WO2023218803A1 - 油圧バルブ及び油圧回路 - Google Patents

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真俊 池田
亘 住野
隆志 赤松
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic valve and a hydraulic circuit that include a spool inside the valve body.
  • Some hydraulic valves in which a spool moves in the axial direction with respect to the valve body are provided with a main passage inside the spool for allowing oil to pass through. That is, in this hydraulic valve, a main passage section is provided inside the spool along the axial direction, and a first opening and a second opening are provided along the radial direction so as to open from the main passage section to the outer peripheral surface of the spool. An opening is provided. The first opening can communicate with a first port provided on the valve body, and the second opening can communicate with a second port provided on the valve body.
  • This hydraulic valve controls the flow rate of oil from the first port to the second port via the main passage of the spool by changing the opening area of the first opening relative to the first port as the spool moves. (For example, see Patent Document 1).
  • the opening area of the first openings can be finely changed as the spool moves, and the flow rate can be finely controlled.
  • a hydraulic valve in order to achieve the above object, includes a valve body having a first port and a second port independent of each other, and a spool disposed movably along an axis with respect to the valve body.
  • the spool includes: a main passage section provided in the axial center portion; a first passage section provided between the main passage section and the outer circumferential surface and capable of communicating with the first port; A second passage is provided between the main passage and the outer circumferential surface and is capable of communicating with the second port, and as the spool moves, the first passage is connected to the first port.
  • a hydraulic valve that controls the flow rate of oil from the first port to the second port via the main passage section by changing an opening area, the first passage section being connected to the first port.
  • a plurality of passages are provided on the spool so as to communicate with each other at different timings, and the main passage section of the spool includes a first area where the first passage section is provided, a second area where the second passage section is provided, and a second area where the second passage section is provided. a third region that connects the first region and the second region, the first region has an inner diameter larger than the second region, and the third region faces the second region. It is characterized by having a tapered shape in which the inner diameter gradually decreases.
  • the third region whose inner diameter gradually decreases from the first region to the second region is provided, oil flows smoothly downstream, and from the first port to the main passage. Bubbles generated in the oil when it flows into the first region do not remain in the first region but proceed downstream. Furthermore, when the oil is reversed from the second region to the first region, the third region functions as a diffuser and the pressure of the oil reaching the first region is reduced, so that air bubbles are not formed in the first passage. Even if it stagnates, it can be prevented from collapsing, and there is no risk of erosion in the land portion of the valve body. This prevents the amount of oil leakage from increasing even after long-term use, making it possible to accurately and finely control the oil flow rate.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a hydraulic circuit to which a hydraulic valve according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which the hydraulic cylinder in the circuit diagram shown in FIG. 1 is in an extending operation.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the hydraulic cylinder is retracted in the circuit diagram shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a hydraulic valve applied to the circuit diagram shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of the hydraulic valve shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 5.
  • the hydraulic circuit illustrated here is for operating the hydraulic cylinder 1 with oil supplied from a hydraulic pump.
  • the hydraulic cylinder 1 is a single-rod double-acting type equipped with a single piston 2.
  • a hydraulic cylinder 1 for operating a boom 3 in a working machine is illustrated.
  • the working machine has an upper revolving body 5 disposed above a lower traveling body 4 so as to be rotatable around a vertical pivot axis, and the upper revolving body 5 is equipped with a boom 3.
  • the boom 3 is rotatably supported by the upper revolving body 5 via its base end by a boom support shaft extending in the horizontal direction.
  • Reference numeral 6 in the figure is an arm provided at the tip of the boom 3, and reference numeral 7 is a bucket provided at the tip of the arm 6.
  • the hydraulic cylinder 1 is connected to the upper revolving body 5 via a cylinder body 8 and to the boom 3 via a rod 9.
  • a bottom oil passage 11 is connected to a bottom chamber 1a
  • a rod oil passage 12 is connected to a rod chamber 1b.
  • the bottom oil passage 11 branches into a first bottom oil passage 11A and a second bottom oil passage (meter-out oil passage) 11B in the middle.
  • the rod oil passage 12 is bifurcated into a first rod oil passage 12A and a second rod oil passage 12B.
  • the hydraulic circuit includes a hydraulic pump 20, a direction switching valve 30 for operating the hydraulic cylinder 1, and a flow rate control valve (hydraulic valve) 40.
  • the hydraulic pump 20 is of a variable displacement type driven by an engine (not shown).
  • a pump oil passage 22 having a check valve 21 is connected to a discharge port of the hydraulic pump 20.
