JP4776366B2

JP4776366B2 - アクチュエータ制御装置

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Publication number: JP4776366B2
Application number: JP2005360741A
Authority: JP
Inventors: 一監大嶋
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: CN101331324B; JP2007162848A; CN101331324A

Description

この発明は、例えば、フォークリフト等におけるリフトシリンダの下降動作を制御するのに適したアクチュエータ制御装置に関する。

この種の装置として特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この従来の装置は、メインスプールが開いたとき、オペレートチェック弁の圧力室がタンク通路に連通し、アクチュエータからの戻り流体が、レギュレータバルブを介してタンク通路に流通する。
実公平６−４５６８２号公報

上記のようにした従来の装置では、オペレートチェック弁の圧力室がタンク通路に連通したとき、そのオペレートチェック弁が開弁するが、それが開弁した瞬間に上記オペレートチェック弁に作用していた圧力が急激に下がる。このようにオペレートチェック弁に作用していた圧力が下がると、オペレートチェック弁は圧力室に設けたスプリングのばね力の作用で再び閉弁する。そして、それが閉弁したときには、オペレートチェック弁に作用していた圧力が上昇して再び開弁を繰り返す。そのために、従来の装置では、オペレートチェック弁が開弁と閉弁を繰り返すいわゆるハンチングが発生するという問題があった。

この発明の目的は、オペレートチェック弁のハンチングの発生を抑制したアクチュエータ制御装置を提供することである。

この発明は、バルブボディにメインスプールを摺動自在に設け、このメインスプールの移動位置に応じて、バルブボディに形成したアクチュエータポートを供給通路に連通したり、あるいは戻り通路に連通したりする一方、上記供給通路と戻り通路との合流部分にオペレートチェック弁を設け、このオペレートチェック弁は、上記供給通路と戻り通路との合流部分に設けたシート部と、バルブボディに組み込んだ弁体と、この弁体に形成し、上記シート部を開閉するポペット部と、このポペット部とは反対側における弁体を臨ませた圧力室と、上記弁体に形成し、アクチュエータポートと圧力室とを連通させるオリフィスと、圧力室に設けてポペット部をシート部に圧接させる方向のばね力を発揮するスプリングとを備え、しかも、上記シート部の開口径に対して、上記圧力室における弁体の直径を大きくし、メインスプールの移動位置に応じて上記圧力室をタンク通路に連通したり、あるいはその連通を遮断したりするアクチュエータ制御装置を前提にする。

上記の装置を前提にしつつ、この発明は、上記メインスプールに、このメインスプールの第１ポートと常時連通する環状凹部を形成したパイロットスプールを組み込み、このパイロットスプールの一端をメインスプール内に設けたパイロット室に臨ませ、他端をスプリング室に臨ませるとともに、上記パイロット室は、パイロットスプールに形成した制御絞りを介して上記環状凹部に常時連通し、かつ、上記スプリングのばね力の作用で、パイロットスプールがノーマル位置を保持しているとき、メインスプールに形成した第２ポートがパイロットスプールのランド部で閉じられる一方、メインスプールを中立位置に保っているとき、第１ポートと上記圧力室との連通が遮断され、第２ポートとタンク通路との連通が遮断されるとともに、第３ポートと戻り通路との連通が遮断される構成にし、メインスプールを中立位置から、作動流体を戻す方向に移動したとき、先ず、第２ポートがタンク通路に連通し、次に、第１ポートが上記圧力室に連通し、同時に、第３ポートが戻り通路に連通する構成にした点に特徴を有する。

したがって、メインスプールが中立位置にあるとき、第１〜３ポートのすべてが閉じ、オペレートチェック弁の圧力室を、タンクから遮断し、オペレートチェック弁の圧力室には、アクチュエータの保持圧が作用し、シート部を閉じる。

上記の状態から、アクチュエータからの作動流体をタンクに戻す方向にメインスプールを移動すると、最初に、スプリング室とともに第２ポートがタンクに連通する。その次に、第１ポートが圧力室に連通するとともに、第３ポートが戻り通路に連通するので、その圧力室の上記保持圧が、パイロットスプールの環状凹部および制御絞りを介してパイロット室に導かれる。したがって、パイロットスプールはスプリング室のスプリングに抗して移動して、第１ポートと第２ポートとを、環状凹部を介して連通させる。言い換えると、上記圧力室とタンクとを連通させることになる。

