(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第１圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第２圧力室とを有してなる流量制御弁において、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第３圧力室と、この第３圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、減少させる減圧機構とを設けたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第１圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第２圧力室とを有してなる流量制御弁において、前記スプールに係合するピストンと、このピストンを介して前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第４圧力室と、前記ピストンを介して前記スプールを、前記第４圧力室の圧力に対抗する方向に付勢する圧力が導入される第５圧力室と、この第４圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、増加させる加圧機構とを設けたことを特徴とする流量制御弁。
【請求項４】
前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであることを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプから方向切換弁に供給される吐出圧油の流量制御を行う流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の流量制御弁としては、実公平３−５３２８９号公報に記載されたものがある。この種の流量制御弁は、図５に示すように、弁本体１００に形成されたスプール孔１０１にポンプ通路１０２、タンク通路１０３および供給通路１０４とが開口している。ポンプ通路１０２は図示しないポンプに接続され、タンク通路１０３は図示しないタンクに接続され、供給通路１０４は図示しない方向切換弁を介してアクチュエータに接続されている。
【０００３】
そして、スプール孔１０１にはスプール１０５が摺動自在に挿入されている。このスプール１０５は、常時、固定絞り１０６を介して、ポンプ通路１０２と供給通路１０４とを連通している。また、スプール１０５は可変絞り１０７を介してポンプ通路１０２とタンク通路１０３とを連通する。この可変絞り１０７はスプール１０５の移動によって、その開弁度が変わるようになっている。
【０００４】
更に、スプール１０５には肩部１０５Ａが形成され、スプール孔１０１には肩部１０５を対向する位置に段部１０１Ａが形成され、この肩部１０５Ａと段部１０１Ａとで段付受圧部１０８を構成している。この段付受圧部１０８にはポンプ通路１０２の圧力が導入され、この圧力がスプール１０５を可変絞り１０７の開度が拡大する方向に付勢する。段付受圧部１０８と対向するバネ室１０９には供給通路１０４の圧力が導入され、この圧力がスプール１０５を可変絞り１０７の開度が減少する方向に付勢する。また、スプール１０５はバネ室１０９に介装されたバネ１１０により可変絞り１０７の開度が減少する方向に付勢され、このバネ１１０のバネ力は電磁比例ソレノイド１１１により調整されるようになっている。
【０００５】
このように構成される流量制御弁は、ソレノイド１１１に電流を印加することで、バネ１１０を圧縮してバネ力を増加する。この増加したバネは、可変絞り１０７の開度を減少する方向に、スプール１０５に作用する。そして、可変絞り１０７の開度を減少させ、タンク通路１０３に流出する流量が減少して、供給通路１０４に供給する流量を増加させるものである。
【０００６】
ここで、上記のようにソレノイド１１１を印加して供給通路１０４の流量を制御する場合の、ソレノド１１１の印加電流と供給通路１０４の流量の特性を、図６（ａ）および図６（ｂ）に基づいて説明する。尚、図６（ａ）はスプール１０５とソレノイド１１１との間に介在するバネ１１０が、ある程度圧縮した状態（セット荷重状態）で組み込まれた場合を示し、図６（ｂ）はバネ１１０が無負荷の状態で組み込まれた場合を示す。
【０００７】
