JPS6095202A - パイロツトバルブ - 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】 本発明は建設機械等に備えられる油圧パイロット回路に
配設され、所定のアクチュエータへ油圧力を出力するパ
イロットパルプに関する。

建設機械等にあっては、メインコントロールバルブの切
換装置として主に油圧パイロット方式の切換装置が備え
られている。この種の切換装置には、□切換弁式パイロ
ットパルプを配置したもの、減産弁式パイロットパルプ
を配置したものがある。

第１図および第２図は従来の切換弁式パイロットパルプ
の説明図で、第１図は要部断面図、第２には概念図であ
る。

第１図に示す従来の切換弁式パイロットパルプにあって
は、図示しない操作レバーに応じてスグ−ル１．２を移
動させることにより、絞り部３．４の開口面積が変化し
、これによって出力圧力が操作レバーの操作量に相応し
た値に制御される。

なお同第１図において、５は本体を形成するケーシング
で、ポンプボート６とタンクボー）７ａ。

７ｂと、出力ポートｇａ、ｓｂ、９ａ、９ｂとを備えて
いる。またｉｏ、ｔｉはスプール１．２に榎帰力をり、
えるスプリング、１２はスプリング受、１３はケーシン
グ５に装着したカバー、１４は圧油の外部への漏出を防
ぐシールである。

上記したスプール１，２の移動に伴う出力圧力の制御を
第２図の概念図によって説明すると以下のとおりである
。なおこの第２図において、１５はポンプ、１６はこの
ポンプ１５から吐出される圧油の圧力を設定するリリー
フ弁、１７はタンク、１８はコントロールパルプで、こ
れらのものはパイロットパルプに関連して配置される。

また１９．２０．２１はそれぞれポンプ圧力Ｐｐを計測
する圧力計、タンク圧力ＰＴを計測する圧力計、出力圧
力Ｐ２゜を計測する圧力計を例示しており、３．４は第
１図に示す絞り部である。

今、ポンプ圧力Ｐ　ｐとタンク圧力Ｐｒとが一定である
ものとすると、絞り部３．４０前後の流敬Ｑ４、Ｑ、は
、 Ｑ４＝ＣｘＡ４ｘＪＬｘＪ７’ｐ−ｐ２ｏ　（ｘ）ρ Ｃ：　６Ｉｔ量係数 ρ：比質墓 Ａ４：絞り部４の開口面積 Ａ５：絞り都５の開口面積 で示される。ここで連続の関係によりＱ４二Ｑ５とすれ
ば、コントロールパルプ１８を制御する圧力Ｐ２ｏは式
（１）、（２）から。

で示される。したがってポンプ圧力１）Ｐおよびタンク
圧力Ｐｒが一定であれば、出力圧力Ｐ２Ｇは絞り部４．
５の開口面積、すなわち絞り開度のみで決められる。

しかし、このように構成される従来の切換弁式パイロッ
トパルプにあっては次に列挙する不興会がある。

■　ストローク・出力圧力特性を変更するためにはスプ
ール１．２を交換しなければならない。

■　現実の油圧パイロット系にあっては、上記の式（１
）、（２）、（３）で示したような簡単な関係でな（、
ずなわちポンプ１５の吐出鼠、リリーフ弁１６のオーバ
ライド特性、パイロット配管の体積、コントロールパル
プ１８、パイロット加圧室の体積、コントロールパルプ
１８のスプールｉｔ等によ’）ポンプ圧力Ｐ　ｐおよび
タンク圧力Ｐｒに変動を生じ、したがって望ましい絞り
開度は油圧パイロット系ごとに異なり、当該油圧パイロ
ット系に最も適合するパイロットパルプを選定すること
が困離であり、適正な出力圧力の制御をおこない難い。

