JP2017003100A - Spool valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベル、ホイールローダ等の建設機械に設けられた方向制御弁、圧力制御弁、流量制御弁等として好適に用いられるスプール弁装置に関する。 The present invention relates to a spool valve device suitably used as a directional control valve, a pressure control valve, a flow rate control valve and the like provided in a construction machine such as a hydraulic excavator and a wheel loader.
一般に、油圧ショベル等の建設機械は、例えば油圧ポンプから油圧アクチュエータ（油圧モータ、油圧シリンダ等）に圧油を給排するため、該油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間の液圧回路に流量、圧力、および方向を制御するスプール弁装置（方向制御弁）が設けられている。 In general, a construction machine such as a hydraulic excavator supplies and discharges pressure oil from, for example, a hydraulic pump to a hydraulic actuator (hydraulic motor, hydraulic cylinder, etc.). Therefore, a flow rate and pressure are supplied to a hydraulic circuit between the hydraulic actuator and the hydraulic pump. And a spool valve device (direction control valve) for controlling the direction.
このスプール弁装置を液体が通過するとき、ハウジングのスプール摺動穴に摺動可能に挿嵌されたスプールは、液体の粘性抵抗および動圧（流体力）によってスプール摺動穴内で回転する。この場合、スプールとハウジング（スプール摺動穴）との間で摩耗が生じ、スプールおよびハウジングの寿命が低下してしまうという虞がある。 When the liquid passes through the spool valve device, the spool slidably inserted into the spool sliding hole of the housing rotates in the spool sliding hole by the viscous resistance and dynamic pressure (fluid force) of the liquid. In this case, wear may occur between the spool and the housing (spool sliding hole), and the life of the spool and the housing may be reduced.
そこで、スプールの軸方向の端部にスプールの回転を規制する回転規制部を設けて、スプールの軸方向の摺動のみを可能とすることにより、スプールとハウジングとの間の摩耗を低減したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, by providing a rotation restricting portion that restricts the rotation of the spool at the axial end of the spool so that only the axial sliding of the spool is possible, the wear between the spool and the housing is reduced. Is known (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上述した特許文献１によるスプールには、液体（圧油）の流量を調整するためのノッチと呼ばれる切欠きが形成されている。このノッチを液体が通過するときには、流速が急激に増加すると共に圧力が急激に低下する。急激な圧力低下によって液体の圧力が飽和蒸気圧よりも低くなると、液体中に気泡（所謂、キャビテーション）が発生する虞がある。 By the way, a notch called a notch for adjusting the flow rate of liquid (pressure oil) is formed in the spool according to Patent Document 1 described above. When the liquid passes through this notch, the flow rate increases rapidly and the pressure decreases rapidly. When the pressure of the liquid becomes lower than the saturated vapor pressure due to a rapid pressure drop, bubbles (so-called cavitation) may occur in the liquid.
そして、液体中に発生した気泡は、流体噴流に乗って下流側へと導かれる。この気泡が押しつぶされて破裂した場合には、局所的に高い衝撃圧が発生し、この衝撃圧によりハウジングおよびスプールが浸食される虞がある。 And the bubble which generate | occur | produced in the liquid rides on a fluid jet, and is guide | induced to the downstream. When the bubbles are crushed and ruptured, a high impact pressure is locally generated, and the housing and the spool may be eroded by the impact pressure.
特に、特許文献１によるスプール弁装置では、スプールの回転が、スプールに設けられた回転規制部により抑制されている。従って、気泡の破裂による衝撃圧は、同じ位置に集中して起こり、ハウジングおよびスプールの寿命がより低下するという問題がある。 In particular, in the spool valve device according to Patent Document 1, the rotation of the spool is suppressed by a rotation restricting portion provided on the spool. Therefore, the impact pressure due to the burst of bubbles occurs at the same position, and there is a problem that the life of the housing and the spool is further reduced.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、寿命を向上させたスプール弁装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a spool valve device having an improved life.
本発明によるスプール弁装置は、スプール摺動穴を有し、該スプール摺動穴の軸方向にそれぞれ離間してポンプポート、タンクポート、およびアクチュエータポートが設けられた筒状のハウジングと、前記ハウジングのスプール摺動穴に摺動可能に挿嵌され前記アクチュエータポートを前記ポンプポートと前記タンクポートとのいずれかに連通または遮断させるための複数のランドが設けられたスプールと、前記スプール摺動穴の軸方向の端部に位置して前記ハウジングに設けられ、内部に前記スプールを軸方向に摺動変位させるためのパイロット油室を形成するキャップと、前記キャップ内に配設され、前記スプールを中立位置に向けて付勢するセンタリング用のスプリングとを備え、前記スプールの各ランドには、前記ポンプポートと前記アクチュエータポートとの間または前記アクチュエータポートと前記タンクポートとの間を小流量で連通させるノッチを設けてなるスプール弁装置において、前記スプールの端部と前記キャップとの間には、前記スプールが前記キャップ内に向けて変位したときに前記スプールの前記スプール摺動穴内における回転を規制する回転規制部を設け、前記回転規制部により前記スプールの回転が規制されるまでは、前記スプールの前記スプール摺動穴内における回転を許容する構成としたことを特徴としている。 A spool valve device according to the present invention includes a cylindrical housing having a spool sliding hole and provided with a pump port, a tank port, and an actuator port spaced apart from each other in the axial direction of the spool sliding hole. And a spool provided with a plurality of lands that are slidably fitted in the spool sliding hole and are configured to communicate or block the actuator port with either the pump port or the tank port, and the spool sliding hole. A cap that is provided in the housing at an end in the axial direction and that forms a pilot oil chamber in which the spool is slidably displaced in the axial direction, and is disposed in the cap. A spring for centering biased toward a neutral position, and each land of the spool has a pump port and a front In the spool valve device having a notch for communicating with the actuator port or between the actuator port and the tank port at a small flow rate, the spool is disposed between the end of the spool and the cap. A rotation restricting portion for restricting rotation of the spool in the spool sliding hole when displaced toward the cap is provided, and until the rotation of the spool is restricted by the rotation restricting portion, the spool sliding of the spool is performed. It is characterized by having a configuration that allows rotation in the moving hole.
本発明によれば、スプールのストローク量が小さい場合には、スプールの回転を許すことで、気泡の破裂による衝撃圧をハウジングの同じ位置に集中させるのを抑制することができる。即ち、スプールが回転することで液体の流れに変化を与えることができるので、気泡の破裂による衝撃圧を分散させることができる。また、スプール弁装置に大流量を流すためにスプールのストローク量を大きくした場合には、回転規制部によりスプールの回転が規制され、スプールとハウジングとの間の摩耗を低減することができる。従って、キャビテーションによる気泡の衝撃圧と、スプールの過剰な回転によるハウジングとの摩耗との両方を抑制することができるので、スプール弁装置の寿命を向上させることができる。 According to the present invention, when the stroke amount of the spool is small, it is possible to prevent the impact pressure caused by the burst of bubbles from being concentrated at the same position of the housing by allowing the spool to rotate. That is, since the flow of the liquid can be changed by the rotation of the spool, the impact pressure due to the burst of bubbles can be dispersed. Further, when the stroke amount of the spool is increased in order to flow a large flow rate to the spool valve device, the rotation of the spool is restricted by the rotation restricting portion, and wear between the spool and the housing can be reduced. Therefore, both the impact pressure of the bubbles due to cavitation and the wear on the housing due to excessive rotation of the spool can be suppressed, so that the life of the spool valve device can be improved.
以下、本発明の実施の形態に係るスプール弁装置を、油圧ショベルに搭載されたコントロールバルブに適用した例を挙げ、図１ないし図２１に従って詳細に説明する。 Hereinafter, an example in which the spool valve device according to the embodiment of the present invention is applied to a control valve mounted on a hydraulic excavator will be described and described in detail with reference to FIGS.
