JP2666134B2 - 減圧弁 - Google Patents
減圧弁Info
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Description
【発明の詳細な説明】
（１）産業上の利用分野
本発明は液圧機器に係り、パイロット液圧の増加に応
じて、その出口圧力が低下又は増加する減圧弁に関す
る。 （２）従来の技術 従来、液圧回路に使用される減圧弁で出力側の圧力で
ある出口圧力を変化させる型式では、その減圧弁のスプ
ールに加わる押付力を変化させるが、その方法として手
動、パイロット液圧および電動方式がある。手動方式
は、機械工学便覧等における減圧弁の代表的構造例とし
て示されており、ばねの蓄勢力を手動で調整ねじによっ
て増加または減少させ、ばねの蓄勢力と出口圧力が釣り
合う状態で出口圧力が一定に保つようにする。出口圧力
を変化させる場合は、ばねの蓄勢力を手動で調整ねじに
よって増加または減少させる方法が行われている。 パイロット液圧方式は、ばねの蓄勢力を手動で調整ね
じによって増加または減少させる方法に加えて、パイロ
ット液圧によってばねの内室の圧力を制御する方法があ
る。 また、ばねの蓄勢力をパイロット液圧によって増加又
は減少させることにより出口圧力を変化させる方法もあ
る。ばねの蓄勢力を増加させるためには、パイロット液
圧を増加させる方法が行われている。逆にばねの蓄勢力
を減少させるためには、パイロット液圧を減少させる方
法が行われている。このように、従来のパイロット液圧
方式はパイロット液圧の増加に応じて出口圧力が増加す
る方式のみであった。近年液圧回路も複雑となってきて
パイロット液圧の増加に応じて出口圧力が減少する減圧
弁も必要になってきている。この場合、従来のパイロッ
ト液圧のものは使用できず電動方式が使用される。電動
方式ではパイロット液圧を電気信号に変換し、その電気
信号により減圧弁に取付けられた電磁コイル、電動モー
タなどを作動させてスプールに加わる押付力をパイロッ
ト液圧の増加に反比例するように回路を構成して行なわ
れる。 （３）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の各種方式には次のような問題点
があった。 手動方式では、ばねの蓄勢力を手動で調整ねじによっ
て増加または減少させるので、作業効率が悪いという問
題点があった。 パイロット液圧方式では、パイロット液圧の増加に応
じて出口圧力が増加するので、パイロット液圧の増加に
応じて出口圧力が減少する必要があるときには使用でき
ないという問題点があった。 電動方式では、装置が複雑で高価である。また、各種
の調整も必要となり、それらの装置の保守点検を行う必
要があるという問題点があった。 さらに、原油等の危険物の雰囲気中では使用すること
ができなかった。そのため、液圧のみによって回路を構
成し、危険物の雰囲気中でも使用することができるパイ
ロット液圧方式の減圧弁が必要であった。 （４）問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決し、特段の電動装置を付加
することなく、出口圧力を変化させない形式の減圧弁を
一部変更することで安価で信頼性の高いパイロット液圧
の増加に応じて出口液圧を減少させることができる減圧
弁を提供することを目的として発明されたもので、弁本
体内に摺動自在に嵌挿され、出口液路に対して供給液路
と排出液路とを交互に連通させて三方液路切換を行うス
プールと、このスプールの一端側に設けられ、スプール
を他端に向かって押圧するばねと、前記スプールの他端
側に設けられ、前記出口液路が連通するシリンダを備え
た減圧弁において、 前記シリンダに２個以上のシリンダ室を配設し、これ
らシリンダ室を異なる内径で連続する直列または互いに
独立した並列で配置すると共に、出口液路とは別にパイ
ロット液路をスプールの他端側に設け、１つのシリンダ
室には前記出口液路をその液圧が前記ばねの蓄勢力に抗
する方向に作用するように連通させ、他のシリンダ室に
は前記パイロット液路をその液圧が前記ばねの蓄勢力に
抗する方向に作用するように連通させ、前記直列のシリ
ンダ室には、出口液圧用のピストンとパイロット液圧用
のピストンが一体化した多段ピストンを、そのばね側が
スプールの他端に当接可能に配設し、あるいは並列のシ
リンダ室には、出口液圧用のピストンとパイロット液圧
用のピストンが互いに独立した分離ピストンを、各ピス
トンのばね側が連結部材を介してスプールの他端に当接
可能に配設して構成する。 さらに、前記の構成において、パイロット液路あるい
は出口液路が接続されるシリンダ室のばね側には、その
液圧がばねの蓄勢力に抗する方向と反対の方向に作用す
る第２のパイロット液路を連通させる。 （５）作用 上記構成により成る本発明によればパイロット液圧が
作用しない場合、出口圧力の変化をさせない従来の減圧
弁と同様の作用を行い、出口圧力の変化によりバネの蓄
勢力との差によってスプールが移動し、常に出口圧力を
一定に保つように作用をする。 一方、他のシリンダにばねの蓄勢力に抗する方向のパ
イロット液圧が作用した場合、その合成されたシリンダ
の作用力がばねの蓄勢力と釣り合うようにスプールが移
動し、パイロット液圧の分だけ出口圧力が減少する。従
って、パイロット液圧の増加に比例して出口圧力が減少
することになる。さらに、前記第１のパイロット液路
に、これと反対方向の第２のパイロット液路を付加する
ことにより、出口圧力が第１のパイロット液路の増加に
反比例して減少し、かつ第２のパイロット液路の増加に
比例して増加する減圧弁を得ることもできる。 （６）実施例（１） 本発明の実施例を図面に基き説明する。第１図はパイ
ロット液路が１つの場合の液圧回路図を示す。 １は本発明による減圧弁の機能を図式に表示するため
に使用される記号を示す。２は液圧源よりの常に一定以
上の圧力を持った作動液が供給される供給液路、３は液
圧源などに設置されるタンクなど低圧の液路に排出され
る排出液路、４は減圧弁１の制御された液圧を出力する
出口液路、５はパイロット液圧の供給を受けるパイロッ
