JP3699587B2 - 多連油圧バルブ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械等のような複数のアクチュエータを有する機械、装置等を操作するための多連油圧バルブに係り、特に追加アクチュエータを操作するための切換弁を追加する場合の作業性の向上および省スペース化に適する多連油圧バルブの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、複合制御弁を、例えば油圧ショベル等の建設機械に使用する場合、内蔵された複数の切換弁をそれぞれ走行、バケットおよびブーム等の標準のアクチュエータに接続して使用されている。
【0003】
しかるに、近時、油圧ショベルは建設機械としてのみならず、機械の機動性、旋回機能に優れていること、先端に取付けたアタッチメントの取付部の上下、前後への位置決めを、一人のオペレータにより正確にかつ容易に行うことができることから、新たに特種なアタッチメントの保持および駆動を行うことができるようにして、多角的な作業機械のベースマシンとして転換使用される傾向にある。この場合、走行、バケットおよびブーム等の標準のアクチュエータに加え、追加のアクチュエータとして、油圧ブレーカ等を設ける場合がある。この場合、標準のアクチュエータを操作する複数の切換弁を有する複合制御弁に、さらに追加のアクチュエータを操作するための切換弁を追加する必要がある。
【0004】
このような観点から、本出願人は、先に、一般に広く使用されている複合制御弁を適用し、しかも油圧ポンプから余分な管路を除去することができ、製造コストを低減することができると共に部品管理と組立て作業を容易化して、本来の油圧ショベルの機能も同時に発揮することができる追加の切換弁を付加した複合制御弁を開発し、特許出願を行った(特開昭57−116917号公報)。
【0005】
図6は、前記特許出願に係る複合制御弁の構成を示すものである。すなわち、図6において、複数の切換弁を内蔵した複合制御弁31のバイパス通路38の下流には、パイロット圧力によりローディングおよびアンローディングを制御するローディング弁71が弁体32に装着されている。このローディング弁71は、弁体32に液密的に取付けた中空の弁体72内へ、先端に絞り孔73を有するスプール74を摺動自在に挿入配置し、スプール74は蓋75に一端を接し、他端を前記スプール74に接するスプリング76により、常時図示の上方に指向して押圧され、スプール74の下面と弁体72によりパイロット室77を形成している。また、パイロット室77は、蓋75を介して管路78に接続されている。
【0006】
一方、追加の切換弁54は、その弁体35の右方にパイロット切換弁81が取付けられている。このパイロット切換弁81は、弁体55に液密的に取付けたシリンダ82を有し、このシリンダ82内にはスプール57に継手83を介して固着した弁部材84が摺動自在に挿入配置されている。そして、弁部材84のランド部85を包持するように、シリンダ82には室86が設けてあり、この室86は管路78に連通している。
【0007】
また、前記室86の両側には、通路87を設け、この通路87は弁体55の戻り通路69に接続されている。そして、前記複合制御弁31の入口室33は、管路90を介して油圧ポンプ34に接続しており、また追加の切換弁54の入口室56は、管路89を介して油圧ポンプ34に接続されている。
【0008】
前記構成において、追加の切換弁54のスプール57および複合制御弁31の複数の切換弁の各スプール35、36、37が、図示の中立状態にある時、油圧ポンプ34からの圧油は、管路89を通り追加の切換弁54の入口室56からバイパス通路58に流入し、このバイパス通路58はプラグ88でブロックされている。一方、管路90を通る圧油は、複合制御弁31の入口室33に流入し、この圧油はバイパス通路38へ流入する。この時、バイパス通路38の下流のローディング弁71は、パイロット室77がパイロット切換弁81を介してタンク39と連通し、ローディング弁71のスプール74は、これに設けた先端の絞り孔73によりパイロット室77の圧力がバイパス通路38の圧力に比較して低くなるので、スプール74の上面の圧力により、スプリング76に抗して下方に押圧されて下降し、バイパス通路38と戻り通路48とを連通するので、油圧ポンプの圧油はアンローディング状態でタンク39へ排出される。
