JP3689027B2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧建機等に好適に用いられるバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、油圧建機等の被制御機器の一般的なコントロールバルブ１０の回路図を示す。
このコントロールバルブ１０では、３つの切換えバルブ１１、１２、１３が並列に接続されている。１４はリリーフバルブである。
これら３つの切換えバルブ１１、１２、１３は、実際にはバルブ本体が壁面を接してボルト止めされて一体化されているものである。
各バルブ本体の中央部には、中立油路１５が直列に形成されていて、非作動時には、油圧源Ｐからの圧油が、常にこの中立油路１５を流れ、タンクＴに戻されるようになっている。
図６は、中立時（非作動時）における切換えバルブの断面図である。圧油は中立油路１５から低圧流路１８を経てタンクに戻される。図７は、スプール１６が一方向に切り換った場合であり、圧油は、中立油路１５→高圧流路１７→チエック弁１９→ポートＢ→被制御機器→ポートＡ→低圧流路１８→タンクと流れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のコントロールバルブ１０では次のような課題を有している。
すなわち、容量が大で、かつ高圧の圧油が、各切換えバルブを貫通する中立油路１５を流れるため、中立油路１５が大径のものを要し、したがって、スプール１６のストロークの設定が制限され、インチング操作（微作動）を行い難い。バルブ全体も大型化する。
また、大径の中立油路１５が切換えバルブの中央を通っているため、バルブ本体（ハウジング）の剛性が低くなり、高圧の圧油によりバルブ本体に歪が生じやすく、スプール１６を締め付ける、いわゆるスプールスティック現象が生じやすい。そのために、スプール１６のクリアランスを大きく設定しなければならず、背圧リーク（油漏れ）が生じやすく、回路損失が増大するという課題がある。
【０００４】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、小型化が可能で、インチング操作も容易であり、背圧リークも極力少なくすることができるバルブ装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバルブ装置は、コントロールバルブと、バイパスバルブとを備え、前記コントロールバルブは、シリンダ室に移動自在に配されたスプールを備え、該スプールが移動することにより、Ａポート、Ｂポートへの圧油の流れを切換える切換えバルブが複数個連接されて成り、前記バイパスバルブは、シリンダと、該シリンダのシリンダ室内に移動自在に配置され、シリンダ室の両端側に、実質的に油圧源に接続された正圧室と、タンクへの戻り油路に接続し、非作動時には、前記切換えバルブのスプールにより該タンクへの戻り油路が遮断されている背圧室とを画成するとともに、該背圧室側の受圧面積が前記正圧室側の受圧面積よりも大きく設定されたプランジャと、該プランジャに設けられ、前記正圧室と背圧室とを連通する小孔と、前記正圧室内に配置され、前記プランジャを前記背圧室側に付勢するスプリングと、非作動時には、前記スプリングの付勢力に抗して前記プランジャが正圧室側に移動することによって開放され、前記油圧源からの圧油がタンクに戻されるとともに、作動時には、前記背圧室側が低圧となって前記プランジャが背圧室側に移動することによってタンクへの連通が遮断されるバイパス回路と、油圧源に接続され、非作動時には、前記切換えバルブの各スプールによって遮断されるとともに、作動時には、前記切換バルブのシリンダ室に圧油を供給する供給回路とを具備し、前記各切換えバルブのスプールは、中立位置にあっては、前記ＡポートおよびＢポートへの圧油の流れ、および前記戻り油路を遮断していて、前記油圧源からの圧油は、前記バイパス回路を介してタンクに短絡して流れ、前記切換えバルブのスプールが作動側に移動されると、前記戻り油路が開放されて、前記背圧室がタンクに開放されることにより、前記スプリングの付勢力および前記小孔による差圧力によって、前記プランジャが背圧室側へ移動し、プランジャにより、前記バイパス回路が遮断される一方、前記供給回路を通じて圧油が切換えバルブのシリンダ室に供給され、ＡポートもしくはＢポートから被制御機器に圧油が供給され、被制御物からの戻り油がＢポートもしくはＡポートからタンクに戻されることを特徴とする。
