JP6700137B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

この発明は、流量制御弁に関し、特に、ボディ内でスプールを移動させることによりポートを開閉して流量を制御する流量制御弁に関する。

従来、ボディ内でスプールを移動させることによりポートを開閉して流量を制御する流量制御弁が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、作動油が出入りするポートが設けられたボディと、ボディ内で移動してポートを開閉させるスプールとを備えた流量制御弁が開示されている。ボディには、作動油が供給される供給ポートと、作動油が排出される排出ポートと、互いに択一的に作動油を流入または流出させる第１ポートおよび第２ポートとが設けられている。スプールを第１ポート側に移動させると、第１ポートおよび供給ポートが連通し、第２ポートおよび排出ポートが連通する。スプールを第２ポート側に移動させると、第２ポートおよび供給ポートが連通し、第１ポートおよび排出ポートが連通する。流量制御弁は、たとえば油圧シリンダの制御に用いられる。

特開２０１０−１２７３７３号公報

ここで、片ロッドシリンダなどに流量制御弁が接続される場合、ロッド側油室とヘッド側油室とでロッドの分だけ受圧面積（または容積変化量）が異なるため、ロッドを引き込む際にロッド側油室に供給する作動油の量よりも、ヘッド側油室からの戻り油の量が多くなる。

その場合、たとえば第１ポートおよび第２ポートがそれぞれ油圧シリンダのロッド側油室とヘッド側油室とに接続され、供給ポートから第１ポートを介してロッド側油室に作動油を供給すると、ヘッド側油室から第２ポートを介して排出ポートに戻る戻り油の量が相対的に多くなるため、戻り側の第２ポートと排出ポートとの間において油圧が上昇してしまうという不都合がある。不必要な油圧の上昇は、発熱や騒音、エネルギー損失の原因になるため、供給側と戻り側とで作動油の流量が異なる場合でも、作動油の圧力が上昇するのを抑制することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、供給側と戻り側とで作動油の流量が異なる場合でも、作動油の圧力が上昇するのを抑制することが可能なスプール方式の流量制御弁を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明による流量制御弁は、作動油が供給される供給ポートと、作動油が排出される排出ポートと、互いに択一的に作動油を流入または流出させる第１ポートおよび第２ポートとを含むボディと、ボディ内に保持され、外部から供給される作動力により移動するスプールと、を備え、スプールは、第１方向に移動することにより、第１ポートおよび供給ポートを連通させて作動油の吐出開口である第１開口を形成するとともに、第２ポートおよび排出ポートを連通させて戻り油の流入開口である第２開口を形成するように構成され、スプールおよびボディの少なくとも一方には、スプールの移動に伴ってボディとの間に開口を形成する際に、スプールの移動量に応じて開口面積を変化させる形状を有する流量調整部が形成され、流量調整部により、第１開口の開口面積が、第２開口の開口面積よりも小さくなるように構成されている。

この発明による流量制御弁では、上記のように、第１方向に移動することにより、第１ポートおよび供給ポートを連通させる第１開口を形成するとともに、第２ポートおよび排出ポートを連通させる第２開口を形成するスプールを設け、第１開口の開口面積が、第２開口の開口面積よりも小さくなるように流量制御弁を構成する。これにより、供給ポートから第１ポートを介して流出する作動油が通過する第１開口の開口面積を相対的に小さくすることができるとともに、第２ポートを介して排出ポートへ戻る戻り油が通過する第２開口の開口面積を相対的に大きくすることができる。そのため、受圧面積（または容積変化量）が小さい側の油室を第１ポートと接続し、受圧面積が大きい側の油室を第２ポートと接続すれば、供給される作動油の流量よりも戻り油の流量が大きくなったとしても、その分、戻り油が通過する第２開口の開口面積を相対的に大きくすることができるので、供給側と戻り側とで作動油の流量が異なる場合でも、作動油の圧力が上昇するのを抑制することができる。

上記発明による流量制御弁において、好ましくは、流量調整部は、第２開口の開口面積よりも小さい開口面積で第１開口を形成する第１流量調整部を有する。このように構成すれば、移動量に応じて流量を調整するためのスプールの第１流量調整部の形状を変更するだけで、容易に、第１開口の開口面積を第２開口の開口面積に対して相対的に小さくすることができる。

上記発明による流量制御弁において、好ましくは、第１ポートおよび第２ポートは、油圧シリンダにおける受圧面積が互いに異なる第１油室および第２油室にそれぞれ接続され、第１油室および第２油室の各々の受圧面積の比に対応するように、第１開口および第２開口の各開口面積が設定されている。このように構成すれば、第１油室と第２油室との受圧面積の差の大きさに応じて、第１開口および第２開口の各開口面積の差を決定することが可能となる。つまり、供給側（第１開口側）の流量に対する戻り側（第２開口側）の流量が分かるので、流量差に応じた開口面積になるように第１開口および第２開口の開口面積を設定することによって、作動油の圧力が上昇するのをより効果的に抑制することができる。

上記発明による流量制御弁において、好ましくは、スプールは、第２方向に移動することにより、第２ポートおよび供給ポートを連通させて作動油の吐出開口である第３開口を形成するとともに、第１ポートおよび排出ポートを連通させて戻り油の流入開口である第４開口を形成するように構成され、流量調整部により、第１方向へのスプールの単位移動量当たりの第１開口の開口面積が、第２方向へのスプールの単位移動量当たりの第３開口の開口面積よりも小さくなるように構成されている。このように構成すれば、供給ポートから第２ポートを介して流出する作動油の流量を、供給ポートから第１ポートを介して流出する場合と比較して大きくすることができる。そのため、油圧シリンダの受圧面積が小さい側の油室を第１ポートと接続し、受圧面積が大きい側の油室を第２ポートと接続する場合に、各油室への作動油の吐出流量を受圧面積の差分に応じて異ならせることができるので、ロッド伸張制御時とロッド引込制御時とで、同一のスプール移動量（同一の弁開度）でのロッドの移動速度の差を小さくすることができる。

この場合、好ましくは、スプールは、スプールの移動に伴ってボディとの間に開口を形成するとともに、スプールの移動量に応じて開口面積を変化させる流量調整部を含み、流量調整部は、第１開口を形成する第１流量調整部と、第１流量調整部とは異なる形状または寸法を有し、第３開口を形成する第２流量調整部とを含む。このように構成すれば、スプールの第１流量調整部と第２流量調整部との形状または寸法を異ならせるだけで、容易に、第１開口の開口面積を第３開口の開口面積に対して相対的に小さくすることができる。

上記スプールに第１流量調整部および第２流量調整部を設ける構成において、好ましくは、流量調整部は、スプールの外周面に設けられた切欠であり、第１流量調整部と第２流量調整部とは、切欠の平面形状または深さが互いに異なるように形成されている。このように構成すれば、第１流量調整部と第２流量調整部とで、切欠の平面形状または深さを異ならせることにより、開口面積を異ならせる構成を容易に実現することができる。

上記スプールに第１流量調整部および第２流量調整部を設ける構成において、好ましくは、流量調整部は、スプールの外周面の外径を減少させるように形成されたテーパ部であり、第１流量調整部と第２流量調整部とは、テーパ部の傾斜角度が互いに異なるように形成されている。このように構成すれば、第１流量調整部と第２流量調整部とで、テーパ部の傾斜角度を異ならせることにより、開口面積を異ならせる構成を容易に実現することができる。

上記単位移動量当たりの第１開口の開口面積が、単位移動量当たりの第３開口の開口面積よりも小さい構成において、好ましくは、ボディは、スプールの第１方向側に配置され、第１方向へのスプールの移動に伴って圧縮される第１付勢部と、スプールの第２方向側に配置され、第２方向へのスプールの移動に伴って圧縮される第２付勢部と、を含み、第１付勢部のばね定数が、第２付勢部のばね定数よりも小さい。このように構成すれば、スプールを第１方向に移動しやすくすることができる。そのため、スプールを第１方向へ移動させる際の単位移動量当たりの第１開口の開口面積が小さい分、第１ポートの開度（第１開口の開口面積）を大きくすることによって流量を確保することができるようになる。その結果、第１方向と第２方向とでスプールに同一の作動力を供給した場合の第１ポートまたは第２ポートからの流量を近づけることができるので、各ポートを開いた場合の流量自体を制御したい場合に、流量を揃えやすくすることができる。

