JPH10267142A

JPH10267142A - ４位置切換弁

Info

Publication number: JPH10267142A
Application number: JP9141997A
Authority: JP
Inventors: Akio Ogata; 章夫尾形
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】スプールにパイロット圧を作用させて４位置
切換弁を実現する。【解決手段】スプール２の両端を臨ませたパイロット
室Ｐ₁、Ｐ₂のうち、一方のパイロット室Ｐ₁にストロー
ク規制ピストン８を組み込んで、内側室９と外側室１０
とに区画する。他方のパイロット室Ｐ₂にはセンタリン
グスプリング１４を設ける。そして、ストローク規制ピ
ストン８を介してスプール２に作用する外側室１０から
の作用力を、パイロット室Ｐ₂におけるスプール２に対
する作用力よりも大きくするとともに、外側室１０をパ
イロット圧源１６やタンクＴに連通させる補助切換弁１
８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パイロット圧で
切換制御する４位置切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】４位置切換弁は、中立位置を境にして、
一方の側に１ポジション、他方の側に２ポジションを必
要とする。しかし、パイロット圧を用いて、他方の側の
２ポジションを正確に位置決めすることは難しいという
ことで、従来は、その切換弁を手動で切り換えるように
していた。また、あえてパイロット圧を用いて４位置切
り換え制御をしようとしたときには、３位置切換弁と２
位置切換弁とを組み合わせて、それら両者で実質的に４
位置切り換え制御をするようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように手動で切
り換え操作する４位置切換弁では、熟練したオペレータ
を必要とするという問題があった。また、３位置切換弁
と２位置切換弁とを用いてパイロット制御するときに
は、切換弁の数が多くなるので、装置全体が大型化した
り、あるいはコストが上昇したりするという問題があっ
た。この発明の目的は、単体のパイロットバルブで４位
置切り換え制御ができる切換弁を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、バルブ本
体と、このバルブ本体に摺動自在に組み込んだスプール
と、スプールの両端を臨ませた一対のパイロット室と、
一対のパイロット室の一方のパイロット室に設けたセン
タリングスプリングと、上記他方のパイロット室に摺動
自在に設けるととともに、この他方のパイロット室をス
プール側の内側室とそれと反対側の外側室とに区切るス
トローク規制ピストンと、上記他方のパイロット室の内
側室に設けて上記ストローク規制ピストンを所定の位置
で規制するストッパーと、パイロット圧を発生するパイ
ロット圧源と、このパイロット圧源を上記一方のパイロ
ット室に連通したり、あるいは上記他方のパイロット室
の内側室に連通したりする切換手段と、上記他方のパイ
ロット室の外側室を上記パイロット圧源に連通したりタ
ンクに連通したりする切換弁とを備えている。

【０００５】そして、上記ストローク規制ピストンを介
してスプールに作用する上記外側室の作用力が、上記一
方のパイロット室におけるスプールに対する作用力より
も大きくなる構成にしている。上記パイロット圧源を上
記他方のパイロット室の外側室および一方のパイロット
室に連通すると、ストッパーで位置規制されたストロー
ク規制ピストンに当接する位置まで上記スプールが上記
センタリングスプリングに抗して移動可能となり、パイ
ロット圧源を上記一方のパイロット室に連通し、かつ、
上記他方のパイロット室の外側室をタンクに連通する
と、スプールとストローク規制ピストンとが一体になっ
て移動して、ストローク規制ピストンが他方のパイロッ
ト室の外側室の側面に当接する位置までスプールが上記
センタリングスプリングに抗して移動可能となり、パイ
ロット圧源を他方のパイロット室の内側室に連通する
と、スプールがセンタリングスプリングに抗して移動す
る構成にしたことを特徴とする。

【０００６】第２の発明は、上記第１の発明におけるス
トローク規制ピストンに筒部を形成し、この筒部と他方
のパイロット室の内側室の内面とでストッパーを構成す
ることを特徴とする。第３の発明は、上記第１又は２の
発明における切換手段を、一対の減圧弁で構成したこと
を特徴とする。

