DE112013002580T5

DE112013002580T5 - Schaltventil

Info

Publication number: DE112013002580T5
Application number: DE112013002580.9T
Authority: DE
Inventors: Ltd. Terao Takeshi c/o KAYABA INDUSTRY Co.; Ltd. Nakamura Masayuki c/o KAYABA INDUSTRY Co.
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-03-05
Also published as: JP5984575B2; JP2014037862A; US20150167699A1; WO2014027621A1; KR20150005685A; CN104395614B; CN104395614A; US9810243B2; KR101679948B1

Abstract

Ein Schaltventil enthält einen Steuerkolben, einen ersten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Kolben-Seite in Verbindung steht, einen zweiten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Stangen-Seite in Verbindung steht, einen Überbrückungs-Kanal, der eine erste Öffnung, die an den ersten Zylinderanschluss angrenzt, und eine zweite Öffnung hat, die an den zweiten Zylinderanschluss angrenzt, einen Rückleit-Kanal, der in dem Steuerkolben ausgebildet ist, um den zweiten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Stangen-Seite in Verbindung steht, entsprechend einer Schaltposition des Steuerkolbens mit dem ersten Zylinderanschluss zu verbinden, sowie einen ersten Verbindungsanschluss und einen zweiten Verbindungsanschluss, die in dem Steuerkolben zur Verbindung mit dem Rückleit-Kanal ausgebildet sind. Entsprechend der Schaltposition des Steuerkolbens steht der erste Verbindungsanschluss mit der zweiten Öffnung des Überbrückungs-Kanals in Verbindung, die an den zweiten Zylinderanschluss angrenzt, und steht der zweite Verbindungsanschluss mit dem zweiten Zylinderanschluss in Verbindung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltventil, das einen Rückleitmechanismus aufweist, der Rücklauffluid zurückleitet, das aus einer Kammer an der Stangen-Seite eines Zylinders zu einer Kammer an der Kolben-Seite ausströmt.
Technischer Hintergrund
JP2001-304202A beschreibt diesen Typ Schaltventil.
JP2001-304202A offenbart ein Schaltventil, das einen Steuerkolben enthält, der einen Zylinder betätigt, indem er eine Richtung von Arbeitsöl steuert, das von einer Pumpe zugeführt wird und das einen innen ausgebildeten Rückleit-Kanal aufweist, über den Rücklauföl, das an einer Stangen-Seite des Zylinders ausströmt, zu einer Kammer an der Kolben-Seite zurückgeleitet wird.
Des Weiteren enthält der Rückleit-Kanal des in JP2001-304202A offenbarten Schaltventils ein Loch in radialer Richtung, das mit einer oberen und einer unteren Arbeitsöl-Zuleit/Ableit-Nut in Verbindung stehen kann, die sich an einem ersten Ende des Steuerkolbens befinden, ein Loch in axialer Richtung, das mit dem Loch in radialer Richtung in Verbindung steht, sowie ein Loch in radialer Richtung, das mit dem Loch in axialer Richtung in Verbindung steht und mit einer oberen und einer unteren Arbeitsöl-Zuleit/Ableit-Nut in Verbindung steht, die sich an einem zweiten Ende des Steuerkolbens befinden. Das Rücklauföl, das an der Stangen-Seite des Zylinders ausströmt, wird über das Loch in radialer Richtung an dem zweiten Ende, das Loch in axialer Richtung und das Loch in radialer Richtung an dem ersten Ende zu der Kammer an der Kolben-Seite zurückgeleitet.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei diesem Typ Schaltventil gelten Einschränkungen hinsichtlich einer Querschnittsfläche des Steuerkolbens usw., wodurch Vergrößerung eines Durchmessers des Rückleit-Kanals erschwert wird. Der Steuerkolben ist mit den Löchern in radialer Richtung und Umfangs- bzw. Ringnuten versehen, die in seinem Außenumfang ausgebildet sind, und daher verringert sich, wenn der Durchmesser des Rückleit-Kanals vergrößert wird, eine Querschnittsfläche eines Teils zum Ausbilden der Löcher in radialer Richtung usw., wodurch die Festigkeit beeinträchtigt wird.
Wenn so die Vergrößerung des Durchmessers des Rückleit-Kanals erschwert wird, nimmt Druckabfall in dem den Rückleit-Kanal durchlaufenden Fluid zu und führt zu einem entsprechenden Anstiegs des Drucks in einer Kammer an der Stangen-Seite. Wenn der Druck in der Kammer an der Stangen-Seite ansteigt, steigt auch ein Druck in der Kammer an der Kolben-Seite an, und daher muss ein Förderdruck einer Pumpe entsprechend erhöht werden. Dadurch kommt es zu einer Zunahme des Energieverbrauchs.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schaltventil zu schaffen, mit dem Druckverlust in einem Rückleit-Kanal verringert werden kann, so dass der Energieverbrauch reduziert werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Schaltventil, das zwischen Zuleitung und Ableitung eines Arbeitsfluids zu bzw. von einem Zylinder mit einer Kammer an der Kolben-Seite und einer Kammer an der Stangen-Seite umschaltet, einen Steuerkolben, der so in ein Ventilgehäuse integriert ist, dass er frei gleiten kann, einen ersten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Kolben-Seite in Verbindung steht, einen zweiten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Stangen-Seite in Verbindung steht, einen Überbrückungs-Kanal, der paarige Öffnungen aufweist, wobei eine erste Öffnung desselben an den ersten Zylinderanschluss angrenzt und eine zweite Öffnung desselben an den zweiten Zylinderanschluss angrenzt, einen Rückleit-Kanal, der in dem Steuerkolben ausgebildet ist und den zweiten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Stangen-Seite in Verbindung steht, entsprechend einer Schaltposition des Steuerkolbens mit dem ersten Zylinderanschluss verbindet, sowie einen ersten Verbindungsanschluss und einen zweiten Verbindungsanschluss, die in dem Steuerkolben ausgebildet sind und mit dem Rückleit-Kanal in Verbindung stehen. Entsprechend der Schaltposition des Steuerkolbens steht der erste Verbindungsanschluss mit der zweiten Öffnung des Überbrückungs-Kanals in Verbindung, die an den zweiten Zylinderanschluss angrenzt, und steht der zweite Verbindungsanschluss mit dem zweiten Zylinderanschluss in Verbindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht, die einen Steuerkolben eines Schaltventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, der in einer neutralen Position gehalten wird.
