減圧弁
【課題】ハンチング抑制機能を備えたロードセンシング方式の油圧制御装置に好適な減圧弁を提供する。
【解決手段】弁本体１２内に第１、第２の貫通孔１４、１６が形成され、第２の貫通孔にスプール１８が摺動可能に収容されている。同スプールには第１ランド２０、第２径小部２２、第２ランド２４、第１径小部２６、第３ランド２８が形成され、第１および第２ランドの外径Ｄ２は第３ランドの外径Ｄ１より大きく形成されている。減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮは前記第２径小部と第３ランド端面側に供給されている。また、二次側ＬＳＯＵＴは第１の貫通孔と接続されている。したがって、スプールの左右端面の受圧面積の差により第２径小部室Ｖ２と第１の貫通孔とが間断なく連通、遮断を繰り返し、結果として二次側の圧力を減圧する。
【解決手段】弁本体１２内に第１、第２の貫通孔１４、１６が形成され、第２の貫通孔にスプール１８が摺動可能に収容されている。同スプールには第１ランド２０、第２径小部２２、第２ランド２４、第１径小部２６、第３ランド２８が形成され、第１および第２ランドの外径Ｄ２は第３ランドの外径Ｄ１より大きく形成されている。減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮは前記第２径小部と第３ランド端面側に供給されている。また、二次側ＬＳＯＵＴは第１の貫通孔と接続されている。したがって、スプールの左右端面の受圧面積の差により第２径小部室Ｖ２と第１の貫通孔とが間断なく連通、遮断を繰り返し、結果として二次側の圧力を減圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧弁に係り、特に油圧作動の建設機械において、好適にはロードセンシング方式の油圧制御装置を構成する複数の制御弁と結合されてハンチング抑制機能を前記油圧制御装置に付与する減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロードセンシングと呼ばれる流量制御方式は、１つのポンプで複数のアクチュエータを制御する油圧制御装置において、複数のアクチュエータの最高負荷圧力を検出し、ポンプの吐出圧力が検出圧力より一定の高い圧力になるように制御する方式である。このポンプ圧力に対する負荷圧力の差は通常、ロードセンシング差圧と呼ばれている。複数のアクチェータを作動させた場合に、ポンプ吐出圧力は複数のアクチュエータの最高負荷圧より高い圧力に制御されるため各アクチュエータに所定値の圧油を供給することが可能であり、更に必要な圧油のみを供給することで、近年、省エネルギ制御方式として注目されている。
【０００３】
図５は、そのようなロードセンシング機能を利用した建設機械用の油圧制御装置の油圧回路の一般的な構成を示す。図５において、参照符号１００は可変容量ポンプ１０２を駆動するエンジンを示し、同ポンプ１０２の吐出ラインLは制御弁ユニットＣＶＬＵを構成する圧力補償弁１０４、１１０に接続されている。これら圧力補償弁１０４、１１０の下流側にはスプール弁タイプの方向切換弁である制御弁１０６、１１２が配置されており、さらにこれら制御弁１０６、１１２には油圧アクチュエータであるシリンダ１０８、１１４がそれぞれ接続されている。参照符号１１６はシャトル弁であって、各制御弁１０６、１１２が動作状態にあるときそれぞれ破線で示される負荷圧検出ラインＬ１、Ｌ２のうち大きい方の負荷圧力をロードセンシング（以下ＬＳという）のラインＬＳＬに与えるようになっている。前記可変容量ポンプ１０２を含む制御ユニットＣＴＵには、ポンプ吐出流量調整用の弁１２０が設けられておりその左側ポートにはロードセンシングラインＬＳＬが接続されている。また、バネ１２２は目標とするロードセンシング圧力に対し常に所定の圧力を付加する差圧設定用として設けられている。参照符号１１８は可変容量ポンプ１０２の斜板角度を調整するシリンダであって前記弁１２０と接続されている。なお、図５に示される油圧回路においては、圧力補償弁１０４、１１０は、それぞれ制御弁１０６、１１２の上流側に配置されているが、制御弁１０６、１１２と各アクチュエータ１０８、１１４の間に配置される油圧回路や、各アクチュエータ１０８、１１４の下流側に配置されるものもあり、そのいずれの場合でも、負荷圧検出ラインＬ１、Ｌ２からシャトル弁１１６を介してロードセンシングラインＬＳＬが形成されている。
【０００４】
一方、前記圧力補償弁とロードセンシングＬＳとの関係を改善するものとして、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧力より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御しかつ複数の方向切換弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により制御する油圧式ショベル等の油圧駆動装置において、圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧を油圧ポンプの吐出圧と複数のアクチュエータの最高負荷圧力との差圧により設定し、かつロードセンシング制御の目標差圧をエンジンの回転数に依存する可変値として設定した油圧駆動装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１の図１には、上記の油圧駆動装置を具体化するものとして、差圧減圧弁からの２次圧力とロードセンシング制御の目標差圧とがそれぞれ導かれ、このうちのいずれか低い方の圧力を出力する低圧選択弁を設け、低圧選択弁の出力圧力を全ての圧力補償弁に導き、前記出力圧力を複数の圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧とすることにより、油圧式ショベル等の建設機械で、微操作時と、ある程度以上の流量を操作している時とで、方向切換弁前後の差圧が異なってしまうことがなく、建設機械の操作がやり易い回路構成を有する油圧駆動装置が開示されている。また、同特許文献１の図１に示されるように、複数の方向切換弁に対して１つの差圧減圧弁が配置されており、この差圧減圧弁の出口側はロードセンシングライン（ＰＣ２次圧力）に接続されポンプ傾斜角制御弁に与えられている。
【０００６】
一方、可変容量ポンプと組合わせて用いるロードセンシング機能を備えた流量制御システムでは、一般に慣性が大きいものを負荷とするとき、ハンチングが起こりやすい。
【０００７】
しかも、このような流量制御システムでは、負荷圧のフィードバック制御で流量を制御しているため、一旦、ハンチングが発生すると容易に抑えられない。このようなハンチングを防止してロードセンシング機能を発揮するための方法として、油圧ポンプから絶えず供給される作動油を最高負荷圧力信号から常時ブリードオフさせる量を増やす方法がある。しかしながら、この方法の場合、ハンチングが発生し易い負荷を効果的に制御するためには非常に大きなブリードオリフィスを選定する必要があり、常時、余分な流量をブリードオフさせて消費することとなって、効率の悪い流量制御システムとなる。
