JP2006009940A

JP2006009940A - 方向切換弁

Info

Publication number: JP2006009940A
Application number: JP2004187502A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Miyake; 匡彦三宅; Taketoshi Sakamoto; 剛敏坂本; Keisuke Ko; 圭介高
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】複数のバルブからの圧油を少ない本数の配管でアクチュエータに供給でき、さらに圧力損失の少ない方向切換弁を提供すること。
【解決手段】アクチュエータに圧油を供給する２組のバルブを対面して配置し、この２組のバルブのアクチュエータポート同士を接続するポートブロックを備え、ポートブロックの第３の油路を第１の油路と第２の油路に対し９０度の角度で合流するように設け、第１と第２の油路の断面積を足し合わせた断面積と第３の油路の断面積が略等しくなるようにし、第１、第２の油路から第３の油路に向かい断面積が徐々に増加するように油路内径を曲率を持たせてつなげ、油路外径に第１、第２の油路から第３の油路へつながる曲率を持った第１、第２の仮想線を設定し、第１、第２の仮想線の交点におけるそれぞれの接線が交わる角度が１２０度以下である方向切換弁。
【選択図】図１

Description

本発明は、方向切換弁に関する。

従来、大容量の油圧ポンプを使わずに、２つの油圧ポンプの吐出油を合流して１つのアクチュエータに送る技術として、特許文献１，２に示すようなものがある。特許文献１の技術では、サービス弁で２つの油圧ポンプの吐出油を合流して１つのアクチュエータに送っている。また、特許文献２の技術では、２つの油圧ポンプからの圧油が、２つの操作弁にそれぞれ送られ、操作弁を出た圧油をアクチュエータへの配管の途中で合流して１つのアクチュエータに送っている。これらの技術により、大流量を必要とするアクチュエータを２つの油圧ポンプの吐出油を合流することで駆動できる。

特開平６−２２０８８９号公報（第２〜３頁、第７，８図）特開２００４−１００１５４号公報（第８〜９頁、第１図）

ところが、特許文献１の技術では、圧油は１つのサービス弁を通るのでこの部分での圧力損失が大きくなってしまうし、圧力損失を少なくしようとすればサービス弁を大きくしなければならない。また、特許文献２の技術では、圧油は長い配管を通って合流するので、合流するまでの圧力損失が大きくなってしまう。

本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、複数のバルブからの圧油を少ない本数の配管でアクチュエータに供給でき、さらに圧力損失の少ない方向切換弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明は、方向切換弁において、アクチュエータに圧油を供給する２組のバルブを対面して配置し、この２組のバルブのアクチュエータポート同士を接続するポートブロックとを備え、ポートブロックに、一方のバルブのアクチュエータポートからの圧油を導く第１の油路と、他方のバルブのアクチュエータポートからの圧油を導く第２の油路とを対面するように配置し、この第１の油路と第２の油路とを合流しアクチュエータに導く第３の油路を第１の油路と第２の油路に対し９０度の角度で合流するように設け、第１の油路の断面積と第２の油路の断面積を足し合わせた断面積と第３の油路の断面積が略等しくなるようにし、第１の油路から第３の油路に向かい断面積が徐々に増加するように油路内径を曲率を持たせてつなげ、かつ、油路外径に第１の油路から第３の油路へつながる曲率を持った第１の仮想線を設定し、油路外径が第１の油路から第３の油路に曲率を持たせてつなげ、第２の油路から第３の油路に向かい断面積が徐々に増加するように油路内径を曲率を持たせてつなげ、かつ、油路外径に第２の油路から第３の油路へつながる曲率を持った第２の仮想線を設定し、油路外径が第２の油路から第３の油路に曲率を持たせてつなげ、そして第１の仮想線と第２の仮想線の交点におけるそれぞれの接線が交わる角度が１２０度以下である構成としている。