ト液路を示す。この液圧回路はパイロット液路５がなけ
れば従来のリリーフ付内部パイロット方式の減圧弁と同
一である。パイロット液路に圧力がない場合の作用は出
口液路４の圧力がある値に設定されたバネの蓄勢力より
も低い場合、供給液路２より出口液路４に作動液が供給
され、出口液路４の圧力が上昇し、バネの蓄勢力と出口
液路４の圧力が釣り合うと供給は停止する。逆に出口液
路４の圧力が上昇しすぎ、バネの蓄勢力以上になると今
度は出口液路４と排出液路３が連通し、出口液路４の作
動液は排出され圧力は降下しバネの蓄勢力と釣り合うと
排出は停止する。 上記のように出口液路４の圧力を一定に保つように作
用する。 次にパイロット液路５に圧力が供給されると今度はパ
イロット液路５の圧力と出口液路４の圧力との合成され
た力がバネと釣り合うように作用することになりパイロ
ット液路５の圧力分だけ出口液路４の圧力が減少するこ
とになり、パイロット液路５の圧力の増加に反比例して
出口液路４の圧力が減少することが可能となる。 前記本発明による減圧弁１は例えば第２図に示す構成
をもったものである。 １は本発明による減圧弁、６はスプール７を内孔８に
摺動自在に嵌装した減圧弁本体、内孔８の中央部には環
状溝９が形成され、出口液路４に連通している。さらに
内孔８には環状溝９と互に一定の間隔に図中左側には供
給液路２が右側には排出液路３が開口している。スプー
ル７には２つの環状溝10,11が形成され、図中左側の環
状溝10は供給液路２に、右側の環状溝11には排出液路３
がスプール７の移動によっても常に連通する構成になっ
ている。環状溝10,11によってはさまれたランド部７′
はその巾が環状溝９の巾よりもわずかに広くなってお
り、第２図のような中立位置の場合には環状溝９は環状
溝10,11とは閉鎖状態を保つことができるよう構成され
る。スプール７の図中左端にはバネケース12の内室13に
収納されたバネ14が当接しており、バネ14の他端にはバ
ネ14の蓄勢力を調整するための調整ネジ15が当接してい
る。内室13にはスプール７にバネ14の蓄勢力以外の液圧
を作用させないために排出液路３の分岐液路3Aが開口し
ている。本体６の図中右側にはシリンダ本体16が取付け
られる。シリンダ本体16はその中心部にその直径の異な
る内孔17A,17Bを形成し、その内孔17A,17Bの内径に見合
う２段の外径18A,18Bを形成するピストン18が摺動自在
に嵌装される。小径の内孔17Aとピストン18Aとで囲まれ
た室19は出口液路４の分岐液路4Aに連通している。大径
の内孔17Bとピストン18A及びピストン18Bで囲まれたパ
イロット室20はパイロット液路５に連通している。ピス
トン18はスプール７の図中右端にその凸部18Cによって
当接しており、内孔８、内孔17B、スプール７、ピスト
ン18Bとで囲まれた21は排出液路３の分岐液路3Bに連通
しており、室13と同様にスプール７にピストン18の作用
力以外に室21の液圧が加わらないように構成される。 本体６、バネケース12、シリンダ本体16は図示しない
ボルトなどによって結合され、作動液がもれないように
適当な方法でシールされる。また調整ネジ15とバネケー
ス12との間も適当な方法でシールされる。 上記構成の本実施例により作用を説明する。まずパイ
ロット液路５の圧力が低く排出液路３とほぼ同じでピス
トン18Bに液圧による作用力がない場合について説明す
る。 第２図の状態では中立状態で出口液路４の作動液の供
給，排出が行なわれない。スプール７の軸方向に作用す
る力は２つで１つはバネ14の蓄勢力Ｆであり、他の１つ
は出口液路４の圧力をPcとし出口液路４の分岐液路4Aを
通じて、小径ピストン18Aの断面積であり圧力Pcを受け
る受圧面積をAcとするとPc・Acの値になる。中立の状態
では式 Ｆ＝Pc・Ac ……（１） が成り立ち出口液路４は環状溝９に連通しているがスプ
ールランド部７′によって閉鎖されており作動液の供給
排出は行なわれない。 次に出口液路４の作動液が図示しない他の液圧機器に
供給されるなどしてその圧力は低下した場合圧力Pcが中
立状態よりも下るために式（１）は次のようになる Ｆ＞Pc・Ac ……（２） となる。すなわちバネ14の蓄勢力がピストン18に作用す
る力よりも大きくなるためスプール７は第２図中右方へ
移動する。すると閉鎖状態にあった環状溝９はスプール
７の環状溝10と連通状態に変る。この場合供給液路２よ
り作動液は環状溝10、環状溝９、出口液路４へ供給さ
れ、出口液路４の圧力は上昇して行く、室19の液圧Pcす
なわち出口液路４の圧力が中立状態まで上昇し、式
（１）が成立すると、スプール７は図中左方に移動し、
環状溝９は再び閉鎖状態となり、作動液の供給も停止す
る。逆に出口液路４に他の液圧機器より作動液が流入さ
れるなどしてその圧力が上昇した場合圧力Pcが中立状態
よりも上昇するために式（２）は Ｆ＜Pc・Ac ……（３） となる。すなわちバネ14の蓄勢力よりもピストン18に作
用する力が大きくなるためスプール７は第２図中左方へ
移動する。すると閉鎖状態にあった環状溝９はスプール
７の環状溝11と連通状態になる。この時出口液路４の作
動液は環状溝９、環状溝11より排出液路３へ排出され出
口液路４の圧力は降下してゆく。出口液路４の圧力が中
立状態まで降下し、室19の圧力によって式（１）が成立
するようになるとスプール７は右方に移動し、再び閉鎖
状態となり作動液の排出も停止する。 上記のようにパイロット液路５に圧力を作用させない
場合はバネ14の蓄勢力に見合う出口液路４の圧力を常に
一定に保つように制御されることになる。次にパイロッ
ト液路５に圧力を供給した場合について説明する。パイ
ロット液路５にパイロット圧Ppを供給するとパイロット
液路に連通するパイロット室20の圧力もPpとなり小径ピ
ストン18Aと大径ピストン18Bとの差の断面積である圧力
Ppの受圧面積をApとすると、パイロット圧Ppによってピ
ストン18が受ける作用力はPp・Apとなる。ピストン18は
第２図中左方へ作用力を受けバネ14の蓄勢力よりもピス
トン18の作用力が大きくなりスプール７は図中左方へ移
動し、前述のパイロット圧がなく出口液路４の圧力が増
