JP4441386B2 - 流量切換型フローディバイダ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプから供給される流体を優先流回路に所定流量供給するとともに余剰流回路にも分流して供給する流量切換型のフローディバイダに関する。

従来、ポンプから供給される作動流体である圧油を優先流回路に所定流量供給するとともに、その残油を余剰流回路に供給するロードセンシングフロープライオリティバルブや流量制御弁が知られている（特許文献１、２参照）。特許文献１に記載のロードセンシングフロープライオリティバルブは、供給ポート、制御流ポート及び余剰流ポートが形成された本体を有し、この本体内にメインスプールが内装され、メインスプールの一端はパイロット室に臨み、パイロット室の反対側にはケース部材が嵌合されてそのケース部材内に補助スプールが摺動自在に内装されている。そして、ケース部材には、補助スプールの移動位置に応じて開度を可変にした制御オリフィスが形成され、この制御オリフィスを介して供給ポートと制御流ポートとが連通するようになっている。また、制御オリフィスの上流側の圧力はパイロット室に作用し、制御流ポート側の圧力が補助スプールの一端に作用し、制御流ポート側の圧力上昇に伴って補助スプールが移動して、制御オリフィスの開度を大きくするようになっている。

また、特許文献２に記載の流量制御弁は、ポンプポートと制御流ポートとの流通路に第１オリフィスを形成した第１プランジャと、制御流ポート側の圧力に応じて作動する第２プランジャとを備えている。そして、第１プランジャには、第１オリフィスとは別の第２オリフィスも形成されており、制御流ポート側が高くなったとき、第２プランジャが移動してポンプポートから第２オリフィスを経由して制御流ポートへと至る流通路を開くようになっている。なお、第２プランジャが移動していないときは、圧油は、ポンプポートから第１オリフィスのみを経て制御流ポートへと誘導される。

特開平７−３２３８５５号公報（第３−４頁、第１図） 特開昭５５−１５５９８３号公報（第２−３頁、第１図）

前述のように、特許文献１に記載のロードセンシングフロープライオリティバルブ、及び特許文献２に記載の流量制御弁は、いずれも、ポンプから供給される圧油を優先流回路に所定流量供給するとともに、その残油を余剰流回路に供給するものである。そして、特許文献１に記載のロードセンシングフロープライオリティバルブにおいては、補助スプールを移動させて制御オリフィスの開度を変更することで、制御流ポート側（即ち、優先流回路側）へ供給する所定流量を切り換えられるようになっている。一方、特許文献２に記載の流量制御弁においても、第２プランジャを移動させて第２オリフィスを通過する流通路を開くことで、制御流ポート側（即ち、優先流回路側）へ供給する所定流量を切り換えられるようになっている。

しかしながら、特許文献１に記載のロードセンシングフロープライオリティバルブでは、メインスプール、ケース部材、及び補助スプールが、同一線上に配置されているものであるため、スプール軸方向の長さ寸法が大きくなってしまう。このため、このロードセンシングフロープライオリティバルブを配設するためには、上記スプール軸方向におけるより長大な配設スペースが必要となってしまうという問題がある。また、長手方向の寸法が制限された所定の配設スペース内に配設するためには、スプール長さ、ストローク長、内蔵するバネの仕様等の種々の条件において、大きく設計上の制約を受けることになる。そして、これらの制約に伴って、回路内での圧力損失の増大や制御流量の不安定化を招き易くなってしまうことになる。

また、特許文献２に記載の流量制御弁では、第２プランジャによって開閉される流通路は、第１プランジャの上流側で分岐通路を介してポンプポートと連通するようになっている。即ち、第１オリフィスを経由しないポンプポートからの圧油は、分岐通路及び第２プランジャを経て第２オリフィスを通過し、制御流ポートへと導かれるようになっている。この構成のため、この流量制御弁では、第２プランジャを移動させて第２オリフィスを経由する流通路を開くようにするために、第１プランジャの下流側の制御流ポートの油圧を第１プランジャの上流側から分岐する流通路に配置される第２プランジャに作用させるための通路を形成する必要がある。このため、この流量制御弁では、回路構成が複雑になってしまうという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、長さ方向の寸法が長大となってしまうことを抑制してコンパクト化を図ることができるとともに、回路構成が複雑になってしまうことを抑制することができる流量切換型フローディバイダを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、ポンプから供給される流体を優先流回路に所定流量供給するとともに余剰流回路にも分流して供給する流量切換型のフローディバイダに関する。
そして、本発明による流量切換型フローディバイダは、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明の流量切換型フローディバイダにおける第１の特徴は、ポンプの下流側に接続されるポンプポートと、前記優先流回路に接続される優先流ポートと、前記余剰流回路に接続される余剰流ポートと、が形成された本体ブロックと、前記本体ブロックにおいて、前記ポンプポートに連通する供給流路と前記優先流ポートに連通する優先流路と前記余剰流ポートに連通する余剰流路とにそれぞれ連通し、前記供給流路からの流体を前記優先流路と前記余剰流路とに分流するフローディバイダバルブと、前記フローディバイダバルブに設けられるとともに、前記供給流路と前記優先流路との間に配置されて前記優先流路への流量を絞る第１絞りと、前記本体ブロックにおいて、前記フローディバイダバルブが配置される線上とは異なる線上に配置され、前記優先流路に連通するとともに前記第１絞りの上流側で前記フローディバイダバルブを介して前記供給流路に連通し、前記フローディバイダバルブを介して連通する前記供給流路と前記優先流路とを接続するよう切り換えられる切換バルブと、前記切換バルブに設けられ、当該切換バルブが切り換えられて前記供給流路と前記優先流路とが接続されたときに当該切換バルブを介した前記優先流路への流量を絞る第２絞りと、を備えていることである。

