JP2639561B2

JP2639561B2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JP2639561B2
Application number: JP63130700A
Authority: JP
Inventors: 一監大嶋
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1988-05-28
Filing date: 1988-05-28
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH01299303A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、例えば、１つのポンプから供給された作
動油のうち、制御流量をパワーステアリング装置に分流
し、その制御流量以上の余剰流量を作業機等に分流する
流量制御弁に関する。

（従来の技術）第３図に示した従来の流量制御弁の本体１には、ポン
プＰに連通させたポンプポート２、パワーステアリング
装置に接続した制御流ポート３及び作業機側に接続した
余剰流ポート４とを形成するとともに、この本体１に形
成したボア５内にメインスプール６を摺動自在に設けて
いる。さらに、このボア５内に、メインスプール６に対
して直列にしたケース部材７を嵌合している。

そして、上記ボア５の内周には、第１〜６環状溝８〜
13を形成している。この第１環状溝８は通路14を介して
第６環状溝13に連通し、第２環状溝９はポンプポート２
に連通し、第４環状溝11は通路15を介してリリーフ弁16
に接続し、第５環状溝12はタンクポート17に連通させて
いる。

上記メインスプール６は、その一端をパイロット室18
に臨ませるとともに、他端を、ケース部材７との間に形
成した圧力室19に臨ませている。このようにしたメイン
スプール６には、第１環状凹溝20と第２環状凹溝21とを
形成し、上記圧力室19に設けたスプリング22の作用で、
ノーマル位置を保っているとき、第１環状凹溝20が、前
記第１、２環状溝８、９の両者をまたぎ、ポンプポート
２と通路14とを連通させる。

また、メインスプール６がスプリング22に抗して移動
すると、ポンプポート２が通路14と余剰流ポート４との
それぞれに連通する。

上記ケース部材７には、第４環状溝11と圧力室19を連
通するダンピングオリフィス23と、第４環状凹溝11に開
口させたオリフィス24と、第５環状溝12に開口させたポ
ート25と、第６環状溝13に開口させた第１、２制御オリ
フィス26、27とを形成している。そして、この第１制御
オリフィス26は、第２制御オリフィス27よりもその開口
面積を小さくしている。

上記のようにしたケース部材７には、補助スプール28
を内装しているが、この補助スプール28の一端を制御流
ポート３側に臨ませ、他端をバネ室29に臨ませている。

上記補助スプール28には環状凹部30を形成している
が、この環状凹部30は、補助スプール28に形成した絞り
通路31を介して制御流ポート３に連通させている。ま
た、上記絞り通路31は通孔32を介してバネ室29に連通し
ているが、このバネ室29にはバネ33を設けている。

さらに、補助スプール28の外周には段部34を形成して
いるが、この段部34を境にして、制御流ポート３側の直
径を、バネ室29側の直径よりも大きくしている。そし
て、ケース部材７の内周にも段部35を形成し、これら両
段部34、35が相まって、ポート25に常時連通するドレン
室36を形成している。

上記のようにした補助スプール28が、バネ室29に設け
たバネ33の作用でノーマル位置にあるとき、その環状凹
部30が、ケース部材７に形成した第１制御オリフィス26
のみに開口し、第２制御オリフィス27が閉ざされるよう
にしている。そして、補助スプール28がバネ33に抗して
移動したとき、上記両オリフィス26、27が開口するよう
にしている。

しかして、メインスプール６及び補助スプール28をノ
ーマル位置に保った状態で、ポンプＰから制御流量以下
の少量の流体が流入すると、その流体は、通路14及び第
１制御オリフィス26を通過して制御流ポート３から流出
する。このように第１制御オリフィス26に流体が流れる
と、その前後に圧力差が生じ、その上流側の圧力がパイ
ロット通路37を伝わってパイロット室18に導かれる。ま
た、下流側の圧力は、通孔32→バネ室29→オリフィス24
→第４環状溝11→ダンピングオリフィス23を伝わって圧
力室19に導かれる。

したがって、メインスプール６は、スプリング22に抗
して移動し、ポンプポート２と通路14とを連通させると
ともに、ポンプポート２と余剰流ポート４とも連通させ
る。

そして、ポンプＰの吐出量が多くなると、第１制御オ
リフィス26前後の差圧がさらに大きくなるので、メイン
スプール６の移動量も多くなる。したがって、ポンプポ
ート２と余剰流ポート４とを連通させる流路の開度を大
きくし、余剰流ポート４側への供給流量をさらに多くす
る。

上記の状態からパワーステアリングを操作すると、そ
の負荷圧の作用で制御流ポート３側の圧力が上昇する
が、このときの圧力は、補助スプール28の両端面に作用
する。そして、この補助スプール28の両端面の受圧面積
が上記したように相違するので、その受圧面積差に応じ
た作用力がバネ33のバネ力に打ち勝つと、補助スプール
28が移動し、図示のように第１制御オリフィス26ととも
に第２制御オリフィス27が開く。

このように補助スプール28が移動して第２制御オリフ
ィス27も開けば、制御流ポート３からパワーステアリン
グに供給される流量が、この両制御オリフィス26、27で
制御される。

