JPH07332310A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステアリング装置を急操作しても、それに対
する供給流量不足によるいわゆる引っ掛かり現象を生じ
ないようにする。 【構成】 メインスプール６に、余剰流ポート４側の圧
力が設定圧以上になったときに閉じる補助オリフィス４
１を形成し、この補助オリフィスを、メインスプールに
形成した圧力室１９を経由して上記制御オリフィス２
６、２７の下流側に合流させてなり、余剰流ポート側の
圧力が設定圧以下のとき、補助オリフィスから流入した
供給流れを、制御オリフィスを経由した供給流れと合流
させる構成にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、１つのポン
プから供給された作動油のうち、制御流量をパワーステ
アリング装置に分流し、その制御流量以上の余剰流量を
作業機等に分流する流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３、図４に示した従来の流量制御弁の
本体１には、ポンプＰに連通させたポンプポート２、パ
ワーステアリング装置に接続した制御流ポート３及び作
業機側に接続した余剰流ポート４とを形成するととも
に、この本体１に形成したボア５内にメインスプール６
を摺動自在に設けている。さらに、このボア５内に、メ
インスプール６に対して直列にしたケース部材７を嵌合
している。そして、上記ボア５の内周には、第１〜６環
状溝８〜13を形成している。この第１環状溝８は通路１
４を介して第６環状溝１３に連通し、第２環状溝９はポ
ンプポート２に常時連通し、第４環状溝１１は通路１５
を介してリリーフ弁１６に接続し、第５環状溝１２はタ
ンクポート１７に連通させている。

【０００３】上記メインスプール６は、その一端をパイ
ロット室１８に臨ませるとともに、他端を、ケース部材
７との間に形成した圧力室１９に臨ませている。このよ
うにしたメインスプール６には、第１環状凹溝２０と第
２環状凹溝２１とを形成し、上記圧力室１９に設けたス
プリング２２の作用で、ノーマル位置を保っていると
き、第１環状凹溝２０が、前記第１、２環状溝８、９の
両者をまたぎ、ポンプポート２と通路１４とを連通させ
る。また、メインスプール６がスプリング２２に抗して
移動すると、図４に示すようにポンプポート２が通路１
４と余剰流ポート４とのぞれぞれに連通する。上記ケー
ス部材７には、第４環状溝１１と圧力室１９を連通する
ダンピングオリフィス２３と、第４環状溝１１に開口さ
せたオリフィス２４と、第５環状溝１２に開口させたポ
ート２５と、第６環状溝１３に開口させた第１、２制御
オリフィス２６、２７とを形成している。そして、この
第１制御オリフィス２６は、第２制御オリフィス２７よ
りもその開口面積を小さくしている。上記のようにした
ケース部材７には、補助スプール２８を内装している
が、この補助スプール２８の一端を制御流ポート３側に
臨ませ、他端をバネ室２９に臨ませている。

【０００４】上記補助スプール２８には環状凹部３０を
形成しているが、この環状凹部３０は、補助スプール２
８に形成した絞り通路３１を介して制御流ポート３に連
通させている。また、上記絞り通路３１は通孔３２を介
してバネ室２９に連通しているが、このバネ室２９には
バネ３３を設けている。さらに、補助スプール２８の外
周には段部３４を形成しているが、この段部３４を境に
して、制御流ポート３側のスプール径を、バネ室２９側
のスプール径よりも大きくしている。そして、ケース部
材７の内周にも段部３５を形成し、これら両段部３４、
３５が相まって、ポート２５に常時連通するドレン室３
６を形成している。上記のようした補助スプール２８
が、バネ室２９に設けたバネ３３の作用で図示のノーマ
ル位置にあるとき、その環状凹部３０が、ケース部材７
に形成した第１制御オリフィス２６のみに開口し、第２
制御オリフィス２７が閉ざされるようにしている。そし
て、補助スプール２８がバネ３３に抗して移動したと
き、上記両オリフィス２６、２７が開口するようにして
いる。

