JPS6039882B2 - パイロツト制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は主として建設機械の油圧回路に使用するパイ
ロット制御弁に関する。

従来の技術 従釆この種のパイロット制御弁は次のような利点を有す
ることから、建設機械の油圧回路に広く採用されている
。

すなわちパイロット制御弁のパイロット回路は、作業機
の主回路に比べて油の流量が少なくかつ低圧であること
から、少ない操作力で主弁の操作が可能であり、これに
よって運転者の疲労を軽減できること。またパイロット
弁と主弁との間を離して設けることにより、主弁を遠隔
操作できることから、運転者が建設機械に搭乗せずに建
設機械の操縦が可能であること。さらに主弁を操縦席よ
り切離して設けることにより、操縦席まわりの油圧配管
が簡素化されると共に、ＩＪンク機構などにより操作レ
バと操作弁の間を接続する必要もないことから機械的な
構造も簡単となる。しかもパワロスが少なく作業機用の
主弁も小型のものでよいことなどで、これはパイロット
制御手段を用いることによりパイロット弁のりリーフ弁
回路にペント回路が設けられるようになったために生ず
るものである。これら利点を有するパイロット制御弁と
して第３図に示す米国特許第３８６２６４５明細書に記
載のものが公知である。

発明が解決しようとする問題点 上記明細書に示されたパイロット制御弁は、パィ。

ット弁ａによって３位置の主弁ｂを制御するもので、パ
ィ。ツト弁ａにはファインコントロール用としてスプー
ルｃに複数個の固定絞りや可変絞りｅを設けており、パ
イロット弁内の構造が複雑となっている。また各メータ
ィン及びメータアウト回路に夫々絞りｄ，ｅが設けられ
ているため、操作位置から中立へスプリングバックによ
り戻るのに時間を要すると共に、例えば上記明細書のパ
イロット弁ａで４位置の主弁ｂを制御しようとするパイ
ロット弁ａや回路がより複雑となって高価になる塵れが
ある。またパイロット弁ａと主弁ｂとの間を離しての遠
隔操作も可能であるが、パイロット弁ａ内の絞り回路が
上述したように複雑であることから、パイロット弁ａと
主弁ｂの間で圧力降下が大きく、このためより高圧のパ
イロット圧を必要とすると共に、主弁ｂの圧力室ｆをス
プールヱンドーこ設けていることからパイロット回路の
流量も多く必要とするなどの欠点がある。この発明はか
かる欠点を改善する目的でなされたものである。問題点
を解決するための手段及び作用 操作レバにより操作されるパイロット弁と、該パイロッ
ト弁の切換え操作により、制御用ポンプからの油圧が圧
力室内に導入されて、これら圧力室内に設けられたピ諏
トンを介してスプールがパイロット制御される主弁を具
えると共に、主弁の各圧力室とパイロット弁のアクチュ
ェータポートの間を接続する回路に、各ボートの間に位
置して固定絞りを設け、また上記各ボートと、制御用ポ
ンプに通じるボートの間を蓮通及び遮断制御するパイロ
ット弁のスプール外周には可変絞りを、また内部には上
記スプールが中立位置より上げまたは下げ方向へ操作さ
れたとき、上記アクチュェータポートの一方をドレンポ
ートへ蓮適する通孔及び通路を設け、かつ上記主弁のス
プールには該スプールに２段階に作用する中立復帰ばね
を設けると共に、上記パイロット弁に油圧を供給する制
御用ポンプの吐出回路を設けたりリーフ弁のペント回路
と、主弁に油圧を供給する作動油ポンプの吐出回路に設
けたりリーフ弁のペント回路の間を、制御用ポンプ用リ
リーフ弁のペント回路より作動油ポンプ用リリーフ弁の
ペント回路側へのみ流通する逆止弁及び作動油ポンプ用
リリーフ弁のペント回路より制御用ポンプ用リリーフ弁
のペント回路側へのみ流通する逆止弁を介して互に運通
し、かつ上記各逆止弁の下流側聞を、パイロット弁の中
立時のみスプールに設けられたグル−プを介して運通す
るボートを介してタンクに穣糠するよう構成したことか
ら、パイロット弁に設けた可変オリフィスにより制御さ
れた油圧と、アクチュェータポートの間を接続する回路
に設けられた固定絞りにより制限された油圧をパイロッ
ト圧として主弁の圧力室へ送って主弁スプールの制御を
可能にすると同時に、主弁スプールの一端側に設けた中
立復帰用圧縮ばねを２段階に動作ごせて主弁スプールの
４位置制御を可能とすることができる。

