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