(57)【要約】【課題】差圧調整弁前後の差圧の大きさによって、差圧が所定圧以下のときには固定絞りとして機能し、所定圧以上になったときには絞りを差圧の大きさによって可変とする差圧調整弁を提供する。【解決手段】差圧調整弁における油路１０の圧油のPLSV圧と油路１１の圧油のPLSp圧との差圧により、同差圧が所定圧以下のときには、差圧によりスプール３を右方向に押しリテーナ５に当接するまで移動する。この間、油路１１から入った圧油は、油室１２→油路１４→絞り１６→油路２１→切り欠き２５→油路２２→切り穴１９→油路１５→油室１３→油路１１を通り差圧調整弁の外部にPLSP圧として流出される。差圧が所定圧以上となり、スプール３を押圧する力がバネ７のバネ力より大きくなると、スプール３をバネ７に抗しながら右方向へ移動させ、油路１０の圧油は、油室１２→油路１４→切り穴１８→切り欠き２６→油路２１→切り欠き２５→油路２２→切り穴１９→油路１５→油室１３→油路１１に導かれる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞りを可変とする差圧調整弁において、
前記差圧調整弁が、所定の絞りを維持する第１モードと、
絞りを拡大する第２モードとを備え、
前記第１モードが、前記差圧調整弁前後の差圧が所定圧以下において行われ、
前記第２モードが、前記差圧が所定圧以上のときに同差圧に応じて拡大されることを特徴とする差圧調整弁。
【請求項２】
前記第１モードが、前記差圧調整弁前後の差圧の中間圧が所定圧以下において行われ、
前記第２モードが、前記差圧の中間圧が所定圧以上のときに、前記差圧の中間圧に応じて拡大されることを特徴とする請求項１記載の差圧調整弁。
【請求項３】
前記差圧調整弁が、前記差圧調整弁前後の差圧又は同差圧の中間圧に係わらず絞りの拡大を行わない第３モードを更に備え、
前記差圧調整弁に流れる油圧の流れ方向に対応して、前記第１モード、第２モード及び第３モードとを適宜組合せたモードを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の差圧調整弁。
【請求項４】
前記差圧調整弁に流れる油圧の流れ方向に対応して、前記第１モード及び第２モードにおける絞りの調整量を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の差圧調整弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧制御システムにおいて、システムの安定化を目的として配される差圧調整弁に関し、特に可変容量型油圧ポンプの圧力を補償するために配される差圧調整弁に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から、油圧アクチュエータ等の油圧制御機構への油圧流れを制限し、それにより油圧管路の油圧変動に対して制御機構の安定性を得るために、差圧調整弁を油圧管路に配した油圧制御システムが種々提案されている。
【０００３】
油圧制御システムにおいて一対のチェック弁を作動調整弁として用いたもの（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。特許文献１に記載されたものは、図１２、１３に示す構成を備えている。以下に、図１２、１３を用いて特許文献１に記載された作動調整弁について説明する。
【０００４】
図１２に示すように、反対極性である一対のチェック弁８７、８８が流体管路８０及び負荷感知／圧力補償システム８２内に連結されている。チェック弁８８は、図１２の左から右への流体流れに対して流体の所定圧までは流量ゼロを維持し、所定圧以上になると流体圧によって弁要素９０が弁座９１からバネ９２の力に抗して離れるようになり、流体を左から右へと流す。同様に弁８８の図１２における右から左への流体流れに対して、流体の所定圧までは流量ゼロを維持し、その後流体圧の増加にともなってバネ９３の力に抗して流体流れを増加させる。
【０００５】
図１３は、一対のチェック弁８７、８８を２方向チェック弁アセンブリ１００として示したものであり、図１２に示す２つのチェック弁８７、８８が単一アセンブリ内に組み込まれている状態を示している。弁アセンブリ１００は円筒状ハウジング１０２からなり、一対のチェック弁要素１０８，１０９が空胴１０５内に伸縮及び摺動自在に配設されている。
【０００６】
図１３において左から右への流体圧が加わると、流体は端部プラグ１０３及び通路１０６を貫通して空胴１０５に入り込む。スピンドル１０９が流体圧力の下でコイルバネ１１５の力に抗して右側に移動するにつれ、流路１１２、１１３がショルダ１１４と重なり始め、流路を貫通する流体流れはショルダ１１４を通りスピンドル１０９と端部キャップ１１０の間の容積部に入り込み、さらに通路１１１と通路１０７を通過して弁アセンブリの外に流れ出す。左から右への流体の圧力が増加すると、スピンドル１０９を更に右側に動かし、流路１１２、１１３を通るより大きな流体流れを許している。
【０００７】
同様に、図１３において右から左に流体が加わると、キャップ１１０の端面１１６に加わる圧力で弁要素１０８及びスピンドル１０９を左側に付勢し、弁要素１０８及びスピンドル１０９を同時に左側に移動する。流体圧が増加するにつれ、ショルダ１１４は流路１１２、１１３と共に半径方向レジストリ内に入り、ショルダ１１４が流路１１２、１１３と重なり始め、流路を貫通する流体流れはショルダ１１４を通って流れ、通路１１７、１１８、１１９を通過してプラグ１０４の通路１０６から外部に流れ出る。
【０００８】