  • the directional switching valve 30 is operated by pilot pressure from an operation valve (not shown), and is configured to switch the connection state of the pump port 33 and the tank port 34 with respect to the first input/output port 31 and the second input/output port 32. It has been done. To explain in more detail, when the directional switching valve 30 is placed in the neutral position shown in FIG. 1, the two input/output ports 31 and 32, the pump port 33, and the tank port 34 are respectively blocked. When moved from this state to the left and placed in the extended position as shown in FIG. It is now connected to the tank port 34. On the other hand, when the neutral position is moved to the right and placed in the retracted position as shown in FIG. It will be connected.
  • a first bottom oil passage 11A is connected to a first input/output port 31, and a first rod oil passage 12A is connected to a second input/output port 32.
  • a pump oil passage 22 is connected to the pump port 33, and a tank oil passage 51 leading to an oil tank 50 is connected to the tank port 34.
  • the flow rate control valve 40 is operated by pilot pressure from an operation valve (not shown), and switches the connection state of the drain port (second port) 42 and regeneration port 43 to the meter out port (first port) 41. It is structured as follows. More specifically, when the flow control valve 40 is placed in the closed position shown in the figure, the meter out port 41, the drain port 42, and the regeneration port 43 are each cut off. When moved from this state to the left and placed at the control position as shown in the figure, the flow rate control valve 40 will be in a state where the meter out port 41 is connected to the drain port 42 and the regeneration port 43.
  • a meter-out throttle 44 is provided between the meter-out port 41, the drain port 42, and the regeneration port 43 so that the opening area increases as the pilot pressure applied from the operating valve (not shown) increases.
  • a drain-side fixed throttle 45 is provided between the meter-out port 41 and the drain port 42 downstream of the meter-out throttle 44.
  • a check valve 46 and a regeneration-side fixed throttle 47 are provided downstream of the meter-out throttle 44 between the meter-out port 41 and the regeneration port 43 .
  • a second bottom oil passage 11B is connected to a meter out port 41, and a tank oil passage 51 is connected to a drain port 42.
  • the regeneration port 43 is connected to the second rod oil passage 12B.
  • the flow control valve 40 includes a valve body 60 configured in a block shape.
  • the valve body 60 is provided with a spool hole 61, and the above-mentioned meter out port 41, drain port 42, and regeneration port 43 are provided so as to communicate with the spool hole 61.
  • the spool hole 61 is a through hole with a circular cross section and a straight axis, and includes a spool 62 therein.
  • the spool 62 is a cylindrical member having an outer diameter that fits into the spool hole 61, and is disposed in the valve body 60 so as to be movable along the axis of the spool hole 61.
  • a return spring between the end of the spool 62 and the valve body 60 that biases the spool 62 to the right side in FIG. 48 (see FIG. 1), and a pressure chamber 49 (see FIG. 1) to which pilot pressure is supplied from an operating valve (not shown).
  • the pressure chamber 49 moves the spool 62 against the spring force of the return spring 48 when pilot pressure is supplied from an operation valve (not shown) to place the directional control valve 30 in the retracted position. It functions to move it to the left.
  • the meter out port 41, the drain port 42, and the regeneration port 43 are configured to have a portion surrounding the spool hole 61, and are provided at positions separated from each other in the axial direction of the spool 62.
  • a drain port 42 and a regeneration port 43 are provided on both sides of the meter out port 41.
  • the spool 62 is provided with a main passage portion 63.
  • the main passage section 63 is a through hole formed in the axial center of the spool 62, and includes a reference area 63a, a meter-out area (first area) 63b, a tapered area (third area) 63c, and a drain area (second area). 63d and a valve region 63e.
  • the reference region 63a is a hollow space with a circular cross section, and is configured to have a constant inner diameter.
  • the meter-out area 63b is a hollow space with a circular cross section and a constant inner diameter, and is provided adjacent to the right side of the reference area 63a in FIG.
  • the meter-out area 63b has an inner diameter larger than the reference area 63a.
  • a meter-out passage portion (first passage portion) 63f for forming the meter-out throttle 44 described above is formed in the meter-out region 63b.
  • the meter-out passage section 63f is a through hole with a circular cross section formed along the radial direction of the spool 62, and a plurality of through holes having different cross sectional areas are formed in parallel in the circumferential direction and the axial direction. There is.
  • meter-out passage portions 63f are completely covered by the land portion 60a located between the meter-out port 41 and the drain port 42 in the valve body 60 when the spool 62 is placed in the normal position. Become. On the other hand, when the spool 62 moves to the left with respect to the valve body 60, the meter-out passage section 63f opens to the meter-out port 41, and the opening area between the main passage section 63 and the meter-out port 41 It functions to gradually increase the In the flow control valve 40 of this embodiment, the inner diameter of the meter-out region 63b is formed larger than the reference region 63a, so that it is possible to form a large number of meter-out passages 63f without mutual interference. becomes.
