JP2022096795A - 弁ユニットおよび弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁装置の小型化が可能、かつ、メータイン流量が微小であるときでもメータイン制御が可能な弁ユニットを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る弁ユニット１は、弁装置３および制御装置８を含む。弁装置３は、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切り換えるスプール弁６１と、スプール弁６１と油圧ポンプ２１との間に介在するポペット式のロジック弁７１を含む。制御装置８は、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さい場合はスプール弁６１のメータイン流路（６ａまたは６ｃ）の開口面積がロジック弁７１の開口面積よりも小さくなり、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が前記所定値よりも大きい場合はスプール弁６１のメータイン流路の開口面積がロジック弁７１の開口面積よりも大きくなるように、スプール弁６１およびロジック弁７１を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、双方向に作動する油圧アクチュエータ用の弁装置、およびその弁装置を含む弁ユニットに関する。

従来から、双方向に作動する油圧アクチュエータがどちらの方向に作動する場合でもメータイン制御とメータアウト制御とを独立して行うことができるように構成された油圧回路が知られている。例えば、特許文献１には、図５に示すような油圧回路１００が開示されている。

具体的に、図５に示す油圧回路１００では、油圧アクチュエータ１４０に対する作動油の給排方向を切り換えるメータアウト切換弁１３０がポンプライン１１１およびタンクライン１２１により油圧ポンプ１１０および油圧タンク１２０と接続されているとともに、一対の給排ライン１４１，１４２により油圧アクチュエータ１４０と接続されている。さらに、ポンプライン１１１には、メータイン弁１５０が設けられている。

油圧アクチュエータを一方向および他方向へ作動させる際のメータイン弁１５０の開口面積は、メータアウト切換弁１３０のメータイン流路の開口面積よりも小さく設定されている。このため、メータイン弁１５０によるメータイン制御と、メータアウト切換弁１３０によるメータアウト制御とを独立して行うことができる。

特開２０１６－１４５５９２号公報

特許文献１には、メータアウト切換弁１３０およびメータイン弁１５０がどのような弁であるか記載されていないが、メータアウト切換弁１３０は一般的にスプール弁である。一方、メータイン弁１５０に関しては、メータイン流量を制御するという観点からは、メータイン弁１５０がスプール弁であると推測される。ポペット弁では、微小流量の制御が困難なためである。

しかし、メータアウト切換弁１３０およびメータイン弁１５０の双方がスプール弁である場合には、メータアウト切換弁１３０およびメータイン弁１５０を１つの弁装置に組み込んだときに、弁装置が大きくなる。これに対し、メータイン弁１５０としてポペット弁を用いた場合には、メータアウト切換弁１３０およびメータイン弁１５０を含む弁装置を小型化できるものの、メータイン流量が微小であるときの制御が困難である。

そこで、本発明は、弁装置の小型化が可能、かつ、メータイン流量が微小であるときでもメータイン制御が可能な弁ユニットを提供することを目的とする。また、本発明は、その弁ユニットに含まれる弁装置を提供することも目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の弁ユニットは、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切り換えるスプール弁、および前記スプール弁と油圧ポンプとの間に介在するポペット式のロジック弁を含む弁装置と、前記油圧アクチュエータを作動させる際、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さい場合は前記スプール弁のメータイン流路の開口面積が前記ロジック弁の開口面積よりも小さくなり、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が前記所定値よりも大きい場合は前記スプール弁のメータイン流路の開口面積が前記ロジック弁の開口面積よりも大きくなるように、前記スプール弁および前記ロジック弁を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さい場合はスプール弁によってメータイン制御を行うことができる。このため、メータイン流量が微小であるときでもメータイン制御が可能である。一方、油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも大きい場合はロジック弁によってメータイン制御を行うことができる。しかも、油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも大きい場合は、スプール弁によってメータアウト制御を行うことができるため、ロジック弁によるメータイン制御とスプール弁によるメータアウト制御とを独立して行うことができる。このようにロジック弁とスプール弁を用いることにより、メータイン制御専用のスプール弁とメータアウト制御専用のスプール弁を用いた場合に比べて弁装置を小型化することができる。

