JP3404592B2 - 分流弁 - Google Patents
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- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は分流弁、さらに詳し
くは、入口ポートの流量を複数個の出口ポートに分けて
流す流量比率を、自在に設定することができる分流弁に
関する。 【０００２】 【従来の技術】分流弁は、入口ポートの流量を複数個の
出口ポートに出口ポートそれぞれの圧力のいかんに拘ら
ず所定の流量比率で分流することができる。したがっ
て、１個の油圧ポンプで複数系統の油圧アクチュエータ
に安定した流量を供給することができるから、回路を簡
素化することができ、また装置のコストを低減すること
ができる。この分流弁は、例えば建設機械において、油
圧アクチュエータを有する作業装置および作業装置に取
り付けられたアタッチメントを、１個の油圧ポンプの吐
出油で作動させるときに用いられる。 【０００３】図３を参照して説明すると、全体を番号２
０で示す分流弁は、弁ボデー２２に挿入された流量制御
スプール２４と、弁ボデー３２の入口ポートＰにつなが
る流路に設けられ絞りを形成するニードル２６とを備え
ている。流量制御スプール２４は、弁ボデー２２に形成
されたスプール摺動孔２２ａに摺動自在に挿入され、流
量制御スプール２４の一端側（図３において左端側）に
配設された圧縮スプリング２５により他端側に押し付け
られて位置付けられている。スプール摺動孔２２ａに
は、入口ポートＰ、出口ポートＡおよび出口ポートＢが
それぞれ連通している。入口ポートＰの流量は、一部は
ニードル２６および流量制御スプール２４を介して出口
ポートＢに流れ、残りは流量制御スプール２４を介して
出口ポートＡに流れる。ニードル２６の上流と下流では
絞り効果により圧力差が発生する。下流側の圧力は流量
制御スプール２４の圧縮スプリング２５が配設された端
に、上流側の圧力は流量制御スプール２４の他端にそれ
ぞれ導かれている。ニードル２６は雄ねじ２６ａにより
弁ボデー２２に取り付けられている。ニードル２６のね
じ込み量を調整することにより、絞りの大きさ（開度）
が調整される。ねじ込み量の調整されたニードル２６は
ロックナット２６ｂにより固定される。 【０００４】流量制御スプール２４は、ニードル２６の
絞り開度によって決まる上流と下流の圧力差によってス
プール摺動孔２２ａの中で摺動され、出口ポートＡおよ
び出口ポートＢへの開口、それによる流量が調整され分
流される。出口ポートＡおよび出口ポートＢの圧力が変
化した場合は、流量制御スプール２４を通るそれぞれの
ポートへの流量が流量制御スプール２４を通過する前後
の圧力差の変化で変わるから、ニードル２６に流れる流
量も変化し、ニードル２６の上流と下流の圧力差も変わ
る。この圧力差の変化に応じて流量制御スプール２４
は、出口ポートＡおよび出口ポートＢの圧力が変化して
も、所定の流量比率を維持するように摺動する。したが
って、出口ポートＡおよび出口ポートＢの流量比率はニ
ードル２６の絞り開度によって決められる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の分流弁には、次のとおりの解決すべき問題があ
った。すなわち、流量比率の設定は、手動でニードルの
開度を調整する構造のため、例えばオペレータの意志通
りに操作レバーの操作量に応じて瞬時に任意の設定にす
ることができない。そこで、流量比率の設定を瞬時に変
えられる分流弁が望まれていた。 【０００６】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、入口ポートの流量を複数個の出
口ポートに分流する流量比率を、瞬時にかつ連続的に設
