JP2597112B2 - 油圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数のポペット弁を集合してなる油圧制御装
置に係り、特に負荷の排出側流路の開閉に係るポペット
弁のリフト量制御の改良に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の油圧制御装置を第５図を用いて説明す
る。ポンプ10に接続した供給流路16と負荷の第１の給排
路18との間に供給側ポペット弁として比例制御弁２を設
け、負荷の第２の給排路118とタンク13との間に排出側
ポペット弁としてロジック弁103を設ける。

ロジック弁103のポペット131の一端側はリフト量に応
じて給排路118と、タンク13と間の連通を制御すべく開
口を増加する弁座部を形成し、他端側に形成された背室
136と給排路118との間に固定開口のオリフィス137を設
ける。前記背室136とタンク13との間は、パイロット弁1
04に設けばね148により弾圧偏倚したパイロットポペッ
ト141によって常態で遮断され、前記ばね148に対向する
ピストン143が給排路18の圧力を受けてパイロットポペ
ット141を押し開いて連通する。

前記比例制御弁２は一端側で供給流路16と負荷の第１
給排路18との間を開閉し両端の間を連通する貫通穴を設
けたポペット21を主弁とし、該ポペット21の他端側に設
けた段差により背室26を形成する。背室26はオリフィス
27を介して供給流路16へ接続する。ポペット21の他端側
小径部が貫挿された孔の延長にばね28を介在させ中空の
パイロットスプール22を挿入する。パイロットスプール
22は電気，油圧などの入力信号に応じてアクチュエータ
29が出力する押圧力を受けて偏倚する。パイロットスプ
ール22には該スプールの中空孔が該スプールの偏倚量に
応じて背室26に通ずる孔24に開口する弁機構および前記
偏倚量に応じてタンク13への開口を減ずる弁機構とを有
する。

前述の従来例は以下のように作用する。印加された入
力信号15に比例制御弁２のパイロットスプール22が応動
し、負荷の第１の給排路をタンク13へ連通させていた孔
25を閉止するとともに孔24を環状溝23へ開口させる。よ
ってポンプ10の吐出油は比例制御弁２のポペット21のオ
リフィス27,孔24,環状溝23,負荷11の第１の給排路18を
介して負荷11を駆動すべく伝達され圧力が上昇する。第
１の給排路18の圧力はパイロット流路を介してパイロッ
ト弁104のピストン143に印加されパイロットポペット14
1を押上げて開弁する。前記負荷11の他側の圧油はロジ
ック弁103のポペット131に設けたオリフィス137,パイロ
ットポペット141を経てタンク13へ排出され、負荷11が
起動し、ポンプ10,負荷11,タンク13の流路を流体が循環
し始める。よって、比例制御弁２の主弁であるポペット
21は流体がオリフィス27を通過するときの圧力差とばね
28の弾圧力とが平衡する位置までリフトし、他方ロジッ
ク弁103の主弁であるポペット131はオリフィス137を通
過する圧力差とばね138の弾圧力が平衡する位置までリ
フトし開弁し、負荷11は比例制御弁２とロジック弁103
の開度に応じた速度で駆動される。

入力信号15の印加を除くと比例制御弁２のパイロット
スプール22は下方へ復帰し、その環状溝23に開口してい
た背室26に通ずる孔24が閉ざされるとともに、負荷の第
１の給排路18を孔25を介してタンク13へ連通する。オリ
フィス27での圧力差を消失しポペット21はばね28により
上昇し負荷11へのポンプ吐出油の供給を遮断する。負荷
の第１の給排路18のタンク13への連通に伴ないパイロッ
ト弁104のばね148がパイロットポペット147とピストン1
42とを押し下げ、ロジック弁103の背室136とタンク13と
の連連を遮断する。オリフィス137を通過する液体が無
くなりポペット131はばね138により左行し負荷の第２の
給排路118とタンク13間の連通を遮断する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来例の油圧制御装置では、供給側に位置する比例制
御弁の開度は入力信号に応動するが、排出側に設けられ
たロジック弁のポペットの開度は負荷の第１の給排路の
圧力に依存する。従って、負荷の変動等による振動が発
生し易く、その防止手段として例えばポペット131のオ
リフィス137を小さく絞り込むと制振の効果が得られる
が、反面応答性が損われる欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は制振と良好な応答性を両立させるべく供給側
比例制御弁のポペットのリフト量に応じて排出側ロジッ
ク弁のポペットをリフトさせるよう、両者のリフト量の
間の幾何学的な関連を維持し前記問題を解決するもので
ある。以下にその内容を第１図を用いて説明する。