また、本発明の弁装置は、油圧ショベルに用いられる弁装置であって、ブームシリンダに対する作動油の給排方向を切り換えるブーム用スプール弁と、前記ブーム用スプール弁と油圧ポンプとの間に介在する、ポペット式のブーム用ロジック弁と、アームシリンダに対する作動油の給排方向を切り換えるアーム用スプール弁と、前記アーム用スプール弁と前記油圧ポンプまたは前記油圧ポンプとは別の油圧ポンプとの間に介在する、ポペット式のアーム用ロジック弁と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、ブームシリンダおよびアームシリンダのそれぞれに対して、シリンダへの作動油の供給流量が少ない場合にはスプール弁によるメータイン制御を行うことが可能であるとともに、シリンダへの作動油の供給流量が多い場合にはロジック弁によるメータイン制御とスプール弁によるメータアウト制御とを独立して行うことが可能である。

本発明によれば、弁装置の小型化が可能、かつ、メータイン流量が微小であるときでもメータイン制御が可能な弁ユニットが提供される。

本発明の一実施形態に係る弁ユニットの概略構成図である。 油圧ショベルの側面図である。 弁ユニットの電気機器のブロック図である。 操作装置の操作量とスプール弁のメータイン流路の開口面積およびロジック弁の開口面積との関係を示すグラフである。 従来の油圧回路を示す図である。

図１に、本発明の一実施形態に係る弁ユニット１を示す。弁ユニット１は、油圧回路に組み込まれる弁装置３と、弁装置３に含まれる機器を制御する制御装置８を含む。本実施形態では、弁ユニット１が図２に示す油圧ショベル１０に用いられる。

図２に示す油圧ショベル１０は自走式であり、走行体１１を含む。また、油圧ショベル１０は、走行体１１に旋回可能に支持された旋回体１２と、旋回体１２に対して俯仰するブームを含む。ブームの先端にはアームが揺動可能に連結されており、アームの先端にはバケットが揺動可能に連結されている。旋回体１２には、運転席が設置されたキャビン１６が設けられている。なお、油圧ショベル１０は自走式でなくてもよい。

油圧ショベル１０は、双方向に作動する油圧アクチュエータとして、ブームを俯仰させるブームシリンダ１３と、アームを揺動させるアームシリンダ１４と、バケットを揺動させるバケットシリンダ１５を含む。また、図示は省略するが、油圧ショベル１０は、双方向に作動する油圧アクチュエータとして、走行体１１の左クローラを駆動する左走行モータおよび右クローラを駆動する右走行モータと、旋回体１２を旋回させる旋回モータも含む。

本実施形態では、油圧ショベル１０に２つの油圧ポンプ（第１油圧ポンプ２１および第２油圧ポンプ２２）が搭載されている。第１油圧ポンプ２１からは弁装置３を介してブームシリンダ１３およびバケットシリンダ１５へ作動油が供給され、第２油圧ポンプ２２からは弁装置３を介してアームシリンダ１４へ作動油が供給される。なお、ブームシリンダ１３、アームシリンダ１４およびバケットシリンダ１５以外の油圧アクチュエータへの作動油の供給については説明を省略する。

本実施形態では、弁装置３が第１ブロック３１と第２ブロック３２を含む。ただし、弁装置３は、必ずしも複数のブロックを含む必要はなく、単一のブロックを含んでもよい。

第１ブロック３１は、第１油圧ポンプ２１と接続されるポンプポート３１ａと、油圧タンク２０と接続されるタンクポート３１ｂを有する。さらに、第１ブロック３１は、ブームシリンダ１３と接続される一対の給排ポート３１ｃと、バケットシリンダ１５と接続される一対の給排ポート３１ｄを有する。