まず、図１ないし図８は、本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、油圧ショベル１は、土砂の掘削作業等に用いられる建設機械である。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該上部旋回体３の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置４とにより大略構成されている。
First, FIG. 1 to FIG. 8 show a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a hydraulic excavator 1 is a construction machine used for excavation work of earth and sand. The hydraulic excavator 1 includes a self-propelled crawler-type lower traveling body 2, an upper revolving
ここで、下部走行体２には走行モータ（図示せず）が設けられると共に、上部旋回体３には旋回モータ（図示せず）が設けられている。下部走行体２は走行モータによって前進、後進等の走行動作を行い、上部旋回体３は旋回モータによって旋回動作するものである。
Here, the lower traveling body 2 is provided with a traveling motor (not shown), and the upper turning
作業装置４は、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃによって構成され、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃには、ブームシリンダ４Ｄ、アームシリンダ４Ｅ、バケットシリンダ４Ｆが取付けられている。これらのシリンダ４Ｄ，４Ｅ，４Ｆは、走行モータ、旋回モータと共に、後述の油圧ポンプ１４から吐出する圧油により駆動される油圧アクチュエータを構成するものである。
The
各シリンダ４Ｄ，４Ｅ，４Ｆは、チューブ５内がピストン６により２つの油室７Ａ，７Ｂに画成され、基端側がピストン６に固着されたロッド８は、その先端側がチューブ５外に突出している。
Each
旋回フレーム９は、上部旋回体３の支持構造体を形成する支持フレームであり、下部走行体２上に旋回可能に搭載されている。旋回フレーム９には、後述のキャブ１０、カウンタウエイト１２、油圧ポンプ１４、コントロールバルブ１７等が搭載されている。
The turning frame 9 is a support frame that forms a support structure for the upper turning
キャブ１０は、作業装置４を挟んで左，右方向の左側に位置して、旋回フレーム９上に設けられている。このキャブ１０は、オペレータが搭乗するもので、その内部には、オペレータが着座する運転席、作業装置４を操作する操作レバー１１Ａ（図２参照）、走行レバー、空調装置（いずれも図示せず）等が配設されている。一方、旋回フレーム９の後端部には、作業装置４との重量バランスをとるカウンタウエイト１２が設けられている。
The
機械室１３は、キャブ１０とカウンタウエイト１２との間に形成されている。この機械室１３には、図示しないエンジン、油圧ポンプ１４、パイロットポンプ１６、コントロールバルブ１７、その他機器等が配設されている。
The
油圧ポンプ１４は、エンジンによって駆動されることにより、作動油タンク１５に貯えられた作動油をブームシリンダ４Ｄ等の油圧アクチュエータに向けて圧油として吐出するものである。パイロットポンプ１６は、油圧ポンプ１４と共にエンジンによって駆動され、作動油タンク１５に貯えられた作動油を操作レバー１１Ａを有するパイロット弁１１に向けて圧油として吐出するものである。
The
コントロールバルブ１７は、作動油タンク１５、油圧ポンプ１４と各油圧アクチュエータ（シリンダ４Ｄ〜４Ｆ等）との間に設けられている。このコントロールバルブ１７は、例えば操作レバー１１Ａに対する操作に応じて、シリンダ４Ｄ〜４Ｆに対する圧油の給排、停止を制御するものである。そして、コントロールバルブ１７には、油圧アクチュエータごとに後述のスプール弁装置２１が設けられている。
The
ここで、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ４Ｄ）駆動用の油圧回路について、図２を参照して説明する。
Here, a hydraulic circuit for driving the hydraulic actuator (
コントロールバルブ１７は、ポンプ管路１８Ａ、タンク管路１８Ｂにより油圧ポンプ１４と作動油タンク１５とに接続されている。また、スプール弁装置２１が中立位置（Ｉ）にあるときに、ポンプ管路１８Ａとタンク管路１８Ｂとは、バイパス管路１８Ｃで接続されている。ポンプ管路１８Ａ、タンク管路１８Ｂ、バイパス管路１８Ｃは、例えば金属配管および可撓性ホース等を含んだ油圧管路により構成されている。
The
ポンプ管路１８Ａの途中部位には、油圧ポンプ１４が設けられている。ポンプ管路１８Ａは、油圧ポンプ１４の駆動により作動油タンク１５内の作動油をコントロールバルブ１７内のスプール弁装置２１へと導く。一方、タンク管路１８Ｂは、スプール弁装置２１から流出した作動油を作動油タンク１５へと導くものである。バイパス管路１８Ｃは、スプール３０が中立位置にあるときに、ポンプ管路１８Ａからタンク管路１８Ｂに作動油を導くものである。なお、図３、図６、図７では、バイパス管路１８Ｃを省略している。
A
また、コントロールバルブ１７は、主管路１９Ａ，１９Ｂによりブームシリンダ４Ｄと接続されている。主管路１９Ａ，１９Ｂは、例えば金属配管および可撓性ホース等を含んだ油圧管路により構成されている。主管路１９Ａは、ブームシリンダ４Ｄの油室７Ａに接続され、主管路１９Ｂは、ブームシリンダ４Ｄの油室７Ｂに接続されている。そして、油圧ポンプ１４からの圧油は、スプール弁装置２１を介して主管路１９Ａ，１９Ｂからブームシリンダ４Ｄに給排される。これにより、ブームシリンダ４Ｄのロッド８は、チューブ５から伸縮動作する。
Further, the
操作レバー１１Ａとコントロールバルブ１７とは、パイロット管路２０Ａ，２０Ｂにより接続されている。パイロット管路２０Ａは、スプール弁装置２１の左パイロット油室３５Ａに接続され、パイロット管路２０Ｂは、スプール弁装置２１の右パイロット油室３５Ｂに接続されている。そして、オペレータが操作レバー１１Ａを中立位置から作動位置に傾転操作したときには、その操作量に対応したパイロット圧がパイロット管路２０Ａ，２０Ｂを介してスプール弁装置２１の左，右のパイロット油室３５Ａ，３５Ｂへと給排される。これにより、スプール弁装置２１のスプール３０は、中立位置（Ｉ）から作動位置（II）または（III）に切換わる（図２参照）。
The
次に、コントロールバルブ１７内に設けられたスプール弁装置２１について説明する。
Next, the
スプール弁装置２１は、油圧ポンプ１４、作動油タンク１５とブームシリンダ４Ｄとの間に設けられたものである。このスプール弁装置２１は、スプール３０を図３に示す中立位置から例えば図６、図７に示す切換位置に摺動変位させることにより、ブームシリンダ４Ｄに給排する圧油の方向および流量を制御する方向制御弁として構成されたものである。スプール弁装置２１は、後述のポンプポート２７を境にしてスプール３０の軸方向で対称に形成されている。そして、スプール弁装置２１は、ハウジング２２、スプール３０、左，右のキャップ３４Ａ，３４Ｂ、左，右のスプリング３７Ａ，３７Ｂ等を含んで構成されている。
The
ハウジング２２は、スプール弁装置２１の弁本体を構成するものである。図３に示すように、ハウジング２２の内周側には、左，右方向に延びたスプール摺動穴２３が設けられている。スプール摺動穴２３の左端部２３Ａには、後述の左キャップ３４Ａが設けられ、スプール摺動穴２３の右端部２３Ｂには、後述の右キャップ３４Ｂが設けられている。
The
スプール摺動穴２３の軸方向の中央部には、環状の中央油溝２４が形成されている。また、中央油溝２４の左，右両側には、環状の左側油溝２５Ａ，右側油溝２５Ｂが形成されている。さらに、左側油溝２５Ａよりも左端側には、環状の左端側油溝２６Ａが形成され、右側油溝２５Ｂよりも右端側には、環状の右端側油溝２６Ｂが形成されている。
An annular
また、ハウジング２２には、スプール摺動穴２３の軸方向にそれぞれ離間してポンプポート２７、左，右のタンクポート２８Ａ，２８Ｂ、および左，右のアクチュエータポート２９Ａ，２９Ｂが設けられている。ポンプポート２７は、一側がポンプ管路１８Ａに接続され、他側が中央油溝２４に連通している。
The
左タンクポート２８Ａは、一側がタンク管路１８Ｂに接続され、他側が左端側油溝２６Ａに連通している。一方、右タンクポート２８Ｂは、一側がタンク管路１８Ｂに接続され、他側が右端側油溝２６Ｂに連通している。
The
