JP2004076792A - Valve device having regenerative function - Google Patents

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Rindou Morikawa
森川 林道
Hiroshi Matsuzaki
松崎 浩
▲高▼橋 欣也
Kinya Takahashi
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    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve device having a regenerative function, which valve device can achieve a required regenerative operation and a required regeneration releasing operation. <P>SOLUTION: The valve device is provided on a hydraulic shovel and has a directional control valve 1 for controlling the drive of an arm cylinder 6, and a regenerative valve 30 which can supply the return oil from the arm cylinder 6 to the arm cylinder 6 via the directional control valve 1 by regenerating the oil returned from the arm cylinder 6. A spool 32 of this regenerative valve 30 is set so as to have a stepped shape including a large diameter part 32a and a small diameter part 32b continued to the large diameter part 32a. In addition, a control chamber, that is a first oil camber 35, into which a control pressure for sliding the spool 32 against the energizing force of a spring 37 for energizing the spool 32 of this regenerative valve 30, for example, the load pressure of a bottom side chamber 6a of the arm cylinder 6 is introduced, is provided in the neighborhood of the small diameter part 32b, for example, so as to face the outer peripheral surface of the small diameter part 32b. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に設けられ、油圧アクチュエータの駆動を制御する方向切換弁を備えるとともに、戻り油を油圧アクチュエータに供給可能な再生弁を備えた再生機能付き弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来技術として、例えば特開平8−35502号公報に記載の弁装置がある。この従来技術は、油圧シリンダの駆動制御をおこなう方向切換弁の内部に、油圧シリンダのロッド側室からの戻り油を増速用圧油として再生させ、この油圧シリンダのボトム側室に供給可能な再生弁を備えたものである。
【0003】
この再生弁は、摺動可能なスプールと、このスプールの端部に当接するピストンと、このピストンを上述のスプール方向に付勢するばねと、ピストンを移動可能に支持する支持装置等を含んでいる。
【0004】
油圧シリンダのボトム側室の負荷圧が所定圧より低く、上述のばねの力によってピストンが再生弁のスプール側に付勢されているときは、油圧シリンダのロッド側室からの戻り油が、再生形態となっているこの再生弁を介して油圧シリンダのボトム側室へ、方向切換弁から油圧シリンダのボトム側室に供給される主油圧ポンプの圧油に合流して供給される。すなわち、再生動作が実施される。これにより、油圧シリンダのロッドの伸長動作に際して増速がおこなわれる。
【0005】
また、油圧シリンダのボトム側室の負荷圧が所定圧以上に高くなって、上述のばねの力に抗してピストンが移動し、このピストンに追従して再生弁のスプールがピストン側に摺動すると、再生弁が再生解除形態となり、油圧シリンダのロッド側室からの戻り油の一部あるいは全部が再生弁を介してタンクに排出され、上述の再生動作が一部解除、あるいは全面的に解除される。
【0006】
ここで例えば、上述した油圧シリンダが、油圧ショベルに備えられるアームシリンダであって、アームを下方向に回動させるアームクラウドがおこなわれる際、アームの先端に当接されるバケットが空中にあるときは、アームを速く動かすために上述した再生動作が実施される。このときのアームシリンダのボトム側室の負荷圧は比較的低いものとなっている。アームクラウドの途中にバケットが硬い岩石等に当ってアームシリンダのボトム側室の負荷圧が瞬時に高くなると、上述した再生解除動作が実施され、アームの速度が緩められる。このような再生動作、再生解除動作によって作業の能率向上と、ブーム、アーム等のフロント作業機、あるいは各種の部品などの大きなショックによる損傷防止が実現される。
【0007】
なお、この種の公知技術として、他に例えば特公平4−57881号公報に示されるものがある。この従来技術も再生弁が上述と同様のピストンを含んでいる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術はいずれも、再生弁がピストン、このピストンを付勢するばね、ピストンを移動可能に支持する支持装置等の小部品を含んでおり、これらの小部品に関係する不具合が存在する。すなわち、
(1)これらの小部品のために構造が複雑で、部品点数が多くなり、これにより製作費が高くなりやすい。
【0009】
(2)また、これらの小部品がきわめて狭い空間内に組み込まれることから、この組み込み作業が煩雑になり、これにより製作工数が増加する。これによっても製作費が高くなりやすい。
【0010】
(3)さらに、これらの小部品を方向切換弁内に組み込む際に、その小部品が誤って方向切換弁内部に脱落し、製作後にあってもそのまま残される場合には、再生弁のスプール、あるいは方向切換弁のスプール等の摺動部材の摺動時に上述した脱落部品が噛み込まれてしまう懸念がある。このようなときには、当該弁装置の作動不良を生じてしまう。
【0011】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、再生弁にピストンを設けることなく、所望の再生及び再生解除動作を実現できる再生機能付き弁装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、作業機械に設けられ、油圧アクチュエータの駆動を制御する方向切換弁と、この方向切換弁を介して上記油圧アクチュエータからの戻り油を再生させて当該油圧アクチュエータに供給可能な再生弁とを備えた再生機能付き弁装置において、上記再生弁のスプールを、大径部と、この大径部に連設される小径部とを含む段差形状に設定するとともに、上記小径部の近傍に、上記再生弁のスプールを付勢するばねの力に抗して当該スプールを摺動させる制御圧が導かれる制御室を設けたことを特徴としている。
【0013】
このように構成した本発明は、再生弁のスプールの小径部の近傍に設けられる制御室に導かれる制御圧による力がばねの力よりも小さいときには、再生弁のスプールが再生動作を可能にする再生形態に保持される。これにより油圧アクチュエータからの戻り油が方向切換弁を介して、この油圧アクチュエータに増速用圧油として供給される。また、制御室に導かれる制御圧による力がばねの力よりも大きくなると、再生弁のスプールが再生解除を可能にする再生解除形態となるように摺動する。これにより、油圧アクチュエータからの戻り油の一部あるいは全部が油圧アクチュエータに供給されなくなり、油圧アクチュエータはそれまでに比べて低速となる。
【0014】
本発明は、このように再生弁のスプールの摺動を、ピストンを介在させることなく実現させることができる。
【0015】
また本発明は、上記発明において、上記制御室が、上記再生弁のスプールの上記小径部の外周面に対向させるように形成した油室から成ることを特徴としている。
【0016】
このように構成した本発明は、再生解除に際し制御圧が、再生弁のスプールの小径部の外周面に対向させるように形成した油室に導かれ、これにより再生弁のスプールが再生解除形態となるように摺動する。
【0017】
また本発明は、上記発明において、上記制御室が、上記再生弁のスプールの上記小径部の端面に対向させるように形成した油室から成ることを特徴としている。
【0018】
このように構成した本発明は、再生解除に際し制御圧が、再生弁のスプールの端面に対向させるように形成した油室に導かれ、これにより再生弁のスプールが再生解除形態となるように摺動する。
【0019】
また本発明は、上記発明において、上記油圧アクチュエータのボトム側室の負荷圧を上記制御室に導く通路を設けたことを特徴としている。
【0020】