【０００７】第４の発明は、上記第１〜３のいずれかの
発明において、他方のパイロット室の外側室におけるス
トローク規制ピストンに対する受圧面積を、一方のパイ
ロット室におけるスプールに対する受圧面積よりも大き
くしたことを特徴とする。第５の発明は、上記第１〜４
のいずれかの発明において、スプールの切換位置のいず
れかを、開度を制御した絞り位置としたことを特徴とす
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜４に、第１実施例を示す。
バルブ本体１には、図示していないアクチュエータに接
続したアクチュエータポート２０、２１と、アクチュエ
ータポート２０、２１の内端に連通する流通路２２、２
３と、図示していないタンクに接続したタンク通路２４
と、図示していないポンプに連通する供給通路２５とを
形成している。また、バルブ本体１には、第１〜３環状
溝３、４、５を形成したスプール２を摺動自在に組み込
んでいる。なお、符号１９ａ、１９ｂはリリーフポート
を示し、これらリリーフポート１９ａ、１９ｂは、それ
ぞれリリーフ弁を組み込むことによって塞がれる。

【０００９】上記スプール２の両端に対応する位置に
は、キャップ６、７を取り付け、これらキャップ６、７
の内部をパイロット室Ｐ₁、Ｐ₂としている。これらパイ
ロット室Ｐ₁、Ｐ₂のうち、一方のパイロット室Ｐ₁内に
は、ストローク規制ピストン８を摺動自在に組み込んで
いる。そして、このストローク規制ピストン８によって
上記パイロット室Ｐ₁をスプール２側の内側室９とその
反対側である外側室１０とに区分けしている。また、こ
のストローク規制ピストン８には、スプール端部２ａが
挿入可能な筒部８ａを形成している。そして、この筒部
８ａとバルブ本体の端面１ａとで、この発明におけるス
トッパーを構成している。

【００１０】他方のパイロット室Ｐ₂内には、一端にフ
ランジ部１２ａを形成したガイドロッド１２を設け、こ
のガイドロッド１２をスプール端部２ｂにネジ結合して
いる。スプール端部２ｂには段部１１を形成するととも
にこの段部１１とガイドロッド１２のフランジ部１２ａ
との間に一対のバネ受け１３を摺動自在に設けている。
この一対のバネ受け１３の間には、センタリングスプリ
ング１４を設けて、その弾性力をバネ受け１３に作用さ
せている。また、このバネ受け１３は、パイロット室Ｐ
₂に形成したストッパー段部１５とバルブ本体端面１ｂ
とでその移動が規制されている。

【００１１】一方、上記キャップ６には、上記外側室１
０にパイロット圧を導くポート１０ａを形成している。
このポート１０ａは補助切換弁１８を介してパイロット
ポンプ１６に接続している。この補助切換弁１８は、ソ
レノイド１７によって切り換わり、ソレノイド１７が非
励磁のとき外側室１０とパイロットポンプ１６とを連通
し、ソレノイド１７を励磁したとき外側室１０とタンク
Ｔとを連通する。なお、この補助切換弁１８は、手動で
切り換えられるようにしてもよいし、それを３位置切換
弁にしてもよい。また、ノーマル位置を、上記と逆にし
てもよい。

【００１２】また、上記パイロットポンプ１６からのパ
イロット圧は、バルブ本体１内に設けた二つの減圧弁２
８、２９によって減圧される。そして、この減圧された
パイロット圧が、バルブ本体１に形成したパイロット通
路２６、２７を介してそれぞれ内側室９およびパイロッ
ト室Ｐ₂に供給されるようになっている。そして、この
二つの減圧弁２８、２９は、それぞれソレノイドによっ
て切り換えられる。これら減圧弁２８、２９は、その一
次側をパイロットポンプ１６に接続し、二次側を上記パ
イロット通路２６、２７を介して内側室９とパイロット
室Ｐ₂とに連通させている。

【００１３】そして、この減圧弁２８、２９は、そのソ
レノイドを励磁したり、非励磁にしたりして、減圧機能
発揮状態とタンク開放状態とを保つようにしたもので、
減圧機能発揮状態では、パイロットポンプ１６の圧力を
減圧してパイロット室Ｐ₁の内側室９とパイロット室Ｐ₂
とに供給する。また、この減圧弁２８、２９をタンク開
放状態にすれば、上記内側室９及びパイロット室Ｐ₂が
タンクに開放される。なお、一方の減圧弁をタンク開放
状態にし、他方の減圧弁を減圧機能発揮状態にすれば、
これら一対の減圧弁２８、２９が相まってこの発明にお
ける切換手段として機能することになる。

