JP2003329008A - 油圧パイロットバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比例弁部を一体に組み込み、独立した比例弁
をパイロット回路に別途設ける必要をなくする。 【解決手段】 一つのバルブケース内に、スプール３３
のストローク作動によってパイロット圧を発生するバル
ブ本体３２と、このバルブ本体３２のスプール３３に対
抗する比例弁部３８とを組み込み、外部から比例弁部３
８のソレノイド３９に駆動信号を加えることにより、プ
ランジャ４０を反力バネ３７側にストローク移動させて
スプール３３の反力を強くし、パイロット圧を減圧させ
るように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベルや油圧
クレーン等の建設機械における油圧回路に使用される油
圧パイロットバルブであって、とくにコントロールバル
ブを操作するリモコン弁として好適な油圧パイロットバ
ルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リモコン弁を例にとって従来の技術を説
明する。

【０００３】リモコン弁は、バルブケース内に設けられ
たスプールがレバー操作によりストローク作動して、レ
バー操作量に応じた二次圧（パイロット圧）を発生させ
る構成となっている。

【０００４】このリモコン弁を用いた油圧回路の構成例
を図４に示している。

【０００５】同図において、１はリモコン弁で、一対の
バルブ本体２，２を有し、この両バルブ本体２，２のス
プール３，３が、プッシュロッド４，４及びカム板５を
介してレバー６で選択的に操作される。

【０００６】このレバー操作によって一方のバルブ本体
２に発生したパイロット圧Ｐｉが油圧パイロット式コン
トロールバルブ７の両側パイロットポート７ａ，７ｂの
一方に入力され、このパイロット圧により、コントロー
ルバルブ７が切換わり作動して油圧モータや油圧シリン
ダ等の油圧アクチュエータ８の作動が制御される。

【０００７】図４中、９，９はバルブ本体２，２のスプ
ール３，３に反力を与えるバネ、１０はパイロット油圧
源、１１はアクチュエータ油圧源としての油圧ポンプ、
Ｔはタンクである。

【０００８】このような油圧回路において、リモコン弁
１から出力されたパイロット圧Ｐｉを、別の判断に基づ
いて減圧するために、パイロット回路に比例弁（電磁比
例減圧弁）１２，１２を組み込んだものが公知である。

【０００９】この比例弁１２，１２としては、コントロ
ーラ１３からの駆動信号（電気信号）の増加に比例して
開度が増加する正比例弁、またはこれと逆の特性を示す
逆比例弁が用いられる。

【００１０】この比例弁１２，１２は、たとえば次の場
合に設けられる。

【００１１】 図５に示すように、上部旋回体１４に
ブーム１５，アーム１６、バケッ１７を備えた掘削アタ
ッチメント１８を取付けて構成される油圧ショベルにお
いて、最近では、小半径で旋回できるようにブーム１５
の起こし角度θを大きくとる傾向がある。

【００１２】この場合、図示のようにブーム１５を大き
く起こした状態でアーム引き動作を行わせたときに、バ
ケット１７が破線で示すように上部旋回体１４のキャビ
ンＣと干渉するおそれがある。

【００１３】そこで、ブーム１５の角度をセンサで検出
し、アーム１６が干渉危険領域に入る手前でアーム引き
側のパイロット圧を比例弁１２で減圧してアーム引き動
作を停止させる方策がとられる。

【００１４】 図６に示すように、小旋回型の油圧シ
ョベルでは、ブーム１５を最大限に起こすとバケット１
７がキャビンＣの上方に来るため、この最大起こしのブ
ーム停止時のショックでバケット１７内の土砂等がキャ
ビンＣに降りかかるおそれがある。

【００１５】そこで、ブーム角度θをセンサで検出し、
ブームシリンダのストロークエンド近くでブーム起こし
側のパイロット圧を比例弁１２で徐々に減圧し、ブーム
１５を緩停止させる方策がとられる。

【００１６】 図７に示すように、二つの油圧アクチ
ュエータ（図例では油圧モータと油圧シリンダ）１９，
２０を一つの油圧ポンプ２１で駆動する１ポンプ方式の
パラレル回路では、両アクチュエータ１９，２０を同時
に作動させる複合操作時に、ポンプ吐出油が小負荷側に
優先的に流れてしまい、大負荷側が流量不足になるとい
う問題がある。