【０００８】
そこで、ロードセンシング機能を備える多連型の流量制御システムに使用される油圧制御装置であって、小型で、且つ、流量特性を変化させて省エネルギを図ることができる油圧制御装置として、可変容量形ポンプで駆動する複数のアクチュエータの負荷圧力の中の最高負荷圧力を検出し、当該検出した最高負荷圧力よりも所定値だけ高くなるように前記可変容量形ポンプの吐出圧力を制御するロードセンシング機能を備えた多連型の流量制御システムに使用され、当該システム内の最高負荷圧力が供給される最高負荷圧力ポートを備える油圧制御装置において、前記可変容量形ポンプのポンプポートと可変オリフィスを介して連通する第１流路が入力ポートに接続され、アクチュエータと連通する第２流路が出力ポートに接続され、当該第２流路内の圧力に応じて前記第１流路の圧力を制御するために開口量が変化する絞りと、当該絞りを閉じる方向に力を作用させる圧力室とを有するコンペンセータと、前記可変オリフィス及びコンペンセータとは独立して作動し、前記第２流路内の圧力が当該システム内の他の連の最高負荷圧力よりも高い場合に前記第１流路の圧力を前記第２流路の圧力まで減圧し、当該減圧された圧力を前記最高負荷圧力ポートに供給する切換弁とを備え、当該切換弁を前記コンペンセータに内蔵するとともに、当該切換弁を、前記最高負荷圧力ポートの圧力と第２流路の圧力との偏差によってスライドし、当該スライドによって第１流路の圧力を最高負荷圧力ポートに導いて最高負荷圧力とする機能と、スライドによって最高負荷圧力である当該連の第２流路の圧力をコンペンセータの圧力室に導いて前記絞りを閉じる機能とを有するように構成し、当該切換弁から前記最高負荷圧力ポートに連なる流路に中間絞りを設けている油圧制御装置が開示されている（特許文献２）。
【０００９】
前記特許文献２においては、その図３、図７、図９、図１０に示されているように、減圧機能を与えるものであり、その段落０１０４には、「したがって、切換弁１０３からＰＬＳポート１８０に連なる流路に設けた中間絞り１４５により、ＰＬＳポート１８０へ流れる作動油を負荷圧力の上昇に伴ってより減圧するので、これにより、負荷圧力が上昇すれば、図９(a) に実線で示すように、負荷圧力の上昇に伴って負荷への流量が減少するような流量特性を持たせることができる。図９(a) の一点鎖線は、従来の流量一定となった特性である。」と記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３２３００４ 「油圧駆動装置」
【特許文献２】特開２００５−１４０２５３ 「油圧制御装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１においては、ロードセンシング方式の油圧制御装置におけるハンチングの発生を抑制することについては課題とされていない。また、差圧減圧弁の構造自体については特に示されていない。
【００１２】
また、前記特許文献２においては、各方向切換弁の内部に減圧機能を持たせる中間絞りを形成するものであり、当該油圧制御装置の複数の制御弁である方向切換弁１つ１つに中間絞りを備えるものである。したがって、既存の稼動している建設機械における油圧制御弁をそのまま利用し且つ減圧機能を持たせるようにすることは純技術的には可能であるものの、実際には各制御弁を大幅に改造することが必要であって現実的には困難である。
【００１３】
前記特許文献２で記載されていることに加え、従来のロードセンシング制御方式を採用した場合、負荷圧力に関わらず圧油を供給することは可能であるが、高い負荷圧力を有するアクチュエータや慣性が大きいアクチュエータあるいは負荷圧力が変動するような場合、当該負荷に対し一定の負荷圧力より高い圧力を供給し続けると、アクチュエータが振動(ハンチング)し、その反作用によって当該機体自体、更には、当該建設機械の操縦者が機体と共に振動し、それにより操作レバーを動かしてしまい振動を増幅させ、更には操縦者はその振動によって不快感を覚えるという問題がある。
【００１４】
本発明者は、上記の問題点を解決すべく種々検討・研究を行った結果、当該建設機械の油圧アクチュエータと油圧的に接続された油圧制御弁とは別体構造の単一の減圧弁をロードセンシングライン上に配置することによって前記ハンチング発生の問題が基本的に解決できることを見出した。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、好適には、ロードセンシング方式を採用した油圧制御装置において、アクチュエータがハンチングを起こさず、更にまた、仮令、アクチュエータがハンチングを発生した場合にも速やかにこれを減衰させて、良好な操作性を得られることを可能にするロードセンシング方式の油圧制御装置に用いられる減圧弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明に係る、好適にはロードセンシング方式の油圧制御装置に用いられる減圧弁は、内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり同第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部室が形成されており、さらに前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部室が形成されており、さらに、前記第２径小部室ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部室はドレンに接続されていることを特徴とする。
【００１７】
その場合、前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するように構成することが好ましい。
【００１８】
また、その場合、前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部への一次側ポートの連通は前記弁本体内に分岐路を設けて連通されるよう構成してもよい。
【００１９】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る、ロードセンシング方式の油圧制御装置は、複数の油圧アクチュエータへの圧油の給排を行うよう接続された複数の油圧制御弁を備え、各油圧アクチュエータの負荷を検出しその最高負荷圧をロードセンシングラインを介して可変容量ポンプの流量調整機構にフィードバックするようにした油圧制御装置において、前記ロードセンシングラインにはロードセンシング圧力を一次側圧力として受け入れその二次側圧力が一次側圧力に比例し且つ逓減する単一の減圧弁を接続して前記油圧アクチュエータのハンチングを抑制したことを特徴とする。
【００２０】
