JPH10132107A - パイロット弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リモコン弁１の操作量に対する二次圧特性を
切替える。 【解決手段】 操作レバーにより外部からシート14に投
入したレバー投入量Ｘによりスプリング15を圧縮してリ
モコンスプール13を変位させる。リモコンスプール13に
対し、外部からの操作力Ｆに抵抗する方向の力を選択的
に付与する抵抗手段21を設ける。抵抗手段21は、外部か
らのパイロット圧信号Ｐo により切替わるセレクタ弁22
と、セレクタ弁22を経て導入したリモコン弁１の二次圧
Ｐi によりリモコンスプール13を押圧するピストン23と
を備えている。外部からのパイロット圧信号Ｐo により
セレクタ弁22を切替えると、リモコン弁１の二次圧Ｐi
がセレクタ弁22を経てピストン23に作用する。ピストン
23は、スプール13を操作力Ｆに抵抗する方向に押圧し、
操作量Ｘに対するリモコン弁１の二次圧特性を切替え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建設機械な
どで用いられるパイロット弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、建設機械で用いられている一般
的な油圧回路を示し、レバー操作によるレバー投入量に
応じて作動するパイロット弁（以下、リモコン弁１とい
う）に対し、パイロット圧源２が一次圧ライン３を介し
て接続され、リモコン弁１の二次圧ライン４がコントロ
ール弁５のスプール端部に対して接続され、コントロー
ル弁５の給油ポートに作動ポンプ６の吐出ライン７が接
続され、コントロール弁５の出力ポートに作動流体（以
下、作動油という）を出力する出力ライン８を経て流体
圧アクチュエータ（以下、油圧シリンダ９という）が接
続されている。なお、油圧シリンダ９からコントロール
弁５を経てタンクに至る戻り油ラインは省略する。

【０００３】そして、リモコン弁１は、外部のレバー操
作によるレバー投入量に応じて作動するスプールにより
パイロット圧源２から供給された一次圧を制御し、レバ
ー投入量に応じた二次圧（出力圧）によりコントロール
弁５のスプールを位置制御し、コントロール弁５は、作
動ポンプ６から吐出された作動油をスプールにより方向
および流量制御して油圧シリンダ９に供給する。

【０００４】一般に、油圧シリンダ９の作動速度（以
下、シリンダスピードという）は、リモコン弁１のレバ
ー投入量に応じて発生する二次圧によりコントロール弁
５のスプール位置を制御することで加減される。

【０００５】例えば、レバー投入量を増加すると、リモ
コン弁１から発生する二次圧が上昇し、コントロール弁
５のスプールシフト量が増え、油圧シリンダ９への流入
量が増加し、シリンダスピードが増加する。

【０００６】図４に示されるように、リモコン弁１は、
弁本体11に穿設されたスプール嵌着穴12a ，12b に、受
圧面積差のあるリモコンスプール13の小径ランド部13a
および大径ランド部13b をそれぞれ摺動自在に嵌合し、
また、スプール軸に摺動自在に嵌合されてスプール軸端
の係止部13c により係止されたシート14と大径ランド部
13b との間にスプリング15を装着したものである。

【０００７】このスプリング15は、小径ランド部13a と
大径ランド部13b との対抗面における受圧面積の差に基
づく軸方向力が図の上向きに働くので、スプリング力が
下向きに作用するように装着したものである。

【０００８】小径ランド部13a は、パイロット圧源２に
連通された一次圧油路16と、二次圧室17との間の開度を
調整し、大径ランド部13b は、二次圧室17と、タンクに
連通されたスプリング室18との間の開度を調整する。二
次圧室17は、二次圧油路19を経て二次圧ライン４に接続
する。

【０００９】そして、レバー操作によりリモコン弁１の
シート14がレバー投入量Ｘだけストロークし、スプリン
グ15を圧縮し、図の下方向への力Ｆが生ずると、小径ラ
ンド部13a と大径ランド部13b との対抗面における受圧
面積の差がＡ1 の場合、二次圧油路19から出力される二
次圧Ｐi は、Ｆ＝Ａ1 ・Ｐi となる圧力でバランスし、
レバー投入量Ｘとの関係で、図４（Ｂ）に示された二次
圧特性を得る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】建設機械に用いられて
いる油圧シリンダ９のシリンダスピードは、リモコン弁
１のレバー投入量Ｘに応じて加速するように設定されて
いるが、あるレバー投入量Ｘに要求されるシリンダスピ
ードは、建設機械を操作するオペレータの技量や作業内
容により変化することが望ましい。