第２発明は、第１の発明において、第１の油路と第３の油路へつながる第１の油路に第１の仮想線に滑らかに接続するようにガイドを配置し、第２の油路と第３の油路へつながる第２の油路に第２の仮想線に滑らかに接続するようにガイドを配置した構成としている。

第３発明は、第1又は第２の発明において、２組のバルブはそれぞれ多連弁とし、この多連弁の数だけポートブロックに油路を設けた構成としている。

第１の発明によると、複数のポンプの吐出圧油の圧力損失を少なくし、方向切換弁の場積を小さくでき、また配管の本数を少なくできる。

第２の発明によると、方向切換弁からアクチュエータに送る圧油の圧力損失を少なくできる。

第３の発明によると、多連弁の全てのポートについて、圧力損失を少なくし、方向切換弁の場積を小さくでき、また配管の本数を少なくできる。

以下、本発明に係る方向切換弁の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る方向切換弁の構成を示す図である。図２はポートブロックの詳細図である。図３は本発明に係る方向切換弁の外観図である。図４は本発明に係る方向切換弁のポートブロックの外観図である。図５は本発明に係る方向切換弁のタンクポート部を示す図である。図６は本発明に係る方向切換弁の他の実施例の構成を示す図である。

図１に示すように、方向切換弁１は、対面して配置された２組のバルブである第１バルブ１０と第２バルブ２０との間に、断面がＴ字状のポートブロック３０，４０を挟んで連結されて構成されている。第１バルブ１０のポンプポート１０Ｐには第１ポンプＰ１が接続し、第１ポンプＰ１の圧油が送られている。第２バルブ２０のポンプポート２０Ｐには第２ポンプＰ２が接続し、第２ポンプＰ２の圧油が送られている。第１バルブ１０のタンクポート１０Ｔ，１０Ｔおよび第２バルブ２０のタンクポート２０Ｔ，２０ＴはそれぞれタンクＴに接続している。

ポートブロック３０，４０の合流ポート３４，４４はアクチュエータであるシリンダＡと接続している。図１の例では、ポートブロック３０の合流ポート３４はシリンダＡのロッド側室ＡＲと接続し、ポートブロック４０の合流ポート４４はシリンダＡのボトム側室ＡＢと接続している。ポートブロック３０，４０にはシリンダＡと接続する図示しない配管を取り付けるための配管フランジ３１，４１がそれぞれ設けられている。

ポートブロック３０の第１バルブポート３５は第１バルブのアクチュエータポートであるＡポート１１と接続している。ポートブロック３０の第２バルブポート３６は第２バルブのアクチュエータポートであるＡポート２１と接続している。ポートブロック４０の第１バルブポート４５は第１バルブ１０のアクチュエータポートであるＢポート１２と接続している。ポートブロック４０の第２バルブポート４６は第２バルブ２０のアクチュエータポートであるＢポート２２と接続している。

ポートブロック３０の第１バルブポート３５と第２バルブポート３６と合流ポート３４とはポートブロック３０内部のＴ字状の流路３０ＴＲで連通している。同様に、ポートブロック４０の第１バルブポート４５と第２バルブポート４６と合流ポート４４とはポートブロック４０内部のＴ字状の流路４０ＴＲで連通している。

ポートブロック３０,４０には第１、第２バルブ１０,２０と接続するための接続フランジ３２,３３,４２,４３がそれぞれ設けてある。第１、第２バルブ１０,２０はポートブロック３０,４０との合せ面にＯ−リング５２を介し、ボルト５１によりそれぞれ接続フランジ３２,３３,４２,４３に取り付けられている。

方向切換弁１の第１バルブ１０のスプール１３と第２バルブ２０のスプール２３とは、同時に作動する。それにより、１つのアクチュエータであるシリンダＡが動く。スプール１３が図１に示す位置から左に移動すると第１ポンプＰ１の圧油が矢印のようにチェック弁１０Ｃを介してＡポート１１に流れる。同時に、スプール２３が図１に示す位置から左に移動すると第２ポンプＰ１の圧油が矢印のようにチェック弁２０Ｃを介してＡポート２１に流れる。第１バルブ１０のＡポート１１からの圧油と、第２バルブ２０のＡポート２１からの圧油とはポートブロック３０内部の流路３０ＴＲで合流し、合流ポート３４からシリンダＡのロッド側室ＡＲに入る。