2 ist eine Schnittansicht, die den Steuerkolben des Schaltventils gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, der an eine Position auf der linken Seite geschaltet ist.
3 ist eine Schnittansicht, die den Steuerkolben des Schaltventils gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, der an eine Position auf der rechten Seite geschaltet ist.
4 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die ein Einrichtungs-Stromventil des Schaltventils gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die ein Einrichtungs-Stromventil des Schaltventils gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die ein Einrichtungs-Stromventil des Schaltventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, die ein Schaltventil gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 7 ein Schaltventil 200 gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, um das Verständnis eines Schaltventils 100 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Das in 7 gezeigte Schaltventil 200 enthält einen Steuerkolben S, der so in ein Ventilgehäuse B integriert ist, dass er frei gleitet, einen Zylinderanschluss 2, der in dem Ventilgehäuse B ausgebildet und mit einer Kammer 1 an der Kolben-Seite eines Zylinders C verbunden ist, sowie einen Zylinderanschluss 4, der in dem Ventilgehäuse B ausgebildet ist und mit einer Kammer 3 an der Stangen-Seite verbunden ist. Ein Pumpenanschluss 5, der mit einer in der Figur nicht gezeigten Pumpe in Verbindung steht, ist in dem Ventilgehäuse B ausgebildet. Ein Druckfluid, das in den Pumpenanschluss 5 eingeleitet wird, durchläuft einen in der Figur nicht gezeigten Kanal und wird über ein Last-Rückschlagventil (load check valve) 6 in einen Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitet.
Der Überbrückungs-Kanal 7 enthält paarige Öffnungen. Eine erste Öffnung 7a grenzt an den Zylinderanschluss 2 an, und eine zweite Öffnung 7b grenzt an den Zylinderanschluss 4 an. Wenn sich der Steuerkolben S in einer in 7 gezeigten neutralen Position befindet, ist Verbindung zwischen dem Überbrückungs-Kanal 7 und den zwei Zylinderanschlüssen 2, 4 unterbrochen. Wenn der Steuerkolben S von der neutralen Position aus in der Figur nach rechts verschoben wird, steht die erste Öffnung 7a des Überbrückungs-Kanals 7 über eine in dem Steuerkolben S ausgebildete erste Ringnut 8 mit dem Zylinderanschluss 2 in Verbindung, während der Zylinderanschluss 4 und ein Tank-Kanal 11 über eine zweite Ringnut 9 sowie eine Drossel-Nut 10 miteinander in Verbindung stehen.
Dementsprechend wird Druckfluid von der Pumpe der Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C zugeführt, und Rücklauffluid aus der Kammer 3 an der Stangen-Seite wird in den Tank-Kanal 11 eingeleitet, so dass der Zylinder C ausfährt. Des Weiteren steht, wenn der Steuerkolben S, wie oben beschrieben, von der neutralen Position in der Figur nach rechts verschoben wird, der Zylinderanschluss 4 über die Drossel-Nut 10 mit dem Tank-Kanal 11 in Verbindung. Deshalb wird durch die Drossel-Nut 10 Druckverlust bzw. -abfall erzeugt, der zu einem entsprechenden Druckanstieg in dem Zylinderanschluss 4 führt.
Ein verbindendes Loch 12 ist in dem Steuerkolben S so ausgebildet, dass es entlang einer axialen Mitte desselben verläuft, und eine erste Bohrung 13 ist in einem vorderen Endteil des verbindenden Lochs 12 an der Seite des Zylinderanschlusses 4 ausgebildet. Wenn sich der Steuerkolben S in der neutralen Position befindet, öffnet sich die erste Bohrung 13 zu der zweiten Öffnung 7b des Überbrückungs-Kanals 7 hin. Wenn sich der Steuerkolben S von der neutralen Position aus nach rechts bewegt, öffnet sich die erste Bohrung 13 zu dem Zylinderanschluss 4 hin.
Ein Rückschlagventil 14 ist in einen Endabschnitt des verbindenden Lochs 12 an der Seite integriert, die dem Endabschnitt gegenüberliegt, in dem die erste Bohrung 13 ausgebildet ist. Wenn sich das Rückschlagventil 14 öffnet, steht eine zweite Bohrung 15, die an die erste Ringnut 8 angrenzt, mit dem verbindenden Loch 12 in Verbindung. Das heißt, das Rückschlagventil 14 lässt Fluid nur von der ersten Bohrung 13 über das verbindende Loch 12 in die zweite Bohrung 15 strömen.
Wenn der Steuerkolben S die neutrale Position einnimmt, befindet sich die zweite Bohrung 15 zwischen dem Zylinderanschluss 2 und der ersten Öffnung 7a in dem Überbrückungs-Kanal 7 und wird dadurch in einem gesperrten Zustand gehalten. Wenn der Steuerkolben S von diesem Zustand aus in der Figur nach rechts verschoben wird, steht die zweite Bohrung 15 über die erste Öffnung 7a in dem Überbrückungs-Kanal 7 mit der ersten Ringnut 8 in Verbindung. Des Weiteren steht, wenn der Steuerkolben S nach rechts verschoben wird, die zweite Bohrung 15 über einen ausgesparten Abschnitt 16 mit der ersten Öffnung 7a in dem Überbrückungs-Kanal 7 in Verbindung.