【0009】
また、追加の切換弁54のスプール57を中立状態にして、複合制御弁31の切換弁のスプール36を図示の右方へ移動させると、圧油は側路40から孔42および43、そして室44から標準のアクチュエータの一側へ流入し、また標準のアクチュエータの他側の圧油は、室45、孔46および47、そして戻り通路48を通ってタンク39へ戻る。
【0010】
しかるに、複合制御弁31の切換弁のスプール36を図示の右方へ移動させた状態で、追加の切換弁54のスプール57を図示の右方へ移動させると、この移動に伴って弁部材84も図示の右方へ移動し、この結果、室86と通路87との連通は遮断される。すなわち、ローディング弁71のパイロット室77は、タンク39との連通を遮断されるので、スプール74の絞り孔73を通る流れは停止し、この結果バイパス通路38とパイロット室77内の圧力は同じになる。
【0011】
ここで、スプール74のバイパス通路38に開口する断面積は、パイロット室77の内部における断面積よりも小さい。この断面積の差分に作用する油圧力およびスプリング76の力により、スプール74は上昇し、バイパス通路38と戻り通路48との連通が遮断される。このため、追加の切換弁54の入口室56の油圧は上昇し、この圧油は側路60から孔61ないし63を経て、室64から追加のアクチュエータの一側へ流れる。一方、追加のアクチュエータの他側の圧油は、室65と孔66ないし68から戻り通路69を通ってタンク39ヘ戻る。
【0012】
このような構成からなる追加の切換弁を付加した複合制御弁は、通常の複合制御弁のバイパス通路38の下流にローディング弁71を設け、付加した追加の切換弁が中立状態にある時は、ローディング弁71を開いてアンロード状態を保持し、追加の切換弁が作動した時は、追加の切換弁のスプールに連結したパイロット切換弁により、ローディング弁71を閉じてローディング状態に保持し、追加の切換弁を介して追加のアクチュエータを作動するように構成される。
【0013】
これにより、追加の切換弁を付加した複合制御弁において、複合制御弁は通常の複合制御弁の弁体を使用し得るので、製造コストを低減し、部品管理を容易にして生産性を高めることができる等の利点を有する。
【0014】
【課題を解決しようとする課題】
しかるに、前述した従来の複合制御弁においては、油圧ショベルとしての標準アクチュエータを操作する場合の複数の切換弁を有するバルブに加え、さらに他の切換弁を追加する手段として、センタバイパス通路を有する標準のアクチュエータ操作用バルブとしての複合制御弁31とは完全に分離した別置きの追加の切換弁54を設けると共に、これに対して共通の油圧ポンプ34からの新たな圧油供給配管89、タンク39への排出配管、標準バルブのセンタバイパス通路を閉じる付加構造71等を設ける構成とするものである。
【0015】
従って、前記従来技術によれば、油圧ショベルのように上部旋回体の中央部の非常に狭いスペースに、追加の切換弁54を設置すること、並びにこのための配管を新たに設けることは、非常に煩雑となると共に、作業性が悪くなる難点がある。
【0016】
また、その他の手段として、センタバイパス通路を有しない単一の切換弁、すなわちクローズドセンタ方式の切換弁を多数集積配置する方法も、一部の建設機械等に適用されている。しかし、この場合には、センタバイパス通路を有する切換弁、すなわちオープンセンタ方式とは基本的に油圧システムが異なるので、操作性能に差が生じるため、単に設置の作業性からのみで基本的な油圧システムを変更することができない難点がある。
【0017】
そこで、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、多連油圧バルブとしてのバルブボディを、本体部と中間部とカバー部とから構成し、この本体部にポンプポートとタンクポート等を設け、ポンプポートから供給されセンタバイパス通路を有する複数の切換弁のセンタバイパス通路を経て上流の本体部から下流のカバー部側に排出される圧油を、本体部に独立して設けた内部戻し通路により再び本体部に戻し、この本体部内で共通のタンクポートに接続する構成とし、この接続部までの前記本体部内に設けたセンタバイパス通路の内部戻し通路に圧力発生手段を設けると共に、この圧力発生手段の上流側の圧力を検出するための検出ポートを前記本体部に設けて、前記圧力発生手段の上流側圧力に応じて可変容量油圧ポンプの吐出流量を調整するように構成することにより、追加のアクチュエータを操作するための切換弁を極めて容易に追加することができるように構成することができると共に、前記問題点を全て解消し得ることを突き止めた。
