JPH01176806A - 可変流量補償弁付方向切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、油圧ショベル等の各種建設車両や油圧機器を
有する各種産業機械に適用する可変流量補償弁付方向切
換弁に関するものである。

（従来の技術） 負荷の大小や負荷の単独及び同時操作に関係なく方向切
換弁の操作量に比例して流量制御を行う可変流量補償弁
付方向切換弁の従来例を第１０図乃至第１２図により説
明すると、（１）が可変流量補償弁、（２）が方向切換
弁、（３）が同可変流量補償弁（１）と同方向切換弁（
２）とよりなる可変流量補（Ｈ弁材方向切換弁、（４）
が上記方向切換弁（２）のプランジャ、（５）が上記可
変流量補償弁（１）のバランススプリング、（６）が負
荷圧検出用圧力室、（７）が上記方向切換弁（２）のプ
ランジャ（４）に設けた可変絞り、（８）が上記可変流
量補償弁（１）の流量補償スプール、　（１１）が上記
可変流量補償弁（１）に設けた可変絞り、　（１３）が
逆止弁、　（２１）　（２１）が上記方向切換弁（２）
のプランジャ（４）に設けた差圧検出孔、（２２）　（
２２）が上記方向切換弁（２）のプランジャ（４）−に
設けたドレンポー１−　、　（２３）が上記方向切換弁
（２）のハウジング、　（２４）が上記ハウジング（２
３）の中央部に設けたパイロットポートで、方向切換弁
（２）のプランジャ（４）を第１１図の位置から右方に
移動させると、Ｐボートからの圧油が可変流量補償弁（
１）−逆止弁（１３）一方向切換弁（２）のプランジャ
（４）の可変絞り（７）　−Ａポートに流れる。

このとき、Ａボート側の圧力が方向切換弁（２）のプラ
ンジャ（４）に設けた差圧検出孔（２１）−ハウジング
（２３）の中央部に設けたパイロットポート（２４）−
負荷圧検出用圧力室（６）に導かれる。この状態で、Ａ
ポート側の負荷が上がって、Ａポートの圧力が高くなる
と、方向切換弁（２）のプランジャ（４）に設けた可変
絞り（７）を通る流量が少なくなって、可変流量補償弁
（１）の流量補償スプール（８）の上面と下面との圧力
差が少なくなるので。

同流量補償スプール（８）がバランススプリング（５）
により押されて、下方へ動き、０部とＤ部との差圧がバ
ランスするまで可変絞り（１１）が開いて。

圧油が０部に流れる。またそれとは逆に、Ａポート側の
負荷が下がって、Ａボートの圧力が低くなると、方向切
換弁（２）のプランジャ（４）に設けた可変絞り（７）
を通る流量が多くなって、流量補償弁（１）の流量補償
スプール（８）の上面と下面との圧力差が大きくなるの
で、同流量補償スプール（８）がバランススプリング（
５）に抗して上方に動き、０部とＤ部との差圧がバラン
スするまで可変絞り（１１）が綴じて、０部に流れる圧
油の流量が減少する。この結果、方向切換弁（２）を流
れる流量が負荷の変動に関係なく一定になる。

（発明が解決しようとする課題） 前記第第１０図乃至第１２図に示す従来の流量補償弁付
方向切換弁では、ポンプの最大流量において、可変流量
補償弁（１）の最大流量をバランスするように設定して
おくと、それ以下の流量になったときに、流量補償スプ
ール（８）をバランススプリング（５）に抗して上方に
動かすだけの圧力が発生しなくて、流量のコントロール
ができなくなる。即ち、ポンプが例えば第１３図に示す
ように定馬力制御を行うポンプ（圧力が上がると吐出量
が減少するポンプ）の場合、方向切換弁（２）のプラン
ジャ（４）が右方向にストロークエンドまで移動したと
き、ポンプは第１３図のＸ点で運転される。この状態か
ら、Ａポート測成いはＢポート側に圧力が加わると、ポ
ンプの作動点がＸ点＝Ｙ点に移って、吐出量がＱ７にな
る。が、方向切換弁（２）のプランジャ（４）の可変絞
り（７）の最大開口面積をポンプの最大流量のＸ点に合
わせておくと。

ポンプの作動点がＹ点に移って、流量が減少した場合、
方向切換弁（２）のプランジャ（４）の可変絞り（７）
の開口面積が変わらないので、可変絞り（７）を挟んだ
Ｃ−Ｄ間に必要差圧が発生しなくて。