Bei dem Schaltventil 200 tritt, wenn der Steuerkolben S von der in 7 gezeigten neutralen Position aus in der Figur nach rechts verschoben wird, Druckfluid von dem Pumpenanschluss 5 durch einen in der Figur nicht dargestellten Kanal hindurch und öffnet mit Druck das Last-Rückschlagventil 6, so dass es in den Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitet wird. Das Druckfluid wird dann von dem Zylinderanschluss 2 über die erste Ringnut 8 in die Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C eingeleitet. Es ist anzumerken, dass dabei die zweite Bohrung 15 zu dem Überbrückungs-Kanal 7 offen ist. Rücklauffluid aus der Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C wird über die Drossel-Nut 10 in den Tank-Kanal 11 eingeleitet. Des Weiteren ist die erste Bohrung 13 zu dem Zylinderanschluss 4 offen.
Wenn der Zylinderanschluss 4 über die Drossel-Nut 10 mit dem Tank-Kanal 11 in Verbindung steht, kommt es zu Druckabfall in dem Fluid, das die Drossel-Nut 10 durchläuft, der zu einem Anstieg des Drucks in dem Zylinderanschluss 4 führt. Hochdruckfluid mit erhöhtem Druck in dem Zylinderanschluss 4 tritt durch die erste Bohrung 13 und das verbindende Loch 12 hindurch und öffnet dann mit Druck das Rückschlagventil 14, so dass es über die zweite Bohrung 15 in den Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitet wird. Dadurch wird das Rücklauffluid aus der Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C zu der Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C zurückgeleitet.
Bei dem Schaltventil 200 wird das Rücklauffluid aus der Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C über das in dem Steuerkolben S ausgebildete verbindende Loch 12 zurückgeleitet. Jedoch gelten Einschränkungen hinsichtlich einer Querschnittsfläche des Steuerkolbens S usw., wodurch Vergrößerung eines Durchmessers des verbindenden Lochs 12 erschwert wird. Die erste und die zweite Ringnut 8, 9 sowie die erste Bohrung 13 sind in dem Steuerkolben S ausgebildet, und daher verringert sich, wenn der Durchmesser des verbindenden Lochs 12 vergrößert wird, eine Querschnittsfläche eines Teils, in dem die erste und die zweite Ringnut 8, 9 sowie die erste Bohrung 13 ausgebildet sind, wodurch die Festigkeit beeinträchtigt wird. Wenn so Vergrößerung des Durchmessers des verbindenden Kanals 12 erschwert wird, nimmt Druckabfall in dem verbindenden Kanal 12 durchlaufenden Fluid zu und führt zu einem entsprechenden Anstieg des Drucks in der Kammer 3 an der Stangen-Seite. Wenn der Druck in der Kammer an der Stangen-Seite ansteigt, steigt auch der Druck in der Kammer 1 an der Kolben-Seite an, und daher muss ein Förderdruck der Pumpe entsprechend erhöht werden. Dadurch kommt es zu einer Zunahme des Energieverbrauchs.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ein Aufbau des Schaltventils 100 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Der Aufbau des Ventilgehäuses des Schaltventils 100 ist identisch mit dem Schaltventil 200, und es enthält auch gleiche Teile in dem Steuerkolben. Daher werden Bestandteile des Ventilgehäuses und des Steuerkolbens, die identisch mit denen des Schaltventils 200 des Vergleichsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind, unter Verwendung identischer Bezugszeichen beschrieben.
Das Schaltventil 100 steuert eine Funktion des Zylinders C, indem es zwischen Zuleitung und Ableitung eines Arbeitsfluids, wie beispielsweise Arbeitsöl, zu bzw. von dem Zylinder C umschaltet. Das Schaltventil 100 wird in einer Baumaschine oder dergleichen eingesetzt, die über eine Funktion zum Zurückleiten von Rücklauffluid in der Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C verfügt.
Das Schaltventil 100 enthält den Steuerkolben S, der so in das Ventilgehäuse B integriert ist, dass er frei gleiten kann, den Zylinderanschluss 2, der in dem Ventilgehäuse B ausgebildet und mit der Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C verbunden ist, sowie den Zylinderanschluss, der in dem Ventilgehäuse B ausgebildet und mit der Kammer 3 an der Stangen-Seite verbunden ist. Der Pumpenanschluss 5, der mit der in der Figur nicht gezeigten Pumpe in Verbindung steht, ist in dem Ventilgehäuse B ausgebildet. Das Druckfluid, das in den Pumpenanschluss 5 eingeleitet wird, durchläuft den in den Figuren nicht gezeigten Kanal und wird über das Last-Rückschlagventil 6 in den Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitet.
Der Überbrückungs-Kanal 7 enthält die paarigen Öffnungen, wobei die erste Öffnung 7a an den Zylinderanschluss 2 angrenzt und die zweite Öffnung 7b an den Zylinderanschluss 4 angrenzt. Wenn sich der Steuerkolben S in der in 1 gezeigten neutralen Position befindet, ist Verbindung zwischen dem Überbrückungs-Kanal 7 und den zwei Zylinderanschlüssen 2, 4 unterbrochen. Wenn der Steuerkolben S, wie in 3 gezeigt, von der neutralen Position aus in der Figur nach rechts verschoben wird, steht die erste Öffnung 7a des Überbrückungs-Kanals 7 über die in dem Steuerkolben S ausgebildete erste Ringnut 8 mit dem Zylinderanschluss 2 in Verbindung, während der Zylinderanschluss 4 und der Tank-Kanal über die zweite Ringnut 9 und die Drossel-Nut 10 miteinander in Verbindung stehen.
