JP5134925B2 - 流量制御弁、方向制御弁ユニット及び油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、流量制御弁、方向制御弁ユニット及び油圧回路に関するものである。

バルブ本体に配設した流量制御スプールの端部にパイロット圧を作用させ、このパイロット圧の変化に応じて流量制御スプールを動作させることにより、通過する油の流量を制御する流量制御弁としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。

この流量制御弁では、パイロットケースに設けた圧力室と、流量制御スプールの端部が収容されたクッション室との間にダンピングオリフィスとチェックバルブを備えた連絡油路とが並列に設けられている。チェックバルブは、圧力室からクッション室への油の供給を許容するものである。

こうした流量制御弁によれば、流量制御スプールが中立位置へ復帰する場合にクッション室から排出される油がダンピングオリフィスによって絞られる。従って、流量制御スプールの復帰速度を遅くしてその慣性を小さくすることができるため、流量制御スプールが中立位置を超えて移動する事態や流量制御スプールが往復移動する事態（チャタリング）を防止することが可能となる。

しかも、圧力室に供給されたパイロット圧は、連絡油路を通じて直ちにクッション室に導かれることになり、流量制御スプールを移動させるための圧力を応答良く作用させることができるようになる。

特開２００１−１９３８５０号公報

ところで、上述した流量制御弁にあっては、実際に流量制御スプールを移動させる場合、反対側のクッション室に充填されている油を圧力室に排出する必要がある。クッション室から圧力室に油を排出する場合には、チェックバルブが閉塞されたままとなるため、ダンピングオリフィスのみとなる。この結果、クッション室に充填された油が流量制御スプールの復帰移動を妨げ、その応答性を低下させる虞れがある。

本発明は、上記実情に鑑みて、流量制御スプールの不用意な動作を招来することなくその応答性を確実に向上させることのできる流量制御弁、方向制御弁ユニット及び油圧回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る流量制御弁は、バルブ本体に配設した流量制御スプールの端部にパイロット圧を作用させ、該パイロット圧の変化に応じて流量制御スプールを動作させることにより、前記バルブ本体の入力ポートから出力ポートへ至る油の流量を制御する流量制御弁であって、前記流量制御スプールにおいて前記バルブ本体の外部に突出した一端部とこれを収容するパイロットケースとの間に圧力室を構成し、この圧力室にパイロット圧を付与するパイロット油路を設けるとともに、前記流量制御スプールを他端部側に向けて押圧する押圧部材を前記パイロットケースに収容させてなり、前記圧力室と前記パイロット油路との間に、連絡油路及び該連絡油路よりも開口面積が小となる絞り油路を並列的に設け、前記流量制御スプールは、その動作位置に応じて前記バルブ本体の入力ポートと出力ポートとの間の開口面積を変化させるスプール部と、このスプール部の動作に応じて変位するように前記パイロットケースの内部に配設したリテーナ部とを有し、前記絞り油路は、前記リテーナ部において前記圧力室と前記パイロット油路との間を常時連通する部位に構成する一方、前記連絡油路は、前記リテーナ部と前記パイロットケースの内壁面とが互いに摺接する部位に切欠を設けることによって構成し、かつ該パイロットケースの内壁面との摺接位置に応じて開閉するものであり、前記バルブ本体の出力ポートは、絞りを有した出力油路が連通されるものであり、前記パイロット油路は、前記絞りの後の圧力をパイロット圧として前記圧力室に導入するものであり、さらに、前記スプール部は、前記バルブ本体の入力ポートと出力ポートとの間の開口面積が曲折点を持つように構成したものであり、前記連絡油路は、前記スプール部の動作による入力ポートと出力ポートとの間の開口面積が曲折点をもって変化する領域においては前記圧力室と前記パイロット油路との間を閉塞することを特徴とする。

また、本発明は、上述した流量制御弁において、前記絞り油路は、少なくとも前記連絡油路が前記圧力室と前記パイロット油路との間を閉塞している場合にこれら圧力室及びパイロット油路の間を互いに連通することを特徴とする。

また、本発明は、上述した流量制御弁において、前記絞り油路は、前記圧力室から前記パイロット油路に向けて油を通過させる場合には開口面積を増大するように動作するものであることを特徴とする。

また、本発明に係る方向制御弁ユニットは、上述した流量制御弁と、操作位置に応じて油圧シリンダに対する油の供給制御及び排出制御を行う給排制御スプールとを備え、前記流量制御スプールの他端延長上に互いに動作軸心を合致させる態様で前記給排制御スプールを前記バルブ本体に配設し、前記給排制御スプールを排出位置に操作して油圧シリンダの油を排出する場合に前記押圧部材の押圧力により前記バルブ本体の入力ポートと出力ポートとの間を連通するように前記流量制御スプールを動作させることにより、前記油圧シリンダの油を前記出力油路へ排出することを特徴とする。

また、本発明に係る油圧回路は、上述した方向制御弁ユニットによって油圧シリンダに対する油の供給制御及び排出制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、流量制御スプールの動作位置に応じて連絡油路及び絞り油路を選択的に開閉するようにしているため、流量制御スプールの不用意な動作を防止する領域のみ絞り油路を有効化させることが可能である。従って、流量制御スプールの不用意な動作を防止した上で、その応答性を確実に向上させることができるようになる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る流量制御弁、方向制御弁ユニット及び油圧回路の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である方向制御弁ユニットを示す油圧回路図、図２−１は、その要部を拡大して示したものである。ここで例示する油圧回路は、例えばフォークリフトのリフトシリンダとして適用される単動型の油圧シリンダ１に対して油の供給制御及び排出制御を行うためのもので、方向制御弁ユニット１０を備えている。