このように構成した本発明は、通路を介して制御室に導かれる油圧アクチユエータのボトム側室の負荷圧による力がばねの力よりも小さいときには、再生弁のスプールが再生形態に保持される。また、制御室に導かれる油圧アクチュエータのボトム側室の負荷圧による力がばねの力よりも大きくなると、再生弁のスプールが再生解除形態となるように摺動する。
【0021】
また本発明は、上記発明において、上記方向切換弁のスプール内に、上記油圧アクチュエータからの戻り油を導く通路を設けたことを特徴としている。
【0022】
このように構成した本発明は、再生弁のスプールが再生形態に保持されているときには、油圧アクチュエータからの戻り油が、方向切換弁のスプール内に設けた通路を経て増速用圧油として油圧アクチュエータに供給される。
【0023】
また本発明は、上記発明において、上記再生弁を上記方向切換弁の外部に設けたことを特徴としている。
【0024】
このように構成した本発明は、方向切換弁の構造の複雑化を抑制できる。
【0025】
また本発明は、上記発明において、上記作業機械が油圧ショベルから成ることを特徴としている。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下,本発明に係る再生機能付き弁装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【0027】
図1は本発明の再生機能付き弁装置の第1実施形態を示す断面図、図2は図1の再生弁部分の拡大図である。
【0028】
これらの図1,2に示すように、本発明の第1実施形態は、作業機械例えば油圧ショベルに設けられるもので、油圧アクチュエータ例えばアームシリンダ6の駆動を制御する方向切換弁1と、この方向切換弁1を介してアームシリンダ6からの戻り油を再生させてアームシリンダ6に再び供給可能な再生弁30とを含んでいる。
【0029】
図1に示すように、方向切換弁1は、ケーシング2内に摺動自在な方向切換弁スプール3を有している。この方向切換弁スプール3は、パイロットポート4に与えられるパイロット圧により同図1の左方向に摺動し、パイロットポート5に与えられるパイロット圧により同図1の右方向に摺動する。また、パイロットポート4,5にパイロット圧が導かれなくなると、ばね24の力により中立位置に復帰する。
【0030】
この方向切換弁1のケーシング2内には、アームシリンダ6のボトム側室6aに主管路7を介して接続されるシリンダポート8と、アームシリンダ6のロッド側室6bに主管路9を介して接続されるシリンダポート10とを有する。
【0031】
また、アームシリンダ6を駆動する圧油を供給する主油圧ポンプ25からの当該圧油を導くブリッジ通路11,16を有する。これらのブリッジ通路11,16中には、それぞれ逆止弁13,17を配置してある。
【0032】
方向切換弁スプール3には、この方向切換弁スプール3が同図1の左方向に摺動したときに、ケーシング2のブリッジ通路11と、シリンダポート8に連通する通路14とを連通可能にさせる切り欠き18を設けてある。また、方向切換弁スプール3が同図1の右方向に摺動したときに、ケーシング2のブリッジ通路16と、シリンダポート10に連通する通路14aとを連通可能にさせる切り欠き18aを設けてある。
【0033】
さらに、この方向切換弁スプール3には、外周面に開口し、ケーシング2の通路15に連通する穴20と、この穴20に連通し、方向切換弁スプール3の軸心に沿うように延設され、アームシリンダ6のロッド側室6bからの戻り油を導くことが可能な通路21と、この通路21に設けた逆止弁22と、この逆止弁22の作動時に通路21とブリッジ通路11とを連通させる穴23とを設けてある。また、この方向切換弁スプール3が同図1の左方向に摺動したときにケーシング2の通路14aと通路15とを連通可能にさせる切り欠き19を設けてある。
【0034】
再生弁30は、例えば方向切換弁1の外部に設けてある。すなわち、方向切換弁1のケーシング2に連設させて再生弁30のケーシング31を設けてある。
【0035】
この再生弁30のケーシング31には、前述した通路15の他に、方向切換弁1のケーシング2のブリッジ通路16に連通する通路34を設けてある。
【0036】
再生弁30は図2にも示すように、大径部32aと、この大径部32aに連設される小径部32bとを含む段差形状に設定した再生弁スプール32を有する。大径部32aと小径部32bとの接続部分に段差部32cが形成されている。
【0037】
この再生弁スプール32は、ばね室36に収納したばね37によって同図2の左方向に向って付勢されるようになっている。ばね室36は、ドレン回路44を介してタンク12に連通させてある。
【0038】
この再生弁スプール32の小径部32bの近傍のケーシング31部分に、例えば小径部32bの外周面に対向させるようにして、前述した通路34に連通する制御室、すなわち第1油室35を設けてある。また、小径部32bの端部付近に第2油室39を設けてある。
【0039】
上述した第1油室35に導かれる制御圧による力が、ばね37による力と、後述の抵抗付与手段による力とを合わせた力よりも大きくなると、再生弁スプール32が同図2の右方向に摺動する。このときの制御圧として、例えばアームシリンダ6のボトム側室6aの負荷圧(厳密にはブリッジ通路16の圧力)を用いるようにしてある。
【0040】
さらに、再生弁スプール32には、その軸心に沿うように延設され、第2油室39とばね室36とを連通させる通路40を設けてある。この通路40は、ばね室36に連通しケーシング31に形成した管路40aに連通し、再生弁スプール32の摺動方向に垂直に設けた管路40bと、この管路40bに連通し、再生弁スプール32の摺動方向に設けた管路40cと、この管路40cと第2油室39とに連通し、再生弁スプール32に垂直に設けた管路40dとを含む構成にしてある。
【0041】
また、この再生弁スプール32には、当該再生弁スプール32が、同図2の右方向に摺動したとき、前述した通路15と、ケーシング31に設けた排出通路33とを連通させる切り欠き38を設けてある。
【0042】
また、この第1実施形態は、再生弁スプール32の摺動に際して抵抗を与える上述の抵抗付与手段、例えばシール材41を、第1油室35と第2油室39との間に位置する小径部32bの外周面、及びこの外周面に対向するケーシング31の内周面のうちの少なくとも一方、例えば小径部32bの外周面に装着させてある。
【0043】
このように構成した第1実施形態の動作は以下のとおりである。
【0044】
[完全再生]
アームシリンダ6のロッドを伸長させておこなわれるアームクラウドの実施に際して、アームシリンダ6の図示しない操作装置を操作すると、図1に示すパイロットポート4にパイロット圧が与えられる。これにより、方向切換弁スプール3は同図1の左方向に摺動し、切り欠き18を介してブリッジ通路11と通路14とが連通し、切り欠き19を介して通路14aと通路15とが連通する。
【0045】
これにより、主油圧ポンプ25の圧油が逆止弁13、ブリッジ通路11、切り欠き18、通路14、シリンダポート8を経て主管路7に導かれ、アームシリンダ6のボトム側室6aに供給される。このとき、上述した主油圧ポンプ25の圧油が逆止弁17、ブリッジ通路16、通路34を介して再生弁30の第1油室35に導かれる。
【0046】
今仮に、この第1油室35に導かれる圧油の圧力、すなわちブリッジ通路16の圧力である制御圧が所定圧より低いものとすると、第1油室35に与えられる圧力による力よりもばね37による力と、シール材41による摩擦力とを合わせた力の方が大きくなり、図1,2に示す状態に再生弁スプール32が保持される。このとき、図2に示す切り欠き38と排出通路33とは例えば遮断された状態になっている。
【0047】
また、アームシリンダ6のロッド側室6bからの戻り油は、主管路9からシリンダポート10に導かれ、さらに通路14a、方向切換弁スプール3の切り欠き19、通路15を経て再生弁スプール32の切り欠き38部分に与えられる。上述のように、この切り欠き38と排出通路33とが今は遮断されていることから、通路15に導かれている戻り油が、方向切換弁スプール3の穴20、通路21を経て逆止弁22を押し開き、穴23を経てブリッジ通路11に導かれる。
【0048】
すなわち、アームシリンダ6のロッド側室6bからの戻り油が増速用圧油として再生されて、主油圧ポンプ25から供給される圧油に合流する。この合流した圧油が上述のようにアームシリンダ6のボトム側室6aに供給される。したがって、このアームシリンダ6が増速し、比較的速い動作のアームクラウドが実施される。
【0049】
[再生完全解除]
何らかの理由により、ブリッジ通路16の圧力が所定圧以上に、しかも十分に高くなり、ブリッジ通路16、通路34を経て再生弁30の第1油室35に与えられる制御圧による力がばね37の力と、シール材41による摩擦力とを合わせた力よりも大きくなると、再生弁スプール32が図1,2の右方向に摺動する。これによって、図1,2に示す再生弁スプール32の大きな開口を形成する切り欠き38を介して通路15と排出通路33とが連通する。
【0050】
なお、このときの再生弁スプール32の摺動に際し、ばね室36の油がドレン回路44を介してタンク12に導かれるとともに、再生弁スプール32の通路40を介して、すなわち管路40a,40b,40c,40dを経て第2油室39にばね室36の油が導かれる。
【0051】
上述のように、再生弁スプール32の切り欠き38を介して通路15と排出通路33とが連通することにより、アームシリンダ6のロッド側室6bからの戻り油が、主管路9、シリンダポート10、通路14a、方向切換弁スプール3の切り欠き19、通路15、再生弁スプール32の切り欠き38、排出通路33を経てタンク12に戻される。したがって、例えば方向切換弁スプール3の通路21側へは上述の戻り油は導かれなくなり、再生が完全に解除される。これにより、アームシリンダ6の作動速度がそれまでに比べて低速となる。
【0052】
[一部再生]
