JP2009275764A - 方向切換弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 方向切換弁内に低圧側への補給用油路を設け、配管等の他の部品を設置せずに、中立状態で低圧側回路の一定油圧を確保でき、確実に低圧側回路からアクチュエータ側回路への補給が図れ、低コストで油圧機器の信頼性、安全性を確保できる方向切換弁装置を提供する。
【解決手段】 方向切換弁をなすスプール弁１０のスプールに、油圧モータ５０停止時に対応するスプール弁１０中立状態で圧力ポート１３と低圧ポート１４間を連通させる通路を形成し、スプール弁１０の中立状態で低圧側回路７０に対し作動油がスプールの通路を通じて供給され、低圧側回路７０が所定の圧力状態に保持されることにより、モータ側回路６０の油圧が負荷側の影響で低下しても、低圧側回路７０からモータ側回路６０に一定の油量を補給して圧力を確保でき、負荷に対して油圧モータ５０を適切に停止状態に維持できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧アクチュエータを動作させる油圧回路に用いられる方向切換弁装置に関し、特に、スプール弁と圧力補償弁とを含む方向切換弁装置に関する。

油圧アクチュエータ、特に、ウインチ等の駆動源として用いられる油圧モータは、その正逆転の切換や停止状態への移行を、方向切換弁やカウンタバランス弁等を備えた油圧回路により油圧モータに対する油圧供給状態を変化させることで実現しているのが一般的である。

こうした油圧回路を用いたウインチ等の装置において、ウインチに荷重をかけたまま保持停止した際など、荷重による負荷が停止状態の油圧モータに作用する状況では、中立状態としている方向切換弁よりモータ側の回路部分に負荷に応じた圧力が生じ、この圧力により油圧モータから油漏れが発生することから、そのままでは回路が作動油不足に伴う油圧低下状態に陥り、最終的に油圧が負荷を支えられない状態に至って、油圧モータが暴走、すなわち、油圧モータが荷重につれて勝手に回転してしまうおそれがある。

このように、基本的な油圧回路のみでは確実な油圧モータの動作停止状態を実現することは難しいため、切換弁中立状態でモータ側回路に作動油を適宜補給する仕組みを併用して、油圧モータの停止状態を安定させることが、従来から種々提案されている。例えば、作動油の補給を行うために、モータ側回路に対し、切換弁を介さずに作動油を補給する専用の油圧ポンプ及び管路を設置したり、切換弁より排出タンク寄りの低圧側回路とモータ側回路をチェック弁を介して接続し、且つ切換弁よりポンプ寄りの主回路から流量調整弁や絞り弁を設けた管路を介して低圧側回路に作動油を供給可能とし、一定の油圧が確保された低圧側回路から油圧低下時にモータ側回路への作動油補給を図る、といったものがあり、そうした回路例を図８や図９、図１０に示す。

前記従来の油圧回路は、スプール弁１１０と圧力補償弁１２０とを組合わせた方向切換弁装置１００で、ポンプ等の圧力源３０からの作動油の供給状態を切換え、油圧モータ５０の動作制御を行うものであり、カウンタバランス弁６５やチェック弁７１、７２を備えると共に、必要に応じて、ポンプ１３０、絞り弁１４０、又は流量調整弁１５０を用いて、切換弁中立位置で停止した油圧モータ５０寄りのモータ側回路６０に対し、排出タンク４０寄りの低圧側回路７０から作動油を補給可能としたものである。

また、これら以外にも、モータ側回路に対する作動油の補給を実現する構成の例として、特開平８−３２４９７７号公報や特開２００１−７２３７２号公報に開示されるものがある。
特開平８−３２４９７７号公報 特開２００１−７２３７２号公報

従来の油圧モータを動作させる油圧回路は以上のように構成されており、油圧が低下したモータ側回路６０に対し適切に作動油を補給することで、油圧モータ５０の確実な停止状態を維持できるものであったが、こうした従来例のうち、図８に示すポンプ１３０を用いる例や前記各特許文献に示される例では、油圧モータ駆動用の基本油圧回路に対し、作動油の補給に複雑なシステムを追加設置しており、ポンプや配管等の追加コストや設置スペースを要し、また装置全体の大型化を招くという課題を有していた。

一方、主回路から絞り弁や流量調整弁等を設けた管路により作動油を供給して低圧側回路７０の油圧を所定圧に維持し、低圧側回路７０からモータ側回路６０に作動油の補給を行う場合（図９、図１０参照）も、各機器と配管が必要となり、設置スペースと設置コストが必要となる。さらに、油路に絞り弁１４０を用いる場合、絞り音が発生することで騒音源になるという課題を有していた。加えて、絞り弁１４０にはゴミが集積しやすく、使用を続けると絞り弁１４０を介した低圧側回路７０への作動油の供給機能が低下するという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、方向切換弁内に中立状態で圧力ポートから低圧ポートへ作動油を流入させる通路を設け、主回路側と低圧側回路とを連通させる配管等の他の部品を設置せずに、低圧側回路の一定油圧を確保でき、確実に低圧側回路からアクチュエータ側回路への作動油補給が図れ、低コストで油圧機器の信頼性、安全性を確保できる方向切換弁装置を提供することを目的とする。

