(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドで駆動される電磁比例方向流量制御弁と、前記電磁比例方向流量制御弁で制御される流量の圧力補償を行う圧力補償弁とを一体的に備えた圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁であって、
前記電磁比例方向流量制御弁は、前記圧力補償弁からの液体が導かれる導入ポートと、外部の液圧アクチュエータに連通する第１及び第２外部接続ポートと、タンクに連通する戻りポートと、これらポートの間の流路を制御する方向流量制御スプールと、前記方向流量制御スプールの移動により前記導入ポートから前記第１外部接続ポートへの流路に形成される第１可変絞りと、を備え、
前記圧力補償弁は、外部液圧源に連通される液圧供給ポートと、前記液圧供給ポートからの液体を前記導入ポートに導く導出ポートと、前記液圧供給ポートから前記導出ポートへ向かう液体の余剰流を外部に流出させる分岐ポートと、これらポートの間の流路を制御する圧力補償スプールと、前記圧力補償スプールを一方に向けて付勢するバネと、前記圧力補償スプールを前記バネと逆方向に付勢するための第１圧力室と、前記圧力補償スプールを前記バネと同方向に付勢するための第２圧力室と、前記第１可変絞りの上流側の圧力を前記第１圧力室に導く第１圧力通路と、前記第１可変絞りの下流側の圧力を前記第２圧力室に導く第２圧力通路と、を備え、
前記電磁比例方向流量制御弁は、前記方向流量制御スプールが前記導入ポートと第１及び第２外部接続ポートとの間の連通を遮断する中立位置にあるときに、前記戻りポートを前記第２圧力通路に連通させる接続路を備え、
前記方向流量制御スプールが前記中立位置に移動すると、前記第２圧力室がタンク圧に減圧されて、前記液圧供給ポートに供給された液体の全量が前記分岐ポートから流出するように構成され、
前記接続路は、前記方向流量制御スプールの内部を通過してその両端が前記方向流量制御スプールの２つのランドの外面にそれぞれ開口するように形成されており、前記各ランドは前記各ポート間の流路を開閉する役目を兼ねている圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁。
【請求項２】
ソレノイドで駆動される電磁比例方向流量制御弁と、前記電磁比例方向流量制御弁で制御される流量の圧力補償を行う圧力補償弁とを一体的に備えた圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁であって、
前記電磁比例方向流量制御弁は、前記圧力補償弁からの液体が導かれる導入ポートと、外部の液圧アクチュエータに連通する第１及び第２外部接続ポートと、タンクに連通する戻りポートと、これらポートの間の流路を制御する方向流量制御スプールと、前記方向流量制御スプールの移動により前記導入ポートから前記第１外部接続ポートへの流路に形成される第１可変絞りと、を備え、
前記圧力補償弁は、外部液圧源に連通される液圧供給ポートと、前記液圧供給ポートからの液体を前記導入ポートに導く導出ポートと、前記液圧供給ポートから前記導出ポートへ向かう液体の余剰流を外部に流出させる分岐ポートと、これらポートの間の流路を制御する圧力補償スプールと、前記圧力補償スプールを一方に向けて付勢するバネと、前記圧力補償スプールを前記バネと逆方向に付勢するための第１圧力室と、前記圧力補償スプールを前記バネと同方向に付勢するための第２圧力室と、前記第１可変絞りの上流側の圧力を前記第１圧力室に導く第１圧力通路と、前記第１可変絞りの下流側の圧力を前記第２圧力室に導く第２圧力通路と、を備え、
前記電磁比例方向流量制御弁は、前記方向流量制御スプールの移動により前記導入ポートから前記第２外部接続ポートへの流路に形成される第２可変絞りと、前記第１可変絞りの下流側の流路と前記第２可変絞りの下流側の流路とを互いに連通させる連通路とを備え、
前記方向流量制御スプールが移動して前記第２可変絞りが閉じて前記第１可変絞りが開いたときには、前記第１可変絞りの下流側の流路が前記第２圧力室に連通し、前記方向流量制御スプールが移動して前記第１可変絞りが閉じて前記第２可変絞りが開いたときには、前記第２可変絞りの下流側の流路が前記第２圧力室に連通する圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧システムに用いられる圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ソレノイドにより方向流量制御スプールを駆動して圧油の流れ方向及び流量を制御する電磁比例方向流量制御弁が開示されている。この電磁比例方向流量制御弁のケーシングには、油圧ポンプからの圧油が導かれる液圧供給ポートと、油圧シリンダの一方側の油室に連通する第１外部接続ポートと、油圧シリンダの他方側の油室に連通する第２外部接続ポートと、タンクに連通する戻りポートとが形成されている。そして、ケーシング内で方向流量制御スプールを移動させることで、第１外部接続ポートと第２外部接続ポートとの流れ方向を切り換えることが可能となると共に、ケーシングと方向流量制御スプールとの間の隙間で形成される絞りの開度を変化させて流量を制御することが可能となっている。さらに、この電磁比例方向流量制御弁には、方向流量制御スプールと戻りポートとの間に圧力補償弁が設けられている。この圧力補償弁は、油圧シリンダの負荷圧が変動しても、電磁比例方向流量制御弁における絞り前後の差圧を一定に保つように作用し、油圧シリンダからの流出液の流量が一定となるように補償する。
