JP3673628B2 - 切換弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パイロット圧で制御するスプールを用いた切換弁に係わり、特に、スプールを４位置あるいは５位置に切り換えることができる切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４位置あるいは５位置切換弁は、中立位置を境にして、一方の側に２ポジションを必要とする。しかし、パイロット圧を用いて、一方の側の２ポジションを正確に位置決めすることは困難ということで、従来は、その切換弁を手動で切り換えるようにしていた。
また、あえてパイロット圧を用いて４位置あるいは５位置切り換え制御をしようとしたときには、３位置切換弁と２位置切換弁とを組み合わせて、それら両者で実質的に４位置あるいは５位置に切り換え制御をするようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように手動で切り換え操作する切換弁では、熟練したオペレータを必要とするという問題があった。
また、３位置切換弁と２位置切換弁とを用いてパイロット制御するときには、切換弁の数が多くなるので、装置全体が大型化したり、あるいはコストが上昇したりするという問題があった。
この発明の目的は、パイロット制御して、一つの切換弁で４位置あるいは５位置の切り換えができる切換弁を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、バルブ本体と、このバルブ本体に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールの両端を臨ませた両パイロット室と、スプールを中立に保持するセンタリングスプリングと、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧を導くとともにいずれか他方のパイロット室の流体をタンクに排出する切り換え手段とを備えた切換弁を前提にする。
【０００５】
上記の切換弁を前提にしつつ、第１の発明は、両方またはいずれか一方のパイロット室に組み込むとともにパイロット室を軸線方向に外側室と内側室とに区画するピストンと、外側室と内側室とを連通したりその連通を遮断して内側室をタンクに連通したりする補助切換弁とを備え、外側室および内側室における上記ピストンの受圧面積を等しくするとともにこのピストンの受圧面積は内側室に臨ませたスプールの受圧面積よりも大きくする一方、外側室と内側室とを連通した状態でパイロット圧を導いたとき、内側室におけるスプールの受圧面積だけが推力作用面になってスプールがセンタリングスプリングに抗しながら第１段階の切り換え位置に移動し、外側室と内側室との連通を遮断するとともに内側室をタンクに連通した状態でパイロット圧を導いたとき、外側室におけるピストンの受圧面積が推力作用面となってスプールがセンタリングスプリングに抗しながら第２段階の切り換え位置に移動する構成にした点に特徴を有する。
【０００６】
第２の発明は、スプールが第１段階の切り換え位置を越えてから第２段階の切り換え位置にストロークする間、スプールのストロークに抗する反力を付与する補助スプリングを、ピストンを組み込んだ上記一方のパイロット室とは反対側に位置する他方のパイロット室に設け、スプールが第１段階の切り換え位置を越えてから第２段階の切り換え位置にストロークする過程で、上記補助スプリングのバネ力が反力として加算される構成にした点に特徴を有する。
第３の発明は、ピストンを組み込んだ一方のパイロット室に一端を臨ませ、ピストンを組み込んだ上記一方のパイロット室とは反対側に位置する他方のパイロット室に他端を臨ませたスプールと、このスプールの他端側に設けた固定バネ受けと、固定バネ受けよりも外側であってスプールと相対移動自在に設けた移動バネ受けと、これら固定バネ受けと移動バネ受けとの間に介在させた補助スプリングと、補助スプリングの伸張位置において上記移動バネ受けがスプール端側から抜け出るの防止する止め部材と、上記他方のパイロット室に形成するとともに移動バネ受けよりも外側であってこの移動バネ受けの移動軌跡内に突出させた第１ストッパーと、上記他方のパイロット室に形成するとともにスプールのフルストローク位置を規制する第２ストッパーとを備え、スプールがストロークして、移動バネ受けを上記第１ストッパーに当接した状態からさらにストロークしたとき、そのストロークに対して上記補助スプリングのバネ力が反力として加算される構成にした点に特徴を有する。