図６（ａ）では、ソレノイド１１１に印加する電流が０（ｍＡ）のとき、固定絞り１０６の前後には、バネ１１０のセット荷重に応じた前後差圧が発生しており、最小流量Ｑｍｉｎの油がポンプ通路１０２から固定絞り１０６を介して供給通路１０４に流れる。そして、ソレノイド１１１に印加する電流の増加に伴い、供給通路１０４の流量は最大流量Ｑｍａｘまで増加する。また、図６（ｂ）では、ソレノイド１１１に印加する電流が０ｍＡのとき、固定絞り１０６の前後差圧は０ｋｇｆ／ｃｍ2 であり、供給通路１０４に油は流入しない。そして、ソレノイド１１１に印加する電流の増加に伴い、供給通路１０４の流量は最大流量Ｑｍａｘまで増加する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の流量制御弁では、ソレノイド１１１または電気系統が故障すると、ソレノイド１１１に電流を印加できなくなる。そうすると、バネ１１０を圧縮することができないことから、図６（ａ）に示すものでは、最小流量Ｑｍｉｎしか油を供給通路１０４に流入できなくなる。よって、上記アクチュエータに供給される流量が不足して、アクチュエータの作動が緩慢になり、作業に支障をきたす。また、図６（ｂ）に示すものに至っては、上記アクチュエータに全く油が供給されないので、故障した状態から復帰できないという問題がある。
【０００９】
本発明の流量制御弁は、ソレノイドや電気系統の故障が発生した場合にも、最大流量をアクチュエータに供給できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、
請求項１の流量制御弁では、圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第１圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第２圧力室とを有してなる流量制御弁において、
前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第３圧力室と、この第３圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、減少させる減圧機構とを設けたものである。
これにより、ソレノイドや電気系統が故障すると、第３圧力室の圧力が減圧されることなく、導入された圧力状態に保たれる。従って、第２圧力室と第３圧力室の圧力が、第１圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、供給通路にはポンプ通路からタンク通路に油を戻すことなく、流入させることができる。
尚、第３圧力室の圧力は、減圧機構のソレノイドの印加電流の上昇とともに、減圧される。従って、スプールは第２、第３圧力室の圧力と第１圧力室の圧力を受け、この各圧力のバランスによりスプールの位置が決定され、ポンプ通路とタンク通路との開度が決まる。
【００１１】
請求項２の流量制御弁では、請求項１のものに、前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであるものである。絞りを流れる流量は、Ｑ＝α（ΔＰ）1/2 で表される。但し、αは絞りの開度、ΔＰは絞りの前後差圧である。そして、絞りの前後差圧ΔＰが増加した場合に、絞りの開度が一定であると、流量Ｑは（ΔＰ）1/2 に比例して増加するから、前後差圧ΔＰに対して流量Ｑの増加は少ない。これにより、絞りの前後差圧ΔＰの増加とともに、絞りの開度αを増加させると、供給通路の流量Ｑを絞りの前後差圧ΔＰに正比例させることができる。
【００１２】
請求項３の流量制御弁では、圧力源と方向切換弁との間に形成された絞りの前後差圧を調節して、前記絞りを通過する流量を制御する弁であって、弁本体には、スプール孔と、このスプール孔に開口してポンプ側に連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口するタンク通路と、前記方向切換弁を絞りを介して前記ポンプ通路に連通する供給通路とを形成し、前記スプール孔に前記ポンプ通路と前記タンク通路とを連通・遮断するスプールを摺動自在に挿入し、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが連通する方向に付勢するように、前記ポンプ側の圧力を作用させる第１圧力室と、前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢するように、前記絞りを通過した圧力を作用させる第２圧力室とを有してなる流量制御弁において、前記スプールに係合するピストンと、このピストンを介して前記スプールを、前記ポンプ通路と前記タンク通路とが遮断する方向に付勢する圧力が導入される第４圧力室と、前記ピストンを介して前記スプールを、前記第４圧力室の圧力に対抗する方向に付勢する圧力が導入される第５圧力室と、この第４圧力室の圧力をソレノイドの印加電流とともに、増加させる加圧機構を設けたものである。これにより、ソレノイドや電気系統が故障すると、加圧機構は作動不能となり、第４圧力室の圧力を増加されることがない。従って、第２および第５圧力室の圧力が、第１圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、ポンプ通路からタンク通路に油を戻すことなく、供給通路に油を流入させることができる。尚、第４圧力室の圧力は、加圧機構のソレノイドの印加電流の上昇とともに、加圧される。従って、スプールには、第１圧力室と第２圧力室との圧力が対抗して作用する。また、ピストンは第４圧力室と第５圧力室との差圧分だけスプールを押圧する。この各圧力のバランスによりスプールの位置が決定され、ポンプ通路とタンク通路との開度が決まる。