  • the tapered region 63c is a space provided adjacent to the right side of the meter-out region 63b, and is formed in a tapered shape whose inner diameter gradually decreases toward the right side.
  • the inner diameter of the tapered region 63c decreases at a constant rate, and the inner circumferential surface extends linearly in a cross section including the axis.
  • the tapered region 63c is formed such that the inclination angle ⁇ with respect to the meter-out region 63b is 21°.
  • the inclination angle ⁇ of the tapered region 63c is preferably in the range of 15 to 30 degrees.
  • the rate at which the inner diameter decreases toward the right side along the axial direction is in the range of tan 15° to tan 30°.
  • the inner diameter of the rightmost portion of the tapered region 63c is set to be larger than the reference region 63a and smaller than the meter-out region 63b.
  • the drain region 63d is a hollow space with a circular cross section and a constant inner diameter provided adjacent to the right side of the tapered region 63c.
  • the inner diameter of the drain region 63d is the same as the narrowest diameter portion of the tapered region 63c.
  • This drain region 63d is provided with a drain passage portion (second passage portion) 63g for forming the above-mentioned drain side fixed throttle 45.
  • the drain passage portions 63g are through holes formed along the radial direction of the spool 62 and have a circular cross section, and are formed in plurality so as to be equally spaced from each other along the circumferential direction.
  • drain passage portions 63g are always connected to the drain port 42 from the state in which the spool 62 is placed in the normal position to the state in which the spool 62 moves to the left and all meter-out passage portions 63f open to the meter-out port 41. It is set up so that it communicates with the.
  • a plug 64 is attached to a portion of the main passage portion 63 on the right side of the drain region 63d.
  • the valve region 63e is a hollow space with a circular cross section provided adjacent to the left side of the reference region 63a.
  • This valve region 63e accommodates a valve body 65 and a return spring 66 for forming the above-mentioned check valve 46, and is also provided with a regeneration passage portion 63h for forming the above-mentioned regeneration-side fixed throttle 47. be.
  • the valve body 65 blocks the flow of oil between the reference region 63a and the valve seat portion 63i when it comes into contact with the valve seat portion 63i provided between the reference region 63a and the valve region 63e. Allow oil to flow between them when separated.
  • the return spring 66 is interposed between the valve body 65 and a plug 67 attached to the left side of the valve region 63e in the main passage section 63, and is attached so that the valve body 65 is always in contact with the valve seat section 63i. It is something that strengthens.
  • the regeneration passage portion 63h is a through hole formed along the radial direction of the spool 62 and has a circular cross section, and a plurality of regeneration passage portions 63h are formed at equal intervals from each other along the circumferential direction.
  • the tapered region 63c is provided in which the inner diameter gradually decreases from the meter-out region 63b to the drain region 63d, the oil flows smoothly downstream. . Therefore, the air bubbles generated in the oil when it flows into the main passage section 63 from the meter out port 41 do not remain in the meter out area 63b but proceed downstream and are discharged to the drain port 42 through the drain passage section 63g. will be done. Furthermore, when the oil reverses from the drain area 63d toward the meter-out area 63b, the tapered area 63c functions as a diffuser, and the pressure of the oil decreases when it reaches the meter-out area 63b.
  • a hydraulic cylinder for operating a boom of a working machine is exemplified, but the present invention is not limited thereto.
  • the first port does not need to be a meter-out port
  • the second port does not need to be a drain port.
  • a tapered portion in which the inner diameter decreases at a constant rate is illustrated as the third region, the rate at which the inner diameter decreases from the first region to the second region changes and may be curved in a convex shape. It is also possible to configure the tapered portion to be curved concavely.

