CN117897573A - 流量控制阀 - Google Patents
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Abstract
反馈节流部(54)伴随主阀(43)的远离主阀座(46)的方向的位移,使反馈流路(49)与背压室(47)之间的开口量增大。反馈节流部(54)具有边界部(K),该边界部以反馈节流部(54)的开口量相对于主阀(43)的靠近主阀座(46)的方向的位移的变化率向较小的一侧变化的方式将反馈节流部(54)的开口量的变化区间分开。边界部(K)相对于主阀(43)的靠近主阀座(46)的方向的位移,存在于与主阀节流部(53)的开口部被遮断的位置对应的主阀(43)的位移区域内。
Description
技术领域
本公开涉及例如设置于工程机械的液压回路且对从液压泵向驱动器供给的工作油的流量进行控制的流量控制阀。
背景技术
在液压挖掘机、液压起重机、轮式装载机等工程机械的液压回路中,设有具有流量控制功能的座阀型的流量控制阀。例如,在专利文献1中,记载了具备止回阀(主阀)的滑阀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-017273号公报(专利第4463028号公报)
发明内容
另外,图24表示比较例的流量控制阀101。该比较例的流量控制阀101例如组装在后述的图2所示那样的控制阀装置21。此外,后述的图2所示的控制阀装置21组装有第一实施方式的流量控制阀33(主阀43)。在此,将在图2的控制阀装置21中组装有图24中的比较例的流量控制阀101(主阀102)而不是图2中的第一实施方式的流量控制阀33(主阀43)的情况作为比较例进行说明。比较例的流量控制阀101通过可变地控制设于先导阀55(参照图2)的先导节流部56(参照图2)的开口量,从而以设于主阀102的反馈节流部103的开口量与先导节流部56(参照图2)的开口量对应的方式,控制主阀102的位移量。由此,可变地控制设于主阀102的主阀节流部104的开口量,将从入口侧流路105向出口侧流路106的流量控制为所需的值。
例如,在先导阀55向先导节流部56(参照图2)的开口量变小的一侧(参照图2)变化的情况下,主阀102的背压室107的压力(背压)接近入口侧流路105的压力。因此,通过背压的上升,对主阀102给予闭阀方向的力,主阀102向闭阀方向位移。另一方面,伴随主阀102的闭阀方向的位移,反馈节流部103的开口量减少,因此背压室107的压力(背压)接近出口侧流路106的压力,通过背压的减少,对主阀102给予开阀方向的力。该位置反馈作用的结果是,主阀102在“入口侧流路105和出口侧流路106的压力产生的开阀方向的力”与“背压和弹簧108产生的闭阀方向的力”平衡的位置停止。
图25是表示“先导阀55的位移量”与“反馈节流部103的开口量、先导节流部56的开口量、主阀102的位移量以及主阀节流部104的开口量”的关系的一例的特性线图。如图25所示,若先导阀55的位移量从“0”变化至“位移A”,则先导节流部56的开口量减少,伴随于此,主阀102的位移量、主阀节流部104的开口量也减少,主阀节流部104的开口量达到“0”。接着,若先导阀55的位移量从“位移A”变化至“位移B”,则先导节流部56的开口量进一步减少,伴随于此,主阀102的位移量也减少,达到“0”。图24表示先导阀55的位移量为“位移B”的主阀102的状态。
在此,在采用能够将从入口侧流路105向出口侧流路106的流量控制到0、即入口侧流路105与出口侧流路106由主阀102遮断(主阀节流部104的开口量成为0)的结构的情况下,产生了两个问题。以下对这一点进行说明。
首先,第一问题是,在先导节流部56的开口量的比例控制范围包含无法对主阀节流部104的开口量进行比例控制的范围(图25的“位移A”与“位移B”之间)。该范围无法灵活用于扩大主阀节流部104的开口量的比例控制范围并提高比例控制性。即,在主阀102设有座部102A和圆筒部102B,但在其之间设有工具退让槽102C。这是为了确保座部102A和圆筒部102B的尺寸精度以及表面粗糙度而在制造上所需的部位。但是,该范围即使对主阀102的位移进行比例控制,主阀节流部104的开口部104A也会被遮断,因此对于开口控制成为浪费的控制范围。与此相对,为了扩大比例控制范围,考虑使开阀方向的最大位移量增加。但是,该情况下,会导致部件的大型化以及成本增加。
其次,第二问题是,在切换主阀节流部104的开口部104A的开口/遮断的主阀102的位移附近,由于流体力,主阀102的位移成为振动的举动。即,随着主阀节流部104的开口量接近“0”,通过主阀节流部104的喷流的朝向接近主阀102的轴向。由此,随着主阀节流部104的开口量接近“0”,作用于主阀102的轴向的流体力增大,容易引起振动的举动。与此相对,为了抑制振动的举动,考虑使主阀102大型化,使流体力相对于作用于主阀102的压力的大小相对地变小。但是,该情况下,也会导致部件的大型化以及成本增加。
本发明的目的在于提供一种流量控制阀,相对于先导节流部的开口量的比例控制范围扩大能够对主阀节流部的开口量进行比例控制的范围,而且在切换主阀节流部的开口部的开口/遮断的主阀的位移附近抑制流体力引起的主阀的位移的振动举动,实现高精度的流量控制。
本发明是一种流量控制阀,具备:壳体;主阀室,其设于上述壳体;主阀,其能够滑动地设于上述主阀室,且具有阀部;主阀座,其设于上述主阀室的一端侧,且通过上述主阀的阀部离座落座而将工作流体连通、遮断;入口侧流路,其对上述主阀给予远离上述主阀座的方向的压力,并且从上述主阀室的外部向上述主阀室的内部导入工作流体;出口侧流路,其在上述主阀远离上述主阀座时从上述主阀室的内部向上述主阀室的外部导出工作流体,并且对上述主阀给予远离上述主阀座的方向的压力;背压室,其设于上述主阀室的另一端侧,且对上述主阀给予靠近上述主阀座的方向的压力;反馈流路,其设于上述主阀,且将上述入口侧流路与上述背压室连通;先导流路,其设于上述壳体,且将上述背压室与上述出口侧流路连通;主阀节流部,其设于上述主阀,且伴随上述主阀的远离上述主阀座的方向的位移而使上述入口侧流路与上述出口侧流路之间的开口量增大;反馈节流部,其设于上述反馈流路与上述背压室之间,且伴随上述主阀的远离上述主阀座的方向的位移而使上述反馈流路与上述背压室之间的开口量增大;先导阀,其能够滑动地设于上述壳体;以及先导节流部,其设于上述先导阀,且伴随上述先导阀的位移而使上述先导流路的开口量减少或者增大,具有根据上述先导节流部的开口量来控制上述主阀的位移量,从而可变地控制从上述入口侧流路向上述出口侧流路的流量的流量控制功能,其中,上述反馈节流部具有至少一个以上的边界部,该边界部以上述反馈节流部的开口量相对于上述主阀的靠近上述主阀座的方向的位移的变化率向较小的一侧变化的方式将上述反馈节流部的开口量的变化区间分开,上述边界部中的至少一个相对于上述主阀的靠近上述主阀座的方向的位移,存在于与上述主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的上述主阀的位移区域内,或者与之相比,存在于上述主阀的更接近上述主阀座的位移区间。
根据本发明,相对于先导节流部的开口量的比例控制范围扩大能够对主阀节流部的开口量进行比例控制的范围,而且在切换主阀节流部的开口部的开口/遮断的主阀的位移附近抑制流体力引起的主阀的位移的振动举动,能够实现高精度的流量控制。
附图说明
图1是表示将第一实施方式的流量控制阀应用于液压挖掘机的液压回路的情况的整体结构图。
图2是表示图1中的流量控制阀以及方向控制阀的纵剖视图。
图3是放大表示图2中的(III)部的纵剖视图。
图4是表示反馈节流部的开阀至开口量的变化率变化的边界部的状态的主阀的与图3相同位置的纵剖视图。