加した場合と同様に環状溝９は環状溝11と連通状態とな
り、出口液路４の作動液は排出液路３へ排出され、出口
液路の圧力が降下する。室19の圧力とパイロット室20の
圧力によってピストン18が受ける作用力とバネ14の蓄勢
力が釣り合うと再び環状溝９は閉鎖状態となりこの時の
関係式は Ｆ＝Pc・Ac＋Pp・Ap ……（４） となる。式（１）と式（４）を各々変換してみると となる。（１）′と（４）′を比較してみると（４）′
の場合の出口液路の圧力Pcは、（１）′の場合のPcに比
べてPp・Ap／Acだけ小さくなっている。これはパイロッ
ト圧Ppに比例して、出口液路４の圧力Pcの受圧面積Acに
反比例し、パイロット圧Ppの受圧面積Apに比例して出口
液路４の圧力Pcは減少することを示している。 この状態より出口液路４の圧力が増加した場合はスプ
ール７は左方に移動し作動液を排出し、減少した場合は
スプール７は右方に移動し作動液を供給し、パイロット
液路５の圧力に変化がなければ出口液路４の圧力を再び
一定に保つように制御される。 このような作用によってパイロット液圧の増加に反比
例して出口液圧が減少することになる。またその反比例
の割合は小径ピストン18Aと大径ピストン18Bの径を適切
に選べば自由に設定できる。 次に、本願発明の減圧弁の使用例を第６図に基づいて
説明する。 第６図は本発明の実施例（１）による負荷制御回路
図、第７図はその油圧モータと各弁の制御特性図であ
り、この実施例は方向切換弁30および減圧弁１をコント
ロールレバー33によって油圧制御するものである。 すなわち、図示の中立位置からレバー33を右に倒せ
ば、切換弁30は右へ移動し油圧モータ31は巻上方向に回
転する。このとき、レバー33の操作が小さければ減圧弁
１のパイロット液圧が小さく、減圧弁１の出力である出
口液路の液圧が高く、レギュレーターの切換弁34への作
動圧力は高圧となるので、レギュレーター32の切換弁34
は左方へ移動しレギュレーター32のピストンは右へ移動
する。 従って、モータ31の容量は最大になる。レバー33をさ
らに大きく右へ倒せば減圧弁１のレギュレータの切換弁
34への作動圧は減り切換弁34は右へ移動して、モータ31
の容量は減る。レバー33の左への操作はモータ31が逆転
し制御系は前記とほぼ同じであり、また制御特性も前記
のものとほぼ同一であるからその説明は繰り返さない。 本実施例（１）による負荷制御例は以上のように、コ
ントロールレバー中立位置付近の操作範囲内で油圧モー
タを最大容量とし、コントロールレバーの操作量によっ
てレギュレータを制御しモータの容量を変えることもで
きるので、ウインチの制御特性・安全性・作業性が向上
する。 実施例（２） 上記実施例（１）はピストン18が２段の断面積を形成
したものを使用したが分離したピストンを使用した実施
例を示す第３図により説明する。 この場合の液圧回路図は実施例（１）の第１図と同じ
ものが使用できる。前記実施例と同一部分については同
一符号を用いた。 減圧弁本体６とスプール７は前記実施例とは環状溝、
供給液路２、出口液路４の位置が異っているが、その機
能は同一である。減圧弁本体６の内孔８には環状溝9A,9
Bが形成され、それぞれ供給液路２と排出液路３と連通
している。環状溝9A,9Bのほぼ中間位置には出口液路４
が開口している。スプール７には環状溝10が形成され、
スプール７が移動しても常に出口液路４と連通状態とな
っている。環状溝9A,9Bの中心よりの間隔は環状溝10の
巾よりもわずかに広くなっており、第３図の中立状態で
は環状溝10は環状溝9A,9Bとは閉鎖されている。スプー
ル７が左方に移動すると環状溝10は環状溝9Bと連通状態
となり出口液路４と排出液路３とが連通し、逆に右方に
移動すると環状溝10は環状溝9Aと連通状態となり出口液
路４と供給液路２とが連通する。これは前記実施例の作
用と同一である。この実施例によるとピストンは18Aと1
8Bに分離しており、各々シリンダ本体16に形成された内
孔17A,17Bに摺動自在に嵌装され、ピストン18A,18Bは２
股状の連結体22に当接して連結体の他端はスプール７に
当接している。内孔17Aとピストン18Aで囲まれた室19は
出口液路４に分岐液路4Aを介して連通している。内孔17
Bとピストン18Bとで囲まれたパイロット室20はパイロッ
ト液路５に連通している。ピストン18Aの断面積で出口
液路４の圧力Pcを受ける受圧面積をAcとし、ピストン18
Bの断面積でパイロット液路の圧力Ppを受ける受圧面積
をAp、バネ14の蓄勢力をＦとする。またピストン18A,18
Bの作用力の方向は前記実施例の場合と、同様であるの
で関係式（４）が成り立ち、パイロット圧Ppの増加に反
比例して出口液路４の圧力Pcが減少し、ピストン18Aの
作用によってその出口液路４の圧力Pcは一定に保つよう
に制御されるためその作用は前記実施例と同じである。 実施例（３） 実施例（１）はパイロット液路５が１つの場合を示し
ているがピストン18の径の段を増し、第２のパイロット
液路5Bを増設した実施例を第４図に示す。第１のパイロ
ット液路を5A、第１のパイロット液路5Aの圧力Pp、その
圧力を受けるピストンの受圧面積をAp、第２のパイロッ
ト液路5Bの圧力Psを受ける受圧面積をAs、出口液路４の
圧力Pcを受ける受圧面積をAcとしバネ14の蓄勢力をＦと
すると、この場合の関係式は となり増設された第２のパイロット液圧Psに反比例して
出口液圧Pcは減少するように制御されることになる。 実施例（４） 実施例（１），（２），（３）はいずれもパイロット
液圧の増加に反比例して出口液圧が減少する場合である
が容易に従来のパイロット液圧の増加に比例して出口液
圧を増加させることもできるし、それらを組合せた構成
とすることもできる。その実施例として第５図に示す。
第２のパイロット液路5Bにパイロット液圧Psが作用する
と前記実施例とは逆にピストン18を図中右方への作用力
が発生し、その作用力の分だけ出口液圧が増加すること
になる。第１のパイロット液路5Aの圧力Ppを受けるピス
トン18の受圧面積をAp、第２のパイロット液路5Bの圧力