方向制御弁ユニット１０は、バルブ本体１１にドレンポート１２、シリンダポート１３、ポンプポート１４、入力ポート１５及び出力ポート１６を有するとともに、これらのポート１２，１３，１４，１５，１６を連通するように設けたスプール孔１７に給排制御スプール２０及び流量制御スプール３０を備えて構成してある。

バルブ本体１１のドレンポート１２は、図１において最も左側に位置するポートであり、絞り４０を有した出力油路４１を介して油タンクＴに接続してある。シリンダポート１３は、ドレンポート１２に隣接するポートであり、パイロットチェック弁４２を有した給排油路４３を介して油圧シリンダ１のピストン室１ａに接続してある。パイロットチェック弁４２は、油圧シリンダ１のピストン室１ａに対する油の通過を常時許容する一方、パイロット圧がドレンされた場合にのみ油圧シリンダ１のピストン室１ａからの油の通過を許容するものである。

パイロットチェック弁４２のパイロット圧をドレンするためのパイロットドレン通路４４は、電磁切替弁４５を介して給排制御スプール２０のドレン通路２１に連通している。ドレン通路２１は、給排制御スプール２０の中心部に軸心方向に沿って形成した空所であり、径方向に沿って形成したキリ孔２２を介して給排制御スプール２０の外周面に開口している。電磁切替弁４５は、制御信号が与えられた場合にのみパイロットドレン通路４４を開放するものである。電磁切替弁４５を開放させるための制御信号は、例えばフォークリフトの運転席に運転者が着座した場合に出力されるように構成してある。

ポンプポート１４は、連絡ポート１８を挟んでシリンダポート１３に隣接するポートであり、供給油路４６を介して油圧ポンプＰに接続してある。入力ポート１５は、サブポート１９を挟んでポンプポート１４に隣接するポートであり、上述のパイロットチェック弁４２を有した給排油路４３を介して油圧シリンダ１のピストン室１ａに接続してある。出力ポート１６は、入力ポート１５に隣接するポートであり、上述の絞り４０を有した出力油路４１を介して油タンクＴに接続してある。

給排制御スプール２０及び流量制御スプール３０は、それぞれ外周面の適宜箇所に切欠を有した円柱状のスプール部２０Ｓ，３０Ｓを備えたもので、互いにスプール部２０Ｓ，３０Ｓの軸心を合致させた状態で相互に端面を当接させ、かつそれぞれが軸心方向に沿って移動可能となるようにバルブ本体１１のスプール孔１７に嵌入してある。

このうち、給排制御スプール２０のスプール部（以下、「リフトスプール部２０Ｓ」という）は、バルブ本体１１のスプール孔１７においてドレンポート１２、シリンダポート１３、連絡ポート１８、ポンプポート１４に亘る部位に配設してあり、軸心方向に沿って移動させた場合にこれらドレンポート１２、シリンダポート１３、連絡ポート１８、ポンプポート１４の接続状態を切り換えるものである。

具体的に説明すると、リフトスプール部２０Ｓが図１に示す中立位置に配置された状態においては、リフトスプール部２０Ｓの外周面に形成した第１切欠２０Ｓａが連絡ポート１８にのみ位置するとともに、リフトスプール部２０Ｓの第２切欠２０Ｓｂがシリンダポート１３にのみ位置する。この結果、バルブ本体１１のドレンポート１２、シリンダポート１３、連絡ポート１８及びポンプポート１４は、それぞれが互いに遮断された状態となる。このとき、上述のドレン通路２１に連通するキリ孔２２は、ドレンポート１２とシリンダポート１３との間においてドレンポート１２の僅かに右方側に位置しており、その外周面の開口がスプール孔１７の内周面によって閉塞された状態にある。

中立位置からリフトスプール部２０Ｓが図１において右方側（以下、「リフト側」という）に移動した場合には、図４に示すように、リフトスプール部２０Ｓの第１切欠２０Ｓａによってポンプポート１４と連絡ポート１８とが互いに接続されるとともに、リフトスプール部２０Ｓの外周面に形成した第２切欠２０Ｓｂによって連絡ポート１８とシリンダポート１３とが互いに接続された状態となる。つまり、中立位置からリフトスプール部２０Ｓが図１においてリフト側に移動すると、バルブ本体１１のポンプポート１４とシリンダポート１３とが互いに接続されることになる。これら第１切欠２０Ｓａ及び第２切欠２０Ｓｂによるポンプポート１４とシリンダポート１３との間の開口面積は、リフトスプール部２０Ｓの移動量が増加するに従って増大するように構成してある。尚、上述のドレン通路２１に連通するキリ孔２２もリフトスプール部２０Ｓの移動によって変位するが、リフトスプール部２０Ｓが図１においてリフト側に移動する場合、図４に示すように、キリ孔２２はスプール孔１７においてドレンポート１２とシリンダポート１３との間に位置し、依然としてスプール孔１７の内周面によって閉塞された状態を維持する。

これに対してリフトスプール部２０Ｓが中立位置から図１において左方側（以下、「ダウン側」という）に移動すると、図５、図６、図７、図８に順次示すように、第２切欠２０Ｓｂによってドレンポート１２とシリンダポート１３とが互いに接続された状態となる。第２切欠２０Ｓｂによるドレンポート１２とシリンダポート１３との間の開口面積は、リフトスプール部２０Ｓのダウン側への移動量が増加するに従って増大するように構成してある。尚、リフトスプール部２０Ｓがダウン側に移動した場合には、ドレン通路２１のキリ孔２２が直ちにドレンポート１２と連通する位置に移動し、ドレンポート１２とドレン通路２１とが互いに接続されることになる。

