JP4817964B2

JP4817964B2 - プライオリティバルブ

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Publication number: JP4817964B2
Application number: JP2006145046A
Authority: JP
Inventors: 一監大嶋
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-05-25
Also published as: JP2007315473A

Description

この発明は、ポンプの吐出流体を、例えばステアリング系回路に供給する制御流量と、作業機系回路に供給する余剰流量とに分流させ、ステアリング系回路には常に一定の制御流量が供給されるようにしたプライオリティバルブに関する。

プライオリティバルブでは、例えば、エンジンのアイドリング時のように低負荷状態で、作業機系回路の負荷圧が急激に上昇したとき、スプールの応答性が良いと、負荷圧の急激な上昇にともなって、スプールも急激に移動して、ステアリング系回路に連通する通路の開度を急激に狭くする。このように作業機系回路の負荷圧が急激に上昇し、しかも、ステアリング系回路に通じる通路の開度が急激に狭くなると、それにともなってポンプの負荷も急激に上昇するので、エンジンが停止するおそれがある。つまり、スプールの応答性が良すぎると、上記のように負荷圧が急激に上昇したときにエンジンが停止するという不都合が生じる。一方、スプールの応答性が悪いと、ステアリング系回路への供給流量が不足する場合が生じるが、この場合には、ステアリングの操作感が悪くなるという問題が発生する。

上記のようにプライオリティバルブには、二律背反的な問題を含んでいるが、それを同時に解決するものとして、特許文献１に記載されたプライオリティバルブが従来から知られている。この従来のプライオリティバルブは、スプールの一端を一方の圧力室に臨ませ、他端を他方の圧力室に臨ませるとともに、一方の圧力室には制御オリフィスの上流側の圧力を導き、他方の圧力室には制御オリフィスの下流側の圧力を導くようにしている。そして、上記他方の圧力室にはスプリングを設けてそのスプリングのばね力をスプールに作用させている。

そして、上記一方の圧力室に圧力を導く通路過程に絞り付きチェック弁を設けている。この絞り付きチェック弁は、上記一方の圧力室に圧力を導くときに、その絞りのみが開口する絞り流れとし、一方の圧力室から圧力が抜けるときに、自由流れとなる構成にしている。ただし、この絞り付きチェック弁は、そのチェック弁の両側における圧力作用がバランスした位置を保つようにしている。言い換えると、絞り付きチェック弁は、その両側に作用する圧力によってのみ位置制御される構成にしている。
特開平７−０１７４１５号公報

上記のようにした従来のプライオリティバルブでは、絞り付きチェック弁が、その両側に作用する圧力によってのみ位置制御される構成にしているので、当該チェック弁の応答遅れが発生したり、あるいは、当該チェック弁が圧力変化に敏感に反応してしまい、位置保持が安定しなかったりする。

当該チェック弁に応答遅れが発生すると、例えば、作業機系回路の圧力がリリーフ圧にまで到達した状態で、その作業機系回路のバルブを中立位置に復帰して、当該作業機系回路をタンク圧にまで急激に落とすと、次のような不都合が生じる。すなわち、上記のように作業機系回路がリリーフ圧にまで到達した状態では、スプールは、それにともなって、ステアリング系回路に導く流路を絞ることになる。この状態から、作業機系回路を上記のようにタンク圧にまで落としてしまうと、スプールが、ステアリング系回路に導く流路の開度を即座に大きくしなければ、言い換えると、絞り付きチェック弁が即座に自由流れ位置に復帰しなければ、ポンプ吐出量のほとんどが、タンク圧になっている作業機系回路に流れてしまい、ステアリング系回路に流れる流量が一瞬少なくなってしまう。そのために、絞り付きチェック弁に応答遅れが発生すると、ステアリング系回路に設けたパワーシリンダの動作も不安定になり、ドライバーは、ステアリング操作に引っかかりを感じてしまうという問題があった。

また、絞り付きチェック弁の位置保持が不安定になると、自由流れを必要とするときに、瞬間的に絞り流れになったり、あるいは絞り流れを必要とするときに、瞬間的に自由流れになったりしてしまう。このように、自由流れと絞り流れとが安定しないと、スプールの位置制御も安定せず、それにともなってステアリングの操作感にも悪影響を及ぼすという問題があった。