このように、弁要素１０８及びスピンドル１０９に加わる流体の圧力が所定圧になるまで流体の流れをゼロ状態に維持し、流体の圧力が所定圧以上となると、ショルダ１１４及び通路１１２、１１３を介して流体は流れ始め、流体の圧力増加にともなって流量を増加させている。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載されたものでは、弁アッセンブリ１００での流体圧が所定圧になったときになって始めて負荷感知圧力補償８２に流体圧管路８０からの流体が流れ込むことになる。このため、弁アッセンブリ１００から負荷感知圧力補償８２に流体が流れ込む最初の段階において、所定圧に高められた流体が衝撃圧となって負荷感知圧力補償８２作用することになる。また、負荷感知圧力補償８２から流体圧管路８０に流れる流体も所定圧になったときになって始めて流れ出ることになり、負荷感知圧力補償８２への流体の流入時及び流出時において負荷感知圧力補償８２内で大きな変動をきたすことになる。
【００１０】
また、流体圧が所定圧になったときになって初めて負荷感知圧力補償８２に流体が流れ込むため、操作弁スプール前後の差圧ΔＰLSとポンプのＬＳ弁に作用する圧力差とが定常的に一致しなくなる。このため、レバーの操作量によって、作業スピードを決めることができるロードセンシングシステムの利点を生かしきれないという問題があった。
【００１１】
また、低温状態の流体を用いたときに、低温によって粘性が高くなった流体を用いているにも関わらず、弁アッセンブリ１００では流体の流れを開始する所定圧をばねによって設定することができるため、弁アッセンブリ１００の作動は常温の時と同じ作動条件となってしまい、油温によってその作用を変化させると言うようなことはできなかった。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３２９２４７４号公報（２頁右欄４９行から３頁左欄１６行、３頁右欄２７行から４頁右欄２７行、第１図から第３図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記従来の問題を解決し、油圧制御システムに配された差圧調整弁において差圧調整弁から流出する圧油及び差圧調整弁に流入する圧油によって油圧制御システムに異常を発生させることなく、常に制御システムを安定した状態に保つことができ、しかも圧油が低温のときでも制御システムの応答性、安定性を向上させることのできる差圧調整弁を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明の課題は本件請求項１〜４に記載された各発明により達成される。
即ち、本件請求項１に係る発明は、絞りを可変とする差圧調整弁において、前記差圧調整弁が、所定の絞りを維持する第１モードと、絞りを拡大する第２モードとを備え、前記第１モードが、前記差圧調整弁前後の差圧が所定圧以下において行われ、前記第２モードが、前記差圧が所定圧以上のときに同差圧に応じて拡大されることを特徴とする差圧調整弁にある。
【００１５】
この発明では、差圧調整弁前後の差圧が所定圧以下においては所定の絞りにて絞った圧油を差圧調整弁から流出させることができ、差圧が所定圧以上となったときには、同差圧に応じて絞りを大きくすることで圧油を差圧調整弁から流出させることができる。
【００１６】
これにより、差圧調整弁前後の差圧が所定圧以上となる油圧アクチュエータの加減速時など応答性が必要な時には、絞りを大きくすることができ、差圧調整弁前後の差圧が所定圧以下となる定常速度時などの安定性が要求される時には差圧調整弁の絞りを固定絞りとすることができる。
【００１７】
また、操作弁スプール前後の差圧ΔＰLSとポンプのＬＳ弁に作用する圧力差とが定常的には一致する。このため、レバーの操作量によって、作業機スピードを決めることができるロードセンシングシステムの利点を充分に生かすことができるようになる。
【００１８】
しかも、差圧調整弁前後の差圧が所定圧以下の時でも差圧調整弁から圧油を流出させることができるので、差圧調整弁での絞りを変更する時に油圧制御システムに変動圧等を発生させることなく、油圧制御システムを安定した状態で実行することができる。
【００１９】
本願請求項２に係わる発明は、請求項１の事項に加えて、第１モードが、差圧調整弁前後の差圧の中間圧が所定圧以下において行われ、第２モードが前記差圧の中間圧が所定圧以上のときに、同差圧の中間圧に応じて拡大される事項を限定した差圧調整弁にある。
【００２０】
この発明では、差圧調整弁前後の差圧の中間圧を用いて、同中間圧が所定圧以下のときには所定の絞りを維持する第１モードを行わせ、同中間圧が所定圧以上のときには絞りを拡大する第２モードにおいて同中間圧に応じて絞りを拡大させている。絞りを変更する圧力を前記中間圧としているため、低い圧力で差圧調整弁を作動させることができ、差圧調整弁の構成をコンパクト化することができる。
【００２１】
本願請求項３に係わる発明は、請求項１又は２の事項に加えて、差圧調整弁が前記差圧調整弁前後の差圧又は同差圧の中間圧に係わらず絞りの拡大を行わない第３モードを更に備え、差圧調整弁に流れる油圧の流れ方向に対応して、第１モード、第２モード及び第３モードとを適宜組合せたモードを行う事項を限定した差圧調整弁にある。
【００２２】
この発明では、差圧調整弁に流れる圧油の流れ方向に応じて、両方向の流れに対して第１モードと第２モードとを行わせることや、一方向の流れに対しては第１モードと第２モードとを行わせ、逆方向の流れに対しては第３モードを行わせることなど、差圧調整弁を使用する油圧制御システムにおける種々の要求に応じて行わせることもできる。
【００２３】
尚、流れ方向に対応する第１から第３モードの組み合わせは、上記記載例に限定されず、必要に応じて適宜組合せることができる。
【００２４】
本願請求項４に係わる発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の事項に加えて、差圧調整弁に流れる油圧の流れ方向に対応して、第１モード及び第２モードにおける絞りの調整量を変更する事項を限定した差圧調整弁にある。
この発明では、流れ方向に応じて絞りを調整することができるので、差圧調整弁を配置する油圧制御システムの要求に応じた絞りとすることができる。
【００２５】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