Psを受けるピストン18の受圧面積をAs、出口液路４の圧
力Pcを受ける受圧面積をAcとし、バネ14の蓄勢力をＦと
する。この場合の関係式は となり、第１のパイロット液圧Ppに反比例して出口液圧
Pcは減少するが、第２のパイロット液圧Psには比例して
出口液圧Pcは増加するように制御される。 その他の実施例 （イ）実施例（１）は１つのパイロット液路，実施例
（２），（３）は２つのパイロット液路の場合を示した
が、さらに異径のピストン部分を設けてピストン18を形
成すれば３つ以上のパイロット液路を増設することがで
きる。 （ロ）実施例（２）の場合も前記と同様にパイロット液
路を増設することは可能であり分離されたピストンをさ
らに設置し、連結体を介してそのスプールにパイロット
圧による作用力を伝達するような構成とすれば良い。 （ハ）実施例（１）の場合、室19に出口液圧を、パイロ
ット室20にパイロット液圧を連通させているが、反対に
室19にパイロット液圧を、室20に出口液圧を連通させる
ことも可能で、パイロット液圧に反比例して出口液圧を
減少することができる。ただしこの場合、実施例（１）
とは受圧面積が異なるため、それらの割合は変化する。 （ニ）実施例（１）と実施例（２）は減圧弁本体６とス
プール７は異なる形式のものを使用したがどちらを使用
しても良い。 （７）発明の効果 前記したように本発明は、供給液路・排出液路・出口
液路の三方液路切換を行うスプールと、このスプールの
一端側に設けられ、スプールを他端に向かって押圧する
ばねと、前記スプールの他端側に設けられ、前記出口液
路が連通するシリンダを備えた減圧弁において、シリン
ダに２個以上のシリンダ室を配設し、これらシリンダ室
を異なる内径で連続する直列または互いに独立した並列
で配置すると共に、出口液路とは別にパイロット液路を
スプールの他端側に設け、１つのシリンダ室には前記出
口液路をばねの蓄勢力に抗する方向に作用するように連
通させ、他のシリンダ室には前記パイロット液路を同方
向に作用するように連通させ、前記直列のシリンダ室に
は、出口液圧用とパイロット液圧用の多段ピストンを配
設し、あるいは並列のシリンダ室には、出口液圧用とパ
イロット液圧用が互いに独立した分離ピストンを、連結
部材を介して配設して構成したため、 （イ）従来パイロット液圧の増加に反比例して出口液圧
を減少させる場合、電動方式が用いられ、その装置は複
雑高価で各種の調整も必要とし、それらの保守点検を必
要としたが、本発明はこの電動方式を必要としない安価
で信頼性の高い減圧弁とすることができる。 （ロ）パイロット液圧を受ける受圧部分をシリンダ部に
増設することで容易に２つ以上のパイロット液路を形成
できる。 （ハ）第１のパイロット液圧に、これと受圧部分の向き
が反対の第２のパイロット液圧を組み合わせることも可
能であり、この場合、出口圧力が第１のパイロット液路
の増加に反比例して減少し、かつ第２のパイロット液路
の増加に比例して増加する減圧弁を得ることもできる。 （ニ）従来の減圧弁のシリンダ部分を多少改造するだけ
で本発明の減圧弁を得ることができる。 なお、実施例における諸関係式は実験によりほぼ一致
していることが認められた。
じて、その出口圧力が低下又は増加する減圧弁に関す
る。 （２）従来の技術 従来、液圧回路に使用される減圧弁で出力側の圧力で
ある出口圧力を変化させる型式では、その減圧弁のスプ
ールに加わる押付力を変化させるが、その方法として手
動、パイロット液圧および電動方式がある。手動方式
は、機械工学便覧等における減圧弁の代表的構造例とし
て示されており、ばねの蓄勢力を手動で調整ねじによっ
て増加または減少させ、ばねの蓄勢力と出口圧力が釣り
合う状態で出口圧力が一定に保つようにする。出口圧力
を変化させる場合は、ばねの蓄勢力を手動で調整ねじに
よって増加または減少させる方法が行われている。 パイロット液圧方式は、ばねの蓄勢力を手動で調整ね
じによって増加または減少させる方法に加えて、パイロ
ット液圧によってばねの内室の圧力を制御する方法があ
る。 また、ばねの蓄勢力をパイロット液圧によって増加又
は減少させることにより出口圧力を変化させる方法もあ
る。ばねの蓄勢力を増加させるためには、パイロット液
圧を増加させる方法が行われている。逆にばねの蓄勢力
を減少させるためには、パイロット液圧を減少させる方
法が行われている。このように、従来のパイロット液圧
方式はパイロット液圧の増加に応じて出口圧力が増加す
る方式のみであった。近年液圧回路も複雑となってきて
パイロット液圧の増加に応じて出口圧力が減少する減圧
弁も必要になってきている。この場合、従来のパイロッ
ト液圧のものは使用できず電動方式が使用される。電動
方式ではパイロット液圧を電気信号に変換し、その電気
信号により減圧弁に取付けられた電磁コイル、電動モー
タなどを作動させてスプールに加わる押付力をパイロッ
ト液圧の増加に反比例するように回路を構成して行なわ
れる。 （３）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の各種方式には次のような問題点
があった。 手動方式では、ばねの蓄勢力を手動で調整ねじによっ
て増加または減少させるので、作業効率が悪いという問
題点があった。 パイロット液圧方式では、パイロット液圧の増加に応
じて出口圧力が増加するので、パイロット液圧の増加に
応じて出口圧力が減少する必要があるときには使用でき
ないという問題点があった。 電動方式では、装置が複雑で高価である。また、各種
の調整も必要となり、それらの装置の保守点検を行う必
要があるという問題点があった。 さらに、原油等の危険物の雰囲気中では使用すること
ができなかった。そのため、液圧のみによって回路を構
成し、危険物の雰囲気中でも使用することができるパイ
ロット液圧方式の減圧弁が必要であった。 （４）問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決し、特段の電動装置を付加
することなく、出口圧力を変化させない形式の減圧弁を
一部変更することで安価で信頼性の高いパイロット液圧
の増加に応じて出口液圧を減少させることができる減圧
