(57)【要約】【課題】圧力制御弁の初期圧力を正確に調整するとともに、最大圧力をも理論値に近づけて、製作誤差による操作性の違和感を解消した液圧制御弁を提供する。【解決手段】液圧制御弁２６のピストン２９とスプール２８との間に制御バネ２５をセットし、制御バネ２５とスプール２８との間にシム３０を介装する。スプール２８の外側にスリーブ３２をスライド自在に嵌合し、このスリーブ３２を調整バネ３３にてピストン２９の押圧方向へ付勢する。調整バネ３３にはシム３４を介装し、調整バネ３３のバネ定数とシム３４の厚さを夫々変更可能にする。即ち、前記シム３０の厚さを変えて制御バネ２５のバネ力を調整することにより初期圧力を設定し、シム３４の厚さを変えて調整バネ３３のバネ力を調整することにより最大圧力を設定する。従って、初期圧力の設定に拘わりなく、最大圧力を容易且つ正確に調整することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作レバーの基端部に設けたカムによりピストンが押圧されてスプールが移動するように形成した圧力制御弁と、該圧力制御弁のスプールの外側にスリーブを設けるとともに、このスリーブを調整バネにてピストンの押圧方向へ付勢し、前記調整バネのバネ定数並びに調整バネに介装するシムの厚さを夫々変更可能に形成した圧力調整弁とを組み合わせて構成され、初期圧力と最大圧力とを個別に調整可能に形成したことを特徴とする液圧制御弁。
【請求項２】
上記初期圧力から最大圧力に至る途中に圧力偏曲点を設けた請求項１記載の液圧制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液圧制御弁に関するものであり、特に、油圧アクチュエータを用いた建設機械や産業機械に使用される液圧制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は移動式クレーン１を示し、下部走行体２に上部旋回体３が旋回自在に載置されている。該移動式クレーン１にはブームの起伏装置４を始めとして、フックロープの巻き上げ下げ装置５、上部旋回体の旋回装置６、下部走行体の走行装置７等の各油圧装置が備えられている。
【０００３】
図６は前記旋回装置６の縦断面を示し、上部旋回体３側に設けた油圧モータ８の回転は、減速機構９により減速されてピニオンギヤ１０を回転させる。該ピニオンギヤ１０は下部走行体２側に固設したリングギヤ１１に噛合しており、該ピニオンギヤ１０が回転しながらリングギヤ１１の内周に沿って移動することにより、上部旋回体３が旋回する。
【０００４】
図７は前記旋回装置６の油圧モータ８を駆動する油圧回路を示し、操作レバー１２の基端部にカム１３が設けられ、該カム１３はカム戻しバネ１４により押されて前記操作レバー１２が中立位置へ復帰するように付勢されている。該カム１３の下方には制御バネ１５を介して左右の圧力制御弁１６Ｌ，１６Ｒを設けてあり、前記操作レバー１２の操作量に応じてスプールが移動して左側制御圧力ＰＣＬまたは右側制御圧力ＰＣＲを出力し、方向制御弁１７を切り替えて油圧モータ８の回転方向と回転速度を制御する。
【０００５】
図８及び図９に示すように、前記左右の圧力制御弁１６Ｌ，１６Ｒは中立位置を中心に若干の遊び域があり、そのときの制御圧力ＰＣはタンク圧力ＰＴである。遊び域を超えて調整域に入ると左右の制御圧力ＰＣＬ，ＰＣＲが発生し、制御圧力ＰＣは初期圧力（クラッキング圧力）ＰＳから最大圧力ＰＭまで変化する。前記制御バネ１５のバネ定数が設計値より高いときは、実線で示した左側制御圧力ＰＣＬよりも、二点鎖線で示すように直線の傾きが急峻となる。一方、前記制御バネ１５のバネ定数が設計値より低いときは、実線で示した右側制御圧力ＰＣＲよりも、二点鎖線で示すように直線の傾きが緩やかとなる。
【０００６】
例えば、右側の圧力制御弁１６Ｒについて説明すれば、操作レバー１２を右側へ傾倒してカム１３を操作すれば、図９（ｂ）に示すように、初期圧力状態（ＰＣＲ＝ＰＳ、ＰＣＬ＝ＰＴ）ではスプール１８がポートＰとポートＰＣＲの連通する位置までのストロークＬＳ１となり、カム１３の操作角がθＲとなる。操作レバー１２を更に右側へ傾倒してカム１３を操作すれば、図９（ｃ）に示すように、最大圧力状態（ＰＣＲ＝ＰＭ、ＰＣＬ＝ＰＴ）ではスプール１８とポートＰの位置は図９（ｂ）と変わらず、カム１３を操作角θＲＭまで操作すれば制御バネ１５はＬＭ１分だけ圧縮されてＬＭ０となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示すように、例えば右側の圧力制御弁１６Ｒが中立状態であるときは、ピストン１９の押圧力Ｆ＝０、制御圧力ＰＣ＝ＰＴである。そして、制御バネ１５のセット荷重をＦＳ、スプール１８の投影面積をＡとすれば、前述した初期圧力ＰＳは、ピストン１９を押圧力Ｆにて遊びの長さＬＳ１分だけ押し込んだときに次式で与えられる。
