操作性の悪化に関する問題解
決のため、例えば図3に示すように、単に戻り側のメイ
ン油路15に既存の圧力補償付き流量制御弁41を組込んだ
場合について考察する。Next, in order to solve the problem relating to the deterioration of the fine operability, for example, as shown in FIG. 3, a case where an existing pressure-compensated flow control valve 41 is simply incorporated in the main oil passage 15 on the return side will be described. Consider.
【0067】この圧力補償付き流量制御弁41は、前記開
口部Uの上流側にボディ42内に組込まれた段付きスプー
ル43によって圧力補償部44を構成し、段付きスプール43
にスプリング45のセット荷重Kと開口部Uの前後差圧と
が作用するようにし、段付きスプール43の移動によって
圧力補償部44の開度が増減し、この圧力補償部44を通過
する流量を制御する。In the flow control valve 41 with pressure compensation, the pressure compensating portion 44 is constituted by the stepped spool 43 incorporated in the body 42 on the upstream side of the opening U, and the stepped spool 43 is provided.
Then, the set load K of the spring 45 and the differential pressure across the opening U are made to act, and the opening of the pressure compensator 44 is increased or decreased by the movement of the stepped spool 43, and the flow rate passing through this pressure compensator 44 is Control.
【0068】開口部Uの前後差圧が段付きスプール43に
作用すると、開口部Uの入口圧力P 1は右端小径部46
(受圧面積a1)および環状部47(受圧面積a2)に作
用し、出口圧力P2は左端大径部48(受圧面積a3)に
作用する。The differential pressure across the opening U is caused by the stepped spool 43.
When acting, the inlet pressure P of the opening U 1Is the right end small diameter part 46
(Pressure receiving area a1) And annular portion 47 (pressure receiving area aTwo) To
And outlet pressure PTwoIs the left large diameter portion 48 (pressure receiving area aThree) To
To work.
【0069】段付きスプール43は平衡状態にあるので、 (a1+a2)・P1=K+a3・P2 が成立し、a1+a2=a3であるから、 P1−P2=K/a3 となり、開口部Uの前後差圧が一定に保たれる。Since the stepped spool 43 is in the equilibrium state, (a 1 + a 2 ) · P 1 = K + a 3 · P 2 holds, and a 1 + a 2 = a 3 holds, so P 1 -P 2 = It becomes K / a 3 , and the differential pressure across the opening U is kept constant.
【0070】このように、戻り側のメイン油路15に既存
の圧力補償付き流量制御弁41を組込んだ場合も、確かに
開口部Uの前後差圧の大小によらず、インチング操作域
での微操作性カーブC1が保証され、良好な微操作性が
得られるものの、メイン油路15にこのような圧力補償付
き流量制御弁41を組込むと、図6における微操作域以外
の中高速域、つまり大流量が流れるとき、この圧力補償
付き流量制御弁41の圧力補償部44で過大な圧力損失が発
生し、大きなエネルギロスが発生してしまうという別の
問題が生ずる。As described above, even when the existing flow control valve with pressure compensation 41 is incorporated in the main oil passage 15 on the return side, it is true that the inching operation range does not depend on the magnitude of the differential pressure across the opening U. Although the fine operability curve C1 is guaranteed and good fine operability can be obtained, when the flow control valve 41 with pressure compensation is incorporated in the main oil passage 15, it is possible to operate in the medium and high speed range other than the fine control range in FIG. That is, when a large flow rate flows, another problem arises in that an excessive pressure loss occurs in the pressure compensating section 44 of the flow control valve with pressure compensation 41 and a large energy loss occurs.
【0071】これに対し、図1および図2に示される各
実施の形態は、微操作域において小流量を制御するとき
のみ圧力補償回路が構成され、微操作域以外の中高速
域、つまり、大流量の油が流れる場合は、従来技術と同
様に、メインスプール2の外周面のノッチU1をその殆
どの油が通過するため、過大な圧力損失が発生すること
もなく、したがって、大きなエネルギロスが発生するこ
ともない。On the other hand, in each of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the pressure compensating circuit is configured only when controlling the small flow rate in the fine operation region, and the medium and high speed regions other than the fine operation region, that is, When a large amount of oil flows, most of the oil passes through the notch U 1 on the outer peripheral surface of the main spool 2 as in the prior art, so that an excessive pressure loss does not occur and therefore a large amount of energy is consumed. There is no loss.