定することができる分流弁を提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記技
術的課題を解決するために、入口ポートの流量を出口ポ
ートの圧力のいかんに拘らず複数個の出口ポートに分け
て流す分流弁において、該入口ポートの流量を所定の流
量比率に分流する流量制御スプールと、該流量比率を設
定して該流量制御スプールを制御する流量比率設定スプ
ールとを備え、該流量比率設定スプールは、外部からの
制御信号によって操作され、かつ操作されないときには
該入口ポートと出口ポートの一つとの連通を閉じる開閉
自在な可変絞りを備え、該流量比率設定スプールを操作
して該可変絞りを開口させ開口面積を変えることによ
り、該流量比率を連続的に任意の比率に設定することが
できる、ことを特徴とする分流弁が提供される。 【０００８】そして、流量制御スプールを制御する流量
比率設定スプールを制御信号により操作して流量比率を
瞬時にかつ連続的に任意の比率に設定する。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
分流弁の好適実施形態を図示している添付図面を参照し
て、さらに詳細に説明する。 【００１２】図１を参照して説明すると、全体を番号２
で示す分流弁は、弁ボデー４に、流量制御スプール６お
よび流量比率設定スプール８を備えている。 【００１３】弁ボデー４は、流量制御スプール６が摺動
自在に挿入される軸線方向に延びたスプール摺動孔７お
よび流量比率設定スプール８が摺動自在に挿入される軸
線方向に延びたスプール摺動孔９を備えている。弁ボデ
ー４はさらに、弁ボデー４の外からスプール摺動孔７お
よびスプール摺動孔８に連通する入口ポートＰ、スプー
ル摺動孔７に連通する出口ポートＡおよび出口ポートＢ
を備えている。スプール摺動孔７の一端（図１において
左端）にはスプール摺動孔７よりも大径に形成された油
室７ａが、またスプール摺動孔９の一端（図１において
左端）にはスプール摺動孔９よりも大径に形成された油
室９ａが備えられている。スプール摺動孔７およびスプ
ール摺動孔９の間は、油路４ａにより結ばれている。油
路４ａはまた、油路４ｂにより油室７ａに結ばれてい
る。油室９ａは、油路４ｃによりドレーンに開放されて
いる。 【００１４】スプール摺動孔７およびスプール摺動孔９
それぞれの一端（油室７ａおよび油室９ａ側）は弁ボデ
ー４に取り付けられたカバー１０により、また他端はそ
れぞれ弁ボデー４に取り付けられたカバー１２により、
閉じられている。一方のカバー１２にはスプール摺動孔
９に連通する信号ポートＳが形成されている。 【００１５】流量制御スプール６は、摺動することによ
り出口ポートＡおよび出口ポートＢとの連通を開閉また
開口面積を調整する大径ランド部６ａを備えている。流
量制御スプール６は、スプール摺動孔７の一端の油室７
ａに配設された圧縮スプリング１４によりスプール摺動
孔７の他端のカバー１２に押し付けられ位置付けられて
いる（図１に示す状態）。この状態において、大径ラン
ド部６ａは出口ポートＡとラップ長Ｌ1 だけオーバラッ
プ（閉口）している。ラップ長Ｌ1 は圧縮スプリング１
４を圧縮する方向に流量制御スプール６を摺動させると
減少してアンダラップ（開口）状態になるように形成さ
れている。また、大径ランド部６ａは出口ポートＢとラ
ップ長Ｌ2 だけアンダラップ（開口）している。ラップ
長Ｌ2 は圧縮スプリング１４を圧縮する方向に流量制御
スプール６を摺動させると減少するように形成されてい
る。なお、ラップ長はＬ1 ＜Ｌ2 の関係になるように形
成されている。流量制御スプール６のカバー１２に当接
する端部には、流量制御スプール６の外周部に形成され
る油室７ｂと入口ポートＰとを結ぶ油路６ｂが形成され
ている。 【００１６】流量比率設定スプール８は、摺動すること
により出口ポートＢにつながる油路４ａと入口ポートＰ
