JP2552868B2

JP2552868B2 - メ−タアウト制御弁

Info

Publication number: JP2552868B2
Application number: JP62161836A
Authority: JP
Inventors: 正晴浅岡
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: JPS646587A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、建設機械、産業機械あるいは農業用機械
等のメータアウト制御に最適な制御弁に関する。

（従来の技術）第４図に示した従来のメータアウト制御弁は、バルブ
ケース１に、アクチュエータポート２と、タンク通路３
と、アクチュエータポート２と軸線を同じくしたピスト
ン室４とを形成するとともに、このピストン室４をプラ
グ５でふさいでいる。

ピストン室４にはピストン体６を摺動自在に内装し、
このピストン体６とプラグ５との間に第１パイロット室
７を形成している。

上記のようにしたピストン体６は、第１パイロット室
７と反対側に、ポペット部6aを形成し、上記パイロット
室７に設けたスプリング８の作用で、このポペット部6a
がアクチュエータポート２側のシート部９に圧接するよ
うにしている。

さらに、上記ピストン体６には、その周囲に段部6bを
形成し、この段部6bとピストン室４の内周に形成した段
部4aとが相まって第２パイロット室10を形成している。

しかして、アクチュエータポート２を全閉に保つに
は、第１パイロット室７に、図示していない圧力供給源
からのパイロット圧を供給する一方、第２パイロット室
10を図示していないタンクに連通する。

このように第１パイロット室７にパイロット圧を作用
させれば、ピストン体６が図面左方向に押されるので、
ポペット部6aでシート部９を閉じる。シート部９が閉じ
られれば、アクチュエータポート２とタンク通路３との
連通が遮断されるので、負荷保持状態を維持することに
なる。

また、アクチュエータポート２を全開状態にするとき
には、第２パイロット室10にパイロット圧を導き、第１
パイロット室７をタンクに連通する。

このように第２パイロット室10にパイロット圧を作用
させれば、上記ポペット部6aに作用するアクチュエータ
ポート２側の圧力と相まって、当該ピストン体６がスプ
リング８に抗して移動する。ピストン体６が移動すれ
ば、そのポペット部6aがシート部９から離れ、アクチュ
エータポート２を開き、それをタンク通路３に連通す
る。

そして、上記第２パイロット室10内のパイロット圧を
制御すれば、アクチュエータポート２の開度を制御する
ことができる。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の制御弁では、アクチュエータ
ポート２側の負荷圧が変化すると、そのメータアウト制
御の特性が変化してしまう。

例えば、第４図において、アクチュエータポート２側
の負荷圧をP₁、第２パイロット室10に作用するパイロッ
ト室をP₂、シート部９側に臨ませたポペット部6aの受圧
面積をA₁、第２パイロット室10の受圧面積をA₂とする
と、アクチュエータポート２を開いているときに、ピス
トン体６を矢印11方向に押す力は、P₁A₁＋P₂A₂となる。

したがって、この従来の制御弁では、負荷圧P₁が変化
すると、上記矢印11方向の力が変化し、その変化に応じ
て、アクチュエータポートの開度も大きくなったり小さ
くなったりするので、その制御特性が一定しなくなると
いう問題があった。

この発明の目的は、アクチュエータポート側の負荷圧
の変化に関係なく、制御特性が一定になるようにした制
御弁を提供することである。

（問題点を解決する手段）第１の発明は、バルブケースに内装したピストン体の
ポペット部で、アクチュエータポート側のシート部を開
閉して、アクチュエータポートとタンク通路とを連通し
たり、その連通を遮断したりする。そして、上記ポペッ
ト部とは反対側におけるピストン体に圧力室を形成し、
この圧力室に上記バルブケースに嵌合したガイドプラグ
のガイド突部を挿入するとともに、この圧力室に臨ませ
たガイド突部の受圧面の直径と、上記シート部の直径と
をほぼ等しくしている。

上記のようにしたピストン体には、圧力室をアクチュ
エータポートに常時連通する通孔を形成し、しかも、上
記シート部を開く方向にピストン体を移動させるパイロ
ット圧を導入するパイロット室を形成している。