一方、流量制御スプール３０のスプール部（以下、「ダウンコンスプール部３０Ｓ」という）は、バルブ本体１１のスプール孔１７において入力ポート１５及び出力ポート１６に亘る部位に配設してあり、軸心方向に沿って移動させた場合にこれら入力ポート１５及び出力ポート１６の間の接続状態を切り換えるものである。

具体的に説明すると、ダウンコンスプール部３０Ｓが図１に示す中立位置に配置された状態においては、ダウンコンスプール部３０Ｓの外周面に形成した第３切欠３０Ｓａが出力ポート１６にのみ位置し、バルブ本体１１の入力ポート１５及び出力ポート１６が互いに遮断された状態となる。

中立位置からダウンコンスプール部３０Ｓが図１においてダウン側に移動した場合には、図５、図６、図７、図８に順次示すように、ダウンコンスプール部３０Ｓの第３切欠３０Ｓａが入力ポート１５と出力ポート１６とに亘る部位に位置し、これら入力ポート１５及び出力ポート１６が互いに接続されることになる。第３切欠３０Ｓａによる入力ポート１５と出力ポート１６との間の開口面積は、ダウンコンスプール部３０Ｓのダウン側への移動量が増加するに従って増大するように構成してある。特に、本実施の形態では、図９の（ｃ）に示すように、入力ポート１５と出力ポート１６との間の開口面積が曲折点Ｘをもって変化し、ダウンコンスプール部３０Ｓがダウン側に移動した場合、動作初期よりも動作後期の変化量が大きくなるように第３切欠３０Ｓａが構成してある。

これに対してダウンコンスプール部３０Ｓが中立位置から図１においてリフト側に移動した場合には、図４に示すように、第３切欠３０Ｓａが出力ポート１６にのみ位置することになり、入力ポート１５と出力ポート１６とが互いに離隔された状態を維持する。

尚、本実施の形態で適用するダウンコンスプール部３０Ｓは、いわゆる「段差スプール」と称されるもので、図１において第３切欠３０Ｓａよりも右方側に位置する部分３０ＳＲの外径が、第３切欠３０Ｓａよりも左方側に位置する部分３０ＳＬの外径よりも大きく構成してある。このダウンコンスプール部３０Ｓを左側の端面から見た場合、図２−２に示すように、二つの部分３０ＳＲと３０ＳＬとの間に円環状の段差部分３０Ｃが構成されることになる。

図１からも明らかなように、本実施の形態では、給排制御スプール２０のリフトスプール部２０Ｓにおいてバルブ本体１１の外部に突出する端部に操作入力部２０Ｍが設けてある一方、流量制御スプール３０のダウンコンスプール部３０Ｓにおいてバルブ本体１１の外部に突出する端部にリテーナ部３０Ｍが設けてある。

給排制御スプール２０の操作入力部２０Ｍは、図示せぬ操作レバーの操作に応じてリフトスプール部２０Ｓを移動させるための動力が入力される部分であり、互いに軸心を合致させた状態でリフトスプール部２０Ｓの端部に固着してある。この操作入力部２０Ｍは、基端部がリフトスプール部２０Ｓとほぼ同じ外径を有する一方、リフトスプール部２０Ｓとの連結部分が細径の円柱状を成すもので、細径に構成した連結部分２０Ｍａに一対のバネ座２３を有している。バネ座２３は、それぞれ中心孔に連結部分２０Ｍａが貫通し、操作入力部２０Ｍの基端部とリフトスプール部２０Ｓとの間を互いに近接離反するように移動可能に配設したものである。これらバネ座２３の間には、両者を互いに離隔した状態に維持するリフト側押圧バネ２４が介在させてある。これらバネ座２３及びリフト側押圧バネ２４は、バルブ本体１１に取り付けたバネケース２５の内部に収容してある。バネケース２５は、リフト側押圧バネ２４の押圧力により一対のバネ座２３が互いに最も離隔した状態において、一方のバネ座２３がワッシャプレート２６を介してバルブ本体１１の外表面に当接し、かつ他方のバネ座２３がバネケース２５の内壁面に当接するだけの寸法に構成してある。尚、図１中の符号２７は、バルブ本体１１とリフトスプール部２０Ｓとの間に介在させたオイルシール部材である。

上記のように構成した給排制御スプール２０は、操作レバー（図示せず）に操作力を付与しない場合、リフト側押圧バネ２４によって一対のバネ座２３がそれぞれ連結部分２０Ｍａの両端に位置するとともに、これらバネ座２３がバネケース２５の内壁面及びバルブ本体１１の外表面に当接した状態に維持され、リフトスプール部２０Ｓが図１に示した中立位置に配置されることになる。この中立位置から操作レバー（図示せず）を操作し、リフト側押圧バネ２４の押圧力に抗して操作入力部２０Ｍに操作力を与えれば、リフトスプール部２０Ｓを図１においてダウン側及びリフト側の両方向に移動させることができる。リフトスプール部２０Ｓを移動させた状態から操作入力部２０Ｍに与えていた操作力を除去すると、リフト側押圧バネ２４の押圧力によってリフトスプール部２０Ｓが中立位置に復帰する。

一方、流量制御スプール３０のリテーナ部３０Ｍは、バルブ本体１１の外表面に取り付けたパイロットケース３１の内部に収容してある。このリテーナ部３０Ｍは、一端部が他端部よりも太径の円柱状を成し、かつ一端面に収容凹部３０ａを有したもので、ダウンコンスプール部３０Ｓの端部を収容凹部３０ａの内部に配置した状態でダウンコンスプール部３０Ｓの延長上に配設してある。