またパイロット弁が中立位置に時は、制御用ポンプ及び
作動油ポンプより吐出された油圧は各リリーフ弁により
タンクヘアンロードされていると共に、一部は各リリー
フ弁のペント回路より逆止弁を介してパイロット弁のボ
ートへ導入され、さらにスプールのグループを介してボ
ートよりタンクにドレンされているため、パイロット弁
の中立点ではアンロード回路における抵抗が少なくなり
、これによって主弁の小型化が計れる効果があり、また
同時にパワロスの軽減も計れるようになるなど、従来の
パイロット制御弁が有する不具合を解消することができ
るようになる。実施例この発明の一実施例を図面を参照
して詳述する。

図において１はパイロット弁で、操作レバ２により操作
可能なスプール３を内蔵し、スプール３の周囲に６個の
ボート４，５，６，７，８及び８ａが形成されている。
また上記スプール３内には操作レバ２の反対側より通路
３ａが形成されていて、通路３ａの奥端及び中間部には
、スプール３の外周面に形成したグループ９及び１０と
通路３ａ内に蓬適する通孔３，及び３２が閉口されてい
る。

さらに上記スプール３の外周面には該スプール３が中立
位置にある時ボート５及び８と合致する位置に別のグル
ープ１１及び１２が形成されており一方のグループ１１
の両端側にはメータリング用可変絞り１１ａが形成され
ている。上記スプール３の通路３ａ開ロ端側には総体１
３の一端が般着されており、この筒体１３の池端は上記
パイロット弁１の端面に設けられたばね室１４内におい
て、圧縮ばね１５により反操作レバ２側へ偏椅されたば
ね筒１６に係合されている。一方１７は制御用ポンプで
、例えば２５ｋ８／の、約６Ｚ／側程度の能力を有して
おり、このポンプ１７より吐出された油圧はパイロット
弁１のボート５へと流入し、一部はリリーフ弁１８及び
逆止弁１９を介してパイロット弁１のボート８に流入さ
れており、スプール３が中立位置にある時にはスプール
３のグループより、反対側に設けられたボート８ａを経
てタンク２１にドレンされている。また上記パイロット
弁１のポ−ト４及び６は主弁２２の両端側に設けられた
圧力室２３及び２４に通じる管路２５に接続されており
、管路２５の途中には各ボート４及び６に通じる回路の
間に位置して固定オリフィス２６が設けられていると共
に、ボート７はドレン回路２７を介してタンク２１に接
続されている。一方上記主弁２２は両端側にピストン２
８及び２９が上記各圧力室２３及び２４に収容されたス
プール３０を有しており、このスプール３０の周囲には
７個のボート３１，３２，３３，３４，３５，３６及び
３７が形成されている。

これら各ボート３１ないし３６のうち、ボート３１，３
３及び３７は主弁２２内に設けられた通路３８により互
に連通されていると共に、通路３７はドレン回路３９に
よりタンク２１に接続されている。また他のボートのう
ち、ボート３２と３５は主弁２２内に形成された通路４
０により、ボート３２側よりボート３５側へのみ流通を
許容する逆止弁４１を介してボート３５へ接続されてい
ると共に、通路４０には作動油ポンプ４２の吐出側が接
続されている。この作動油ポンプ４２の吐出側には作業
機用リリーフ弁４３が接続されており、このリリーフ弁
４３のペント回路は逆止弁４４を介して上記パイロット
弁１のボート８に通じる回路へ接続されている。また主
弁２２の一方の油圧室２４にはこれに連続してばね室４
５が設けられており、このばね室４５内には圧縮ばね４
６及び４７が２重に設けられていて、外側の圧縮ばね４
６はばね櫛４８の一端側を反王弁２２側へ偏碕している
。またばね筒４８の他端側はスプール３０の一端側に形
成された小径部３０ａに遊鉄されたばね座４９に当援さ
れている。上記ばね座４９には他方の圧縮ばね４７の一
端側が当接されており、圧縮ばね４７の他端側は上記ば
ね筒４８内に設けられたばね筒５０の一端側に当接され
て、このばね筒５０を反主弁２２側へ偏碕しており、ば
ね筒５０の他端側は上記スプール３０の小軽部３０ａに
係合されている。次に上記パイロット制御弁の作用を説
明する。

上記パイロット弁１のストロークは実施例では±１比舷
で、また主弁２２は土１８肌で「上げ」及び「下げ」を
操作し、片側のみ３６伽ストロークして「浮き」を操作
できるようになっており、主弁２２のオーバラツプ量は
約５側である。またファインコントロール領域は「上げ
」及び「下げＪの場合でメインストロークにおいて５柵
から１８肋の範囲である。これを第２図に示すと、メイ
ンストロークではＤ点からＥ点の範囲、またパイロット
コントロールではＡ点からＢ点の範囲で、従って主弁ス
プールの動き‘ま、メインストローク０〜５肋（第２図
中Ｇ点からＤ点）と「下げ」から「浮き」の１８肌〜３
６肌（第２図中Ｅ点からＦ点）はＯＮ−ＯＦＦ動作でよ
く、特にファインコントロールは必要としない。いまパ
イロット弁１が中立位置の時は、制御用ポンプ１７及び
作動油ポンプ４２より吐出された油圧はリリーフ弁１８
及び４３によりタンク２１ヘアンロードされている。

