JP2857470B2 - 手動・パイロット操作併用型切換弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばクレーンなどの建設機械の油圧回
路中に設けられる手動操作とパイロット操作併用型の方
向切換弁に関する。

〔従来の技術〕

手動操作型方向切換弁の片側にパイロット操作部を設
けた構成の方向切換弁が、特公平１−21390号公報に示
されている。その概略の構成は、手動切換弁のスプール
の一端に対してパイロット部を設けたものであり、その
パイロット部がスプールに連結したピストンを有し、そ
のピストンが２個の電磁弁で制御される圧油により進退
して切換え動作するようにしたものである。そしてこの
場合ピストンがスプール側と常に一体となって移動する
ように固定されていると、手動切換操作のときにピスト
ンの両側の圧力室の油を給排することになって抵抗が増
大するから、その抵抗の増大を回避するために、ピスト
ンが方向切換弁のスプールに対してスプールの切換範囲
の移動量とほぼ同等だけ遊動し得るようにしてある。従
って、手動切換操作するとき、ピストンが遊動してピス
トンの存在による抵抗はないものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えば建設機械が遠隔操作されるような時、安全のた
めにアクチュエータの作動速度を抑える必要がしばしば
生じる。前記従来の方向切換弁においては、パイロット
部を比例電磁操作することによりスプールのストローク
を任意の位置に制限することができるから、アクチュエ
ータの速度の抑制は可能である。しかしながら、電磁弁
のソレノドへの制御電流を制限する特別な電気的な装置
を必要とする問題があり、またスプールのストロークを
制限する精度が必ずしも良いものではないという問題も
あった。

この発明は、手動・パイロット操作併用型の方向切換
弁において、パイロット操作時のスプールのストローク
量を、特定した所定量に、精度良くかつ手動操作機能に
悪影響を与えないように制限することを技術的課題とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の手段は、スプールを中立位置から一方へ移
動させた一つの切換位置と他方へ移動させた他の一つの
切換位置とを有する方向切換弁に手動操作部とパイロッ
ト操作部とを設けてあり、そのパイロット操作部が、上
記スプールと共に進退移動するように設けたピストン軸
と、そのピストン軸に軸方向に一定距離Ｘの範囲を遊動
するように設けたピストンと、そのピストンを収容しピ
ストンの両側に圧力室を形成するように設けたシリンダ
部とを具備している手動・パイロット操作併用型方向切
換弁において、上記スプールが中立位置にある状態から
片側の上記圧力室の圧力の上昇により上記ピストンが上
記ピストン軸及びスプールを伴って移動する距離Ｙを規
制するようにピストンの移動方向端に対向してストッパ
を設け、上記距離Ｘと距離Ｙとの和が上記手動操作部に
よる上記スプールの上記中立位置から切換位置までの移
動距離Ｚよりも大きく又は等しくなるように決められて
いると共に、上記距離Ｙが上記移動距離Ｚよりも小さく
なるように決められていることを特徴とする。

〔作用〕

パイロット操作においては、片側の圧力室の圧力が上
昇するとその圧力によりピストンが移動する。ピストン
は、遊動範囲のどの位置にあったとしてもまず遊動範囲
の一端に移動する。そしてピストンはピストン軸を伴っ
て距離Ｙだけ移動し、ストッパに当って停止する。ピス
トン軸はスプールと共に移動するようになっているか
ら、スプールも距離Ｙだけ移動して停止する。従って、
任意に決められるストッパの位置によってスプールの移
動位置が正確に制限され、方向切換弁を介して圧油を供
給されるアクチュエータの速度も高精度で制限される。

手動操作においては、スプールをその中立位置から双
方の切換位置までの各距離Ｚの範囲で自由に移動させる
ことができる。その手動によるスプールの移動距離Ｚ
は、前記パイロット操作による制限されたスプールの移
動距離Ｙよりも大きいか、Ｘ＋Ｙ≧Ｚという条件を設け
てあることから、手動操作が保証される。すなわち、手
動切換えのスプールの移動距離Ｚは切換弁によって一定
した値であり、制限される切換えのスプールの移動距離
Ｙは距離Ｚ以下に決められる特定の値であり、ピストン
遊動の距離Ｘは距離（Ｚ−Ｙ）よりも大きいか等しいと
いうことであり、スプールに伴ってピストン軸が移動す
るとき、かりにピストンが遊動範囲のピストン軸移動方
向の端に位置していてピストン軸と共に移動してくると
すると、ピストン軸が距離Ｙが移動した段階でピストン
とストッパとが当接するようになり、さらにピストン軸
がスプールに伴って残りの距離（Ｚ−Ｙ）を移動すると
ピストンがストッパ位置に残されるということになり、
この距離（Ｚ−Ｙ）に対してピストンの遊動の距離Ｘが
等しいか大きく決められているのであるから、手動操作
によってスプールが距離Ｚを移動することについて何ら
支障はない。

