JPH0454303A - 油圧制御弁 - 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〕 本発明は複数の油圧アクチュエータを１ポンプで駆動す
るシステムに好適な油圧制御弁に関する。

〔従来の技術及びその技術的課題〕

建設機械においては、単一の大容量油圧ポンプを使用し
、これからの吐出油で複数のアクチュエータたとえば、
パワーショベルにおいては、旋回用油圧モータ、左走行
用モータ、右走行用モータ、ブームシリンダ、アームシ
リンダおよびパケットシリンダを駆動することが一般的
であるにのシステムの制御手段として、各アクチュエー
タと油圧ポンプとの間に複数の方向切換弁を接続し、か
つ、負荷の変動によりアクチュエータの動作速度が変化
しないように方向切換弁に流れる油量を圧力補償弁で補
償することが行われている。

この圧力補償方式として、特開昭６０−１１７０６号公
報において、圧力補償弁の絞り開度を、汎用の圧力補償
弁のようなばね力でなく、ポンプ吐出圧とシャトル弁か
らの信号圧力との圧力差で制御するようにしたものが提
案されている。すなわち、この先行技術は、切換弁の上
流側に圧力補償弁を設け、該圧力補償弁の閉じ側を切換
弁に到る圧力で負荷し、開き側をアクチュエータの負荷
圧力で負荷するようにする一方、圧力補償弁の閉じ側を
シャトル弁で選択された稼動中のアクチュエータの最大
負荷圧で負荷し、また開き側をポンプの吐出圧で負荷す
るようにしている。そしてこの先行技術（以下先行技術
１という）を具現化し、切換弁と圧力補償弁とシャトル
弁とを１つのバルブボディに巧みに組込み、圧力補償弁
を具備しない通常の多連式制御弁と同程度の大きさの制
御弁として構成したものが、実開平１−１５０２０１号
公報（以下先行技術２という）に提案されている。

しかし、この先行技術２は、圧力補償弁とシャトル弁と
を切換弁のバルブボディに組み込んでいるものの、圧力
補償弁とシャトル弁への負荷圧力導入通路の構成が複雑
である点にまだ問題があった。また、先行技術１および
先行技術２は、いずれも、アクチュエータの負荷圧力と
切換弁の切欠き上流の圧力を対向させる一方、ポンプ吐
出圧とシャトル弁で選択された最大負荷圧力とを直接対
向させ、その圧力差により圧力補償弁の絞り開度を制御
していた。このため、圧力補償弁の絞り開度の制御に自
由度が乏しく、複数のアクチュエータごとの作動条件の
様々な要求に対し、個々にうまく対応することが困難で
あった。

本発明は前記のような問題点を解消するために創案され
たもので、その目的とするところは、圧力補償弁とシャ
トル弁を内蔵しながら通路構成が簡単であり、また制御
の自由度が高く、最大負荷圧が変動しても圧力補償の制
御性が良好であり、その上、複数のアクチュエータを同
時操作したときにも圧力補償弁がハンチングを生じさせ
ず安定性のよい状態とすることができるこの種の油圧制
御弁を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、単一の油圧ポンプと
これにより駆動される複数のアクチュエータとの間に配
され、バルブボディに、方向切換弁のほかに、アクチュ
エータの負荷圧力の高圧側を選択して信号圧力を送るシ
ャトル弁と、メインポンプの吐出油を分流する機能を有
する圧力補償弁とを組み込んだコントロールバルブにお
いて、バルブボディが方向切換弁のスプールを摺動させ
る横穴と直交する縦穴を有し、その上部側縦穴に前記圧
力補償弁が配されると共に、下部側縦穴にシャトル弁が
配され。

縦穴と横穴の交差部にはアクチュエータの負荷圧を導入
する油室が形成され、その油室にシャトル弁の入口が臨
むと共に、圧力補償弁のバランスピストンの開き側第１
受圧面が臨み、かつ前記バランスピストンは、前記開き
側第１受圧面の近傍に前記パイロットポンプからのパイ
ロット圧に接する開き側第２受圧面を有し、上位にはブ
リッジ圧力が作用する閉じ側第２受圧面を有し、頂部に
は前記シャトル弁で選択された最大負荷圧とポンプ圧と
の差圧で制御された外部制御圧力が作用する閉じ側第１
受圧面を有し、 しかも、前記圧力補償弁のバランスピストンは、メイン
ポンプ圧が作用する開き側第３受圧面を有している構成
としたものである。

前記開き側第３受圧面を得る態様としては、バランスピ
ストン径を３段にすることでもよいし、バランピストン
のポンプ圧導入域から開き側第１受圧面外にベビーピス
トンを突出することで構成してもよい。

〔実　施　例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図ないし第４図と第７図は本発明に係る油圧制御弁
の第１実施例を示し、第８図は第２実施例を示し、第５
図は本発明の油圧制御弁の使用例をまた。第６図は本発
明の油圧制御弁を適用した油圧回路の一例を示している
。

本発明による油圧制御弁は、まず、単一のメインポンプ
Ｐと複数のアクチュエータＳの間に介在接続される複数
のコントロールバルブＭと、コントロールバルブＭより
上流のメインポンプラインに接続されたアンロードリリ
ーフ弁６００とを備えている。

前記コントロールバルブＭは、それぞれアクチュエータ
に対する方向切換弁１００と、該方向切換弁１００を流
れる油量を圧力補償する分流機能付きの圧力補償弁２０
０と、各アクチュエータに作用する負荷圧のうち最大の
負荷圧を選択するシャトル弁３００とをバルブボディ１
に組み込んでいる。

さらにこの油圧回路では、前記各圧力補償弁２００に対
する外部制御圧力を創成・供給するための複数の電磁比
例圧力制御弁８００と、アンロードリリーフ弁６００よ
りも下流のメインポンプ吐出路に接続された差圧検出器
８１０、および差圧検出器８１０の出口側と接続されこ
れからの信号で前記電磁比例圧力制御弁８００を制御す
る制御装置８０５とを備えている。