【０００８】
ＰＳ＝ＦＳ／Ａ　　（ＦＳ≦Ｆとなるのが一般的）
ＦＳは設計上の理論値であり、製造上の精度を全て加味するとＦＳはある範囲を有することになる。実際には制御バネ１５とともに介装するシム２０の厚さを調整することにより、ＦＳの範囲を理論値に近づけている。
【０００９】
前述した最大圧力ＰＭは、前記右側の圧力制御弁１６Ｒのピストン１９を押圧力Ｆにて更に強く押し込んだときに次式で与えられる。但し、Ｋは制御バネ１５のバネ定数である。
【００１０】
ＰＭ＝（ＦＳ＋Ｋ×ＬＭ１）／Ａ　　（ＦＳ≦Ｆとなるのが一般的）
制御バネ１５のセット荷重ＦＳは性能上重要であり、制御バネ１５を加工してセット荷重ＦＳを調整する。一方、バネ定数はバネの巻き径、線径、巻き数により決定されるため、制御バネ１５のセット荷重ＦＳとバネ定数Ｋの双方を設計上の理論値にすることは製造上不可能に近い。また、既にシム２０の調整にて初期圧力ＰＳを設定しているため、更にシム調整で最大圧力ＰＭを調整することはできない。
【００１１】
図１１はある圧力制御弁の実測特性を示し、初期圧力は５．０を中心に（−０〜＋１．５）の範囲に入っていれば基準値以内とし、最大圧力は３５を中心に（−２〜＋４）の範囲に入っていれば基準値以内であるものとする。図示したように、初期圧力ＰＳは左６．０、右５．５と略同一で基準値以内であるが、最大圧力ＰＭが左３１．５、右２９．５と基準値に達せず低圧であるため、オペレータには力不足が感じられて使い難い。一方、図１２は他の圧力制御弁の実測特性を示し、初期圧力ＰＳは左８．５、右６．５と左側が高すぎる。また、最大圧力ＰＭが右３８．５と基準値以内で良好であるが左４１．５は基準値オーバーとなり、左右で最大圧力に大きな差があるため、オペレータには左右で操作の違和感があって使い難い
そこで、圧力制御弁の初期圧力を正確に調整するとともに、最大圧力をも理論値に近づけて、製作誤差による操作性の違和感を解消した液圧制御弁を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、操作レバーの基端部に設けたカムによりピストンが押圧されてスプールが移動するように形成した圧力制御弁と、該圧力制御弁のスプールの外側にスリーブを設けるとともに、このスリーブを調整バネにてピストンの押圧方向へ付勢し、前記調整バネのバネ定数並びに調整バネに介装するシムの厚さを夫々変更可能に形成した圧力調整弁とを組み合わせて構成され、初期圧力と最大圧力とを個別に調整可能に形成した液圧制御弁、
及び、上記初期圧力から最大圧力に至る途中に圧力偏曲点を設けた液圧制御弁を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来技術と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。図１は本発明の液圧制御弁２６の右側部分２６Ｒを示し、ピストン２９に下方が開放された筒状のカバー３１を固着し、該カバー３１内にカム戻しバネ２４を介装してカム１３を上方に押し戻すことにより、操作レバー１２が中立位置へ復帰するように付勢されている。また、ピストン２９とスプール２８との間に制御バネ２５をセットし、制御バネ２５とスプール２８との間にシム３０を介装してある。
【００１４】
ここで、図１（ａ）に示すように、本発明の液圧制御弁２６はスプール２８の外側にスリーブ３２をスライド自在に嵌合し、このスリーブ３２を調整バネ３３にてピストン２９の押圧方向へ付勢する。また、該調整バネ３３にはシム３４を介装し、後述するように、調整バネ３３のバネ定数とシム３４の厚さを夫々変更可能にしてある。即ち、前記スリーブ３２と調整バネ３３とシム３４とから、圧力制御弁の圧力変化を調整可能な圧力調整弁が構成される。
【００１５】
図１（ｂ）及び図２に示すように、操作レバー１２を右側へ傾倒してカム１３を操作すれば、初期圧力状態では（ＰＣ＝ＰＳ）ではスプール２８がポートＰとポートＰＣの連通する位置までのストロークＬＳ１となり、カム１３の操作角がθＲとなる。操作レバー１２を更に右側へ傾倒してカム１３を操作すれば、図１（ｃ）に示すように、圧力偏曲点（ＰＣ＝ＰＳＨ）ではスプール２８とポートＰの位置は図１（ｂ）と変わらず、この時点までは前記制御バネ２５のバネ定数及びシム３０の厚さによって圧力ＰＣが決定される。
【００１６】
この圧力偏曲点を過ぎて、更にカム１３を操作角θＲＭまで操作すれば、図１（ｄ）に示すように、最大圧力状態（ＰＣ＝ＰＭ）となり、前記スリーブ３２が調整バネ３３を圧縮しながら図中上方へ移動し始める。従って、Ｐポート及びＴポートのスプール３２に対する位相がずれ、圧力変化が急峻となって最大圧力ＰＭとなる。