■　基本的にはブリードオフ制御で圧力を制御するため
、消費流針が多い。

また第３図は従来の減圧弁式パイロットパルプの断面お
よび配置形態を示す説明図である。

この第３図に示す状態から例えば操作レバー２２を図示
時計方向に回動させると、ブツシャ２３が押し込まれ、
ばね定数の違いによりスプリング２４が縮み、スプール
２５が押し下げられる。さらに操作レバー２２を傾け、
スプール２５がケーシング２６のオーバラング量以上動
くと、タンクボート２７と出力ポート２９との連絡がき
れ、ポンプボート２８と出力ポート２９とが連絡し、ス
プール２５の下側に圧力がたち、スプール２５を押し上
げる。この圧力がスプリング３０のばね力より大きくな
ると、スプリング３０は縮められ、スプール２５が押し
上げられ、ポンプボート２８と出力ポート２９との連絡
がきれ、出力ポート２９はタンクボート２７と連絡し、
圧力は減少する。このような動作が（り返しおこなわれ
、出力ポート２９の圧力が操作レバー２２の操作に、す
なわちスプリング３０にだくわえられた力に応じた大き
さに保たれる。

なお同第３図において、３１はケーシング２６に装着さ
れる。ホルダ、３２はホルダ３１をケーシング２６に締
結するボルト、３３はブツシャ２３を移動可能に保持す
るソケット、３４はスプリング３０の一端が係着され、
ブツシャ２３の端部に当接するスリーブ、３５はスプリ
ング３０の他端が係着されるホルダ、３６はホルダ３５
に螺合し、スリーブ３４を支持するボルト、３７はケー
シング２６に螺合され、スプリング２４の一端を規制す
るプラグ、３８はシール、３９．４０はＯリング、４１
は操作レバー２２を回動自在に支持するビン、４２はコ
ントロールパルプ１８の加圧室である。

ところで、このように構成される従来の減圧弁式パイロ
ットパルプにあっては、出力圧力またはスプール径を大
きくして流量を増加させ応答性能を向上させようとする
と、ブツシャ２３０反力は出力圧力の大きさとスプール
径によりきまるため、当該ブツシャ２３０反力が大きく
なってしまい、操作レバー２２を操作する操作力が人間
が普通に操作可能な適正操作力を越えることがあり、そ
れ故出力圧力およびスプール径に制約を受ける不具合が
ある。

また昨今、建設機械にあっては大型化がいしじるしく、
これに伴いコントロールパルプ１８とパイロットパルプ
との配設位置が大きく隔てられ、その結果パイロット配
管が長（なったり、■パイロットボートで駆動するコン
トロールパルプ１８のスプール数が増加したりする事態
を招いているが、前述した第３図に示す従来の減圧弁式
パイロットパルプは、出力圧力およびスプール径に制約
を受けることから、当該建設機械における油圧パイロッ
ト系の応答性能の向上を見込みが１６＜、したがってこ
のような大型の建設機械には適用し稚い。

またこのような大型の建設機械に、前述した第１図に示
１切換弁式パイロントバルプを設け、油圧パイロット系
を制御するようにすると、配管系の体積が大きくなるた
めコントロールバルブ１８のスプールを駆動させる流量
が多くなり、前述の不具合■で述べたように適正な出力
圧力制御をおこない難く、また不具合■で述べたように
消費流量も多くなり、したがって第１図に示す切換弁式
パイロットパルプもこのような大型の建設機械には適用
し難い。

本発明はこのような従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は出力圧力およびスプール径に対
する制約を除くことのできるパイロットパルプを提供す
ることＫある。

この目的を達成するために本発明は、本体を形成し、ポ
ンプボート、タンクボート、および出力ポートを有する
ケーシングと、このケーシング内に配置され、操作レバ
ーに応じて移動するスプールを備え、スプールの移動に
よってポンプボートと出力ポート、あるいはタンクボー
トと出力ポートとが連絡し、ポンプボートと出力ポート
との連絡によって所定のアクチュエータへ油圧力を出力
するものにおいて、上述のスプールを操作レバーに係合
する第１のスプールと、この第１のスプールに並設され
た第２のスプールとによって構成するとともに、ケーシ
ングと第１のスプールとの間に形成され、該第１のスプ
ールに設けた通路とタンクボートとを連絡可能な第１の
絞り部、および該通路とポンプボートとを連絡可能な第
２の絞り部と、ケーシングと第２のスプールとの間に形
成され、タンクボートと出力ポートとを連絡可能な第３
の絞り部、およびポンプボートと出力ポートとを連絡可
能な第４の絞り部とを備え、第１のスプールの移動によ
って設定される上述の通路を流れる圧油の圧力に応じて
第２のスプールを移動させる構成にしである。