Dementsprechend wird das Druckfluid von der Pumpe der Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C zugeführt, und das Rücklauffluid aus der Kammer 3 an der Stangen-Seite wird über die zweite Ringnut 9 und die Drossel-Nut 10 in den Tank-Kanal 11 eingeleitet, so dass der Zylinder C ausfährt. Der Zylinderanschluss 4 steht über die Drossel-Nut 10 mit dem Tank-Kanal 11 in Verbindung, und daher wird durch die Drossel-Nut Druckabfall erzeugt, der zu einem entsprechenden Anstieg des Drucks in dem Zylinderanschluss 4 führt. Der Druck an der Seite des Zylinderanschlusses 4 wird durch das Vorhandensein der Drossel-Nut 10 erhöht, um einen weiter unten beschriebenen Rückleitstrom in den Zylinderanschluss 2 des Zylinders C hinein zu bewirken. Das Schaltventil 100 enthält Vorsteuerkammern 17, 17, die jeweiligen Endabschnitten des Steuerkolbens S zugewandt sind, sowie Zentrierfedern 18, 18, die sich jeweils in den Vorsteuerkammern 17, 17 befinden. Indem ein Vorsteuerdruck in eine der Vorsteuerkammern 17, 17 eingeleitet wird, wird die Position des Steuerkolbens S geändert. Die Zentrierfedern 18, 18 spannen den Steuerkolben S so, dass, wenn kein Vorsteuerdruck auf eine der Vorsteuerkammern 17, 17 wirkt, der Steuerkolben S in der neutralen Position gehalten wird.
Ein Aufnahmeloch 19 zum Aufnehmen eines Einrichtungs-Stromventils V ist in dem Steuerkolben S von einem rechten Ende der Figur her ausgebildet, das als ein vorderes Ende in einer Bewegungsrichtung des Steuerkolbens S bei Bewegung des Steuerkolbens S in einer Rückleitrichtung dient, d. h. in einer nach rechts verlaufenden Richtung in der Figur. Ein Öffnungsabschnitt des Aufnahmelochs 19 ist mit einem Stopfen 20 verschlossen. Indem so das Aufnahmeloch 19 von dem vorderen Ende her in der Richtung ausgebildet wird, in der sich der Steuerkolben S bei Rückleitung bewegt, kann eine Länge des Aufnahmelochs in axialer Richtung gegenüber einem Fall verkürzt werden, in dem das Aufnahmeloch beispielsweise von einer gegenüberliegenden Seite her ausgebildet ist.
Des Weiteren enthält der Steuerkolben S, wie in 4 gezeigt, einen Sitzabschnitt 21, der in einem unteren Abschnitt des Aufnahmelochs 19 ausgebildet ist, sowie einen verbindenden Kanal 22, der in einer axialen Richtung von dem Sitzabschnitt 21 her ausgebildet ist. Das Einrichtungs-Stromventil V ist zwischen dem Stopfen 20 und dem Sitzabschnitt 21 aufgenommen.
Der Steuerkolben S enthält an beiden Seiten des Sitzabschnitts 21 einen ersten Verbindungsanschluss 22a, der an der Seite des Pumpenanschlusses 5 ausgebildet ist und mit dem verbindenden Kanal 22c in Verbindung steht, sowie einen zweiten Verbindungsanschluss 22b, der mit einem Aufnahme-Kanal 19 in Verbindung steht, an einer dem ersten Verbindungsanschluss 22a gegenüberliegenden Seite. Der erste Verbindungsanschluss 22a und der zweite Verbindungsanschluss 22b öffnen sich in einer Außenumfangsfläche des Steuerkolbens S. Wenn der Steuerkolben S die in 1 gezeigte neutrale Position einnimmt, befindet sich der erste Verbindungsanschluss 22a zwischen dem Pumpenanschluss 5 und dem Zylinderanschluss 4, so dass die Öffnung in der Außenumfangsfläche des Steuerkolbens S in einem geschlossenen Zustand gehalten wird. Wenn der Steuerkolben S die in 1 gezeigte neutrale Position einnimmt, steht dabei der zweite Verbindungsanschluss 22b mit der zweiten Öffnung 7b in dem Überbrückungs-Kanal 7 in Verbindung. Es ist anzumerken, dass der erste Verbindungsanschluss 22a selbst dann in einer Positionsbeziehung ohne Verbindung mit dem Pumpenanschluss 5 verbleibt, wenn der Steuerkolben S, wie in 2 gezeigt, an eine Position auf der linken Seite verschoben wird.
Wenn der Steuerkolben S, wie in 3 gezeigt, an eine Position auf der rechten Seite verschoben wird, steht der erste Verbindungsanschluss 22a mit der zweiten Öffnung 7b in dem Überbrückungs-Kanal 7 in Verbindung, und der zweite Verbindungsanschluss 22b steht mit dem Zylinderanschluss 4 in Verbindung. Dabei liegt ein Zeitpunkt, zu dem der zweite Verbindungsanschluss 22b mit dem Zylinderanschluss 4 in Verbindung tritt, wenn der Steuerkolben S an die Position auf der rechten Seite verschoben wird, vor einem Zeitpunkt, zu dem der erste Verbindungsanschluss 22a mit der zweiten Öffnung 7b in dem Überbrückungs-Kanal 7 in Verbindung tritt.
Ein Abstandshalter 23 befindet sich in dem Aufnahmeloch 19, und eine Feder 24 ist zwischen dem Abstandshalter 23 und dem Einrichtungs-Stromventil V angeordnet. Das Einrichtungs-Stromventil V enthält einen Tellerabschnitt 25, der mit dem Sitzabschnitt 21 in Kontakt kommt, einen Passabschnitt 26, der einen größeren Durchmesser hat als der Tellerabschnitt 25 und in das Aufnahmeloch 19 eingepasst ist, sowie einen vorstehenden Abschnitt 27, der sich an einem vorderen Ende des Tellerabschnitts 25 befindet. Das Einrichtungs-Stromventil V ist so aufgebaut, dass normalerweise der Tellerabschnitt 25 mit dem Sitzabschnitt 21 in Kontakt ist, so dass der Sitzabschnitt 21 geschlossen ist.