图5是表示最大开阀位置的主阀的与图3相同位置的纵剖视图。
图6是表示主阀(阀部件)的立体图。
图7是表示主阀(阀部件)的俯视图。
图8是表示从图7的状态沿周向旋转90度后的状态的主阀(阀部件)的俯视图。
图9是从图7中的箭头IX-IX方向观察到的主阀(阀部件)的纵剖视图。
图10是从图8中的箭头X-X方向观察到的主阀(阀部件)的纵剖视图。
图11是从图10中的箭头XI-XI方向观察到的主阀(阀部件)的横剖视图。
图12是表示第一实施方式的先导阀位移量与反馈节流部开口量、先导节流部开口量、主阀位移量以及主阀节流部开口量的关系的一例的特性线图。
图13是表示主阀位移量与主阀节流部开口量以及反馈节流部开口量的关系的一例的特性线图。
图14是表示第二实施方式的主阀(阀部件)的立体图。
图15是表示第二实施方式的主阀(阀部件)的俯视图。
图16是从图15中的箭头XVI-XVI方向观察到的主阀(阀部件)的纵剖视图。
图17是切断来表示第二实施方式的反馈节流部的立体图。
图18是表示第一变形例的主阀(阀部件)的立体图。
图19是表示第一变形例的主阀(阀部件)的俯视图。
图20是从图19中的箭头XX-XX方向观察到的主阀(阀部件)的纵剖视图。
图21是表示第二变形例的主阀(阀部件)的立体图。
图22是表示第二变形例的主阀(阀部件)的俯视图。
图23是从图22中的箭头XXIII-XXIII方向观察到的主阀(阀部件)的纵剖视图。
图24是表示比较例的流量控制阀的纵剖视图。
图25是表示比较例的先导阀位移量与反馈节流部开口量、先导节流部开口量、主阀位移量以及主阀节流部开口量的关系的一例的特性线图。
具体实施方式
以下,以将实施方式的流量控制阀应用于液压挖掘机的液压回路的情况为例,参照附图进行详细说明。
图1至图13表示第一实施方式。在图1中,作为工程机械的代表例的液压挖掘机1构成为包括:能够自行的履带式的下部行驶体2;能够回转地搭载在下部行驶体2上的上部回转体3;以及以能够进行俯仰动作的方式设于上部回转体3的前部侧且进行挖掘作业等的多关节构造的作业装置4。该情况下,下部行驶体2和上部回转体3构成液压挖掘机1的车体。
被称为作业机或者前部体的作业装置4例如构成为包括动臂5、斗杆6、作为作业工具的铲斗7。另外,作业装置4构成为包括:作为驱动动臂5的液压驱动器(油压驱动器)的动臂缸8;作为驱动斗杆6的液压驱动器的斗杆缸9;以及作为驱动铲斗7的液压驱动器的铲斗缸10(作业工具缸)。作业装置4基于来自液压泵11的压力油的供给,使作为液压缸的缸8、9、10伸长或者缩小,由此进行俯仰动作。此外,在图1中,为了避免附图变得复杂,主要示出与动臂缸8和斗杆缸9相关的液压回路。
搭载在液压挖掘机1的上部回转体3的主液压泵11与油箱12一起构成液压源。液压泵11例如由柴油发动机等原动机(未图示)旋转驱动。液压泵11吸入油箱12内的工作油并朝向泵管路13以及中间位置旁通管路14喷出(供给)压力油。喷出到泵管路13以及中间位置旁通管路14的压力油经由动臂用方向控制阀16供给至动臂缸8,经由斗杆用方向控制阀18供给至斗杆缸9。另外,在动臂用方向控制阀16以及斗杆用方向控制阀18与油箱12之间,例如设有用于使来自动臂缸8以及斗杆缸9的返回油向油箱12侧环流的油箱管路15。
在此,在泵管路13的中途,设有分支管路13A、13B。一方的分支管路13A经由后述的流量控制阀33而与斗杆用方向控制阀18的高压侧端口(即,图2中所示的后述的出口侧流路27)连接。另一方的分支管路13B与后述的动臂用方向控制阀16的高压侧端口连接。此外,泵管路13与油箱管路15经由别的分支管路、别的方向控制阀(均未图示)等也与铲斗缸10等连接。
作为动臂缸8用的方向控制阀的动臂用方向控制阀16(以下称为动臂用控制阀16)具有左、右液压先导部16A、16B,平时保持在中立位置(i)。动臂用控制阀16通过对左、右液压先导部16A、16B例如从作为液压先导式的操作阀的动臂用杆操作装置(未图示)供给先导压,从而从中立位置(i)切换为切换位置(ii)、(iii)。
一对驱动器管路17A、17B设置在动臂缸8与动臂用控制阀16之间。一方的驱动器管路17A将动臂缸8的底侧油室(未图示)连接于动臂用控制阀16的一方的压力油流出流入端口。另一方的驱动器管路17B将动臂缸8的杆侧油室(未图示)连接于动臂用控制阀16的另一方的压力油流出流入端口。
作为斗杆缸9用的方向控制阀的斗杆用方向控制阀18(以下称为斗杆用控制阀18)具有左、右液压先导部18A、18B,平时保持在中立位置(i)。斗杆用控制阀18通过对左、右液压先导部18A、18B例如从作为液压先导式的操作阀的斗杆用杆操作装置(未图示)供给先导压,从而从中立位置(i)切换为切换位置(ii)、(iii)。
一对驱动器管路19A、19B设置在斗杆缸9与斗杆用控制阀18之间。一方的驱动器管路19A将斗杆缸9的底侧油室(未图示)连接于斗杆用控制阀18的一方的压力油流出流入端口(即,图2中所示的流出流入通路28B)。另一方的驱动器管路19B将斗杆缸9的杆侧油室(未图示)连接于斗杆用控制阀18的另一方的压力油流出流入端口(即,图2中所示的流出流入通路28A)。
当斗杆用控制阀18从中立位置(i)切换为切换位置(ii)时,来自液压泵11的压力油经由分支管路13A、后述的流量控制阀33、斗杆用控制阀18、驱动器管路19A供给至斗杆缸9的底侧油室。杆侧油室内的压力油经由驱动器管路19B、斗杆用控制阀18、油箱管路15向油箱12排出。由此,斗杆缸9通过供给至底侧油室的压力油而伸长,使斗杆6向下转动。
当斗杆用控制阀18从中立位置(i)切换为切换位置(iii)时,来自液压泵11的压力油经由分支管路13A、流量控制阀33、斗杆用控制阀18、驱动器管路19B供给至斗杆缸9的杆侧油室。底侧油室内的压力油经由驱动器管路19A、斗杆用控制阀18、油箱管路15向油箱12排出。由此,斗杆缸9通过供给至杆侧油室的压力油而缩小,使斗杆6向上转动。
溢流阀20是设定压可变式的溢流阀。溢流阀20设置在泵管路13以及中间位置旁通管路14与油箱管路15之间。溢流阀20例如若泵管路13内的压力上升为设定压以上则开阀,将此时的过剩压向油箱管路15侧溢流。溢流阀20具有压力设定用弹簧20A以及先导油室20B等,压力设定用弹簧20A的设定压力根据从外部向先导油室20B供给的先导压而变化。由此,溢流阀20成为如下结构:溢流设定压能够在低压设定与高压设定之间调整为两级或者三级以上的多级。
控制阀装置21构成为包括斗杆用控制阀18和后述的流量控制阀33。如图2所示,控制阀装置21具有与斗杆用控制阀18和流量控制阀33共同的壳体22。该情况下,壳体22构成为包括:容纳斗杆用控制阀18的阀柱29及流量控制阀33的主阀43的主壳体23;以及容纳流量控制阀33的主阀43及先导阀55的先导壳体36。这些主壳体23和先导壳体36分别作为不同的部件分别形成。并且,通过在主壳体23安装先导壳体36,从而构成一个壳体22。
接着,对控制阀装置21的斗杆用控制阀18进行说明。此外,在图2中,示出中立位置(i)的状态的斗杆用控制阀18。
斗杆用控制阀18是控制从液压泵11向斗杆缸9供给的压力油的方向的滑阀装置。斗杆用控制阀18构成为包括主壳体23、阀柱滑动孔24、入口侧流路25、出口侧流路27、一对流出流入通路28A、28B、阀柱29、左、右盖体30A、30B、限位器31、以及弹簧32。主壳体23与先导壳体36一起构成控制阀装置21的壳体22。在主壳体23形成有阀柱滑动孔24、入口侧流路25、出口侧流路27、一对流出流入通路28A、28B。