以下、本発明のパイロットパルプを図に基づいて説明す
る。

第４図ないし第６図は本発明の一実施例を示す説明図で
、第４図はパイロットパルプの断面および配置形態を示
す説明図で、第５図は概念図、第６図は第４図に示すパ
イロ７トバルブにおけるレバー操作角度と出力圧力との
関係を示す説明図である。

第４図において、５０はパイロットパルプで、本体を形
成するケーシング５１の内部に、１対の第１のスプール
５２と、１対の第２のスプール５３をそれぞれ移動可能
に並設してあり、第１のスプール５２に操作レバー５４
が係合するようになっている。

ケーシング５１にはポンプポート５５、タンクボート５
６、および出力ポート５７が形成されている。また第１
のスプール５２にはそれぞれランド５８と通路５９が形
成されている。なお、６０はランド５８と通路５９との
連絡をしゃ断するメクラ用打込みボール、６１は通路５
９の端部を封止するメクラ用打込みボールである。また
第２のスプール５３にはそれぞれケーシング５１に形成
した出力ポート５７に連通する通路６２と、この通路６
２に連通ずる絞り部６３とを形成させである。

６４は第１のスプール５２をニュートラル位置に復帰さ
せるリターンスプリング、６５はリターンスプリング６
４のケーシング５１からの離脱を防止するメクラプラグ
、６６は第２のスプール５３をニュートラル位置に復帰
させるリターンスプリングである。このリターンスプリ
ング６６はケーシング５１に形成した弁室６７に配置し
である。

なお、前述の第２のスプール５３の絞り部６３は弁室６
７に連通させである。６８はケーシング５１に形成され
、第２のスプール５３を上方に押上げる力を当該筒２の
スプール５３の端部に伝える加圧室で、第１のスプール
５２の通路５９に連通している。６９はケーシング５１
に形成され、弁室６７に連通ずる通路で、前述の第１の
スプール５２に形成したランド５８はこの通路６９に連
通可能になっている。７０は通路６９の端部を封止する
メクラ用打込みボールである。なお、７１．７２もケー
シング５１に打込まれたメクラ用打込みボールである。

７３はケーシング５１と第１のスプール５２との間に形
成され、第１のスプール５２の通路５９とタンクボート
５６とを連絡可能な第１の絞り部７４はケーシング５１
と第１のスプール５２との間に形成され、通路５９とポ
ンプボート５５とを連絡可能な第２の絞り部、７５はケ
ーシング５１と第２のスプール５３との間に形成され、
第２のスプール５３０通路６２を介してタンクボート５
６と出力ポート５７とを連絡可能な第３の絞り部、７６
はケーシング５１と第２のスプール５３との間に形成さ
れ、通路６２を介してポンプボート５５と出力ポート５
７とを連絡可能な第４の絞り部である。なお、煩雑さを
避けるために同第４図では図示右側位置の第１のスプー
ル５２、第２のスプール５３部分における第１の絞り部
７３〜第４の絞り部７６のみを明記したが、図示左側位
置における第１のスプール５２、第２のスプール５３部
分も同等である。

また７７は弁室６７からの油の漏出を防止する０リング
、７８はケーシング５１に装着され、０リングおよびス
プリング６６のケーシング５１からの離脱を防止するプ
レート、７９はプレート７８をケーシング５１に締結す
るボルト、８０はプレート７８に形成した立上り部に装
着され、操作レバー５４を回＠可能に支持するビン、８
１は第１のスプール５２の摺動部からの油の漏出を防止
するシールである。

８２は上述したパイロットパルプ５０の出力ポート５７
からの油圧力によって作動制御されるコントロールパル
プ、８３はこのコントロールパルプ８２によって作動ｉ
′１ｊｌＪ　ｔｉｌｌされるアクチュエータ。

例えばシリンダ、８４はこのシリンダ８３によって駆動
される負荷体、８５はコントロールパルプ８２を介して
シリンダ８３に圧油な供給可能なメインポンプ、８６は
パイロットパルプ５０のポンプボート５５に圧油を供給
可能なポンプ、８７はメインポンプ８５およびポンプ８
６を駆動する駆１ｅＩＩ於、８　ｓはポンプ８６の吐出
圧力を設定するメータイン制御リリーフ弁、８９１ｊ、
タンクである。