【００１７】そこで、圧力センサ２２，２３で複合操作
を検出し、複合操作時に、小負荷側のパイロット圧Ｐｉ
を比例弁１２で減圧することにより、両コントロールバ
ルブ２４，２５のうち小負荷側のコントロールバルブ２
５のストロークを減らしてポンプ吐出油を両アクチュエ
ータ１９，２０に供給する方策がとられる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にパイロット回路にリモコン弁１とは別の独立した比例
弁１２を組み込む構成によると、比例弁１２を付加する
分、機器コストが高くなる上に、パイロット配管を途中
で分断して比例弁１２を挿入し、かつ、この比例弁１２
を固定するスペースと手段を確保する必要があることか
ら、配管作業が面倒となり、配管コストも高くなる。

【００１９】とくに、比例弁１２を複数設ける多連構造
の場合、このコスト、配管作業の負担が大きくなるとと
もに、合計のドレン量も多くなることから、このドレン
による油圧ロス分を補うためにパイロット油圧源９に大
流量のパイロットポンプを用いなければならず、益々コ
スト負担及びエネルギーロスが大きくなる。

【００２０】そこで本発明は、比例弁部を一体に備え、
独立した比例弁を別途設ける必要がない油圧パイロット
バルブを提供するものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、外部
から加えられる操作力によりスプールがストローク作動
してパイロット圧を発生するバルブ本体と、このバルブ
本体のスプールに対して反力を与えるバネと、外部から
入力される駆動信号に応じて上記バネ反力を増加させる
方向に作動する比例弁部とが一つのバルブケース内に組
み込まれて成るものである。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、バルブ本体のスプールがレバー操作され、このスプ
ールのストローク作動によってレバー操作量に応じた二
次圧が発生するリモコン弁作用が行われ、かつ、比例弁
部が上記二次圧の減圧作用を行うように構成されたもの
である。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１または２の構
成において、比例弁部が、プランジャと、外部から入力
される電気駆動信号によりこのプランジャをバネ側にス
トローク移動させるソレノイドから成るものである。

【００２４】請求項４の発明は、請求項１または２の構
成において、比例弁部が、プランジャと、外部から入力
される油圧によりこのプランジャをバネ側にストローク
移動させるパイロット室から成るものである。

【００２５】上記構成によると、一つのバルブケース内
に、スプールのストローク作動によってパイロット圧を
発生するバルブ本体と、このバルブ本体に対抗する比例
弁部とが組み込まれ、外部から比例弁部に駆動信号（請
求項３ではソレノイドに対する電気信号、請求項４では
パイロット油圧）が入力されると、比例弁部がバネ反力
を増加させる方向に作動するため、外部からスプールに
同じ操作力が加えられても、バネ反力の増加によってス
プールのストローク移動量が減少し、これにより、バル
ブ本体から出力されるパイロット圧が減少する。

【００２６】すなわち、一つのパイロットバルブ（請求
項２ではリモコン弁）が本来のパイロットバルブとして
の作用と減圧作用の双方を行う。

【００２７】従って、パイロット圧の減圧作用を必要と
する油圧回路において、パイロットバルブとは別の独立
した比例弁をパイロット回路に組み込む必要がなくなる
ため、機器コスト及び配管コストを安くできるととも
に、配管作業が簡単ですみ、比例弁の設置スペースも不
要となる。この点の効果は、とくに複数の比例弁を用い
る多連構造をとる場合に顕著となる。

【００２８】また、とくに多連構成の油圧回路におい
て、比例弁部単独での油のドレンが不要となるため、全
体として油のロスが少なく、パイロット油圧源としての
パイロットポンプのエネルギーロスも少なくなる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図３に
よって説明する。

