JP3628675B2 - アーム用再生機能を有する切換弁 - Google Patents

アーム用再生機能を有する切換弁 Download PDF

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    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、建設機械におけるアームの駆動に用いる油圧シリンダに圧油を給排する方向切換弁に適用され、アーム用シリンダにそのシリンダの排出油の大部分を再生使用する再生機能を有する切換弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
パワーショベルを用いて土を掘る場合、そのアームを適当に伸びた状態から屈曲させてショベル先端を地表に接近させ、さらに屈曲させることによりショベルを土に食い込ませながら引き寄せる。このショベルのアーム屈曲動作はアーム駆動用シリンダが伸長することによって行われるようにシリンダを設けてある。その場合のアームは、ショベルの先端が地表に接近するまでの第1段階は比較的速い速度で駆動され、その後の第2段階はやや遅い速度で強力に駆動される。このため、アーム駆動用シリンダの油圧回路には、前記第1段階で使用する再生回路を設けてある。
再生回路は、一般に、ポンプからの圧油がアーム駆動用シリンダのヘッド側圧力室に供給され、ロッド側圧力室の圧油が絞りを介して一部をタンクへ排出されながら大部分をボトム側圧力室に供給されるようになっている。この再生状態ではポンプからの供給油量よりもロッド側圧力室から排出される圧油の再生使用される分だけ油量が多いため、シリンダの伸長動作が速く行われる。
【0003】
従来の再生機能を有する切換弁は、例えば、図3に主要部を拡大して示すような構成になっている。スプール1が図示の中立位置から矢印2の方向へ駆動されると、油圧ポンプからの圧油が、メイン通路3からロードチェック弁4を押し開いて供給通路5、スプールの環状溝6、給排通路7、管路8を介してアーム駆動用シリンダ9のヘッド側圧力室10に供給されるようになる。そして、シリンダ9のロッド側圧力室11の油が押し出されて、管路12、給排通路13を介してスプールに形成された開口14から再生通路15に入り、その一部が絞り16を介してタンクTに接続している排出通路17から排出され、他の大部分が前記絞り16の存在により昇圧してスプール内の逆止弁18を押し開いて開口19から前記供給通路5に供給されて再生使用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の再生機能を有する切換弁は、小型の切換弁においてはスプールの径が小径となるから、そのスプール内に設ける再生通路も必然的に断面積が小さくなり、圧力損失が大きくなる問題がある。圧力損失が大きくなると、再生率が悪くなる。
本発明は、小型の方向切換弁に関するもので、現状の方向切換弁の外形を大きくすることなく、十分な通路面積を確保できる再生機構を設けることができる切換弁を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アーム用シリンダに圧油を給排する第1方向切換弁を有する切換弁において、ポンプからの供給通路に接続した再生通路を第1方向切換弁の本体に設け、前記アーム用シリンダのロッド側圧力室に接続する前記第1方向切換弁の給排通路の排出動作の際に一端が前記給排通路に接続され他端がタンクに接続される排出通路を前記再生通路に接続し、前記第1方向切換弁の本体に設けた再生通路に逆止弁を設け、前記排出通路をスプールの軸線に直角な平面に沿って形成した部分と前記スプールから離れた位置に配置された絞りを介してタンクに接続した部分とで構成し、前記排出通路の前記絞りを介して前記タンクに接続した部分を前記平面上に形成したことを特徴とする。
前記再生通路は、スプール装入孔に夫々拡大形成した、前記供給通路に続く拡大部、前記給排通路に続く拡大部、前記排出通路に続く拡大部を、スプール装入孔の一端に向かって順次設けて、前記供給通路に続く拡大部と前記排出通路に続く拡大部を接続するように本体に設けられ、前記排出通路に続く拡大部が、排出通路と共にスプールの軸線に直角な前記平面に沿って形成されている構成とするのが良い。
【0006】
【作用】