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Abstract

長期にわたって油の流量制御を正確、かつ微細に行うため、スプール６２の移動に伴ってメータアウトポート４１に対するメータアウト通路部６３ｆの開口面積を変化させることによりメータアウトポート４１から主通路部６３を経由してドレンポート４２に至る油の流量制御を行う流量制御バルブ４０であって、メータアウト通路部６３ｆは、メータアウトポート４１に連通するタイミングが互いに異なるようにスプール６２に複数設けられ、スプール６２の主通路部６３は、メータアウト通路部６３ｆが設けられるメータアウト領域６３ｂと、ドレン通路部６３ｇが設けられるドレン領域６３ｄと、メータアウト領域６３ｂ及びドレン領域６３ｄの間のテーパ領域６３ｃとを有し、メータアウト領域６３ｂの内径がドレン領域６３ｄよりも大きく形成され、テーパ領域６３ｃがドレン領域６３ｄに向けて内径が漸次減少するテーパ状に構成されている。

Description

油圧バルブ及び油圧回路
　本発明は、バルブ本体の内部にスプールを備えた油圧バルブ及び油圧回路に関するものである。
　バルブ本体に対してスプールが軸方向に移動する油圧バルブには、スプールの内部に油を通過させるための主通路部を設けるようにしたものがある。すなわち、この油圧バルブでは、スプールの内部に軸方向に沿った主通路部が設けられているとともに、主通路部からスプールの外周面に開口するように径方向に沿って第１開口及び第２開口が設けられている。第１開口は、バルブ本体に設けられた第１ポートに連通可能となるものであり、第２開口は、バルブ本体に設けられた第２ポートに連通可能となるものである。この油圧バルブでは、スプールの移動に伴って第１ポートに対する第１開口の開口面積を変化させることにより第１ポートからスプールの主通路部を経由して第２ポートに至る油の流量制御を行うことが可能である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－１０７６７７号公報（図４）
　流量制御を微細に行うには、第１ポートに連通するタイミングが互いに異なるようにスプールの軸心方向にずれた位置に複数の第１開口を設けることが好ましい。すなわち、複数の第１開口を設けた場合には、スプールの移動に伴う第１開口の開口面積を細かく変化させることができ、流量制御を微細に行うことが可能となる。
　しかしながら、上述の油圧バルブでは、微細な流量制御を行っている場合、第１開口の一部がバルブ本体のランド部によって閉じられた状態で第１ポートからスプールの主通路部に油が流入することになる。バルブ本体のランド部によって閉じられた第１開口は、主通路部に開口する凹部となるため、内部の油が滞留しやすい状態となる。
　ここで、高圧側となる第１ポートから低圧側となる主通路部に油が流れた場合には、油に気泡が発生し、この気泡が油とともに主通路部の内部を移動することになる。主通路部に流入した油は、第２通路部を介して第２ポートに排出されるまでの間に主通路部の内部において適宜反転する。上流側に反転した油に含まれる気泡は、第１開口によって構成される凹部に到達した場合、そのまま内部に滞留するおそれがあり、崩壊することによってランド部にエロージョンを来す要因となる。このため、使用が長期にわたり、ランド部のエロージョンが進行すると、例えばランド部とスプールとの間からの油の漏れ量が増大する要因となり、油の流量を正確に制御することが困難となる等の問題を招来するおそれがある。
　本発明は、上記実情に鑑みて、長期にわたって油の流量制御を正確、かつ微細に行うことのできる油圧バルブ及び油圧回路を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る油圧バルブは、互いに独立した第１ポート及び第２ポートを有するバルブ本体と、前記バルブ本体に対して軸心に沿って移動可能に配設されたスプールとを備え、前記スプールには、軸心部分に設けられた主通路部と、前記主通路部から外周面までの間に設けられ、前記第１ポートに連通可能となる第１通路部と、前記主通路部から外周面までの間に設けられ、前記第２ポートに連通可能となる第２通路部とが設けられ、前記スプールの移動に伴って前記第１ポートに対する前記第１通路部の開口面積を変化させることにより前記第１ポートから前記主通路部を経由して前記第２ポートに至る油の流量制御を行う油圧バルブであって、前記第１通路部は、前記第１ポートに連通するタイミングが互いに異なるように前記スプールに複数設けられ、前記スプールの主通路部は、前記第１通路部が設けられる第１領域と、前記第２通路部が設けられる第２領域と、これら前記第１領域及び前記第２領域の間を連続させる第３領域とを有し、前記第１領域の内径が前記第２領域よりも大きく形成され、前記第３領域が前記第２領域に向けて内径が漸次減少するテーパ状に構成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、第１領域から第２領域に至る間に内径が漸次減少する第３領域が設けてあるため、油が下流に向けてスムースに流れることになり、第１ポートから主通路部に流入する際に油に生じた気泡がそのまま第１領域で滞留することなく下流に向けて進行することになる。