JPH0740082Y2 - 圧力補償型方向制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は圧力補償型方向制御弁に関するものである。

〔従来の技術とその技術的課題〕

複数の油圧アクチュエータを制御する手段として、複数
の方向切換弁をスタックまたはモノブロックに納めた多
連式のものが汎用されている。

この場合、複数のアクチュエータが同時操作され、その
負荷圧が異なると、軽負荷のアクチュエータだけが駆動
され、高負荷のアクチュエータが駆動されなくなる。こ
れを解消するため、特公昭51−14665号公報、特公昭61
−10707号公報等において、圧力補償弁を組込んだもの
が多数の提案されている。

ところで、パワーショベル等の建設機械においては、経
済性の面から油圧供給源として、単一のポンプが用いら
れることが多く、しかも、実機の性格上、同時に複数の
アクチュータたとえばブームとアーム、旋回とアームの
アクチュータを作動させる機会が多い。このような場
合、従来の圧力補償弁は、プランジャを開き方向に付勢
するスプリングのばね特性で制御圧力差を設定していた
ため、ポンプ吐出流量の不足や、負荷圧力の相違により
従来では十分な圧力補償性能が得られず、アクチュータ
の作業速度のバランスが崩れやすいという問題があっ
た。

この対策として、特開昭60−11706号公報において、圧
力補償弁をばね作用に代えて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、この先行技術においては、
中間位置で絞られるメイン切換弁の上流に圧力補償弁を
設け、該圧力補償弁の閉じ側をメイン切換弁に到る圧力
で負荷し、開き側をアクチュエータの圧力により負荷す
るようにする一方、圧力補償弁の閉じ側を複数のチュエ
ータの圧力の高い圧力によって負荷し、また開き側をポ
ンプの吐出圧力で負荷するようにしている。

この先行技術によれば、アクチュエータに必要な油量の
合計がポンプの最大吐出量を超えても、系全体の流量に
絞りを加えることができるため、作業速度の全体は遅く
なるが各アクチュエータの速度バランスを崩れなくする
ことができる。

しかしながら、この先行技術は単に油圧回路構成として
理論化しているだけで、実際のバルブにどのように取り
入れるかについては何も提示がなく、その点で実用性が
乏しかった。

本考案は前記問題点を解決するため考案されたもので、
その目的とするところは、アクチュエータに必要な油量
が合計がポンプの最大吐出量を超えたときに、系全体の
流量を絞れる性能を、圧力補償機構を具備しない通常の
多連式制御弁と同じ大きさで適切に発揮できるこの種圧
力補償型方向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考案は、単一のポンプからの
吐出油で複数のアクチュエータを制御する同数のコント
ロールバルブを備え、各コントロールバルブのハウジン
グに、それぞれ主スプールと、アクチュエータの負荷圧
力の高圧側を検出して信号圧力を伝送するシャトル弁
と、ばねなしの圧力補償弁を取付けたものであって、 前記ハウジングが、主スプールと交差する関係で、中央
のポンプ通路の両側に、内側ブリッジ通路と外側ブリッ
ジ通路および２つのシリンダ通路とを備え、内側ブリッ
ジ通路は主スプールが切換え位置にあるときにいずれか
一方ののシリンダ通路に連通するようになっており、 前記圧力補償弁は、前記シリンダ通路の各シリンダポー
トの間でポート面よりポンプ通路に達するように形成さ
れた縦穴に摺動自在に納められた筒状のスプールおよび
これと同軸のスリーブとを有し、 前記スプールの先端側には、前記ポンプ通路の圧力に接
する第１の受圧面と、前記内側ブリッジ通路の圧力に接
する第２の受圧面を備え、 さらに前記スプールの外周にはポンプ通路の作動油を流
量制御して前記外側ブリッジ通路に到らす切欠きを有す
る一方、 前記スプールの中間部には、外側ブリッジ通路の圧力を
内部に導きスリーブ上端の第４の受圧面にかけるための
信号圧導入孔を備え、かつ、前記外側ブリッジ通路より
上方の部位には、シャトルバルブにより選択された最高
圧力が作用する第３の受圧面を有している 構成としたものである。