この構成によると、フローディバイダバルブにより、第１絞りを介して所定流量が優先流回路へと供給され、その残流量が余剰流回路へと供給される。そして、切換バルブが切り換えられることで、供給流路と優先流路とが接続され、第２絞りを介しても優先流回路へとポンプからの流体が供給される。即ち、優先流回路へ供給する所定流量を切り換えることができるようになっている。
そして、この流量切換型フローディバイダによると、切換バルブは、本体ブロックにおいて、フローディバイダバルブが配置される線上とは異なる線上に配置されている。このため、切換バルブとフローディバイダバルブとが同一直線上に配置されることがなく、長く延びてしまうような寸法配置になってしまうことを防止できる。これにより、長さ方向の寸法が長大となってしまうことを抑制してコンパクト化（小型化）を図ることができる流量切換型フローディバイダを得ることができる。また、第２絞りが設けられる切換バルブは、優先流路に連通するとともに第１絞りの上流側でフローディバイダバルブを介して供給流路に連通しているため、切換バルブの作動のための複雑な回路を形成する必要もなく、回路構成が複雑になってしまうことを抑制することができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第２の特徴は、前記切換バルブは、前記優先流路が低圧の状態から高圧の状態へと移行することに伴って、前記フローディバイダバルブを介して連通する前記供給流路と前記優先流路とを接続するよう切り換えられることである。

この構成によると、優先流回路が高圧の状態になると、切換バルブが切り換えられて、第２絞りを通過する流路からも優先流回路へとポンプからの流体が供給される。従って、優先流回路の負荷状態に応じて、優先流回路へ供給する所定の流量を切り換える構成の切換バルブを容易に形成することができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第３の特徴は、前記フローディバイダバルブと前記切換バルブとが互いに平行な線上にそれぞれ配置されていることである。

この構成によると、フローディバイダバルブと切換バルブとが平行に並んで配置されるため、これらをよりコンパクトに集約された状態で配置することができる。従って、流量切換型フローディバイダの更なるコンパクト化を図ることができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第４の特徴は、前記フローディバイダバルブは、前記本体ブロック内に形成され、前記供給流路と前記優先流路と前記余剰流路とがそれぞれ連通する第１スプール孔と、前記第１スプール孔内に移動自在に配置され、スプール軸方向に移動することで前記余剰流路への流量を変更するとともに前記第１絞りが設けられている第１スプールと、を備えていることである。

この構成によると、本体ブロック内に第１スプール孔を形成するとともに、第１絞りが設けられた第１スプールを第１スプール孔内に配置することにより、フローディバイダバルブを簡易な構成で形成することができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第５の特徴は、前記第１絞りを通過した流体は、中空円筒状に形成された部分を有する前記第１スプールの内部を通過して前記優先流路へと供給されることである。

この構成によると、第１絞りを通過した流体を第１スプールの中空部分を通過させることで圧力損失の低減を図ることができるとともに、第１スプールの内部のスペースを有効的に活用することができる。また、中空円筒状の第１スプールに第１絞りを形成するため、より高精度に調整可能な第１絞りを容易に形成することができ、第１絞りの設計の精度を向上させることができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第６の特徴は、前記切換バルブは、前記優先流路に連通するとともに、連通路を介して前記第１スプール孔に連通する第２スプール孔と、前記第２スプール孔に移動自在に配置され、スプール軸方向に移動することで前記供給流路と前記優先流路とを接続するとともに前記第２絞りが設けられている第２スプールと、を備えていることである。

この構成によると、第１スプール孔と優先流路とを連通可能な第２スプール孔を形成するとともに、第２絞りが設けられた第２スプールを第２スプール孔内に配置することにより、切換バルブを簡易な構成で形成することができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第７の特徴は、前記第２絞りを通過した流体は、中空円筒状に形成された部分を有する前記第２スプールの内部を通過して前記優先流路へと供給されることである。

この構成によると、第２絞りを通過した流体を第２スプールの中空部分を通過させることで圧力損失の低減を図ることができるとともに、第２スプールの内部のスペースを有効的に活用することができる。また、中空円筒状の第２スプールに第２絞りを形成するため、より高精度に調整可能な第２絞りを容易に形成することができ、第２絞りの設計の精度を向上させることができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第８の特徴は、前記フローディバイダバルブは、前記供給流路と前記優先流路とを連通する第３絞りと、前記供給流路と前記余剰流路とを連通する第４絞りとを有し、前記第３絞りと前記第４絞りとは、いずれも前記第１絞りの上流側に設けられるとともに前記第１スプール孔と前記第１スプールとにより形成されていることである。

この構成によると、第１スプール孔内で第１スプールが移動することによって供給流路からの流体を優先流路に所定流量供給するとともに余剰流路へ供給する流量を変更することができるため、フローディバイダバルブを容易に形成することができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第９の特徴は、前記第３絞りは、前記第１スプール孔と前記第１スプールに設けられているノッチとにより形成されていることである。

この構成によると、第３絞りを第１スプール孔と第１スプールに設けられているノッチとにより形成することで、第１スプールの移動に伴って第３絞りの開度を比例的に増減することができる。このため、より高精度に調整可能な第３絞りを容易に形成することができ、第３絞りの設計の精度を向上させることができる。また、第３絞りの下流側への制御流量の安定化を図ることができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第１０の特徴は、前記フローディバイダバルブは、前記第１スプールの一方の端部が位置する第１パイロット室を有し、前記第１絞りと前記第３絞りとの間と、前記第１パイロット室とが、前記第１スプール内に形成されている流路を介して連通していることである。

この構成によると、優先流路に分流された流体の第１絞り上流側の圧力を第１パイロット室に作用させるための流路を第１スプール内の内部のスペースを有効的に活用して設けることができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第１１の特徴は、前記切換バルブは、前記第２スプールの一方の端部が位置するとともに前記優先流路に連通する第２パイロット室を有することである。

この構成によると、優先流路における流体の圧力に応じて切換バルブを切り換える構成を簡易な構造で容易に実現することができる。

本発明の流量切換型フローディバイダにおける第１２の特徴は、前記切換バルブは、前記第２スプールの一方の端部とは反対側における他方の端部を前記第２パイロット室側に向かって付勢するバネと、当該バネが配置されるバネ室とを有し、前記第２パイロット室と前記バネ室とが前記第２スプールの内部を介して連通し、前記第２スプールは、前記バネ室に位置している部分の外径よりも前記第２パイロット室に位置している部分の外径の方が大きくなるように形成されていることである。

