JP3046046B2 - 方向切換弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、方向切換弁装置に係り、特に、その圧力補
償機構の構成を改良したものに関する。

（従来の技術） 第７図を参照して従来の方向切換弁装置の構成につい
て説明する。第７図は方向切換弁装置の油圧回路図であ
る。

まず、油圧ポンプ１、３が設置されている。油圧ポン
プ１は、圧力補償機構５、方向切換弁７を介して、圧油
をアクチュエータ９に供給するとともに、その戻り油を
タンク11に戻す。

上記方向切換弁７は、動作位置ａ、ｂ、ｃ、ｄを備え
ているとともに、中立位置ｅを備えていて、圧縮コイル
スプリング13、15によって中立位置ｅに保持されてい
る。又、操作レバー17を操作することにより、上記動作
位置ａ、ｂ、ｃ、ｄの何れかに切換える。

一方、油圧ポンプ３は、圧油を方向切換弁19、21を介
して、アクチュエータ23、25に供給・排出するととも
に、圧力補償機構27及び方向切換弁29を介して、アクチ
ュエータ31に供給・排出する。

上記方向切換弁19は、動作位置ｆ、ｇ及び中立位置ｈ
を備えていて、圧縮コイルスプリング33、35によって中
立位置ｈに保持されている。そして、操作レバー37を操
作することにより、上記動作位置ｆ、ｇの何れかに切換
える。

尚、方向切換弁21も同様の構成になっており、図中同
一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

又、方向切換弁29についても、前述した方向切換弁７
と同様の構成になっていて、図中同一部分には同一符号
を付して示しその説明は省略する。

ところで、圧力補償機構５は次のような構成になって
いる。まず、切換位置ｉ、ｊを備えていて、圧縮コイル
スプリング39によって、スプール41を一方向に付勢する
ことにより切換位置ｉに切換わっている。又、スプール
41の図中右側には、方向切換弁７の一次側の圧力がパイ
ロット圧P_aとして作用するとともに、図中左側には、シ
ャットル弁43を介して方向切換弁７の二次側の圧力がパ
イロット圧P_bとして作用するようになっている。上記両
パイロット圧P_a、P_bの差圧と上記圧縮コイルスプリング
39のスプリング力との力関係によって、スプール41が適
宜の方向に摺動する。

このような構成をなす圧力補償機構５は第８図に示す
ような補償機能を発揮する。第８図は横軸に方向切換弁
７のストロークをとり、縦軸にアクチュエータ９に供給
されるOUT流量をとり、その変化を示した特性図であ
る。

そして、圧力補償機構５は、所定の制御流量に対し
て、油圧ポンプ１からのIN流量が上記制御流量以上の領
域で大・小変化した場合であっても、方向切換弁７のス
トロークに応じた制御流量をアクチュエータ９に補償す
るとともに、余剰流量をタンク11に戻すものである。

尚、圧力補償機構27側についても同様であり、図中同
一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の構成によると次のような問題があった。

例えば、アクチュエータ９、31へのOUT流量を少なく
した状態（方向切換弁７、29のストロークを小さくす
る）で細かな制御をしたい場合がある（以下、インチン
グ制御という）。このような場合には、通常、誤操作を
考慮して、油圧ポンプ１、３からのIN流量を、制御流量
に対して大きく減少させた状態で行う。

ところが、第９図に示すように、油圧ポンプ１、３か
らのIN流量を小さなものとしても、方向切換弁７、29の
ストロークに対するアクチュエータ９、31へのOUT流量
の増加率（Θ）は同じであり、そのため、メータリング
域δが小さくて所望の微調整ができないという問題があ
った。

これは、油圧ポンプ１、３からのIN流量の大・小に拘
らず、圧力補償機構５、27の圧縮コイルスプリング39の
初期バネ力が一定であることに起因するものである。

又、IN流量が小さい場合にも、圧力補償機構５、27の
圧縮コイルスプリング39のバネ力に相当する切換圧力が
圧力損失になり、圧力損失を上記バネ力以下にできない
ので、大きな圧力損失を余儀なくされるという問題があ
った。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその
目的とするところは、IN流量を小さくしてインチング制
御を行う場合に、十分なメータリング域を確保するとと
もに、圧力損失を低減させることが可能な圧力補償機構
を備えた方向切換弁装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するべく本願発明による方向切換弁装
置は、動作位置及び中立位置を備え適宜切換わることに
より油圧ポンプからのIN流量をアクチュエータにOUT流
量として供給・排出する方向切換弁と、上記油圧ポンプ
と方向切換弁との間に介挿され、スプールを圧縮コイル
スプリングによって一方向に付勢するとともに、上記方
向切換弁の一次側及び二次側の圧力をパイロット圧とし
て上記スプールの両側に作用させてなり、上記方向切換
弁の開度に応じたOUT流量を補償する圧力補償機構と、
上記圧力補償機構の圧縮コイルスプリングが収容される
バネ室内に摺動可能に収容され、上記圧縮コイルスプリ
ング側に面して上記方向切換弁の二次側の圧力がパイロ
ット圧として作用する一端受圧面に対して他端受圧面の
受圧面積を大きくしたピストンと、上記方向切換弁の二
次側と上記ピストンとの間に設けられ、その切換操作に
よってピストンの他端受圧面に方向切換弁の二次側の圧
力をパイロット圧として選択的に作用させ、ピストンの
他端受圧面へのパイロット圧の作用を停止することによ
り、ピストンを反圧縮コイルスプリング側に摺動させ
て、圧縮コイルスプリングの初期バネ力を小さな値に設
定し、ピストンの他端受圧面へのパイロット圧の作用を
許容することにより、ピストンをその受圧面積の差によ
って圧縮コイルスプリング側に摺動させて、圧縮コイル
スプリングの初期バネ力を大きな値に設定する切換弁
と、を具備したことを特徴とするものである。