方向切換弁（２）のプランジャ（４）が右方向にストロ
ークエンドまで移動したとき、流量補償スプール（８）
をバランススプリング（５）に抗して上方に動かすだけ
の圧力が発生しなくて、流量のコントロールができなく
なる。これを防止するためには。

■方向切換弁（２）のプランジャ（４）の可変絞り（７
）の開口面積を小さくして、最大設定流量を少なくする
。■ポンプに余裕のあるものを使用すればよいが、■の
場合には、ポンプ吐出量を有効に利用できず、また■の
場合には、容量の大きいポンプに合った大型の駆動装置
（例えばエンジン）を必要とする。またエンジンの回転
が低下して。

ポンプの吐出量が減少した場合にも、方向切換弁（２）
のプランジャ（４）の可変絞り（７）の開口面積が変わ
らないので、可変絞り（７）を挾んだＣ−Ｄ間に必要差
圧が発生しなくて、方向切換弁（２）のプランジャ（４
）が右方向にストロークエンドまで移動したとき、流量
補償スプール（８）をバランススプリング（５）に抗し
て上方に動かすだけの圧力が発生しなくて、流量のコン
トロールができなくなる。

このため、建設車両の走行系において、定馬力制御弁付
可変容量ポンプを使用して、複数の駆動輪（アクチュエ
ータ）のそれぞれを独立に作動させる場合、第１４図に
示すように各駆動輪（２９）の系統に定馬力制御弁付可
変容量ポンプ（３１）　（３１）を設け、各駆動輪（２
９）の系統に通常の方向切換弁（２）　（２）を使用し
ているが、この場合には、定馬力制御弁付可変容量ポン
プ（３１）を２台必要として。

コスト高になる上に、各方向切換弁（２）に流量補償弁
を設けていないため、流量制御性が悪いという問題があ
った。なお同第１４図において、　（１５）は走行モー
タ、　（１６）は可変容量ポンプ、　（３０）はリリー
フ弁である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記の問題点に対処するもので、プランジャに
可変絞りを設けた方向切換弁と、流量補償スプールに可
変絞りを設けた可変流量補償弁とを具え、ポンプと同方
向切換弁との間の油圧回路に同可変流量補償弁を設けた
可変流量補償弁付方向切換弁において、前記可変流量補
償弁の可変絞りの開口面積を調整して前記方向切換弁の
プランジャに設けた可変絞りの開口面積を補償する流量
補償手段を具えていることを特徴としている。

本発明の目的とする処は、どのような状況下でも、連動
操作、微小操作を広範囲に亘り行うことができる。また
コストを低減できる改良された可変流量補償弁付方向切
換弁を供する点にある。

（作用） 本発明の可変流量補償弁付方向切換弁は前記のように構
成されており、可変流量補償弁の可変絞りの調整スプリ
ングの取付荷重を補償手段１例えばポンプ吐出圧力及び
ブツシュロッド等の機械的外力により或いはパイロット
油圧によるピストンの動きや電磁比例ソレノイド等の動
きにより変化させるか、方向切換弁のプランジャの可変
絞りの開口面積を補償手段１例えばポンプ吐出圧力及び
ブツシュロッド等の機械的外力により或いはパイロット
油圧によるピストンの動きや電磁比例ソレノイド等の動
きにより変化させて、ポンプ吐出圧力若しくはポンプ回
転数の低下に伴うポンプ吐出流量の減少によって発生す
る前記可変流量補償弁の流量補償機能不能を解消する。

（実施例） 次に本発明の可変流量補償弁付方向切換弁を第１図乃至
第４図に示す一実施例により説明すると。

第１．２．３図の（１）が可変流量補償弁、（２）が方
向切換弁、（９）が同可変流量補償弁（１）と同方向切
換弁（２）とよりなる可変流量補償弁付方向切換弁。

（４）が上記方向切換弁（２）のプランジャ、（５）が
上記流量補償弁（１）のバランススプリング、（６）が
負荷圧検出用圧力室、（７）が上記方向切換弁（２）の
プランジャ（４）に設けた可変絞り、（８）が上記可変
流量補償弁（１）の流量補償スプール、　（１０）が圧
力補信用絞り弁、　（１１）が上記可変流量補償弁（１
）に設けた可変絞り、　（１２）が圧力及び流量補償用
スプリング、　（１４）がバランススプリング補償スプ
ール。

