JP3471814B2

JP3471814B2 - 分流弁付き方向制御弁

Info

Publication number: JP3471814B2
Application number: JP53181498A
Authority: JP
Inventors: 欣也高橋; 良純西村; 勇作野沢; 伸彦市来; 実青木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2003-12-02
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: CN1216090A; WO1998031940A1; KR20000064651A; EP0890747A4; KR100289419B1; EP0890747A1; CN1075171C; US5957159A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は分流弁付き方向制御弁に係わり、特に、油圧
ショベル等の建設機械において複数のアクチュエータを
作動させる油圧回路に用いられ、複合操作時の分流特性
を確保する分流弁付き方向制御弁に関する。

背景技術油圧ポンプの吐出圧油を複数の油圧アクチュエータに
供給するには、油圧ポンプの吐出路に複数の方向制御弁
を設け、この方向制御弁を切り換えることで各油圧アク
チュエータに圧油を供給する。しかし、このようにする
と複数の油圧アクチュエータに同時に圧油を供給する際
に、負荷の小さな油圧アクチュエータにのみ圧油が供給
されて負荷の大きな油圧アクチュエータに圧油が供給さ
れなくなってしまう。

このことを解消する油圧回路として、例えば特公平４
−48967号公報や米国特許第5,305,789号明細書に記載の
ものが提案されている。

特公平４−48967号公報では、油圧ポンプの吐出路に
複数の方向制御弁を設け、油圧ポンプと各方向制御弁の
可変絞り部との間の回路部分に、ロードセンシング差圧
（複数の油圧アクチュエータの最高負荷圧と油圧ポンプ
の吐出圧力との差圧）に応じて設定差圧を可変とした圧
力補償弁を設け、この圧力補償弁により可変絞り部の前
後差圧を制御している。

米国特許第5,305,789号明細書では、油圧ポンプの吐
出路に複数の方向制御弁を設け、各方向制御弁の可変絞
り部と各油圧アクチュエータとの間の回路部分に最高負
荷圧応答の圧力制御弁を設け、この圧力制御弁により可
変絞り部の出側圧力をほぼ最高負荷圧に制御している。

以下、特公平４−48967号公報に記載の圧力補償弁を
前置き型と呼び、米国特許第5,305,789号明細書に記載
の圧力制御弁を後置き型と呼ぶこととし、前置き型の圧
力補償弁を可変圧力補償弁と呼び、後置き型の圧力制御
弁を分流弁と呼ぶこととする。

更に、これらの弁を機能させるために最高負荷圧をシ
ャトル弁等を用いて検出し、信号通路に導いている。

特公平４−48967号公報の油圧回路を図12に示す。シ
ャトル弁237により、検出された最高負荷圧は通路238に
出力され、油圧ポンプ201と各方向制御弁208,218間に設
けられた可変圧力補償弁206,216の一端へ信号通路239,2
41を介して、信号通路238からの最高負荷圧が伝達され
ている。

このように最高負荷圧が伝達されると、方向制御弁208側で、（通路260のポンプ圧）−（通路239の最高負荷圧）＝（通路225の可変絞り上流圧）−（通路224の可変絞り下流圧）方向制御弁218側で、（通路242のポンプ圧）−（通路241の最高負荷圧）＝（通路227の可変絞り上流圧）−（通路226の可変絞り下流圧）となるように可変圧力補償弁206,216が動作し、（通路240のポンプ圧）＝（通路242のポンプ圧）（通路239の最高負荷圧）＝（通路241の最高負荷圧）であるから、方向制御弁208及び218の各可変絞りの前
後差圧が等しくなる。

従って、油圧アクチュエータ212,222間に負荷圧差が
あっても油圧ポンプ201の吐出流量は各可変絞りの開口
面積比に分流されるから、小さな負荷圧を有する油圧ア
クチュエータへ優先的に圧油が流れてしまうことは無
い。

米国特許第5,305,789号明細書の油圧回路を図13に示
し、弁の構造実施例の１つを図14に示す。更に、変形例
を図15に示す。

図13及び図14において、最高負荷圧を検出するシャト
ル弁を兼用する分流弁314が方向制御弁スプール304と各
油圧アクチュエータを接続するＡポート及びＢポート間
に配置されている。分流弁314で検出された最高負荷圧
は信号通路308に導かれ、更に各方向制御弁に設けられ
た分流弁314へ誘導される。この構成の場合、低負荷ア
クチュエータ側では分流弁314の入口油路312の圧力が信
号通路308内の最高検出圧と等しくならないと分流弁314
が開弁しない。

負荷圧差のある複数の油圧アクチュエータの方向制御
弁を同時に操作した時、操作された方向制御弁の分流弁
314の入口油路312の圧力は全て最高負荷圧と等しくな
る。その結果、方向制御弁スプール304の可変絞りの前
後差圧は全ての方向制御弁で等しくなる。従って、この
場合にも負荷圧の大小に関係なくメータリングノッチ
（可変絞り）320の開口面積比に応じて油圧ポンプの吐
出流量が分配される。

後置き型では図13及び図14のように一般的に分流弁31
4は１つである。後置き型で分流弁を２つ用いた例とし
て図15がある。この図15では、スプール304に設けられ
たメータリングノッチ320は流量・方向制御の両機能を
持つから、分流弁314を通過した圧油は再度スプール部
分を経由することなくA,Bポートへと流れる。

発明の開示以上のように複数のアクチュエータを作動させる油圧
回路では、複合操作時の分流特性を確保するために圧力
補償弁又は圧力制御弁が配置され、これには図12に示す
ような前置き型と図13、図14に示すような後置き型があ
る。

