JP2015203426A - バルブ構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 メインスプールとコンペスプールとの組み付けが簡単にできるようにする。
【解決手段】 切換弁V1とコンペンセータバルブV2とを連接し、上記コンペンセータバルブV2は、上記切換弁V1に接続したアクチュエータの負荷変動にかかわりなく、上記切換弁V1の切り換え量で決まる分流比を一定に保つバルブ構造であって、上記切換弁V1に設けたメインスプールMSと、上記コンペンセータバルブV2に設けたコンペスプールCSとの軸線を平行にしている。
【選択図】 図1

Description

この発明は、切換弁のメインスプールとコンペンセータバルブのコンペスプールとを連接したバルブ構造に関する。
この種のバルブ構造として、特許文献1に示したものが従来から知られている。この従来のバルブ構造は、切換弁のメインスプールに対して、コンペンセータバルブのコンペスプールを直交させている。
また、上記コンペスプールは、バルブボディに設けるとともに可変容量型ポンプからの圧力流体が流入する供給通路側に設けている。
特開2009−204086号公報
上記のようにした従来のバルブ構造では、切換弁のメインスプールに対して、コンペンセータバルブのコンペスプールを直交させているので、メインスプールの組込み方向とコンペスプールの組込み方向も直交することになる。このように両スプールの組込み方向が直交すると、例えばそれらの組み付け作業時には、その作業方向を変えなければならず、作業効率が悪くなるという問題があった。
この発明の目的は、メインスプールとコンペスプールとの組み付けが簡単にできるバルブ構造を提供することである。
第1の発明は、切換弁とコンペンセータバルブとを連接し、上記コンペンセータバルブは、上記切換弁に接続したアクチュエータの負荷変動にかかわりなく、上記切換弁の切り換え量で決まる分流比を一定に保つバルブ構造に関し、上記切換弁に設けたメインスプールと、上記コンペンセータバルブに設けたコンペスプールとを、それらの軸線を平行にした点に特徴を有する。
第2の発明は、上記メインスプールとコンペスプールとの外径を同じにした点に特徴を有する。
第3の発明は、上記切換弁及びコンペンセータバルブのバルブボディを共通にするとともに、上記切換弁には、メインスプールの切り換え位置に応じて可変容量型ポンプからの圧力流体が導かれる供給通路を設け、上記コンペスプールは、上記メインスプールを挟んで上記供給通路とは反対側に設けた点に特徴を有する。
第4の発明は、上記切換弁、上記コンペンセータバルブ及び一対のロードチェック弁を、上記共通のバルブボディ内において連接するとともに、上記一対のロードチェック弁は、それらの軸線を上記メインスプール及びコンペスプールの軸線と平行にした点に特徴を有する。
第5の発明は、上記一対のロードチェック弁を、上記切換弁に設けた一対のアクチュエータポートに連通する共通の流通路に臨ませ、この流通路からアクチュエータポートへの流通のみを許容する構成にするとともに、上記一対のロードチェック弁の組込み孔は上記流通路を介して貫通させた点に特徴を有する。
第6の発明は、上記一対のロードチェック弁を、上記切換弁に設けた一対のアクチュエータポートに連通する共通の流通路に臨ませるとともに、上記切換弁のメインスプールを切り換えたとき、いずれか一方のロードチェック弁とそれに対応するアクチュエータポートとの通路過程が、上記メインスプールで遮断される構成にした点に特徴を有する。
第1の発明のバルブ構造によれば、切換弁のメインスプールとコンペンセータバルブのコンペスプールとを平行に配置したので、メインスプールとコンペスプールとの組込み方向を同じにでき、その分、それら両スプールの組み付け作業の効率を向上させることができる。
例えば、上記した従来のバルブ構造のように、メインスプールに対してコンペスプールを直交させていれば、メインスプールを組み込んだ後、コンペスプールを組み込むために、バルブボディの向きを90度反転させなければならない。つまり、従来のバルブ構造では、両スプールの組込み過程で、バルブボディの向きを変えるという作業工程が増えることになるので、作業効率が悪くなる。
しかし、上記したように第1の発明によれば、メインスプールとコンペスプールとを平行に配置したので、それら両スプールを組み込む方向が同じになる。したがって、それら両スプールを組み込む作業工程で、バルブボディを反転させるような工程を省くことができ、作業効率が向上することになる。