上記手段によれば、アーム用シリンダの伸長動作において、負荷が小さいときは、ロッド側圧力室から排出される圧油は給排通路から排出通路に流入するが、その排出通路が絞りを介してタンク接続されていることにより、その絞りを介して一部の圧油は排出されるが大部分の圧油は逆止弁を押し開いて再生通路を通り、供給通路に流入して再生使用される。負荷が大きく、絞りで制限された速度よりもシリンダの動作速度が遅くなると再生は行われない。そして、再生通路は、第1方向切換弁の本体に形成されたものであるから、小型の方向切換弁の場合には、スプール内に設ける場合よりも通路断面積を確実に大きく形成できる。また、前記排出通路をスプールの軸線に直角な平面に沿って形成した部分と前記スプールから離れた位置に配置された絞りを介してタンクに接続した部分とで構成し、前記排出通路の前記絞りを介して前記タンクに接続した部分を前記平面上に形成したから、第1方向切換弁の軸方向の肥大を防止できる。
【0007】
【実施例】
本発明の一実施例を図1、図2を用いて説明する。図1の21は第1方向切換弁、図2の22は第2方向切換弁であり、双方の切換弁は通常の建設機械における方向切換弁のように連設されているものである。第1方向切換弁21がアーム用シリンダ9に圧油を給排するもので、第2方向切換弁22は他のシリンダ9aに対して圧油を給排するようになっている。シリンダ9にはそのヘッド側圧力室10に管路8を介して後述する給排通路38が接続され、ロッド側圧力室11に管路12を介して後述する給排通路44が接続されている。
第1方向切換弁21は、ブロック状の本体23にスプール24を設けたものであり、スプール24がパイロット部25、26にパイロット圧を供給されて左方向または右方向に移動してシリンダ9に対する圧油の給排方向を切り換えるようになっている。
【0008】
本体23は、スプール装入孔36、その装入孔に設けられた拡大部27、28、29、30、31、32、33、34、35、拡大部27に続く排出通路37、拡大部28に続く給排通路38、拡大部29に続く供給通路(ブリッジ通路)39、拡大部33に続く供給通路39、拡大部34に続く給排通路44、拡大部35に続く排出通路45を有している。そして、再生通路50が前記拡大部33と35を接続するように前記給排通路44の端部の拡大部34に略沿うように本体23に設けられ、その再生通路50の途中に拡大部35側から拡大部33側に向かう方向を順方向として逆止弁51を設けてある。また、排出通路45には絞り52を介して接続する排出通路53が、図2の第2方向切換弁22の排出通路53aに接続している。排出通路45は、図1から分かるように、スプール24の軸線に直角な平面に沿って形成した部分とスプール24から離れた位置に配置された絞り52を介してタンクに接続した部分とで構成し、排出通路45の絞り52を介してタンクに接続した部分を前記平面上に形成してある。
【0009】
スプール24は、環状溝55、56、57、58を有している。スプール24が左方向または右方向に移動したとき、環状溝55は拡大部28を拡大部27または29に、環状溝58は拡大部34を拡大部33または35に接続するようになる。なお、拡大部30、32はアンロード通路で第2方向切換弁22の拡大部31aに接続しており、拡大部31はタンクに接続しており、スプール24が中立位置にある状態では互いに連通しているが、切換位置になると各拡大部30、31、32の間が遮断される。図中、46はスプールを中立位置に保持するばねでスプール24はこのばねに抗して移動せしめられる。47、48はオーバロードリリーフ弁である。
供給通路39に対しては本体23に穿設されたメイン供給通路60がロードチェック弁61を介して接続しており、メイン供給通路60は第2方向切換弁22のメイン供給通路60aと直接連通し、油圧ポンプPから圧油の供給を受けるようになっている。
【0010】
第2方向切換弁22は、通常の方向切換弁と同じ構成であり、スプール24aが図示の中立位置から左方向または右方向に移動せしめられて、給排通路38aまたは44aに圧油を供給するようになり、所定のシリンダ9aを伸長または収縮せしめる。前述した排出通路53aの他の構成は本発明とほとんど関係がないので説明を省略する。
【0011】
このように構成されたアーム用方向切換弁である第1方向切換弁21は、例えば、リモコン弁からパイロット部25に油圧信号が与えられると、図の左方向へ移動し、環状溝55が給排通路38を排出通路37に接続し、拡大部30、31、32の間が互いに遮断され、環状溝58が供給通路39を給排通路44に接続するようになる。これによって、ポンプPからの圧油が、メイン供給通路60からロードチェック弁61を押し開いて供給通路39、拡大部33、環状溝58、拡大部34、給排通路44、管路12を通って、アーム用シリンダ9のロッド側圧力室11に供給されるようになる。これと同時にヘッド側圧力室10の油は、管路8、給排通路38、拡大部28、環状溝55、拡大部27、排出通路37を通ってタンクへ排出されるようになる。従って、シリンダ9は収縮動作する。