なお、本考案は、スタック型の多連式切換弁のほか、モ
ノブロック型の多連式切換弁にも適用される。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図ないし第５図は本考案による圧力補償型方向制御
弁をスタック型で構成した一実施例を示すもので、第１
図と第1a図は圧力補償弁を閉じ状態で示し、第２図と第
2a図は開き状態で示し、第３図は全体を示している。

本考案の方向制御弁は、アンロードバルブ７とリリーフ
バルブ８を内蔵したコネクションプレート１と、エンド
プレート２と、それらの間の３個のコントロールバルブ
3a,3b,3cを有し、各コントロールバルブ3a,3b,3cには、
第１図ないし第３図で示すように、それぞれ方向切換え
用の主スプール４と、シャトル弁５と、圧力補償弁６が
内蔵されている。前記コネクションプレート１とエンド
プレート２およびコントロールバルブ3a,3b,3cのハウジ
ング30a,30b,30cはタイロッドボルトにより締め付け一
体化されている。

まず、アンロードバルブ７は、コントロールバルブ3a,3
b,3cの主スプール４を操作していないときにポンプから
吐出された圧油を低圧で開放するためのものであり、リ
リーフバルブ８は設定圧に達したときにポンプからの圧
油を全量タンクへと逃すためのものである。本考案では
両バルブを直線状に配置している。

詳しくは、コネクションプレート１には第３図のように
ポンプ通路10pとその両側にタンク通路10t、10tが形成
され、それぞれ第４図のようにポンプポートＰとタンク
ポートＴに連通されている。ポンプ通路10pとタンク通
路10tを直交する弁穴にブッシュ10cが内挿固定され、こ
のブッシュ10の内側にコネクションプレート１の開放側
からねじ込まれたプラグ8aの先端が内挿され、弁穴の奥
部にブッシュ10cをガイドとするアンロード弁体7aが摺
動可能に内挿されている。アンロード弁体7aは、両端か
ら同軸状の２つのめくら穴70,71が形成され、一方のめ
くら穴70の底と前記プラグ8aの先端間に配したスプリン
グ7bにより常時右方に付勢され、負荷圧力室7cが構成さ
れている。そしてアンロード弁体7aの中間部にはポンプ
通路10pと他方のめくら穴71を導通させる通路穴72が穿
設され、盲穴71の口端には受圧室73が形成されている。

一方、前記プラグ8aにはスプリング室81が形成され、そ
の先端側方にタンク通路10tと常時通じる通路穴82が設
けられるとともに、スプリング室81の軸線方向には前記
負荷圧力室7cとタンク通路10tを連通させる通路穴80が
穿設されており、スプリング室81には前記通路穴80を開
閉するパイロット形のリリーフ弁体8bが配され、後端の
調整ねじ8c間に配されたスプリング8dにより常時閉じ側
に付勢されている。

次にコントロールバルブ3a,3b,3cは、それぞれ同一構造
であり、その断面は第１図と第２図に示されている。ま
ず、ハウジング30a,30b,30cには主スプール４が摺動自
在に貫挿され、この主スプール４と交差する関係で、中
央にポンプ通路100pが、また両側に２本のタンク通路10
0t、100t形成されている。また、前記ポンプ通路100pと
タンク通路100t、100tの間に、内側と外側の２つのブリ
ッジ通路100c,100dが形成され、外側のブリッジ通路100
dとタンク通路100t,100tの間には、ハウジング上面のシ
リンダポートA,Bに通じるシリンダ通路10a,10bが形成さ
れ、シリンダポートA,Bは外部のアクチュエータ９のヘ
ッドとロッド側に導かれている。

また、主スプール４には、中立時に内側ブリッジ通路10
0cとタンク通路100t,100tを通じさせ、移動時に内側ブ
リッジ通路100cを一方のシリンダ通路100aまたは100bに
接続させる信号通路40a、40bが穿設されている。