左アクチュエータポート２９Ａは、一側が左側油溝２５Ａに連通し、他側が主管路１９Ａに接続されている。一方、右アクチュエータポート２９Ｂは、一側が右側油溝２５Ｂに連通し、他側が主管路１９Ｂに接続されている。
The
スプール３０は、ハウジング２２のスプール摺動穴２３に摺動可能に挿嵌されている。このスプール３０は、後述の左，右のパイロット油室３５Ａ，３５Ｂに供給されるパイロット圧に従ってスプール摺動穴２３内を左，右方向に摺動変位するものである。スプール３０の軸方向中間部には、ランドとしての中央ランド３１が設けられている。また、スプール３０の軸方向両端側には、ランドとしての左側ランド３２Ａ、右側ランド３２Ｂが設けられている。これら各ランド３１，３２Ａ，３２Ｂは、スプール摺動穴２３に対して軸方向および回転方向に摺動する。
The
中央ランド３１の左端部３１Ａ側には、軸方向に延びるノッチ３１Ｂが周方向に離間して複数個形成され、右端部３１Ｃ側には軸方向に延びるノッチ３１Ｄが周方向に離間して複数個形成されている。ノッチ３１Ｂは、中央油溝２４と左側油溝２５Ａとの間、即ちポンプポート２７と左アクチュエータポート２９Ａとの間を流れる圧油を小流量で連通させるものである。一方、ノッチ３１Ｄは、中央油溝２４と右側油溝２５Ｂとの間、即ちポンプポート２７と右アクチュエータポート２９Ｂとの間を流れる圧油を小流量で連通させるものである。
A plurality of
左側ランド３２Ａの右端部３２Ａ１側には、軸方向に延びるノッチ３２Ａ２が周方向に離間して複数個形成されている。ノッチ３２Ａ２は、左側油溝２５Ａと左端側油溝２６Ａとの間、即ち左アクチュエータポート２９Ａと左タンクポート２８Ａとの間を流れる圧油を小流量で連通させるものである。また、左側ランド３２Ａの左端部３２Ａ３側、即ちスプール３０の左端部には、後述の左突出軸部３９Ａが設けられている。
On the right end 32A1 side of the
一方、右側ランド３２Ｂの左端部３２Ｂ１側には、軸方向に延びるノッチ３２Ｂ２が周方向に離間して複数個形成されている。ノッチ３２Ｂ２は、右側油溝２５Ｂと右端側油溝２６Ｂとの間、即ち右アクチュエータポート２９Ｂと右タンクポート２８Ｂとの間を流れる圧油を小流量で連通させるものである。また、右側ランド３２Ｂの右端部３２Ｂ３側、即ちスプール３０の右端部には、後述の右突出軸部３９Ｂが設けられている。
On the other hand, on the left end 32B1 side of the
中央ランド３１と左側ランド３２Ａとの間は、各ランド３１，３２Ａ，３２Ｂの外径寸法よりも小さい外径寸法を有する左軸部３３Ａで接続されている。また、中央ランド３１と右側ランド３２Ｂとの間は、各ランド３１，３２Ａ，３２Ｂの外径寸法よりも小さい外径寸法を有する右軸部３３Ｂで接続されている。
The
図３に示すように、スプール３０が中立位置にあるときには、中央ランド３１が中央油溝２４と左側油溝２５Ａ、右側油溝２５Ｂとの間を遮断する。この場合、油圧ポンプ１４から吐出された圧油は、ポンプ管路１８Ａからバイパス管路１８Ｃを介してタンク管路１８Ｂへと導かれ作動油タンク１５に戻される。
As shown in FIG. 3, when the
一方、図６、図７に示すように、例えばスプール３０が中立位置から右方向に変位したときには、中央ランド３１により中央油溝２４と左側油溝２５Ａとの間が連通され、右側ランド３２Ｂにより右側油溝２５Ｂと右端側油溝２６Ｂとの間が連通される。この場合、油圧ポンプ１４から吐出された圧油は、ポンプポート２７から左アクチュエータポート２９Ａへと導かれ、主管路１９Ａを介してブームシリンダ４Ｄの油室７Ａに供給される。これにより、ブームシリンダ４Ｄのロッド８を伸長させることができる。また、油室７Ｂから主管路１９Ｂに戻された圧油は、右アクチュエータポート２９Ｂから右側ランド３２Ｂを介して右タンクポート２８Ｂへと導かれ、タンク管路１８Ｂを介して作動油タンク１５に戻される。
On the other hand, as shown in FIGS. 6 and 7, for example, when the
左キャップ３４Ａは、スプール摺動穴２３の軸方向の左端部２３Ａに位置してハウジング２２に設けられている。一方、右キャップ３４Ｂは、スプール摺動穴２３の軸方向の右端部２３Ｂに位置してハウジング２２に設けられている。これらキャップ３４Ａ，３４Ｂは、同じ構成からなり左，右方向で対称形状となっている。以下、図３、図４を参照して右キャップ３４Ｂについて説明し、左キャップ３４Ａについては説明を省略する。
The left cap 34 </ b> A is provided in the
右キャップ３４Ｂは、底部３４Ｂ１を有する有底筒状に形成され、スプール摺動穴２３の右端部２３Ｂを閉塞するものである。また、右キャップ３４Ｂには、パイロット管路２０Ｂの接続ポート３４Ｂ２が設けられている。そして、右キャップ３４Ｂの内部には、スプール３０を軸方向に摺動変位させるための右パイロット油室３５Ｂが形成されている。
The
この右キャップ３４Ｂの内径は、スプール摺動穴２３の孔径よりも大きく形成されている。そして、右パイロット油室３５Ｂは、接続ポート３４Ｂ２を介してパイロット管路２０Ｂに接続され、油圧ショベル１のオペレータが手動操作する操作レバー１１Ａのパイロット弁１１からパイロット圧が供給される。そして、スプール３０は、このときのパイロット圧に従ってスプール摺動穴２３内を左，右方向に摺動変位する。
The inner diameter of the right cap 34 </ b> B is formed larger than the diameter of the
同様に、左キャップ３４Ａには、底部３４Ａ１、接続ポート３４Ａ２が設けられている。そして、左キャップ３４Ａの内部には、左パイロット油室３５Ａが形成されている。この左パイロット油室３５Ａは、接続ポート３４Ａ２を介してパイロット管路２０Ａに接続されている。
Similarly, the
左ばね受３６Ａは、左側ランド３２Ａの左端部３２Ａ３に当接した状態で左パイロット油室３５Ａ内に配設されている。この左ばね受３６Ａは、例えば耐摩耗性、潤滑性を有する樹脂材料からなり、その外径寸法は、左キャップ３４Ａの内径とほぼ同じ寸法となっている。また、左ばね受３６Ａには、軸方向に貫通する貫通孔３６Ａ１が形成されている。この貫通孔３６Ａ１には、後述する左突出軸部３９Ａが挿通される。左ばね受３６Ａは、後述の左スプリング３７Ａを支持すると共に、本発明の摺動部材を構成するもので、スプール３０の左端部３２Ａ３と左スプリング３７Ａとの相対回転を許すものである。
The
同様に、右ばね受３６Ｂは、右側ランド３２Ｂの右端部３２Ｂ３に当接した状態で右パイロット油室３５Ｂ内に配設されている。この右ばね受３６Ｂは、例えば耐摩耗性、潤滑性を有する樹脂材料からなり、その外径寸法は、右キャップ３４Ｂの内径とほぼ同じ寸法となっている。また、右ばね受３６Ｂには、軸方向に貫通する貫通孔３６Ｂ１が形成されている。この貫通孔３６Ｂ１には、後述する右突出軸部３９Ｂが挿通される。右ばね受３６Ｂは、後述の右スプリング３７Ｂを支持すると共に、本発明の摺動部材を構成するもので、スプール３０の右端部３２Ｂ３と後述の右スプリング３７Ｂとの相対回転を許すものである。なお、これら左ばね受３６Ａ、右ばね受３６Ｂは、１枚に限らず複数枚に重ねて用いてもよい。
Similarly, the
左スプリング３７Ａは、左キャップ３４Ａ内に配設されたものである。この左スプリング３７Ａは、後述する左突出軸部３９Ａの外周側で左キャップ３４Ａの底部３４Ａ１と左ばね受３６Ａとの間に設けられている。そして、左スプリング３７Ａは、左ばね受３６Ａを介してスプール３０を中立位置に向けて付勢している。即ち、左スプリング３７Ａは、スプール３０を中立位置に戻すためのセンタリング用のばね部材である。右キャップ３４Ｂの接続ポート３４Ｂ２から右パイロット油室３５Ｂに圧油（パイロット圧）が供給されてスプール３０が左方向に摺動変位するときに、左スプリング３７Ａは、スプール３０の左端部３２Ａ３から左ばね受３６Ａを介して左方向に押圧されて圧縮変形される。
The
同様に、右スプリング３７Ｂは、右キャップ３４Ｂ内に配設されたものである。この右スプリング３７Ｂは、後述する右突出軸部３９Ｂの外周側で右キャップ３４Ｂの底部３４Ｂ１と右ばね受３６Ｂとの間に設けられている。右スプリング３７Ｂは、右ばね受３６Ｂを介してスプール３０を中立位置に向けて付勢している。即ち、右スプリング３７Ｂは、スプール３０を中立位置に戻すためのセンタリング用のばね部材である。左キャップ３４Ａの接続ポート３４Ａ２から左パイロット油室３５Ａに圧油（パイロット圧）が供給されてスプール３０が右方向に摺動変位するときに、右スプリング３７Ｂは、スプール３０の右端部３２Ｂ３から右ばね受３６Ｂを介して右方向に押圧されて圧縮変形される。
Similarly, the
次に、本発明の回転規制部３８Ａおよび回転規制部３８Ｂについて説明する。なお、回転規制部３８Ａと回転規制部３８Ｂとは、同じ構成からなり左，右方向で対称形状となっている。以下、図３、図４を参照して回転規制部３８Ｂについて説明し、回転規制部３８Ａについてはその説明を省略する。
Next, the