【０００３】
前記した電磁比例方向流量制御弁では、油圧ポンプが吐出した圧油のうち油圧シリンダの駆動に必要な流量を第１外部接続ポート又は第２外部接続ポートに導き、余剰流は別ラインに逃がす必要がある。一般には、油圧ポンプと液圧供給ポートとの間の流路には回路全体の最高圧力を決めるリリーフ弁が設けられており、当該流路の油圧が最高圧力に達すると、リリーフ弁が開いて当該流路の圧油がタンクに逃がされることにより回路が保護される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２０９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、油圧ポンプと液圧供給ポートとの間の流路にリリーフ弁のみを設けた場合には、余剰流は常にリリーフ弁から外部に逃げるため、油圧ポンプの吐出圧がリリーフ弁の設定圧まで常に上昇する。そのため、外部油圧源が無駄に昇圧して回路効率が悪くなる。この問題への一般的な対処としては、リリーフ弁と液圧供給ポートとの間の流路にブリード弁を設け、油圧ポンプの吐出圧を無駄に昇圧させずに油圧シリンダの駆動に必要な分だけの吐出圧が保たれるようにすることが考えられる。しかしながら、液圧システム内に別途ブリード弁を設ける構成とすれば、部品点数及び配管作業が増大するとともに装置が大型化してしまうこととなる。
【０００６】
そこで本発明は、部品点数の削減、配管作業の削減及び装置のコンパクト化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る別の圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁は、ソレノイドで駆動される電磁比例方向流量制御弁と、前記電磁比例方向流量制御弁で制御される流量の圧力補償を行う圧力補償弁とを一体的に備えた圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁であって、前記電磁比例方向流量制御弁は、前記圧力補償弁からの液体が導かれる導入ポートと、外部の液圧アクチュエータに連通する第１及び第２外部接続ポートと、タンクに連通する戻りポートと、これらポートの間の流路を制御する方向流量制御スプールと、前記方向流量制御スプールの移動により前記導入ポートから前記第１外部接続ポートへの流路に形成される第１可変絞りと、を備え、前記圧力補償弁は、外部液圧源に連通される液圧供給ポートと、前記液圧供給ポートからの液体を前記導入ポートに導く導出ポートと、前記液圧供給ポートから前記導出ポートへ向かう液体の余剰流を外部に流出させる分岐ポートと、これらポートの間の流路を制御する圧力補償スプールと、前記圧力補償スプールを一方に向けて付勢するバネと、前記圧力補償スプールを前記バネと逆方向に付勢するための第１圧力室と、前記圧力補償スプールを前記バネと同方向に付勢するための第２圧力室と、前記第１可変絞りの上流側の圧力を前記第１圧力室に導く第１圧力通路と、前記第１可変絞りの下流側の圧力を前記第２圧力室に導く第２圧力通路と、を備え、前記電磁比例方向流量制御弁は、前記方向流量制御スプールが前記導入ポートと第１及び第２外部接続ポートとの間の連通を遮断する中立位置にあるときに、前記戻りポートを前記第２圧力通路に連通させる接続路を備え、前記方向流量制御スプールが前記中立位置に移動すると、前記第２圧力室がタンク圧に減圧されて、前記液圧供給ポートに供給された液体の全量が前記分岐ポートから流出するように構成され、前記接続路は、前記方向流量制御スプールの内部を通過してその両端が前記方向流量制御スプールの２つのランドの外面にそれぞれ開口するように形成されており、前記各ランドは前記各ポート間の流路を開閉する役目を兼ねている。
【００１８】
前記構成によれば、接続路を形成するために方向流量制御スプールに新規のランドを設ける必要がなくなるので、方向流量制御スプールの軸方向長さを増大させずに済み、電磁比例方向流量制御弁のコンパクト化を図ることができる。
【００１９】