同様に、第２ブロック３２は、第２油圧ポンプ２２と接続されるポンプポート３２ａと、油圧タンク２０と接続されるタンクポート３２ｂを有する。さらに、第２ブロック３２は、アームシリンダ１４と接続される一対の給排ポート３２ｃを有する。

第１ブロック３１には、ブーム用スプール弁６１とバケット用スプール弁６２が組み込まれており、第２ブロック３２には、アーム用スプール弁６３が組み込まれている。

第１ブロック３１には、ポンプポート３１ａから延びるポンプ流路４１と、ポンプ流路４１をブーム用スプール弁６１と接続するブーム用分配路４２と、ポンプ流路４１をバケット用スプール弁６２と接続するバケット用分配路４３が形成されている。また、第１ブロック３１には、ブーム用スプール弁６１およびバケット用スプール弁６２をタンクポート３１ｂと接続するタンク流路４４が形成されている。さらに、第１ブロック３１には、ブーム用スプール弁６１を一対の給排ポート３１ｃと接続する一対の給排路４５と、バケット用スプール弁６２を一対の給排ポート３１ｄと接続する一対の給排路４６が形成されている。

同様に、第２ブロック３２には、ポンプポート３２ａから延びるポンプ流路５１と、ポンプ流路５１をアーム用スプール弁６３と接続するアーム用分配路５２が形成されている。また、第２ブロック３２には、アーム用スプール弁６３をタンクポート３２ｂと接続するタンク流路５３が形成されている。さらに、第２ブロック３２には、アーム用スプール弁６３を一対の給排ポート３２ｃと接続する一対の給排路５４が形成されている。

ブーム用スプール弁６１は、ブームシリンダ１３に対する作動油の供給方向を切り換える。ブーム用スプール弁６１は、中立位置、第１作動位置および第２作動位置の間で移動するスプールを含む。スプールは、中立位置ではブーム用分配路４２、タンク流路４４および一対の給排路４５をブロックし、第１位置または第２位置では一対の給排路４５の一方をブーム用分配路４２と連通させ、他方をタンク流路４４と連通させる。つまり、ブーム用スプール弁６１は、第１作動位置でのメータイン流路６ａおよびメータアウト流路６ｂと、第２作動位置でのメータイン流路６ｃおよびメータアウト流路６ｄを有する。

同様に、アーム用スプール弁６３は、アームシリンダ１４に対する作動油の供給方向を切り換える。アーム用スプール弁６３は、中立位置、第１作動位置および第２作動位置の間で移動するスプールを含む。スプールは、中立位置ではアーム用分配路５２、タンク流路５３および一対の給排路５４をブロックし、第１作動位置または第２作動位置では一対の給排路５４の一方をアーム用分配路５２と連通させ、他方をタンク流路５３と連通させる。つまり、アーム用スプール弁６３は、第１作動位置でのメータイン流路６ｅおよびメータアウト流路６ｆと、第２作動位置でのメータイン流路６ｇおよびメータアウト流路６ｈを有する。

バケット用スプール弁６２は、バケットシリンダ１５に対する作動油の供給方向を切り換える。バケット用スプール弁６２は、中立位置、第１作動位置および第２作動位置の間で移動するスプールを含む。スプールは、中立位置ではバケット用分配路４３、タンク流路４４および一対の給排路４６をブロックし、第１作動位置または第２作動位置では一対の給排路４６の一方をバケット用分配路４３と連通させ、他方をタンク流路４４と連通させる。

ブーム用分配路４２には、ポペット式のブーム用ロジック弁７１が設けられている。すなわち、ブーム用ロジック弁７１は、ブーム用スプール弁６１と第１油圧ポンプ２１との間に介在する。さらに、ブーム用分配路４２には、ブーム用ロジック弁７１の下流側に、ブーム用ロジック弁７１からブーム用スプール弁６１へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁７２が設けられている。