【０００７】
第４の発明は、ピストンを組み込んだ一方のパイロット室とこの一方のパイロット室と反対側に位置する他方のパイロット室に移動自在に組み込んだバネ受けと、上記他方のパイロット室に設けるとともに上記バネ受けよりも内側であってこのバネ受けの移動軌跡内に突出させた第１ストッパーと、上記他方のパイロット室に形成するとともにスプールのフルストローク位置を規制する第２ストッパーと、上記バネ受けとパイロット室の端面との間に設けるとともに、バネ受けを第１ストッパーに押しつける補助スプリングとを備え、スプールがその端面を上記バネ受けに当接させた状態からさらにストロークしたとき、そのストロークに対して上記補助スプリングのバネ力が反力として加算される構成にした点に特徴を有する。
第５の発明は、切り換え手段は一対の減圧弁からなり、一方の減圧弁をタンクに開放し、他方の減圧弁に減圧機能を発揮させているとき、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧が導かれる構成にした点に特徴を有する。
第６の発明は、スプールが第１段階の切り換え位置を保ったとき、アクチュエータへの供給側の油路およびアクチュエータからの戻り側の油路が絞られる構成にした点に特徴を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図５に示した第１実施例は、４位置切換弁の例である。バルブ本体１には、一対のアクチュエータポートＡ、Ｂ、タンク通路Ｔ及びスプール穴４を形成している。そして、このスプール穴４には、スプール５を摺動自在に組み込むとともに、このスプール穴４の両端をキャップ６、７でふさぎ、これらキャップ６、７内をパイロット室８、９としている。
【０００９】
上記他方のパイロット室８に臨ませたスプール５の端面には、ガイドロッド１０を連結するとともに、このガイドロッド１０には一対のバネ受け１１、１２を摺動自在に設けている。そして、これら両バネ受け１１、１２間には、センタリングスプリング１３を介在させている。
そして、スプール５が図１に示す中立位置にあるとき、上記一方のバネ受け１１は、ガイドロッド１０の先端に形成したフランジ状の固定バネ受け１４と、キャップ６に形成した第１段部１５とに接触する構成にし、他方のバネ受け１２は、スプール５に形成した段部１６とバルブ本体１の壁面に接触する構成にしている。したがって、センタリングスプリング１３が伸長状態にあるとき、スプール５が中立位置を保つことになる。
【００１０】
また、上記ガイドロッド１０の先端には、補助ロッド１７を連結している。そして、この補助ロッド１７には移動バネ受け１８を移動自在に設けるとともに、この補助ロッド１７の先端に止め部材１９を設けて、移動バネ受け１８が補助ロッドから抜けないようにしている。そして、この移動バネ受け１８と前記固定バネ受け１４との間に補助スプリング２０を介在させている。さらに、上記キャップ６の内周面には、第２段部２１を形成しているが、この第２段部２１は、この発明の第１ストッパーに相当するもので、移動バネ受け１８の移動軌跡内に突出させている。
【００１１】
したがって、スプール５がセンタリングスプリング１３に抗して所定のストローク移動すると、移動バネ受け１８がこの第２段部２１に当たるが、この位置が、図５に示す他方側の第１段階の切り換え位置(c)に相当するようにしている。また、移動バネ受け１８が第２段部２１に当たったときにも、補助ロッド１７の先端とキャップ６の端面２２との間に間隔が保たれ、スプール５がこの間隔分だけさらにストロークできるようにしている。そして、補助ロッド１７の先端が端面２２に当たったとき、その位置が、図５に示す第２段階の切り換え位置(d)に相当するようにしている。ただし、これら切り換え位置(c)(d)に関しては、後で詳細に説明する。
なお、この実施例では、上記端面２２がこの発明における第２ストッパーを構成しているが、パイロット室８内に特別に突起など設けてストッパーとしてもよい。
また、この発明におけるスプールとは、上記ガイドロッド１０及び補助ロッド１７を含めた概念である。
【００１２】
