JPS6027841B2 - 流体制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流量比例制御機能と、省馬力制御機能と、最大
圧制御機能とを備える流体制御装置に関するもので、１
個の圧力制御弁でこれら各制御を全て行なえる如くした
ものである。

第６図は従来のこの種の流体制御装置を示すもので、流
量比例制御と省馬力制御とには圧力補償弁１が作用し、
最大圧制御には安全弁２が作用する如くなっており、以
上の制御を行なうのには２個の圧力制御弁が必要である
。

しかもこのように２個の圧力制御弁を用いるものでは、
制御機能が切換わるとき次の如く一側の弁が他側の弁機
能を干渉するなどの欠陥が生ずる。即ち、第６図は流量
調整部３の前位と後位との圧力を圧力補償弁１のスプー
ル４の端部にそれぞれ作用させ、可変オリフイス５で制
御した圧力をポンプ６のシリンダ７に導いてポンプ吐出
量及び吐出圧力を制御し、前記流量調整部３の開度とア
クチュェータ８への供給量とを比例させる比例制御並び
にポンプ吐出圧力を負荷Ｗの大きさに対応させる省馬力
制御を行なっている状態である。

斯る状態において負荷Ｗが大きくなりポンプ吐出圧力の
増大に伴って安全弁２のスプリング９を圧縮し始め、オ
リフィス１０のオーバラップ量が小さくなった場合、反
対にノーマルクローズ状の通路１１の開度が小さくなり
、この通路１１の絞り作用によって圧力補償弁１による
前記比例制御並びに省馬力制御が損われることになる。
つまり、安全弁２には圧力補償弁１の制御機能に干渉す
る訳けである。従って、本発明の技術的課題は、１個の
圧力制御弁に圧力補償弁と安全弁との機能をもたせて、
一側の弁が池側の弁機能を干渉阻害するのを防止するこ
とにある。

この技術的課題を解決する本発明の技術的手段は、吐出
量可変部材を操作するシリンダを備える可変容量形ポン
プの吐出ラインに流量調整部を形成し、この流量調整部
の前後から分岐した分流ラインとフィードバックライン
とを圧力制御弁の両端に蓮通させ、この圧力制御弁によ
り、前記可変容量形ポンプのシリンダを前記分流ライン
とタンクとに切換運通する流体制御装置であって、前記
圧力制御弁はスプリング室を隔てて−側に弁摺動室を、
池側にフィードバックパイロット室をそれぞれ形成し、
前記弁摺動室を前記分流ラインへ、前記パイロット室を
前記フィードバックラインへそれぞれ運通する一方、前
記スプリング室とフィードバックパイロット室との間の
仕切壁を貫通する対向ピンをバネ常数の大きい最大圧制
御用スプリングを介して前記弁摺動室内に設置した主弁
と対向させ、該対向ピンの被ストップ要素と前記仕切壁
との間に所定量のピン可変許容域を形成する一方、前記
対向ピン側において前記最大圧制御用スプリングにバネ
常数の小さい定差圧制御用スプリングを対向させて、前
記主弁を、前記シリンダとタンクとが達通する位置へ保
持するように構成したことである。

この技術的手段によれば、単一の特殊な圧力制御弁に、
バネ常数の大きい最大圧制御用スプリングの伸縮を対向
ピンの被ストップ要素と仕切壁との間のピン可変許容域
で吸収して、該可変許容城に間隙が存在する間は、ポン
プ吐出圧対負荷圧の圧力差と定差圧制御用スプリング力
とを対向させて、シリンダに流入する流体によって吐出
量可変部村を操作して、ポンプ吐出量の制御により、流
量比例制御及び省馬力制御を行なう圧力補償弁の機能を
もたし、しかも、斯る両制御作用をする一方、ポンプ吐
出圧が所定圧に達すると対向ピンの被ストップ要素が仕
切壁に当接して、ポンプ吐出圧を少しでも超えると最大
圧制御用スプリングが縮小して主弁を右勤し、ポンプ吐
出圧が所定圧以上に上昇することを防止し最大圧制御を
行なう安全弁の機能をもたせたものである。

