JP2004316906A - ディテントモードを選択できるリリーフバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】単一マニュアルスプールバルブで多数のディテントモードを可能にするリリーフバルブ。
【解決手段】スリーブ１２内に回転自在に取り付けられ、ポート３８からの流路を閉じることができるスプール１８と、スプールの回転位置に応じて流体流を通過出来るようスプール内ポート１９Ｃに時々整合するスリーブに設けられた複数のポート１９Ａ，Ｂと、スプールを選択的に回転させる手段２６とを有し、複数の回転位置のうちの１つにスプールを保持して、通過流体の異なるパスを形成し液圧作動モードを生じさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブに関し、より詳細には、ディテントモードを選択できるリリーフバルブに関する。

油圧装置、例えば油圧シリンダを使った器具用リフト、またはオーガー、もしくはトレンチャーチェイン駆動モータの多数の作動モードのニーズを満たすのに、単一ディテントモードのスプールバルブが複数使用される。この種の技術を使用するには、必要とされる別個の各作動モードに対し、別々のマニュアルスプールバルブを組み込まなければならない。

従って、本発明の主たる目的は、マルチディテントモードの単一マニュアルスプールバルブを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、オペレータが、リリーフバルブの適当なモードを選択し、アクチュエータを関連する位置にするだけで、マニュアルスプールバルブのためのディテント機能を選択できるマニュアルスプールバルブを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、マニュアルスプールバルブが使用されている装置の制御の安全性を高めるマニュアルスプールバルブを提供することにある。

以下の説明により、当業者であれば、上記およびそれ以外の目的は明らかとなると思う。

本発明のディテントモードを選択できるリリーフバルブは、マニュアル操作式スプールバルブで液圧ディテント機構を操作するのに使用される。このような構成は、３つの作動モード、すなわち非ディテントモード、連続ディテントモードおよびキックアウトディテントモードを有する。

非ディテント位置は、流れを第１ポートからリリーフバルブを通過させて第２ポートへ送り、リリーフ機能をバイパスさせることができる。生じた圧力は、スプールバルブ内のディテント機構の係合を外す。圧力が存在する限り、スプールは常に中立位置へ戻る。連続ディテント位置は、第１ポートから第２ポートへの流れをブロックする。ディテント機構を外すような流れはないので、オペレータは、スプールをディテント状態から外すように手で押し、中立位置へ戻さなければならない。キックアウトディテント位置は、流れを第１ポートから第２ポートへ通過させ、圧力が１８２．８ｋｇ／ｃｍ²（２６００ｐｓｉ）より大となったときに、スプール内のディテント機構を無効（キックアウト）にすることができる。スプールは、中立位置へ自動的に位置決めし直される。

このディテントモードを選択できるリリーフバルブの各位置は、オペレータが新しいモードを選択するまで作動モードを維持できるよう、ハンドル構造をしたディテントも内蔵している。デフォルトモードは、非ディテントモードである。他のモードのうちの１つに向かってセレクタノブが回転されるが、完全には回転されないとき、バルブは非ディテントモードへ戻るように回転する。

図１に示すように、バルブ１０は、スプライン１５によりプラグ１４の一端に嵌合されたスリーブ１２を有する。プラグ１４には、スプライン１７により、ガイド１６が嵌合されている。スリーブ１２は、スプール１８（図３）内のポート１９Ｃと時々整合するポート１９Ａおよび１９Ｂを有する。

ガイド１６の中心を制御ステム２０が貫通しており、このステムは、内端部２２および外端部２４を有する。横断スロット２５’をドウェルピン２５が貫通しており、スロット２５’には、荷重ワッシャー２５Ａが隣接している（図１）。

図４に示すように、スリーブ２５Ｂは、ディテントノッチ２５Ｃ、２５Ｃ’および２５Ｃ”を有する。ピン２５は、ノブ２６の位置に応じて対向するノッチ２５Ｃ”、２５Ｃ’または２５Ｃ内に一時停止するようになっている。ナット２８およびコレット３０は、ノブ２６を制御ステム２０に取り付けるように働く。

図１、図２および図３に示すように、スプール１８は、その外端部にダート３２を有する。このスプールは、スプリング３４によって外側方向に押圧されている。スプリング３４は、その内側端部でストッパー３４に係合し、外側端部でダート３２上のショルダーに係合している。３６は、ダートの外側の先の尖った端部を示し、このダートは、ポート３８を閉じ、ポート３８にスプリング３４を圧縮するのに十分な流体圧が生じた場合にしか、ポート３８を開放しないようになっている。ポート３８が開放されると、ダートの外側の先の尖った端部３６は、ポート３８と接触しなくなる。

図１、図２および図３を参照すると、荷重ワッシャー２５Ａの後方には、波形スプリング４０が取り付けられており、制御ステム２０のまわりには、スラストベアリング４２が延びている。スリーブ１２およびプラグ１４のまわりには、複数のシール４４が設けられており、支持体（図示せず）に関連して、バルブ１０をシールするようになっている。

