JP2017089665A - 制御弁及び制御弁を備えた作業機の油圧システム - Google Patents

Abstract

【課題】油圧アクチュエータの操作感を向上させることが可能な制御弁及び作業機の油圧システムを提供する。【解決手段】制御弁２０Ａは、第１ポート３１、第２ポート３２、第３ポート、第４ポート、第５ポート、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５を有する本体３０と、スプール５０とを備えている。スプールは、第１内部油路、第２内部油路及び第４内部油路を連通可能な第１連通部５１と、第１内部油路と第５内部油路とを連通可能な第２連通部５２と、第２連通部によって第１内部油路と第５内部油路とを連通している状態で、第１内部油路及び第４内部油路を連通可能な第３連通部５３と、を有している。【選択図】図２Ｄ

Description

本発明は、例えば、制御弁及び制御弁を備えた作業機の油圧システムに関するものである。

従来、作業機の油圧システムとして特許文献１が知られている。特許文献１の作業機は、ブームと、バケットと、ブームを動かすブームシリンダと、バケットを動かすバケットシリンダと、ブームシリンダの伸縮を制御する第１制御弁と、バケットシリンダの伸縮を制御する第２制御弁とを備えている。ポンプから吐出した作動油は第１制御弁及び第２制御弁に供給される。

特開２０１０−２７０５２７号公報

特許文献１の作業機では、第１制御弁のスプールを操作していない場合には、ポンプから吐出した作動油は、第１制御弁の内部を通過して第２制御弁に供給している。一方、第１制御弁のスプールを操作した場合では、ブームシリンダから第１制御弁に戻ってきた作動油（戻り油）を、第２制御弁に供給している。即ち、特許文献１の作業機の油圧回路では、上流側の制御弁（第１制御弁）から戻って来た戻り油を下流側の制御弁（第２制御弁）に供給するシリーズ回路を採用している。しかしながら、シリーズ回路では、第１制御弁（ブームシリンダ）及び第２制御弁（バケットシリンダ）を同時に操作した場合に、操作性が低下することがあった。

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、油圧アクチュエータの操作感を向上させることが可能な制御弁及び作業機の油圧システムを提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下の通りである。
本発明の制御弁は、油圧アクチュエータに接続された第１油路が接続される第１ポートと、前記油圧アクチュエータに接続された第２油路が接続される第２ポートと、作動油を吐出する油圧ポンプに接続される第３油路が接続される第３ポートと、作動油を貯留する作動油タンクに接続された第４油路が接続される第４ポートと、前記第１ポート又は第２ポートを通過した作動油を外部に排出する第５ポートと、第１ポート、第２ポート、第３ポート、第４ポート、第５ポートに接続された第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路とを有する本体と、前記本体の内部を移動することで前記第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路の連通先を変更可能なスプールと、を備え、前記スプールは、前記第１内部油路、第２内部油路及び第４内部油路を連通可能な第１連通部と、前記第１内部油路と第５内部油路とを連通可能な第２連通部と、前記第２連通部によって前記第１内部油路と第５内部油路とを連通している状態で、前記第１内部油路及び第４内部油路を連通可能な第３連通部と、を有している。

本発明の制御弁は、前記第３連通部によって前記第１内部油路及び第４内部油路を連通している状態で、前記第２内部油路と前記第３内部油路とを連通可能な第４連通部を備えている。
本発明の制御弁は、前記第１連通部は、前記スプールの内部を長手方向に延びる第１延設油路と、前記第１延設油路から前記スプールの外周面に延びる複数の第２延設油路とを含み、前記第２連通部は、前記スプールの外周面に形成した第１凹部を含み、前記第３連通部は、前記スプールの外周面に形成された溝であって、当該外周面に到達した複数の第２延設油路の外端部の間に位置する第１溝を含んでいる。

本発明の制御弁は、前記第４連通部は、前記スプールの外周面に形成した第２凹部を含んでいる。
本発明の作業機の油圧システムは、作動油を吐出する油圧ポンプと、作動油を貯留する作動油タンクと、作動油によって作動可能な油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに接続される第１油路と、前記第１油路とは異なる位置で前記油圧アクチュエータに接続される第２油路と、前記油圧ポンプに接続される第３油路と、前記作動油タンクに接続された第４油路と、前記油圧アクチュエータを制御する制御弁と、を備え、前記制御弁は、第１油路が接続される第１ポートと、前記第２油路が接続される第２ポートと、前記第３油路が接続される第３ポートと、前記第４油路が接続される第４ポートと、前記作動油を他の制御弁に向けて排出する第５ポートと、第１ポート、第２ポート、第３ポート、第４ポート、第５ポートに接続された第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路とを有する本体と、前記本体の内部を移動することで前記第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路の連通先を変更可能なスプールと、を有し、前記スプールは、前記第１内部油路、第２内部油路及び第４内部油路を連通可能な第１連通部と、前記第１内部油路と第５内部油路とを連通可能な第２連通部と、
前記第２連通部によって前記第１内部油路と第５内部油路とを連通している状態で、前記第１内部油路及び第４内部油路を連通可能な第３連通部と、を含んでいる。

本発明の作業機の油圧システムは、前記第３連通部によって前記第１内部油路及び第４内部油路を連通している状態で、前記第２内部油路と前記第３内部油路とを連通可能な第４連通部を備えている。
本発明の作業機の油圧システムは、前記第１連通部は、前記スプールの内部を長手方向に延びる第１延設油路と、前記第１延設油路から前記スプールの外周面に延びる複数の第２延設油路とを含み、前記第２連通部は、前記スプールの外周面に形成した第１凹部を含み、前記第３連通部は、前記スプールの外周面に形成された溝であって、当該外周面に到達した複数の第２延設油路の外端部の間に位置する第１溝を含んでいる。