【0018】
従って、本発明の目的は、油圧ショベル等の油圧制御システム用として多用されているオープンセンタ方式、すなわちセンタバイパス通路を有する複数の切換弁を内蔵し、センタバイパス通路の出口に圧力発生手段を設けて、この圧力発生手段の上流側圧力に応じて、この油圧バルブに圧油を供給する可変容量油圧ポンプの吐出流量を調整する方式の多連油圧バルブにおいて、追加のアクチュエータの操作を必要とする場合に、前記追加のアクチュエータを操作するための切換弁を極めて容易に追加することができるように構成することができる多連油圧バルブを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る多連油圧バルブは、センターバイパス通路を有する多連油圧バルブの当該センターバイパス通路の出口に、圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の上流側圧力を検出し、この検出された圧力に応じて前記多連油圧バルブに圧油を供給する可変容量油圧ポンプの吐出油量を調整するネガティブ流量制御方式を採用する建設機械用油圧システムに使用される多連油圧バルブにおいて、前記多連油圧バルブのバルブボディは、前記建設機械の標準装備アクチュエータ用の本体部と追加アクチュエータ用の中間部とカバー部とから構成し、前記本体部には、ポンプポート、タンクポート及びシリンダポートを備えると共にその内部には供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路及びセンターバイパスを有する少なくとも2以上の切換弁を内蔵し、前記中間部には、シリンダポートを設けると共にその内部には供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路及びセンターバイパスを有する少なくとも一つの切換弁を内蔵し、当該中間部を前記カバー部と共に前記本体部に一体的に締結し、前記ポンプポートから供給された圧油を前記本体部、中間部のセンターバイパス通路を経て前記カバー部側へ排出するよう構成し、さらに当該カバー側に排出されたバイパス油を、前記供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路とは独立して本体部に戻す為の他の内部戻し通路を前記カバー部、中問部、本体部のそれぞれに設け、当該他の戻し通路を本体部内部で前記共通の戻し通路に接続し、この接続点上流側の本体部内部に前記圧力発生手段を設けると共に、当該圧力発生手段の上流側圧力を検出する為の圧力検出ポートを前記本体部に設けたことを特徴とする。
【0020】
の場合、前記本体部内部は前記可変容量油圧ポンプの最高負荷圧を設定するリリーフ弁を設けることができる。
【0023】
また、その場合、前記中間部カバー部と一体化した構成とすることできる。
【0024】
この場合、本体部と中間部とカバー部とからなる一方の多連油圧バルブと、本体部に対し中間部とカバー部とを一体化構成したものを一体化して構成した他方の多連油圧バルブとからなり、前記一方の多連油圧バルブの本体部と前記他方の一体化構成からなる多連油圧バルブとを一体化して構成すると共に、各多連油圧バルブの本体部のタンクポートをそれぞれ本体部内で接続して一体化し、共通のタンクポートとして外部へ戻り油を排出するよう構成し、さらに前記一体化構成した多連油圧バルブの本体部を前記一方の多連油圧バルブの中間部とカバー部とにそれぞれ接続した構成とすることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る多連油圧バルブの実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0026】
図1ないし図4は、本発明に係る多連油圧バルブの一実施例を示すものであり、図1は多連油圧バルブの概略構成図、図2ないし図4は多連油圧バルブのそれぞれ構造図である。
