JP2566022Y2

JP2566022Y2 - 制御弁

Info

Publication number: JP2566022Y2
Application number: JP1991051560U
Authority: JP
Inventors: 和人藤山
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2006-06-06
Also published as: JPH04134969U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、パワーショベルなど建
設機械の油圧回路に主として使用される制御弁に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】容量の大きなアクチュエータを一定以上
の速度で動かすには、一のポンプ系統からの作動流体だ
けでなく、必要に応じて他の系統の作動流体をも同時に
そのアクチュエータへ供給するのがよい。建設機械にお
いても、たとえばショベル用のブームを駆動する大型の
油圧シリンダに対しては、その動作時に、他の油圧系統
でタンクまでバイパスさせていた作動油の通路をカット
（閉鎖）し、その作動油を、該シリンダの本来の系統に
合流させて（つまり合流用通路を開放して）供給するよ
う油圧回路の構成されることがある。このような油圧回
路では、上記したバイパスカット用および合流用として
スプールを二本そなえる制御弁が使用される。

【０００３】二本のスプールを有する制御弁は、すでに
実開平１−６０００１号公報に開示されている。二本の
スプールが別々のスプール穴に配置されるのが一般的で
あるのに対し、同公報の制御弁は、スプール穴が一つ
（直線状の貫通穴）にされ、その内部に二本のスプール
が配置されたもので、図３のような構成をもつ。すなわ
ち、第一スプール２０’と第二スプール３０’とは内側
端部２０ｂ’・３０ｂ’を対向させて直線状に配置さ
れ、通常は、スプリング２３’の押し付け力に基づいて
ともに図のように右方位置にある。そしてパイロット圧
力室として、第二スプール３０’の外側端部３０ａ’
（図の右端）付近に圧力室３７’が設けられ、二つのス
プールが互いに接触する位置（中央付近）に圧力室２
７’が設けられている。前者の圧力室３７’にパイロッ
ト圧が作用すると、二つのスプール２０’・３０’がス
プリング２３’に抗してともに左方へ移動するので、第
一スプール２０’のランド部２０ｃ’がバイパス通路６
１’を閉鎖するとともに、第二スプール３０’のランド
部３０ｃ’が他のパラレルの通路（たとえば上記した合
流用の通路）６３’を開放する。一方、後者の圧力室２
７’のみにパイロット圧が作用すると、第二スプール３
０’が図の右方に押し付けられたままで第一スプール２
０’だけがスプリング２３’に抗して左方へ移動し、バ
イパス通路６１’を閉鎖する。こうしてバイパス通路６
１’の閉鎖のみを行うのは、たとえば、この通路６１’
の上流に接続されたアクチュエータには高い圧力をかけ
るがパラレルの通路６３’への流体供給は不要、といっ
た場合である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】図３に示した従来の制
御弁は、スプール穴１０’が一本の貫通孔であるため、
同穴が二本の場合に比べてコンパクトなうえ穴加工が容
易であるという利点があるが、下記の面では改善の余地
がある。すなわち、スプール２０’の位置とは無関係に
スプール３０’の位置を定められない点で各スプールの
動きが完全には独立でなく、したがってつぎのような不
都合がともなうのである。

【０００５】図３の制御弁において使用上もっとも不都
合な点は、圧力室２７’にパイロット圧をかけてスプー
ル２０’を図の左方へ移動した状態では、さらにスプー
ル３０’をも左方へ移動することが難しいことである。
その状態で圧力室３７’にパイロット圧をかけても、そ
の圧力が圧力室２７’におけるものと等しい以上は、力
がバランスして左方へも右方へもスプール３０’が確実
な移動をなし得ないからである。そのため、前述のよう
にまずバイパス通路６１’を閉鎖してその系統のアクチ
ュエータを動かし、そのまま引き続いて他のパラレルの
通路６３’を開放して流体を送る−といった操作がで
きないことになる。このような操作を行う場合には、重
力の作用にたよるべくスプール３０’の外側端部３０
ａ’の側を上向きに保つなど制約下でこの弁を設置・使
用するか、あるいは、圧力室２７’へのパイロット圧を
一旦ゼロに戻したうえ改めて圧力室３７’にパイロット
圧をかけるという煩わしい手順に従うかしなければなら
ない。

