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JP3573484B2 - Hydraulic control valve - Google Patents
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JP3573484B2 - Hydraulic control valve - Google Patents

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JP3573484B2
JP3573484B2 JP08170794A JP8170794A JP3573484B2 JP 3573484 B2 JP3573484 B2 JP 3573484B2 JP 08170794 A JP08170794 A JP 08170794A JP 8170794 A JP8170794 A JP 8170794A JP 3573484 B2 JP3573484 B2 JP 3573484B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、産業用機械や建設用機械等に用いられる油圧制御弁の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
射出成型機やプレス機械等の産業用機械や掘削機やクレーン等の建設用機械に用いられる従来の油圧制御弁として、例えば図5に示すようなものがある。
【0003】
これについて説明すると、油圧ポンプ11と油圧シリンダ13を結ぶ油圧通路12の途中に油圧制御弁10が介装される。この油圧制御弁10の制御装置は、ポペット弁20のストローク位置によって決まる油圧通路12の開口断面積を制御し、このときのポペット弁20の上流側と下流側の圧力差から、油圧シリンダ13に送られる作動油の流量を制御したり、あるいはポペット弁20の下流の圧力を検出しながら、目標と一致するように、ポペット弁20を制御する。
【0004】
油圧制御弁10は、筒状をしたハウジング30の内部に円柱状をしたポペット弁20が摺動可能に介装される。ハウジング30は油圧ポンプ11に連通するポート31と、油圧シリンダ13に連通するポート32とを備える。
【0005】
ポペット弁20の外周には段付き部23が形成される。ポペット弁20は、直径D1の大径部24から、環状の段付き部23を介して、直径D2の小径部27へと縮径して形成される。
【0006】
ポペット弁20の第一段付き部23とハウジング30の間に、第一パイロット室1が画成される。第一パイロット室1が拡大することにより、ポペット弁20が開弁方向に変位する。
【0007】
第一パイロット室1を油圧ポンプ11に連通する回路14が配設される。
【0008】
ポペット弁20の一端とハウジング30の間に、第二パイロット室2が画成される。第二パイロット室2が拡大することにより、ポペット弁20が閉弁方向に変位する。
【0009】
第二パイロット室2に接続した回路15は、比例電磁弁7を介して油圧ポンプ11とタンク17に選択的に連通される。比例電磁弁7は、第二パイロット室2を油圧ポンプ11に連通するポジションaと、第二パイロット室2をタンク17に連通するポジションbと、第二パイロット室2を閉塞するポジションcとを備える。
【0010】
ポペット弁20を閉方向に付勢するリターンスプリング9が介装される。
【0011】
比例電磁弁7が、第二パイロット室2を油圧ポンプ11に連通するポジションaに切換えられると、第二パイロット室2に導かれる油圧P2が上昇し、第二パイロット室2に発生する油圧力(π/4)D12×P2とリターンスプリング9の付勢力Fsの合力がポペット弁20を閉弁方向に付勢する力となる。
【0012】
このとき、ポペット弁20を開弁方向に付勢する力は、ポペット弁20の弁体部21に作用する油圧力と、第一パイロット室1に発生する油圧力の合力である。
【0013】
ポペット弁20の全開位置付近において、ポペット弁20の弁体部21に作用する油圧と、第一パイロット室1に導かれる油圧は略等しい値P1になるとすると、ポペット弁20に働く力の釣り合い式は、Fs+(π/4)D12×P2=(π/4)D12×P1 …(2)
として表される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の油圧制御弁10にあっては、ポペット弁20の全開位置付近において、ポペット弁20の弁体部21に作用する油圧と、第一パイロット室1に導かれる油圧、および第二パイロット室2に導かれる油圧が略等しくなると、第二パイロット室2に発生する油圧力(π/4)D12×P2が、ポペット弁20の弁体部21に作用する油圧力と、第一パイロット室1に発生する油圧力の合力(π/4)D12×P1によって相殺され、ポペット弁20を閉弁方向に駆動する力は、リターンスプリング9の付勢力Fsのみと小さい。
【0015】
図3はP1とP2の差圧ΔPに対する比例電磁弁7を通過する流量qの関係を示す特性図である。比例電磁弁7の励磁電流がi1,i2,i3と増大するのに伴って流量qが増加するが、この流量qの増加特性は非線形となっている。
【0016】
ポペット弁20を閉弁方向に駆動する力が、リターンスプリング9の付勢力Fsのみと小さい場合、(2)式よりP1とP2の差圧ΔPは、ΔP=P1−P2=Fsp/(π/4)D12 …(3)
として表されるから、ΔPも小さく、したがって比例電磁弁7を通過する流量qが少ないので閉方向速度が遅い。
【0017】