なお、再生弁スプール32の第1油室35に与えられる制御圧が所定圧以上であるものの、比較的高くなく、このため再生弁スプール32の切り欠き38が排出通路32に開口したときの開口量が小さい場合には、通路15に導かれる戻り油のうちの一部が、方向切換弁スプール3の通路21、逆止弁22を経て増速用圧油として再生される。残りの戻り油が再生弁スプール32の切り欠き38、排出通路33を経てタンク12に戻される。
【0053】
したがってこの場合には、アームシリンダ6の作動速度は、前述の完全再生のときに比べれば遅くなるものの、アームシリンダ6からの戻り油の一部が再生されるので、アームクラウドの増速を実現できる。すなわち、アームクラウドの増速に際し、ブリッジ通路16の圧力の大きさに応じて変化する作動速度に制御可能となっている。
【0054】
[再生完全解除から再生へ]
また、前述のように完全に再生が解除されている状態から、ブリッジ通路16の圧力が所定圧よりも低くなり、ばね37による力と、シール材41による摩擦力とを合わせた力が大きくなると、右方向に摺動していた再生弁スプール32が、今度は左方向に摺動する。これによって、再生弁スプール32の切り欠き38の排出通路33に対する開口量が小さくなって上述した一部再生へと移行する。あるいは、切り欠き38と排出通路33とが遮断されて上述した完全再生へと移行する。
【0055】
なお、このときの再生弁スプール32の摺動に際し、第2油室39の油が通路40、ばね室36、ドレン回路44を介してタンク12に戻される。
【0056】
[シール材41に関係する再生弁スプール32の動作]
図3はシール材41を備えた図2に示す再生弁30の動作特性と、シール材41を備えない場合の再生弁30の動作特性を比較して示す図で、(a)図はブリッジ通路16の圧力の変化に伴う再生弁スプール32の摺動開始点及び摺動終了点を示す図、(b)図は(a)図に示す再生弁スプール32の摺動開始点、摺動終了点に関連させて描いた再生弁スプール32の時間の経過に対する変位を示す図、(c)図は(a)図に示すブリッジ通路16の圧力の変化と、再生弁スプール32の変位との関係を示す図である。
【0057】
仮にシール材41を備えないとした場合には、図3の(a)図の再生解除・摺動開始点F1に示すように、再生解除に際しては、ブリッジ通路16の圧力Pがばね37の設定力に相応する比較的低いP1のときに、図2に示す再生弁スプール32が同図2の右方向への摺動を開始する。ブリッジ通路16の圧力PがP2まで高くなったときに、再生解除・摺動終了点F2に示すように、再生弁スプール32の同図2の右方向への摺動が終了する。
【0058】
再生解除・摺動開始点F1から再生解除・摺動終了点F2の例えば中間位置にあっては、上述の一部の再生の解除、すなわち一部再生が実施され、再生解除・摺動終了点F2付近に至ると完全再生の解除へと移行する。
【0059】
また、再生に際しては、ブリッジ通路16の圧力Pが上述のP2のときに、再生・摺動開始点F3に示すように、図2に示す再生弁スプール32が左方向への摺動を開始する。ブリッジ通路16の圧力PがP1まで低くなったときに、再生・摺動終了点F4に示すように、再生弁スプール32の左方向への摺動が終了する。
【0060】
このときも、再生・摺動開始点F3から再生・摺動終了点F4の例えば中間位置にあっては、上述の一部再生が実施され、再生・摺動終了点F4付近に至ると完全な再生へと移行する。
【0061】
上述した摺動動作における再生弁スプール32の変位xは、同図3の(b)図の破線で示したものとなる。
【0062】
また、ブリッジ通路16の圧力Pの変化に対する再生弁スプール32の変位xは、同図3の(c)図の破線で示したものとなる。
【0063】
この(c)図の破線で示すように、シール材41を設けない場合には、ブリッジ通路16の圧力Pの変化に応じて再生弁スプール41の変位xが変動する。すなわち、再生弁スプール32の変位xはばね37の力のみに依存し、ブリッジ通路16の圧力Pの変化に対する再生弁スプール41の動的な安定性が得られ難い。アームクラウド動作にあっては、ブリッジ通路16の圧力Pのわずかな変化は頻繁に生じ得る。したがって、ブリッジ通路16の圧力Pのわずかな変化によっても再生弁スプール41が常に動き、アームシリンダ6の作動速度が意図に反して変動しやすい。
【0064】
本発明の第1実施形態は、シール材41を設けたことにより、ブリッジ通路16の圧力Pのわずかな変化に対しては、再生弁スプール41が変位せず、これによりアームクラウド時のボトム側室6aの負荷圧の微小変化に対するアームシリンダ6の作動速度の安定維持を実現できるものである。すなわち、ブリッジ通路16の圧力Pの変化に対する再生弁スプール41の動的な安定性を確保できるものである。
【0065】
図2に示すように、シール材41を備えた第1実施形態では、シール材41が再生弁スプール32の摺動時の抵抗となることにより、再生解除に際しては、図3の(a)図に示すように、ブリッジ通路16の圧力PがP1よりも高いP3のときに再生解除・摺動開始点F5が形成され、P2よりも高いP4のときに再生解除・摺動終了点F6が形成される。
【0066】
また、再生に際しては、ブリッジ通路16の圧力PがP2よりも低いP5のときに再生・摺動開始点F7が形成され、P1よりも低いP6のときに再生・摺動終了点F8が形成される。
【0067】
このときの第1実施形態における再生弁スプール32の変位xは、同図3の(b)図の実線で示したものとなる。すなわち再生、再生解除のいずれに際しても、上述したシール材41を設けない場合に比べて、時間t1,t2の遅れをもって再生弁スプール32が摺動する。
【0068】
この結果、ブリッジ通路16の圧力Pの変化に対する再生弁スプール32の変位xは、同図3の(c)図の実線で示したものとなる。
【0069】
この図3の(c)図に示すように、再生が完全に解除されるブリッジ通路16の圧力P4と、再生が完全に解除された状態から再生が始まるときのブリッジ通路16の圧力P5との間に、不感帯を形成する圧力の領域PSを存在させることができる。したがって、アームシリンダ6のボトム側室6aの負荷圧が、P4とP5の間において変動する限りにあっては、また、アームシリンダ6のボトム側室6aの負荷圧が、P6とP3の間において変動する限りにあっては、再生弁スプール32は摺動せず、これにより再生弁スプール32の動的な安定性を実現できる。すなわち、ブリッジ通路16の圧力Pの微小変動に対するアームシリンダ6の作動速度の安定維持を実現できる。
【0070】
上述のように構成した第1実施形態にあっては、再生弁30が、ピストン、このピストンを付勢するばね、ピストンの支持装置等の小部品を必要とすることなく、再生弁スプール32の小径部32b部分に与える制御圧の大きさに応じて所望の再生、及び再生解除を実現でき、構造が簡単で、部品点数を少なくすることができる。これにより製作費を安くすることができる。また、組み込み作業が簡単になり、製作工数を低減できる。したがって、これによっても製作費を安くすることができる。また、ピストン等の脱落による再生弁スプール32への噛み込みを生じる懸念がなく、このような噛み込みによる作動不良を生じることがない。
【0071】
また、シール材41を設けたことにより、ブリッジ通路16の圧力Pの微小変化に対する再生弁スプール32の動的な安定性を実現できる。これにより、優れた再生性能、及び再生解除性能が得られ、精度の高いアームクラウド制御を実現でき、作業の能率向上に貢献する。
【0072】
さらに、このシール材41により、高圧となる第1油室35から低圧となる第2油室39方向への油の漏れを抑制でき、このような油の漏れに伴うエネルギロスを少なくすることができる。また、第1油室35から第2油室39方向への油の漏れが多い場合、通路40やドレン回路44の寸法により、第2油室39にある中間的な圧力がこもる可能性がある。中間的な圧力がこもると再生弁スプール32は再生解除方向に移動する傾向となり、意図した再生流量が得られず、精度の高いアームクラウド制御を実現できないことがある。シール材41を設ければ、このような漏れによる不具合を回避することができる。
【0073】
また、再生弁30を方向切換弁1の外部、すなわちケーシング2とは別体のケーシング31内に設けてあることから、方向切換弁1の構造の複雑化を抑制でき、製作が容易である。
【0074】
図4は本発明の第2実施形態を示す断面図、図5は図4の再生弁部分の拡大図である。
【0075】
この第2実施形態は、方向切換弁1のケーシング2に設けられるブリッジ通路11が連通可能な通路14aに連通する通路45を、再生弁30のケーシング31内に設け、この通路45を再生弁スプール32の小径部32bの近傍の第1油室35に連通させた構成にしてある。
【0076】
その他の構成は、例えば前述した第1実施形態と同等である。
【0077】
このように構成した第2実施形態の場合には、アームシリンダ6のボトム側室6aの負荷圧が制御圧として通路45を介して再生弁30の第1油室35に与えられ、その制御圧による力がばね37による力と、シール材41による摩擦力とを合わせた力よりも小さいときには、再生状態に再生弁スプール32が保持され、制御圧による力がばね37による力と、シール材41による摩擦力とを合わせた力よりも大きくなると、再生弁スプール32が摺動して、一部再生の状態、あるいは再生完全解除の状態になる。また、第1油室35と第2油室39との間に、摩擦力すなわち抵抗を付与するシール材41を設けてあるので、アームシリンダ6のボトム側室6aの負荷圧Pの微小変化に対する再生弁スプール32の動的な安定性を実現でき、前述した第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
【0078】
なお、上記各実施形態にあっては、再生弁スプール32の小径部32bの外周面に対向するように、制御圧を導く第1油室35を設け、小径部32bの端部付近にドレン回路44に連通する第2油室39を設けた構成にしてあるが、本発明は、このように構成することには限られず、再生弁スプール32の小径部32bの端面に対向するように制御圧を導く第1油室35を設け、小径部32bの外周面に対向するように、ドレン回路44に連通する第2油室39を設ける構成にしてもよい。