阀柱滑动孔24在主壳体23的左、右方向(图2的左、右方向、后述的阀柱29滑动的轴向)上贯通地在直线上延伸。在阀柱滑动孔24的周壁侧形成有第一环状油槽24A、24B、第二环状油槽24C、24D、以及第三环状油槽24E、24F。第一环状油槽24A、24B彼此在左、右方向上分离地设置在阀柱滑动孔24的轴向的中央侧。第二环状油槽24C、24D彼此在左、右方向上分离地设置在比第一环状油槽24A、24B靠阀柱滑动孔24的轴向外侧的位置。第三环状油槽24E、24F彼此在左、右方向上分离地设置在比第二环状油槽24C、24D靠阀柱滑动孔24的轴向外侧的位置。
第一环状油槽24A、24B通过整体形成为倒U字状的出口侧流路27而相互连通。当阀柱29从图2所示的中立位置位移到左、右方向时,第一环状油槽24A、24B相对于第二环状油槽24C、24D连通、遮断。第二环状油槽24C、24D经由左、右流出流入通路28A、28B而与一对驱动器管路19A、19B始终连通。第三环状油槽24E、24F经由各油箱管路15而与油箱12始终连通。当阀柱29从图2所示的中立位置沿左、右方向位移时,第三环状油槽24E、24F相对于第二环状油槽24C、24D连通、遮断。
入口侧流路25设于从阀柱滑动孔24沿径向分离的位置。该情况下,入口侧流路25沿与阀柱滑动孔24正交的方向(图2的表、背方向)延伸。入口侧流路25经由泵管路13(更具体而言为分支管路13A)而与液压泵11连接。出口侧流路27在入口侧流路25和连通孔26的位置交叉,整体以倒U字状延伸。出口侧流路27将相互分离地设置的第一环状油槽24A、24B连通。
连通孔26配置在隔着出口侧流路27而与后述的阀芯滑动孔34对置的位置。连通孔26使入口侧流路25相对于出口侧流路27以交叉的方式连通。连通孔26与阀芯滑动孔34以及先导壳体36的凹部37一起构成主阀室42。并且,在出口侧流路27与连通孔26的交叉部位,设有作为后述的主阀43离座落座的环状阀座的锥形状的主阀座46。
一对流出流入通路28A、28B以隔着出口侧流路27以及阀芯滑动孔34的方式,在主壳体23的左、右方向上分离地设置。一对流出流入通路28A、28B构成斗杆用控制阀18的压力油流出流入端口。即,一对流出流入通路28A、28B经由驱动器管路19A、19B而与斗杆缸9(的杆侧油室、底侧油室)连接。
阀柱29嵌插在主壳体23的阀柱滑动孔24内。阀柱29根据从外部供给至液压先导部18A、18B的先导压而在阀柱滑动孔24内沿左、右方向滑动位移。由此,图1所示的斗杆用控制阀18从中立位置(i)切换为左、右切换位置(ii)、(iii)。
如图2所示,阀柱29具有使第二环状油槽24C、24D与第一环状油槽24A、24B和第三环状油槽24E、24F的任一方选择性地连通、遮断的切换区29A、29B。在切换区29A、29B,分别在周向上分离地形成有多个用于对压力油的流量进行微调的凹口29A1、29B1。
在此,当阀柱29向图2的左方向滑动位移时,阀柱29的切换区29A使第一环状油槽24A与第二环状油槽24C连通。与此同时,阀柱29的切换区29B使第一环状油槽24B相对于第二环状油槽24D遮断,并且使第二环状油槽24D与第三环状油槽24F连通。由此,斗杆用控制阀18从图1所示的中立位置(i)切换为右侧的切换位置(iii)。
另一方面,当阀柱29向图2中的右方向滑动位移时,阀柱29的切换区29B使第一环状油槽24B与第二环状油槽24D连通。与此同时,阀柱29的切换区29A使第一环状油槽24A相对于第二环状油槽24C遮断,并且使第二环状油槽24C与第三环状油槽24E连通。由此,斗杆用控制阀18从图1所示的中立位置(i)切换为左侧的切换位置(ii)。
左、右盖体30A、30B与阀柱29一起构成斗杆用控制阀18。盖体30A、30B位于阀柱滑动孔24的轴向(左、右方向)两侧而安装于主壳体23。盖体30A、30B封闭阀柱滑动孔24的两端侧。右侧的盖体30B形成为尺寸比左侧的盖体30A长,在该右侧的盖体30B内设有定心用的弹簧32。在盖体30A、30B的内侧设有液压先导部18A、18B。从操作阀(杆操作装置)向液压先导部18A、18B供给先导压。斗杆用控制阀18的阀柱29根据此时的先导压而在阀柱滑动孔24内向图2的左、右方向滑动位移。
限位器31与该阀柱29一体地设置在阀柱29的右侧。限位器31能够位移地配置在盖体30B内,具有在盖体30B内沿轴向延伸的轴部31A。当阀柱29向图2的右方向位移时,限位器31限制阀柱29的行程终点。
弹簧32是用于将阀柱29保持在中立位置的定心用的弹簧。弹簧32位于限位器31的轴部31A的外周侧并以预先给予初始载荷状态配设在阀柱29的端面与限位器31之间。当来自液压先导部18A、18B的先导压下降至油箱压水平时,弹簧32将阀柱29保持在中立位置。
接着,对控制阀装置21的流量控制阀33进行说明。此外,图2以及图3表示主阀43闭阀的状态,图4以及图5表示主阀43开阀的状态。另外,图5表示主阀43最大开阀的最大流量的状态。
流量控制阀33是进行向斗杆缸9供给的压力油的流量的调整的提升阀装置。第一实施方式的流量控制阀33是座阀型流量控制阀。流量控制阀33具备壳体22、主阀室42、主阀43、主阀座46、入口侧流路25、出口侧流路27、背压室47、反馈流路49、先导流路50、主阀节流部53、反馈节流部54、先导阀55、以及先导节流部56。
壳体22由主壳体23和先导壳体36构成。即,主壳体23与先导壳体36一起构成流量控制阀33的壳体22。在主壳体23,除了入口侧流路25、连通孔26、出口侧流路27以外,还形成有阀芯滑动孔34、分支通路35。
阀芯滑动孔34配置在隔着连通孔26以及出口侧流路27而与入口侧流路25相反的一侧,作为带台阶孔而形成。阀芯滑动孔34在先导壳体36与出口侧流路27之间沿与阀柱滑动孔24正交的方向(图2的上、下方向)延伸。阀芯滑动孔34与连通孔26以及先导壳体36的凹部37一起构成主阀室42。并且,在主阀43能够位移地嵌插(嵌合)在主阀室42内。
分支通路35是从出口侧流路27的中途分支的油路。分支通路35与先导壳体36侧的第二通路40始终连通。分支通路35与第二通路40、以及设于先导壳体36的作为别的通路的第一通路39一起构成先导流路50。
先导壳体36与主壳体23一起构成流量控制阀33的壳体22。先导壳体36以从外侧封闭主壳体23的阀芯滑动孔34的方式设置在主壳体23的外侧面。在先导壳体36设有:容纳后述的主阀43以及阀弹簧48的凹部37;容纳后述的先导阀55等的阀容纳孔38;将该阀容纳孔38与凹部37之间连通的第一通路39;在主壳体23的分支通路35与阀容纳孔38之间沿斜向倾斜地延伸并通过先导阀55相对于第一通路39连通、遮断的第二通路40;以及先导压的供排端口41。供排端口41与由阀容纳孔38的内表面和先导阀55划分的后述的先导室57连接。
主阀室42设于壳体22。即,主阀室42由主壳体23的阀芯滑动孔34以及连通孔26和先导壳体36的凹部37构成,在内部容纳主阀43。由此,主阀室42遍及主壳体23和先导壳体36这双方地设置。
主阀43能够滑动地设于主阀室42。主阀43是流量控制阀33的阀芯,具有作为阀部的座部44D。该情况下,主阀43构成为包括:嵌插在阀芯滑动孔34内的带台阶的阀部件44;以及与阀部件44的轴向一侧螺纹结合地设置且将后述的止回阀62保持为能够在与阀部件44之间位移的阀保持部件45。阀保持部件45构成为包括:将阀弹簧48以缩装状态支撑在与先导壳体36的凹部37(的底部)之间的弹簧承受部45A;以及形成为有底筒状且以旋入阀部件44(后述的带台阶孔部44G的上部侧)内的状态将止回阀62能够位移地保持在内侧的保持筒部45B。在保持筒部45B的内侧收纳有止回阀62和弹簧63。阀保持部件45以收纳了止回阀62和弹簧63的状态通过螺纹结合安装在主阀43的阀部件44。