上記単位移動量当たりの第１開口の開口面積が、単位移動量当たりの第３開口の開口面積よりも小さい構成において、好ましくは、スプールに供給する作動力を制御するコントローラにより、第２方向への流量指令値に対する供給作動力の傾きよりも、第１方向への流量指令値に対する供給作動力の傾きが大きくなるように構成されている。このように構成すれば、第１ポートまたは第２ポートを同一の流量指令値で開閉する場合に、第１ポートの開度（第１開口の開口面積）をより大きくすることが可能となる。その結果、同一の流量指令値で開閉する場合の第１ポートまたは第２ポートからの流量を近づけることができるので、各ポートを開いた場合の流量自体を制御したい場合に、流量を揃えやすくすることができる。

本発明によれば、上記のように、供給側と戻り側とで作動油の流量が異なる場合でも、作動油の圧力が上昇するのを抑制することが可能なスプール方式の流量制御弁を提供することができる。

流量制御弁が適用される油圧回路の一例を示した図である。 第１実施形態による流量制御弁を示した断面図である。 スプールの構成例を示した斜視図である。 ＰＢ制御状態での開口および開口面積を説明するための図である。 ＰＡ制御状態での開口および開口面積を説明するための図である。 スタンバイ位置にスプールが移動した状態を示した図である。 制御領域にスプールが移動した状態（ＰＢ制御状態）を示した図である。 比較例によるスプールを示した斜視図である。 比較例でのスプールの移動量と開口面積との関係、吐出流量と圧力損失との関係を示した図である。 第１実施形態でのスプールの移動量と開口面積との関係、吐出流量と圧力損失との関係を示した図である。 比較例および第１実施形態でのスプールの移動量とシリンダ速度との関係を示した図である。 第１実施形態によるスプールの第１変形例を示した斜視図である。 第１変形例によるスプールの流量調整部を説明するための図である。 第１実施形態によるスプールの第２変形例を示した斜視図である。 第２変形例によるスプールの流量調整部を説明するための図である。 第２実施形態による流量制御弁を示した断面図である。 第２実施形態での流量指令とスプールの移動量および開口面積との関係を示した図である。 第３実施形態での流量指令と供給作動力および開口面積との関係を示した図である。 第１実施形態による流量制御弁の変形例を示した断面図である。 図１９の流量制御弁のＰＢ制御状態を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図７を参照して、第１実施形態による流量制御弁１００について説明する。

第１実施形態による流量制御弁１００は、油圧アクチュエータなどの油圧機械への作動油の供給を制御する油圧弁である。第１実施形態の流量制御弁１００は、スプール形（スライドスプール形）の比例流量制御弁として構成されている。比例流量制御弁は、出力される作動油の流量が、スプールの位置（移動量）に比例するように構成された制御弁である。

（油圧回路の全体構成）
第１実施形態による流量制御弁１００は、昇降用油圧シリンダ（リフトシリンダ）などであって、各油室の受圧面積が異なる油圧機械に対する作動油の流量制御に好適に用いられる。以下では、一例として、フォークリフトの昇降用油圧シリンダ（リフトシリンダ）に流量制御弁１００が接続され、シリンダを昇降させるための作動油の供給制御に流量制御弁１００が用いられる例について説明する。

図１に示すように、流量制御弁１００は、油圧シリンダ１０１、油圧ポンプ１０２、およびオイルタンク１０３とそれぞれ接続されている。具体的には、流量制御弁１００は、ポートＡ、ポートＢ、供給ポートＰおよび排出ポートＴの４つの油路を備えている。ポートＡおよびポートＢは、それぞれ、特許請求の範囲の「第２ポート」および「第１ポート」の一例である。

油圧シリンダ１０１は、ピストン１１１と、ピストン１１１に接続されたロッド１１２とが、チューブ１１３内に摺動可能に設けられた構造を有する。油圧シリンダ１０１は、たとえば片ロッドシリンダであり、ロッド１１２がチューブ１１３の一端側から外部に突出している。チューブ１１３内は、ピストン１１１によって、ロッド側の第１油室１１４と、ヘッド側の第２油室１１５とに区画されている。第１油室１１４は、受圧面積Ａ１を有し、第２油室１１５は、受圧面積Ａ２を有する。第１油室１１４の受圧面積Ａ１は、油室内に占めるロッド１１２の面積分だけ、第２油室１１５の受圧面積Ａ２よりも小さい（Ａ１＜Ａ２）。

流量制御弁１００のポートＢおよびポートＡは、油圧シリンダ１０１における受圧面積が互いに異なる第１油室１１４および第２油室１１５にそれぞれ接続されている。すなわち、ポートＡが、チェック弁１０４を介して第２油室１１５に接続されている。流量制御弁１００のポートＢが、第１油室１１４に接続されている。チェック弁１０４は、ポートＡから第２油室１１５へ向かう方向への作動油の流通を許容し、第２油室１１５からポートＡへ向かう方向への作動油の流通を防止する。チェック弁１０４は、パイロットチェック弁であり、パイロットポートが第１油室１１４とポートＢとの流路に接続されている。チェック弁１０４は、第１油室１１４とポートＢとの間の油圧（パイロットポートの油圧）が所定値を上回ると、第２油室１１５からポートＡへ向かう方向への作動油の流通を許容する。

流量制御弁１００の供給ポートＰが、油圧ポンプ１０２の吐出側に接続されている。油圧ポンプ１０２は、モータ１２１によって駆動され、吸込側のオイルタンク１０３中の作動油を所定の圧力で流量制御弁１００に供給する。流量制御弁１００の排出ポートＴが、オイルタンク１０３に接続されている。

流量制御弁１００は、外部の作動力供給手段１０５から供給される作動力によって、流路切替および流量制御を行う。すなわち、流量制御弁１００は、供給ポートＰに対してポートＡおよびポートＢのいずれも遮断する中立状態と、供給ポートＰとポートＡとを接続させるとともにポートＢと排出ポートＴとを接続させるＰＡ制御状態と、供給ポートＰとポートＢとを接続させるとともにポートＡと排出ポートＴとを接続させるＰＢ制御状態とを切り替え可能な方向切換弁として機能する。

中立状態では、供給ポートＰ、ポートＡおよびポートＢのいずれもが、流量制御弁１００によって遮断される。つまり、流量制御弁１００は、中立状態で全閉となるように構成されている。中立状態では、油圧シリンダ１０１内の作動油が流通しないため、ロッド１１２の位置が保持される。

ＰＡ制御状態では、油圧ポンプ１０２から供給される高圧の作動油が、流量制御弁１００の供給ポートＰおよびポートＡを通過して油圧シリンダ１０１の第２油室１１５に流入し、ロッド１１２を押し出す。第１油室１１４から押し出された作動油が、流量制御弁１００のポートＢおよび排出ポートＴを通過してオイルタンク１０３に戻される。昇降用油圧シリンダとしては、上昇方向（鉛直上方向）への動作となる。この場合、第２油室１１５に流入する作動油の流量と比較して、第１油室１１４から流出する作動油（戻り油）の流量が小さくなる。流量の差は受圧面積Ａ１およびＡ２の差に対応する。

ＰＢ制御状態では、油圧ポンプ１０２から供給される高圧の作動油が、流量制御弁１００の供給ポートＰおよびポートＢを通過して油圧シリンダ１０１の第１油室１１４に流入し、ロッド１１２を引き込む。第２油室１１５から押し出された作動油が、流量制御弁１００のポートＡおよび排出ポートＴを通過してオイルタンク１０３に戻される。昇降用油圧シリンダとしては、下降方向（鉛直下方向）への動作となる。この場合、第１油室１１４に流入する作動油の流量と比較して、第２油室１１５から流出する作動油（戻り油）の流量が大きくなる。流量の差は受圧面積Ａ１およびＡ２の差に対応する。