シャトル弁５は、前記ハウジング30a,30b,30cの隣接部
位にそれぞれ配されている。シャトル弁５は、第５図の
ようにセクション端面に形成した弁室5aとこれに可動的
に配された弁体5bからなつており、この実施例では、弁
室5aの中央位置が、信号圧通路50によりコントロールバ
ルブの内側ブリッジ通路100cと接続されている。また、
弁室5aの前記信号圧通路50と対向する側には、一側に偏
して次のコントロールバルブからの信号圧通路51が接続
されている。前記信号圧通路51は、第３図のように当該
コントロールバルブを貫き、次のコントロールバルブの
弁室5aに通じることで比較高圧通路52を構成している。
そして、比較高圧通路52の端は、最初のセクションであ
るコントロールバルブ3aの端面から、コネクションプレ
ート１の導通路520と絞り521を介して前記アンロードバ
ルブ７の負荷圧力室7cに連通されている。

弁体5bは、一端面に前記信号圧通路50を開閉するシート
部53が、他端面には前記信号圧通路51を開閉するシート
部54がそれぞれ設けられ、かつ、摺動方向には連絡通路
孔55が貫設されている。

圧力補償弁６は本考案で最も特徴とするもので、通常の
コントロールバルブの逆止弁の取付け部位に配置され
る。まず、ハウジング30a,30b,30cのシリンダポートA,B
間の部位に、外側ブリッジ通路100dおよび内側ブリッジ
通路100cを貫きポンプ通路100pに達する縦穴6fが形成さ
れており、この縦穴6fには、開口側にねじ部が形成され
ている。外側ブリツジ通路100dの下側壁天頂32にはリン
グ状凹所33が形成されている。

圧力補償弁６は、第１図と第２図のように、前記縦穴6f
に摺動自在に内挿されるスプール6aと、これの後端から
内部にねじ込み固定されることで一体化したスリーブ6b
と、スリーブ6bの摺動を許すようにこれの上端域を囲む
キャップ状ブッシュ6cと、該キャップ状ブッシュ6cの先
端を支承する内フランジ65を中間に有し先端部をもつて
縦穴6fのねじ部に螺合するアダプタ6dと、該アダプタ6d
にねじ込まれてキャップ状ブッシュ6cを固定するプラグ
6eと、スプール内で摺動自在なロードチェックバルブ6g
を有している。このロードチェックバルブ6gは必須の構
成部品ではなく、省略してもよい。この場合、スリーブ
6bとスプール6aを一体加工物としてもよい。

スプール6aは筒状をなし、先端部に第１と第２の２つの
受圧面61,62が形成されている。すなわち、第1a図と第2
a図で示すように、ポンプ通路100pと内側ブリッジ通路1
00cを区画する筒壁31に内挿された先端面とこれより内
側のロードチェックバルブ端面を含む第１の受圧面61が
形成され、また、筒壁31の天頂に対応する位置には、こ
れと接触可能なリング状の第２の受圧面62が形成されて
いる。

さらにスプール6aには、前記外側ブリツジ通路構成壁の
リング状凹所33に対応する位置に、外側のブリッジ通路
100dとポンプ通路100pを連通させるための複数個の通孔
66と、リング状凹所33と協働して流量を制御する切欠き
67を有している。前記ロードチェックバルブ6gは、通孔
66の内側でシートされ、前記スリーブ6bの先端との間に
配したスプリング6hにより閉じ方向に付勢されている。

また、スプール6aは、前記外側ブリッジ通路100dに対応
する位置に、内部と通じる信号圧導入孔68が穿設され、
これに対応してロードチェックバルブ6gに細孔が穿設さ
れている。

前記信号圧導入孔68よりも上方には、縦穴6fのねじ部下
に形成した拡径室69とスプール外周との間にシリンダポ
ート最大負荷が導かれる圧力室6iが形成され、この圧力
室6iは、スプール6aの外周とアダプタ6dの内周間の隙間
を介して内フランジ65の内径に通じ、スリーブ6b（一体
の場合はスプールに形成される）には、圧力室6i圧力の
負荷を受ける径大な第３の受圧面63が設けられている。
また、スリーブ6bの上端と前記キャップ状ブッシユ6cの
間には、スプール6aの移動により変容する圧力室6jが構
成され、スリーブ6bの上端リング状面積は上記圧力室6j
の負荷圧力でスプール6aを押し下げる第４の受圧面64と
なっている。

