(57)【要約】【課題】  絞り弁とバイパス逆止弁との二つの弁機能を一つの弁によって簡単な構造で発揮させることができる流量制御弁を提供する。【解決手段】  Ｂポート５側のチャンバー３内の内周面上に設けられた突起６の下面に弁座面７が形成され、突起６の上端部にスピンドル軸受９が形成され、チャンバー３の底面に設けられたスピンドル台１１にねじ孔１２が形成され、スピンドル１３の下部に形成したねじ部１４がねじ孔１２に螺合されるとともにスピンドル１３の上端部がスピンドル軸受９で支承され、スピンドル１３が弁盤１５に形成されたオリフィス孔１８に貫通した状態で、弁盤１５がばね１６によりスピンドル台１１上に支承され、弁盤１５に、弁座面７に対して当接離間自在な上面縁部１７が形成され、スピンドル１３のオリフィス孔１８を貫通する部位はテーパー部２０として形成され、スピンドル１３の上下移動によりオリフィス孔１８とテーパー部２０との間隙１９の大きさを変更可能にしている。【選択図】  図１
2006300276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部がエルボー状のチャンバーを形成するケーシングに、上記チャンバーの横端部から外側に開口するＡポートと上端部から外側に開口するＢポートとを設け、Ｂポート側のチャンバー内の周面上に円環状の突起を設け、上記突起の下面に弁座面を形成し、上記突起の上端部にスピンドル軸受を形成し、上記チャンバーの底面に、上記スピンドル軸受と同心の孔がケーシングを貫通して形成され、上記孔にスピンドル台を挿嵌固定し、上記スピンドル台の中心に、上下方向に貫通するねじ孔を形成し、スピンドルの下部に形成したねじ部を上記ねじ孔に螺合させるとともにスピンドルの上端部を上記スピンドル軸受に支承させ、上記スピンドルが弁盤の中心部に形成されたオリフィス孔に間隙をもって貫通した状態で、上記弁盤がコイルばねにより上記スピンドル台上に自由状態で支承され、上記弁盤に、弁座面に対して当接離間自在な上面縁部が形成され、この上面縁部はコイルばねの付勢力によって弁座面に押圧されており、上記スピンドルの上記オリフィス孔を貫通する部位は所定の長さに亘って所定の傾斜角を有するテーパー部として形成され、上記スピンドルの上下方向の位置調節により上記弁盤のオリフィス孔と上記スピンドルのテーパー部との間の間隙の大きさを変更可能にしたことを特徴とする油圧装置の流量制御弁。
【請求項２】
スピンドルに、テーパー部の下方に位置し且つ径方向へ突出する閉止カラーが設けられ、上記スピンドルを上記ねじ部によって上方極限位置まで移動させたとき、上記閉止カラーが弁盤の裏面に当接してオリフィス孔を閉塞するとともに、この時の当接力が上記弁盤に伝達されて弁盤の上面縁部が弁座面に当接し、ＡポートとＢポートとの間がチャンバー内で上記弁盤と閉止カラーとによって遮断されることを特徴とする請求項１記載の油圧装置の流量制御弁。
【請求項３】
アクチュエーターと、このアクチュエーターを作動させる油圧装置とで構成され、この油圧装置に、上記請求項１又は請求項２に記載の流量制御弁を備えた油圧舵取機であって、
上記アクチュエーターは、舵の舵軸に嵌合装着して回転するローターをハウジング内に収納し、ローターの外周面に半径方向へ突設したベーンとハウジングの内周面に半径方向へ突設したセグメントとの間に、舵を左舷方向に回転させる取舵用作動油室と舵を右舷方向に回転させる面舵用作動油室とを形成し、ハウジングの周壁を貫通して取舵用作動油室に連通する取舵ポートと面舵用作動油室に連通する面舵ポートとを設けたものであり、
上記油圧装置は一方向吐出型の油圧ポンプを有する開回路の油圧系統からなり、
上記流量制御弁がアクチュエーターのハウジングに直接取り付けられて、流量制御弁のＡポートが取舵ポートおよび面舵ポートとそれぞれ連通し且つＢポートが上方に開口し、取舵側パイロット逆止弁および面舵側パイロット逆止弁がそれぞれ流量制御弁の上に直接取り付けられて、流量制御弁のＢポートが取舵側パイロット逆止弁および面舵側パイロット逆止弁の自由流出口側と連通し、上記油圧ポンプからアクチュエーターへ供給される作動油の供給先を取舵ポートと面舵ポートとのいずれかに切り換える方向切換弁が上記取舵側パイロット逆止弁および面舵側パイロット逆止弁の上に直接取り付けられて、方向切換弁のａポートが取舵側パイロット逆止弁の自由流入口側と連通するとともに、方向切換弁のｂポートが面舵側パイロット逆止弁の自由流入口側と連通することを特徴とする流量制御弁を備えた油圧舵取機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧装置の流量制御弁および流量制御弁を備えた油圧ロータリーベーン式の舵取機に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧装置において、流量制御弁は、絞り弁により弁内の油路の断面積を小さくすることによって抵抗を与えるものであり、弁を通過する油流量が一定の場合は、弁の二次側（出口側）ポートの圧力が一次側（入口側）ポートの圧力よりも小さくなるように制御され、また、油圧系統の油流量が可変である場合は、弁の抵抗により、油圧系統の油流量が小さくなるとともに、弁の二次側（出口側）ポートの圧力が一次側（入口側）ポートの圧力よりも小さくなるように制御されるものである。すなわち、弁の一次側（入口側）ポートから二次側（出口側）ポートへの油の流れを制御流とするものであるが、逆に二次側（出口側）ポートから一次側（入口側）ポートへの油の流れを自由流とするためには、絞り弁をバイパスするバイパス逆止弁が併設される。
【０００３】
上述した制御流と自由流とを与える流量制御弁は、図６に示すように構成されている。すなわち、流量制御弁６３は、一つの弁ブロック６４に絞り弁６５とバイパス逆止弁６６とが内蔵されており、実線矢印で示すように、弁ブロック６４の一次側ポート６４ａが作動油の流入側となったときは、バイパス逆止弁６６の逆止作用が働いて、作動油は絞り弁６５を通過して絞り作用を与えられて、弁ブロック６４の二次側ポート６４ｂから制御流として流出する。逆に、弁ブロック６４の二次側ポート６４ｂが作動油の流入側となったときは、点線矢印で示すように、作動油は、バイパス逆止弁６６を通って、自由流として弁ブロック６４の一次側ポート６４ａから流出する。