さらに、油が第２領域から第１領域に向けて反転する際には第３領域がディフューザとして機能し、第１領域に到達する油の圧力が減少されるため、第１通路部に気泡が滞留したとしても、これが崩壊する事態を防止することができ、バルブ本体のランド部にエロージョンを来すおそれがなくなる。これにより、使用が長期にわたった場合にも油の漏れ量が増大することがなく、油の流量制御を正確、かつ微細に行うことが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態である油圧バルブを適用した油圧回路を示す回路図である。 図２は、図１に示した回路図において油圧シリンダが伸長動作する状態を示す図である。 図３は、図１に示した回路図において油圧シリンダが縮退動作する状態を示す図である。 図４は、図１に示した回路図に適用する油圧バルブの構造を示す断面図である。 図５は、図４に示した油圧バルブの要部拡大断面図である。 図６は、図５の部分拡大図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明に係る油圧バルブ及び油圧回路の好適な実施の形態について詳細に説明する。
　図１～図３は、本発明の実施の形態である油圧回路を示したものである。ここで例示する油圧回路は、油圧ポンプから供給された油によって油圧シリンダ１を動作させるためのものである。油圧シリンダ１は、単一のピストン２を備えた片ロッド複動型のものである。本実施の形態では、作業機械においてブーム３を動作させるための油圧シリンダ１を例示している。作業機械は、下部走行体４の上部に上部旋回体５が上下に沿った旋回軸回りに回転可能に配設されたもので、上部旋回体５にブーム３を備えている。ブーム３は、水平方向に沿ったブーム支持軸により、基端部を介して上部旋回体５に回転可能に支持させたものである。図中の符号６は、ブーム３の先端部に設けたアーム、符号７はアーム６の先端部に設けたバケットである。
　油圧シリンダ１は、シリンダ本体８を介して上部旋回体５に連結してあり、かつロッド９を介してブーム３に連結してある。油圧シリンダ１が伸張動作した場合には、上部旋回体５に対してブーム３の先端部が上方に移動し、油圧シリンダ１が縮退動作した場合には、上部旋回体５に対してブーム３の先端部が下方に移動する。油圧シリンダ１には、ボトム室１ａにボトム油路１１が接続してあり、ロッド室１ｂにロッド油路１２が接続してある。ボトム油路１１は、途中で第１ボトム油路１１Ａ及び第２ボトム油路（メータアウト油路）１１Ｂに２分岐している。同様に、ロッド油路１２は、途中で第１ロッド油路１２Ａ及び第２ロッド油路１２Ｂに２分岐している。
　油圧回路は、油圧ポンプ２０と、油圧シリンダ１を操作するための方向切換バルブ３０と、流量制御バルブ（油圧バルブ）４０とを有している。
　油圧ポンプ２０は、エンジン（図示せず）によって駆動される可変容量型のものである。油圧ポンプ２０の吐出口には、チェックバルブ２１を有したポンプ油路２２が接続してある。
　方向切換バルブ３０は、図示せぬ操作バルブからのパイロット圧によって動作し、第１入出力ポート３１及び第２入出力ポート３２に対してポンプポート３３及びタンクポート３４の接続状態を切り換えるように構成してある。より詳細に説明すると、方向切換バルブ３０は、図１に示す中立位置に配置された場合、２つの入出力ポート３１，３２、ポンプポート３３及びタンクポート３４がそれぞれ遮断された状態となる。この状態から図２に示すように左に移動して伸長位置に配置されると、方向切換バルブ３０は、第１入出力ポート３１がポンプポート３３に接続され、かつ第２入出力ポート３２がタンクポート３４に接続された状態となる。一方、中立位置から図３に示すように右に移動して縮退位置に配置されると、第１入出力ポート３１がタンクポート３４に接続され、かつ第２入出力ポート３２がポンプポート３３に接続された状態となる。この方向切換バルブ３０には、第１入出力ポート３１に第１ボトム油路１１Ａが接続してあり、第２入出力ポート３２に第１ロッド油路１２Ａが接続してある。ポンプポート３３には、ポンプ油路２２が接続してあり、タンクポート３４には油タンク５０に至るタンク油路５１が接続してある。