前置き型の場合、可変圧力補償弁206,216を機能させ
るのに４つの信号を必要とし、後置き型の場合、分流弁
314を機能させるのに１つの信号で済む。従って、これ
らの分流弁部の構造は後置き型でかなり簡素化できるの
で、後置き型が有利である。

一方、スプールが設置される部分で比較すると、前置
き型は可変圧力補償弁206,216がスプールのメータリン
グノッチ（可変絞り）の手前で機能しており、１つのス
プールランドで流量・方向制御の機能を達成できる。

後置き型の場合、一般的には図14に見られる如く、ス
プール304のメータリングノッチ320は流量制御の機能の
みしか持たず、分流弁314を通過した後の圧油をA,Bどち
らのポートへ流すかを決める左右のポート323,324及び
スプールランド部（方向制御部）を必要とし、ポート32
3と分流弁部を接続するブリッジ通路321も必要となる。

以上より、分流弁部で見ると後置き型が有利で、スプ
ール部分で見ると前置き型が有利である。

後置き型の有利さを残し、スプール部分のランド数を
減らす工夫をしたものが図15の提案であり、この構造で
は分流弁314を２つ用い、流量制御と方向制御の機能を
合わせ持つメータリングノッチ320を同じランドに設
け、ランド数を減らしている。しかし、この構造の場
合、分流弁314とホールドチェック弁322の取り付けスペ
ースの関係から高圧ポート325及びA,Bポートが両端に配
置され、作動油タンクへ接続される低圧ポート326がそ
の内側に配置される構造となっている。このため、１）高圧ポート325の両端にドレーンポート400を必要と
し、スプールの周囲に形成されるポートの数が増え、こ
の分だけスプール軸方向の寸法が大きくなり、ケーシン
グ構造が複雑になる。直接メカニカルにスプールを動か
す場合、スプール両端にオイルシールを取り付ければド
レーンポート400は省略できるが、この場合はオイルシ
ールの抵抗が増加し、多大の操作力が必要になる。

油圧的に動かす場合オイルシールは必要ないが、スプ
ール用ばね室へ高圧油が洩れ、誤動作を起こさせる危険
がある。

２）低圧ポート326とドレーンポート400を同じ断面内で
接続できないから、スタックタイプでケーシングを構成
する場合ケーシング間の接続が面倒になる。

３）更に、図14で用いられる外向き流れのリリーフ弁50
0を用いることができなくなり、図15の場合は内向き流
れの特殊なリリーフ弁501が必要になる。

本発明の目的は、後置き型の分流弁を備えたものでケ
ーシング構造及び機器を簡素化した分流弁付き方向制御
弁を提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、スプール
のランド部に形成され、流量制御と方向制御の両機能を
合わせ持つ１対のメータリングノッチと、１対のアクチ
ュエータポートと、１対のメータリングノッチと１対の
アクチュエータポートとの間にそれぞれ配置された１対
の分流弁及び１対のホールドチェック弁とを備えた分流
弁付き方向制御弁において、（ａ）前記１対のホールド
チェック弁は、それぞれ、シート部が外周に形成されか
つ前記アクチュエータポートにつながる出口通路の圧力
が閉弁方向に作用する中空スプール状の弁体を有し、
（ｂ）前記１対の分流弁は、それぞれ、少なくとも部分
的に前記中空スプール状の弁体内に摺動自在に内装さ
れ、かつ前面が前記メータリングノッチにつながる入口
通路に面し、背面が信号検出油路につながる制御圧室に
面した弁体を有し、前記各分流弁の弁体は、前記ホール
ドチェック弁の中空スプール状の弁体との間に、前記入
口通路の圧力と前記制御圧室の圧力とのバランスで開閉
する負荷圧検出手段を形成し、この負荷圧検出手段によ
り分流弁の出口部とホールドチェック弁の入口部間の中
間室の圧力を検出し前記制御圧力室に導くものとする。

以上のように構成した本発明では、分流弁として１対
のメータリングノッチと１対のアクチュエータポートと
の間にそれぞれ配置された後置き型の１対の分流弁を用
い、各分流弁の弁体をホールドチェック弁の中空スプー
ル状の弁体に内蔵させたので、アクチュエータポートの
外側に流出制御用のタンクポート（低圧ポート）を配置
できるようになり、特別なドレンポートを設ける必要が
なくなると共に、アクチュエータポートの外側にタンク
ポートを配置できるので、通常の外向き流れのリリーフ
弁を用いることができる。このため、信号の数が少ない
後置き型分流弁の有利さを残し、ケーシング構造及び機
器を簡素化できる。

また、分流弁の弁体とホールドチェック弁の中空スプ
ール状の弁体とで従来の負荷圧検出用のシャトル弁の機
能を果たせるので、機器の簡素化が図れる。また、検出
される負荷圧は分流弁の出口部とホールドチェック弁の
入口部間の中間室の圧力であるから、負荷圧検出に伴う
アクチュエータの負荷の落下等の問題は生じない。

なお、本発明では分流弁が２つ必要となるが、油圧シ
ョベルの複合操作では、例えばブームと旋回の複合操作
のようにブームの上げ操作では分流弁の機能を殺した特
性、下げ操作では生かした特性が欲しいといったバライ
テーに富んだものとなるので、２つの分流弁を持つこと
はこれらの要求に答えるものである。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記各ホール
ドチェック弁の中空スプール状の弁体は、前記制御圧室
の圧力による力がバランスする形状を有している。