そして、ポンプＰの吐出量が制御流量以下の場合に、
パワーステアリングを操作すると、上記のように補助ス
プール28が移動して、両制御オリフィス26、27が開くの
で、そのオリフィス前後の差圧が少なくなる。そのため
に当該メインスプール６がスプリング22の力で図面左方
向に移動し、ポンプポート２と余剰流ポート４との連通
を遮断する。したがって、この制御流量以下の全流量が
制御流ポート３からパワーステアリングに供給される。

つまり、パワーステアリングを操作していないときに
は、当該ポンプ吐出量が制御流量以下であっても、その
ほぼ全量が余剰流ポート４から作業機側に供給される。
そして、パワーステアリングを操作すれば、両制御オリ
フィス26、27で制御された制御流量が制御流ポート３を
経由してパワーステアリングに供給され、その制御流量
以上の余剰流量が余剰ポート４を経由して作業機側に供
給される。

制御流ポート３の下流側の圧力が、一定の圧力以上に
なると補助スプール28が移動し始め、第２制御オリフィ
スの開度を大きくし、その制御流量を増大させる。この
制御流量の増大にともなって、絞り通路31前後の圧力差
も大きくなるとともに、補助スプール28の両端に作用す
る圧力の差も大きくなる。したがって、当該補助スプー
ル28がゆっくりと移動して、第２制御オリフィス27の開
度をさらに大きくし、制御流量を一層増加させる。

なお、パワーステアリングを操作しているときで、そ
のハンドルをいわゆるすえ切り状態にすると、リリーフ
弁16が開弁し、制御流ポート３側の流体をタンクＴに戻
すが、このタンクＴに戻される流路過程にオリフィス24
を形成しているので、リリーフ弁16からタンクＴに流出
する流量が非常に少なくなる。したがって、このときの
ポンプ吐出量のほぼ全量が、余剰流ポート４に供給され
ることになる。

（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流量制御弁は、例えば、制御
流ポート側の圧力が瞬間的に低くなると、補助スプール
が敏感に反応して制御オリフィスを閉じようとする。

このような現象は、例えば、当該流量制御弁をパワー
ステアリング装置に用いた場合に、次のような不都合を
生じる。

すなわち、ハンドルを急激に切り返すと、それにとも
なって制御流ポートの下流側に接続した切換弁も切り換
わる。このように切換弁が切り換わるときには、必ず中
立位置を通過するが、そのときに制御流ポートが瞬間的
にタンクに連通する。そして、この切換弁が中立位置を
通り越せば、制御流ポート側の圧力が再び上昇すること
になる。

このようにハンドルの切り換え過程で、制御流ポート
側の圧力が急激に変動すると、ハンドル操作に引っ掛か
りを感じるという問題が発生する。

この発明の目的は、制御流ポートの下流側の圧力が急
激に変化しても、それに影響されないようにした流量制
御弁を提供することである。

（問題点を解決する手段）この発明は、ポンプポート、制御流ポート及び余剰流
ポートとを形成した本体内部にメインスプールを設け、
このメインスプールの一端をパイロット室に臨ませ、パ
イロット室とは反対側に嵌合したケース部材内部に補助
スプールを摺動自在に設け、さらに、このケース部材に
は、補助スプールの移動位置に応じて開度を可変にした
制御オリフィスを形成するとともに、この制御オリフィ
スを介して上記ポンプポートと制御流ポートとを連通さ
せ、この制御オリフィスの上流側の圧力を上記パイロッ
ト室に作用させ、制御流ポート側の圧力をこの補助スプ
ールの一端に作用させ、制御流ポート側の圧力上昇にと
もなって補助スプールが移動し、上記制御オリフィスの
開度を大きくする構成にした流量制御弁を前提にするも
のである。

そして、上記流量制御弁を前提にしつつ、この発明
は、制御流ポート側の補助スプール端に筒状部材をはめ
込み、これら補助スプールと筒状部材とが相まってダン
パ室を形成し、補助スプールが原位置に復帰するとき、
このダンパ室の流体を、補助スプールと筒部材との間で
構成する絞り部を介して押し出す構成にした点に特徴を
有する。

（本発明の作用）この発明は上記のように溝成したので、制御流ポート
への供給流量は、制御オリフィスの開度によって決ま
る。この制御オリフィスの開度は補助スプールの移動位
置に応じて制御されるが、この補助スプールの移動位置
は制御流ポートの下流側の圧力によって制御される。

したがって、制御流ポートの下流側の圧力が低くなれ
ば、制御オリフィスの開度が小さくなって、その分、制
御流量が少なくなる。

ただし、制御流ポート側の圧力が低くなって、補助ス
プールが原位置に復帰しようとしても、補助スプールと
筒部材との間で溝成した絞り部によって、ダンパ室内の
流体の流出速度が遅くなる。流出速度が遅くなった分、
補助スプールの移動も緩慢になる。

（本発明の効果）上記のように補助スプールが原位置に復帰するときの
動きが緩慢なので、例えば、当該流量制御弁をパワース
テアリング装置に用いても、ハンドルを急激に切り返し
たときのステアリング感覚に影響を及ぼさない。したが
って、ハンドルの操作に引っかかりを感じるということ
を防止できる。