（作用） まず、切換弁を切換えて、ピストンの他端受圧面に方
向切換弁の二次側の圧力をパイロット圧として作用させ
た場合について説明する。

この場合には、ピストンの一端受圧面にも方向切換弁
の二次側の圧力がパイロット圧として作用しているが、
他端受圧面の方が一端受圧面よりも受圧面積が大きいの
で、ピストンは圧縮コイルスプリング方向に摺動する。

その結果、圧縮コイルスプリングは収縮されて、その
初期バネ力は大きな値に設定される。

これに対して、切換弁を逆方向に切換えて、ピストン
の他端受圧面へのパイロット圧の作用を停止した場合に
は、ピストンは反圧縮コイルスプリング方向に摺動す
る。

その結果、圧縮コイルスプリングは伸張されて、その
初期バネ力は小さな値に設定される。

このように、切換弁を適宜切換操作することにより、
圧力補償機構の圧縮コイルスプリングの初期バネ力を変
えることができるので、例えば、油圧ポンプからのIN流
量を小さなものとして，インチング制御を行う場合に
は、切換弁を切換えて圧力補償機構の圧縮コイルスプリ
ングの初期バネ力を小さな値に設定すれば、十分なメー
タリング域を確保して微操作性を向上させることかでき
るとともに、圧力損失を低減させることができる。

（実施例） 以下、第１図ないし第６図を参照して本発明の一実施
例を説明する。

尚、従来と同一部分には同一符号を付して示しその説
明は省略する。

まず、圧力補償機構５は、第２図に示すような構成に
なっている。スプール41は、スプリング室101内に収容
された圧縮コイルスプリング39によって、図中右方向に
付勢されている。又、圧縮コイルスプリング39の反スプ
ール41側には、段付構造をなすピストン103が図中左右
方向に摺動可能に収容されている。

上記ピストン103は、圧縮コイルスプリング39側に一
端受圧面103aを有し、その反対側に上記一端受圧面103a
より受圧面積の大きな他端受圧面103bを備えている。

上記ピストン103の一端受圧面103aには、既に述べた
ように、シャトル弁43を介して、方向切換弁７の二次側
の圧力が、パイロット圧P_bとして作用している。

又、切換弁105が設置されていて、この切換弁105に
も、シャトル分43を介して、方向切換弁７の二次側の圧
力が入力されるようになっている。切換弁105は、切換
位置Ｉと切換位置IIとを備えていて、通常時は圧縮コイ
ルスプリング107によって切換位置Ｉに切換わってい
る。この切換位置Ｉにおいては、上記シャトル弁43側か
らの圧力が入力され、それがピストン103の図中左側の
パイロット室111に入力されて、他端受圧面103bにパイ
ロット圧P_cとして作用する。

これに対して、操作レバー109を操作することによ
り、切換位置IIに切換えた場合には、上記パイロット圧
P_cの作用が停止するものである。

尚、圧力補償機構27側についても同様の構成になって
おり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明
は省略する。

以上の構成を基に圧力補償機構５側を例にとってその
作用を説明する。

まず、方向切換弁７が中立位置ｅに切換わっている場
合について説明する。この場合には、切換弁105の切換
操作に関係なく、パイロット室111内がタンク圧に等し
くなるので、ピストン103は図中左側に摺動しており、
よって、圧縮コイルスプリング39の初期バネ力は小さな
値に設定される。

次に、方向切換弁７を何れかの動作位置に切換えた場
合について説明する。この場合には、切換弁105を何れ
の切換位置に切換えるかによって異なる。

まず、切換弁105が切換位置Ｉに切換わっている場合
から説明する。この場合には、ピストン103の両側にパ
イロット圧P_bとこれと同じP_cが作用するが、ピストン10
3の他端受圧面103bの方が一端受圧面103aよりもその受
圧面積が大きくなっているので、ピストン103は図中右
方向に摺動する。

これによって、圧縮コイルスプリング39が収縮され
て、その初期バネ力が大きな値に設定される。よって、
方向切換弁７のストロークとアクチュエータ９へのOUT
流量の関係は、第３図及び第４図に示すように、従来と
同じものとなる。