リテーナ部３０Ｍを収容するパイロットケース３１は、図１及び図２−１に示すように、その内部の軸心方向に沿った長さがリテーナ部３０Ｍよりも大きく構成してあるとともに、リテーナ部３０Ｍの一端部側に位置する内周面に環状の摺接リブ３１ａを有している。摺接リブ３１ａは、その内周面を介してリテーナ部３０Ｍの一端部に嵌合するように構成したものである。この摺接リブ３１ａは、リテーナ部３０Ｍの一端部外周面に摺接することによってリテーナ部３０Ｍの軸心方向に沿った移動を案内するとともに、パイロットケース３１の内部を２つの室３２，３３に分割する機能を有している。パイロットケース３１とリテーナ部３０Ｍの他端部との間に構成される室（以下、「圧力室３２」という）、並びにパイロットケース３１とリテーナ部３０Ｍの一端部及びバルブ本体１１の間に構成される室３３（以下、「パイロット室（パイロット油路）３３」という）は、リテーナ部３０Ｍの移動に伴ってそれぞれの容積が変化するものである。尚、本実施の形態では、ダウンコンスプール部３０Ｓが上述の中立位置に配置され、かつリテーナ部３０Ｍの端面とダウンコンスプール部３０Ｓの端面とが互いに当接した状態においてリテーナ部３０Ｍの両端面がパイロットケース３１の内壁面及びバルブ本体１１の外表面からそれぞれ離隔するようにパイロットケース３１の寸法が設定してある。

パイロットケース３１の圧力室３２には、リテーナ部３０Ｍとの間にスプールバネ（押圧部材）３４が配設してある。スプールバネ３４は、ダウンコンスプール部３０Ｓの軸心に沿って配設したコイルバネであり、リテーナ部３０Ｍを常時ダウンコンスプール部３０Ｓに向けて押圧し、さらにダウンコンスプール部３０Ｓの端面をリフトスプール部２０Ｓの端面に押圧するものである。

パイロットケース３１のパイロット室３３には、導入油路（パイロット油路）３５及び導出油路３６が接続してある。導入油路３５は、上述した絞り４０の下流側において出力油路４１に接続し、出力油路４１を通じてパイロット室３３を油タンクＴに接続するものである。この導入油路３５は、パイロットケース３１の内周面において摺接リブ３１ａよりもバルブ本体１１に近接する位置に開口するように形成してある。導出油路３６は、パイロット室３３とバルブ本体１１のサブポート１９の間を互いに接続するもので、ダウンコンスプール部３０Ｓの軸心方向に沿ってその中心部に形成し、ダウンコンスプール部３０Ｓの両端面に開口している。図２−１からも明らかなように、このダウンコンスプール部３０Ｓの導出油路３６には、リテーナ部３０Ｍに近接する端部にバネ収容部３６ａ及び通孔３６ｂが設けてある。バネ収容部３６ａは、内径を大きく構成した部分であり、その内部に補助バネ３７が配設してある。補助バネ３７は、ダウンコンスプール部３０Ｓに対してリテーナ部３０Ｍを離隔する方向に押圧するものである。この補助バネ３７は、圧力室３２に配設したスプールバネ３４よりも設定荷重が小さく設定してある。通孔３６ｂは、ダウンコンスプール部３０Ｓの径方向に沿って形成した開口であり、バネ収容部３６ａとパイロット室３３との間を常時連通している。

図１及び図２−１に示すように、パイロットケース３１の圧力室３２とパイロット室３３との間には、絞り油路５０及び連絡油路６０が並列的に設けてある。絞り油路５０は、リテーナ部３０Ｍの軸心方向に沿ってその中心部に形成した通路であり、その中間部に可動弁体５１を備えている。可動弁体５１は、内部に細孔５１ａを有し、絞り油路５０に設けた弁座５２に離接可能に配設したものである。この絞り油路５０では、圧力室３２からパイロット室３３に向けて油が通過する場合、可動弁体５１が弁座５２から離隔することにより、リテーナ部３０Ｍに形成した本来の開口面積が確保される。これに対してパイロット室３３から圧力室３２に向けて油が通過する場合には、可動弁体５１が弁座５２に当接することによって可動弁体５１の細孔５１ａのみが開口面積となり、油の通過が大きく絞られることになる。

連絡油路６０は、リテーナ部３０Ｍの一端部外周面に切欠６１を形成することによって構成したものである。本実施の形態では、図２−１に示すように、リテーナ部３０Ｍの互いに異なる２カ所に互いに異なる形態の切欠６１Ａ，６１Ｂを形成することによって２つの連絡油路６０Ａ，６０Ｂを形成するようにしている。

第１の連絡油路６０Ａは、リテーナ部３０Ｍが図１に示す中立位置に配置された状態において、パイロットケース３１の摺接リブ３１ａに対向する部位の中間位置から圧力室３２に向けて軸方向に沿った切欠６１Ａを形成することにより構成してある。第１の連絡油路６０Ａを構成する切欠６１Ａは、リテーナ部３０Ｍがダウン側に移動するに従って開口面積が漸次増大するように構成してある。