本発明の作業機の油圧システムは、前記第４連通部は、前記スプールの外周面に形成した第２凹部を含んでいる。

本発明によれば、油圧アクチュエータの操作感を向上させることができる。

第１実施形態における作業系油圧システムの概略図である。 中立位置における制御弁の内部図である。 第１位置における制御弁の内部図である。 フロート位置における制御弁の内部図である。 第２位置における制御弁の内部図である。 スプールの左部の断面図である。 スプールの右部の断面図である。 スプールの中央部の断面図である。 作業機として例示するスキッドステアローダの全体図である。

図４は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図４では、作業機の一例として、スキッドステアローダを示している。但し、本発明に係る作業機はスキッドステローダに限定されず、例えば、コンパクトトラックローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
作業機１は、機体（車体）２と、キャビン３と、作業装置４と、走行装置５Ａ、５Ｂとを備えている。

機体２上にはキャビン３が搭載されている。キャビン３内の後部には運転席８が設けられている。本発明の実施形態において、作業機１の運転席８に着座した運転者の前側（図４の左側）を前方、運転者の後側（図４の右側）を後方、運転者の左側（図４の手前側）を左方、運転者の右側（図４の奥側）を右方として説明する。また、前後の方向に直交する方向である水平方向を機体幅方向として説明する。機体２の中央部から右部或いは左部へ向かう方向を機体外方として説明する。言い換えれば、機体外方とは、機体幅方向であって、機体２から離れる方向である。機体外方とは反対の方向を、機体内方として説明する。言い換えれば、機体内方とは、機体幅方向であって、機体２に近づく方向である。

キャビン３は、機体２に搭載されている。作業装置４は、作業を行う装置で、機体２に装備されている。走行装置５Ａは、機体２を走行させる装置であって、機体２の左側に設けられている。走行装置５Ｂは、機体２を走行させる装置であって、機体２の右側に設けられている。機体２内の後部には原動機７が設けられている。原動機７は、ディーゼルエンジン（エンジン）である。なお、原動機７は、エンジンに限定されず、電動モータ等であってもよい。

運転席８の左側には、走行レバー９Ｌが設けられている。運転席８の右側には、走行レバー９Ｒが設けられている。左側の走行レバー９Ｌは、左側の走行装置５Ａを操作するものであり、右側の走行レバー９Ｒは、右側の走行装置５Ｂを操作するものである。
作業装置４は、ブーム１０と、バケット１１と、リフトリンク１２、制御リンク１３と、ブームシリンダ１４と、バケットシリンダ１７とを有する。ブーム１０は、機体２の側方に設けられている。バケット１１は、ブーム１０の先端（前端）に設けられている。リフトリンク１２及び制御リンク１３は、ブーム１０の基部（後部）を支持する。ブームシリンダ１４は、ブーム１０を上又は下に駆動する。

詳しくは、リフトリンク１２、制御リンク１３及びブームシリンダ１４は、機体２の側方に設けられている。リフトリンク１２の上部は、ブーム１０の基部の上部に枢支されている。リフトリンク１２の下部は、機体２の後部の側部に枢支されている。制御リンク１３は、リフトリンク１２の前方に配置されている。制御リンク１３の一端は、ブーム１０の基部の下部に枢支され、他端が機体２に枢支されている。

ブームシリンダ１４は、ブーム１０を昇降する油圧シリンダである。ブームシリンダ１４の上部は、ブーム１０の基部の前部に枢支されている。ブームシリンダ１４の下部は、機体２の後部の側部に枢支されている。ブームシリンダ１４を伸縮すれば、リフトリンク１２及び制御リンク１３によってブーム１０が上下に揺動する。バケットシリンダ１７は、バケット１１を揺動する油圧シリンダである。バケットシリンダ１７は、バケット１１の左部と左のブームとの間を連結すると共に、バケット１１の右部と右のブームとの間を連結する。なお、ブーム１０の先端（前部）には、バケット１１の代わりに、油圧圧砕機，油圧ブレーカ，アングルブルーム，オーガー，パレットフォーク，スイーパー，モア，スノウブロア等の予備アタッチメントが装着可能とされている。

走行装置５Ａ，５Ｂは、本実施形態では前輪５Ｆ及び後輪５Ｒを有する車輪型の走行装置５Ａ，５Ｂが採用されている。なお、走行装置５Ａ，５Ｂとしてクローラ型（セミクローラ型を含む）の走行装置５Ａ，５Ｂを採用してもよい。
次に、スキッドステアローダ１に設けられた作業系油圧回路（作業系油圧システム）について説明する。

図１に示すように、作業系油圧システムは、ブーム１０、バケット１１、予備アタッチメント等を作動させるシステムであって、複数の制御弁２０と、作業系の油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）Ｐ１を備えている。また、第１油圧ポンプＰ１とは異なる第２油圧ポンプＰ２を備えている。
第１油圧ポンプＰ１は、原動機７の動力によって作動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第１油圧ポンプＰ１は、タンク（作動油タンク）１５に貯留された作動油を吐出可能である。第２油圧ポンプＰ２は、原動機７の動力によって作動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第２油圧ポンプＰ２は、タンク（作動油タンク）１５に貯留された作動油を吐出可能である。なお、第２油圧ポンプＰ２は、油圧システムにおいて、信号用の作動油、制御用の作動油を吐出する。信号用の作動油及び制御用の作動油のことをパイロット油という。

複数の制御弁２０は、作業機１に設けられた様々な油圧アクチュエータを制御する弁である。油圧アクチュエータとは、作動油によって作動する装置で、油圧シリンダ、油圧モータ等である。この実施形態では、複数の制御弁２０は、第１制御弁２０Ａ、第２制御弁２０Ｂ、第３制御弁２０Ｃである。
まず、第２制御弁２０Ｂ及び第３制御弁２０Ｃについて説明する。