また、第２の発明は、バルブケースに内装したピスト
ン体のポペット部で、アクチュエータポート側のシート
部を開閉して、アクチュエータポートとタンク通路とを
連通したり、その連通を遮断したりする。そして、上記
ポペット部とは反対側におけるピストン体に圧力室を形
成し、この圧力室に上記バルブケースに嵌合したガイド
プラグのガイド突部を挿入するとともに、この圧力室に
臨ませたガイド突部の受圧面の直径と、上記シート部の
直径とをほぼ等しくしている。

上記のようにしたピストン体には、圧力室をアクチュ
エータポートに常時連通する通孔を形成するとともに、
この通孔にはオリフィスを形成している。

さらに、上記圧力室をタンクに連通する流出通路を形
成し、この流出通路の流出側の開口部に、サーボピスト
ンのポペット部を対向させている。このサーボピストン
にはパイロット圧を作用させ、上記開口部の実質的な開
口面積を制御するようにしている。

（本発明の作用）第１の発明は、アクチュエータポート側の負荷圧が圧
力室にも作用するので、このアクチュエータポートのシ
ート部側に臨ませた受圧面に作用する力と、圧力室に作
用する力とが、互いに相殺しあう。

したがって、アクチュエータポート側の負荷圧が変化
しても、ピストン体が移動せず、当該開度を一定に保つ
ことができる。

また、第２の発明は、上記の第１の発明と同様に、ア
クチュエータポート側の負荷圧に関係なくアクチュエー
タポート側の開度を一定に保つことができる。

しかも、この第２の発明は、サーボピストンに作用さ
せるパイロト圧に応じて、圧力室をタンクに通じさせる
流路の実質的な開度を制御し、上記通孔に形成したオリ
フィス前後に差圧を発生させる。この差圧の影響で当該
ピストン体が移動し、アクチュエータポートの開度を決
める。

（本発明の効果）第１の発明の制御弁によれば、アクチュエータポート
側の負荷圧に関係なく、メータアウト制御特性を常に安
定させることができる。

第２の発明によれば、メータアウト特性を安定させる
ことはもちろん、サーボピストンを動作させることによ
って、その制御特性を自由に制御することができる。

（本発明の実施例）第１図に示した第１実施例は、バルブケース12に、ア
クチュエータポート13と、タンク通路14と、アクチュエ
ータポート13と軸線を同じくしたピストン室15とを形成
するとともに、このピストン室15をガイドプラグ16でふ
さいでいる。

ピストン室15にはピストン体17を摺動自在に内装し、
このピストン体17とガイドプラグ16との間にスプリング
室18を形成し、このスプリング室18に設けたスプリング
19のバネ力をピストン体17に作用させている。

上記のようにしたピストン体17は、スプリング室18と
反対側に、ポペット部17aを形成し、上記スプリング室1
8に設けたスプリング19の作用で、このポペット部17aが
アクチュエータポート13側のシート部20に圧接するよう
にしている。

さらに、ガイドプラグ16と対向するピストン体17の一
側面には圧力室21を開口させているが、この圧力室21に
は、ガイドプラグ16のガイド突部16aを摺動自在に挿入
している。

この圧力室21は、通孔22を介してアクチュエータポー
ト13に常時連通しているが、上記ガイド突部16aの直径
で決まる圧力室21の受圧面積A₃を、シート部20の直系で
決まるアクチュエータポート13側の受圧面積A₄よりもほ
んの少し大きくしている。

さらに、上記ピストン室15に形成した段部15aとピス
トン体17に形成した段部17bとが相まってパイロット室2
3を形成している。

なお、図中符号24は、ピストン体17に形成した連通孔
で、上記スプリング室18をタンク通路14に連通させるも
のである。

しかして、この制御弁を全閉状態にするときには、パ
イロット室23を図示していないタンクに連通する。この
ようにしておけば、アクチュエータポート13側の負荷圧
が、受圧面積A₃とA₄との両方に作用するので、そのわず
かな受圧面積差で当該ピストン体17が図面左方向に押さ
れ、ポペット部17aでシート部20を完全に閉じる。

また、パイロット室23にパイロット圧を作用させる
と、ピストン体17が矢印25方向に移動し、シート部20を
開き、アクチュエータポート13とタンク通路14とを連通
する。

