JP4558451B2

JP4558451B2 - 弁装置

Info

Publication number: JP4558451B2
Application number: JP2004323651A
Authority: JP
Inventors: 祐弘江川
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-11-08
Also published as: JP2006132699A

Description

この発明は、建設機械等に用いるのに最適な弁装置に関する。

この種の装置として特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この従来の装置は、ポンプにメータインバルブとメータアウトバルブとを接続するとともに、これら両バルブのそれぞれには互いに連通するブリードオフ通路を形成している。
特開２００３−１３０００５号公報

メータインバルブおよびメータアウトバルブのそれぞれにブリードオフ通路を形成しているので、メータインバルブおよびメータアウトバルブにおいて、ブリードオフ通路分だけスペースがとられることになる。このようにブリードオフ通路分だけスペースがとられてしまうと、それが各バルブにおける別のポートにしわ寄せがおよび、それらポートを十分に大きくとれなくなる。ポートを十分に大きくできなければ、それだけ圧力損失が大きくなり、ポンプ効率も悪くなる。もし、この圧力損失を小さくしようとすると、弁本体を大型化しなければならないが、弁本体を大型化すればするほど、例えば建設機械への搭載性が悪くなってしまう。

また、ブリードオフ通路を、方向切換弁および再生弁のそれぞれに設けているので、ブリードオフ通路の開口面積の制御は、それらバルブの切り換え量に依存することになる。そのために、ブリードオフ通路の開口面積を独立して制御することができないという問題もあった。
さらに、メータアウトバルブには、再生機能が付加されていないので、シリンダのロッド側室の流体を効率よく利用することもできなかった。

この発明の目的は、小型で圧力損失が少なく、しかも、シリンダの伸張側の開口面積を独立して制御でき、かつ再生機能を備えたる弁装置を提供することである。

ポンプに、その上流側から順に、ブリードオフバルブ、方向切換弁および再生弁を接続し、上記方向切換弁は、上記ポンプに接続した流入ポートと、タンクに接続した戻りポートと、上記方向切換弁の流入ポートあるいは上記方向切換弁の戻りポートに連通したりその連通を遮断されたりする第１，２ポートとを備え、かつ、上記方向切換弁が中立位置にあるとき、上記方向切換弁の流入ポートおよび上記方向切換弁の戻りポートと、上記第１，２ポートとの連通が遮断されるクローズドセンターにし、上記再生弁は、流出ポートおよび流入ポートと、シリンダのロッド側室に連通した第１シリンダポートおよびヘッド側室に連通した第２シリンダポートを備え、かつ、上記再生弁がノーマル位置にあるとき、上記再生弁の流入ポートおよび上記再生弁の流出ポートと、上記第１シリンダポートおよび上記第２シリンダポートとの連通が遮断され、切り換え位置にあるとき、上記第１シリンダポートと上記再生弁の流出ポートとを連通させ、上記再生弁の流入ポートと上記第２シリンダポートとを連通させる構成にする一方、上記方向切換弁の上記第１ポートは、接続通路を介して上記再生弁の流出ポートに接続するとともに、上記接続通路に連通した第１，２連通路にも連通し、上記第１連通路は上記シリンダのロッド側室に連通し、上記第２連通路は上記再生弁の流入ポートに連通し、上記第１，２連通路には上記方向切換弁からその下流側への流通のみを許容するチェック弁を設け、さらに、上記方向切換弁の上記第２ポートは、第３連通路を介して上記シリンダのヘッド側室に連通した点に特徴を有する。

第１の発明によれば、方向切換弁と再生弁をクローズドセンターにし、シリンダ伸張側の各開口面積を独立して制御することができるようにしたので、それだけエネルギー損失が少ない効率的な制御が正確にできることになる。

また、方向切換弁および再生弁はブリードオフ通路を必要としないので、ブリードオフ通路を必要としない分、両バルブにおける各通路を大きくでき、圧力損失も小さくできる。しかも、上記両バルブの通路を大きくしたとしても、弁本体までも大型化しなくてもすむので、相対的には、装置全体の小型化も可能になる。

図１〜図４はこの発明の第１実施形態を示すものであるが、先ず、図１の回路図をもとにして装置全体の構成を説明する。
ポンプＰに接続したポンプ流路１には、ブリードオフバルブ２および方向切換弁Ｖをパラレルに接続している。そして、ブリードオフバルブ２は、ノーマル状態において全開位置を保つとともに、パイロット室２ａに作用するパイロット圧に応じてその開度が制御される。そして、当該ブリードオフバルブ２の開度に応じて、ポンプＰの吐出流量の一部がタンク通路３を介してタンクＴに戻される。

