JPS6011788A - ロジツク弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は、パイロット圧信号に応じて液圧回路を開閉す
るロジック弁に係シ、特に油圧ショベル等の作業機械の
油圧回路の開閉に好４ｈロジック弁に関する。

第１図に従来のロジック弁を示す。弁箱１の弁室２内に
移動可能に配（な芒れたポペット形の弁体３は、先端に
円錐面部３ａを有する。円錐面部３ａは、弁体３の接部
方向（第１図で下方）の移１ＡｌＩにより、弁箱１に設
けられた弁座４に液密的に接触する０これによって、第
１０液圧室５と第２０液圧室６との間の連通がしゃ新式
ねる。第１の液圧室５は第１のポートＡを有し、第２の
液圧室６は第２のポー）Ｂを有する。弁体３の」二輪と
カバー７との間にはパイロンｌ−％　８が形成きれ、パ
イロット室８にはパイロットポートＣからパイロット圧
信号が入力する。パイロット室８にはばね９が設けられ
る。パイロット圧信号及びばね９は、弁％３に対して液
比方間の押圧力を作用させる。

パイロット圧信号がタンク圧（零又はほぼ零）の時には
、第１のボー）Ａから第２のボートＢへの流れは、弁座
４の直径ｄに相当てる弁体３の受圧面積に作用して、こ
れ−を押し上げ、連通させる。

第２のボー）Ｂから第１のボー１−　Ａへの流れは、弁
体３の直径りと弁座４の直径ｄとの差に相当する弁体３
の環状受圧面積に作用して、これ全押し上げ、連通させ
る。パイロット圧信号が高圧になるか、パイロットボー
トＣが閉塞てれ六時には、弁体３の押上げが阻止でれ、
連通がしゃ断はれる。

第１図に示されるロジック弁は、例えば、第２図に示嘔
れる液圧回路に用いられている。これは、４個のロジッ
ク弁１０〜１３により液圧ポンプ１４から液圧シリンダ
１５例えば、油圧ショベルのブームシリンダへの作動液
外の供給を制御する回路である。ロジック弁１０及び１
２の第１のボートＡ１．　Ａ３　は液圧ポンプ１４の吐
出口と管路１６によ多接続され、ロジック弁１１及び１
３の第１のボー）　Ａ２　＋　Ａ４はタンク１７と古路
１８により接続てれる。ロジック弁１０及び１１の第２
のボートＢ□、Ｂ２は液圧シリンダ１５のロンド側液室
１５ａＫ管路１９により接続でれ、ロジック弁１２及び
１３の第２のボートＢ３．Ｂ、は液圧シリンダ１５のボ
トム側液室１５ｂＫ督・路２０により接Ｅ１１．−Ｊれ
る。

パイロット弁２１のワークボー１．　Ｗｌはロジック弁
１０及び１３のパイロットボートＣ１，Ｃ４Ｖこ接続さ
れ、ワークポー１−Ｗ２はロジック弁１１及び１２のパ
イロットボー１−Ｃ２，０３に接続てれる。ノくイロソ
ト弁２１のポンプボートＰには、シャトル弁２２及び２
３により、液圧ポンプ１４（１）吐出圧、液圧シリンダ
１５のロンド９１１１　Ｒ１，室１５ａの圧力、ボトム
１ｌｌｌ液室１５ｂの圧力のうち、一番高い圧力が４カ
レる。パイロット弁２１のタンクボートＴはタンク１７
に接続される。２４はリリーフ弁、２５はアンロード弁
ｆである。

パイロット弁２１が中立位置ノ・にある時は、液圧ポン
プ１６の吐出圧、液圧シリンダ１５のロンド側液室１５
ａの圧力、ボトム側液室１５ｂの圧力のうち、最も高い
圧力がパイロット圧信号として、四つのロジック弁１０
〜１３のパイロットボートＣ□〜Ｃ４に導かれるので、
１−べてのロジック弁１０〜１３は閉止状態にある。