【００１１】例えば、経験の浅いオペレータや微操作が
要求される作業では、シリンダスピードの遅い領域が広
く設定されている方が望ましく、また、熟練オペレータ
や速いスピードが要求される作業では、シリンダスピー
ドの遅い領域は狭く設定されている方が望ましい。

【００１２】ところが、図４（Ａ）に示された従来のリ
モコン弁では、レバー投入量に対しシリンダスピードを
決定する二次圧特性が図４（Ｂ）のように固定されてい
るため、上記のような相反する両者のニーズを満足させ
ることができない。

【００１３】また、従来の建設機械には、ソフトモード
へのモード切替を行った場合、操作レバーを急操作した
時にポンプ流量の立上り勾配を緩勾配に変化させるもの
があるが、これは、レバー急操作に一律に反応するもの
であり、レバー投入量に対するシリンダスピード特性を
選択的に変更できるものではない。

【００１４】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、操作量に対する流体圧アクチュエータのスピード
特性を選択的に変更できるようにすることを目的とする
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、外部からの操作量によりスプリングを介して変位
するスプールによって、コントロール弁に供給される出
力圧を制御し、コントロール弁を介して流体圧アクチュ
エータを制御するパイロット弁において、スプールに対
して、外部からの操作力に抵抗する方向の力を外部から
の信号により付与する抵抗手段を設けたことを特徴とす
るパイロット弁である。

【００１６】そして、パイロット弁を外部から操作する
力に抵抗する方向の力を抵抗手段にてパイロット弁のス
プールに選択的に付与することにより、操作量に対する
出力圧特性を切替え、これで流体圧アクチュエータのス
ピード特性も変更する。

【００１７】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載のパイロット弁における抵抗手段が、外部からの信号
により切替わる切替弁と、この切替弁を経て導入された
パイロット弁の出力圧によりパイロット弁のスプールに
押圧されるピストンとを具備したものである。

【００１８】そして、外部からの信号により切替弁を切
替えると、パイロット弁の出力圧がこの切替弁を経てピ
ストンに作用し、ピストンはスプールを外部からの操作
力に抵抗する方向に押圧し、操作量に対する出力圧特性
を切替える。パイロット弁のスプールは、ピストンの断
面積だけ受圧面積が増加するので、従来より低い圧力で
バランスし、操作量に対する出力圧特性の勾配が変化す
る。

【００１９】請求項３に記載された発明は、請求項２記
載のパイロット弁における切替弁が、外部からのパイロ
ット圧により切替わるものである。そして、流体圧機器
のみにより操作量に対する流体圧アクチュエータのスピ
ード特性を切替える。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図３を参照しながら説明する。なお、図３に示され
た基本回路は従来例と共通に用いるとともに、図４に示
された従来例と同様の部分は、同一符号を付して説明を
省略する。

【００２１】図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係るパイロ
ット弁（以下、リモコン弁１という）を示し、操作レバ
ーなどにより外部からシート14に投入された操作量（以
下、レバー投入量Ｘという）によりスプリング15を介し
て変位するリモコンスプール13に対して、外部からの操
作力に抵抗する方向（上向き）の力を、外部からのパイ
ロット圧信号により付与する抵抗手段21が設けられてい
る。

【００２２】この抵抗手段21は、外部からのパイロット
圧信号により切替わる切替弁（以下、セレクタ弁22とい
う）と、このセレクタ弁22を経て導入されたリモコン弁
１の出力圧（以下、二次圧Ｐi という）によりリモコン
弁１のリモコンスプール13に押圧されるピストン23とを
具備している。

【００２３】ピストン23の取付構造は、リモコンスプー
ル13の小径ランド部13a が嵌合するスプール嵌着穴12a
の底部にロッド嵌着穴24が穿設され、このロッド嵌着穴
24の下部にピストン室25が形成され、このピストン室25
にピストン23が摺動自在に嵌合されるとともに、ピスト
ン23と一体のロッド部26がロッド嵌着穴24に挿嵌され、
スプール嵌着穴12a に突出されている。スプール嵌着穴
12a は、タンクライン27により常にタンク28に連通され
ている。