この発明は、バルブ本体にポンプポート、制御流ポートおよび余剰流ポートを形成するとともに、このバルブ本体にメインスプールを摺動自在に組み込む一方、メインスプールの一端を一方の圧力室に臨ませ、他端を他方の圧力室に臨ませ、この他方の圧力室に上記制御流ポートを接続するとともに、この他方の圧力室に臨ませたスプールの他端にはスプリングのばね力を作用させてなり、上記ポンプポートと制御流ポートとは、制御オリフィスを介して連通して、制御流ポートにはこの制御オリフィスを経由した一定の制御流が流通する構成にし、しかも、制御オリフィスの上流側の圧力を上記一方の圧力室に導き、上記制御オリフィスの下流側の圧力を他方の圧力室に導くとともに、上記制御オリフィス前後の圧力差に応じてメインスプールが移動し、ポンプポートと制御流ポートとを連通させる第１制御通路部の開度、およびポンプポートと余剰流ポートとを連通させる第２制御通路部の開度を制御する構成にしたプライオリティバルブを前提にするものである。

そして、上記の発明を前提にしつつ、この発明は、上記メインスプールにはサブスプール孔を形成し、このサブスプール孔にはサブスプールを摺動自在に組み込むとともに、このサブスプールは、その外周に流通路を設け、この流通路はメインスプールに形成した流通孔と常に連通し、この流通路を介して上記第１制御通路部と一方の圧力室とを連通させる一方、上記メインスプールに対するサブスプールの相対移動位置に応じて上記流通路の過程に設けた第３制御通路部の開度を制御する構成にし、かつ、上記サブスプールには、上記相対移動位置に関わりなく常に制御流ポート及び上記流通路に連通する上記制御オリフィスを設け、しかも、このサブスプールの一端を第１パイロット室に臨ませ、他端を第２パイロット室に臨ませるとともに、この第２パイロット室にはスプリングを設けてそのばね力をサブスプールに作用させ、上記制御オリフィスの上流側の圧力を第１パイロット室に導き、下流側の圧力を第２パイロット室に導く一方、サブスプールは、第１パイロット室と第２パイロット室との作用力がバランスする位置を保つとともに、そのバランス位置で上記第３制御通路部を閉じたり、その開度を大きくしたりし、かつ、第３制御通路部を閉じたとき、サブスプールに形成したダンパオリフィスを介してのみ第１制御通路部と上記一方の圧力室とを連通させる構成にしている。

この発明によれば、サブスプールの他端を臨ませた第２パイロット室にスプリングを設け、このスプリングのばね力をサブスプールに作用させるようにしたので、負荷圧が低くなったときには、上記スプリングのばね力でサブスプールは、応答性良く移動して第３制御通路部を開く。また、上記スプリングの作用でサブスプールも安定的に位置保持されることになる。このように第３制御通路部が応答性良く開き、しかも、サブスプールの位置保持が安定すれば、従来のようにステアリングの操作感に悪影響を及ぼしたりしなくなる。

図示した実施形態は、バルブ本体Ｂに、ポンプポート１、制御流ポート２および余剰流ポート３を形成するとともに、スプール孔４を形成している。そして、このスプール孔４は、その一端を開口してそれをプラグ５でふさぐとともに、他端は底部４ａでふさいでいる。このようにしたスプール孔４にはメインスプールＳを摺動自在に組み込むとともに、このメインスプールＳの一端を一方の圧力室６に臨ませ、他端を他方の圧力室７に臨ませている。そして、上記他方の圧力室７にはスプリング８を設け、メインスプールＳを、通常は、スプリング８のばね力の作用で、図示のノーマル位置を保つようにしている。

メインスプールＳには、その外周に環状溝９を形成し、メインスプールＳが上記のノーマル位置にあるとき、バルブ本体Ｂと上記環状溝９とが相まって形成する第１制御通路部１０の開度を最大に保つ一方、ポンプポート１と余剰流ポート３とを連通する第２制御通路部１１を閉じる構成にしている。そして、メインスプールＳがスプリング８のばね力に抗して移動するにしたがって、上記第１制御通路部１０が徐々に閉じる一方、第２制御通路部１１が徐々に開く関係にしている。

上記のようにしたメインスプールＳには、サブスプール孔１２を形成するとともに、このサブスプール孔１２の一端、すなわち一方の圧力室６側に、連通孔１３を形成したストッパー１４をネジ止めしている。このようにしたサブスプール孔１２には、サブスプール１５を摺動自在に組み込んでいるが、このサブスプール１５の一端はストッパー１４側に形成した第１パイロット室１６に臨ませ、他端は、サブスプール１５を挟んで第１パイロット室１６と対向する第２パイロット室１７に臨ませている。そして、この第２パイロット室１７にはスプリング１８を設け、このスプリング１８の作用で、サブスプールは、通常、図示のノーマル位置を保つようにしている。なお、上記第２パイロット室１７は通孔１９を介して上記他方の圧力室７に連通させている。