この構成によると、第２スプールにおけるバネ室に位置している部分と第２パイロット室に位置している部分とには同じ流体圧力が作用し、その両方の部分の断面積の差に伴って第２スプールをバネ室側に向かって付勢する力が発生する。そして、第２スプールの断面積差に伴う付勢力がバネ力に抗して作用するため、第２パイロット室が連通する優先流路における流体の圧力に応じて第２スプールをバネ室側に向かって移動させることができる。即ち、第２スプールの外径寸法を適宜設定するという簡易な構成によって、優先流路における流体の圧力に応じて第２スプールが移動して切り換えられる切換バルブを容易に形成することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の実施形態に係る流量切換型フローディバイダは、ポンプから供給される流体を優先流回路に所定流量供給するとともに余剰流回路にも分流して供給する場合に、広く適用することができるものである。また、本実施形態の流量切換型フローディバイダは、例えば、フォークリフトにおいて、ポンプからの圧油を優先流回路であるパワーステアリング装置（油圧ステアリング装置）と余剰流回路である荷役回路（荷役用の油圧アクチュエータ回路）とに分流して供給するために用いることができ、本実施形態ではこの場合について説明するが、必ずしもこの用途の例に限定されるものではない。即ち、フォークリフトにおける他の油圧回路を優先流回路及び余剰流回路とする場合に対しても適用することができ、また、フォークリフト以外における油圧回路の制御に対しても適用することができるものである。

図１は、本発明の実施形態に係る流量切換型フローディバイダを例示した図であって、その断面図を示したものである。図１に示す流量切換型フローディバイダ１は、フォークリフト（図示せず）に備えられる油圧回路の一部として設けられ、略直方体の形状に形成されている。そして、この流量切換型フローディバイダ１は、油圧ポンプ（図示せず）から供給される圧油（流体）を優先流回路であるパワーステアリング装置（図示せず）と余剰流回路である荷役回路（図示せず）とに分流して供給することができるように配設される。また、この流量切換型フローディバイダ１は、図１に示すように、本体ブロック１１や、この本体ブロック１１内に組み込まれるフローディバイダバルブ１２および切換バルブ１３等を備えて構成されている。なお、図１は、流量切換型フローディバイダ１が接続されているパワーステアリング装置や荷役回路が作動していない状態（作業者によって操作されていない状態）である中立状態での流量切換型フローディバイダ１の断面図を示したものである。

本体ブロック１１には、図１に示すように、ポンプポート１４、優先流ポート１５、および余剰流ポート１６等の複数のポートが開口するように形成されている。ポンプポート１４は、フォークリフトに搭載されて圧油を供給するポンプ（図示せず）の下流側に接続される。また、優先流ポート１５及び及び余剰流ポート１６は、同様にフォークリフトに搭載されるパワーステアリング装置及び荷役回路（フォークリフトの荷役用の各種油圧アクチュエータの作動を制御する回路）にそれぞれ接続される。また、図１において二点鎖線で示す余剰流ポート１６は、図１に示される断面に対して紙面手前側で開口するように設けられている。なお、以下の説明においては、流量切換バルブ１において、ポンプポート１４側を上流側とし、優先流ポート１５及び余剰流ポート１６側を下流側として説明する。

本体ブロック１１には、油圧ポンプから供給される圧油が通過する経路である供給流路１７、優先流路１８、及び余剰流路１９等の各種流路が形成されている。供給流路１７は、その上流側がポンプポート１４に連通するとともに、その下流側が本体ブロック１１内に組み込まれているフローディバイダバルブ１２に連通するように形成されている。優先流路１８は、上流側がフローディバイダバルブ１２に連通するとともに、下流側が優先流ポート１５に連通するように形成されている。なお、優先流ポート１５は、図１に示される断面に対して紙面奥側で優先流路１８と連通している。また、余剰流路１９は、上流側がフローディバイダバルブ１２に連通するとともに、下流側が余剰流ポート１６に連通するように形成されている。

なお、本体ブロック１１には、フローディバイダバルブ１２及び切換バルブ１３とともに、アンロード圧力補償バルブ２１も組み込まれている。このアンロード圧力補償バルブ２１が設けられることで、余剰流路１９からタンク（図示せず）に連通するタンク流路２０へと至る流路を通過する圧油の流量を調整可能になっている。

フローディバイダバルブ１２は、上述のように、本体ブロック１１内に組み込まれており、供給流路１７と優先流路１８と余剰流路１９とにそれぞれ連通し、供給流路１７からの圧油を優先流路１８と余剰流路１９とに分流して供給するように配設されている。なお、図中に示す矢印は、ポンプポート１４から供給される圧油の流動方向を図示したものである（図２、図３、図５についても同様）。このフローディバイダバルブ１２は、第１スプール孔２２、第１スプール２３、第１パイロット室２４、バネ２５、バネ室２９、第１絞り２６、第３絞り２７、第４絞り２８などを備えて構成されている。

第１スプール孔２２は、本体ブロック１１内における円筒状の空間として形成されており、供給流路１７と優先流路１８と余剰流路１９とがそれぞれ連通している。なお、供給流路１７の下流側は、第１スプール孔２２に対して２箇所で開口して連通している。そして、供給流路１７が開口する２箇所の略中間の位置にて、余剰流路１９の上流側が第１スプール孔２２に開口して連通している。また、優先流路１８の上流側は、第１スプール孔２２における最も下流側の端部と連通している。

