JPH0335523B2

JPH0335523B2 -

Info

Publication number: JPH0335523B2
Application number: JP60197442A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kubomoto
Original assignee: Yutani Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1985-09-05
Filing date: 1985-09-05
Publication date: 1991-05-28
Also published as: JPS6256602A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は建設機械等のアクチユエータ作動用
油圧システムにおける油圧式のリモートコントロ
ール弁で制御されるパイロツト切換弁の構造に関
する。

従来の技術油圧式のリモートコントロール弁によつて制御
されるパイロツト切換弁は、両者の間をパイロツ
ト油路で連結し、該リモートコントロール弁から
のパイロツト油がパイロツト切換弁のパイロツト
油室に作用してスプールを左または右に作動させ
ることにより、これを切換える如く形成してい
る。従来技術のパイロツト切換弁を使用した油圧
回路は、第１２図に示す如きものである。油圧式
のリモートコントロール弁１６は、通常、パイロ
ツト切換弁１′を遠隔位置から制御しているが、
そのリモートコントロール弁１６からのパイロツ
ト油がパリロツト切換弁１′の例えば左側のパイ
ロツト油室２４′に作用して第１３図に示すスプ
ール２７′を作動させる。そうすると、スプール
２７′は右方へ移動し始めるが、それと同時に右
側のパイロツト油室２２′の油は、パイロツト油
路２３、リモートコントロール弁１６を経て油タ
ンク１１へ戻る。通常、このような操作系におけ
るパイロツト油路２３の配管は長くなり、かつ、
径が小さい。そのために、スプール２７′の作動
に対して、特に寒冷時にはかなりの油流動抵抗を
生じるので、第１３図の断面図に示す如く、スプ
ール２７′の両側部に切込み３６′および３７′を
設けてある。すなわち、該切込み３７′，３６′は
スプール２７′の左右移動時に、パイロツト油室
２４′とドレン油路４１′とを、あるいは、パイロ
ツト油室２２′とドレン油路４０′とを連通せしめ
るものである。第１４図、第１５図、第１６図、
第１７図、第１８図はいずれも第１３図A′部の
拡大図であるが、第１４図はスプール２７′が中
立位置にある状態を示す。第１５図はスプール２
７′が右方へ移動途中において、パイロツト油室
２２′とドレン油路４０′の連通開始初期の状態を
示す。スプール２７′の右方移動によりパイロツ
ト油室２２′内の油の一部はドレン油路４０′へ流
出する。第１６図はスプール２７′が、さらに右
方へ移動し、ストロークエンドに達した状態を示
すが、パイロツト油室２２′とドレン油路４０′は
連通したままである。第１７図はスプール２７′
が左方へ移動し、左方のストロークエンドに達し
た状態を示すが、この状態となつても、前記の切
込み３６′がドレン油路４０′以外の油路とは連通
しないことを示し、このことは切込み３７′側に
おいても同様である。第１８図はスプール２７′
が中立位置にある時の図で、上記第１５図ないし
第１７図で説明した機能を有する条件である切込
みの長さと油路との関係説明図であるが、図面中
の各符号を、ｍ：弁体３８′の外壁イ′部よりドレン油路４０′
の内壁ロ′部までの長さ l′：スプール２７′の切込み３６′の長さＳ：スプール２７′が中立位置から左右のストロ
ークエンドに達するまでの移動量（全ストロー
ク） C₁：スプール２７′が中立位置にある時、パイロ
ツト油室２２′とドレン油路４０′を遮断する長
さ C₂：スプール２７′が左方移動してストロークエ
ンドに達した時、戻り油路８′とドレン油路４
０′を遮断する長さ W₂：弁体３８′の外壁イ′部より戻り油路８′の内
壁ハ′部までの最小所要長さとしたとき、 W₂＝C₂＋Ｓ＋l′＋C₁が最小値である。