【００１４】次にこの第１実施例の作用を説明する。図
１は、スプール２が中立の位置にある状態を示し、この
とき減圧弁２８、２９は非励磁状態にあり、パイロット
ポンプ１６のパイロット圧は、いずれのパイロット室に
も供給されていない。このようにスプール２が中立位置
にあれば、供給通路２５およびタンク通路２４がアクチ
ュエータポート２０、２１に連通ないので、図示してい
ないアクチュエータも作動しない。

【００１５】上記の状態から減圧弁２９を励磁すると、
パイロットポンプ１６からのパイロット圧が減圧され
て、この減圧されたパイロット圧がパイロット通路２７
を介してパイロット室Ｐ₂に供給される。このようにパ
イロット室Ｐ₂にパイロット圧が供給されると、スプー
ル２には、図中左方向の作用力が働く。そのため、スプ
ール２はセンタリングスプリング１４の弾性力に抗しな
がら移動する。このとき補助切換弁１８を図示の位置に
保てば、パイロットポンプ１６のパイロット圧が、補助
切換弁１８を介してパイロット室Ｐ₁の外側室１０に供
給される。そのため、ストローク規制ピストン８には、
パイロット圧による図中右方向の作用力が働くので、ス
トローク規制ピストン８は、その筒部８ａをバルブ本体
１の端面１ａに押し付けた状態でその位置を保持してい
る。

【００１６】上記スプール２が所定量ストロークする
と、筒部８ａとバルブ本体端部１ａとで位置決めされた
ストローク規制ピストン８に当接する。このときストロ
ーク規制ピストン８の図中右方向の作用力は、スプール
２の図中左方向の作用力よりも大きくなっている。なぜ
なら、外側室１０におけるストローク規制ピストン８の
受圧面積を、パイロット室Ｐ₂におけるスプール２およ
びガイドロッド１２のフランジ部１２ａの受圧面積より
も大きくしたり、外側室１０内のパイロット圧を、パイ
ロット室Ｐ₂内のパイロット圧よりも高くしたりしてい
るからである。したがって、スプール２は、筒部８ａを
バルブ本体１の端面１ａに当接したストローク規制ピス
トン８によってその移動が規制される。このときの状態
を示したのが図２である。

【００１７】スプール２が図２の位置に移動すると、こ
のスプール２に形成した第１環状溝３を介してタンク通
路２４と流通路２２とが連通するとともに、スプール２
に形成した第２環状溝４を介して供給通路２５と流通路
２３とが連通する。したがって、図示していないポンプ
から供給された圧油は、供給通路２５→第２環状溝４→
流通路２３→アクチュエータポート２１を経由して、図
示していないアクチュエータに供給される。そしてこの
アクチュエータの戻り油は、アクチュエータポート２０
→流通路２２→第１環状溝３→タンク通路２４を経由し
て、図示していないタンクに戻る。

【００１８】上記の状態において、補助切換弁１８に設
けたソレノイド１７を励磁してこの補助切換弁１８を図
中左側位置に切り換えると、パイロット室Ｐ₁の外側室
１０がタンクＴに連通する。そのため外側室１０がタン
ク圧になる。したがって、パイロット室Ｐ₂の作用力
で、スプール２とストローク規制ピストン８とが一体と
なって図中左方向に移動し、最終的には、ストローク規
制ピストン８が外側室１０の側面に当接する。このとき
の状態を示したのが図３である。

【００１９】スプール２が図３の位置に移動すると、こ
のスプール２に形成した第１環状溝３を介してタンク通
路２４と流通路２２とが連通するとともに、スプール２
に形成した第３環状溝５を介してタンク通路２４と流通
路２３とが連通する。そのため、図示していないアクチ
ュエータの両方の油室が、図示していないタンクに連通
することになる。このように両方の油室が連通すると、
図示していないアクチュエータはその自重で降下する。
ただし、流通路２２とタンク通路２４とは、第１環状溝
３の端部に形成したノッチ３ｂによって連通しているの
で、このノッチ３ｂを通過する流体には絞り抵抗が作用
する。つまり、図示していないアクチュエータからタン
クへ排出される流体をメータアウト制御している。な
お、このときアクチュエータポート２１側からは、タン
クから吸込まれた流体がアクチュエータに供給される。

【００２０】また、ローダのバケットを地面に接触させ
て、そのバケットの自重で地均しをする場合には、流通
路２２とタンク通路２４との連通をノッチ３ｂだけでな
く第１環状溝３で連通するようにする。このようにすれ
ば、地均し中にバケットの上下の移動が自由になり、こ
のバケットの自重だけで地均しができる。