（２１）　（２１）が上記方向切換弁（２）のプランジ
ャ（４）に設けた差圧検出孔、　（２２）　（２２）が
上記方向切換弁（２）のプランジャ（４）に設けたドレ
ンポート。

（２３）が上記方向切換弁（２）のハウジング、　（２
４）が上記ハウジング（２３）の中央部に設けたパイロ
ットポー）　、　（２７）がドレンポート、　（２８）
が流量補償ブツシュロッド、　（３２）が圧力及び流量
補償用ピストン、第４図の（５１）がディーゼルエンジ
ン、　（５２）がピストンコントロールレバー、（５３
）　＃１３ＪＮレバー　、　（５４）がスプリング、　
（５５）がブツシュレバーである。

次に前記第１図乃至第４図に示す可変流量補償弁付方向
切換弁の作用を具体的に説明する。第２図の状態で流量
補償弁（１）の可変絞り（１１）の開口面積を調整する
場合について説明すると、いま方向切換弁（２）のプラ
ンジャ（４）が右方向にストロークエンドまで移動し、
定馬力型ポンプが第１３図のＸ点で運転されているとす
ると、このとき。

Ａボートに負荷が加わると、第１３図のＹ点にポンプの
作動点が移動して、ポンプ吐出量がＱＫ−ＱＶに減少す
る。このとき、Ａボート側の圧力が。

プランジャ（４）の圧力検出孔（２１）−ハウジング（
２３）のパイロットポート（２４）−負荷圧検出用圧力
室（６）に伝わって、可変流量補償弁（１）の可変絞り
（１１）が可変絞り（７）を挟むＣ−Ｄ間の差圧に比例
して開くが、圧力が上がっているため、ポンプからの流
量が減少しており、可変流量補償弁（１）を作動させる
のに充分な差圧が発生しなくて、流量を調整できないが
、負荷圧検出用圧力室（６）の圧油が圧力及び流量補償
用ピストン（３２）を圧力及び流量補償用スプリング（
１２）に抗し押し上げ、その結果、バランススプリング
補償スプール（１４）が上昇し、バランススプリング（
５）の取付荷重が減少して、可変流量補償弁（１）の流
量補償スプール（８）も上昇し、可変絞り（１１）の開
口面積が絞られて、圧力上昇に伴うポンプ流量の減少が
補償される。一方、ポンプを駆動しているディーゼルエ
ンジン（５１）の回転数が低下して、ポンプの吐出量が
減少したときには、ディーゼルエンジン（５１）の回転
数をコントロールするレバーの動きに連動して可変流量
補償弁付方向切換弁（９）の流量補償ブツシュロッド（
２８）が上方に移動するため、圧力及び流量補償用スプ
リング（１２）の取付座が上昇し、その結果、圧力及び
流量補償用スプリング（１２）の取付荷重が弱くなって
、バランススプリング補償スプーノ喧１４）が上昇し、
バランススプリング（５）の取付荷重も弱くなって、可
変流量補償弁（１）の可変絞り（１１）の開口面積が絞
り込まれる。ポンプの回転数が低下したこの状態で、Ａ
ボートに負荷が加わって、流量が減少してくると、方向
切換弁（２）のプランジャ（４）の可変絞り（７）に生
じる差圧が小さ（なり、その結果、可変流量補償弁（１
）の流量補償スプール（８）が押し上げられて、絞り（
１１）が開く。一方、負荷圧検出用圧力室（６）の圧油
が圧力及び流量補償用ピストン（３２）を圧力及び流量
補償用スプリング（１２）に抗し押し上げ、その結果、
バランススプリング補償スプール（１４）が上昇し、バ
ランススプリング（５）の取付荷重が減少して、可変流
量補償弁（１）の流量補償スプール（８）も上昇し、可
変絞り（１１）の開口面積が絞られて、圧力上昇に伴う
ポンプ流量の減少が補償される。この結果、ポンプの最
大流量に可変絞り（７）の最大開口面積を合わせておい
ても、方向切換弁（２）のプランジャ（４）の移動量を
変えることなく。

ポンプの回転数の変化に伴うポンプ流量の低下が補償さ
れる。

第５図は、流量補償ブツシュロッド（２８）の代わりに
、油圧ピストン（３４）とクラッチバルブ（３５）とパ
イロットポート（３６）とを設けた他の実施例を示して
おり、第１図乃至第３図に示す可変流量補償弁付方向切
換弁と同じ作用を行う。