このように圧力室がタンクに連通すれば、弁体のポペット部がシート部を開くので、アクチュエータからの戻り流体は、戻り通路および第３ポートを経由してパイロット室に導かれる。このパイロット室に導かれた作動流体は、制御絞りを通過するとともに、上記環状凹部および第２ポートを経由してタンクに流れるので、上記制御絞り前後に差圧が発生する。したがって、制御絞りの上流側の圧力がパイロット室に作用し、パイロットスプールは、このパイロット室の圧力作用と、スプリング室のスプリングのばね力とがバランスする位置を保つことになる。

そして、パイロットスプールが、上記のようにバランスした位置を保つことによって、第１ポートの開度が制御される。つまり、戻り通路の圧力が、スプリング室に設けたスプリングのばね力によって一定に制御されることになる。このように戻り通路の圧力が一定に保たれていれば、オペレートチェック弁がハンチングすることがなくなる。

この発明によれば、オペレートチェック弁のハンチングを防止できるので、アクチュエータをスムーズに作動させることができる。

図１〜３に示した実施形態は、フォークリフトのリフトシリンダを制御する場合を想定したもので、バルブボディＢには、上記リフトシリンダに接続したアクチュエータポート１と、メインスプールＭＳを摺動自在に組み込むスプール孔２とを形成している。また、このバルブボディＢには、オペレートチェック弁Ｖを組み込むとともに、このオペレートチェック弁Ｖを介して、アクチュエータポート１を供給通路３と戻り通路４とに連通させている。言い換えると、供給通路３と戻り通路４との合流部分にオペレートチェック弁Ｖを設けている。

上記オペレートチェック弁Ｖは、弁体５に設けたポペット部５ａで、バルブボディＢに設けたシート部６を開閉するようにしている。そして、シート部６が開いたときには、アクチュエータポート１が供給通路３および戻り通路４に連通し、シート部６が閉じられたときは、アクチュエータポート１と供給通路３および戻り通路４との連通が遮断される構成にしている。

また、上記オペレートチェック弁Ｖは、上記ポペット部５ａとは反対側に筒部５ｂを設け、この筒部５ｂを圧力室７に臨ませている。そして、この筒部５ｂにはオリフィス８を形成するとともに、このオリフィス８を介して、圧力室７をアクチュエータポート１に常時連通させている。さらに、上記圧力室７にはスプリング９を設け、通常は、このスプリング９のばね力の作用で、ポペット部５ａがシート部６を閉じるようにしている。

そして、上記のようにしたオペレートチェック弁Ｖは、その筒部５ｂの直径を、シート部６の直径よりも大きくしている。したがって、ポペット部５ａがシート部６を閉じているときに、ポペット部５ａの外周に作用する圧力と、筒部５ｂに作用する圧力が等しければ、言い換えると、アクチュエータポート１と圧力室７との圧力が等しければ、ポペット部５ａによってシート部６が閉じられ、オペレートチェック弁Ｖは閉弁状態を保つことになる。

一方、上記メインスプールＭＳには、供給側環状溝１０と戻り側環状溝１１とを形成している。上記供給側環状溝１０は、図示していないポンプに連通したポンプ通路１２と常時連通するとともに、メインスプールＭＳを、図示の中立位置から図面右方向に移動したとき、供給側環状溝１０を介して、上記ポンプ通路１２と供給通路３とを連通させる。また、戻り側環状溝１１は、メインスプールＭＳが図示の中立位置から図面左方向に移動したとき、戻り通路４とタンク通路１３とを連通させるものである。

上記のようにしたメインスプールＭＳには、パイロットスプールＰＳを組み込むとともに、このパイロットスプールＰＳと対応する位置関係に、第１〜３ポート１４〜１６を形成している。上記第１ポート１４は、メインスプールＭＳが、図示の中立位置にあるとき閉じるとともに、メインスプールＭＳが中立位置から図面左方向、すなわちアクチュエータからの流体を戻す方向に移動したとき、流路１７を介して圧力室７に連通するようにしている。