〔実施例〕

第１実施例を第１図に示す。図において、１はスプー
ル式の方向切換弁、２は手動操作部、３はパイロット操
作部である。

方向切換弁１は、図におけるスプール10を図示の中立
位置から左方へ移動させた一つの切換位置と、右方へ移
動させた他の一つの切換位置とを有するものであり、従
来周知のものであるから細部の説明は省略する。

手動操作部２は、支点11に支持されたレバー12をスプ
ール10に連結してあって、レバー12を動かすことによっ
てスプール10が左右に進退移動する。スプール10の進退
移動は、後述するピストン軸20を介してスプール10に連
結している連結軸13に対して設けた移動範囲規制部14に
よって規制されている。図中15、16はばね受、17はば
ね、18はカバーである。ばね受15、16間は距離Ｚの間隔
を設けてあり、ばね17はこの間隔が広がる方向に作用し
ている。スプール10が右方へ移動せしめられるときは連
結軸13も右方へ移動し、これに伴ってばね受15が右方へ
移動する。このときばね受16がカバー18に支えられてい
て移動せず、ばね17が圧縮される。連結軸13の右方への
移動は距離Ｚを移動するとばね受15、16が接触してそれ
以上移動しない。従ってスプール10の中立位置から右方
移動距離は距離Ｚに規制されている。またスプール10が
左方へ移動せしめられるときは連結軸13も左方へ移動
し、これに伴ってばね受16が左方へ移動する。このとき
ばね受15はカバー18の取付面側に支えられて移動せず、
ばね17が圧縮される。連結軸13の左方への移動も距離Ｚ
を移動するとばね受15、16が接触してそれ以上移動しな
い。従ってスプール10の中立位置から左方移動の距離も
距離Ｚに規制されている。この距離Ｚは、スプール10が
中立位置から左右の切換位置に移動する距離に等しく決
められている。なお、スプール10は中立位置より少し外
れた位置から切換位置に至るまでの間に切換弁の開度が
徐々に増大しアクチュエータへの流量が増えるように形
成されたものである。

パイロット操作部３は、ピストン軸20、ピストン21、
シリンダ部22からなる。ピストン軸20は、その一端が連
結軸13を介してスプール10に連結され、他端が連結軸13
に連結されている。ピストン軸20は、その右端側に小径
部25が形成され、その小径部25にピストン21が距離Ｘだ
け軸方向遊動できるように設置されている。シリンダ部
22は、ピストン21の嵌入する内孔26を有するブロック状
に形成され、方向切換弁１の本体部27に結合固定したカ
バー18に結合固定されており、内孔26の一方の端はカバ
ー18に固定されるロッドカバー42で閉じられ、他方の端
はピストン軸20が貫通したロッドカバー43で閉じられて
いる。そしてスプール10が中立位置にある状態でピスト
ン軸20上のピストン21の遊動範囲の両端に対しそれぞれ
外方へ距離Ｙだけ離れた位置にピストン21の端面外縁部
に対向するストッパ29、30を設けてある。ストッパ29
は、シリンダ部22の内孔26の左端に嵌入すると共に、ロ
ッドカバー42と一体的に形成される。また、ストッパ30
は、シリンダ部22の内孔26の左端に嵌入すると共に、ロ
ッドカバー43と一体的に形成される。さらに、前記ピス
トン21の両端側は、圧力室31、32とされ、この圧力室3
1、32に対してパイロットライン33を介して供給される
油圧源40からの圧油を供給し、圧力室からの油を排出す
るように、電磁弁41が設けてある。

電磁弁41は、その両端の電磁操作部41a、41bのいずれ
にも操作指令が印加されない時には、圧力室31、32を排
出ライン34に接続する中立位置41cと、電磁操作部41aに
操作指令が印加された時、圧力室31を油圧源40に接続し
圧力室32を排出ライン34に接続する切換位置41dと、電
磁操作部41bに操作指令が印加された時、圧力室32を油
圧源40に接続し圧力室31を排出ライン34に接続する切換
位置41eとを有する構成である。