との連通を開閉また開口面積を調整する大径ランド部８
ａおよび大径ランド部８ａに設けられた複数個のスロッ
ト８ｂを備えている。流量比率設定スプール８は、スプ
ール摺動孔９の一端の油室９ａに配設された圧縮スプリ
ング１６によりスプール摺動孔９の他端のカバー１２に
押し付けられて位置付けられている（図１に示す状
態）。この状態において、大径ランド部８ａのスロット
８ｂは、入口ポートＰと油路４ａとを連通していない。
流量比率設定スプール８を圧縮スプリング１６を圧縮す
る方向（図１において左方）に信号ポートＳからの制御
信号のパイロット油圧（制御信号については後に詳述す
る）により摺動させると、スロット８ｂは油路４ａに開
口し、開口面積は摺動量に応じて増加する。すなわち、
スロット８ｂにより可変絞りが形成されている。この可
変絞りは、流量比率設定スプール８の摺動ストロークＬ
3 の増加にともない、スロット８ｂの開口面積ＡX が、
図２に示すように、零から徐々に増加するように形成さ
れている。 【００１７】流量比率設定スプール８を摺動させる制御
信号として、信号ポートＳからパイロット油圧ＰP が導
かれる。パイロット油圧としては、油圧源の圧油が操作
自在に形成された減圧弁（図示していない）を介して導
かれる。減圧弁は、油圧源の圧油を、零からその操作量
に応じた圧力まで上昇するように減圧して出力するもの
であり、手動操作減圧弁、あるいは電磁操作減圧弁等が
用いられる。 【００１８】図１を参照して上述したとおりの分流弁２
の作用を説明する。 【００１９】制御信号のパイロット油圧ＰP により流量
比率設定スプール８がその圧力の大きさに応じた位置に
摺動し、可変絞り８ｂが油路４ａに開口したときの入力
ポートＰに流入する流量をＱ0 、可変絞り８ｂを流れる
流量をＱ1 、可変絞り８ｂの前後の圧力をＰ1 、Ｐ2 、
可変絞り８ｂの開口部面積をＡX とすると、次の数１式
が成り立つ。 【００２０】 【数１】Ｑ1 = Ｋ・ＡX ・（Ｐ1 −Ｐ2 ）1/2 【００２１】流量制御スプール６の一端のスプリング１
４が配設された油室７ａには油路４ｂを介して圧力Ｐ2
が、他端の油室７ｂには流量制御スプール６の油路６ｂ
を介して圧力Ｐ1 がそれぞれ負荷される。このとき流量
制御スプール６の軸線方向の力のつりあいは次の数２式
のようになる。 【００２２】 【数２】Ｓ0 ・Ｐ2 ＋Ｆ= Ｓ0 ・Ｐ1 からＦ= （Ｐ1 −
Ｐ2 ）・Ｓ0 ここで、 Ｆ：圧縮スプリング１４の力 Ｓ0 ：流量制御スプール６の断面積 【００２３】流量制御スプール６が圧縮スプリング１４
を圧縮する方向にＬ1 摺動したときのスプリング力をＦ
1 とすると、次の数３式が成り立つ。 【００２４】 【数３】Ｆ1 = Ｆ0 ＋ｋ・Ｌ1 = ΔＰ1 ・Ｓ0 ここで、 Ｆ0 ：流量制御スプール６中立時スプリング力 ｋ：スプリング１４のばね定数 ΔＰ1 ：スロット８ｂ前後差圧（Ｐ1 −Ｐ2 ） 【００２５】流量制御スプール６がスプリング１４を圧
縮する方向にＬ2 摺動するときの差圧をΔＰ2 とする
と、次の数４式が成り立つ。 【００２６】 【数４】Ｆ0 ＋ｋ・Ｌ2 = ΔＰ2 ・Ｓ0 【００２７】数３式および数４式より、次の数５式が成
り立つ。 【００２８】 【数５】 ΔＰ2 = ｋ（Ｌ2 −Ｌ1 ）／Ｓ0 ＋ΔＰ1 = 一定 【００２９】すなわち、入力ポートＰより流量Ｑ0 が流
入し、可変絞り８ｂに流れると、数１式〜数３式にした
がって、可変絞り８ｂの前後差圧がΔＰ0 を越えた瞬
間、可変絞り８ｂが開き、出力ポートＢに流れ出す。 【００３０】流量制御スプール６の圧縮スプリング１４
を圧縮する方向（図１において左方向）への摺動量をＬ
とすると、Ｌ1 ≦Ｌ≦Ｌ2 の状態で、流量制御スプール
６の軸線方向の力のつりあいは次の数６式ようになる。 【００３１】 【数６】Ｆ0 ＋ｋ・Ｌ= （Ｐ1 −Ｐ2 ）・Ｓ0 【００３２】出力ポートＡの圧力をＰA 、出力ポートＢ