本発明に係る方向切換弁装置は、油圧アクチュエータの正方向動作側と逆方向動作側の各駆動用油圧流路にそれぞれ連通する二つの負荷側ポートを有するスプール弁と、当該スプール弁の圧力ポートの上流側に配設される圧力補償弁とを備え、スプール弁で圧力ポートがいずれの負荷側ポートにも連通しない中立状態と、圧力ポートが二つの負荷側ポートのいずれかに連通する連通状態とを切換える方向切換弁装置において、前記スプール弁のスプールが、前記中立状態の位置で圧力ポートと低圧ポートとを連通させ、且つ中立状態の位置から移動して圧力ポートと負荷側ポートとが連通を開始する位置では圧力ポートと低圧ポートとを非連通とする所定の通路を配設されてなり、前記圧力補償弁が、前記スプールの中立状態で所定開度をなし、所定流量の作動油を前記圧力ポートへ流通させ、作動油を前記通路を通じて低圧ポートへ到達させるものである。

このように本発明によれば、油圧アクチュエータの動作切換用の方向切換弁をなすスプール弁のスプールに、スプール弁の中立状態で圧力ポートと低圧ポート間を連通させる通路を形成し、油圧アクチュエータ停止時に対応するスプール弁の中立状態で、低圧側回路に対し圧力補償弁により許容される流量の作動油がスプールの通路を通じて供給され、低圧側回路が作動油供給を受けて所定の圧力状態に保持されることにより、低圧側回路がチェック弁等を介してアクチュエータ側回路に接続されている状態で、仮にアクチュエータ側回路の油圧が負荷側の影響で低下した場合には、低圧側回路からアクチュエータ側回路に作動油が補給されて圧力が確保されることとなり、アクチュエータ側回路の減圧状態を抑止して負荷に対して油圧アクチュエータを適切に停止状態に維持することができ、油圧アクチュエータ利用機器を安全且つ安定的に使用でき、暴走による故障も未然に防止できる。また、切換弁外部に、圧力源寄りの主回路と低圧側回路とを絞り弁等を介在させつつ接続するような追加の管路を用いずに、切換弁のみで低圧側回路への作動油供給とこれに伴う低圧側回路での一定圧力確保が図れ、油圧アクチュエータ用の油圧回路全体の構成を簡略化でき、信頼性を高められると共に、コストダウンも実現できる。

また、本発明に係る方向切換弁装置は、油圧アクチュエータの正方向動作側と逆方向動作側の各駆動用油圧流路にそれぞれ連通する二つの負荷側ポートを有するスプール弁と、当該スプール弁の圧力ポートの上流側に配設される圧力補償弁とを備え、スプール弁で負荷側ポートを低圧ポートに連通させる中立状態と、圧力ポートが二つの負荷側ポートのいずれかに連通して作動油を流通させる連通状態とを切換える方向切換弁装置において、前記スプール弁のスプールが、前記中立状態の位置で圧力ポートと低圧ポートとを連通させ、且つ中立状態の位置から移動して圧力ポートと負荷側ポートとが連通を開始する位置では圧力ポートと低圧ポートとを非連通とする所定の通路を配設されてなり、前記圧力補償弁が、前記スプールの中立状態で所定開度をなし、所定流量の作動油を前記圧力ポートへ流通させ、作動油を前記通路を通じて低圧ポートへ到達させるものである。

このように本発明によれば、油圧アクチュエータ動作切換用の方向切換弁をなすスプール弁のスプールに、スプール弁の中立状態で圧力ポートと低圧ポート間を連通させる通路を形成し、油圧アクチュエータ停止時に対応し且つ各負荷側ポートと低圧ポートとが連通状態となるスプール弁の中立状態で、圧力補償弁により許容される流量の作動油がスプールの通路を通じて低圧側回路及びアクチュエータ側回路に対し供給され、低圧側回路及びアクチュエータ側回路が作動油供給を受けて所定の圧力状態に保持されることにより、仮にアクチュエータ側回路の油圧が負荷側の影響で低圧側回路で規定された最低圧力よりさらに低下した場合には、低圧側回路からアクチュエータ側回路に作動油が補給されて圧力が確保されることとなり、アクチュエータ側回路の減圧状態を抑止して負荷に対して油圧アクチュエータを適切に停止状態に維持することができ、油圧アクチュエータ利用機器を安全且つ安定的に使用でき、暴走による故障も未然に防止できる。

また、本発明に係る方向切換弁装置は必要に応じて、前記スプールが、前記中立状態で圧力ポートに面する所定外周位置及び低圧ポートに面する所定外周位置に、スプール中心軸側に向う横穴をそれぞれ穿設されると共に、内部に前記各横穴と連通する軸方向所定長さの縦穴を穿設され、連続する前記横穴及び縦穴が、前記圧力ポート及び低圧ポートに対して流路断面積の著しく小さい絞り通路をなし、前記スプールの中立状態で、作動油を前記横穴及び縦穴を通じて圧力ポートから低圧ポートへ所定量流通させ、低圧側回路を所定の油圧状態に維持するものである。

このように本発明によれば、スプール弁の中立状態で圧力ポートを低圧ポートと連通させる絞り通路としてスプールに横穴と縦穴を設け、圧力ポートから低圧ポートに至る流路で適切に絞りを付与して圧力を調整することにより、スプール弁の中立状態で、通路を介して低圧側回路からの影響を受けずに切換弁側から低圧側回路へ作動油補給が行え、簡略な流路構成で低圧側回路を所定の圧力状態に保持することができ、低圧側回路からアクチュエータ側回路への作動油補給も適切に行え、油圧アクチュエータの安全を確保できる上、油圧回路の信頼性向上も図れる。