また、上記第２ポート１５は、メインスプールＭＳが図示の中立位置にあるときに閉じるとともに、メインスプールＭＳが上記のように図面左方向に移動すると、スプール孔２の内面に形成した環状溝１８を介してタンク通路１３に連通する。さらに、上記第３ポート１６は、メインスプールＭＳが図示の中立位置にあるとき閉じるとともに、メインスプールＭＳが、上記のように図面左方向に移動したとき、戻り通路４に連通する。

上記のようにした第１〜３ポート１４〜１６は、次のような位置関係を保っている。すなわち、メインスプールＭＳを中立位置から図面左方向に移動したとき、先ず、第２ポート１５が環状溝１８に連通し、その次に、第１ポート１４が流路１７を介して圧力室７に連通し、同時に、第３ポート１６が戻り通路４に連通するようにしている。なお、第３ポート１６が戻り通路４に連通した後に、図２，３に示すように、メインスプールＭＳに形成したノッチ１９を介して、戻り通路４とタンク通路１３とが連通する相対関係を保っている。

さらに、メインスプールＭＳに組み込んだパイロットスプールＰＳは、その一端をパイロット室２０に臨ませ、他端をスプリング室２１に臨ませている。そして、このスプリング室２１にはスプリング２２を設け、通常は、このスプリング２２のばね力で、パイロットスプールＰＳが上記パイロット室２０の端面に圧接するようにしている。なお、上記スプリング室２１は、メインスプールＭＳに形成した連通路２３を介して、上記第２ポート１５に常時連通している。したがって、第２ポート１５が環状溝１８に連通したときには、このスプリング室２１も、環状溝１８を介してタンク通路１３に連通することになる。

上記のようにしたパイロットスプールＰＳには、環状凹部２４を形成するとともに、この環状凹部２４は、パイロットスプールＰＳに形成した制御絞り２５を介して、上記パイロット室２０に常時連通している。

そして、パイロットスプールＰＳが、スプリング２２のばね力の作用で、図示のノーマル位置にあるときには、パイロットスプールＰＳに形成した第１ランド部２６で第２ポート１５が閉じられるようにしている。

なお、図中符号２８は、センタリングスプリングで、メインスプールＭＳを図示の中立位置に保つものである。また、符号２９は、供給通路３に設けたロードチェック弁で、ポンプ通路１２からアクチュエータポート１への流通のみを許容するものである。

次に、この実施形態の作用を説明するが、今、メインスプールＭＳが図示の中立位置にあると、供給通路３はポンプ通路１２との連通を遮断され、戻り通路４はタンク通路１３との連通が遮断される。しかも、この状態では、オペレートチェック弁Ｖの圧力室７も、タンク通路１３との連通が遮断される。したがって、アクチュエータポート１に導かれる負荷圧は、弁体５の外周に作用するとともに、圧力室７における筒部５ｂにも作用する。しかし、前記したように、圧力室７内における筒部５ｂの受圧面積が、シート部６を閉じている弁体５の外周の受圧面積よりも大きいので、オペレートチェック弁Ｖは閉弁状態を保つ。

また、メインスプールＭＳを中立位置から図面右方向に移動すると、供給側環状溝１０を介して供給通路３がポンプ通路１２と連通する。したがって、供給通路３に供給された圧力流体は、ロードチェック弁２９を経由するとともに、オペレートチェック弁Ｖを押し開いてアクチュエータポート１からアクチュエータに供給される。

一方、メインスプールＭＳを中立位置から図面左方向に移動すると、最初に第２ポート１５が環状溝１８を介してタンク通路１３に連通する。この状態で、メインスプールＭＳをさらに左方向に移動すると、今度は、第１ポート１４が流路１７を介して圧力室７に連通する。したがって、圧力室７の負荷保持圧が、環状凹部２４および制御絞り２５を介してパイロット室２０に導かれる。

上記のようにパイロット室２０に圧力室７の負荷保持圧が導かれるときには、スプリング室２１がタンク圧に保持されているので、パイロットスプールＰＳは、スプリング２２のばね力に抗して移動する。このようにパイロットスプールＰＳが移動すると、図２に示すように、第１ポート１４と第２ポート１５とが、環状凹部２４を介して連通するので、圧力室７は、流路１７→第１ポート１４→環状凹部２４→第２ポート１５を経由してタンク通路１３に連通する。したがって、オペレートチェック弁Ｖは、弁体５の外周における受圧面積に作用する負荷圧によって開弁し、そのポペット部５ａがシート部６を開き、アクチュエータポート１の作動流体を戻り通路４側に流出させる。