の圧力をＰB とし、ＰA ≦ＰB の場合、入力ポートＰよ
り流入した流れは圧力の低い出力ポートＡ側にたくさん
流れようとし、逆に出力ポートＢ側には流れにくくなろ
うとする。しかし、数１式よりＱ1 が小さくなると（Ｐ
1 −Ｐ2 ）が小さくなるために、数２式よりＬが小さく
なる方向、すなわちＬ1 に近いポイントでつりあうよう
に流量制御スプール６が作動する。したがって、出力ポ
ートＡへの流量Ｑ2 は流量制御スプール６により規制さ
れる。 【００３３】逆にＰA ＞ＰB の場合、流れは出力ポート
Ｂ側にたくさん流れようとし、出力ポートＡ側には流れ
にくくなろうとするが数１式よりＱ1 が大きくなると
（Ｐ1−Ｐ2 ）も大きくなるため、数６式より、Ｌが大
きくなる方向すなわちＬ2 に近いポイントでつりあうよ
うに流量制御スプール６が作動する。したがって、出力
ポートＢへの流量Ｑ1 は流量制御スプール６により規制
される。 【００３４】したがって、出力ポートＡおよび出力ポー
トＢの圧力のいかんに拘わらず数１式、数３式、数４式
および数５式より、可変絞り８ｂを流れる流量Ｑ1 は、
次の数７式のようになる。 【００３５】 【数７】Ｋ・Ａ・（ΔＰ1 ）1/2 ＜Ｑ1 ＜Ｋ・Ａ・（Δ
Ｐ2 ）1/2 【００３６】すなわち、可変絞り８ｂを流れる流量Ｑ1
は、ある一定の値に出力ポートＡおよび出力ポートＢの
圧力のいかんに拘らず保たれる。 【００３７】流量比率設定スプール８をパイロット油圧
ＰP の大きさを制御し変えることにより、可変絞り８ｂ
の開口面積ＡX を連続的に変化させて、圧力補償された
流量を自在に出力ポートＡおよび出力ポートＢより取り
出すことができる。 【００３８】例えば、建設機械の油圧ショベルのアタッ
チメント回路に本発明による分流弁を用い、出力ポート
Ｂをアタッチメント回路に、出力ポートＡをを標準作業
装置回路に接続することによって、標準作業装置回路お
よびアタッチメント回路の圧力いかんに拘らずパイロッ
ト圧ＰP により制御される、圧力補償された任意の流量
をそれぞれに供給することができ、安定したアクチュエ
ータの動きを実現することができる。 【００３９】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。例えば、本実施の形
態においては、流量比率設定スプールを操作する制御信
号にパイロット油圧を用いたが、電気信号によりソレノ
イドを作動させその出力で流量比率設定スプールを操作
してもよい。また、本実施の形態においては、２個の出
口ポート（ポートＡおよびポートＢ）の形態が示されて
いるが、出口ポートは２個に限定されるものではない。 【００４０】 【発明の効果】本発明に従って構成された分流弁によれ
ば、入口ポートの流量を複数個の出口ポートに分流する
流量比率を、瞬時にかつ連続的に設定することができ
る。
くは、入口ポートの流量を複数個の出口ポートに分けて
流す流量比率を、自在に設定することができる分流弁に
関する。 【０００２】 【従来の技術】分流弁は、入口ポートの流量を複数個の
出口ポートに出口ポートそれぞれの圧力のいかんに拘ら
ず所定の流量比率で分流することができる。したがっ
て、１個の油圧ポンプで複数系統の油圧アクチュエータ
に安定した流量を供給することができるから、回路を簡
素化することができ、また装置のコストを低減すること
ができる。この分流弁は、例えば建設機械において、油
圧アクチュエータを有する作業装置および作業装置に取
り付けられたアタッチメントを、１個の油圧ポンプの吐
出油で作動させるときに用いられる。 【０００３】図３を参照して説明すると、全体を番号２
０で示す分流弁は、弁ボデー２２に挿入された流量制御
スプール２４と、弁ボデー３２の入口ポートＰにつなが
る流路に設けられ絞りを形成するニードル２６とを備え