Der Passabschnitt 26 ist so in das Aufnahmeloch 19 eingepasst, dass er frei gleitet, und eine Einpasslänge des Passabschnitts 26 relativ zu dem Aufnahmeloch 19 ist so eingestellt, dass sie erheblich größer ist als ein Außendurchmesser des Passabschnitts 26. So kann das Einrichtungs-Stromventil V stabil arbeiten. Des Weiteren ist ein Außendurchmesser des Tellerabschnitts 25 kleiner als ein Außendurchmesser des Passabschnitts 26, so dass ein Absatzabschnitt 28 an einem Grenzteil zwischen dem Tellerabschnitt 25 und dem Passabschnitt 26 ausgebildet ist.
Der vorstehende Abschnitt 27 ist so ausgebildet, dass er weiter zu dem ersten Verbindungsanschluss 22a vorsteht als der Sitzabschnitt 21, wenn das Einrichtungs-Stromventil V den Sitzabschnitt 21 schließt, so dass der vorstehende Abschnitt 27 in dem verbindenden Kanal 22c aufgenommen ist. Ein Durchgangsloch 29 ist in dem vorstehenden Abschnitt 27 und dem Tellerabschnitt 25 so ausgebildet, dass es jeweils durch die Mitte derselben hindurch verläuft. Des Weiteren ist eine Gegendruckkammer 30, die mit dem Durchgangsloch 29 in Verbindung steht und die Feder 24 aufnimmt, in dem Einrichtungs-Stromventil V ausgebildet. Die Gegendruckkammer 30 ist so ausgebildet, dass, wenn das Einrichtungs-Stromventil V den Sitzabschnitt 21 schließt, eine Druckaufnahmefläche der Gegendruckkammer 30 größer ist als eine Druckaufnahmefläche des Absatzabschnitts 28. Dementsprechend strömt Druckfluid, das über den ersten Verbindungsanschluss 22a einströmt, über das Durchgangsloch 29 in die Gegendruckkammer 30, die die Feder 24 aufnimmt, so dass der Druck des in die Gegendruckkammer 30 eingeleiteten Fluids auf das Einrichtungs-Stromventil V in einer Richtung wirkt, in der der Sitzabschnitt 21 geschlossen wird.
Dabei stehen in der vorliegenden Ausführungsform der erste Verbindungsanschluss 22a und der zweite Verbindungsanschluss 22b über das Aufnahmeloch 19, den Sitzabschnitt 21 und den Verbindungskanal 22c miteinander in Verbindung. Weiterhin dient in dieser Ausführungsform ein Kanal, der den ersten Verbindungsanschluss 22a mit dem zweiten Verbindungsanschluss 22b verbindet, als ein Rückleit-Kanal 22. Das heißt, das Aufnahmeloch 19, der Sitzabschnitt 21 und der verbindende Kanal 22c, die den Kanal bilden, der den ersten Verbindungsanschluss 22a mit dem zweiten Verbindungsanschluss 22b verbindet, dienen zusammen als der Rückleit-Kanal 22. Das heißt, ein Kanal, der von dem Aufnahmeloch 19 und dem Einrichtungs-Stromventil V gebildet wird, der Sitzabschnitt 21 und der Verbindungskanal 22c bilden den Rückleit-Kanal 22. Des Weiteren befindet sich ein Signal-Kanal 31 an einer dem Rückleit-Kanal 22 gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses B.
Im Folgenden werden Funktionsabläufe des Schaltventils 100 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Wenn der Steuerkolben S von der in 1 gezeigten neutralen Position aus an die in 2 gezeigte Position auf der linken Seite geschaltet bzw. verschoben wird, wird die erste Öffnung 7a gesperrt bzw. geschlossen, während die zweite Öffnung 7b in dem Überbrückungs-Kanal 7 mit dem Zylinderanschluss 4 über die zweite Ringnut 9 in Verbindung steht und der Zylinderanschluss 2 über die erste Ringnut 8 mit dem Tank-Kanal 11 in Verbindung steht. Dadurch wird das Druckfluid, das das Last-Rückschlagventil 6 über den Pumpenanschluss 5 öffnet, so dass es in den Überbrückungs-Kanal 7 geleitet wird, über den Zylinderanschluss 4 in die Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C eingeleitet. Des Weiteren wird das Rücklauffluid aus der Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C über den Zylinderanschluss 2 in den Tank-Kanal 11 eingeleitet, und daher fährt der Zylinder C ein.
Wenn der Steuerkolben S an die in 3 gezeigte Position auf der rechten Seite verschoben wird, steht die erste Öffnung 7a des Überbrückungs-Kanals 7 über die erste Ringnut 8 mit dem Zylinderanschluss 2 in Verbindung, und daher wird das über den Pumpenanschluss 5 in den Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitete Fluid über den Zylinderanschluss 2 in die Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C eingeleitet. Des Weiteren strömt dann ein Teil des Rücklauffluids aus der Kammer 3 an der Stangen-Seite über die Drossel-Nut 10 in den Tank-Kanal 11 ein, und daher kommt es zu einem relativen Anstieg des Drucks an der Seite des Zylinderanschlusses 4.