【０００６】本考案の目的は、スプール穴が一つである
ことに加え、二つのスプールを独立に移動することがで
きて各種操作が確実・簡単であるといった利点をもつ制
御弁を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案の制御弁は、流
体通路を閉鎖または開放する二つのスプールを、ケーシ
ングに形成された加工径が均一な一直線状の貫通したス
プール穴内に配置するとともに、各スプールの外側端
部をケーシングから突出させたうえ各外側端部とケーシ
ングとのそれぞれに座金を付け、各スプールにおけるそ
れら座金の間の部分に、スプール穴に沿ってそれぞれ外
向き（すなわちスプール同士を引き離す向き）に力を及
ぼすスプリングと、各スプールの移動端を定めるスリー
ブとを装着し、各スプールの外側端部が臨む位置にそ
れぞれパイロット圧力室を設け、両スプールの内側端
部間に、ドレン孔と、両スプールが接触せずにともに必
要な移動をなし得るだけの空間とを設けた−ものであ
る。

【０００８】

【作用】本考案の制御弁は、上記に記したとおりスプ
ール穴を一本の均一径のものにしてコンパクト化を図
り、かつその穴の加工を容易にしたものだが、そのスプ
ール穴において二つのスプールは、下記のようにそれぞ
れ独立に移動する。すなわち、 1) 各スプールは、それぞれ取り付けられた上記のス
プリングによって各外向きの力を受けるので、通常は、
スプール穴の内部でその軸心に沿って互いに最も引き離
された位置にある。

【０００９】2) 上記の二つのパイロット圧力室のう
ち一方にパイロット圧がかかると、その圧力室に外側端
部を臨ませた一のスプールが、取り付けられた上記のス
プリングに抗して内側へ移動する。そしてそのパイロッ
ト圧がなくなると、スプリングの力でスプールは上記1)
の状態に復帰する。

【００１０】3) 二つのスプールの内側端部間には上記
のとおり空間およびドレン孔があるため、上記2)の移
動と復帰は、そのスプールが他方のスプールに当たった
り背圧が上昇したりして妨げられることなく、スムーズ
に行われる。上記の空間は、両スプールがともに移動す
るに十分な（つまり移動ストロークの合計分以上のスペ
ースをもつ）ものであるため、各スプールについて、互
いに他方の状態に関係なく上記の移動・復帰が行われ
る。したがってたとえば、一方のスプールを上記2)のよ
うに内側へ移動した状態で続けて他方のスプールを同様
に内側へ移動することも、本制御弁ではその設置向きな
どに拘わらず無条件に行える。4) なお、上記のスプリングは、ケーシングから突出
した各スプールの外側端部とケーシングとのそれぞれに
付けた座金を介して各スプールに上記1)の力を作用させ
る。そしてのパイロット圧力室に2)のようにパイロッ
ト圧がかかったときは、上記のスリーブの両端に上記
座金が当たるまでスプールが移動する。

【００１１】

【実施例】本考案の制御弁についての一実施例を図１に
示し、その制御弁を使用した油圧回路の例を図２に示
す。

【００１２】図２の回路は、建設機械であるパワーショ
ベル（図示せず）用の油圧回路の一部である。機械本体
の走行のための油圧モータ５や旋回用の油圧モータ６、
および図示を省略した他の油圧アクチュエータととも
に、ブームを駆動する一組の油圧シリンダ７が、図示の
ようにバルブユニット２を介してポンプユニット１に接
続されている。上記の走行や旋回に比べるとブームの駆
動には大きな出力が必要なので、シリンダ７には、相当
に大きな容量が備わっている。

【００１３】ポンプユニット１には、図２のように二つ
の油圧ポンプ５１・５２が装備されている。そして、上
記のモータ５・６は一方のポンプ５１の系統に接続され
ており、シリンダ７は、もう一方のポンプ５２の系統に
ある。つまり、モータ５・６は、ポンプ５１からの作動
油を通すセンターバイパス（バイパス通路）６１に対し
それぞれ切換弁７１・７２を介して接続され、シリンダ
７は、ポンプ５２の側のセンターバイパス（同）６２
に、切換弁７３をはさんで接続されている。センターバ
イパス６１・６２は、バルブユニット２に形成された作
動油の通路で、いずれも図示のＴポートにてタンク（図
示せず）につながる。