第2の発明のバルブ構造によれば、上記メインスプールとコンペスプールとの外径を同じにしたので、両スプールを組み込む孔加工をするときの加工工具や両スプールの研磨加工をするときの研磨工具等を共通化でき、その分、コストを削減することができる。
第3の発明のバルブ構造によれば、切換弁とコンペンセータバルブとのバルブボディを共通化しているので、上記メインスプールとコンペスプールとを平行に配置したことと相まって、組み付け作業が簡単になる。
また、上記コンペスプールを、メインスプールを挟んで供給通路とは反対側に設けたので、バルブボディにおける供給通路側のスペースを大きく取れる。したがって、供給通路も大きくできるので、当該供給通路の圧力損失も小さくでき、エネルギーロスを抑えることができる。
第4の発明のバルブ構造によれば、上記メインスプール、コンペスプール及びロードチェック弁のそれぞれを平行に配置したので、上記メインスプール、コンペスプール及びロードチェック弁のいずれを組み込むときにも、バルブボディの向きを変える必要がなく、その分、作業効率を向上させることができる。
第5の発明のバルブ構造によれば、一対のロードチェック弁の組み付け孔の加工を一度にできるので、その孔加工の効率が飛躍的に向上する。
第6の発明によれば、一対のロードチェック弁にいたる流通路を共通化できるので、上記第5の発明と相まって孔加工の効率が向上する。
この発明の実施形態を示す断面図である。
図示の実施形態は、バルブボディBに切換弁V1とコンペンセータバルブV2とを組み込んでいるが、このように切換弁V1とコンペンセータバルブV2とを一組にしてなるバルブボディBは、図示していない複数のアクチュエータごとに設けられるとともに、通常は、これらバルブボディはマニホールド化されている。
上記バルブボディBには、図示していない可変容量型ポンプに接続したポンプポート1、このポンプポート1を基点にして二股状にした接続通路2及び上記アクチュエータに接続したアクチュエータポート3,4を形成している。そして、上記ポンプポート1及び接続通路2が相まって、この発明の供給通路を構成するものである。
なお、図中符号5,6はリリーフ弁で、アクチュエータポート3,4の負荷圧が設定圧以上になったとき、アクチュエータポート3,4の作動流体を戻り通路7,8に戻すものである。
上記切換弁V1は、バルブボディBに摺動自在に組み込んだメインスプールMSを主要素にしてなり、その中央に第1環状溝9を形成し、その第1環状溝9の両側に第2,3環状溝10,11を形成している。
また、上記メインスプールMSのスプール孔には、二股状にした上記接続通路2の中央に位置する第1環状凹部12、上記接続通路2の外側に位置する第2,3環状凹部13,14を形成している。
上記のようにした切換弁V1のメインスプールMSは、センタリングスプリング15のばね力の作用で、通常は、図示の中立位置を保つ構成にしている。
メインスプールMSが上記中立位置にあるときは、第1環状溝9が第1環状凹部12に正対し、第2,3環状溝10,11はアクチュエータポート3,4に対応している。
メインスプールMSが上記中立位置を保っている状態から、第1,2パイロット室16,17のいずれか一方にパイロット圧が導かれると、メインスプールMSは左右いずれかに切り換わる。例えば、メインスプールMSが図面右方向に切り換わると、第1環状凹部12と接続通路2とが第1環状溝9を介して連通するとともに、第2環状凹部13とアクチュエータポート3とは第2環状溝10を介して連通する。また、アクチュエータポート4は第3環状溝11を介して戻り通路8に連通する。
メインスプールMSが上記とは逆に図面左方向に切り換わると、第1環状凹部12と接続通路2とが第1環状溝9を介して連通するとともに、第3環状凹部14とアクチュエータポート4とが第3環状溝11を介して連通する。また、アクチュエータポート3は第2環状溝10を介して戻り通路7に連通する。
なお、上記のように接続通路2が第1環状溝9を介して連通するとき、その連通部が切換弁V1の可変絞り部を構成するものである。したがって、この可変絞り部の開度は、メインスプールMSの移動量に比例する。
上記コンペンセータバルブV2は、メインスプールMSを挟んで、上記ポンプポート1及び接続通路2からなる供給通路とは反対側におけるバルブボディBに組み込んでいる。
上記のようにメインスプールMSを挟んで一方の側に供給通路を設け、他方の側にコンペンセータバルブV2を設けたので、コンペンセータバルブV2とは反対側のスペースを大きく取れる。したがって、この大きく確保されたスペースに上記供給通路を形成できるので、当該供給通路も十分に大きくして、その圧力損失を小さくできる。