一方、前記比較高圧通路52は、第４図のように分岐通路
52aが立上り形成され、この分岐通路52aは前記圧力室6i
に通じている。

なお、本実施例ではアンロードバルブ７とリリーブバル
ブ８がスタック化されているが、これは別置きとして構
成されていてもよい。

〔実施例の作用〕

コントロールバルブ3a,3b,3cが図示する中立位置にある
ときには、ポンプから吐出された圧油はコネクションプ
レート１のポンプ通路（ポンプ圧力室）10pに入るが、
この時には負荷圧力室7cが低圧であるため、ポンプ通路
（ポンプ圧力室）10pの圧油は弱いセット圧のスプリン
グ7bに抗してアンロード弁体7aを左方に移動させ、圧油
は通路72、めくら穴71を経てタンク通路10tからアンロ
ードされる。

コントロールバルブ3a,3b,3cの主スプール４を操作する
と、主スプール４に形成されている通路40a（または40
b）を介してシリンダ通路10aと内側のブリッジ通路100c
が接続され、次に、信号圧力通路50、シャトル弁５、信
号圧力通路51、比較高圧通路52を介して前記負荷圧力室
7cに接続される。そして、調整ねじ8cで設定されたある
圧力に達したときに、リリーフ弁体8bがスプリング8dに
抗して左方に移動する。これにより負荷圧力室7cの圧力
が下げられ、アンロード弁体7aには差圧が生ずるため、
該弁体が左方に移動し、圧油がタンク通路10tに逃され
る。

一方、前記主スプール４を、たとえば左方に移動させる
と、ポンプポートＰの圧油は、コントロールバルブ3a,3
b,3cに内蔵されている圧力補償弁６を介してアクチュエ
ータ９に流れる。すなわち、ポンプ通路100pの圧油は、
スプール6aの内部を通り、スプリング6hに抗してロード
チェック弁6gを開弁させ、通孔66から外側ブリツジ通路
100d、シリンダ通路10a、シリンダポートＡを経てアク
チュエータ９のヘッド側に到り、ロッド側の油は、シリ
ンダポートＢ、シリンダ通路10b、タンク通路100tを経
てタンクに戻される。

上記動作に際し、ポンプポートＰの圧力は同時にスプー
ル6aの先端にある第１の受圧面61にかかり、上方に押し
上げる。これとともに、シリンダポート負荷圧力室いい
かえると内側ブリッジ通路100cの圧力はここに位置して
いるスプール6aの第２のリング状受圧面62にかかり、ス
プール6aを押し上げる。そして、通孔66を通った圧油は
スプール6aの切欠き67により流量が制御された後、外側
ブリッジ通路100dに到る。なお、前記第１と第２の受圧
面61,62への圧力は共にスプール6aを開き方向に負荷す
る圧力である。

前記、外側ブリッジ通路100dに流れた圧油は、スプール
6aの側壁を貫通している信号圧導入孔68からスプール内
へ入り、スリーブ6bの内径を通って、キャップ状ブッシ
ユ6cとスリーブ端間の圧力室6jに入り、第４の受圧面
（スリーブ端）64を下方に押圧する。すなわち前記第２
の受圧面62に対向してスプール6aを閉じ方向に押圧す
る。

一方、先に述べたように内側ブリッジ通路100cは信号圧
力通路50を介してシャトル弁５の弁室5aに作用してい
る。したがつて、一つのコントロールバルブたとえば3a
だけが操作されているときには、弁体5bを押し上げてそ
のまま信号圧力通路51から戻り、分岐路52aからリング
状の圧力室6iに入り、スプール6aとアダプタ6dの隙間か
ら上方に抜けてリング状の第３の受圧面63を押し下げ、
前記第１の受圧面61に対向してスプール6aを閉じ方向に
負荷する。この場合、第２の受圧面62と第４の受圧面64
は等圧であるから相殺され、専ら第１と第３の受圧面6
1,63との圧力差によりスプール６は上下し、切欠き67に
より流量を制御する。