また、本発明に係る方向切換弁装置は、油圧アクチュエータの正方向動作側と逆方向動作側の各駆動用油圧流路にそれぞれ連通する二つの負荷側ポートを有するスプール弁と、当該スプール弁の圧力ポートの上流側に配設される圧力補償弁とを備え、スプール弁で負荷側ポートを低圧ポートに連通させる中立状態と、圧力ポートが二つの負荷側ポートのいずれかに連通して作動油を流通させる連通状態とを切換える方向切換弁装置において、前記スプール弁のスプールが、前記中立状態の位置で圧力ポートと一方の負荷側ポートとを連通させ、且つ中立状態の位置から移動して圧力ポートと他方の負荷側ポートとが連通を開始する位置では圧力ポートと前記一方の負荷側ポートとを非連通とする所定の通路を配設されてなり、前記圧力補償弁が、前記スプールの中立状態で所定開度をなし、所定流量の作動油を前記圧力ポートへ流通させ、作動油を前記通路及び前記一方の負荷側ポートを通じて低圧ポートへ到達させるものである。

このように本発明によれば、油圧アクチュエータ動作切換用の方向切換弁をなすスプール弁のスプールに、スプール弁中立状態で圧力ポートと負荷側ポート間を連通させる通路を形成し、油圧アクチュエータ停止時に対応し且つ各負荷側ポートと低圧ポートとが連通状態となるスプール弁の中立状態で、圧力補償弁により許容される流量の作動油がスプールの通路を通じて低圧側回路及びアクチュエータ側回路に対し供給され、低圧側回路及びアクチュエータ側回路が所定の圧力状態に保持されることにより、仮にアクチュエータ側回路の油圧が負荷側の影響で低圧側回路で規定された最低圧力よりさらに低下した場合には、低圧側回路からアクチュエータ側回路に油が補給されて圧力が確保されることとなり、アクチュエータ側回路の減圧状態を抑止して負荷に対し油圧アクチュエータを適切に停止状態に維持することができ、安全性を高められ、故障防止も図れる。また、方向切換弁装置のみで低圧側回路からアクチュエータ側回路に一定油量の作動油を流通させられ、アクチュエータ側回路への補給路を別途設けずに済み、油圧回路全体の構成を簡略化して信頼性を高められると共に、コストダウンが図れる。

また、本発明に係る方向切換弁装置は必要に応じて、前記圧力補償弁が、バネの弾性力と作動油の圧力により移動して弁開度を調整する圧力補償用スプールと、当該圧力補償用スプールを移動させる作動油圧力を導入する二つの互いに離隔した油室とを有してなり、前記スプール弁のスプール中立状態で、スプール弁の圧力ポートに連通して作動油圧力を受ける一方の油室に対し、前記圧力補償用スプールを介して隔てられた他方の油室をスプール弁の低圧ポートに連通させ、二つの油室間に発生する圧力差に基づいて圧力補償用スプールを所定弁開度をなす開位置とするものである。

このように本発明によれば、スプール弁の中立状態で、圧力補償弁における他方の油室を低圧ポートと連通させ、二油室間の圧力差で圧力補償用スプールの位置が調整され、圧力補償弁が開状態となることにより、スプール弁の中立状態でも低圧側回路が作動油の補給を受入れ可能な低い油圧である場合には、圧力補償弁を確実に開状態に維持でき、圧力補償弁を通じて低圧側回路に作動油を供給して低圧側回路における所定油圧を適切に維持できる。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。本実施形態においては、油圧アクチュエータとしてウインチ等駆動用の油圧モータを正逆回転動作させる油圧回路に適用する例について説明する。図１は本実施形態に係る方向切換弁装置を含む油圧モータ駆動用油圧回路の概略構成図、図２は本実施形態に係る方向切換弁装置の中立状態説明図、図３は本実施形態に係る方向切換弁装置における圧力ポートと一方の負荷側ポートの連通状態説明図、図４は本実施形態に係る方向切換弁装置における圧力ポートと他方の負荷側ポートの連通状態説明図である。

前記各図において本実施形態に係る方向切換弁装置１は、スプール弁１０と圧力補償弁２０の組を一体化した構成であり、他の油圧機器、例えばカウンタバランス弁６５やチェック弁７１、７２等と共に用いられて油圧回路をなし、且つ油圧モータ５０及び圧力源３０と接続されて、油圧モータ５０の動作制御を行うものである。

前記スプール弁１０は、作動油を通過させる凹部や中空部を穿設された円筒状のスプール１１と、スプール１１を長手方向移動自在に装着される空隙部及びこの空隙部に通じる複数のポートをそれぞれ形成されてなる弁ハウジング１２とを備える構成である。スプール弁１０における各ポートのうち、圧力ポート１３は圧力補償弁２０に、低圧ポート１４、１５は低圧側回路７０を介して排出タンク４０にそれぞれ接続される一方、負荷側ポート１６、１７は、モータ側回路６０の正回転側と逆回転側の二つの流路６１、６２にそれぞれ接続される。

このスプール弁１０は、レバーによるスプールポジションの手動切換で、出力側の油圧モータ５０に対する作動油の給排状態を切換えるものであり、二つの負荷側ポート１６、１７がそれぞれ圧力ポート１３及び低圧ポート１４、１５のいずれにも接続しない中立状態と、圧力ポート１３及び低圧ポート１４、１５への二つの負荷側ポート１６、１７の各接続状態を切換可能な３ポジションタイプとされる構成である。

スプール弁１０で、圧力ポート１３が一方の負荷側ポート１６に連通し、低圧ポート１５が他方の負荷側ポート１７に連通する状態（図３参照）では、一方の負荷側ポート１６、カウンタバランス弁６５を通じてモータ側回路６０の一方の流路６１に圧力源３０からの高圧の作動油を供給することとなり、油圧モータ５０は、供給される作動油により正回転方向に回動動作する。そして、モータ側回路６０の他方の流路６２を戻る作動油は、スプール弁１０の他方の負荷側ポート１７、低圧ポート１５を介して低圧側回路７０に至り、最終的に排出タンク４０に排出される仕組みである。