阀部件44构成为包括:能够滑动地嵌插在阀芯滑动孔34内的大径部44A;设置在该大径部44A的轴向一侧的小径筒部44B;经由小径的缩径部44C而一体形成于大径部44A的轴向另一侧且外周侧相对于主壳体23的主阀座46离座落座的座部44D;以及从该座部44D的另一侧(前端侧)朝向入口侧流路25沿轴向突出的圆筒部44E。该情况下,作为阀部的座部44D设于主阀43(阀部件44)。座部44D通过与主阀座46接触(落座),从而将入口侧流路25与出口侧流路27之间的工作流体的流动遮断。
另外,在阀部件44设有:从圆筒部44E的内周侧向缩径部44C、大径部44A、小径筒部44B内朝向轴向一侧(上侧)延伸且在中途部位形成有止回阀62用的阀座44F的带台阶孔部44G;沿该带台阶孔部44G的径向延伸的径向孔44H;以及后述的反馈节流部54。带台阶孔部44G经由圆筒部44E的内周侧而与入口侧流路25连通。径向孔44H经由反馈节流部54而与后述的背压室47连通。由此,带台阶孔部44G以及径向孔44H构成反馈流路49。另外,在阀部件44的圆筒部44E设有后述的主阀节流部53。
主阀座46设于主阀室42的一端侧(入口侧流路25侧)。即,主阀座46设置在主壳体23中的出口侧流路27与连通孔26的交叉部位,作为锥形状的环状阀座而构成。主阀座46通过主阀43的座部44D离座落座而将工作流体连通、遮断。
入口侧流路25设于主壳体23,与液压泵11的喷出侧连接。入口侧流路25基于从液压泵11供给的压力油(工作流体)而对主阀43给予远离主阀座46的方向(开阀方向)的压力。与此同时,入口侧流路25从主阀室42的外部(液压泵11侧)向主阀室42的内部导入工作流体。入口侧流路25面向主阀座46。
出口侧流路27设于主壳体23,且与斗杆用控制阀18的阀柱滑动孔24连接。在主阀43从主阀座46离开时,出口侧流路27从主阀室42的内部(连通孔26侧)向主阀室42的外部(斗杆用控制阀18的阀柱滑动孔24侧、更详细而言为斗杆缸9侧)导出工作流体。与此同时,出口侧流路27对主阀43给予远离主阀座46的方向(开阀方向)的压力。出口侧流路27也面向主阀座46。入口侧流路25和出口侧流路27对主阀43给予开阀方向的压力。
背压室47设于主阀室42的另一端侧(与入口侧流路25相反的一侧)。背压室47对主阀43给予靠近主阀座46的方向(闭阀方向)的压力。即,背压室47是可变地控制主阀43的位移量(提升量)的控制压室,形成在先导壳体36的凹部37与主阀43之间。并且,背压室47与先导壳体36的第一通路39始终连通。
阀弹簧48设于背压室47内。即,阀弹簧48位于背压室47内并配设在主阀43(的阀保持部件45)与先导壳体36的凹部37(的底部)之间。阀弹簧48使用螺旋弹簧等而构成,经由阀保持部件45对阀部件44向闭阀方向施力。即,阀弹簧48对主阀43(阀保持部件45)始终向闭阀方向施力。主阀43也通过在背压室47内产生的背压(控制压)向闭阀方向按压。
反馈流路49设于主阀43的内部。即,反馈流路49由主阀43(阀部件44)的带台阶孔部44G和径向孔44H构成。该情况下,径向孔44H经由反馈节流部54而与背压室47连通。由此,反馈流路49将入口侧流路25与背压室47连通。
先导流路50设于壳体22(主壳体23以及先导壳体36)。即,先导流路50由主壳体23的分支通路35和先导壳体36的第一通路39及第二通路40构成。由此,先导流路50将背压室47与出口侧流路27连通。该情况下,第一通路39构成先导节流部56的成为上游侧的管路的先导节流部上游管路51。第二通路40以及分支通路35构成先导节流部56的成为下游侧的管路的先导节流部下游管路52。
主阀节流部53设于主阀43(更具体而言,阀部件44)的前端侧(入口侧流路25侧)。如后文所述,主阀节流部53由横孔53A和固定节流部53B构成。伴随主阀43的远离主阀座46的方向的位移(图2至图5的向上、下方向的上侧的位移),主阀节流部53使入口侧流路25与出口侧流路27之间的开口量增大。
反馈节流部54设置在反馈流路49与背压室47之间。反馈节流部54作为可变节流部设置在主阀43(阀部件44的大径部44A)的外周面侧。伴随主阀43的远离主阀座46的方向(开阀方向)的位移,反馈节流部54使反馈流路49与背压室47之间的开口量增大。
如图2所示,先导阀55能够滑动地设置在壳体22(先导壳体36)。即,先导阀55能够滑动地嵌插(嵌合)地设置在先导壳体36的阀容纳孔38内。先导阀55作为具有先导节流部56的滑阀芯而构成。先导阀55通过向先导室57导入工作流体并加压而位移。另外,伴随先导阀55的位移,后述的排泄室59的内部的工作流体从排泄端口59A排出。先导室57以及排泄室59设于先导壳体36。
先导节流部56设于先导阀55。即,先导节流部56作为可变节流部设置在先导阀55的外周面侧。伴随先导阀55的位移,先导节流部56使先导流路50的开口量减少。即,伴随向先导室57供给压力油(先导压),先导阀55越向轴向的一侧(图2的左、右方向的右侧)前进,则先导节流部56越使先导流路50的开口量减少。该情况下,先导节流部56作为越向轴向的一侧前进(越远离先导室57)则深度越深的切口而构成。此外,先导节流部例如也可以作为深度为恒定的切口而构成。
盖体58位于阀容纳孔38的轴向的一侧并通过螺纹结合来安装于先导壳体36。盖体58通过封闭阀容纳孔38的一侧,从而在先导阀55的一侧划分排泄室(弹簧室)59。并且,在盖体58与先导阀55之间,以缩装状态设有弹簧60。弹簧60经由垫圈61对先导阀55向开阀方向施力。即,在排泄室59设有与先导阀55接触的垫圈61、以及经由垫圈61对先导阀55向开阀方向施力的弹簧60。与先导壳体36螺纹结合的盖体58以对弹簧60施力的方式构成。
先导阀55在通过弹簧60配置在图1中所示的连通位置(a)时,经由先导节流部56使作为先导流路50的第一、第二通路39、40间连通。此时,主阀43的背压室47经由第一、第二通路39、40以及主壳体23侧的分支通路35而与出口侧流路27连通,保持为与出口侧流路27相等的压力。由此,主阀43开阀至全开位置。
另一方面,先导阀55在从外部指令用的远程操作阀(未图示)经由供排端口41向先导室57供给的作为外部指令压的先导压上升至预先决定的预定的压力值以上时,抵抗弹簧60而滑动位移,将第一、第二通路39、40间遮断。由此,先导阀55抵抗弹簧60而从图1中所示的连通位置(a)切换为遮断位置(b)。此时,主阀43的背压室47相对于第二通路40(出口侧流路27)以最小的开口量连通。由此,主阀43成为最小开口位置。
止回阀62设于反馈流路49。即,止回阀62容纳在阀部件44与阀保持部件45之间。止回阀62能够滑动地嵌插在阀保持部件45的保持筒部45B内,始终由弹簧63施力落座于阀部件44的阀座44F。即,止回阀用的弹簧63对止回阀62向闭阀方向施力。止回阀62允许从入口侧流路25向背压室47流动工作流体,阻止(遮断)与之相反的流动。即,若从阀部件44的圆筒部44E侧作用入口侧流路25内的压力,则止回阀62抵抗弹簧63而以从阀座44F离座的方式开阀。
由此,入口侧流路25内的压力油经由阀部件44的带台阶孔部44G以及径向孔44H、反馈节流部54而供给至背压室47。这样,止回阀62允许压力油在主阀43内从入口侧流路25朝向背压室47流通,阻止逆向的流动。即,止回阀62阻止背压室47内的油液经由阀部件44的径向孔44H等朝向带台阶孔部44G、入口侧流路25流通。止回阀62与主阀43的座部44D一起遮断从出口侧流路27向入口侧流路25的逆流。
这样构成的流量控制阀33具有流量控制功能和负载止回功能。即,流量控制阀33具有通过根据先导节流部56的开口量来控制主阀43的位移量(提升量、即开口面积),从而可变地控制从入口侧流路25向出口侧流路27的流量(在斗杆用控制阀18流通的压力油的流量)的流量控制功能。与此同时,流量控制阀33具有当入口侧流路25的压力相对于出口侧流路27的压力较低时,利用主阀43和止回阀62来阻止从出口侧流路27向入口侧流路25的工作流体(油液)的流动的负载止回功能。