また、上記方向切換弁Ｖには、上記ポンプ流路１に接続した流入ポート４と、タンク通路３に連通する戻りポート５と、これら両ポート４あるいは５に対して連通したりその連通が遮断されたりする第１，２ポート６，７を設けている。なお、図中符号ｇは流入ポート４の上流側に設けたチェック弁である。
上記のようにした方向切換弁Ｖが図示の中立位置にあるとき、上記各ポート４，５と６，７とは、その連通が遮断されるいわゆるクローズドセンターの構成にしている。そして、この方向切換弁Ｖが図面左側位置に切り換わったとき、流入ポート４と第２ポート７とが連通し、戻りポート５と第１ポート６とが連通する。反対に、方向切換弁Ｖが図面右側位置に切り換わったときは、流入ポート４と第１ポート６とが連通し、戻りポート５と第２ポート７とが連通する。

さらに、上記再生弁Ｄは、流出ポート８と流入ポート９とを設けるとともに、これらポート８，９と対向する第１，２シリンダポート１０，１１を設けている。

そして、上記方向切換弁Ｖの第１ポート６は、接続通路１２に連通しているが、この接続通路１２は再生弁Ｄの流出ポート８に連通している。また、接続通路１２には、第１連通路１３と第２連通路１４とを接続しているが、上記第１連通路１３はシリンダＣのロッド側室１５に連通している。そして、この第１連通路１３には方向切換弁Ｖから上記ロッド側室１５への流通のみを許容するチェック弁１７を設けている。また、上記第２連通路１４は、再生弁Ｄの流入ポート９に連通しているが、この第２連通路１４には、再生弁Ｄの流出ポート８から流入ポート９への流通のみを許容する再生チェック弁１８を設けている。

一方、方向切換弁Ｖの第２ポート７は、第３連通路１９を介してシリンダＣのヘッド側室１６に連通させている。
また、再生弁Ｄの第１シリンダポート１０は第１連通路１３と合流してシリンダＣのロッド側室１５に連通させ、第２シリンダポート１１は第３連通路１９と合流してシリンダＣのヘッド側室１６に連通させている。

なお、方向切換弁Ｖの両側にはパイロット室２０，２１を設けているが、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧が作用すると、この方向切換弁Ｖが切り換わることになる。例えば、一方のパイロット室２０にパイロット圧を作用させると、方向切換弁Ｖは図面左側位置に切り換わり、反対に、他方のパイロット室２１にパイロット圧を作用させると、方向切換弁Ｖは図面右側位置に切り換わる。そして、その切り換え位置における各ポートの連通関係は前記したとおりである。

そして、再生弁Ｄの片側にパイロット室２２を設けているが、このパイロット室２２にパイロット圧が作用すると、この再生弁Ｄが、図面のノーマル位置から図面左側位置である切り換え位置に切り換わることになる。

今、例えば、ブリードオフバルブ２のパイロット室２ａ、方向切換弁Ｖのパイロット室２０および再生弁Ｄのパイロット室２２にパイロット圧を作用させると、ブリードオフバルブ２、方向切換弁Ｖおよび再生弁Ｄが図面左側位置に切り換わる。したがって、ポンプＰからの吐出された圧力流体は、ポンプ流路１を経由して方向切換弁Ｖの流入ポート４に流入する。そして、この流入ポート４に流入した圧力流体は、第２ポート７から第３連通路１９に流出するとともに、この第３連通路１９からシリンダＣのヘッド側室１６に供給される。

一方、シリンダＣのロッド側室１５からの戻り流体は、第１シリンダポート１０から流出ポート８を経由して方向切換弁Ｖの第１ポート６に流入する。そして、この第１ポート６に流入した戻り流体は、戻りポート５からタンク通路３を経由してタンクＴに戻される。したがって、このときにはシリンダＣが伸張することになる。

また、ブリードオフバルブ２のパイロット室２ａおよび方向切換弁Ｖのパイロット室２１にパイロット圧を作用させ、再生弁Ｄのパイロット室２２にはパイロット圧を作用させない場合、言い換えると、ブリードオフバルブ２を左側位置に切り換える一方、方向切換弁Ｖを右側位置に切り換え、再生弁Ｄをノーマル位置に保ったままにすると、ポンプＰから方向切換弁Ｖの流入ポート４に流入した圧力流体は、第１ポート６→接続通路１２→第１連通路１３を経由してシリンダＣのロッド側室１５に供給される。そして、シリンダＣのヘッド側室１６からの戻り流体は、第３連通路１９を介して方向切換弁Ｖの第２ポート７に流入し、この第２ポート７から戻りポート５およびタンク通路３を経由してタンクＴに戻される。したがって、この場合には、シリンダＣが収縮することになる。