【００２４】セレクタ弁22は、リモコン弁１の二次圧油
路19から分岐された油路31と、ピストン室25に連通され
た油路32との間に、パイロットライン33を経て外部から
のパイロット圧信号Ｐo を受けるセレクタスプール34が
設けられている。このセレクタスプール34の反対側には
リターンスプリング35と、内部リーク油をタンク28に排
出する排油ライン36とが設けられている。

【００２５】このセレクタ弁22は、パイロットライン33
からの外部パイロット圧信号Ｐo により作動してピスト
ン23をオン／オフ切替する２位置３ポート切替弁であ
り、図１（Ａ）に示されたスプリング35によるリターン
位置ａでは、二次圧油路19から分岐された油路31と、ピ
ストン室25に連通された油路32との間を遮断するととも
に、このピストン室25に連通された油路32が、セレクタ
スプール34内に形成された油路37を経て、リモコンスプ
ール13のスプール嵌着穴12a に連通された油路38に連通
され、さらに、タンクライン27によりタンク28に連通さ
れている。

【００２６】また、図１（Ｂ）に示されたセレクタ弁22
の外部パイロット圧信号Ｐo による作動位置ｂでは、二
次圧油路19から分岐された油路31と、ピストン室25に連
通された油路32とを連通する内部油路39がセレクタスプ
ール34に設けられ、スプール嵌着穴12a に連通された油
路38は遮断されている。

【００２７】次に、図１に示された実施形態の作用を説
明する。

【００２８】図１（Ａ）に示されるように、図示されな
いバルブやスイッチなどのオフ操作により、セレクタ弁
22のパイロットライン33に外部からのパイロット圧信号
がないときは、セレクタ弁22のセレクタスプール34は動
かないため、ピストン23は下降状態のままであって、リ
モコンスプール13に対し全く作用しない。したがって、
リモコン弁１から出力される二次圧Ｐi は、従来と同様
である。すなわち、図２（Ａ）の点線に示されたものと
なる。

【００２９】図１（Ｂ）に示されるように、図示されな
いバルブやスイッチなどのオン操作により、外部からの
パイロット圧信号Ｐo がセレクタ弁22に作用し、セレク
タ弁22のセレクタスプール34が位置ｂに切替わると、リ
モコン弁１の二次圧Ｐi がこのセレクタ弁22を経てピス
トン23に作用し、ピストン23は低圧のスプール嵌着穴12
a の方へ移動し、リモコンスプール13の底面を押圧す
る。すなわち、外部からの操作力Ｆに抵抗する上向きの
力で押圧する。

【００３０】したがって、リモコンスプール13の受圧面
積は、従来の小径ランド部13a と大径ランド部13b との
対抗面における受圧面積差Ａ1 よりもピストン23のロッ
ド部26の断面積Ａ2 だけ増加するので、従来より低い圧
力でバランスするように、レバー投入量Ｘに対し二次圧
油路19から出力される二次圧Ｐi の出力特性を切替える
ことができる。

【００３１】すなわち、レバー操作によりリモコン弁１
のシート14がレバー投入量Ｘだけストロークしてスプリ
ング15を圧縮したときに、下方向へ生じた操作力をＦと
した場合、Ｆ＝（Ａ1 ＋Ａ2 ）・Ｐi であるから、Ｐi
＝Ｆ／（Ａ1 ＋Ａ2 ）となり、レバー投入量Ｘとの関係
で、図２（Ａ）に実線で示された二次圧特性を得ること
ができる。

【００３２】このように、図２（Ａ）に点線および実線
で示されるように、レバー投入量Ｘに応じてコントロー
ル弁５に供給されるリモコン弁１の二次圧Ｐi が変化す
る二次圧特性の勾配を、外部パイロット圧Ｐo の有無で
切替えることにより、図２（Ｂ）の点線および実線で示
されるように、レバー投入量Ｘに対しコントロール弁５
を介して制御される油圧シリンダ９のスピード特性を切
替えることができ、同一のレバー投入量Ｘにおいて２種
類のシリンダスピードを得ることができる。

【００３３】例えば、経験の浅いオペレータや微操作が
要求される作業では、図２（Ａ）に実線で示されるよう
に、リモコン弁二次圧特性の傾斜勾配を緩やかにするこ
とで、図２（Ｂ）に実線で示されるように、シリンダス
ピード特性を凹状に彎曲させて、シリンダスピードの遅
い領域を広く設定するとともに、シリンダスピードの速
い領域を狭く設定する。

