JP2875613B2

JP2875613B2 - 減圧弁型パイロツト弁

Info

Publication number: JP2875613B2
Application number: JP23050690A
Authority: JP
Inventors: 良純西村; 渉大津; 欣也高橋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: JPH04112216A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばメイン回路中の方向切換弁等を切換
制御するために、減圧源からの液圧を減圧して方向切換
弁等に出力できるようにした減圧弁型パイロツト弁に関
し、特に、ケーシング内に複数のスプールを摺動させる
複数の軸穴を設けた減圧弁型パイロツト弁に関する。

〔従来の技術〕

近年、建設機械や土木機械等にあつては、大型化、高
速化および高性能化が進み、油圧回路が複雑化すると共
に油圧回路中を流れる圧油も大流量化する傾向にある。
このため、油圧ポンプは大容量のものが使用され、方向
切換弁等も大型化している。そこで、最近では方向切換
弁の切換制御や可変容量ポンプの傾転制御等を簡単かつ
円滑に行うため、これらの制御をパイロツト弁を用いて
行う油圧パイロツト方式が採用されている。そして、こ
の種のパイロツト弁として、パイロツト圧の制御が容易
な減圧弁型パイロツト弁が広く使用されている。

第２図は従来の減圧弁型パイロツト弁を示す縦断面図
である。

この第２図において、１はパイロツト弁本体を構成す
るケーシングで、このケーシング１内には油圧ポンプ２
からの圧油が流入するポンプポート３と、タンク４と常
時連通するタンクポート５とがそれぞれ略Ｌ字状に形成
され、ポンプポート３、タンクポート５間には後述の各
軸穴8a、8bを介して両者と連通する一対の出力ポート6
a、6bが設けられている。そして、各出力ポート6a、6b
は配管7a、7bを介して方向切換弁の各パイロツト室（図
示せず）と接続され、各出力ポート6a、6b内の圧力によ
り方向切換弁の切換制御を行うようになつている。な
お、上記ポンプポート３、タンクポート５は必ずしも略
Ｌ字状に形成されず、各出力ポート6a、6bを略Ｌ字状に
形成することもある。

8a、8bはケーシング１内に対称的に位置し、ケーシン
グ１を軸方向に貫通して設けた一対の軸穴で、各軸穴8
a、8bの上端側は大径のばね室9a、9bとなり、これらの
ばね室9a、9bは通路10を介してタンクポート５と常時連
通されている。

また、各軸穴8a、8bの下端側には後述する各スプール
13a、13b、およびこのスプール13a、13bの端部に設置さ
れたピストン14a、14bにより独立させられた油室、すな
わちタンク室22a、22bが設けられ、各タンク室22a、22b
は油通路23、24によりタンクポート５に常時連通してい
る。そして、各軸穴8a、8bには各ばね室9a、9bと各出力
ポート6a、6bの間、各出力ポート6a、6bとポンプポート
３の間およびポンプポート３と各タンク室22a、22bの間
に位置して、それぞれスプール13a、13bの摺動穴8A1、8
B1、8C1、および8A2、8B2、8C2が形成してある。そし
て、各摺動穴8A1、8B1、8C1、および8A2、8B2、8C2のう
ち、摺動穴8A1、8B1、および8A2、8B2は油液の通路とな
つて、各スプール13a、13bによつて選択的に開閉され、
各出力ポート6a、6bをポンプポート３、タンクポート５
のいずれかに連通させるようになつている。

また、各軸穴8a、8bはポンプポート３、各出力ポート
6a、6bおよびタンクポート５とそれぞれ連通し、ポンプ
ポート３に対応する部位には各軸穴8a、8b間を連通させ
るように通路12が設けられている。一方、前述のばね室
9a、9bには段部9A1、9A2が径方向内向きに突出して設け
られ、各段部9A1、9A2は後述する各プツシヤ16a、16bの
軸方向変位を所定範囲内に規制するようになつている。