そして、ＰＡ制御状態およびＰＢ制御状態においては、流量制御弁１００は、作動力によって移動されるスプール２（図２参照）の位置（移動量）に応じて、ポートからの作動油の流量が制御される。スプール２の位置は、作動力供給手段１０５から供給される作動力の大きさに対応する。作動力供給手段１０５は、コントローラ１０６からの制御信号に従って、流量制御弁１００に作動力を供給する。作動力供給手段１０５は、スプールに作動力を付与できるものであれば特に限定されない。作動力供給手段１０５としては、たとえば、ソレノイド方式などの電磁力により作動力を供給する方式、油圧パイロット弁を用いて油圧により作動力を供給する方式などが採用できる。第１実施形態では、油圧ポンプ１０２の油圧が、油圧パイロット弁からなる作動力供給手段１０５を介して流量制御弁１００のパイロットポート１５に供給されることにより、作動力が供給される。

（流量制御弁の構造）
次に、図２〜図７を参照して、流量制御弁１００の具体的な構成例について説明する。

図２に示すように、流量制御弁１００は、作動油が出入りする油路が設けられたボディ１と、ボディ１内に保持され、外部から供給される作動力により移動するスプール２と、を備えている。油路は、作動油が供給される供給ポートＰと、作動油が排出される排出ポートＴと、互いに択一的に作動油を流入または流出させるポートＡおよびポートＢとを含む。図２はスプール２が中立位置Ｓ０にある状態を示している。

ボディ１は、スプール２が配置されるスプール室１１と、スプール室１１の両側に配置された一対のパイロット室１２とを有する。スプール室１１は、直線円筒状の内部空間であり、スプール２が軸方向（Ｘ方向）に沿って摺動可能に配置されている。各パイロット室１２は、スプール２の軸方向におけるスプール室１１の両側に配置されている。

供給ポートＰ、排出ポートＴ、ポートＡおよびポートＢは、ボディ１の外周からボディ１を貫通してスプール室１１に連通している。スプール２の軸方向（Ｘ方向）において、供給ポートＰがスプール室１１の中央に配置され、供給ポートＰの両側にそれぞれポートＡおよびポートＢが配置されている。スプール２の軸方向において、ポートＡおよびポートＢの外側に、それぞれ排出ポートＴが配置されている。

供給ポートＰ、排出ポートＴ、ポートＡおよびポートＢの間には、スプール室１１（ボディ１）の内周面からなる弁座部１３が設けられている。弁座部１３は、スプール２が中立位置Ｓ０（図２参照）および後述するスタンバイ位置Ｓ１（図６参照）にある場合に、スプール２の外周面（摺動面）２１と弁座部１３とにより油路を遮断するように構成されている。すなわち、弁座部１３は、スプール２が摺動するための極小さな間隔を隔ててスプール２の外周面２１と対向することにより、各油路の間を遮断する。

軸方向両側のパイロット室１２には、それぞれ、作動力供給手段１０５（図１参照）と接続するためのパイロットポート１５が設けられている。作動力供給手段１０５からのパイロット油圧は、パイロット室１２に入力され、スプール室１１内のスプール２を軸方向（Ｘ方向）に移動させる作動力として作用する。

（スプール）
図３に示すように、スプール２は、概略で円柱状の軸部材である。スプール２には、摺動面である外周面２１と、各油路の間を連通状態に切り替えるための溝部２２とが設けられている。溝部２２は、スプール２の周方向に全周にわたって所定の深さで形成され、中立位置Ｓ０（図２参照）で供給ポートＰおよび各排出ポートＴの位置に対応して配置されている。溝部２２は、スプール２の移動に伴ってポートＡまたはポートＢを供給ポートＰまたは排出ポートＴと連通させる油路を構成する。各溝部２２の間の２つの外周面２１は、それぞれ、中立位置Ｓ０でポートＡおよびポートＢを塞ぐように形成されている。スプール２の両端の外周面２１は、パイロット室１２とスプール室１１との間を塞ぐよう設けられている。

図４に示すように、スプール２は、第１方向（Ｘ２方向）に移動することにより、ポートＢおよび供給ポートＰを連通させる第１開口４１を形成するとともに、ポートＡおよび排出ポートＴを連通させる第２開口４２を形成する（ＰＢ制御状態にする）ように構成されている。また、図５に示すように、スプール２は、第２方向（Ｘ１方向）に移動することにより、ポートＡおよび供給ポートＰを連通させる第３開口４３を形成するとともにポートＢおよび排出ポートＴを連通させる第４開口４４を形成する（ＰＡ制御状態にする）ように構成されている。

スプール２は、スプール２の移動に伴ってボディ１との間に開口を形成するとともに、スプール２の移動量に応じて開口面積を変化させる流量調整部２３（図３参照）を含む。流量調整部２３は、スプール２の軸方向移動に伴ってボディ１との間の開口面積を変化させることにより、作動油の流量をスプール２の移動量に比例させる機能を有する。

図３に示すように、流量調整部２３は、３つの溝部２２と、それらの間の２つの外周面２１との境界部（段差部分）に設けられている。また、各流量調整部２３は、スプール２の周方向に等角度間隔で複数設けられている。図３の構成例では、流量調整部２３は、スプール２の外周面に設けられた切欠である。各々の流量調整部２３は、溝部２２側に近付くほど幅（周方向の幅）が大きくなる半円形状を有している。流量調整部２３は、第１開口４１を形成する流量調整部２３ａ、第３開口４３を形成する流量調整部２３ｃ、第２開口４２を形成する流量調整部２３ｂ、および、第４開口４４を形成する流量調整部２３ｄを含む。流量調整部２３ａおよび流量調整部２３ｃは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１流量調整部」および「第２流量調整部」の一例である。

ここで、図４に示すように、第１実施形態では、第１開口４１の開口面積Ａ１１が、第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さくなるように構成されている。すなわち、ポートＢおよび供給ポートＰを連通させるＰＢ制御状態において、ポートＢおよび供給ポートＰの間の第１開口４１の開口面積Ａ１１が、ポートＡおよび排出ポートＴの間の第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さい。

第１開口４１と第２開口４２との開口面積の相違は、流量調整部２３の形状の相違によって実現されている。第１実施形態では、流量調整部２３ａが、第２開口４２の開口面積よりも小さい開口面積で第１開口４１を形成するように構成されている。具体的には、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｂとは、切欠の平面形状が互いに異なるように形成されている。流量調整部２３ａが平面視（切欠を半径方向に正面から見た状態）で流量調整部２３ｂよりも小さく形成されている。流量調整部２３ａは、周方向の幅Ｗ１が、流量調整部２３ｂの周方向の幅Ｗ２よりも小さくなっている。言い換えると、平面視における、流量調整部２３ａの面積が、流量調整部２３ｂの面積よりも小さい。

図４に示すように、スプール２の第１方向（Ｘ２方向）への移動によって流量調整部２３ａがポートＢに到達すると、流量調整部２３ａによってポートＢおよび供給ポートＰの間に第１開口４１が形成され、流量調整部２３ｂによってポートＡおよび排出ポートＴ（Ｘ２側）の間に第２開口４２が形成される。第１開口４１と第２開口４２とで周方向の開口幅（Ｗ１、Ｗ２）が、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｂとの幅の相違に起因して異なる。その結果、第１開口４１の開口面積Ａ１１が第２開口４２の開口面積Ａ１２と比較して小さくなる。図４において、スプール２をさらに第１方向（Ｘ２方向）へ移動させても（開度を変更しても）、開口面積Ａ１１と開口面積Ａ１２との大小関係は維持される。

第１実施形態では、第１油室１１４および第２油室１１５の各々の受圧面積Ａ１、Ａ２に基づいて、第１開口４１および第２開口４２の各開口面積（Ａ１１、Ａ１２）が設定されている。たとえば、各開口面積（Ａ１１、Ａ１２）は、任意の開度での第１開口４１の開口面積Ａ１１と第２開口４２の開口面積Ａ１２との比Ｒ１（＝Ａ１１／Ａ１２）が、第１油室１１４の受圧面積Ａ１と第２油室１１５の受圧面積Ａ２との比Ｒ２（＝Ａ１／Ａ２）と略等しくなるように設定される。