第１スプール２３は、第１スプール孔２２内に移動自在に配置されており、その一方の端部はパイロット室２４に位置している。そして、第１スプール２３の他方の端部には、中空円筒状に形成された部分が設けられており、この他方の端部が、第１スプール２３における円筒状の中空部分により一部区画されるバネ室２９内に配置されるバネ２５と当接して付勢されている。これにより、バネ室２９内の圧油の圧力とパイロット室２４内の圧油の圧力との差圧による付勢力とバネ２５による付勢力とが釣り合う位置で第１スプール２３の移動が平衡状態となるようになっている。そして、後述するように、バネ室２９やパイロット室２４の圧力が変動して瞬間的に平衡状態が崩れると、再び平衡状態を保つように第１スプール２３がスプール軸方向に移動して、優先流路１８に所定流量を供給するとともに余剰流路１９への流量を変更することになる。

また、第１スプール２３には、供給流路１７と優先流路１８との間に配置されて優先流路１８への流量を絞るオリフィスとして形成された第１絞り２６が設けられている。この第１絞り２６は、第１スプール２３の外周側から第１スプール２３における円筒状の中空部分に対して開口するように形成されている。このため、第１絞り２６を通過した圧油は、第１スプール２３の内部（円筒状の中空部分）を通過して優先流路１８へと供給されることになる。なお、この実施の形態においては、第１絞り２６は、スプール軸方向と直交する断面における中心位置に関して対称な位置となる２箇所に設けられている。このため、この２箇所の第１絞り２６に流入する圧油によって第１スプール２３に対してスプール軸方向と直交する方向に作用する流体力を相殺できるようになっている。

また、フローディバイダバルブ１２の第３絞り２７および第４絞り２８は、いずれも第１絞り２６の上流側に設けられており、第３絞り２７は供給流路１７と優先流路１８とを連通する位置に、第４絞り２８は供給流路１７と余剰流路１９とを連通する位置にそれぞれ設けられている。そして、第３絞り２７および第４絞り２８は、いずれも第１スプール孔２２と第１スプール２３とにより形成されている。また、第３絞り２７および第４絞り２８とも、第１スプール孔２２と第１スプール２３に設けられているノッチとにより形成されている。

また、フローディバイダバルブ１２においては、第１スプール２３内にパイロット流路３０が形成されている。このパイロット流路３０は、第１絞り２６と第３絞り２７との間で開口するとともに、第１スプール２３に形成されてパイロット室２４に連通しているダンパオリフィス３１とも連通している。これにより、第１絞り２６の上流側であって第３絞り２７の下流側における圧油の圧力がパイロット流路３０を介してパイロット室２４に作用するようになっている。なお、第１スプール２３内には、ボール状の弁体がバネにより弁座に付勢される構造の逆止弁３２が設けられており、そのバネとパイロット流路３０内の圧油とによる付勢力に対してパイロット室２４内の圧油による付勢力が大きくなってしまったような場合に、パイロット室２４からパイロット流路３０へ圧油が流動することを許容するようになっている。

切換バルブ１３はフローディバイダバルブ１２が配置される線上とは異なる線上に配置されており、フローディバイダバルブ１２と切換バルブ１３とが互いに平行な線上にそれぞれ配置されるようになっている。この切換バルブ１３は、優先流路１８に連通するとともに第１絞り２６の上流側でフローディバイダバルブ１２を介して供給流路１７に連通している。そして、この切換バルブ１３が切り換えられることで、フローディバイダバルブ１２を介して連通する供給流路１７と優先流路１８とが接続されるようになっている。この切換バルブ１３は、第２スプール孔３３、第２スプール３４、第２絞り３５、第２パイロット室３６、バネ３７、バネ室３９などを備えて構成されている。

第２スプール孔３３は、第１スプール孔２２と同様に本体ブロック１１内における円筒状の空間として形成されている。そして、第２スプール孔３３の下流側は優先流路１８に連通しており、第２スプール孔３３の上流側は連通路３８を介して第１スプール孔２２に連通している。

第２スプール３４は、第２スプール孔３３内に移動自在に配置されており、その一方の端部は優先流路１８に連通する第２パイロット室３６に位置している。そして、第２スプール３４の他方の端部には、中空円筒状に形成された部分が設けられており、この他方の端部が、第２スプール３４における円筒状の中空部分と第２スプール孔３３とにより区画されるバネ室３９内に配置されるバネ３７と当接して第２パイロット室３６側に向かって付勢されている。この第２スプール３４は、後述するように、優先流路１８が低圧の状態から高圧の状態に移行することに伴って（即ち、第２パイロット室３６内の圧油の圧力の上昇に伴って）スプール軸方向に移動し、これにより、フローディバイダバルブ１２を介して連通する供給流路１７と優先流路１８とを接続するように切換バルブ１３が切り換えられるようになっている。

また、第２スプール３４には、切換バルブ１３が切り換えられて（即ち、第２スプール３４が移動して）供給流路１７と優先流路１８とが接続されたときに切換バルブ１３を介した優先流路１８への流量を絞るオリフィスとして形成された第２絞り３５が設けられている。この第２絞り３５は、第２スプール３４の外周側から第２スプール３４における円筒状の中空部分に対して開口するように形成されている。このため、第２絞り３５を通過した圧油は、第２スプール３４の内部（円筒状の中空部分）と第２パイロット室３６とを通過して優先流路１８へと供給されることになる。また、この実施の形態においては、第２絞り３５は、第１スプール２３に設けられている第１絞り２６と同様に、対称位置となる２箇所に設けられて、スプール軸方向と直交する方向に作用する流体力を相殺できるようになっている。なお、第２パイロット室３６とバネ室３９とは、第２スプール３４の内部の中空部分を介して連通した状態になっている。

次に、上述した流量切換型フローディバイダ１の作動について、即ち、ポンプから供給される圧油をパワーステアリング装置に所定流量供給するとともに荷役回路にも分流して供給する作動について、図２乃至図５に示す部分断面図を参照しつつ説明する。

まず、パワーステアリング装置側に負荷が発生しておらず（パワーステアリング装置が作動しておらず）、荷役回路側にも負荷が発生していない（荷役用の油圧アクチュエータが作動していない）状態から、荷役回路側のみに負荷が発生した場合（荷役回路側の圧力が高くなった場合）について、図２及び図３に基づいて説明する。