本発明が解決しようとする問題点通常、パイロツト切換弁は遠隔位置に設けられ
た油圧式のリモートコントロール弁によつて制御
されている。そのために、途中のパイロツト油路
の配管が長く、かつ、径が小さいため、スプール
の作動時にかなりの油流動抵抗があり、それによ
つてリモートコントロール弁の操作とスプール移
動開始との間にかなりのタイムラグが生じる。特
に寒冷時には油の粘度が上昇し、パイロツト油路
内での流動抵抗も増加し、また、油路内に混入し
たエアの除去もできないので、長時間の暖機運転
をしないとタイムラグが生じやすくなるという欠
点があつた。このようなタイムラグが生じないよ
うにする従来技術としては、特願昭59−35057に
おいて、スプールの移動にともないパイロツト油
室から押出される戻り油をパイロツト切換弁の戻
り油路に連通させることにより解決することを提
案しているが、上記の戻り油路が油タンクに通じ
る油路の途中には、第１２図、第１３図にも図示
したように、オイルクーラ、オイルフイルタなど
が設けてあるので、一定の戻り油量に対して定常
的な背圧が発生し、この背圧は、戻り油量の増
減、フイルタの目詰まりの程度、油温に影響され
変動するものであるから、パイロツト切換弁によ
るアクチユエータの高い作動精度が要求されるよ
うなとき、該パイロツト切換弁のスプールの移動
は不安定となり不都合となる。この問題点を解決
する技術として、パイロツト切換弁からの戻り油
が油タンクに通じる戻り油路のほかに、該パイロ
ツト切換弁に、油タンクと直接通じるドレン油路
を設け、該ドレン油路に、前記パイロツト油室か
ら押出される戻り油を連通させる方法を講じた。
すなわち、上記従来技術のものは、第１３図の如
く、スプール２７′の両側部に切込み３７′，３
６′を設け、スプール２７′が左方移動した場合、
あるいは、右方移動した場合に、その移動開始直
後からパイロツト油室と、専用に設けたドレン油
路とを連通させるようにしている。しかし、第１
６図に示すように、スプールが作動移動してスト
ロークエンドの位置に達した時においても、パイ
ロツト油室とドレン油路とを連通させたままの状
態にしようとしていた。そのために、スプールの
切込みの長さl′が長くなり、前述したW₂が大きく
なるのでスプール２７′の全長および弁体３８′の
全巾が大きくなることと、この状態からスプール
を強制的に逆方向へ移動させようとしたときの応
答性の低下という問題があつた。

問題点を解決するための手段上記問題を解決するために講じたこの発明の手
段は、イスプールの両側端付近に切込みを設け、該ス
プールの左右移動開始後において、パイロツト
油室とドレン油路とを、ある所定のストローク
の間だけ連通せしめるよう、上記切込み長さを
制限し、ロスプールの両端面に至る流通路であつて、切
込み部とパイロツト油室を連通する絞り穴を設
けた。

作用イスプール移動初期に、スプール作動によつて
押された側のパイロツト油室が、或る所定のス
トロークの間、切込みを介してドレン油路と連
通するので、パイロツト油室の油の一部が混在
するエアとともに、ドレン油路へ流出するた
め、スプールの作動抵抗が少なく、作動速度が
早い。

ロパイロツト圧が作用する側のパイロツト油室
ではスプール両端面に向けての絞り穴を通し
て、常時、パイロツト油室の油の一部をドレン
油路に流出させているので、油の入替えが行わ
れて暖機効果が早く寒冷時に油温の低下による
タイムラグを防止でき、特に切込みを介してパ
イロツト油室がドレン油路に連通したとき、エ
アが流出しやすくなり、エアの存在によるタイ
ムラグもない。さらにスプールのストロークエ
ンドにおいては、その側のパイロツト油室とド
レン油路とは完全に遮断されているので、急激
なスプールの逆作動をさせようとするときの応
答性が向上するほか、スプール両側部の切込み
の長さを短くすることができるので、パイロツ
ト切換弁のスプールの全長および弁体の全巾を
大きくする必要がなく、スプールの応答性も良
好である。