そして、上記のように第１ポート１４と流路１７とが連通すると同時に、第３ポート１６も戻り通路４に連通するので、パイロット室２０には、戻り通路４の流体が流れ込む。このパイロット室２０に流れ込んだ流体は、図３からも明らかなように、制御絞り２５→環状凹部２４→第２ポート１５→環状溝１８を経由してタンク通路１３に流れる。このように制御絞り２５に流れが発生すれば、上記制御絞り２５前後に差圧が発生するとともに、その上流側の圧力がパイロット室２０に作用する。

したがって、パイロットスプールＰＳは、パイロット室２０内の圧力とスプリング２２のばね力とがバランスする位置を保つとともに、このバランス位置において、図３に示すように第１ポート１５の開度が制御される。このようにパイロットピストンＰＳが、上記バランス位置を保つことによって、第１ポート１５の開度が制御されるので、それにともなって圧力室７内の圧力も一定に保たれる。このように圧力室７内の圧力が一定に保たれれば、オペレートチェック弁Ｖのハンチングは確実に防止される。

また、戻り通路４の圧力を安定的に保った状態で、ノッチ１９を利用してインチング制御をすることができるので、そのインチング制御もスムーズに行えるようになる。また、上記のようにノッチ１９が戻り通路４に開けば、そのノッチ１９の開口に比例した流量をタンク通路１３に戻すことができる。

メインスプールを中立位置に保った状態の断面図である。メインスプールを図面左側位置に切り換えるとともに、第１ポートが全開した状態の部分拡大断面図である。メインスプールを図面左側位置に切り換えるとともに、第１ポートが制御状態にある部分拡大断面図である。

符号の説明

Ｂバルブボディ
１アクチュエータポート
ＭＳメインスプール
Ｖオペレートチェック弁
３供給通路
４戻り通路
５弁体
５ａポペット部
６シート部
７圧力室
８オリフィス
９スプリング
１３タンク通路
ＰＳパイロットスプール
１４第１ポート
１５第２ポート
１６第３ポート
２０パイロット室
２１スプリング室
２２スプリング
２４環状凹部
２５制御絞り
２６第１ランド部
２７第２ランド部

Claims

バルブボディにメインスプールを摺動自在に設け、このメインスプールの移動位置に応じて、バルブボディに形成したアクチュエータポートを供給通路に連通したり、あるいは戻り通路に連通したりする一方、上記供給通路と戻り通路との合流部分にオペレートチェック弁を設け、このオペレートチェック弁は、上記供給通路と戻り通路との合流部分に設けたシート部と、バルブボディに組み込んだ弁体と、この弁体に形成し、上記シート部を開閉するポペット部と、このポペット部とは反対側における弁体を臨ませた圧力室と、上記弁体に形成し、アクチュエータポートと圧力室とを連通させるオリフィスと、圧力室に設けてポペット部をシート部に圧接させる方向のばね力を発揮するスプリングとを備え、しかも、上記シート部の開口径に対して、上記圧力室における弁体の直径を大きくし、メインスプールの移動位置に応じて上記圧力室をタンク通路に連通したり、あるいはその連通を遮断したりするアクチュエータ制御装置において、上記メインスプールには、このメインスプールの第１ポートと常時連通する環状凹部を形成したパイロットスプールを組み込み、このパイロットスプールの一端をメインスプール内に設けたパイロット室に臨ませ、他端をスプリング室に臨ませるとともに、上記パイロット室は、パイロットスプールに形成した制御絞りを介して上記環状凹部に常時連通し、かつ、上記スプリングのばね力の作用で、パイロットスプールがノーマル位置を保持しているとき、メインスプールに形成した第２ポートがパイロットスプールのランド部で閉じられる一方、メインスプールを中立位置に保っているとき、第１ポートと上記圧力室との連通が遮断され、第２ポートとタンク通路との連通が遮断されるとともに、第３ポートと戻り通路との連通が遮断される構成にし、メインスプールを中立位置から、作動流体を戻す方向に移動したとき、先ず、スプリング室とともに第２ポートがタンク通路に連通し、次に、第１ポートが上記圧力室に連通し、同時に、第３ポートが戻り通路に連通する構成にしたアクチュエータ制御装置。