このため、例えばポペット弁20が開弁された状態から負荷を保持する目的でポペット弁20を全閉するときに、ポペット弁20が完全に閉弁するまでに時間がかかり、応答性が悪いという問題点が考えられる。
【0018】
本発明は上記の問題点に着目し、油圧制御弁において、閉弁作動時の応答性を高めることを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、ポペット弁の一端にそのストローク位置に応じて油圧源とアクチュエータを連通する通路断面積を変化させる弁体部を形成し、ポペット弁の他端によってポペット弁が閉弁方向に変位するときに拡大する第二パイロット室を画成し、第二パイロット室を油圧源とタンク側に選択的に連通する弁手段を備え、ポペット弁の外周に形成された第一段付き部によってポペット弁が開弁方向に変位するときに拡大する第一パイロット室を画成し、第一パイロット室を油圧源に連通する回路を配設し、ポペット弁を閉弁方向に付勢するリターンスプリングを介装し、ポペット弁の外周に形成された第二段付き部によってポペット弁が開弁方向に変位するときに拡大するドレン室を画成し、ドレン室をタンク側に連通する回路を配設する。
【0020】
【作用】
請求項1記載の油圧制御弁は、ポペット弁に、ポペット弁の弁体部に作用する油圧力と第一パイロット室に発生する油圧力が開方向に働くのに対して、弁手段を介して第二パイロット室に発生する油圧力とリターンスプリングの付勢力が閉方向に働く。
【0021】
弁手段が第二パイロット室をタンク側に連通させると、第二パイロット室に発生する油圧力が低下し、ポペット弁の弁体部に作用する油圧力および第一パイロット室に発生する油圧力の合力により、リターンスプリングの付勢力に対抗して、ポペット弁を開方向に速やかに変位させる。
【0022】
弁手段が第二パイロット室を油圧源に連通させると、第二パイロット室に発生する油圧力が上昇し、ポペット弁の弁体部に作用する油圧力および第一パイロット室に発生する油圧力の合力に対抗して、ポペット弁を閉方向に変位させる。
【0023】
ポペット弁の外周に形成された第二段付き部によってドレン室を画成することにより、ポペット弁の弁体部において油圧力が作用する受圧面積が削減され、その分だけポペット弁を閉弁方向に駆動する力を高められる。この結果、弁手段が第二パイロット室を油圧源に連通させて、第二パイロット室に発生する油圧力が上昇した状態において、ポペット弁が閉弁作動する速度を高められ、ポペット弁の作動応答性を高められる。
【0024】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0025】
図1、図2に示すように、油圧通路12は、油圧源として設けられる油圧ポンプ11と、アクチュエータとして設けられる油圧シリンダ13を結んでいる。油圧通路12の途中に介装された油圧制御弁10は、油圧シリンダ13に導かれる作動油の圧力と流量を調節する。
【0026】
油圧制御弁10は、筒状をしたハウジング30の内部に円柱状をしたポペット弁20が摺動可能に介装される。ハウジング30は油圧ポンプ11に連通するポート31と、油圧シリンダ13に連通するポート32とを備える。ポート31はポペット弁20と同軸上に形成され、ポート32はこのポート31と直交して形成される。
【0027】
ポペット弁20は、その一端に筒状の弁体部21が形成され、弁体部21にはその先端に向けて楔状に開口した切欠き22が形成される。ポペット弁20は、その閉弁時に、図2に示すように、弁体部21がポート31に嵌合し、油圧通路12を全閉する。ポペット弁20はこの全閉位置から開方向に変位するのにしたがって、楔状の切欠き22がポート32に開口する断面積が漸次増大し、油圧通路12の開口断面積を拡大するようになっている。
【0028】
なお、弁体部21に例えば複数の穴を形成し、ポペット弁20はこの全閉位置から開方向に変位するのにしたがって、ポート32に開口する穴の数が増えるように構成していもよい。
【0029】
ポペット弁20の外周には第一段付き部23が形成される。ポペット弁20は、直径D1の大径部24から、環状の第一段付き部23を介して、直径D3の中径部25へと縮径して形成される。
【0030】
ポペット弁20の第一段付き部23とハウジング30の間に、第一パイロット室1が画成される。第一パイロット室1が拡大することにより、ポペット弁20が開弁方向に変位する。
【0031】
第一パイロット室1を油圧ポンプ11に連通する回路14が配設される。
【0032】
ポペット弁20の一端とハウジング30の間に、第二パイロット室2が画成される。第二パイロット室2が拡大することにより、ポペット弁20が閉弁方向に変位する。
【0033】
第二パイロット室2に接続した回路15は、比例電磁弁7を介して油圧ポンプ11とタンク17に選択的に連通する。比例電磁弁7は、第二パイロット室2を油圧ポンプ11に連通するポジションaと、第二パイロット室2をタンク17に連通するポジションbと、第二パイロット室2を閉塞するポジションcとを備える。
【0034】
ポペット弁20の外周には第二段付き部26が形成される。ポペット弁20は、直径D3の中径部25から、環状の第二段付き部26を介して、直径D2の小径部27へと縮径して形成される。すなわち、ポペット弁20は、大径部24、中径部25、小径部27と段階的に縮径して形成され、D1>D3>D2の寸法関係になっている。
【0035】
ポペット弁20の第二段付き部26とハウジング30の間に、ドレン室3が画成される。ドレン室3が拡大することにより、ポペット弁20が開弁方向に変位する。
【0036】
ドレン室3をタンク17に連通する回路16が配設される。
【0037】