【００３４】一方、熟練オペレータや速いスピードが要
求される作業では、図２（Ａ）に点線で示されるよう
に、リモコン弁二次圧特性の傾斜勾配を元に戻すこと
で、図２（Ｂ）に点線で示されるように、シリンダスピ
ード特性を直線に近付けて、実線の場合より相対的にシ
リンダスピードの遅い領域を狭く設定するとともに、シ
リンダスピードの速い領域を広く設定する。

【００３５】このようにして、シリンダスピードを決定
するリモコン弁１の二次圧特性を外部からのパイロット
圧Ｐo で切替えることにより、オペレータは、その技量
や作業内容に応じたシリンダスピードを選択使用するこ
とが可能となり、二者のニーズを満足させることができ
る。

【００３６】なお、請求項１および２に記載された発明
は、必ずしも、セレクタ弁22を外部パイロット圧Ｐo に
より切替えるものでなくても良い。すなわち、セレクタ
弁22を外部からの電気信号により切替作動する電磁切替
弁としてもよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、パイロッ
ト弁のスプールに対して設けた抵抗手段により、外部か
らの操作力に抵抗する方向の力をスプールに選択的に付
与して、操作量に対する出力圧特性を外部からの信号に
て切替えるから、操作量に対する流体圧アクチュエータ
のスピード特性を簡単に変更でき、ユーザによって異な
るスピード特性のニーズに対応できる。また、スプール
に対して抵抗手段を付加する構造であるから、従来から
実績のあるパイロット弁の基本構造をそのまま流用でき
る。

【００３８】請求項２記載の発明によれば、抵抗手段
が、外部からの信号により切替わる切替弁と、この切替
弁を経て導入されたパイロット弁の出力圧によりパイロ
ット弁のスプールに押圧されるピストンとを備えている
から、バルブやスイッチなどの簡単なオン／オフ操作で
切替弁への外部信号をオン／オフするのみで、パイロッ
ト弁の操作量に対する出力圧特性の勾配を簡単に変更で
き、これにより、操作量に対する流体圧アクチュエータ
のスピード特性を、ユーザのニーズに応じて簡単に変更
できる。

【００３９】請求項３記載の発明によれば、切替弁を外
部からのパイロット圧により切替えるようにしたから、
電気機器を用いることなく油圧機器などの流体圧機器の
みにより、操作量に対する流体圧アクチュエータのスピ
ード特性を切替えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係るパイロット弁の一実施形
態を示す断面図、（Ｂ）は同上パイロット弁の二次圧特
性変更作用を示す断面図である。

【図２】（Ａ）は同上パイロット弁のレバー投入量に対
する二次圧特性を示すグラフ、（Ｂ）はレバー投入量に
対するシリンダスピード特性を示すグラフである。

【図３】同上パイロット弁を含む油圧回路を示す回路図
である。

【図４】（Ａ）は従来のパイロット弁を示す断面図、
（Ｂ）はそのパイロット弁のレバー投入量に対する二次
圧特性を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｘ 外部からの操作量（レバー投入量） Ｐi 出力圧（二次圧） １ パイロット弁（リモコン弁） ５ コントロール弁 ９ 流体圧アクチュエータ（油圧シリンダ） 13 スプール 15 スプリング 21 抵抗手段 22 切替弁（セレクタ弁） 23 ピストン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの操作量によりスプリングを介
   して変位するスプールによって、コントロール弁に供給
   される出力圧を制御し、コントロール弁を介して流体圧
   アクチュエータを制御するパイロット弁において、 スプールに対して、外部からの操作力に抵抗する方向の
   力を外部からの信号により付与する抵抗手段を設けたこ
   とを特徴とするパイロット弁。
2. 【請求項２】 抵抗手段は、 外部からの信号により切替わる切替弁と、 この切替弁を経て導入されたパイロット弁の出力圧によ
   りパイロット弁のスプールに押圧されるピストンとを具
   備したことを特徴とする請求項１記載のパイロット弁。
3. 【請求項３】 切替弁は、外部からのパイロット圧によ
   り切替わることを特徴とする請求項２記載のパイロット
   弁。