【００１４】シリンダ７を一定以上の速度で伸長してブ
ームを高速度で駆動するためには、図２の状態でタンク
（Ｔポート）へ流れていたバイパス６１の作動油をバイ
パス６２の作動油に合流させてシリンダ７へ供給するの
が合理的であるため、ユニット２のうちには、図のよう
に、いわゆるバイパスカット用および合流用の各スプー
ル２０・３０が配備されている。タンクに至るバイパス
６１をスプール２０の切り換えによって閉鎖するととも
に、バイパス６１からの分岐通路６３にあるスプール３
０を開放側へ切り換えることにより、ユニット２外で接
続されているＪ１ポートとＪ２ポートとを通して、バイ
パス６１の作動油をシリンダ７への供給管６４に合流さ
せるのである。図の回路では、シリンダ７の切換弁７３
にＰ１ポートよりパイロット圧をかけるとき、同時にＰ
２ポートにもパイロット圧が立つようになっており、そ
のパイロット圧によってスプール２０および同３０が同
時に切り換えられるので、オペレータ（運転員）の操作
は極めて簡単である。

【００１５】さて、図２におけるバルブユニット２に
は、図１に示す構造の制御弁３が組み込まれ使用されて
いる。制御弁３は、上記のスプール２０・３０や、それ
らによって閉鎖または開放されるバイパス６１および通
路６３を含む（したがって図２では制御弁３が記号化さ
れない）ほか、図１のように別のスプール４１・４２な
どをも有するもので、他のマニホールド部分４とともに
バルブユニット２を構成している。

【００１６】この制御弁３は、つぎの二点に特徴があ
る。第一の点は、上記した二つのスプール２０・３０
を、図１のとおり、ケーシング３ａに対し貫通して設け
た一つのスプール穴１０の内部に直線状に並べて配置し
ていること。そして第二の点は、この第一の点にも拘わ
らず、二つのスプール２０・３０の各独立な切り換え制
御が自在となるよう構成したことである。

【００１７】上記第一の点については、スプール穴１０
が一つなので、それが二つある場合よりも制御弁３がコ
ンパクトになるうえ、貫通孔であるため、その穴１０を
ホーニングなどにより容易に高精度加工できる、という
利点がある。このようにスプール穴１０を一つにし、そ
こに二つのスプール２０・３０をおさめる場合、通常な
ら各スプール２０・３０を独立に動かすこと（上記第二
の点）は難しいが、この制御弁３では、つぎのイ)〜ハ)の
構成によってそれを可能にしている。

【００１８】イ) スプール２０・３０の各外側端部２０
ａおよび３０ａをケーシング３ａから突出させ、その端
部２０ａ・３０ａとケーシング３ａとの各間にコイルス
プリング２３・３３をそれぞれ取り付けた。スプリング
２３は、スプール２０の回りにおいて、ケーシング３ａ
に付けた座金２３ａとスプール２０の外側端部２０ａに
付けた座金２３ｂとの間に圧縮して装着したので、スプ
ール２０に対し、常に外向き（ケーシング３ａの外、つ
まり他方のスプール３０から遠ざかる向き）の力を及ぼ
す。座金２３ａ・２３ｂの間ではスリーブ２３ｃをもス
プール２０に装着し、これによってスプール２０の移動
端を定めている（つまり、スリーブ２３ｃの両端に座金
２３ａ・２３ｂが当たるまではスプール２０が内向きに
移動できる）。なおスプリング３３についても、座金３
３ａ・３３ｂやスリーブ３３ｃを同様にスプール３０の
外側端部３０ａ付近に装着している。

【００１９】ロ) ケーシング３ａより突出したスプール
２０・３０の各外側端部２０ａ・３０ａの周囲に、パイ
ロット圧力室２７および３７をそれぞれ形成した。すな
わちケーシング３ａの外側に、端部２０ａ・３０ａや前
記のスプリング２３・３３などを囲むキャップ２６・３
６をそれぞれ固着し、各キャップ２６・３６の内側をそ
れぞれパイロット圧力室２７・３７として、前述のＰ２
ポート（図２）に接続したのである。各端部２０ａ・３
０ａに付けた座金２３ｂ・３３ｂが、スプリング２３・
３３に押されてキャップ２６・３６の各内側に当たるこ
とによって常態（パイロット圧のかかっていない図示の
状態）でのスプール２０・３０の位置が定まるので、こ
の位置と、上記のスリーブ２３ｃ・３３ｃで決まる移動
端との間が、スプール２０・３０の各移動ストロークと
なる。

【００２０】ハ) スプリング２３・３３の力で引き離さ
れた二つのスプール２０・３０の内側端部２０ｂ・３０
ｂの間に、十分なスペースをとるとともにドレン孔６６
ａを形成した。十分なスペースというのは、上記の移動
ストローク分だけ両方のスプール２０・３０が接近しあ
っても、当接して互いの動きを妨げる事態の発生しない
だけのスペースである。ドレン孔６６ａは、言うまでも
なくドレン通路６６への開口であって、図２におけるＤ
ポートに至るものである。