また、スプール弁１０で、圧力ポート１３が前記他方の負荷側ポート１７に連通し、低圧ポート１４が一方の負荷側ポート１６に連通する状態（図４参照）では、他方の負荷側ポート１７を通じてモータ側回路６０の他方の流路６２に作動油を供給することとなり、油圧モータ５０は、供給される作動油により上記とは逆の回転方向に回動動作する。そして、モータ側回路６０の一方の流路６１を戻る作動油は、スプール弁１０の一方の負荷側ポート１６、低圧ポート１４を介して低圧側回路７０に至り、前記同様排出タンク４０に排出される仕組みである。

こうして、油圧モータ５０の回転方向については、手操作でスプール１１を移動させ、圧力ポート１３及び低圧ポート１４、１５と連通する負荷側ポート１６、１７をそれぞれ入替えることで切換えられる仕組みである。一方、スプール１１の中立状態（図２参照）では、スプール弁１０における圧力ポート１３と各負荷側ポート１６、１７の連通を遮断し、モータ側回路６０への作動油の供給を停止しており、油圧モータ５０は回転停止状態となる。

スプール１１のうち、中立状態で圧力ポート１３に面する部位の両側にそれぞれ隣接する部分には、同じく中立状態で負荷側ポート１６、１７に面するスプール１１の小径部１１ａ、１１ｂに向けて絞り部１１ｃ、１１ｄとなる凹部が穿設される構成である。スプール弁１０が圧力ポート１３と負荷側ポート１６、１７のいずれかとを連通させる状態では、作動油が圧力ポート１３から絞り部１１ｃ、小径部１１ａ外側の空隙部を経て負荷側ポート１６に、又は、絞り部１１ｄ、小径部１１ｂ外側の空隙部を経て負荷側ポート１７に達し、それぞれモータ側回路６０に供給される。この時、スプール１１の長手方向位置を変化させると、絞り部１１ｃ、１１ｄの圧力ポート１３に対する開口面積が変ることで絞り量が変化し、その絞り量、すなわちスプール開度に応じた油量の作動油が負荷側ポート１６、１７を通じてモータ側回路６０に供給され、この作動油の供給量に応じて、油圧モータ５０の回転状態が変化する。

さらに、スプール１１には、前記中立状態で圧力ポート１３に面する部位の絞り部１１ｄ寄り端部に、外周側からスプール１１中心軸側に向う横穴１１ｅが穿設される。また、同じ中立状態で低圧ポート１４に面する部位の端部にも、外周側からスプール１１中心軸側に向う横穴１１ｆが穿設される。加えて、スプール１１内部には各横穴１１ｅ、１１ｆと連通する軸方向所定長さの縦穴１１ｇが穿設される。

これら連続する横穴１１ｅ、１１ｆ及び縦穴１１ｇは、圧力ポート１３及び低圧ポート１４に対して流路断面積の著しく小さい絞り通路をなしており、スプール１１の中立状態では、圧力ポート１３から、横穴１１ｅ、縦穴１１ｇ、及び横穴１１ｆからなる通路の絞りに対応する所定圧力で、作動油が低圧ポート１４に至り、低圧側回路７０に供給される。

スプール１１が中立状態からずれて、圧力ポート１３と負荷側ポート１６、１７のいずれかとが連通する油圧モータ５０の動作時は、スプール１１の各横穴１１ｅ、１１ｆのいずれか一方が、各ポートと重ならず弁ハウジング１２で閉塞状態となるため、圧力ポート１３から作動油が横穴１１ｅ、縦穴１１ｇ、及び横穴１１ｆを通って低圧ポート１４、１５側に達することはない。

前記圧力補償弁２０は、スプール弁１０と共通の弁ハウジング１２内に組込まれるスプール２１を、作動油の圧力とバネ２２の弾性力により位置調整し、油路の開度を変えて作動油の流量を自動的に制御し、スプール弁１０で負荷や圧力源の影響を受けることなくスプール１１開度に応じて決る流量の作動油を負荷側へ供給できるようにする公知の弁であり、入口側でポンプ等の圧力源３０からの作動油を受入れ、出口側がスプール弁１０の圧力ポート１３に連通して作動油を供給する仕組みである。

この圧力補償弁２０では、スプール弁１０における絞り部１１ｃ、１１ｄより前段側の圧力を、スプール弁１０の圧力ポート１３に連通する一方の入口側油室２３に導入することに加え、絞り部１１ｃ、１１ｄより後段側の圧力を弁ハウジング１２に設けられる二次圧力通路１２ａを介して他方のバネ側油室２４に導入し、油室間の圧力差とバネの弾性力との関係が一定に維持されるようにスプール２１が移動する仕組みである。

そして、圧力補償弁２０は、スプール弁１０の中立状態で、バネ側油室２４が二次圧力通路１２ａ、及び低圧ポート接続通路１２ｂを介して低圧ポート１４と連通する構造により、スプール弁１０の中立状態でも各油室間に適切な圧力差を生じさせ、スプール２１の位置を移動調整して所定の開度を維持することができ、スプール弁１０の中立状態で低圧側回路７０に所定油量を供給でき、低圧側回路７０で所定油圧が維持される仕組みである。

次に、前記構成に基づく方向切換弁装置の動作状態について説明する。前提として、ポンプ等の圧力源３０から所定圧力の作動油が油圧モータ５０の動作の有無に関わりなく方向切換弁装置に向け継続的に供給されているものとする。