アンロード弁２５を切）換えて、オンロードすると同時
に、パイロット弁２１を切換位置イに切４０ｍえると、
ロジック弁１１及び１２のパイロットボートＣ２，Ｃ３
はタンク１７に連通するので、ロジック弁１１及び１２
は開通状態となる。ロジック弁１０及び１３は閉止状態
の１１である。しｆｃがって、液圧ポンプ１４から吐出
でれた作動液外は、ロジック弁１２を通って液圧シリン
ダ１５のボトム清液Ｈ１５ｂＫ供給され、ロンド側液室
１５ａから排出された戻シ作動液悼はロジック弁１１を
通ってタンク１７へ環流する。

パイロット＝Ｒ２１を切換位置ＩｊＫ９１や換えると、
ロジック弁１０及び１３が開通し、ロジック弁１１及び
１２が閉止するので、液圧ポンプ１４から吐出てれ々作
動液外は、ロジック弁１０を通って液圧シリンダ１５の
ロンド側液室１５ａに供給され、ボトム側液室１５ｂか
らの戻り作動液外は、ロジック弁１３を通ってタンク１
７へ環流する。

ところで、このような液圧回路において、クー１のボー
１Ａが液圧ポンプ１４に、又、第２のボートＢが液圧シ
リンダ１５に接続されん状態のロジック弁、例えばロジ
ック弁１０についてみると、パイロット弁２１が中立位
置ハにあるときは閉弁状態と外っていて、ボートＡ１の
圧力は高くボートＢ１の圧力は低い。そして、ポート八
〇の圧力とボートＢ１の圧力差が大きい場合、パイロッ
ト弁２１を切換位置口に切換えるとパイロットボートＣ
□はタンク１７に連通する穴め弁体３を押圧する力がな
くなり、弁体３はボー）Ａ□における圧力により急速に
押上げられる。この弁体３を押上げる力はボートＡ工の
圧力が高いほど太キく、かつ、開閉速Ｉ及も速く、ボー
トＢ１の圧力の上昇も急激で流入する液体の流量も急増
する。しｆｃがって、液圧シリンダ１５は大きな力で急
速な加速金することとなシ、ロンドに連結され穴部材（
例えばブーム）Ｋよっては、システム全体に与える衝撃
が甚だ大きくなるという欠点が牛じる。

さらに、ボートＡ１とボートＢ□が連通状態にあり、液
圧シリンダが駆動されている場合、パイロット弁２１を
中立位置ハに戻し大ときの状態を考える。

前述のように、ボートＡ１の圧力は高いので、一般にパ
イロット圧はこれに抗して弁体３を押下げる六め犬さく
設定せざるを得ない。そこで、パイロット弁２１を中立
位置ハに戻すと、弁体３はこのパイロット圧によシ急速
に押下げられるため、ボートＡ□とボートＢ１とは急激
にしゃ断状態となる。

しｆｃ力Ｓって、液圧シリンダ１５およびこれに連結さ
れ穴部材は駆動状態から急激に停止状態になシ、ぜきの
場合と同様、極めて大きな＠撃を発生する。

これら衝撃は次の理由によシ、より一層増大する。即ち
、弁体３の円錐面部３ａと弁座４との接圧状態から明ら
かなように、弁体３の変位に対でる弁の開口部通路面積
の変化率は極めて大きく、弁体３の僅かな移動で大量の
液体が流入し又はしや断はれることになる。し穴がって
、前述のような弁の開閉時における衝ジ３は通常のスプ
ール弁等に比べてさらに積大するのを避けることｉｒｆ
でさない０ 本発明はこのような事情に鑑みてな畑れ穴ものであシ、
七の目的は、上記従来の欠点を除き、升の開閉時におい
てその出力の急激な変化を防止するこきがでさ、ひいて
はアクチュエータによる衝♀を緩和することがでさるロ
ジック弁を提供するにある。