本願発明の差圧調整弁を適用した一例として、可変容量型ポンプに対する油圧制御システムを安定させるとともに前記可変容量型ポンプへの応答性が必要な時には応答性を高めることができるものとして、可変容量型ポンプに対する油圧制御システム内に配置した場合について述べる。しかし、本願発明の差圧調整弁は可変容量型ポンプに対する油圧制御システム内に設置することに限定されず、他の油圧制御システム内に配置して同油圧制御システムの安定性を確保し、制御システムの応答性等が必要な時には応答性を高めるために各種油圧制御システムに適用することが可能である。
【００２６】
本発明の差圧調整弁を油圧制御システムに設置した実施例として、油圧アクチュエータにおける負荷変動等に対して同油圧アクチュエータに供給する可変容量型ポンプからの圧油の流量をオペレータによる操作量に応じて制御する油圧制御システムを例にとって説明する。
【００２７】
可変容量型ポンプの容量制御としては、可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油の状態を検出することで可変容量型油圧ポンプの斜板角を制御する方法が行われている。また、オペレータが操作する方向制御弁の操作量に応じて、同方向制御弁において閉じていくバルブ中立回路からタンクへの流量を一定とする制御も行われている。
【００２８】
即ち、中立状態における方向制御弁のバルブ中立回路からタンクへの流量を仕事に用いられない、余っている流量として捉え、同余っている流量が大きいときには油圧ポンプの吐出量を小さくし、前記余っている流量が小さいときには油圧ポンプの吐出量を大きくすることによって、前記余っている流量を一定とする制御が行われている。
【００２９】
油圧制御システムに本願発明の差圧調整弁を適用した実施例の説明として、図１を用いて、油圧ポンプから吐出された圧油の状態を検出することで油圧ポンプの斜板角を制御する油圧制御システムについて説明する。本願発明の差圧調整弁は、以下に説明する油圧制御システム以外にも、上述のオペレータが操作する方向制御弁の操作量に応じて、同方向制御弁において閉じていくバルブ中立回路からタンクへの流量を一定とする油圧制御システムにおいても、他の油圧制御システムにおいても適用可能な差圧調整弁である。
【００３０】
最初に、図１において差圧調整弁Ａ、Ｂが配置されていないものとして、図１に示す油圧制御システムについて説明し、その後で、差圧調整弁Ａ、Ｂが配置された場合について説明する。
【００３１】
可変容量型油圧ポンプ６１はエンジン等の駆動手段６２によって回転駆動され、可変容量型油圧ポンプ６１から吐出する吐出圧Ｐｐに対応した吐出流量Ｑは、斜板６３の角度及び可変容量型圧油ポンプ６１の回転数によって求めることができる。同斜板６３の制御は、可変容量型油圧ポンプ６１と油圧アクチュエータ６５間に設けた操作弁６４の操作弁出口の圧力（油圧アクチュエータの負荷圧ともなっている。）ＰLSと前記吐出圧Ｐｐとの差圧△ＰLS（△ＰLS＝Ｐｐ−ＰLS）が一定になるように制御される。
【００３２】
吐出圧Ｐｐは、ポンプ通路６６から分岐した分岐通路７１に取り出され、斜板６３の角度を調整するサーボ弁６８、ＬＳ弁（ロードセンシング弁）６９及びＰＣ弁（馬力制御弁）７０の一方にそれぞれ導入される。また、操作弁６４出口の圧力ＰLSは、ＬＳ弁６９に導入される。操作弁６４としては、方向制御弁等を用いることができる。
【００３３】
サーボ弁６８では、図の左側から作用するばね力及び吐出圧Ｐｐとの合力とサーボ弁６８の右側の室６８ｂにおける圧力とにより、ピストン６８ａを左右方向に摺動させることで斜板６３の角度調整を行っている。図１においては、ピストン６８ａが右方向に移動すると、斜板６３の角度は大きくなり吐出容量も大きくなり、逆に左方向に移動すると斜板６３の角度は小さくなり、吐出容量も小さくなる。
【００３４】
ＬＳ弁６９は、前記吐出圧Ｐｐと操作弁出口の圧力ＰLSとの差圧△ＰLS（△ＰLS＝Ｐｐ−ＰLS）が一定になるように、斜板６３の角度を制御するものであり、差圧△ＰLSがＬＳ弁６９の設定圧力より低くなると、サーボ弁６８内の右側における室６８ｂの圧力を低下させることでピストン６８ａを右方向に移動させ、斜板６３の角度を大きくする。
【００３５】
また、差圧△ＰLS がＬＳ弁６９の設定圧力より高くなると、ＬＳ弁６９が切換り、ＬＳ弁６９の通路での開口面積に応じて吐出圧Ｐｐを減圧して、サーボ弁６８の右側の室６８ｂに供給する。減圧した吐出圧Ｐｐを供給することにより右側の室６８ｂの圧力を高くすることができ、サーボ弁６８内のピストン８ａを左方向に移動させて、斜板６３の角度を小さくする。
【００３６】
ＰＣ弁７０は、吐出圧Ｐｐに応じた一定の吐出流量Ｑ以上には可変容量型油圧ポンプ６１からの吐出流量を増加させないように制御するものであって、可変容量型油圧ポンプ６１の油圧馬力が同可変容量型油圧ポンプ６１を駆動している駆動手段６２のエンジン馬力を超えないように馬力制御を行うものである。
【００３７】
即ち、作業中の油圧アクチュエータ６５における負荷が大きくなり、可変容量型油圧ポンプ６１からの吐出圧Ｐｐが上昇すると可変容量型油圧ポンプ６１からの吐出流量Ｑを減少させる制御を行い、逆に吐出圧Ｐｐが低下すると吐出流量Ｑを増加させる制御を行うものである。
【００３８】
吐出圧Ｐｐが増加したときには、ＰＣ弁７０が右方向に切換り、サーボ弁６８の右側の室６８ｂに対して吐出圧Ｐｐを供給してサーボ弁６８の右側の室圧を高くして、ピストン６８ａを左方向へ移動させる。これにより右側の室６８ｂの圧力がそのときの吐出圧Ｐｐに対応した圧力に調整することができるとともに、このときに斜板６３の角度が取り得る角度の最大値を減少させる。これによって、各吐出圧Ｐｐの状態において、上述したＬＳ弁６９を作動させることによって差圧△ＰLSの変化に対応して、斜板６３の角度を上述した角度の最大値までの範囲内で調整することができる。
【００３９】