さらに、上記サブスプール１５には、サブスプールの軸線に平行な凹部からなる流通路２０を形成するとともに、メインスプールＳには流通孔２１を形成し、これら流通孔２１と上記流通路２０とは、サブスプール１５の移動位置に関わりなく、常に、連通する関係にしている。
さらに、上記サブスプール１５の流通路２０には、第１パイロット室１６に連通するダンパオリフィス２２を形成する一方、上記第２パイロット室１７に連通する制御オリフィス２３を形成している。なお、上記ダンパオリフィス２２および制御オリフィス２３は、サブスプール１５の移動位置に関わりなく、常に、流通孔２１に連通する関係にしている。

そして、上記サブスプール１５には、第１パイロット室１６に常時開口する通路孔２４を形成するとともに、この通路孔２４は、流通路２０と流通孔２１とが相まって形成する第３制御通路部２５を介して、上記流通孔２１に連通する構成にしている。ただし、この第３制御通路部２５は、サブスプール１５が図示のノーマル位置にあるときに最大に開口し、サブスプール１５がスプリング１８に抗して移動するにしたがって徐々に閉じる構成にしている。

今、ポンプポート１からポンプ吐出流体が流入すると、その流体は先ず制御オリフィス２３を通過する。このとき、制御オリフィス２３の上流側の圧力は、流通路２０→第３制御通路部２５を経由して第１パイロット室１６に導かれるとともに、この第１パイロット室１６からさらに連通孔１３を経由して一方の圧力室６にも導かれる。また、制御オリフィス２３の下流側の圧力は、第２パイロット室１７に導かれるとともに、この第２パイロット室１７および通孔１９を経由して他方の圧力室７に導かれる。さらに、この他方の圧力室７に導かれた圧力流体は、制御流ポート２を介して、図示していないステアリング系回路に導かれる。

そして、上記のように制御オリフィス２３に流体が通過すると、その前後に差圧が発生するので、その差圧の分だけ、一方の圧力室６および第１パイロット室１６の圧力が、他方の圧力室７および第２パイロット室１７の圧力よりも高くなる。このように一方の圧力室６の圧力が他方の圧力室７の圧力よりも高くなれば、メインスプールＳは、スプリング８に抗して移動しながら、第１制御通路部１０の開度を徐々に狭くしていく。そして、メインスプールＳは、制御オリフィス２３前後の差圧がスプリング８のばね力と等しくなる関係位置で停止して、第１制御通路部１０を絞るとともに、制御オリフィス２３の開口面積で決められた制御流量を、他方の圧力室７を経由して制御流ポート２から流出する。

また、上記のようにメインスプールＳがスプリング８に抗して移動すると、環状溝９を介してポンプポート１と余剰流ポート３とが連通するが、その連通過程における第２制御通路部１１の開度は、制御オリフィス２３の上流側の圧力に依存する。すなわち、ポンプポート１から流入する流量が多くなって制御オリフィス２３前後の差圧が大きくなれば、メインスプールＳは、スプリング８のばね力が制御オリフィス２３前後の差圧に等しくなるように移動して、スプリング８を大きく撓ませる。そして、メインスプールＳが上記のように移動することによって、第２制御通路部１１の開度が決まることになる。言い換えると、ポンプポート１からの流量は、制御オリフィス２３で決められた一定の制御流量を制御流ポート２から流出させるとともに、その制御流量以上の流量を余剰流ポート３から流出させる。

また、このとき、サブスプール１５の第１パイロット室１６と第２パイロット室１７との間にも圧力差が発生するので、サブスプール１５もスプリング１８に抗して移動して第３制御通路部２５の開度を徐々に狭くしていくことになる。この時、ポンプポート１側の負荷圧が急激に高くなると、その高圧が第１パイロット室１６に作用するので、サブスプール１５がスプリング１８に抗して移動し、第３制御通路部２５を即座に閉じる。このように第３制御通路部２５が閉じられると、一方の圧力室６はダンパオリフィス２２を介してのみポンプポート１と連通することになるので、メインスプールＳの急激な移動を防止できる。すなわち、ダンパー効果を発揮することができる。