【0072】このように、メインスプール2のスプール
変位量が図5および図6に示されるパイロット圧PP1
に相当する一定変位量より小さい場合は、オリフィス24
の開口面積がボディ1との相対的関係により制御され、
メインスプール2に内蔵された圧力補償機構19がスプー
ル変位量に応じて圧力補償された流量制御をし、スプー
ル変位量が大きい場合は、メインスプール2のノッチU
1の開口面積がボディ1との相対的関係により制御さ
れ、このノッチU1がスプール変位量に応じた流量制御
をする。したがって、小流量域では、圧力変化の影響を
受けることなくスプール変位量に応じた流量制御ができ
るとともに、大流量域では、圧力損失の少ない流量制御
ができる。As described above, the spool displacement amount of the main spool 2 is determined by the pilot pressure P P1 shown in FIGS. 5 and 6.
Orifice 24
The opening area of is controlled by the relative relationship with the body 1,
The pressure compensating mechanism 19 built in the main spool 2 controls the flow rate that is pressure-compensated according to the spool displacement amount, and when the spool displacement amount is large, the notch U of the main spool 2
1 opening area is controlled by the relative relationship between the body 1, the notch U 1 is a flow control according to the spool displacement. Therefore, in the small flow rate range, the flow rate control according to the spool displacement amount can be performed without being affected by the pressure change, and in the large flow rate range, the flow rate control with a small pressure loss can be performed.
【0073】すなわち、低パイロット圧によりメインス
プール2を小変位量操作するときは、圧力補償機構19に
より、油圧シリンダ11の負荷などの圧力変化の影響を受
けることなく変位量に応じた流量制御ができ、また、高
パイロット圧によりメインスプール2を大変位量操作す
るときは、このメインスプール2のノッチU1により圧
力損失の少ない流量制御ができる。That is, when the main spool 2 is operated by a small displacement amount with a low pilot pressure, the pressure compensating mechanism 19 controls the flow rate according to the displacement amount without being affected by the pressure change such as the load of the hydraulic cylinder 11. Further, when the main spool 2 is operated by a large amount of displacement by the high pilot pressure, the flow rate control with a small pressure loss can be performed by the notch U 1 of the main spool 2.
【0074】言い換えると、メインスプール2のスプー
ル変位量の小さな領域では、圧力補償機構19のオリフィ
ス24により、圧力変化の影響を受けることなく変位量に
応じた流量制御ができるとともに、メインスプール2の
スプール変位量の大きな領域では、大流量を制御可能の
ノッチU1により、圧力損失の少ない流量制御ができ
る。In other words, in the region where the spool displacement amount of the main spool 2 is small, the orifice 24 of the pressure compensating mechanism 19 can control the flow rate according to the displacement amount without being affected by the pressure change, and In a region where the spool displacement amount is large, the notch U 1 capable of controlling a large flow rate enables flow rate control with a small pressure loss.
【0075】さらに、メインスプール2内に設けられた
オリフィス24を含む圧力補償通路20と、この圧力補償通
路20中に設けられた小スプール21と、この小スプール21
を位置決めするスプリング22とにより、メインスプール
2内に圧力補償機構19をコンパクトに組込むことができ
る。Further, the pressure compensating passage 20 including the orifice 24 provided in the main spool 2, the small spool 21 provided in the pressure compensating passage 20, and the small spool 21.
The pressure compensating mechanism 19 can be compactly assembled in the main spool 2 by means of the spring 22 for positioning.
【0076】また、図1に示された小スプール21は、同
径に形成された複数のランド部34,35を有するものであ
り、同径のランド部34,35に対応させてメインスプール
2にストレートの穴加工を施せばよいので、加工が容易
になる。Further, the small spool 21 shown in FIG. 1 has a plurality of land portions 34 and 35 formed to have the same diameter, and the main spool 2 is made to correspond to the land portions 34 and 35 having the same diameter. Since it is only necessary to make a straight hole, it is easy to process.
【0077】一方、図2に示された小スプール21のよう
に、異径に形成された複数のランド部34,35を用いる場
合は、式(数3)に対する式(数5)から明らかなよう
に、小スプール21を付勢するスプリング22の付勢力が、
同径のランド部34,35を用いる場合より小さくて済み、
スプリング22を小型化できる。On the other hand, when a plurality of lands 34 and 35 having different diameters are used like the small spool 21 shown in FIG. 2, it is clear from the formula (formula 5) to the formula (formula 3). In this way, the urging force of the spring 22 that urges the small spool 21,
It is smaller than when using land parts 34 and 35 of the same diameter,
The spring 22 can be miniaturized.