【０００４】
絞り弁６５は、弁棒６５ａの一方の先端部６５ｂと弁ブロック６４の絞り孔６４ｃとの間のオリフィス６５ｃを作動油が通過するとき、作動油に流れ抵抗を与えて制御流にするように構成されており、弁棒６５ａの他端に形成されたねじ部６５ｄを回して弁棒６５ａの先端部６５ｂを上下方向に変位させることにより、上記オリフィス６５ｃの間隙の大きさを調節することができる。
【０００５】
バイパス逆止弁６６は、弁本体６６ａを、弁ブロック６４に設けた弁座６４ｄにばね６６ｂにより押し付けるように構成されている。弁ブロック６４の一次側ポート６４ａが作動油の流入側となったときは、弁本体６６ａは弁座６４ｄに押し付けられて、弁ブロック６４の一次側ポート６４ａから二次側ポート６４ｂへの作動油の連通を阻止し、逆に、弁ブロック６４の二次側ポート６４ｂが作動油の流入側となったときは、作動油は、ばね６６ｂに抗して弁本体６６ａを押し開き、弁ブロック６４の二次側ポート６４ｂから一次側ポート６４ａに自由流として連通する。
【０００６】
かかる流量制御弁６３は、一方向吐出型の油圧ポンプを有する開回路の油圧系統を設けた油圧舵取機において用いられる。すなわち、舵取機が舵を作動させるとき、舵に作用する外力が逆に舵取機を回転させるような状態、すなわち負トルクの状態が発生するが、開回路の油圧系統においては、この負トルクを支えるためにパイロット逆止弁を設ける必要があり、そして、このパイロット逆止弁が負トルクを支えるべく逆止作用を行うときの衝撃を緩和するために、パイロット逆止弁に流入する作動油に絞りを与えるように、かかる流量制御弁６３が必要となる。
【０００７】
例えば油圧ロータリーベーン式舵取機であって、油圧系統が一方向吐出型の油圧ポンプを有する開回路である場合、図７に示すような油圧系統において流量制御弁が使用されている。
【０００８】
図７は油圧回路の構成要素を模式的に示すものであり、油圧ロータリーベーン式の舵取機のアクチュエータ５９は、舵６２の舵軸５９ｃに嵌合装着して回転するローター５９ｄをハウジング５９ｅ内に収納し、ローター５９ｄの外周面に半径方向へ突設したベーン５９ｆとハウジング５９ｅの内周面に半径方向へ突設したセグメント５９ｇとの間に、舵６２を左舷方向に回転させる取舵用作動油室５９ｈと舵６２を右舷方向に回転させる面舵用作動油室５９ｉとを形成し、ハウジング５９ｅの周壁を貫通して取舵用作動油室５９ｈに連通する取舵ポート５９ａと面舵用作動油室５９ｉに連通する面舵ポート５９ｂとを設けた構成になっている。
【０００９】
尚、舵６２を左舷側に回転させる取舵の場合には、作動油が取舵ポート５９ａから取舵用作動油室５９ｈに送り込まれると共に、面舵用作動油室５９ｉ内の作動油が面舵ポート５９ｂから排出される。また、舵６２を右舷側に回転させる面舵の場合には、作動油が面舵ポート５９ｂから面舵用作動油室５９ｉに送り込まれると共に、取舵用作動油室５９ｈ内の作動油が取舵ポート５９ａから排出される。
【００１０】
油圧回路を構成する主要要素は、一方向吐出型の油圧ポンプ５１と、方向切換弁５２およびそれを駆動する電磁弁５３と、方向切換弁５２のａポート５２ａとアクチュエータ５９の取舵ポート５９ａとの間を接続する取舵側主油圧ライン６０と、方向切換弁５２のｂポート５２ｂとアクチュエータ５９の面舵ポート５９ｂとの間を接続する面舵側主油圧ライン６１と、取舵側および面舵側パイロット逆止弁５４，５５と、上記図６に示した流量制御弁６３と同一の取舵側および面舵側流量制御弁５６，５７と、油タンク５８と、舵を回転させるアクチュエーター５９とである。
【００１１】
上記取舵側パイロット逆止弁５４と取舵側流量制御弁５６とが取舵側主油圧ライン６０上に配置され、上記面舵側パイロット逆止弁５５と面舵側流量制御弁５７とが面舵側主油圧ライン６１上に配置されている。
【００１２】
また、上記方向切換弁５２は、油圧ポンプ５１から吐出された作動油をａポート５２ａからアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａに導くか、又は、ｂポート５２ｂから面舵ポート５９ｂに導くか、或いは、中立位置において油圧ポンプ５１から吐出された作動油を油タンク５８に戻すかの三動作の切り換えを行う。なお、油圧ポンプ５１から吐出された作動油をアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａあるいは面舵ポート５９ｂのいずれか一方のポートに導く場合、他方のポートから排出される作動油は方向切換弁５２によって油タンク５８に戻される。
【００１３】
また、アクチュエーター５９が油圧ポンプ５１により駆動されないとき、すなわち方向切換弁５２が中立位置にあって、油圧ポンプ５１から吐出される作動油が方向切換弁５２を通って油タンク５８に戻されているとき、アクチュエーター５９の取舵ポート５９ａおよび面舵ポート５９ｂは取舵側パイロット逆止弁５４および面舵側パイロット逆止弁５５によってそれぞれ遮断され、作動油がアクチュエーター５９内に閉じ込められることによって舵６２が固定される。
【００１４】
而して、アクチュエーター５９を上記遮断状態から作動状態に移行させるときは、例えば、アクチュエーター５９を取舵側に回転させる場合、アクチュエーター５９からの作動油の流出側となる面舵ポート５９ｂ側の面舵側パイロット逆止弁５５は、油圧ポンプ５１から吐出される作動油の油圧、すなわち取舵側主油圧ライン６０の油圧をパイロット油圧として逆止作用が解除され、アクチュエーター５９の面舵用作動油室５９ｉからの作動油の流出を許すように構成されている。
【００１５】