【００１３】
請求項４の流量制御弁では、請求項３のものに、前記絞りが、この絞りの前後差圧の増加に追従して、開弁度を増加させる可変絞りであるものである。絞りを流れる流量は、Ｑ＝α（ΔＰ）1/2 で表される。但し、αは絞りの開度、ΔＰは絞りの前後差圧である。そして、絞りの前後差圧ΔＰが増加した場合に、絞りの開度が一定であると、流量Ｑは（ΔＰ）1/2 に比例して増加するから、前後差圧ΔＰに対して流量Ｑの増加は少ない。これにより、絞り前後差圧ΔＰの増加とともに、絞りの開度αを増加させると、供給通路の流量Ｑを絞りの前後差圧ΔＰに正比例させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態における電磁比例流量制御弁について、図１ないし図３を参照して説明する。
【００１５】
先ず、本発明の電磁比例流量制御弁３が用いられる油圧回路１について、図１に基づいて説明する。図１において、１は油圧回路であって、油圧ポンプ２、電磁比例流量制御弁３、及び複数の方向切換弁４を有して構成されている。油圧ポンプ２はタンク６から作動流体（油）を吸引してアンロード通路７（ポンプ通路）に吐出させるものである。このアンロード通路７は各方向切換弁４に接続されると共に、各方向切換弁４の相互間を連通してタンク通路８に連絡されている。また、アンロード通路７は減圧弁２７を介してパイロット通路９と、タンク通路８に連絡される分岐アンロード通路７Ａと、供給通路１０とに分岐している。この供給通路１０は、各方向切換弁４の入力側ポート４ａに並列に接続されている。各方向切換弁４は、図示しない各アクチュエータに接続される２つの出力側ポート４ｂ，４ｃと、タンク通路８に接続される排出側ポート４ｄとを備えている。各方向切換弁４は、中立位置（入力側ポート４ａ，排出側ポート４ｄと、各出力側ポート４ｂ，４ｃとを遮断する位置）と、切換位置（上記各アクチュエータの一方側の部屋と供給通路１０と連通し、上記各アクチュエータの他方側の部屋とタンク通路８と連通する位置）と、切換位置（上記各アクチュエータの一方側の部屋とタンク通路８と連通し、上記各アクチュエータの他方側の部屋と供給通路１０と連通する位置）とを有している。各方向切換弁４は、操作レバーの操作、又はパイロット通路９から分岐する各分岐パイロット通路９Ａを通じて電磁比例弁４ｅ，４ｆにより制御されて導入されるパイロット圧で上記各々の位置に切換わる。
【００１６】
電磁比例流量制御弁３は、アンロード通路７と分岐アンロード通路７Ａとの間に設けられた流量制御弁１５と、パイロット通路９に接続する電磁比例弁１６と、供給通路１０中に設けられた絞り１７と、この絞り１７の下流側に設けられた逆止弁１８とで構成されている。この流量制御弁１５には、この一方側の第１圧力室Ａにアンロード通路７の圧力（ポンプ側の圧力）が導入され、他方側の第２圧力室Ｂに供給通路１０の圧力（絞りを通過した圧力）が導入されている。そして、上記他方側の第３圧力室Ｃは電磁比例弁１６を介してパイロット通路９，タンク通路８に接続されている。そして、流量制御弁１５は、供給通路１０から導入される第２圧力室Ｂの圧力，電磁比例弁１６を介してパイロット通路９から導入される第３圧力室Ｃのパイロット圧の和と、アンロード通路７から導入される第１圧力室Ａとの圧力関係で、アンロード通路７とタンク通路８との通路開度を調整する。
一方、電磁比例弁１６は、パイロット通路９と第３圧力室Ｃとの通路開度と、タンク通路８と第３圧力室Ｃとの通路開度とを調整して、第３圧力室Ｃの圧力を制御する。
【００１７】
２４はリリーフ弁、２６は補償弁である。また、２７は減圧弁であって、油圧ポンプ２からの吐出圧油を減圧して、パイロット通路９を通して、電磁比例流量制御弁３の電磁比例弁１６と各方向切換弁４に導入する。
【００１８】
次に、電磁比例流量制御弁３の具体的な構成について、図２を参照して説明する。
【００１９】