スプール弁１０のスプール１１が中立状態の場合、スプール弁１０の圧力ポート１３とモータ側回路６０に通じる二つの負荷側ポート１６、１７との連通が遮断され、作動油供給がなされないことで、油圧モータ５０は停止状態となる。ただし、このスプール１１の中立状態で、圧力ポート１３に横穴１１ｅが面し、また低圧ポート１４に横穴１１ｆが面して、横穴１１ｅ、縦穴１１ｇ、及び横穴１１ｆからなる通路が圧力ポート１３と低圧ポート１４とを連通させることから、このスプール１１における横穴１１ｅ、縦穴１１ｇ、及び横穴１１ｆからなる通路、並びに、わずかに開状態となる圧力補償弁２０によって、圧力ポート１３から低圧ポート１４側に圧力補償弁２０により設定された流量で作動油が供給されることとなる。

この中立状態で圧力ポート１３から低圧ポート１４側に作動油を供給できることで、低圧側回路７０では、方向切換弁装置１と排出タンク４０との間に配置されたチェック弁７１で設定される所定の補給圧力が維持される。これにより、油圧モータ５０を停止させた際に、モータ側回路６０の作動油が外部負荷による漏れで不足し、油圧が低圧側回路７０における前記補給圧力より低下すると、補給用チェック弁７２を通じて低圧側回路７０からモータ側回路６０に作動油が供給されることとなる。なお、このスプール弁１０の中立状態で、圧力ポート１３側から低圧ポート１４側に供給できる油量は、前段の圧力補償弁２０で決定されるものであり、スプール弁１０における圧力ポート１３以降の各部の影響を受けることはない。

こうして、切換弁装置１外部に、圧力源３０側と低圧側回路７０とを接続する追加の管路や絞り弁等の機器を別途設けることなく、低圧側回路７０への作動油供給とこれに伴う低圧側回路７０での一定油圧確保が図れることから、油圧モータ５０用の油圧回路全体の構成を簡略化でき、信頼性を高められる上、コストダウンも実現できる。また、絞り弁等の機器や配管を設けるスペースが不要となり、油圧装置周囲に有効に利用可能なスペースを確保でき、メンテナンス等の作業性を向上させられる。加えて、切換弁装置外部に絞り弁を設けずに済むことで、絞り音の発生や絞りに起因するトラブルを防止できる。

手動操作によるスプール１１のポジション切換で、スプール１１が一端部側（図２中で下側）にずれ、圧力ポート１３が一方の負荷側ポート１６と連通し、且つ低圧ポート１５が他方の負荷側ポート１７に連通した状態（図３参照）では、圧力源３０からの高圧の作動油が、圧力補償弁２０からスプール弁１０の圧力ポート１３に進み、絞り部１１ｃ等を経て、一方の負荷側ポート１６に至ることとなる。作動油は、一方の負荷側ポート１６から出て、モータ側回路６０のカウンタバランス弁６５を含む一方の流路６１を通じて油圧モータ５０に供給される状態となる。これにより、油圧モータ５０が正回転方向に駆動されることとなる。

この圧力ポート１３と負荷側ポート１６の連通状態では、圧力補償弁２０の働きにより、流量が負荷側の影響を受けることはなく、スプール１１位置で決る供給流量に応じて、油圧モータ５０の速度制御が適切に行える。

この状態で、油圧モータ５０から作動油が排出される他方の流路６２に接続する他方の負荷側ポート１７は、低圧ポート１５と連通しているため、油圧モータ５０の回動動作の間、油圧モータ５０から他方の流路６２に排出される作動油は、他方の負荷側ポート１７、及び低圧ポート１５を経て低圧側回路７０、さらに排出タンク４０に達する。

また、手動操作によるスプール１１のポジション切換で、スプール１１が他端部側（図２中で上側）にずれ、スプール弁１０で圧力ポート１３が他方の負荷側ポート１７と、低圧ポート１４が一方の負荷側ポート１６とそれぞれ連通する状態（図４参照）では、圧力源３０からの高圧の作動油が、圧力補償弁２０からスプール弁１０の圧力ポート１３に進み、絞り部１１ｄ等を経て他方の負荷側ポート１７に至る。負荷側ポート１７から出た作動油が、モータ側回路６０の他方の流路６２を通じて油圧モータ５０に供給されることで、油圧モータ５０は逆回転方向に駆動される。

また、一方の負荷側ポート１６は低圧ポート１４に連通することから、油圧モータ５０の回動動作の間、油圧モータ５０から一方の流路６１に排出される作動油は、一方の負荷側ポート１６、及び低圧ポート１４を経て低圧側回路７０、さらに排出タンク４０に達する。

このように、本実施形態に係る方向切換弁装置は、油圧モータ５０の動作方向切換用のスプール弁１０におけるスプール１１に、油圧モータ５０停止時に対応するスプール弁１０中立状態で圧力ポート１３と低圧ポート１４間を連通させる通路を形成し、スプール弁１０の中立状態で、低圧側回路７０に対し圧力補償弁２０により許容された所定油量の作動油がスプール１１の通路を通じて供給され、低圧側回路７０が作動油補給を受けて所定の圧力状態に保持されることから、低圧側回路７０がチェック弁７２を介してモータ側回路６０に接続されている状態で、仮にモータ側回路６０の油圧が負荷側の影響で低下した場合には、低圧側回路７０からモータ側回路６０に一定油量が補給されて圧力が確保されることとなり、モータ側回路６０の減圧状態を抑止して負荷に対して油圧モータ５０を適切に停止状態に維持することができ、油圧モータ利用機器を安全且つ安定的に使用でき、暴走による故障も未然に防止できる。