同様に、アーム用分配路５２には、ポペット式のアーム用ロジック弁７３が設けられている。すなわち、アーム用ロジック弁７３は、アーム用スプール弁６３と第１油圧ポンプ２１とは別の第２油圧ポンプ２２との間に介在する。さらに、アーム用分配路５２には、アーム用ロジック弁７３の下流側に、アーム用ロジック弁７３からアーム用スプール弁６３へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁７４が設けられている。

さらに、弁ユニット１は、図３に示すように、ブームシリンダ１３を作動させるためのブーム操作装置８１と、アームシリンダ１４を作動させるためのアーム操作装置８２と、バケットシリンダ１５を作動させるためのバケット操作装置８３を含む。これらの操作装置８１～８３は、キャビン１６内に配置されている。

本実施形態では、ブーム操作装置８１、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３のそれぞれが、操作レバーを含み、操作レバーの操作量（傾倒角）に応じた電気信号を操作信号として出力する電気ジョイスティックである。このため、操作装置８１～８３は制御装置８と電気的に接続されている。ブーム操作装置８１、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３のそれぞれから出力される電気信号は、制御装置８へ入力される。

ただし、ブーム操作装置８１、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３のそれぞれは、操作レバーの操作量（傾倒角）に応じたパイロット圧を操作信号として出力するパイロット操作弁であってもよい。この場合、各パイロット操作弁から出力されるパイロット圧が圧力センサで検出されて制御装置８へ入力される。

例えば、制御装置８は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはストレージに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。

制御装置８は、ブーム用第１～第３電磁比例弁９１～９３、アーム用第１～第３電磁比例弁９４～９６、ならびにバケット用第１および第２電磁比例弁９７，９８とも電気的に接続されている。図１では図面の簡略化のために図示を省略するが、ブーム用第１～第３電磁比例弁９１～９３ならびにバケット用第１および第２電磁比例弁９７，９８は第１ブロック３１に取り付けられ、アーム用第１～第３電磁比例弁９４～９６は第２ブロック３２に取り付けられる。

上述したブーム用スプール弁６１は、スプールを中立位置から第１作動位置へ移動させるための第１パイロットポートと、スプールを中立位置から第２作動位置へ移動させるための第２パイロットポートを含む。ブーム用スプール弁６１の第１および第２パイロットポートは、ブーム用第１および第２電磁比例弁９１，９２とそれぞれ接続されている。つまり、制御装置８は、ブーム用第１および第２電磁比例弁９１，９２を介してブーム用スプール弁６１を制御する。

ただし、ブーム用スプール弁６１が第１および第２パイロットポートを含まずに、スプールと連結された電動アクチュエータを含み、制御装置８がブーム用スプール弁６１を直接的に制御してもよい。

ブーム操作装置８１がブーム上げ方向に操作されると、制御装置８はブーム操作装置８１の操作量が大きくなるほどブーム用第１電磁比例弁９１に高い二次圧を出力させる。これにより、ブーム用スプール弁６１のメータイン流路６ａおよびメータアウト流路６ｂの開口面積は、ブーム操作装置８１の操作量が大きくなるほど大きくなる。逆に、ブーム操作装置８１がブーム下げ方向に操作されると、制御装置８はブーム操作装置８１の操作量が大きくなるほどブーム用第２電磁比例弁９２に高い二次圧を出力させる。これにより、ブーム用スプール弁６１のメータイン流路６ｃおよびメータアウト流路６ｄの開口面積は、ブーム操作装置８１の操作量が大きくなるほど大きくなる。

上述したブーム用ロジック弁７１は、中立位置と開位置との間で移動するポペットを含む。ポペットは、中立位置ではブーム用分配路４２の上流側部分を下流側部分から遮断し、開位置ではブーム用分配路４２の上流側部分を下流側部分と連通する。また、ポペットが開位置に位置するときのブーム用ロジック弁７１の開口面積は、任意に変更可能である。