【０００５】上記ケース部材７には環状の制御溝３８を
形成している。この制御溝３８は、その軸線方向の長さ
を第２制御オリフィス２７よりも長くしたもので、補助
スプール２８が図４に示すようにフルストロークしたと
きに、この制御溝３８が全開するようにしている。さら
に、この補助スプール２８にはダンパ機構を設けている
が、このダンパ機構は、筒部３９ａの一端に環状突部３
９ｂを形成し、他端にフランジ部３９ｃを形成したダン
パ部材３９を主要素にしている。そして、上記筒部３９
ａは従来の絞り通路３１と同一の機能を果すものであ
る。また、フランジ部３９ｃは、制御流ポート３の内側
周囲壁面に接触させるとともに、直径方向に多少ガタ付
きを持たせている。さらに、上記環状突部３９ｂは、補
助スプール２８の一端に形成した凹部４０に臨ませて、
ダンパ室３９ｄを形成するとともに、この凹部４０と環
状突部３９ｂの外周との間で絞り部３９ｅを形成するよ
うにしている。環状凹部３０から制御流ポート３に圧力
流体が流れると、そのときの圧力が上記絞り部３９ｅか
らダンパ室３９ｄに伝わる。そして、このダンパ室３９
ｄ内の圧力によって、上記フランジ部３９ｃが制御流ポ
ート３の周囲壁面に圧接し、メタルシール機能を果す。
また、このフランジ部３９ｃは上記のように多少のガタ
付きを持たせているので、それをセンタリングしなくて
も、環状突部３９ｂを凹部４０内に挿入することができ
る。

【０００６】次に、この従来例の作用を説明する。パワ
ーステアリング装置を作動させていないときには、絞り
通路３１側の圧力が上昇しないので、補助スプール２８
は図１に示すノーマル位置を保つ。したがって、このと
きに、ポンプＰから制御流量以下の少量の流体が流入す
ると、その流体は、通路１４及び第１制御オリフィス２
６を通過して制御流ポート３から流出する。この制御流
ポート３からステアリング装置に供給される流量がいわ
ゆるスタンバイ流量である。そして、上記のように第１
制御オリフィス２６に流体が流れると、その前後に圧力
差が生じ、その上流側の圧力がパイロット通路３７を経
由してパイロット室１８に導かれる。また、下流側の圧
力は、通孔３２→バネ室２９→オリフィス２４→第４環
状溝１１→ダンピングオリフィス２３を経由して圧力室
１９に導かれる。したがって、パイロット室１８と圧力
室１９とに圧力差が生じ、メインスプール６が、スプリ
ング２２に抗して移動し、ポンプポート２と通路１４と
の連通を保ちながら、ポンプポート２と余剰流ポート４
とを連通させる。つまり、第１制御オリフィス２６で制
御されたスタンバイ流量以上の余剰流量は、余剰流ポー
ト４から作業機側に供給されることになる。さらに、ポ
ンプＰの吐出量が多くなると、第１制御オリフィス２６
前後の差圧がさらに大きくなるので、メインスプール６
の移動量も多くなる。したがって、ポンプポート２と余
剰流ポート４とを連通させる流路の開度が大きくなり、
その分、余剰流ポート４側への供給流量をさらに多くす
る。

【０００７】上記の状態からパワーステアリング装置を
作動すると、その負荷圧の作用で制御流ポート３側の圧
力が上昇するが、このときの圧力は、補助スプール２８
の両端面に作用する。そして、この補助スプール２８の
両端面の受圧面積が上記したように相違するので、その
受圧面積差に応じた作用力がバネ３３のバネ力に打ち勝
つと、補助スプール２８が移動し、第１制御オリフィス
２６とともに第２制御オリフィス２７が開く。このよう
に補助スプール２８が移動して第２制御オリフィス２７
も開けば、制御流ポート３からパワーステアリング装置
に供給される流量が、この両制御オリフィス２６、２７
で制御される。いい換えれば、両制御オリフィス２６、
２７が開いた分、パワーステアリング装置に供給される
流量がスタンバイ流量以上のいわゆる制御流量、すなわ
ちパワーステアリング装置が通常に作動するために必要
な流量まで増えることになる。

【０００８】なお、ポンプＰの吐出量が制御流量以下の
場合でも、パワーステアリング装置を作動させると、上
記のように補助スプール２８が移動して、両制御オリフ
ィス２６、２７が開くので、そのオリフィス前後の差圧
が少なくなる。そのために当該メインスプール６がスプ
リング２２の力で図面左方向に移動し、ポンプポート２
と余剰流ポート４との連通を遮断する。したがって、こ
の制御流量以下の全流量が制御流ポート３からパワース
テアリング装置に供給される。また、パワーステアリン
グ装置を作動させているときで、そのハンドルをいわゆ
るすえ切り状態にすると、リリーフ弁１６が開弁し、制
御流ポート３側の流体をタンクＴに戻すが、このタンク
Ｔに戻される流路過程にオリフィス２４を形成している
ので、リリーフ弁１６からタンクＴに流出する流量が非
常に少なくなる。したがって、このときのポンプ吐出量
のほぼ全量が、余剰流ポート４に供給される。