接着,对主阀43的圆筒部44E进行说明。
即,在主阀43,以位于成为前端侧的入口侧流路25侧的方式设有圆筒部44E。换言之,主阀43的阀部件44的前端侧成为圆筒部44E。在圆筒部44E设有主阀节流部53。另外,在圆筒部44E的基端侧(座部44D侧)设有工具退让槽44J。即,在圆筒部44E与座部44D的连接部、换言之在座部44D与圆筒部44E之间设有工具退让槽44J。工具退让槽44J作为为了确保座部44D和圆筒部44E的尺寸精度以及表面粗糙度而所需的加工工具的退让槽发挥功能。
主阀节流部53伴随主阀43的轴向的位移(图2至图5的上、下方向的位移),调整从入口侧流路25经由连通孔26流向出口侧流路27的压力油的流量(连通孔26相对于出口侧流路27的开口面积)。主阀节流部53由多个(例如八个)横孔53A和多个(例如四个)固定节流部53B构成。
横孔53A设于主阀43的圆筒部44E。横孔53A沿主阀43的径向(与主阀43的中心轴线正交的方向)延伸。即,横孔53A作为在圆筒部44E的外周侧与内周侧之间贯通的贯通孔而形成于圆筒部44E。固定节流部53B以位于比横孔53A靠座部44D侧的方式设于主阀43的圆筒部44E。固定节流部53B沿主阀43的径向(与主阀43的中心轴线正交的方向)延伸,作为直径比横孔53A小的节流孔而形成于圆筒部44E。
即,固定节流部53B也与横孔53A相同,在圆筒部44E的外周侧与内周侧之间贯通。固定节流部53B设置在与工具退让槽44J对应的位置。由此,固定节流部53B向工具退让槽44J开口。横孔53A以及固定节流部53B经由主阀43的内部(更具体而言,圆筒部44E的内部)而将入口侧流路25与出口侧流路27连通。
接着,对反馈节流部54进行说明。
反馈节流部54设于主阀43的阀部件44。在此,在第一实施方式中,构成为,相对于先导节流部56的开口量的比例控制范围扩大能够对主阀节流部53的开口量进行比例控制的范围,而且能够在切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的主阀43的位移附近抑制流体力引起的主阀43的位移的振动举动。因此,如图2至图11所示,反馈节流部54由开口量相对于主阀43的位移量的变化率小的小变化节流部54A和开口量的变化率大的大变化节流部54B构成。关于反馈节流部54的详细结构将于后文叙述。
具备第一实施方式的流量控制阀33的控制阀装置21具有如上所述的结构,以下对其工作进行说明。
首先,从液压泵11喷出的压力油从泵管路13的分支管路13A流通于主壳体23的入口侧流路25、流量控制阀33的主阀43与连通孔26之间(主阀节流部53)并流向出口侧流路27。流到出口侧流路27的压力油通过将斗杆用控制阀18从中立位置(i)切换为切换位置(ii)或者(iii),从而经由一对驱动器管路19A、19B而向斗杆缸9供排。
向斗杆缸9供给的压力油的流量由流量控制阀33的主阀43的开口面积和斗杆用控制阀18的阀柱29(切换区29A、29B)的开口面积决定。另外,在遮断从主壳体23的入口侧流路25朝向出口侧流路27的压力油的流动的情况下,流量控制阀33的主阀43通过使座部44D落座于主壳体23的主阀座46而将两流路25、27之间遮断。
在此,在可变地控制从入口侧流路25向出口侧流路27的流量的情况下,通过向先导阀55的先导室57供给先导压,从而先导室57被加压,先导阀55朝向图2的右方位移。由此,可变地控制先导阀55的先导节流部56的开口量。并且,例如,在入口侧流路25的压力相对于出口侧流路27较高的情况下,从入口侧流路25向出口侧流路27产生流动。此时,从入口侧流路25向止回阀62、反馈节流部54、背压室47产生流动,并且从背压室47向先导节流部上游管路51、先导节流部56、先导节流部下游管路52、出口侧流路27也产生流动。
在此,在相对于作为背压室47与出口侧流路27之间的开口量的先导节流部56的开口量而主阀43的开阀方向的位移量较大的情况下,由于反馈节流部54的开口量较大,因此背压室47的压力接近入口侧流路25的压力。由此,主阀43受到背压室47的压力产生的闭阀方向的力而向闭阀方向位移。其结果,伴随主阀43的位移,反馈节流部54的开口量减少,因此背压室47的压力减压,作用于主阀43的背压室47的压力产生的闭阀方向的力减少。
该位置反馈作用的结果是,主阀43在“入口侧流路25和出口侧流路27的压力产生的开阀方向的力”与“背压室47的压力和阀弹簧48产生的闭阀方向的力”平衡的位置停止。由此,以反馈节流部54的开口量与可变地控制的先导节流部56的开口量对应的方式控制主阀43的位移量。并且,伴随于此,通过控制主阀节流部53的开口量,能够可变地控制从入口侧流路25向出口侧流路27的流量。
另一方面,在将从入口侧流路25向出口侧流路27的流量控制为最小的情况下,先导室57被加压至最大压力,先导阀55位移至最大位移量,先导节流部56的开口量被控制为最小。在此,例如,在入口侧流路25的压力相对于出口侧流路27较高的情况下,从入口侧流路25向出口侧流路27产生流动。此时,从入口侧流路25向止回阀62、反馈节流部54、背压室47产生流动,并且从背压室47向先导节流部上游管路51、先导节流部56、先导节流部下游管路52、出口侧流路27也产生流动。
通过上述的位置反馈作用,以反馈节流部54的开口量与先导节流部56的开口量对应的方式将主阀43的位移量控制为最小。并且,伴随于此,通过将主阀节流部53的开口量控制为最小,从而将从入口侧流路25向出口侧流路27的流量控制为最小。
另外,关于负载止回功能,在入口侧流路25的压力相对于出口侧流路27较低的情况下,有从出口侧流路27向入口侧流路25产生逆流的倾向。此时,虽然从出口侧流路27向先导节流部下游管路52、先导节流部56、先导节流部上游管路51、背压室47、反馈节流部54、止回阀62、入口侧流路25产生流动,但该流动被止回阀62遮断。由此,背压室47与出口侧流路27的压力变得相等,在主阀43产生背压室47的压力引起的闭阀方向的力而主阀43向闭阀方向位移。由此,主阀43的座部44D落座于主阀座46,从出口侧流路27向主阀节流部53、入口侧流路25的流动被遮断。其结果,可有效地防止从出口侧流路27向入口侧流路25的逆流,能够起到负载止回功能。
在此,如图2至图11所示,反馈节流部54由开口量相对于主阀43的位移量的变化率小的小变化节流部54A和开口量的变化率大的大变化节流部54B构成。小变化节流部54A和大变化节流部54B分别设于主阀43(阀部件44)的外周面。该情况下,小变化节流部54A与大变化节流部54B分别在主阀43(阀部件44)的周向各分离90度地交替地设置。即,小变化节流部54A在阀部件44的外周面上沿周向分离180度地设有两个。大变化节流部54B在阀部件44的外周面沿周向分离180度地设有两个。小变化节流部54A相对于大变化节流部54B沿周向偏移90度。
小变化节流部54A构成为至少在主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的主阀43的位移范围(相当于图6中的区间L1)内开口。该情况下,如图9所示,小变化节流部54A作为在主阀43的轴向上延伸而且深度恒定的切口(槽)而形成于主阀43(阀部件44)。另外,小变化节流部54A遍及“主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的主阀43的位移范围(相当于图6中的区间L1)”和“主阀节流部53的开口部(横孔53A)开口的主阀43的位移范围(相当于图6中的区间L2)这双方而在主阀43(阀部件44)的轴向上延伸。