供給流路16と負荷の第１の給排路18とを連通する開度
を入力信号15に応じて制御するポペット形の比例制御弁
２と、負荷11の第２の給排路118とタンク13との連通を
制御するポペット形のロジック弁103とロジック弁を制
御するパイロット弁104とで負荷11の駆動を制御する油
圧制御装置を構成する。さらに、供給流路16から分岐し
一定圧を供給する減圧弁６の出口を定圧パイロット油圧
源７とし、比例制御弁２に該弁２のポペット２のリフト
量に応じて開度を増す可変絞り20を設け該絞り20の一方
を前記油圧源７に接続し他方を２路に分岐する。前記分
岐した２路のうち一方は絞り19を介してタンク13へ開放
し他方はパイロット弁104に設けられ一端をばね149で弾
圧されたパイロットスプール142の他端側へ接続する。
前記パイロット弁104には前記ばね149を撓ませて偏倚す
るパイロットスプール142の偏倚量に応じて開度を増す
可変開口140を設け、該可変開口140を介してロジック弁
103の背室136をタンク13へ接続する。

［作用］ 印加された入力信号15に応動して比例制御弁２のポペ
ット21がリフトし、供給流路16と負荷の第１の給排路18
とを連通させる。ポペット21のリフト量に応じた開度に
可変絞り20が開口し、パイロット油圧源７から供給され
前記開口を通過した圧油は絞り19を経てタンクへ還流す
る。絞り19を通過することによって生起した圧力はパイ
ロット弁104に設けられ一端をばね149で弾圧されたパイ
ロットスプール142の他端に印加され、パイロットスプ
ール142を偏倚させ、前記パイロットスプール142の他端
に印加された圧力に応じた開度に可変開口140を開きロ
ジック弁103の背室136をタンク13へ連通させる。負荷11
の第１の給排路18を介して負荷11に作用する圧油によっ
て第２の給排路118に生起した圧力が背室136の圧油を前
記可変開口140を介してタンクへ排出しポペット131をリ
フトさせ給排路118の圧油をタンクへ還流させる。ポペ
ット131がリフトすると可変開口130が開きポペット131
のリフト量に応じ開口面積が増す。

ポペット130の給排路118側の環状面積 ……A₁ 背室136に露出するポペットの面積 ……A₂ 給排路118の圧力 ……P₁ 背室136の圧力 ……P₂ パイロットスプール142の端面に作用する圧力 ……Ｐ 可変開口130の開口面積 ……a₁ 可変開口140の開口面積 ……a₂ 定数 ……Ｋ（＝A²/A₁） とし、ばね138の弾圧力は小さいので無視し平衡状態を
考えると P₁/P₂＝A₂/A₁＝Ｋ となり、可変開口130と可変開口140を通過する流量が等
しく、 であることから a₁ ²×（P₁−P₂）＝a₂ ²×P₂ となり上記２式より となり、ポペット131のリフト量によって決まる可変開
口130の開口面積a₁はパイロットスプール142の端面に作
用する圧力Ｐによって決まる可変開口140の開口面積a₂
によって一義的に決まる。他方、比例制御弁２につい
て、 可変絞り20の開口面積 ……a₃ 絞り19の開口面積 ……a₄ 油圧源７の一定圧力 ……P₀ とすれば、絞り20と絞り19を通過する油量は等しいこと
から前記と同様に、 a₃ ²（P₀−Ｐ）＝a₄ ²P であるから Ｐ＝P₀/［１＋（a₄/a₃）^２］ となり、前記パイロットスプール142の端面に作用する
圧力Ｐはポペット21のリフト量によって決まる可変開口
20の開口面積a₃によって一義的に決まる。よってロジッ
ク弁103のポペット131のリフト量は比例制御弁２の21の
リフト量によって一義的にまる。

［実施例］ 第２図は本発明の第１実施例を示すもので、比例制御
弁、ロジック弁、パイロット弁をそれぞれ２個備え、比
例制御弁のポペットのリフト量と該弁に対をなして追従
するロジック弁のポペットのリフト量との間に前記関係
を維持しつゝ、比例制御弁２とロジック弁103とで負荷
を正方向へ、比例制御弁102とロジック弁３とで負荷を
逆方向へ駆動制御しうるものである。図示構成の比例制
御弁２は、印加された入力信号15に応じてアクチュエー
タ29が出力する力にパイロットスプール22が応動して偏
倚しばね28の弾圧力を増すとともに環状溝23に孔24を開
口させ、オリフィス27を通過した圧油は孔25を経てタン
クへ還流し、前記孔24の開口の程度によって背室26に保
持される圧力とばね28とでポペット21を閉止すべく作用
する力がこれと対向し供給流路16の圧力で開弁しうよう
とする力と平衡するまでポペット21がリフトする。この
平衡状態においてパイロットスプール22が受けるばね28
の力はポペット21のリフトに比例する。よってポペット
21のリフト量は入力信号に応じて出力する力に比例す
る。ポペット21のリフトが図示Ｌをこえるとリフト量に
応じて開口し供給油路16の圧油は負荷の第１の給排路18
に介在するチェック弁５を経て負荷11を駆動する。負荷
11からの還流油は負荷の第２の給排路118に介在するチ
ェック弁105で流路を遮断されている。ポペット21のリ
フト量が図示ｌを超えると可変絞り20がリフト量に応じ
て開口し、開口に応じて定圧油圧源７の圧油を通過させ
通過油量に応じて下流の絞り19が保持する圧力をパイロ
ット弁104に設けられ一端をばね149で弾圧されたパイロ
ットスプール142の他端へ印加する。印加された圧力に
よりパイロットスプールがリフトし以下［作用］の項に
記述した如く比例制御弁２のポペット21のリフトに応じ
てロジック弁103のポペット131がリフトし、負荷11の第
２の給排路118の圧油をタンク13へ還流させる。