さらに、ブリードオフバルブ２のパイロット室２ａおよび方向切換弁Ｖのパイロット室２０にパイロット圧を作用させて、ブリードオフバルブ２と方向切換弁Ｖとを左側位置に切り換えるとともに、再生弁Ｄのパイロット室２２にもパイロット圧を作用させて、この再生弁Ｄを切り換え位置に切り換えると、ポンプＰから流入ポート４に流入した圧力流体は、第２ポート７を経由して第３連通路１９に導かれる。そして、このときのロッド側室１５からの戻り流体は、第１シリンダポート１０および流出ポート８を経由して接続通路１２に流れるとともに、その一部の圧力流体は第２連通路１４から、再生チェック弁１８、流入ポート９および第２シリンダポート１１に合流することになる。つまり、再生機能が発揮されながら、シリンダＣが伸張することになる。

また、ブリードオフバルブ２は、その時々のシリンダＣの起動圧力を制御するためのものであり、目的とする起動圧力に応じてパイロット室２ａのパイロット圧を制御するものである。そして、このブリードオフバルブ２は、それ自体単独での制御が可能なので、純粋にシリンダＣの起動圧力だけを基準に、パイロット圧すなわちその開度を制御することができる。

上記の回路構成を弁本体Ａに実現した例が、図２〜図４である。図２は、弁本体Ａに方向切換弁Ｖのスプール２３と、再生弁Ｄのスプール２４とを平行に設けるとともに、方向切換弁Ｖよりも上流側になる関係位置にブリードオフバルブ２のスプール２５を設けたものである。

そして、上記弁本体Ａには、ポンプＰに連通するポンプ流路１を形成するとともに、このポンプ流路１をブリードオフバルブ２のポート２６に連通している。また、スプール２５はその一端をパイロット室２ａに望ませるとともに、このパイロット室２ａにはスプリング２７を介在させている。したがって、パイロット室２ａにパイロット圧が作用していないときには、上記スプリング２７のバネ力の作用で、ブリードオフバルブ２は図示のノーマル位置を保つ。このノーマル位置において、スプール２５に形成した環状溝２８が上記ポート２６とタンク通路３との両方に連通する。

したがって、ポンプＰから吐出された圧力流体は、ポート２６→環状溝２８→タンク通路３を経由してタンクＴに戻される。そして、パイロット室２ａにパイロット圧が作用すると、スプール２５が図面右方向に移動するので、その移動量に応じてスプール２５に形成したノッチ２８ａの連通開度が小さくなる。このようにして、上記連通開度を制御してブリードオフの流量を制御するようにしている。言い換えると、方向切換弁Ｖや再生弁Ｄの制御とは無関係に、パイロット室２ａのパイロット圧を制御することによって、ブリードオフバルブ２の開度を制御することができる。

一方、方向切換弁Ｖは、図３に示すように、弁本体Ａに、第１，２環状凹部２９，３０を形成したスプール２３を組み込むとともに、この弁本体Ａに、ポンプ流路１に常時連通する流入ポート４とタンクＴに連通する戻りポート５とを形成している。なお、上記流入ポート４とポンプ流路１との間にはチェック弁ｇを設けている。
また、上記スプール２３の両端はパイロット室２０，２１に臨ませている。なお、一方のパイロット室２０にはセンタリングスプリング３１を介在させている。そして、スプール２３がセンタリングスプリング３１のバネ力の作用で、図示の中立位置にあるとき、スプール２３に形成した第１，２環状凹部２９，３０が第１，２ポート６，７に対応し、流入ポート４とは完全に食い違っている。したがって、流入ポート４は第１，２ポート６，７に連通しないとともに、第１，２ポート６，７も戻りポート５に連通しない。

そして、方向切換弁Ｖの一方のパイロット室２０にパイロット圧を作用させると、方向切換弁Ｖのスプール２３が図面右方向に移動し、第２環状凹部３０を介して流入ポート４と第２ポート７とを連通させるとともに、第１環状凹部２９を介して第１ポート６と戻りポート５とを連通させる。

また、他方のパイロット室２１にパイロット圧が作用したときには、スプール２３が図面左方向に移動し、第１環状凹部２９を介して流入ポート４と、第１ポート６とを連通させるとともに、第２環状凹部３０を介して、第２ポート７と戻りポート５とを連通させる。

さらに、上記第１，２環状凹部２９，３０には、一対の制御ノッチ３３，３４を形成している。そして、これら制御ノッチ３３，３４は、流入ポート４が第１，２ポート６，７側に開く方向に対して前方となる第１，２環状凹部２９，３０のエッジ部分に形成している。このように制御ノッチ３３，３４を形成することによって、流入ポート４から第１環状凹部２９，流入ポート４から第２環状凹部３０に圧力流体が流入するとき、制御ノッチ３３，３４が機能することになるが、このように第１，２環状凹部２９，３０に流入する側に制御ノッチ３３，３４を形成することによって、流体力の発生を最小限に抑えることができる。