図２は、パワーステアリング装置側及び荷役回路側のいずれにも負荷が発生していない状態を示す部分断面図である。この状態において、ポンプから供給された圧油は、まず、ポンプポート１４から供給流路１７を通過する。そして、第４絞り２８を通過した圧油は、余剰流路１９を経て余剰流ポート１６から荷役回路へと供給される。一方、供給流路１７から第３絞り２７を通過した圧油は、第１スプール２３に形成された第１絞り２６を通過し、バネ室２９および優先流路１８を経て優先流ポート１５からパワーステアリング装置へと供給される。また、このとき、第１絞り２６の上流側の圧油の圧力は、図中点線で示すように、第１スプール２３に形成されたパイロット流路３０およびダンパオリフィス３１を介して伝わり、第１パイロット室２４へと作用している。

ここで、第１絞り２６の上流側（連通路３８内）における圧油の圧力をＰｆとし、第１絞り２６の下流側（バネ室２９内および優先流路１８内）の圧油の圧力をＰｓとする。そして、第１スプール２３のスプール軸方向と直交する断面の面積（第１スプール２３においてその外周が第１スプール孔２２に摺接する部分での断面積）をＡとし、バネ室２９に配置されるバネ２５によるバネ力をＦとする。そうすると、下式（１）が成立する平衡状態となるように、第１スプール２３が位置することになる。

［数１］
Ｐｆ×Ａ＝Ｐｓ×Ａ＋Ｆ （１）

ここで、（１）式が成立する平衡状態における第１絞り２６の上流側と下流側との圧力差をΔＰとすると（この場合、圧力差ΔＰが第１絞り２６での圧力損失に相当する）、ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐｓであるため、（１）式に基づいて、下式（２）の関係が導かれる。

［数２］
ΔＰ×Ａ＝Ｆ （２）

従って、図２に示す状態では、第１スプール２３は、第１絞り２６前後での圧力差ΔＰによって第１パイロット室２４側からバネ室２９側へ作用する付勢力と、バネ２５によるバネ力Ｆとが釣り合う位置で平衡状態を保っていることになる。この平衡状態において、荷役回路側に負荷が発生すると、第１絞り２６の上流側は第３絞り２７及び第４絞り２８を介して余剰流路１９と連通しているため、荷役回路側に負荷が発生した際に、瞬間的に第１絞り２６の上流側の圧力Ｐｆが高くなる状態が発生する。このため、下式（３）の関係が瞬間的に成立することになる。

［数３］
Ｐｆ×Ａ＞Ｐｓ×Ａ＋Ｆ （３）

荷役回路側の圧油の圧力が高くなって、上式（３）に示す関係が瞬間的に成立すると、図２に示す平衡状態は保てなくなり、高くなった第１絞り２６の上流側の圧油の圧力Ｐｆがパイロット流路３０およびダンパオリフィス３１を介して第１パイロット室２４に作用することで、第１スプール２３が第１パイロット室２４側からバネ室２９側へと移動することになる。これにより、図２に示す状態から図３に示す状態へと移行することになる。

第１スプール２３が移動して図３に示す状態へと移行すると、これに伴って、第４絞り２８の開度が広げられるとともに第３絞り２７の開度が絞られることになるため、第１絞り２６の上流側の圧力Ｐｆは減圧されることになる。これにより、荷役回路側の圧力が高くなり瞬間的に圧力Ｐｆが高くなって（３）式の関係が成立しても、第１スプール２３が圧力Ｐｆを減圧する方向に移動するため、再び、（１）式で示す平衡状態へと移行することになる。なお、バネ２５のバネ力Ｆがほぼ一定であれば、上述のように荷役回路側の圧力変動が生じても（荷役回路側の圧力が高くなる場合だけでなく低くなる場合であっても）、第１スプール２３の位置が変化することによって（１）式及び（２）式の関係が保たれて、ΔＰはほぼ一定に保たれることになる。そして、第１絞り２６におけるオリフィス径は一定であるため、第１絞り２６を通過する流量はほぼ一定に保たれることになる。

上述のように作動することにより、第１絞り２６を通過して優先流路１８及び優先流ポート１５を経てパワーステアリング装置に供給される流量は所定の一定流量に保たれ、第４絞り２８を通過して余剰流路１９及び余剰流ポート１６を経て荷役回路に供給される流量が変更されることになる。なお、上述のように荷役回路側の圧力変動のみが生じてパワーステアリング側に負荷が発生していない場合であれば、第２スプール３４はバネ室３９内に配置されたバネ３７によってバネ室３９から第２パイロット室３６へと向かう方向に付勢されたままの状態に保たれているため、切換バルブ１３は切り換えられない。このため、図２および図３に示すように、第２絞り３５の開口部分は第２スプール孔３３により閉じられた状態のままとなっている（以下、切換バルブ１３がこの状態にあることを切換バルブ１３が「遮断位置」にあるという）。

次に、パワーステアリング装置が作動して負荷が発生した場合について説明する。パワーステアリング装置に負荷が発生していない場合は、流量切換型フローディバイダ１は、例えば図２や図３に示すような状態になっている。なお、図２は荷役回路側に負荷が発生していない状態であり、図３は荷役回路側に負荷が発生している状態である。このようにパワーステアリング装置に負荷が発生していない状態では、パワーステアリング装置側の圧力が所定の圧力よりも低い低圧の状態にある。このため、図２および図３に示すように、第２スプール３４は、バネ室３９内に配置されたバネ３７によって第２パイロット室３６側へと付勢されており、第２パイロット室３６を区画しているスプール座４０に対して押し付けられた状態になっている。即ち、この状態では、切換バルブ１３は切り換えられていない状態であり、遮断位置になっている。なお、スプール座４０には、第２スプール３４がバネ３７によって付勢されて押し付けられている状態であっても第２パイロット室３６と優先流路１８とを連通した状態とする開口部が形成されている。