【0078】さらに、メインスプール2に圧力補償機構
19を内蔵した弁装置Vにより、小流量域では、油圧シリ
ンダ11からの負荷圧の影響を受けることなく、油圧シリ
ンダ11の低速域での微操作性を向上できるとともに、大
流量域では、過大な圧力損失を受けることなく、ノッチ
U1により油圧シリンダ11の高速動作を制御できる。Further, the main spool 2 has a pressure compensation mechanism.
The valve device V having the built-in 19 can improve the fine operability in the low speed range of the hydraulic cylinder 11 without being affected by the load pressure from the hydraulic cylinder 11 in the small flow rate range, and can increase the excessive flow rate in the large flow rate range. The high speed operation of the hydraulic cylinder 11 can be controlled by the notch U 1 without receiving any pressure loss.
【0079】油圧シリンダ11が、油圧ショベルのブーム
を上下動するブームシリンダであるときは、ブームシリ
ンダが高負荷状態にあっても、ブームシリンダの低速域
での微操作性を向上でき、優れたインチング操作が可能
であるとともに、過大な圧力損失を受けることなく、ブ
ームシリンダの高速域での動作速度を向上でき、したが
って、油圧ショベルの作業性を向上できる。When the hydraulic cylinder 11 is a boom cylinder that moves the boom of the hydraulic excavator up and down, the fine operability in the low speed range of the boom cylinder can be improved even if the boom cylinder is under a high load condition. The inching operation is possible, and the operating speed of the boom cylinder in the high speed range can be improved without receiving an excessive pressure loss, so that the workability of the hydraulic excavator can be improved.
【0080】なお、本発明の弁装置および流体圧回路
は、油圧ショベルの可動部を作動する油圧アクチュエー
タ、すなわち、ブームを上下動するブームシリンダを始
めとして、アームシリンダ、バケットシリンダ、走行モ
ータ、旋回モータ、アタッチメントといった全ての油圧
アクチュエータの油圧回路に適用できるだけでなく、油
圧ショベル以外の作業機械の可動部を作動する油圧アク
チュエータの油圧回路にも適用できる。The valve device and fluid pressure circuit of the present invention include a hydraulic actuator that operates the movable part of a hydraulic excavator, that is, a boom cylinder that moves a boom up and down, an arm cylinder, a bucket cylinder, a traveling motor, and a swing motor. Not only can it be applied to the hydraulic circuits of all hydraulic actuators such as motors and attachments, but it can also be applied to the hydraulic circuits of hydraulic actuators that operate the movable parts of work machines other than hydraulic excavators.
【0081】[0081]
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、流量制御
弁体の変位量が一定変位量より小さい場合は、圧力補償
機構が変位量に応じて圧力補償された流量制御をし、変
位量が大きい場合は、流量制御弁体が弁本体との相対的
関係により変位量に応じた流量制御をするので、小流量
域では、圧力変化の影響を受けることなく変位量に応じ
た流量制御ができるとともに、大流量域では、圧力損失
の少ない流量制御ができる。According to the first aspect of the invention, when the displacement amount of the flow control valve element is smaller than the constant displacement amount, the pressure compensating mechanism performs the flow rate control in which the pressure is compensated according to the displacement amount, and When the flow rate is large, the flow control valve disc controls the flow rate according to the displacement amount based on the relative relationship with the valve body, so in the small flow rate range, the flow rate control according to the displacement amount is not affected by the pressure change. In addition, the flow rate can be controlled with a small pressure loss in the large flow rate range.
【0082】請求項2記載の発明によれば、低パイロッ
ト圧によりパイロット操作形のスプールを小変位量操作
するときは、圧力補償機構により、負荷などの圧力変化
の影響を受けることなく変位量に応じた流量制御がで
き、また、高パイロット圧によりスプールを大変位量操
作するときは、このスプールにより圧力損失の少ない流
量制御ができる。According to the second aspect of the present invention, when the pilot operated spool is operated by a small displacement amount with a low pilot pressure, the displacement amount is adjusted by the pressure compensating mechanism without being affected by a pressure change such as a load. The flow rate can be controlled accordingly, and when the spool is operated by a large amount of displacement by high pilot pressure, the flow rate can be controlled with a small pressure loss by this spool.
【0083】請求項3記載の発明によれば、スプール変
位量の小さな領域では、圧力補償機構の流量制御孔によ
り圧力変化の影響を受けることなく変位量に応じた流量
制御ができるとともに、スプール変位量の大きな領域で
は、大流量を制御できる切欠状の溝により圧力損失の少
ない流量制御ができる。According to the third aspect of the invention, in the region where the spool displacement amount is small, the flow rate control hole of the pressure compensation mechanism can control the flow rate according to the displacement amount without being affected by the pressure change, and the spool displacement amount can be controlled. In a large volume region, the flow rate can be controlled with a small pressure loss due to the notch-shaped groove that can control a large flow rate.