回転規制部３８Ｂは、スプール３０の右端部３２Ｂ３と右キャップ３４Ｂとの間に設けられている。この回転規制部３８Ｂは、スプール３０が右キャップ３４Ｂ内に向けて変位したときに、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を規制するものである。また、回転規制部３８Ｂは、スプール３０の回転が規制されるまでは、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を許容するものである。そして、回転規制部３８Ｂは、右突出軸部３９Ｂと、右嵌合突部４０Ｂとにより構成されている。
The
右突出軸部３９Ｂは、スプール３０の右端部３２Ｂ３に設けられ、右キャップ３４Ｂ内に向けて軸方向に突出するものである。この右突出軸部３９Ｂは、円柱体からなり右側ランド３２Ｂに一体形成され、右ばね受３６Ｂの貫通孔３６Ｂ１を挿通している。右突出軸部３９Ｂの右端側には、径方向に貫通するキー溝３９Ｂ１が形成されている。
The right protruding
また、右突出軸部３９Ｂの右面は、キー溝３９Ｂ１に向けて徐々に縮径するテーパ面３９Ｂ２となっている。このテーパ面３９Ｂ２は、後述の嵌合部としての右嵌合突部４０Ｂをキー溝３９Ｂ１へと案内するものである。キー溝３９Ｂ１の深さ寸法およびテーパ面３９Ｂ２の深さ寸法は、後述の右嵌合突部４０Ｂの長さ寸法と共に、スプール３０の回転を規制し始める位置およびスプール３０のストロークエンドとの関係により適宜設定される。この場合、右突出軸部３９Ｂは、スプール３０の一部を構成するものである。
The right surface of the right protruding
右嵌合突部４０Ｂは、右キャップ３４Ｂの底部３４Ｂ１側で右パイロット油室３５Ｂ内に突出して設けられている。この右嵌合突部４０Ｂは、右突出軸部３９Ｂのキー溝３９Ｂ１に対応して形成され、スプール３０が右方向に変位したときに右突出軸部３９Ｂのキー溝３９Ｂ１が進退可能に嵌合するものである。
The right
具体的には、図６に示すように、スプール３０が右方向に所定量摺動変位したときに、右突出軸部３９Ｂのキー溝３９Ｂ１と右嵌合突部４０Ｂとが嵌合することにより、スプール３０の回転が規制される。そして、図７に示すように、スプール３０の回転が規制された状態で、スプール３０は、右突出軸部３９Ｂのキー溝３９Ｂ１の底部に右嵌合突部４０Ｂが当接するまで（即ち、ストロークエンドまで）軸方向に移動可能となっている。
Specifically, as shown in FIG. 6, when the
同様に、回転規制部３８Ａは、左突出軸部３９Ａと、左嵌合突部４０Ａとにより構成されている。そして、左突出軸部３９Ａには、キー溝３９Ａ１、テーパ面３９Ａ２が形成されている。
Similarly, the
本実施の形態によるブームシリンダ４Ｄ用のスプール弁装置２１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
The
まず、スプール弁装置２１の左側に設けられた左キャップ３４Ａ内の左パイロット油室３５Ａには、油圧ショベル１のオペレータが手動操作する操作レバー１１Ａのパイロット弁１１からパイロット管路２０Ａ、接続ポート３４Ａ２を介してパイロット圧が供給される。一方、スプール弁装置２１の右側に設けられた右キャップ３４Ｂ内の右パイロット油室３５Ｂには、油圧ショベル１のオペレータが手動操作する操作レバー１１Ａの減圧弁型パイロット弁１１等からパイロット管路２０Ｂ、接続ポート３４Ｂ２を介してパイロット圧が供給される。
First, the left
そして、このときのパイロット圧がタンク圧のレベルまで下がっているときには、スプール３０が左，右のスプリング３７Ａ，３７Ｂにより中立位置に戻された状態となる。この場合、ハウジング２２内に設けられたポンプポート２７と左，右のアクチュエータポート２９Ａ，２９Ｂとの間は、スプール３０の中央ランド３１により遮断された状態となり、左，右のアクチュエータポート２９Ａ，２９Ｂと左，右のタンクポート２８Ａ，２８Ｂとの間は、それぞれ左側ランド３２Ａ，右側ランド３２Ｂにより遮断された状態となる。
When the pilot pressure at this time is reduced to the tank pressure level, the
これにより、ブームシリンダ４Ｄの油室７Ａ，７Ｂは、油圧ポンプ１４から遮断されると共に、作動油タンク１５からも遮断され、ブームシリンダ４Ｄのロッド８は、チューブ５から伸縮することなく停止状態に保持される。
As a result, the
次に、例えば油圧ショベル１のオペレータがブームシリンダ４Ｄを作動するために、操作レバー１１Ａを傾転操作して、左キャップ３４Ａの左パイロット油室３５Ａ内にパイロット圧を供給すると、図６、図７に示すように、スプール３０が右キャップ３４Ｂ内の右スプリング３７Ｂに抗して右方向に摺動変位した状態となる。この場合、ハウジング２２内に設けられたポンプポート２７と左アクチュエータポート２９Ａとの間は、中央油溝２４、中央ランド３１のノッチ３１Ｂ、左側油溝２５Ａを介して連通した状態となる。また、右アクチュエータポート２９Ｂと右タンクポート２８Ｂとの間は、右側油溝２５Ｂ、右側ランド３２Ｂのノッチ３２Ｂ２、右端側油溝２６Ｂを介して連通した状態となる。
Next, for example, when the operator of the hydraulic excavator 1 operates the
これにより、ブームシリンダ４Ｄの油室７Ａには、油圧ポンプ１４からの圧油がポンプ管路１８Ａ、ポンプポート２７、中央油溝２４、ノッチ３１Ｂ、左側油溝２５Ａ、左アクチュエータポート２９Ａ、主管路１９Ａを介して供給される。また、ブームシリンダ４Ｄの油室７Ｂからの戻り油は、主管路１９Ｂ、右アクチュエータポート２９Ｂ、右側油溝２５Ｂ、ノッチ３２Ｂ２、右端側油溝２６Ｂ、右タンクポート２８Ｂを介してタンク管路１８Ｂから作動油タンク１５内に排出される。この結果、ブームシリンダ４Ｄのロッド８は、伸長方向に駆動される。
Thereby, in the
一方、オペレータが操作レバー１１Ａを中立位置から逆向きに傾転操作して、右キャップ３４Ｂの右パイロット油室３５Ｂ内にパイロット圧を供給すると、スプール３０が左キャップ３４Ａ内の左スプリング３７Ａに抗して左方向に摺動変位した状態となる。この場合、ハウジング２２内に設けられたポンプポート２７と右アクチュエータポート２９Ｂとの間は、中央油溝２４、中央ランド３１のノッチ３１Ｄ、右側油溝２５Ｂを介して連通した状態となる。また、左アクチュエータポート２９Ａと左タンクポート２８Ａとの間は、左側油溝２５Ａ、左側ランド３２Ａのノッチ３２Ａ２、左端側油溝２６Ａを介して連通した状態となる。
On the other hand, when the operator tilts the
これにより、ブームシリンダ４Ｄの油室７Ｂには、油圧ポンプ１４からの圧油がポンプ管路１８Ａ、ポンプポート２７、中央油溝２４、ノッチ３１Ｄ、右側油溝２５Ｂ、右アクチュエータポート２９Ｂ、主管路１９Ｂを介して供給される。また、ブームシリンダ４Ｄの油室７Ａからの戻り油は、主管路１９Ａ、左アクチュエータポート２９Ａ、左側油溝２５Ａ、ノッチ３２Ａ２、左端側油溝２６Ａ、左タンクポート２８Ａを介してタンク管路１８Ｂから作動油タンク１５内に排出される。この結果、ブームシリンダ４Ｄのロッド８は、縮小方向に駆動される。
Thereby, in the
ところで、スプール弁装置２１を圧油が通過するとき、ハウジング２２のスプール摺動穴２３に摺動可能に挿嵌されたスプール３０は、作動油の粘性抵抗および動圧（流体力）によってスプール摺動穴２３内で回転する。この場合、スプール３０とハウジング２２（スプール摺動穴２３）との間で摩耗が生じ、スプール３０およびハウジング２２の寿命が低下してしまうという虞がある。
By the way, when pressure oil passes through the
そこで、上述の従来技術では、スプールの軸方向の端部にスプールの回転を規制する回転規制部を設けて、スプールの軸方向の摺動のみを可能とすることにより、スプールとハウジングとの間の摩耗を低減している。 Therefore, in the above-described prior art, a rotation restricting portion that restricts the rotation of the spool is provided at the end of the spool in the axial direction so that only the spool can slide in the axial direction. Reduces wear.