【0027】
図1ないし図4において、本実施例における多連油圧バルブは、センタバイパス通路10を有する複数の切換弁12、13、14を内蔵し、そのバルブボディ15を、本体部16と、中間部17と、カバー部18とから構成される。
【0028】
本体部15には、少なくとも油圧ポンプ19からの圧油の供給を受けるポンプポートPと、前記複数の切換弁12、13、14の一部(図1に示す本実施例では切換弁12、13)と、これら切換弁に接続されるアクチュエータへの圧油の給排を行うための複数のシリンダポート12a,12b、13a,13b、14a,14bと、前記内蔵された切換弁12、13、14からの排出油または油圧ポンプ19の余剰油を、タンク20へ排出するタンクポートTと、油圧ポンプ19の最高負荷圧を設定するリリーフ弁22とを設ける。
【0029】
中間部17は、1つまたは複数の、センターバイパス通路を有する切換弁(図1に示す本実施例では1つの切換弁14)により構成する。そして、前記本体部16と中間部17とを、適宜の締結手段により前記カバー部18と共に一体的に結合する。また、本体部16と中間部17との接合面には、本体部16に設けたポンプポートPからの圧油を、中間部17の切換弁に供給する供給通路P10と、中間部17の切換弁からの排出油を前記本体部16のタンクポートTへ排出する戻り通路T10と、この戻り通路T10とは独立して本体部16の内部でタンクポートTに接続した第2の戻り通路t10と、本体部16に設けた切換弁のセンタバイパス通路10の下流からの排出油を中間部17の切換弁のセンタバイパス通路10に接続する通路C10とを開口させる。
【0030】
中間部17には、この中間部17に含まれる切換弁に対し、圧油の給排を行うための、前記供給通路P10と戻り通路T10と通路C10とにそれぞ対応する通路が設けられる。しかも、前記中間部17には、本体部16側の接合面からカバー部18側の接合面に貫通して、前記第2の戻り通路t10に連通する通路t11が設けられる。
【0031】
また、カバー部18側の接合面には、前記中間部17に含まれる切換弁のセンタバイパス通路10からの排出油を、カバー部18へ排出するための通路C11を開口し、カバー部18には前記通路C11からの排出油を前記通路t11へ送出する通路t′11を設ける。そして、本体部16から中間部17を経てカバー部18側へ排出されたセンタバイパス通路10の排出油を、カバー部18の通路t′11、中間部17の通路t11がおよび本体部16に設けた独立した内部戻し通路L11を経て、本体部16に設けたタンクポートTへ排出するように構成されている。
【0032】
さらに、この多連油圧バルブには、圧油を供給する可変容量油圧ポンプ19の吐出流量を調整するために、前記本体部16に設けた独立した内部戻し通路L11上に圧力発生手段24を設け、この圧力発生手段24の上流側圧力を検出するための圧力検出ポートS10を本体部16に設ける。
【0033】
従って、前記構成からなる多連油圧バルブにおいては、このバルブが適用される油圧ショベル等の建設機械に新たに追加する場合でも、この追加する一連弁を新たな中間部17として、前記本体部16とカバー部18との間に挾み込み、追加のアクチュエータに係わる配管を、この追加する一連弁に接続するだけでよく、これ以外の既設の配管は、特に変更の必要がないので、配管の追加工事における作業は、従来技術の場合に比較して大幅に改善することができる。
【0034】
すなわち、センタバイパス通路10を有する多連油圧バルブのセンタバイパス通路10の出口に、圧力発生手段24を設け、この圧力発生手段24の上流側の圧力を検出し、この検出された圧力に応じて、前記多連油圧バルブに圧油を供給する可変容量油圧ポンプ19の吐出流量を調整する方式において、中間部17として新たな単一切換弁が追加された場合でも、前記圧力検出ポートS10を本体部16に設けてあり、しかも追加された一連弁のセンタバイパス通路10をも通過した排出油が、前記圧力発生手段24を設けた部分を通過するので、図6に示した従来技術のように、既設切換弁の下流のセンタバイパス通路の出口に、このセンタバイパス通路を閉塞するに必要な開閉弁を設ける必要がなく、非常に簡単な構造となる。また、前記図6における従来技術には示されていないが、油圧ポンプの吐出流量調整のために必要な圧力検出ポートの配管を含め、タンクポート、ポンプポート等の既存の配管を変更する必要なく、作業性を非常に向上することができる。