このようにした上記コンペンセータバルブV2は、バルブボディBに摺動自在に組み込んだコンペスプールCSを主要素にしている。そして、このコンペスプールCSはその軸線を上記メインスプールMSの軸線と平行にするとともに、その外径を上記メインスプールMSと同じにしている。
このようにメインスプールMSとコンペスプールCSの外径を同じにするということは、これら両スプールMS及びCSを組み込むスプール孔の内径も同じになる。
また、上記コンペスプールCSには環状の第1スプール溝18を形成するとともに、この第1スプール溝18の両側に環状の第2,3スプール溝19,20を形成している。
なお、上記第2,3スプール溝19,20は、切換弁V1の第2,3環状凹部13,14に常時連通するものである。
このようにしたコンペスプールCSは、その一端を圧力室21に臨ませ、他端を最高負荷圧導入室22に臨ませている。
なお、上記最高負荷圧導入室22は、図示していない他のメインバルブの最高負荷圧導入室に連通している。そして、これら最高負荷圧導入室には、上記各アクチュエータ間における最高負荷圧が選択されて導入されるとともに、この最高負荷圧導入室に導かれた最高負荷圧は、図示していない可変容量型ポンプの傾転角を制御する傾転角制御手段に導かれるようにしている。
さらに、上記コンペスプールCSには、上記圧力室21に連通する通路23を形成するとともに、この通路23の開口部23aをバルブボディBに形成した中継ポート24に連通させている。なお、この中継ポート24は、上記第1環状凹部12に常時連通する。
また、上記開口部23aは、コンペスプールCSの移動位置にかかわりなく上記中継ポート24に常時開口する関係を保っている。そして、上記開口部23aと通路23との間にはダンパーオリフィス23bを形成している。
さらに、上記中継ポート24は、上記したように切換弁V1の第1環状凹部12に常時連通し、メインスプールMSが図示の中立位置から左右いずれかに切り換わったとき、ポンプポート1からの圧力流体が中継ポート24に流入するとともに、このときの中継ポート24の圧力が上記圧力室21に導かれることになる。
このようにしたコンペスプールCSは、中継ポート24から圧力室21に導かれた圧力と最高負荷導入室22に導かれた最高負荷圧とがバランスする位置を保つ。そして、中継ポート24から第1スプール溝18に流れる流路の開度すなわちコンペ絞り部aの開度は、コンペスプールCSが図示の位置にあるときに最小を保ち、コンペスプールCSが図面右方向に移動するにしたがって、このコンペ絞り部aの開度が大きくなる構成にしている。
また、上記バルブボディBにはU字状にした流通路25を形成するとともに、この流通路25の一端をコンペスプールCSの第1スプール溝18に常時連通させている。したがって、中継ポート24に流入した圧力流体は、上記コンペ絞り部aを経由して流通路25に流入する。流通路25に流入した圧力流体は、ロードチェック弁26あるいは27のいずれかを押し開いて、第2スプール溝19あるいは第3スプール溝20のいずれかを経由し、メインスプールMSの上記第2環状凹部13あるいは第3環状凹部14のいずれかに導かれる。
上記一対のロードチェック弁26,27は、互いの軸線を同じにするとともに、このロードチェック弁26,27を組み込むそれぞれの組み込み孔は、上記流通路25を介してバルブボディBを貫通している。
このように一対のロードチェック弁26,27の軸線を同じにするとともに、それらを組み込むそれぞれの組み込み孔が、バルブボディBを貫通することによって、それら組み込み孔を一工程で形成できるようになる。
なお、上記ロードチェック弁26,27の開弁時に流体が流入する流路28,29は、コンペスプールCSに形成した上記第2,3スプール溝19,20の周囲を通って、切換弁V1の第2,3環状凹部13,14に連通している。
したがって、上記メインスプールMSが図示の中立位置にあるときには、たとえ両ロードチェック弁26,27が開弁したとしても、切換弁V1の第2,3環状凹部13,14が閉じているので、そこから流体が流出することはない。
また、メインスプールMSが切り換わって流通路25に圧力流体が流入し、両ロードチェック弁26,27が開いたとしても、切換弁V1の第2,3環状凹部13あるいは14のいずれか一方が必ず閉じているので、上記流通路25に流入した圧力流体が、流路28あるいは29を通って戻り通路7あるいは8に戻されることはない。