上記スプール13a、13bは各軸穴8a、8b内にそれぞれ摺
動可能に配置され、内部に上記ピストン14a、14bを有
し、これらのピストン14a、14bと共に下端面が各タンク
室22a、22bに位置してこれらの各タンク室22a、22bをポ
ンプポート３に対してしや断すると共に、摺動穴8B1、8
C1あるいは8B2、8C2内を摺動して出力ポート6a、6bをポ
ンプポート３に対して開閉する大径部13A1、13A2と、こ
れらの大径部13A1、13A2から所定の長さをもつて軸方向
に延設された小径部13B1、13B2と、これら小径部13B1、
13B2の上端から径方向に突設され、上記摺動穴8A1、8A2
内を摺動し出力ポート6a、6bをタンクポート５に対して
開閉する環状部13C1、13C2と、これら環状部13C1、13C2
から細長く軸方向に延設され、ばね室9a、9b内を伸長す
る軸部13D1、13D2と、これら軸部13D1、13D2の上端に設
けられた頭部13E1、13E2とからなり、大径部13A1、13A2
と環状部13C1、13C2とによつて出力ポート6a、6bをポン
プポート３、タンクポート５のいずれかに選択的に連通
させるようになつている。

各スプール13a、13bの大径部13A1、13A2の中心部には
ピストン穴13G1、13G2が軸方向に設けられ、そのピスト
ン穴13G1、13G2にはピストン14a、14bが摺動可能に設置
され、スプール13a、13b内に圧力室11a、11bを形成して
いる。また、各スプール13a、13bには、圧力室11a、11b
と小径部13B1、13B2の周面にわたつて、軸方向および径
方向に油通路13F1、13F2が設けられ、これら油通路13F
1、13F2は圧力室11a、11bを出力ポート6a、6bに対して
常時連通させている。そして、圧力室11a、11bが出力ポ
ート6a、6bを介して高圧となつたときには、その圧力に
よつてスプール13a、13bは上向きに押圧されるようにな
つている。

また、スプール13a、13bおよびピストン14a、14bによ
りポンプポート３、出力ポート6a、6bより隔離されたタ
ンク室22a、22bは、油通路23、24を介してタンクポート
５に連通している。

17a、17bは各ばね室9a、9bの上端側に装着され、各軸
穴8a、8bの上端側を施蓋しているブツシングで、これら
各ブツシング17a、17bはケーシング１の上端面にねじ止
めされた上蓋15によつて抜止めされている。16a、16bは
これら各ブツシング17a、17b内に摺動可能に配置され、
これら各ブツシング17a、17bおよび上蓋15から上方に突
出しているプツシヤで、これら各プツシヤ16a、16bの基
端には径方向にフランジ16A1、16A2が突出され、各ブツ
シング17a、17bに対して軸方向に抜止めされている。ま
た、各プツシヤ16a、16bの基端側中央には円形の凹溝16
B1、16B2が設けられ、各凹溝16B1、16B2内には各スプー
ル13a、13bの頭部13E1、13E2が軸方向に変位可能に挿入
されている。そして各プツシヤ16a、16bは揺動可能なレ
バー25によつて押圧操作され、後述の各設定ばね20a、2
0bを介して各スプール13a、13bを軸方向に摺動変位させ
るようになつている。

18a、18bは各ばね室9a、9b内に摺動可能に配置された
ばね受で、各ばね受18a、18bは内周側が各プツシヤ16
a、16bの基端側端面および各スプール13a、13bの頭部13
E1、13E2下面と当接可能に形成され、該各プツシヤ16
a、16bと共に軸方向に変位するようになつている。そし
て、各ばね受18a、18bは各プツシヤ16a、16bが軸方向に
大きく押圧操作されるとき、各ばね室9a、9bの段部9A
1、9A2に当接して、各プツシヤ16a、16bのこれ以上の変
位を規制するようになつている。19a、19bは各プツシヤ
16a、16bを図示の位置に復帰させる復帰ばねで、これら
各復帰ばね19a,19は各ばね室9a、9b内に配設され、各プ
ツシヤ16a、16bを各ばね受18a、18bを介して軸方向上向
きに付勢している。