本発明に係る更に別の圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁は、ソレノイドで駆動される電磁比例方向流量制御弁と、前記電磁比例方向流量制御弁で制御される流量の圧力補償を行う圧力補償弁とを一体的に備えた圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁であって、前記電磁比例方向流量制御弁は、前記圧力補償弁からの液体が導かれる導入ポートと、外部の液圧アクチュエータに連通する第１及び第２外部接続ポートと、タンクに連通する戻りポートと、これらポートの間の流路を制御する方向流量制御スプールと、前記方向流量制御スプールの移動により前記導入ポートから前記第１外部接続ポートへの流路に形成される第１可変絞りと、を備え、前記圧力補償弁は、外部液圧源に連通される液圧供給ポートと、前記液圧供給ポートからの液体を前記導入ポートに導く導出ポートと、前記液圧供給ポートから前記導出ポートへ向かう液体の余剰流を外部に流出させる分岐ポートと、これらポートの間の流路を制御する圧力補償スプールと、前記圧力補償スプールを一方に向けて付勢するバネと、前記圧力補償スプールを前記バネと逆方向に付勢するための第１圧力室と、前記圧力補償スプールを前記バネと同方向に付勢するための第２圧力室と、前記第１可変絞りの上流側の圧力を前記第１圧力室に導く第１圧力通路と、前記第１可変絞りの下流側の圧力を前記第２圧力室に導く第２圧力通路と、を備え、前記電磁比例方向流量制御弁は、前記方向流量制御スプールの移動により前記導入ポートから前記第２外部接続ポートへの流路に形成される第２可変絞りと、前記第１可変絞りの下流側の流路と前記第２可変絞りの下流側の流路とを互いに連通させる連通路とを備え、前記方向流量制御スプールが移動して前記第２可変絞りが閉じて前記第１可変絞りが開いたときには、前記第１可変絞りの下流側の流路が前記第２圧力室に連通し、前記方向流量制御スプールが移動して前記第１可変絞りが閉じて前記第２可変絞りが開いたときには、前記第２可変絞りの下流側の流路が前記第２圧力室に連通する。
【００２０】
前記構成によれば、電磁比例方向流量制御弁には、第１可変絞りの下流側の流路と第２可変絞りの下流側の流路とを互いに連通させる連通路が形成されているため、第２可変絞りが閉じて第１可変絞りが開くことで第１外部接続ポートから液体を流出させる場合も、第１可変絞りが閉じて第２可変絞りが開くことで第２外部接続ポートから液体を流出させる場合も、各可変絞りの下流側の流路が第２圧力室に連通する。よって、圧力補償弁を１つ設けるだけで、第１外部接続ポートから液体が流出する場合と第２外部接続ポートから液体が流出する場合との両方において圧力補償することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、部品点数の削減、配管作業の削減及び装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁の中立時における一部断面図である。
【図２】図１に示す圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁を用いた液圧システムを説明する油圧回路図である。
【図３】図１に示す圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁の右側ソレノイド駆動時における一部断面図である。
【図４】図１に示す圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁の左側ソレノイド駆動時における一部断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁の中立時における一部断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁の中立時における一部断面図である。
【図７】図６に示す圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁を用いた液圧システムを説明する油圧回路図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁を用いた液圧システムを説明する油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１及び２に示すように、第１実施形態の圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁１は、直動形の電磁比例方向流量制御弁２と、その電磁比例方向流量制御弁２で制御される流量の圧力補償を行う圧力補償弁３とを一体的に備えている。圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁１のケーシング４には、油圧供給ポートＰ（液圧供給ポート）、第１外部接続ポートＡ、第２外部接続ポートＢ、一対の戻りポートＴ１，Ｔ２及び分岐ポートＮが外部に開口するように形成されている。
【００２５】