その場合、前記減圧弁は、内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり同第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部室が形成されており、さらに前記第１ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部室が形成されており、さらに、前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部室はドレンに接続されるよう構成することができる。
【００２１】
またその場合、前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するよう攻勢することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載された本発明による減圧弁によれば、第１ランドと第３ランドの外周径を適宜の比率に設定することにより、減圧弁の圧力逓減率を任意に設定できる。
【００２３】
また、請求項４に記載された本発明による油圧制御装置によれば、ロードセンシングライン上に単一の減圧弁を配置することにより油圧アクチュエータのハンチング発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施例について、添付図面を参照し詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明による減圧弁１０のスプール軸方向縦断面を示す。同図１において、弁本体１２の中心部には左方より第１の貫通孔１４が形成され、同貫通孔１４右方には段部１４Ａを介して隣接する第２の貫通孔１６が形成されている。この貫通孔１６にはスプール１８が摺動可能に収容されている。第２の貫通孔１６は、図の左方からゾーンＺＮ２とそれに隣接する右方側のゾーンＺＮ１に区画されている。貫通孔１６のゾーンＺＮ２における内径はＤ２に形成され、一方、ゾーンＺＮ１の内径はＤ１であって、ここで内径Ｄ２はＤ１より若干大きくなるよう形成されている。なお、ゾーンＺＮ１の内径Ｄ１は弁本体１２に形成された凹部３０に挿入固定されているスリーブ３０の内径に対応している。貫通孔１４の左端および貫通孔１６の右端はそれぞれねじ付の栓３２および３６とｏリング３４および３８により封止されている。
【００２６】
前記ゾーンＺＮ２に対応するスプール１８の外周部分には、左方より第１ランド２０、第２径小部２２、第２ランド２４が形成されており、第１ランド２０と第２ランド２４の外周径は等しい（Ｄ１）。前記第２径小部２２と貫通孔１６の内周面およびその左右のランド側面で囲まれた第２径小部室Ｖ２には減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮの圧油が与えられている。一方、スプール１８の外周部分の第２ランド２４と第３ランド２８との間には第１径小部２６が形成されており、この第１径小部２６と貫通孔１６すなわち、スリーブ３２の内周面およびその左右のランド側面で囲まれた第１径小部室Ｖ１はドレンＤＲに連通接続されている。
【００２７】
さらに、スプール１８の右端部は第２の貫通孔１６の右端部に臨んでおり、同貫通孔１６右端部には連通流路４０を介して減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮの圧油が与えられている。
【００２８】
前記スプール１８の第１ランド２０の左端側は段部を介して径小軸部１８Ａが形成されそこにバネ受け４４が嵌入されていてバネ４６の右端部を支持している。参照符号４２はバネ４６のガイド部材であって栓３２の右端に取付けられている。バネ４６はスプール１８の初期位置すなわち、スプール１８の右端面が前記栓３６に当接するよう作用している。前記貫通孔１４内の圧力は減圧弁１０の２次側ＬＳＯＵＴの圧力を構成しており、これを取り出す流路ＳＣＬが弁本体１２内に形成されている。なお、図では、減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮの圧油は弁本体１２の外側で分岐してそれぞれ前記第２径小部室および連通流路４０に与えられているが、この分岐部を弁本体１２内部に形成されるようにしてもよい。
【００２９】
なお、参照符号５０、５２は弁本体１２を他の部材に取付けるためのねじ孔である。
【００３０】
図２のＥＱは、図１に示した減圧弁１０の等価油圧回路の構成を示すものである。
【００３１】
図３は減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮ、２次側ＬＳＯＵＴの関係を示す理論式およびパラメータαによる減圧弁１０の特性の変化を示すグラフである。
【００３２】
図４は減圧弁１０の特性変化の実測データを示すグラフである。
【００３３】
次に、主として図１を参照して減圧弁１０の作用について説明する。
【００３４】
減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮに圧油が供給されていないときにはスプール１８は前述のように、バネ４６の右方への付勢により初期位置である右端位置に保持されている。ここで一次側ＬＳＩＮに圧油が供給されると連通流路４０を介して圧油が第１の貫通孔１６右端部へ伝達され、したがって、スプール１８はその右端面（その外径はＤ１）の受圧面積すなわち、Ａ１（＝πＤ１２／４）に作用する圧油により左方へ移動する。
【００３５】
このスプール１８の移動により第１径小部室Ｖ１の油はドレンＤＲへ徐々に排出される。一方、一次側ＬＳＩＮと連通接続されている第２径小部室Ｖ２の圧油はそのまま同室Ｖ２に留まった状態で移動される。スプール１８の左方移動により第１ランド２０の左端部が段部１４Ａを過ぎさらに第１ランド２０の右端部が段部１４Ａを過ぎると、前記第２径小部室Ｖ２の圧油は貫通孔１４と連通し同貫通孔１４内の圧力が上昇し、その結果スプール１８の第１ランド（その外径はＤ２）の左端面の受圧面積すなわち、Ａ２（＝πＤ２２／４）には第２径小部室Ｖ２の圧油圧力が作用する。外径Ｄ２の方がＤ１より大きく形成されているので、スプール１８は右端側受圧面からの作用力に勝る左端側受圧面からの作用力により押し戻されて右方へ移動する。その結果、第１ランド右端部が再び段部１４Ａを過ぎて右方へ戻ると前記第２径小部室Ｖ２と貫通孔１４との連通が遮断される。すると、前記スプール１８の右端面に作用する圧油の作用力が優勢となって再びスプール１８を左方へ移動させることとなる。以下このようなプロセスが微小な時間間隔で繰り返されることとなり、第１の貫通孔１４内の圧力すなわち、減圧弁１０の２次側の圧力は、１次側の圧力に比べ、平均的にはほぼ前記受圧面積Ａ１とＡ２の比に応じた減圧値となる。図２の破線で示すＦ１はスプール１８の右端面に作用する作用力を示し、Ｆ２はスプール１８の左端面に作用する作用力をそれぞれ示している。
【００３６】