しかし、スプールのノッチを圧油が通過するときには、流速が急激に増加すると共に圧力が急激に低下し、作動油の圧力が飽和蒸気圧よりも低くなると、作動油中に気泡（所謂、キャビテーション）が発生する虞がある。液体中に発生した気泡は、流体噴流に乗って下流側へと導かれる。この気泡が押しつぶされて破裂した場合には、局所的に高い衝撃圧が発生し、この衝撃圧によりハウジングおよびスプールが浸食される虞がある。この場合、スプールの軸方向の摺動のみを可能としていると、気泡の破裂による衝撃圧は、同じ位置に集中して起こり、ハウジングおよびスプールの寿命が低下するという問題がある。 However, when the pressure oil passes through the notch of the spool, when the flow velocity increases rapidly and the pressure decreases rapidly, and the pressure of the hydraulic oil becomes lower than the saturated vapor pressure, bubbles (so-called cavitation) are generated in the hydraulic oil. May occur. Bubbles generated in the liquid are guided to the downstream side by riding on the fluid jet. When the bubbles are crushed and ruptured, a high impact pressure is locally generated, and the housing and the spool may be eroded by the impact pressure. In this case, when only the sliding of the spool in the axial direction is possible, the impact pressure due to the burst of bubbles occurs at the same position, and there is a problem that the life of the housing and the spool is reduced.
そこで、本実施の形態では、スプール３０のストローク量が小さいときには、スプール３０の回転を許容し、スプール３０のストローク量が大きいときには、スプール３０の回転を規制する構成としている。具体的には、スプール３０が中立位置にある状態（図３の状態）から、例えばオペレータがブームシリンダ４Ｄを伸長側に作動するために、操作レバー１１Ａを傾転操作して、左キャップ３４Ａの左パイロット油室３５Ａ内にパイロット圧を供給すると、スプール３０が右キャップ３４Ｂ内の右スプリング３７Ｂに抗して右方向に摺動変位する。
Therefore, in the present embodiment, the rotation of the
この場合、スプール３０は、右突出軸部３９Ｂのキー溝３９Ｂ１と右嵌合突部４０Ｂとが嵌合していないので回転可能となっている。スプール３０が回転することにより、作動油の流れに変化を与えることができるので、例えばノッチ３２Ｂ２で発生した気泡の破裂による衝撃圧を分散させることができる。これにより、ハウジング２２の浸食を抑制することができる。
In this case, the
オペレータが操作レバー１１Ａをさらに傾転操作すると、スプール３０は、さらに右方向に摺動変位する。この場合、ポンプポート２７と左アクチュエータポート２９Ａおよび右アクチュエータポート２９Ｂと右タンクポート２８Ｂとの間を通過する作動油の流量が多くなっていくので、スプール３０の回転は徐々に増加する。そして、図６に示すように、右突出軸部３９Ｂのキー溝３９Ｂ１と右嵌合突部４０Ｂとが嵌合すると、スプール３０の回転が規制される。これにより、スプール３０とハウジング２２との間の摩耗を低減することができる。
When the operator further tilts the
さらに操作レバー１１Ａが傾転操作されると、スプール３０は、回転規制部３８Ｂ（右突出軸部３９Ｂ、右嵌合突部４０Ｂ）により回転が規制された状態で右方向に摺動変位し、図７に示すように、右突出軸部３９Ｂのキー溝３９Ｂ１の底部に右嵌合突部４０Ｂが当接してスプール３０のストロークエンドとなる。スプール３０のストロークエンドの状態では、ポンプポート２７と左アクチュエータポート２９Ａおよび右アクチュエータポート２９Ｂと右タンクポート２８Ｂとの間を通過する作動油の流量が多く、スプール３０には強い回転力が働く。しかし、スプール３０は、回転規制部３８Ｂにより回転を規制されているので、スプール３０とハウジング２２との間の摩耗を低減することができる。
When the
かくして、第１の実施の形態によれば、スプール３０のストローク量が小さい場合には、スプール３０の回転を許すことで、気泡の破裂による衝撃圧をハウジング２２の同じ位置に集中させるのを抑制することができる。即ち、スプール３０が回転することで作動油の流れに変化を与えることができるので、気泡の破裂による衝撃圧を分散させることができる。また、スプール弁装置２１に大流量を流すためにスプール３０のストローク量を大きくした場合には、回転規制部３８Ａ，３８Ｂによりスプール３０の回転が規制され、スプール３０とハウジング２２との間の摩耗を低減することができる。従って、キャビテーションによる気泡の衝撃圧と、スプール３０の過剰な回転によるスプール３０とハウジング２２との摩耗との両方を抑制することができるので、スプール弁装置２１の寿命を向上させることができる。
Thus, according to the first embodiment, when the stroke amount of the
次に、図９ないし図１３は、本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、回転規制部を突出軸部と筒状体とにより構成し、突出軸部が筒状体内に進入することにより、スプールの回転規制力を発生させるものである。なお、本実施の形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 9 to 13 show a second embodiment of the present invention. The feature of the second embodiment is that the rotation restricting portion is constituted by a protruding shaft portion and a cylindrical body, and the rotation restricting force of the spool is generated when the protruding shaft portion enters the cylindrical body. . In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
回転規制部４１は、スプール３０の右端部３２Ｂ３と右キャップ３４Ｂとの間に設けられている。この回転規制部４１は、スプール３０が右キャップ３４Ｂ内に向けて変位したときに、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を規制するものである。また、回転規制部４１は、スプール３０の回転が規制されるまでは、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を許容するものである。そして、回転規制部４１は、右突出軸部４２と、右筒状体４３とにより構成されている。なお、ハウジング２２を挟んで回転規制部４１の反対側には、図示しない回転規制部が回転規制部４１と左，右方向で対称形状に設けられている。
The
右突出軸部４２は、スプール３０の右端部３２Ｂ３に設けられ、右キャップ３４Ｂ内に向けて軸方向に突出するものである。この右突出軸部４２は、円柱体からなり右側ランド３２Ｂに一体形成され、右ばね受３６Ｂの貫通孔３６Ｂ１を挿通している。この場合、右突出軸部４２は、スプール３０の一部を構成するものである。
The right protruding
右嵌合部としての右筒状体４３は、右キャップ３４Ｂの底部３４Ｂ１側で右パイロット油室３５Ｂ内に突出して設けられている。この右筒状体４３は、右突出軸部４２に対応した位置に配設され、スプール３０が右方向に変位したときに右突出軸部４２が進退可能に挿嵌されるものである。そして、右筒状体４３は、その内径が右突出軸部４２の外径にほぼ等しい寸法に形成され、両者間には摩擦抵抗が発生するものである。
The right
また、右筒状体４３には、右キャップ３４Ｂの底部３４Ｂ１側で周方向に１個または複数個の油孔４４（１個のみ図示）が形成されている。この油孔４４は、右筒状体４３の内外を右パイロット油室３５Ｂに常時連通させている。これにより、右突出軸部４２が右筒状体４３内に挿嵌されたときに、右筒状体４３内の作動油を右パイロット油室３５Ｂに逃すことができる。
The right
オペレータが操作レバー１１Ａを傾転操作して、スプール３０が中立位置（図９の状態）から右方向に変位したときに、右突出軸部４２が右筒状体４３に嵌合するまでは、スプール３０の回転が可能となっている。スプール３０が回転することにより、作動油の流れに変化を与えることができるので、例えばノッチ３２Ｂ２で発生した気泡の破裂による衝撃圧を分散させることができる。これにより、ハウジング２２の浸食を抑制することができる。