上述した構成のうちのパイロ７トバルプ５０を含むパイ
ロット回路部分を概念的に描くと第５図のようになる。

次にこの一実施例における作用について説明する。

第４図は操作レバー５４が操作されていないニュートラ
ル状態を示しており、このとき第１のスプール５２はス
プリング６４の力によって二二一トラル位置に保持され
、第２のスプール５３はスプリング６６の力によってニ
ュートラル位置に保持されている。そして、第１の絞り
部７３は開、第２の絞り部７４は閉、第３の絞り部７５
は開、第４の絞り部７６は閉となり、したがって第１の
スプール５２の通路５９すなわち加圧室６８はタンクボ
ート５６に連絡され、第３の絞り部７５および第２のス
プール５３０通路６２を介して出力ポート５７がタンク
ボート５６に連絡され、これによりコントロールパルプ
８２の加圧室は両側とも低圧となり、当該コントロール
バルブ８２は図示のニュートラル位置に保持され、シリ
ンダ８３すなわち負荷体８４は駆動停止状態に保たれる
。

そして、このようなパイロットバルブ５０のニュートラ
ル状態から操作レバー５４を例えば図示時計方向に所定
量回動させると、図示右側に位置する第１のスプール５
２が下降し、第１の絞り部７３の開口面積が減少し、第
２の絞り部７４の開口面積が増加する。これによって、
第１の絞り部７３の開口面積と第２の絞り部７４の開口
面積の割合に応じた油圧力が第１のスプール５２０通路
５９、すなわち図示右側の加圧室６８に供給される。

この加圧室６８に供給される圧力がスプリング６６のセ
ット荷重より大きくなると図示右側に位置する第２のス
プール５３が上方に移動し、第３の絞り部７５は閉紅な
り、これによってタンクボート５６と出力ポート５７ど
の連絡は断たれ、第４の絞り部７６は開となり、これに
よってポンプボート５５と出力ポート５７とが第２のス
プール５３の通路６２を介して連絡される。したがって
ポンプボート５５の油圧力が出力ポート５７に伝えられ
、また当該ポンプボート５５の油圧力が絞り部６３を介
して弁室６７に伝えられる。また弁室６７の油圧力とス
プリング６６の力とを加えた力が加圧室６８の油圧力よ
り大きくなると、第２のスプール５３は下方に移動し、
第３の絞り部７５が開となり、第４の絞り部７６が閉と
なる。これにより弁室６７の油圧力は、絞り部６３、通
路６２を介してタンクボート５６に抜けるので低下し、
加圧室６８の油圧力が勝り、第２のスプール５３は上方
に移動する。

このような動作がくり返しおこなわれ、これによって第
２のスプール５３は加圧室６８の油圧力に応じた油圧力
を出力ポート５７に発生させる。

そして、出力ポート５７から供給される油圧力に応じて
コントロールバルブ８２が同第４図の右位置に切換えら
れ、メインポンプ８５からの圧油がシリンダ８３に供給
され、これによってシリンダ８３すなわち負荷体８４は
図示左方向に移動する。

なお上述のパイロットバルブ５０の絞り部６３は、ダン
パの働きをし、第２のスプール５３が振動することを防
止する。

そして、さらに操作レバー５４を同方向に回動させ、図
示右側の第１のスプール５２をスプリング６４０力罠抗
して下方に移動させると、第１の絞り部７３は完全に閉
となり、また第２の絞り部７４は全開し、これによって
第２の絞り部７４を介してポンプボート５５と第１のス
プール５２０通路５９すなわち加圧室６８が連絡される
。このとき弁室６７に連通する通路６９が第１のスプー
ル５２のランド５８に連絡され、ランド５８がタンクホ
ー　ト５６に連絡され、したがって弁室６７とタンクボ
ート５６とが連絡される。これにより弁室６７の油圧力
は低下し、一方加圧室６８の油圧力が十分に大きくなり
、第２のスプール５３は上方に移動し、第３の絞り部７
５が閉、第４の絞り部７６が開となり、ポンプボート５
５と出力ポート５７とが第２のスプール５３の通路６２
を介して連絡され、コントロールパルプ８２の加圧室に
大流量を出力することができ、応答性すなわちコントロ
ールパルプ８２の切換速度が高められる。