ポペット弁20を閉方向に付勢するリターンスプリング9が介装される。リターンスプリング9の一端はポペット弁20に当接し、他端はハウジング30側に設けられるリテーナによって支持される。
【0038】
油圧ポンプ11の作動停止等により、ポンプ吐出圧が低下する場合、比例電磁弁7が第二パイロット室2を油圧ポンプ11に連通するポジションaに切換わると、ポペット弁20はリターンスプリング9の付勢力によって閉弁作動する。
【0039】
ポペット弁20のストローク位置を検出する変位センサ41が設けられる。ポペット弁20の弁体部21より上流側と下流側の圧力をそれぞれ検出する2つの圧力センサが設けられる。制御装置は、油圧制御弁により流量と圧力を選択的に制御する。
【0040】
流量制御時は、ポペット弁20のストローク位置によって決まる油圧通路12の開口断面積を制御し、ポペット弁20の上流側と下流側の検出圧力から油圧シリンダ13に送られる作動油の流量を目標値に一致させる。
【0041】
また、圧力制御時は、検出した下流圧力が目標と一致するように、ポペット弁20の位置を制御する。
【0042】
比例電磁弁7が、第二パイロット室2をタンク17に連通するポジションbに切換えられると、第二パイロット室2に導かれる圧力P2は低下し、ポペット弁20の弁体部21に作用する油圧力と、第一パイロット室1に発生する油圧力の合力により、ポペット弁20はリターンスプリング9を圧縮しながら速やかに開方向に変位する。これにより、油圧通路12の開口断面積を大きくし、油圧シリンダ13に送られる油圧力または作動油の流量を増大する。
【0043】
比例電磁弁7が、第二パイロット室2を閉塞するポジションcに切換えられると、ポペット弁20のストローク変位が停止される。
【0044】
比例電磁弁7が、第二パイロット室2を油圧ポンプ11に連通するポジションaに切換えられると、第二パイロット室2に導かれる油圧P2が上昇し、第二パイロット室2に発生する油圧力(π/4)D12×P2とリターンスプリング9の付勢力Fsの合力がポペット弁20を閉弁方向に付勢する力となる。
【0045】
このとき、ポペット弁20を開弁方向に付勢する力は、ポペット弁20の弁体部21に作用する油圧力と、第一パイロット室1に発生する油圧力と、ドレン室3の油圧力との合力である。
【0046】
ポペット弁20の全開位置付近において、ポペット弁20の弁体部21に作用する油圧と、第一パイロット室1に導かれる油圧は略等しい値P1になるものとし、またドレン室3の圧力をゲージ圧で0とすると、ポペット弁20に働く力の釣り合い式は、Fs+(π/4)D12×P2=(π/4){D12−(D32−D22)}×P1…(1)として表される。
【0047】
従来装置におけるポペット弁20に働く力の釣り合い式(2)に比べて、ポペット弁20を閉方向に付勢する力は、(π/4)(D32−D22)×P1だけ大きくなる。
【0048】
すなわち、ポペット弁20の外周に形成された第二段付き部26によってドレン室3を画成することにより、ポペット弁20の弁体部21において油圧力が作用する受圧面積は第二段付き部26に相当する分が削減され、その分だけポペット弁20を閉弁方向に駆動する力を高められる。
【0049】
図3はP1とP2の差圧ΔPに対する比例電磁弁7を通過する流量qの関係を示す特性図である。比例電磁弁7の励磁電流がi1,i2,i3と増大するのに伴って流量qが増加するが、この流量qの増加特性は非線形となっている。比例電磁弁7が、第二パイロット室2を油圧ポンプ11に連通するポジションaに切換えられた状態で、比例電磁弁7を通過する流量qが、P1とP2の差圧ΔPが大きくなることにより増大し、ポペット弁20が閉弁作動する速度を高められ、ポペット弁20の作動応答性を高められる。
【0050】
次に、図4に示す他の実施例について説明する。なお、図1との対応部分には同一符号を用いて説明する。
【0051】
ポペット弁20の外周には第一段付き部23と第二段付き部26がそれぞれ形成される。ポペット弁20は、直径D1の大径部24から、環状の第一段付き部23を介して、直径D3の中径部25へと縮径し、中径部25から、環状の第二段付き部26を介して、直径D2の小径部27へと縮径して形成される。すなわち、ポペット弁20は、大径部24、中径部25、小径部27と段階的に縮径して形成され、D1>D3>D2の寸法関係になっている。
【0052】
第一段付き部23とハウジング30の間に、ドレン室3が画成される。ドレン室3が拡大することにより、ポペット弁20が開弁方向に変位する。ドレン室3をタンク17に連通する回路16が配設される。
【0053】
第二段付き部26とハウジング30の間に、第一パイロット室1が画成される。第一パイロット室1が拡大することにより、ポペット弁20が開弁方向に変位する。第一パイロット室1を油圧ポンプ11に連通する回路14が配設される。
【0054】
この場合、ポペット弁20の外周に形成された第一段付き部23によってドレン室3を画成することにより、ポペット弁20の弁体部21において油圧力が作用する受圧面積は第二段付き部26に相当する分が削減され、その分だけポペット弁20を閉弁方向に駆動する力を高められる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1記載の発明は、ポペット弁の一端にそのストローク位置に応じて油圧源とアクチュエータを連通する通路断面積を変化させる弁体部を形成し、ポペット弁の他端によってポペット弁が閉弁方向に変位するときに拡大する第二パイロット室を画成し、第二パイロット室を油圧源とタンク側に選択的に連通する弁手段を備え、ポペット弁の外周に形成された第一段付き部によってポペット弁が開弁方向に変位するときに拡大する第一パイロット室を画成し、第一パイロット室を油圧源に連通する回路を配設し、ポペット弁を閉弁方向に付勢するリターンスプリングを介装し、ポペット弁の外周に形成された第二段付き部によってポペット弁が開弁方向に変位するときに拡大するドレン室を画成し、ドレン室をタンク側に連通する回路を配設したため、段付き部によってドレン室を画成する分だけポペット弁を閉弁方向に駆動する力を高められ、ポペット弁が閉弁作動する応答性を高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す油圧制御弁の構成図。