　流量制御バルブ４０は、操作バルブ（図示せず）からのパイロット圧によって動作し、メータアウトポート（第１ポート）４１に対してドレンポート（第２ポート）４２及び再生ポート４３の接続状態を切り替えるように構成してある。より具体的に説明すると、流量制御バルブ４０は、図に示す閉止位置に配置された場合、メータアウトポート４１、ドレンポート４２及び再生ポート４３がそれぞれ遮断された状態となる。この状態から図に示すように左に移動して制御位置に配置されると、流量制御バルブ４０は、メータアウトポート４１がドレンポート４２及び再生ポート４３に接続された状態となる。メータアウトポート４１とドレンポート４２及び再生ポート４３との間には、操作バルブ（図示せず）から加えられるパイロット圧が増大するに従って開口面積が増大するようにメータアウト絞り４４が設けてある。メータアウトポート４１とドレンポート４２との間には、メータアウト絞り４４の下流にドレン側固定絞り４５が設けてある。メータアウトポート４１と再生ポート４３との間には、メータアウト絞り４４の下流にチェックバルブ４６及び再生側固定絞り４７が設けてある。この流量制御バルブ４０には、メータアウトポート４１に第２ボトム油路１１Ｂが接続してあり、ドレンポート４２にタンク油路５１が接続してある。再生ポート４３には、第２ロッド油路１２Ｂが接続してある。
　図４～図６は、流量制御バルブ４０の具体的な構成を示したものである。以下、図４～図６を適宜参照しながら流量制御バルブ４０の構成について詳述し、併せて本願発明の特徴部分について説明する。図からも明らかなように、この流量制御バルブ４０は、ブロック状に構成したバルブ本体６０を備えている。バルブ本体６０には、スプール孔６１が設けてあるとともに、スプール孔６１に連通するように上述したメータアウトポート４１、ドレンポート４２、再生ポート４３が設けてある。スプール孔６１は、断面が円形で、軸心が直線に沿った貫通孔であり、内部にスプール６２を備えている。スプール６２は、スプール孔６１に嵌合する外径を有した円柱状部材であり、スプール孔６１の軸心に沿って移動可能となる状態でバルブ本体６０に配設してある。図には明示していないが、スプール６２の端部とバルブ本体６０との間には、バルブ本体６０に対してスプール６２を図４中の右側に付勢して常態位置に維持するリターンバネ４８（図１参照）が設けてあるとともに、操作バルブ（図示せず）からパイロット圧が供給される圧力室４９（図１参照）が設けてある。圧力室４９は、操作バルブ（図示せず）から方向切換バルブ３０を縮退位置に配置するようにパイロット圧が供給された場合にリターンバネ４８のバネ力に抗してスプール６２を図４中の左側に移動させるように機能するものである。メータアウトポート４１、ドレンポート４２、再生ポート４３は、スプール孔６１の周囲を取り囲む部分を有するように構成したもので、スプール６２の軸心方向において互いに離隔した位置に設けてある。図示の例では、メータアウトポート４１を挟んで両側となる部分にドレンポート４２及び再生ポート４３が設けてある。
　スプール６２には、主通路部６３が設けてある。主通路部６３は、スプール６２の軸心部分に形成した貫通孔であり、基準領域６３ａ、メータアウト領域（第１領域）６３ｂ、テーパ領域（第３領域）６３ｃ、ドレン領域（第２領域）６３ｄ、バルブ領域６３ｅを有している。基準領域６３ａは、断面が円形の空所であり、一定の内径を有するように構成してある。
　メータアウト領域６３ｂは、一定の内径を有した断面が円形の空所であり、図４中において基準領域６３ａの右側に隣接して設けてある。メータアウト領域６３ｂの内径は、基準領域６３ａよりも大きくなるように形成してある。このメータアウト領域６３ｂには、上述したメータアウト絞り４４を構成するためのメータアウト通路部（第１通路部）６３ｆが形成してある。メータアウト通路部６３ｆは、スプール６２の径方向に沿って形成した断面が円形の貫通孔であり、互いに断面積が異なるものが周方向及び軸心方向に並設するように複数個ずつ形成してある。これらのメータアウト通路部６３ｆは、スプール６２が常態位置に配置された場合に、バルブ本体６０においてメータアウトポート４１とドレンポート４２との間に位置するランド部６０ａによってすべてが覆われた状態となる。これに対してスプール６２がバルブ本体６０に対して左側に移動すると、メータアウト通路部６３ｆは、メータアウトポート４１に対して開口し、主通路部６３とメータアウトポート４１との間の開口面積を漸次増大するように機能する。本実施の形態の流量制御バルブ４０では、メータアウト領域６３ｂの内径が、基準領域６３ａよりも大きく形成してあるため、多数のメータアウト通路部６３ｆを相互に干渉することなく形成することが可能となる。