しかし、差圧調整弁ＡをＬＳ通路６７内に配設していないと、油圧アクチュエータ６５の操作によって、ＬＳ通路６７内での圧力の脈動や緩衝等が発生し、ＬＳ弁６９及びサーボ弁６８の応答が早くなるために、油圧システムの安定性が損なわれたり、車体の安定性が損なわれてしまう。
【００４０】
また、可変容量型油圧ポンプ６１から吐出圧油と油圧アクチュエータ６５の作動状況によって、分岐通路７１内の圧力が脈動したり緩衝等を発生し、ＬＳ弁６９やＰＣ弁７０での応答が早くなり安定性が損なわれる。
【００４１】
これらの事態を生じさせないようにするために、本願発明の差圧調整弁Ａ、ＢをＬＳ通路６７内や分岐通路７１内に配設している。差圧調整弁Ａ、Ｂを、ＬＳ通路６７及び分岐通路７１に配設しているが、必ずしも差圧調整弁を両通路に配設しなければならないものではなく、油圧制御システムとしての構成要求によって必要数の差圧調整弁を配設することができるものである。
【００４２】
差圧調整弁Ａ、Ｂの作用を説明するのに、本願発明の差圧調整弁の好適な実施形態として図２〜図１１に示す差圧調整弁の構成を用いて説明する。尚、図２〜図１１のうち奇数番号を持った図は、それぞれその前の番号を持った図に示す差圧調整弁の回路図を示している。また、図２、４、６、８及び図１０でのスプール３における破断線内は変位図示したものであり、切り欠き２５〜２７及び切り欠き５０、５１は、ラジアル方向の力が発生しないように、円周上均等に切り欠きを配置することが望ましい。
【００４３】
図２は、差圧調整弁内での油圧の両方向の流れ（図２の左から右への油圧の流れと、右から左への油圧の流れ）に対して差圧調整弁が、差圧調整弁前後の差圧が所定の圧力となるまでは固定絞りとして作用し、差圧が所定圧以上となったときには、差圧の圧力に応じて絞りを拡大することができる差圧調整弁の構成を示している。
【００４４】
差圧調整弁は、スリーブ１と両端部に螺合した端部プラグ２、２’とにより、軸方向に配向する油圧空間を規定し、同油圧空間は端部プラグ２、２’内の油路１０、１１と連通し、スリーブ１内に配したスプール３を同油圧空間内で摺動自在に配設している。前記油圧空間はスリーブ１によって油室１２と油室１３とに区画される。
【００４５】
スリーブ１には一端側が油室１２又は油室１３に開口した油路１４及び油路１５とが非連通状態で形成され、油路１４には絞り１６及び切り穴１８とが連通し、油路１５には絞り１７及び切り穴１９とが連通している。また、スプール３の外周面には切り欠き２５〜２７が形成され、切り欠き２６は切り穴１８と連通し、切り欠き２７は切り穴１９と連通している。
尚、切り欠き２５〜２７は、ラジアル方向の力が発生しないように、円周上均等に切り欠きを配置することが望ましい。
【００４６】
スリーブ１の内周面には、環状の油路２０〜２２が離間して形成されている。スリーブ１の内周面に形成した段部に当接するように、一端がリテーナ２９、３０と当接しているバネ６、７によりバネ付勢されたリテーナ４、５が設けられ、同リテーナ４、５はスプール３の段部と当接するとともに、スプール３の押圧力によってバネ６、７に抗してスプール３とともに摺動できるように構成れている。また、油路１０と油室１２との連結部及び油路１１と油室１３との連結部には、それぞれフィルタ８、８が設けられ、油室１２、１３内にゴミ等が浸入するのを防いでいる。
【００４７】
図２において、差圧調整弁における左側の油路１０が、図１においてＬＳ通路６７ａと連通し、差圧調整弁における左側の油路１１が、図１においてＬＳ通路６７ｂと連通している。ここで、油路１０側の圧油の圧力をPLSV圧とし、油路１１側の圧油の圧力をPLSP圧とする。
【００４８】
次に、図１、２を用いて差圧調整弁の作動を説明する。尚、図１において分岐通路７１にも差圧調整弁Ｂを配設しているが、以下の差圧調整弁の作動についての説明では分岐通路７１には、差圧調整弁Ｂが配設されていないものとして説明を行う。
【００４９】
油圧アクチュエータ６５操作用の図示せぬ操作レバーが操作されて、操作弁６４からＬＳ圧が油路６７ａに導入されるとPLSV圧が上昇し、油路１１側のPLSP圧との間に差圧を生じる。この差圧によって、スプール３は図２における中立位置から右方向に押され、リテーナ５に当接するところまで移動する。
【００５０】
スプール３が中立位置からリテーナ５に当接するまで、油路１０から入った圧油は、油室１２を通り油路１４に入り、スプール３を右方向に押圧しながら、絞り１６を通りスリーブ１に形成した油路２１を通り、スプール３の外周面に形成した切り欠き２５からスリーブ１に形成した油路２２を通り、切り穴１９から油路１５、油室１３、油路１１を通り差圧調整弁の外部にPLSP圧として流出され、ＬＳ通路６７ｂを通過してＬＳ弁６９に導かれる。
【００５１】
ＬＳ弁６９は、PLSP圧に応じてサーボ弁８を制御し、斜板６３の角度が大きくなるように調整する。PLSV圧とPLSP圧との差圧が大きいときには、即ち、油圧アクチュエータ６５の操作レバーの操作量を大きく変化させ、可変容量型ポンプ６１の容量を大きく変化させたいときには、スプール３内の絞り１６による差圧が大きくなり、スプール３を図２の右方向に押圧する力が大きくなる。
【００５２】
このスプール３を押圧する力がバネ７のバネ力より大きくなると、スプール３はリテーナ５を押しながら更に図２の右方向へ移動する。スプール３がリテーナ５を押して右方向に移動すると、絞り１６による通路のほかに、スプール３内の油路１４から切り穴１８を通って切り欠き２６に流れた圧油は、スリーブ１の内周面に形成した油路２１に導かれる通路が開通する。
【００５３】
新たに開通した通路を通って油路に導かれた圧油は、絞り１６からの圧油とともに、油路２１からスプール３の外周面に形成した切り欠き２５とスリーブ１に形成した油路２２を通り、切り穴１９から油路１５、油室１３、油路１１を通り差圧調整弁の外部にPLSP圧として流出され、ＬＳ通路６７ｂを通過してＬＳ弁６９に導かれる。
【００５４】
このため、操作弁６４側のＬＳ圧、即ち、PLSV圧が素早くＬＳ弁６９に伝達され、可変容量型ポンプ６１は油圧アクチュエータ６５の操作レバーの操作量にいち早く応答することができるようになる。