一方、余剰流ポート３に接続した作業機系回路の圧力が、例えばリリーフ圧まで上昇すると、メインスプールＳおよびサブスプール１５は、その圧力作用で第１制御通路部１０および第３制御通路部２５を最小にする位置まで移動する。そして、この状態で、作業機系回路のバルブを操作して、作業機系回路をタンクに連通するとポンプポート１の圧力も低くなるが、このままであれば、ポンプポート１から流入した流体は、負荷圧の低い作業機系回路側に多く流れてしまい、制御流ポート２から流出する流量が不足する。しかし、この実施形態では、上記のようにポンプポート１の圧力が低くなると、それにともなってサブスプール１５がスプリング１８のばね力で即座に図示のノーマル位置に復帰して、第３制御通路部２５の開度を大きくする。

上記のように第３制御通路部２５の開度が大きくなれば、一方の圧力室６の圧力も、連通孔１３→通路孔２４→第１パイロット室１６→第３制御通路部２５を介してポンプポート１側に流出するので、一方の圧力室６の圧力が低くなる。このようにして一方の圧力室６の圧力が低くなれば、それにともなってメインスプールＳがスプリング８のばね力の作用で移動し、第１制御通路部１０の開度を大きくする。したがって、作業機系回路の圧力が低くなっても、第１制御通路部１０の開度が大きくなっているので、一定の制御流量を確保することができる。
したがって、制御流ポート２に接続したステアリング系回路に一定の制御流量が供給されずに、ステアリングの操作感に悪影響を及ぼすといったような不具合がなくなる。また、サブスプール１５は第１パイロット室１６の作用力と、第２パイロット室１７の圧力およびスプリング１８のばね力による作用力とがバランスする位置で停止するので、その停止位置を常に安定的に保つことができる。

この発明の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

Ｂバルブ本体
１ポンプポート
２制御流ポート
３余剰流ポート
Ｓメインスプール
６一方の圧力室
７他方の圧力室
８スプリング
１０第１制御通路部
１１第２制御通路部
１５サブスプール
１６第１パイロット室
１７第２パイロット室
１８スプリング
２０流通路
２２ダンパオリフィス
２３制御オリフィス
２５第３制御通路部

Claims

バルブ本体にポンプポート、制御流ポートおよび余剰流ポートを形成するとともに、このバルブ本体にメインスプールを摺動自在に組み込む一方、メインスプールの一端を一方の圧力室に臨ませ、他端を他方の圧力室に臨ませ、この他方の圧力室に上記制御流ポートを接続するとともに、この他方の圧力室に臨ませたスプールの他端にはスプリングのばね力を作用させてなり、上記ポンプポートと制御流ポートとは、制御オリフィスを介して連通して、制御流ポートにはこの制御オリフィスを経由した一定の制御流が流通する構成にし、しかも、制御オリフィスの上流側の圧力を上記一方の圧力室に導き、上記制御オリフィスの下流側の圧力を他方の圧力室に導くとともに、上記制御オリフィス前後の圧力差に応じてメインスプールが移動し、ポンプポートと制御流ポートとを連通させる第１制御通路部の開度、およびポンプポートと余剰流ポートとを連通させる第２制御通路部の開度を制御する構成にしたプライオリティバルブにおいて、上記メインスプールにはサブスプール孔を形成し、このサブスプール孔にはサブスプールを摺動自在に組み込むとともに、このサブスプールは、その外周に流通路を設け、この流通路はメインスプールに形成した流通孔と常に連通し、この流通路を介して上記第１制御通路部と一方の圧力室とを連通させる一方、上記メインスプールに対するサブスプールの相対移動位置に応じて上記流通路の過程に設けた第３制御通路部の開度を制御する構成にし、かつ、上記サブスプールには、上記相対移動位置に関わりなく常に制御流ポート及び上記流通路に連通する上記制御オリフィスを設け、しかも、このサブスプールの一端を第１パイロット室に臨ませ、他端を第２パイロット室に臨ませるとともに、この第２パイロット室にはスプリングを設けてそのばね力をサブスプールに作用させ、上記制御オリフィスの上流側の圧力を第１パイロット室に導き、下流側の圧力を第２パイロット室に導く一方、サブスプールは、第１パイロット室と第２パイロット室との作用力がバランスする位置を保つとともに、そのバランス位置で上記第３制御通路部を閉じたり、その開度を大きくしたりし、かつ、第３制御通路部を閉じたとき、サブスプールに形成したダンパオリフィスを介してのみ第１制御通路部と上記一方の圧力室とを連通させる構成にしたプライオリティバルブ。