以下、本発明の実施例を第１図並びに同図の一部をシン
ボル化した第２図乃至第４図の作用説明図に基づいて詳
述する。

前記各図は可変容量形ポンプ２１と、４ボート形流量方
向制御弁２２と、アクチュェータ２３と、特殊な圧力制
御弁２４とによって構成している。

前記の可変容量形ポンプ２１の吐出量可変部材２５は通
常、ピストンによる押しつけ力とスプリング２７力とに
より、最大額斜位置にあるような煩斜モーメントを具備
し、常に吐出量を最大値に維持しようとする特性、つま
り最大吐出量特性を備えている。

一方前記の４ボート形流量方向制御弁２２は、前記可変
容量形ポンプ（以下ポンプ２１と称す）の吐出ライン２
８を接続するポンプボートＰと、アクチュェータ２３を
接続するＡ，Ｂ両ボートＡ，Ｂと、タンク２９を接続し
たタンクボートＴとを備え、スプール３０中立時、オー
ルボートブロックで、該スプール３０を変位することに
よって前記ポンプ２１とアクチユェータ２３とのメータ
ィン回路に流量調整部３１が形成される如くしている。

また、該流量方向制御弁２２は、前記ボートＰの両側に
一端を閉口するフィードバックライン３２を備え、該フ
ィードバックライン３２の途中から分岐した開閉ライン
３３をスプール３０に形成した切換部３４によって該ス
プール３０中立時のみタンク２９に蓮適する如くしてい
る。また、前記の圧力制御弁２４はハウジング３６内に
３個の室３７，３８，３９を横方向に配列状に形成して
いる。

該圧力制御弁２４は基本的には３ボート形減圧弁で、左
端の室３７を弁摺敷室とし、該弁摺動室３７を３個のボ
ート、すなわち、一次ボート４１、二次ボート４２、タ
ンクボート４３を介してハウジング３６外に開□すると
共に、該弁摺動室３７内に主弁４０を設置している。一
方、真中の室３８をスプリング室とし、該スプリング室
３８を通路４４を介して前記タンクボート４３に蓮適す
ると共に、同スプリング室３８内にバネ常数の異なる２
個のスプリング４５，４６を設置している。一側のバネ
常数の大きい方の最大圧制御用のスプリング４５はバネ
座４７を介して前記主弁４０と対向し、該最大圧制御用
のスプリング４５に対してバネ常数の４・さし、方の定
差圧制御用のスプリング４６をバネ座４８を介して対向
させることにより、第１図に示すノーマルな状態のとき
、前記主弁４川こ形成したランド４９で一次ボート４１
と二次ボート４２との間に形成される第一圧力制御部５
１を封鎖すると共に、二次ボート４２とタンクボート４
３との間の第二圧力制御部５２を開放する如くしている
。さらに、右端の室３９をフィードバックパイロット室
（以下パイロット室３９と称す）とし、該パイロット室
３９に前記フィードバックライン３２を接続すると共に
、同パイロット室３９と前記スプリング室３８とを隔離
する仕切壁５０に主弁４０の大軽部と同径の対向ピン５
３を貫通させている。該対向ピン５３はその一端がスプ
リング室３８内においてバネ座４８に接触し、最大圧制
御用スプリング４５を介して主弁４０１こ対向するもの
であり、また他端に形成したねじ部５４に圧力調整ナッ
ト５５を設け、該ナット５５によって形成した被ストッ
プ要素５６とハウジングに形成したストッパ５７との間
に所定量のピン可変許容城５８を形成する一方、前記吐
出ライン２８から分岐した分流ライン５９ａを前記第一
圧力制御部５１、通路５９ｂを介して吐出量可変部材２
５に連結したシリンダ６０に連結すると共に、タンクボ
ート４３にタンク６１を連結している。図示実施例は上
記の如く構成するものにして、以下作用を説明する。

バネ座４８を介して対向する２個のスプリング４５，４
６のうち、バネ常数の大きい方のスプリング４５はそれ
が最大限に圧縮されたとき例えば２００ｋｇ／地以上の
流体圧力に抗する力を発生する。