另一方面,大变化节流部54B构成为,切换大变化节流部54B的开口部的开口/遮断的主阀43的位移量与切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的主阀43的位移量一致。即,大变化节流部54B构成为在主阀节流部53的开口部(横孔53A)开口的主阀43的位移范围(相当于图6中的区间L2)内开口。该情况下,如图10所示,大变化节流部54B作为在主阀43的轴向上延伸而且深度越向主阀43的前端侧前进则越深的槽(切口)而形成于主阀43(阀部件44)。另外,大变化节流部54B遍及“主阀节流部53的开口部(横孔53A)开口的主阀43的位移范围(相当于图6中的区间L2)”而在主阀43(阀部件44)的轴向上延伸。
由此,在第一实施方式中,反馈节流部54具有边界部K,该边界部以反馈节流部54的开口量相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移的变化率向较小的一侧变化的方式将反馈节流部54的开口量的变化区间分开。边界部K与将变化率不同的区间分开的部分(变化部)对应。并且,边界部K相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移,存在于与主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的位置对应的主阀43的位移区域内。换言之,边界部K存在于与主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的位置对应的主阀43的位移(位移区域)一致的位置。该情况下,反馈节流部54具有反馈节流部54的开口量相对于主阀43的位移的变化率小的小变化区间L1和开口量的变化率大的大变化区间L2。
小变化区间L1与小变化节流部54A对应。小变化区间L1以与切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的位置对应的主阀43的位移(位移区域)为边界,存在于主阀43的靠近主阀座46的方向的区间。大变化区间L2与大变化节流部54B以及小变化节流部54A对应。大变化区间L2以与切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的位置对应的主阀43的位移(位移区域)为边界,存在于主阀43的远离主阀座46的方向的区间。在第一实施方式中,反馈节流部54由相对于主阀43的位移而开口的位置(位移位置、位移区域)不同的两种切口、即小变化节流部54A和大变化节流部54B构成。
此外,在第一实施方式中,反馈节流部54的开口量的变化率变化的边界部K(即,切换大变化节流部54B的开口/遮断的边界部K)相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移,存在于与主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的位置对应的主阀43的位移区域内。换言之,边界部K存在于与主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的位置对应的主阀43的位移(位移区域)一致的位置。该情况下,“一致”不仅包含“完全一致”的情况,而且也包括例如因伴随制造误差等不可避的偏差而不完全一致的情况(实质上一致的情况)。另外,例如,在能够扩大对主阀节流部53的开口量进行比例控制的范围、而且能够抑制流体力引起的主阀43的位移的振动举动的范围内有偏差的情况也包含于“一致”。例如,将主阀43的位移量(从最大开阀位置至最大闭阀位置的轴向的位移量)设为H。该情况下,边界部K在从与主阀节流部53的开口部(横孔53A)遮断的位置所对应的主阀43的位移(位移区域)“完全一致”的位置例如偏移“±(1/35~1/70)H”程度的情况也包含于“一致”。即,“一致”也允许“不完全一致”的情况。
图12以及图13表示第一实施方式的流量控制阀33的特性。使用图12以及图13对与先导阀55的位移量相应的主阀43的状态进行说明。在先导阀55的位移量为“0”的情况下,先导节流部56的开口量成为最大,开阀方向的主阀43的位移量、主阀节流部53的开口量也成为最大。此时的主阀43的状态与图5对应。
接着,在图12中,若先导阀55的位移量从“0”变化至“位移A”,则先导节流部56的开口量减少,伴随于此,主阀43的位移量、主阀节流部53的开口量也减少,主阀节流部53的开口量达到“0”。此时,如图13所示,反馈节流部54的开口量由小变化节流部54A和大变化节流部54B的开口量的合计值构成。另外,先导阀55的“位移A”中的主阀43的状态与图4对应。
接着,在图12中,若先导阀55的位移量从“位移A”变化至“位移B”,则先导节流部56的开口量减少,伴随于此,主阀43的位移量也减少而达到“0”。此时,如图13所示,反馈节流部54的开口量仅由小变化节流部54A的开口量构成。另外,先导阀55的“位移B”中的主阀43的状态与图3对应。
在这样的第一实施方式中,相对于先导节流部56的开口量的比例控制范围,能够扩大对主阀节流部53的开口量进行比例控制的范围。另外,在切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的主阀43的位移(位移区域)附近,能够抑制流体力引起的主阀43的位移的振动举动,能够进行高精度的流量控制。关于这一点,对第一实施方式的流量控制阀33的特性和比较例的流量控制阀101(图24)的特性进行比较的同时进行说明。
图12以及图13表示第一实施方式的流量控制阀33的特性。与此相对,图13中的虚线(特性线100)以及图25表示比较例的流量控制阀101(图24)的特性。在第一实施方式中,如图13所示,在与比较例的反馈节流部103的最小开口量以及最大开口量一致且主阀节流部53开口的主阀43的位移范围(相当于图6中的区间L2)内,由小变化节流部54A和大变化节流部54B的开口量的合计值构成反馈节流部54的开口量。
因此,相对于比较例的反馈节流部103的开口量的变化率,能够增大第一实施方式的反馈节流部54的开口量的变化率。由此,如图12以及图25所示,能够使第一实施方式的情况的先导阀的位移量从“0”至“位移A”的范围相对于比较例的情况的先导阀的位移量从“0”至“位移A”的范围扩大。其结果,能够扩大主阀节流部53的开口量的比例控制范围,提高比例控制性。
另外,如图13所示,在主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的主阀43的位移范围(相当于图6中的区间L1)内,仅由小变化节流部54A构成反馈节流部54的开口量。因此,相对于比较例的反馈节流部103的开口量的变化率,能够减小第一实施方式的反馈节流部54的开口量的变化率。
由此,如图12以及图25所示,能够使第一实施方式的情况的先导阀的从“位移A”至“位移B”的范围相对于比较例的情况的先导阀的从“位移A”至“位移B”的范围变窄。因此,能够对主阀43的位移增大作为位置反馈作用发挥功能的压力产生的力。其结果,能够相对地抑制流体力给予主阀43的位移的影响,能够抑制流体力引起的主阀43的位移的振动举动。
如上所述,根据第一实施方式,反馈节流部54具有边界部K,该边界部以反馈节流部54的开口量相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移的变化率向较小的一侧变化的方式将反馈节流部54的开口量的变化区间分开。并且,边界部K相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移,存在于与主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的位置对应的主阀43的位移区域内。因此,若使先导节流部56的开口量逐渐减少,则主阀43位移至反馈节流部54的开口量到达边界部K,能够在该区间即“区间L2”对主阀节流部53的开口量进行比例控制。