図２において、３０は電磁比例流量制御弁３の弁本体である。この弁本体３０には、流量制御弁１５、電磁比例弁１６及び逆止弁１８とが一体的に組み込まれている。３１は流量制御弁１５を構成するスプールであって、弁本体３０の長手方向に貫通するスプール孔３２に摺動自在に嵌合されている。このスプール３１の一端側は、弁本体３０に取り付けられたプラグ３３に係合する。スプール３１の他端側は、ばね１５ａに当接する。このばね１５ａは、スプール孔３２内に取り付けられたプラグ３４とスプール３１との間に張設されている。ばね１５ａは、スプール３１を一端側に付勢している。スプール孔３２には、スプール３１とプラグ３４との間に第３圧力室Ｃが形成されている。弁本体３０には、スプール孔３２のプラグ３３側端に開口してタンク通路８に連通する分岐アンロード通路７Ａが形成されている。スプール孔３２の略中央はアンロード通路７が開口している。アンロード通路７は、逆止弁１８を介して供給通路１０に接続されている。逆止弁１８はその開口により可変絞り１７を形成している。また、スプール３１は、分岐アンロード通路７Ａ、アンロード通路７およびフィーダ通路３６を遮断しており、スプール３１が移動した際に、分岐アンロード通路７Ａとアンロード通路７との間を接続する第１環状溝３１ａが形成されている。これにより、スプール３１は切欠き状の絞り２８を形成する。
【００２０】
また、スプール３１の内部には、一端側に開口する第１圧力孔４１が形成されている。この第１圧力孔４１は連絡孔４０から段々に拡径する小径孔部４１Ａと大径孔部４１Ｂとが連続しており、この大径孔部４１Ｂ内に摺動自在に挿入された第１ピストン４２とで第１圧力室Ａを区画している。第１圧力室Ａは小径孔部４１Ａと連絡孔４０とを介してアンロード通路７に連通している。第１ピストン４２は、スプール孔３２の一端側に取り付けられたプラグ３３に当接している。
【００２１】
スプール３１の内部には、他端側に開口する第２圧力孔４６が設けられている。この第２圧力孔４６内に摺動自在に挿入された第２ピストン４７とで第２圧力室Ｂを区画している。また、第２ピストン４７は、第３圧力室Ｃ内に延びてプラグ３４に当接している。第２圧力室Ｂは、スプール３１に形成された第２圧力通路２０と、弁本体３０に形成されたフィード通路３６を介して供給通路１０に連通する。これにより、第２圧力室Ｂに供給通路１０の圧力が導入される。尚、第１圧力室Ａと第２圧力室Ｂから各々のスプール３１に作用される圧力の受圧面積はほぼ同等である。また、第１圧力室Ａをスプール３１の内部一端側に形成し、第２圧力室Ｂをスプール３１の内部他端側に形成したので、スプール３１の外径を変えることなくスプール孔３２を同径に形成できる。よって、スプール孔３２の加工がし易くできる。ばね１５ａは、常時、スプール３１をプラグ３３に当接させ、アンロード通路７と分岐アンロード通路７Ａとを遮断する位置に押圧する。
【００２２】
逆止弁１８は、弁本体３０の上方に開口してフィーダ通路３６（供給通路１０）に連通する弁孔５０に摺動自在に挿入されて、フィーダ通路３６内に突出する弁体５１と、弁孔５０の開口を閉鎖して弁体５１との間で液圧室Ｋを区画するソケット５２とを有している。この弁体５１は、ソケット５２に移動自在に収納されたばね受材５３との間に張設された戻しばね５４のばね力で、フィーダ通路３６とアンロード通路７とを連通する通路に形成された弁座５５に付勢されている。また、弁体５１には、液圧室Ｋとフィーダ通路３６（供給通路１０）とを連通する孔５６が形成されている。また、ソケット５２には、ばね受材５３に係合する調整ボルト・ナット５７が設けられており、この調整ボルト・ナット５７を回動することでばね受材５３を液圧室Ｋ内で移動させて、戻しばね５４のばね力が調整できるようになっている。
さらに、弁体５１にはアンロード通路７と供給通路１０とを連通する固定絞り５１Ａが形成されている。
【００２３】
電磁比例弁１６は、弁本体３０の上方に開口して第３圧力室Ｃに連通する段付き孔６０に取り付けられている。電磁比例弁１６は、減圧機構を構成する段付き孔６０内に配置された弁体６１と、この弁体６１を移動させる電磁比例ソレノイド２２とを有している。この弁体６１は段付き孔６０に挿入される案内プラグ６３と、この案内プラグ６３内に摺動自在に挿入される作動子６４とで構成されている。案内プラグ６３内には、この軸線方向に相互に所定間隔を隔てて、パイロット通路９に連絡するパイロット供給孔６６と、タンク通路８に連絡するタンク排出孔６７とが開口している。一方、作動子６４は、電磁ソレノイド２２の消磁時にパイロット供給孔６６に連通する液補給孔６８と、電磁ソレノイド２２の励磁時にタンク排出孔６７に連通する液排出孔６９とが形成されている。また、作動子６４には、弁本体３０に取付けられた電磁比例ソレノイド２２の移動軸２２Ａに当接している。また、作動子６４の内部には、液補給孔６８および液排出孔６９と第３圧力室Ｃとを連通する連絡通路２１が形成されている。そして、作動子６４は、案内プラグ６３と作動子６４との間に張設された弁ばね２３のばね力で、通常、電磁比例ソレノイド２２側に付勢されて、液補給孔６８がパイロット供給孔６６に開口し、液排出孔６９がタンク排出孔６７から遮断される位置にされている。
【００２４】