コントロールバルブＭは、複数のボディに上記方向切換
弁１００と圧力補償弁２００とシャトル弁３００をそれ
ぞれ組み込んでスタックする形式でもよいが、この実施
例では１ブロツク型のバルブボディ１を使用し、これに
各アクチュエータに対するコントロールバルブＭを複数
個設けている。

そして、このバルブボディ１は、第５図のように。

両側にアンロードリリーフ弁６００とエンドプレート６
５０がセットされ、タイロッド等により一体化されてい
る。

前記コントロールバルブＭのバルブボディ１には、第１
図ないし第３図のように横穴２が貫設されるとともに、
横穴２と直交する関係で縦穴３が貫設されている。そし
て、前記横穴２には方向切換弁１００のスプール４が摺
動自在に挿入される一方、該スプール４で区分された縦
穴３には、上側に圧力補償弁２００が、下側にはシャト
ル弁３０ｏがそれぞれ取付けられている。スプール４は
公知の切換弁と同様に両端がバルブボディ１から突出し
、片側端がリターンスプリング機構で付勢されることで
第１図に示すような中立位置に戻されるようになってい
る。もう一方の片側端は操作レバーが取付けられるか、
あるいは油圧パイロット室に臨む。

前記横穴２と縦穴３との交差部位にはアクチュエータＳ
の負荷圧力ＰＬを導入する油室２０が形成され、この油
室２０を中心として左右対称に、ブリッジ状の供給ボー
トＰＡ、ＰＢと、アクチュエータボートＡ、Ｂおよびタ
ンクボートＴ、Ｔが設けられており、供給ボートＰＡ、
ＰＢはバルブボディ中を立上り、縦穴３に通じている。

タンクボートＴは第３図に示すように共通通路により紙
面に直角に伸びている。

スプール４の外周にはアクチュエータボートＡ。

Ｂに対応する位置にそれぞれ絞り３１を有するロッド部
３０．３０が形成され１図示する中立位置でボートＰＡ
、ＰＢ、Ａ、Ｂ、Ｔがオールブロックとなり、スプール
４が右に移動したときにＰＡ→Ａ、Ｂ−＋Ｔ接続、左に
移動したときにＰ　Ａ　−＋　Ｂ、Ａ−＋Ｔ接続となる
連通関係に構成されている。

前記スプール４は中実でなく、軸線方向に連絡通路３２
Ａ、３２Ｂを有している。これら連絡通路３２Ａ、３２
ＢはアクチュエータＳの負荷圧ＰＬを前記油室２０に導
くためのもので、後端がプラグ５ａ、５ｂにより閉じら
れるとともに、先端がスプール中央部位で閉じられ、が
っ、ロッド部３０．３０の近傍と油室２ｏの領域に、そ
れぞれ外周面に開孔する小孔３４ａ、３５ａ、３４ｂ。

３５ｂが設けられている。

それら小孔３４ａ、３５ａ、３４ｂ、３５ｂはスプール
４が図示の中立位置にあるときに油室２０を左右のタン
クポートＴ、Ｔにそれぞれ連通させ、スプール４が移動
したときには、アクチュエータポートＡ、Ｈのうち供給
側として使用されるポートから油室２０に負荷圧を導入
するものである。すなわち、スプール４が右に移動した
ときには、左側の小孔３４ａと３５ａにより油室２０と
アクチュエータポートＡ間を連通させる一方、右側の小
孔３４ｂ、３５ｂが油室２０とアクチュエータポー８８
間を遮断し、スプール４が左側に移動したときにはその
逆に油室２０とアクチュエータポー８８間を連通させ、
油室２０とアクチュエータポートＡ間を遮断するのであ
る。

前記縦穴３のうち上側の縦穴は、第３図のように、バル
ブボディ１の上面から下底の内フランジ状の突当て壁１
２に到るように形成され、突当て壁１２は通孔１３によ
り油室２０に連通している。

上側縦穴は突当て壁１２から所要高さにわたって径がＤ
３の小径穴５１となっており、小径穴５１における下部
域には油室２０と連通して負荷圧ＰＬを導く第１の油室
Ｙ□が凹設されている。

この小径部５１の上方にはパイロットポンプ圧Ｐｉを導
く第２油室Ｙ２が凹設されており、さらに、この第２油
室Ｙ２と前記供給ポートＰＡ、ＰＢの集合部位との間に
はポンプライン圧（以下ポンプ圧と称す）Ｐｄを導くポ
ンプ圧室Ｙ５が形成され、前記第２油室Ｙ、とポンプ圧
室Ｙ、との間の縦穴は径Ｄ２の中間径穴５３となってい
る。そして、第２油室Ｙ２と供給ポートＰＡ、ＰＢの集
合部位との間および集合部位から上方の縦穴は径Ｄ１の
大径穴５２となっている。すなわち、３つの穴径はＤ工
＞　Ｄ　ｚ　＞　Ｄ　ａの関係となっている。

なお、各コントロールバルブの第２油室Ｙ２とポンプ圧
室Ｙ、は、それぞれ第３図のようにバルブボディ１を貫
く共通通路７００，７１０により隣接する同士が結ばれ
、第６図のように外部配管によりメインポンプＰとパイ
ロットポンプＰｉに接続されるようになっている。

圧力補償弁１００（第１実施例）は、第１図と第２図に
示されており、縦穴に摺動自在に挿入されるバランスピ
ストン６と、該バランスピストン６の上部に挿着された
プラグ７と、バランスピストン６の中間部位に組み込ま
れたロードチエツク弁８とを備えている。

まず、バランスピストン６は、上端からポンプ圧室Ｙ５
に対応する部位まで到る深さの段付き上穴６０と、該段
付き上穴６０との間に仕切壁を有せしめるように下端か
ら凹設され、開き側温１受圧面Ａ２を構成する下穴６１
とによりほぼ筒状となっている。前記上穴６ｏの開口部
にはめねじが設けられ、ここにプラグ７のねじ部が螺着
されることでバランスピストン６と一体化されている。