本実施形態では、ブーム用ロジック弁７１がポペットを中立位置から開位置へ移動させるためのパイロットポートを含む。ブーム用ロジック弁７１のパイロットポートは、ブーム用第３電磁比例弁９３と接続されている。つまり、制御装置８は、ブーム用第３電磁比例弁９３を介してブーム用ロジック弁７１を制御する。ブーム用ロジック弁７１の開口面積は、ブーム用第３電磁比例弁９３から出力される二次圧が大きくなるほど大きくなる。

ただし、ブーム用ロジック弁７１は必ずしもパイロット式である必要はなく、電磁式であってもよい。この場合、ブーム用ロジック弁７１は制御装置８により直接的に制御される。

本実施形態では、図４に示すように、制御装置８が、ブームシリンダ１３を作動させる際（ブーム上げ時もブーム下げ時も）、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも小さい場合はブーム用スプール弁６１のメータイン流路（６ａまたは６ｃ）の開口面積がブーム用ロジック弁７１の開口面積よりも小さくなり、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも大きい場合はブーム用スプール弁６１のメータイン流路（６ａまたは６ｃ）の開口面積がブーム用ロジック弁７１の開口面積よりも大きくなるように、ブーム用スプール弁６１およびブーム用ロジック弁７１を制御する。例えば、所定値Ｑ１は、第１油圧ポンプ２１の最大吐出流量の１／６～１／３の範囲内で設定される。

本実施形態では、制御装置８が、ブーム操作装置８１の操作量（ブーム操作装置８１から出力される電気信号）に基づいて、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも小さいか大きいかを判定する。具体的には、制御装置８は、ブーム操作装置８１の操作量が所定値αよりも小さければ、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも小さいと判定し、ブーム操作装置８１の操作量が所定値αよりも大きければ、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも大きいと判定する。

さらに、本実施形態では、制御装置８が、ブームシリンダ１３を作動させる際（ブーム上げ時もブーム下げ時も）、ブーム用スプール弁６１のメータイン流路（６ａまたは６ｃ）が開口するよりも先にブーム用ロジック弁７１が開口するように、ブーム用スプール弁６１およびブーム用ロジック弁７１を制御する。

上述したアーム用スプール弁６３は、スプールを中立位置から第１作動位置へ移動させるための第１パイロットポートと、スプールを中立位置から第２作動位置へ移動させるための第２パイロットポートを含む。アーム用スプール弁６３の第１および第２パイロットポートは、アーム用第１および第２電磁比例弁９４，９５とそれぞれ接続されている。つまり、制御装置８は、アーム用第１および第２電磁比例弁９４，９５を介してアーム用スプール弁６３を制御する。

ただし、アーム用スプール弁６３が第１および第２パイロットポートを含まずに、スプールと連結された電動アクチュエータを含み、制御装置８がアーム用スプール弁６３を直接的に制御してもよい。

アーム操作装置８２がアーム引き方向に操作されると、制御装置８はアーム操作装置８２の操作量が大きくなるほどアーム用第１電磁比例弁９４に高い二次圧を出力させる。これにより、アーム用スプール弁６３のメータイン流路６ｅおよびメータアウト流路６ｆの開口面積は、アーム操作装置８２の操作量が大きくなるほど大きくなる。逆に、アーム操作装置８２がアーム押し方向に操作されると、制御装置８はアーム操作装置８２の操作量が大きくなるほどアーム用第２電磁比例弁９５に高い二次圧を出力させる。これにより、アーム用スプール弁６３のメータイン流路６ｇおよびメータアウト流路６ｈの開口面積は、アーム操作装置８２の操作量が大きくなるほど大きくなる。