このように、本発明の電磁比例流量制御弁３は、以上のように構成されるが、次に、この電磁比例流量制御弁３の作動について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００２５】
（Ａ）先ず、油圧ポンプ２を作動してタンク６から作動流体（油）を吸引してアンロード通路７に吐出する。各方向切換弁４へ供給する油圧ポンプ２の吐出圧油の流量を制御するためには、電磁比例弁１６のソレノイド２２に印加する電流を調整する。例えば、供給通路１０に圧送される流量を減少させるためには、ソレノイド２２に印加する電流を増加させる。これにより、作動子６４を図２に示す状態で下方に摺動させて、パイロット供給孔６６（パイロット通路９）に対する液補給孔６８（第３圧力室Ｃ）の開口度を減少させ、タンク排出孔６７（タンク通路８）に対する液排出孔６９（第３圧力室Ｃ）の開口度を増加させる。そして、油圧ポンプ２からパイロット通路９−パイロット供給孔６６を通して連絡通路２１に導入される圧油と、連絡通路２１から液排出孔６９−タンク排出孔６７及びタンク通路８を介してタンク６に戻される圧油との圧力差だけの圧力が第３圧力室Ｃに導入される。第３圧力室Ｃに導入された圧力は、ソレノイド２２に印加する電流を増加させる前より減少して、スプール３１の他端側に作用することになる。
【００２６】
また、油圧ポンプ２からの吐出圧油は、第１圧力孔４１を通して第１圧力室Ａに導入され、この導入された吐出圧油の圧力がスプール３１の一端側に作用する。また、供給通路１０の圧力は、フィーダ通路３６と第２圧力通路２０とを通して第２圧力室Ｂに導入され、この供給通路１０の圧力がスプール３１の他端側に作用する。
【００２７】
そして、スプール３１の位置は、第１圧力室Ａと、これに対向する第２圧力室Ｂの圧力，第３圧力室Ｃの圧力およびばね１５ａのばね力との和とのバランスで決まる。よって、第３圧力室Ｃの圧力が減少すると、第１圧力室Ａの圧力が第３圧力室Ｃの圧力、第圧力室Ｂの圧力およびばね１５ａのばね力に抗してプラグ３４側にスプール３１を移動させる。よって、アンロード通路７とタンク通路８との間の絞り２８の開弁度が増加し、アンロード通路７から導入された油圧ポンプ２の吐出圧油が絞り２８を介してタンク６に逃げる量が増加する。これにより、逆止弁１８を通して供給通路１０に油圧ポンプ２からの吐出圧油が供給されるが、この一部が絞り２８および分岐アンロード通路７Ａを介してタンク通路８に逃がされので、供給通路１０から多連方向切換弁装置５の各方向切換弁４に供給される圧油の流量が減少される。
【００２８】
このように、流量制御弁１５のスプール３１の位置は、分岐アンロード通路７Ａとタンク通路８とを開弁する方向に作用する第１圧力室Ａの圧力と、これらを遮断する方向に作用する第２圧力室Ｂの圧力，第３圧力室Ｃの圧力及びばね１５ａのばね力との和との釣り合いで決定される。また、第３圧力室Ｃに導入される圧力はソレノイド２２に励磁で移動される作動子６４による、液補給孔６８とパイロット供給孔６６との開口度と、液排出孔６９とタンク排出孔６７との開口度との関係で決定される。従って、供給通路１０の流量は、ソレノイド２２の励磁量によって移動される作動子６４の移動量で制御される。このソレノイド２２に印加する電流と供給通路１０へ圧送される流量は、図３に示すように電流の増加に比例して流量が減少する。
【００２９】
尚、固定絞り５１Ａは、常時、アンロード通路７と供給通路１０とを連通しているので、電流を最大にしても流量Ｑｍｉｎ（Ｌ／ｍｉｎ）を出力でき、アクチュエータを微動作させる場合に、ソレノイド２２に最大電源を印加すると、流量Ｑｍｉｎが供給される供給通路１０に圧送されるので、ソレノイド２２の印加電流の微調節を必要としない。また、流量０（Ｌ／ｍｉｎ）からの調整が必要な場合は、固定絞り５１Ａを設けなければよい。
【００３０】
また、各方向切換弁４に接続されている上記各アクチュエータの負荷が増大すると、その負荷に対抗する圧力も上昇することになるので、供給通路１０の圧力も上昇する。そして、供給通路１０にフィーダ通路３６を介して連通する第２圧力室Ｂの圧力が上昇して、この上昇した第２圧力室Ｂの圧力が，第３圧力室Ｃの圧力及びばね１５ａのばね力と共に、第１圧力室Ａの圧力に抗して、第２圧力室Ｂの容積を増加しつつ、且つ第１圧力室Ａの容積を減少させるようにスプール３１をプラグ３３側に移動させるので、アンロード通路７とタンク通路８との絞り２８による絞り開口度が減少する。
【００３１】
これにより、アンロード通路７の圧力も上記各アクチュエータの負荷の増大に対応して上昇すると共に、逆止弁１８の弁体５１もアンロード通路７と、戻しばね５４のばね力とが釣り合う位置に移動して、弁座５５に対する開弁度を調整するので、上記各アクチュエータの負荷の変動に係わることなく、流量制御弁１５はソレノイド２２の励磁量によって移動される作動子６４の移動量で決められた流量を供給通路１０に送ることができる。