（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。図５は本実施形態に係る方向切換弁装置を含む油圧モータ駆動用油圧回路の概略構成図、図６は本実施形態に係る方向切換弁装置の中立状態説明図である。

前記各図において本実施形態に係る方向切換弁装置２は、前記第１の実施形態同様、スプール弁１０と圧力補償弁２０の組を一体化した構成を備える一方、異なる点として、スプール弁１０が、スプール１１の中立状態で負荷側ポート１６、１７と低圧ポート１４、１５が連通状態となる弁タイプとされると共に、スプール１１の中立状態で圧力ポート１３から負荷側ポート１６を経て低圧側回路７０への作動油補給を行う仕組みを有するものである。

前記スプール弁１０は、前記第１の実施形態同様、スプール１１と、弁ハウジング１２とを備え、圧力ポート１３を圧力補償弁２０に、低圧ポート１４、１５を低圧側回路７０にそれぞれ接続され、また、負荷側ポート１６、１７をモータ側回路６０の正回転側と逆回転側の二つの流路６１、６２にそれぞれ接続され、スプールポジションの手動切換で中立状態と、二つの負荷側ポート１６、１７の一方が圧力ポート１３に、他方が低圧ポート１４、１５にそれぞれ接続する油圧モータ５０への作動油給排状態とを切換可能な３ポジションタイプとされる構成である。

ただし、スプール１１には縮径部１１ｈ、１１ｉが設けられており、スプール弁１０の中立状態で、縮径部１１ｈ、１１ｉ外側の空隙部分により低圧ポート１４、１５と負荷側ポート１６、１７とが連通し、低圧側回路７０とモータ側回路６０との間で作動油が流通可能となる構成である。

また、スプール１１には、前記通路としての切欠き部１１ｊが絞り部１１ｃに通じる状態で穿設され、スプール弁１０の中立状態で、圧力補償弁２０により許容された所定油量の作動油が切欠き部１１ｊを通じて負荷側ポート１６に供給され、さらに、縮径部１１ｈ外側の空隙部分における低圧ポート１４と負荷側ポート１６との連通により、圧力ポート１３から低圧側回路７０へ向けて作動油が供給される仕組みである。この切欠き部１１ｊは、図６に示すような一箇所に限られるものではなく、中立状態で圧力ポート１３に面する部位の複数箇所に設けることもできる。

なお、このスプール弁１０で、圧力ポート１３が一方の負荷側ポート１６に連通し、低圧ポート１５が他方の負荷側ポート１７に連通する状態、並びに圧力ポート１３が前記他方の負荷側ポート１７に連通し、低圧ポート１４が一方の負荷側ポート１６に連通する状態については、前記第１の実施形態同様である。

次に、前記構成に基づく方向切換弁装置の動作状態について説明する。前記第１の実施形態同様、ポンプ等の圧力源３０から作動油が方向切換弁装置に向け継続的に供給される中、スプール弁１０のスプール１１が中立状態の場合、スプール弁１０の圧力ポート１３と、モータ側回路６０に通じる二つの負荷側ポート１６、１７との連通は、スプール１１に設けられた切欠き部１１ｊ及び絞り部１１ｃを介して圧力ポート１３と負荷側ポート１６とがごくわずかな連通状態にとどまり、また同時に、負荷側ポート１６、１７が低圧ポート１４、１５と連通していることから、圧力ポート１３から負荷側ポート１６へ油圧モータ５０を動作させられるような作動油供給状態とはならず、油圧モータ５０は停止状態となる。この時、モータ側回路６０がスプール弁１０を介して低圧側回路７０と接続されるため、モータ側回路６０の油圧は低圧側回路７０と同じになる。

この中立状態では、圧力補償弁２０により許容された所定油量の作動油が切欠き部１１ｊ、絞り部１１ｃ、負荷側ポート１６、及び、縮径部１１ｈ外側の空隙部分を通じて、低圧ポート１４へ供給可能となることにより、低圧側回路７０とこれに連通するモータ側回路６０では、チェック弁７１で設定される所定の油圧が維持されることとなり、油圧モータ５０を停止させた際に、仮にモータ側回路６０の作動油が外部負荷による漏れで減少し、油圧が低下しようとしても、低圧側回路７０からモータ側回路６０に作動油が供給されて油圧が維持されることとなる。

こうして、低圧側回路７０とモータ側回路６０とを別途接続せずに、方向切換弁装置１のみで低圧側回路７０からモータ側回路６０に一定油量の作動油を補給して圧力を確保でき、前記実施形態同様、モータ側回路６０の減圧状態を抑止して負荷に対して油圧モータ５０を適切に停止状態に維持することができる。

手動操作によるスプール１１のポジション切換で、圧力ポート１３が一方の負荷側ポート１６と連通し、且つ低圧ポート１５が他方の負荷側ポート１７に連通した状態では、前記第１の実施形態同様、作動油が圧力補償弁２０からスプール弁１０の圧力ポート１３に進み、一方の負荷側ポート１６からモータ側回路６０の一方の流路６１を通じて油圧モータ５０に供給される状態となり、油圧モータ５０が正回転方向に駆動される。そして、油圧モータ５０の回動動作の間、油圧モータ５０から他方の流路６２に排出される作動油は、他方の負荷側ポート１７、及び低圧ポート１５を経て低圧側回路７０に至る。

この時、スプール１１の切欠き部１１ｊは圧力ポート１３に連通しているが、切欠き部１１ｊより十分大きい絞り部１１ｃが圧力ポート１３と連通して作動油を流通させることから、作動油の流通に特に影響を与えることはない。