【図2】同じく油圧制御弁の断面図。
【図3】同じく油圧制御弁の流量特性図。
【図4】他の実施例を示す油圧制御弁の構成図。
【図5】従来例を示す油圧制御弁の構成図。
【符号の説明】
1 第一パイロット室
2 第二パイロット室
3 ドレン室
7 比例電磁弁
9 リターンスプリング
11 油圧ポンプ
12 油圧通路
13 油圧シリンダ
14 回路
15 回路
17 タンク
20 ポペット弁
21 弁体部
26 第二段付き部
30 ハウジング
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an improvement of a hydraulic control valve used for an industrial machine, a construction machine, and the like.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART As a conventional hydraulic control valve used for an industrial machine such as an injection molding machine or a press machine, or a construction machine such as an excavator or a crane, there is one shown in FIG. 5, for example.
[0003]
Describing this, the hydraulic control valve 10 is interposed in the middle of the hydraulic passage 12 connecting the hydraulic pump 11 and the hydraulic cylinder 13. The control device of the hydraulic control valve 10 controls the opening cross-sectional area of the hydraulic passage 12 determined by the stroke position of the poppet valve 20, and based on the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the poppet valve 20 at this time, The poppet valve 20 is controlled so as to match the target while controlling the flow rate of the hydraulic oil to be sent or detecting the pressure downstream of the poppet valve 20.
[0004]
The hydraulic control valve 10 has a columnar poppet valve 20 slidably disposed inside a cylindrical housing 30. The housing 30 has a port 31 communicating with the hydraulic pump 11 and a port 32 communicating with the hydraulic cylinder 13.
[0005]
A stepped portion 23 is formed on the outer periphery of the poppet valve 20. The poppet valve 20 is formed by reducing the diameter from a large diameter portion 24 having a diameter D1 to a small diameter portion 27 having a diameter D2 via an annular stepped portion 23.
[0006]
The first pilot chamber 1 is defined between the first stepped portion 23 of the poppet valve 20 and the housing 30. As the first pilot chamber 1 expands, the poppet valve 20 is displaced in the valve opening direction.
[0007]
A circuit 14 for communicating the first pilot chamber 1 with the hydraulic pump 11 is provided.