この目的を達成する六めに、本発明は、弁体を第１の液
圧室を貫通して伸長し２、弁体の伸長部に離座方向の押
圧力を作用させる新ら六なパイロット富合、弁体に対し
て後座方向の押圧力を作用≦せるパイロット室とは散出
的に独立して設け、両パイロット室が弁体に対して作用
てせる接服力回と離座方向の押圧力のバランス配分によ
ってロジック弁の開閉を制御するようにするとともに、
弁座を円錐凹匍で構成し、この円錐凹面の円錐の頂角と
弁体の円錐部の頂角と’ｆ：　ＡＡｉ：る４Ｕｉとし、
これら頂角の差を所定範囲内の値に設定し穴ことを特徴
とする。

以下、本発明を図示の笑施例に基づいて説明する。

第３図は本発明の一災施例を示す。弁箱２６内にスリー
ブ２７が配置ぜれることによって、弁室２８が形成場れ
、弁室２８内に弁体２９の一部が移動可能に配ＲＧれる
。弁体２９に形成でれ大円ユ「面部２９ａが弁座３ｏに
液密的に接触づ−ることによって第１０液圧室３１と第
２０液圧室３２との間の連通がしゃ断される。円錐面部
２９ａと弁座３゜の構）′ｙ、については後に詳述する
。弁体２９の一端面とカバー３３との間ｖｃ’Ｂ１のパ
イロット室３４が形成され、パイロット室３４にはばね
３５が設けられる。ばね３５及びパイロットボー）ＣＡ
がら入力するパイロット圧４ｇ号によって、弁体２９に
は後座方向の押圧力が作用する。

弁体２９は第１０液圧室３１を貫通して伸長し、その伸
長部２９ｂは、第２の弁室３６内に移動可能に配置され
る。伸長部２９ｂの端面とカバー３７との間には第２の
パイロット室３８が形成され、パイロットボートＣＢか
らパイロット圧１言号が入力する。第１の液圧室３１内
に位１１゛Ｌする弁トド２９の部分には、テーバ部２９
ｃが形成ぜれる。３９．４００まシール、Ａは紀１のボ
ート、Ｂは第２のボートである。

弁室２８の直径Ｄ１、弁室３６の直径Ｄ２、弁ノイ５３
゜の直径ｄの関係は、Ｄ工＝Ｄ２＝ｄと定められる。し
Ｚｔがって、第１の液圧室３１及びε１！２の液圧室３
２の圧力は弁−＋＋２９の移動Ｖζ関係なく、第１のパ
イロット室３４の圧力及びばね３５の力と、碑２のパイ
ロット室３８の圧力とによる弁体２９の押圧力のバラン
ス配分で、升−＋＋２９の後座方向或は「：［ｒ座方同
の心動が行われる。即ち、開弁時に（はいパイロットボ
ートＣＢに高圧のパイ「１ツトＬＥ　イｉｉ号忙導くこ
とによって、弁・犀２９を可を座方同に移ｊ５１〕させ
、第１の減圧室３１と第２の？ｌＩｊ圧室３２と全連通
させる。閉弁時には、パイロットボー）ＣＡＫ高圧のパ
イロット圧信号を導くことによって、弁体２９を後座方
向に移動式せ、円錐面部２９ａを弁座３０に接触させて
、連通をしゃ断する。し六がって、第１のポートＡ、第
２のボー）Ｂの圧力は弁％２９の移動に何等関与するこ
とはなく、第１のボー）Ａおよび第２のボー）Ｂの圧力
の高低によって弁１＋２９の開閉速度が急激に犬きくが
って出力が急、変するのｔ防ぐことができるのである。

第４図は第３図に示す弁体と弁座の拡大断面図である。

図では弁体２９がガχ１のパイロット室３４の圧力によ
シ移行して弁座３０に接座し穴状態が示されている。本
実施例においては、弁座３０は図示のように円錐凹面に
形成これている。ここで、弁座３０の円錐の頂角を０８
、弁体２９の円錐面部２９ａの円錐の頂角を０７とする
と、 θＳ〜θ７ とされる。