そして、バランスピストン６は環状の先端面が前記突当
て壁１２に当接し、先端領域は前記小径穴５１の径Ｄ３
に対応する径ｄ、の細径ランド部６９となっており、細
径ランド部６９の環状先端面と下穴底面とにより前記油
室２０からの負荷圧ＰＬを受ける開き側温１受圧面Ａ３
が構成されている。下穴底面と突当て壁１２との間には
スプリング１７が配されている。このスプリング１７は
振動吸収用であり、バネ力は小さく、バランスピストン
６への作用力は無視できるほど小さい。

この細径ランド部６９は第２油室Ｙ２の中はどで終わり
、その部位に開き側温２受圧面Ａ４としての段部を介し
て前記中間径穴５３の径Ｄ２と一致する径ｄ２の第１ラ
ンド部６２が設けられており、前記開き側温２受圧面Ａ
４にパイロット圧Ｐｉが作用するようになっている。

第１ランド部６２の上端はポンプ圧室Ｙｓの下部近傍で
終わり、この部位からロンド部を介してそれぞれ大径穴
５２の径Ｄ１と合致する径ｄ□の第２ランド部６３と第
３ランド部６４が段設されている。第２ランド部６３と
下位ランド部６２間のロンド部がポンプ圧室Ｙ５に臨み
、この部位にはポンプ圧Ｐｄを内部に導入する複数個の
通孔６５が設けられ、したがって、第２ランド部６３の
下端（段部）はポンプ圧Ｐｄを受ける開き側第３受圧面
Ａ、となっている。−力筒２ランド部６３と第３ランド
部６４間のロンド部は供給ボートＰＡ。

ＰＢに臨み、この部位に供給ポートＰＡ、ＰＢからスプ
ール４に到る圧油（以下ブリッジ圧と称す）Ｐｚを導入
する複数個の小孔６６が穿設されている。

前記ポンプ圧Ｐｄを内部に導入する通孔６５より上位の
上穴内にはポペット型のロードチエツク弁８が摺動自在
にはめられ、前記プラグ７に螺着されたばね座用プラグ
１４との間に介装された弱いばね力のスプリング８０に
より内フランジ状のバルブシート部にシートされるよう
になっている。

このロードチエツク弁８の下流側すなわちシート部直近
の第２ランド部６３には、ポンプ圧油を供給ボートＰＡ
、ＰＢに導くため、第２図に示すように半径方向に開口
する複数個の供給孔６７が形成されている。そして、供
給ボートＰＡ、ＰＢの集合部位の縦穴には前記供給孔６
７と適度のオーバラップを得るような関係で絞り用の環
状溝（切欠き）２２が形成され、バランスピストン６が
上方に変位したときにその変位量に応じて供給孔６７か
ら制御油量を供給ボートＰＡ、ＰＢに導くようになって
いる。

前記プラグ７は、バランスピストン６のめねじに螺合す
る部位に続きバランスピストン６の上端面に密接する中
間鍔７０と、前記小径穴５１よりも小さい径ｄ４のヘッ
ド７１を一体に有し、このヘッド７１は縦穴に嵌挿した
キャップアッセンブリ９のボス９ｏに摺動自在に内挿さ
れ、そのボス９０の下端と中間鍔７０と縦穴で囲まれた
部位に中間鍔７０を閉じ側温２受圧面Ａ２とする第３油
室Ｙ、が形成されている。そして、前記ボス９０は０リ
ングにより縦穴とシールされると共に、外部制御圧力導
入用のポートＣを有するコネクタ９１により保持されて
おり、このコネクタ９１とボス内面およびヘッド端面で
囲まれた領域に、ヘッド端面を閉じ側温１受圧面Ａ１と
する第４油室Ｙ。

が形成されている。コネクタ９１は適宜の方法でバルブ
ボディ１に固定される・ 前記ロードチエツク弁８の背圧室８１すなわちスプリン
グ８０を収容した室は前記小孔６６と通じており、そし
て、その背圧室８１は、ブリッジ圧Ｐｚを導くため、ば
ね座用プラグ１４からヘッド７１にかけて穿設した軸穴
１４０と横孔１４１とにより前記第３油室Ｙ３に通じて
Ｖ）る。

前記バランスピストン６の受圧面とこれに作用する油圧
の関係は第７図に模式的に示されている。

すなわち、まず、閉じ側温１受圧面Ａ□はポートＣから
導入される外部制御圧力Ｐｃ（最大負荷圧ＰＩとポンプ
圧Ｐｄとの圧力差に応じて設定される圧力）が働く、閉
じ側温２受圧面Ａ２は中間鍔７０のリング状面積であり
、ここには小孔６６−縦穴１４〇−横孔１４１のルート
で導入されたブリッジ圧Ｐｚが働く。

これに対し、開き側温１受圧面Ａ、はスプール４の移動
により連絡通路３２Ａまたは３２Ｂから油室２０を経て
導入された当該アクチュエータの負荷圧ＰＬが働く、こ
の第７図ではわかりやすくするため開き側温１受圧面Ａ
□の形状を中実なものとして示している。また、開き側
温２受圧面Ａ、は第１ランド部６２と細径ランド部６９
と差からなるリング状面積であり、パイロット圧Ｐｉが
働く個所である。最後に開き側温３受圧面Ａ、は、第１
ランド部６２と第２ランド部６３との差からなるリング
状面積であり、ここにポンプ圧Ｐｄが働く。

すなわち、本発明においては、バランスピストン６の開
き方向に （Ａ、ＸＰｄ）＋（Ａ、ｘＰｉ）＋（Ａ３＋ＰＬ）・・
・（１）の力が働き、閉じ方向には （Ａ、　Ｘ　Ｐ　ｚ　）＋（Ａ、　Ｘ　Ｐ　ｃ　Ｌ＝　
（２）の力が働き、それら開方向の３つの力の合力と閉
じ方向の２つの合力との釣合により、前記大径・小径供
給孔６７．６８と環状溝２２とからなる絞りの開度が制
御される。