　テーパ領域６３ｃは、メータアウト領域６３ｂの右側に隣接して設けた空所であり、右側に向けて内径が漸次減少するテーパ状に形成してある。このテーパ領域６３ｃは、一定の割合で内径が減少しており、軸心を含む断面において内周面が直線状に延在している。図示の例では、メータアウト領域６３ｂに対する傾斜角度θが２１°となるようにテーパ領域６３ｃが形成してある。テーパ領域６３ｃの傾斜角度θは、１５～３０°の範囲であることが好ましい。換言すれば、軸心方向に沿って右側に行くに従って内径が減少する割合がｔａｎ１５°～ｔａｎ３０°の範囲にあることが好ましい。テーパ領域６３ｃのもっとも右側に位置する部分の内径は、基準領域６３ａよりも太径、かつメータアウト領域６３ｂよりも細径となるように設定してある。
　ドレン領域６３ｄは、テーパ領域６３ｃの右側に隣接して設けた一定の内径を有する断面が円形の空所である。ドレン領域６３ｄの内径は、テーパ領域６３ｃのもっとも細径となる部分と同一である。このドレン領域６３ｄには、上述したドレン側固定絞り４５を構成するためのドレン通路部（第２通路部）６３ｇが設けてある。ドレン通路部６３ｇは、スプール６２の径方向に沿って形成した断面が円形の貫通孔であり、周方向に沿って互いに等間隔となるように複数形成してある。これらのドレン通路部６３ｇは、スプール６２が常態位置に配置された状態からスプール６２が左側に移動してメータアウト通路部６３ｆがすべてメータアウトポート４１に開口した状態までの間、常時ドレンポート４２に連通するように設けてある。主通路部６３においてドレン領域６３ｄよりも右側となる部分には、プラグ６４が装着してある。
　バルブ領域６３ｅは、基準領域６３ａの左側となる部分に隣接して設けた断面が円形の空所である。このバルブ領域６３ｅには、上述したチェックバルブ４６を構成するためのバルブボディ６５及びリターンスプリング６６が収容してあるとともに、上述した再生側固定絞り４７を構成するための再生通路部６３ｈが設けてある。バルブボディ６５は、基準領域６３ａとバルブ領域６３ｅとの間に設けたバルブシート部６３ｉに当接した場合に互いの間の油の流通を阻止する一方、左側に移動してバルブシート部６３ｉから離隔した場合に互いの間の油の流通を許容する。リターンスプリング６６は、主通路部６３においてバルブ領域６３ｅよりも左側となる部分に装着したプラグ６７とバルブボディ６５との間に介在し、バルブボディ６５を常時バルブシート部６３ｉに当接するように付勢するものである。再生通路部６３ｈは、スプール６２の径方向に沿って形成した断面が円形の貫通孔であり、周方向に沿って互いに等間隔となるように複数形成してある。
　上記のように構成した油圧回路では、ブーム３の先端部を上昇させるように操作バルブ（図示せず）を動作させると、図２に示すように、流量制御バルブ４０が常態位置に配置された状態で方向切換バルブ３０が伸長位置に配置される。これにより、油圧ポンプ２０から吐出された油がポンプ油路２２及びボトム油路１１を介して油圧シリンダ１のボトム室１ａに供給される。これにより、油圧シリンダ１が伸長動作し、ブーム３の先端部が上方に移動することになる。
　一方、ブーム３の先端部を下降させるように操作バルブ（図示せず）を動作させると、図３に示すように、方向切換バルブ３０が縮退位置に配置されるとともに、流量制御バルブ４０のスプール６２がバルブ本体６０に対して左側に移動し、操作バルブ（図示せず）から加えられるパイロット圧に応じてメータアウト通路部６３ｆ（メータアウト絞り４４）の開口面積が変化する。これにより、ボトム油路１１から排出される油の一部が第２ボトム油路１１Ｂを介して流量制御バルブ４０を経由し、メータアウト絞り４４によって油タンク５０に至る油の流量が制限されるとともに、流量制御バルブ４０を経由した油の一部がチェックバルブ４６、再生通路部６３ｈ（再生側固定絞り４７）及び第２ロッド油路１２Ｂを介して油圧シリンダ１のロッド室１ｂに再生されることになる。従って、流量制御バルブ４０においてメータアウト通路部６３ｆの開口面積を調整することにより、ブーム３やアーム６、バケット７の重量に抗して油圧シリンダ１が縮退する際の速度を制御することが可能となる。
　ところで、上述の流量制御を行っている場合には、図６に示すように、メータアウト通路部６３ｆの一部がバルブ本体６０のランド部６０ａ′によって閉じられた状態でメータアウトポート４１からスプール６２の主通路部６３に油が流入することになる。バルブ本体６０のランド部６０ａ′によって閉じられたメータアウト通路部６３ｆは、主通路部６３に開口する凹部となるため、内部の油が滞留しやすい状態となる。