また、アクチュエーター５９を面舵側に回転させる場合、逆にアクチュエーター５９からの作動油の流出側となる取舵ポート５９ａ側の取舵側パイロット逆止弁５４は、油圧ポンプ５１から吐出される作動油の油圧、すなわち面舵側主油圧ライン６１の油圧をパイロット油圧として逆止作用が解除され、アクチュエーター５９の取舵用作動油室５９ｈからの作動油の流出を許すように構成されている。
【００１６】
また、取舵側および面舵側パイロット逆止弁５４，５５は、取舵側および面舵側主油圧ライン６０，６１が万一破損したとき、舵６２を固定して安全を確保するのにも必要とされる。すなわち、アクチュエーター５９の作動中に、取舵側主油圧ライン６０と面舵側主油圧ライン６１とのいずれか片方又は両方が破損した場合、主油圧ライン６０，６１の油圧が失われて、パイロット逆止弁５４，５５へのパイロット油圧が作用しなくなることにより、パイロット逆止弁５４，５５が逆止作用を行うので、アクチュエーター５９の一対の取舵用作動油室５９ｈおよび一対の面舵用作動油室５９ｉ内の作動油がロックされて、舵６２はその位置に固定される。
【００１７】
アクチュエーター５９を油圧ポンプ５１から吐出される作動油で作動させている間、アクチュエーター５９が逆に舵６２からの力で回される、いわゆる負トルクの状態になった場合は、取舵側パイロット逆止弁５４あるいは面舵側パイロット逆止弁５５が上記負トルクを支える。すなわち、アクチュエーター５９が取舵の作動状態にあって、油圧ポンプ５１から吐出された作動油が取舵側主油圧ライン６０を通ってアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａからアクチュエーター５９の取舵用作動油室５９ｈに送入され、アクチュエーター５９の面舵用作動油室５９ｉ内の作動油が面舵ポート５９ｂから面舵側主油圧ライン６１を通って油タンク５８に戻されているとき、負トルクの状態になると、取舵側主油圧ライン６０の油圧が失われるため、その油圧をパイロット油圧として逆止作用が解除されていた面舵側パイロット逆止弁５５は逆止作用を行って面舵ポート５９ｂからの作動油の流出を阻止し、これにより、負トルクが支えられてアクチュエーター５９は作動を一時停止する。この際においても油圧ポンプ５１は一定の油量を吐出し続けているため、面舵側パイロット逆止弁５５が逆止作用を行うと、取舵側主油圧ライン６０に油圧が発生する。するとその油圧がパイロット油圧となって面舵側パイロット逆止弁５５の逆止作用が解除され、作動油がアクチュエーター５９の面舵ポート５９ｂから流出してアクチュエーター５９は再び作動を始める。しかし、アクチュエーター５９に作用する負トルクのため、直ちに取舵側主油圧ライン６０の油圧が失われ、従って面舵側パイロット逆止弁５５は逆止作用を行い、アクチュエーター５９の作動を一時停止させ、負トルクを支える。すると油圧ポンプ５１から吐出され続ける作動油により取舵側主油圧ライン６０に油圧が発生し、これをパイロット油圧として面舵側パイロット逆止弁５５は逆止作用を解除され、作動油はアクチュエーター５９の面舵ポート５９ｂから流出してアクチュエーター５９は再び作動を始める。負トルクの状態においては、このようなサイクルを短時間で繰り返しながらアクチュエーター５９は作動する。
【００１８】
逆に、アクチュエーター５９が面舵の作動状態にあって、アクチュエーター５９の取舵用作動油室５９ｈの作動油がアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａを通って油タンク５８に戻されているときに、負トルクの作動状態になると、アクチュエーター５９の取舵ポート５９ａの側に対応する取舵側パイロット逆止弁５４が同様の作用を行う。
【００１９】
また、取舵側流量制御弁５６および面舵側流量制御弁５７はそれぞれ、絞り弁５６ａ，５７ａ（図６の絞り弁６５と同一）と、バイパス逆止弁５６ｂ，５７ｂ（図６のバイパス逆止弁６６と同一）とから構成されている。取舵側流量制御弁５６および面舵側流量制御弁５７は、上述した負トルクの作動状態になった場合、この負トルクを取舵側パイロット逆止弁５４あるいは面舵側パイロット逆止弁５５で支えるに際して、アクチュエーター５９から排出されて取舵側パイロット逆止弁５４あるいは面舵側パイロット逆止弁５５に流入する作動油の流れを、取舵側流量制御弁５６の絞り弁５６ａあるいは面舵側流量制御弁５７の絞り弁５７ａによって抵抗を与える制御流とするものである。これにより、取舵側パイロット逆止弁５４あるいは面舵側パイロット逆止弁５５が急激な逆止作用を行わないようにして、衝撃、騒音、振動の発生を防いでいる。
【００２０】
而して、取舵側および面舵側流量制御弁５６，５７のそれぞれのバイパス逆止弁５６ｂ，５７ｂは、上述した負トルクの作動状態に対応するための絞り弁５６ａ，５７ａの作用による制御流をアクチュエーター５９から排出される作動油に対してのみ作り出し、アクチュエーター５９へ流入する作動油に対しては、絞り弁５６ａ，５７ａをバイパスさせて、絞り弁５６ａ，５７ａによる抵抗を与えない自由流とするためのものである。すなわち、アクチュエーター５９が例えば取舵の作動状態にあるとき、油圧ポンプ５１から吐出された作動油は、取舵側パイロット逆止弁５４を経て、取舵側流量制御弁５６のバイパス逆止弁５６ｂを通る経路を流れ、少ない抵抗の自由流としてアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａに流入する。他方、アクチュエーター５９の面舵ポート５９ｂから排出される作動油は、面舵側流量制御弁５７に入るが、このとき、面舵側流量制御弁５７のバイパス逆止弁５７ｂは逆止作用を行うため、流れの全量が面舵側流量制御弁５７の絞り弁５７ａを通過し、これにより作動油の流れに抵抗が与えられ、制御流となる。従って、アクチュエーター５９に負トルクが作用している状態において、面舵側パイロット逆止弁５５が逆止作用により負トルクを支承するに当って、作動油が急激に面舵側パイロット逆止弁５５に作用することがなくなり、衝撃、騒音、振動の発生が避けられる。
【００２１】
また、上記アクチュエーター５９が面舵の作動状態にあるときは、取舵側流量制御弁５６と面舵側流量制御弁５７とがそれぞれ上記とは逆の自由流と制御流との作用を司る。