図３中の式は、減圧弁１０の２次側圧力ＰＬＳＯＵＴと１次側圧力ＰＬＳＩＮとの関係式を示しており、ここでｋはバネ４６のバネ定数、ｘ１はバネ４６の初期変位量、ｘはスプール１８の変位量を示す。同式中の第２項であるｋ（ｘ１＋ｘ）／Ａ２は、第１項に比べ非常に小さいので、実質上、減圧弁１０の２次側圧力ＰＬＳＯＵＴは１次側圧力ＰＬＳＩＮとα（＝Ａ１／Ａ２）により定まる。すなわち、減圧弁１０の２次側圧力ＰＬＳＯＵＴはその１次側圧力ＰＬＳＩＮに受圧面積比を乗じた値となる。
【００３７】
図４は第１および第２ランドの外径Ｄ２を１０ｍｍとした場合で、第３ランドの外径Ｄ１をそれぞれ９．８５ｍｍ、９．７０ｍｍとしたときの減圧の状況を示す。同図４において、例えばＤ１が９．７０ｍｍの場合、１次側圧力ＰＬＳＩＮが３０ＭＰａのときおよそ２ＭＰａの減圧効果を得ることができる。同図４で参照符号ＲＦはＤ１が１０ｍｍすなわちＤ１＝Ｄ２であって減圧効果がほとんどない状態を示す。
【００３８】
こうした減圧弁１０を例えば図５のロードセンシングラインＬＳＬ上に鎖線で示すように配置することで可変容量ポンプ１０２の吐出流量調整機構を構成しているポンプ吐出流量調整用の弁１２０への供給圧力を減圧して与えることができる。
【００３９】
なお、上述した説明から明らかなように、減圧弁１０の減圧のメカニズムにおいて、バネ４６はスプール１８の初期位置設定の役割以外に、本質的な機能を有するものではないので減圧弁のコンパクト化のために例えば、バネを使用しないことも可能である。その場合、スプール１８の初期位置の設定を行うため、例えば、図１のガイド部材４２の右端部と、それに対向するスプール１８の左端部に同極性の永久磁石を埋め込んでその反発力を利用しスプール１８の初期位置を設定することも可能である。また、その場合、第１の貫通孔の内径は、スプール１８の左行により第１ランド２０の右端部が段部１４Ａに達したとき第２径小部室Ｖ２と貫通孔１６との連通が直ちに遂行される程度に開口されていればよく、必ずしもバネ４６を収容するための内径とする必要はない。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施例について例示した図面により説明したが、当業者であれば、上述した実施例および図面により本発明が開示した技術的思想に基づいて種々の変形を行うことが可能である。しかし、そうした種々の変形は本発明の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による減圧弁のスプール軸方向縦断面を示す。
【図２】図１の減圧弁の等価な油圧回路を示す図である。
【図３】本発明による減圧弁の減圧の理論特性を説明するグラフである。
【図４】本発明による減圧弁の実測された減圧特性を示すグラフである。
【図５】ロードセンシング機能を備えた油圧制御装置の一般的な油圧回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 減圧弁
１２ 弁本体
１４ 第１の貫通孔
１４Ａ 段部
１６ 第２の貫通孔
１８ スプール
１８Ａ 径小軸部
２０ 第１ランド
２２ 第２径小部
２４ 第２ランド
２６ 第１径小部
２８ 第３ランド
３０ スリーブ
３２ 栓
３４ ｏリング
３６ 栓
３８ ｏリング
４０ 連通通路
４２ ガイド部材
４４ バネ受け
４６ バネ
５０、５２ ねじ孔
１００ エンジン
１０２ 可変容量ポンプ
１０４，１１０ 圧力補償弁
１０６、１１２ 制御弁
１０８、１１４ アクチュエータ
１１６ シャトル弁
１１８ シリンダ
１２０ ポンプ吐出量調整弁
１２２ 目標ロードセンシング差圧設定ばね
Ａ１、Ａ２ 受圧面積
ＣＴＵ 制御ユニット
ＣＶＬＵ 制御弁ユニット
Ｄ１ 第３ランドの外径
Ｄ２ 第１および第２ランドの外径
ＤＲＮ ドレン
Ｌ１、Ｌ２ 負荷検出ライン
ＬＳＬ ロードセンシングライン
ＬＳＩＮ 一次側ポート
ＬＳＯＵＴ 二次側ポート
Ｖ１ 第１径小室
Ｖ２ 第２径小室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧弁に係り、特に油圧作動の建設機械において、好適にはロードセンシング方式の油圧制御装置を構成する複数の制御弁と結合されてハンチング抑制機能を前記油圧制御装置に付与する減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロードセンシングと呼ばれる流量制御方式は、１つのポンプで複数のアクチュエータを制御する油圧制御装置において、複数のアクチュエータの最高負荷圧力を検出し、ポンプの吐出圧力が検出圧力より一定の高い圧力になるように制御する方式である。このポンプ圧力に対する負荷圧力の差は通常、ロードセンシング差圧と呼ばれている。複数のアクチェータを作動させた場合に、ポンプ吐出圧力は複数のアクチュエータの最高負荷圧より高い圧力に制御されるため各アクチュエータに所定値の圧油を供給することが可能であり、更に必要な圧油のみを供給することで、近年、省エネルギ制御方式として注目されている。
【０００３】
図５は、そのようなロードセンシング機能を利用した建設機械用の油圧制御装置の油圧回路の一般的な構成を示す。図５において、参照符号１００は可変容量ポンプ１０２を駆動するエンジンを示し、同ポンプ１０２の吐出ラインLは制御弁ユニットＣＶＬＵを構成する圧力補償弁１０４、１１０に接続されている。これら圧力補償弁１０４、１１０の下流側にはスプール弁タイプの方向切換弁である制御弁１０６、１１２が配置されており、さらにこれら制御弁１０６、１１２には油圧アクチュエータであるシリンダ１０８、１１４がそれぞれ接続されている。参照符号１１６はシャトル弁であって、各制御弁１０６、１１２が動作状態にあるときそれぞれ破線で示される負荷圧検出ラインＬ１、Ｌ２のうち大きい方の負荷圧力をロードセンシング（以下ＬＳという）のラインＬＳＬに与えるようになっている。前記可変容量ポンプ１０２を含む制御ユニットＣＴＵには、ポンプ吐出流量調整用の弁１２０が設けられておりその左側ポートにはロードセンシングラインＬＳＬが接続されている。また、バネ１２２は目標とするロードセンシング圧力に対し常に所定の圧力を付加する差圧設定用として設けられている。参照符号１１８は可変容量ポンプ１０２の斜板角度を調整するシリンダであって前記弁１２０と接続されている。なお、図５に示される油圧回路においては、圧力補償弁１０４、１１０は、それぞれ制御弁１０６、１１２の上流側に配置されているが、制御弁１０６、１１２と各アクチュエータ１０８、１１４の間に配置される油圧回路や、各アクチュエータ１０８、１１４の下流側に配置されるものもあり、そのいずれの場合でも、負荷圧検出ラインＬ１、Ｌ２からシャトル弁１１６を介してロードセンシングラインＬＳＬが形成されている。
【０００４】