上記した設定ばね20a、20bは、各プツシヤ16a、16bの
押圧操作量に応じて各スプール13a、13bを軸方向下向き
に押圧し、これら各スプール13a、13bを介して各出力ポ
ート6a、6b内の圧力を設定する。これら各設定ばね20
a、20bは各ばね室9a、9b内で各復帰ばね19a、19bの内側
に位置し、各ばね受18a、18bと各スプール13a、13bの環
状部13C1、13C2との間に配設されている。そして、各設
定ばね20a、20bは各プツシヤ16a、16bがレバー25によつ
て押圧操作されるときに、各スプール13a、13bを軸方向
下向きに摺動変位させ、これら各スプール13a、13bの環
状部13C1、13C2および大径部13A1、13A2を介して各摺動
穴8A1、8B1、および8A2、8B2を開閉させる。一方、各圧
力室11a、11b内の圧力によつて各スプール13a、13bが上
向きに押圧されるときには、各設定ばね20a、20bは各ス
プール13a、13bが軸方向上向きに摺動変位するのを許
し、各環状部13C1、13C2および各大径部13A1、13A2を介
して各摺動穴8A1、8B1、および8A2、8B2を開閉させるよ
うになつている。これにより、各設定ばね20a、20bは各
圧力室11a、11bの圧力によつて撓むようになり、その時
のばね荷重と各圧力室11a、11b内の圧力とをバランスさ
せつつ、各スプール13a、13bを上下に摺動変位させ、各
出力ポート6a、6b内圧力をレバー25の揺動角、すなわち
各プツシヤ16a、16bの押圧操作量に応じた値に設定する
ようになつている。

また、21a、21bは各タンク室22a、22bの下端部に螺着
された栓体すなわちプラグで、各プラグ21a、21bはケー
シング１を軸方向に貫通して設けられた各軸穴8a、8bの
下端側に閉栓し、各タンク室22a、22b内の油液が外部に
漏れるのを防止している。

次に、このように構成された減圧弁型パイロツト弁の
作動について説明する。

まず、レバー25が図示のように中立位置にあるときに
は、各スプール13a、13bは大径部13A1、13A2で各摺動穴
8A2、8B2を閉じ、環状部13C1、13C2で各摺動穴8A2、8B2
を開くから、各出力ポート6a、6bは各ばね室9a、9b、通
路10を介してタンクポート５と連通され、ポンプポート
３に対してしや断され、低圧状態におかれる。

そして、レバー25を矢印Ａ方向に摺動操作すると、一
方のプツシヤ16aが軸方向下向きに押圧され、一方のス
プール13aが設定ばね20aを介して軸方向下向きに摺動変
位される。そして、スプール13aの環状部13C1、大径部1
3A1によつて摺動穴8A1、8B1が開閉されると、一方の出
力ポート6aはタンクポート５に対してしや断され、ポン
プポート３と連通されるから、出力ポート6a、圧力室11
aは高圧となり、スプール13aを軸方向上向きに押圧す
る。この結果、スプール13aは軸方向上向きに摺動変位
し、設定ばね20aはプリセツト状態から圧縮されて撓む
ようになる。そして、スプール13aの環状部13C1、大径
部13A1によつて摺動穴8A1、8B1が再び開閉されると、出
力ポート6a、圧力室11a内の圧力が低下するから、前述
の設定ばね20aのばね荷重によつてスプール13aは再び軸
方向下向きに摺動変位し、摺動穴8A1を閉じると共に摺
動穴8B1を開く。