第２制御弁２０Ｂは、バケット１１を制御する油圧シリンダ（バケットシリンダ）１７を制御する弁である。第３制御弁２０Ｃは、予備アタッチメントに装着された油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータ等）１６を制御する弁である。
第２制御弁２０Ｂは、それぞれパイロット方式の直動スプール形３位置切換弁である。第２制御弁２０Ｂは、中立位置２０ｂ３、中立位置２０ｂ３とは異なる第１位置２０ｂ１、中立位置２０ｂ３及び第１位置２０ｂ１とは異なる第２位置２０ｂ２に切り換わる。第２制御弁２０Ｂにおいて、中立位置２０ｂ３、第１位置２０ｂ１及び第２位置２０ｂ２の切換は、操作部材の操作によりスプールを動かすことによって行う。第２制御弁２０Ｂには、油路を介してバケットシリンダ１７が接続されている。

したがって、操作部材の操作によって当該第２制御弁２０Ｂを第１位置２０ｂ１にすれば、バケットシリンダ１７は収縮する。バケットシリンダ１７の収縮により、バケット１１はスクイ動作する。操作部材の操作によって当該第２制御弁２０Ｂを第２位置２０ｂ２にすれば、バケットシリンダ１７は伸長する。バケットシリンダ１７は伸長により、バケット１１はダンプ動作する。なお、第２制御弁２０Ｂの切換は、操作部材によってスプールを直接移動させることにより行っているが、スプールを作動油（パイロット油）の圧力によって移動させてもよい。

第３制御弁２０Ｃは、それぞれパイロット方式の直動スプール形３位置切換弁である。第３制御弁２０Ｃは、中立位置２０ｃ３、中立位置２０ｃ３とは異なる第１位置２０ｃ１、中立位置２０ｃ３及び第１位置２０ｃ１とは異なる第２位置２０ｃ２に切り換わる。第３制御弁２０Ｃにおいて、中立位置２０ｃ３、第１位置２０ｃ１及び第２位置２０ｃ２の切換は、パイロット油の圧力によってスプールを動かすことによって行う。第３制御弁２０Ｃには、給排油路８３ａ、８３ｂを介して接続部材１８が接続されている。接続部材１８には、予備アタッチメントの油圧アクチュエータ１６に接続された油路が接続される。

したがって、第３制御弁２０Ｃを第１位置２０ｃ１にすれば、給排油路８３ａから予備アタッチメントの油圧アクチュエータ１６に作動油を供給することができる。第３制御弁２０Ｃを第２位置２０ｃ２にすれば、給排油路８３ｂから予備アタッチメントの油圧アクチュエータ１６に作動油を供給することができる。このように、給排油路８３ａ又は給排油路８３ｂから油圧アクチュエータ１６に作動油を供給することにより、当該油圧アクチュエータ１６（予備アタッチメント）を作動させることができる。

次に、第１制御弁について説明する。
図１に示すように、第１制御弁２０Ａは、シリーズ回路に適用可能な弁である。上流側の制御弁（例えば、第１制御弁２０Ａ）と下流側の制御弁（例えば、第２制御弁２０Ｂ）を有するシリーズ回路においては、第１制御弁２０Ａの作動時に油圧アクチュエータから当該第１制御弁２０Ａに戻ってきた作動油（戻り油）は第２制御弁２０Ｂに流すことになる。第１制御弁２０Ａは、作動時に油圧アクチュエータから戻ってきた戻り油の一部を、作動油を排出する油路に出力可能な弁である。本実施形態では、第１制御弁２０Ａは、油路を介して油圧アクチュエータの１つである油圧シリンダ（ブームシリンダ）１４に接続されている。この第１制御弁２０Ａは、ブームシリンダ１４から戻ってきた作動油を後述する第４油路２４に排出する。

このブームシリンダ１４は、筒体１４ａと、筒体１４ａに移動自在に設けられたロッド１４ｂと、ロッド１４に設けられたピストン１４ｃとを備えている。筒体１４ａの基端部（ロッド１４ｂ側とは反対側）には、作動油を給排する第１給排ポート１４ｄが設けられている。筒体１４ａの先端部（ロッド１４ｂ側）には、作動油を給排する第２給排ポート１４ｅが設けられている。第１給排ポート１４ｄには、第１油路２１の一端が接続され、第２給排ポート１４ｅには、第２油路２２の一端が接続されている。即ち、第２油路２２は、ブームシリンダ１４に接続された第１油路２１とは異なる位置で、ブームシリンダ１４に接続する油路である。第１油路２１及び第２油路２２は作動油を流すことが可能で油圧ホース、パイプ、継手等の管材である。

図１に示すように、第１制御弁２０Ａは、それぞれパイロット方式の直動スプール形４位置切換弁である。第１制御弁２０Ａは、中立位置２０ａ３、中立位置２０ａ３とは異なる第１位置２０ａ１、中立位置２０ａ３及び第１位置２０ａ１とは異なる第２位置２０ａ２、第３位置２０ａ４に切り換わる。
図２Ａに示すように、第１制御弁２０Ａは、本体３０を備えている。本体３０は、鋳物や樹脂などで形成されている。本体３０は、複数のポートを有している。図１に示すように、複数のポートは、第１ポート３１、第２ポート３２、第３ポート３３、第４ポート３４、第５ポート３５を含んでいる。

第１ポート３１は、ブームシリンダ１４に接続された第１油路２１の他端を接続するポートである。したがって、第１ポート３１からブームシリンダ１４に向かう作動油は、第１油路２１を通ってブームシリンダ１４の第１給排ポート１４ｄに入る。また、第１給排ポート１４ｄから第１制御弁２０Ａに向かう作動油は、第１油路２１を通って第１ポート３１に入る。