実施例以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第１図の油圧回路図において、パイロ
ツト切換弁１，２，３には油圧ポンプ４から油路
５，６，７がそれぞれ並列に通じており、また、
これらの切換弁１，２，３は戻り油路８，９，１
０でそれぞれタンク１１に通じている。１２は中
立時の戻り油路、１３はアクチユエータである
が、該アクチユエータ１３にはパイロツト切換弁
１から油路１４，１５が通じている。１６はリモ
ートコントロール弁で、左右の弁体１７，１８
と、これらを操作するレバ装置１９からなり、弁
体１７，１８には補助油圧ポンプ２０から油路２
１が通じている。左側の弁体１７からパイロツト
切換弁１の右側のパイロツト油室２２にはパイロ
ツト油路２３が通じており、また、右側の弁体１
８からパイロツト切換弁１の左側のパイロツト油
室２４にはパイロツト油路２５が通じている。第
２図はパイロツト切換弁１，２，３の内部を示す
断面図であるが、２７はパイロツト切換弁１のス
プールで、その両側端面は左右のパイロツト油室
２４，２２にのぞんでおり、右端はばね受け２８
を介してばね２９により、左端はばね受け３０を
介してばね３１によりそれぞれ支持されている。
スプール２７の中央部には、該スプール２７が中
立位置にあるときのみ、油圧ポンプ４の吐出圧油
をアンロードする戻り油路１２を開通する２個の
切込み３３，３２が左右対称に設けられてある。
また、その外方には切込み３５，３４を左右対称
に設けているが、該切込み３５，３４は油圧ポン
プ４からの叶出油を第１図におけるアクチユエー
タ１３に送るために、油路５を油路１５、あるい
は、油路１４に連通せしめると同時に、アクチユ
エータ１３からの戻り油路となる側の油路１４あ
るいは油路１５を油路８に連通せしめるためのも
のである。更に、その外方には切込み３７，３６
を左右対称に設けている。該切込み３７，３６は
スプール２７が中立以外の左右いずれかに移動し
た時、その移動した側のパイロツト油室２４，２
２をそれぞれドレン油路４１，４０に通ぜしめる
ためのものである。すなわち、該切込み３７，３
６はスプール２７の移動時に、パイロツト油室２
４をドレン油路４１に、あるいは、パイロツト油
室２２をドレン油路４０に、スプール２７の或る
所定のストロークの間だけ連通せしめるものであ
る。また、スプール２７の左右両端面に向けて、
切込み３７とパイロツト油室２４とを連通せしめ
る絞り穴４６、ならびに、切込み３６とパイロツ
ト油室２２とを連通せしめる絞り穴４５がそれぞ
れスプール２７の部材に穿設してある。第３図、
第４図、第５図、第６図、第７図はいずれも第２
図Ａ部の拡大図であるが、第３図はスプール２７
が中立位置にあるときの状態を示す。第４図はス
プール２７が右方へ移動途中において、パイロツ
ト油室２２とドレン油路４０とが切込み３６で連
通した状態を示す。スプール２７の右方移動によ
りパイロツト油室２２内の油の一部はドレン油路
４０へ流出する。第５図はスプール２７がさらに
右方移動し、ストロークエンド近くに達した状態
を示し、パイロツト油室２２とドレン油路４０は
すでに遮断されている。第６図はスプール２７が
左方へ移動し、左方のストロークエンドに達した
状態を示しているが、切込み３６は弁本体のドレ
ン油路４０にのみ通じている。第７図はスプール
２７が中立位置にある時であるが、図面中の各符
号を、ｍ：弁体３８の外壁イ部よりドレン油路４０の内
壁ロ部までの長さｌ：スプール２７の切込み３６の長さＳ：スプール２７が中立位置から左右のストロー
クエンドに達するまでの移動量（全ストロー
ク） C₁：スプール２７が中立位置にある時、パイロ
ツト油室２２とドレン油路４０を遮断する長さ C₂：スプール２７が左方移動してストロークエ
ンドに達した時、戻り油路８とドレン油路４０
を遮断する長さ W₂：弁体３８の外壁イ部より戻り油路８の内壁
ハ部までの最小所要長さとすると、W₁＝C₂＋Ｓ＋ｌ＋C₁となる。