これに対し、複数のコントロールバルブ3a,3b,3cが少な
くとも２つ同時に操作された場合、シャトル弁５には信
号圧力通路50,51により各アクチュエータのシリンダ負
荷圧力が作用し、弁体5bの移動により最高圧力が選択さ
れる。この最高圧力は、分岐路52aから圧力室6iに入
り、第３の受圧面63によりスプール6aを押し下げ、ポン
プ吐出圧で負荷される第１の受圧面61との圧力差でスプ
ール6aは動かされる。

したがつて、複数のアクチュエータに流れる圧力の合計
が、ポンプの最大吐出流量を超える場合には、第３の受
圧面63の押し下げ力が第１の受圧面61による押し上げ力
に勝るため、第１図や第1a図のように圧力補償弁６は閉
じられ、コントロールバルブの主スプール４により流量
が制御される。

〔考案の効果〕

以上説明した本考案によるときには、１ポンプで複数の
アクチュエータを制御する多連式の制御バルブおいて、
複数のアクチュエータを同時操作し、ポンプ吐出流量が
不足したときにも、全体のポンプ吐出流量を絞って各ア
クチュエータを所定のバランスで作動させることがで
き、しかもこの性能を得るための圧力補償弁がコンパク
トなアッセンブリとして通常のロードチェックバルブの
位置に組み込まれているため、圧力補償機構のないバル
ブと変わらぬ大きさを維持することができ、また、ハウ
ジングの加工の工法も大幅に変更する必要がなく、実施
も容易であるなどの優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を圧力補償弁が下降した状態
で示す断面図、第1a図は同じくその拡大図、第２図は圧
力補償弁が上昇した状態で示す断面図、第2a図は同じく
その拡大図、第３図は本考案の横断面図、第４図はコネ
クションプレートの断面図、第５図はシャトル弁の部分
的拡大断面図である。 3a,3b,3c…コントロールバルブ、４…主スプール、５…
シャトル弁、６…圧力補償弁、6a…スプール、6b…スリ
ーブ、6f…縦穴、10a,10b…シリンダ通路、30a,30b,30c
…ハウジング、61…第１の受圧面、62…第２の受圧面、
63…第３の受圧面、64…第４の受圧面、67…切欠き、10
0a…ポンプポート、68…信号圧導入孔、100c…内側ブリ
ッジ通路、100d…外側ブリッジ通路、100p…ポンプ通路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】単一のポンプからの吐出油で複数のアクチ
   ュエータを制御する同数のコントロールバルブ3a,3b,3c
   を備え、各コントロールバルブ3a,3b,3cのハウジング30
   a,30b,30cに、それぞれ主スプール４と、アクチュエー
   タの負荷圧力の高圧側を検出して信号圧力を伝送するシ
   ャトル弁５と、ばねなしの圧力補償弁６を取付けたもの
   であつて、 前記ハウジング30a,30b,30cが、主スプール４と交差す
   る関係で、中央のポンプ通路100pの両側に、内側ブリッ
   ジ通路100cと外側ブリッジ通路100dおよび２つのシリン
   ダ通路10a,10bとを備え、内側ブリッジ通路100cは主ス
   プール４が切換え位置にあるときにいずれか一方のシリ
   ンダ通路に連通するようになっており、 前記圧力補償弁６が、前記シリンダ通路10a,10bの各シ
   リンダポートA,Bの間でポート面よりポンプ通路100pに
   達するように形成された縦穴6fに摺動自在に納められた
   筒状のスプール6aおよびこれと同軸のスリーブ6bとを有
   し、 前記スプール6aの先端側には、前記ポンプ通路100pの圧
   力に接する第１の受圧面61と、前記内側ブリッジ通路10
   0cの圧力に接する第２の受圧面62を備え、 さらに前記スプール6aの外周にはポンプ通路100pの作動
   油を流量制御して前記外側ブリッジ通路100dに到らす切
   欠き67を有する一方、 前記スプール6aの中間部には、外側ブリッジ通路100dの
   圧力を内部に導きスリーブ上端の第４の受圧面64にかけ
   るための信号圧導入孔68を備え、かつ、前記外側ブリッ
   ジ通路100dより上方の部位には、前記シャトル弁５によ
   り選択された最高圧力が作用する第３の受圧面63を有し
   ていることを特徴とする圧力補償型方向制御弁。