ホールドチェック弁の中空スプール状の弁体に内蔵さ
れた分流弁の弁体は入口通路の圧力と制御圧室の圧力の
力のバランスにより動作する。このとき、制御圧室の圧
力はホールドチェック弁の中空スプール状の弁体にも作
用するが、この中空スプール状の弁体を制御圧室の圧力
の力がバランスする形状とすることにより、分流弁の弁
体の基本的な動作は分流弁とホールドチェック弁とを分
離した従来のものと同等となり、分流弁の弁体をホール
ドチェック弁に内蔵したことによる誤動作の恐れが無く
なる。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記負荷圧検
出手段は、前記分流弁の弁体の外周と前記ホールドチェ
ック弁の中空スプール状の弁体の内周の少なくとも一方
に形成されたスリットと、前記分流弁の弁体が前記ホー
ルドチェック弁の中空スプール状の弁体に対して所定距
離以上移動して初めて前記中間室を前記制御圧力室に前
記スリットを介して連通させる不感帯とを有する。

これにより、ホールドチェック弁が開弁するとき、分
流弁の弁体はホールドチェック弁の中空スプール状の弁
体に追従して動き、負荷圧検出手段の不感帯が可変不感
帯となので、この分だけ分流弁の開口面積が増大し、分
流弁で生ずる圧力損失を軽減できる。

（４）また、上記（１）において、好ましくは、前記分
流弁の弁体は、前記制御圧室に面する背面側の直径より
前記入口通路に面する前面側の直径を大きくする。

これにより、分流弁を通過して圧油が流れるとき、分
流弁の弁体に作用する流体力の影響を緩和することがで
きる。

（５）更に、上記（１）において、好ましくは、前記ホ
ールドチェック弁の中空スプール状の弁体は前記シート
部で終端し、前記分流弁の弁体は、ケーシングに摺動自
在に嵌合し可変絞りを構成するランドを有している。

これにより、ホールドチェック弁のシート部を圧油が
流れるとき、中空スプール状の弁体は流路抵抗になら
ず、圧力損失を軽減できる。

（６）また、上記（１）において、前記ホールドチェッ
ク弁の中空スプール状の弁体は前記シート部より入口通
路側にスプール延長部分を有し、このスプール延長部分
に径方向の開口を形成すると共に、前記分流弁の弁体
は、前記スプール延長部分内に摺動自在に嵌合し、前記
開口と協働して可変絞りを構成するランドを有してもよ
い。

これによりスプール延長部分はホールドチェック弁の
中空スプール状の弁体が動くときのガイドとして機能
し、中空スプール状の弁体の動きがスムーズとなる。

（７）また、上記（１）において、好ましくは、前記分
流弁の弁体は、前記入口通路と前記ホールドチェック弁
のシート部との間に位置するランドを有し、このランド
の円周上の３箇所に可変絞りを構成するメータリングノ
ッチを形成する。

これによりノッチ部分での圧力損失も低減しかつ弁体
の動きも安定しスムーズとなる。

（８）更に、上記（７）において、好ましくは、前記３
箇所のメータリングノッチは、それぞれのノッチ面に作
用する油圧力が互いにバランスするように前記ランドに
形成されている。

これにより弁体の動きが一層安定しスムーズとなる。

（９）また、上記（７）において、好ましくは、前記３
箇所のメータリングノッチは、円周方向に均等に配列さ
れている。

これによりそれぞれのノッチ面に作用する油圧力が互
いにバランスし、弁体の動きが一層安定しスムーズとな
る。

図面の簡単な説明図１は、本発明の第１の実施形態による方向制御弁の
断面図である。

図２は、図１に示す方向制御弁の主要部分の詳細拡大
図である。

図３は、図２のIII−III線断面図である。

図４（ａ）〜（ｄ）は、単独操作での動作状態を示す
図である。

図５（ａ）及び（ｂ）は、複合操作での動作状態を示
す図である。

図６（ａ）は、メータリングノッチを２箇所設けた場
合の比較例を示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の
VI−VI線断面図である。

図７（ａ）は、メータリングノッチを４箇所設けた場
合の比較例を示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の
VII−VII線断面図である。

図８は、メータリングノッチに作用する油圧力のバラ
ンスを説明する図である。

図９は、油圧力がバランスするメータリングノッチの
他の形状を示す図である。

図10は、本発明の第２の実施形態による方向制御弁の
断面図である。

図11は、図10に示す方向制御弁の主要部分の詳細拡大
図である。

図12は、従来技術の回路図である。

図13は、他の従来技術の回路図である。

図14は、図13に示す従来技術の構造図である。

図15は、図13の従来技術を変形した構造図である。

発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施形態を図面により説明する。

まず、本発明の第１の実施形態を図１〜図９により説
明する。

図１は本実施形態の方向制御弁の断面図であり、ケー
シング１の中にスプール２が摺動自在に挿入されてい
る。スプール２には中央部に１つのランド４−１が設け
られ、その両側にランド４−2,4−３が２つづつ設けら
れている。中央のランド４−１には、流量制御と方向制
御の両機能を合わせ持つ流入制御用のメータリングノッ
チ6,6が設けられ、その両側のランド４−2,4−２にはノ
ッチは設けられておらず、更にその両側のランド４−3,
4−３には流出制御用のメータリングノッチ16,16が設け
られている。

ケーシング１の中央ランド４−１が位置する部分には
油通路３が形成され、この油通路３は油圧ポンプ100
（図２参照）の吐出路101a（同）に接続される。油通路
３の両側にはランド４−１を挟んで分流弁8,8へ通じる
油通路5,5が形成され、油通路5,5の両側にランド４−2,
4−２を挟んでホールドチェック弁9,9の出口側油通路1
0,10が形成され、この油通路10,10はアクチュエータポ
ートA,Bにそれぞれ接続されている。アクチュエータポ
ートA,Bはアクチュエータ14のボトム側及びロッド側に
それぞれ接続されている。更に、油通路10,10の両側に
ランド４−3,4−３を挟んでタンクポート15,15が形成さ
れ、かつアクチュエータポートA,Bとタンクポート15,15
の間には外向き流れのリリーフ弁70、70が設置されてい
る。