【００１７】
図３に示すように、右側の圧力制御弁２６Ｒが中立状態であるときは、ピストン２９の押圧力Ｆ＝０、制御圧力ＰＣ＝ＰＴである。そして、制御バネ２５のセット荷重をＦＳ、スプール２８の投影面積をＡとすれば、従来技術で述べたように、初期圧力ＰＳは、ピストン１９を押圧力Ｆにて遊びの長さＬＳ１分だけ押し込んだときに次式で与えられる。
【００１８】
ＰＳ＝ＦＳ／Ａ　　（ＦＳ≦Ｆとなるのが一般的）
ＦＳは設計上の理論値であり、製造上の精度を全て加味するとＦＳはある範囲を有することになる。実際には制御バネ２５とともに介装するシム３０の厚さを調整することにより、ＦＳの範囲を理論値に近づけている。
【００１９】
ここで、調整バネ３３のセット荷重をＦＰ、スリーブ３２の外径投影面積をＡＰとすれば、前述した圧力偏曲点での圧力ＰＳＨは、カム１３が操作角θＲＨだけ操作されてその分ＰＣ圧力が上昇し、スリーブ３２がρＣ分動き出そうとする時点で、
ＰＳＨ＝ＦＰ／（ＡＰ−Ａ）
そして、最大圧力ＰＭは次式で与えられる。但し、ＫＰは調整バネ３３のバネ定数である。
【００２０】
ＰＭ＝［ＦＳ＋｛Ｋ×（ＬＭ１−ρＣ）｝］／Ａ
ρＣ＝｛ＰＣ×（ＡＰ−Ａ）｝／ＫＰ
この最大圧力ＰＭが設計理論値よりも高いときは、シム３４を厚くしてバネ力を低下させる。これに対して、図２の点線で示すように、最大圧力ＰＭが設計理論値よりも低いときは、シム３４を薄くしてバネ力を高くする。このように、初期圧力ＰＳに関係なく、圧力偏曲点を設けたことにより最大圧力ＰＭを調整することができる。
【００２１】
図４はある液圧制御弁の実測特性を示し、初期圧力ＰＳは左６．２、右５．５と略同一で基準値以内である。図１１に示した従来例のものより左右の初期圧力にややバラツキがあるが、シム３４の厚さを変えて調整バネ３３のバネ力を調整し、スリーブ３２の動きを制御することにより圧力偏曲点以降での圧力変化を変更し、最大圧力ＰＭが図１１の従来技術では左３１．５、右２９．５と基準値以下であったものが、図４では左３６．５、右３３．４と双方の圧力を基準値内に収めることができる。
【００２２】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明は、圧力制御弁のスプールの外側にスリーブを設け、調整バネとシムとを変更可能にした圧力調整弁を構成したので、圧力制御弁のスプールの動きを調整して初期圧力を設定し、圧力調整弁のスリーブの動きを調整して最大圧力を設定する。即ち、初期圧力の調整に拘わらず最大圧力を調整可能として、左右の圧力差を可及的に減少させることにより、初期圧力を正確に調整するとともに、最大圧力をも理論値に近づけて、製作誤差による操作性の違和感を解消した液圧制御弁を提供することができる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、上記初期圧力から最大圧力に至る途中に圧力偏曲点を設けたことにより、請求項１記載の発明の効果に加えて、最大圧力の調整が容易となって左右の圧力差を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、（ａ）乃至（ｄ）は液圧制御弁の作動状態の変化を示す縦断面図。
【図２】本発明の一実施の形態を示し、操作レバーのカム操作角と液圧制御弁の圧力変化の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の一実施の形態を示し、液圧制御弁の圧力の関係を示す縦断面図。
【図４】本発明の一実施の形態を示し、ある液圧制御弁の実測特性を示すグラフ。
【図５】一般的な移動クレーンを示す側面図。
【図６】移動クレーンの旋回装置を示す縦断面図。
【図７】旋回装置の油圧回路図。
【図８】従来技術を示し、操作レバーのカム操作角と圧力制御弁の圧力変化の関係を示すグラフ。
【図９】従来技術を示し、（ａ）乃至（ｃ）は圧力制御弁の作動状態の変化を示す縦断面図。
【図１０】従来技術を示し、圧力制御弁の圧力の関係を示す縦断面図。
【図１１】従来技術を示し、ある圧力制御弁の実測特性を示すグラフ。
【図１２】従来技術を示し、他の圧力制御弁の実測特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１２　　　　操作レバー
１３　　　　カム
２５　　　　制御バネ
２６　　　　液圧制御弁
２８　　　　スプール
２９　　　　ピストン
３０　　　　シム
３２　　　　スリーブ
３３　　　　調整バネ
３４　　　　シム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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