また、図３の構成例では、流量調整部２３ａ以外の流量調整部２３ｃ、流量調整部２３ｂおよび流量調整部２３ｄが同一形状を有し、いずれも流量調整部２３ａよりも大きい。軸方向の長さは、流量調整部２３ａ〜流量調整部２３ｄで同一である。このように、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとは、互いに異なる形状を有する。流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとは、切欠の平面形状が互いに異なるように形成されている。流量調整部２３ａは、平面視で流量調整部２３ｃよりも小さく形成されている。流量調整部２３ａは、周方向の幅Ｗ１が、流量調整部２３ｃの周方向の幅Ｗ２よりも小さくなっている。

そのため、第１実施形態では、第１方向へのスプール２の単位移動量当たりの第１開口４１の開口面積が、第２方向へのスプール２の単位移動量当たりの第３開口４３の開口面積よりも小さくなるように構成されている。このように、第１実施形態のスプール２は、軸方向（Ｘ方向）に左右非対称の形状となっている。

図５に示すように、スプール２の第２方向（Ｘ１方向）への移動によって流量調整部２３ｃがポートＡに到達すると、流量調整部２３ｃによってポートＡおよび供給ポートＰの間に第３開口４３が形成され、流量調整部２３ｄによってポートＢおよび排出ポートＴの間に第４開口４４が形成される。第３開口４３の開口面積Ａ１３と、第４開口４４の開口面積Ａ１４とは略一致する。図５において、スプール２を第２方向（Ｘ１方向）へ移動させても（開度を変更しても）、開口面積Ａ１３と開口面積Ａ１４との大小関係が変わることなく、開口面積が変化する。

第１実施形態では、第１油室１１４および第２油室１１５の各々の受圧面積Ａ１、Ａ２に基づいて、第１開口４１および第３開口４３の各開口面積（Ａ１１、Ａ１３）が設定されている。たとえば、各開口面積（Ａ１１、Ａ１３）は、同一のスプール移動量での第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３との比Ｒ３（＝Ａ１１／Ａ１３）が、第１油室１１４の受圧面積Ａ１と第２油室１１５の受圧面積Ａ２との比Ｒ２（＝Ａ１／Ａ２）と略等しくなるように設定される。

流量調整部２３ｃ、流量調整部２３ｂおよび流量調整部２３ｄが同一形状を有することから、第２開口４２、第３開口４３および第４開口４４について、スプール２の移動に伴う開口面積の変化率が等しい。一方、第１開口４１については、スプール２の移動に伴う開口面積の変化率が他の第２開口４２〜第４開口４４よりも小さい。このように、ポートＢおよび供給ポートＰを連通させるＰＢ制御状態と、ポートＡおよび供給ポートＰを連通させるＰＡ制御状態とで、スプール２の移動に伴う開口面積の変化率が異なる。

（付勢部）
図２に戻り、ボディ１は、スプール２の第１方向側（Ｘ２方向側）に配置され、第１方向へのスプール２の移動に伴って圧縮される第１付勢部３０ａと、スプール２の第２方向側（Ｘ１方向側）に配置され、第２方向へのスプール２の移動に伴って圧縮される第２付勢部３０ｂと、を含む。ボディ１は、第１付勢部３０ａおよび第２付勢部３０ｂの付勢力によって、スプール２を中立位置Ｓ０に保持する。これにより、流量制御弁１００は、作動力が供給されない場合に中立状態（全閉状態）が維持される。また、第１付勢部３０ａおよび第２付勢部３０ｂは、付勢力によって、作動力供給手段１０５から供給される作動力とスプール２の移動量とを対応付ける。入力される作動力が所定の閾値を越えると、スプール２は、ポート間に開口（第１開口４１および第２開口４２、または、第３開口４３および第４開口４４）が形成されてポート間を連通させる制御領域Ｓ２（図７参照）に到達する。制御領域Ｓ２では、スプール２の移動量の増大に伴って開口（第１開口４１および第２開口４２、または、第３開口４３および第４開口４４）の開口面積が増大することにより、作動油の流量がスプール２の移動量に比例する。

流量制御弁１００には、スプール２が中立位置Ｓ０に保持される状態と、制御領域Ｓ２を移動する状態とに加えて、中立位置Ｓ０と制御領域Ｓ２との中間でスタンバイ位置Ｓ１に保持される状態が設けられている。スタンバイ位置Ｓ１を設けることにより、中立位置Ｓ０（図２参照）でのボディ１の弁座部１３とスプール２の外周面２１との間のシール部分の距離を確保することができるので、中立位置Ｓ０でのポート間の作動油のリークを効果的に低減できる。

具体的には、図２に示すように、第１付勢部３０ａおよび第２付勢部３０ｂの各々は、中立位置Ｓ０とスタンバイ位置Ｓ１との間でスプール２に圧縮される第１ばね３１と、制御領域Ｓ２においてスプール２に圧縮される第２ばね３２と、を含む。第１ばね３１および第２ばね３２は、共に圧縮コイルばねである。第１実施形態では、第１付勢部３０ａのばね定数と、第２付勢部３０ｂのばね定数とは互いに等しい。すなわち、第１付勢部３０ａの第１ばね３１および第２ばね３２と、第２付勢部３０ｂの第１ばね３１および第２ばね３２とで、ばね定数は互いに等しい。第２ばね３２のばね定数は、第１ばね３１のばね定数よりも大きい。

また、ボディ１は、中立位置Ｓ０におけるスプール２の移動を規制する第１ストッパ３３と、スタンバイ位置Ｓ１におけるスプール２の移動を規制する第２ストッパ３４とをさらに含んでいる。第１ストッパ３３および第２ストッパ３４は、一対のパイロット室１２にそれぞれ配置されている。これらのばねおよびストッパは、スプール２が配置される中央側から外側に向かって、第１ストッパ３３、第１ばね３１、第２ストッパ３４、第２ばね３２の順で並んで配置されている。第１ばね３１は、一端側が第１ストッパ３３と当接し、他端側が第２ストッパ３４と当接した状態で保持されている。第２ばね３２は、一端側が第２ストッパ３４と当接し、他端側がボディ１の内面と当接した状態で保持されている。

第１ストッパ３３は、第１ばね３１によってスプール２側に付勢され、ボディ１の一部である第１位置決め部１６に押圧されている。第１ストッパ３３は、第１位置決め部１６により、中立位置Ｓ０におけるスプール２の軸方向端面と略等しい位置に配置される。スプール２に対して軸方向の両側に第１ストッパ３３が配置されることにより、スプール２が中立位置Ｓ０に保持される。スプール２に第１閾値ＴＨ１よりも大きい作動力が付与されると、第１ストッパ３３とともに第１ばね３１が圧縮される。

第２ストッパ３４は、第２ばね３２によってスプール２側に付勢され、ボディ１の一部である第２位置決め部１７に押圧されている。第２ストッパ３４は、第２位置決め部１７により、スタンバイ位置Ｓ１にスプール２を保持するように配置されている。つまり、スプール２が移動して第１ばね３１を圧縮すると、第１ストッパ３３と第２ストッパ３４とが当接することにより、スプール２の移動が規制されるスタンバイ位置Ｓ１（図６参照）に達する。スプール２に第２閾値ＴＨ２よりも大きい作動力が付与されると、第２ストッパ３４とともに第２ばね３２が圧縮される。スプール２をスタンバイ位置Ｓ１に移動させるには、第１閾値ＴＨ１と、中立位置Ｓ０とスタンバイ位置Ｓ１との間の移動距離分だけ第１ばね３１を圧縮することによる付勢力の上昇分（ばね定数Ｋ１×移動距離）との合計の作動力が必要となる。第２閾値ＴＨ２は、第１閾値ＴＨ１＋付勢力上昇分（ばね定数Ｋ１×移動距離）よりも大きい値に設定されている。

スプール２が移動して第２ばね３２を圧縮すると、スプール２が制御領域Ｓ２（図７参照）に達する。図７のようにスプール２が第１方向（Ｘ２方向）側の制御領域Ｓ２に到達すると、第１開口４１および第２開口４２が形成されて図４に示したＰＢ制御状態となる。同様に、スプール２が第２方向（Ｘ１方向）側の制御領域Ｓ２に到達すると、第３開口４３および第４開口４４が形成されて図５に示したＰＡ制御状態となる。