Während des Vorgangs, bei dem der Steuerkolben S an die Position auf der rechten Seite verschoben wird, tritt, wie oben beschrieben, der zweite Verbindungsanschluss 22b mit dem Zylinderanschluss 4 in Verbindung, und nach einer geringfügigen Verzögerung relativ zu dem Verbindungs-Zeitpunkt des zweiten Verbindungsanschlusses 22b tritt der erste Verbindungsanschluss 22a mit der zweiten Öffnung 7b in dem Überbrückungs-Kanal 7 in Verbindung. Wenn der zweite Verbindungsanschluss 22b mit dem Zylinderanschluss 4 in Verbindung steht, wirkt der relativ höhere Druck an der Seite des Zylinderanschlusses 4 auf den Absatzabschnitt 28 des Einrichtungs-Stromventils V. Dann tritt der erste Verbindungsanschluss 22a mit einer geringfügigen Verzögerung mit der zweiten Öffnung 7b in dem Überbrückungs-Kanal 7 in Verbindung.
So wirkt ein über die zweite Öffnung 7b in dem Überbrückungs-Kanal 7 eingeleiteter Pumpendruck in der Gegendruckkammer 30, während der relativ hohe Druck in dem Zylinderanschluss 4 auf den Absatzabschnitt 28 wirkt, und daher öffnet das Einrichtungs-Stromventil V den Sitzabschnitt 21 gegen die Wirkung der Feder 24. Wenn der Sitzabschnitt 21 geöffnet wird, wird das in den Zylinderanschluss 4 eingeleitete Rücklauffluid über den zweiten Verbindungsanschluss 22b, den Rückleit-Kanal 22 sowie den ersten Verbindungsanschluss 22a in den Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitet.
Es ist anzumerken, dass, da der vorstehende Abschnitt 27 an dem vorderen Ende des Tellerabschnitts 25 ausgebildet ist, ein Drosseleffekt zwischen dem vorstehenden Abschnitt 27 und dem Aufnahmeloch 19 wirkt, und daher eine Situation, in der der Druck an der Seite des Zylinderanschlusses 4 zu niedrig wird, so dass das Einrichtungs-Stromventil V den Sitzabschnitt 21 schließt, nicht eintritt.
Das in den Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitete Fluid vereinigt sich mit dem Druckfluid von dem Pumpenanschluss 5 und wird so der Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C zugeführt. Das heißt, das Rücklauffluid in der Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C wird zu der Kammer 1 an der Kolben-Seite zurückgeleitet.
Es ist anzumerken, dass ein Öffnungsabschnitt des ersten Verbindungsanschlusses 22a gemäß dieser Ausführungsform ein kreisförmiges Loch ist, jedoch, wie in 5 gezeigt, der erste Verbindungsanschluss 22a durch einen variablen Verbindungsanschluss gebildet werden kann, der eine variable Öffnung erhält, indem ein konischer Abschnitt 32 ausgebildet wird, dessen Tiefe von einer Vorderseite zu einer Rückseite in der Richtung allmählich zunimmt, in der sich der Steuerkolben S bewegt, um den ersten Verbindungsanschluss 22a mit der Öffnung 7b des Überbrückungs-Kanals 7 zu verbinden. Des Weiteren kann, wie in 6 gezeigt, der variable Verbindungsanschluss anstelle des konischen Abschnitts 32 durch eine Vielzahl von verbindender Löcher 33 gebildet werden, die von der Vorderseite zur Rückseite in der Richtung ausgebildet sind, in der sich der Steuerkolben S bewegt, um den ersten Verbindungsanschluss 22a mit der zweiten Öffnung 7b des Überbrückungs-Kanals 7 zu verbinden.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform werden die im Folgenden aufgeführten Effekte erzielt.
Bei dem Schaltventil 100 gemäß dieser Ausführungsform stehen der Zylinderanschluss 4 und die zweite Öffnung 7b des Überbrückungs-Kanals 7 über den Rückleit-Kanal 22 miteinander in Verbindung, und daher wird das Rücklauffluid von der Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C über den Überbrückungs-Kanal 7 in den Zylinderanschluss 2 eingeleitet und dann zu der Kammer 1 an der Kolben-Seite des Zylinders C zurückgeleitet. Eine Querschnittsfläche des Überbrückungs-Kanals 7 kann erheblich größer sein als die des verbindenden Lochs 12, das herkömmlicherweise in dem Steuerkolben S ausgebildet ist. Das heißt, Druckabfall kann gegenüber einem Fall, in dem das Rücklauffluid durch das verbindende Loch 12 mit kleinem Durchmesser hindurchtritt, reduziert werden, so dass eine Verringerung eines Strömungsweg-Widerstandes bei Zurückleitung des Rücklauffluids ermöglicht wird. Dadurch ist eine relative Verringerung des Drucks in der Kammer 3 an der Stangen-Seite bei Zurückleitung möglich, so dass eine Last, die auf die in den Figuren nicht dargestellte Pumpe wirkt, verringert werden kann und dementsprechend der Energieverbrauch verringert werden kann.
Des Weiteren ist das Einrichtungs-Stromventil V vorhanden und daher kann, wenn das Schaltventil 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise in einer Baumaschine eingesetzt wird, der Druck in der Kammer 3 an der Stangen-Seite während eines Aushubvorgangs, bei dem der Druck in der Kammer 1 an der Kolben-Seite hoch gehalten werden muss, und der Druck in der Kammer 3 an der Stangen-Seite niedrig gehalten werden muss, niedrig gehalten werden. Wenn während des Aushubvorgangs der Druck an der Seite der Pumpe das Einrichtungs-Stromventil V öffnet und in die Kammer 3 an der Stangen-Seite strömt, wirkt der Förderdruck der Pumpe auf die Kammer 3 an der Stangen-Seite, so dass sich der Wirkungsgrad bei dem Aushubvorgang verringert. Bei dem Schaltventil 100 der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch, wie oben beschrieben, der Druck in der Kammer 3 an der Stangen-Seite durch das Vorhandensein des Einrichtungs-Stromventils V niedrig gehalten, und dadurch wird der Wirkungsgrad bei dem Aushubvorgang nicht beeinträchtigt.