今、Ａ工＝Ａい Ａ、＝Ａ、−Ａ、、 Ａｘ　十Ａ、＝Ａｓ＋Ａ、＋Ａ。

とし、これを前記式（１）、　（２）に代入すると、バ
ランスピストン６は、次のようなバランス関係となる、
　　（Ａ２ＸＰｚ）＋（ＡｉＸＰｃ）＝（Ａ、ｘｐｄ）
＋（Ａ工Ｘ　Ｐ　ｘ　）　＋　（Ａ２　　Ａｓ）・ＰＬ
（Ａ２ＸＰ　Ｚ）−（Ａ２−Ａ、）−ＰＬ＝（Ａｓ　Ｘ
　Ｐ　ｄ）　＋（Ａ□ｘ　Ｐ　ｘ）−（Ａ、Ｘ　Ｐ　ｃ
）ＡｚＣＰ　ｚ　　（１”　ＥＰ　Ｌ）　＝Ａ。

Ａ、（Ｐｉ−Ｐｃ）＋（Ａ、ｘＰｄ） したがって、 の径の六５１，５３．５２とこれに対応するランド部６
９，６２．６３を設ける代わりに、ベビーピストン１１
を使用して開き側温３受圧面Ａ５を得るようにしたもの
である。すなわち、この第２実施例では、径Ｄ３の中間
径穴５３とこれに合致する径の第１ランド部６２を作ら
ず、この部分を第２ランド部６３と同じ径Ｄ工の大径穴
としている。そして、上穴６０から仕切壁を貫き下穴６
１に通じる貫通孔１５を穿設し、この貫通孔１５にベビ
ーピストン１１を摺動自在に嵌め込み、ポンプ圧Ｐｄに
より下方に押圧移動させるようにしている。そして、突
当て壁１２の上面には負荷圧導入孔１６０を有するスト
ッパ１６が取付けられ、このストッパ１６でベビーピス
トン１１の下端ヘッド１１０を受は止めるようになって
いる。

この第２実施例では、開き側温１受圧面Ａ、が細径ラン
ド部６９の径からベビーピストン１１の径を差し引いた
リング状面積であり、開き側温３受圧面Ａ５はベビーピ
ストン１１の後端面積で構成される。

この第２実施例においては、ベビーピストン１１がポン
プ圧Ｐｄで下方に押圧移動され、ベビーピストン１１が
ストッパ１６に向は移動することで反力が創成されるた
めバランスピストン６は開き側の力を受ける。それゆえ
、この実施例でもバランスピストン６の閉じ側と開き側
に作用する力のバランスは、第１実施例と同じく。

（Ａ２ＸＰＺ）＋（Ａ□ＸＰｃ）＝ （Ａ、ＸＰｄ）＋（Ａ４ＸＰｉ）＋（Ａ３＋ＰＬ）とな
り、これは展開することにより となる。

これが本発明の特徴であり、端的には、ポンプ圧Ｐｄに
対する圧力補償弁の独立性を、第１０図の傾向線Ｉ、Ｉ
’　のように右上がり傾向にすることを意味する。

次にシャトル弁３００は、第１図と第４図に示されてい
る。シャトル弁３００は、下側の縦穴に非円形ないし偏
心形状のフランジ３０１ａをもって位置決めされつつ油
密に嵌挿さ九たホルダ３０１と、該ホルダ３０１の先端
に螺着されたキャップ３０２と、キャップ３０２とホル
ダ３０１間の弁体収容穴３０１ｂに収容されたボール弁
３０３およびホルダ３０１を固定するプラグ３０５とを
備えている。

前記ボール弁３０３はキャップ３０２の先端と弁体収容
穴３０１ｂの奥部にそれぞれ形成したシート部に接離可
能となっており、キャップ３０２には油室２０から弁体
収容穴３０１ｂに当該コントロールバルブの属するアク
チュエータＳの負荷圧を導入する第１人口孔３０２ａが
穿設されている。

一方、ホルダ３０１の外周には、第４図に示すように１
８０度変１した関係で互いに連通しない凹部３０１ｅ、
３０１ｆが設けら九ており、一方の凹部３０１ｅは弁体
収容穴３０１ｂの底に設はり’ｌｒり穴３０１ｃと連通
孔３０１ｇにより通じあうことで第２人口孔が構成され
、他方の凹部３゜１ｆは弁体収容穴３０１ｂと連通孔３
０１ｈにより通じあうことで出口孔が構成されている。

そして、バルブボディ１には凹部３０１ｅと凹部３０１
ｆに通じる通路１５．１６が縦穴と直交するように穿設
されている。

このシャトル弁３００の弁体収容穴３０１ｂには、当該
アクチュエータの負荷圧が油室２０を介して第１人口孔
３０２ａから、また隣接するアクチュエータからの負荷
圧が通路１５を介して第２入口孔から導入され、第２人
口孔側の負荷圧が高ければボール弁３０３がキャップ側
のシートを塞ぎ、第１人口孔３０２ａ側の負荷圧が高け
れば弁体収容穴底側のシートを塞ぎ、連通孔３０１ｈか
ら通路１６を経て次のシャトル弁に到る。そしてここで
も同様の選択が行われ、最終のシャトル弁から負荷圧の
うち最大のものＰＩが取り出される。

その最大負荷圧ＰＩは、第６図のように右端のコンロー
ルバルブＭのバルブボディから通路１８に導かれ１分岐
路１８０，１８１により差圧検出器８１０とアンロード
リリーフ弁６００に送られるようになっている。

中１し４辷会フ アンロードリリーフ弁６００の詳細は第５図に示されて
いる。このアンロードリリーフ弁６００は、ボディ６０
１の右側領域にアンロード弁６００Ａを、左側領域にリ
リーフ弁６００Ｂを配置している。いうまでもなくアン
ロード弁６００Ａは本来的には、方向切換弁を操作して
いないときにメインポンプＰから吐出された圧油を低圧
で開放するものであり、リリーフ弁６００Ｂは設定圧に
達したときにメインポンプからの圧油を全量タンクへ逃
すものである。