【0079】
また上記では、再生弁30を方向切換弁1の外部、すなわちケーシング2とは別体のケーシング31内に設けてあるが、製作の煩雑さを考慮しなければ、再生弁30を方向切換弁1の内部に組み込んだ構成にしてもよい。
【0080】
また上記では、再生弁30の第1油室35と第2油室39との間に位置する再生弁スプール32の小径部32b部分に、再生弁スプール32の摺動に際し抵抗を与える抵抗付与手段を構成するシール材41を設けてあるが、このシール材41を設ける位置は上記の位置には限られない。例えば、図2,4の第1油室35と通路15との間に位置する再生弁スプール32の大径部32aの部分42にシール材41を設ける構成にしてもよく、また、排出通路33とばね室36との間に位置する再生弁スプール32の部分43にシール材41を設ける構成にしてもよい。
【0081】
また、シール材41は、弾性部材であってもよく、合成樹脂部材であってもよい。
【0082】
上記では、シール材41を再生弁スプール32の外周面に装着させてあるが、再生弁スプール32の外周面に対向するケーシング31の内周面に装着させる構成にしてもよい。
【0083】
油の漏れに対する懸念が少ない場合などにあっては、シール材41に代えて油の通過を許容させる抵抗体を、再生弁スプール32の摺動に際し抵抗を与える抵抗付与手段として設ける構成にしてもよい。
【0084】
さらに、アームシリンダ6のボトム側室6aの負荷圧、あるいはブリッジ通路16の圧力Pの微小な変動に対する再生弁スプール32の動きをそれほど考慮しなくて済む作業の実施等に際しては、抵抗付与手段、すなわちシール材41を設けない構成にしてもよい。
【0085】
また、適用される作業機械は上述した油圧ショベルに限られない。クレーン作業機等であってもよい。
【0086】
また、油圧ショベルに備える場合でも、適用される油圧アクチュエータは上述したアームシリンダ6に限られず、バケットシリンダ、ブームシリンダ等であってもよい。
【0087】
【発明の効果】
本発明によれば、再生弁のスプールを大径部と小径部を有する段差形状に形成し、小径部の近傍にこの再生弁スプールを摺動させる制御圧が導かれる制御室を設けた構成にしてあることから、再生弁にピストンを設けることなく所望の再生及び再生解除を実現でき、構造が簡単で、部品点数を従来に比べて少なくすることができる。これにより製作費を安くすることができる。また、組み込み作業が簡単になり、製作工数を低減できる。したがって、これによっても従来に比べて製作費を安くすることができる。また、ピストン等の脱落による再生弁スプールへの噛み込みを生じる懸念がなく、したがって従来生じていたこのような噛み込みによる作動不良を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の再生機能付き弁装置の第1実施形態を示す断面図である。
【図2】図1の再生弁部分の拡大図である。
【図3】シール材を備えた図2に示す再生弁の動作特性と、シール材を備えない場合の再生弁の動作特性を比較して示す図で、(a)図はアームシリンダのボトム側室の負荷圧(ブリッジ通路の圧力)の変化に伴う再生弁スプールの摺動開始点及び摺動終了点を示す図、(b)図は(a)図に示す再生弁スプールの摺動開始点、摺動終了点に関連させて描いた再生弁スプールの時間の経過に対する変位を示す図、(c)図は(a)図に示すアームシリンダのボトム側室の負荷圧(ブリッジ通路の圧力)の変化と、再生弁スプールの変位との関係を示す図である。
【図4】本発明の第2実施形態を示す断面図である。
【図5】図4の再生弁部分の拡大図である。
【符号の説明】
1  方向切換弁
2  ケーシング
3  方向切換弁スプール
4  パイロットポート
5  パイロットポート
6  アームシリンダ(油圧アクチュエータ)
6a ボトム側室
6b ロッド側室
7  主管路
8  シリンダポート
9  主管路
10 シリンダポート
11 ブリッジ通路
12 タンク
14  通路
14a 通路
15  通路
16  ブリッジ通路
18  切り欠き
19  切り欠き
20  穴
21  通路
22  逆止弁
23  穴
25  主油圧ポンプ
30  再生弁
31  ケーシング
32  再生弁スプール
32a 大径部
32b 小径部
32c 段差部
33  排出通路
34  通路
35  第1油室(制御室)
36  ばね室
37  ばね
38  切り欠き
39  第2油室
40  通路
41  シール材(抵抗付与手段)
44  ドレン回路
45  通路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve device having a regeneration function provided in a work machine such as a hydraulic shovel or the like, which includes a direction switching valve for controlling driving of a hydraulic actuator and a regeneration valve capable of supplying return oil to the hydraulic actuator.
[0002]
[Prior art]
As this kind of conventional technology, for example, there is a valve device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-35502. This prior art regenerates return oil from a rod-side chamber of a hydraulic cylinder as pressure-increasing oil inside a directional switching valve that performs drive control of a hydraulic cylinder, and a regeneration valve that can supply the oil to a bottom-side chamber of the hydraulic cylinder. It is provided with.
[0003]
The regeneration valve includes a slidable spool, a piston that abuts on an end of the spool, a spring that biases the piston in the above-described spool direction, a support device that movably supports the piston, and the like. I have.
[0004]
When the load pressure of the bottom side chamber of the hydraulic cylinder is lower than the predetermined pressure and the piston is urged toward the spool side of the regeneration valve by the above-mentioned spring force, the return oil from the rod side chamber of the hydraulic cylinder is regenerated. The pressure oil of the main hydraulic pump supplied from the direction switching valve to the bottom chamber of the hydraulic cylinder is supplied to the bottom chamber of the hydraulic cylinder via the regeneration valve. That is, a reproducing operation is performed. As a result, the speed is increased when the rod of the hydraulic cylinder is extended.
[0005]
Also, when the load pressure of the bottom chamber of the hydraulic cylinder becomes higher than a predetermined pressure, the piston moves against the force of the above-described spring, and the spool of the regeneration valve follows the piston and slides toward the piston. The regeneration valve is in the regeneration release mode, and part or all of the return oil from the rod side chamber of the hydraulic cylinder is discharged to the tank via the regeneration valve, and the above-described regeneration operation is partially released or completely released. .