前記一方のパイロット室９にはピストン２３を組み込み、このパイロット室９内を、外側室９ａと内側室９ｂとに区画するとともに、これら両室におけるピストン２３の受圧面積を等しくしている。そして、上記内側室９ｂにはスプール５の端面を臨ませている。
上記のようにした両室９ａ、９ｂ間には、補助切換弁２４を設けている。この補助切換弁２４は、その一方にスプリング２５のバネ力を作用させ、他方にソレノイド２６の推力を作用させるようにしている。そして、ソレノイド２６の励磁状態では、図１に示す遮断位置(x)を保ち、ノーマル状態では連通位置(y)を保つ。
上記遮断位置(x)では、両室９ａ、９ｂの連通が遮断されるとともに、内側室９ｂがタンク２７に接続され、連通位置(y)では、両室９ａ、９ｂが連通する。
なお、この実施例では補助切換弁２４をソレイノド２６で切り換えるようにしているが、手動で切り換えられるようにしてもよいし、３位置切換弁にしてもよい。また、ノーマル位置を上記とは逆にしてもよい。
【００１３】
また、上記バルブ本体１には、一対の減圧弁２８、２９を組み込んでいるが、この減圧弁２８、２９の一次側をパイロット源に連通し、二次側を通路３０、３１を介してパイロット室８、９に連通している。
減圧弁２８、２９は、そのソレノイドを励磁したり、非励磁にしたりして、減圧機能発揮状態とタンク開放状態とを保つようにしたもので、減圧機能発揮状態では、一次側の圧力を減圧してパイロット室８、９に供給する。そして、一方の減圧弁をタンク開放状態にして、他方の減圧弁を減圧機能発揮状態にすれば、これら一対の減圧弁２８、２９が相まって、いずれかのパイロット室８または９にパイロット圧を導くための切り換え手段として機能する。
なお、図中符号４１、４２は、バルブ本体１に形成したリリーフ弁組み付け穴である。
【００１４】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
いま、両減圧弁２８、２９を非励磁状態に保つと、スプール５は、センタリングスプリング１３の作用で、図１の位置を保つが、この図１の位置は図５における中立位置(a)に相当する。
この中立位置(a)においては、ポンプＰ及びタンク３２と、アクチュエータポートＡ及びＢとの連通が遮断され、中立流路３３が開放される。したがって、ポンプＰからの吐出流体は、この中立流路３３を通過することになる。
【００１５】
上記の状態から、減圧弁２８を励磁させ、減圧弁２９を非励磁の状態に保てば、他方のパイロット室８にパイロット圧が導かれるとともに、一方のパイロット室９がタンクに開放される。
したがって、スプール５はセンタリングスプリング１３に抗して図面右方向に移動し、図２の状態に切り換わる。この図２の状態は、図５における切り換え位置(b)に相当する。
この切り換え位置(b)においては、アクチュエータポートＡと供給流路３４とが、第１環状溝３５を介して連通する。また、アクチュエータポートＢとタンクポートＴとが、第２環状溝３６を介して連通する。
【００１６】
したがって、ポンプＰの吐出流体は、供給通路３４→第１環状溝３５→アクチュエータポートＡを経由してシリンダＣのボトム側室３７に供給される。また、シリンダＣのロッド側室３８の戻り流体は、アクチュエータポートＢ→第２環状溝３６→タンク通路Ｔを経由してタンク３２に戻される。
このようにスプール５が切り換え位置(b)に切り換われば、シリンダＣが伸長することになる。
【００１７】
また、上記とは反対に、減圧弁２８を非励磁状態にしてタンクに開放し、減圧弁２９を励磁して減圧機能を発揮させれば、今度は、他方のパイロット室８がタンクに開放され、一方のパイロット室９の外側室９ａにパイロット圧が導かれる。
このとき、補助切換弁２４を非励磁の状態にして連通位置(y)に保っておけば、両室９ａ及び９ｂが連通するとともに、外側室９ａに導かれたパイロット圧が内側室９ｂにも導かれる。
ただし、このときには、ピストン２３がスプール５に対する推力を発揮しない。なぜなら、両室９ａ、９ｂにおけるピストン２３の受圧面積を等しくしているので、ピストン２３がフロートの状態になるからである。したがって、このときには、パイロット圧と内側室９ｂに臨ませたスプール５の端面の受圧面積とでスプール５の推力が決まることになる。
【００１８】