このように弁座３０を円錐凹面に形成し穴場合、例えば
弁体２９が上昇（第３Ｎで左行）シ六とき、弁体２９の
円錐面部２９ａと弁座３０とで構成される通路面積の変
化の割合は、図の点線で示す従来の弁座の形状における
′変化の割合に比較して極めて小さくなることは明らか
である０即ち、弁体２９の円錐面部２９ａの一方の端部
２９ａ１と弁座３０の円錐凹面の一方の端部３０ａとの
間隔全Ｌｍとすると、弁体３０の変位が間隔Ｌｍの間は
メータリング領域が構成されることになるので、弁体３
０の変位に対する通路面積の変化を小さくてることがで
きるのである。弁体２９の逆方向の変位についても同じ
である。

し大がって、弁の開閉時における作動液体の流量は、弁
体２９の僅かのダ位で急激に増大又は減少することはな
く、さきの弁体２９の開閉速度の急激な変化の防止と相
俟って、ロジック弁の出力の急変を防ぐのに大きく寄与
することになる。

なお、頂角θ８と頂角θ７とが接近した値になればなる
ほど弁体２９と弁座３０との接触は面接触となシ、第１
図に示す弁座の径ｄが不明確となり、弁のバランスを崩
すおそれがある。又、逆に頂角θ８と頂角θ７とが離れ
た値になればなるほど弁体２９の変位に対する通路面積
の増加率が犬きくなフ、所期の効果を得ることができな
いおそれがある。

これらの点を考慮すると、 Ｏｖ≦　９０゜ １θ、　−７７Ｖ１　＝１０°〜４０゜程度の範囲内で
各頂角を設定すると望ましい結果を得ることができる。

このように、本実施例では、弁体両側のパイロット室の
圧力によってのみ弁体の移行を行なうようにし、かつ、
弁座を円錐凹面に形成し六ので、ロジック弁の出力の急
変を防止することができ、ひいてはアクチュエータによ
る衝撃を緩和することができる。又、ロジック弁の流量
制御も極めて容易になる。さらに、弁座を円錐凹面に形
成し大ことにより、弁体の自動調心作用とくさび作用が
得られ、弁体と弁座との当シが出易くなる。さらに又、
弁体の移行全パイロット室の圧力によってのみ行なうの
で、弁開閉の応答速度を早くすることができるとともに
、パイロット圧は、ばねの力に抗して弁体を動かすだけ
の圧力でよいため、これを小さく設定することができる
。そして、パイロット圧を小さくすることによ勺パイロ
ット管路の破損を防止することができる。又、万一、ノ
くイロット管路が破損しても、本実施例の構成ではロジ
ック弁が開通状態になることはなく、不測の事故を防止
することができる。又、弁体にテーノ（部を設は六ので
、スプール弁の流体力補償として一般に用いられている
ものと同じく、開弁時、第１０液王室から第２０液王室
への作動流体の流れによシ弁体に作用する離座方向の流
体力を相殺することができる。

第５図は本発明の他の実施例を示ｊ。第３図と同様な部
分は同一符号にて示す。第３図の実施例では、Ｄ２＝ｄ
である六め、弁体２９の伸長部２９ｂを弁室３６へ挿入
する際に、弁室３６の入ロエソジ部でシール４０が損傷
することがある。本実施例では、これを防ぐために、弁
室３６の直径Ｄ２Ｕ：弁座３０の直径ｄよシ小さく定め
られる。これによって、シール４０の損傷が防止できる
だけでなく、弁体４１の円錐面部４１ａが弁座３０に強
く当大ることによって、弁座３０の内側にかえりが出た
場合でも、Ｄ２〈ｄであるので、弁・坏４１の伸長部４
１ｂを弁座３０から抜き出てことができる。円錐面部４
１ａと弁座３０の構成は第４図に示すものと同じである
。又、弁体４１には第３図の弁体２９と同様にテーパ部
４１ｃが流捧力補償の没め設けられる。

