(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクチュエータに対応付けられ、前記アクチュエータに作動流体を導くアクチュエータポートを備える複数のバルブボディと、
前記バルブボディにそれぞれ摺動自在に組み込まれるメインスプールと、
前記メインスプールの軸方向に対してそれぞれ直角に組み込まれるコンペスプールとを備え、
前記コンペスプールは、
前記メインスプールの切り換えに応じて可変容量型ポンプからの作動流体が導かれる圧力室と、
移動位置に応じて前記圧力室と前記アクチュエータポートとを連通させる開度を可変にするコンペ絞り部と、
前記圧力室の下流側にあって、前記アクチュエータの負荷圧が導かれる圧力導入室と、
前記圧力導入室と前記アクチュエータポートとを連通する圧力導入ポートと、
各アクチュエータのうちの最高負荷圧が導かれる最高負荷圧導入室と、
一端を前記圧力導入室に臨ませ、他端を前記最高負荷圧導入室に臨ませるとともに、前記圧力導入室と前記最高負荷圧導入室のうち高圧を選択する選択弁とを備え、
前記圧力導入ポートは、その周囲に溝を形成し、前記コンペスプールが移動する過程で、前記溝がアクチュエータ側に連通する通路との間で相対移動して圧力導入ポートの開口面積を小さくする
ことを特徴とするロードセンシングバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアクチュエータの負荷圧変動にかかわりなく、各メインバルブの開度に応じた分流比を一定に保つロードセンシングバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のものとして特許文献１に記載された装置が従来から知られている。この従来の装置は、複数のメインバルブとこれら各メインバルブに対応付けられた複数のコンペンセータバルブとを備えている。そして、このコンペンセータバルブは、その軸線を前記メインバルブのスプール（以下「メインスプール」という）に対して直角にしている。
【０００３】
前記コンペンセータバルブは、メインバルブよりも下流側であってメインバルブとそのアクチュエータポートとを結ぶ通路過程に、可変絞り部（以下「コンペ絞り部」という）を設けている。
また、このコンペンセータバルブのスプール（以下「コンペスプール」という）の一端を第１圧力室に臨ませ、他端を第２圧力室に臨ませている。
【０００４】
そして、前記第１圧力室には前記コンペ絞り部の上流側の圧力が導入され、第２圧力室には、前記複数のメインバルブに接続された各アクチュエータの最高負荷圧が導入されるようにしている。
前記のようにしたコンペンセータバルブは、第１，２パイロット室の圧力に応じて、前記コンペ絞り部の開度を制御し、複数のアクチュエータの負荷圧変動にかかわりなく、各メインバルブの開度に応じた分流比を一定に保つようにしている。
【０００５】
一方、前記コンペスプールには選択弁を組み込むとともに、この選択弁の一端を、前記第２圧力室に連通する最高負荷圧導入室に臨ませ、他端を、コンペスプールに形成した負荷圧導入室に臨ませている。
この負荷圧導入室は、コンペスプールに形成した導入ポートを介して、前記コンペンセータバルブが対応付けられたメインバルブのアクチュエータポートに連通させている。ただし、導入ポートの開口面積は、コンペスプールの移動位置にかかわりなくほぼ一定にしている。
【０００６】
前記のようにした選択弁は、負荷圧導入室に導かれた負荷圧が、前記最高負荷圧導入室の圧力よりも高いときに前記負荷圧導入室の圧力を最高負荷圧導入室に導く構成にしている。
そして、前記最高負荷圧導入室に導かれた最高負荷圧に応じてポンプのレギュレータが動作し、可変容量型ポンプの傾転角を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２０４０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記のようにした従来のロードセンシングバルブ装置では、選択弁の一端を臨ませた負荷圧導入室に、コンペスプールの移動位置にかかわりなく開度を一定にした圧力導入ポートを介して前記アクチュエータの負荷圧が導かれるようにしているので、次のような問題があった。
【０００９】