一方、前記圧力補償弁とロードセンシングＬＳとの関係を改善するものとして、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧力より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御しかつ複数の方向切換弁の前後差圧をそれぞれ圧力補償弁により制御する油圧式ショベル等の油圧駆動装置において、圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧を油圧ポンプの吐出圧と複数のアクチュエータの最高負荷圧力との差圧により設定し、かつロードセンシング制御の目標差圧をエンジンの回転数に依存する可変値として設定した油圧駆動装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１の図１には、上記の油圧駆動装置を具体化するものとして、差圧減圧弁からの２次圧力とロードセンシング制御の目標差圧とがそれぞれ導かれ、このうちのいずれか低い方の圧力を出力する低圧選択弁を設け、低圧選択弁の出力圧力を全ての圧力補償弁に導き、前記出力圧力を複数の圧力補償弁のそれぞれの目標補償差圧とすることにより、油圧式ショベル等の建設機械で、微操作時と、ある程度以上の流量を操作している時とで、方向切換弁前後の差圧が異なってしまうことがなく、建設機械の操作がやり易い回路構成を有する油圧駆動装置が開示されている。また、同特許文献１の図１に示されるように、複数の方向切換弁に対して１つの差圧減圧弁が配置されており、この差圧減圧弁の出口側はロードセンシングライン（ＰＣ２次圧力）に接続されポンプ傾斜角制御弁に与えられている。
【０００６】
一方、可変容量ポンプと組合わせて用いるロードセンシング機能を備えた流量制御システムでは、一般に慣性が大きいものを負荷とするとき、ハンチングが起こりやすい。
【０００７】
しかも、このような流量制御システムでは、負荷圧のフィードバック制御で流量を制御しているため、一旦、ハンチングが発生すると容易に抑えられない。このようなハンチングを防止してロードセンシング機能を発揮するための方法として、油圧ポンプから絶えず供給される作動油を最高負荷圧力信号から常時ブリードオフさせる量を増やす方法がある。しかしながら、この方法の場合、ハンチングが発生し易い負荷を効果的に制御するためには非常に大きなブリードオリフィスを選定する必要があり、常時、余分な流量をブリードオフさせて消費することとなって、効率の悪い流量制御システムとなる。
【０００８】
そこで、ロードセンシング機能を備える多連型の流量制御システムに使用される油圧制御装置であって、小型で、且つ、流量特性を変化させて省エネルギを図ることができる油圧制御装置として、可変容量形ポンプで駆動する複数のアクチュエータの負荷圧力の中の最高負荷圧力を検出し、当該検出した最高負荷圧力よりも所定値だけ高くなるように前記可変容量形ポンプの吐出圧力を制御するロードセンシング機能を備えた多連型の流量制御システムに使用され、当該システム内の最高負荷圧力が供給される最高負荷圧力ポートを備える油圧制御装置において、前記可変容量形ポンプのポンプポートと可変オリフィスを介して連通する第１流路が入力ポートに接続され、アクチュエータと連通する第２流路が出力ポートに接続され、当該第２流路内の圧力に応じて前記第１流路の圧力を制御するために開口量が変化する絞りと、当該絞りを閉じる方向に力を作用させる圧力室とを有するコンペンセータと、前記可変オリフィス及びコンペンセータとは独立して作動し、前記第２流路内の圧力が当該システム内の他の連の最高負荷圧力よりも高い場合に前記第１流路の圧力を前記第２流路の圧力まで減圧し、当該減圧された圧力を前記最高負荷圧力ポートに供給する切換弁とを備え、当該切換弁を前記コンペンセータに内蔵するとともに、当該切換弁を、前記最高負荷圧力ポートの圧力と第２流路の圧力との偏差によってスライドし、当該スライドによって第１流路の圧力を最高負荷圧力ポートに導いて最高負荷圧力とする機能と、スライドによって最高負荷圧力である当該連の第２流路の圧力をコンペンセータの圧力室に導いて前記絞りを閉じる機能とを有するように構成し、当該切換弁から前記最高負荷圧力ポートに連なる流路に中間絞りを設けている油圧制御装置が開示されている（特許文献２）。
【０００９】
前記特許文献２においては、その図３、図７、図９、図１０に示されているように、減圧機能を与えるものであり、その段落０１０４には、「したがって、切換弁１０３からＰＬＳポート１８０に連なる流路に設けた中間絞り１４５により、ＰＬＳポート１８０へ流れる作動油を負荷圧力の上昇に伴ってより減圧するので、これにより、負荷圧力が上昇すれば、図９(a) に実線で示すように、負荷圧力の上昇に伴って負荷への流量が減少するような流量特性を持たせることができる。図９(a) の一点鎖線は、従来の流量一定となった特性である。」と記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３２３００４ 「油圧駆動装置」
【特許文献２】特開２００５−１４０２５３ 「油圧制御装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１においては、ロードセンシング方式の油圧制御装置におけるハンチングの発生を抑制することについては課題とされていない。また、差圧減圧弁の構造自体については特に示されていない。
【００１２】
また、前記特許文献２においては、各方向切換弁の内部に減圧機能を持たせる中間絞りを形成するものであり、当該油圧制御装置の複数の制御弁である方向切換弁１つ１つに中間絞りを備えるものである。したがって、既存の稼動している建設機械における油圧制御弁をそのまま利用し且つ減圧機能を持たせるようにすることは純技術的には可能であるものの、実際には各制御弁を大幅に改造することが必要であって現実的には困難である。
【００１３】
前記特許文献２で記載されていることに加え、従来のロードセンシング制御方式を採用した場合、負荷圧力に関わらず圧油を供給することは可能であるが、高い負荷圧力を有するアクチュエータや慣性が大きいアクチュエータあるいは負荷圧力が変動するような場合、当該負荷に対し一定の負荷圧力より高い圧力を供給し続けると、アクチュエータが振動(ハンチング)し、その反作用によって当該機体自体、更には、当該建設機械の操縦者が機体と共に振動し、それにより操作レバーを動かしてしまい振動を増幅させ、更には操縦者はその振動によって不快感を覚えるという問題がある。
【００１４】
本発明者は、上記の問題点を解決すべく種々検討・研究を行った結果、当該建設機械の油圧アクチュエータと油圧的に接続された油圧制御弁とは別体構造の単一の減圧弁をロードセンシングライン上に配置することによって前記ハンチング発生の問題が基本的に解決できることを見出した。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、好適には、ロードセンシング方式を採用した油圧制御装置において、アクチュエータがハンチングを起こさず、更にまた、仮令、アクチュエータがハンチングを発生した場合にも速やかにこれを減衰させて、良好な操作性を得られることを可能にするロードセンシング方式の油圧制御装置に用いられる減圧弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明に係る、好適にはロードセンシング方式の油圧制御装置に用いられる減圧弁は、内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり同第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部室が形成されており、さらに前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部室が形成されており、さらに、前記第２径小部室ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部室はドレンに接続されていることを特徴とする。