これにより、シリンダＡは縮小し、ボトム側室ＡＢからの圧油はポートブロック４０の合流ポート４４に入り、矢印のようにポートブロック４０内部の流路４０ＴＲで分流し、圧油の一部は第１バルブ１０のＢポート１２に入り、タンクポート１０Ｔを通過してタンクＴに戻る。同様に、残りの圧油は第２バルブ２０のＢポート２２に入り、タンクポート２０Ｔを通過してタンクＴに戻る。

また、図２に示すように、第３の油路である、合流ポート３４の油路の中心線３４Ｊの向きは、第１の油路である、第１バルブポート３５の油路の中心線３５Ｊの向き、第２の油路である、第２バルブポート３６の油路の中心線３６Ｊの向きそれぞれに対して９０度の角度にしてある。また、第１バルブポート３５の油路の流路面積である内径部３５Ｄでの断面積Ｓ１と、第２バルブポート３６の油路の流路面積である内径部３６Ｄでの断面積Ｓ２とを足し合わせた合計の面積は、合流ポート３４の油路の流路面積である内径部３４Ｄでの断面積Ｓ３と略等しくなるようにしてある。

第１バルブポート３５の油路と第２バルブポート３６の油路が接続する部分には、表面が滑らかな曲率を持った突起部ＴＢを設けてある。第１バルブポート３５の油路と合流ポート３４の油路とは、油路の断面積が徐々に増加するように油路の内径を曲率を持たせてつなげてある。このために、第１バルブポート３５の油路の内径３５Ｄの外側の内壁３５Ｎと合流ポート３４の油路の内径部３４Ｄとを、曲率を持った第１の仮想線Ｋ１によりつないでいる。

また、同様に第２バルブポート３６の油路の内径３６Ｄの外側の内壁３６Ｎと合流ポート３４の油路の内径部３４Ｄとを、曲率を持った仮想線Ｋ２によりつないでいる。そして、仮想線Ｋ１と仮想線Ｋ２との交点での接線Ｋ１Ｓと接線Ｋ２Ｓとが交わる角度Ｑを１２０度以下としてある。なお、ポートブロック４０の油路も、ポートブロック３０の油路の形状と同様であるので説明は省略する。このように第１の油路、第２の油路と第３の油路がそれぞれ滑らかに接続されているので、ポートブロック３０，４０に大流量の圧油が流れても抵抗が少なく、圧力損失が小さくて済む。

また、第１バルブポート３５の油路と合流ポート３４の油路へつながる第１バルブポート３５の油路に、第１の仮想線Ｋ１に滑らかに接続するように、ガイドとなる滑らかな曲率を持った突起部ＴＢを配置し、第２バルブポート３６の油路と合流ポート３４の油路へつながる第２バルブポート３６の油路に、第２の仮想線Ｋ２に滑らかに接続するように、ガイドとなる表面が滑らかな曲率を持った突起部ＴＢを配置している。これにより、圧力損失をさらに小さくしている。

従って、本発明の方向切換弁１によれば、複数のポンプＰ１，Ｐ２の吐出圧油を、少ない本数の配管で１つのアクチュエータＡに供給できる。また、方向切換弁１の圧力損失は小さくなる。また、ポートブロック３０,４０の合流ポート３４,４４の向きを所望の向きにして製作することで、合流ポート３４,４４に接続する配管の方向を自由に決めることができる。また、２組のバルブを対面して設けて、ポートブロック３０,４０で接続するので、方向切換弁の取り付けスペースである場積を小さくできる。