例えば、あるアクチュエータの負荷圧が相対的に低い状態から最高負荷圧に変化したとき、その初期の段階では、レギュレータの応答性を良くして可変容量型ポンプの傾転角をすばやく制御することが望まれる。なぜなら、最高負荷圧が変化しているにもかかわらず、可変容量型ポンプの傾転角の制御が追いつかないと、前記アクチュエータの負荷圧変化にスムーズに対応できなくなるからである。
しかしながら、負荷変動の初期段階を経過した後にも、前記レギュレータの応答性が良すぎると、可変容量型ポンプの傾転角変化のゲインが大きくなりすぎ、全体的にアクチュエータの動きがスムーズにいかなくなるという問題が発生する。
【００１０】
特に、建設機械におけるブームシリンダやアームシリンダにおけるインチング操作時には、前記ゲインが大きすぎると、それら各シリンダの動きがスムーズにいかなくなる。
そこで、従来から、アクチュエータの負荷変動の初期段階では、レギュレータの応答性を良くし、初期段階を経過した後は、前記応答性を少し落とすことが求められていた。
しかしながら、前記従来の装置では、このような要請に応えられないという問題があった。
【００１１】
この発明の目的は、負荷変動の初期段階では、可変容量型ポンプの傾転角制御の応答性をよくし、初期段階を経過した後は応答性を落とすことができるロードセンシングバルブ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、例えば、建設機械、特にパワーショベルのロードセンシングバルブ装置のように、複数のアクチュエータを備えるとともに、それらアクチュエータごとにメインバルブを接続した装置に関する。
【００１３】
そして、バルブボディにメインスプールとコンペスプールとを組み込むとともに、メインスプールに対してコンペスプールを直角にしている。
さらに、前記コンペスプールには、アクチュエータの負荷圧を最高負荷圧導入室に導く圧力導入ポートを形成している。この圧力導入ポートは、前記コンペスプールの外周面に形成される溝により、前記圧力導入ポートの開口面積を小さくする構成にしている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のロードセンシングバルブ装置によれば、選択弁の圧力導入室に連通する圧力導入ポートの開度が、最高負荷圧の変動の初期段階すなわちコンペスプールが最高負荷圧導入室側に移動する初期段階では相対的に大きく、最高負荷圧導入室側に移動することによって、前記圧力導入ポートの開度が小さくなる。したがって、最高負荷圧の変動初期における可変容量型ポンプの傾転角制御部に対する応答性が良くなり、その後の応答性を落とすことができる。
【００１５】
前記のようにコンペスプールの移動過程において、傾転角制御部に対する応答性を変えられるようにしたので、例えば、建設機械におけるブームシリンダやアームシリンダなどの負荷の大きなアクチュエータをインチング制御するときには、それらの制御をスムーズにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明における実施形態の断面図である。
【図２】この発明における実施形態の要部の断面図であって、コンペンセータバルブのコンペ絞り部の開度が最大に保たれた状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図示の実施形態は、バルブボディＢにメインバルブＶ１とコンペンセータバルブＶ２とを組み込んでいる。このようにメインバルブＶ１とコンペンセータバルブＶ２とを一組にしてなるバルブボディＢは、図示していない複数のアクチュエータごとに設けられるとともに、通常は、これらバルブボディＢはマニホールド化されている。
【００１８】
そして、前記バルブボディＢには、メインスプールＭＳを摺動自在に設けている。また、このメインスプールＭＳを摺動自在に組み込むためのスプール孔の周囲であって、メインスプールＭＳの軸方向におけるスプール孔の中心位置に第１環状凹部１を形成している。
さらに、前記第１環状凹部１の両側すなわち第１環状凹部１を中心にした線対称位置に第２，３環状凹部２，３が形成されている。この第２，３環状凹部２，３のそれぞれは、図示していない可変容量型ポンプに接続され、前記可変容量型ポンプから吐出された作動流体が常時導かれている。そして、この第２，３環状凹部２，３と前記可変容量型ポンプとを結ぶ経路が導入経路を構成する。
【００１９】