上記の推力のもとでスプール５がセンタリングスプリング１３に抗して図面左方向に移動する。そして、その移動過程で前記補助ロッド１７の先端に設けた移動バネ受け１８が、キャップ６の内周に設けた第２段部２１に当たる。このように移動バネ受け１８が第２段部２１に当たれば、その時点で、スプール５の推力に抗する力が、センタリングスプリング１３と補助スプリング２０との合成バネ力ということになる。そして、上記のように移動バネ受け１８が第２段部２１に当たったときに、スプール５の推力と上記合成バネ力とがバランスするようにしている。
このバランス位置が図３に示す位置であり、図５における他方側の第１段階の切り換え位置(c)である。
【００１９】
上記のように、移動バネ受け１８が第２段部２１に当たった時点で、上記第１段階の切り換え位置(c)としたのは、次の理由からである。
すなわち、移動バネ受け１８が第２段部２１に当たれば、その時点でスプール５の推力に抗する力が、センタリングスプリング１３と補助スプリング２０との合成バネ力となる。ということは、移動バネ受け１８が第２段部２１に当たったとき、スプール５の推力に対する抗力が急に大きくなる。その変化が大きければ大きいほど、上記第１段階の切り換え位置(c)の位置決めがやりやすくなる。
以上のような理由から、移動バネ受け１８が第２段部２１に当たったときに補助スプリング２０のバネ力を発揮させるようにしたものである。
なお、この実施例では、この発明の第１ストッパーを第２段部２１で構成しているが、移動バネ受け１８の移動軌跡内に突出する構造であれば、突起でも環状の部材でもよい。
【００２０】
したがって、センタリングスプリング１本で、第１段階の切り換え位置(c)の位置決めができるなら、補助スプリング２０等をあえて設ける必要のないものである。しかし、この実施例のようすれば、上記第１段階の切り換え位置(c)の位置決めが簡単かつ正確にできるという効果を期待できる。
【００２１】
スプール５が上記第１段階の切り換え位置(c)に切り換われば、アクチュエータポートＡとタンク通路Ｔとが第１環状溝３５を介して連通し、アクチュエータポートＢと供給通路３４とが第２環状溝３６を介して連通する。
したがって、ポンプＰの吐出流体は、供給通路３４→第２環状溝３６→アクチュエータポートＢを経由してシリンダＣのロッド側室３８に供給される。また、ボトム側室３７の戻り流体は、アクチュエータポートＡ→第１環状溝３５→タンク通路Ｔを経由してタンク３２に戻される。
上記のようにロッド側室３８に吐出流体が供給され、ボトム側室３７の流体がタンク３２に戻されるので、シリンダＣは収縮することになる。
【００２２】
次に、上記の状態から一方のパイロット室９にパイロット圧を導きながら、補助切換弁２４のソレノイド２６を励磁して遮断位置(x)に切り換えると、両室９ａと９ｂとの連通が遮断されるとともに内側室９ｂがタンク２７に連通する。
したがって、このときには外側室９ａにおけるピストン２３の受圧面積にのみにパイロット圧が作用するので、ピストン２３が図面左方向に移動する。言い換えれば、このピストン２３の推力がスプール５の推力となる。しかも、このピストン２３の受圧面積は、前記したようにスプール５の端面の受圧面積よりも大きくしているので、このときのスプール５の推力は、両室９ａ、９ｂを連通させているときよりも大きくなる。
【００２３】
したがって、前記のように補助ロッド１７の移動バネ受け１８が第２段部２１に当たった後でも、センタリングスプリング１３と補助スプリング２０の合成バネ力に打ち勝って、スプール５が図面左方向に移動できることになる。
スプール５が上記のように移動して、補助ロッド１７の先端が、キャップ６の端面２２に当たったとき、図４に示すようにスプール５が停止する。そして、このとき、図５の第２段階の切り換え位置(d)を保つことになる。
なお、この第２段階の切り換え位置(d)は、スプール５をキャップ６に押しつけることによって正確に位置決めされている。
【００２４】
そして、この第２段階の切り換え位置(d)においては、アクチュエータポートＡが、第１環状溝３５の図面右側に形成したノッチ３９を介してタンク通路Ｔに連通する一方、アクチュエータポートＢも第３環状溝４０を介してタンク通路Ｔに連通する。