前記距離Ｘ、Ｙ、Ｚについては、先に同じ符号を用い
て説明したような関係を満足するように、決っている距
離Ｚに対し、この切換弁１の接続するアクチュエータの
速度が遠隔操作時に規制したい速度となるスプール移動
位置に従って距離Ｚよりも小さい距離Ｙを決め、距離Ｘ
を距離（Ｚ−Ｙ）よりも少し大きく決めてある。

このように構成された手動・パイロット操作併用型切
換弁は、手動操作においてパイロット操作部３を設けた
ことによる支障は全くなく、切換え操作が可能である。
すなわち、図示の中立位置にあるスプール10が、レバー
12を操作して左右の切換位置まで距離Ｚを移動せしめら
れるとき、ピストン21は遊動する距離Ｘがあるからスト
ッパ29又は30に当接して拘束されるまでには距離Ｚより
も大きい（Ｘ＋Ｙ）の距離があっていくらかの余裕があ
るからである。

また、パイロット操作部３を動作させて切換えるとき
は、電磁弁41の電磁操作部41a、41bのいずれか一方に作
動指令を印加すると、パイロット油圧が対応する圧力室
31又は32に作用するから、ピストン21が駆動される。そ
のピストン21は遊動範囲の端に達してからピストン軸を
伴って距離Ｙだけ移動し、そしてストッパ29又は30に規
制されて停止するから、ピストン軸と共に移動するスプ
ール10も中立位置から距離Ｙだけ移動してその位置に正
確に停止する。従って切換弁１はそのスプール位置に対
応した開度になり、その開度に応じた速度にアクチュエ
ータの速度を規制する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、パイロット操作による切換えが、
遊動ピストンの動作によって行われ、そのピストンによ
るスプールの移動位置が、所望の定位置にピストンとス
トッパとの関係で正確に規制されるから、遠隔操作時に
速度抑制の必要なアクチュエータに対して設ければ、パ
イロット操作により所望の抑制された速度でアクチュエ
ータを動作させることができる手動・パイロット併用型
切換弁を提供できる。そして、その構成は特別な電気的
制御装置を用いない機械的なものであってしかも単純な
構成であるから、安価に提供できる。

また、遠隔操作時にアクチュエータの速度を抑制する
手段として油圧ポンプを駆動するエンジンの回転数を下
げる方法が考えられるが、普通は同時に他のアクチュエ
ータが速度を抑制されないで動作する必要のある場合が
多いから、実用的でない。このような場合に、この発明
によれば、特定のアクチュエータに対する方向切換弁に
実施できるから問題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の縦断側面図である。 １……スプール式方向切換弁、２……手動操作部、３…
…パイロット操作部、10……スプール、13……連結軸、
14……スプールの移動範囲規制部（距離Ｚの規制部）、
20……ピストン軸、21……ピストン、22……シリンダ
部、27……切換弁１の本体、29、30……ストッパ、31、
32……圧力室、33……パイロットライン、41……電磁切
換弁、42、43……ロッドカバー。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−36575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−103914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−80588（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−180080（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−24582（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−87276（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−21390（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭60−21590（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 31/143 F16K 31/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スプールを中立位置から一方へ移動させた
   一つの切換位置と他方へ移動させた他の一つの切換位置
   とを有する方向切換弁に手動操作部とパイロット操作部
   とを設けてあり、そのパイロット操作部が、上記スプー
   ルと共に進退移動するように設けたピストン軸と、その
   ピストン軸に軸方向に一定距離Ｘの範囲を遊動するよう
   に設けたピストンと、そのピストンを収容しピストンの
   両側にパイロット油圧が供給される圧力室を形成するよ
   うに設けたシリンダ部とを、具備している手動・パイロ
   ット操作併用型方向切換弁において、上記スプールが中
   立位置にある状態から片側の上記圧力室の圧力の上昇に
   より上記ピストンが上記ピストン軸及びスプールを伴っ
   て移動する距離Ｙを規制するようにピストンの移動方向
   端に対向してストッパを設け、上記距離Ｘと距離Ｙとの
   和が上記手動操作部による上記スプールの上記中立位置
   から切換位置までの移動距離Ｚよりも大きく又は等しく
   なるように決められていると共に、上記距離Ｙが上記移
   動距離Ｚよりも小さくなるように決められていることを
   特徴とする手動・パイロット操作併用型方向切換弁。