図１では１つのアクチュエータ、この場合はシリンダＡを２つのバルブである第１バルブ１０と第２バルブ２０とで動かす例について説明したが、図３に示すものは、第１バルブと第２バルブが５つのバルブを重ねた多連弁であり５つのアクチュエータを１０個のバルブで動かす場合の方向切換弁１Ａである。

図１に示したものと同様に、方向切換弁１Ａは、対面して配置された第１バルブ１０Ａと第２バルブ２０Ａとの間に、断面がＴ字状のポートブロック３０Ａ，４０Ａを挟んで連結されて構成されている。ポートブロック３０Ａ，４０Ａは図４に示すように、長手方向に５つのバルブに対応した５つの第１バルブポート３５Ａ，４５Ａと５つの第２バルブポート３６Ａ，４６Ａと５つの合流ポート３４Ａ，４４Ａをそれぞれ備えた接続フランジ３１Ａ，３２Ａ,３３Ａ,４１Ａ，４２Ａ,４３Ａが設けてある。

５つの第１バルブポート３５Ａと第２バルブポート３６Ａと合流ポート３４Ａとはポートブロック３０Ａ内部の図示しないＴ字状の流路による合流回路により連通している。同様に、５つの第１バルブポート４５Ａと第２バルブポート４６Ａと合流ポート４４Ａとはポートブロック４０Ａ内部の図示しないＴ字状の流路による合流回路により連通している。なお、多連弁としては５連でなくても２連、３連、４連、また６連以上の多連弁でもよく、ポートブロックはこの多連弁のバルブの数に対応したポートを備えたものであれば良い。ポートブロック３０Ａ，４０Ａは鋳物により製作されており、形状は自由度が大きい。また必要に応じて、２つのポートブロック３０Ａと４０Ａとを結合した形状に鋳物で製作して、バルブ取り付け面を一度に加工して取り付け面の平面精度が出るようにしても良い。

図５は図３に示す方向切換弁１Ａの下面から見た図である。多連弁は内部でタンクポートがつながっている。そして、方向切換弁１Ａの下面からタンクに油が戻るようになっている。方向切換弁１Ａの下部には、図３，５に示すように、第１バルブ１０Ａのタンクポート１０ＡＴと第２バルブ２０Ａのタンクポート２０ＡＴとを接続する合流ブロック６０Ａが設けられている。合流ブロック６０Ａの片側には、第１バルブ１０Ａのタンクポート１０ＡＴと接続する第１入口ポート６１Ａが設けられ、反対側には第２バルブ２０Ａのタンクポート２０ＡＴと接続する第２入口ポート６２Ａが設けられている。

第１入口ポート６１Ａと第２入口ポート６２Ａが接続する部分には合流ブロック６０Ａの長手方向に直交する出口ポート６３Ａが設けられている。出口ポート６３Ａは図示しないタンクに接続して圧油をタンクに戻す。出口ポート６３Ａの反対側には他の油圧機器からのタンクへの戻りの圧油を合流するための合流ポート６４Ａを設けて、出口ポート６３Ａから圧油が出る。なお、この構造は多連弁でなくても適用できる。これにより、配管本数をさらに減らすことができる。

また、図６に示すように、ポートブロック３０Ｂを一体のブロックで成形しても良い。この実施例では、第１バルブ１０の配管取り付け面１０ＨＭにプレート３２ＢをＯ−リング５２を介してボルト５４で取り付け、第２バルブ２０の配管取り付け面２０ＨＭにプレート３３ＢをＯ−リング５２を介してボルト５４で取り付けてある。そして、プレート３２Ｂ、３３ＢをＯ−リング５５を介してボルト５６でポートブロック３０Ｂに取り付けている。