【0084】請求項4記載の発明によれば、流量制御弁
体内に設けられたオリフィスを含む圧力補償通路と、圧
力補償通路中に設けられた圧力補償スプールと、圧力補
償スプールを位置決めするスプリングとにより、流量制
御弁体内に圧力補償機構をコンパクトに組込むことがで
きる。According to the fourth aspect of the present invention, the pressure compensation passage including the orifice provided in the flow control valve body, the pressure compensation spool provided in the pressure compensation passage, and the spring for positioning the pressure compensation spool. As a result, the pressure compensation mechanism can be compactly incorporated in the flow control valve body.
【0085】請求項5記載の発明によれば、圧力補償ス
プールの同径のランド部に対応させて、流量制御弁体に
ストレートの穴加工を施せばよいので、加工が容易にな
る。According to the fifth aspect of the present invention, the flow control valve body may be formed with a straight hole corresponding to the land portion having the same diameter of the pressure compensating spool, which facilitates the processing.
【0086】請求項6記載の発明によれば、圧力補償ス
プールが異径のランド部の場合は、圧力補償スプールを
付勢するスプリングの付勢力が、同径のランド部を用い
る場合より小さくて済み、スプリングを小型化できる。According to the sixth aspect of the present invention, when the pressure compensating spool is a land portion having a different diameter, the urging force of the spring for urging the pressure compensating spool is smaller than that when a land portion having the same diameter is used. The spring can be downsized.
【0087】請求項7記載の発明によれば、流量制御弁
体に圧力補償機構を内蔵した弁装置により、小流量域で
は、アクチュエータからの負荷圧の影響を受けることな
く、アクチュエータの低速域での微操作性を向上できる
とともに、大流量域では、過大な圧力損失を受けること
なく、アクチュエータの高速動作を制御できる。According to the seventh aspect of the invention, the valve device having the pressure compensating mechanism built in the flow control valve body is used in the low flow rate range of the actuator without being affected by the load pressure from the actuator in the small flow rate range. It is possible to improve the fine controllability and to control the high-speed operation of the actuator in the large flow rate range without receiving an excessive pressure loss.
【0088】請求項8記載の発明によれば、油圧ショベ
ルの油圧アクチュエータが高負荷状態にあっても、その
油圧アクチュエータの低速域での微操作性を向上でき、
優れたインチング操作が可能であるとともに、過大な圧
力損失を受けることなく、油圧アクチュエータの高速域
での動作速度を向上でき、したがって、油圧ショベルの
作業性を向上できる。According to the invention described in claim 8, even if the hydraulic actuator of the hydraulic excavator is in a high load state, the fine operability of the hydraulic actuator in the low speed range can be improved.
An excellent inching operation is possible, and the operation speed of the hydraulic actuator in the high speed range can be improved without receiving an excessive pressure loss, and thus the workability of the hydraulic excavator can be improved.
【図1】(a)は本発明に係る弁装置および流体圧回路
の一実施の形態を示す断面図、(b)はその要部の拡大
断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view showing an embodiment of a valve device and a fluid pressure circuit according to the present invention, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof.
【図2】(a)は本発明に係る弁装置および流体圧回路
の他の実施の形態を示す断面図、(b)はその要部の拡
大断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view showing another embodiment of the valve device and the fluid pressure circuit according to the present invention, and FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof.
【図3】従来の圧力補償付き流量制御弁をメイン油路に
取付けた場合の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view when a conventional flow control valve with pressure compensation is attached to a main oil passage.
【図4】(a)は従来のスプール弁を油圧回路に組込ん
だ状態を示す断面図、(b)はそのノッチ形成部分の拡
大断面図である。4A is a sectional view showing a state in which a conventional spool valve is incorporated in a hydraulic circuit, and FIG. 4B is an enlarged sectional view of a notch forming portion thereof.
【図5】スプール弁の開口特性を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing an opening characteristic of a spool valve.
【図6】スプール弁により制御される油圧シリンダのス
ピードカーブを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a speed curve of a hydraulic cylinder controlled by a spool valve.
