JPH11351436A - パイロット操作切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ポンプで駆動されるアクチュエータの応
答波形に生じる歪みを低減させることのできる改良され
たパイロット操作弁を提供する。 【解決手段】 スプール１１の両端に小径のパイロット
ピストン１８，１９を設けてパイロット操作切換弁７に
おける弁ケース８のパイロット室１２，１３へと嵌挿
し、これらパイロット室１２，１３とパイロットピスト
ン１８，１９によってスプール１１の切換用パイロット
圧力を受けるパイロット受圧面１５，１６をスプール１
１の断面よりも小さく構成すると共に、パイロット受圧
面１５，１６を除くスプール１１の両端受圧面２２，２
３をリザーバタンク１７に対して開放する。

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、例えば、動力源
として電動モータ等を用いた油圧ポンプで駆動される油
圧シリンダ等の直動型アクチュエータにおいて、当該ア
クチュエータの応答波形が問題となるサーボアクチュエ
ータへの使用に適するパイロット操作切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置としては、図６に示
すように、動力源１として電動モータ２と当該電動モー
タ２により正逆動作される油圧ポンプ３を用い、この油
圧ポンプ３の両給排口４，５を油圧シリンダ等からなる
直動型アクチュエータ６へと連通して正逆駆動する。

【０００３】しかも、上記と併せて、油圧ポンプ３の両
給排口４，５をパイロット操作切換弁７の弁ケース８に
設けたパイロット油路９，１０を通してスプール１１の
両端パイロット室１２，１３へと導き、これらパイロッ
ト室１２，１３を通して油圧ポンプ３の差圧をセンタス
プリング１４により中立状態に保ったスプール１１の両
端面である受圧面２２，２３に加え、当該差圧力でスプ
ール１１を切換動作しつつアクチュエータ６の戻り側を
リザーバタンク１７へと連通して正逆駆動に伴う流量差
を補償するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、そうとは言っ
ても、このものでは、油圧ポンプ３の差圧力でパイロッ
ト操作切換弁７のスプール１１を切り換えるためには、
当該スプール１１の端面受圧面積と切り換わりに必要な
ストローク長さとの積によって与えられる流量が必要と
なる。

【０００５】そのために、アクチュエータ６をサーボ制
御用のアクチュエータとして使用しようとすると、パイ
ロット操作切換弁７のスプール１１の切り換わりに伴う
流量損失が原因となって、図７に実線で示すアクチュエ
ータ６の実際の応答波形が目標信号である鎖線の正弦波
に対して歪んでしまうことになる。

【０００６】したがって、この発明の目的は、油圧ポン
プで駆動されるアクチュエータの応答波形に生じる歪み
を低減させることのできる改良されたこの種のパイロッ
ト操作切換弁を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記したこの発明の目的
は、スプールの両端に小径のパイロットピストンを設け
て弁ケースのパイロット室へと嵌挿し、これらパイロッ
トピストンとパイロット室とでスプール切換用のパイロ
ット圧力を受けるパイロット受圧面をスプール断面より
も小さく構成すると共に、パイロット受圧面を除くスプ
ールの両端受圧面をリザーバタンクへと開放することに
よって達成される。

【０００８】すなわち、上記のように構成することによ
り、供給側のパイロット圧力がパイロット室を通してパ
イロットピストンの一方のパイロット受圧面に作用し、
当該パイロットピストンを通してパイロット操作切換弁
のスプールを排出側へと向って自動的に切り換える。

【０００９】しかも、このとき、パイロット操作切換弁
のスプールの両端面と対応する油室は、上記パイロット
ピストンのパイロット室に比べて著しく断面積が大きい
ばかりでなく、リザーバタンクにも通じているので無理
なく自由に作動油の給排が行われる。

【００１０】これにより、スプールを切り換えるための
作動油の必要流量が少なって余った分の作動油がアクチ
ュエータの供給側へと回り、当該アクチュエータを動作
させるための損失流量を減少させることで、油圧ポンプ
によって駆動されるアクチュエータの応答波形に生じる
歪みを低減させることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明するが、当該説明に際しては、先
に示した図６の従来例との対比において説明していくの
がこの発明を理解する上で最も好適と考えられるので、
以下には、同等の油圧装置に対してこの発明を適用した
場合を例にとり説明していくことにする。

【００１２】図１において、動力源１に電動モータ２と
当該電動モータ２によって正逆動作される油圧ポンプ３
とを用い、この油圧ポンプ３の両給排口４，５を油圧シ
リンダ等からなる直動型アクチュエータ６へと連通し、
当該油圧ポンプ３を正逆回転することでアクチュエータ
６を往復駆動し得るようにしてある。