また、原位置に復帰するときの補助スプールの移動速
度は、補助スプールと筒状部材との間で構成した絞り部
の開度によって異なる。そのため、補助スプールの復帰
速度を変えるには、筒状部材の外径を変えるだけでよ
い。このように筒状部材だけの変更でよいので、コスト
面で有利である。

（本発明の実施例）第１、２図に示した第１実施例は、ケース部材７に環
状の制御溝38を形成した点、及び補助スプール28と制御
流ポート３との間にダンパ機構を設けた点だけが従来と
相違する。

そして、上記制御溝38は、その軸線方向の長さを第２
制御オリフィス27よりも長くしたもので、補助スプール
28が第２図に示すようにフルストロークしたときに、こ
の制御溝38が全開するようにしている。

また、ダンパ機構は、筒部39aの一端に環状突部39bを
形成し、他端にフランジ部39cを形成した筒状部材39を
主要素にしている。

そして、上記筒部39aは従来の絞り通路31と同一の機
能を果すものである。また、フランジ部39cは、制御流
ポート３の内側周囲壁面に接触させるとともに、直径方
向に多少ガタ付きを持たせている。さらに、上記環状突
部39bは、補助スプール28の一端に形成した凹部40に臨
ませて、ダンパ室39dを形成するとともに、この凹部40
と環状突部39bの外周との間で絞り部39eを形成するよう
にしている。

環状凹部30から制御流ポート３に圧力流体が流れる
と、そのときの圧力が上記絞り部39eからダンパ室39dに
伝わる。そして、このダンパ室39d内の圧力によって、
上記フランジ部39cが制御流ポート３の周囲壁面に圧接
し、メタルシール機能を果す。また、このフランジ部39
cは上記のように多少のガタ付きを持たせているので、
それをセンタリングしなくても、環状突部39bを凹部40
内に挿入することができる。

いま、例えば、制御流ポート３の下流側に接続したパ
ワーステアリング装置を駆動して、補助スプール28を第
２図に示すフルストローク位置に保持しているとする
と、第１、２制御オリフィス26、27が全開状態になる。

この状態でハンドルを急激に切り返すと、そのたびご
とに図示していない切換弁が中立位置を越えて切り換わ
るが、この中立位置を越えるときに制御流ポート３を瞬
間的にタンクに連通させる。そのために補助スプール28
が第２図右方向に移動して原位置に復帰しようとする
が、このときにダンパ機構の絞り部39eが機能して、ダ
ンパ効果が発揮され、補助スプール28の移動を緩慢にさ
せる。ハンドルの急激な切り返し時には、この移動が緩
慢になっている間に、切換弁が中立位置を越えてしまう
ので、制御流ポート３側の圧力低下は、補助スプール28
に影響を及ぼさない。言い換えれば、ハンドルを急激に
切り返しても、操作者に従来のようなひっかり感を与え
ないものである。

また、この実施例の場合には、第２制御オリフィス27
に対応して制御溝38を形成したので、補助スプール28が
僅かに移動したとしても、第２制御オリフィス27の開度
に影響を及ぼさない。したがって、ダンパ機構の絞り部
39eを十分に小さくできなくても、流量制御に関する応
答性を緩慢にすることができる。

そして、この応答性をどの程度にするかは、種々の条
件によって決るが、いずれにしても、その応答性は、上
記制御溝38の軸方向の長さとダンパ機構の絞り部39eの
開度に応じて決まる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図はこの発明の第１実施例を示した断面図、第
３図は従来の流量制御弁の断面図である。１……本体、２……ポンプポート、３……制御流ポー
ト、４……余剰流ポート、６……メインスプール、18…
…パイロット室、26、27……第１、２制御オリフィス、
28……補助スプール、39……筒状部材、39a……筒部、3
9b……環状突部、39c……フランジ部、39d……ダンパ
室、39e……絞り部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプポート、制御流ポート及び余剰流ポ
ートとを形成した本体内部にメインスプールを設け、こ
のメインスプールの一端をパイロット室に臨ませ、パイ
ロット室とは反対側に嵌合したケース部材内部に補助ス
プールを摺動自在に設け、さらに、このケース部材に
は、補助スプールの移動位置に応じて開度を可変にした
制御オリフィスを形成するとともに、この制御オリフィ
スを介して上記ポンプポートと制御流ポートとを連通さ
せ、この制御オリフィスの上流側の圧力を上記パイロッ
ト室に作用させ、制御流ポート側の圧力をこの補助スプ
ールの一端に作用させ、制御流ポート側の圧力上昇にと
もなって補助スプールが移動し、上記制御オリフィスの
開度を大きくする構成にした流量制御弁において、制御流ポート側の補助スプール端に筒状部材をはめ込
み、これら補助スプールと筒状部材とが相まってダンパ
室を形成し、補助スプールが原位置に復帰するとき、こ
のダンパ室の流体を、補助スプールと筒状部材との間で
構成する絞り部を介して押し出す構成にした流量制御
弁。