これにより、前述した一方のスプール13aは上、下に
摺動変位し、摺動穴8A1、8B1の開閉を繰返しつつ、一方
のプツシヤ16aの押圧操作量に応じた値に出力ポート6a
内の圧力を設定ばね20aを介して設定する。そして、プ
ツシヤ16aの押圧操作量をさらに大きくし、スプール13a
の頭部13E1がプツシヤ16aの凹溝16B1底部に当接するよ
うになると、スプール13aはプツシヤ16aと一体的に変位
するようになるから、出力ポート6a内の圧力はポンプポ
ート３内と同圧に設定される。また、レバー25を矢印Ｂ
方向に摺動操作した場合には、他方のプツシヤ16bを介
して他方のスプール13bが前述と同様に作動し、他方の
出力ポート6b内の圧力を適宜な値に設定することができ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、レバー25を操作
し、スプール13a、13bの頭部13E1、13E2がプツシヤ16
a、16bの凹溝16B1、16B2底部に当接するまでは、スプー
ル13a、13bは圧力設定ばね20a、20bのばね荷重と圧力室
11a、11b内の圧力によりバランされた位置に保たれ、減
圧弁型パイロツト弁の機能を果たしているのであるが、
出力ポート6a、6bは配管7a、7bを介しアクチユエータに
導通されており、また、その配管7a、7bの長さも種々の
ものがある。一般に建設機械の場合、アクチユエータの
作動も頻繁であり、また外部要因もあつて、アクチユエ
ータの負荷圧力が変動し、これに伴い配管7a、7b、出力
ポート6a、6bの圧力が変動させられる。この場合圧力室
11a、11bの圧力も変動し、バランス対応している設定ば
ね20a、20bとの均衡が変化しスプール13a、13bが上下に
摺動をする。このとき設定ばね20a、20bの固有振動数、
およびポンプポート３から流入する油と出力ポート6a、
6bからタンクポート５に流出する油とのタイミングによ
り自励振動を発生させスプール13a、13bが上下に振動
し、出力ポート6a、6bの圧力もより大きく変動し、性能
が不安定になりやすい。

本考案は上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、アクチユエータの負荷変動に
伴うスプールの自励振動を防止することができる減圧弁
型パイロツト弁を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は、ポンプポー
ト、タンクポートおよび出力ポートを有するケーシング
と、このケーシングを軸方向に貫通して設けられ、ポン
プポートおよび出力ポートにそれぞれ連通させた少なく
とも２ケの軸穴と、この軸穴内にそれぞれ摺動可能に配
置され、出力ポートをポンプポート、タンクポートのい
ずれかに連通させ、かつ出力ポート圧力を端部に設けら
れたピストンに導き、出力ポート圧力に相当する反力を
生じさせる手段を有するスプールと、上記各軸穴の一端
部に設けられ、各スプールを軸方向に摺動させるプツシ
ヤを備えた減圧弁型パイロツト弁において、上記スプー
ルの上記ピストン側の上記反力に関与しない位置に設け
られるタンク室を、それぞれタンクに独立して連通させ
る通路を設けるとともに、これらの通路に上記タンク室
からタンクに流れる圧油の量を規制する規制手段を設け
た構成にしてある。

〔作用〕

本発明は上記のように構成してあることから、レバー
を揺動させることによつてプツシヤを摺動させ、これに
伴つて設定ばねを介してスプールが揺動し、ポンプポー
トと出力ポートとが連通し、出力ポートの圧力がピスト
ンに与えられ、これによりスプールは設定ばねの力とピ
ストンに与えられる圧力による力とのバランスした位置
に保たれ、出力ポート内の圧力はレバーの操作量に応じ
た値に制御される。

そして、このような状態において、アクチユエータの
負荷変動が生じた場合には、スプールのピストン側の反
力に関与しない位置にあるタンク室とタンクとを接続す
る通路内の油の流れが規制手段によつて規制され、これ
によりスプールの自励振動は防止され、出力ポート内の
圧力変動が少なく保たれる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。な
お、この第１図において、前述した第２図に示す従来技
術と同一の構成要素には同一の符号を付し、以下におい
てはその説明を省略する。

同第１図において、31はパイロツト弁本体を形成する
ケーシングで、このケーシング31には従来技術で述べた
ケーシング１と同様にポンプポート３、タンクポート
５、各出力ポート6a、6bおよび各軸穴8a、8bがそれぞれ
設けられている。そして、各軸穴8a、8bの上端側にはば
ね室9a、9bが、下端側には油室すなわちタンク室22a、2
2bがそれぞれ設けられ、これら各ばね室9a、9b、タンク
室22a、22b間には各スプール13a、13bの軸方向の摺動変
位を許容する摺動穴8A1、8B1、8C1、および8A2、8B2、8
C2がそれぞれ設けられている。