一方バネ常数の小さい方のスプリング４６はそれが最大
限に圧縮されても例えば５ｋ９／塊程度の力しか発生し
ないし、大きな圧縮作用を受けてもその力の値に大き変
化がないものを用いている。従って、第１図の如くポン
プ２１が静止し流体圧力が全然発生していないとき、バ
ネ座４８を介して対向する２個のスプリング４５，４６
はそのバネ常数に対応する量だけそれぞれ圧縮してバネ
力を発生し主弁４０を左方向に押圧する。

この場合、バネ常数の小さい方のスプリング４６は比較
的大きく圧縮するが、バネ常数の大きい方のスプリング
４５は極く微少量だけ圧縮してほとんど自由長の状態を
保持する。

このときのバネ常数の大きい方のスプリング４５長を１
，、バネ常数の小さい方のスプリング４６長をｍ，とし
て、これらスプリング長の変化に基づいて以下の作用を
説明する。

即ち、流量方向制御弁２２は第１図及び第２図の如く中
立状態のとき、ポンプ２１とアクチュェータ２３との間
を遮断し、圧力制御弁２４のフィードバックパイロット
室３９を切換部３４を介してタンク２９に開放する。

このため、第１図の静止状態からポンプ２１を原動機（
図示せず）によって駆動すると、該ポンプ２１から吐出
される流体は第２図に矢印で示す如く全量が一次ボート
４１内に流入し、主弁４０を右方向に変位させながら更
にシリンダ６０内に流入する。

前記ポンプ２１は最大吐出量特性を備え駆動と同時に最
大吐出量が得られるが、前記の如く分流ライン５９ａ、
通路５９ｂを介してシリンダ６０に流入する流体によっ
て吐出量可変部材２５は中立方向に押されるので、吐出
量は自動的に低減され最終的に吐出量は略零になる。

この場合、主弁４０の右方向への変位によって、両スプ
リング４５，４６は前記主弁４０の変位量とバネ常数差
とに対応した量だけ圧縮される。

このとき対向ピン５３を左方向に押すような力は全然発
生しないから、第２図におけるバネ常数の大きい方のス
プリング長１２は第１図での同スプリング長１，よりも
極〈わずかに短かし、だけでほとんど変化はないが、バ
ネ常数の小さい方のスプリング長ｍ２は主弁４０の変位
した量とほとんど等しい量だけ圧縮される。しかし、該
スプリング４６のバネ力は第１図の状態のときとほとん
ど変化がないから、ポンプ吐出力も前記スプリング４６
力に対応する圧力を発生させるのに足りる値に制御され
たまま吐出量を略零にする。

この結果、流量方向制御弁２２中立時の省馬力効果が発
揮される。その後、流量方向制御弁２２を例えば第３図
の如く左方向に操作して、ポンプ２１とアクチュェータ
２３とをつなぐメータィン回路に流量調整部３１を形成
し、同時にフィードバックライン３２を介して流量調整
部３１の後位とパイロット室３９とを挿適すると、該パ
イロット室３９の圧力が増大するので、対向ピン５３は
左方向に押され、スプリング４５を介して主弁４０を一
旦左方向に変位させて第一圧力制御部５１を閉じ、第二
圧力制御部５２を開放するので．、ポンプ２１はその最
大吐出量特性によって吐出量を増大する。

このため、アクチユエータ２３はポンプ２１から供給さ
れる流体によって作動し始め、同時に前記流量調整部３
１の前位の圧力は一次ボート４１を介して主弁４０の左
端に導かれ、主弁４０、スプリング４５、対向ピン５３
を介して負荷圧と対向する。

このため、スプリング４５は負荷圧に対応した量だけ圧
縮される。

そして、このように互いに対向し合うポンプ吐出圧と負
荷圧との圧力差によって主弁４０、スプリング４５、対
向ピン５３によって構成される「３部材蓮継体」は定差
圧制御用スプリング４６力に抗して右方向に変位し、第
一圧力制御部５１の開度を大きくしてポンプ吐出量を減
少しポンプ吐出圧を低減させる。結果的にはポンプ吐出
圧と負荷圧との圧力差と、定差圧制御用スプリング４６
力とがバランスするように第一圧力制御部５１の開度調
整でポンプ吐出量が制御される。