一方、U字状にした上記流通路25の他端は、コンペスプールCSに形成した圧力導入ポート30に連通する構成にしている。この圧力導入ポート30は、コンペスプールCSに設けた選択弁31を介して、最高負荷圧導入室22に連通したり、あるいはその連通が遮断されたりする。
例えば、上記圧力導入ポート30側の圧力が、最高負荷圧導入室22の圧力よりも高いときには、圧力導入ポート30側の圧力によって選択弁31が開き、その圧力導入ポート30側の圧力を最高負荷圧導入室22に導く。
反対に、最高負荷圧導入室22の圧力の方が、圧力導入ポート30側の圧力よりも高ければ選択弁31が閉じて、圧力導入ポート30側と最高負荷圧導入室22との連通を遮断する。
したがって、複数の切換弁に接続したアクチュエータの負荷圧のうち、最高負荷圧が選択されて各切換弁の最高負荷圧導入室22に導入されるとともに、この最高負荷圧が上記傾転角制御手段に導かれる。
次に、この実施形態の作用を説明する。今、例えばメインスプールMSを図示の中立位置から右方向に切り換えたとすると、メインスプールMSの第2環状溝10を介して一方のアクチュエータポート3が切換弁V1の第2環状凹部13に連通する。
また、他方のアクチュエータポート4は、メインスプールMSの第3環状溝11を介して戻り通路8に連通する。
このとき第1環状凹部12はメインスプールMSの第1環状溝9を介して接続通路2に連通するが、これら両者を連通させる開度は、メインスプールMSの切換量に応じて異なるとともに、そのときの開度が当該切換弁V1の分流比となる。また、このときの開度を以下にはメイン絞り部の開度という。
したがって、ポンプポート1に流入した圧力流体は、上記メイン絞り部の開度に応じた流量が中継ポート24に流入するが、この中継ポート24に流入した圧力流体の圧力は、上記メイン絞り部の開度に応じた圧力損失分だけポンプ吐出圧よりも低くなる。
上記のようにしてメイン絞り部を通って中継ポート24に流入した圧力流体の圧力は、上記開口部23a及びダンパーオリフィス23bを経由して圧力室21に導かれる。
圧力室21に中継ポート24側の圧力が導かれれば、コンペスプールCSの一端には、圧力室21の圧力が作用し、他端には、最高負荷圧導入室22に導かれた最高負荷圧が作用する。そして、上記コンペ絞り部aの開度は、コンペスプールCSの位置によって決まるが、このコンペスプールCSの位置は、圧力室21側に導かれる中継ポート24側の圧力と、最高負荷圧導入室22に導かれた最高負荷圧との圧力バランスによって決まる。
また、流通路25に導かれた圧力流体は、一方のロードチェック弁26を押し開いて、流路28を経由して切換弁V1の第2環状凹部13に導かれるとともに、メインスプールMSの第2環状溝10を経由してアクチュエータポート3に供給される。したがって、流通路25内の圧力は、図示の切換弁V1に接続された当該アクチュエータの負荷圧となる。
なお、当該アクチュエータの戻り流体は、アクチュエータポート4からメインスプールMSの第3環状溝11を経由して戻り通路8に戻される。
一方、流通路25の圧力すなわち当該アクチュエータの負荷圧は、圧力導入ポート30を通って選択弁31に作用する。したがって、選択弁31は、この圧力導入ポート30側の圧力と、最高負荷圧導入室22に導かれた最高負荷圧とを比較する。そして、最高負荷圧導入室22に導かれた最高負荷圧の方が高いときには、選択弁31が閉じた状態を保ち、コンペスプールCSは先のバランス位置を維持する。
また、上記のように切換弁V1を所定の切換位置に維持したままの状態で、この切換弁V1に接続した当該アクチュエータの負荷圧が高くなったとすると、それにともなって中継ポート24及び圧力室21の圧力も上昇する。このときコンペスプールCSは、上昇した圧力室21の圧力作用と、最高負荷圧導入室22に導かれた最高負荷圧の圧力作用とにより、図面右側に移動し、上記コンペ絞り部aの開度を大きくする。
上記コンペ絞り部aの開度が大きくなれば、コンペ絞り部aの前後の圧力損失が小さくなるので、当該アクチュエータの負荷圧が高くなったとしても、接続通路2と中継ポート24間における上記メイン絞り部の前後の差圧は一定に保たれる。このようにメイン絞り部前後の差圧が一定に保たれれば、当該メイン絞り部を通過する流量は変化しないことになる。言い換えると、複数のメインバルブの開度に応じた分流比は、それらメインバルブに接続されたアクチュエータの負荷圧に関係なく一定に保たれることになる。
また、上記のように切換弁V1を所定の切換位置に維持したままの状態で、この切換弁V1に接続した当該アクチュエータの負荷圧が低くなったとすると、それにともなって中継ポート24及び圧力室21の圧力も低くなる。このときコンペスプールCSは、低くなった圧力室21の圧力作用と、最高負荷圧導入室22に導かれた最高負荷圧の圧力作用とにより、図面左側に移動し、上記コンペ絞り部aの開度を小さくする。