[0008]
A second pilot chamber 2 is defined between one end of the poppet valve 20 and the housing 30. As the second pilot chamber 2 expands, the poppet valve 20 is displaced in the valve closing direction.
[0009]
The circuit 15 connected to the second pilot chamber 2 is selectively connected to the hydraulic pump 11 and the tank 17 via the proportional solenoid valve 7. The proportional solenoid valve 7 has a position a that connects the second pilot chamber 2 to the hydraulic pump 11, a position b that connects the second pilot chamber 2 to the tank 17, and a position c that closes the second pilot chamber 2. .
[0010]
A return spring 9 for urging the poppet valve 20 in the closing direction is interposed.
[0011]
When the proportional solenoid valve 7 is switched to the position a where the second pilot chamber 2 communicates with the hydraulic pump 11, the hydraulic pressure P2 guided to the second pilot chamber 2 increases, and the hydraulic pressure generated in the second pilot chamber 2 ( π / 4) The resultant force of D12 × P2 and the urging force Fs of the return spring 9 becomes the force for urging the poppet valve 20 in the valve closing direction.
[0012]
At this time, the force for urging the poppet valve 20 in the valve opening direction is a combined force of the oil pressure acting on the valve body 21 of the poppet valve 20 and the oil pressure generated in the first pilot chamber 1.
[0013]
Assuming that the oil pressure acting on the valve body 21 of the poppet valve 20 and the oil pressure guided to the first pilot chamber 1 have substantially the same value P1 in the vicinity of the fully opened position of the poppet valve 20, the force acting on the poppet valve 20 is balanced. Is Fs + (π / 4) D12 × P2 = (π / 4) D12 × P1 (2)
Is represented as
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional hydraulic control valve 10, near the fully opened position of the poppet valve 20, the hydraulic pressure acting on the valve body 21 of the poppet valve 20, the hydraulic pressure guided to the first pilot chamber 1, and When the hydraulic pressures guided to the second pilot chamber 2 become substantially equal, the hydraulic pressure (π / 4) D12 × P2 generated in the second pilot chamber 2 becomes equal to the hydraulic pressure acting on the valve body 21 of the poppet valve 20 and the second hydraulic pressure. The force that drives the poppet valve 20 in the valve closing direction, which is offset by the resultant force (π / 4) D12 × P1 of the hydraulic pressure generated in one pilot chamber 1, is as small as only the urging force Fs of the return spring 9.
[0015]
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the differential pressure ΔP between P1 and P2 and the flow rate q passing through the proportional solenoid valve 7. The flow rate q increases as the exciting current of the proportional solenoid valve 7 increases to i1, i2, and i3, but the increase characteristic of the flow rate q is non-linear.
[0016]
When the force for driving the poppet valve 20 in the valve closing direction is as small as only the urging force Fs of the return spring 9, the differential pressure ΔP between P1 and P2 is given by the following equation (2): ΔP = P1−P2 = Fsp / (π / 4) D12 ... (3)
Since ΔP is also small, and therefore the flow rate q passing through the proportional solenoid valve 7 is small, the speed in the closing direction is low.
[0017]
For this reason, for example, when the poppet valve 20 is fully closed in order to hold the load from a state where the poppet valve 20 is opened, it takes time until the poppet valve 20 is completely closed, resulting in poor responsiveness. There is a problem.
[0018]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to improve the responsiveness at the time of a valve closing operation in a hydraulic control valve.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, at one end of the poppet valve, a valve body for changing a cross-sectional area of a passage communicating an oil pressure source and an actuator is formed in accordance with the stroke position, and the poppet valve is closed by the other end of the poppet valve. Defining a second pilot chamber that expands when displaced in the direction, including valve means for selectively communicating the second pilot chamber with the hydraulic source and the tank side, with a first step formed on the outer periphery of the poppet valve The first portion defines a first pilot chamber that expands when the poppet valve is displaced in the valve opening direction, a circuit that communicates the first pilot chamber with a hydraulic pressure source is provided, and the poppet valve is biased in the valve closing direction. A circuit that has a return spring interposed, defines a drain chamber that expands when the poppet valve is displaced in the valve opening direction by a second stepped portion formed on the outer periphery of the poppet valve, and connects the drain chamber to the tank side. Distribute To.
[0020]
[Action]
In the hydraulic control valve according to the present invention, the hydraulic pressure acting on the valve body of the poppet valve and the hydraulic pressure generated in the first pilot chamber act on the poppet valve in the opening direction. The hydraulic pressure generated in the second pilot chamber and the urging force of the return spring act in the closing direction.