尚、上記図７において模式的に示した取舵側流量制御弁５６と面舵側流量制御弁５７が、実際には、図６において説明した流量制御弁６３の構成をなしており、流量制御弁６３の一次側ポート６４ａが図７の油圧回路におけるアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａおよび面舵ポート５９ｂの側に対応し、二次側ポート６４ｂが取舵側パイロット逆止弁５４および面舵側パイロット逆止弁５５の側に対応している。
【００２２】
尚、油圧装置の流量制御弁としては、例えば下記特許文献１に示されるものがある。
【特許文献１】特開昭６４−２５２１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述の従来形式では、図６に示すように、流量制御弁６３（図７の取舵側および面舵側流量制御弁５６，５７）は、別々の絞り弁６５（図７の絞り弁５６ａ，５７ａ）とバイパス逆止弁６６（図７のバイパス逆止弁５６ｂ，５７ｂ）とを一つの弁ブロック６４の中に設け、必要な流路を弁ブロック６４内に設ける構成であるため、構造が複雑になるといった問題や大型化するといった問題があり、さらには、大型化を避けるために比較的小容量のものにしか対応できないという問題もあった。また、市販されているかかる流量制御弁の標準品では、適用し得る流量は２００ｌ／ｍｉｎ程度までであり、それより大流量（大容量）のものに対しては、別個の絞り弁とバイパス逆止弁とを外部の配管で接続して使用せざるを得なかった。従って、全体寸法が非常に大きなものになり、取付け工事も複雑で厄介であった。なお、絞り弁６５においては、圧力変動の影響をなくするために圧力補償付き流量制御弁にする方法があり、また、作動油の温度変化の影響をなくするために温度補償付き流量制御弁にする方法があるが、いずれも構造が複雑で、寸法も大きく、コストも高くなるという問題があった。
【００２４】
さらに、流量制御弁６３を油圧舵取機に適用する場合、流量制御弁６３の一次側ポート６４ａと二次側ポート６４ｂとは同一平面内に開口しているため、一次側ポート６４ａを油圧舵取機のアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａあるいは面舵ポート５９ｂの側に、また、二次側ポート６４ｂを取舵側パイロット逆止弁５４あるいは面舵側パイロット逆止弁５５の側に接続するには、配管で結ぶか、あるいは特別なマニフォールドを作って、それに取り付ける必要があり、その分、大きなスペースを必要とし、また、コスト高になるという問題があった。
【００２５】
本発明は、絞り弁とバイパス逆止弁との二つの弁機能を一つの弁によって極めて簡単な構造で発揮させることができ、大流量の作動油に対しても容易に適応できる油圧装置の流量制御弁を提供することを目的とし、さらには、流量制御弁やこの流量制御弁に付随するパイロット逆止弁と方向切換弁を、接続配管や特別なマニフォールドを用いずに、アクチュエーターに直接かつ簡単に取り付けることが可能な油圧舵取機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る油圧装置の流量制御弁は、内部がエルボー状のチャンバーを形成するケーシングに、上記チャンバーの横端部から外側に開口するＡポートと上端部から外側に開口するＢポートとを設け、Ｂポート側のチャンバー内の周面上に円環状の突起を設け、上記突起の下面に弁座面を形成し、上記突起の上端部にスピンドル軸受を形成し、上記チャンバーの底面に、上記スピンドル軸受と同心の孔がケーシングを貫通して形成され、上記孔にスピンドル台を挿嵌固定し、上記スピンドル台の中心に、上下方向に貫通するねじ孔を形成し、スピンドルの下部に形成したねじ部を上記ねじ孔に螺合させるとともにスピンドルの上端部を上記スピンドル軸受に支承させ、上記スピンドルが弁盤の中心部に形成されたオリフィス孔に間隙をもって貫通した状態で、上記弁盤がコイルばねにより上記スピンドル台上に自由状態で支承され、上記弁盤に、弁座面に対して当接離間自在な上面縁部が形成され、この上面縁部はコイルばねの付勢力によって弁座面に押圧されており、上記スピンドルの上記オリフィス孔を貫通する部位は所定の長さに亘って所定の傾斜角を有するテーパー部として形成され、上記スピンドルの上下方向の位置調節により上記弁盤のオリフィス孔と上記スピンドルのテーパー部との間の間隙の大きさを変更可能にしたものである。
【００２７】
これによると、Ａポートからチャンバーに作動油が流入するときは、弁盤は、コイルばねの付勢力（伸長力）と、弁盤の上下両面に作用する油圧力の差とによって、上面縁部が弁座面に押し付けられて、弁座面と上面縁部との間からの作動油の通過を阻止する。これにより、Ａポートから流入する作動油の全量が、弁盤のオリフィス孔とスピンドルのテーパー部との間の狭い間隙を通過することになり、ここで絞り作用が行われるため、Ｂポートから流出する作動油が制御流となる。
【００２８】
逆に、Ｂポートからチャンバーに作動油が流入するときは、弁盤の上面に作用する油圧力がコイルばねの付勢力および弁盤の下面に作用する油圧力に打ち勝って、弁盤を押し下げる。これにより、作動油は、弁盤の上面縁部と弁座面との間に形成される大面積の間隙を通って、絞り作用を受けることなく、自由流としてＡポートから流出する。
【００２９】
したがって、請求項１に係る流量制御弁では、従来の絞り弁とバイパス逆止弁との二つの弁機能を一つの弁盤によって極めて簡単な構造で発揮させることができるため、流量制御弁を小型化することができ、大流量の作動油に対しても容易に適応できる。
【００３０】
また、スピンドルを回すことにより、スピンドルがねじ部によって上下方向（軸心方向）へ移動するため、弁盤のオリフィス孔とスピンドルのテーパー部との間の間隙が拡縮される。すなわち、上記間隙を縮小した場合、絞り作用が強くなり、上記間隙を拡大した場合、絞り作用が弱くなるため、容易に絞り作用の強弱を調節することができる。