パイロット弁104には給排路118の圧力が予め設定され
た値で開弁し背室136をタンク13へ連通させロジック弁1
03のポペット131を開弁するパイロットリリーフ弁141を
設け、ロジック弁103を過負荷リリーフ弁として作動さ
せる。

また、ロジック弁103の背室136から給排路118へ自由
流を流すチェック弁150を設けてもよい。給排路118の圧
力がタンク13よりも低いとき、タンクの圧力で押し開か
れようとするロジック弁103のポペット131の背室136内
の圧油はチェック弁150を経て給排路118に排出されるの
でポペット136は急速にリフトしキャビティション防止
弁として作用する。

さらに、ポンプ10が可変吐出形の場合、給排路18、11
8に介在するチェック弁５、105の自由流入口側に接続
し、いずれか高い側の圧力を出力するシャトル弁14を設
けその出力圧力と前記ポンプ10の吐出油の差圧が所定値
をこえるとポンプの吐出量を源ずるロードセンシング装
置８を設け比例制御弁２の流量制御を圧力補償する。

前記パイロットリリーフ弁140、チェック弁150、ロー
ドセンシング装置は必要に応じて選択使用してよい。

負荷を逆方向に駆動するには比例制御弁102に信号を
入力すればよい。その場合の作用は本装置が左右対象に
構成されており、図の右側の構成部材には対応する左側
構成部材に100を加えた符号を付し説明を省略する。

第３図は他の実施例を示すもので、第１実施例におけ
る比例制御弁２、102のパイロットスプール22、122の孔
25および125を除去し、シャトル弁14の出力とタンク13
との間に源圧弁61および絞り64を直列に接続したもので
ある。第１実施例においては負荷の第１および第２の給
排路18、118はパイロットピストン22、122を作動させた
時孔25、125を介してタンクに連通し、少量ではあるが
ポンプ吐出油の一部がタンクへ放出される分だけの損失
を伴なう。前記孔25、125に対応する本実施例の絞り64
に加えられる圧力は減圧弁61で減圧されるので回路圧が
上昇してもタンクへ放出される油量は少く損失が軽減さ
れる。

第４図は第１実施例の比例制御弁２、102のパイロッ
トスプール22、122の孔25および125を除去し、可変絞り
20、120の下流をタンクへ連通しポペット21のリフト量
に応じて絞る第２可変絞り65、165を設けたものであ
る。ポペット21、121のリフトが増すにつれて第２可変
絞り65、165の開度が減じ可変絞り20、120が開口し開度
を増す。第２可変絞り65、165はポペット21、121が最大
リフト量に達する前に閉じタンクへの圧油の放出を断つ
ので、損失は消滅する。この状態では孔24、124から環
状溝23、123へ放出される圧油は負荷を駆動する給排路1
8、118へ合流し有効な仕事に寄与する。

［効果］ 以上述べたように本願発明によれば、負荷の排出側に
設けられたロジック弁の開度を入力信号に応動する供給
側比例制御弁の開度に一義的に対応して制御するため振
動を伴わず早い応答性が得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための図、第２〜４図
はこの発明の実施例を示す図、第５図は従来のこの種の
油圧制御装置を示す図である。 ２……比例制御弁、103……ロジック弁、104……パイロ
ット弁、６……減圧弁、７……パイロット油圧源、11…
…負荷、13……タンク、16……供給流路、18,118……給
排路、19……絞り、20……可変絞り、21,131……ポペッ
ト、130,140……可変開口、136……背室、142……パイ
ロット、149……ばね。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給流路と負荷の第１の給排路との連通を
   制御するポペット形比例制御弁と、負荷の第２の給排路
   とタンクとの連通を制御するポペット形ロジック弁を制
   御するパイロット弁とを備えた油圧制御装置において、
   定圧パイロット油圧源と、入口を前記パイロット油圧源
   に接続し前記比例制御弁のポペットのリフト量に応じて
   開度が増加する可変絞りと、前記可変絞りの出口とタン
   クとの間に設けた絞りと、前記ロジック弁のポペットの
   リフト量に応じて該ポペットの背室と負荷の第２の給排
   路との間の開度が増加する可変開口と、前記パイロット
   弁に設けばねの弾圧力に対向し前記定圧パイロット油圧
   源より前記比例制御弁の前記可変絞りを介して印加され
   るパイロット圧力に応じて移動し前記ロジック弁の背室
   をタンクへ連通する開度が増加する可変開口を設けたパ
   イロットスプールとを具備した油圧制御装置。