詳しくは、ボディ６０１にポンプ通路６０４とその両側
にタンク通路６０５，６１５が形成され、ポンプ通路６
０４とタンク通路６０５は一端がコントロールバルブと
の合せ面に開口し、他端が図示しない集中配管面のポン
プポートとタンクポートに開口している。

ポンプ通路６０４とタンク通路６０５と直交する弁穴に
ブツシュ６１２が内挿固定され、このブツシュ６１２の
内側にボディ６０１の開放側からねじ込まれたプラグ６
０３の先端が内挿され、弁穴の奥部にブツシュ６１２を
ガイドとするアンロード弁体６０２が摺動可、能に内挿
されている。

１ンロ一ド弁体６０２は、両端から同軸状の２つのぬく
ら穴６０６，６１０が穿設されており、左方のめくら六
６１０の底と前記プラグ６０３の先端間にはスプリング
６１１が配され、このスプリング６１１によりアンロー
ド弁体６０２は常時右側に付勢され、これにより負荷圧
力室（背圧室）が構成されている。以下めくら六６１０
を負荷圧力室と称す、そして、アンロード弁体６０２の
中間部にはポンプ通路６０４と右方のめくら六６０６を
導通させる通路穴６２０が穿設され、めくら穴６０６の
口端には受圧室（パイロット室）６ｏ７が形成されてい
る。

一方、前記プラグ６０３にはスプリング室６１３が形成
され、その先端側方にタンク通路６１５と常時通じる通
路穴６１４が設けられると共に、スプリング室６１３の
軸線方向には、前記負荷圧力室６１０とタンク通路６１
５を連通させる通路穴６１６が穿設されている。そして
、スプリング室６１３には前記通路穴６１６を開閉する
パイロット型リリーフ弁体６１７が配され、後端の調整
ねじ６１８間に配されたスプリング６１９により常時閉
じ側に付勢されている。

前記ブツシュ６１２は負荷圧力室６１０に通じる絞り６
０９が形成されており、この絞り６０９はボディ６０１
の合せ面から穿設された信号通路６０８に通じている。

前記のような構成のアンロードリリーフ弁６００とコン
トロールバルブＭは合せ面同士が密着させられ、ポンプ
通路６０４とポンプポートＹいタンク通路６０５，６１
５とタンクポートＴ、パイロットポンプ通路（図示せず
）とパイロットポンプポートとしての共通通路７１０、
および信号通路６０８と最終のシャトル弁３００の出口
（分岐路１８１）とがそれぞれ連通している。

そして、前記アンロードリリーフ弁６００のポンプ通路
６０４にメインポンプＰが接続され、パイロットポンプ
通路にパイロットポンプＰｉが接続され、タンク通路６
０５，６１５はタンクに接続されている。パイロットポ
ンプＰｉからのパイロットライン１９には第６図のよう
にリリーフ弁７００が接続され、これによりパイロット
ポンプ圧Ｐｉを一定に保持するようになっている６さら
に、パイロットライン１９はアクチュエータごとに設け
た３ポ一ト２位置切換式の各電磁比例圧力制御弁８００
の入側に接続されており、電磁比例圧力制御弁８００の
出側はそれぞれ各圧力補償弁２００のボートＣに接続さ
れ、第４油室Ｙ、を介して閉じ側温１受圧面Ａ１に外部
制御圧力Ｐｃを作用させるようになっている。

そして、各電磁比例圧力制御弁８００のスプールをスプ
リングに抗して移動させる電磁部側には個別的に制御信
号（電流）を送る制御装置８０５が接続されている。そ
の制御装Ｍ８０５は差圧検出器８１０の信号取出し口と
接続されている。差圧検出器８１０は先に述べたように
メインポンプＰの吐出路と最終シャトル弁３００からの
最大負荷圧送出路に介在され、ポンプＰｄと最大負荷圧
ＰＩとの差圧（Ｐｄ−ＰＩ）を検出し、その大きさを電
流値に変換して圧力するものである。制御装′ｆ１８０
５はその差圧検出器８１０からの電流値に基いて制御値
を演算する。すなわち、差圧検出器８１０からの出力が
大きいとき（Ｐｄ−ＰＩが大きいとき）はど低い信号電
流値を電磁比例圧力制御弁８００に送り、差圧が小さい
ほど高い信号電流値を電磁比例圧力制御弁８００に送る
。

これにより、電磁比例圧力制御弁８００は外部制御圧力
Ｐｃ＝Ｐｉ−（Ｐｄ−ＰＩ）を閉じ側温１受圧面Ａ□に
送り、圧力補償弁２００では、パイロットポンプ圧Ｐｉ
と外部制御圧力Ｐｃとの差圧がメインポンプ圧力Ｐｄと
最大負荷圧ＰＩとの差圧に等しくなるように制御される
。

制御装置８０５は、各電磁比例圧力制御弁８００への圧
力を個別に設定できる機能も有している。

これにより、ある電磁比例圧力制御弁８００への出力を
大きめまたは小さめにし、第２油室Ｙ２の圧力Ｐｉと第
４油室Ｙ４の差圧を大きめまたは小さめにし、それによ
り絞り６７の開度を調節して圧力補償弁２００の機能を
変化させ複合操作を可能にすることができる。また、特
に必要な場合は、ある電磁比例圧力制御弁８００への出
力をゼロ（外部制御圧力Ｐｃをゼロにする）にし、第２
油室Ｙ２の圧力Ｐｉと第４油室Ｙ４の差圧を最大に設定
し、絞り６７を全開にして圧力補償弁２００の機能を解
除することもできる。

なお、本発明はバルブボディに他の弁を組み込むことを
不可とするものではない、すなわち、たとえばタンクポ
ートＴ、Ｔと７クチユエータポートＡ、Ｂ間にオーバー
ロードリリーフ弁を挿着したり、片側のアクチュエータ
ポートＢ又はＡに一部がこれと連通し他端がタンクポー
トに連通する通路を設け、これにロック用のノンリーク
弁を挿着するなど任意である。