【００３０】以下の実施形態では、従来技術の説明に合
わせて、代表的な油圧パイロットバルブであるリモコン
弁を適用対象として例示している。

【００３１】第１実施形態（図１，２参照） 図１にこのリモコン弁３１を用いた油圧回路、図２にリ
モコン弁３１の具体構造をそれぞれ示す。

【００３２】両図において、３２，３２はリモコン弁３
１の一対のバルブ本体、３３，３３はこの両バルブ本体
３２，３２のスプール、３４，３４はプッシュロッド、
３５はカム板、３６はこのカム板３５を作動させるレバ
ーで、このレバー３６の操作力がカム板３５及びプッシ
ュロッド３４を介して両スプール３３，３３の一方に加
えられて同スプールが両図の下方にストローク作動する
ことにより、バルブ本体３２，３２の一方からレバー操
作量に応じたパイロット圧（二次圧）が出力される。図
２中、Ｚはこのパイロット圧の出力ポートである。

【００３３】３７，３７はスプール３３，３３に反力を
与える反力バネで、この反力バネ３７，３７に接して比
例弁部３８，３８が設けられている。

【００３４】この比例弁部３８，３８は、それぞれ、外
部から入力される駆動信号（電気信号）によって励磁さ
れるソレノイド３９と、このソレノイド３９の電磁誘導
作用により反力バネ側（図の上側）にストローク移動す
る可動鉄心としてのプランジャ４０とから成り、バルブ
本体３２，３２とこの比例弁部３８，３８が一つのバル
ブケース４１に組み込まれてこのリモコン弁３１が構成
されている。

【００３５】図１中、４２はこのリモコン弁３１のパイ
ロット油圧源、４３はリモコン弁３１から出力されるパ
イロット圧によって切換わり作動するコントロールバル
ブ、４４は油圧アクチュエータ４５の油圧源としての油
圧ポンプ、Ｔはタンクである。

【００３６】比例弁部３８のプランジャ４０は、（イ）
図５に示すように油圧ショベルにおいてバケット１７と
キャビンＣの干渉を避けるために干渉危険領域でアーム
引き動作を停止させること、（ロ）図６に示すようにバ
ケット１７に積み込んだ土砂等がキャビンＣに降りかか
らないようにブーム１５を緩停止させること、（ハ）図
７に示すように複数のアクチュエータの複合操作時に大
負荷側にもポンプ吐出油が供給されるように小負荷側の
パイロット圧を減少させること等を目的として、コント
ローラ４６から送られる駆動信号の大きさに応じたスト
ロークで移動する。

【００３７】このプランジャ４０の移動により反力バネ
３７が縮小方向に押圧されて、スプール３３，３３に作
用するバネ反力値が増加する。

【００３８】従って、レバー３６が同じ量だけ操作され
ても、スプール３３，３３のストローク作動量が減少す
るため、その分、バルブ本体３２，３２から出力される
パイロット圧（二次圧）が低下する。すなわち、比例弁
部３８が、図４，７に示す従来の比例弁１２と同じ減圧
作用を行う。

【００３９】このように、一つのリモコン弁３１が、本
来のパイロットバルブ作用と比例弁作用の双方を行うた
め、図４，７に示す従来回路のように、リモコン弁１と
比例弁１２とを互いに独立した弁としてパイロット回路
に組み込む必要がなくなる。

【００４０】このため、従来のようにパイロット回路を
分断してこれらを別々に組み込む場合と比較して、機器
コストを遙かに安くできるとともに、配管作業が簡単と
なり、配管コストも安くできる。

【００４１】とくに、複数のリモコン弁を用いる多連構
造をとる場合に、回路全体として機器コスト、配管コス
ト、必要スペースを低減し、配管作業を大幅に簡略化す
ることができる。

【００４２】第２実施形態（図３参照） 第１実施形態との相違点のみを説明する。

【００４３】第１実施形態では比例弁部３８，３８が電
磁比例弁として構成されたのに対し、第２実施形態にお
いては、比例弁部３８，３８が、プランジャ４０と、外
部から入力されるパイロット油圧によりこのプランジャ
４０を反力バネ３７側にストローク移動させる油圧パイ
ロット室４７とから成る油圧パイロット式比例弁として
構成されている。

【００４４】この第２実施形態のリモコン弁３１は、た
とえば図７に示す１ポンプ方式をとるパラレル回路にお
ける小負荷側のリモコン弁として用いることができる。

【００４５】すなわち、複合操作される大負荷側のパイ
ロット圧を比例弁部３８，３８の油圧パイロット室４７
に導入することにより、プランジャ４０を反力バネ３７
側に移動させて、スプール３３の反力値を増加させ、そ
の出力パイロット圧を減圧するように構成することがで
きる。