When the operator tilts the
オペレータが操作レバー１１Ａをさらに傾転操作すると、スプール３０は、回転を増加させながら、さらに右方向に摺動変位する。そして、右突出軸部４２が右筒状体４３内に進入し始める。これにより、右突出軸部４２は、右筒状体４３の内周面に摺接して抵抗力が与えられ、ひいてはスプール３０に回転規制力を与えることができる。
When the operator further tilts the
さらに操作レバー１１Ａが傾転操作されると、スプール３０は、回転規制部４１（右突出軸部４２、右筒状体４３）により回転が規制された状態で右方向に摺動変位し、図１２に示すように、右突出軸部４２が右キャップ３４Ｂの底部３４Ｂ１に当接してスプール３０のストロークエンドとなる。この場合、スプール３０が右方向に摺動変位するに従って、右突出軸部４２と右筒状体４３との接触面積が徐々に大きくなる。これにより、右突出軸部４２には、徐々に大きな抵抗力が与えられ、ひいてはスプール３０に与える回転規制力を増大させることができる。
When the
かくして、第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、キャビテーションによる気泡の衝撃圧と、スプール３０の過剰な回転によるスプール３０とハウジング２２との摩耗との両方を抑制することができるので、スプール弁装置２１の寿命を向上させることができる。特に、第２の実施の形態では、スプール３０のストローク量の増加に伴い、スプール３０の回転を規制する力が徐々に強まる。これにより、スプール３０の回転を滑らかに停止させることができ、スプール３０にかかる衝撃を抑制することができる。
Thus, in the second embodiment, as in the first embodiment, both the impact pressure of bubbles due to cavitation and the wear of the
次に、図１４、図１５は、本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、スプールがキャップ内に向けて変位したときに加えて、スプールが中立位置にあるときにもスプールの回転を規制したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 14 and FIG. 15 show a third embodiment of the present invention. The feature of the third embodiment resides in that the rotation of the spool is restricted when the spool is in the neutral position in addition to when the spool is displaced toward the cap. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
右キャップ５１は、スプール摺動穴２３の軸方向の右端部２３Ｂに位置してハウジング２２に設けられている。この右キャップ５１は、有底筒状に形成され、スプール摺動穴２３の右端部２３Ｂを閉塞するものである。右キャップ５１には、パイロット管路２０Ｂの接続ポート３４Ｂ２が設けられている。そして、右キャップ５１の内部には、スプール３０を軸方向に摺動変位させるための右パイロット油室５２が形成されている。また、右キャップ５１の内周側には、径方向内側に向けて突出する後述の底部側突出部５８と、中央側突出部６０とが右キャップ５１に一体形成されている。なお、ハウジング２２を挟んで右キャップ５１の反対側には、図示しない左キャップが右キャップ５１と左，右方向で対称形状に設けられている。
The
右スプリング５３は、右キャップ５１内に配設されたものである。この右スプリング５３は、後述する右突出軸部５５のスプリング取付凹部５６の底部と右キャップ５１の底部との間に設けられている。右スプリング５３は、スプール３０を中立位置に向けて付勢している。即ち、右スプリング５３は、スプール３０を中立位置に戻すためのセンタリング用のばね部材である。なお、左キャップ内にも図示しない左スプリングが設けられている。
The
回転規制部５４は、スプール３０の右端部３２Ｂ３と右キャップ５１との間に設けられている。この回転規制部５４は、スプール３０が右キャップ５１内に向けて変位したときに、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を規制するものである。また、回転規制部５４は、スプール３０の回転が規制されるまでは、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を許容するものである。そして、回転規制部５４は、右突出軸部５５に形成された環状突部５７と右キャップ５１に形成された底部側突出部５８とにより構成されている。なお、左キャップ内には、図示しない回転規制部が回転規制部５４と左，右方向で対称形状に設けられている。
The
右突出軸部５５は、スプール３０の右端部３２Ｂ３に設けられ、右キャップ５１内に向けて軸方向に突出するものである。この右突出軸部５５は、右側ランド３２Ｂに一体形成されている。この場合、右突出軸部５５は、スプール３０の一部を構成するものである。右突出軸部５５には、右端側から軸方向に凹むスプリング取付凹部５６が穿設されている。このスプリング取付凹部５６の底部と右キャップ５１の底部との間には、右スプリング５３が配設されている。
The right protruding
右突出軸部５５の外周側には、径方向外側に向けて突出する環状突部５７が形成されている。この環状突部５７は、軸方向に所定の厚さ寸法を有しており、後述する底部側突出部５８および中央側突出部６０に摺接する構成となっている。環状突部５７、底部側突出部５８、中央側突出部６０のそれぞれの軸方向の厚さ寸法は、スプール３０のストロークのうち、回転を規制する範囲と回転を許容する範囲との関係により適宜設定される。
On the outer peripheral side of the right protruding
底部側突出部５８は、右キャップ５１の底部側の内周面から径方向内側に向けて突出し、右キャップ５１に一体形成されている。この底部側突出部５８は、右突出軸部５５の環状突部５７に対応して形成されている。即ち、底部側突出部５８は、スプール３０が右方向に摺動変位してストロークエンドに近付いたときに、環状突部５７と摺接して右突出軸部５５に抵抗力を与え、ひいてはスプール３０に回転規制力を与えるものである。
The bottom side protrusion 58 protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the
他の回転規制部５９は、スプール３０の右端部３２Ｂ３と右キャップ５１との間に設けられている。他の回転規制部５９は、スプール３０が中立位置にあるときに、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を規制するものである。そして、他の回転規制部５９は、右突出軸部５５に形成された環状突部５７と右キャップ５１に形成された中央側突出部６０とにより構成されている。なお、左キャップ内には、図示しない他の回転規制部が他の回転規制部５９と左，右方向で対称形状に設けられている。
The other
中央側突出部６０は、右キャップ５１の軸方向中央部の内周面から径方向内側に向けて突出し、右キャップ５１に一体形成されている。この中央側突出部６０は、右突出軸部５５の環状突部５７に対応して形成され、かつスプール３０が中立位置にあるときに環状突部５７と当接する位置に設けられている。即ち、中央側突出部６０は、スプール３０が中立位置にあるときに、環状突部５７と摺接して右突出軸部５５に抵抗力を与え、ひいてはスプール３０に回転規制力を与えるものである。
The center-
このように構成された第３の実施の形態では、スプール３０が中立位置にあるときには、右突出軸部５５の環状突部５７が中央側突出部６０に広い面積で接触することにより、右突出軸部５５に大きな抵抗力を与えてスプール３０の回転を規制している。そして、スプール３０が右方向に摺動変位すると、環状突部５７と中央側突出部６０との接触面積が徐々に小さくなる。これにより、右突出軸部５５に与えられる抵抗力が徐々に弱くなるので、スプール３０の回転が許容される。さらに、スプール３０が右方向に摺動変位してストロークエンドに近付くと、環状突部５７と底部側突出部５８との接触面積が徐々に大きくなる。これにより、右突出軸部５５には、徐々に大きな抵抗力が与えられ、ひいてはスプール３０に与える回転規制力を増大させることができる。
In the third embodiment configured as described above, when the