[0021]
When the valve means communicates the second pilot chamber to the tank side, the hydraulic pressure generated in the second pilot chamber decreases, and the hydraulic pressure acting on the valve body of the poppet valve and the hydraulic pressure generated in the first pilot chamber are reduced. The resultant force quickly displaces the poppet valve in the opening direction against the urging force of the return spring.
[0022]
When the valve means communicates the second pilot chamber with the hydraulic pressure source, the hydraulic pressure generated in the second pilot chamber increases, and the hydraulic pressure acting on the valve body of the poppet valve and the hydraulic pressure generated in the first pilot chamber increase. The poppet valve is displaced in the closing direction against the resultant force.
[0023]
By defining the drain chamber by the second stepped portion formed on the outer periphery of the poppet valve, the pressure receiving area where the hydraulic pressure acts on the valve body of the poppet valve is reduced, and the poppet valve is closed in the valve closing direction by that much. The driving force can be increased. As a result, in the state where the valve means communicates the second pilot chamber with the hydraulic pressure source and the hydraulic pressure generated in the second pilot chamber is increased, the speed at which the poppet valve closes is increased, and the operation response of the poppet valve is increased. You can enhance the nature.
[0024]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 2, the hydraulic passage 12 connects a hydraulic pump 11 provided as a hydraulic source and a hydraulic cylinder 13 provided as an actuator. The hydraulic control valve 10 interposed in the hydraulic passage 12 adjusts the pressure and flow rate of the hydraulic oil guided to the hydraulic cylinder 13.
[0026]
The hydraulic control valve 10 has a columnar poppet valve 20 slidably disposed inside a cylindrical housing 30. The housing 30 has a port 31 communicating with the hydraulic pump 11 and a port 32 communicating with the hydraulic cylinder 13. The port 31 is formed coaxially with the poppet valve 20, and the port 32 is formed orthogonal to the port 31.
[0027]
The poppet valve 20 has a cylindrical valve body 21 formed at one end thereof, and the valve body 21 has a cutout 22 formed in a wedge shape toward the tip thereof. When the poppet valve 20 is closed, as shown in FIG. 2, the valve body 21 is fitted into the port 31, and the hydraulic passage 12 is completely closed. As the poppet valve 20 is displaced from the fully closed position in the opening direction, the cross-sectional area where the wedge-shaped notch 22 opens to the port 32 gradually increases, and the opening cross-sectional area of the hydraulic passage 12 increases. I have.
[0028]
Note that, for example, a plurality of holes may be formed in the valve body portion 21, and the poppet valve 20 may be configured such that the number of holes opened to the port 32 increases as the poppet valve 20 is displaced in the opening direction from the fully closed position. .
[0029]
A first stepped portion 23 is formed on the outer periphery of the poppet valve 20. The poppet valve 20 is formed by reducing the diameter from a large diameter portion 24 having a diameter D1 to a medium diameter portion 25 having a diameter D3 via an annular first stepped portion 23.
[0030]
The first pilot chamber 1 is defined between the first stepped portion 23 of the poppet valve 20 and the housing 30. As the first pilot chamber 1 expands, the poppet valve 20 is displaced in the valve opening direction.
[0031]
A circuit 14 for communicating the first pilot chamber 1 with the hydraulic pump 11 is provided.
[0032]
A second pilot chamber 2 is defined between one end of the poppet valve 20 and the housing 30. As the second pilot chamber 2 expands, the poppet valve 20 is displaced in the valve closing direction.
[0033]
The circuit 15 connected to the second pilot chamber 2 selectively communicates with the hydraulic pump 11 and the tank 17 via the proportional solenoid valve 7. The proportional solenoid valve 7 has a position a that connects the second pilot chamber 2 to the hydraulic pump 11, a position b that connects the second pilot chamber 2 to the tank 17, and a position c that closes the second pilot chamber 2. .
[0034]
A second stepped portion 26 is formed on the outer periphery of the poppet valve 20. The poppet valve 20 is formed by reducing the diameter from the middle diameter portion 25 of the diameter D3 to the small diameter portion 27 of the diameter D2 via the annular second stepped portion 26. That is, the poppet valve 20 is formed by gradually reducing the diameter of the large-diameter portion 24, the intermediate-diameter portion 25, and the small-diameter portion 27, and has a dimensional relationship of D1>D3> D2.
[0035]
A drain chamber 3 is defined between the second stepped portion 26 of the poppet valve 20 and the housing 30. When the drain chamber 3 is enlarged, the poppet valve 20 is displaced in the valve opening direction.
[0036]
A circuit 16 that connects the drain chamber 3 to a tank 17 is provided.