【００５５】
油圧アクチュエータ６５の操作レバーによる油圧アクチュエータ６５の要求流量に、可変容量型ポンプ６１の吐出流量が追いついてくると、操作弁６４のスプールメータイン開口４ａの前後差圧分だけ分岐通路７１の圧力が上昇する。分岐通路７１の圧力上昇により、ＬＳ弁６９のスプールは右方向に押され、同スプールの移動した体積分の圧油がＬＳ通路６７ｂに流れ込みPLSP圧を上昇させる。
【００５６】
PLSP圧の上昇により、差圧調整弁内の右側の油室１３の圧力が上昇し、スプール３をリテーナ４のあるところまで図２において左方向に移動させる。PLSV圧とPLSP圧との差圧が所定圧以下においては、スプール３を左方向に移動させながら、油路１１から入った圧油は、油室１３を通り油路１５から絞り１７を通って、スリーブ１に形成した油路２１を通り、スプール３の外周面に形成した切り欠き２５からスリーブ１に形成した油路２０を通り、切り穴１８から油路１４、油室１２、油路１０を通り差圧調整弁の外部に流出される。
【００５７】
PLSP圧とPLSV圧との差圧が所定圧以上に大きくなると、即ち、スプール３を押圧する力がバネ６のバネ力より大きくなると、スプール３はリテーナ４を押しながら更に図２の左方向へ移動する。スプール３がリテーナ４を押して左方向に移動すると、絞り１７による通路のほかに、スプール３内の油路１５から切り穴１９を通って切り欠き２７に流れた圧油は、スリーブ１の内周面に形成した油路２１に導かれる通路が開通する。
【００５８】
新たに開通した通路を通って油路に導かれた圧油は、絞り１７からの圧油とともに、油路２１からスプール３の外周面に形成した切り欠き２５とスリーブ１に形成した油路２０を通り、切り穴１８から油路１４、油室１２、油路１０を通り差圧調整弁の外部に流出される。
【００５９】
ここでは、油圧アクチュエータ６５を操作する操作レバーによる油圧アクチュエータ６５の要求流量に、可変容量型ポンプ６１の吐出流量が追いつこうとしている場合を示している。スプールメータイン開口６４ａの前後差圧分の圧力上昇は、ＬＳ弁６９の開口面積がバランス位置に向かうに従ってより小さくなり、これによって、可変容量型ポンプ６１の斜板６３の動きが穏やかとなり一定角度位置に向かうことになる。このため、スプールメータイン開口６４ａの前後差圧は穏やかに設定値に向かい、PLSP圧とPLSV圧との差圧は小さくなり、スプール３はリテーナ４に当接した状態となる。これによって、差圧調整弁は絞りとして働くことができ、ＬＳ圧の変動が押えられ、可変容量型ポンプ６１から吐出される圧油は、安定した状態で油圧アクチュエータ６５の操作レバーによって設定された目標流量に落ち着くことができる。
【００６０】
このことから分かるように、PLSV圧とPLSP圧との差圧が所定圧以下のときには、スプール３はリテーナ５又はリテーナ４に当接するまで移動し、差圧調整弁としての絞り１６の径を所定の径、即ち固定絞りとして機能させることができる。また、PLSV圧とPLSP圧との差圧が所定圧以上となると、絞り１６又は絞り１７以外に新たな通路を開通し、しかも、新たに開通した通路は、PLSV圧とPLSP圧との差圧の大きさに応じて調整することができる。
【００６１】
これによって、油圧アクチュエータの加減速時などの操作レバーに対する応答性が必要なときには、差圧調整弁の絞りを大きくして応答性を高めることができ、また、定常速度等で油圧アクチュエータを安定良く運転するときには、差圧調整弁の絞りを小さくすることができる。しかも、差圧調整弁の前後差圧が所定圧以下のときには、絞り状態を維持し、前後差圧が所定圧以上となったときには、絞りを差圧調整弁の前後差圧に応じて拡大することができる。
【００６２】
図３は、図２に示した差圧調整弁の油圧回路を示している。
図２の説明では、分岐通路７１に配設した差圧調整弁についての説明を省略したが、分岐通路７１に差圧調整弁Ｂを配設することにより、スプールメータイン開口４ａの前後差圧による分岐通路７１に流入する圧油の変動を押えた状態として、ＬＳ弁６９やＰＳ弁１０に制御圧として導入することができるようになる。
【００６３】
上記実施例では、差圧調整弁をＬＳ圧の変動やスプールメータイン開口４ａの前後差圧による分岐通路７１に流入する圧油の変動に対応して安定した油圧制御システムを構築するために用いた例を説明したが、本願発明の差圧調整弁を用いた場合には、低温時での応答性、安定性の減少を防ぐことができる。
【００６４】
即ち、圧油には、圧油の温度が低下すると、粘性が高くなるという性質を有している。粘性が高くなっても、理想的な絞りであれば、その絞りを流れる圧油の流量が同じであるとするならば、その絞りの前後差圧は粘度が高くなる前と同じ値となる。しかし、現実に存在するする絞りにおいては、温度によってその前後差圧は変化する。つまり、圧油の温度が低下すると、同じ流量でも絞りの前後差圧は大きくなる。
【００６５】
本発明の差圧調整弁を用いると、圧油の温度が下がるに従って、絞りの前後差圧が大きくなり、これによってスプールが絞りを拡大する方向に移動して、流れる流量を多くする。このため、操作レバーに対する応答性を良くすることができる。一般に低温時においては様々な部分で応答性の減少が現れるが、本発明の差圧調整弁を用いることで、システム全体としての応答性を常温時の応答性並に補償することが可能となる。
【００６６】
本願発明の差圧調整弁を用いることによって、管路内を流れる圧油が低温の場合には、差圧調整弁での絞りを大きくし、圧油の温度が上昇するに従って絞りを小さくすることができる。
【００６７】
以下、本願発明の差圧調整弁についての他の実施形態について、図１の油圧制御システムを用いて説明するが、上述の通り、以下に説明する他の実施形態における差圧調整弁も、圧油の温度に対して応答性を補償する差圧調整弁として、油圧制御システムにおいて使用することができるものである。
【００６８】