前記第２，３環状凹部２，３の外方であって、前記第１環状凹部１を中心にした対称位置に、第４，５環状凹部４，５が形成されている。この第４，５環状凹部４，５のそれぞれは、流通路６，７に常時連通するとともに、この流通路６，７にはロードチェック弁８，９を設けている。そして、前記第１環状凹部１と流通路６，７との流路過程に前記コンペンセータバルブＶ２を組み込んでいる。
なお、前記ロードチェック弁８，９は、コンペンセータバルブＶ２から第４，５環状凹部４，５への流通のみを許容するものである。
【００２０】
前記第４，５環状凹部４，５のさらに外方であって、前記第１環状凹部１を中心にした対称位置に、第６，７環状凹部１０，１１が形成されている。この第６，７環状凹部１０，１１は、前記アクチュエータに連通するアクチュエータポート１２，１３に常時連通している。
なお、図中符号１４はバルブボディＢに形成した戻り通路で、図示していないタンクに連通するとともに、その両端部分を前記第６，７環状凹部１０，１１の外側に位置させている。
【００２１】
一方、前記メインスプールＭＳには、その中心部分に第１環状溝１５が形成されている。この第１環状溝１５は、メインスプールＭＳが図示の中立位置にあるとき第１環状凹部１に正対する。そして、メインスプールＭＳが前記中立位置から左右いずれかに切り換わったとき、この第１環状溝１５を介して、第１環状凹部１を、切り換え方向前方の第２環状凹部２あるいは第３環状凹部３のいずれかに連通させる。このように第１環状凹部１が第１環状溝１５を介して第２，３環状凹部２，３のいずれかに連通したとき、その連通部分がこの発明のメイン絞り部を構成する。このメイン絞り部は、前記メインスプールＭＳが前記切り換え方向に移動するにしたがってその開度が大きくなり、中立位置に近づくにしたがって開度が小さくなるものである。
【００２２】
メインスプールＭＳの両側すなわち前記第１環状溝１５を中心にした対称位置に、第２，３環状溝１６，１７が形成されている。この第２，３環状溝１６，１７は、メインスプールＭＳが図示の中立位置にあるとき、第６，７環状凹部１０，１１に対応する。そして、メインスプールＭＳが、例えば、図面右方向に切り換わったとき、第６環状凹部１０と第４環状凹部４とが、第２環状溝１６を介して連通するとともに、第７環状凹部１１と戻り通路１４とが、第３環状溝１７を介して連通する。
【００２３】
また、メインスプールＭＳが前記とは反対側である左方向に切り換わったときには、第７環状凹部１１と第５環状凹部５とが、第３環状溝１７を介して連通するとともに、第６環状凹部１０と戻り通路１４とが、第２環状溝１６を介して連通する。
前記のようにしたメインスプールＭＳは、その両端をパイロット室１８，１９に臨ませるとともに、一方のパイロット室１９に設けたセンタリングスプリング２０のばね力の作用で、通常は、図示の中立位置を維持する。
【００２４】
一方、前記第１環状凹部１と流通路６，７との流路過程に組み込んだ前記コンペンセータバルブＶ２は、前記バルブボディＢに、メインスプールＭＳの前記スプール孔に直交するスプール孔を形成し、このスプール孔に、コンペンセータバルブＶ２の主要素であるコンペンセータスプールＣＳを摺動自在に設けている。なお、以下には、コンペンセータバルブにコンペスプールという略称を用いる。
【００２５】
前記コンペスプールＣＳはその軸線を前記メインスプールＭＳの軸線に対して直角にするとともに、その一端を、前記第１環状凹部１に常時連通する圧力室２１に臨ませ、他端を、最高負荷圧導入室２２に臨ませている。このようにコンペスプールＣＳをメインスプールＭＳの軸線に対して直角にしたので、例えば、特許文献１に開示された従来の装置のボディをそのまま利用することができる。
また、前記コンペスプールＣＳにコンペ絞り部ａを設けているが、このコンペ絞り部ａは、図１の状態で、前記流通路６，７を互いに連通させる環状の凹部２３に対して最小開度を維持する。
【００２６】
そして、コンペスプールＣＳが最高負荷圧導入室２２側に移動するにしたがって、凹部２３に対するコンペ絞り部ａの開度が大きくなるようにしている（図２参照）。
また、前記コンペスプールＣＳにはその移動位置に応じて前記凹部２３に対する開度を可変にした圧力導入ポート２４を形成している。この圧力導入ポート２４は、凹部２３側の開口部の周囲に溝を形成し、この溝が凹部２３と相対移動する過程で、圧力導入ポート２４の凹部２３に対する実質的な開度が小さくなるようにしている。
【００２７】
なお、凹部２３がこの発明におけるアクチュエータ側に連通する通路に相当する。