なお、２６はリリーフ弁、４４は油圧ポンプ駆
動用原動機である。

本発明は上記の如く構成しており、次にその作
動について述べる。第１図の油圧回路図におい
て、レバ装置１９を中立位置にしている場合に
は、補助油圧ポンプ２０からの吐出油はリリーフ
弁３９から油タンク１１に戻る。また、この場
合、第２図に示すスプール27の切込み３３，３２
は戻り油路１２に開通しており、油圧ポンプ４か
らの吐出油は戻り油路１２、オイルクーラ４２、
オイルフイルタ４３を通つて油タンク１１に戻
る。次に、アクチユエータ１３を作動する場合に
はレバ装置１９を操作する。例えば、右側（矢印
方向）に倒した場合には、補助油圧ポンプ２０か
らの吐出油が油路２１、弁体１８、パイロツト油
路２５を通り、操作量に比例した値のパイロツト
圧となつてパイロツト油室２４に入り、第２図に
示すスプール２７をばね２９に抗して右方へ押
す。スプール２７の切込み３４が油路１４と油路
８を連通せしめ、また、切込み３５が油路５と油
路１５を連通せしめる。油路１４が油タンク１１
に通じ、油路１５が油圧ポンプ４に通じるからア
クチユエータ１３は作動する。上記スプール２７
が右方へ移動することにより、右側のパイロツト
油室２２はパイロツト油路２３、弁体１７を経て
油タンク１１に通じているが、パイロツト油路２
３が細く、かつ、長いため、その配管内の作動油
の流動抵抗が大きい。しかし、スプール２７の中
立位置にある時から、切込み３６および絞り穴４
５を介して、ドレン油路４０とパイロツト油室２
２は通じており、かつ、スプール２７の右方移動
初期の或る所定のストロークの範囲では切込み３
６がパイロツト油室２２に開通する。それで、パ
イロツト油室２２の僅少の油は絞り穴４５を通じ
て背圧や変動圧のないドレン油路４０へ流出し、
また、パイロツト油室２２の一部の油は切込み３
６を通りドレン油路４０に流出する。これらによ
つて、スプール２７の移動時に抵抗は軽減され、
スプール２７が更に右方へ移動し、ストロークエ
ンド近くに達した時点で、第５図の如く、パイロ
ツト油室２２とドレン油路４０との間が遮断され
る。上記はレバ操作１９を右側に倒したときのみ
について説明したが、左側に倒したときは、反対
側のパイロツト油室において同様の状態が発生す
ることは当然である。なお、パイロツト油室の何
れかにパイロツト圧が作用したとき、第３，４，
６図にても明らかな様に、パイロツト圧油は当該
パイロツト油室へ流入し、一方、一定量ずつ、絞
り穴４５または４６を通りドレン油路４０または
４１へと流出するが、この油量は絞られて少量で
あるため、パイロツト圧油を供給するリモートコ
ントロール弁の能力とは比べものにならず、スプ
ール２７の移動動作に支障がないのみならず、リ
モートコントロール弁操作中、常時、新たな、適
温となつたパイロツト圧油がパイロツト油室へと
供給され続けるので、パイロツト油室並びに関連
油路も加温され、その作動を、より円滑に行なわ
しめる役目を果たす。なお、先にも述べたよう
に、スプール２７がストロークエンド近くまで移
動すると、その側のパイロツト油室とドレン油路
との連通は遮断され、さらにスプールがストロー
クエンドに向けて進行する間、当該パイロツト油
室内の油は、パイロツト油路、リモートコントロ
ール弁を通り油タンクへと流入し、その間の通過
機器の暖機、油の交換にも役立つ。勿論、このと
きスプールはストロークエンドに近い位置にある
ので、移動抵抗が多少増加しても実用上何等問題
はないほか、急激な逆方向操作を強制的にする必
要なときにも、パイロツト圧がドレン回路へ流出
することが少なく、スプール２７の応答性がよ
い。第８図、第９図、第１０図はいずれも本発明
の他の実施例である。第８図に示すものは切込み
３６に代つて、スプール２７Ａの外周２ケ所に開
口絞り効果を与えた油穴４７を開け、２ケ所の穴
４７を穴４８にて連通させたもので、２ケ所の穴
４７の開口部間寸法ｌは、弁体３８の外壁イ部と
ドレン油路４０の内壁ロ部との長さｍより若干大
きくしている。そして、第９図は切込み３６に代
つて、切欠き４９を設けたスプール２７Ｂの場合
である。また、第１０図に示すものは切込みの長
さｌは変えないで、切込みとスプール端面に通じ
る絞り穴を廃止したものである。

この実施例は、切込み３６からスプール２７Ｄ
の外径の軸心に平行に、右方端面の方向に、絞り
効果のある小溝（スリツト）５１を設けたもので
ある。そして、小溝５１の長さl₁は少なくとも、
スプール２７Ｄが左方へ所定のストロークだけ移
動してストロークエンドに達する時点まで、パイ
ロツト油室２２とドレン油路４０を開通させる長
さである。したがつて、第１０図の場合もスプー
ル２７Ｄの移動位置には関係なく、常時パイロツ
ト油室２２とドレン油路４０は小溝５１によつて
通じている。そのために、第１０図に示すパイロ
ツト切換弁の油圧機能は第１１図の如きものにな
る。すなわち、スプールが左右に作動移動し、左
方あるいは右方のストロークエンドの位置に達し
ても、パイロツト油室とドレン油路は絞り穴ある
いは小溝の部分で開通している。