【００１３】一方、パイロット操作切換弁７は、スプー
ル１１の両端面から軸方向へと向って小径のパイロット
ピストン１８，１９を突出させ、これらパイロットピス
トン１８，１９を弁ケース８に設けた左右のパイロット
油路９，１０に嵌挿してパイロット室１２，１３を区画
することにより、スプール１１の切換用パイロット圧力
を受ける受圧面１５，１６を当該スプール１１の断面よ
りも小さく構成している。

【００１４】また、パイロットピストン１８，１９を除
くスプール１１の両端面は、弁ケース８側に設けた油室
２０，２１に向い露呈させて両端受圧面２２，２３とす
ると共に、これら油室２０，２１を連絡油路２４，２５
でリザーバタンク１７にそれぞれ連通している。

【００１５】このようにして、油圧ポンプ３の差圧をセ
ンタスプリング１４によりスプール１１を通して中立状
態に保ったパイロットピストン１８，１９の両端面であ
る受圧面１５，１６に加え、当該差圧力によりパイロッ
トピストン１８，１９を介してスプール１１を切換動作
しつつ、アクチュエータ６の戻り側をリザーバタンク１
７へと連通して正逆駆動に伴う流量差を補償するように
したのである。

【００１６】このように構成することで、油圧ポンプ３
からアクチュエータ６へと送られる供給側の油圧力がパ
イロット圧力として、パイロット油路９，１０からパイ
ロット室１２，１３を通してパイロットピストン１８，
１９の一方のパイロット受圧面１５または１６に作用す
る。

【００１７】そして、この一方のパイロット受圧面１５
または１６に作用するパイロット圧力によってパイロッ
ト操作切換弁７のスプール１１が、パイロットピストン
１８または１９を通してセンタスプリング１４に抗し排
出側へと向い自動的に切り換えられる。

【００１８】しかも、この場合において、パイロット操
作切換弁７のスプール１１の両端面と対応する油室２
０，２１は、上記パイロットピストン１８，１９のパイ
ロット室１２，１３に比べて著しく断面積が大きいだけ
でなく、リザーバタンク１７にも通じていることから無
理なく自由に作動油の給排が行われる。

【００１９】これにより、スプール１１を切換動作する
ための作動油の必要流量が少なって余った分の作動油が
アクチュエータ６の供給側へと回り、当該アクチュエー
タ６を動作させる損失流量を減少させることで図２に鎖
線と実線で示すように、アクチュエータ６の目標信号で
ある鎖線の正弦波に対して油圧ポンプ３により駆動され
るアクチュエータ６の応答波形に歪みが生じるのを低減
させることになる。

【００２０】なお、以上述べてきた図１の実施の形態に
あっては、スプール１１の両端から一体にしてパイロッ
トピストン１８，１９を突出させたが、図３の実施の形
態のように、スプール１１を軸方向に貫通して両端から
一体的にパイロットピストン１８，１９を突出させるよ
うにしてもよく、このように構成することで、スプール
１１とパイロットピストン１８，１９を別々にして加工
することができることから、パイロット操作切換弁７を
容易に構成することが可能になる。

【００２１】また、上記した図１および図３の実施の形
態にあっては、何れもスプール１１とパイロットピスト
ン１８，１９一体にして構成したが、図４に示す実施の
形態のように、スプール１１とパイロットピストン１
８，１９をそれぞれ切り離して別体に構成し、これらパ
イロットピストン１８，１９をパイロット圧力でスプー
ル１１に押し付けるようにしてもよい。

【００２２】このように構成することで、スプール１１
とパイロットピストン１８，１９の間に芯ずれが生じた
としてもスプール１１の切換動作に悪影響を与えること
がなく、したがって、或る程度の芯ずれを許容し得るこ
とからパイロット操作切換弁７の加工が容易となる。

【００２３】さらに、上記した図５の実施の形態に対し
て図６に示す実施の形態ように、弁ケース８とスプール
１１の端面とに亙って押圧板２６，２７を設け、これら
押圧板２６，２７を通してスプール１１の両端面にセン
タスプリング１４を介装してやる。

【００２４】これにより、左右のセンタスプリング１４
のスプリング力に差があったとしてもスプール１１の中
立位置が機械的に補償されることから、これらセンタス
プリング１４のスプリング特性に頼らずにスプール１１
の中立位置が安定して確保されることになる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、パイロット操作切換弁のスプールの両端に小径の
パイロットピストンを設けて弁ケースのパイロット室へ
と嵌挿し、これらパイロットピストンとパイロット室と
でスプール切換用のパイロット圧力を受けるパイロット
受圧面をスプール断面よりも小さく構成すると共に、パ
イロット受圧面を除くスプールの両端受圧面をリザーバ
タンクへと開放したことにより、スプールを切り換える
ための作動油の必要流量が少なってその余った分の作動
油がアクチュエータの供給側へと回り、当該余剰油の分
だけアクチュエータを動作させるための損失流量が減少
することになるので、油圧ポンプによって駆動されるア
クチュエータの応答波形に生じる歪みを低減させること
が可能になる。