【００３１】
請求項２に係る油圧装置の流量制御弁は、スピンドルに、テーパー部の下方に位置し且つ径方向へ突出する閉止カラーが設けられ、上記スピンドルを上記ねじ部によって上方極限位置まで移動させたとき、上記閉止カラーが弁盤の裏面に当接してオリフィス孔を閉塞するとともに、この時の当接力が上記弁盤に伝達されて弁盤の上面縁部が弁座面に当接し、ＡポートとＢポートとの間がチャンバー内で上記弁盤と閉止カラーとによって遮断されるものである。
【００３２】
これによると、スピンドルを回して上方極限位置まで移動させ、閉止カラーを弁盤の裏面（下面）に圧接することにより、弁盤のオリフィス孔が閉止カラーによって閉塞されると同時に、弁盤の上面縁部がケーシングの弁座面に圧接される。このため、チャンバーのＡポートとＢポートとの間の流路を弁盤と閉止カラーとによって遮断することができる。このように流量制御弁は遮断弁としての機能も兼備することが可能であり、ＡポートあるいはＢポートの外側に独立した遮断弁を設ける必要を無くすことができる。
【００３３】
請求項３に係る油圧舵取機は、アクチュエーターと、このアクチュエーターを作動させる油圧装置とで構成され、この油圧装置に、上記請求項１又は請求項２に記載の流量制御弁を備えた油圧舵取機であって、
上記アクチュエーターは、舵の舵軸に嵌合装着して回転するローターをハウジング内に収納し、ローターの外周面に半径方向へ突設したベーンとハウジングの内周面に半径方向へ突設したセグメントとの間に、舵を左舷方向に回転させる取舵用作動油室と舵を右舷方向に回転させる面舵用作動油室とを形成し、ハウジングの周壁を貫通して取舵用作動油室に連通する取舵ポートと面舵用作動油室に連通する面舵ポートとを設けたものであり、
上記油圧装置は一方向吐出型の油圧ポンプを有する開回路の油圧系統からなり、
上記流量制御弁がアクチュエーターのハウジングに直接取り付けられて、流量制御弁のＡポートが取舵ポートおよび面舵ポートとそれぞれ連通し且つＢポートが上方に開口し、取舵側パイロット逆止弁および面舵側パイロット逆止弁がそれぞれ流量制御弁の上に直接取り付けられて、流量制御弁のＢポートが取舵側パイロット逆止弁および面舵側パイロット逆止弁の自由流出口側と連通し、上記油圧ポンプからアクチュエーターへ供給される作動油の供給先を取舵ポートと面舵ポートとのいずれかに切り換える方向切換弁が上記取舵側パイロット逆止弁および面舵側パイロット逆止弁の上に直接取り付けられて、方向切換弁のａポートが取舵側パイロット逆止弁の自由流入口側と連通するとともに、方向切換弁のｂポートが面舵側パイロット逆止弁の自由流入口側と連通するものである。
【００３４】
これによると、流量制御弁のＡポートとＢポートとは、ケーシングの同一平面内ではなく、横端側面内と上端面内とに開口しているため、異なる方向に向いている。これにより、接続配管や特別なマニフォールドを用いずに、流量制御弁のＡポート側をアクチュエーターのハウジングに直接接続するとともに、取舵側および面舵側パイロット逆止弁をそれぞれ流量制御弁のＢポート側に直接接続することができる。したがって、油圧舵取機のスペースとコストの節減ができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によると、制御流と自由流とをそれぞれ生成する機能を有する流量制御弁の構造を簡素化して流量制御弁を小型化することができ、大流量の作動油に対しても容易に適応できる。また、容易に絞り作用の強弱を調節することができる。さらに、遮断弁としての機能も兼備することが可能であり、ＡポートあるいはＢポートの外側に独立した遮断弁を設ける必要を無くすことができる。
【００３６】
また、接続配管や特別なマニフォールドを用いずに、流量制御弁のＡポート側をアクチュエーターのハウジングに直接接続するとともに、取舵側および面舵側パイロット逆止弁をそれぞれ流量制御弁のＢポート側に直接接続し、方向切換弁を上記取舵側および面舵側パイロット逆止弁に直接接続することができるため、油圧舵取機のスペースとコストの節減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態における流量制御弁の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
流量制御弁１のケーシング２は、エルボー状のチャンバー３と、チャンバー３の横端部から外側に開口するＡポート４と、チャンバー３の上端部から外側に開口するＢポート５とを有している。Ｂポート５側のチャンバー３の内周面上に円環状の突起６を設け、突起６の下面には弁座面７を形成し、突起６の上端部には、ステー８を介して、スピンドル軸受９を形成している。
【００３８】
チャンバー３の底面には、スピンドル軸受９と同心の孔１０がケーシング２を貫通して形成されている。上記孔１０にスピンドル台１１を挿嵌して固定しており、スピンドル台１１の中心には、上下方向に貫通するねじ孔１２を形成している。スピンドル１３の下部には所定の長さに亘ってねじ部１４を形成しており、ねじ部１４がスピンドル台１１のねじ孔１２に螺合するとともに、スピンドル１３の上端部がスピンドル軸受９によって上下方向（すなわち軸心方向）に移動自在に支承されている。尚、上記スピンドル１３の下端部はスピンドル台１１の外方へ突出しており、スピンドル１３の下端には、スピンドル１３を回転させるための角部２５が形成されている。
【００３９】
上記スピンドル１３には、円板状の弁盤１５が外嵌されて上記スピンドル台１１側から弁座面７に対向するように配置されている。この弁盤１５はばね常数の小さいコイルばね１６を介してスピンドル台１１上に自由状態で支承され、弁盤１５には、弁座面７に対して当接離間自在な上面縁部１７が形成されている。この上面縁部１７は、コイルばね１６の小さなばね力（伸長力）によって、弁座面７に押圧されている。
【００４０】