ている。流量制御スプール２４は、弁ボデー２２に形成
されたスプール摺動孔２２ａに摺動自在に挿入され、流
量制御スプール２４の一端側（図３において左端側）に
配設された圧縮スプリング２５により他端側に押し付け
られて位置付けられている。スプール摺動孔２２ａに
は、入口ポートＰ、出口ポートＡおよび出口ポートＢが
それぞれ連通している。入口ポートＰの流量は、一部は
ニードル２６および流量制御スプール２４を介して出口
ポートＢに流れ、残りは流量制御スプール２４を介して
出口ポートＡに流れる。ニードル２６の上流と下流では
絞り効果により圧力差が発生する。下流側の圧力は流量
制御スプール２４の圧縮スプリング２５が配設された端
に、上流側の圧力は流量制御スプール２４の他端にそれ
ぞれ導かれている。ニードル２６は雄ねじ２６ａにより
弁ボデー２２に取り付けられている。ニードル２６のね
じ込み量を調整することにより、絞りの大きさ（開度）
が調整される。ねじ込み量の調整されたニードル２６は
ロックナット２６ｂにより固定される。 【０００４】流量制御スプール２４は、ニードル２６の
絞り開度によって決まる上流と下流の圧力差によってス
プール摺動孔２２ａの中で摺動され、出口ポートＡおよ
び出口ポートＢへの開口、それによる流量が調整され分
流される。出口ポートＡおよび出口ポートＢの圧力が変
化した場合は、流量制御スプール２４を通るそれぞれの
ポートへの流量が流量制御スプール２４を通過する前後
の圧力差の変化で変わるから、ニードル２６に流れる流
量も変化し、ニードル２６の上流と下流の圧力差も変わ
る。この圧力差の変化に応じて流量制御スプール２４
は、出口ポートＡおよび出口ポートＢの圧力が変化して
も、所定の流量比率を維持するように摺動する。したが
って、出口ポートＡおよび出口ポートＢの流量比率はニ
ードル２６の絞り開度によって決められる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の分流弁には、次のとおりの解決すべき問題があ
った。すなわち、流量比率の設定は、手動でニードルの
開度を調整する構造のため、例えばオペレータの意志通
りに操作レバーの操作量に応じて瞬時に任意の設定にす
ることができない。そこで、流量比率の設定を瞬時に変
えられる分流弁が望まれていた。 【０００６】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、入口ポートの流量を複数個の出
口ポートに分流する流量比率を、瞬時にかつ連続的に設
定することができる分流弁を提供することである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記技
術的課題を解決するために、入口ポートの流量を出口ポ
ートの圧力のいかんに拘らず複数個の出口ポートに分け
て流す分流弁において、該入口ポートの流量を所定の流
量比率に分流する流量制御スプールと、該流量比率を設
定して該流量制御スプールを制御する流量比率設定スプ
ールとを備え、該流量比率設定スプールは、外部からの
制御信号によって操作され、かつ操作されないときには
該入口ポートと出口ポートの一つとの連通を閉じる開閉
自在な可変絞りを備え、該流量比率設定スプールを操作
して該可変絞りを開口させ開口面積を変えることによ
り、該流量比率を連続的に任意の比率に設定することが
できる、ことを特徴とする分流弁が提供される。 【０００８】そして、流量制御スプールを制御する流量
比率設定スプールを制御信号により操作して流量比率を
瞬時にかつ連続的に任意の比率に設定する。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
分流弁の好適実施形態を図示している添付図面を参照し
て、さらに詳細に説明する。 【００１２】図１を参照して説明すると、全体を番号２