第２ポート３２は、ブームシリンダ１４に接続された第２油路２２の他端を接続するポートである。したがって、第２ポート３２からブームシリンダ１４に向かう作動油は、第２油路２２を通ってブームシリンダ１４の第２給排ポート１４ｅに入る。また、第２給排ポート１４ｅから第１制御弁２０Ａに向かう作動油は、第２油路２２を通って第２ポート３２に入る。

第３ポート３３は、作動油を吐出する第１油圧ポンプＰ１に接続される第３油路２３が接続されるポートである。具体的には、第３油路２３は中途部で３つに分岐していて、第１分岐油路２３ａと、第２分岐油路２３ｂと、第３分岐油路２３ｃとが第３ポート３３に接続されている。即ち、第３ポート３３は、第１分岐油路２３ａに接続されるポート３３ａと、第２分岐油路２３ｂに接続されるポート３３ｂと、第３分岐油路２３ｃに接続されるポート３３ｃとを含んでいる。

第４ポート３４は、作動油タンク１５に接続された第４油路２４が接続されるポートである。詳しくは、第４油路２４は、第１排出油路２４ａと、第２排出油路２４ｂと、第３排出油路２４ｃとを含んでいる。第１排出油路２４ａは、第１制御弁２０Ａを通過した作動油を作動油タンク１５に流す油路である。第２排出油路２４ｂは、第２制御弁２０Ｂを通過した作動油を作動油タンク１５に流す油路である。第３排出油路２４ｃは、第３制御弁２０Ｃを通過した作動油を作動油タンク１５に流す油路である。

第１排出油路２４ａは、第１油路２１に接続された第１排出部２４ａ１と、第２油路２２に接続された第２排出部２４ａ２と、第１排出部２４ａ１と第２排出部２４ａ２とを接続する第３排出部２４ａ３と、第３排出部２４ａ３と作動油タンク１５とを接続する第４排出部２４ａ４を含んでいる。
第１排出部２４ａ１及び第２排出部２４ａ２には、リリーフ弁２８が接続されている。第４排出部２４ａ４は、第２排出油路２４ｂが接続されている。第４排出部２４ａ４には、逆止弁２９が接続されている。第３排出部２４ａ３は、第１排出部２４ａ１と第２排出部２４ａ２とを繋ぐ主油路２６ａと、主油路２６ａから少なくとも２つに分岐した分岐油路２６ｂ、２６ｃとを含んでいる。第４ポート３４には、分岐油路２６ｂ、２６ｃが接続されている。即ち、第４ポート３４は、分岐油路２６ｂに接続されるポート３４ａと、分岐油路２６ｃに接続されるポート３４ｂとを含んでいる。なお、本実施形態では、第４ポート３４は、２つのポート３４ａ、３４ｂを含むポートであるが、ポートの数は限定されず、例えば、ポートは１つであってもよい。

第５ポート３５は、第１ポート３１又は第２ポート３２を通過した作動油を外部に排出するポートである。即ち、第５ポート３５は、ブームシリンダ１４から第１ポート３１に戻ってきた作動油（戻り油）、又は、ブームシリンダ１４から第２ポート３２に戻ってきた作動油（戻り油）を、下流側の制御弁に排出するポートである。
詳しくは、作業系油圧システムは、第５油路２５を備えている。第５油路２５は、第１制御弁２０Ａの作動時、即ち、第１制御弁２０Ａのスプール５０が移動時に、戻り油を第２制御弁２０Ｂに流す油路である。第５油路２５の一端は、２つに分岐していて、一方の分岐油路（分岐後の一方の油路）２５ａと、他方の分岐油路（分岐後の他方の油路）２５ｂとが第５ポート３５に接続されている。即ち、第５ポート３５は、一方の分岐油路２５ａに接続されるポート３５ａと、他方の分岐油路２５ｂに接続されるポート３５ｂとを含んでいる。なお、本実施形態では、第５ポート３５は、２つのポート３５ａ、３５ｂを含むポートであるが、ポートの数は限定されず、例えば、ポートは１つであってもよい。

図２Ａに示すように、本体３０の内部には、作動油を流す油路が形成されている。即ち、本体３０は、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５とを有する。
説明の便宜上、図２Ａ〜図２Ｄにおいて紙面左側を左、紙面右側を右、左及び右の方向を横方向、横方向に直交する方向を縦方向という。また、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５は、図２Ａの断面視にて説明する。

第１内部油路４１は、本体３０の内部に形成された油路であって、第１ポート３１に連通している。図２Ａに示すように、本体３０の横方向の左部に第１ポート３１が設けられ、当該第１ポート３１に続いて第１内部油路４１が形成されている。第１内部油路４１は、少なくとも縦方向に延設している。
第２内部油路４２は、本体３０の内部に形成された油路であって、第２ポート３２に連通している。本体３０の横方向の右部に第２ポート３２が設けられ、当該第２ポート３２に続いて第２内部油路４２が形成されている。第２内部油路４２は、少なくとも縦方向に延設している。

第３内部油路４３は、本体３０の内部に形成された油路であって、第３ポート３３に連通している。本体３０の横方向の中央部に第３内部油路４３が形成されている。具体的には、第３内部油路４３は、左油路４３ａと、右油路４３ｂと、中央油路４３ｃとを含んでいる。中央油路４３ｃは、本体３０の横方向の中央に形成され且つポート３３ｃに連通している。左油路４３ａは、中央油路４３ｃの左に位置して且つポート３３ａに連通している。右油路４３ｂは、中央油路４３ｃの右に位置して且つポート３３ｂに連通している。左油路４３ａと中央油路４３ｃとは連通し、右油路４３ｂと中央油路４３ｃとは連通している。左油路４３ａ、右油路４３ｂ及び中央油路４３ｃは、少なくとも縦方向に延設している。