〔実施例の作用〕

次に本発明による油圧制御弁装置の作用を説明する。

メインポンプＰから吐出された圧油はアンロードリリー
フ弁６００のポンプ通路６０４に入る。

各方向切換弁１００が中立位置にあるときには、第１図
のように油室（負荷圧導入ボート）２０が連絡通路３２
Ａ、３２ＢによりタンクポートＴと連通しているため、
全部のコントロールバルブの油室２０の圧力とシャトル
弁３００で選択される圧力はいずれも低圧となり、アン
ロードリリーフ弁６００の信号通路６０８に入力される
最大負荷圧ＰＩも低圧であることから、負荷圧力室６１
０が低圧に保たれる。したがって、パイロット室６０７
のポンプ圧Ｐｄがスプリング６１１に抗してアンロード
弁６０２を第８図で左方に移動させるため、ポンプ通路
６０４とタンク通路６０５が連通し、メインポンプの吐
出油は無負荷でタンクに戻される。

いずれかのコントロールバルブＭの方向切換弁１００の
スプール４を中立位置から移動させると、油室２０には
連絡通路３２Ａまたは３２Ｂを介してアクチュエータか
らの負荷圧ＰＬが導入され、この圧力がシャトル弁３０
０、信号通路６０８を介してアンロード弁の負荷圧力室
６１０に入る。

これによりアンロード弁体６０２は第８図で示すように
右方に移動し、アンロード弁６００Ａを閉しる。

シャトル弁３００で選択され負荷圧力室６１０に導入さ
れる最大負荷圧ＰＩが、調整ねじ６１８で設定したある
圧力に達したときには、リリーフ弁体６１７がスプリン
グ６１９のばね力に抗して左方に移動する。これにより
負荷圧力室６１０の圧力が下げられ、アンロード弁体６
０２に差圧が生ずるため、該弁体が左方に移動し、ポン
プ通路６０４の圧油がタンク通路６０５に逃される。

今、コントロールバルブＭに組み込まれている方向切換
弁１００のスプール４を移動させると、共通通路７００
からポンプ圧室７０に供給された圧油は圧力補償弁２０
０から方向切換弁１００を経てアクチュエータＳに流れ
る。

すなわち、スプール４を右方に移動させると、ポンプ圧
室７０の圧油はバランスピストン６の通孔６５から上穴
６０に入り、スプリング８０に抗してロードチエツク弁
８を開弁させ、供給孔６７を通って環状溝２２から供給
ポートＰＡ、ＰＢに流れ、さらにスプール４の絞り３１
で流量が制御された後、アクチュエータポートＡを経て
アクチュエータたとえばシリンダのヘッド側に供給され
る。また、同時にアクチュエータのロッド側の油はアク
チュエータポートＢから絞り３１、タンクポートＴを経
てタンクに戻される。また、スプール４を左方に移動さ
せると、圧油は供給ボートＰＢ→絞り３１→アクチユエ
ータポートＢのルートでアクチュエータのロッド側に到
り、ヘッド側の油はアクチュエータポートＡ→絞り３１
→タンクポートＴのルートでタンクに戻される。

一方、パイロットポンプＰｉはメインポンプＰと同時に
駆動され、リリーフ弁７００で一定圧に制御されたパイ
ロット圧Ｐｉが通路１９からバルブボディ１に到り、共
通通路７１０から第２油室Ｙ、に到り、ここに位置して
いる開き側温２受圧面Ａ４を押圧するとともに、通路１
９から分岐して各電磁比例圧力制御弁８００の入側に送
られる。

また、上記のようにスプール４が右に移動すれば、右側
の連絡通路３２Ｂの小孔３５ｂは横穴２の内壁で閉じら
れ、左側の連絡通路３２Ａの小孔３４ａがアクチュエー
タポートＡに連通ずる。逆にスプール４が左に移動すれ
ば、右側の連絡通路３２Ｂの小孔３４ｂがアクチュエー
タポートＢに連通ずる。これにより油室２ｏにはアクチ
ュエータからの負荷圧ＰＬが導入される。そして、油室
２０の負荷圧ＰＬは第１油室Ｙ１の開き側温１受圧面Ａ
３によりバランスピストン６に開き側の力を付与する一
方、第１人口孔３０２ａを介してシャトル弁３００に流
入する。また、ポンプ圧Ｐｄは、第１実施例ではポンプ
圧室Ｙ５に位置している開き側温３受圧面Ａｓに上向き
の力として働き、第２実施例ではベビーピストン１１の
端面である開き側温３受圧面Ａ５に下向きの力として働
き、その反力でバランスピストン６に開き側の力を付与
する。

前記開き側の３つの圧力によりバランスピストン６は上
昇するが、ポンプ吐出油は供給孔６７を通り、環状溝２
２から供給ポートＰＡ、ＰＢに流れ、その圧力（ブリッ
ジ圧）Ｐｚが、半径方向の小孔６６からロードチエツク
弁４００の背圧室８１に入り、軸穴１４０と横孔１４１
から第３油室Ｙ３に流入し、閉じ側温２受圧面Ａ２にバ
ランスピストン６の閉じ側圧力として働く。

前記シャトル弁３００には隣接する他のシャトル弁３０
０から負荷圧が第２人口孔を経て導入され、その圧力の
高低によりボール弁３０３が移動し、高い方の負荷圧が
通路１６．１５を経て次のシャトル弁３００に到り、最
後のシャトル弁から最大負荷圧ＰＩが取り出され、それ
が差圧検出器８１０に送られると共に、アンロードリリ
ーフ弁６００に閉じ側パイロット圧として送られる。差
圧検出器８１０ではメインポンプ圧Ｐｄと最大負荷圧Ｐ
Ｉが比較され、その差圧に応じた電流が制御装置８０５
に送られ、ここで制御電流が演算され、電磁比例圧力制
御弁８００が動かれ、外部制御圧力Ｐｃが作られる。そ
の外部制御圧力ＰｃはＰｃ＝Ｐｉ−（Ｐｄ−ＰＩ）つま
り、最大負荷圧ＰＩとポンプ圧力Ｐｄとの圧力差に応じ
て設定される圧力である。そしてこの外部制御圧力Ｐｃ
はキャップアッセンブリ９のポートＣから第４油室Ｙ４
に導入され、閉じ側温１受圧面Ａ工によりバランスピス
トン６の閉じ側圧力として働く。