図４及びその回路図である図５に示す差圧調整弁は、図２及び図３に示す差圧調整弁において左側に配したバネ６及びリテーナ４を排し、リテーナ２９を厚手のリテーナ３１に取り替えた構成となっており、他の構成は図２及び３に示す差圧調整弁と同じ構成を有している。そのため、図２の差圧調整弁と同一の部材については同一の符号を用いることでその説明に代えることとする。
【００６９】
図４において、PLSV圧とPLSP圧との差圧により油路１０から導入された圧油は、図２における差圧調整弁と同じ作用をする。即ち、差圧が所定圧以下のときには、絞り１６を通過した圧油が油路１１に流れ、差圧が所定圧以上となったときには流路１０から導入された圧油は、絞り１６を通過する通路と切り穴１８から切り欠き２６を通って油路２１から流れ出る新しい通路とにより油路１１に流れ出ることができる。
【００７０】
図４の右から左への流れのとき、即ち、PLSP圧がPLSV圧より高くなった時には、スプール３の端部が厚手のリテーナ３１と当接して左方向への移動が規制され、油路１１から導入された圧油は、油室１３から油路１５を通り、絞り１７から油路２１切り欠き２５を通り、油路２０から切り穴１８を通って油路１４から油路１０へ流れることになる。
【００７１】
これによって、PLSV圧がPLSP圧より高いときには、PLSV圧とPLSP圧とＰの差圧が所定圧以下か所定圧以上かによって差圧調整弁は固定絞りから絞りを変更することができるものとして機能を奏し、PLSV圧がPLSP圧より低いときには、差圧調整弁は固定絞りとして機能を奏することになる。
【００７２】
図６及びその回路図である図７に示す差圧調整弁は、図２及び図３に示す差圧調整弁において右側に配した絞り１７を排し、切り欠き２５の軸方向の長さを長くした構成となっており、他の構成は図２及び３に示す差圧調整弁と同じ構成を有している。そのため、図２の差圧調整弁と同一の部材については同一の符号を用いることでその説明に代えることとする。
【００７３】
図６において、PLSV圧とPLSP圧との差圧により油路１０から導入された圧油は、図２における差圧調整弁と同じ作用をする。
図６の右から左への流れのとき、即ち、PLSP圧がPLSV圧より高くなった時には、油路１１から導入された圧油は、油室１３から油路１５を通り、切り穴１９から油路２１、切り欠き２５を通り、油路２０から切り穴１８を通って油路１４から油室１２を介して油路１０へ流れることになる。
【００７４】
これによって、PLSV圧がPLSP圧より高いときには、両者の差圧の大きさによって差圧調整弁は固定絞り状態から絞りを変更することができる状態にすることができる。PLSV圧がPLSP圧より低いときには、差圧調整弁は全通状態のものとして機能を奏することになる。
【００７５】
図８及びその回路図である図９に示す差圧調整弁は、図２及び図３に示す差圧調整弁において左右の油路１４、１５は、それぞれ油室１２、１３と連通しない閉じられた油路となっており、図２において油室１２、１３側が開口していた油路１４、１５の端部にはそれぞれ蓋３８、３９が取り付けられている。また、切り欠き２６と切り欠き２７とをそれぞれ油室１２と油室１３と連通するように切り欠きの長さを長く形成し、切り穴１８、１９の代わりに形成した絞り３５、３６を介して、油路１４、１５がそれぞれ油室１２、１３と連通した構成となっている。他の構成は図２及び３に示す差圧調整弁と同じ構成を有している。そのため、図２の差圧調整弁と同一の部材については同一の符号を用いることでその説明に代えることとする。
【００７６】
図８において、PLSV圧とPLSP圧との差圧により油路１０から導入された圧油は、差圧が所定圧以上のときには図２における差圧調整弁における作用と４段直列絞りとなっている点を除いてほぼ同じ作用を奏する。
即ち、PLSV圧の上昇によりPLSV圧がPLSP圧より高くなると、差圧調整弁内の左側の油室１２の圧力が上昇し、スプール３の蓋３８を含む受圧面積に油室１２内での圧油の圧力を受けて、スプール３はリテーナ５のあるところまで図８において右方向に移動する。スプール３を右方向に移動させながら、油路１０から入った圧油は、油室１２から切り欠き２６を通り絞り３５を通って油路１４内に導入される。油路１４内に形成した絞り１６を通り油路２１から絞り１７を通って油路１５に導入される。油路１５から絞り３６を通って切り欠き２７から油室１３を通って油路１１から差圧調整弁の外部に流出される。
【００７７】
PLSV圧とPLSP圧との差圧が大きくなると、即ち、スプール３を押圧する力がバネ７のバネ力より大きくなると、スプール３はリテーナ５を押しながら更に図８の右方向へ移動する。スプール３がリテーナ５を押して右方向に移動すると、切り欠き２６が油路２１と連通し切り欠き２５から油路２２に流れ、切り欠き２７から油室１３に流れる新たな通路が開通する。このとき、切り欠き２６と油路２１との開口面積及び切り欠き２５と油路２２との開口面積は、油室１２においてスプール３に作用するPLSV圧とPLSP圧との差圧の大きさに応じた開口面積となる。
【００７８】
図８の右から左への流れのとき、即ち、PLSP圧がPLSV圧より高くなった時でPLSP圧とPLSV圧との差圧が所定圧以下の時には、スプール３はリテーナ４に当接するまで左方向に移動する。このとき、油路１１から入った圧油は、油室１３から切り欠き２７を通り絞り３６を通って油路１５内に導入される。油路１５内に形成した絞り１７を通り油路２１から絞り１６を通って油路１４に導入される。
【００７９】
油路１４から絞り３５を通って切り欠き２６から油室１２を通って油路１０から差圧調整弁の外部に流出される。４段直列に配した絞り３５、１６、１７、３６のそれぞれの径を変更することにより、固定絞りとしての径を任意にしかも細かく調整することができる。
【００８０】
PLSP圧とPLSV圧との差圧が所定圧以上に大きくなると、即ち、スプール３を押圧する力がバネ６のバネ力より大きくなると、スプール３はリテーナ４を押しながら更に図８の左方向へ移動する。スプール３がリテーナ４を押して左方向に移動すると、切り欠き２７が油路２１と連通し、切り欠き２５から油路２０に流れ、切り欠き２６を通って油室１２に流れる新たな通路が開通する。このとき、切り欠き２７と油路２１との開口面積及び切り欠き２５と油路２０との開口面積は、油室１３においてスプール３に作用するPLSP圧とPLSV圧との差圧の大きさに応じた開口面積となる。