一方、スプール弁１０で圧力ポート１３が他方の負荷側ポート１７と、低圧ポート１４が一方の負荷側ポート１６とそれぞれ連通する状態においても、前記第１の実施形態同様、作動油が圧力補償弁２０からスプール弁１０の圧力ポート１３に進み、他方の負荷側ポート１７からモータ側回路６０の他方の流路６２を通じて油圧モータ５０に供給され、油圧モータ５０は逆回転方向に駆動される。そして、油圧モータ５０の回動動作の間、油圧モータ５０から一方の流路６１に排出される作動油は、一方の負荷側ポート１６、及び低圧ポート１４を経て低圧側回路７０に至る。この時、スプール１１の切欠き部１１ｊは、各ポートと重ならず弁ハウジング１２で閉塞状態となるため、圧力ポート１３から作動油が切欠き部１１ｊを通って低圧ポート１４側に達することはない。

このように、本実施形態に係る方向切換弁装置は、スプール弁１０のスプール１１に、スプール弁１０の中立状態で圧力ポート１３と一方の負荷側ポート１６間を連通させる通路としての切欠き部１１ｊを形成し、油圧モータ５０停止時に対応し且つ各負荷側ポート１６、１７と低圧ポート１４、１５とが連通状態となるスプール弁の中立状態で、圧力補償弁２０により許容される流量の作動油がスプール１１の通路を通じて低圧側回路７０及びモータ側回路６０に対し供給され、低圧側回路７０及びモータ側回路６０が作動油供給を受けて所定の圧力状態に保持されることから、仮にモータ側回路６０の油圧が負荷側の影響で低圧側回路７０で規定された最低圧力よりさらに低下した場合には、低圧側回路７０からモータ側回路６０に作動油が補給されて圧力が確保されることとなり、モータ側回路６０の減圧状態を抑止して負荷に対して油圧モータ５０を適切に停止状態に維持することができ、油圧モータ利用機器を安全且つ安定的に使用でき、暴走による故障も未然に防止できる。また、低圧側回路７０とモータ側回路６０とを別途接続せずに、方向切換弁装置１のみで低圧側回路７０からモータ側回路６０に一定油量の作動油を補給して圧力を確保でき、モータ側回路６０への補給路を別途設けずに済み、油圧回路全体の構成をさらに簡略化でき、信頼性を高められると共に、コストダウンが図れる。

なお、前記各実施形態に係る方向切換弁装置においては、スプール弁１０と圧力補償弁２０とが弁ハウジング１２を共有して一つの弁装置として一体化される構成としているが、これに限らず、別体のスプール弁と圧力補償弁とを組合わせて用いる構成とすることもできる。

また、前記各実施形態に係る方向切換弁装置においては、動作状態切換の対象とするアクチュエータを油圧モータとしているが、これに限らず、油圧シリンダ等他のアクチュエータとすることもでき、前記同様にスプール弁を中立としてアクチュエータを停止させた状態で、外部負荷による油圧回路の減圧を防止して、確実に停止状態を維持できる。

また、前記第１の実施形態に係る方向切換弁装置において、スプール弁１０は中立状態で負荷側ポート１６、１７の圧力ポート１３又は低圧ポート１４、１５に対する連通が生じない弁タイプとされ、スプール１１の横穴１１ｅ、縦穴１１ｇ、及び横穴１１ｆからなる通路を通じて圧力ポート１３から作動油を供給して低圧側回路７０を所定油圧状態に維持し、負荷側のモータ側回路６０における油圧低下時にモータ側回路６０と低圧側回路７０とを結ぶ補給用管路（フィードライン）を通じて低圧側回路７０から作動油の補給を行う構成としているが、この他、前記第２の実施形態同様のスプール弁１０が中立状態で負荷側ポート１６、１７と低圧ポート１４、１５とを連通させる弁タイプの場合に、切欠き部１１ｊに代えて、図７に示すように、前記第１の実施形態同様のスプール１１における横穴１１ｅ、縦穴１１ｇ、及び横穴１１ｆからなる通路で圧力ポート１３と低圧ポート１４、１５とを連通させる構成とすることもでき、スプール弁１０の中立状態で、低圧側回路７０に対し圧力補償弁２０により許容された所定油量の作動油がスプール１１の横穴１１ｅ、縦穴１１ｇ、及び横穴１１ｆを通じて供給されると共に、縮径部１１ｈ、１１ｉ外側の空隙部分における低圧ポート１４、１５と負荷側ポート１６、１７との連通により、低圧側回路７０からモータ側回路６０に作動油が供給されることとなり、前記第２の実施形態同様、低圧側回路７０とモータ側回路６０とを別途接続せずに、方向切換弁装置１のみで低圧側回路７０からモータ側回路６０に一定油量を補給して圧力を確保でき、モータ側回路６０の減圧状態を抑止して負荷に対して油圧モータ５０を適切に停止状態に維持することができる上、モータ側回路６０への補給路を別途設けずに済み、コストダウンが図れる。

本発明の第１の実施形態に係る方向切換弁装置を含む油圧モータ駆動用油圧回路の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る方向切換弁装置の中立状態説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る方向切換弁装置における圧力ポートと一方の負荷側ポートの連通状態説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る方向切換弁装置における圧力ポートと他方の負荷側ポートの連通状態説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る方向切換弁装置を含む油圧モータ駆動用油圧回路の概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る方向切換弁装置の中立状態説明図である。 本発明の他の実施形態に係る方向切換弁装置の中立状態説明図である。 従来の方向切換弁装置と補給用ポンプを含む油圧モータ駆動用油圧回路の概略構成図である。 従来の方向切換弁装置と絞り弁を含む油圧モータ駆動用油圧回路の概略構成図である。 従来の方向切換弁装置と流量調整弁を含む油圧モータ駆動用油圧回路の概略構成図である。