并且,若先导节流部56的开口量减少,则主阀43位移至反馈节流部54的开口量成为对应的值,但在通过边界部K之后,反馈节流部54的开口量的变化变小。因此,与通过边界部K前比较,主阀43的位移的变化率变大,主阀43落座于主阀座46。该区间、即“区间L1”中,主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断,而且主阀43的位移的变化率较大。因此,相对于先导节流部56的开口量的比例控制范围,能够缩小主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的范围,能够扩大主阀节流部53开口的范围。即,能够解决上述的第一问题。
另外,在通过边界部K后的区间、即“区间L1”,主阀43的位移的变化率大是指,相对于主阀43的位移作为位置反馈作用发挥功能的压力引起的力大。因此,能够相对地抑制流体力给予主阀43的位移的影响。因此,能够抑制流体力引起的主阀43的位移的振动举动。即,上述的第二问题也能够解决。
根据第一实施方式,反馈节流部54具有小变化区间L1和大变化区间L2。并且,小变化区间L1以与切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的主阀43的位置对应的位移位置(位移区域)为边界,存在于主阀43的靠近主阀座46的方向的区间。另外,大变化区间L2以与切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的位置对应的主阀43的位移位置(位移区域)为边界,存在于主阀43的远离主阀座46的方向的区间。因此,能够将小变化区间L1与大变化区间L2的边界设为反馈节流部54的开口量的变化率变化的边界部K。
根据第一实施方式,反馈节流部54由相对于主阀43的位移而开口的位移位置(位移区域)不同的两种切口、即小变化节流部54A和大变化节流部54B构成。因此,能够将两种切口中的“一方的切口(小变化节流部54A)”与“另一方的切口(大变化节流部54B)”的边界设为反馈节流部的开口量的变化率变化的边界部K。
接着,图14至图17表示第二实施方式。第二实施方式的特征在于,反馈节流部由在中途宽度以及深度不同的一种切口构成。此外,在第二实施方式中,对于上述的第一实施方式相同的构成要素标注相同符号,并省略其说明。
第二实施方式的反馈节流部71构成为开口量相对于主阀43的位移量的变化率小的小变化节流部71A和开口量的变化率大的大变化节流部71B相互连通。即,反馈节流部71作为小变化节流部71A与大变化节流部71B连通的一种节流部而构成。反馈节流部71在主阀43(阀部件44)的周向上分离180度地设有两个。
小变化节流部71A构成为在主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的主阀43的位移范围(相当于图14中的区间L1)内开口。该情况下,如图16以及图17所示,小变化节流部71A作为在主阀43的轴向上延伸、而且深度恒定的切口(槽)而形成于主阀43(阀部件44)。
另一方面,大变化节流部71B与小变化节流部71A连接,构成为,从小变化节流部71A向大变化节流部71B切换的主阀43的位移量与切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的主阀43的位移量一致。即,大变化节流部71B构成为在主阀节流部53的开口部(横孔53A)开口的主阀43的位移范围(相当于图14中的区间L2)内开口。该情况下,如图16以及图17所示,大变化节流部71B作为在主阀43的轴向上延伸、而且深度越向主阀43的前端侧前进则越深的槽(切口)而形成于主阀43(阀部件44)。与小变化节流部71A相比,大变化节流部71B的宽度较大、而且深度也深。
由此,第二实施方式也与第一实施方式相同,反馈节流部71具有边界部K,该边界部以反馈节流部71的开口量相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移的变化率向较小的一侧变化的方式将反馈节流部71的开口量的变化区间分开。并且,边界部K相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移,存在于与主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的位置对应的主阀43的位移区域内。该情况下,反馈节流部71具有反馈节流部71的开口量相对于主阀43的位移的变化率小的小变化区间L1和开口量的变化率大的大变化区间L2。
小变化区间L1与小变化节流部71A对应。小变化区间L1以与切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的位置对应的主阀43的位移(位移位置、位移区域)为边界,存在于主阀43的靠近主阀座46的方向的区间。大变化区间L2与大变化节流部71B对应。大变化区间L2以切换主阀节流部53的开口部(横孔53A)的开口/遮断的主阀43的位移(位移位置、位移区域)为边界,存在于主阀43的远离主阀座46的方向的区间。在第二实施方式中,反馈节流部71由以宽度和深度不同的组合而构成的一种相互连通的切口、即、使小变化节流部71A与大变化节流部71B相互连通的一种切口(槽)构成。
第二实施方式由如上所述的小变化节流部71A和大变化节流部71B构成反馈节流部71,其基本的作用与上述的第一实施方式的基本的作用没有特别差异。即,第二实施方式的反馈节流部71也能够实现图13所示的开口特性。因此,第二实施方式也能够发挥与第一实施方式相同的效果。尤其是,根据第二实施方式,反馈节流部71由以宽度以及深度不同的组合而构成的一种相互连通的切口、即、使小变化节流部71A与大变化节流部71B相互连通的切口构成。因此,能够将切口中宽度以及深度不同的部位、即、小变化节流部71A与大变化节流部71B的连接部(边界)设为反馈节流部71的开口量的变化率变化的边界部K。
此外,在上述的第二实施方式中,以如下情况为例进行了说明:反馈节流部71由以宽度和深度不同的组合而构成的一种相互连通的切口、即、使小变化节流部71A与大变化节流部71B相互连通的切口(槽)构成。但是,并不限于此,例如,也可以如图18至图20所示的第一变形例那样,反馈节流部72由以宽度相同且深度不同的组合而构成的一种相互连通的切口、即、使小变化节流部72A与大变化节流部72B相互连通的切口(槽)构成。
另外,例如,也可以如图21至图23所示的第二变形例那样,反馈节流部73由以深度相同且宽度不同的组合而构成的一种相互连通的切口、即、使小变化节流部73A与大变化节流部73B相互连通的切口(槽)构成。另外,虽然省略了图示,但反馈节流部也可以由以宽度或者深度不同的组合而构成的两种以上相互连通的切口构成。即,反馈节流部能够由以宽度或者深度至少一个以上不同的组合而构成的至少一种以上相互连通的切口构成。
在上述的第一实施方式中,以如下情况为例进行了说明:反馈节流部54由相对于主阀43的位移而开口的位置(位移位置、位移区域)不同的两种切口、即、小变化节流部54A和大变化节流部54B构成。但是,并不限于此,例如,也可以由相对于主阀的位移而开口的位置(位移位置、位移区域)不同的三种或其以上的切口构成。即,反馈节流部能够由相对于主阀的位移而开口的位置(位移位置、位移区域)不同的至少两种以上的切口构成。