【０００９】制御流ポート３の下流側に接続したパワー
ステアリング装置を作動して、補助スプール２８を図４
に示すフルストローク位置に保持しているとすると、第
１、２制御オリフィス２６、 ２７が全開状態になる。こ
の状態でハンドルを急激に切り返すと、そのたびごとに
図示していない切換弁が中立位置を越えて切り換わる
が、この中立位置を越えるときに制御流ポート３を瞬間
的にタンクに連通させる。そのために補助スプール２８
が第２図右方向に移動して原位置に復帰しようとする
が、このときにダンパ機構の絞り部３９ｅが機能して、
ダンパ効果が発揮され、補助スプール２８の移動を緩慢
にさせる。ハンドルの急激な切り返し時には、この移動
が緩慢になっている間に、切換弁が中立位置を越えてし
まうので、制御流ポート３側の圧力低下は、補助スプー
ル２８に影響を及ぼさない。言い換えれば、ハンドルを
急激に切り返しても、操作者に従来のような引っ掛かり
感を与えないものである。また、この従来例の場合に
は、第２制御オリフィス２７に対応して制御溝３８を形
成したので、補助スプール２８がわずかに移動したとし
ても、第２制御オリフィス２７の開度に影響を及ぼさな
い。したがって、ダンパ機構の絞り部３９ｅを十分に小
さくできなくても、流量制御に関する応答性を緩慢にす
ることができる。そして、この応答性をどの程度にする
かは、種々の条件によって決るが、いずれにしても、そ
の応答性は、上記制御溝３８の軸方向の長さとダンパ機
構の絞り部３９ｅの開度に応じて決る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の流量制御弁は、ステアリング装置を作動させず、作業
機のみを作動させている状態、特に、作業機のスピード
を上げるために余剰流ポート４からの流量を増やしてい
る状態で、ステアリング装置を急激に作動させると、補
助スプール２８の応答性が遅れることもあって、必要と
する制御流量をなかなかえられない。そのために、ステ
アリングに引っ掛かり現象が生じるという問題があっ
た。この発明の目的は、補助スプールの応答性に多少問
題があっても、必要な制御流量を十分に確保できる流量
制御弁を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ポンプポート、制御流ポ
ート及び余剰流ポートとを形成した本体にメインスプー
ルを内装し、このメインスプールの一端をパイロット室
に臨ませ、パイロット室とは反対側に嵌合したケース部
材に補助スプールを摺動自在に内装し、さらに、このケ
ース部材には、補助スプールの移動位置に応じて開度を
可変にした制御オリフィスを形成するとともに、この制
御オリフィスを介して上記ポンプポートと制御流ポート
とを連通させ、この制御オリフィスの上流側の圧力を上
記パイロット室に作用させ、制御流ポート側の圧力をこ
の補助スプールの一端に作用させ、制御流ポート側の圧
力上昇にともなって補助スプールが移動し、上記制御オ
リフィスの開度を大きくする構成にした流量制御弁を前
提にする。上記流量制御弁を前提にしつつ、この発明
は、メインスプールに、余剰流ポート側の圧力が設定圧
以上になったときに閉じる補助オリフィスを形成し、こ
の補助オリフィスを、メインスプールに形成した圧力室
を経由して上記制御オリフィスの下流側に合流させてな
り、余剰流ポート側の圧力が設定圧以下のとき、補助オ
リフィスから流入した供給流れを、制御オリフィスを経
由した供給流れと合流させる構成にした点に特徴を有す
る。

【００１２】

【作用】この発明は上記のように構成したので、制御流
ポートへの供給流量は、制御オリフィスの開度によって
決る。この制御オリフィスの開度は補助スプールの移動
位置に応じて制御されるが、この補助スプールの移動位
置は制御流ポートの下流側の圧力によって制御される。
したがって、制御流ポートの下流側の圧力が低くなれ
ば、制御オリフィスの開度が小さくなって、その分、制
御流量が少なくなる。また、余剰流ポート側の圧力が設
定圧以下になったとき、補助オリフィスが開いて、供給
流量をこの補助オリフィスを介して制御ポート側に合流
させる。