なお、第１ストッパ３３および第２ストッパ３４の各々には、作動油を通過させるための貫通孔３５（図２参照）が設けられている。このため、作動力を付与するためにパイロット室１２に作動油が供給されると、作動油が貫通孔３５を介してスプール２に油圧を作用させる。

このような構成により、スプール２が、中立位置Ｓ０、スタンバイ位置Ｓ１、および制御領域Ｓ２のそれぞれに移動する。

（流量制御弁の作用）
次に、第１実施形態による流量制御弁１００の作用について、図８に示す比較例を用いて説明する。

〈比較例〉
図８に示す比較例のスプール８０は、流量調整部８３が、全て同一形状、同一寸法を有する左右対称形状となっている。すなわち、比較例では、各流量調整部８３により形成される第１開口４１〜第４開口４４の各開口面積をＡ２１〜Ａ２４とすると、各開口面積Ａ２１〜Ａ２４が、いずれも等しくなる場合の例を示している。この場合、図９に示すように、ＰＢ制御状態で、第１開口４１の開口面積Ａ２１と第２開口４２の開口面積Ａ２２とは一致する。同様に、ＰＡ制御状態で、第３開口４３の開口面積Ａ２３と第４開口４４の開口面積Ａ２４とは一致する。また、ＰＡ制御とＰＢ制御とで、スプール２の単位移動量当たりの開口面積の変化量は等しい。

比較例によるスプール８０を備えた流量制御弁を油圧シリンダ１０１に接続すると、ＰＡ制御状態では、ポートＡから第２油室１１５に作動油が送られ、ロッド１１２の上昇に伴って第１油室１１４から作動油（戻り油）がポートＢに流入する。第１油室１１４の受圧面積Ａ１が第２油室１１５の受圧面積Ａ２よりもロッド１１２分だけ小さいので、ポートＡから第２油室１１５に送られる作動油の流量が、ポートＢへの第１油室１１４からの戻り油の流量よりも大きくなる。流量制御弁は、吐出側の作動油の流量に応じて開度が調整されるため、吐出側の第３開口４３（開口面積Ａ２３）の開度を流量に応じて調整すると、戻り側の第４開口４４の開口面積Ａ２４は、戻り油の流量に対して相対的に大きい状態となる。その結果、ＰＡ制御において、戻り油の流量が小さい第４開口４４側では、油圧が上昇せずに圧力損失が低く抑えられる。

一方、ＰＢ制御状態では、ポートＢ（第１開口４１）から第１油室１１４に送られる作動油の流量が、第２油室１１５からポートＡ（第２開口４２）に戻る作動油（戻り油）の流量よりも小さくなる。比較例では、吐出側である第１開口４１（開口面積Ａ２１）の開度を流量に応じて調整すると、戻り側の第２開口４２の開口面積Ａ２２は、戻り油の流量に対して相対的に小さい状態となる。その結果、戻り油の流量が大きい第２開口４２側では、油圧が上昇して圧力損失が増大する。このように、比較例では、ＰＢ制御においてＰＡ制御と比較して圧力損失が大きくなる。

〈第１実施形態の流量制御弁〉
これに対して、第１実施形態の流量制御弁１００では、図１０に示すように、ＰＢ制御状態において、第１油室１１４に送られる作動油の流量に応じて第１開口４１の開度（スプール移動量）が調節されると、第２開口４２の開口面積Ａ１２は、第１開口４１の開口面積Ａ１１よりも大きくなる（Ａ１１＜Ａ１２、図４参照）。そのため、受圧面積の相違に起因して第１油室１１４への作動油の流量よりも第２油室１１５からの戻り油の流量が大きい場合でも、第２開口４２に十分な開口面積が確保される。

図１０では、第１油室１１４の受圧面積Ａ１と第２油室１１５の受圧面積Ａ２との比Ｒ２（＝Ａ１／Ａ２）が１／２であると仮定する。第１油室１１４への吐出流量に対して、第２油室１１５から戻される流量が２倍になる。

そこで、第１実施形態では、第１開口４１の開口面積Ａ１１と第２開口４２の開口面積Ａ１２との比Ｒ１（＝Ａ１１／Ａ１２）が１／２に設定される。その結果、開口面積Ａ１１に対する開口面積Ａ１２も２倍となり、戻り油の流量が大きい第２開口４２側でも、油圧が上昇せずに不要な圧力損失が発生しない。

なお、ＰＡ制御状態では、戻り油の流量が相対的に小さくなるので、第２油室１１５への作動油の吐出流量に応じて第３開口４３の開度（スプール移動量）が調節されると、第４開口４４の開口面積Ａ１４が戻り油の流量に対して相対的に大きい状態となる（図５参照）。その結果、比較例と同様、戻り油の流量が小さい第４開口４４側では、油圧が上昇せずに圧力損失が低く抑えられる。

このように、第１実施形態では、ＰＢ制御においても圧力損失が増大しない。

次に、図１１を参照して、ＰＡ制御（ロッド伸張制御）およびＰＢ制御（ロッド引込制御）の各々におけるシリンダ速度（ロッド１１２の移動速度）について比較する。

比較例では、スプール８０が対称形状であるので、スプール８０の移動量が同一の場合、ＰＢ制御における第１開口４１の開口面積Ａ２１と、ＰＡ制御における第３開口４３の開口面積Ａ２３とが互いに等しくなり（図９参照）、ＰＢ制御におけるポートＢの吐出流量とＰＡ制御におけるポートＡの吐出流量とは一致する。

この場合、油圧シリンダ１０１側は、第１油室１１４の受圧面積Ａ１と第２油室１１５の受圧面積Ａ２との相違（Ａ１＜Ａ２）に起因して、単位流量当たりのシリンダ速度がロッド伸張時とロッド引込時とで異なってしまう。つまり、比較例の場合、スプール８０の同一移動量における、ＰＡ制御側のシリンダ速度とＰＢ制御側のシリンダ速度とが一致しない。