次に本発明の可変流量補償弁付方向切換弁を第６図乃至
第８図に示すさらに他の実施例により説明すると、　　
（１）　（２）　（４）〜（１２）　（２１）〜（２４
）　（２７）　（２８）が前記と同一の部分、　（２５
）が圧力検出ポート、（２６）がピストン、　（３３）
が上記圧力検出ポー１−　（２５）を有する圧力補償用
絞りスプールである。

次に前記第６回乃至第８図に示す可変流量補償弁付方向
切換弁の作用を具体的に説明する。方向切換弁（２）の
プランジャ（４）をストロークエンド位置に移動し、Ａ
ボートに負荷が加わって、ポンプの吐出量が減少してき
たとき、前記と同様にＡポートの負荷圧力がプランジャ
（４）の圧力検出孔（２１）→ハウジング（２３）のパ
イロットポート（２４）→負荷圧検出用圧力室（６）に
伝わって、可変流量補償弁（１）の可変絞り（１１）が
可変絞り（７）を挟むＣ−り間の差圧に比例して開く。

一方、定馬力ポンプの場合、圧力が上がったために、ポ
ンプからの流量が減少しているので、可変流量補償弁（
１）を作動させるのに充分な差圧が発生しなくて、流量
を補正することができないが、Ｐポートの圧力がプラン
ジャ（４）の圧力検出孔（２１）からピストン（２６）
の圧力室に伝わる。同ピストン（２６）の外径は。

圧力補償用絞りスプール（３３）の径よりも大きいので
、圧力補償用絞りスプール（３３）がＰボートの負荷圧
に比例して下方に移動して、流量補償弁（８）の絞り（
１１）の開口面積が調整される。またポンプの回転数が
低下して、圧力、吐出量がともに減少したときには、第
８図に示すように流量補償ブツシュロッド（２８）がコ
ントロールレバーに連動して下降して、圧力補償用絞り
スプール（３３）を下方へ押し込み、流量補償弁（８）
の絞り（１１）の開口面積が絞られた状態にセットされ
て、少ない吐出量に対応する。またポンプの回転数が低
下し、Ａポートに負荷が加わって、吐出量が減少したと
きには。

前述のように絞り（１１）方向切換弁（２）のプランジ
ャ（４）の可変絞り（７）に生じる差圧に比例して開き
、またＰポートの圧力がプランジャ（４）の圧力検出孔
（２１）からピストン（２６）の圧力室に伝わり。

ピストン（２６）と圧力補償用絞りスプール（３３）と
の径の差により、圧力補償用絞りスプール（３３）がＰ
ポートの負荷圧に比例して下方に移動して、流量補償弁
（８）の絞り（１１）の開口面積が絞られ、Ｃ−Ｄ間に
必要な差圧が発生して、第１図乃至第３図に示す可変流
量補償弁付方向切換弁と同じ作用を行う。

第９図は、１台の定馬力制御装置付ポンプによリ２つの
走行モータを駆動する車両走行駆動系に本考案の可変流
量補償弁付方向切換弁を適用した実施例を示しており、
ポンプの回転数の変化や負荷変動により、ポンプの吐出
量が変化しても、負荷圧が制御流量をポンプ回転数に応
じて変化させるので、流量が常に方向切換弁のプランジ
ャの操作量に応じて制御可能になる。同第９図において
。

（１）が可変流量補償弁、（２）が方向切換弁、（７）
がプランジャ（４）の可変絞り、（９）が可変流量補償
弁付方向切換弁、　（１５）がモータ、　（１６）が可
変容量ポンプ、　（１７）が流量カットオフ弁、　（１
８）が流量制御弁付定馬力制御付可変容量ポンプ、　（
１９）がタンクである。