また、非作動時、前記正圧室の圧油が、前記各切換えバルブのシリンダ室を経てタンクに戻される小径の中立流路を各切換えバルブのシリンダに設け、該中立流路が、前記スプールが作動側に移動した際には、該スプールによって遮断されるようにすると好適である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施の形態におけるバルブ装置２０の回路図である。
図２は、バルブ装置２０の断面説明図である。
図１において、２２、２３、２４は切換えバルブであり、本実施の形態では、３連の切換えバルブが一体に組みつけられている。もちろん３連に限られることはなく、複数の切換えバルブが組みつけられている。切換えバルブ２２、２３、２４によってコントロールバルブ２６を構成する。
各切換えバルブ２２、２３、２４はシリンダ室２５（図２に１つのみ図示）にスプール２７、２８、２９をそれぞれ備え、手動もしくは油圧によってスプールが移動されることによって、Ａポート、Ｂポートへの圧油の流れ方向が切換えられる。
なお、図１の状態では、各切換えバルブ２２、２３、２４が中立位置にある。
【０００７】
３０、３１、３２は戻り油路であり、共通油路３３を介してタンクＴに接続されている。
破線で示す、３４、３５、３６も戻り油路であり、連絡油路３７を介して連通している。これら戻り油路３４、３５、３６は非作動時には、スプール２７、２８、２９によって遮断されており、スプール２７、２８、２９が切換位置に移動された際、タンクＴに接続する。
４３は供給回路であり、各供給油路４０、４１、４２およびチエックバルブ４５、４６、４７を介して油圧源Ｐからの圧油を切換えバルブ２２、２３、２４のシリンダ室２５に供給する。非作動時には、これら供給油路４０、４１、４２は切換えバルブの各スプール２７、２８、２９によって遮断されている。
【０００８】
５０はバイパスバルブであり、切換えバルブ２２と一体に設けられている。
図２に示すように、バイパスバルブ５０は、シリンダ５１のシリンダ室５２内に移動自在に配置されたプランジャ５３を有する。
シリンダ室２５とシリンダ室５２とは平行に設けられている。したがって、シリンダ室２５とシリンダ室５２とは切換バルブ本体２２ａに容易に一体に作り込むことができる。
【０００９】
プランジャ５３はシリンダ室５２の両端側に、正圧室５４と背圧室５５とを画成している。５６および５７はキャップである。
プランジャ５３の中途部は小径部５３ｃに形成されている。
正圧室５４と背圧室５５とはプランジャ５３を貫通する連通路５８によって連通している。連通路５８の背圧室５５側に開口する部位は小径の小孔（オリフィス）５９に形成されている。
【００１０】
背圧室５５は正圧室５４よりも大径に形成されており、したがって、これらに摺合するプランジャ５３のピストン部は、背圧室５５に摺合するピストン部５３ａの方が正圧室５４に摺合するピストン部５３ｂよりも大径に設けられている。したがって、プランジャ５３の受圧面積は、背圧室５５側の方が正圧室５４側よりも大きくなるように設定されている。
正圧室５４内にはプランジャ５３を背圧室５５方向に付勢するスプリング５４ａが配設されている。
なお、ピストン部５３ａによって区画される、背圧室５５と反対側の室５５ａは連通部（図示せず）によってＴ回路（タンク）に連通されている。５５ｂはシールリングである。
【００１１】
切換バルブ本体２２ａには、油圧源Ｐからの圧油が供給される大径の油路６０が設けられている。この油路６０は、シリンダ室５２と直行する方向に設けられ、プランジャ５３の小径部５３ｃが位置するシリンダ室５２に開口、連通している。小径部５３ｃには、油路６０と連通部５８とを連通する通孔６１ａが設けられている。したがって、正圧室５５は、油路６０、通孔６１ａ、連通部５８を通じて実質的に油圧源Ｐに接続していることになる。
【００１２】
油圧ポンプがＯＦＦのときは、プランジャ５３は図２上左方に移動しているが、油圧ポンプがＯＮされると、切換バルブ２２、２３、２４の中立時である非作動時には、プランジャ５３は、背圧室５５側の受圧面積の方が正圧室５４側の受圧面積よりも大きいため、スプリング５４ａの付勢力に抗して図２上右方に移動する。
図１は油圧ポンプがＯＦＦ時の状態で示している。
６１は、プランジャ５３のピストン部５３ｂの移動によって、油路６０との連通が開閉されるバイパス回路である。バイパス回路６１はタンクＴに接続されている。
このバイパス回路６１は、図２上プランジャ５３が右方に移動した際、油路６０と連通し、したがって、圧油がタンクＴに戻される。