このとき受圧面積A₃とA₄に対する作用力がほぼ相殺さ
れるので、ピストン体17を矢印25方向に移動させる力
は、パイロット室23の圧力のみで決まることになる。

したがって、アクチュエータポート13側の負荷圧が変
化しても、ピストン体17の作動に一切影響を及ぼさな
い。

また、アクチュエータポート13側におけるシート部20
の開度を調整するためには、パイロット室23に作用させ
るパイロット圧を調整すればよく、これによってメータ
アウト制御が可能になる。

なお、この実施例では、圧力室21の受圧面積A₃に対し
て、アクチュエータポート13側の受圧面積A₄を、ほんの
わずかだけA₃＞A₄としているが、これはパイロット室23
をタンク圧にしたとき、当該ピストン体17が閉じ勝手に
なるようにするためである。つまり、この実施例では、
パイロット室23の受圧面積を十分に大きく取れないの
で、スプリング19のバネ力も大きくできない。そこでパ
イロット室23をタンク圧にしたとき、シート部20が確実
に閉じられるように、A₃＞A₄の関係を維持したものであ
る。

もし、スプリング19のバネ力を十分に大きくしても、
パイロット室23のパイロット室の作用でピストン体17を
移動できるなら、上記受圧面積をA₃＝A₄にしてもよい。

いずれにしても、この第１実施例によれば、アクチュ
エータポート13側の圧力変化の影響で、制御特性が不安
定になることが一切ない。

第２図に示した第２実施例は、ピストン体17のポペッ
ト部17aに形成した孔26にサクションポペット27を摺動
自在に内装するとともに、このサクションポペット27に
制御ロッド28を摺動自在に挿入している。

そして、上記制御ロッド28の軸中心線上に通孔29を形
成するとともに、この通孔29にオリフィス30を形成して
いる。

上記のようにした制御ロッド28の内端は、第１実施例
と同様にした圧力室21側に臨ませ、この圧力室21内のガ
イド突部16aとの間に、スプリング31を介在させてい
る。したがって、この制御ロッド28は、上記スプリング
31の作用で、通常は、その内端フランジ部32をサクショ
ンポペット27に圧接させている。

上記のように制御ロッドのフランジ部32がサクション
ポペット27に圧接していれば、このサクションポペット
27にもスプリング31のバネ力が作用する。そのために当
該サクションポペット27は、上記スプリング31のバネ力
で、その傾斜部27aの先端を、上記孔26に形成したシー
ト部33に圧接する。そして、このサクションポペット27
は、アクチュエータポート13側の受圧面積A₅に対して、
圧力室21側の受圧面積A₆を少し大きくしている。

さらに、上記ガイドプラグ16の中心部分には、中空部
34を形成するとともに、この中空部34にパイロットポペ
ット35を内装している。このパイロットポペット35は、
調整ボルト36との間に介在させたスプリング37の作用
で、通常はシート部38を閉じている。このシート部38を
開閉する上記パイロットポペット35には、ニードル部39
を形成し、このニードル部39と上記制御ロッド28との軸
中心線を一致させている。

しかして、メータアウト制御に関しては、前記第１実
施例と全く同様で、パイロット室23に供給するパイロッ
ト圧の作用で、ピストン体17を制御し、シート部20を開
閉するものである。

そして、パイロット室23をタンク圧にしてシート部20
を閉じているときに、アクチュエータポート13側の圧力
が設定圧以上になると、その圧力がパイロットポペット
35に作用してそれを押し開き、圧力室21内の流体をスプ
リング室18から連通孔24を経由してタンク通路14に流
す。したがって、制御ロッド28のオリフィス30にも流れ
が生じ、その前後に圧力差が発生するので、制御ロッド
28とともにサクションポペット27がスプリング31に抗し
て移動してシート部33を開き、アクチュエータポート13
側の圧力を設定圧以下に保つ。

また、上記のようにアクチュエータを作動している最
中に、アクチュエータポート13側が負圧になると、タン
ク通路14のタンク圧がサクションポペット27の傾斜部27
aに作用するので、このサクションポペット27を開き、
タンク通路14側の流体をアクチュエータポート13側に供
給し、その負圧を解消する。

したがって、この第２実施例では、リリーフ弁として
の機能と、サクション弁としての機能を兼ね備えたもの
となる。

第３図に示した第３実施例は、第２実施例のパイロッ
ト室23を省略するとともに、ピストン体17に形成した流
出通路40を介して、圧力室21をスプリング室18に導く。
そして、このスプリング室18における流出通路40の開口
40aに、サーボピストン41のポペット部41aを対向させて
いる。