図１Ａ、図２Ａおよび図３Ａに示すように、４６は非ディテント位置を示し、４８は、連続ディテント位置を示し、５０は、キックアウト位置を示す。ノブ２６が、図１Ａ、図２Ａおよび図３Ａ（これらの図では、４６、４８または５０は、モード位置５２に一致している）に示される位置へ回されると、バルブ１０の部品の位置は、それぞれ図１、図２および図３に示されている位置となる。

図１を参照すると、ノブ２６は制御ステム２０に接続されている。ドウェルピン２５は、制御ステム２０とスプール１８とを接続している。波形スプリング４０は、荷重ワッシャー２５Ａおよびドウェルピン２５へ軸方向の力を加える。ドウェルピン２５は、３つの選択可能な位置のうちの１つにスプールをロックするディテントノッチの対２５Ｃ、２５Ｃ’または２５Ｃ”に接触している。制御ステム２０内のスプール１８は、バルブ１０の軸線に沿ってドウェルピン２５を移動できるようにするスロット２５’を内蔵する。この移動は、スリーブ２５Ｂ内でスプール１８が回転され、スリーブの端部のプロフィルに沿って移動するときに生じる。スリーブの端部のプロフィルは、ディテント機能のためのディテントノッチの対２５Ｃ、２５Ｃ’および２５Ｃ”を含むカムプロフィルを有する（図４）。

図１に示されるような非ディテント位置では、供給圧力は、ポート３８からポート１９Ａへバイパスされる。ポート３８の入口圧力は、２１０．９ｋｇ／ｃｍ²（３０００ｐｓｉ）に達することができ、スプール１８に大きな軸方向の力を加えているからである。スプール１８を回転するのに必要なトルクを小さくするのに、スラストベアリング４２が追加されている。

先に述べたように、図１および図１Ａは、非ディテント位置にあるバルブを示している。この位置では、リリーフバルブ１０はバイパスモードとなっている。これによって、流れはバルブを通過し、１００％の時間キックアウト機能を無効状態に保持できる。この結果、スプール１８は常に中立位置へ戻る。

図２を参照すると、バルブ１０は、スプール１８がポート３８で流れをブロックする連続ディテント位置にある。ポート１８における圧力が、ダート３２の間隙圧力まで増加すると、ポート１９Ａと１９Ｂの双方がブロックされるので、流れが逃げる経路はない。ダート３２の各側への流体の圧力が等しくなり、スプリング３４は、ポート３８の弁座にダートを閉じるための圧力を無効にする。

従って、図２および図２Ａに示されるように、連続ディテント位置が有効となる。この位置では、リリーフバルブ１０はブロッキングモードにある。このモードにより、流体がバルブを通過しないように流体の流れがブロックされる。この結果、スプールは常にディテント機能を有し、キックアウト機能が不能にされる。

図３および図３Ａを参照すると、システム圧力が１８２．８ｋｇ／ｃｍ²（２６００ｐｓｉ）よりも大きくなったときに、スプールがポート１９Ａからポート１９Ｂへの流れを可能にするキックアウト位置が示されている。スプール１８内のポート１９Ｃは、スリーブ１２内のポート１９Ａおよび１９Ｂと整合するので、オイルの経路が形成される。ポート１９Ｂは、リリーフ圧力がポート１９Ａの圧力と無関係となるように、タンク圧力に接続されている。

このキックアウト位置では、バルブ１０はリリーフモードとなっている。これによって圧力が１８２．８ｋｇ／ｃｍ²（２６００ｐｓｉ）（１８０バール）を越えると、流体の流れがバルブを通過できる。このことが生じると、キックアウト機能が附勢される。この結果、スプールは中立位置へ戻る。

上記の記載から、バルブ１０は、マニュアル操作式スプールバルブに設けられた油圧ディテント機構を操作するのに使用されることが理解できると思う。バルブに設けられたノブは、３つの作動モード、すなわち非ディテントモード、連続ディテントモードおよびキックアウトディテントモードを選択するのに使用される。

非ディテント位置は、流れをポート３８からリリーフバルブを通過させてポート１９へ送り、リリーフ機能をバイパスさせることができる。こうして生じた圧力は、バルブ１０内のディテント機構の係合を外す。圧力が存在する限り、スプール１８は、常に中立位置へ戻る。

連続ディテント位置は、ポート３８からポート１９Ａへの流れをブロックする。ディテント機構を外すような流れはないので、オペレータはスプールをディテント状態から外すように手動で押し、中立位置へ戻さなければならない。

キックアウトディテント位置は、流れをポート３８からポート１９Ａへ通過させ、圧力が１８２．８ｋｇ／ｃｍ²（２６００ｐｓｉ）より大となったときに、スプール内１８のディテント機構を無効（キックアウト）にすることができる。スプールは中立位置へ自動的に位置決めし直される。