この第２段階の切り換え位置(d)は、シリンダＣが自重で収縮するモードである。すなわち、シリンダＣのボトム側室３７がアクチュエータポートＡ→ノッチ３９→タンク通路Ｔを経由してタンク３２に連通するとともに、ロッド側室３８もアクチュエータポートＢ→第３環状溝４０→タンク通路Ｔを経由してタンク３２に連通する。したがって、シリンダＣは、その自重によって、ボトム側室３７の流体を排出しつつ、ロッド側室３８にはタンク３２から流体を吸込みながら収縮する。
【００２５】
また、このモードのもう一つの用途は、例えばローダのバケットを自重で地面に接触させて、そのバケットの重さで地均しをするような場合が考えられる。この場合に、その地均し中にバケットが多少上下に移動するが、上記のように両方のアクチュエータポートＡ、Ｂがタンクに連通していれば、その上下移動が自由になる。したがって、このバケットの自重だけで地均しができることになる。
【００２６】
図６及び図７に示した第２実施例は、他方側の第１段階の切り換え位置(c)において、供給通路３４とアクチュエータポートＢとがノッチ４４を介して連通するとともに、アクチュエータポートＡもノッチ４３を介してタンク通路Ｔに連通するようにしたものである。つまり、図７に示すように、その供給側の油路も戻り側の油路も絞られるようにしたものである。
したがって、第１段階の切り換え位置(c)においてシリンダＣがゆっくりと収縮することになる。
また、第２段階の切り換え位置(d)においては、その収縮速度を速くするようにしている。したがって、この実施例では、積極的圧力流体を供給しながら、シリンダＣの収縮速度を２段階に制御できる。
【００２７】
図８〜１３に示した第３実施例は、上記第１実施例における切換弁のキャップ６、７の構成と、パイロット室８、９内の構成を変更して、パイロット圧でスプールを５位置に切り換えることができるようにしたものである。そこで、この第３実施例では、キャップおよびパイロット室の構成を中心に説明し、第１実施例と同じ構成要素については同じ符号を使用して、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
スプール穴４の図中左側端を、キャップ部材６０ａ、６０ｂからなるキャップ６０で塞ぎ、反対の図中右側端を、キャップ部材６１ａ、６１ｂからなるキャップ６１で塞いでいる。
上記キャップ６０内のパイロット室４５には、ピストン４６を組み込むとともに、このピストン４６によって、パイロット室４５を外側室４５ａと内側室４５ｂとに区画している。そして、これら両室４５ａ、４５ｂ内におけるピストン４６の受圧面積を等しくするとともに、これら両室４５ａ、４５ｂ間に、補助切換弁４８を接続している。
補助切換弁４８は、その一方にスプリング４８ａのバネ力を作用させ、他方にソレイノド４８ｂの推力を作用させるようにしている。このようにした補助切換弁４８は、非励磁状態で図示する連通位置(y)を保ち、両室４５ａ、４５ｂを連通するが、励磁状態で遮断位置(x)に切り換わり、両室４５ａ、４５ｂの連通を遮断するとともに、内側室４５ｂをタンク２７に連通する。
なお、キャップ部材６０ａには、段部５４を形成し、この段部５４をバネ受け１８の移動軌跡内に突出させている。
【００２９】
一方、キャップ６１内のパイロット室４７にもピストン２３を組み込み、パイロット室４７を外側室４７ａと内側室４７ｂとに区画している。そして、外側室４７ａには、バネ受け４９と補助スプリング５０とを組み込み、補助スプリング５０のバネ力によってバネ受け４９をキャップ部材６１ａとキャップ部材６１ｂとの間に構成した段部５１に押しつけている。
なお、上記段部５１、５４が、この発明の第１ストッパーに相当する。
【００３０】
次に、この第３実施例の作用を説明する。
両減圧弁２８、２９が非励磁状態のとき、スプール５は、センタリングスプリング１３の作用で図８の位置を保つ。この位置は図９における中立位置(a)に相当し、ポンプＰ及びタンク３２と、アクチュエータポートＡ及びＢとの連通を遮断し、中立流路３３を開放する。したがって、ポンプＰからの吐出流体は、この中立流路３３を通過する。
【００３１】
上記の状態から、減圧弁２８を励磁させ、の減圧弁２９を非励磁の状態に保てば、他方のパイロット室４５の外側室４５ａにパイロット圧が導かれ、一方のパイロット室４７がタンクに開放される。このとき、補助切換弁４８を連通位置(y)に保ち、両室４５ａ及び４５ｂを連通しておけば、外側室４５ａに導かれたパイロット圧が内側室４５ｂにも導かれる。このようにパイロット圧が導かれると、両室４５ａ、４５ｂ内におけるピストン４６の受圧面積が等しいので、ピストン４６がフロートの状態になり、ピストン２３がスプール５に対する推力を発揮しない。したがって、このときには、パイロット圧と内側室４５ｂに臨ませたスプール５の受圧面積とでその推力が決まる。