Des Weiteren liegt, wenn der Steuerkolben S verschoben wird, der Zeitpunkt, zu dem der zweite Verbindungsanschluss 22b mit dem Zylinderanschluss 4 in Verbindung tritt, vor dem Zeitpunkt, zu dem der erste Verbindungsanschluss 22a mit der zweiten Öffnung 7b des Überbrückungs-Kanals 7 in Verbindung tritt, und daher wirkt beim Beginn des Rückleitvorgangs, bei dem das Rücklauffluid aus der Kammer 3 an der Stangen-Seite zurückgeleitet wird, der Druck des Rücklauffluids auf das Einrichtungs-Stromventil V, bevor sich der erste Verbindungsanschluss 22a in dem Überbrückungs-Kanal 7 öffnet. Daher öffnet sich das Einrichtungs-Stromventil V zur gleichen Zeit, zu der der erste Verbindungsanschluss 22a mit dem Überbrückungs-Kanal 7 in Verbindung tritt, so dass sich ein Ansprechverhalten des Einrichtungs-Stromventils V verbessert.
Des Weiteren ist der erste Verbindungsanschluss 22a an einer Position ausgebildet, an der der erste Verbindungsanschluss 22a unabhängig von der Position des Steuerkolbens S nicht mit dem Pumpenanschluss 5 in Verbindung steht, der in dem Ventilgehäuse B ausgebildet ist und in den das Druckfluid von der Pumpe eingeleitet wird. Da der erste Verbindungsanschluss 22a nicht mit dem Pumpenanschluss 5 in Verbindung steht, kann zuverlässig verhindert werden, dass das Druckfluid von dem Pumpenanschluss 5 in den Rückleit-Kanal 22 zurückströmt. Wenn das Druckfluid von dem Pumpenanschluss 5 in den Rückleit-Kanal 22 zurückströmt, kann das Schaltventil 100 den Zylinder C nicht mehr steuern, bei dem Schaltventil 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommt es jedoch nicht zum Verlust der Steuerungsfähigkeit.
Des Weiteren kann, wenn der erste Verbindungsanschluss 22a als ein variabler Verbindungsanschluss ausgebildet wird, eine Verbindungsöffnung zu dem Überbrückungs-Kanal während des Bewegungsvorgangs des Steuerkolbens S allmählich vergrößert werden, und damit kann verhindert werden, dass der Druck in dem Überbrückungs-Kanal 7 schnell ansteigt. So kann ein auf den Zylinder C wirkender Stoß abgeschwächt werden.
Des Weiteren ist das Aufnahmeloch 19 zum Aufnehmen des Einrichtungs-Stromventils V in dem Steuerkolben S von dem vorderen Ende aus in der Bewegungsrichtung ausgebildet, in der sich der Steuerkolben S bei Rückleitung bewegt, und daher kann die Länge des Aufnahmelochs 19 in axialer Richtung verringert werden, wodurch Ausbildung des Lochs vereinfacht wird.
Weiterhin ist das Einrichtungs-Stromventil V zum Öffnen und Schließen des in dem Aufnahmeloch 19 ausgebildeten Sitzabschnitts 21 vorhanden, und in einem Zustand, in dem der Sitzabschnitt 21 durch das Einrichtungs-Stromventil V geschlossen wird, ist die Druckaufnahmefläche, an der der Druck von der Seite des zweiten Verbindungsanschlusses 22b aufgenommen wird, größer als die Druckaufnahmefläche, an der der Druck von der Seite des ersten Verbindungsanschlusses 22a aufgenommen wird. Der Sitzabschnitt 21 wird daher durch eine Wirkung des Drucks an der Seite des zweiten Verbindungsanschlusses 22b geöffnet, so dass das von der Seite des Zylinderanschlusses 4 einströmende Fluid in den Überbrückungs-Kanal 7 eingeleitet wird. Wenn das Einrichtungs-Stromventil V so über das offene Ende des Aufnahmelochs 19 eingeführt wird, kann eine Einrichtungs-Stromsteuerungsfunktion realisiert werden.
Des Weiteren ist der vorstehende Abschnitt 27 an dem Einrichtungs-Stromventil V ausgebildet, und daher kann, selbst wenn das Einrichtungs-Stromventil V vollständig geöffnet ist, Strömungsweg-Widerstand in Bezug auf das Fluid beim Zurückleiten aufrechterhalten werden. Dadurch kann der Druck in der Kammer 3 an der Stangen-Seite des Zylinders C auf einem geeigneten Wert gehalten werden.
Weiterhin ist die Passlänge des Einrichtungs-Stromventils V in axialer Richtung relativ zu dem Aufnahmeloch 19 größer als der Durchmesser des Passabschnitts 26, und daher kann das Einrichtungs-Stromventil V in einem stabilen Zustand aufgenommen werden.
Es sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, jedoch sind die obenstehenden Ausführungsformen lediglich Beispiele für Einsatzzwecke der vorliegenden Erfindung, und der technische Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die konkreten Strukturen der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität auf Basis der am 15. August 2012 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-180235 , deren gesamter Inhalt hiermit in die vorliegende Patentbeschreibung einbezogen wird.