一方、背圧室５５側が低圧になってプランジャ５３が図２上左方に移動されると、ピストン部５３ｂによって、バイパス回路６１は油路６０との連通が遮断されることになる。
【００１３】
図２に示す３４、３５、３６は背圧室５５に連通する戻り油路であり、非作動時にはスプール２７、２８、２９によって遮断されており、スプール２７、２８、２９が切換方向に移動された際には、スプールを介してタンクＴに接続される。
油路６０には、各切換バルブ本体を貫通する、前記供給回路４３が開口されている。すなわち、油路６０と供給回路４３とは直交する方向に設けられている。
図２に破線で示す４５、４６、４７は前記チエックバルブである。
各切換バルブ２２のポートＡ、Ｂは、チエックバルブ４５、４６、４７および供給油路４０、４１、４２（図２で破線で示す）を介して供給回路４３、したがって油圧源Ｐに接続している。
なお、非作動時には、図２に示す如く、各供給湯路４０、４１、４２はスプール２７、２８、２９によって遮断されている。
【００１４】
また図１および図２に示す６３は中立油路であり、切換シリンダ２２、２３、２４のシリンダ本体およびスプール２７、２８、２９を貫通して設けられた比較的小径の油路である。この中立油路６３は、油圧源Ｐに接続し、また共通油路３３を通じてタンクＴに接続しているが、スプールが移動された際には、この移動したスプールによって遮断される。
６５はリリーフバルブである（図１）。
なお、中立油路６３は、安全を確保するために設けられているものであるが、リリーフバルブ６５が存在するので、必ずしも設けなくともよい。
【００１５】
続いて動作について説明する。
非作動時（各スプール２７、２８、２９が中立位置）においては、戻り油路３４、３５、３６はスプール２７、２８、２９によって遮断されており、したがって、背圧室５５内にも小孔５９を通じて油路６０内の圧が及び、前記のように、プランジャ５３はスプリング５４ａの付勢力に抗して図２上右方に移動される。したがって、油圧源Ｐからの圧油は、大部分がバイパス回路６１を経てタンクＴに戻される。なお、圧油の一部は、比較的小径の中立油路６３を経てタンクＴに戻る。
何らかの原因で、圧油の圧力が急激に高くなったような場合には、リリーフバルブ６５以外にも、中立油路６２が圧油の逃げ通路となるので、より安全性を確保できる。しかし、この中立油路６２は必ずしも設けなくともよいものである。
【００１６】
上記のように、中立油路６３を設けなくともよく、設けた場合であっても、中立油路６３は小径のものでよく、したがって回路設計の自由度が増大する。また、シリンダ本体等の剛性を高めることができ、しかも小径の中立油路６３の絞り効果によって圧が減じられるので、切換えバルブ２２、２３、２４のシリンダ本体等への圧力の影響を軽減でき、各所の歪発生を抑制できるので、いわゆるスプールスティックの現象の発生がなくなり、スムーズなバルブ操作が行え、安全性も高まる。このことは、スプールとシリンダとのクリアランスをより小さくできることにも通じ、背圧リークに対しても有効である。
さらに、従来のような、大径の中立油路を設けなくともよいので、回路損失を少なくでき、また、切換えバルブ２２、２３、２４（すなわちコントロールバルブ２６）の小型化が図れると共に、スプール２７、２８、２９のストロークを自由に設定することができ、インティング操作の精度も向上するという多くのメリットがある。
【００１７】
コントロールバルブ２６を作動させる場合には、手動もしくは油圧によって、スプールを移動させる。
例えば図２においてスプール２７を右方に移動させたとする。
これにより戻り油路３４がタンクＴに開放される。また、中立油路６３もスプール２７によって遮断される。
したがって背圧室５５側の圧力が急激に落ち、プランジャ５３はスプリング５４ａの付勢力および小孔５９による正圧室５４と背圧室５５との間の差圧力によって背圧室５５方向に移動され、バイパス回路６１はピストン部５３ｂによって遮断される（図４）。
一方、スプール２７が移動することにより、Ａポート側に、供給回路４３、チエックバルブ４５、供給油路４０を介して油圧源Ｐからの圧油が供給され、被制御機器に圧油が供給され、またＢポート側はタンクＴに開放される。これにより被制御機器が制御される。