油圧供給ポートＰは、油圧ポンプ５（外部液圧源）の吐出口に連通しており、油圧ポンプ５からの圧油が供給されるようになっている。第１外部接続ポートＡは、外部の油圧シリンダ６（液圧アクチュエータ）の一方側の油室ヘッド側に連通し、第２外部接続ポートＢは、油圧シリンダ６の他方側の油室に連通する。一対の戻りポートＴ１，Ｔ２は、タンクに連通してタンク圧（即ち、大気圧）に開放される。分岐ポートＮは、油圧供給ポートＰから流入した圧油のうちの余剰流を分岐して外部に流出させ、図示しないタンク又は別のアクチュエータ（例えば、油圧シリンダや油圧モータ等）に導く。油圧ポンプ５の吐出口と油圧供給ポートＰとを接続する流路には、回路全体の最高圧力を決めるリリーフ弁３０が設けられている。このように、液圧システム５０は、圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁１、油圧ポンプ５、油圧シリンダ６及びリリーフ弁３０を備えている。
【００２６】
電磁比例方向流量制御弁２は、ケーシング４に形成された左右方向に延びる孔内に挿入された方向流量制御スプール７を備えている。この方向流量制御スプール７は、両側のバネ８，９により中立位置となるように付勢されており、両側のソレノイド１０，１１で駆動されることで軸線方向（左右方向）に往復移動可能となっている。方向流量制御スプール７は、導入ポートａ、第１及び第２外部接続ポートＡ，Ｂ、戻りポートＴ１，Ｔ２及び外部圧力導入ポートｂ，ｃの夫々の間の流路の切り換え及び流量を制御する。導入ポートａは、ケーシング４内部に形成され、圧力補償弁３からの圧油が供給されるポートである。外部圧力導入ポートｂ，ｃは、ケーシング４内部に形成され、後述する圧力補償弁３の第２圧力室２５に圧力を導くためのポートである。
【００２７】
これらポートは、方向流量制御スプール７の軸線方向の左側から右側に向けて、戻りポートＴ１，第２外部接続ポートＢ，外部圧力導入ポートｃ，導入ポートａ，外部圧力導入ポートｂ，第１外部接続ポートＡ，戻りポートＴ２の順番で並んでいる。外部圧力導入ポートｂと外部圧力導入ポートｃとは、その間にある導入ポートａを跨ぐようにケーシング４に形成された連通路ｄにより互いに連通している。これにより、２つの外部圧力導入ポートｂ，ｃは、連通路ｄを介して後述する１つの第２圧力通路ｍに連通するようになっている。
【００２８】
方向流量制御スプール７は、導入ポートａと外部圧力導入ポートｂ，ｃとの間の流路を接続／遮断するランド１２を有している。ランド１２の外周面の軸線方向の両側には、周方向に間隔をあけて複数のノッチ１２ａ，１２ｂが切り欠かれている。方向流量制御スプール７が左側に移動して導入ポートａと外部圧力導入ポートｂとがノッチ１２ａを介して連通すると、ランド１２のノッチ１２ａとケーシング４との間の隙間により第１可変絞りＳ１（図３参照）が形成される。また、方向流量制御スプール７が右側に移動して導入ポートａと外部圧力導入ポートｃとがノッチ１２ｂを介して連通すると、ランド１２のノッチ１２ｂとケーシング４との間の隙間により第２可変絞りＳ２（図４参照）が形成される。
【００２９】
方向流量制御スプール７は、外部圧力導入ポートｂと第１外部接続ポートＡとの間の流路を接続／遮断するランド１３を有している。ランド１３の外周面の軸線方向の右側には、周方向に間隔をあけて複数のノッチ１３ａが切り欠かれている。方向流量制御スプール７が左側に移動すると、このノッチ１３ａを介して外部圧力導入ポートｂと第１外部接続ポートＡとが連通する。
【００３０】
方向流量制御スプール７は、外部圧力導入ポートｃと第２外部接続ポートＢとの間の流路を接続／遮断するランド１４を有している。ランド１４の外周面の軸線方向の左側には、周方向に間隔をあけて複数のノッチ１４ａが切り欠かれている。方向流量制御スプール７が右側に移動すると、このノッチ１４ａを介して外部圧力導入ポートｃと第１外部接続ポートＢとが連通する。
【００３１】
方向流量制御スプール７は、第１外部接続ポートＡと戻りポートＴ２との間の流路を接続／遮断するランド１５を有している。ランド１５の外周面の軸線方向の左側には、周方向に間隔をあけて複数のノッチ１５ａが切り欠かれている。方向流量制御スプール７が右側に移動すると、このノッチ１５ａを介して第１外部接続ポートＡと戻りポートＴ２とが連通する。また、方向流量制御スプール７は、第２外部接続ポートＢと戻りポートＴ１との間の流路の接続／遮断するランド１６を有している。ランド１６の外周面の軸線方向の右側には、周方向に間隔をあけて複数のノッチ１６ａが切り欠かれている。方向流量制御スプール７が左側に移動すると、このノッチ１６ａを介して第２外部接続ポートＢと戻りポートＴ１とが連通する。
【００３２】
方向流量制御スプール７には、中立位置にあるときに戻りポートＴ１を外部圧力導入ポートｃに連通させるための接続路ｅが形成されている。接続路ｅは、方向流量制御スプール７の内部を通過して両端の開口部ｆ，ｇがランド１４及びランド１６の外面にそれぞれ形成されている。接続路ｅは、外部圧力導入ポートｃ、第２外部接続ポートＢ及び戻りポートＴ１の間の流路を開閉するためのランド１４，１６を利用して形成されているので、接続路ｅを形成するために方向流量制御スプール７に新規のランドを設ける必要がなく、方向流量制御スプール７の軸方向長さの増大が防がれている。