[0037]
A return spring 9 for urging the poppet valve 20 in the closing direction is interposed. One end of the return spring 9 contacts the poppet valve 20 and the other end is supported by a retainer provided on the housing 30 side.
[0038]
When the pump discharge pressure is reduced due to the stoppage of the operation of the hydraulic pump 11 or the like, when the proportional solenoid valve 7 is switched to the position a where the second pilot chamber 2 communicates with the hydraulic pump 11, the poppet valve 20 is attached with the return spring 9. The valve is closed by the force.
[0039]
A displacement sensor 41 for detecting the stroke position of the poppet valve 20 is provided. Two pressure sensors are provided for detecting the pressures on the upstream and downstream sides of the valve body 21 of the poppet valve 20, respectively. The control device selectively controls the flow rate and the pressure by the hydraulic control valve.
[0040]
At the time of the flow rate control, the opening cross-sectional area of the hydraulic passage 12 determined by the stroke position of the poppet valve 20 is controlled, and the flow rate of the working oil sent to the hydraulic cylinder 13 from the detected pressures on the upstream and downstream sides of the poppet valve 20 is set to a target value. To match.
[0041]
At the time of pressure control, the position of the poppet valve 20 is controlled such that the detected downstream pressure matches the target.
[0042]
When the proportional solenoid valve 7 is switched to the position b where the second pilot chamber 2 communicates with the tank 17, the pressure P 2 guided to the second pilot chamber 2 decreases, and the oil acting on the valve body 21 of the poppet valve 20. The poppet valve 20 is quickly displaced in the opening direction while compressing the return spring 9 by the combined force of the pressure and the hydraulic pressure generated in the first pilot chamber 1. Thereby, the opening cross-sectional area of the hydraulic passage 12 is increased, and the hydraulic pressure or the flow rate of the hydraulic oil sent to the hydraulic cylinder 13 is increased.
[0043]
When the proportional solenoid valve 7 is switched to the position c for closing the second pilot chamber 2, the stroke displacement of the poppet valve 20 is stopped.
[0044]
When the proportional solenoid valve 7 is switched to the position a where the second pilot chamber 2 communicates with the hydraulic pump 11, the hydraulic pressure P2 guided to the second pilot chamber 2 increases, and the hydraulic pressure generated in the second pilot chamber 2 ( π / 4) The resultant force of D12 × P2 and the urging force Fs of the return spring 9 becomes the force for urging the poppet valve 20 in the valve closing direction.
[0045]
At this time, the force urging the poppet valve 20 in the valve opening direction includes the hydraulic pressure acting on the valve body 21 of the poppet valve 20, the hydraulic pressure generated in the first pilot chamber 1, and the hydraulic pressure in the drain chamber 3. Is the result.
[0046]
In the vicinity of the fully opened position of the poppet valve 20, the hydraulic pressure acting on the valve body 21 of the poppet valve 20 and the hydraulic pressure guided to the first pilot chamber 1 are assumed to be substantially equal to P1, and the pressure of the drain chamber 3 is measured by a gauge. Assuming that the pressure is 0, the balance equation of the force acting on the poppet valve 20 is expressed as Fs + (π / 4) D12 × P2 = (π / 4) {D12− (D32−D22)} × P1 (1) You.
[0047]
Compared with the balance formula (2) for the force acting on the poppet valve 20 in the conventional apparatus, the force for urging the poppet valve 20 in the closing direction is increased by (π / 4) (D32−D22) × P1.
[0048]
That is, by defining the drain chamber 3 by the second stepped portion 26 formed on the outer periphery of the poppet valve 20, the pressure receiving area where the oil pressure acts on the valve body 21 of the poppet valve 20 is reduced by the second stepped portion. 26 is reduced, and the force for driving the poppet valve 20 in the valve closing direction can be increased by that amount.
[0049]
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the differential pressure ΔP between P1 and P2 and the flow rate q passing through the proportional solenoid valve 7. The flow rate q increases as the exciting current of the proportional solenoid valve 7 increases to i1, i2, and i3, but the increase characteristic of the flow rate q is non-linear. When the proportional solenoid valve 7 is switched to the position a where the second pilot chamber 2 is communicated with the hydraulic pump 11, the flow rate q passing through the proportional solenoid valve 7 increases as the differential pressure ΔP between P1 and P2 increases. As a result, the speed at which the poppet valve 20 is closed can be increased, and the operation responsiveness of the poppet valve 20 can be increased.
[0050]
Next, another embodiment shown in FIG. 4 will be described. Note that the same reference numerals are used for the portions corresponding to those in FIG.