この第１の連絡油路６０Ａは、リテーナ部３０Ｍが図１に示す中立位置からリフト側に移動した場合、図４に示すように、常に圧力室３２にのみ開口し、圧力室３２とパイロット室３３との間を遮断した状態に維持する。一方、リテーナ部３０Ｍが図１に示す中立位置からダウン側に移動した場合、第１の連絡油路６０Ａは、移動初期において圧力室３２にのみ開口し、移動後期においてリテーナ部３０Ｍの端面がバルブ本体１１の外表面に当接するまでの間、圧力室３２とパイロット室３３との間を連通する。より具体的には、ダウンコンスプール部３０Ｓとリテーナ部３０Ｍとが連動した場合、図９の（ｂ）及び図９の（ｃ）並びに図５及び図６に示すように、第１の連絡油路６０Ａは、第３切欠３０Ｓａの曲折点Ｘに至る以前となる図５の位置（以下、「ダウン操作１位置」という）から第３切欠３０Ｓａの曲折点Ｘを超える図６の位置（以下、「ダウン操作２位置」という）までは圧力室３２にのみ開口し、パイロット室３３との間を遮断した状態に維持する。図９の（ｂ）及び図９の（ｃ）並びに図７及び図８に示すように、ダウン操作２位置を通過した位置からは、リテーナ部３０Ｍの一端面がバルブ本体１１の外表面に当接する図７及び図８の位置（以下、図７の位置を「ダウン操作３位置」、図８の位置を「ダウン操作４位置」という）までの間、その開口面積が移動量に応じて漸次増加するように圧力室３２とパイロット室３３との間を連通するようになる。

第２の連絡油路６０Ｂは、リテーナ部３０Ｍが図１に示す中立位置に配置された状態にある場合に、リテーナ部３０Ｍの外周面においてパイロットケース３１の摺接リブ３１ａを超えて圧力室３２の内部に臨む位置からパイロット室３３に向けて軸方向に沿った切欠６１Ｂを形成することにより構成してある。図１に示す中立位置において、第２の連絡油路６０Ｂを構成する切欠６１Ｂは、パイロット室３３から摺接リブ３１ａに対向するまで切欠を大きい部分と小さい部分とで構成することにより、図９(ｂ)において中立からリフト側に示す開口面積となるように設定してある。

この第２の連絡油路６０Ｂは、リテーナ部３０Ｍが図１に示す中立位置からリフト側に移動した場合、図４に示すように、その開口面積が移動量に応じて漸次増加するように圧力室３２とパイロット室３３との間を連通する。一方、リテーナ部３０Ｍが図１に示す中立位置からダウン側に移動した場合、第２の連絡油路６０Ｂは、移動初期において開口面積の小さい切欠６１Ｂにより圧力室３２とパイロット室３３との間を連通し、移動後期において圧力室３２とパイロット室３３との間を遮断する。より具体的には、ダウンコンスプール部３０Ｓとリテーナ部３０Ｍとが連動した場合、図９の（ｂ）及び図９の（ｃ）並びに図５に示すように、第３切欠３０Ｓａの曲折点Ｘに至る以前のダウン操作１位置においては、第２の連絡油路６０Ｂが開口面積が小さい切欠６１Ｂにより圧力室３２とパイロット室３３との間を連通した状態に維持する。このダウン操作１位置を通過した以降、図９の（ｂ）及び図９の（ｃ）並びに図６、図７、図８に示すように、第２の連絡油路６０Ｂは、パイロット室３３にのみ開口し、圧力室３２とパイロット室３３との間を遮断した状態を維持するようになる。

絞り油路５０、第１の連絡油路６０Ａ及び第２の連絡油路６０Ｂを上記のように構成した流量制御スプール３０では、圧力室３２とパイロット室３３との間に確保されるトータルの開口面積が、図９の（ａ）に示すような特性となる。すなわち、中立位置から流量制御スプール３０がダウン側に移動した場合、ダウン操作１位置までの間においては、第１の連絡油路６０Ａのみが圧力室３２とパイロット室３３との間を連通する（区間Ａ１→Ａ２）。

ダウン操作１位置からダウン操作２位置までの間においては、つまり、流量制御スプール３０がダウン側に移動している状態においてダウンコンスプール部３０Ｓに形成した第３切欠３０Ｓａの曲折点Ｘを含む範囲では、絞り油路５０の可動弁体５１に形成した細孔５１ａのみによって圧力室３２とパイロット室３３との間が連通することになる（区間Ａ２→Ａ３）。

ダウン操作２位置を超えて流量制御スプール３０がダウン側に移動している場合には、リテーナ部３０Ｍの一端面がバルブ本体１１の外表面に当接するまでの間、第２の連絡油路６０Ｂによって圧力室３２とパイロット室３３とが互いに連通することになる（区間Ａ３→Ａ４）。尚、図８に示す状態においては、給排制御スプール２０及びダウンコンスプール部３０Ｓがダウン側に移動するものの、バルブ本体１１の外表面に当接したリテーナ部３０Ｍのダウン側への移動がない。従って、第２の連絡油路６０Ｂによって圧力室３２とパイロット室３３とが一定の開口で連通された状態となる（区間Ａ４→Ａ５）。

上述したいずれの状態にあっても、流量制御スプール３０がリフト側に移動する場合には、絞り油路５０において可動弁体５１が弁座５２から離隔することになるため、常にダウン側に移動する場合に比べて絞り油路５０の分だけ大きな開口面積をもって圧力室３２とパイロット室３３とが互いに連通することになる（区間Ａ６→Ａ１１）。尚、流量制御スプール３０が最もリフト側に位置した状態から中立位置までの間を移動する場合には、第２の連絡油路６０Ｂによって圧力室３２とパイロット室３３とが連通された状態を維持する（区間Ａ１２→Ａ１）。

図３は、上述した油圧回路における方向制御弁ユニット１０の機能を模式的に示した油圧回路図である。以下、これら図１〜図８を適宜参照しながら油圧回路の作用について説明する。尚、以下においては、給排制御スプール２０及び流量制御スプール３０を総称して単に「制御スプール２０，３０」と記載する場合がある。