発明の効果以上述べたように、本発明の油圧式のリモート
コントロール弁で制御されるパイロツト切換弁の
スプールの両側端付近に切込みを設け、さらに、
そのそれぞれの切込み部が、その側のパイロツト
油室に通じる絞り穴を設けた。そして、スプール
がパイロツト圧により作動移動し、ストロークエ
ンド付近の位置に達したときには、その側のパイ
ロツト油室とドンレ油路との連通を遮断する如き
構造としている。しかし、従来技術のものでは、
スプール２７′がパイロツト圧により作動移動し、
第１６図の如く、ストロークエンドの位置に達し
たときにもパイロツト油室２２′とドレン油路４
０′の連通がなされている。そのために、切込み
３６′の長さl′がかなり大きくなる。それと比較
して、本発明のパイロツト切換弁では、第５図に
示す如く、スプール２７がストロークエンドの位
置で、パイロツト油室２２とドレン油路４０の間
を遮断する構造のため、スプール２７の切込み３
６の長さｌが小さい。パイロツト切換弁の両側部
は左右対称となつているので、本発明のスプール
２７の全長は、従来のもののスプール２７′の全
長より、（l′−ｌ）×２だけ短くできる。従つて、
本発明と従来技術のパイロツト切換弁の弁体の全
巾を比較するに、第１８図に示す、従来技術の弁
体３８′の外壁イ′部と戻り油路８′の内壁ハ′部と
の長さW₂は W₂＝C₂＋Ｓ＋l′＋C₁ …… である。これに対し、第７図に示す本発明のW₁
は W₁＝C₂＋Ｓ＋ｌ＋C₁ …… − ∴W₂−W₁＝l′−ｌである。そして、パイロツト切換弁の両側部は左
右対称となつているので、弁体３８の全巾は弁体
３８′より（l′−ｌ）×２だけ小さくできる。した
がつて、本発明のパイロツト切換弁は、従来技術
のものより小形軽量となり、コストダウンをはか
ることができる。

また、この発明にかかる切換弁は、実施例にお
いても詳述したように、スプールのストロークエ
ンド近くにおいては、その側のパイロツト油室は
ドレン油路と遮断されており、一方、ドレン油路
と連通するのは、スプールが移動を開始した後に
おいて、絞り効果の大きい油路を介してなされる
のみであるから、例えば、油圧シヨベルのバケツ
トを急激に正逆に作動させ、付着土砂を、はたき
落とすときなどのように、パイロツト切換弁のス
プールを一方のスプールエンドから他方のスプー
ルエンド迄、強制的に、急速に移動させたいよう
な操作をするとき、スプールの応答性は、従来技
術のものよりも良好で、効果的である。このよう
に、スプール移動の安定性、円滑性の実現、タイ
ムラグの防止、操作系の早期の暖機などの対処技
術と相反する対応技術である応答性の改善を同時
に実現する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧回路図、第２図は本発明
のパイロツト切換弁の断面図、第３図、第４図、
第５図、第６図、第７図はいずれも第２図のＡ部
の拡大図で本発明の実施例、第８図、第９図、第
１０図はいずれも第２図のＡ部の拡大図で本発明
の他の実施例、第１１図は第１０図に示すパイロ
ツト切換弁の油圧機能図、第１２図は従来技術の
油圧回路図、第１３図は従来技術のパイロツト切
換弁の断面図、第１４図、第１５図、第１６図、
第１７図、第１８図はいずれも第１３図のA′部
の拡大図で従来技術の実施例である。１……パイロツト切換弁、８……戻り油路、１
６……リモートコントロール弁、２２，２４……
パイロツト油室、２３，２５……パイロツト油
路、２７……スプール、３６，３７……切込み、
４０，４１……ドレン油路、４５，４６……絞り
穴、５０……絞り穴、５１……小溝。

Claims

【特許請求の範囲】

１油圧式のリモートコントロール弁とパイロツ
ト油路で接続されたパイロツト切換弁において、
該パイロツト切換の本体内にあつて、戻り油が油
タンクに通じる戻り油路のほかに、該パイロツト
切換弁に、油タンクと直接通じるドレン油路を設
けるとともに、該パイロツト切換弁のスプールの
両側端より、それぞれ、若干内方によつた位置
に、上記パイロツト切換弁の一方のパイロツト油
室にパイロツト圧が作用してスプールが若干移動
してから、該スプールの移動可能の全ストローク
のうち、ストロークエンド付近を除く所定のスト
ロークに至るまで、他方のパロツト油室と前記ド
レン油路を連通する切込みと、該切込みとパイロ
ツト油室を連通する絞り部とを上記スプールに設
けたことを特徴とする切換弁。