このため、流量調整部３１の前後の差圧も該流量調整部
３１の関度変化とは無関係に常に前記定差圧制御用スプ
リング４６力とバランスする値に保持される。このため
、アクチュェー夕２３への供給流量は流量調整部３１の
開度と比例制御されるし、また斯る比例制御以上の余分
な流体をポンプ２１は吐出しないし、圧力も負荷圧より
も若干大きい程度に制御されるから、アクチュェータ作
動時の省馬力効果が発揮される。

以上第３図の制御時のスプＩＪング長１３は、第２図の
制御時のスプリング長１２よりも負荷分だけ短かく、第
３図において負荷Ｗが大きくなるのに対応して該スプリ
ング長１３は小さくなる。

一方、主弁４０はポンプ吐出量を制御する関係上その位
置は常に一定個所に保持される。

このため、負荷Ｗが大きくなるのと比例的に対向ピン５
３の位置が左方向に移行し、ピン可変許容城５８の中が
縮小される。そして、被ストップ要素５６がストッパ５
７に接触して、ピン可変許容城５８が第４図の如く零に
なったのち、さらに負荷Ｗが大きくなった場合、対向ピ
ン５３の移動は阻止されているので、結果的には主弁４
０が最大圧制御用スプリング４５を圧縮しながら右方向
に移行し始め、第一圧力制御部５１の閥度を大きく開放
して、ポンプ２１の吐出量が零になるまでシリンダ６０
に制御圧を作用させる。即ち、プレッシャコンベンセン
ター特性が得られる。

要するに被ストップ要素５６とストッパ５７とが接触し
たときのスプリング４５力が仮に２００ｋｇ／地の値で
あれば、ポンプ吐出圧力はそれにシリンダ６０内のスプ
リング２７（例えば５ｋ９／地）を加算した値、つまり
２０５ｋ９／嫌に制御される。従って、圧力調整ナット
５５を外部より操作し該ナット５５をねじ部５４に沿っ
て移動させて、ピン可変許容城５８の中を大きくすれば
最大圧制御用スプリング４５をそれだけ余分に圧縮して
、最大吐出制御圧力値を大きくできるし、反対にピン可
変許容城５８の中を小さくするとそれだけ最大吐出制御
圧力値は小さくなる。

なお、実施に当っては第５図に示す如き構成により前記
圧力調整ナットを外部から容易に操作することができる
。

即ち、該図は圧力制御弁のハウジング３６の一端に可変
スリーブ６５をねじ６６を介して係合し、該可変スリー
ブ６５を回転させ、ねじ６６の作用で軸方向に変位させ
ることによって、ストッパ５７と被ストップ要素５６と
の間のピン可変許容城５８を調整する如くしたものであ
る。