弁を提供することを目的として発明されたもので、弁本
体内に摺動自在に嵌挿され、出口液路に対して供給液路
と排出液路とを交互に連通させて三方液路切換を行うス
プールと、このスプールの一端側に設けられ、スプール
を他端に向かって押圧するばねと、前記スプールの他端
側に設けられ、前記出口液路が連通するシリンダを備え
た減圧弁において、 前記シリンダに２個以上のシリンダ室を配設し、これ
らシリンダ室を異なる内径で連続する直列または互いに
独立した並列で配置すると共に、出口液路とは別にパイ
ロット液路をスプールの他端側に設け、１つのシリンダ
室には前記出口液路をその液圧が前記ばねの蓄勢力に抗
する方向に作用するように連通させ、他のシリンダ室に
は前記パイロット液路をその液圧が前記ばねの蓄勢力に
抗する方向に作用するように連通させ、前記直列のシリ
ンダ室には、出口液圧用のピストンとパイロット液圧用
のピストンが一体化した多段ピストンを、そのばね側が
スプールの他端に当接可能に配設し、あるいは並列のシ
リンダ室には、出口液圧用のピストンとパイロット液圧
用のピストンが互いに独立した分離ピストンを、各ピス
トンのばね側が連結部材を介してスプールの他端に当接
可能に配設して構成する。 さらに、前記の構成において、パイロット液路あるい
は出口液路が接続されるシリンダ室のばね側には、その
液圧がばねの蓄勢力に抗する方向と反対の方向に作用す
る第２のパイロット液路を連通させる。 （５）作用 上記構成により成る本発明によればパイロット液圧が
作用しない場合、出口圧力の変化をさせない従来の減圧
弁と同様の作用を行い、出口圧力の変化によりバネの蓄
勢力との差によってスプールが移動し、常に出口圧力を
一定に保つように作用をする。 一方、他のシリンダにばねの蓄勢力に抗する方向のパ
イロット液圧が作用した場合、その合成されたシリンダ
の作用力がばねの蓄勢力と釣り合うようにスプールが移
動し、パイロット液圧の分だけ出口圧力が減少する。従
って、パイロット液圧の増加に比例して出口圧力が減少
することになる。さらに、前記第１のパイロット液路
に、これと反対方向の第２のパイロット液路を付加する
ことにより、出口圧力が第１のパイロット液路の増加に
反比例して減少し、かつ第２のパイロット液路の増加に
比例して増加する減圧弁を得ることもできる。 （６）実施例（１） 本発明の実施例を図面に基き説明する。第１図はパイ
ロット液路が１つの場合の液圧回路図を示す。 １は本発明による減圧弁の機能を図式に表示するため
に使用される記号を示す。２は液圧源よりの常に一定以
上の圧力を持った作動液が供給される供給液路、３は液
圧源などに設置されるタンクなど低圧の液路に排出され
る排出液路、４は減圧弁１の制御された液圧を出力する
出口液路、５はパイロット液圧の供給を受けるパイロッ
ト液路を示す。この液圧回路はパイロット液路５がなけ
れば従来のリリーフ付内部パイロット方式の減圧弁と同
一である。パイロット液路に圧力がない場合の作用は出
口液路４の圧力がある値に設定されたバネの蓄勢力より
も低い場合、供給液路２より出口液路４に作動液が供給
され、出口液路４の圧力が上昇し、バネの蓄勢力と出口
液路４の圧力が釣り合うと供給は停止する。逆に出口液
路４の圧力が上昇しすぎ、バネの蓄勢力以上になると今
度は出口液路４と排出液路３が連通し、出口液路４の作
動液は排出され圧力は降下しバネの蓄勢力と釣り合うと
排出は停止する。 上記のように出口液路４の圧力を一定に保つように作
用する。 次にパイロット液路５に圧力が供給されると今度はパ
イロット液路５の圧力と出口液路４の圧力との合成され
た力がバネと釣り合うように作用することになりパイロ
ット液路５の圧力分だけ出口液路４の圧力が減少するこ
とになり、パイロット液路５の圧力の増加に反比例して
出口液路４の圧力が減少することが可能となる。 前記本発明による減圧弁１は例えば第２図に示す構成
をもったものである。 １は本発明による減圧弁、６はスプール７を内孔８に
摺動自在に嵌装した減圧弁本体、内孔８の中央部には環
状溝９が形成され、出口液路４に連通している。さらに
内孔８には環状溝９と互に一定の間隔に図中左側には供
給液路２が右側には排出液路３が開口している。スプー
ル７には２つの環状溝10,11が形成され、図中左側の環
状溝10は供給液路２に、右側の環状溝11には排出液路３
がスプール７の移動によっても常に連通する構成になっ
ている。環状溝10,11によってはさまれたランド部７′
はその巾が環状溝９の巾よりもわずかに広くなってお
り、第２図のような中立位置の場合には環状溝９は環状
溝10,11とは閉鎖状態を保つことができるよう構成され
る。スプール７の図中左端にはバネケース12の内室13に
収納されたバネ14が当接しており、バネ14の他端にはバ
ネ14の蓄勢力を調整するための調整ネジ15が当接してい
る。内室13にはスプール７にバネ14の蓄勢力以外の液圧
を作用させないために排出液路３の分岐液路3Aが開口し
ている。本体６の図中右側にはシリンダ本体16が取付け
られる。シリンダ本体16はその中心部にその直径の異な
る内孔17A,17Bを形成し、その内孔17A,17Bの内径に見合
う２段の外径18A,18Bを形成するピストン18が摺動自在
に嵌装される。小径の内孔17Aとピストン18Aとで囲まれ
た室19は出口液路４の分岐液路4Aに連通している。大径
の内孔17Bとピストン18A及びピストン18Bで囲まれたパ
イロット室20はパイロット液路５に連通している。ピス
トン18はスプール７の図中右端にその凸部18Cによって
当接しており、内孔８、内孔17B、スプール７、ピスト
ン18Bとで囲まれた21は排出液路３の分岐液路3Bに連通
しており、室13と同様にスプール７にピストン18の作用
力以外に室21の液圧が加わらないように構成される。 本体６、バネケース12、シリンダ本体16は図示しない
ボルトなどによって結合され、作動液がもれないように
適当な方法でシールされる。また調整ネジ15とバネケー
ス12との間も適当な方法でシールされる。 上記構成の本実施例により作用を説明する。まずパイ
ロット液路５の圧力が低く排出液路３とほぼ同じでピス