【００３３】
圧力補償弁３は、方向流量制御スプール７と平行にケーシング４の孔内に挿入された圧力補償スプール２０を備えている。圧力補償スプール２０が挿入された孔の左右両側の開口はプラグ２１，２２で閉鎖されている。圧力補償弁３は、圧力補償スプール２０を右側に向けて付勢するバネ２３と、圧力補償スプール２０の右端面が配置される第１圧力室２４と、圧力補償スプール２０の左端面が配置される第２圧力室２５を備えている。第１圧力室２４は、その内部に液圧が供給されることで圧力補償スプール２０をバネ２３と逆方向に付勢する。第２圧力室２５は、その内部に液圧が供給されることで圧力補償スプール２０をバネ２３と同方向に付勢する。圧力補償スプール２０は、液圧供給ポートＰに液圧が供給されていない初期状態では、バネ２３により最右位置（圧力補償スプール２０の右端面がプラグ２１に当接した状態）となるように付勢される。なお、圧力補償弁３のバネ２３のバネ定数は、リリーフ弁３０のバネのバネ定数に比べて小さい値に設定されている。
【００３４】
圧力補償スプール２０は、液圧供給ポートＰ、導出ポートｈ及び分岐ポートＮの夫々の間の流路の切り換え及び流量を制御する。導出ポートｈは、液圧供給ポートＰからの圧油をケーシング４に形成された中継通路ｊを介して電磁比例方向流量制御弁２の導入ポートａに導くためのポートである。これらポートは、圧力補償スプール２０の軸線方向の左側から右側に向けて、導入ポートｈ，液圧供給ポートＰ，分岐ポートＮの順番で並んでいる。
【００３５】
圧力補償スプール２０は、液圧供給ポートＰと導出ポートｈとの間の流路を接続／遮断するランド２６を有している。ランド２６の外周面の軸線方向の左側には、周方向に間隔をあけて複数のノッチ２６ａが切り欠かれている。初期状態では、液圧供給ポートＰと導出ポートｈとはノッチ２６ａを介して連通しており、ランド２６とケーシング４との間の隙間により導出ポート用可変絞りＳ７が形成されている。この導出ポート用可変絞りＳ７は、圧力補償スプール２０が左側に移動すると徐々に閉鎖するようになっている。
【００３６】
圧力補償スプール２０は、液圧供給ポートＰと分岐ポートＮとの間の流路を接続／遮断するランド２７を有している。ランド２７の外周面の軸線方向の右側には、周方向に間隔をあけて複数のノッチ２７ａが切り欠かれている。初期状態では、液圧供給ポートＰと分岐ポートＮとの間の流路は遮断されている。圧力補償スプール２０が左側に移動して液圧供給ポートＰと分岐ポートＮとがノッチ２７ａを介して連通すると、ランド２７とケーシング４との間の隙間により分岐ポート用可変絞りＳ８（図３参照）が形成される。
【００３７】
圧力補償スプール２０には、導出ポートｈと第１圧力室２４とを連通させるための第１圧力通路ｋが形成されている。これにより、第１可変絞りＳ１（図３参照）及び第２可変絞りＳ２（図５参照）の上流側の圧力が第１圧力通路ｋを介して第１圧力室２４に導かれる。なお、圧力補償スプール２０の右端面には径方向に延びるスリット２８が形成されており、圧力補償スプール２０が最右位置にある状態でも、第１圧力通路ｋと第１圧力室２４とはスリット２８を介して互いに連通するようになっている。
【００３８】
また、ケーシング４には、電磁比例方向流量制御弁２の外部圧力導入ポートｃと圧力補償弁３の第２圧力室２５とを連通する第２圧力通路ｍが形成されている。これにより、第１可変絞りＳ１（図３参照）及び第２可変絞りＳ２（図４参照）の下流側の圧力が第２圧力通路ｋを介して第２圧力室２５に導かれる。そして、圧力補償スプール２０は、バネ２３、第１圧力室２４及び第２圧力室２５の力が釣り合うように軸線方向に移動して、導出ポート用可変絞りＳ７又は分岐ポート用可変絞りＳ８の開度を制御することで、導入ポートａと第１及び第２外部接続ポートＡ，Ｂとの間の差圧を一定にする圧力補償が行われるようになっている。
【００３９】
次に、圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁１の動作について説明する。図３に示すように、右側ソレノイド１０の駆動により方向流量制御スプール７が中立位置から左側に移動すると、ノッチ１２ａを介して導入ポートａと外部圧力導入ポートｂとを連通させる流路が形成される。このとき、ランド１２のノッチ１２ａとケーシング４との間の隙間により、方向流量制御スプール７が左側に移動するにつれて開度が大きくなる第１可変絞りＳ１が形成される。
【００４０】