ここで、切換バルブ１３が、遮断位置から、第２絞り３５を介して連通路３８と優先流路１８とを連通した状態（以下、切換バルブ１３がこの状態にあることを切換バルブ１３が「連通位置」にあるという）へと切り換えられる構成について詳しく説明する。図４は、切換バルブ１３およびその周囲の部分を拡大して示す部分断面図である。切換バルブ１３の第２スプール３４は、スプール軸方向に亘って同一の外径寸法のスプールとして形成されているものではなく、第２パイロット室３６に位置している部分の外径寸法Ｄ２の方がバネ室３９に位置している部分の外径寸法Ｄ１よりも大きくなるように形成されている。即ち、第２スプール３４は、Ｄ２＞Ｄ１の関係が成立するように形成されている。なお、本体ブロック１１には第２スプール孔３３に開口するドレン溝４１が形成されており、第２スプール３４においてこのドレン溝４１に対応する箇所には外周溝４２が形成されている。そして、第２スプール３４は、外周溝４２よりも第２パイロット室３６側に位置している部分の外径寸法がＤ２となるように形成され、外周溝４２よりもバネ室３９側に位置している部分の外径寸法がＤ１となるように形成されている。また、前述のように、第２パイロット室３６とバネ室３９とは、第２スプール３４の内部を介して連通した状態になっている。

切換バルブ１３が上述のように形成されているため、第２スプール３４におけるバネ室３９に位置している部分（外径Ｄ１の部分）と第２パイロット室３６に位置している部分（外径Ｄ２の部分）とには同じ圧油の圧力が作用し、その両方の部分の断面積の差に伴って第２スプール３４をバネ室３９側に向かって付勢する力が発生する。そして、バネ３７のバネ力に抗して作用する第２スプール３４の断面積差に伴う付勢力が、バネ３７のバネ力によって第２スプール３４をスプール座４０に押し付けている押し付け力を上回ることで、第２スプール３４がバネ室３９側に向かって移動することになる。

したがって、パワーステアリング装置に負荷が発生してパワーステアリング装置側の圧力が低圧の状態から高圧の状態になると（所定の圧力よりも高くなると）、第２スプール３４が、バネ３７のバネ力に抗してバネ室３９側に向かって所定のストローク量を移動し、図４に示すように第２絞り３５が連通路３８に開口する位置まで移動することになる。即ち、第２絞り３５を介して連通路３８と優先流路１８とが連通される連通位置に切換バルブ１３が切り換えられることになる。

図５は、図２に示す状態から切換バルブ１３が連通位置に切り換えられて平衡状態となっている状態を示す部分断面図である。パワーステアリング装置側の圧力が、図２に示すように低圧の状態から、所定の圧力よりも高い高圧の状態になると、切換バルブ１３が連通位置へと切り換えられる。これにより、供給流路１７は、第１絞り２６を介して優先流路１８に連通するとともに、切換バルブ１３の第２絞り３５を介しても優先流路１８に連通することになる。

切換バルブ１３が連通位置に切り換えられると、第１絞り２６だけでなく、第１絞り２６および第２絞り３５の両方を圧油が通過して優先流路１８に供給されることになる。このため、切換バルブ１３が連通位置に切り換わった際には、第１絞り２６の上流側の圧油の圧力であるとともに第２絞り３５の上流側の圧油の圧力でもある圧力Ｐｆと、優先流路１８内（第１絞り２６および第２絞り３５の下流側）の圧油の圧力Ｐｓとの圧力差ΔＰは、切換バルブ１３が連通位置に切り換わる前よりも小さくなってしまうことになる。即ち、切換バルブ１３が連通位置に切り換わった際には、第１絞り２６の上流側の圧力Ｐｆに対する下流側の圧力Ｐｓの圧力差が少なくなる状態に移行することになる。このため、下式（４）の関係が瞬間的に成立することになる

［数４］
Ｐｆ×Ａ＜Ｐｓ×Ａ＋Ｆ （４）

パワーステアリング装置側の圧力が高くなって切換バルブ１３が連通位置に切り換えられ、上式（４）に示す関係が瞬間的に成立すると（前述の（１）式に示す平衡状態が崩れると）、式（１）の関係が成立する平衡状態になるまで、第１スプール２３がバネ室２９側から第１パイロット室２４側に向かって移動することになる。即ち、第１スプール２３が第１パイロット室２４側へと移動することで、第４絞り２８の開度が絞られるとともに第３絞り２７の開度が広げられ、第１絞り２６の上流側の圧力Ｐｆが昇圧されて、図５に示す状態に移行し、（１）式の関係が成立する平衡状態に保たれることになる。従って、パワーステアリング装置側が高圧の状態になって切換バルブ１３が連通位置に切り換えられている状態では、第１絞り２６および第２絞り３５の両方を圧油が通過する状態で、第１絞り２６（及び第２絞り３５）の上流側と優先流路１８内との圧力差ΔＰが一定である式（１）の関係が成立する平衡状態に保たれるように第１スプール２３の平衡位置が決定されることになる。

以上説明したように、本実施形態の流量切換型フローディバイダ１によると、フローディバイダバルブ１２により、第１絞り２６を介して所定流量がパワーステアリング装置（優先流回路）へと供給され、その残流量が荷役回路（余剰流回路）へと供給される。そして、切換バルブ１３が切り換えられることで、供給流路１７と優先流路１８とが接続され、第２絞り３５を介してもパワーステアリング装置へとポンプからの流体が供給される。即ち、パワーステアリング装置へ供給する所定流量を切り換えることができるようになっている。