【００８１】
これによって、PLSV圧とPLSP圧との差圧が所定圧以下の時には、４段の直列絞りを行うことができ、前記差圧が所定圧より高くなったときには、差圧に応じた開口面積に絞りを変更することができることになる。
【００８２】
図１０及びその回路図である図１１は、油圧機器内に差圧調整弁を挿入設置することの出来るカートリッジタイプの差圧調整弁の構成となっており、差圧調整弁の作用構成としては、PLSV圧とPLSP圧との差圧の中間圧によってスプール３が移動する構成となっている。即ち、PLSV圧とPLSP圧とに図２で示すバネ６、７におけるバネ力の１／２以上の差圧が発生することによってスプール３が移動を開始する構成となっている。
【００８３】
図１０に示す差圧調整弁の構成について説明する。差圧調整弁は、油圧機器等のハウジング５５内に挿入され、スリーブ１と一端部に配した端部プラグ５２及びハウジング５５とにより、軸方向に配向する油圧空間を規定している。スリーブ１内にはスプール３が摺動自在に配設している。図１におけるＬＳ通路６７ａと連通した油路１０がスリーブ１の外周部に形成した油路４４と連通し、ＬＳ通路６７ｂと連通した油路１１がスリーブ１の外周部に形成した油路４５と連通している。油路４４はスリーブ１に形成した切り穴４６によりスリーブ１の内周面に形成した切り欠き４８と連通し、油路４５はスリーブ１に形成した切り穴４７によりスリーブ１の内周面に形成した切り欠き４９と連通している。
【００８４】
スプール３は、油路１４と油路１５間に絞り４０が形成され両通路１４、１５とが絞り４０を介して連通されている。油路１４、１５における油室１２、１３側の端部は、油室１２、１３に開口しているが、油路１４、１５における油室１２、１３側の端部を蓋等により閉塞することもできる。油路１４は切り穴１８を介してスプール３の外周に形成した切り欠き５０と連通し、油路１５は絞り４１を介してスプール３の外周に形成した切り欠き５１と連通している。尚、切り欠き５０、５１は、ラジアル方向の力が発生しないように、円周上均等に切り欠きを配置することが望ましい。
また、油路１５には切り穴４２が形成され、スプール３の中立位置から右方向への移動中はスリーブ１の内周面によって閉塞されており、スプール３の中立位置から左方向への移動において油路４９と連通する位置に形成されている。
【００８５】
スリーブ１の内周面に形成した段部に当接するようにバネ６、７によりバネ付勢されたリテーナ４、５が設けられ、同リテーナ４、５はスプール３の段部と当接するとともに、スプール３の押圧力によってバネ６、７に抗してスプール３とともに摺動できるように構成れている。また、図１０において、油路１０と油路４４間及び油路１１と油路４５間には、図示せぬフィルタがそれぞれ設けられ、油路４４、４５内にゴミ等が浸入するのを防いでいる。
【００８６】
図１０において、差圧調整弁における左側の油路１０が、図１においてＬＳ通路６７ａと連通し、差圧調整弁における左側の油路１１が、図１においてＬＳ通路６７ｂと連通している。ここで、油路１０側の圧油の圧力をPLSV圧とし、油路１１側の圧油の圧力をPLSP圧とする。
【００８７】
図１０において、PLSV圧が昇圧し、油路１１側のPLSP圧との間に差圧を生じる。この差圧によって、スプール３は図１０における中立位置から右方向に押され、リテーナ５に当接するところまで移動する。
【００８８】
スプール３が中立位置からリテーナ５に当接するまで、油路１０から入った圧油は、油路４４を通り切り穴４６から油路１４に入り、スプール３を右方向に押圧しながら、絞り４０を通り油路１５に導入される。油路１５に入った圧油は、絞り４１を通って切り欠き５１と油路４９から切り穴４７を通り、油路４５から油路１１を通り差圧調整弁の外部にPLSP圧として流出され、ＬＳ通路６７ｂを通過してＬＳ弁６９に導かれる。
【００８９】
PLSV圧とPLSP圧との差圧が所定圧以上となると、スプール３を押圧する力がバネ７のバネ力より大きくなると、スプール３はリテーナ５を押しながら更に図２の右方向へ移動する。スプール３がリテーナ５を押して右方向に移動すると、油路１０から入った圧油は、切り穴４６から油路４８を通り切り欠き５０から油路４９に導入される新しい通路が開通する。切り欠き５０と油路４９との開口面積は、PLSV圧とPLSP圧との差圧の中間圧に応じた開口面積となる。
【００９０】
新たに開通した通路を通って油路４９に導かれた圧油は、切り穴４７を通り油路４５から油路１１を通って、差圧調整弁の外部にPLSP圧として流出され、ＬＳ通路６７ｂを通過してＬＳ弁６９に導かれる。
【００９１】
逆に、図１０において右から左へ圧油が流れる場合、即ち、PLSP圧がPLSV圧より高くなったときには、この差圧が所定圧以下のときには同差圧によって、スプール３は図１０において左方向に押され、リテーナ４に当接するところまで移動する。
【００９２】
スプール３がリテーナ４に当接するまで、油路１１から入った圧油は、油路４５を通り切り穴４７から油路４９に入り、切り穴４２及び４１を通って油路１５に導入される。油路１５に入った圧油は、絞り４０を通って油路１４に導入され切り穴１８を通って切り欠き５０、油路４８を通り切り穴４６を通って油路４４から油路１０に導かれる。
【００９３】
PLSP圧とPLSV圧との差圧が所定圧以上となると、スプール３を押圧する力がバネ６のバネ力より大きくなると、スプール３はリテーナ４を押しながら更に図１０の左方向へ移動する。スプール３がリテーナ４を押して左方向に移動すると、油路１１から入った圧油は、油路４５を通り切り穴４７から油路４９に入り、切り欠き５１から油路４８に導入される新しい通路が開通する。
【００９４】
新たに開通した通路を通って油路４８に導かれた圧油は、切り穴４６を通り油路４４から油路１０を通って差圧調整弁の外部に導かれる。