【００２１】次に上記の状態から減圧弁２９を消磁する
とともに減圧弁２８を励磁すると、パイロットポンプ１
６からのパイロット圧が減圧弁２８で減圧されて、この
減圧されたパイロット圧がパイロット通路２６を介して
パイロット室Ｐ₁の内側室９に供給される。このとき外
側室１０は、パイロットポンプ１６に連通していてもタ
ンクＴに連通していても、内側室９内のパイロット圧は
換わらない。そのため、補助切換弁１８はどちらの切換
位置にあってもよい。したがって、上記のように内側室
９にパイロット圧が供給されると、スプール２には、図
中右方向の作用力が働く。そのため、スプール２はセン
タリングスプリング１４の弾性力に抗しながら図中右方
向に移動する。そして、このスプール２が所定量ストロ
ークすると、ガイドロッド１２のフランジ部１２ａが、
パイロット室Ｐ₁の側面に当接する。このときの状態を
示したのが図４である。

【００２２】スプール２が図４の位置に移動すると、こ
のスプール２に形成した第１環状溝３を介して供給通路
２５と流通路２２とが連通するとともに、スプール２に
形成した第２環状溝４を介してタンク通路２４と流通路
２３とが連通する。したがって、図示していないメイン
ポンプから供給された圧油は、供給通路２５→第１環状
溝３→流通路２２→アクチュエータポート２０を経由し
て、図示していないアクチュエータに供給される。そし
てこのアクチュエータの戻り油は、アクチュエータポー
ト２１→流通路２３→第２環状溝４→タンク通路２４を
経由して、図示していないタンクに戻る。

【００２３】以上のようにすれば、パイロット圧によっ
てスプール２を４つの切換位置に切り換えることがで
き、図示していないアクチュエータも４段階に制御する
ことができる。

【００２４】図５はこの発明の第２実施例を示したもの
である。この第２実施例では、スプール２に形成した環
状溝の形状および位置を変えた点が第１実施例と異なっ
ており、その他は、第１実施例と同じである。そして、
図５に示す状態は、パイロット室Ｐ₁の外側室１０にパ
イロットポンプ１６のパイロット圧が供給されるととも
に、パイロット室Ｐ₂に減圧したパイロット圧が供給さ
れているときを示している。このとき、スプール２は、
筒部８ａとバルブ本体端部１ａとで位置決めされたスト
ローク規制ピストン８に、その端部２ａを当接した位置
に移動する。

【００２５】スプール２が図５の位置に移動すると、タ
ンク通路２４と流通路２２とが連通し、供給通路２５と
流通路２３とが連通する。そして図示していないポンプ
から供給された圧油は、供給通路２５→第２環状溝４→
流通路２３→アクチュエータポート２１を経由して、図
示していないアクチュエータに供給されるとともに、ア
クチュエータの戻り油は、アクチュエータポート２０→
流通路２２→第１環状溝３→タンク通路２４を経由し
て、図示していないタンクに戻る。

【００２６】ただし、このときタンク通路２４と流通路
２２とが、第１環状溝３の端部に形成したノッチ３ａに
よって連通している。また、供給通路２５と流通路２３
とが第２環状溝４の端部に形成したノッチ４ａによって
連通してる。これらノッチは開度が小さいので、そこを
流れる流量が少なくなる。そのため、図示していないア
クチュエータへの供給流量が少なくなり、またその戻り
油も少なくなる。したがって、図示していないアクチュ
エータの作動速度も遅くなる。

【００２７】上記の状態から補助切換弁１８を切り換え
て、パイロット室Ｐ₁の外側室１０をタンクＴに連通す
ると、スプール２がストローク規制ピストンと一体とな
って図中左側にフルストロークする。このようにスプー
ルが図中左側にフルストロークすれば、タンク通路２４
と流通路２２とが第１環状溝３によって連通し、供給通
路２５と流通路２３とが第２環状溝４によって連通す
る。したがって、図示していないアクチュエータの作動
速度も、上記ノッチによって連通しているときよりも速
くなる。