【００３２】
この推力によって、スプール５が、センタリングスプリング１３のバネ力に抗してピストン２３とともに図面右方向に移動する。そして、ピストン２３をバネ受け４９に押しつけると、その時点で、スプール５の推力に抗する力が、センタリングスプリング１３と補助スプリング５０との合成バネ力になる。こようにバネ受け４９に当たったときに、スプール５の推力と上記合成バネ力とがバランスするようにしている。
このバランスした状態を示したものが図１０であり、図９における第１段階の切り換え位置(b)に相当する。
この第１段階の切り換え位置(b)においては、アクチュエータポートＡと供給流路３４とが、第１環状溝３５のノッチ３９を介して連通する。また、アクチュエータポートＢとタンクポートＴとが、第２環状溝３６ノッチ５２介して連通する。
【００３３】
したがって、ポンプＰの吐出流体は、供給通路３４→ノッチ３９→第１環状溝３５→アクチュエータポートＡを経由してシリンダＣのボトム側室３７に供給される。また、シリンダＣのロッド側室３８の戻り流体は、アクチュエータポートＢ→第２環状溝３６→ノッチ５２→タンク通路Ｔを経由してタンク３２に戻される。このとき、シリンダＣが伸長するが、ノッチ３９、５２によって流量が抑えられているので、その速度は遅くなる。
【００３４】
上記の状態からソレノイド４８ｂを励磁して補助切換弁４８を遮断位置(x)に切り換えると、両室４５ａと４５ｂとの連通が遮断されるとともに、内側室４５ｂがタンク２７に連通する。したがって、外側室４５ａにおけるピストン４６の受圧面積にのみにパイロット圧が作用する。そして、このピストン４６の受圧面積は、前記したようにスプール５の端面の受圧面積よりも大きいので、スプール５の推力は、両室４５ａ、４５ｂを連通させているときよりも大きくなる。
【００３５】
この推力によってスプール５は、センタリングスプリング１３と補助スプリング５０の合成バネ力に打ち勝って、図面右方向にさらに移動する。そして、図１１に示すように、バネ受け４９の先端４９ａをパイロット室４７の端面６３に当てるとスプール５が停止し、図９の第２段階の切り換え位置(c)を保つことになる。
【００３６】
この第２段階の切り換え位置(c)においては、アクチュエータポートＡが、第１環状溝３５を介して供給通路３４に連通する一方、アクチュエータポートＢが、第２環状溝３６を介してタンク通路Ｔに連通する。
このときには、アクチュエータポートＡと供給通路３４、アクチュエータポートＢとタンク通路Ｔとの連通が全開状態を保つので、シリンダＣの伸長速度が速くなる。
【００３７】
上記とは反対に、一方の減圧弁２８をタンクに開放し、他方の減圧弁２９に減圧機能を発揮させれば、今度は、パイロット室４５がタンクに開放され、パイロット室４７にパイロット圧が導かれる。
このとき、補助切換弁２４を連通位置(y)に保って両室４７ａ、４７ｂを連通しておけば、外側室４７ａに導かれたパイロット圧が内側室４７ｂにも導かれる。このようにパイロット圧が導かれれば、スプール５には、このスプール５の端面の受圧面積とパイロット圧とで決まる推力が作用する。
【００３８】
この推力によってスプール５がセンタリングスプリング１３に抗して図面左方向に移動する。そして、その移動過程で移動バネ受け１８が、キャップ部材６０ａの内周に設けた段部５４に当たる。このように移動バネ受け１８が段部５４に当たれば、センタリングスプリング１３と補助スプリング２０との合成バネ力がスプール５に作用する。そして、この状態でスプール５の推力と上記合成バネ力とがバランスするようにしている。
このバランス位置が図１２に示す位置であり、図９における他方側の第１段階の切り換え位置(d)である。
【００３９】
この第１段階の切り換え位置(d)にスプール５が切り換われば、アクチュエータポートＡとタンク通路Ｔとが第１環状溝３５のノッチ４３を介して連通し、アクチュエータポートＢと供給通路３４とが第２環状溝３６のノッチ４４を介して連通する。