そして、特に各摺動穴8A1、8B1、8C1、あるいは8A2、
8B2、8C2の下部に形成されるタンク室22a、22bは、それ
ぞれ通路32、33により互いに独立にタンクポート５に、
またはタンクポート５に連なる通路10に導通されてお
り、これら通路32、33内には、油の流れを規制する規制
手段例えば絞り34、35が設けられ、タンク室22a、22b内
の油の出入りに制限を与えている。

このように構成した実施例における通常作動について
は前述した従来技術によるものと同様であり、格別差異
はない。

そして、従来技術において欠点として述べたアクチユ
エータに連なる配管7a、7bの圧力の変動に対し、本実施
例ではスプール13a、13bの下部の圧力室11a、11bに変動
圧力が導かれ、油圧によるスプール13a、13bの押上力
と、設定ばね20a、20bとのバランスが変化しやすくなる
ことにおいては従来技術と同じであるが、スプール13
a、13bの上下摺動に対してそれぞれのタンク室22a、22b
の容積も変化し、それに見合つた油量が各々の通路32、
33を介して出入りする。

このとき、本実施例の場合、通路32、33内に設けられ
た絞り34、35が油の出入りに制限を与え、タンク室22
a、22bが絞り式ダツシユポツトの働きをし、スプール13
a、13bの制振作用をする。

上述のように、この実施例では、アクチユエータに連
なる配管7a、7bの圧力変動すなわちアクチユエータの負
荷変動に対してスプール13a、13bの自励振動を防止で
き、これにより出力ポート6a、6bの圧力変動を少なく保
ことができ、安定した性能を得ることができる。

なお、上記した実施例では規制手段として絞り34、35
を設けたが、本発明はこれに限らず、通路32、33自体を
細穴に形成して絞り効果をもたせるようにしてもよい。
また、通路32、33は単独にそれぞれタンク４に直接接続
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明の減圧弁型パイロツト弁は以上のように構成し
たので、アクチユエータの負荷変動に際しスプール端部
のタンク室への油の出入りに制限が加えられ、これによ
り種々のアクチユエータ、種々の油粘度条件下において
もスプールの振動を防止でき、これに応じて出力ポート
の圧力変動を少なく保つことができ、従来に比べて安定
した性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の減圧弁型パイロツト弁の一実施例を示
す縦断面図、第２図は従来の減圧弁型パイロツト弁を示
す縦断面図である。３……ポンプポート、５……タンクポート、6a、6b……
出力ポート、8a、8b……軸穴、9a、9b……ばね室、11
a、11b……圧力室、13a、13b……スプール、16a、16b…
…プツシヤ、20a、20b……設定ばね、22a、22b……タン
ク室（油室）、31……ケーシング、32、33……通路、3
4、35……絞り（規制手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭62−121477（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−171983（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−116811（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−171984（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 16/16 F16K 11/16 F15B 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプポート、タンクポートおよび出力ポ
ートを有するケーシングと、このケーシングを軸方向に
貫通して設けられ、上記ポンプポートおよび出力ポート
にそれぞれ連通させた少なくとも２ケの軸穴と、この軸
穴内にそれぞれ摺動可能に配置され、上記出力ポートを
ポンプポート、タンクポートのいずれかに連通させ、か
つ出力ポート圧力を端部に設けられたピストンに導き、
出力ポート圧力に相当する反力を生じさせる手段を有す
るスプールと、上記各軸穴の一端部に設けられ、上記各
スプールを軸方向に摺動させるプツシヤを備えた減圧弁
型パイロツト弁において、上記スプールの上記ピストン
側の上記反力に関与しない位置に設けられるタンク室
を、それぞれタンクに独立して連通させる通路を設ける
とともに、これらの通路に上記タンク室からタンクに流
れる圧油の量を規制する規制手段を設けたことを特徴と
する減圧弁型パイロツト弁。