また一部は各リリーフ弁１８，４３のペント回路より逆
止弁１９，４４を介してパイロット弁１のボート８へ導
入され、さらにスプール３のグループ１２を介してボー
ト８ａよりタンク２１にドレンされているため、パイロ
ット弁１の中立点ではアンロード回路における抵抗が少
なくなり、これによって主弁２２の小型化が計れる効果
がありまた同時にパワロスの軽減も計れるようになる。
またこの時主弁２２の圧力室２３，２４内はパイロット
弁１のアクチュェータポートであるボート４及び６とア
ンダラツプするグループ９，１川こより、スプール３内
の通路３ａ及びボート７を介してドレン回路２７に蓮通
されるため各圧力室２３，２４内の圧力はドレンされて
いる。従って主弁２２のスプール３０も中立復帰用の圧
縮ばね４６，４７により中立位置に保持される。次に操
作しバ２を中立から上げに操作するとスプール３が左方
へ移動してまずグループ１２により蓮通されていたボー
ト８，８ａ間が遮断され、これによって各リリーフ弁１
８，４８のペント回路を接続する回路が互に遮断されて
、各リリーフ弁１８，４８はオンロードｌこ復帰する。

なおりリーフ弁１８は低圧に、また４３は高圧に予めセ
ットしてあるので、これらリリーフ弁１８，４３の互に
干渉を防止するためにこれらの間に逆止弁１９，４４を
設けている。各リリーフ弁１８，４３のオンロードによ
りパイロット弁１及び主弁２２に油圧が供給されるが主
弁はセンタオープン型となっているので、センタクロー
ズド型のパイロット弁１側のみ圧力が上昇してこの圧力
は、スプール３の左方への移動に伴い順次開放する可変
絞り１１ａを経てボート５よりボート４へ流入し、さら
に管路２５より主弁２２の一方の圧力室２３へ流入し、
また一部は固定絞り２６を介して他方の圧力室２４へと
夫々流入する。固定絞り２６を通過してこの圧力室２３
への油の流れによりファンコントロ−ルが可能となるも
のである。一方圧力室２３に流入した油圧によりピスト
ン２８が圧縮ばね４７に抗して右方へと移動し、圧力室
２３におけるピストン２８の受圧面積が受ける圧力と、
圧縮ばね４７の取付け荷重及びたわみ力、スプール３０
の摺動抵抗やフローフオースとつり合ったところでスプ
ール３０が停止する。すなわち第２図における主弁２２
のストローク（実線）のＥ点までの範囲で停止する。第
２図Ｇ点では圧力室２４内の圧力が３ｋｇ／のとなって
スプール３０が移動を開始し、この時のパイロット弁１
のスプール３のストロークはＨ点すなわち１．８側であ
る。また主弁２２のスプール３０が５側移動したＤ点で
主弁５２２の油が流れ出す。すなわちＧ点からＤ点まで
が主弁２２のオーバラップ部、またＤ点からＥ点までが
主弁２２のストロークによるファインコントロール領域
である。この時のパイロット弁１のストロークはＡ点か
らＢ点の範囲で３．４豚〜５．７職である。次に「中立
」から「下げ」に操作しバ２を操作するとパイロット弁
１のスプール３が右方へ移動して、ボート５とボート６
が可変絞り１１ａを介して蓮通される。