第４内部油路４４は、本体３０の内部に形成された油路であって、第４ポート３４に連通している。具体的には、第４内部油路４４は、左油路４４ａと、右油路４４ｂとを含んでいる。左油路４４ａは、本体３０の横方向の左部に形成され且つポート３４ａに連通している。左油路４４ａは、第１内部油路４１の左側に位置している。右油路４４ｂは、本体３０の横方向の右部に形成され且つポート３４ｂに連通している。右油路４４ｂは、第２内部油路４２の右側に位置している。左油路４４ａと、右油路４４ｂは、少なくとも縦方向に延設している。

第５内部油路４５は、本体３０の内部に形成された油路であって、第５ポート３５に連通している。具体的には、第５内部油路４５は、左油路４５ａと、右油路４５ｂとを含んでいる。左油路４５ａは、本体３０の横方向の左部に形成され且つポート３５ａに連通している。左油路４５ａは、第１内部油路４１と第４内部油路４４の左油路４４ａとの間に位置している。右油路４５ｂは、本体３０の横方向の右部に形成され且つポート３５ｂに連通している。右油路４５ｂは、第２内部油路４２と第４内部油路４４の右油路４４ｂとの間に位置している。左油路４５ａと、右油路４５ｂは、少なくとも縦方向に延設している。

さて、本体３０の横方向の一端（左端）から他端（右端）に延びる環状の縁部３６（貫通孔３６ａ）が形成されている。即ち、本体３０には、円柱状に形成されたスプール５０を挿入する直線状の貫通孔３６ａが形成されている。貫通孔３６ａを構成する環状の縁部３６には、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５が達している。第１内部油路４１の端部４１ａが縁部３６に達している。第２内部油路４２の端部４２ａが縁部３６に達している。第３内部油路４３の左油路４３ａの端部４３ａ１が縁部３６に達している。第３内部油路４３の右油路４３ｂの端部４３ｂ１が縁部３６に達している。第３内部油路４３の中央油路４３ｃの端部４３ｃ１が縁部３６に達している。第４内部油路４４の左油路４４ａの端部４４ａ１が縁部３６に達している。第４内部油路４４の右油路４４ｂの端部４４ｂ１が縁部３６に達している。第５内部油路４５の左油路４５ａの端部４５ａ１が縁部３６に達している。第５内部油路４５の右油路４５ｂの端部４５ｂ１が縁部３６に達している。なお、端部４１ａ、端部４２ａ、端部４３ａ１、端部４３ｂ１、端部４３ｃ１、端部４４ａ１、端部４４ｂ１、端部４５ａ１、端部４５ｂ１は、凹状に形成されている。

図２Ａに示すように、第１制御弁２０Ａは、スプール５０を有している。スプール５０は、本体４０の内部を移動することによって、第１内部油路４１、第２内部油路４２、第３内部油路４３、第４内部油路４４及び第５内部油路４５の連通先を変更可能である。
以下、スプール５０について詳しく説明する。
スプール５０は、円柱状に形成されている。円柱状のスプール５０は、本体４０の内部に形成された貫通孔３６ａに挿入されている。スプール５０の左端又は右端は、本体４０から突出している。スプール５０の突出した部分（突出部）にレバー等の操作部材が連結されている。

スプール５０は、第１連通部５１を有している。第１連通部５１は、第１内部油路４１、第２内部油路４２及び第４内部油路４４を連通可能な部分である。具体的には、第１連通部５１は、第１延設油路５１ａと、複数の第２延設油路５１ｂとを含んでいる。第１延設油路５１ａは、スプール５０の内部を長手方向（軸方向）に延びる油路であって、当該スプール５０の内部に軸方向に延びる孔を形成することにより構成されている。第１延設油路５１ａは、スプール５０の左部から右部にかけて延びている。第１延設油路５１ａの左端及び右端は閉鎖されている。したがって、第１延設油路５１ａに入った作動油は、スプール５０の内部を軸方向に流れる。

複数の第２延設油路５１ｂは、第１延設油路５１ａからスプール５０の外周面に延びる油路であって、第１延設油路５１ａと連通している。第１延設油路５１ａの左部には、複数の第２延設油路５１ｂが連通し、第１延設油路５１ａの中央部にも複数の第２延設油路５１ｂが連通し、第１延設油路５１ａの右部にも複数の第２延設油路５１ｂが連通している。言い換えれば、スプール５０の左部、中央部及び右部に複数の第２延設油路５１ｂが設けられている。

説明の便宜上、スプール５０の左部（第１延設油路５１ａの左部）に設けられた第２延設油路５１ｂのことを「第１縦油路５１ｂ１」、スプール５０の右部（第１延設油路５１ａの右部）に設けられた第２延設油路５１ｂのことを「第２縦油路５１ｂ２」、スプール５０の中央部に設けられた第２延設油路５１ｂのことを「第３縦油路５１ｂ３」という。
図２Ａ及び図３Ａに示すように、スプール５０の左部において、周方向に所定の間隔で複数の第１縦油路５１ｂ１が設けられている。図２Ａ及び図３Ｂに示すように、スプール５０の右部において、周方向に所定の間隔で複数の第２縦油路５１ｂ２が設けられている。
図２Ａ及び図３Ｃに示すように、スプール５０の中央部の左寄りには、周方向に所定の間隔で複数の第３縦油路５１ｂ３が設けられている。

図２Ｃに示すように、スプール５０を移動して、第１縦油路５１ｂ１と第４内部油路４４の左油路４４ａ（端部４４ａ１）とを重複（一致）させる。即ち、第１制御弁２０Ａを第３位置２０ａ４（フロート位置という）にする。そうすると、第２縦油路５１ｂ２と第２内部油路４２の端部４２ａとが重複すると共に、第３縦油路５１ｂ３と第１内部油路４１の端部４１ａとが重複する。