で示す分流弁は、弁ボデー４に、流量制御スプール６お
よび流量比率設定スプール８を備えている。 【００１３】弁ボデー４は、流量制御スプール６が摺動
自在に挿入される軸線方向に延びたスプール摺動孔７お
よび流量比率設定スプール８が摺動自在に挿入される軸
線方向に延びたスプール摺動孔９を備えている。弁ボデ
ー４はさらに、弁ボデー４の外からスプール摺動孔７お
よびスプール摺動孔８に連通する入口ポートＰ、スプー
ル摺動孔７に連通する出口ポートＡおよび出口ポートＢ
を備えている。スプール摺動孔７の一端（図１において
左端）にはスプール摺動孔７よりも大径に形成された油
室７ａが、またスプール摺動孔９の一端（図１において
左端）にはスプール摺動孔９よりも大径に形成された油
室９ａが備えられている。スプール摺動孔７およびスプ
ール摺動孔９の間は、油路４ａにより結ばれている。油
路４ａはまた、油路４ｂにより油室７ａに結ばれてい
る。油室９ａは、油路４ｃによりドレーンに開放されて
いる。 【００１４】スプール摺動孔７およびスプール摺動孔９
それぞれの一端（油室７ａおよび油室９ａ側）は弁ボデ
ー４に取り付けられたカバー１０により、また他端はそ
れぞれ弁ボデー４に取り付けられたカバー１２により、
閉じられている。一方のカバー１２にはスプール摺動孔
９に連通する信号ポートＳが形成されている。 【００１５】流量制御スプール６は、摺動することによ
り出口ポートＡおよび出口ポートＢとの連通を開閉また
開口面積を調整する大径ランド部６ａを備えている。流
量制御スプール６は、スプール摺動孔７の一端の油室７
ａに配設された圧縮スプリング１４によりスプール摺動
孔７の他端のカバー１２に押し付けられ位置付けられて
いる（図１に示す状態）。この状態において、大径ラン
ド部６ａは出口ポートＡとラップ長Ｌ1 だけオーバラッ
プ（閉口）している。ラップ長Ｌ1 は圧縮スプリング１
４を圧縮する方向に流量制御スプール６を摺動させると
減少してアンダラップ（開口）状態になるように形成さ
れている。また、大径ランド部６ａは出口ポートＢとラ
ップ長Ｌ2 だけアンダラップ（開口）している。ラップ
長Ｌ2 は圧縮スプリング１４を圧縮する方向に流量制御
スプール６を摺動させると減少するように形成されてい
る。なお、ラップ長はＬ1 ＜Ｌ2 の関係になるように形
成されている。流量制御スプール６のカバー１２に当接
する端部には、流量制御スプール６の外周部に形成され
る油室７ｂと入口ポートＰとを結ぶ油路６ｂが形成され
ている。 【００１６】流量比率設定スプール８は、摺動すること
により出口ポートＢにつながる油路４ａと入口ポートＰ
との連通を開閉また開口面積を調整する大径ランド部８
ａおよび大径ランド部８ａに設けられた複数個のスロッ
ト８ｂを備えている。流量比率設定スプール８は、スプ
ール摺動孔９の一端の油室９ａに配設された圧縮スプリ
ング１６によりスプール摺動孔９の他端のカバー１２に
押し付けられて位置付けられている（図１に示す状
態）。この状態において、大径ランド部８ａのスロット
８ｂは、入口ポートＰと油路４ａとを連通していない。
流量比率設定スプール８を圧縮スプリング１６を圧縮す
る方向（図１において左方）に信号ポートＳからの制御
信号のパイロット油圧（制御信号については後に詳述す
る）により摺動させると、スロット８ｂは油路４ａに開
口し、開口面積は摺動量に応じて増加する。すなわち、
スロット８ｂにより可変絞りが形成されている。この可
変絞りは、流量比率設定スプール８の摺動ストロークＬ
3 の増加にともない、スロット８ｂの開口面積ＡX が、
図２に示すように、零から徐々に増加するように形成さ
れている。 【００１７】流量比率設定スプール８を摺動させる制御
信号として、信号ポートＳからパイロット油圧ＰP が導
かれる。パイロット油圧としては、油圧源の圧油が操作
自在に形成された減圧弁（図示していない）を介して導