[0006]
Here, for example, when the above-mentioned hydraulic cylinder is an arm cylinder provided in a hydraulic shovel, and an arm cloud for rotating the arm downward is performed, a bucket abutting on the tip of the arm is in the air. In order to move the arm quickly, the above-described reproducing operation is performed. At this time, the load pressure in the bottom chamber of the arm cylinder is relatively low. When the bucket hits hard rock or the like in the middle of the arm cloud and the load pressure in the bottom chamber of the arm cylinder instantaneously increases, the above-described regeneration canceling operation is performed, and the speed of the arm is reduced. By such a reproducing operation and a reproduction canceling operation, work efficiency is improved and damage to the front working machine such as a boom and an arm, or various parts and the like due to a large shock is realized.
[0007]
It should be noted that another known technique of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 4-57881. In this prior art, the regeneration valve also includes a piston similar to that described above.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In each of the above-described prior arts, the regeneration valve includes small parts such as a piston, a spring for biasing the piston, and a supporting device for movably supporting the piston, and there are problems associated with these small parts. . That is,
(1) These small parts complicate the structure and increase the number of parts, which tends to increase the manufacturing cost.
[0009]
(2) In addition, since these small parts are incorporated in a very narrow space, the assembling work is complicated, and the number of manufacturing steps is increased. This also tends to increase production costs.
[0010]
(3) Further, when these small parts are erroneously dropped into the directional control valve when these small parts are incorporated into the directional control valve, and are left as they are even after manufacturing, the spool of the regeneration valve, Alternatively, there is a concern that the above-mentioned dropped parts may be caught when the sliding member such as the spool of the direction switching valve slides. In such a case, operation failure of the valve device occurs.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described state of the art, and an object of the present invention is to provide a valve device with a regeneration function capable of realizing desired regeneration and regeneration release operations without providing a piston in a regeneration valve. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a directional control valve provided in a work machine, which controls driving of a hydraulic actuator, and regenerates return oil from the hydraulic actuator through the directional control valve to reduce the hydraulic pressure. In a valve device with a regeneration function provided with a regeneration valve that can be supplied to an actuator, a spool of the regeneration valve is set to a stepped shape including a large diameter portion and a small diameter portion connected to the large diameter portion. A control chamber is provided near the small-diameter portion, into which a control pressure for sliding the spool of the regeneration valve against the force of a spring for urging the spool is introduced.
[0013]
The present invention thus configured enables the spool of the regeneration valve to perform a regeneration operation when the force due to the control pressure guided to the control chamber provided near the small diameter portion of the regeneration valve spool is smaller than the force of the spring. It is kept in the playback mode. As a result, return oil from the hydraulic actuator is supplied to the hydraulic actuator as the speed increasing pressure oil via the direction switching valve. Further, when the force due to the control pressure guided to the control chamber becomes larger than the force of the spring, the spool of the regeneration valve slides so as to be in a regeneration canceling mode that allows the regeneration to be canceled. As a result, part or all of the return oil from the hydraulic actuator is not supplied to the hydraulic actuator, and the speed of the hydraulic actuator becomes lower than before.
[0014]
According to the present invention, the sliding of the spool of the regeneration valve can be realized without the intervention of the piston.
[0015]
The present invention is also characterized in that, in the above invention, the control chamber comprises an oil chamber formed so as to face the outer peripheral surface of the small diameter portion of the spool of the regeneration valve.
[0016]
In the present invention configured as described above, at the time of regeneration release, the control pressure is guided to the oil chamber formed so as to face the outer peripheral surface of the small diameter portion of the regeneration valve spool. Slide to be.
[0017]
Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, the control chamber comprises an oil chamber formed so as to face an end surface of the small diameter portion of the spool of the regeneration valve.
[0018]
In the present invention thus configured, at the time of release of the regeneration, the control pressure is guided to the oil chamber formed so as to face the end surface of the spool of the regeneration valve, and thereby the spool of the regeneration valve is brought into the regeneration release mode. Move.
[0019]
Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, a passage for guiding the load pressure of the bottom side chamber of the hydraulic actuator to the control chamber is provided.
[0020]
In the present invention thus configured, when the force due to the load pressure of the bottom chamber of the hydraulic actuator guided to the control chamber via the passage is smaller than the force of the spring, the spool of the regeneration valve is held in the regeneration mode. Further, when the force due to the load pressure of the bottom chamber of the hydraulic actuator guided to the control chamber becomes larger than the force of the spring, the spool of the regeneration valve slides so as to be in the regeneration release mode.
[0021]
Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, a passage for guiding return oil from the hydraulic actuator is provided in a spool of the directional control valve.
[0022]
According to the present invention configured as described above, when the spool of the regeneration valve is held in the regeneration mode, the return oil from the hydraulic actuator passes through the passage provided in the spool of the directional control valve, and is used as hydraulic oil for speed increase. Supplied to the actuator.
[0023]
Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, the regeneration valve is provided outside the direction switching valve.
[0024]
The present invention configured as described above can suppress the complexity of the structure of the directional control valve.
[0025]
The present invention is also characterized in that, in the above invention, the work machine comprises a hydraulic shovel.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a valve device with a regeneration function according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a valve device with a regeneration function of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a regeneration valve portion of FIG.
[0028]
As shown in FIGS. 1 and 2, the first embodiment of the present invention is provided in a work machine, for example, a hydraulic shovel, and includes a directional control valve 1 for controlling the driving of a hydraulic actuator, for example, an arm cylinder 6. And a regeneration valve 30 capable of regenerating the return oil from the arm cylinder 6 via the switching valve 1 and supplying the oil to the arm cylinder 6 again.
[0029]
As shown in FIG. 1, the direction switching valve 1 has a direction switching valve spool 3 slidable in a casing 2. The directional control valve spool 3 slides leftward in FIG. 1 by the pilot pressure applied to the pilot port 4, and slides rightward in FIG. 1 by the pilot pressure applied to the pilot port 5. When the pilot pressure is no longer guided to the pilot ports 4 and 5, the spring returns to the neutral position by the force of the spring 24.
[0030]
A cylinder port 8 connected to the bottom chamber 6a of the arm cylinder 6 via the main pipe 7 and a rod port 6b of the arm cylinder 6 connected via the main pipe 9 inside the casing 2 of the direction switching valve 1. And a cylinder port 10.
[0031]
Further, there are bridge passages 11 and 16 for guiding the pressure oil from a main hydraulic pump 25 that supplies the pressure oil for driving the arm cylinder 6. Check valves 13 and 17 are arranged in these bridge passages 11 and 16, respectively.
[0032]
When the directional control valve spool 3 slides leftward in FIG. 1, the directional control valve spool 3 allows communication between the bridge passage 11 of the casing 2 and the passage 14 communicating with the cylinder port 8. A notch 18 is provided. A notch 18a is provided to allow the bridge passage 16 of the casing 2 to communicate with the passage 14a communicating with the cylinder port 10 when the directional control valve spool 3 slides rightward in FIG. .
[0033]
Further, the directional control valve spool 3 has a hole 20 opened on the outer peripheral surface and communicating with the passage 15 of the casing 2. The hole 20 communicates with the hole 20 and extends along the axis of the directional control valve spool 3. A passage 21 capable of guiding return oil from the rod side chamber 6b of the arm cylinder 6, a check valve 22 provided in the passage 21, a passage 21 and a bridge passage 11 when the check valve 22 is operated. And a hole 23 for communicating the same. In addition, a notch 19 is provided to enable communication between the passage 14a and the passage 15 of the casing 2 when the direction switching valve spool 3 slides leftward in FIG.
[0034]
The regeneration valve 30 is provided, for example, outside the direction switching valve 1. That is, the casing 31 of the regeneration valve 30 is provided so as to be connected to the casing 2 of the direction switching valve 1.
[0035]
The casing 31 of the regeneration valve 30 is provided with a passage 34 that communicates with the bridge passage 16 of the casing 2 of the direction switching valve 1 in addition to the passage 15 described above.