上記サーボピストン41は、ポペット部41aとは反対端
にスプリング42を作用させ、通常は、上記ポペット部41
aが流出通路40の開口40aを閉じるようにしている。

なお、図中符号43は、ピストン体17の回転を阻止する
ストッパピンで、このピン43を挿入した孔は、第２実施
例の連通孔24の機能も果している。

しかして、この実施例のもとでメータアウト制御をす
るときには、サーボピストン41のパイロット室44にパイ
ロット圧を導き、当該ピストン41をスプリング42に抗し
て移動させるが、このサーボピストン41は、パイロット
室44内の圧力とスプリング42のバネ力とが釣り合った位
置で停止する。

上記のようにピストン41が移動すると、そのポペット
部41aが開口40aから離れてそれを開くので、圧力室21内
の流体が、この流出通路40からスプリング室18及び連通
孔24を経由してタンク通路14に流れる。このような流れ
が生じると、オリフィス30前後に圧力差が発生し、この
圧力差でピストン体17をスプリング19に抗して移動させ
る。

ピストン体17が移動すれば、シート部20が開き、アク
チュエータポート13側の流体をタンク通路14に流出させ
るが、これとともに開口40aをポペット部41aに接近させ
る。開口40aがポペット部41aに接近すると、そのときの
絞り具合が変化するとともに、その絞り具合に応じて圧
力室21内の圧力も変化する。

そこで、ピストン体17は、上記オリフィス30前後の圧
力差と、圧力とスプリング19のバネ力とが釣り合う位置
で停止し、その停止位置におけるシート部20の開度を特
定する。

そして、このときアクチュエータポート13側の負荷圧
が変化したとしても、その圧力変化は圧力室21にも伝達
されるので、それがメータアウト制御に影響を及ぼさな
いこと、第２実施例と同様である。

また、この実施例において、リリーフ弁の機能とサク
ション弁の機能とを兼ね備えていることも第２実施例と
同様である。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜３図はこの発明の第１〜３実施例を示す断面
図、第４図は従来の制御弁の断面図である。 12……バルブケース、13……アクチュエータポート、14
……タンク通路、16……ガイドプラグ、16a……ガイド
突部、17……ピストン体、17a……ポペット部、20……
シート部、21……圧力室、22、29……通孔、23……パイ
ロット室、30……オリフィス、A₃、A₄……受圧面積、40
……流出通路、40a……開口、41……サーボピストン、4
1a……ポペット部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブケースに内装したピストン体のポペ
ット部で、アクチュエータポート側のシート部を開閉し
て、アクチュエータポートとタンク通路とを連通した
り、その連通を遮断したりするとともに、上記ポペット
部とは反対側におけるピストン体に圧力室を形成し、こ
の圧力室に上記バルブケースに嵌合したガイドプラグの
ガイド突部を挿入し、かつ、上記圧力室に臨ませたガイ
ド突部の受圧面の直径と、上記シート部の直径とをほぼ
等しくし、しかも、このピストン体には、上記圧力室を
アクチュエータポートに常時連通する通孔を形成する一
方、上記シート部を開く方向にピストン体を移動させる
パイロット圧を導入するパイロット室を形成したメータ
アウト制御弁。
【請求項２】バルブケースに内装したピストン体のメイ
ンポペット部で、アクチュエータポート側のシート部を
開閉して、アクチュエータポートとタンク通路とを連通
したり、その連通を遮断したりするとともに、上記メイ
ンポペット部とは反対側におけるピストン体に圧力室を
形成し、この圧力室に上記バルブケースに嵌合したガイ
ドプラグのガイド突部を挿入し、かつ、上記圧力室に臨
ませたガイド突部の受圧面の直径と、上記シート部の直
径とをほぼ等しくし、しかも、このピストン体には、上
記圧力室をアクチュエータポートに常時連通する通孔を
形成するとともに、この通孔にオリフィスを形成する一
方、上記圧力室をタンクに連通する流出通路を形成し、
この流出通路の流出側の開口に、サーボピストンのポペ
ット部を対向させ、サーボピストンに作用したパイロッ
ト圧に応じて、上記開口の実質的な開口面積を制御する
構成にしたメータアウト制御弁。