そして、コンペスプールＣＳが図１の位置にあるとき、圧力導入ポート２４は凹部２３に対して全開状態を維持し、コンペスプールＣＳが図面上方向に移動する過程で、凹部２３に対する開度が小さくなるようにしている（図２参照）。
【００２８】
前記のようにした圧力導入ポート２４は、コンペスプールＣＳに形成した圧力導入室２５に連通している。この圧力導入室２５には選択弁２６の一端を臨ませるとともに、この選択弁２６の他端は、前記最高負荷圧導入室２２に連通する圧力中継室２７に臨ませている。
したがって、選択弁２６には、圧力導入室２５の圧力すなわちメインバルブＶ１に接続された前記アクチュエータの負荷圧と、最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧が作用することになる。
【００２９】
このときに、図示のメインバルブＶ１に接続された前記アクチュエータの負荷圧が、最高負荷圧導入室２２の圧力に打ち勝てば、言い換えると、前記アクチュエータの負荷圧が他のアクチュエータの負荷圧よりも高くなれば、その負荷圧が最高負荷圧導入室２２の圧力に打ち勝つので、前記アクチュエータの負荷圧の作用で選択弁２６を開弁させ、そのときの負荷圧を最高負荷圧導入室２２に導くことになる。
【００３０】
反対に、前記アクチュエータの負荷圧が、最高負荷圧導入室２２の圧力よりも低ければ、選択弁２６は最高負荷圧導入室２２の圧力作用で閉弁状態を維持する。
前記のようにして複数のメインバルブに接続したアクチュエータの負荷圧のうち、最高負荷圧が選択されて各メインバルブの最高負荷圧導入室２２に導入されるとともに、この最高負荷圧が前記傾転角制御部に導かれることになる。
【００３１】
次にこの実施形態の作用を説明する。
今、例えばメインスプールＭＳを図示の中立位置から右方向に切り換えたとすると、メインスプールＭＳの第２環状溝１６を介して第４，６環状凹部４，１０が連通するので、一方のアクチュエータポート１２がメインバルブＶ１の流通路６に連通する。
また、メインスプールＭＳの第３環状溝１７を介して第７環状凹部１１と戻り通路１４とが連通するので、他方のアクチュエータポート１３は戻り通路１４に連通することになる。
【００３２】
このとき第１環状凹部１がメインスプールＭＳの第１環状溝１５を介して第３環状凹部３に連通するので、前記可変容量型ポンプから吐出した作動流体は、第３環状凹部３及び第１環状凹部１を経由して圧力室２１に導かれる。この圧力室２１に流入した作動流体の圧力は、前記メイン絞り部の開度に応じた圧力損失分だけポンプ吐出圧よりも低くなる。
【００３３】
また、前記最高負荷圧導入室２２には各アクチュエータの最高負荷圧が導入されるので、コンペスプールＣＳの一端に作用する圧力室２１の圧力と、他端に作用する最高負荷圧とが、選択弁２６を介して対向することになる。そして、前記コンペ絞り部ａの開度は、コンペスプールＣＳの位置によって決まるが、このコンペスプールＣＳの位置は、互いに対向する圧力室２１側に導かれる圧力と、最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧との圧力バランスによって決まる。
【００３４】
また、凹部２３に導かれた作動流体は、一方のロードチェック弁８を押し開いて一方のアクチュエータポート１２に導かれるとともに、このアクチュエータポート１２から前記アクチュエータに供給される。したがって、凹部２３内の圧力は、図示のメインバルブＶ１に接続された前記アクチュエータの負荷圧となる。
なお、前記アクチュエータの戻り流体は、アクチュエータポート１３からメインスプールＭＳの第３環状溝１７を経由して戻り通路１４に戻される。
【００３５】
一方、凹部２３の圧力すなわち前記アクチュエータの負荷圧は、圧力導入ポート２４から圧力導入室２５に導かれるので、選択弁２６はこの圧力導入室２５の圧力と、最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧とを比較する。そして、最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧の方が高いときには、選択弁２６が閉弁状態を保ち、コンペスプールＣＳは、現状すなわち先のバランス位置を維持する。
【００３６】
また、前記のようにメインバルブＶ１を所定の切換位置に維持したままの状態で、このメインバルブＶ１に接続した前記アクチュエータの負荷圧が高くなったとすると、それにともなって圧力室２１の圧力も上昇する。このときコンペスプールＣＳは、上昇した圧力室２１の圧力作用と、最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧の圧力作用とにより図面上方向に移動し、前記コンペ絞り部ａの開度を大きくする。