スプール２７を中立位置に戻せば、プランジャ５３も図２に示す位置に復帰することが理解されよう。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係るバルブ装置によれば、上記のように、中立油路を設けなくともよく、設けた場合であっても、中立油路は小径のものでよく、したがって回路設計の自由度が増大する。また、シリンダ本体等の剛性を高めることができ、しかも小径の中立回路の絞り効果によって圧が減じられるので、切換えバルブのシリンダ本体等への圧力の影響を軽減でき、各所の歪発生を抑制できるので、いわゆるスプールスティックの現象の発生がなくなり、スムーズなバルブ操作が行え、安全性も高まる。このことは、スプールとシリンダとのクリアランスをより小さくできることにも通じ、背圧リークに対しても有効である。
さらに、従来のような、大径の中立油路を設けなくともよいので、回路損失を少なくでき、また、切換えバルブ（すなわちコントロールバルブ）の小型化が図れると共に、スプールのストロークを自由に設定することができ、インティング操作の精度も向上するという多くのメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるバルブ装置の回路図である。
【図２】バルブ装置の断面説明図である。
【図３】バルブ装置の断面説明図である。
【図４】プランジャによってバイパス回路が遮断された状態のバルブ装置の断面説明図である。
【図５】従来のコントロールバルブの回路図である。
【図６】従来の切換えバルブの断面図である。
【図７】従来の切換えバルブの断面図である。
【符号の説明】
２０ バルブ装置
２２、２３、２４ 切換えバルブ
２６ コントロールバルブ
２７、２８、２９ スプール
３０、３１、３２ 戻り油路
３３ 共通油路
３４、３５、３６ 戻り油路
３７ 連絡油路
４０、４１、４２ 供給油路
４３ 供給回路
４５、４６、４７ チエックバルブ
５０ バイパスバルブ
５１ シリンダ
５２ シリンダ室
５３ プランジャ
５４ 正圧室
５４ａ スプリング
５５ 背圧室
５８ 連通部
５９ 小孔
６０ 油路
６１ バイパス回路
６３ 中立油路
６５ リリーフバルブ

Claims (2)

1. コントロールバルブと、バイパスバルブとを備え、
   前記コントロールバルブは、
   シリンダ室に移動自在に配されたスプールを備え、該スプールが移動することにより、Ａポート、Ｂポートへの圧油の流れを切換える切換えバルブが複数個連接されて成り、
   前記バイパスバルブは、
   シリンダと、
   該シリンダのシリンダ室内に移動自在に配置され、シリンダ室の両端側に、実質的に油圧源に接続された正圧室と、タンクへの戻り油路に接続し、非作動時には、前記切換えバルブのスプールにより該タンクへの戻り油路が遮断されている背圧室とを画成するとともに、該背圧室側の受圧面積が前記正圧室側の受圧面積よりも大きく設定されたプランジャと、
   該プランジャに設けられ、前記正圧室と背圧室とを連通する小孔と、
   前記正圧室内に配置され、前記プランジャを前記背圧室側に付勢するスプリングと、
   非作動時には、前記スプリングの付勢力に抗して前記プランジャが正圧室側に移動することによって開放され、前記油圧源からの圧油がタンクに戻されるとともに、作動時には、前記背圧室側が低圧となって前記プランジャが背圧室側に移動することによってタンクへの連通が遮断されるバイパス回路と、
   油圧源に接続され、非作動時には、前記切換えバルブの各スプールによって遮断されるとともに、作動時には、前記切換バルブのシリンダ室に圧油を供給する供給回路とを具備し、
   前記各切換えバルブのスプールは、中立位置にあっては、前記ＡポートおよびＢポートへの圧油の流れ、および前記戻り油路を遮断していて、前記油圧源からの圧油は、前記バイパス回路を介してタンクに短絡して流れ、
   前記切換えバルブのスプールが作動側に移動されると、前記戻り油路が開放されて、前記背圧室がタンクに開放されることにより、前記スプリングの付勢力および前記小孔による差圧力によって、前記プランジャが背圧室側へ移動し、プランジャにより、前記バイパス回路が遮断される一方、前記供給回路を通じて圧油が切換えバルブのシリンダ室に供給され、ＡポートもしくはＢポートから被制御機器に圧油が供給され、被制御物からの戻り油がＢポートもしくはＡポートからタンクに戻されることを特徴とするバルブ装置。
2. 非作動時、前記油圧源の圧油が、前記各切換えバルブのシリンダ室を経てタンクに戻される小径の中立流路が各切換えバルブのシリンダに設けられ、該中立流路は、前記スプールが作動側に移動した際には、該スプールによって遮断されることを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。

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