尚、第３図は油圧ポンプ１からのIN流量が大きい場合
であり、第４図は油圧ポンプ１からのIN流量が小さい場
合である。

次に、切換位置IIに切換えた場合について説明する。
この場合には、パイロット室111内の圧力がタンク圧に
なるので、ピストン103は図中左側に摺動し、圧縮コイ
ルスプリング39はその伸張を許容され、初期バネ力が小
さな値に設定される。

よって、方向切換弁７のストロークとアクチュエータ
９へのOUT流量の関係は、第５図及び第６図に示すよう
に、その増加率が緩やかなものとなる。これは、第５図
に示すIN流量が大きい場合も、第６図に示すIN流量が小
さい場合も同じである。

したがって、メータリング域δ′を十分に確保するこ
とができ、微操作性が向上する。

尚、圧力補償機構27側についても、同様の作用を奏す
るものである。

以上本実施例によると次のような効果を奏することが
できる。

まず、方向切換弁７、29を動作位置に切換えた状態で
は、切換弁105を切換位置IIに切換えることにより、圧
力補償機構５、27の圧縮コイルスプリング39の初期バネ
力を小さく設定することができる。

よって、アクチュエータ９、31へのOUT流量の方向切
換弁７、29のストローク対する増加立を緩やかなものと
することができ、メータリング域δ′を十分に確保する
ことができる。これは、油圧ポンプ１、３からのIN流量
の大・小に拘らず同じである。

したがって、例えば、油圧ポンプ１、３からのIN流量
を小さくしてインチング制御を行う場合の微調整が可能
になる等、微操作性を向上させることができる。

又、油圧ポンプ１、３からのIN流量が小さい場合に
は、圧力補償機構５、27の圧縮コイルスプリング39の初
期バネ力が小さく設定されるので、圧力補償機構５、27
を切換えるための圧力が小さくてすみ、圧力損失を低減
させることができる。

さらに、方向切換弁７、29が中立位置ｅに切換わって
いる場合にも、圧力補償機構５、27の圧縮コイルスプリ
ング39の初期バネ力は小さな値に設定されるので、この
場合にも圧力損失を低減させることができる。

尚、本発明は前記一実施例に限定されるものではな
い。

方向切換弁装置の構成としては、図に示すものに限定
されず、方向切換弁の数、圧力補償機構の数等について
は種々のものが考えられる。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明による方向切換弁装置によ
ると、圧力補償機構の圧縮コイルスプリングの初期バネ
力を、切換弁の切換操作によって適宜変更するようにし
たので、例えば、油圧ポンプからのIN流量を小さくして
インチング制御を行う場合において、メータリング域を
十分に確保することができ、微操作性の向上を図ること
ができる。

又、方向切換弁が中立位置に切換わっている場合、及
びIN流量が小さい場合において、圧力補償機構の圧縮コ
イルスプリングの初期バネ力を小さくする設定すること
により、圧力損失を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図は方向切換弁装置の油圧回路図、第２図は圧力補償
機構の構成を詳細に示す図、第３図ないし第６図はアク
チュエータに供給されるOUT流量のストロークに対する
変化を示す特性図、第７図ないし第９図は従来例を示す
図で、第７図は方向切換弁装置の油圧回路図、第８図及
び第９図はアクチュエータに供給されるOUT流量のスト
ロークに対する変化を示す特性図である。 1,3……油圧ポンプ、5,27……圧力補償機構、7,29……
方向切換弁、9,31……アクチュエータ、41……スプー
ル、101……スプリング室、103……ピストン、105……
切換弁、P_a,P_b,P_c……パイロット圧。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動作位置及び中立位置を備え適宜切換わる
   ことにより油圧ポンプからのIN流量をアクチュエータに
   OUT流量として供給・排出する方向切換弁と、 上記油圧ポンプと方向切換弁との間に介挿され、スプー
   ルを圧縮コイルスプリングによって一方向に付勢すると
   ともに、上記方向切換弁の一次側及び二次側の圧力をパ
   イロット圧として上記スプールの両側に作用させてな
   り、上記方向切換弁の開度に応じたOUT流量を補償する
   圧力補償機構と、 上記圧力補償機構の圧縮コイルスプリングが収容される
   バネ室内に摺動可能に収容され、上記圧縮コイルスプリ
   ング側に面して上記方向切換弁の二次側の圧力がパイロ
   ット圧として作用する一端受圧面に対して他端受圧面の
   受圧面積を大きくしたピストンと、 上記方向切換弁の二次側と上記ピストンとの間に設けら
   れ、その切換操作によってピストンの他端受圧面に方向
   切換弁の二次側の圧力をパイロット圧として選択的に作
   用させ、ピストンの他端受圧面へのパイロット圧の作用
   を停止することにより、ピストンを反圧縮コイルスプリ
   ング側に摺動させて、圧縮コイルスプリングの初期バネ
   力を小さな値に設定し、ピストンの他端受圧面へのパイ
   ロット圧の作用を許容することにより、ピストンをその
   受圧面積の差によって圧縮コイルスプリング側に摺動さ
   せて、圧縮コイルスプリングの初期バネ力を大きな値に
   設定する切換弁と、 を具備したことを特徴とする方向切換弁装置。