このように流出制御用のメータリングノッチ16,16が
設けられたランド４−3,4−３の外側にタンクポート15,
15が形成されているので、図10に示す従来技術のように
特別なドレンポートを設ける必要は無く、また通常の外
向き流れのリリーフ弁70,70を使用できる。

分流弁8,8は油通路5,5につながる油通路7,7に位置
し、かつ一部がホールドチェック弁9,9に内蔵されてい
る（後述）。

方向制御弁の油の流れは次のようになる。

スプール２を例えば図示右側へ動かすと、油圧ポンプ
100（図２参照）の吐出油はスプール２に設けられた左
側のメータリングノッチ６を介して油通路３から油通路
５へと流れる。この時、油通路３と右側の油通路５は遮
断状態にある。更に、右側の油通路10とタンクポート15
が連通し、左側の油通路10とタンクポート15間は遮断状
態にある。油通路５へ流入した吐出油は油通路７部にあ
る分流弁８を開弁し、信号検出油路13（後述）に流入す
る。油圧ポンプの吐出圧が油通路10内の負荷圧よりも高
い場合はホールドチェック弁９を開弁し、信号検出油路
13から油通路10へ流れ込み、アクチュエータポートＡを
介しアクチュエータ14のボトム側へ流れる。アクチュエ
ータ14のロッド側からの戻り油はアクチュエータポート
Ｂを経て右側の油通路10からスプール２に設けられたメ
ータリングノッチ16を介してタンクポート15へ還流され
る。

方向制御弁の全体構成及び油の流れは以上のようであ
る。次に、分流弁８及びホールドチェック弁９の詳細に
ついて図２を基に説明する。

図２において、ホールドチェック弁９は外径D2及び内
径d2を持つ大径部91と外径D3（＜D2）及び内径d3（＜d
2）を持つ小径部92とからなる中空スプール状の弁体90
を有し、中空スプール状の弁体90の先端にはシート部12
が設けられている。中空スプール状の弁体90の大径部91
はケーシング１と摺動自在に嵌合し、小径部92はケーシ
ング１内に挿入されたスリーブ23の内径部と摺動自在に
嵌合している。大径部91と小径部92の境界段部とスリー
ブ23の端面間には負荷圧室31が形成され、大径部91の外
周には油通路10から負荷圧を負荷圧室31へ誘導する複数
のスリット22が形成されている。

分流弁８はメータリングノッチ20が形成されたランド
11とステム部81とを備えた弁体80を有し、弁体80のステ
ム部81がホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体
90の大径部91の穴部91aの摺動自在に嵌合し、ホールド
チェック弁９の中空スプール状の弁体90と分流弁８のス
テム部81とで制御圧室30を形成している。この制御圧室
30には分流弁８のステム部81の外周に設けられたスリッ
ト21を介して信号検出油路13の油圧が誘導される。信号
検出油路13は、後述する如く分流弁８のランド11とホー
ルドチェック弁９のシート部12との間に形成されてい
る。

また、ホールドチェック弁９の小径部92の外径D3と大
径部91の内径d2（＝分流弁８のステム部81の外径）は同
一寸法に製作されており、これにより制御圧室30内の油
圧がホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体90に
作用する力の影響を全く無くすことができる。

制御圧室30はホールドチェック弁９の小径部92の穴部
27を介してスリーブ23内に形成されたホールドチェック
弁９のばね室28と連通している。このばね室28はスリー
ブ23に設けられた小孔25を介し、スリーブ23の外周とケ
ーシング１で形成する溝26に通じている。

ここで、複数の方向制御弁を想定し、図示の方向制御
弁を１−１、それ以外の方向制御弁を順番に１−2,1−
3,1−4,…とすると、方向制御弁１−2,1−3,1−4,…の
各溝26は方向制御弁１−１から順に１−2,1−3,1−4,…
へと、ケーシング１に設けられた信号検出油路104−１
で連結されている。

また、図２において信号検出油路104−１は左側のも
のであるが、右側は104−２がこの信号検出油路に相当
し、左右の信号油路104−1,104−２は更に信号油路104
−３で結合され、ここから分岐した信号油路104は油圧
ポンプ100の吐出量を制御する制御器102の一端に接続さ
れ、最高負荷圧の検出信号が伝えられる。

制御器102は、信号油路101内の油圧ポンプ100の吐出
信号と信号油路104内の最高負荷圧信号との差圧に応じ
て機能し、この差圧は最高負荷圧の信号油路104側に設
けられたばね106で設定される。信号油路104は制御器10
2へ最高圧を伝達した後、絞り103を介しタンクＴへ接続
される。

分流弁８の弁体80のランド11の部分は油通路７側へ伸
びている。油通路７と信号検出油路13はランド11により
常時は連通を断たれている。また、信号検出油路13と油
通路10の間はホールドチェック弁９のシート部12により
常時は連通を断たれている。

分流弁８の弁体80のランド11は流体力低減のためステ
ム部81の外径d2より大きい外径d1を有し、油通路７と油
通路10との間に形成された貫通穴83に摺動自在に挿入さ
れている。貫通穴83の油通路10側の開口部84はランド11
の外径d1より大きくホールドチェック弁９の大径部91の
外径D2より小さい内径D1を有し、この開口部84のエッジ
にホールドチェック弁９のシート部12が触座する。これ
により開口部84には、分流弁８のランド11とホールドチ
ェック弁９のシート部12との間の中間室が形成され、こ
の中間室が上記信号検出油路13となる。

分流弁８の弁体80は制御圧室30の圧力及びばね29によ
り常時は油通路７の内壁７−１に当たるよう付勢されて
おり、ホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体90
は負荷圧室31の圧力及びばね24によりシート部12が開口
部84のエッジに触座するよう付勢されている。