ポートブロック３０Ｂの第１バルブポート３５Ｂは第１バルブ１０のＡポート１１とプレート３２Ｂに設けた孔３２ＢＡを介して接続している。ポートブロック３０Ｂの第２バルブポート３６Ｂは第２バルブ２０のＡポート２１とプレート３３Ｂに設けた孔３３ＢＡを介して接続している。ポートブロック３０Ｂの第１バルブポート４５Ｂは第１バルブ１０のＢポート１２とプレート３３Ｂに設けた孔３２ＢＢを介して接続している。ポートブロック３０Ｂの第２バルブポート４６Ｂは第２バルブ２０のＢポート２２とプレート３３Ｂに設けた孔３３ＢＢを介して接続している。

ポートブロック３０Ｂの第１バルブポート３５Ｂと第２バルブポート３６Ｂと合流ポート３４Ｂとはポートブロック３０Ｂ内部のＴ字状の流路３０ＢＴＲで接続している。ポートブロック３０Ｂの第１バルブポート４５Ｂと第２バルブポート４６Ｂと合流ポート４４Ｂとはポートブロック４０内部のＴ字状の流路４０ＢＴＲで接続している。このようなポートブロック３０Ｂであれば板金により製作できるので加工が容易であり、コストが低くなる。

本発明に係る方向切換弁の構成を示す図である。ポートブロックの詳細図である。本発明に係る方向切換弁の外観図である。本発明に係る方向切換弁のポートブロックの外観図である。本発明に係る方向切換弁のタンクポート部を示す図である。本発明に係る方向切換弁の他の実施例の構成を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ…方向切換弁、１０，１０Ａ…第１バルブ、２０，２０Ａ…第２バルブ、３０，４０，３０Ａ，３０Ａ，４０Ａ，４０Ｂ…ポートブロック、３０ＴＲ，４０ＴＲ，３０ＢＴＲ，４０ＢＴＲ…流路、３４，４４，３４Ａ，４４Ａ，３４Ｂ，４４Ｂ…合流ポート、３５，４５，３５Ａ，４５Ａ，３５Ｂ，４５Ｂ…第１バルブポート、３６，４６，３６Ａ，４６Ａ，３６Ｂ、４６Ｂ…第２バルブポート、Ａ…アクチュエータ、Ｋ１…第１の仮想線、Ｋ２…第２の仮想線、Ｑ…角度、ＴＢ…突起部。

Claims

方向切換弁において、アクチュエータに圧油を供給する２組のバルブを対面して配置し、この２組のバルブのアクチュエータポート同士を接続するポートブロックとを備え、ポートブロックに、一方のバルブのアクチュエータポートからの圧油を導く第１の油路と、他方のバルブのアクチュエータポートからの圧油を導く第２の油路とを対面するように配置し、この第１の油路と第２の油路とを合流しアクチュエータに導く第３の油路を第１の油路と第２の油路に対し９０度の角度で合流するように設け、第１の油路の断面積と第２の油路の断面積を足し合わせた断面積と第３の油路の断面積が略等しくなるようにし、第１の油路から第３の油路に向かい断面積が徐々に増加するように油路内径を曲率を持たせてつなげ、かつ、油路外径に第１の油路から第３の油路へつながる曲率を持った第１の仮想線を設定し、油路外径が第１の油路から第３の油路に曲率を持たせてつなげ、第２の油路から第３の油路に向かい断面積が徐々に増加するように油路内径を曲率を持たせてつなげ、かつ、油路外径に第２の油路から第３の油路へつながる曲率を持った第２の仮想線を設定し、油路外径が第２の油路から第３の油路に曲率を持たせてつなげ、そして第１の仮想線と第２の仮想線の交点におけるそれぞれの接線が交わる角度が１２０度以下であることを特徴とする方向切換弁。
請求項１の方向切換弁において、第１の油路と第３の油路へつながる第１の油路に第１の仮想線に滑らかに接続するようにガイドを配置し、第２の油路と第３の油路へつながる第２の油路に第２の仮想線に滑らかに接続するようにガイドを配置したことを特徴とする方向切換弁。
請求項１又は２の方向切換弁において、２組のバルブはそれぞれ多連弁とし、この多連弁の数だけポートブロックに油路を設けたことを特徴とする方向切換弁。