【００２１】こうした構成によって、各スプール２０・
３０は、互いに他方のスプールの状態に関係なく独立に
切り換えが可能であり、またそのことが制御弁３の設置
向き（上下関係など）に影響されることもない。すなわ
ち、図１に示すパイロット圧力室２７または３７のうち
任意の側にパイロット圧を導入することにより、その側
のスプール２０または３０をスプリング２３または３３
に抗して内向きに移動し、一方、そのパイロット圧を除
くことにより、そのスプールをスプリングの力で外向き
に移動する（つまり図示の位置に復帰させる）のであ
る。なお、スプール２０は、図示の位置ではバイパス６
１を開放しているが、内向きに移動したときはランド部
２０ｃでそのバイパス６１を閉鎖する。またスプール３
０は、図示の位置ではランド部３０ｃにより通路６３を
閉鎖しているが、内向きに移動したときその通路６３を
開放する。

【００２２】この制御弁３では、スプール２０・３０を
同時に内向きに移動することも当然ながら可能だが、そ
のほかにたとえば、先にスプール２０のみを内向きに移
動しておき、そのまま続けてスプール３０を内向きに移
動することも全く問題なく行える。つまり、図１の状態
からまずスプール２０のみを切り換えてバイパス６１を
閉じ、その後、バイパス６１を閉じたままでスプール３
０を切り換えて通路６３を開くことである。この機能
は、図２の回路において下記のケース等でとくに有効で
ある。すなわち、バイパス６１から分岐した予備の通路
６５に、クラッシャーなど油圧式の特殊な付属機器（図
示せず）をＲポートにて接続した場合であって、同機器
の使用時に、タンクへ流れるバイパス６１の作動油を遮
断し、その状態で、さらにブーム用のシリンダ７を伸ば
す場合である。オペレータは、はじめにＰＲポートから
パイロット圧をかけてスプール２０を閉鎖（バイパスカ
ット）し、その後ブームの駆動の際に、Ｐ１ポートとＰ
２ポートとにパイロット圧をかけてスプール３０を開放
（合流）するという、簡単かつ自然な操作をなすだけ
で、意図したとおりの運転が行える。

【００２３】以上、実施例を一つ紹介したが、本考案
は、たとえば下記の点で、この実施例に限定されるもの
ではない。

【００２４】a) スプール穴に二つのスプールとスプリ
ング・パイロット圧力室などを上述のように備えた組
を、同じケーシングのうちに二組以上有する制御弁も、
もちろん構成可能である。

【００２５】b) 各スプールの用途は、上記実施例で
は、タンクへのバイパスのカットおよび他の系統への作
動流体の合流であったが、これに限らず、流体通路にお
ける各スプールのオン・オフ（解放・閉鎖）機能を各種
の用途に適用できることは言うまでもない。

【００２６】

【考案の効果】本考案の制御弁にはつぎの効果がある。
まず、二つのスプールのためのスプール穴が加工径の均
一な一本の直線状の貫通孔であることから、弁の構成が
コンパクトなうえ、その穴の加工が容易である。さら
に、二つのスプールのそれぞれが、他方の状態に関係な
く独立に切り換え制御され得るので、操作が簡単である
とともに確実に機能する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例としての制御弁の断面図であ
る。

【図２】図１の制御弁を使用した油圧回路の一例であ
る。

【図３】二つのスプールを有する従来の制御弁の断面図
である。

【符号の説明】

３制御弁１０スプール穴２０・３０スプール２３・３３スプリング２７・３７パイロット圧力室６６ａドレン孔

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】流体通路を閉鎖または開放する二つのス
プールを含む制御弁であって、上記二つのスプールを、ケーシングに形成された、加工
径が均一な一直線状の貫通したスプール穴内に配置する
とともに、各スプールの外側端部をケーシングから突出させたうえ
各外側端部とケーシングとのそれぞれに座金を付け、各
スプールにおけるそれら座金の間の部分に、スプール穴
に沿ってそれぞれ外向きに力を及ぼすスプリングと、各
スプールの移動端を定めるスリーブとを装着し、各スプールの外側端部が臨む位置にそれぞれパイロット
圧力室を設け、両スプールの内側端部間に、ドレン孔と、両スプールが
接触せずにともに必要な移動をなし得るだけの空間とを
設けたことを特徴とする制御弁。