トン18Bに液圧による作用力がない場合について説明す
る。 第２図の状態では中立状態で出口液路４の作動液の供
給，排出が行なわれない。スプール７の軸方向に作用す
る力は２つで１つはバネ14の蓄勢力Ｆであり、他の１つ
は出口液路４の圧力をPcとし出口液路４の分岐液路4Aを
通じて、小径ピストン18Aの断面積であり圧力Pcを受け
る受圧面積をAcとするとPc・Acの値になる。中立の状態
では式 Ｆ＝Pc・Ac ……（１） が成り立ち出口液路４は環状溝９に連通しているがスプ
ールランド部７′によって閉鎖されており作動液の供給
排出は行なわれない。 次に出口液路４の作動液が図示しない他の液圧機器に
供給されるなどしてその圧力は低下した場合圧力Pcが中
立状態よりも下るために式（１）は次のようになる Ｆ＞Pc・Ac ……（２） となる。すなわちバネ14の蓄勢力がピストン18に作用す
る力よりも大きくなるためスプール７は第２図中右方へ
移動する。すると閉鎖状態にあった環状溝９はスプール
７の環状溝10と連通状態に変る。この場合供給液路２よ
り作動液は環状溝10、環状溝９、出口液路４へ供給さ
れ、出口液路４の圧力は上昇して行く、室19の液圧Pcす
なわち出口液路４の圧力が中立状態まで上昇し、式
（１）が成立すると、スプール７は図中左方に移動し、
環状溝９は再び閉鎖状態となり、作動液の供給も停止す
る。逆に出口液路４に他の液圧機器より作動液が流入さ
れるなどしてその圧力が上昇した場合圧力Pcが中立状態
よりも上昇するために式（２）は Ｆ＜Pc・Ac ……（３） となる。すなわちバネ14の蓄勢力よりもピストン18に作
用する力が大きくなるためスプール７は第２図中左方へ
移動する。すると閉鎖状態にあった環状溝９はスプール
７の環状溝11と連通状態になる。この時出口液路４の作
動液は環状溝９、環状溝11より排出液路３へ排出され出
口液路４の圧力は降下してゆく。出口液路４の圧力が中
立状態まで降下し、室19の圧力によって式（１）が成立
するようになるとスプール７は右方に移動し、再び閉鎖
状態となり作動液の排出も停止する。 上記のようにパイロット液路５に圧力を作用させない
場合はバネ14の蓄勢力に見合う出口液路４の圧力を常に
一定に保つように制御されることになる。次にパイロッ
ト液路５に圧力を供給した場合について説明する。パイ
ロット液路５にパイロット圧Ppを供給するとパイロット
液路に連通するパイロット室20の圧力もPpとなり小径ピ
ストン18Aと大径ピストン18Bとの差の断面積である圧力
Ppの受圧面積をApとすると、パイロット圧Ppによってピ
ストン18が受ける作用力はPp・Apとなる。ピストン18は
第２図中左方へ作用力を受けバネ14の蓄勢力よりもピス
トン18の作用力が大きくなりスプール７は図中左方へ移
動し、前述のパイロット圧がなく出口液路４の圧力が増
加した場合と同様に環状溝９は環状溝11と連通状態とな
り、出口液路４の作動液は排出液路３へ排出され、出口
液路の圧力が降下する。室19の圧力とパイロット室20の
圧力によってピストン18が受ける作用力とバネ14の蓄勢
力が釣り合うと再び環状溝９は閉鎖状態となりこの時の
関係式は Ｆ＝Pc・Ac＋Pp・Ap ……（４） となる。式（１）と式（４）を各々変換してみると となる。（１）′と（４）′を比較してみると（４）′
の場合の出口液路の圧力Pcは、（１）′の場合のPcに比
べてPp・Ap／Acだけ小さくなっている。これはパイロッ
ト圧Ppに比例して、出口液路４の圧力Pcの受圧面積Acに
反比例し、パイロット圧Ppの受圧面積Apに比例して出口
液路４の圧力Pcは減少することを示している。 この状態より出口液路４の圧力が増加した場合はスプ
ール７は左方に移動し作動液を排出し、減少した場合は
スプール７は右方に移動し作動液を供給し、パイロット
液路５の圧力に変化がなければ出口液路４の圧力を再び
一定に保つように制御される。 このような作用によってパイロット液圧の増加に反比
例して出口液圧が減少することになる。またその反比例
の割合は小径ピストン18Aと大径ピストン18Bの径を適切
に選べば自由に設定できる。 次に、本願発明の減圧弁の使用例を第６図に基づいて
説明する。 第６図は本発明の実施例（１）による負荷制御回路
図、第７図はその油圧モータと各弁の制御特性図であ
り、この実施例は方向切換弁30および減圧弁１をコント
ロールレバー33によって油圧制御するものである。 すなわち、図示の中立位置からレバー33を右に倒せ
ば、切換弁30は右へ移動し油圧モータ31は巻上方向に回
転する。このとき、レバー33の操作が小さければ減圧弁
１のパイロット液圧が小さく、減圧弁１の出力である出
口液路の液圧が高く、レギュレーターの切換弁34への作
動圧力は高圧となるので、レギュレーター32の切換弁34
は左方へ移動しレギュレーター32のピストンは右へ移動
する。 従って、モータ31の容量は最大になる。レバー33をさ
らに大きく右へ倒せば減圧弁１のレギュレータの切換弁
34への作動圧は減り切換弁34は右へ移動して、モータ31
の容量は減る。レバー33の左への操作はモータ31が逆転
し制御系は前記とほぼ同じであり、また制御特性も前記
のものとほぼ同一であるからその説明は繰り返さない。 本実施例（１）による負荷制御例は以上のように、コ
ントロールレバー中立位置付近の操作範囲内で油圧モー
タを最大容量とし、コントロールレバーの操作量によっ
てレギュレータを制御しモータの容量を変えることもで
きるので、ウインチの制御特性・安全性・作業性が向上
する。 実施例（２） 上記実施例（１）はピストン18が２段の断面積を形成
したものを使用したが分離したピストンを使用した実施
例を示す第３図により説明する。 この場合の液圧回路図は実施例（１）の第１図と同じ
ものが使用できる。前記実施例と同一部分については同
一符号を用いた。 減圧弁本体６とスプール７は前記実施例とは環状溝、
供給液路２、出口液路４の位置が異っているが、その機
能は同一である。減圧弁本体６の内孔８には環状溝9A,9
Bが形成され、それぞれ供給液路２と排出液路３と連通
している。環状溝9A,9Bのほぼ中間位置には出口液路４