そこで、第１実施形態では、同一のスプール移動量での第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３との比Ｒ３（＝Ａ１１／Ａ１３）が、受圧面積の比Ｒ２＝１／２に設定される。その結果、スプール２の移動量が同一の場合、ＰＢ制御におけるポートＢの吐出流量に対してＰＡ制御におけるポートＡの吐出流量が２倍となる。これにより、第１実施形態の場合、ＰＡ制御側とＰＢ制御側とで、スプール２の同一移動量におけるシリンダ速度が一致する。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、第１方向（Ｘ２方向）に移動することにより、ポートＢおよび供給ポートＰを連通させる第１開口４１を形成するとともに、ポートＡおよび排出ポートを連通させる第２開口４２を形成するスプール２を設け、第１開口４１の開口面積Ａ１１が、第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さくなるように流量制御弁１００を構成する。これにより、供給ポートＰからポートＢを介して流出する作動油が通過する第１開口４１の開口面積Ａ１１を相対的に小さくすることができるとともに、ポートＡを介して排出ポートＴへ戻る戻り油が通過する第２開口４２の開口面積Ａ１２を相対的に大きくすることができる。そのため、受圧面積（または容積変化量）が小さい側の第１油室１１４をポートＢと接続し、受圧面積が大きい側の第２油室１１５をポートＡと接続すれば、供給される作動油の流量よりも受圧面積の差分だけ戻り油の流量が大きくなったとしても、その分、戻り油が通過する第２開口４２の開口面積Ａ１２を相対的に大きくすることができるので、供給側と戻り側とで作動油の流量が異なる場合でも、作動油の圧力が上昇するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、スプール２に、第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さい開口面積Ａ１１で第１開口４１を形成する流量調整部２３ａを設ける。これにより、移動量に応じて流量を調整するためのスプール２の流量調整部２３ａの形状を変更するだけで、容易に、第１開口４１の開口面積Ａ１１を第２開口４２の開口面積Ａ１２に対して相対的に小さくすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１油室１１４および第２油室１１５の各々の受圧面積Ａ１、Ａ２に基づいて、第１開口４１および第２開口４２の各開口面積Ａ１１、Ａ１２を設定する。これにより、第１油室１１４と第２油室１１５との受圧面積Ａ１、Ａ２の差の大きさに応じて、第１開口４１および第２開口４２の各開口面積Ａ１１、Ａ１２の差を決定することが可能となる。つまり、各受圧面積Ａ１、Ａ２に基づいて供給側（第１開口４１側）の流量に対する戻り側（第２開口４２側）の流量が分かるので、流量差に応じた開口面積を第１開口４１および第２開口４２に設定することによって、作動油の圧力が上昇するのをより効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１方向（Ｘ２方向）へのスプール２の単位移動量当たりの第１開口４１の開口面積Ａ１１を、第２方向（Ｘ１方向）へのスプール２の単位移動量当たりの第３開口４３の開口面積Ａ１３よりも小さくなるように構成する。これにより、各油室（１１４、１１５）への作動油の吐出流量を受圧面積（Ａ１、Ａ２）の差分に応じて異ならせることができるので、ロッド伸張制御時（ＰＡ制御時）とロッド引込制御時（ＰＢ制御時）とで、同一のスプール移動量でのロッド１１２の移動速度の差を小さくすることができる。特に、第１実施形態のように、同一のスプール移動量での第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３との比Ｒ３（＝Ａ１１／Ａ１３）を、第１油室１１４の受圧面積Ａ１と第２油室１１５の受圧面積Ａ２との比Ｒ２（＝Ａ１／Ａ２）と略等しくなるように設定する場合には、ＰＡ制御側とＰＢ制御側とで、スプール２の同一移動量におけるロッド１１２の移動速度（図１１参照）を一致させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、スプール２に、第１開口４１を形成する流量調整部２３ａと、流量調整部２３ａとは異なる形状を有し、第３開口４３を形成する流量調整部２３ｃとを設ける。これにより、スプール２の流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとの形状を異ならせるだけで、容易に、第１開口４１の開口面積Ａ１１を第３開口４３の開口面積Ａ１３に対して相対的に小さくすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、流量調整部２３を、スプール２の外周面に設けられた切欠として形成し、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとを、切欠の平面形状が互いに異なるように形成する。これにより、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとで、切欠の平面形状を異ならせることにより、開口面積Ａ１１、Ａ１３を異ならせる構成を容易に実現することができる。

（第１実施形態の第１変形例）
上記第１実施形態では、スプール２の流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとが、切欠の平面形状が互いに異なるように形成される例を示したが、図１２および図１３に示す第１変形例では、切欠の寸法が異なる。

具体的には、第１変形例のスプール２０２において、流量調整部２２３ａと流量調整部２２３ｃとは、切欠の深さが互いに異なっている。なお、切欠は、キー溝と同様の形状を有し、底面は平坦（スプールの半径方向と直交する平面）である。切欠の深さは、スプール２０２の半径方向の最大深さである。切欠の深さが大きいほど、流量調整部２２３によって開口が形成された場合のボディ１とスプール２０２との間の開口寸法が大きくなるため、開口面積が増大する。流量調整部２２３ａおよび流量調整部２２３ｃは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１流量調整部」および「第２流量調整部」の一例である。

図１３に示すように、流量調整部２２３ａの深さＤ１は、流量調整部２２３ｃの深さＤ２よりも小さい。この結果、第１方向（Ｘ２方向）へのスプール２０２の単位移動量当たりの第１開口４１の開口面積Ａ１１が、第２方向（Ｘ１方向）へのスプール２の単位移動量当たりの第３開口４３の開口面積Ａ１３よりも小さくなるように構成されている。なお、第１変形例では、流量調整部２２３ｂおよび流量調整部２２３ｄも、深さＤ２を有している。したがって、第１開口４１の開口面積Ａ１１が、第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さい。

（第１変形例の効果）
第１実施形態の第１変形例では、上記のように、流量調整部２２３ａと流量調整部２２３ｃとを、切欠の寸法（深さ寸法）が互いに異なるように形成する。このように、流量調整部２２３ａと流量調整部２２３ｃとで、切欠の深さ寸法を異ならせることにより、開口面積Ａ１１、Ａ１３を異ならせる構成を容易に実現することができる。

（第１実施形態の第２変形例）
上記第１実施形態および上記第１変形例では、スプール２の流量調整部２３（２２３）を切欠により構成した例を示したが、図１４および図１５に示す第２変形例では、流量調整部３２３がテーパ部により構成されている。

具体的には、第２変形例のスプール３０２において、各流量調整部３２３は、スプール２の外周面２１の外径を減少させるように形成されたテーパ部である。ここでは、流量調整部３２３は、傾斜角度一定の線形テーパであり、スプール３０２の全周にわたって形成されている。テーパ部の傾斜角度が大きい程、流量調整部３２３によって開口が形成された場合のボディ１とスプール３０２との間の開口寸法が大きくなるため、開口面積が増大する。

図１５に示すように、流量調整部３２３ａと流量調整部３２３ｃとは、テーパ部の傾斜角度が互いに異なるように形成されている。すなわち、流量調整部３２３ａの傾斜角度θ１は、流量調整部３２３ｃの傾斜角度θ２よりも小さい。この結果、第１方向（Ｘ２方向）へのスプール３０２の単位移動量当たりの第１開口４１の開口面積Ａ１１が、第２方向（Ｘ１方向）へのスプール２の単位移動量当たりの第３開口４３の開口面積Ａ１３よりも小さくなるように構成されている。なお、第２変形例では、流量調整部３２３ｂおよび流量調整部３２３ｄも、傾斜角度θ２を有している。したがって、第１開口４１の開口面積Ａ１１が、第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さい。流量調整部３２３ａおよび流量調整部３２３ｃは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１流量調整部」および「第２流量調整部」の一例である。

（第２変形例の効果）
第１実施形態の第２変形例では、上記のように、流量調整部３２３を、スプール２の外周面２１の外径を減少させるように形成されたテーパ部とする。そして、流量調整部３２３ａと流量調整部３２３ｃとを、テーパ部の傾斜角度が互いに異なるように形成する。これにより、流量調整部３２３ａと流量調整部３２３ｃとで、テーパ部の傾斜角度を異ならせることにより、開口面積Ａ１１、Ａ１３を異ならせる構成を容易に実現することができる。

［第２実施形態］
次に、図１６および図１７を参照して、本発明の第２実施形態による流量制御弁４００について説明する。第２実施形態では、第１付勢部３３０ａと、第２付勢部３３０ｂとで、ばね定数を等しくした上記第１実施形態とは異なり、第１付勢部３３０ａと、第２付勢部３３０ｂとでばね定数を異ならせる例について説明する。なお、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いるとともに説明を省略する。

図１６に示すように、第２実施形態の流量制御弁４００では、第１方向（Ｘ２方向）へのスプール２の移動に伴って圧縮される第１付勢部３３０ａのばね定数が、第２方向（Ｘ１方向）へのスプール２の移動に伴って圧縮される第２付勢部３３０ｂのばね定数よりも小さい。

具体的には、第１付勢部３３０ａの第２ばね３３２ａのばね定数Ｋ１が、第２付勢部３３０ｂの第２ばね３３２ｂのばね定数Ｋ２と異なっている。第２ばね３３２ａ（３３２ｂ）のばね定数が異なることによって、制御領域Ｓ２における作動力に対するスプール２の移動量が、第１方向側（ポートＢ側）と第２方向側（ポートＡ側）とで異なっている。なお、第１ばね３１のばね定数は、第１付勢部３３０ａと第２付勢部３３０ｂとで等しい。

第１付勢部３３０ａの第２ばね３３２ａのばね定数Ｋ１は、第２付勢部３３０ｂの第２ばね３３２ｂのばね定数Ｋ２よりも小さい。その結果、第２実施形態では、同一の作動力でポートを開放する場合に、ＰＡ制御状態でのスプール２の移動量よりも、ＰＢ制御状態でのスプール２の移動量の方が大きくなる。その結果、ＰＢ制御状態の第１開口４１の開度の変化率が、ＰＡ制御状態での第３開口４３の開度の変化率よりも大きくなる。