【００１７】
その場合、前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するように構成することが好ましい。
【００１８】
また、その場合、前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部への一次側ポートの連通は前記弁本体内に分岐路を設けて連通されるよう構成してもよい。
【００１９】
また、前記目的を達成するため、本発明に係る、ロードセンシング方式の油圧制御装置は、複数の油圧アクチュエータへの圧油の給排を行うよう接続された複数の油圧制御弁を備え、各油圧アクチュエータの負荷を検出しその最高負荷圧をロードセンシングラインを介して可変容量ポンプの流量調整機構にフィードバックするようにした油圧制御装置において、前記ロードセンシングラインにはロードセンシング圧力を一次側圧力として受け入れその二次側圧力が一次側圧力に比例し且つ逓減する単一の減圧弁を接続して前記油圧アクチュエータのハンチングを抑制したことを特徴とする。
【００２０】
その場合、前記減圧弁は、内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり同第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部室が形成されており、さらに前記第１ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部室が形成されており、さらに、前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部室はドレンに接続されるよう構成することができる。
【００２１】
またその場合、前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するよう攻勢することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載された本発明による減圧弁によれば、第１ランドと第３ランドの外周径を適宜の比率に設定することにより、減圧弁の圧力逓減率を任意に設定できる。
【００２３】
また、請求項４に記載された本発明による油圧制御装置によれば、ロードセンシングライン上に単一の減圧弁を配置することにより油圧アクチュエータのハンチング発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施例について、添付図面を参照し詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明による減圧弁１０のスプール軸方向縦断面を示す。同図１において、弁本体１２の中心部には左方より第１の貫通孔１４が形成され、同貫通孔１４右方には段部１４Ａを介して隣接する第２の貫通孔１６が形成されている。この貫通孔１６にはスプール１８が摺動可能に収容されている。第２の貫通孔１６は、図の左方からゾーンＺＮ２とそれに隣接する右方側のゾーンＺＮ１に区画されている。貫通孔１６のゾーンＺＮ２における内径はＤ２に形成され、一方、ゾーンＺＮ１の内径はＤ１であって、ここで内径Ｄ２はＤ１より若干大きくなるよう形成されている。なお、ゾーンＺＮ１の内径Ｄ１は弁本体１２に形成された凹部３０に挿入固定されているスリーブ３０の内径に対応している。貫通孔１４の左端および貫通孔１６の右端はそれぞれねじ付の栓３２および３６とｏリング３４および３８により封止されている。
【００２６】
前記ゾーンＺＮ２に対応するスプール１８の外周部分には、左方より第１ランド２０、第２径小部２２、第２ランド２４が形成されており、第１ランド２０と第２ランド２４の外周径は等しい（Ｄ１）。前記第２径小部２２と貫通孔１６の内周面およびその左右のランド側面で囲まれた第２径小部室Ｖ２には減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮの圧油が与えられている。一方、スプール１８の外周部分の第２ランド２４と第３ランド２８との間には第１径小部２６が形成されており、この第１径小部２６と貫通孔１６すなわち、スリーブ３２の内周面およびその左右のランド側面で囲まれた第１径小部室Ｖ１はドレンＤＲに連通接続されている。
【００２７】
さらに、スプール１８の右端部は第２の貫通孔１６の右端部に臨んでおり、同貫通孔１６右端部には連通流路４０を介して減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮの圧油が与えられている。
【００２８】
前記スプール１８の第１ランド２０の左端側は段部を介して径小軸部１８Ａが形成されそこにバネ受け４４が嵌入されていてバネ４６の右端部を支持している。参照符号４２はバネ４６のガイド部材であって栓３２の右端に取付けられている。バネ４６はスプール１８の初期位置すなわち、スプール１８の右端面が前記栓３６に当接するよう作用している。前記貫通孔１４内の圧力は減圧弁１０の２次側ＬＳＯＵＴの圧力を構成しており、これを取り出す流路ＳＣＬが弁本体１２内に形成されている。なお、図では、減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮの圧油は弁本体１２の外側で分岐してそれぞれ前記第２径小部室および連通流路４０に与えられているが、この分岐部を弁本体１２内部に形成されるようにしてもよい。
【００２９】
なお、参照符号５０、５２は弁本体１２を他の部材に取付けるためのねじ孔である。
【００３０】
図２のＥＱは、図１に示した減圧弁１０の等価油圧回路の構成を示すものである。
【００３１】
図３は減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮ、２次側ＬＳＯＵＴの関係を示す理論式およびパラメータαによる減圧弁１０の特性の変化を示すグラフである。
【００３２】
図４は減圧弁１０の特性変化の実測データを示すグラフである。
【００３３】
次に、主として図１を参照して減圧弁１０の作用について説明する。
【００３４】
減圧弁１０の一次側ＬＳＩＮに圧油が供給されていないときにはスプール１８は前述のように、バネ４６の右方への付勢により初期位置である右端位置に保持されている。ここで一次側ＬＳＩＮに圧油が供給されると連通流路４０を介して圧油が第１の貫通孔１６右端部へ伝達され、したがって、スプール１８はその右端面（その外径はＤ１）の受圧面積すなわち、Ａ１（＝πＤ１２／４）に作用する圧油により左方へ移動する。