が開口している。スプール７には環状溝10が形成され、
スプール７が移動しても常に出口液路４と連通状態とな
っている。環状溝9A,9Bの中心よりの間隔は環状溝10の
巾よりもわずかに広くなっており、第３図の中立状態で
は環状溝10は環状溝9A,9Bとは閉鎖されている。スプー
ル７が左方に移動すると環状溝10は環状溝9Bと連通状態
となり出口液路４と排出液路３とが連通し、逆に右方に
移動すると環状溝10は環状溝9Aと連通状態となり出口液
路４と供給液路２とが連通する。これは前記実施例の作
用と同一である。この実施例によるとピストンは18Aと1
8Bに分離しており、各々シリンダ本体16に形成された内
孔17A,17Bに摺動自在に嵌装され、ピストン18A,18Bは２
股状の連結体22に当接して連結体の他端はスプール７に
当接している。内孔17Aとピストン18Aで囲まれた室19は
出口液路４に分岐液路4Aを介して連通している。内孔17
Bとピストン18Bとで囲まれたパイロット室20はパイロッ
ト液路５に連通している。ピストン18Aの断面積で出口
液路４の圧力Pcを受ける受圧面積をAcとし、ピストン18
Bの断面積でパイロット液路の圧力Ppを受ける受圧面積
をAp、バネ14の蓄勢力をＦとする。またピストン18A,18
Bの作用力の方向は前記実施例の場合と、同様であるの
で関係式（４）が成り立ち、パイロット圧Ppの増加に反
比例して出口液路４の圧力Pcが減少し、ピストン18Aの
作用によってその出口液路４の圧力Pcは一定に保つよう
に制御されるためその作用は前記実施例と同じである。 実施例（３） 実施例（１）はパイロット液路５が１つの場合を示し
ているがピストン18の径の段を増し、第２のパイロット
液路5Bを増設した実施例を第４図に示す。第１のパイロ
ット液路を5A、第１のパイロット液路5Aの圧力Pp、その
圧力を受けるピストンの受圧面積をAp、第２のパイロッ
ト液路5Bの圧力Psを受ける受圧面積をAs、出口液路４の
圧力Pcを受ける受圧面積をAcとしバネ14の蓄勢力をＦと
すると、この場合の関係式は となり増設された第２のパイロット液圧Psに反比例して
出口液圧Pcは減少するように制御されることになる。 実施例（４） 実施例（１），（２），（３）はいずれもパイロット
液圧の増加に反比例して出口液圧が減少する場合である
が容易に従来のパイロット液圧の増加に比例して出口液
圧を増加させることもできるし、それらを組合せた構成
とすることもできる。その実施例として第５図に示す。
第２のパイロット液路5Bにパイロット液圧Psが作用する
と前記実施例とは逆にピストン18を図中右方への作用力
が発生し、その作用力の分だけ出口液圧が増加すること
になる。第１のパイロット液路5Aの圧力Ppを受けるピス
トン18の受圧面積をAp、第２のパイロット液路5Bの圧力
Psを受けるピストン18の受圧面積をAs、出口液路４の圧
力Pcを受ける受圧面積をAcとし、バネ14の蓄勢力をＦと
する。この場合の関係式は となり、第１のパイロット液圧Ppに反比例して出口液圧
Pcは減少するが、第２のパイロット液圧Psには比例して
出口液圧Pcは増加するように制御される。 その他の実施例 （イ）実施例（１）は１つのパイロット液路，実施例
（２），（３）は２つのパイロット液路の場合を示した
が、さらに異径のピストン部分を設けてピストン18を形
成すれば３つ以上のパイロット液路を増設することがで
きる。 （ロ）実施例（２）の場合も前記と同様にパイロット液
路を増設することは可能であり分離されたピストンをさ
らに設置し、連結体を介してそのスプールにパイロット
圧による作用力を伝達するような構成とすれば良い。 （ハ）実施例（１）の場合、室19に出口液圧を、パイロ
ット室20にパイロット液圧を連通させているが、反対に
室19にパイロット液圧を、室20に出口液圧を連通させる
ことも可能で、パイロット液圧に反比例して出口液圧を
減少することができる。ただしこの場合、実施例（１）
とは受圧面積が異なるため、それらの割合は変化する。 （ニ）実施例（１）と実施例（２）は減圧弁本体６とス
プール７は異なる形式のものを使用したがどちらを使用
しても良い。 （７）発明の効果 前記したように本発明は、供給液路・排出液路・出口
液路の三方液路切換を行うスプールと、このスプールの
一端側に設けられ、スプールを他端に向かって押圧する
ばねと、前記スプールの他端側に設けられ、前記出口液
路が連通するシリンダを備えた減圧弁において、シリン
ダに２個以上のシリンダ室を配設し、これらシリンダ室
を異なる内径で連続する直列または互いに独立した並列
で配置すると共に、出口液路とは別にパイロット液路を
スプールの他端側に設け、１つのシリンダ室には前記出
口液路をばねの蓄勢力に抗する方向に作用するように連
通させ、他のシリンダ室には前記パイロット液路を同方
向に作用するように連通させ、前記直列のシリンダ室に
は、出口液圧用とパイロット液圧用の多段ピストンを配
設し、あるいは並列のシリンダ室には、出口液圧用とパ
イロット液圧用が互いに独立した分離ピストンを、連結
部材を介して配設して構成したため、 （イ）従来パイロット液圧の増加に反比例して出口液圧
を減少させる場合、電動方式が用いられ、その装置は複
雑高価で各種の調整も必要とし、それらの保守点検を必
要としたが、本発明はこの電動方式を必要としない安価
で信頼性の高い減圧弁とすることができる。 （ロ）パイロット液圧を受ける受圧部分をシリンダ部に
増設することで容易に２つ以上のパイロット液路を形成
できる。 （ハ）第１のパイロット液圧に、これと受圧部分の向き
が反対の第２のパイロット液圧を組み合わせることも可
能であり、この場合、出口圧力が第１のパイロット液路
の増加に反比例して減少し、かつ第２のパイロット液路
の増加に比例して増加する減圧弁を得ることもできる。 （ニ）従来の減圧弁のシリンダ部分を多少改造するだけ
で本発明の減圧弁を得ることができる。 なお、実施例における諸関係式は実験によりほぼ一致
していることが認められた。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の実施例図であって、第１図はパイロ