かくして、第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、キャビテーションによる気泡の衝撃圧と、スプール３０の過剰な回転によるスプール３０とハウジング２２との摩耗との両方を抑制することができるので、スプール弁装置２１の寿命を向上させることができる。また、第３の実施の形態では、スプール３０が中立位置にあるときにもスプール３０の回転を規制している。これにより、スプール３０が中立位置にあるときにも、スプール３０とハウジング２２との摩耗を抑制することができる。
Thus, in the third embodiment, as in the first embodiment, both the impact pressure of the bubbles due to cavitation and the wear of the
次に、図１６ないし図１８は、本発明の第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、磁力によりスプールの回転を規制したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 16 to 18 show a fourth embodiment of the present invention. The feature of the fourth embodiment resides in that the rotation of the spool is restricted by the magnetic force. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
右キャップ６１は、スプール摺動穴２３の軸方向の右端部２３Ｂに位置してハウジング２２に設けられている。この右キャップ６１は、例えば非磁性材料を用いて有底筒状に形成され、スプール摺動穴２３の右端部２３Ｂを閉塞するものである。右キャップ６１の底部には、パイロット管路２０Ｂの接続ポート３４Ｂ２が設けられている。
The
また、右キャップ６１の内周側で底部側には、周方向に離間して複数個（例えば、２個）の磁石取付凹部６２が形成されている。この磁石取付凹部６２には、後述のキャップ側磁石７０が固着される。そして、右キャップ６１の内部には、スプール３０を軸方向に摺動変位させるための右パイロット油室６３が形成されている。なお、ハウジング２２を挟んで右キャップ６１の反対側には、図示しない左キャップが右キャップ６１と左，右方向で対称形状に設けられている。
A plurality of (for example, two) magnet mounting recesses 62 are formed on the inner peripheral side and the bottom side of the
右スプリング６４は、右キャップ６１内に配設されたものである。この右スプリング６４は、後述する右突出軸部６６のスプリング取付凹部６７の底部と右キャップ６１の底部との間に設けられている。右スプリング６４は、スプール３０を中立位置に向けて付勢している。即ち、右スプリング６４は、スプール３０を中立位置に戻すためのセンタリング用のばね部材である。なお、左キャップ内にも図示しない左スプリングが設けられている。
The
回転規制部６５は、スプール３０の右端部３２Ｂ３と右キャップ６１との間に設けられている。この回転規制部６５は、スプール３０が右キャップ６１内に向けて変位したときに、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を規制するものである。また、回転規制部６５は、スプール３０の回転が規制されるまでは、スプール３０のスプール摺動穴２３内における回転を許容するものである。そして、回転規制部６５は、右突出軸部６６に設けられた軸側磁石６９と右キャップ６１に設けられたキャップ側磁石７０とにより構成されている。なお、左キャップ内には、図示しない回転規制部が回転規制部６５と左，右方向で対称形状に設けられている。
The
右突出軸部６６は、スプール３０の右端部３２Ｂ３に設けられ、右キャップ６１内に向けて軸方向に突出するものである。この右突出軸部６６は、例えば非磁性材料を用いて右側ランド３２Ｂとほぼ同じ外径寸法を有して右側ランド３２Ｂに一体形成されている。この場合、右突出軸部６６は、スプール３０の一部を構成するものである。右突出軸部６６には、右端側から軸方向に凹むスプリング取付凹部６７が穿設されている。このスプリング取付凹部６７の底部と右キャップ６１の底部との間には、右スプリング６４が配設されている。また、右突出軸部６６の右端側には、軸方向に凹む磁石取付凹部６８が周方向に離間して複数個（例えば、２個）形成されている。
The right protruding
軸側磁石６９は、右突出軸部６６の磁石取付凹部６８に固着されている。一方、キャップ側磁石７０は、右キャップ６１の磁石取付凹部６２に固着されている。軸側磁石６９とキャップ側磁石７０とは、その磁力によりスプール３０の回転を規制するものである。具体的には、スプール３０のストロークが小さいときには、軸側磁石６９とキャップ側磁石７０との距離が十分に離れているので磁力の影響が少なく、スプール３０の回転を許容する。一方、スプール３０がストロークエンドに近付いたときには、軸側磁石６９とキャップ側磁石７０との距離が近づくので磁力が強く働き、スプール３０の回転を規制する。
The
かくして、第４の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、キャビテーションによる気泡の衝撃圧と、スプール３０の過剰な回転によるスプール３０とハウジング２２との摩耗との両方を抑制することができるので、スプール弁装置２１の寿命を向上させることができる。特に、第４の実施の形態では、磁力によりスプール３０の回転を規制しているので、スプール３０にかかる衝撃圧を低減することができる。また、右キャップ６１と右突出軸部６６とに磁石（キャップ側磁石７０、軸側磁石６９）を設けるだけでよいので、加工を簡単に行うことができる。
Thus, also in the fourth embodiment, as in the first embodiment, both the impact pressure of bubbles due to cavitation and the wear of the
次に、図１９、図２０は、本発明の第５の実施の形態を示している。第５の実施の形態の特徴は、アクチュエータポートとタンクポートとの間を連通させるノッチをポンプポートとアクチュエータポートとの間を連通させるノッチに対して周方向にずらして配置したことにある。なお、本実施の形態では、第１、第２の実施形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 19 and 20 show a fifth embodiment of the present invention. The feature of the fifth embodiment resides in that the notch that communicates between the actuator port and the tank port is shifted in the circumferential direction with respect to the notch that communicates between the pump port and the actuator port. In the present embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
ノッチ７１は、右側ランド３２Ｂの左端側に軸方向に延びるように形成されている。このノッチ７１は、周方向に離間して複数個（例えば２個）形成されている。ノッチ７１は、右側油溝２５Ｂと右端側油溝２６Ｂとの間、即ち右アクチュエータポート２９Ｂと右タンクポート２８Ｂとの間を流れる圧油を小流量で連通させるものである。
The
そして、ノッチ７１は、中央ランド３１の右端部３１Ｃに形成され、ポンプポート２７と右アクチュエータポート２９Ｂとの間を連通させるノッチ３１Ｂ，３１Ｄ（３１Ｄのみ図示）に対して周方向にずらした位置に配置されている。これにより、スプール３０の回転を許容するストローク位置で、スプール３０を円滑に回転させることができる。
The
その結果、キャビテーションによる気泡を分散させることができ、気泡の破裂による衝撃圧をハウジング２２の同じ位置に集中させるのを抑制することができる。なお、図示しない左側ランドに形成されたノッチも、中央ランド３１に形成されたノッチ３１Ｂ，３１Ｄに対して周方向にずらした位置に配設されている。
As a result, the bubbles due to cavitation can be dispersed, and the impact pressure due to the bursting of the bubbles can be suppressed from being concentrated at the same position of the