また、再生弁Ｄは、図４に示すように、スプール２４に、第１，２環状凹部３５，３６を形成している。このようにしたスプール２４の一端をパイロット室２２に臨ませている。なお、このパイロット室２２はセンタリングスプリング３７を介在させている。そして、スプール２４がセンタリングスプリング３７のバネ力の作用で、図示のノーマル位置にあるとき、スプール２４に形成した第１，２環状凹部３５，３６が流出ポート８および流入ポート９に対応し、第１，２シリンダポート１０，１１とは完全に食い違っている。第１，２シリンダポート１０，１１と、流出ポート８、流入ポート９とはその連通が遮断された状態にある。

再生弁Ｄのパイロット室２２にパイロット圧を作用させると、再生弁Ｄのスプール２４が図面右方向に移動するが、このときには第１シリンダポート１０と流出ポート８とが第１環状凹溝３５を介して連通し、第２シリンダポート１１と流入ポート９とが第３環状凹部３８を介して連通する。

さらに、上記第１，３環状凹部３５，３８には、制御ノッチ３９，４０を形成している。そして、これら制御ノッチ３９，４０は、流出ポート８あるいは流入ポート９が、第１シリンダポート１０あるいは第２シリンダポート１１側に開く方向に対して前方となる第１，３環状凹部３５，３８のエッジ部分に形成している。このように制御ノッチ３９，４０を形成することによって、方向切換弁Ｖの場合と同様に、流体力の発生を最小限に抑えることができる。

この発明の実施形態を示す回路図である。上記実施形態の断面図である。図２のIII−III線断面図である。図２のIV−IV線断面図である。

符号の説明

Ｐポンプ
１ポンプ流路
２ブリードオフバルブ
Ｖ方向切換弁
Ｔタンク
４流入ポート
５戻りポート
６第１ポート
７第２ポート
１０，１１第１，２シリンダポート
１２接続通路
Ｃシリンダ
１３，１４第１，２連通路
１５ロッド側室
１６ヘッド側室
１７チェック弁
１８再生チェック弁
１９第３連通路
Ａ弁本体
２３，２４スプール
２９，３０第１，２環状凹部
３３，３４制御ノッチ
３５，３６第１，２環状凹部
３８第３環状凹部
３９，４０制御ノッチ

Claims

ポンプに、その上流側から順に、ブリードオフバルブ、方向切換弁および再生弁を接続し、上記方向切換弁は、上記ポンプに接続した流入ポートと、タンクに接続した戻りポートと、上記方向切換弁の流入ポートあるいは上記方向切換弁の戻りポートに連通したりその連通を遮断されたりする第１，２ポートとを備え、かつ、上記方向切換弁が中立位置にあるとき、上記方向切換弁の流入ポートおよび上記方向切換弁の戻りポートと、上記第１，２ポートとの連通が遮断されるクローズドセンターにし、上記再生弁は、流出ポートおよび流入ポートと、シリンダのロッド側室に連通した第１シリンダポートおよびヘッド側室に連通した第２シリンダポートを備え、かつ、上記再生弁がノーマル位置にあるとき、上記再生弁の流入ポートおよび上記再生弁の流出ポートと、上記第１シリンダポートおよび上記第２シリンダポートとの連通が遮断され、切り換え位置にあるとき、上記第１シリンダポートと上記再生弁の流出ポートとを連通させ、上記再生弁の流入ポートと上記第２シリンダポートとを連通させる構成にする一方、上記方向切換弁の上記第１ポートは、接続通路を介して上記再生弁の流出ポートに接続するとともに、上記接続通路に連通した第１，２連通路にも連通し、上記第１連通路は上記シリンダのロッド側室に連通し、上記第２連通路は再生弁が備える流入ポートに連通し、上記第１，２連通路には上記方向切換弁からその下流側への流通のみを許容するチェック弁を設け、さらに、上記方向切換弁の上記第２ポートは、第３連通路を介して上記シリンダのヘッド側室に連通してなる弁装置。
上記ブリードオフバルブのスプールと、上記方向切換弁のスプールと、上記再生弁のスプールとを、間隔を保って弁本体に設けた請求項１記載の弁装置。
上記方向切換弁および上記再生弁にはスプールを備え、上記スプールに形成した環状凹部には、上記環状凹部が上記各ポート側に開く方向に対して前方となるエッジ部分に制御ノッチを形成した請求項１または２記載の弁装置。