まず、運転席に運転者が着座せず、かつ制御スプール２０，３０が中立位置にある場合には、図１及び図３に示すように、バルブ本体１１のドレンポート１２、シリンダポート１３及びポンプポート１４のそれぞれが互いに遮断され、かつ入力ポート１５及び出力ポート１６が互いに遮断された状態となる。従って、油圧シリンダ１のピストン室１ａに対して油の流通が生じることはなく、油圧シリンダ１が現在のピストン位置を維持する。

また、図１及び図３に示すように、運転者が着座しない状態においては、電磁切替弁４５がパイロットドレン通路４４を閉じた状態に維持されるため、パイロットチェック弁４２のパイロット圧がドレンされることはなく、油圧シリンダ１のピストン室１ａに充填された油が外部に流出することもない。従って、仮に、油圧シリンダ１によって荷をリフトアップさせた状態から誤って制御スプール２０，３０が動作したとしても、荷の重量によって油圧シリンダ１が縮退動作する事態を招来する虞れはない。

この状態から運転席に運転者が着座すると、電磁切替弁４５が作動してパイロットドレン通路４４が開放することになる。さらに、操作レバー（図示せず）を操作することにより、スプールバネ３４及びリフト側押圧バネ２４の押圧力に抗して制御スプール２０，３０をリフト側に移動させると、図４に示すように、バルブ本体１１のポンプポート１４とシリンダポート１３とが互いに接続されることになる一方、入力ポート１５と出力ポート１６とが互いに離隔された状態を維持する。この結果、油圧ポンプＰから吐出された油が供給油路４６、ポンプポート１４、連絡ポート１８、シリンダポート１３、給排油路４３、パイロットチェック弁４２を介して油圧シリンダ１のピストン室１ａに供給され、油圧シリンダ１が伸長動作することになる。従って、例えばフォークリフトのフォークに搭載した運搬対象物である荷を所望の高さ位置までリフトアップさせることができるようになる。

ここで、制御スプール２０，３０をリフト側に移動させる場合、流量制御スプール３０のリテーナ部３０Ｍもリフト側に移動するため、パイロットケース３１の圧力室３２に油が貯留されたままではこの油が圧縮され、制御スプール２０，３０の移動が抑制されることになる。すなわち、制御スプール２０，３０を応答良くリフト側に移動させるには、圧力室３２に貯留されている油をドレンする必要がある。

この場合、上記方向制御弁ユニット１０によれば、可動弁体５１が弁座５２から離隔するため絞り油路５０の開口面積が大きく確保され、またリテーナ部３０Ｍのリフト側への移動に伴って第２の連絡油路６０Ｂが大きく開放されるため、圧力室３２に貯留された油が直ちにパイロット室３３及び導入油路３５を通じて油タンクＴにドレンされる。この結果、制御スプール２０，３０を動作させる際に圧力室３２の油がこれを抑制するように作用する虞れがなく、軽い操作力によって応答良く荷をリフトアップさせることが可能となる。

図４に示す状態から操作レバー（図示せず）に加えていた操作力を除去すると、上述したスプールバネ３４及びリフト側押圧バネ２４の弾性復元力により、バルブ本体１１に対して制御スプール２０，３０がダウン側に移動し、図１に示した中立位置において停止する。

ここで、図４に示す状態から制御スプール２０，３０を中立位置に復帰させる場合には、流量制御スプール３０のリテーナ部３０Ｍもダウン側に移動するため、先とは逆に、圧力室３２が減圧状態とならないようにするために油を流入させる必要がある。

この場合、上記方向制御弁ユニット１０によれば、中立位置に達するまでの間、継続的に第２の連絡油路６０Ｂが開放されるため、この第２の連絡油路６０Ｂを通じてパイロット室３３の油が直ちに圧力室３２に供給される。この結果、制御スプール２０，３０を動作させる際に圧力室３２が減圧状態となってこれを抑制するように作用する虞れがなく、応答良く中立位置へ復帰することになる。しかも、制御スプール２０，３０が中立位置へ到達する直前の状態においては、第２の連絡油路６０Ｂの開口面積が急激に減少するため、圧力室３２への油の流入が制限され、制御スプール２０，３０のダウン側への移動を抑制するように機能する。この結果、制御スプール２０，３０が中立位置を超えてダウン側へオーバーシュートする事態を防止することが可能になる。

上記のようにして制御スプール２０，３０が中立位置に復帰した場合には、図１及び図３に示すように、再びバルブ本体１１のドレンポート１２、シリンダポート１３及びポンプポート１４が互いに遮断され、かつ入力ポート１５及び出力ポート１６が互いに遮断された状態となる。従って、重量の大きな荷をリフトアップさせた状態にあっても、油圧シリンダ１のピストン室１ａに対して油の流通が生じることはなく、油圧シリンダ１が現在のピストン位置を維持する。

一方、上述した図１の中立位置から操作レバー（図示せず）を操作することにより、リフト側押圧バネ２４の押圧力に抗して制御スプール２０，３０をダウン側に移動させると、図５〜図８に示すように、バルブ本体１１のドレンポート１２とシリンダポート１３とが互いに接続され、かつ入力ポート１５と出力ポート１６とが互いに接続された状態となる。さらに、制御スプール２０，３０がダウン側に移動した場合には、ドレン通路２１のキリ孔２２が直ちにドレンポート１２と連通する位置に移動し、パイロットチェック弁４２のパイロット圧がドレンポート１２にドレンされる。この結果、油圧シリンダ１のピストン室１ａに貯留された油は、給排油路４３、パイロットチェック弁４２、シリンダポート１３、ドレンポート１２、出力油路４１を介して油タンクＴに至る経路と、給排油路４３、パイロットチェック弁４２、入力ポート１５、出力油路４１を介して油タンクＴに至る経路との２つの経路によって油タンクＴにドレンされる。従って、荷の重量によって油圧シリンダ１が縮退動作するようになり、リフトアップしていた荷を下ろすことができるようになる。