また、これと同時に、ノッチ１３ａを介して外部圧力導入ポートｂと第１外部接続ポートＡとを連通させる流路が形成される。このとき、第１可変絞りＳ１及び外部圧力導入ポートｂの下流において、ランド１３のノッチ１３ａとケーシング４との間の隙間により下流側可変絞りＳ３が形成される。この下流側可変絞りＳ３の開度も、方向流量制御スプール７が左側に移動するにつれて大きくなる。さらに、これと同時に、ノッチ１６ａを介して第２外部接続ポートＢと戻りポートＴ１とを連通させる流路が形成される。このとき、ランド１６のノッチ１６ａとケーシング４との間の隙間により戻り側可変絞りＳ５が形成される。この戻り側可変絞りＳ５の開度も、方向流量制御スプール７が左側に移動するにつれて大きくなる。
【００４１】
液圧供給ポートＰに供給された圧油は、導出ポート用可変絞りＳ７、導出ポートｈ、中継通路ｊ、導入ポートａ、第１可変絞りＳ１、外部圧力導入ポートｂ及び第１外部接続ポートＡを介して、油圧シリンダ６の一方側の油室に導かれる。油圧シリンダ６の他方側の油室からの戻り油は、第２外部接続ポートＢ、戻り側可変絞りＳ５及び戻りポートＴ１を介して、タンクに導かれる。第１外部接続ポートＡから流出する圧油の流量は、第１可変絞りＳ１の開度により制御され、これにより油圧シリンダ６の動作速度が制御可能となっている。
【００４２】
また、導出ポートｈの圧力は、第１圧力通路ｋを介して第１圧力室２４に導かれ、かつ、外部圧力導入ポートｂの圧力は、連通路ｄ、外部圧力導入ポートｃ及び第２圧力通路ｍを介して第２圧力室２５に導かれている。なお、方向流量制御スプール７の接続路ｅの開口部ｆは閉鎖しているため、第２圧力室２５と戻りポートＴ１との連通は遮断されている。よって、圧力補償スプール２０に掛かる軸線方向の力の釣り合いにより、以下の数１の式が成立するように圧力補償スプール２０が制御される。
【００４３】
［数１］
（第１圧力室２４の圧力）＝（第２圧力室２５の圧力）＋（バネ２３の力）／（圧力補償スプール２０の受圧面積）
これにより、第１可変絞りＳ１の前後の差圧は、（バネ２３の力）／（圧力補償スプール２０の受圧面積）となり、油圧シリンダ６の負荷圧の大きさに関わらず一定に保たれることとなる。第１外部接続ポートＡから流出する圧油の流量Ｑは、以下の数２の式で決定されるため、第１可変絞りＳ１の前後の差圧を一定とすることで、第１可変絞りＳ１の開度に比例した流量制御が可能となる。なお、数２の式において、αは定数、Ａは流路面積、ΔＰは流路前後の差圧である。
【００４４】
［数２］
Ｑ＝αＡ（ΔＰ）１／２
液体供給ポートＰに圧油が供給された状態では、圧力補償スプール２０が左側に移動することで、液体供給ポートＰと分岐ポートＮとの間に形成される分岐ポート用可変絞りＳ８は開かれている。これにより、液圧供給ポートＰから導出ポートｈへ向かう圧油のうちの余剰流は、分岐ポートＮから外部に流出するようになっている。このように、圧力補償弁３が液圧供給ポートＰに供給された圧油の余剰流を外部に流出させる役目を兼ねるので、油圧システム５０内に別途ブリード弁を設ける必要がなくなる。よって、部品点数の削減、配管作業の削減及び装置のコンパクト化を図ることが可能となっている。
【００４５】
また、第１可変絞りＳ１の下流側の圧力が小さくなると、圧力補償スプール２０が左側に移動して分岐ポート用可変絞りＳ８の開度が大きくなり、液圧供給ポートＰの圧力は第１可変絞りＳ１の下流側の圧力とバネ２３の力と釣り合う圧力に制御される。一方、第１可変絞りＳ１の下流側の圧力が大きくなると、圧力補償スプール２０が右側に移動して分岐ポート用可変絞りＳ８の開度が小さくなり、液圧供給ポートＰの圧力は第１可変絞りＳ１の下流側の圧力とバネ２３の力と釣り合う圧力に制御される。よって、油圧ポンプ５が無駄に昇圧することがなく、エネルギー効率が良好に保たれる。
【００４６】
また、圧力補償スプール２０は、液圧が供給されていない初期状態では分岐ポート用可変絞りＳ８（図３参照）が閉じて液圧供給ポートＰが分岐ポートＮと連通せずに導出ポートｈと連通するように設定されているので、油圧ポンプ５から液圧供給ポートＰに供給された圧油は導出ポートｈへ流れて、第１圧力通路ｋを通じて第１圧力室２４を昇圧させ、圧力補償スプール２０を左側に移動させることで分岐ポート用可変絞りＳ８を開く。つまり、液圧供給ポートＰに供給された圧油を分岐ポートＮよりも導出ポートｈに優先的に導く。よって、分岐ポートＮから外部に流出した圧油を用いて別のアクチュエータを駆動する構成とした場合でも、電磁比例方向流量制御弁２の流量が不足することが防止される。
【００４７】
また、油圧シリンダ６よりも低い負荷で駆動される別のアクチュエータが分岐ポートＮに接続される場合には、導出ポートｈに供給される液圧が分岐ポート用可変絞りＳ８により適切に制御されて、圧力補償弁３の圧力補償機能が維持される。一方、油圧シリンダよりも高い負荷で駆動される別のアクチュエータが分岐ポートＮに接続される場合には、導出ポート用可変絞りＳ７により導出ポートｈに供給される圧油が過度に増加することが防止されて、圧力補償弁３の圧力補償機能が維持される。したがって、第１及び第２外部接続ポートＡ，Ｂに接続される油圧シリンダ６の負荷と、分岐ポートＮに接続される別のアクチュエータの負荷との間の大小関係に影響されることなく、圧力補償弁３の圧力補償機能を保ちながら分岐ポートＮから流出する圧油で別のアクチュエータを駆動することが可能となっている。