ところで、本実施例では、Ｄ２〈ｄとし六介め、第１の
液圧室３１の液圧が（ｄ”−Ｄ、”）　［比例し斤離座
方向の押圧力を弁座４１に作用はせる。この押圧力を相
殺でるために、カバー３３に固定され六ピストン４２が
、弁１４＝４１内のピストンチャンバ４３に摺動可能に
嵌入し、ピストンチャンバ４３内には、ピストン４２に
よって第１のパイロット室３４から液圧的（て分離きね
六液室４４が設けられる。液室４４は連通孔４５によυ
第１０液王室３１に連通する。ピストン４２〕１ｌｉｌ
ｊ径Ｄ３は、Ｄ、２−Ｄ、ｉ＝Ｄ、２に満足する値に定
められる。これによって、第１の液圧室３１の液圧は液
室４４に伝えら粗て、Ｄｓ２に比例し六離座方間の押圧
力が弁体４１に作用［２、前記し大離座方間の押圧力全
相殺する○このように、本実施例では、弁体両側のパイ
ロット室の圧力シでよってのみ弁体の移行を行なうよう
にし、かつ、弁座を円錐凹面に形成し、σらに、端部の
弁室の直径Ｄ２を弁座の直径ｄより不埒り［７六ので、
ささの実施例と同じ効果な奏するとともに、シールの損
傷を防止でることができ、かつ、弁座の内側にかえｐが
出ても弁体の伸長部を弁座から抜き出てことかでさる。

又、ピストンの「（径をり、２−Ｄ、”＝Ｄ、”　を満
足する値よりわずかに太きくでると、閉弁時、第１の液
圧室の液圧が犬きく斤れば、弁棒全接部方向へ押千力が
増し、円部０面部と弁座との液密性が良くなり、紀１の
液圧室が冒圧になっても、第１の蹟圧室から第２の液圧
室への内部リークが増加しない性質のロジック弁が得ら
れる。さらに、弁体の直径Ｄ１ヲ弁座の直径ｄよりわず
かに小をくすると、閉弁時、第２０腋王室が高圧になっ
ても、第２０液圧室から第１０液圧室への内部リークが
小はくなる。このように、四つ径ｄ　ｖ　Ｄ　１　＋　
Ｄ　２　＋　Ｄ　３を少し変えることにより、内部リー
クやパイロット圧の調整などが可能となる。

さらに又、パイロットボートの入口に絞りを設けること
により、開弁速度や閉弁速度を自由に調節することがで
きる。

第６図は本発明の別の実施例を示す。この実Ｍ５例でも
、弁体４６の伸長部４６ｂの直径Ｄ２は弁座３０の直径
ｄよシ小゛さく定められる。又、弁座３０と弁’ｉ＝ｔ
；４６０円錐面部４６ａの構成は第４図に示′ｉ″描成
と同じである。Ｄ　２　（ｄであるために、第１の液圧
室３１の液圧によって（ｄ２−Ｄ♂）［比例した離座方
間の押圧力が弁に４６に作用するが＼この押圧力を相殺
でる手段が第４図と相違１−る。弁＄＋４６（ては、＠
径Ｄ３の小径部４６ｄが第１のパイロット室３４側に形
成され、スリーブ２７と小径部４６ｄとの間に液室４７
が設けられる。液室４７は、弁体４６に設けられ穴連通
孔４８を経て第１の液圧室３１に連通する。直径Ｄ３は
伸長部４６ｂの直径Ｄ２に等しく定めら才する０勿論Ｄ
□−ｄであるのは他の実施例と同様である。し斤がって
、ｄ　２　ｐ　ニーＤ、２ｐ　、２とｌシ、前記の押圧
力が相殺はれる。