更に、油通路７と信号検出油路13の間に位置する分流
弁８のメータリングノッチ20はランド11に不感帯X1を有
し、ホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体90内
にある分流弁８の負荷圧誘導のためのスリット21はステ
ム部81に不感帯X2を有し、X1＜X2の関係にある。不感帯
X2が０になると信号検出油路13の圧力が制御圧室30へ誘
導される。

ここで、不感帯X2はホールドチェック弁９の中空スプ
ール状の弁体90に対しては一定であるが、中空スプール
状の弁体90が図示左方向に移動すると、中空スプール状
の弁体90の位置に応じて変化する値である。このことか
ら、不感帯X2は可変不感帯といえる。

また、分流弁８のメータリングノッチ20は、図３に断
面で示すようにランド11の円周上に３箇所形成されてお
り、かつこの３箇所のノッチ20は円周方向に均等に形
成、配列されている。また、各メータリングノッチ20の
形状は平面20aにより形成されている。メータリングノ
ッチ20の平面20aの間の部分はガイド部20bとなる。

次に、以上のように構成した方向制御弁の動作機能を
図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５中で矢印
に付されている数字は、一例として当該矢印部位の圧力
を示すものである。

（Ａ）中立時いずれの方向制御弁も操作されず、スプール２が図１
に示す中立位置にあるとき、信号検出油路104はほぼタ
ンク圧になっているから、油圧ポンプ100の制御器102は
図２の（Ｂ）の位置にあり、油圧ポンプ100の吐出量は
設定された最低吐出量に保持されている。この最低吐出
量はアンロード弁105を介してタンクＴへ還流される。
この時、ホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体
90は負荷圧室31の圧力及びばね24によりシート部12が開
口部84のエッジに触座するよう付勢されており、アクチ
ュエータ14に負荷がかかっていても負荷の落下は生じな
い。（図４の（ａ）参照）。

（Ｂ）単独操作時図１に示す方向制御弁１−１を操作し、スプール２を
例えば図示右方向に動かすと、油通路３から左側の油通
路5,7へ吐出圧油が流れ込む。この時の圧力はアンロー
ド弁105の設定圧であるが、分流弁８の制御圧室30の圧
力はほぼタンク圧に近いので、左方へ分流弁８の弁体80
を移動させる（図４の（ａ）→（ｂ））。分流弁８の弁
体80が不感帯X1だけ移動するとメータリングノッチ20が
開くことで弁体80が開弁し、油通路７と信号検出油路13
が連通する。この時、ホールドチェック弁９の負荷圧室
31の圧力がアンロード弁105の設定圧以上であると、ホ
ールドチェック弁９は閉じたままである。

更に、分流弁８の弁体80が左方へ移動し弁体80のステ
ム部81とホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体
90で形成する不感帯X2を超えると、信号検出油路13の圧
油がステム部81の外周に設けられたスリット21を介して
制御圧室30へ誘導され、この圧力は信号油路104へ伝え
られる。この時、油の流れは信号油路104に設けられた
絞り103の流れのみであるから、信号油路101の油圧ポン
プ100の吐出圧と信号油路104の検出圧力はほとんど等し
く、従って油圧ポンプ100の制御器102を（Ａ）の位置に
押し戻し、油圧ポンプ100の吐出流量が増加する。この
ため、油通路７の圧力がアンロード弁105の設定圧から
上昇し、ホールドチェック弁９を開弁するに至る（図４
の（ｂ）→（ｃ））。その後、油圧ポンプ100の吐出圧
が信号油路104の検出圧力より設定値だけ高くなるまで
上昇し、定常状態となる（図４の（ｃ）→（ｄ）；
（ｃ）（ｄ）は通過流量が最大の状態を示す）。

以上の過程で、最高負荷圧として検出され信号油路10
4へ誘導される圧油は油圧ポンプ100の吐出圧油であるか
ら、負荷圧検出に伴うアクチュエータ14の負荷の落下等
の問題は生じない。

更に、ホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体
90が図示左方に移動するとき、分流弁８の弁体80がもと
のままの位置にあると、スリット21と制御圧室30の連通
が断たれ、制御圧室30の圧力が低下するから、分流弁８
の弁体80は更に左方へ移動して平衡を確保することにな
る。すなわち、分流弁８の弁体80はホールドチェック弁
９の中空スプール状の弁体90に追従し、不感帯X2が可変
となるよう動作する。

ここで、図15に示す従来の弁構造では負荷圧検出用の
スリットの不感帯は固定されているので、分流弁314の
最大開口面積は一定である。これに対し、本発明では可
変不感帯X2であるため、分流弁８の弁体80はホールドチ
ェック弁９の中空スプール状の弁体90の後を追いかけて
移動し、この分だけ分流弁８の弁体80の変位が大きくな
り開口面積が増大する。このため、分流弁８で生ずる圧
力損失が軽減される。

また、以上のように分流弁８の弁体80が開弁し、油通
路７から油通路10に圧油が流れるとき、弁体80には流体
力が作用し、この流体力により弁体80は閉弁方向に動か
されようとする。しかし、本実施形態では、分流弁８の
弁体80のランド11の外径d1をステム部81の外径d2より大
きく製作してあるため、このような流体力の影響を緩和
することができる。また、外径d1を外径d2より大きくし
ても弁体80が組み立たなくなることがない。

更に、分流弁８のメータリングノッチ20をランド11の
円周上に３箇所均等に形成、配列してあるので、ノッチ
部分での圧力損失も低減しかつ弁体80を安定してスムー
ズに動かすことができる（後述）。