【００４８】
図４に示すように、左側ソレノイド１１の駆動により方向流量制御スプール７が中立位置から右側に移動すると、ノッチ１２ｂを介して導入ポートａと外部圧力導入ポートｃとを連通させる流路が形成される。このとき、ランド１２のノッチ１２ｂとケーシング４との間の隙間により、方向流量制御スプール７が右側に移動するにつれて開度が大きくなる第２可変絞りＳ２が形成される。
【００４９】
また、これと同時に、ノッチ１４ａを介して外部圧力導入ポートｃと第２外部接続ポートＢとを連通させる流路が形成される。このとき、第２可変絞りＳ２及び外部圧力導入ポートｃの下流において、ランド１４のノッチ１４ａとケーシング４との間の隙間により下流側可変絞りＳ４が形成される。この下流側可変絞りＳ４の開度も、方向流量制御スプール７が右側に移動するにつれて大きくなる。さらに、これと同時に、ノッチ１５ａを介して第１外部接続ポートＡと戻りポートＴ２とを連通させる流路が形成される。このとき、ランド１５のノッチ１５ａとケーシング４との間の隙間により戻り側可変絞りＳ６が形成される。この戻り側可変絞りＳ６の開度も、方向流量制御スプール７が右側に移動するにつれて大きくなる。
【００５０】
液圧供給ポートＰに供給された圧油は、導出ポート用可変絞りＳ７、導出ポートｈ、中継通路ｊ、導入ポートａ、第２可変絞りＳ２、外部圧力導入ポートｃ及び第２外部接続ポートＢを介して、油圧シリンダ６の他方側の油室に導かれる。油圧シリンダ６の一方側の油室からの戻り油は、第１外部接続ポートＡ、戻り側可変絞りＳ６及び戻りポートＴ２を介して、タンクに導かれる。なお、方向流量制御スプール７の接続路ｅの開口部ｇは閉鎖しているため、第２圧力室２５と戻りポートＴ１との連通は遮断されている。
【００５１】
また、電磁比例方向流量制御弁２には、第１可変絞りＳ１の下流側の流路と第２可変絞りＳ２の下流側の流路とを互いに連通させる連通路ｄが形成されているため、第１外部接続ポートＡ及び第２外部接続ポートＢの何れから圧油を流出させる場合も、可変絞りＳ１，Ｓ２の下流側の流路が第２圧力室２５に連通する。よって、圧力補償弁３を１つ設けるだけで、第１外部接続ポートＡから圧油が流出する場合と第２外部接続ポートＢから圧油が流出する場合との両方において圧力補償することが可能となっている。
【００５２】
図１及び２に示すように、方向流量制御スプール７が中立位置にある場合は、導入ポートａと第１及び第２外部接続ポートＡ，Ｂとの間の連通は遮断される。そして、第１圧力室２４の圧力で圧力補償スプール２０が左側に移動し、液圧供給ポートＰに供給された圧油は、導出ポートｈ側には流れず、その全量が分岐ポートＮから流出する。よって、方向流量制御スプール７が中立位置となっても、油圧ポンプ５から液圧供給ポートＰに供給される油圧が過度に増加することがなく、エネルギー効率の低下が防止される。
【００５３】
しかも、そのときには、接続路ｅの両端の開口部ｆ，ｇが開いて外部圧力導入ポートｃと戻りポートＴ１とが接続路ｅを介して連通するので、第２圧力室２５はタンク圧に減圧される。このため、圧力補償スプール２０に掛かる軸線方向の力の釣り合いにより、以下の数３の式が成立するように圧力補償スプール２０が制御される。
【００５４】
［数３］
（第１圧力室２４の圧力）＝（バネ２３の力）／（圧力補償スプール２０の受圧面積）
よって、分岐ポートＮがタンク（図示せず）又は負荷の小さいアクチュエータ（図示せず）に接続されて、分岐ポートＮの圧力がバネ２３による圧力（バネ力／圧力補償スプール受圧面積）よりも小さい圧力となる場合には、液圧供給ポートＰの油圧はバネ２３の力に対抗する圧力（＝アンロード圧）となり、油圧ポンプ５の吐出圧を低く保つことができ、エネルギー効率の低下がより好適に防止される。
【００５５】
（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態の圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁１００の第１実施形態との相違点は、圧力補償弁１０３に導出ポート用可変絞りＳ７（図１参照）を設けていない点である。具体的には、圧力補償スプール１２０には、図１に示すようなランド２６が形成されておらず、液圧供給ポートＰと導出ポートｈとが常に連通するよう構成されている。このような構成であっても、分岐ポート用可変絞りＳ８により分岐ポートＮに流れる流量を調節することで、圧力補償機能を発揮することができる。但し、分岐ポート用可変絞りＳ８により常に分岐ポートＮに圧油が流れるようにして、電磁比例方向流量制御弁２の導入ポートａに流入させる圧油の流量を制御するため、分岐ポートＮはタンクに接続する必要がある。なお、他の構成は第１実施形態と共通するため同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