このとき、切り欠き５１と油路４８との開口面積は、PLSP圧とPLSV圧との差圧の中間圧に応じた開口面積となる。
【００９５】
図１０に示す差圧調整弁において、スプール３を摺動させる圧油の圧力は、絞り４０前後差圧となっている。例えば、PLSV圧を３０ｋｇ／ｃｍ2、PLSP圧を０ｋｇ／ｃｍ2としたときに、絞り４０及び絞り４１の径を調整することにより、油路１４には３０ｋｇ／ｃｍ2の圧力が加わり、油路１５には１５ｋｇ／ｃｍ2、切り欠き５１には０ｋｇ／ｃｍ2の圧力が加わるように構成することができる。
【００９６】
このとき、スプール３には１５ｋｇ／ｃｍ2の圧力、即ち、PLSV圧とPLSP圧の中間圧しか加わらないのでバネ７のバネ力を小さくすることができる、即ち、図２に示したバネ７におけるバネ力の半分のバネ力を有するバネを用いることができる。これによって、差圧調整弁の構成をコンパクトにすることができる。
【００９７】
スプール３を摺動させる中間圧としては、絞り４０及び絞り４１の径を調整することにより、所望の中間圧とすることができる。
【００９８】
以上、本願差圧調整弁の各種実施形態を説明したが、本願発明の差圧調整弁は、上述の構成に限定されるものではなく、本願請求項１乃至４記載した事項を満たす構成の範囲内で適宜の構成を採用することができるものである。
【００９９】
また、本願差圧調整弁における固定した絞りを差圧調整弁を使用する場所の要求に応じて適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧制御システムに差圧調整弁を適用した例を示す図である。
【図２】差圧調整弁の実施例を示す構成図である。
【図３】図２の差圧調整弁の回路図を示す図である。
【図４】差圧調整弁の第２実施例を示す構成図である。
【図５】図４の差圧調整弁の回路図を示す図である。
【図６】差圧調整弁の第３実施例を示す構成図である。
【図７】図６の差圧調整弁の回路図を示す図である。
【図８】差圧調整弁の第４実施例を示す構成図である。
【図９】図８の差圧調整弁の回路図を示す図である。
【図１０】差圧調整弁の第５実施例を示す構成図である。
【図１１】図１０の差圧調整弁の回路図を示す図である。
【図１２】従来例を示す油圧制御システム図である。
【図１３】図１３の従来例における差圧調整弁を示す図である。
【符号の説明】
１            スリーブ
２、２'      端部プラグ
３            スプール
４、５        リテーナ
６、７        バネ
８            フィルタ
１０、１１      油路
１２、１３      油室
１４、１５      油路
１６、１７      絞り
１８、１９      切り穴
２０〜２２      油路
２５〜２７      切り欠き
２９、３０      リテーナ
３１、３２      リテーナ
３５、３６      絞り
３８、３９      蓋
４０、４１      絞り
４２            切り穴
４４、４５      油路
４６、４７      切り穴
４８、４９      油路
５０、５１      切り欠き
５２            端部プラグ
５３            リテーナ
５４            取付けナット
５５            ハウジング
６１            可変容量型油圧ポンプ
６２            駆動手段
６３            斜板
６４            操作弁
６４ａ          スプールメータイン開口
６５            油圧アクチュエータ
６６            ポンプ通路
６７、６７ａ、６７ｂ    ＬＳ通路
６８            サーボ弁
６８ａ          ピストン
６８ｂ          室
６９            ＬＳ弁
７０            ＰＣ弁
７１            分岐通路
７２            タンク
８０            流体管路
８１            弁システム
８２            負荷感知／圧力補償システム
８３            油圧ポンプ
８４            斜板
８５            タンク
８７、８８      チェック弁
９０            弁要素
９１            弁座
９２、９３      バネ
１００          チェック弁アセンブリ
１０２          ハウジング
１０３、１０４  端部プラグ
１０５          空洞
１０６、１０７  通路
１０８          弁要素
１０９          スピンドル
１１０          キャップ
１１１          通路
１１２、１１３  流路
１１４          ショルダ
１１５          コイルバネ
１１６          端面
１１７〜１１９  通路
Ａ、Ｂ          差圧調整弁
Ｐｐ            吐出圧
Ｑ              吐出流量
ＰLS             操作弁出口の圧力
△Ｐ            ＰｐとＰLSとの差圧
ＰCB             動圧取出口の圧力
ＰCA             流出ポートの圧力
【図１】
2004190645.tif 000003
【図２】
2004190645.tif 000004
【図３】
2004190645.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004190645.tif 000009
【図８】
2004190645.tif 000010
【図９】
2004190645.tif 000011
【図１０】
2004190645.tif 000012
【図１１】
2004190645.tif 000013
【図１２】
2004190645.tif 000014
【図１３】
2004190645.tif 000015