第１付勢部３３０ａおよび第２付勢部３３０ｂの各ばね定数は、第１開口４１の開口面積Ａ１１および第３開口４３の開口面積Ａ１３に基づいて設定されている。すなわちＰＡ制御状態とＰＢ制御状態との各々において、コントローラ１０６に同一の流量指令が入力された場合に、第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３とが略一致するように、第１付勢部３３０ａおよび第２付勢部３３０ｂの各第２ばね３３２ａ（３３２ｂ）のばね定数Ｋ１、Ｋ２が設定されている。具体的には、スプール２の同一移動量における第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３との比Ｒ３（＝Ａ１１／Ａ１３）に略一致するように、各第２ばね３３２ａ（３３２ｂ）のばね定数Ｋ１、Ｋ２が設定される。

たとえば、図１７に示すように、同一移動量における第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３との比Ｒ３（＝Ａ１１／Ａ１３）が、１：２であるとする。この場合、各第２ばね３３２ａ（３３２ｂ）のばね定数Ｋ１、Ｋ２が１：２の関係となるように設定される。ＰＡ制御状態およびＰＢ制御状態において、コントローラ１０６に同一の流量指令が入力された場合、同一の作動力がスプール２に供給される。各第２ばね３３２ａ（３３２ｂ）のばね定数Ｋ１、Ｋ２が１：２の関係となる場合、ＰＡ制御状態での第２方向へのスプール２の移動量（開度）と、ＰＢ制御状態での第１方向へのスプール２の移動量（開度）との比がＲ３の逆数（２：１）となる。つまり、ＰＢ制御状態での開度がＰＡ制御状態の２倍になる。この結果、ＰＡ制御状態およびＰＢ制御状態において、同一の流量指令（作動力）に対する第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３とが一致することになる。

このように、第２実施形態の流量制御弁４００では、同一の流量指令（作動力）に対して、ＰＡ制御状態での吐出流量（ポートＡからの作動油の流量）と、ＰＢ制御状態での吐出流量（ポートＢからの作動油の流量）とが、略一致するように構成されている。第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、第１開口４１の開口面積Ａ１１を、第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さくすることによって、供給側と戻り側とで作動油の流量が異なる場合でも、作動油の圧力が上昇するのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、第１付勢部３３０ａのばね定数（Ｋ１）を、第２付勢部３３０ｂのばね定数（Ｋ２）よりも小さくする。これにより、スプール２を第１方向（Ｘ２方向）に移動しやすくすることができる。そのため、スプール２を第１方向（Ｘ２方向）へ移動させる際の単位移動量当たりの第１開口４１の開口面積Ａ１１が小さい分、ポートＢの開度（第１開口４１の開口面積Ａ１１）を大きくすることによって流量を確保することができるようになる。その結果、第１方向（Ｘ２方向）と第２方向（Ｘ１方向）とでスプール２に同一の作動力を供給した場合のポートＢまたはポートＡからの吐出流量を互いに近づけることができるので、各ポートを開いた場合の流量自体を制御したい場合に、流量を揃えやすくすることができる。

なお、第２実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

[第３実施形態］
次に、図１および図１８を参照して、本発明の第３実施形態による流量制御弁５００（図１参照）について説明する。第３実施形態では、第１付勢部３３０ａと、第２付勢部３３０ｂとでばね定数を異ならせた上記第２実施形態とは異なり、流量制御弁５００に供給される作動力を異ならせることにより、ＰＡ制御時およびＰＢ制御時の吐出流量を揃える例について説明する。なお、第３実施形態では、上記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いるとともに説明を省略する。

なお、第３実施形態の流量制御弁５００（図１参照）では、第１実施形態と同様、第１付勢部３０ａと、第２付勢部３０ｂとで、同一のばね定数（第１ばね３１および第２ばね３２のばね定数）が設定されている。そのため、同一の作動力に対するスプール２の移動量は、ＰＡ制御状態（第２方向、Ｘ１方向）とＰＢ制御状態（第１方向、Ｘ２方向）とで等しい。

図１に示すように、第３実施形態の流量制御弁５００は、スプール２に供給する作動力を制御するコントローラ５０６により、第２方向（Ｘ１方向）への流量指令値に対する供給作動力の傾きΔｆ２よりも、第１方向（Ｘ２方向）への流量指令値に対する供給作動力の傾きΔｆ１が大きくなるように構成されている。つまり、コントローラ５０６では、ＰＡ制御時とＰＢ制御時とで、流量指令値に対する供給作動力の特性が異なっている。

具体的には、図１８に示すように、コントローラ５０６は、流量指令値に対する供給作動力の傾きを、第２方向（Δｆ２）よりも第１方向（Δｆ１）で大きくする。言い換えると、同一の流量指令が入力された場合、コントローラ５０６は、ＰＢ制御時の供給作動力をＰＡ制御時の供給作動力よりも大きくする。

コントローラ５０６は、同一の流量指令値が入力された場合に、第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３とを略一致させるように、第１方向への供給作動力の傾きΔｆ１を第２方向への供給作動力の傾きΔｆ２よりも大きくする。コントローラ５０６は、同一の流量指令値が入力された場合の第２方向への供給作動力と第１方向への供給作動力との比（＝Δｆ２／Δｆ１）が、第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３との比Ｒ３（＝Ａ１１／Ａ１３）と略一致するように構成される。

図１８では、同一移動量における第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３との比Ｒ３（＝Ａ１１／Ａ１３）が、１：２であると仮定する。この場合、ＰＡ制御状態（傾きΔｆ２）およびＰＢ制御状態（傾きΔｆ１）において、コントローラ５０６に同一の流量指令が入力された場合、供給作動力が１：２の関係となり、ＰＡ制御状態でのスプール２の移動量（開度）と、ＰＢ制御状態での移動量（開度）との比がＲ３となる。この結果、ＰＡ制御状態およびＰＢ制御状態において、同一の流量指令（作動力）に対する第１開口４１の開口面積Ａ１１と第３開口４３の開口面積Ａ１３とが一致することになる。

このように、第３実施形態の流量制御弁５００では、同一の流量指令に対して、ＰＡ制御状態での吐出流量（ポートＡからの作動油の流量）と、ＰＢ制御状態での吐出流量（ポートＢからの作動油の流量）とが、略一致するように構成されている。

第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、第１開口４１の開口面積Ａ１１を、第２開口４２の開口面積Ａ１２よりも小さくすることによって、供給側と戻り側とで作動油の流量が異なる場合でも、作動油の圧力が上昇するのを抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、スプール２に供給する作動力を制御するコントローラ５０６により、第２方向（Ｘ１方向）への流量指令値に対する供給作動力の傾きΔｆ２よりも、第１方向（Ｘ２方向）への流量指令値に対する供給作動力の傾きΔｆ１が大きくなるように流量制御弁５００を構成する。これにより、ポートＢまたはポートＡを同一の流量指令値で開閉する場合に、ポートＢの開度（第１開口４１の開口面積Ａ１１）をより大きくすることが可能となる。その結果、同一の流量指令値で開閉する場合のポートＢまたはポートＡからの流量を近づけることができるので、各ポートを開いた場合の流量自体を制御したい場合に、流量を揃えやすくすることができる。

なお、第３実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、スプール２の動作範囲において、中立位置Ｓ０と制御領域Ｓ２との間にスタンバイ位置Ｓ１を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１９および図２０に示す変形例による流量制御弁６００のように、中立位置Ｓ０と制御領域Ｓ２との間にスタンバイ位置Ｓ１を設けなくてもよい。

図１９および図２０に示す流量制御弁６００では、中立位置Ｓ０と制御領域Ｓ２との間にスタンバイ位置Ｓ１が設けられていない。図２０に示すように、流量制御弁６００は、スプール６０２が中立位置Ｓ０からＸ２方向に移動すれば直ちに制御領域Ｓ２（ポートＢ側）に到達してＰＢ制御状態となるように構成されている。同様に、スプール６０２が中立位置Ｓ０からＸ１方向に移動すれば直ちに制御領域Ｓ２（ポートＡ側）に到達してＰＡ制御状態となる。