上述したアーム用ロジック弁７３は、中立位置と開位置との間で移動するポペットを含む。ポペットは、中立位置ではアーム用分配路５２の上流側部分を下流側部分から遮断し、開位置ではアーム用分配路５２の上流側部分を下流側部分と連通する。また、ポペットが開位置に位置するときのアーム用ロジック弁７３の開口面積は、任意に変更可能である。

本実施形態では、アーム用ロジック弁７３がポペットを中立位置から開位置へ移動させるためのパイロットポートを含む。アーム用ロジック弁７３のパイロットポートは、アーム用第３電磁比例弁９６と接続されている。つまり、制御装置８は、アーム用第３電磁比例弁９６を介してアーム用ロジック弁７３を制御する。アーム用ロジック弁７３の開口面積は、アーム用第３電磁比例弁９６から出力される二次圧が大きくなるほど大きくなる。

ただし、アーム用ロジック弁７３は必ずしもパイロット式である必要はなく、電磁式であってもよい。この場合、アーム用ロジック弁７３は制御装置８により直接的に制御される。

本実施形態では、図４に示すように、制御装置８が、アームシリンダ１４を作動させる際（アーム引き時もアーム押し時も）、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも小さい場合はアーム用スプール弁６３のメータイン流路（６ｅまたは６ｇ）の開口面積がアーム用ロジック弁７３の開口面積よりも小さくなり、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも大きい場合はアーム用スプール弁６３のメータイン流路（６ｅまたは６ｇ）の開口面積がアーム用ロジック弁７３の開口面積よりも大きくなるように、アーム用スプール弁６３およびアーム用ロジック弁７３を制御する。例えば、所定値Ｑ２は、第２油圧ポンプ２２の最大吐出流量の１／６～１／３の範囲内で設定される。

本実施形態では、制御装置８が、アーム操作装置８２の操作量（アーム操作装置８２から出力される電気信号）に基づいて、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも小さいか大きいかを判定する。具体的には、制御装置８は、アーム操作装置８２の操作量が所定値αよりも小さければ、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも小さいと判定し、アーム操作装置８２の操作量が所定値αよりも大きければ、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも大きいと判定する。

さらに、本実施形態では、制御装置８が、アームシリンダ１４を作動させる際（アーム引き時もアーム押し時も）、アーム用スプール弁６３のメータイン流路（６ｅまたは６ｇ）が開口するよりも先にアーム用ロジック弁７３が開口するように、アーム用スプール弁６３およびアーム用ロジック弁７３を制御する。

以上説明したように、本実施形態の弁ユニット１では、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも小さい場合はブーム用スプール弁６１によってメータイン制御を行うことができる。このため、メータイン流量が微小であるときでもメータイン制御が可能である。一方、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも大きい場合はブーム用ロジック弁７１によってメータイン制御を行うことができる。しかも、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量が所定値Ｑ１よりも大きい場合は、ブーム用スプール弁６１によってメータアウト制御を行うことができるため、ブーム用ロジック弁７１によるメータイン制御とブーム用スプール弁６１によるメータアウト制御とを独立して行うことができる。このようにブーム用ロジック弁７１とブーム用スプール弁６１を用いることにより、メータイン制御専用のスプール弁とメータアウト制御専用のスプール弁を用いた場合に比べて弁装置３の第１ブロック３１を小型化することができる。

さらに、本実施形態では、ブーム用スプール弁６１のメータイン流路（６ａまたは６ｃ）が開口するよりも先にブーム用ロジック弁７１が開口するので、ブーム用スプール弁６１のメータイン流路（６ａまたは６ｃ）が開口したときにブームシリンダ１３へ作動油が供給されてブームシリンダ１３が作動し始める。このため、ブームシリンダ１３の作動開始時からブーム用スプール弁６１によってメータイン制御を行うことができる。