これによってボート６より回路２５を介して圧力室２４
に油圧が流れ、主弁２２のスプール３川ま左方へ移動さ
れる。この時まず圧縮ばね４７が圧縮され、ばね筒５０
がストロークェンドｉこ達したところで次にこれよりば
ね定数の大きい圧縮ばね４６が圧縮される。この時主弁
２２のスプール３０は３６側ストロークし、「下げ」の
位置から「浮き」の状態にまで操作することができるよ
うになる。すなわち第２図のＧ点からＥ点までは圧縮ば
ね４７が圧縮され、Ｅ点からＦまでは圧縮ばね４６が圧
縮されることから、パイロット圧を上げることなしに「
下げ」位置から「浮きＪ位置へ主弁２２のスプール３０
を操作することができるようになる。発明の効果 この発明は以上詳述したように操作しバにより操作され
るパイロット弁と該パイロット弁の切換え操作により、
制御用ポンプからの油圧が圧力室内に導入されて、これ
ら圧力室内に設けられたピストンを介してスプールがパ
イロット制御される主弁を具えたものにおいて、主弁の
各圧力室とパイロット弁のアクチュェータポート４の間
を接続する回路に、各ボートの間に位置して固定絞りを
設け、また上記各ボートと、制御用ポンプに通じるボー
トの間を蓮通及び遮断制御するパイロット弁のスプール
に可変絞りを設け、かつ上記主弁のスプールには２段階
に動作する中立復帰用圧縮ばねを設けると共に、上記パ
イロット弁に油圧を供給する制御用ポンプの吐出回路に
設けたりリーフ弁のペント回路と、主弁に油圧を供給す
る作動油ポンプの吐出回路に設けたりリーフ弁のペント
回路を、夫々逆止弁を介して互に運通し、かつ該回路を
パイロット弁１の中立時のみ蓮適するボートを介してド
レン回路に接続したことから、比較的簡単な回路で４位
置の主弁をパイロット制御できると共に、パイロット弁
に設けた可変絞りと固定絞りを組合せて各圧力室へ供給
する油圧を制御することにより、主弁スプールのファイ
ンコントロールを行うことができ、また可変絞りによっ
て操作位置からの中立復帰も短時間で行なえることから
、応答性の向上も図れる。

また制御用ポンプと作動油ポンプの各吐出回路に設けた
りリーフ弁のペント回路をパイロット弁の操作に伴い開
閉操作するようにしたことから、中立位置におけるパワ
ロスが軽減できると共に、同時に主弁も小型のものでよ
いことから大変経済的となる。

さらに主弁の各圧力室間を蓮適する回路の途中に設けた
固定絞りを主弁の近傍に設置できることから、主弁とパ
イロット弁の間を離して遠隔操作する場合に、途中にお
ける圧力降下が少ないことから、低いパイロット圧で主
弁の制御が可能になると共に、３位置のパイロット弁で
４位置の主弁を制御することも出釆る。しかもプッシュ
式ピストンにより主弁のスプールを制御することから小
流量のパイロット圧により主弁のスプールを制御できる
効果も併せて有する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の−実施例を示し、第１図は回路図、第
２図は作用説明図、第３図は従釆のパイロット制御弁の
説明図である。 １はパイロット弁、２は操作しバ、３はスプール、４，
５，６，８，８ａはボート、１１ａは可変絞り、１７は
制御用ポンプ、１８及び４３はリリーフ弁、１９及び４
４は逆止弁、２２は主弁、２３及び２４は圧力室、２５
は回路、２６は固定絞り、２８及び２９はピストン、３
０はスブール、４２は作動油ポンプ、４６及び４７は圧
縮ばね。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 操作レバ２により操作されるパイロツト弁１と、該
   パイロツト弁１の切換え操作により、制御用ポンプ１７
   からの油圧が圧力室２３，２４内に導入されて、これら
   圧力室２３，２４内に設けられたピストン２８，２９を
   介してスプール３０がパイロツト制御される主弁２２を
   具えたものにおいて、主弁２２の各圧力室２３，２４と
   パイロツト弁１のアクチユエータポート４及び６の間を
   接続する回路２５に、各ポート４及び６の間に位置して
   固定絞り２６を設け、また上記各ポート４及び６と、制
   御用ポンプ１７に通じるポート５の間を連通及び遮断制
   御するパイロツト弁１のスプール３外周には可変絞り１
   １ａを、また内部には上記スプール３が中立位置より上
   げまたは下げ方向へ操作されたとき、上記アクチユエー
   タポート４，６の一方をドレンポート７へ連通する通孔
   ３＿１，３＿２及び通路３ａを設け、かつ上記主弁２２
   のスプール３０には該スプール３０に２段階に作用する
   中立復帰ばね４６，４７を設けると共に、上記パイロツ
   ト弁１に油圧を供給する制御用ポンプ１７の吐出回路を
   設けたリリーフ弁１８のベント回路と、主弁２２に油圧
   を供給する作動油ポンプ４２の吐出回路に設けたリリー
   フ弁４３のベント回路の間を、リリーフ弁１８のベント
   回路よりリリーフ弁４３のベント回路側へのみ流通する
   逆止弁１９及びリリーフ弁４３のベント回路よりリリー
   フ弁１８のベント回路側へのみ流通する逆止弁４４を介
   して互に連通し、かつ上記各逆止弁１９，４４の下流側
   間を、パイロツト弁１の中立時のみスプール３に設けら
   れたグループ１２を介して連通されるポート８及び８ａ
   を介してタンク２１に接続してなるパイロツト制御弁。