（発明の効果） 本発明の可変流量補償弁付方向切換弁は前記のように構
成されており、可変流量補償弁の可変絞りの調整スプリ
ングの取付荷重を補償手段２例えばポンプ吐出圧力及び
ブツシュロッド等の機械的外力により或いはパイロット
油圧によるピストンの動きや電磁比例ソレノイド等の動
きにより変化させるか、方向切換弁のプランジャの可変
絞りの開口面積を補償手段９例えばポンプ吐出圧力及び
ブツシュロッド等の機械的外力により或いはパイロット
油圧によるピストンの動きや電磁比例ソレノイド等の動
きにより変化させて、ポンプ吐出圧力若しくはポンプ回
転数の低下に伴うポンプ吐出流量の減少によって発生す
る前記可変流量補償弁の流量補償機能不能を解消するの
で、どのような状況下でも、連動操作、微小操作を広範
囲に亘り行うことができる。またポンプ吐出圧力、ポン
プ回転数の如何にかかわらず、駆動源の最大馬力点を常
時利用できるので、駆動源の容量に合致した最小、単一
のポンプを使用できて、コストを低減できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる可変流量補償弁付方向切換弁の
一実施例を示す油圧回路図、第２図は同可変流量補償弁
付方向切換弁の縦断側面図、第３図は同可変流量補償弁
付方向切換弁の作用説明図、第４図はエンジンと同可変
流量補償弁付方向切換弁との関係を示す側面図、第５図
は他の実施例を示す縦断側面図、第６図は本発明に係わ
る可変流量補償弁付方向切換弁のさらに他の実施例を示
す油圧回路図、第７図（Ｉ）は同可変流量補償弁付方向
切換弁の縦断側面図、第７図（ｎ）は可変流量補償弁の
ピストン部分を示す斜視図、第８図は同可変流量補償弁
付方向切換弁の作用説明図、第９図は車両走行駆動系に
適用した説明図、第１０図は従来の可変流量補償弁付方
向切換弁を示す油圧回路図、第１１図は同可変流量補償
弁付方向切換弁の縦断側面図、第１２図（１）は方向切
換弁のプランジャを示す側面図、第１２図（ＩＩ）はそ
の縦断正面図、第１３図は定馬力制御ポンプの圧力と吐
出量との関係を示す説明図、第１４図は同可変流量補償
弁付方向切換弁を定馬力２ポンプの走行駆動系に適用し
た油圧回路図である。 （１）・・・可変流量補償弁、（２）・・・方向切換弁
。 （４）・・・方向切換弁（２）のプランジャ、（５）・
・・バランススプリング、（６）・・・負荷圧検出用圧
力室、（７）・・・プランジャ（４）の可ｍｌ絞り、（
８）・・・可変流量補償弁（１）の流量補償スプール、
（９）・・・可変流量補償弁付方向切換弁、　（１０）
　　・・・圧力補償用絞り弁、　（１１）　　・・・流
量補償スプール（８）の可変絞り、　（１２）・・・圧
力おらび流量補償用スプリング、　（１３）　　・・・
逆止弁、　（１４）・・・バランススプリング補償スプ
ール、（１５）　　・・・モータ、　（１６）　　・・
・可変容量ポンプ、　（１７）　　・・・流量カットオ
フ弁、　（１８）　　・・・流量制御弁付定馬力制御付
可変容量ポンプ、　（１９）　　・・・タンク、　（２
０）　　・・・シャトル弁、　（２１）　　・・・差圧
検出孔、　（２２）　　・・・ドレンポート、　（２３
）　　・・・ハウジング、　　（２４）・・・パイロッ
トポー１−、　（２５）・・・圧力検出ポート、（２６
）・・・ピストン、　　（２７）・・・ドレンポート、
（２Ｂ）・・・流量補償ブツシュロッド、’　（２９）
・・・駆動輪、　（３０）・・・リリーフ弁、　（３１
）・・・定馬力制御付可変容量ポンプ、　（３２）・・
・圧力及び流量補償用ピストン、　（３３）・・・圧力
補償用絞りスプール、　（３４）・・・ピストン、　（
３５）・・・クラッチバルブ、　（３６）・・・パイロ
ットポート。 （５１）・・・ディーゼルエンジン、　（５２）・・・
ビストンコントロールレバー、　　（５３）・・・操縦
レバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プランジヤに可変絞りを設けた方向切換弁と、流量補
   償スプールに可変絞りを設けた可変流量補償弁とを具え
   、ポンプと同方向切換弁との間の油圧回路に同可変流量
   補償弁を設けた可変流量補償弁付方向切換弁において、
   前記可変流量補償弁の可変絞りの開口面積を調整して前
   記方向切換弁のプランジヤに設けた可変絞りの開口面積
   を補償する流量補償手段を具えていることを特徴とした
   可変流量補償弁付方向切換弁。