【００３７】
前記コンペ絞り部ａの開度が大きくなれば、コンペ絞り部ａの前後の圧力損失が小さくなるので、前記メイン絞り部の前後の差圧は一定に保たれる。このようにメイン絞り部の前後の差圧が一定に保たれれば、前記アクチュエータの負荷圧が高くなったとしても、前記メイン絞り部を通過する流量は変化しないことになる。言い換えると、複数のメインバルブの開度に応じた分流比は、それらメインバルブに接続されたアクチュエータの負荷圧に関係なく一定に保たれることになる。
【００３８】
また、前記のようにメインバルブＶ１を所定の切換位置に維持したままの状態で、このメインバルブＶ１に接続した前記アクチュエータの負荷圧が低くなったとすると、それにともなって圧力室２１の圧力も下降する。このときコンペスプールＣＳは、下降した圧力室２１の圧力作用と、最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧の圧力作用とにより図面下方向に移動し、前記コンペ絞り部ａの開度を小さくする。
【００３９】
前記コンペ絞り部ａの開度が小さくなれば、その分、コンペ絞り部ａの前後の圧力損失が大きくなるので、前記メイン絞り部の前後の差圧は一定に保たれる。このようにメイン絞り部の前後の差圧が一定に保たれれば、前記メイン絞り部を通過する流量は変化せず、前記のように複数のメインバルブの開度に応じた分流比は、それらメインバルブに接続されたアクチュエータの負荷圧に関係なく一定に保たれる。
【００４０】
なお、前記最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧は、図示していない前記傾転角制御部に導かれるとともに、この傾転角制御部によって前記可変容量型ポンプを前記最高負荷圧に応じた傾転角に制御する。
また、この実施形態における圧力導入ポート２４は、コンペスプールＣＳの移動位置に応じて、凹部２３に対する開度を可変にしている。
そして、コンペスプールＣＳが図１の状態にあるときには、コンペスプールＣＳが圧力室２１側にフルストロークしているので、このメインバルブＶ１に接続した前記アクチュエータの負荷圧は、他のアクチュエータの負荷圧よりも低いことになる。
【００４１】
前記の状態から前記アクチュエータの負荷圧が上昇して、圧力室２１の圧力が、最高負荷圧導入室２２に導かれた最高負荷圧に打ち勝つと、それにともなってコンペスプールＣＳが図１の上方向に移動する。このようにコンペスプールＣＳが移動する初期の段階では、圧力導入ポート２４が最大に開口している。したがって、最高負荷圧が反転する初期の段階では傾転角制御部が迅速に反応することになる。
【００４２】
そして、コンペスプールＣＳが所定量移動すると、前記凹部２３に対して、圧力導入ポート２４の開度が小さくなる。つまり、コンペスプールＣＳが最高負荷圧導入室側に移動する過程で開口面積が小さくなるので、前記傾転角制御部の傾転角制御のゲインが小さくなり、その分、安定した制御が可能になる。
【００４３】
なお、前記実施形態では、圧力導入ポート２４の周囲に溝を形成し、この溝が凹部２３と相対移動する過程で、圧力導入ポート２４の凹部２３に対する実質的な開度が小さくなるようにしている。しかし、前記溝に変えて、複数の小孔を形成し、これら小孔の合計開度に応じて、圧力導入ポート２４の開度が小さくなるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
建設機械、特にパワーショベルのロードセンシングバルブ装置として最適である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｂ          バルブボディ
Ｖ１        メインバルブ
Ｖ２        コンペンセータバルブ
１２，１３  アクチュエータポート
ＭＳ        メインスプール
ＣＳ        コンペスプール
ａ          コンペ絞り部
２１        圧力室
２２        最高負荷圧導入室
２４        圧力導入ポート
２５        圧力導入室
２６        選択弁
【図１】
0006440451.tif 000002
【図２】
0006440451.tif 000003