そして、操作レバー５４の操作角度と出力ポート５７の
出力圧力との関係は第６図に示すようになり、すなわち
操作レバー５４の操作角度に見合った出力圧力を発生さ
せることができ、最終操作角度時に全油圧力を発生させ
ることかできる。

このように構成した一実施例にあっては、操作レバー５
４の操作力は、スプール径の大きさおよびポンプボート
５５の圧力（リリーフセット圧力）すなわち出力圧力に
何らかかわりなく、第１のスプール５２に復帰力を付与
するスプリング６４の特性のみに関係する。したがって
、スプリング６４の特性を通常の操作において支障のな
い範囲の特性に設定しておけばよく、またこのスプリン
グ６４の特性設定とは無関係にスプール径の拡大および
出力圧力の高圧化を考慮することができる。

本発明のパイロットバルブは以上のように構成しである
ことから、下記に列誉する効果を奏する。

■　出力圧力およびスプール径に対する制約を除くこと
ができ、出力圧力の高圧化およびスプール径の拡大を実
現させることができ、当該パイロットバルブが配置され
る油圧パイロット系の応答性を従来に比べて向上させる
ことができる。

■　当該パイロットバルブが配置される油圧パイロット
系に最も適合するパイロットパルプを選定することが容
易であり、適正な出力圧力の制御を実現させることがで
きる。

■　消費流量を最少に抑制することができる。

■　上記■〜■のことから大型の建設機械の油圧パイロ
ット系の構成部品として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の切換弁式パイロットバルブ
の説明図で、第１図は要部断面図、第２図は概念図、゛
第３図は従来の減圧弁式パイロットバルブの断面および
配置形態を示す説明図、第４図ないし第６図は本発明の
一実施例を示す説明図で、第４図はパイロットパルプの
断面および配置形態を示す説明図、第５図は概念図、第
６図は第４図に示すパイロットパルプにおけるレバー操
作角度と出力圧力との関係を示す説明図である。 ５０・・・・・・パイロットパルプ、５１・・・・°・
ケーシング、５２・・・・・・第１のスプール、５３・
・・・・・第２のスプール、５４・・・・・・操作レバ
ー、５５・・・・・・ポンプボート、５６・・・・・・
タンクボート、５７・・・・・・出力ボート、５８・・
・・・・ランド、５９．６２．６９・・・・・・通路、
６３・・・・・・絞り部、６４．６６・・・・・・リタ
ーンスプリング、６７・・・・・・弁室、６８・・・・
・・加圧室、７３・・・・・・第１’Ｏ絞り部、７４・
・・・・・第２の絞り部、７５・・・・・・。 第３の絞り部、７６・・・・・・第４の絞り部。 第１図 第２図 １７　１？ 多；’；　３１囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　本体を形成し、ボンプボ、−ト、タンクボート、
   および出力ポートを有するケーシングと、このケーシン
   グ内に配置され、操作レバーに応じて移動するスプール
   とを備え、スプールの移動によってポンプボートと出力
   ポート、あるいはタンクボートと出力ポートとが連絡し
   、ポンプボートと出力ポートとの連絡によって所定のア
   クチュエータへ油圧力を出力するパイロットパルプ忙お
   いて、上記スプールを上記操作レバーに係合する第１の
   スプールと、この第１のスプールに並設された第２のス
   プールとによって構成するとともに、上記ケーシングと
   上記第１のスプールとの間に形成され、該第１のスプー
   ルに設けた通路と上記タンクボートとを連絡可能な第１
   の絞り部および該通路と上記ポンプボートとを連絡可能
   な第２の絞り部と、上記ケーシングと上記第２のスプー
   ルとの間に形成され、上記タンクボートと上記出力ポー
   トとを連絡可能な第３の絞り部および上記ポンプボート
   と上記出力ポートとを連絡可能な第４の絞り部とを備え
   、上記第１のスプールの移動によって設定される上記通
   路を流れる圧油の圧力に応じて上記第２のスプールを移
   動させることを特徴とするパイロットパルプ。