【００１３】

【実施例】図１、図２に示した実施例は、そのメインス
プール６の先端に補助オリフィス４１を形成している。
この補助オリフィス４１は、メインスプール６がノーマ
ル位置から所定の位置まで移動するまで、第１環状溝８
側に開口し、この第１環状溝８と圧力室１９とを連通さ
せる。そして、メインスプール６が所定の位置を超えて
移動したとき、第１、２環状溝８、９との境界部分に形
成された環状突部４２によって、補助オリフィス４１が
閉ざされるようにしている。また、圧力室１９に臨ませ
たケース部材７の先端には連通孔４３を形成し、圧力室
１９及び絞り通路３１とを、この連通孔４３を介して連
通させるようにしている。なお、図中符号４４は、メイ
ンスプール６の先端部分に形成したダンパオリフィス
で、第１環状溝８とパイロット室１８とを連通させるた
めのものである。上記以外の構成は、前記従来の流量制
御弁と同様なので、その同一の構成要素について同一符
号を用いて説明するにとどめ、その詳細を省略する。

【００１４】次のこの実施例の作用を説明するが、その
ときに、第１、２制御オリフィス２６、２７のそれをぞ
れを通過しうる最大流量を３L/min とし、補助オリフィ
ス４１を通過しうる最大流量を６L/min として説明す
る。いま、パワーステアリング装置及び作業機のいずれ
も作動させていないとすると、メインスプール６及び補
助スプール２８の両方がノーマル位置を保つことにな
る。このように両スプール６、２８がノーマル位置を保
つと、第２制御オフィス２７は閉じるが、第１制御オリ
フィス２６及び補助オリフィス４１が開く。また、第１
環状溝８と第１環状凹部２０とが相まって形成される第
１可変絞り部４５の開度が最大になり、第１環状凹部２
０と第３環状溝１０とが相まって形成される第２可変絞
り部４６が閉ざされることになる。いま、ポンプポート
２から供給された流体は、第１可変絞り部４５から、第
１環状溝８→通路１４→第６環状溝１３→第１制御オリ
フィス２６→絞り通路３１を経由して、パワーステアリ
ング装置に供給される。また、第１環状溝８に流入した
流体は、上記の流れ以外に、補助オリフィス４１→圧力
室１９→連通孔４３を経由して、上記第１制御オリフィ
ス２６を通過した供給流れと合流する。

【００１５】したがって、この状態でステアリング装置
に供給されるスタンバイ流量は、第１制御オリフィス２
６の最大流量３L/min と補助オリフィス４１の最大流量
６L/min の合計９L/min ということになる（図２参
照）。このようにスタンバイ流量が９L/min も確保され
ていれば、ステアリング装置をどんなに急激に作動させ
ても、従来のような引っ掛かり現象など生じない。ま
た、上記の状態から、作業機を停止したまま、ステアリ
ング装置のみを作動させると、補助スプール２８がバネ
３３に抗して移動して、第２制御オリフィス２７も開
く。つまり、この場合には、第１、２制御オリフィス２
６、２７及び補助オリフィス４１のすべてが開くので、
ステアリング装置に供給される最大流量は、それら各オ
リフィスの合計最大流量、すなわち１２L/min というこ
とになる。したがって、ステアリング装置には、必要に
して十分な制御流量が確保されることになる（図２参
照）。

【００１６】次に、ステアリング装置を作動させず、作
業機のみを作動させると、第２制御オリフィス２７が閉
じるとともに、パイロット室１８と圧力室１９との圧力
差が大きくなる。したがって、メインスプール６がスプ
リング２２に抗して図面右方向に移動し、第１可変絞り
部４５の開度を小さくするとともに、第２可変絞り部４
６の開度を大きくする。なお、このときのパイロット室
１８の圧力は、作業機側の圧力である余剰流ポート４の
圧力と等しくなる。そのために作業機側の圧力が上昇す
ればするほど、メインスプール６の移動量も多くなる
が、この作業機側の圧力が設定圧以上になったとき、補
助オリフィス４１が環状突部４２で閉じられる。したが
って、ステアリング装置に供給される最大流量は、第１
制御オリフィス２６を通過する最大流量３L/min だけと
なり、それ以外の流量はすべて余剰流ポート４から作業
機側に供給されることになる（図２参照）。