在第一实施方式中,以如下情况为例进行了说明:反馈节流部54的开口量的变化率变化的边界部K相对于主阀43的靠近主阀座46的方向的位移,存在于与主阀节流部53的开口部(横孔53A)被遮断的位置对应的主阀43的位移区域内。但是,并不限于此,例如,如图13中双点划线的特性线81所示,反馈节流部的开口量的变化率变化的边界部K′也可以相对于主阀的靠近主阀座的方向的位移,存在于比与主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的主阀的位移区域内更接近主阀的主阀座的位移区间内(例如,图6的区间L1内)。
该情况下,边界部K′能够位于图13中的由点P1、点P2以及点P3包围的三角形的范围内。由此,与图13中虚线所示的比较例的特性线100相比,扩大能够对主阀节流部的开口量进行比例控制的范围,而且能够抑制主阀的振动的举动。即,能够做成以下结构:边界部相对于主阀的靠近主阀座的方向的位移,存在于与主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的主阀的位移区域内,或者与之相比,存在于主阀的更接近主阀座的位移区间。
换言之,边界部设置在“与主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的主阀的位移区域”与“主阀的位移量成为0的位置(主阀落座于主阀座的位置)”之间。该情况下,最优选为,边界部存在于“与主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的主阀的位移区域”。另外,边界部与越接近“与主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的主阀的位移区域”越好。这对于第二实施方式、第一变形例、第二变形例也相同。
在第一实施方式中,以如下情况为例进行了说明:做成具有一个反馈节流部54的开口量的变化率变化的边界部K的结构。但是,并不限于此,边界部也可以做成具有两个、三个、以及其以上等多个的结构。该情况下,例如,也可以使多个边界部以沿着图13中的直线P1-P2和直线P2-P3的方式连续。即,反馈节流部能够做成具有至少一个以上的边界部的结构,该边界部以反馈节流部的开口量相对于主阀的靠近主阀座的方向的位移的变化率向较小的一侧变化的方式将反馈节流部的开口量的变化区间分开。并且,能够做成如下结构:边界部中的至少一个相对于主阀的靠近主阀座的方向的位移,存在于与主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的主阀的位移区域内,或者与之相比,存在于主阀的更接近主阀座的位移区间。这对于第二实施方式、第一变形例、第二变形例也相同。
在第一实施方式中,以由主壳体23和先导壳体36构成一个(一体或者共同)外壳的情况为例进行了说明。但是,并不限于此,例如也可以做成将主壳体和先导壳体分离地配置,并且在上述主壳体与先导壳体之间设置连接管路的结构。该情况下,主阀室设于主壳体。即,主阀室除了能够采用如上述的实施方式那样遍及主壳体和先导壳体地设置的结构以外,还能够采用设于主壳体的结构。总之,主阀室设于壳体(更具体而言,主壳体和先导壳体中的至少主壳体)。这对于第二实施方式、第一变形例、第二变形例也相同。
在第一实施方式中,以将先导阀55的先导节流部56做成伴随先导阀55的位移而使先导流路50的开口量减少的结构的情况为例进行了说明。但是,并不限于此,例如也可以将先导阀的先导节流部做成伴随先导阀的位移而使先导流路的开口量增大的结构。这对于第二实施方式、第一变形例、第二变形例也相同。
在第一实施方式中,以调整从斗杆用控制阀18朝向斗杆缸9供排的压力油的流量的流量控制阀33为例进行了说明。但是,并不限于此,例如可以应用于进行从动臂用控制阀16向动臂缸8供排的压力油的流量调整的情况的流量控制阀,也能够应用于通过方向控制阀向铲斗缸或其以外的液压驱动器供排压力油的情况的流量控制阀。这对于第二实施方式、第一变形例、第二变形例也相同。
在上述的各实施方式以及各变形例中,作为工程机械,以液压挖掘机1为例进行了说明。但是,并不限于此,例如能够广泛应用于轮式装载机、液压起重机、推土机等各种工程机械。另外,流量控制阀33只要是根据主阀43的位移量(提升量)将工作流体的流量从小流量可变地控制为大流量的结构即可,能够作为用于各种工业设备、机械设备的流量控制阀而广泛应用。
并且,各实施方式以及各变形例是例示,不言而喻,能够进行各实施方式以及各变形例中示出的结构的部分的置换或者组合。
符号说明
1—液压挖掘机(工程机械),21—控制阀装置,22—壳体,25—入口侧流路,27—出口侧流路,33—流量控制阀,36—先导壳体,42—主阀室,43—主阀,44D—座部(阀部),46—主阀座,47—背压室,49—反馈流路,50—先导流路,53—主阀节流部,54、71、72、73—反馈节流部,54A—小变化节流部(切口、小变化区间、大变化区间),54B—大变化节流部(切口、大变化区间),55—先导阀,56—先导节流部,71A、72A、73A—小变化节流部(切口、小变化区间),71B、72B、73B—大变化节流部(切口、大变化区间),K、K′—边界部。
Claims (4)
1.一种流量控制阀,其具备:
壳体;
主阀室,其设于上述壳体;
主阀,其能够滑动地设于上述主阀室,且具有阀部;
主阀座,其设于上述主阀室的一端侧,且通过上述主阀的阀部离座落座而将工作流体连通、遮断;
入口侧流路,其对上述主阀给予远离上述主阀座的方向的压力,并且从上述主阀室的外部向上述主阀室的内部导入工作流体;
出口侧流路,其在上述主阀远离上述主阀座时从上述主阀室的内部向上述主阀室的外部导出工作流体,并且对上述主阀给予远离上述主阀座的方向的压力;
背压室,其设于上述主阀室的另一端侧,且对上述主阀给予靠近上述主阀座的方向的压力;
反馈流路,其设于上述主阀,且将上述入口侧流路与上述背压室连通;
先导流路,其设于上述壳体,且将上述背压室与上述出口侧流路连通;
主阀节流部,其设于上述主阀,且伴随上述主阀的远离上述主阀座的方向的位移而使上述入口侧流路与上述出口侧流路之间的开口量增大;
反馈节流部,其设于上述反馈流路与上述背压室之间,且伴随上述主阀的远离上述主阀座的方向的位移而使上述反馈流路与上述背压室之间的开口量增大;
先导阀,其能够滑动地设于上述壳体;以及
先导节流部,其设于上述先导阀,且伴随上述先导阀的位移而使上述先导流路的开口量减少或者增大,
具有根据上述先导节流部的开口量来控制上述主阀的位移量,从而可变地控制从上述入口侧流路向上述出口侧流路的流量的流量控制功能,
上述流量控制阀的特征在于,
上述反馈节流部具有至少一个以上的边界部,该边界部以上述反馈节流部的开口量相对于上述主阀的靠近上述主阀座的方向的位移的变化率向较小的一侧变化的方式将上述反馈节流部的开口量的变化区间分开,
上述边界部中的至少一个相对于上述主阀的靠近上述主阀座的方向的位移,存在于与上述主阀节流部的开口部被遮断的位置对应的上述主阀的位移区域内,或者与之相比,存在于上述主阀的更接近上述主阀座的位移区间。
2.根据权利要求1所述的流量控制阀,其特征在于,
上述反馈节流部具有上述反馈节流部的开口量相对于上述主阀的位移的变化率小的小变化区间和开口量的变化率大的大变化区间,
上述小变化区间以与切换上述主阀节流部的开口部的开口/遮断的位置对应的上述主阀的位移区域为边界,存在于上述主阀的靠近上述主阀座的方向的区间,
上述大变化区间以与切换上述主阀节流部的开口部的开口/遮断的位置对应的上述主阀的位移区域为边界,存在于上述主阀的远离上述主阀座的方向的区间。
3.根据权利要求1所述的流量控制阀,其特征在于,
上述反馈节流部由相对于上述主阀的位移而开口的位置不同的至少两种以上的切口构成。
4.根据权利要求1所述的流量控制阀,其特征在于,
上述反馈节流部由以宽度和深度中至少一个以上不同的组合而构成的至少一种以上的相互连通的切口构成。
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