[0036]
As shown in FIG. 2, the regeneration valve 30 has a regeneration valve spool 32 set in a stepped shape including a large-diameter portion 32a and a small-diameter portion 32b connected to the large-diameter portion 32a. A step portion 32c is formed at a connection portion between the large diameter portion 32a and the small diameter portion 32b.
[0037]
The regeneration valve spool 32 is urged leftward in FIG. 2 by a spring 37 housed in a spring chamber 36. The spring chamber 36 communicates with the tank 12 via a drain circuit 44.
[0038]
In the casing 31 near the small diameter portion 32b of the regeneration valve spool 32, a control chamber communicating with the above-described passage 34, that is, a first oil chamber 35 is provided so as to face, for example, the outer peripheral surface of the small diameter portion 32b. is there. A second oil chamber 39 is provided near the end of the small diameter portion 32b.
[0039]
When the force by the control pressure guided to the first oil chamber 35 described above becomes larger than the combined force of the force by the spring 37 and the force by the resistance applying means described later, the regeneration valve spool 32 moves to the right in FIG. To slide. As the control pressure at this time, for example, the load pressure of the bottom chamber 6a of the arm cylinder 6 (strictly, the pressure of the bridge passage 16) is used.
[0040]
Further, the regeneration valve spool 32 is provided with a passage 40 extending along the axis thereof and communicating the second oil chamber 39 and the spring chamber 36. The passage 40 communicates with the spring chamber 36 and communicates with a conduit 40 a formed in the casing 31. The conduit 40 b extends perpendicularly to the sliding direction of the regeneration valve spool 32, and communicates with the conduit 40 b. The configuration includes a pipe 40c provided in the sliding direction of the valve spool 32, and a pipe 40d communicating with the pipe 40c and the second oil chamber 39 and provided perpendicularly to the regeneration valve spool 32.
[0041]
The regeneration valve spool 32 has a notch 38 that allows the passage 15 to communicate with the discharge passage 33 provided in the casing 31 when the regeneration valve spool 32 slides rightward in FIG. Is provided.
[0042]
Further, in the first embodiment, the above-described resistance applying means for giving resistance when the regeneration valve spool 32 slides, for example, the seal member 41 is provided with a small diameter located between the first oil chamber 35 and the second oil chamber 39. At least one of the outer peripheral surface of the portion 32b and the inner peripheral surface of the casing 31 facing the outer peripheral surface, for example, is mounted on the outer peripheral surface of the small diameter portion 32b.
[0043]
The operation of the first embodiment thus configured is as follows.
[0044]
[Complete playback]
When the arm cloud is performed by extending the rod of the arm cylinder 6, when an operating device (not shown) of the arm cylinder 6 is operated, a pilot pressure is applied to the pilot port 4 shown in FIG. Thereby, the directional control valve spool 3 slides to the left in FIG. 1, the bridge passage 11 and the passage 14 communicate with each other through the notch 18, and the passage 14 a and the passage 15 communicate with each other through the notch 19. Communicate.
[0045]
Thereby, the pressure oil of the main hydraulic pump 25 is guided to the main pipeline 7 via the check valve 13, the bridge passage 11, the notch 18, the passage 14, and the cylinder port 8, and is supplied to the bottom chamber 6 a of the arm cylinder 6. . At this time, the pressure oil of the main hydraulic pump 25 described above is guided to the first oil chamber 35 of the regeneration valve 30 via the check valve 17, the bridge passage 16, and the passage 34.
[0046]
Assuming that the pressure of the pressure oil guided to the first oil chamber 35, that is, the control pressure which is the pressure of the bridge passage 16 is lower than a predetermined pressure, the spring force is smaller than the force due to the pressure applied to the first oil chamber 35. The force obtained by combining the force of 37 and the frictional force of the sealing material 41 becomes larger, and the regeneration valve spool 32 is held in the state shown in FIGS. At this time, the notch 38 and the discharge passage 33 shown in FIG. 2 are, for example, in a disconnected state.
[0047]
The return oil from the rod side chamber 6b of the arm cylinder 6 is guided from the main pipe line 9 to the cylinder port 10, and further passes through the passage 14a, the notch 19 of the direction switching valve spool 3, and the passage 15 to cut the regeneration valve spool 32. The notch is given to 38 parts. As described above, since the notch 38 and the discharge passage 33 are now shut off, the return oil guided to the passage 15 is checked via the hole 20 and the passage 21 of the directional control valve spool 3. The valve 22 is pushed open and guided into the bridge passage 11 via the hole 23.
[0048]
That is, the return oil from the rod-side chamber 6b of the arm cylinder 6 is regenerated as speed-increasing pressure oil and joins the pressure oil supplied from the main hydraulic pump 25. The combined pressure oil is supplied to the bottom chamber 6a of the arm cylinder 6 as described above. Therefore, the speed of the arm cylinder 6 is increased, and an arm cloud of a relatively fast operation is performed.
[0049]
[Release complete release]
For some reason, the pressure in the bridge passage 16 becomes higher than a predetermined pressure and becomes sufficiently high, and the force due to the control pressure applied to the first oil chamber 35 of the regeneration valve 30 via the bridge passage 16 and the passage 34 is reduced by the force of the spring 37. And the frictional force of the sealing material 41, the regeneration valve spool 32 slides rightward in FIGS. Thereby, the passage 15 and the discharge passage 33 communicate with each other through the notch 38 that forms a large opening of the regeneration valve spool 32 shown in FIGS.
[0050]
When the regeneration valve spool 32 is slid at this time, oil in the spring chamber 36 is guided to the tank 12 via the drain circuit 44, and is also passed through the passage 40 of the regeneration valve spool 32, that is, the pipes 40a and 40b. , 40c, 40d, the oil in the spring chamber 36 is guided to the second oil chamber 39.
[0051]
As described above, the communication between the passage 15 and the discharge passage 33 through the notch 38 of the regeneration valve spool 32 allows return oil from the rod side chamber 6b of the arm cylinder 6 to flow through the main pipeline 9, the cylinder port 10, The fluid is returned to the tank 12 through the passage 14a, the notch 19 of the direction switching valve spool 3, the passage 15, the notch 38 of the regeneration valve spool 32, and the discharge passage 33. Therefore, for example, the return oil described above is not guided to the passage 21 side of the direction switching valve spool 3, and the regeneration is completely released. As a result, the operating speed of the arm cylinder 6 becomes lower than before.
[0052]
[Partial playback]
Although the control pressure applied to the first oil chamber 35 of the regeneration valve spool 32 is equal to or higher than a predetermined pressure, it is not relatively high. Therefore, the opening when the notch 38 of the regeneration valve spool 32 opens to the discharge passage 32 is opened. When the amount is small, a part of the return oil guided to the passage 15 is regenerated as the pressure increasing oil via the passage 21 of the direction switching valve spool 3 and the check valve 22. The remaining return oil is returned to the tank 12 through the notch 38 of the regeneration valve spool 32 and the discharge passage 33.
[0053]
Therefore, in this case, although the operating speed of the arm cylinder 6 is slower than that in the above-described complete regeneration, a part of the return oil from the arm cylinder 6 is regenerated, thereby increasing the speed of the arm cloud. it can. That is, at the time of increasing the speed of the arm cloud, it is possible to control the operating speed to change according to the magnitude of the pressure in the bridge passage 16.
[0054]
[From complete playback to playback]
Further, from the state in which the regeneration is completely released as described above, the pressure in the bridge passage 16 becomes lower than the predetermined pressure, and the combined force of the force of the spring 37 and the frictional force of the sealing material 41 increases. The regeneration valve spool 32, which has slid rightward, now slides leftward. As a result, the opening amount of the notch 38 of the regeneration valve spool 32 with respect to the discharge passage 33 is reduced, and the process shifts to the partial regeneration described above. Alternatively, the notch 38 and the discharge passage 33 are shut off, and the process shifts to the complete regeneration described above.
[0055]
When the regeneration valve spool 32 slides at this time, the oil in the second oil chamber 39 is returned to the tank 12 via the passage 40, the spring chamber 36, and the drain circuit 44.