そして、この流量切換型フローディバイダ１によると、切換バルブ１３は、本体ブロック１１において、フローディバイダバルブ１２が配置される線上とは異なる線上に配置されている。このため、切換バルブ１３とフローディバイダバルブ１２とが同一直線上に配置されることがなく、長く延びてしまうような寸法配置になってしまうことを防止できる。これにより、長さ方向の寸法が長大となってしまうことを抑制してコンパクト化（小型化）を図ることができる流量切換型フローディバイダを得ることができる。そして、長さ方向の寸法が長大となってしまうことを抑制できることで、長大な配設スペースが必要となることも緩和され、長手方向の寸法が制限されているような配設スペース内に配設することも容易となる。さらに、この場合において、スプール長さ、ストローク長、内蔵するバネの仕様等の種々の条件に関して、設計上の制約を受けてしまうことを緩和でき、これらの設計上の制約が発生することで回路内での圧力損失の増大や制御流量の不安定化を招いてしまうようなことも抑制できる。また、第２絞り３５が設けられる切換バルブ１３は、優先流路１８に連通するとともに第１絞り２６の上流側でフローディバイダバルブ１２を介して供給流路１７に連通しているため、切換バルブ１３の作動のための複雑な回路を形成する必要もなく、回路構成が複雑になってしまうことを抑制することができる。
従って、この流量切換型フローディバイダ１によると、長さ方向の寸法が長大となってしまうことを抑制してコンパクト化を図ることができるとともに、回路構成が複雑になってしまうことを抑制することができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、パワーステアリング装置が高圧の状態になると、切換バルブ１３が切り換えられて、第２絞り３５を通過する流路からもパワーステアリング装置へとポンプからの流体が所定流量供給される。従って、パワーステアリング装置の負荷状態に応じて、パワーステアリング装置へ供給する所定の流量を切り換える構成の切換バルブ１３を容易に形成することができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、フローディバイダバルブ１２と切換バルブ１３とが平行に並んで配置されるため、これらをよりコンパクトに集約された状態で配置することができる。従って、流量切換型フローディバイダの更なるコンパクト化を図ることができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、本体ブロック１１内に第１スプール孔２２を形成するとともに、第１絞り２６が設けられた第１スプール２３を第１スプール孔２２内に配置することにより、フローディバイダバルブ１２を簡易な構成で形成することができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、第１絞り２６を通過した圧油を第１スプール２３の中空部分を通過させることで圧力損失の低減を図ることができるとともに、第１スプール２３の内部のスペースを有効的に活用することができる。また、中空円筒状の第１スプール２３に第１絞り２６を形成するため、より高精度に調整可能な第１絞り２６を容易に形成することができ、第１絞り２６の設計の精度を向上させることができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、第１スプール孔２２と優先流路１８とを連通可能な第２スプール孔３３を形成するとともに、第２絞り３５が設けられた第２スプール３４を第２スプール孔３３内に配置することにより、切換バルブ１３を簡易な構成で形成することができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、第２絞り３５を通過した圧油を第２スプール３４の中空部分を通過させることで圧力損失の低減を図ることができるとともに、第２スプール３４の内部のスペースを有効的に活用することができる。また、中空円筒状の第２スプール３４に第２絞り３５を形成するため、より高精度に調整可能な第２絞り３５を容易に形成することができ、第２絞り３５の設計の精度を向上させることができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、第３絞り２７と第４絞り２８とが第１絞り２６の上流側で第１スプール孔２２と第１スプール２３とにより形成されている。このため、第１スプール孔２２内で第１スプール２３が移動することによって供給流路１７からの圧油を優先流路１８に所定流量供給するとともに余剰流路１９へ供給する流量を変更することができるため、フローディバイダバルブ１２を容易に形成することができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、第３絞り２７を第１スプール孔２２と第１スプール２３に設けられているノッチとにより形成することで、第１スプール２３の移動に伴って第３絞り２７の開度を比例的に増減することができる。このため、より高精度に調整可能な第３絞り２７を容易に形成することができ、第３絞り２７の設計の精度を向上させることができる。また、第３絞り２７の下流側への制御流量の安定化を図ることができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、優先流路１８に分流された圧油の第１絞り２６の上流側の圧力を第１パイロット室２４に作用させるための流路（パイロット流路３０）を第１スプール２３内の内部のスペースを有効的に活用して設けることができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、切換バルブ１３が、第２スプール３４の一方の端部が位置するとともに優先流路１８に連通する第２パイロット室３６を有している。このため、優先流路１８における圧油の圧力に応じて切換バルブ１３を切り換える構成を簡易な構造で容易に実現することができる。

また、流量切換型フローディバイダ１によると、第２スプール３４の外径寸法がバネ室３９側よりも第２パイロット室３６側が大きくなるように形成されるとともに、バネ室３９と第２パイロット室３６とが連通するように切換バルブ１３が構成されている。そして、これにより、切換バルブ１３は、優先流路１８における圧油の圧力に応じて第２スプール３４がバネ室３９側に向かって移動するようになっている。従って、第２スプール３４の外径寸法を適宜設定するという簡易な構成によって、優先流路１８における圧油の圧力に応じて第２スプール３４が移動して切り換えられる切換バルブ１３を容易に形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。また、本発明は、例えば、次のように変更して実施してもよい。

（１）本実施形態においては、フローディバイダバルブと切換バルブとが互いに平行な線上にそれぞれ配置されている場合を例示して説明したが、両バルブが異なる線上に配置されていれば、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、フローディバイダバルブと切換バルブとがそれぞれ配置される線同士が、互いに延長した場合でも交差することのないねじれの位置にあるものであってもよい。

（２）本実施形態においては、切換バルブが優先流路の圧力の作用によって連通位置へと切り換えられる場合を説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、切換バルブを電磁弁で構成してもよい。この場合、例えば、パワーステアリング装置の作動に伴って、切換バルブである電磁弁を励磁して切り換えるように構成することができる。

（３）本実施形態においては、第１絞り及び第２絞りは、いずれもオリフィスとして形成されている場合を例にとって説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、チョーク状に形成されている絞りであっても本発明を適用することができる。また、本実施形態においては、第１絞り及び第２絞りがいずれも２箇所に形成される場合を例にとって説明したが、必ずしも２箇所には限定されない。

（４）本実施形態においては、第１絞りを通過した圧油が中空円筒状に形成された第１スプールの内部を通過し、第２絞りを通過した圧油が中空円筒状に形成された第２スプールの内部を通過する場合を例にとって説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、第１スプール（又は第２スプール）と第１スプール孔（又は第２スプール孔）との間に形成される絞りを圧油が通過するとともに第１スプール（又は第２スプール）の外周をスプール軸方向に沿って優先流路へと流動するようなものであってもよい。