【００３２】
（Ｂ）油圧ポンプ２からアンロード通路７を介して流量制御弁１５に導入される吐出圧油の全流量を、供給通路１０を通して各方向切換弁４に供給するためには、電磁比例弁１６のソレノイド２２を消磁する。これにより、作動子６４を弁ばね２３のばね力でソレノイド２２側に摺動させて、パイロット供給孔６６（パイロット通路９）に対する液補給孔６８（第３圧力室Ｃ）の開口度を大きくし、且つタンク排出孔６７（タンク通路８）と液排出孔６９（第３圧力室Ｃ）とを遮断する位置にする。これにより、第３圧力室Ｃには、パイロット通路９−パイロット供給孔６６−液補給孔６８−連絡通路２１を通して、減圧弁２７から吐出するパイロット圧とほぼ同圧の圧力が導入される。
【００３３】
これと同時に、油圧ポンプ２の吐出圧油がアンドロード通路７及び第１圧力孔４１を通して、第１圧力室Ａに導入されることになるが、第３圧力室Ｃの圧力，第２圧力室Ｂに供給される供給通路１０の圧力及びばね１５ａのばね力との和が、第１圧力室Ａに導入された圧力より大きくなる。この結果、スプール３１は、その一端側３１Ａがプラグ３３に当接するまで移動されて、アンロード通路７とタンク通路８とを遮断する位置に切換わるので、アンロード通路７逆止弁１８を通して油圧ポンプ２から吐出された圧油の全流量が供給通路１０に供給され、この供給通路１０から多連方向切換弁装置５の各方向切換弁４に供給される。
【００３４】
このように、電磁比例弁１６のソレノイド２２の消磁時には、作動子６４は弁ばね２３のばね力で、ソレノイド２２側に移動されてタンク通路８と第３圧力室Ｃとを遮断し、連絡通路２１を介して第３圧力室Ｃとパイロット通路９とを連通する位置に切換わるので、例えば、ソレノイド２２が不作動となる故障が発生した場合には、弁ばね２３のばね力によって、上記図２に示す状態に作動子６４を復帰させることにより、圧力室Ｃに油圧ポンプ２の吐出圧油をパイロット圧として供給する。アンロード通路７から逆止弁１８を通して供給通路１０に油圧ポンプ２からの吐出圧油を供給することができるので、この供給通路１０から各方向切換弁４を介して上記各アクチュエータに圧油を供給でき作動状態を保持することが可能となる。
【００３５】
（Ｃ）アンロード通路７を介して流量制御弁１５に導入される吐出圧油の全流量（絞り５１Ａを設けた場合は、Ｑｍｉｎを除く油量）を、タンク通路８に戻すためには、電磁比例弁１６のソレノイド２２に印加する電流を最大にして、作動子６４をスプール３１側に摺動させて、パイロット通路９と第３圧力室Ｃを遮断すると共に、第３圧力室Ｃをタンク通路８に開口する。これにより、第３圧力室Ｃに導入される圧力が液排出孔６９−タンク排出孔６７及びタンク通路８を通してタンク６に戻されるので、この第３圧力室Ｃ内はタンク圧と同圧になる。
【００３６】
これと同時に、油圧ポンプ２の吐出圧油がアンドロード通路７及び第１圧力孔４１を通して第１圧力室Ａに導入されているので、第１圧力室Ａ内の圧力が、第２圧力室Ｂに供給される供給通路１０の圧力，第３圧力室Ｃの圧力及びばね１５ａのばね力より大きくなる。この結果、スプール３１は、この第１圧力室Ａの容積を増加させつつ、且つ第２圧力室Ｂの容積を減少しつつプラグ３４側に移動されていき、この環状溝３１ａを介しアンロード通路７とタンク通路８との開度が増加され、油圧ポンプ２から吐出される圧油で逆止弁１８を開弁することなく、この全流量がスプール３１の環状溝３１ａとスプール孔３２間、分岐アンロード通路７Ａ及びタンク通路８を通してタンク６に戻されることになる。また、絞り５１Ａを設けた場合は、この絞り５１Ａのみを介して流量Ｑｍｉｎが供給通路１０に流れる。
【００３７】
次に、本発明の実施形態における電磁比例流量制御弁１０３の変形例について、図４に基づいて説明する。尚、図４の電磁比例流量制御弁１０３において、図１及び図２の電磁比例流量制御弁３と同一の符号は同一の構成を有するので、その説明は省略する。
【００３８】
図４において、弁本体３０に形成されスプール孔３２は、略中央からプラグ３３に向かって段々に縮径する大径孔部３２Ａ，小径孔部３２Ｂとが連続に形成されている。スプール３１は、小径孔部３２Ｂと係合する第１小径部３１Ｂと、大径孔部３２Ａと係合する大径部３１Ａと、第１小径部３１Ｂとほぼ同径の第２小径部３１Ｃとが順次形成されている。弁本体３０にはスプール３１の大径部３１Ａを挿入するために大径孔部３２Ｃがスプール孔３２に連設して、図４の右側に向かって形成されている。大径孔部３２Ｃの開口にはソケット７５が取り付けられている。ソケット７５にはピストン７９が摺動自在に挿入され、ピストン７９はスプール３１に当接して、プラグ３４との間に第５圧力室Ｅを区画している。また、大径孔部３２Ｃには、スプール３１の小径部３１Ｃとの間に後述する第２圧力室Ｂと第４圧力室Ｄを区画する案内部材７６が挿入されている。
【００３９】