同様に、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも小さい場合はアーム用スプール弁６３によってメータイン制御を行うことができる。このため、メータイン流量が微小であるときでもメータイン制御が可能である。一方、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも大きい場合はアーム用ロジック弁７３によってメータイン制御を行うことができる。しかも、アームシリンダ１４への作動油の供給流量が所定値Ｑ２よりも大きい場合は、アーム用スプール弁６３によってメータアウト制御を行うことができるため、アーム用ロジック弁７３によるメータイン制御とアーム用スプール弁６３によるメータアウト制御とを独立して行うことができる。このようにアーム用ロジック弁７３とアーム用スプール弁６３を用いることにより、メータイン制御専用のスプール弁とメータアウト制御専用のスプール弁を用いた場合に比べて弁装置３の第２ブロック３２を小型化することができる。

さらに、本実施形態では、アーム用スプール弁６３のメータイン流路（６ｅまたは６ｇ）が開口するよりも先にアーム用ロジック弁７３が開口するので、アーム用スプール弁６３のメータイン流路（６ｅまたは６ｇ）が開口したときにアームシリンダ１４へ作動油が供給されてアームシリンダ１４が作動し始める。このため、アームシリンダ１４の作動開始時からアーム用スプール弁６３によってメータイン制御を行うことができる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、本発明の弁ユニットは、必ずしも油圧ショベルに用いられる必要はなく、その他の建設機械に用いられてもよい。あるいは、本発明の弁ユニットは、建設機械以外の様々な機械に用いられてもよい。

また、弁装置３は、必ずしも複数のスプール弁および複数のロジック弁を含む必要はなく、１つのスプール弁および１つのロジック弁を含んでもよい。

制御装置８は、必ずしも操作装置の操作量に基づいて油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さいか大きいかを判定する必要はない。例えば、油圧ショベル１０が無人運転される場合、制御装置８がカメラで撮影される画像に基づいて操作指令を決定し、その操作指令に基づいて油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さいか大きいかを判定してもよい。

油圧ショベル１０には油圧ポンプが１つだけ搭載されてもよい。この場合、その油圧ポンプから弁装置３を介して全ての油圧アクチュエータへ作動油が供給される。また、油圧ショベル１０に油圧ポンプが１つだけ搭載される場合、油圧ポンプとブーム用スプール弁６１の間および油圧ポンプとアーム用スプール弁６３の間にブーム用ロジック弁７１およびアーム用ロジック弁７３がそれぞれ介在してもよい。

ブーム用ロジック弁７１およびアーム用ロジック弁７３を含む弁装置３であれば、ブームシリンダ１３およびアームシリンダ１４のそれぞれに対して、シリンダへの作動油の供給流量が少ない場合にはスプール弁によるメータイン制御を行うことができ、シリンダへの作動油の供給流量が多い場合にはロジック弁によるメータイン制御とスプール弁によるメータアウト制御とを独立して行うことが可能である。ただし、ロジック弁は、別の制御にも利用可能である。

例えば、第２油圧ポンプ２２から弁装置３を介して旋回モータへ作動油が供給される場合、アーム用ロジック弁７３は、アーム操作と旋回操作とが同時に行われた場合に優先弁として使用されてもよい。この場合の優先弁は、アームシリンダ１４と旋回モータのうちの優先的に作動させたい方へ作動油を多く供給するものである。

（まとめ）
前記課題を解決するために、本発明の弁ユニットは、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切り換えるスプール弁、および前記スプール弁と油圧ポンプとの間に介在するポペット式のロジック弁を含む弁装置と、前記油圧アクチュエータを作動させる際、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さい場合は前記スプール弁のメータイン流路の開口面積が前記ロジック弁の開口面積よりも小さくなり、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が前記所定値よりも大きい場合は前記スプール弁のメータイン流路の開口面積が前記ロジック弁の開口面積よりも大きくなるように、前記スプール弁および前記ロジック弁を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さい場合はスプール弁によってメータイン制御を行うことができる。このため、メータイン流量が微小であるときでもメータイン制御が可能である。一方、油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも大きい場合はロジック弁によってメータイン制御を行うことができる。しかも、油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも大きい場合は、スプール弁によってメータアウト制御を行うことができるため、ロジック弁によるメータイン制御とスプール弁によるメータアウト制御とを独立して行うことができる。このようにロジック弁とスプール弁を用いることにより、メータイン制御専用のスプール弁とメータアウト制御専用のスプール弁を用いた場合に比べて弁装置を小型化することができる。