　ここで、高圧側となるメータアウトポート４１から低圧側となる主通路部６３に油が流れた場合には、油に気泡が発生し、この気泡が油とともに主通路部６３の内部を移動することになる。主通路部６３に流入した油は、ドレン通路部６３ｇを介してドレンポート４２に排出されるまでの間に主通路部６３の内部においてプラグ６４とバルブボディ６５との間を適宜反転する。上流側に反転した油に含まれる気泡は、メータアウト通路部６３ｆによって構成される凹部（閉じられたメータアウト通路部６３ｆ）に到達した場合、そのまま内部に滞留するおそれがあり、崩壊した場合にはランド部６０ａ′にエロージョンを来す要因となり得る。
　しかしながら、上述の流量制御バルブ４０によれば、メータアウト領域６３ｂからドレン領域６３ｄに至る間に内径が漸次減少するテーパ領域６３ｃが設けてあるため、油が下流に向けてスムースに流れることになる。従って、メータアウトポート４１から主通路部６３に流入する際に油に生じた気泡は、そのままメータアウト領域６３ｂで滞留することなく下流に向けて進行し、ドレン通路部６３ｇを通じてドレンポート４２に排出されることになる。さらに、油がドレン領域６３ｄからメータアウト領域６３ｂに向けて反転する際にはテーパ領域６３ｃがディフューザとして機能し、メータアウト領域６３ｂに到達する際に油の圧力が減少する。このため、仮にメータアウト通路部６３ｆに気泡が到達したとしても、これが崩壊する事態を防止することができ、バルブ本体６０のランド部６０ａ′にエロージョンを来すおそれがなくなる。これにより、使用が長期にわたった場合にも油の漏れ量が増大する事態を招来することがなくなり、油の流量制御を正確、かつ微細に行うことが可能となる。また、バルブ本体６０のランド部６０ａ′にエロージョンが生じないため、バルブ本体６０とスプール６２の外周面（スプールランド部）との間において油の漏れがなくなり、例えばブーム３が自然落下する等の問題を防止することが可能となる。
　なお、上述した実施の形態では、作業機械のブームを動作するための油圧シリンダを例示しているが、本発明はこれに限定されない。この場合、第１ポートがメータアウトポートである必要もなく、第２ポートがドレンポートである必要もない。また、第３領域として一定の割合で内径が減少するテーパ部を例示しているが、第１領域から第２領域に向けて内径が減少する割合が変化し、凸状に湾曲していても良いし、凹状に湾曲するようにテーパ部を構成することも可能である。
　　１　　　油圧シリンダ
　　１ａ　　　ボトム室
　１１Ｂ　　　第２ボトム油路
　４０　　　流量制御バルブ
　４１　　　メータアウトポート
　４２　　　ドレンポート
　５０　　　油タンク
　５１　　　タンク油路
　６０　　　バルブ本体
　６２　　　スプール
　６３　　　主通路部
　６３ｂ　　　メータアウト領域
　６３ｃ　　　テーパ領域
　６３ｄ　　　ドレン領域
　６３ｆ　　　メータアウト通路部
　６３ｇ　　　ドレン通路部

Claims (4)

  1. 　互いに独立した第１ポート及び第２ポートを有するバルブ本体と、
    　前記バルブ本体に対して軸心に沿って移動可能に配設されたスプールとを備え、
    　前記スプールには、軸心部分に設けられた主通路部と、前記主通路部から外周面までの間に設けられ、前記第１ポートに連通可能となる第１通路部と、前記主通路部から外周面までの間に設けられ、前記第２ポートに連通可能となる第２通路部とが設けられ、
    　前記スプールの移動に伴って前記第１ポートに対する前記第１通路部の開口面積を変化させることにより前記第１ポートから前記主通路部を経由して前記第２ポートに至る油の流量制御を行う油圧バルブであって、
    　前記第１通路部は、前記第１ポートに連通するタイミングが互いに異なるように前記スプールに複数設けられ、
    　前記スプールの主通路部は、前記第１通路部が設けられる第１領域と、前記第２通路部が設けられる第２領域と、これら前記第１領域及び前記第２領域の間を連続させる第３領域とを有し、前記第１領域の内径が前記第２領域よりも大きく形成され、前記第３領域が前記第２領域に向けて内径が漸次減少するテーパ状に構成されていることを特徴とする油圧バルブ。
  2. 　前記第３領域は、前記第１領域から前記第２領域に向けて一定の割合で内径が減少していることを特徴とする請求項１に記載の油圧バルブ。
  3. 　前記第３領域は、前記主通路部の軸心方向の長さに対して内径が減少する割合がｔａｎ１５°～ｔａｎ３０°の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の油圧バルブ。
  4. 　請求項１～請求項３のいずれか一つに記載した油圧バルブの前記第１ポートに油圧シリンダのボトム室との間を連通するメータアウト油路が接続され、前記第２ポートに油タンクとの間を連通するタンク油路が接続されていることを特徴とする油圧回路。
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