前記圧力補償弁２００は、バランスピストン６が上方に
変位すると、環状溝２２と供給孔６７からなる絞り機構
が開き、下方に変位すると絞りが閉じられる。そして、
第１油室Ｙ１にはアクチュエータＳの負荷圧ＰＬが導入
され第２油室Ｙ２にはパイロットポンプ圧Ｐｉが導入さ
れ、それらの合力が絞りを開く力として作用する。一方
、第３油室Ｙ２にはブリッジ圧Ｐｚが導入され、第４油
室Ｙ４には前記した外部制御圧力Ｐｃが導入され、これ
らの合力が絞りを閉じる圧力として作用し、それら開方
向の２つの力の合力と閉じ方向の２つの合力の釣合いに
より圧力補償弁２００の絞りの開度を制御することがで
きる。

詳述すると、前記方向切換弁１００のスプール４の移動
で一方のアクチュエータポートＡまたはＢに対応する絞
り３１の開度が増すと、負荷圧力ＰＬが大きくなるため
圧力補償弁２００の絞り開度は増し、これにより絞り３
１を流れる流量が増し、アクチュエータへの供給油量が
増す。逆に方向切換弁１００の絞り３１の開度を小さく
した場合には、圧力補償弁２００の絞り開度は減少し、
アクチュエータへの供給油量を減少させる。したがって
、方向切換弁１００の操作量に応じてアクチュエータへ
の供給油量すなわちアクチュエータの駆動速度を制御で
きる。

そして、対応するアクチュエータの負荷が高くなり負荷
圧ＰＬが高くなると、ブリッジ圧Ｐｚを高めるように圧
力補償弁２００の絞り開度が増大し、逆の場合にはブリ
ッジ圧Ｐｚを低めるように絞り開度が減少するから、ア
クチュエータの負荷の変動にかかわらず、方向切換弁１
００の操作量に応じてアクチュエータへの単位時間あた
りの油供給量を維持できる。

本発明は外部制御圧力Ｐｃを使用しており、これが大き
いほどつまり最大負荷圧ＰＩが大きいほど、回路全体の
流量が絞られ、したがって、複数のアクチュエータを同
時駆動している場合、最大負荷圧ＰＩの大きさに応じて
アクチュエータの要求する総油量が制限され、ポンプ吐
出油量の不足が緩和され、軽負荷のアクチュエータも重
負荷のアクチュエータもバランスよく作動されるように
制御される。

しかして、バランスピストン６の開き側の受圧面を本発
明のように３段とせず、第９図に示すように、縦穴３を
径り、の径小穴５１と径Ｄ２の径大穴５２の２つとし、
したがってバランスピストン６の第１ランド部６２と第
２ランド部６３および第３ランド部６４の径をすべて同
径ｄ□とした場合、ポンプ圧室Ｙ、のポンプ圧Ｐｄは前
記ランド部の受圧面積が等しいため上下で相殺され、ポ
ンプ圧Ｐｄはバランスピストン６の開き側・閉じ側の力
として鋤かない、すなわち、この場合の受圧面は。

開き側温１受圧面Ａ、と開き側温２受圧面Ａ、：閉じ側
温１受圧面Ａｉと閉じ側温２受圧面Ａ２の関係となる。

これは、Ａ、＝Ａ、、Ａ、＝Ａ、の条件では、（Ａ　ｘ
　ｘ　Ｐ　ｃ　）　＋　（Ａ　ｚ　Ｘ　Ｐ　ｚ）　”　
（Ａ　ａ　Ｘ　Ｐ　Ｌ　）　＋　（Ａ　４　ＸＰｉ）で
あり、展開すると。

Ａ２（ＰＺ　　ＰＬ）　＝ＡＩＣｐｘ−ｐ　ｃ）　ｃ　
ｆ、すＰｚ　　ＰＬ＝Ａ１／Ａ２（ｉ’１−ＰＣ，／と
なる。すなわち、ブリッジ圧と弧荷圧との差圧がパイロ
ット圧と外部制御圧力の差圧に、閉ｂｍの第１と第２受
圧面の割合に応じて比例する。これは理論的には妥当で
ある６しかし、実際に作動させた場合、ポンプ圧Ｐｄと
負荷圧ＰＬとの差圧があっても本来アクチュエータポー
ト流量Ｑが一定であるべきにもかかわらず、アクチュエ
ータポート流量が減少する傾向を示し、それはＰｄ−Ｐ
Ｌの差圧が大きいほど顕著となる。すなわち、第１０図
の■のように設計しても、実際には■′の実態線のよう
に右下がりとなる。これは、圧力補償弁２００の絞りに
流れる油が乱流等を起してフローフォースが生ずるため
であり、右下がりの程度は様々である。

このようにポンプ圧に対する独立性が右下がり傾向であ
ると、システムは不安定となり、ハンチングが生ずる。

すなわち、複数のアクチュエータを同時操作し、大きな
負荷のアクチュエータがあったとすると、それに見合う
ようにポンプ圧Ｐｄが上昇する。■ポンプ圧Ｐｄの上昇
により絞り開度が小さくなり、アクチュエータポート流
量Ｑが減少する。■アクチュエータポート流量Ｑが減少
すると、ロードセンシング差圧△ＰＬｓ（＝Ｐｄ−ＰＩ
）が上昇する。すなわち、ポンプ吐出量に余裕が出る方
向となる。■このようにロードセンシング差圧ΔＰＬｓ
が上昇すると、パイロット圧Ｐｉと外部制御圧力Ｐｃと
の差圧△Ｐｃが上昇する。