なお、その他の第１図と同一符号で示した部分は第１図
と同一要素であるから詳しい説明は省略する。また、定
差圧制御用スプリング４６は図面上、バネ座４８を介し
て最大圧制御用スプリング４５と対向しているが、該ス
プリング４６を対向ピン５３の右端側に設置してもよい
のは勿論であり、特許請求の範囲において「対向ピン５
３側において最大圧制御用スプリング４５にバネ常数の
小さい定差圧制御用スプリング４６を対向させ」という
表現は、図示の如くスプリング４６をスプリング室３８
に設置した状態或いは同スプリング４６をパイロット室
３９内において対向ピン５３の右側に設置する状態等を
意味するものである。本発明は以上詳述したように、吐
出量可変部村２５を操作するシリンダ６０を備える可変
容量形ポンプ２１の吐出ライン２８に流量調整部３１を
形成し、この流量調整部３１の前後から分岐した分流ラ
イン５９ａとフィードバックライン３２とを圧力制御弁
２４の両端に蓮通させ、この圧力制御弁２４により、前
記可変容量形ポンプ２１のシリンダ６０を前記分流ライ
ン５９ａとタンク６１とに切換運通する流体制御装置で
あって、前記圧力制御弁２４はスプリング室３８を隔て
て一側に弁摺動室３７を、他側にフィードバックパイロ
ット室３９をそれぞれ形成し、前記弁摺動室３７を前記
分流ライン５９ａへ、前記パイロット室３９を前記フィ
ードバックライン３２へそれぞれ連通する一方、前記ス
プリング室３８とフィードバックパイロット室３９との
間の仕切壁５０を貫通する対向ピン５３をバネ常数の大
きい最大圧制御用スプリング４５を介して前記弁楢動室
３７内に設置した主弁４０と対向させ、該対向ピン５３
の被ストップ要素５６と前記仕切壁５０との間に所定量
のピン可変許容城５８を形成する一方、前記対向ピン５
３側において前記最大圧制御用スプリング４５にバネ常
数の小さい定差圧制御用スプリング４６を対向させて、
前記主弁４０を、前記シリンダ６０とタンク６１とが達
通する位置へ保持するように構成したものであるから、
バネ常数の大きい最大圧制御用スプリング４５の伸縮を
対向ピン５３の被ストップ要素５６と仕切壁５０との間
のピン可変許容城５８で吸収して、該可変許容城５８に
間隙が存在する間は、ポンプ吐出圧対負荷圧の圧力差と
定差圧制御用スプリング４６力とを対向させ、シリンダ
６０への流入流体で、ポンプ吐出量を制御して流量比例
制御及び省馬力制御を行なう如くしたものである。しか
も、斯る両制御作用する一方、ポンプ吐出圧が所定圧に
達すると対向ピン５３の被ストップ要素５６が仕切壁５
０‘こ当接して、ポンプ吐出圧を少しでも超えると最大
圧制御用スプリング４５が縮小して主弁４０が右勤する
。このため、ポンプ吐出圧が所定圧以上に上昇すること
を防止し、最大圧制御を行なう如くしたものである。こ
のように１個の圧力制御弁２４は流量比例制御及び省馬
力制御と、最大圧制御とに兼用される。このため、例え
ば第６図に示すように前記の各制御を２個の圧力制御弁
で行なうものに比べて、シンプル・コンパクト・低価格
の各効果を奏するし、また一側の弁が他側の弁機能を干
渉阻害するのを防止できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図乃至第４
図は第１図の作用説明図、第５図は他の実施例の説明図
、第６図は従来例の説明図である。 ２１・…・・可変容量形ポンプ、２４・・・・・・圧力
制御弁、２５・・・・・・吐出量可変部村、２８・・・
・・・吐出ライン、３１・・・・・・流量調整部、３２
・・・・・・フイドバツクラィン、３７・・・・・・弁
沼動室、３８・・・・・・スプリング室、３９……フィ
ードバックパイロット室、４０・・・・・・主弁、４５
・・・・・・最大圧制御用スプリング、４６・…・・定
差圧制御用スプリング、５０・…・・仕切壁、５３・・
・・・・対向ピン、５６・…・・被ストップ要素、５８
…・・・ピン可変許容域、５９ａ…・・・分流ライン、
６０……シリンダ、６１……タンク。 第５図第１図 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吐出量可変部材２５を操作するシリンダ６０を備え
   る可変容量形ポンプ２１の吐出ライン２８に流量調整部
   ３１を形成し、この流量調整部３１の前後から分岐した
   分流ライン５９ａとフイードバツクライン３２とを圧力
   制御弁２４の両端に連通させ、この圧力制御弁２４によ
   り、前記可変容量形ポンプ２１のシリンダ６０を前記分
   流ライン５９ａとタンク６１とに切換連通する流体制御
   装置であつて、前記圧力制御弁２４はスプリング室３８
   を隔てて一側に弁摺動室３７を、他側にフイードバツク
   パイロツト室３９をそれぞれ形成し、前記弁摺動室３７
   を前記分流ライン５９ａへ、前記パイロツト室３９を前
   記フイードバツクライン３２へそれぞれ連通する一方、
   前記スプリング室３８とフイードバツクパイロツト室３
   ９との間の仕切壁５０を貫通する対向ピン５３をバネ常
   数の大きい最大圧制御用スプリング４５を介して前記弁
   摺動室３７内に設置した主弁４０と対向させ、該対向ピ
   ン５３の被ストツプ要素５６と前記仕切壁５０との間に
   所定量のピン可変許容域５８を形成する一方、前記対向
   ピン５３側において前記最大圧制御用スプリング４５に
   バネ常数の小さい定差圧制御用スプリング４６を対向さ
   せて、前記主弁４０を、前記シリンダ６０とタンク６１
   とが連通する位置へ保持するように構成したことを特徴
   とする流体制御装置。