バルブ１０の各位置は、オペレータが新しいモードを選択するまで作動モードを維持できるよう、ハンドル構造をしたディテントも内蔵している。デフォルトモードは、非ディテントモードである。他のモードのうちの１つに向かってセレクタノブ２６が回転されるが、完全には回転されないとき、バルブは非ディテントモードへ戻るように回転する。

本発明のバルブは、マニュアルスプールバルブのために別々の異なる作動モードを可能にするよう、マニュアル操作式スプールバルブで油圧ディテント機構を操作するのに使用される。バルブの別々の選択可能なモードは、ディテント機構に対し、この機能上の特徴を与える。その結果、マニュアルスプールバルブは選択されたリリーフバルブ機能の設定に基づき、異なるディテントモードで作動できる。

リリーフバルブは、バルブの油圧ディテント機構のための作動部品であるので、別個の各選択可能なモードによって、マニュアルスプールバルブは別個の異なる態様で機能する。利点としては、マルチ作動モードの必要性をサポートするのに、別々のマニュアルスプールバルブを追加する代わりに、１つのマニュアルスプールバルブを使用するだけでよいことが挙げられる。

本発明により、機械のオペレータは、リリーフバルブの適当なモードを選択し、アクチュエータを関連する位置に移動するだけで、マニュアルスプールバルブのために望まれるディテント機能を選択することが可能となる。

リリーフバルブが非ディテント位置にセットされると、スプールバルブはその中立位置へスプリングによって戻り、このスプールバルブを使って、上下またはスイングのようなブームの位置決めを操作できる。バルブを連続モード位置にすると、マニュアルスプールバルブは、オペレータが定めた位置に保持され、オーガーまたはトレンチャーチェーン駆動モータのための流れ制御装置として機能できる。

更に、バルブのキックアウトディテント設定を使用すると、バルブは、ディテントを解放し、マニュアルスプールバルブを中立位置へ戻すことができる圧力制限設定値が得られるまで、その設定位置を保持する。このモードは、器具上下シリンダの機能を制御するのに使用される。

最も重要なことは、本発明によって、バルブのディテント機能を制御するための選択可能な機能モードを有するリリーフバルブを内蔵させることにより、単一ディテントモードのマニュアルスプールバルブの多数を、マルチディテントモードの単一のマニュアルスプールバルブに置換することができることである。

従って、本発明は、これまで説明した目的の少なくともすべてを達成できることが理解できると思う。

非ディテント位置にあるスプールバルブの断面図である。 図１の制御ノブの側端面図である。 連続ディテントモード位置にあるスプールバルブの断面図である。 図２の制御ノブの側端面図である。 キックアウトモード位置にあるスプールバルブの断面図である。 図３の制御ノブの側端面図である。 制御ノブの３つのモードに影響を与えるカム手段の斜視図である。

符号の説明

１０ バルブ
１２ スリーブ
１４ プラグ
１５、１７ スプライン
１８ スプール
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ ポート
２０ ステム
２２ 内端部
２４ 外端部
２５ ピン
２５’ スロット
２５Ｂ スリーブ
２５Ｃ、２５Ｃ’、２５” ディテントノッチ
２６ ノブ
２９ ナット
３０ コレット
３２ ダート
３４ スプリング
３６ 外端部
３８ ポート
４０ 波形スプリング
４２ スラストベアリング
４４ シール
４６ 非ディテント位置
４８ 連続ディテント位置
５０ キックアウト位置

Claims (3)

1. バルブハウジングと、
   前記バルブハウジング内に回転自在に取り付けられ、第１流体ポートを閉じることができる端部を有するスプールと、
   前記ハウジング内の前記スプールの回転位置に応じ、流体流を通過できるように前記スプール内の流体ポートに時々整合するようになっている、前記ハウジングに設けられた複数の第２ポートと、
   前記ハウジング内で前記スプールを選択的に回転させるための、前記スプールに設けられた手段と、
   前記ハウジング内の複数の回転位置のうちの１つに前記スプールを保持し、前記バルブ内への、および前記バルブを通過する流体流の異なるパスを形成し、前記バルブに連動する装置上の流体部品の異なる液圧作動モードを生じさせるための、前記スプールに連動するディテント手段とを備えるディテントモードを選択できるリリーフバルブ。
2. 前記スプールが、このスプール内の流体ポートを弾性的に閉じるスプリング負荷されたダート部材を備えている、請求項１記載のバルブ。
3. 前記ハウジング内で前記スプールを選択的に回転するための前記手段が、ステムとマニュアルノブとのアセンブリであり、前記ステムが、いくつかの作動回転位置のうちの１つに前記スプールを解放自在に保持できるディテント手段により、スプールへ作動的に接続されている、請求項１記載のバルブ。

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