■差圧ΔＰｃ大きくなると、アクチュエータポート流量
Ｑを増やそうとしてバランスピストン６が開く方向に動
く、■バランスピストン６が開くとポンプ圧Ｐｄが下が
る。■ポンプ圧Ｐｄが下がるとアクチュエータポート流
量Ｑが増し、初期状態の値よりも多くなってしまう。そ
して、アクチュエータポート流量Ｑが増すと、ロードセ
ンシング差圧△ＰＬｓが下がる。それにより前記■〜■
と逆の現象が起り、その結果、また■〜■の現象が繰り
返されるのである。

しかし、本発明は、開き側受圧面として、負荷圧ＰＬを
受ける第１受圧面Ａ、とパイロット圧Ｐｉを受ける第２
受圧面Ａ４に加え、ポンプ圧Ｐｄを受ける第３受圧面Ａ
５を作っている。すなわち第１実施例では第１ランド部
６２の径を第２ランド部６３と第３ランド部６４よりも
小さくシ、第２実施例ではポンプ圧室Ｙ、の圧力を受け
るベビーピストン１１を取り付け、その反力を開方向力
に利用している。

その結果、開き側と閉じ側の釣合いがＡ、＋Ａ。

＋Ａ、＝Ａ１＋Ａ、となり、その第３受圧面Ａ、の分だ
けポンプ圧Ｐｄに対する独立性が予め右上がり傾向（第
１０図Ｉ、Ｉ’）となる、このため、トータルの受圧面
積が第８図のものと同等であるにもかかわらず、ポンプ
圧Ｐｄが上昇してもアクチュエータポート流量Ｑが減少
せず、ポンプ圧Ｐｄと負荷圧ＰＬの差が大きくなればそ
れに応じてアクチュエータポート流量Ｑが増す。したが
って、前記不安定化現象を適切に回避することができ。

安定した制御系の状態を持つことができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、次のようなすぐれた効果
が得られる。

（１）切換弁と圧力補償弁とシャトル弁とを有しながら
スプールを納める横穴と交差する縦穴に圧力補償弁とシ
ャトル弁を納めているためコンパクトな構造とすること
ができ、しかも、圧力補償弁とシャトル弁にアクチュエ
ータの負荷圧を導入する機構として、縦穴と横穴との交
差部に油室を形成し、ここに圧力補償弁とシャトル弁を
臨ませているため、負荷圧力導入通路構成を単純化する
ことができる。

（２）圧力補償弁に閉じ側の力を付与する片側圧力とし
て、最大負荷圧を直接使うのでなく、最大負荷圧とポン
プ圧との差圧に応じて設定された外部制御圧力を使用す
るため、最大負荷圧が変動しても個々のアクチュエータ
の制御性の自由度をよいものとすることができる。

（３）開き側の受圧面として、負荷圧を受ける第１受圧
面とパイロット圧を受ける第２受圧面に加え、ポンプ圧
を受ける第３受圧面を設けているため、ポンプ圧に対す
る独立性を右上がりすなわちアクチュエータ流量増傾向
とすることができ、圧力補償弁に安定性を持たせること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る油圧制御弁の第１実施例を示す断
面図、第２図はその一部拡大図、第３図はコントロール
バルブのバルブボディの断面図。 第４図は本発明におけるシャトル弁の相互の接続関係を
示す断面図、第５図は本発明におけるアンロードリリー
フ弁の断面とコントロールバルブの関係を示す説明図、
第６図は本発明を利用した油圧制御システムの一例を示
す回路図第７図は第１実施例の受圧面関係を模式的に示
す説明図、第８図は本発明の第２実施例を模式的に示す
断面図、第９図は本発明を採用しない場合の受圧面を示
す説明図、第１０図は本発明と本発明を採用しない場合
のポンプライン圧に対する独立性を示す傾向線図である
。 Ｐ・・・メインポンプ、Ｍ・・・コントロ−ルノベルブ
、Ｓ・・・アクチュエータ、１００・・・方向切換弁、
２００・・・圧力補償弁、３００・・・シャトル弁、１
・・・バルブボデイ、２・・・横穴、３・・・縦穴、４
・・・スプール、６・・・バランスピストン、１１・・
・ベビーピストン、２ｏ・・・油室、Ａ工・・・閉じ側
温１受圧面、Ａ２・・・閉じ側温２受圧面、Ａ、・・・
開き側温１受圧面、Ａ４・・・開き側温２受圧面、Ａ、
・・・開き側温３受圧面特許出願人　ヂーゼル機器株式
会社 同　　日立建機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）単一の油圧ポンプとこれにより駆動される複数の
   アクチュエータとの間に配され、バルブボデイに、方向
   切換弁のほかに、アクチュエータの負荷圧力の高圧側を
   選択して信号圧力を送るシャトル弁と、メインポンプの
   吐出油を分流する機能を有する圧力補償弁とを組み込ん
   だコントロールバルブにおいて、 バルブボデイが方向切換弁のスプールを摺動させる横穴
   と直交する縦穴を有し、その上部側縦穴に前記圧力補償
   弁が配されると共に、下部側縦穴にシャトル弁が配され
   、 縦穴と横穴の交差部にはアクチュエータの負荷圧を導入
   する油室が形成され、その油室にシャトル弁の入口が臨
   むと共に、圧力補償弁のバランスピストンの開き側第１
   受圧面が臨み、かつ前記バランスピストンは、前記開き
   側第１受圧面の近傍に前記パイロットポンプからのパイ
   ロット圧に接する開き側第２受圧面を有し、上位にはブ
   リッジ圧力が作用する閉じ側第２受圧面を有し、頂部に
   は前記シャトル弁で選択された最大負荷圧とポンプ圧と
   の差圧で制御された外部制御圧力が作用する閉じ側第１
   受圧面を有し、 しかも、前記圧力補償弁のバランスピストンは、メイン
   ポンプ圧が作用する開き側第３受圧面を有していること
   を特徴とする油圧制御弁装置。
2. （２）開き側第３受圧面がバランスピストン径を３段に
   することで構成されている特許請求の範囲第１項記載の
   油圧制御弁。
3. （３）開き側第３受圧面がバランピストンのポンプ圧導
   入域から開き側第１受圧面外にベビーピストンを突出す
   ることで構成されている特許請求の範囲第１項記載の油
   圧制御弁。