上記コンペ絞り部aの開度が小さくなれば、その分、コンペ絞り部aの前後の圧力損失が大きくなるので、当該アクチュエータの負荷圧が小さくなっても、上記メイン絞り部の前後の差圧は一定に保たれる。このようにメイン絞り部の前後の差圧が一定に保たれれば、当該メイン絞り部を通過する流量は変化せず、上記のように複数のメインバルブの開度に応じた分流比は、それらメインバルブに接続されたアクチュエータの負荷圧に関係なく一定に保たれる。
上記のようにしたこの実施形態によれば、メインスプールMS、コンペスプールCS及び一対のロードチェック弁26,27のそれぞれの軸線を平行にしてバルブボディBに組み込めるようにしたので、それらを組み込む作業工程で、バルブボディBの向きを変更しなくてもよくなる。したがって、作業工程が単純になり、作業効率が向上する。
また、上記メインスプールMSとコンペスプールCSの外径を同じにしているので、これらスプールMS,CSを組み込むための組み込み孔をバルブボディBに形成するときにも、孔加工用の工具を共通化できる。さらに、上記メインスプールMSとコンペスプールCSの周囲を研磨するときにも、それら外径が同じなので、共通の研磨工具を用いることができる。
このように孔加工用の工具や研磨用の工具を共通化できるので、その分、コスト削減に役立つことになる。
さらに、コンペンセータバルブV2は、切換弁V1のメインスプールMSを挟んで、ポンプポート1及び接続通路2からなる供給通路とは反対側に設けたので、切換弁V1の供給通路を形成する部分のスペースを十分に確保できる。したがって、上記供給通路の通路径を大きくでき、その分、供給通路の圧力損失を小さくできる。
なお、上記実施形態では、切換弁V1及びコンペンセータバルブV2のバルブボディを共通化しているが、これらを別々にしてもよい。ただし、分割したバルブボディを連接したとき、上記切換弁V1のメインスプールMSとコンペンセータバルブV2のコンペスプールCSが互いに平行になる関係を保つことが必要である。
建設機械、特にパワーショベルのロードセンシングバルブ装置として最適である。
V1 切換弁
1 供給通路を構成するポンプポート
2 供給通路を構成する接続通路
V2 コンペンセータバルブ
3,4 アクチュエータポート
MS メインスプール
CS コンペスプール
25 流通路
26,27 ロードチェック弁


Claims (6)

  1. 切換弁とコンペンセータバルブとを連接し、上記コンペンセータバルブは、上記切換弁に接続したアクチュエータの負荷変動にかかわりなく、上記切換弁の切り換え量で決まる分流比を一定に保つバルブ構造において、上記切換弁に設けたメインスプールと、上記コンペンセータバルブに設けたコンペスプールとの軸線を平行にしたバルブ構造。
  2. 上記メインスプールとコンペスプールとは、それらの外径を同じにした請求項1に記載されたバルブ構造。
  3. 上記切換弁及びコンペンセータバルブのバルブボディを共通にするとともに、上記切換弁には、メインスプールの切り換え位置に応じて可変容量型ポンプからの圧力流体が導かれる供給通路を設け、上記コンペスプールは、上記メインスプールを挟んで上記供給通路とは反対側に設けた請求項1又は2に記載されたバルブ構造。
  4. 上記切換弁、上記コンペンセータバルブ及び一対のロードチェック弁を、上記共通のバルブボディ内において連接するとともに、上記一対のロードチェック弁は、それらの軸線を上記メインスプール及びコンペスプールの軸線と平行にした請求項1〜3のいずれか1に記載されたバルブ構造。
  5. 上記一対のロードチェック弁は、上記切換弁に設けた一対のアクチュエータポートに連通する共通の流通路に臨ませ、この流通路からアクチュエータポートへの流通のみを許容する構成にするとともに、上記一対のロードチェック弁の組込み孔は上記流通路を介して貫通させた請求項4に記載されたバルブ構造。
  6. 上記一対のロードチェック弁は、上記切換弁に設けた一対のアクチュエータポートに連通する共通の流通路に臨ませるとともに、上記切換弁のメインスプールを切り換えたとき、いずれか一方のロードチェック弁とそれに対応するアクチュエータポートとの通路過程が、上記メインスプールで遮断される構成にした請求項4又は5に記載されたバルブ構造。
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