また、第１圧力室Ａはスプール孔３２の大径孔部３２Ａと小径孔部３２Ｂとの間に形成され、アンロード通路７に連通している。第２圧力室Ｂはフィーダ通路３６を介して供給通路１０に連通している。第４圧力室Ｄはピストン７９とスプール３１との間に形成され、電磁比例弁１６を介してパイロット供給孔６６とタンク排出孔６７とに接続されている。第５圧力室Ｅはピストン７９とプラグ３４との間に形成され、パイロット供給孔６６に常時連通している。そして、スプール３１内には、軸線方向に貫通する摺動孔７７が形成されており、第４圧力室Ｄの圧力をプラグ３３側に導入し、第４圧力室Ｄのスプール３１に直接作用する圧力を打ち消している。
【００４０】
電磁比例弁１６（加圧機構）の作動子６４は、この段付き弁孔６０内に張設された弁ばね２３のばね力で、通常時（ソレノイド２２の消磁時）、ソレノイド２２側に付勢されて、液補給孔６８がパイロット供給孔６６から遮断され、液排出孔６９がタンク排出孔６７に開口している。また、この作動子６４には、下側に位置するタンク排出孔６７に開口して液圧室に連通する連絡通路２１が形成されている。
【００４１】
このように、本発明の変形例である電磁比例流量制御弁１０３は、以上のように構成されるが、次に、この電磁比例流量制御弁１０３の作動について、図４に基づいて説明する。
【００４２】
（ａ）供給通路１０の圧送する油量を減少させるには、電磁比例弁１６のソレノイド２２に印加する電流を増加すると、作動子６４は図４中の下方に摺動して、パイロット供給孔６６（パイロット通路９）に対する液補給孔６８の開口度が増加して、下側に位置するタンク排出孔６７（タンク通路８）に対する液排出孔６９の開口度が減少する。そして、油圧ポンプ２からパイロット通路９−パイロット供給孔６６を通して連絡通路２１に導入される圧油と、連絡通路２１から液排出孔６９−タンク排出孔６７及びタンク通路８を介してタンク６に戻される圧油の圧力差だけの圧力が、第４圧力室Ｄに導入される。これにより、ピストン７９に第４圧力室Ｄの圧力が作用することになる。また、第５圧力室Ｅには、常時、パイロット圧が導入されるので、ピストン７９は第４圧力室Ｄの圧力と第５圧力室Ｅの圧力との差分だけスプール３１をプラグ３３側に押圧する。
【００４３】
また、油圧ポンプ２からの吐出圧油は、アンロード通路７から第１圧力室Ａに供給され、この第１圧力室Ａに供給された圧力がスプール３１に作用する。スプール３１に作用する圧力の受圧面積は、スプール３１の大径部３１Ａの断面積から第１小径部３１Ｂの断面積を引いたものである。
【００４４】
そして、第２圧力室Ｂに供給通路１０の圧力が導入され、第２圧力室Ｂの圧力、ピストン７９の押圧力およびばね１５ａのばね力との和が、第１圧力室Ａの圧力より小さくなると、スプール３１が上記圧力等とばね力の和に抗して、プラグ３４側に移動していき、アンロード通路７とタンク通路８との間の絞り２８の開口度が増大する。また、アンロード通路７から供給通路１０に導入された油圧ポンプ２の吐出圧油をタンク６に逃がす油量が増加する。尚、スプール３１に作用する受圧面積は、スプール３１の大径部３２Ａの断面積から第２小径部３１Ｃの断面積を引いたものである。よって、第１圧力室Ａと第２圧力室Ｂとの受圧面積はほぼ同等となる。
【００４５】
これにより、逆止弁１８を通して供給通路１０に油圧ポンプ２から吐出圧油が供給されるが、この一部が絞り２８を介してタンク通路８に逃がされるので、供給通路１０から各方向切換弁４に供給される圧油の流量と圧力が減少される。
【００４６】
このように、流量制御弁１５のスプール３１の位置は、アンロード通路７とタンク通路８とを連通する方向に作用する第１圧力室Ａの圧力と、これらを遮断する方向に作用する第２圧力室Ｂの圧力、ピストン７９の押圧力およびばね１５ａのばね力の和との釣り合いで決定される。また、ピストン７９の押圧力は第４圧力室Ｄに導入される圧力と、第５圧力室Ｅに導入される圧力とにより決まる。第４圧力室Ｄに導入される圧力はソレノイド２２の励磁で移動される。作動子６４による、パイロット供給孔６６（パイロット通路９）に対する液補給孔６８の開口度と、下側に位置するタンク排出孔６７（タンク通路８）に対する液排出孔６９の開口度との関係で決定される。従って、供給通路１０の流量は、ソレノイド２２の励磁量によって移動される作動子６４の移動量で制御される。
【００４７】
（ｂ）油圧ポンプ２からアンロード通路７を介して流量制御弁１５の第１圧力室Ａに導入される吐出圧油の全流量を、供給通路１０を通して各方向切換弁４に供給するためには、電磁比例弁１６のソレノイド２２を消磁することで、作動子６４を弁ばね２３のばね力でソレノイド２２側に摺動させて、パイロット通路９に対する第４圧力室Ｅを遮断して、且つタンク通路８と液排出孔６９（第４圧力室Ｄ）とを開口する。これにより、第４圧力室Ｄはタンク６と同圧になる。そして、ピストン７９はスプール３１をパイロット通路９とタンク通路８との差圧で押圧する。この結果、スプール３１は、その一端側がプラグ３３に当接するまで移動されて、アンロード通路７とタンク通路８とを遮断する位置にされる。また、油圧ポンプ２から吐出された圧油の全流量が供給通路１０に供給され、この供給通路１０から各方向切換弁４に供給される。