なお、上述した第１、第２の実施の形態では、スプール３０と左，右のスプリング３７Ａ，３７Ｂの摺動部材として左，右のばね受３６Ａ，３６Ｂを設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２１に示す変形例のように、スプール３０の右端部３２Ｂ３と右スプリング３７Ｂとの間に摺動部材としての玉軸受８１を設けてもよい。これにより、スプール３０と右スプリング３７Ｂとの間の摺動抵抗を小さくすることができるので、スプール３０を円滑に回転させることができる。また、スプール３０と右スプリング３７Ｂとの摩耗も低減することができる。なお、左ばね受３６Ａについても同様に玉軸受を用いてもよい。
In the first and second embodiments described above, the case where the left and
また、各実施の形態では、ブームシリンダ４Ｄ用のスプール弁装置２１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばアームシリンダ４Ｅ、バケットシリンダ４Ｆ、および油圧モータ等のスプール弁装置に適用してもよい。また、これ以外に圧力制御弁、流量制御弁等のスプール弁装置に適用することができる。
In each embodiment, the
２１ スプール弁装置、２２ ハウジング、２３ スプール摺動穴、２３Ａ 左端部、２３Ｂ 右端部、２７ ポンプポート、２８Ａ 左タンクポート、２８Ｂ 右タンクポート、２９Ａ 左アクチュエータポート、２９Ｂ 右アクチュエータポート、３０ スプール、３１ 中央ランド、３１Ｂ ノッチ、３１Ｄ ノッチ、３２Ａ 左側ランド、３２Ａ２ ノッチ、３２Ａ３ 左端部、３２Ｂ 右側ランド、３２Ｂ２，７１ ノッチ、３２Ｂ３ 右端部、３４Ａ 左キャップ、３４Ａ１ 底部、３４Ｂ 右キャップ、３４Ｂ１ 底部、３６Ａ 左ばね受（摺動部材）、３６Ｂ 右ばね受（摺動部材）、３７Ａ 左スプリング、３７Ｂ 右スプリング、３８Ａ，３８Ｂ，４１，５４，６５ 回転規制部、３９Ａ 左突出軸部、３９Ｂ，４２ 右突出軸部、４０Ａ 左嵌合突部（嵌合部）、４０Ｂ 右嵌合突部（嵌合部）、４３ 右筒状体（嵌合部）、５９ 他の回転規制部、８１ 玉軸受（摺動部材） 21 spool valve device, 22 housing, 23 spool sliding hole, 23A left end, 23B right end, 27 pump port, 28A left tank port, 28B right tank port, 29A left actuator port, 29B right actuator port, 30 spool, 31 Center land, 31B notch, 31D notch, 32A left land, 32A2 notch, 32A3 left end, 32B right land, 32B2, 71 notch, 32B3 right end, 34A left cap, 34A1 bottom, 34B right cap, 34B1 bottom, 36A left spring Support (sliding member), 36B Right spring support (sliding member), 37A Left spring, 37B Right spring, 38A, 38B, 41, 54, 65 Rotation restricting portion, 39A Left protruding shaft portion, 39B, 42 Right protruding shaft Part, 40A left Fitting protrusion (fitting part), 40B Right fitting protrusion (fitting part), 43 Right cylindrical body (fitting part), 59 Other rotation restricting part, 81 Ball bearing (sliding member)
Claims (6)
前記ハウジングのスプール摺動穴に摺動可能に挿嵌され前記アクチュエータポートを前記ポンプポートと前記タンクポートとのいずれかに連通または遮断させるための複数のランドが設けられたスプールと、
前記スプール摺動穴の軸方向の端部に位置して前記ハウジングに設けられ、内部に前記スプールを軸方向に摺動変位させるためのパイロット油室を形成するキャップと、
前記キャップ内に配設され、前記スプールを中立位置に向けて付勢するセンタリング用のスプリングとを備え、
前記スプールの各ランドには、前記ポンプポートと前記アクチュエータポートとの間または前記アクチュエータポートと前記タンクポートとの間を小流量で連通させるノッチを設けてなるスプール弁装置において、
前記スプールの端部と前記キャップとの間には、前記スプールが前記キャップ内に向けて変位したときに、前記スプールの前記スプール摺動穴内における回転を規制する回転規制部を設け、
前記回転規制部により前記スプールの回転が規制されるまでは、前記スプールの前記スプール摺動穴内における回転を許容する構成としたことを特徴とするスプール弁装置。 A cylindrical housing having a spool sliding hole and provided with a pump port, a tank port, and an actuator port spaced apart from each other in the axial direction of the spool sliding hole;
A spool that is slidably fitted into a spool sliding hole of the housing, and is provided with a plurality of lands for communicating or blocking the actuator port with either the pump port or the tank port;
A cap that is provided in the housing at an end portion in the axial direction of the spool sliding hole, and that forms a pilot oil chamber for slidingly displacing the spool in the axial direction therein;
A centering spring disposed in the cap and biasing the spool toward a neutral position;
In each spool land, a notch for providing a small flow rate between the pump port and the actuator port or between the actuator port and the tank port is provided.
Provided between the end of the spool and the cap is a rotation restricting portion that restricts rotation of the spool in the spool sliding hole when the spool is displaced toward the cap.
The spool valve device is configured to allow rotation of the spool in the spool sliding hole until the rotation of the spool is restricted by the rotation restricting portion.
前記突出軸部と前記筒状体とは、前記突出軸部が前記筒状体内に進入し両者の接触面積が大きくなるに応じて回転規制力を増大させる構成としてなる請求項３に記載のスプール弁装置。 The fitting portion of the rotation restricting portion is formed of a cylindrical body into which the protruding shaft portion is inserted and retracted.
4. The spool according to claim 3, wherein the protruding shaft portion and the cylindrical body are configured to increase a rotation restricting force as the protruding shaft portion enters the cylindrical body and a contact area between both increases. Valve device.
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