【００３５】
このスプール１８の移動により第１径小部室Ｖ１の油はドレンＤＲへ徐々に排出される。一方、一次側ＬＳＩＮと連通接続されている第２径小部室Ｖ２の圧油はそのまま同室Ｖ２に留まった状態で移動される。スプール１８の左方移動により第１ランド２０の左端部が段部１４Ａを過ぎさらに第１ランド２０の右端部が段部１４Ａを過ぎると、前記第２径小部室Ｖ２の圧油は貫通孔１４と連通し同貫通孔１４内の圧力が上昇し、その結果スプール１８の第１ランド（その外径はＤ２）の左端面の受圧面積すなわち、Ａ２（＝πＤ２２／４）には第２径小部室Ｖ２の圧油圧力が作用する。外径Ｄ２の方がＤ１より大きく形成されているので、スプール１８は右端側受圧面からの作用力に勝る左端側受圧面からの作用力により押し戻されて右方へ移動する。その結果、第１ランド右端部が再び段部１４Ａを過ぎて右方へ戻ると前記第２径小部室Ｖ２と貫通孔１４との連通が遮断される。すると、前記スプール１８の右端面に作用する圧油の作用力が優勢となって再びスプール１８を左方へ移動させることとなる。以下このようなプロセスが微小な時間間隔で繰り返されることとなり、第１の貫通孔１４内の圧力すなわち、減圧弁１０の２次側の圧力は、１次側の圧力に比べ、平均的にはほぼ前記受圧面積Ａ１とＡ２の比に応じた減圧値となる。図２の破線で示すＦ１はスプール１８の右端面に作用する作用力を示し、Ｆ２はスプール１８の左端面に作用する作用力をそれぞれ示している。
【００３６】
図３中の式は、減圧弁１０の２次側圧力ＰＬＳＯＵＴと１次側圧力ＰＬＳＩＮとの関係式を示しており、ここでｋはバネ４６のバネ定数、ｘ１はバネ４６の初期変位量、ｘはスプール１８の変位量を示す。同式中の第２項であるｋ（ｘ１＋ｘ）／Ａ２は、第１項に比べ非常に小さいので、実質上、減圧弁１０の２次側圧力ＰＬＳＯＵＴは１次側圧力ＰＬＳＩＮとα（＝Ａ１／Ａ２）により定まる。すなわち、減圧弁１０の２次側圧力ＰＬＳＯＵＴはその１次側圧力ＰＬＳＩＮに受圧面積比を乗じた値となる。
【００３７】
図４は第１および第２ランドの外径Ｄ２を１０ｍｍとした場合で、第３ランドの外径Ｄ１をそれぞれ９．８５ｍｍ、９．７０ｍｍとしたときの減圧の状況を示す。同図４において、例えばＤ１が９．７０ｍｍの場合、１次側圧力ＰＬＳＩＮが３０ＭＰａのときおよそ２ＭＰａの減圧効果を得ることができる。同図４で参照符号ＲＦはＤ１が１０ｍｍすなわちＤ１＝Ｄ２であって減圧効果がほとんどない状態を示す。
【００３８】
こうした減圧弁１０を例えば図５のロードセンシングラインＬＳＬ上に鎖線で示すように配置することで可変容量ポンプ１０２の吐出流量調整機構を構成しているポンプ吐出流量調整用の弁１２０への供給圧力を減圧して与えることができる。
【００３９】
なお、上述した説明から明らかなように、減圧弁１０の減圧のメカニズムにおいて、バネ４６はスプール１８の初期位置設定の役割以外に、本質的な機能を有するものではないので減圧弁のコンパクト化のために例えば、バネを使用しないことも可能である。その場合、スプール１８の初期位置の設定を行うため、例えば、図１のガイド部材４２の右端部と、それに対向するスプール１８の左端部に同極性の永久磁石を埋め込んでその反発力を利用しスプール１８の初期位置を設定することも可能である。また、その場合、第１の貫通孔の内径は、スプール１８の左行により第１ランド２０の右端部が段部１４Ａに達したとき第２径小部室Ｖ２と貫通孔１６との連通が直ちに遂行される程度に開口されていればよく、必ずしもバネ４６を収容するための内径とする必要はない。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施例について例示した図面により説明したが、当業者であれば、上述した実施例および図面により本発明が開示した技術的思想に基づいて種々の変形を行うことが可能である。しかし、そうした種々の変形は本発明の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による減圧弁のスプール軸方向縦断面を示す。
【図２】図１の減圧弁の等価な油圧回路を示す図である。
【図３】本発明による減圧弁の減圧の理論特性を説明するグラフである。
【図４】本発明による減圧弁の実測された減圧特性を示すグラフである。
【図５】ロードセンシング機能を備えた油圧制御装置の一般的な油圧回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 減圧弁
１２ 弁本体
１４ 第１の貫通孔
１４Ａ 段部
１６ 第２の貫通孔
１８ スプール
１８Ａ 径小軸部
２０ 第１ランド
２２ 第２径小部
２４ 第２ランド
２６ 第１径小部
２８ 第３ランド
３０ スリーブ
３２ 栓
３４ ｏリング
３６ 栓
３８ ｏリング
４０ 連通通路
４２ ガイド部材
４４ バネ受け
４６ バネ
５０、５２ ねじ孔
１００ エンジン
１０２ 可変容量ポンプ
１０４，１１０ 圧力補償弁
１０６、１１２ 制御弁
１０８、１１４ アクチュエータ
１１６ シャトル弁
１１８ シリンダ
１２０ ポンプ吐出量調整弁
１２２ 目標ロードセンシング差圧設定ばね
Ａ１、Ａ２ 受圧面積
ＣＴＵ 制御ユニット
ＣＶＬＵ 制御弁ユニット
Ｄ１ 第３ランドの外径
Ｄ２ 第１および第２ランドの外径
ＤＲＮ ドレン
Ｌ１、Ｌ２ 負荷検出ライン
ＬＳＬ ロードセンシングライン
ＬＳＩＮ 一次側ポート
ＬＳＯＵＴ 二次側ポート
Ｖ１ 第１径小室
Ｖ２ 第２径小室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、
同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、
前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、
前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、
前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり前記第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、
前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部が形成されており、さらに前記第１ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部が形成されており、さらに、
前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部はドレンに接続されていることを特徴とする減圧弁。
【請求項２】
前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するようにした請求項１に記載の減圧弁。
【請求項３】