スタンバイ位置Ｓ１を設けない構成では、第１ばね３１および第２ばね３２を設けることなく、図１９のように１つのばね６３１を設けるだけでよい。すなわち、流量制御弁６００では、第１付勢部６３０ａおよび第２付勢部６３０ｂの各々が、１つのばね６３１と、１つのストッパ６３２とを含んでいる。ばね６３１がストッパ６３２をボディ１の位置決め部６１１に付勢している。スプール６０２には段差部６２５が設けられており、作動力によってＸ方向に移動する際に、段差部６２５がストッパ６３２と係合してストッパ６３２を移動させる。スプール６０２がばね６３１の付勢力に抗してストッパ６３２を移動させることにより、制御領域Ｓ２に移動する。

また、上記第１実施形態および各変形例では、スプール２（２０２、３０２）に４つの流量調整部２３（２２３、３２３）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１９に示した流量制御弁６００のように、流量調整部６２３を２つだけ設けてもよい。図１９では、第１開口４１を形成するための流量調整部６２３ａと、第３開口４３を形成するための流量調整部６２３ｃとが設けられており、第２開口４２および第４開口４４に対応する流量調整部が設けられていない。流量調整部６２３ａおよび流量調整部６２３ｃは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１流量調整部」および「第２流量調整部」の一例である。

この場合、図２０のＰＢ制御状態では、流量調整部６２３ａにより形成された第１開口４１によって、供給ポートＰとポートＢとが連通し、ポートＡと排出ポートＴとは、スプール６０２の外周面２１と溝部２２との間の段差（境界部）によって形成された第２開口６４２によって連通する。この場合も、流量制御弁６００は、第１開口４１よりも第２開口６４２が大きくなるように構成されている。説明を省略するが、ＰＡ制御でも同様である。

また、上記第１実施形態および各変形例では、スプール２（２０２、３０２）に４つの流量調整部２３（２２３、３２３）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、スプール２に流量調整部を設ける代わりに、ボディ１の内面（弁座部１３）に、流量調整部を設けてもよい。たとえば、流量調整部２３と同様の切欠を、ポートＡの開口部分（弁座部１３との境界部）に形成して、スプール２の移動によって溝部２２の境界が切欠に到達した時に開口が形成されるように流量制御弁を構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、流量調整部２３を、半円状の切欠とした例を示したが、本発明はこれに限られない。スプールの移動量と、流量調整部により形成される開口の開口面積とが比例する限りにおいて、切欠形状（流量調整部の形状）は任意であり、たとえば三角形状や四角形状などであってもよい。

また、上記第１実施形態（図３参照）では、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとで、切欠の平面形状を互いに異ならせる例を示し、上記第１実施形態の第１変形例（図１２参照）では、切欠の寸法（深さ）を互いに異ならせる例を示し、上記第１実施形態の第２変形例（図１４参照）では、テーパ部の傾斜角度を互いに異ならせる例を示した。しかし、本発明はこれに限られない。これらの構成例以外にも、本発明では、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとで、たとえば切欠の数を互いに異ならせてもよい。たとえば、流量調整部２３ａを周方向に２つ形成する一方、流量調整部２３ｃを周方向に３つ以上形成する。この場合、形成される切欠の数が多くなる分だけ、流量調整部２３ａにより形成される第１開口４１の開口面積Ａ１１よりも、流量調整部２３ｃにより形成される第３開口４３の開口面積Ａ１３を大きくすることができる。

また、上記第１〜第３実施形態では、第１方向（ＰＢ制御状態）へのスプール２の単位移動量当たりの第１開口４１の開口面積Ａ１１が、第２方向（ＰＡ制御状態）へのスプール２の単位移動量当たりの第３開口４３の開口面積Ａ１３よりも小さくなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、単位移動量当たりの開口面積Ａ１１と開口面積Ａ１３とが等しくてもよい。この場合、流量調整部２３ａと流量調整部２３ｃとが同一形状・同一寸法を有していてよい。

１ ボディ
２、２０２、３０２、６０２ スプール
２３、２２３、３２３、６２３ 流量調整部
２３ａ、２２３ａ、３２３ａ、６２３ａ 流量調整部（第１流量調整部）
２３ｃ、２２３ｃ、３２３ｃ、６２３ｃ 流量調整部（第２流量調整部）
３０ａ、３３０ａ、６３０ａ 第１付勢部
３０ｂ、３３０ｂ、６３０ｂ 第２付勢部
４１ 第１開口
４２、６４２ 第２開口
４３ 第３開口
４４ 第４開口
１００、４００、５００、６００ 流量制御弁
１０６、５０６ コントローラ
Ａ ポート（第２ポート）
Ｂ ポート（第１ポート）
Ｐ 供給ポート
Ｔ 排出ポート

Claims (9)

1. 作動油が供給される供給ポートと、作動油が排出される排出ポートと、互いに択一的に作動油を流入または流出させる第１ポートおよび第２ポートとを含むボディと、
   前記ボディ内に保持され、外部から供給される作動力により移動するスプールと、を備え、
   前記スプールは、第１方向に移動することにより、前記第１ポートおよび前記供給ポートを連通させて作動油の吐出開口である第１開口を形成するとともに、前記第２ポートおよび前記排出ポートを連通させて戻り油の流入開口である第２開口を形成するように構成され、
   前記スプールおよび前記ボディの少なくとも一方には、前記スプールの移動に伴って前記ボディとの間に開口を形成する際に、前記スプールの移動量に応じて開口面積を変化させる形状を有する流量調整部が形成され、
   前記流量調整部により、前記第１開口の開口面積が、前記第２開口の開口面積よりも小さくなるように構成されている、流量制御弁。
2. 前記流量調整部は、前記第２開口の開口面積よりも小さい開口面積で前記第１開口を形成する第１流量調整部を有する、請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記第１ポートおよび前記第２ポートは、油圧シリンダにおける受圧面積が互いに異なる第１油室および第２油室にそれぞれ接続され、
   前記第１油室および前記第２油室の各々の受圧面積の比に対応するように、前記第１開口および前記第２開口の各開口面積が設定されている、請求項１または２に記載の流量制御弁。
4. 前記スプールは、第２方向に移動することにより、前記第２ポートおよび前記供給ポートを連通させて作動油の吐出開口である第３開口を形成するとともに、前記第１ポートおよび前記排出ポートを連通させて戻り油の流入開口である第４開口を形成するように構成され、
   前記流量調整部により、前記第１方向への前記スプールの単位移動量当たりの前記第１開口の開口面積が、前記第２方向への前記スプールの単位移動量当たりの前記第３開口の開口面積よりも小さくなるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流量制御弁。
5. 前記流量調整部は、前記第１開口を形成する第１流量調整部と、前記第１流量調整部とは異なる形状または寸法を有し、前記第３開口を形成する第２流量調整部とを含む、請求項４に記載の流量制御弁。
6. 前記流量調整部は、前記スプールの外周面に設けられた切欠であり、前記第１流量調整部と前記第２流量調整部とは、切欠の平面形状または深さが互いに異なるように形成されている、請求項５に記載の流量制御弁。
7. 前記流量調整部は、前記スプールの外周面の外径を減少させるように形成されたテーパ部であり、前記第１流量調整部と前記第２流量調整部とは、テーパ部の傾斜角度が互いに異なるように形成されている、請求項５に記載の流量制御弁。
8. 前記ボディは、前記スプールの前記第１方向側に配置され、前記第１方向への前記スプールの移動に伴って圧縮される第１付勢部と、前記スプールの前記第２方向側に配置され、前記第２方向への前記スプールの移動に伴って圧縮される第２付勢部と、を含み、
   前記第１付勢部のばね定数が、前記第２付勢部のばね定数よりも小さい、請求項４〜７のいずれか１項に記載の流量制御弁。
9. 前記スプールに供給する作動力を制御するコントローラにより、前記第２方向への流量指令値に対する供給作動力の傾きよりも、前記第１方向への流量指令値に対する供給作動力の傾きが大きくなるように構成されている、請求項４〜７のいずれか１項に記載の流量制御弁。

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