【0035】
なお、本発明の実施例においては、中間部17は後に追加することができるので、母機における標準のアクチュエータ数によっては、当初母機への搭載に当たっては、中間部17を省略して本体部16とカバー部18との構成でもよく、またカバー部18と中間部17とを一体構成とし、これを本体部16に結合してもよい。
【0036】
さらに、前記のような多連油圧バルブは、図5に示すように、一対の油圧ポンプ19A、19Bからの圧油の供給を受ける一対の多連油圧バルブとして構成することができる。この場合には、前述した一方の多連油圧バルブは、本体部16Aと中間部17Aとカバー部18Aとから構成し、他方の多連油圧バルブは、本体部16Bとカバー部を一体化構成した中間部17Bとを一体化して構成したものとする。そして、前記他方の多連油圧バルブの一体化構成された本体部16Bと中間部17Bとを、前記一方の多連油圧バルブの本体部16Aと共に一体化する構造とする。
【0037】
そして、前記一対の本体部16A、16Bには、それぞれセンタバイパス通路10の出口の本体部16A、16Bに設けた独立した内部戻し通路上に、圧力検出手段24A、24Bを設け、これら圧力発生手段24A、24Bの上流側圧力をそれぞれ検出するための圧力検出ポートS10、S11を、それぞれ本体部16A、16Bに設ける。また、この場合、一対の本体部16A、16Bを一体化構成した構造物の内部においては、それぞれのタンクポートを接続して、外部には共通のタンクポートTとして構成したものとすることにより、タンクポートTの配管が共通化され、前記一対の多連油圧バルブを母機に搭載する際の作業は、さらに簡素化することができる。
【0038】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る多連油圧バルブは、センターバイパス通路を有する多連油圧バルブの当該センターバイパス通路の出口に、圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の上流側圧力を検出し、この検出された圧力に応じて前記多連油圧バルブに圧油を供給する可変容量油圧ポンプの吐出油量を調整するネガティブ流量制御方式を採用する建設機械用油圧システムに使用される多連油圧バルブにおいて、前記多連油圧バルブのバルブボディは、前記建設機械の標準装備アクチュエータ用の本体部と追加アクチュエータ用の中間部とカバー部とから構成し、前記本体部には、ポンプポート、タンクポート及びシリンダポートを備えると共にその内部には供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路及びセンターバイパスを有する少なくとも2以上の切換弁を内蔵し、前記中間部には、シリンダポートを設けると共にその内部には供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路及びセンターバイパスを有する少なくとも一つの切換弁を内蔵し、当該中間部を前記カバー部と共に前記本体部に一体的に締結し、前記ポンプポートから供給された圧油を前記本体部、中間部のセンターバイパス通路を経て前記カバー部側へ排出するよう構成し、さらに当該カバー側に排出されたバイパス油を、前記供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路とは独立して本体部に戻す為の他の内部戻し通路を前記カバー部、中問部、本体部のそれぞれに設け、当該他の戻し通路を本体部内部で前記共通の戻し通路に接続し、この接続点上流側の本体部内部に前記圧力発生手段を設けると共に、当該圧力発生手段の上流側圧力を検出する為の圧力検出ポートを前記本体部に設けており、この結果、例えば本発明による多連油圧バルブを油圧ショベル等の建設機械に搭載した場合、標準仕様としては本発明に関わる多連油圧バルブの本体部とカバー部とからなる構成とし、油圧ショベルの使用条件に応じて追加仕様として新たなアクチュェータが必要となった時点で、従来から油圧ショベル用の可変容量ポンプ流量制御方法として広く使用されているネガティブ流量制御方式であっても、本発明に関わる中間部を、本体部とカバー部の間に追加し、この追加部分の配管を行なうだけでよく、ポンプ流量制御用の圧カ検出ポートの配管変更等が不要であり、従って、追加アクチュェータに対する油圧システムの利便性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多連油圧バルブの一実施例を示す概略構成図である。