Claims

Schaltventil, das zwischen Zuleitung und Ableitung eines Arbeitsfluids zu bzw. von einem Zylinder mit einer Kammer an einer Kolben-Seite und einer Kammer an einer Stangen-Seite umschaltet, wobei es umfasst: einen Steuerkolben, der so in ein Ventilgehäuse integriert ist, dass er frei gleiten kann; einen ersten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Kolben-Seite in Verbindung steht; einen zweiten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Stangen-Seite in Verbindung steht; einen Überbrückungs-Kanal, der paarige Öffnungen aufweist, wobei eine erste Öffnung desselben an den ersten Zylinderanschluss angrenzt und eine zweite Öffnung desselben an den zweiten Zylinderanschluss angrenzt; einen Rückleit-Kanal, der in dem Steuerkolben ausgebildet ist und den zweiten Zylinderanschluss, der mit der Kammer an der Stangen-Seite in Verbindung steht, entsprechend einer Schaltposition des Steuerkolbens mit dem ersten Zylinderanschluss verbindet; sowie einen ersten Verbindungsanschluss und einen zweiten Verbindungsanschluss, die in dem Steuerkolben ausgebildet sind und mit dem Rückleit-Kanal in Verbindung stehen, wobei der erste Verbindungsanschluss entsprechend der Schaltposition des Steuerkolbens mit der zweiten Öffnung des Überbrückungs-Kanals in Verbindung steht, die an den zweiten Zylinderanschluss angrenzt, und der zweite Verbindungsanschluss mit dem zweiten Zylinderanschluss in Verbindung steht.
Schaltventil nach Anspruch 1, wobei Rücklauffluid von der Kammer an der Stangen-Seite über den zweiten Zylinderanschluss, den zweiten Verbindungsanschluss, den Rückleit-Kanal, den ersten Verbindungsanschluss und den ersten Zylinderanschluss zu der Kammer an der Kolben-Seite des Zylinders zurückgeleitet wird.
Schaltventil nach Anspruch 1, wobei sich in dem Rückleit-Kanal ein Einrichtungs-Stromventil befindet, das nur einen Strom von dem zweiten Zylinderanschluss zu der zweiten Öffnung in dem Überbrückungs-Kanal zulässt.
Schaltventil nach Anspruch 1, wobei, wenn der Steuerkolben verschoben wird, ein Zeitpunkt, zu dem der zweite Verbindungsanschluss mit dem zweiten Zylinderanschluss in Verbindung tritt, vor einem Zeitpunkt liegt, zu dem der erste Verbindungsanschluss mit der zweiten Öffnung in dem Überbrückungs-Kanal in Verbindung tritt.
Schaltventil nach Anspruch 1, wobei ein Pumpenanschluss, in den Druckfluid von einer Pumpe eingeleitet wird, in dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, und der erste Verbindungsanschluss unabhängig von einer Hubrichtung des Steuerkolbens nicht mit dem Pumpenanschluss in Verbindung tritt.
Schaltventil nach Anspruch 1, wobei der erste Verbindungsanschluss ein variabler Verbindungsanschluss ist, dessen Öffnung sich allmählich vergrößert, wenn sich der Steuerkolben in einer Richtung zum Verbinden des ersten Verbindungsanschlusses mit der zweiten Öffnung in dem Überbrückungs-Kanal bewegt.
Schaltventil nach Anspruch 6, wobei der erste Verbindungsanschluss einen konischen Abschnitt enthält, dessen Tiefe von einer vorderen Seite zu einer hinteren Seite in einer Bewegungsrichtung, in der sich der Steuerkolben bewegt, um den ersten Verbindungsanschluss mit der zweiten Öffnung in dem Überbrückungs-Kanal zu verbinden, allmählich zunimmt.
Schaltventil nach Anspruch 6, wobei der erste Verbindungsanschluss durch eine Vielzahl verbindender Löcher gebildet wird, die von einer vorderen Seite zu einer hinteren Seite in einer Bewegungsrichtung angeordnet sind, in der sich der Steuerkolben bewegt, um den ersten Verbindungsanschluss mit der zweiten Öffnung in dem Überbrückungs-Kanal zu verbinden.
Schaltventil nach Anspruch 3, wobei ein Aufnahmeloch zum Aufnehmen des Einrichtungs-Stromventils in dem Steuerkolben von einem vorderen Ende in einer Bewegungsrichtung des Steuerkolbens bei Bewegung des Steuerkolbens in einer Rückleitrichtung zum Verbinden des ersten Verbindungsanschlusses mit der zweiten Öffnung in dem Überbrückungs-Kanal ausgebildet ist, und das Einrichtungs-Stromventil in dem Aufnahmeloch aufgenommen wird.
Schaltventil nach Anspruch 9, wobei das Einrichtungs-Stromventil einen in dem Aufnahmeloch ausgebildeten Sitzabschnitt öffnet und schließt, und in einem Zustand, in dem der Sitzabschnitt durch das Einrichtungs-Stromventil geschlossen wird, eine Druckaufnahmefläche einer Oberfläche, die einen Druck an der Seite des zweiten Verbindungsanschlusses aufnimmt, größer ist als eine Druckaufnahmefläche einer Oberfläche, die einen Druck an der Seite des ersten Verbindungsanschlusses aufnimmt.
Schaltventil nach Anspruch 10, wobei, wenn der Sitzabschnitt durch eine Wirkung des Drucks an der Seite des zweiten Verbindungsanschlusses geöffnet wird, Fluid, das über die Seite des zweiten Zylinderanschlusses einströmt, in den Überbrückungs-Kanal eingeleitet wird.
Schaltventil nach Anspruch 3, wobei das Einrichtungs-Stromventil einen vorstehenden Abschnitt enthält, der von dem Sitzabschnitt zu der Seite des ersten Verbindungsanschlusses hin vorsteht.
Schaltventil nach Anspruch 9, wobei das Einrichtungs-Stromventil in dem Aufnahmeloch aufgenommen wird, indem es in dieses eingepasst wird, und eine Passlänge des Einrichtungs-Stromventils relativ zu dem Aufnahmeloch in axialer Richtung größer ist als ein Durchmesser eines eingepassten Teils des Einrichtungs-Stromventils.