【００１７】このように作業機のみを作動させていると
きに、ステアリング装置に供給されるスタンバイ流量は
従来と同様である。しかし、この状態でステアリング装
置を作動させたときには、その圧力室１９内の圧力上昇
にともなって、メインスプール６が図面左方向に移動
し、第１可変絞り部４５を開くとともに、補助オリフィ
ス４１を第１環状溝８側に開く。したがって、補助スプ
ール２８の応答遅れがあったとしても、ステアリング装
置には、第１制御オリフィス２６を通過する最大流量３
L/min と補助オリフィス４１を通過する最大流量６L/mi
n との合計流量である９L/min の流量が供給されること
になる。そして、従来の場合には、補助スプール２８の
応答遅れがあると、第１制御オリフィス２６を通過する
最大流量３L/min しか確保されないので、引っ掛かり現
象を生じてしまった。しかし、この実施例では上記のよ
うに９L/min の流量が確保されているので、ステアリン
グ装置を急操作しても、引っ掛かり現象など発生しな
い。

【００１８】また、ステアリング装置と作業機の両方を
作動させているときには、作業機側の圧力に応じて、ス
テアリング装置に供給される流量が異なる。例えば、作
業機側の圧力が設定圧以上であれば、メインスプール６
の移動によって、補助オリフィス４１が環状突部４２で
閉ざされるので、ステアリング装置には、第１、２制御
オリフィス２６、２７を通過する最大流量６L/min が供
給される。そして、作業機側の圧力が設定圧以下であれ
ば、その時々の圧力に応じて補助オリフィス４１の開度
が無段階に制御されるので、ステアリング装置には、最
少のとき、第１、２制御オリフィス２６、２７による６
L/min の流量が供給され、最大で、各オリフィス２６、
２７、４１による１２L/min の流量が確保されることに
なる（図２参照）。なお、上記の説明において、各オリ
フィスの最大通過流量を特定したが、その流量は、ステ
アリング装置や作業機によって異なるもので、その数値
は絶対的なものではないこと当然である。

【００１９】

【発明の効果】この発明の流量制御弁によれば、ステア
リング装置に必要な制御流量がいつも確保されるので、
ステアリング装置を急操作したとき、その装置への供給
流量の不足から生じるいわゆる引っ掛かり現象などが発
生せず、安定したステアリングを維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】断面図である。

【図２】ステアリング装置に供給される流量を示したマ
トリックス図である。

【図３】従来の流量制御弁の断面図で、補助スプールが
ノーマル位置にある状態を示したものである。

【図４】従来の流量制御弁の断面図で、補助スプールが
バネに抗して移動した状態を示したものである。

【符号】

１ 本体 ２ ポンプポート ３ 制御流ポート ６ メインスプール １８ パイロット室 １９ 圧力室 ２６ 第１制御オリフィス ２７ 第２制御オリフィス ２８ 補助スプール ４１ 補助オリフィス ４３ 連通孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプポート、制御流ポート及び余剰流
   ポートとを形成した本体にメインスプールを内装し、こ
   のメインスプールの一端をパイロット室に臨ませ、パイ
   ロット室とは反対側に嵌合したケース部材に補助スプー
   ルを摺動自在に内装し、さらに、このケース部材には、
   補助スプールの移動位置に応じて開度を可変にした制御
   オリフィスを形成するとともに、この制御オリフィスを
   介して上記ポンプポートと制御流ポートとを連通させ、
   この制御オリフィスの上流側の圧力を上記パイロット室
   に作用させ、制御流ポート側の圧力をこの補助スプール
   の一端に作用させ、制御流ポート側の圧力上昇にともな
   って補助スプールが移動し、上記制御オリフィスの開度
   を大きくする構成にした流量制御弁において、メインス
   プールに、余剰流ポート側の圧力が設定圧以上になった
   ときに閉じる補助オリフィスを形成し、この補助オリフ
   ィスを、メインスプールに形成した圧力室を経由して上
   記制御オリフィスの下流側に合流させてなり、余剰流ポ
   ート側の圧力が設定圧以下のとき、補助オリフィスから
   流入した供給流れを、制御オリフィスを経由した供給流
   れと合流させる構成にした流量制御弁。