この間、上記方向制御弁ユニット１０によれば、操作レバー（図示せず）の操作量に応じてリフトスプール部２０Ｓの位置が制御される一方、このリフトスプール部２０Ｓの位置とは別にダウンコンスプール部３０Ｓの位置が制御されることになる。すなわち、ダウンコンスプール部３０Ｓには、出力ポート１６の圧力が図２−２に示す円環状の段差部分３０Ｃにリフト側へ移動させるように作用する一方、スプールバネ３４の押圧力がダウン側へ移動させるように作用する。これにより、ダウンコンスプール部３０Ｓは、段差部分３０Ｃに作用する出力ポート１６の圧力とスプールバネ３４の押圧力とがバランスした位置に移動し、入力ポート１５と出力ポート１６との間の開口面積を変化させることによって通過する油の流量制御を行う。ダウンコンスプール部３０Ｓの段差部分３０Ｃに作用する油の圧力は、絞り前の油圧である出力ポート１６と、絞り後の油圧であるパイロットケース３１の室３２，３３及びサブポート１９との差圧である。

例えば、リフトアップしていた荷が比較的重量物である場合には、油圧シリンダ１のピストン室１ａから排出される油の量が大幅に多くなる。このため、絞り４０を通過する流量が多くなり、絞り４０の上流の入力ポート１５及び出力ポート１６の油圧も大きくなる。この結果、ダウンコンスプール部３０Ｓがリフトスプール部２０Ｓの端面から離隔し、スプールバネ３４の押圧力に抗してリフト側に移動することにより、第３切欠３０Ｓａによる入力ポート１５と出力ポート１６との間の開口面積が操作レバー（図示せず）によって設定されたものよりも小さくなる。これにより、油圧シリンダ１のピストン室１ａから排出される油の流量が制限され、縮退動作の速度、つまり荷の下降速度を抑制することができるようになる。

一方、第３切欠３０Ｓａによる入力ポート１５と出力ポート１６との間の開口面積が過小となると、入力ポート１５及び出力ポート１６を流れる油が減少するため、スプールバネ３４の押圧力によりダウンコンスプール部３０Ｓがダウン側に移動する。この結果、ダウンコンスプール部３０Ｓの第３切欠３０Ｓａによる入力ポート１５と出力ポート１６との間の開口面積が増大することになる。つまり、油圧シリンダ１のピストン室１ａから排出される油の流量が増加する。

以降、上述した動作が繰り返し行われ、常に、入力ポート１５及び出力ポート１６の油圧と、パイロットケース３１の室３２，３３及びサブポート１９の油圧との差が一定となるようにダウンコンスプール部３０Ｓが移動し、出力油路４１を通じて油タンクＴにドレンされる油の流量が制御されることになる。

尚、リフトアップしていた荷が比較的軽量物である場合には、油圧シリンダ１のピストン室１ａから排出される油の量が大幅に多くなることはなく、入力ポート１５及び出力ポート１６の油圧も小さなものとなる。この結果、ダウンコンスプール部３０Ｓがリフト側に移動することなくその端面をリフトスプール部２０Ｓの端面に当接した状態を維持し、第３切欠３０Ｓａが操作レバー（図示せず）によって設定されたダウンコンスプール部３０Ｓの開口面積のままとなる。これにより、上述した２つの経路を通じて効率的に油が排出されることになり、荷を迅速に下降させることができるようになる。

ところで、本実施の形態では、上述したように、ダウンコンスプール部３０Ｓの第３切欠３０Ｓａとして、図９の（ｃ）に示すように、入力ポート１５と出力ポート１６との間の開口面積が曲折点Ｘをもって変化し、ダウンコンスプール部３０Ｓがダウン側に移動した場合、動作初期に比べて動作後期の変化量が大きくなるものを適用している。このため、操作レバー（図示せず）の操作による制御スプール２０，３０の設定位置が曲折点Ｘの付近となった場合には、上述した圧力の差に基づく流量制御の際にダウンコンスプール部３０Ｓにチャタリングと称される振動現象が招来される虞れがある。すなわち、曲折点Ｘを超えた場合に油の流量が急激に変化するため、ダウン側に移動して曲折点Ｘを超えたダウンコンスプール部３０Ｓが直ちにリフト側に移動し、その後、曲折点Ｘを超えたダウンコンスプール部３０Ｓが直ちにダウン側に移動する虞れがある。

ダウンコンスプール部３０Ｓにチャタリングが発生した場合には、油圧シリンダ１のピストン室１ａから排出される油の流量がこれに伴って変化するため、油圧シリンダ１に振動の影響を及ぼす虞れがある。

しかしながら、上述した方向制御弁ユニット１０では、パイロットケース３１において圧力室３２とパイロット室３３との間に連絡油路６０Ａ，６０Ｂ及び絞り油路５０を並列的に設け、ダウン操作１位置からダウン操作２位置までの間においては絞り油路５０のみによって圧力室３２とパイロット室３３との間を連通するようにしている。つまり、流量制御スプール３０がダウン側に移動している状態においてダウンコンスプール部３０Ｓに形成した第３切欠３０Ｓａの曲折点Ｘを含む範囲においては、第１の連絡油路６０Ａ及び第２の連絡油路６０Ｂが共に閉じた状態となる一方、絞り油路５０の可動弁体５１に形成した細孔５１ａのみが開放し、圧力室３２とパイロット室３３との間がこの細孔５１ａによって連通されることになる。この結果、パイロット室３３から圧力室３２への油の流入が大きく絞られ、ダウンコンスプール部３０Ｓの移動速度が大幅に抑制されることになり、チャタリングが発生する事態を招来する虞れがなくなる。