前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部への一次側ポートの連通は前記弁本体内に分岐路を設けて連通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減圧弁。
【請求項４】
複数の油圧アクチュエータへの圧油の給排を行うよう接続された複数の油圧制御弁を備え、各油圧アクチュエータの負荷を検出しその最高負荷圧をロードセンシングラインを介して可変容量ポンプの流量調整機構にフィードバックするようにした油圧制御装置において、前記ロードセンシングラインにはロードセンシング圧力を一次側圧力として受け入れその二次側圧力が一次側圧力に比例し且つ逓減する単一の減圧弁を接続して前記油圧アクチュエータのハンチングを抑制したことを特徴とする油圧制御装置。
【請求項５】
前記減圧弁は、内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、
同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、
前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、
前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、
前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり前記第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、
前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部が形成されており、さらに前記第１ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部が形成されており、さらに、
前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部はドレンに接続されていることを特徴とする請求項４に記載された油圧制御装置。
【請求項６】
前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するようにした請求項５に記載の油圧制御装置。
【請求項１】
内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、
同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、
前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、
前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、
前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり前記第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、
前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部が形成されており、さらに前記第１ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部が形成されており、さらに、
前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部はドレンに接続されていることを特徴とする減圧弁。
【請求項２】
前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するようにした請求項１に記載の減圧弁。
【請求項３】
前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部への一次側ポートの連通は前記弁本体内に分岐路を設けて連通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減圧弁。
【請求項４】
複数の油圧アクチュエータへの圧油の給排を行うよう接続された複数の油圧制御弁を備え、各油圧アクチュエータの負荷を検出しその最高負荷圧をロードセンシングラインを介して可変容量ポンプの流量調整機構にフィードバックするようにした油圧制御装置において、前記ロードセンシングラインにはロードセンシング圧力を一次側圧力として受け入れその二次側圧力が一次側圧力に比例し且つ逓減する単一の減圧弁を接続して前記油圧アクチュエータのハンチングを抑制したことを特徴とする油圧制御装置。
【請求項５】
前記減圧弁は、内部に第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とを有する弁本体と、
同弁本体に設けられ前記第２の貫通孔に連通する一次側ポートおよび前記第１の貫通孔に連通する二次側ポートと、
前記第２の貫通孔内に摺動可能であってその一端側は前記第１の貫通孔に臨み、その他端側は前記第２の貫通孔に臨むよう配置されてなるスプールと、
前記弁本体に設けられた第１および第２の貫通孔のそれぞれの一端部を弁本体外部から封止する栓と、を備えると共に、
前記第２の貫通孔は、一側が前記第１の貫通孔に隣接する第２ゾーンと同第２ゾーンの他側に隣接する第１ゾーンからなり前記第２ゾーンの内径は第１ゾーンの内径より大きく形成されており、
前記スプールの前記第２ゾーンに対応する内径部に摺接する外周には同一径の第１ランドおよび第２ランドが形成されるとともに同第１ランドおよび第２ランドの間には第２径小部が形成されており、さらに前記第１ゾーンに対応する内径部に摺接する前記スプールの外周には第３ランドが形成され、同第３ランドと前記第２ランドとの間には第１径小部が形成されており、さらに、
前記第２径小部ならびに前記スプールの他端側が臨む前記第２の貫通孔の端部には前記一次側ポートが連通されており、前記第１径小部はドレンに接続されていることを特徴とする請求項４に記載された油圧制御装置。
【請求項６】
前記第１の貫通孔と第１の貫通孔の一端側に開口形成された第２の貫通孔とは段部を介して隣接形成され、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径より大きく形成すると共に前記第１の貫通孔にはバネ受けを設け同バネ受けに取付けられたバネにより前記スプールを初期設定位置に付勢するようにした請求項５に記載の油圧制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２４９５８３（Ｐ２００７−２４９５８３Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７１８２３（Ｐ２００６−７１８２３）
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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