V 弁装置
1 弁本体としてのボディ
2 流量制御弁体としてのメインスプール(パイロッ
ト操作形のスプール)
10 ランド部
11 アクチュエータとしての油圧アクチュエータ(油
圧シリンダ)
19 圧力補償機構
20 圧力補償通路
21 圧力補償スプールとしての小スプール
22 スプリング
24 流量制御孔としてのオリフィス
U1 切欠状の溝としてのノッチ
34,35 ランド部V valve device 1 Body as valve body 2 Main spool (pilot operated spool) as flow control valve body 10 Land portion 11 Hydraulic actuator (hydraulic cylinder) as actuator 19 Pressure compensation mechanism 20 Pressure compensation passage 21 Pressure compensation spool Small spool 22 Spring 24 Orifice U 1 as flow control hole Notch 34 and 35 land as cutout groove
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D003 AA01 AB03 BA01 BA05 CA02 DB02 3H002 BA01 BB02 BC01 BC02 BD04 BE02 3H053 AA03 BA02 BA13 BC03 CA06 DA11 3H089 AA44 BB15 CC01 DA02 DB23 DB63 DB75 DB78 GG02 JJ02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 2D003 AA01 AB03 BA01 BA05 CA02 DB02 3H002 BA01 BB02 BC01 BC02 BD04 BE02 3H053 AA03 BA02 BA13 BC03 CA06 DA11 3H089 AA44 BB15 CC01 DA02 DB23 DB63 DB75 DB78 GG02 JJ02
Claims (8)
より変位量に応じた流量制御が可能の流量制御弁体と、 流量制御弁体内に設けられ流量制御弁体の一定変位量よ
り小さな変位量において変位量に応じて圧力補償された
流量制御が可能の圧力補償機構とを具備したことを特徴
とする弁装置。1. A flow control valve body, which is provided in the valve body so as to be displaceable in the valve body and capable of controlling a flow rate according to a displacement amount by a relative relationship between the valve body and a flow rate control valve body. A valve device comprising: a pressure compensating mechanism capable of pressure-compensated flow rate control in accordance with a displacement amount smaller than a constant displacement amount of a control valve body.
プールであることを特徴とする請求項1記載の弁装置。2. The valve device according to claim 1, wherein the flow control valve element is a pilot operated spool.
開口される部分に設けられた圧力補償機構の流量制御孔
と、 スプールのランド部にて一定変位量より大きな変位量で
開口される部分に設けられた切欠状の溝とを具備したこ
とを特徴とする請求項2記載の弁装置。3. The flow control valve body comprises a flow control hole of a pressure compensating mechanism provided in a portion of the land portion of the spool which is opened with a displacement amount smaller than a constant displacement amount, and a constant displacement at the land portion of the spool. 3. The valve device according to claim 2, further comprising a notch-shaped groove provided in a portion opened with a displacement amount larger than the displacement amount.
て弁本体との関係で開口面積を制御されるオリフィスを
含む圧力補償通路と、 圧力補償通路中に設けられオリフィスの前後差圧を一定
に制御する圧力補償スプールと、 圧力補償スプールをオリフィスの前後差圧により発生す
る力と平衡する付勢力で位置決めするスプリングとを具
備したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載
の弁装置。4. The pressure compensating mechanism includes a pressure compensating passage including an orifice provided in the flow control valve body and having an opening area controlled in relation to the valve body in accordance with a displacement amount of the flow control valve body, and a pressure compensating passage. It is characterized by comprising a pressure compensating spool provided therein for controlling the differential pressure across the orifice to be constant, and a spring for positioning the pressure compensating spool with a biasing force that balances the force generated by the differential pressure across the orifice. The valve device according to any one of claims 1 to 3.
複数のランド部を有することを特徴とする請求項4記載
の弁装置。5. The valve device according to claim 4, wherein the pressure compensation spool has a plurality of lands formed to have the same diameter.
複数のランド部を有することを特徴とする請求項4記載
の弁装置。6. The valve device according to claim 4, wherein the pressure compensating spool has a plurality of lands having different diameters.
と、 アクチュエータからの戻り流体を流量制御する請求項1
乃至6のいずれか記載の弁装置とを具備したことを特徴
とする流体圧回路。7. An actuator operated by fluid pressure, and a flow rate control of a return fluid from the actuator.
7. A fluid pressure circuit comprising the valve device according to any one of items 1 to 6.
あることを特徴とする請求項7記載の流体圧回路。8. The fluid pressure circuit according to claim 7, wherein the actuator is a hydraulic actuator that operates a movable portion of the hydraulic excavator.
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JP2002072930A JP2003269409A (en) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | Valve device and fluid pressure circuit |
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2002
- 2002-03-15 JP JP2002072930A patent/JP2003269409A/en active Pending
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