したがって、ポンプＰの吐出流体は、供給通路３４→ノッチ４４→第２環状溝３６→アクチュエータポートＢを経由してシリンダＣのロッド側室３８に供給される。また、ボトム側室３７の戻り流体は、アクチュエータポートＡ→第１環状溝３５→ノッチ４３→タンク通路Ｔを経由してタンク３２に戻される。
このとき、シリンダＣは収縮するが。ノッチ４３、４４によって流量が抑えられているので、その速度は遅くなる。
【００４０】
上記の状態から、補助切換弁２４を遮断位置(x)に切り換えると、両室４７ａ、４７ｂの連通が遮断されるとともに内側室４７ｂがタンク２７に連通する。
そのため、外側室４７ａにおけるピストン２３の受圧面積にのみにパイロット圧が作用し、スプール５には上記よりも大きい推力が作用する。そして、このスプール５は、センタリングスプリング１３と補助スプリング２０の合成バネ力に打ち勝って図面左方向に移動し、図１３に示すように、補助ロッド１７の先端でピストン４６の端面をパイロット室４５の端面６２に押し当てて停止する。このとき、図９の他方側の第２段階の切り換え位置(e)を保つことになる。
【００４１】
この第２段階の切り換え位置(e)においては、アクチュエータポートＡが、第１環状溝３５を介してタンク通路Ｔに連通する一方、アクチュエータポートＢが、第２環状溝３６を介して供給通路３４に連通する。そして、これらの連通は全開状態を保つので、シリンダＣの収縮速度が速くなる。
以上のように、この第３実施例では、スプール５を５つの切り換え位置に切り換えることができる。
また、この第３実施例においても、上記第１実施例と同様に、センタリングスプリング１３だけで第１段階の切り換え位置(b)、(d)の位置決めができるなら、補助スプリング２０、５０等をあえて設けなくてもいい。しかし、この実施例のようにすれば、第１段階の切り換え位置(b)、(d)の位置決めが簡単かつ正確にできる。
なお、この第３実施例でも、両パイロット室４５、４７の端面６２、６３が、この発明の第２ストッパーを構成している。
【００４２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、パイロット圧を用いた４位置あるいは５位置の切換弁を簡単に実現できる。
第２の発明によれば、第１段階の切り換え位置を、正確に定めることができる。
第３、４の発明によれば、第１段階の切り換え位置および第２段階の切り換え位置を、正確に定めることができる。
第５の発明によれば、減圧弁以外に特別な切換手段を必要としなくて済む。
第６の発明によれば、第１段階の切り換え位置において、アクチュエータをゆっくり動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のスプールを中立位置に保った断面図である。
【図２】第１実施例のスプールを一方側に切り換えた状態の断面図である。
【図３】第１実施例のスプールを他方側の第１段階の切り換え位置に切り換えた状態の断面図である。
【図４】第１実施例のスプールを他方側の第２段階の切り換え位置に切り換えた状態の断面図である。
【図５】第１実施例の回路図である。
【図６】第２実施例の断面図である。
【図７】第２実施例回路図である。
【図８】第３実施例のスプールを中立位置を保った断面図である。
【図９】第３実施例の回路図である。
【図１０】第３実施例のスプールを一方側の第１段階の切り換え位置に切り換えた状態の断面図である。
【図１１】第３実施例のスプールを一方側の第２段階の切り換え位置に切り換えた状態の断面図である。
【図１２】第３実施例のスプールを他方側の第１段階の切り換え位置に切り換えた状態の断面図である。
【図１３】第３実施例のスプールを他方側の第２段階の切り換え位置に切り換えた状態の断面図である。
【符号の説明】
１ バルブ本体
５ スプール
８、９、４５、４７ パイロット室
９ａ、４５ａ、４７ａ 外側室
９ｂ、４５ｂ、４７ｂ 内側室
１０ この発明のスプールを構成するガイドロッド
１３ センタリングスプリング
１４ 固定バネ受け
１７ この発明のスプールを構成する補助ロッド
１８ 移動バネ受け
１９ 止め部材
２０、５０ 補助スプリング
２１ この発明の第１ストッパーに相当する第２段部
２２、６２、６３ この発明の第２ストッパーに相当する端面
２３、４６ ピストン
２４、４８ 補助切換弁
２８、２９ この発明の切り換え手段を構成する減圧弁
４９ バネ受け
５１、５４ この発明の第１ストッパーに相当する段部

Claims (6)