[0056]
[Operation of Regeneration Valve Spool 32 Related to Seal Material 41]
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the operating characteristics of the regeneration valve 30 shown in FIG. 2 having the sealing material 41 and the operating characteristics of the regeneration valve 30 not having the sealing material 41. FIG. 16A and 16B show a sliding start point and a sliding end point of the regenerative valve spool 32 in accordance with a change in the pressure of 16; FIG. 12B shows a sliding start point and a sliding end point of the regenerative valve spool 32 shown in FIG. (C) is a diagram showing the displacement of the regeneration valve spool 32 with respect to the passage of time, and FIG. (A) shows the relationship between the change in the pressure of the bridge passage 16 and the displacement of the regeneration valve spool 32 shown in FIG. FIG.
[0057]
If the seal member 41 is not provided, the pressure P of the bridge passage 16 is set by the spring 37 when the regeneration is released, as shown at the regeneration releasing / sliding start point F1 in FIG. At a relatively low P1 corresponding to the force, the regenerative valve spool 32 shown in FIG. 2 starts sliding to the right in FIG. When the pressure P in the bridge passage 16 increases to P2, the regeneration valve spool 32 ends sliding rightward in FIG. 2 as indicated by a regeneration release / sliding end point F2.
[0058]
At, for example, an intermediate position between the reproduction release / sliding start point F1 and the reproduction release / sliding end point F2, the above-described partial release of the reproduction, that is, the partial reproduction is performed, and the reproduction release / sliding end point. When near F2, complete reproduction is released.
[0059]
Further, at the time of regeneration, when the pressure P in the bridge passage 16 is P2 as described above, the regeneration valve spool 32 shown in FIG. 2 starts sliding leftward as shown at the regeneration / slide start point F3. . When the pressure P in the bridge passage 16 decreases to P1, the sliding of the regeneration valve spool 32 in the left direction ends as indicated by the regeneration / slide end point F4.
[0060]
At this time, at the intermediate position between the reproduction / sliding start point F3 and the reproduction / sliding end point F4, for example, the above-described partial reproduction is performed. Move to playback.
[0061]
The displacement x of the regeneration valve spool 32 in the sliding operation described above is indicated by a broken line in FIG. 3B.
[0062]
The displacement x of the regeneration valve spool 32 with respect to the change in the pressure P in the bridge passage 16 is indicated by the broken line in FIG. 3C.
[0063]
As shown by the dashed line in FIG. 3C, when the seal member 41 is not provided, the displacement x of the regeneration valve spool 41 fluctuates according to the change in the pressure P in the bridge passage 16. That is, the displacement x of the regeneration valve spool 32 depends only on the force of the spring 37, and it is difficult to obtain dynamic stability of the regeneration valve spool 41 with respect to a change in the pressure P of the bridge passage 16. In the arm cloud operation, a slight change in the pressure P in the bridge passage 16 can frequently occur. Therefore, even if the pressure P in the bridge passage 16 slightly changes, the regenerative valve spool 41 always moves, and the operating speed of the arm cylinder 6 is liable to fluctuate unexpectedly.
[0064]
In the first embodiment of the present invention, the provision of the seal material 41 prevents the regeneration valve spool 41 from being displaced by a slight change in the pressure P in the bridge passage 16, thereby providing the bottom side chamber at the time of arm clouding. The operation speed of the arm cylinder 6 can be stably maintained with respect to a minute change in the load pressure of the arm 6a. That is, the dynamic stability of the regeneration valve spool 41 with respect to the change in the pressure P of the bridge passage 16 can be ensured.
[0065]
As shown in FIG. 2, in the first embodiment having the seal material 41, the seal material 41 becomes a resistance when the regeneration valve spool 32 slides. As shown in the figure, when the pressure P in the bridge passage 16 is P3 higher than P1, the regeneration release / sliding start point F5 is formed, and when the pressure P is higher than P2, the regeneration release / slide end point F6 is formed. Is done.
[0066]
During regeneration, a regeneration / sliding start point F7 is formed when the pressure P of the bridge passage 16 is P5 lower than P2, and a regeneration / slide end point F8 is formed when the pressure P is lower than P1. You.
[0067]
At this time, the displacement x of the regeneration valve spool 32 in the first embodiment is shown by a solid line in FIG. 3B. That is, the regeneration valve spool 32 slides with a delay of time t1, t2 in both the regeneration and the regeneration release, as compared with the case where the sealing material 41 is not provided.
[0068]
As a result, the displacement x of the regeneration valve spool 32 with respect to the change in the pressure P of the bridge passage 16 is as shown by the solid line in FIG. 3C.
[0069]
As shown in FIG. 3C, the pressure P4 of the bridge passage 16 at which the regeneration is completely released and the pressure P5 of the bridge passage 16 at the time when the regeneration is started after the regeneration is completely released. In between, there can be a pressure zone PS forming a dead zone. Therefore, as long as the load pressure of the bottom chamber 6a of the arm cylinder 6 fluctuates between P4 and P5, the load pressure of the bottom chamber 6a of the arm cylinder 6 fluctuates between P6 and P3. As far as the regeneration valve spool 32 does not slide, dynamic stability of the regeneration valve spool 32 can be realized. That is, it is possible to stably maintain the operating speed of the arm cylinder 6 with respect to the minute fluctuation of the pressure P in the bridge passage 16.
[0070]
In the first embodiment configured as described above, the regenerative valve 30 does not require small parts such as a piston, a spring for biasing the piston, and a piston support device. Desired reproduction and reproduction release can be realized in accordance with the magnitude of the control pressure applied to the small diameter portion 32b, the structure is simple, and the number of parts can be reduced. As a result, manufacturing costs can be reduced. Further, the assembling work is simplified, and the number of manufacturing steps can be reduced. Therefore, this can also reduce the manufacturing cost. Further, there is no concern that the piston or the like may become jammed in the regeneration valve spool 32 due to dropping off, and no malfunction occurs due to such jamming.
[0071]
Further, the provision of the seal member 41 can realize dynamic stability of the regeneration valve spool 32 with respect to a minute change in the pressure P of the bridge passage 16. As a result, excellent reproduction performance and reproduction release performance can be obtained, and highly accurate arm cloud control can be realized, which contributes to improvement in work efficiency.
[0072]
Further, the sealing member 41 can suppress oil leakage from the high-pressure first oil chamber 35 to the low-pressure second oil chamber 39, and reduce energy loss due to such oil leakage. it can. Further, when there is a large amount of oil leakage from the first oil chamber 35 to the second oil chamber 39, an intermediate pressure in the second oil chamber 39 may be trapped due to the dimensions of the passage 40 and the drain circuit 44. . If an intermediate pressure is retained, the regeneration valve spool 32 tends to move in the regeneration canceling direction, and the intended regeneration flow rate cannot be obtained, so that accurate arm cloud control may not be realized. By providing the sealing material 41, such a problem due to such leakage can be avoided.
[0073]
Further, since the regeneration valve 30 is provided outside the directional control valve 1, that is, inside the casing 31 separate from the casing 2, the structure of the directional control valve 1 can be suppressed from being complicated, and the manufacture is easy.
[0074]
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an enlarged view of a regeneration valve portion in FIG.
[0075]
In the second embodiment, a passage 45 communicating with a passage 14a to which the bridge passage 11 provided in the casing 2 of the direction switching valve 1 can communicate is provided in the casing 31 of the regeneration valve 30, and this passage 45 is connected to the regeneration valve spool. The first oil chamber 35 communicates with the first oil chamber 35 near the small diameter portion 32b.
[0076]
Other configurations are the same as, for example, the above-described first embodiment.
[0077]
In the case of the second embodiment configured as described above, the load pressure of the bottom side chamber 6a of the arm cylinder 6 is supplied as a control pressure to the first oil chamber 35 of the regeneration valve 30 via the passage 45, and the control pressure is applied. When the force is smaller than the combined force of the spring 37 and the frictional force of the sealing material 41, the regeneration valve spool 32 is held in the regeneration state, and the force due to the control pressure is the force of the spring 37 and the force of the sealing material 41. When the force becomes larger than the combined force with the frictional force, the regeneration valve spool 32 slides to enter a partially regenerated state or a completely regenerated release state. Further, since the seal member 41 for providing a frictional force, that is, resistance, is provided between the first oil chamber 35 and the second oil chamber 39, regeneration with respect to a minute change in the load pressure P of the bottom chamber 6a of the arm cylinder 6 is performed. The dynamic stability of the valve spool 32 can be realized, and the same operation and effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0078]
In each of the above embodiments, the first oil chamber 35 for guiding the control pressure is provided so as to face the outer peripheral surface of the small diameter portion 32b of the regeneration valve spool 32, and a drain circuit is provided near the end of the small diameter portion 32b. Although the second oil chamber 39 communicating with 44 is provided, the present invention is not limited to such a configuration, and the control pressure is controlled so as to face the end face of the small diameter portion 32b of the regeneration valve spool 32. May be provided, and the second oil chamber 39 communicating with the drain circuit 44 may be provided so as to face the outer peripheral surface of the small diameter portion 32b.