（第３実施形態）
図６及び７に示すように、第３実施形態の圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁２００の第１実施形態との相違点は、圧力補償スプール２２０に形成された第１圧力通路ｋが第２圧力室２５にも連通している点である。
【００５７】
方向流量制御スプール７が中立位置にあるときには、外部圧力導入ポートｂ、連通路ｄ、外部圧力導入ポートｃ、第２圧力通路ｍ及び第２圧力室２５は、接続路ｅを介して戻りポートＴ１に連通してタンク圧となる。この状態から方向流量制御スプール７を左右に駆動し、接続路ｅを閉鎖して且つ導入ポートａを第１外部接続ポートＡ又は第２外部接続ポートＢに連通させた瞬間には、導入ポートａに供給された圧油は、外部圧力導入ポートｂ、連通路ｄ、外部圧力導入ポートｃ及び第２圧力通路ｍを介して、第２圧力室２５を昇圧することに利用される。よって、コントローラ（図示せず）がソレノイド１０，１１に指令して方向流量制御スプール７を中立位置より左右に移動させ始めてから、第１外部接続ポートＡ又は第２外部接続ポートＢに所望の流量が導かれるまでに若干のタイムラグが生じる。つまり、方向流量制御スプール７が中立位置にある状態から第１外部接続ポートＡ又は第２外部接続ポートＢが所望の流量を流出する状態に移行させる指令には、若干の応答遅れが生じる。
【００５８】
しかし、本実施形態では、圧力補償スプール２２０に形成された第１圧力通路ｋが第２圧力室２５にも連通しているため、第１圧力通路ｋは、液圧供給ポートＰからの圧油により第２圧力室２５を昇圧させることにも利用される。よって、方向流量制御スプール７が中立位置から非中立位置に移行する際において、第２圧力室２５をタンク圧から速やかに昇圧させることができ、流量制御の応答遅れを低減することが可能となる。
【００５９】
しかも、圧力補償スプール２０に形成された第１圧力通路ｋの第２圧力室２５に臨む開口には絞りｎが設けられている。これにより、導出ポートｈから第１圧力通路ｋに流入した圧油は、第２圧力室２５よりも第１圧力室２４に優先的に供給され、方向流量制御スプール７の中立状態において第１圧力室２４がタンク圧まで減圧して分流ポートＮが閉鎖することを防止することができる。なお、他の構成は第１実施形態と共通するため同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
（第４実施形態）
図８に示すように、第４実施形態の圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁３００と第１実施形態との相違点は、圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁３００がカウンタバランス弁３３０を一体的に備えている点である。具体的には、油圧シリンダ３０６は、ロッド側が鉛直方向の下方を向くように縦向き配置されており、油圧シリンダ３０６のロッド側に連通した第２外部接続ポートＢにカウンタバランス弁３３０が接続されている。カウンタバランス弁３３０は、第１外部接続ポートＡの圧力をパイロット圧として油圧シリンダ３０６のロッド側からの圧油の流量を調節するシーケンス弁３３１と、油圧シリンダ３０６のロッド側への圧油の流れを許容するチェック弁３３２とを備えている。このような構成とすると、油圧シリンダ３０６のロッド下降時に荷重による自然落下の力が加わっても、油圧シリンダ３０６のロッド側に背圧が適宜付与されるため、ロッドを所望の速度で下降させることができる。なお、他の構成は第１実施形態と共通するため同一符号を付して説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係る圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁は、部品点数の削減、配管作業の削減及び装置のコンパクト化を図ることができる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる液圧システムに広く適用すると有益である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１００，２００，３００  圧力補償付き電磁比例方向流量制御弁
２  電磁比例方向流量制御弁
３，１０３  圧力補償弁
４  ケーシング
５  油圧ポンプ
６，３０６  油圧シリンダ（液圧アクチュエータ）
７  方向流量制御スプール
１０，１１  ソレノイド
２０，１２０，２２０  圧力補償スプール
２３  バネ
２４  第１圧力室
２５  第２圧力室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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