つまり、第１制御弁２０Ａをフロート位置にした場合、第１内部油路４１、第２内部油路４２及び第４内部油路４４は、第１縦油路５１ｂ１、第２縦油路５１ｂ２、第３縦油路５１ｂ３及び第１延設油路５１ａによって繋がることになる。即ち、第１ポート３１、第２ポート３２、第４ポート３４が、内部油路及びスプール５０によって繋がる。
したがって、第１制御弁２０Ａをフロート位置にした場合、ブームシリンダ１４の内部の作動油は、第１制御弁２０Ａを通って、作動油タンク１５に抜けるため、当該ブームシリンダ１４をフロート動作させることができる。

さて、スプール５０は、第２連通部５２と、第３連通部５３と、第４連通部５４とを有している。第２連通部５２は、第１内部油路４１と第５内部油路４５とを連通可能である。また、第２連通部５２は、第１内部油路４１と第３内部油路４３とを連通可能である。
具体的には、第２連通部５２は、第１凹部５２ａを含んでいる。第１凹部５２ａは、スプール５０の外周面を環状に凹ますことにより形成した部分である。第１凹部５２ａは、スプール５０の左部であって、第１縦油路５１ｂ１と第３縦油路５１ｂ３との間に位置している。

また、図２Ｂに示すように、スプール５０を移動して、第１凹部５２ａ、第１内部油路４１の端部４１ａ及び第３内部油路４３の左油路４３ａ（端部４３ａ１）を重複（一致）させる。即ち、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である場合、第１内部油路４１と第３内部油路４３とを連通することができる。図２Ｄに示すように、スプール５０を移動して、第１凹部５２ａ、第１内部油路４１の端部４１ａ及び第５内部油路４５の左油路４５ａ（端部４５ａ１）を重複（一致）させる。即ち、第１制御弁２０Ａが第２位置２０ａ２である場合、第１内部油路４１と第５内部油路４５とを連通することができる。

図２Ａ及び図２Ｄに示すように、第３連通部５３は、第２連通部５２によって第１内部油路４１と第５内部油路４５とを連通している状態で、当該第５内部油路４５及び第４内部油路４４を連通可能である。
第３連通部５３は、第１溝５３ａを含んでいる。第１溝５３ａは、スプール５０の外周面に形成された溝である。第１溝５３ａは、スプール５０の左部に設けられている。第１溝５３ａは、複数の第２延設油路５１ｂの外端部の間に設けられている。即ち、スプール５０の左部に設けられた複数の第１縦油路５１ｂ１の外端部の間に設けられている。詳しくは、複数の第１縦油路５１ｂ１のうち、任意の第１縦油路５１ｂ１の外端部（第１外端部５８ａ）と、当該任意の第１縦油路５１ｂ１と隣接する他の任意の第１縦油路５１ｂ１の外端部（第２外端部５８ｂ）との間に、第１溝５３ａが設けられている。第１溝５３ａの右端は、第１外端部５８ａ及び第２外端部５８ｂよりも右側に位置している。第１溝５３ａの左端は、第１外端部５８ａ及び第２外端部５８ｂよりも左側に位置している。

詳しくは、図３Ａに示すように、スプール５０の外周面には、６つの第１縦油路５１ｂ１が設けられている。６つの第１縦油路５１ｂ１のそれぞれの間に第１溝５３ａが設けられている。なお、第１縦油路５１ｂ１及び第１溝５３ａの数は、実施形態に限定されない。また、第１縦油路５１ｂ１及び第１溝５３ａは、スプール５０を中心として対称（縦方向に対称、横方向に対称）に設けることが好ましい。また、第１溝５３ａは、図２Ｄ等に示すような矩形状の溝であっても、断面視Ｖ字状の溝であっても、断面視円弧状の溝であってもよい。

したがって、図２Ｄに示すように、第１内部油路４１と第５内部油路４５とを連通している状態（第１制御弁２０Ａが第２位置２０ａ２である状態）では、第１溝５３ａの右端が、第５内部油路４５の左油路４５ａ（端部４５ａ１）に重複し、且つ、第１溝５３ａの左端が、第４内部油路４４の左油路４４ａ（端部４４ａ１）に重複する。つまり、第２連通部５２（第１凹部５２ａ）によって、第１内部油路４１と第５内部油路４５とを連通している状態では、第３連通部５３（第１溝５３ａ）によって、第５内部油路４５及び第４内部油路４４を連通することができる。

第４連通部５４は、第２内部油路４２と第５内部油路４５とを連通可能である。また、第４連通部５４は、第２内部油路４２と第３内部油路４３とを連通可能である。
具体的には、第４連通部５４は、第２凹部５４ａを含んでいる。第２凹部５４ａは、スプール５０の外周面を環状に凹ますことにより形成した部分である。第２凹部５４ａは、スプール５０の右部であって、第２縦油路５１ｂ２の左方に位置している。

図２Ｄに示すように、スプール５０を移動して、第２凹部５４ａ、第２内部油路４２の端部４２ａ及び第３内部油路４３の右油路４３ｂ（端部４３ｂ１）を重複（一致）させる。即ち、第１制御弁２０Ａが第２位置２０ａ２である状態では、第２内部油路４２と第３内部油路４３とを連通することができる。第２内部油路４２と第３内部油路４３とが連通している状態では、第１溝５３ａ、第５内部油路４５の左油路４５ａ、第４内部油路４４の左油路４４ａが連通する。つまり、第４連通部５４（第２凹部５４ａ）は、第３連通部５３（第１溝５３ａ）によって第５内部油路４５及び第４内部油路４４を連通している状態で、第２内部油路４２と第３内部油路４３とを連通することができる。