1. バルブ本体と、このバルブ本体に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールの両端を臨ませた両パイロット室と、スプールを中立に保持するセンタリングスプリングと、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧を導くとともにいずれか他方のパイロット室の流体をタンクに排出する切り換え手段とを備えた切換弁において、両方またはいずれか一方のパイロット室に組み込むとともにパイロット室を軸線方向に外側室と内側室とに区画するピストンと、外側室と内側室とを連通したりその連通を遮断して内側室をタンクに連通したりする補助切換弁とを備え、外側室および内側室における上記ピストンの受圧面積を等しくするとともにこのピストンの受圧面積は内側室に臨ませたスプールの受圧面積よりも大きくする一方、外側室と内側室とを連通した状態でパイロット圧を導いたとき、内側室におけるスプールの受圧面積だけが推力作用面になってスプールがセンタリングスプリングに抗しながら第１段階の切り換え位置に移動し、外側室と内側室との連通を遮断するとともに内側室をタンクに連通した状態でパイロット圧を導いたとき、外側室におけるピストンの受圧面積が推力作用面となってスプールがセンタリングスプリングに抗しながら第２段階の切り換え位置に移動する構成にしたことを特徴とする切換弁。
2. スプールが第１段階の切り換え位置を越えてから第２段階の切り換え位置にストロークする間、スプールのストロークに抗する反力を付与する補助スプリングを、ピストンを組み込んだ上記一方のパイロット室とは反対側に位置する他方のパイロット室に設け、スプールが第１段階の切り換え位置を越えてから第２段階の切り換え位置にストロークする過程で、上記補助スプリングのバネ力が反力として加算される構成にしたことを特徴とする請求項１記載の切換弁。
3. ピストンを組み込んだ一方のパイロット室に一端を臨ませ、ピストンを組み込んだ上記一方のパイロット室とは反対側に位置する他方のパイロット室に他端を臨ませたスプールと、このスプールの他端側に設けた固定バネ受けと、固定バネ受けよりも外側であってスプールと相対移動自在に設けた移動バネ受けと、これら固定バネ受けと移動バネ受けとの間に介在させた補助スプリングと、補助スプリングの伸張位置において上記移動バネ受けがスプール端側から抜け出るの防止する止め部材と、上記他方のパイロット室に形成するとともに移動バネ受けよりも外側であってこの移動バネ受けの移動軌跡内に突出させた第１ストッパーと、上記他方のパイロット室に形成するとともにスプールのフルストローク位置を規制する第２ストッパーとを備え、スプールがストロークして、移動バネ受けを上記第１ストッパーに当接した状態からさらにストロークしたとき、そのストロークに対して上記補助スプリングのバネ力が反力として加算される構成にした請求項２記載の切換弁。
4. ピストンを組み込んだ一方のパイロット室とこの一方のパイロット室と反対側に位置する他方のパイロット室に移動自在に組み込んだバネ受けと、上記他方のパイロット室に設けるとともに上記バネ受けよりも内側であってこのバネ受けの移動軌跡内に突出させた第１ストッパーと、上記他方のパイロット室に形成するとともにスプールのフルストローク位置を規制する第２ストッパーと、上記バネ受けとパイロット室の端面との間に設けるとともに、バネ受けを第１ストッパーに押しつける補助スプリングとを備え、スプールがその端面を上記バネ受けに当接させた状態からさらにストロークしたとき、そのストロークに対して上記補助スプリングのバネ力が反力として加算される構成にした請求項２記載の切換弁。
5. 切り換え手段は一対の減圧弁からなり、一方の減圧弁をタンクに開放し、他方の減圧弁に減圧機能を発揮させているとき、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧が導かれる構成にした請求項１〜４のいずれか１に記載の切換弁。
6. スプールが第１段階の切り換え位置を保ったとき、アクチュエータへの供給側の油路およびアクチュエータからの戻り側の油路が絞られる構成にした請求１〜５のいずれか１に記載の切換弁。

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