【００２８】なお、４つの切換位置にスプール２を切り
換えるためには、ストローク規制ピストン８に対する図
中右方向の作用力を、スプール２に対する図中左方向の
作用力よりも大きくする必要がある。そのため上記第
１、２実施例では、スプール２に作用するパイロット圧
を減圧弁によって減圧したり、スプール端部２ｂあるい
はフランジ部１２ａに対する受圧面積よりもストローク
規制ピストン８に対する受圧面積を大きくしている。た
だし、ストローク規制ピストン８に対する図中右方向の
作用力を、スプール２に対する図中左方向の作用力より
も大きくするためには、上記いずれかの方法で足りる。
また、第１、２実施例では、パイロットポンプによって
パイロット圧を供給しているが、アクチュエータ作動用
のポンプを減圧してパイロット圧としてもよい。

【００２９】

【発明の効果】第１の発明によれば、パイロット圧で４
位置切換弁を切り換えることができる。そのため、３位
置弁と２位置弁との２台の切換弁で切り換えていた従来
にくらべ、装置を小型化でき、コストも安くなった。第
２の発明によれば、ストッパーを特別に設けなくてもス
トローク規制ピストンを位置決めすることができる。第
３の発明によれば、ストローク規制ピストンやスプール
の受圧面積を自由に設定できる。第４の発明によれば、
特別に減圧弁を設ける必要がなく、その分装置を小型化
できる。第５の発明によれば、切換位置に応じて流量を
制御できるので、アクチュエータの作動速度を段階的に
制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の４位置切換弁の断面図である。

【図２】第１実施例の４位置切換弁の断面図である。

【図３】第１実施例の４位置切換弁の断面図である。

【図４】第１実施例の４位置切換弁の断面図である。

【図５】第２実施例の４位置切換弁の断面図である。

【符号の説明】

１バルブ本体２スプールＰ₁ パイロット室Ｐ₂ パイロット室８ストローク規制ピストン８ａこの発明のストッパーを構成する筒部９内側室１０外側室１４センタリングスプリング１６この発明のパイロット圧源であるパイロットポ
ンプ１８切換弁２８この発明の切換手段である減圧弁２９この発明の切換手段である減圧弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブ本体と、このバルブ本体に摺動自
在に組み込んだスプールと、このスプールの両端を臨ま
せた一対のパイロット室と、一対のパイロット室の一方
のパイロット室に設けたセンタリングスプリングと、上
記他方のパイロット室に摺動自在に設けるととともに、
この他方のパイロット室をスプール側の内側室とそれと
反対側の外側室とに区画するストローク規制ピストン
と、上記他方のパイロット室の内側室に設けて上記スト
ローク規制ピストンを所定の位置で規制するストッパー
と、パイロット圧を発生するパイロット圧源と、このパ
イロット圧源を上記一方のパイロット室に連通したり、
あるいは上記他方のパイロット室の内側室に連通したり
する切換手段と、上記他方のパイロット室の外側室を上
記パイロット圧源に連通したりタンクに連通したりする
補助切換弁とを備え、上記ストローク規制ピストンを介
してスプールに作用する上記外側室の作用力が、上記一
方のパイロット室におけるスプールに対する作用力より
も大きくなる構成にし、上記パイロット圧源を上記他方
のパイロット室の外側室および一方のパイロット室に連
通すると、ストッパーで位置規制されたストローク規制
ピストンに当接する位置まで上記スプールが上記センタ
リングスプリングに抗して移動可能となり、パイロット
圧源を上記一方のパイロット室に連通し、かつ、上記他
方のパイロット室の外側室をタンクに連通すると、スプ
ールとストローク規制ピストンとが一体になって移動し
て、ストローク規制ピストンが他方のパイロット室の外
側室の側面に当接する位置までスプールが上記センタリ
ングスプリングに抗して移動可能となり、パイロット圧
源を他方のパイロット室の内側室に連通すると、スプー
ルがセンタリングスプリングに抗して移動する構成にし
たことを特徴とする４位置切換弁。
【請求項２】ストローク規制ピストンに筒部を形成
し、この筒部と他方のパイロット室の内側室の内面とで
ストッパーを構成する請求項１記載の４位置切換弁。
【請求項３】切換手段を、一対の減圧弁で構成した請
求項１又は２記載の４位置切換弁。
【請求項４】他方のパイロット室の外側室におけるス
トローク規制ピストンに対する受圧面積を、一方のパイ
ロット室におけるスプールに対する受圧面積よりも大き
くしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の４位置切換弁。
【請求項５】スプールのいずれかの切換位置を、開度
を制御した絞り位置としたことを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１項に記載の４位置切換弁。