【００２６】それに対して、請求項２の発明によれば、
上記した効果に加え、スプールを軸方向に貫通して両端
から一体的にパイロットピストンを突出させるように構
成したことにより、スプールとパイロットピストンとの
加工がそれぞれ独立して別々にできることから、パイロ
ット操作切換弁を製作が容易にできるという効果を有す
る。

【００２７】また、請求項３の発明によれば、スプール
とパイロットピストンをそれぞれ切り離して別体に構成
し、これらパイロットピストンをパイロット圧力でスプ
ールに押し付けるようにしことにより、上記したこれら
の効果に加えて、スプールとパイロットピストンの間に
芯ずれが生じたとしても、スプールの切換動作に何等の
悪影響をも与えることなく或る程度の芯ずれを許容し得
ることから、パイロット操作切換弁の加工がさらに容易
になるという効果をもつ。

【００２８】さらに、請求項４の発明によれば、弁ケー
スとスプールの端面とに亙って押圧板を設け、これら押
圧板を通してスプールの両端面にセンタスプリングを介
装したことにより、これまで述べてきた各効果に加え
て、左右のセンタスプリングのスプリング力に差があっ
たとしてもスプールの中立位置を押圧板で機械的に補償
し、センタスプリングのスプリング特性に頼らずにスプ
ールの中立位置を安定して確保することができるという
効果をも付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるパイロット操作切換弁の使用の
状態を示す直動型アクチュエータの油圧駆動回路図であ
る。

【図２】同上のパイロット操作切換弁による直動型アク
チュエータへの目標波形と実際の応答波形との差を示す
グラフである。

【図３】この発明の他の実施の形態であるパイロット操
作切換弁の使用の状態を示す直動型アクチュエータの油
圧駆動回路図である。

【図４】同じく、この発明のもう一つの実施の形態であ
るパイロット操作切換弁の使用の状態を示す直動型アク
チュエータの油圧駆動回路図である。

【図５】さらに、この発明の異なる他の実施の形態のパ
イロット操作切換弁の使用の状態を示す直動型アクチュ
エータの油圧駆動回路図である。

【図６】従来から一般に使用されているパイロット操作
切換弁を用いた直動型アクチュエータの油圧駆動回路図
である。

【図７】同上の従来のパイロット操作切換弁による直動
型アクチュエータへの目標波形と実際の応答波形との差
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 動力源 ２ 電動モータ ３ 油圧ポンプ ６ アクチュエータ ７ パイロット操作切換弁 ８ 弁ケース ９，１０ パイロット油路 １１ スプール １２，１３ パイロット室 １４ センタスプリング １５，１６ パイロット受圧面 １７ リザーバタンク １８，１９ パイロットピストン ２２，２３ スプールの両端受圧面 ２４，２５ 連絡油路 ２６，２７ 押圧板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプールの両端に小径のパイロットピス
   トンを設けて弁ケースのパイロット室へと嵌挿し、これ
   らパイロットピストンとパイロット室とでスプール切換
   用のパイロット圧力を受けるパイロット受圧面をスプー
   ル断面よりも小さく構成すると共に、パイロット受圧面
   を除くスプールの両端受圧面をリザーバタンクへと開放
   したことを特徴とするパイロット操作切換弁。
2. 【請求項２】 パイロットピストンを一本の棒状体で構
   成してスプールへと軸方向に向け貫通して固着し、か
   つ、当該パイロットピストンの両端突出部分を弁ケース
   側のパイロット室へと嵌挿してパイロット受圧面とスプ
   ールの両端受圧面を形成した請求項１のパイロット操作
   切換弁。
3. 【請求項３】 パイロットピストンを二本に分けて各パ
   イロット室へと嵌挿し、これら二本のパイロットピスト
   ンでスプールの両端面を挟持しつつパイロット受圧面と
   併せてスプールの両端受圧面を形成した請求項１のパイ
   ロット操作切換弁。
4. 【請求項４】 パイロットピストンを取り巻いてスプー
   ルと弁ケースとの間に、通常状態において当該スプール
   をニュートラルに保つ押圧板を挟んでセンタスプリング
   を介装した請求項３のパイロット操作切換弁。