ット液路が１つの場合の液圧回路図、第２図は本発明減
圧弁の構造図、第３図は第２実施例の構造図、第４図は
第３実施例の構造図、第５図は第４実施例の構造図、第
６図は実施例（１）による負荷制御回路図、第７図はそ
の油圧モータと各弁の制御特性図である。 １…減圧弁、２…供給液路 ３…排出液路、４…出口液路 ５…パイロット液路、６…減圧弁本体 ７…スプール、７′…スプールランド部 ８…内孔、９…環状溝 10,11…環状溝、12…バネケース 13…内室、14…バネ 15…調整ネジ、16…シリンダ本体 17A,17B…内孔、18…ピストン 18A…小径ピストン、18B…大径ピストン 18C…凸部、19…室 20…パイロット室、21…室 22…連結体 3A,3B,4A…分岐液路 9A,9B…環状溝 5A,5B…パイロット液路 30…方向切換弁 31…可変容量型油圧モータ 32…レギュレーターとしての油圧シリンダ 33…コントロールレバー 34…切換弁 35,36…高圧選択弁としての逆止弁 37…流量調整弁 38…外部パイロット型流量調整弁 39…外部パイロット型カウンターバランス弁
ット液路が１つの場合の液圧回路図、第２図は本発明減
圧弁の構造図、第３図は第２実施例の構造図、第４図は
第３実施例の構造図、第５図は第４実施例の構造図、第
６図は実施例（１）による負荷制御回路図、第７図はそ
の油圧モータと各弁の制御特性図である。 １…減圧弁、２…供給液路 ３…排出液路、４…出口液路 ５…パイロット液路、６…減圧弁本体 ７…スプール、７′…スプールランド部 ８…内孔、９…環状溝 10,11…環状溝、12…バネケース 13…内室、14…バネ 15…調整ネジ、16…シリンダ本体 17A,17B…内孔、18…ピストン 18A…小径ピストン、18B…大径ピストン 18C…凸部、19…室 20…パイロット室、21…室 22…連結体 3A,3B,4A…分岐液路 9A,9B…環状溝 5A,5B…パイロット液路 30…方向切換弁 31…可変容量型油圧モータ 32…レギュレーターとしての油圧シリンダ 33…コントロールレバー 34…切換弁 35,36…高圧選択弁としての逆止弁 37…流量調整弁 38…外部パイロット型流量調整弁 39…外部パイロット型カウンターバランス弁
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．弁本体内に摺動自在に嵌挿され、出口液路に対して
供給液路と排出液路とを交互に連通させて三方液路切換
を行うスプールと、このスプールの一端側に設けられ、
スプールを他端に向かって押圧するばねと、前記スプー
ルの他端側に設けられ、前記出口液路が連通するシリン
ダを備えた減圧弁において、 前記シリンダに２個以上のシリンダ室を配設し、これら
シリンダ室を異なる内径で連続する直列または互いに独
立した並列で配置すると共に、出口液路とは別にパイロ
ット液路をスプールの他端側に設け、１つのシリンダ室
には前記出口液路をその液圧が前記ばねの蓄勢力に抗す
る方向に作用するように連通させ、他のシリンダ室には
前記パイロット液路をその液圧が前記ばねの蓄勢力に抗
する方向に作用するように連通させ、前記直列のシリン
ダ室には、出口液圧用のピストンとパイロット液圧用の
ピストンが一体化した多段ピストンを、そのばね側がス
プールの他端に当接可能に配設し、あるいは並列のシリ
ンダ室には、出口液圧用のピストンとパイロット液圧用
のピストンが互いに独立した分離ピストンを、各ピスト
ンのばね側が連結部材を介してスプールの他端に当接可
能に配設して構成したことを特徴とする減圧弁。 ２．パイロット液路あるいは出口液路が接続されるシリ
ンダ室のばね側には、その液圧がばねの蓄勢力に抗する
方向と反対の方向に作用する第２のパイロット液路を連
通させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
減圧弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60129200A JP2666134B2 (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 減圧弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60129200A JP2666134B2 (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 減圧弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286911A JPS61286911A (ja) | 1986-12-17 |
| JP2666134B2 true JP2666134B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=15003615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60129200A Expired - Lifetime JP2666134B2 (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 減圧弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2666134B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5847911U (ja) * | 1981-09-22 | 1983-03-31 | 株式会社山城精機製作所 | 油圧制御装置 |
-
1985
- 1985-06-14 JP JP60129200A patent/JP2666134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61286911A (ja) | 1986-12-17 |
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