[0079]
Further, in the above description, the regeneration valve 30 is provided outside the direction switching valve 1, that is, inside the casing 31 separate from the casing 2, but unless the production complexity is taken into consideration, the regeneration valve 30 is replaced with the direction switching valve 1. The configuration may be such that it is incorporated in the inside.
[0080]
In the above description, the resistance applying means for applying resistance to the sliding of the regeneration valve spool 32 to the small diameter portion 32b of the regeneration valve spool 32 located between the first oil chamber 35 and the second oil chamber 39 of the regeneration valve 30. Is provided, but the position where the seal material 41 is provided is not limited to the above-described position. For example, the seal member 41 may be provided in the portion 42 of the large diameter portion 32a of the regeneration valve spool 32 located between the first oil chamber 35 and the passage 15 in FIGS. The seal member 41 may be provided at a portion 43 of the regeneration valve spool 32 located between the spring chamber 36 and the spring valve 36.
[0081]
Further, the sealing member 41 may be an elastic member or a synthetic resin member.
[0082]
In the above description, the seal material 41 is mounted on the outer peripheral surface of the regeneration valve spool 32. However, the seal material 41 may be mounted on the inner peripheral surface of the casing 31 facing the outer peripheral surface of the regeneration valve spool 32.
[0083]
In a case where there is little concern about oil leakage or the like, a configuration may be adopted in which a resistor that allows the passage of oil is provided as a resistance applying unit that applies resistance when the regeneration valve spool 32 slides, instead of the sealing material 41. Good.
[0084]
Further, when performing an operation that does not need to consider the movement of the regeneration valve spool 32 with respect to the load pressure of the bottom side chamber 6a of the arm cylinder 6 or the minute fluctuation of the pressure P of the bridge passage 16, etc., a resistance applying means, that is, A configuration without the sealing material 41 may be adopted.
[0085]
The working machine to which the present invention is applied is not limited to the above-described hydraulic shovel. It may be a crane working machine or the like.
[0086]
In addition, even when the hydraulic excavator is provided, the hydraulic actuator applied is not limited to the above-described arm cylinder 6, and may be a bucket cylinder, a boom cylinder, or the like.
[0087]
【The invention's effect】
According to the present invention, the spool of the regeneration valve is formed in a stepped shape having a large-diameter portion and a small-diameter portion, and a control chamber in which a control pressure for sliding the regeneration valve spool is guided is provided near the small-diameter portion. Therefore, desired regeneration and regeneration cancellation can be realized without providing a piston in the regeneration valve, the structure is simple, and the number of parts can be reduced as compared with the conventional case. As a result, manufacturing costs can be reduced. Further, the assembling work is simplified, and the number of manufacturing steps can be reduced. Therefore, this also makes it possible to reduce the manufacturing cost as compared with the related art. In addition, there is no concern that the piston or the like may become jammed in the regeneration valve spool due to falling off, and therefore, there is no occurrence of such a malfunction that has conventionally occurred due to such jamming.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a valve device with a regeneration function of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a regeneration valve portion of FIG.
3A and 3B are diagrams showing a comparison between the operation characteristics of the regeneration valve shown in FIG. 2 having a seal material and the operation characteristics of the regeneration valve without a seal material, and FIG. 3A is a diagram showing a bottom side chamber of an arm cylinder; (A) shows the sliding start point and the sliding end point of the regeneration valve spool in accordance with the change of the load pressure (pressure in the bridge passage) of FIG. FIG. 7C is a diagram showing displacement of the regeneration valve spool with respect to the passage of time drawn in relation to the sliding end point, and FIG. 9C is a diagram showing a change in load pressure (pressure in the bridge passage) of the bottom chamber of the arm cylinder shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the displacement of the regeneration valve spool and the displacement of the regeneration valve spool.
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a regeneration valve portion of FIG.
[Explanation of symbols]
One-way switching valve
2 casing
3-way switching valve spool
4 Pilot port
5 Pilot port
6. Arm cylinder (hydraulic actuator)
6a Bottom side room
6b Rod side chamber
7 Main pipeline
8 Cylinder port
9 Main pipeline
10 Cylinder port
11 Bridge passage
12 tanks
14 passage
14a passage
15 passage
16 Bridge passage
18 Notch
19 Notch
20 holes
21 passage
22 Check valve
23 holes
25 Main hydraulic pump
30 regeneration valve
31 Casing
32 Regeneration valve spool
32a Large diameter part
32b small diameter part
32c step
33 discharge passage
34 passage
35 1st oil chamber (control room)
36 Spring Chamber
37 spring
38 Notch
39 2nd oil chamber
40 passage
41 Sealing material (resistance applying means)
44 Drain circuit
45 passage

Claims (7)

作業機械に設けられ、油圧アクチュエータの駆動を制御する方向切換弁と、この方向切換弁を介して上記油圧アクチュエータからの戻り油を再生させて当該油圧アクチュエータに供給可能な再生弁とを備えた再生機能付き弁装置において、
上記再生弁のスプールを、大径部と、この大径部に連設される小径部とを含む段差形状に設定するとともに、
上記小径部の近傍に、上記再生弁のスプールを付勢するばねの力に抗して当該スプールを摺動させる制御圧が導かれる制御室を設けたことを特徴とする再生機能付き弁装置。
A regeneration device provided in a work machine, comprising: a direction switching valve for controlling driving of a hydraulic actuator, and a regeneration valve capable of regenerating oil returned from the hydraulic actuator via the direction switching valve and supplying the oil to the hydraulic actuator. In a valve device with a function,
While setting the spool of the regeneration valve to a stepped shape including a large diameter portion and a small diameter portion connected to the large diameter portion,
A valve device with a regeneration function, wherein a control chamber is provided in the vicinity of the small diameter portion, to which a control pressure for sliding the spool of the regeneration valve against the force of a spring for urging the spool is provided.
上記制御室が、上記再生弁のスプールの上記小径部の外周面に対向させるように形成した油室から成ることを特徴とする請求項1記載の再生機能付き弁装置。The valve device with a regeneration function according to claim 1, wherein the control chamber comprises an oil chamber formed so as to face an outer peripheral surface of the small diameter portion of a spool of the regeneration valve. 上記制御室が、上記再生弁のスプールの上記小径部の端面に対向させるように形成した油室から成ることを特徴とする請求項1記載の再生機能付き弁装置。The valve device with a regeneration function according to claim 1, wherein the control chamber comprises an oil chamber formed so as to face an end surface of the small diameter portion of the spool of the regeneration valve. 上記油圧アクチュエータのボトム側室の負荷圧を上記制御室に導く通路を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の再生機能付き弁装置。The valve device with a regeneration function according to any one of claims 1 to 3, wherein a passage for guiding a load pressure of a bottom side chamber of the hydraulic actuator to the control chamber is provided. 上記方向切換弁のスプール内に、上記油圧アクチュエータからの戻り油を導く通路を設けたことを特徴とする請求項1記載の再生機能付き弁装置。2. The valve device with a regeneration function according to claim 1, wherein a passage for guiding return oil from the hydraulic actuator is provided in a spool of the direction switching valve. 上記再生弁を上記方向切換弁の外部に設けたことを特徴とする請求項1記載の再生機能付き弁装置。2. The valve device with a regeneration function according to claim 1, wherein the regeneration valve is provided outside the direction switching valve. 上記作業機械が油圧ショベルであることを特徴とする請求項1記載の再生機能付き弁装置。The valve device with a regeneration function according to claim 1, wherein the work machine is a hydraulic shovel.
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