[0051]
A first stepped portion 23 and a second stepped portion 26 are respectively formed on the outer periphery of the poppet valve 20. Poppet valve 20, the large diameter portion 24 of diameter D1, via the first stepped portion 23 of the annular, reduced in diameter to diameter 25 in the diameter D3, the intermediate-diameter portion 25, the second stage of the cyclic The diameter is reduced to a small diameter portion 27 having a diameter D2 via the attachment portion 26. That is, the poppet valve 20 is formed by gradually reducing the diameter of the large-diameter portion 24, the intermediate-diameter portion 25, and the small-diameter portion 27, and has a dimensional relationship of D1>D3> D2.
[0052]
The drain chamber 3 is defined between the first stepped portion 23 and the housing 30. When the drain chamber 3 is enlarged, the poppet valve 20 is displaced in the valve opening direction. A circuit 16 that connects the drain chamber 3 to a tank 17 is provided.
[0053]
The first pilot chamber 1 is defined between the second stepped portion 26 and the housing 30. As the first pilot chamber 1 expands, the poppet valve 20 is displaced in the valve opening direction. A circuit 14 for communicating the first pilot chamber 1 with the hydraulic pump 11 is provided.
[0054]
In this case, by defining the drain chamber 3 by the first stepped portion 23 formed on the outer periphery of the poppet valve 20, the pressure receiving area where the hydraulic pressure acts on the valve body portion 21 of the poppet valve 20 has the second stepped portion. The amount corresponding to the portion 26 is reduced, and the force for driving the poppet valve 20 in the valve closing direction can be increased accordingly.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a valve body for changing a cross-sectional area of a passage communicating an oil pressure source and an actuator is formed at one end of a poppet valve according to a stroke position of the poppet valve. A second pilot chamber that expands when the poppet valve is displaced in the valve closing direction is defined, and a valve means for selectively communicating the second pilot chamber with the hydraulic pressure source and the tank side is formed on the outer periphery of the poppet valve. The first stepped portion defines a first pilot chamber that expands when the poppet valve is displaced in the valve opening direction, a circuit that connects the first pilot chamber to a hydraulic pressure source is provided, and the poppet valve is closed. A return spring that biases the poppet valve is interposed, and a second stepped portion formed on the outer periphery of the poppet valve defines a drain chamber that expands when the poppet valve is displaced in the valve opening direction. ~ side Because it was provided with circuitry which communicates, increased the power to drive only poppet valve correspondingly defining a drain chamber in a valve closing direction by the stepped portion is increased responsiveness of the poppet valve is closed operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a hydraulic control valve showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the hydraulic control valve.
FIG. 3 is a flow rate characteristic diagram of the hydraulic control valve.
FIG. 4 is a configuration diagram of a hydraulic control valve showing another embodiment.
FIG. 5 is a configuration diagram of a hydraulic control valve showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 first pilot chamber 2 second pilot chamber 3 drain chamber 7 proportional solenoid valve 9 return spring 11 hydraulic pump 12 hydraulic passage 13 hydraulic cylinder 14 circuit 15 circuit 17 tank 20 poppet valve 21 valve body 26 second stepped part 30 housing

Claims (1)

ポペット弁の一端にそのストローク位置に応じて油圧源とアクチュエータを連通する通路断面積を変化させる弁体部を形成し、ポペット弁の他端によってポペット弁が閉弁方向に変位するときに拡大する第二パイロット室を画成し、第二パイロット室を油圧源とタンク側に選択的に連通する弁手段を備え、ポペット弁の外周に形成された第一段付き部によってポペット弁が開弁方向に変位するときに拡大する第一パイロット室を画成し、第一パイロット室を油圧源に連通する回路を配設し、ポペット弁を閉弁方向に付勢するリターンスプリングを介装し、ポペット弁の外周に形成された第二段付き部によってポペット弁が開弁方向に変位するときに拡大するドレン室を画成し、ドレン室をタンク側に連通する回路を配設したことを特徴とする油圧制御弁。At one end of the poppet valve, a valve body that changes the cross-sectional area of the passage communicating the hydraulic power source and the actuator according to the stroke position is formed, and expands when the poppet valve is displaced in the closing direction by the other end of the poppet valve. A second pilot chamber is defined, and a valve means for selectively communicating the second pilot chamber with the hydraulic pressure source and the tank side is provided. The poppet valve is opened in a valve opening direction by a first stepped portion formed on the outer periphery of the poppet valve. Defining a first pilot chamber that expands when displaced, a circuit connecting the first pilot chamber to a hydraulic pressure source, a return spring for urging the poppet valve in a valve closing direction, and a poppet The second stepped portion formed on the outer periphery of the valve defines a drain chamber that expands when the poppet valve is displaced in the valve opening direction, and a circuit that connects the drain chamber to the tank side is provided. Do Pressure control valve.
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