かれる。減圧弁は、油圧源の圧油を、零からその操作量
に応じた圧力まで上昇するように減圧して出力するもの
であり、手動操作減圧弁、あるいは電磁操作減圧弁等が
用いられる。 【００１８】図１を参照して上述したとおりの分流弁２
の作用を説明する。 【００１９】制御信号のパイロット油圧ＰP により流量
比率設定スプール８がその圧力の大きさに応じた位置に
摺動し、可変絞り８ｂが油路４ａに開口したときの入力
ポートＰに流入する流量をＱ0 、可変絞り８ｂを流れる
流量をＱ1 、可変絞り８ｂの前後の圧力をＰ1 、Ｐ2 、
可変絞り８ｂの開口部面積をＡX とすると、次の数１式
が成り立つ。 【００２０】 【数１】Ｑ1 = Ｋ・ＡX ・（Ｐ1 −Ｐ2 ）1/2 【００２１】流量制御スプール６の一端のスプリング１
４が配設された油室７ａには油路４ｂを介して圧力Ｐ2
が、他端の油室７ｂには流量制御スプール６の油路６ｂ
を介して圧力Ｐ1 がそれぞれ負荷される。このとき流量
制御スプール６の軸線方向の力のつりあいは次の数２式
のようになる。 【００２２】 【数２】Ｓ0 ・Ｐ2 ＋Ｆ= Ｓ0 ・Ｐ1 からＦ= （Ｐ1 −
Ｐ2 ）・Ｓ0 ここで、 Ｆ：圧縮スプリング１４の力 Ｓ0 ：流量制御スプール６の断面積 【００２３】流量制御スプール６が圧縮スプリング１４
を圧縮する方向にＬ1 摺動したときのスプリング力をＦ
1 とすると、次の数３式が成り立つ。 【００２４】 【数３】Ｆ1 = Ｆ0 ＋ｋ・Ｌ1 = ΔＰ1 ・Ｓ0 ここで、 Ｆ0 ：流量制御スプール６中立時スプリング力 ｋ：スプリング１４のばね定数 ΔＰ1 ：スロット８ｂ前後差圧（Ｐ1 −Ｐ2 ） 【００２５】流量制御スプール６がスプリング１４を圧
縮する方向にＬ2 摺動するときの差圧をΔＰ2 とする
と、次の数４式が成り立つ。 【００２６】 【数４】Ｆ0 ＋ｋ・Ｌ2 = ΔＰ2 ・Ｓ0 【００２７】数３式および数４式より、次の数５式が成
り立つ。 【００２８】 【数５】 ΔＰ2 = ｋ（Ｌ2 −Ｌ1 ）／Ｓ0 ＋ΔＰ1 = 一定 【００２９】すなわち、入力ポートＰより流量Ｑ0 が流
入し、可変絞り８ｂに流れると、数１式〜数３式にした
がって、可変絞り８ｂの前後差圧がΔＰ0 を越えた瞬
間、可変絞り８ｂが開き、出力ポートＢに流れ出す。 【００３０】流量制御スプール６の圧縮スプリング１４
を圧縮する方向（図１において左方向）への摺動量をＬ
とすると、Ｌ1 ≦Ｌ≦Ｌ2 の状態で、流量制御スプール
６の軸線方向の力のつりあいは次の数６式ようになる。 【００３１】 【数６】Ｆ0 ＋ｋ・Ｌ= （Ｐ1 −Ｐ2 ）・Ｓ0 【００３２】出力ポートＡの圧力をＰA 、出力ポートＢ
の圧力をＰB とし、ＰA ≦ＰB の場合、入力ポートＰよ
り流入した流れは圧力の低い出力ポートＡ側にたくさん
流れようとし、逆に出力ポートＢ側には流れにくくなろ
うとする。しかし、数１式よりＱ1 が小さくなると（Ｐ
1 −Ｐ2 ）が小さくなるために、数２式よりＬが小さく
なる方向、すなわちＬ1 に近いポイントでつりあうよう
に流量制御スプール６が作動する。したがって、出力ポ
ートＡへの流量Ｑ2 は流量制御スプール６により規制さ
れる。 【００３３】逆にＰA ＞ＰB の場合、流れは出力ポート
Ｂ側にたくさん流れようとし、出力ポートＡ側には流れ
にくくなろうとするが数１式よりＱ1 が大きくなると
（Ｐ1−Ｐ2 ）も大きくなるため、数６式より、Ｌが大
きくなる方向すなわちＬ2 に近いポイントでつりあうよ
うに流量制御スプール６が作動する。したがって、出力
ポートＢへの流量Ｑ1 は流量制御スプール６により規制
される。 【００３４】したがって、出力ポートＡおよび出力ポー
トＢの圧力のいかんに拘わらず数１式、数３式、数４式
および数５式より、可変絞り８ｂを流れる流量Ｑ1 は、
次の数７式のようになる。 【００３５】 【数７】Ｋ・Ａ・（ΔＰ1 ）1/2 ＜Ｑ1 ＜Ｋ・Ａ・（Δ