なお、図２Ｂに示すように、スプール５０を移動して、第２凹部５４ａ、第２内部油路４２の端部４２ａ及び第５内部油路４５の右油路４５ｂ（端部４５ｂ１）を重複（一致）させることにより、第２内部油路４２と第５内部油路４５とを連通することができる。
以上、上述した第１制御弁２０Ａによれば、次のように、作業油を流すことができる。
第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である状態では、第３ポート３３に入った作動油は、図２Ｂの矢印Ｒ１に示すように、第３内部油路４３の中央油路４３ｃから左油路４３ａに流れる。第３内部油路４３の左油路４３ａに到達した作動油は、第２連通部５２（第１凹部５２ａ）を通過した後、第１内部油路４１へ入る。第１内部油路４１へ入った作動油は、第１ポート３１を経て第１油路２１へ流れる。

また、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である状態では、第２油路２２から第２ポート３２に入った作動油は、図２Ｂの矢印Ｒ２に示すように、第２内部油路４２へ入る。第２内部油路４２へ入った作動油は、第４連通部５４（第２凹部５４ａ）を通過した後に、第５内部油路４５の右油路４５ｂに入る。第５内部油路４５の右油路４５ｂに入った作動油は、第５ポート３５（ポート３５ｂ）を経て他方の分岐油路２５ｂへ流れる。

したがって、第１制御弁２０Ａを第１位置２０ａ１にすれば、ブームシリンダ１４の第１給排ポート１４ｄに作動油を供給すると共に、ブームシリンダ１４の第２給排ポート１４ｅから筒体１４ａ内の作動油を排出することができる。即ち、ブームシリンダ１４を伸長させることができる。
なお、図２Ｂに示すように、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である状態では、第３連通部５３（第１溝５３ａ）の右端部は、第１内部油路４１の端部４１ａには達していない。即ち、第１制御弁２０Ａが第１位置２０ａ１である状態では、第３連通部５３（第１溝５３ａ）には作動油は流れない。

また、第１制御弁２０Ａがフロート位置である状態では、第１ポート３１に入った作動油は、図２Ｃの矢印Ｒ３に示すように、第１内部油路４１を通過して第２延設油路５１ｂの第３縦油路５１ｂ３に入る。第２延設油路５１ｂの第３縦油路５１ｂ３に入った作動油は、第１延設油路５１ａを通過して第２延設油路５１ｂの第１縦油路５１ｂ１に入る。第２延設油路５１ｂの第１縦油路５１ｂ１に入った作動油は、第４内部油路４４の左油路４４ａに入る。第４内部油路４４の左油路４４ａに入った作動油は、第４ポート３４（ポート３４ａ）を経て第４油路２４（分岐油路２６ｂ）に排出される。また、第１制御弁２０Ａがフロート位置である状態では、第２ポート３２に入った作動油は、図２Ｃの矢印Ｒ４に示すように、第２内部油路４２を通過して第２延設油路５１ｂの第２縦油路５１ｂ２に入る。第２延設油路５１ｂの第２縦油路５１ｂ２に入った作動油は、第１延設油路５１ａ、第１縦油路５１ｂ１、左油路４４ａに流れる。

したがって、第１制御弁２０Ａをフロート位置にすれば、ブームシリンダ１４の第１給排ポート１４ｄ及び第２給排ポート１４ｅから筒体１４ａ内の作動油を、油路及び第１制御弁２０Ａを経て作動油タンク１５に排出することができる。
また、第１制御弁２０Ａが第２位置２０ａ２である状態では、第３ポート３３に入った作動油は、図２Ｄの矢印Ｒ５に示すように、第３内部油路４３の中央油路４３ｃから右油路４３ｂに流れる。第３内部油路４３の右油路４３ｂに到達した作動油は、第４連通部５４（第２凹部５４ａ）を通過した後、第２内部油路４２へ入る。第２内部油路４２へ入った作動油は、第２ポート３２を経て第２油路２２へ流れる。

また、第１制御弁２０Ａが第２位置２０ａ２である状態では、第１油路２１から第１ポート３１に入った作動油（戻り油）は、図２Ｄの矢印Ｒ６に示すように、第１内部油路４１へ入る。第１内部油路４１へ入った作動油は、図２Ｄの矢印Ｒ７に示すように、第２連通部５２（第１凹部５２ａ）を通過した後に、第５内部油路４５の左油路４５ａに入る。第５内部油路４５の左油路４５ａに入った作動油の一部は、図２Ｄの矢印Ｒ８に示すように、第３連通部５３（第１溝５３ａ）を通過して第４内部油路４４の左油路４４ａに入る。また、第５内部油路４５の左油路４５ａに入った他の作動油は、第５ポート３５（ポート３５ａ）を経て一方の分岐油路２５ａへ流れた後、第２制御弁２０Ｂに入る。

したがって、第１制御弁２０Ａを第２位置２０ａ２にすれば、ブームシリンダ１４の第２給排ポート１４ｅに作動油を供給すると共に、ブームシリンダ１４の第１給排ポート１４ｄから筒体１４ａ内の作動油を排出することができる。即ち、ブームシリンダ１４を収縮させることができる。ここで、ブームシリンダ１４におけるロッド１４ｂと、ピストン１４ｃとの横断面（ロッド１４と直交する方向の断面）を考える。横断面において、ピストン１４ｃの断面積は、ロッド１４ｂの断面積より大きい。そのため、ブームシリンダ１４を収縮した場合は、ブームシリンダ１４を伸長した場合に比べて、第１給排ポート１４ｄから排出される作動油の量は多くなる。つまり、ブームシリンダ１４を収縮した場合は、第１油路２１及び第１ポート３１へ戻る作動油の量（戻り油の量）が多くなってしまう。