弁盤１５の中心には、弁盤１５を貫通するオリフィス孔１８が形成され、上記スピンドル１３はオリフィス孔１８に所定の間隙１９をもって貫通している。スピンドル１３の、上記オリフィス孔１８を貫通する部位には、所定の長さに亘って、所定の傾斜角を有するテーパー部２０が形成されている。尚、上記テーパー部２０は上方（Ｂポート５側）ほど次第に縮径している。スピンドル１３を回転して下端部のねじ部１４によって上下方向に変位させることにより、弁盤１５のオリフィス孔１８とスピンドル１３のテーパー部２０との間の間隙１９が径方向において拡大縮小可能となる。
【００４１】
スピンドル１３には、テーパー部２０の下方に位置し且つ径方向外側へ突出する円環状の閉止カラー２１が設けられている。図２に示すように、スピンドル１３を回転してねじ部１４によって上方極限位置Ｕまで移動させたとき、閉止カラー２１の上面縁部２２が、弁盤１５の裏面のオリフィス孔１８の周縁部に設けられた裏面座２３に適当な接触圧をもって当接し、オリフィス孔１８を閉塞する。さらに、この当接力は、弁盤１５に伝達され、上面縁部１７を弁座面７に適当な接触圧をもって当接させる。これにより、チャンバー３内において、Ａポート４側とＢポート５側との間を弁盤１５と閉止カラー２１とによって遮断することができる。つまり、Ａポート４あるいはＢポート５に遮断弁を設けるのと同じ機能を発揮できる。
【００４２】
尚、スピンドル１３の上下方向位置を設定した後、スピンドル１３をスピンドル台１１に固定するために、スピンドル１３のねじ部１４の下端部に、スピンドル台１１の外側裏面に対向するように締付けナット２４を螺合し、さらに、チャンバー３内の作動油がねじ部１４を通って外部に漏出するのを防ぐとともにスピンドル１３の下端の角部２５を保護するために、上記ねじ部１４の下端に袋ナット２６を螺合している。尚、締付けナット２４とスピンドル台１１との間および締付けナット２４と袋ナット２６との間にそれぞれパッキン２７を挿入している。
【００４３】
以下、上記した構成における作用を説明する。
図１に示すように、流量制御弁１のＡポート４からチャンバー３に作動油が流入するときは、弁盤１５は、コイルばね１６の付勢力（伸長力）と、弁盤１５の下面（スピンドル台１１側の裏面）と上面（Ｂポート５側の表面）とに作用する油圧力の差によって、上面縁部１７が弁座面７に押し付けられて、弁座面７と上面縁部１７との間からの作動油の通過を阻止する。これにより、Ａポート４から流入する作動油の全量が、弁盤１５のオリフィス孔１８とスピンドル１３のテーパー部２０との間の狭い間隙１９を通過することになり、ここで絞り作用が行われるため、Ｂポート５から流出する作動油が制御流となる。すなわち、Ａポート４における作動油の流量が一定の場合は、Ｂポート５から流出する作動油はＡポート４における圧力から減圧された制御流となる。また、Ａポート４における作動油の圧力が一定の場合は、Ｂポート５から流出する作動油はＡポート４における流量よりも少ない制御流となる。
【００４４】
逆に、流量制御弁１のＢポート５からチャンバー３に作動油が流入するときは、弁盤１５の上面に作用する油圧力がコイルばね１６の付勢力および弁盤１５の下面に作用する油圧力に打ち勝って、図１の仮想線で示すように、弁盤１５を押し下げる。これにより、作動油は、弁盤１５の上面縁部１７と弁座面７との間に形成される大面積の間隙を通って、絞り作用を受けることなく、自由流としてＡポート４から流出する。
【００４５】
したがって、図６に示した従来の流量制御弁６３では、制御流と自由流とを作り出すために絞り弁６５とバイパス逆止弁６６とを設けるといった非常に複雑かつ高価となる構成が必要であったのに対して、本発明の実施の形態における流量制御弁１では、図１に示すように、上記従来の絞り弁６５とバイパス逆止弁６６との二つの弁機能を一つの弁盤１５によって極めて簡単な構造で発揮させることができる。これにより、流量制御弁１を小型化することができ、大流量の作動油に対しても容易に適応できる。
【００４６】
また、スピンドル１３の角部２５を利用してこのスピンドル１３を回すと、スピンドル１３はねじ部１４によって上下方向（軸心方向）へ移動する。このようにしてスピンドル１３を上方に移動させた場合、テーパー部２０も上方に移動するため、弁盤１５のオリフィス孔１８とスピンドル１３のテーパー部２０との間の間隙１９が狭くなる。従って、この間隙１９を通過する流れに対して絞り作用を強くすることができる。逆に、スピンドル１３を下方に移動させた場合、上記オリフィス孔１８とテーパー部２０との間の間隙１９が広くなって、この間隙１９を通過する流れに対して絞り作用を弱めることができる。このように、スピンドル１３を回すことによって、容易に絞り作用の強弱を調節することができる。
【００４７】
また、図２に示すように、スピンドル１３を回して上方極限位置Ｕまで移動させ、閉止カラー２１の上面縁部２２を弁盤１５の裏面座２３に圧接することにより、弁盤１５のオリフィス孔１８が閉止カラー２１によって閉塞されると同時に、弁盤１５の上面縁部１７がケーシング２の弁座面７に圧接されるため、チャンバー３のＡポート４とＢポート５との間の流路を弁盤１５と閉止カラー２１とによって遮断することができる。このように流量制御弁１は遮断弁としての機能も兼備することが可能であり、Ａポート４あるいはＢポート５の外側に独立した遮断弁を設ける必要がなくなる。
【００４８】
図４，図５は上記流量制御弁１を備えた油圧ロータリーベーン式舵取機の図であり、先に図７で述べた従来のものと同じ部材については同一の符号を付記してその説明を省略する。
【００４９】
上記舵取機は、アクチュエーター５９と、このアクチュエーター５９を作動させる油圧装置４１とで構成されている。上記油圧装置４１は、アクチュエーター５９に作動油を供給する一方向吐出型の油圧ポンプ５１と、アクチュエーター５９から排出された作動油を回収する油タンク５８と、上記油圧ポンプ５１からアクチュエーター５９へ供給される作動油の供給先を取舵ポート５９ａと面舵ポート５９ｂとのいずれかに切り換える方向切換弁５２と、この方向切換弁５２を駆動させる電磁弁５３と、取舵側および面舵側パイロット逆止弁５４，５５と、２台の上記流量制御弁１とを備えている。