【００４８】
このとき、ソレノイド２２が不作動となる故障が発生した場合には、弁ばね２３のばね力によって、上記図２に示す状態に作動子６４を復帰させることにより、第４圧力室Ｄにタンク通路８を連通させる。また、第５圧力室Ｅは、常時パイロット通路９と連通しているから、ピストン７９はスプール３１を図４に示す位置に移動させる。
【００４９】
これにより、アンロード通路７から逆止弁１８を通して供給通路１０に油圧ポンプ２からの吐出圧油を供給することができるので、この供給通路１０から各方向切換弁４を介して上記各アクチュエータに圧油を供給でき作動状態を保持することが可能となる。
【００５０】
（ｃ）アンロード通路７から流量制御弁１５に導入される吐出圧油の全流量を、タンク通路８に戻すためには、電磁比例弁１６のソレノイドに印加する電流を最大にして、作動子６４を図４中の下方に摺動させて、パイロット通路９に対する液補給孔６８の開口を全開し、下側に位置するタンク通路８に対する液排出孔６９の開口度を遮断する位置に制御する。これにより、第４圧力室Ｄがパイロット通路９の圧力となり、第４圧力室Ｄと第５圧力室Ｅが同圧になる。
【００５１】
よって、ピストン７９がスプール３１を押圧する力がなくなり、スプール３１はプラグ３４側に移動され、アンロード通路７とタンク通路８とが連通状態になる。油圧ポンプ２から吐出される全流量がタンク６に戻され、供給通路１０は油が圧送されない。
【００５２】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、
請求項１の流量制御弁では、ソレノイドや電気系統が故障すると、第３圧力室の圧力が減圧されることなく、導入された圧力状態に保たれる。従って、第２圧力室と第３圧力室の圧力が、第１圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、ポンプ通路から吐出される全流量を供給通路に圧送することができる。よって、ソレノイド等の故障による影響を軽減し、上記故障が発生しても、アクチュエータを使用する作業を継続することができる。
【００５３】
請求項２の流量制御弁では、請求項１の効果に加えて、絞りの前後差圧ΔＰの増加とともに、絞りの開度を増加させて、供給通路の流量Ｑを絞りの前後差圧ΔＰに正比例させることができる。よって、ソレノイドへの印加電流に応じた流量制御ができる。
【００５４】
請求項３の流量制御弁では、ソレノイドや電気系統が故障すると、加圧機構は作動不能となり、第４圧力室の圧力を増加されることなく、導入された圧力に保持される。従って、第２および第５圧力室の圧力が、第１圧力室の圧力に抗してスプールをタンク通路とポンプ通路とを遮断する状態に保持させるので、ポンプ通路から吐出される全流量を供給通路に圧送することができる。よって、ソレノイド等の故障による影響を軽減し、上記故障が発生しても、アクチュエータを使用する作業を継続することができる。
【００５５】
請求項４の流量制御弁では、請求項３の効果に加えて、絞りの前後差圧ΔＰの増加とともに、絞りの開度を増加させて、供給通路の流量Ｑを絞りの前後差圧ΔＰに正比例させることができる。よって、ソレノイドへの印加電流に応じた流量制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁比例流量制御弁が用いられる油圧回路を示す回路図である。
【図２】電磁比例流量制御弁の構成を示す断面図である。
【図３】ソレノイドの電流と供給通路を流れる流量の特性を示したグラフ図である。
【図４】電磁比例流量制御弁の変形例の構成を示す断面図である。
【図５】従来技術の流量制御弁の構成を示す断面図である
【図６】従来技術における、ソレノイドの電流と供給通路を流れる流量の特性を示したグラフ図である。
【符号の説明】
２ ポンプ（圧力源）
７ アンロード通路（ポンプ通路）
８ タンク通路
１０ 供給通路
１７ 絞り
２２ ソレノイド（減圧機構、加圧機構）
３０ 弁本体
３１ スプール
３２ スプール孔
６４ 作動子（減圧機構、加圧機構）
Ａ 第１圧力室
Ｂ 第２圧力室
Ｃ 第３圧力室
Ｄ 第４圧力室
Ｅ 第５圧力室
【図１】
0003839101.tif 000002
【図２】
0003839101.tif 000003
【図３】
0003839101.tif 000004
【図４】
0003839101.tif 000005
【図５】
0003839101.tif 000006
【図６】
0003839101.tif 000007