（Ｃ）複合操作時Ｉ今、図２に示す方向制御弁１−２側のアクチュエータ
14の負荷圧が方向制御弁11側のアクチュエータ14の負荷
圧より高圧であり、方向制御弁１−２のみの左側の分流
弁８及びホールドチェック弁９が動作するように操作さ
れているとする。この場合、方向制御弁１−１の制御圧
室30には方向制御弁１−２側から高圧信号が伝達されて
いる（図５（ａ））。

この状態で、方向制御弁１−１の左側の分流弁８及び
ホールドチェック弁９が動作するよう図１のスプール２
を右方向に動かすと、油通路３から左側の油通路5,7へ
吐出圧油が流れ込み、油通路７に制御圧室30に伝達され
ている高圧信号に見合う圧力が生じると分流弁８の弁体
80は開弁し、更にホールドチェック弁９を開弁する（図
５の（ａ）→（ｂ）；（ｂ）は通過流量が最大の状態を
示す）。このことは、メータリングノッチ６の前後差圧
が高圧側である方向制御弁１−２と低圧側である方向制
御弁１−１で等しくなることを意味し、油圧ポンプ100
の吐出流量がメータリングノッチ６の開口面積比に応じ
て分流される。

ここで、方向制御弁１−１は低圧負荷側であるから、
油通路７と信号圧検出路13の間で２つのアクチュエータ
の負荷圧差に相当する圧力損失を作り出さねばならな
い。もし、低負荷側である方向制御弁１−１の分流弁８
の弁体80が高負荷側の分流弁と同じような変位をしたと
すると、油通路７の圧力は方向制御弁１−１側（低負荷
側）のアクチュエータ14の負荷圧とほぼ等しくなるか
ら、弁体80は制御圧室30の高負荷信号で閉じ側へ戻され
る。また、もし弁体80が閉じ過ぎの状態にあると、油通
路７の圧力が制御圧室30の圧力を上回ることになり、弁
体80は開け側へ移動させられる。従って、低負荷側であ
る方向制御弁１−１の分流弁８の弁変位は、不感帯X1以
上で不感帯X2以下の変位で達成され、高負荷側の圧力が
分流弁８のスリット21を介し低負荷側のアクチュエータ
へ逆流することはない。

（Ｄ）複合操作時II 方向制御弁１−１側のアクチュエータ14の負荷圧が方
向制御弁１−２側のアクチュエータ14の負荷圧より高圧
であり、方向制御弁１−２のみの左側の分流弁８及びホ
ールドチェック弁９が動作するように操作されている状
態から、方向制御弁１−１の左側の分流弁８及びホール
ドチェック弁９が動作するようスプール２を動かした場
合の動作は、方向制御弁１−１の制御圧室30にはタンク
圧ではなく、方向制御弁１−２側から圧力信号が伝達さ
れている点を除いて、（Ｂ）の単独操作の場合と実質的
に同じである。

この場合も、最高負荷圧として検出され信号油路104
へ誘導される圧油は油圧ポンプ100の吐出圧油であるか
ら、負荷圧検出に伴うアクチュエータ14の負荷の落下等
の問題は生じない。

また、負荷圧検出のための不感帯X2は可変不感帯であ
り、分流弁８の弁体80はホールドチェック弁９の中空ス
プール状の弁体90の後を追いかけて移動するため、高圧
側である方向制御弁１−１の分流弁８で生ずる圧力損失
の軽減に役立つ。

以上のように構成した本実施形態によれば次の効果が
得られる。

（１）分流弁としては後置き型の１対の分流弁８を用
い、各分流弁８の弁体80をホールドチェック弁９の弁体
（中空スプール状の弁体）90に内蔵させたので、アクチ
ュエータポートA,Bの外側に流出制御用のタンクポート
（低圧ポート）15,15を配置できるようになり、特別な
ドレンポートを設ける必要がなくなる。また、アクチュ
エータポートA,Bの外側にタンクポート15,15を配置する
ので、通常の外向き流れのリリーフ弁70,70を用いるこ
とができる。

また、分流弁８の弁体80とホールドチェック弁９の中
空スプール状の弁体90との間のスリット21で負荷圧検出
手段を構成したので、従来の負荷圧検出用シャトル弁を
省略できる。

以上により、信号の数が少ない後置き型分流弁の有利
さを残し、ケーシング構造及び機器を簡素化できる。

（２）検出される負荷圧は分流弁８の出口部とホールド
チェック弁９の入口部間の信号検出油路（中間室）13の
圧力であるから、負荷圧検出に伴うアクチュエータ14の
負荷の落下等の問題は生じない。

（３）ホールドチェック弁９が開弁するとき、分流弁８
の弁体80はホールドチェック弁９の中空スプール状の弁
体90に追従して動き、負荷圧検出手段の不感帯X2が可変
不感帯となので、分流弁の開口面積が増大し、分流弁で
生ずる圧力損失を軽減できる。

（４）分流弁８の弁体80のランド11の外径d1をステム部
81の外径d2より大きくしたため、分流弁８の弁体80に作
用す流体力の影響を緩和することができる。

（５）ホールドチェック弁９の中空スプール状の弁体90
をシート部12で終端させたので、シート部12を圧油が通
過するとき、中空スプール状の弁体90は流路抵抗になら
ず、この点でも圧力損失を少なくできる。

（６）分流弁８のメータリングノッチ20をランド11の円
周上に３箇所均等に形成、配列してあるので、ノッチ部
分での圧力損失も低減しかつ弁体80を安定してスムーズ
に動かすことができる。今、このことを図６〜図８を用
いて更に説明する。

（６−１）まず、本実施形態では、分流弁８のメータリ
ングノッチ20をランド11の円周上に３箇所形成してある
ので、ノッチ部分での圧力損失も低減しかつ３つのガイ
ド部20bで弁体80の動きも安定しスムーズとなる。