（５）本実施形態においては、第３絞りが第１スプール孔と第１スプールに設けられているノッチとにより形成されている場合を説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、ノッチが形成されていなくてもよい。

（６）本実施形態においては、第１絞りの上流側と第１パイロット室とが第１スプール内に形成されている流路を介して連通している場合を例にとって説明したが、必ずしもこの通りでなくてもよい。例えば、第１絞りの上流側と第１パイロット室とが、本体ブロック内に形成される流路を介して連通しているものであってもよい。

本発明の一実施形態に係る流量切換型フローディバイダの断面図を例示したものである。 図１に示す流量切換型フローディバイダの作動を説明する部分断面図である。 図１に示す流量切換型フローディバイダの作動を説明する部分断面図である。 図１に示す流量切換型フローディバイダの作動を説明する部分断面図である。 図１に示す流量切換型フローディバイダの作動を説明する部分断面図である。

符号の説明

１ 流量切換型フローディバイダ
１１ 本体ブロック
１２ フローディバイダバルブ
１３ 切換バルブ
１４ ポンプポート
１５ 優先流ポート
１６ 余剰流ポート
１７ 供給流路
１８ 優先流路
１９ 余剰流路
２２ 第１スプール孔
２３ 第１スプール
２６ 第１絞り
３３ 第２スプール孔
３４ 第２スプール
３５ 第２絞り

Claims (12)

1. ポンプから供給される流体を優先流回路に所定流量供給するとともに余剰流回路にも分流して供給する流量切換型のフローディバイダであって、
   ポンプの下流側に接続されるポンプポートと、前記優先流回路に接続される優先流ポートと、前記余剰流回路に接続される余剰流ポートと、が形成された本体ブロックと、
   前記本体ブロックにおいて、前記ポンプポートに連通する供給流路と前記優先流ポートに連通する優先流路と前記余剰流ポートに連通する余剰流路とにそれぞれ連通し、前記供給流路からの流体を前記優先流路と前記余剰流路とに分流するフローディバイダバルブと、
   前記フローディバイダバルブに設けられるとともに、前記供給流路と前記優先流路との間に配置されて前記優先流路への流量を絞る第１絞りと、
   前記本体ブロックにおいて、前記フローディバイダバルブが配置される線上とは異なる線上に配置され、前記優先流路に連通するとともに前記第１絞りの上流側で前記フローディバイダバルブを介して前記供給流路に連通し、前記フローディバイダバルブを介して連通する前記供給流路と前記優先流路とを接続するよう切り換えられる切換バルブと、
   前記切換バルブに設けられ、当該切換バルブが切り換えられて前記供給流路と前記優先流路とが接続されたときに当該切換バルブを介した前記優先流路への流量を絞る第２絞りと、
   を備えていることを特徴とする流量切換型フローディバイダ。
2. 前記切換バルブは、前記優先流路が低圧の状態から高圧の状態へと移行することに伴って、前記フローディバイダバルブを介して連通する前記供給流路と前記優先流路とを接続するよう切り換えられることを特徴とする請求項１に記載の流量切換型フローディバイダ。
3. 前記フローディバイダバルブと前記切換バルブとが互いに平行な線上にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流量切換型フローディバイダ。
4. 前記フローディバイダバルブは、
   前記本体ブロック内に形成され、前記供給流路と前記優先流路と前記余剰流路とがそれぞれ連通する第１スプール孔と、
   前記第１スプール孔内に移動自在に配置され、スプール軸方向に移動することで前記余剰流路への流量を変更するとともに前記第１絞りが設けられている第１スプールと、
   を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の流量切換型フローディバイダ。
5. 前記第１絞りを通過した流体は、中空円筒状に形成された部分を有する前記第１スプールの内部を通過して前記優先流路へと供給されることを特徴とする請求項４に記載の流量切換型フローディバイダ。
6. 前記切換バルブは、
   前記優先流路に連通するとともに、連通路を介して前記第１スプール孔に連通する第２スプール孔と、
   前記第２スプール孔に移動自在に配置され、スプール軸方向に移動することで前記供給流路と前記優先流路とを接続するとともに前記第２絞りが設けられている第２スプールと、
   を備えていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の流量切換型フローディバイダ。
7. 前記第２絞りを通過した流体は、中空円筒状に形成された部分を有する前記第２スプールの内部を通過して前記優先流路へと供給されることを特徴とする請求項６に記載の流量切換型フローディバイダ。
8. 前記フローディバイダバルブは、前記供給流路と前記優先流路とを連通する第３絞りと、前記供給流路と前記余剰流路とを連通する第４絞りとを有し、
   前記第３絞りと前記第４絞りとは、いずれも前記第１絞りの上流側に設けられるとともに前記第１スプール孔と前記第１スプールとにより形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の流量切換型フローディバイダ。
9. 前記第３絞りは、前記第１スプール孔と前記第１スプールに設けられているノッチとにより形成されていることを特徴とする請求項８に記載の流量切換型フローディバイダ。
10. 前記フローディバイダバルブは、前記第１スプールの一方の端部が位置する第１パイロット室を有し、
    前記第１絞りと前記第３絞りとの間と、前記第１パイロット室とが、前記第１スプール内に形成されている流路を介して連通していることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の流量切換型フローディバイダ。
11. 前記切換バルブは、前記第２スプールの一方の端部が位置するとともに前記優先流路に連通する第２パイロット室を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の流量切換型フローディバイダ。
12. 前記切換バルブは、前記第２スプールの一方の端部とは反対側における他方の端部を前記第２パイロット室側に向かって付勢するバネと、当該バネが配置されるバネ室とを有し、
    前記第２パイロット室と前記バネ室とが前記第２スプールの内部を介して連通し、
    前記第２スプールは、前記バネ室に位置している部分の外径よりも前記第２パイロット室に位置している部分の外径の方が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の流量切換型フローディバイダ。
    
    

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