例えば、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータを作動させるための操作装置の操作量または当該制御装置が決定する操作指令に基づいて前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が前記所定値よりも小さいか大きいかを判定してもよい。

前記制御装置は、前記油圧アクチュエータを作動させる際、前記スプール弁のメータイン流路が開口するよりも先に前記ロジック弁が開口するように、前記スプール弁および前記ロジック弁を制御してもよい。この構成によれば、スプール弁のメータイン流路が開口したときに油圧アクチュエータへ作動油が供給されて油圧アクチュエータが作動し始めるため、油圧アクチュエータの作動開始時からスプール弁によってメータイン制御を行うことができる。

また、本発明の弁装置は、油圧ショベルに用いられる弁装置であって、ブームシリンダに対する作動油の給排方向を切り換えるブーム用スプール弁と、前記ブーム用スプール弁と油圧ポンプとの間に介在する、ポペット式のブーム用ロジック弁と、アームシリンダに対する作動油の給排方向を切り換えるアーム用スプール弁と、前記アーム用スプール弁と前記油圧ポンプまたは前記油圧ポンプとは別の油圧ポンプとの間に介在する、ポペット式のアーム用ロジック弁と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、ブームシリンダおよびアームシリンダのそれぞれに対して、シリンダへの作動油の供給流量が少ない場合にはスプール弁によるメータイン制御を行うことができ、シリンダへの作動油の供給流量が多い場合にはロジック弁によるメータイン制御とスプール弁によるメータアウト制御とを独立して行うことが可能である。

１ 弁ユニット
１０ 油圧ショベル
１３ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
１４ アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
２１，２２ 油圧ポンプ
３ 弁装置
６１ ブーム用スプール弁
６３ アーム用スプール弁
６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇ メータイン流路
７１ ブーム用ロジック弁
７３ アーム用ロジック弁
８ 制御装置
８１～８３ 操作装置

Claims (4)

1. 油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切り換えるスプール弁、および前記スプール弁と油圧ポンプとの間に介在するポペット式のロジック弁を含む弁装置と、
   前記油圧アクチュエータを作動させる際、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が所定値よりも小さい場合は前記スプール弁のメータイン流路の開口面積が前記ロジック弁の開口面積よりも小さくなり、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が前記所定値よりも大きい場合は前記スプール弁のメータイン流路の開口面積が前記ロジック弁の開口面積よりも大きくなるように、前記スプール弁および前記ロジック弁を制御する制御装置と、
   を備える、弁ユニット。
2. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータを作動させるための操作装置の操作量または当該制御装置が決定する操作指令に基づいて前記油圧アクチュエータへの作動油の供給流量が前記所定値よりも小さいか大きいかを判定する、請求項１に記載の弁ユニット。
3. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータを作動させる際、前記スプール弁のメータイン流路が開口するよりも先に前記ロジック弁が開口するように、前記スプール弁および前記ロジック弁を制御する、請求項１または２に記載の弁ユニット。
4. 油圧ショベルに用いられる弁装置であって、
   ブームシリンダに対する作動油の給排方向を切り換えるブーム用スプール弁と、
   前記ブーム用スプール弁と油圧ポンプとの間に介在する、ポペット式のブーム用ロジック弁と、
   アームシリンダに対する作動油の給排方向を切り換えるアーム用スプール弁と、
   前記アーム用スプール弁と前記油圧ポンプまたは前記油圧ポンプとは別の油圧ポンプとの間に介在する、ポペット式のアーム用ロジック弁と、
   を備える、弁装置。
   

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