従来では、戻り油を第２制御弁２０Ｂにそのまま供給していたため、第１制御弁２０Ａと同時に第２制御弁２０Ｂを操作すると、第２制御弁２０Ｂで作動する油圧アクチュエータ（バケットシリンダ１７）の操作性が低下する。即ち、第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂを同時に操作した場合と、同時に操作しなかった場合とで操作感覚が異なる。
一方、第１制御弁２０Ａによれば、第１ポート３１へ戻る作動油の量（戻り油の量）が多くなってしまった場合でも、図２の矢印Ｒ８に示したように、戻り油の一部を、第３連通部５３（第１溝５３ａ）を通過させて、第４ポート３４から排出している。そのため、第２制御弁２０Ｂに入る戻り油の量を、第１制御弁２０Ａを操作しなかった場合に第２制御弁２０Ｂに入る作動油の量と略同じにすることができる。その結果、第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂを同時に操作した場合でも、操作性が低下することを抑制することができる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 作業機
１５ 作動油タンク
２０ 制御弁
２０Ａ 第１制御弁
２０Ｂ 第２制御弁
２０Ｃ 第３制御弁
２１ 第１油路
２２ 第２油路
２３ 第３油路
２４ 第４油路
２５ 第５油路
３０ 本体
３１ 第１ポート
３２ 第２ポート
３３ 第３ポート
３４ 第４ポート
３５ 第５ポート
４１ 第１内部油路
４２ 第２内部油路
４３ 第３内部油路
４４ 第４内部油路
４５ 第５内部油路
５０ スプール
５１ 第１連通部
５１ａ 第１延設油路
５１ｂ 第２延設油路
５２ 第２連通部
５２ａ 第１凹部
５３ 第３連通部
５３ａ 第１溝
５４ 第４連通部
５４ａ 第２凹部

Claims (8)

1. 油圧アクチュエータに接続された第１油路が接続される第１ポートと、前記油圧アクチュエータに接続された第２油路が接続される第２ポートと、作動油を吐出する油圧ポンプに接続される第３油路が接続される第３ポートと、作動油を貯留する作動油タンクに接続された第４油路が接続される第４ポートと、前記第１ポート又は第２ポートを通過した作動油を外部に排出する第５ポートと、第１ポート、第２ポート、第３ポート、第４ポート、第５ポートに接続された第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路とを有する本体と、
   前記本体の内部を移動することで前記第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路の連通先を変更可能なスプールと、
   を備え、
   前記スプールは、
   前記第１内部油路、第２内部油路及び第４内部油路を連通可能な第１連通部と、
   前記第１内部油路と第５内部油路とを連通可能な第２連通部と、
   前記第２連通部によって前記第１内部油路と第５内部油路とを連通している状態で、前記第５内部油路及び第４内部油路を連通可能な第３連通部と、
   を有している制御弁。
2. 前記第３連通部によって前記第５内部油路及び第４内部油路を連通している状態で、前記第２内部油路と前記第３内部油路とを連通可能な第４連通部を備えている請求項１に記載の制御弁。
3. 前記第１連通部は、前記スプールの内部を長手方向に延びる第１延設油路と、前記第１延設油路から前記スプールの外周面に延びる複数の第２延設油路とを含み、
   前記第２連通部は、前記スプールの外周面に形成した第１凹部を含み、
   前記第３連通部は、前記スプールの外周面に形成された溝であって、当該外周面に到達した複数の第２延設油路の外端部の間に位置する第１溝を含んでいる請求項１又は２に記載の制御弁。
4. 前記第４連通部は、前記スプールの外周面に形成した第２凹部を含んでいる請求項２に記載の制御弁。
5. 作動油を吐出する油圧ポンプと、
   作動油を貯留する作動油タンクと、
   作動油によって作動可能な油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータに接続される第１油路と、
   前記第１油路とは異なる位置で前記油圧アクチュエータに接続される第２油路と、
   前記油圧ポンプに接続される第３油路と、
   前記作動油タンクに接続された第４油路と、
   前記油圧アクチュエータを制御する制御弁と、
   を備え、
   前記制御弁は、
   第１油路が接続される第１ポートと、前記第２油路が接続される第２ポートと、前記第３油路が接続される第３ポートと、前記第４油路が接続される第４ポートと、前記作動油を他の制御弁に向けて排出する第５ポートと、第１ポート、第２ポート、第３ポート、第４ポート、第５ポートに接続された第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路とを有する本体と、
   前記本体の内部を移動することで前記第１内部油路、第２内部油路、第３内部油路、第４内部油路及び第５内部油路の連通先を変更可能なスプールと、
   を有し、
   前記スプールは、
   前記第１内部油路、第２内部油路及び第４内部油路を連通可能な第１連通部と、
   前記第１内部油路と第５内部油路とを連通可能な第２連通部と、
   前記第２連通部によって前記第１内部油路と第５内部油路とを連通している状態で、前記第５内部油路及び第４内部油路を連通可能な第３連通部と、
   を含んでいる作業機の油圧システム。
6. 前記第３連通部によって前記第５内部油路及び第４内部油路を連通している状態で、前記第２内部油路と前記第３内部油路とを連通可能な第４連通部を備えている請求項５に記載の作業機の油圧システム。
7. 前記第１連通部は、前記スプールの内部を長手方向に延びる第１延設油路と、前記第１延設油路から前記スプールの外周面に延びる複数の第２延設油路とを含み、
   前記第２連通部は、前記スプールの外周面に形成した第１凹部を含み、
   前記第３連通部は、前記スプールの外周面に形成された溝であって、当該外周面に到達した複数の第２延設油路の外端部の間に位置する第１溝を含んでいる請求項５又は６に記載の作業機の油圧システム。
8. 前記第４連通部は、前記スプールの外周面に形成した第２凹部を含んでいる請求項６に記載の作業機の油圧システム。

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