Ｐ2 ）1/2 【００３６】すなわち、可変絞り８ｂを流れる流量Ｑ1
は、ある一定の値に出力ポートＡおよび出力ポートＢの
圧力のいかんに拘らず保たれる。 【００３７】流量比率設定スプール８をパイロット油圧
ＰP の大きさを制御し変えることにより、可変絞り８ｂ
の開口面積ＡX を連続的に変化させて、圧力補償された
流量を自在に出力ポートＡおよび出力ポートＢより取り
出すことができる。 【００３８】例えば、建設機械の油圧ショベルのアタッ
チメント回路に本発明による分流弁を用い、出力ポート
Ｂをアタッチメント回路に、出力ポートＡをを標準作業
装置回路に接続することによって、標準作業装置回路お
よびアタッチメント回路の圧力いかんに拘らずパイロッ
ト圧ＰP により制御される、圧力補償された任意の流量
をそれぞれに供給することができ、安定したアクチュエ
ータの動きを実現することができる。 【００３９】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。例えば、本実施の形
態においては、流量比率設定スプールを操作する制御信
号にパイロット油圧を用いたが、電気信号によりソレノ
イドを作動させその出力で流量比率設定スプールを操作
してもよい。また、本実施の形態においては、２個の出
口ポート（ポートＡおよびポートＢ）の形態が示されて
いるが、出口ポートは２個に限定されるものではない。 【００４０】 【発明の効果】本発明に従って構成された分流弁によれ
ば、入口ポートの流量を複数個の出口ポートに分流する
流量比率を、瞬時にかつ連続的に設定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された分流弁の断面図。
【図２】流量比率設定スプールの可変絞りを、スプール
摺動ストロークと開口面積の関係で示した特性線図。 【図３】従来の分流弁の断面図。 【符号の説明】 ２：分流弁 ４：弁ボデー ６：流量制御スプール ８：流量比率設定スプール ８ｂ：スロット（可変絞り） ２０：分流弁 ２４：流量制御スプール ２６：ニードル Ａ：出口ポート Ｂ：出口ポート Ｐ：入口ポート ＰP ：パイロット圧力（制御信号）
摺動ストロークと開口面積の関係で示した特性線図。 【図３】従来の分流弁の断面図。 【符号の説明】 ２：分流弁 ４：弁ボデー ６：流量制御スプール ８：流量比率設定スプール ８ｂ：スロット（可変絞り） ２０：分流弁 ２４：流量制御スプール ２６：ニードル Ａ：出口ポート Ｂ：出口ポート Ｐ：入口ポート ＰP ：パイロット圧力（制御信号）
─────────────────────────────────────────────────────
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16K 11/00 - 11/24
F15B 13/06
F15B 11/16
G05D 11/03
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 入口ポートの流量を出口ポートの圧力の
いかんに拘らず複数個の出口ポートに分けて流す分流弁
において、 該入口ポートの流量を所定の流量比率に分流する流量制
御スプールと、該流量比率を設定して該流量制御スプー
ルを制御する流量比率設定スプールとを備え、 該流量比率設定スプールは、外部からの制御信号によっ
て操作され、かつ操作されないときには該入口ポートと
出口ポートの一つとの連通を閉じる開閉自在な可変絞り
を備え、 該流量比率設定スプールを操作して該可変絞りを開口さ
せ開口面積を変えることにより、 該流量比率を連続的に
任意の比率に設定することができる、ことを特徴とする
分流弁。
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