【００５０】
上記２台の流量制御弁１はそれぞれアクチュエーター５９のハウジング５９ｅに直接取り付けられている。このうち、一方の流量制御弁１のＡポート４がハウジング５９ｅの取舵ポート５９ａに連通し、他方の流量制御弁１のＡポート４がハウジング５９ｅの面舵ポート５９ｂに連通している。また、これら両流量制御弁１のＢポート５はそれぞれ上方に開口している。
【００５１】
上記取舵側パイロット逆止弁５４は一方の流量制御弁１の上に直接取り付けられ、一方の流量制御弁１のＢポート５が取舵側パイロット逆止弁５４の自由流出口側と連通している。また、面舵側パイロット逆止弁５５は他方の流量制御弁１の上に直接取り付けられ、他方の流量制御弁１のＢポート５が面舵側パイロット逆止弁５５の自由流出口側と連通している。
【００５２】
また、上記方向切換弁５２は取舵側パイロット逆止弁５４および面舵側パイロット逆止弁５５の上に直接取り付けられている。そして、方向切換弁５２のａポート５２ａが取舵側パイロット逆止弁５４の自由流入口側に取舵油路４４を介して連通するとともに、方向切換弁５２のｂポート５２ｂが面舵側パイロット逆止弁５５の自由流入口側に面舵油路４５を介して連通している。尚、上記取舵油路４４は取舵側パイロット逆止弁５４のバルブブロック内と方向切換弁５２のバルブブロック内とに形成されており、上記面舵油路４５は面舵側パイロット逆止弁５５のバルブブロック内と方向切換弁５２のバルブブロック内とに形成されている。また、油圧ポンプ５１の吐出側と方向切換弁５２のＰポート５２ｐとは供給側油圧ライン４２を介して接続され、方向切換弁５２のＴポート５２ｔと油タンク５８とは回収側油圧ライン４３を介して接続されている。
【００５３】
これによると、流量制御弁１のＡポート４とＢポート５とは、ケーシング２の同一平面内ではなく、横端側面内と上端面内とに開口しているため、異なる方向に向いている。これにより、図５に示すように、接続配管や特別なマニフォールドを用いずに、流量制御弁１のＡポート４側をアクチュエーター５９のハウジング５９ｅに直接接続するとともに、取舵側および面舵側パイロット逆止弁５４，５５をそれぞれの流量制御弁１のＢポート５側に直接接続することができ、したがって、スペースとコストの節減ができる。
【００５４】
また、舵取機は以下のように作動する。
アクチュエーター５９が油圧ポンプ５１により駆動されないとき、すなわち、油圧ポンプ５１から吐出された作動油が中立位置にある方向切換弁５２を通って直接油タンク５８に戻されているとき、アクチュエーター５９の取舵用作動油室５９ｈおよび面舵用作動油室５９ｉ内の作動油は、取舵ポート５９ａおよび面舵ポート５９ｂから両流量制御弁１のＡポート４およびオリフィス孔１８の間隙１９を通って、取舵側パイロット逆止弁５４および面舵側パイロット逆止弁５５に作用して逆止作用が行われる。従って、作動油はアクチュエーター５９内に閉じ込められて、舵６２が固定される。
【００５５】
次に、例えばアクチュエーター５９が取舵側に回転させられているときは、油圧ポンプ５１からの吐出油は、方向切換弁５２のａポート５２ａから取舵側パイロット逆止弁５４に入り、ここを逆止作用を受けることなく通過し、一方の流量制御弁１のＢポート５に流入する。この作動油は、一方の流量制御弁１において、弁盤１５を押し下げて、自由流としてＡポート４から流出し、そして、アクチュエーター５９の取舵ポート５９ａから取舵用作動油室５９ｈに入り、ローター５９ｄを取舵側に回転させる。
【００５６】
他方、上記ローター５９ｄの回転により面舵用作動油室５９ｉから排出される作動油は、面舵ポート５９ｂから他方の流量制御弁１のＡポート４に流入する。この作動油は、他方の流量制御弁１において、弁盤１５を押し上げ、弁盤１５の上面縁部１７を弁座面７に押し付けるため、上面縁部１７と弁座面７との間からの作動油の通過は阻止される。従って、作動油の全量が弁盤１５のオリフィス孔１８とスピンドル１３のテーパー部２０との間の間隙１９を通過して絞り作用を与えられ、制御流としてＢポート５から流出する。この作動油は面舵側パイロット逆止弁５５に入るが、面舵側パイロット逆止弁５５は取舵油路４４に発生している油圧をパイロット油圧として逆止作用を解除されているため、そのまま面舵側パイロット逆止弁５５を自由流として通過して、方向切換弁５２のｂポート５２ｂおよびＴポート５２ｔを経て油タンク５８に戻る。
【００５７】
而して、この状態においてアクチュエーター５９が逆に舵６２からの力で回される、いわゆる負トルクの状態になった場合は、取舵油路４４の油圧が失われるため、その油圧をパイロット油圧として逆止作用が解除されていた面舵側パイロット逆止弁５５は逆止作用を行ってアクチュエーター５９の面舵ポート５９ｂからの作動油の流出を阻止し、これにより、負トルクが支えられてアクチュエーター５９は作動を一時停止する。
【００５８】
このとき、面舵側パイロット逆止弁５５には、他方の流量制御弁１の間隙１９によって絞り作用を与えられた制御流が作用するので、面舵側パイロット逆止弁５５の弁体が弁座に強く叩き付けられることは避けられ、従って、衝撃や騒音或いは振動の発生等を軽減することができる。この際においても油圧ポンプ５１は一定の油量を吐出し続けているため、面舵側パイロット逆止弁５５が逆止作用を行うと取舵油路４４に油圧が発生する。するとその油圧がパイロット油圧となって面舵側パイロット逆止弁５５の逆止作用が解除され、作動油がアクチュエーター５９の面舵ポート５９ｂから流出してアクチュエーター５９は再び作動を始める。しかし、アクチュエーター５９に作用する負トルクのため、直ちに取舵油路４４の油圧が失われ、従って面舵側パイロット逆止弁５５は逆止作用を行い、アクチュエーター５９の作動を一時停止させ、負トルクを支える。すると油圧ポンプ５１からの吐出油により取舵油路４４に油圧が発生し、これをパイロット油圧として面舵側パイロット逆止弁５５は逆止作用を解除され、作動油はアクチュエーター５９の面舵ポート５９ｂから流出してアクチュエーター５９は再び作動を始める。負トルクの状態においては、このようなサイクルを短時間で繰り返しながらアクチュエーター５９は作動する。
