JP3142133B2 - 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５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５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、通路R1、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。また、
上記油圧ポンプ３は、圧力補償機構27、通路R1、方向切
換弁29を介して、アクチュエータ31に圧油を供給すると
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６図に示す
ような補償機能を発揮する。第６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通路R1を介してアクチュエ
ータ９に補償するとともに、余剰流量を通路R2を介して
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７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
構の一次側に設けられ前後に差圧を発生させる絞り部
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るピストンとを具備
し、上記絞り部の上流側の圧力を上記ピストンの圧縮コ
イルスプリングと対向する端面に導くとともに、上記パ
イロット圧を圧縮コイルスプリングを収縮させる方向に
作用させ、油圧ポンプからのIN流量が大きい場合には圧
縮コイルスプリング方向に摺動して、圧縮コイルスプリ
ングの初期バネ力を大きな値に設定し、油圧ポンプから
のIN流量が小さい場合には圧縮コイルスプリングから離
間する方向に摺動して、圧縮コイルスプリングの初期バ
ネ力を小さな値に設定することを特徴とするものであ
る。

（作用） まず、油圧ポンプからのIN流量が大きい場合である
が、この場合には、絞り部の前後の差圧が大きくなる。
このように差圧が大きくなった場合には、圧縮コイルス
プリングと対向するピストン端面に導かれた絞り部上流
のパイロット圧によって、上記ピストンが圧縮コイルス
プリングを収縮させる方向に作用する。圧縮コイルスプ
リングが収縮することによって、この圧縮コイルスプリ
ングの初期バネ力は大きな値に設定される。

これに対して、油圧ポンプからのIN流量が小さい場合
であるが、この場合には、絞り部の前後の差圧が小さく
なる。このように差圧が小さくなった場合には、ピスト
ンを摺動させるのに十分なパイロット圧が導かれないの
で、ピストンが圧縮コイルスプリングから離間する方向
に摺動してその伸張を許容し、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る。

すなわち、IN流量が小さい場合には、圧力補償機構の
圧縮コイルスプリングの初期バネ力が小さな値になり、
それによって、方向切換弁のストロークに対するOUT流
量の増加率が緩やかなものとなる。

よって、十分なメータリング域を確保することがで
き、例えば、インチング制御を行う場合における微操作
性を向上させることができるとともに、圧力補償機構の
切換に要する圧力も低減されるので、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４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側から説明する。圧力補償機構
５の一次側には、絞り部101が設けられていて、前後に
差圧を発生するようになっている。

又、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105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、ピストン107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107の図中左側には、既に述べた絞り部1
01の上流側の圧力が、パイロット圧P_cとして作用するよ
うになっている。つまり、IN流量の大小によってピスト
ン107を適宜の方向に移動させ、それによって、圧縮コ
イルスプリング39の初期バネ力を変化させるものであ
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、油圧ポンプ１からのIN流量が大きい場合につい
て説明する。この場合には、絞り部101の前後の差圧が
大きくなる。絞り部101の前後の差圧が大きくなるとい
うことは、圧縮コイルスプリング39と対向するピストン
107の端面に導かれる絞り部101上流側のパイロット圧も
大きくなるので、その結果、ピストン107を図中右方向
に移動させる力も大きくなる。よって、ピストン107は
図中右側に摺動し、圧縮コイルスプリング39を収縮させ
て、その初期バネ力を大きな値に設定する。

よって、方向切換弁７のストロークに対するアクチュ
エータ９へのOUT流量の増加率は、第３図に示すよう
に、従来と同じようなものとなる。

次に、油圧ポンプ１からのIN流量が小さい場合につい
て説明する。この場合には、絞り部101の前後の差圧が
小さくなるので、ピストン107を図中右方向に移動させ
る力も小さくなる。よって、ピストン107は圧縮コイル
スプリング39により付勢され、図中左側に摺動する。ピ
ストン107が図中左側に摺動すると、圧縮コイルスプリ
ング39は伸張し、その初期バネ力を小さな値に設定す
る。

よって、方向切換弁７のストロークに対するアクチュ
エータ９へのOUT流量の増加率は、第４図に示すよう
に、緩やかなものとなり、十分なメータリング域δ′を
確保することができる。それと共に、圧縮コイルスプリ
ング39の初期バネ力が小さいので、圧力補償機構５の切
換に要する圧力も小さくてすみ、圧力損失も低減され
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、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、OUT流量のストロー
クに対する増加率を緩やかなものとすることができる。

よって、メータリング域δ′を十分に確保することが
できるので、例えば、インチング制御を行う場合にも、
所望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。

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、油圧ポンプからのIN流量が小さくなるにしたがっ
て小さく設定するようにしたので、IN流量が小さい場合
のメータリング域を十分に確保することができ、例え
ば、インチング制御を行う場合の微操作性を向上させる
ことができる。

又、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ようにし
たので、圧力補償機構の切換圧力も小さくてすみ、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４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図及び第４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５図ないし第７図は従来例をを示す
図で、第５図は方向切換弁装置の油圧回路図、第６図及
び第７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……絞り部、105……バネ室、107……ピスト
ン、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一次側に設けられ前後に差圧を発生
   させる絞り部と、 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るピストンとを具備し、 上記絞り部の上流側の圧力を上記ピストンの圧縮コイル
   スプリングと対向する端面に導くとともに、上記パイロ
   ット圧を圧縮コイルスプリングを収縮させる方向に作用
   させ、油圧ポンプからのIN流量が大きい場合には圧縮コ
   イルスプリング方向に摺動して、圧縮コイルスプリング
   の初期バネ力を大きな値に設定し、油圧ポンプからのIN
   流量が小さい場合には圧縮コイルスプリングから離間す
   る方向に摺動して、圧縮コイルスプリングの初期バネ力
   を小さな値に設定することを特徴とする方向切換弁装
   置。