【図2】図1に示す多連油圧バルブの構造を示す要部断面図である。
【図3】図2に示す多連油圧バルブの III−III 線に沿った要部断面図である。
【図4】図2に示す多連油圧バルブのIV−IV線に沿った要部断面図である。
【図5】本発明に係る多連油圧バルブの別の実施例を示す概略構成図である。
【図6】従来の多連油圧バルブの構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
10 センタバイパス通路
12、13、14 切換弁
12a,12b シリンダポート
13a,13b シリンダポート
14a,14b シリンダポート
15 バルブボディ
16、16A,16B 本体部
17、17A,17B 中間部
18、18A カバー部
19、19A,19B 可変容量油圧ポンプ
20 タンク
22 リリーフ弁
24、24A,24B 圧力発生手段
P ポンプポート
T タンクポート
P10 供給通路
T10 戻り通路
C10 通路
C11 通路
t10 第2の戻り通路
t11 通路
t′11
S10、S11 圧力検出ポート
L10 通路
L11 内部戻し通路

Claims (4)

  1. センターバイパス通路を有する多連油圧バルブの当該センターバイパス通路の出口に、圧力発生手段を設け、この圧力発生手段の上流側圧力を検出し、この検出された圧力に応じて前記多連油圧バルブに圧油を供給する可変容量油圧ポンプの吐出油量を調整するネガティブ流量制御方式を採用する建設機械用油圧システムに使用される多連油圧バルブにおいて、
    前記多連油圧バルブのバルブボディは、前記建設機械の標準装備アクチュエータ用の本体部と追加アクチュエータ用の中間部とカバー部とから構成し、
    前記本体部には、ポンプポート、タンクポート及びシリンダポートを備えると共にその内部には供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路及びセンターバイパスを有する少なくとも2以上の切換弁を内蔵し、
    前記中間部には、シリンダポートを設けると共にその内部には供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路及びセンターバイパスを有する少なくとも一つの切換弁を内蔵し、当該中間部を前記カバー部と共に前記本体部に一体的に締結し、前記ポンプポートから供給された圧油を前記本体部、中間部のセンターバイパス通路を経て前記カバー部側へ排出するよう構成し、さらに当該カバー側に排出されたバイパス油を、前記供給通路、共通戻り通路、センターバイパス通路とは独立して本体部に戻す為の他の内部戻し通路を前記カバー部、中問部、本体部のそれぞれに設け、当該他の戻し通路を本体部内部で前記共通の戻し通路に接続し、この接続点上流側の本体部内部に前記圧力発生手段を設けると共に、当該圧力発生手段の上流側圧力を検出する為の圧力検出ポートを前記本体部に設けたことを特徴とする多連油圧バルブ。
  2. 前記本体部内部は前記可変容量油圧ポンプの最高負荷圧を設定するリリーフ弁を設けてなる請求項1記載の多連油圧バルブ。
  3. 前記中間部カバー部と一体化した構成からなる請求項1記載の多連油圧バルブ。
  4. 前記本体部中間部及びカバー部とからなる一方の多連油圧バルブと、前記本体部に対し中間部とカバー部とを一体化構成してなる他方の多連油圧バルブとからなり、前記一方の多連油圧バルブの本体部と前記他方の一体化構成からなる多連油圧バルブとを一体化して構成すると共に、各多連油圧バルブの本体部のタンクポートをそれぞれ本体部内で接続して一体化し、共通のタンクポートとして外部へ戻り油を排出するよう構成し、さらに前記一体化構成した多連油圧バルブの本体部を前記一方の多連油圧バルブの中間部とカバー部とにそれぞれ接続してなる請求項1記載の多連油圧バルブ。
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