【0012】
また、逆にリモコン弁からパイロット部26に油圧信号が与えられると、スプール24は図の右方向へ移動し、環状溝55が給排通路38を供給通路39に接続し、拡大部30、31、32の間が互いに遮断され、環状溝58が給排通路44を排出通路45に接続するようになる。これによって、ポンプPからの圧油が、メイン供給通路60からロードチェック弁61、供給通路39、拡大部29、環状溝55、拡大部28、給排通路38、管路8を通って、アーム用シリンダ9のヘッド側圧力室10に供給されるようになる。これと同時にロッド側圧力室11の油は、管路12、給排通路44、拡大部34、環状溝58、拡大部35、排出通路45に至り、一部の油が絞り52を介して排出通路53、隣の第2方向切換弁22の排出通路53aを通ってタンクへ排出され、他の大部分の油が絞り52の存在により昇圧して逆止弁51を押し開いて再生通路50、拡大部33を通って供給通路39に供給され、ポンプPからの圧油と合流してシリンダ9に供給されるようになる。つまり、シリンダ9から排出される圧油が再生使用される。従って、シリンダ9はポンプPからの供給圧油量よりも多い圧油を供給されるから、速い速度で伸長動作する。
【0013】
この再生は、シリンダ9の負荷が比較的小さいときに行われ、負荷が大きくなってシリンダ9の動作速度が絞り52で制限される速度よりも遅くなると、行われなくなる。
【0014】
方向切換弁21が小型の建設機械用の方向切換弁であって小型であっても、上記再生通路50は、従来のようにスプール内ではなく第1方向切換弁21の本体23に形成されたものであるから、スプール内に設ける場合よりも通路断面積を大きく形成できる。従って、再生時の圧力損失が従来のものよりも大幅に軽減されるから、再生率が良くなる。また、拡大部35と排出通路45及び排出通路53の位置関係及び再生通路50用の拡大部がない構成は、第1方向切換弁の軸方向の肥大を防止している。
【0015】
【発明の効果】
本発明によれば、再生通路をスプール内に設けないで、方向切換弁本体に設けたから、通路断面積を大きく形成できて、再生率が良くなるという効果が得られる。また、排出通路をスプールの軸線に直角な一平面に沿って形成したから、第1方向切換弁の軸方向の肥大を防止できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の第1方向切換弁の縦断正面図である。
【図2】同実施例の第2方向切換弁の縦断正面図である。
【図3】従来の再生回路を有する方向切換弁の主要部縦断正面図である。
【符号の説明】
9 アーム用シリンダ
11 ロッド側圧力室
21 第1方向切換弁
22 第2方向切換弁
23 第1切換弁の本体
24 第1切換弁のスプール
39 供給通路
44 給排通路
45 排出通路
50 再生通路
51 逆止弁
52 絞り
53a 第2方向切換弁の排出通路

Claims (2)

  1. アーム用シリンダに圧油を給排する第1方向切換弁を有する切換弁において、ポンプからの供給通路に接続した再生通路を第1方向切換弁の本体に設け、前記アーム用シリンダのロッド側圧力室に接続する前記第1方向切換弁の給排通路の排出動作の際に一端が前記給排通路に接続され他端がタンクに接続される排出通路を前記再生通路に接続し、前記第1方向切換弁の本体に設けた再生通路に逆止弁を設け、前記排出通路をスプールの軸線に直角な平面に沿って形成した部分と前記スプールから離れた位置に配置された絞りを介してタンクに接続した部分とで構成し、前記排出通路の前記絞りを介して前記タンクに接続した部分を前記平面上に形成したことを特徴とするアーム用再生機能を有する切換弁。
  2. 前記再生通路は、スプール装入孔に夫々拡大形成した、前記供給通路に続く拡大部、前記給排通路に続く拡大部、前記排出通路に続く拡大部を、スプール装入孔の一端に向かって順次設けて、前記供給通路に続く拡大部と前記排出通路に続く拡大部を接続するように本体に設けられ、前記排出通路に続く拡大部が、排出通路と共にスプールの軸線に直角な前記平面に沿って形成されていることを特徴とする請求項1に記載のアーム用再生機能を有する切換弁。
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