符号の説明

１、１００ 方向切換弁装置
１０、１１０ スプール弁
１１ スプール
１１ａ、１１ｂ 小径部
１１ｃ、１１ｄ 絞り部
１１ｅ、１１ｆ 横穴
１１ｇ 縦穴
１１ｈ、１１ｉ 縮径部
１１ｊ 切欠き部
１２ 弁ハウジング
１２ａ 二次圧力通路
１２ｂ 低圧ポート接続通路
１３ 圧力ポート
１４、１５ 低圧ポート
１６、１７ 負荷側ポート
２０、１２０ 圧力補償弁
２１ スプール
２２ バネ
２３ 入口側油室
２４ バネ側油室
３０ 圧力源
４０ 排出タンク
５０ 油圧モータ
６０ モータ側回路
６１、６２ 流路
６５ カウンタバランス弁
７０ 低圧側回路
７１ チェック弁
７２ 補給用チェック弁
１３０ ポンプ
１４０ 絞り弁
１５０ 流量調整弁

Claims (5)

1. 油圧アクチュエータの正方向動作側と逆方向動作側の各駆動用油圧流路にそれぞれ連通する二つの負荷側ポートを有するスプール弁と、当該スプール弁の圧力ポートの上流側に配設される圧力補償弁とを備え、スプール弁で圧力ポートがいずれの負荷側ポートにも連通しない中立状態と、圧力ポートが二つの負荷側ポートのいずれかに連通する連通状態とを切換える方向切換弁装置において、
   前記スプール弁のスプールが、前記中立状態の位置で圧力ポートと低圧ポートとを連通させ、且つ中立状態の位置から移動して圧力ポートと負荷側ポートとが連通を開始する位置では圧力ポートと低圧ポートとを非連通とする所定の通路を配設されてなり、
   前記圧力補償弁が、前記スプールの中立状態で所定開度をなし、所定流量の作動油を前記圧力ポートへ流通させ、作動油を前記通路を通じて低圧ポートへ到達させることを
   特徴とする方向切換弁装置。
2. 油圧アクチュエータの正方向動作側と逆方向動作側の各駆動用油圧流路にそれぞれ連通する二つの負荷側ポートを有するスプール弁と、当該スプール弁の圧力ポートの上流側に配設される圧力補償弁とを備え、スプール弁で負荷側ポートを低圧ポートに連通させる中立状態と、圧力ポートが二つの負荷側ポートのいずれかに連通して作動油を流通させる連通状態とを切換える方向切換弁装置において、
   前記スプール弁のスプールが、前記中立状態の位置で圧力ポートと低圧ポートとを連通させ、且つ中立状態の位置から移動して圧力ポートと負荷側ポートとが連通を開始する位置では圧力ポートと低圧ポートとを非連通とする所定の通路を配設されてなり、
   前記圧力補償弁が、前記スプールの中立状態で所定開度をなし、所定流量の作動油を前記圧力ポートへ流通させ、作動油を前記通路を通じて低圧ポートへ到達させることを
   特徴とする方向切換弁装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の方向切換弁装置において、
   前記スプールが、前記中立状態で圧力ポートに面する所定外周位置及び低圧ポートに面する所定外周位置に、スプール中心軸側に向う横穴をそれぞれ穿設されると共に、内部に前記各横穴と連通する軸方向所定長さの縦穴を穿設され、
   連続する前記横穴及び縦穴が、前記圧力ポート及び低圧ポートに対して流路断面積の著しく小さい絞り通路をなし、
   前記スプールの中立状態で、作動油を前記横穴及び縦穴を通じて圧力ポートから低圧ポートへ所定量流通させ、低圧側回路を所定の油圧状態に維持することを
   特徴とする方向切換弁装置。
4. 油圧アクチュエータの正方向動作側と逆方向動作側の各駆動用油圧流路にそれぞれ連通する二つの負荷側ポートを有するスプール弁と、当該スプール弁の圧力ポートの上流側に配設される圧力補償弁とを備え、スプール弁で負荷側ポートを低圧ポートに連通させる中立状態と、圧力ポートが二つの負荷側ポートのいずれかに連通して作動油を流通させる連通状態とを切換える方向切換弁装置において、
   前記スプール弁のスプールが、前記中立状態の位置で圧力ポートと一方の負荷側ポートとを連通させ、且つ中立状態の位置から移動して圧力ポートと他方の負荷側ポートとが連通を開始する位置では圧力ポートと前記一方の負荷側ポートとを非連通とする所定の通路を配設されてなり、
   前記圧力補償弁が、前記スプールの中立状態で所定開度をなし、所定流量の作動油を前記圧力ポートへ流通させ、作動油を前記通路及び前記一方の負荷側ポートを通じて低圧ポートへ到達させることを
   特徴とする方向切換弁装置。
5. 前記請求項１ないし４のいずれかに記載の方向切換弁装置において、
   前記圧力補償弁が、バネの弾性力と作動油の圧力により移動して弁開度を調整する圧力補償用スプールと、当該圧力補償用スプールを移動させる作動油圧力を導入する二つの互いに離隔した油室とを有してなり、前記スプール弁のスプール中立状態で、スプール弁の圧力ポートに連通して作動油圧力を受ける一方の油室に対し、前記圧力補償用スプールを介して隔てられた他方の油室をスプール弁の低圧ポートに連通させ、二つの油室間に発生する圧力差に基づいて圧力補償用スプールを所定弁開度をなす開位置とすることを
   特徴とする方向切換弁装置。

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