このように、′４：、笑施例では、弁体両側のパイロッ
ト室の圧力によってのみ弁体の移行を行なうようにし、
かつ、弁座を内組凹面に形〕戎し、づら（て、端部の弁
室の直径Ｄ２全弁座の直径ｄよシ小きくし、第１のパイ
ロット室１１１のゾＰ　ｉ７ｉ□とスリーブ間に液室を
設け、この池室とεＩ−１の液ＩＥ室とを述）ｌｆ４孔
で連絡し穴ので、第４図に示す実施例と同じ効果全表す
るとともに、シールのＪｆｔ傷？防止することができ、
かつ、弁座の内側にかえりが１１つても弁座の伸長部を
弁座から抜き出てことがでひる。又、１ｌｆｆｉ　イー
’ＱＤ１を直径ｄより僅かに犬さく丁れば、第１０液正
室から第２０液王室への内部リークが小でくなυ、直径
ＤＩ全直径ｄより小はぐでれば、逆万同の内部リークが
小感くなる。

なお、上記各実施例におけるばねは必ず（−も必要では
なく、これを省くこともできる。

以上述べ穴ように、本発明においては、弁朴両ｔ（ｕの
パイロット室の圧力によってのみ弁ヤトの移行全行なう
ようにし、かつ、弁座を円錐凹面に形〕戎し人ので、ロ
ジック弁の出力の急変を防止てることができ、Ｏ・いて
は、アクチュエータによる匈シ：超を緩和することがで
きる。又、ロジック弁の流Ｈｉｇ制御も極めて容易にな
る。きらに、弁座を円錐凹面に形成し六ことによシ、弁
体の自動調心作用とくさび作用が得られ、弁体と弁座と
の当シが出易くなる。さらに又、弁体の移行をパイロッ
ト室の圧力によってのみ行なうので、弁開閉の応答速度
全早くすることができるとともに、パイロット圧は、ば
ねの力に抗して弁体を動か丁だけの圧力でよいため、こ
れを小さく設定することができる。

そして、パイロット圧を小感くでさることによシパイロ
ット管路の破損を防止することかでさる。

又、万一、パイロット管路が破損しても、ロジック弁が
開通状態になることは碌く、不測の事故を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロジック弁の断面図、第２図は従来のロ
ジック弁を用い六液圧回路の系統図、第３図は本発明の
一実施例に係るロジック弁の断面図、第４図は第３図に
示す弁体の円錐面部と弁座の拡大断面図、第５図および
第６図はそれぞれ本発明の他の実施例に係るロジック弁
の断面図である０ ２８・・・・・・弁室、２９・・・・・・弁体、２９ａ
・・・・・・円錐面部、２９ｂ・・・・・・伸長部、３
０・・・・・・弁座、３１・・・・・・第１の液圧室、
３２・・・・・・第２の液圧室、３４・・・・・・第１
のパイロット室、３６・・・・・・弁室、３８・・・・
・・第２のパイロット室、４１・・・・・・弁体、４１
ａ・・・・・・伸長部、４６・・・・・・弁体、４６ａ
・・・・・・円錐面部、４６ｂ・・・・・・伸長部、Ａ
・・・・・・第１のポート、Ｂ・・・・・・第２のボー
ト、ＣＡ、ＣＢ・・・・・・パイロットボート。 ｔｌｔｌ＠ 第２図 第３図 第４図 θ５ 第５図 ９３６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　円錐面部を有し、弁室内に移動可能に配置された
   弁体と、この弁体の接部方向の移動にょシ円錐面部と液
   密的に接触する弁座と、この弁座に前記弁体の円錐面部
   が接触することによシ連通がしゃ断される第１の液圧室
   および第２の液圧室と、入力−「るパイロット圧信号に
   ょシ前記弁体に対して接部方向の押圧力を作用きせるパ
   イロット室と全備え々ロジック弁において、前記弁５坏
   を前記第１、の液圧室を貫通して伸長し、その伸長部に
   離座方向の押圧力を作用てせる他のパイロット室を前記
   パイロット室とは液圧的に独立して設け、前記弁座を前
   記弁体の円錐部の頂角と異なる頂角で形成きれた円錐凹
   面とし、これら頂角の差を所定範囲内に設定し大ことを
   特徴とするロジック弁。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記弁体の円錐部
   の頂角は９０度以下であることを特徴とするロジック弁
   。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記両頂角の差の
   所定範囲は１０度乃至４０ＶＬであることを特徴とする
   ロジック弁。