しかも、ダウンコンスプール部３０Ｓがダウン操作２位置を超えてダウン側へ移動する場合には、第１の連絡油路６０Ａが開放し、この第１の連絡油路６０Ａを通じてパイロット室３３から圧力室３２へ油が流入するため、ダウンコンスプール部３０Ｓの移動が容易となり、応答性が大きく損なわれることもない。

尚、上述した実施の形態では、給排制御スプールを備えた方向制御弁ユニットを例示しているが、給排制御スプールのない流量制御弁として構成しても構わない。この場合にも、実施の形態と同様に、ダウンコンスプール部の応答性を大きく損なうことなくチャタリングを確実に防止することができるようになる。

本発明の実施の形態である方向制御弁ユニットを含む油圧回路を示す図である。 図１に示した方向制御弁ユニットの要部を拡大して示す断面図である。 図１に示した方向制御弁ユニットに適用される流量制御スプールの端面図である。 図１に示した油圧回路における方向制御弁ユニットの機能を模式的に示した油圧回路図である。 図１に示した方向制御弁ユニットのリフト操作位置を示す図である。 図１に示した方向制御弁ユニットのダウン操作１位置を示す図である。 図１に示した方向制御弁ユニットのダウン操作２位置を示す図である。 図１に示した方向制御弁ユニットのダウン操作３位置を示す図である。 図１に示した方向制御弁ユニットのダウン操作４位置を示す図である。 図１に示した方向制御弁ユニットにおいて流量制御スプールのストロークに対する開口面積（連絡油路＋ダウンコンスプールの開口面積、連絡油路の開口面積、ダウンコンスプールの開口面積）の変化を示すグラフである。

符号の説明

１１ バルブ本体
１５ 入力ポート
１６ 出力ポート
３０ 流量制御スプール
３０Ｍ リテーナ部
３１ パイロットケース
３２ 圧力室
３３ パイロット室
３４ スプールバネ
３５ 導入油路
４０ 絞り
５０ 絞り油路
６０ 連絡油路
６１ 切欠
Ｘ 曲折点

Claims (5)

1. バルブ本体に配設した流量制御スプールの端部にパイロット圧を作用させ、該パイロット圧の変化に応じて流量制御スプールを動作させることにより、前記バルブ本体の入力ポートから出力ポートへ至る油の流量を制御する流量制御弁であって、
   前記流量制御スプールにおいて前記バルブ本体の外部に突出した一端部とこれを収容するパイロットケースとの間に圧力室を構成し、この圧力室にパイロット圧を付与するパイロット油路を設けるとともに、前記流量制御スプールを他端部側に向けて押圧する押圧部材を前記パイロットケースに収容させてなり、
   前記圧力室と前記パイロット油路との間に、連絡油路及び該連絡油路よりも開口面積が小となる絞り油路を並列的に設け、
   前記流量制御スプールは、その動作位置に応じて前記バルブ本体の入力ポートと出力ポートとの間の開口面積を変化させるスプール部と、このスプール部の動作に応じて変位するように前記パイロットケースの内部に配設したリテーナ部とを有し、
   前記絞り油路は、前記リテーナ部において前記圧力室と前記パイロット油路との間を常時連通する部位に構成する一方、前記連絡油路は、前記リテーナ部と前記パイロットケースの内壁面とが互いに摺接する部位に切欠を設けることによって構成し、かつ該パイロットケースの内壁面との摺接位置に応じて開閉するものであり、
   前記バルブ本体の出力ポートは、絞りを有した出力油路が連通されるものであり、
   前記パイロット油路は、前記絞りの後の圧力をパイロット圧として前記圧力室に導入するものであり、
   さらに、前記スプール部は、前記バルブ本体の入力ポートと出力ポートとの間の開口面積が曲折点を持つように構成したものであり、前記連絡油路は、前記スプール部の動作による入力ポートと出力ポートとの間の開口面積が曲折点をもって変化する領域においては前記圧力室と前記パイロット油路との間を閉塞する
   ことを特徴とする流量制御弁。
2. 前記絞り油路は、少なくとも前記連絡油路が前記圧力室と前記パイロット油路との間を閉塞している場合にこれら圧力室及びパイロット油路の間を互いに連通することを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記絞り油路は、前記圧力室から前記パイロット油路に向けて油を通過させる場合には開口面積を増大するように動作するものであることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
4. 請求項１に記載の流量制御弁と、
   操作位置に応じて油圧シリンダに対する油の供給制御及び排出制御を行う給排制御スプールと
   を備え、前記流量制御スプールの他端延長上に互いに動作軸心を合致させる態様で前記給排制御スプールを前記バルブ本体に配設し、前記給排制御スプールを排出位置に操作して油圧シリンダの油を排出する場合に前記押圧部材の押圧力により前記バルブ本体の入力ポートと出力ポートとの間を連通するように前記流量制御スプールを動作させることにより、前記油圧シリンダの油を前記出力油路へ排出することを特徴とする方向制御弁ユニット。
5. 請求項４に記載の方向制御弁ユニットによって油圧シリンダに対する油の供給制御及び排出制御を行うことを特徴とする油圧回路。

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