【００４６】この構成によっても、独立した比例弁（図
７の比例弁１２）が不要となるため、第１実施形態同
様、コストの低減、配管作業の簡略化等を実現すること
ができる。

【００４７】ところで、上記両実施形態ではリモコン弁
に適用した場合について説明したが、本発明はこのリモ
コン弁に限らず、バルブ本体のスプールが反力バネに抗
してストローク作動し、これにより油圧を出力する油圧
パイロットバルブであって、減圧作用を必要とする油圧
回路に使用されるものに広く適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】上記のように本発明によると、一つのバ
ルブケース内に、スプールのストローク作動によってパ
イロット圧を発生するバルブ本体と、このバルブ本体の
スプールに対抗する比例弁部とを組み込み、外部から比
例弁部に駆動信号（請求項３ではソレノイドに対する電
気信号、請求項４ではパイロット油圧）を加えることに
より、比例弁部に比例弁としての作用（減圧作用）を行
わせる構成、すなわち、一つのパイロットバルブ（請求
項２ではリモコン弁）が本来のパイロットバルブと比例
弁の双方の機能を果たす構成としたから、パイロット圧
の減圧作用を必要とする油圧回路において、パイロット
バルブとは別の独立した比例弁をパイロット回路に組み
込む必要がなくなる。

【００４９】このため、機器コスト及び配管コストを安
くできるとともに、配管作業が簡単ですみ、比例弁の設
置スペースも不要となる。この点の効果は、とくに複数
の比例弁を用いる多連構造をとる場合に顕著となる。

【００５０】また、とくに多連構成の油圧回路におい
て、比例弁部単独での油のドレンが不要となるため、全
体として油のロスが少なく、パイロット油圧源としての
パイロットポンプのエネルギーロスも少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかるパイロットバル
ブとこれが組み込まれた油圧回路を示す図である。

【図２】同パイロットバルブの具体構造を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２実施形態にかかるパイロットバル
ブとこれが組み込まれた油圧回路を示す図である。

【図４】従来のパイロットバルブとこれが組み込まれた
油圧回路を示す図である。

【図５】油圧ショベルにおいてパイロット圧を減圧する
必要のある作業状況の一例を説明するための模式図であ
る。

【図６】他の状況例を説明するための模式図である。

【図７】パイロット圧を減圧する必要のある１ポンプ方
式のパラレル回路を示す図である。

【符号の説明】

３１ リモコン弁（パイロットバルブ） ３２，３２ バルブ本体 ３３，３３ スプール ３７ スプールに反力を与えるバネ ３８ 比例弁部 ３９ 比例弁部のソレノイド ４０ 比例弁部のプランジャ ４１ バルブケース ４７ 油圧パイロット室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から加えられる操作力によりスプー
   ルがストローク作動してパイロット圧を発生するバルブ
   本体と、このバルブ本体のスプールに対して反力を与え
   るバネと、外部から入力される駆動信号に応じて上記バ
   ネ反力を増加させる方向に作動する比例弁部とが一つの
   バルブケース内に組み込まれて成ることを特徴とする油
   圧パイロットバルブ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧パイロットバルブに
   おいて、バルブ本体のスプールがレバー操作され、この
   スプールのストローク作動によってレバー操作量に応じ
   た二次圧が発生するリモコン弁作用が行われ、かつ、比
   例弁部が上記二次圧の減圧作用を行うように構成された
   ことを特徴とする油圧パイロットバルブ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の油圧パイロット
   バルブにおいて、比例弁部が、プランジャと、外部から
   入力される電気駆動信号によりこのプランジャをバネ側
   にストローク移動させるソレノイドから成ることを特徴
   とする油圧パイロットバルブ。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の油圧パイロット
   バルブにおいて、比例弁部が、プランジャと、外部から
   入力される油圧によりこのプランジャをバネ側にストロ
   ーク移動させるパイロット室から成ることを特徴とする
   油圧パイロットバルブ。