図６及び図７に比較例としてメータリングノッチ20を
ランド11の円周方向に２箇所形成した場合と、４箇所形
成した場合を示す。

図６に示すようにメータリングノッチを２箇所とする
と、ノッチ面積が大きくとれ圧力損失を軽減できるが、
ノッチ間のガイド部が２箇所となって弁体の支持状態が
不安定となり、スティック等の不具合が生じやすい。

図７に示すようにメータリングノッチを４箇所とする
と、ノッチ間のガイド部は４箇所となって弁体の支持状
態は安定しスムーズな動きをするが、ノッチ面積が大き
くとれないことから圧力損失が大きくなってしまう。ラ
ンドの径を大きくすればノッチ面積は確保できるが、機
器が大きくなる。

（６−２）また、本実施形態では、３箇所のメータリン
グノッチ20をランド11の円周上に均等に形成、配列して
あるので、ノッチ20に作用する径方向の油圧力がバラン
スし、この点でも弁体80の動きが安定しスムーズとな
る。図８はこのことを説明する図である。

図８において、F₁,F₂,F₃は３つのノッチ20の面20aに
作用する径方向の油圧力である。ノッチ20は３箇所とも
同じ面積であるので、油圧力F₁,F₂,F₃の大きさは全て等
しい。また、油圧力F₂,F₃の油圧力F₁に直角な方向の成
分をF_2x,F_3xとし、油圧力F₁と同じ方向の成分をF_2y,F_3y
とすると、油圧力F₁,F₂,F₃は互いに120゜の角度をなし
ていることから、F_2x＝F_3x、F_2y＋F_3y＝F₁となり、バラ
ンスする。このため油圧力F₁,F₂,F₃による不釣り合い力
は発生せず、弁体80を安定してスムーズに動かすことが
できる。

図９にメータリングノッチの形状の変形例を示す。上
記実施形態では、油圧力F₁,F₂,F₃をバランスさせるた
め、３箇所のメータリングノッチ20を均等に形成、配列
したが、３箇所のメータリングノッチ20は必ずしも均等
に形成、配列する必要はない。

図９は３つのメータリングノッチを面20A,20B₁,20B₂
で構成した例であり、面20Aに対し面20B₁,20B₂は135゜
をなし、面20B₁,20B₂は互いに90゜なしている。また、
面20A,20B₁,20B₂の面積は、面20Aの油圧力F₁が面20B₁,2
0B₂の油圧力F₂,F₃の1.414倍になるように設定されてい
る。この場合、面20B₁,20B₂の油圧力F₂,F₃の面20Aの油
圧力F₁に直角な方向の成分をF_2x,F_3xとし、F₁と同じ方
向の成分をF_2y,F_3yとすると、上記と同様にF_2x＝F_3x、F
_2y＋F_3y＝F₁となり、バランスし、やはり弁体80を安定
してスムーズに動かすことができる。

本発明の第２の実施形態を図10及び図11により説明す
る。図中、図１及び図２に示す部材と同等のものには同
じ符号を付し、説明を省略する。

図10及び図11において、本実施形態の方向制御弁は分
流弁8Aの弁体80A及びホールドチェック弁9Aの中空スプ
ール状の弁体90Aの形状が第１の実施形態のものと異な
る。

すなわち、本実施形態では、ホールドチェック弁9Aの
中空スプール状の弁体90Aはシート部12より油通路７側
にスプール延長部分93を更に有し、このスプール延長部
分93を油通路７と油通路10との間に形成された貫通穴95
に摺動自在に挿入している。また、このスプール延長部
分93に信号検出油路13Aを油通路10に連通させる径方向
の開口94を形成すると共に、分流弁8Aの弁体80Aのラン
ド11Aをスプール延長部分93内に摺動自在に嵌合させ、
開口94とランド11Aとで可変絞りを構成している。ま
た、第１の実施形態と同様、分流弁8Aの弁体80Aのラン
ド11Aはステム部81の外径d2より大きい外径d1を有して
いる。

第１の実施形態では、ホールドチェック弁９の中空ス
プール状の弁体90はシート部12で終端しているので、シ
ート部12を圧油が通過するとき、中空スプール状の弁体
90は流路抵抗にならず、圧力損失を少なくできる利点が
ある。しかし、中空スプール状の弁体90の支持形態でみ
るとシート部12側はフリーとなるので、中空スプール状
の弁体90の支持が不安定となる懸念がある。本実施形態
によれば、スプール延長部分93を設けたので、中空スプ
ール状の弁体90Aが両端支持となり、中空スプール状の
弁体90Aの支持が安定し、動きがスムーズとなる。

産業上の利用可能性（１）本発明によれば、アクチュエータポートの外側に
流出制御用のタンクポート（低圧ポート）を配置できる
ので、特別なドレンポートを設ける必要がなくなると共
に、通常の外向き流れのリリーフ弁を用いることがで
き、信号の数が少ない後置き型分流弁の有利さを残し、
ケーシング構造及び機器を簡素化できる。

（２）また、本発明によれば、分流弁の弁体とホールド
チェック弁の中空スプール状の弁体とで従来の負荷圧検
出用のシャトル弁の機能を果たせるので、機器の一層の
簡素化が図れる。

（３）更に、検出される負荷圧は分流弁の出口部とホー
ルドチェック弁の入口部間の圧力であるから、負荷圧検
出に伴うアクチュエータの負荷の落下等の問題は生じな
い。

（４）また、本発明によれば、分流弁の弁体はホールド
チェック弁の中空スプール状の弁体に追従して動き、負
荷圧検出手段の不感帯が可変不感帯となので、分流弁の
開口面積が増大し、分流弁で生ずる圧力損失を軽減でき
る。