【００５９】
反対に、アクチュエーター５９が面舵の作動状態にあるときは、上記とは全く逆の作用を行う。すなわち、油圧ポンプ５１から吐出された作動油は、方向切換弁５２のｂポート５２ｂから面舵側パイロット逆止弁５５に入り、ここを逆止作用を受けることなく通過した後、他方の流量制御弁１のＢポート５から流入し、他方の流量制御弁１において、弁盤１５を押し下げて、自由流としてＡポート４から流出し、そして、アクチュエーター５９の面舵ポート５９ｂから面舵用作動油室５９ｉに入り、ローター５９ｄを面舵側に回転させる。
【００６０】
他方、上記ローター５９ｄの回転により取舵用作動油室５９ｈから排出される作動油は、取舵ポート５９ａから一方の流量制御弁１のＡポート４に流入する。この作動油は、一方の流量制御弁１において、弁盤１５を押し上げ、弁盤１５の上面縁部１７を弁座面７に押し付けるため、上面縁部１７と弁座面７との間からの作動油の通過は阻止される。従って、作動油の全量が弁盤１５のオリフィス孔１８とスピンドル１３のテーパー部２０との間の間隙１９を通過して絞り作用を与えられ、制御流としてＢポート５から流出する。この作動油は取舵側パイロット逆止弁５４に入るが、取舵側パイロット逆止弁５４は面舵油路４５に発生している油圧をパイロット油圧として逆止作用を解除されているため、そのまま取舵側パイロット逆止弁５４を自由流として通過して、方向切換弁５２のａポート５２ａおよびＴポート５２ｔを経て油タンク５８に戻る。
【００６１】
而して、この状態においてアクチュエーター５９が逆に舵６２からの力で回される、いわゆる負トルクの状態になった場合は、面舵油路４５の油圧が失われるため、その油圧をパイロット油圧として逆止作用が解除されていた取舵側パイロット逆止弁５４は逆止作用を行ってアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａからの作動油の流出を阻止し、これにより負トルクが支えられてアクチュエーター５９は作動を一時停止する。
【００６２】
このとき、同様にして、取舵側パイロット逆止弁５４には一方の流量制御弁１の間隙１９によって絞り作用を与えられた制御流が作用するので、取舵側パイロット逆止弁５４の弁体が弁座に強く叩き付けられることは避けられ、従って衝撃や騒音或いは振動等の発生を軽減することができる。この際においても油圧ポンプ５１は一定の油量を吐出し続けているため、取舵側パイロット逆止弁５４が逆止作用を行うと面舵油路４５に油圧が発生し、その油圧がパイロット油圧となって取舵側パイロット逆止弁５４の逆止作用が解除され、作動油がアクチュエーター５９の取舵ポート５９ａから流出してアクチュエーター５９は再び作動を始める。しかし、アクチュエーター５９に作用する負トルクのため、直ちに面舵油路４５の油圧が失われ、従って取舵側パイロット逆止弁５４は逆止作用を行い、アクチュエーター５９の作動を一時停止させ、負トルクを支える。負トルクの状態においては、このようなサイクルを短時間で繰り返しながらアクチュエーター５９は作動する。
【００６３】
また、油圧ポンプ５１やパイロット逆止弁５４，５５又は方向切換弁５２をメンテナンスする場合、図２に示すように、両流量制御弁１のスピンドル１３を回して上方極限位置Ｕまで移動させ、チャンバー３のＡポート４とＢポート５との間の流路を弁盤１５と閉止カラー２１とによって遮断する。これにより、アクチュエーター５９内の作動油が両流量制御弁１から外部へ漏出することはなく、上記メンテナンスが支障なく行える。
【００６４】
尚、上記実施の形態では、図４に示すように、アクチュエーター５９の取舵ポート５９ａと面舵ポート５９ｂとに流量制御弁１を個別に二台取り付けているが、取舵ポート５９ａと面舵ポート５９ｂとの間の間隔があまり大きくないような場合は、二台の流量制御弁１のケーシング２を一つにまとめ、その中に独立した二つのチャンバー３とチャンバー３内の各構成要素を設けるようにすることもできる。
【００６５】
この場合、ケーシング２が一つになることにより、製作費がより低くなるとともに、取り付けがより簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態における流量制御弁の縦断面図である。
【図２】同、流量制御弁の縦断面図であり、スピンドルを上方極限位置まで移動させた状態を示す。
【図３】同、流量制御弁の上面図である。
【図４】同、流量制御弁を備えた油圧舵取機の油圧装置の正面の油圧回路の図である。
【図５】同、流量制御弁を備えた油圧舵取機の油圧装置の側面断面図である。
【図６】従来の流量制御弁の縦断面図である。
【図７】従来の流量制御弁を備えた舵取機の油圧回路の図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  流量制御弁
２  ケーシング
３  チャンバー
４  Ａポート
５  Ｂポート
６  突起
７  弁座面
９  スピンドル軸受
１０  孔
１１  スピンドル台
１２  ねじ孔
１３  スピンドル
１４  ねじ部
１５  弁盤
１６  コイルばね
１７  上面縁部
１８  オリフィス孔
１９  間隙
２０  テーパー部
２１  閉止カラー
４１  油圧装置
５１  油圧ポンプ
５２  方向切換弁
５２ａ，５２ｂ  ａ，ｂポート
５４  取舵側パイロット逆止弁
５５  面舵側パイロット逆止弁
５９  アクチュエーター
５９ａ  取舵ポート
５９ｂ  面舵ポート
５９ｃ  舵軸
５９ｄ  ローター
５９ｅ  ハウジング
５９ｆ  ベーン
５９ｇ  セグメント
５９ｈ  取舵用作動油室
５９ｉ  面舵用作動油室
６２  舵
Ｕ  上方極限位置
【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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