（５）更に、本発明によれば、分流弁の弁体のランドの
外径をステム部の外径より大きくしたため、分流弁の弁
体に作用す流体力の影響を緩和することができる。

（６）また、本発明によれば、ホールドチェック弁の中
空スプール状の弁体をシート部で終端させたので、シー
ト部を圧油が通過するとき、中空スプール状の弁体は流
路抵抗にならず、圧力損失を少なくできる。

（７）更に、本発明によれば、中空スプール状の弁体の
シート部の先にスプール延長部分を設けたので、中空ス
プール状の弁体が両端支持となり、中空スプール状の弁
体の動きがスムーズとなる。

（８）また、本発明によれば、分流弁のメータリングノ
ッチをランドの円周上に３箇所形成したので、ノッチ部
分での圧力損失も低減しかつ分流弁の弁体の動きも安定
しスムーズとなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木実茨城県新治郡霞ケ浦町下大堤西原564番地25 (56)参考文献特開平６−58305（ＪＰ，Ａ) 特開平２−248702（ＪＰ，Ａ) 特開平６−294402（ＪＰ，Ａ) 特開平４−54303（ＪＰ，Ａ) 特開平４−210102（ＪＰ，Ａ) 特表平５−509376（ＪＰ，Ａ) 国際公開89／011041（ＷＯ，Ａ１) 国際公開92／009809（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スプール（２）のランド部（４−１）に形
成され、流量制御と方向制御の両機能を合わせ持つ１対
のメータリングノッチ（6,6）と、一対のアクチュエー
タポート（A,B）と、１対のメータリングノッチと一対
のアクチュエータポートとの間にそれぞれ配置された１
対の分流弁（8,8;8A,8A）及び１対のホールドチェック
弁（9,9;9A,9A）とを備えた分流弁付き方向制御弁にお
いて、（ａ）前記１対のホールドチェック弁（9,9;9A,9A）
は、それぞれ、シート部（12）が外周に形成されかつ前
記アクチュエータポート（A,B）につながる出口通路（1
0）の圧力が閉弁方向に作用する中空スプール状の弁体
（90;90A）を有し、（ｂ）前記１対の分流弁（8,8;8A,8A）は、それぞれ、
少なくとも部分的に前記中空スプール状の弁体（90;90
A）内に摺動自在に内装され、かつ前面が前記メータリ
ングノッチ（６）につながる入口通路（７）に面し、背
面が信号検出油路（13）につながる制御圧室（30）に面
した弁体（80;80A）を有し、前記各分流弁（8;8A）の弁体（80;80A）は、前記ホール
ドチェック弁（9;9A）の中空スプール状の弁体（90;90
A）との間に、前記入口通路（７）の圧力と前記制御圧
室（30）の圧力とのバランスで開閉する負荷圧検出手段
（21）を形成し、この負荷圧検出手段により分流弁の出
口部とホールドチェック弁の入口部間の中間室（13）の
圧力を検出し前記制御圧力室（30）に導くことを特徴と
する分流弁付き方向制御弁。
【請求項２】請求項１記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記各ホールドチェック弁（9;9A）の中空スプー
ル状の弁体（90;90A）は、前記制御圧室（30）の圧力に
よる力がバランスする形状を有していることを特徴とす
る分流弁付き方向制御弁。
【請求項３】請求項１記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記負荷圧検出手段は、前記分流弁（8;8A）の弁
体（80;80A）の外周と前記ホールドチェック弁（9;9A）
の中空スプール状の弁体（90;90A）の内周の少なくとも
一方に形成されたスリット（21）と、前記分流弁の弁体
が前記ホールドチェック弁の中空スプール状の弁体に対
して所定距離以上移動して初めて前記中間室を前記制御
圧力室に前記スリットを介して連通させる不感帯（X2）
とを有することを特徴とする分流弁付き方向制御弁。
【請求項４】請求項１記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記分流弁（8;8A）の弁体（80;80A）は、前記制
御圧室（30）に面する背面側の直径（d2）より前記入口
通路（７）に面する前面側の直径（d1）を大きくしたこ
とを特徴とする分流弁付き方向制御弁。
【請求項５】請求項１記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記ホールドチェック弁（９）の中空スプール状
の弁体（90）は前記シート部（12）で終端し、前記分流
弁（８）の弁体（80）は、ケーシング（１）に摺動自在
に嵌合し可変絞りを構成するランド（11）を有すること
を特徴とする分流弁付き方向制御弁。
【請求項６】請求項１記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記ホールドチェック弁（9A）の中空スプール状
の弁体（90A）は前記シート部（12）より入口通路
（７）側にスプール延長部分（93）を有し、このスプー
ル延長部分に径方向の開口（94）を形成すると共に、前
記分流弁（8A）の弁体（80A）は、前記スプール延長部
分（93）内に摺動自在に嵌合し、前記開口（94）と協働
して可変絞りを構成するランド（11A）を有することを
特徴とする分流弁付き方向制御弁。
【請求項７】請求項１記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記分流弁（８）の弁体（80）は、前記入口通路
（７）と前記ホールドチェック弁（９）のシート部（1
2）との間に位置するランド（11）を有し、このランド
の円周上の３箇所に可変絞りを構成するメータリングノ
ッチ（20）を形成したことを特徴とする分流弁付き方向
制御弁。
【請求項８】請求項７記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記３箇所のメータリングノッチ（20）は、それ
ぞれのノッチ面に作用する油圧力が互いにバランスする
ように前記ランド（11）に形成されていることを特徴と
する分流弁付き方向制御弁。
【請求項９】請求項７記載の分流弁付き方向制御弁にお
いて、前記３箇所のメータリングノッチ（20）は、円周
方向に均等に配列されていることを特徴とする分流弁付
き方向制御弁。